真空弁および真空弁の制御装置
【課題】付勢スプリングの強度や真空送水管内の真空度の大きさに影響されることなく、全開状態および全閉状態に作動する真空弁および制御装置を提供する。
【解決手段】真空弁１０は、弁座１５を有する弁体収容部１４と、弁体収容部１４に移動可能に配設した弁体１７と、弁体収容部１４の端部に設けたシリンダケース１９と、シリンダケース１９の内部を第１変動圧室４１および第２変動圧室４２に気密状態で仕切る可撓性を有する仕切機構（仕切部材２９Ａ，２９Ｂ）と、仕切機構と弁体１７とを連結する作動軸３５とを備え、第１変動圧室４１および第２変動圧室４２の一方を大気圧状態として他方を負圧状態とすることで生じる差圧により仕切機構を移動させ、この仕切機構および作動軸３５を介して弁体１７を開弁位置と閉弁位置に移動させる構成とする。
【解決手段】真空弁１０は、弁座１５を有する弁体収容部１４と、弁体収容部１４に移動可能に配設した弁体１７と、弁体収容部１４の端部に設けたシリンダケース１９と、シリンダケース１９の内部を第１変動圧室４１および第２変動圧室４２に気密状態で仕切る可撓性を有する仕切機構（仕切部材２９Ａ，２９Ｂ）と、仕切機構と弁体１７とを連結する作動軸３５とを備え、第１変動圧室４１および第２変動圧室４２の一方を大気圧状態として他方を負圧状態とすることで生じる差圧により仕切機構を移動させ、この仕切機構および作動軸３５を介して弁体１７を開弁位置と閉弁位置に移動させる構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空弁および真空弁の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空による吸引作用を利用して送水を行う真空式送水システムが知られている。この真空送水システムの一例としては、真空式下水道システムがある。この真空式下水道システムは、真空ステーション、真空下水管および真空弁ユニットを備えている。
【０００３】
真空ステーションは、真空ポンプ、集水タンクおよび圧送ポンプを備えている。真空下水管は、上流側が真空弁ユニットに接続され、下流側が真空ステーションの集水タンクに接続されている。真空ステーションの真空ポンプは、真空下水管内に負圧を発生させる。そして、この真空下水管内の負圧により、真空弁ユニット内の汚水が真空下水管を通って真空ステーションの集水タンクに排水される。また、集水タンクに貯留された汚水は、圧送ポンプによってさらに下流側に搬送される。
【０００４】
真空弁ユニットは、上流側である家庭等から搬送される汚水を一時的に貯留する貯水枡を備えている。真空弁は、下端が貯水枡の汚水溜に位置する吸水管と真空下水管との間に介設されている。そして、この真空弁は、閉弁時には吸水管と真空下水管の連通を遮断し、開弁時には吸水管と真空下水管を連通させて貯水枡内の汚水を真空下水管に送水する。
【０００５】
真空弁は、弁体および弁座を含む弁本体と、弁体を開閉駆動する駆動アクチュエータとを備えている。駆動アクチュエータは２つの空気圧室を備え、これら空気圧室内の圧力差と付勢スプリングが弁体を閉弁させる方向の付勢力の釣り合いにより弁体を駆動する。真空弁の制御装置は、空気圧室のうちの一方（変動圧室）の空気圧を貯水枡内の水位に応じて切り換え、それによって弁体の開閉作動を制御する（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、この真空弁の閉動作は、駆動アクチュエータの付勢スプリングの反発力に依存しており、この付勢スプリングは経時的かつ使用につれて劣化するため、弁体を確実に全閉できないことがある。即ち、付勢スプリングは、腐食や設計頻度を大きく上回る高頻度動作により、折損することがある。この場合、真空弁を閉じるための駆動力が無くなるため、開放状態が維持される。その結果、真空下水管に大量の空気が吸引されるためシステムが動作しなくなる。即ち、真空式下水道システムは、１つの真空ステーションに対して複数の真空弁ユニットが接続されている。そのため、故障等により１カ所の真空弁ユニットが開放状態になると、そこから大量に吸い込まれる空気により真空下水管の真空度（負圧）が低下する。その結果、故障してない他のユニットに開動作に必要な負圧が行き届かず、真空弁が動作できなくなるため、真空弁ユニット内に汚水が流入しても真空弁が開かず、水位が異常に上昇する。この状態を長時間放置すると、多数の真空弁ユニットから汚水が溢れるという重大事故に発展する可能性がある。そこで、このような重大事故を防止するためには、真空弁の故障が発生したら昼夜を問わず直ちに現場に急行して、故障した真空弁ユニットを探し出して復旧するという緊急対応が必要である。
【０００７】
また、弁体の駆動アクチュエータに内蔵している付勢スプリングは、弁体が全開状態で反発力が最大となり、弁体が全閉状態で反発力が最小となる。さらに、駆動アクチュエータの動力は、作動軸を介して弁体に伝えられ、その作動軸は駆動アクチュエータのシリンダケースに軸ガイドによってシールされている。その結果、軸ガイドに異物が噛みこんだり長期使用によって軸ガイドの滑りが悪くなると、弁体の閉動作時に付勢スプリングの反発力が不足し、閉動作に時間がかかったり、途中で引っ掛かって全閉しなくなるという問題がある。
【０００８】
この問題を解決するには、付勢スプリングの付勢力を強くすることが考えられる。しかし、この場合には弁体の閉動作は安定するが、弁体の全開時に付勢スプリングによる反発力も大きくなるため、真空下水管の真空度が低下すると直ぐに弁体が閉作動される。この場合、汚水の吸引中に弁体が半開か全閉状態となる可能性が高いため、汚水中の異物を噛み込んだり、真空弁が早く全閉になって空気が吸引できないために、エアーロックが生じ易くなるという問題がある。なお、このエアーロックとは、弁体が開状態で吸引する汚水量に対して吸引可能な空気量が不足することにより、真空下水管内の汚水量が過大となり、真空下水管全体に十分な真空度が行き届かなくなる現象のことをいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２８０５１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、真空弁に内蔵した付勢スプリングの強弱と、真空送水管の真空度の強弱のバランスに影響されることなく、制御装置が開指令をだすと真空弁を全閉状態に作動・維持し、また、制御装置が閉指令をだすと真空弁を全閉状態に作動・維持することが可能な真空弁および真空弁の制御装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明の真空弁は、吸水管に接続される流入部と真空送水管に接続される流出部との間に弁座を有する弁体収容部と、前記弁座に圧接した閉弁位置および前記弁座から離反した開弁位置にかけて移動可能に前記弁体配設部内に収容した弁体と、前記弁体収容部の端部に設けたシリンダケースと、前記シリンダケースの内部を、前記弁体収容部の側に位置する第１変動圧室および弁体収容部から離間した側に位置する第２変動圧室に気密状態で仕切る可撓性を有する仕切機構と、前記仕切機構と前記弁体とを連結する作動軸と、を備え、前記第１変動圧室および第２変動圧室の一方を大気圧状態として他方を負圧状態とすることで生じる差圧により前記仕切機構を移動させ、この仕切機構および作動軸を介して前記弁体を開弁位置と閉弁位置に移動させる構成としている。
【００１２】
この真空弁は、第１変動圧室が負圧状態で第２変動圧室が大気圧状態となるように切り換えられると、その差圧により仕切機構が弁座から離れる方向に移動する。その結果。この仕切機構に作動軸を介して接続された弁体は、弁座から離反した開弁位置に移動する。一方、第１変動圧室が大気圧状態で第２変動圧室が負圧状態となるように切り換えられると、その差圧により仕切機構が弁座に近接する方向に移動する。その結果、この仕切機構に作動軸を介して接続された弁体は、弁座に圧接する閉弁位置に移動する。
【００１３】
このように、本発明の真空弁は、第１および第２変動圧室の差圧により作動軸を介して弁体を開閉する構成としている。そのため、低い真空度（真空下水技術マニュアルで決められている最低真空度−２５ｋＰａ以下）でも確実に開閉作動させることができる。また、付勢スプリングの反発力で弁体を閉じるのではないため、付勢スプリングの折損や軸ガイドの摺動不良により、弁体を閉弁できないという状態が発生することはない。よって、真空弁の信頼性を高めることができる。そして、この真空弁を真空式下水道システムに適用した場合、真空弁が開放状態のままになって大量の空気を吸引し続け、システム全体が機能停止するという重大事故の発生を防止できる。
【００１４】
この真空弁では、前記仕切機構は、前記シリンダケースに外周部が圧接された一対の第１および第２仕切部材と、これら仕切部材に配設され前記シリンダケースの内部を軸方向に沿って移動可能な一対の第１および第２ピストンカップと、を備えることが好ましい。このようにすれば、確実にシリンダケース内を気密に仕切った第１変動圧室と第２変動圧室に区画できる。
この場合、前記各ピストンカップを、前記作動軸により一体的に連結することが好ましい。このようにすれば、第１および第２変動圧室の差圧により移動する仕切機構に連動して、弁体を確実に開閉作動させることができる。
また、前記第１および第２仕切部材の間に、各仕切部材の劣化を防止可能な薬剤からなる流動材を充填させることが好ましい。このようにすれば、シリンダケースとピストンカップとの間に仕切部材が噛み込むことによる作動不良を防止できる。
【００１５】
さらに、前記シリンダケースは、前記作動軸を挿通する挿通部を備え、これら挿通部と作動軸との間を、可撓性を有するシール部材で密閉することが好ましい。このように、長期間使用することに伴う作動不良の要因となる軸ガイドの代わりに、可撓性を有するシール部材で挿通部と作動軸との間を密閉することにより、開閉作動に係る信頼性を更に向上できる。
【００１６】
そして、前記シリンダケースの第１変動圧室に、前記仕切機構および作動軸を介して弁体を閉弁位置へ付勢する付勢部材を配設することが好ましい。このようにすれば、システムの立ち上げ時や停電など、真空下水管内が大気圧状態になった状態でも、弁体を弁座に対して確実に圧着した全閉状態とすることができる。
【００１７】
前記真空弁の制御装置は、前記真空送水管に連通される第１真空管連通室および前記真空弁の第１変動圧室に連通される第１真空弁連通室を形成した第１切換部と、前記真空送水管に連通される第２真空管連通室および前記真空弁の第２変動圧室に連通される第２真空弁連通室を形成した第２切換部とを、略対称に位置するように形成したケーシングと、前記ケーシング内に直動可能に配設され、前記第１切換部の第１真空管連通室と第１真空弁連通室を連通させる開位置および第１真空管連通室と第１真空弁連通室の連通を遮断する閉位置の間を移動される第１弁部と、この第１弁部が開位置に位置するときに前記第２切換部の第２真空管連通室と第２真空弁連通室の連通を遮断する閉位置に位置し前記第１弁部が閉位置に位置するときに第２真空管連通室と第２真空弁連通室を連通させる開位置に位置するように移動される第２弁部と、を有する切換弁と、前記貯水枡内の水が予め設定した第１水位まで上昇すると、前記切換弁を第２切換部の側へ移動させて前記第１切換部を開位置に位置させるとともに前記第２切換部を閉位置に位置させ、前記真空弁の第１変動圧室を真空送水管と連通させて負圧状態に切り換えるとともに、前記真空弁の第２変動圧室を大気と連通させて大気圧状態に切り換え、前記仕切機構および作動軸を介して前記弁体を開弁位置に移動させる第１アクチュエータと、前記貯水枡内の水位が前記吸水管の一端より下側まで送水されると、前記切換弁を第１切換部の側へ移動させて前記第１切換部を閉位置に位置させるとともに前記第２切換部を開位置に位置させ、前記真空弁の第１変動圧室を大気と連通させて大気圧状態に切り換えるとともに、前記真空弁の第２変動圧室を真空送水管と連通させて負圧状態に切り換え、前記仕切機構および作動軸を介して前記弁体を閉弁位置に移動させる第２アクチュエータと、を備える構成としている。このようにすれば、真空弁の第１および第２変動圧室内の圧力を真空送水管の内圧に応じて切り換え、確実に弁体を開閉作動させることができる。
【００１８】
具体的には、前記切換弁を第１切換部の側に移動させた状態、および、前記切換弁を第２切換部の側に移動させた状態で、前記切換弁を予め設定した保持力で保持する保持機構を備えることが好ましい。このようにすれば、真空弁の開弁状態および閉弁状態を確実に維持できる。
【００１９】
また、前記第１アクチュエータは、前記貯水枡内の水位に応じて昇降するたフロートと、このフロートの昇降に連動して前記切換弁の直動方向に沿って直動し前記フロートが第１水位まで上昇すると前記切換弁を第２切換部の側へ移動させる開作動部材と、を備えることが好ましい。このようにすれば、大型のボールフロートによる大きな浮力で、真空弁の開作動を安定かつ確実に実行することができる。
さらに、前記第２アクチュエータは、内部が前記真空送水管に連通される検圧室と所定圧に保持した基準圧室に仕切られた切換用シリンダケースと、前記検圧室と基準圧室の差圧によって前記切換弁の直動方向に沿って直動し前記検圧室の内圧が基準圧室内の基準圧値より低い低圧値以下になると前記切換弁を前記第１切換部の側へ移動させる閉作動部材と、を備えるが好ましい。このようにすれば、真空送水管の内圧に応じて真空弁の閉作動を安定かつ確実に実行することができる。
【００２０】
そして、前記真空送水管と前記ケーシングの第２切換部の第２真空管連通室との間に、内部を大気圧より低い低圧状態に保持する蓄圧槽を介設するとともに、この蓄圧槽と真空送水管との間に蓄圧槽から真空送水管へ向かう空気の流動を許容する逆止弁を配設してもよい。このようにすれば、弁体を弁座に対して確実に圧着した全閉状態とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の真空弁では、第１および第２変動圧室内の圧力を切り換え、それらの差圧により弁体を開閉するため、低い真空度（−２５ｋＰａ以下）でも確実に開閉作動させることができる。また、付勢スプリングの折損や軸ガイドの摺動不良により、弁体を閉弁できないという状態が発生することはないため、真空弁の信頼性を高めることができる。そして、この真空弁を真空式下水道システムに適用した場合、真空弁が開放状態のままになって大量の空気を吸引し続け、システム全体が機能停止するという重大事故の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の真空弁および制御装置を適用した真空式下水道システムを示す概略図である。
【図２】第１実施形態の制御装置の概念図である。
【図３】第１実施形態の真空弁および制御装置の構成を示す断面図である。
【図４】制御装置により真空弁を開弁させた状態を示す断面図である。
【図５】制御装置により真空弁を閉弁させた状態を示す断面図である。
【図６】制御装置のケーシングおよび切換弁の分解斜視図である。
【図７Ａ】制御装置の非作動状態を示す概略図である。
【図７Ｂ】切換弁が開作動した状態を示す概略図である。
【図７Ｃ】図７Ｂによる真空弁のシリンダケース内の圧力変動を示す概略図である。
【図７Ｄ】図７Ｃにより弁体が開作動した状態を示す概略図である。
【図７Ｅ】排水により空気が混入した状態を示す概略図である。
【図７Ｆ】図７Ｅによる真空弁および制御装置の圧力変動を示す概略図である。
【図７Ｇ】図７Ｆにより切換弁が閉作動した状態を示す概略図である。
【図７Ｈ】図７Ｇによる真空弁のシリンダケース内の圧力変動を示す概略図である。
【図７Ｉ】図７Ｈにより弁体が閉作動した状態を示す概略図である。
【図７Ｊ】図７Ｉによる真空送水管の圧力変動を示す概略図である。
【図７Ｋ】図７Ｊによる真空弁および制御装置の圧力変動を示す概略図である。
【図８】第２実施形態の真空弁および制御装置の構成を示す断面図である。
【図９】第３実施形態の真空弁および制御装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２４】
図１は、本発明の真空弁１０の制御装置５０を適用した真空送水システムの一例である真空式下水道システムを示す。この真空式下水道システムは、汚水を一時的に貯留する貯水枡１を備え、この貯水枡１内の汚水を真空ステーションによる真空吸引作用で下流側の真空ステーションに排水するものである。
【００２５】
まず、この真空式下水道システムの構成について説明する。
【００２６】
この真空式下水道システムの貯水枡１は有底筒状をなし、その上端開口が蓋体２により閉塞されている。この貯水枡１の底には、汚水を貯留するための汚水溜３が設けられている。また、貯水枡１には、汚水溜３の上部に上流側が図示しない家庭に接続される大気圧状態の自然流下管４が接続されている。さらに、貯水枡１には、自然流下管４より上方に位置するように、下流側が真空ステーションの集水タンクに接続された負圧（−２５ｋＰａ）状態の真空送水管５が接続されている。そして、貯水枡１には、真空送水管５より更に上部に位置するように、大気開放した空気取入管６が接続されている。
【００２７】
前記貯水枡１の内部には、真空送水管５に接続された仕切弁７が設けられている。この仕切弁７は、真空式下水道システムの新規構築時やメンテナンス時に手動操作により閉状態とされ、真空ステーションとの連通を遮断する。また、新規構築後またはメンテナンス後の通常の使用時には開状態とされ、真空ステーションと連通させる。また、真空送水管５には、仕切弁７および真空弁１０を介して吸水管８が接続されている。この吸水管８の一端の開口は、汚水溜３の底から所定間隔（50〜100mm）をもって上方に位置するように配管されている。
【００２８】
次に、本発明の第１実施形態の真空弁１０の構成について説明する。
【００２９】
この真空弁１０は、図３に示すように、吸水管８および仕切弁７を介して真空送水管５の間に介設される管体１１と、この管体１１内に配設する弁体１７と、この弁体１７を開閉駆動させる駆動アクチュエータ１８とを備えている。そして、弁体１７は、駆動アクチュエータ１８の第１変動圧室４１および第２変動圧室４２の差圧により、開閉作動されるものである。
【００３０】
具体的には、管体１１は、吸水管８が接続される流入部１２と、仕切弁７が接続される流出部１３と、弁体１７を移動可能に配設する弁体収容部１４とを備えている。流入部１２と流出部１３とは、直管状に形成されている。弁体収容部１４は、流入部１２および流出部１３の境界部分に鋭角な角度で交差し、流入部１２の側に延びるように設けられている。これら流入部１２、流出部１３および弁体収容部１４の交差部位には、管体１１の内壁から弁座１５を突設することにより、その内部に円形状をなす弁口１６が設けられている。この弁口１６は、弁体収容部１４の軸芯に対して直交方向に延びるとともに、その中心が弁体収容部１４の軸芯と一致する。このように構成した管体１１は、弁口１６を閉塞した状態では、流入部１２および弁体収容部１４が吸水管８を介して大気圧（大気開放）状態となり、流出部１３が仕切弁７および真空送水管５を介して接続した真空ステーションの真空吸引作用により大気圧より低い低圧（負圧）状態となる。
【００３１】
前記弁体１７は、駆動アクチュエータ１８により弁体収容部１４の軸芯に沿って進退移動可能に配設され、流入部１２と流出部１３とを連通状態および遮断状態に切り換えるものである。具体的には、弁体１７は、駆動アクチュエータ１８により後退され、弁口１６から離間した開弁位置に移動されると、流入部１２および流出部１３を連通状態とする。また、駆動アクチュエータ１８により進出され、弁口１６に圧接した閉弁位置に移動されると、流入部１２および流出部１３の連通を遮断する。
【００３２】
前記駆動アクチュエータ１８は、上側ケース２０と下側ケース２３とこれらの間に位置する中側ケース２７とからなるシリンダケース１９を備えている。そして、このシリンダケース１９の内部に、仕切機構を構成する仕切部材２９Ａ，２９Ｂおよびピストンカップ３１Ａ，３１Ｂを配設し、これらピストンカップ３１Ａ，３１Ｂに作動軸３５を配設したものである。なお、このシリンダケース１９は、管体１１の弁体収容部１４の開口端を密閉するように配設される。
【００３３】
前記上側ケース２０は、下側に位置する開口端に中側ケース２７を接合するための接合フランジ２１を備えている。この上側ケース２０の開口に対して逆側に位置する閉塞部には、後述する制御装置５０に接続するための第１接続部２２が設けられている。
【００３４】
前記下側ケース２３は、管体１１の弁体収容部１４に配設されるもので、上側に位置する開口端に中側ケース２７を接合するための接合フランジ２４を備えている。この下側ケース２３の外周部には、制御装置５０に接続するための第２接続部２５が設けられている。また、下側ケース２３の開口に対して逆側に位置する閉塞部には、弁体収容部１４の軸芯に位置するように、作動軸３５を挿通する挿通部２６が設けられている。この挿通部２６は、円形状の開口の縁から円筒状をなすように内向きに突出する筒部２６ａを備えている。
【００３５】
前記中側ケース２７は、両ケース２０，２３の間に位置する円筒状のものである。この中側ケース２７の両端内周部には、仕切部材２９Ａ，２９Ｂの外周部３０Ａ，３０Ｂを圧接状態で固定するための取付段部２８が設けられている。
【００３６】
前記仕切部材２９Ａ，２９Ｂは、シリンダケース１９の内部を軸方向に沿って、管体１１の側である下側ケース２３の側と、管体１１から離間した側である上側ケース２０の側に仕切るためのものである。これら仕切部材２９Ａ，２９Ｂは、可撓性を有するダイヤフラムからなり、ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂの外面を覆うように、有底筒状に形成されている。一方の第１の仕切部材２９Ａは、その外周部３０Ａを中側ケース２７の取付段部２８に位置させた状態で上側ケース２０と中側ケース２７とを接合することにより、これらの間に密封状態で圧接される。他方の第２の仕切部材２９Ｂは、その外周部３０Ｂを中側ケース２７の取付段部２８に位置させた状態で下側ケース２３と中側ケース２７とを接合することにより、これらの間に密封状態で圧接される。
【００３７】
前記ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂは、シリンダケース１９の内径より小さい外径の有底筒状のもので、作動軸３５の組み付けにより仕切部材２９Ａ，２９Ｂに一体的に連結されている。このピストンカップ３１Ａ，３１Ｂの開口端には、シリンダケース１９の内径より若干小さい外径をなすように突出するフランジ部３２Ａ，３２Ｂが設けられている。なお、これらピストンカップ３１Ａ，３１Ｂは、一体的に結合した状態で組み付けられ、各フランジ部３２Ａ，３２Ｂは、ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂがシリンダケース１９内を軸方向に沿って移動するためのガイドの役割をなす。一方のピストンカップ３１Ａには、閉塞された底に軸方向に沿って内向きに突出する略円錐筒状の取付部３３が設けられている。他方のピストンカップ３１Ｂには、閉塞された底に軸方向に沿って内向きに突出する略円錐筒状の軸挿通部３４が設けられている。この軸挿通２６部の外径は、下側ケース２３の挿通部２６の内径より小さく形成されている。また、軸挿通部３４は、ピストンカップ３１Ｂの開口端まで突出する寸法で形成されている。
【００３８】
前記作動軸３５は、弁体１７とシリンダケース１９内のピストンカップ３１Ａ，３１Ｂとを連結するものである。この作動軸３５の一端には、弁体１７を固定するためのネジ部３６が設けられ、弁体１７がナットにより締付固定されている。作動軸３５の他端は、挿通部２６からシリンダケース１９内に挿入され、ピストンカップ３１Ｂの軸挿通部３４、仕切部材２９Ｂ，２９Ａおよびピストンカップ３１Ａの取付部３３を順番に貫通し、取付部３３の突出端部でナットにより締付固定されている。この作動軸３５には、軸挿通部３４の端部に位置するように位置決め段部３７が設けられている。この作動軸３５とシリンダケース１９の挿通部２６との間は、シール部材３８により密閉されている。
【００３９】
前記シール部材３８は、シリンダケース１９内と管体１１の弁体収容部１４とを気密に区画するものである。このシール部材３８は、可撓性を有する仕切部材２９Ａ，２９Ｂと同様のダイヤフラムからなり、外周部３９が挿通部２６の開口縁に密着固定され、内周部４０が作動軸３５の位置決め段部３７に密着固定されている。
【００４０】
このように構成した駆動アクチュエータ１８は、一対の仕切部材２９Ａ，２９Ｂがピストンカップ３１Ａ，３１Ｂの底に挟まれた状態で組み立てられる。そして、シリンダケース１９の内部は仕切部材２９Ａ，２９Ｂにより、管体１１から離れた側に位置する第１変動圧室４１と、管体１１の側に位置する第２変動圧室４２とに仕切られる。また、一対の仕切部材２９Ａ，２９Ｂの間には、ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂが移動しても容積は変わることのない密閉部４３が形成される。本実施形態では、この密閉部４３に仕切部材２９Ａ，２９Ｂの劣化を防止可能なガスまたは液体からなる薬剤からなる流動材が充填されている。
【００４１】
また、組立状態の駆動アクチュエータ１８は、第１変動圧室４１と第２変動圧室４２の内圧が異なる場合、低圧（負圧）側の変動圧室４１，４２に向けて可撓性を有する仕切部材２９Ａ，２９Ｂが変形する。これに伴い、ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂが連動してシリンダケース１９内で軸方向に沿って移動する。その結果、作動軸３５を介して弁体１７が開閉作動する。そのため、第１変動圧室４１と第２変動圧室４２の内圧を、一方を大気圧状態として他方を負圧状態とするように、制御装置５０によって切り換えることにより、弁体１７を希望通りに開弁作動および閉弁作動させることができる。
【００４２】
具体的には、第１変動圧室４１が負圧状態で第２変動圧室４２が大気圧状態となるように切り換えると、その差圧により仕切部材２９Ａ，２９Ｂが管体１１から離れる方向に移動する。その結果、ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂおよび作動軸３５を介して接続された弁体１７は、弁座１５から離反した開弁位置に移動する。一方、第１変動圧室４１が大気圧状態で第２変動圧室４２が負圧状態となるように切り換えられると、その差圧により仕切部材２９Ａ，２９Ｂが管体１１に近接する方向に移動する。その結果、このピストンカップ３１Ａ，３１Ｂおよび作動軸３５を介して接続された弁体１７は、弁座１５に圧接する閉弁位置に移動する。
【００４３】
なお、仕切部材２９Ａ，２９Ｂが変形すると、その間の密閉部４３の形状も変形する。しかし、本実施形態では、密閉部４３に流動材を充填しているため、その容積は維持したまま、仕切部材２９Ａ，２９Ｂだけが異なる形状に変形する。そのため、仕切部材２９Ａ，２９Ｂが予期しない形状に変形することにより、ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂやシリンダケース１９の内壁の間に噛み込むことを防止できる。
【００４４】
このように、本実施形態の真空弁１０は、第１および第２変動圧室４１，４２の差圧により作動軸３５を介して弁体１７を開閉する構成としている。そのため、低い真空度（−２５ｋＰａ以下）でも確実に開閉作動させることができる。また、付勢スプリングの反発力で弁体１７を閉じるのではないため、各変動圧室４１，４２内の圧力を確実に切り換えることにより、弁体１７を閉弁できないという状態が発生することはない。よって、真空弁１０の信頼性を高めることができる。そして、この真空弁１０を真空式下水道システムに適用した場合、真空弁１０が開放状態のままになって大量の空気を吸引し続け、システム全体が機能停止するという重大事故の発生を防止できる。
【００４５】
また、本実施形態の真空弁１０は、シリンダケース１９内を仕切る一対の仕切部材２９Ａ，２９Ｂの間に形成される密閉部４３に、仕切部材２９Ａ，２９Ｂの劣化を防止可能な薬剤からなる流動材を充填させているため、仕切部材２９Ａ，２９Ｂの機能劣化を抑制できる。さらに、開閉作動時には、シリンダケース１９とピストンカップ３１Ａ，３１Ｂとの間に仕切部材２９Ａ，２９Ｂが噛み込むことによる作動不良を防止できる。しかも、シリンダケース１９と作動軸３５とは、軸ガイドの代わりに可撓性を有するシール部材３８で密閉しているため、長期間使用することに伴う作動不良の発生を防止でき、信頼性を更に向上できる。
【００４６】
次に、この真空弁１０を開閉作動させるための制御装置５０の概略構成について説明する。
【００４７】
図２に示すように、本実施形態の制御装置５０は、４ポート２位置型の切換弁機構を備えている。この切換弁機構は、フロート９８の昇降に連動する第１アクチュエータ９７により開作動される。そして、切換弁機構の切換弁７８が開作動により第１移動位置から第２移動位置に移動すると、真空送水管５と真空弁１０の第１変動圧室４１を連通させるとともに、大気と真空弁１０の第２変動圧室４２を連通させることにより、真空弁１０を開弁状態とする。また、切換弁機構は、基準圧と真空送水管５の内圧との差圧により動作する第２アクチュエータ１０５により閉作動される。そして、切換弁機構の切換弁７８が開作動により第２移動位置から第１移動位置に移動すると、大気と真空弁１０の第１変動圧室４１を連通させるとともに、真空送水管５と真空弁１０の第２変動圧室４２を連通させることにより、真空弁１０を閉弁状態とする。
【００４８】
次に、本発明の真空弁１０の制御装置５０について具体的に説明する。
【００４９】
この制御装置５０は、図３，４，５に示すように、制御装置５０は、１つの切換弁７８を有する切換弁機構と、切換弁７８を開作動させるための第１アクチュエータ９７と、切換弁７８を閉作動させるための第２アクチュエータ１０５とを備えている。また、制御装置５０は、真空送水管５に接続した一対の接続配管である第１空気チューブ５１Ａ，５１Ｂが一対の切換部５５，６０にそれぞれ接続され、これら切換部５５，６０と真空弁１０の各変動圧室４１，４２がそれぞれ第２空気チューブ５２Ａ，５２Ｂに接続されている。そして、各アクチュエータ９７，１０５により切換弁７８を移動させることにより、各変動圧室４１，４２への接続状態を切り換え、真空弁１０の弁体１７を開閉作動させるものである。
【００５０】
前記切換弁機構は、図３および図６に示すように、ケーシング５３と、このケーシング５３の内部に直動可能に配設した切換弁７８と、この切換弁７８を第１移動位置および第２移動位置に保持する保持機構とを備えている。
【００５１】
前記ケーシング５３は、略逆円錐筒状をなす下部の第１切換部５５と、この第１切換部５５と対称に位置する略円錐筒状をなす上部の第２切換部６０と、これらの間に位置する略円筒状をなすアクチュエータ連結部６７を備えている。そして、このケーシング５３には、略接線方向に延びる固定用アーム部５４が、径方向に対向する位置かつ上下２段で平行に設けられている。これら固定用アーム部５４には、図３中左側に位置する端部に図示しないブラケット部材がネジ止めにより固定される。そして、このブラケット部材を介して貯水枡１内の所定部位に固定される。
【００５２】
前記第１切換部５５の内部には、真空送水管５に連通した流出部１３に連通される第１真空管連通室５６と、シリンダケース１９の第１変動圧室４１に連通される第１真空弁連通室５７とが形成されている。第１真空管連通室５６は下端に位置するもので、その外周部には真空弁１０の流出部１３に接続される第１接続部５８Ａが径方向外向きに突設されている。第１真空弁連通室５７は第１真空管連通室５６の軸方向に沿った上部に位置し、この第１真空管連通室５６より内径が大きいものである。この第１真空弁連通室５７には、真空弁１０の第１変動圧室４１に接続される第１接続部５８Ｂが径方向外向きに突設されている。これら連通室５６，５７の間には、切換弁７８が圧接される第１シール部５９が設けられている。この第１シール部５９は、内径が上向きに漸次大きくなる逆円錐筒形状をなす。
【００５３】
前記第２切換部６０の内部には、真空送水管５に連通した流出部１３に連通される第２真空管連通室６１と、シリンダケース１９の第２変動圧室４２に連通される第２真空弁連通室６２とが形成されている。第２真空管連通室６１は上端に位置するもので、その外周部には真空弁１０の流出部１３に接続される第２接続部６３Ａが径方向外向きに突設されている。第２真空弁連通室６２は第２真空管連通室６１の軸方向に沿った下部に位置し、この第２真空管連通室６１より内径が大きいものである。この第２真空弁連通室６２には、真空弁１０の第２変動圧室４２に接続される第２接続部６３Ｂが径方向外向きに突設されている。これら連通室６１，６２の間には、切換弁７８が圧接される第２シール部６４が設けられている。この第２シール部６４は、内径が上向きに漸次大きくなる円錐筒形状をなす。本実施形態では、この第２切換部６０は、第１切換部５５およびアクチュエータ連結部６７とは別体で成形され、切換弁７８の装着後に固着する構成としている。そのため、この第２切換部６０には、下端に径方向外向きに突出するフランジ部６５と、アクチュエータ連結部６７の上端内周部に内嵌する内嵌部６６とが設けられている。
【００５４】
前記アクチュエータ連結部６７は、各切換部５５，６０の対向部である真空弁連通室５７，６２より大きな内径で延びる円筒状をなす。これにより、第１切換部５５とアクチュエータ連結部６７との境界部分には、シール用の第１圧接段部６８が形成されている。なお、第２切換部６０とアクチュエータ連結部６７との間のシール用第２圧接段部は、内嵌部６６の端面により構成している。第１圧接段部６８の上部には、一対の第１挿通穴６９，６９が設けられている。本実施形態では、これら第１挿通穴６９，６９の形成位置に下側の固定用アーム部５４が位置するように設けられ、この固定用アーム部５４に第１挿通穴６９，６９が設けられている。この第１挿通穴６９は、一部がアクチュエータ連結部６７の内部空間と連通するように構成されている。そして、各第１挿通穴６９には係止部材７０が挿通され、この係止部材７０の一部を内部空間に突出させることにより、後述する第１シール部材８８の上向きの移動を阻止する構成としている。この第１挿通穴６９の上部には、保持機構を構成するトグルバネ９６の配設部７１が設けられている。このトグルバネ配設部７１は、径方向外向きに突出した一対のネジ軸部７２，７２と、これらネジ軸部７２，７２にかけて延びるバネ配設溝７３とを備えている。ネジ軸部７２，７２は、固定用アーム部５４に対して直交方向に延びるように突設されている。バネ配設溝７３は、ネジ軸部７２，７２間がアクチュエータ連結部６７の内部空間に連通した状態をなす。また、このトグルバネ配設部７１は、バネ配設溝７３にトグルバネ９６を配設した状態で、ネジ軸部７２，７２にナット７４を締め付けることにより、トグルバネ９６を脱落不可能に組み付ける構成としている。このトグルバネ配設部７１の上部には、一対の第２挿通穴７５，７５が設けられ、各第２挿通穴７５，７５に切換弁７８の上向きの移動を停止するためのストッパ部材７６が挿通されている。この第２挿通穴７５およびストッパ部材７６は、第１挿通穴６９および係止部材７０と同一構成である。また、このストッパ部材７６は、後述する第２シール部材９１の下向きの移動を阻止する役割もなすように構成している。さらに、アクチュエータ連結部６７には、径方向に対向する固定用アーム部５４，５４間に、軸方向に沿って上下に延び、内部空間に連通（貫通）する一対の挿通溝７７，７７が設けられている。
【００５５】
前記切換弁７８は、第１切換部５５内から第２切換部６０内にかけて延びる弁ロッド７９を備え、その下端の第１弁部に第１弁パッキン８０を配設するとともに、上端の第２弁部に第２弁パッキン８１を配設したものである。
【００５６】
第１弁部である第１弁パッキン８０は、第１アクチュエータ９７により切換弁７８が上方に直動されることにより第１移動位置から第２移動位置に移動されると、図４に示すように、第１切換部５５の第１真空管連通室５６と第１真空弁連通室５７とを連通させる位置に移動される。また、第２アクチュエータ１０５により切換弁７８が下方に直動されることにより第２移動位置から第１移動位置に移動されると、図５に示すように、第１シール部５９に圧接され、第１切換部５５の第１真空管連通室５６と第１真空弁連通室５７の連通を遮断する位置に移動される。
【００５７】
第２弁部である第２弁パッキン８１は、図４に示すように、第１アクチュエータ９７により切換弁７８が第２移動位置に直動されると、即ち、第１弁パッキン８０が開位置に位置するときには、第２シール部６４に圧接され、第２切換部６０の第２真空管連通室６１と第２真空弁連通室６２の連通を遮断する位置に移動される。また、図５に示すように、第２アクチュエータ１０５により切換弁７８が第１移動位置に直動されると、即ち、第１弁パッキン８０が閉位置に位置するときには、第２切換部６０の第１真空管連通室５６と第１真空弁連通室５７とを連通させる位置に移動される。
【００５８】
前記弁ロッド７９には、第１弁パッキン８０の上部に別体の第１ガイド部材８２が配設されている。この第１ガイド部材８２の上部には、この第１ガイド部材８２の上方への移動を停止する第１ストッパ部８３が設けられている。この第１ストッパ部８３は、上部が円錐形状をなすように突出した第１圧接部８４とされている。この第１ストッパ部８３の上部には、第１圧接段部６８に上方から圧接される第１シール部材８８が軸方向に沿って移動可能に配設されている。
【００５９】
同様に、弁ロッド７９には、第２弁パッキン８１の下部に別体の第２ガイド部材８５が配設されている。この第２ガイド部材８５の下部には、この第２ガイド部材８５の下方への移動を停止する第２ストッパ部８６が設けられている。この第２ストッパ部８６は、下部が逆円錐形状をなすように突出した第２圧接部８７とされている。この第２ストッパ部８６の下部には、第２圧接段部に下方から圧接される第２シール部材９１が軸方向に沿って移動可能に配設されている。
【００６０】
前記第１シール部材８８は、弁ロッド７９の直径より大径の第１貫通孔８９を備えている。この第１貫通孔８９は、切換弁７８が第２移動位置に移動されると、第１圧接部８４により閉塞される。これにより、第１切換部５５の第１真空弁連通室５７は、第１貫通孔８９を通した大気との連通が遮断される。また、第１貫通孔８９は、切換弁７８が第１移動位置に移動されると、第１圧接部８４の離間により開放される。これにより、第１切換部５５の第１真空弁連通室５７は、第１貫通孔８９を通した大気と連通した大気開放状態とされる。この第１シール部材８８の上下にはそれぞれ第１補強部材９０Ａ，９０Ｂが配設される。これら第１補強部材９０Ａ，９０Ｂは、第１貫通孔８９より大きな貫通孔を有する円環状をなす。なお、この第１シール部材８８は、上側の第１補強部材９０Ａの上部が係止部材７０に係止されることにより、第１圧接段部６８に圧接状態で移動不可能に配置される。
【００６１】
同様に、第２シール部材９１は、弁ロッド７９の直径より大径の第２貫通孔９２を備えている。この第２貫通孔９２は、切換弁７８が第１移動位置に移動されると、第２圧接部８７により閉塞される。これにより、第２切換部６０の第２真空弁連通室６２は、第２貫通孔９２を通した大気との連通が遮断される。また、第２貫通孔９２は、切換弁７８が第２移動位置に移動されると、第２圧接部８７の離間により開放される。これにより、第２切換部６０の第２真空弁連通室６２は、第２貫通孔９２を通した大気と連通した大気開放状態とされる。この第２シール部材９１の上下にはそれぞれ第２補強部材９３Ａ，９３Ｂが配設される。これら第２補強部材９３Ａ，９３Ｂは、第２貫通孔９２より大きな貫通孔を有する円環状をなす。なお、この第２シール部材９１は、下側の第２補強部材９３Ａの下部がストッパ部材７６に係止されることにより、第２圧接段部に圧接状態で移動不可能に配置される。
【００６２】
これらシール部材８８，９１の間には、下側に位置するように膨出部９４が設けられ、上側に位置するように受動フランジ部９５が設けられている。膨出部９４は、上向きに漸次直径が大きくなるように拡径した後、漸次直径が小さくなるように縮径した断面菱形形状をなす。この膨出部９４は、切換弁７８が第１移動位置に移動した状態および第２移動位置に移動した状態を保持するための保持機構を構成する。受動フランジ部９５は、径方向外向きに突出した円板状のもので、後述する第１アクチュエータ９７と第２アクチュエータ１０５の駆動力を受けるためのものである。
【００６３】
前記保持機構は、前記切換弁７８の膨出部９４と、バネ配設溝７３内に配設されるＬ字形状をなす一対のトグルバネ９６，９６とで構成されている。これらトグルバネ９６，９６は、バネ配設溝７３に組み付けることにより一部がアクチュエータ連結部６７内に位置する。そして、これらトグルバネ９６，９６の間隔は、弁ロッド７９の直径より大きく、膨出部９４の最も膨出した稜部９４ａの直径より小さくなるように構成されている。これにより、トグルバネ９６，９６間に膨出部９４を干渉させ、切換弁７８を第１切換部５５の側に移動させた状態（第１移動位置）、および、第２切換部６０の側に移動させた状態（第２移動位置）を、トグルバネ９６，９６の保持力で保持できるようにしている。
【００６４】
前記第１アクチュエータ９７は、貯水枡１内に予め設定した第１水位まで汚水が貯められると、切換弁７８をトグルバネ９６の保持力に抗して第２切換部６０の側へ移動させ、第１切換部５５を開位置に位置させるとともに、第２切換部６０を閉位置に位置させる。これにより、真空弁１０の第１変動圧室４１を真空送水管５と連通させ、大気圧より低い負圧状態に切り換えるとともに、真空弁１０の第２変動圧室４２を大気と連通させ、大気圧状態に切り換え、弁体１７を開弁位置に移動させものである。この第１アクチュエータ９７は、貯水枡１内の水位に応じて昇降するフロート９８と、このフロート９８の昇降に連動して切換弁７８の直動方向に沿って移動する開作動部材１０２とを備えている。
【００６５】
前記フロート９８は、その浮力Ｆｂがトグルバネ９６，９６の保持力Ｆｓより大きいものである（Ｆｓ＜Ｆｂ）。このフロート９８には、開作動部材１０２に連結するための連結ロッド９９が一体的に設けられている。この連結ロッド９９の上端には、外径を小さくした挿通軸部１００が設けられている。この挿通軸部１００はネジ軸であり、ナット１０１を締め付けることにより、開作動部材１０２に固定されている。なお、連結ロッド９９は、貯水枡１内に予め設定した第１水位まで汚水が溜まった状態で、開作動部材１０２を介して切換弁７８を開作動可能な全長に設定されている。また、切換弁７８の開作動に必要なストロークと、フロート９８が汚水に浸かる深さとを加算した距離は、切換弁７８を開閉作動させる第１および第２水位間の距離より小さく設定している。これにより、貯水枡１の汚水が第２水位まで低下している状態では、フロート９８が汚水の水面より上方に位置するように構成している。
【００６６】
前記開作動部材１０２は、切換弁７８の直動方向であるケーシング５３の軸方向に沿って延びるように、固定用アーム部５４，５４間に取り付けられる断面Ｈ字形状のものである。この開作動部材１０２には、ケーシング５３の一方の挿通溝７７を挿通してアクチュエータ連結部６７内に突出し、受動フランジ部９５の下部に位置する第１作動部１０３が設けられている。また、開作動部材１０２の下端には、フロート９８の連結ロッド９９を装着する装着部１０４が外向きに突設されている。この装着部１０４は、連結ロッド９９の挿通軸部１００より大きく、ナットより小さい直径の孔を有する。この開作動部材１０２は、固定用アーム部５４にブラケット部材を配設することにより、ケーシング５３に対して脱落不可能に装着される。
【００６７】
前記第２アクチュエータ１０５は、排水により貯水枡１内の水位が吸水管８の下端より下側（第２水位）になると、切換弁７８をトグルバネ９６の保持力に抗して第１切換部５５の側へ移動させ、第１切換部５５を閉位置に位置させるとともに、第２切換部６０を開位置に位置させる。これにより、真空弁１０の第１変動圧室４１を大気と連通させて大気圧状態に切り換えるとともに、真空弁１０の第２変動圧室４２を真空送水管５と連通させて大気圧より低い負圧状態に切り換え、弁体１７を閉弁位置に移動させるものである。この第２アクチュエータ１０５は、内部を検圧室１２０と基準圧室１１９に仕切った切換用シリンダケース１０６に、切換弁７８を閉作動させるための閉作動部材１２５を配設している。また、切換用シリンダケース１０６は、下側ケース１０７、上側ケース１１１、ダイヤフラム１１８、切換用ピストンカップ１２１、付勢スプリング１２２および保持補助機構を備えている。
【００６８】
前記下側ケース１０７は、大気を吸引するための通気孔部１０８が設けられている。また、下側ケース１０７の開口端には、外向きに突出する接合フランジ１０９が設けられている。さらに、下側ケース１０７の開口に対して逆側に位置する閉塞部には、閉作動部材１２５を挿通する軸ガイド１１０が配設されている。
【００６９】
前記上側ケース１１１は、その開口端に下側ケース１０７の接合フランジ１０９に密閉状態で接合される接合フランジ１１２を備えている。この上側ケース１１１の開口に対して逆側に位置する閉塞部には、付勢スプリング１２２の付勢力を調整するための調整機構が設けられている。この調整機構は、閉塞部に設けた被締付部１１３と、被締付部１１３に締付可能な締付部材１１５とからなる。被締付部１１３は、上側ケース１１１の軸芯に設けた開口部の縁に内向きに突出する円筒部１１４を設け、この円筒部１１４の内周にネジ溝を設けたものである。なお、円筒部１１４の外端側の所定領域は、ネジ溝を設けることなくシール部材が圧接されるシール領域としている。締付部材１１５は、一端を開口した上側ケース１１１とは別体の円筒状のものである。この締付部材１１５には、その閉塞部に第１空気チューブ５１Ｃを介して真空送水管５に連通した流出部１３に連通される接続部１１６が設けられている。また、締付部材１１５には、接続部１１６と逆側に位置する外周部に、被締付部１１３のネジ溝に噛み合うネジ部が設けられ、被締付部１１３に対して上側ケース１１１の内部側より締め付けて組み付ける構成としている。さらに、締付部材１１５には、組付状態で円筒部１１４のシール領域に圧接されるシール部材が配設されている。そして、締付部材１１５には、過剰な回転操作による被締付部１１３からの抜け出しを防止するために、被締付部１１３の突出端部に当接するストッパ部１１７が径方向外向きに突設されている。
【００７０】
前記ダイヤフラム１１８は、切換用シリンダケース１０６の内部を、下側ケース１０７の側に位置する基準圧室１１９と、離間した側に位置する検圧室１２０とに仕切る可撓性材料からなるものである。このダイヤフラム１１８は、下側ケース１０７および上側ケース１１１の接合フランジ１０９，１１２の間に外周部を圧接した状態で、一体的に組み付けられている。本実施形態では、この基準圧室１１９内の基準圧は、下側ケース１０７に形成した通気孔部１０８により大気圧とされている。
【００７１】
前記切換用ピストンカップ１２１は、その内径が締付部材１１５の外径より大きい受皿形状をなす。この切換用ピストンカップ１２１は、切換用シリンダケース１０６の検圧室１２０内に位置するように、閉鎖された底がダイヤフラム１１８に固着して配設されている。この切換用ピストンカップ１２１には、該切換用ピストンカップ１２１の後退状態で検圧室１２０内が密閉されることを防止するために、通気孔が設けられている。
【００７２】
前記付勢スプリング１２２は、締付部材１１５と切換用ピストンカップ１２１との間に配設され、この切換用ピストンカップ１２１および閉作動部材１２５を介して切換弁７８を第１移動位置へ向けて付勢するものである。この付勢スプリング１２２は、基準圧室１１９の内圧と検圧室１２０の内圧の差圧により、切換用ピストンカップ１２１を介して伸縮する。具体的には、検圧室１２０の内圧が吸引により大気圧より低くなり、伸張しようとする付勢力（反発力）より吸引力が大きくなると、切換用ピストンカップ１２１の移動（後退）による押圧力で徐々に収縮し始める。そして、検圧室１２０の内圧が第１低圧値Ｐ１以下になると、完全に収縮した状態をなす。一方、検圧室１２０の内圧が第１低圧値Ｐ１を上回ると切換用ピストンカップ１２１の押圧力に抗して徐々に伸張する。そして、検圧室１２０の内圧が第１低圧値Ｐ１を上回ると、完全に伸張した状態をなす。
【００７３】
本実施形態では、付勢スプリング１２２の付勢力、即ち、切換弁７８を閉位置に移動させる力Ｆｃは、フロート９８の浮力Ｆｂより大きく設定している（Ｆｓ＜Ｆｂ＜Ｆｃ）。これにより、切換弁７８に対して、第１アクチュエータ９７による開作動と第２アクチュエータ１０５による閉作動とが同時に行われた場合、第２アクチュエータ１０５による閉作動が実行されるように構成している。なお、第２アクチュエータ１０５が閉作動する圧力は、締付部材１１５の締付量の調整により、変更することが可能である。
【００７４】
前記保持補助機構は、付勢スプリング１２２が切換用ピストンカップ１２１を介して収縮した状態で、切換用ピストンカップ１２１を付勢スプリング１２２の付勢力より弱い保持力で保持することにより、後退状態を補助的に保持するものである。この保持補助機構は、切換用ピストンカップ１２１の開口端外周部に配設した第１磁石１２３と、第１磁石１２３と上側ケース１１１の軸方向に対応する位置に設けた第２磁石１２４とからなる。この保持補助機構を設けた切換用シリンダケース１０６は、付勢スプリング１２２を収縮させて切換用ピストンカップ１２１が後退位置に移動すると、各磁石１２３，１２４が互いの磁力で吸着する。その結果、切換用ピストンカップ１２１を検圧室１２０内の吸引力と磁石１２３，１２４による吸着力とで保持できる。そして、検圧室１２０内が第１低圧値Ｐ１より高い第２低圧値Ｐ２を更に上回ると、検圧室１２０内の吸引力と磁石１２３，１２４による吸着力とを加えた保持力より、付勢スプリング１２２の付勢力が大きくなり、切換用ピストンカップ１２１を進出させ、真空弁１０を閉弁作動させる構成としている。
【００７５】
前記閉作動部材１２５は、切換用ピストンカップ１２１の底中心に連結したロッド１２６を備えている。このロッド１２６は、下側ケース１０７の軸ガイド１１０を挿通し、アクチュエータ連結部６７における開作動部材１０２の反対側に、軸方向に沿って延びるように配設されている。また、閉作動部材１２５は、第１作動部１０３を挿通した挿通溝７７と逆側の挿通溝７７を挿通してアクチュエータ連結部６７内に突出し、受動フランジ部９５の上部に位置する第２作動部１２７が設けられている。この第２作動部１２７は、切換用ピストンカップ１２１が限界位置まで進出した状態で、膨出部９４の稜部９４ａがトグルバネ９６より下方に位置するまで下降するように設定されている。なお、この閉作動部材１２５は、開作動部材１０２と同様に、突出させた固定用アーム部５４，５４の間に位置させ、ブラケット部材を配設することによりケーシング５３に対して移動可能に位置決めすることが好ましい。
【００７６】
この制御装置５０を、前記真空弁１０を用いた真空式下水道システムに適用する場合、フロート９８が貯水枡１の汚水溜３に位置するように、ブラケット部材を介して貯水枡１内に固定される。そして、第１切換部５５の第１接続部５８Ａと真空弁１０の流出部１３とを第１空気チューブ５１Ａによって接続する。また、第１切換部５５の第１接続部５８Ｂと真空弁１０の第１接続部２２とを、第２空気チューブ５２Ａによって接続する。さらに、第２切換部６０の第２接続部６３Ａと真空弁１０の流出部１３とを第１空気チューブ５１Ｂによって接続する。また、第２切換部６０の第２接続部６３Ｂと真空弁１０の第２接続部２５とを、第２空気チューブ５２Ｂによって接続する。さらに、第２アクチュエータ１０５の接続部１１６と真空弁１０の流出部１３とを第１空気チューブ５１Ｃによって接続する。なお、本実施形態では、制御装置５０の接続部５８Ａ，６３Ａ，１１６を流出部１３に接続することにより、この流出部１３を介して真空送水管５に接続する構成としているが、直接真空送水管５に接続してもよい。
【００７７】
次に、本発明の真空弁１０および制御装置５０を適用した真空式下水道システムの動作について説明する。
【００７８】
図７Ａに示すように、貯水枡１の内部の汚水が吸水管８の下側までしか溜められていない状態では、制御装置５０の切換弁７８は第１移動位置に移動され、この状態がトグルバネ９６，９６の保持力で保持されている。また、真空弁１０の弁体１７は閉弁位置に移動された状態をなす。
【００７９】
この状態では、真空弁１０の流入部１２は、吸水管８を介して大気開放された大気圧状態をなす。真空弁１０の流出部１３は、真空ステーションの吸引作用により大気圧より低い第１低圧値Ｐ１（−２５ｋＰａ）以下の状態をなす。そのため、制御装置５０は、第１切換部５５の第１真空管連通室５６および第２切換部６０の第２真空管連通室６１が、流出部１３との連通により第１低圧値Ｐ１以下の状態をなす。同様に、制御装置５０の第２アクチュエータ１０５の検圧室１２０は、流出部１３との連通により、大気圧より低い第１低圧値Ｐ１以下の状態をなす。その結果、閉作動部材１２５は、切換用ピストンカップ１２１を介して後退した状態をなす。一方、制御装置５０の第１切換部５５の第１真空弁連通室５７は、切換弁７８によって第１真空管連通室５６との連通が遮断され、第１シール部材８８の第１貫通孔８９を通して大気開放状態をなす。よって、真空弁１０の第１変動圧室４１は、第１真空弁連通室５７を介して大気圧状態となっている。また、制御装置５０の第２切換部６０の第２真空弁連通室６２は、切換弁７８によって第２真空管連通室６１と連通され、第２シール部材９１の第２貫通孔９２を通した大気との連通が遮断された状態をなす。よって、真空弁１０の第２変動圧室４２は、第２真空弁連通室６２を介して負圧状態となっている。その結果、真空弁１０は、第２変動圧室４２からの吸引により弁体１７を進出させ、弁口１６を閉塞した閉弁位置に保持されている。
【００８０】
この状態で、貯水枡１内に汚水が溜まるとフロート９８が着水して上昇し、第１水位まで上昇すると、図７Ｂに示すように、開作動部材１０２が上向きに移動される。その結果、切換弁７８がトグルバネ９６の保持力に抗して、トグルバネ９６を弾性的に広げながら、開位置まで上向きに移動する。そして、膨出部９４の稜部９４ａがトグルバネ９６を乗り越えると、トグルバネ９６が弾性的に復元することにより、切換弁７８を第２移動位置に保持する。これにより、第１切換部５５では、第１真空管連通室５６と第１真空弁連通室５７とが連通し、第２切換部６０では、第２真空管連通室６１と第２真空弁連通室６２との連通が遮断される。
【００８１】
そうすると、図７Ｃに示すように、真空弁１０は、第１変動圧室４１が第１真空弁連通室５７を介して負圧状態となり、第２変動圧室４２が第２真空弁連通室６２を介して大気圧状態となる。その結果、真空弁１０の駆動アクチュエータ１８は、図７Ｄに示すように、第１変動圧室４１からの吸引により弁体１７を後退させ、弁口１６を開放した開弁位置に移動され、流入部１２と流出部１３とが連通した状態をなす。よって、貯水枡１内の汚水は、真空ステーションの吸引作用により吸水管８、真空弁１０の管体１１、仕切弁７および真空送水管５を経て排水（送出）される。
【００８２】
排水により貯水枡１内の汚水が吸水管８の下端近傍まで低下すると、吸水管８からの吸水に空気が混入される。そうすると、図７Ｅに示すように、流入部１２の内圧が第１低圧値Ｐ１を上回る。これに伴い、図７Ｆに示すように、流出部１３に連通した制御装置５０の第２アクチュエータ１０５の検圧室１２０の内圧が第１低圧値Ｐ１を上回る。また、第１切換部５５の第１真空管連通室５６および第１真空弁連通室５７を介して流出部１３に連通した真空弁１０の第１変動圧室４１内が第１低圧値Ｐ１を上回る。さらに、第２切換部６０の第２真空管連通室６１内が第１低圧値Ｐ１を上回る。但し、この状態では、保持機構を構成する磁石１２３，１２４の吸着力により、切換用ピストンカップ１２１を後退位置に保持する保持力は、付勢スプリング１２２の付勢力より大きい。そのため、第２アクチュエータ１０５は、切換弁７８を閉作動させることはない。これに伴い、真空弁１０の駆動アクチュエータ１８は、第２変動圧室４２が大気圧状態を維持し、第１変動圧室４１の大気圧より低い負圧状態を維持する。その結果、弁体１７は開弁状態を維持する。
【００８３】
そして、貯水枡１内の汚水が第２水位まで排水されて空気の混入量が増えると、真空弁１０の流出部１３の内圧が第２低圧値Ｐ２を上回る。そうすると、制御装置５０の第２アクチュエータ１０５は、付勢スプリング１２２の付勢力が切換用ピストンカップ１２１を後退位置に保持する保持力より、大きくなる。その結果、図７Ｇに示すように、付勢スプリング１２２の付勢力で切換用ピストンカップ１２１が進出し、閉作動部材１２５を介して切換弁７８がトグルバネ９６の保持力に抗して第１移動位置へ移動される。そして、膨出部９４の稜部９４ａがトグルバネ９６を乗り越えると、トグルバネ９６が弾性的に復元することにより、切換弁７８を第１移動位置に保持する。これにより、第１切換部５５では、第１真空管連通室５６と第１真空弁連通室５７の連通が遮断され、第２切換部６０では、第２真空管連通室６１と第２真空弁連通室６２とが連通される。
【００８４】
そうすると、図７Ｈに示すように、真空弁１０は、第１変動圧室４１が第１真空弁連通室５７を介して大気圧状態となり、第２変動圧室４２が第２真空弁連通室６２を介して負圧状態となる。その結果、真空弁１０の駆動アクチュエータ１８は、図７Ｉに示すように、第２変動圧室４２からの吸引により弁体１７を進出させ、弁口１６を閉塞した閉弁位置に移動され、流入部１２と流出部１３の連通を遮断した状態をなす。よって、真空弁１０の流入部１２から流出部１３を経た排水が停止される。
【００８５】
このように真空弁１０が閉弁すると、図７Ｊに示すように、真空ステーションの吸引作用により流出部１３の内圧は第１低圧値Ｐ１以下となる。これに伴い、図７Ｉに示すように、第１切換部５５の第１真空管連通室５６が第１低圧値Ｐ１以下となる。また、第２切換部６０の第２真空管連通室６１および第２真空弁連通室６２を介して流出部１３に連通した真空弁１０の第２変動圧室４２内が第１低圧値Ｐ１以下となる。さらに、流出部１３に連通した制御装置５０の第２アクチュエータ１０５の検圧室１２０の内圧が第１低圧値Ｐ１以下となる。その結果、弁体１７は、第１変動圧室４１と第２変動圧室４２の差圧による付勢力で、閉弁状態を維持する。また、制御装置５０の第２アクチュエータ１０５は、付勢スプリング１２２の付勢力に抗して切換用ピストンカップ１２１を後退させ、図７Ａに示す状態になる。
【００８６】
このように、本発明の制御装置５０は、切換弁７８を第１アクチュエータ９７により開作動させ、第２アクチュエータ１０５により閉作動させることにより、確実に真空弁１０の第１変動圧室４１と第２変動圧室４２の圧力を切り換えることができる。そして、第１アクチュエータ９７は、貯水枡１内の水位に応じて昇降するフロート９８を用いているため、大きな浮力で真空弁１０の開作動を安定かつ確実に実行することができる。また、第２アクチュエータ１０５は、貯水枡１内の水位が吸水管８より下側に位置し、真空度が低下すると動作するものであるため、真空送水管５の内圧に応じて真空弁１０の閉作動を安定かつ確実に実行することができる。しかも、切換弁７８は、閉作動状態である第１移動位置および開作動位置である第２移動位置に、保持機構であるトグルバネ９６により保持できる。
【００８７】
そして、真空弁１０は、閉弁作動に付勢スプリングの付勢力を用いることなく、第１変動圧室４１と第２変動圧室４２の差圧により実現するものであるため、確実に開弁状態および閉弁状態を確実に維持できる。そのため、弁体１７を閉弁できないという状態が発生することはない。よって、真空弁１０の信頼性を高めることができる。また、真空弁１０が開放状態のままになって大量の空気を吸引し続け、システム全体が機能停止するという重大事故の発生を防止できる。
【００８８】
さらに、フロート９８を利用した第１アクチュエータ９７は、切換弁７８の開作動のみを行うものである。そのため、切換弁７８を開作動した後は、貯水枡１の水位を検出する必要がない。即ち、フロート９８は、貯水枡１内に汚水が溜められている状況下で、第１水位を検出するための極めて小さい範囲のみを検出できればよい。よって、フロート９８は、制御装置５０を設置するためのブラケット部材、第１アクチュエータ９７の開作動部材１０２などの強度を確保すれば、貯水枡１内の汚水量が少ない状態では、汚水の水面の上方、即ち、空中に浮いて汚水に接しない状態を維持できる。これにより、汚水の水面付近に浮遊するスカム（油脂類）がフロート９８に付着する量を大幅に減少できるため、フロート９８の上下動が妨げられて発生する動作不良を防止できる。しかも、フロート９８の上下動の範囲を小さくすることができるため、摺動による摩耗やそれに伴う動作不良も防止できる。その結果、フロート９８を長期間にわたって安定して動作させることができる。また、使用中に汚水に混ざって貯水枡１に流入してくる土砂が貯水枡１の底に堆積したり、工事の際の残材が不意に流入してきても、フロート９８の浮上動作は影響を受け難いため、動作不良防止効果を得ることができる。
【００８９】
しかも、切換弁７８を介して弁体１７を閉弁作動させるための第２アクチュエータ１０５は、水位が吸水管８の下端より下側まで下がったことを差圧により検出して動作するものである。よって、汚水に混入して排水された油脂は、殆どを吸水管８から貯水枡１の外部に排水できる。よって、この真空弁１０および制御装置５０を搭載したユニットは、蓄積した油脂を除去するための定期的なメンテナンスが不要である。
【００９０】
また、制御装置５０は、第２アクチュエータ１０５により切換弁７８を第１移動位置に移動させる力Ｆｃを、フロート９８の浮力Ｆｂより大きくしている（Ｆｂ＜Ｆｃ）。そのため、切換弁７８に対して、第１アクチュエータ９７による開作動と、第２アクチュエータ１０５による閉作動が同時に行われた場合、第２アクチュエータ１０５による閉作動が実行される。その結果、真空弁１０が開弁状態と閉弁状態とを繰り返すチャタリングの発生を防止できる。
【００９１】
具体的には、貯水枡１内の汚水が第１水位まで上昇することにより、第１アクチュエータ９７が開作動を実行する状況では、第２アクチュエータ１０５が閉作動を実行させることは、通常の使用環境下ではありえない。また、第２アクチュエータ１０５が閉作動を実行する状況で、第１アクチュエータ９７が開作動を実行するという状況は、フロート９８が貯水枡１に油脂等によって固着されて下降不可能になった状態である。この油脂等によるフロート９８の固着は、前述のように殆ど生じることはない。しかし、万が一にもこのような状況が生じた場合、油脂等によるフロート９８の固着力Ｆａは、通常、フロート９８の浮力Ｆｂより弱い（Ｆａ＜Ｆｂ）。そして、本実施形態では、第２アクチュエータ１０５により切換弁７８を閉位置に移動させる力Ｆｃを、フロート９８の浮力Ｆｂより大きくしている（Ｆａ＜Ｆｂ＜Ｆｃ）。その結果、通常の使用環境下でフロート９８が固着されている場合、第２アクチュエータ１０５の閉作動により固着を解除できる。よって、通常の使用環境下でのチャタリングの発生を確実に防止できる。
【００９２】
さらに、本実施形態では、制御装置５０の第２アクチュエータ１０５に切換用ピストンカップ１２１が後退した状態を、付勢スプリング１２２の付勢力より弱い力で保持する磁石１２３，１２４を配設している。そして、検圧室１２０が第２低圧値Ｐ１より高い第２低圧値Ｐ２を上回ると、付勢スプリング１２２の付勢力で閉作動部材１２５を介して切換弁７８を閉作動させる構成としている。そのため、第２アクチュエータ１０５により切換弁７８を閉位置に移動させる力Ｆｃを、確実にフロート９８の浮力Ｆｂより大きくなるように設定できる。
【００９３】
図８は第２実施形態の真空弁１０を適用した真空弁ユニットを示す。この第２実施形態では、シリンダケース１９の第１変動圧室４１に、仕切機構を構成するピストンカップ３１Ａ，３１Ｂおよび作動軸３５を介して、強制的に弁体１７を閉弁位置へ付勢するために、付勢部材として付勢スプリング１２８を配設した点で、第１実施形態と相違している。なお、この付勢スプリング１２８の付勢力は、真空送水管５の内圧が第２低圧値Ｐ２を上回ると閉作動を行う第２アクチュエータ１０５の付勢スプリング１２２の付勢力より極めて小さく、通常の使用時に弁体１７を開弁状態から閉弁状態に迅速に移動させることを目的としたものではない。
【００９４】
そして、このように構成した第２実施形態の真空弁１０は、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。しかも、真空ステーションからの吸引力が弱く（真空度が低く）なった場合でも、閉弁位置に移動させた弁体１７を、弁座１５に圧着した全閉状態に確実に維持できる。また、停電により真空ステーションからの吸引が一時的に停止した場合に、付勢スプリング１２８の付勢力で弁体１７を閉弁させることができる。
【００９５】
即ち、第１アクチュエータ９７が開作動することにより真空弁１０が開弁状態となり、貯水枡１内の汚水を排水している時に停電した場合、排水が停止される。その結果、真空送水管５内の圧力は大気圧状態と同等になる。その結果、真空弁１０は、第１変動圧室４１と第２変動圧室４２の内圧が、同様の略大気圧状態になる。その結果、駆動アクチュエータ１８は、開弁作動も閉弁作動もしない。しかし、本実施形態では、第１変動圧室４１に付勢スプリング１２８を配設しているため、この停電状態になると、弁体１７を強制的に閉弁することができる。
【００９６】
図９は第３実施形態の真空弁１０を適用した真空弁ユニットを示す。この第３実施形態では、第２実施形態に示す付勢スプリング１２８の代わりに、真空送水管５に連通した流出部１３と第２切換部６０の第２接続部６３Ａとを接続する第１空気チューブ５１Ｂに、蓄圧槽１２９と逆止弁１３０とを配設した点で、第１実施形態と相違している。
【００９７】
前記蓄圧槽１２９は、内部を大気圧より低い低圧状態に保持するもので、真空下水技術マニュアルで決められている最低真空度−２５ｋＰａより低圧を十分に蓄圧できるタンクからなる。また、逆止弁１３０は、蓄圧槽１２９から真空送水管５へ向かう空気の流動を許容するものである。そのため、真空送水管５の吸引作用により、蓄圧槽１２９内の空気は吸引される。しかし、真空送水管５の吸引力が弱くなることにより真空度が低くなると、蓄圧槽１２９の内圧の方が低くなるため、蓄圧槽１２９が真空送水管５から空気を吸引するように作用する。そして、この逆向きの吸引作用を逆止弁１３０により阻止する構成としている。
【００９８】
このように構成した第３実施形態では、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができるうえ、真空ステーションからの吸引力が弱くなった場合でも、閉弁位置に移動させた弁体１７を、弁座１５に圧着した全閉状態に確実に維持できる。
【００９９】
なお、本発明の真空弁１０および真空弁１０の制御装置５０は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【０１００】
例えば、前記実施形態では、仕切機構を一対の仕切部材２９Ａ，２９Ｂとピストンカップ３１Ａ，３１Ｂとで構成したが、１個の仕切部材と１個のピストンカップで構成し、密閉部４３は設けない構成としてもよい。
【０１０１】
また、第２実施形態では、駆動アクチュエータ１８の上側ケース２０に、第２アクチュエータ１０５の上側ケース１１１のように被締付部と締付部材を設け、付勢スプリング１２８の付勢力を調整できるようにしてもよい。
【０１０２】
一方、前記実施形態では、制御装置５０は、第２アクチュエータ１０５の基準圧室１１９の内圧を、大気開放することによる大気圧としたが、所定の気体や液体等を密封することにより決定した圧力としてもよい。しかも、第２アクチュエータ１０５の付勢スプリングの付勢力を調整する調整機構は、被締付部１１３と締付部材１１５の構成に限られず、希望に応じて変更が可能である。
【０１０３】
また、前記実施形態では、切換弁７８を第１移動位置および第２移動位置に保持する保持機構を一対のトグルバネ９６，９６で構成したが、トグルバネ９６の保持力を高めるために、固定用アーム部５４と開作動部材１０２の間に、トグル補助用のバネを配設する構成としてもよい。勿論、保持機構はバネに限られず、切換弁７８を開位置および閉位置に所定の保持力で保持できる構成であれば、種々の変更が可能である。
【０１０４】
さらに、前記実施形態では、本発明の真空弁１０および制御装置５０を真空式下水道システムに適用したが、貯水枡１内に一定量の液体が溜められると、下流側に送水する真空送水システムであれば、同様に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１…貯水枡、４…自然流下管、５…真空送水管、８…吸水管、１０…真空弁、１１…管体、１２…流入部、１３…流出部、１４…弁体収容部、１５…弁座、１６…弁口、１７…弁体、１８…駆動アクチュエータ、１９…シリンダケース、２２…第１接続部、２５…第２接続部、２６…挿通部、２９Ａ，２９Ｂ…仕切部材（仕切機構）、３０Ａ，３０Ｂ…外周部、３１Ａ，３１Ｂ…ピストンカップ（仕切機構）、３５…作動軸、３８…シール部材、４１…第１変動圧室、４２…第２変動圧室、４３…密閉部、５０…制御装置、５３…ケーシング、５５…第１切換部、５６…第１真空管連通室、５７…第１真空弁連通室、６０…第２切換部、６１…第２真空管連通室、６２…第２真空弁連通室、７９…弁ロッド、８０…第１弁パッキン、８１…第２弁パッキン、８８…第１シール部材、９１…第２シール部材、９４…膨出部、９５…受動フランジ部、９６…トグルバネ、９７…第１アクチュエータ、１０２…開作動部材、１０５…第２アクチュエータ、１０６…切換用シリンダケース、１１８…ダイヤフラム、１１９…基準圧室、１２０…検圧室、１２１…切換用ピストンカップ、１２５…閉作動部材、１２８…付勢スプリング、１２９…蓄圧槽、１３０…逆止弁。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空弁および真空弁の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空による吸引作用を利用して送水を行う真空式送水システムが知られている。この真空送水システムの一例としては、真空式下水道システムがある。この真空式下水道システムは、真空ステーション、真空下水管および真空弁ユニットを備えている。
【０００３】
真空ステーションは、真空ポンプ、集水タンクおよび圧送ポンプを備えている。真空下水管は、上流側が真空弁ユニットに接続され、下流側が真空ステーションの集水タンクに接続されている。真空ステーションの真空ポンプは、真空下水管内に負圧を発生させる。そして、この真空下水管内の負圧により、真空弁ユニット内の汚水が真空下水管を通って真空ステーションの集水タンクに排水される。また、集水タンクに貯留された汚水は、圧送ポンプによってさらに下流側に搬送される。
【０００４】
真空弁ユニットは、上流側である家庭等から搬送される汚水を一時的に貯留する貯水枡を備えている。真空弁は、下端が貯水枡の汚水溜に位置する吸水管と真空下水管との間に介設されている。そして、この真空弁は、閉弁時には吸水管と真空下水管の連通を遮断し、開弁時には吸水管と真空下水管を連通させて貯水枡内の汚水を真空下水管に送水する。
【０００５】
真空弁は、弁体および弁座を含む弁本体と、弁体を開閉駆動する駆動アクチュエータとを備えている。駆動アクチュエータは２つの空気圧室を備え、これら空気圧室内の圧力差と付勢スプリングが弁体を閉弁させる方向の付勢力の釣り合いにより弁体を駆動する。真空弁の制御装置は、空気圧室のうちの一方（変動圧室）の空気圧を貯水枡内の水位に応じて切り換え、それによって弁体の開閉作動を制御する（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、この真空弁の閉動作は、駆動アクチュエータの付勢スプリングの反発力に依存しており、この付勢スプリングは経時的かつ使用につれて劣化するため、弁体を確実に全閉できないことがある。即ち、付勢スプリングは、腐食や設計頻度を大きく上回る高頻度動作により、折損することがある。この場合、真空弁を閉じるための駆動力が無くなるため、開放状態が維持される。その結果、真空下水管に大量の空気が吸引されるためシステムが動作しなくなる。即ち、真空式下水道システムは、１つの真空ステーションに対して複数の真空弁ユニットが接続されている。そのため、故障等により１カ所の真空弁ユニットが開放状態になると、そこから大量に吸い込まれる空気により真空下水管の真空度（負圧）が低下する。その結果、故障してない他のユニットに開動作に必要な負圧が行き届かず、真空弁が動作できなくなるため、真空弁ユニット内に汚水が流入しても真空弁が開かず、水位が異常に上昇する。この状態を長時間放置すると、多数の真空弁ユニットから汚水が溢れるという重大事故に発展する可能性がある。そこで、このような重大事故を防止するためには、真空弁の故障が発生したら昼夜を問わず直ちに現場に急行して、故障した真空弁ユニットを探し出して復旧するという緊急対応が必要である。
【０００７】
また、弁体の駆動アクチュエータに内蔵している付勢スプリングは、弁体が全開状態で反発力が最大となり、弁体が全閉状態で反発力が最小となる。さらに、駆動アクチュエータの動力は、作動軸を介して弁体に伝えられ、その作動軸は駆動アクチュエータのシリンダケースに軸ガイドによってシールされている。その結果、軸ガイドに異物が噛みこんだり長期使用によって軸ガイドの滑りが悪くなると、弁体の閉動作時に付勢スプリングの反発力が不足し、閉動作に時間がかかったり、途中で引っ掛かって全閉しなくなるという問題がある。
【０００８】
この問題を解決するには、付勢スプリングの付勢力を強くすることが考えられる。しかし、この場合には弁体の閉動作は安定するが、弁体の全開時に付勢スプリングによる反発力も大きくなるため、真空下水管の真空度が低下すると直ぐに弁体が閉作動される。この場合、汚水の吸引中に弁体が半開か全閉状態となる可能性が高いため、汚水中の異物を噛み込んだり、真空弁が早く全閉になって空気が吸引できないために、エアーロックが生じ易くなるという問題がある。なお、このエアーロックとは、弁体が開状態で吸引する汚水量に対して吸引可能な空気量が不足することにより、真空下水管内の汚水量が過大となり、真空下水管全体に十分な真空度が行き届かなくなる現象のことをいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２８０５１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、真空弁に内蔵した付勢スプリングの強弱と、真空送水管の真空度の強弱のバランスに影響されることなく、制御装置が開指令をだすと真空弁を全閉状態に作動・維持し、また、制御装置が閉指令をだすと真空弁を全閉状態に作動・維持することが可能な真空弁および真空弁の制御装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明の真空弁は、吸水管に接続される流入部と真空送水管に接続される流出部との間に弁座を有する弁体収容部と、前記弁座に圧接した閉弁位置および前記弁座から離反した開弁位置にかけて移動可能に前記弁体配設部内に収容した弁体と、前記弁体収容部の端部に設けたシリンダケースと、前記シリンダケースの内部を、前記弁体収容部の側に位置する第１変動圧室および弁体収容部から離間した側に位置する第２変動圧室に気密状態で仕切る可撓性を有する仕切機構と、前記仕切機構と前記弁体とを連結する作動軸と、を備え、前記第１変動圧室および第２変動圧室の一方を大気圧状態として他方を負圧状態とすることで生じる差圧により前記仕切機構を移動させ、この仕切機構および作動軸を介して前記弁体を開弁位置と閉弁位置に移動させる構成としている。
【００１２】
この真空弁は、第１変動圧室が負圧状態で第２変動圧室が大気圧状態となるように切り換えられると、その差圧により仕切機構が弁座から離れる方向に移動する。その結果。この仕切機構に作動軸を介して接続された弁体は、弁座から離反した開弁位置に移動する。一方、第１変動圧室が大気圧状態で第２変動圧室が負圧状態となるように切り換えられると、その差圧により仕切機構が弁座に近接する方向に移動する。その結果、この仕切機構に作動軸を介して接続された弁体は、弁座に圧接する閉弁位置に移動する。
【００１３】
このように、本発明の真空弁は、第１および第２変動圧室の差圧により作動軸を介して弁体を開閉する構成としている。そのため、低い真空度（真空下水技術マニュアルで決められている最低真空度−２５ｋＰａ以下）でも確実に開閉作動させることができる。また、付勢スプリングの反発力で弁体を閉じるのではないため、付勢スプリングの折損や軸ガイドの摺動不良により、弁体を閉弁できないという状態が発生することはない。よって、真空弁の信頼性を高めることができる。そして、この真空弁を真空式下水道システムに適用した場合、真空弁が開放状態のままになって大量の空気を吸引し続け、システム全体が機能停止するという重大事故の発生を防止できる。
【００１４】
この真空弁では、前記仕切機構は、前記シリンダケースに外周部が圧接された一対の第１および第２仕切部材と、これら仕切部材に配設され前記シリンダケースの内部を軸方向に沿って移動可能な一対の第１および第２ピストンカップと、を備えることが好ましい。このようにすれば、確実にシリンダケース内を気密に仕切った第１変動圧室と第２変動圧室に区画できる。
この場合、前記各ピストンカップを、前記作動軸により一体的に連結することが好ましい。このようにすれば、第１および第２変動圧室の差圧により移動する仕切機構に連動して、弁体を確実に開閉作動させることができる。
また、前記第１および第２仕切部材の間に、各仕切部材の劣化を防止可能な薬剤からなる流動材を充填させることが好ましい。このようにすれば、シリンダケースとピストンカップとの間に仕切部材が噛み込むことによる作動不良を防止できる。
【００１５】
さらに、前記シリンダケースは、前記作動軸を挿通する挿通部を備え、これら挿通部と作動軸との間を、可撓性を有するシール部材で密閉することが好ましい。このように、長期間使用することに伴う作動不良の要因となる軸ガイドの代わりに、可撓性を有するシール部材で挿通部と作動軸との間を密閉することにより、開閉作動に係る信頼性を更に向上できる。
【００１６】
そして、前記シリンダケースの第１変動圧室に、前記仕切機構および作動軸を介して弁体を閉弁位置へ付勢する付勢部材を配設することが好ましい。このようにすれば、システムの立ち上げ時や停電など、真空下水管内が大気圧状態になった状態でも、弁体を弁座に対して確実に圧着した全閉状態とすることができる。
【００１７】
前記真空弁の制御装置は、前記真空送水管に連通される第１真空管連通室および前記真空弁の第１変動圧室に連通される第１真空弁連通室を形成した第１切換部と、前記真空送水管に連通される第２真空管連通室および前記真空弁の第２変動圧室に連通される第２真空弁連通室を形成した第２切換部とを、略対称に位置するように形成したケーシングと、前記ケーシング内に直動可能に配設され、前記第１切換部の第１真空管連通室と第１真空弁連通室を連通させる開位置および第１真空管連通室と第１真空弁連通室の連通を遮断する閉位置の間を移動される第１弁部と、この第１弁部が開位置に位置するときに前記第２切換部の第２真空管連通室と第２真空弁連通室の連通を遮断する閉位置に位置し前記第１弁部が閉位置に位置するときに第２真空管連通室と第２真空弁連通室を連通させる開位置に位置するように移動される第２弁部と、を有する切換弁と、前記貯水枡内の水が予め設定した第１水位まで上昇すると、前記切換弁を第２切換部の側へ移動させて前記第１切換部を開位置に位置させるとともに前記第２切換部を閉位置に位置させ、前記真空弁の第１変動圧室を真空送水管と連通させて負圧状態に切り換えるとともに、前記真空弁の第２変動圧室を大気と連通させて大気圧状態に切り換え、前記仕切機構および作動軸を介して前記弁体を開弁位置に移動させる第１アクチュエータと、前記貯水枡内の水位が前記吸水管の一端より下側まで送水されると、前記切換弁を第１切換部の側へ移動させて前記第１切換部を閉位置に位置させるとともに前記第２切換部を開位置に位置させ、前記真空弁の第１変動圧室を大気と連通させて大気圧状態に切り換えるとともに、前記真空弁の第２変動圧室を真空送水管と連通させて負圧状態に切り換え、前記仕切機構および作動軸を介して前記弁体を閉弁位置に移動させる第２アクチュエータと、を備える構成としている。このようにすれば、真空弁の第１および第２変動圧室内の圧力を真空送水管の内圧に応じて切り換え、確実に弁体を開閉作動させることができる。
【００１８】
具体的には、前記切換弁を第１切換部の側に移動させた状態、および、前記切換弁を第２切換部の側に移動させた状態で、前記切換弁を予め設定した保持力で保持する保持機構を備えることが好ましい。このようにすれば、真空弁の開弁状態および閉弁状態を確実に維持できる。
【００１９】
また、前記第１アクチュエータは、前記貯水枡内の水位に応じて昇降するたフロートと、このフロートの昇降に連動して前記切換弁の直動方向に沿って直動し前記フロートが第１水位まで上昇すると前記切換弁を第２切換部の側へ移動させる開作動部材と、を備えることが好ましい。このようにすれば、大型のボールフロートによる大きな浮力で、真空弁の開作動を安定かつ確実に実行することができる。
さらに、前記第２アクチュエータは、内部が前記真空送水管に連通される検圧室と所定圧に保持した基準圧室に仕切られた切換用シリンダケースと、前記検圧室と基準圧室の差圧によって前記切換弁の直動方向に沿って直動し前記検圧室の内圧が基準圧室内の基準圧値より低い低圧値以下になると前記切換弁を前記第１切換部の側へ移動させる閉作動部材と、を備えるが好ましい。このようにすれば、真空送水管の内圧に応じて真空弁の閉作動を安定かつ確実に実行することができる。
【００２０】
そして、前記真空送水管と前記ケーシングの第２切換部の第２真空管連通室との間に、内部を大気圧より低い低圧状態に保持する蓄圧槽を介設するとともに、この蓄圧槽と真空送水管との間に蓄圧槽から真空送水管へ向かう空気の流動を許容する逆止弁を配設してもよい。このようにすれば、弁体を弁座に対して確実に圧着した全閉状態とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の真空弁では、第１および第２変動圧室内の圧力を切り換え、それらの差圧により弁体を開閉するため、低い真空度（−２５ｋＰａ以下）でも確実に開閉作動させることができる。また、付勢スプリングの折損や軸ガイドの摺動不良により、弁体を閉弁できないという状態が発生することはないため、真空弁の信頼性を高めることができる。そして、この真空弁を真空式下水道システムに適用した場合、真空弁が開放状態のままになって大量の空気を吸引し続け、システム全体が機能停止するという重大事故の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の真空弁および制御装置を適用した真空式下水道システムを示す概略図である。
【図２】第１実施形態の制御装置の概念図である。
【図３】第１実施形態の真空弁および制御装置の構成を示す断面図である。
【図４】制御装置により真空弁を開弁させた状態を示す断面図である。
【図５】制御装置により真空弁を閉弁させた状態を示す断面図である。
【図６】制御装置のケーシングおよび切換弁の分解斜視図である。
【図７Ａ】制御装置の非作動状態を示す概略図である。
【図７Ｂ】切換弁が開作動した状態を示す概略図である。
【図７Ｃ】図７Ｂによる真空弁のシリンダケース内の圧力変動を示す概略図である。
【図７Ｄ】図７Ｃにより弁体が開作動した状態を示す概略図である。
【図７Ｅ】排水により空気が混入した状態を示す概略図である。
【図７Ｆ】図７Ｅによる真空弁および制御装置の圧力変動を示す概略図である。
【図７Ｇ】図７Ｆにより切換弁が閉作動した状態を示す概略図である。
【図７Ｈ】図７Ｇによる真空弁のシリンダケース内の圧力変動を示す概略図である。
【図７Ｉ】図７Ｈにより弁体が閉作動した状態を示す概略図である。
【図７Ｊ】図７Ｉによる真空送水管の圧力変動を示す概略図である。
【図７Ｋ】図７Ｊによる真空弁および制御装置の圧力変動を示す概略図である。
【図８】第２実施形態の真空弁および制御装置の構成を示す断面図である。
【図９】第３実施形態の真空弁および制御装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２４】
図１は、本発明の真空弁１０の制御装置５０を適用した真空送水システムの一例である真空式下水道システムを示す。この真空式下水道システムは、汚水を一時的に貯留する貯水枡１を備え、この貯水枡１内の汚水を真空ステーションによる真空吸引作用で下流側の真空ステーションに排水するものである。
【００２５】
まず、この真空式下水道システムの構成について説明する。
【００２６】
この真空式下水道システムの貯水枡１は有底筒状をなし、その上端開口が蓋体２により閉塞されている。この貯水枡１の底には、汚水を貯留するための汚水溜３が設けられている。また、貯水枡１には、汚水溜３の上部に上流側が図示しない家庭に接続される大気圧状態の自然流下管４が接続されている。さらに、貯水枡１には、自然流下管４より上方に位置するように、下流側が真空ステーションの集水タンクに接続された負圧（−２５ｋＰａ）状態の真空送水管５が接続されている。そして、貯水枡１には、真空送水管５より更に上部に位置するように、大気開放した空気取入管６が接続されている。
【００２７】
前記貯水枡１の内部には、真空送水管５に接続された仕切弁７が設けられている。この仕切弁７は、真空式下水道システムの新規構築時やメンテナンス時に手動操作により閉状態とされ、真空ステーションとの連通を遮断する。また、新規構築後またはメンテナンス後の通常の使用時には開状態とされ、真空ステーションと連通させる。また、真空送水管５には、仕切弁７および真空弁１０を介して吸水管８が接続されている。この吸水管８の一端の開口は、汚水溜３の底から所定間隔（50〜100mm）をもって上方に位置するように配管されている。
【００２８】
次に、本発明の第１実施形態の真空弁１０の構成について説明する。
【００２９】
この真空弁１０は、図３に示すように、吸水管８および仕切弁７を介して真空送水管５の間に介設される管体１１と、この管体１１内に配設する弁体１７と、この弁体１７を開閉駆動させる駆動アクチュエータ１８とを備えている。そして、弁体１７は、駆動アクチュエータ１８の第１変動圧室４１および第２変動圧室４２の差圧により、開閉作動されるものである。
【００３０】
具体的には、管体１１は、吸水管８が接続される流入部１２と、仕切弁７が接続される流出部１３と、弁体１７を移動可能に配設する弁体収容部１４とを備えている。流入部１２と流出部１３とは、直管状に形成されている。弁体収容部１４は、流入部１２および流出部１３の境界部分に鋭角な角度で交差し、流入部１２の側に延びるように設けられている。これら流入部１２、流出部１３および弁体収容部１４の交差部位には、管体１１の内壁から弁座１５を突設することにより、その内部に円形状をなす弁口１６が設けられている。この弁口１６は、弁体収容部１４の軸芯に対して直交方向に延びるとともに、その中心が弁体収容部１４の軸芯と一致する。このように構成した管体１１は、弁口１６を閉塞した状態では、流入部１２および弁体収容部１４が吸水管８を介して大気圧（大気開放）状態となり、流出部１３が仕切弁７および真空送水管５を介して接続した真空ステーションの真空吸引作用により大気圧より低い低圧（負圧）状態となる。
【００３１】
前記弁体１７は、駆動アクチュエータ１８により弁体収容部１４の軸芯に沿って進退移動可能に配設され、流入部１２と流出部１３とを連通状態および遮断状態に切り換えるものである。具体的には、弁体１７は、駆動アクチュエータ１８により後退され、弁口１６から離間した開弁位置に移動されると、流入部１２および流出部１３を連通状態とする。また、駆動アクチュエータ１８により進出され、弁口１６に圧接した閉弁位置に移動されると、流入部１２および流出部１３の連通を遮断する。
【００３２】
前記駆動アクチュエータ１８は、上側ケース２０と下側ケース２３とこれらの間に位置する中側ケース２７とからなるシリンダケース１９を備えている。そして、このシリンダケース１９の内部に、仕切機構を構成する仕切部材２９Ａ，２９Ｂおよびピストンカップ３１Ａ，３１Ｂを配設し、これらピストンカップ３１Ａ，３１Ｂに作動軸３５を配設したものである。なお、このシリンダケース１９は、管体１１の弁体収容部１４の開口端を密閉するように配設される。
【００３３】
前記上側ケース２０は、下側に位置する開口端に中側ケース２７を接合するための接合フランジ２１を備えている。この上側ケース２０の開口に対して逆側に位置する閉塞部には、後述する制御装置５０に接続するための第１接続部２２が設けられている。
【００３４】
前記下側ケース２３は、管体１１の弁体収容部１４に配設されるもので、上側に位置する開口端に中側ケース２７を接合するための接合フランジ２４を備えている。この下側ケース２３の外周部には、制御装置５０に接続するための第２接続部２５が設けられている。また、下側ケース２３の開口に対して逆側に位置する閉塞部には、弁体収容部１４の軸芯に位置するように、作動軸３５を挿通する挿通部２６が設けられている。この挿通部２６は、円形状の開口の縁から円筒状をなすように内向きに突出する筒部２６ａを備えている。
【００３５】
前記中側ケース２７は、両ケース２０，２３の間に位置する円筒状のものである。この中側ケース２７の両端内周部には、仕切部材２９Ａ，２９Ｂの外周部３０Ａ，３０Ｂを圧接状態で固定するための取付段部２８が設けられている。
【００３６】
前記仕切部材２９Ａ，２９Ｂは、シリンダケース１９の内部を軸方向に沿って、管体１１の側である下側ケース２３の側と、管体１１から離間した側である上側ケース２０の側に仕切るためのものである。これら仕切部材２９Ａ，２９Ｂは、可撓性を有するダイヤフラムからなり、ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂの外面を覆うように、有底筒状に形成されている。一方の第１の仕切部材２９Ａは、その外周部３０Ａを中側ケース２７の取付段部２８に位置させた状態で上側ケース２０と中側ケース２７とを接合することにより、これらの間に密封状態で圧接される。他方の第２の仕切部材２９Ｂは、その外周部３０Ｂを中側ケース２７の取付段部２８に位置させた状態で下側ケース２３と中側ケース２７とを接合することにより、これらの間に密封状態で圧接される。
【００３７】
前記ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂは、シリンダケース１９の内径より小さい外径の有底筒状のもので、作動軸３５の組み付けにより仕切部材２９Ａ，２９Ｂに一体的に連結されている。このピストンカップ３１Ａ，３１Ｂの開口端には、シリンダケース１９の内径より若干小さい外径をなすように突出するフランジ部３２Ａ，３２Ｂが設けられている。なお、これらピストンカップ３１Ａ，３１Ｂは、一体的に結合した状態で組み付けられ、各フランジ部３２Ａ，３２Ｂは、ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂがシリンダケース１９内を軸方向に沿って移動するためのガイドの役割をなす。一方のピストンカップ３１Ａには、閉塞された底に軸方向に沿って内向きに突出する略円錐筒状の取付部３３が設けられている。他方のピストンカップ３１Ｂには、閉塞された底に軸方向に沿って内向きに突出する略円錐筒状の軸挿通部３４が設けられている。この軸挿通２６部の外径は、下側ケース２３の挿通部２６の内径より小さく形成されている。また、軸挿通部３４は、ピストンカップ３１Ｂの開口端まで突出する寸法で形成されている。
【００３８】
前記作動軸３５は、弁体１７とシリンダケース１９内のピストンカップ３１Ａ，３１Ｂとを連結するものである。この作動軸３５の一端には、弁体１７を固定するためのネジ部３６が設けられ、弁体１７がナットにより締付固定されている。作動軸３５の他端は、挿通部２６からシリンダケース１９内に挿入され、ピストンカップ３１Ｂの軸挿通部３４、仕切部材２９Ｂ，２９Ａおよびピストンカップ３１Ａの取付部３３を順番に貫通し、取付部３３の突出端部でナットにより締付固定されている。この作動軸３５には、軸挿通部３４の端部に位置するように位置決め段部３７が設けられている。この作動軸３５とシリンダケース１９の挿通部２６との間は、シール部材３８により密閉されている。
【００３９】
前記シール部材３８は、シリンダケース１９内と管体１１の弁体収容部１４とを気密に区画するものである。このシール部材３８は、可撓性を有する仕切部材２９Ａ，２９Ｂと同様のダイヤフラムからなり、外周部３９が挿通部２６の開口縁に密着固定され、内周部４０が作動軸３５の位置決め段部３７に密着固定されている。
【００４０】
このように構成した駆動アクチュエータ１８は、一対の仕切部材２９Ａ，２９Ｂがピストンカップ３１Ａ，３１Ｂの底に挟まれた状態で組み立てられる。そして、シリンダケース１９の内部は仕切部材２９Ａ，２９Ｂにより、管体１１から離れた側に位置する第１変動圧室４１と、管体１１の側に位置する第２変動圧室４２とに仕切られる。また、一対の仕切部材２９Ａ，２９Ｂの間には、ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂが移動しても容積は変わることのない密閉部４３が形成される。本実施形態では、この密閉部４３に仕切部材２９Ａ，２９Ｂの劣化を防止可能なガスまたは液体からなる薬剤からなる流動材が充填されている。
【００４１】
また、組立状態の駆動アクチュエータ１８は、第１変動圧室４１と第２変動圧室４２の内圧が異なる場合、低圧（負圧）側の変動圧室４１，４２に向けて可撓性を有する仕切部材２９Ａ，２９Ｂが変形する。これに伴い、ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂが連動してシリンダケース１９内で軸方向に沿って移動する。その結果、作動軸３５を介して弁体１７が開閉作動する。そのため、第１変動圧室４１と第２変動圧室４２の内圧を、一方を大気圧状態として他方を負圧状態とするように、制御装置５０によって切り換えることにより、弁体１７を希望通りに開弁作動および閉弁作動させることができる。
【００４２】
具体的には、第１変動圧室４１が負圧状態で第２変動圧室４２が大気圧状態となるように切り換えると、その差圧により仕切部材２９Ａ，２９Ｂが管体１１から離れる方向に移動する。その結果、ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂおよび作動軸３５を介して接続された弁体１７は、弁座１５から離反した開弁位置に移動する。一方、第１変動圧室４１が大気圧状態で第２変動圧室４２が負圧状態となるように切り換えられると、その差圧により仕切部材２９Ａ，２９Ｂが管体１１に近接する方向に移動する。その結果、このピストンカップ３１Ａ，３１Ｂおよび作動軸３５を介して接続された弁体１７は、弁座１５に圧接する閉弁位置に移動する。
【００４３】
なお、仕切部材２９Ａ，２９Ｂが変形すると、その間の密閉部４３の形状も変形する。しかし、本実施形態では、密閉部４３に流動材を充填しているため、その容積は維持したまま、仕切部材２９Ａ，２９Ｂだけが異なる形状に変形する。そのため、仕切部材２９Ａ，２９Ｂが予期しない形状に変形することにより、ピストンカップ３１Ａ，３１Ｂやシリンダケース１９の内壁の間に噛み込むことを防止できる。
【００４４】
このように、本実施形態の真空弁１０は、第１および第２変動圧室４１，４２の差圧により作動軸３５を介して弁体１７を開閉する構成としている。そのため、低い真空度（−２５ｋＰａ以下）でも確実に開閉作動させることができる。また、付勢スプリングの反発力で弁体１７を閉じるのではないため、各変動圧室４１，４２内の圧力を確実に切り換えることにより、弁体１７を閉弁できないという状態が発生することはない。よって、真空弁１０の信頼性を高めることができる。そして、この真空弁１０を真空式下水道システムに適用した場合、真空弁１０が開放状態のままになって大量の空気を吸引し続け、システム全体が機能停止するという重大事故の発生を防止できる。
【００４５】
また、本実施形態の真空弁１０は、シリンダケース１９内を仕切る一対の仕切部材２９Ａ，２９Ｂの間に形成される密閉部４３に、仕切部材２９Ａ，２９Ｂの劣化を防止可能な薬剤からなる流動材を充填させているため、仕切部材２９Ａ，２９Ｂの機能劣化を抑制できる。さらに、開閉作動時には、シリンダケース１９とピストンカップ３１Ａ，３１Ｂとの間に仕切部材２９Ａ，２９Ｂが噛み込むことによる作動不良を防止できる。しかも、シリンダケース１９と作動軸３５とは、軸ガイドの代わりに可撓性を有するシール部材３８で密閉しているため、長期間使用することに伴う作動不良の発生を防止でき、信頼性を更に向上できる。
【００４６】
次に、この真空弁１０を開閉作動させるための制御装置５０の概略構成について説明する。
【００４７】
図２に示すように、本実施形態の制御装置５０は、４ポート２位置型の切換弁機構を備えている。この切換弁機構は、フロート９８の昇降に連動する第１アクチュエータ９７により開作動される。そして、切換弁機構の切換弁７８が開作動により第１移動位置から第２移動位置に移動すると、真空送水管５と真空弁１０の第１変動圧室４１を連通させるとともに、大気と真空弁１０の第２変動圧室４２を連通させることにより、真空弁１０を開弁状態とする。また、切換弁機構は、基準圧と真空送水管５の内圧との差圧により動作する第２アクチュエータ１０５により閉作動される。そして、切換弁機構の切換弁７８が開作動により第２移動位置から第１移動位置に移動すると、大気と真空弁１０の第１変動圧室４１を連通させるとともに、真空送水管５と真空弁１０の第２変動圧室４２を連通させることにより、真空弁１０を閉弁状態とする。
【００４８】
次に、本発明の真空弁１０の制御装置５０について具体的に説明する。
【００４９】
この制御装置５０は、図３，４，５に示すように、制御装置５０は、１つの切換弁７８を有する切換弁機構と、切換弁７８を開作動させるための第１アクチュエータ９７と、切換弁７８を閉作動させるための第２アクチュエータ１０５とを備えている。また、制御装置５０は、真空送水管５に接続した一対の接続配管である第１空気チューブ５１Ａ，５１Ｂが一対の切換部５５，６０にそれぞれ接続され、これら切換部５５，６０と真空弁１０の各変動圧室４１，４２がそれぞれ第２空気チューブ５２Ａ，５２Ｂに接続されている。そして、各アクチュエータ９７，１０５により切換弁７８を移動させることにより、各変動圧室４１，４２への接続状態を切り換え、真空弁１０の弁体１７を開閉作動させるものである。
【００５０】
前記切換弁機構は、図３および図６に示すように、ケーシング５３と、このケーシング５３の内部に直動可能に配設した切換弁７８と、この切換弁７８を第１移動位置および第２移動位置に保持する保持機構とを備えている。
【００５１】
前記ケーシング５３は、略逆円錐筒状をなす下部の第１切換部５５と、この第１切換部５５と対称に位置する略円錐筒状をなす上部の第２切換部６０と、これらの間に位置する略円筒状をなすアクチュエータ連結部６７を備えている。そして、このケーシング５３には、略接線方向に延びる固定用アーム部５４が、径方向に対向する位置かつ上下２段で平行に設けられている。これら固定用アーム部５４には、図３中左側に位置する端部に図示しないブラケット部材がネジ止めにより固定される。そして、このブラケット部材を介して貯水枡１内の所定部位に固定される。
【００５２】
前記第１切換部５５の内部には、真空送水管５に連通した流出部１３に連通される第１真空管連通室５６と、シリンダケース１９の第１変動圧室４１に連通される第１真空弁連通室５７とが形成されている。第１真空管連通室５６は下端に位置するもので、その外周部には真空弁１０の流出部１３に接続される第１接続部５８Ａが径方向外向きに突設されている。第１真空弁連通室５７は第１真空管連通室５６の軸方向に沿った上部に位置し、この第１真空管連通室５６より内径が大きいものである。この第１真空弁連通室５７には、真空弁１０の第１変動圧室４１に接続される第１接続部５８Ｂが径方向外向きに突設されている。これら連通室５６，５７の間には、切換弁７８が圧接される第１シール部５９が設けられている。この第１シール部５９は、内径が上向きに漸次大きくなる逆円錐筒形状をなす。
【００５３】
前記第２切換部６０の内部には、真空送水管５に連通した流出部１３に連通される第２真空管連通室６１と、シリンダケース１９の第２変動圧室４２に連通される第２真空弁連通室６２とが形成されている。第２真空管連通室６１は上端に位置するもので、その外周部には真空弁１０の流出部１３に接続される第２接続部６３Ａが径方向外向きに突設されている。第２真空弁連通室６２は第２真空管連通室６１の軸方向に沿った下部に位置し、この第２真空管連通室６１より内径が大きいものである。この第２真空弁連通室６２には、真空弁１０の第２変動圧室４２に接続される第２接続部６３Ｂが径方向外向きに突設されている。これら連通室６１，６２の間には、切換弁７８が圧接される第２シール部６４が設けられている。この第２シール部６４は、内径が上向きに漸次大きくなる円錐筒形状をなす。本実施形態では、この第２切換部６０は、第１切換部５５およびアクチュエータ連結部６７とは別体で成形され、切換弁７８の装着後に固着する構成としている。そのため、この第２切換部６０には、下端に径方向外向きに突出するフランジ部６５と、アクチュエータ連結部６７の上端内周部に内嵌する内嵌部６６とが設けられている。
【００５４】
前記アクチュエータ連結部６７は、各切換部５５，６０の対向部である真空弁連通室５７，６２より大きな内径で延びる円筒状をなす。これにより、第１切換部５５とアクチュエータ連結部６７との境界部分には、シール用の第１圧接段部６８が形成されている。なお、第２切換部６０とアクチュエータ連結部６７との間のシール用第２圧接段部は、内嵌部６６の端面により構成している。第１圧接段部６８の上部には、一対の第１挿通穴６９，６９が設けられている。本実施形態では、これら第１挿通穴６９，６９の形成位置に下側の固定用アーム部５４が位置するように設けられ、この固定用アーム部５４に第１挿通穴６９，６９が設けられている。この第１挿通穴６９は、一部がアクチュエータ連結部６７の内部空間と連通するように構成されている。そして、各第１挿通穴６９には係止部材７０が挿通され、この係止部材７０の一部を内部空間に突出させることにより、後述する第１シール部材８８の上向きの移動を阻止する構成としている。この第１挿通穴６９の上部には、保持機構を構成するトグルバネ９６の配設部７１が設けられている。このトグルバネ配設部７１は、径方向外向きに突出した一対のネジ軸部７２，７２と、これらネジ軸部７２，７２にかけて延びるバネ配設溝７３とを備えている。ネジ軸部７２，７２は、固定用アーム部５４に対して直交方向に延びるように突設されている。バネ配設溝７３は、ネジ軸部７２，７２間がアクチュエータ連結部６７の内部空間に連通した状態をなす。また、このトグルバネ配設部７１は、バネ配設溝７３にトグルバネ９６を配設した状態で、ネジ軸部７２，７２にナット７４を締め付けることにより、トグルバネ９６を脱落不可能に組み付ける構成としている。このトグルバネ配設部７１の上部には、一対の第２挿通穴７５，７５が設けられ、各第２挿通穴７５，７５に切換弁７８の上向きの移動を停止するためのストッパ部材７６が挿通されている。この第２挿通穴７５およびストッパ部材７６は、第１挿通穴６９および係止部材７０と同一構成である。また、このストッパ部材７６は、後述する第２シール部材９１の下向きの移動を阻止する役割もなすように構成している。さらに、アクチュエータ連結部６７には、径方向に対向する固定用アーム部５４，５４間に、軸方向に沿って上下に延び、内部空間に連通（貫通）する一対の挿通溝７７，７７が設けられている。
【００５５】
前記切換弁７８は、第１切換部５５内から第２切換部６０内にかけて延びる弁ロッド７９を備え、その下端の第１弁部に第１弁パッキン８０を配設するとともに、上端の第２弁部に第２弁パッキン８１を配設したものである。
【００５６】
第１弁部である第１弁パッキン８０は、第１アクチュエータ９７により切換弁７８が上方に直動されることにより第１移動位置から第２移動位置に移動されると、図４に示すように、第１切換部５５の第１真空管連通室５６と第１真空弁連通室５７とを連通させる位置に移動される。また、第２アクチュエータ１０５により切換弁７８が下方に直動されることにより第２移動位置から第１移動位置に移動されると、図５に示すように、第１シール部５９に圧接され、第１切換部５５の第１真空管連通室５６と第１真空弁連通室５７の連通を遮断する位置に移動される。
【００５７】
第２弁部である第２弁パッキン８１は、図４に示すように、第１アクチュエータ９７により切換弁７８が第２移動位置に直動されると、即ち、第１弁パッキン８０が開位置に位置するときには、第２シール部６４に圧接され、第２切換部６０の第２真空管連通室６１と第２真空弁連通室６２の連通を遮断する位置に移動される。また、図５に示すように、第２アクチュエータ１０５により切換弁７８が第１移動位置に直動されると、即ち、第１弁パッキン８０が閉位置に位置するときには、第２切換部６０の第１真空管連通室５６と第１真空弁連通室５７とを連通させる位置に移動される。
【００５８】
前記弁ロッド７９には、第１弁パッキン８０の上部に別体の第１ガイド部材８２が配設されている。この第１ガイド部材８２の上部には、この第１ガイド部材８２の上方への移動を停止する第１ストッパ部８３が設けられている。この第１ストッパ部８３は、上部が円錐形状をなすように突出した第１圧接部８４とされている。この第１ストッパ部８３の上部には、第１圧接段部６８に上方から圧接される第１シール部材８８が軸方向に沿って移動可能に配設されている。
【００５９】
同様に、弁ロッド７９には、第２弁パッキン８１の下部に別体の第２ガイド部材８５が配設されている。この第２ガイド部材８５の下部には、この第２ガイド部材８５の下方への移動を停止する第２ストッパ部８６が設けられている。この第２ストッパ部８６は、下部が逆円錐形状をなすように突出した第２圧接部８７とされている。この第２ストッパ部８６の下部には、第２圧接段部に下方から圧接される第２シール部材９１が軸方向に沿って移動可能に配設されている。
【００６０】
前記第１シール部材８８は、弁ロッド７９の直径より大径の第１貫通孔８９を備えている。この第１貫通孔８９は、切換弁７８が第２移動位置に移動されると、第１圧接部８４により閉塞される。これにより、第１切換部５５の第１真空弁連通室５７は、第１貫通孔８９を通した大気との連通が遮断される。また、第１貫通孔８９は、切換弁７８が第１移動位置に移動されると、第１圧接部８４の離間により開放される。これにより、第１切換部５５の第１真空弁連通室５７は、第１貫通孔８９を通した大気と連通した大気開放状態とされる。この第１シール部材８８の上下にはそれぞれ第１補強部材９０Ａ，９０Ｂが配設される。これら第１補強部材９０Ａ，９０Ｂは、第１貫通孔８９より大きな貫通孔を有する円環状をなす。なお、この第１シール部材８８は、上側の第１補強部材９０Ａの上部が係止部材７０に係止されることにより、第１圧接段部６８に圧接状態で移動不可能に配置される。
【００６１】
同様に、第２シール部材９１は、弁ロッド７９の直径より大径の第２貫通孔９２を備えている。この第２貫通孔９２は、切換弁７８が第１移動位置に移動されると、第２圧接部８７により閉塞される。これにより、第２切換部６０の第２真空弁連通室６２は、第２貫通孔９２を通した大気との連通が遮断される。また、第２貫通孔９２は、切換弁７８が第２移動位置に移動されると、第２圧接部８７の離間により開放される。これにより、第２切換部６０の第２真空弁連通室６２は、第２貫通孔９２を通した大気と連通した大気開放状態とされる。この第２シール部材９１の上下にはそれぞれ第２補強部材９３Ａ，９３Ｂが配設される。これら第２補強部材９３Ａ，９３Ｂは、第２貫通孔９２より大きな貫通孔を有する円環状をなす。なお、この第２シール部材９１は、下側の第２補強部材９３Ａの下部がストッパ部材７６に係止されることにより、第２圧接段部に圧接状態で移動不可能に配置される。
【００６２】
これらシール部材８８，９１の間には、下側に位置するように膨出部９４が設けられ、上側に位置するように受動フランジ部９５が設けられている。膨出部９４は、上向きに漸次直径が大きくなるように拡径した後、漸次直径が小さくなるように縮径した断面菱形形状をなす。この膨出部９４は、切換弁７８が第１移動位置に移動した状態および第２移動位置に移動した状態を保持するための保持機構を構成する。受動フランジ部９５は、径方向外向きに突出した円板状のもので、後述する第１アクチュエータ９７と第２アクチュエータ１０５の駆動力を受けるためのものである。
【００６３】
前記保持機構は、前記切換弁７８の膨出部９４と、バネ配設溝７３内に配設されるＬ字形状をなす一対のトグルバネ９６，９６とで構成されている。これらトグルバネ９６，９６は、バネ配設溝７３に組み付けることにより一部がアクチュエータ連結部６７内に位置する。そして、これらトグルバネ９６，９６の間隔は、弁ロッド７９の直径より大きく、膨出部９４の最も膨出した稜部９４ａの直径より小さくなるように構成されている。これにより、トグルバネ９６，９６間に膨出部９４を干渉させ、切換弁７８を第１切換部５５の側に移動させた状態（第１移動位置）、および、第２切換部６０の側に移動させた状態（第２移動位置）を、トグルバネ９６，９６の保持力で保持できるようにしている。
【００６４】
前記第１アクチュエータ９７は、貯水枡１内に予め設定した第１水位まで汚水が貯められると、切換弁７８をトグルバネ９６の保持力に抗して第２切換部６０の側へ移動させ、第１切換部５５を開位置に位置させるとともに、第２切換部６０を閉位置に位置させる。これにより、真空弁１０の第１変動圧室４１を真空送水管５と連通させ、大気圧より低い負圧状態に切り換えるとともに、真空弁１０の第２変動圧室４２を大気と連通させ、大気圧状態に切り換え、弁体１７を開弁位置に移動させものである。この第１アクチュエータ９７は、貯水枡１内の水位に応じて昇降するフロート９８と、このフロート９８の昇降に連動して切換弁７８の直動方向に沿って移動する開作動部材１０２とを備えている。
【００６５】
前記フロート９８は、その浮力Ｆｂがトグルバネ９６，９６の保持力Ｆｓより大きいものである（Ｆｓ＜Ｆｂ）。このフロート９８には、開作動部材１０２に連結するための連結ロッド９９が一体的に設けられている。この連結ロッド９９の上端には、外径を小さくした挿通軸部１００が設けられている。この挿通軸部１００はネジ軸であり、ナット１０１を締め付けることにより、開作動部材１０２に固定されている。なお、連結ロッド９９は、貯水枡１内に予め設定した第１水位まで汚水が溜まった状態で、開作動部材１０２を介して切換弁７８を開作動可能な全長に設定されている。また、切換弁７８の開作動に必要なストロークと、フロート９８が汚水に浸かる深さとを加算した距離は、切換弁７８を開閉作動させる第１および第２水位間の距離より小さく設定している。これにより、貯水枡１の汚水が第２水位まで低下している状態では、フロート９８が汚水の水面より上方に位置するように構成している。
【００６６】
前記開作動部材１０２は、切換弁７８の直動方向であるケーシング５３の軸方向に沿って延びるように、固定用アーム部５４，５４間に取り付けられる断面Ｈ字形状のものである。この開作動部材１０２には、ケーシング５３の一方の挿通溝７７を挿通してアクチュエータ連結部６７内に突出し、受動フランジ部９５の下部に位置する第１作動部１０３が設けられている。また、開作動部材１０２の下端には、フロート９８の連結ロッド９９を装着する装着部１０４が外向きに突設されている。この装着部１０４は、連結ロッド９９の挿通軸部１００より大きく、ナットより小さい直径の孔を有する。この開作動部材１０２は、固定用アーム部５４にブラケット部材を配設することにより、ケーシング５３に対して脱落不可能に装着される。
【００６７】
前記第２アクチュエータ１０５は、排水により貯水枡１内の水位が吸水管８の下端より下側（第２水位）になると、切換弁７８をトグルバネ９６の保持力に抗して第１切換部５５の側へ移動させ、第１切換部５５を閉位置に位置させるとともに、第２切換部６０を開位置に位置させる。これにより、真空弁１０の第１変動圧室４１を大気と連通させて大気圧状態に切り換えるとともに、真空弁１０の第２変動圧室４２を真空送水管５と連通させて大気圧より低い負圧状態に切り換え、弁体１７を閉弁位置に移動させるものである。この第２アクチュエータ１０５は、内部を検圧室１２０と基準圧室１１９に仕切った切換用シリンダケース１０６に、切換弁７８を閉作動させるための閉作動部材１２５を配設している。また、切換用シリンダケース１０６は、下側ケース１０７、上側ケース１１１、ダイヤフラム１１８、切換用ピストンカップ１２１、付勢スプリング１２２および保持補助機構を備えている。
【００６８】
前記下側ケース１０７は、大気を吸引するための通気孔部１０８が設けられている。また、下側ケース１０７の開口端には、外向きに突出する接合フランジ１０９が設けられている。さらに、下側ケース１０７の開口に対して逆側に位置する閉塞部には、閉作動部材１２５を挿通する軸ガイド１１０が配設されている。
【００６９】
前記上側ケース１１１は、その開口端に下側ケース１０７の接合フランジ１０９に密閉状態で接合される接合フランジ１１２を備えている。この上側ケース１１１の開口に対して逆側に位置する閉塞部には、付勢スプリング１２２の付勢力を調整するための調整機構が設けられている。この調整機構は、閉塞部に設けた被締付部１１３と、被締付部１１３に締付可能な締付部材１１５とからなる。被締付部１１３は、上側ケース１１１の軸芯に設けた開口部の縁に内向きに突出する円筒部１１４を設け、この円筒部１１４の内周にネジ溝を設けたものである。なお、円筒部１１４の外端側の所定領域は、ネジ溝を設けることなくシール部材が圧接されるシール領域としている。締付部材１１５は、一端を開口した上側ケース１１１とは別体の円筒状のものである。この締付部材１１５には、その閉塞部に第１空気チューブ５１Ｃを介して真空送水管５に連通した流出部１３に連通される接続部１１６が設けられている。また、締付部材１１５には、接続部１１６と逆側に位置する外周部に、被締付部１１３のネジ溝に噛み合うネジ部が設けられ、被締付部１１３に対して上側ケース１１１の内部側より締め付けて組み付ける構成としている。さらに、締付部材１１５には、組付状態で円筒部１１４のシール領域に圧接されるシール部材が配設されている。そして、締付部材１１５には、過剰な回転操作による被締付部１１３からの抜け出しを防止するために、被締付部１１３の突出端部に当接するストッパ部１１７が径方向外向きに突設されている。
【００７０】
前記ダイヤフラム１１８は、切換用シリンダケース１０６の内部を、下側ケース１０７の側に位置する基準圧室１１９と、離間した側に位置する検圧室１２０とに仕切る可撓性材料からなるものである。このダイヤフラム１１８は、下側ケース１０７および上側ケース１１１の接合フランジ１０９，１１２の間に外周部を圧接した状態で、一体的に組み付けられている。本実施形態では、この基準圧室１１９内の基準圧は、下側ケース１０７に形成した通気孔部１０８により大気圧とされている。
【００７１】
前記切換用ピストンカップ１２１は、その内径が締付部材１１５の外径より大きい受皿形状をなす。この切換用ピストンカップ１２１は、切換用シリンダケース１０６の検圧室１２０内に位置するように、閉鎖された底がダイヤフラム１１８に固着して配設されている。この切換用ピストンカップ１２１には、該切換用ピストンカップ１２１の後退状態で検圧室１２０内が密閉されることを防止するために、通気孔が設けられている。
【００７２】
前記付勢スプリング１２２は、締付部材１１５と切換用ピストンカップ１２１との間に配設され、この切換用ピストンカップ１２１および閉作動部材１２５を介して切換弁７８を第１移動位置へ向けて付勢するものである。この付勢スプリング１２２は、基準圧室１１９の内圧と検圧室１２０の内圧の差圧により、切換用ピストンカップ１２１を介して伸縮する。具体的には、検圧室１２０の内圧が吸引により大気圧より低くなり、伸張しようとする付勢力（反発力）より吸引力が大きくなると、切換用ピストンカップ１２１の移動（後退）による押圧力で徐々に収縮し始める。そして、検圧室１２０の内圧が第１低圧値Ｐ１以下になると、完全に収縮した状態をなす。一方、検圧室１２０の内圧が第１低圧値Ｐ１を上回ると切換用ピストンカップ１２１の押圧力に抗して徐々に伸張する。そして、検圧室１２０の内圧が第１低圧値Ｐ１を上回ると、完全に伸張した状態をなす。
【００７３】
本実施形態では、付勢スプリング１２２の付勢力、即ち、切換弁７８を閉位置に移動させる力Ｆｃは、フロート９８の浮力Ｆｂより大きく設定している（Ｆｓ＜Ｆｂ＜Ｆｃ）。これにより、切換弁７８に対して、第１アクチュエータ９７による開作動と第２アクチュエータ１０５による閉作動とが同時に行われた場合、第２アクチュエータ１０５による閉作動が実行されるように構成している。なお、第２アクチュエータ１０５が閉作動する圧力は、締付部材１１５の締付量の調整により、変更することが可能である。
【００７４】
前記保持補助機構は、付勢スプリング１２２が切換用ピストンカップ１２１を介して収縮した状態で、切換用ピストンカップ１２１を付勢スプリング１２２の付勢力より弱い保持力で保持することにより、後退状態を補助的に保持するものである。この保持補助機構は、切換用ピストンカップ１２１の開口端外周部に配設した第１磁石１２３と、第１磁石１２３と上側ケース１１１の軸方向に対応する位置に設けた第２磁石１２４とからなる。この保持補助機構を設けた切換用シリンダケース１０６は、付勢スプリング１２２を収縮させて切換用ピストンカップ１２１が後退位置に移動すると、各磁石１２３，１２４が互いの磁力で吸着する。その結果、切換用ピストンカップ１２１を検圧室１２０内の吸引力と磁石１２３，１２４による吸着力とで保持できる。そして、検圧室１２０内が第１低圧値Ｐ１より高い第２低圧値Ｐ２を更に上回ると、検圧室１２０内の吸引力と磁石１２３，１２４による吸着力とを加えた保持力より、付勢スプリング１２２の付勢力が大きくなり、切換用ピストンカップ１２１を進出させ、真空弁１０を閉弁作動させる構成としている。
【００７５】
前記閉作動部材１２５は、切換用ピストンカップ１２１の底中心に連結したロッド１２６を備えている。このロッド１２６は、下側ケース１０７の軸ガイド１１０を挿通し、アクチュエータ連結部６７における開作動部材１０２の反対側に、軸方向に沿って延びるように配設されている。また、閉作動部材１２５は、第１作動部１０３を挿通した挿通溝７７と逆側の挿通溝７７を挿通してアクチュエータ連結部６７内に突出し、受動フランジ部９５の上部に位置する第２作動部１２７が設けられている。この第２作動部１２７は、切換用ピストンカップ１２１が限界位置まで進出した状態で、膨出部９４の稜部９４ａがトグルバネ９６より下方に位置するまで下降するように設定されている。なお、この閉作動部材１２５は、開作動部材１０２と同様に、突出させた固定用アーム部５４，５４の間に位置させ、ブラケット部材を配設することによりケーシング５３に対して移動可能に位置決めすることが好ましい。
【００７６】
この制御装置５０を、前記真空弁１０を用いた真空式下水道システムに適用する場合、フロート９８が貯水枡１の汚水溜３に位置するように、ブラケット部材を介して貯水枡１内に固定される。そして、第１切換部５５の第１接続部５８Ａと真空弁１０の流出部１３とを第１空気チューブ５１Ａによって接続する。また、第１切換部５５の第１接続部５８Ｂと真空弁１０の第１接続部２２とを、第２空気チューブ５２Ａによって接続する。さらに、第２切換部６０の第２接続部６３Ａと真空弁１０の流出部１３とを第１空気チューブ５１Ｂによって接続する。また、第２切換部６０の第２接続部６３Ｂと真空弁１０の第２接続部２５とを、第２空気チューブ５２Ｂによって接続する。さらに、第２アクチュエータ１０５の接続部１１６と真空弁１０の流出部１３とを第１空気チューブ５１Ｃによって接続する。なお、本実施形態では、制御装置５０の接続部５８Ａ，６３Ａ，１１６を流出部１３に接続することにより、この流出部１３を介して真空送水管５に接続する構成としているが、直接真空送水管５に接続してもよい。
【００７７】
次に、本発明の真空弁１０および制御装置５０を適用した真空式下水道システムの動作について説明する。
【００７８】
図７Ａに示すように、貯水枡１の内部の汚水が吸水管８の下側までしか溜められていない状態では、制御装置５０の切換弁７８は第１移動位置に移動され、この状態がトグルバネ９６，９６の保持力で保持されている。また、真空弁１０の弁体１７は閉弁位置に移動された状態をなす。
【００７９】
この状態では、真空弁１０の流入部１２は、吸水管８を介して大気開放された大気圧状態をなす。真空弁１０の流出部１３は、真空ステーションの吸引作用により大気圧より低い第１低圧値Ｐ１（−２５ｋＰａ）以下の状態をなす。そのため、制御装置５０は、第１切換部５５の第１真空管連通室５６および第２切換部６０の第２真空管連通室６１が、流出部１３との連通により第１低圧値Ｐ１以下の状態をなす。同様に、制御装置５０の第２アクチュエータ１０５の検圧室１２０は、流出部１３との連通により、大気圧より低い第１低圧値Ｐ１以下の状態をなす。その結果、閉作動部材１２５は、切換用ピストンカップ１２１を介して後退した状態をなす。一方、制御装置５０の第１切換部５５の第１真空弁連通室５７は、切換弁７８によって第１真空管連通室５６との連通が遮断され、第１シール部材８８の第１貫通孔８９を通して大気開放状態をなす。よって、真空弁１０の第１変動圧室４１は、第１真空弁連通室５７を介して大気圧状態となっている。また、制御装置５０の第２切換部６０の第２真空弁連通室６２は、切換弁７８によって第２真空管連通室６１と連通され、第２シール部材９１の第２貫通孔９２を通した大気との連通が遮断された状態をなす。よって、真空弁１０の第２変動圧室４２は、第２真空弁連通室６２を介して負圧状態となっている。その結果、真空弁１０は、第２変動圧室４２からの吸引により弁体１７を進出させ、弁口１６を閉塞した閉弁位置に保持されている。
【００８０】
この状態で、貯水枡１内に汚水が溜まるとフロート９８が着水して上昇し、第１水位まで上昇すると、図７Ｂに示すように、開作動部材１０２が上向きに移動される。その結果、切換弁７８がトグルバネ９６の保持力に抗して、トグルバネ９６を弾性的に広げながら、開位置まで上向きに移動する。そして、膨出部９４の稜部９４ａがトグルバネ９６を乗り越えると、トグルバネ９６が弾性的に復元することにより、切換弁７８を第２移動位置に保持する。これにより、第１切換部５５では、第１真空管連通室５６と第１真空弁連通室５７とが連通し、第２切換部６０では、第２真空管連通室６１と第２真空弁連通室６２との連通が遮断される。
【００８１】
そうすると、図７Ｃに示すように、真空弁１０は、第１変動圧室４１が第１真空弁連通室５７を介して負圧状態となり、第２変動圧室４２が第２真空弁連通室６２を介して大気圧状態となる。その結果、真空弁１０の駆動アクチュエータ１８は、図７Ｄに示すように、第１変動圧室４１からの吸引により弁体１７を後退させ、弁口１６を開放した開弁位置に移動され、流入部１２と流出部１３とが連通した状態をなす。よって、貯水枡１内の汚水は、真空ステーションの吸引作用により吸水管８、真空弁１０の管体１１、仕切弁７および真空送水管５を経て排水（送出）される。
【００８２】
排水により貯水枡１内の汚水が吸水管８の下端近傍まで低下すると、吸水管８からの吸水に空気が混入される。そうすると、図７Ｅに示すように、流入部１２の内圧が第１低圧値Ｐ１を上回る。これに伴い、図７Ｆに示すように、流出部１３に連通した制御装置５０の第２アクチュエータ１０５の検圧室１２０の内圧が第１低圧値Ｐ１を上回る。また、第１切換部５５の第１真空管連通室５６および第１真空弁連通室５７を介して流出部１３に連通した真空弁１０の第１変動圧室４１内が第１低圧値Ｐ１を上回る。さらに、第２切換部６０の第２真空管連通室６１内が第１低圧値Ｐ１を上回る。但し、この状態では、保持機構を構成する磁石１２３，１２４の吸着力により、切換用ピストンカップ１２１を後退位置に保持する保持力は、付勢スプリング１２２の付勢力より大きい。そのため、第２アクチュエータ１０５は、切換弁７８を閉作動させることはない。これに伴い、真空弁１０の駆動アクチュエータ１８は、第２変動圧室４２が大気圧状態を維持し、第１変動圧室４１の大気圧より低い負圧状態を維持する。その結果、弁体１７は開弁状態を維持する。
【００８３】
そして、貯水枡１内の汚水が第２水位まで排水されて空気の混入量が増えると、真空弁１０の流出部１３の内圧が第２低圧値Ｐ２を上回る。そうすると、制御装置５０の第２アクチュエータ１０５は、付勢スプリング１２２の付勢力が切換用ピストンカップ１２１を後退位置に保持する保持力より、大きくなる。その結果、図７Ｇに示すように、付勢スプリング１２２の付勢力で切換用ピストンカップ１２１が進出し、閉作動部材１２５を介して切換弁７８がトグルバネ９６の保持力に抗して第１移動位置へ移動される。そして、膨出部９４の稜部９４ａがトグルバネ９６を乗り越えると、トグルバネ９６が弾性的に復元することにより、切換弁７８を第１移動位置に保持する。これにより、第１切換部５５では、第１真空管連通室５６と第１真空弁連通室５７の連通が遮断され、第２切換部６０では、第２真空管連通室６１と第２真空弁連通室６２とが連通される。
【００８４】
そうすると、図７Ｈに示すように、真空弁１０は、第１変動圧室４１が第１真空弁連通室５７を介して大気圧状態となり、第２変動圧室４２が第２真空弁連通室６２を介して負圧状態となる。その結果、真空弁１０の駆動アクチュエータ１８は、図７Ｉに示すように、第２変動圧室４２からの吸引により弁体１７を進出させ、弁口１６を閉塞した閉弁位置に移動され、流入部１２と流出部１３の連通を遮断した状態をなす。よって、真空弁１０の流入部１２から流出部１３を経た排水が停止される。
【００８５】
このように真空弁１０が閉弁すると、図７Ｊに示すように、真空ステーションの吸引作用により流出部１３の内圧は第１低圧値Ｐ１以下となる。これに伴い、図７Ｉに示すように、第１切換部５５の第１真空管連通室５６が第１低圧値Ｐ１以下となる。また、第２切換部６０の第２真空管連通室６１および第２真空弁連通室６２を介して流出部１３に連通した真空弁１０の第２変動圧室４２内が第１低圧値Ｐ１以下となる。さらに、流出部１３に連通した制御装置５０の第２アクチュエータ１０５の検圧室１２０の内圧が第１低圧値Ｐ１以下となる。その結果、弁体１７は、第１変動圧室４１と第２変動圧室４２の差圧による付勢力で、閉弁状態を維持する。また、制御装置５０の第２アクチュエータ１０５は、付勢スプリング１２２の付勢力に抗して切換用ピストンカップ１２１を後退させ、図７Ａに示す状態になる。
【００８６】
このように、本発明の制御装置５０は、切換弁７８を第１アクチュエータ９７により開作動させ、第２アクチュエータ１０５により閉作動させることにより、確実に真空弁１０の第１変動圧室４１と第２変動圧室４２の圧力を切り換えることができる。そして、第１アクチュエータ９７は、貯水枡１内の水位に応じて昇降するフロート９８を用いているため、大きな浮力で真空弁１０の開作動を安定かつ確実に実行することができる。また、第２アクチュエータ１０５は、貯水枡１内の水位が吸水管８より下側に位置し、真空度が低下すると動作するものであるため、真空送水管５の内圧に応じて真空弁１０の閉作動を安定かつ確実に実行することができる。しかも、切換弁７８は、閉作動状態である第１移動位置および開作動位置である第２移動位置に、保持機構であるトグルバネ９６により保持できる。
【００８７】
そして、真空弁１０は、閉弁作動に付勢スプリングの付勢力を用いることなく、第１変動圧室４１と第２変動圧室４２の差圧により実現するものであるため、確実に開弁状態および閉弁状態を確実に維持できる。そのため、弁体１７を閉弁できないという状態が発生することはない。よって、真空弁１０の信頼性を高めることができる。また、真空弁１０が開放状態のままになって大量の空気を吸引し続け、システム全体が機能停止するという重大事故の発生を防止できる。
【００８８】
さらに、フロート９８を利用した第１アクチュエータ９７は、切換弁７８の開作動のみを行うものである。そのため、切換弁７８を開作動した後は、貯水枡１の水位を検出する必要がない。即ち、フロート９８は、貯水枡１内に汚水が溜められている状況下で、第１水位を検出するための極めて小さい範囲のみを検出できればよい。よって、フロート９８は、制御装置５０を設置するためのブラケット部材、第１アクチュエータ９７の開作動部材１０２などの強度を確保すれば、貯水枡１内の汚水量が少ない状態では、汚水の水面の上方、即ち、空中に浮いて汚水に接しない状態を維持できる。これにより、汚水の水面付近に浮遊するスカム（油脂類）がフロート９８に付着する量を大幅に減少できるため、フロート９８の上下動が妨げられて発生する動作不良を防止できる。しかも、フロート９８の上下動の範囲を小さくすることができるため、摺動による摩耗やそれに伴う動作不良も防止できる。その結果、フロート９８を長期間にわたって安定して動作させることができる。また、使用中に汚水に混ざって貯水枡１に流入してくる土砂が貯水枡１の底に堆積したり、工事の際の残材が不意に流入してきても、フロート９８の浮上動作は影響を受け難いため、動作不良防止効果を得ることができる。
【００８９】
しかも、切換弁７８を介して弁体１７を閉弁作動させるための第２アクチュエータ１０５は、水位が吸水管８の下端より下側まで下がったことを差圧により検出して動作するものである。よって、汚水に混入して排水された油脂は、殆どを吸水管８から貯水枡１の外部に排水できる。よって、この真空弁１０および制御装置５０を搭載したユニットは、蓄積した油脂を除去するための定期的なメンテナンスが不要である。
【００９０】
また、制御装置５０は、第２アクチュエータ１０５により切換弁７８を第１移動位置に移動させる力Ｆｃを、フロート９８の浮力Ｆｂより大きくしている（Ｆｂ＜Ｆｃ）。そのため、切換弁７８に対して、第１アクチュエータ９７による開作動と、第２アクチュエータ１０５による閉作動が同時に行われた場合、第２アクチュエータ１０５による閉作動が実行される。その結果、真空弁１０が開弁状態と閉弁状態とを繰り返すチャタリングの発生を防止できる。
【００９１】
具体的には、貯水枡１内の汚水が第１水位まで上昇することにより、第１アクチュエータ９７が開作動を実行する状況では、第２アクチュエータ１０５が閉作動を実行させることは、通常の使用環境下ではありえない。また、第２アクチュエータ１０５が閉作動を実行する状況で、第１アクチュエータ９７が開作動を実行するという状況は、フロート９８が貯水枡１に油脂等によって固着されて下降不可能になった状態である。この油脂等によるフロート９８の固着は、前述のように殆ど生じることはない。しかし、万が一にもこのような状況が生じた場合、油脂等によるフロート９８の固着力Ｆａは、通常、フロート９８の浮力Ｆｂより弱い（Ｆａ＜Ｆｂ）。そして、本実施形態では、第２アクチュエータ１０５により切換弁７８を閉位置に移動させる力Ｆｃを、フロート９８の浮力Ｆｂより大きくしている（Ｆａ＜Ｆｂ＜Ｆｃ）。その結果、通常の使用環境下でフロート９８が固着されている場合、第２アクチュエータ１０５の閉作動により固着を解除できる。よって、通常の使用環境下でのチャタリングの発生を確実に防止できる。
【００９２】
さらに、本実施形態では、制御装置５０の第２アクチュエータ１０５に切換用ピストンカップ１２１が後退した状態を、付勢スプリング１２２の付勢力より弱い力で保持する磁石１２３，１２４を配設している。そして、検圧室１２０が第２低圧値Ｐ１より高い第２低圧値Ｐ２を上回ると、付勢スプリング１２２の付勢力で閉作動部材１２５を介して切換弁７８を閉作動させる構成としている。そのため、第２アクチュエータ１０５により切換弁７８を閉位置に移動させる力Ｆｃを、確実にフロート９８の浮力Ｆｂより大きくなるように設定できる。
【００９３】
図８は第２実施形態の真空弁１０を適用した真空弁ユニットを示す。この第２実施形態では、シリンダケース１９の第１変動圧室４１に、仕切機構を構成するピストンカップ３１Ａ，３１Ｂおよび作動軸３５を介して、強制的に弁体１７を閉弁位置へ付勢するために、付勢部材として付勢スプリング１２８を配設した点で、第１実施形態と相違している。なお、この付勢スプリング１２８の付勢力は、真空送水管５の内圧が第２低圧値Ｐ２を上回ると閉作動を行う第２アクチュエータ１０５の付勢スプリング１２２の付勢力より極めて小さく、通常の使用時に弁体１７を開弁状態から閉弁状態に迅速に移動させることを目的としたものではない。
【００９４】
そして、このように構成した第２実施形態の真空弁１０は、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。しかも、真空ステーションからの吸引力が弱く（真空度が低く）なった場合でも、閉弁位置に移動させた弁体１７を、弁座１５に圧着した全閉状態に確実に維持できる。また、停電により真空ステーションからの吸引が一時的に停止した場合に、付勢スプリング１２８の付勢力で弁体１７を閉弁させることができる。
【００９５】
即ち、第１アクチュエータ９７が開作動することにより真空弁１０が開弁状態となり、貯水枡１内の汚水を排水している時に停電した場合、排水が停止される。その結果、真空送水管５内の圧力は大気圧状態と同等になる。その結果、真空弁１０は、第１変動圧室４１と第２変動圧室４２の内圧が、同様の略大気圧状態になる。その結果、駆動アクチュエータ１８は、開弁作動も閉弁作動もしない。しかし、本実施形態では、第１変動圧室４１に付勢スプリング１２８を配設しているため、この停電状態になると、弁体１７を強制的に閉弁することができる。
【００９６】
図９は第３実施形態の真空弁１０を適用した真空弁ユニットを示す。この第３実施形態では、第２実施形態に示す付勢スプリング１２８の代わりに、真空送水管５に連通した流出部１３と第２切換部６０の第２接続部６３Ａとを接続する第１空気チューブ５１Ｂに、蓄圧槽１２９と逆止弁１３０とを配設した点で、第１実施形態と相違している。
【００９７】
前記蓄圧槽１２９は、内部を大気圧より低い低圧状態に保持するもので、真空下水技術マニュアルで決められている最低真空度−２５ｋＰａより低圧を十分に蓄圧できるタンクからなる。また、逆止弁１３０は、蓄圧槽１２９から真空送水管５へ向かう空気の流動を許容するものである。そのため、真空送水管５の吸引作用により、蓄圧槽１２９内の空気は吸引される。しかし、真空送水管５の吸引力が弱くなることにより真空度が低くなると、蓄圧槽１２９の内圧の方が低くなるため、蓄圧槽１２９が真空送水管５から空気を吸引するように作用する。そして、この逆向きの吸引作用を逆止弁１３０により阻止する構成としている。
【００９８】
このように構成した第３実施形態では、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができるうえ、真空ステーションからの吸引力が弱くなった場合でも、閉弁位置に移動させた弁体１７を、弁座１５に圧着した全閉状態に確実に維持できる。
【００９９】
なお、本発明の真空弁１０および真空弁１０の制御装置５０は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【０１００】
例えば、前記実施形態では、仕切機構を一対の仕切部材２９Ａ，２９Ｂとピストンカップ３１Ａ，３１Ｂとで構成したが、１個の仕切部材と１個のピストンカップで構成し、密閉部４３は設けない構成としてもよい。
【０１０１】
また、第２実施形態では、駆動アクチュエータ１８の上側ケース２０に、第２アクチュエータ１０５の上側ケース１１１のように被締付部と締付部材を設け、付勢スプリング１２８の付勢力を調整できるようにしてもよい。
【０１０２】
一方、前記実施形態では、制御装置５０は、第２アクチュエータ１０５の基準圧室１１９の内圧を、大気開放することによる大気圧としたが、所定の気体や液体等を密封することにより決定した圧力としてもよい。しかも、第２アクチュエータ１０５の付勢スプリングの付勢力を調整する調整機構は、被締付部１１３と締付部材１１５の構成に限られず、希望に応じて変更が可能である。
【０１０３】
また、前記実施形態では、切換弁７８を第１移動位置および第２移動位置に保持する保持機構を一対のトグルバネ９６，９６で構成したが、トグルバネ９６の保持力を高めるために、固定用アーム部５４と開作動部材１０２の間に、トグル補助用のバネを配設する構成としてもよい。勿論、保持機構はバネに限られず、切換弁７８を開位置および閉位置に所定の保持力で保持できる構成であれば、種々の変更が可能である。
【０１０４】
さらに、前記実施形態では、本発明の真空弁１０および制御装置５０を真空式下水道システムに適用したが、貯水枡１内に一定量の液体が溜められると、下流側に送水する真空送水システムであれば、同様に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１…貯水枡、４…自然流下管、５…真空送水管、８…吸水管、１０…真空弁、１１…管体、１２…流入部、１３…流出部、１４…弁体収容部、１５…弁座、１６…弁口、１７…弁体、１８…駆動アクチュエータ、１９…シリンダケース、２２…第１接続部、２５…第２接続部、２６…挿通部、２９Ａ，２９Ｂ…仕切部材（仕切機構）、３０Ａ，３０Ｂ…外周部、３１Ａ，３１Ｂ…ピストンカップ（仕切機構）、３５…作動軸、３８…シール部材、４１…第１変動圧室、４２…第２変動圧室、４３…密閉部、５０…制御装置、５３…ケーシング、５５…第１切換部、５６…第１真空管連通室、５７…第１真空弁連通室、６０…第２切換部、６１…第２真空管連通室、６２…第２真空弁連通室、７９…弁ロッド、８０…第１弁パッキン、８１…第２弁パッキン、８８…第１シール部材、９１…第２シール部材、９４…膨出部、９５…受動フランジ部、９６…トグルバネ、９７…第１アクチュエータ、１０２…開作動部材、１０５…第２アクチュエータ、１０６…切換用シリンダケース、１１８…ダイヤフラム、１１９…基準圧室、１２０…検圧室、１２１…切換用ピストンカップ、１２５…閉作動部材、１２８…付勢スプリング、１２９…蓄圧槽、１３０…逆止弁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸水管に接続される流入部と真空送水管に接続される流出部との間に弁座を有する弁体収容部と、
前記弁座に圧接した閉弁位置および前記弁座から離反した開弁位置にかけて移動可能に前記弁体配設部内に収容した弁体と、
前記弁体収容部の端部に設けたシリンダケースと、
前記シリンダケースの内部を、前記弁体収容部の側に位置する第１変動圧室および弁体収容部から離間した側に位置する第２変動圧室に気密状態で仕切る可撓性を有する仕切機構と、
前記仕切機構と前記弁体とを連結する作動軸と、
を備え、前記第１変動圧室および第２変動圧室の一方を大気圧状態として他方を負圧状態とすることで生じる差圧により前記仕切機構を移動させ、この仕切機構および作動軸を介して前記弁体を開弁位置と閉弁位置に移動させるようにしたことを特徴とする真空弁。
【請求項２】
前記仕切機構は、前記シリンダケースに外周部が圧接された一対の第１および第２仕切部材と、これら仕切部材に配設され前記シリンダケースの内部を軸方向に沿って移動可能な一対の第１および第２ピストンカップと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の真空弁。
【請求項３】
前記各ピストンカップを、前記作動軸により一体的に連結したことを特徴とする請求項２に記載の真空弁。
【請求項４】
前記第１および第２仕切部材の間に、各仕切部材の劣化を防止可能な薬剤からなる流動材を充填させたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の真空弁。
【請求項５】
前記シリンダケースは、前記作動軸を挿通する挿通部を備え、これら挿通部と作動軸との間を、可撓性を有するシール部材で密閉したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の真空弁。
【請求項６】
前記シリンダケースの第１変動圧室に、前記仕切機構および作動軸を介して弁体を閉弁位置へ付勢する付勢部材を配設したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の真空弁。
【請求項７】
吸水管に接続される流入部と真空送水管に接続される流出部との間に弁座を有する弁体収容部と、
前記弁座に圧接した閉弁位置および前記弁座から離反した開弁位置にかけて移動可能に前記弁体配設部内に収容した弁体と、
前記弁体収容部の端部に設けたシリンダケースと、
前記シリンダケースの内部を、前記弁体収容部から離れた側に位置する第１変動圧室および前記弁体収容部の側に位置する第２変動圧室に気密状態で仕切る可撓性を有する仕切機構と、
前記仕切機構と前記弁体とを連結する作動軸と、
を備える真空弁の制御装置であって、
前記真空送水管に連通される第１真空管連通室および前記真空弁の第１変動圧室に連通される第１真空弁連通室を形成した第１切換部と、前記真空送水管に連通される第２真空管連通室および前記真空弁の第２変動圧室に連通される第２真空弁連通室を形成した第２切換部とを、略対称に位置するように形成したケーシングと、
前記ケーシング内に直動可能に配設され、前記第１切換部の第１真空管連通室と第１真空弁連通室を連通させる開位置および第１真空管連通室と第１真空弁連通室の連通を遮断する閉位置の間を移動される第１弁部と、この第１弁部が開位置に位置するときに前記第２切換部の第２真空管連通室と第２真空弁連通室の連通を遮断する閉位置に位置し前記第１弁部が閉位置に位置するときに第２真空管連通室と第２真空弁連通室を連通させる開位置に位置するように移動される第２弁部と、を有する切換弁と、
前記貯水枡内の水が予め設定した第１水位まで上昇すると、前記切換弁を第２切換部の側へ移動させて前記第１切換部を開位置に位置させるとともに前記第２切換部を閉位置に位置させ、前記真空弁の第１変動圧室を真空送水管と連通させて負圧状態に切り換えるとともに、前記真空弁の第２変動圧室を大気と連通させて大気圧状態に切り換え、前記仕切機構および作動軸を介して前記弁体を開弁位置に移動させる第１アクチュエータと、
前記貯水枡内の水位が前記吸水管の一端より下側まで送水されると、前記切換弁を第１切換部の側へ移動させて前記第１切換部を閉位置に位置させるとともに前記第２切換部を開位置に位置させ、前記真空弁の第１変動圧室を大気と連通させて大気圧状態に切り換えるとともに、前記真空弁の第２変動圧室を真空送水管と連通させて負圧状態に切り換え、前記仕切機構および作動軸を介して前記弁体を閉弁位置に移動させる第２アクチュエータと、
を備えることを特徴とする真空弁の制御装置。
【請求項８】
前記切換弁を第１切換部の側に移動させた状態、および、前記切換弁を第２切換部の側に移動させた状態で、前記切換弁を予め設定した保持力で保持する保持機構を備えることを特徴とする請求項７に記載の真空弁の制御装置。
【請求項９】
前記第１アクチュエータは、前記貯水枡内の水位に応じて昇降するたフロートと、このフロートの昇降に連動して前記切換弁の直動方向に沿って直動し前記フロートが第１水位まで上昇すると前記切換弁を第２切換部の側へ移動させる開作動部材と、を備えることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の真空弁の制御装置。
【請求項１０】
前記第２アクチュエータは、内部が前記真空送水管に連通される検圧室と所定圧に保持した基準圧室に仕切られた切換用シリンダケースと、前記検圧室と基準圧室の差圧によって前記切換弁の直動方向に沿って直動し前記検圧室の内圧が基準圧室内の基準圧値より低い低圧値以下になると前記切換弁を前記第１切換部の側へ移動させる閉作動部材と、を備えることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の真空弁の制御装置。
【請求項１１】
前記真空送水管と前記ケーシングの第２切換部の第２真空管連通室との間に、内部を大気圧より低い低圧状態に保持する蓄圧槽を介設するとともに、この蓄圧槽と真空送水管との間に蓄圧槽から真空送水管へ向かう空気の流動を許容する逆止弁を配設したことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の真空弁の制御装置。
【請求項１】
吸水管に接続される流入部と真空送水管に接続される流出部との間に弁座を有する弁体収容部と、
前記弁座に圧接した閉弁位置および前記弁座から離反した開弁位置にかけて移動可能に前記弁体配設部内に収容した弁体と、
前記弁体収容部の端部に設けたシリンダケースと、
前記シリンダケースの内部を、前記弁体収容部の側に位置する第１変動圧室および弁体収容部から離間した側に位置する第２変動圧室に気密状態で仕切る可撓性を有する仕切機構と、
前記仕切機構と前記弁体とを連結する作動軸と、
を備え、前記第１変動圧室および第２変動圧室の一方を大気圧状態として他方を負圧状態とすることで生じる差圧により前記仕切機構を移動させ、この仕切機構および作動軸を介して前記弁体を開弁位置と閉弁位置に移動させるようにしたことを特徴とする真空弁。
【請求項２】
前記仕切機構は、前記シリンダケースに外周部が圧接された一対の第１および第２仕切部材と、これら仕切部材に配設され前記シリンダケースの内部を軸方向に沿って移動可能な一対の第１および第２ピストンカップと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の真空弁。
【請求項３】
前記各ピストンカップを、前記作動軸により一体的に連結したことを特徴とする請求項２に記載の真空弁。
【請求項４】
前記第１および第２仕切部材の間に、各仕切部材の劣化を防止可能な薬剤からなる流動材を充填させたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の真空弁。
【請求項５】
前記シリンダケースは、前記作動軸を挿通する挿通部を備え、これら挿通部と作動軸との間を、可撓性を有するシール部材で密閉したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の真空弁。
【請求項６】
前記シリンダケースの第１変動圧室に、前記仕切機構および作動軸を介して弁体を閉弁位置へ付勢する付勢部材を配設したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の真空弁。
【請求項７】
吸水管に接続される流入部と真空送水管に接続される流出部との間に弁座を有する弁体収容部と、
前記弁座に圧接した閉弁位置および前記弁座から離反した開弁位置にかけて移動可能に前記弁体配設部内に収容した弁体と、
前記弁体収容部の端部に設けたシリンダケースと、
前記シリンダケースの内部を、前記弁体収容部から離れた側に位置する第１変動圧室および前記弁体収容部の側に位置する第２変動圧室に気密状態で仕切る可撓性を有する仕切機構と、
前記仕切機構と前記弁体とを連結する作動軸と、
を備える真空弁の制御装置であって、
前記真空送水管に連通される第１真空管連通室および前記真空弁の第１変動圧室に連通される第１真空弁連通室を形成した第１切換部と、前記真空送水管に連通される第２真空管連通室および前記真空弁の第２変動圧室に連通される第２真空弁連通室を形成した第２切換部とを、略対称に位置するように形成したケーシングと、
前記ケーシング内に直動可能に配設され、前記第１切換部の第１真空管連通室と第１真空弁連通室を連通させる開位置および第１真空管連通室と第１真空弁連通室の連通を遮断する閉位置の間を移動される第１弁部と、この第１弁部が開位置に位置するときに前記第２切換部の第２真空管連通室と第２真空弁連通室の連通を遮断する閉位置に位置し前記第１弁部が閉位置に位置するときに第２真空管連通室と第２真空弁連通室を連通させる開位置に位置するように移動される第２弁部と、を有する切換弁と、
前記貯水枡内の水が予め設定した第１水位まで上昇すると、前記切換弁を第２切換部の側へ移動させて前記第１切換部を開位置に位置させるとともに前記第２切換部を閉位置に位置させ、前記真空弁の第１変動圧室を真空送水管と連通させて負圧状態に切り換えるとともに、前記真空弁の第２変動圧室を大気と連通させて大気圧状態に切り換え、前記仕切機構および作動軸を介して前記弁体を開弁位置に移動させる第１アクチュエータと、
前記貯水枡内の水位が前記吸水管の一端より下側まで送水されると、前記切換弁を第１切換部の側へ移動させて前記第１切換部を閉位置に位置させるとともに前記第２切換部を開位置に位置させ、前記真空弁の第１変動圧室を大気と連通させて大気圧状態に切り換えるとともに、前記真空弁の第２変動圧室を真空送水管と連通させて負圧状態に切り換え、前記仕切機構および作動軸を介して前記弁体を閉弁位置に移動させる第２アクチュエータと、
を備えることを特徴とする真空弁の制御装置。
【請求項８】
前記切換弁を第１切換部の側に移動させた状態、および、前記切換弁を第２切換部の側に移動させた状態で、前記切換弁を予め設定した保持力で保持する保持機構を備えることを特徴とする請求項７に記載の真空弁の制御装置。
【請求項９】
前記第１アクチュエータは、前記貯水枡内の水位に応じて昇降するたフロートと、このフロートの昇降に連動して前記切換弁の直動方向に沿って直動し前記フロートが第１水位まで上昇すると前記切換弁を第２切換部の側へ移動させる開作動部材と、を備えることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の真空弁の制御装置。
【請求項１０】
前記第２アクチュエータは、内部が前記真空送水管に連通される検圧室と所定圧に保持した基準圧室に仕切られた切換用シリンダケースと、前記検圧室と基準圧室の差圧によって前記切換弁の直動方向に沿って直動し前記検圧室の内圧が基準圧室内の基準圧値より低い低圧値以下になると前記切換弁を前記第１切換部の側へ移動させる閉作動部材と、を備えることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の真空弁の制御装置。
【請求項１１】
前記真空送水管と前記ケーシングの第２切換部の第２真空管連通室との間に、内部を大気圧より低い低圧状態に保持する蓄圧槽を介設するとともに、この蓄圧槽と真空送水管との間に蓄圧槽から真空送水管へ向かう空気の流動を許容する逆止弁を配設したことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の真空弁の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図７Ｇ】
【図７Ｈ】
【図７Ｉ】
【図７Ｊ】
【図７Ｋ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図７Ｇ】
【図７Ｈ】
【図７Ｉ】
【図７Ｊ】
【図７Ｋ】
【公開番号】特開２０１０−２８１１４１（Ｐ２０１０−２８１１４１Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３６３８８（Ｐ２００９−１３６３８８）
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００１５２１７０）株式会社酉島製作所 (89)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００１５２１７０）株式会社酉島製作所 (89)
【Ｆターム（参考）】
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