JP3010900U - 水位計用結氷防止装置及びこの結氷防止装置を備えた水位計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 貯水式水源の水位計において、水位計の水面
と水面に浮かぶフロートの結氷を確実に防止し、水位計
への配置が容易であり、運転や保守が容易かつ経済的で
ある水位計用結氷防止装置を提供するとともに、この結
氷防止装置を備えた水位計を提供する。 【構成】 水位計用の井戸の水面と底の間に水循環機を
配置し、この水循環機により水を水面に移動させて井戸
の水面での結氷を防ぐようにしてある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ダムや貯水池など貯水式水源の水位を計測する水位計の水面での結 氷を防止する水位計用結氷防止装置を提供するとともに、この結氷防止装置を備 えた水位計を提供する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ダムや貯水池など貯水式水源の水位を計測するために、この水源の底部 と連通させた井戸又は水槽を設け、この水面にフロートを設置した水位計が知ら れている。また、この水位計の水面とフロートとの結氷を防止するための装置は 各種のものが知られている。 例えば、水位計の水面を直接加温して結氷を防止する装置には、水位計の水面 の上方に設けた赤外線輻射装置により水温を上昇させるもの、又はこの水面上の フロート自体に発熱体を取り付けて結氷を防ぐものが知られている。 その他に、水位計の井戸又は水槽の中の水を対流又は撹拌させて結氷を防止す る装置には、空気ポンプをこの井戸又は水槽に設けて、気泡の上昇によって水を 撹拌、対流させて水を加温して結氷を防ぐものが知られている。 さらに、発熱体を水位計の井戸や水槽の底部に設置して、これで水温を上昇さ せて対流を起こして水面における結氷を防止する装置も知られていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来の水位計用の結氷防止装置は、効率や経済性等に難点があるため実用され ていないのが実情である。 すなわち、水面の上方に設けた赤外線輻射装置により水温を上昇させる装置で は、熱効率がきわめて低く、しかも運転や保守の経費が大変であるという問題点 があった。 フロート自体に発熱体を取り付けて結氷を防止する装置は、設備費が高価にな り、運転や保守に工数を要するという問題点があった。 空気ポンプを井戸や水槽に設けて、気泡の上昇によって水を撹拌、対流せて加 温する装置は、特に井戸の場合には、その水深が１０乃至５０ｍと深いために吐 出圧が平方センチメートル当たり１〜５Ｋｇのコンプレッサーを必要とし、しか も寒冷な空気を吹き込むのでオイル除去や空気加温等の付属設備を多く必要とす るなどきわめて高価な設備となりしかも保守もきわめて煩瑣になるという問題点 があった。 発熱体を井戸や水槽の底部に設置して水温を上昇させてそれによる対流によっ て、水面における結氷を防止する装置では、水の比重は４℃で最大になるため効 果的な対流を起こさせるには少なくとも底部の水温を２０℃以上とする必要があ り、電力消費が大きくなるという問題点があった。

【０００４】 貯水式水源は厳しい条件の場所に立地している場合が多く、また、その水位計 はユーティリテイの供給も十分ではない場所に設置されている。さらに、この水 位計用の井戸は口径が数十センチメートル、水深は１０乃至５０メートルに達し ている。この厳しい条件のもとで、水位計の水面とフロートの結氷を確実に防ぎ 、フロートが正確に水面の上下変位に追従するとともに、その設置と運転や保守 が容易にできる水位計用結氷防止装置と、この結氷防止装置を備えた水位計が望 まれているという課題があった。

【０００５】 本考案は、上記の問題点や課題を解決するため、上記の水位計において水位計 の水面とこの水面に浮かぶフロートの結氷を確実に防止し、水位計への配置が容 易であるとともに、運転や保守が容易かつ経済的である水位計用結氷防止装置を 提供するとともに、この結氷防止装置を備えた水位計を提供することを目的とす る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記の目的を達成するため、水位計用の井戸の水面と底の間に水循 環機を配置し、この水循環機により水を水面に移動させて井戸の水面での結氷を 防ぐようにしてあることを特徴とする。 水位計用の井戸と、この井戸の水面に浮かぶフロートから形成した水位計であ って、この井戸の水面と底の間に水循環機を配置し、この水循環機により水を水 面に移動させて井戸の水面での結氷を防ぐようにしてある結氷防止装置を備えて あることを特徴とする。 上記水循環機は、井戸の底部に配置し、その吐水口を井戸の水面に向けてある ことを特徴とする。 上記水循環機は水中ポンプであることが好ましいが、モータ駆動ファンであっ てもよい。

【０００７】

【作用】

水位計用の井戸の水面と底の間に水循環機を配置し、この水循環機により水を 水面に移動させて井戸の水面での結氷を防ぐようにしてあるから、水循環機がこ の井戸の水面と底の間の温水を水面に移動させて、この温水が水面に達して、こ の温水と水面近くの冷水との間に熱交換が生じて効果的に水位計の水面の結氷を 防止する。

【０００８】

【実施例】

本考案水位計用結氷防止装置及びこの結氷防止装置を設けた水位計と、貯水式 水源とを図１と図２を用いて説明する。 図中、水位計１は垂直状に穿設した井戸２と、この井戸２の水面３に浮かぶフ ロート４から形成してあり、この水位計１用の井戸２の底を連通管５を介してダ ムである貯水式水源６の底部に連通させてある。なお、図中符号Ｇは地表を示し 、符号Ｍは山を示す。これにより、貯水式水源６の水面１１の水位と、井戸２の 水面３の水位は常に一致している。 この井戸２の水面３と底の間、井戸２の底部に水循環機としてのモータ付の水 中ポンプ７を配置してある。また、この水中ポンプ７はその吐水口８を水面３に 向けてあり、吸水口９はほぼ水平になっている。ここで、この水中ポンプ７は、 井戸２の上端開口からワイヤーを支持材（図示せず）として、吊り下げて配置し ているのである。また、水中ポンプ７のモータには耐水電線を接続してある。 これにより、水中ポンプ７は、気温或いは貯水式水源６の水面１１の変動や水 温の変化等に応じて、井戸２の水面３と底の間で、適切な位置に容易に配置する ことができる。ここで、水中ポンプ７は水を水面３に向けて移動させるとともに 、水を加熱する。なお、水中ポンプを井戸の中に配置する方法は上記の例に限ら ない。 井戸２の水面３に浮かんでいるフロート４には、その上面にワイヤー１０の一 方の端を繋げてあり、他方の端は検知装置に繋がっている。これにより、フロー ト４の位置、すなわち水面３の水位を検知する構成としてあり、また、このフロ ート４が水面３の水位の変動に正確に追従する構成としてある。

【０００９】 本考案水位計用結氷防止装置は、水中ポンプを水位計の井戸の上端開口から支 持材により吊り下げて井戸に配置するから、既設の水位計にも容易に備えること ができる。

【００１０】 ここで、上記水位計用結氷防止装置及びこの結氷防止装置を備えた水位計の作 用を説明する。 例えば、気温が氷点以下に下がったとき、水位計の水面３近くの水は結氷寸前 の冷水になっている。しかし、井戸２を垂下するにつれて所謂温度分布の逆転に より井戸２の底部に近づくにしたがって、冷水は消えていき、温水に変わってく る。 本考案結氷防止装置は、井戸におけるこの温度分布の逆転現象を作用原理にし たものであって、そのために、水位計１の井戸２の水面３と底の間、井戸２の底 部に水中ポンプ７をその吐水口８を水面３に向けて配置してある。そこで、この 水中ポンプ７は吸水口９から温水を取り入れて、それを吐水口８から水面３に向 かって吐出させる。この温水は周囲の水と熱交換し対流していき、水面近くの冷 水の温度を上げてから、井戸２の下方に向かって還流（図中矢印付点線で示す） していく。この還流により、水面近くの水温を温水に近い状態に維持するわけで あり、水面３と水面３に浮かんでいるフロート４の結氷を確実に防止する。 しかも、水中ポンプ７による仕事が水分子の内部エネルギーの増大（発熱）と なることから、水を還流しながら加熱していることになり、とくに熱源を設置す ることがなく、きわめて効率的で実用価値が大きい。 なお、この水中ポンプに変えてモータ駆動ファンにより水循環機を構成しても よい。

【００１１】 図３と図４は、本考案を実施するのに先立って行ったテストに用いた装置を示 す。図中符号１２は、ほぼ長手円筒状に形成した水槽であって、この水槽１２は その内容積が３００リットルであり、周囲を断熱材で被覆してある。 水槽１２の底部にモータ付の水中ポンプ１３を配置してあり、この水中ポンプ １３の仕様は、モータ出力４００Ｗ、水の揚程１０メートル、吐水量一分間当た り１１０リットルである。 テスト条件は、気温マイナス７℃であり、水槽１２にほぼ満杯とした水の温度 は３℃（テスト開始時）であった。 上記の条件で連続７時間のテストを行った結果は下記の通りであった。 （１）水槽１２の水面に結氷は全く無かった。 （２）水槽１２内の水を毎時、０．４１℃上昇させる発熱量があった。 （３）上記の発熱量は理論値の４８パーセントであった。 （４）上記のテストと同時に行った、水中ポンプを使用しなかった 対照テストでは、水槽１２内の水面は一時間二十分後に薄氷 が全面を覆った。 上記のテストにより、本考案の効果を確かめたのである。

【００１２】

【考案の効果】

本考案水位計用結氷防止装置は、水位計用の井戸の水面と底の間に水循環機を 配置し、この水循環機により水を水面に移動させて井戸の水面での結氷を防ぐよ うにしてあるから、水循環機がこの井戸の水面下方の温水を水面に移動させ、こ の温水が水面に達してこの温水と水面近くの冷水との間に熱交換が生じるととも に、水循環機が水を加熱するから、きわめて効果的に水位計の水面の結氷を防止 できる効果を有する。 また、上記水位計用結氷防止装置は簡単な構成であるから、設備投資はきわめ て安価であるとともに、運転や保守が容易であるから、厳しい立地条件の場所に おいても経済的に運用できる効果を有する。 上記水循環機は、井戸の底部に配置し、その吐水口を水面に向けてあるから、 井戸の底や底近くの温水を効率的に水面に向けて上昇させることができる効果を 有する。

【００１３】 本考案結氷防止装置を備えた水位計は、水位計用の井戸と、この井戸の水面に 浮かぶフロートから形成した水位計であって、この井戸の水面と底の間に水循環 機を配置し、この水循環機により水を水面に移動させて井戸の水面での結氷を防 ぐようにしてある結氷防止装置を備えてあるから、井戸の水面とこの水面に浮か ぶフロートの結氷を防止できる効果を有する。 さらに、既設の水位計にも上記結氷防止装置を備えることはきわめて容易に構 成できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案水位計用結氷防止装置及びこの結氷防止
装置を設けた水位計と、貯水式水源とを示す説明図

【図２】水位計用結氷防止装置を示す正面断面図

【図３】テスト用装置を示す正面断面図

【図４】図３に示すテスト用装置の平面図

【符号の説明】

１ 水位計 ２ 井戸 ３ 水面 ４ フロート ５ 連通管 ６ 貯水式水源 ７ 水中ポンプ ８ 吐水口 １１ 貯水式水源の水面

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水位計用の井戸の水面と底の間に水循環
   機を配置し、この水循環機により水を水面に移動させて
   井戸の水面での結氷を防ぐようにしてあることを特徴と
   する水位計用結氷防止装置。
2. 【請求項２】 上記水循環機は、井戸の底部に配置し、
   その吐水口を井戸の水面に向けてあることを特徴とする
   請求項１記載の水位計用結氷防止装置。
3. 【請求項３】 上記水循環機が水中ポンプである上記請
   求項１又は２記載の水位計用結氷防止装置。
4. 【請求項４】 上記水循環機がモータ駆動ファンである
   上記請求項１又は２記載の水位計用結氷防止装置。
5. 【請求項５】 水位計用の井戸と、この井戸の水面に浮
   かぶフロートから形成した水位計であって、この井戸の
   水面と底の間に水循環機を配置し、この水循環機により
   水を水面に移動させて井戸の水面での結氷を防ぐように
   してあることを特徴とする結氷防止装置を備えた水位
   計。
6. 【請求項６】 上記水循環機は、井戸の底部に配置し、
   その吐水口を井戸の水面に向けてあることを特徴とする
   請求項５記載の結氷防止装置を備えた水位計。