(57)【要約】【課題】異常低真空度状態になっても真空弁を確実に開閉させる。【解決手段】真空弁装置２０は、吸水管１２と真空送水管４を連通（開）および遮断（閉）する弁体３０と、真空送水管４に接続された圧力室４２内の吸引力によって弁体３０を開閉する駆動部３２と、真空送水管４に連通する第１変圧室４９と圧力室４２に連通する第２変圧室５１とを有する切換部４７と、切換部４７によって真空送水管４と圧力室４２とを連通させて弁体３０を開弁させる開弁アクチュエータ８７と、切換部４７によって真空送水管４と圧力室４２とを遮断して弁体３０を閉弁させる閉弁アクチュエータ９２とを備える。閉弁アクチュエータ９２は、真空送水管４に接続される第１受圧室９８と、圧力室４２および第２変圧室５１に連通される第２受圧室９９とを有する。そして、圧力室４２および第２受圧室９９に対する流体の流出入を遅延させる遅延機構１２４を設ける。【選択図】図４Ａ
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【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、前記吸水管と前記真空送水管と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、
前記真空送水管に連通される圧力室と、前記弁体を閉弁位置に付勢する第１付勢部材とを有し、前記真空送水管と前記圧力室の連通により前記弁体を開弁位置に移動させるとともに、前記真空送水管と前記圧力室の連通が遮断されることにより前記弁体を閉弁位置に移動させる駆動部と、
前記真空送水管と前記駆動部の前記圧力室との間に介設され、前記真空送水管に連通される第１変圧室と、前記圧力室に連通される第２変圧室とを有し、前記真空送水管と前記圧力室とを連通させた開位置と連通を遮断した閉位置とに切り換える切換部と、
前記貯水枡内が設定水位まで上昇すると、前記切換部を開位置に移動させ、前記駆動部を介して前記弁体を開弁させる開弁アクチュエータと、
前記真空送水管に連通される第１受圧室と、前記圧力室および前記第２変圧室に連通される第２受圧室と、前記第１および第２受圧室を区画する区画部材と、前記区画部材を前記第１受圧室側から前記第２受圧室側へ付勢する第２付勢部材とを有し、前記第２受圧室内の真空吸引および前記第２付勢部材の付勢による前記区画部材の押圧力が、前記第１受圧室内の真空吸引による前記区画部材の押圧力を上回ると、前記区画部材に設けた閉作動部によって前記切換部を閉位置に移動させ、前記駆動部を介して前記弁体を閉弁させる閉弁アクチュエータと、
前記駆動部の前記圧力室および前記閉弁アクチュエータの前記第２受圧室に対する流体の流出入を遅延させる遅延機構と
を備えることを特徴とする真空弁装置。
【請求項２】
前記真空送水管と前記切換部の前記第１変圧室とを接続する第１経路と、
前記切換部の前記第２変圧室と前記駆動部の前記圧力室とを接続する第２経路と、
前記閉弁アクチュエータの前記第２受圧室と前記第２経路とを接続する第３経路と、
前記閉弁アクチュエータの前記第１受圧室と前記真空送水管とを接続する第４経路とを備え、
前記遅延機構は、前記第２経路における前記第３経路の接続部と前記切換部との間に設けられている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】
前記真空送水管と前記切換部の前記第１変圧室とを接続する第１経路と、
前記切換部の前記第２変圧室と前記閉弁アクチュエータの前記第２受圧室とを接続する第２経路と、
前記閉弁アクチュエータの前記第２受圧室と前記駆動部の前記圧力室とを接続する第３経路と、
前記閉弁アクチュエータの前記第１受圧室と前記真空送水管とを接続する第４経路とを備え、
前記遅延機構は、前記第２経路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空弁装置。
【請求項４】
前記遅延機構は、前記圧力室および前記第２受圧室に対する流体の流出入を抑制する絞りであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の真空弁装置。
【請求項５】
前記絞りは、流動可能な開口面積を調整可能な可変絞りであ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１経路に、前記切換部から前記真空送水管へ向かう流動を許容し、逆向きの流動を阻止する逆止弁を介設したことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の真空弁装置。
【請求項７】
前記閉弁アクチュエータは、前記真空送水管内の真空度に応じて前記第２付勢部材の付勢力を調整する付勢力調整部を備え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項に記載の真空弁装置。
【請求項８】
前記付勢力調整部は、前記第１受圧室の前記第２受圧室と反対側に位置する定圧状態の定圧室と、前記第１受圧室と前記定圧室とを区画する可撓性部材と、前記可撓性部材に設けられ前記区画部材に近づいた近接位置および前記区画部材から離れた離反位置にかけて移動可能な付勢力調整ピストンとを備え、
前記第２付勢部材は、前記区画部材と前記付勢力調整ピストンとの間に配設されていることを特徴とする請求項７に記載の真空弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空送水システムに使用される真空弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空式送水システムの一例である真空式下水道システムは、真空ステーションと、複数の真空弁ユニットとを備え、これらが真空送水管によって接続されている。真空ステーションは、真空ポンプで真空送水管内に負圧を発生させ、真空弁ユニット内の汚水を集水タンクに排水する。そして、集水タンクに貯留された汚水は、圧送ポンプによって更に下流側に搬送される。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る。貯水枡内には、貯留した汚水を吸い上げる吸水管と真空送水管とが配管され、これらが真空弁を介して接続される。
【０００３】
特許文献１には、真空弁と制御装置とを備える真空弁装置が記載されている。真空弁は、真空送水管に接続される駆動アクチュエータを備え、真空送水管内の真空吸引力によって開弁される。制御装置は、真空弁と真空送水管とを連通状態または遮断状態に切り換えるコントローラと、メカニカル型の開弁アクチュエータと、ニューマチック型の閉弁アクチュエータとを備える。
【０００４】
開弁アクチュエータは、水に浮動するフロートを備え、貯水枡内の水位が設定した第１水位になると、コントローラを介して真空弁を開弁させる。閉弁アクチュエータは、真空送水管に接続した受圧室を備え、貯水枡内の水位が吸水管の下端である第２水位まで低下すると、コントローラを介して真空弁を閉弁させる。なお、閉弁アクチュエータは、吸水管が空気を吸い込む（分離吸引状態）ことに伴う、真空送水管内の真空度の低下を検出することにより、貯水枡内が第２水位まで低下したことを検出する。
【０００５】
しかし、真空式下水道システムは、真空送水管内の真空度が真空ステーションからの距離や配管構造（抵抗）等によって異なる。例えば、真空ステーションに最も近い真空弁ユニットの真空送水管内の真空度Ｖ１は−７５ｋＰａで、真空ステーションから最も離れた真空弁ユニットの真空送水管内の真空度Ｖｎは−２５ｋＰａになる。そして、真空弁を閉弁させるタイミング（真空度）を真空弁ユニット毎に設定（調整）する構成は、設備構築時の作業性が悪い。
【０００６】
そこで、特許文献１の閉弁アクチュエータは、真空弁の弁座の下流側と上流側の差圧に基づいて真空弁を閉弁させている。具体的には、真空弁の弁座の下流側に接続される第１受圧室と、真空弁の弁座の上流側に接続される第２受圧室と、第１受圧室内に配設されたスプリングとを備える。スプリングの付勢および第２受圧室内の真空吸引（真空度）を加算した押圧力が、第１受圧室内の真空吸引による押圧力を上回ると、真空弁を閉弁させる。真空送水管内の実際の真空度ではなく、所定部位の差圧で判断することで、しきい値の設定範囲を小さくできる。よって、各真空ステーションに共通した真空弁装置を設置できる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の真空弁装置は、真空送水管内が異常低真空度になると、真空弁にチャタリング（短時間に開弁と閉弁とを繰り返す現象）が発生することがある。具体的には、複数の真空弁ユニットのうちいずれかに、異物が弁座に咬み込む等の予期しない（通常の使用では生じ得ない）トラブルが発生する可能性がある。この場合、トラブルが発生した真空弁ユニットが空気を吸い込み続けるため、真空式下水道システム全体の真空度が低下する。すると、元々低真空度であった真空弁ユニットの真空送水管の真空度が、大気圧に近い異常低真空度（例えば−５ｋＰａ）になることがある。
【０００８】
異常低真空度になった真空弁ユニットでは、水位の上昇により開弁アクチュエータによって真空弁を開弁させると、排水により真空送水管内の真空度が更に低下する。すると、真空弁の駆動アクチュエータが開弁状態を維持できなくなり、閉弁する。その後、真空送水管内の真空度が徐々に高くなると真空弁が再び開弁し、直ぐに閉弁する。このような真空送水管内の真空度の増減により、真空弁の開閉動作が繰り返される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−２３９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、異常低真空度状態になっても真空弁を確実に開閉可能な真空弁装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明の真空弁装置は、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、前記吸水管と前記真空送水管と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、前記真空送水管に接続される圧力室と、前記真空送水管と前記圧力室の連通により前記圧力室内が真空吸引されることによって前記弁体を開弁位置に移動させるとともに前記真空送水管と前記圧力室の連通が遮断されることにより前記弁体を閉弁位置に移動させる第１付勢部材とを有する駆動部と、前記真空送水管と前記駆動部の前記圧力室との間に介設され、前記真空送水管に接続される第１変圧室と、前記圧力室に接続される第２変圧室とを有し、前記真空送水管と前記圧力室とを連通させた開位置と連通を遮断した閉位置とに切り換える切換部と、前記貯水枡内が設定水位まで上昇すると、前記切換部を開位置に移動させ、前記駆動部を介して前記弁体を開弁させる開弁アクチュエータと、前記真空送水管に接続される第１受圧室と、前記圧力室および前記第２変圧室に連通される第２受圧室と、前記第１および第２受圧室を区画する区画部材と、前記区画部材を前記第１受圧室側から前記第２受圧室側へ付勢する第２付勢部材とを有し、前記第２受圧室内の真空吸引および前記第２付勢部材の付勢による前記区画部材の押圧力が、前記第１受圧室内の真空吸引による前記区画部材の押圧力を上回ると、前記区画部材に設けた閉作動部によって前記切換部を閉位置に移動させ、前記駆動部を介して前記弁体を閉弁させる閉弁アクチュエータと、前記駆動部の前記圧力室および前記閉弁アクチュエータの前記第２受圧室に対する流体の流出入を遅延させる遅延機構とを備える。
【００１２】
この真空弁装置は、貯水枡内が所定水位まで上昇すると、開弁アクチュエータが切換部を開位置に移動させる。これにより、駆動部の圧力室および閉弁アクチュエータの第２受圧室が、真空送水管と連通する。すると、圧力室が真空吸引され、第１付勢部材が収縮することにより弁体を開弁位置に移動させる。その結果、真空送水管と吸水管とが連通し、真空送水管内の真空吸引力によって貯水枡内の水が排水される。
【００１３】
一方、閉弁アクチュエータは、第１受圧室内が真空送水管内と略同一真空度になっている。また、切換部が開位置に移動すると、閉弁アクチュエータの第２受圧室内は、真空吸引により第１受圧室（真空送水管）と同等の真空度まで上昇可能である。すると、第２受圧室内の真空吸引および第２付勢部材の付勢による区画部材の押圧力が、第１受圧室内の真空吸引による区画部材の押圧力を上回るため、切換部が閉位置に移動される。これにより、駆動部の圧力室と真空送水管との連通が遮断され、圧力室が開放されることにより、第１付勢部材の付勢力で弁体が閉弁位置に移動される。その結果、真空送水管と吸水管との連通が遮断され、貯水枡内の排水が停止される。
【００１４】
閉弁アクチュエータの第２受圧室内の真空度が第１受圧室と同等の真空度まで上昇するまでの時間は、第２受圧室に対する流体の流出入を遅延させる遅延機構によって設定される。そのため、開弁アクチュエータによって弁体を開弁させた後、所定時間後に閉弁アクチュエータによって、確実に弁体を閉弁させることができる。
【００１５】
前記真空送水管と前記切換部の前記第１変圧室とを接続する第１経路と、前記切換部の前記第２変圧室と前記駆動部の前記圧力室とを接続する第２経路と、前記閉弁アクチュエータの前記第２受圧室と前記第２経路とを接続する第３経路と、前記閉弁アクチュエータの前記第１受圧室と前記真空送水管とを接続する第４経路とを備え、前記遅延機構は、前記第２経路における前記第３経路の接続部と前記切換部との間に設けられている。または、前記真空送水管と前記切換部の前記第１変圧室とを接続する第１経路と、前記切換部の前記第２変圧室と前記閉弁アクチュエータの前記第２受圧室とを接続する第２経路と、前記閉弁アクチュエータの前記第２受圧室と前記駆動部の前記圧力室とを接続する第３経路と、前記閉弁アクチュエータの前記第１受圧室と前記真空送水管とを接続する第４経路とを備え、前記遅延機構は、前記第２経路に設けられている。このようにすれば、駆動部の圧力室内の真空度と、閉弁アクチュエータの第２変圧室内の真空度とを連動させ、常に略同一真空度に設定できる。そのため、駆動部の弁体が閉作動する真空度に圧力室内がなる前に、閉弁アクチュエータが閉作動するように設定できる。よって、真空送水管内が予期しない異常低真空度になっても、真空弁にチャタリングが発生することはない。
【００１６】
前記遅延機構は、前記圧力室および前記第２受圧室に対する流体の流出入を抑制する絞りである。具体的には、前記絞りは、流動可能な開口面積を調整可能な可変絞りである。このようにすれば、簡単な構成で、圧力室および第２受圧室が第１受圧室と同等の真空度に上昇する時間を、容易かつ確実に調整することができる。
【００１７】
前記第１経路に、前記切換部から前記真空送水管へ向かう流動を許容し、逆向きの流動を阻止する逆止弁を介設することが好ましい。このようにすれば、開弁アクチュエータによって弁体を開弁させた後、真空送水管側の真空度が低下しても、真空送水管を通して排水する汚水が第２経路に浸入することを防止できる。
【００１８】
前記閉弁アクチュエータは、前記真空送水管内の真空度に応じて前記第２付勢部材の付勢力を調整する付勢力調整部を備える。この付勢力調整部は、前記第１受圧室の前記第２受圧室と反対側に位置する定圧状態の定圧室と、前記第１受圧室と前記定圧室とを区画する可撓性部材と、前記可撓性部材に設けられ前記区画部材に近づいた近接位置および前記区画部材から離れた離反位置にかけて移動可能な付勢力調整ピストンとを備え、前記第２付勢部材は、前記区画部材と前記付勢力調整ピストンとの間に配設されている。このようにすれば、第１受圧室に真空送水管側の吸引力（真空度）が加わることで、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、両側の区画部材と付勢力調整ピストンから押圧力が加わる。これにより、両ピストンの間に配設した第２付勢部材は、真空度が高い場合に大きく収縮し、真空度が低い場合に小さく収縮する。即ち、区画部材を付勢する第２付勢部材の付勢力は、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。このように、本発明では、切換部を閉位置に移動させるための第２付勢部材の付勢力を真空送水管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に共通して使用できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の真空弁装置では、開弁アクチュエータによって弁体が開弁されると、閉弁アクチュエータの第１および第２受圧室内に真空送水管内と同等の真空度が加わるため、第２付勢部材の付勢力で確実に切換部を閉位置に切り換えることができる。また、閉弁アクチュエータの第１および第２受圧室が同等の真空度に上昇する時間は、遅延機構より調整されるため、確実に分離吸引時間を確保できる。また、駆動部の圧力室内の真空度と閉弁アクチュエータの第２変圧室内の真空度とが略同一真空度に維持されるため、駆動部の弁体が閉作動する前に、閉弁アクチュエータが閉作動するように設定できる。よって、真空送水管内が予期しない異常低真空度になっても、真空弁にチャタリングが発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】真空式下水道システムを示す概略図。
【図２】第１実施形態の真空弁ユニットを示す概略図。
【図３】第１実施形態の真空弁装置の概念図。
【図４Ａ】真空弁装置の構成を示す断面図。
【図４Ｂ】弁体、切換部、付勢力調整部を作動させた状態を示す断面図。
【図５】（Ａ），（Ｂ）はコントローラの構成を示す断面図。
【図６】コントローラの構成を示す分解斜視図。
【図７】切換弁体の構成を示す分解斜視図。
【図８Ａ】真空弁装置の非作動状態を示す断面図。
【図８Ｂ】開弁アクチュエータにより切換用弁体が開位置に移動した状態を示す断面図。
【図８Ｃ】真空度の変移により弁体が開弁した状態を示す断面図。
【図８Ｄ】分離吸引状態を示す断面図。
【図８Ｅ】閉弁アクチュエータにより切換用弁体が閉位置に移動した状態を示す断面図。
【図８Ｆ】真空度の変移により弁体が閉弁した状態を示す断面図。
【図９】第２実施形態の真空弁装置の概念図。
【図１０】第２実施形態の真空弁装置の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、真空式送水システムの一例である真空式下水道システム１を示す。この真空式下水道システム１は、約−７０ｋＰａの負圧を発生させる１個の真空ステーション２と、複数（図示では１０個）の真空弁ユニット３Ａ〜３Ｊとを備え、これらが真空送水管４によって接続されている。
【００２３】
（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態の真空弁装置２０を用いた真空弁ユニット３である。この真空弁ユニット３は、汚水を一時的に貯留する貯水枡５を備えている。この貯水枡５は有底筒状をなし、上端開口が蓋体６により閉塞されている。貯水枡５の底には、汚水を貯留するための汚水溜７が設けられている。また、貯水枡５には、汚水溜７の上方に、上流側が宅内下水設備（図示せず）に連通した大気圧状態の自然流下管８が接続されている。さらに、貯水枡５には、自然流下管８より上方に位置するように真空送水管４が接続されている。そして、貯水枡５には、真空送水管４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９が接続されている。
【００２４】
貯水枡５内には、仕切弁１０、継手管１１、吸水管１２および真空弁装置２０が更に配設されている。真空弁装置２０は、真空弁２２と、真空弁２２を開閉させるコントローラ（制御部）４６とを備えている。真空弁２２には、一端側に継手管１１および仕切弁１０を介して真空送水管４が接続され、他端側に吸水管１２が接続される。吸水管１２は、下端の開口が汚水溜７の底から所定間隔をもって上方に位置するように配管される。
【００２５】
図３は、本発明の真空弁装置２０の概念図である。真空弁２２は、コントローラ４６を経由して真空送水管４に接続される圧力室４２を備え、真空送水管４内の真空度（真空吸引力）により開弁する。コントローラ４６は、三方弁構造の切換部４７を備え、圧力室４２を真空送水管４に連通させた状態と、圧力室４２を大気に連通させた状態とに切り換える。
【００２６】
真空弁２２とコントローラ４６とは、第１から第４の空気チューブ２１Ａ〜２１Ｄによって接続される。切換部４７は、フロート８８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８７により、真空送水管４と圧力室４２とを連通させる開位置に移動される。また、切換部４７は、真空弁２２の開弁に連動する閉弁専用ニューマチック型の閉弁アクチュエータ９２により、大気と圧力室４２とを連通させる閉位置に移動される。そして、閉弁アクチュエータ９２による切換部４７の閉位置への移動タイミングは、第２の空気チューブ２１Ｂに配設した遅延機構１２４により設定される。
【００２７】
図４Ａ，Ｂに示すように、真空弁２２は、真空送水管４に連通する継手管１１と吸水管１２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（弁体）３０と、この止水用弁体３０を開閉駆動させる駆動アクチュエータ（駆動部）３２とを備えている。
【００２８】
弁箱２３は、ベント管１３を介して吸水管１２が接続される吸水部２４と、真空送水管４に連通した継手管１１が接続される吐出部２５とを備えている。吸水部２４と吐出部２５の間には、止水用弁体３０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。弁箱本体２６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３０が着座する弁座２７が形成されている。弁座２７の下流側には、吐出部２５の内部空間と連通した真空度検出部２８が形成されている。この真空度検出部２８は、コントローラ４６の閉弁アクチュエータ９２に接続される。本実施形態では、真空送水管４内の汚水が閉弁アクチュエータ９２に流入することを防止するために、真空度検出部２８にエアチャンバ２９が配設され、このエアチャンバ２９に閉弁アクチュエータ９２が接続されている。
【００２９】
止水用弁体３０は、弁座２７に圧接されるシール部材３１を備え、駆動アクチュエータ３２により弁箱本体２６の軸芯に沿って進退移動可能に配設されている。この止水用弁体３０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３２により止水用弁体３０が進出されると、止水用弁体３０が弁座２７に着座して弁口を閉塞し、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３２により止水用弁体３０が後退されると、止水用弁体３０が弁座２７から離反されて弁口を開放し、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とが弁口を通して連通される。
【００３０】
駆動アクチュエータ３２は、内部を基準圧室４１と圧力室４２に区画した止水用シリンダ３３を備え、止水用弁体３０を開弁位置および閉弁位置にかけて移動させる。止水用シリンダ３３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３４と、この下側ケース３４の上端開口に密閉状態で取り付けられる上側ケース３７とを有する。下側ケース３４には、開閉作動部材４５を挿通させる挿通部材３５が配設されている。また、下側ケース３４の外周部には、大気と連通させるための通気孔３６が設けられている。上側ケース３７には、コントローラ４６を介して真空送水管４に接続されるコントローラ接続部３８が設けられている。また、上側ケース３７には、付勢スプリング４４を位置決めする位置決め筒部３９が設けられている。
【００３１】
下側ケース３４と上側ケース３７との間には、可撓性部材であるダイヤフラム４０が配設されている。このダイヤフラム４０により止水用シリンダ３３の内部が、弁箱本体２６の側に位置する基準圧室４１と、離間した上側に位置する圧力室４２とに区画される。ダイヤフラム４０には、圧力室４２内に位置するようにピストンカップ４３が配設されている。このピストンカップ４３と上側ケース３７との間には、ピストンカップ４３を下側ケース３４へ向けて付勢する付勢スプリング（第１付勢部材）４４が配設されている。また、ピストンカップ４３には、下側ケース３４の挿通部材３５を挿通されて、弁箱本体２６内に延びる開閉作動部材４５が配設されている。この開閉作動部材４５の先端には、止水用弁体３０が連結されている。なお、開閉作動部材４５は、ピストンカップ４３に対して一体に設けてもよく、止水用弁体３０と一体に設けてもよい。
【００３２】
駆動アクチュエータ３２は、圧力室４２内が設定真空度に真空吸引されると、基準圧室４１内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４４の付勢力を上回り、ピストンカップ４３が上向きに移動（後退）する。これにより、開閉作動部材４５を介して止水用弁体３０が弁座２７から離反し、弁口を開放した開弁位置に移動する。一方、圧力室４２内が設定真空度を下回ると、基準圧室４１内の大気圧との差圧による押圧力が付勢スプリング４４の付勢力を下回り、ピストンカップ４３が付勢スプリング４４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４５を介して止水用弁体３０が弁座２７に着座し、弁口を閉塞して閉弁位置に移動する。
【００３３】
本実施形態では、駆動アクチュエータ３２の付勢スプリング４４の付勢力Ｆｖは、圧力室４２内が大気圧状態になると止水用弁体３０が全閉状態を維持し、圧力室４２内の真空度が大気圧より高くなるに従って止水用弁体３０が徐々に開放する。そして、圧力室４２内が真空吸引作用の下限状態（例えば−５ｋＰａ）になると止水用弁体３０が全開状態になるように設定されている。
【００３４】
コントローラ４６は、切換部４７と、開弁アクチュエータ８７と、閉弁アクチュエータ９２とを備え、真空弁２２の開閉制御を行う。切換部４７は、第１の空気チューブ（第１経路）２１Ａによって真空送水管４に接続されるとともに、第２の空気チューブ（第２経路）２１Ｂによって真空弁２２の圧力室４２に接続される。また、閉弁アクチュエータ９２は、第３の空気チューブ（第３経路）２１Ｃによって第２の空気チューブ２１Ｂを介して第２変圧室５１（真空送水管４）および圧力室４２に接続されるとともに、第４の空気チューブ（第４経路）２１Ｄによってエアチャンバ２９（真空送水管４）に接続される。即ち、本実施形態の第３の空気チューブ２１Ｃは、一端が閉弁アクチュエータ９２に接続され、他端が第２の空気チューブ２１Ｂに分岐接続されている。
【００３５】
切換部４７は、真空送水管４と駆動アクチュエータ３２の圧力室４２との間に介設される。この切換部４７には、ケーシング４８の内部に切換弁体６４が直動可能に配設されている。切換弁体６４が開位置に移動されることにより、真空送水管４と圧力室４２とを連通させて、真空弁２２を開弁させる。また、切換弁体６４が閉位置に移動されることにより、真空送水管４と真空弁２２の圧力室４２との連通を遮断させて、真空弁２２を付勢スプリング４４の付勢力で閉弁させる。
【００３６】
図５（Ａ），（Ｂ）および図６に示すように、ケーシング４８は、下端に位置する第１変圧室４９と、この第１変圧室４９の軸方向に沿った上部に位置する第２変圧室５１とを備えている。第１変圧室４９には、第１接続部（第１経路）５０が設けられ、この第１接続部５０に、真空度検出部２８の下流側の継手管１１（真空送水管４）に接続された第１の空気チューブ２１Ａが接続されている。第２変圧室５１には、第２接続部（第２経路）５２が設けられ、この第２接続部５２に第２の空気チューブ２１Ｂが接続されている。変圧室４９，５１の間には、切換弁体６４が圧接される逆円錐筒形状の被圧接部５３が設けられている。
【００３７】
第２変圧室５１の上部には、シール部材７５を配設するための圧接段部５４が形成されている。圧接段部５４の上方には、規制部材５５を挿通させる規制部材挿通溝５６が設けられている。この規制部材挿通溝５６は、ケーシング４８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５５がシール部材７５の上側を規制する。規制部材挿通溝５６の上部には、トグルバネ５７を配設するための保持部材配設部５８が、外向きに膨出するように設けられている。トグルバネ５７は、切換弁体６４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５８の上部には、切換弁体６４を軸方向に沿って移動させるためのガイド溝５９が設けられている。
【００３８】
また、ケーシング４８には、第１および第２接続部５０，５２の反対側に、一対の固定ブラケット部６０，６０が設けられている。この固定ブラケット部６０には、貯水枡５内に固定するためのホルダー６１が配設されている。また、ケーシング４８の固定ブラケット部６０，６０の間には、規制部材挿通溝５６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６２が設けられている。そして、固定ブラケット部６０，６０およびホルダー６１の間に、開弁アクチュエータ８７の開作動部材９０が配設される。また、ケーシング４８の上部には、略受皿状をなす閉弁アクチュエータ配設部６３が設けられ、この閉弁アクチュエータ配設部６３上に閉弁アクチュエータ９２が配設される。
【００３９】
切換弁体６４は、図６および図７に示すように、ケーシング４８に直動可能に配設される弁ロッド６５を備えている。この弁ロッド６５の下端には、縮径したパッキン取付部６６が設けられ、このパッキン取付部６６に被圧接部５３に圧接される弁パッキン６７が配設されている。パッキン取付部６６の上方には、拡径したガイド部材取付部６８が設けられ、このガイド部材取付部６８に弁パッキン６７の上部を位置決めするガイド部材６９が配設されている。このガイド部材取付部６８の上方には、ガイド部材６９の上部を位置決めするストッパ部７０が設けられている。
【００４０】
ストッパ部７０の上方には、円錐形状をなす圧接部７１が設けられ、この圧接部７１の上方に縮径した挿通部７２が設けられている。この挿通部７２の上方には、保持部材配設部５８内に位置し、トグルバネ５７の内側端部を位置決めする保持部材位置決め部７３が設けられている。この保持部材位置決め部７３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７４が設けられている。
【００４１】
弁ロッド６５には、挿通部７２の周囲に位置するように、圧接段部５４と規制部材５５との間に位置決めされるシール部材７５が配設されている。このシール部材７５は、挿通部７２の外径より大きく、圧接部７１の外径より僅かに小さい内径の大気連通部７６を備えている。組付状態では、大気連通部７６内に挿通部７２が挿通され、これらの隙間を通して第２変圧室５１が大気開放される。弁ロッド６５が開弁アクチュエータ８７によって開位置に移動されると、弁パッキン６７が被圧接部５３から離反して第１および第２変圧室４９，５１を連通させるとともに、圧接部７１が大気連通部７６内に圧接して第２変圧室５１と大気との連通を遮断する。また、弁ロッド６５が閉弁アクチュエータ９２によって閉位置に移動されると、弁パッキン６７が被圧接部５３に圧接して第１および第２変圧室４９，５１の連通を遮断するとともに、圧接部７１が大気連通部７６から離反して第２変圧室５１と大気とを連通させる。
【００４２】
弁ロッド６５の保持部材位置決め部７３の上方には、円環状をなす調節部材配設部７７が設けられている。この調節部材配設部７７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７８，７８と、これらの上方に設けた円環状の第１受動部７９とを有する。この第１受動部７９は、下面に開作動部材９０が当接することにより弁ロッド６５を上向きに移動させる。第１受動部７９の外周部には、ケーシング４８のガイド溝５９に係合される一対のガイド片８０，８０が設けられている。また、第１受動部７９の上面には、ガイド片８０，８０間にかけて階段状をなすように調節用段部８１ａ〜８１ｅが設けられている。これら調節用段部８１ａ〜８１ｅには、半球状をなす窪みが設けられている。
【００４３】
調節部材配設部７７には、閉作動部材１２０が当接する作動距離を調節するための調節部材８２が配設されている。この調節部材８２は、閉作動部材１２０が当接ことにより弁ロッド６５を下向きに移動させる円板状の第２受動部８３を備えている。この第２受動部８３の中心には、第１受動部７９の中心孔に挿通される挿通軸８４が設けられている。また、第２受動部８３の下面には、所定の調節用段部８１ａ〜８１ｅ上に配置される一対の配置部８５が設けられている。この配置部８５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８３には、配置部８５上に位置するように、調節操作用の摘み部８６が上向きに突設されている。摘み部８６を持って配置部８５を所定の調節用段部８１ａ〜８１ｅに配置することにより、切換弁体６４の全高を調節することができる。
【００４４】
図２に示すように、開弁アクチュエータ８７は、貯水枡５内の水位に応じて昇降するフロート８８と、このフロート８８の昇降に連動して切換弁体６４を直動方向に移動させる開作動部材９０とを備えている。この開弁アクチュエータ８７は、貯水枡５内に汚水が貯められ、吸水管１２の下端より高い高水位（設定水位）ＨＷＬまで上昇すると、トグルバネ５７の保持力に抗して切換弁体６４を閉位置から開位置に移動させる。
【００４５】
フロート８８の浮力は、トグルバネ５７の保持力より大きい。このフロート８８には、開作動部材９０に連結するための連結ロッド８９が設けられている。この連結ロッド８９は、貯水枡５内に高水位ＨＷＬまで汚水が溜まった状態で、開作動部材９０を介して切換弁体６４を開作動可能な全長に設定されている。また、連結ロッド８９は、貯水枡５内の汚水が吸水管１２より低い低水位ＬＷＬまで低下した状態では、フロート８８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。
【００４６】
図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、開作動部材９０は、連結ロッド８９の上端に連結され、切換弁体６４の直動方向であるケーシング４８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９０には、ケーシング４８の開作動部挿通穴６２を通して切換部４７の内部に突出する開作動部９１が設けられている。この開作動部９１は、第１受動部７９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６４を閉位置から開位置に移動させる。
【００４７】
図４Ａ，Ｂに示すように、閉弁アクチュエータ９２は、内部を第１受圧室９８と第２受圧室９９に区画した切換用シリンダ９３を備え、第１および第２受圧室９８，９９内の真空度の差圧に基づいて、切換弁体６４を開位置から閉位置に切り換える。本実施形態では、第２受圧室９９に第３の空気チューブ２１Ｃが接続され、第２の空気チューブ２１Ｂを介して真空送水管４に接続される。また、第１受圧室９８に第４の空気チューブ２１Ｄが接続され、この第４の空気チューブ２１Ｄがエアチャンバ２９（真空送水管４）に接続される。そして、開弁アクチュエータ８７によって切換部４７が開位置に切り換えられた後、所定時間後に切換弁体６４を開位置から閉位置に切り換える。
【００４８】
具体的には、図５（Ａ），（Ｂ）および図６に示すように、閉弁アクチュエータ９２は、一対のダイヤフラム９７，１００によって、第１受圧室９８、第２受圧室９９、流体収容室１０１、補助流体収容室１０４および大気圧室１０５に区画した切換用シリンダ９３を備えている。切換用シリンダ９３は、切換部４７のケーシング４８に取り付けられる下側ケース９４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９５と、この中間ケース９５上に密閉状態で取り付けられる上側ケース９６とを有する。
【００４９】
下側ケース９４は受皿形状をなし、切換弁体６４の軸芯に位置するように、閉作動部材１２０を挿通する挿通部材１０６が配設されている。また、下側ケース９４には、第３の空気チューブ２１Ｃが接続され、第２受圧室９９と真空送水管４（第２変圧室５１）と連通させる第２接続部（第３経路）１０７が設けられている。
【００５０】
中間ケース９５は、筒状をなす内壁１０８を備え、この内壁１０８と外壁との間に、有底筒状の環状空間からなる連通室１０２が形成されている。中間ケース９５には、第４の空気チューブ２１Ｄが接続され、内側の第１受圧室９８とエアチャンバ２９とを連通させる第１接続部（第４経路）１０９が設けられている。また、中間ケース９５の外壁には、連通室１０２内に連通する空気孔１１０が設けられている。そして、中間ケース９５の内壁１０８の上端には、後述する付勢力調整ピストン１２１の上向きに移動を規制する規制筒部１１１が設けられている。
【００５１】
上側ケース９６は、第１受圧室９８上に位置する膨出部１１２を備えている。この膨出部１１２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１１３が設けられている。また、上側ケース９６には、流体収容室１０１と連通室１０２の一部である補助流体収容室１０４とを連通させるための流体通路１１４が設けられている。この流体通路１１４は、上側ケース９６の膨出部１１２にかけた内面に連通溝１１５を形成し、この連通溝１１５内に嵌合片１１６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１１４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１１４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。
【００５２】
第１ダイヤフラム９７（第１可撓性部材）は、下側ケース９４と中間ケース９５との間に配設され、中間ケース９５の内壁１０８内の空間からなる第１受圧室９８と、下側ケース９４の内部空間からなる第２受圧室９９とを区画する。また、第２ダイヤフラム（第２可撓性部材）１００は、中間ケース９５と上側ケース９６との間に配設され、第１受圧室９８の第２受圧室９９と反対側の端部を密閉するとともに、上側ケース９６の膨出部１１２内の空間からなる流体収容室１０１とを区画する。第２ダイヤフラム１００は、中間ケース９５に設けた連通室１０２内に位置する第３ダイヤフラム部（第３可撓性部材）１０３を備える。第３ダイヤフラム部１０３は、連通室１０２内を上側の補助流体収容室１０４と下側の大気圧室１０５とに区画する。なお、補助流体収容室１０４の上側は、上側ケース９６によって密閉される。また、第２ダイヤフラム１００に第３ダイヤフラム部１０３を一体に設けたが、これらは別体に設けてもよい。
【００５３】
第１受圧室９８は、第１接続部１０９を介して真空弁２２の弁座２７より下流側（真空送水管４側）に位置するエアチャンバ２９に接続される。そのため、この第１受圧室９８内は、エアチャンバ２９（真空度検出部２８）の真空度Ｐ２と同一真空度に上昇可能である。第２受圧室９９は、第２接続部１０７を介して継手管１１（真空送水管４）に接続される。そのため、この第２受圧室９９は、大気圧Ｐａまたは真空送水管４の真空度Ｐ１と同一に上昇可能である。流体収容室１０１は、流体通路１１４を介して補助流体収容室１０４と連通し、第３ダイヤフラム部１０３によって大気圧室１０５と区画された定圧（大気圧）室である。そして、流体収容室１０１および補助流体収容室１０４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１１３から充填されている。なお、真空度検出部２８内の真空度Ｐ２は、真空送水管４の真空度Ｐ１と実質的に同一であるが、開口面積が大きいため僅かに低い（Ｐ２＜Ｐ１）。
【００５４】
第１ダイヤフラム９７には、第１受圧室９８内に位置するように、中間ケース９５の内壁１０８より大径の皿形状をなすピストン１１７が配設されている。これら第１ダイヤフラム９７とピストン１１７とで、第１および第２受圧室９８，９９を区画する区画部材を構成する。ピストン１１７は、挟込部材１１８によって第１ダイヤフラム９７を挟み込むことにより配設されている。ピストン１１７は、第１ダイヤフラム９７が撓むことにより、第１受圧室９８の側に位置する非作動位置と、第２受圧室９９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９５の内壁１０８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９４に当接することにより停止される。また、ピストン１１７には、切換用シリンダ９３の軸芯に沿って延びる棒状のガイド部１１９が設けられている。このガイド部１１９を貫通するようにして、下側ケース９４の挿通部材１０６を挿通し、切換部４７内の切換弁体６４上に延びる閉作動部材１２０が配設されている。この閉作動部材１２０は、ピストン１１７が非作動位置に位置する状態では切換弁体６４の切換位置を維持し、ピストン１１７が作動位置に位置する状態では切換弁体６４を開位置から閉位置に切り換えることができる。
【００５５】
第２ダイヤフラム１００には、第１受圧室９８内に位置するように付勢力調整ピストン１２１が配設されている。この付勢力調整ピストン１２１は、規制筒部１１１の内径より小さい外径で、かつ、ガイド部１１９より大きい内径のガイド筒部１２２を有する。このガイド筒部１２２の上端に第２ダイヤフラム１００が連結されている。この付勢力調整ピストン１２１は、第２ダイヤフラム１００が撓むことにより、ピストン１１７のガイド部１１９に沿って、ピストン１１７に近づいた近接位置、および、ピストン１１７から離れた離反位置にかけて移動可能である。
【００５６】
ここで、付勢力調整ピストン１２１が移動すると、流体収容室１０１の容積が増減する。流体収容室１０１の容積が増えると、補助流体収容室１０４内の水が流体通路１１４を介して流体収容室１０１内に流入する。流体収容室１０１の容積が減ると、流体収容室１０１内の水が流体通路１１４を介して補助流体収容室１０４内に流入する。即ち、各流体収容室１０１，１０４内の水は、第１受圧室９８の容積変動による流体収容室１０１の容積変動に応じて、流体通路１１４を通して流体収容室１０１，１０４間を移動する。最大容積から最小容積まで変更するのに要する時間Ｔ１は、流体通路１１４（絞り部）の断面積により設定される。
【００５７】
ピストン１１７，１２１の間には、ピストン１１７を第２受圧室９９の側へ向けた作動位置へ付勢する付勢スプリング（第２付勢部材）１２３が配設されている。この付勢スプリング１２３によるピストン１１７の付勢力は、真空送水管４の側に接続した第１受圧室９８内の真空度によって自動調整される。具体的には、流体収容室１０１および補助流体収容室１０４が、第１受圧室９８内の真空度に応じて付勢スプリング１２３の付勢力を調整する（付勢力調整部）。この付勢力調整部による付勢力（分離吸引時間）の調整原理を以下に説明する。
【００５８】
第１受圧室９８内には、真空度検出部２８の真空度Ｐ２に相当する吸引力が常に加わる。第２受圧室９９内は、切換部４７が閉位置に移動している場合には大気圧Ｐａ状態であり、切換部４７が開位置に移動している場合には真空送水管４の真空度Ｐ１に相当する吸引力が加わる。流体収容室１０１は、水が充填されているが、大気開放された大気圧室１０５により常に大気圧Ｐａ状態である。勿論、大気圧室１０５は常に大気圧Ｐａ状態である。
【００５９】
実際の使用上、切換部４７が閉位置に移動した状態（貯水枡５に水が溜まる時間Ｔ２）と、切換部４７が開位置に移動した状態（貯水枡５内の水を排水する時間Ｔ３）とは、閉位置に移動した状態の方が遥かに長い（Ｔ２＞Ｔ３）。また、高水位ＨＷＬまで貯水された貯水枡５内の水を低水位ＬＷＬまで排水するのに要する排水時間Ｔ３と、流体収容室１０１の容積変更時間Ｔ１とは、容積変更時間Ｔ１の方が長い（Ｔ３＜Ｔ１＜Ｔ２）。そのため、付勢スプリング１２３の付勢力は、切換部４７が閉位置に移動し、第２受圧室９９が大気圧Ｐａ状態で自動調整される。
【００６０】
第２受圧室９９が大気圧Ｐａの状態では、第１受圧室９８だけに吸引力が加わるため、ピストン１１７には上向きの押圧力が作用し、付勢力調整ピストン１２１には下向きの押圧力が作用する。この際、ピストン１１７は内壁１０８により上向きの移動が規制されている。そのため、付勢力調整ピストン１２１だけの上下動により付勢スプリング１２３が伸縮される。即ち、付勢スプリング１２３の付勢力は、第１受圧室９８に加わる真空度検出部２８の真空度Ｐ２に応じて調整され、真空度Ｐ２が低い場合には付勢力が弱く（図４Ａ参照）、真空度Ｐ２が高い場合には付勢力が強く（図４Ｂ参照）なる。そのため、閉弁アクチュエータ９２の作動タイミングは、接続した真空送水管４の真空度Ｐ１が高い場合に早くなり、低い場合に遅くなる。
【００６１】
このように、真空ステーション２からの距離や配管構造（抵抗）等によって異なる真空送水管４の真空度Ｐ１に応じて、付勢スプリング１２３の付勢力を自動調整できる。そのため、全ての真空弁ユニット３に共通の真空弁装置２０を使用できる。しかも、煩雑な設定作業も必要ないため、真空式下水道システム１の設備構築時の作業性を大幅に向上できる。
【００６２】
一方、切換部４７が閉位置から開位置に移動されると、真空送水管４内の真空度Ｐ１に相当する付勢力が第２受圧室９９に加わるため、ピストン１１７が下向きに移動する。具体的には、ピストン１１７には、第１受圧室９８内の吸引力による上向きの押圧力Ｆ１と、第２受圧室９９内の吸引力による下向きの押圧力Ｆ２と、付勢スプリング１２３による下向きの押圧力（付勢力）Ｆ３とが作用する。そして、上向きの押圧力Ｆ１は、下向きの押圧力Ｆ３と比較すると大きく、下向きの押圧力Ｆ２と比較すると実質的に同一乃至若干小さい（Ｆ３＜Ｆ１＜Ｆ２）。そのため、上向きの押圧力Ｆ１を下向きの押圧力Ｆ２，Ｆ３が上回ると、ピストン１１７が下向きに移動して切換部４７を閉位置に移動させる。
【００６３】
ここで、従来（特許文献１）の閉弁アクチュエータ９２は、第２受圧室９９に第１受圧室９８より小さい吸引力が加わるようにしていた（Ｆ２＜Ｆ１）。そのため、真空送水管４内が大気圧Ｐａに近い異常低真空度Ｐ０に変動した場合、ピストン１１７に対する下向きの押圧力Ｆ２＋Ｆ３が、上向きの押圧力Ｆ１を上回らないことがあった。しかし、本実施形態では、第１受圧室９８内の吸引力による上向きの押圧力Ｆ１より、第２受圧室９９内の吸引力による下向きの押圧力Ｆ２を実質的に同一乃至若干大きくしているため、真空送水管４内が異常低真空度Ｐ０になっても、付勢スプリング１２３による押圧力Ｆ３によって確実にピストン１１７を下向きに移動させることができる。即ち、付勢スプリング１２３は、切換弁体６４をトグルバネ５７の保持力より大きい押圧力（付勢力）Ｆ３に設定されている。
【００６４】
このように構成した閉弁アクチュエータ９２は、開弁アクチュエータ８７によって切換弁体６４が開位置に移動されると、直ぐに第２受圧室９９内の真空度が高くなり、切換弁体６４を閉作動させる。そのため、本実施形態では、切換部４７が開位置に移動することにより真空弁２２を開弁させた後、切換部４７を閉位置に移動させて真空弁２２を閉弁させるまでの排水時間Ｔ３を確保するために、第２の空気チューブ２１Ｂに遅延機構である絞り１２４を設けている。また、排水時に真空送水管４内の真空度が急激に低下した場合、真空送水管４内の汚水がコントローラ４６側へ浸入することを防止するために、第１の空気チューブ２１Ａに逆止弁１２６を配設している。
【００６５】
絞り１２４は、流体が流動可能な開口面積を調整可能とした可変絞りである。この絞り１２４は、第２の空気チューブ２１Ｂにおいて、第３の空気チューブ２１Ｃの分岐接続部（接続部）１２５と切換部４７の第２変圧室５１との間に介設されている。これにより、圧力室４２および第２受圧室９９に対する流体の流出入を抑制し、圧力室４２内および第２受圧室９９内の真空度が昇降する時間を遅延させることにより、排水時間Ｔ３を確保している。
【００６６】
具体的には、開弁アクチュエータ８７により切換部４７が開位置に切り換えられると、並列に接続された圧力室４２内と第２受圧室９９内の真空度が、絞り１２４による開放遅延時間Ｔｏが経過すると真空送水管４内の真空度Ｐ１と同等になる。この開放遅延時間Ｔｏ中には、駆動アクチュエータ３２の圧力室４２内の真空度は、直ぐに大気圧より高くなるため、開弁アクチュエータ８７による切換部４７の開作動と略同時に、止水用弁体３０が弁座２７から離反し、排水動作が開始される。一方、閉弁アクチュエータ９２の第２受圧室９９内の真空度も徐々に高くなるが、直ぐには切換部４７を閉作動させる真空度に達することはない。
【００６７】
第２受圧室９９が所定の真空度まで高くなる（＝開放遅延時間Ｔｏの経過する）と、閉弁アクチュエータ９２によって切換部４７が閉位置に切り換えられる。そうすると、切換部４７を介して圧力室４２内と第２受圧室９９内が大気に連通するため、圧力室４２内と第２受圧室９９内は、絞り１２４による閉塞遅延時間Ｔｃが経過すると大気圧状態になる。即ち、閉塞遅延時間Ｔｃ中には、駆動アクチュエータ３２の圧力室４２内の真空度は徐々に低くなるため、直ぐに止水用弁体３０が弁座２７に着座せず、排水動作が継続される。また、閉弁アクチュエータ９２の第２受圧室９９内の真空度も徐々に低くなるため、直ぐには付勢スプリング１２３が収縮した非作動状態には復帰しない。
【００６８】
このように、本発明では、第２の空気チューブ２１Ｂに配設した絞り１２４により、開放遅延時間Ｔｏと閉塞遅延時間Ｔｃを加算した排水時間Ｔ３を確保できる。そして、この排水時間Ｔ３は、可変式の絞り１２４を調整することにより、調整可能である。よって、真空式下水道システム１中の真空弁ユニット３Ａ〜３Ｊの状況に応じた分離吸引時間を確実に調整（確保）できる。
【００６９】
逆止弁１２６は、切換部４７から真空送水管４へ向かう流体の移動を許容し、真空送水管４から切換部４７へ向かう逆向きの移動を阻止する。これにより、切換部４７が開位置に移動した状態で、圧力室４２および第２受圧室９９の側より真空送水管４側の真空度Ｐ１が低くなっても、真空送水管４を通して排水する汚水が駆動アクチュエータ３２およびコントローラ４６に浸入し、これらの動作が不安定になることを防止している。
【００７０】
次に、本発明の真空弁装置２０の動作を、図８Ａ〜図８Ｆを参照して説明する。なお、図８には、真空度の高低状態を薄墨の濃（高）淡（低）で表している。
【００７１】
図８Ａに示すように、貯水枡５の内部に汚水が高水位ＨＷＬまで溜められていない場合、コントローラ４６の切換弁体６４は閉位置に移動されている。これにより、コントローラ４６の第１変圧室４９と第２変圧室５１とは遮断され、第２変圧室５１はシール部材７５の大気連通部７６を介して大気開放されている。
【００７２】
この状態では、コントローラ４６は、第１変圧室４９内の真空度が真空送水管４と同一の真空度Ｐ１に、第２変圧室５１内が大気圧Ｐａになる。よって、真空弁２２は、圧力室４２内が大気圧Ｐａになる。そのため、真空弁２２は付勢スプリング４４の付勢力によって閉弁状態を維持する。また、閉弁アクチュエータ９２は、第１受圧室９８内の真空度が真空度検出部２８と同一の真空度Ｐ２に、第２受圧室９９内が大気圧Ｐａになる。そのため、閉弁アクチュエータ９２は付勢スプリング１２３が収縮した非作動状態を維持する。
【００７３】
図８Ｂに示すように、貯水枡５内に汚水が溜まり、高水位ＨＷＬまで上昇すると、開弁アクチュエータ８７によって、切換弁体６４がトグルバネ５７の保持力に抗して開位置に移動される。これにより、コントローラ４６の第１変圧室４９と第２変圧室５１とが連通し、切換弁体６４の圧接部７１がシール部材７５の大気連通部７６を閉塞する。
【００７４】
この状態では、コントローラ４６は、第２変圧室５１内が真空送水管４内と同一の真空度Ｐ１になる。よって、真空弁２２は、圧力室４２内が第２の空気チューブ２１Ｂを通して真空吸引される。また、閉弁アクチュエータ９２は、第２受圧室９９内が第２および第３の空気チューブ２１Ｂ，２１Ｃを通して真空吸引される。この際、第２の空気チューブ２１Ｂには絞り１２４が設けられているため、圧力室４２と第２受圧室９９とは、真空度が徐々に上昇する。
【００７５】
これにより真空弁２２は、止水用弁体３０が弁座２７から徐々に離反し、圧力室４２内の真空度による吸引力が、付勢スプリング４４の付勢力を上回ると、図８Ｃに示すように、付勢スプリング４４が完全に収縮する。よって、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り、吸水管１２と真空送水管４とが連通する。その結果、貯水枡５内の汚水は、真空送水管４の吸引作用によって、吸水管１２、弁箱２３、継手管１１、仕切弁１０および真空送水管４を経て真空ステーション２へ排水される。
【００７６】
この排水時には、真空弁２２側は、駆動アクチュエータ３２の圧力室４２内の真空度が、徐々に真空送水管４内の真空度Ｐ１に近づく。また、閉弁アクチュエータ９２は、第１受圧室９８内の真空度が真空送水管４の真空度Ｐ１と同等の状態を維持し、第２受圧室９９内の真空度が徐々に真空送水管４の真空度Ｐ１に近づく。
【００７７】
また、排水時には、他の真空弁ユニット３の排水処理より真空送水管４の真空度Ｐ１が低下し、真空弁２２の圧力室４２より真空度が低くなることがある。この場合、通常では真空度が低い真空送水管４から真空度が高い圧力室４２へ流体が流れ、真空度が平衡するように作用する。しかし、真空送水管４から切換部４７へ向かう流体の移動を阻止する逆止弁１２６を第１の空気チューブ２１Ａに設けているため、真空送水管４内の汚水が駆動アクチュエータ３２およびコントローラ４６に浸入し、これらの動作が不安定になることを防止できる。
【００７８】
図８Ｄに示すように、排水により貯水枡５内の汚水が吸水管１２の下端近傍まで低下すると、吸水管１２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、真空度検出部２８内を含む排水経路の真空度が空気の混入により急激かつ略一様（同比率）に低下する。その結果、真空送水管４内の真空度Ｐ１が、昇圧中の圧力室４２内および第２受圧室９９内の真空度以下になる。
【００７９】
この状態では、コントローラ４６の第１および第２変圧室４９，５１内は、逆止弁１２６の介設により真空送水管４内の真空度低下の影響は受けない。同様に、真空弁２２の圧力室４２内も真空送水管４内の真空度低下の影響は受けない。また、閉弁アクチュエータ９２の第２受圧室９９も真空送水管４内の真空度低下の影響は受けない。但し、閉弁アクチュエータ９２の第１受圧室９８内は、真空度検出部２８内の真空度の低下により、真空送水管４内と同等の真空度に低下し、第２受圧室９９内の真空度以下になる。
【００８０】
これにより、閉弁アクチュエータ９２は、第１受圧室９８内の真空度によるピストン１１７の上向きの押圧力より、第２受圧室９９内の真空度および付勢スプリング１２３の付勢によるピストン１１７の下向きの押圧力が大きくなる。その結果、図８Ｅに示すように、閉弁アクチュエータ９２のピストン１１７が下向きに移動し、切換弁体６４が閉位置に移動される。よって、切換部４７の第１変圧室４９と第２変圧室５１との連通が遮断され、第２変圧室５１が大気連通部７６を通して大気開放した状態になる。
【００８１】
切換部４７が閉位置に切り換えられると、第２変圧室５１から第２の空気チューブ２１Ｂを通して真空弁２２の圧力室４２内に大気が流入し、真空度が徐々に低下する。その結果、真空弁２２は、付勢スプリング４４の付勢力が圧力室４２と基準圧室４１の差圧による力より大きくなり、付勢スプリング４４の付勢力で止水用弁体３０が徐々に閉位置に移動される。同様に、閉弁アクチュエータ９２の第２受圧室９９内に大気が流入し、真空度も徐々に低下する。
【００８２】
そして、図８Ｆに示すように、絞り１２４による遅延時間Ｔｃが経過すると、真空弁２２の圧力室４２内、および、閉弁アクチュエータ９２の第２受圧室９９内が大気状態になる。そうすると、付勢スプリング４４の付勢力で止水用弁体３０が完全に閉弁した状態になる。その結果、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、真空弁２２が閉弁されると、真空送水管４内の真空度が上昇し始める。
【００８３】
真空送水管４内の真空度が上昇すると、閉弁アクチュエータ９２の第１受圧室９８内の真空度も上昇する。これにより、閉弁アクチュエータ９２は、第１受圧室９８によるピストン１１７の上向きの押圧力が強くなると、ピストン１１７を介して閉作動部材１２０が後退位置に移動する。その後、図８Ａに示すように、真空送水管４内は真空度Ｐ１に復帰するとともに、閉弁アクチュエータ９２の第１受圧室９８内は真空度Ｐ２に復帰する。また、真空弁２２の圧力室４２および閉弁アクチュエータ９２の第２受圧室９９は大気圧状態に復帰する。
【００８４】
このように、本実施形態では、第２受圧室９９内の真空吸引および付勢スプリング１２３の付勢によるピストン１１７の進出方向の押圧力が、第１受圧室９８内の真空吸引によるピストン１１７の後退方向の押圧力を上回ると、閉作動させる閉弁アクチュエータ９２を設けている。そして、第２受圧室９９は、第１受圧室９８と同等以上の真空度まで上昇可能としている。そのため、閉弁アクチュエータ９２によって切換部４７を介して確実に真空弁２２を閉弁させることができる。また、閉弁アクチュエータ９２の第２受圧室９９は、絞り１２４を介して真空送水管４に接続されているため、開弁アクチュエータ８７によって止水用弁体３０を開弁させた後、所定時間が経過した後に止水用弁体３０を確実に閉弁させることができる。
【００８５】
また、駆動アクチュエータ３２の圧力室４２内の真空度と、閉弁アクチュエータ９２の第２変圧室９９内の真空度とは、常に略同一真空度に維持される。そのため、駆動アクチュエータ３２の止水用弁体３０が閉作動する真空度に圧力室４２内が低下する前に、閉弁アクチュエータ９２が閉作動するように設定できる。よって、真空送水管４内が予期しない異常低真空度Ｐ０に低下しても、真空弁２２にチャタリングが発生することはない。
【００８６】
また、真空送水管４と切換部４７とを接続する第１の空気チューブ２１Ａには、真空送水管４から切換部４７へ向かう流動を阻止する逆止弁１２６を設けている。そのため、開弁アクチュエータ８７によって止水用弁体３０を開弁させた後、真空送水管４内の真空度が低下しても、真空送水管４内の汚水がコントローラ４６側に流入することを防止できる。よって、真空弁２２およびコントローラ４６の動作が不安定になることを防止できる。
【００８７】
（第２実施形態）
図９および図１０は第２実施形態の真空弁装置２０を示す。この真空弁装置２０は、閉弁アクチュエータ９２の第２受圧室９９に一対の第２接続部１０７Ａ，１０７Ｂを設け、一方の第２接続部１０７Ａに第２の空気チューブ２１Ｂを接続し、他方の第２接続部１０７Ｂに第３の空気チューブ２１Ｃを接続し、圧力室４２と第２受圧室９９とを第２受圧室９９を介して直列に接続した点で、第１実施形態と相違する。
【００８８】
第２の空気チューブ２１Ｂは、一端側が切換部４７の第２変圧室５１内に連通する第２接続部５２に接続され、他端側が閉弁アクチュエータ９２の第２受圧室９９内に連通する第２接続部１０７Ａに接続されている。また、第３の空気チューブ２１Ｃは、一端側が閉弁アクチュエータ９２の第２受圧室９９内に連通する第２接続部１０７Ｂに接続され、他端側が駆動アクチュエータ３２の圧力室４２内に連通するコントローラ接続部３８に接続されている。そして、絞り１２４は、第２の空気チューブ２１Ｂに介設されている。なお、第１および第４の空気チューブ２１Ａ，２１Ｄの接続状態は、第１実施形態と同一である。
【００８９】
このようにした第２実施形態では、駆動アクチュエータ３２の圧力室４２内が、閉弁アクチュエータ９２の第２受圧室９９内を通して真空吸引されるとともに大気開放される。そのため、第１実施形態と同様に、圧力室４２内の真空度と第２変圧室９９内の真空度とを同期させ、止水用弁体３０が閉作動する前に、閉弁アクチュエータ９２を閉作動させることができる。よって、真空弁２２にチャタリングを生じさせることなく、確実に貯水枡５内の汚水を排水できる。また、絞り１２４によって希望の排水時間Ｔ３を確保できる。
【００９０】
なお、本発明の真空弁装置２０は、前記実施形態の構成に限定されず、種々の変更が可能である。
【００９１】
例えば、遅延機構として第２の空気チューブ２１Ｂに可変絞り１２４を配設したが、開口面積を調整不可能な固定絞りを配設してもよい。また、１個の絞りを配設する構成に限らず、複数の絞りを組み合わせて配設してもよい。また、絞り１２４は、第２の空気チューブ２１Ｂに配設する構成に限らず、第１実施形態のように圧力室４２および第２受圧室９９を並列に接続する構成であれば、分岐接続部１２５と圧力室４２との間および第３の空気チューブ２１Ｃに絞りをそれぞれ配設してもよい。また、遅延機構は絞りに限らず、電磁弁によって経路を開閉制御する等、圧力室４２および第２受圧室９９に対する流体の流出入を遅延可能な構成であれば、いずれの構成（機構）であっても適用可能である。
【００９２】
また、真空弁２２に配設する付勢スプリング４４は、圧力室４２内の代わりに基準圧室４１内に配設してもよい。また、閉弁アクチュエータ９２に配設する付勢スプリング１２３は、第１受圧室９８内の代わりに第２受圧室９９内に配設してもよい。これらの場合、伸張により付勢力を蓄えて後退状態を維持し、収縮によりピストンカップ４３およびピストン１１７が進出するように設定する。
【００９３】
そして、本発明の真空弁装置２０は、真空下水道システムに限らず、真空式送水システムであれば適用可能であり、同様の作用および効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９４】
４…真空送水管
５…貯水枡
１２…吸水管
２０…真空弁装置
２１Ａ…第１の空気チューブ（第１経路）
２１Ｂ…第２の空気チューブ（第２経路）
２１Ｃ…第３の空気チューブ（第３経路）
２１Ｄ…第４の空気チューブ（第４経路）
２２…真空弁
３０…止水用弁体（弁体）
３２…駆動アクチュエータ（駆動部）
４０…ダイヤフラム（可撓性部材）
４１…基準圧室
４２…圧力室
４３…ピストンカップ
４４…付勢スプリング（第１付勢部材）
４５…開閉作動部材
４６…コントローラ
４７…切換部
４９…第１変圧室
５０…第１接続部
５１…第２変圧室
５２…第２接続部
６４…切換弁体
７５…シール部材
７６…大気連通部
８７…開弁アクチュエータ
８８…フロート
９０…開作動部材
９２…閉弁アクチュエータ
９７…第１ダイヤフラム（区画部材、可撓性部材）
９８…第１受圧室
９９…第２受圧室
１００…第２ダイヤフラム（第２可撓性部材）
１０１…流体収容室
１０２…連通室
１０３…第３ダイヤフラム部（第３可撓性部材）
１０４…補助流体収容室
１０５…大気圧室
１０７…第２接続部
１０９…第１接続部
１１７…ピストン（区画部材）
１２０…閉作動部材
１２１…付勢力調整ピストン
１２３…付勢スプリング（第２付勢部材）
１２４…第１絞り（遅延機構）
１２６…逆止弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
2015172312.tif 000009
【図７】
2015172312.tif 000010
【図８Ａ】
2015172312.tif 000011
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
2015172312.tif 000014
【図８Ｅ】
2015172312.tif 000015
【図８Ｆ】
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【図９】
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【図１０】
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