JP5677939B2 - 雨水排出ます - Google Patents

Description

本発明は、雨水排出ます、及び雨水排出ます又は雨水停留及び処理システムの構成要素になり得る容器の排出口に関する。

雨水排出ますは、通常、道路、舗装路その他の舗装面など、孔のない地表面から流れる表面雨水を集めるために用いられている。地表面から流れる水は、地表面の通常格子で覆われた開口を通って排出ますに流れる。排出ますは、地下の下水施設から流れる水も受け入れる。排出ますは、通常は主下水管又は落水口に接続した出口を有する。

排出ますの出口は通常、排出ますの底の上方にあるので、排出ますの下方領域が、流れの固体汚染物を定期的に抽出するために停留する汚水溜めとして作用し、主下水管を流れる水は、少なくとも元の汚染物の一部からフリーである。また、排出ます出口の最大容量を超えて流入する大量の水が流れる間、水は排出ます内で増大し、流入量が低下した後、排出される。このような排出ますは、特許文献１（米国特許第７，００５，０６０号）に開示されている。この排出ますでは、排出ますのチャンバから出口に流れる水は上流の濾過器を通って、排出ます出口が出ている出口ハウジングへ向かう。濾過器を通る流れは上方に向かうので、固体の汚染物は、濾過器の下側で捕捉され、流入量が低下したとき濾過器から落下して、排出ますの底で汚水溜めに入る。濾過は、排出ますの出口に向かう流量を制限するので、大量の水が流れる間、排出ます内の水位は濾過を超えて上昇するであろう。水を直接出口ハウジングに流すことができる堰を備えたバイパスを設け、それによって、水が濾過器を通過することなく排出ます出口へ向かうようにする。

米国特許第7,005,060号明細書

このような排出ますの問題点は、流れの速い状況で堰を超える流量が上表面の洪水を回避するには充分でないということである。また、排出ますへの流れによって水位が堰より容易に低くなるときは、排出ますからの排水は濾過器を通るだけである。このため、排出ます内の水位は緩慢にしか低下せず、大量の雨水が短時間で断続すると安全な範囲が殆どなくなってしまう。

本発明によれば、出口アセンブリが配置されたチャンバを備えた雨水排出ますが提供される。出口アセンブリは、雨水がチャンバから出口ハウジングへ濾過ユニットを通って流れるようにするため、濾過ユニットに設けた一次入口を有する出口ハウジングと、雨水が前記チャンバから前記出口ハウジングへ堰を越えて流れることができるようにして前記濾過ユニットを迂回するため、一次入口より高い位置に設けられた堰を有するバイパス入口とを備える。出口ハウジングはチャンバからの出口を有し、堰は出口ハウジングの上カバーで閉じられ、液体をチャンバから出口ハウジングへ流れさせるサイフォンを形成することを特徴とする。

サイフォンを備えることは、ひとたび排出ますチャンバ内の水位がサイフォンを生じさせるに充分な高さまで上昇すると、サイフォン効果により水がバイパス入口を通って急速に排出されることを意味する。更に、バイパスへの入口を堰の高さより低い位置に設けることにより、水位が堰の高さより低い位置まで低下した後でも急速な排水を継続することができる。

上カバーは、堰を越えて互いに通じるサイフォンの上流及び下流の脚を形成するように堰を越えて拡がる湾曲領域を有する。

堰は、出口アセンブリ上で互いに対向して配置され得る２つの堰の一つであり、各堰はそれぞれサイフォンを形成する上カバーの湾曲領域を有する。

上記２つの堰の湾曲領域は、上カバーの谷部で互いに接続され得る。その谷部領域は、全体として堰の上縁部まで下方に拡がってよい。谷部領域の下側では、サイフォンの下流脚が合流して、出口まで延びる単体のダクトを形成する。

出口ハウジングは、排出ますチャンバの壁に隣接して配置されることが好ましい。

その壁は円筒状でよく、出口ハウジングは、円筒形の壁の内側表面に合致するように形成された円弧状のハウジング壁を有するものでよい。更に、堰と上カバーの湾曲領域の下縁部は、円筒形の壁に対して半径方向に延びた平面上にあってよい。堰は、各湾曲領域の下縁部のほぼ中間に配置され得る。

本発明の他の観点によれば、第１の高さに下縁部を有する一次入口と、第１の高さより高い第２の高さに下縁部を有する二次入口とを備えた容器を収容したチャンバを備える雨水排出ますが提供される。この容器も、ダクトを備えた排水口を有し、ダクトは、サイフォンを形成し、ダクトの第１端からサイフォンの頂部まで容器内を上方に延びた第１部分と、サイフォンの頂部から容器の外でチャンバ内に配置されたダクトの第２端まで下方に延びた第２部分とを有し、サイフォンの頂部は、二次入口の下縁部より低い位置に配置されることを特徴とする。

本発明をよりよく理解し且つ本発明をどのように実施できるかをより明確に示すため、以下、本発明の実施例について添付図面を参照して説明する。

出口アセンブリを有する雨水排出ますを示す図。 図１の線II-IIに沿う排出ます断面図。 出口アセンブリの構成を示す断面図。 図１の線IV-IVに沿う断面図で、出口アセンブリの他の構成を示す図。 図１〜図４の雨水排出ますに用いられる下水出口を示す図。 図１〜図４に示された排出ますに構造が近似したモジュールを含む雨水停留及び処理システムを示す図。 雨水停留及び処理システムの他の実施形態を示す図。 図１に対応するが、他の形態を示す図。

図１に示すように、排出ますは、円筒形の壁４とベース６とで形成されたチャンバ２を備える。図１には、構成を明示するため円筒形の壁４を部分的に示している。実際には、壁４は全体としてベース６の周りに拡がっている。チャンバ２内には、図示の実施形態ではチャンバ２の壁４で支持された出口アセンブリ８がある。この実施形態の出口アセンブリは、ブラケット１０上に設置された２つの濾過ユニット１２と、これら濾過ユニット１２で支持された出口ハウジング１４とを備える。図３及び図４から明らかなように、濾過ユニット１２と出口ハウジング１４は、それぞれ湾曲した壁１６、１８を有し、各壁の半径は円筒形の壁４の内側表面と同じで出口アセンブリ８が壁４にぴったり適合するようになっている。出口２０は、出口ハウジング１４から壁４の開口部を通って延び、下流の主下水管のような管設備に接続している。

図３を参照すると、各濾過ユニット１２は、蓋２４を設けたケーシング２２を備える。通常の操作では、蓋２４は、回転可能な保持器２６によってケーシング２２上に保持されている。蓋２４は、ハンドル２８とこれに従属する支持構造３０を有する。ケーシング２２は矩形の開口３２を有し、支持構造３０は、大開口３６を形成した支持パネル３４を下端に備えている。パネル３４は、開口３２の底縁のすぐ下に配置されている。ケーシング２２のベースは、図３には示されていないが、大開口３６に対応する大開口を備えたパネル３８で構成されている。パネル３４と３８の間には、濾過媒体を含むコンポーネント４０が配置される。図３に示された実施形態では、濾過媒体は、半剛性で僅かに浮揚性があり透過性を有する濾過材料の２つのブロック４２からなる。この目的に適した材料は、台湾、台中のMATALA Water Technology Co. LtdからMATALAの商標で提供されているものが使用できる。

各ブラケット１０は、多孔板の形のスクリーン４４を含んでいる。ブラケット１０の左右端は閉じられているので、パネル３８の開口を通ってケーシング２２に入る流れの全てがスクリーン４４を通過しなければならない。

各濾過ユニット１２は、図２に示すように出口ハウジング１４の対応する開口４６と心合せした各開口３２で出口ハウジング１４に接続されている。従って、各ケーシング２２の内部は、出口ハウジング１４の一次入口を構成する心合せした開口３２及び４６を介して、出口ハウジング１４の内部と連通している。
出口ハウジング１４は、全体として鉛直方向に延びたダクト状に形成され、その上方領域にバイパス入口４８、その中心領域の心合せした開口３２、４６で構成される一次入口、その下方領域に出口２０を有する。また、出口ハウジング１４は、以下で説明する一連の下水出口５０を有する。

図２及び図４を参照して、各バイパス入口４８は、出口ハウジング１４の壁５４の上端に沿って拡がる堰５２を備えており、壁５４は全体として後壁１８の半径方向、従って排出ますの円筒形の壁４の半径方向に拡がる。出口ハウジング１４の上部には、２つの湾曲領域５８を有する上カバー５６があり、各湾曲領域は堰５２を越えて拡がり、堰５２を越えて互いに連通する上流の脚６０及び下流の脚６２を有するサイフォンを生成する。上流脚６０及び下流脚６２は、図４に示すように、それぞれ半径方向外側に向かって拡大されている。湾曲領域５８は、谷部６４で互いに接続している。谷部６４の下方では、下流脚６２がハウジング１４の全断面を占めるように合流している。

図１に示すように、下水出口５０は、出口ハウジング１４の下方領域に配置されるが、適宜の下水装置に設けてもよい。使用されていないどの出口５０も閉じることができる。下水出口５０が１以上設けられているので、それらのうち適当な数の出口を使用することで下水の流量を制御することができる。

図５は、下水出口の別形態を示す。ダクト６６は、出口ハウジング１４の壁に設けたシールリング６８でシールした開口を通って延びている。ダクト６６は、ハウジング出口１４の壁を通る逆Ｕ字状の湾曲部６７で形成された頂部を有し、出口ハウジング１４内に位置する第１部分７０は、ベース６９として示された出口ハウジング１４の底部に近接した位置まで延び、その終端にダクト６６の第１端を構成する排出管７２を備えている。チャンバ２内にある出口ハウジング１４の外側では、ダクト６６の第２部分７４が湾曲部６７から下方に延びて、出口ハウジング１４のベース６９の下側、従って排出管７２より低い位置で第２端を構成している。その第２端において、ダクトの第２部分７４は、ねじ付きのカラー７８によりダクト６６に着脱可能な端キャップ７６を備える。この端キャップ７６は、液体がダクト６６を通って出口ハウジング１４の外部から内部へ流れるのを妨げないように孔のあいた又は透過性の材料で作られる。

排出管７２は、直径がダクト６６の主要部より小さいので、ダクト６６を通る流量を制限する流れ制限部として作用する。排出管７２は、流れ断面がダクト６６のそれよりも実質的に小さく形成される。例えば、排出管７２の流れ断面は、ダクト６６の流れ断面の5％から20％でよい。一実施形態では、排出管の直径は12.5mm、ダクト６６の直径は38mm、すなわち断面積の比は約10％である。

上記に代えて又は上記に加えて、ダクト６６は、その全長の一点で別個の制限器を備えることができる。また、ダクト６６は、例えば第２部分７４に配置されたカートリッジ８０内に濾過媒体を備え、カートリッジ８０は、その中の濾過媒体あるいはカートリッジ８０そのものを交換するためにダクト６６から取り外し可能とする。

外側にあるダクト６６の第２部分７４は、クランプ８２で、出口２０の１つに固定することができる。

作動時には、表面を流れる水が、例えば路面に設置した格子を通って、チャンバ２の上端から内部に侵入する。また、チャンバ２は、地下の下水設備から壁４を通過して入る流れを受けてもよい。水がチャンバ２内に溜まると、多孔スクリーン４４及び濾過媒体ブロック４２を通って上方に流れ、心合せした開口３２、４６を通って出口ハウジング１４内に入り、そこから出口２０を通って流れる。スクリーン４４及び濾過ブロック４２が固体材料を捕えるので、出口２０を通って流れる水は浄化される。水はコンポーネント４０を通って上方に流れるので、わずかに浮遊性を有するブロック４２は、ベースパネル３８から上昇して上方のパネル３４に接触する。水位が開口３２の下縁部に達する前にチャンバ２への水の流れが止まるならば、水位は再びコンポーネント４０を通って再び低下するだけで、ブロック４２を再びベースパネル３８上に許容する。ブロック４２及び多孔スクリーン４４を通る水の逆流は、集めた固体材料の少なくとも一部を取り除き、次の周期的な収集が行われるところで、チャンバ２の底部まで落とすことになる。

濾過ブロック４２は、出口ハウジング１４の一次入口３２、４６を通る水の流れに対する抵抗となる。従って、濾過ユニット１２を通って出口ハウジング１４に流れる流量は、出口２０の最大容量よりも少ない。チャンバ２内に大量の水が流入する状況では、流入する水の全てが濾過ユニット１２を回避できるとは限らず、チャンバ２内の水位は濾過ユニット１２の上方まで上昇し続ける。結局、水位が堰５２を超えると、いくつかの付加的な流れが生じ、バイパス入口４８を通って堰５２を越えて流れ、出口ハウジング１４内に流れ込んで、初めに濾過ユニット１２を通ることなく出口２０に至る。水位が更に上昇するならば、上カバー５６を含む出口ハウジング１４が浸水し、堰５２及び上カバー５６の湾曲領域５８で形成されたサイフォンを機能させる。サイフォン効果によってバイパス入口４８を通る水の流れが加速され、チャンバ２からの排出を、極限状態でなくチャンバ２のオーバーフローを防止するに充分な流量まで増加させる。水が堰５２の高さより低い位置まで低下した後でも、バイパス入口４８は水没したままであるから、サイフォン効果によりチャンバ２内の水位が急速に減少し続ける。一旦、水位が入口より低いサイフォンの脚６０の上まで低下すると、サイフォンが破られ、チャンバ２から出口ハウジング１４に向かう流れが一次入口３２、４６を通って流れ続ける。前述のように、流れが停止すると、濾過ブロック４２を通じて水位が低下する。

更に、チャンバ２内の水が、ダクト６６（図５）で構成されたサイフォン頂部６７の上方に達すると、サイフォンの外でチャンバ２内の水位が引き続きサイフォン頂部６７の高さよりも低下したとき、ダクト６６のサイフォン効果がチャンバ２の内部から出口ハウジング１４への流れを続行するように、サイフォンが働く。孔のあいた又は透過性のキャップ７６は、ダクト６６を通ってチャンバ２から出口ハウジング１４の内部への流れをスクリーンし、カートリッジ８０内の濾過器は、固体材料の出口ハウジング１４への通過を制限する働きがある。排出管７２の直径が縮小していることで、ダクト６６を通る流れが相対的に緩くなる。得られる効果は、流れが緩い条件下では、チャンバ２からの流れが、濾過ユニット１２を迂回するダクト６６を通って出口ハウジング１４の内部に達することである。ダクト６６を通る流れは、チャンバ２内の水位が一次入口３２、４６の下縁部より下まで低下した後でも続く。サイフォン（ダクト６６）の頂部６７の高さは、一次入口３２、４６より上である必要はないが、入口より低くすることができる。

別の実施形態では、ダクト６６で構成される下水出口は、サイフォン効果を生じないように、それに代えて、出口５０の１つに直接接続するように構成することができる。かくして、ダクト６６は90°湾曲した部分を有し、出口５０から外方に短い距離だけ延びて、湾曲部から下方に延びた部分７４となっている。

図６に示された雨水停留及び処理システムは、入口管９２を有する入口チャンバ９０と、出口管９６を有する出口チャンバ９４とを備える。入口チャンバ９０及び出口チャンバ９４は、一方が他方の上に重ねられ、これらのチャンバ９０、９４の両側に複数（この場合、１０個）のモジュール９８の列が配置されている。各モジュールは、図１から図４に示された排出ますの構造と同様であり、図６に想像線で示すように、出口ハウジング１４及び濾過ユニット１２の配列を備えた出口アセンブリ８を収容している。図１には、濾過ユニット１２が２つだけ示されているが、他の個数の濾過ユニットを使用してもよい。後に図８を参照してより詳しく説明する。

各モジュール９８は、ダクト１００によって入口チャンバ９０に接続した入口を有する。その入口は、濾過ユニット１２上方の高さでモジュール９８内に開口している。図２の出口２０に対応する出口が、ダクト１０２によって出口チャンバに通じている。

動作時には、雨水は、適当な管構造によって入口管９２に運ばれて入口チャンバ９０に入る。そこから、水はモジュール９８に流れ、濾過ユニット１２を通って出口ハウジング１４に達し、出口チャンバ９４から出口管９６を通って排出される。かくして、このシステムは水を停留する機能を果たすものであり、水がチャンバ９０、９４及びモジュール９８内に溜められるので、下流の設備にかかる負荷を軽減する。水量が低下すると、水はモジュール９８から出口ハウジング１４を通って排出され、次の大雨時に備えた容量を確保することができる。

図７は、類似のシステムを示す。この場合、入口チャンバ９０及び出口チャンバ９４は、共通のハウジング１０４内で仕切り１０６により各側面に沿って配置されている。

図８に示すように、単体の排出ます又はモジュール９８内に上記と異なる個数の濾過ユニット１２が設けられている。各ケーシング２２（図３）は、全体として対向する２つの壁にそれぞれ１つの開口３２を有し、これらの壁はチャンバ２の半径方向に拡がっている。従って、濾過ユニットは、各開口３２により互いに連通して側面に沿って設置される。外壁（すなわち、他の濾過ユニット１２に隣接しない壁）に設けた開口３２は、閉鎖パネル１０８で閉じられている。従って使用時には、水は、出口ハウジング１４に達するまで、１つの濾過ユニット１２から次のユニットへ流れることができる。

各排出ます又はモジュール内の濾過ユニットの数は、所要の濾過容量に応じて決められる。いくつかの環境では、濾過ユニットは、出口ハウジング１４の対向する側面の間で排出ます又はモジュールの円弧全体を占めてもよい。例えば、単体の排出ます又はモジュール９８内に濾過ユニット１２が６個収容されてもよい。

Claims (18)

1. 濾過ユニット（１２）及び出口ハウジング（１４）を備える出口アセンブリ（８）が内部に配置されるチャンバ（２）を備える雨水排出ますであって、
   前記出口ハウジング（１４）は、
   雨水が前記チャンバ（２）から前記出口ハウジング（１４）へ前記濾過ユニット（１２）を通って流れるようにするため、前記濾過ユニット（１２）の開口（３２）に接続する一次入口（４６）と、
   雨水が前記チャンバ（２）から前記出口ハウジング（１４）へ堰（５２）を越えて流れることができるようにして前記濾過ユニット（１２）を迂回するため、前記一次入口（４６）よりも高い位置に配置された前記堰（５２）を含むバイパスユニットと、
   前記チャンバ（２）から延びる出口（２０）とを備え、
   前記バイパスユニットの前記堰（５２）が、前記チャンバ（２）から前記出口ハウジング（１４）へ液体を流れさせるサイフォンを形成するように前記出口ハウジング（１４）の上カバー（５６）で閉じられていることを特徴とする雨水排出ます。
2. 請求項１記載の雨水排出ますにおいて、
   前記上カバー（５６）は、前記堰（５２）を越えて拡がる湾曲領域（５８）を有することを特徴とする雨水排出ます。
3. 請求項２記載の雨水排出ますにおいて、
   前記バイパスユニットは第２の堰（５２）をさらに備え、
   前記上カバー（５６）は、前記第２の堰（５２）を越えて拡がる、第２のサイフォンを形成する第２の湾曲領域（５８）を有することを特徴とする雨水排出ます。
4. 請求項３記載の雨水排出ますにおいて、
   前記湾曲領域（５８）は前記上カバー（５６）の谷部領域（６４）で互いに接続されていることを特徴とする雨水排出ます。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の雨水排出ますにおいて、
   前記出口アセンブリは前記チャンバ（２）の壁（４）に隣接して配置されていることを特徴とする雨水排出ます。
6. 請求項５記載の雨水排出ますにおいて、
   前記壁（４）は円筒形であることを特徴とする雨水排出ます。
7. 請求項６記載の雨水排出ますにおいて、
   前記湾曲領域（５８）は、前記チャンバ（２）の円筒形の壁（４）に対して半径方向に延び、下縁領域で終端することを特徴とする雨水排出ます。
8. 請求項７記載の雨水排出ますにおいて、
   前記堰（５２）は、前記円筒形の壁（４）に対して半径方向に延び、且つ前記湾曲領域（５８）の２つの下縁領域の中間に位置することを特徴とする雨水排出ます。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の雨水排出ますのチャンバ（２）に収納され、前記濾過ユニット（１２）及び前記出口ハウジング（１４）を有する出口アセンブリであって、
   前記出口ハウジング（１４）は、
   雨水が前記チャンバ（２）から前記出口ハウジング（１４）へ前記濾過ユニット（１２）を通って流れるようにするため、前記濾過ユニット（１２）の開口（３２）に接続する一次入口（４６）と、
   雨水が前記チャンバ（２）から前記出口ハウジング（１４）へ堰（５２）を越えて流れることができるようにして前記濾過ユニット（１２）を迂回するため、前記一次入口（４６）よりも高い位置に配置された前記堰（５２）を含むバイパスユニットと、
   前記チャンバ（２）から延びる出口（２０）とを備え、
   前記バイパスユニットの前記堰（５２）が、前記チャンバ（２）から前記出口ハウジング（１４）へ液体を流れさせるサイフォンを形成するように前記出口ハウジング（１４）の上カバー（５６）で閉じられていることを特徴とする出口アセンブリ。
10. 第１の高さに下縁部を有する、チャンバ（２）に連通する一次入口（４６）と、前記第１の高さより高い第２の高さに下縁部を有する、前記チャンバ（２）に通じるバイパス入口（４８）とを備える出口ハウジング（１４）が配置されたチャンバ（２）を備える雨水排出ますであって、
    前記出口ハウジングはまた、液体を前記チャンバ（２）から前記出口ハウジングに流入させるダクト（６６）を備え、
    前記ダクト（６６）が、サイフォンを形成し、当該ダクト（６６）の第１端（７２）から前記サイフォンの頂部（６７）まで前記出口ハウジング（１４）内で上方に延びる第１部分（７０）と、前記サイフォンの頂部（６７）から、前記出口ハウジング（１４）外で前記チャンバ（２）内に配置された前記ダクト（６６）の第２端まで下方に延びる第２部分（７４）とを有し、
    前記サイフォンの頂部（６７）が、前記バイパス入口（４８）の下縁部より低い位置にあることを特徴とする雨水排出ます。
11. 請求項１０記載の雨水排出ますにおいて、
    前記ダクト（６６）は取り外し可能な濾過器（８０）を含んでいることを特徴とする雨水排出ます。
12. 請求項１１記載の雨水排出ますにおいて、
    前記取り外し可能な濾過器（８０）は前記ダクト（６６）の第２部分（７４）に配置されていることを特徴とする雨水排出ます。
13. 請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の雨水排出ますにおいて、
    前記ダクト（６６）を通る液体の流量を制限する制限部（７２）を備えることを特徴とする雨水排出ます。
14. 請求項１３記載の雨水排出ますにおいて、
    前記制限部（７２）は前記ダクト（６６）の第１端に設けられていることを特徴とする雨水排出ます。
15. 請求項１３又は１４に記載の雨水排出ますにおいて、
    前記制限部（７２）は、前記ダクト（６６）の前記第１部分及び前記第２部分の流れ断面の５％〜２０％の範囲の流れ断面を有することを特徴とする雨水排出ます。
16. 請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の雨水排出ますにおいて、
    前記ダクト（６６）に対し液体の流れが入出可能にする透過性又は孔のあいた閉鎖部（７６）が、前記ダクト（６６）の第２端に設けられていることを特徴とする雨水排出ます。
17. 請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の雨水排出ますにおいて、
    前記ダクト（６６）の第２端は前記第１端の位置より低い位置にあることを特徴とする雨水排出ます。
18. 請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の雨水排出ますにおいて、
    前記ダクト（６６）の第１端は前記出口ハウジング（１４）のベースに近接して配置されていることを特徴とする雨水排出ます。

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