真空弁装置
【課題】真空送水管内の真空度に拘わらず確実に作動する真空弁装置を提供する。
【解決手段】圧力室３７内が設定真空度Ｐｓ以上になると開弁し設定真空度Ｐｓを下回ると閉弁される真空弁１０と、貯水枡１内が第１水位になると圧力室３７内が設定真空度以上になるように切り換える第１アクチュエータ９０と、貯水枡１内が第２水位になると圧力室３７内が設定真空度を下回るように切り換える第２アクチュエータ９５とを備え、真空弁１０の弁座１８の下流側に、真空送水管５の開口面積より流体が通過可能な開口面積が大きい第１検圧室２０を設け、かつ、第２アクチュエータ９５を、真空弁１０の第１検圧室２０に連通される第１受圧室１２３と第１受圧室１２３内より真空度が低い第２受圧室１２４に区画し、貯水枡１内の水位が第２水位になると差圧ΔＰによって真空弁１０の圧力室３７内が設定真空度を下回るように切り換える構成としている。
【解決手段】圧力室３７内が設定真空度Ｐｓ以上になると開弁し設定真空度Ｐｓを下回ると閉弁される真空弁１０と、貯水枡１内が第１水位になると圧力室３７内が設定真空度以上になるように切り換える第１アクチュエータ９０と、貯水枡１内が第２水位になると圧力室３７内が設定真空度を下回るように切り換える第２アクチュエータ９５とを備え、真空弁１０の弁座１８の下流側に、真空送水管５の開口面積より流体が通過可能な開口面積が大きい第１検圧室２０を設け、かつ、第２アクチュエータ９５を、真空弁１０の第１検圧室２０に連通される第１受圧室１２３と第１受圧室１２３内より真空度が低い第２受圧室１２４に区画し、貯水枡１内の水位が第２水位になると差圧ΔＰによって真空弁１０の圧力室３７内が設定真空度を下回るように切り換える構成としている。
【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。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。
【０００５】
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、弁体および弁座を含む弁本体と、弁体を開閉駆動する駆動部とを備えている。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。なお、駆動部は、２つの圧力室を備えている。そして、これら圧力室内の圧力差によって生じるピストンの押圧力と付勢スプリングの付勢力の釣り合いにより弁体が駆動する。
【０００６】
特許文献１に記載された真空弁装置のコントローラは、真空弁の開弁のみを行うメカニカル型の第１アクチュエータと、真空弁の閉弁のみを行うニューマチック型の第２アクチュエータとを備えている。第１アクチュエータは、フロートの昇降に連動して真空弁の圧力室内の気体圧力を切り換える三方弁構造である。第２アクチュエータは、真空送水管内の真空度の変化に連動して真空弁の圧力室内の気体圧力を切り換える二方弁構造である。
【０００７】
この真空弁装置は、貯水枡内に予め設定した第１水位まで汚水が溜まると、第１アクチュエータが真空弁を閉弁状態から開弁状態に切り換える。また、貯水枡内の汚水が吸水管の下端以下の第２水位になると、第２アクチュエータが真空弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える。その結果、特許文献１の真空弁装置は、水面に浮遊するスカムを汚水と一緒に排出できる。
【０００８】
一般に、真空式下水道システムでは、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。また、各真空弁ユニットは、真空ステーションからの距離や真空送水管の配管構造（抵抗）などによって、真空ステーションへの吸引力である真空送水管の真空度が異なる。例えば、真空ステーションに近い真空弁ユニットは、遠い真空弁ユニットと比較すると真空送水管内の真空度が高い。
【０００９】
特許文献１の第２アクチュエータは、真空送水管に接続した連通室と、大気に連通した大気圧室と、連通室内に配設したスプリングとを備えている。そして、貯水枡内の水位が前述の第２水位より高いときは、スプリングの付勢力が、連通室の負圧と大気圧室の大気圧の差圧によって生じるピストンの押圧力を下回っている。貯水枡内の水位が第２水位以下となると、空気の混入により真空送水管の真空度が低下して連通室の負圧が減少し、それによってスプリングの付勢力が連通室と大気圧室の差圧を上回る。その結果、スプリングの付勢力により二方弁構造の弁体の位置が真空弁を閉作動させる位置に切り換えられる。即ち、真空送水管の真空度（吸引力）とスプリングの付勢力とで、真空弁を閉作動させるタイミングが決定される。
【００１０】
高真空度（例えば−７０ｋＰａ）の真空送水管に接続された真空弁ユニットでは、貯水枡内の水位が第２水位に低下しても真空送水管の負圧の減少が不十分であるため、第２アクチュエータのスプリングの付勢力が小さいと、連通室と大気圧室の差圧を上回ることができない（真空弁を閉弁できない）。よって、高真空度の真空送水管に接続された真空弁ユニットでは、第２アクチュエータのスプリングの付勢力を大きく設定する必要がある。一方、低真空度（例えば−２５ｋＰａ）の真空送水管に接続された真空弁ユニットでは、第２アクチュエータのスプリングの付勢力が大きいと、貯水枡内の水位が第２水位に低下すると、連通室と大気圧室の差圧を直ぐに上回り、真空弁が閉弁してしまう。よって、低真空度の真空送水管に接続された真空弁ユニットでは、第２アクチュエータのスプリングの付勢力を小さく設定する必要がある。
【００１１】
よって、真空弁ユニットの第２アクチュエータは、真空弁を接続する真空送水管の実際の真空度に応じて、適した付勢力のスプリングを配設する必要がある。言い換えれば、特許文献１の第２アクチュエータは、全ての真空弁ユニットに共通のスプリングを使用することができないため、システム構築時の作業性が極めて悪い。
【００１２】
また、高真空度用の第２アクチュエータは、スプリングの付勢力が大きいため、閉作動させる圧力設定誤差も大きくなる。よって、目標の吸引空気量まで真空弁を開いておくことが極めて困難である。その結果、水面に浮遊するスカムを十分に排出できない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【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】
【００１４】
本発明は、真空送水管内の真空度に拘わらず確実に作動する真空弁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】
【００１５】
前記課題を解決するため、本発明の真空弁装置は、一端が貯水枡に開口した吸水管の他端と真空吸引される真空送水管との間に介設され、圧力室内が設定真空度以上になると弁座から弁体が離れて開弁されるとともに、前記圧力室内が設定真空度を下回ると前記弁座に前記弁体が着座して閉弁される真空弁と、前記貯水枡内の水位が前記吸水管の一端より高い予め設定した第１水位になると、前記真空弁の圧力室内が設定真空度以上になるように切り換える第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から空気と一緒に液体を吸引する第２水位になると、前記真空弁の圧力室内が設定真空度を下回るように切り換える第２アクチュエータと、を備えた真空弁装置において、前記真空弁の弁座の下流側に、前記真空送水管の開口面積より流体が通過可能な開口面積が大きい第１検圧室を設け、かつ、前記第２アクチュエータを、前記真空弁の第１検圧室に連通される第１受圧室とこの第１受圧室内より真空度が低い第２受圧室に区画し、前記貯水枡内の水位が第２水位になると、前記第１および第２受圧室の差圧によって前記真空弁の圧力室内が設定真空度を下回るように切り換える構成としている。
ここで、「第１受圧室内より真空度が低い第２受圧室」とは、第２受圧室内が大気開放された大気圧状態を含む。
【００１６】
この真空弁装置は、真空弁の弁座の下流側に真空送水管より開口面積が大きい第１検圧室を設けているため、排水状態では、この第１検圧室内の真空度を真空送水管内の真空度より低くすることができる。その結果、第２アクチュエータは、第１検圧室に連通した第１受圧室と第２受圧室の差圧を小さくすることができる。よって、真空送水管内の実際の真空度に拘わらず、共通した真空弁装置を設置することができる。また、第１および第２受圧室の差圧が小さいため、第２アクチュエータの設定誤差も小さくなるので、確実に目標吸引空気量まで真空吸引させることができる。
【００１７】
この真空弁装置では、前記真空弁の弁座の上流側に、この弁座内の弁口の開口面積より流体が通過可能な開口面積が大きい第２検圧室を設け、この第２検圧室に前記第２アクチュエータの第２受圧室を連通させることが好ましい。このようにすれば、第１および第２受圧室の差圧を更に小さくすることができる。よって、真空送水管内の真空度に拘わらず、確実に真空弁を閉作動させることができるとともに、目標吸引空気量まで真空吸引させることができる。
【００１８】
この場合、前記第２アクチュエータの第２受圧室に、大気と連通する大気連通部を設け、この大気連通部の開口に、大気の取入量を調節可能な吸気部材を配設することが好ましい。ここで、「大気の取入量を調節」とは、大気連通部を遮断した取入量「０」を含む。このようにすれば、第２受圧室の内圧を調整することができる。よって、第２アクチュエータによる真空弁の閉作動を目標値に確実に設定できる。
【００１９】
また、前記第１検圧室の下流側に連通される第１変圧室および前記真空弁の圧力室に連通される第２変圧室を形成したケーシングと、前記第１および第２変圧室を連通させる開位置および前記第１および第２変圧室の連通を遮断する閉位置の間を直動可能に前記ケーシング内に配設した切換用弁体と、この切換用弁体を開位置および閉位置に予め設定された保持力で保持する保持機構とを有する切換弁機構を設け、前記貯水枡内の水位が第１水位になると、前記第１アクチュエータによって前記切換弁機構の切換用弁体を閉位置から開位置へ前記保持機構の保持力に抗して移動させるとともに、前記貯水枡内の水位が第２水位になると、前記第２アクチュエータによって前記切換弁機構の切換用弁体を開位置から閉位置へ前記保持機構の保持力に抗して移動させることにより、前記第１および第２アクチュエータによって前記真空弁の圧力室内の真空度を切り換えることが好ましい。
【００２０】
この真空弁装置は、真空弁の圧力室を切換弁機構の第２変圧室だけに接続した構成である。また、切換弁機構の第１変圧室は、第１検圧室の下流側に接続されている。そして、第１および第２変圧室は、１つの切換用弁体に対する第１アクチュエータによる開作動と、第２アクチュエータによる閉作動とで、連通と遮断が切り換えられる。しかも、切換用弁体は、保持機構の保持力で開位置および閉位置に保持される。そのため、切換用弁体が閉位置で、真空弁の弁体が閉位置にあれば、切換用弁体が開位置に移動しない限り、真空弁の圧力室内が設定真空度以上になることはない。また、切換用弁体が開位置で、真空弁の弁体が開位置にあれば、切換用弁体が閉位置に移動しない限り、真空弁の圧力室内が設定真空度を下回ることはない。よって、確実に真空弁を開閉作動させることができる。
【００２１】
この場合、前記切換弁機構のケーシングの第２変圧室は、大気と連通する貫通孔を有するシール部材を備え、前記切換用弁体は、開位置に移動した状態で前記シール部材の貫通孔を閉塞して前記第２変圧室を大気と遮断し、閉位置に移動した状態で前記シール部材の貫通孔を開放して前記第２変圧室を大気と連通させることが好ましい。このようにすれば、第２アクチュエータにより切換用弁体を閉位置に移動させると、第２変圧室を介して真空弁の圧力室に大気を導入できる。そのため、確実に真空弁を閉弁作動させることができる。
【００２２】
また、前記第２アクチュエータは、前記第１受圧室内に配設した切換用ピストンカップと、前記第１および第２受圧室内の差圧による前記切換用ピストンカップの押圧力が付勢力を上回ると収縮する一方、差圧による前記切換用ピストンカップの押圧力が付勢力以下になると伸張する付勢スプリングとを有し、前記切換用ピストンカップに、前記付勢スプリングの付勢力によって前記切換用弁体を開位置から閉位置に移動させる閉作動部材を連結することが好ましい。
この場合、前記第２アクチュエータに、前記付勢スプリングの付勢力を調整する調整機構を設けることが好ましい。
このようにすれば、閉作動部材を動作させる設定値を微調整できる。その結果、真空弁ユニットの設置場所の環境（スカム量）に応じて、吸引空気量を調整できる。そして、スカムが多い真空弁ユニットでは、吸引空気量を増やすことにより、残留スカムが硬化することによる排水トラブルを確実に防止できる。また、スカムが少ない真空弁ユニットでは、吸引空気量を減らすことにより、省エネ運転を実現できるとともに、他の真空弁ユニットの真空度低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の真空弁装置では、真空弁の弁座の下流側に、真空送水管内の真空度より低い真空度となる第１検圧室を設け、この第１検圧室に第２アクチュエータの第１受圧室を連通させているため、第１および第２受圧室の差圧を小さくすることができる。しかも、真空弁の弁座の上流側に更に真空度が低い第２検圧室を設け、この第２検圧室に第２アクチュエータの第２受圧室を連通させているため、第１および第２受圧室の差圧を更に小さくすることができる。よって、真空送水管の実際の真空度に拘わらず、共通した真空弁装置を設置することができる。また、第１および第２受圧室の差圧が小さいため、確実に作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の真空弁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実施形態の真空弁装置の概念図である。
【図３】真空弁装置の真空弁の構成を示す断面図である。
【図４】図３の要部拡大断面図である。
【図５】コントローラの上方斜視図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は真空弁装置のコントローラの構成を示す断面図である。
【図７】（Ａ）は切換弁機構のケーシングおよび保持機構を示す斜視図、（Ｂ）はケーシングの断面図、（Ｃ）は保持機構の斜視図である。
【図８】切換用弁体を示す分解斜視図である。
【図９】第２アクチュエータを示す分解斜視図である。
【図１０Ａ】真空弁装置の非作動状態を示す概略図である。
【図１０Ｂ】切換用弁体が第１アクチュエータにより開作動した状態を示す概略図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｂにより真空弁の弁体が開作動した状態を示す概略図である。
【図１０Ｄ】排水により空気が混入して真空度が低下した状態を示す概略図である。
【図１０Ｅ】切換用弁体が第２アクチュエータにより閉作動した状態を示す概略図である。
【図１０Ｆ】図１０Ｅにより真空弁の弁体が閉作動した状態を示す概略図である。
【図１１】真空度が異なる真空送水管に接続した場合の排水時の第１検圧室と第２検圧室の差圧の変移を示すグラフである。
【図１２】（Ａ）は第２実施形態の真空弁装置のコントローラの構成を示す断面図、（Ｂ）はコントローラの第２アクチュエータの下側ケースを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２６】
図１は、本発明の真空弁装置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の真空弁ユニットを示す。真空式下水道システムは、宅内下水設備と真空ステーションとの間に、真空弁ユニットが配設されている。真空弁ユニットは、汚水を一時的に貯留する貯水枡１を有し、この貯水枡１に本発明の真空弁装置を配設し、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集水タンクに排水する。
【００２７】
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（-25〜-70ｋＰａ）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より更に上方に位置するように、大気開放した空気取入管６が接続されている。
【００２８】
貯水枡１内には、仕切弁７、吸水管８および真空弁装置が収容されている。真空送水管５には、仕切弁７が介設されるとともに、真空弁装置の真空弁１０を介して吸水管８が接続されている。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弁され、真空送水管５を介して真空弁１０と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弁され、真空送水管５を介して真空弁１０と真空ステーションと連通させる。吸水管８は、一端の開口が汚水溜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。
【００２９】
本発明の真空弁装置は、真空弁１０と、この真空弁１０を開閉させるコントローラ５０とを備えている。コントローラ５０は、図２に示すように、フロート９１を用いた開弁専用メカニカル型の第１アクチュエータ９０と、差圧（圧力差）による閉弁専用ニューマチック型の第２アクチュエータ９５とを備えている。そして、本発明では、真空弁１０に第１および第２検圧室２０，２４を設け、これらの内部圧力（真空度）を第２アクチュエータ９５で受け、その差圧ΔＰで真空弁１０を閉弁させる構成としている。
【００３０】
真空弁１０は、図３に示すように、仕切弁７と吸水管８との間に介設される管体１１と、この管体１１内に配設する止水用弁体２６と、この止水用弁体２６を開閉駆動させる止水弁駆動アクチュエータ２７とを備えている。そして、管体１１に形成した弁座１８の下流側に第１検圧室２０を設けるとともに、弁座１８の上流側に第２検圧室２４を設けたものである。
【００３１】
管体１１は、直管状をなす吸水部１２と吐出部１４とを備えている。吸水部１２は、ベント管１３を介して吸水管８が接続されるもので、その内径はＤ１である。吐出部１４は、開口端に継手部材１５が配設され、この継手部材１５を介して真空送水管５に接続されるものである。この吐出部１４は、内径が吸水部１２より大きいＤ２である（Ｄ１＜Ｄ２）。吐出部１４は、軸芯が吸水部１２の軸芯と平行に位置し、図４に示すように、下側頂部が吸水部１２と接する位置関係である。継手部材１５には、吸水部１２と略同一内径Ｄ１の真空送水管接続部１６が設けられている。
【００３２】
また、管体１１には、図３に示すように、止水用弁体２６を移動可能に配設する弁体配設部１７が設けられている。この弁体配設部１７は、吸水部１２と吐出部１４との間に鋭角に交差するように分岐して設けられている。具体的には、弁体配設部１７は、吸水部１２の側に対して鋭角に位置し、吐出部１４の側に鈍角に位置するように設けられている。弁体配設部１７の交差部位には、管体１１の内壁から弁座１８を突設することにより、その内部に円形状をなす弁口１９が設けられている。この弁口１９は、弁体配設部１７の軸芯に対して直交方向に広がるとともに、その中心が弁体配設部１７の軸芯と一致する。また、弁口１９の内径は、吸水部１２と略同一内径のＤ１である。
【００３３】
この管体１１には、弁座１８の下流側に吐出部１４の内部空間からなる第１検圧室２０が形成され、弁座１８の上流側に弁体配設部１７の内部空間からなる第２検圧室２４が形成されている。第１検圧室２０は、流体が通過可能な開口面積が、下流側の真空送水管接続部１６（真空送水管５）の開口面積より大きい。この第１検圧室２０の上側頂部には、後述する第２アクチュエータ９５の第１受圧室１２３に接続するための第１受圧室接続部２１が設けられている。また、第１検圧室２０の上部には、第１受圧室接続部２１へ排水が浸入することを防止する一対の邪魔板２２Ａ，２２Ｂが設けられている。これら邪魔板２２Ａ，２２Ｂには、気体の通過を可能とする通気孔２３ａ，２３ｂがそれぞれ設けられている。第２検圧室２４の上側頂部には、第２アクチュエータ９５の第２受圧室１２４に接続するための第２受圧室接続部２５が設けられている。この第２検圧室２４は、流体が通過可能な開口面積が、下流側の弁口１９の開口面積より大きい。
【００３４】
このように構成した管体１１は、弁口１９および真空送水管接続部１６にて、流体が通過可能な開口面積が絞られている。その結果、管体１１を通した排水時には、弁口１９を通過する際に減圧され、真空送水管接続部１６を通過する際に更に減圧される。その結果、真空度は、弁口１９の上流側の第２検圧室２４より、弁口１９の下流側の第１検圧室２０の方が高くなる。さらに、真空送水管接続部１６の上流側の第１検圧室２０より、真空送水管接続部１６の下流側の真空送水管５の方が高くなる。
【００３５】
止水用弁体２６は、止水弁駆動アクチュエータ２７により弁体配設部１７の軸芯に沿って進退移動可能に配設されている。真空弁１０の開閉は、止水用弁体２６により切り換えられる。止水弁駆動アクチュエータ２７により止水用弁体２６が進出されると、止水用弁体２６が弁座１８に着座して弁口１９を閉塞し、真空弁１０は閉状態となる。真空弁１０の閉弁により吸水部１２と吐出部１４の連通が遮断される。真空弁１０の閉弁時には、吸水部１２および弁体配設部１７が吸水管８を介して大気圧（大気開放）状態となり、吐出部１４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負圧状態となる。一方、止水弁駆動アクチュエータ２７により止水用弁体２６が後退されると、止水用弁体２６が弁座１８から離れて弁口１９を開放し、真空弁１０が開状態となる。真空弁１０の開弁により吸水部１２と吐出部１４が連通される。真空弁１０の開弁時には、吸水管８、吸水部１２、弁体配設部１７および吐出部１４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負圧状態となる。
【００３６】
止水弁駆動アクチュエータ２７は、内部を圧力室３７と基準圧室３６に区画した止水用シリンダ２８に、止水用弁体２６を開閉作動させるための開閉作動部材４１を配設したものである。止水用シリンダ２８は、第１下側ケース２９、第１上側ケース３２、第１ダイヤフラム３５、第１ピストンカップ３８、第１付勢スプリング４０を備えている。
【００３７】
第１下側ケース２９は、管体１１の弁体配設部１７の上端開口に密閉状態で取り付けられる上端開口の筒状部材からなる。この第１下側ケース２９の下側閉塞部は、弁体配設部１７内に向けて突出する円錐筒状をなす。そして、弁体配設部１７の軸芯に位置するように、開閉作動部材４１を挿通する第１挿通部材３０が配設されている。また、第１下側ケース２９の外周部には、大気と連通させるための通気孔３１が設けられている。
【００３８】
第１上側ケース３２は、第１下側ケース２９の上端開口に密閉状態で取り付けられる下端開口の筒状部材からなる。この第１上側ケース３２の上側閉塞部には、コントローラ５０の切換弁機構５１の第２変圧室５８に接続される第２変圧室接続部３３が設けられている。また、第１上側ケース３２の上側閉塞部には、第１ピストンカップ３８の上向きの移動を停止するとともに、第１付勢スプリング４０の上部を位置決めする位置決め筒部３４が設けられている。
【００３９】
第１ダイヤフラム３５は、止水用シリンダ２８の内部を、弁体配設部１７の側に位置する基準圧室３６と、離間した上側に位置する圧力室３７とに区画する可撓性材料からなるものである。この第１ダイヤフラム３５は、第１下側ケース２９および第１上側ケース３２の間に外周部を挟み込んだ状態で、一体的に組み付けられている。なお、本実施形態の基準圧室３６内の基準圧は、第１下側ケース２９に形成した通気孔３１により大気圧とされている。
【００４０】
第１ピストンカップ３８は、内径が位置決め筒部３４の外径より大きい上端開口の受皿形状をなす。この第１ピストンカップ３８は、止水用シリンダ２８の圧力室３７内に位置するように、下側の底が第１ダイヤフラム３５に固着して配設されている。具体的には、第１ダイヤフラム３５の基準圧室３６の側に板状をなす第１挟込部材３９を配置することにより、この第１挟込部材３９と第１ピストンカップ３８とで第１ダイヤフラム３５を挟み込んで装着している。
【００４１】
第１付勢スプリング４０は、第１上側ケース３２の上側閉塞部と第１ピストンカップ３８との間に配設されている。この第１付勢スプリング４０は、第１ピストンカップ３８および開閉作動部材４１を介して止水用弁体２６を閉位置へ向けて付勢する。また、第１付勢スプリング４０は、圧力室３７内の圧力が大気圧より低い設定真空度Ｐｓ以上になると、この圧力室３７内の真空度（負圧）および基準圧室３６内の大気圧との差圧により生じる第１ピストンカップ３８の押圧力との力の釣り合いにより収縮する。具体的には、第１付勢スプリング４０は、圧力室３７内の真空度がＰｓになると、基準圧室３６の大気圧との差圧による押圧力を下回り、第１ピストンカップ３８の移動（後退）による押圧力（真空吸引力）で徐々に収縮し始める。そして、圧力室３７内の真空度が設定真空度Ｐｓより高いＰｓ’（Ｐｓ＜Ｐｓ’）になると、完全に収縮した状態をなす。一方、圧力室３７内が設定真空度Ｐｓ’を下回ると、基準圧室３６の大気圧との差圧による押圧力を上回り、第１ピストンカップ３８の後退方向へ向けた押圧力に抗して徐々に伸張する。そして、圧力室３７内が設定真空度Ｐｓを下回ると、完全に伸張した状態をなす。
【００４２】
開閉作動部材４１は、第１ピストンカップ３８の底中心に連結したロッドからなる。この開閉作動部材４１は、第１下側ケース２９の第１挿通部材３０を挿通し、弁体配設部１７の軸芯に沿って延びる。そして、その先端には、止水用弁体２６が連結されている。なお、開閉作動部材４１は、第１ピストンカップ３８に連結した状態で一体的に設け、止水用弁体２６に連結してもよく、止水用弁体２６に一体的に設け、第１ピストンカップ３８に一体的に連結してもよい。
【００４３】
次に、真空弁１０を開閉制御するコントローラ５０の概略構成について説明する。
【００４４】
図２に示すように、コントローラ５０は、三方弁構造の切換弁機構５１を備えている。この切換弁機構５１は、フロート９１の昇降に連動する第１アクチュエータ９０により開作動される。そして、切換弁機構５１が開位置に作動されると、真空送水管５と真空弁１０の圧力室３７を連通させ、真空弁１０を開弁させる。また、切換弁機構５１は、第１および第２検圧室２０，２４内の差圧ΔＰにより動作する第２アクチュエータ９５により閉作動される。そして、切換弁機構５１が閉位置に作動されると、真空送水管５と真空弁１０の圧力室３７との連通を遮断するとともに、この圧力室３７を大気開放する。これにより、圧力室３７を設定真空度Ｐｓより下回らせ、真空弁１０を閉弁させる。
【００４５】
具体的には、コントローラ５０は、図５および図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、１つの切換用弁体７０を有する切換弁機構５１と、切換用弁体７０を開作動させるための第１アクチュエータ９０と、切換用弁体７０を閉作動させるための第２アクチュエータ９５とを備えている。そして、第１および第２アクチュエータ９０，９５によって切換用弁体７０を切り換えることにより、真空弁１０の圧力室３７内の真空度を切り換えて、真空弁１０を開閉作動させるものである。
【００４６】
切換弁機構５１は、ケーシング５２と、このケーシング５２の内部に直動可能に配設した切換用弁体７０と、この切換用弁体７０を開位置および閉位置で保持する保持機構とを備えている。
【００４７】
図５および図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、ケーシング５２は、下部の真空弁接続部５５と、上部のアクチュエータ連結部６１を備えている。このケーシング５２には、固定用アーム部５３が設けられている。この固定用アーム部５３はホルダ５４（図６（Ａ），（Ｂ）参照）に連結され、このホルダ５４を介して貯水枡１内の所定部位に固定される。
【００４８】
真空弁接続部５５は、第１検圧室２０の下流側の真空送水管５に連通される第１変圧室５６と、真空弁１０の圧力室３７に連通される第２変圧室５８とが形成されている。第１変圧室５６は下端に位置するもので、その外周部には真空送水管接続部５７が径方向外向きに突設されている。第２変圧室５８は第１変圧室５６の軸方向に沿った上部に位置し、この第１変圧室５６より内径が大きいものである。この第２変圧室５８には、外周部に圧力室接続部５９が径方向外向きに突設されている。これら変圧室５６，５８の間には、切換用弁体７０が圧接される被圧接部６０が設けられている。この被圧接部６０は、内径が上向きに漸次大きくなる逆円錐筒形状をなす。
【００４９】
アクチュエータ連結部６１は、真空弁接続部５５の上部である第２変圧室５８より大きな内径で上向きに延びる円筒状をなす。真空弁接続部５５とアクチュエータ連結部６１との境界部分には、シール用の圧接段部６２が形成されている。この圧接段部６２の上方には、アクチュエータ連結部６１の内部空間と連通するように切り欠いたスリット状の挿通穴６３，６３が設けられている。この挿通穴６３の上方には、保持機構を構成するトグル部材８５の配設部６４が設けられている。このトグル部材配設部６４は、アクチュエータ連結部６１の内部空間と連通するように、挿通穴６３，６３に対して平行に延びる一対の弾性保持部挿通溝６５，６５と、これらの間に位置するように固定用アーム部５３に対して逆向きに突設した係止片６６とを備えている。また、アクチュエータ連結部６１には、横方向に隣接する固定用アーム部５３，５３間に位置するように、軸方向に沿って上下に延び、内部空間に連通する挿通溝６７が設けられている。さらに、アクチュエータ連結部６１には、上端から弾性保持部挿通溝６５にかけて延びるガイド溝６８が設けられている。また、アクチュエータ連結部６１の上端には、第２アクチュエータ９５を連結する平面視長円形状をなすブラケット部６９が設けられている。このブラケット部６９には、長径側外周部に位置するように連結孔が設けられている。
【００５０】
切換用弁体７０は、弁ロッド７１と、弁パッキン７８と、ガイド部材８１と、シール部材８２と、補強部材８４Ａ，８４Ｂとを備えている。この切換用弁体７０は、第１アクチュエータ９０により弁ロッド７１が上方に直動されることにより、弁パッキン７８がケーシング５２の第１および第２変圧室５６，５８を連通させる開位置（図１０Ｂ参照）に移動される。また、第２アクチュエータ９５により弁ロッド７１が下方に直動されることにより、弁パッキン７８が被圧接部６０に圧接され、ケーシング５２の第１および第２変圧室５６，５８の連通を遮断する閉位置（図１０Ｅ参照）に移動される。
【００５１】
弁ロッド７１は、真空弁接続部５５内からアクチュエータ連結部６１内にかけて延びるものである。図８に示すように、弁ロッド７１の下端には、弁パッキン７８を取り付けるパッキン取付部７２が設けられている。このパッキン取付部７２の上方には、ガイド部材８１の上端を位置決めする拡径したストッパ部７３が設けられている。このストッパ部７３の上部には、円錐形状をなすように突出した圧接部７４が設けられている。この圧接部７４の上方には、平面視矩形状をなし、側面視で菱形形状をなす板状の膨出部７５が設けられている。この膨出部７５の上方には、径方向外向きに突出する受動フランジ部７６が設けられている。この受動フランジ部７６の外周部には、アクチュエータ連結部６１のガイド溝６８に係合されることにより、アクチュエータ連結部６１内で切換用弁体７０を回転不可能に規制するガイド片７７が突設されている。
【００５２】
弁パッキン７８には、真空弁接続部５５の被圧接部６０に圧接される軟質なシール部７９の一部に、他の部分より剛性が高い高剛性部を形成するために補強リブ部８０が設けられている。この補強リブ部８０は、切換用弁体７０の移動方向から見て、円筒状をなす基部からシール部７９の外周縁にかけて傾斜して延びるように設けられている。即ち、本実施形態のシール部７９は、肉厚が一様にならないように形成されている。そして、被圧接部６０から離間される際には、補強リブ部８０からなる高剛性部から離間し、薄肉シール部７９の裂傷を抑制する構成としている。
【００５３】
ガイド部材８１は、上端が弁ロッド７１のストッパ部７３の下端に位置決めされ、下端が弁パッキン７８の上端に位置決めされる筒状のものである。
【００５４】
シール部材８２は、圧接段部６２に上方から圧接されるもので、弁ロッド７１に対して軸方向に沿って移動可能に装着されている。このシール部材８２は、切換用弁体７０の移動により、挿通溝６７によって大気開放されたアクチュエータ連結部６１と第２変圧室５８とを、連通した開放状態および連通を遮断した閉塞状態に切り換えるものである。このシール部材８２は、弁ロッド７１の装着部位の直径より大径の貫通孔８３を備えている。この貫通孔８３は、切換用弁体７０が開位置に移動されると、圧接部７４により閉塞される。これにより、真空弁接続部５５の第２変圧室５８は、アクチュエータ連結部６１内との連通が遮断される。また、貫通孔８３は、切換用弁体７０が閉位置に移動されると、圧接部７４の離間により開放される。これにより、真空弁接続部５５の第２変圧室５８は、アクチュエータ連結部６１内と連通した大気開放状態とされる。
【００５５】
補強部材８４Ａ，８４Ｂは、シール部材８２の上下に配設される。これら補強部材８４Ａ，８４Ｂは、貫通孔８３より大きな貫通孔を有する円環状をなす。上側の補強部材８４Ａは、上面がトグル部材８５の係止部８９に係止されることにより、シール部材８２を圧接段部６２に圧接状態で移動不可能に配置する。
【００５６】
保持機構は、アクチュエータ連結部６１のトグル部材配設部６４に外嵌するように配設する樹脂製のトグル部材８５からなる。このトグル部材８５は、図７（Ａ），（Ｃ）に示すように、平面視円弧状をなすように湾曲され、アクチュエータ連結部６１の外面に配置されるベース板部８６を備えている。このベース板部８６には、アクチュエータ連結部６１の係止片６６が貫通して係止される係止孔８７が設けられている。
【００５７】
また、トグル部材８５には、アクチュエータ連結部６１の弾性保持部挿通溝６５に嵌り、アクチュエータ連結部６１の内部空間に突出する一対の弾性保持部８８，８８が設けられている。この弾性保持部８８は、アクチュエータ連結部６１内に位置する切換用弁体７０の膨出部７５の傾斜面に線接触することにより、この切換用弁体７０を開位置または閉位置に保持する。さらに、トグル部材８５には、ベース板部８６の下端にアクチュエータ連結部６１の挿通穴６３，６３に挿通され、シール部材８２の上端を位置決めする一対の係止部８９，８９が設けられている。
【００５８】
第１アクチュエータ９０は、図１に示すように、貯水枡１内に予め設定した第１水位ＨＷＬまで汚水が貯められると、切換用弁体７０をトグル部材８５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。この第１アクチュエータ９０は、貯水枡１内の水位に応じて昇降するフロート９１と、このフロート９１の昇降に連動して切換用弁体７０の直動方向に沿って移動する開作動部材９３とを備えている。
【００５９】
フロート９１の浮力Ｆｂは、トグル部材８５の保持力Ｆｓより大きい（Ｆｓ＜Ｆｂ）。このフロート９１には、開作動部材９３に連結するための連結ロッド９２が一体的に設けられている。この連結ロッド９２は、貯水枡１内に予め設定した第１水位ＨＷＬまで汚水が溜まった状態で、開作動部材９３を介して切換用弁体７０を開作動可能な全長に設定されている。また、切換用弁体７０の開作動に必要なストロークＳ１と、フロート９１が汚水に浸かる深さＳ２とを加算した距離は、切換用弁体７０を開閉作動させる第１水位ＨＷＬおよび第２水位ＬＷＬ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ＬＷＬまで低下している状態では、フロート９１が汚水の水面より上方に位置し、着水しないように構成している。
【００６０】
開作動部材９３は、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、連結ロッド９２の上端に連結され、切換用弁体７０の直動方向であるケーシング５２の軸方向に沿って延びるように、固定用アーム部５３に連結したホルダ５４により、移動可能かつ離脱不可能に装着されている。この開作動部材９３には、ケーシング５２の挿通溝６７を挿通してアクチュエータ連結部６１内に突出し、切換用弁体７０の受動フランジ部７６の下部に位置する作動部９４が設けられている。
【００６１】
第２アクチュエータ９５は、貯水枡１内の汚水が、吸水管８の下端から空気と一緒に吸引する第２水位ＬＷＬまで排水されると、切換用弁体７０をトグル部材８５の保持力に抗して開位置から閉位置に移動させるものである。この第２アクチュエータ９５は、図６（Ａ），（Ｂ）および図９に示すように、内部を第１受圧室１２３と第２受圧室１２４に区画した切換用シリンダ９６に、切換用弁体７０を閉作動させるための閉作動部材１２９を配設したものである。切換用シリンダ９６は、第２下側ケース９７、第２上側ケース１０１、第２ダイヤフラム１２２、第２ピストンカップ１２５および第２付勢スプリング１２８を備えている。そして、この第２アクチュエータ９５には、第２付勢スプリング１２８による付勢力を調整するための調整機構１１０が更に設けられている。
【００６２】
第２下側ケース９７は、アクチュエータ連結部６１のブラケット部６９の上端を覆う略円板状の板体からなる。この第２下側ケース９７には、第２上側ケース１０１に密閉状態で組み付けるための連結孔を有するブラケット部９８が設けられている。なお、このブラケット部９８の連結孔のうち、径方向に対向する一対の連結孔は、アクチュエータ連結部６１のブラケット部６９の連結孔と一致する。また、第２下側ケース９７の中心には、閉作動部材１２９を挿通する孔が設けられ、その上側に第２挿通部材９９が配設されている。さらに、第２下側ケース９７には、アクチュエータ連結部６１の平面視長円形状をなすブラケット部６９の外側に位置するように、略Ｌ字形状をなすように突出する第２検圧室接続部１００が設けられている。
【００６３】
第２上側ケース１０１は、第２下側ケース９７の上方を覆う下端開口の円筒状部材からなる。この第２上側ケース１０１の下端縁には、連結するための連結孔を有するブラケット部１０２が設けられている。また、第２上側ケース１０１の上側閉塞部には、中心に調整機構取付部１０３が設けられている。この調整機構取付部１０３は、第２上側ケース１０１の上側閉塞部に設けた孔から筒状をなすように下（内）向きに突出するスライド部材取付部１０４を備えている。このスライド部材取付部１０４には、周方向に所定間隔をもってガイド溝１０５が設けられている。なお、このスライド部材取付部１０４の下端は、第２ピストンカップ１２５の上向きの移動を停止するストッパの役割もなす。また、調整機構取付部１０３は、第２上側ケース１０１の孔より筒状をなすように上向きに突出する締付部材取付部１０６を備えている。この締付部材取付部１０６には、内周面にシール段部１０７が設けられている。また、締付部材取付部１０６の上端には、締付部材１１７の離脱を防止するための係止突部１０８が設けられている。さらに、第２上側ケース１０１の上側閉塞部には、調整機構取付部１０３の外周部に位置するように、略Ｌ字形状をなすように突出する第１検圧室接続部１０９が設けられている。
【００６４】
調整機構１１０は、第２上側ケース１０１内に移動可能に配設されるスライド部材１１１と、第２上側ケース１０１の外側に露出するように回転可能に装着される締付部材１１７とを備えている。
【００６５】
スライド部材１１１は、スライド部材取付部１０４の外側に位置される大径筒部１１２と、スライド部材取付部１０４の内側に位置される小径筒部１１３とを備え、これらをガイド溝１０５と等間隔で設けた連結板部１１４によって一体に形成したものである。このスライド部材１１１は、連結板部１１４がスライド部材取付部１０４のガイド溝１０５に挿通されることにより、軸を中心とした周方向の回転が防止されるとともに、過剰な上向きに移動が停止される。大径筒部１１２の上端には、第２付勢スプリング１２８の上端を位置決めする位置決めフランジ１１５が、径方向外向きに突出するように設けられている。小径筒部１１３の内面には、螺旋状をなすようにネジ溝部１１６が設けられている。
【００６６】
締付部材１１７は、締付部材取付部１０６の外側から内部に挿入される有底筒状のものである。この締付部材１１７の外周部には、ネジ溝部１１６に螺合するネジ部１１８が下端から上向きに延びるように設けられている。また、ネジ部１１８の上部にはシールフランジ部１１９が設けられている。このシールフランジ部１１９は、締付部材取付部１０６のシール段部１０７に当接することにより、大気の侵入を防止するとともに、締付部材１１７の軸方向の移動を阻止する。さらに、締付部材１１７の上端には、径方向に対向するように一対の操作部１２０が設けられている。この操作部１２０には、略Ｕ字形状の溝を設けることにより、その内部に弾性片１２１を設け、その外面に係止突部１０８に係止する係止爪部（図示せず）が設けられている。
【００６７】
第２ダイヤフラム１２２は、切換用シリンダ９６の内部を、第２上側ケース１０１の側に位置する第１受圧室１２３と、第２下側ケース９７の側に位置する第２受圧室１２４とに区画する可撓性材料からなるものである。この第２ダイヤフラム１２２は、第２下側ケース９７および第２上側ケース１０１の間に外周部を挟み込んだ状態で、一体的に組み付けられている。第１受圧室１２３は第１検圧室２０に連通され、第２受圧室１２４は第１受圧室１２３より真空度が低くなる第２検圧室２４に連通される。
【００６８】
第２ピストンカップ１２５は、内径がスライド部材１１１の外径より大きい上端開口の受皿形状をなす。この第２ピストンカップ１２５は、切換用シリンダ９６の第１受圧室１２３内に位置するように、第２ダイヤフラム１２２に固着して配設されている。この第２ピストンカップ１２５は、第２受圧室１２４の側に板状をなす第２挟込部材１２６を配置することにより、この第２挟込部材１２６とで第２ダイヤフラム１２２を挟み込んで装着している。なお、図中符号１２７は、第２ピストンカップ１２５内が区画されることを防止するための通気溝である。
【００６９】
第２付勢スプリング１２８は、スライド部材１１１と第２ピストンカップ１２５との間に配設されている。この第２付勢スプリング１２８は、第２ピストンカップ１２５および閉作動部材１２９を介して切換用弁体７０を閉位置へ向けて付勢する。また、第２付勢スプリング１２８は、第１および第２受圧室１２３，１２４内の真空度が差圧ΔＰになると、第２ピストンカップ１２５を介して収縮する付勢力のものを採用している。即ち、第１受圧室１２３内は、第１検圧室２０との接続により上向きの吸引力（Ｐ１）が作用し、第２受圧室１２４内は、第２検圧室２４との接続により下向きの吸引力（Ｐ２）が作用する（Ｐ１＞Ｐ２）。これにより、これらの間に位置する第２ピストンカップ１２５には、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰに相当する上向きの押圧力（Ｆ１）が生じる。そのため、第２付勢スプリング１２８は、差圧ΔＰによって生じる第２ピストンカップ１２５の押圧力（Ｆ１）がスプリング付勢力（Ｆ２）を上回る（Ｆ１＞Ｆ２）と、収縮した状態をなす。一方、差圧ΔＰによる第２ピストンカップ１２５の押圧力（Ｆ１）がスプリング付勢力（Ｆ２）以下（Ｆ１≦Ｆ２）になると、伸張した状態をなす。
【００７０】
なお、第２付勢スプリング１２８の付勢力、即ち、切換用弁体７０を閉位置に移動させる力Ｆｃは、フロート９１の浮力Ｆｂより大きく設定している（Ｆｓ＜Ｆｂ＜Ｆｃ）。これにより、切換用弁体７０に対して、第１アクチュエータ９０による開作動と第２アクチュエータ９５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９５による閉作動が実行されるように構成している。その結果、真空弁１０が開状態と閉状態とが繰り返されるチャタリングの発生を防止できる。そして、本実施形態の第２付勢スプリング１２８は、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰが、約５ｋＰａになると伸長する付勢力に設定している。
【００７１】
閉作動部材１２９は、第２挟込部材１２６および第２ピストンカップ１２５の底中心を貫通させて連結したロッドからなる。この閉作動部材１２９は、第２下側ケース９７の第２挿通部材９９を挿通し、アクチュエータ連結部６１の軸芯に沿って延びることにより、切換用弁体７０の弁ロッド７１に一致し、この切換用弁体７０の直動方向に沿って直動する。この閉作動部材１２９は、第２ピストンカップ１２５が図１０Ｅに示す限界位置まで進出した状態で、膨出部７５がトグル部材８５の弾性保持部８８より下方に位置するまで下降できる全長に設定されている。なお、この第２アクチュエータ９５の閉作動部材１２９は、第２ピストンカップ１２５に連結した状態で一体的に設けてもよい。
【００７２】
この真空弁装置を真空式下水道システムに適用する場合、仕切弁７を閉じた状態で貯水枡１内に位置する真空送水管５に真空弁１０の管体１１を接続する。また、ホルダ５４を介して貯水枡１内にコントローラ５０を固定する。この際、第１水位ＨＷＬで切換用弁体７０が開作動し、第２水位ＬＷＬでフロート９１が水面から離間するように連結ロッド９２を調節する。
【００７３】
そして、コントローラ５０の真空送水管接続部５７と、第１検圧室２０の下流側に位置する真空送水管５とを、接続配管である空気チューブ１３０Ａによって接続する。また、コントローラ５０の圧力室接続部５９と、真空弁１０の第２変圧室接続部３３とを、空気チューブ１３０Ｂによって接続する。さらに、コントローラ５０の第１検圧室接続部１０９と、真空弁１０の第１受圧室接続部２１とを、空気チューブ１３０Ｃによって接続する。そして、コントローラ５０の第２検圧室接続部１００と、真空弁１０の第２受圧室接続部２５とを、空気チューブ１３０Ｄによって接続する。
【００７４】
次に、本発明の真空弁装置を適用した真空式下水道システムの動作を、図１０Ａ〜図１０Ｆを参照して説明する。なお、これらの図には、吸水管８の下端から真空送水管５に至る排水経路において、真空度の高低状態を薄墨の濃淡で表すとともに、右側上部にグラフで表している。
【００７５】
図１０Ａに示すように、貯水枡１の内部の汚水が吸水管８の下側近傍までしか溜められていない状態では、コントローラ５０の切換用弁体７０が閉位置に移動され、この状態がトグル部材８５の弾性保持部８８の保持力で保持されている。
【００７６】
この状態では、真空弁１０の第１検圧室２０は真空送水管５の吸引力である高真空度（設定真空度Ｐｓ以上）の状態をなし、真空弁１０の第２検圧室２４を含む吸水部１２は大気圧状態をなす。そのため、コントローラ５０は、切換弁機構５１の第１変圧室５６が設定真空度Ｐｓ以上の状態をなす。また、第２アクチュエータ９５は、第１受圧室１２３が高真空度（Ｐｓ）の状態をなし、第２受圧室１２４が大気圧状態をなす。その結果、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰによる押圧力は、第２付勢スプリング１２８の付勢力より強く、閉作動部材１２９が第２ピストンカップ１２５を介して後退した非作動状態をなす。また、コントローラ５０の切換弁機構５１は、切換用弁体７０が閉位置に維持し、第２変圧室５８が貫通孔８３および挿通溝６７を通して大気開放状態をなす。そのため、第２変圧室５８に連通した真空弁１０の圧力室３７も大気開放状態となる。その結果、真空弁１０は、基準圧室３６と圧力室３７の差圧による押圧力より、第１付勢スプリング４０の付勢力が上回り、力の釣り合いの関係によって閉弁状態を維持する。
【００７７】
貯水枡１内に汚水が溜まり、フロート９１が着水して第１水位ＨＷＬまで上昇すると、図１０Ｂに示すように、開作動部材９３が上向きに移動される。その結果、切換用弁体７０がトグル部材８５の弾性保持部８８の保持力に抗して開位置まで上向きに移動し、この開位置をトグル部材８５の弾性保持部８８の保持力で保持する。これにより、コントローラ５０の第１変圧室５６と第２変圧室５８とが連通し、切換用弁体７０の圧接部７４がシール部材８２の貫通孔８３を閉塞する。
【００７８】
この状態では、コントローラ５０の第２変圧室５８が大気と遮断され、設定真空度Ｐｓ以上となる。そのため、第２変圧室５８に連通した真空弁１０の圧力室３７も設定真空度Ｐｓ以上の高真空度になる。また、コントローラ５０の第２アクチュエータ９５は、第１受圧室１２３が高真空度Ｐｓの状態を維持し、第２受圧室１２４が大気圧状態を維持するため、力の釣り合いによって非作動状態を維持する。
【００７９】
真空弁１０の圧力室３７が設定真空度Ｐｓ以上になると、図１０Ｃに示すように、力の釣り合いによって止水弁駆動アクチュエータ２７が開作動し、管体１１の吸水部１２と吐出部１４とを連通させた開弁状態となる。よって、貯水枡１内の汚水は、吸引作用によって吸水管８、管体１１、仕切弁７および真空送水管５を経て真空ステーションへ排水される。
【００８０】
この時の排水経路の真空度は、吸水管８の下端から徐々に上昇する。そして、真空弁１０の弁口１９に近づくと、通水可能な開口面積が絞られるため急激に上昇する。また、真空弁１０の弁口１９を通過して、通水可能な開口面積が広い第１検圧室２０内に至ると真空度は略平衡する。そして、通水可能な開口面積が絞られた真空送水管接続部１６に近づくと再び急激に上昇する。さらに、真空送水管接続部１６を通過して真空送水管５内に至ると、略平衡状態で真空ステーションに至る。
【００８１】
この排水状態では、真空弁１０の止水弁駆動アクチュエータ２７は、圧力室３７内が真空送水管５内の真空度と同一の高真空度（＞Ｐｓ）であり、基準圧室３６が大気圧状態である。そして、この圧力室３７内と基準圧室３６の差圧による力は、第１付勢スプリング４０の付勢力より大きい。一方、コントローラ５０の第２アクチュエータ９５は、第１受圧室１２３が、真空送水管５内の真空度より低い第１検圧室２０内の真空度と同一の真空度である。また、第２受圧室１２４が、第１検圧室２０内の真空度より更に低い第２検圧室２４内の真空度と同一の真空度である。そして、この状態でのこれらの差圧ΔＰによる押圧力は、第２付勢スプリング１２８の付勢力より大きい。
【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（分離吸引）し、図１０Ｄに示すように、排水経路の真空度が略一様（同比率）に低下する。即ち、真空弁１０の圧力室３７内の真空度は、第１および第２変圧室５６，５８を介して真空送水管５の真空度と同等に低下する。また、コントローラ５０の第２アクチュエータ９５は、第１受圧室１２３の真空度が第１検圧室２０の真空度と同等に低下し、第２受圧室１２４の真空度が第２検圧室２４の真空度と同等に低下する。
【００８３】
但し、この状態では、真空弁１０の止水弁駆動アクチュエータ２７の圧力室３７と基準圧室３６の差圧による力は、第１付勢スプリング４０の付勢力より十分に大きいため、第１付勢スプリング４０が伸長することはない。一方、コントローラ５０の第２アクチュエータ９５は、第１および第２検圧室２０，２４の真空度が一様に低下するに従って、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰが低下する。
【００８４】
そして、貯水枡１内の汚水が第２水位ＬＷＬまで排水されて空気の混入量が増え、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰによる押圧力が第２付勢スプリング１２８の付勢力以下になると、図１０Ｅに示すように、第２アクチュエータ９５が閉作動する。これにより、切換用弁体７０が閉位置に移動される。その結果、コントローラ５０は、第１変圧室５６と第２変圧室５８との連通が遮断され、第２変圧室５８がシール部材８２の貫通孔８３および挿通溝６７を通して大気開放した状態になる。よって、真空弁１０の圧力室３７内が、設定真空度Ｐｓを下回る大気圧状態となる。
【００８５】
その結果、図１０Ｆに示すように、真空弁１０は、止水用弁体２６が閉位置に移動され、閉弁状態となる。そうすると、真空弁１０の吸水部１２から吐出部１４を経た排水が停止される。また、弁口１９の遮断により、第１検圧室２０の真空度が設定真空度Ｐｓ以上の高真空度となり、第２検圧室２４が大気圧状態となる。その結果、第２アクチュエータ９５は、第１受圧室１２３が高真空度となり、第２受圧室１２４が大気圧状態となる。よって、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰによる押圧力が、第２付勢スプリング１２８の付勢力を上回る。よって、第２ピストンカップ１２５を介して閉作動部材１２９が後退位置に移動し、図１０Ａに示す状態になる。
【００８６】
次に、真空度が異なる真空送水管５に接続した真空弁ユニットの差圧ΔＰの変移について説明する。
【００８７】
図１１に示すように、真空弁１０が閉弁している場合、真空度が−７０ｋＰａの真空送水管５に接続された真空弁装置は、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰは７０ｋＰａである。また、真空度が−５０ｋＰａの真空送水管５に接続された真空弁装置は、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰは５０ｋＰａである。さらに、真空度が−２５ｋＰａの真空送水管５に接続された真空弁装置は、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰは２５ｋＰａである。
【００８８】
そして、真空弁１０が第１アクチュエータ９０によって開弁されると、真空送水管５の真空度に拘わらず、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰは、略１５ｋＰａまで低下する。その後、汚水が第２水位まで低下して空気が混入し始めると、差圧ΔＰは徐々に低下する。そして、差圧ΔＰが第２付勢スプリング１２８の付勢力に相当する５ｋＰａまで低下すると、第２アクチュエータ９５によって真空弁１０が閉弁される。その結果、差圧ΔＰは、真空送水管５の真空度である７０ｋＰａ、５０ｋＰａまたは２５ｋＰａに上昇する。
【００８９】
このように、本発明の真空弁装置は、真空弁１０の弁座１８の下流側に真空送水管５より開口面積が大きい第１検圧室２０を設けているため、排水状態では、第１検圧室２０内の真空度を真空送水管５内の真空度より低くすることができる。しかも、本実施形態では、真空弁１０の弁座１８の上流側に弁口１９の開口面積より開口面積が大きい第２検圧室２４を設けている。そして、第２アクチュエータ９５は、第１検圧室２０に連通した第１受圧室１２３と、第１受圧室１２３より真空度が低い第２検圧室２４に連通した第２受圧室１２４の差圧ΔＰによって、真空弁１０を開弁状態から閉弁状態に切り換える構成としている。
【００９０】
その結果、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰを小さくすることができる。しかも、この差圧ΔＰは、真空送水管５の実際の真空度と大気圧との差圧より小さく保たれる。よって、真空送水管５内の実際の真空度に拘わらず、共通した真空弁装置を設置することができる。また、差圧ΔＰが小さいため、差圧ΔＰによって動作させる第２付勢スプリング１２８の付勢力も小さくすることができる。よって、第２アクチュエータ９５の第２付勢スプリング１２８による設定誤差も小さくなるため、確実に作動させることができる。
【００９１】
また、本実施形態のコントローラ５０は、真空弁１０の圧力室３７を切換弁機構５１の第２変圧室５８だけに接続した構成である。また、切換弁機構５１の第２変圧室５８は、第１検圧室２０の下流側の真空送水管５に接続した第１変圧室５６に連通したものである。そして、これら第１および第２変圧室５６，５８は、１つの切換用弁体７０を、第１アクチュエータ９０によって開作動し、第２アクチュエータ９５によって閉作動することにより、開位置および閉位置に切り換えられる。しかも、切換用弁体７０は、アクチュエータ９０，９５の非作動時には、トグル部材８５によって開位置または閉位置に保持される。そのため、切換用弁体７０を開位置に移動させ、止水用弁体２６を開位置に移動させた真空弁１０の開弁状態では、切換弁機構５１以外の構成により、真空弁１０の圧力室３７内の真空度が、閉作動する設定真空度Ｐｓより低くなることはない。
【００９２】
そして、切換弁機構５１には、ケーシング５２の第２変圧室５８に、大気と連通する貫通孔８３を有するシール部材８２を配設し、このシール部材８２の貫通孔８３を切換用弁体７０で開閉するため、第２アクチュエータ９５により切換用弁体７０を閉位置に移動させると、第２変圧室５８を介して真空弁１０の圧力室３７に大気を導入できる。そのため、確実に真空弁１０を閉弁作動させることができる。
【００９３】
さらに、本実施形態の第２アクチュエータ９５は、第２付勢スプリング１２８の付勢力を、調整機構１１０の締付部材１１７により調整できる構成としている。そのため、閉作動部材１２９を動作させる差圧ΔＰの設定値の微調整が可能となる。その結果、真空弁ユニットの設置場所の環境（スカム量）に応じて、吸引空気量を調整できる。そして、スカムが多い真空弁ユニットでは、吸引空気量を増やすことにより、残留スカムが硬化することによる排水トラブルを確実に防止できる。また、スカムが少ない真空弁ユニットでは、吸引空気量を減らすことにより、省エネ運転を実現できるとともに、他の真空弁ユニットの真空度低下を抑制できる。
【００９４】
なお、フロート９１を利用した第１アクチュエータ９０は、切換用弁体７０の開作動のみを行うものである。そのため、切換用弁体７０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９１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ＨＷＬ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９１は、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とすることができる。これにより、汚水の水面に浮遊するスカムがフロート９１に付着することを防止できる。そのため、フロート９１の上下動が妨げられて発生する動作不良を防止できる。
【００９５】
図１２（Ａ）は第２実施形態の真空弁装置のコントローラ５０を示す。このコントローラ５０は、第２アクチュエータ９５の第２受圧室１２４に、大気と連通する大気連通部１３１を設け、この大気連通部１３１の開口に、大気の取り入れ量を調節可能な吸気部材１３３を配設したものである。
【００９６】
具体的には、図１２（Ｂ）に示すように、第２アクチュエータ９５を構成する第２下側ケース９７には、ブラケット部６９の外側に位置するように、第２受圧室１２４内に連通する筒状の大気連通部１３１が設けられている。この大気連通部１３１の横には、筒状をなす吸気部材取付部１３２が設けられている。
【００９７】
吸気部材１３３は、円板状をなし、その中央には吸気部材取付部１３２に回転可能に装着する装着部１３４が設けられている。この装着部１３４の外周部には、大気連通部１３１の下端内周部に嵌合する嵌合部１３５が設けられている。本実施形態では、８個の嵌合部１３５が設けられ、１個の嵌合部１３５を除く７個の嵌合部１３５には、直径がそれぞれ異なる吸気孔１３６ａ〜１３６ｇが設けられている。具体的には、吸気孔１３６ａ〜１３６ｇの順番で、内径が徐々に小さくなるように構成している。そして、吸気孔１３６ａと吸気孔１３６ｇを設けた嵌合部１３５，１３５の間に位置する嵌合部１３５には、吸気孔を設けない（取入量「０」）構成としている。
【００９８】
この第２実施形態のコントローラ５０は、第２受圧室１２４内に微量の空気を取り込むことにより、真空度を低下させることができる。即ち、第１および第２検圧室２０，２４の差圧ΔＰを大きくすることができる。よって、第２付勢スプリング１２８が作動する設定を調整できる。よって、第２アクチュエータ９５による真空弁１０の閉作動を目標値に確実に設定できる。
【００９９】
なお、本発明の真空弁装置は、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、コントローラ５０は１個の切換用弁体７０を第１および第２アクチュエータ９０，９５で開閉作動させる構成としたが、第１および第２アクチュエータ９０，９５に、それぞれ切換用の弁体を有する切換機構を設ける構成としてもよい。
【０１０１】
また、前記実施形態では、第１および第２検圧室２０，２４を真空弁１０を構成する管体１１に形成したが、真空送水管５に下流側より通水可能な開口面積が大きい第１検圧室２０を設け、吸水管８に下流側より通水可能な開口面積が大きい第２検圧室２４を設けてもよい。また、第２検圧室２４は、必ずしも設けることなく、第２受圧室１２４は大気開放した状態としてもよい。
【０１０２】
さらに、前記実施形態では、第１検圧室２０には、排水の漏出を防止するために邪魔板２２Ａ．Ｂを設けたが、気体の通過は可能で、液体の通過は不可能な部材を配設する構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１…貯水枡 ５…真空送水管
８…吸水管 １０…真空弁
１８…弁座 １９…弁口
２０…第１検圧室 ２４…第２検圧室
２６…止水用弁体 ２７…止水弁駆動アクチュエータ
３５…第１ダイヤフラム ３６…基準圧室
３７…圧力室 ３８…第１ピストンカップ
４０…第１付勢スプリング ４１…開閉作動部材
５０…コントローラ ５１…切換弁機構
５２…ケーシング ５６…第１変圧室
５８…第２変圧室 ７０…切換用弁体
７８…弁パッキン ８２…シール部材
８３…貫通孔 ８５…トグル部材
９０…第１アクチュエータ ９１…フロート
９３…開作動部材 ９５…第２アクチュエータ
９６…切換用シリンダ １１０…調整機構
１１１…スライド部材 １１７…締付部材
１２２…第２ダイヤフラム １２３…第１受圧室
１２４…第２受圧室 １２５…第２ピストンカップ
１２８…第２付勢スプリング １２９…閉作動部材
１３０Ａ〜１３０Ｄ…空気チューブ １３１…大気連通部
１３３…吸気部材
【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。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。
【０００５】
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、弁体および弁座を含む弁本体と、弁体を開閉駆動する駆動部とを備えている。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。なお、駆動部は、２つの圧力室を備えている。そして、これら圧力室内の圧力差によって生じるピストンの押圧力と付勢スプリングの付勢力の釣り合いにより弁体が駆動する。
【０００６】
特許文献１に記載された真空弁装置のコントローラは、真空弁の開弁のみを行うメカニカル型の第１アクチュエータと、真空弁の閉弁のみを行うニューマチック型の第２アクチュエータとを備えている。第１アクチュエータは、フロートの昇降に連動して真空弁の圧力室内の気体圧力を切り換える三方弁構造である。第２アクチュエータは、真空送水管内の真空度の変化に連動して真空弁の圧力室内の気体圧力を切り換える二方弁構造である。
【０００７】
この真空弁装置は、貯水枡内に予め設定した第１水位まで汚水が溜まると、第１アクチュエータが真空弁を閉弁状態から開弁状態に切り換える。また、貯水枡内の汚水が吸水管の下端以下の第２水位になると、第２アクチュエータが真空弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える。その結果、特許文献１の真空弁装置は、水面に浮遊するスカムを汚水と一緒に排出できる。
【０００８】
一般に、真空式下水道システムでは、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。また、各真空弁ユニットは、真空ステーションからの距離や真空送水管の配管構造（抵抗）などによって、真空ステーションへの吸引力である真空送水管の真空度が異なる。例えば、真空ステーションに近い真空弁ユニットは、遠い真空弁ユニットと比較すると真空送水管内の真空度が高い。
【０００９】
特許文献１の第２アクチュエータは、真空送水管に接続した連通室と、大気に連通した大気圧室と、連通室内に配設したスプリングとを備えている。そして、貯水枡内の水位が前述の第２水位より高いときは、スプリングの付勢力が、連通室の負圧と大気圧室の大気圧の差圧によって生じるピストンの押圧力を下回っている。貯水枡内の水位が第２水位以下となると、空気の混入により真空送水管の真空度が低下して連通室の負圧が減少し、それによってスプリングの付勢力が連通室と大気圧室の差圧を上回る。その結果、スプリングの付勢力により二方弁構造の弁体の位置が真空弁を閉作動させる位置に切り換えられる。即ち、真空送水管の真空度（吸引力）とスプリングの付勢力とで、真空弁を閉作動させるタイミングが決定される。
【００１０】
高真空度（例えば−７０ｋＰａ）の真空送水管に接続された真空弁ユニットでは、貯水枡内の水位が第２水位に低下しても真空送水管の負圧の減少が不十分であるため、第２アクチュエータのスプリングの付勢力が小さいと、連通室と大気圧室の差圧を上回ることができない（真空弁を閉弁できない）。よって、高真空度の真空送水管に接続された真空弁ユニットでは、第２アクチュエータのスプリングの付勢力を大きく設定する必要がある。一方、低真空度（例えば−２５ｋＰａ）の真空送水管に接続された真空弁ユニットでは、第２アクチュエータのスプリングの付勢力が大きいと、貯水枡内の水位が第２水位に低下すると、連通室と大気圧室の差圧を直ぐに上回り、真空弁が閉弁してしまう。よって、低真空度の真空送水管に接続された真空弁ユニットでは、第２アクチュエータのスプリングの付勢力を小さく設定する必要がある。
【００１１】
よって、真空弁ユニットの第２アクチュエータは、真空弁を接続する真空送水管の実際の真空度に応じて、適した付勢力のスプリングを配設する必要がある。言い換えれば、特許文献１の第２アクチュエータは、全ての真空弁ユニットに共通のスプリングを使用することができないため、システム構築時の作業性が極めて悪い。
【００１２】
また、高真空度用の第２アクチュエータは、スプリングの付勢力が大きいため、閉作動させる圧力設定誤差も大きくなる。よって、目標の吸引空気量まで真空弁を開いておくことが極めて困難である。その結果、水面に浮遊するスカムを十分に排出できない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【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】
【００１４】
本発明は、真空送水管内の真空度に拘わらず確実に作動する真空弁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】
【００１５】
前記課題を解決するため、本発明の真空弁装置は、一端が貯水枡に開口した吸水管の他端と真空吸引される真空送水管との間に介設され、圧力室内が設定真空度以上になると弁座から弁体が離れて開弁されるとともに、前記圧力室内が設定真空度を下回ると前記弁座に前記弁体が着座して閉弁される真空弁と、前記貯水枡内の水位が前記吸水管の一端より高い予め設定した第１水位になると、前記真空弁の圧力室内が設定真空度以上になるように切り換える第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から空気と一緒に液体を吸引する第２水位になると、前記真空弁の圧力室内が設定真空度を下回るように切り換える第２アクチュエータと、を備えた真空弁装置において、前記真空弁の弁座の下流側に、前記真空送水管の開口面積より流体が通過可能な開口面積が大きい第１検圧室を設け、かつ、前記第２アクチュエータを、前記真空弁の第１検圧室に連通される第１受圧室とこの第１受圧室内より真空度が低い第２受圧室に区画し、前記貯水枡内の水位が第２水位になると、前記第１および第２受圧室の差圧によって前記真空弁の圧力室内が設定真空度を下回るように切り換える構成としている。
ここで、「第１受圧室内より真空度が低い第２受圧室」とは、第２受圧室内が大気開放された大気圧状態を含む。
【００１６】
この真空弁装置は、真空弁の弁座の下流側に真空送水管より開口面積が大きい第１検圧室を設けているため、排水状態では、この第１検圧室内の真空度を真空送水管内の真空度より低くすることができる。その結果、第２アクチュエータは、第１検圧室に連通した第１受圧室と第２受圧室の差圧を小さくすることができる。よって、真空送水管内の実際の真空度に拘わらず、共通した真空弁装置を設置することができる。また、第１および第２受圧室の差圧が小さいため、第２アクチュエータの設定誤差も小さくなるので、確実に目標吸引空気量まで真空吸引させることができる。
【００１７】
この真空弁装置では、前記真空弁の弁座の上流側に、この弁座内の弁口の開口面積より流体が通過可能な開口面積が大きい第２検圧室を設け、この第２検圧室に前記第２アクチュエータの第２受圧室を連通させることが好ましい。このようにすれば、第１および第２受圧室の差圧を更に小さくすることができる。よって、真空送水管内の真空度に拘わらず、確実に真空弁を閉作動させることができるとともに、目標吸引空気量まで真空吸引させることができる。
【００１８】
この場合、前記第２アクチュエータの第２受圧室に、大気と連通する大気連通部を設け、この大気連通部の開口に、大気の取入量を調節可能な吸気部材を配設することが好ましい。ここで、「大気の取入量を調節」とは、大気連通部を遮断した取入量「０」を含む。このようにすれば、第２受圧室の内圧を調整することができる。よって、第２アクチュエータによる真空弁の閉作動を目標値に確実に設定できる。
【００１９】
また、前記第１検圧室の下流側に連通される第１変圧室および前記真空弁の圧力室に連通される第２変圧室を形成したケーシングと、前記第１および第２変圧室を連通させる開位置および前記第１および第２変圧室の連通を遮断する閉位置の間を直動可能に前記ケーシング内に配設した切換用弁体と、この切換用弁体を開位置および閉位置に予め設定された保持力で保持する保持機構とを有する切換弁機構を設け、前記貯水枡内の水位が第１水位になると、前記第１アクチュエータによって前記切換弁機構の切換用弁体を閉位置から開位置へ前記保持機構の保持力に抗して移動させるとともに、前記貯水枡内の水位が第２水位になると、前記第２アクチュエータによって前記切換弁機構の切換用弁体を開位置から閉位置へ前記保持機構の保持力に抗して移動させることにより、前記第１および第２アクチュエータによって前記真空弁の圧力室内の真空度を切り換えることが好ましい。
【００２０】
この真空弁装置は、真空弁の圧力室を切換弁機構の第２変圧室だけに接続した構成である。また、切換弁機構の第１変圧室は、第１検圧室の下流側に接続されている。そして、第１および第２変圧室は、１つの切換用弁体に対する第１アクチュエータによる開作動と、第２アクチュエータによる閉作動とで、連通と遮断が切り換えられる。しかも、切換用弁体は、保持機構の保持力で開位置および閉位置に保持される。そのため、切換用弁体が閉位置で、真空弁の弁体が閉位置にあれば、切換用弁体が開位置に移動しない限り、真空弁の圧力室内が設定真空度以上になることはない。また、切換用弁体が開位置で、真空弁の弁体が開位置にあれば、切換用弁体が閉位置に移動しない限り、真空弁の圧力室内が設定真空度を下回ることはない。よって、確実に真空弁を開閉作動させることができる。
【００２１】
この場合、前記切換弁機構のケーシングの第２変圧室は、大気と連通する貫通孔を有するシール部材を備え、前記切換用弁体は、開位置に移動した状態で前記シール部材の貫通孔を閉塞して前記第２変圧室を大気と遮断し、閉位置に移動した状態で前記シール部材の貫通孔を開放して前記第２変圧室を大気と連通させることが好ましい。このようにすれば、第２アクチュエータにより切換用弁体を閉位置に移動させると、第２変圧室を介して真空弁の圧力室に大気を導入できる。そのため、確実に真空弁を閉弁作動させることができる。
【００２２】
また、前記第２アクチュエータは、前記第１受圧室内に配設した切換用ピストンカップと、前記第１および第２受圧室内の差圧による前記切換用ピストンカップの押圧力が付勢力を上回ると収縮する一方、差圧による前記切換用ピストンカップの押圧力が付勢力以下になると伸張する付勢スプリングとを有し、前記切換用ピストンカップに、前記付勢スプリングの付勢力によって前記切換用弁体を開位置から閉位置に移動させる閉作動部材を連結することが好ましい。
この場合、前記第２アクチュエータに、前記付勢スプリングの付勢力を調整する調整機構を設けることが好ましい。
このようにすれば、閉作動部材を動作させる設定値を微調整できる。その結果、真空弁ユニットの設置場所の環境（スカム量）に応じて、吸引空気量を調整できる。そして、スカムが多い真空弁ユニットでは、吸引空気量を増やすことにより、残留スカムが硬化することによる排水トラブルを確実に防止できる。また、スカムが少ない真空弁ユニットでは、吸引空気量を減らすことにより、省エネ運転を実現できるとともに、他の真空弁ユニットの真空度低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の真空弁装置では、真空弁の弁座の下流側に、真空送水管内の真空度より低い真空度となる第１検圧室を設け、この第１検圧室に第２アクチュエータの第１受圧室を連通させているため、第１および第２受圧室の差圧を小さくすることができる。しかも、真空弁の弁座の上流側に更に真空度が低い第２検圧室を設け、この第２検圧室に第２アクチュエータの第２受圧室を連通させているため、第１および第２受圧室の差圧を更に小さくすることができる。よって、真空送水管の実際の真空度に拘わらず、共通した真空弁装置を設置することができる。また、第１および第２受圧室の差圧が小さいため、確実に作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の真空弁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実施形態の真空弁装置の概念図である。
【図３】真空弁装置の真空弁の構成を示す断面図である。
【図４】図３の要部拡大断面図である。
【図５】コントローラの上方斜視図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は真空弁装置のコントローラの構成を示す断面図である。
【図７】（Ａ）は切換弁機構のケーシングおよび保持機構を示す斜視図、（Ｂ）はケーシングの断面図、（Ｃ）は保持機構の斜視図である。
【図８】切換用弁体を示す分解斜視図である。
【図９】第２アクチュエータを示す分解斜視図である。
【図１０Ａ】真空弁装置の非作動状態を示す概略図である。
【図１０Ｂ】切換用弁体が第１アクチュエータにより開作動した状態を示す概略図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｂにより真空弁の弁体が開作動した状態を示す概略図である。
【図１０Ｄ】排水により空気が混入して真空度が低下した状態を示す概略図である。
【図１０Ｅ】切換用弁体が第２アクチュエータにより閉作動した状態を示す概略図である。
【図１０Ｆ】図１０Ｅにより真空弁の弁体が閉作動した状態を示す概略図である。
【図１１】真空度が異なる真空送水管に接続した場合の排水時の第１検圧室と第２検圧室の差圧の変移を示すグラフである。
【図１２】（Ａ）は第２実施形態の真空弁装置のコントローラの構成を示す断面図、（Ｂ）はコントローラの第２アクチュエータの下側ケースを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２６】
図１は、本発明の真空弁装置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の真空弁ユニットを示す。真空式下水道システムは、宅内下水設備と真空ステーションとの間に、真空弁ユニットが配設されている。真空弁ユニットは、汚水を一時的に貯留する貯水枡１を有し、この貯水枡１に本発明の真空弁装置を配設し、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集水タンクに排水する。
【００２７】
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（-25〜-70ｋＰａ）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より更に上方に位置するように、大気開放した空気取入管６が接続されている。
【００２８】
貯水枡１内には、仕切弁７、吸水管８および真空弁装置が収容されている。真空送水管５には、仕切弁７が介設されるとともに、真空弁装置の真空弁１０を介して吸水管８が接続されている。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弁され、真空送水管５を介して真空弁１０と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弁され、真空送水管５を介して真空弁１０と真空ステーションと連通させる。吸水管８は、一端の開口が汚水溜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。
【００２９】
本発明の真空弁装置は、真空弁１０と、この真空弁１０を開閉させるコントローラ５０とを備えている。コントローラ５０は、図２に示すように、フロート９１を用いた開弁専用メカニカル型の第１アクチュエータ９０と、差圧（圧力差）による閉弁専用ニューマチック型の第２アクチュエータ９５とを備えている。そして、本発明では、真空弁１０に第１および第２検圧室２０，２４を設け、これらの内部圧力（真空度）を第２アクチュエータ９５で受け、その差圧ΔＰで真空弁１０を閉弁させる構成としている。
【００３０】
真空弁１０は、図３に示すように、仕切弁７と吸水管８との間に介設される管体１１と、この管体１１内に配設する止水用弁体２６と、この止水用弁体２６を開閉駆動させる止水弁駆動アクチュエータ２７とを備えている。そして、管体１１に形成した弁座１８の下流側に第１検圧室２０を設けるとともに、弁座１８の上流側に第２検圧室２４を設けたものである。
【００３１】
管体１１は、直管状をなす吸水部１２と吐出部１４とを備えている。吸水部１２は、ベント管１３を介して吸水管８が接続されるもので、その内径はＤ１である。吐出部１４は、開口端に継手部材１５が配設され、この継手部材１５を介して真空送水管５に接続されるものである。この吐出部１４は、内径が吸水部１２より大きいＤ２である（Ｄ１＜Ｄ２）。吐出部１４は、軸芯が吸水部１２の軸芯と平行に位置し、図４に示すように、下側頂部が吸水部１２と接する位置関係である。継手部材１５には、吸水部１２と略同一内径Ｄ１の真空送水管接続部１６が設けられている。
【００３２】
また、管体１１には、図３に示すように、止水用弁体２６を移動可能に配設する弁体配設部１７が設けられている。この弁体配設部１７は、吸水部１２と吐出部１４との間に鋭角に交差するように分岐して設けられている。具体的には、弁体配設部１７は、吸水部１２の側に対して鋭角に位置し、吐出部１４の側に鈍角に位置するように設けられている。弁体配設部１７の交差部位には、管体１１の内壁から弁座１８を突設することにより、その内部に円形状をなす弁口１９が設けられている。この弁口１９は、弁体配設部１７の軸芯に対して直交方向に広がるとともに、その中心が弁体配設部１７の軸芯と一致する。また、弁口１９の内径は、吸水部１２と略同一内径のＤ１である。
【００３３】
この管体１１には、弁座１８の下流側に吐出部１４の内部空間からなる第１検圧室２０が形成され、弁座１８の上流側に弁体配設部１７の内部空間からなる第２検圧室２４が形成されている。第１検圧室２０は、流体が通過可能な開口面積が、下流側の真空送水管接続部１６（真空送水管５）の開口面積より大きい。この第１検圧室２０の上側頂部には、後述する第２アクチュエータ９５の第１受圧室１２３に接続するための第１受圧室接続部２１が設けられている。また、第１検圧室２０の上部には、第１受圧室接続部２１へ排水が浸入することを防止する一対の邪魔板２２Ａ，２２Ｂが設けられている。これら邪魔板２２Ａ，２２Ｂには、気体の通過を可能とする通気孔２３ａ，２３ｂがそれぞれ設けられている。第２検圧室２４の上側頂部には、第２アクチュエータ９５の第２受圧室１２４に接続するための第２受圧室接続部２５が設けられている。この第２検圧室２４は、流体が通過可能な開口面積が、下流側の弁口１９の開口面積より大きい。
【００３４】
このように構成した管体１１は、弁口１９および真空送水管接続部１６にて、流体が通過可能な開口面積が絞られている。その結果、管体１１を通した排水時には、弁口１９を通過する際に減圧され、真空送水管接続部１６を通過する際に更に減圧される。その結果、真空度は、弁口１９の上流側の第２検圧室２４より、弁口１９の下流側の第１検圧室２０の方が高くなる。さらに、真空送水管接続部１６の上流側の第１検圧室２０より、真空送水管接続部１６の下流側の真空送水管５の方が高くなる。
【００３５】
止水用弁体２６は、止水弁駆動アクチュエータ２７により弁体配設部１７の軸芯に沿って進退移動可能に配設されている。真空弁１０の開閉は、止水用弁体２６により切り換えられる。止水弁駆動アクチュエータ２７により止水用弁体２６が進出されると、止水用弁体２６が弁座１８に着座して弁口１９を閉塞し、真空弁１０は閉状態となる。真空弁１０の閉弁により吸水部１２と吐出部１４の連通が遮断される。真空弁１０の閉弁時には、吸水部１２および弁体配設部１７が吸水管８を介して大気圧（大気開放）状態となり、吐出部１４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負圧状態となる。一方、止水弁駆動アクチュエータ２７により止水用弁体２６が後退されると、止水用弁体２６が弁座１８から離れて弁口１９を開放し、真空弁１０が開状態となる。真空弁１０の開弁により吸水部１２と吐出部１４が連通される。真空弁１０の開弁時には、吸水管８、吸水部１２、弁体配設部１７および吐出部１４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負圧状態となる。
【００３６】
止水弁駆動アクチュエータ２７は、内部を圧力室３７と基準圧室３６に区画した止水用シリンダ２８に、止水用弁体２６を開閉作動させるための開閉作動部材４１を配設したものである。止水用シリンダ２８は、第１下側ケース２９、第１上側ケース３２、第１ダイヤフラム３５、第１ピストンカップ３８、第１付勢スプリング４０を備えている。
【００３７】
第１下側ケース２９は、管体１１の弁体配設部１７の上端開口に密閉状態で取り付けられる上端開口の筒状部材からなる。この第１下側ケース２９の下側閉塞部は、弁体配設部１７内に向けて突出する円錐筒状をなす。そして、弁体配設部１７の軸芯に位置するように、開閉作動部材４１を挿通する第１挿通部材３０が配設されている。また、第１下側ケース２９の外周部には、大気と連通させるための通気孔３１が設けられている。
【００３８】
第１上側ケース３２は、第１下側ケース２９の上端開口に密閉状態で取り付けられる下端開口の筒状部材からなる。この第１上側ケース３２の上側閉塞部には、コントローラ５０の切換弁機構５１の第２変圧室５８に接続される第２変圧室接続部３３が設けられている。また、第１上側ケース３２の上側閉塞部には、第１ピストンカップ３８の上向きの移動を停止するとともに、第１付勢スプリング４０の上部を位置決めする位置決め筒部３４が設けられている。
【００３９】
第１ダイヤフラム３５は、止水用シリンダ２８の内部を、弁体配設部１７の側に位置する基準圧室３６と、離間した上側に位置する圧力室３７とに区画する可撓性材料からなるものである。この第１ダイヤフラム３５は、第１下側ケース２９および第１上側ケース３２の間に外周部を挟み込んだ状態で、一体的に組み付けられている。なお、本実施形態の基準圧室３６内の基準圧は、第１下側ケース２９に形成した通気孔３１により大気圧とされている。
【００４０】
第１ピストンカップ３８は、内径が位置決め筒部３４の外径より大きい上端開口の受皿形状をなす。この第１ピストンカップ３８は、止水用シリンダ２８の圧力室３７内に位置するように、下側の底が第１ダイヤフラム３５に固着して配設されている。具体的には、第１ダイヤフラム３５の基準圧室３６の側に板状をなす第１挟込部材３９を配置することにより、この第１挟込部材３９と第１ピストンカップ３８とで第１ダイヤフラム３５を挟み込んで装着している。
【００４１】
第１付勢スプリング４０は、第１上側ケース３２の上側閉塞部と第１ピストンカップ３８との間に配設されている。この第１付勢スプリング４０は、第１ピストンカップ３８および開閉作動部材４１を介して止水用弁体２６を閉位置へ向けて付勢する。また、第１付勢スプリング４０は、圧力室３７内の圧力が大気圧より低い設定真空度Ｐｓ以上になると、この圧力室３７内の真空度（負圧）および基準圧室３６内の大気圧との差圧により生じる第１ピストンカップ３８の押圧力との力の釣り合いにより収縮する。具体的には、第１付勢スプリング４０は、圧力室３７内の真空度がＰｓになると、基準圧室３６の大気圧との差圧による押圧力を下回り、第１ピストンカップ３８の移動（後退）による押圧力（真空吸引力）で徐々に収縮し始める。そして、圧力室３７内の真空度が設定真空度Ｐｓより高いＰｓ’（Ｐｓ＜Ｐｓ’）になると、完全に収縮した状態をなす。一方、圧力室３７内が設定真空度Ｐｓ’を下回ると、基準圧室３６の大気圧との差圧による押圧力を上回り、第１ピストンカップ３８の後退方向へ向けた押圧力に抗して徐々に伸張する。そして、圧力室３７内が設定真空度Ｐｓを下回ると、完全に伸張した状態をなす。
【００４２】
開閉作動部材４１は、第１ピストンカップ３８の底中心に連結したロッドからなる。この開閉作動部材４１は、第１下側ケース２９の第１挿通部材３０を挿通し、弁体配設部１７の軸芯に沿って延びる。そして、その先端には、止水用弁体２６が連結されている。なお、開閉作動部材４１は、第１ピストンカップ３８に連結した状態で一体的に設け、止水用弁体２６に連結してもよく、止水用弁体２６に一体的に設け、第１ピストンカップ３８に一体的に連結してもよい。
【００４３】
次に、真空弁１０を開閉制御するコントローラ５０の概略構成について説明する。
【００４４】
図２に示すように、コントローラ５０は、三方弁構造の切換弁機構５１を備えている。この切換弁機構５１は、フロート９１の昇降に連動する第１アクチュエータ９０により開作動される。そして、切換弁機構５１が開位置に作動されると、真空送水管５と真空弁１０の圧力室３７を連通させ、真空弁１０を開弁させる。また、切換弁機構５１は、第１および第２検圧室２０，２４内の差圧ΔＰにより動作する第２アクチュエータ９５により閉作動される。そして、切換弁機構５１が閉位置に作動されると、真空送水管５と真空弁１０の圧力室３７との連通を遮断するとともに、この圧力室３７を大気開放する。これにより、圧力室３７を設定真空度Ｐｓより下回らせ、真空弁１０を閉弁させる。
【００４５】
具体的には、コントローラ５０は、図５および図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、１つの切換用弁体７０を有する切換弁機構５１と、切換用弁体７０を開作動させるための第１アクチュエータ９０と、切換用弁体７０を閉作動させるための第２アクチュエータ９５とを備えている。そして、第１および第２アクチュエータ９０，９５によって切換用弁体７０を切り換えることにより、真空弁１０の圧力室３７内の真空度を切り換えて、真空弁１０を開閉作動させるものである。
【００４６】
切換弁機構５１は、ケーシング５２と、このケーシング５２の内部に直動可能に配設した切換用弁体７０と、この切換用弁体７０を開位置および閉位置で保持する保持機構とを備えている。
【００４７】
図５および図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、ケーシング５２は、下部の真空弁接続部５５と、上部のアクチュエータ連結部６１を備えている。このケーシング５２には、固定用アーム部５３が設けられている。この固定用アーム部５３はホルダ５４（図６（Ａ），（Ｂ）参照）に連結され、このホルダ５４を介して貯水枡１内の所定部位に固定される。
【００４８】
真空弁接続部５５は、第１検圧室２０の下流側の真空送水管５に連通される第１変圧室５６と、真空弁１０の圧力室３７に連通される第２変圧室５８とが形成されている。第１変圧室５６は下端に位置するもので、その外周部には真空送水管接続部５７が径方向外向きに突設されている。第２変圧室５８は第１変圧室５６の軸方向に沿った上部に位置し、この第１変圧室５６より内径が大きいものである。この第２変圧室５８には、外周部に圧力室接続部５９が径方向外向きに突設されている。これら変圧室５６，５８の間には、切換用弁体７０が圧接される被圧接部６０が設けられている。この被圧接部６０は、内径が上向きに漸次大きくなる逆円錐筒形状をなす。
【００４９】
アクチュエータ連結部６１は、真空弁接続部５５の上部である第２変圧室５８より大きな内径で上向きに延びる円筒状をなす。真空弁接続部５５とアクチュエータ連結部６１との境界部分には、シール用の圧接段部６２が形成されている。この圧接段部６２の上方には、アクチュエータ連結部６１の内部空間と連通するように切り欠いたスリット状の挿通穴６３，６３が設けられている。この挿通穴６３の上方には、保持機構を構成するトグル部材８５の配設部６４が設けられている。このトグル部材配設部６４は、アクチュエータ連結部６１の内部空間と連通するように、挿通穴６３，６３に対して平行に延びる一対の弾性保持部挿通溝６５，６５と、これらの間に位置するように固定用アーム部５３に対して逆向きに突設した係止片６６とを備えている。また、アクチュエータ連結部６１には、横方向に隣接する固定用アーム部５３，５３間に位置するように、軸方向に沿って上下に延び、内部空間に連通する挿通溝６７が設けられている。さらに、アクチュエータ連結部６１には、上端から弾性保持部挿通溝６５にかけて延びるガイド溝６８が設けられている。また、アクチュエータ連結部６１の上端には、第２アクチュエータ９５を連結する平面視長円形状をなすブラケット部６９が設けられている。このブラケット部６９には、長径側外周部に位置するように連結孔が設けられている。
【００５０】
切換用弁体７０は、弁ロッド７１と、弁パッキン７８と、ガイド部材８１と、シール部材８２と、補強部材８４Ａ，８４Ｂとを備えている。この切換用弁体７０は、第１アクチュエータ９０により弁ロッド７１が上方に直動されることにより、弁パッキン７８がケーシング５２の第１および第２変圧室５６，５８を連通させる開位置（図１０Ｂ参照）に移動される。また、第２アクチュエータ９５により弁ロッド７１が下方に直動されることにより、弁パッキン７８が被圧接部６０に圧接され、ケーシング５２の第１および第２変圧室５６，５８の連通を遮断する閉位置（図１０Ｅ参照）に移動される。
【００５１】
弁ロッド７１は、真空弁接続部５５内からアクチュエータ連結部６１内にかけて延びるものである。図８に示すように、弁ロッド７１の下端には、弁パッキン７８を取り付けるパッキン取付部７２が設けられている。このパッキン取付部７２の上方には、ガイド部材８１の上端を位置決めする拡径したストッパ部７３が設けられている。このストッパ部７３の上部には、円錐形状をなすように突出した圧接部７４が設けられている。この圧接部７４の上方には、平面視矩形状をなし、側面視で菱形形状をなす板状の膨出部７５が設けられている。この膨出部７５の上方には、径方向外向きに突出する受動フランジ部７６が設けられている。この受動フランジ部７６の外周部には、アクチュエータ連結部６１のガイド溝６８に係合されることにより、アクチュエータ連結部６１内で切換用弁体７０を回転不可能に規制するガイド片７７が突設されている。
【００５２】
弁パッキン７８には、真空弁接続部５５の被圧接部６０に圧接される軟質なシール部７９の一部に、他の部分より剛性が高い高剛性部を形成するために補強リブ部８０が設けられている。この補強リブ部８０は、切換用弁体７０の移動方向から見て、円筒状をなす基部からシール部７９の外周縁にかけて傾斜して延びるように設けられている。即ち、本実施形態のシール部７９は、肉厚が一様にならないように形成されている。そして、被圧接部６０から離間される際には、補強リブ部８０からなる高剛性部から離間し、薄肉シール部７９の裂傷を抑制する構成としている。
【００５３】
ガイド部材８１は、上端が弁ロッド７１のストッパ部７３の下端に位置決めされ、下端が弁パッキン７８の上端に位置決めされる筒状のものである。
【００５４】
シール部材８２は、圧接段部６２に上方から圧接されるもので、弁ロッド７１に対して軸方向に沿って移動可能に装着されている。このシール部材８２は、切換用弁体７０の移動により、挿通溝６７によって大気開放されたアクチュエータ連結部６１と第２変圧室５８とを、連通した開放状態および連通を遮断した閉塞状態に切り換えるものである。このシール部材８２は、弁ロッド７１の装着部位の直径より大径の貫通孔８３を備えている。この貫通孔８３は、切換用弁体７０が開位置に移動されると、圧接部７４により閉塞される。これにより、真空弁接続部５５の第２変圧室５８は、アクチュエータ連結部６１内との連通が遮断される。また、貫通孔８３は、切換用弁体７０が閉位置に移動されると、圧接部７４の離間により開放される。これにより、真空弁接続部５５の第２変圧室５８は、アクチュエータ連結部６１内と連通した大気開放状態とされる。
【００５５】
補強部材８４Ａ，８４Ｂは、シール部材８２の上下に配設される。これら補強部材８４Ａ，８４Ｂは、貫通孔８３より大きな貫通孔を有する円環状をなす。上側の補強部材８４Ａは、上面がトグル部材８５の係止部８９に係止されることにより、シール部材８２を圧接段部６２に圧接状態で移動不可能に配置する。
【００５６】
保持機構は、アクチュエータ連結部６１のトグル部材配設部６４に外嵌するように配設する樹脂製のトグル部材８５からなる。このトグル部材８５は、図７（Ａ），（Ｃ）に示すように、平面視円弧状をなすように湾曲され、アクチュエータ連結部６１の外面に配置されるベース板部８６を備えている。このベース板部８６には、アクチュエータ連結部６１の係止片６６が貫通して係止される係止孔８７が設けられている。
【００５７】
また、トグル部材８５には、アクチュエータ連結部６１の弾性保持部挿通溝６５に嵌り、アクチュエータ連結部６１の内部空間に突出する一対の弾性保持部８８，８８が設けられている。この弾性保持部８８は、アクチュエータ連結部６１内に位置する切換用弁体７０の膨出部７５の傾斜面に線接触することにより、この切換用弁体７０を開位置または閉位置に保持する。さらに、トグル部材８５には、ベース板部８６の下端にアクチュエータ連結部６１の挿通穴６３，６３に挿通され、シール部材８２の上端を位置決めする一対の係止部８９，８９が設けられている。
【００５８】
第１アクチュエータ９０は、図１に示すように、貯水枡１内に予め設定した第１水位ＨＷＬまで汚水が貯められると、切換用弁体７０をトグル部材８５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。この第１アクチュエータ９０は、貯水枡１内の水位に応じて昇降するフロート９１と、このフロート９１の昇降に連動して切換用弁体７０の直動方向に沿って移動する開作動部材９３とを備えている。
【００５９】
フロート９１の浮力Ｆｂは、トグル部材８５の保持力Ｆｓより大きい（Ｆｓ＜Ｆｂ）。このフロート９１には、開作動部材９３に連結するための連結ロッド９２が一体的に設けられている。この連結ロッド９２は、貯水枡１内に予め設定した第１水位ＨＷＬまで汚水が溜まった状態で、開作動部材９３を介して切換用弁体７０を開作動可能な全長に設定されている。また、切換用弁体７０の開作動に必要なストロークＳ１と、フロート９１が汚水に浸かる深さＳ２とを加算した距離は、切換用弁体７０を開閉作動させる第１水位ＨＷＬおよび第２水位ＬＷＬ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ＬＷＬまで低下している状態では、フロート９１が汚水の水面より上方に位置し、着水しないように構成している。
【００６０】
開作動部材９３は、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、連結ロッド９２の上端に連結され、切換用弁体７０の直動方向であるケーシング５２の軸方向に沿って延びるように、固定用アーム部５３に連結したホルダ５４により、移動可能かつ離脱不可能に装着されている。この開作動部材９３には、ケーシング５２の挿通溝６７を挿通してアクチュエータ連結部６１内に突出し、切換用弁体７０の受動フランジ部７６の下部に位置する作動部９４が設けられている。
【００６１】
第２アクチュエータ９５は、貯水枡１内の汚水が、吸水管８の下端から空気と一緒に吸引する第２水位ＬＷＬまで排水されると、切換用弁体７０をトグル部材８５の保持力に抗して開位置から閉位置に移動させるものである。この第２アクチュエータ９５は、図６（Ａ），（Ｂ）および図９に示すように、内部を第１受圧室１２３と第２受圧室１２４に区画した切換用シリンダ９６に、切換用弁体７０を閉作動させるための閉作動部材１２９を配設したものである。切換用シリンダ９６は、第２下側ケース９７、第２上側ケース１０１、第２ダイヤフラム１２２、第２ピストンカップ１２５および第２付勢スプリング１２８を備えている。そして、この第２アクチュエータ９５には、第２付勢スプリング１２８による付勢力を調整するための調整機構１１０が更に設けられている。
【００６２】
第２下側ケース９７は、アクチュエータ連結部６１のブラケット部６９の上端を覆う略円板状の板体からなる。この第２下側ケース９７には、第２上側ケース１０１に密閉状態で組み付けるための連結孔を有するブラケット部９８が設けられている。なお、このブラケット部９８の連結孔のうち、径方向に対向する一対の連結孔は、アクチュエータ連結部６１のブラケット部６９の連結孔と一致する。また、第２下側ケース９７の中心には、閉作動部材１２９を挿通する孔が設けられ、その上側に第２挿通部材９９が配設されている。さらに、第２下側ケース９７には、アクチュエータ連結部６１の平面視長円形状をなすブラケット部６９の外側に位置するように、略Ｌ字形状をなすように突出する第２検圧室接続部１００が設けられている。
【００６３】
第２上側ケース１０１は、第２下側ケース９７の上方を覆う下端開口の円筒状部材からなる。この第２上側ケース１０１の下端縁には、連結するための連結孔を有するブラケット部１０２が設けられている。また、第２上側ケース１０１の上側閉塞部には、中心に調整機構取付部１０３が設けられている。この調整機構取付部１０３は、第２上側ケース１０１の上側閉塞部に設けた孔から筒状をなすように下（内）向きに突出するスライド部材取付部１０４を備えている。このスライド部材取付部１０４には、周方向に所定間隔をもってガイド溝１０５が設けられている。なお、このスライド部材取付部１０４の下端は、第２ピストンカップ１２５の上向きの移動を停止するストッパの役割もなす。また、調整機構取付部１０３は、第２上側ケース１０１の孔より筒状をなすように上向きに突出する締付部材取付部１０６を備えている。この締付部材取付部１０６には、内周面にシール段部１０７が設けられている。また、締付部材取付部１０６の上端には、締付部材１１７の離脱を防止するための係止突部１０８が設けられている。さらに、第２上側ケース１０１の上側閉塞部には、調整機構取付部１０３の外周部に位置するように、略Ｌ字形状をなすように突出する第１検圧室接続部１０９が設けられている。
【００６４】
調整機構１１０は、第２上側ケース１０１内に移動可能に配設されるスライド部材１１１と、第２上側ケース１０１の外側に露出するように回転可能に装着される締付部材１１７とを備えている。
【００６５】
スライド部材１１１は、スライド部材取付部１０４の外側に位置される大径筒部１１２と、スライド部材取付部１０４の内側に位置される小径筒部１１３とを備え、これらをガイド溝１０５と等間隔で設けた連結板部１１４によって一体に形成したものである。このスライド部材１１１は、連結板部１１４がスライド部材取付部１０４のガイド溝１０５に挿通されることにより、軸を中心とした周方向の回転が防止されるとともに、過剰な上向きに移動が停止される。大径筒部１１２の上端には、第２付勢スプリング１２８の上端を位置決めする位置決めフランジ１１５が、径方向外向きに突出するように設けられている。小径筒部１１３の内面には、螺旋状をなすようにネジ溝部１１６が設けられている。
【００６６】
締付部材１１７は、締付部材取付部１０６の外側から内部に挿入される有底筒状のものである。この締付部材１１７の外周部には、ネジ溝部１１６に螺合するネジ部１１８が下端から上向きに延びるように設けられている。また、ネジ部１１８の上部にはシールフランジ部１１９が設けられている。このシールフランジ部１１９は、締付部材取付部１０６のシール段部１０７に当接することにより、大気の侵入を防止するとともに、締付部材１１７の軸方向の移動を阻止する。さらに、締付部材１１７の上端には、径方向に対向するように一対の操作部１２０が設けられている。この操作部１２０には、略Ｕ字形状の溝を設けることにより、その内部に弾性片１２１を設け、その外面に係止突部１０８に係止する係止爪部（図示せず）が設けられている。
【００６７】
第２ダイヤフラム１２２は、切換用シリンダ９６の内部を、第２上側ケース１０１の側に位置する第１受圧室１２３と、第２下側ケース９７の側に位置する第２受圧室１２４とに区画する可撓性材料からなるものである。この第２ダイヤフラム１２２は、第２下側ケース９７および第２上側ケース１０１の間に外周部を挟み込んだ状態で、一体的に組み付けられている。第１受圧室１２３は第１検圧室２０に連通され、第２受圧室１２４は第１受圧室１２３より真空度が低くなる第２検圧室２４に連通される。
【００６８】
第２ピストンカップ１２５は、内径がスライド部材１１１の外径より大きい上端開口の受皿形状をなす。この第２ピストンカップ１２５は、切換用シリンダ９６の第１受圧室１２３内に位置するように、第２ダイヤフラム１２２に固着して配設されている。この第２ピストンカップ１２５は、第２受圧室１２４の側に板状をなす第２挟込部材１２６を配置することにより、この第２挟込部材１２６とで第２ダイヤフラム１２２を挟み込んで装着している。なお、図中符号１２７は、第２ピストンカップ１２５内が区画されることを防止するための通気溝である。
【００６９】
第２付勢スプリング１２８は、スライド部材１１１と第２ピストンカップ１２５との間に配設されている。この第２付勢スプリング１２８は、第２ピストンカップ１２５および閉作動部材１２９を介して切換用弁体７０を閉位置へ向けて付勢する。また、第２付勢スプリング１２８は、第１および第２受圧室１２３，１２４内の真空度が差圧ΔＰになると、第２ピストンカップ１２５を介して収縮する付勢力のものを採用している。即ち、第１受圧室１２３内は、第１検圧室２０との接続により上向きの吸引力（Ｐ１）が作用し、第２受圧室１２４内は、第２検圧室２４との接続により下向きの吸引力（Ｐ２）が作用する（Ｐ１＞Ｐ２）。これにより、これらの間に位置する第２ピストンカップ１２５には、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰに相当する上向きの押圧力（Ｆ１）が生じる。そのため、第２付勢スプリング１２８は、差圧ΔＰによって生じる第２ピストンカップ１２５の押圧力（Ｆ１）がスプリング付勢力（Ｆ２）を上回る（Ｆ１＞Ｆ２）と、収縮した状態をなす。一方、差圧ΔＰによる第２ピストンカップ１２５の押圧力（Ｆ１）がスプリング付勢力（Ｆ２）以下（Ｆ１≦Ｆ２）になると、伸張した状態をなす。
【００７０】
なお、第２付勢スプリング１２８の付勢力、即ち、切換用弁体７０を閉位置に移動させる力Ｆｃは、フロート９１の浮力Ｆｂより大きく設定している（Ｆｓ＜Ｆｂ＜Ｆｃ）。これにより、切換用弁体７０に対して、第１アクチュエータ９０による開作動と第２アクチュエータ９５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９５による閉作動が実行されるように構成している。その結果、真空弁１０が開状態と閉状態とが繰り返されるチャタリングの発生を防止できる。そして、本実施形態の第２付勢スプリング１２８は、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰが、約５ｋＰａになると伸長する付勢力に設定している。
【００７１】
閉作動部材１２９は、第２挟込部材１２６および第２ピストンカップ１２５の底中心を貫通させて連結したロッドからなる。この閉作動部材１２９は、第２下側ケース９７の第２挿通部材９９を挿通し、アクチュエータ連結部６１の軸芯に沿って延びることにより、切換用弁体７０の弁ロッド７１に一致し、この切換用弁体７０の直動方向に沿って直動する。この閉作動部材１２９は、第２ピストンカップ１２５が図１０Ｅに示す限界位置まで進出した状態で、膨出部７５がトグル部材８５の弾性保持部８８より下方に位置するまで下降できる全長に設定されている。なお、この第２アクチュエータ９５の閉作動部材１２９は、第２ピストンカップ１２５に連結した状態で一体的に設けてもよい。
【００７２】
この真空弁装置を真空式下水道システムに適用する場合、仕切弁７を閉じた状態で貯水枡１内に位置する真空送水管５に真空弁１０の管体１１を接続する。また、ホルダ５４を介して貯水枡１内にコントローラ５０を固定する。この際、第１水位ＨＷＬで切換用弁体７０が開作動し、第２水位ＬＷＬでフロート９１が水面から離間するように連結ロッド９２を調節する。
【００７３】
そして、コントローラ５０の真空送水管接続部５７と、第１検圧室２０の下流側に位置する真空送水管５とを、接続配管である空気チューブ１３０Ａによって接続する。また、コントローラ５０の圧力室接続部５９と、真空弁１０の第２変圧室接続部３３とを、空気チューブ１３０Ｂによって接続する。さらに、コントローラ５０の第１検圧室接続部１０９と、真空弁１０の第１受圧室接続部２１とを、空気チューブ１３０Ｃによって接続する。そして、コントローラ５０の第２検圧室接続部１００と、真空弁１０の第２受圧室接続部２５とを、空気チューブ１３０Ｄによって接続する。
【００７４】
次に、本発明の真空弁装置を適用した真空式下水道システムの動作を、図１０Ａ〜図１０Ｆを参照して説明する。なお、これらの図には、吸水管８の下端から真空送水管５に至る排水経路において、真空度の高低状態を薄墨の濃淡で表すとともに、右側上部にグラフで表している。
【００７５】
図１０Ａに示すように、貯水枡１の内部の汚水が吸水管８の下側近傍までしか溜められていない状態では、コントローラ５０の切換用弁体７０が閉位置に移動され、この状態がトグル部材８５の弾性保持部８８の保持力で保持されている。
【００７６】
この状態では、真空弁１０の第１検圧室２０は真空送水管５の吸引力である高真空度（設定真空度Ｐｓ以上）の状態をなし、真空弁１０の第２検圧室２４を含む吸水部１２は大気圧状態をなす。そのため、コントローラ５０は、切換弁機構５１の第１変圧室５６が設定真空度Ｐｓ以上の状態をなす。また、第２アクチュエータ９５は、第１受圧室１２３が高真空度（Ｐｓ）の状態をなし、第２受圧室１２４が大気圧状態をなす。その結果、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰによる押圧力は、第２付勢スプリング１２８の付勢力より強く、閉作動部材１２９が第２ピストンカップ１２５を介して後退した非作動状態をなす。また、コントローラ５０の切換弁機構５１は、切換用弁体７０が閉位置に維持し、第２変圧室５８が貫通孔８３および挿通溝６７を通して大気開放状態をなす。そのため、第２変圧室５８に連通した真空弁１０の圧力室３７も大気開放状態となる。その結果、真空弁１０は、基準圧室３６と圧力室３７の差圧による押圧力より、第１付勢スプリング４０の付勢力が上回り、力の釣り合いの関係によって閉弁状態を維持する。
【００７７】
貯水枡１内に汚水が溜まり、フロート９１が着水して第１水位ＨＷＬまで上昇すると、図１０Ｂに示すように、開作動部材９３が上向きに移動される。その結果、切換用弁体７０がトグル部材８５の弾性保持部８８の保持力に抗して開位置まで上向きに移動し、この開位置をトグル部材８５の弾性保持部８８の保持力で保持する。これにより、コントローラ５０の第１変圧室５６と第２変圧室５８とが連通し、切換用弁体７０の圧接部７４がシール部材８２の貫通孔８３を閉塞する。
【００７８】
この状態では、コントローラ５０の第２変圧室５８が大気と遮断され、設定真空度Ｐｓ以上となる。そのため、第２変圧室５８に連通した真空弁１０の圧力室３７も設定真空度Ｐｓ以上の高真空度になる。また、コントローラ５０の第２アクチュエータ９５は、第１受圧室１２３が高真空度Ｐｓの状態を維持し、第２受圧室１２４が大気圧状態を維持するため、力の釣り合いによって非作動状態を維持する。
【００７９】
真空弁１０の圧力室３７が設定真空度Ｐｓ以上になると、図１０Ｃに示すように、力の釣り合いによって止水弁駆動アクチュエータ２７が開作動し、管体１１の吸水部１２と吐出部１４とを連通させた開弁状態となる。よって、貯水枡１内の汚水は、吸引作用によって吸水管８、管体１１、仕切弁７および真空送水管５を経て真空ステーションへ排水される。
【００８０】
この時の排水経路の真空度は、吸水管８の下端から徐々に上昇する。そして、真空弁１０の弁口１９に近づくと、通水可能な開口面積が絞られるため急激に上昇する。また、真空弁１０の弁口１９を通過して、通水可能な開口面積が広い第１検圧室２０内に至ると真空度は略平衡する。そして、通水可能な開口面積が絞られた真空送水管接続部１６に近づくと再び急激に上昇する。さらに、真空送水管接続部１６を通過して真空送水管５内に至ると、略平衡状態で真空ステーションに至る。
【００８１】
この排水状態では、真空弁１０の止水弁駆動アクチュエータ２７は、圧力室３７内が真空送水管５内の真空度と同一の高真空度（＞Ｐｓ）であり、基準圧室３６が大気圧状態である。そして、この圧力室３７内と基準圧室３６の差圧による力は、第１付勢スプリング４０の付勢力より大きい。一方、コントローラ５０の第２アクチュエータ９５は、第１受圧室１２３が、真空送水管５内の真空度より低い第１検圧室２０内の真空度と同一の真空度である。また、第２受圧室１２４が、第１検圧室２０内の真空度より更に低い第２検圧室２４内の真空度と同一の真空度である。そして、この状態でのこれらの差圧ΔＰによる押圧力は、第２付勢スプリング１２８の付勢力より大きい。
【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（分離吸引）し、図１０Ｄに示すように、排水経路の真空度が略一様（同比率）に低下する。即ち、真空弁１０の圧力室３７内の真空度は、第１および第２変圧室５６，５８を介して真空送水管５の真空度と同等に低下する。また、コントローラ５０の第２アクチュエータ９５は、第１受圧室１２３の真空度が第１検圧室２０の真空度と同等に低下し、第２受圧室１２４の真空度が第２検圧室２４の真空度と同等に低下する。
【００８３】
但し、この状態では、真空弁１０の止水弁駆動アクチュエータ２７の圧力室３７と基準圧室３６の差圧による力は、第１付勢スプリング４０の付勢力より十分に大きいため、第１付勢スプリング４０が伸長することはない。一方、コントローラ５０の第２アクチュエータ９５は、第１および第２検圧室２０，２４の真空度が一様に低下するに従って、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰが低下する。
【００８４】
そして、貯水枡１内の汚水が第２水位ＬＷＬまで排水されて空気の混入量が増え、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰによる押圧力が第２付勢スプリング１２８の付勢力以下になると、図１０Ｅに示すように、第２アクチュエータ９５が閉作動する。これにより、切換用弁体７０が閉位置に移動される。その結果、コントローラ５０は、第１変圧室５６と第２変圧室５８との連通が遮断され、第２変圧室５８がシール部材８２の貫通孔８３および挿通溝６７を通して大気開放した状態になる。よって、真空弁１０の圧力室３７内が、設定真空度Ｐｓを下回る大気圧状態となる。
【００８５】
その結果、図１０Ｆに示すように、真空弁１０は、止水用弁体２６が閉位置に移動され、閉弁状態となる。そうすると、真空弁１０の吸水部１２から吐出部１４を経た排水が停止される。また、弁口１９の遮断により、第１検圧室２０の真空度が設定真空度Ｐｓ以上の高真空度となり、第２検圧室２４が大気圧状態となる。その結果、第２アクチュエータ９５は、第１受圧室１２３が高真空度となり、第２受圧室１２４が大気圧状態となる。よって、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰによる押圧力が、第２付勢スプリング１２８の付勢力を上回る。よって、第２ピストンカップ１２５を介して閉作動部材１２９が後退位置に移動し、図１０Ａに示す状態になる。
【００８６】
次に、真空度が異なる真空送水管５に接続した真空弁ユニットの差圧ΔＰの変移について説明する。
【００８７】
図１１に示すように、真空弁１０が閉弁している場合、真空度が−７０ｋＰａの真空送水管５に接続された真空弁装置は、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰは７０ｋＰａである。また、真空度が−５０ｋＰａの真空送水管５に接続された真空弁装置は、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰは５０ｋＰａである。さらに、真空度が−２５ｋＰａの真空送水管５に接続された真空弁装置は、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰは２５ｋＰａである。
【００８８】
そして、真空弁１０が第１アクチュエータ９０によって開弁されると、真空送水管５の真空度に拘わらず、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰは、略１５ｋＰａまで低下する。その後、汚水が第２水位まで低下して空気が混入し始めると、差圧ΔＰは徐々に低下する。そして、差圧ΔＰが第２付勢スプリング１２８の付勢力に相当する５ｋＰａまで低下すると、第２アクチュエータ９５によって真空弁１０が閉弁される。その結果、差圧ΔＰは、真空送水管５の真空度である７０ｋＰａ、５０ｋＰａまたは２５ｋＰａに上昇する。
【００８９】
このように、本発明の真空弁装置は、真空弁１０の弁座１８の下流側に真空送水管５より開口面積が大きい第１検圧室２０を設けているため、排水状態では、第１検圧室２０内の真空度を真空送水管５内の真空度より低くすることができる。しかも、本実施形態では、真空弁１０の弁座１８の上流側に弁口１９の開口面積より開口面積が大きい第２検圧室２４を設けている。そして、第２アクチュエータ９５は、第１検圧室２０に連通した第１受圧室１２３と、第１受圧室１２３より真空度が低い第２検圧室２４に連通した第２受圧室１２４の差圧ΔＰによって、真空弁１０を開弁状態から閉弁状態に切り換える構成としている。
【００９０】
その結果、第１および第２受圧室１２３，１２４の差圧ΔＰを小さくすることができる。しかも、この差圧ΔＰは、真空送水管５の実際の真空度と大気圧との差圧より小さく保たれる。よって、真空送水管５内の実際の真空度に拘わらず、共通した真空弁装置を設置することができる。また、差圧ΔＰが小さいため、差圧ΔＰによって動作させる第２付勢スプリング１２８の付勢力も小さくすることができる。よって、第２アクチュエータ９５の第２付勢スプリング１２８による設定誤差も小さくなるため、確実に作動させることができる。
【００９１】
また、本実施形態のコントローラ５０は、真空弁１０の圧力室３７を切換弁機構５１の第２変圧室５８だけに接続した構成である。また、切換弁機構５１の第２変圧室５８は、第１検圧室２０の下流側の真空送水管５に接続した第１変圧室５６に連通したものである。そして、これら第１および第２変圧室５６，５８は、１つの切換用弁体７０を、第１アクチュエータ９０によって開作動し、第２アクチュエータ９５によって閉作動することにより、開位置および閉位置に切り換えられる。しかも、切換用弁体７０は、アクチュエータ９０，９５の非作動時には、トグル部材８５によって開位置または閉位置に保持される。そのため、切換用弁体７０を開位置に移動させ、止水用弁体２６を開位置に移動させた真空弁１０の開弁状態では、切換弁機構５１以外の構成により、真空弁１０の圧力室３７内の真空度が、閉作動する設定真空度Ｐｓより低くなることはない。
【００９２】
そして、切換弁機構５１には、ケーシング５２の第２変圧室５８に、大気と連通する貫通孔８３を有するシール部材８２を配設し、このシール部材８２の貫通孔８３を切換用弁体７０で開閉するため、第２アクチュエータ９５により切換用弁体７０を閉位置に移動させると、第２変圧室５８を介して真空弁１０の圧力室３７に大気を導入できる。そのため、確実に真空弁１０を閉弁作動させることができる。
【００９３】
さらに、本実施形態の第２アクチュエータ９５は、第２付勢スプリング１２８の付勢力を、調整機構１１０の締付部材１１７により調整できる構成としている。そのため、閉作動部材１２９を動作させる差圧ΔＰの設定値の微調整が可能となる。その結果、真空弁ユニットの設置場所の環境（スカム量）に応じて、吸引空気量を調整できる。そして、スカムが多い真空弁ユニットでは、吸引空気量を増やすことにより、残留スカムが硬化することによる排水トラブルを確実に防止できる。また、スカムが少ない真空弁ユニットでは、吸引空気量を減らすことにより、省エネ運転を実現できるとともに、他の真空弁ユニットの真空度低下を抑制できる。
【００９４】
なお、フロート９１を利用した第１アクチュエータ９０は、切換用弁体７０の開作動のみを行うものである。そのため、切換用弁体７０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９１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ＨＷＬ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９１は、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とすることができる。これにより、汚水の水面に浮遊するスカムがフロート９１に付着することを防止できる。そのため、フロート９１の上下動が妨げられて発生する動作不良を防止できる。
【００９５】
図１２（Ａ）は第２実施形態の真空弁装置のコントローラ５０を示す。このコントローラ５０は、第２アクチュエータ９５の第２受圧室１２４に、大気と連通する大気連通部１３１を設け、この大気連通部１３１の開口に、大気の取り入れ量を調節可能な吸気部材１３３を配設したものである。
【００９６】
具体的には、図１２（Ｂ）に示すように、第２アクチュエータ９５を構成する第２下側ケース９７には、ブラケット部６９の外側に位置するように、第２受圧室１２４内に連通する筒状の大気連通部１３１が設けられている。この大気連通部１３１の横には、筒状をなす吸気部材取付部１３２が設けられている。
【００９７】
吸気部材１３３は、円板状をなし、その中央には吸気部材取付部１３２に回転可能に装着する装着部１３４が設けられている。この装着部１３４の外周部には、大気連通部１３１の下端内周部に嵌合する嵌合部１３５が設けられている。本実施形態では、８個の嵌合部１３５が設けられ、１個の嵌合部１３５を除く７個の嵌合部１３５には、直径がそれぞれ異なる吸気孔１３６ａ〜１３６ｇが設けられている。具体的には、吸気孔１３６ａ〜１３６ｇの順番で、内径が徐々に小さくなるように構成している。そして、吸気孔１３６ａと吸気孔１３６ｇを設けた嵌合部１３５，１３５の間に位置する嵌合部１３５には、吸気孔を設けない（取入量「０」）構成としている。
【００９８】
この第２実施形態のコントローラ５０は、第２受圧室１２４内に微量の空気を取り込むことにより、真空度を低下させることができる。即ち、第１および第２検圧室２０，２４の差圧ΔＰを大きくすることができる。よって、第２付勢スプリング１２８が作動する設定を調整できる。よって、第２アクチュエータ９５による真空弁１０の閉作動を目標値に確実に設定できる。
【００９９】
なお、本発明の真空弁装置は、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、コントローラ５０は１個の切換用弁体７０を第１および第２アクチュエータ９０，９５で開閉作動させる構成としたが、第１および第２アクチュエータ９０，９５に、それぞれ切換用の弁体を有する切換機構を設ける構成としてもよい。
【０１０１】
また、前記実施形態では、第１および第２検圧室２０，２４を真空弁１０を構成する管体１１に形成したが、真空送水管５に下流側より通水可能な開口面積が大きい第１検圧室２０を設け、吸水管８に下流側より通水可能な開口面積が大きい第２検圧室２４を設けてもよい。また、第２検圧室２４は、必ずしも設けることなく、第２受圧室１２４は大気開放した状態としてもよい。
【０１０２】
さらに、前記実施形態では、第１検圧室２０には、排水の漏出を防止するために邪魔板２２Ａ．Ｂを設けたが、気体の通過は可能で、液体の通過は不可能な部材を配設する構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１…貯水枡 ５…真空送水管
８…吸水管 １０…真空弁
１８…弁座 １９…弁口
２０…第１検圧室 ２４…第２検圧室
２６…止水用弁体 ２７…止水弁駆動アクチュエータ
３５…第１ダイヤフラム ３６…基準圧室
３７…圧力室 ３８…第１ピストンカップ
４０…第１付勢スプリング ４１…開閉作動部材
５０…コントローラ ５１…切換弁機構
５２…ケーシング ５６…第１変圧室
５８…第２変圧室 ７０…切換用弁体
７８…弁パッキン ８２…シール部材
８３…貫通孔 ８５…トグル部材
９０…第１アクチュエータ ９１…フロート
９３…開作動部材 ９５…第２アクチュエータ
９６…切換用シリンダ １１０…調整機構
１１１…スライド部材 １１７…締付部材
１２２…第２ダイヤフラム １２３…第１受圧室
１２４…第２受圧室 １２５…第２ピストンカップ
１２８…第２付勢スプリング １２９…閉作動部材
１３０Ａ〜１３０Ｄ…空気チューブ １３１…大気連通部
１３３…吸気部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が貯水枡に開口した吸水管の他端と真空吸引される真空送水管との間に介設され、圧力室内が設定真空度以上になると弁座から弁体が離れて開弁されるとともに、前記圧力室内が設定真空度を下回ると前記弁座に前記弁体が着座して閉弁される真空弁と、
前記貯水枡内の水位が前記吸水管の一端より高い予め設定した第１水位になると、前記真空弁の圧力室内が設定真空度以上になるように切り換える第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から空気と一緒に液体を吸引する第２水位になると、前記真空弁の圧力室内が設定真空度を下回るように切り換える第２アクチュエータと、
を備えた真空弁装置において、
前記真空弁の弁座の下流側に、前記真空送水管の開口面積より流体が通過可能な開口面積が大きい第１検圧室を設け、かつ、
前記第２アクチュエータを、前記真空弁の第１検圧室に連通される第１受圧室とこの第１受圧室内より真空度が低い第２受圧室に区画し、前記貯水枡内の水位が第２水位になると、前記第１および第２受圧室の差圧によって前記真空弁の圧力室内が設定真空度を下回るように切り換えるようにしたことを特徴とする真空弁装置。
【請求項２】
前記真空弁の弁座の上流側に、この弁座内の弁口の開口面積より流体が通過可能な開口面積が大きい第２検圧室を設け、この第２検圧室に前記第２アクチュエータの第２受圧室を連通させたことを特徴とする請求項１に記載の真空弁装置。
【請求項３】
前記第２アクチュエータの第２受圧室に、大気と連通する大気連通部を設け、この大気連通部の開口に、大気の取入量を調節可能な吸気部材を配設したことを特徴とする請求項２に記載の真空弁装置。
【請求項４】
前記第１検圧室の下流側に連通される第１変圧室および前記真空弁の圧力室に連通される第２変圧室を形成したケーシングと、前記第１および第２変圧室を連通させる開位置および前記第１および第２変圧室の連通を遮断する閉位置の間を直動可能に前記ケーシング内に配設した切換用弁体と、この切換用弁体を開位置および閉位置に予め設定された保持力で保持する保持機構とを有する切換弁機構を設け、
前記貯水枡内の水位が第１水位になると、前記第１アクチュエータによって前記切換弁機構の切換用弁体を閉位置から開位置へ前記保持機構の保持力に抗して移動させるとともに、前記貯水枡内の水位が第２水位になると、前記第２アクチュエータによって前記切換弁機構の切換用弁体を開位置から閉位置へ前記保持機構の保持力に抗して移動させることにより、前記第１および第２アクチュエータによって前記真空弁の圧力室内の真空度を切り換えるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空弁装置。
【請求項５】
前記切換弁機構のケーシングの第２変圧室は、大気と連通する貫通孔を有するシール部材を備え、
前記切換用弁体は、開位置に移動した状態で前記シール部材の貫通孔を閉塞して前記第２変圧室を大気と遮断し、閉位置に移動した状態で前記シール部材の貫通孔を開放して前記第２変圧室を大気と連通させることを特徴とする請求項４に記載の真空弁装置。
【請求項６】
前記第２アクチュエータは、
前記第１受圧室内に配設した切換用ピストンカップと、
前記第１および第２受圧室内の差圧による前記切換用ピストンカップの押圧力が付勢力を上回ると収縮する一方、差圧による前記切換用ピストンカップの押圧力が付勢力以下になると伸張する付勢スプリングとを有し、
前記切換用ピストンカップに、前記付勢スプリングの付勢力によって前記切換用弁体を開位置から閉位置に移動させる閉作動部材を連結したことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の真空弁装置。
【請求項７】
前記第２アクチュエータに、前記付勢スプリングの付勢力を調整する調整機構を設けたことを特徴とする請求項６に記載の真空弁装置。
【請求項１】
一端が貯水枡に開口した吸水管の他端と真空吸引される真空送水管との間に介設され、圧力室内が設定真空度以上になると弁座から弁体が離れて開弁されるとともに、前記圧力室内が設定真空度を下回ると前記弁座に前記弁体が着座して閉弁される真空弁と、
前記貯水枡内の水位が前記吸水管の一端より高い予め設定した第１水位になると、前記真空弁の圧力室内が設定真空度以上になるように切り換える第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から空気と一緒に液体を吸引する第２水位になると、前記真空弁の圧力室内が設定真空度を下回るように切り換える第２アクチュエータと、
を備えた真空弁装置において、
前記真空弁の弁座の下流側に、前記真空送水管の開口面積より流体が通過可能な開口面積が大きい第１検圧室を設け、かつ、
前記第２アクチュエータを、前記真空弁の第１検圧室に連通される第１受圧室とこの第１受圧室内より真空度が低い第２受圧室に区画し、前記貯水枡内の水位が第２水位になると、前記第１および第２受圧室の差圧によって前記真空弁の圧力室内が設定真空度を下回るように切り換えるようにしたことを特徴とする真空弁装置。
【請求項２】
前記真空弁の弁座の上流側に、この弁座内の弁口の開口面積より流体が通過可能な開口面積が大きい第２検圧室を設け、この第２検圧室に前記第２アクチュエータの第２受圧室を連通させたことを特徴とする請求項１に記載の真空弁装置。
【請求項３】
前記第２アクチュエータの第２受圧室に、大気と連通する大気連通部を設け、この大気連通部の開口に、大気の取入量を調節可能な吸気部材を配設したことを特徴とする請求項２に記載の真空弁装置。
【請求項４】
前記第１検圧室の下流側に連通される第１変圧室および前記真空弁の圧力室に連通される第２変圧室を形成したケーシングと、前記第１および第２変圧室を連通させる開位置および前記第１および第２変圧室の連通を遮断する閉位置の間を直動可能に前記ケーシング内に配設した切換用弁体と、この切換用弁体を開位置および閉位置に予め設定された保持力で保持する保持機構とを有する切換弁機構を設け、
前記貯水枡内の水位が第１水位になると、前記第１アクチュエータによって前記切換弁機構の切換用弁体を閉位置から開位置へ前記保持機構の保持力に抗して移動させるとともに、前記貯水枡内の水位が第２水位になると、前記第２アクチュエータによって前記切換弁機構の切換用弁体を開位置から閉位置へ前記保持機構の保持力に抗して移動させることにより、前記第１および第２アクチュエータによって前記真空弁の圧力室内の真空度を切り換えるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空弁装置。
【請求項５】
前記切換弁機構のケーシングの第２変圧室は、大気と連通する貫通孔を有するシール部材を備え、
前記切換用弁体は、開位置に移動した状態で前記シール部材の貫通孔を閉塞して前記第２変圧室を大気と遮断し、閉位置に移動した状態で前記シール部材の貫通孔を開放して前記第２変圧室を大気と連通させることを特徴とする請求項４に記載の真空弁装置。
【請求項６】
前記第２アクチュエータは、
前記第１受圧室内に配設した切換用ピストンカップと、
前記第１および第２受圧室内の差圧による前記切換用ピストンカップの押圧力が付勢力を上回ると収縮する一方、差圧による前記切換用ピストンカップの押圧力が付勢力以下になると伸張する付勢スプリングとを有し、
前記切換用ピストンカップに、前記付勢スプリングの付勢力によって前記切換用弁体を開位置から閉位置に移動させる閉作動部材を連結したことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の真空弁装置。
【請求項７】
前記第２アクチュエータに、前記付勢スプリングの付勢力を調整する調整機構を設けたことを特徴とする請求項６に記載の真空弁装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｆ】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｆ】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−７７４７３（Ｐ２０１２−７７４７３Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２１６３９（Ｐ２０１０−２２１６３９）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【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２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００１５２１７０）株式会社酉島製作所 (89)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]