JP2007100842A - 自動給水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝達流路を切換弁で切り換えた状態において切換弁の高いシール性を維持し、伝達流路に流体抵抗による影響の少ない切換弁を有する自動給水装置を提供する。
【解決手段】弁本体２０の第一平坦面３３に、切換弁１９を構成する回転弁体２２をシールパッキン３２及び摺動部材２１を介して摺接させる。その際、回転弁体２２の第二平坦面３８に、溝流路３９、４０を取り囲む条溝４２、４３を各々形成し、条溝４２、４３にシールリング４４、４５を嵌着する。
【選択図】図２

Description

本発明は、田畑等を灌漑するための自動給水装置に関するものであり、さらに詳しくは、伝達流路を切換弁で切り換えた状態において切換弁の高いシール性を維持し、伝達流路に流体抵抗による影響の少ない切換弁を有する自動給水装置に関するものである。

従来、田畑等を灌漑する為に各種の自動給水装置が使用されているが、その中に灌漑用水の供給を行う給水装置と、水位情報を取り込むセンサー装置と、給水装置を自動制御による開閉や手動による開閉といった制御方法を変更する切換装置とからなるものがあった。この給水装置は、流入する流体の流体圧力を給水装置の開閉の駆動に利用するものがあり、流体圧力の伝達経路の切り換えを切換装置である切換弁で行うことにより、給水装置の開閉の駆動をセンサー装置と連動させて水位に応じて自動的に開閉を行う自動制御状態と、手動による閉状態と、手動による開状態とを選ぶことができるものがあった。このとき、切換弁の作動が不確実であれば給水装置の作動も不確実となるため、自動給水装置に用いられる切換弁には円滑な伝達経路の切り換えと各制御の状態における高いシール性が求められていた。

従来の切換弁としては図９及び図１０に示すような多方弁などがあった（例えば、特許文献１参照）。この構成は、多数のポート１０１が設けられたケーシング１０２と、ケーシング１０２の内部底面上に固定的に配置されるスペーサ１０３と、スペーサ１０３に重ねて配置される固定ディスク１０４と、固定ディスク１０４に重ねて配置される回転ディスク１０５とを有し、回転ディスク１０５の停止位相毎に連通流路を切り換える多方弁であって、ケーシング１０２の内部底面に密接してケーシング１０２およびスペーサ１０３間の切換流路１０７をシールする下面側パッキン１０６がスペーサ１０３の下面に設けられるとともに、固定ディスク１０５の下面に密接して固定ディスク１０５およびスペーサ１０３間の切換流路１０７をシールする上面側パッキン１０８がスペーサ１０３の上面に設けられた構成であった。このときの多方弁のシールは、上面側パッキン１０８および下面側パッキン１０６で行われ、上面側パッキン１０８や下面側パッキン１０６は一体成形されたものであり、例えば下面側パッキン１０６は図１０に示すような各切換流路１０７の開口部の周りを囲むような形状で形成され、スペーサ１０３の下面に設けたパッキン溝１０９に取り付けられているものであった。その効果は、固定ディスク１０５とケーシング１０２との間にスペーサ１０３を配置してディスクシール面を保持するパッキンの平面形状ないし平面配置を単純化したために、回転ディスク１０５に発生する摺動トルクを低減させることができるものであった。

しかしながら、前記従来の多方弁のパッキンは、断面形状が方形の場合にはパッキンが変形し易いため安定したシール性を維持できなくなる恐れや、パッキンを摺動面のシールに用いると摺動部分の面積が大きくなり摺動トルク低減の効果はあまり得られないという問題があった。また、断面形状が円形の場合にはパッキンは各切換流路１０７の開口部の周りを囲むような形状で形成されているため、下面側パッキン１０６(上面側パッキン１０８も同様である)の分岐部１１０において、その根元はシール面積が極めて小さくなるために分岐部１１０のシール性は他の部分に比べて低く、水漏れが発生する恐れがある。また流体圧などにより下面側パッキン１０６が変形した場合には、分岐部１１０の部分に応力が加わり歪みが発生してシール性はより低下するため、特に下面側パッキン１０６を摺動面のシールに用いた場合は、摺動により下面側パッキン１０６が変形して水漏れが発生するという問題があった。

この問題点を解決したものとして、図１１に示すようなロータリーバルブがあった（例えば、特許文献２参照）。この構成は、第１バルブ半体１１１と第２バルブ半体１１２とを平坦面をもって摺動可能に対面させた状態で相対回転可能に並設し、各バルブ半体１１１、１１２にはポート１１３、１１８を一端に有する流路１１４、１１７をそれぞれ設けると共にその流路１１４、１１７の他端を前記平坦面に開口し、両バルブ半体１１１、１１２の相対回動によって流路１１４、１１７を断続させる構成とし、さらに前記一方のバルブ半体１１２の平坦面に流路１１７の開口端を取囲む条溝１１５が形成され、かつその条溝１１５に他方のバルブ半体１１１の平坦面に摺接可能なシールリング１１６が嵌着されてなるものであった。このとき第１バルブ半体１１１には前記平坦面に開口した流路１１４に連通し外部へと通じるポート１１３が側面に設けられ、第２バルブ半体１１２には前記平坦面に開口した流路１１７に連通し外部へと通じるポート１１８が上面に設けられていた。その効果は、シールリング１１６に余計な変形力が加わらず、シールリング１１６が他方のバルブ半体１１１の平坦面に均等な密着力をもって摺接されることにより、シールリング１１６による気密性が向上されるものであった。

特開２００４−７６８６９号公報 特開平２−２０３０８６号公報

しかしながら、前記従来のロータリーバルブは、第１バルブ半体１１１と第２バルブ半体１１２のそれぞれにポート１１３、１１８が設けられており、第１バルブ半体１１１と第２バルブ半体１１２とは相対回転、すなわち下部の第１バルブ半体１１１が固定されて第２バルブ半体１１２が回転することで流路１１４、１１７の切り換えを行うものであるため、回転する第２バルブ半体１１２に設けられたポート１１８には外部へと通ずる配管が接続されており（図示せず）、これが第２バルブ半体１１２の回転に応じて動くのでポート１１８に接続された配管が、第２バルブ半体１１２の回転に応じて動くように形成されていないと第２バルブ半体１１２は回転できなくなるという問題や、回転できるようにしていても接続された配管が回転の妨げになるという問題や、第２バルブ半体１１２の回転により配管の接続部分は緩み易くなり接続部分から水漏れが起こる恐れがあるという問題があった。また、従来のロータリーバルブは自動給水装置に用いることを想定していないため、配管が接続されるポート１１３、１１８の構成とその伝達流路が、自動給水装置における伝達流路の切り換えに適しておらず、このまま自動給水装置へ使用することはできないという問題があった。また、条溝１１５に嵌着されるシールリング１１６は通常Oリングなどの円形状であるのに対し、条溝１１５の形状は流体の切り換えを行う構成上、楕円形状であったり、楕円を婉曲した形状であるため、円形状のシールリングを嵌着するにはシールリング１１６が円形状に復元しようとするので組み立て作業が困難となり、円形状のシールリング１１６を楕円形状や楕円を婉曲した形状の条溝１１５に嵌着するとシールリング１１６に余計な応力がかかるため、シールリング１１６が変形や破損し易くなるという問題があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、伝達流路を切換弁で切り換えた状態において切換弁の高いシール性を維持し、伝達流路に流体抵抗による影響の少ない切換弁を有する自動給水装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するためになされた本発明の構成を図を参照して説明すると、複数の導水口２４、２６、２８、３０に各々連通する複数の開口部３４、３５、３６、３７が第一平坦面３３に開設された弁本体２０と、少なくとも二つの開口部３４、３５、３６、３７を連通させる溝流路３９、４０と大気連通された大気連通部４１とが第二平坦面３８に形成された回転弁体２２とを有し、弁本体２０の第一平坦面３３と回転弁体２２の第二平坦面３８とが摺接され、回転弁体２２が回転可能に設けられた切換弁１９と、水位変動を感知する水位センサー６０と、切換弁１９の切り換えにより流体の流れを変化させることにより、弁の手動開閉と、水位センサー６０の作動に応じて駆動する弁の自動開閉を行う本体１とを具備する自動給水装置において、切換弁１９を構成する回転弁体２２の第二平坦面３８に、溝流路３９、４０を取り囲む条溝４２、４３が各々形成され、条溝４２、４３に第一平坦面３３に摺接可能なシールリング４４、４５が嵌着されていることを第１の特徴とする。

また、前記自動給水装置に具備された切換弁１９が、側面に、第一導水口２４、第二導水口２６および第三導水口２８と、側面または下面に第四導水口３０とを備え、第一平坦面３３に、第一導水口２４に連通する第一開口部３４、第二導水口２６に連通する第二開口部３５、第三導水口２８に連通する第三開口部３６、第四導水口３０に連通する第四開口部３７とが同一円周線上に開設された弁本体２０と、自動給水装置が自動開閉状態において、第二平坦面３８に、第一開口部３４と第二開口部３５に連通し、楕円を婉曲した形状の第一溝流路３９が前記円周線に沿って設けられ、第三開口部３６と第四開口部３７に連通し、楕円を婉曲した形状の第二溝流路４０が前記円周線に沿って設けられ、また側面に設けられた大気開放孔７１に連通する大気連通部４１とが形成された回転弁体２２と、回転弁体２２の上部に、回転弁体２２とつまみ部４６とが共回転するように固定される切換つまみ２３とを有することを第２の特徴とする。

また、前記切換弁１９の弁本体２０に、その第一平坦面３３に開設された開口部３４、３５、３６、３７に連通する開口部３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａを有し、前記回転弁体２２の第二平坦面３８と摺接する摺動部材２１が固定されていることを第３の特徴とする。

また、前記溝流路３９、４０を取り囲む各々の条溝４２、４３に嵌着されるシールリング４４、４５が、条溝４２、４３と略同形状に形成されたことを第４の特徴とする。

さらに、前記自動給水装置が、入口流路３と入口流路３の開口部６に対向位置し、かつダイヤフラム１２またはピストンに保持された弁体１１と、ダイヤフラム１２またはピストンを保持すると共にダイヤフラム１２またはピストンの上部に一次圧室１８を形成し一次圧室１８と切換弁１９の第四導水口３０に連通する連通孔３１を有するボンネット１４と、開口部６よりも上流側に位置する入口流路３に一端を開口し他端を切換弁１９の第一導水口２４に連通させる第一導水管２５と、切換弁１９の第二導水口２６に連通する第二導水管２７と第三導水口２８に連通する第三導水管２９の間に介在し弁開放時には第二導水管２７および第三導水管２９を大気に開放し、一方、弁閉鎖時には第二導水管２７および第三導水管２９の大気開放を遮断する大気開放弁６６と、被制御水の水位変動に連動し該被制御水の上限水位において大気開放弁６６を閉塞し、また下限水位において大気開放弁６６を開放する水位センサー６０とを具備したことを第５の特徴とする。

本発明の自動給水装置は、切換弁１９が、回転弁体２２の第二平坦面３８に溝流路３９、４０を取り囲む条溝４２、４３が各々形成され、この条溝４２、４３に弁本体２０の第一平坦面３３に摺接可能なシールリング４４、４５が嵌着されていることにより、シールリング４４、４５は分岐部がなく条溝４２、４３の全周に亘って第一平坦面３３に均一に当接することができるため、従来品に比較して切換弁１９の高いシール性を維持することができる。また、シールリング４４、４５の断面は円形であることが望ましく、シールリング４４、４５は摺動部分に用いられるため円形であれば第一平坦面３３に対して線接触となり、摺動面のトルクを低減させ、摺動に対してシールリング４４、４５が変形しにくく、また流体圧力が高くても高いシール性が得られると共に長期間における高いシール性を維持するので好適である。尚、条溝４２、４３の溝の深さとシールリング４４、４５の関係は、断面が円形であればOリングの場合と同様に設定してもかまわない。

本発明における摺接とは、弁本体２０の第一平坦面３３と回転弁体２２の第二平坦面３８との間のみに限定されず、両者間に前記第一平坦面３３と同じ形状を有する摺動部材２１を介在させ、該摺動部材２１と第二平坦面３８との間における摺接も含まれるものとする。

本発明の自動給水装置の切換弁１９は、弁本体２０の側面に、第一導水口２４、第二導水口２６および第三導水口２８と、側面または下面に第四導水口３０とを備えた構成であり、すなわち回転弁体２２には導水口が設けられていない点がポイントである。このように形成することにより、導水口に接続される導水管は回転しない弁本体２０に接続されるため、導水管が回転弁体２２の回転をできなくしたり、回転の妨げになることがなく、回転弁体２２の回転によって導水管の接続部分に緩みが発生して水漏れが起こることがない。

また本発明では、弁本体２０の第一平坦面３３に、第一導水口２４に連通する第一開口部３４、第二導水口２６に連通する第二開口部３５、第三導水口２８に連通する第三開口部３６、第四導水口３０に連通する第四開口部３７とが同一円周線上に開設され、且つ自動給水装置が自動開閉状態において、回転弁体２２の第二平坦面３８に、第一開口部３４と第二開口部３５に連通し、楕円を婉曲した形状の第一溝流路３９が円周線に沿って設けられ、第三開口部３６と第四開口部３７に連通し楕円を婉曲した形状の第二溝流路４０が円周線に沿って設けられ、側面に設けられた大気開放孔７１に連通する大気連通部４１が設けられている構成であるため、自動給水装置の自動開閉モードでの作動が可能である。また、各開口部３４、３５、３６、３７と溝流路３９、４０と大気連通部４１とが同一円周線上に形成されているため、切換弁１９の回転弁体２２を回転させると、各開口部３４、３５、３６、３７と各溝流路３９、４０と大気連通部４１の伝達流路を切り換えることができ、これが自動給水装置を自動開閉モードと、手動による閉モードと、手動による開モードとに切り換えることができ、各モードにおいて自動給水装置を円滑に作動させることができる。

本発明の切換弁１９は、弁本体２０の第一平坦面３３に開設された各開口部３４、３５、３６、３７に連通する開口部３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａが設けられた摺動部材２１が弁本体２０に固定された構成（図４参照）にしても良い。前述したように、摺動部材２１を設けない場合は部品構成点数が少なくなるため好的であり、摺動部材２１を設けた場合、摺動部材２１を二次加工により表面粗さを低下させると共に良好な平滑度を得る際に加工がし易く加工手間を少なくすることができ、また摺動部材２１を摩擦係数が低く摺動特性の良い部材で形成することにより、回転弁体２２と摺動部材２１の摺動性を向上させることができるため好適である。尚、摺動部材２１の材質は、摩擦係数が低く摺動特性の良いものであれば特に限定されず、ポリビニリデンフルオライド（以下、ＰＶＤＦと記す）、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下、ＰＦＡと記す）、ＰＣＴＦＥなどのフッ素系樹脂や、ポリプロピレン（以下、ＰＰと記す）、ポリエチレン（以下、ＰＥと記す）、高密度ポリエチレンなどのオレフィン系樹脂や、ポリアセタール（以下、ＰＯＭと記す）、ポリスチレン（以下、ＰＳと記す）などが好適なものとして挙げられる。

本発明における回転弁体２２の第一溝流路３９、第二溝流路４０は、楕円を婉曲した形状に設けることにより、各開口部３４、３５、３６、３７から流入した流体は円滑に流れることができ、流体抵抗を低減させ、流体の滞留を防止するので好適である。

また、回転弁体２２の溝流路３９、４０を取り囲む条溝４２、４３に嵌着されるシールリング４４、４５は条溝４２、４３と略同形状に形成されることが好ましい。これはシールリング４４、４５を条溝４２、４３に嵌着するときに、シールリング４４、４５をほとんど変形させずに嵌着できるため、組立が容易となり、シールリング４４、４５に加わる応力を低減してシールリング４４、４５の変形を抑えることができ、シールリング４４、４５の長寿命化を図ることができる。

本発明の自動給水装置に用いられる水位センサー６０は、流体の水位を感知でき、感知した水位に応じて大気開放弁６６を開閉するような構成であれば特に限定されるものではなく、電気的にレーザーやスイッチや水の接触などで水位を感知する方法や、フロート６２を設けて水位の高さに応じて機械的に駆動するような構成にしてもかまわない。特に本発明のように、水位センサー６０にフロート６２を用いて、フロート６２の高さに応じて駆動する構成であれば、水位センサー６０を駆動するために電気などの動力を別途用意する必要がなく、シンプルな構成であるため誤作動や故障が起こりにくいため好適である。

本発明の実施形態において、弁体１１はダイヤフラム１２に連結された構造となっているが、これに限らず、弁体１１をピストンに連結し、ピストンを収容するシリンダーに一次圧室１８を形成する構造としてもよい。また、本実施形態では、本体１はアングル弁型に形成されているが、従来の自動給水装置のように弁座７の周りに放射状に給水するタイプに構成してもよく、特に限定されるものではない。

また本発明の実施形態において、フィルターエレメント５４を介して第一導水管２５の一端が入口流路３に開口するよう構成されているが、被制御水がごみ・異物等を含まない場合にはフィルターエレメント５４を設ける必要がなく、第一導水管２５の一端を直接入口流路３に開口するように設けても構わない。

本発明の本体１、切換弁１９の弁本体２０、回転弁体２２の材質は、必要な物性強度を有していれば特に限定されず、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＯＭ、ＰＳ、オレフィン系樹脂（ＰＰ、ＰＥ）、フッ素樹脂（ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＣＴＦＥ）などの熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂や、鋳鉄、炭素鋼、鉄合金、銅合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの金属などが挙げられる。

また、シールリング４４、４５の材質は、シール材として一般に使用されるものであれば特に限定されないが、機械的特性として圧縮永久ひずみの小さいものが好ましく、エチレン・プロピレン・ブタジエン共重合体、フッ素系エラストマーなどが挙げられる。

以上説明したような構成からなる本発明の自動給水装置は、以下のような格別の効果を奏する。
（１）自動給水装置の切換弁の回転弁体の第二平坦面に溝流路を取り囲む条溝を形成し、この条溝に第一平坦面に摺接可能なシールリングを嵌着したことにより、切換弁の高いシール性を維持した自動給水装置を得ることができる。
（２）切換弁の弁本体に第一導水口、第二導水口、第三導水口、第四導水口とを備え、第一平坦面に各導水口にそれぞれ連通する第一開口部、第二開口部、第三開口部、第四開口部とを同一円周線上に開設し、且つ自動給水装置が自動開閉状態において、回転弁体の第二平坦面に、第一開口部と第二開口部に連通する第一溝流路と、第三開口部と第四開口部に連通する第二溝流路と、側面に設けられた大気開放孔に連通する大気連通部とを設けたことにより、自動給水装置の伝達流路を自動開閉モードと、手動による閉モードと、手動による開モードとに切り換えることができ、各モードにおいて自動給水装置を円滑に作動させることができる。
（３）切換弁の溝流路を楕円を婉曲した形状にすることにより、各開口部から流入した流体は円滑に流れることができ、流体抵抗を低減させ、流体の滞留を防止することができる。
（４）切換弁の溝流路を取り囲む条溝に嵌着されるシールリングが、条溝と略同形状に形成されることにより、シールリングをほとんど変形させずに嵌着できるため、組立を容易にすることができ、シールリングに加わる応力を低減し、シールリングの長寿命化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明がこれら実施形態に限定されないことは言うまでもない。

図１は本発明に係る自動給水装置を示す縦断面図、図２は図１の切換弁を示す分解斜視図、図３は摺動部材が固定された状態の弁本体の一実施形態を示す平面図、図４は摺動部材が固定された状態の弁本体の一実施形態を示す分解斜視図、図５は回転弁体の一実施形態を示す底面図、図６は切換弁を『自動運転モード』にした状態を模式的に示す説明図、図７は切換弁を『手動閉モード』にした状態を模式的に示す説明図、図８は切換弁を『手動開モード』にした状態を模式的に示す説明図である。

図１乃至図５において、１はアングル弁型の本体であり、内部に設けられた隔壁２により区画された入口流路３と出口流路４を有し、かつ前記両流路の間に位置し入口流路３と連通するように配された弁室５を有している。また、隔壁２には入口流路３と弁室５とを連通する開口部６が設けられると共に、弁室５側の開口部６周りの隔壁２には弁座７が設けられている。さらに、出口流路４にはＬ字型継手８がストッパー９を介して、本体１に袋ナット１０を螺着させることによって、回転自在に装着されている。１１は弁体であり、開口部６に対向位置し、上部をダイヤフラム１２に保持された弁軸１３の下端部にナット等によって固定され、弁室５内を上下動可能に配置されている。１４はボンネットであり、弁室５の上部に位置し弁軸１３を保持しているサポート１５を介してダイヤフラム１２を本体１上部のフランジ部１６に挟持固定しており、中央部には弁軸１３を摺動自在に保持しているストロークリミッター１７が貫通して螺着され、また前記ダイヤフラム１２との間に一次圧室１８を形成している。

１９は流体の流れを切り換えることにより、自動給水装置を自動運転モード、手動閉モードまたは手動開モードの切り換えを行う切換弁である。切換弁１９は、弁本体２０、摺動部材２１、回転弁体２２、切換つまみ２３から形成され、その各々の構成は以下の通りである。

２０は複数の導水口を有する弁本体である。弁本体２０の側面には、第一導水管２５を介して後記フィルターエレメント５４に連通される第一導水口２４と、後記大気開放弁６６に第二導水管２７を介して連通される第二導水口２６と第三導水管２９を介して連通される第三導水口２８とを有している。また弁本体２０の下面には第四導水口３０が設けられ、第四導水口３０は前記ボンネット１４に形成された一次圧室１８に連通する連通孔３１と連通されている。また、弁本体２０の上部には、該導水口にそれぞれ連通する開口部が形成された後記摺動部材２１が、シールパッキン３２を介して固定されている。

２１は弁本体２０に固定されている摺動部材である。摺動部材２１の上面には平坦面７２が形成され、該平坦面７２には弁本体２０の第一平坦面３３に開設された開口部３４、３５、３６、３７と各々連通する開口部３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａが同一円周線上に位置するように開設されている。尚、開口部３７ａは、該同一円周線上で開口部３５ａと軸対称となる位置に開設されている。

２２は回転弁体である。回転弁体２２の下面は前記摺動部材２１の平坦面７２と摺接する第二平坦面３８となっており、第二平坦面３８には円周方向に１２０°の角度幅で該円周線に沿って楕円を婉曲した形状の第一溝流路３９と、円周方向に６０°の角度幅で該円周線に沿って楕円を婉曲した形状の第二溝流路４０と、回転弁体２２の側面に設けられた大気開放孔７１に連通する大気連通部４１とが該円周線上に位置するように設けられている。該溝流路３９、４０は、自動給水装置が自動開閉状態において、第一溝流路３９は開口部３４ａと開口部３５ａに連通し、第二溝流路４０は開口部３６ａと開口部３７ａに連通するように形成されている（図６参照）。また、第二平坦面３８には、第一溝流路３９を取り囲む条溝４２と、第二溝流路４０を取り囲む条溝４３がそれぞれ形成され、条溝４２には条溝４２と略同形状に形成されたシールリング４４が嵌着され、条溝４３には条溝４３と略同形状に形成されたシールリング４５が嵌着されている。

２３は切換つまみである。切換つまみ２３の上部にはつまみ部４６が設けられ、回転弁体２２の上部に設けられた凹部４７に嵌合する凸部４８が設けられており、つまみ部４６を回転させると一緒に回転弁体２２が共回転するように固定されている。

以上説明した切換弁１９は、まず摺動部材２１が弁本体２０に回動不能に固定され、回転弁体２２は摺動部材２１の平坦面７２と第二平坦面３８とで摺動して回転可能に設置され、次に切換つまみ２３を回転弁体２２に共回転するように固定することで形成される。この切換弁１９は自動運転モード、手動閉モード、手動開モードの切り換え機能を有している。

４９はボンネットに装着された円筒状のエア抜き弁であり、下部にエア流入口５０、上部にエア排出口５１を有し、その内部に比重が水に比べて小なる円柱状の遊動弁体５２が配置されている。エア流入口５０は前記一次圧室１８内とボンネット１４に設けられた連通孔５３で連通されている。図１からもわかるとおり、一次圧室１８を形成するボンネット１４の内部上面は、エア抜き弁４９に通じる連通孔５３に向かって、上向きに傾斜して設けられている。該上面をこのように傾斜して設けると、ボンネット１４内部に混入した空気は傾斜したボンネット１４上面に沿ってエア抜き弁４９へ移動し確実に排気される。これにより、一次圧室１８内のエアが切換弁１９へ流入することにより発生する作動不良を防ぐという効果が得られる。

５４はフィルターエレメントであり、前記開口部６よりも上流側の入口流路３に設けられ、内部に第一導水管２５と入口流路３とを連結する連通孔５５を有したアダプター５６、アダプター５６に嵌挿固定されたコイル間の間隙を通して水の濾過を行なうスプリング５７およびスプリング５７の上流側開放部を閉塞するキャップ５８からなり、アダプター５６を介してキャップナット５９により本体１に固定されている。

第一導水管２５の一端は前記アダプター５６に設けられた連通孔５５に連結されて入口流路３に開口し、他端は前記ボンネット１４に設けられた連通孔３１と第四導水口３０を介して連通できるようにされた切換弁１９の第一導水口２４に連結されている。

６０は水位センサーであり、フロートガイド６１に遊嵌されているフロート６２、フロート６２の上下に位置するフロートガイド６１に固定されているフロートストッパー６４、６５、およびフロートガイド６１の上部に係合されているアーム６３を介してフロートガイド６１と連結されている制御弁（本実施形態では制御弁として大気開放弁を使用しているので、以下大気開放弁と記す）６６を主構成部としてなる。フロート６２は比重が水よりも小なる材料にて円柱状に形成されており、水位の上下動に応じてフロートガイド６１に沿って上下する。フロートガイド６１には、フロート６２の上限位置を規定するフロートストッパー６４及び下限位置を規定するフロートストッパー６５が蝶ねじ等により、移動及び固定自在に装着されている。フロートストッパー６４、６５の間隔を狭くすると、水位の不感帯幅が小となる。すなわち、水位センサー６０は水位の上下動に即座に追従して作動することになる。一方、該間隔を広くすると、上記不感帯幅が大となり、微小な水位変動には追従せず大きな水位変動にのみ追従する。

大気開放弁６６は入口ポート６７と出口ポート６８とを有し、入口ポート６７は第二導水管２７と連結され、出口ポート６８は第三導水管２９と連結され、第二導水管２７、第三導水管２９は切換弁１９第二導水口２６、第三導水口２８に連結されている。大気開放弁６６の底部に設けられた大気開放ポート６９は前記アーム６３と係合している弁７０によって開閉されるよう構成されており、弁７０が開状態の場合には前記第二導水管２７、第三導水管２９を通過する水を大気に開放するようになっている。

次に本実施形態の作動について説明する。なお、本実施形態では第四導水口３０は切換弁１９の下面に設けられているが、流路の切り換え状態をわかり易くするために図６、図７、図８では第四導水口３０が側面にある状態で図示している。

図１は、切換弁１９を切換つまみ２３を用いて自動運転モードにした場合（図６の状態）である。この状態では、第一開口部３４に連通する開口部３４ａと第二開口部３５に連通する開口部３５ａが第一溝流路３９にて連通され、同様に開口部３６ａと開口部３７ａが第二溝流路４０にて連通され、大気連通部４１はいずれの開口部とも連通されていない。（摺動部材２１には二つの溝流路３９、４０は形成されてないが、わかり易く説明するために図示してある。）従って、第一導水口２４から開口部３４ａ、第一溝流路３９、開口部３５ａを経て第二導水口２６へと連通し、第三導水口２８から開口部３６ａ、第二溝流路４０、開口部３７ａを経て第四導水口３０へと連通した状態になっている。

図１では水田の水面が下がりフロート６２が下降して、大気開放弁６６が開状態になっている。図において、入口流路３に達した水は、開口部６、弁室５、出口流路４を通過して継手８から外部に流出する。一方、入口流路３に達した水の一部はフィルターエレメント５４のスプリング５７の微少な間隙を通過して濾過されたアダプター５６の連通孔５５より第一導水管２５に流れ、第一導水口２４から切換弁１９を経て第二導水口２６から第二導水管２７へと流れ、大気開放弁６６の入口ポート６７から大気開放弁６６内へ流れて大気開放ポート６９から外部へと放出される。したがって、一次圧室１８内の圧力Ｐ’は極端に減少し開口部６の上流側の圧力Ｐよりも小となり、弁体１１は圧力Ｐの作用によって上方へと押し上げられることから、開口部６が開放され自動給水装置は開状態となっている。

次に、水田に水が供給され、フロート６２が設定水面の上限位置に達すると、大気開放弁６６の弁７０が大気開放ポート６９を閉塞する。このとき第二導水管２７を通って入口ポート６７から大気開放弁６６に流入した水は、出口ポート６８から第三導水管２９に流れ、第三導水口２８から切換弁１９を経て第四導水口３０からボンネット１４に設けられた連通孔３１を通って一次圧室１８に流れる。一次圧室１８内が水で満たされると、水はボンネット１４に設けられた連通孔５３を通過しエア抜き弁４９へ流入する。水がエア抜き弁４９へ流入されると遊動弁体５２が浮力により上昇し、エア抜き弁４９内に水が満たされると遊動弁体５２がエア排出口５１をシールしエア抜き弁４９からの水の漏れを防ぐ。また、一次圧室１８に空気が混入した場合には、空気は傾斜が設けられたボンネット１４の上面にそって連通孔５３へ移動し、エア抜き弁４９の下方にあるエア流入口５０を通ってエア排出口５１より排出される。図中、破線で示されているように、大気開放弁６６内の弁７０が大気開放ポート６９を閉塞すると、圧力Ｐは直接一次圧室１８に作用するのでＰ’＝Ｐとなる。ダイヤフラム１２の有効受圧面積は、弁体１１の受圧面積よりも遙かに大きいので、弁体１１は下方に移動し弁座７に押圧され、自動給水装置は閉状態となる。

次に、切換弁１９が手動閉モードの場合（図７の状態）、開口部３４ａと開口部３７ａが第二溝流路４０にて連通され、開口部３５ａは第一溝流路３９に連通され、大気連通部４１は開口部３６ａと連通されている。これより、第一導水口２４から開口部３４ａ、溝流路４０、開口部３７ａを経て第四導水口３０へと連通し、第二導水口２６から開口部３５ａは第一溝流路と連通しているが水は流れず、第三導水口２８から第三開口部３６は大気連通部４１を経て大気開放孔７１に連通しているが水は流れない状態になっている。

このとき入口流路３に達した水の一部はフィルターエレメント５４のスプリング５７の微少な間隙を通過して濾過されたアダプター５６の連通孔５５より第一導水管２５に流れ、第一導水口２４から切換弁１９を経て第四導水口３０からボンネット１４に設けられた連通孔３１を通って一次圧室１８に流れる。したがって、自動給水装置は大気開放弁６６の弁７０が閉状態の場合と同じ作動をし、自動給水装置は閉状態となる。

次に、図１の破線で示された状態（閉状態）において切換弁１９を手動開モードにすると（図８の状態）、開口部３４ａは第二溝流路４０に連通され、開口部３５ａと開口部３６ａは第一溝流路３９にて連通され、開口部３７ａは大気連通部４１と連通されている。これより、第四導水口３０から開口部３７ａは大気連通部４１を経て大気開放孔７１に連通して大気開放され、第一導水口２４から開口部３４ａは第二溝流路４０と連通しているが第二溝流路４０のところで水は閉止され、第二導水口２６から開口部３５ａ、第一溝流路３９、開口部３６ａを経て第三導水口２８へと連通しているが水は流れない構成となる。

このとき入口流路３に達した水の一部はフィルターエレメント５４のスプリング５７の微少な間隙を通過して濾過されたアダプター５６の連通孔５５より第一導水管２５に流れ、第一導水管２５に流れた水は切換弁１９によって流路を遮断される。切換弁１９内では、ボンネット１４に設けられた連通孔３１と切換弁に設けられた大気開放孔７１が連通され、入口流路３に達した水が弁体１１を押し上げることで一次圧室１８内を満たす水が外気へ排出され、自動給水装置は開状態となる。

以上の作動によって、切換弁１９で伝達経路を変えることにより、自動開閉モードと、手動による閉モードと、手動による開モードとに切り換えることができる。また、切換弁１９が、回転弁体２２の第二平坦面３８に溝流路３９、４０を取り囲む条溝４２、４３が形成され、この条溝４２、４３に摺動部材２１の平坦面７２に摺接可能なシールリング４４、４５が、条溝４２、４３と略同形状に形成されて嵌着されていることにより、伝達経路を変えた状態において高いシール性を維持することができ、切換弁１９の切り換えにより摺動部材２１の平坦面７２と第二平坦面３８とを摺動させてもシールリング４４、４５は変形することがなく、長期に亘って良好なシール性を維持することができる。

本発明に係る自動給水装置を示す縦断面図である。 図１の切換弁を示す分解斜視図である。 摺動部材が固定された状態の弁本体の一実施形態を示す平面図である。 摺動部材が固定された状態の弁本体の一実施形態を示す分解斜視図である。 回転弁体の一実施形態を示す底面図である。 切換弁を『自動運転モード』にした状態を模式的に示す説明図である。 切換弁を『手動閉モード』にした状態を模式的に示す説明図である。 切換弁を『手動開モード』にした状態を模式的に示す説明図である。 従来の多方弁を示す縦断面図である。 従来の多方弁のスペーサを示す底面図である。 従来のロータリーバルブを示す縦断面図である。

符号の説明

１…本体
２…隔壁
３…入口流路
４…出口流路
５…弁室
６…開口部
７…弁座
８…継手
９…ストッパー
１０…袋ナット
１１…弁体
１２…ダイヤフラム
１３…弁軸
１４…ボンネット
１５…サポート
１６…フランジ部
１７…ストロークリミッター
１８…一次圧室
１９…切換弁
２０…弁本体
２１…摺動部材
２２…回転弁体
２３…切換つまみ
２４…第一導水口
２５…第一導水管
２６…第二導水口
２７…第二導水管
２８…第三導水口
２９…第三導水管
３０…第四導水口
３１…連通孔
３２…シールパッキン
３３…第一平坦面
３４…第一開口部
３４ａ…開口部
３５…第二開口部
３５ａ…開口部
３６…第三開口部
３６ａ…開口部
３７…第四開口部
３７ａ…開口部
３８…第二平坦面
３９…第一溝流路
４０…第二溝流路
４１…大気連通部
４２…条溝
４３…条溝
４４…シールリング
４５…シールリング
４６…つまみ部
４７…凹部
４８…凸部
４９…エア抜き弁
５０…エア流入口
５１…エア排出口
５２…遊動弁体
５３…連通孔
５４…フィルターエレメント
５５…連通孔
５６…アダプター
５７…スプリング
５８…キャップ
５９…キャップナット
６０…水位センサー
６１…フロートガイド
６２…フロート
６３…アーム
６４…フロートストッパー
６５…フロートストッパー
６６…大気開放弁
６７…入口ポート
６８…出口ポート
６９…大気開放ポート
７０…弁
７１…大気開放孔
７２…平坦面

Claims (5)

1. 複数の導水口に各々連通する複数の開口部が第一平坦面に開設された弁本体と、少なくとも二つの前記開口部を連通させる溝流路と大気連通された大気連通部とが第二平坦面に形成された回転弁体とを有し、前記弁本体の第一平坦面と前記回転弁体の第二平坦面とが摺接され、該回転弁体が回転可能に設けられた切換弁と、水位変動を感知する水位センサーと、前記切換弁の切り換えにより流体の流れを変化させることにより、弁の手動開閉と、水位センサーの作動に応じて駆動する弁の自動開閉を行う本体とを具備する自動給水装置において、前記切換弁を構成する前記回転弁体の第二平坦面に、前記溝流路を取り囲む条溝が各々形成され、該条溝に前記第一平坦面に摺接可能なシールリングが嵌着されていることを特徴とする自動給水装置。
2. 前記自動給水装置に具備された前記切換弁が、側面に、第一導水口、第二導水口および第三導水口と、側面または下面に第四導水口とを備え、第一平坦面に、前記第一導水口に連通する第一開口部、前記第二導水口に連通する第二開口部、前記第三導水口に連通する第三開口部、前記第四導水口に連通する第四開口部とが同一円周線上に開設された弁本体と、前記自動給水装置が自動開閉状態において、第二平坦面に、前記第一開口部と前記第二開口部に連通し楕円を婉曲した形状の第一溝流路が前記円周線に沿って設けられ、前記第三開口部と前記第四開口部に連通し、楕円を婉曲した形状の第二溝流路が前記円周線に沿って設けられ、また側面に設けられた大気開放孔に連通する大気連通部とが形成された回転弁体と、該回転弁体の上部に、該回転弁体とつまみ部とが共回転するように固定される切換つまみとを有することを特徴とする請求項１記載の自動給水装置。
3. 前記切換弁の弁本体に、その第一平坦面に開設された開口部に連通する開口部を有し、前記回転弁体の第二平坦面と摺接する摺動部材が固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動給水装置。
4. 前記溝流路を取り囲む各々の条溝に嵌着されるシールリングが、該条溝と略同形状に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の自動給水装置。
5. 前記自動給水装置が、入口流路と該入口流路の開口部に対向位置し、かつダイヤフラムまたはピストンに保持された弁体と、該ダイヤフラムまたはピストンを保持すると共に該ダイヤフラムまたはピストンの上部に一次圧室を形成し、該一次圧室と前記切換弁の第四導水口に連通する連通孔を有するボンネットと、前記開口部よりも上流側に位置する入口流路に一端を開口し他端を前記切換弁の第一導水口に連通させる第一導水管と、前記切換弁の第二導水口に連通する第二導水管と第三導水口に連通する第三導水管の間に介在し弁開放時には該第二導水管および第三導水管を大気に開放し、一方、弁閉鎖時には該第二導水管および第三導水管の大気開放を遮断する大気開放弁と、被制御水の水位変動に連動し、該被制御水の上限水位において前記大気開放弁を閉塞し、また下限水位において前記大気開放弁を開放する水位センサーとを具備したことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の自動給水装置。

Images