JP2011168962A - 真空弁ユニットの仕切弁及び真空弁ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】容易に開弁することができるとともに落下防止用のストッパが不要な真空弁ユニットの仕切弁を提供する。
【解決手段】真空管路５６を塞ぐ弁体部４１と、弁体部４１が取り付けられた弁棒部４２と、真空管路５６の途中に設けた縦管部４３と、縦管部４３に取り付けられており弁棒部４２が挿通される挿通孔４４ａを有する弁蓋部４４と、を備える真空弁ユニットの仕切弁４である。
そして、弁蓋部４４の挿通孔４４ａには、雌ネジ溝が螺刻されるとともに、弁棒部４２の外周には、挿通孔４４ａに挿通される範囲の全長にわたって雌ネジ溝と螺合する雄ネジ溝が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空弁ユニットの仕切弁及び真空弁ユニットに関するものである。

近年、自然流下式の下水道システムに代えて、汚水を真空圧によって収集する真空式下水道システムの採用が増加している。

この真空式下水道システムでは、住居や工場などから排出される汚水は、真空弁付き汚水マス（真空弁ユニット）に溜められ、所定量だけ溜められると真空圧によって空気とともに気液混送流として真空下水管に取り込まれて搬送される。

ところで、それぞれの真空弁ユニットには、メンテナンスの際などに真空圧を遮断する必要があるため、真空弁の下流側（真空ポンプ側）に仕切弁が設置されることが一般的である。

例えば、特許文献１には、汚水マス内に縦置き管を配置し、この縦置き管の側面から流入管を接続し、縦置き管を閉止する弁体を上下に移動させることで真空弁と真空汚水管の間を開閉する構成が開示されている。

この構成によれば、汚水ますから出て行く深さを所望の深さに設定できるうえ、真空汚水管を簡単に汚水マスへ接続できる真空弁ユニットを提供できる。

特許第２８０５５２０号公報

しかしながら、前記特許文献１の構成は、閉弁状態では大気圧と真空圧の差圧によって弁体が押されているため、弁体を人力で持ち上げることが困難になるうえ、開弁状態では弁体の落下を防止するストッパが必要であった。

そこで、本発明は、容易に開弁することができるとともに落下防止用のストッパが不要な真空弁ユニットの仕切弁と、この真空弁ユニットの仕切弁を備える真空弁ユニットと、を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の真空弁ユニットの仕切弁は、真空管路を塞ぐ弁体部と、前記弁体部が取り付けられた弁棒部と、前記真空管路の途中に設けた縦管部と、前記縦管部に取り付けられており前記弁棒部が挿通される挿通孔を有する弁蓋部と、を備える真空弁ユニットの仕切弁であって、前記弁蓋部の前記挿通孔には、雌ネジ溝が螺刻されるとともに、前記弁棒部の外周には、前記挿通孔に挿通される範囲の全長にわたって前記雌ネジ溝と螺合する雄ネジ溝が設けられている。

また、開弁状態で前記弁蓋部の下面と接する前記弁体部の上面には、前記弁棒部を囲むようにシール部材が設置されている構成とすることができる。

さらに、開弁状態で前記弁体部の上面と接する前記弁蓋部の下面には、前記弁棒部を挿通する挿通孔を囲むようにシール部材が設置されている構成とすることができる。

そして、本発明の真空弁ユニットは、上記したいずれかの真空弁ユニットの仕切弁を備えており、前記真空管路には、内周に沿って前記弁体部の挿通方向に対して傾斜した弁座部が設けられるとともに、前記弁体部には、前記弁座部に当接する傾斜した外周部を有するシール部材が配置されている。

このように、本発明の真空弁ユニットの仕切弁は、真空管路を塞ぐ弁体部と、弁体部が取り付けられた弁棒部と、真空管路の途中に設けた縦管部と、縦管部に取り付けられており弁棒部が挿通される挿通孔を有する弁蓋部と、を備える真空弁ユニットの仕切弁であって、弁蓋部の挿通孔には、雌ネジ溝が螺刻されるとともに、弁棒部の外周には、挿通孔に挿通される範囲の全長にわたって雌ネジ溝と螺合する雄ネジ溝が設けられている。

したがって、弁棒部が回転して弁体部を移動させることで、開弁や閉弁する際に必要な力を低減できるうえに、大気圧と真空圧の差圧が作用しても開弁状態を維持することができる。

また、開弁状態で弁蓋部の下面と接する弁体部の上面には、弁棒部を囲むようにシール部材が設置されていることで、全開状態で弁蓋と弁棒の螺合箇所をシールできるうえに、エア漏れ音の有無によって全開状態を確認できる。

さらに、開弁状態で弁体部の上面と接する弁蓋部の下面には、弁棒部を挿通する挿通孔を囲むようにシール部材が設置されていることで、全開状態で弁蓋と弁棒の螺合箇所をシールできるうえに、エア漏れ音の有無によって全開状態を確認できる。

そして、本発明の真空弁ユニットは、上記したいずれかの真空弁ユニットの仕切弁を備えており、真空管路には、内周に沿って弁体部の挿通方向に対して傾斜した弁座部が設けられるとともに、弁体部には、弁座部に当接する傾斜した外周部を有するシール部材が配置されている。

したがって、閉弁状態では弁座部とシール部材の外周部が当接するため、大気圧と真空圧の差圧によって両者が押しつけ合うことで、閉弁状態を維持することができる。

実施例の真空弁ユニットの仕切弁を閉弁した状態の構成を説明する断面図である。 真空式下水道システムの全体構成を説明する説明図である。 真空弁ユニットの構成を説明する説明図である。 弁体部の構成を説明する断面図である。（ａ）は全体図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図である。 別実施例の弁蓋部の構成を説明する断面図である。（ａ）は全体図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図である。 実施例の真空弁ユニットの仕切弁を開弁した状態の構成を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

まず、図２を用いて本発明の真空弁ユニットＵを備える真空式下水道システムＳの全体構成を説明する。

本実施例の真空式下水道システムＳでは、図２に示すように、家庭９１や工場（不図示）などから排出された汚水は自然流下管路９２を通じて真空弁ユニットＵに流入する。

つづいて、この真空弁ユニットＵに流入した汚水は、真空ステーション９６で発生された真空圧（大気圧よりも低くなった圧力）によって、真空下水管路としての流下部９３やリフト部９４を逐次通過するように気液混送流となって搬送される。

この真空ポンプ方式の真空ステーション９６は、真空ポンプ９６ａにより密閉したタンク９６ｂ内の空気を吸引することで真空圧を発生させるもので、真空下水管内部を０．４気圧程度の真空状態に保持することで、各家庭などから汚水を吸引して集めている。その後、汚水は圧送ポンプ９６ｃによって下水処理場などに送られる。

なお、真空ステーション９６としては、小規模な施設などでは、上記した真空ポンプ方式ではなく、エジェクタ方式を用いることもできる。

そして、上記の真空式下水道システムＳは、真空と大気圧との差圧によって汚水を強制的に収集・搬送するシステムであり、真空下水管路の埋設深度が浅い、埋設物の回避が容易、真空弁付き汚水ますに電源が不要、汚水の漏れがない、管路の清掃が不要、スカムが発生しにくい、などの特徴を備えている。

真空弁ユニットＵは、図３に示すように、円筒状の本体５０内に、汚水を流入させる流入管５１と、流入した汚水を受容して一時的に貯留する貯留槽５２と、貯留された汚水に挿入されて真空排出管５６に汚水を取り込む吸込管５３と、貯留された汚水に挿入されて貯留槽５２内の液位の変動を検知する水位検知管５４と、真空圧によって真空下水管路に吸引された汚水の後に空気を補う通気管５５と、真空下水管路に接続されて真空状態にされた真空排出管５６と、真空弁２に不具合が生じた場合に開弁して汚水を吸引する緊急用のバイパス弁５７と、真空排出管５６と吸込管５３との間に設けられる真空弁２と、この水位検知管５４内の液位変動に伴って生じる圧力変動によって真空弁２を開閉する真空弁コントローラ３と、メンテナンスの際に真空圧が作用しないように閉弁する仕切弁４と、を備えて地中に埋設されている。

この真空弁２は、真空弁コントローラ３によって開閉されることで、水位が上昇すると吸込管５３に真空圧を導入して貯留槽５２内の汚水などを吸い込み、水位が下降すると貯留槽５２内に汚水を貯留する。

また、真空弁コントローラ３は、水位検知管５４内の水位上昇を検知することで、水位が上昇すると真空弁２を開き、水位が下降すると真空弁２を閉じるように動作する。

そして、本実施例の仕切弁４は、図１に示すように、真空管路を塞ぐ弁体部４１と、弁体部４１が取り付けられた外ネジ式の弁棒部４２と、真空管路の途中に設けた縦管部４３と、縦管部４３に横から合流する横管部４６と、縦管部４３に取り付けられており弁棒部４２が挿通される挿通孔４４ａを有する弁蓋部４４と、弁棒部４２を手動で回転させるハンドル部４５と、を備えている。

この弁体部４１は、ステンレスなどの金属によって形成される短円柱状の本体４１ａと、本体４１ａの下面の嵌合凹部４１ｆに嵌め合わされるシール部材４１ｂと、シール部材４１ｂを下側から押え付ける押え板４１ｃと、弁棒部４２の先端に螺合するナット４１ｄと、を備えている。

この本体４１ａには、図４（ａ）に示すように、中央に弁棒部４２を挿通するための挿通孔４１ｅ、下面にシール部材４１ｂを嵌合する浅い嵌合凹部４１ｆ、上面にＯリング６２を勘合する円形溝４１ｇ、が形成されている。

また、本実施例では、この円形溝４１ｇは、弁蓋部４４に対向しており開弁（全開）状態で弁蓋部４４の下面と接する上面において、弁棒部４２を挿通する挿通孔４１ｅを囲むように形成されている。

さらに、この円形溝４１ｇには、開弁（全開）状態で弁蓋部４４の下面と密着して真空管路の真空圧を保持するために弾性変形するＯリング６２が押し込まれており、その上部は円形溝４１ｇから突出した状態となっている（図１参照）。

なお、この円形溝４１ｇの断面は、図４（ｂ）に示すように、角を面取りした面取部４１ｈと、直線部４１ｉと、Ｏリング６２の変形用の余裕を与えるテーパ部４１ｊと、円弧部４１ｋと、Ｏリング６２に反力を与える底面部４１ｌと、によって構成されており、押し込まれて嵌合したＯリング６２が脱落しないようになっている。

すなわち、円形溝４１ｇの対向する直線部４１ｉの間の幅をＯリング６２の直径よりも狭く構成しておくことで、一旦嵌合されたＯリング６２が抜け出さないように構成されている。

そして、シール部材４１ｂは、ＥＰＤＭなどの合成ゴムによって円盤状に形成されるもので、傾斜した弁座部４３ａに隙間なく当接するように、外周部には傾斜面が設けられて略台形状の断面形状を呈している。

また、弁棒部４２は、ステンレスなどの金属によって棒状に形成されるもので、ハンドル部４５を固定する六角部４２ａ、外周面にネジ溝が螺刻された軸部４２ｂ、弁体部４１が突き当たるストッパ部４２ｃ、を備えている。

そして、本実施例では、この軸部４２ｂに、弁体部４１の全開位置から全閉位置に対応して、挿通孔４４ａに挿通される範囲の略全長にわたって雌ネジ溝と螺合する雄ネジ溝が螺刻されている。なお、弁棒部４２の先端近傍の外周にはＯリング６３が嵌め込まれており、弁体部４１の挿通孔４１ｅの内周面との間が密封されている。

さらに、縦管部４３は、ポリエチレンなどの合成樹脂によって円筒状に形成されるもので、真空管路である真空排出管５６の途中に、真空管路を構成する一部として鉛直に配置されており、その上部は真空管路から突出している。そして、この上方に突出した部分の内周には雌ネジ溝が形成されて弁蓋部４４が螺合されている。

加えて、この縦管部４３には、側方から真空管路としての横管部４６が合流しており、この合流箇所のすぐ下流側（真空ポンプ側）に、内周に沿って弁体部４１の挿通方向（鉛直方向）に対して傾斜した円環状の弁座部４３ａが設けられている。

そして、弁蓋部４４は、ステンレスなどの金属によって短円柱状に形成されるもので、中央には弁棒部４２を挿通する挿通孔４４ａが形成されており、この挿通孔４４ａには弁棒部４２の雄ネジ溝と螺合する雌ネジ溝が螺刻されている。

加えて、この弁蓋部４４の外周には縦管部４３の突出した部分と螺合する雄ネジ溝が形成されているとともに、弁蓋部４４と縦管部４３の間を密封するＯリング６１を嵌合する溝が形成されている。

なお、このように合成樹脂製の縦管部４３に金属製の弁蓋部４４を螺合させても、大気圧と真空圧の差圧によって押し込む方向（締め付ける方向）の力が作用するため、弁蓋部４４が緩んでしまうことはない。

そして、本実施例では、上記したように弁体部４１に円形溝４１ｇを設けてＯリング６２を嵌合させる例について説明したが、これに限定されるものではなく、弁蓋部４４に円形溝４４ｇを設けてＯリング６２を嵌合させてもよい。

すなわち、図５（ａ）に示すように、弁蓋部４４には、弁体部４１に対向しており開弁（全開）状態で弁体部４１の上面と接する下面に、挿通孔４４ａを囲むように円形溝４４ｇが形成され、この円形溝４４ｇに弾性変形するＯリングが設置されていてもよい。

この場合には、この円形溝４４ｇの断面は、図５（ｂ）に示すように、上記円形溝４１ｇと同様に、面取部４４ｈ、直線部４４ｉ、テーパ部４４ｊ、円弧部４４ｋ、底面部４４ｌ、によって構成されることが好ましい。

次に、本実施例の真空弁ユニットＵの仕切弁４の作用について、図１，６を用いて説明する。

まず、常時となる開弁（全開）状態について、図６を用いて説明する。真空弁２が故障等していない通常の状態では仕切弁４は開弁状態となっている。

この開弁状態では、ハンドル部４５を回転させて弁棒部４２が上げられており、この弁棒部４２に固定されている弁体部４１も、Ｏリング６２が弁蓋部４４に接する位置まで上げられている。

すなわち、この開弁状態では、弁体部４１の上面から突出するように設置されているＯリング６２の上部は、弁蓋部４４の下面に接して密着しつつ、押し潰されて弾性変形した状態となっている。

したがって、弁棒部４２の雄ネジ溝と弁蓋部４４の雌ネジ溝とは、Ｏリング６２の弾性反力と、大気圧と真空圧の差圧と、の合力によって、互いに押し付け合って回転しないようになっている。

次に、メンテナンス時となる閉弁（全閉）状態について、図１を用いて説明する。メンテナンス時には、真空弁２を取外す場合があるが、真空ステーション９６に負担をかけないように、真空弁２を取り外した状態でも真空圧を保持する必要がある。そのため、真空弁２を取外す前に、真空弁２よりも真空ステーション９６に近い側で真空圧を遮断するために仕切弁４を閉弁させる。

この閉弁状態では、ハンドル部４５を回転させて弁棒部４２が下げられており、この弁棒部４２に固定されている弁体部４１も、シール部材４１ｂが弁座部４３ａに接する位置まで下げられている。

すなわち、この閉弁状態では、弁体部４１の下面に設置されているシール部材４１ｂの傾斜面は、弁座部４３ａの傾斜面と接して密着した状態となって真空圧を遮断している。

したがって、シール部材４１ｂは、弁座部４３ａの方向に、大気圧と真空圧の差圧によって押し付けられるが、シール部材４１ｂは押え板４１ｃで支えられているため押し付けあった状態のまま保持される。

次に、本実施例の真空弁ユニットＵの仕切弁４の効果を列挙して説明する。

（１）このように、本実施例の真空弁ユニットＵの仕切弁４は、真空管路である真空排出管５６を塞ぐ弁体部４１と、この弁体部４１が取り付けられた弁棒部４２と、真空排出管５６の途中に設けた縦管部４３と、縦管部４３に取り付けられており弁棒部４２が挿通される挿通孔４４ａを有する弁蓋部４４と、を備える真空弁ユニットＵの仕切弁４である。

したがって、メンテナンスの際などには、弁体部４１が真空排出管５６を塞ぐことによって、仕切弁４の位置で真空圧を遮断するため、真空ステーション９６の真空ポンプ９６ａに負担をかけることがなくなる。

そして、弁蓋部４４の挿通孔４４ａには、雌ネジ溝が螺刻されるとともに、弁棒部４２の外周には、挿通孔４４ａに挿通される範囲の全長にわたって雌ネジ溝と螺合する雄ネジ溝が設けられている。

したがって、ハンドル部４５を手動で回転させて、弁棒部４２が弁蓋部４４に対して回転して弁体部４１を上下に移動させることで、開弁や閉弁する際に必要な力を低減できるうえに、大気圧と真空圧の差圧が作用しても開弁状態を維持することができる。

つまり、閉弁状態から開弁する際には、大気圧と真空圧の差圧によって弁体部４１が下方に押されているため、弁体部４１を人力によって直上に引き上げることは困難である。

これに対して、本実施例に示したように弁棒部４２と弁蓋部４４が螺合するように構成されていれば、ハンドル部４５を回転させることによって、少ない力で弁体部４１を引き上げることができる。

さらに、開弁状態では、弁棒部４２の雄ネジ溝と弁蓋部４４の雌ネジ溝とが互いに押し付け合うことで、弁棒部４２及び弁体部４１が下方に移動することを防止できる。このため、落下防止用の半割れ状のストッパ部材などは不用になる。

加えて、弁棒部４２の略全長に雄ネジ溝を設け、この弁棒部４２ではシールしないように構成すれば、弁棒部４２をＯリングでシールすることで弁棒部４２が動きにくくなったり、突然に動いて弁体部４１などを破損したりすることもない。

そして、本実施例の仕切弁４は、主として、弁体部４１、弁棒部４２、縦管部４３及び弁蓋部４４によって構成されることで、全体の構成が単純化されるとともに全体の大きさを小型化できるため、仕切弁４を真空弁ユニットＵの内部に配置することができる。

（２）また、開弁状態で弁蓋部４４の下面と接する弁体部４１の上面には、弁棒部４２を囲むようにシール部材としてのＯリング６２が設置されていることで、全開状態で弁蓋部４４と弁棒部４２の螺合箇所をシールできるうえに、エア漏れ音の有無によって全開状態を確認できる。

つまり、弁棒部４２の外周に雄ネジ溝を螺刻すると、弁棒部４２の外周部分で真空圧を遮断することは困難となるが、弁体部４１の上面のＯリング６２が弁蓋部４４の下面と密着することで真空圧を遮断できる。

加えて、Ｏリング６２が弁蓋部４４の下面と密着しておらずに隙間が生じている場合には、隙間から空気を吸い込む音が生じるため、しっかりと密着しているかどうか確認することができる。

しかも、この場合、Ｏリング６２は弁棒部４２に対して摺動する部位を有しないため、弁棒部４２との摩擦によって磨耗することもなく、Ｏリング６２の耐久性が向上する。

（３）同様に、開弁状態で弁体部４１の上面と接する弁蓋部４４の下面には、弁棒部４２を挿通する挿通孔４４ａを囲むようにＯリング６２が設置されていることで、全開状態で弁蓋部４４と弁棒部４２の螺合箇所をシールできるうえに、エア漏れ音の有無によって全開状態を確認できる。

つまり、弁棒部４２の外周に雄ネジ溝を螺刻すると、弁棒部４２の外周部分で真空圧を遮断することは困難となるが、弁蓋部４４の下面のシール部材が弁体部４１の上面と密着することで真空圧を遮断できる。

加えて、Ｏリング６２が弁体部４１の上面と密着しておらずに隙間が生じている場合には、隙間から空気を吸い込む音が生じるため、しっかりと密着しているかどうか確認することができる。

（４）そして、本実施例の真空弁ユニットＵは、上記したいずれかの真空弁ユニットＵの仕切弁４を備えており、真空管路である真空排出管５６の縦管部４３には、内周に沿って弁体部４１の挿通方向に対して傾斜した弁座部４３ａが設けられるとともに、弁体部４１には、弁座部４３ａに当接する傾斜した外周部を有するシール部材４１ｂが配置されている。

したがって、閉弁状態では弁座部４３ａとシール部材４１ｂの外周部が当接するため、大気圧と真空圧の差圧によって両者が押しつけ合うことで、閉弁状態を維持することができる。

すなわち、シール部材４１ｂと弁座部４３ａとは傾斜面が対向しており、真空圧は弁を閉じる方向に作用するため、シール部材４１ｂと弁座部４３ａが当接した状態が保持されることとなる。

加えて、このように縦管部４３を設けることで、真空弁ユニットＵを浅い位置に埋設しても、真空弁ユニットＵから出て行く真空排出管５６の位置を深い位置に設定できるようになるため、真空管路の土被りを確保できる。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、弁体部４１のシール部材４１ｂの外周部と弁座部４３ａが傾斜している場合について説明したが、これに限定されるものではなく、弁体部４１と弁座部４３ａとが突き当たって移動しないような構成であればよい。

さらに、前記実施例では、弁体部４１は本体４１ａ、シール部材４１ｂ、押え板４１ｃ及びナット４１ｄなどによって構成される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、全体が合成ゴムによって構成されていてもよい。

Ｕ 真空弁ユニット
２ 真空弁
３ 真空弁コントローラ
４ 仕切弁
４１ 弁体部
４１ａ 本体
４１ｂ シール部材
４１ｅ 挿通孔
４１ｇ 円形溝
４２ 弁棒部
４２ｂ 軸部
４３ 縦管部
４３ａ 弁座部
４４ 弁蓋部
４４ａ 挿通孔
４４ｇ 円形溝
５０ 本体
５１ 流入管
５２ 貯留槽
５３ 吸込管
５４ 水位検知管
５５ 通気管
５６ 真空排出管（真空管路）
６２ Ｏリング（シール部材）

Claims (4)

1. 真空管路を塞ぐ弁体部と、前記弁体部が取り付けられた弁棒部と、前記真空管路の途中に設けた縦管部と、前記縦管部に取り付けられており前記弁棒部が挿通される挿通孔を有する弁蓋部と、を備える真空弁ユニットの仕切弁であって、
   前記弁蓋部の前記挿通孔には、雌ネジ溝が螺刻されるとともに、前記弁棒部の外周には、前記挿通孔に挿通される範囲の全長にわたって前記雌ネジ溝と螺合する雄ネジ溝が設けられることを特徴とする真空弁ユニットの仕切弁。
2. 開弁状態で前記弁蓋部の下面と接する前記弁体部の上面には、前記弁棒部を囲むようにシール部材が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の真空弁ユニットの仕切弁。
3. 開弁状態で前記弁体部の上面と接する前記弁蓋部の下面には、前記弁棒部を挿通する挿通孔を囲むようにシール部材が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の真空弁ユニットの仕切弁。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の真空弁ユニットの仕切弁を備えており、前記真空管路には、内周に沿って前記弁体部の挿通方向に対して傾斜した弁座部が設けられるとともに、前記弁体部には、前記弁座部に当接する傾斜した外周部を有するシール部材が配置されることを特徴とする真空弁ユニット。

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