JP3322968B2 - 真空式下水道のウォータブロック防止構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空式下水道のウォータ
ブロック防止構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空式下水道は、家庭や工場等から排出
される汚水を自然流下式の汚水流入管から汚水ますに流
入せしめ、汚水ますに溜った汚水は真空下水管を経て集
水汚水ますに集められ、その後圧送ポンプによって下水
処理場等に送られる。

【０００３】このとき、汚水ますは真空下水管に真空弁
を介して連絡せしめられる吸込み管を備えている。真空
弁は集水汚水ますに設けられている真空源が真空下水管
に付与している真空圧を駆動動力源とするものである。
そして、汚水ますの水位が一定レベル以上に上昇したと
きに、吸込み管と真空下水管との連絡部に設けられてい
る真空弁を開き、集水汚水ますに設けられている真空源
が真空下水管に付与している真空圧を吸込み管に及ぼ
し、汚水ますの水面に作用している大気圧と、真空下水
管に付与された真空圧との差圧により、汚水ます内の汚
水を吸込み管、真空下水管を介して集水汚水ますに送る
ようになっている。

【０００４】然るに、真空式下水道では、真空下水管の
埋設深度を浅くするため、真空下水管の管路として、そ
の勾配を緩やかにし、かつその中間部でリフトを設けた
鋸歯状管路を採用している。また、真空式下水道では、
その敷設経路に河川、地中配管（水道管、電線管等）等
の障害物があると、真空下水管の管路中間部がそれらの
障害物をくぐるような伏越を設けている。これらのリフ
ト、伏越は、上流側真空下水管と下流側真空下水管との
間に低水位部を形成するものとなる。

【０００５】このため、真空式下水道では、真空下水管
内の低水位部に常時汚水が堆積するものとなり、ひいて
は堆積物がウォータブロックを生ずるに至る。ウォータ
ブロックは、集水汚水ますに設けられている真空源が真
空下水管に真空圧を付与しても、この真空圧の上流側へ
の伝播を遮断し、結果として真空弁を駆動不能とし、ひ
いては汚水ますの水位が一定レベル以上に上昇しても真
空弁が開かれず、汚水は汚水ます内でオーバーフローし
てしまい、真空式下水道を不成立とする。

【０００６】そこで従来、特開平4-258424号公報に記載
の如く、真空式下水道の伏越において、伏越の上流側と
下流側との間に２本の互いに並列をなす通水管と通気管
とを設け、通水管にウォータブロックが発生しても、下
流側真空圧を通気管によって上流側に伝え、真空式下水
道の成立を図ろうとするものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、真空式下
水道の伏越に通水管と通気管とを並列設置する従来技術
では、伏越の通水管に常に汚水が堆積した状態となり、
汚水の堆積量が増えた場合、通気管も汚水でふさがれて
しまうものとなる。このため、この従来技術では、通気
管に開閉弁ａを設けるとともに、上流側真空下水管に大
気開放の開閉弁ｂを設け、定期的に、開閉弁ａを閉じ、
開閉弁ｂを開く手動操作を行ない、伏越の堆積汚水を強
制的に搬送させる必要がある。この開閉弁ａ、ｂの開閉
操作は、手動で、定期的に確実に行なう必要があり、煩
雑である。

【０００８】本発明は、真空式下水道のリフト、伏越等
の低水位部でウォータブロックを生じたときに、これを
自動的に解消することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上流側真空下
水管と下流側真空下水管とが低水位部を介して接続され
てなる真空式下水道のウォータブロック防止構造におい
て、低水位部にフロート室を連通し、フロート室の上部
に大気導入口を設け、フロート室の大気導入口を開閉す
るフロート弁を該フロート室の内部に設け、低水位部の
水位が予め定めた一定値を越えたときに、フロート弁の
上昇によって上記大気導入口を開いて低水位部の上流側
に大気を導入可能としてなるものである。

【００１０】

【作用】真空式下水道のリフト、伏越等の低水位部に汚
水が堆積してウォータブロックを生ずると、この低水位
部の水位が上昇し、この低水位部に連通されているフロ
ート室の水位も同様に上昇する。ここで、フロート弁が
この水位上昇による浮力の増大を受けて上昇すると、フ
ロート弁によって閉じられていた大気導入口が開かれ、
低水位部の上流側に大気を導入するものとなる。これに
より、低水位部の汚水堆積物は、上流側の大気圧と下流
側の真空圧の差圧によりエアーブローされる。即ち、上
流側の大気は膨張しながら低水位部を通過して汚水堆積
物を一気にエアーブローし、下流側真空下水管に押し流
し、ウォータブロックを自動的に解消する。

【００１１】尚、フロート弁は低水位部の水位によって
上下動して大気導入口を適時に開閉するものであり、何
らの駆動電源を必要としない。これにより、全体的に無
電源の真空式下水道を構築できる。

【００１２】

【実施例】図１は真空式下水道を示す模式図、図２は図
１の要部を示す模式図、図３は真空弁を示す模式図、図
４はコントローラ部を示す断面図、図５はコントローラ
部を示す他の断面図、図６は本発明の第１実施例を示す
模式図、図７は真空式下水道へのフロート室ハウジング
の接続を示す模式図、図８は真空式下水道へのフロート
室の連通態様を示す模式図、図９は第２実施例を示す模
式図、図１０は第３実施例を示す模式図である。

【００１３】真空式下水道１０は、図１、図２に示す如
く、汚水ます１１に汚水流入管１２を接続しており、汚
水ます１１に連通する吸込み管１３と、真空源に連通す
る真空下水管１４との間の連絡部を開閉可能とする真空
弁１５を有している。

【００１４】即ち、各家庭等から排出される汚水は、自
然流下式の汚水流入管１２から汚水ます１１に流込む。
そして汚水が汚水ますに溜まると、真空弁１５が開き、
汚水ます１１内の汚水は吸込み管１３から吸込まれる。
そして、この汚水は真空弁１５を通って真空下水管１４
に吸込まれ、真空ポンプ上の集水汚水ます１６に集めら
れ、その後圧送ポンプによって下水処理場等に送られ
る。

【００１５】このとき、真空式下水道１０では、真空下
水管１４の中間部にリフト１７を設けた鋸歯状管路を採
用して真空下水管１４の埋設深度を浅くし、真空下水管
１４の敷設経路にある河川、地中配管等の障害物をくぐ
りぬける伏越１８を設けている。そして、これらのリフ
ト１７、伏越１８は、上流側真空下水管１４Ａと下流側
真空下水管１４Ｂとの間に低水位部１９を形成するもの
となっている。

【００１６】真空弁１５は、図２、図３に示す如く、第
１と第２の各ハウジング２１、２２をバンドクランプ２
３によって一体化して構成されており、弁体２４と弁作
動室２５と、バネ２６と、コントローラ部２７を有して
構成されている。

【００１７】弁体２４は上述の吸込み管１３と真空排出
管１４との連絡部を構成する連絡路２８を開閉する。

【００１８】弁作動室２５はバルブ弁体２４と弁棒２９
を介して連結されているカップ状のプランジャ３０をス
ライド可能に収容する。

【００１９】バネ２６は弁作動室２５のプランジャ３０
より上室に内蔵されて、プランジャ３０にバネ力を及ぼ
し、弁体２４に閉止力を付与する。

【００２０】コントローラ部２７は、汚水ます１１内の
汚水レベルの上昇時に弁作動室２５に真空圧を付与して
バルブ弁体２４に開力を付与し、真空弁１５を開状態と
して吸込み管１３に真空排出管１４を導通せしめる。

【００２１】コントローラ部２７は以下の如く構成され
ている。

【００２２】コントローラ部２７は、図５に示す如く、
第１〜第５のシリンダ状のケース５１〜５５を通しボル
トで一体化して構成されている。通常第４のケース５４
を真空弁１５の第２ハウジング２２にバンドクランプ３
６によって一体化される。

【００２３】コントローラ部２７には、汚水ます１１に
連通する水位検知管３７がホース３８を介して接続され
る水位検知管接続口５６を有している。水位検知管接続
口５６は第１ケース５１にダイヤフラム５９を介して接
続されている。ダイヤフラム５９には微小な貫通孔が設
けられており圧力が伝わるようになっている。

【００２４】また、コントローラ部２７は、真空排出管
１４がホース４１を介して接続される真空圧接続口５７
を第３ケース５３に設けている。

【００２５】また、コントローラ部２７は、大気連通管
４３がホース４４を介して接続される大気圧接続口５８
を第３ケース５３に設けている。

【００２６】第１ケース５１と第２ケース５２は水位検
知ダイヤフラム６０を介して接続されている。第１ケー
ス５１の上部には水位検知ダイヤフラム６０を手動で変
位できるようプランジャ６１、バネ６３、弾性体カバー
６２で構成されるプッシュボタンを有している。第２ケ
ース５２にはダイヤフラム６０の下にプランジャ６５
が、第３ケース５３に設置した検知弁６８に届くよう設
けている。第２ケース５２と第３ケース５３とが形成す
る圧力制御室としての上部部屋８３に空気の漏洩を生じ
ないようにプランジャ６５の部屋８３への挿通部まわり
にはＯリング６７等の軸シールが設けられている。

【００２７】検知弁６８は、部屋８３内に配設されてプ
ランジャ６５により作動せしめられ、該部屋８３内に真
空力を導入可能とする。即ち、第３ケース５３は真空圧
接続口５７に連通する通路５７Ａを備え、検知弁６８は
通路５７Ａの部屋８３への開口を開閉可能とするのであ
る。検知弁６８は板バネ６８Ａの先端に通路５７Ａの開
口を閉塞可能とする舌片６８Ｂを備え、板バネ６８Ａを
プランジャ６１により弾性的に押込まれると舌片６８Ｂ
を通路５７Ａの開口から離隔して該開口を開き、部屋８
３内に真空力を導入可能とするものである。尚、６６は
プランジャ６５の戻しバネである。

【００２８】第４ケース５４と第５ケース５５には弁座
７２、７３が設けられ、第４ケース５４の上部部屋８５
は大気に通路９２を通じて連通しており、第５ケース５
５の下部部屋８７は真空排出管に通路９１を通じて連通
している。第４ケース５４下部と第５ケース５５上部で
作られる部屋８６は真空弁本体の作動室２５に通路９３
を通じて連通している。両者の弁座７２、７３の間に設
けた弁体７１は、上下することにより大気と真空のいず
れかを部屋８６に導くよう３方弁としての役割を果たし
ている。弁体７１は第３ケース５３と第４ケース５４と
の間に設けた３方弁ダイヤフラム７０に連結され、ダイ
ヤフラム７０の上部には圧縮バネ６９が設けられ第５ケ
ース５５の弁座７３に押付けられている。第３ケース５
３には隔壁が設けられているが一部に連通口８８があ
り、検知弁６８が作動して開になったとき上部部屋８３
に付与される真空圧を下部部屋８４に通じるようになっ
ている。また、第３ケース５３の上部部屋８３にはニー
ドル弁７４が設けられており、ニードル弁７４を通って
大気が徐々に入ってくるようになっている。

【００２９】真空弁のコントローラ部２７は以下の如く
動作する。 汚水ます１１内の水位が上昇すると、水位検知管３
７、ホース３８、水位検知ダイヤフラム上部室８１の空
気圧力が上昇し、水位検出ダイヤフラム下部室８２が大
気に連通しているため、圧力差を生じた水位検出ダイヤ
フラム６０を下方に変位させる。

【００３０】水位検出ダイヤフラム６０の下部に設け
たプランジャ６５がダイヤフラム６０の変位により押さ
れて下方に変位し第３ケース５３の上部部屋８３に設け
た検知弁６８を下方に押し下げ開作動させる。

【００３１】検知弁６８の作動により第３ケース室８
３、８４が真空になり、３方弁ダイヤフラム７０の下方
室８５が大気に連通していることから圧力差を生じたダ
イヤフラム７０が下方に引上げられ、これに伴って弁体
７１も上昇して第５ケース５５の弁座７３から第４ケー
ス５４の弁座７２に移動し、真空弁本体の作動室２５に
通じる部屋８６を真空状態にさせる。これにより真空弁
本体が開状態になり、汚水ます内の汚水が真空排出管内
１４に排出される。

【００３２】汚水ます内の液体が排出されると、水位
が低下し、水位検出ダイヤフラム６０の加圧が低下し、
プランジャ６５に設けたバネ６６により押し戻され、こ
れに伴って検知バルブ６８が最初の状態に閉じる。

【００３３】第３ケース５３の部屋８３にあった真空
はニードル弁７４を通じて大気が取り入れられるため、
多少時間遅れが生じて大気状態になり、３方弁ダイヤフ
ラム７０の両側の圧力差がなくなりバネ６９に押されて
元の状態に戻り、弁体７１も元の第５ケース５５の弁座
７３を閉じ、真空弁本体の作動室２５に通じる部屋を大
気状態にさせる。これにより真空弁本体が閉状態にな
る。

【００３４】然るに、真空式下水道１０にあっては、真
空下水管１４内の例えば伏越１８（リフト１７も同じ）
に形成される低水位部１９に常に汚水が堆積するものと
なり、ひいては堆積物がウォータブロックを生ずるに至
る。ウォータブロックは、集水汚水ます１６に設けられ
ている真空源が真空下水管１４に真空圧を付与しても、
この真空圧の上流側への伝播を遮断し、結果として真空
弁１５を駆動不能とし、ひいては汚水ます１１の水位が
一定レベル以上に上昇しても真空弁１５が開かれず、汚
水は汚水ます１１でオーバーフローしてしまい、真空式
下水道を不成立とする。

【００３５】そこで、真空式下水道１０は、このウォー
タブロック防止構造として、図６に示す如く、低水位部
１９にフロートハウジング１０１が画成するフロート室
１０２を、連通管１０１Ａにより連通し、フロートハウ
ジング１０１におけるフロート室１０２の上部に大気導
入口１０３を設け、フロート室１０２の大気導入口１０
３を開閉するフロート弁１０４をフロート室１０２の内
部に設けている。１０５は大気導入口１０３を開閉する
フロート弁１０４の平板状シール部である。また、１０
６はカバーであり、１０７はフロート弁１０４を上下方
向にガイドするガイドである。

【００３６】そして、真空式下水道１０では、低水位部
１９にウォータブロックを生ずることにより、低水位部
１９の水位が予め定めた一定値、即ち危険水位Ｈ（図６
（Ａ）を越えたときに、フロート弁１０４の上昇によっ
て大気導入口１０３を開いて低水位部１９の上流側に大
気を導入し、上流真空下水管１４Ａの大気圧と下流真空
下水管１４Ｂの真空圧との差圧により低水位部１９の汚
水堆積物をエアブローして、ウォータブロックを解消す
る。

【００３７】フロート弁１０４による大気導入口１０３
の開閉動作は以下の如くである。 (1) 低水位部１９の水位は通常、図６（Ａ）の如くであ
り、フロート弁１０４は大気導入口１０３を閉じてお
り、フロート室１０２の圧力は真空下水管１４内の真空
圧Ｐ₂ と略同等である。尚、大気圧はＰ₁ 、フロート弁
１０４の質量はＷ、シール部１０５のシール面積はＡ、
汚水密度はρ、重力加速度はｇとする。

【００３８】(2) 低水位部１９の水位が危険水位Ｈより
低い図６（Ｂ）まで上昇したとき、フロート弁１０４の
水没堆積がＶ₁ になると、フロート弁１０４にはＶ₁ ρ
の浮力が生ずる。このとき、フロート弁１０４の重力Ｗ
ｇとシール部１０５のシール力（Ｐ₁ ＋Ｐ₂ ）Ａの合力
は、上記浮力に勝ち、大気導入口１０３は開かない。 Ｗｇ＋（Ｐ₁ ＋Ｐ₂ ）Ａ＞Ｖ₁ ρ ………(1)

【００３９】(3) 低水位部１９の水位が図６（Ｃ）の如
くに危険水位Ｈに達すると、フロート弁１０４に生ずる
浮力Ｖ₂ ρが、フロート弁１０４の重力Ｗｇとシール部
１０５のシール力（Ｐ₁ ＋Ｐ₂ ）Ａの合力に勝ち、大気
導入口１０３が開く。これにより、大気がフロート室１
０２から低水位部１９の上流側に入り、低水位部１９の
堆積汚水を下流側に押し流す。このとき、フロート室１
０２の圧力は大気圧Ｐ ₁ になる。 Ｗｇ＋（Ｐ₁ ＋Ｐ₂ ）Ａ≦Ｖ₂ ρ ………(2)

【００４０】(4) 低水位部１９のウォータブロックが上
記(3) により解消され、低水位部１９の水位が図６
（Ｄ）の如くに低下すると、フロート弁１０４の重力Ｗ
ｇが浮力Ｖ₃ ρに勝ち、大気導入口１０３が閉じられ、
フロート室１０２の圧力は再び真空下水管１４内の真空
圧Ｐ₂ と略同等になり、(1) に戻る。 Ｗｇ＝Ｖ₃ Ｐ ……(3) 尚、Ｖ₁ 、Ｖ₂ 、Ｖ₃ の関係は、Ｖ₃ ＜Ｖ₁ ＜Ｖ₂ であ
る。

【００４１】尚、低水位部１９におけるフロートハウジ
ング１０１の接続構造は、連通管１０１Ａを低水位部１
９に螺合するねじ接合（図７（Ａ））、低水位部１９に
サドル１０８を融着し、このサドル１０８にソケット１
０９を介して連通管１０１Ａを融着する融着接合（図７
（Ｂ））等、如何なるものであっても良い。

【００４２】また、低水位部１９に対するフロートハウ
ジング１０１の連通部位は、低水位部１９の管周方向の
いずれの位置でも良く、上、横、下のいずれでも良い
（図８）。

【００４３】以下、真空下水道１０の作動について説明
する。 (1) 真空式下水道１０の通常作動時には、集水汚水ます
１６に設けられている真空源が真空下水管１４の下流側
真空下水管１４Ｂ〜上流側真空下水管１４Ａに真空圧を
付与する。そして、汚水ます１１の汚水の水位が一定レ
ベルを越えると、真空弁１５が上流側真空下水管１４Ａ
内の真空圧を駆動動力源として開き、汚水ます１１内の
汚水は吸込み管１３から真空弁１５を通って真空下水管
１４に吸込まれ、集水汚水ます１６に集められる。

【００４４】(2) 真空式下水道１０の低水位部１９に汚
水の堆積によるウォータブロックが生ずると、集水汚水
ます１６に設けられている真空源の真空圧は低水位部１
９で遮断されて、上流側真空下水管１４Ａに及ばないも
のとなる。このとき、低水位部１９の水位が危険水位Ｈ
を越えると、フロート弁１０４がフロート室１０２の大
気導入口１０３を開き、低水位部１９の上流側に大気を
導入する。これにより、低水位部１９の汚水堆積物は、
上流側真空下水管１４Ａの大気圧と下流側真空下水管１
４Ｂの真空圧との差圧によりエアーブローされ、ウォー
タブロックを解消する。

【００４５】(3) 上記(2) によりウォータブロックが解
消されると、フロート弁１０４が再び大気導入口１０３
を閉じ、集水汚水ます１６に設けられている真空源の真
空圧が再び上流側真空下水管１４Ａに及び、真空弁１５
の安定作動性が回復され、上記(1) に戻る。

【００４６】以下、本実施例の作用について説明する。
真空式下水道１０のリフト１７、伏越１８等の低水位部
１９に汚水が堆積してウォータブロックを生ずると、こ
の低水位部１９の水位が上昇し、この低水位部１９に連
通されているフロート室１０２の水位も同様に上昇す
る。ここで、フロート弁１０４がこの水位上昇による浮
力の増大を受けて上昇すると、フロート弁１０４によっ
て閉じられていた大気導入口１０３が開かれ、低水位部
１９の上流側に大気を導入するものとなる。これによ
り、低水位部１９の汚水堆積物は、上流側の大気圧と下
流側の真空圧の差圧によりエアーブローされる。即ち、
上流側の大気は膨張しながら低水位部１９を通過して汚
水堆積物を一気にエアーブローし、下流側真空下水管１
４Ｂに押し流し、ウォータブロックを自動的に解消す
る。

【００４７】尚、フロート弁１４は低水位部１９の水位
によって上下動して大気導入口１０３を適時に開閉する
ものであり、何らの駆動電源を必要としない。これによ
り、全体的に無電源の真空式下水道１０を構築できる。

【００４８】図９のウォータブロック防止構造は、図６
のウォータブロック防止構造と実質的に同じである。こ
の図９のウォータブロック防止構造が図６のウォータブ
ロック防止構造と異なる点は、シール部１０５を円錐状
シール部としたことにある。

【００４９】図１０のウォータブロック防止構造が、図
６のウォータブロック防止構造と実質的に異なる点は、
フロート弁１０４がフロート室１０２の大気導入口１０
３を開いた後、大気導入口１０３を再び閉じるまでの時
間を遅延化するようにしたことにある。即ち、フロート
室１０２は、低水位部１９に直接連通する第１室１０２
Ａと、この第１室１０２Ａに小孔１１１を介して連通す
る第２室１０２Ｂとに分割され、フロート弁１０４を第
２室１０２Ｂの内部に設けたものである。

【００５０】従って、図１０のウォータブロック防止構
造にあっては、低水位部１９にウォータブロックを生じ
て第１室１０２Ａ、第２室１０２Ｂの水位が危険水位Ｈ
を越え、第２室１０２Ｂ内のフロート弁１０４が上昇し
て大気導入口１０３を開いた後、低水位部１９の堆積汚
水が下流側に押し流されて第１室１０２Ａの水位が低下
しても、小孔１１１の存在が第２室１０２Ｂの水位の低
下を遅延化させる。これにより、第２室１０２Ｂの水位
が危険水位Ｈよりも低下するまでの遅延時間経過まで、
フロート弁１０４が大気導入口１０３を開き続け、低水
位部１９のウォータブロックを完全に解消するまで低水
位部１９の上流側に大気を導入可能とするのである。

【００５１】以上、本発明の実施例を図面により詳述し
たが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があっても本発明に含まれる。例えば、フロート室
１０２の上部空間を大気導入管によって上流真空下水管
１４Ａに連通し、大気導入口１０３が開かれることによ
ってフロート室１０２に導入された大気を上記大気導入
管によって上流側真空下水管１４Ａに導入せしめるもの
であっても良い。

【００５２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、真空式下
水道のリフト、伏越等の低水位部でウォータブロックを
生じたときに、これを自動的に解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は真空式下水道を示す模式図である。

【図２】図２は図１の要部を示す模式図である。

【図３】図３は真空弁を示す模式図である。

【図４】図４はコントローラ部を示す断面図である。

【図５】図５はコントローラ部を示す他の断面図であ
る。

【図６】図６は本発明の第１実施例を示す模式図であ
る。

【図７】図７は真空式下水道へのフロート室ハウジング
の接続を示す模式図である。

【図８】図８は真空式下水道へのフロート室の連通態様
を示す模式図である。

【図９】図９は第２実施例を示す模式図である。

【図１０】図１０は第３実施例を示す模式図である。

【符号の説明】

１０ 真空式下水道 １４ 真空下水管 １４Ａ 上流側真空下水管 １４Ｂ 下流側真空下水管 １９ 低水位部 １０２ フロート室 １０３ 大気導入口 １０４ フロート弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流側真空下水管と下流側真空下水管と
   が低水位部を介して接続されてなる真空式下水道のウォ
   ータブロック防止構造において、 低水位部にフロート室を連通し、フロート室の上部に大
   気導入口を設け、フロート室の大気導入口を開閉するフ
   ロート弁を該フロート室の内部に設け、 低水位部の水位が予め定めた一定値を越えたときに、フ
   ロート弁の上昇によって上記大気導入口を開いて低水位
   部の上流側に大気を導入可能としてなることを特徴とす
   る真空式下水道のウォータブロック防止構造。