JP2013234423A - 浮力バルブ式真空自動開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汚水桝である貯留槽内に溜まる汚水を自動真空排出することを可能にした浮力バルブ式真空自動開閉装置を提供する。
【解決手段】貯留槽Ｘ内において、該槽内に位置するフロート13の浮力を利用して、貯留槽内に位置する密封容器７内に組み込んだ小型の大気開放型のボールバルブ８を開閉し、該バルブに連通した吸引ホース内の真空圧を、貯留槽外に位置するメインボールバルブ２のシリンダ６に伝えることにより該バルブを開閉し、貯留槽内の流体を真空排出することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、浮力バルブ式真空自動開閉装置に関するものであり、特に、汚水等の流体の貯留槽である汚水桝から汚水を真空排出する自動開閉装置である。

既存の自動開閉装置は、位置センサーと電磁弁の組み合わせで構成されている。即ち，水位の変化を位置センサーで検出し、あるレベルに達したとき、センサーが電磁弁に信号を送り、電磁弁をＯＮ・ＯＦＦにして弁を開閉する構造である。

一般に、該装置は改築推進工事に採用されており、改築工事の仮排水に採用されている。即ち，老朽化した下水道本管を新管に置き換える間、各民家の汚水桝の汚水を真空吸引して、汚水を下流側に排出するための装置として採用されている。

従って、各家庭の汚水桝に１セットずつ自動開閉弁を設置する必要があり、必然的に数多くの装置が要求される。

しかしながら、従来の装置は、３つの駆動源、即ち，真空発生装置・圧縮空気発生装置及び電気発生装置が必要であり、必然的に設備がコスト高になるという欠点がった。

また、改築工事の大きさにより、工事対象の民家も多くなり、それに伴い自動開閉弁装置のセット数も多数必要となり、設備コストが多大にかかるという欠点もあった。

さらに、各家庭の汚水桝に自動開放弁をセットするため、複雑な各種電気配線を必要とすると共に、その準備・設置に多くの時間と作業工数がかかるという欠点があった。

また、この装置を利用する改築工事は、一般には最低でも１ケ月の期間が必要となり、運転コストも多額になるという欠点もある。

そして発注側（施主）も改築工事がメイン工事であるのに、仮排水という二次的な工事に工事費用を支払うのに二の足を踏む傾向があり、コスト低減が要求されるところである。

一般に容積が規制されている対象物（汚水桝）の中でのフロートの大きさにもおのずと制約があり、基本的に大きな浮力を得ることが難しいものであった。

そこで、この発明の課題は、上記の各欠点を除去し、「物体はそれが押しのけた液体の体積の重さだけ軽くなる（浮力）」というアルキメデスの原理を利用するものであって、汚水桝である貯留槽内にフロートを設置し、暫時、貯留槽に溜まるた流体、即ち，汚水桝に溜まる汚水を浮力により、先ず、貯留槽内に位置する小型ボールバルブを開閉手段によって開閉し、これに伴い、貯留槽外、例えば、地上部に位置するメインボールバルブを開閉することにより、自動真空排出することを可能にしたものであり、さらには、各種災害（台風・水害・震災等）により生じる、下水道管損傷にともなう各家庭の環境・衛生を確保するために、各家庭より、生きている（破損されていない）下水道管に排出することも出来る新規な浮力バルブ式真空自動開閉装置を開発・提供することにある。

そして、この発明は、小さな浮力を活用して流体の排出を可能にするもので、流体の貯水槽（汚水桝）に設置した密閉容器に、小型の大気開放型ボールバルブを組み込み、小さな浮力で駆動源の真空圧を真空シリンダに送り込み、増力してメインバルブを開き流体（汚水）を排出し、流体排出後浮力が無くなるとスプリングの作用でバルブが密閉するようにし、この繰り返しにより弁が自動的に開閉するようにした浮力バルブ式真空自動開閉装置である。

この発明によると、従来技術のように、３つの駆動源（真空駆動源・圧縮空気駆動源及び電気駆動源）を必要とせず、フロートによる浮力の活用により、排出に必要な１つの真空駆動源のみで弁の開閉を自動的に可能する等の極めて有益なる効果を奏する。

即ち，排出駆動源（真空発生装置）のみを用いて、貯留槽に溜まった流体（汚水）により本発明のフロートに浮力が作用し、該浮力により小型ボールバルブを開閉し、該バルブに連設された吸引ホース内の真空圧を真空シリンダに伝えることによりメインのボールバルブを開閉し、汚水を排出できる等の極めて優れた効果を奏する。

さらに、流体（汚水）の排出後、浮力がなくなることにより、２つのボールバルブを閉じることができ、電気配線工事及び圧縮空気用のホース取付け工事の不要により大幅な時間短縮と作業工数も不要であり、装置全体のコストダウンになり、又、ランニングコストも大幅に低減可能である等の効果を有する。

この発明の一実施例を示す一部欠截斜視図である。 この発明に使用する小型の大気開放型ボールバルブ並びにフロートに連結されたチェ−ンからなる駆動部を示す一部欠截断面図である。 この発明の使用状態を示す断面図である。 従来例を示す説明図である。

以下、この発明の好適な実施の形態として詳細に説明する。尚、この発明においては、以下の記述に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲においては適宜変更可能である。

改築推進工事の構成を図４に示す。該図４に示されるように下水道（Ｚ）は取付管（Ｗ）に止水栓（Ｖ）をして工事区間をドライな状態で施工を行うものである。勿論、本下水道（Ｚ）は各家庭の汚水桝（Ｘ）とも繋がっているため、この取付管の止水も行う必要がある。

次に、この発明の一実施例を図面に基づいて詳述すると、浮力バルブ式自動真空開閉弁装置は、老朽化した下水管を新しい管に置き換える改築推進工事又は管の補修を行うにあたり、供用されている下水道管の仮排水を行う必要があり、仮排水のためには止水が必要な下水道管を止水し、ドライな状態で施工を行うために採用されたものである。

この発明で採用されている開閉弁は、民家１軒毎に汚水桝に設置されるものであり、従来型の開閉弁は、汚水桝に溜まった汚水を吸引し、工事区間内に流入しないように下流側の下水管に流すよう構成されたものである。

作動は、汚水桝内に設置されたフロートスイッチにより桝内に汚水がある水位にまで達した時に、信号が送られ電磁弁が作動し圧縮空気により弁が開き、真空圧により汚水が吸引される。

電磁弁のボックス内に通信装置及び圧縮空気用のホース管が内蔵されており、そのための通信ケーブルや電気ケーブル及び圧縮空気圧用のホースの取付けが必要となり、配線の設置・撤去が煩雑となり機械的トラブルも多くなるのが現状である。

次に、この発明の一実施例を図１に基づいて詳述すると、浮力バルブ式自動真空開閉弁装置は、ケーシング（Ｙ）に覆われた地上装置部と貯留槽（汚水桝）（Ｘ）に設置されるフロート（13）、密閉容器部（７）、及び地上装置と貯留槽（Ｘ）内装置とを結び付ける装置部より構成されている。

地上装置部は、真空駆動源に連結した吸引管（１）と、メインボールバルブ（２）及び該バルブを開閉するための開閉機構から構成され、これらはケーシング（Ｙ）内に収納されている。

該開閉機構の一例としては、ラック＆ピニオンから構成され、ラック（３）をメインボールバルブ（２）側に、ピニオン（４）は、単動型真空シリンダ（６）のシリンダロッド（６ａ）に結合されている。

単動型真空シリンダ（６）のために、シリンダロッド（６ａ）の先端側にはロッド（６ａ）を初期位置に戻すためのスプリング（５）が、シリンダロッド（６ａ）の引張用としてセットされている。

尚、メインボールバルブ（２）の開閉機構としては、ラック＆ピニオン（３），（４）とスプリング（５）の変わりに、回転円盤とチェーン及びワイヤーとスプリングの組み合わせによる開閉機構であってもよい。

貯留槽（Ｘ）内にセットされる装置は、密閉容器（７）及び小型の大気開放型ボールバルブ（８）及び該バルブを開閉するチェーン駆動型回転円盤（９）が取付けられている。

また、開閉後、元の位置に前記ボールバルブ（８）を戻すためにスプリング（10）が密閉容器（７）の上部とチェーン駆動型回転円盤（９）に締結されている。

フロート（13）とチェーン駆動型回転円盤（９）とは、チェーン（あるいは紐）（11）とで結合されている。チェーンの上部は、引張力調整用のネジが取り付けられ、該ネジは密封キャップ（14）を装着している。この部位からの流体の浸入を防ぐために密封保持用ゴム製蛇腹（12）で結合されている。

地上装置と貯留槽（Ｘ）内との連結部品としては、吸引管（１）から分岐した吸引ホース（15）が小型の大気開放型ボールバルブ（８）に結合されている。また、吸引ホース（16）は、該バルブ（８）の他方と単動型真空シリンダ（６）で締結している。

吸引ホース（16）には、単動型真空シリンダ（６）のシリンダロッド（６ａ）の速度を調整するための真空空気調整バルブ（19）が装着されている。

さらに、密封容器（７）内を大気圧で充満するために、大気連通ホース（17）の一端が密封容器（７）に、そして、該大気連通ホース（17）の他端は、地上装置部のケーシング（Ｙ）に取り付けられている。
尚、吸引ホース（15）、吸引ホース（16）及び大気連通ホース（17）と密封容器（７）との接合部は流体の浸入防止が施されている。特に吸引ホース（15）には、吸引管（１）からの汚水が密封容器（７）に逆浸入しないように逆流防止装置が組み込まれている。貯留槽（Ｘ）の下部の位置まで挿入されている。

又、メインボールバルブ（２）の他端から流体（汚水）を貯留槽（Ｘ）から吸引するための吸引管（18）が貯留槽（Ｘ）の下部の位置まで挿入されている。

次に、この発明の作動順序を説明すると、メインボールバルブ（２）及び小型の大気開放型ボールバルブ（８）が閉じられた状態で貯留槽（汚水桝）（Ｘ）に流体が流入されて来る。このとき、吸引管（１）及び吸引ホース（15）には真空圧が充満されている。

又、単動型真空シリンダ（６）のシリンダロッド（６ａ）は、スプリング（５）により初期位置に引っ張られ、メインボールバルブ（２）は閉じた状態である。一方、チェーン駆動回転円盤（９）に取り付けられた小型の大気開放型ボールバルブ（８）もスプリング（10）により閉じた状態である。

流体が、貯留槽（Ｘ）に溜まりフロート（13）に浮力が作用しだすと、チェーン（11）に張力が働き、スプリング（10）に打ち勝つ回転円盤（９）が回転し、小型の大気開放型ボールバルブ（８）が開きだす。尚、チェーンに代えて紐であってもよい。

その結果、真空圧が単動シリンダ（６）に入り、ピニオン（４）がスプリング（５）に打ち勝って、ラック（３）を回転させボールバルブ（２）を開く。吸引管（１）の真空圧は、吸引管（18）を経由して、流体（汚水）の排出を行う。

メインボールバルブ（２）、小型の大気開放型ボールバルブ（８）の両バルブが、完全に開き、流体を完全に排出するとフロート（13）に作用していた浮力がたたなく、小型の大気開放型ボールバルブ（８）はスプリング（10）に負けて閉じる。このとき、該ボールバルブ（８）は大気連通ホース（17）により大気が充満している密封容器（７）の大気と置換される。

従って、吸引ホース（16）に溜まった真空圧は大気圧となり、単動型真空シリンダ（６）の内部も大気圧となり、単動型真空シリンダ（６）の内部も大気圧となり、ロッド側と圧力バランスする。

このためスプリング（５）の力によりロッドのピニオン（４）は、ラック（３）を回転させ、メインバルブ（２）を「開」の状態から「閉」の状態に移行させる。

この一連の作動のとき、大気圧と真空圧のバランスの差異により吸引ホース（15）より密封容器（７）に汚水が逆流することがあり、これを防止するために吸引ホース（15）のラインに逆流防止装置（20）を組み込んでいる。

以上の繰り返しにより自動に開閉弁が作動し、溜まった流体（汚水）を真空排出するものである。尚、図２に大気開放型小型ボールバルブ及びチェーン駆動部、図３にチェーン型回転円盤を図示する。

この発明によると、浮力バルブ式真空自動開閉装置の技術を確立し、これに基づいて大量に製造・販売することにより産業上の利用可能性がある。

１ 吸引管
２ メインボールバルブ
３ ラック
４ ピニオン
５ スプリング
６ 単動型真空シリンダ
６ａ シリンダロッド
７ 密閉容器
８ 小型の大気開放型ボールバルブ
９ チェーン駆動型回転円盤
10 スプリング
11 チェーン（あるいは紐）
12 密封保持用ゴム製蛇腹
13 フロート
14 密封キャップ
15 分岐した吸引ホース
16 シリンダロッド吸引ホース
17 大気連通ホース
18 吸引管
19 真空空気調整バルブ
20 逆流防止装置
Ｘ 貯留槽（汚水桝）
Ｙ ケーシング

Claims (8)

1. 貯留槽内において、該槽内に位置するフロートの浮力を利用して、小型の大気開放型のボールバルブを開閉し、該バルブに連通した吸引ホース内の真空圧を、貯留槽外に位置するメインボールバルブのシリンダに伝えることにより該バルブを開閉し、貯留槽内の流体を真空排出することを特徴とする浮力バルブ式真空自動開閉装置。
2. 小型の大気開放型のボールバルブを、貯留槽内に位置する密封容器内に組み込み、これを浮力で開閉することを特徴とする請求項１記載の浮力バルブ式真空自動開閉装置。
3. 貯留槽内の密封容器内に、大気連通ホースおよび２本の吸引ホースを組み込むと共に、フロートと、小型ボールバルブ開閉の回転円盤をチェーン及び浮力が作用しなくなった場合にバルブを閉じるバネを連接し締結することを特徴とする請求項２記載の浮力バルブ式真空自動開閉装置。
4. フロートと回転円盤を結合しているチェーンが、フロート及び密封容器に流体が浸入しないように密封保持用ゴム製蛇腹で密閉された構造を有することを特徴とする請求項３記載の浮力バルブ式真空自動開閉装置。
5. シリンダが、単動型真空シリンダーであり、バネで戻るタイプで、ロッド側にはバネ力調整のネジが組み込まれていることを特徴とする請求項１記載の浮力バルブ式真空自動開閉装置。
6. ボールバルブの開閉手段が、ラックとピニオン又は回転円盤とチェーン及びワイヤーのいずれから選ばれた１つであることを特徴とする請求項１または２または３記載の浮力バルブ式真空自動開閉装置。
7. シリンダ吸引用の吸引ホースは、シリンダの動きを調整可能にした調整弁を装着したことを特徴とする請求項１記載の浮力バルブ式真空自動開閉装置。
8. 分岐した吸引ホースは、汚水が密閉容器に逆流浸入しないように逆流防止装置を装着したことを特徴とする請求項１記載の浮力バルブ式真空自動開閉装置。

Images