(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端が貯水枡内で開口した吸水管と真空吸引される真空送水管との間に介設され、これらを連通させた開弁位置と連通を遮断した閉弁位置との間を移動可能な弁体と、この弁体を開弁位置または閉弁位置に切り換える駆動部と、を有する真空弁の制御装置において、
前記弁体が開弁されることにより前記貯水枡内が前記吸水管の下端から空気と一緒に液体を吸引する低水位まで排水されると、前記真空弁を閉弁させるもので、
前記駆動部を介して前記弁体を開弁位置に移動させる開位置、および、前記駆動部を介して前記弁体を閉弁位置に移動させる閉位置に切換可能な切換部と、
前記真空弁の前記真空送水管側に接続される第１受圧室とこの第１受圧室より真空度が低い第２受圧室とに第１可撓性部材によって区画し、かつ、前記第１受圧室の前記第２受圧室と反対側を前記第１受圧室と定圧状態の定圧室とに第２可撓性部材によって区画した切換用シリンダと、
前記第１可撓性部材に設けられ、前記第１受圧室側に位置する非作動位置、および、前記第２受圧室側に位置する作動位置にかけて移動可能な第１ピストンと、
前記第２可撓性部材に設けられ、前記第１ピストンに近づいた近接位置、および、前記第１ピストンから離れた離反位置にかけて移動可能な第２ピストンと、
前記第１および第２ピストンの間に位置するように前記第１受圧室内に配設され、前記第１ピストンを作動位置に向けて付勢する付勢スプリングと、
前記第１ピストンに設けられ、前記第１ピストンが非作動位置に位置する状態では前記切換部の切換位置を維持し、前記第１ピストンが作動位置に位置する状態では前記切換部を開位置から閉位置に切り換える閉作動部と、
を備えることを特徴とする真空弁の制御装置。
【請求項２】
前記定圧室は、非圧縮性流体が充填される流体収容室であり、この流体収容室に連通する連通室を設け、この連通室内を、前記流体収容室と連通する補助流体収容室と大気に連通した大気圧室とに第３可撓性部材によって区画したことを特徴とする請求項１に記載の真空弁の制御装置。
【請求項３】
前記流体収容室および補助流体収容室を連通させる流体通路は、流体の流量を制限する絞り部を有することを特徴とする請求項２に記載の真空弁の制御装置。
【請求項４】
前記真空弁の弁体が着座する弁座の下流側に位置し、前記真空送水管内の真空度より真空度が低い第１検圧室に前記第１受圧室を接続するとともに、
前記真空弁の弁座の上流側に位置し、前記第１検圧室内の真空度より真空度が低い第２検圧室に前記第２受圧室を接続した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空弁の制御装置。
【請求項５】
前記切換部は、
前記真空送水管に接続される第１変圧室、および、前記真空弁の駆動部に接続されるとともに大気連通部を有する第２変圧室を有するケーシングと、
前記ケーシング内に配設され、前記第１および第２変圧室を連通させるとともに前記大気連通部を閉塞した前記開位置、および、前記第１および第２変圧室の連通を遮断するとともに前記大気連通部を開放した前記閉位置にかけて移動可能な切換弁体と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の真空弁の制御装置。
【請求項６】
前記ケーシングに、前記貯水枡内の水位に応じて昇降するフロートに連結され、前記貯水枡内が前記吸水管の下端より高い予め設定した高水位になると、前記切換弁体を閉位置から開位置に移動させる開作動部を設けたことを特徴とする請求項５に記載の真空弁の制御装置。
【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の制御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。この貯水枡には、下端が貯水枡内に位置する吸水管と真空送水管とが配設され、これらの間に真空弁が介設されている。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。そして、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。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を駆動させている。
【０００５】
この真空弁の開閉制御を行う制御装置が特許文献１に記載されている。この制御装置は、真空弁の開弁のみを行うメカニカル型の開弁アクチュエータと、真空弁の閉弁のみを行うニューマチック型の閉弁アクチュエータとを備えている。開弁アクチュエータは、水に浮動するフロートを備え、貯水枡内の水位に連動して動作するものである。閉弁アクチュエータは、真空送水管に接続した受圧室と、大気に連通した大気圧室と、受圧室内に配設したスプリングとを備え、真空送水管の真空度（吸引力）の変化に応じて動作するものである。
【０００６】
この制御装置は、貯水枡内に予め設定した高水位（ＨＷＬ）まで汚水が溜まると、開弁アクチュエータのフロートによって切換弁を動作させ、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吸水管の下端より低い低水位（ＬＷＬ）になると、空気の混入により真空送水管の真空度が低下して受圧室の真空度が低下する。そして、閉弁アクチュエータのスプリングの付勢力が、受圧室と大気圧室の差圧を上回ると、スプリングの付勢力によってピストンを介して切換弁を動作させることにより、真空弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える。
【０００７】
また、真空弁の駆動部の圧力室内の圧力を切り換えるための切換部を設け、この切換部に開弁アクチュエータおよび閉弁アクチュエータを一体的に配設した制御装置が特許文献２に記載されている。この制御装置は、切換部の内部に１個の切換弁が配設され、この切換弁を特許文献１と同様の開弁アクチュエータおよび閉弁アクチュエータによって動作させる。
【０００８】
しかしながら、各特許文献の閉弁アクチュエータは、真空弁を閉作動させるタイミングが、真空送水管の真空度とスプリングの付勢力とで決定されるため、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、閉弁アクチュエータは、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、設備構築時の作業性が悪い。
【０００９】
具体的には、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。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。
【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、貯水枡内の水位が低水位に低下しても真空送水管の真空度の低下が不十分である。そのため、閉弁アクチュエータのスプリングの付勢力が小さいと、受圧室と大気圧室の差圧を上回ることがでず、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、閉弁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。但し、スプリングの付勢力を大きくすると、閉作動させる圧力設定誤差も大きくなる。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、閉弁アクチュエータのスプリングの付勢力が大きいと、貯水枡内の水位が低水位に低下すると、受圧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、閉弁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。そして、この真空送水管の真空度に応じたスプリングの付勢力の調整は、極めて困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第２８０５１２７号公報
【特許文献２】ＰＣＴ出願国際公開第ＷＯ２０１０／１１３７６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、真空弁を閉作動させるスプリングの付勢力を、真空送水管の真空度に応じて自動調整することが可能な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】
【００１３】
前記課題を解決するため、本発明の真空弁の制御装置は、下端が貯水枡内で開口した吸水管と真空吸引される真空送水管との間に介設され、これらを連通させた開弁位置と連通を遮断した閉弁位置との間を移動可能な弁体と、この弁体を開弁位置または閉弁位置に切り換える駆動部と、を有する真空弁の制御装置において、前記弁体が開弁されることにより前記貯水枡内が前記吸水管の下端から空気と一緒に液体を吸引する低水位まで排水されると、前記真空弁を閉弁させるもので、前記駆動部を介して前記弁体を開弁位置に移動させる開位置、および、前記駆動部を介して前記弁体を閉弁位置に移動させる閉位置に切換可能な切換部と、前記真空弁の前記真空送水管側に接続される第１受圧室とこの第１受圧室より真空度が低い第２受圧室とに第１可撓性部材によって区画し、かつ、前記第１受圧室の前記第２受圧室と反対側を前記第１受圧室と定圧状態の定圧室とに第２可撓性部材によって区画した切換用シリンダと、前記第１可撓性部材に設けられ、前記第１受圧室側に位置する非作動位置、および、前記第２受圧室側に位置する作動位置にかけて移動可能な第１ピストンと、前記第２可撓性部材に設けられ、前記第１ピストンに近づいた近接位置、および、前記第１ピストンから離れた離反位置にかけて移動可能な第２ピストンと、前記第１および第２ピストンの間に位置するように前記第１受圧室内に配設され、前記第１ピストンを作動位置に向けて付勢する付勢スプリングと、前記第１ピストンに設けられ、前記第１ピストンが非作動位置に位置する状態では前記切換部の切換位置を維持し、前記第１ピストンが作動位置に位置する状態では前記切換部を開位置から閉位置に切り換える閉作動部と、を備える構成としている。
【００１４】
この真空弁の制御装置は、弁体が開弁されることにより貯水枡内が吸水管の下端から空気と一緒に液体を吸引する低水位まで排水されると、真空送水管側に接続した第１受圧室内の真空度が低くなる。そうすると、第１および第２受圧室の差圧による第１ピストンの押圧力が、付勢スプリングの付勢力より小さくなる。その結果、付勢スプリングが伸長することにより、第１ピストンを作動位置に移動させ、閉作動部によって切換部を開位置から閉位置に切り換える。これにより、真空弁を確実に閉弁させることができる。
【００１５】
そして、本発明の制御装置は、第１および第２可撓性部材によって真空送水管側に接続される第１受圧室が区画されている。そのため、第１受圧室は、真空送水管側の吸引力（真空度）が加わることにより、両側に位置する第２受圧室および定圧室との差圧によって生じる第１および第２ピストンの押圧力が加わる。これにより、第１および第２ピストンの間に配設した付勢スプリングは、両側からの押圧力により収縮する。そして、この付勢スプリングの収縮は、真空度が高い場合に大きく、真空度が低い場合に小さい。即ち、第１ピストンを作動位置へ付勢する付勢スプリングの付勢力は、真空送水管の真空度が高い場合に強くなり、真空送水管の真空度が低い場合に弱くなる。
【００１６】
その結果、本発明の制御装置では、閉作動部が閉作動する第１および第２受圧室の差圧が、接続した真空送水管の真空度が高い場合に高くなり、真空送水管の真空度が低い場合に低くなる。このように、本発明では、真空弁を閉作動させるための付勢スプリングの付勢力を、真空送水管側の真空度に応じて自動調整することができる。そして、真空度が異なる全ての真空弁ユニットに共通して使用することができるため、設備構築時の作業性を大幅に向上することができる。
【００１７】
この真空弁の制御装置では、前記定圧室は、非圧縮性流体が充填される流体収容室であり、この流体収容室に連通する連通室を設け、この連通室内を、前記流体収容室と連通する補助流体収容室と大気に連通した大気圧室とに第３可撓性部材によって区画することが好ましい。このようにすれば、第１ピストンを非作動位置から作動位置に移動させる際に、付勢スプリングの付勢力が第２ピストンの側（流体収容室）に逃げることを抑制できる。そのため、適切なタイミングで切換部を介して真空弁を確実に閉作動させることができる。
【００１８】
この場合、前記流体収容室および補助流体収容室を連通させる流体通路は、流体の流量を制限する絞り部を有することが好ましい。このようにすれば、真空送水管内の真空度が急激に変化した際に、第２ピストンがゆっくり移動するため、付勢スプリングの付勢力が急激に変化することを防止できる。よって、吸水管に空気が混入し始めた際の分離吸引時間の変動を小さくすることができる。その結果、水面に浮遊するスカムを確実に排出することができる。
【００１９】
また、前記真空弁の弁体が着座する弁座の下流側に位置し、前記真空送水管内の真空度より真空度が低い第１検圧室に前記第１受圧室を接続するとともに、前記真空弁の弁座の上流側に位置し、前記第１検圧室内の真空度より真空度が低い第２検圧室に前記第２受圧室を接続することが好ましい。このようにすれば、第１検圧室に接続した第１受圧室と第２検圧室に接続した第２受圧室の差圧を小さくすることができる。よって、制御装置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。
【００２０】
さらに、前記切換部は、前記真空送水管に接続される第１変圧室、および、前記真空弁の駆動部に接続されるとともに大気連通部を有する第２変圧室を有するケーシングと、前記ケーシング内に配設され、前記第１および第２変圧室を連通させるとともに前記大気連通部を閉塞した前記開位置、および、前記第１および第２変圧室の連通を遮断するとともに前記大気連通部を開放した前記閉位置にかけて移動可能な切換弁体と、を備えることが好ましい。このようにすれば、制御装置によって確実に真空弁を閉弁できる。
この場合、前記ケーシングに、前記貯水枡内の水位に応じて昇降するフロートに連結され、前記貯水枡内が前記吸水管の下端より高い予め設定した高水位になると、前記切換弁体を閉位置から開位置に移動させる開作動部を設けることが好ましい。このようにすれば、１個の制御装置で真空弁を開閉作動させることができる。しかも、１個の切換弁体を開作動部および閉作動部によって開閉作動させる。よって、制御装置の構成を簡素化でき、小型化およびコストダウンを図ることができる。また、設備構築時の作業性も向上することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の真空弁の制御装置では、第１および第２可撓性部材によって真空送水管側に接続される第１受圧室が区画されているため、その内部に配設した付勢スプリングの付勢力を真空送水管側の吸引力に応じて自動調整することができる。よって、真空度が異なる全ての真空弁ユニットに共通して使用することができるため、設備構築時の作業性を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の真空弁の制御装置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】真空式下水道システムの真空弁装置の概念図である。
【図３】真空弁装置の構成を示す断面図である。
【図４】真空弁の構成を示す断面図である。
【図５】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Ｖ−Ｖ線断面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）はコントローラの構成を示す断面図である。
【図７】コントローラの構成を示す分解斜視図である。
【図８】切換弁体の構成を示す分解斜視図である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は切換弁体の高さを調節した状態を示す斜視図である。
【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１１Ａ】図１０より真空送水管の真空度が低い場合の真空弁装置の非作動状態を示す概略図である。
【図１１Ｂ】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１１Ｃ】図１１Ｂ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１１Ｄ】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１１Ｅ】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１１Ｆ】図１１Ｅ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１２】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。
【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２２の制御装置５１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１を示す。本発明の制御装置（以下「コントローラ」と称する。）５１は、接続した真空送水管６の吸引力（真空度）に応じて、真空弁２２を閉弁させる閉弁アクチュエータ９７の付勢スプリング１２８の付勢力を自動調整可能に構成したものである。
【００２５】
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１が配設されている。この真空弁ユニット１は、汚水を一時的に貯留する貯水枡２を備え、この貯水枡２内に真空弁２２が配設されている。そして、真空式下水道システムは、この真空弁２２を開弁させることにより、貯水枡２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。
【００２６】
貯水枡２は有底筒状をなし、その上端開口が蓋体３により閉塞されている。貯水枡２の底には、汚水を貯留するための汚水溜４が設けられている。また、貯水枡２には、汚水溜４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５が接続されている。さらに、貯水枡２には、自然流下管５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６が接続されている。そして、貯水枡２には、真空送水管６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７が接続されている。
【００２７】
貯水枡２内には、仕切弁８、継手管９、吸水管１０および真空弁装置２０が収容されている。具体的には、真空送水管６には、仕切弁８が介設されるとともに、継手管９および真空弁装置２０の真空弁２２を介して吸水管１０が接続されている。吸水管１０は、一端の開口が汚水溜４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】
真空弁装置２０は、真空弁２２と、この真空弁２２を開閉させる本発明のコントローラ５１とで構成されている。図２に示すように、真空弁２２は、排水時に真空送水管６の真空度Ｐより低い真空度Ｐ１となる第１検圧室３１と、この第１検圧室３１の真空度Ｐ１より更に低い真空度Ｐ２となる第２検圧室３３とを備えている。コントローラ５１は、三方弁構造の切換部５２を備えている。この切換部５２は、フロート９３の昇降に連動する開弁専用メカニカル型の開弁アクチュエータ９２により開作動される。また、切換部５２は、真空弁２２の第１および第２検圧室３１，３３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閉弁アクチュエータ９７により閉作動される。これら真空弁２２とコントローラ５１とは、図３に示すように、４本の空気チューブ２１Ａ〜２１Ｄによって接続される。
【００２９】
真空弁２２は、図４に示すように、仕切弁８を介して真空送水管６が接続された継手管９と吸水管１０との間に介設される弁箱２３と、この弁箱２３内に配設された止水用弁体３５と、この止水用弁体３５を開閉駆動させる駆動部である駆動アクチュエータ３７とを備えている。
【００３０】
弁箱２３は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、それぞれ直管状をなす吸水部２４と吐出部２５とを備えている。吸水部２４には、ベント管１１を介して吸水管１０が接続される。吐出部２５には、軸芯が一致するように、継手管９および仕切弁８を介して真空送水管６が接続される。これら吸水部２４と吐出部２５の内径（呼び口径）は同一である。また、これら吸水部２４と吐出部２５は、互いの軸芯Ａ１，Ａ２が一致するように設けられている。
【００３１】
弁箱２３は、吸水部２４と吐出部２５の間に、止水用弁体３５を移動可能に配設する円錐筒状の弁箱本体２６が一体的に設けられている。この弁箱本体２６は、その軸芯Ａ３が、吸水部２４の軸芯Ａ１に対して鋭角に位置し、吐出部２５の軸芯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２６の内周部には、吸水部２４と吐出部２５の間に位置するように、止水用弁体３５が着座する弁座２７が突設されている。この弁座２７の内部には、円形状をなす弁口２８が形成されている。この弁口２８は、中心が弁箱本体２６の軸芯Ａ３と一致するとともに、弁箱本体２６の軸芯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２８の内径は、吸水部２４および吐出部２５と同一の内径である。
【００３２】
本実施形態の弁箱本体２６には、吸水部２４が連続する部分に、吸水部２４の側へ膨出する膨出部２９が設けられている。この膨出部２９は、図５（Ｂ），（Ｃ）に示すように、弁箱本体２６の軸芯Ａ３に沿って見て、吸水部２４の側に位置する所定領域の外壁部を膨出させて形成される。膨出部２９は、軸芯Ａ３に対する外壁部の傾斜角度（例えば５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。また、弁箱本体２６の弁座２７には、吸水部２４の側から吐出部２５の側に向けて窪む曲面状凹部３０が設けられている。この曲面状凹部３０は、着座する止水用弁体３５の着座代を十分に確保できる範囲で、吐出部２５の側に延びるように設けられている。膨出部２９を設けることにより、図５（Ｄ）に示すように、弁箱本体２６の吸水部２４が交わる領域の直径を広げて、吸水部２４の出口の開口面積を大きくすることができる。しかも、曲面状凹部３０を設けることにより、出口に対して異物が干渉する位置を、横幅が広い弁座２７の側へ調整することができる。これにより、吸水部２４と同一直径の球状異物を確実に通過させ、弁箱本体２６内に流入できるようにしている。
【００３３】
また、本実施形態の弁箱２３には、弁座２７の下流側に吐出部２５の内部空間と連通した第１検圧室３１が形成され、弁座２７の上流側に弁箱本体２６の内部空間からなる第２検圧室３３が形成されている。第１検圧室３１は、コントローラ５１の閉弁アクチュエータ９７に接続されるもので、吐出部２５から突出する円筒部３２を設けることにより形成される。第２検圧室３３は、第１検圧室３１と同様にコントローラ５１の閉弁アクチュエータ９７に接続されるもので、弁箱本体２６の上部に位置するように筒状に突出する接続部３４が設けられている。このように構成した弁箱２３は、排水時には、第１検圧室３１内の真空度（負圧）Ｐ１が、真空送水管６内の真空度Ｐより低くなる。また、第２検圧室３３内の真空度Ｐ２は、第１検圧室３１内の真空度Ｐ１より低くなる。
【００３４】
図４に示すように、止水用弁体３５は、駆動アクチュエータ３７により弁箱本体２６の軸芯Ａ３に沿って進退移動可能に配設されている。止水用弁体３５は、弁座２７に圧接されるシール部材３６を備えている。この止水用弁体３５により、真空弁２２の開閉が切り換えられる。即ち、駆動アクチュエータ３７により止水用弁体３５が進出されると、止水用弁体３５が弁座２７に着座して弁口２８を閉塞し、真空弁２２は閉状態となる。そして、真空弁２２の閉弁により、弁口２８を通した吸水部２４と吐出部２５との連通が遮断される。一方、駆動アクチュエータ３７により止水用弁体３５が後退されると、止水用弁体３５が弁座２７から離反されて弁口２８を開放し、真空弁２２が開状態となる。そして、真空弁２２の開弁により、吸水部２４と吐出部２５とが弁口２８を通して連通される。
【００３５】
駆動アクチュエータ３７は、止水用弁体３５を開弁位置と閉弁位置に切り換えるもので、内部を基準圧室４６と圧力室４７に区画した止水用シリンダ３８を備えている。この止水用シリンダ３８は、弁箱本体２６の上端開口に密閉状態で取り付けられる下側ケース３９と、この下側ケース３９の上端開口に密閉状態で取り付けられる上側ケース４２とを有する。下側ケース３９には、弁箱本体２６の軸芯Ａ３に位置するように挿通部材４０が配設されている。また、下側ケース３９の外周部には、大気と連通させるための通気孔４１が設けられている。上側ケース４２には、コントローラ５１の第２変圧室５６に接続される第２変圧室接続部４３が設けられている。また、上側ケース４２には、付勢スプリング４９を位置決めする位置決め筒部４４が設けられている。
【００３６】
下側ケース３９と上側ケース４２との間には、可撓性材料からなるダイヤフラム４５が配設されている。このダイヤフラム４５により止水用シリンダ３８の内部が、弁箱本体２６の側に位置する基準圧室４６と、離間した上側に位置する圧力室４７とに区画されている。このダイヤフラム４５には、圧力室４７内に位置するように受皿形状をなすピストンカップ４８が配設されている。このピストンカップ４８と上側ケース４２との間には、ピストンカップ４８を下側ケース３９へ向けて付勢する付勢スプリング４９が配設されている。また、ピストンカップ４８には、下側ケース３９の挿通部材４０を挿通されて、弁箱本体２６内を軸芯Ａ３に沿って延びる開閉作動部材５０が配設されている。この開閉作動部材５０の先端には、止水用弁体３５が連結されている。なお、開閉作動部材５０は、ピストンカップ４８に対して一体に設けてもよく、止水用弁体３５と一体に設けてもよい。
【００３７】
この駆動アクチュエータ３７は、圧力室４７内が設定真空度になると、基準圧室４６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４９の付勢力を上回り、ピストンカップ４８が上向きに移動（後退）する。これにより、開閉作動部材５０を介して止水用弁体３５が弁座２７から離反し、弁口２８を開放した開弁位置に移動する。一方、圧力室４７内が設定真空度を下回ると、基準圧室４６の大気圧との差圧による押圧力が付勢スプリング４９の付勢力を下回り、ピストンカップ４８が付勢スプリング４９の付勢力で下向きに移動（進出）する。これにより、開閉作動部材５０を介して止水用弁体３５が弁座２７に着座し、弁口２８を閉塞して閉弁位置に移動する。
【００３８】
コントローラ５１は、図３に示すように、真空弁２２の開閉制御を行うもので、切換部５２と、開弁アクチュエータ９２と、閉弁アクチュエータ９７とを備えている。そして、切換部５２は、空気チューブ２１Ａによって真空送水管６に接続されるとともに、空気チューブ２１Ｂによって真空弁２２の圧力室４７に接続されている。また、閉弁アクチュエータ９７は、空気チューブ２１Ｃによって真空弁２２の第１検圧室３１に接続され、空気チューブ２１Ｄによって真空弁２２の第２検圧室３３に接続されている。
【００３９】
切換部５２は、ケーシング５３の内部に切換弁体６９を直動可能に配設したものである。そして、切換弁体６９が開位置に移動されることにより、真空送水管６と真空弁２２の圧力室４７とを連通させて、真空弁２２を開弁させる。また、切換弁体６９が閉位置に移動されることにより、真空送水管６と真空弁２２の圧力室４７との連通を遮断させて、真空弁２２を付勢スプリング４９の付勢力で閉弁させるものである。
【００４０】
ケーシング５３は、図６（Ａ），（Ｂ）および図７に示すように、下端に位置する第１変圧室５４と、この第１変圧室５４の軸方向に沿った上部に位置する第２変圧室５６とを備えている。第１変圧室５４には、空気チューブ２１Ａによって第１検圧室３１の下流側の継手管９（真空送水管６）に接続される第１接続部５５が設けられている。第２変圧室５６には、空気チューブ２１Ｂによって真空弁２２の圧力室４７に接続される第２接続部５７が設けられている。これら変圧室５４，５６の間には、切換弁体６９が圧接される逆円錐筒形状の被圧接部５８が設けられている。
【００４１】
第２変圧室５６の上部には、シール部材８０を配設するための圧接段部５９が形成されている。圧接段部５９の上方には、規制部材６０を挿通させる規制部材挿通溝６１が設けられている。この規制部材挿通溝６１は、ケーシング５３の内部空間と連通するように設けられ、内部空間に突出した規制部材６０がシール部材８０の上側を規制する。規制部材挿通溝６１の上部には、トグルバネ６２を配設するための保持部材配設部６３が、外向きに膨出するように設けられている。トグルバネ６２は、切換弁体６９を開位置および閉位置に所定の保持力で保持するための保持部材である。保持部材配設部６３の上部には、切換弁体６９を軸方向に沿って移動させるためのガイド溝６４が設けられている。
【００４２】
また、ケーシング５３には、第１および第２接続部５５，５７の反対側に、一対の固定ブラケット部６５，６５が設けられている。この固定ブラケット部６５には、貯水枡２内に固定するためのホルダー６６が配設されている。また、ケーシング５３の固定ブラケット部６５，６５の間には、規制部材挿通溝６１の形成位置から軸方向に沿って上向きに延びる開作動部挿通穴６７が設けられている。そして、固定ブラケット部６５，６５およびホルダー６６の間に、開弁アクチュエータ９２の開作動部材９５が配設される。また、ケーシング５３の上部には、略受皿状をなす閉弁アクチュエータ配設部６８が設けられ、この閉弁アクチュエータ配設部６８上に閉弁アクチュエータ９７が配設される。
【００４３】
切換弁体６９は、図７および図８に示すように、ケーシング５３に直動可能に配設される弁ロッド７０を備えている。この弁ロッド７０の下端には、縮径したパッキン取付部７１が設けられ、このパッキン取付部７１に被圧接部５８に圧接される弁パッキン７２が配設されている。パッキン取付部７１の上方には、拡径したガイド部材取付部７３が設けられ、このガイド部材取付部７３に弁パッキン７２の上部を位置決めするガイド部材７４が配設されている。このガイド部材取付部７３の上方には、ガイド部材７４の上部を位置決めするストッパ部７５が設けられている。
【００４４】
ストッパ部７５の上方には、円錐形状をなす圧接部７６が設けられ、この圧接部７６の上方に縮径した挿通部７７が設けられている。この挿通部７７の上方には、保持部材配設部６３内に位置し、トグルバネ６２の内側端部を位置決めする保持部材位置決め部７８が設けられている。この保持部材位置決め部７８は、略六角形状に膨出した形状をなし、その側方頂部に位置決め突部７９が設けられている。
【００４５】
弁ロッド７０には、挿通部７７の周囲に位置するように、圧接段部５９と規制部材６０との間に位置決めされるシール部材８０が配設されている。このシール部材８０は、挿通部７７の外径より大きく、圧接部７６の外径より僅かに小さい内径の大気連通部８１を備えている。組付状態では、大気連通部８１内に挿通部７７が挿通され、これらの隙間を通して第２変圧室５６が大気開放される。弁ロッド７０が開弁アクチュエータ９２によって開位置に移動されると、弁パッキン７２が被圧接部５８から離反して第１および第２変圧室５４，５６を連通させるとともに、圧接部７６が大気連通部８１内に圧接して第２変圧室５６と大気との連通を遮断する。また、弁ロッド７０が閉弁アクチュエータ９７によって閉位置に移動されると、弁パッキン７２が被圧接部５８に圧接して第１および第２変圧室５４，５６の連通を遮断するとともに、圧接部７６が大気連通部８１から離反して第２変圧室５６と大気とを連通させる。
【００４６】
弁ロッド７０の保持部材位置決め部７８の上方には、円環状をなす調節部材配設部８２が設けられている。この調節部材配設部８２は、所定間隔をもって位置するように設けた一対の側壁部８３，８３と、これらの上方に設けた円環状の第１受動部８４とを有する。この第１受動部８４は、開作動部材９５が当接することにより弁ロッド７０を上向きに移動させる。第１受動部８４の外周部には、ケーシング５３のガイド溝６４に係合される一対のガイド片８５，８５が設けられている。また、第１受動部８４の上面には、ガイド片８５，８５間にかけて階段状をなすように調節用段部８６ａ〜８６ｅが設けられている。これら調節用段部８６ａ〜８６ｅには、半球状をなす窪みが設けられている。
【００４７】
調節部材配設部８２には、閉作動部材１２５が当接する作動距離を調節するための調節部材８７が配設されている。この調節部材８７は、閉作動部材１２５が当接ことにより弁ロッド７０を下向きに移動させる円板状の第２受動部８８を備えている。この第２受動部８８の中心には、第１受動部８４の中心孔に挿通される挿通軸８９が設けられている。また、第２受動部８８の下面には、所定の調節用段部８６ａ〜８６ｅ上に配置される一対の配置部９０が設けられている。この配置部９０には、半球状をなす突部が設けられている。また、第２受動部８８には、配置部９０上に位置するように、調節操作用の摘み部９１が上向きに突設されている。この調節部材８７を配設した切換弁体６９は、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、配置部９０を所定の調節用段部８６ａ〜８６ｅに配置することにより、切換弁体６９の全高を調節することができる。
【００４８】
開弁アクチュエータ９２は、図１に示すように、貯水枡２内に予め設定した吸水管１０の下端より高い高水位ＨＷＬまで汚水が貯められると、切換弁体６９をトグルバネ６２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。この開弁アクチュエータ９２は、貯水枡２内の水位に応じて昇降するフロート９３と、このフロート９３の昇降に連動して切換弁体６９の直動方向に沿って移動する開作動部材９５とを備えている。
【００４９】
フロート９３の浮力は、トグルバネ６２の保持力より大きい。このフロート９３には、開作動部材９５に連結するための連結ロッド９４が設けられている。この連結ロッド９４は、貯水枡２内に高水位ＨＷＬまで汚水が溜まった状態で、開作動部材９５を介して切換弁体６９を開作動可能な全長に設定されている。また、連結ロッド９４は、貯水枡２内の汚水が吸水管１０より低い低水位ＬＷＬまで低下した状態では、フロート９３が汚水の水面より上方に位置し、着水しない全長に設定されている。
【００５０】
開作動部材９５は、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、連結ロッド９４の上端に連結され、切換弁体６９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装着されている。この開作動部材９５には、ケーシング５３の開作動部挿通穴６７を通して切換部５２の内部に突出する開作動部９６が設けられている。この開作動部９６は、第１受動部８４の下面に当接して更に上向きに移動されることにより、切換弁体６９を閉位置から開位置に移動させる。
【００５１】
閉弁アクチュエータ９７は、貯水枡２内の汚水が、吸水管１０の下端から空気と一緒に吸引される低水位ＬＷＬまで排水されると、切換弁体６９をトグルバネ６２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。この閉弁アクチュエータ９７は、第１および第２ダイヤフラム１０２，１０５によって、第１受圧室１０３、第２受圧室１０４、流体収容室１０６、補助流体収容室１０９および大気圧室１１０に区画した切換用シリンダ９８を備えている。
【００５２】
具体的には、切換用シリンダ９８は、切換部５２のケーシング５３に取り付けられる下側ケース９９と、この下ケースに密閉状態で取り付けられる筒状の中間ケース１００と、この中間ケース１００上に密閉状態で取り付けられる上側ケース１０１とを有する。そして、下側ケース９９と中間ケース１００との間には第１可撓性部材である第１ダイヤフラム１０２が配設され、この第１ダイヤフラム１０２によって第１受圧室１０３と第２受圧室１０４に区画している。また、中間ケース１００と上側ケース１０１との間には、第２可撓性部材である第２ダイヤフラム１０５が配設され、この第２ダイヤフラム１０５によって第１受圧室１０３と流体収容室１０６に区画している。さらに、第２ダイヤフラム１０５は、中間ケース１００に設けた連通室１０７内に位置する第３可撓性部材である第３ダイヤフラム部１０８を備え、この第３ダイヤフラム部１０８によって連通室１０７内を補助流体収容室１０９と大気圧室１１０に区画している。なお、本実施形態では、第２ダイヤフラム１０５に第３ダイヤフラム部１０８を一体に設けたが、これらは別体に設けてもよい。
【００５３】
下側ケース９９は受皿形状をなし、切換弁体６９の軸芯に位置するように挿通部材１１１が配設されている。また、下側ケース９９には、空気チューブ２１Ｄによって真空弁２２の第２検圧室３３に接続される第２検圧室接続部１１２が設けられている。
【００５４】
中間ケース１００は、筒状をなす内壁１１３を備えている。この内壁１１３と外壁との間に、有底筒状の環状空間からなる連通室１０７が形成されている。また、中間ケース１００には、内側の第１受圧室１０３に連通し、空気チューブ２１Ｃによって第１検圧室３１に接続される第１検圧室接続部１１４が設けられている。さらに、中間ケース１００の外壁には、連通室１０７内に連通する空気孔１１５が設けられている。そして、中間ケース１００の内壁１１３の上端には、後述する第２ピストン１２６の上向きに移動を規制する規制筒部１１６が設けられている。
【００５５】
上側ケース１０１は、第１受圧室１０３上に位置する膨出部１１７を備えている。この膨出部１１７の上端には、周知の密閉部材によって密閉される流体注入口１１８が設けられている。また、上側ケース１０１には、流体収容室１０６と連通室１０７の一部である補助流体収容室１０９とを連通させるための流体通路１１９が設けられている。この流体通路１１９は、上側ケース１０１の膨出部１１７にかけた内面に連通溝１２０を形成し、この連通溝１２０内に嵌合片１２１を嵌合させることにより、これらの隙間によって形成される。この流体通路１１９は、流体が通過可能な直径がφ０．５ｍｍ以下、好ましくはφ０．３ｍｍ〜φ０．４ｍｍの小孔からなり、全体が流体の流量を制限する絞り部を構成する。但し、流体通路１１９を流体抵抗が少ない大きな断面積で形成し、その一部の壁面を突出させることにより絞り部を設けた構成としてもよい。
【００５６】
第１ダイヤフラム１０２は、中間ケース１００の内壁１１３内の空間からなる第１受圧室１０３と、下側ケース９９の内部空間からなる第２受圧室１０４とを区画する。また、第２ダイヤフラム１０５は、第１受圧室１０３の第２受圧室１０４と反対側の端部を密閉するとともに、上側ケース１０１の膨出部１１７内の空間からなる流体収容室１０６とを区画する。さらに、第３ダイヤフラム部１０８は、連通室１０７内を上側の補助流体収容室１０９と下側の大気圧室１１０とに区画する。なお、補助流体収容室１０９の上側は、上側ケース１０１によって密閉される。
【００５７】
そして、第１受圧室１０３は、第１検圧室接続部１１４を介して真空弁２２の第１検圧室３１に接続されている。そのため、この第１受圧室１０３は、真空弁２２の弁座２７より下流側（真空送水管６側）に位置する第１検圧室３１の真空度Ｐ１と同一真空度になる。また、第２受圧室１０４は、第２検圧室接続部１１２を介して真空弁２２の第２検圧室３３に接続されている。そのため、この第２受圧室１０４は、真空弁２２の弁座２７の上流側に位置し、第１検圧室３１の真空度Ｐ１より低い第２検圧室３３の真空度Ｐ２と同一真空度になる。さらに、流体収容室１０６は、流体通路１１９を介して補助流体収容室１０９と連通し、第３ダイヤフラム部１０８によって大気圧室１１０と区画された定圧（大気圧）室である。そして、流体収容室１０６および補助流体収容室１０９には、閉作動時にダンパー機能をなす非圧縮性流体である水が流体注入口１１８から充填されている。
【００５８】
第１ダイヤフラム１０２には、第１受圧室１０３内に位置するように、中間ケース１００の内壁１１３より大径の皿形状をなす第１ピストン１２２が配設されている。この第１ピストン１２２は、挟込部材１２３によって第１ダイヤフラム１０２を挟み込むことにより配設されている。第１ピストン１２２は、第１ダイヤフラム１０２が撓むことにより、第１受圧室１０３の側に位置する非作動位置と、第２受圧室１０４の側に位置する作動位置にかけて移動可能である。非作動位置側への移動は、中間ケース１００の内壁１１３に当接することにより停止される。作動位置側への移動は、下側ケース９９に当接することにより停止される。また、第１ピストン１２２には、切換用シリンダ９８の軸芯に沿って延びる棒状のガイド部１２４が設けられている。そして、このガイド部１２４を貫通するようにして、下側ケース９９の挿通部材１１１を挿通し、切換部５２内の切換弁体６９上に延びる閉作動部材１２５が配設されている。この閉作動部材１２５は、第１ピストン１２２が非作動位置に位置する状態では切換弁体６９の切換位置を維持し、第１ピストン１２２が作動位置に位置する状態では切換弁体６９を開位置から閉位置に切り換えることができる。
【００５９】
第２ダイヤフラム１０５には、第１受圧室１０３内に位置するように第２ピストン１２６が配設されている。この第２ピストン１２６は、規制筒部１１６の内径より小さい外径で、かつ、ガイド部１２４より大きい内径のガイド筒部１２７を有する受皿状のものである。このガイド筒部１２７の上端に第２ダイヤフラム１０５が連結されている。この第２ピストン１２６は、第２ダイヤフラム１０５が撓むことにより、第１ピストン１２２のガイド部１２４に沿って、第１ピストン１２２に近づいた近接位置、および、第１ピストン１２２から離れた離反位置にかけて移動可能である。
【００６０】
これら第１および第２ピストン１２２，１２６の間には、第１ピストン１２２を下側ケース９９へ向けた作動位置へ付勢する付勢スプリング１２８が配設されている。この付勢スプリング１２８による第１ピストン１２２の付勢力は、真空送水管６の側に接続した第１受圧室１０３内の真空度によって自動調整される。
【００６１】
具体的には、第１受圧室１０３内に第１検圧室３１の真空度Ｐ１に相当する吸引力が加わると、第１ピストン１２２にはその吸引力に相当する上向きの押圧力が作用する。一方、第２受圧室１０４内に第２検圧室３３の真空度Ｐ２に相当する吸引力が加わると、第１ピストン１２２にはその吸引力に相当する下向きの押圧力が作用する（Ｐ１＞Ｐ２）。これにより、これらの間に位置する第１ピストン１２２には、第１および第２受圧室１０３，１０４の差圧ΔＰ１に相当する上向きの押圧力（Ｆ１）が生じる。一方、第１受圧室１０３と区画された流体収容室１０６は、水が充填されているが、大気開放された大気圧室１１０より大気圧Ｐ０の状態である。また、第１受圧室１０３内に第１検圧室３１の真空度Ｐ１に相当する吸引力が加わると、第２ピストン１２６にはその吸引力に相当する下向きの押圧力が作用する（Ｐ１＞Ｐ０）。これにより、これらの間に位置する第２ピストン１２６には、第１受圧室１０３および流体収容室１０６の差圧ΔＰ２に相当する下向きの押圧力（Ｆ２）が生じる。
【００６２】
そのため、付勢スプリング１２８は、第１ピストン１２２の上向きの押圧力（Ｆ１）と第２ピストン１２６の下向きの押圧力（Ｆ２）により収縮した状態をなす。この際、第１ピストン１２２は内壁１１３と当接して上向きの移動が規制されるため、第２ピストン１２６の上下動により、付勢スプリング１２８が収縮される。また、付勢スプリング１２８の収縮量は、差圧ΔＰ２に相当する押圧力（Ｆ２）によって調整される。その結果、収縮量に対応する付勢スプリング１２８の付勢力（Ｆ）は、第１検圧室３１を介して接続した真空送水管６の真空度Ｐによって異なる。
【００６３】
付勢スプリング１２８は、付勢力（Ｆ）が差圧ΔＰ１によって生じる第１ピストン１２２の押圧力（Ｆ１）を上回る（Ｆ１＜Ｆ）と、伸張した状態をなす。そして、付勢スプリング１２８の付勢力（Ｆ）は、前述のように真空送水管６の真空度Ｐによって異なり、真空度Ｐが高い場合に強くなり、真空度Ｐが低い場合に弱くなる。そのため、差圧ΔＰ１に対応する閉弁アクチュエータ９７の作動タイミングは、接続した真空送水管６の真空度Ｐ１が高い場合に早くなり、真空送水管６の真空度Ｐ１が低い場合に遅くなる。
【００６４】
また、流体収容室１０６および補助流体収容室１０９は、流体通路１１９を介して連通している。そのため、内部の水は、第２ピストン１２６の移動により流体収容室１０６の容積が増えると、補助流体収容室１０９内の水が流体収容室１０６内に流入する。逆に、流体収容室１０６の容積が減ると、流体収容室１０６内の水が補助流体収容室１０９内に流入する。即ち、各流体収容室１０６，１０９内の水は、第１受圧室１０３の容積変動による流体収容室１０６の容積変動に応じて、流体通路１１９を通して流体収容室１０６，１０９間を移動する。そして、この水の移動は、最大容積から最小容積（逆も同じ）まで変更するのに２〜３分の時間を要するように、流体通路１１９（絞り部）の断面積を設定している。
【００６５】
次に、本発明のコントローラ５１を用いた真空式下水道システムの動作を、図１０Ａ〜図１０Ｆおよび図１１Ａ〜図１１Ｆを参照して説明する。なお、図１０の真空弁ユニット１と図１１の真空弁ユニット１は、真空送水管６の真空度Ｐｘ，Ｐxiが異なり、図１０の真空弁ユニット１の真空度Ｐｘの方が高い（Ｐｘ＞Ｐxi）場合を示している。また、これらの図には、吸水管１０の下端から真空送水管６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している。
【００６６】
図１０Ａおよび図１１Ａに示すように、コントローラ５１の切換弁体６９が閉位置に移動され、貯水枡２の内部の汚水が設定した高水位ＨＷＬまで溜められていない状態では、真空弁２２は、閉弁状態を維持している。
【００６７】
この状態では、真空弁２２の第１検圧室３１は真空送水管６の吸引力である高真空度Ｐｘ，Ｐxiの状態をなし、真空弁２２の第２検圧室３３を含む吸水部２４は大気圧状態をなす。そのため、コントローラ５１の閉弁アクチュエータ９７は、第１受圧室１０３が高真空度Ｐ１ｘ，Ｐ１xiの状態をなし、第２受圧室１０４が大気圧状態をなす。その結果、第１および第２受圧室１０３，１０４の差圧ΔＰ１ｘ，Ｐ１xiによる押圧力Ｆ１ｘ，Ｆ１xiは、付勢スプリング１２８の付勢力Ｆｘ，Ｆxiより強く、閉作動部材１２５が第１ピストン１２２を介して後退した非作動状態をなす。また、コントローラ５１の切換部５２は、切換弁体６９が閉位置を維持し、第１変圧室５４が高真空度Ｐ１ｘ，Ｐ１xiの状態をなし、第２変圧室５６が大気開放状態をなす。そのため、第２変圧室５６に連通した真空弁２２の圧力室４７も大気開放状態となる。その結果、真空弁２２は、基準圧室４６と圧力室４７の差圧による押圧力より、付勢スプリング４９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。
【００６８】
一方、図１０Ａに示す真空弁ユニット１の真空送水管６の真空度Ｐｘは、図１１Ａに示す真空弁ユニット１の真空送水管６の真空度Ｐxiより高い。よって、各図に示すように、第１および第２ピストン１２２，１２６の距離は、図１０Ａに示す真空弁ユニット１の方が、図１１Ａに示す真空弁ユニット１より近接した状態をなす。その結果、付勢スプリング１２８によって第１ピストン１２２を閉作動させる付勢力Ｆｘ，Ｆxiは、図１０Ａに示す真空弁ユニット１の方が、図１１Ａに示す真空弁ユニット１より強くなっている。
【００６９】
貯水枡２内に汚水が溜まり、フロート９３が着水して高水位ＨＷＬまで上昇すると、図１０Ｂおよび図１１Ｂに示すように、開作動部材９５が上向きに移動される。その結果、切換弁体６９がトグルバネ６２の保持力に抗して開位置まで移動され、この開位置をトグルバネ６２の保持力で再び保持する。これにより、コントローラ５１の第１変圧室５４と第２変圧室５６とが連通し、切換弁体６９の圧接部７６がシール部材８０の大気連通部８１を閉塞する。
【００７０】
この状態では、第２変圧室５６に連通した真空弁２２の圧力室４７が、真空送水管６の吸引力によって吸引され、高真空度Ｐｘ，Ｐxiとなる。また、コントローラ５１の閉弁アクチュエータ９７は、第１受圧室１０３が高真空度Ｐ１ｘ，Ｐ１xiの状態を維持し、第２受圧室１０４が大気圧状態を維持するため、非作動状態を維持する。
【００７１】
その結果、図１０Ｃおよび図１１Ｃに示すように、真空弁２２の駆動アクチュエータ３７は、力の釣り合いによって開作動し、止水用弁体３５を弁座２７から離反させることにより、弁箱２３の吸水部２４と吐出部２５とを連通させた開弁状態となる。よって、貯水枡２内の汚水は、真空送水管６の吸引作用によって吸水管１０、弁箱２３、継手管９、仕切弁８および真空送水管６を経て真空ステーションへ排水される。
【００７２】
この時の排水経路の真空度は、吸水管１０の下端から徐々に上昇する。そして、真空弁２２の弁口２８に近づくと、通水可能な開口面積が絞られるため高くなる。また、真空弁２２の弁口２８を通過した側に位置する第１検圧室３１の真空度Ｐ１ｘ，Ｐ１xiは、第２検圧室３３の真空度Ｐ２ｘ，Ｐ２xiより高いが、直線状をなす吸引方向に対して交差する方向に位置するため、真空送水管６の真空度Ｐｘ，Ｐxiより低くなる（Ｐ２ｘ，Ｐ２xi＜Ｐ１ｘ，Ｐ１xi＜Ｐｘ，Ｐxi）。
【００７３】
この排水状態では、真空弁２２の駆動アクチュエータ３７は、圧力室４７内が真空送水管６内の真空度Ｐｘ，Ｐxiと同一の高真空度であり、基準圧室４６が大気圧状態である。そして、この圧力室４７内と基準圧室４６の差圧による力は、付勢スプリング４９の付勢力より大きい。一方、コントローラ５１の閉弁アクチュエータ９７は、第１受圧室１０３が、真空送水管６内の真空度Ｐｘ，Ｐxiより低い第１検圧室３１内の真空度と同一の真空度Ｐ１ｘ，Ｐ１xiである。また、第２受圧室１０４が、第１検圧室３１内の真空度Ｐ１ｘ，Ｐ１xiより更に低い第２検圧室３３内の真空度Ｐ２ｘ，Ｐ２xi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ΔＰ１ｘ，Ｐ１xiによる押圧力Ｆ１ｘ，Ｆ１xiは、付勢スプリング１２８の付勢力Ｆｘ，Ｆxiより大きい。よって、閉弁アクチュエータ９７は、非作動状態を維持する。
【００７４】
排水により貯水枡２内の汚水が吸水管１０の下端近傍まで低下すると、吸水管１０からの吸水に空気が混入した分離吸引状態となる。この状態では、図１０Ｄおよび図１１Ｄ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２２の圧力室４７内の真空度は、第１および第２変圧室５４，５６を介して連通した真空送水管６の真空度Ｐｘ’，Ｐxi’と同等に低下する。また、コントローラ５１の閉弁アクチュエータ９７は、第１受圧室１０３の真空度Ｐ１ｘ’，Ｐ１xi’が第１検圧室３１の真空度と同等に低下し、第２受圧室１０４の真空度Ｐ２ｘ’，Ｐ２xi’が第２検圧室３３の真空度と同等に低下する。
【００７５】
ここで、閉弁アクチュエータ９７の第１受圧室１０３の真空度Ｐ１ｘ’，Ｐ１xi’が低くなると、第２ピストン１２２，１２６による押圧力Ｆ２が小さくなるため、付勢スプリング１２８が伸長するように作用する。その結果、第１受圧室１０３の容積が増え、流体収容室１０６の容積が減るように作用する。しかし、本実施形態では、流体収容室１０６および補助流体収容室１０９を連通させる流体通路１１９を断面積が小さい絞り部により構成しているため、その変更は徐々に行われる。
【００７６】
そのため、第１受圧室１０３および流体収容室１０６の容積が殆ど変更されていない状態で、貯水枡２内の汚水が低水位ＬＷＬまで排水されて空気の混入量が増える。そして、第１および第２受圧室１０３，１０４の差圧ΔＰ１ｘ’，Ｐ１xi’による押圧力Ｆ１ｘ’，Ｆ１xi’が付勢スプリング１２８の付勢力Ｆｘ，Ｆxiより小さくなる。これにより、図１０Ｅおよび図１１Ｅに示すように、閉弁アクチュエータ９７が閉作動し、切換弁体６９が閉位置に移動される。その結果、切換部５２の第１変圧室５４と第２変圧室５６との連通が遮断され、第２変圧室５６が大気連通部８１を通して大気開放した状態になる。よって、真空弁２２の圧力室４７内が大気圧状態となる。
【００７７】
その結果、図１０Ｆおよび図１１Ｆに示すように、真空弁２２は、付勢スプリング４９の付勢力が圧力室４７と基準圧室４６の差圧による力より大きくなり、付勢スプリング４９の付勢力で止水用弁体３５が閉位置に移動され、閉弁状態となる。そうすると、真空弁２２の吸水部２４から吐出部２５を経た排水が停止される。また、弁口２８の遮断により、第１検圧室３１の真空度が高真空度Ｐｘ，Ｐxiとなり、第２検圧室３３が大気圧状態となる。その結果、閉弁アクチュエータ９７は、第１受圧室１０３が高真空度Ｐ１ｘ，Ｐ１xiとなり、第２受圧室１０４が大気圧状態となる。よって、第１および第２受圧室１０３，１０４の差圧ΔＰ１ｘ，Ｐ１xiによる押圧力Ｆ１ｘ，Ｆ１xiが、付勢スプリング１２８の付勢力Ｆｘ，Ｆxiを上回る。よって、第１ピストン１２２を介して閉作動部材１２５が後退位置に移動し、図１０Ａおよび図１１Ａに示す状態になる。
【００７８】
次に、真空度が異なる真空送水管６に接続した真空弁ユニット１の差圧ΔＰ１の変移について説明する。
【００７９】
図１２に示すように、真空弁２２が閉弁している場合、真空度が−７０ｋＰａの真空送水管６に接続された真空弁装置（以下「第１真空弁装置」と称する。）２０Ａは、第１および第２受圧室１０３，１０４の差圧ΔＰ１が７０ｋＰａである。また、真空度が−５０ｋＰａの真空送水管６に接続された真空弁装置（以下「第２真空弁装置」と称する。）２０Ｂは、第１および第２受圧室１０３，１０４の差圧ΔＰ１が５０ｋＰａである。さらに、真空度が−２５ｋＰａの真空送水管６に接続された真空弁装置（以下「第３真空弁装置」と称する。）２０Ｃは、第１および第２受圧室１０３，１０４の差圧ΔＰ１が２５ｋＰａである。
【００８０】
そして、真空弁２２が開弁アクチュエータ９２によって開弁されると、第１および第２受圧室１０３，１０４の差圧ΔＰ１は、例えば、第１真空弁装置２０Ａが約２０ｋＰａまで低下し、第２真空弁装置２０Ｂが約１５ｋＰａまで低下し、第３真空弁装置２０Ｃが約１０ｋＰａまで低下する。
【００８１】
その後、汚水が低水位まで低下して分離吸引状態になると、空気の混入量が増えるに従って差圧ΔＰ１が徐々に低下する。そして、真空送水管６の真空度に応じて異なる付勢スプリング１２８の付勢力Ｆに応じた差圧ΔＰ１まで低下すると、閉弁アクチュエータ９７によって切換部５２を介して真空弁２２が閉弁される。その結果、差圧ΔＰ１は、真空送水管６の真空度である７０ｋＰａ、５０ｋＰａまたは２５ｋＰａに上昇する。閉弁アクチュエータ９７が真空弁２２を閉弁作動させる差圧ΔＰ１は、例えば、第１真空弁装置２０Ａが約５ｋＰａであり、第２真空弁装置２０Ｂが約３ｋＰａであり、第３真空弁装置２０Ｃが約１ｋＰａである。
【００８２】
このように、本発明のコントローラ５１は、第１および第２ダイヤフラム１０２，１０５によって真空送水管６の側に接続される第１受圧室１０３を区画し、これらに第１および第２ピストン１２２，１２６が配設されている。そのため、この第１受圧室１０３は、真空送水管６の吸引力（真空度）が加わることにより、両側に位置する空間との差圧によって生じる第１および第２ピストン１２２，１２６の押圧力が加わる、その間に配設した付勢スプリング１２８が収縮する。そして、この付勢スプリング１２８の収縮は、真空度が高い場合に大きく、真空度が低い場合に小さくなるため、その収縮量に対応する付勢力が、真空送水管６の真空度が高い場合に強くなり、真空送水管６の真空度が低い場合に弱くなる。
【００８３】
よって、閉弁アクチュエータ９７が閉作動する第１および第２受圧室１０３，１０４の差圧ΔＰ１を、接続した真空送水管６の真空度が高い場合に高くし、真空送水管６の真空度が低い場合に低くすることができる。その結果、接続する真空送水管６の真空度に応じて確実に真空弁２２を閉作動させることができる。このように、本発明では、真空弁２２を閉作動させるための付勢スプリング１２８の付勢力を、真空送水管６の真空度に応じて自動調整できるため、全ての真空弁ユニット１に共通して使用することができる。よって、設備構築時の作業性を大幅に向上することができる。
【００８４】
また、第１受圧室１０３に対する第２受圧室１０４の反対側には、非圧縮性流体である水を充填した流体収容室１０６を設けているため、第１ピストン１２２を非作動位置から作動位置に移動させる際に、付勢スプリング１２８の付勢力が第２ピストン１２６の側に逃げることを抑制できる。そのため、適切なタイミングで切換部５２を介して真空弁２２を確実に閉作動させることができる。しかも、流体収容室１０６は、絞り部を有する流体通路１１９を通して補助流体収容室１０９と連通されているため、真空送水管６内の真空度が急激に変化した際に、第２ピストン１２６をゆっくり移動させることができる。そのため、付勢スプリング１２８の付勢力が急激に変化することを防止できる。よって、吸水管１０に空気が混入し始めた際の分離吸引時間の変動を小さくすることができる。その結果、水面に浮遊するスカムを確実に排出することができる。
【００８５】
さらに、本実施形態では、第１受圧室１０３を真空弁２２の第１検圧室３１に接続し、第２受圧室１０４を真空弁２２の第２検圧室３３に接続しているため、第１および第２受圧室１０３，１０４の差圧ΔＰ１を小さくすることができる。よって、コントローラ５１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。そして、切換部５２に貯水枡２内の水位に応じて開作動する開弁アクチュエータ９２を配設しているため、１個のコントローラ５１で真空弁２２を開閉作動させることができる。しかも、１個の切換弁体６９を開作動部材９５および閉作動部材１２５によって開閉作動させるため、コントローラ５１の構成を簡素化でき、小型化およびコストダウンを図ることができる。また、設備構築時の作業性も向上することができる。
【００８６】
なお、本発明の真空弁２２のコントローラ５１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。
【００８７】
例えば、前記実施形態では、真空弁２２に第１および第２検圧室３１，３３を設け、これらに第１および第２受圧室１０３，１０４を接続したが、第１検圧室３１は真空送水管６に接続し、第２受圧室１０４は真空度が低い大気に開放した状態としてもよい。また、前記実施形態では、流体収容室１０６および補助流体収容室１０９に非圧縮性流体として水を充填したが、非圧縮性である他の液体や気体を充填してもよい。さらに、前記実施形態では、切換部５２に開弁アクチュエータ９２を配設したが、この開弁用の制御装置は別に設けてもよい。
【００８８】
そして、前記実施形態では、真空弁２２の制御装置を真空下水道システム等の真空送水システムに使用した例を挙げて説明したが、その使途は希望に応じて変更可能であり、いずれに適用した場合でも同様の作用および効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１…真空弁ユニット
２０…真空弁装置
２２…真空弁
２３…弁箱
２７…弁座
２８…弁口
３１…第１検圧室
３３…第２検圧室
３５…止水用弁体
３７…駆動アクチュエータ
４６…基準圧室
４７…圧力室
４８…ピストンカップ
４９…付勢スプリング
５０…開閉作動部材
５１…コントローラ（制御装置）
５２…切換部
５３…ケーシング
５４…第１変圧室
５６…第２変圧室
６９…切換弁体
７２…弁パッキン
８０…シール部材
８１…大気連通部
９２…開弁アクチュエータ
９３…フロート
９５…開作動部材
９７…閉弁アクチュエータ
９８…切換用シリンダ
１０２…第１ダイヤフラム（第１可撓性部材）
１０３…第１受圧室
１０４…第２受圧室
１０５…第２ダイヤフラム（第２可撓性部材）
１０６…流体収容室
１０７…連通室
１０８…第３ダイヤフラム部（第３可撓性部材）
１０９…補助流体収容室
１１０…大気圧室
１１９…流体通路
１２２…第１ピストン
１２５…閉作動部材
１２６…第２ピストン
１２８…付勢スプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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