JP2003253739A - 管路内の排気構造及び排気方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伏越し管路を通る水に混入した空気が下流側
の水の流れを乱すのを防止して下流側の施設に悪影響を
及ぼすのを防止するとともに、下流側の水の噴出によっ
てマンホールの蓋等が飛ぶのを防止できる管路内の排気
構造を提供する。 【解決手段】 上流側の高い位置に設けられた上流側管
路１２と、下流側の上流側管路１２よりも低い位置に設
けられた下流側管路１４と、上流側管路１２及び下流側
管路１４に連結されて下方に延びる上下流側伏越し室２
０、２２及び上下流側伏越し室２０、２２の下端同士を
連結する伏越し管きょ２４を有する伏越し管路１６とを
含み、上流側から下流側へと水頭差により地下通水可能
にされた管路１０で、伏越し管きょ２４内の頂部に、伏
越し管きょ２４内を流れる水内に含まれる空気を収集す
る、水が通過しにくい複数の空気収集孔４８を伏越し管
きょ２４の軸方向に沿って有する空気収集管４４を配設
し、この空気収集管４４に、一端が大気に開放された空
気排出管４６を接続し、伏越し管きょ２４内を流れる水
内に含まれる空気を大気に放出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管路内の排気構造
及び排気方法に関し、特に、伏越し管路内の排気構造及
び排気方法に関する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】一般に、
河川、水路、鉄道及び移設が不可能な地下埋設物等の障
害物の下に地下水路を通過させる場合に、逆サイホンの
圧力管として伏越しと称される管路を形成することが知
られている。

【０００３】このような伏越しの構造は、障害物の両側
に垂直な伏越し室を設け、これらを水平または下流に向
かって下り勾配の伏越し管きょで結ぶ上流側及び下流側
の水頭差により上流側から下流側へと水を流すようにし
ている。

【０００４】ところで、このような伏越し管路内を流れ
る水には、水圧によって圧縮された空気が混入してお
り、このような圧縮された空気が水の流れとともに伏越
し管きょ内を上流側から下流側へと流れ、下流側の出口
で水の流れが上昇する際に水の流れよりも早く、空気が
膨張しながら急浮上して下流側の水の流れを乱すことと
なる。

【０００５】特に、下流側に隣接してポンプ室等の施設
が併設されている場合、水の流れに乱れがあると、その
施設に悪影響を与える恐れがある。

【０００６】例えば、ポンプ室がある場合、水の流れの
乱れによって、ポンプに偏心荷重がかかり振動して弊害
が生じたり、規定量の揚水ができなくなったり、あるい
はポンプがキャビテーションを起こしたりするおそれが
ある。

【０００７】また、上昇空気の量が多くなると、マンホ
ールの蓋が飛ばされて水の噴出現象により付近に浸水被
害が発生することもある。

【０００８】これは、空気の吹き上げ、あるいは、空気
の吹き上げとともに水が吹き上げ、そこにマンホール等
があると、吹き上げた空気、あるいは大量の水の吹き上
げによってマンホールの蓋が飛ばされてしまうものと考
えられている。

【０００９】本発明の目的は、伏越し管路を通る水に混
入した空気が下流側の水の流れを乱すのを防止して下流
側の施設に悪影響を及ぼすのを防止するとともに、下流
側の空気あるいは水の噴出によってマンホールの蓋等が
飛び、水の噴出現象による付近の浸水被害の発生を防止
できる管路内の排気構造及び排気方法を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の管路内の排気構造は、上流側の高い位置に
設けられた上流側管路と、下流側の前記上流側管路より
も低い位置に設けられた下流側管路と、前記上流側管路
及び下流側管路に連結されて下方に延びる上下流側伏越
し室及び前記上下流側伏越し室の下端同士を連結する伏
越し管きょを有する伏越し管路とを含み、上流側から下
流側へと水頭差により地下通水可能にされた管路におい
て、前記伏越し管きょ内の頂部に、前記伏越し管きょ内
を流れる水内に含まれる空気を収集する、水が通過しに
くい複数の空気収集孔を前記伏越し管きょの軸方向に沿
って有する空気収集手段を配設し、前記空気収集手段
に、一端が大気に開放された空気排出管を接続し、前記
伏越し管きょ内を流れる水内に含まれる空気を大気に放
出することを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、伏越し管きょ内の頂部に
配設した空気収集手段により伏越し管きょ内を流れる水
内に含まれる圧縮空気を収集し、この空気収集手段に接
続された空気排出管によって収集した空気を大気に放出
することで、伏越し管きょ内を流れる水内に混入した圧
縮空気が下流側で急浮上して水の流れを乱すのを防止す
ることができる。

【００１２】特に、下流側に隣接してポンプ室等の施設
が併設されている場合、水の流れの乱れによってその施
設に悪影響を与えるのを防止することができる。

【００１３】また、上昇空気の量が多くなって、空気の
吹き上げあるいは空気の吹き上げとともに水が吹き上げ
てマンホール等の蓋が飛ばされて水の噴出現象により付
近に浸水被害が発生するのも防止することができる。

【００１４】本発明においては、前記空気収集手段は、
前記伏越し管きょ内の前記下流側伏越し室付近に配設す
ることができる。

【００１５】このような構成とすることにより、伏越し
管きょ内の下流側で空気収集手段によって確実に圧縮空
気を収集することができ、水内に混入した圧縮空気が下
流側伏越し室を急浮上して水の流れを乱すのを防止する
ことができる。

【００１６】この場合、前記空気収集手段は、前記伏越
し管きょ内の前記上流側伏越し室付近にも配設すること
ができる。

【００１７】このような構成とすることにより、下流側
伏越し室付近の空気収集手段に加えて、上流側伏越し室
付近に配設した空気収集手段により、上流側の圧縮空気
を収集して大気に開放することができ、特に、上流側に
おいて上流側管路から上流側伏越し室に滝落とし状態で
水が流下される場合に、そこで発生する気泡を確実に収
集することができる。

【００１８】本発明においては、前記空気収集手段は、
前記伏越し管きょ内の全長にわたって配設することがで
きる。

【００１９】このような構成とすることにより、伏越し
管きょ内の全長において確実に水内に混入した圧縮空気
を収集して大気に放出することができ、より確実に下流
側で水の流れが乱れるのを防止することができる。

【００２０】本発明においては、前記空気収集手段内の
空気を強制的に排出する強制排気手段を有するものとす
ることができる。

【００２１】このような構成とすることにより、強制排
気手段によって空気収集手段内の空気を強制的に排出す
ることで、一旦収集した空気を再度水内に混入させるこ
となく確実に大気に排出することができる。

【００２２】本発明の管路内の排気方法は、上流側の高
い位置に設けられた上流側管路から下流側の前記上流側
管路よりも低い位置に設けられた下流側管路へと、伏越
し管きょを有する伏越し管路を介して、水頭差により地
下通水可能にされた管路内の排気方法であって、前記伏
越し管きょ内の頂部に配設した、水が通過しにくい複数
の空気収集孔を前記伏越し管きょの軸方向に沿って有す
る空気収集手段にて、前記伏越し管きょ内を流れる水内
に含まれる空気を収集する工程と、前記空気収集手段に
より収集した空気を空気排出管にて大気に放出すること
を特徴とする。

【００２３】本発明によれば、伏越し管路を通る水に混
入した圧縮空気が下流側の水の流れを乱すのを防止して
下流側の施設に悪影響を及ぼすのを防止することがで
き、しかも、下流側の空気あるいは水の噴出によってマ
ンホール等の蓋が飛び、水の噴出現象によって付近に浸
水被害が発生するのを防止できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２５】図１及び図２は、本発明の第１の実施の形
態に係る管路内の排気構造を示す図である。

【００２６】図１は、本実施の形態の管路内の排気構造
の全体を示す断面図である。

【００２７】この管路内の排気構造における管路１０
は、例えば下水道の管路として用いられるもので、上流
側管路１２と、下流側管路１４と、伏越し管路１６とを
有している。

【００２８】上流側管路１２及び下流側管路１４は、障
害物１８を挟んで上流側及び下流側に配設されている。

【００２９】また、上流側管路１２は高い位置に設けら
れ、下流側管路１４は上流側管路１２よりも低い位置に
設けられている。

【００３０】伏越し管路１６は、上流側管路１２に連結
されて障害物１８よりも下方に延びる上流側伏越し室２
０と、下流側管路１４に連結されて上流側伏越し室２０
と同様に障害物１８よりも下方に延びる下流側伏越し室
２２と、障害物１８の下方で、上流側伏越し室２０及び
下流側伏越し室２２の下端同士を連結する伏越し管きょ
２４とを有する。

【００３１】また、この伏越し管路１６内は、水２６に
よって満管状態とされ、上流側の水面２８と下流側の水
面３０との水位差Ｈから生じる水頭差により、上流側管
路１２から伏越し管路１６を経て下流側管路１４へと水
２６を流すようになっている。

【００３２】上流側伏越し室２０及び下流側伏越し室２
２の上方には、地上３２までマンホール３４、３６が設
けられ、このマンホール３４、３６には蓋３８、４０が
設けられている。

【００３３】さらに、伏越し管きょ２４内の頂部４２
に、伏越し管きょ２４内を流れる水２６に混入されてい
る圧縮空気を収集する空気収集手段としての空気収集管
４４が伏越し管きょ２４の全長にわたって配設され、こ
の空気収集管４４の下流側伏越し室２２側の端部に下端
が接続され、上端がマンホール３６内に大気開放状態と
された空気排出管４６を下流側伏越し室２２及びマンホ
ール３６に沿って配設している。

【００３４】空気収集管４４は、図２（１）に示すよう
に、その下部側に空気収集孔４８が全長にわたって設け
られており、この空気収集孔４８は、同図（２）に示す
ように、長手方向（伏越し管きょ２４の軸方向）にわた
って所定間隔で千鳥状に配設された状態となっている。

【００３５】また、この空気収集孔４８は、空気は通過
させるが、水が通過しにくい寸法、形状とされている。

【００３６】空気排出管４６は、周方向で閉塞された状
態となっている。

【００３７】そして、このような管路内の排気構造によ
れば、上流側の高い位置に設けられた上流側管路１２か
ら伏越し管路１６を経て下流側管路１４側へと水２６が
流れていく際に、水圧により圧縮された状態で伏越し管
きょ２４内を流れる水２６内に混入した圧縮空気が伏越
し管きょ２４内の頂部４２に集まることとなり、この頂
部４２に集まった圧縮空気を空気収集管４４の空気収集
孔４８から空気収集管４４内に取り入れることができ
る。

【００３８】空気収集管４４内に取り入れられた空気５
０は、空気収集管４４内の頂部に集まった状態となり、
この空気５０は、空気排出管４６によってマンホール３
６内に放出されることとなる。

【００３９】従って、伏越し管きょ２４内を流れる水２
６内に混入した圧縮空気が下流側で下流側伏越し室２２
内を膨張しながら急浮上するのを防止することができ、
下流側伏越し室２２内の水の流れを満たさずに下流側管
路１４へと水を流すことができる。

【００４０】その結果、下流側に隣接してポンプ室等の
施設が併設されている場合でも、水の流れの乱れによっ
てその施設に悪影響を与えるのを防止することができ
る。

【００４１】また、上昇空気の量が多くなって、この空
気の吹き上げあるいは、空気の吹き上げとともに水が吹
き上げてマンホール３６等の蓋４０が飛ばされて水の噴
出現象により付近に浸水被害が発生するのも防止するこ
とができる。

【００４２】図３には、空気収集手段の他の例を示して
いる。

【００４３】同図（１）は、空気収集管５２を外管５４
及び内管５６の二重管構造とし、外管５４の周囲に複数
の空気収集孔５８を設け、内管５６に上方に向いた空気
収集孔６０を設け、外管５４内に水２６が侵入した場合
でも、内管５６内に水２６が侵入しないようにして、内
管５６によって確実に空気を空気排出管へと導くことが
できるようにしている。

【００４４】これら空気収集孔５８、６０も伏越し管き
ょ２４の軸方向に沿って複数配設され、かつ、空気は通
過させるが、水が通過しにくい寸法、形状とされてい
る。

【００４５】同図（２）は、空気収集手段として、多数
の空気収集孔６１を有する空気収集仕切壁６２を伏越し
管きょ２４の頂部４２に設け、この空気収集仕切壁６２
の上方に空気を収集し得るようにしている。

【００４６】空気収集孔６１は、前記各実施の形態と同
様となっている。

【００４７】同図（３）は、同図（２）の空気収集仕切
壁６２に加え、その下方位置に同様の構成の空気収集孔
６１を有する空気収集仕切壁６４を設けた二重の構造と
することで、空気収集仕切壁６４上に水２６が入り込ん
でも、空気収集仕切壁６２上には水２６が入り込まない
ような構造としている。

【００４８】この場合、例えば、空気収集仕切壁６４を
こえて上方に水が侵入した場合でも、空気収集仕切壁６
４から水面までの高さが低いため圧力が上昇せず、さら
に空気収集仕切壁６２をこえて上方に水が侵入しにくい
状態となり、しかも、空気収集尻切壁６２をこえて水が
侵入した場合にも同様となるので、水の侵入をより確実
に防止できる。

【００４９】同図（４）は、空気収集管６６に形成した
空気収集孔６７に空気の通過は許すが、水の通過は許さ
ない膜６８を設け、この膜６８を通過した空気を空気収
集管６６内に収集することで、確実に空気収集管６６内
に空気のみを取り込むようにしている。

【００５０】なお、膜６８は、同様の機能を有するプレ
ート状の部材とすることもできる。

【００５１】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る
管路内の排気構造を示す図である。

【００５２】この実施の形態では、第１の実施の形態の
管路内の排気構造における伏越し管きょ２４にコンプレ
ッサ７０を接続し、圧縮空気を伏越し管きょ２４内に供
給し、空気収集管４４内に収集した空気を強制的に空気
排出管４６を介して大気に放出させるようにしている。

【００５３】このように、空気収集管４４内の空気をポ
ンプ７２により強制的に排出することで、一旦収集した
空気を再度水内に混入させることなく確実に大気に排出
することができる。

【００５４】また、コンプレッサ７０によって空気収集
管４４内に圧縮空気を供給することで、空気収集管４４
内に水２６が入り込むのを防止することができる。

【００５５】他の構成及び作用は、前記実施の形態と同
様につき説明を省略する。

【００５６】図５は、本発明の第３の実施の形態に係る
管路内の排気構造を示す図である。

【００５７】この実施の形態では、第２の実施の形態に
おけるコンプレッサ７０に代えて強制排気手段としての
ポンプ７２を空気排出管４６に取り付け、空気収集管４
４内の空気を強制的に吸引して排出するようにしてい
る。

【００５８】この空気収集管４４の空気排気管４６側と
反対側の端部は閉塞された状態となっており、ここから
水が侵入できないようにしている。

【００５９】他の構成及び作用は、前記各実施の形態と
同様につき説明を省略する。

【００６０】図６は、本発明の第４の実施の形態に係る
管路内の排気構造を示す図である。

【００６１】この実施の形態では、空気収集管７４を伏
越し管きょ２４内の下流側伏越し室２２付近に配設する
ことで、伏越し管きょ２４の全長にわたって配設する場
合に比し、コストの削減を図り、かつ、伏越し管きょ２
４内の下流側で確実に圧縮空気を収集するようにしてい
る。

【００６２】この空気収集管７４の空気排出管４６側と
反対側の端部は閉塞された状態となっており、ここから
水が侵入できないようになっている。

【００６３】他の構成及び作用は、前記各実施の形態と
同様につき説明を省略する。

【００６４】図７は、本発明の第５の実施の形態に係る
管路内の排気構造を示す図である。

【００６５】この実施の形態では、第４の実施の形態の
状態に加え、空気収集管７６を伏越し管きょ２４内の上
流側伏越し室２０付近にも配設し、この空気収集管７６
に、上流側伏越し室２０に配設した空気排出管７７を接
続することで、下流側伏越し室２２付近の空気収集管７
４に加えて、上流側伏越し室２０付近に配設した空気収
集管７６により、上流側の圧縮空気を収集して大気に開
放することができるようにしている。

【００６６】特に、この実施の形態では、上流側管路１
２から上流側伏越し室２０内へと流下する水２６が滝落
とし状態となっており、上流側伏越し室２０内に気泡が
発生しやすく、伏越し管きょ２４内にも圧縮空気が生じ
やすいため、この上流側伏越し室２０付近の圧縮空気を
空気収集管７６にて収集して大気に開放することで、確
実に伏越し管きょ２４内に入る圧縮空気を排出して、下
流側の水の流れを乱さないようにしている。

【００６７】これら空気収集管７４、７６の空気排出管
４６、７７側と反対側の端部は閉塞された状態となって
おり、ここから水が侵入できないようになっている。

【００６８】なお、空気収集管７４、７６は、連続した
一体のものとしてもよい。

【００６９】他の構成及び作用は、前記各実施の形態と
同様につき説明を省略する。

【００７０】図８は、本発明の第６の実施の形態に係る
管路内の排気構造を示す図である。

【００７１】この実施の形態では、伏越し管きょ２４の
途中に、中間縦管路７８が配設され、この中間縦管路７
８の上部に横管路８０が接続され、この横管路８０から
中間縦管路７８内に水２６が滝落とし状態で流下される
ようになっている。

【００７２】この場合、伏越し管きょ２４の中間縦管路
７８の周囲に滝落とし状態で落下する水によって気泡８
２が発生しやすく、そのため、伏越し管きょ２４の中間
縦管路７８付近両側に空気収集管８４を配設し、この空
気収集管８４に中間縦管路７８に配設した空気排出管８
６を接続し、この中間縦管路７８付近で発生する圧縮空
気を確実に収集して、中間縦管路７８上方で大気に放出
するようにしている。

【００７３】なお、中間縦管路７８の上方にはマンホー
ル８８が設けられ、上端は蓋９０で閉じられている。

【００７４】また、図中×は、気泡８２の上昇範囲で、
空気収集管８４は少なくとも上昇範囲×をカバーできる
長さとされている。

【００７５】これら空気収集管８４の空気排出管８６側
と反対側の端部は閉塞された状態となっており、ここか
ら水が侵入できないようになっている。

【００７６】他の構成及び作用は、前記各実施の形態と
同様につき説明を省略する。

【００７７】本発明前記各実施の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態に
変形可能である。

【００７８】例えば、前記実施の形態では、下水道の管
路内の排気構造について説明したが、この例に限定され
るものではなく、雨水、汚水等を貯留する貯留管や農業
用水等の管路内の排気構造としても適用することが可能
である。

【００７９】また、空気排出管の上端はマンホール内に
配設されているが、この例に限らず、マンホール外すな
わち地上に配設するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る管路内の排気
構造を示す断面図である。

【図２】（１）は、図１の伏越し管きょ及び空気収集管
の断面図で、（２）は、空気収集管の平面図である。

【図３】（１）は、空気収集管を二重管構造とした断面
図で、（２）は、空気収集仕切壁にて空気収集を行うよ
うにした断面図で、（３）は、空気収集仕切壁を二重構
造とした断面図で、（４）は、空気収集管の空気収集孔
に空気収集用の膜を形成した状態を示す平面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る管路内の排気
構造を示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係る管路内の排気
構造を示す断面図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態に係る管路内の排気
構造を示す断面図である。

【図７】本発明の第５の実施の形態に係る管路内の排気
構造を示す断面図である。

【図８】本発明の第６の実施の形態に係る管路内の排気
構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 管路 １２ 上流側管路 １４ 下流側管路 １６ 伏越し管路 ２０ 上流側伏越し室 ２２ 下流側伏越し室 ２６ 水 ４２ 頂部 ４４、５２、６６、７４、７６、８４ 空気収集管 ４６、８６ 空気排出管 ４８、５８、６０ 空気収集孔 ５０ 空気 ７０ コンプレッサ ７２ ポンプ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流側の高い位置に設けられた上流側管
   路と、下流側の前記上流側管路よりも低い位置に設けら
   れた下流側管路と、前記上流側管路及び下流側管路に連
   結されて下方に延びる上下流側伏越し室及び前記上下流
   側伏越し室の下端同士を連結する伏越し管きょを有する
   伏越し管路とを含み、 上流側から下流側へと水頭差により地下通水可能にされ
   た管路において、 前記伏越し管きょ内の頂部に、前記伏越し管きょ内を流
   れる水内に含まれる空気を収集する、水が通過しにくい
   複数の空気収集孔を前記伏越し管きょの軸方向に沿って
   有する空気収集手段を配設し、 前記空気収集手段に、一端が大気に開放された空気排出
   管を接続し、 前記伏越し管きょ内を流れる水内に含まれる空気を大気
   に放出することを特徴とする管路内の排気構造。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記空気収集手段は、前記伏越し管きょ内の前記下流側
   伏越し室付近に配設されていることを特徴とする管路内
   の排気構造。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記空気収集手段は、前記伏越し管きょ内の前記上流側
   伏越し室付近にも配設されていることを特徴とする管路
   内の排気構造。
4. 【請求項４】 請求項１において、 前記空気収集手段は、前記伏越し管きょ内の全長にわた
   って配設されていることを特徴とする管路内の排気構
   造。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記空気収集手段内の空気を強制的に排出する強制排気
   手段を有することを特徴とする管路内の排気構造。
6. 【請求項６】 上流側の高い位置に設けられた上流側管
   路から下流側の前記上流側管路よりも低い位置に設けら
   れた下流側管路へと、伏越し管きょを有する伏越し管路
   を介して、水頭差により地下通水可能にされた管路内の
   排気方法であって、 前記伏越し管きょ内の頂部に配設した、水が通過しにく
   い複数の空気収集孔を前記伏越し管きょの軸方向に沿っ
   て有する空気収集手段にて、前記伏越し管きょ内を流れ
   る水内に含まれる空気を収集する工程と、 前記空気収集手段により収集した空気を空気排出管にて
   大気に放出することを特徴とする管路内の排気方法。