真空弁の弁箱
【課題】直管状をなす吸込部の軸芯と吐出部の軸芯を一致させ、確実に異物の詰まりを防止する。
【解決手段】吸水管１９に接続される吸水部３２と、真空送水管１５に接続され、第２軸芯Ａ２が第１軸芯Ａ１と一致された吐出部３３と、第３軸芯Ａ３が吸水部３２の第１軸芯Ａ１に対して鋭角に位置するとともに吐出部３３の第２軸芯Ａ２に対して鈍角に位置し、弁座３６の内部に第３軸芯Ａ３に対して直交方向に位置する弁口３７が形成された弁箱本体３４とを備えた真空弁３０の弁箱３１において、弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に沿って見て、弁箱本体３４の吸水部３２が連続する部分に、吸水部３２の側へ膨出する膨出部３８を設ける。
【解決手段】吸水管１９に接続される吸水部３２と、真空送水管１５に接続され、第２軸芯Ａ２が第１軸芯Ａ１と一致された吐出部３３と、第３軸芯Ａ３が吸水部３２の第１軸芯Ａ１に対して鋭角に位置するとともに吐出部３３の第２軸芯Ａ２に対して鈍角に位置し、弁座３６の内部に第３軸芯Ａ３に対して直交方向に位置する弁口３７が形成された弁箱本体３４とを備えた真空弁３０の弁箱３１において、弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に沿って見て、弁箱本体３４の吸水部３２が連続する部分に、吸水部３２の側へ膨出する膨出部３８を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空下水道システム等の真空送水システムに使用される真空弁装置に用いる真空弁の弁箱に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空吸引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、真空送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。真空送水管は、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、真空送水管内に負圧を発生させる。この真空送水管内の負圧により、真空弁ユニット内の汚水が真空送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。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、上流側の宅内下水設備から排出される汚水を一時的に貯留する貯水枡を備えている。この貯水枡の内部には、真空弁と、この真空弁を開閉させるコントローラとからなる真空弁装置が配設されている。真空弁は、下端が貯水枡内に位置する吸水管と真空送水管との間に介設されている。この真空弁は、弁体を収容する弁箱本体を有する弁箱と、弁体を開閉駆動する駆動部とを備えている。コントローラは、貯水枡内に予め設定した第１水位（ＨＷＬ）まで汚水が溜まると、真空弁を閉弁状態から開弁状態に切り換える。また、排水により貯水枡内の汚水が予め設定した第２水位（ＬＷＬ）になると、真空弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える。そして、閉弁時には吸水管と真空送水管の連通を遮断し、開弁時には吸水管と真空送水管を連通させて、貯水枡内の汚水を真空送水管に送水する。
【０００５】
真空弁の弁箱１は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、吸水管側に接続される吸水部２と、真空送水管側に接続される吐出部３とを備えている。これら吸水管、吸水部２、吐出部３および真空送水管は、同一の内径（呼び口径）で形成されている。また、吸水部２および吐出部３は、各軸芯が一致するように設けられている。吸水部２と吐出部３の境界部分には、弁体を移動可能に配設する円錐筒状の弁箱本体４が設けられている。この弁箱本体４は、吸水部２の側に鋭角に位置し、吐出部３の側に鈍角に位置するように、一体的に設けられている。さらに、弁箱１には、弁箱本体４内に配設した弁体が着座する弁座５が、内向きに突設されている。この弁座５の内部には、弁箱本体４の軸芯上に中心が位置する円形状の弁口６が設けられる。この弁口６は、弁箱本体４の軸芯に対して直交方向に広がっている。また、弁口６の内径は、吸水部２および吐出部３と略同一内径である。
【０００６】
この弁箱１の吸水部２には、排水時に内径と略同一直径の球状異物が通過することがある。しかし、吸水部２は、弁箱本体４に対して鋭角に交わるため、図７（Ｃ）に示すように、出口２ａの下部に弁座５の縁が位置する。また、この吸水部２の出口２ａは、弁座５の部分の横幅が最も広く、上側に向かうに従って徐々に狭くなる。そのため、球状異物は、最も直径が大きくなった部分が横幅が狭くなった中間位置に干渉し、出口２ａを通過できない。なお、吸水部２の出口２ａは、弁座５の縁を吐出部３の側へ位置させることにより異物が干渉する位置を調整することは可能である。しかし、異物が通過できる位置まで弁座５を変形させた場合には、弁体の着座代が無くなり、密閉（閉弁）できなくなる。
【０００７】
この問題を防止できるようにした真空弁が特許文献１に記載されている。この真空弁は、吸水部の下端（円形状配管の下側頂部）を弁座の上端に位置させている。これにより、吸水部を軸方向から見ると、出口が円形状に貫通した状態となるように構成している。また、特許文献１の従来例には、吐出部における弁座を通過した位置に、円弧状をなす窪みを設けた真空弁が記載されている。この真空弁は、球状異物が弁口を通過する際に窪みで一旦下向きに移動することにより、弁口および吐出部の壁面に干渉して詰まることを防止できる。
【０００８】
しかしながら、前者の真空弁は、吸水部の軸芯と吐出部の軸芯が一致しないため、前後に配管する吸水管および真空送水管の高さを一致させることができない。そのため、真空弁ユニットの設計が煩雑になるという問題がある。また、後者の真空弁は、吐出部に形成した窪みに汚物が沈殿したり、窪みに残留した水が凍結したりすることがある。この場合、球状異物が通過できなくなるという問題がある。また、両者の真空弁は、吸水部から直管状に延びた部分に弁座が着座するため、シール性に懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開平５−５７０８３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、それぞれ直管状をなす吸込部の軸芯と吐出部の軸芯を一致させ、確実に異物の詰まりを防止できる真空弁の弁箱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、本発明の真空弁の弁箱は、吸水管に接続される直管状の吸水部と、真空送水管に接続され、第２軸芯が前記吸水部の第１軸芯と一致された直管状の吐出部と、前記吸水部と前記吐出部の間に介設された円錐筒状のもので、第３軸芯が前記吸水部の第１軸芯に対して鋭角に位置するとともに前記吐出部の第２軸芯に対して鈍角に位置し、前記吸水部と前記吐出部との間に位置するように弁座が突設され、その内部に前記第３軸芯に対して直交方向に位置する弁口が形成された弁箱本体と、を備え、弁体が前記弁箱本体内に前記第３軸芯に沿って移動可能に配設され、前記弁座に前記弁体が着座されることにより前記弁口を通した前記吸水部と前記吐出部との連通が遮断され、前記弁座から前記弁体が離反されることにより前記吸水部と前記吐出部とが前記弁口を通して連通される真空弁の弁箱において、前記弁箱本体の第３軸芯に沿って見て、前記弁箱本体の前記吸水部が連続する部分に、前記吸水部の側へ膨出する膨出部を設けた構成としている。
【００１２】
本発明の真空弁の弁箱では、弁箱本体の吸水部が連続する部分に膨出部を設けているため、弁箱本体における吸水部が交わる範囲の直径を広げることができる。そのため、弁箱本体内に連通する吸水部の出口の開口面積を広くすることができる。また、吐出部には窪みを設ける必要がないため、汚物が沈殿したり、残留した水が凍結したりすることはない。その結果、吸水部と同一直径の球状異物の詰まりを防止して、弁箱内を通過させることができる。
【００１３】
しかも、それぞれ直管状をなす吸水部の第１軸芯と吐出部の第２軸芯が一致されているため、吸水管と真空送水管の配管を簡素化できるうえ、無駄な流体抵抗が生じることはない。また、弁箱本体の内周部に弁座を突設しているため、弁体の着座代を十分に設けることができ、十分なシール性能を確保できる。よって、真空送水システムに適用した際に、真空ステーションによる真空排気能力の低下を防止し、システムダウンを防止できる。
【００１４】
この弁箱では、前記膨出部は、前記弁箱本体の第３軸芯に対する外壁部の傾斜角度を小さくすることにより形成されることが好ましい。このようにすれば、金型を用いた射出成形により確実に製造できる。よって、製造コストの増大を防止できる。
また、前記弁箱の弁座に、前記吸水部の側から吐出部の側に向けて窪む曲面状凹部を設けることが好ましい。このようにすれば、吸水部と同一直径の球状異物を詰まらせることなく、確実に通過させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の真空弁の弁箱では、弁箱本体の吸水部が連続する部分に膨出部を設けているため、吸水部の出口の開口面積を広くすることができる。また、吐出部には窪みを設ける必要がないため、汚物が沈殿したり、残留した水が凍結したりすることはない。その結果、吸水部と同一直径の球状異物の詰まりを防止して、弁箱内を通過させることができる。
【００１６】
しかも、直管状をなす吸水部の第１軸芯と吐出部の第２軸芯が一致されているため、吸水管と真空送水管の配管を簡素化できるうえ、無駄な流体抵抗を無くすことができる。また、弁箱本体の内周部に弁座を突設しているため、弁体の着座代を十分に設けることができ、十分なシール性能を確保できる。よって、真空送水システムに適用した際のシステムダウンを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の真空弁の弁箱を用いた真空式下水道システムを示す概略図である。
【図２】真空弁の構成を示す断面図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は真空弁の弁箱を示す斜視図である。
【図４】真空弁の弁箱を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）の中央横断面図、（Ｃ）は弁箱本体の要部端面図、（Ｄ）は（Ａ）のIV−IV線断面図である。
【図５】真空式下水道システムの真空弁装置の概念図である。
【図６】真空弁装置の構成を示す断面図である。
【図７】従来の真空弁の弁箱を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）の中央横断面図、（Ｃ）は（Ａ）のVII−VII線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る真空弁３０の弁箱３１を用い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の真空弁ユニット１０を示す。本発明の弁箱３１は、吸水部３２と吐出部３３と弁箱本体３４とを備え、吸水部３２を通過可能な直径の球状異物を内部で詰まらせることなく、確実に通過できるようにしたものである。
【００２０】
まず、真空式下水道システムについて説明する。このシステムは、宅内下水設備と真空ステーションとの間に、真空弁ユニット１０が配設されている。真空弁ユニット１０は、汚水を一時的に貯留する貯水枡１１を備え、この貯水枡１１内に本発明の弁箱３１を用いた真空弁３０を配設している。この真空弁３０を開弁させることにより、貯水枡１１内の汚水が真空ステーションによる真空吸引作用で下流側の集水タンクに排水される。
【００２１】
貯水枡１１は有底筒状をなし、その上端開口が蓋体１２により閉塞されている。この貯水枡１１の底には、汚水を貯留するための汚水溜１３が設けられている。また、貯水枡１１には、汚水溜１３の上方に、上流側が宅内下水設備に連通した大気圧状態の自然流下管１４が接続されている。さらに、貯水枡１１には、自然流下管１４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（-25〜-70ｋＰａ）状態の真空送水管１５が接続されている。そして、貯水枡１１には、真空送水管１５より更に上方に位置するように、大気開放した空気取入管１６が接続されている。
【００２２】
貯水枡１１内には、仕切弁１７、継手管１８、吸水管１９および真空弁装置が収容されている。真空送水管１５には、仕切弁１７が介設されるとともに、継手管１８および真空弁装置の真空弁３０を介して吸水管１９が接続されている。吸水管１９は、一端の開口が汚水溜１３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。そして、真空弁装置は、本発明の弁箱３１を用いた真空弁３０と、この真空弁３０を開閉させるコントローラ７０とで構成されている。
【００２３】
真空弁３０は、図２に示すように、仕切弁１７を介して真空送水管１５が接続された継手管１８と吸水管１９との間に介設される弁箱３１と、この弁箱３１内に配設する止水用弁体４６と、この止水用弁体４６を開閉駆動させる駆動アクチュエータ４８とを備えている。
【００２４】
図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、弁箱３１は、それぞれ直管状をなす吸水部３２と吐出部３３とを備えている。吸水部３２には、ベント管２０を介して吸水管１９が接続される。吐出部３３には、軸芯が一致するように、継手管１８および仕切弁１７を介して真空送水管１５が接続される。これら吸水部３２と吐出部３３の内径（呼び口径）は同一である。また、これら吸水部３２と吐出部３３は、互いの軸芯Ａ１，Ａ２が一致するように設けられている。
【００２５】
弁箱３１は、吸水部３２と吐出部３３の間に、止水用弁体４６を移動可能に配設する円錐筒状の弁箱本体３４が介設されている。この弁箱本体３４は、円錐筒状をなす外壁部３５に吸水部３２および吐出部３３が一体的に設けられている。弁箱本体３４は、その第３軸芯Ａ３が、吸水部３２の第１軸芯Ａ１に対して鋭角に位置し、吐出部３３の第２軸芯Ａ２に対して鈍角に位置するように設けられている。弁箱本体３４の内周部には、吸水部３２と吐出部３３の間に位置するように、止水用弁体４６が着座する弁座３６が突設されている。この弁座３６の内部には、円形状をなす弁口３７が形成されている。この弁口３７は、中心が弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３と一致するとともに、弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に対して直交方向に広がるように設けられている。また、弁口３７の内径は、吸水部３２および吐出部３３と同一の内径である。
【００２６】
そして、本実施形態の弁箱本体３４には、吸水部３２が連続する部分に、吸水部３２の側へ膨出する膨出部３８が設けられている。この膨出部３８は、図４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に沿って見て、吸水部３２の側に位置する所定領域の外壁部３５を膨出させて形成される。ここで、弁箱本体３４の外壁部３５は、金型による射出成形で製造するために、開口部３９から弁座３６に向けて開口面積が次第に小さくなるように、第３軸芯Ａ３に対して所定角度（例えば５度）で傾斜するように設けられている。そして、膨出部３８は、第３軸芯Ａ３に対する外壁部３５の傾斜角度に対して、平行に近い小さな傾斜角度（例えば０．５〜３度）とすることにより形成されている。
【００２７】
また、本実施形態の弁箱本体３４の弁座３６には、吸水部３２の側から吐出部３３の側に向けて窪む曲面状凹部４０が設けられている。この曲面状凹部４０は、着座する止水用弁体４６の着座代を十分に確保できる範囲で、吐出部３３の側に延びるように設けられている。なお、弁座３６の吐出部３３の側は、吐出部３３の下端（円形状配管の下側頂部）と接する曲面状の曲面部４１とされている。しかも、弁座３６の上端内周部は、吐出部３３の上端と接するように構成されている。
【００２８】
このように弁箱本体３４に膨出部３８を設け、この膨出部３８に吸水部３２を連続させることにより、図４（Ｄ）に示すように、弁箱本体３４の吸水部３２が交わる領域の直径を広げることができる。その結果、吸水部３２から弁箱本体３４内に連通する吸水部３２の出口３２ａの開口面積を大きくすることができる。また、弁座３６に曲面状凹部４０を設けることにより、出口３２ａに対して球状異物が干渉する位置を、横幅が広い弁座３６の側へ調整できる。そのため、吸水部３２と同一直径の球状異物を確実に通過させ、弁箱本体３４内に流入させることができる。
【００２９】
また、本実施形態の弁箱３１には、弁座３６の下流側に吐出部３３の内部空間と連通した第１検圧室４２が形成され、弁座３６の上流側に弁箱本体３４の内部空間からなる第２検圧室４３が形成されている。第１検圧室４２は、コントローラ７０の第２アクチュエータ７９に接続されるもので、吐出部３３から突出する円筒部４４を設けることにより形成される。第２検圧室４３は、第１検圧室４２と同様にコントローラ７０の第２アクチュエータ７９に接続されるもので、弁箱本体３４の上部に位置するように筒状に突出する接続部４５が設けられている。排水時には、第１検圧室４２内の真空度（負圧）は、真空送水管１５内の真空度より低くなる。また、第２検圧室４３内の真空度は、第１検圧室４２内の真空度より低くなる。
【００３０】
図２に示すように、止水用弁体４６は、駆動アクチュエータ４８により弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に沿って進退移動可能に配設されている。この止水用弁体４６は、弁座３６に圧接されるシール部材４７を備えている。この止水用弁体４６により、真空弁３０の開閉が切り換えられる。即ち、駆動アクチュエータ４８により止水用弁体４６が進出されると、止水用弁体４６が弁座３６に着座して弁口３７を閉塞し、真空弁３０は閉状態となる。そして、真空弁３０の閉弁により、弁口３７を通した吸水部３２と吐出部３３との連通が遮断される。一方、駆動アクチュエータ４８により止水用弁体４６が後退されると、止水用弁体４６が弁座３６から離反されて弁口３７を開放し、真空弁３０が開状態となる。そして、真空弁３０の開弁により、吸水部３２と吐出部３３とが弁口３７を通して連通される。
【００３１】
駆動アクチュエータ４８は、内部を基準圧室５７と圧力室５８に区画した止水用シリンダ４９を備えている。この止水用シリンダ４９は、弁箱本体３４の開口部３９に密閉状態で取り付けられる下側ケース５０と、この下側ケース５０の上端開口に密閉状態で取り付けられる上側ケース５３とを有する。下側ケース５０には、弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に位置するように挿通部材５１が配設されている。また、下側ケース５０の外周部には、大気と連通させるための通気孔５２が設けられている。上側ケース５３には、コントローラ７０の第２変圧室７４に接続される第２変圧室接続部５４が設けられている。また、上側ケース５３には、付勢スプリング６０を位置決めする位置決め筒部５５が設けられている。
【００３２】
下側ケース５０と上側ケース５３との間には、可撓性材料からなるダイヤフラム５６が配設されている。このダイヤフラム５６により止水用シリンダ４９の内部が、弁箱本体３４の側に位置する基準圧室５７と、離間した上側に位置する圧力室５８とに区画されている。このダイヤフラム５６には、圧力室５８内に位置するように受皿形状をなすピストンカップ５９が配設されている。このピストンカップ５９と上側ケース５３との間には、ピストンカップ５９を下側ケース５０へ向けて付勢する付勢スプリング６０が配設されている。また、ピストンカップ５９には、下側ケース５０の挿通部材５１を挿通されて、弁箱本体３４内を第３軸芯Ａ３に沿って延びる開閉作動部材６１が配設されている。この開閉作動部材６１の先端には、止水用弁体４６が連結されている。
【００３３】
この駆動アクチュエータ４８は、圧力室５８内が設定真空度になると、基準圧室５７の大気圧との差圧による上向きの押圧力が付勢スプリング６０の付勢力を上回り、ピストンカップ５９が上向きに移動（後退）する。これにより、開閉作動部材６１を介して止水用弁体４６が弁座３６から離反し、弁口３７を開放して開弁させる。一方、圧力室５８内が設定真空度を下回ると、基準圧室５７の大気圧との差圧による押圧力が付勢スプリング６０の付勢力を下回り、ピストンカップ５９が下向きに移動（進出）する。これにより、開閉作動部材６１を介して止水用弁体４６が弁座３６に着座し、弁口３７を閉塞して閉弁させる。
【００３４】
次に、この真空弁３０を開閉制御するコントローラ７０の一例について説明する。
【００３５】
コントローラ７０は、図５に示すように、三方弁構造の切換弁本体７２を備えている。この切換弁本体７２は、フロート７７の昇降に連動する開弁専用メカニカル型の第１アクチュエータ７６により開作動される。また、切換弁本体７２は、真空弁３０の第１および第２検圧室４２，４３内の差圧ΔＰにより動作する閉弁専用ニューマチック型の第２アクチュエータ７９により閉作動される。これら真空弁３０とコントローラ７０とは、図６に示すように、４本の空気チューブ７１Ａ〜７１Ｄによって接続される。
【００３６】
具体的には、切換弁本体７２は、空気チューブ７１Ａによって継手管１８に接続される第１変圧室７３と、空気チューブ７１Ｂによって真空弁３０の第２変圧室接続部５４（圧力室５８）に接続される第２変圧室７４を備えている。これら変圧室７３，７４は、切換弁体７５が下向きに移動されることにより連通が遮断される。この遮断状態では、第２変圧室７４が大気開放され、第２変圧室７４に連続した真空弁３０の圧力室５８が大気開放される。また、変圧室７３，７４は、切換弁体７５が上向きに移動されることにより連通される。この連通状態では、切換弁体７５によって第２変圧室７４が大気と遮断され、第２変圧室７４に連続した圧力室５８が、変圧室７３，７４を介して継手管１８と同等の真空度に真空吸引される。なお、切換弁体７５の移動状態は、図示しないトグル部材の弾性的な保持力で保持される。
【００３７】
第１アクチュエータ７６は、貯水枡１１内の水位に応じて昇降するフロート７７（図１参照）と、フロー７７トの昇降に連動して切換弁体７５の直動方向に沿って移動する開作動部材７８とを備えている。そして、貯水枡１１内に予め設定した第１水位ＨＷＬまで汚水が貯められると、切換弁体７５をトグル部材の保持力に抗して閉位置から開位置に移動させるものである。
【００３８】
第２アクチュエータ７９は、内部を第１受圧室８５と第２受圧室８６に区画した切換用シリンダ８０を備えている。この切換用シリンダ８０は、切換弁本体７２上に取り付けられる下側ケース８１と、この下ケースに密閉状態で取り付けられる筒状のシリンダ本体８２と、このシリンダ本体８２上に密閉状態で取り付けられる上側ケース８３とを有する。下側ケース８１とシリンダ本体８２との間には第１ダイヤフラム８４が配設され、切換用シリンダ８０内を、上側に位置する第１受圧室８５と下側に位置する第２受圧室８６に区画している。また、シリンダ本体８２と上側ケース８３との間には第２ダイヤフラム８７が配設され、切換用シリンダ８０内を、第２受圧室８６と区画するとともに、流体収容室８８と空気室８９に更に区画している。
【００３９】
下側ケース８１には、切換弁体７５の軸芯に位置するように挿通部材９０が配設されている。また、下側ケース８１には、空気チューブ７１Ｃによって真空弁３０の第２検圧室４３に接続される第２検圧室接続部９１が設けられている。シリンダ本体８２は、筒状をなす内壁９２が設けられ、この内壁９２によって、内側に位置する第１受圧室８５と、外側に位置する流体収容室８８および空気室８９に区画されている。また、シリンダ本体８２には、内側の第１受圧室８５に連通し、空気チューブ７１Ｄによって第１検圧室４２に接続される第１検圧室接続部９３が設けられている。なお、流体収容室８８は、第２ダイヤフラム８７によって区画された上側領域からなる。また、空気室８９は、シリンダ本体８２の外壁と内壁９２との間に設けられた有底筒状の環状溝内において、第２ダイヤフラム８７によって区画された下側領域からなる。この空気室８９は、外壁に空気孔９４を設けることにより、大気開放されている。上側ケース８３は、流体収容室８８の上側開口部を密閉するものである、この上側ケース８３には、第１受圧室８５と区画された内側の第１流体収容室８８ａと、空気室８９と区画された外側の第２流体収容室８８ｂとを連通される流体通路９５が設けられている。この流体通路９５は、孔径が０．３ｍｍ〜０．４ｍｍの小孔からなる。
【００４０】
第１ダイヤフラム８４には、第１受圧室８５内に位置するように受皿形状をなす第１ピストン９６が配設されている。また、第１受圧室８５内には、第２ダイヤフラム８７が連結された第２ピストン９７が配設されている。そして、これらピストン９６，９７の間には、第１ピストン９６を下側ケース８１へ向けて付勢する付勢スプリング９８が配設されている。また、第１ピストン９６には、下側ケース８１の挿通部材９０を挿通されて、切換弁本体７２内の切換弁体７５上に延びる閉作動部材９９が配設されている。
【００４１】
この第２アクチュエータ７９は、真空弁３０の第１検圧室４２に接続された第１受圧室８５の真空度が、真空弁３０の第２検圧室４３に接続された第２受圧室８６の真空度より高くなる。そして、第１受圧室８５と第２受圧室８６との差圧ΔＰによる上向きの押圧力が、付勢スプリング９８の付勢力を上回る。そうすると、第１ピストン９６の上向きの移動によって付勢スプリング９８が収縮される。これにより、閉作動部材９９による切換弁体７５の非閉作動状態が維持される。一方、貯水枡１１内が吸水管１９より下側の第２水位ＬＷＬになると、空気の混入により第１受圧室８５と第２受圧室８６との差圧ΔＰによる上向きの押圧力が、付勢スプリング９８の付勢力を下回る。そうすると、付勢スプリング９８の付勢力によって第１ピストン９６が下向きに移動される。これにより、閉作動部材９９によって切換弁体７５が閉作動される。なお、付勢スプリング９８による付勢力は、第１受圧室８５内の真空度、即ち、第１検圧室４２を介して連続する真空送水管１５の真空度に応じて第２ピストン９７が上下動することにより、調整される。具体的には、真空送水管１５内の真空度が高い場合には、第２ピストン９７が下向きに移動することにより、付勢スプリング９８の付勢力は強くなる。一方、真空送水管１５内の真空度が低い場合には、付勢スプリング９８の付勢力によって第２ピストン９７が上向きに移動することにより、付勢スプリング９８の付勢力は弱くなる。
【００４２】
次に、本発明の弁箱３１を用いた真空式下水道システムの動作について説明する。
【００４３】
貯水枡１１内に汚水が溜まり、第１アクチュエータ７６のフロート７７が着水して第１水位ＨＷＬまで上昇すると、開作動部材７８が上向きに移動され、切換弁体７５が開位置に移動する。これにより、コントローラ７０の第１変圧室７３と第２変圧室７４とが連通するとともに、第２変圧室７４が大気と遮断される。そして、真空弁３０の圧力室５８が、第２変圧室７４、第１変圧室７３、継手管１８および真空送水管１５を介して真空吸引される。その結果、真空弁３０のピストンカップ５９が付勢スプリング６０の付勢力に抗して上向きに移動することにより、止水用弁体４６が開作動し、弁座３６から離反して開弁する。よって、貯水枡１１内の汚水は、吸引作用によって吸水管１９、弁箱３１、継手管１８、仕切弁１７および真空送水管１５を経て真空ステーションへ排水される。
【００４４】
排水により貯水枡１１内の汚水が吸水管１９の下端近傍まで低下すると、吸水管１９からの吸水に空気が混入（分離吸引）し始める。この際、自然流下管１４を通して貯水枡１１内に吸水管１９の内径と同等の球状異物が混入している場合には、球状異物が吸水管１９の下端から吸引されることがある。この場合、本実施形態では、真空弁３０の弁箱３１に膨出部３８を設けることにより、弁箱本体３４における吸水部３２が交わる範囲の直径を広げ、弁箱本体３４内に連通する吸水部３２の出口３２ａの開口面積を広くしている。しかも、本実施形態では、弁座３６に吸水部３２の側から吐出部３３の側に向けて窪む曲面状凹部４０を設けている。そのため、吸水部３２と同一直径の球状異物を詰まらせることなく、弁箱本体３４内に確実に通過させることができる。そして、弁箱本体３４内に流入させた球状異物は、弁座３６の弁口３７を通して吐出部３３に流入させ、継手管１８、仕切弁１７および真空送水管１５を経て真空ステーションへ排出される。
【００４５】
そして、分離吸引が進むと、吸水管１９、弁箱本体３４、吸水部３２および真空送水管１５の順番で真空度が一様に低下する。そうすると、吸水部３２に連通する第１検圧室４２および弁箱本体３４に連通する第２検圧部の真空度も一様に低下し、第２アクチュエータ７９の第１および第２受圧室８５，８６内の真空度も一様に低下する。また、第１および第２受圧室８５，８６の差圧ΔＰが低下し、その差圧ΔＰによる押圧力が付勢スプリング９８の付勢力以下になると、付勢スプリング９８の付勢力によって第２アクチュエータ７９が閉作動する。これにより、切換弁体７５が閉位置に移動されることにより、コントローラ７０は、第１変圧室７３と第２変圧室７４との連通が遮断され、第２変圧室７４が大気開放された状態になる。その結果、真空弁３０の圧力室５８内が大気圧状態となり、付勢スプリング６０の付勢力でピストンカップ５９が閉作動される。よって、真空弁３０は、止水用弁体４６が閉位置に移動され、弁座３６に着座して閉弁状態となる。
【００４６】
そうすると、真空弁３０の吸水部３２から吐出部３３を経た排水が停止される。また、弁口３７の遮断により、真空送水管１５の真空度が高くなり、それに伴って第１検圧室４２の真空度が高くなる一方、第２検圧室４３は大気圧状態となる。その結果、第２アクチュエータ７９は、第１受圧室８５の真空度が高くなる一方、第２受圧室８６が大気圧状態となる。よって、第１ピストン９６が付勢スプリング９８の付勢力に抗して後退した非閉作動状態となる。
【００４７】
このように、本発明の弁箱３１を用いた真空式下水道システムは、貯水枡１１内に吸水管１９と同等の球状異物が混入していても、弁箱３１内で詰まりを生じさせることなく下流側へ排出できる。また、弁箱３１の吐出部３３には窪みを設けていないため、汚物が沈殿したり、残留した水が凍結したりすることはないため、それに伴う球状異物の詰まりを防止できる。よって、複数の真空弁ユニット１０を接続した真空ステーションの真空排気能力の低下を防止し、システムダウンを防止できる。
【００４８】
しかも、本実施形態の弁箱３１は、それぞれ直管状をなす吸水部３２の第１軸芯Ａ１と吐出部３３の第２軸芯Ａ２が一致されているため、吸水管１９と真空送水管１５の配管を簡素化できるうえ、無駄な流体抵抗が生じることはない。また、弁箱本体３４の内周部に弁座３６を突設しているため、弁体の着座代を十分に設けることができ、十分なシール性能を確保できる。さらに、膨出部３８は、弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に対する外壁部３５の傾斜角度を小さくすることにより形成されるため、金型を用いた射出成形により確実に製造できる。よって、製造コストの増大を防止できる。
【００４９】
なお、本発明の真空弁３０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。
【００５０】
例えば、前記実施形態では、膨出部３８は、弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に対する外壁部３５の傾斜角度を変更することによって、軸方向に沿って膨出させたが、吸水部３２の連続部分だけを膨出させた構成としてもよい。また、前記実施形態では、弁座３６に球面状凹部を設けたが、この球面状凹部は設けない構成としてもよい。
【００５１】
さらに、この真空弁３０の弁箱３１は、真空式下水道システムに限られず、種々の真空送水システムに適用可能であり、同様の作用および効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０…真空弁ユニット
３０…真空弁
３１…弁箱
３２…吸水部
３２ａ…出口
３３…吐出部
３４…弁箱本体
３５…外壁部
３６…弁座
３７…弁口
３８…膨出部
４０…曲面状凹部
４２…第１検圧室
４３…第２検圧室
４６…止水用弁体
４８…駆動アクチュエータ
７０…コントローラ
７２…切換弁本体
７６…第１アクチュエータ
７９…第２アクチュエータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空下水道システム等の真空送水システムに使用される真空弁装置に用いる真空弁の弁箱に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空吸引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、真空送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。真空送水管は、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、真空送水管内に負圧を発生させる。この真空送水管内の負圧により、真空弁ユニット内の汚水が真空送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。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、上流側の宅内下水設備から排出される汚水を一時的に貯留する貯水枡を備えている。この貯水枡の内部には、真空弁と、この真空弁を開閉させるコントローラとからなる真空弁装置が配設されている。真空弁は、下端が貯水枡内に位置する吸水管と真空送水管との間に介設されている。この真空弁は、弁体を収容する弁箱本体を有する弁箱と、弁体を開閉駆動する駆動部とを備えている。コントローラは、貯水枡内に予め設定した第１水位（ＨＷＬ）まで汚水が溜まると、真空弁を閉弁状態から開弁状態に切り換える。また、排水により貯水枡内の汚水が予め設定した第２水位（ＬＷＬ）になると、真空弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える。そして、閉弁時には吸水管と真空送水管の連通を遮断し、開弁時には吸水管と真空送水管を連通させて、貯水枡内の汚水を真空送水管に送水する。
【０００５】
真空弁の弁箱１は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、吸水管側に接続される吸水部２と、真空送水管側に接続される吐出部３とを備えている。これら吸水管、吸水部２、吐出部３および真空送水管は、同一の内径（呼び口径）で形成されている。また、吸水部２および吐出部３は、各軸芯が一致するように設けられている。吸水部２と吐出部３の境界部分には、弁体を移動可能に配設する円錐筒状の弁箱本体４が設けられている。この弁箱本体４は、吸水部２の側に鋭角に位置し、吐出部３の側に鈍角に位置するように、一体的に設けられている。さらに、弁箱１には、弁箱本体４内に配設した弁体が着座する弁座５が、内向きに突設されている。この弁座５の内部には、弁箱本体４の軸芯上に中心が位置する円形状の弁口６が設けられる。この弁口６は、弁箱本体４の軸芯に対して直交方向に広がっている。また、弁口６の内径は、吸水部２および吐出部３と略同一内径である。
【０００６】
この弁箱１の吸水部２には、排水時に内径と略同一直径の球状異物が通過することがある。しかし、吸水部２は、弁箱本体４に対して鋭角に交わるため、図７（Ｃ）に示すように、出口２ａの下部に弁座５の縁が位置する。また、この吸水部２の出口２ａは、弁座５の部分の横幅が最も広く、上側に向かうに従って徐々に狭くなる。そのため、球状異物は、最も直径が大きくなった部分が横幅が狭くなった中間位置に干渉し、出口２ａを通過できない。なお、吸水部２の出口２ａは、弁座５の縁を吐出部３の側へ位置させることにより異物が干渉する位置を調整することは可能である。しかし、異物が通過できる位置まで弁座５を変形させた場合には、弁体の着座代が無くなり、密閉（閉弁）できなくなる。
【０００７】
この問題を防止できるようにした真空弁が特許文献１に記載されている。この真空弁は、吸水部の下端（円形状配管の下側頂部）を弁座の上端に位置させている。これにより、吸水部を軸方向から見ると、出口が円形状に貫通した状態となるように構成している。また、特許文献１の従来例には、吐出部における弁座を通過した位置に、円弧状をなす窪みを設けた真空弁が記載されている。この真空弁は、球状異物が弁口を通過する際に窪みで一旦下向きに移動することにより、弁口および吐出部の壁面に干渉して詰まることを防止できる。
【０００８】
しかしながら、前者の真空弁は、吸水部の軸芯と吐出部の軸芯が一致しないため、前後に配管する吸水管および真空送水管の高さを一致させることができない。そのため、真空弁ユニットの設計が煩雑になるという問題がある。また、後者の真空弁は、吐出部に形成した窪みに汚物が沈殿したり、窪みに残留した水が凍結したりすることがある。この場合、球状異物が通過できなくなるという問題がある。また、両者の真空弁は、吸水部から直管状に延びた部分に弁座が着座するため、シール性に懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開平５−５７０８３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、それぞれ直管状をなす吸込部の軸芯と吐出部の軸芯を一致させ、確実に異物の詰まりを防止できる真空弁の弁箱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、本発明の真空弁の弁箱は、吸水管に接続される直管状の吸水部と、真空送水管に接続され、第２軸芯が前記吸水部の第１軸芯と一致された直管状の吐出部と、前記吸水部と前記吐出部の間に介設された円錐筒状のもので、第３軸芯が前記吸水部の第１軸芯に対して鋭角に位置するとともに前記吐出部の第２軸芯に対して鈍角に位置し、前記吸水部と前記吐出部との間に位置するように弁座が突設され、その内部に前記第３軸芯に対して直交方向に位置する弁口が形成された弁箱本体と、を備え、弁体が前記弁箱本体内に前記第３軸芯に沿って移動可能に配設され、前記弁座に前記弁体が着座されることにより前記弁口を通した前記吸水部と前記吐出部との連通が遮断され、前記弁座から前記弁体が離反されることにより前記吸水部と前記吐出部とが前記弁口を通して連通される真空弁の弁箱において、前記弁箱本体の第３軸芯に沿って見て、前記弁箱本体の前記吸水部が連続する部分に、前記吸水部の側へ膨出する膨出部を設けた構成としている。
【００１２】
本発明の真空弁の弁箱では、弁箱本体の吸水部が連続する部分に膨出部を設けているため、弁箱本体における吸水部が交わる範囲の直径を広げることができる。そのため、弁箱本体内に連通する吸水部の出口の開口面積を広くすることができる。また、吐出部には窪みを設ける必要がないため、汚物が沈殿したり、残留した水が凍結したりすることはない。その結果、吸水部と同一直径の球状異物の詰まりを防止して、弁箱内を通過させることができる。
【００１３】
しかも、それぞれ直管状をなす吸水部の第１軸芯と吐出部の第２軸芯が一致されているため、吸水管と真空送水管の配管を簡素化できるうえ、無駄な流体抵抗が生じることはない。また、弁箱本体の内周部に弁座を突設しているため、弁体の着座代を十分に設けることができ、十分なシール性能を確保できる。よって、真空送水システムに適用した際に、真空ステーションによる真空排気能力の低下を防止し、システムダウンを防止できる。
【００１４】
この弁箱では、前記膨出部は、前記弁箱本体の第３軸芯に対する外壁部の傾斜角度を小さくすることにより形成されることが好ましい。このようにすれば、金型を用いた射出成形により確実に製造できる。よって、製造コストの増大を防止できる。
また、前記弁箱の弁座に、前記吸水部の側から吐出部の側に向けて窪む曲面状凹部を設けることが好ましい。このようにすれば、吸水部と同一直径の球状異物を詰まらせることなく、確実に通過させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の真空弁の弁箱では、弁箱本体の吸水部が連続する部分に膨出部を設けているため、吸水部の出口の開口面積を広くすることができる。また、吐出部には窪みを設ける必要がないため、汚物が沈殿したり、残留した水が凍結したりすることはない。その結果、吸水部と同一直径の球状異物の詰まりを防止して、弁箱内を通過させることができる。
【００１６】
しかも、直管状をなす吸水部の第１軸芯と吐出部の第２軸芯が一致されているため、吸水管と真空送水管の配管を簡素化できるうえ、無駄な流体抵抗を無くすことができる。また、弁箱本体の内周部に弁座を突設しているため、弁体の着座代を十分に設けることができ、十分なシール性能を確保できる。よって、真空送水システムに適用した際のシステムダウンを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の真空弁の弁箱を用いた真空式下水道システムを示す概略図である。
【図２】真空弁の構成を示す断面図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は真空弁の弁箱を示す斜視図である。
【図４】真空弁の弁箱を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）の中央横断面図、（Ｃ）は弁箱本体の要部端面図、（Ｄ）は（Ａ）のIV−IV線断面図である。
【図５】真空式下水道システムの真空弁装置の概念図である。
【図６】真空弁装置の構成を示す断面図である。
【図７】従来の真空弁の弁箱を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）の中央横断面図、（Ｃ）は（Ａ）のVII−VII線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る真空弁３０の弁箱３１を用い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の真空弁ユニット１０を示す。本発明の弁箱３１は、吸水部３２と吐出部３３と弁箱本体３４とを備え、吸水部３２を通過可能な直径の球状異物を内部で詰まらせることなく、確実に通過できるようにしたものである。
【００２０】
まず、真空式下水道システムについて説明する。このシステムは、宅内下水設備と真空ステーションとの間に、真空弁ユニット１０が配設されている。真空弁ユニット１０は、汚水を一時的に貯留する貯水枡１１を備え、この貯水枡１１内に本発明の弁箱３１を用いた真空弁３０を配設している。この真空弁３０を開弁させることにより、貯水枡１１内の汚水が真空ステーションによる真空吸引作用で下流側の集水タンクに排水される。
【００２１】
貯水枡１１は有底筒状をなし、その上端開口が蓋体１２により閉塞されている。この貯水枡１１の底には、汚水を貯留するための汚水溜１３が設けられている。また、貯水枡１１には、汚水溜１３の上方に、上流側が宅内下水設備に連通した大気圧状態の自然流下管１４が接続されている。さらに、貯水枡１１には、自然流下管１４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（-25〜-70ｋＰａ）状態の真空送水管１５が接続されている。そして、貯水枡１１には、真空送水管１５より更に上方に位置するように、大気開放した空気取入管１６が接続されている。
【００２２】
貯水枡１１内には、仕切弁１７、継手管１８、吸水管１９および真空弁装置が収容されている。真空送水管１５には、仕切弁１７が介設されるとともに、継手管１８および真空弁装置の真空弁３０を介して吸水管１９が接続されている。吸水管１９は、一端の開口が汚水溜１３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。そして、真空弁装置は、本発明の弁箱３１を用いた真空弁３０と、この真空弁３０を開閉させるコントローラ７０とで構成されている。
【００２３】
真空弁３０は、図２に示すように、仕切弁１７を介して真空送水管１５が接続された継手管１８と吸水管１９との間に介設される弁箱３１と、この弁箱３１内に配設する止水用弁体４６と、この止水用弁体４６を開閉駆動させる駆動アクチュエータ４８とを備えている。
【００２４】
図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、弁箱３１は、それぞれ直管状をなす吸水部３２と吐出部３３とを備えている。吸水部３２には、ベント管２０を介して吸水管１９が接続される。吐出部３３には、軸芯が一致するように、継手管１８および仕切弁１７を介して真空送水管１５が接続される。これら吸水部３２と吐出部３３の内径（呼び口径）は同一である。また、これら吸水部３２と吐出部３３は、互いの軸芯Ａ１，Ａ２が一致するように設けられている。
【００２５】
弁箱３１は、吸水部３２と吐出部３３の間に、止水用弁体４６を移動可能に配設する円錐筒状の弁箱本体３４が介設されている。この弁箱本体３４は、円錐筒状をなす外壁部３５に吸水部３２および吐出部３３が一体的に設けられている。弁箱本体３４は、その第３軸芯Ａ３が、吸水部３２の第１軸芯Ａ１に対して鋭角に位置し、吐出部３３の第２軸芯Ａ２に対して鈍角に位置するように設けられている。弁箱本体３４の内周部には、吸水部３２と吐出部３３の間に位置するように、止水用弁体４６が着座する弁座３６が突設されている。この弁座３６の内部には、円形状をなす弁口３７が形成されている。この弁口３７は、中心が弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３と一致するとともに、弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に対して直交方向に広がるように設けられている。また、弁口３７の内径は、吸水部３２および吐出部３３と同一の内径である。
【００２６】
そして、本実施形態の弁箱本体３４には、吸水部３２が連続する部分に、吸水部３２の側へ膨出する膨出部３８が設けられている。この膨出部３８は、図４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に沿って見て、吸水部３２の側に位置する所定領域の外壁部３５を膨出させて形成される。ここで、弁箱本体３４の外壁部３５は、金型による射出成形で製造するために、開口部３９から弁座３６に向けて開口面積が次第に小さくなるように、第３軸芯Ａ３に対して所定角度（例えば５度）で傾斜するように設けられている。そして、膨出部３８は、第３軸芯Ａ３に対する外壁部３５の傾斜角度に対して、平行に近い小さな傾斜角度（例えば０．５〜３度）とすることにより形成されている。
【００２７】
また、本実施形態の弁箱本体３４の弁座３６には、吸水部３２の側から吐出部３３の側に向けて窪む曲面状凹部４０が設けられている。この曲面状凹部４０は、着座する止水用弁体４６の着座代を十分に確保できる範囲で、吐出部３３の側に延びるように設けられている。なお、弁座３６の吐出部３３の側は、吐出部３３の下端（円形状配管の下側頂部）と接する曲面状の曲面部４１とされている。しかも、弁座３６の上端内周部は、吐出部３３の上端と接するように構成されている。
【００２８】
このように弁箱本体３４に膨出部３８を設け、この膨出部３８に吸水部３２を連続させることにより、図４（Ｄ）に示すように、弁箱本体３４の吸水部３２が交わる領域の直径を広げることができる。その結果、吸水部３２から弁箱本体３４内に連通する吸水部３２の出口３２ａの開口面積を大きくすることができる。また、弁座３６に曲面状凹部４０を設けることにより、出口３２ａに対して球状異物が干渉する位置を、横幅が広い弁座３６の側へ調整できる。そのため、吸水部３２と同一直径の球状異物を確実に通過させ、弁箱本体３４内に流入させることができる。
【００２９】
また、本実施形態の弁箱３１には、弁座３６の下流側に吐出部３３の内部空間と連通した第１検圧室４２が形成され、弁座３６の上流側に弁箱本体３４の内部空間からなる第２検圧室４３が形成されている。第１検圧室４２は、コントローラ７０の第２アクチュエータ７９に接続されるもので、吐出部３３から突出する円筒部４４を設けることにより形成される。第２検圧室４３は、第１検圧室４２と同様にコントローラ７０の第２アクチュエータ７９に接続されるもので、弁箱本体３４の上部に位置するように筒状に突出する接続部４５が設けられている。排水時には、第１検圧室４２内の真空度（負圧）は、真空送水管１５内の真空度より低くなる。また、第２検圧室４３内の真空度は、第１検圧室４２内の真空度より低くなる。
【００３０】
図２に示すように、止水用弁体４６は、駆動アクチュエータ４８により弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に沿って進退移動可能に配設されている。この止水用弁体４６は、弁座３６に圧接されるシール部材４７を備えている。この止水用弁体４６により、真空弁３０の開閉が切り換えられる。即ち、駆動アクチュエータ４８により止水用弁体４６が進出されると、止水用弁体４６が弁座３６に着座して弁口３７を閉塞し、真空弁３０は閉状態となる。そして、真空弁３０の閉弁により、弁口３７を通した吸水部３２と吐出部３３との連通が遮断される。一方、駆動アクチュエータ４８により止水用弁体４６が後退されると、止水用弁体４６が弁座３６から離反されて弁口３７を開放し、真空弁３０が開状態となる。そして、真空弁３０の開弁により、吸水部３２と吐出部３３とが弁口３７を通して連通される。
【００３１】
駆動アクチュエータ４８は、内部を基準圧室５７と圧力室５８に区画した止水用シリンダ４９を備えている。この止水用シリンダ４９は、弁箱本体３４の開口部３９に密閉状態で取り付けられる下側ケース５０と、この下側ケース５０の上端開口に密閉状態で取り付けられる上側ケース５３とを有する。下側ケース５０には、弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に位置するように挿通部材５１が配設されている。また、下側ケース５０の外周部には、大気と連通させるための通気孔５２が設けられている。上側ケース５３には、コントローラ７０の第２変圧室７４に接続される第２変圧室接続部５４が設けられている。また、上側ケース５３には、付勢スプリング６０を位置決めする位置決め筒部５５が設けられている。
【００３２】
下側ケース５０と上側ケース５３との間には、可撓性材料からなるダイヤフラム５６が配設されている。このダイヤフラム５６により止水用シリンダ４９の内部が、弁箱本体３４の側に位置する基準圧室５７と、離間した上側に位置する圧力室５８とに区画されている。このダイヤフラム５６には、圧力室５８内に位置するように受皿形状をなすピストンカップ５９が配設されている。このピストンカップ５９と上側ケース５３との間には、ピストンカップ５９を下側ケース５０へ向けて付勢する付勢スプリング６０が配設されている。また、ピストンカップ５９には、下側ケース５０の挿通部材５１を挿通されて、弁箱本体３４内を第３軸芯Ａ３に沿って延びる開閉作動部材６１が配設されている。この開閉作動部材６１の先端には、止水用弁体４６が連結されている。
【００３３】
この駆動アクチュエータ４８は、圧力室５８内が設定真空度になると、基準圧室５７の大気圧との差圧による上向きの押圧力が付勢スプリング６０の付勢力を上回り、ピストンカップ５９が上向きに移動（後退）する。これにより、開閉作動部材６１を介して止水用弁体４６が弁座３６から離反し、弁口３７を開放して開弁させる。一方、圧力室５８内が設定真空度を下回ると、基準圧室５７の大気圧との差圧による押圧力が付勢スプリング６０の付勢力を下回り、ピストンカップ５９が下向きに移動（進出）する。これにより、開閉作動部材６１を介して止水用弁体４６が弁座３６に着座し、弁口３７を閉塞して閉弁させる。
【００３４】
次に、この真空弁３０を開閉制御するコントローラ７０の一例について説明する。
【００３５】
コントローラ７０は、図５に示すように、三方弁構造の切換弁本体７２を備えている。この切換弁本体７２は、フロート７７の昇降に連動する開弁専用メカニカル型の第１アクチュエータ７６により開作動される。また、切換弁本体７２は、真空弁３０の第１および第２検圧室４２，４３内の差圧ΔＰにより動作する閉弁専用ニューマチック型の第２アクチュエータ７９により閉作動される。これら真空弁３０とコントローラ７０とは、図６に示すように、４本の空気チューブ７１Ａ〜７１Ｄによって接続される。
【００３６】
具体的には、切換弁本体７２は、空気チューブ７１Ａによって継手管１８に接続される第１変圧室７３と、空気チューブ７１Ｂによって真空弁３０の第２変圧室接続部５４（圧力室５８）に接続される第２変圧室７４を備えている。これら変圧室７３，７４は、切換弁体７５が下向きに移動されることにより連通が遮断される。この遮断状態では、第２変圧室７４が大気開放され、第２変圧室７４に連続した真空弁３０の圧力室５８が大気開放される。また、変圧室７３，７４は、切換弁体７５が上向きに移動されることにより連通される。この連通状態では、切換弁体７５によって第２変圧室７４が大気と遮断され、第２変圧室７４に連続した圧力室５８が、変圧室７３，７４を介して継手管１８と同等の真空度に真空吸引される。なお、切換弁体７５の移動状態は、図示しないトグル部材の弾性的な保持力で保持される。
【００３７】
第１アクチュエータ７６は、貯水枡１１内の水位に応じて昇降するフロート７７（図１参照）と、フロー７７トの昇降に連動して切換弁体７５の直動方向に沿って移動する開作動部材７８とを備えている。そして、貯水枡１１内に予め設定した第１水位ＨＷＬまで汚水が貯められると、切換弁体７５をトグル部材の保持力に抗して閉位置から開位置に移動させるものである。
【００３８】
第２アクチュエータ７９は、内部を第１受圧室８５と第２受圧室８６に区画した切換用シリンダ８０を備えている。この切換用シリンダ８０は、切換弁本体７２上に取り付けられる下側ケース８１と、この下ケースに密閉状態で取り付けられる筒状のシリンダ本体８２と、このシリンダ本体８２上に密閉状態で取り付けられる上側ケース８３とを有する。下側ケース８１とシリンダ本体８２との間には第１ダイヤフラム８４が配設され、切換用シリンダ８０内を、上側に位置する第１受圧室８５と下側に位置する第２受圧室８６に区画している。また、シリンダ本体８２と上側ケース８３との間には第２ダイヤフラム８７が配設され、切換用シリンダ８０内を、第２受圧室８６と区画するとともに、流体収容室８８と空気室８９に更に区画している。
【００３９】
下側ケース８１には、切換弁体７５の軸芯に位置するように挿通部材９０が配設されている。また、下側ケース８１には、空気チューブ７１Ｃによって真空弁３０の第２検圧室４３に接続される第２検圧室接続部９１が設けられている。シリンダ本体８２は、筒状をなす内壁９２が設けられ、この内壁９２によって、内側に位置する第１受圧室８５と、外側に位置する流体収容室８８および空気室８９に区画されている。また、シリンダ本体８２には、内側の第１受圧室８５に連通し、空気チューブ７１Ｄによって第１検圧室４２に接続される第１検圧室接続部９３が設けられている。なお、流体収容室８８は、第２ダイヤフラム８７によって区画された上側領域からなる。また、空気室８９は、シリンダ本体８２の外壁と内壁９２との間に設けられた有底筒状の環状溝内において、第２ダイヤフラム８７によって区画された下側領域からなる。この空気室８９は、外壁に空気孔９４を設けることにより、大気開放されている。上側ケース８３は、流体収容室８８の上側開口部を密閉するものである、この上側ケース８３には、第１受圧室８５と区画された内側の第１流体収容室８８ａと、空気室８９と区画された外側の第２流体収容室８８ｂとを連通される流体通路９５が設けられている。この流体通路９５は、孔径が０．３ｍｍ〜０．４ｍｍの小孔からなる。
【００４０】
第１ダイヤフラム８４には、第１受圧室８５内に位置するように受皿形状をなす第１ピストン９６が配設されている。また、第１受圧室８５内には、第２ダイヤフラム８７が連結された第２ピストン９７が配設されている。そして、これらピストン９６，９７の間には、第１ピストン９６を下側ケース８１へ向けて付勢する付勢スプリング９８が配設されている。また、第１ピストン９６には、下側ケース８１の挿通部材９０を挿通されて、切換弁本体７２内の切換弁体７５上に延びる閉作動部材９９が配設されている。
【００４１】
この第２アクチュエータ７９は、真空弁３０の第１検圧室４２に接続された第１受圧室８５の真空度が、真空弁３０の第２検圧室４３に接続された第２受圧室８６の真空度より高くなる。そして、第１受圧室８５と第２受圧室８６との差圧ΔＰによる上向きの押圧力が、付勢スプリング９８の付勢力を上回る。そうすると、第１ピストン９６の上向きの移動によって付勢スプリング９８が収縮される。これにより、閉作動部材９９による切換弁体７５の非閉作動状態が維持される。一方、貯水枡１１内が吸水管１９より下側の第２水位ＬＷＬになると、空気の混入により第１受圧室８５と第２受圧室８６との差圧ΔＰによる上向きの押圧力が、付勢スプリング９８の付勢力を下回る。そうすると、付勢スプリング９８の付勢力によって第１ピストン９６が下向きに移動される。これにより、閉作動部材９９によって切換弁体７５が閉作動される。なお、付勢スプリング９８による付勢力は、第１受圧室８５内の真空度、即ち、第１検圧室４２を介して連続する真空送水管１５の真空度に応じて第２ピストン９７が上下動することにより、調整される。具体的には、真空送水管１５内の真空度が高い場合には、第２ピストン９７が下向きに移動することにより、付勢スプリング９８の付勢力は強くなる。一方、真空送水管１５内の真空度が低い場合には、付勢スプリング９８の付勢力によって第２ピストン９７が上向きに移動することにより、付勢スプリング９８の付勢力は弱くなる。
【００４２】
次に、本発明の弁箱３１を用いた真空式下水道システムの動作について説明する。
【００４３】
貯水枡１１内に汚水が溜まり、第１アクチュエータ７６のフロート７７が着水して第１水位ＨＷＬまで上昇すると、開作動部材７８が上向きに移動され、切換弁体７５が開位置に移動する。これにより、コントローラ７０の第１変圧室７３と第２変圧室７４とが連通するとともに、第２変圧室７４が大気と遮断される。そして、真空弁３０の圧力室５８が、第２変圧室７４、第１変圧室７３、継手管１８および真空送水管１５を介して真空吸引される。その結果、真空弁３０のピストンカップ５９が付勢スプリング６０の付勢力に抗して上向きに移動することにより、止水用弁体４６が開作動し、弁座３６から離反して開弁する。よって、貯水枡１１内の汚水は、吸引作用によって吸水管１９、弁箱３１、継手管１８、仕切弁１７および真空送水管１５を経て真空ステーションへ排水される。
【００４４】
排水により貯水枡１１内の汚水が吸水管１９の下端近傍まで低下すると、吸水管１９からの吸水に空気が混入（分離吸引）し始める。この際、自然流下管１４を通して貯水枡１１内に吸水管１９の内径と同等の球状異物が混入している場合には、球状異物が吸水管１９の下端から吸引されることがある。この場合、本実施形態では、真空弁３０の弁箱３１に膨出部３８を設けることにより、弁箱本体３４における吸水部３２が交わる範囲の直径を広げ、弁箱本体３４内に連通する吸水部３２の出口３２ａの開口面積を広くしている。しかも、本実施形態では、弁座３６に吸水部３２の側から吐出部３３の側に向けて窪む曲面状凹部４０を設けている。そのため、吸水部３２と同一直径の球状異物を詰まらせることなく、弁箱本体３４内に確実に通過させることができる。そして、弁箱本体３４内に流入させた球状異物は、弁座３６の弁口３７を通して吐出部３３に流入させ、継手管１８、仕切弁１７および真空送水管１５を経て真空ステーションへ排出される。
【００４５】
そして、分離吸引が進むと、吸水管１９、弁箱本体３４、吸水部３２および真空送水管１５の順番で真空度が一様に低下する。そうすると、吸水部３２に連通する第１検圧室４２および弁箱本体３４に連通する第２検圧部の真空度も一様に低下し、第２アクチュエータ７９の第１および第２受圧室８５，８６内の真空度も一様に低下する。また、第１および第２受圧室８５，８６の差圧ΔＰが低下し、その差圧ΔＰによる押圧力が付勢スプリング９８の付勢力以下になると、付勢スプリング９８の付勢力によって第２アクチュエータ７９が閉作動する。これにより、切換弁体７５が閉位置に移動されることにより、コントローラ７０は、第１変圧室７３と第２変圧室７４との連通が遮断され、第２変圧室７４が大気開放された状態になる。その結果、真空弁３０の圧力室５８内が大気圧状態となり、付勢スプリング６０の付勢力でピストンカップ５９が閉作動される。よって、真空弁３０は、止水用弁体４６が閉位置に移動され、弁座３６に着座して閉弁状態となる。
【００４６】
そうすると、真空弁３０の吸水部３２から吐出部３３を経た排水が停止される。また、弁口３７の遮断により、真空送水管１５の真空度が高くなり、それに伴って第１検圧室４２の真空度が高くなる一方、第２検圧室４３は大気圧状態となる。その結果、第２アクチュエータ７９は、第１受圧室８５の真空度が高くなる一方、第２受圧室８６が大気圧状態となる。よって、第１ピストン９６が付勢スプリング９８の付勢力に抗して後退した非閉作動状態となる。
【００４７】
このように、本発明の弁箱３１を用いた真空式下水道システムは、貯水枡１１内に吸水管１９と同等の球状異物が混入していても、弁箱３１内で詰まりを生じさせることなく下流側へ排出できる。また、弁箱３１の吐出部３３には窪みを設けていないため、汚物が沈殿したり、残留した水が凍結したりすることはないため、それに伴う球状異物の詰まりを防止できる。よって、複数の真空弁ユニット１０を接続した真空ステーションの真空排気能力の低下を防止し、システムダウンを防止できる。
【００４８】
しかも、本実施形態の弁箱３１は、それぞれ直管状をなす吸水部３２の第１軸芯Ａ１と吐出部３３の第２軸芯Ａ２が一致されているため、吸水管１９と真空送水管１５の配管を簡素化できるうえ、無駄な流体抵抗が生じることはない。また、弁箱本体３４の内周部に弁座３６を突設しているため、弁体の着座代を十分に設けることができ、十分なシール性能を確保できる。さらに、膨出部３８は、弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に対する外壁部３５の傾斜角度を小さくすることにより形成されるため、金型を用いた射出成形により確実に製造できる。よって、製造コストの増大を防止できる。
【００４９】
なお、本発明の真空弁３０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。
【００５０】
例えば、前記実施形態では、膨出部３８は、弁箱本体３４の第３軸芯Ａ３に対する外壁部３５の傾斜角度を変更することによって、軸方向に沿って膨出させたが、吸水部３２の連続部分だけを膨出させた構成としてもよい。また、前記実施形態では、弁座３６に球面状凹部を設けたが、この球面状凹部は設けない構成としてもよい。
【００５１】
さらに、この真空弁３０の弁箱３１は、真空式下水道システムに限られず、種々の真空送水システムに適用可能であり、同様の作用および効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０…真空弁ユニット
３０…真空弁
３１…弁箱
３２…吸水部
３２ａ…出口
３３…吐出部
３４…弁箱本体
３５…外壁部
３６…弁座
３７…弁口
３８…膨出部
４０…曲面状凹部
４２…第１検圧室
４３…第２検圧室
４６…止水用弁体
４８…駆動アクチュエータ
７０…コントローラ
７２…切換弁本体
７６…第１アクチュエータ
７９…第２アクチュエータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸水管に接続される直管状の吸水部と、
真空送水管に接続され、第２軸芯が前記吸水部の第１軸芯と一致された直管状の吐出部と、
前記吸水部と前記吐出部の間に介設された円錐筒状のもので、第３軸芯が前記吸水部の第１軸芯に対して鋭角に位置するとともに前記吐出部の第２軸芯に対して鈍角に位置し、前記吸水部と前記吐出部との間に位置するように弁座が突設され、その内部に前記第３軸芯に対して直交方向に位置する弁口が形成された弁箱本体と、
を備え、弁体が前記弁箱本体内に前記第３軸芯に沿って移動可能に配設され、前記弁座に前記弁体が着座されることにより前記弁口を通した前記吸水部と前記吐出部との連通が遮断され、前記弁座から前記弁体が離反されることにより前記吸水部と前記吐出部とが前記弁口を通して連通される真空弁の弁箱において、
前記弁箱本体の第３軸芯に沿って見て、前記弁箱本体の前記吸水部が連続する部分に、前記吸水部の側へ膨出する膨出部を設けたことを特徴とする真空弁の弁箱。
【請求項２】
前記膨出部は、前記弁箱本体の第３軸芯に対する外壁部の傾斜角度を小さくすることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の真空弁の弁箱。
【請求項３】
前記弁箱の弁座に、前記吸水部の側から吐出部の側に向けて窪む曲面状凹部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空弁の弁箱。
【請求項１】
吸水管に接続される直管状の吸水部と、
真空送水管に接続され、第２軸芯が前記吸水部の第１軸芯と一致された直管状の吐出部と、
前記吸水部と前記吐出部の間に介設された円錐筒状のもので、第３軸芯が前記吸水部の第１軸芯に対して鋭角に位置するとともに前記吐出部の第２軸芯に対して鈍角に位置し、前記吸水部と前記吐出部との間に位置するように弁座が突設され、その内部に前記第３軸芯に対して直交方向に位置する弁口が形成された弁箱本体と、
を備え、弁体が前記弁箱本体内に前記第３軸芯に沿って移動可能に配設され、前記弁座に前記弁体が着座されることにより前記弁口を通した前記吸水部と前記吐出部との連通が遮断され、前記弁座から前記弁体が離反されることにより前記吸水部と前記吐出部とが前記弁口を通して連通される真空弁の弁箱において、
前記弁箱本体の第３軸芯に沿って見て、前記弁箱本体の前記吸水部が連続する部分に、前記吸水部の側へ膨出する膨出部を設けたことを特徴とする真空弁の弁箱。
【請求項２】
前記膨出部は、前記弁箱本体の第３軸芯に対する外壁部の傾斜角度を小さくすることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の真空弁の弁箱。
【請求項３】
前記弁箱の弁座に、前記吸水部の側から吐出部の側に向けて窪む曲面状凹部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空弁の弁箱。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−２３９９２（Ｐ２０１３−２３９９２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２４６２（Ｐ２０１１−１６２４６２）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【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２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００１５２１７０）株式会社酉島製作所 (89)
【Ｆターム（参考）】
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