JP5374160B2 - 水処理システム用の一体型流量センサを備えたバイパス弁 - Google Patents

Description

本発明は水処理システムに関し、より詳細には、水処理システム用のバイパス弁及び該処理システム内の水流を計測するセンサに関する。

軟水装置又は逆浸透フィルタ等の水処理システムは多くの場合、建物の給排水系統に組み込まれる。例えば、源泉から得た飲料水は通常、石鹸や洗剤の洗浄能力に悪影響を及ぼす鉱物を含む「硬水」と見なされる。さらに、鉱物は衛生器具、ガラス製品などに好ましくない堆積物を残す。そのため、鉱物を除去して、水を「軟化させる」ために、軟水装置又はフィルタが利用される。

時には、水処理システムの整備、例えば濾材や故障部品の交換などを行う必要がある。そのような整備を行うためには、水処理システムを機能的かつ時には物理的に建物の給排水系統から外さなくてはならない。しかしながら、整備が行われている間、建物内の飲料、水洗トイレ及びその他の目的で使用する未処理水を提供することが望まれる。したがって、水処理システムと建物の給排水系統との接続部にバイパス弁が設けられる。バイパス弁は、処理システムの入口及び出口の両方を給排水管から外して、整備が行われている間も水が建物中に提供されるようにそれらの管を相互接続する。
米国特許第４，９７２，８７７号明細書 米国特許第６，３４７，６４４号明細書 国際公開特許第９９／０７４５６号パンフレット

従前の水処理システムには、内部を流れる水量を示すために、電気信号を生成する変換器に接続されたタービンホイール等の流量センサが組み込まれていた。システムが処理した水量の累積計測を行う制御装置に流量指示信号が付与されることによって、水処理システムの整備が必要なタイミング、又は軟水装置の場合には再生が必要なタイミングが示される。従来、流量センサは、水処理システムの主制御弁アセンブリに組み込まれるか、又は水処理システムから離れた管の中に設置された別個のハウジングの中にあった。しかしながら、そのような遠隔地では追加の配管接続が必要だったため、水処理システムに付随する人件費や部品コストが増加していた。

水処理システム用のバイパス弁は、第１室と、該第１室にブリッジ通路で接続された第２室とを有する本体からなる。該本体はまた、該第１室に開口して未処理水を受け入れる入口と、該第１室に開口する未処理水出口と、該第２室に開口する処理水入口と、該第２室に開口して処理水が弁からそこを通って出て行く出口とを有する。

第１弁要素は、該第１室に回転可能に収容される。第１位置において、該第１弁要素は該入口を該未処理水出口に接続する。該第１弁要素の第２位置において、該入口は該ブリッジ通路に接続されて、該未処理水出口から外される。第２弁要素は、該第２室に回転可能に収容される。第３位置において、該第２弁要素は該出口を該処理水入口に接続する。該第２弁要素の第４位置において、該出口は該ブリッジ通路に接続されて、該処理水入口から外される。手動作動機構は、該第１室内の該第１弁要素と該第２室内の該第２弁要素を回転させるために設けられる。

本発明のバイパス弁の別の態様は、該第１又は第２弁要素に流量センサを組み込むことである。好ましくは、タービンがその弁要素に回転可能に収容され、変換器が該タービンの回転に応じて電気信号を生成する。

最初に図１を参照すると、建物中に水を供給しながら建物の給排水系統から水処理システムを機能的に外すために、バイパス弁１０が設けられる。バイパス弁１０は、管状ブリッジ１６によって接続される第１及び第２ハウジング１４及び１５を備えた本体１２からなる。第１ハウジング１４は、水処理システムが処理する予定の水を供給する建物の給排水系統の管への接続に適応した入口１８を有する。未処理水出口２０は、第１ハウジング１４から入口１８と全く反対側に突出している。同様に、第２ハウジング１５は、バイパス弁１０の入口１８と同じ側から突出している出口２２を有する。処理水入口２４は、第２ハウジング１５の出口２２と全く反対側に位置付けられる。

第１及び第２ハウジング１４及び１５は頂部に開口を有しており、同一の構造の個々のキャップ２６及び２８で密封される。各キャップ２６及び２８は、第１及び第２ハウジング１４及び１５それぞれの外周面にはめ込まれる。第１キャップ２６の詳細は図３に示す。ゴム製密封リング３９を対応する第１ハウジング１４の上部環状面と係合するようにキャップの内部に配置して、それらの間から水が漏れるのを防止する。第１キャップ２６は、弁作動器３４の軸３２が内部に延在するドームの中心に位置する孔３０を有する。軸３２の上端は、ユーザが握って回転させることによってバイパス弁を作動させることができるノブ３６又はレバー等の部材に接続される。作動器軸３２の内端は、円盤駆動部３８に取り付けられる。

図４を参照すると、第１ハウジング１４は、入口、未処理水出口及びブリッジ１６内の通路５５が開口する第１室４１を有する。第２ハウジング１５は、出口、処理水入口及びブリッジ通路５５が開口する第２室４３を有する。同じ管状の第１及び第２弁要素４０及び４２は、それぞれ第１及び第２室４１及び４３の内部に収容される。各要素４０及び４２は、その湾曲外面の周囲に約１５０度延在する細長い第１孔４４を有する。円形の第２孔４６は、外面の一端の第１孔４４と全く反対側に位置付けられる。密封リング４８は、弁要素外面の第２孔４６から９０度の中心間距離にある環状溝に収容される。

流量計ケージ６０は、管状の第２弁要素４２に挿入される。流量計ケージ６０の開口は第１及び第２孔４４及び４６と一致しており、水が第２弁要素４２と流量計ケージの両方を流れるようになる。流量計ケージ６０は、図３に示す弁作動器３４の駆動部３８にあるノッチ６３内で外方に撓むクロスメンバ６１を有しており、後述するように、弁作動器の回転によって流量計ケージも回転するようになっている。クロスメンバ６１は、第２キャップ２８が第２ハウジング１５から取り外されたときに流量計ケージ６０が第２弁部材から取り出されるように、駆動部のノッチにぴったりとはまり込んでいる。

円盤タービン６２は流量計ケージ６０の内部に回転可能に収容されて、第２ハウジング１５内の流体の流れを受けて内部で回転する。永久磁石６４は、タービン６２に取り付けられる。ホール効果センサ６６は、図２に示すように第２ハウジング１５の底面に取り付けられて、永久磁石６４がそのセンサを通るたびに電気信号パルスを生成する変換器として作用する。したがって、バイパス弁を流れる水量の計測を行うために、電気信号パルスを従来の回路によって既知の方法で数えることができる。

再び図４を参照すると、図示の配置の第１及び第２弁要素４０及び４２の上縁はキー５０を有しており、これは図３に示すように、対応するキャップ２６又は２８の真下の作動器駆動部３８の縁の凹部５２の内部に収容される。この係合により、ユーザが対応するキャップ２６又は２８のノブ３６又は３７を回転させると、弁要素がハウジング１４又は１５それぞれの内部で回転するようになる。しかしながら、キャップ２６又は２８が第１又は第２ハウジング１４又は１５の各頂部から取り外されると、キー５０は凹部５２から容易に抜け出て、対応する第１又は第２弁要素４０又は４２がハウジング内に残るようになる。

２つのノブ３６及び３７が図１に示す位置に回転すると、第１及び第２弁要素４０及び４２は図５に示す「供給」位置に回転する。このとき、第１弁要素４０は第１位置にあり、第２弁要素４２は第３位置にある。ここで、第１弁要素４０の第１孔４４が入口１８と連通し、同じ弁要素の第２孔４６が未処理水出口２０と一致することによって、上水道から水処理システムまで流体を搬送する。この状態のバイパス弁１０では、第２弁要素４２の第１孔４４が処理水入口２４と連通し、同じ弁要素の第２孔４６がバイパス弁出口２２に開口する。したがって、流体は処理水入口２４からバイパス弁出口２２まで搬送される。この流体の流れは、タービン６２及び対応するホール効果センサ６６によって計測される。ここで留意すべきは、第２弁要素４２の固定部分がブリッジ１６内の流体通路５５を閉鎖することによって、第１及び第２ハウジング１４及び１５の間を水が流れるのが防止されることである。

ノブ３６及び３７が図１及び図５に示す配置から反時計回りに９０度回転すると、第１及び第２弁要素４０及び４２は図６に示す「バイパス」位置に同じ量だけ回転する。このとき、第１弁要素４０は第２位置にあり、第２弁要素４２は第４位置にある。この配置では、第１弁要素４０の第１孔４４は入口１８及びブリッジ通路５５の両方と連通する。第１弁要素４０の固定部分は、未処理水出口２０を閉鎖する。第２弁要素４２の２つの孔４４及び４６は、ブリッジ通路５５及び出口２２と連通する。第２弁要素４２の固定部分は、処理水入口２４を閉鎖する。したがって「バイパス」位置では、未処理水が建物に供給されるように、入口１８からの水がブリッジ通路５５を通って直接出口２２まで搬送される。水はタービン６２の周囲を流れるため、タービンはバイパス位置では回転しない。この状態では、システムの修理や整備を行うことができるように、水処理システムの接続部２０及び２４の両方が閉鎖される。

ノブ３６及び３７が図５に示す「供給」位置から時計回りに９０度回転すると、第１及び第２弁要素４０及び４２は図７に示す閉鎖位置に反時計回りに同じ量だけ回転する。このとき、第１弁要素は第５位置にあり、第２弁要素４２は第６位置にある。この状態では、第１弁要素４０の固定部分はバイパス弁入口１８を閉鎖し、第２弁要素４２の固定部分は出口２２を閉鎖する。このとき、水処理システムが入口１８及び出口２２に接続された給排水管から取り外されるだけでなく、水が入口と出口の間のバイパス弁１０を流れるのを防止する。結果的にこの状態で、バイパス弁は流体が流れないように完全に閉鎖される。

完全に密封された状態によって、バイパス弁のキャップ２６又は２８及び内部構成要素を取り外して整備を行うことができる。図３及び図４を参照すると、クロスメンバ６１が駆動部３８のノッチ６３内で流量計ケージ６０にぴったりとはまっていることによって、第２キャップ２８を第２ハウジング１５から取り外したときに、流量計ケージ及びタービン６２を第２弁(要素)から取り出せる。しかしながら、第１及び第２弁要素４０及び４２が第１及び第２ハウジング１４及び１５それぞれの内面に各密封リング４８によってぴったりと係合することにより、それらのハウジング内に弁要素を保持し、対応する入口又は出口１８又は２２の閉鎖を維持する。

前述の説明は、主に本発明の好適な実施形態に向けられていた。本発明の範囲に含まれるさまざまな代替例にもある程度注目していたが、当業者であれば本発明の実施形態の開示から明らかとなるさらなる代替例を実現し得るであろうことが予想される。したがって、本発明の範囲は添付の請求項から決定すべきものであり、上記の開示によって限定すべきものではない。

本発明に係るバイパス弁の等角図である。 建物の給排水系統に接続されるバイパス弁の側面図である。 バイパス弁のキャップアセンブリの１つの断面図である。 バイパス弁の部品を示す分解図である。 水処理供給位置にある組立バイパス弁の水平断面図である。 バイパス位置にある組立バイパス弁の水平断面図である。 閉鎖位置にある組立バイパス弁の水平断面図である。

符号の説明

１０ バイパス弁
１２ 本体
１４ 第１ハウジング
１５ 第２ハウジング
１６ 管状ブリッジ
１８ 入口
２０ 未処理水出口
２２ 出口
２４ 処理水入口
２６ 第１キャップ
２８ 第２キャップ
３０ 孔
３２ 軸
３４ 弁作動器
３６ ノブ
３７ ノブ
３８ 円盤駆動部
３９ ゴム製密封リング
４０ 管状の第１弁要素
４１ 第１室
４２ 管状の第２弁要素
４３ 第２室
４４ 細長い第１孔
４６ 円形の第２孔
４８ 密封リング
５０ キー
５２ 凹部
５５ ブリッジ通路
６０ 流量計ケージ
６１ クロスメンバ
６２ 円盤タービン
６３ ノッチ
６４ 永久磁石
６６ ホール効果センサ

Claims (17)

1. 水処理システム用のバイパス弁であって、
   第１頂部開口を有する第１室と、前記第１室にブリッジ通路で接続され且つ第２頂部開口を有する第２室と、前記第１室に開口して未処理水を受け入れる入口と、前記第１室に開口する未処理水出口と、前記第２室に開口する処理水入口と、前記第２室に開口して処理水がそこを通って流れる出口とを有する本体と、
   前記第１室に回転可能に収容され、前記未処理水を受け入れる入口が前記未処理水出口に接続される第１位置と、前記未処理水を受け入れる入口が前記ブリッジ通路に接続されて、前記未処理水出口から接続を断たれる第２位置とを有する第１弁要素とを備え、前記第１弁要素は、開端と、前記開端において開口を有する空胴と、前記空胴内に通り抜ける第１孔と第２孔とを有する湾曲外面とを有する管であり、
   前記第２室に回転可能に収容され、前記処理水入口が前記処理水が流れる出口に接続される第３位置と、前記処理水が流れる出口が前記ブリッジ通路に接続されて、前記未処理水出口から接続を断たれる第４位置とを有する第２弁要素とを備え、前記第１位置の前記第１弁要素と前記第３位置の前記第２弁要素の少なくとも一方が前記ブリッジ通路を通る水の流れを遮断するようになっており、前記第２弁要素は、開端と、前記開端において開口を有する空胴と、前記空胴内に通り抜ける第１孔と第２孔とを有する湾曲外面とを有する管であり、
   前記第１室及び前記第２室の一方内に位置し、前記バイパス弁を通る流体流量の表示を生じるセンサと、
   前記本体に取り外し可能に取り付けられ、それによって前記第１頂部開口を閉鎖する第１キャップと、前記第１キャップの第１キャップ孔内を通って延び且つ前記第１弁要素の前記開端と係合する第１弁作動器とを有する第１キャップアセンブリとを備え、前記第１弁作動器は、前記第１キャップに関して回転可能であり、前記第１室内の前記第１弁要素を回転させ、前記第１キャップを前記本体から取り外すときに、前記第１弁作動器は、前記第１室内に残っている前記第１弁要素と係合が外れ、
   前記本体に取り外し可能に取り付けられ、それによって前記第２頂部開口を閉鎖する第２キャップと、前記第２キャップの第２キャップ孔内を通って延び且つ前記第２弁要素の前記開端と係合する第２弁作動器とを有する第２キャップアセンブリを備え、前記第２弁作動器は、前記第２キャップに関して回転可能であり、前記第２室内の前記第２弁要素を回転させ、前記第２キャップを前記本体から取り外すときに、前記第２弁作動器は、前記第２室内に残っている前記第２弁要素と係合が外れる、ことを特徴とするバイパス弁。
2. 前記第１弁要素が前記未処理水を受け入れる入口を通る水の流れを遮断する第５位置を有し、前記第２弁要素が前記処理水が流れる出口を通る水の流れを遮断する第６位置を有する、請求項１に記載のバイパス弁。
3. 前記第１弁要素及び前記第２弁要素の各々がさらに、前記湾曲外面の前記第１孔と前記第２孔の間の部分に位置する密封リングを有する、請求項１に記載のバイパス弁。
4. 前記第１弁要素及び前記第２弁要素の一方の内部に回転可能に収容されたタービンと、前記タービンの回転に応じて前記バイパス弁を通る流体の流れを示す電気信号を生成する変換器とをさらに備える、請求項１に記載のバイパス弁。
5. 磁石が付着され、前記第１弁要素及び前記第２弁要素の一方の内部に回転可能に収容されたタービンと、前記磁石に応答して前記バイパス弁を通る流体の流れを示す電気信号を生成するホール効果センサとをさらに備える、請求項１に記載のバイパス弁。
6. 前記第１弁作動器は、前記第１キャップ孔を通って延び且つ第１キャップに関して回転可能である第１軸部分を有し、前記本体の外側において手動で作動する第１手動作動部材を備え、前記第１弁作動器は、前記第１軸部分に固定され、前記第１弁要素の前記開端と取り外し可能に係合する第１駆動部を備え、
   前記第２弁作動器は、前記本体の外側において前記第２キャップ孔を通って延び且つ第２キャップに関して回転可能である第２軸部分を有する手動で作動する第２手動作動部材を備え、前記第２弁作動器は、前記第２軸部分に固定され、前記第２弁要素の前記開端と取り外し可能に係合する第２駆動部を備える、請求項１に記載のバイパス弁。
7. 水処理システム用のバイパス弁であって、
   第１頂部開口を有する第１室と、前記第１室にブリッジ通路で接続され且つ第２頂部開口を有する第２室と、前記第１室に開口して未処理水を受け入れる入口と、前記第１室に開口する未処理水出口と、前記第２室に開口する処理水入口と、前記第２室に開口して処理水がそこを通って流れる出口とを有する本体と、
   前記第１室に回転可能に収容され、前記未処理水を受け入れる入口が前記未処理水出口に接続される第１位置と、前記未処理水を受け入れる入口が前記ブリッジ通路に接続されて、前記未処理水出口から接続を断たれる第２位置とを有する第１弁要素とを備え、
   前記第２室に回転可能に収容され、前記処理水入口が前記処理水が流れる出口に接続される第３位置と、前記処理水が流れる出口が前記ブリッジ通路に接続されて、前記未処理水出口から接続を断たれる第４位置とを有する第２弁要素とを備え、前記第１位置の前記第１弁要素と前記第３位置の前記第２弁要素の少なくとも一方が前記ブリッジ通路を通る水の流れを遮断するようになっており、
   前記第１弁要素及び前記第２弁要素の一方に位置し、前記バイパス弁を通る流体流量の表示を生じるセンサと、
   前記本体に取り外し可能に取り付けられ、それによって前記第１頂部開口を閉鎖する第１キャップと、前記第１キャップを通って延び且つ前記第１弁要素と係合する第１弁作動器とを有する第１キャップアセンブリとを備え、前記第１弁作動器は、前記第１キャップに関して回転可能であり、前記第１室内の前記第１弁要素を回転させ、前記第１キャップを前記本体から取り外すときに、前記第１弁作動器は、前記第１室内に残っている前記第１弁要素と係合が外れ、
   前記本体に取り外し可能に取り付けられ、それによって前記第２頂部開口を閉鎖する第２キャップと、前記第２キャップを通って延び且つ前記第２弁要素と係合する第２弁作動器とを有する第２キャップアセンブリを備え、前記第２弁作動器は、前記第２キャップに関して回転可能であり、前記第２室内の前記第２弁要素を回転させ、前記第２キャップを前記本体から取り外すときに、前記第２弁作動器は、前記第２室内に残っている前記第２弁要素と係合が外れ、
   前記センサーは第１弁作動器又は第２弁作動器と係合し、且つ第１弁要素又は第２弁要素の両方が前記第１室又は第２室内に残っている間、前記本体から取り外すことができることを特徴とするバイパス弁。
8. 前記センサーは、前記第１弁要素及び前記第２弁要素の一方の内部に回転可能に収容されたタービンと、前記タービンの回転に応じて前記タービンの回転に応答する電気信号を生成する変換器とを備える、請求項７に記載のバイパス弁。
9. 前記センサーは、磁石が付着され、前記第１弁要素及び前記第２弁要素の一方の内部に回転可能に収容されたタービンと、前記磁石に応答して前記バイパス弁を通る流体の流れを示す電気信号を生成するホール効果センサとを備える、請求項７に記載のバイパス弁。
10. 前記第１弁要素が前記未処理水を受け入れる入口を通る水の流れを遮断する第５位置を有し、前記第２弁要素が前記処理水が流れる出口を通る水の流れを遮断する第６位置を有する、請求項７に記載のバイパス弁。
11. 前記第１弁要素及び前記第２弁要素の各々が湾曲外面を有する管形状を有し、且つ前記湾曲外面の周囲に９０度以上延在する細長い第１孔と、前記湾曲外面の周囲に前記第１孔から離間配置された第２孔とを有する、請求項７に記載のバイパス弁。
12. 前記第１弁要素及び前記第２弁要素の各々がさらに、前記湾曲外面の前記第１孔と前記第２孔の間の部分に位置する密封リングを有する、請求項１１に記載のバイパス弁。
13. 前記第１弁作動器は、前記第１キャップ内の前記第１キャップ孔を通って延びる第１軸部分を有し、前記本体の外側において手動で作動する第１手動作動部材と、前記第１軸部分に固定され且つ前記第１弁要素と係合する第１駆動部とを備え、前記第１弁作動器は、前記第１キャップに関して移動可能であり、
    前記第２弁作動器は、前記第２キャップ内の前記第２キャップ孔を通って延びる第２軸部分を有し、前記本体の外側において手動で作動する第２手動作動部材と、前記第２軸部分に固定され且つ前記第２弁要素と係合する第２駆動部とを備え、前記第２弁作動器は、前記第２キャップに関して移動可能である、請求項７に記載のバイパス弁。
14. 前記第１駆動部及び前記第１弁要素の一方は第１キーを有し、前記第１駆動部及び前記第１弁要素の他方は第１キーが収容される第１凹部を有しており、
    前記第２駆動部及び前記第２弁要素の一方は第２キーを有し、前記第２駆動部及び前記第２弁要素の他方は第２キーが収容される第２凹部を有する、請求項１３に記載のバイパス弁。
15. 前記センサは、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の一方と連結され、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の一方に関連する前記第１キャップ及び前記第２キャップの一方が取り外されると、前記本体から前記センサを取り外す結果となる、請求項１３に記載のバイパス弁。
16. 前記センサは、前記第１弁要素及び前記第２弁要素の一方内に位置決めされる、請求項１に記載のバイパス弁。
17. 前記第１キャップ及び前記第２キャップの一方が取り外されることにより、前記本体から前記第１弁要素及び前記第２弁要素のいずれかを取り外すことなく前記本体から少なくとも前記センサの部分を取り外すことができる、請求項１に記載のバイパス弁。

Images