WO2016159084A1 - 切換え弁 - Google Patents

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WO2016159084A1
WO2016159084A1 PCT/JP2016/060397 JP2016060397W WO2016159084A1 WO 2016159084 A1 WO2016159084 A1 WO 2016159084A1 JP 2016060397 W JP2016060397 W JP 2016060397W WO 2016159084 A1 WO2016159084 A1 WO 2016159084A1
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WO
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valve body
valve
raw water
filtration
switching valve
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Application number
PCT/JP2016/060397
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Inventor
正伸 櫻井
健人 根岸
橋本　孝之
Original Assignee
日立造船株式会社
株式会社ケイヒン
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • B01D24/48—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof integrally combined with devices for controlling the filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/60—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor integrally combined with devices for controlling the filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D29/66—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/06—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
    • F16K11/078—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted and linearly movable closure members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44—Mechanical actuating means
    • F16K31/52—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam
    • F16K31/528—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with pin and slot

Definitions

  • the present invention relates to a switching valve, and more particularly, to a switching valve used for constructing a pressure type filtration apparatus having a plurality of filtration chambers.
  • a pressure filtration device As a filtration device for purifying raw water by filtration, a pressure filtration device (sealed filtration device) is known. In order to maintain the performance of the pressure filtration device, it is necessary to periodically carry out water washing for cleaning the filter medium and stabilizing the filter medium particles.
  • One of the methods for cleaning the filter medium is backflow cleaning (hereinafter referred to as backwashing).
  • Patent Document 1 a system (for example, refer to Patent Document 1) has been developed in which a plurality of pressure filtration devices are combined so that each pressure filtration device can be backwashed with filtered water obtained from other pressure filtration devices. .
  • the object of the present invention is to provide a simpler pressure-type filtration device that can wash each filtration chamber with a plurality of filtration chambers by using it (the number of required valve devices). It is to provide a switching valve that can be constructed in a lesser form.
  • a switching valve for a pressure filtration apparatus having a plurality of filtration chambers comprises a cylindrical side wall part, a lid part covering the upper end of the side wall part, and the side wall part. And N bottom raw water outlets to be individually connected to the raw water inlets of the respective filtration chambers N times with respect to the center of the side wall portion. It is provided so as to be symmetrical, and a cleaning drainage port for discharging cleaning drainage is provided at the bottom, and filtration is performed at a portion above each raw water outlet of the lid or the side wall.
  • a valve box provided with one or a plurality of raw water inlets for introducing raw water to be introduced into the valve box, and a columnar valve body accommodated in the valve box so as to be vertically movable and rotatable. And a position control means for controlling the vertical position and orientation of the valve body in the valve box.
  • the valve box in the switching valve according to the present invention has a shape capable of lowering the valve body to a first position where an upper surface position of the valve body is lower than lower ends of the N raw water outlets. In the valve body, when the upper surface position of the valve body is the second position, N pieces of openings opened on the side surfaces of the valve body so as to be opposed to the N raw water outlets of the valve box.
  • a flow path is provided, and a part of the N number of flow paths is a flow path for cleaning drainage that communicates a side surface and a lower surface of the valve body, and the cleaning drainage in the N number of flow paths.
  • Each flow path that is not a flow path is a raw water flow path that communicates a side surface and an upper surface of the valve body, and the position control means is configured so that the upper surface position of the valve body is the first position.
  • the function of controlling the vertical position of the valve body in the valve box, the upper surface position of the valve body is the second position, and the washing drainage As the opening faces the desired raw water outlet of the valve body at the side surface of the valve body of the flow channel, and a function of controlling the vertical position and orientation within the valve casing of the valve body.
  • the switching valve of the present invention can take the following states.
  • N ⁇ 3 filtration chambers from the raw water inlet of each filtration chamber (the upper surface of the valve body is (In the first position)
  • m a natural number smaller than N / 2; usually 1
  • the raw water introduction port and the washing drain port of one filtration chamber communicate with each other, and the raw water supplied into the switching valve is used as the remaining N -Supplying to m filtration chambers from the raw water inlet of each filtration chamber (the upper surface position of the valve body is the second position, and the opening on the valve body side surface of the washing drainage channel is the desired original of the valve box)
  • the state facing the water outlet A state in which raw water supplied from one or more raw water inlets into the switching valve is supplied to N ( ⁇ 3) filtration chambers from the raw water inlet of each filtration chamber (the upper surface of the valve body is (In the first position)
  • m is a natural number smaller than N / 2; usually 1
  • a pressure-type filtration device equipped with N filtration chambers and capable of backwashing m filtration chambers with filtered water from other Nm filtration chambers. It can be constructed (manufactured) without using a large number of valve devices.
  • a position control means a vertical drive that moves the valve body up and down so that the upper surface position of the valve body moves within the range from the first position to the second position.
  • a motion converting means for converting the vertical motion of the valve body into a rotational motion around the central axis of the valve body, and rotating the valve body by “360 / N” degrees by one reciprocating motion of the valve body;
  • the valve body is lifted by the up-and-down driving means, and when the upper surface position thereof becomes the second position, N flow paths opened to the side surface of the valve body are the N You may make it accommodate in the said valve box so that the individual raw
  • a motion conversion means a cylindrical member that is fixed to one of the valve body and the valve box and that has a cam groove on its side surface, and moves within the cam groove of the cylindrical member
  • means including a cam follower fixed to the other of the valve body and the valve box may be employed.
  • the vertical drive means means for causing the valve body to move up and down by air pressure, hydraulic pressure, or a motor (for example, by moving a piston that moves up and down together with the valve body up and down in the cylinder by air pressure or hydraulic pressure
  • Means for moving the valve body up and down, and means for moving the valve body up and down by moving the shaft up and down together with the valve body by a motor may be employed.
  • a pressure type filtration device having a plurality of filtration chambers can be constructed (manufactured) more simply than before (the number of valve devices required is smaller than before). can do.
  • FIG. 1 is a top view of a pressure filtration device manufactured using a switching valve according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the pressure filtration device.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the internal structure of the pressure filtration device.
  • FIG. 4 is a sectional view of the switching valve taken along a plane passing through the center of the switching valve.
  • FIG. 5A is a plan view of a valve body in the switching valve.
  • FIG. 5B is a side view of the valve body.
  • FIG. 6 is a development view of a shaft portion that is a component of the switching valve.
  • FIG. 10A is an explanatory diagram of paths of raw water and the like during the filtration step of the pressure filtration device.
  • FIG. 10B is an explanatory diagram of paths of raw water and the like during the backwashing process of the pressure filtration device.
  • FIG. 10C is an explanatory diagram of paths of raw water and the like during a water removal process of the pressure filtration device.
  • FIG. 11A is a plan view of a valve body for a switching valve that can backwash two filtration chambers simultaneously during the backwashing process.
  • FIG. 11B is an explanatory diagram of the configuration of the valve body shown in FIG. 11A.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a pressure filtration device that can be manufactured using a switching valve.
  • FIG. 13 is a top view of the pressure filtration apparatus shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a top view of a pressure filtration device 1 manufactured using a switching valve 30 according to an embodiment of the present invention. Moreover, in FIG. 2, FIG. 3, the front view of the pressure type filtration apparatus 1 and the explanatory drawing of the internal structure of the pressure type filtration apparatus 1 are shown, respectively.
  • the pressure-type filtration device 1 is a pressure-type filtration device that applies the principle of a self-backflow cleaning type filtration basin. As shown in FIGS. 1 to 3, the pressure filtration device 1 includes a filtration device body 10, a raw water pipe 20, filtered water pipes 22 a to 22 c, a drainage pipe 23, and the like.
  • the raw water pipe 20 (FIG. 3) is a pipe for supplying water to be purified by the filtration device body 10 (hereinafter, referred to as raw water) to the filtration device body 10.
  • the filtration device body 10 filters the raw water supplied via the raw water pipe 20, and the raw water filtration result (hereinafter referred to as filtered water) is used as a filtered water outlet 22d (Fig. It is a device that flows out from 2).
  • a raw water chamber 11, six filtration chambers 12, and a water purification chamber 13 are provided in the filtration apparatus main body 10.
  • a switching valve 30 according to the present embodiment is attached to the central portion of the upper surface of the filtration device main body 10.
  • the switching valve 30 is a six-way valve developed for the pressure filtration device 1 (the filtration device body 10). As shown in FIG. 3, the switching valve 30 includes a switching valve main body 30 a housed in the outer shell 10 a of the filtration device main body 10 and a drive unit 30 b protruding from the outer shell 10 a.
  • the switching valve main body 30a is a unit (valve device) in which a columnar valve body 40 moves up and down and rotates in a bottomed and covered cylindrical valve box.
  • a columnar valve body 40 moves up and down and rotates in a bottomed and covered cylindrical valve box.
  • six raw water inlets 32a are provided at equiangular intervals at the upper part of the side surface of the valve box of the switching valve main body 30a.
  • six raw water outlets 32b are provided at equiangular intervals at portions below the raw water inlets 32a on the side of the valve box of the switching valve main body 30a.
  • the lower surface of the switching valve main body 30a is provided with an opening 32c that functions as an outlet for cleaning wastewater (details will be described later).
  • a drain pipe 24 extending to the outside of the outer shell 10a is connected.
  • the switching valve 30 (the switching valve main body 30a and the drive unit 30b), the configuration of the pressure filtration device 1 other than the switching valve 30 will be described.
  • the raw water chamber 11 (FIG. 3) is a portion (container) to which raw water is supplied by the raw water pipe 20.
  • the shape of the raw water chamber 11 (the shape of the partition wall in which the switching valve main body 30a is inserted, which is a component of the raw water chamber 11) is such that the outlet of the raw water supplied by the raw water pipe 20 is the switching valve main body. It is determined to be a raw water inlet 32a of 30a. Furthermore, the outlet of the raw water supplied from the raw water inlet 32a to the switching valve main body 30a is determined to be only the six raw water outlets 32b of the switching valve main body 30a.
  • Each filtration chamber 12 has a filter medium 12a on a water collecting plate 15 (a partition plate that supports a filter medium 12a, collects filtered water, and disperses backwash water). This is the unit that was placed.
  • the water collecting plate 15 functions as a filtrate outlet.
  • anthracite, manganese sand and filter gravel are shown as filter medium 12a.
  • Filter medium 12a is for removing impurities contained in raw water, and the type, particle diameter, and uniformity coefficient of filter medium 12a. Etc. are determined by the components and concentrations to be removed.
  • each filtration chamber 12 has a shape in which the main part of the internal space of the filtration device main body 10 (outer shell 10 a) is radially divided into six equal parts from the center of the filtration device main body 10. .
  • the switching valve 30 is attached to the filtration apparatus main body 10 so that raw water can be supplied from only one raw water outlet 32 b corresponding to each filtration chamber 12.
  • the water purification chamber 13 (FIG. 3) is a space below the water collecting plate 15 inside the six filtration chambers 12 in the filtration apparatus main body 10. As shown in the figure, one end of a filtered water pipe 22b extending to the lower surface of the switching valve main body 30a is inserted into the water purification chamber 13 with the drain pipe 24 accommodated therein. One end of a filtered water pipe 22c extending almost horizontally to the outside of the outer shell 10a of the filtering device body 10 is connected to a portion of the filtered water pipe 22b above the upper surface of the filter medium 12a.
  • a filtered water pipe 22a is connected to the other end of the filtered water pipe 22c, and the filtered water supplied from each filtration chamber 12 to the purified water chamber 13 during the raw water filtration process by the pressure filtration device 1 is filtered water pipe 22b. , 22c and 22a in this order, and flows out from the filtrate outlet 22d.
  • the filter medium 12a is placed in each filter chamber 12. This is to ensure that there is an amount of water to cover.
  • a filtrate water valve 27 for turning ON / OFF the outflow of filtrate from the filtrate outlet 22d is provided in the vicinity of the filtrate outlet 22d of the filtrate pipe 22a.
  • the filtered water pipe 22 a is connected to the drain pipe 24 by a drain pipe 23 at a portion upstream of the filtered water valve 27.
  • a drain valve 28 that is opened when the filtrate flowing through the filtrate pipe 22a flows out of the drain pipe 24 is provided.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the switching valve 30 cut along a plane passing through the center of the switching valve 30.
  • FIG. However, in this cross-sectional view, hatching is omitted.
  • 5A and 5B are a plan view and a side view of the valve body 40, respectively.
  • FIG. 6 is a development view of the shaft portion 60 that is a component of the switching valve 30.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a positional relationship that can be taken by the valve body 40 of the switching valve 30 and the raw water outlet 32b
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the switching valve 30 taken along line VIII-VIII in FIG.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the configuration of the switching valve 30.
  • the switching valve 30 is divided into a switching valve main body 30 a and a drive unit 30 b by an isolation plate 38.
  • the switching valve main body 30a includes an isolation plate 38, a casing 31, a valve body 40, and the like.
  • the housing 31 is a member that functions as a valve box of the switching valve main body 30a by being fixed to the isolation plate 38.
  • the valve body 40 is a member having the shape shown in FIGS. 5A and 5B. That is, the valve body 40 is a substantially cylindrical member. Further, in the inside of the valve body 40, five raw water flow paths 41a communicating between the upper surface and the side surface of the valve body 40, and a flow for washing drainage communicating between the lower surface and the side surface of the valve body 40 are provided. A path 41b is provided.
  • the opening on the side surface and the opening on the upper surface side of the valve body 40 of the raw water channel 41a are referred to as the side surface opening and the upper surface side opening of the raw water channel 41a, respectively.
  • the opening on the side surface and the opening on the lower surface side of the valve body 40 of the cleaning / drainage channel 41b are referred to as the side surface opening and the lower surface side opening of the cleaning / drainage channel 41b, respectively. .
  • Each raw water channel 41a provided in the valve body 40 is a channel having a diameter (inner diameter) substantially equal to that of the raw water inlet 32a. Further, as shown in FIGS. 5A and 5B, the five raw water flow paths 41a have the same shape.
  • the washing drainage channel 41b provided in the valve body 40 is a channel having a larger channel cross-sectional area than the raw water channel 41a (in this embodiment, a circular channel having an inner diameter of approximately 2.5 times). ).
  • the six channels in the valve body 40 (the five raw water channels 41a and the washing drain channel 41b) have an equiangular interval (that is, an interval of 60 °) between the centers of adjacent two side surface side openings. It is formed to become.
  • the side surface of the valve body 40 is provided with an O-ring groove (with a groove shape) that covers each side-side opening, and the valve body 40 has an O-ring attached to each O-ring groove. It is accommodated in the housing 31 in a state.
  • a stem 45 for rotating and vertically moving the valve body 40 within the housing 31 is attached to the center of the valve body 40.
  • the stem 45 extends through the opening (bearing portion) of the isolation plate 38 into the drive unit 30b, and the opening of the isolation plate 38 moves the stem 45 up and down while maintaining airtightness and watertightness. And can be rotated.
  • the drive unit 30b of the switching valve 30 is a unit for vertically moving and rotating the valve body 40 in the switching valve main body 30a (housing 31). As shown in FIG. 4, the drive unit 30 b includes a housing 50, a piston 53, and a shaft unit 60.
  • the housing 50 includes a cylindrical cylinder portion 52, a top cover 51 that closes the upper end of the cylinder portion 52, and the like.
  • the top cover 51 is provided with a compressed air introduction port 51a into which compressed air is introduced when the piston 53 is moved downward.
  • the isolation plate 38 that forms the lower surface of the drive unit 30b is provided with a compressed air introduction port 38a into which compressed air is introduced when the piston 53 is moved upward.
  • the piston 53 is obtained by sealing the lower end of a cylindrical member 53b having an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the cylinder portion 52 with a disk-shaped member 53a.
  • O-ring grooves are provided around the upper side and the lower side of the member 53b of the piston 53, and the piston 53 has a housing 50 (cylinder portion) in a state where the O-ring is fitted in each O-ring groove. 52).
  • a plurality (six in this embodiment) of cam followers 54 are attached at equal angular intervals.
  • the shaft portion 60 is a cylindrical member fixed to the housing 50 (top cover 51).
  • a cam groove 61 having a shape as shown in FIG. 6 is formed on the outer surface of the shaft portion 60.
  • the cam groove 61 on the outer surface of the shaft portion 60 is configured such that when the cam follower 54 located at the lower end of the cam groove 61 rises and reaches the upper end of the cam groove 61 along the cam groove 61, It has a shape in which the relative angle with respect to the portion 60 changes by 30 ° in a certain direction. Further, when the cam follower 54 positioned at the upper end of the cam groove 61 descends along the cam groove 61 and reaches the lower end of the cam groove 61, the cam groove 61 has the same relative angle with respect to the shaft portion 60. Have a shape that changes by 30 °.
  • the switching valve 30 is determined so that the size of each part (the vertical length of the cam groove 61, the mounting angle of the valve body 40 with respect to the stem 45, etc.) satisfies the following conditions. (1) When the cam follower 54 is positioned at the lower end of the cam groove 61, the upper surface of the valve body 40 is positioned lower than the lower ends of the raw water outlets 32b provided in the housing 31 (see FIG. 4). ). (2) When the cam follower 54 is positioned at the upper end of the cam groove 61, the state shown in FIG. 7 to FIG. 9, that is, the side opening portions of the flow paths 41a and 41b in the valve body 40 are switched. It will be in the state which counters each raw
  • the control device is a device (a kind of computer) that controls the filtered water valve 27, the drain valve 28, and the switching valve 30 of the pressure filtration device 1.
  • the normal position refers to the position (see FIG. 4) of the valve body 40 in the casing 31 when the cam follower 54 is positioned at the lower end of the cam groove 61.
  • the backwash position is a position (see FIG. 9) of the valve body 40 in the housing 31 when the cam follower 54 is located at the upper end of the cam groove 61.
  • the backwashing position for a certain filtration chamber 12 is the side surface of the washing drainage channel 41b among the six kinds of backwashing positions in which the orientation of the valve body 40 (rotation angle in the housing 31) is different. This is the backwash position where the side opening faces the filtration chamber 12.
  • the filtering state is controlled by the control device.
  • the upper surface of the valve body 40 located at the normal position is lower than the lower ends of the raw water outlets 32b of the casing 31 (FIG. 4). Moreover, the shape of each raw
  • the state for filtration is the state where the filtered water valve 27 is open and the wastewater valve 28 is closed, as schematically shown in FIG. 10A, the water is supplied from each filtration chamber 12 to the water purification chamber 13.
  • the filtered water flows out from the filtered water outlet 22d through the filtered water pipe 22 (filtered water pipes 22b, 22c and 22a).
  • a predetermined backwash start condition for example, “the raw water was filtered for a specified time (for example, 24 to 48 hours)” or “the filtration resistance increased and reached the set value”
  • the control device performs a backwash process with the following content.
  • the control device first forms a “backwashing state in which the filtered water valve 27 is closed, the drainage valve 28 is closed, and the valve body 40 is located at a backwashing position for a certain filtration chamber 12”.
  • a first control process is performed.
  • the control performed on the switching valve 30 is usually a control for rotating the valve body 40 in the normal position by 30 ° and raising it to the backwash position (ie, at the lower end).
  • the piston 53 is lifted to the upper end).
  • the control performed on the switching valve 30 during the first control process is a control that positions the valve body 40 in the backwash position, even if the rotation angle of the valve body 40 is not 30 °. good.
  • the side opening portions of the flow paths 41a and 41b in the valve body 40 are It faces each raw water outlet 32b of the casing 31 (see FIG. 9).
  • the raw water channel 41a and the cleaning drainage channel 41b communicate with each other between the side surface and the upper surface of the valve body 40 and between the side surface and the lower surface of the valve body 40, respectively.
  • 41a has substantially the same shape.
  • the raw water flowing from the raw water chamber 11 into the switching valve main body 30a is the five raw water flow paths 41a of the valve body 40. And is evenly distributed to the five filtration chambers 12 excluding the filtration chamber 12 to be cleaned.
  • the raw water inlet 32b for supplying the raw water to the backwashing target filtration chamber 12 (raw water outlet 32b ) Is communicated with the drain pipe 24 by the cleaning drain passage 41b in the valve body 40. That is, since the raw water inlet is open (no raw water is introduced from the raw water inlet), the backwash target filtration chamber 12 is in a state where water can flow from the bottom to the top. And when both the filtered water valve 27 and the wastewater valve 28 are closed, the filtered water in the water purification chamber 13 cannot flow out to the filtered water pipe 22b side.
  • the backwashing target filtration chamber 12 is filtered by the filtered water from the five filtration chambers 12 excluding the backwashing target filtration chamber 12 as schematically shown in FIG. 10B. Is washed back and the washing wastewater from the backwashing target filtration chamber 12 flows out through the washing drainage channel 41 b (see FIG. 9) and the drainage pipe 24.
  • the control device that has completed the first control process described above waits for the backwashing time (for example, 6 to 7 minutes) preset as the backwashing time to elapse.
  • the backwashing time for example, 6 to 7 minutes
  • the control device controls the switching valve 30 (drive unit 30b) to lower the piston 53 positioned at the upper end to the lower end and then raise the piston 53 to the upper end.
  • this control hereinafter referred to as backwash destination change control
  • the valve body 40 is located at the backwash position for the filtration chamber 12 adjacent to the filtration chamber 12 after the backwash is completed. Wait for the backwash time to elapse.
  • the control device When the backwash time has elapsed, the control device again waits for the backwash time to elapse after performing the backwash destination change control.
  • the control device repeats the above control until the backwashing of all the filtration chambers 12 is completed. Then, when the backwashing of all the filtration chambers 12 is completed, the control device controls the switching valve 30 (drive unit 30b) to lower the piston 53 located at the upper end to the lower end and opens it.
  • the drain valve 28 is controlled so as to control.
  • the control device that has formed the above-described state (hereinafter referred to as a state for water discharge) by controlling the switching valve 30 and the water discharge valve 28 waits for a preset time (for example, 10 minutes) to elapse. To do. Then, the control device controls the filtered water valve 27 and the drain valve 28 so that the filtered water valve 27 is opened and the drain valve 28 is closed when the time has elapsed. That is, the control device performs control for returning the pressure filtration device 1 to a state in which the raw water is filtered (a state in which filtered water from the six filtration chambers flows out from the filtered water outlet 22d). And the control apparatus which finished the said control will be in the state which is monitoring that the backwashing start conditions are satisfy
  • a preset time for example, 10 minutes
  • the switching valve 30 according to the present embodiment As described above, if the switching valve 30 according to the present embodiment is used, the pressure filtration device 1 that can backwash each filtration chamber 12 with the filtrate from the other filtration chamber 12 can be manufactured. And when manufacturing the apparatus which has the same function as the pressure type filtration apparatus 1 without using the switching valve 30, one three-way valve or two two-way valves are provided on the raw water inlet side of each filtration chamber. Must-have. Therefore, if the switching valve 30 according to the present embodiment is used, the pressure type filtration device having N ( ⁇ 3) filtration chambers can be more easily (the number of required valve devices is smaller). Can be manufactured.
  • the pressure filtration device 1 described above includes a switching valve 30, six filtration chambers 12 arranged in a circle, and a raw water chamber 11 arranged in the center of the filtration chamber 12. And in the pressure type filtration apparatus 1, raw
  • the pressure-type filtration apparatus 1 functions as a filtered water path which introduces filtered water from the filtration chambers 12 other than the backwashing target filtration chamber 12 into the filtered water outlet (water collecting plate 15) of the backwashing target filtration chamber 12.
  • a water purification chamber 13 is provided.
  • the water purification chamber 13 is provided at the center of the six filtration chambers 12 (below the six filtration chambers 12; see FIG. 3). Therefore, in the pressure type filtration apparatus 1, the total amount of water filtered in the filtration chambers other than the backwashing target filtration chamber 12 during the backwashing process is supplied to the backwashing target filtration chamber 12.
  • the filtration device main body 10 of the pressure filtration device 1 has a raw water chamber 11, a plurality of filtration chambers 12 and the like arranged in a single shell 10 without any gaps. Therefore, the pressure-type filtration apparatus 1 is an apparatus that requires a smaller area than the pressure-type filtration apparatus that employs another configuration to equalize the raw water / filtered water to each filtration chamber.
  • the switching valve 30 described above can be variously modified.
  • the drive unit 30b of the switching valve 30 may be transformed into a unit in which the piston 53 moves up and down by hydraulic pressure, or a unit in which the piston 53 (stem 45) moves up and down by a motor.
  • the drive unit 30b is transformed into a unit that includes a vertical movement mechanism for moving the valve body 40 up and down and a rotation mechanism for rotating the valve body 40 that functions independently of the vertical movement mechanism. Also good.
  • the shape, number, and position of the raw water inlet 32a of the switching valve 30 may be any as long as the raw water can be supplied into the switching valve main body 30a from above the raw water outlet 32b. Therefore, for example, by changing the shape of the drive unit 30b, one relatively large raw water inlet 32a may be provided on the upper surface or side surface of the switching valve main body 30a.
  • the number of raw water outlets 32b of the switching valve 30 may be three or more.
  • the backwash flow rate of the switching valve 30 provided with the N raw water outlets 32b is the filtration rate during the backwashing process of each filtration chamber serving as the supply source of the backwashing filtered water (hereinafter referred to as the backwashing process). N-1 times the speed). Therefore, the number of raw water outlets 32b is determined based on the backwash flow rate required for backwashing of the filtration chamber and the backwashing process speed of each filtration chamber.
  • the switching valve 30 may be transformed into a device that can backwash the two filtration chambers 12 at the same time during the backwashing process.
  • a modification is achieved by, for example, arranging the valve body 40 into the valve body 40 ′ having the shape shown in FIGS. 11A and 11B, that is, the four raw water flow paths 41a and the two washing drainage streams. It can implement
  • the diameter of the raw water outlet 32b is approximately 2.5 times the diameter of the raw water inlet 32a, and the washing drainage flow path 41b of the valve body 40 in the switching valve 30 is provided.
  • the internal diameter is approximately 2.5 times the internal diameter of the raw water channel 41a.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the pressure filtration device 2
  • FIG. 13 is a top view of the pressure filtration device 2.
  • the pressure filtration device 2 includes six filtration chambers 70, raw water chambers 71, raw water pipes 80 for supplying raw water into the raw water chamber 71, and the like.
  • Each filtration chamber 70 of the pressure type filtration apparatus 2 is a filtration chamber (filter) having the same configuration in which a filter medium (anthracite, manganese sand, and filtration gravel in FIG. 12) is arranged on a water collecting plate 70c. As shown in FIG. 13, the six filtration chambers 70 of the pressure filtration device 2 are arranged in a circular shape centering on a portion composed of the raw water chamber 71, the switching valve 30 (switching valve main body 30 a), and the like. Yes.
  • the switching valve body 30a penetrates the raw water chamber 71 through the upper and lower surfaces thereof, and the raw water in the raw water chamber 71 enters the switching valve body 30a from each raw water inlet 32a.
  • a switching valve 30 is attached in an inflowing manner.
  • Each raw water outlet 32b of the switching valve main body 30a of the switching valve 30 is connected to a raw water inlet 70a of a specific filtration chamber 70 by piping, and is vertically below the opening 32c of the switching valve main body 30a.
  • a drain pipe 83 that extends and penetrates the water purification chamber 73 is attached.
  • the filtrate outlet 70 b of each filtration chamber 70 is connected to the water purification chamber 73.
  • One end of a filtered water pipe 81 a extending to the lower surface of the drainage chamber 72 is inserted into the water purification chamber 73 so as to accommodate the drainage pipe 83 therein.
  • the other end of the filtered water pipe 81b, one end of which functions as the filtered water port 81d, is connected to the portion of the filtered water pipe 81a above the upper surface of the filter medium in each filtration chamber 70.
  • a filtered water valve 76 is provided in the vicinity of the filtered water port 81d of the filtered water pipe 81b, and a part upstream of the filtered water valve 76 of the filtered water pipe 81b and the drain pipe 83 are provided with a drain valve 77.
  • the waste water pipe 82 communicates.
  • the pressure-type filtration device has six filtration chambers and is configured as a device in which one filtration chamber is back-washed during the backwashing process.
  • the flow rate required for backwashing (hereinafter referred to as backwashing flow rate) is 1000 m / day, and the filtration rate during the backwashing step (hereinafter referred to as filtration rate during the backwashing step) is 200 m. This is because it is assumed to be / day. That is, when the backwashing flow rate and the filtration rate during the backwashing process are the above values, the flow rate (filtered water amount) necessary for backwashing of one filtration chamber can be secured with filtrated water from the five filtration chambers.
  • the pressure-type filtration device has six filtration chambers and is configured as a device in which one filtration chamber is backwashed during the backwashing process.
  • the number may not be six, and the number of filtration chambers backwashed during the backwashing process may not be one.
  • Compressed air inlet 38 ... Isolation plate 40 . Valve element 41a ... Raw water channel 41b ... For washing drainage Flow path 45 ... Stem 52 ; Cylinder part 53 ... Piston 54 ... Cam follower 60 ; Shaft part 61 ... Cam groove 70a ... Raw water inlet 70b ... Filute water outlet 70c ... Water collecting plate

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Abstract

　複数個のろ過室を備えた圧力式ろ過装置を構築するための切換え弁。切換え弁（３０）は、原水流入口（３２ａ）から内部に供給された原水を、Ｎ個の原水流出口（３２ｂ）から排出する状態と、内部に供給された原水を、弁体（４０）内のＮ－１個の原水用流路（４１ａ）を介してＮ－１個の原水流出口（３２ｂ）から排出し、残りの１つの原水流出口（３２ｂ）を弁体（４０）内の洗浄排水用流路（４１ｂ）を介して開口部（３２ｃ）から排出する状態とを取り得る構成を有する。

Description

切換え弁
　本発明は、切換え弁に係り、特に、複数個のろ過室を備えた圧力式ろ過装置を構築するために使用される切換え弁に関する。
　原水をろ過により浄化するためのろ過装置として、圧力式ろ過装置（密閉型のろ過装置）が知られている。圧力式ろ過装置の性能を維持するためには、ろ材の洗浄およびろ材粒子の安定のための捨水を定期的に行う必要がある。ろ材の洗浄方法の一つに逆流洗浄（以下、逆洗）がある。
　そのため、複数の圧力式ろ過装置を、各圧力式ろ過装置を他の圧力式ろ過装置より得られたろ過水により逆洗できるように組み合わせたシステム（例えば、特許文献１参照）が開発されている。
特開２００３－９３８０８号公報
　上記システムは、その構築に、多数の弁装置（三方弁等）を必要とするものとなっている。
　そこで、本発明の課題は、それを用いることにより、複数個のろ過室を備えた、各ろ過室を個別に洗浄可能な圧力式ろ過装置を、より簡単に（必要とされる弁装置の数がより少ない形で）構築できる切換え弁を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の、複数個のろ過室を備えた圧力式ろ過装置のための切換え弁は、円筒状の側壁部と前記側壁部の上端を覆う蓋部と前記側壁部の下端を覆う底部とを有する弁箱であって、前記側壁部に、各ろ過室の原水導入口と個別に接続されるべきＮ個の原水流出口が前記側壁部の中心に対してＮ回対称となるように設けられており、前記底部に、洗浄排水を排出するための洗浄排水口が設けられており、前記蓋部又は前記側壁部の各原水流出口よりも上方の部分に、ろ過すべき原水を弁箱内に導入するための１個又は複数の原水流入口が設けられている弁箱と、前記弁箱内に、上下運動及び回転可能に収容された円柱状の弁体と、前記弁体の弁箱内での上下位置及び向きを制御する位置制御手段とを備える。そして、本発明の切換え弁における前記弁箱は、前記弁体の上面位置が、前記Ｎ個の原水流出口の下端よりも低い第１位置まで前記弁体を下降させることが可能な形状を有し、前記弁体内には、前記弁体の上面位置が第２位置である場合に前記弁箱の前記Ｎ個の原水流出口と対向し得るように前記弁体の側面に開口したＮ個の流路が、設けられており、前記Ｎ個の流路の一部は、前記弁体の側面と下面とを連通する洗浄排水用流路であり、前記Ｎ個の流路中の、洗浄排水用流路ではない各流路は、前記弁体の側面と上面とを連通する原水用流路であり、前記位置制御手段は、前記弁体の上面位置が前記第１位置となるように、前記弁体の弁箱内での上下位置を制御する機能と、前記弁体の上面位置が前記第２位置となり、且つ、前記洗浄排水用流路の前記弁体の側面における開口部が前記弁箱の所望の原水流出口と対向するように、前記弁体の弁箱内での上下位置及び向きを制御する機能とを有する。
　すなわち、本発明の切換え弁は、以下の状態を取り得るものとなっている。
（１）　１個又は複数の原水流入口から切換え弁内に供給される原水を、Ｎ（≧３）個のろ過室に、各ろ過室の原水導入口から供給する状態（弁体の上面が第１位置に位置している状態）
（２）　ｍ（ｍは、Ｎ／２よりも小さな自然数；通常、１）個のろ過室の原水導入口と洗浄排水口とを連通し、切換え弁内に供給される原水を、残りのＮ－ｍ個のろ過室に、各ろ過室の原水導入口から供給する状態（弁体の上面位置が第２位置となり、洗浄排水用流路の弁体側面における開口部が弁箱の所望の原水流出口と対向している状態）
　従って、本発明の切換え弁を用いておけば、Ｎ個のろ過室を備え、ｍ個のろ過室を他のＮ－ｍ個のろ過室からのろ過水で逆洗可能な圧力式ろ過装置を、多数の弁装置を用いなくても構築（製造）することができる。
　本発明の切換え弁を実現する際、位置制御手段として、前記弁体の上面位置が前記第１位置から前記第２位置までの範囲内を移動するように、前記弁体を上下運動させる上下駆動手段と、前記弁体の上下運動を弁体の中心軸回りの回転運動に変換し、前記弁体の一回の往復運動で“３６０／Ｎ”度だけ前記弁体を回転させる運動変換手段と、を含む手段を採用し、前記弁体は、前記上下駆動手段により上昇されてその上面位置が前記第２位置となった場合に前記弁体の側面に開口したＮ個の流路が前記Ｎ個の原水流出口と対向するように前記弁箱内に収容されているようにしておいても良い。
　上記のような機能／構成を有する位置制御手段中の運動変換手段、上下駆動手段としては、様々な手段を採用すること出来る。例えば、運動変換手段として、前記弁体及び前記弁箱のいずれか一方に対して固定された、その側面にカム溝が設けられている円筒状部材と、前記円筒状部材のカム溝内を移動するように、前記弁体及び前記弁箱のいずれか他方に対して固定されたカムフォロアとを含む手段を採用しても良い。また、上下駆動手段として、空気圧、油圧、又はモーターにより、前記弁体に上下運動させる手段（例えば、弁体と共に上下運動及び回転するピストンを空気圧又は油圧によりシリンダ内で上下させることにより、弁体に上下運動させる手段や、弁体と共に上下運動及び回転する軸をモーターによって上下させることにより、弁体に上下運動させる手段）を採用しても良い。
　本発明の切換え弁を用いれば、複数個のろ過室を備えた圧力式ろ過装置を、従来よりも簡単に（必要とされる弁装置の数が従来よりも少ない形で）、構築（製造）することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る切換え弁を用いて製造された圧力式ろ過装置の上面図である。 図２は、圧力式ろ過装置の正面図である。 図３は、圧力式ろ過装置の内部構造の説明図である。 図４は、切換え弁の中心を通る平面で切った切換え弁の断面図である。 図５Ａは、切換え弁内の弁体の平面図である。 図５Ｂは、弁体の側面図である。 図６は、切換え弁の構成要素であるシャフト部の展開図である。 図７は、切換え弁の構成の説明図である。 図８は、切換え弁の、図７におけるVIII－VIII線矢視断面図である。 図９は、切換え弁の構成の説明図である。 図１０Ａは、圧力式ろ過装置のろ過工程時における原水等の経路の説明図である。 図１０Ｂは、圧力式ろ過装置の逆洗工程時における原水等の経路の説明図である。 図１０Ｃは、圧力式ろ過装置の捨水工程時における原水等の経路の説明図である。 図１１Ａは、逆洗工程時に同時に２個のろ過室を逆洗できる切換え弁用の弁体の平面図である。 図１１Ｂは、図１１Ａに示した弁体の構成の説明図である。 図１２は、切換え弁を用いて製造できる圧力式ろ過装置の断面図である。 図１３は、図１２に示した圧力式ろ過装置の上面図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
　図１に、本発明の一実施形態に係る切換え弁３０を用いて製造された圧力式ろ過装置１の上面図を示す。また、図２、図３に、それぞれ、圧力式ろ過装置１の正面図、圧力式ろ過装置１の内部構造の説明図を示す。
　圧力式ろ過装置１は、自己逆流洗浄型ろ過池の原理を応用した圧力式ろ過装置である。図１～図３に示してあるように、圧力式ろ過装置１は、ろ過装置本体１０、原水管２０、ろ過水管２２ａ～２２ｃ、捨水管２３等を備える。
　原水管２０（図３）は、ろ過装置本体１０により浄水処理する水（以下、原水と表記する）を、ろ過装置本体１０に供給するための管である。ろ過装置本体１０は、原水管２０を介して供給された原水をろ過して、原水のろ過結果（以下、ろ過水と表記する）を、ろ過水管２２ａの開口端であるろ過水出口２２ｄ（図２）から流出させる装置である。図１及び図３に示してあるように、ろ過装置本体１０内には、原水室１１、６つのろ過室１２及び浄水室１３が設けられている。また、ろ過装置本体１０の上面中央部には、本実施形態に係る切換え弁３０が取り付けられている。
　本実施形態に係る切換え弁３０は、圧力式ろ過装置１（ろ過装置本体１０）用のものとして開発した六方弁である。図３に示してあるように、切換え弁３０は、ろ過装置本体１０の外郭１０ａ内に収容された切換え弁本体部３０ａと、外郭１０ａから突出した駆動部３０ｂとにより構成されている。
　切換え弁本体部３０ａは、有底有蓋円筒状の弁箱内を、円柱状の弁体４０が上下動及び回転するユニット（弁装置）である。図３に示してあるように、切換え弁本体部３０ａの弁箱の側面上部には、６つの原水流入口３２ａが等角度間隔で設けられている。また、切換え弁本体部３０ａの弁箱側面の各原水流入口３２ａよりも下方の部分には、６つの原水流出口３２ｂが等角度間隔で設けられている。さらに、切換え弁本体部３０ａの下面には、洗浄排水の流出口として機能（詳細は後述）する開口部３２ｃが設けられており、この開口部３２ｃには、鉛直下方に、ろ過装置本体１０の外郭１０ａ外まで伸びた排水管２４が接続されている。
　切換え弁３０（切換え弁本体部３０ａ及び駆動部３０ｂ）の詳細説明を行う前に、ここで、圧力式ろ過装置１の、切換え弁３０以外の構成を説明する。
　原水室１１（図３）は、原水管２０により原水が供給される部分（容器）である。この原水室１１の形状（原水室１１の構成要素である、切換え弁本体部３０ａが挿嵌される隔壁の形状等）は、原水管２０により供給された原水の流出口が、切換え弁本体部３０ａの原水流入口３２ａとなるように、定められている。更に、原水流入口３２ａから切換え弁本体部３０ａに供給された原水の流出口は、切換え弁本体部３０ａの６つの原水流出口３２ｂのみとなるように、定められている。
　各ろ過室１２（図３）は、集水板１５（ろ材１２ａを支持し、ろ過水を集水し、逆洗水を分散させる目的でストレーナ等を配した仕切板）上に、ろ材１２ａを配置したユニットである。尚、本実施形態に係るろ過室１２は、集水板１５が、ろ過水流出口として機能するものである。また、図３には、アンスラサイト、マンガン砂及びろ過砂利をろ材１２ａとして示してあるが、ろ材１２ａは、原水に含まれる不純物を取り除くためのもので、ろ材１２ａの種類、粒子径、均等係数等は除去対象の成分、濃度により、決定される。
　図１に示してあるように、各ろ過室１２は、ろ過装置本体１０（外郭１０ａ）の内部空間の主要部分を、ろ過装置本体１０の中心から放射状に６等分した形状を有している。切換え弁３０は、各ろ過室１２に対応する１つの原水流出口３２ｂのみから原水を供給できるように、ろ過装置本体１０に取り付けられている。
　浄水室１３（図３）は、ろ過装置本体１０内の、６つのろ過室１２内部の集水板１５よりも下方の空間である。図示してあるように、この浄水室１３内には、排水管２４を内部に収容した形で、切換え弁本体部３０ａの下面まで伸びたろ過水管２２ｂの一端が挿入されている。このろ過水管２２ｂの、ろ材１２ａの上面より上方の部分には、ろ過装置本体１０の外郭１０ａ外までほぼ水平に伸びたろ過水管２２ｃの一端が接続されている。ろ過水管２２ｃの他端には、ろ過水管２２ａが接続されており、圧力式ろ過装置１による原水のろ過工程時、各ろ過室１２から浄水室１３内に供給されたろ過水は、ろ過水管２２ｂ、２２ｃ及び２２ａをこの順に通って、ろ過水出口２２ｄから流出する。
　尚、ろ過水を、ろ材１２ａの上面よりも上方の位置まで上昇させてから流出しているのは、何らかの要因により原水の供給量が低下しても、各ろ過室１２内に、ろ材１２ａを覆う量の水が存在しているようにするためである。
　図２に示してあるように、ろ過水管２２ａのろ過水出口２２ｄ近傍の部分には、ろ過水出口２２ｄからのろ過水の流出をＯＮ／ＯＦＦするためのろ過水弁２７が設けられている。ろ過水管２２ａは、ろ過水弁２７よりも上流側の部分で、捨水管２３により排水管２４と接続されている。捨水管２３の途中には、ろ過水管２２ａ内を流れるろ過水を排水管２４から流出させる際に開けられる捨水弁２８が設けられている。
　以下、図４、図５Ａ、図５Ｂ、図６～図９を用いて、切換え弁３０の構成を説明する。尚、図４は、切換え弁３０の中心を通る平面で切った切換え弁３０の断面図である。ただし、この断面図は、ハッチングを省略したものとなっている。図５Ａ、図５Ｂは、それぞれ、弁体４０の平面図及び側面図である。図６は、切換え弁３０の構成要素であるシャフト部６０の展開図である。図７は、切換え弁３０の弁体４０と原水流出口３２ｂとが取り得る位置関係の説明図であり、図８は、切換え弁３０の、図７におけるVIII－VIII線矢視断面図である。図９は、切換え弁３０の構成の説明図である。
　図４に示してあるように、切換え弁３０は、隔離プレート３８によって切換え弁本体部３０ａと駆動部３０ｂとに分割されている。
　まず、切換え弁本体部３０ａの構成を説明する。図４に示してあるように、切換え弁本体部３０は、隔離プレート３８、筐体３１、弁体４０等から構成されている。
　筐体３１は、隔離プレート３８に対して固定されることにより、切換え弁本体部３０ａの弁箱として機能する部材である。
　筐体３１の側面上部には、同一直径の円状の６つの原水流入口３２ａが、等角度間隔に設けられている。筐体３１側面の、各原水流入口３２ａよりも下方の部分には、同一直径の円状の６つの原水流出口３２ｂが等角度間隔で設けられている。この原水流出口３２ｂの直径は、原水流入口３２ａの直径よりも大きくなっている（本実施形態では、原水流入口３２ａの直径のほぼ２．５倍）。そして、筐体３１は、図示してあるように、内部に収容した弁体４０が、弁体４０の上面が各原水流出口３２ｂの下端よりも低くなる位置まで下降し得る形状を有している。
　弁体４０は、図５Ａ及び図５Ｂに示した形状を有する部材である。すなわち、弁体４０は、概略円柱状の部材となっている。また、弁体４０の内部には、弁体４０の上面と側面との間を連通する５つの原水用流路４１ａ、及び、弁体４０の下面と側面との間を連通する洗浄排水用流路４１ｂが設けられている。以下、原水用流路４１ａの弁体４０の側面側の開口部、上面側の開口部のことを、それぞれ、原水用流路４１ａの側面側開口部、上面側開口部と表記する。同様に、洗浄排水用流路４１ｂの弁体４０の側面側の開口部、下面側の開口部のことを、それぞれ、洗浄排水用流路４１ｂの側面側開口部、下面側開口部と表記する。
　弁体４０内に設けられている各原水用流路４１ａは、原水流入口３２ａと直径（内径）がほぼ等しい流路である。また、図５Ａ及び図５Ｂに示してあるように、５つの原水用流路４１ａは、同一形状を有している。
　弁体４０内に設けられている洗浄排水用流路４１ｂは、流路断面積が原水用流路４１ａよりも大きな流路（本実施形態では、内径がほぼ２．５倍の円状流路）である。弁体４０内の６つの流路（５つの原水用流路４１ａ及び洗浄排水用流路４１ｂ）は、隣接する２つの側面側開口部の中心間隔が、等角度間隔（つまり、６０°間隔）となるように形成されている。また、弁体４０の側面には、各側面側開口部を覆う形状のＯリング溝（あり溝形状のもの）が設けられており、弁体４０は、各Ｏリング溝にＯリングを装着した状態で筐体３１内に収容されている。
　図４に示してあるように、弁体４０の中心部には、弁体４０を筐体３１内で回転及び上下動させるためのステム４５が取り付けられている。このステム４５は、隔離プレート３８の開口部（軸受部）を通って駆動部３０ｂ内まで伸びており、隔離プレート３８の開口部は、気密性及び水密性を維持した状態でステム４５を上下動及び回転させることが出来るものとなっている。
　次に、切換え弁３０の駆動部３０ｂについて説明する。切換え弁３０の駆動部３０ｂは、切換え弁本体部３０ａ（筐体３１）内の弁体４０を上下動及び回転させるためのユニットである。図４に示してあるように、駆動部３０ｂは、筐体５０、ピストン５３、及び、シャフト部６０を備えている。
　筐体５０は、円筒状のシリンダ部５２、シリンダ部５２の上端を塞ぐトップカバー５１等から構成されている。トップカバー５１には、ピストン５３を下方へ移動させる際に圧縮空気が導入される圧縮空気導入口５１ａが設けられている。また、駆動部３０ｂの下面を成す隔離プレート３８には、ピストン５３を上方へ移動させる際に圧縮空気が導入される圧縮空気導入口３８ａが設けられている。
　ピストン５３は、シリンダ部５２の内径よりも僅かに小さな外径を有する円筒状の部材５３ｂの下端を、ディスク状の部材５３ａで封止したものである。ピストン５３の部材５３ｂの上部側の周囲及び下部側の周囲には、Ｏリング溝が設けられており、ピストン５３は、各Ｏリング溝にＯリングが嵌め込まれた状態で筐体５０（シリンダ部５２）内に挿入されている。
　ピストン５３（部材５３ｂ）の上端近傍には、複数（本実施形態では、６つ）のカムフォロア５４が等角度間隔に取り付けられている。
　シャフト部６０は、筐体５０（トップカバー５１）に対して固定された円筒状部材である。シャフト部６０の外側面には、図６に示したような形状のカム溝６１が形成されている。
　すなわち、シャフト部６０の外側面上のカム溝６１は、カム溝６１の下端に位置しているカムフォロア５４が上昇してカム溝６１に沿ってカム溝６１の上端に至ると、カムフォロア５４のシャフト部６０に対する相対角度が或る方向に３０°だけ変化する形状を有している。また、カム溝６１は、カム溝６１の上端に位置しているカムフォロア５４がカム溝６１に沿って下降してカム溝６１の下端に至ると、カムフォロア５４のシャフト部６０に対する相対角度が同じ方向に３０°だけ変化する形状を有している。
　そして、切換え弁３０は、各部のサイズ（カム溝６１の上下方向の長さ、ステム４５に対する弁体４０の取り付け角度等）が以下の条件を満たすように定められたものとなっている。
（１）カムフォロア５４がカム溝６１の下端に位置しているときに、弁体４０の上面が、筐体３１に設けられている各原水流出口３２ｂの下端より低い位置となる（図４参照）。
（２）カムフォロア５４がカム溝６１の上端に位置しているときに、図７～図９に示した状態、すなわち、弁体４０内の各流路４１ａ、４１ｂの側面側開口部が、切換え弁本体部３０ａの各原水流出口３２ｂと対向する状態となる。
　以下、圧力式ろ過装置１の機能を説明する。尚、以下の説明において、制御装置とは、圧力式ろ過装置１のろ過水弁２７、捨水弁２８及び切換え弁３０の制御を行う装置（一種のコンピュータ）のことである。通常位置とは、カムフォロア５４がカム溝６１の下端に位置している場合における弁体４０の筐体３１内での位置（図４参照）のことである。逆洗位置とは、カムフォロア５４がカム溝６１の上端に位置している場合における弁体４０の筐体３１内での位置（図９参照）のことである。また、或るろ過室１２用の逆洗位置とは、弁体４０の向き（筐体３１内での回転角度）が異なる６種の逆洗位置の中の、洗浄排水用流路４１ｂの側面側開口部が当該ろ過室１２を向いている逆洗位置のことである。
　圧力式ろ過装置１による原水のろ過工程時には、ろ過水弁２７が開き、捨水弁２８が閉じ、弁体４０が通常位置に位置しているように、ろ過水弁２７、捨水弁２８及び切換え弁３０が制御装置により制御される。以下、ろ過水弁２７が開き、捨水弁２８が閉じ、弁体４０が通常位置に位置している状態のことを、ろ過用状態と表記する。
　通常位置に位置している弁体４０の上面は、筐体３１の各原水流出口３２ｂの下端より低い位置にある（図４）。また、各原水流出口３２ｂの形状は、同一である。従って、上記ろ過用状態が形成されている場合、６つの原水流入口３２ａを介して原水室１１から切換え弁本体部３０ａ内に流入した原水が、６つの原水流出口３２ｂによって６つのろ過室１２に均等に分配されることになる。
　そして、ろ過用状態は、ろ過水弁２７が開き、捨水弁２８が閉じている状態であるので、図１０Ａに模式的に示したように、各ろ過室１２から浄水室１３に供給されたろ過水が、ろ過水管２２（ろ過水管２２ｂ、２２ｃ及び２２ａ）を通ってろ過水出口２２ｄから流出されることになる。
　所定の逆洗開始条件、例えば、『原水のろ過を規定時間（例えば、２４～４８時間）行った』、あるいは『ろ過抵抗が上昇し、設定値に到達した』といったような逆洗開始条件が満たされた場合、制御装置は、以下の内容の逆洗工程を行う。
　制御装置は、まず、『ろ過水弁２７が閉じ、捨水弁２８が閉じ、或るろ過室１２用の逆洗位置に弁体４０が位置している逆洗用状態』を形成するための第１制御処理を行う。この第１制御処理時に、切換え弁３０に対して行われる制御は、通常、通常位置にある弁体４０を、３０°回転させると共に上昇させて逆洗位置に位置させる制御（つまり、下端に位置しているピストン５３を上端まで上昇させる制御）である。ただし、第１制御処理時に切換え弁３０に対して行われる制御は、弁体４０を逆洗位置に位置させる制御であれば、弁体４０の回転角度が、３０°ではない制御であっても良い。
　或るろ過室１２（以下、洗浄対象ろ過室１２と表記する）用の逆洗位置に弁体４０が位置している場合、弁体４０内の各流路４１ａ、４１ｂの側面側開口部は、筐体３１の各原水流出口３２ｂと対向している（図９参照）。また、原水用流路４１ａ、洗浄排水用流路４１ｂは、それぞれ、弁体４０の側面と上面との間、弁体４０の側面と下面との間を連通しており、各原水用流路４１ａは、ほぼ同一形状を有している。
　従って、洗浄対象ろ過室１２用の逆洗位置に弁体４０が位置している場合、原水室１１から切換え弁本体部３０ａ内に流入する原水は、弁体４０の５つの原水用流路４１ａを通って、洗浄対象ろ過室１２を除いた５つのろ過室１２に均等に分配される。
　また、逆洗対象ろ過室１２用の逆洗位置に弁体４０が位置している場合、逆洗対象ろ過室１２の原水導入口（逆洗対象ろ過室１２に原水を供給する原水流出口３２ｂ）が、弁体４０内の洗浄排水用流路４１ｂによって排水管２４に連通される。すなわち、逆洗対象ろ過室１２は、原水導入口が開放されている（原水導入口から原水が導入されていない）が故に、下から上へ水が流れ得る状態となる。そして、ろ過水弁２７及び捨水弁２８の双方が閉じられていると、浄水室１３内のろ過水は、ろ過水管２２ｂ側に流出し得ない。
　従って、上記逆洗用状態が形成されると、図１０Ｂに模式的に示したように、逆洗対象ろ過室１２を除いた５つのろ過室１２からのろ過水によって、逆洗対象ろ過室１２が逆洗されて、逆洗対象ろ過室１２からの洗浄排水が、洗浄排水用流路４１ｂ（図９参照）及び排水管２４を介して外部に流出されることになる。
　上記内容の第１制御処理を終えた制御装置は、逆洗を行う時間として予め設定されている逆洗時間（例えば、６～７分）が経過するのを待機する。
　逆洗時間が経過した場合、制御装置は、上端に位置しているピストン５３を下端まで下げてから上端まで上昇させる制御を、切換え弁３０（駆動部３０ｂ）に対して行う。この制御（以下、逆洗先変更制御と表記する）が行われると、逆洗が終わったろ過室１２の隣のろ過室１２用の逆洗位置に、弁体４０が位置するので、制御装置は、逆洗時間が経過するのを待機する。
　逆洗時間が経過した場合、制御装置は、再び、逆洗先変更制御を行ってから逆洗時間が経過するのを待機する。
　制御装置は、全てのろ過室１２の逆洗が完了するまで、上記のような制御を繰り返す。そして、制御装置は、全てのろ過室１２の逆洗が完了した場合には、上端に位置しているピストン５３を下端まで下げる制御を切換え弁３０（駆動部３０ｂ）に対して行うと共に、開弁するように捨水弁２８を制御する。
　切換え弁３０及び捨水弁２８に対して上記制御が行われると、『ろ過水弁２７が閉じ、捨水弁２８が開き、弁体４０が通常位置に位置している状態』が形成される。従って、図１０Ｃに模式的に示したように、６つのろ過室からのろ過水が、捨水管２３を通って排水管２４から流出されるようになる。
　切換え弁３０及び捨水弁２８の制御により、上記状態（以下、捨水用状態と表記する）を形成した制御装置は、予め設定されている時間（例えば、１０分）が経過するのを待機する。そして、制御装置は、当該時間が経過したときに、ろ過水弁２７が開き、捨水弁２８が閉じるように、ろ過水弁２７及び捨水弁２８を制御する。すなわち、制御装置は、圧力式ろ過装置１を、原水のろ過を行う状態（６つのろ過室からのろ過水がろ過水出口２２ｄから流出される状態）に戻すための制御を行う。そして、当該制御を終えた制御装置は、逆洗開始条件が満たされるのを監視している状態となる。
　以上、説明したように、本実施形態に係る切換え弁３０を用いておけば、各ろ過室１２を、他のろ過室１２からのろ過水により逆洗可能な圧力式ろ過装置１を製造できる。そして、圧力式ろ過装置１と同様の機能を有する装置を切換え弁３０を用いずに製造する場合、各ろ過室の原水導入口側に、１個の三方弁又は２個の二方弁を設けなくてはならない。従って、本実施形態に係る切換え弁３０を用いておけば、Ｎ（≧３）個のろ過室を備えた圧力式ろ過装置を、より簡単に（必要とされる弁装置の数がより少ない形で）製造することが出来る。
　尚、上記した圧力式ろ過装置１は、切換え弁３０と円状に配置された６つのろ過室１２と、それらのろ過室１２の中央部に配置された原水室１１とを備えている。そして、圧力式ろ過装置１では、各ろ過室１２へ、切換え弁本体部３０ａに設けられている同形状の原水流出口３２ｂから原水が供給される（図９参照）。従って、圧力式ろ過装置１では、ろ過工程時に各ろ過室１２にほぼ均一量の原水が供給されることになる。
　また、圧力式ろ過装置１は、逆洗対象ろ過室１２以外のろ過室１２からのろ過水を逆洗対象ろ過室１２のろ過水流出口（集水板１５）に導入するろ過水経路として機能し得る浄水室１３を備える。そして、この浄水室１３は、６つのろ過室１２の中央部（６つのろ過室１２の真下；図３参照）に設けられている。従って、圧力式ろ過装置１では、逆洗工程時に逆洗対象ろ過室１２以外のろ過室でろ過された水の総和が逆洗対象ろ過室１２へ供給されることになる。
　さらに、圧力式ろ過装置１のろ過装置本体１０は、１つの外郭１０内に、原水室１１、複数のろ過室１２等を隙間無く並べたものとなっている。従って、圧力式ろ過装置１は、他の構成を採用して各ろ過室への原水／ろ過水の均等化を図った圧力式ろ過装置よりも、設置に必要な面積が少ない装置となる。
　《変形形態》
　上記した切換え弁３０は、各種の変形を行うことが出来るものである。例えば、切換え弁３０の駆動部３０ｂを、油圧によりピストン５３が上下動するユニットや、モーターによってピストン５３（ステム４５）が上下動されるユニットに変形しても良い。また、駆動部３０ｂを、弁体４０を上下動させるための上下動機構と当該上下動機構とは独立して機能する弁体４０を回転させるための回転機構とを備えたユニットに変形しても良い。
　切換え弁３０の原水流入口３２ａの形状、数及び位置は、原水流出口３２ｂよりも上方から切換え弁本体部３０ａ内に原水を供給できるものであれば良い。従って、例えば、駆動部３０ｂの形状を変更することにより、１個の比較的に大きな原水流入口３２ａを、切換え弁本体部３０ａの上面や側面に設けても良い。
　切換え弁３０の原水流出口３２ｂの数は、３つ以上であれば良い。ただし、Ｎ個の原水流出口３２ｂを備えた切換え弁３０の逆洗流量は、逆洗用のろ過水の供給源となる各ろ過室の逆洗工程時におけるろ過速度（以下、逆洗工程時ろか速度と表記する）のＮ－１倍となる。従って、原水流出口３２ｂの数は、ろ過室の逆洗に必要とされる逆洗流量と各ろ過室の逆洗工程時ろか速度とに基づき定められる。
　切換え弁３０を、逆洗工程時に同時に２個のろ過室１２を逆洗できる装置に変形しても良い。尚、そのような変形は、例えば、弁体４０を、図１１Ａ及び図１１Ｂに示した形状の弁体４０′、すなわち、その内部に、４つの原水用流路４１ａと２つの洗浄排水用流路４１ｂとが設けられている弁体４０′に変更することにより実現できる。
　上記したように、切換え弁３０には、原水流出口３２ｂの直径が原水流入口３２ａの直径のほぼ２．５倍となっており、切換え弁３０内の弁体４０の洗浄排水用流路４１ｂの内径が、原水用流路４１ａの内径のほぼ２．５倍となっている構成が採用されている。切換え弁３０にそのような構成を採用しているのは、逆洗工程時に、洗浄排水用流路４１ｂ及び原水流出口３２ｂの流路抵抗（図９参照）により、逆洗対象ろ過室１２内を逆流するろ過水量が制限されることを防ぐためである。また、逆洗工程時に所要量のろ過水をろ過室１２内を逆流させるために、洗浄排水用流路４１ｂと原水用流路４１ａの断面積比率を、上記したものより大きな／小さな値としても良い。
　切換え弁３０を用いて、図１２及び図１３に示した構成を有する圧力式ろ過装置２を製造しても良い。尚、図１２は、圧力式ろ過装置２の断面図であり、図１３は、圧力式ろ過装置２の上面図である。
　以下、この圧力式ろ過装置２の構成を説明する。図１２及び図１３に示してあるように、圧力式ろ過装置２は、６つのろ過室７０、原水室７１、原水を原水室７１内に供給するための原水管８０等を備えている。
　圧力式ろ過装置２の各ろ過室７０は、集水板７０ｃ上にろ材（図１２では、アンスラサイト、マンガン砂及びろ過砂利）を配置した、同一構成のろ過室（ろ過器）である。図１３に示してあるように、圧力式ろ過装置２の６つのろ過室７０は、原水室７１、切換え弁３０（切換え弁本体部３０ａ）等からなる部分を中心に、円状に配置されている。
　図１２に示してあるように、原水室７１には、その上下面を切換え弁本体部３０ａが貫通し、且つ、原水室７１内の原水が各原水流入口３２ａから切換え弁本体部３０ａ内に流入する形で、切換え弁３０が取り付けられている。切換え弁３０の切換え弁本体部３０ａの各原水流出口３２ｂは、配管により特定のろ過室７０の原水導入口７０ａと接続されており、切換え弁本体部３０ａの開口部３２ｃには、鉛直下方に伸びて浄水室７３を貫通する排水管８３が取り付けられている。
　各ろ過室７０のろ過水流出口７０ｂは、浄水室７３に接続されている。浄水室７３内には、排水管８３を内部に収容した形で、排水室７２の下面まで伸びたろ過水管８１ａの一端が挿入されている。ろ過水管８１ａの、各ろ過室７０内のろ材上面よりも上方の部分には、一端がろ過水口８１ｄとして機能するろ過水管８１ｂの他端が接続されている。ろ過水管８１ｂのろ過水口８１ｄ近傍の部分には、ろ過水弁７６が設けられており、ろ過水管８１ｂのろ過水弁７６よりも上流側の部分と排水管８３とは、捨水弁７７を備えた捨水管８２によって連通されている。
　切換え弁３０をこのような形で用いても、各ろ過室に、原水、逆洗用のろ過水が均等に供給される圧力式ろ過装置２を実現することが出来る。
　各実施形態に係る圧力式ろ過装置を、ろ過室の数が６個であり、逆洗工程時に１個のろ過室が逆洗される装置として構成してあるのは、各圧力式ろ過装置の開発時に、逆洗に必要とされる流速（以下、逆洗流速と表記する）が１０００ｍ／日であり、逆洗工程時におけるろ過速度（以下、逆洗工程時ろ過速度と表記する）が２００ｍ／日であることを想定したためである。すなわち、逆洗流速及び逆洗工程時ろ過速度が上記値である場合、５つのろ過室からのろ過水で、１つのろ過室の逆洗に必要な流速（ろ過水量）を確保できる。そのため、各実施形態に係る圧力式ろ過装置を、ろ過室の数が６個であり、逆洗工程時に１個のろ過室が逆洗される装置として構成しているのであるが、ろ過室の数は、６個でなくても良いし、逆洗工程時に逆洗されるろ過室の数も１個でなくても良い。
　１，２・・・圧力式ろ過装置
　１０・・・外郭
　１１，７１・・・原水室
　１２ａ・・・ろ材
　１２，７０・・・ろ過室
　１３，７３・・・浄水室
　１５・・・集水板（ろ過水流出口）
　１８・・・メンテナンス口
　２０，８０・・・原水管
　２２ａ～２２ｃ，８１ａ，８１ｂ・・・ろ過水管
　２２ｄ・・・ろ過水出口
　２３，８２・・・捨水管
　２４，８３・・・排水管
　２７，７６・・・ろ過水弁
　２８，７７・・・捨水弁
　３０・・・切換え弁
　３０ａ・・・本体部
　３０ｂ・・・駆動部
　３１，５０・・・筐体
　３２ｃ・・・開口部
　３２ａ・・・原水流入口
　３２ｂ・・・原水流出口
　３８ａ，５１ａ・・・圧縮空気導入口
　３８・・・隔離プレート
　４０・・・弁体
　４１ａ・・・原水用流路
　４１ｂ・・・洗浄排水用流路
　４５・・・ステム
　５２・・・シリンダ部
　５３・・・ピストン
　５４・・・カムフォロア
　６０・・・シャフト部
　６１・・・カム溝
　７０ａ・・・原水導入口
　７０ｂ・・・ろ過水流出口
　７０ｃ・・・集水板

Claims (5)

  1. 　複数個のろ過室を備えた圧力式ろ過装置のための切換え弁において、
    　円筒状の側壁部と前記側壁部の上端を覆う蓋部と前記側壁部の下端を覆う底部とを有する弁箱であって、前記側壁部に、各ろ過室の原水導入口と個別に接続されるべきＮ個の原水流出口が前記側壁部の中心に対してＮ回対称となるように設けられており、前記底部に、洗浄排水を排出するための洗浄排水口が設けられており、前記蓋部又は前記側壁部の各原水流出口よりも上方の部分に、ろ過すべき原水を弁箱内に導入するための１個又は複数の原水流入口が設けられている弁箱と、
    　前記弁箱内に、上下運動及び回転可能に収容された円柱状の弁体と、
    　前記弁体の弁箱内での上下位置及び向きを制御する位置制御手段と、
    　を備え、
    　前記弁箱は、前記弁体の上面位置が、前記Ｎ個の原水流出口の下端よりも低い第１位置まで前記弁体を下降させることが可能な形状を有し、
    　前記弁体内には、前記弁体の上面位置が第２位置である場合に前記弁箱の前記Ｎ個の原水流出口と対向し得るように前記弁体の側面に開口したＮ個の流路が、設けられており、
    　前記Ｎ個の流路の一部は、前記弁体の側面と下面とを連通する洗浄排水用流路であり、
    　前記Ｎ個の流路中の、洗浄排水用流路ではない各流路は、前記弁体の側面と上面とを連通する原水用流路であり、
    　前記位置制御手段は、前記弁体の上面位置が前記第１位置となるように、前記弁体の弁箱内での上下位置を制御する機能と、前記弁体の上面位置が前記第２位置となり、且つ、前記洗浄排水用流路の前記弁体の側面における開口部が前記弁箱の所望の原水流出口と対向するように、前記弁体の弁箱内での上下位置及び向きを制御する機能とを有する
    　ことを特徴とする切換え弁。
  2. 　前記位置制御手段は、
    　前記弁体の上面位置が前記第１位置から前記第２位置までの範囲内を移動するように、前記弁体を上下運動させる上下駆動手段と、
    　前記弁体の上下運動を弁体の中心軸回りの回転運動に変換し、前記弁体の一回の往復運動で“３６０／Ｎ”度だけ前記弁体を回転させる運動変換手段と、
    　を含み、
    　前記弁体は、前記上下駆動手段により上昇されてその上面位置が前記第２位置となった場合に前記弁体の側面に開口したＮ個の流路が前記Ｎ個の原水流出口と対向するように前記弁箱内に収容されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の切換え弁。
  3. 　前記運動変換手段は、前記弁体及び前記弁箱のいずれか一方に対して固定された、その側面にカム溝が設けられている円筒状部材と、前記円筒状部材のカム溝内を移動するように、前記弁体及び前記弁箱のいずれか他方に対して固定されたカムフォロアとを含む
    　ことを特徴とする請求項２に記載の切換え弁。
  4. 　前記上下駆動手段は、空気圧、油圧、又はモーターにより、前記弁体に上下運動させる
    　ことを特徴とする請求項２又は３に記載の切換え弁。
  5. 　前記洗浄排水用流路が、前記原水用流路よりも断面積が大きな流路である
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の切換え弁。
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