(57)【要約】  制御装置４０は、切換弁機構４１と第１および第２アクチュエータ７１，７９とを備える。切換弁機構４１は、ケーシング４２の内部に切換用弁体６１を備える。切換用弁体６１は、ケーシング４２の第１および第２変圧室４５，４７を連通させる開位置および連通を遮断する閉位置の間を直動可能である。切換用弁体６１は、第１保持機構（トグルバネ７０）によって開位置および閉位置に保持される。第１アクチュエータ７１は、フロート７２が第１水位ＨＷＬまで上昇すると切換用弁体６１を閉位置から開位置へ移動させる。第２アクチュエータ７９は、検圧室９４内の真空度が第２真空度Ｐ２以下になると切換用弁体６１を開位置から閉位置へ移動させる。
2010113767.tif 000002
【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し、圧力室内の真空度が第１真空度以上になると開弁されるとともに第１真空度を下回ると閉弁される真空弁の制御装置であって、
前記真空送水管に連通される第１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変圧室と第２変圧室を連通させる開位置および前記第１変圧室と第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第１保持機構とを有する切換弁機構と、
前記貯水枡内に収容されたフロートの水位に応じた昇降に連動して前記切換用弁体の直動方向に沿って直動可能に前記切換弁機構のケーシングに取り付けた開作動部材を有し、この開作動部材は前記フロートが予め設定された第１水位まで上昇すると前記切換用弁体を閉位置から開位置へ前記第１保持機構の保持力に抗して移動させる、第１アクチュエータと、
前記ケーシングに取り付けられて内部に前記真空送水管に連通される検圧室が形成された切換用シリンダと、前記切換用弁体の直動方向に直動可能な閉作動部材とを有し、この閉作動部材は前記検圧室内の真空度が第２真空度以下になると進出して前記切換用弁体を開位置から閉位置へ前記第１保持機構の保持力に抗して移動させる、第２アクチュエータと、
を備えていることを特徴とする真空弁の制御装置。
【請求項２】
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１に記載の真空弁の制御装置。
【請求項３】
前記第２アクチュエータの閉作動部材により前記切換用弁体を開位置から閉位置に移動させる力を、前記フロートの浮力より大きくしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空弁の制御装置。
【請求項４】
前記第２アクチュエータの切換用シリンダは、
前記検圧室内に配設した切換用ピストンカップと、
前記検圧室内が第２真空度を上回ると前記切換用ピストンカップの移動による押圧力で収縮する一方、前記検圧室内が第２真空度以下になると前記切換用ピストンカップの押圧力に抗して伸張する付勢スプリングとを有し、
前記閉作動部材を前記切換用ピストンカップに連結し、前記付勢スプリングの付勢力により前記切換用弁体を開位置から閉位置に移動させるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の真空弁の制御装置。
【請求項５】
前記第２アクチュエータは、前記付勢スプリングが切換用ピストンカップを介して収縮した状態をこの付勢スプリングの付勢力より弱い力で保持する保持補助機構を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の真空弁の制御装置。
【請求項６】
前記真空弁は、
内部が前記圧力室と所定圧に保持した基準圧室に区画され、前記圧力室内に配設した止水用ピストンカップと、前記圧力室内が第１真空度以上になると前記止水用ピストンカップの移動による押圧力で収縮する一方、前記圧力室内が第１真空度を下回ると止水用ピストンカップの押圧力に抗して伸張する付勢スプリングと、を有する止水用シリンダと、
前記止水用ピストンカップに連結され、前記付勢スプリングの収縮により止水用弁体を開位置に移動させる一方、前記付勢スプリングの伸張により前記止水用弁体を閉位置に移動させる開閉作動部材と、
前記付勢スプリングが止水用ピストンカップを介して収縮した状態をこの付勢スプリングの付勢力より弱い力で保持する保持補助機構と、
を備えていることを特徴とする請求項５に記載の真空弁の制御装置。
【請求項７】
前記第２アクチュエータの切換用シリンダは、前記検圧室と所定圧に保持した基準圧室に区画され、
前記閉作動部材は、前記検圧室内の真空度が基準圧室内の基準圧より低い第２真空度以下になると、前記切換用弁体を開位置から閉位置へ移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の真空弁の制御装置。
【請求項８】
前記第２アクチュエータが進出して前記切換用弁体を閉位置に移動させる第２真空度を、前記真空弁が開閉作動する第１真空度より高く設定したことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の真空弁の制御装置。
【請求項９】
前記第２アクチュエータが進出して前記切換用弁体を閉位置に移動させる第２真空度を、前記真空弁が開閉作動する第１真空度より低く設定し、
前記切換弁機構のケーシングの第１変圧室と前記真空送水管とを接続する接続配管に、前記第１変圧室から前記真空送水管への流体移動を許容し、逆向きの流体移動を阻止する逆止弁を配設したことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の真空弁の制御装置。
【請求項１０】
前記第２アクチュエータは、前記閉作動部材を進出位置および後退位置に予め設定された保持力で保持する第２保持機構を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の真空弁の制御装置。
【請求項１１】
前記第２保持機構は、前記閉作動部材を外側より軸芯に向けて付勢するトグルバネを備え、
前記閉作動部材に、前記トグルバネの端部を保持する第１バネ保持部と、この第１バネ保持部より外側で前記トグルバネの端部を保持する第２バネ保持部と、を有する保持部材を配設し、前記第１および第２バネ保持部に前記トグルバネを選択的に保持させることにより、前記閉作動部材の保持力を変更可能としたことを特徴とする請求項１０に記載の真空弁の制御装置。
【請求項１２】
前記切換弁機構のケーシングの第１変圧室と第２変圧室の連通を遮断する前記切換用弁体の弁パッキンのシール部は、前記切換用弁体の移動方向から見て、その一部に他の部分より剛性が高い高剛性部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項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、真空下水管および真空弁ユニットを備えている。【０００３】
真空ステーションは、真空ポンプ、集水タンクおよび圧送ポンプを備えている。真空下水管は、上流側が真空弁ユニットに接続され、下流側が真空ステーションの集水タンクに接続されている。真空ステーションの真空ポンプは、真空下水管内に負圧を発生させる。この真空下水管内の負圧により、真空弁ユニット内の汚水が真空下水管を通って真空ステーションの集水タンクに排水される。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、上流側から搬送される汚水を一時的に貯留する貯水枡を備えている。真空弁は、下端が貯水枡内に位置する吸水管と真空下水管との間に介設されている。この真空弁は、閉弁時には吸水管と真空下水管の連通を遮断し、開弁時には吸水管と真空下水管を連通させて貯水枡内の汚水を真空下水管に送水する。【０００５】
真空弁は、弁体および弁座を含む弁本体と、弁体を開閉駆動する駆動部とを備えている。駆動部は、２つの空気圧室を備えている。これら空気圧室内の圧力差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。真空弁の制御装置は、空気圧室のうちの一方（圧力室）の空気圧を貯水枡内の水位に応じて調節し、それによって真空弁の開閉作動を制御する。【０００６】
真空弁の制御装置には、ニューマチック型とメカニカル型がある。ニューマチック型はダイヤフラムを利用して検出した貯水枡内の水位に対応する圧力変動に応じて、圧力室の空気圧を調節する（例えば特許文献１参照）。一方、メカニカル型は、貯水枡内の水位に応じたフロートの昇降を、圧力室の空気圧の調節に利用している。ニューマチック型と比較すると、メカニカル型は動作安定性等の点で優れている。【０００７】
メカニカル型制御装置を適用した真空式下水道システムを図１９に示す。宅内下水設備に接続された自然流下管２００からの汚水の流入により、貯水枡２０１内の汚水の水位が第１水位ＨＷＬに達すると、フロート２０２の上昇に応じて制御装置２０３が真空弁２０４を開弁させる。これにより、真空ステーション（図示せず）に接続された真空送水管２０５と吸水管２０６とが連通する。その結果、貯水枡２０１内の汚水が真空送水管２０５を経て下流側へ排水される。貯水枡２０１内の水位が第２水位ＬＷＬまで排水されると、フロート２０２の下降に応じて制御装置２０３が真空弁２０４を閉弁させる。これにより、真空送水管２０５と吸水管２０６の連通が遮断され、排水が停止される。【０００８】
真空弁２０４を開弁させる第１水位ＨＷＬは、自然流下管２００の開口よりも下方に設定する。これにより、自然流下管２００から宅内下水設備への汚水の逆流を防止する。また、真空弁２０４を閉弁させる第２水位ＬＷＬは、吸水管２０６の下端開口より上方に設定する。これにより、吸水管２０６の下端より水位が下がった状態で真空弁２０４の開弁状態が維持されることを防止する。これは、吸水管２０６の下端より水位が下がった状態で排水動作を継続すると、空気の混入により真空送水管２０５の真空度が低下（圧力が上昇）し、同一の真空ステーションに接続している他の真空弁ユニットの排水能力の低下やシステムダウンを招くためである。【０００９】
しかし、メカニカル型制御装置は、以下の難点がある。【００１０】
まず、貯水枡２０１内には、使用につれて汚水に混ざって流入する土砂が堆積する。また、システム（ユニット）の新規構築時に、作業者の不注意により木材やパイプの切片等の異物２０７が貯水枡２０１内に残っている場合がある。この異物２０７がフロート２０２の下部に位置すると、フロート２０２の下降を阻害する。この場合、真空弁２０４を閉弁できないため、排水を停止できない。【００１１】
また、吸水管２０６の下端より上方に第２水位ＬＷＬを設定するため、汚水に混入したスカムを排出できない。このスカムは、第１水位ＨＷＬの領域で固まり、使用につれて表面積および肉厚が徐々に増大する。その結果、フロート２０２が第１水位に上昇した際に固着し、下降できない状態になる。スカムがフロート２０２との接触により貯水枡２０１の壁面から剥がれ落ち、フロート２０２の下部に位置すると、フロート２０２の下降を阻害する。これらの場合も、真空弁２０４の閉弁が不能となり、排水を停止できない。【００１２】
特許文献２には、メカニカル型とニューマチック型の機能を併せ持たせた真空弁の制御装置が開示されている。この制御装置は、第１および第２の制御機構を備えている。第１の制御機構は、フロートの昇降に連動して圧力室内の気体圧力を切り換える三方弁構造の機構である。第２の制御機構は、真空下水管内の真空度の変化に連動して圧力室内の気体圧力を切り換える二方弁構造の制御機構である。この制御装置は、フロート式の第１の制御機構は真空弁の開のみを行い、差圧式の第２の制御機構は真空弁の閉のみを行う。即ち、貯水枡内に予め設定した水位まで汚水が溜まると、第１の制御機構が真空弁を閉弁状態から開弁状態に切り換え、貯水枡内の水位が吸水管の下端以下になると、第２の制御機構が真空弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える。そのため、貯水枡の底付近のスカムを汚水と一緒に排出できる。このように、特許文献２の制御装置は、メカニカル型制御装置と比較すると、スカムによるフロートの作動不良の問題を抑制できる点で優れている。【００１３】
特許文献２の制御装置では、開弁作動用の第１の制御機構と閉弁作動用の第２の制御機構とは別体である。そのため、第１の制御機構により開弁状態とした真空弁を、第２の制御機構が閉弁指令を実行するまで開弁状態に保持するためには、第１の制御機構と真空弁の圧力室との間に逆止弁を設けることが不可欠である。つまり、２つの制御機構に加えて更に逆止弁が必要である。しかも、貯水枡内の限られた狭い空間で空気チューブを複雑に配管する必要がある。具体的には、第１および第２の制御機構を、それぞれ真空弁の圧力室や真空下水管に空気チューブで連結する必要がある。これらの点で、特許文献２の制御装置は構造が複雑かつ大型であり、製造および設置がコスト高となる。【００１４】
また、特許文献２の制御装置では、真空弁が短時間に開弁と閉弁を繰り返す現象、即ちチャタリングが発生する可能性がある。具体的には、貯水枡内の水位が十分低下しているにも拘わらず、メカニカル型制御装置と同様に、土砂や残材等の異物またはスカムの付着によりフロートが降下不能となると、第１の制御機構が真空弁に対して開弁指令を出力し続ける状態となる場合がある。この場合、差圧式の第２の制御機構が閉弁指令を出力して真空弁が閉弁しても、第１の制御機構の開弁指令によって直ちに真空弁が開弁する。その結果、真空弁の開弁と閉弁が極めて短時間で繰り返される。このチャタリング現象も同一の真空ステーションに接続している他の真空弁ユニットの排水能力の低下や、システムダウンを招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第３４７５０３０号公報
【特許文献２】特許第２８０５１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
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優れた性能を有する真空弁の制御装置を提供することを課題とする。具体的には、本発明は、構造の簡易化と小型化を図ることを第１の課題とする。また、本発明は、真空弁の開閉動作を安定させ、チャタリングの発生を防止することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記課題を解決するため、本発明の真空弁の制御装置は、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し、圧力室内の真空度が第１真空度以上になると開弁されるとともに第１真空度を下回ると閉弁される真空弁の制御装置であって、前記真空送水管に連通される第１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変圧室と第２変圧室を連通させる開位置および前記第１変圧室と第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第１保持機構とを有する切換弁機構と、前記貯水枡内に収容されたフロートの水位に応じた昇降に連動して前記切換用弁体の直動方向に沿って直動可能に前記切換弁機構のケーシングに取り付けた開作動部材を有し、この開作動部材は前記フロートが予め設定された第１水位まで上昇すると前記切換用弁体を閉位置から開位置へ前記第１保持機構の保持力に抗して移動させる、第１アクチュエータと、前記ケーシングに取り付けられて内部に前記真空送水管に連通される検圧室が形成された切換用シリンダと、前記切換用弁体の直動方向に直動可能な閉作動部材とを有し、この閉作動部材は前記検圧室内の真空度が第２真空度以下になると進出して前記切換用弁体を開位置から閉位置へ前記第１保持機構の保持力に抗して移動させる、第２アクチュエータと、を備えた構成としている。【００１８】
この制御装置は、フロートの上昇に連動して、第１アクチュエータの開作動部材を介して切換弁機構の切換用弁体を閉位置から開位置に第１保持機構の保持力に抗して移動させる。そうすると、ケーシングの第１変圧室と第２変圧室とが連通状態となる。その結果、真空送水管、第１変圧室、第２変圧室および真空弁の圧力室が連通し、圧力室内の真空度が第１真空度以上になる。これにより、真空弁の止水用弁体が開位置に移動され、吸水管から真空送水管を経て水が送出される。なお、この状態では、第２アクチュエータの検圧室内の真空度は第２真空度を上回っており、切換用弁体を閉作動させない状態に維持している。【００１９】
次に、貯水枡内の水位が吸水管の下端よりも下方に低下して吸水管が空気を吸い込み始めると、真空送水管内の真空度が低下する。そうすると、第２アクチュエータの検圧室内の真空度が第２真空度以下となり、閉作動部材が切換用弁体を開位置から閉位置に第１保持機構の保持力に抗して移動させる。また、真空弁の圧力室内の真空度が第１真空度を下回り、止水用弁体が閉位置に移動される。これにより、吸水管から真空送水管を経た水の送出が停止される。【００２０】
このように、本発明の制御装置は、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、真空送水管に接続されている。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、アクチュエータの非作動時には、第１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、真空弁の止水用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、真空弁の圧力室内の真空度が第１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、真空弁の止水用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、真空弁の圧力室内の真空度が第１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】
また、第１および第２アクチュエータは、切換弁機構に一体的に取り付けたものである。よって、制御装置の構成は極めて簡素である。さらに、切換弁機構の第１変圧室と第２変圧室、および、第２アクチュエータの検圧室についてのみ、空気配管が必要である点でも構成を簡素化できる。その結果、この制御装置を搭載するシステムの小型化およびコストダウンを図ることができる。【００２２】
この真空弁の制御装置では、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。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の真空弁の制御装置では、１つの切換用弁体を、第１アクチュエータによって開作動させ、第２アクチュエータによって閉作動させ、その開位置または閉位置を第１保持機構によって保持する構成としている。そのため、切換用弁体が閉位置で、真空弁の止水用弁体が閉位置にあれば、第１アクチュエータによって切換用弁体が開位置に移動されない限り、真空弁の圧力室内の真空度が第１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、真空弁の止水用弁体が開位置にあれば、第２アクチュエータによって切換用弁体が閉位置に移動されない限り、真空弁の圧力室内の真空度が第１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。【００２４】
しかも、第１および第２アクチュエータは、切換弁機構に一体的に組み付けたものであるため、制御装置全体の簡素化を図ることができる。その結果、この制御装置を搭載するシステムの簡素化も可能であり、全体のコストダウンを図ることができる。【００２５】
また、第２アクチュエータの閉作動部材により切換用弁体を閉位置に移動させる力をフロートの浮力より大きくしているため、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が同時に行われた場合に、切換用弁体を閉作動させることができる。その結果、真空弁のチャタリングの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の真空弁の制御装置を適用した真空式下水道システムを示す概略図である。
【図２】第１実施形態の制御装置の概念図である。
【図３】第１実施形態の真空弁の制御装置の構成を示す断面図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は制御装置の作動状態を示す断面図である。
【図５】制御装置の切換弁機構および第１アクチュエータの分解斜視図である。
【図６Ａ】制御装置の非作動状態を示す概略図である。
【図６Ｂ】切換用弁体が開作動した状態を示す概略図である。
【図６Ｃ】図６Ｂにより止水用弁体が開作動した状態を示す概略図である。
【図６Ｄ】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６Ｅ】図６Ｄにより切換用弁体が閉作動した状態を示す概略図である。
【図６Ｆ】切換用弁体の閉作動による真空度の変化状態を示す概略図である。
【図６Ｇ】図６Ｆにより止水用弁体が閉弁作動した状態を示す概略図である。
【図６Ｈ】止水用弁体の閉弁作動による真空度の変化状態を示す概略図である。
【図７】第２実施形態の真空弁の制御装置の構成を示す断面図である。
【図８】第３実施形態の真空弁の制御装置の構成を示す断面図である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は第３実施形態の制御装置の作動状態を示す断面図である。
【図１０】第３実施形態の制御装置を示す上方斜視図である。
【図１１】（Ａ）は第３実施形態の制御装置のケーシングおよび第１保持機構、（Ｂ）はケーシングの断面図、（Ｃ）は第１保持機構の斜視図である。
【図１２】第３実施形態の切換用弁体を示す分解斜視図である。
【図１３】第３実施形態の制御装置の第２アクチュエータの中ケースを示し、（Ａ）は上方斜視図、（Ｂ）は下方斜視図、（Ｃ）は側面図である。
【図１４】第２保持機構の保持部材を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。
【図１５Ａ】第３実施形態の制御装置の非作動状態を示す概略図である。
【図１５Ｂ】切換用弁体が開作動した状態を示す概略図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｂにより止水用弁体が開作動した状態を示す概略図である。
【図１５Ｄ】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１５Ｅ】図１５Ｄにより切換用弁体が閉作動した状態を示す概略図である。
【図１５Ｆ】切換用弁体の閉作動による真空度の変化状態を示す概略図である。
【図１５Ｇ】図１５Ｆにより止水用弁体が閉弁作動した状態を示す概略図である。
【図１５Ｈ】止水用弁体の閉弁作動による真空度の変化状態を示す概略図である。
【図１６】（Ａ），（Ｂ）は切換用弁体の開作動時の弁パッキンの状態を示す断面図、（Ｃ），（Ｄ）は従来の弁パッキンの状態を示す断面図である。
【図１７】切換用弁体の弁パッキンの変形例を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図である。
【図１８】切換用弁体の弁パッキンの他の変形例を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上方斜視図、（Ｃ）は下方斜視図である。
【図１９】従来のメカニカル型の制御装置を適用した真空式下水道システムの概念図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…貯水枡                      ４…自然流下管
５…真空送水管                  ８…吸水管
１０…真空弁                    １６…止水用弁体
１７…止水弁駆動アクチュエータ  １８…止水用シリンダ
２５…第１被締付部（調整機構）  ２７…第１締付部材（調整機構）
３０…第１ダイヤフラム          ３１…第１基準圧室
３２…圧力室                    ３３…止水用ピストンカップ
３４…第１付勢スプリング        ３５…第１磁石（保持補助機構）
３６…第２磁石（保持補助機構）  ３７…開閉作動部材
４０…制御装置                  ４１…切換弁機構
４２…ケーシング                ４５…第１変圧室
４７…第２変圧室                ４９…被圧接部
６１…切換用弁体                ６２…弁ロッド
６３…弁パッキン                ６３ａ…シール部
６８…膨出部                    ７０…トグルバネ（第１保持機構）
７１…第１アクチュエータ        ７２…フロート
７６…開作動部材                ７９…第２アクチュエータ
８０…切換用シリンダ            ８７…第２被締付部（調整機構）
８９…第２締付部材（調整機構）  ９２…第２ダイヤフラム
９３…第２基準圧室              ９４…検圧室
９５…切換用ピストンカップ      ９６…第２付勢スプリング
９７…第１磁石（保持補助機構）  ９８…第２磁石（保持補助機構）
９９…閉作動部材                １００Ａ〜１００Ｃ…空気チューブ
１１１…補強リブ部（高剛性部）  １１３…トグル部材（第１保持機構）
１１６…弾性保持部              １２３…トグルバネ（第２保持機構）
１２４…保持部材                １２６ａ〜１２６ｃ…バネ保持部
１２７…逆止弁
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。【００２９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の真空弁１０の制御装置４０を適用した真空送水システムの一例である真空式下水道システムを示す。この真空式下水道システムは、汚水を一時的に貯留する貯水枡１を備え、この貯水枡１内の汚水を真空ステーションによる真空吸引作用で下流側の集水タンクに排水するものである。【００３０】
この真空式下水道システムの貯水枡１は有底筒状をなし、その上端開口が蓋体２により閉塞されている。この貯水枡１の底には、汚水を貯留するための汚水溜３が設けられている。また、貯水枡１には、汚水溜３の上方に上流側が図示しない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。【００３１】
貯水枡１内には、仕切弁７、吸水管８、真空弁１０、止水弁駆動アクチュエータ１７、制御装置４０およびフロート７２が収容されている。真空送水管５には、仕切弁７および真空弁１０を介して吸水管８が接続されている。吸水管８の一端の開口は、汚水溜３の底から所定間隔（50〜100mm）をもって上方に位置するように配管されている。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。【００３２】
次に、本発明の制御装置４０により制御する真空弁１０の構成について説明する。【００３３】
この真空弁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１６と、この止水用弁体１６を開閉駆動させる止水弁駆動アクチュエータ１７とを備えている。【００３４】
管体１１は、吸水管８が接続される吸水口１２と、仕切弁７が接続される吐出口１３と、止水用弁体１６を移動可能に配設する弁体配設部１４とを備えている。吸水口１２と吐出口１３とは、直管状に形成されている。弁体配設部１４は、吸水口１２および吐出口１３の境界部分に鋭角な角度で交差するように接続し、吸水口１２側に延びるように設けられている。これら吸水口１２、吐出口１３および弁体配設部１４の交差部位には、管体１１の内壁から弁座を突設することにより、その内部に円形状をなす弁口１５が設けられている。この弁口１５は、弁体配設部１４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１４の軸芯と一致する。【００３５】
止水用弁体１６は、止水弁駆動アクチュエータ１７により弁体配設部１４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１６により切り換えられる。止水弁駆動アクチュエータ１７により止水用弁体１６が進出されると、止水用弁体１６が弁座に着座して弁口１５を閉塞し、真空弁１０は閉状態となる。真空弁１０の閉弁により吸水口１２と吐出口１３の連通が遮断される。真空弁１０の閉弁時には、吸水口１２および弁体配設部１４が吸水管８を介して大気圧（大気開放）状態となり、吐出口１３が、仕切弁７および真空送水管５を介して接続した真空ステーションの真空吸引作用により大気圧より低い負圧状態となる。一方、止水弁駆動アクチュエータ１７により止水用弁体１６が後退されると、止水用弁体が弁座から離れて弁口１５を開放し、真空弁１０が開状態となる。真空弁１０の開弁により吸水口１２と吐出口１３が連通される。真空弁１０の開弁時には、吸水管８、吸水口１２、弁体配設部１４および吐出口１３が、仕切弁７および真空送水管５を介して接続した真空ステーションの真空吸引作用により大気圧より低い負圧状態となる。【００３６】
止水弁駆動アクチュエータ１７は、内部を圧力室３２と第１基準圧室３１に区画した止水用シリンダ１８に、止水用弁体１６を開閉作動させるための開閉作動部材３７を配設したものである。止水用シリンダ１８は、第１下側ケース１９、第１上側ケース２３、第１ダイヤフラム３０、止水用ピストンカップ３３、第１付勢スプリング３４および第１保持補助機構を備えている。【００３７】
第１下側ケース１９は、管体１１の弁体配設部１４の開口端を密閉するように取り付けられている。この第１下側ケース１９には、大気を吸引するための第１通気孔２０が設けられている。また、第１下側ケース１９の開口端には、外向きに突出する接合フランジ２１が設けられている。さらに、第１下側ケース１９の開口に対して逆側に位置する閉塞部には、弁体配設部１４の軸芯に位置するように、開閉作動部材３７を挿通する第１挿通部材２２が配設されている。【００３８】
第１上側ケース２３は、その開口端に第１下側ケース１９の接合フランジ２１に密閉状態で接合される接合フランジ２４を備えている。この第１上側ケース２３の開口に対して逆側に位置する閉塞部には、開閉作動部材３７を進出方向に付勢する第１付勢スプリング３４の付勢力を調整するための調整機構が設けられている。この調整機構は、閉塞部に設けた第１被締付部２５と、第１被締付部２５に締付可能な第１締付部材２７とからなる。第１被締付部２５は、第１上側ケース２３の軸芯に設けた開口部の縁に内向きに突出する円筒部を備え、その内周にネジ溝を設けたものである。なお、第１被締付部２５の開口端側の所定領域は、ネジ溝を設けることなくシール部材が圧接されるシール領域としている。第１締付部材２７は、一端を開口した第１上側ケース２３とは別体の円筒状のものである。この第１締付部材２７には、その閉塞部に後述する切換弁機構４１に接続される接続部２８が設けられている。また、第１締付部材２７には、接続部２８と逆側に位置する外周部に、第１被締付部２５のネジ溝に噛み合うネジ部が設けられ、第１被締付部２５に対して第１上側ケース２３の内部側より締め付けて組み付ける構成としている。さらに、第１締付部材２７には、組付状態で第１被締付部２５のシール領域に圧接されるシール部材が配設されている。そして、第１締付部材２７には、過剰な回転操作による第１被締付部２５からの抜け出しを防止するために、第１被締付部２５の突出端部に当接する第１ストッパ部２９が径方向外向きに突設されている。【００３９】
第１ダイヤフラム３０は、止水用シリンダ１８の内部を、弁体配設部１４側に位置する第１基準圧室３１と、離間した側に位置する圧力室３２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３０は、第１下側ケース１９および第１上側ケース２３の接合フランジ２１，２４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、本実施形態の第１基準圧室３１内の基準圧は、第１下側ケース１９に形成した第１通気孔２０により大気圧とされている。【００４０】
止水用ピストンカップ３３は、その内径が第１締付部材２７の外径より大きい受皿形状をなす。この止水用ピストンカップ３３は、止水用シリンダ１８の圧力室３２内に位置するように、閉鎖された底が第１ダイヤフラム３０に固着して配設されている。この止水用ピストンカップ３３には、該止水用ピストンカップ３３の後退状態で圧力室３２内が区画されることを防止するために、通気孔が設けられている。【００４１】
第１付勢スプリング３４は、第１締付部材２７と止水用ピストンカップ３３との間に配設されている。この第１付勢スプリング３４は、止水用ピストンカップ３３および開閉作動部材３７を介して止水用弁体１６を閉位置へ向けて付勢する。また、第１付勢スプリング３４は、圧力室３２内の圧力が大気圧より低い第１真空度Ｐ１以上になると、第１基準圧室３１内の圧力との差圧により、止水用ピストンカップ３３を介して伸縮する。具体的には、第１付勢スプリング３４は、圧力室３２内の真空度が高く（第１真空度Ｐ１’）なると、止水用ピストンカップ３３の移動（後退）による押圧力で徐々に収縮し始める。そして、圧力室３２内の真空度が第１真空度Ｐ１以上になると、完全に収縮した状態をなす。一方、圧力室３２内の真空度が第１真空度Ｐ１を下回ると、止水用ピストンカップ３３の後退方向へ向けた押圧力（真空吸引力）に抗して徐々に伸張する。そして、圧力室３２内の真空度が第１真空度Ｐ１’を下回ると、完全に伸張した状態をなす。【００４２】
第１保持補助機構は、第１付勢スプリング３４が止水用ピストンカップ３３を介して収縮した状態で、止水用ピストンカップ３３を第１付勢スプリング３４の付勢力より弱い保持力で保持することにより、後退状態を補助的に保持するものである。この第１保持補助機構は、止水用ピストンカップ３３の開口端外周部に配設した第１磁石３５と、第１磁石３５と第１上側ケース２３の軸方向に対応する位置に設けた第２磁石３６とからなる。この第１保持補助機構を設けた止水用シリンダ１８は、圧力室３２内が第１真空度Ｐ１以上になると、前述のように第１付勢スプリング３４を収縮させながら、止水用ピストンカップ３３が後退位置に移動する。そうすると、各磁石３５，３６が互いの磁力で吸着する。その結果、止水用ピストンカップ３３は、圧力室３２内の真空吸引力と磁石３５，３６による吸着力とで、後退位置に移動した状態が保持される。この止水用ピストンカップ３３の後退状態では、圧力室３２内が第１真空度Ｐ１より高くなると、圧力室３２内の真空吸引力より第１付勢スプリング３４の付勢力が大きくなるが、磁石３５，３６の吸着力により止水用ピストンカップ３３の後退状態が維持される。そして、圧力室３２内が第１真空度Ｐ１より低い第４真空度Ｐ４（Ｐ１＞Ｐ４）を下回ると、圧力室３２内の真空吸引力と磁石３５，３６による吸着力とを加えた保持力より、第１付勢スプリング３４の付勢力が大きくなる。その結果、止水用ピストンカップ３３の後退方向に向けた押圧力に抗して第１付勢スプリング３４が伸張し、止水用ピストンカップ３３を進出させる。【００４３】
開閉作動部材３７は、止水用ピストンカップ３３の底中心に連結したロッドからなる。この開閉作動部材３７は、第１下側ケース１９の第１挿通部材２２を挿通し、弁体配設部１４の軸芯に沿って延びる。そして、その先端には、止水用弁体１６が一体的に固着される。なお、開閉作動部材３７は、止水用ピストンカップ３３に連結した状態で一体的に設け、止水用弁体１６に連結してもよく、止水用弁体１６に一体的に設け、止水用ピストンカップ３３に一体的に連結してもよい。【００４４】
次に、本発明に係る第１実施形態の真空弁１０の制御装置４０の概略構成について説明する。【００４５】
図２に示すように、本実施形態の制御装置４０は、三方弁構造の切換弁機構４１を備えている。この切換弁機構４１は、フロート７２の昇降に連動する第１（開作動）アクチュエータ７１により開作動される。そして、切換弁機構４１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３２を連通させ、真空弁１０を開弁状態とする。また、切換弁機構４１は、基準圧と真空送水管５内の圧力との差圧により動作する第２（閉作動）アクチュエータ７９により閉作動される。そして、切換弁機構４１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３２との連通を遮断するとともに、この圧力室３２を大気開放する。これにより、圧力室３２を閉弁作動させる第１真空度Ｐ１（第４真空度Ｐ４）より下回らせ、真空弁１０を閉弁状態とする。【００４６】
次に、本発明の真空弁１０の制御装置４０について具体的に説明する。【００４７】
この制御装置４０は、図３および図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、１つの切換用弁体６１を有する切換弁機構４１と、切換用弁体６１を開作動させるための第１アクチュエータ７１と、切換用弁体６１を閉作動させるための第２アクチュエータ７９とを備えている。そして、切換用弁体６１の切り換えにより、真空弁１０の圧力室３２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。【００４８】
切換弁機構４１は、図３および図５に示すように、ケーシング４２と、このケーシング４２の内部に直動可能に配設した切換用弁体６１と、この切換用弁体６１を開位置および閉位置で保持する第１保持機構とを備えている。【００４９】
ケーシング４２は、外形が略逆円錐筒状をなす下部の真空弁接続部４４と、外形が略円筒状をなす上部のアクチュエータ連結部５０を備えている。このケーシング４２には、４個の固定用アーム部４３が上下２段で平行に設けられている。これら固定用アーム部４３の図３中左側には、図示しないブラケット部材がネジ止めにより固定される。制御装置４０は、このブラケット部材を介して貯水枡１内の所定部位に固定される。【００５０】
真空弁接続部４４の内部には、真空弁１０の吐出口１３に連通される第１変圧室４５と、真空弁１０の圧力室３２に連通される第２変圧室４７とが形成されている。第１変圧室４５は下端に位置するもので、その外周部には真空弁１０の吐出口１３に接続される第１接続部４６が径方向外向きに突設されている。第２変圧室４７は第１変圧室４５の軸方向に沿った上部に位置し、この第１変圧室４５より内径が大きいものである。この第２変圧室４７には、真空弁１０の圧力室３２に接続される第２接続部４８が径方向外向きに突設されている。これら変圧室４５，４７の間には、切換用弁体６１が圧接される被圧接部４９が設けられている。この被圧接部４９は、内径が上向きに漸次大きくなる逆円錐筒形状をなす。【００５１】
アクチュエータ連結部５０は、真空弁接続部４４の上部である第２変圧室４７より大きな内径で上向きに延びる円筒状をなす。これにより、真空弁接続部４４とアクチュエータ連結部５０との境界部分には、シール用の圧接段部５１が形成されている。この圧接段部５１の上方には、一対の第１挿通穴５２，５２が設けられている（図５参照）。本実施形態では、下段の固定用アーム部４３に第１挿通穴５２，５２が設けられている。この第１挿通穴５２は、一部がアクチュエータ連結部５０の内部空間と連通するように構成されている。各第１挿通穴５２には係止部材５３が挿通され、この係止部材５３の一部を内部空間に突出させることにより、後述するシール部材６６の上向きの移動を阻止する構成としている。図３には、係止部材５３のアクチュエータ連結部５０の内部空間に突出する部分が、横向きの長円として表れている。【００５２】
第１挿通穴５２の上部には、第１保持機構を構成するトグルバネ７０の配設部５４が設けられている。このトグル部材配設部５４は、外向きに突出した一対のネジ軸部５５，５５と、これらネジ軸部５５，５５にかけて延びるバネ配設溝５６とを備えている。ネジ軸部５５，５５は、固定用アーム部４３に対して直交方向に延びるように突設されている。バネ配設溝５６のネジ軸部５５，５５間は、アクチュエータ連結部５０の内部空間に連通している。このバネ配設溝５６にトグルバネ７０を配設した状態で、ネジ軸部５５，５５にナット５７を締め付けることにより、トグルバネ７０を脱落不可能に組み付けている。【００５３】
トグル部材配設部５４の上方には、一対の第２挿通穴５８，５８が設けられ、各第２挿通穴５８，５８に切換用弁体６１の上向きの移動を停止するためのストッパ部材５９が挿通されている。この第２挿通穴５８およびストッパ部材５９は、第１挿通穴５２および係止部材５３と同一構成である。【００５４】
さらに、アクチュエータ連結部５０には、横方向に隣接する固定用アーム部４３，４３間に、軸方向に沿って上下に延び、内部空間に連通（貫通）する挿通溝６０が設けられている。【００５５】
切換用弁体６１は、真空弁接続部４４内からアクチュエータ連結部５０内にかけて延びる弁ロッド６２の下端に、弁パッキン６３を配設したものである。この弁パッキン６３は、第１アクチュエータ７１により弁ロッド６２が上方に直動されることにより、ケーシング４２の第１および第２変圧室４５，４７を連通させる開位置（図４（Ａ）参照）に移動される。また、第２アクチュエータ７９により弁ロッド６２が下方に直動されることにより、被圧接部４９に圧接され、ケーシング４２の第１および第２変圧室４５，４７の連通を遮断する閉位置（図４（Ｂ）参照）に移動される。【００５６】
弁ロッド６２には、弁パッキン６３の上方に別体のガイド部材６４が装着されている。このガイド部材６４の上部には、このガイド部材６４の上方を位置決めするストッパ部６５が設けられている。このストッパ部６５は、円錐形状をなすように突出した圧接部６５ａを上部に有する。弁ロッド６２には、ストッパ部６５の上方に、圧接段部５１に上方から圧接されるシール部材６６が軸方向に沿って移動可能に装着されている。【００５７】
シール部材６６は、切換用弁体６１の移動により、第２変圧室４７と挿通溝６０によって大気開放されたアクチュエータ連結部５０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６６は、弁ロッド６２の直径より大径の貫通孔６６ａを備えている。この貫通孔６６ａは、切換用弁体６１が開位置に移動されると、圧接部６５ａにより閉塞される。これにより、真空弁接続部４４の第２変圧室４７は、貫通孔６６ａを通したアクチュエータ連結部５０との連通が遮断される。また、貫通孔６６ａは、切換用弁体６１が閉位置に移動されると、圧接部６５ａの離間により開放される。これにより、真空弁接続部４４の第２変圧室４７は、貫通孔６６ａを通してアクチュエータ連結部５０と連通した大気開放状態とされる。シール部材６６の上下にはそれぞれ補強部材６７Ａ，６７Ｂが配設される。これら補強部材６７Ａ，６７Ｂは、貫通孔６６ａより大きな貫通孔を有する円環状をなす。なお、このシール部材６６は、上側の補強部材６７Ａの上部が係止部材５３に係止されることにより、圧接段部５１に圧接状態で移動不可能に配置される。【００５８】
弁ロッド６２には、シール部材６６の上方に、上向きに漸次直径が大きくなるように拡径した後、漸次直径が小さくなるように縮径した断面菱形形状の膨出部６８が設けられている。この膨出部６８の上方には、径方向外向きに突出する受動フランジ部６９が設けられている。【００５９】
第１保持機構は、バネ配設溝５６内に配設されるＬ字形状をなす一対のトグルバネ７０，７０と、弁ロッド６２の膨出部６８とで構成されている。これらトグルバネ７０，７０は、組付状態で一部がアクチュエータ連結部５０内に位置する。この組付状態では、トグルバネ７０，７０の間隔は、弁ロッド６２の直径より大きく、膨出部６８の最も膨出した稜部６８ａの直径より小さくなるように構成されている。このようにしてトグルバネ７０に膨出部６８を干渉させることにより、この切換用弁体６１を開位置および閉位置に移動した状態を所定の保持力で保持する。【００６０】
第１アクチュエータ７１は、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６１をトグルバネ７０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７１は、貯水枡１内の水位に応じて昇降するフロート７２と、このフロート７２の昇降に連動して切換用弁体６１の直動方向に沿って移動する開作動部材７６とを備えている。【００６１】
フロート７２の浮力Ｆｂは、トグルバネ７０，７０の保持力Ｆｓより大きい（Ｆｓ＜Ｆｂ）。このフロート７２には、開作動部材７６に連結するための連結ロッド７３が一体的に設けられている。この連結ロッド７３の上端には、外径を小さくした挿通軸部７４が設けられている。この挿通軸部７４はネジ軸であり、ナット７５を締め付けることにより、開作動部材７６に固定されている。なお、連結ロッド７３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７６を介して切換用弁体６１を開作動可能な全長に設定されている。また、切換用弁体６１の開作動に必要なストロークＳ１と、フロート７２が汚水に浸かる深さＳ２とを加算した距離は、切換用弁体６１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７２が汚水の水面より上方に位置するように構成している。【００６２】
開作動部材７６は、切換用弁体６１の直動方向であるケーシング４２の軸方向に沿って延びるように、固定用アーム部４３，４３間に取り付けられる断面Ｈ字形状のものである。この開作動部材７６には、ケーシング４２の挿通溝６０を挿通してアクチュエータ連結部５０内に突出し、切換用弁体６１の受動フランジ部６９の下部に位置する作動部７７が設けられている。また、開作動部材７６の下端には、フロート７２の連結ロッド７３を装着する装着部７８が外向きに突設されている。この装着部７８は、連結ロッド７３の挿通軸部７４より大きく、ナット７５より小さい直径の孔を有する。この開作動部材７６は、固定用アーム部４３にブラケット部材を配設することにより、ケーシング４２に対して脱落不可能に装着される。【００６３】
第２アクチュエータ７９は、貯水枡１内の汚水が吸水管８の下端より下方（第２水位ＬＷＬ）まで排水されると、切換用弁体６１をトグルバネ７０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。本実施形態の第２アクチュエータ７９は、真空弁１０の止水弁駆動アクチュエータ１７と同様の構成である。具体的には、第２アクチュエータ７９は、内部を検圧室９４と第２基準圧室９３に区画した切換用シリンダ８０に、切換用弁体６１を閉作動させるための閉作動部材９９を配設している。また、切換用シリンダ８０は、第２下側ケース８１、第２上側ケース８５、第２ダイヤフラム９２、切換用ピストンカップ９５、第２付勢スプリング９６および第２保持補助機構を備えている。【００６４】
第２下側ケース８１は、ケーシング４２のアクチュエータ連結部５０の上端に一体的に取り付けられている。この第２下側ケース８１には、第１下側ケース１９と同様に、大気を吸引するための第２通気孔８２と、第２上側ケース８５と接合するための接合フランジ８３と、閉作動部材９９を挿通する第２挿通部材８４とが設けられている。【００６５】
第２上側ケース８５には、第１上側ケース２３と同様に、第２下側ケース８１と接合するための接合フランジ８６と、閉作動部材９９を閉作動方向に付勢する第２付勢スプリング９６の付勢力を調整するための調整機構とが設けられている。この調整機構は、閉塞部に設けた第２被締付部８７と、第２被締付部８７に締付可能な第２締付部材８９とからなる。第２被締付部８７には、内周にネジ溝を設けた円筒部を備えている。第２締付部材８９は、外周部にネジ溝に噛み合うネジ部を備えている。この第２締付部材８９には、真空弁１０の吐出口１３に接続される第３接続部９０と、第２被締付部８７の突出端部に当接する第２ストッパ部９１とが設けられている。【００６６】
第２ダイヤフラム９２は、切換用シリンダ８０の内部を、アクチュエータ連結部５０側に位置する第２基準圧室９３と、離間した側に位置する検圧室９４とに区画する可撓性材料からなるものである。この第２基準圧室９３内の基準圧は、第２下側ケース８１に形成した第２通気孔８２により大気圧とされている。【００６７】
切換用ピストンカップ９５は、切換用シリンダ８０の検圧室９４内に位置するように、第２ダイヤフラム９２に固着して配設されている。この切換用ピストンカップ９５には、検圧室９４内が区画されることを防止するために、通気孔が設けられている。【００６８】
第２付勢スプリング９６は、第２締付部材８９と切換用ピストンカップ９５との間に配設されている。この第２付勢スプリング９６は、切換用ピストンカップ９５および閉作動部材９９を介して切換用弁体６１を閉位置へ向けて付勢する。また、第２付勢スプリング９６は、検圧室９４内の圧力が大気圧より低い第２真空度Ｐ２以下になると、第２基準圧室９３内の圧力との差圧により、切換用ピストンカップ９５を介して伸縮する。具体的には、第２付勢スプリング９６は、検圧室９４内の真空度が高く（第２真空度Ｐ２’）なると、切換用ピストンカップ９５の移動による押圧力で徐々に収縮し始める。そして、検圧室９４内の真空度が第２真空度Ｐ２以上になると、完全に収縮した状態をなす。一方、検圧室９４内の真空度が第２真空度Ｐ２を下回ると切換用ピストンカップ９５の押圧力に抗して徐々に伸張する。そして、検圧室９４内の真空度が第２真空度Ｐ２’を下回ると、完全に伸張した状態をなす。【００６９】
本実施形態では、第２付勢スプリング９６の付勢力、即ち、切換用弁体６１を閉位置に移動させる力Ｆｃは、フロート７２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６１に対して、第１アクチュエータ７１による開作動と第２アクチュエータ７９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７９による閉作動が実行されるように構成している。【００７０】
第２保持補助機構は、第２付勢スプリング９６が切換用ピストンカップ９５を介して収縮した状態で、切換用ピストンカップ９５を第２付勢スプリング９６の付勢力より弱い保持力で保持するものである。この第２保持補助機構は、切換用ピストンカップ９５の開口端外周部に配設した第１磁石９７と、第１磁石９７と第２上側ケース８５の軸方向に対応する位置に設けた第２磁石９８とからなる。この第２保持補助機構を設けた第２アクチュエータ７９は、第２付勢スプリング９６を収縮させて切換用ピストンカップ９５が後退位置に移動すると、各磁石９７，９８が互いの磁力で吸着する。その結果、切換用ピストンカップ９５を検圧室９４内の真空吸引力と磁石９７，９８による吸着力とで保持できる。そして、検圧室９４内が第２真空度Ｐ２より低い第３真空度Ｐ３を更に下回ると、検圧室９４内の真空吸引力と磁石９７，９８による吸着力とを加えた保持力より、第２付勢スプリング９６の付勢力が大きくなり、切換用ピストンカップ９５を進出させる。【００７１】
本実施形態では、止水弁駆動アクチュエータ１７と同様の構成としているため、第２付勢スプリング９６の付勢力は、第１付勢スプリング３４の付勢力と同一である。そのため、この第２アクチュエータ７９が開閉作動する第３真空度Ｐ３と、止水弁駆動アクチュエータ１７が開閉作動する第４真空度Ｐ４とは、基本的には同一である。そこで、止水弁駆動アクチュエータ１７および第２アクチュエータ７９は、締付部材２７，８９の調整により、切換用弁体６１を閉作動させる第３真空度Ｐ３を、止水用弁体１６を閉弁作動させる第４真空度Ｐ４より高く設定している（Ｐ３＞Ｐ４）。これにより、吐出口１３内の真空度が低くなると、止水用弁体１６より先に切換用弁体６１を閉作動させる構成としている。これに伴い、止水用弁体１６を開作動させる第１真空度Ｐ１は、切換用弁体６１を開作動させる第２真空度Ｐ２より低く設定される（Ｐ１＜Ｐ２）。【００７２】
閉作動部材９９は、切換用ピストンカップ９５の底中心に連結したロッドからなる。この閉作動部材９９は、第２下側ケース８１の第２挿通部材８４を挿通し、アクチュエータ連結部５０の軸芯に沿って延びることにより、切換用弁体６１の弁ロッド６２に一致し、この切換用弁体６１の直動方向に沿って直動する。この閉作動部材９９は、切換用ピストンカップ９５が図３に一点鎖線で示す限界位置まで進出した状態で、膨出部６８の稜部６８ａがトグルバネ７０より下方に位置するまで下降させることが可能な全長に設定されている。なお、この第２アクチュエータ７９の閉作動部材９９は、切換用ピストンカップ９５に連結した状態で一体的に設けてもよい。【００７３】
前記構成の制御装置４０は、真空式下水道システムに適用する場合、フロート７２が貯水枡１の汚水溜３に位置するようにブラケット部材を介して貯水枡１内に固定される。そして、制御装置４０の第１接続部４６と真空弁１０の吐出口１３とを、接続配管である空気チューブ１００Ａによって接続する。また、制御装置４０の第２接続部４８と真空弁１０の接続部２８とを、空気チューブ１００Ｂによって接続する。さらに、制御装置４０の第３接続部９０と真空弁１０の吐出口１３とを、空気チューブ１００Ｃによって接続する。なお、本実施形態では、制御装置４０の第１接続部４６を吐出口１３に接続することにより、この吐出口１３を介して真空送水管５に接続する構成としているが、空気チューブ１００Ａを直接真空送水管５に接続してもよい。【００７４】
次に、制御装置４０を適用した真空式下水道システムの動作について説明する。【００７５】
図６Ａに示すように、貯水枡１の内部の汚水が吸水管８の下方までしか溜められていない状態では、制御装置４０の切換用弁体６１が閉位置に移動され、この状態がトグルバネ７０，７０の保持力で保持されている。また、真空弁１０は、止水用弁体１６が閉位置に移動された閉弁状態をなす。【００７６】
この状態では、真空弁１０の吸水口１２は、吸水管８を介して大気開放された大気圧の状態をなす。真空弁１０の吐出口１３は、真空ステーションの吸引作用により大気圧より低い第１真空度Ｐ１以上の状態をなす。そのため、制御装置４０の切換弁機構４１の第１変圧室４５は、吐出口１３との連通により第１真空度Ｐ１以上の状態をなす。また、制御装置４０の第２アクチュエータ７９の検圧室９４は、吐出口１３との連通により、大気圧より低い第２真空度Ｐ２以上の状態をなす。その結果、閉作動部材９９は、切換用ピストンカップ９５を介して後退した状態をなす。一方、制御装置４０の切換弁機構４１の第２変圧室４７は、切換用弁体６１によって第１変圧室４５との連通が遮断され、シール部材６６の貫通孔６６ａおよび挿通溝６０を通して大気開放状態をなす。よって、真空弁１０の圧力室３２は、第２変圧室４７を介して大気開放状態をなす。【００７７】
そして、貯水枡１内に汚水が溜まるとフロート７２が着水して上昇し、第１水位ＨＷＬまで上昇すると、開作動部材７６が上向きに移動される。その結果、切換用弁体６１がトグルバネ７０の保持力に抗して、トグルバネ７０を弾性的に広げながら、開位置まで上向きに移動する。そして、膨出部６８の稜部６８ａがトグルバネ７０を乗り越えると、トグルバネ７０が弾性的に復元することにより、切換用弁体６１を開位置に保持する。【００７８】
このように切換用弁体６１が開作動すると、図６Ｂに示すように、制御装置４０の第１変圧室４５と第２変圧室４７とが連通し、切換用弁体６１の圧接部６５ａによりシール部材６６の貫通孔６６ａを閉塞する。その結果、制御装置４０の第２変圧室４７は、大気と遮断され、第１変圧室４５および吐出口１３を介して真空吸引されることにより、第１真空度Ｐ１以上となる。これに伴い、真空弁１０の圧力室３２は、同様に第１真空度Ｐ１以上の真空度になる。これにより、真空弁１０は、図６Ｃに示すように、止水弁駆動アクチュエータ１７が開作動する。その結果、真空弁１０は、止水用弁体１６が開位置に移動され、吸水口１２と吐出口１３とが連通した開弁状態をなす。よって、貯水枡１内の汚水は、真空ステーションの吸引作用により吸水管８、真空弁１０の管体１１、仕切弁７および真空送水管５を経て排水（送出）される。【００７９】
排水により貯水枡１内の汚水が吸水管８の下端近傍まで低下すると、吸水管８からの吸水に空気が混入される。そうすると、図６Ｄに示すように、吐出口１３内の真空度が第２真空度Ｐ２を下回る。これに伴い、吐出口１３に連通した制御装置４０の第２アクチュエータ７９の検圧室９４内の真空度が第２真空度Ｐ２を下回る。また、第１変圧室４５および第２変圧室４７を介して吐出口１３に連通した真空弁１０の圧力室３２内が第１真空度Ｐ１を下回る。但し、この状態では、磁石３５，３６，９７，９８の吸着力により、止水用ピストンカップ３３を後退位置に保持する保持力、および、切換用ピストンカップ９５を後退位置に保持する保持力は、付勢スプリング３４，９６の付勢力より大きい。そのため、真空弁１０の止水用弁体１６および制御装置４０の切換用弁体６１は、開位置を維持する。【００８０】
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ると、真空弁１０の吐出口１３内の真空度が第３真空度Ｐ３を下回る。そうすると、第２付勢スプリング９６の付勢力が切換用ピストンカップ９５を後退位置に保持する保持力より、大きくなる。その結果、図６Ｅに示すように、制御装置４０の切換用弁体６１が、トグルバネ７０の保持力に抗して閉位置に移動される。一方、本実施形態の止水弁駆動アクチュエータ１７は、止水用弁体１６を閉作動させる真空度を第３真空度Ｐ３より低い第４真空度Ｐ４としている。そのため、真空弁１０は、止水用弁体１６が開位置を維持し、開弁状態を維持する。【００８１】
これにより、図６Ｆに示すように、制御装置４０の第２変圧室４７は、第１変圧室４５との連通が遮断され、シール部材６６の貫通孔６６ａを通して大気開放した状態になる。よって、この第２変圧室４７に連通した真空弁１０の圧力室３２内の真空度が、第４真空度Ｐ４を下回る大気圧状態となる。その結果、第１付勢スプリング３４の付勢力が、止水用ピストンカップ３３を後退位置に保持する保持力より大きくなる。そのため、図６Ｇに示すように、真空弁１０は、止水用弁体１６が閉位置に移動され、閉弁状態となる。【００８２】
そうすると、真空弁１０の吸水口１２から吐出口１３を経た排水が停止される。また、弁口１５の遮断により、図６Ｈに示すように、吐出口１３の真空度は第１真空度Ｐ１以上となる。その結果、制御装置４０を構成する切換弁機構４１の第１変圧室４５および第２アクチュエータ７９の検圧室９４が、各作動真空度Ｐ１，Ｐ２以上となる。よって、第２アクチュエータ７９は後退位置に移動し、図６Ａに示す状態になる。【００８３】
このように、本発明の制御装置４０は、真空弁１０の圧力室３２を切換弁機構４１の第２変圧室４７だけに接続した構成である。また、切換弁機構４１の第２変圧室４７は、真空弁１０の吐出口１３に連通した第１変圧室４５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４５，４７は、１つの切換用弁体６１を、第１アクチュエータ７１によって開作動し、第２アクチュエータ７９によって閉作動することにより、連通させた開位置および閉塞した閉位置に切り換えられる。しかも、切換用弁体６１は、アクチュエータ７１，７９の非作動時には、トグルバネ７０によって開位置または閉位置に保持される。さらに、第２アクチュエータ７１が閉作動する真空度Ｐ３を、真空弁１０が閉作動する真空度Ｐ４より高く設定している。そのため、切換用弁体６１を開位置に移動させ、止水用弁体１６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４１以外の構成により、真空弁１０の圧力室３２内の真空度が、閉作動する第４真空度Ｐ４より低くなることはない。その結果、逆止弁等の部品を配設する必要はない。【００８４】
しかも、第１および第２アクチュエータ７１，７９は、切換弁機構４１に一体的に取り付けたものである。よって、制御装置４０は、１個の単体だけで構成されるため、極めて簡素である。また、真空送水管５内の真空度に応じて作動させるために配管する必要がある空気チューブ１００Ａ〜１００Ｃは、切換弁機構４１の第１変圧室４５と第２変圧室４７、および、第２アクチュエータ７９の検圧室９４を接続する３本だけでよいため、配管の構成も簡素化できる。その結果、この制御装置４０を搭載するシステムの小型化およびコストダウンを図ることができる。【００８５】
さらに、本実施形態では、フロート７２を利用した第１アクチュエータ７１は、切換用弁体６１の開作動のみを行うものである。そのため、切換用弁体６１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７２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７２は、制御装置４０を設置するためのブラケット部材、第１アクチュエータ７１の開作動部材７６などの強度を確保すれば、貯水枡１内の汚水量が少ない状態では、汚水の水面の上方、即ち、空中に浮いて汚水に接しない状態を維持できる。これにより、汚水の水面付近に浮遊するスカムがフロート７２に付着する量を大幅に減少できるため、フロート７２の上下動が妨げられて発生する動作不良を防止できる。しかも、フロート７２の上下動の範囲を小さくすることができるため、摺動による摩耗やそれに伴う動作不良も防止できる。その結果、フロート７２を長期間にわたって安定して動作させることができる。また、使用中に汚水に混ざって貯水枡１に流入してくる土砂が貯水枡１の底に堆積したり、工事の際の残材が不意に流入してきても、フロート７２の浮上動作は影響を受け難いため、動作不良防止効果を得ることができる。【００８６】
しかも、切換用弁体６１を介して止水用弁体１６を閉弁作動させるための第２アクチュエータ７９は、水位が吸水管８の下端より下側まで下がったことを検圧室９４内の圧力と第２基準圧室９３内の圧力との差圧により検出して動作するものである。よって、吸水管８の下端の位置を貯水枡１の底付近に設定でき、汚水に混入するスカムは、殆どを吸水管８から貯水枡１の外部に排水できる。よって、この真空弁１０および制御装置４０を搭載したユニットは、蓄積したスカムを除去するための定期的なメンテナンスが不要である。【００８７】
また、本発明の制御装置４０は、第２アクチュエータ７９により切換用弁体６１を閉位置に移動させる力Ｆｃを、フロート７２の浮力Ｆｂより大きくしている（Ｆｂ＜Ｆｃ）。そのため、切換用弁体６１に対して、第１アクチュエータ７１による開作動と、第２アクチュエータ７９による閉作動が同時に行われた場合、第２アクチュエータ７９による閉作動が実行される。その結果、真空弁１０が開弁状態と閉弁状態とを繰り返すチャタリングの発生を防止できる。【００８８】
具体的には、貯水枡１内の汚水が第１水位ＨＷＬまで上昇することにより、第１アクチュエータ７１が開作動を実行する状況では、第２アクチュエータ７９が閉作動を実行させることは、通常の使用環境下ではありえない。また、第２アクチュエータ７９が閉作動を実行する状況で、第１アクチュエータ７１が開作動を実行するという状況は、フロート７２が貯水枡１にスカム等によって固着されて下降不可能になった状態である。このスカム等によるフロート７２の固着は、前述のように殆ど生じることはない。しかし、万が一にもこのような状況が生じた場合、スカム等によるフロート７２の固着力Ｆａは、通常、フロート７２の浮力Ｆｂより弱い（Ｆａ＜Ｆｂ）。そして、本実施形態では、第２アクチュエータ７９により切換用弁体６１を閉位置に移動させる力Ｆｃを、フロート７２の浮力Ｆｂより大きくしている（Ｆａ＜Ｆｂ＜Ｆｃ）。その結果、通常の使用環境下でフロート７２が固着されている場合、第２アクチュエータ７９の閉作動により固着を解除できる。よって、通常の使用環境下でのチャタリングの発生を確実に防止できる。【００８９】
さらに、本実施形態では、制御装置４０の第２アクチュエータ７９に切換用ピストンカップ９５が後退した状態を、第２付勢スプリング９６の付勢力より弱い力で保持する磁石９７，９８を配設している。そして、検圧室９４内の真空度が第２真空度Ｐ２より低い第３真空度Ｐ３を下回ると、第２付勢スプリング９６の付勢力で閉作動部材９９を介して切換用弁体６１を閉作動させる構成としている。そのため、第２アクチュエータ７９により切換用弁体６１を閉位置に移動させる力Ｆｃを、確実にフロート７２の浮力Ｆｂより大きくなるように設定できる。【００９０】
また、制御装置４０の第２アクチュエータ７９には、切換用シリンダ８０に第２締付部材８９を配設し、第２付勢スプリング９６の付勢力を調整できるようにしている。そのため、真空ステーションまでの距離等の設置環境で異なる真空度の条件に応じて、確実に閉作動部材９９を作動させる設定とすることができる。【００９１】
さらに、本実施形態では、真空弁１０の止水用弁体１６を開閉作動させるための止水弁駆動アクチュエータ１７と、制御装置４０の切換用弁体６１を閉作動させるための第２アクチュエータ７９とを、同一構成のものを用いる構成としている。そのため、この制御装置４０を搭載するシステムの構築に必要な部品点数を削減し、コストダウンを図ることができる。【００９２】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態の制御装置４０を示す。この制御装置４０は、調整機構により第２付勢スプリング９６の付勢力を調整する代わりに、保持補助機構による保持力を調整するようにした点で、第１実施形態と相違している。【００９３】
具体的には、第２実施形態では、第２アクチュエータ７９の第２上側ケース８５に第２被締付部８７を設け、この第２被締付部８７に対して第２締付部材８９を締付可能に取り付けている。第２締付部材８９の外周には、第３接続部９０側にネジ部が設けられている。また、切換用ピストンカップ９５は、後退位置で第２締付部材８９に当接する構成としている。【００９４】
このように構成した第２実施形態は、第２締付部材８９を図示の状態から締め込む方向にしか移動させることができない。これにより、切換用ピストンカップ９５は、第２締付部材８９の締込量に応じて磁石９７，９８の間隔が調整される。その結果、磁石９７，９８による切換用ピストンカップ９５の補助的な保持力を調整することができる。【００９５】
（第３実施形態）
図８乃至図１５は、第３実施形態の制御装置４０を示す。この制御装置４０は、第２アクチュエータ７９が閉作動する第２真空度Ｐ２の設定を容易にした点、その第２真空度Ｐ２を真空弁１０が閉作動する第１真空度Ｐ１より低く設定できるようにした点、そして、切換用弁体６１の弁パッキン６３の耐用年数を長期間化できるようにした点で、各実施形態と相違している。なお、本実施形態の制御装置４０では、真空弁１０には保持補助機構を構成する磁石３５，３６は不要である。【００９６】
第３実施形態の制御装置４０は、１つの切換用弁体６１を有する切換弁機構４１と、切換用弁体６１を開作動させる第１アクチュエータ７１と、切換用弁体６１を閉作動させる第２アクチュエータ７９とを備えている。【００９７】
切換弁機構４１は、図８および図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、ケーシング４２と、このケーシング４２の内部に直動可能に配設した切換用弁体６１と、この切換用弁体６１を開位置および閉位置で保持する第１保持機構とを備えている。【００９８】
図８、図１０および図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、ケーシング４２は、下部の真空弁接続部４４と、上部のアクチュエータ連結部５０を備えている。このケーシング４２には、ホルダ１１８を介してブラケット部材に固定する４個の固定用アーム部４３が設けられている。【００９９】
真空弁接続部４４は、真空弁１０の吐出口１３に接続される第１接続部４６を形成した第１変圧室４５と、真空弁１０の圧力室３２に接続される第２接続部４８を形成した第２変圧室４７とを備えている。これらの間には、逆円錐筒形状をなす被圧接部４９が形成されている。【０１００】
アクチュエータ連結部５０は、真空弁接続部４４との境界部分にシール用の圧接段部５１を備えている。この圧接段部５１の上方には、アクチュエータ連結部５０の内部空間と連通するように切り欠いたスリット状の第１挿通穴５２，５２が設けられている。この第１挿通穴５２の上方には、第１保持機構を構成するトグル部材１１３の配設部５４が設けられている。本実施形態のトグル部材配設部５４は、アクチュエータ連結部５０の内部空間と連通するように、第１挿通穴５２，５２に対して平行に延びる一対の弾性保持部挿通溝１０５，１０５と、これらの間に位置するように固定用アーム部４３に対して逆向きに突設した係止片１０６とを備えている。【０１０１】
また、アクチュエータ連結部５０には、横方向に隣接する固定用アーム部４３，４３間に位置するように、内部空間に連通する挿通溝６０が設けられている。さらに、アクチュエータ連結部５０には、上端から弾性保持部挿通溝１０５にかけて延びるガイド溝１０７が設けられている。【０１０２】
アクチュエータ連結部５０の上部には、第２アクチュエータ７９の第２保持機構を収容するための収容部１０８が設けられている。この収容部１０８は、アクチュエータ連結部５０の上端に連設された平面視長円形状のものである。収容部１０８の開口端には、長径側外周部に位置するように、第２アクチュエータ７９の第２上側ケース８１を連結するための孔を有する連結部１１０が設けられている。【０１０３】
切換用弁体６１は、第１アクチュエータ７１により開作動されると図９（Ａ）に示す開位置に移動し、第２アクチュエータ７９により閉作動されると図９（Ｂ）に示す開位置に移動する。この切換用弁体６１の弁ロッド６２の下端に配設する弁パッキン６３には、図１２に示すように、真空弁接続部４４の被圧接部４９に圧接される軟質なシール部６３ａ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１１１が設けられている。この補強リブ部１１１は、切換用弁体６１の移動方向から見て、円筒状をなす基部からシール部６３ａ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６３ａは、肉厚が一様にならないように形成されている。【０１０４】
切換用弁体６１の弁ロッド６２には、別体のガイド部材６４が配設され、その上部に圧接部６５ａを有するストッパ部６５が設けられている。このストッパ部６５の上方には、圧接段部５１に圧接されるシール部材６６が装着され、このシール部材６６の上下に補強部材６７Ａ，６７Ｂが配設されている。【０１０５】
シール部材６６の上方に形成する膨出部６８は、平面視矩形状をなし、側面視で菱形形状をなす板部により構成されている。この膨出部６８の上方には、径方向外向きに突出する受動フランジ部６９が設けられ、この受動フランジ部６９の外周部にガイド片１１２が突設されている。このガイド片１１２は、アクチュエータ連結部５０のガイド溝１０７に係合されることにより、アクチュエータ連結部５０内で切換用弁体６１を回転不可能に規制する。【０１０６】
第１保持機構は、アクチュエータ連結部５０のトグル部材配設部５４に外嵌するように配設する樹脂製のトグル部材１１３からなる。このトグル部材１１３は、図１１（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５０における固定用アーム部４３と逆側に配置されるベース板部１１４を備えている。このベース板部１１４には、アクチュエータ連結部５０の係止片１０６が貫通して係止される係止孔１１５が設けられている。【０１０７】
また、トグル部材１１３には、アクチュエータ連結部５０の弾性保持部挿通溝１０５に嵌り、アクチュエータ連結部５０の内部空間に突出する一対の弾性保持部１１６，１１６が設けられている。この弾性保持部１１６は、アクチュエータ連結部５０内に位置する切換用弁体６１の膨出部６８の傾斜面に線接触することにより、この切換用弁体６１を開位置または閉位置に保持する。【０１０８】
さらに、トグル部材１１３には、ベース板部１１４の下端にアクチュエータ連結部５０の第１挿通穴５２，５２に挿通され、シール部材６６の上端を位置決めする一対の係止部１１７，１１７が設けられている。【０１０９】
このように、第３実施形態では、第１実施形態に示す一対のトグルバネ１２３，７０および係止部材５３，５３を１つのトグル部材１１３で構成するとともに、ナット５７およびネジ軸部５５を不要として、部品点数の削減および小型化を図っている。【０１１０】
第１アクチュエータ７１は、フロート７２の昇降に連動して切換用弁体６１を移動させる開作動部材７６を備えている。フロート７２の連結ロッド７３は、貯水枡１内の汚水が第２水位ＬＷＬまで低下している状態で、フロート７２が汚水に着水しない寸法である。開作動部材７６は、挿通溝６０を挿通してアクチュエータ連結部５０内に突出する作動部７７を備えている。この開作動部材７６は、固定用アーム部４３に連結したホルダ１１８により、移動可能かつ離脱不可能に装着されている。【０１１１】
第２アクチュエータ７９は、真空弁１０の止水弁駆動アクチュエータ１７とは異なるように構成としている。具体的には、第２アクチュエータ７９は、内部を検圧室９４と第２基準圧室９３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には、切換用弁体６１を閉作動させるための閉作動部材９９が配設されている。切換用シリンダ８０は、第２下側ケース８１、第２上側ケース８５、第２ダイヤフラム９２、切換用ピストンカップ９５および第２付勢スプリング９６を備えている。そして、本実施形態では、磁石９７，９８からなる第２保持補助機構、および、第２被締付部８７と第２締付部材８９からなる調整機構の代わりに、閉作動部材９９を後退位置（図９（Ｂ）参照）および進出位置（図９（Ａ）参照）に所定の保持力で保持する第２保持機構を配設している。【０１１２】
第２下側ケース８１は、図１３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、アクチュエータ連結部５０の収容部１０８の上端を覆う略楕円形状の板体からなる。この第２下側ケース８１には、収容部１０８の外側に位置するように、大気を吸引するための第２通気孔８２が設けられている。また、第２下側ケース８１の上端には、第２上側ケース８５と接合するための連結孔を有する接合フランジ８３が設けられている。さらに、第２下側ケース８１の中心には、閉作動部材９９を挿通する孔が設けられ、その上側に第２挿通部材８４（図８参照）が配設されている。【０１１３】
第２下側ケース８１には、アクチュエータ連結部５０の収容部１０８内に位置する下面に、第２保持機構を構成するトグルバネ１２３の一端を保持する一対の保持部１１９，１１９が設けられている。この保持部１１９は、第２下側ケース８１から下向きに突出する突出部と、この突出部から軸芯に向けて突出する保持突起とを備えている。【０１１４】
第２上側ケース８５は、図８および図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、上端を閉塞し、下端を開口した円筒状のものである。この第２上側ケース８５には、第２下側ケース８１と連結するための連結孔を有する接合フランジ８６が設けられている。また、第２上側ケース８５の上端閉塞部には、第２付勢スプリング９６を外嵌して位置決めするとともに、切換用ピストンカップ９５の上向きの移動を阻止する位置決め筒１２０が内向きに突設されている。そして、この位置決め筒１２０の中心に位置するように、真空弁１０の吐出口１３に接続される第３接続部９０が外向きに突設されている。【０１１５】
第２ダイヤフラム９２は、切換用シリンダ８０の内部を第２基準圧室９３と検圧室９４とに区画するもので、その外周部が第２下側ケース８１と第２上側ケース８５の各接合フランジ８３，８６に挟み込まれている。【０１１６】
切換用ピストンカップ９５は、切換用シリンダ８０の検圧室９４内に位置するように、第２ダイヤフラム９２に固着して配設されている。この切換用ピストンカップ９５は、第２基準圧室９３側に板状をなす挟込部材１２１を配置することにより、この挟込部材１２１とで第２ダイヤフラム９２を挟み込んで装着している。【０１１７】
第２付勢スプリング９６は、第２締付部材８９と切換用ピストンカップ９５との間に配設され、この切換用ピストンカップ９５および閉作動部材９９を介して切換用弁体６１を閉位置へ向けて付勢する。本実施形態の第２付勢スプリング９６の付勢力は、第２保持機構による閉作動部材９９の保持力との関係で設定される。【０１１８】
閉作動部材９９は、挟込部材１２１および切換用ピストンカップ９５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９９には、後退位置および進出位置のいずれの状態でも収容部１０８内に位置するように、保持部材取付部１２２が設けられている。この保持部材取付部１２２は、所定間隔をもって環状に設けた溝と、この溝に嵌め込むＣ形止め輪またはＥ形止め輪からなる。【０１１９】
第２保持機構は、閉作動部材９９を外側より軸芯に向けて付勢する一対のトグルバネ１２３，１２３を備えている。このトグルバネ１２３はつる巻きバネからなり、一端が第２下側ケース８１の保持部１１９に保持され、他端が閉作動部材９９の保持部材取付部１２２に装着した保持部材１２４に保持される。【０１２０】
保持部材１２４は、図１４（Ａ），（Ｂ）に示すように、平行に位置する各一対３組の側部１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃを有する平面視六角形状の板体からなる。この保持部材１２４の中心には、閉作動部材９９に装着するための装着孔１２５が形成されている。第１側部１２４ａ，１２４ａの横方向の寸法は同一であり、第２側部１２４ｂ，１２４ｂの横方向の寸法は同一であり、第３側部１２４ｃ，１２４ｃの横方向の寸法は同一である。また、第１，第２および第３側部１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃは、それぞれ寸法が異なるように形成されている。よって、装着孔１２５から側部１２４ａ〜１２４ｃに対して直交方向に延びる垂線の寸法（長さ）Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、それぞれ異なる。【０１２１】
装着孔１２５から第１側部１２４ａまでの寸法Ｌ１は、装着孔１２５から第２側部１２４ｂまでの寸法Ｌ２より小さく、この第２側部１２４ｂまでの寸法Ｌ２は、装着孔１２５から第３側部１２４ｃまでの寸法Ｌ３より小さくなるように形成されている（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）。各側部１２４ａ〜１２４ｃには、それぞれトグルバネ１２３の端部を保持する第１，第２および第３のバネ保持部１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃが設けられている。【０１２２】
この保持部材１２４は、トグルバネ１２３を第１のバネ保持部１２６ａ，１２６ａに保持させた第１保持状態と、第２のバネ保持部１２６ｂ，１２６ｂに保持させた第２保持状態と、第３のバネ保持部１２６ｃ，１２６ｃに保持させた第３保持状態とに、選択的に保持させることができる。各保持状態では、装着孔１２５からの寸法Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の設定によりトグルバネ１２３の収縮率が異なるため、閉作動部材９９を保持する保持力を変更（第１保持状態＜第２保持状態＜第３保持状態）できる。【０１２３】
この第２保持機構は、閉作動部材９９の後退位置では、保持部材１２４が第２下側ケース８１の保持部１１９を越えて上側に位置する。そのため、トグルバネ１２３は、第２付勢スプリング９６の付勢方向に対して逆方向に付勢するように作用する。また、閉作動部材９９の進出位置では、保持部材１２４が第２下側ケース８１の保持部１１９を越えて下側に位置する。そのため、トグルバネ１２３は、第２付勢スプリング９６の付勢方向に対して同一方向に付勢するように作用する。【０１２４】
そのため、第２付勢スプリング９６の付勢力は、トグルバネ１２３を第３保持状態で装着した際の保持力（付勢力）より大きくなるように設定される。よって、後退置で無負荷状態の場合、トグルバネ１２３の付勢力に第２付勢スプリング９６の付勢力が打ち勝ち、切換用ピストンカップ９５を介して閉作動部材９９を進出位置に移動させる。【０１２５】
但し、後退位置の状態では、真空弁１０の吐出口１３と連通した検圧室９４内の真空吸引力と、トグルバネ１２３による上向きの付勢力とを加算した後退位置保持力により保持される。よって、第２アクチュエータ７９は、後退位置保持力が、第２付勢スプリング９６の付勢力より大きい場合、図９（Ａ）に示す後退位置を保持する。検圧室９４内の真空度（真空吸引力）が低くなり、後退位置保持力より第２付勢スプリング９６の付勢力が大きくなると、図９（Ｂ）に示す進出位置に移動する。この進出位置は、トグルバネ１２３による下向きの付勢力と第２付勢スプリング９６の付勢力とを加算した進出位置保持力で保持される。そして、検圧室９４内の真空度が高くなり、その真空吸引力が進出位置保持力より大きくなると、再び図９（Ａ）に示す後退位置に移動する。【０１２６】
本実施形態の第２アクチュエータ７９は、後退位置保持力、即ち、閉作動部材９９を閉作動させる第２真空度Ｐ２を、真空弁１０が開閉作動する第１真空度Ｐ１より低く設定している。また、進出位置保持力、即ち、閉作動部材９９を後退位置へ戻す第３真空度Ｐ３は、第２真空度Ｐ２より高く、真空送水管５内の真空度より低く設定している。そして、この第３真空度Ｐ３と相関関係を有する第２付勢スプリング９６の付勢力と第１保持状態でのトグルバネ１２３の付勢力とを加算した力Ｆｃは、フロート７２の浮力Ｆｂより大きく設定している（Ｆｂ＜Ｆｃ）。【０１２７】
第３実施形態の制御装置４０は、第２アクチュエータ７１が閉作動する第２真空度Ｐ２を、真空弁１０が開閉作動する第１真空度Ｐ１より低く設定しているため、真空送水管５の真空度が低下した場合には、第２アクチュエータ７１より先に真空弁１０の止水弁駆動アクチュエータ１７が閉作動を実行することになる。そこで、制御装置４０を設置する場合、切換弁機構４１の第１接続部４６と真空弁１０の吐出口１３とを接続する空気チューブ１００Ａに、第１変圧室４５から吐出口１３への流体移動を許容し、逆向きの流体移動を阻止する逆止弁１２７を介設している。これにより、真空送水管５の真空度が、真空弁１０が閉作動する第１真空度Ｐ１を下回っても、閉作動を実行しないように構成している。【０１２８】
次に、第３実施形態の制御装置４０を適用した真空式下水道システムの動作について説明する。【０１２９】
図１５Ａに示すように、貯水枡１の内部の汚水が吸水管８の下側までしか溜められていない状態では、制御装置４０の切換用弁体６１が閉位置に移動され、この状態がトグル部材１１３の弾性保持部１１６の保持力で保持されている。この状態では、真空弁１０の吸水口１２は大気圧状態をなし、真空弁１０の吐出口１３は真空度が高い第１真空度Ｐ１以上の状態をなす。そのため、制御装置４０の切換弁機構４１の第１変圧室４５は、第１真空度Ｐ１以上の状態をなし、制御装置４０の第２アクチュエータ７９の検圧室９４は、第２真空度Ｐ２を上回った状態をなす。その結果、閉作動部材９９は、切換用ピストンカップ９５を介して後退した非作動状態をなす。また、制御装置４０の切換弁機構４１は、切換用弁体６１が閉位置に移動し、第２変圧室４７が貫通孔６６ａおよび挿通溝６０を通して大気開放状態をなす。そのため、第２変圧室４７に連通した真空弁１０の圧力室３２も大気開放状態となり、閉弁状態をなす。【０１３０】
そして、貯水枡１内に汚水が溜まり、フロート７２が着水して第１水位ＨＷＬまで上昇すると、開作動部材７６が上向きに移動される。その結果、切換用弁体６１がトグル部材１１３の弾性保持部１１６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１１３の弾性保持部１１６の保持力で保持する。【０１３１】
この際、仕切用弁体６１の弁パッキン６３は、図１６（Ａ）に示すように、負圧による吐出口１３へ向けた吸引により、シール部６３ａが真空弁接続部４４の被圧接部４９に密着するように作用している。そして、本実施形態では、弁パッキン６３の一部に補強リブ部１１１を設け、他の部分より剛性を高くしている。そのため、開位置へ作動させる際には、図１６（Ｂ）に示すように、反発力が大きい補強リブ部１１１の位置が被圧接部４９から直ぐに離間する。その結果、その隙間から空気が吸い込まれることにより、シール性が高い軟質なシール部６３ａの密着作用が解消される。【０１３２】
なお、本実施形態のようにシール部６３ａに補強リブ部１１１を設けていない弁パッキン６３の場合、図１６（Ｃ），（Ｄ）に示すように、被圧接部４９への圧着と負圧による吸引作用で、シール部６３ａに延びが生じるとともに基部との境界が屈曲して変形する。その結果、シール部６３ａが被圧接部４９から離間し難く、シール部６３ａと基部との境界に変形による応力が集中する。よって、境界部分には経時的に裂け目が生じていた。しかし、本実施形態では、補強リブ部１１１の形成により、このような問題が生じることを防止できる。【０１３３】
このように切換用弁体６１が開作動すると、図１５Ｂに示すように、制御装置４０の第１変圧室４５と第２変圧室４７とが連通し、切換用弁体６１の圧接部６５ａによりシール部材６６の貫通孔６６ａが閉塞される。その結果、制御装置４０の第２変圧室４７は大気と遮断され、第１真空度Ｐ１以上となり、真空弁１０の圧力室３２も第１真空度Ｐ１以上の真空度になる。これにより、真空弁１０は、図１５Ｃに示すように、止水弁駆動アクチュエータ１７が開作動し、吸水口１２と吐出口１３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、真空ステーションの吸引作用により吸水管８、真空弁１０の管体１１、仕切弁７および真空送水管５を経て排水される。【０１３４】
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し、図１５Ｄに示すように、吐出口１３内の真空度は真空弁１０が閉作動を実行する第１真空度Ｐ１を下回る。そうすると、汚水および空気を含む流体は、真空度が低い真空弁１０の吐出口１３から、真空度が高い切換弁機構４１の第１変圧室４５および第２変圧室４７を介して真空弁１０の圧力室３２へと流動しようとする。しかし、本実施形態では、これらを接続する空気チューブ１００Ａに逆止弁１２７を配設しているため、吐出口１３から第１接続部４６へ向けた流体移動が阻止される。その結果、真空弁１０は、吐出口１３の真空度に拘わらず、圧力室３２が第１真空度Ｐ１以上の真空度を維持され、開弁状態が維持される。【０１３５】
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、吐出口１３内の真空度が第２真空度Ｐ２以下になると、図１５Ｅに示すように、第２アクチュエータ７９が閉作動することにより、切換用弁体６１を閉位置に移動させる。これにより、図１５Ｆに示すように、制御装置４０は、第１変圧室４５と第２変圧室４７との連通が遮断され、第２変圧室４７がシール部材６６の貫通孔６６ａおよび挿通溝６０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３２内の真空度が、第１真空度Ｐ１を下回る大気圧状態となる。【０１３６】
その結果、図１５Ｇに示すように、真空弁１０は、止水用弁体１６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の吸水口１２から吐出口１３を経た排水が停止される。また、弁口１５の遮断により、図１５Ｈに示すように、吐出口１３の真空度が第１真空度Ｐ１以上かつ第３真空度Ｐ３を上回る。その結果、第２アクチュエータ７９は、閉作動部材９９が後退した後退位置に移動し、図１５Ａに示す状態になる。【０１３７】
このように構成した第３実施形態の制御装置４０は、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。【０１３８】
しかも、本実施形態では、切換弁機構４１の第１変圧室４５と吐出口１３とを接続する空気チューブ１００Ａに逆止弁１２７することにより、第２アクチュエータ７１が閉作動する第２真空度Ｐ２を、真空弁１０が開閉作動する第１真空度Ｐ１より低く設定できるようにしている。よって、吸水管８からの空気の取込量を多く設定できる。その結果、スカムが多く排出される使用環境下である場合に、そのスカムを十分に排水できる。【０１３９】
また、第２アクチュエータ７９は、閉作動部材９９を外側より軸芯に向けて付勢するトグルバネ１２３により進出位置および後退位置に保持する構成としている。よって、切換用弁体６１を開位置から閉位置に移動させる力Ｆｃを、フロート７２の浮力Ｆｂより容易に大きく設定できる。しかも、トグルバネ１２３による付勢力は、第１，第２および第３のバネ保持部１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃを有する保持部材１２４により、容易に設定変更できるように構成している。よって、設置環境に応じて第２アクチュエータ７９を閉作動させる第２真空度Ｐ２を設定および変更する作業性を向上できる。【０１４０】
さらに、切換弁機構４１の第１変圧室４５と第２変圧室４７の連通を遮断する切換用弁体６１の弁パッキン６３は、補強リブ部１１１を設けることにより一部だけの剛性を高めている。そのため、第１アクチュエータ７１によって開位置に移動される際に、補強リブ部１１１を形成した部分から、真空吸引力に抗して簡単に離脱させることができる。よって、軟質なシール部６３ａに生じる応力集中を軽減できるため、弁パッキン６３の耐用年数を長期化できる。【０１４１】
なお、本発明の真空弁１０の制御装置４０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。【０１４２】
例えば、第１および第２実施形態の付勢スプリング３４，９６の付勢力を調整する調整機構は、被締付部２５，８７と締付部材２７，８９の構成に限られず、希望に応じて変更が可能である。さらに、保持補助機構も磁石３５，３６，９７，９８を用いた構成に限られず、希望に応じて変更が可能である。【０１４３】
さらにまた、各実施形態では、止水弁駆動アクチュエータ１７および第２アクチュエータ７９の基準圧室３１，９３内の圧力を、大気開放することによる大気圧としたが、所定の気体や液体等を密封した構成としてもよい。【０１４４】
また、前記実施形態では、この切換用弁体６１を開位置および閉位置に保持する第１保持機構を、一対のトグルバネ７０，７０や弾性保持部を一体成形したトグル部材で構成したが、保持力を高めるために、固定用アーム部４３と開作動部材７６の間に、トグル補助用のバネを配設する構成としてもよい。勿論、第１保持機構はバネに限られず、切換用弁体６１を開位置および閉位置に所定の保持力で保持できる構成であれば、種々の変更が可能である。【０１４５】
さらに、第３実施形態では、保持部材１２４に３種のバネ保持部１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃを設けて３段階で設定および変更できるように構成したが、２種以上であれば、その数は希望に応じて変更が可能である。しかも、第３実施形態では、第２アクチュエータ７１が閉作動する第２真空度Ｐ２を、真空弁１０が開閉作動する第１真空度Ｐ１より低く設定したが、バネ保持部１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃの設定により、第１真空度Ｐ１より低く設定した保持状態および高く設定した保持状態を、選択できるように構成してもよい。この場合、空気チューブ１００Ａには、必要に応じて逆止弁１２７を配設する。【０１４６】
さらにまた、シール部６３ａの一部に高剛性部として補強リブ部１１１を設けた第３実施形態の弁パッキン６３は、第１および第２実施形態の制御装置４０に適用しても、同様の作用および効果を得ることができる。【０１４７】
しかも、弁パッキン６３のシール部６３ａの一部に高剛性部を設ける構成は、補強リブ部１１１だけに限定されず、図１７（Ａ），（Ｂ）に示すように、シール部６３ａ全体の肉厚が、所定位置から対向位置に向けて徐々に厚くなるように構成してもよい。または、図１８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、弁パッキン６３のシール部６３ａは、下端面形状を所定位置から対向位置に向けて徐々に被圧接部４９の形状に一致する円錐状に形成してもよい。このようにしても、シール部６３ａの肉厚が一様にならないように形成できる。【０１４８】
さらに、前記実施形態では、本発明の真空弁１０の制御装置４０を真空式下水道システムに適用したが、貯水枡１内に一定量の液体が溜められると、下流側に送水する真空送水システムであれば、同様に適用可能である。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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【図１５Ｇ】
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【図１５Ｈ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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