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真空弁
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- 【要約】
【目的】 コンパクトな装置構成により、真空下水管に吸込まれる空気と汚水の気液比を適正化し、汚水の吸引と搬送の安定を図ること。
【構成】 真空弁１５において、タンク１１の液位上昇を空気圧に変換してコントローラ部２７の液位検知ダイヤフラム６０に加える液位検知管Ａ（３７）を有するとともに、液位検知管Ａと並列のもう一つの液位検知管Ｂ（２０１）を有し、液位検知管Ａとコントローラ部２７との連通路の途中に逆止弁２０２を設け、この逆止弁２０２とコントローラ部２７との連通路に液位検知管Ｂを接続したもの。
- 【特許請求の範囲】
【請求項１】 タンクに連通する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開閉可能とし、上記連絡部を開閉する弁体と、弁体と連結されているプランジャを収容する弁作動室と、弁作動室に内蔵されて弁体に閉じ力を付与する閉じ力付与手段と、弁作動室に真空圧を付与して弁体に開き力を付与するコントローラ部とを有して構成される真空弁において、前記コントローラ部が、弁作動室に真空通路と大気通路とを切換接続可能とする３方弁と、タンクの液位に応答して作動する液位検知ダイヤフラムと、３方弁が真空通路を弁作動室に接続するように３方弁に真空力を付与せしめる圧力制御室と、圧力制御室内に配設されて該圧力制御室に真空力を導入可能とする検知スイッチと、液位検知ダイヤフラムにより直接駆動されるとともに、圧力制御室内に挿通されて検知スイッチをオン／オフするプランジャとを有してなり、タンクの液位上昇を空気圧に変換してコントローラ部の液位検知ダイヤフラムに加える液位検知管Ａを有するとともに、液位検知管Ａと並列のもう一つの液位検知管Ｂを有し、液位検知管Ａとコントローラ部との連通路の途中に逆止弁を設け、液位検知管Ａからコントローラ部への空気導通は可能とし、この逆止弁とコントローラ部との連通路に液位検知管Ｂを接続し、液位検知管Ｂの管端位置を液位検知管Ａの管端位置より低く設定してなることを特徴とする真空弁。
【請求項２】 前記液位検知管Ａの管端に細径の空気管を挿入固定し、空気管の下方管端は液位検知管Ｂの管端よりも上に設定し、空気管の上方管端は液位検知管Ａ内の蓄積汚水よりも上になるように設定してなる請求項１記載の真空弁。
- 【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空式下水道システム等に用いて好適な真空弁に関する。
【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】汚水タンクには真空弁が設置され、汚水タンクの底部から立ちあげられている吸込管と、真空源に連通している真空下水管との間の連絡部をこの真空弁によって開閉可能としている。そして、汚水タンクの水位が一定以上に上昇したときに、上記真空弁を開き、真空下水管の真空圧を吸込管に及ぼし、汚水タンクの水面に作用して汚水を加圧している大気圧と、吸込管に付与された真空圧との差圧により、汚水タンク内の汚水を真空下水管を介して集水タンクに送るのである。
【０００４】このとき、真空弁のコントローラ部は、汚水タンクの所定の液位に応答して作動する液位検知ダイヤフラムと、真空弁の開閉を切替える３方弁を有し、液位検知ダイヤフラムの動きでプランジャを介して検知弁を作動させることにより真空下水管から圧力制御室に真空力を導き、この真空力により３方弁を作動させるものとしている。そして、この圧力制御室に導いた真空力はニードル弁により大気解放することとしている。
【０００５】即ち、従来の真空弁開閉は、汚水タンクに流入する汚水蓄積によって起こる液位変化を、タンク内の液位検知管によって圧力変換し（吸込み管より吸引する水量が約40リットルとなるように液位検知管の位置を調整）、その圧縮空気によって真空弁コントローラ部の液位検知ダイヤフラムを起動させ、真空弁を作動させていた。また、真空弁の閉作動は吸込み管より汚水が吸引され、液位が低下し始めると、一定液位まで下がった時点で検知弁が閉じ、ニードル弁調整設定によるエアータイマーの後、真空弁が閉じる。従来はこのように真空弁の開放時間をニードル弁で調整することによって、気液比（吸込む空気と汚水の体積比）を３：１にすることを標準としていた。その他、真空弁の開放時間の設定方法には、フロートを使用した機械式の水位検知方法も採用されている。双方ともに、真空弁の開閉作動及び時間調整等に電気を使用しないことを特徴とするものである。また、フロート使用のシステムにおいては、汚水吸引方法に気液同時吸引方式を採用しており、汚水吸引時に同時に空気も吸引するため、吸込み時点より気液の二相層流となっている。この場合の気液比の設定は 1.5：１となることを標準としていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術には以下の如くの問題点がある。
■従来のコントロール方法は、真空弁に付与される真空圧が常に一定であると仮定した状態においてニードル弁を調整し、真空弁の開放時間を決定することによって気液比を調整していた。この状態では、真空弁と連通する真空下水管内部の真空圧が、設定時よりも大幅に下がった場合（汚水の吸引力が低下するため、汚水水位低下速度も落ちる）や、短時間に大流量の汚水が流入した場合等では、汚水吸引時にも流入汚水が大量に継続するため、汚水水位低下が遅く、設定時間の真空弁開放時間では空気の吸引が少なくなったり、全く吸わなかったりする場合がある。こうした気液比の低下はシステムを不安定にさせるとともに、ウォーターハンマー等の発生原因にもなる。
【０００７】■機械式フロートタイプのものは、真空弁の開閉を完全に液位制御により行っているため、真空下水管内の真空度の変化による作動不安定はないものの、同時吸引による気液比の設定の低さにより汚水の吸引力と搬送力に劣っていた。また、機械式の制御装置が大型のため、汚水タンク内部の限られたスペース内に設置すると、設置工事及びメンテナンスの作業性が悪化することがあった。
【０００８】本発明は、コンパクトな装置構成により、真空下水管に吸い込まれる空気と汚水の気液比を適正化し、汚水の吸引と搬送の安定を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明は、タンクに連通する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開閉可能とし、上記連絡部を開閉する弁体と、弁体と連結されているプランジャを収容する弁作動室と、弁作動室に内蔵されて弁体に閉じ力を付与する閉じ力付与手段と、弁作動室に真空圧を付与して弁体に開き力を付与するコントローラ部とを有して構成される真空弁において、前記コントローラ部が、弁作動室に真空通路と大気通路とを切換接続可能とする３方弁と、タンクの液位に応答して作動する液位検知ダイヤフラムと、３方弁が真空通路を弁作動室に接続するように３方弁に真空力を付与せしめる圧力制御室と、圧力制御室内に配設されて該圧力制御室に真空力を導入可能とする検知スイッチと、液位検知ダイヤフラムにより直接駆動されるとともに、圧力制御室内に挿通されて検知スイッチをオン／オフするプランジャとを有してなり、タンクの液位上昇を空気圧に変換してコントローラ部の液位検知ダイヤフラムに加える液位検知管Ａを有するとともに、液位検知管Ａと並列のもう一つの液位検知管Ｂを有し、液位検知管Ａとコントローラ部との連通路の途中に逆止弁を設け、液位検知管Ａからコントローラ部への空気導通は可能とし、この逆止弁とコントローラ部との連通路に液位検知管Ｂを接続し、液位検知管Ｂの管端位置を液位検知管Ａの管端位置より低く設定してなるようにしたものである。
【００１０】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、前記液位検知管Ａの管端に細径の空気管を挿入固定し、空気管の下方管端は液位検知管Ｂの管端よりも上に設定し、空気管の上方管端は液位検知管Ａ内の蓄積汚水よりも上になるように設定してなるようにしたものである。
【００１１】請求項１に記載の本発明によれば下記■、■の作用効果がある。
■液位検知管Ｂの管端設定位置によって真空弁の閉作動を開始できる。即ち、真空弁の閉作動を液位によって制御できるから、真空下水管内の真空度が低下した場合においても、確実に空気を吸引でき、真空下水管に吸い込まれる空気と汚水の気液比を適正化し、汚水の吸引と搬送の安定を図ることができる。
【００１２】■機械式フロートタイプのものと異なり、汚水タンク内に２本の液位検知管Ａ、Ｂと逆止弁を設けるだけのコンパクトな装置構成にできる。このため、設置工事及びメンテナンスの作業性が良好となる。
【００１３】請求項２に記載の本発明によれば下記■の作用効果がある。
■空気管の下方管端を液位が下回るとき、大気圧が空気管を介して液位検知管Ａ内の蓄積汚水上に及ぶため、液位検知管Ａ内の蓄積汚水を必ず解除できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は真空式汚水収集装置を示す模式図、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模式図、図４は汚水タンク内の液位制御を示す模式図、図５は真空弁の作動原理を示す模式図、図６は真空弁の作動原理を示す模式図である。
【００１５】（第１実施例）真空式汚水収集装置１０は、図１に示す如く、汚水タンク１１に汚水流入管１２を接続しており、タンク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１５を有している。
【００１６】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からタンク１１に流込む。そして汚水がタンクに溜まると、真空弁１５が開き、タンク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。
【００１７】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２３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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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４６を介して接続され大気圧になっている。
【００２１】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。
【００２２】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。通常第４のケース５４を真空弁１５の第２ハウジング２２にバンドクランプ３６によって一体化される。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】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（検知スイッチ）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ＵパッキンもしくはＯリング等の軸シール６７が設けられている。
【００２７】検知弁６８は、部屋８３内に配設されてプランジャ６５によりオン／オフせしめられ、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。
【００２８】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５５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８８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。
【００２９】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。
【００３０】然るに、真空式汚水収集装置１０にあっては、汚水タンク１１の液位上昇を空気圧に変換してコントローラ部２７の液位検知ダイヤフラム６０に加える液位検知管３７（液位検知管Ａ）を前述の如く有する以外に、液位検知管３７と並列のもう一つの液位検知管２０１（液位検知管Ｂ）を有している。そして、液位検知管３７とコントローラ部２７との連絡路であるホース３８の途中に逆止弁２０２を設け、液位検知管３７からコントローラ部２７への空気導通は可能とし、この逆止弁２０２とコントローラ部２７との間のホース３８に液位検知管２０１を接続し、液位検知管２０１の管端位置を液位検知管３７の管端位置より低く設定している。
【００３１】また、液位検知管３７の管端に細径の空気管２０３を挿入固定し、空気管２０３の下方管端は液位検知管２０１の管端よりも上に設定し、空気管２０３の上方管端は液位検知管３７内の蓄積汚水よりも上になるように設定している。
- 【公開番号】特開平９−３２９５０
【公開日】平成９年（１９９７）２月７日
【発明の名称】真空弁
【発明者】
【氏名】大塚 哲史
【氏名】山部 泰男
- 【出願番号】特願平７−１８２５８０
【出願日】平成７年（１９９５）７月１９日
【出願人】
【識別番号】０００００２１７４
【氏名又は名称】積水化学工業株式会社
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