WO2012124349A1 - バルブシステム - Google Patents

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housing
valve
operation unit
valve system
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章夫 両角
福田　学
真弥 二木
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株式会社ティアンドデイ
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    • F16K37/0025—Electrical or magnetic means
    • F16K37/0041—Electrical or magnetic means for measuring valve parameters

Definitions

  • the present invention relates to a valve for controlling the flow of fluid.
  • the permanent magnet type actuator has a first permanent magnet and a second permanent magnet facing each other in a first direction, and the first permanent magnet is switched so that the N pole and the S pole are reversed by the motion transmitting body. Rotating to alternately generate attractive force (attraction force) and repulsive force (repulsive force) between the first permanent magnet and the second permanent magnet to reciprocate the second permanent magnet in the first direction To operate the valve.
  • the automatic flushing device of this document is a toilet flushing device including a main body, and this main body is used for the sealing action of a flexible member in an inlet and an outlet leading to a supply line and an outlet leading to a drainage conduit and a lip seal.
  • a valve assembly in the body arranged to close the water flow between the inlet and the outlet and to control the flow from the inlet to the outlet, and an actuator for actuating the operation of the movable member;
  • Some battery type valve systems have actuators that can be removed for battery replacement.
  • the valve element In the above water flow apparatus, the valve element is pressed against the seat by the spring force built in the valve body to prevent the flow of water into the flow path.
  • water leakage often occurs due to factors such as insufficient spring force or insufficient adhesion between the valve element and the seat.
  • water leakage may occur from the pilot valve. Therefore, there is a demand for a valve that does not cause water leakage and can be easily removed or replaced for battery replacement.
  • the first housing of the main body is typically a sealed type except for a plurality of ports, and covers the valve element and the drive element so that they cannot be physically touched from the outside. Accordingly, it is possible to eliminate the possibility of water leaking to the outside from the valve element or the drive element, and it is possible to eliminate the possibility of water leaking from the main body when the operation unit is removed.
  • the first housing of the main body accommodates the valve element and the drive element in a state where they cannot be mechanically accessed.
  • the operation element and the drive element face each other autonomously, and the operation element
  • the drive element is moved via (magnetic field). As a result, on the main body side, the drive element can move the valve element to control the flow of fluid.
  • first housing and the second housing each include a structure for determining a position when the second housing is attached to the first housing.
  • a typical structure is a convex portion and a concave portion that can be fitted to each other.
  • a part of the wall of the first housing may be a convex part and a part of the wall of the second housing may be a concave part, or vice versa.
  • the second housing is attached to the first housing so that the angle changes around the position determining structure. If one of the structures for determining the positions of the first housing and the second housing is cylindrical, the second housing can be combined with the first housing so as to go around it, and the position of the display panel relative to the main body or You can adjust the direction. It is also effective to provide a structure for determining the position at a position eccentric with respect to at least one of the first housing and the second housing.
  • One of the drive elements is a pilot valve that drives the valve element via a fluid.
  • the force and / or displacement for operating the drive element by the operating element can be reduced.
  • the operation unit may supply a magnetic field that moves the drive element in one direction. By attaching the operating unit, the valve element can be fixed open or closed.
  • the operation unit desirably includes an electric actuator that drives the operation element and a control unit that controls the electric actuator. If the control unit is programmable, the control unit can be programmed by removing the operation unit from the main body.
  • the operation unit preferably includes a first operation unit that sets a schedule for moving the operation element by the control unit. Furthermore, the operation unit preferably includes a second operation unit that manually operates the operation element by the control unit.
  • summary of a valve system The perspective view which shows the state which separated the operation unit from the main body.
  • Sectional drawing which shows schematic structure of a valve system. It is sectional drawing which shows schematic structure of a valve system, and is a figure which shows the state which separated the operation unit from the main body.
  • FIG. 1 shows an outline of a valve system (valve) 1 having a main body 10 and an operation unit 20 that can be attached to and detached from the main body 10.
  • FIG. 2 shows a state in which the operation unit 20 is removed from the main body 10 of the valve system 1.
  • the valve system 1 has a function of connecting a first pipe or hose 8 and a second pipe or hose 9 and controlling the flow of fluid, typically water, between the hoses 8 and 9. I have.
  • FIG. 3 shows a schematic internal configuration of the valve system 1 in a state where the operation unit 20 is mounted on the main body 10.
  • FIG. 4 shows a schematic configuration inside the valve system 1 with the operation unit 20 removed from the main body 10.
  • a main body 10 of the valve system 1 includes a valve housing (valve body, first housing) 11 that forms two ports 12 and 13 that connect the hoses 8 and 9 and a flow path 14 that connects the ports 12 and 13. And a diaphragm (valve element) 15 for opening and closing the flow path 14.
  • the valve housing 11 and the diaphragm 15 are made of resin such as PTFE.
  • the diaphragm 15 moves up and down in the valve chamber 17 above the housing 11 to open and close the flow path 14 in the housing 11. That is, when the diaphragm 15 moves downward and comes into contact (contact) with the partition 16 in the flow path 14, the flow of water between the ports 12 and 13 can be turned off, and when the diaphragm 15 moves upward and leaves the partition 16, the port 12. And 13 can be turned on.
  • the main body 10 further includes a pilot valve 30 that drives the diaphragm 15 via a fluid inside the housing 11.
  • the pilot valve 30 is connected to the valve chamber 17 at the upper part of the diaphragm 15 via a flow path 35 and the pilot valve chamber 31 moves up and down in the pilot valve chamber 31 to move through the flow path 36 between the pilot valve chamber 31 and the port 13.
  • a pilot valve element (pilot valve element, drive element) 33 that opens and closes.
  • the pilot valve element 33 includes a magnetic body having an N pole and an S pole, typically a permanent magnet (bar magnet), and moves up and down in the pilot valve chamber 31 by a magnetic field applied from the outside.
  • the fluid can be turned on / off by driving the diaphragm 15, which is a valve element, using the pressure of the fluid flowing from the port 12 to the port 13.
  • the fluid flowing in from the port 12 flows into the valve chamber 17 through the flow path 18 provided in the diaphragm 15 or the housing 11.
  • the pilot valve 30 is closed, the valve chamber 17 and the downstream port 13 are separated.
  • the diaphragm 15 is brought into close contact with the partition 16 by the pressure (differential pressure) of the fluid flowing into the valve chamber 17 to close the flow path 14.
  • the pilot valve 30 When the pilot valve 30 is open, the valve chamber 17 communicates with the downstream port 13 via the pilot valve 30. Therefore, no differential pressure is generated between the valve chamber 17 and the downstream port 13 to close the flow path 14 by the diaphragm 15, and the diaphragm 15 is separated from the partition 16 and the flow path 14 is opened.
  • a part of the wall of the valve housing 11 is a convex portion 11a in which a portion for accommodating the pilot valve element 33 protrudes upward in a cylindrical shape, and the operation unit 20 can be attached to and detached from the convex portion 11a.
  • a claw portion 19 serving as a stopper when the operation unit 20 is attached is attached to the outside of the convex portion 11a of the valve housing 11. Therefore, in the valve system 1, the convex portion 11 a of the valve housing 11 and the concave portion 24 c of the operation unit housing 24 described later determine the position when the operation unit housing 24 is attached to the valve housing 11. .
  • the operation unit 20 attached to and detached from the main body 10 includes an operation element 21 including a magnetic body that forms a magnetic field for operating the pilot valve element 33, typically a permanent magnet (bar magnet) having an S pole and an N pole, An electric actuator 22 for controlling the direction of a magnetic field for operating the pilot valve element 33 by rotating the operating element 21 at an appropriate angle unit, for example, a pitch of 180 degrees, a control unit 23 for controlling the electric actuator 22, and these are housed. And a resin housing (second housing, control box) 24. Further, a battery 29 is stored in the operation unit 20.
  • the electric actuator 22 may be a solenoid type.
  • the electric actuator 22 includes a geneva 25 that rotates the bar magnet 21 that is an operation element at a pitch of 180 degrees, a flat-tooth drive gear 26 that includes a drive pin 26 a that drives the geneva 25, and a drive gear 26.
  • the state of the electric actuator 22 does not change unless the electric motor 28 is moved. For this reason, the electric power for maintaining a state is not consumed. Therefore, by combining the Geneva 25 and the electric motor 28, it is possible to provide the electric actuator 22 that is lower in cost and more compact and consumes much less power than a solenoid type actuator. For this reason, it is possible to provide a valve system 1 that is battery-driven and does not require wiring, and can be serviced for 12 months with a single lithium battery.
  • the control unit 23 includes a printed circuit board 41 on which general-purpose computer hardware resources such as a CPU and a memory are mounted, and an operation panel 43 on which a display 42 is mounted.
  • the operation panel 43 includes a display (display panel) 42 and operation buttons (operation units) 44 and 45.
  • the display 42 includes a function for displaying the status of the valve system 1, a function for supporting a valve opening / closing program, a current time, a remaining battery level, and the like.
  • the printed circuit board 41 includes a function for program-controlling valve opening / closing
  • the operation button (first operation unit) 44 includes a function for setting a program. Specifically, the operation button 44 can set a time for opening and closing the valve, and a time for opening and closing the valve.
  • the control unit 23 of the operation unit 20 performs program control of the bar magnet 21 that is an operation element, and as a result, the diaphragm 15 that is a valve element is program-controlled. Therefore, by using this valve system 1, it is possible to control the irrigation start time with a timer or watering every hour or every day.
  • the operation button (second operation unit) 45 includes a function of switching display on the display 42 and determining a numerical value set by the operation button 44. Furthermore, the operation button 45 can be set to a state in which the diaphragm 15 of the operation element is controlled to be opened by long pressing (2 seconds or more). Thereafter, by pressing the operation button 45 again, the bar magnet 21 can be set to a state in which the diaphragm 15 is controlled to be closed.
  • the operation unit 20 can be detached from the main body 10 and program setting can be performed using the operation buttons 44 and 45.
  • the operation units 20 of the plurality of valve systems 1 can be collected in one place to set / change the timer. It is also possible to manually turn on and off the valve system 1 using the operation button 45 with the operation unit 20 attached to the main body 10.
  • a wireless module is mounted on the printed circuit board 41 of the control unit 23, and it is possible to open and close the valve from a remote location by wireless communication and change the timer setting for valve opening and closing.
  • the operation panel 43 can be equipped with various sensors such as human sensor, temperature sensor, smoke sensor, etc.
  • This valve system 1 is not only for irrigation system but also for various applications including toilet flushing system and fire extinguishing system. Can be used for
  • the housing 24 of the operation unit 20 includes a cylindrically recessed portion (concave portion) 24a so that a part of the wall of the housing 24 is narrowed in multiple steps toward the operation element 21.
  • the operation unit 20 can be attached to the main body 10 by inserting the convex portion 11a of the valve housing 11 into the concave portion 24a.
  • the inlet side 24b of the recessed portion 24a of the housing 24 of the operation unit 20 is wider than the back side 24c, and the claw portion 19 provided around the convex portion 11a of the valve housing 11 enters and stops (engages). It has a staircase shape that spreads outward.
  • the inner surface of the inlet side 24b of the concave portion 24 is processed into a concave and convex shape, meshes with the claw portion 19 around the convex portion 11a, and is rotated relative to the valve housing 11 at any position where the operation unit 20 is rotated around the convex portion 11a.
  • the housing 24 of the operation unit 20 can be attached.
  • the back side 24c of the recessed portion 24a of the housing 24 is a cylindrical shape having an inner diameter that is slightly larger than the outer diameter of the convex portion 11a to be slightly wider than the convex portion 11a so that the convex portion 11a of the valve housing 11 is surely received. It is a dent.
  • the operation element 21 of the operation unit 20 is replaced with the pilot valve element 33, a part of the wall 11 w of the valve housing 11 and the operation unit 20. It faces (opposites) through a part of the wall 24w of the housing 24.
  • the walls 11w and 24w are made of resin and penetrate the magnetic field. Therefore, when the operating element 21 is rotationally controlled via the Geneva 25 and the opposing sides of the operating element 21 and the pilot valve element 33 have the same polarity, the pilot valve element 33 is pushed down by the magnetic force and the pilot valve 30 is closed. Element 15 closes channel 14.
  • the pilot valve element 33 is controlled by the operation element 21 of the operation unit 20 via a magnetic field. Therefore, it is not necessary to mechanically operate the diaphragm 15 that is a valve element and the pilot valve 30 that drives the diaphragm 15. For this reason, the diaphragm 15 which is a valve element and the pilot valve 30 for driving the diaphragm 15 are hermetically housed in a state in which they cannot be mechanically accessed by the valve housing (first housing) 11 and can be attached to and detached from the valve housing 11.
  • the valve system 1 that operates the diaphragm 15 with the operation unit 20 can be provided.
  • valve housing 11 can be a highly watertight housing except for the ports 12 and 13 on both sides. For this reason, when the pipes 8 and 9 are connected to the ports 12 and 13, and the operation unit 20 is removed from the valve housing 11 with water flowing through the pipes 8 and 9, water overflows from the valve housing 11 or water leaks. Can be prevented.
  • the valve housing 11 and the housing 24 of the operation unit 20 include a convex portion 11 a and a concave portion 24 a that are fitted to each other, and the convex portion 11 a of the valve housing 11 is used as the concave portion 24 a of the housing 24 of the operation unit 20.
  • the operation unit 20 can be mechanically attached to the main body 10 by being inserted into the main body 10.
  • a pilot valve element 33 including a permanent magnet (bar magnet) is accommodated in the convex portion 11a of the valve housing 11, and a permanent magnet (bar magnet) is provided in the housing 24 of the operation unit 20 so as to face the concave portion 24a.
  • the operation element 21 including it is accommodated.
  • the pilot valve element 33 and the operation element 21 are opposed to each other through the wall body 11w of the housing 11 and the wall body 23w of the housing 24 only by mechanically attaching the operation unit 20 to the main body 10. For this reason, in the valve system 1, a configuration in which the pilot valve element 33 can be controlled from the operating element 21 via the magnetic field automatically (autonomously) simply by attaching the operating unit 20 to the main body 10.
  • the convex part 11a of the valve body 10 and the concave part 24a of the operation unit 20 are configured to have a function of detachably attaching each other and a function of determining the mutual position. For this reason, the operation unit 20 can be easily detached from the valve body 10. Therefore, anyone can easily attach / detach the operation unit 20 to / from the valve body 10 when replacing the battery. If the installation position of the valve system 1 is difficult to operate, the operation unit 20 can be removed and the user can operate the operation panel 43 to set the valve system 1 and program the opening / closing function. it can.
  • the operation unit 20 is placed around the convex portion 11a of the valve body 10 at an angle desired by the user. It is possible to attach.
  • the convex portion 11 a of the valve body 10 is provided at a position eccentric to the one port 13 instead of the center of the valve body 10, that is, the center of the valve housing 11. Therefore, when the operation unit 20 is attached to the valve body 10, the valve body 10 and the operation unit 20 are attached in a shifted state. For this reason, when the plurality of valve systems 1 are arranged on the header or the like, the operation unit 20 can be arranged in a zigzag manner to reduce the occupied space, or the plurality of operation units 20 can be arranged easily to be attached to and detached from each other. it can.
  • the projecting portion 11 a is provided on the valve body 10, and the recessed portion 24 a is provided on the operation unit 20, so that when the operation unit 20 is attached to the valve body 10, the pilot valve element 33 and the operation element 21 are automatically It is arranged in a straight line.
  • This arrangement is an example of an arrangement suitable for turning the pilot valve 30 on and off by moving the pilot valve element 33 by rotating the operation element 21 using a two-pole permanent magnet (bar magnet) as the operation element 21. .
  • the convex portion and the concave portion are reversed, or the pilot valve element 33 and the operating element 21 are arranged in parallel so that the pilot valve element 33 and the operating element 21 move synchronously via a magnetic field. It is also possible to make it.
  • the valve system 1 can control the opening and closing of the valve body 10 by attaching a permanent magnet to the convex portion 11a using a ring-shaped unit or the like instead of the operation unit 20.
  • a permanent magnet to the convex portion 11a so as to have the same polarity as the pilot valve element 33
  • the pilot valve 30 can be fixed closed, and thereby the valve system 1 can be fixed closed.
  • the valve body 10 can be fixed closed so that water does not flow through the valve system 1. It is also possible to adopt a configuration in which the pilot valve element 33 autonomously returns to one of the on and off states by an appropriate method such as a spring.
  • the present invention has been described by taking as an example a valve system that moves a diaphragm, which is a valve element, by a pilot valve.
  • the valve is a small valve or a valve that operates a low-pressure fluid
  • the diaphragm 15 has a driving element.
  • the system which attaches the magnet which is and drives the diaphragm 15 directly with the magnetic field from the operation unit 20 may be sufficient.
  • the valve element is not limited to a diaphragm.
  • the sealed valve housing 11 and the housing 24 of the operation unit 20 a housing whose wall is made of resin has been described as an example, but the material constituting the housing may be a non-magnetic material, It is not limited to ceramic and may be used. Further, not all of the housings 11 and 24 may be magnetically permeable, and the portions constituting the convex portions 11a and the concave portions 24a that are part of the walls of the housings 11 and 24 may be magnetically permeable. In the above description, the embodiment of the present invention is described using a two-way valve. However, the valve system 1 may be a three-way valve or a four-way valve.

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Abstract

　複数のポートの間の流体の流れを制御するバルブ要素を含む本体と、前記本体に着脱可能な操作ユニットとを有するバルブシステムを提供する。前記本体は、外部から磁力により操作され、前記バルブ要素を直接的または間接的に駆動する駆動要素と、前記バルブ要素および前記駆動要素を収納し、前記複数のポートが配管にそれぞれ接続された状態では水密性の第１のハウジングとを含む。前記操作ユニットは、前記駆動要素を操作する磁場を発生する操作要素と、前記操作要素を収納する第２のハウジングであって、前記第１のハウジングに取り付けると、前記操作要素と前記駆動要素とが前記第１のハウジングの壁体の一部および前記第２のハウジングの壁体の一部を介して対向する第２のハウジングとを含む。

Description

バルブシステム
　本発明は、流体の流れを制御するバルブに関するものである。
　国際公開ＷＯ２００９／０６０８６０号公報には、永久磁石式アクチュエータと直接的または間接的に接続されたバルブが記載されている。永久磁石式アクチュエータは、第１の方向に互いに対向する第１の永久磁石および第２の永久磁石を有し、動作伝達体によりＮ極とＳ極とが反転するように第1の永久磁石を回転させて第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に、引力(吸引力)と斥力(反発力)とを交互に発生させ、第２の永久磁石を第１の方向に往復動させることによりバルブを操作する。
　日本国特開２０１０－５９７８３号公報には、保守が容易で信頼性が高い自動流水装置を提供することが記載されている。この文献の自動流水装置は、本体を含むトイレ流水装置であって、この本体が、供給ラインに通じる流入口及び流水導管に通じる流出口と、リップシールにおける、柔軟な部材の密閉作用の際に該流入口及び該流出口間の水流を閉鎖し、該流入口から該流出口への流れを制御するように配置されている本体内のバルブアセンブリと、該可動部材の動作を作動させるアクチュエータとを有する。
　電池式のバルブシステムにおいて、電池交換などのためにアクチュエータが取り外しできるものがある。上記の流水装置においては、バルブ本体に内蔵されたバネ力によりバルブ要素をシートに押しつけて流路への水の流れを阻止するようにしている。しかしながら、バネ力が不足していたり、バルブ要素とシートの密着性が不足しているなどの要因により水漏れが発生することは多い。また、パイロットバルブを使用しているバルブにおいては、パイロットバルブから水漏れが発生することがある。したがって、水漏れの発生がなく、電池交換などのために簡単に操作部分が取り外しできたり、交換できるバルブが要望されている。
　本発明の一態様は、複数のポートの間の流体の流れを制御するバルブ要素を含む本体と、本体に着脱可能な操作ユニットとを有するバルブシステムである。本体は、バルブ要素を直接的または間接的に駆動する駆動要素であって、外部から磁力により操作される駆動要素と、バルブ要素および駆動要素を収納する第１のハウジングであって、複数のポートが配管にそれぞれ接続された状態では水密性の第１のハウジングとを含む。操作ユニットは、駆動要素を操作する磁場を発生する操作要素と、操作要素を収納する第２のハウジングであって、第１のハウジングに取り付けると、操作要素と駆動要素とが第１のハウジングの壁体の一部および第２のハウジングの壁体の一部を介して対向する第２のハウジングとを含む。
　このバルブシステムは、本体の第１のハウジングが、典型的には、複数のポートを除き密閉型で、バルブ要素および駆動要素を外部から物理的に直に触れられない状態で覆う。したがって、バルブ要素や駆動要素から外部に水漏れする可能性を排除でき、操作ユニットを取り外したときに、本体から水漏れが発生する恐れを排除できる。本体の第１のハウジングがバルブ要素および駆動要素を機械的にはアクセスできない状態で収納するが、本体に操作ユニットを取り付けると、操作要素と駆動要素とが自律的に対向し、操作要素が磁力（磁場）を介して駆動要素を動かす。その結果、本体側では、駆動要素がバルブ要素を動かし、流体の流れを制御できる。
　第１のハウジングおよび第２のハウジングはそれぞれ、第２のハウジングを第１のハウジングに取り付ける際の位置を決める構造を含むことが望ましい。典型的な構造は、相互に嵌め込み可能な凸部および凹部である。たとえば、第１のハウジングの壁体の一部が凸部で第２のハウジングの壁体の一部が凹部であってもよく、その逆であってもよい。
　操作ユニットが表示パネルを含む場合は、第２のハウジングは、第１のハウジングに対し、位置を決める構造の周りに角度が変わるように取り付けられることが望ましい。第１のハウジングと第２のハウジングとの位置を決める構造の一方が円柱状であれば、その周りを回るように第２のハウジングを第１のハウジングに組み合わせでき、本体に対する表示パネルの位置または向きを調節できる。位置を決める構造を、第１のハウジングおよび第２のハウジングの少なくともいずれかに対し偏心した位置に設けることも有効である。
　駆動要素の１つは、バルブ要素を、流体を介して駆動するパイロットバルブである。パイロットバルブを介してバルブ要素を制御することにより、操作要素により駆動要素を操作するための力および／または変位量を低減できる。
　操作ユニットは、駆動要素を一方向に動かす磁場を供給するものであってもよい。操作ユニットを取り付けることによりバルブ要素を開または閉に固定することができる。操作ユニットは、操作要素を駆動する電動アクチュエータと、電動アクチュエータを制御する制御ユニットとを含むことが望ましい。制御ユニットがプログラマブルであれば、操作ユニットを本体から取り外して制御ユニットをプログラムできる。操作ユニットは、制御ユニットにより操作要素を動かすスケジュールをセットする第１の操作部を含むことが望ましい。さらに、操作ユニットは、制御ユニットにより操作要素をマニュアルで操作する第２の操作部を含むことが望ましい。
バルブシステムの概要を示す斜視図。 本体から操作ユニットを離した状態を示す斜視図。 バルブシステムの概略構成を示す断面図。 バルブシステムの概略構成を示す断面図であり、本体から操作ユニットを離した状態を示す図。
　図１に、本体１０と、本体１０に対して着脱可能な操作ユニット２０とを有するバルブシステム（バルブ）１の概要を示している。図２にバルブシステム１の本体１０から操作ユニット２０を取り外した状態を示している。このバルブシステム１は、第１の配管またはホース８と、第２の配管またはホース９とを接続し、それらのホース８および９の間の流体、典型的には水の流れを制御する機能を備えている。
　図３にバルブシステム１の内部の概略構成を本体１０に操作ユニット２０が装着された状態で示している。図４にバルブシステム１の内部の概略構成を本体１０から操作ユニット２０が取り外された状態で示している。
　バルブシステム１の本体１０は、ホース８および９を接続する２つのポート１２および１３と、ポート１２および１３を接続する流路１４とを形成するバルブハウジング（バルブボディー、第１のハウジング）１１と、流路１４を開閉するダイアフラム（バルブ要素）１５とを含む。バルブハウジング１１およびダイアフラム１５はＰＴＦＥなどの樹脂製である。ダイアフラム１５はハウジング１１の上部のバルブ室１７内を上下に動いてハウジング１１内の流路１４を開閉する。すなわち、ダイアフラム１５が下方に動いて流路１４内のパーティション１６と接触（密着）するとポート１２および１３の間の水の流通をオフでき、ダイアフラム１５が上方に動いてパーティション１６から離れるとポート１２よび１３の間の水の流通をオンできる。
　本体１０は、さらに、ハウジング１１の内部に、ダイアフラム１５を流体を介して駆動するパイロットバルブ３０を含む。パイロットバルブ３０はダイアフラム１５の上部のバルブ室１７と流路３５を介して連通するパイロットバルブ室３１と、パイロットバルブ室３１内を上下に動いてパイロットバルブ室３１とポート１３との流路３６を開閉するパイロットバルブ要素（パイロット弁体、駆動要素）３３とを含む。パイロットバルブ要素３３は、Ｎ極およびＳ極を備えた磁性体、典型的には永久磁石（棒磁石）を含み、外部から与えられる磁場によりパイロットバルブ室３１の内部を上下に動く。
　このバルブシステム１においては、ポート１２からポート１３に流れる流体の圧力を用いてバルブ要素であるダイアフラム１５を駆動して流体をオンオフできる。まず、ポート１２から流入した流体は、ダイアフラム１５またはハウジング１１に設けられた流路１８を通ってバルブ室１７に流入する。パイロットバルブ３０が閉じていると、バルブ室１７と下流のポート１３とは分離されている。このため、バルブ室１７に流入した流体の圧力（差圧）によりダイアフラム１５がパーティション１６に密着して流路１４を閉じる。パイロットバルブ３０が開いていると、バルブ室１７と下流のポート１３とはパイロットバルブ３０を介して連通している。このため、バルブ室１７と下流のポート１３との間にダイアフラム１５により流路１４を締め切る差圧は発生せず、ダイアフラム１５がパーティション１６から離れて流路１４が開く。
　バルブハウジング１１の壁体の一部は、パイロットバルブ要素３３を収納する部分が上方に円筒状に突出した凸部１１ａとなっており、操作ユニット２０を凸部１１ａに着脱できるようになっている。バルブハウジング１１の凸部１１ａの外側には操作ユニット２０を取り付ける際のストッパとなる爪部１９が取り付けられている。したがって、このバルブシステム１においては、バルブハウジング１１の凸部１１ａおよび後述する操作ユニットのハウジング２４の凹部２４ｃが、バルブハウジング１１に操作ユニットのハウジング２４を取り付ける際の位置を決める構造となっている。
　本体１０に着脱される操作ユニット２０は、パイロットバルブ要素３３を操作する磁場を形成する磁性体、典型的にはＳ極およびＮ極を備えた永久磁石（棒磁石）を含む操作要素２１と、操作要素２１を適当な角度単位、たとえば１８０度ピッチで回転してパイロットバルブ要素３３を操作する磁場の方向を制御する電動アクチュエータ２２と、電動アクチュエータ２２を制御する制御ユニット２３と、これらを収納した樹脂製のハウジング（第２のハウジング、コントロールボックス）２４とを含む。また、操作ユニット２０には、バッテリー２９が収納されている。
　電動アクチュエータ２２はソレノイドタイプであってもよい。この例では、電動アクチュエータ２２は、操作要素である棒磁石２１を１８０度ピッチで回転するゼネバ２５と、ゼネバ２５を駆動する駆動ピン２６ａを備えた平歯型の駆動ギア２６と、駆動ギア２６を駆動するウォームギア２７と、ウォームギア２７を駆動する電動モーター２８とを含む。９０度あるいは１８０度といった適当な角度単位で回転するゼネバ２５と、ゼネバ２５を適当な輪列を介して駆動する電動モーター２８との組み合わせにより、操作要素２１の状態、たとえば、オンオフの状態をゼネバ２５の動きにより断続的に制御できる。
　さらに、この電動アクチュエータ２２は電動モーター２８を動かさない限り状態が変わらない。このため、状態を維持するための電力は消費しない。したがって、ゼネバ２５と電動モーター２８とを組み合わせることにより、ソレノイドタイプのアクチュエータと比べて、低コストでコンパクトであり、さらに消費電力が非常に小さい電動アクチュエータ２２を提供できる。このため、電池駆動で配線が不要であり、たとえば、リチウム電池１本で１２カ月間サービスするようなバルブシステム１を提供できる。
　制御ユニット２３は、ＣＰＵ、メモリなどの汎用のコンピュータハードウェア資源が搭載されたプリント基板４１と、ディスプレイ４２が搭載された操作パネル４３とを含む。操作パネル４３は、図１に示しているように、ディスプレイ（表示パネル）４２と、操作ボタン（操作部）４４および４５とを含む。ディスプレイ４２は、バルブシステム１の状態、バルブ開閉のプログラムを支援する機能、現在時刻、電池残量などを表示する機能を含む。プリント基板４１は、バルブ開閉をプログラム制御する機能を含み、操作ボタン（第１の操作部）４４はプログラムを設定する機能を含む。具体的には、操作ボタン４４により、バルブを開閉する時刻を設定したり、バルブを開けておいたり閉めておいたりする時間を設定したりことができる。このバルブシステム１においては操作ユニット２０の制御ユニット２３が操作要素である棒磁石２１をプログラム制御し、その結果、バルブ要素であるダイアフラム１５がプログラム制御される。したがって、このバルブシステム１を用いることにより、タイマーで潅水開始時間を制御したり、何時間置きまたは何日置きに水やりをするといった制御が可能である。
　操作ボタン（第２の操作部）４５は、ディスプレイ４２の表示を切り替えたり、操作ボタン４４により設定された数値を決定したりする機能を含む。さらに、操作ボタン４５は、長押し（２秒以上）することにより、操作要素の棒磁石２１を、ダイアフラム１５を開に制御する状態にセットできる。その後、操作ボタン４５を再度押すことにより、棒磁石２１を、ダイアフラム１５を閉に制御する状態にセットできる。
　したがって、このバルブシステム１においては、本体１０を配管またはホースに取り付けた後に、操作ユニット２０を本体１０から取り外し、操作ボタン４４および４５を用いてプログラム設定を行うことができる。たとえば、複数のバルブシステム１の操作ユニット２０を一か所に集めてタイマーの設定・変更を行うことが可能である。また、本体１０に操作ユニット２０を取り付けた状態で、操作ボタン４５を用いてマニュアルでバルブシステム１をオンオフすることも可能である。
　さらに、制御ユニット２３のプリント基板４１には無線モジュールを搭載しており、無線通信により離れた場所からバルブを開閉したり、バルブ開閉のタイマー設定を変更したりすることが可能である。また、操作パネル４３に人感センサー、温度センサー、煙センサーなど多種多様なセンサーを搭載可能であり、このバルブシステム１を潅水システムだけではなく、トイレ流水システムや消火システムを含めた多種多様なアプリケーションに使用することができる。
　操作ユニット２０のハウジング２４は、ハウジング２４の壁体の一部が操作要素２１に向かって多段階に狭くなるように円筒状に凹んだ部分（凹部）２４ａを備えている。凹んだ部分２４ａにバルブハウジング１１の凸部１１ａを挿入することにより操作ユニット２０を本体１０に取り付けできる。操作ユニット２０のハウジング２４の凹んだ部分２４ａの入口側２４ｂは、奥側２４ｃに対して広く、バルブハウジング１１の凸部１１ａの周囲に設けられた爪部１９が入り込んで止まる（係合する）ように外側に広がる階段状になっている。凹部２４の入口側２４ｂの内面は凸凹状に加工されており、凸部１１ａの周囲の爪部１９と噛み合い、凸部１１ａの周りに操作ユニット２０を回転させたどの位置でもバルブハウジング１１に対して操作ユニット２０のハウジング２４を取り付けることができる。また、ハウジング２４の凹んだ部分２４ａの奥側２４ｃは、バルブハウジング１１の凸部１１ａが確実に収まるように凸部１１ａより若干広い程度で凸部１１ａの外径にほぼ等しい内径の円筒状の凹みとなっている。
　バルブハウジング１１の凸部１１ａが操作ユニット２０のハウジング２４の凹んだ部分２４に収まると、操作ユニット２０の操作要素２１がパイロットバルブ要素３３とバルブハウジング１１の壁体１１ｗの一部および操作ユニット２０のハウジング２４の壁体２４ｗの一部を介して対峙（対向）する。壁体１１ｗおよび２４ｗは樹脂製で磁界が貫通する。したがって、操作要素２１がゼネバ２５を介して回転制御され、操作要素２１とパイロットバルブ要素３３との対向する側が同極になると、磁力によりパイロットバルブ要素３３は押し下げられてパイロットバルブ３０が閉じ、バルブ要素１５により流路１４は閉になる。一方、操作要素２１がゼネバ２５を介して回転制御され、操作要素２１とパイロットバルブ要素３３との対向する側が異極になると、磁力によりパイロットバルブ要素３３は引き上げられてパイロットバルブ３０が開き、バルブ要素１５により流路１４は開になる。
　このように、本体１０および操作ユニット２０を含むバルブシステム１においては、パイロットバルブ要素３３が操作ユニット２０の操作要素２１により磁場を介して制御される。したがって、バルブ要素であるダイアフラム１５およびダイアフラム１５を駆動するパイロットバルブ３０の操作を機械的に行う必要がない。このため、バルブ要素であるダイアフラム１５およびダイアフラム１５を駆動するパイロットバルブ３０を、バルブハウジング（第１のハウジング）１１により機械的にはアクセスできない状態で密閉収納し、バルブハウジング１１に対して着脱できる操作ユニット２０でダイアフラム１５を操作するバルブシステム１を提供できる。したがって、バルブハウジング１１は、両側のポート１２および１３を除いて水密性の高いハウジングにできる。このため、ポート１２および１３に配管８および９を接続し、配管８および９に通水した状態でバルブハウジング１１から操作ユニット２０を取り外したときにバルブハウジング１１から水が溢れ出したり、水漏れが発生したりすることを防止できる。
　さらに、このバルブシステム１においては、バルブハウジング１１および操作ユニット２０のハウジング２４は相互に嵌め込まれる凸部１１ａおよび凹部２４ａを含み、バルブハウジング１１の凸部１１ａを操作ユニット２０のハウジング２４の凹部２４ａに挿入することにより本体１０に操作ユニット２０を機械的に取り付けできる。バルブハウジング１１の凸部１１ａには、永久磁石（棒磁石）を含むパイロットバルブ要素３３が収納され、操作ユニット２０のハウジング２４には、凹部２４ａに面するように、永久磁石（棒磁石）を含む操作要素２１が収納されている。したがって、本体１０に操作ユニット２０を機械的に取り付けるだけで、パイロットバルブ要素３３と操作要素２１とがハウジング１１の壁体１１ｗおよびハウジング２４の壁体２３ｗを介して対向する。このため、バルブシステム１においては、操作ユニット２０を本体１０に取り付けるだけで、操作要素２１から磁場を介してパイロットバルブ要素３３を制御できる構成が自動的（自律的）に成立する。
　バルブ本体１０の凸部１１ａと、操作ユニット２０の凹部２４ａは、着脱可能に相互を取り付ける機能と、相互の位置を決める機能を備えている構成である。このため、バルブ本体１０から操作ユニット２０を簡単に着脱できる。したがって、電池交換の時などに、だれでも簡単に操作ユニット２０をバルブ本体１０に対して着脱できる。また、バルブシステム１の取り付け位置が操作しにくい場所であれば、操作ユニット２０を取り外して、操作しやすい状態でユーザーが操作パネル４３を操作してバルブシステム１を設定したり、開閉機能をプログラミングできる。また、バルブ本体１０と操作ユニット２０とを取り付ける凸部１１ａおよび凹部２４ａは円筒または円柱状になっているので、バルブ本体１０の凸部１１ａの周りに、ユーザーが希望する角度で操作ユニット２０を取り付けることが可能である。
　また、バルブ本体１０の凸部１１ａは、バルブ本体１０の中心、すなわち、バルブハウジング１１の中心ではなく、一方のポート１３の方に偏心した位置に設けられている。したがって、バルブ本体１０に操作ユニット２０を取り付けると、バルブ本体１０と操作ユニット２０とはシフトした状態で取り付けられる。このため、ヘッダーなどに複数のバルブシステム１を配置する際に操作ユニット２０をジグザグに配置して占有するスペースを縮小したり、複数の操作ユニット２０を相互に着脱しやすく配置したりすることができる。
　このバルブシステム１においては、バルブ本体１０に凸部１１ａを設け、操作ユニット２０に凹部２４ａを設けることで、バルブ本体１０に操作ユニット２０を取り付けると自動的にパイロットバルブ要素３３および操作要素２１が直線的に配置されるようにしている。この配置は、２極の永久磁石（棒磁石）を操作要素２１として用い、操作要素２１を回転させることによりパイロットバルブ要素３３を動かしてパイロットバルブ３０をオンオフするのに適した配置の一例である。この配置の代わりに、凸部と凹部とを逆転させたり、パイロットバルブ要素３３と操作要素２１とを並列に配置して磁場を介してパイロットバルブ要素３３と操作要素２１とが同期して動くようにしたりすることも可能である。
　バルブシステム１は、操作ユニット２０の代わりに、リング状のユニットなどを用いて永久磁石を凸部１１ａに取り付けることによりバルブ本体１０の開閉を制御することが可能である。たとえば、パイロットバルブ要素３３に対し同極となるように磁石を凸部１１ａに取り付けることにより、パイロットバルブ３０を閉に固定し、それによりバルブシステム１を閉に固定できる。また、操作ユニット２０をバルブ本体１０から取り外しているときにバルブ本体１０を閉に固定してバルブシステム１を通じて水が流れないようにすることができる。パイロットバルブ要素３３が、ばねなどの適当な方法によりオンまたはオフの一方の状態に自律的に戻るような構成を採用することも可能である。
　なお、上記では、パイロットバルブによりバルブ要素であるダイアフラムを動かすバルブシステムを例に本発明を説明しているが、小型のバルブや低圧力の流体を操作するバルブであれば、ダイアフラム１５に駆動要素である磁石を取り付けて操作ユニット２０から磁場により直にダイアフラム１５を駆動するシステムであってもよい。また、バルブ要素はダイアフラムに限定されない。さらに、密閉型のバルブハウジング１１および操作ユニット２０のハウジング２４の例として壁体が樹脂製のハウジングを例に説明しているが、ハウジングを構成する素材は非磁性の素材であればよく、樹脂に限らずセラミックなどであってもよい。また、ハウジング１１および２４の全てが透磁性でなくてもよく、ハウジング１１および２４の壁体の一部であって凸部１１ａおよび凹部２４ａを構成する部分が透磁性であればよい。また、上記では、２方弁を用いて本発明の実施形態を説明しているが、バルブシステム１は３方弁あるいは４方弁などであってもよい。

Claims (10)

  1. 　複数のポートの間の流体の流れを制御するバルブ要素を含む本体と、
    　前記本体に着脱可能な操作ユニットとを有し、
    　前記本体は、外部から磁力により操作され、前記バルブ要素を直接的または間接的に駆動する駆動要素と、
    　前記バルブ要素および前記駆動要素を収納し、前記複数のポートが配管にそれぞれ接続された状態では水密性の第１のハウジングとを含み、
    　前記操作ユニットは、前記駆動要素を操作する磁場を発生する操作要素と、
    　前記操作要素を収納する第２のハウジングであって、前記第１のハウジングに取り付けると、前記操作要素と前記駆動要素とが前記第１のハウジングの壁体の一部および前記第２のハウジングの壁体の一部を介して対向する第２のハウジングとを含む、バルブシステム。
  2. 　請求項１において、
    　前記第１のハウジングは、前記複数のポートを除き密閉されている、バルブシステム。
  3. 　請求項１または２において、
    　前記第１のハウジングおよび前記第２のハウジングはそれぞれ、前記第２のハウジングを前記第１のハウジングに取り付ける際の位置を決める構造を含む、バルブシステム。
  4. 　請求項３において、
    　前記位置を決める構造は、相互に嵌め込み可能な凸部および凹部を含む、バルブシステム。
  5. 　請求項３または４において、
    　前記操作ユニットは、表示パネルを含み、
    　前記第２のハウジングは、前記第１のハウジングに対し、前記位置を決める構造の周りに角度が変わるように取り付けられる、バルブシステム。
  6. 　請求項３ないし５のいずれかにおいて、
    　前記位置を決める構造は、前記第１のハウジングおよび前記第２のハウジングの少なくともいずれかに対し偏心した位置に設けられている、バルブシステム。
  7. 　請求項１ないし６のいずれかにおいて、
    　前記駆動要素は、流体を介して前記バルブ要素を駆動するパイロットバルブを含む、バルブシステム。
  8. 　請求項１ないし７のいずれかにおいて、
    　前記操作ユニットは、前記操作要素を駆動する電動アクチュエータと、
    　前記電動アクチュエータを制御する制御ユニットとを含む、バルブシステム。
  9. 　請求項８において、
    　前記操作ユニットは、前記制御ユニットにより前記操作要素を動かすスケジュールをセットする第１の操作部を含む、バルブシステム。
  10. 　請求項９において、
    　前記操作ユニットは、さらに、前記制御ユニットにより前記操作要素をマニュアルで操作する第２の操作部を含む、バルブシステム。
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