JP3483316B2 - 真空弁ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空式下水道システム
に用いて好適な真空弁ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】真空式下水道は、特開平3-43527 号公報
に記載される如く、家庭や工場等から排出される汚水を
自然流下式の汚水流入管から真空弁ユニットの汚水タン
クに流入せしめ、汚水タンクに溜った汚水を真空下水管
によって集水タンクに集め、その後圧送ポンプによって
下水処理場等に送る。

【０００３】このとき、真空式下水道には、汚水を吸引
した後に空気を吸引することによって汚水を搬送する気
液分離吸引方式（特公表平2-503128号公報）と、汚水と
空気とを同時に吸引する気液同時吸引方式（特開平5-33
380 号公報）とがある。また、気液分離吸引方式の中
で、真空弁の開放時間を調整可能とする真空弁コントロ
ーラを持つものも提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】気液分離吸引方式は、
汚水の吸込み後に空気を吸引するため、汚水の搬送能力
という点から気液同時吸引方式に比べると優れている。
然しながら、気液分離吸引方式では、真空下水管の真空
度の低下に伴って真空弁の弁体開閉速度の低下と、汚水
吸引力の低下が起こり、これに対応して真空弁の開放時
間を調整可能とする真空弁コントローラを持たない場合
には、真空弁の開放時間が一定となるため、空気の吸引
が少なくなるか、最悪の場合には全く空気を吸引しなく
なることも考えられる。空気の吸引がない場合、ウォー
ターロックにより、真空弁に元圧の伝達が無くなる等の
悪影響を及ぼす場合がある他、当該管路における真空度
の復帰が困難となることがある。

【０００５】本発明は、真空式下水道システムにおい
て、基本的には気液分離吸引方式を採用して優れた汚水
搬送能力を備えるとともに、真空下水管の真空度の低下
時における吸込み空気量の不足を気液同時吸引方式の併
用によって補い、常に一定の気液比（最も効率的な汚水
の搬送を行なえる気液比）を確保することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、汚水ますに連通する汚水吸込み管と、真空源に連通
する真空下水管との間の連絡部を、真空弁によって開閉
可能としてなる真空弁ユニットにおいて、汚水吸込み管
に気液同時吸引用の空気導入管を接続するとともに、空
気導入管に空気導入制御弁を設け、空気導入管から汚水
吸込み管に導入する空気量を空気導入制御弁の制御作用
により真空下水管の真空度の低下に応じて増大化せしめ
るようにしたものである。

【０００７】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の本発明において更に、前記空気導入制御弁が、空気
導入管の管路に接続される空気導入口と、この空気導入
口を開閉する弁体と、弁体に連結されるプランジャと、
真空下水管の真空力をプランジャの一端面に及ぼすこと
により弁体が閉じる方向にプランジャを付勢する真空力
付与室と、弁体が開く方向にプランジャを付勢するばね
とを有してなるものである。

【０００８】

【作用】気液分離吸引方式における空気吸引量の調整
は、真空弁コントローラによる真空弁の開放時間調整や
空気吸引方式の変更等が考えられる。前者は従来技術が
あり、本発明は後者にあたる。真空弁コントローラによ
る真空弁への真空圧の導入タイマーが一定であるとき、
極端に真空度が低下した場合の開時間は真空圧による弁
体の移動速度に起因する変化（弁体の移動速度が遅くな
ると、上述のタイマーが切れ、真空弁が閉作動に入って
から閉じきるまでの時間が長くなる）はあっても、汚水
の吸込み量に比べて、空気吸込み量が相対的に減少する
ため、気液比が最も効率的な汚水の搬送を行なえる値か
ら変化してしまう。従って、気液比を最も効率的な汚水
の搬送を行なえる値に保つためには、弁の開放時間中の
空気吸引量を増やさなければならない。本発明では、そ
の手段の一つとして、真空度低下の度合いに応じて気液
同時吸引方式を併用し、吸込み空気量を補給するもので
ある。具体的には、気液同時吸引用の空気導入管を汚水
吸込み管に接続し、この空気導入管に空気導入制御弁を
設ける。ここで、空気導入制御弁は、通常は閉状態とな
っており、真空度の低下とともに開状態に向かう。

【０００９】これにより、真空下水管の真空度低下によ
る、真空弁弁体の開閉速度低下と、汚水吸引力の低下に
よる吸込み空気量の不足（気液比の変化）に対して、必
要量の空気を同時吸引にて補給することができる。従っ
て、真空下水管の真空度の変化に対し、常に一定の気液
比を保つ真空弁作動システムを実現することが可能とな
る。ここで、本発明の真空弁作動システムは基本的には
気液分離吸引方式であるため、汚水の吸引力も気液同時
吸引方式に比して強力である。

【００１０】また、本発明の真空弁作動システムは、従
来の気液分離吸引方式の既存真空弁に後付けすることに
より、それらの既存真空弁についても気液比を安定させ
ることが可能となる。

【００１１】

【実施例】図１は真空弁ユニットを示す模式図、図２は
真空弁を示す模式図、図３は真空弁のコントローラ部を
示す断面図、図４は真空式汚水収集システムを示す模式
図、図５は空気導入制御弁を示す模式図である。

【００１２】真空弁ユニット１０は、図１に示す如く、
汚水ます１１に汚水流入管１２を接続しており、汚水ま
す１１に連通する吸込み管１３と、真空源に連通する真
空下水管１４との間の連絡部を開閉可能とする真空弁１
５を有している。

【００１３】即ち、各家庭等から排出される汚水は、自
然流下式の汚水流入管１２から汚水ます１１に流込む。
そして汚水が汚水ますに溜まると、真空弁１５が開き、
汚水ます１１内の汚水は吸込み管１３から吸込まれる。
そして、この汚水は真空弁１５を通って真空下水管１４
に吸込まれ、真空ポンプ上の集水タンクに集められ、そ
の後圧送ポンプによって下水処理場等に送られる（図
４）。

【００１４】真空弁１５は、図１、図２に示す如く、第
１と第２の各ハウジング２１、２２をバンドクランプ２
３によって一体化して構成されており、弁体２４と弁作
動室２５と、バネ２６と、コントローラ部２７を有して
構成されている。

【００１５】弁体２４は上述の吸込み管１３と真空下水
管１４との連絡部を構成する連絡路２８を開閉する。

【００１６】弁作動室２５はバルブ弁体２４と弁棒２９
を介して連結されているカップ状のプランジャ３０をス
ライド可能に収容する。

【００１７】バネ２６は弁作動室２５のプランジャ３０
より上室に内蔵されて、プランジャ３０にバネ力を及ぼ
し、弁体２４に閉止力を付与する。尚、弁作動室２５の
プランジャ３０より下室は、大気連通管４３がホース４
６を介して接続され大気圧になっている。

【００１８】コントローラ部２７は、タンク１１内の汚
水レベルの上昇時に弁作動室２５の上室に真空圧を付与
し、上下室の差圧（下室は大気圧）によってプランジャ
３０を引上げることにてバルブ弁体２４に開力を付与
し、真空弁１５を開状態として吸込み管１３に真空下水
管１４を導通せしめる。

【００１９】コントローラ部２７は以下の如く構成され
ている。コントローラ部２７は、図３に示す如く、第１
〜第５のシリンダ状のケース５１〜５５を通しボルトで
一体化して構成されている。

【００２０】コントローラ部２７には、タンク１１に連
通する液位検知管３７がホース３８を介して接続される
液位検知管接続口５６を有している。液位検知管接続口
５６は第１ケース５１に制振防止ダイヤフラム５９を介
して接続されている。ダイヤフラム５９には微小な貫通
孔が設けられており圧力が伝わるようになっているとと
もに、ダイヤフラム５９の外周部は固定されておらず、
下側からの空気はダイヤフラム５９の周囲も通り抜ける
ようになっている。

【００２１】また、コントローラ部２７は、真空下水管
１４がホース４１を介して接続される真空圧接続口５７
を第３ケース５３に設けている。

【００２２】また、コントローラ部２７は、大気連通管
４３がホース４４を介して接続される大気圧接続口５８
を第３ケース５３に設けている。

【００２３】第１ケース５１と第２ケース５２は液位検
知ダイヤフラム６０を介して接続されている。第１ケー
ス５１の上部には液位検知ダイヤフラム６０を手動で変
位できるようプランジャ６１、バネ６３、弾性体カバー
６２で構成されるプッシュボタンを有している。第２ケ
ース５２にはダイヤフラム６０の下にプランジャ６５
が、第３ケース５３に設置した検知弁６８に届くよう設
けている。第２ケース５２と第３ケース５３とが形成す
る圧力制御室としての上部部屋８３に空気の漏洩を生じ
ないようにプランジャ６５の部屋８３への挿通部まわり
にはＯリング６７等の軸シールが設けられている。

【００２４】検知弁６８は、部屋８３内に配設されてプ
ランジャ６５により作動せしめられ、該部屋８３内に真
空力を導入可能とする。即ち、第３ケース５３は真空圧
接続口５７に連通する通路５７Ａを備え、検知弁６８は
通路５７Ａの部屋８３への開口（真空口）を開閉可能と
するのである。尚、６６はプランジャ６５の戻しバネで
ある。

【００２５】第４ケース５４と第５ケース５５には弁座
７２、７３が設けられ、第４ケース５４の上部部屋８５
は大気に通路９２を通じて連通しており、第５ケース５
５の下部部屋８７は真空下水管に通路９１を通じて連通
している。第４ケース５４下部と第５ケース５５上部で
作られる部屋８６は真空弁本体の作動室２５に通路９６
を通じて連通している。両者の弁座７２、７３の間に設
けた弁体７１は、上下スライドすることにより大気と真
空のいずれかを部屋８６に導くよう３方弁としての役割
を果たしている。弁体７１は第３ケース５３と第４ケー
ス５４との間に設けた３方弁ダイヤフラム７０に連結さ
れ、ダイヤフラム７０の上部には圧縮バネ６９が設けら
れ第５ケース５５の弁座７３に押付けられている。第３
ケース５３には隔壁が設けられているが一部に連通口８
８があり、検知弁６８が作動して開になったとき上部部
屋８３に付与される真空圧を下部部屋８４に通じるよう
になっている。

【００２６】また、第３ケース５３の上部部屋８３（圧
力制御室）の内外を連通する通路９３には真空力解除弁
としてのダイヤフラム付きニードル弁７４が設けられて
おり、ニードル弁７４を通って大気が徐々に入ってくる
ようになっている。

【００２７】ニードル弁７４は、ダイヤフラム１０２が
取付けられ、ばね１０３の押し圧力と通路９５から連通
している真空下水管１４の真空圧の強さによって平衡を
保ち、適切な位置にニードル弁７４が変位するようにな
っている。即ち、真空下水管１４の真空度が高い場合に
はニードル弁７４は大きく開き、真空度が低い場合には
ニードル弁７４が小さく開くようになっている。

【００２８】真空弁のコントローラ部２７は以下の如く
動作する。 タンク１１内の汚水の液位が上昇すると、液位検知管
３７、ホース３８、制振防止ダイヤフラム５９の微小孔
を通じ、液位検知ダイヤフラム上部室８１の空気圧力が
上昇し、液位検知ダイヤフラム下部室８２が大気に連通
しているため、圧力差を生じた液位検知ダイヤフラム６
０を下方に変位させる。

【００２９】液位検知ダイヤフラム６０の下部に設け
たプランジャ６５がダイヤフラム６０の変位により押さ
れて下方に変位し第３ケース５３の上部部屋８３に設け
た検知弁６８を下方に押し下げる。

【００３０】プランジャ６５がある変位下がる（汚水
の液位があるレベル上昇する）と、検知弁６８が反転
し、通路５７Ａの真空口を開く。

【００３１】検知弁６８の開作動により第３ケース室
８３、８４が真空になり、３方弁ダイヤフラム７０の下
方室８５が大気に連通していることから圧力差を生じた
ダイヤフラム７０が上方に引上げられ、これに伴って弁
体７１も上昇して第５ケース５５の弁座７３から第４ケ
ース５４の弁座７２に移動し、真空弁本体の作動室２５
の上室に通じる部屋８６を真空状態にさせる。これによ
り真空弁１５は、作動室２５の上下室の差圧（下室は大
気圧）により開状態となり、タンク内の汚水が真空下水
管内１４に排出される。

【００３２】タンク内の液体が排出されると、液位が
低下し、液位検知ダイヤフラム６０の加圧が低下し、プ
ランジャ６５に設けたバネ６６により押し戻され、制振
防止ダイヤフラム５９の外周端部より空気が直ちに抜け
る。

【００３３】反転していた検知弁６８が戻って通路５
７Ａの真空口を閉じ、部屋８３、８４に真空が導入され
なくなる。

【００３４】第３ケース５３の部屋８３にあった真空
は真空下水管１４の真空圧の度合に応じてニードル弁７
４が適切な開度を保ち、通路９３、検知ダイヤフラム６
０の下部の部屋、通路９４を通じ大気を導入するため、
多少時間遅れが生じて大気状態になり、３方弁ダイヤフ
ラム７０の両側の圧力差がなくなりバネ６９に押されて
元の状態に戻り、弁体７１も元の第５ケース５５の弁座
７３を閉じ、真空弁本体の作動室２５に通じる部屋を大
気状態にさせる。このとき、通路９２を通じ大気を取り
込むが、通路９３を通じ液位検知ダイヤフラム６０の下
部の部屋が減圧状態になり、液位検知ダイヤフラム６０
を下方に引きつけようとするが、ダイヤフラム５９が弁
座１０１に引きつけられ、弁座１０１の孔を塞ぎ液位検
知ダイヤフラム６０の上部部屋８１を密封するため、液
位検知ダイヤフラム６０は下方に変位しないため、この
下方にあるプランジャ６５を押し下げ、再び検知弁６８
を作動させることがなくなる。

【００３５】真空弁１５の作動室２５の上室にコント
ローラ部２７の大気圧接続口５８、大気弁通管４３を介
して大気が流入し、作動室２５の上下室の差圧がなくな
り真空弁１５を閉じる。

【００３６】然るに、本実施例では、汚水吸込み管１３
に気液同時吸引用の空気導入管２００を接続するととも
に、空気導入管２００に空気導入制御弁２０１を設けて
いる。空気導入制御弁２０１は、空気導入管２００から
汚水吸込み管１３に導入する空気量を、真空下水管１４
の真空度の低下に応じて増大化せしめる。

【００３７】空気導入制御弁２０１は、図５に示す如
く、空気導入管２００の管後端部に接続される長孔状空
気導入口２０２と、この空気導入口２０２を開閉する弁
体２０３とを有している。弁体２０３を挟む空気導入口
２０２の反対側には通気口２０４が設けられている。通
気口２０４は空気導入口２０２と同一形状を有してい
る。通気口２０４には、大気連通管４３がホース２０５
を介して接続されている。

【００３８】また、空気導入制御弁２０１は、弁体２０
３に連結されるプランジャ２０６と、真空下水管１４の
真空力をプランジャ２０６の一端面に及ぼすことにより
弁体２０３が空気導入口２０２を閉じる方向にプランジ
ャ２０６を付勢する真空力付与室２０７とを有してい
る。真空力付与室２０７は、真空導入口２０８、ホース
２０９を介して真空下水管１４に接続されている。

【００３９】更に、空気導入制御弁２０１は、真空力付
与室２０７の内部にばね２１０を設けている。ばね２１
０は、弁体２０３の一端面に圧接し、弁体２０３が空気
導入口２０２を開く方向にプランジャ２０６を付勢す
る。

【００４０】従って、本実施例では、真空下水管１４の
真空度が高いとき、真空力付与室２０７内に作用する真
空下水管１４の真空力により空気導入口２０２が弁体２
０３により閉じられ、真空弁１５の吸込み作動時には通
常の気液分離吸引を行なう。

【００４１】他方、真空下水管１４の真空度低下に伴
い、ばね２１０の付勢力と真空下水管１４の真空力との
差に応じて、弁体２０３が空気導入口２０２を徐々に開
き、大気連通管４３からの空気が吸込み管１３に流入す
るようになる。従って、真空下水管１４の真空度が低く
なるに従い、空気導入口２０２の開口面積が徐々に増大
し、吸込み管１３への吸引空気量が徐々に増えていく。

【００４２】尚、空気導入口２０２の孔形状は、矩形、
円形に限らす、実験解析によって求められる最的気液比
に適合する異形孔からなるものが好ましい。

【００４３】以下、本実施例の作用について説明する。
真空下水管１４の真空度低下による、真空弁弁体の開閉
速度低下と、汚水吸引力の低下による吸込み空気量の不
足（気液比の変化）に対して、空気導入管２００と空気
導入制御弁２０１の存在により、必要量の空気を同時吸
引にて補給することができる。従って、真空下水管１４
の真空度の変化に対し、常に一定の気液比を保つ真空弁
作動システムを実現することができる。ここで、本実施
例の真空弁作動システムは基本的には気液分離吸引方式
であるため、汚水の吸引力も気液同時吸引方式に比して
強力である。

【００４４】以上、本発明の実施例を図面により詳述し
たが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があっても本発明に含まれる。例えば、空気導入制
御弁２０１の通気口２０４は真空弁ユニット１０の内部
に開放しても良い。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、真空式下
水道システムにおいて、基本的には気液分離吸引方式を
採用して優れた汚水搬送能力を備えるとともに、真空下
水管の真空度の低下時における吸込み空気量の不足を気
液同時吸引方式の併用によって補い、常に一定の気液比
（最も効率的な汚水の搬送を行なえる気液比）を確保す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は真空弁ユニットを示す模式図である。

【図２】図２は真空弁を示す模式図である。

【図３】図３は真空弁のコントローラ部を示す断面図で
ある。

【図４】図４は真空式汚水収集システムを示す模式図で
ある。

【図５】図５は空気導入制御弁を示す模式図である。

【符号の説明】

１０ 真空弁ユニット １１ 汚水ます １３ 汚水吸込み管 １４ 真空下水管 １５ 真空弁 ２００ 空気導入管 ２０１ 空気導入制御弁 ２０２ 空気導入口 ２０３ 弁体 ２０６ プランジャ ２０７ 真空力付与室 ２１０ ばね

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚水ますに連通する汚水吸込み管と、真
   空源に連通する真空下水管との間の連絡部を、真空弁に
   よって開閉可能としてなる真空弁ユニットにおいて、 汚水吸込み管に気液同時吸引用の空気導入管を接続する
   とともに、空気導入管に空気導入制御弁を設け、空気導
   入管から汚水吸込み管に導入する空気量を空気導入制御
   弁の制御作用により真空下水管の真空度の低下に応じて
   増大化せしめることを特徴とする真空弁ユニット。
2. 【請求項２】 前記空気導入制御弁が、空気導入管の管
   路に接続される空気導入口と、この空気導入口を開閉す
   る弁体と、弁体に連結されるプランジャと、真空下水管
   の真空力をプランジャの一端面に及ぼすことにより弁体
   が閉じる方向にプランジャを付勢する真空力付与室と、
   弁体が開く方向にプランジャを付勢するばねとを有して
   なる請求項１記載の真空弁ユニット。