JP5340863B2

JP5340863B2 - 合流式下水道用内副管装置

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Publication number: JP5340863B2
Application number: JP2009207596A
Authority: JP
Inventors: 昌隆村上; 教通土岸; 正芳金子
Original assignee: Tokyo Metropolitan Sewerage Service Corp; Kubota CI Co Ltd
Current assignee: Tokyo Metropolitan Sewerage Service Corp; Kubota CI Co Ltd
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-09-09
Also published as: JP2011058222A

Description

この発明は合流式下水道用内副管装置に関し、特にたとえば、合流式下水道のマンホールの内壁面に取り付けられる、合流式下水道用内副管装置に関する。

従来の合流式下水道用内副管装置の一例が特許文献１に開示される。特許文献１の技術は、マンホールの内壁面に取り付けられる上部開口の内副管用継手（合流式下水道用内副管装置）に関し、流入管に対向する壁面を、流入管の管底部より上の部分においてなくしたことを特徴としている。特許文献１の技術によれば、流入管に対向する壁面が流入管の管底部より上に形成されていないことによって、流入管の中を直接目視することができ、合流式下水道用内副管装置を外すことなく流入管の点検や掃除を行えるので、下水管路の維持管理を容易に行うことができる。

特開２００７−１００４１０号公報 [Ｅ０３Ｆ５／０２]

合流式の下水道においては、雨天時には、生活排水などに加えて雨水も下水管路に合流するため、下水の流量および流速が増す。このため、流入管から合流式下水道用内副管装置に下水が流入する際には、下水が勢いよく合流式下水道用内副管装置の管壁に衝突してしまうので、特許文献１の技術などの従来の合流式下水道用内副管装置では、雨天時の下水の衝突による負荷によって破損してしまう恐れがある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、合流式下水道用内副管装置を提供することである。

この発明の他の目的は、雨天時の下水の負荷による破損を防止できる、合流式下水道用内副管装置を提供することである。

この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明などは、本発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、この発明を何ら限定するものではない。

第１の発明は、マンホールの内壁面に取り付けられる合流式下水道用内副管装置であって、上部開口の漏斗状に形成され、マンホールに接続される流入管の管底を基準として取り付けられる下水受部、および下水受部の下端に形成される立管部を備え、下水受部の上端は、マンホール中心側がマンホール壁面側より所定寸法下がる高低差を有する、合流式下水道用内副管装置である。

第１の発明では、合流式下水道用内副管装置（１０）は、下水受部（１２）および立管部（１４）を備え、マンホール（１００）の内壁面（１０２）に取り付けられて、マンホール底面（１０８）の摩耗や損傷、および下水の飛散を防ぐ。下水受部は、上部開口の漏斗状に形成され、下水受部の上端（２０）は、マンホール中心側がマンホール壁面側より所定寸法下がる高低差を有する。この下水受部は、マンホールに接続される流入管（１０４）の管底（１１０）を基準として取り付けられる。つまり、合流式下水道用内副管装置をマンホールに取り付ける際には、下水受部の上端が流入管の管底に接するように取り付けられる。これにより、下水受部のマンホール中心側の上端は、流入管の管底より所定寸法下がる状態となる。

下水受部の上端に形成される高低差の所定寸法は、たとえば、晴天時の下水の全量が合流式下水道用内副管装置内に流入する範囲内で、下水受部のマンホール中心側の上端を最大限下げるように設定される。このように下水受部のマンホール中心側の上端を下げることによって、下水の流量および流速が増す雨天時には、下水は、合流式下水道用内副管装置の管壁にほとんど衝突することなく、合流式下水道用内副管装置を超えてマンホール内に直接流入するようになる。

第１の発明によれば、通常水量である晴天時には、下水の全量を合流式下水道用内副管装置内に流入させ、下水の勢いが増す雨天時には、マンホール内に下水を直接流入させるので、マンホール底面の浸食や損傷を抑制しながらも、雨天時の下水の負荷による合流式下水道用内副管装置の破損を防止できる。

第２の発明は、第１の発明に従属し、下水受部のマンホール中心側上端の高さ位置は、晴天時の計画最大流量の下水が、実質的に全て下水受部内に流入する最低位の高さ位置に設定される。

第２の発明では、下水受部（１２）の上端（２０）に形成される高低差の所定寸法は、晴天時の計画最大流量の下水が、合流式下水道用内副管装置（１０）内に全量流入する範囲内で、下水受部のマンホール（１００）中心側の上端を最大限下げるように設定される。晴天時における計画最大流量の下水全量を合流式下水道用内副管装置に流入できるように、下水受部のマンホール中心側の上端の高さ位置を設定することによって、晴天時の下水を確実に合流式下水道用内副管装置に流入できる。

第３の発明は、第１または２の発明に従属し、下水受部の上端は、マンホール中心側に向かって下り勾配となる傾斜面を有する。

第３の発明では、下水受部（１２）の上端（２０）に形成される高低差は、傾斜面によって形成される。これによって、第１の発明と同様の作用効果を奏する。

第４の発明は、第１ないし３のいずれかの発明に従属し、下水受部の上端は、マンホール中心側が下がる段差面を有する。

第４の発明では、下水受部（１２）の上端（２０）に形成される高低差は、段差面によって形成される。これによって、第１の発明と同様の作用効果を奏する。

この発明によれば、下水受部の上端に所定寸法の高低差を形成することによって、下水受部のマンホール中心側の上端を流入管の管底より所定寸法下げるようにし、通常水量である晴天時には、下水の全量を合流式下水道用内副管装置内に流入させ、下水の勢いが増す雨天時には、合流式下水道用内副管装置を飛び越えてマンホール内に下水を直接流入させるようにした。したがって、マンホール底面の浸食や損傷を抑制しながらも、雨天時の下水の負荷による合流式下水道用内副管装置の破損を防止できる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う後述の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この発明の一実施例である合流式下水道用内副管装置をマンホール内に取り付けた状態を示す概略断面図である。図１の合流式下水道用内副管装置を示す正面図である。図１の合流式下水道用内副管装置を示す側面図である。図１の合流式下水道用内副管装置を示す平面図である。図１の合流式下水道用内副管装置をマンホール内に取り付けた状態を示す部分拡大正面図である。図１の合流式下水道用内副管装置をマンホール内に取り付けた状態を示す部分拡大断面図である。晴天時において、図１の合流式下水道用内副管装置内に通常量の下水が流入する様子を模式的に示す図解図である。晴天時において、図１の合流式下水道用内副管装置内に計画最大流量の下水が流入する様子を模式的に示す図解図である。雨天時において、図１の合流式下水道用内副管装置内を下水が飛び越える様子を模式的に示す図解図である。この発明の他の実施例である合流式下水道用内副管装置を示す（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図である。この発明のさらに他の実施例である合流式下水道用内副管装置を示す（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図である。

図１を参照して、この発明の一実施例である合流式下水道用内副管装置（以下、単に「内副管装置」という。）１０は、合流式下水道のマンホール１００の内壁面１０２に取り付けられ、流入管１０４から流入する下水を受けて流出管１０６に導くことにより、マンホール１００の底面１０８の摩耗や損傷、および下水の飛散を防ぐ。

図２−４に示すように、内副管装置１０は、下水受部１２および立管部１４を備え、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）を含む硬質塩化ビニル等の合成樹脂、ステンレス鋼等の金属、およびレジンコンクリート等によって形成される。内副管装置１０を製造する際には、ＦＲＰ成形および射出成形などによって、その全体を一体成形してもよいし、下水受部１２および立管部１４などの部分ごとに成形して、接着接合などで接続するようにしてもよい。

下水受部１２は、流入管１０４から流入する下水を受け入れる受枠となる部分である。下水受部１２は、上端２０から下端２２に向かって徐々に縮径する上部開口の漏斗状に形成され、第１管壁１６および第２管壁１８を含む。マンホール１００壁面側に配置される第１管壁１６は、マンホール１００の管壁の曲率と同程度の曲率で湾曲し、第１管壁１６の外面は、マンホール１００の内壁面１０２に沿うように形成される。また、第１管壁１６の両側端を断面Ｕ字状に結ぶように、第２管壁１８が形成される。この第１管壁１６および第２管壁１８によって、下水受部１２は、上方からの平面視において、幅方向に長く奥行き方向に短い略楕円形状に形成される。

また、下水受部１２の上端２０は、マンホール１００中心側に向かって下り勾配となる傾斜面となっている。つまり、下水受部１２の上端２０は、マンホール１００中心側がマンホール１００壁面側より所定寸法下がる高低差を有している。なお、第１管壁１６の上端中央部は、内副管装置１０をマンホール１００に取り付ける際に、流入管１０４の管底１１０に接するように取り付けられる位置決め部となる。

下水受部１２の下端２２には、立管部１４が形成される。立管部１４は、直管状の内副管１１２を接続する部分であり、鉛直方向に延びる短円筒状に形成される。この立管部１４は、差口構造を有していてもよいし、受口構造を有していてもよい。

また、下水受部１２の両側部には、取付部２４が形成される。取付部２４は、マンホール１００に内副管装置１０を固定するための部分であり、第１管壁１６の両側端から同じ曲率で延びる湾曲板状に形成される。さらに、下水受部１２の第１管壁１６および取付部２４の外面には、パッキン材２６が貼りつけられる。パッキン材２６としては、ＥＰＤＭ製の樹脂発泡体（たとえば、三和化工株式会社製の「オプシーラー」）等を用いることができる。また、取付部２４およびパッキン材２６には、複数（この実施例では、左右に２つずつ）の貫通孔２８が形成される。ただし、下水受部１２の第１管壁１６の上部に貫通孔２８を形成するようにしてもよい。

内副管装置１０の大きさは、流入管１０４やマンホール１００の大きさに応じて適宜設定される。この実施例では、内副管装置１０に汎用性を持たせ、製品の種類および在庫量の削減、ならびに生産の効率化を図るために、管径の異なる複数の流入管１０４に対して、共通する内副管装置１０を使用できるようにしている。

たとえば、内径が２５０−６００ｍｍの流入管１０４に対しては、最も内径が大きい流入管１０４、つまり内径が６００ｍｍの流入管１０４を流れる下水の水面幅などに基づいて設計した内副管装置１０を使用する。この場合、下水受部１２の上端２０の幅方向の長さは、たとえば４５０ｍｍであり、下水受部１２の上端２０の奥行き方向の長さは、たとえば２５０ｍｍであり、立管部１４の内径は、たとえば２００ｍｍである。また、たとえば、内径が７００−１０００ｍｍの流入管１０４に対しては、内径が１０００ｍｍの流入管１０４を流れる下水の水面幅などに基づいて設計した内副管装置１０を使用する。この場合、下水受部１２の上端２０の幅方向の長さは、たとえば７５０ｍｍであり、下水受部１２の上端２０の奥行き方向の長さは、たとえば３００ｍｍであり、立管部１４の内径は、たとえば２５０ｍｍである。

また、下水受部１２の上端２０に形成される高低差は、後述するように、下水受部１２のマンホール１００中心側の上端２０を、流入管１０４の管底１１０より所定寸法下げるためのものである。この高低差の所定寸法は、流入管１０４を流れる下水の流量および流速、ならびに下水受部１２の上端２０の奥行き方向の長さなどを考慮して設定され、晴天時の下水が内副管装置１０内に全量流入する範囲内で、下水受部１２のマンホール１００中心側の上端２０を最大限下げるように設定される。たとえば、下水受部１２の上端２０の奥行き方向の長さが２５０ｍｍである内副管装置１０の場合、下水受部１２の上端２０に形成される高低差の所定寸法は、４ｃｍである。また、たとえば、下水受部１２の上端２０の奥行き方向の長さが３００ｍｍである内副管装置１０の場合、下水受部１２の上端２０に形成される高低差の所定寸法は、３ｃｍである。

つまり、この実施例では、流入管１０４からマンホール１００内に流入する全ての下水を内副管装置１０が受け入れなければならないという考えを転換し、通常水量である晴天時には、下水の全量を内副管装置１０内に流入させるが、下水の勢い（流量および流速）が増す雨天時には、内副管装置１０を飛び越えて、マンホール１００内に下水をできるだけ直接流入させるようにしている。

下水受部１２の上端２０に形成される高低差の所定寸法の導出方法の一例を以下に説明する。先ず、この導出方法の前提として、晴天時の下水量としては、晴天時の計画最大流量である管渠満管流量の２０分の１の流量を採用した。これは、小台処理区岩淵処理分区（排水区域面積：３１９．２７ヘクタール）の流量表を精査した結果判明した、晴天時の下水量は、管渠満管流量の２０分の１以下であるという事実に基づくものであり、晴天時における最大流量の下水全量を内副管装置１０に流入できれば、それ以下の流量の下水は確実に内副管装置１０に流入できるからである。また、管渠の満管時の流速Ｖｍａｘには、３．０ｍ／秒を採用した。これは、下水道施設計画・設計指針と解説において、流速は、計画水量に対して最少０．８ｍ／秒、最大３．０ｍ／秒と定められる一方で、設計時の管渠断面は、計画下水量の計画時間最大汚水量と計画雨水量とで決定されるからである。

また、下水の流速、すなわち下水が流入管１０４の管底１１０を飛び出す速度をＶ_０とすると、下水がｔ秒間で内副管装置１０の奥行き方向に移動する距離Ｘは、Ｘ＝Ｖ_０ｔである。さらに、重力加速度をｇとすると、下水が流入管１０４の管底１１０を飛び出して自由落下により落下する距離Ｈは、Ｈ＝１/２ｇｔ^２＝１/２ｇ（Ｘ/Ｖ_０）^２である。また、マニング公式による円形管の水理特性曲線から、流量比が５％（流量が満管流量の２０分の１）のとき、流速比は５２％であり、水深比は１５％である。

ここで、たとえば、流入管１０４の内径が６００ｍｍであって、内副管装置１０の下水受部１２の奥行き方向の長さが２５０ｍｍである場合を考える。内副管装置１０の下水受部１２のマンホール１００中心側の位置、つまり流入管１０４の管端から奥行き方向に０．２５ｍ離れた位置において、下水が自由落下により落下する距離Ｈは、Ｈ＝１/２×９．８×（０．２５／（３．０×０．５２））^２＝０．１２５ｍ≒１３ｃｍである。また、下水は流入管１０４の管底１１０を飛び出しても拡散することなく移動すると仮定すると、下水の水深Ｓは、Ｓ＝６０×０．１５＝９ｃｍである。つまり、下水の上面は、流入管１０４の管端から奥行き方向に０．２５ｍ離れた位置においては、流入管１０４の管底１１０より鉛直方向に４ｃｍ下がった位置に位置する。これより、内副管装置１０の下水受部１２のマンホール１００中心側の上端２０を、流入管１０４の管底１１０より４ｃｍ下げるようにしても、晴天時の下水は内副管装置１０内に全量流入する。したがって、晴天時の下水が内副管装置１０内に全量流入する範囲内で最大限下げるように設定される、下水受部１２の上端２０に形成される高低差は、４ｃｍとなる。

また、たとえば、流入管１０４の内径が１０００ｍｍであって、内副管装置１０の下水受部１２の奥行き方向の長さが３００ｍｍである場合を考える。内副管装置１０の下水受部１２のマンホール１００中心側の位置、つまり流入管１０４の管端から奥行き方向に０．３ｍ離れた位置において、下水が自由落下により落下する距離Ｈは、Ｈ＝１/２×９．８×（０．３／（３．０×０．５２））^２＝０．１８１ｍ≒１８ｃｍである。また、下水の水深Ｓは、Ｓ＝１００×０．１５＝１５ｃｍである。つまり、下水の上面は、流入管１０４の管端から奥行き方向に０．３ｍ離れた位置においては、流入管１０４の管底１１０より鉛直方向に３ｃｍ下がった位置に位置するので、上記と同様に考えて、下水受部１２の上端２０に形成される高低差は、３ｃｍとなる。

図１、図５および図６を参照して、内副管装置１０をマンホール１００に設置する設置方法を以下に説明する。内副管装置１０をマンホール１００に取り付ける際には、流入管１０４の管底１１０を基準として取り付ける。具体的には、下水受部１２の第１管壁１６の外面をマンホール１００の内壁面１０２に沿わせながら、第１管壁１６の上端中央部が、流入管１０４の管底１１０に接するように（面一となるように）位置決めする。そして、取付部２４および下水受部１２に形成した貫通孔２８にアンカーボルト１１４を挿通し、アンカーボルト１１４を締め付けることにより、内副管装置１０をマンホール１００の内壁面１０２に固定する。このとき、マンホール１００の内壁面１０２と下水受部１２および取付部２４の外面とによってパッキン材２６が圧着されて、この部分の止水性が保持される。また、下水受部１２の第１管壁１６の上端中央部が流入管１０４の管底１１０に接するように、内副管装置１０をマンホール１００に取り付けることによって、下水受部１２の第２管壁１８の上端中央部、つまり下水受部１２のマンホール１００中心側の上端２０は、流入管１０４の管底１１０より所定寸法下がる。

内副管装置１０の取付作業が終わると、続いて、内副管装置１０に内副管１１２，１１６を接続して、下水を流出管１０６へと導く下水管路を形成する。たとえば、内副管装置１０の立管部１４に直管状の内副管１１２を接合し、直管状の内副管１１２にエルボ状の内副管１１６を接合してから、固定金具１１８によって直管状の内副管１１２をマンホール１００の内壁面１０２に固定する。

このように内副管装置１０を取り付けたマンホール１００においては、晴天時に、流入管１０４から通常水量の下水が流れてくると、図７に示すように、下水は下水受部１２の上部開口から内副管装置１０内に流入する。そして、漏斗状に形成される下水受部１２内を滑らかに流れ、直管状およびエルボ状の内副管１１２，１１６を通って、流出管１０６から流出する。また、晴天時の計画最大流量の下水が流れてきても、図８に示すように、実質的に全ての下水が、下水受部１２の上部開口から内副管装置１０内に流入する。これにより、流入管１０４から流入した下水がマンホール１００の底面１０８に打ちつけられることによる、マンホール１００の底面１０８の浸食や損傷を抑制できる。また、内副管装置１０によって下水の飛散を防止できるので、晴天時にマンホール１００内で維持管理などを行う作業者の作業性を向上させることができる。

一方、雨天時には、下水の流量および流速が増すので、図９に示すように、下水は流入管１０４から勢いよく飛び出す。下水受部１２のマンホール１００中心側の上端２０が所定寸法下げられているため、内副管装置１０内には、多くとも晴天時の計画最大流量の下水が流入するだけであり、下水の大部分は、内副管装置１０を飛び超えてマンホール１００内に直接流入する。つまり、雨天時の下水は、内副管装置１０の管壁（下水受枠１２の第２管壁１８）にあまり衝突しない。これにより、雨天時の下水の負荷による内副管装置１０の破損を防止できる。

この実施例によれば、下水受部１２の上端２０に所定寸法の高低差を形成することによって、下水受部１２のマンホール１００中心側の上端２０を流入管１０４の管底１１０より所定寸法下げるようにし、通常水量である晴天時には、下水の全量を内副管装置１０に流入させ、水の勢いが増す雨天時には、内副管装置１０を飛び越えてマンホール１００内に下水を直接流入させるようにした。したがって、マンホール１００の底面１０８の浸食や損傷を抑制しながらも、雨天時の下水の負荷による内副管装置１０の破損を防止できる。

また、下水受部１２の上端２０に所定寸法の高低差を形成することによって、下水受部１２の第１管壁１６の上端中央部が流入管１０４の管底１１０に接するように内副管装置１０を取り付けるだけで、下水受部１２のマンホール１００中心側の上端２０を流入管１０４の管底１１０より所定寸法下げるようにすることができる。たとえば、下水受部１２の上端２０に所定寸法の高低差を形成せずに、内副管装置１０自体を流入管１０４の管底１１０から所定寸法下げて取り付けることを考えると、マンホール１００内は狭隘なので、そのような場所で正確に所定寸法を計測して内副管装置１０を設置することは困難である。また、内副管装置１０を流入管１０４の管底１１０より所定寸法下げて設置する内副管装置１０の設置方法を、作業者に周知徹底することも困難であるので、設置の態様によって内副管装置１０の取付効果にばらつきが生じてしまう恐れがある。しかし、この実施例によれば、上述のように内副管装置１０の位置決めを簡単に行うことができるので、内副管装置１０の設置態様および設置効果のばらつきをなくすことができる。

さらに、下水受部１２を上部開口の漏斗状に形成し、下水受部１２のマンホール１００中心側の上端２０をマンホール１００壁面側の上端２０より下げるように形成したので、作業者は、内副管装置１０内および流入管１０４内を直接に見ながら、内副管装置１０および流入管１０４の掃除や点検などを行うことができる。したがって、内副管装置１０および流入管１０４の維持管理を容易に行うことができる。

なお、上述の実施例では、傾斜面によって下水受部１２の上端２０に高低差を設けたが、これに限定されない。たとえば、図１０に示す他の実施例のように、上端２０に段差面を形成することによって高低差を設けることもできる。この際、上端２０に段差を設ける位置は、図１０に示すように第１管壁１６と第２管壁１８との接続位置であってもよいし、第１管壁１６または第２管壁１８であってもよい。ただし、第２管壁１８の上端に段差を設ける場合には、雨天時の下水が通過できるだけの幅間隔を開けるようにする必要がある。

また、第２管壁１８の上端全長に亘る傾斜面を形成することにも限定されず、図１１に示すように、第２管壁１８の上端の一部に傾斜面を形成することもできる。さらに、下水受部１２の上端２０に形成する傾斜面は、第１管壁１６の上端に形成することもできるし、第１管壁１６および第２管壁１８の上端に亘るように形成することもできる。また、傾斜面と段差面とを組み合わせて下水受部１２の上端２０に高低差を設けることもできる。

また、上述の各実施例では、下水受部１２は、平面視で幅方向に長く奥行き方向に短い略楕円形状に形成した。しかし、これに限定されず、下水受部１２は、平面視で円形状であってもよいし、方形状であってもよい。

なお、上述した内副管装置１０の寸法を規定する具体的数値は、あくまでも一例であり、適宜変更可能である。

１０ …合流式下水道用内副管装置
１２ …下水受部
１４ …立管部
２０ …下水受部の上端
２４ …取付部
１００ …マンホール
１０４ …流入管
１１０ …流入管の管底

Claims

マンホールの内壁面に取り付けられる合流式下水道用内副管装置であって、
上部開口の漏斗状に形成され、前記マンホールに接続される流入管の管底を基準として取り付けられる下水受部、および
前記下水受部の下端に形成される立管部を備え、
前記下水受部の上端は、前記マンホール中心側が前記マンホール壁面側より所定寸法下がる高低差を有する、合流式下水道用内副管装置。
前記下水受部のマンホール中心側上端の高さ位置は、晴天時の計画最大流量の下水が、実質的に全て前記下水受部内に流入する最低位の高さ位置に設定される、請求項１記載の合流式下水道用内副管装置。
前記下水受部の上端は、前記マンホール中心側に向かって下り勾配となる傾斜面を有する、請求項１または２記載の合流式下水道用内副管装置。
前記下水受部の上端は、前記マンホール中心側が下がる段差面を有する、請求項１ないし３のいずれかに記載の合流式下水道用内副管装置。