JPH10204854A - フロートバルブ型分水工 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 末端弁群の開度をコントロールするなど下流
側配管抵抗の適正管理を行なわずとも、分水路内の水位
が所定値以下になって空気が巻き込まれることを防止し
て、下流側配管網での円滑な流れを保持できるようにす
る。 【解決手段】 水槽１に接続された流入管２の先端部に
配置されたバルブ３をフロート８の上下動に応じて開閉
させるパンタグラフ式リンク機構９を設けるとともに、
水槽１内に挿入設置される分水管４の頂部周壁を切欠い
て越流堰５が形成され、かつ、その底部近くに流出管６
が接続された分水路７を備えてなるフロートバルブ型分
水工において、分水路７の水位Ｈ２が所定値以下になっ
た時、流出管６の入口部６Ａに設けた流量調整弁２８の
開度を減少させて流出量を絞ることで、越流堰５からの
落水に伴う空気の巻き込みを阻止するように構成してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パイプラインに流
れる用水を幹線水路から水田など一定のかんがい区域へ
分水供給する場合に設置される分水工で、詳しくは、下
流側の使用水量の増減による水槽内の水面変動に伴うフ
ロートの浮力及び重力を利用した上下動により流入管の
先端部に接続配置されたバルブを開閉させて水槽内の水
位を一定に保つように構成されているフロートバルブ型
分水工に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９はこの種の従来のフロートバルブ型
分水工全体の概要を示す構成図であり、該フロートバル
ブ型分水工は、同図からも明らかなように、下部に流入
管２が接続された水槽１と、上記流入管２の先端部に接
続されて上記水槽１内に配置されたバルブ３と、上記水
槽１内に挿入設置される分水管４の頂部周壁を切欠いて
上記水槽１からの越流堰５が形成され、かつ、その底部
近くには流出管６が接続された分水路７と、上記水槽１
内の水面に浮上され該水槽１内の水位変動に応じて上下
動可能に設けられたフロート８と、このフロート８の上
下動に連動して上記バルブ３を開閉させる連動機構とし
てのパンタグラフ式リンク機構９とを備えてなる。

【０００３】上記のような構成のフロートバルブ型分水
工における流量特性は、図１０に示すように、バルブ３
の全閉時のフロート８の位置Ａと、水槽１内の水位が高
いほど流量がほぼ１．５乗に比例して増大するという越
流堰５の流量特性曲線ａと水槽１内の水位が高いほど流
量がほぼ比例的に減少するというフロートバルブ３の流
量特性曲線ｂとの交点Ｂと、そのＢ点の流量で、流出管
６の下流位置に設置されている給水弁（図示省略する）
の高さＣとを結ぶ曲線（Ａ−Ｂ−Ｃ）で表される。

【０００４】また、分水路７の流量・水位は、上記した
分水工における流量特性曲線（Ａ−Ｂ−Ｃ）と、下流側
配管の抵抗曲線Ｒ１，Ｒ２の交点となる。つまり、交点
がＡ−Ｂ間の場合は、もぐり堰状態となり、分水路７の
水位は水槽１の水位とほぼ等しく、図１０のロ点とな
り、かつ交点がＢ−Ｃ間の場合は、完全越流状態とな
り、水槽１の水位は図１０のＢ点、分水路７の水位は図
１０のイ点となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構成およ
び流量特性を有するフロートバルブ型分水工では、流出
管６の下流側での使用流量Ｑ２が増加すると、水槽１内
の水位Ｈ１が低下し、この水位Ｈ１の低下につれてフロ
ートバルブ３の開度が大きくなって、水槽１内への供給
流量Ｑ１が増加するといった具合に、供給流量Ｑ１を使
用流量Ｑ２に自動的に追随させる定流量機能を有してい
る。ところで、上記供給流量Ｑ１は、フロートバルブ３
の流量特性、水槽１内の設定水位、水槽１内への供給元
圧Ｐ１によって予め最大供給流量Ｑ１ｍａｘ．が決定さ
れ、その最大供給流量Ｑ１ｍａｘ．以上は供給できな
い。一方、流出管６の下流側での使用流量Ｑ２は管網の
圧損、末端弁群の開度、分水路７の自由水面と末端弁ま
での静水頭等によって供給流量Ｑ１とは無関係に決まっ
てくる。したがって、末端弁群の開度を意識的にコント
ロールして下流側配管抵抗を適正に管理しない限り、Ｑ
２＞Ｑ１ｍａｘ．の状態が起こり得るのであって、この
ようなＱ２＞Ｑ１ｍａｘ．の状態になると、分水路７内
の水位Ｈ２が下り、それが一定値Ｈ２ｍｉｎ．以下にな
ると、越流堰５からの落水に伴って空気が巻き込まれて
多くの気泡が流出管６から下流側配管網に流れ込まれ
る。殊に、分水路７内の水位Ｈ２がＨ２ｍｉｎ．よりも
更に低下すると空気混入量は急速に増大する。その結
果、流路抵抗が増大して流れが阻害されるという問題が
ある他に、空気混入状態であるから、下流側配管網での
流量管理が困難になるという問題もあり、特に、下流側
配管が埋設管である場合は、そこに入り込んだ空気を除
去することも容易でない。

【０００６】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、末端弁群の開度をコントロールしなくても、
分水路内の水位が所定値以下になって空気が巻き込まれ
ることを防止して、下流側配管網での円滑な流れを保持
することができるフロートバルブ型分水工を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明に係るフロートバルブ型分水
工は、下部に流入管が接続された水槽と、上記流入管の
先端部に接続されて上記水槽内に配置されたバルブと、
上記水槽内に挿入設置される分水管の頂部周壁を切欠い
て上記水槽からの越流堰が形成され、かつ、その底部近
くには流出管が接続された分水路と、上記水槽内の水面
に浮上され該水槽内の水位変動に応じて上下動可能に設
けられたフロートと、このフロートの上下動に連動して
上記バルブを開閉させる第１の連動機構とを備えてなる
フロートバルブ型分水工において、上記分水路に接続さ
れた流出管の入口部に開度調整可能な弁が設けられてい
るとともに、上記分水路内の水位を検出する水位検出手
段が設けられ、この水位検出手段による検出水位が所定
値以下になったとき、上記流量調整弁の開度を減少させ
るように上記水位検出手段と流量調整弁とを連動させる
第２の連動機構が設けられていることを特徴とするもの
である。

【０００８】上記のような構成の請求項１に記載の発明
によれば、下流側配管抵抗が一定に保たれている状態で
は、分水路における越流堰の流量特性曲線とフロートバ
ルブの流量特性曲線とにより水槽内への供給流量が下流
側配管網での使用流量に自動的に追随されて上記両特性
曲線の交点付近で安定し定流量維持機能が自動的に発揮
されるが、ここで、下流側配管網の末端弁の開度を過大
に開け過ぎるなどして下流側配管抵抗が小さくなって、
下流側での使用流量が水槽内への最大供給流量以上とな
ると、分水路内の水位が低下し始める。そして、その分
水路内の水位が所定値以下になると、水位検出手段が検
出動作し第２の連動機構を介して流出管の入口部に設け
られた流量調整弁の開度を減少させることになり、これ
に伴って分水路からの流出管への流出量が絞られて分水
路内の水位が再び上昇し、越流堰からの落水に伴う空気
の巻き込みを阻止することが可能であり、これによっ
て、下流側配管網での使用流量の変動にかかわらず、そ
の下流側配管網への空気の混入を防いで常に下流側配管
網での円滑な流れを保持することができる。

【０００９】上記請求項１に記載の発明に係るフロート
バルブ型分水工において、上述したような空気巻込み防
止機能を果たすための構成として、請求項２に記載した
ように、上記分水路の流出管の入口部を下向きに形成
し、その下向き入口部の内部に上下動により該入口部の
開度を調整可能な邪魔板状の弁を設けるとともに、上記
分水路内の水面に浮上され該分水路内の水位変動に応じ
て上下動可能に設けられたフロートにより水位検出手段
を構成し、かつ、このフロートと上記邪魔板状の弁とを
直結する軸状部材により第２の連動機構を構成する手段
を採用することにより、高価なセンサーや電気的回路な
どを一切用いることなく、機械的要素の組合わせのみに
よる簡単かつ安価な構成で所定の空気巻込み防止機能を
確実に達成することができる。

【００１０】また、請求項３に記載の発明に係るフロー
トバルブ型分水工は、上記請求項１または２に記載の発
明に係るフロートバルブ型分水工における上記フロート
とバルブとの第１の連動機構が、バルブ本体の上部に取
り付けられた支持部材に回動可能に枢支保持され、その
上下端部を上記バルブおよびフロートに連結してなるパ
ンタグラフ式リンク機構から構成されたものであり、こ
のように水槽に対して独立したパンタグラフ式リンク機
構を採用することによって、第１の連動機構を水槽に支
持させる形態のものに比べて、水槽の側壁部に対する加
工が全く不要であるとともに、水槽の平面寸法を大幅に
縮小することが可能で、分水工全体の経済化、コンパク
ト化及びその設置所要スペースの節減を図ることができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明に係るフロートバ
ルブ型分水工の第１の実施の形態を示す全体縦断正面
図、図２は同分水工の全体縦断側面図、図３は同分水工
の一部切欠き平面図である。なお、この実施の形態の説
明では、図９に示す従来のフロートバルブ型分水工にお
ける構成部分と同一のものについては、同一の符号を用
いて説明することとする。

【００１２】図１〜図３において、１は水槽であり、該
水槽１は、例えば円盤状の鉄筋入りコンクリート製底壁
部１Ａと円筒状の鉄筋入りコンクリート製胴壁部１Ｂと
に分割して製作され、これら分割された壁部１Ａと１Ｂ
とは、分水工の設置現場において水密状態に接合施工可
能とした組立式マンホールから構成されている。上記胴
壁部１Ｂの下部で径方向に対向する位置には、該胴壁部
１Ｂの製作時において流入管２および流出管６がシール
部材１０および１１を介して水密状に接続されている。

【００１３】３は上記流入管２の先端部に接続されて上
記水槽１内に架台１２を介して設置されたバルブで、該
バルブ３は、図４及び図５に示すように、上記水槽１内
に下向きに開口する流路をもつバルブ本体３ａとこのバ
ルブ本体３ａ内に形成の弁座３ｂに当接離間可能な弁体
３ｃとこの弁体３ｃから上方へ向けて一体に固着延出し
た弁棒３ｄとから構成されている。８は上記水槽１内の
水面ＷＬに浮上可能に設けられたフロートであり、この
フロート８は上記水槽１内の水位Ｈ１の変動に伴って上
記バルブ３のバルブ本体３ａの上面固定板３ｅから垂直
姿勢で上方へ延出した複数本のロッド状ガイド１３に沿
って上下動自在に構成されているとともに、このフロー
ト８と上記バルブ３の弁体３ａとの間には、該フロート
８の上下動に連動して弁体３ａを開閉させる第１の連動
機構としてのパンタグラフ式リンク機構９が設けられて
いる。

【００１４】４は金属製、例えば鋼製の分水管で、上記
水槽１内に挿入設置することにより、その底部近くに上
記流出管６が接続される分水路７を構成するもので、こ
の鋼製分水管４の頂部周壁で上記フロート８およびバル
ブ３の存在する側に対して直交する対向周壁部分をそれ
ぞれ下方へ向けて適当長さに亘り四角形状に切欠くこと
によって形成される２箇所の越流堰５を介して上記水槽
１内のスタンド室１４に連通接続されている。

【００１５】上記第１の連動機構としてのパンタグラフ
式リンク機構９は図４および図５に明示のように構成さ
れている。即ち、バルブ本体３ａの上面固定板３ｅに取
り付けた門型支持部材１６の天板部下面に略コ字状の支
持枠１７が止着され、この支持枠１７に、互いにＸ字状
に交差させて配置した一対の主アーム１８ａ，１８ｂの
交差点部分が枢支軸１９を介して回動可能に枢支されて
いると共に、上記一対の主アーム１８ａ，１８ｂの上部
と平行四辺形を形成する一対の上側従アーム１８ｃ，１
８ｄの両端部が各主アーム１８ａ，１８ｂの上端部とフ
ロート軸８ａの下端部とに連結ピン２０，２１を介して
それぞれ回動可能に連結され、かつ、上記一対の主アー
ム１８ａ，１８ｂの下部と平行四辺形を形成する一対の
下側従アーム１８ｅ，１８ｆの両端部が各主アーム１８
ａ，１８ｂの下端部と上記バルブ３の弁棒３ｄの上端部
とに連結ピン２２，２３を介してそれぞれ回動可能に連
結されている。

【００１６】また、図１〜図３において、２４は上記フ
ロート８の上部に設けたフロート高さ調整用ねじ機構
で、上記水槽１の上部開口全体を閉塞する蓋体２５に形
成され常時は小蓋２６により閉塞される小開口を通じて
ハンドル２４ａを回転操作することで上記フロート８の
設定高さを変更して、その上下動作範囲の下限位置高さ
を上記分水路７の越流堰５の越流部高さ以上において調
整することにより水槽１のスタンド室１４から分水管４
内の分水路７への分水量を調整可能としている。なお、
図中の２７は余剰水の排出管である。

【００１７】上記構成のフロートバルブ型分水工におい
て、上記分水路７に接続された流出管６の入口部６Ａを
下向きに形成し、この下向き入口部６Ａの内部に上下動
により該入口部６Ａの開度を調整可能な邪魔板状の流量
調整弁２８が設けられているとともに、上記分水路７内
には水位検出手段の一例として、その水面に浮上されて
該分水路７内の水位Ｈ２の変動に応じて上下動可能なフ
ロート２９が設けられている。このフロート２９と上記
邪魔板状の開度調節弁２８とが第２の連動機構となる軸
状部材３０を介して直結されており、上記分水路７内の
水位Ｈ２が上記流出管６の管軸芯相当位置に設定された
所定の最低水位Ｈ２ｍｉｎ．以下になったとき、フロー
ト２９及び軸状部材３０を介して上記流量調整弁２８の
開度を減少させるように構成している。

【００１８】次に、上記のように構成されたフロートバ
ルブ型分水工の動作を図６に示す概略構成図に基づいて
説明する。分水路７における流出管６に接続されている
下流側配管抵抗が一定に保たれている通常の状態では、
図１０に示す特性曲線からも明らかなように、分水路７
における越流堰５の流量特性曲線ａとフロートバルブ３
の流量特性曲線ｂとにより水槽１内への供給流量Ｑ１が
下流側配管網での使用流量Ｑ２に自動的に追随されて上
記両特性曲線ａ，ｂの交点付近で安定し定流量維持機能
が自動的に発揮されている。

【００１９】そして、下流側配管網の末端弁の開度を過
大に開け過ぎるなどして下流側配管抵抗が小さくなっ
て、下流側での使用流量Ｑ２が水槽１内への最大供給流
量Ｑ１ｍａｘ．以上となると、分水路７内の水位Ｈ２が
低下し始め、その水位Ｈ２が図６のように、所定の最低
水位Ｈ２ｍｉｎ．以下になると、フロート２９の下降に
つれて軸状部材３０を介して流出管６の下向き入口部６
Ａに設けられた邪魔板状の流量調整弁２８により入口部
６Ａの開度が減少される（絞られる）。ここで、越流堰
５を越えて分水路７内に供給される流量は一定であるか
ら、分水路７から流出管６への流出量が絞られることに
伴い該分水路７内の水位Ｈ２が再び上昇し、越流堰５か
らの落水に伴う空気の巻き込みを阻止することになる。
これによって、下流側配管網での使用流量Ｑ２の変動に
かかわらず、その下流側配管網への空気の混入が防止さ
れて常に下流側配管網での円滑な流れを保持することが
可能である。

【００２０】なお、上記第１の実施の形態のフロートバ
ルブ型分水工においては、ハンドル２４ａを回転操作す
ることで上記フロート８の設定高さを変更して、その上
下動作範囲の下限位置高さを上記分水路７の越流堰５の
越流部高さ以上において調整することにより、フロート
バルブ３の流量特性曲線ｂの位置を変えて越流堰の流量
特性曲線との交点Ｂの位置、つまり、分水工全体として
の定流量を簡単に調整することが可能である。

【００２１】また、バルブ３とフロート８との第１の連
動機構としてパンタグラフ式リンク機構９を採用するこ
とによって、水槽１の平面寸法を大幅に縮小することが
可能で、分水工全体のコンパクト化およびそれの設置所
要スペースの節減も図ることができる。

【００２２】図７は本発明に係るフロートバルブ型分水
工の第２の実施の形態を示す要部の縦断正面図であり、
この第２の実施の形態では、分水路７内に水位検出手段
として、該分水路７内の水位を電気的に検出する静電方
式の水位センサー３１を設置するとともに、流出管６の
入口部６Ａに電磁式の流量調整弁２８を設け、上記水位
センサー３１による検出水位が所定の最低水位Ｈ２ｍｉ
ｎ．以下になった時、第２の連動機構であるコントロー
ラ３２を介して上記流量調整弁２８の開度を所定開度に
減少させるように構成したものであり、この第２の実施
の形態においても上記第１の実施の形態の場合と同様
に、分水路７内の水位Ｈ２が所定の最低水位Ｈ２ｍｉ
ｎ．に達したときの流出管６への流出量を絞ることによ
って、分水路７内の水位Ｈ２を再び上昇させて越流堰５
からの落水に伴う空気の巻き込みを阻止することが可能
で、下流側配管網での使用流量Ｑ２の変動にかかわら
ず、その下流側配管網への空気の混入を防止して常に下
流側配管網での円滑な流れを保持することができる。

【００２３】図８は本発明に係るフロートバルブ型分水
工の第３の実施の形態を示す要部の縦断正面図であり、
この第３の実施の形態では、上記流出管６の入口部６Ａ
に上下にスライド自在な仕切弁状の流量調整弁２８を設
け、この流量調整弁２８を、分水路７内にその水位Ｈ２
の変動に応じて上下動可能に設けたフロート２９に第２
の連動機構となる軸状部材３０を介して直結連動させ
て、上記分水路７内の水位Ｈ２が上記流出管６の管軸芯
相当位置に設定された所定の最低水位Ｈ２ｍｉｎ．以下
になったとき、フロート２９及び軸状部材３０を介して
上記流量調整弁２８の開度を減少させるように構成した
ものであり、この第３の実施の形態においても上記第１
及び第２の実施の形態の場合と同様な作用および効果を
奏するものである。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、請求項１〜３に記載の発
明によれば、分水工全体としての流量、つまり分水量
を、越流堰の流量特性曲線とフロートバルブの流量特性
曲線との交点付近で安定させて定流量機能を自動的に発
揮させることができるのはもちろん、下流側配管網の末
端弁の開度を過大に開け過ぎるなどして下流側配管抵抗
が小さくなり、下流側での使用流量が水槽内への最大供
給流量を越えて分水路内の水位が所定値以下になった
時、流出管入口部の流量調整弁の開度を減少させて分水
路から流出管への流出量が絞り分水路内の水位を再び上
昇させることができるので、越流堰からの落水に伴う空
気の巻き込みを確実に阻止することができる。したがっ
て、下流側配管網における末端弁群の開度をコントロー
ルするなど下流側配管抵抗の適正管理を行なわずとも、
その下流側配管網での使用流量の変動にかかわらず、下
流側配管網への空気の混入を防いで常に下流側配管網で
の円滑な流れを保持することができるという効果を奏す
る。

【００２５】特に、上記請求項１に記載の発明に係るフ
ロートバルブ型分水工において、上述したような空気巻
込み防止機能を果たすための構成として、請求項２に記
載したような構成を採用する場合は、高価なセンサーや
電気的回路などを一切用いることなく、機械的要素の組
合わせのみによる簡単かつ安価な構成で所定の空気巻込
み防止機能を確実に達成することができる。

【００２６】また、請求項３に記載の発明によれば、上
記請求項１及び請求項２に記載の発明の効果に加えて、
水槽の平面寸法を大幅に縮小することができ、分水工全
体の経済化、コンパクト化およびそれの設置所要スペー
スの節減を図ることができるという効果も併せ奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフロートバルブ型分水工の第１の
実施の形態を示す全体縦断正面図である。

【図２】同上分水工の全体縦断側面図である。

【図３】同上分水工の一部切欠き平面図である。

【図４】同上分水工における要部の拡大正面図である。

【図５】図４のＸ−Ｘ線に沿った縦断側面図である。

【図６】同上分水工の動作説明のための概略構成図であ
る。

【図７】本発明に係るフロートバルブ型分水工の第２の
実施の形態を示す要部の拡大縦断正面図である。

【図８】本発明に係るフロートバルブ型分水工の第３の
実施の形態を示す要部の拡大縦断正面図である。

【図９】従来のフロートバルブ型分水工の概略構成図で
ある。

【図１０】フロートバルブ型分水工の流量特性の説明図
である。

【符号の説明】

１ 水槽 ２ 流入管 ３ バルブ ３ａ バルブ本体 ４ 分水管 ５ 越流堰 ６ 流出管 ６Ａ 入口部 ７ 分水路 ８ フロート ９ パンタグラフ式リンク機構（第１の連動機構） １６ 支持部材 ２８ 流量調整弁 ２９ フロート（水位検出手段の一例） ３０ 軸状部材（第２の連動機構の一例） ３１ 水位センサー（水位検出手段の他の例） ３２ コントローラ（第２の連動機構の他の例）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部に流入管が接続された水槽と、 上記流入管の先端部に接続されて上記水槽内に配置され
   たバルブと、 上記水槽内に挿入設置される分水管の頂部周壁を切欠い
   て上記水槽からの越流堰が形成され、かつ、その底部近
   くには流出管が接続された分水路と、 上記水槽内の水面に浮上され該水槽内の水位変動に応じ
   て上下動可能に設けられたフロートと、 このフロートの上下動に連動して上記バルブを開閉させ
   る第１の連動機構とを備えてなるフロートバルブ型分水
   工において、 上記分水路に接続された流出管の入口部に流量調整可能
   な弁が設けられているとともに、 上記分水路内の水位を検出する水位検出手段が設けら
   れ、 この水位検出手段による検出水位が所定値以下になった
   とき、上記流量調整弁の開度を減少させるように上記水
   位検出手段と流量調整弁とを連動させる第２の連動機構
   が設けられていることを特徴とするフロートバルブ型分
   水工。
2. 【請求項２】 上記流出管の入口部が下向きに形成さ
   れ、その下向き入口部の内部に上下動により該入口部の
   開度を調整可能な邪魔板状の弁が設けられているととも
   に、 上記水位検出手段が上記分水路内の水面に浮上され該分
   水路内の水位変動に応じて上下動可能に設けられたフロ
   ートにより構成され、 かつ、上記第２の連動機構が上記フロートと上記邪魔板
   状の弁とを直結する軸状部材から構成されている請求項
   １に記載のフロートバルブ型分水工。
3. 【請求項３】 上記水槽内に設けられたフロートとバル
   ブとを連動する第１の連動機構が、バルブ本体の上部に
   取り付けられた支持部材に回動可能に枢支保持され、そ
   の上下端部を上記バルブおよびフロートに連結してなる
   パンタグラフ式リンク機構から構成されている請求項１
   または２に記載のフロートバルブ型分水工。