(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプの吐出側流路を三方弁の入口に接続し、該三方弁の第１出口を噴水ノズルへの流路に、第２出口を戻り流路側にそれぞれ接続した噴水装置であって、
上記三方弁は、
外周面に、入口と第１出口と第２出口を開設して、内部には、入口に連通した入口側開口と第１出口に連通した第１出口側開口と第２出口に連通した第２出口側開口を内周面に開設した分岐空部を形成したハウジングと、
該ハウジングの分岐空部に回動可能に嵌合され、上記入口側開口を第１領域と第２領域に区画する区画部を外周に形成し、該区画部により区画された第１領域を上記第１出口側開口に連通し、且つ区画部に隣接した流入部分から流出部分に向けて次第に上下寸法が拡大するように形成された第１連通空部、および第２領域を第２出口側開口に連通し、且つ区画部に隣接した流入部分から流出部分に向けて次第に上下寸法が拡大するように形成された第２連通空部を区画部の両側に形成した弁本体と、
上記弁本体を回動させる電気的駆動源と
からなり、上記弁本体の回動角度により、上記第１領域の面積の増減を制御し、噴水高さを変化させることを特徴とする噴水装置。
【請求項２】
請求項１に記載の噴水装置において、上記の電気的駆動源がサーボモータ又はステッピングモータであることを特徴とする噴水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、弁の開度を変化させることにより噴水ノズルへの流量を調整して、噴水の高さを変化させることができるようにした噴水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の噴水装置は、図９に示すように、ポンプ１の吐出口と入口ヘッダー管２との間を第１供給管３により接続し、この入口ヘッダー管２と噴水ノズル４との間を第２供給管５により接続し、第２供給管５の途中に第１電磁弁６を設けて該第１電磁弁６の上流側から分岐した分岐管７を出口ヘッダー管８に接続し、この分岐管７の途中には第２電磁弁９を設け、出口ヘッダー管８に接続した戻り管１０を受水槽１１に接続する。そして、噴水ノズル４から水を噴出する場合には、第２電磁弁９を閉じて出口ヘッダー管８への通水を停止した状態で第１電磁弁６を開放し、入口ヘッダー管２から送出された水を噴出ノズル４に供給して噴出させる。一方、噴出を停止する場合には、第１電磁弁６を閉じて噴水ノズル４への通水を停止し、第２電磁弁９を開放して入口ヘッダー管２から送出された水を分岐管７を介して出口ヘッダー管８へ逃して受水槽１１に戻す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電磁弁６，９は、開状態または閉状態に切り替わるだけであって、流量を調整することができない。また、ポンプ１の吐出圧は一定に保たれる。したがって、入口ヘッダー管２から送出される水量Ｑ０  と、第１電磁弁６を通って噴水ノズル４から噴出される水量Ｑ１  と、第２電磁弁９を通って出口ヘッダー管８に戻される水量Ｑ２  とは同じ量である（Ｑ０  ＝Ｑ１  ＝Ｑ２  ）。
このため、従来の噴水装置は、噴水ノズル４から噴出する水の高さは一定であり、この一定高さに水が出るか、或は止まるかの２つの態様で変化するだけであり、噴水の演出に多様な変化を付けることが困難であり、例えば音楽や照明の変化に同調させて噴水の高さを複雑に変えたりすることは極めて困難であった。
また、電磁弁により水の流れを停止するので、配管系統にウォーターハンマーの現象が生じ易く、配管の接続部分が疲労するなどの問題もあった。
さらに、多数の噴水ノズルを設けて電磁弁の開閉により制御すると、噴水の高さがバラバラになり、調整が難しかった。
また、ポンプをインバーター制御することによりポンプ吐出量を調整可能にした噴水装置が提案されているが、噴水の停止には電磁弁を使用するので、噴水の高さを変化させるにも緩慢な変化であり、速いテンポの音楽に同調させるなど良好な応答性が要求される変化はできなかった。したがって、この噴水装置も十分か演出効果を期待できなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記に鑑み提案されたもので、ポンプの吐出側流路を三方弁の入口に接続し、該三方弁の第１出口を噴水ノズルへの流路に、第２出口を戻り流路側にそれぞれ接続した噴水装置であって、
上記三方弁は、
外周面に、入口と第１出口と第２出口を開設して、内部には、入口に連通した入口側開口と第１出口に連通した第１出口側開口と第２出口に連通した第２出口側開口を内周面に開設した分岐空部を形成したハウジングと、
該ハウジングの分岐空部に回動可能に嵌合され、上記入口側開口を第１領域と第２領域に区画する区画部を外周に形成し、該区画部により区画された第１領域を上記第１出口側開口に連通し、且つ区画部に隣接した流入部分から流出部分に向けて次第に上下寸法が拡大するように形成された第１連通空部、および第２領域を第２出口側開口に連通し、且つ区画部に隣接した流入部分から流出部分に向けて次第に上下寸法が拡大するように形成された第２連通空部を区画部の両側に形成した弁本体と、上記弁本体を回動させる電気的駆動源とからなり、上記弁本体の回動角度により、上記第１領域の面積の増減を制御し、噴水高さを変化させることを特徴とする。
【０００５】
そして三方弁の弁本体を回動させる電気的駆動源は、電気的に回動角度制御可能なサーボモータはステッピングモータがあることが好ましい。
【０００６】
【作用】
ポンプから圧送された水が三方弁の入口から流入すると、弁本体の回動角度に応じて区画部が入口側開口を第１領域と第２領域とに区画しているので、流入した水は第１領域と第２領域の面積の大きさに応じて分水される。そして、第１領域に分水された水は第１連通空部を通って第１出口から送出され、噴水ノズルから噴出される。一方、第２領域に分水された水は第２連通空部を通って第２出口から戻り流路に戻される。
弁本体を電気的に回転角度を制御可能な駆動源で回動すると、入口側開口を区画する区画部の位置が変化するので、第１領域と第２領域の面積がアナログ的に変化する。しかも、この面積変化は、弁本体の回動角度に比例する。したがって、弁本体の回動角度を調整すると、第１領域に分流される水の量が調整される。このため、噴水ノズルから噴水の高さが弁本体の回動角度に応じて変化する。
【０００７】
電気的駆動源としてサーボモータ又はステッピングモータによって弁本体を回動すると、この弁本体の回動角度を電気的に制御することができるので、第１領域の面積の増減を自由に制御することができる。したがって、噴水ノズルから噴出される噴水の高さを電気的に自由に制御することができる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
図１は本発明にかかる噴水装置の第１実施例における流路を示す配管図であり、ポンプ２０の吐出側の配管２１を入口ヘッダー管２２の入口に、吸引側の配管２３を受水槽２４にそれぞれ接続し、入口ヘッダー管２２の出口に接続した供給管２５を三方弁２６の入口２７に接続し、該三方弁２６の第１出口２８を噴水ノズル２９に、第２出口３０を配管３１を介して出口ヘッダー管３２の入口に接続し、出口ヘッダー管３２の出口に接続した戻り管３３を受水槽２４に接続してある。なお、ポンプ２０は、定圧、定吐出量タイプである。
【０００９】
三方弁２６は、図２から図６に示すように、略Ｔ字状のハウジング３４と該ハウジング３４内に回動可能に設けた弁本体３５とが主要な部材である。なお、水漏れを防止するシーリングは必要に応じて所定部分に施してある。
【００１０】
ハウジング３４は、外周面（Ｔ字の脚先端に相当する位置）に入口２７を開口するとともに、第１出口２８と第２出口３０を対向する位置（Ｔ字の両腕先端に相当する位置）に開口し、内部には円筒形の分岐空部３６を形成し、該分岐空部３６の内周面に、上記入口２７に連通した入口側開口３７、第１出口２８に連通した第１出口側開口３８、第２出口３０に連通した第２出口側開口３９をそれぞれ周方向に並べて開口し、この分岐空部３６内に弁本体３５を回動可能に嵌合してから蓋部材４０を被せて分岐空部３６の上面開口部を閉じてある。そして、蓋部材４０の軸孔から外部に突出した弁本体３５の軸４１に、弁本体３５の回動角度を電気的に制御可能に回動する電気的駆動源４２としてサーボモータ又はステッピングモータを接続する。
【００１１】
弁本体３５は、図５に示すように、円柱体の外周面を軸方向に一部だけ残して当該部分を区画部４３とし、この区画部４３を挟む円柱体の外周面を切り欠くようにして第１連通空部４４と第２連通空部４５を形成してある。
【００１２】
区画部４３は、弁本体３５をハウジング３４の分岐空部３６内に嵌合すると入口側開口３７に対向し、当該入口側開口３７を第１領域４６と第２領域４７とに区画する部分である。
【００１３】
第１連通空部４４は、区画部４３が入口側開口３７を区画している状態で第１領域４６と第１出口側開口３８との間を連通する空部であり、区画部４３に隣接する流入部分から約１５０度の範囲にわたって扇形に連続しており、また、流入部分から流出部分に向けて次第に上下寸法が拡大するように形成されている。
【００１４】
第２連通空部４５は、第１連通空部４４と左右は異なるが同様の構成および寸法であって、区画部４３が入口側開口３７を区画している状態で第２領域４７と第２出口側開口３９との間を連通する空部であり、区画部４３に隣接する流入部分から約１５０度の範囲にわたって扇形に連続しており、流入部分から流出部分に向けて次第に上下寸法が拡大するように形成されている。
【００１５】
上記した構成から成る三方弁２６の回動角度を電気的に制御可能なサーボモータ又はステッピングモータで回動させ、弁本体３５の区画部４３が入口側開口３７の中央に位置すると、図３および図４に示すように、入口側開口３７部が左右対称の長方形なので、この区画部４３が入口側開口３７部を同じ面積の第１領域４６と第２領域４７とに等分する。したがって、入口２７から流入した水は、区画部４３によって第１領域４６と第２領域４７とに同じ量ずつ分流される。このため、三方弁２６に供給される水量Ｑ０  は、第１出口２８から流出する水量Ｑ１  と第２出口３０から流出する水量Ｑ２  とに等分される（Ｑ０  ＝Ｑ１  ＋Ｑ２  、Ｑ１  ＝Ｑ２  ）。
【００１６】
弁本体３５を図４の状態から、サーボモータ又はステッピングモータで反時計方向に回動して区画部４３の位置を変化させると、入口側開口３７が左右対称なので、図６（ａ）に示すように第１領域４６の面積が増加した分だけ第２領域４７の面積が減少し、また、第１領域４６の面積が減少した分だけ第２領域４７の面積が増加する。しかも、各領域の面積の増減は、図７に示すように、従来の三方弁よりも弁本体３５の回動角度（開度）にほぼ一次比例する。
【００１７】
そして、弁本体３５をサーボモータ又はステッピングモータで区画部４３が入口側開口３７の左右開口側縁に重なるまで反時計方向に十分に回動すると、例えば図６（ｂ）に示すように、区画部４３を入口側開口３７の一方の開口側縁に重なるまで弁本体３５を回動すると、第２領域４７の面積が零となり、第１領域４６の面積が最大となる。したがって、この状態では、入口２７から流入した水はすべて第１出口２８から流出し、第２出口３０からは流出しない（Ｑ０  ＝Ｑ１  、Ｑ２  ＝０）。
【００１８】
このため、入口２７ヘッダー管２２から送出される水量のすべてが噴水ノズル２９から噴出することとなり、噴水の高さが最高になる。
【００１９】
この最高噴水状態から、サーボモータ又はステッピングモータで弁本体３５を時計方向に回動して区画部４３を移動すると、図６（ａ）に示すように、第１領域４６の面積が弁本体３５の回動角度に比例して減少し、第２領域４７の面積が第１領域４６の面積減少分だけ増加する。したがって、第１出口２８から流出する水量が弁本体３５の回動角度に比例して減少し、第２出口３０から流出する水量が弁本体３５の回動角度に比例して増加する。このため、噴水ノズル２９から噴出する水の量は弁本体３５の回動角度に比例して減少し、噴水の高さも弁本体３５の回動角度にほぼ比例して低下する。そして、区画部４３が入口側開口３７の中央に位置するまで弁本体３５をサーボモータ又はステッピングモータで回動すると（図４）、前記したように、入口２７から流入する水の半分が第１出口２８から流出し、残りの半分が第２出口３０から流出することになるので、噴水ノズル２９から噴出される水量が最高噴水状態の半分まで減少し、噴水の高さもほぼ半分になる。
なお、第２出口３０から流出した水は、配管３１を通って一旦出口ヘッダー管３２に流入し、その後は戻り管３３を通って受水槽２４に戻される。
【００２０】
そして、弁本体３５をサーボモータ又はステッピングモータで更に時計方向に回動して区画部４３が入口側開口３７の他方の開口側縁に重なるまで回動すると（図６ｃ）、第１領域４６の面積が零となり、第２領域４７の面積が最大となる。したがって、この状態では入口２７から流入した水はすべて第２出口３０から流出し、第１出口２８からは流出しない（Ｑ０  ＝Ｑ２  、Ｑ１  ＝０）。
このため、噴水ノズル２９からの噴水が停止され、入口２７ヘッダー管２２から送出される水量のすべてが出口ヘッダー管３２を介して受水槽２４に戻される。即ち、噴水の高さが零になる。
【００２１】
この様に、上記した噴水装置は、三方弁２６の弁本体３５を、回動角度を電気的に制御可能なサーボモータ又はステッピングモータで回動することにより噴水の高さを最高から零までの間で自由に変化させることができ、しかも弁本体３５の回動角度にほぼ比例して噴水の高さを変えることができる。したがって、弁本体３５を回動する電気的駆動源４２にサーボモータ、ステッピングモータなどを使用すると、噴水の高さを自由に制御することができる。そして、サーボモータ、ステッピングモータで弁本体３５を回動すると、弁本体３５が回動した分だけ第１出口２８から流出する水量が変化するので、弁本体３５を回動してから実際に噴水の高さが変化するまでの所要時間が短く、応答性（レスポンス）が良好である。さらには、第１出口２８から流出する水量を零にして噴水を停止する場合にも、第１出口２８から流出する水量の減少に応じて第２出口３０から流出する水量を増加して、水の流れを急激に停止する必要がないので、ウォーターハンマー現象が殆ど発生しない。
なお、サーボモータやステッピングモータの出力軸と弁本体３５の軸４１との間には、必要に応じて減速機４８を適宜介在させることが、弁本体３５の回動角度を高い精度で制御する上からも望ましい。
【００２２】
図８に示す噴水装置の第２実施例は、複数の噴水ノズル２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅを設けたものであり、ポンプ２０の吐出側の配管２１を入口ヘッダー管２２の入口に、吸引側の配管２３を受水槽２４にそれぞれ接続し、入口ヘッダー管２２には複数の供給管２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅの一端を接続し、各供給管２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅの他端を三方弁２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅの入口に接続する。なお、本実施例では、三方弁２６の第１出口２８に噴水ノズル２９を取り付けて三方弁２６と噴水ノズル２９を一体化してある。また、各三方弁２６の第２出口に一端を接続した配管３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅの他端を出口ヘッダー管３２に接続し、出口ヘッダー管３２の出口に接続した戻り管３３を受水槽２４に接続してある。そして、各三方弁２６に取り付けた電気的駆動源としての回動角度を電気的に制御可能なサーボモータ又はステッピングモータ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅをコンピュータなどから構成された電気的制御装置４９に配線５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅを介してそれぞれ電気的に接続する。
【００２３】
電気的制御装置４９は、コンピュータなどから構成されており、予め記憶したプログラムに基づいて、各サーボモータ又はステッピングモータ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅに信号を送って各三方弁２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅの弁本体３５の回動角度（開度）を個別に制御するものであり、これにより各三方弁２６の第１出口と第２出口との分水割合を制御する。
【００２４】
したがって、プログラムの内容により、各噴水ノズル２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅからの噴水高さを電気的制御装置４９によって各サーボモータ又はステッピングモータ４２ａ・・・・４２ｅを自由に制御することができる。例えば、図８に示すように、左端と右端の第１，第５三方弁２６ａ，２６ｅを全開にして噴水高さを最高に制御し、隣りの第２，第４三方弁２６ｂ，２６ｄの開度を第１，第５三方弁２６ａ，２６ｅよりも少し小さく設定して噴水高さを約８割に制御し、中央の第３三方弁２６ｃの回動を更に小さく設定して噴水高さを約６割に制御すると、噴水の高さが全体として円弧になるように制御することができる。そして、各三方弁２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅの開度を時間の経過と共に変化するようにプログラムすると、各噴水ノズル２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅから噴出する噴水の高さを時間と共に様々な態様で変化させることができる。したがって、音楽に同調させたり、或は照明の変化に合わせて噴水高さを変化させることもできる。このため、プログラム次第で多種、多様のウォーターショーも可能である。
【００２５】
なお、本実施例においては、入口ヘッダー管２２と出口ヘッダー管３２に圧力計を有する圧力検出器５１ａ，５１ｂを設けて両ヘッダー管２２，３２の圧力を圧力制御装置５２により監視して、圧力変動が大きい時は戻り管３３の途中に設けた電動弁５３を作動して圧力調整を行なうように構成してある。したがって、各噴水ノズル２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅから噴出する噴水の高さを、予め設定した通りの高さに制御することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、噴水ノズルへの水流を三方弁により制御し、この三方弁を、回動角度を電気的に制御可能なサーボモータ又はステッピングモータで回動し、弁本体に形成した区画部の位置によって噴水ノズルへの水量を入口側開口の区画面積を連続的に変化させることによってアナログ的に調整することができ、しかも弁本体の回動角度に比例して噴水ノズルへの水量を調整することができる。
したがって、噴水ノズルから噴出する噴水の高さを三方弁の弁本体の回動位置をサーボモータ又はステッピングモータで調整することにより自由に調整することができる。
また、サーボモータ又はステッピングモータによる弁本体の回動位置によって噴水ノズルへの水量を変化させるので、弁本体の回動から実際に噴出される噴水の高さが変化するまでの所要時間を従来よりも短縮することができ、応答性（レスポンス）を向上することができる。したがって、噴水の高さを短時間で変化させることが可能である。
さらに、サーボモータやステッピングモータで弁本体を回動して噴水ノズルへの水量を変化させたり、或は噴水ノズルへの水流を停止する場合であっても、弁本体の回動によって区画部による分水割合を変化させて噴水ノズルへの水流の断面積を絞ったり緩めたりする構成なのでウォータハンマー現象が発生し難い。したがって、水流の変化に伴う衝撃を減少することができ、配管の接続部の疲労が軽減されるし、不快な騒音の発生も抑制することができる。
【００２７】
そして、三方弁の弁本体を回動角度を制御可能なサーボモータ又はステッピングモータで回動して弁本体の角度を電気的に制御するように構成してあるので、噴水ノズルから噴出される噴水の高さを電気的に自由に調整することができる。
したがって、音楽や照明に同調させて噴水の高さを調整することも容易であり、多種、多様な演出効果を簡単な構成で容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる噴水装置の基本的な配管図である。
【図２】三方弁の斜視図である。
【図３】三方弁のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】三方弁の水平方向の斜視図である。
【図５】弁本体の斜視図である。
【図６】（ａ）は第１出口からの流量を第２出口からの流量よりも増大させた状態における三方弁の水平方向の断面図、（ｂ）は入口から流入する水をすべて第１出口から流出して第２出口からの流出量を零にした状態における三方弁の水平方向の断面図、（ｃ）は入口から流入する水をすべて第２出口から流出して第１出口からの流出量を零にした状態における三方弁の水平方向の断面図である。
【図７】三方弁の弁の開度と噴水ノズル吐出量との関係を示すグラフである。
【図８】複数の噴水ノズルを設けた本発明の第２実施例の配管図である。
【図９】従来の噴水装置の配管図である。
【符号の説明】
２０  ポンプ
２１  ポンプの吐出口と入口ヘッダー管との間の配管
２２  入口ヘッダー管
２３  ポンプの吸入口と受水槽との間の配管
２４  受水槽
２５  供給管
２６  三方弁
２７  三方弁の入口
２８  三方弁の第１出口
２９  噴水ノズル
３０  三方弁の第２出口
３１  第２出口と出口ヘッダー管との間の配管
３２  出口ヘッダー管
３３  戻り管
３４  三方弁のハウジング
３５  三方弁の弁本体
３６  分岐空部
３７  分岐空部の入口側開口
３８  分岐空部の第１出口側開口
３９  分岐空部の第２出口側開口
４０  蓋部材
４１  弁本体の軸
４２  電気的駆動源（サーボモータ、ステッピングモータ）
４３  弁本体の区画部
４４  第１連通空部
４５  第２連通空部
４６  区画部により区画した入口側開口の第１領域
４７  区画部により区画した入口側開口の第２領域
４９  コンピュータを含む電気的制御装置
５１  圧力検出器
５２  圧力制御装置
５３  電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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