JP3040493B2 - 真空汚水機構及びその運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空汚水機構に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】真空汚
水機構においては、便器は汚水弁を介して汚水管に結合
され、そして真空が汚水管内に維持される。瀉水洗浄運
転を実行するために、汚水弁が開放されそして便器内の
排泄物は汚水管内へ引入れられる。前記排泄物は真空管
内において可動の栓を形成し、そして該栓の両側間の圧
力差が汚水管を通じて前記栓を排泄物収集タンクへ推進
する。在来の真空汚水機構においては、排泄物から成る
栓を運搬するための空気は汚水弁を介して汚水管内へ進
入する。汚水弁が閉じるとき、前記栓はほとんど直ちに
運動を停止する。

【０００３】二つの主たる要因が汚水弁が開放状態に維
持される時間を決定する。第１に、汚水弁は便器内の排
泄物が汚水管内に進入することを妥当な確実性を以て保
証するのに十分な程度に長い時間開放状態に維持されな
くてはならない。通常、排泄物はほとんど即座に汚水管
内に押込まれるが、排泄物が汚水管内に進入するのに約
２秒の余裕をみておくことが有利である。第２に、真空
汚水機構の適正運転のためには、排泄物から成る栓が汚
水管内で先行または後続する栓が合体する可能性が極め
て小さいことが重要であり、従って、栓は汚水管内にお
いて停止する前に相当な距離、例えば少なくとも１０
ｍ、前進しなくてはならない。現在使用されている真空
汚水機構においては、排泄物栓は典型的に約５−１０ｍ
／ｓの最高速度で前進する。従って、典型的な真空汚水
機構においては、汚水弁は各瀉水洗浄において約４秒間
開放状態に保たれる。

【０００４】排泄物は汚水弁が開くと直ちに汚水間に進
入し、それに大量の空気が後続する。このことは、特に
物（排泄物または空気）が比較的小さい孔を通じて引き
入れられるとき、便器内において相当な圧力変動を生じ
させる。これによって、高レベルの騒音が発生される。
騒音レベルは便器と汚水管との間の圧力差によって決定
され、圧力差が大きいほど騒音も大きい。

【０００５】特許公報ＧＢ−Ａ−２２０３４６１は、騒
音削減式空気吸込装置を汚水弁の直ぐ下流において汚水
管に結合された真空汚水機構を開示する。

【０００６】本発明の目的は前記ＧＢ−Ａ−２２０３４
６１に開示される構造を簡単化したさらに信頼度の高い
別形式を提供することである。

【０００７】前記ＧＢ−Ａ−２２０３４６１において図
１を参照して説明される真空汚水機構の欠点は、汚水弁
及び空気吸込弁を適正に機能させるために十分大きい真
空容積を設けるには、真空アキュムレータが必要とされ
ることである。また、空気吸込弁は汚水弁の次ぎに開
き、そして汚水弁と空気吸込弁とを制御するのに単一の
制御装置が使用されるから、汚水弁に相対して空気吸込
弁の作動を遅延させるためにスロットルが必要とされ
る。さらに、空気吸込ダクトの吐出口の適正な位置は複
数の要因によって決定され、そしてこれら要因が真空汚
水機構の各々において一定に保たれる、または、同じで
あることを保証することは可能でない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、極めて
より簡単でそしてより信頼され得る機構が、請求項１に
記載されるごとく、汚水弁に近い真空汚水管内の圧力に
応答して空気吸込弁を作動する手段を適用することによ
って得られる。

【０００９】空気吸込ダクトは防音構造にされ得る。そ
の場合、空気吸込ダクトを通って流れる空気は、迷惑を
及ぼす騒音レベルを生じない。本発明に基づく真空汚水
機構の騒音レベルは、それ自体は周知されるように、実
質的に気密且つ防音の密閉装置を便器の頂に構成する蓋
を便器に設置することによってさらに低下され得る。こ
の場合、前記蓋は比較的厚い防音材料から成ることが有
利である。各種のプラスチック材料、サンドイッチ組織
材料などはこの目的に好適である。もし蓋がシールとし
て働くならば、便器内に閉じ込められる空気の体積は、
便器からの排泄物の適正な排出のためには小さ過ぎ、そ
の場合には、追加空気が別個の管を通じて供給され得
る。この管はその入口端を空気吸込弁の上流において空
気吸込ダクトに接続され得るが、それはまた完全に独立
した管として構成され得る。もし前記管が消音器を設け
られ、遮音材料で包囲されそしてその入口端をトイレッ
ト区画室の外側に有するならば、最低騒音レベルが達成
される。好ましくは、前記管は便器から周囲環境への臭
気の漏出を防止するために逆止め弁を設置される。

【００１０】空気吸込ダクトと汚水管との結合点は、真
空汚水機構の通常の運転において排泄物が汚水弁を通じ
て汚水管に進入するとき形成される下水汚物栓が、汚水
弁がその完全開放状態に達した後１秒、好ましくは０．
５秒、以内に空気吸込ダクトの吐出口を通過するのに十
分なくらい汚水弁に接近して位置される。空気吸込弁は
汚水弁の開放後２．５秒以内に、好ましくは汚水弁の開
放後１〜２秒の間に、そして最も好ましくは汚水弁の開
放後概ね１．５秒経過したとき、開く。しかし、空気吸
込弁が開く時点は、汚水弁と空気吸込弁との間の距離
と、下水汚物栓の予想前進速度とに相関して、空気吸込
弁が下水汚物栓の空気吸込ダクト通過前に開かないよう
に選択されなくてはならない。そうでないと、下水汚物
栓の適正な運搬が達成されないからである。空気吸込弁
は約５秒またはそれより短い時間開いている。これによ
り、在来の真空汚水機構においては普通とされるそれよ
り少し多い量の運搬空気が導入される。増加された量の
空気は下水汚物栓の前進距離をより長くする。

【００１１】従来においては、真空汚水機構の汚水弁
は、真空汚水管内に存在する真空を使用して作動され
る。本発明に従う機構においては、同じ真空が空気吸込
弁を作動するためにも使用され得る。これは簡単で信頼
性の高い構造を提供する。

【００１２】汚水管内の圧力の増大が汚水弁制御装置内
の圧力に何らの影響も与えないように、逆止め弁が汚水
弁制御装置と汚水管との間に配置さるべきである。

【００１３】本明細書において、そして特許請求の範囲
内において、下記術語が使用される。用語“真空”は真
空汚水機構で使用するのに好適な大きさの“部分真空”
を意味する。在来的に、そのような機構における真空は
概ね１／２気圧、即ち約３８cmＨｇである。用語“大気
圧”は人が存在し得る区域における圧力を意味する。従
って、高高度における航空機内においては、“大気圧”
は地上における標準空気圧より相当低い機室圧力を意味
する。

【００１４】以下において、本発明は添付図面を参照し
つつさらに極めて詳細に説明されるであろう。

【００１５】

【実施例】図１は便器１と、便器１に汚水弁組立体３を
介して結合された汚水管２とを図示する。汚水管２の内
部空間は真空に保たれており、真空はそれ自体周知され
ているように真空ポンプ（図示せず）によって供給され
る。そのような真空ポンプは通常は汚水管２の下流端に
結合されるか、または、下水汚物収集タンク（図示せ
ず）に結合され得る。前記汚水弁組立体３は汚水弁本体
と、真空を使用することによって汚水弁を開く汚水弁作
動装置とを含む。このタイプの各種の汚水弁組立体が、
米国特許第３４８２２６７号、第３８０７４３１号、第
３９８４０８０号及び第４３７６４４４号に開示されて
いる。

【００１６】空気吸込ダクト４が吐出口３６を介して汚
水管２内に開通する。空気吸込弁組立体６が空気吸込ダ
クト４に結合される。

【００１７】汚水弁組立体３を制御する制御装置７は作
用インパルス８によって作動される。そのような作用イ
ンパルス８はトイレット使用者によって操作される押し
ボタンによって発生されそして、例えば機械的に、圧力
インパルスの形式で、または電気的に、制御装置７へ伝
達され得る。作用インパルス８は例えば便器１の蓋１７
の閉鎖に、またはその他の要因であってトイレットの瀉
水洗浄の制御に関連するものに従属して発生する。これ
ら要因もまた当業者には周知されているから、作用イン
パルス７の発生も、制御装置７の作動も、ここでは説明
されない。

【００１８】真空汚水機構の一般原理は、汚水弁は下水
汚物の有効運搬のため十分な真空が存在するときにのみ
開くということである。このことを達成するため、汚水
弁を開くのに必要とされる真空は汚水管２から、また
は、真空系統のその他の一点から得られる。もし利用可
能な真空が下水汚物の有効運搬のために弱すぎるなら
ば、汚水弁は開かない。図１の実施例において、汚水弁
の作動に必要とされる真空は汚水管２から管９及び逆止
め弁１０を通じて制御装置７へ導かれる。作用インパル
ス８を受取ると同時に、制御装置７は汚水管２から受取
られた真空を管１３を通じて汚水弁作動装置へ伝達し、
次いで前記汚水弁作動装置は汚水弁を開く。これと同時
に、制御装置７は真空を管３４を通じて空気吸込弁組立
体６へ伝達する。

【００１９】空気吸込ダクト４の吐出口３６から汚水弁
組立体３までの距離と、汚水弁の開放と空気吸込弁の開
放との間の遅延時間は、定常作動において、便器１から
の下水汚物によって形成された可動の栓が吐出口３６を
通過した事実上直ぐ後に空気吸込ダクト４が汚水管２に
空気を供給するように選択される。前記栓を運搬するた
めの空気はかくして空気吸込ダクト４を通じて供給され
るから、汚水弁は前記栓が吐出口３６を通過することを
保証するのに必要な時間よりも長く開放状態に維持され
ることを要しない。汚水弁が閉じるとき、もはや空気は
便器１を通じて引き込まれず、従って騒音レベルは低下
される。かつまた、汚水弁と空気吸込弁の双方が開放し
ているとき、空気は汚水弁を通じて比較的低流量で引き
込まれ、従って騒音レベルは低下される。

【００２０】本発明に従う機構の基本構造は、下水汚物
供給ユニット即ち便器１が空けられるとき空気が空気吸
込ダクト４を通じて真空式の汚水管２へ導入されること
を必要とする。このことは騒音レベルを実質的に低下さ
せる。しかし、それにもかかわらず、騒音レベルは恐ら
く不愉快なほどに高い。従って、空気吸込ダクト４を介
する空気の導入は騒音レベルを許容値間で低下させるに
は必ずしも十分でない。本発明の基本実施例の技術的効
果を向上させるためには、恐らく追加的手段が必要であ
る。好適な追加的手段は便器１または同等の汚物提供ユ
ニットに気密式の蓋１７を設けることである。そのよう
な蓋１７は相対的に防音式にされるべきである。汚水弁
の開放は、それ自体は周知されているごとく、蓋１７が
閉じられるときにのみそれが開くように、蓋１７の閉鎖
に容易に依存するようにされ得る。

【００２１】真空式トイレットに気密性の蓋１７を使用
することは、便器１内に存在する空気の量が効率的にフ
ラッシング即ち瀉水洗浄にとって過少になる結果を生じ
得る。このことは空気管１８を便器１に接続することに
よって矯正され得る。空気は何ら実質的な騒音を伴うこ
となしに空気管１８を通じて便器１内に導入され得る。
空気管１８に対する供給空気は任意の場所、例えばトイ
レット区画室の外部、から取り入れられ得る。

【００２２】図１に示される実施例において、空気吸込
弁組立体６及び空気吸込ダクト４は音絶縁材料から成る
管２０によって包囲される。この管２０は空気吸込ダク
ト４の外側に同軸に消音式空気進入ダクトを画成する。
周囲空気は矢印１５によって示されるように空気進入ダ
クト内に流れ込む。空気吸込弁組立体６はダイヤフラ
ム、例えばゴムパッド、３０を有する、ダイヤフラム３
０は空気吸込ダクト４と制御室３２との間の圧力差に依
存して空気吸込ダクト４の上端に接するように、また
は、それから離れるように撓み自在である。制御室３２
は細い内径の管３４によって管１３に接続されている。
制御室３２は部分的にはダイヤフラム３０によって、そ
して部分的には剛性の壁３８であってそれにダイヤフラ
ム３０が可撓ゴムスカート４２とフランジ４４とを介し
て結合されているものによって画成される。可撓ゴムス
カート４２はダイヤフラム３０を空気吸込ダクト４に接
触するように偏圧する。

【００２３】常態においては管１３内の圧力は大気圧で
あり、一方、空気吸込ダクト４の内部は、それが真空下
の汚水管２に直結されているから、より低い圧力にされ
ている。その結果として、ダイヤフラム３０は空気吸込
ダクト４の上端に対し強密閉接触関係に保たれる。作用
インパルス８を受取ると同時に、制御装置７は汚水管２
からの真空を管１３へ供給する。これにより汚水弁が開
放され、従って、便器１内の排泄物は急速に汚水管２内
へ吸引される。

【００２４】管１３内の真空は管３４を通じて制御室３
２へ供給され、従ってダイヤフラム３０の反対両側にお
ける圧力は等しくなる。しかし、弾性のゴムスカート４
２によって供給される偏圧力と、そして空気吸込ダクト
４内の圧力にさらされるダイヤフラム３０の面積と制御
室３２内の圧力に有効にさらされるダイヤフラム３０及
びゴムスカート４２の面積との差とによって、ダイヤフ
ラム３０は空気吸込ダクト４との接触関係に依然として
維持され、従って空気吸込弁は引き続き閉鎖状態に維持
される。排泄物が空気吸込ダクト４の吐出口３６を通過
しそしてそれに便器１からの空気が後続するとき、汚水
管２、従ってまた空気吸込ダクト４、内の圧力は上昇す
るが、逆止め弁１０は管３４内の圧力が対応的に上昇す
るのを阻止する。従って、ダイヤフラム３０は空気吸込
ダクト４の上端との係合を解かれ、そして空気が汚水管
２内に空気吸込ダクト４を通じて流れ込む。空気吸込弁
の開放と概ね同時に、制御装置７は管１３への大気圧の
連通を開始し、それにより汚水弁３を閉鎖させる。大気
圧は次いで、管３４の長さによる僅少の遅延時間を以
て、制御室３２へも連通され、従って空気吸込弁は閉じ
る。

【００２５】便器１の蓋１７は便器２の縁に対し密閉関
係に保たれており、そして作用インパルス８は蓋１７が
閉鎖されているときにのみ発生され得る。汚水弁が開き
そして排泄物が汚水管２内に吸引されるとき、排泄物を
運搬するための空気が管１８と逆止め弁１９とを介して
便器１内へ引き入れられ、そして排泄物の後方の汚水管
２内の圧力は大気圧に近い値に留まる。

【００２６】空気吸込ダクト４の吐出口３６は、汚水弁
の作動が空気吸込弁の作動を直接的に誘発するのに十分
なくらい汚水弁に近接して位置される。従って、汚水弁
が開くとき、便器１からの排泄物が吐出口３６を通過し
たとき汚水管２内の圧力が上昇し、それにより空気吸込
弁が開放され、そして汚水弁が制御装置７に応答して閉
じるとき、汚水管２内の圧力の低下（真空度の上昇）に
よって空気吸込弁が閉鎖される。空気吸込弁は排泄物が
吐出口３６を通過するまでは開かないから、空気吸込弁
の開放が早過ぎて便器１から汚水管２内への排泄物の信
頼される運搬が妨げられる可能性は全く無い。

【００２７】図２は汚水管２が複数の枝管４８をそれぞ
れの汚水弁３を介してそれぞれの便器１に結合された構
成を概略的に図示する。空気吸込弁５０及び制御装置７
が各便器１及び汚水弁３と組合わされる。便器、汚水
弁、制御装置及び空気吸込弁の配列は図１に示されたそ
れと同じである。

【００２８】これら空気吸込弁は互いに独立して作動
し、従って例えば空気吸込弁の一つと組合わされた制御
装置７への作用インパルス８の供給は、他の空気吸込弁
には何ら影響も及ぼさない。

【００２９】本発明は説明された特定実施例に限定され
ないことと、特許請求の範囲の諸請求項及びそれらの同
等項に限定されるごとき本発明の範囲から逸脱すること
なしに修正が施され得ることは理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空汚水機構の一実施例を部分的に拡
大された縮尺を以て示す概略図。

【図２】多便器を有する本発明の真空汚水機構の配列を
示す概略図。

【符号の説明】

１ 便器 ２ 汚水管 ３ 汚水弁組立体 ４ 空気吸込ダクト ６ 空気吸込弁組立体 ７ 制御装置 ８ 作用インパルス １０ 逆止め弁 １７ 蓋 ３０ ダイヤフラム ３２ 制御室 ３６ 吐出口 ４２ ゴムスカート ４３ 枝管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E03C 1/122 E03D 11/00 F16L 55/02

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下水汚物供給ユニットと、内部空間を画
   成する汚水管と、前記汚水管の内部空間に、前記汚水管
   内における効率的下水汚物運搬の達成に十分な真空度を
   確立するための手段と、前記下水汚物供給ユニットを前
   記汚水管と結合する定常閉鎖式汚水弁と、前記下水汚物
   供給ユニットから汚水管への下水汚物の排出を可能にす
   る前記汚水弁の運転を制御するための制御装置と、前記
   下水汚物供給ユニットから独立して前記汚水管内へ空気
   を導入するための空気吸込ダクトとを有する真空汚水機
   構において、前記汚水管が効果的下水汚物運搬のための
   適正な真空下に在るとき、前記汚水管内への前記空気吸
   込ダクトを通じる空気の流れを制御するため、前記汚水
   管内の圧力の変化に応答してそれ自体を操作する手段を
   空気吸込弁が設けられることを特徴とする真空汚水機
   構。
2. 【請求項２】 請求項１に記載される真空汚水機構にお
   いて、空気吸込ダクトが汚水弁に近接してその下流の一
   点に於いて汚水管に結合されることを特徴とする真空汚
   水機構。
3. 【請求項３】 請求項１に記載される真空汚水機構にお
   いて、空気吸込弁が、環状の座部分であって空気吸込ダ
   クトと開放連通している開口を画成するものと、周囲空
   気の影響から前記開口を隔離する密閉部材であってそれ
   が前記座部材と係合する一位置とそれが座部材から離れ
   ている一位置との間で変位可能であるものと、前記密閉
   部材の位置を制御する手段とを有することを特徴とする
   真空汚水機構。
4. 【請求項４】 請求項３に記載される真空汚水機構にお
   いて、前記密閉部材の位置を制御する手段が、前記密閉
   部材によって境界を形成される制御室を画成する好まし
   くは可撓の壁手段と、制御室内の圧力を制御する手段と
   を有することを特徴とする真空汚水機構。
5. 【請求項５】 請求項４に記載される真空汚水機構にお
   いて、前記制御装置が汚水弁制御装置と空気吸込弁の制
   御室との双方に真空を供給する手段を有することを特徴
   とする真空汚水機構。
6. 【請求項６】 請求項１に記載される真空汚水機構にお
   いて、前記下水汚物供給ユニットが、実質的に気密閉鎖
   装置を構成する蓋を有する便器であり、前記便器がその
   蓋が閉鎖されているとき便器に空気を供給する管を設け
   られていることを特徴とする真空汚水機構。
7. 【請求項７】 請求項６に記載される真空汚水機構にお
   いて、便器に空気を供給する管が逆止め弁を設けられて
   いることを特徴とする真空汚水機構。
8. 【請求項８】 複数の下水汚物供給ユニットと、 内部空間を画成する汚水管と、 前記汚水管の内部空間と開放連通する内部空間をそれぞ
   れが画成している複数の汚水枝管と、 前記汚水管の内部空間内及び、この内部空間に連通する
   前記汚水枝管の内部空間内に、それぞれの前記下水汚物
   供給ユニットから、それぞれの前記汚水枝管を介して、
   前記汚水管へ下水汚物を運搬するために十分な真空度を
   確立するための手段と、 それぞれの前記下水汚物供給ユニットとそれぞれの前記
   汚水枝管との間に連結された、複数の定常閉鎖式汚水弁
   と、 前記汚水弁の作動を制御して、それぞれの前記下水汚物
   供給ユニットから前記汚水管へ下水汚物を排出すること
   を許容する制御手段とを含み、 前記汚水枝管の各々は、前記汚水枝管に連結された前記
   下水汚物供給ユニットから独立して、それぞれの前記汚
   水枝管内に空気を導入するための空気吸込ダクトを備え
   ており、前記空気吸込ダクトはそれぞれの前記汚水弁に
   近接してそれぞれの前記汚水枝管に連結されている、真
   空汚水機構において、 前記汚水枝管が下水汚物を運搬するのに適した真空下に
   ある時に、それぞれの前記空気吸込ダクトを通してそれ
   ぞれの前記汚水枝管内に流れる空気流を制御するため
   に、それぞれの前記汚水枝管に連結された空気吸込弁が
   備えられており、前記空気吸込弁は弁と、それぞれの前
   記汚水枝管内の圧力の変化に応答してこの弁を作動する
   手段とを含んでいることを特徴とする真空汚水機構。
9. 【請求項９】 下水汚物供給ユニットと、内部空間を画
   成する汚水管と、前記下水汚物供給ユニットを汚水管に
   結合する定常閉鎖式汚水弁と、前記下水汚物供給ユニッ
   トから独立して汚水管内に空気を導入する空気吸込ダク
   トであって前記汚水弁に近接する一点において前記汚水
   管に結合されているものとを有する真空汚水機構を運転
   する方法において、下記諸過程、即ち、前記汚水管の内
   部空間において、汚水管内での効果的下水汚物運搬を達
   成するのに十分な真空度を確立する過程と、その後、下
   水汚物供給ユニット内の下水汚物が可動下水汚物栓を汚
   水管内に形成するように汚水管内に引入れられるように
   前記汚水弁を開放する過程と、前記空気吸込ダクトと前
   記汚水管とが結合されている点を前記下合水汚物栓が通
   過した直後に、空気吸込ダクトを介して汚水管内に空気
   を導入する過程と、前記汚水弁を閉鎖する過程と、前記
   下水汚物栓が前記汚水弁から少なくとも１０ｍの前記汚
   水管の全長を進行したとき、前記空気吸込ダクトを介す
   る前記汚水管内への空気の導入を停止する過程、を総合
   して有することを特徴とする真空汚水機構を運転する方
   法。