JPS627324B2

JPS627324B2 -

Info

Publication number: JPS627324B2
Application number: JP3413581A
Authority: JP
Inventors: Tooru Moriwaki
Original assignee: Kurimoto Iron Works Ltd
Current assignee: Kurimoto Iron Works Ltd
Priority date: 1981-03-10
Filing date: 1981-03-10
Publication date: 1987-02-17
Also published as: JPS57172019A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は幹線水路から支線水路に水位差を利
用して水を供給する定量分水装置に関するもので
ある。

従来のこの種装置には、第１図に示すように、
幹線水路３１と支線水路３２との間に静水槽３３
を設け、この静水槽３３の幹線水路３１から水を
取り込む流入口３４に、静水槽３３の水面に浮か
べたフロート３５とレバー３６を介して連動する
弁体３７（その底面の大部分が平面を形成する）
を上下動可能に設けたものがある。幹線水路３１
の水位が上がると、これに伴つて静水槽３３の水
位が上がり、フロート３５を上昇させてレバー３
６により弁体３７を下げ、それにより静水槽３３
内の水の流入量を絞つて静水槽３３内の水位の極
端な上昇を抑え、近似的に槽の水位の一定化を企
図し、越流堰３８から支線水路３２へ流出する流
出量すなわち分水量の定量化を計るものである。

しかしながら、上記のものの流入量Q₁は、弁
体３７の直径をｄ、弁体３７の開度をδ、流入水
通過面積をS′、流量係数をC₁、フロート３５の
上昇に伴つて弁体３７が下降し、流入口３４が殆
んど閉鎖する際の静水槽３３の水面を０―０と
し、この水面からの幹線水路３１及び静水槽３３
の水面までの距離をそれぞれｘ，ｙ及び重力加速
度をｇとすると、 Q₁＝C₁S′√2（＋） ……(1) S′＝πＤδ ……(2) となる。弁体３７は静水槽３３の水面に相当する
水圧ｐをその底面に受け、幹線水路３１の水面の
変化に伴う静水槽３３の水面の変化によつて、前
記の水圧ｐが変化するので、厳密に言えば、弁体
３７を下から押上げる外力が変化することによつ
て、レバー３６にて連結されたフロート３５の水
浸量も変化する。しかし、この変化量は僅少で、
フロート３５の静水槽３３の水面に対する相対位
置はほぼ一定とみなされるから、距離ｘの変化に
伴う距離ｙの変化は、フロート３５によりレバー
３６を介して弁体３７に伝えられ、弁体３７の開
度δと距離ｙとの間には δ＝ｋ・ｙ ……(3) が成りたつ。但し、ｋはレバー３６による増幅比
とする。

一方、越流堰３８における流量係数をC₂、越
流堰３８の長さをＬとし、水面０―０と越流堰３
８の頂点との差をy₀とすると、越流堰３８からの
流出量Q₂は次式となる。

Q₂＝C₂L（y₀−ｙ）¹.⁵ ……(4) 定常状態でQ₁＝Q₂であるから以上の式からδを
消去してｘ＝ｙ｛（Ｃ_２Ｌ／Ｃ_１πｄｋ）^２１／２ｇ（ｙ_０／ｙ
−１）^５−１｝…… (5) となる。ここでｘ・ｙ以外は全て装置によつて決
まる常数であるので、通常の使用条件、すなわち
距離ｘが有限で、開度δ≠０の場合についてみれ
ば、距離ｘが変化すれば必ず距離ｙも変化し、し
たがつて(4)式より流出量Q₂は定量とならないこ
とが明らかである。もつとも弁体３７の開度δを
十分小さく絞つてδ→０とすれば、(3)式からｙ→
０となつて、(4)式からQ₂→C₂Ly₀ ¹.⁵となり、仮り
に幹線水路３１の水位と静水槽３３の水位との差
ｘ＋ｙの値が変動しても流出量Q₂を近似的に定
量化することができるが、この場合、(1)，(2)式を
集約した Q₁＝C₁πｄδ√2（＋） ……（1a）式において、弁体３７の絞りによりδ→０である
から、必要な水量Q₁を得るには、スペース及び
費用の点で弁体３７の直径ｄは制限されるから、
幹線水路３１と静水槽３３の水位との差ｘ＋ｙが
大きくなければならない。従つてこの分水装置は
幹線水路３１と支線水路３２間の水位差が高い場
合にしか使用できず、低水位差においては事実
上、定量分水の役を為さない欠点があつた。

この発明は上記従来のもののもつ欠点を排除
し、幹線水路から支線水路に供給する水量を連続
状態において、幹線水路と支線水路との水位の変
化に無関係に、常にほぼ一定に保つことができる
定量分水装置を提供することを目的とする。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。

第２、第３図において１は幹線水路、２は支線
水路、３は支線水路２の端部に設けた静水槽であ
つて、導水管４を通して幹線水路１と連通し、越
流堰５を介して支線水路２と連通している。

導水管４は静水槽３内に延出し、その先端が閉
塞されるとともに、該延出部管壁に縦方向に貫通
した貫通孔６を穿設していて、この貫通孔６に上
下端が開口した中空円筒状の弁体７を上下動可能
に嵌挿している。弁体７は上端部に末広がりに拡
開したＶ字状の切欠面８を円周面に形成し、この
切欠面８によつて形成される２箇所の開口部９に
より、導水管４からの水量を制御して弁体７の内
部を経て静水槽３へ流入するようになつている。
なお、開口部９は２箇所以上設けてもよい。また
切欠面８の形状は第４図に展開して示すように、
弁体７の縦方向の任意の点Ａの切欠きの幅をＷと
すると、Ｗ＝ａ・δｐ但しｐ＞０ ……(6) を満足する。ここにａは常数、δは点Ａと切欠部
の底点Ｂとの距離、即ち開度を示し、特にｐ＝１
とすると切欠面８の展開形状は三角形となる。

静水槽３の水面にはフロート１０が浮かべら
れ、このフロート１０には支持片１１が固定され
ている。支持片１１の上端は越流堰５から突設し
た支持板１２に揺動可能に取付けられたレバー１
３に枢支され、またレバー１３の先端には弁体７
の上端部に連結して弁体７を吊下げ、ターンバツ
クル１４を有する吊下棒１５が取付けられてい
て、フロート１０の昇降によつてレバー１３を範
囲Ｘ内で揺動して、弁体７を上下動させ開口部９
の大きさを調節できるようになつている。

この発明は前記のようであつて、幹線水路１か
ら導水管４を経て送られる水は、弁体７のＶ字状
の開口部９から弁体７内に流入して静水槽３に入
り、また静水槽３内に流入した水は越流堰５を越
流して支線通路２へ流出する。そして、流量制御
は次のように行なわれる。幹線水路１の水位が上
がると静水槽３の水位も上がるので、フロート１
０が上昇し、弁体７も上昇して開口部９が狭くな
り流入量が制御される。

弁体７は幹線側の水に対して、弁体７の外側垂
直円筒面のみにて接するため、幹線側の水からは
浮力を受けないが、静水槽３内の水からは、弁体
７の体積に相応した浮力を受け、この大きさは弁
体７の位置のいかんに拘らず一定である。よつて
フロート１０の負荷は常に一定となり、その水浸
量も一定である。

尚、この発明においても従来のものと同様に
(1)，(3)，(4)式が成り立つ。但し、流入水通過面積
Ｓは(6)式を積分するとともに、(3)式を代入してδ
を消去すれば、Ｓ＝ｎ∫ｏ〓Ｗ・ｄδ＝ｎ∫ｏ〓ａδｐ・ｄ
δ ＝ｎａ／ｎ＋１δ^p+1＝ｎ・ａ／ｐ＋１（ky）^p+1……(7) がえられる。ここでｎは開口部９の個数である。
一方、流入量Q₁は(1)式よりＳ×√＋に比例
し、距離ｘが小さくなれば√＋も下がるが、
静水槽３の水位及びフロートが下降し、弁体が上
昇することにより自動的にＳが増大して、√＋
ｙの低下を相殺して流入量Q₁の変化を妨げる。
従来のものでは開口S′は(2)，(3)式から距離ｙに比
例するが、この発明では(7)式により開口面積Ｓは
ｙ^p+1に比例するため、従来の弁体に比べて距離
ｘの減少に伴う開口面積Ｓの増加率が大きくな
り、√＋の低下をカバーできるので流入量
Q₁、したがつて流出量Q₂は従来のものほど下が
らない。

この発明の弁体７と従来の弁体３７の精度を比
較すると第５図のようになつた。すなわち、第５
図はこの発明の場合も、(5)式に類似の式ｘ＝ｆ
（ｙ）が得られるので、それによつて計算し、
ｘ／y₀＝10（第５図におけるＰ点において、同一
の流出量Ｑ_Pを出す弁体７と弁体３７との両者の
ｘ／y₀の比が変化したときのＱ／Ｑ_Pの変化を調
べたもので、この発明はｐ＝0.5：１：1.5の場合
を示した。例えばｘ／y₀＝２の場合を見ると、従
来のもの（第１図）ではＱ／Ｑ_P＝0.755（Ａ点）
であるのに対し、この発明では例えばｐ＝１に採
るとＱ／Ｑ_P≒0.85（Ｂ点）である。つまり弁体
の形式の相違によつて流出量Ｑ_Pの精度（Ｑ／Ｑ
_P）は非常によくなり、例えば農業用水の分水装
置でいえば、従来のものでは採用できない低水位
差（ｘ／y₀が小さい場合）でも、この発明は使用
可能となる。また、第１図に示す従来例では幹線
水路３１の水面が高く、弁体３７がその水面以下
に水浸する形になれば、幹線水路の水圧が弁体３
７を押下げ、フロート３５と弁体３７の平衡が失
われ(5)式すら成り立たないので、これを免れるた
めには弁体３７を長大なものとして、常に弁体３
７の頂点が水面から突出するようにせねばならな
い。しかるにこの発明では構造上弁体７は距離ｘ
（幹線水路の水面を示す）には無関係であるた
め、弁体７の高さは導水管４の高さｑに弁体７の
最大開度を加えたものに若干の余裕をつけたもの
で十分であり、経済的な寸法となる利点がある。

前記のものはつぎのようにして設置される。ま
ず目標とする分水量、すなわち流出量Q₂を知つ
て、(4)式から必要な越流水深y₀−ｙを求める。そ
してフロート１０の負荷は常に一定で、フロート
１０の水浸量は不変であるから、フロート１０し
たがつてレバー１３の位置（例えば槽底面からの
高さ）が決まる。一方、(1)式において、C₁、ｇ
の値は既知であるから、必要とする流量Q₁に対
して、任意の距離ｘ＋ｙに対応する必要な開口面
積Ｓが求まるので、例えばターンバツクル１４に
より吊下棒１５の長さを調節して、弁体７の開口
部９の開口面積がＳになるようにする。このよう
にすることにより幹線水路１の水位の変化に係ら
ず、定量分水が可能となる。

尚、前記実施例では静水槽３から支線水路２に
水が流出する所謂排水部として越流堰５を採用す
る場合について述べたが、第６図に示す如く、排
水部として堰５の代りに支線水路２側の側壁の下
部（静水槽水面より下）に開口オリフイス５′を
採用すれば、流出量Q₂については越流方式とオ
リフイス方式による差異がでるのは当然である
が、流入量Q₁については(1)式、弁体の開口面積
Ｓについては(7)式がそのまま成立する。従つて前
記（ｐ９〜ｐ１０にかけて）と同様に幹線水路３
１の水位（ｘ）が低下した場合における√＋
の落ち込みをカバーする開口面積Ｓの増加率が従
来のものより大きくなり、従つて流入量Q₁（ゆ
えに流出量Q₂）は従来のものほど下らない点は前
記の実施例と同じである。

この発明は前記のようであつて、幹線水路と静
水槽とを、静水槽内に延出し、その先端を閉塞す
るとともに、管壁に縦方向に貫通した貫通孔を設
けた導水管で連結し、貫通孔に弁体を上下動可能
に嵌挿し、支線水路への排水部は静水槽の支線水
路部側の側壁で形成し、弁体を連結部材を介して
静水槽の水面に浮び、かつその水位の変化に応じ
て昇降するフロートに接続したので、弁体の動き
はもつぱら静水槽内におけるフロートの上下動の
みによつて制御され、したがつて連続状態におい
て使用、幹線水路の水位が広範囲に変動しても、
静水槽内の水位の変動を小幅に止め、静水槽から
支線水路への流出流量をほぼ一定に保ち、これは
支線水路の水位の変更及び幹線水路と支線水路と
の水位差の大小に拘らず全く同様である等の優れ
た効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の定量分水装置の概略説明図、第
２図はこの発明の実施例の縦断正面図、第３図は
要部の平面図、第４図は弁体開口部の拡大図、第
５図は従来の弁体とこの発明の弁体の精度比較
図、第６図は越流堰の別の実施例を示す拡大断面
図である。１…幹線水路、２…支線水路、３…静水槽、４
…導水管、５…越流堰、５′…オリフイス、６…
貫通孔、７…弁体、８…切欠面、９…開口部、１
０…フロート、１１…支持片、１２…支持板、１
３…レバー、１４…ターンバツクル、１５…吊下
棒。

Claims

【特許請求の範囲】

１幹線水路から支線水路に水位差を利用して水
を供給する分水装置において、前記幹線水路と支
線水路との間に導水管及び排水部を介して静水槽
を設け、前記導水管を静水槽内に延出し、その先
端を閉塞するとともに、該延出部管壁に縦方向に
貫通した貫通孔を設け、この貫通孔に弁体を上下
動可能に嵌挿し、また前記排水部は静水槽の支線
水路側の側壁を形成しており、前記弁体を連結部
材を介して静水槽の水面に浮かび、槽内の水位の
変化に応じて昇降するフロートに接続したことを
特徴とする定量分水装置。