JPH084093A - 真空式下水道システムの真空弁制御装置 - Google Patents
真空式下水道システムの真空弁制御装置Info
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- JPH084093A JPH084093A JP3936295A JP3936295A JPH084093A JP H084093 A JPH084093 A JP H084093A JP 3936295 A JP3936295 A JP 3936295A JP 3936295 A JP3936295 A JP 3936295A JP H084093 A JPH084093 A JP H084093A
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Abstract
作の安定した真空式下水道システムの真空弁制御装置を
提供すること。 【構成】 真空弁(13)の開により真空ライン(1
5)に連通し該真空弁(13)の閉に真空ラインから遮
断される吸込管(12)を具備し、該真空弁(14)の
開により汚水ます(10)中の汚水を吸込管(12)で
吸引し、所定の場所に移送する真空式下水道システムの
真空弁制御装置であって、吸込管(12)の高さの異な
る2点(16,17)間の圧力差により吸込管が空気を
吸い込み始めるレベルに達したことを検出し真空弁(1
3)を閉じる制御手段(20)を設けた。
Description
す中の汚水を吸込管で吸引し、汚水処理場等の所定の場
所に移送する真空式下水道システムの真空弁制御装置に
関するものである。
ムの構成例を示す図である。同図において、10は汚水
ますであり、該汚水ます10内には吸込管12の先端が
挿入されており、吸込管12の後端は真空弁の主弁14
を介して真空タンク(真空系)に連通するライン15に
接続されている。13は真空弁本体であり、該真空弁本
体は室13c内にダイヤフラム13bと該ダイヤフラム
13bを付勢するバネ13aを具備している。
置であり、該制御装置200は筒状のケーシング201
を具備し、該ケーシング201内はセンサ室202、第
1室203、第2室204、第3室205、第4室20
6及び第5室207に区分されている。センサ室202
はパイプ208で汚水ます10内に配置された圧力セン
サー管11に接続され、第5室207はパイプ209で
真空弁本体13の室13cに接続されている。また、第
5室207はブリーザー管210を介して外気に接続さ
れている。
弁212を介してライン15に接続されている。また、
第1室203はフィルタ213とオリフィス付逆止弁2
14を介してブリーザー管210に接続され、第2室2
04と第3室205はニードル弁215を介してパイプ
216で接続され、更にパイプ216の先端は傘型チェ
ッキ弁217を介して第4室206に接続されている。
おいて、汚水ます10の汚水Qの水位が低下し、待機位
置にあるときは、圧力センサー管11の下端は汚水面の
上部に位置するから、センサ室202と第1室203は
大気圧であり、センサ膜218は中立状態にある。その
ため空気通路は真空とバネ219の力でセンサレバー2
20は空気通路を塞ぎ、空気は流れない。また、ライン
15につながっている真空は第3室205と第2室20
4にニードル弁215を通して結ばれ、両室とも同圧の
真空になる。そのためバネ221の力が勝り、三方向弁
222は左へ寄せられた状態を保持する。第5室207
はブリーザー管210を通して大気に接続されているた
め、真空弁本体13の室13cは大気圧となり、主弁1
4はバネ13aで閉方向に押され、全閉状態となる。
センサー管11の圧力が上昇すると、センサ膜218が
右に移動し、センサレバー220に当接する。圧力が約
水柱200mmAq以上になると、該圧力はバネ219
の力と真空圧力に打ち勝ちセンサレバー220を空気通
路から離す。これにより空気通路を通して第1室203
の空気が第2室204に流入し、該第2室204内の圧
力は上昇し、第3室205より高くなる。該圧力がバネ
221の力より強くなると三方弁駆動膜222aが右に
移動し、三方向弁222はブリーザー管210に連通す
る孔を閉じる。これにより、ライン15の真空は第4室
206、三方向弁222の軸通路、第5室207、パイ
プ209を通り、真空弁本体13の室13cへつなが
る。これにより真空力がバネ13aの力に打ち勝ち主弁
14を持ち上げ全開状態(吸込管12とライン15を連
通する孔を開放状態)にする。
汚水は吸い上げられ、汚水の液面が下がり始める。圧力
センサ11の圧力は直ちに降下し、センサ膜218が左
へ移動し、センサレバー220も元に戻って空気通路を
塞ぐ。降下したライン15の真空のため、傘型チェッキ
弁217は閉じ、第1室203と第2室204にニード
ル弁215を介して、除々に同圧真空へ近づく。このた
め第2室204のバネ221の力が勝り、三方向弁22
2を左へ移動させ、上記の状態へ戻る。これにより、第
5室207にブリーザー管210を通して外気が流入
し、該外気がパイプ209を介して真空弁本体13の室
13c内に流入し、主弁14を閉じる。
00には下記のような欠点があった。 (1)真空弁が開いて汚水ます10内の汚水Qの水位が
下がるとセンサレバー220は空気通路を閉じる。その
時から、第2室204と第3室205が同圧真空となっ
て主弁14が閉じるまでの時間は、当初の第2室204
と第3室205の差圧に依存する。ここで第2室204
は大気圧で一定であるから第3室205の真空度に依存
することになる。この結果、真空度が高い場合には真空
弁(主弁14)が開いている時間が長くなり、低い場合
は短くなる。即ち、ライン15の真空度が高いときに
は、真空弁の開いている時間が長く且つ吸引力も強いた
め大量の空気を吸い、逆に真空度が低いときは真空弁が
開いている時間が短く且つ吸引力も弱いため殆ど空気を
吸わない傾向になる。
空気と汚水の割合が、真空度に依存する。つまり真空度
が大きいと、気液比が大となり、真空度が小さいと、気
液比が小となる。
に主弁14を閉じるため管(主にライン)内にエアロッ
クが発生し易い。
15で行なっているため、水滴等がニードル弁215に
さしかかると該ニードル弁215を塞ぐため第1室20
3と第2室204とがなかなか同圧真空とならず主弁1
4がなかなか閉じない。
等の液の浸入を防ぐため、基本的には屋外にブリーザー
管210を設置する必要がある。
を極力小さくすることが望ましいが、通常の真空度−
0.3〜−0.7kg/cm2では気液比を小さくする
ことが難しい。即ち空気を必要以上に吸うため真空ポン
プの負担が大きくなる。
とし、構造が複雑で、且つメンテナンスに時間がかか
る。
しているため、真空度の変動により動作が不安定になる
ことがある。
で、上記(1)乃至(8)の欠点を除去し、構造が簡単
で動作の安定した真空式下水道システムの真空弁制御装
置を提供することを目的とする。
本発明は、真空弁の開により真空系に連通し該真空弁の
閉により真空系から遮断される吸込管を具備し、該真空
弁の開により汚水ます中の汚水を該吸込管で吸引し、所
定の場所に移送する真空式下水道システムの真空弁制御
装置であって、吸込管により汚水を吸引し、水位が低下
し該吸込管が下端から空気を吸い込み始めたことを検出
する検出手段を設け、吸込管が空気を吸い込み始めたこ
とを検出手段が検出したら真空弁を閉じる制御手段を設
けたことを特徴とする。
2点間の圧力差の変化から吸込管が空気を吸い込み始め
たことを検出することを特徴とする。
開閉機構と、該真空弁開閉機構を作動させる往復動する
軸と、該軸に取り付けられた第1ダイヤフラムと第2ダ
イヤフラムと、該軸を常時真空弁を閉じる方向に付勢す
るバネと、第1ダイヤフラムの両面にそれぞれ圧力を作
用させる圧力室と、第2ダイヤフラム片面に該軸が真空
弁を開く方向に圧力を作用させる圧力室を設けると共
に、汚水ますの水位上昇を圧力に変換する圧力センサー
管を設け、吸込管内の高さの異なる2点の汚水圧をその
第1ダイヤフラムの両面の圧力室に圧力差がバネの弾発
力に抗して軸を真空弁を開く方向に作用するように導く
と共に、圧力センサー管で発生した圧力を第2ダイヤフ
ラム片面に設けた圧力室に導くことを特徴とする。
汚水圧を導く管内に流体抵抗を設け、該流体抵抗に吸込
管内の高さの異なる2点間の差圧の短周期の変動による
軸の短周期の往復動を防止し、且つ第1ダイヤフラムの
動きを遅くし真空弁の吸入空気量を調節する機能を持た
せたことを特徴とする。
磁石を設けたことを特徴とする。
管が空気を吸い込み始めたことを検出してから、真空弁
を閉じるから、真空度によって吸気がばらつくという問
題がなく、真空度が低くても必ず吸込管から空気が吸い
込まれるため管内のエアーロックが発生しにくくなる。
いないので真空度に動作が左右されることなく、動作が
安定する。また、ブリーザー管の設置も必要ない。
は、汚水吸い込み時は大きく、空気吸い込み時は小さく
なるから、この圧力差が急激に小さくなる点から吸込管
が空気を吸い込み始めたことを検出できる。
汚水圧を導く管に絞り機構を設け、該絞り機構に吸込管
内の高さの異なる2点間の差圧の短周期の変動による軸
の短周期の移動を防止し且つ第1ダイヤフラムの動きを
遅くし真空弁の吸入空気量を調節する機能を持たせるこ
とにより、吸込管内の高さの異なる2点間の差圧の短周
期の変動による真空弁の開閉を防止し、真空弁の吸入空
気量を調節することができる。
共に、汚水ますの水位上昇を圧力に変換するセンサー管
を設け、更に該第2ダイヤフラム片面に軸が真空弁を開
く方向に圧力を作用させる圧力室を設け、該センサー管
で発生した該圧力室に導くことを特徴とする。
磁石を設けたことにより、圧力センサー管に発生した圧
力が第2ダイヤフラムに作用し、該軸が真空弁を開く方
向に移動し、該磁石の付勢力を脱し、該軸の移動に伴っ
て増大するバネの付勢力に抗し一気に移動端まで移動す
るから、真空弁の開閉動作が迅速で且つ安定する。
る。図1は本発明の真空弁制御装置を用いた真空式下水
道システムの構成を示す図で、図2は真空弁制御装置の
構成を示す図である。同図において、図3と同一符号を
付した部分は同一又は相当部分を示す。同図において、
18は吸込管12で汚水吸引と同時に空気を吸引する同
時吸引空気管である。
ーシング21を具備し、該ケーシング21は大径部21
aと小径21bが一体となった構造である。大径部21
aは中央部に弁体23の軸24が貫通する隔壁22が設
けられ、左右室に区分されている。左側の室は中央部に
設けられた第2のダイヤフラム25により第1室26と
第2室27に区分され、右側の室は中央部に設けられた
第1のダイヤフラム28により第3室29と第4室30
に区分されている。また、小径21bは隔壁31で左右
室に区分され左側の室は前記第4室30に連通し、右側
の室は隔壁32で第5室33と第6室34に区分されて
いる。
室34に配置され、該軸24の後端は第2のダイヤフラ
ム25の中央部に固定されている。該軸24は隔壁22
を貫通し、第1のダイヤフラム28を嵌挿(第1のダイ
ヤフラム28は軸24の後端に固定ネジ24aで固定さ
れている)し、更に隔壁31、隔壁32を貫通してい
る。軸24が隔壁22を貫通する貫通部にはシール機構
35が、隔壁31を貫通する貫通部にはシール機構36
がそれぞれ設けられ、軸24の隔壁32の貫通部には弁
体23で開閉される貫通孔32aが設けられている。3
7は第1のダイヤフラム28を左側に押すバネである。
(磁性体からなる固定ネジ24a)に対向する位置には
磁石38が設けられている。第6室34は弁体23で開
閉され、大気に連通する孔39が設けられている。吸込
管12には上下所定の間隔を設けて圧力検出孔16,1
7が設けられ、圧力検出孔16はパイプ41で第4室3
0に連通し、圧力検出孔17はパイプ40で第3室29
に連通し、更に圧力センサー管11はパイプ42で第1
室26に連通する。また、第2室27は孔43で大気に
連通している。また、第5室33はパイプ44でライン
15に連通し、第6室34はパイプ45で真空弁本体1
3の室13cに連通している。
下水道システムにおいて、汚水ます10の汚水の水位が
上昇し、圧力センサー管11の圧力が上昇すると、該圧
力はパイプ42を通って制御装置20内の第1室26に
伝えられる。これにより第2のダイヤフラム25がバネ
37の弾発力及び磁石38の磁気吸引力に打ち勝って右
に移動し、軸24を押すから弁体23は大気に連通する
孔39を閉じる。するとライン15の真空がパイプ44
を通って第5室33及び第6室34に伝えられ、更に真
空弁本体13の室13cに伝えられる。これにより主弁
14は引上げられる。
り、第2のダイヤフラム25が押され、軸24が動き始
めるとその移動に伴ってバネ37の弾発力は増大する
が、磁石38の磁気吸引力は急激に減少(移動距離の2
乗に反比例)するから、軸24は一気に移動端、即ち弁
体23が孔39を閉じる位置まで移動する。ここで第5
室33、第6室34及び弁体23は真空弁13を開閉す
る真空弁開閉機構を構成する。
吸込管12は連通するから、汚水が吸引され始め、圧力
検出孔16と圧力検出孔17の間に差圧が発生し、これ
がパイプ41とパイプ40を通して第4室30と第3室
29のそれぞれに伝えられる。この差圧は第1のダイヤ
フラム28を右側へ押す力となり、軸24を介して弁体
23は更に右側に押し付けられる。汚水の水位が下がっ
て第1室26と第2室27の圧力差が無くなっても、第
4室30と第3室29の差圧のために弁体23は右側に
押し付けられたままとなっている。
端が空気を吸うようになると、圧力検出孔16と圧力検
出孔17の間に差圧が無くなるため、バネ37により第
1のダイヤフラム28は左側へ押され、弁体23は左側
に押し付けられ、隔壁32の貫通孔32aを閉じる。こ
れにより、第6室34に大気が流入し、該大気はパイプ
45を通して真空弁本体13の室13cに流入し、主弁
14はバネ13aに押されて、吸込管12とライン15
との間の孔を閉じ、吸込管12とライン15の連通を遮
断する。
めると同時吸引空気管18で空気も同時に吸引される。
孔16と圧力検出孔17の間の圧力差の変化の様子を示
す図で、図3(a)は汚水吸い込み時の圧力差を、図3
(b)は空気吸い込み時の圧力差を示す。汚水吸い込み
時の圧力差はα1×hとなり大きく、空気吸い込み時は
α2×hとなり非常に小さくなる。従って、第3室29
と第4室30の間にはこの圧力差が加わることになり、
汚水吸い込み時はα1×hの差圧で第1のダイヤフラム
28を右側に押し、空気吸い込み時は第3室29と第4
室30の差圧は略零となる。圧力差が非常に小さくなっ
た点が、汚水Qのレベルが吸込管12の下端に達したこ
と、即ち空気を吸引するレベルに達したことになる。
するパイプ40と圧力検出孔16と第4室40を接続す
るパイプ41のそれぞれに流体の流れに対する流体抵抗
40a、41aを設ける。該流体抵抗40a及び41a
には圧力検出孔17と圧力検出孔16の差圧の短周期の
変動による軸24の短周期の往復動を防止し、第1のダ
イヤフラム28の動きを遅くし、真空弁の吸入空気量を
調節する機能を持たせるようにする。これにより、真空
弁13は圧力検出孔17と圧力検出孔16の差圧の短周
期の変動に応答して開閉することがなく、動作が安定す
る。
御装置の作動タイミングを示す図で、横軸はタイミング
を、縦軸は水位(cm)に換算した圧力を示す。同図に
おいて、Eは軸24を右方向(真空弁開方向)に移動さ
せようとする力、Fは軸24を左方向(真空弁閉方向)
に移動させようとする力(バネ37の弾発力と磁石38
の磁気吸引力の和)を示す。また、Gは制御装置20が
作動する設定値、Hは吸込管12に汚水が吸い込まれた
時の圧力検出孔17と圧力検出孔16の圧力差、Iはシ
ール機構35、36等の摩擦力を示す。
1室26に作用し、制御装置20の第2のダイヤフラム
25を右方向に押すが、汚水ます10内の汚水レベルが
所定レベル(HWL)に達すると、該押圧力がバネ37
の弾発力と磁石38の磁気吸引力に打ち勝って軸24を
右方向(真空弁開方向)に弁体23が孔39を閉じるま
で移動させる。この時の力EとFの関係はE>Fであ
り、制御装置20は真空弁開動作Aとなる。弁体23が
孔39を閉じると、真空弁13の主弁14が開き、汚水
ます10の汚水Qは吸引管12に吸い上げられ汚水レベ
ルは降下する。
まで下がると、吸引管12に空気が吸い込まれる。空気
が吸い込まれると圧力検出孔17と圧力検出孔16の間
の差圧は略零となり、E<Fとなと、軸24は左方向
(真空弁閉方向)に移動する真空弁閉動作Bに移る。
により、汚水の水位が下がり、吸込管12の下端が空気
を吸うようになったことを圧力検出孔16と圧力検出孔
17の間の差圧が無くなったことで検出し、真空弁の主
弁14を閉じて吸込管12とライン15の連通を遮断す
るから真空弁の極端な閉鎖遅れが無く、汚水ます10内
の汚水を吸い終えた後、吸込管12が一気に大量の空気
を吸い、家の中のトイレ等の水位を下げ、トラップを破
壊するということはない。
により、従来のように真空弁制御装置の作動力に真空を
用いないので、真空を用いることにより生じる上記従来
の問題点が生じることがなく、真空度に動作が作用され
ないから、安定した動作が得られる。
込開始点の汚水レベルを吸込管12の上下方向の高さの
異なる圧力検出孔16,17の間の圧力差の変化より検
出するようにしたが、空気吸込開始の検出手段はこれに
限定されるものではない。
記のような優れた効果が得られる。 (1)吸込管が空気を吸い込み始めたことを検出手段が
検出したら真空弁を閉じるので、真空度によって吸気が
ばらつくという問題がなくなる。
異なる2点間の圧力差の変化から吸込管が空気を吸い込
み始めたことを検出し、真空弁を閉じるようにするの
で、従来のように真空を用いるのとは異なり構造が簡単
で部品点数が少なく、メンテナンスが容易になる。
システムの構成を示す図である。
る。
の変化の様子を示す図である。
ミングを示す図である。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 真空弁の開により真空系に連通し該真空
弁の閉により真空系から遮断される吸込管を具備し、該
真空弁の開により汚水ます中の汚水を該吸込管で吸引
し、所定の場所に移送する真空式下水道システムの真空
弁制御装置であって、 前記吸込管により汚水を吸引し、水位が低下し該吸込管
が下端から空気を吸い込み始めたことを検出する検出手
段を設け、 前記吸込管が空気を吸い込み始めたことを前記検出手段
が検出したら前記真空弁を閉じる制御手段を設けたこと
を特徴とする真空式下水道システムの真空弁制御装置。 - 【請求項2】 前記検出手段は前記吸込管内の高さの異
なる2点間の圧力差の変化から前記吸込管が空気を吸い
込み始めたことを検出することを特徴とする請求項1に
記載の真空式下水道システムの真空弁制御装置。 - 【請求項3】 前記制御手段は前記真空弁を開閉する真
空弁開閉機構と、該真空弁開閉機構を作動させる往復動
する軸と、該軸に取り付けられた第1ダイヤフラムと第
2ダイヤフラムと、該軸を常時真空弁を閉じる方向に付
勢するバネと、前記第1ダイヤフラムの両面にそれぞれ
圧力を作用させる圧力室と、前記第2ダイヤフラム片面
に該軸が前記真空弁を開く方向に圧力を作用させる圧力
室を設けると共に、前記汚水ますの水位上昇を圧力に変
換する圧力センサー管を設け、前記吸込管内の高さの異
なる2点の汚水圧をその前記第1ダイヤフラムの両面の
圧力室に圧力差が前記バネの弾発力に抗して前記軸を真
空弁を開く方向に作用するように導くと共に、前記圧力
センサー管で発生した圧力を前記第2ダイヤフラム片面
に設けた圧力室に導くことを特徴とする請求項1に記載
の真空式下水道システムの真空弁制御装置。 - 【請求項4】 前記第1ダイヤフラムの両面のの圧力室
に汚水圧を導く管内に流体抵抗を設け、該流体抵抗に前
記吸込管内の高さの異なる2点間の差圧の短周期の変動
による前記軸の短周期の往復動を防止し且つ前記第1ダ
イヤフラムの動きを遅くし前記真空弁の吸入空気量を調
節する機能を持たせたことを特徴とする請求項3に記載
の真空式下水道システムの真空弁制御装置。 - 【請求項5】 前記軸を前記真空弁を閉じる方向に吸引
する磁石を設けたことを特徴とする請求項3又は4に記
載の真空式下水道システムの真空弁制御装置。
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