JP2012225159A - 真空式下水道システム - Google Patents

Abstract

【課題】仕切り弁（区間弁）としての機能と逆止弁としての機能、更に点検口としての機能も発揮できる真空下水道用弁を設置した真空式下水道システムを提供すること。
【解決手段】枝管１Ｂが本管１に合流する真空下水管を有する真空式下水道システムであって、枝管１Ｂが本管１に合流する合流部の本管１の上流側に仕切り弁機能と逆止弁機能を備えた真空下水道用弁１０を設けた。これにより真空下水道用弁１０の逆止弁機能により枝管１Ｂから本管に合流する汚水が本管１の上流側に逆流するのを防止できる。
【選択図】図１３

Description

本願発明は真空式汚水収集システムの汚水発生源から真空ステーションまでをつなぐ真空下水管の途中に取付けられる真空下水道用弁、該真空下水道用弁を真空下水管に設置した真空式下水道システムに関するものである。

図１は真空式下水道システムの構成例を示す概略図である。同図に示すように、各家庭１００や工場などから排出された汚水は、自然流下式の流入管１０１を通って地下に埋設された真空弁ユニット１０２内に流れ込む。該真空弁ユニット１０２内に汚水が所定量溜まると、真空弁１０３が開いて汚水が真空下水管１に吸い込まれ、真空ステーション１０４の集水タンク１０５に集められ、更に圧送ポンプ１０６によって図示しない下水処理場等に送られる。

真空下水管１には、維持管理用に区間弁（仕切り弁）と点検口（テストボール挿入口）を設けることになっている。真空式下水道収集システム技術マニュアル−２００２年度版（財団法人 下水道新技術推進機構発行）によると、区間弁は本管では４００ｍ以内の間隔で設け、枝管（図１の枝管１Ｂ）と本管（図１の真空下水管１）の合流点（図１ではＡ点）に設けるように定められている。一方点検口は区間弁の近傍及び約２００ｍ以内の間隔で設けるように定められている。

汚水が図２に示すように真空下水管１の枝管１Ｂから本管に流れ込む際、本管が枝管１Ｂの合流部Ａの上流側にわたって同じ真空度であるから、汚水１０７は本管の下流方向（矢印Ｃ方向）ばかりではなく、上流方向（矢印Ｄ方向）にも一部が流れてしまい、汚水のスムーズな流れを阻害し、管路損失が増大してしまう恐れがある。このため従来は、図３に示すように、真空下水管１に枝管１Ｂが合流する合流部Ａ等に逆流を防止する逆止弁１０８を取付けることが望ましかった。

特開平１０−１６８９９９号公報 特開平９−１４４１２０号公報

上記のように真空下水管１の本管に枝管１Ｂが合流する合流部で汚水が逆流するのを防止し、汚水の流れを円滑にするためには有効であるが、逆止弁を単体で取付けることがコスト高になるという問題があった。

本願発明は上述の点に鑑みてなされたもので、仕切り弁（区間弁）としての機能と逆止弁としての機能、更に点検口としての機能も発揮できる真空下水道用弁を設置した真空式下水道システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本願発明は、枝管が本管に合流する真空下水管を有する真空式下水道システムであって、前記枝管が本管に合流する合流部の該本管上流側に逆止弁機能を備えた真空下水道用弁を設けたことを特徴とする真空式下水道システムにある。

また、本願発明は上記真空式下水道システムにおいて、前記本管が多段リフト管と、該多段リフト管に接続された水平管で構成されたことを特徴とする。

また、本願発明は上記真空式下水道システムにおいて、前記水平管が０．１％程度の勾配を持つことを特徴とする。

また、本願発明は上記真空式下水道システムにおいて、前記真空下水道用弁が、仕切り弁機能と、逆止弁機能を備えていることを特徴とする。

また、本願発明は、枝管が本管に合流する真空下水管を有する真空式下水道システムであって、前記枝管が本管に合流する合流部の該枝管上流側に仕切り弁機能と、逆止弁機能を備えた真空下水道用弁を設けたことを特徴とする真空式下水道システムにある。

本願発明によれば、枝管が本管に合流する合流部の該本管上流側に逆止弁機能を備えた真空下水道用弁を設けたことにより、該真空下水道用弁の逆止弁機能により、枝管から本管に合流する汚水が本管上流側に逆流するのを防止することができる。

また、真空下水道用弁が、仕切り弁機能と、逆止弁機能を備えているので、真空式下水道システムの仕切り弁にも逆止弁にも同一構成の真空下水道用弁を使用できるので、真空式下水道システムを安価に構築できる。

また、上記真空式下水道収集システム技術マニュアルでは、枝管に対して本管の真空下水道管の口径が２倍以上である場合のみ水平合流が可能となっているが、ここでは、枝管が本管に合流する合流部の該枝管上流側に設けた真空下水道用弁を逆止弁として機能させることにより、本管からの汚水が枝管上流側に逆流するのを防止することができるので、本管が枝管の１．０倍以上２．０倍未満でも枝管を本管に合流させることができる。

真空式下水道システムの構成例を示す概略図である。 真空下水管の本管に枝管が合流する状態を示す図である。 真空下水管の本管に枝管が合流する合流部の本管の上流側に逆止弁を設けた例を示す図である。 本願発明に係る真空下水道用逆止弁の正面図である。 本願発明に係る真空下水道用逆止弁の側面図である。 本願発明に係る真空下水道用逆止弁の平面図である。 本願発明に係る真空下水道用逆止弁のフラップ弁体閉塞時の側断面図である。 本願発明に係る真空下水道用逆止弁の閉止機構の加圧部材を示す図である。 本願発明に係る真空下水道用逆止弁の閉止機構の構成部品を示す図である。 本願発明に係る真空下水道用逆止弁の閉止機構の締付け部を示す図である。 本願発明に係る真空下水道用逆止弁のフラップ弁体開放時の側断面図である。 本願発明に係る真空下水道用逆止弁の閉止機構の関節部の構成例を示す図である。 本願発明に係る真空下水道用逆止弁の使用例を示す図である。 本願発明に係る真空下水道用逆止弁の使用例を示す図である。 本願発明に係る真空下水道用逆止弁の使用例を示す図である。 本願発明に係る真空下水道用逆止弁の使用例を示す図である。

以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図４乃至図６は本願発明に係る真空下水道用逆止弁を示す図で、閉止機構を取付ける前の真空下水道用逆止弁の外観構成を示す図である。図４は正面図、図５は側面図、図６は平面図である。図示するように、本真空下水道用逆止弁１０は胴体１１を備え、該胴体１１には汚水流入口１２と汚水流出口１３が設けられ、汚水流入口１２に真空下水管（図示せず）の上流側を、汚水流出口１３に真空下水管の下流側を接続することにより、汚水流入口１２から胴体１１内に流れ込んだ汚水は下流側（矢印Ｅ方向）に向かって汚水流出口１３から流出し、その反対方向への汚水の流れは防止される。

胴体１１の上部には開口１４が設けられており、該開口１４は蓋体１５で覆われるようになっている。胴体１１と蓋体１５の間にはパッキン１６が介在し、複数本（図では１０本）のボルト１７で締め付けて、蓋体１５を胴体１１に固定している。蓋体１５には小孔１８が設けられ、該小孔１８を密閉するプラグ１９が設けられている（図７参照）。真空下水道用逆止弁１０の動作中、汚水流入口１２及び汚水流出口１３に接続された真空下水管１（図１参照）内には汚水と空気が流れており、且つ胴体１１は蓋体１５によって密閉されているので、胴体１１内上部の空気溜り室２０には常に空気がこもった状態が維持される。フラップ弁体２２を回動自在に支持するシャフト２１は空気溜り室２０の高い位置に設置されているから、真空下水道用逆止弁１０中を汚水が流れても、該汚水がシャフト２１まで到達することはなく、従って該シャフト２１に汚水中の夾雑物が絡まったり噛み込んだりすることはない。

上記構成の真空下水道用逆止弁１０において、通常の使用方法によれば、空気溜り室２０内にこもった空気が無くなる恐れがないが、特別の使用方法、即ち流れる汚水の気液比を小さくするように真空下水収集装置の使用方法を設計した場合は、空気溜り室２０内にこもった空気が殆ど無くなってしまう恐れがある。このような場合、真空下水道用逆止弁１０の蓋体１５に設けた小孔１８のプラグ１９を外して、該小孔１８に通気管（図示を省略）を接続すると共に、該通気管にバルブを接続し、該バルブを通して空気が少しずつ空気溜り室２０にもれるようにしておく。このようにすれば、たとえ気液比が小さく真空下水管１中を流れる空気の量が少なくなっても、その分バルブを通して空気が空気溜り室２０に供給でき、これによって空気溜り室２０内に常に所定量の空気を溜めておくことができ、前述のようにシャフト２１に汚水中の夾雑物が絡まったり噛み込んだりすることはなくなる。

図７は閉止機構を取付けた本願発明に係る真空下水道用逆止弁の内部構成を示す側断面図である。胴体１１内にはシャフト２１で回動自在に支持されたフラップ弁体２２が設けられている。このフラップ弁体２２は汚水流入口１２の端部に形成された弁座２３に密接に当接するようになっている。フラップ弁体２２は弁体に加わる圧力（液圧や空気圧等）により変形しない剛性を有し、且つ比重の大きい材料で構成し、その外面（少なくとも弁座２３に当接する外面）にはゴム材等の柔軟性を有する材料からなる柔軟材層が形成されている。また、フラップ弁体２２は弁座２３に当接している状態で汚水流入口１２の中心と汚水流出口１３の中心を結ぶ直線Ｌに対してθ°（θ＝３０°以上〜９０°未満（図ではθ≒６０°））の角度範囲で取付ける。即ち弁座２３の面傾斜角をθ°としている。これにより弁座２３のシール面にフラップ弁体２２の重量が作用し、逆止弁として汚水、空気の逆流を効果的に防止できるようになる。

本真空下水道用逆止弁は、フラップ弁体２２を閉止機構３０により、弁座２３に押圧して固定することにより、仕切り弁（区間弁）としての機能を果たすようになっている。閉止機構３０は、フラップ弁体２２を上から加圧（押圧）する加圧部材３１と、関節部３２と軸３３と、締付部材３４と、取っ手３５を備えている。加圧部材３１は図８に示すように、並行に配置された２本のアーム３６、３６に取付けられ、該アーム３６、３６の他端はシャフト２１に接続（連結）されている。即ち、加圧部材３１はアーム３６，３６及びシャフト２１を介して回動自在となっている。加圧部材３１の上面には一対の接続突起部３１ａ、３１ａが対向して設けられ、該接続突起部３１ａ、３１ａの間にロッド３７の一端を挿入し、図７に示すようにロッド３７の一端をピン３８を介して接続し、該ロッド３７の他端は軸３３の先端に取付けた第２ストッパー３９にピン４０を介して接続している。

軸３３の他端（後端）には図９（ａ）、図１０（ａ）に示すように、大径部３３ａが形成されており、該大径部３３ａの外周部にはネジ溝３３ｂが形成されている。そして大径部３３ａの端部に取っ手３５が装着固定（例えば、取っ手３５にボルト挿入孔を設け、該ボルト挿入孔に大径部３３ａの中心部に設けたボルトを捩じ込んで装着固定）されている。蓋体１５の上面所定位置には、軸３３が貫通する貫通孔２５が形成された円柱状の貫通部２４が形成されており、該貫通部２４の貫通孔２５を通って軸３３が配置されている。締付部材３４は軸３３を下降させ加圧部材３１でフラップ弁体２２を加圧（押圧）して固定するためのものである。締付部材３４は案内部材３４−２と該案内部材３４−２の上面にナット部材３４−１が固着された構成であり、該ナット部材３４−１は軸３３の大径部３３ａのネジ溝３３ｂに螺合するようになっている。貫通部２４の外周には、締付部材３４の案内部材３４−２の回転を案内する案内溝２４ａが形成され、該案内溝２４ａに案内部材３４−２の下端に形成された突部３４−２ａが係合して、締付部材３４が貫通部２４の周りを回転できるようになっている。

貫通部２４及び蓋体１５には、軸３３が貫通する貫通孔２５が形成されており、該貫通孔２５の内壁面に軸３３の表面に付着した異物を除去するスクレーパ２６、シールのためのＯリング等のシール部材２７が設けられている。スクレーパ２６はシール部材２７に対して上下又はその一方でもよい。なお、図８は閉止機構３０の加圧部材３１等の構成部品を示す平面図である。図９は閉止機構３０の関節部３２や軸３３部の構成部品を示す図で、図９（ａ）、（ｂ）は軸３３及び取っ手３５を、図９（ｃ）、（ｄ）はロッド３７を夫々示す。図１０は閉止機構の締付け部の構成を示す図、図１０（ａ）は締付け部の断面構成を、図１０（ｂ）は締付部材の平面構成を夫々示す。

上記構成の閉止機構３０を備えた本真空下水道用逆止弁１０において、図７に示すように、軸３３を胴体１１内に下降させ、締付部材３４のナット部材３４−１を軸３３の大径部３３ａの外周に形成されたネジ溝３３ｂに螺合させ、該締付部材３４（ナット部材３４−１）を回転させることにより、軸３３は関節部３２を介して加圧部材３１を押圧し、フラップ弁体２２を弁座２３面に固定する。これにより、本真空下水道用逆止弁１０は仕切り弁（区間弁）として機能する。

本真空下水道用逆止弁１０を逆止弁として機能させるときは、図１１に示すように、締付部材３４のナット部材３４−１と軸３３の大径部３３ａのネジ溝３３ｂとの螺合を解除し、取っ手３５を引くことにより軸３３をその先端に取付けた第２ストッパー３９が胴体１１の内壁面に到達するまで引き上げる。この状態で、締付部材３４のナット部材３４−１と軸３３の大径部３３ａの間に第１ストッパー４１を装着することにより、軸３３の落下を防止する。これにより、加圧部材３１は所定の位置に固定され、フラップ弁体２２はシャフト２１を支点として回動自在となることで弁座２３を開き、本真空下水道用逆止弁１０を逆止弁として機能する。また、フラップ弁体２２が全開動作した時に、加圧部材３１はフラップ弁体２２の開度を制限するストッパーとなる。第１ストッパー４１は半割りの筒体で構成され、上記のように締付部材３４のナット部材３４−１と軸３３の大径部３３ａの間に介在させ装着する。第１ストッパー４１は、上端部に取り付けたチェーン等の締付部材４１ａで軸３３の大径部３３ａに結び付けられている。

なお、閉止機構３０の関節部３２を加圧部材３１の接続突起部３１ａ、３１ａにピン３８を介して一端を接続したロッド３７で構成したが、関節部３２はこれに限定されるものではなく、例えば図１２に示すように、ロッド３７の一端をボール継ぎ手４２を介して揺動自在に加圧部材３１に接続した構成の関節部３２でもよい。

本真空下水道用逆止弁１０は、胴体１１から蓋体１５を取り外し、開口１４をテストボール挿入口とすることにより、点検口としても機能させることができる。

図１３は本願発明に係る真空下水道用逆止弁の使用例を示す図である。図示するように本管である真空下水管１が多段のリフト管１−１で構成される多段リフトに接続された水平管１−２とで構成され、該多段のリフト管１−１と水平管１−２の接続部に枝管１Ｂが合流し、図示しない真空ステーションに汚水を送水するシステムにおいて、この合流部の本管上流側に上記構成の真空下水道用逆止弁１０を配置する。このように、枝管１Ｂが本管の真空下水管１に合流する合流部の本管の上流側に上記仕切り弁機能と逆止弁機能を備えた真空下水道用逆止弁１０を設置することにより、該真空下水道用逆止弁１０の逆止弁機能により、真空下水管１内の汚水が逆流しないため、汚水の流をスムーズにすることが可能となる。即ち、本管の合流部の上流側に真空下水道用逆止弁１０を設置することにより、枝管１Ｂからの汚水が本管である真空下水管１内を逆流しないから、多段のリフト管１−１内に汚水が溜まることなく、管路損失を増大させることがない。また、フラップ弁体２２を弁座２３に固定させることにより仕切り弁として機能させることもできる。水平管１−２には、ある程度の勾配がある。例えば０．１％程度の勾配をもつ配管も含む。

図１４は本願発明に係る真空下水道用逆止弁の他の使用例を示す図である。従来は（上記「真空式下水道収集システム技術マニュアル」では）枝管１Ｂに対して本管の真空下水管１の口径が２倍以上である場合のみ水平合流が可能であったが、ここでは本管である真空下水管１の口径と、枝管１Ｂの口径が等しい場合であり、真空下水管１に枝管１Ｂが合流する合流部の枝管１Ｂ側に、上記仕切り弁機能と逆止弁機能を備えた真空下水道用逆止弁１０を設置している。このように枝管１Ｂ側に真空下水道用逆止弁１０を設置することにより、本管である真空下水管１内の汚水が枝管１Ｂに逆流しないため水平合流が可能となる。なお。図１４（ａ）は平面図、図１４（ｂ）はＡ矢視断面である。

図１５（ｂ）は本願発明に係る真空下水道用逆止弁の他の使用例を示す図である。従来、図１５（ａ）に示すように、真空下水管１の多段リフトを経て真空ステーションに集水するようになっている場合、エアロックを解除するため、多段リフト上流側に吸気管５２及びバルブ５１等を備えた自動吸気装置を設けている場合がある。この自動吸気装置は真空下水管１内の真空度が低下した場合に作動し、バルブ５１を開放して空気を吸引する。この吸引された空気により真空下水管１のエアロックが解除され、下流の高い真空度が多段リフトの上流に届くため、自動吸気装置は作動を停止してバルブ５１を閉じる。このようにしてエアロックが解除された真空下水管１内は、自動吸気装置で設定した真空度より高い真空度が得られる。

上記自動吸気装置が作動し、バルブ５１を開放して空気を吸引したとき、吸引した空気は図１５（ａ）の矢印Ｆで示すように下流側だけでなく上流側にも流れ、それに伴って汚水も逆流するという問題がある。そこで図１５（ｂ）に示すように、吸気管５２より上流側の真空下水管１に本願発明に係る真空下水道用逆止弁１０を設置する。これにより、バルブ５１の開放時の逆流を防止できる。また、真空下水道用逆止弁１０は仕切り弁として機能させることができるので、仕切り弁として使用することも可能である。

図１６（ｂ）は本願発明に係る真空下水道用逆止弁の他の使用例を示す図である。従来、図１６（ａ）に示すように、真空下水管１を経て汚水を真空ステーションに設置された集水タンク５５に集水する場合、真空下水管１のリフトによる損失を考え、配管を立ち上げず、集水タンク５５を地下（図でＧＬ地表面レベルを示す）に設置していた。そのため集水タンク５５を地下に設置する工事が必要となる。そこで図１６（ｂ）に示すように、真空下水管１の集水タンク５５に接続される部分をリフト配管とし、上流部に吸気管５２及びバルブ５１等備えた自動吸気装置を設け、その上流側の真空下水管１に本願発明に係る真空下水道用逆止弁１０を設置する。なお、図１６（ｂ）において、バルブ５１は、真空ステーションの電源を利用して電動弁と圧力センサーと制御装置の組み合わせとしてもよい。これにより、集水タンク５５に接続されるリフト配管１−２に生じる圧力損失を短時間で確実に低減することが可能となり、真空式下水道システムの汚水収集範囲を狭めることもなく、地下に集水タンク５５等の構造物を設置する必要がなくなる。この場合、真空下水道用逆止弁１０の設置位置に図１６（ａ）に示すように仕切り弁５３を設置する必要があるが、上記のように本真空下水道用逆止弁１０は仕切り弁としての機能も有しているから、別途仕切り弁を設ける必要がない。なお、図１６（ｂ）において、リフト配管１−２は多段のリフト配管としてもよい。

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

本願発明は、枝管が本管に合流する真空下水管を有する真空式下水道システムの枝管が本管に合流する合流部の本管上流側又は枝管上流側又は両方に逆止弁としての機能と仕切り弁としての機能を備えた真空下水道用弁を設けたことにより、汚水が合流部を経由して本管上流側及び枝管上流側に逆流するのを防止できる真空式下水道システムを安価に構築するのに利用することができる。

１０ 真空下水道用逆止弁
１１ 胴体
１２ 汚水流入口
１３ 汚水流出口
１４ 開口
１５ 蓋体
１６ パッキン
１７ ボルト
１８ 小孔
１９ プラグ
２１ シャフト
２２ フラップ弁体
２３ 弁座
２４ 貫通部
２５ 貫通孔
２６ スクレーパ
２７ シール部材
３１ 加圧部材
３２ 関節部
３３ 軸
３４ 締付部材
３５ 取っ手
３７ ロッド
３８ ピン
３９ 第２ストッパー
４０ ピン
４１ 第１ストッパー
４２ ボール継ぎ手
５１ バルブ
５２ 吸気管
５３ 仕切り弁
５５ 集水タンク

Claims (5)

1. 枝管が本管に合流する真空下水管を有する真空式下水道システムであって、
   前記枝管が本管に合流する合流部の該本管上流側に逆止弁機能を備えた真空下水道用弁を設けたことを特徴とする真空式下水道システム。
2. 請求項１に記載の真空式下水道システムにおいて、
   前記本管が多段リフト管と、該多段リフト管に接続された水平管で構成されたことを特徴とする真空式下水道システム。
3. 請求項１又は２に記載の真空式下水道システムにおいて、
   前記水平管が０．１％程度の勾配を持つことを特徴とする真空式下水道システム。
4. 請求項１に記載の真空式下水道システムにおいて、
   前記真空下水道用弁が、仕切り弁機能と、逆止弁機能を備えていることを特徴とする真空式下水道システム。
5. 枝管が本管に合流する真空下水管を有する真空式下水道システムであって、
   前記枝管が本管に合流する合流部の該枝管上流側に仕切り弁機能と、逆止弁機能を備えた真空下水道用弁を設けたことを特徴とする真空式下水道システム。

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