JPH0314102B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動切替弁の改良に係わるものであ
る。従来濾過機に使用した自動切替弁は、例えば
特公昭54−26027号公報に記載されている如く、
入口、出入口、出口の３開口を有する筒状体の内
部を往復滑動する弁体の位置を変えて所定位置に
て停止させることにより、入口と出入口との連通
と、出入口と出口との連通との切替えを可能とし
た弁手段２個を、前記弁体の滑動方向が一致する
如く個別的に若しくは一体的に設け、前記弁手段
２個の対向隔壁を摺動自在に貫通する往復軸によ
つて前記弁体を連結してなる切替弁が公知であ
る。

ここに記載されている濾過機の自動切替弁には
以下の如き欠点が認められた。即ちこの種自動切
替弁付の濾過機に於いて、濾過工程を停止した
時、濾過タンク及び自動切替弁内の弁Ｖ側弁体に
高い閉止圧力が作用している場合がある。例え
ば、濾過水を濾過機より直接給水用の高架タンク
に揚水する時、濾過機が地下室に設置され原水の
受水槽が地上や階上の高い位置に設けられている
時、５ｍ以上の丈の高い活性炭濾過塔や高速濾過
タンク又は濾過池、或は濾過機の濾過層が多量の
けん濁物で目詰りを起し、濾過用ポンプを停止し
ても、通水性を失つていていつまでも濾過時にお
ける加圧状態が解消しない時などである。この様
な場合、濾過層を逆流洗浄（逆洗）する目的で、
濾過用ポンプを停止し、タイミングを置いてから
逆洗用ポンプを起動しても、弁が移動しないで弁
体の切替えが行なわれない場合がある。これは高
い水頭圧が弁Ｖ側の弁体を閉じる方向に働き、逆
洗用ポンプの羽根車の回転によつて発生した吐出
流が弁V′側弁体の表面に衝突して作用する圧力
が前者と比較して小さいので、弁Ｖ側弁体を押し
付けている圧力に反発して押し返すことができな
いのである。この様な状態が経過すると、濾過タ
ンク内は密閉容器となり、逆洗用ポンプの吐出圧
が弁Ｖ側弁体の面にも閉じる方向に直接作用する
結果、両者の力関係は同一となり弁体は全く移動
できないのである。又最大揚程が30ｍ、40ｍと高
揚程の逆洗用ポンプを使用すると、ポンプ吐出圧
が最高に上昇してから突然切代り、圧が急激に下
るので、激しい衝撃音とウオーターハンマーが発
生するのである。

又弁体が逆洗方向に代つて逆洗を実施し、逆洗
終了後濾過方向に切替える場合、逆洗用ポンプを
停止してからタイミングを置いて濾過用ポンプを
起動した時、弁体が移動し難い場合がある。逆洗
を停止した時、弁V′側弁体に閉じる方向に高い
水圧が作用している場合、例えば濾過水を送り出
す管が濾過機の高さよりかなり低い位置にあり、
丈の高い濾過タンク内の水圧が作用しているなど
がある。又一般的に濾過用ポンプは逆洗用ポンプ
と比較するとはるかに小さいのである。即ち濾過
用ポンプの流水エネルギーは小さく、逆洗用ポン
プの流水エネルギーは大である。例えば標準的仕
様では、濾過速度LVが毎時５ｍ、逆洗速度LVが
毎時36ｍの時、濾過用ポンプの流量は逆洗用ポン
プの36÷５で約７分の１である。原水の水質が悪
ければ更に８分の１、又は10分の１位の場合もあ
る。この様に濾過用ポンプの吐出流エネルギーは
小さいから、たとえ弁V′側弁体にそれ程高くな
い水圧が閉じる方向に作用していても、弁V′側
弁体を完全に押し切つて、逆洗の位置から濾過の
位置への切替えができないのである。

本発明はすべとこれらの欠点を解決したもので
ある。即ち、入口、出入口、出口の３開口を有す
る２個の筒状体２，２′の夫々の内部を、往復滑
動する本弁体８，８′の位置を変えて所定位置に
て停止させることにより、入口と出入口との連通
と、出入口と出口との連通との切替えを可能とし
た弁Ｖ，V′2個を前記本弁体の滑動方向が一致す
る如く個別的にもしくは一体的に設け、前記弁
Ｖ，V′2個の対向隔壁を摺動自在に貫通する往復
軸７によつて前記本弁体８と８′を連結してなる
切替弁において： 前記２個の弁Ｖ，V′の夫々の中に内設した本
弁体８，８′の内部に、本弁体を貫通し、透孔出
口１４Ｂ，１４B′及び透孔入口１４Ｃ，１４C′を
有する透孔１４Ａ，１４A′を形成し、透孔入口
を開閉するための副弁体１２，１２′を透孔入口
に対向して往復軸７に固定し、本弁体に対向する
側の副弁体を閉鎖面Ａを、透孔入口より大きく、
且反対側の受圧面Ｂより実質的に小さくし、副弁
体と筒状体２，２′の内面との間には処理液体の
通過隙間を形成し、更に往復軸の移動を本弁体に
伝達するための弁移動具１６を往復軸又は本弁体
に設けてなる自動切替弁に係るものである。

図面について詳説する。第１図、第２図、第３
図、第４図、第５図、第６図、第７図は本発明に
よる自動切替弁の断面概要図で弁の作動を表わ
し、第８図は濾過機の断面概要図で実施例を示し
ている。第９図、第１０図は部分断面図で弁体の
作動を示している。

第１図の１は本発明による自動切替弁本体であ
る。２は弁Ｖ側筒状体、２′は弁V′側筒状体で金
属、合成樹脂、或はそれらの複合体で作られる。
３は密封軸受で、合成樹脂、金属又はそれらの複
合体で作られる。４は弁Ｖ側入口、４′は弁V′側
入口、５は弁Ｖ側出入口、５′は弁V′側出入口、
６は弁Ｖ側出口、６′は弁V′側出口である。７は
往復軸で金属又は合成樹脂で作られ、軽量で表面
は滑らかあることが往復摺動に対して好ましいの
である。８は弁Ｖ側本弁体、８′は弁V′側本弁体
である。以下自動切替弁１を濾過と逆洗の弁切替
えを必要とする水濾過機に例をとり詳説する。本
弁体８，８′が実線で示されている位置は濾過時
であり、点線で示されている位置は逆洗時であ
る。本弁体の材質としては、金属又は合成樹脂、
或はそれらの複合体で作られる。本弁体の重量
は、往復軸７と同様に軽量であることが望まし
い。９は弁Ｖ側弾性体、９′は弁V′側弾性体で、
９は本弁体８に、９′は本弁体８′にそれぞれ固定
され各々の本弁体の一部である。弾性体の材質と
しては、ネオプレン、バイトン、ハイカー、（登
録商標）などの合成ゴム、天然ゴムや合成樹脂の
弾性体で作られ、相手側に密着して水封をする。
弾性体の硬度としては60度前後がよい。硬度20度
位と柔らかすぎると、濾過時又は逆洗時に高い水
圧が作用した時、弁座１０又は１０′の奥側にめ
り込み異状変形を起して、切替時に異常抵抗によ
る不動作を起す場合があるので好ましくない。本
弁体８及８′全体が軟質体又は弾性体で作られる
場合は、弾性体９，９′を省くことができる。１
０は弁Ｖ側弁座、１０′は弁V′側弁座、弾性体
９，９′が密着してそれぞれ水封をする。９，
９′が弾性体なので１０，１０′は剛体がよい。１
１はシールリングでＯ−リング又はＶリングが用
いられ、往復軸７はシールリングの内面でシール
された状態で摺動する。材質としては、ネオプレ
ン、バイトン、ハイカー（登録商標）などの合成
ゴムで、耐水性、耐薬品性、耐油性、耐候性があ
り、又低温時においても弾性を保つものがよい。
１２は弁Ｖ側副弁体、１２′は弁V′側副弁体で金
属、合成樹脂又はそれらの複合体で作られ、往復
軸７の両方の端部にそれぞれ固定されている。１
３は弁Ｖ側弾性体で副弁体１２に固定されてい
る。１３′が弁V′側弾性体で副弁体１２′に固定
されている。１３，１３′弾性体の材質としては、
ネオプレン、バイトン、ハイカー（登録商標）な
どの合成ゴム、天然ゴムや合成樹脂の弾性体であ
る。弾性体１３は本弁体８に、弾性体１３′は本
弁体８′に密着した時、それぞれ透孔１４Ａ，１
４A′を閉じて水封をする。副弁体１２，１２′全
体が弾性体や軟質体で作られる場合は弾性体１
３，１３′を省くこともできる。１４Ａは弁Ｖ側
透孔で本弁体８の中央部分に、１４A′は弁V′側
透孔で本弁体８′の中央部分に設けられている。
１４Ｂは弁Ｖ側透孔出口、１４B′は弁V′側透孔
出口である。１５は軸受部で弁Ｖ側本弁体８の一
部である。中心の孔には往復軸７が滑動できる状
態で貫通し、本弁体８を往復軸７に対して支持し
ている。１５′も軸受部で弁V′側本弁体８′の一
部である。中心の孔には往復軸７が滑動できる状
態で貫通し、本弁体８′を往復軸７に対して支持
している。１６は弁Ｖ側弁移動具、１６′弁V′側
弁移動具で、金属又は合成樹脂、或はそれらの複
合体で作られ、往復軸７に固定されている。弁移
動具１６は軸７の移動を弁Ｖ側本弁体８に、弁移
動具１６′は軸７の移動を弁V′側本弁体８′に伝
達する。

第２図は第１図の状態から、弁V′側副弁体１
２′が弁V′側入口４′からの水流圧力を受けて押
され、弁Ｖ側副弁体１２が開いた時の状態を表わ
し、濾過から逆洗への切替え第１段の作動であ
る。参照数字24、25、26、27、28、29は第８図の
項で後説する。矢印→は水の流れる方向を示し、
矢印〓は往復軸７が移動して行く方向を示してい
る。

第３図は第２図の状態から更に進んで、弁
V′側副弁体１２′、本弁体８′と弁V′側本弁体８、
副弁体１２が移動して行く過程の第２段の作動で
ある。矢印→は水の流れを表わし、矢印〓は往復
軸７が移動する方向を示している。

第４図は第３図の状態から更に進んで、弁体が
完全に逆洗方向に切代つた状態を示している。矢
印→は水の流れを示している。

第５図は第４図に示す弁体１２，８，８′，１
２′の位置において、弁Ｖ側副弁体１２が弁Ｖ側
入口４からの水流圧力を受けて押され、弁V′側
副弁体１２′が開いた時の状態を表わし、逆洗か
ら濾過への切替第１段の作動である。矢印→は水
の流れを表わし、矢印〓は往復軸７が移動して行
く方向を示している。

第６図は第５図における状態から更に進んで、
弁Ｖ側副弁体１２、本弁体８と弁V′側本弁体
８′、副弁体１２′が移動して行く過程を示し、第
２段の作動である。

第７図は第６図の状態から更に進んで、弁体が
完全に濾過方向に切代つた状態を示している。矢
印→は水の流れを示している。

第８図は使用例で自動切替弁１と装着した水濾
過機の断面概要図で、濾過層の厚い活性炭濾過塔
や高速濾過機の様な丈の高い濾過機を示してい
る。１８は濾過タンク、１９は濾過層で、珪砂、
粒状活性炭、アンスラサイト、ゼオライト、各種
鉱物粒子、シヤモツトなどの人工濾材、或は合成
樹脂粒子、合成繊維など、各種濾過目的に応じ
て、単独又は複数積層して用いられる。２０は濾
過用ポンプ、２１は逆洗用ポンプでそれぞれ陸上
渦巻ポンプ、軸流ポンプ、斜流ポンプ、水中ポン
プなどが用いられる。２２は給水用高架水槽で、
ここから各所に給水される。２３は洗浄排水桝、
２４は原水管で被濾過水である原水が濾過機に向
つて送り込まれる管である。２５は原・排水管で
原水は上方に向つて、逆洗排水は下方に向つて流
れる。２６は逆洗水排出管、２７は浄水管で濾過
水は濾過タンク１８の下部より自動切替弁１に向
つて、逆洗用水は切替弁１から濾過タンク１８の
下部に向つてそれぞれ反対方向に流れる。２８は
濾水送出管、２９は逆洗用水管、３０は排気弁で
濾過タンク１８内の空気を排気したり又必要に応
じて空気タンク１８内に流入する弁である。３１
は逆止弁でポンプ２０が停止している時、管２
４、管２５内の水がポンプ２０に向つて逆流しな
いためである。３３は逆止弁で濾水送出管２８の
一部に設けられている。この逆止弁は濾過用ポン
プ２０が一旦停止した時、管２８内の水が濾過タ
ンク１８に向つて濾過と反対方向に逆流するのを
防止している。その理由は、逆流すると濾過層１
９の固定床を緩ませ、次に濾過用ポンプ２０が起
動した時、濾過水の精度を一時低下させる恐れが
あるからである。管２８の頂部が濾過タンク１８
の上部と同等かそれ以上の場合は、逆流現象を起
さないから逆止弁３３を必要としないのである。
但しこの場合、ポンプ２０が停止した時、管２８
はサイホン現象を起してタンク１８内の水を排出
してしまう恐れがあるので、管頂部に空気を吸込
むサイホンカツト弁を取付ける。３４は開口部で
原・排水管２５が濾過タンク１８内の上部におい
て開口し、濾過の原水の出口となり、逆洗の時は
濾過層１９を逆洗した排水が管２５に流入する入
口となる。開口部３４の上面と濾過層１９の上面
との距離を砂上水深と称し50〜60cmが一般的であ
る。３５は原水室である。Htは濾過タンク１８
が満水の時、本弁水８に作用する静水水頭を表わ
し、Hlは給水用高架水槽２２に揚水する時、本
弁体８に作用する静水水頭を、Hiは自動切替弁
１からポンプ２１までの静水水頭を表わしてい
る。

第１図より第８図までに示す自動切替弁１にお
いて、弁移動具１６及び１６′は往復軸７に固定
されているが、第９図、第１０図では、弁移動具
１６は、本弁体８に固定されている。図面では弁
Ｖ側を示しているが、これに捕われるものではな
く弁V′側にも同様に使用することができるし、
又弁Ｖ，V′片側ずつ両者を混用しても何等差支
えないのである。

次に図面を用い、本発明による自動切替弁を装
着した水濾過機の実施例に基き、その操作・機能
について詳説する。

第１図と第８図において、実線で示している本
弁体８及び８′の位置は濾過時及び濾過を停止し
た時の状態を表わし、点線で示している位置は逆
洗時及び逆洗を停止した直後の状態を表わしてい
る。逆洗用ポンプ２１の起動により、本弁体８及
び８′が実線で示している濾過の位置から、点線
で示している逆洗の位置への移動が可能である条
件を詳説する。

特公昭54−26027の第１図、第３図に示す如く、
本発明第１図の本弁体８と８′が透孔１４Ａ，１
４A′を持たない一体形である場合、弁Ｖ側本弁
体８の水圧を受ける面（以下受圧面と称す）をＡ
cm²、これに作用する静水圧をＨKg／cm²とする。弁
V′側本弁体８′の受圧面をA′cm²、逆洗用ポンプ２
１の吐出圧をHpKg／cm²とすると、本弁体切替に
必要な移動力は少くともHp・A′＞Ｈ・Ａ＋往復
軸７の摺動抵抗である。ＡとA′との関係を述べ
ると、第８図に示す濾過タンク１８の様な加圧型
濾過機の場合はＡ＝A′である。開放型急速濾過
池の場合はＡ＞A′となる。Ａ面積の大きさは逆
洗流量の流水抵抗値に依つて決定される。加圧型
においては容易にポンプによる揚程が得られる
が、開放型においては自然落差で逆洗排水をする
ので高い揚程が得られないからである。次の条件
としては、逆洗用ポンプ２１からの管内水流がな
ければ、本弁体８′を押し切る動圧力は発生しな
いのである。本弁体８′の外周面と筒状体２′の内
壁面との間隙は大口径で２〜４mm位、小口径で１
〜２mm程度であり、その間隙を水が流動すること
ができる。ポンプ２１が起動してその間隙を流動
した水は、濾過タンク１８内又は濾水送出管２８
へ流入する。両者のいずれがに水が流入できない
場合、即ち本弁体８′の左側（本弁体が移動する
方向）に流水の逃場がない時は、ポンプ２１は回
わつていても管２９内の水は流動しないから、本
弁体８′を押し動かすエネルギーは得られないの
である。管２９内の水が流動しても本弁体８′が
動かないで静止している場合がある。この状態の
時で逆洗用ポンプ２１の揚程が十分に高いと、水
は本弁体８′の外周面と筒状体２′内壁との間隙を
流れ、出口６′から管２８を上昇し逆止弁３３を
押し上げて管２８の先端口から高架水槽２２内に
盛んに放水される。この様な状態は、本弁体８′
を左方向に押している力が本弁体８を閉じる方向
に作用している力と同等か又はそれよりも小さい
ために本弁体８が開かないからである。この閉じ
る方向の力は、単位面積に作用する圧力×受圧面
積であるから、本弁体８の外径が小さくて受圧面
積が小であれば、閉じる方向に作用する力は小と
なる。これに対して外径が大きく広い受圧面積を
有する本弁体８′が、左方に押して開こうとする
力は大となるから当然開き易くなる。一方逆洗す
るのに必要な流量の観点からみると、筒状体２の
管内径が小さくなり流水抵抗が増大して必要量が
流れなくなるので、本弁体８を８′よりも極端に
小さくすることは許されないのである。

本発明は本弁体８の大きさを本弁体８′よりも
縮小することなく、前記作動に対する両者の力関
係を解決したものである。即ち第１図に示す如
く、本弁体８の中央部分に透孔１４Ａを設けてい
る。この透孔１４Ａは濾過時、副弁体１２に固定
されその一部である弾性体１３により閉じられ水
封をされる。透孔１４Ａの内径は本弁体８の外径
よりも小である。この時における副弁体１２の受
圧面積は、それ自体の外径は大きいけれども、弾
性体１３が接触している部分の透孔１４Ａの入口
断面積であるから、例えば本弁体８の受圧面積の
２分の１から10分の１でも容易に小さくすること
が可能なのである。従つて透孔１４Ａを開くのに
必要な力は小さくてすむ。一方大きい受圧面積を
持つ弁V′側副弁体１２′の押す力は、前記透孔１
４Ａを閉じる力の２倍から10倍にもなり得るの
で、従つて容易に透孔１４Ａを開口することがで
きる。第２図はこの第１段階の作動を示している
のである。副弁体１２が開くと、本弁体８を通過
する透孔１４Ａ、透孔出口１４Ｂを通して放水が
始まる。流水が生ずると、副弁体１２、弾性体１
３の裏面及び本弁体８の裏面即ち右面にも逆方向
の水圧が作用する様になるから、本弁体８を閉じ
る方向即ち右方向に作用する力は減じるのであ
る。更に次後、本弁体８の受圧面積はほぼ透孔１
４Ａの入口表面積分にだけ小さくなる。従つて本
弁体８を閉じる方向に作用する力は小さくなり、
副弁体１２′の押す力で容易に本弁体８を開く方
向に移動させることができるのである。第３図は
この第２段階作動と弁体が移動して行く過程を示
している。第４図は濾過の位置から逆洗工程への
切替作動終了を表わしている。

次に逆洗を終了して濾過方向に弁体を切替える
場合について詳説する。本弁体８と８′、副弁体
１２と１２′は第４図に示す位置にあり、第８図
においては点線で示す位置である。作動の原理と
しては、前記の濾過から逆洗に弁体を切替える場
合と同じであるが、圧力と配管の関係上で前者と
若干の相違も生ずる。第４図において、逆洗終了
後、本弁体８′、副弁体１２′が弁座１０′を閉じ
る方向に押付けている力は、前記第１図に示す濾
過を停止した時、実線で表示している本弁体８、
副弁体１２が弁座１０を閉じる方向に押付ける力
よりも小さくすることができる。即ち第８図に示
す管２８の高さを低くすればする程、濾過タンク
１８内の静水水頭圧が勝つて押付力は強くなる
が、逆に管２８の高さを高くすれば押付力は弱く
なる。しかしながら、一般に使用する濾過用ポン
プ２０は、揚程は高いが流量は逆洗用ポンプ２１
と比較して濾過条件によつても異なるが、７分の
１、或はそれ以下と大へん少ないのが普通であ
る。それ故、副弁体１２、本弁体８を右方の濾過
方向へ押して行くエネルギーは弱いのである。従
つて逆洗の位置から濾過の位置への切替え作動を
確実にするために、第１図、第４図に示す如く、
本弁体８′の中央部分に透孔１４A′を設けてい
る。逆洗時には副弁体１２′に固定されその一部
である弾性体１３′がこの透孔１４A′を閉じて水
封をする。この時における副弁体１２′の受圧面
積は、その外径は大きいけれども、弾性体１３′
が接触している部分の透孔１４Ａの入口断面積で
あるから小さいのである。従つて透孔１４Ａを開
くのに必要な力は小さくてすむ。更に副弁体１２
の押す力を十分に大きくするため、副弁体１２の
外径を大きくし、筒状体２の内壁との間隙を小さ
くして流水の逃げる量を減らし、濾過ポンプの揚
程は高いから十分にその圧力が副弁体１２の左側
に作用する様にするのである。第５図、第６図は
その働きと切替え作動の過程を示し、第７図は濾
過工程への切替え終了を示している。

次に第１図より第４図までを用いて、弁Ｖ側本
弁体８と副弁体１２、弁V′側本弁体８′と副弁体
１２′の作動・機能について詳説する。第１図は
弁Ｖ側本弁体８、副弁体１２が閉じている濾過の
位置である。弁Ｖ側弾性体９は弁座１０に密着
し、副弁体１２の一部である弾性体１３は本弁体
８に密着し透孔１４Ａを水封している。濾過を実
施している時は、原水は弁Ｖ側入口４より弁Ｖ側
筒状体２に入り、出入口５から出て濾過タンク内
に送り込まれる。濾過タンク内で濾過された濾過
水は弁V′側出入口５′から弁V′側筒状体２′内に
入り、出口６′から出て目的の場所に送水される。
濾過から逆洗に切替える時は、先ず弁Ｖ側入口４
からの原水送込みを停止し、副弁体１２と本弁体
８に作用する水圧を最低にしてから、弁V′側入
口４′から逆洗用水を弁V′側筒状体２′内に送り
込む。第２図においてこの逆洗用水流は弁V′側
副弁体１２′の右側受圧面に衝突し、副弁体１
２′を左方に押す。往復軸７は矢印の如く左方に
移動して弁Ｖ側副弁体１２を開口し、同時に弁
V′側弾性体１３′は本弁体８′に接触する。第２
図はこの切替第１段の作動を示している。往復軸
７に固定されている弁V′側移動具１６が軸受部
１５の右面に接触した所で、副弁体１２の開きは
止まる。この時の水の流れを矢印→で示してい
る。弁Ｖにおいて、管２５内の水は→出入口５→
筒状体２内→副弁体１２の右側と本弁体８との間
→透孔１４Ａ→透孔出口１４Ｂ→本弁体８の右側
→出口６→管２６を流下する。弁V′においては、
管２９→入口４′→筒状体２′→副弁体１２′を押
す→副弁体１２′と筒状体２′内壁との間隙→本弁
体８′と筒状体２′内壁との間隙→本弁体８′の左
側→〓出入口５′→管２７、又管２８内の水圧が
低い場合；〓出口６′→管２８となる。

第３図は第２段の作動である。弁V′において
入口４′からの水流は副弁体１２′を更に押して行
く。弾性体１３′が本弁体８′に接触してこれを左
方に移動させる。往復軸７は矢印の方向に移動す
る。弁Ｖにおいて、軸７に固定されている弁移動
具１６は軸受部１５に接触して本弁体８を押し、
弁座１０から左方に引離して本弁体８を開口す
る。弁Ｖにおける水の流れは、管２５→出入口５
→筒状体２→副弁体１２の右側と本弁体８との間
→透孔１４Ａ→透孔出口１４Ｂ、筒状体２の内壁
と本弁体８との間隙→本弁体８の右側→出口６→
管２６となる。弁V′における水の流れは、管２
９→入口４′→筒状体２′→副弁体１２′を押す→
副弁体１２′と筒状体２′内壁との間隙→本弁体
８′と筒状体２′内壁との間隙→本弁体８′と筒状
体２′内壁との間隙→本弁体８′の左側→〓出入口
５′→管２７、又管２８内の水圧が低い場合は〓
出口６′→管２８となる。

第４図は、第３図における弁体移動が更に進行
し、濾過から逆洗への弁切替えの終了を表示して
いる。弁V′において副弁体１２′の弾性体１３′
は透孔１４A′を塞ぎ、本弁体８′の弾性体９′は
弁座１０′に密着し、出口６′を閉塞する。逆洗時
の各口の連通は、弁Ｖ側筒状体２において出入口
５と出口６、弁V′側筒状体２′において入口４′
と出入口５′である。逆洗時における水の流れは、
弁V′において管２９→入口４′→筒状体２′内、
副弁体１２′を加圧して→出入口５′→管２７であ
る。弁Ｖにおいては、管２５→出入口５→筒状体
２内→出口６→管２６となる。逆洗を停止すると
水の流れは止まり、弁V′側弁体８′と１２′と弁
Ｖ側弁体８と１２はそのままの位置に留まる。

次に第５図より第７図までを用いて、逆洗の位
置から濾過方向に切替える場合の弁V′側本弁体
８と副弁体１２、及び弁V′側本弁体８′と副弁体
１２′の作動・機能について詳説する。

第５図は切替えの第１段作動を示している。弁
体が第４図における状態で逆洗が行なわれ、逆洗
を停止した時も弁体の位置はそのままである。原
水を弁Ｖ側入口４から筒状体２内に送り込む。副
弁体１２の外径と筒状体２の内径との間隙を小さ
くして、流量は少くても揚程の高い濾過用ポンプ
２０の圧が副弁体１２の左面に十分に作用する様
にする。副弁体１２はこの力を受けて往復軸７に
右方に押し移動を開始する。弾性体１３は本弁体
８に接触し透孔１４Ａを塞ぐ。往復軸７の右方へ
の移動により、弁V′側副弁体１２′は本弁体８′
より離れて透孔１４A′を開口する。弁V′側弁移
動具１６′が軸受部１５′に接触した所で副弁体１
２′の開きは止まる。透孔１４A′が開口すると、
弁V′側筒状体２′内において、出口６′、透孔出
口１４B′、透孔１４A′、出入口５′と筒内の水は
流通し、本弁体８′と副弁体１２′の左右面に作用
する水圧はバランスする様になる。従つて逆洗か
ら濾過への弁体切替移動に対して、その逆方向に
作用する力は徐々に零になつて行く。弁Ｖ側筒状
体２において、副弁体１２と筒状体２との間隙を
流れた流水は、更に本弁体８と筒状体２の間隙を
通り、原水流量が少ない時は大部分出口６から管
２６に流出し、一部分は出入口５から管２５内に
流入する。

第６図は切替え第２段作動を示している。弁Ｖ
において、入口４からの水流は副弁体１２を更に
押して行く。弾性体１３は本弁体８に接触してこ
れを左右に移動させる。往復軸７は矢印の方向に
移動する。弁Ｖにおいて、軸７に固定されている
弁移動具１６′は軸受部１５′に接触して本弁体
８′を押し、弁座１０′から右方に引離して本弁体
８′を開口する。筒状体２′内における水の流通
は、副弁体１２′と本弁体８′の右方への移動に伴
ない、副弁体１２′の右側２′筒状体内の水は副弁
体１２′と筒状体２′内壁との間隙を通つて→〓透
孔１４A′→透孔出口１４B′、〓本弁体８′の外周
面と筒状体２の内壁面との間隙→本弁体８′の左
側へ逃げて行く。弁Ｖにおいて水の流れは、管２
４→入口４→筒状体２内→副弁体１２を右方に押
す→副弁体１２の外周面と筒状体２の内壁面との
間隙→本弁体８の外周面と筒状体２内壁面との間
隙→〓一部は本弁体８の右側→出口６→管２６、
〓一部は出入口５→管２５である。

第７図は第６図における弁体移動が更に進行
し、逆洗から濾過への弁切替えの終了を表示して
いる。弁Ｖにおいて、副弁体１２の弾性体１３は
本弁体８に密着して透孔１４Ａを塞ぎ、本弁体８
の一部である弾性体９は弁座１０に密着し出口６
を閉塞する。濾過時における各口の連通は、弁Ｖ
側筒状体２において、入口４と出入口５、弁
V′側筒状体２′において、出入口５′と出口６′で
ある。濾過時における水の流れは、弁Ｖにおいて
管２４→入口４→筒状体２内、副弁体１２を加圧
して→出入口５→管２５である。弁V′において
は、管２７→出入口５′→筒状体２′内→出口６′
→管２８である。濾過を停止すると水の流れは止
まり、弁Ｖ側弁体８と１２、弁V′側弁体８′と１
２′はそのままの位置に留まる。

副弁体１２と出入口５との相互位置関係につい
て詳説する。第２図に示す如く、副弁体１２が本
弁体８から離れ透孔１４Ａが開口した時、直ぐに
水が抵抗なく出入口５を流通することが、弁体切
替移動を円滑にする上で望ましいのである。従つ
て副弁体１２は出入口５の端付近に位置する様に
設けるのがよい。原水流量が少ない場合は、副弁
体１２の左側に１２と同等の外径を持ち、先端が
出入口５の中央付近に達する筒を固定すると、原
水流量の逃げが更に少なくなり濾過方向への切替
えに有効である。

副弁体１２′と出入口５′との相互位置関係にお
いても同様で、第５図に示す如く副弁体１２′が
開いた時、出入口５′と透孔１４A′と抵抗なく直
ぐに水が流通する位置にあることが好ましいので
ある。

次に弁Ｖにおいて、副弁体１２と本弁体８の外
径の大きさ関係について記述する。第４図に示す
弁Ｖ側弁体１２，８の位置において逆洗から濾過
へ切替える時、第５図に示す如く、濾過用ポンプ
２０の揚程圧を十分に受け止めることができる様
に、副弁体１２の外径を大きくして受圧面積を大
にし、筒状体２の内壁面との間隙を小さくするこ
とは前記の如くである。副弁体１２の外径が大き
ければ本弁体８の外径はそれよりも小さくてよ
い。勿論本弁体８の外径を弁座１０の内径よりも
小さくすることは許されない。本弁体８が弁座１
０の右側に突抜けてしまうからである。これとは
逆に本弁体８の外径を大きくし、副弁体１２の外
径を小さくした場合は、前者よりも切替移動の推
進力は減少する。その理由は第４図に示す副弁体
１２、本弁体８の位置で濾過用ポンプ２０を起動
し、原水を弁Ｖ側入口４から筒状体２へ送り込ん
だ時、副弁体１２の受圧面積を小さくすればする
程、原水から受ける力は弱く、従つて往復軸７を
右方へ移動させる推進力は前者よりも小さくな
る。更に本弁体８の中央部分には透孔１４Ａ、透
孔出口１４Ｂがあつて、原水はここを通つて逃げ
るので、原水流量が少ない場合は本弁体８を右方
に移動する力は激減するのである。この様な場合
には副弁体１２が本弁体８の透孔１４Ａを塞ぐこ
とができずに、副弁体１２と本弁体８は分離した
状態のままで動き、移動途中で停止するなど往復
軸７は不完全移動しかできなくなるのである。往
復軸７は濾過機の使用年月の経過に伴ない、表面
は腐蝕やスケール付着などで摺動抵抗が増大する
可能性があるので、切替の推進力は当所より十分
に大きくしておかねばならない。このことを詳細
に説明する。第４図の逆洗完了状態から第７図の
濾過状態への切替えについてその作用効果を説明
する。第４図の状態において、逆洗側筒状体２′
の内部５′は液体で満されており、副弁体１２′の
右側から左向きに静圧が作用し、副弁体１２′と
筒状体２′との間には液体が通過しうる隙間が形
成されているので、副弁体１２′の左側から右向
きにも静圧が作用している。従つて、副弁体１
２′に右側から左向きに作用する正味の静圧力Ｐ
は Ｐ＝Ａ×ｐ ……(1) 但し ｐ＝単位面積当りの静圧 Ａ＝副弁体の閉鎖面積 である。

原水側の副弁体１２の周囲には液体が充満して
おり、副弁体が本弁体８と接触していないので、
左向きと右向きとの静圧は釣合つている。この状
態で、副弁体１２の受圧面Ｂにポンプから送られ
てくる動圧P′が作用すると、 P′＝p′×Ｂ ……(2) 但し p′＝単位面積当り動圧 Ｂ＝受圧面積 であり、本発明に従つてＢ＞Ａであるので、容易
に切替えが行なわれる。

以上は弁Ｖについて記述したが、弁V′におけ
る副弁体１２′と本弁体８′との外径関係において
も前者と同様である。逆洗用ポンプ２１の流量
は、濾過用ポンプ２０の流量と比べて一般には数
倍も大きいので、大きなエネルギーを得ることが
できるが、濾過機プラントの仕様に依つては、濾
過を停止した時の本弁体８を閉じる方向に作用す
る静水圧は大きくなる場合が多いので、副弁体１
２′は大きな推進力を得るため、十分広い受圧面
積を持たなければならないのである。

第１図より第７図までの図面では、副弁体１
２，１２′の弾性体１３，１３′側に向つて面取り
をしているが、これは副弁体が開いた時、水の流
れをスムーズにするためであるので、この形のみ
に捕らわれるものではない。弾性体１３，１３′
の厚みが十分にあれば面取りを行なわなくてもよ
い。

弾性体１３と１３′の外径の大きさであるが、
それぞれの透孔１４Ａ，１４A′を塞ぐのに十分
な大きさであればよい。大きすぎると副弁体１
２，１２′が開いた時、本弁体８，８′との間隙が
狭くなり、水が逃げる時の流水抵抗が増大するの
で好ましくないのである。

第８図の実施例、加圧型濾過機の操作・機能に
ついて詳説する。逆洗が終了した時、自動切替弁
１内の副弁体１２，１２′と本弁体８，８′は点線
で示している位置にある。濾過工程に入る時、濾
過用ポンプ２０を起動する。被覆過水である原水
はポンプ２０に吸入加圧されて、逆止弁３１の弁
を押し開き間２４を流れて弁Ｖ側入口４から筒状
体２内に噴出する。この噴出流によつて弁Ｖ側副
弁体１２更に本弁体８は押されて右方に移動を開
始する。弁V′側本弁体８′、副弁体１２′も往復
軸７と弁移動具１６′を介して右方に移動し、両
者共実線で示している位置に定着し、逆洗の位置
から濾過工程への切替えは終了する。弁Ｖ側副弁
体１２は本弁体８に、本弁体８の弾性体９は弁座
１０にそれぞれ密着し、ポンプ２０によつて送ら
れてくる原水を自己の水圧で出口６に対して水封
をする。弁Ｖ側筒状体２内の原水は出入口５を出
て原・排水管２５を上昇し、開口部３４から濾過
タンク１８上部の原水室３４に入る。ポンプ２０
によつて加圧された原水は固定床である濾過層１
９を流下しながら濾過をされ、濾過水となつて濾
過タンク１８の下部から浄水管２７に流入する。
管２７を上昇した濾過水は弁V′側出入口５′から
筒状体２′に入り、出口６′から濾水送出管２８に
入り、上昇して逆止弁３３を押し開き管２８の先
端から給水用高架水槽２２内に供給される。濾過
層１９がけん濁物で目詰まつてくると、濾過流量
が減少するから濾過を停止して逆洗の工程に入
る。逆洗を行なう時期の検知方法としては、前以
つて設定した濾過抵抗値に達した時、電気信号を
発信して制御盤に送信するか、或はプログラムタ
イマーを制御盤に組込んでおいて、毎月、毎週又
は毎日、１回乃至数回指令を与えるなどの方法が
ある。勿論運転者が濾過の圧力計の指針を見た
り、或は濾過水側の瞬間流量計によつて流量の減
少を知り手動操作で実施してもよい。濾過用ポン
プ２０を停止する。濾過タンク１８内の圧力が最
低になるまで数秒乃至十数秒のタイミングを置
き、その後に逆洗用ポンプ２１を起動する。ポン
プ２１により吸入加圧された逆洗用水は、逆止弁
３２を開き管２９を上昇し、弁V′側入口４′から
筒状体２′内に噴出する。この噴出流によつて副
弁体１２′次に本弁体８′が押されて左方に移動を
開始する。弁Ｖ側本弁体８、副弁体１２も往復軸
７と弁移動具１６を介して左方に移動し、両者共
点線で示している位置に定着し、濾過の位置から
逆洗工程への切替えは終了する。弁V′側副弁体
１２′は本弁体８′に、本弁体８′の弾性体９′は弁
座１０′にそれぞれ密着し、ポンプ２１によつて
送られてくる逆洗用水を自己の水圧で出口６′に
対して水封をする。第４図はこの状態を示してい
る。弁V′側筒状体２′内の逆洗用水は浄水管２７
を通つて濾過タンク１８の下部へ流入し、濁質で
目詰まつた濾過層１９を膨張させて逆洗洗浄をす
る。原水室３５に出た汚れた洗浄排水は開口部３
４から原・排水管２５を流下し、弁Ｖ側出入口５
から筒状体２に入り、出口６から洗浄水排水管２
６を流下して洗浄排水桝２３に排出する。筒状体
２内において、その内壁と弁体８，１２の外周面
との間に間隙があるが、逆止弁３１があるので逆
洗した汚水が管２４を通つてポンプ２０内に逆流
することはない。逆洗用ポンプ２１の選定に際し
ての揚程の選び方を記述する。図面に示す如く濾
水送出管２８がタンク１８よりも高い位置にある
給水用高架水槽２２に揚水する場合、濾過を停止
した静止時弁Ｖ側本弁体８と副弁体１２に作用す
る水頭圧はHlである。逆洗用ポンプ２１に対し
ての水頭圧はHl＋Hiである、従つてポンプ２１
を起動し、弁体を移動させるに必要な管２９内の
流水量を得るためのポンプ揚程はHl＋Hi＋配管
流水抵抗値よりも大でなければならない。図示と
は異なるが濾過水を直接高架水槽２２に送水する
のではなく、濾過タンク１８よりも低い位置の濾
水槽に送水する場合は、濾過を停止した静止時、
本弁体８と副弁体１２に作用する水頭圧はHlで
あり、逆洗用ポンプ２１に対しての水頭圧はHt
＋Hiである。この場合のポンプ２１の揚程はHt
＋Hi＋配管流水抵抗値よりも大であるものを選
定する。

第９図、第１０図の操作・機能について詳説す
る。第９は副弁体１２に固定されその一部である
弾性体１３が本弁体８に密着し、透孔１４Ａを閉
じている。弁移動具１６はＬ形で一端は本弁体８
に固定され、その固定軸に対して副弁体１２が自
由に滑動できる様に副弁体に孔があけられてい
る。第１０図は、往復軸７が左方に移動し、軸７
に固定されている副弁体１２が弁移動具１６のフ
ツク部分に接触して引張る形で本弁体８を移動す
る状態を示している。弁移動具１６は単数個又は
複数個設けられる。なお図示の弁移動具１６の軸
部分は本弁体８の姿勢を、往復軸７に対して平行
を保持する働きもするのである。

１４Ｂ，１４B′の透孔出口であるが、図面で
は軸受部１５の付近において、往復軸７に対して
放射状に多数の孔を穿つてあるが、この形のみに
捕われるものではなく、軸受部１５を貫通して設
けてもよい。但し透孔出口１４Ｂにおいて通水が
絞られ、流水抵抗が増大しない様に面積は十分に
広く設定することが肝要である。

本発明は弁Ｖ側筒状体２と弁V′側筒状体２′と
の中央に、共通の密封軸受３を設けた一体型の自
動切替弁１について記載しているが、これのみに
限定されるものではない。実公昭56−52449に記
載の切替弁で、図面に示す如く弁Ｖ側と弁V′側
と別個に設けた自動切替弁にも同様有効に適用さ
れるのである。

又図面では弁Ｖ、弁V′両方に本弁体８，８′と
副弁体１２，１２′を設けているが、これのみに
限定されるものではない。弁体を切替える前の状
態において、弁体を閉じる方向に作用する静水圧
が高い側に本弁体と副弁体と分割して設け、静水
圧が１ｍとか1.5ｍ程度と低い側には分割しない
一体形の本弁体を用いてもよいのである。

本発明による自動切替弁の用途としては、濾過
と逆洗の弁切替えを必要とする水、油、溶剤など
の濾過機のみならず、正逆方向流れの切替えを必
要とする装置、例えば油圧装置の切替弁として、
或は受液槽に入つている２種又は数種に亙る液体
の混合装置の自動切替弁としても有効に利用され
るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動切替弁の一実施態様を示
す縦断面図である。第２図〜第７図は、第１図の
切替弁の種々の切替え位置を示す縦断面図であ
る。第８図は、第１図の切替弁を濾過機と組合せ
て用いる状態を示した概略図である。第９図は、
弁移動具の一実施例を示す断面図であり、第１０
図はその移動具が副弁体１２に押される状態を示
す断面図である。 ２，２′……筒状体、８，８′……本弁体、Ｖ，
V′……弁、７……往復軸、１４Ａ，１４A′……
透孔、１４Ｂ，１４B′……透孔出口、１４Ｃ，
１４C′……透孔入口、１２，１２′……副弁体、
Ａ……閉鎖面、Ｂ……受圧面、１６……弁移動
具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入口、出入口、出口の３開口を有する２個の
   筒状体２，２′の夫々の内部を、往復滑動する本
   弁体８，８′の位置を変えて所定位置にて停止さ
   せることにより、入口と出入口との連通と、出入
   口と出口との連通との切替えを可能とした弁Ｖ，
   V′2個を、前記本弁体の滑動方向が一致する如く
   個別的にもしくは一体的に設け、前記弁Ｖ，V′2
   個の対向隔壁を摺動自在に貫通する往復軸７によ
   つて前記本弁体８と８′を連結してなる切替弁に
   おいて： 前記２個の弁Ｖ，V′の夫々の中に内設した本
   弁体８，８′の内部に、本弁体を貫通し、透孔出
   口１４Ｂ，１４B′及び透孔入口１４Ｃ，１４C′を
   有する透孔１４Ａ，１４A′を形成し、透孔入口
   を開閉するための副弁体１２，１２′を透孔入口
   に対向して往復軸７に固定し、本弁体に対向する
   側の副弁体を閉鎖面Ａを透孔入口より大きく、且
   反対側の受圧面Ｂより実質的に小さくし、副弁体
   と筒状体２，２′の内面との間には処理液体の通
   過隙間を形成し、更に往復軸の移動を本弁体に伝
   達するための弁移動具１６を往復軸又は本弁体に
   設けてなる自動切替弁。