(57)【要約】【課題】  本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、自動給水装置を作動させる最低有効水頭が、概ね２０ｃｍＡｑ.程度から、３５０ｃｍＡｑ.程度の有効水頭まで広範囲にわたり作動させることのできる自動給水装置を提供する。【解決手段】一方の開口が用水の供給源である水路１０１に連通された導水管１０２と、導水管１０２の他方の開口に設けられた弁本体１０３と、任意の支点１１２ａを枢軸に上下動し、弁本体１０３の弁座部１０４に圧接離間する弁体１０８と、弁体１０８を中心にして支点１１２ａと対向して設けられたアーム１１０の端部及び/又は弁体１０８にエアー抜き１１５を有するタンク１１１を設ける。弁本体１０８内とタンク１１１内とを連通する流入管１１７と、タンク１１１内と水位センサ１２０とを連通する排水管１１９とを設け、タンク１１１の満水時の重心を支点１１２ａよりも弁体１０８側に設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の開口が用水の供給源である水路に連通された導水管と、該導水管の他方の開口に設けられた弁本体と、任意の支点を枢軸に上下動し、該弁本体の弁座部に圧接離間する弁体と、該弁体を中心にして前記支点と対向して設けられた少なくとも一つのアームの端部及び／又は該弁体に設けられたエアー抜きを有する少なくとも一つのタンクと、前記弁本体内と前記タンク内とを連通する流入管と、前記タンク内と水位センサとを連通する排水管とを有し、前記タンクの満水時の重心が、前記支点よりも弁体側にあることを特徴とする自動給水装置。
【請求項２】
流入管の口径が、排出管の口径より小であることを特徴とする請求項１記載の自動給水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の水位制御を自力制御にて行う自動給水装置に関するものであり、さらに詳しくは、用水の供給源である水路に設けられた導水管に接続または固定された弁本体の弁座部における有効水頭（配水管の最小動水圧）が、極めて低い状態から高い状態まで、広範囲にわたって制御可能とする自動給水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動給水装置は図３に示すような構造のものがあり、有効水頭が、広範囲をカバーするよう設計されていた（例えば、特許文献１参照。）。例えば、口径８０ミリの場合であれば、好適には最低有効水頭１．５ｍＡｑ.から最高有効水頭７５ｍＡｑ.まで、レンジアビリティで５０もの範囲で使用され、特に水田用の自動水位制御装置として好適に使用されてきている。
【０００３】
また、近年、同じく水田用の自動水位制御装置として、図４に示すような構造を有する（例えば、特許文献２参照。）有効水頭が低い範囲で制御を行える自動給水装置が発明され、特に、オープン水路用に好適に使用されている。
前記いずれの装置も水田の自動水位制御装置として優れたものであり、水田の水管理の労力の削減、水不足地域における節水に貢献している。また、環境保護の観点からは、水田に撒かれた農薬等が、従来の掛流し方法による用水方式では、外部に排出され、環境に対する負荷をかけていたものが、これらの自動水位制御装置によって、従来の無駄な水の掛流しが抑制され、必要最低限の用水で済み、また、環境に対する農薬等の垂れ流しを阻止することができ、環境保全に大きく貢献することができるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特許３０８２８１３号公報
【特許文献２】特開２００５-４６１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これら従来の自動給水装置には、次のような技術的課題があった。前者の場合には、装置を稼動させるためのエネルギー源である有効水頭が、最低５０〜１５０ｃｍＡｑ.必要であり、これ以下の有効水頭となる用水地域では、好適には使用されない場合もあった。
後者の場合には、フラップ板に設けられたフラップタンクに、有効水頭によって水を流入或いは排出させてフラップタンクの重量の変化によって弁となるフラップ板を開閉させる仕組みであるから、装置を稼動させるための有効水頭は、極めて低くても稼動させることができる。その有効水頭の範囲は、最低５ｃｍＡｑ.からでも作動するが、逆に有効水頭がある程度高くなると、フラップタンクの重量を増やす必要が生じるので、タンクが大型化してしまい、実用性に乏しくなるという課題があった。例えば、有効水頭が３５０ｃｍＡｑ.を超えると、フラップタンクの大きさは、直径２０ｃｍ長さ８８ｃｍ以上になってしまい、水田での農作業に支障が出てくるほどの大きさとなる。
【０００６】
さらにまた、現状の水田は生産効率を上げるために、また、人員不足の問題から、省力化するために、小規模の水田をできるだけ流動化させ、大規模圃場へと基盤整備する傾向があり、そのために、生産基盤となる地域では、水田はできるだけブロック化、団地化される傾向がある。そのため、用排水は分離され、用水は１ブロックをカバーするために、最低有効水頭２０ｃｍＡｑ.程度から、３５０ｃｍＡｑ.程度までの範囲に及ぶ場合が多い。すなわち、上記した二つの自動給水装置のカバーする有効水頭範囲の及ばない範囲をカバーする自動給水装置が求められている。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、自動給水装置を作動させる最低有効水頭が、概ね２０ｃｍＡｑ.程度から、３５０ｃｍＡｑ.程度の有効水頭まで広範囲にわたり作動させることのできる自動給水装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の自動給水装置の構成を図に基づいて説明すると、図１において、一方の開口が用水の供給源である水路１０１に連通された導水管１０２と、導水管１０２の他方の開口に設けられた弁本体１０３と、任意の支点１１２ａを枢軸に上下動し、弁本体１０３の弁座部１０４に圧接離間する弁体１０８と、弁体１０８を中心にして支点１１２ａと対向して設けられた少なくとも一つのアーム１１０の端部及び／又は弁体１０８に設けられたエアー抜き１１５を有する少なくとも一つのタンク１１１と、弁本体１０３内とタンク１１１内とを連通する流入管１１７と、タンク１１１内と水位センサ１２０とを連通する排水管１１９とを有し、タンク１１１の満水時の重心が、支点１１２ａよりも弁体１０８側にあることを第一の特徴とする。
【０００８】
また、流入管１１７の口径が、排出管１１９の口径以下であることを第二の特徴とする。
【０００９】
本発明において、水路１０１は、開水路を例として挙げているが、特に限定されるものではなく、用水に供せられるものであれば何れでもよく、開水路でも管水路でも構わない。
【００１０】
導水管１０２は、弁本体１０３に流体を供給するものであって、水路１０１の下面から連通させる必要はなく、水路１０１の側面から連通させても良い。この場合、導水管１０２を弁本体１０３に一体的に設けても良い。
【００１１】
弁本体１０３と導水管１０２の接続手段は、フランジ式でも、ねじ込み式でも、接着式でも良く、特に限定されない。また、前記したとおり、導水管１０２を弁本体１０３に一体的に設ける場合には、接続手段は不要である。
【００１２】
弁体１０８は、任意の支点１１２ａを枢軸に上下動し、弁本体１０３の弁座部１０４に圧接離間できるように設けられれば良く、支点１１２ａは、弁本体１０３の外部に固定された支柱等に設けても良いし、或いは、弁本体１０３に直接設けても良い。
【００１３】
また、弁体１０８及び／又は弁体１０８を中心にして支点１１２ａと対向する位置に設けられたアーム１１０の端部には、エアー抜き１１５を有するタンク１１２が設けられるが、タンク１１１は、弁体１０８の上部又は側面などに一体的に設けても良いし、アーム１１０の端部に一体的に設けても良い。また、タンクの個数は、一つに限定されるものではなく、アーム１１０の端部又は中間に複数個設けても良い。
【００１４】
また、アーム１１０は、図１中、右手方向に伸縮可能に設けても良く、アーム１１０端部に設けられたタンク１１１の満水時の重心を移動できるようにしても良い。こうすることで、弁本体１０８内の流体の有効水頭の大小に応じて、タンク１１１の重心の位置を移動させ、自動給水装置を最適な条件で動かすことができる。また、アーム１１０は、弁体１０８に複数設けられても良く、流体の有効水頭に応じてタンクを一個又は複数個取り付けられるようにしても良い。こうすることで、有効水頭に応じて、タンク１１１の重量を適宜変更し、最適な運転が可能となる。但し、アーム１１０を複数個設ける場合には、タンクの満水時の重心が、支点１１２ａよりも弁体１０８側に来るよう構成することが必要である。なぜならば、タンク１１２の重心が、支点１１２ａを中心に弁体１０８の反対側に来てしまうと、自動給水装置は開状態のままになり、閉状態にすることが不能になるからである。
【００１５】
また、アーム１１０は、装置の設置状況によっては必ずしも設けなくても良い。例えば、有効水頭が極めて低いときには、Ａ×Ｇｐ＞Ｂ×Ｇｅとなるよう設計するためには、Ｂを最小となる位置にまでタンク１１１を移動することが好ましい。その手段として、タンク１１１を弁体１０８の上部に一体的に設けても良いし、弁体１０８の周囲に一個又は複数個設けても良い。
【００１６】
また、支点１１２ａを中心にして弁体１０８と対向するバランスアーム１０９の末端に、カウンターウエイトを設けても良い。このように構成することによって、支点１２２ａの左右の各部材の重量が均衡するように調整することができるため、有効水頭が極めて低い状態から、高い状態まで広範囲にわたって水位制御を行うことができる。
【００１７】
また、アーム１１０の取り付け角度は、水平でも良いし、垂直方向に角度を付けて設けても良い。例えば、弁本体１０３が水平方向に取り付けられる場合には、アーム１１０は、弁体１０８を中心にして支点１１２ａと対向する位置の弁体１０８上に９０度或いは、それ以上の角度を付けて設けても良い。また、複数個のアーム１１０を設ける場合には、弁体１０８の側面に沿ってタンク同士が干渉し合わないように設けるのが良い。要するに、アーム１１０の取り付け角度はとくに限定されるものではなく、装置の作動に支障がなければ何度にしても良い。
【００１８】
水位センサ１２０は、水位の上下に連動して動くフロート１２７の浮力又は重力によって、弁本体１０３内部及びタンク１１１内部の水を流入管１１７及び排出管１１９を通して、水位センサ１２０外部に放出又は止水できるものであれば何れでも良く、市販のボールタップなども好適に使用することができるが、水田等のゴミが浮遊する場所においては、ゴミの噛み込みを防止するため、目標水位に達すれば、直ちに全開又は全閉にできるよう工夫された水位センサを使用するのがさらに好ましい。
【００１９】
タンク１１１は、流入管１１７及び排出管１１９を通じて、弁本体１０３内の水を流入又は排出させ、その重量の変化に応じて、弁体１０８を弁座部１０４に圧接離間させられるものであれば何れでも良く、特に円筒状、ボックス型などの形状に限定されるものではない。エアー抜き１１５は、タンク１１１内に、水を流入又は排出させる際にタンク内の空気を外部に排出又は外部の空気をタンク１１１内に吸入させる構造のものであれば何れでも良く、その形式は、特に限定されない。例えば、単純な管形式のものでも良く、或いは、有効水頭が大きい場合には、エアー抜き１１５から流体が排出され続けるので、これを防ぐために、空気弁（吸排気機能を有するもの）を設けても良い。
【００２０】
流入管１１７は、一端を弁本体１０３に連通すると共に、他端がタンク１１１に連通されるものであり、タンク１１１が複数個設けられる場合には、途中でマニホールドに接続するなどして分岐し、それぞれのタンク１１１に連通させても良い。或いは、弁本体１０３の連通部１０６を必要個数だけ設けて、これらの連通部１０６と複数のタンク１１１とを流入管１１７と連通しても良い。いずれにしても、自動給水装置の作動を妨げることなく、また、装置として複雑にならない限りは、どちらの手段を用いても構わない。流入管１１７の材質としては、軟質ＰＶＣ、ＰＥ、ウレタンなどのチューブ又はホースが好適に用いられるが、特にこれらの材質に限定されるものではなく、制御対象となる流体の種類によって耐薬品性、耐水性等があり、且つ、可とう性を有するものであれば、何れでも良い。
【００２１】
排出管１１９は、一端をタンク１１１に連通し、他端が水位センサ１２０の排出弁１２１に連通されている。タンク１１１が複数個ある場合には、それぞれの排出管１１９を途中でマニホールドに繋ぐなどして取りまとめ、マニホールドから、排出弁１２１に連通しても良い。また、それぞれの排出管１１９を直接排出弁１２１につなぐ方法も考えられるが、水位センサ１２０の作動に支障が出ないように、また、あまり複雑な構成にならないよう配慮する必要がある。排出管１１９の材質としては、軟質ＰＶＣ、ＰＥ、ウレタンなどのチューブ又はホースが好適に用いられるが、特にこれらの材質に限定されるものではなく、制御対象となる流体の種類によって耐薬品性、耐水性等があり、且つ、可とう性を有するものであれば、何れでも良い。
【００２２】
また、流入管１１７の内径が排出管１１９の内径以下となるよう構成することで、流入管１１７を通じてタンク１１１に流入する水よりもタンク１１１から排出管１１９を通じて排出される水の流速が速くなるため、水位センサ１２０が下限の水位設定値を感知した際に、自動給水装置が開となる動作が速くなり、迅速なる給水を要する、例えば水田への給水などには好適に用いることができる。
【００２３】
また、弁本体１０３内の有効水頭が高い場合には、流入管１１７からタンク１１１に流入する流体の流量が上昇するため、排出管１１９から排出される流量が追いつかなくなる場合もある。このような場合には、自動給水装置が開となる時間が非常に長くなるため、水田への給水などには、支障が生じる場合もある。このようなときには、流入管１１７の内径が、排出管１１９の内径よりも小となるよう構成すれば、排出管１１９から排出される流体の流量が上昇し、自動給水装置が開となる動作を速くすることができる。
【００２４】
水位センサ１２０は、制御対象となる水田の水位を検知して排出管１１９からの流水を排出弁１２１から排出又は閉止させるよう構成されている。水位の検出手段としては、フロートの上下動を感知して排出弁１２１を開閉させるものであれば何れでも良く、特に限定されない。但し、制御対象となる水がゴミを多く含む場合には、市販のボールタップのように、排出弁１２１が水位の昇降に伴って漸時的に開閉するタイプのものは、ゴミが弁部を閉塞するおそれがあるので不適である。このような場合には、水位が設定値に達すれば排出弁１２１の弁部を瞬間的に開閉するよう構成されたものが好ましい。
【００２５】
本発明における各構成部材は、硬質ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＥ、ＡＢＳなどの樹脂が好適に使用されるが、特にこれらの樹脂材料に限定されるものではなく、金属材料を用いても構わない。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明した構成からなる本発明の自動給水装置は、以下のような格別の効果を奏する。
（１）弁体が、梃の原理によって、Ａ×Ｇｐの作用と、これに反作用するＢ×Ｇｅ及びＣ×Ｇｆの力の関係の変化によって開閉を繰り返すものであるから、Ｇｐの値に応じて、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｇｅ、Ｇｆを適切に設定することで、弁本体内の水の有効水頭が、極めて低い場合から、極めて高い場合まで、幅広い範囲で確実な制御が可能となると同時に、上記した梃の原理によって、タンクを小さく設計できるので、装置としてコンパクトになる。
（２）弁対の支軸（支点）を弁本体とは別途独立して設けることができるので、既設の手動弁の弁座部を利用して、自動給水装置に改造することが可能である。そのため、低コストにて、また、容易に既存設備を自動給水装置として利用できる。
（３）設計有効水頭よりも現場における有効水頭が高かった場合、或いは、低かった場合でも、アームを適宜伸縮させることで、Ｂ×Ｇｅ及びＣ×Ｇｆを有効水頭の大きさに応じて調整することができるので、非常に便利で且つ実用的である。
（４）タンクは、弁体及び／又はアームの端部に、又は、アームの中間の位置に設けることができるので、現場における有効水頭が設計有効水頭よりも大幅に高かった場合には、タンクをＢ及びＣが最長となる位置にセットすれば良いし、それでも足りなければ別のタンクをアームの任意の位置に付け加えることでＧｅ及びＧｆをさらに大きく取ることができる。
（５）現場における有効水頭が、設計値よりも大幅に低かった場合には、タンクをアームの中間の位置にずらして設置すればＢ及びＣを小さくすることができる。それでも有効水頭が低い場合には、アームのタンクを取り外し、弁体に直接タンクを取り付けることで、さらに低い有効水頭でも確実に自動給水装置を稼動させることができる。
（６）流入管の口径を、排出管の内径以下となるよう構成することで、タンクから排出管を通じて排出される水の流速が上がるため、水位センサが下限の水位設定値を感知した際に、自動給水装置が開となる動作が速くなり、迅速なる給水を要する、例えば水田への給水に好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明するが、本発明がこれらの実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００２８】
図１は、本発明に係る第一実施例の自動給水装置の閉状態を示す縦断面図ある。図２は、図１のａ−ａ線に沿う横断面拡大図である。
【実施例１】
【００２９】
図１において、１０１は、用水の供給源である開水路型の流路である。１０２は、一方の開口が開水路１０１に、他方の開口が弁本体１０３に連通されている導水管であり、開水路１０１の用水を弁本体１０３に送る作用をする。尚、導水管１０２の弁本体１０３との接続部には、雄ネジが切ってある。１０３は弁本体であり、弁本体１０３の下方部には雌ネジが切ってあり、導水管１０２の雄ネジと螺着されている。
【００３０】
また、弁本体１０３の下方側面には、後記流入管１１７と連通させるための連通部１０６が設けられている。一方、弁本体１０３の上部には、弁座部１０４及び弁座部の周囲に鍔部１０５が延設されている。また、鍔部１０５には、弁体１０８の支点となる支持部１０７が一体的に設けられている。
【００３１】
１０８は弁体であり、弁体１０８の側面一端にはバランスアーム１０９が延設され、後記支軸１１２を介して後記支持部１０７に回動自在に装着されていると共に、弁体１０８を中心に後記支点１１２ａと対向する位置には、アーム１１０が延設され、その末端にはエアー抜き１１５を有するタンク１１１が一体的に設けられている。
【００３２】
１０７は、一対の支持部であり、バランスアーム１０９が支軸１１２を枢軸として回動自在に設けられている。詳細には、図２に示すように、一対の支持体１０７間にバランスアーム１０９が挿入して設けられ、一対の支持体１０７及びバランスアーム１０９にそれぞれ設けられた貫通孔１１３及び１１４に軸１１２が挿入されて回動自在に装着されている。
【００３３】
また、１１２ａは支点の位置を示しており、支軸１１２と支持部１０７との接触点を意味している。タンク１１１の上部にはエアー抜き１１５が設けられていて、タンク１１１内の流体を排出させるときは、外部からタンク１１１へ空気を吸入し、逆に、タンク１１１へ流体を流入させる際には、タンク１１１内の空気を外部に排出する。
【００３４】
また、タンク１１１の底部には連通部１１６及び１１８が設けられ、それぞれ、流入管１１７及び排出管１１９と連通している。ここで、本実施例においては、タンク１１１は、アーム１１０の端部に設けられているが、弁本体１０３内の有効水頭が極めて低い場合、例えば、２０ｃｍＡｑ.以下の場合、タンクは前記アーム１１０の端部ではなく、弁体１０８の上面又は側面に設けても良い。このように構成することによって、極めて小さな有効水頭であっても確実に自動給水装置を開閉させることができる。
【００３５】
また、逆に、一個のタンク１１１の重量では不足するほど、弁本体１０３内の有効水頭が大きかった場合には、アーム１１０端部のタンク１１１に加えて、複数個のタンクをアーム１１０の中間の位置及び／又は弁体１０８上面又は側面に一体的に設けても良い。これにより、自動給水装置の閉時の弁体１０８を弁座１０４に圧接する力が増し、確実に自動給水装置を閉にすることができる。
【００３６】
１１７は、流入管であり、その一端は、弁本体１０３の連通部１０６を介して弁本体１０３内部と連通し、他端は、タンク１１１の連通部１１７を介してタンク１１１内と連通している。
【００３７】
１１９は排出管であり、その一端は、タンク１１１の連通部１１８を介してタンク１１１内と連通し、他端は、水位センサ１２０の排出弁１２１に連通している。ここで、流入管１１７の内径は、排出管１１９の内径よりも小となるよう構成されている。
【００３８】
１２０は、水位センサであり、排出弁１２１、支柱１２２、小アーム１２４、ストッパー１２６及びフロート１２７で構成され、グランドに立設した支柱１２２に固定されている。排出弁１２１は、支柱１２２に一体的に設けられており、小アーム１２４の回動に伴って、内部の弁体１２３が上下動するよう連結棒１２３ａが小アーム１２４の先端に固定されており、小アーム１２４の上下動に従って、内部の水を排出口１２１ａから外部に排出したり、水の外部への排出を閉止したりする。
【００３９】
支柱１２２には、小アーム１２４がピン１２５を介して回動自在に装着されており、また、支柱１２２の上部には、引っ張りばね１２８がピン１２９及び１３０の間に伸縮自在に装着されている。
【００４０】
ストッパー１２６は、小アーム１２４に一体的に設けられていて、その上端と下端に円形状の上部ストッパー１２６ａ及び下部ストッパー１２６ｂを有し、両ストッパー１２６ａ及び１２６ｂを繋ぐシャフト１２６ｃには、フロート１２７が遊嵌されている。フロート１２７は、その内部を上下に貫通する貫通孔１２７ａを有する円環状である。フロート１２７は、比重０．９の発泡ポリプロピレンで製造されており、水に浮かぶよう調整されている。
【００４１】
水位センサ１２０をこのように構成することで、小アーム１２４に特定の負荷がかかった場合のみ、直ちに、小アーム１２４を、下方或いは上方に回動させることができる。すなわち、フロート１２７が上部ストッパー１２７ａ或いは下部ストッパー１２６ｂに接触し、浮力又は荷重がかかると、浮力又は荷重が小アーム１２４に伝わるが、引っ張りばね１２８には一定の負荷がかかっているので、その負荷を超えるまで、小アーム１２４は回動しない。しかし、引っ張りばね１２８にかかっている負荷を超える浮力又は荷重がかかると、引っ張りばね１２８は、直ちに小アーム１２４を回動させる。すなわち、小アーム１２４に連動する排出弁１２１の排出口１２１ａを直ちに開又は閉にする。水の中にゴミなどの異物を多く含む場合には、水位センサをこのように構成させることで、排出弁１２１を瞬時に開閉させることができ、弁の目詰まりを防ぐことができる。
【００４２】
本実施例では、自動給水装置が確実な作動を行うために、支点１１２ａ、弁体１０８、タンク１１１が以下の関係を満たす位置に配置されている。
自動給水装置の給水時（弁開時）：Ａ１×Ｇｐ＞Ｂ１×Ｇｅ
自動給水装置の断水時（弁閉時）：Ａ１×Ｇｐ＜Ｃ１×Ｇｆ
尚、図１において、
Ａ1は、支点１１２ａから、弁体１０８の有効断面積に作用する弁本体１０３からの水圧力の中心までの距離。
Ｂ1は、支点１１２ａから、右側のバランスアーム１０９、弁体１０８、アーム１１０、空タンク１１１、流入管１１７及び排出管１１９の総重量の重心の位置までの距離。
Ｃ1は、支点１１２ａから、右側のバランスアーム１０９、弁体１０８、アーム１１０、満水時のタンク１１１、流入管１１７及び排出管１１９の総重量の重心の位置までの距離。
Ｇｐは、弁体１０８の有効断面積に作用する弁本体１０３からの水圧力。
Ｇｅは、支点１１２ａから右側の、バランスアーム１０９、弁体１０８、アーム１１０、空タンク１１１、流入管１１７及び排出管１１９の総重量。
Ｇｆは、支点１１２ａから右側の、バランスアーム１０９、弁体１０８、アーム１１０、満水時のタンク１１１、流入管１１７及び排出管１１９の総重量。
但し、本実施例においては、タンク１１１の上下動に伴って、流入管１１７、排出管１１９が上下動するが、このとき流入管１１７及び排出管１１９の水没している部分は、浮力を受けるためにその分を差し引いた重量が総重量に加えられる。
【００４３】
次に、本実施例の作動について説明する。
図１は、本自動給水装置が閉の状態を示している。この状態から、制御対象である水田の水位が減少し、水位センサ１２０が下限を感知すると、すなわち、フロート１２７が下降し、下部ストッパー１２６ｂに当接してフロート１２７の重量が十分にかかると、引っ張りばね１２８は直ちに小アーム１２４を時計回りに回動させるので、これに連動する弁体１２３は上方に引き上げられ、排出口１２１ａを開の状態にする。すると、今まで密閉状態であった流入管１１７、タンク１１１及び排出管１１９は、排出口１２１ａから圧力が逃げるので、弁本体１０３の内部の流体は、連通部１０６、流入管１１７、連通部１１７、タンク１１１、排出管１１９及び排出弁１２１の排出口１２１ａを通って外部に排出され始める。これに連動して、満水状態にあったタンク１１１内の水も、エアー抜き１１７から外部の空気を吸入しながら、連通部１１８、排出管１１９及び排出弁１２１の排出口１２１ａを通って外部に排出され始める。
【００４４】
やがて、タンク１１１内の水が抜けてしまうと、弁体１０８を弁座１０４に圧接させていた力＝Ｃ１×Ｇｆは、Ｂ１×Ｇｅとなり、弁体１０８を弁座１０４から離間させようとする力＝Ａ１×Ｇｐよりも小となる。すなわち、力の作用関係は、Ａ１×Ｇｐ＞Ｂ１×Ｇｅとなるので、弁体１０８は、支点１１２ａを枢軸に弁座１０４から離間する方向に回動させられる。すなわち、弁本体１０３内の水は、外部へと流出し、自動給水装置は開となる。
【００４５】
ここで、流入管１１７の内径は、排出管１１９の内径よりも小となるように構成されているので、弁本体１０３内の有効水頭が極めて高い場合にも、タンク１１１に流入する流体の流量よりもタンク１１１から排出される流量のほうが大きくなるため、タンク１１１内の流体は迅速に排出される。すなわち、本実施形例の自動給水装置を迅速に開の状態に移行させることができる。
【００４６】
次に、この状態から、制御対象となる水田の水位が上昇し、水位センサ１２０が上限を感知すると、すなわち、フロート１２７が上昇し上部ストッパー１２６ａに当接し、十分な浮力がかかるようになると、引っ張りばね１２８は、直ちに小アーム１２４を反時計回りに回動させ、これに連動する弁体１２３は下方に移動し、排出口１２１ａを閉塞する。すると、流入管１１７、タンク１１１、排出管１１９、排出口１２１ａと流れていた弁本体１０３内の水は、逃げ場を失い、やがて、流入管１１７を通って、タンク１１１へと流入し始める。このとき、エアー抜き１１５は、タンク１１１内部の空気を外部に排出し、流体が円滑にタンク１１１内に流入するのを補助する。やがて、タンク１１１内が満水状態になると、弁体１０８を弁座１０４に圧接しようとする力＝Ｂ１×Ｇｅは、Ｃ１×Ｇｆとなり、力の作用関係は、Ａ１×Ｇｐ＜Ｃ１×Ｇｆとなる。すなわち、弁体１０８を離間させようとする力よりも、弁体１０８を弁座１０４に圧接しようとする力のほうが大となるから、弁体１０８は、支点１１２ａを枢軸に下方に回動させられ弁座１０４に圧接させられる。すなわち、自動給水装置は閉の状態となる。
【００４７】
このように、本自動給水装置は、水位センサ１２０の水位の検知によって、弁体１０８を圧接離間させるよう作動し、制御対象の水田は、目的の水位に自動的に制御される。
【００４８】
［試験例］
ここで、上記実施形例にしたがってモデルを製作し、試験を行った結果について説明する。
各部材の材料は、硬質塩化ビニル樹脂を主体にフロートは比重０．９の発泡ポリプロピレンを使用した。
弁本体口径：１０ｃｍ
Ａ1：  １２ｃｍ
Ｂ1：  ２０ｃｍ
Ｃ1：  ３５ｃｍ
有効水頭条件：  ２０ｃｍＡｑ.〜５００ｃｍＡｑ.
Ｇｐ：  ｍｉｎ．１，５７１ｇ〜ｍａｘ．３９，２７０ｇ
Ｇｅ：  ８００ｇ
Ｇｆ:   １４，６２４g（タンク内径は、一辺２４ｃｍの立方体、外形は一辺２５ｃｍの立方体）
Ａ１×Ｇｐ：  ｍｉｎ．１８，８５２〜ｍａｘ．４７１，２４０ｇｃｍ
Ｂ１×Ｇｅ：  １６，０００ｇｃｍ
Ｃ１×Ｇｆ：  ５１１，８４０ｇｃｍ
Ａ１×Ｇｐｍｉｎ.＞Ｂ１×Ｇｅ
Ａ１×Ｇｐｍａｘ.＜Ｃ１×Ｇｆ
【００４９】
以上のように各パラメーターを設定したモデルを製作し作動確認を行ったところ、有効水頭２０ｃｍＡｑ.〜５００ｃｍＡｑ.の広範囲にわたって、各水位ごとに±５ミリの幅で精度良く自動水位制御を行うことができた。また、タンクは、一辺が２５ｃｍの立方体（内寸一辺２４ｃｍ）であり、コンパクトに設計できた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る第一実施例の自動給水装置を示す縦断面図である。
【図２】図１のａ−ａ線に沿う要部拡大縦断面図である。
【図３】従来の自動給水装置を示す要部拡大縦断面図である。
【図４】従来の自動給水装置を示す要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０１・・・水路
１０２・・・導水管
１０３・・・弁本体
１０４・・・弁座部
１０５・・・鍔部
１０６・・・連通部
１０７・・・支持部
１０８・・・弁体
１０９・・・バランスアーム
１１０・・・アーム
１１１・・・タンク
１１２・・・支軸
１１２ａ・・支点
１１３・・・貫通孔
１１４・・・貫通孔
１１５・・・エアー抜き
１１６・・・連通部
１１７・・・流入管
１１８・・・連通部
１１９・・・排出管
１２０・・・水位センサ
１２１・・・排出弁
１２１ａ・・排出口
１２２・・・支柱
１２３・・・弁体
１２３ａ・・連結棒
１２４・・・小アーム
１２５・・・ピン
１２６・・・ストッパー
１２６ａ・・上部ストッパー
１２６ｂ・・下部ストッパー
１２６ｃ・・シャフト
１２７・・・フロート
１２７ａ・・貫通孔
１２８・・・引っ張りばね
１２９・・・ピン
１３０・・・ピン
【図１】
2008133588.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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