JP6123482B2 - 流路制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、流路の開閉や切り替え用の流路制御弁に関し、特に、濾材床を備えた濾過装置の流路制御弁に関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されるように、原水に含まれる懸濁物質を濾材により捕捉して処理水を製造する濾過装置が知られている。このような濾過装置においては、濾過を継続することにより濾材の濾過能力が徐々に低下する。そこで、濾材の逆洗工程及び洗浄工程を定期的に実施して、低下した濾過能力を回復させている。

濾過装置は、原水を濾過処理する通水工程や、濾材床に捕捉された懸濁物質を排出する逆洗工程など、各工程に応じて流路が変更される。そのために、濾材床を収容する圧力タンクの上部に流路制御弁が設けられ、この流路制御弁により各工程に応じた流路が規定される。流路制御弁は、制御部により制御されて流路を切り替える弁である。

このような流路制御弁として、従来、下記特許文献２に開示されるバルブが知られている。このバルブ（１）は、流体流路（７）とこれへの出入口となる第一ポート（５）及び第二ポート（６）が形成されたバルブハウジング（４）を備え、流体流路（７）の中途部には弁座（８）が形成されている。弁座（８）の弁孔（９）を開閉する弁体（１１）は、スプリング（３０）により弁座（８）へ付勢される一方、この付勢力に対抗して弁軸（１６）により押し戻し可能とされている。

弁体（１１）の下部には、ダイアフラム状の受圧体（２２）がリテーナ（２１）で保持されており、このリテーナ（２１）の下部にスプリング（３０）が設けられている。ハウジング（４）の下部には、受圧体（２２）で流体流路（７）から仕切られた背圧室（２８）が形成されている。この背圧室（２８）は、弁体（１１）に形成された圧力伝達路（３２）と、リテーナ（２１）に形成された貫通路（３３）とにより、第一ポート（５）と常時連通する。

弁座（８）に弁体（１１）が当接した閉弁状態において、第一ポート（５）側の圧力が背圧室（２８）に伝達され、弁体（１１）にかかる開弁方向と閉弁方向の流体圧力をバランスさせている。これにより、スプリング（３０）の付勢力を大きくする必要がなく、開弁に必要な駆動力を低減することができる。

特開２０１１−１６１３４７号公報 特開２００７−７８０９２号公報

流路制御弁は、工程に応じて流路を変えるので、各工程における流路の取り易さを考慮した弁の配置が必要となる。また、原水を処理する通水工程において、通水容量を大きくとるには、通水工程で使用される流路の口径を大きくとる必要があるが、それに伴い各弁に要するスペースが異なるので、これを考慮した弁の配置が必要となる。

さらに、前記特許文献２に記載のバルブでは、ダイアフラム状の受圧体が必要であり、その取付けにも手間を要する。従って、バルブの構造、組立て及びメンテナンスに改善の余地がある。

本発明が解決しようとする課題は、各工程における流路が取り易く、また通水容量を大きくとることができる流路制御弁を提供することにある。また、簡易な構成で、組立てやメンテナンスも容易な流路制御弁を提供することを課題とする。

本発明は、濾材床を収容する圧力タンクに接続される流路制御弁であって、設定流路が形成されたバルブハウジングに、複数の弁が設けられ、前記複数の弁は、通水系統の第一弁群を構成する複数の弁と、排水系統の第二弁群を構成する弁と、により構成され、前記バルブハウジングの上部に、前記各弁を操作するカムシャフトが左右方向へ沿って設けられ、前記カムシャフトを境に、前記複数の弁は前記第一弁群と前記第二弁群とに前後に分かれて配置され、前記第一弁群には、前記第一弁群を構成する複数の弁であって、原水入口から前記圧力タンクへの第一通水路に設けられる第一通水弁と、前記圧力タンクから処理水出口への第二通水路に設けられる第二通水弁と、前記第一通水路と前記第二通水路とを接続するバイパス路に設けられるバイパス弁とが左右に並べて配置され、前記第二弁群には、前記第二弁群を構成する複数の弁が左右に並べて配置される流路制御弁に関する。

また、前記圧力タンクは、第一上部通水口、下部通水口及び第二上部通水口を備え、前記バルブハウジングは、前記原水入口、前記処理水出口及び排水口を備え、前記原水入口から前記第一上部通水口への前記第一通水路に設けられる前記第一通水弁と、前記下部通水口から前記処理水出口への前記第二通水路に設けられる前記第二通水弁と、前記第一通水弁よりも前記原水入口側の前記第一通水路と、前記第二通水弁よりも前記処理水出口側の前記第二通水路とを接続する前記バイパス路に設けられる前記バイパス弁と、前記第一上部通水口から前記排水口への第一逆洗排水路に設けられる第一逆洗排水弁と、前記第二上部通水口から前記排水口への第二逆洗排水路に設けられる第二逆洗排水弁と、前記下部通水口から前記排水口への洗浄排水路に設けられる洗浄排水弁と、前記第一弁群は、前記第一通水弁、前記第二通水弁及び前記バイパス弁を備え、前記第二弁群は、前記第一逆洗排水弁、前記第二逆洗排水弁及び前記洗浄排水弁を備えることが好ましい。

また、前記第一弁群及び前記第二弁群における各弁の配置として、前記バイパス弁は、前記第一通水弁と前記第二通水弁との間に配置され、前記第一逆洗排水弁と前記洗浄排水弁とが隣接して配置され、これと隣接して前記第二逆洗排水弁が配置され、前記原水入口及び前記処理水出口は、前記第一弁群の側に設けられ、前記排水口は、前記第二弁群の側に設けられることが好ましい。

また、前記各弁は、前記バルブハウジングに形成されたバルブ収容穴に、バルブピストンが進退可能に設けられてなり、前記バルブ収容穴には、その軸方向に離隔した位置に、そのバルブ収容穴に対する流体の出入口となる第一開口と第二開口とが形成されると共に、その間に、弁座部が設けられ、前記バルブピストンには、その軸方向に離隔した位置に、第一シール材と第二シール材とが設けられ、前記弁座部に前記第一シール材を当接して、先端側の前記第一開口と基端側の前記第二開口との連通を遮断し、その状態では、前記第二シール材が前記バルブ収容穴の基端部においてチャンバを形成し、このチャンバは前記バルブピストンの連通穴を介して前記第一開口と連通することが好ましい。

また、前記バルブ収容穴は、前記バルブハウジングの前後方向外側へ開口するよう水平に設けられると共に、その周側壁下部に、前記第一開口と前記第二開口とが設けられ、前記バルブ収容穴は、バルブフレーム、前記バルブピストン及びスプリングが順に組み入れられて、着脱可能なバルブキャップで開口部を封止され、前記バルブフレームは、周側壁に開口が形成された略筒状で、その内穴を介してのみ前記第一開口と前記第二開口とを連通させ、軸方向中途部に円環状の弁座部が設けられ、先端部にバルブシャフトが水密状態で進退可能に設けられ、前記バルブピストンは、前記スプリングにより先端側へ付勢される一方、この付勢力に対抗して前記バルブシャフトにより基端側へ押し戻し可能とされ、前記バルブシャフトは、前記カムシャフトに設けたカムにより進退操作されることが好ましい。

また、前記バルブ収容穴は、前記バルブハウジングの上方へ開口するよう垂直に設けられると共に、前記弁座部より下方の周側壁または下壁に前記第一開口が形成される一方、前記弁座部より上方の周側壁に前記第二開口が形成され、前記バルブ収容穴は、前記バルブピストンが組み入れられて、着脱可能なバルブキャップで開口部を封止され、このバルブキャップには、前記バルブピストンの上端部が水密状態で通され、前記バルブピストンは、下端部に前記第一シール材が設けられる一方、上下方向中途部に前記第二シール材が設けられ、この第二シール材は、前記バルブキャップの筒部を摺動し、前記バルブピストンは、前記カムシャフトに設けたカムにより進退操作されることが好ましい。

また、前記バルブハウジングの上部には、前記カムシャフトの前後に、前記カムシャフトと平行に、レバーシャフトが設けられ、前記各レバーシャフトには、複数のレバーが揺動可能に設けられ、前記各レバーは、一端部が前記バルブピストンの上端部に保持される一方、他端部が前記カムの側面のピン溝に係合しており、このピン溝の形状に応じて前記一端部を上下動させることが好ましい。

本発明によれば、各工程における流路が取り易く、また通水容量を大きくとることができる。また、本発明によれば、簡易な構成で、組立てやメンテナンスも容易となる。

第一実施形態の流路制御弁を備える濾過装置の概略図である。 第一実施形態の濾過装置の第一運転例について、運転工程を順に示すと共に、その各工程における各弁の開閉状態を示す概略図である。 第一実施形態の濾過装置の第二運転例について、運転工程を順に示すと共に、その各工程における各弁の開閉状態を示す概略図である。 第一実施形態の濾過装置の第三運転例について、運転工程を順に示すと共に、その各工程における各弁の開閉状態を示す概略図である。 第一実施形態の流路制御弁の概略斜視図である。 第一実施形態の流路制御弁の第一弁群の弁の分解斜視図である。 第一実施形態の流路制御弁の第一弁群の弁の組立状態の概略縦断面図であり、閉弁状態を示している。 第一実施形態の流路制御弁の第一弁群の弁の組立状態の概略縦断面図であり、開弁状態を示している。 第一実施形態の流路制御弁の第二弁群の弁の分解斜視図であり、バルブハウジングの後方から見た状態を示している。 第一実施形態の流路制御弁の第一予備弁とその周辺部品の組立状態の概略縦断面図である。 第二実施形態の流路制御弁を備える濾過装置の概略図である。 第二実施形態の流路制御弁の概略斜視図である。 第二実施形態の流路制御弁の第一弁群及び第二弁群の弁の分解斜視図であり、バルブハウジングの後方から見た状態を示している。 第二実施形態の流路制御弁の左側面視の概略縦断面図であり、第一弁群の第二通水弁と、第二弁群の第二逆洗排水弁とが示されており、通水工程を示している。 第二実施形態の流路制御弁の左側面視の概略縦断面図であり、第一弁群の第二通水弁と、第二弁群の第二逆洗排水弁とが示されている。 第二実施形態の流路制御弁の右側面視の概略縦断面図であり、第一弁群の予備弁と、第二弁群の予備弁とが示されている。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

［第一実施形態］
図１は、第一実施形態の流路制御弁１を備える濾過装置２の概略図である。本実施形態の濾過装置２は、濾材を用いて原水中の懸濁物質を捕捉して処理水を製造する装置である。濾過装置２は、原水中の除去対象物質に応じて種々選択される。濾過装置２として、例えば、次のような砂濾過装置、除鉄除マンガン装置及び活性炭濾過装置を挙げることができる。これらの装置は、いずれも原水に含まれる懸濁物質を濾材の篩効果により捕捉して除去可能なものである。

砂濾過装置は、原水に含まれる微粒子等の懸濁物質を濾材（図示せず）により捕捉して除去するものである。除鉄除マンガン装置は、原水に含まれる微粒子等の懸濁物質と共に、溶存鉄及び溶存マンガンを濾材（図示せず）により捕捉して除去するものである。活性炭濾過装置は、原水に含まれる懸濁物質と共に、有機物、色度成分及び臭気成分等の不純物を吸着材からなる濾材で除去するものである。

以下、まずは濾過装置２の全体構成と運転方法とを順に説明し、その後、本実施形態における流路制御弁１の具体的構成について説明する。

《濾過装置２の全体構成》
濾過装置２は、流路制御弁１、圧力タンク３及び制御部１５０を備える。なお、図１（及び後述の図１１）においては、制御部１５０（及び後述の図１１においては制御部１５０Ａ）とモータ１０８（後述）との電気的な接続の経路を破線で示す。

圧力タンク３は、有底円筒状の中空容器であり、濾材床を収容する。濾過装置２が砂濾過装置の場合には、濾材床を、例えば、濾過砂及び／又はアンスラサイトを用いて構成する。濾過装置２が除鉄除マンガン装置の場合には、濾材床を、例えば、マンガン砂及び／又はアンスラサイトを用いて構成する。濾過装置２が活性炭濾過装置の場合には、濾材床を、例えば、粒状の活性炭を用いて構成する。

流路制御弁１は、制御部１５０により制御されて流路を切り替える弁である。流路制御弁１は、設定された流路が形成されたバルブハウジング５に、複数の弁６〜１３を備える。各弁６〜１３の開閉は、カム４７（図５参照）の回転により操作される。そのカム４７を回転させるモータ１０８は、制御部１５０と信号線を介して電気的に接続されている。各弁６〜１３の開閉は、制御部１５０からモータ１０８に出力される指令信号により制御される。カム４７及びモータ１０８については後述する。

流路制御弁１は、圧力タンク３の上部に取り付けられる。これにより、圧力タンク３の上部開口は、流路制御弁１のバルブハウジング５で閉じられる。バルブハウジング５の下部には、圧力タンク３の上部開口と対応する位置に、第一通水路１４、第二通水路１５及び第二逆洗排水路１６の各端部が開口している。

第一通水路１４は、圧力タンク３内の第一上部通水口１７に開口する。第二通水路１５は、導管１８を介して、圧力タンク３内の下部通水口１９に開口する。第二逆洗排水路１６は、圧力タンク３内の第二上部通水口２１に開口する。

導管１８は、バルブハウジング５に上端部を保持され、バルブハウジング５から下方へ延出し、圧力タンク３内に差し込まれる。また、導管１８は、圧力タンク３の下部まで延出する。そして、導管１８の下部に、下部通水口１９が設けられる。

流路制御弁１のバルブハウジング５には、原水入口２２からの原水を第一上部通水口１７へ送る第一通水路１４と、下部通水口１９からの処理水を処理水出口２３へ送る第二通水路１５とが設けられている。第一通水路１４には第一通水弁６が設けられ、第二通水路１５には第二通水弁７が設けられる。

第一通水弁６よりも原水入口２２側の第一通水路１４と、第二通水弁７よりも処理水出口２３側の第二通水路１５とは、バイパス路２４で接続される。このバイパス路２４には、バイパス弁８が設けられる。

第一上部通水口１７には、排水口２５への第一逆洗排水路２６も接続され、この第一逆洗排水路２６には、第一逆洗排水弁９が設けられる。図１では、第一通水路１４と第一逆洗排水路２６とは、圧力タンク３の側において共通管路として示している。

下部通水口１９には、排水口２５への洗浄排水路２７も接続され、この洗浄排水路２７には、洗浄排水弁１０が設けられる。図１では、第二通水路１５と洗浄排水路２７とは、圧力タンク３の側において共通管路として示している。なお、第一逆洗排水路２６及び洗浄排水路２７の下流は、定流量弁（ゴムオリフィス）２８を介して、排水口２５へ開口する。

第二上部通水口２１には、排水口２５への第二逆洗排水路１６が接続され、この第二逆洗排水路１６には、第二逆洗排水弁１１が設けられる。第一逆洗排水路２６、洗浄排水路２７及び第二逆洗排水路１６の下流は、まとめられ、排水口２５へ開口する。

また、流路制御弁１のバルブハウジング５には、第一予備弁１２及び第二予備弁１３が設けられている。第一予備弁１２及び第二予備弁１３は、本発明に係る流路制御弁をイオン交換装置に適用する場合に、再生剤をイオン交換装置に導入するために利用されたり、押し出し用の原水をイオン交換装置に導入するために利用されたりする。

第二予備弁１３は、第二通水路１５及び洗浄排水路２７における圧力タンク３側の共通管路の途中から分岐してバルブハウジング５の端部まで延びる流路に設けられている。第二予備弁１３が設けられる流路の一端は、第二通水路１５及び洗浄排水路２７における圧力タンク３側の共通管路の途中に接続される。第二予備弁１３が設けられる流路の他端は、バルブハウジング５の端部で封止されている。

第一予備弁１２は、第二予備弁１３が設けられる流路の途中から分岐してバルブハウジング５の端部まで延びる流路に設けられている。第一予備弁１２が設けられる流路の一端は、第二予備弁１３が設けられる流路の途中に接続される。第一予備弁１２が設けられる流路の他端は、バルブハウジング５の端部で封止されている。

《濾過装置２の運転方法》
図２は、第一実施形態の濾過装置の第一運転例について、運転工程を順に示すと共に、その各工程における各弁の開閉状態を示す概略図である。図３は、第一実施形態の濾過装置の第二運転例について、運転工程を順に示すと共に、その各工程における各弁の開閉状態を示す概略図である。図４は、第一実施形態の濾過装置の第三運転例について、運転工程を順に示すと共に、その各工程における各弁の開閉状態を示す概略図である。この図において、各弁６〜１３は、網掛部が開放状態を示しており、無地部が閉鎖状態を示している。各工程の移行時、各弁６〜１３は、徐々に閉められたり、徐々に開かれたりしてもよい。

濾過装置２は、単独で用いることもできるし、二台で用いることもできる。後者の場合、第一濾過装置２の原水入口２２に、給水源からの原水供給路を接続し、第二濾過装置２の処理水出口２３に、処理水使用設備への処理水供給路を接続し、第一濾過装置２の処理水出口２３と第二濾過装置２の原水入口２２とを処理水供給路で接続すればよい。

濾過装置２の運転方法としては、例えば、以下に説明する第一運転例〜第三運転例を例示することができる。

（第一運転例）
第一運転例においては、濾過装置２は、通水工程、逆洗工程、沈降工程及び洗浄工程を順に実行する。これら各工程は、制御部１５０から出力される指令信号により、各弁６〜１３の開閉を図２に示すように制御して行われる。

第一運転例において、通水工程では、原水は、原水入口２２から第一通水路１４を介して、圧力タンク３の第一上部通水口１７へ供給される。その水は、圧力タンク３の上部から下部へ、濾材床を通されて処理水となる。その処理水は、圧力タンク３の下部通水口１９から導管１８及び第二通水路１５を介して、処理水出口２３へ導出される。

第一運転例において、逆洗工程では、洗浄水（原水又は処理水）は、原水入口２２からバイパス路２４、第二通水路１５及び導管１８を介して、圧力タンク３の下部通水口１９へ供給される。その水は、圧力タンク３の下部から上部へ、濾材床を展開しながら通される。その排水は、圧力タンク３の第一上部通水口１７から第一逆洗排水路２６を介して、排水口２５へ導出される。

第一運転例において、沈降工程では、洗浄水の供給を所定時間停止する。これにより、逆洗工程で浮上した濾材を重力で沈降させて静置する。

第一運転例において、洗浄工程では、洗浄水（原水又は処理水）は、原水入口２２から第一通水路１４を介して、圧力タンク３の第一上部通水口１７へ供給される。その水は、圧力タンク３の上部から下部へ、濾材床を通され、濾材床の濯ぎを行う。その排水は、圧力タンク３の下部通水口１９から導管１８及び洗浄排水路２７を介して、排水口２５へ導出される。

（第二運転例）
第二運転例においては、濾過装置２は、通水工程、逆洗工程、沈降工程及び洗浄工程を順に実行する。これら各工程は、制御部１５０から出力される指令信号により、各弁６〜１３の開閉を図３に示すように制御して行われる。なお、第二運転例の説明にあたって、第一運転例の動作と異なる動作のみを説明し、同一の動作については、その説明を省略又は簡略化する。第二運転例においては、第一運転例で実行される逆洗工程における運転内容が異なる。

第二運転例において、逆洗工程では、第一運転例の逆洗工程において第一逆洗排水弁９を開弁状態とすると共に第一逆洗排水弁９を閉弁状態とする弁の状態を、第一逆洗排水弁９及び第二逆洗排水弁１１の両方を開弁状態とする。これにより、第二運転例における逆洗工程では、濾材床を流通される洗浄水（原水又は処理水）の流量が第一運転例の場合よりも多くなり、洗浄水は、原水入口２２からバイパス路２４、第二通水路１５及び導管１８を介して、圧力タンク３の下部通水口１９へ供給される。流量増加された水は、圧力タンク３の下部から上部へ、濾材床を展開しながら流通される。その排水は、圧力タンク３の第一上部通水口１７から第一逆洗排水路２６及び第二逆洗排水路１６を介して、排水口２５へ導出される。

（第三運転例）
第三運転例においては、濾過装置２は、通水工程、初期逆洗工程、後期逆先工程、沈降工程及び洗浄工程を順に実行する。なお、第三運転例の説明にあたって、第一運転例及び第二運転例の動作と異なる動作のみを説明し、同一の動作については、その説明を省略又は簡略化する。これら各工程は、制御部１５０から出力される指令信号により、各弁６〜１３の開閉を図４に示すように制御して行われる。第三運転例においては、第一運転例及び第二運転例で実行される逆洗工程に代えて、初期逆洗工程及び後期逆先工程が、この順に実行される。

第三運転例において、初期逆洗工程では、第二運転例の逆洗工程と同様の動作が実行される。この初期逆洗工程では、濾材床が汚れている初期段階において、濾材床に流通される洗浄水の流量を多くする。

第三運転例において、後期逆洗工程では、第一運転例の逆洗工程と同様の動作が実行される。この後期逆洗工程では、濾材床の汚れが取り除かれた段階において、濾材床に流通される洗浄水の流量を、初期逆洗工程よりも少なくする。

《流路制御弁１の具体的構成》
以下、本実施形態における流路制御弁１の具体的構成について説明する。

図５は、第一実施形態の流路制御弁の概略斜視図である。流路制御弁１は、前記各流路１４，１５，１６，２４，２６，２７が形成されたバルブハウジング５に、前記各弁６〜１３などが設けられてなる。つまり、バルブハウジング５には、図１に示される回路を形成するように、各流路１４，１５，１６，２４，２６，２７が形成されると共に、前記各弁６〜１３などが設けられている。

各弁６〜１３は、カム４７により開閉操作されるが、そのカム４７を回転させるカムシャフト４８は、バルブハウジング５の上部の前後方向中央部に、左右方向へ沿って設けられる。そして、このカムシャフト４８を境に、各弁６〜１３は、第一弁群４９と第二弁群５０とに前後に分かれて配置される。この際、第一予備弁１２は、第一弁群４９または第二弁群５０のいずれに含めてもよいが、本実施形態では第二弁群５０に含まれる。

第一弁群４９は、第一通水弁６、第二通水弁７及びバイパス弁８を備える。この際、バイパス弁８は、第一通水弁６と第二通水弁７との間に配置されるのがよい。図５では、第一弁群４９は、バルブハウジング５の前方に配置され、左から順に、第一通水弁６、バイパス弁８及び第二通水弁７が左右に並べて配置されている。

第二弁群５０は、第一逆洗排水弁９、洗浄排水弁１０、第二逆洗排水弁１１、第二予備弁１３及び第一予備弁１２を備える。この際、第一逆洗排水弁９と洗浄排水弁１０とが隣接して配置され、これと隣接して第二逆洗排水弁１１が配置されるのがよい。また、第一予備弁１２と第二予備弁１３とは、隣接して配置されるのがよい。図５では、第二弁群５０は、左から順に、第一予備弁１２、第二予備弁１３、第二逆洗排水弁１１、第一逆洗排水弁９及び洗浄排水弁１０が左右に並べて配置されている。

バルブハウジング５には、流体の出入口として、前述したように、原水入口２２、処理水出口２３及び排水口２５が設けられている。

原水入口２２及び処理水出口２３は、第一弁群４９の側に設けられるのが好ましい。本実施形態では、原水入口２２は、第一通水弁６の下部に設けられ、処理水出口２３は、第二通水弁７の下部に設けられる。より具体的には、第一通水路１４の端部を構成する管が、第一通水弁６の下部に、前方へ延出して設けられており、その前端開口が原水入口２２とされる。また、第二通水路１５の端部を構成する管が、第二通水弁７の下部に、前方へ延出して設けられており、その前端開口が処理水出口２３とされる。

排水口２５は、第二弁群５０の側に設けられるのが好ましい。本実施形態では、排水口２５は、第二逆洗排水弁１１、第一逆洗排水弁９及び洗浄排水弁１０の下部に設けられる。より具体的には、第二逆洗排水路１６、第一逆洗排水路２６及び洗浄排水路２７の端部をまとめる管が、これら弁９〜１１の下部付近から右側へ延出して設けられており、その右端開口が排水口２５とされる。

図６は、第一弁群４９の弁の分解斜視図である。ここでは、第二通水弁７を示しているが、第一通水弁６及びバイパス弁８についても同様である。また、図７及び図８は、第一弁群４９の弁（７）の組立状態の概略縦断面図であり、図７は閉弁状態、図８は開弁状態を示している。さらに、図９は、第二弁群５０の弁の分解斜視図であり、バルブハウジング５の後方から見た状態を示している。ここでは、第一予備弁１２を示しているが、第二予備弁１３、第二逆洗排水弁１１、第一逆洗排水弁９及び洗浄排水弁１０についても同様である。図１０は、第一予備弁１２とその周辺部品の組立状態の概略縦断面図である。

第一弁群４９及び第二弁群５０の各弁６〜１３は、バルブハウジング５に形成されたバルブ収容穴５２（５２Ａ）に、バルブピストン５３（５３Ａ）が進退可能に設けられてなる。バルブ収容穴５２（５２Ａ）は、バルブハウジング５の前後方向外側へ開口するよう水平に設けられている。具体的には、第一弁群４９を構成する各弁６〜８のバルブ収容穴５２は、前方へ開口するよう設けられ、第二弁群５０を構成する各弁９〜１３のバルブ収容穴５２Ａは、後方へ開口するよう設けられている。

第一弁群４９を構成する各弁（第一通水弁６、第二通水弁７及びバイパス弁８）は、互いに同一の構成である。具体的には、図６〜図８に基づき、以下に説明する。なお、バルブ収容穴５２は、前述したとおりバルブハウジング５の前後方向外側へ開口するが、その開口部の側を基端側、これと反対側を先端側という。

バルブ収容穴５２は、先端部が先細りに形成された円形穴であり、先端側の円錐台状部５４と、基端側の円筒状部５５とを備える。バルブ収容穴５２には、その軸方向に離隔した位置に、そのバルブ収容穴５２に対する流体の出入口となる第一開口５６と第二開口５７とが形成されている。第一開口５６は、円錐台状部５４の周側壁の下部に設けられ、第二開口５７は、円筒状部５５の周側壁の下部に設けられている。

図１を参照して、第一通水弁６は、第一開口５６が第一上部通水口１７と連通し、第二開口５７が原水入口２２と連通する。第二通水弁７は、第一開口５６が下部通水口１９と連通し、第二開口５７が処理水出口２３と連通する。バイパス弁８は、第一開口５６が処理水出口２３と連通し、第二開口５７が原水入口２２と連通する。

バルブ収容穴５２にはバルブフレーム５８が取り付けられ、そのバルブフレーム５８にはバルブピストン５３が進退可能に設けられる。バルブフレーム５８は、先端部が先細りに形成された略円筒状であり、バルブ収容穴５２の形状とほぼ対応して形成されている。具体的には、バルブフレーム５８は、先端側の円錐台状部５９と、基端側の円筒状部６０とを備える。円錐台状部５９の先端部には、先端側へ突出すると共に先端側へ開口して、小円筒部６１が形成されている。小円筒部６１の基端部には、ツバ部６２が形成されると共に、基端側へ突出して短筒６３が形成されている。

バルブフレーム５８の円錐台状部５９及び円筒状部６０には、周側壁に大きく開口６４，６５が形成されている。これにより、バルブフレーム５８は、円錐台状部５９と円筒状部６０とが枠状に残ることになる。つまり、円錐台状部５９と円筒状部６０との連接部、円錐台状部５９の先端部、及び円筒状部６０の基端部が円環状に残されると共に、それらが互いに複数のリブで接続された形状とされる。

円錐台状部５９と円筒状部６０とを連接する円環状部６６は、その基端側内周面が先端側へ行くに従って縮径する傾斜面に形成されており、この傾斜面が弁座部６７として機能する。円環状部６６の外周部には、円環状溝が形成されており、Ｏリング６８が装着される。また、小円筒部６１の基端部の外周部にも、円環状溝が形成されており、Ｏリング６９が装着される。

バルブフレーム５８の軸線に沿って、小円筒部６１及び短筒６３には、バルブシャフト７０が進退可能に設けられる。短筒６３内に設けられた断面略Ｖ字状の環状パッキン７１により、バルブシャフト７０とバルブフレーム５８との隙間が封止される。

バルブシャフト７０の先端部には、ローラガイド７２が設けられ、そのローラガイド７２にはローラ７３が回転自在に保持される。ローラガイド７２は、バルブフレーム５８の小円筒部６１にはめ込まれる。小円筒部６１の内穴とローラガイド７２の外形は所定に形成されているので、ローラガイド７２は、バルブフレーム５８の軸線に沿って、小円筒部６１に対し進退可能であるが、小円筒部６１に対し相対回転不能に設けられる。

バルブフレーム５８は、バルブ収容穴５２にはめ込まれる。バルブ収容穴５２の先端部には、貫通穴７４が形成されており、その貫通穴７４にバルブフレーム５８の小円筒部６１がはめ込まれる。その際、小円筒部６１のツバ部６２が、貫通穴７４の周囲の壁面に当接するようはめ込まれる。そして、小円筒部６１の基端部のＯリング６９により、小円筒部６１とバルブハウジング５との隙間が封止される。また、円環状部６６のＯリング６８により、円環状部６６とバルブハウジング５との隙間が封止される。これにより、バルブフレーム５８の内穴を介してのみ、第一開口５６と第二開口５７とが連通する。

バルブフレーム５８の内穴には、バルブピストン５３が進退可能に設けられる。バルブピストン５３は、円筒状であり、先端部には端壁７５が形成されている。この端壁７５には、複数の連通穴７６が形成されている。これら連通穴７６は、バルブピストン５３の周方向に等間隔に設けられ、それぞれバルブピストン５３の軸方向に沿って端壁７５を貫通して形成されている。

バルブピストン５３には、その軸方向に離隔した位置に、第一シール材７７と第二シール材７８とが設けられる。第一シール材７７は、円環状で、バルブピストン５３の先端部に設けられる。具体的には、第一シール材７７は、バルブピストン５３の先端面に装着され、円板状の押え板７９により固定される。押え板７９は、端壁７５にネジ（図示省略）により固定され、第一シール材７７の内径より大きく、第一シール材７７の外径よりも小さい。そのため、押え板７９を取り付けた状態で、押え板７９の外周部には、第一シール材７７が露出する。一方、第二シール材７８は、断面Ｘ字形状の円環状のＸリングであり、バルブピストン５３の基端部の外周面に形成された円環状溝に装着される。

押え板７９には、前記連通穴７６と対応して、貫通穴８０が形成されている。また、押え板７９の中央には穴が形成されており、その穴にはバルブピストン５３の突出先端部８１が通される。バルブピストン５３の突出先端部８１には、軸受穴が先端側へのみ開口して形成されており、この軸受穴にはバルブシャフト７０の端部がはめ込まれる。

バルブ収容穴５２には、バルブフレーム５８、バルブピストン５３及びスプリング８２が順に組み入れられて、バルブキャップ８３で開口部を封止される。この際、バルブキャップ８３は、バルブ収容穴５２の基端部に着脱可能にねじ込まれて取り付けられる。

バルブキャップ８３は、本実施形態では、キャップ本体８４と筒材８５とを組み合わせて構成される。筒材８５は、段付き円筒状であり、先端側の小径部８６が、バルブフレーム５８の円筒状部６０の内径と対応した外径に形成されており、基端側の大径部８７が、バルブ収容穴５２の円筒状部５５の内径と対応した外径に形成されている。従って、筒材８５は、先端側の小径部８６がバルブフレーム５８の基端部にはめ込まれ、基端側の大径部８７がバルブ収容穴５２の基端部にはめ込まれる。この際、バルブフレーム５８の基端部と筒材８５の段付き部との間にＯリング８８が配置され、バルブフレーム５８と筒材８５及びバルブハウジング５との隙間が封止される。

筒材８５の中空穴内には、軸方向中途部に隔壁８９が形成されており、中空穴が閉じられている。隔壁８９の中央部には、筒状のバネ受け９０が先端側へ突出して設けられている。スプリング８２は、基端部がバネ受け９０にはめ込まれ、先端部がバルブピストン５３の内穴にはめ込まれる。

バルブ収容穴５２に、バルブフレーム５８、バルブピストン５３、スプリング８２及び筒材８５を組み入れた状態で、バルブ収容穴５２の基端部にキャップ本体８４が取り付けられる。つまり、バルブ収容穴５２の円筒状部５５の基端部は、外周面がネジ部９１とされる一方、キャップ本体８４は、先端側へのみ開口した略筒状で、内周面にネジ穴９２が形成されている。従って、バルブ収容穴５２のネジ部９１に、キャップ本体８４を着脱可能に取り付けることができる。バルブ収容穴５２の基端部にキャップ本体８４を取り付ける際、バルブハウジング５とバルブキャップ８３との隙間は、Ｏリング９３より封止される。

なお、バルブキャップ８３は、強度アップのため、キャップ本体８４と筒材８５とを別体として構成したが、バルブ収容穴の口径が小さい場合には、両者を一体に形成してもよい。後述する第二弁群５０の各弁９〜１３は、キャップ本体８４と筒材８５とが一体に形成されている。

バルブ収容穴５２に、バルブフレーム５８、バルブピストン５３及びスプリング８２などを組み付けた状態では、前述したように、第一開口５６と第二開口５７とは、バルブフレーム５８の内穴を介してのみ連通する。また、バルブピストン５３は、スプリング８２の付勢力により、先端側へ付勢される。そして、図７に示すように、バルブフレーム５８の弁座部６７にバルブピストン５３の第一シール材７７が押し付けられた状態では、第一開口５６と第二開口５７との連通が遮断される。逆に、図８に示すように、スプリング８２の付勢力に対抗して、バルブシャフト７０が基端側へ押し込まれ、バルブピストン５３が基端側へ押し戻されると、第一開口５６と第二開口５７との連通が確保される。

バルブピストン５３の基端部は、バルブキャップ８３の筒部（本実施形態では筒材８５）にはめ込まれ、筒材８５内を摺動する。バルブピストン５３とバルブキャップ８３の筒材８５との間に、チャンバ９４が形成される。このチャンバ９４は、バルブピストン５３の連通穴７６を介して第一開口５６の側と連通する。従って、閉弁状態において、チャンバ９４は、バルブピストン５３の連通穴７６を介して先端側の第一開口５６と連通し、バルブピストン５３にかかる開弁方向と閉弁方向の流体圧力の一部または全部をバランスさせる。これにより、第一開口５６が流体入口側（高圧側）として使用された場合でも、スプリング８２の付勢力を大きくする必要がなく、開弁に必要な駆動力を低減することができる。

第二弁群５０を構成する各弁（第一予備弁１２、第二予備弁１３、第二逆洗排水弁１１、第一逆洗排水弁９及び洗浄排水弁１０）は、第一弁群４９を構成する各弁６〜８よりも小さいが、第一弁群４９を構成する各弁６〜８と基本的には同様の構成である（図９、図１０）。そこで、以下では両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。但し、第一弁群４９の各弁６〜８の構成と、第二弁群５０の各弁９〜１３の構成とを一応区別できるように、後者の構成には添え字「Ａ」を付している。たとえば、第一弁群４９のバルブピストンは「バルブピストン５３」として示すが、第二弁群５０のバルブピストンは「バルブピストン５３Ａ」として示している。

第二弁群５０を構成する各弁のバルブ収容穴５２Ａは、後方へ開口して形成されている。それ故、各バルブ収容穴５２Ａは、前方に円錐台状部５４Ａが配置され、後方に円筒状部５５Ａが配置される。また、円錐台状部５４Ａの下部に第一開口５６Ａが形成され、円筒状部５５Ａの下部に第二開口５７Ａが形成されている。

図１を参照して、第二逆洗排水弁１１は、第一開口５６Ａが第二上部通水口２１と連通し、第二開口５７Ａが排水口２５と連通する。第一逆洗排水弁９は、第一開口５６Ａが第一上部通水口１７と連通し、第二開口５７Ａが排水口２５と連通する。洗浄排水弁１０は、第一開口５６Ａが下部通水口１９と連通し、第二開口５７Ａが排水口２５と連通する。

第一弁群４９の場合、バルブキャップ８３は、キャップ本体８４と筒材８５とから構成されたが、第二弁群５０の場合、バルブキャップ８３Ａは、キャップ本体８４と筒材８５とが一体形成されている。つまり、図１０に示すように、筒部８５Ａの基端部において、筒部８５Ａにバルブキャップ８３Ａが予め固定された一部品とされる。

その他、バルブキャップ８３Ａやバルブピストン５３Ａのデザインなどにおいて、第一弁群４９と第二弁群５０の各弁は若干異なるものの、基本的な相違はないので、説明は省略する。

第一弁群４９及び第二弁群５０の各弁６〜１３は、カム４７により開閉を操作される。図５に示すように、第一弁群４９と第二弁群５０との間には、左右方向へ沿ってカムシャフト４８が設けられており、このカムシャフト４８に、前記各弁６〜１３と対応してカム４７が設けられている。

カム４７の外周面は、バルブシャフト７０（７０Ａ）に設けたローラ７３（７３Ａ）への当接部とされる。ローラ７３（７３Ａ）の回転軸は左右方向へ沿って配置され、ローラ７３（７３Ａ）の外周面がカム４７の外周面に当接する。また、ローラ７３（７３Ａ）は、スプリング８２（８２Ａ）により、カム４７の外周面に付勢される。従って、カム４７が回転すると、ローラ７３（７３Ａ）が回転しつつ、バルブ収容穴５２（５２Ａ）に対しバルブシャフト７０（７０Ａ）が進退される。

カムシャフト４８の回転に伴い、カム４７がバルブシャフト７０（７０Ａ）を、バルブハウジング５の前後方向外側へ押し込めば、バルブピストン５３（５３Ａ）が弁座部６７（６７Ａ）から離れて開弁状態となる（図８）。逆に、カムシャフト４８の回転に伴い、バルブシャフト７０（７０Ａ）の前記押し込みが解かれると、スプリング８２（８２Ａ）の付勢力により、バルブピストン５３（５３Ａ）がバルブハウジング５の前後方向内側へ移動し、閉弁状態となる（図７）。

各弁６〜１３に対応するカム４７の形状を変えることで、図２〜図４に示すような開閉状態に制御することができる。カム４７の回転は、カムシャフト４８をモータ１０８で回転させることで行われる。モータ１０８の回転は、制御部１５０から出力される指令信号により制御される。制御部１５０から指令信号を出力してモータ１０８を回転させると、その回転力は減速歯車列１０９を介してカムシャフト４８に伝達される。制御部１５０からモータ１０８に出力される指令信号により、カム４７の回転位置を制御することができる。なお、カム４７は、工程ごとに間欠的に回転される。

減速歯車列１０９を構成すると共にカムシャフト４８の端部に設けられるカムギア１１０の側面には、短円筒状に突出して、内筒１１１と外筒１１２とが同心円状に形成されている。内筒１１１には、周方向一箇所に原点検出用の切欠き１１３が形成され、外筒１１２には、各工程位置と対応して工程検出用の切欠き１１４が形成されている。そして、内筒１１１及び外筒１１２の各切欠き１１３，１１４は、フォトインタラプタのようなフォトセンサ（図示省略）で読み取ることができる。センサにより各切欠き１１３，１１４が読み取られると、各センサから制御部１５０に検出信号が送信される。従って、制御部１５０は、カム４７の原点位置や現在位置（言い換えればどの工程を実行中か）を、センサから送信される検出信号により確認することができる。また、このような工程位置を目視で確認できるように、カムギア１１０の軸端に、工程位置の指示板（図示省略）を設けてもよい。

本実施形態によれば、第一弁群４９には、第一通水弁６、第二通水弁７及びバイパス弁８という通水系統の弁を配置し、第二弁群５０には、第一予備弁１２、第二予備弁１３、第二逆洗排水弁１１、第一逆洗排水弁９及び洗浄排水弁１０という排水系統の弁を配置した。通水系統と排水系統とを分けることで、各工程における流路を取り易い。また、第一弁群４９は、第二弁群５０よりも弁数が少ないため、通水弁６，７やバイパス弁８として比較的大きな口径の弁を用いても、流路制御弁１の全体の収まりがよい。これにより、通水系統の口径を大きくして、通水容量を大きくとることができる。

また、第一通水弁６と第二通水弁７との間にバイパス弁８を配置することで、第一通水路１４と第二通水路１５との間にバイパス路２４を取り易い。しかも、原水入口２２及び処理水出口２３を第一弁群４９の側に設けることで、通水系統を完全にまとめることができる。

一方、第一逆洗排水弁９、洗浄排水弁１０及び第二逆洗排水弁１１をまとめることで、排水系統の流路を取り易い。しかも、排水口２５を第二弁群５０の側に設けることで、排水系統を完全にまとめることができる。また、第一予備弁１２と第二予備弁１３とをまとめることで、イオン交換装置に適用して再生剤を導入する際においても、再生剤の流路も取り易い。

また、各弁６〜１３は、閉弁状態において、バルブ収容穴５２（５２Ａ）の基端部にチャンバ９４（９４Ａ）が形成され、このチャンバ９４（９４Ａ）はバルブピストン５３（５３Ａ）の連通穴７６（７６Ａ）を介して先端側の第一開口５６（５６Ａ）と連通する。これにより、バルブピストン５３（５３Ａ）にかかる開弁方向と閉弁方向の流体圧力の一部または全部をバランスさせることができる。

また、バルブ収容穴５２（５２Ａ）に、バルブフレーム５８（５８Ａ）、バルブピストン５３（５３Ａ）及びスプリング８２（８２Ａ）を順に組み入れて、バルブキャップ８３（８３Ａ）で開口部を封止するので、組立て及びメンテナンスが容易である。しかも、バルブ収容穴５２（５２Ａ）にバルブフレーム５８（５８Ａ）を設け、そのバルブフレーム５８（５８Ａ）にバルブピストン５３（５３Ａ）を進退可能に設けるので、バルブピストン５３（５３Ａ）の摺動面積を減少させることができる。その上、バルブフレーム５８（５８Ａ）の周側壁には大きな開口６４（６４Ａ），６５（６５Ａ）が形成されているので、通水流路を確保して圧力損失を低減することができる。

［第二実施形態］
図１１は、第二実施形態における流路制御弁１Ａを備える濾過装置２Ａの概略図である。また、図１２は、第二実施形態の流路制御弁１Ａの概略斜視図である。

本実施例２の流路制御弁１Ａは、前記第一実施形態より小さく、一部構成が異なるが、基本的には第一実施形態と同様である。そこで、以下では両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。

第二実施形態の濾過装置２Ａは、流路制御弁１Ａの他、圧力タンク３、及び制御部１５０Ａを備える。

流路制御弁１Ａは、設定された流路が形成されたバルブハウジング５に、複数の弁６〜１３が設けられている。各弁６〜１３の開閉は、カム４７（図１２参照）の回転により操作される。そのカム４７を回転させるモータ１０８は、制御部１５０Ａと信号線を介して電気的に接続されている。各弁６〜１３の開閉は、制御部１５０Ａからモータ１０８に出力される指令信号により制御される。

第二実施形態において、各弁６〜１３は、第一実施形態と同様に、カムシャフト４８を境に、第一弁群４９と第二弁群５０とに前後に分かれて配置される。この際、第一予備弁１２は、第一弁群４９または第二弁群５０のいずれに含めてもよいが、本実施形態では第一弁群４９に含まれる。

第一弁群４９は、第一通水弁６、第二通水弁７、バイパス弁８及び第一予備弁１２を備える。この際、バイパス弁８は、第一通水弁６と第二通水弁７との間に配置されるのがよい。図１２では、第一弁群４９は、バルブハウジング５の前方に配置され、左から順に、第二通水弁７、バイパス弁８、第一通水弁６及び第一予備弁１２が左右に並べて配置されている。

第二弁群５０は、第一逆洗排水弁９、洗浄排水弁１０、第二逆洗排水弁１１及び第二予備弁１３を備える。この際、第一逆洗排水弁９と洗浄排水弁１０とが隣接して配置され、これと隣接して第二逆洗排水弁１１が配置されるのがよい。図１２では、第二弁群５０は、左から順に、第二逆洗排水弁１１、第一逆洗排水弁９、洗浄排水弁１０及び第二予備弁１３が左右に並べて配置されている。また、第一弁群４９の第一予備弁１２と、第二弁群５０の第二予備弁１３とは、前後に対向して配置されている。

バルブハウジング５には、流体の出入口として、前述したように、原水入口２２、処理水出口２３及び排水口２５が設けられている。

原水入口２２及び処理水出口２３は、第一弁群４９の側に設けられるのが好ましい。本実施形態では、原水入口２２は、第一通水弁６とバイパス弁８との中間部に、前方へ開口して設けられ、処理水出口２３は、第二通水弁７とバイパス弁８との中間部に、前方へ開口して設けられる。より具体的には、第一通水路１４の端部が、バルブハウジング５の第一通水弁６とバイパス弁８との中間部に、前方へ延出して設けられており、その前端開口が原水入口２２とされる。また、第二通水路１５の端部が、バルブハウジング５の第二通水弁７とバイパス弁８との中間部に、前方へ延出して設けられており、その前端開口が処理水出口２３とされる。

排水口２５は、第二弁群５０の側に設けられるのが好ましい。本実施形態では、排水口２５は、第二逆洗排水弁１１の側部に設けられる（図１３）。より具体的には、第二逆洗排水路１６、第一逆洗排水路２６及び洗浄排水路２７の端部をまとめる管が、第二逆洗排水弁１１の側部から延出して設けられており、その端部開口が排水口２５とされる。

図１３は、第一弁群４９及び第二弁群５０の弁６〜１３の分解斜視図であり、バルブハウジング５の後方から見た状態を示している。ここでは、第一弁群４９の内、第二通水弁７を分解して示しているが、第一通水弁６及びバイパス弁８についても同様である。また、第二弁群５０の内、第二逆洗排水弁１１を分解して示しているが、第一逆洗排水弁９、洗浄排水弁１０及び第二予備弁１３についても同様であり、さらに、第一弁群４９の第一予備弁１２についても同様である。つまり、本実施形態では、第一予備弁１２は、第一弁群４９に含まれるが、その構成は、第二弁群５０の各弁９，１０，１１，１３と等しい。

図１４及び図１５は、本実施形態の流路制御弁１Ａの左側面視の概略縦断面図であり、第一弁群４９の第二通水弁７と、第二弁群５０の第二逆洗排水弁１１とが示されている。図１４では、通水工程を示しており、第二通水弁７が開弁状態、第二逆洗排水弁１１が閉弁状態である。また、図１５では、第二通水弁７が閉弁状態、第二逆洗排水弁１１が開弁状態である。

図１６は、本実施形態の流路制御弁１Ａの右側面視の概略縦断面図であり、第一弁群４９の第一予備弁１２と、第二弁群５０の第二予備弁１３とが示されている。ここでは、第一予備弁１２が開弁状態、第二予備弁１３も開弁状態である。なお、図１６では、カム４７やそのピン溝１３０の形状は、簡略化して示しており、実際とは異なる。

第一弁群４９及び第二弁群５０の各弁６〜１３は、バルブハウジング５に形成されたバルブ収容穴５２（５２Ａ）に、バルブピストン５３（５３Ａ）が進退可能に設けられてなる。バルブ収容穴５２（５２Ａ）は、バルブハウジング５の上方へ開口するよう垂直に設けられている。

第一弁群４９を構成する各弁の内、第一予備弁１２を除いた各弁（第一通水弁６、第二通水弁７及びバイパス弁８）は、互いに同一の構成である。具体的には、図１２〜図１５に基づき、以下に説明する。なお、バルブ収容穴５２は、前述したとおりバルブハウジング５の上方へ開口するが、その開口部の側（つまり上方）を基端側、これと反対側（つまり下方）を先端側ということがある。

バルブ収容穴５２は、段付き穴に形成されており、上方に大径穴１１５、下方に小径穴１１６が配置される。バルブ収容穴５２の小径穴１１６内の上部は、弁座部６７として機能する。但し、弁座部６７として、場合により、バルブ収容穴５２の段付き部を利用してもよい。

バルブ収容穴５２の大径穴１１５の下部には、周方向等間隔に複数のリブ１１７が設けられており、各リブ１１７は大径穴１１５の周側壁から径方向内側へ突出すると共に、大径穴１１５の軸方向へ沿って形成されている。これにより、バルブピストン５３の下端部は、各リブ１１７の径方向内側への突出先端部に案内されて、バルブ収容穴５２の軸線に沿って移動可能とされる。

バルブ収容穴５２には、その軸方向に離隔した位置に、そのバルブ収容穴５２に対する流体の出入口となる第一開口５６と第二開口５７とが形成されている。第一開口５６は、小径穴１１６の下方（周側壁または下壁）に設けられ、第二開口５７は、大径穴１１５の周側壁に設けられている。

図１１を参照して、第一通水弁６は、第一開口５６が第一上部通水口１７と連通し、第二開口５７が原水入口２２と連通する。第二通水弁７は、第一開口５６が下部通水口１９と連通し、第二開口５７が処理水出口２３と連通する。バイパス弁８は、第一開口５６が処理水出口２３と連通し、第二開口５７が原水入口２２と連通する。

バルブ収容穴５２には、バルブピストン５３が進退可能に設けられる。バルブピストン５３は、段付き円柱状とされ、下方の大径部１１８と、上方の小径部１１９とを備える。大径部１１８の軸方向両端部は、さらに大径の拡径部１２０，１２１とされており、その外周部には円環状溝が形成されている。そして、下方の円環状溝に第一シール材７７が設けられ、上方の円環状溝に第二シール材７８が設けられる。各シール材７７，７８は、たとえば、断面Ｘ字形状の円環状のＸリングである。

バルブピストン５３の下方の拡径部１２１は、第一シール材７７が装着されており、バルブ収容穴５２の大径穴１１５の下部において各リブ１１７に案内されて上下動すると共に、小径穴１１６の上部にはめ込み可能とされている。一方、バルブピストン５３の上方の拡径部１２０は、第二シール材７８が装着されており、バルブキャップ８３の筒部８５を摺動する。

バルブピストン５３の小径部１１９の上端面には、上方へのみ開口してネジ穴１２２が形成されている。このネジ穴１２２には、後述するように、ピストンフック１２３が取付可能とされる。一方、バルブピストン５３の大径部１１８には、上下に貫通して連通穴７６が形成されている。この連通穴７６は、大径部１１８の下端面へ開口すると共に、大径部１１８と小径部１１９との段付き面において周方向複数箇所に開口する。

バルブ収容穴５２には、バルブピストン５３が組み入れられて、バルブキャップ８３で開口部を封止される。バルブキャップ８３は、略矩形の上板１２４を備え、その下面には、下方へ延出して円筒状の筒部８５が一体形成されている。バルブキャップ８３は、バルブ収容穴５２の上部開口（大径穴１１５の上部）に筒部８５をはめ込んで取り付けられる。その際、バルブキャップ８３の上板１２４の下面が、バルブ収容穴５２の周側壁の上面に当接される。また、上板１２４を介してバルブハウジング５にネジ１２５をねじ込むことで、両者は一体化される。この際、バルブハウジング５とバルブキャップ８３との隙間は、Ｏリング８８により封止される。このようにして、バルブキャップ８３は、バルブ収容穴５２の上端部に着脱可能に取り付けられる。

バルブキャップ８３には、バルブピストン５３の小径部１１９が水密状態で通される。つまり、バルブキャップ８３の上板１２４は、中央部に貫通穴を有し、その貫通穴にバルブピストン５３の小径部１１９が通される。バルブキャップ８３に保持されたＯリング１２６により、バルブピストン５３とバルブキャップ８３との隙間が封止される。なお、このＯリング１２６は、バルブキャップ８３の下方から装着され、バルブキャップ８３の上板１２４の下面に取り付けられるシール押え１２７にて保持される。

バルブピストン５３の小径部１１９には、前述したとおり、上方へ開口してネジ穴１２２が形成されており、このネジ穴１２２には、ピストンフック１２３が取り付けられる。このピストンフック１２３を介して、バルブピストン５３をレバー１２８により上下動させることができる。

具体的には、バルブハウジング５の上部には、カムシャフト４８の前後に、カムシャフト４８と平行に、レバーシャフト１２９が設けられており、各レバーシャフト１２９には、複数のレバー１２８が揺動可能に設けられている。そして、各レバー１２８は、一端部がバルブピストン５３の上端部のピストンフック１２３に揺動可能に保持される一方、他端部のピンがカム４７の側面のピン溝１３０に係合される。これにより、カム４７の側面のピン溝１３０の形状に応じて、レバー１２８がレバーシャフト１２９まわりに動くことで、バルブピストン５３を上下動させることができる。

図１２に示されるように、第二実施形態では、四つのカム４７が配置されており、その一端面に、第一弁群４９の各弁を操作するレバー１２８が係合され、他端面に、第二弁群５０の各弁を操作するレバー１２８が係合される。

図１５の右側に示すように、バルブピストン５３を下方へ押し込んで、バルブ収容穴５２の小径穴１１６にバルブピストン５３の下方の拡径部１２１（第一シール材７７）をはめ込んだ状態では、第一開口５６と第二開口５７との連通が遮断される。逆に、図１４の右側に示すように、バルブピストン５３を上方へ引き上げて、バルブ収容穴５２の小径穴１１６からバルブピストン５３の下方の拡径部１２１を引き抜いた状態では、第一開口５６と第二開口５７との連通が確保される。

バルブピストン５３の上方の拡径部１２０（第二シール材７８）は、バルブキャップ８３の筒部８５にはめ込まれ、筒部８５内を摺動する。バルブピストン５３とバルブキャップ８３の筒部８５との間に、チャンバ９４が形成される（図１５）。このチャンバ９４は、バルブピストン５３の連通穴７６（図１３）を介して第一開口５６の側と連通する。従って、閉弁状態において、チャンバ９４は、バルブピストン５３の連通穴７６を介して先端側の第一開口５６と連通し、バルブピストン５３にかかる開弁方向と閉弁方向の流体圧力の一部または全部をバランスさせる。これにより、第一開口５６が流体入口側（高圧側）として使用された場合でも、開閉に必要な駆動力を低減することができる。

第二弁群５０を構成する各弁（第二逆洗排水弁１１、第一逆洗排水弁９、洗浄排水弁１０及び第二予備弁１３）の他、第一弁群４９の第一予備弁１２は、第一弁群４９を構成する第一予備弁１２以外の各弁（第一通水弁６、第二通水弁７及びバイパス弁８）よりも小さいが、それら各弁６〜８と基本的には同様の構成である。そこで、以下では両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。但し、第一予備弁１２を除く第一弁群４９の各弁の構成と、第二弁群５０の各弁（及び第一弁群４９の第一予備弁１２）の構成とを一応区別できるように、後者の構成には添え字「Ａ」を付している。たとえば、第一弁群４９のバルブピストンは「バルブピストン５３」として示すが、第二弁群５０のバルブピストンは「バルブピストン５３Ａ」として示している。

図１１を参照して、第二逆洗排水弁１１は、第一開口５６Ａが第二上部通水口と連通し、第二開口５７Ａが排水口２５と連通する。第一逆洗排水弁９は、第一開口５６Ａが第一上部通水口１７と連通し、第二開口５７Ａが排水口２５と連通する。洗浄排水弁１０は、第一開口５６Ａが下部通水口１９と連通し、第二開口５７Ａが排水口２５と連通する。

図１３に示すように、第一予備弁１２を除く第一弁群４９の各弁６〜８では、バルブピストン５３の連通穴７６は、大径部１１８の下端面と段付き面とに開口して形成されたが、第二弁群５０の各弁９，１０，１１，１３と第一弁群４９の第一予備弁１２では、バルブピストン５３Ａの連通穴７６Ａは、大径部１１８Ａの下端面と小径部１１９Ａの周側面に開口して形成される。つまり、小径部１１９Ａの周側壁の下部には、周方向複数箇所に開口が形成されており、各開口が連通穴７６Ａの上部開口となる。そして、その連通穴７６Ａは、バルブピストン５３Ａの下端面へも開口する。また、第二弁群５０の各弁９，１０，１１，１３と第一弁群４９の第一予備弁１２では、バルブピストン５３Ａの大径部１１８Ａと小径部１１９Ａとは、ほぼ同一の直径とされる。

その他、バルブキャップ８３（８３Ａ）やバルブピストン５３（５３Ａ）のデザインなどにおいて、第一弁群４９と第二弁群５０の各弁６〜１３は若干異なるものの、基本的な相違はないので、説明は省略する。

前述したように、第一弁群４９及び第二弁群５０の各弁６〜１３は、カム４７によりレバー１２８を介して開閉を操作される。つまり、カムシャフト４８には、各弁６〜１３と対応してカム４７が設けられており、そのカム４７の側面にはピン溝１３０が形成されている。一方、レバー１２８は、一端部がバルブピストン５３（５３Ａ）の上端部のピストンフック１２３（１２３Ａ）に保持される一方、他端部のピンがカム４７の側面のピン溝１３０に係合している。従って、第二実施形態では、スプリングを用いることなく、レバー１２８により、バルブピストン５３（５３Ａ）を直接に上下動させることができる。

カムシャフト４８の回転に伴い、レバー１２８がバルブピストン５３（５３Ａ）を下方へ押し込めば、小径穴１１６（１１６Ａ）にバルブピストン５３（５３Ａ）の下端部がはめ込まれて、閉弁状態となる。逆に、カムシャフト４８の回転に伴い、レバー１２８がバルブピストン５３（５３Ａ）を上方へ引き上げれば、小径穴１１６（１１６Ａ）からバルブピストン５３（５３Ａ）の下端部が抜かれて、開弁状態となる。

各弁６〜１３に対応するピン溝１３０の形状を変えることで、図２〜図４に示すような開閉状態に制御することができる。カム４７の回転は、カムシャフト４８をモータで回転させることで行われる。モータ１０８の回転は、制御部１５０Ａから出力される指令信号により制御される。制御部１５０Ａから指令信号を出力してモータを回転させると、その回転力は減速歯車列１０９を介してカムシャフト４８に伝達される。制御部１５０Ａからモータに出力される指令信号により、カム４７の回転位置を制御することができる。なお、カム４７は、工程ごとに間欠的に回転される。

カムシャフト４８には、図１２に示すように、二枚のセンサ板１４３，１４４が設けられている。第一のセンサ板１４３には、周方向一箇所に原点検出用の切欠き１１３が形成され、第二のセンサ板１４４には、各工程位置と対応して工程検出用の切欠き１１４が形成されている。そして、これらセンサ板１４３，１４４の各切欠き１１３，１１４は、フォトインタラプタのようなフォトセンサ（図示省略）で読み取ることができる。センサにより各切欠き１１３，１１４が読み取られると、各センサから制御部１５０Ａに検出信号が送信される。従って、制御部１５０Ａは、カム４７の原点位置や現在位置（言い換えればどの工程を実行中か）をセンサから送信される検出信号により確認することができる。また、このような工程位置を目視で確認できるように、カムシャフト４８の端部に、工程指示板１４５を設けている。

ところで、前記各実施形態において、流路制御弁１（１Ａ）のバルブハウジング５、バルブフレーム５８（５８Ａ）、バルブピストン５３（５３Ａ）及びバルブキャップ８３（８３Ａ）などは、樹脂成形部品である。これら部品には、ＯリングやＸリングのようなシールリングが装着されて、他の部材との隙間を封止する箇所がある。たとえば、バルブピストン５３（５３Ａ）には、第一シール材７７（７７Ａ）や第二シール材７８（７８Ａ）が装着されて、弁座部６７や筒部８５との隙間を封止される。

従来、樹脂成形部品での流体シール構造は、樹脂成形部品に円環状溝を形成しておき、そこにシールリングをはめ込んでいる。但し、この方法では、摺動する二部材間にシールリングが挟み込まれていることが条件となり、そうでない場合には、流体の流速による負圧のため、円環状溝からシールリングが外れるおそれがある。これを防止するには、シールリングは、樹脂成形部品に取り付けられる内径側を大きく形成して、円環状溝に引っ掛けられる必要があった。これに対し、樹脂成形部品１４６のプラスチックと、シールリング１４７のゴムとを分子間結合させてもよい。

以上、本発明に係る流路制御弁の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明に係る流路制御弁１（１Ａ）は、前記各実施形態の構成に限らず適宜変更可能である。例えば、前記各実施形態では、流路制御弁１（１Ａ）は八つの弁を備えたが、濾過装置２の構成に応じて、弁の数は変更可能である。その場合でも、第一弁群４９には、第一通水弁６、第二通水弁７及びバイパス弁８が含まれ、第一予備弁１２は、第一弁群４９または第二弁群５０のいずれかに含まれ、第二弁群５０には、第一弁群４９に含まれない残りの弁が含まれるのがよい。

また、各弁６〜１３の構成は、前記各実施形態に限定されない。その場合でも、各弁６〜１３は、バルブハウジング５に形成されたバルブ収容穴５２に、バルブピストン５３が進退可能に設けられてなるのがよい。そして、バルブピストン５３は、弁座部６７（前記第二実施形態のように弁穴でもよい）に第一シール材７７を当接して、第一開口５６と第二開口５７との連通を遮断し、その状態では、第二シール材７８がバルブ収容穴５２の基端部においてチャンバ９４を形成し、このチャンバ９４はバルブピストン５３の連通穴７６を介して第一開口５６と連通するのがよい。

１，１Ａ 流路制御弁
２，２Ａ 濾過装置
３ 圧力タンク
５ バルブハウジング
６ 第一通水弁
７ 第二通水弁
８ バイパス弁
９ 第一逆洗排水弁
１０ 洗浄排水弁
１１ 第二逆洗排水弁
１２ 予備弁
１３ 予備弁
１４ 第一通水路
１５ 第二通水路
１６ 第二逆洗排水路
１７ 第一上部通水口
１９ 下部通水口
２１ 第二上部通水口
２２ 原水入口
２３ 処理水出口
２４ バイパス路
２５ 排水口
２６ 第一逆洗排水路
２７ 洗浄排水路
４８ カムシャフト
４９ 第一弁群
５０ 第二弁群
１５０，１５０Ａ 制御部

Claims (7)

1. 濾材床を収容する圧力タンクに接続される流路制御弁であって、
   設定流路が形成されたバルブハウジングに、複数の弁が設けられ、
   前記複数の弁は、通水系統の第一弁群を構成する複数の弁と、排水系統の第二弁群を構成する弁と、により構成され、
   前記バルブハウジングの上部に、前記各弁を操作するカムシャフトが左右方向へ沿って設けられ、
   前記カムシャフトを境に、前記複数の弁は前記第一弁群と前記第二弁群とに前後に分かれて配置され、
   前記第一弁群には、前記第一弁群を構成する複数の弁であって、原水入口から前記圧力タンクへの第一通水路に設けられる第一通水弁と、前記圧力タンクから処理水出口への第二通水路に設けられる第二通水弁と、前記第一通水路と前記第二通水路とを接続するバイパス路に設けられるバイパス弁とが左右に並べて配置され、
   前記第二弁群には、前記第二弁群を構成する複数の弁が左右に並べて配置される
   流路制御弁。
2. 前記圧力タンクは、第一上部通水口、下部通水口及び第二上部通水口を備え、
   前記バルブハウジングは、前記原水入口、前記処理水出口及び排水口を備え、
   前記原水入口から前記第一上部通水口への前記第一通水路に設けられる前記第一通水弁と、
   前記下部通水口から前記処理水出口への前記第二通水路に設けられる前記第二通水弁と、
   前記第一通水弁よりも前記原水入口側の前記第一通水路と、前記第二通水弁よりも前記処理水出口側の前記第二通水路とを接続する前記バイパス路に設けられる前記バイパス弁と、
   前記第一上部通水口から前記排水口への第一逆洗排水路に設けられる第一逆洗排水弁と、
   前記第二上部通水口から前記排水口への第二逆洗排水路に設けられる第二逆洗排水弁と、
   前記下部通水口から前記排水口への洗浄排水路に設けられる洗浄排水弁と、
   前記第一弁群は、前記第一通水弁、前記第二通水弁及び前記バイパス弁を備え、
   前記第二弁群は、前記第一逆洗排水弁、前記第二逆洗排水弁及び前記洗浄排水弁を備える
   請求項１に記載の流路制御弁。
3. 前記第一弁群及び前記第二弁群における各弁の配置として、
   前記バイパス弁は、前記第一通水弁と前記第二通水弁との間に配置され、
   前記第一逆洗排水弁と前記洗浄排水弁とが隣接して配置され、これと隣接して前記第二逆洗排水弁が配置され、
   前記原水入口及び前記処理水出口は、前記第一弁群の側に設けられ、
   前記排水口は、前記第二弁群の側に設けられる
   請求項２に記載の流路制御弁。
4. 前記各弁は、前記バルブハウジングに形成されたバルブ収容穴に、バルブピストンが進退可能に設けられてなり、
   前記バルブ収容穴には、その軸方向に離隔した位置に、そのバルブ収容穴に対する流体の出入口となる第一開口と第二開口とが形成されると共に、その間に、弁座部が設けられ、
   前記バルブピストンには、その軸方向に離隔した位置に、第一シール材と第二シール材とが設けられ、
   前記弁座部に前記第一シール材を当接して、先端側の前記第一開口と基端側の前記第二開口との連通を遮断し、その状態では、前記第二シール材が前記バルブ収容穴の基端部においてチャンバを形成し、このチャンバは前記バルブピストンの連通穴を介して前記第一開口と連通する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の流路制御弁。
5. 前記バルブ収容穴は、前記バルブハウジングの前後方向外側へ開口するよう水平に設けられると共に、その周側壁下部に、前記第一開口と前記第二開口とが設けられ、
   前記バルブ収容穴は、バルブフレーム、前記バルブピストン及びスプリングが順に組み入れられて、着脱可能なバルブキャップで開口部を封止され、
   前記バルブフレームは、周側壁に開口が形成された略筒状で、その内穴を介してのみ前記第一開口と前記第二開口とを連通させ、軸方向中途部に円環状の弁座部が設けられ、先端部にバルブシャフトが水密状態で進退可能に設けられ、
   前記バルブピストンは、前記スプリングにより先端側へ付勢される一方、この付勢力に対抗して前記バルブシャフトにより基端側へ押し戻し可能とされ、
   前記バルブシャフトは、前記カムシャフトに設けたカムにより進退操作される
   請求項４に記載の流路制御弁。
6. 前記バルブ収容穴は、前記バルブハウジングの上方へ開口するよう垂直に設けられると共に、前記弁座部より下方の周側壁または下壁に前記第一開口が形成される一方、前記弁座部より上方の周側壁に前記第二開口が形成され、
   前記バルブ収容穴は、前記バルブピストンが組み入れられて、着脱可能なバルブキャップで開口部を封止され、
   このバルブキャップには、前記バルブピストンの上端部が水密状態で通され、
   前記バルブピストンは、下端部に前記第一シール材が設けられる一方、上下方向中途部に前記第二シール材が設けられ、この第二シール材は、前記バルブキャップの筒部を摺動し、
   前記バルブピストンは、前記カムシャフトに設けたカムにより進退操作される
   請求項４に記載の流路制御弁。
7. 前記バルブハウジングの上部には、前記カムシャフトの前後に、前記カムシャフトと平行に、レバーシャフトが設けられ、
   前記各レバーシャフトには、複数のレバーが揺動可能に設けられ、
   前記各レバーは、一端部が前記バルブピストンの上端部に保持される一方、他端部が前記カムの側面のピン溝に係合しており、このピン溝の形状に応じて前記一端部を上下動させる
   請求項６に記載の流路制御弁。

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