JP3237726B2 - 地下構造物の自然排水装置 - Google Patents

地下構造物の自然排水装置

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JP3237726B2
JP3237726B2 JP12908193A JP12908193A JP3237726B2 JP 3237726 B2 JP3237726 B2 JP 3237726B2 JP 12908193 A JP12908193 A JP 12908193A JP 12908193 A JP12908193 A JP 12908193A JP 3237726 B2 JP3237726 B2 JP 3237726B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は地下構造物の自然排水装
置に関し、特に、マンホール、ハンドホール(MH、H
Hと略されることがある)等の地下構造物内に溜まる溜
水を自然排水させる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、地下構造物であるマンホールやハ
ンドホール本体は、防水加工したり、止水性を持たせて
はいるが、マンホールやハンドホールの蓋やダクト口等
の開口部からの漏水により、マンホールやハンドホール
本体内に水が侵入する。漏水量は僅かではあっても、マ
ンホールやハンドホール本体内から排水が行われない
と、マンホールやハンドホール内は経過年と伴に溜まる
水量が増え、ついには大量の溜水となる。
【0003】マンホールやハンドホール内で作業をする
場合、マンホールやハンドホール内に溜水があるときは
この溜水を排水してから作業をしなければならない。従
来の技術では、マンホールやハンドホール内の溜水を排
水するためポンプ、発電機等排水作業に必要な機械や器
具を使用し、道路上等に溜水の排水を行うことができ
る。また、排水場所の無い所では、バキューム車を現場
に持ち込みマンホールやハンドホール内の水くみを行う
ことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マンホ
ールやハンドホール内の排水を行う場合、公道上で排水
作業を行うと、この排水作業が多く交通渋滞を起こし兼
ねない。また、排水作業を行う装置に使用する発電機の
騒音がうるさかったり、排水場所によっては地域住民、
歩行者へ迷惑がかかる恐れがある。
【0005】そして、都市部においては、排水場所が無
いなどマンホールやハンドホール内作業を行う上で、溜
水に対する問題が環境面、作業面、安全面からもとりざ
たされ、近年の労働情勢の変化により屋外作業の改善が
叫ばれている。
【0006】更に、排水作業を行うためには、常時、ポ
ンプ、発電機等排水作業に必要な機械、器具を現場へ持
っていく必要があり、場所によっては、排水作業に時間
がかかって作業能率がおちという問題がある。その上、
排水作業に際しては、専門の交通整理員の配置が必要に
なる等、多大な労務稼働を要し、コストアップにもつな
がっている。
【0007】そこで、本発明は前記従来の課題を解決
し、地下水位が低い時は、マンホール、ハンドホール内
に侵入した水をマンホール、ハンドホールから自然排水
させ、逆に、地下水位が高い時は、マンホール、ハンド
ホール内への水の侵入を防ぐことが可能で、作業環境改
善、作業能率の向上を図ることができる地下構造物の自
然排水装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の地下構造物の自然排水装置は、マンホールやハンド
ホール等の地下構造物の底部に設けられ、地下構造物の
底部に溜まる水を自然排水させる地下構造物の自然排水
装置であって、前記地下構造物の底部に取り付けられた
本体ケースと、この本体ケース内に上下動可能に設けら
れ、地下水位と地下構造物に溜まった水の水位の水位差
により上下動する浮子を備えた浮子上下移動支持機構
と、前記本体ケースの上部に設けられた弁座、および前
記浮子の上底に設けられたシール弁とから構成される弁
機構と、前記本体ケースに対する水の流入、流出部にそ
れぞれ設けた水のろ過手段、および、前記本体ケースの
地下構造物への取り付け部に設けられ、前記本体ケース
に対する水の流入、流出部以外から前記本体ケース内へ
の水の出入りをシールするシール手段とを備えることを
特徴としている。
【0009】
【作用】本発明の地下構造物の自然排水装置によれば、
地下水位がマンホール、ハンドホール内溜水水位より低
い場合、地下構造物の底部に設けた自然排水装置内の浮
子が下降し、マンホール、ハンドホール内溜水は自然排
水装置の排水部より自然に排水される。一方、地下水位
がマンホール、ハンドホール内溜水水位より高い場合、
浮力によって浮子が上昇し、浮子の上底に設けられたシ
ール弁が本体側の弁座に密着して排水部が閉口し、地下
水がマンホール、ハンドホール内へ流入するのが防止さ
れる。
【0010】
【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0011】図1は地下地下構造物であるマンホール、
ハンドホールの底部に取り付けられる本発明の一実施例
の地下構造物の自然排水装置の構成を示す断面図であ
る。図1において、1は内部本体ケース、2は浮子、3
は浮子芯棒、4は浮子上下移動機構、5はシール弁、6
は保持芯、7は弁座、8は排水孔、9は取付シール部
材、10はろ過部材、11は浮子芯棒取付具、12は透
水孔、13はろ過部品、14は外部本体ケース、15は
浮子のきっ水線、16は地盤保護層、22はシール部材
を示している。
【0012】図2は図1の内部本体ケース1内の部材の
形状を説明するために、内部本体ケース1を分解して示
す分解斜視図である。
【0013】内部本体ケース1は円筒状をしており、そ
の底部1aは水を通すように網状になっている(図2に
は内部構成を示すために、内部本体ケース1は2つに分
割してその半分のみを示してある。)。内部本体ケース
1の底部1aの上には円板状のろ過部品13が置かれ、
その上に浮子芯棒3が突設された浮子芯棒取付具11が
載置される。浮子芯棒取付具11は、この実施例では上
下方向の水の流通を図るために十字状をしており、十字
状の浮子芯棒取付具11の間に透水孔12が形成されて
いる。
【0014】浮子2は円柱状をしており、水より軽い材
料で形成されている。浮子2の下底部には浮子芯棒3の
直径よりも大きな内径を備えた円柱状のガイド穴2aが
設けられており、このガイド穴2aに浮子芯棒3が挿通
される。また、浮子2の上底部には保持芯6が突設され
ており、この保持芯6に球面状のシール弁5が嵌め込ま
れる。弁座7は内部本体ケース1の上部開口を塞いで外
部本体ケース14に取付られるようになっており、弁座
7の下面には外部本体ケース14側から水が内部本体ケ
ース1内に浸入しないように取付シール部材9が設けら
れる。
【0015】更に、弁座7の中央部には、排水孔8が設
けられており、この排水孔8は、浮子2が上昇してシー
ル弁5が弁座7に着座した時には内部本体ケース1内か
らの水の浸入を完全にシールするようになっている。す
なわち、地下水位が浮子のきっ水線15より高くなって
いった場合、浮子2が浮力により浮子芯棒3を伝わって
上昇すると、シール弁5にて弁座7が下方から押さえつ
けられ、排水孔8からの地下水の流入が防止される。
【0016】仮に、シール弁5が、弁座7に直角に押さ
えつけなかった場合、保持芯6に弾力性を持たせている
と伴に、シール弁5が球面であるので、弁座7に少し斜
めに押さえつけても、シール弁5と弁座7が完全密着と
なり、排水孔8から地下水が流入することはない。この
ように、本発明ではシール弁5と弁座7で、地下水の流
入防止を行っている。
【0017】一方、地下水位が逆に低下した場合は、浮
子2が浮子芯棒3を伝わって下降するのでシール弁5と
弁座7は離れ、排水孔8が開孔した状態になる。この
時、マンホール、ハンドホール内に溜水があれば、溜水
は、ろ過部材10、排水孔8、浮子上下移動機構4、透
水孔12、ろ過部品13、地盤保護層16を通り自然に
排水が行われる。
【0018】ろ過部材10とろ過部品13は、浮子2の
機能低下を抑制するために設けられているものである。
すなわち、マンホール内の溜水に含まれるゴミや微粒子
は、自然排水される際にろ過部材10によってろ過さ
れ、逆に、内部本体ケース1内に地下水が浸入する場合
は、ろ過部品13によってろ過される。これにより、浮
子上下機構4がゴミ等の不純物によって動作不良の陥る
恐れが少なくなる。また、この実施例では、浮子2に機
能低下が生じた場合は、外部本体ケース14より、ろ過
部材10、内部本体ケース1が取り外し可能に構成され
ているために、自然排水に影響をおよぼす目詰まり等に
ついては、メンテナンスできる構造となっている。
【0019】次に、浮子2に働く浮力、地下水位とマン
ホール、ハンドホール内溜水位の水位差により、浮子上
下移動機構4での浮力を利用した浮子2の作用でマンホ
ール内の溜水が排水可能であり、また、地下水位の上昇
によって地下水がマンホールへ流入防止となる原理につ
いて詳細に説明する。
【0020】(1)浮子2のきっ水について 浮子2に働く浮力は、その浮子2が排除した水の重量に
等しい。浮子2の重量と、浮子2に働く浮力がつり合っ
た状態が浮いているという状態である。この時、浮子2
の水中と空気中の分界線をきっ水線、水面下に沈下して
いる部分の水面からの最大垂直距離がきっ水である。浮
子2のきっ水をH、半径をrとすると、浮いているとい
う状態は浮子の重量と、浮子に働く浮力がつり合った状
態であるので、次の式が成り立つ。
【0021】W=ρW ×A×H ただし W:浮子の質量、ρW :水の比重、A:浮子の
断面積(A=πr2 )、H:きっ水である。
【0022】これより きっ水Hは、 H=W/(ρ
W ×A) となる。
【0023】(2)浮子上下移動機構4での浮子の作用
について 浮子2が浮いて、図3に示すようにシール弁5が弁座7
に着座した状態での浮子2のきっ水位置(以下つり合い
の位置)を原点0とし、シール弁5と弁座7との設置点
の位置をh0 とする。
【0024】この時、地下水位位置(浮子のきっ水線0
からの位置)をhout 、マンホール、ハンドホール内水
位位置(シール弁5と弁座7との設置点h0 からの位
置)をhinとする。ただし、垂直方向上方を正にとる。
これより、 (i) hout <0の場合 つり合いの位置は原点0以下となり、シール弁5と弁座
7とは設置点位置h0で接しない。このため、マンホー
ル、ハンドホール内の溜水は常に自然排水できる。
【0025】(ii) hout ≧0の場合 地下水位がつり合いの位置(原点=0)より高い場合、
地下水位により浮子2に水圧Pout が作用する。この力
は、排水孔の面積Sの関数として、次の式、 Pout =ρW ×S×hout で表される。ただし、Pout :地下水位がつり合いの位
置より高い場合に地下水位位置より浮子に作用する水
圧、ρW :水の比重、S:排水孔面積(S=πr2)、
r:排水孔の半径、hout :地下水位位置である。
【0026】マンホール、ハンドホール内の水が抜ける
ためには、この水圧Pout より大きい力が浮子2に対し
て作用することが必要である。
【0027】マンホール、ハンドホール内に溜まった溜
水の水圧により、浮子2に作用する力Pinは排水孔の面
積Sの関数として、次の式で表される。
【0028】Pin =ρW ×S×hin これより、マンホール、ハンドホール内の水が地下水位
に対抗して抜けるためには、マンホール、ハンドホール
内の水により浮子2に作用する力Pinが、地下水位によ
り浮子2に作用する水圧Pout より大きくなる必要があ
る。すなわち、Pin>Pout である。これより、hin>
hout が自然排水条件となる。
【0029】以上の原理により、浮力を利用した浮子2
の上下移動でマンホール、ハンドホール内の溜水の自然
排水と、地下水の流入防止が行える。
【0030】図4および図5は、図1,図2のように構
成された実施例の地下構造物の自然排水装置のマンホー
ル17への実際の設置状況を示す図であり、Gは地表、
23は地表Gに設けられたマンホール17の蓋を示して
いる。
【0031】図4は、地下水位19よりもマンホール1
7内の溜水の水位18の方が高い(hin>hout )状態
を示している。この時は、溜水の水圧によって浮子2が
下降し、シール弁5が弁座7から離れて排水孔8を開口
するので、マンホール17内の溜水の自然排水が行われ
る。この自然排水はhin=hout となるまで続く。
【0032】
【0033】図5は、地下水位19よりもマンホール1
7内の溜水の水位18の方が低い(hin<hout )状態
を示している。この時は地下水から受ける浮力によって
浮子2は浮き上がり、その上底に設けられたシール弁5
が弁座7に押し付けられて排水孔8をシールし、地下水
の流入防止が行われる。
【0034】図6は本発明の地下構造物の自然排水装置
に使用する浮子2の別の実施例の構成を示す断面図であ
る。図1に示した実施例ではシール弁5の保持芯6が浮
子2側に突設されており、この保持芯6にシール弁5に
設けられた凹部が嵌め合わされていたが、この実施例で
は、浮子2側の保持芯6が筒状になっており、シール弁
5の裏面側にピン5aが突設されている。シール弁5は
このピン5aを保持芯6に挿入することによって浮子2
の上底に取り付けられ、締め付けリング6bによって強
固に固定される。
【0035】なお、以上説明した実施例では、外部本体
ケース14の内部に内部本体ケース1が設けられていた
が、外部本体ケース14と内部本体ケース1とは一体化
することも可能である。また、浮子上下移動機構4の構
成は前述の実施例に限定されるものではない。
【0036】以上のように、本発明の地下構造物の自然
排水装置によれば、地下水位とマンホール内の溜水の水
位の上下関係に応じて、浮子2が上下動してマンホール
の底部に設けられた排水孔8を開いたり閉じたしして自
然排水や、地下水の浸入防止を行うことができる。これ
により、溜水のあるマンホール、ハンドホール等におけ
る作業時に、排水作業、排水時間が減少し、作業環境、
作業能率の大幅アップ等の改善を図ることができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の地下構造
物の自然排水装置によれば、マンホール、ハンドホール
内への漏水があっても、地下水位が低い場合には常にマ
ンホール、ハンドホール内の溜水を外へ水を排水するた
め、溜水を最小に抑えることができるマンホール、ハン
ドホールを構築でき、マンホール、ハンドホール内での
作業を行う際の作業環境改善、作業能率の向上が図れる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の地下構造物の自然排水装置
の構成を示す断面図である。
【図2】図1の本体ケース内の自然排水装置の構成を分
解して示す組み立て斜視図である。
【図3】図1,図2の自然排水装置の浮子上下移動機構
の動作の説明図である。
【図4】地下水位が地下構造物内の溜水水位より低い場
合の、本発明の自然排水装置の動作を説明する、マンホ
ール、ハンドホールの全体図である。
【図5】地下水位が地下構造物内の溜水水位より高い場
合の、本発明の自然排水装置の動作を説明する、マンホ
ール、ハンドホールの全体図である。
【図6】本発明の地下構造物の自然排水装置に使用する
浮子の別の実施例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 本体ケース 2 浮子 3 浮子芯棒 4 浮子上下移動機構 5 シール弁 6 保持芯 7 弁座 8 排水孔 9 取付シール部材 10 ろ過部材 11 浮子芯棒取付具 12 透水孔 13 ろ過部品 14 本体部 15 浮子きっ水線 16 地盤保護層 17 マンホール 18 マンホール内溜水位位置 19 地下水位位置 22 シール手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 知巳 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−52229(JP,A) 実開 昭60−59732(JP,U) 実開 昭62−138744(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 31/18 E02D 29/00 E02D 31/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マンホールやハンドホール等の地下構造
    物の底部に設けられ、地下構造物の底部に溜まる水を自
    然排水させる地下構造物の自然排水装置であって、 前記地下構造物の底部に取り付けられた本体ケースと、 この本体ケース内に上下動可能に設けられ、地下水位と
    地下構造物に溜まった水の水位の水位差により上下動す
    る浮子を備えた浮子上下移動支持機構と、 前記本体ケースの上部に設けられた弁座、および前記浮
    子の上底に設けられたシール弁とから構成される弁機構
    と、 前記本体ケースに対する水の流入、流出部にそれぞれ設
    けた水のろ過手段、および、 前記本体ケースの地下構造物への取り付け部に設けら
    れ、前記本体ケースに対する水の流入、流出部以外から
    前記本体ケース内への水の出入りをシールするシール手
    段と、 を備えることを特徴とする地下構造物の自然排水装置。
JP12908193A 1993-05-31 1993-05-31 地下構造物の自然排水装置 Expired - Lifetime JP3237726B2 (ja)

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KR101143759B1 (ko) * 2012-02-08 2012-05-11 이희근 전력맨홀 배수장치
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