JP6083759B2 - 地下空間構造物の開口部蓋構造 - Google Patents

Description

本発明は、地下空間構造物の地上開口部を閉じる開口部構造に関する。

下水道（地下空間構造物）と地上をつなぐマンホールは、人や物が落下したり、臭気が漏れたりするのを防ぐために地上開口部を開口部蓋で閉鎖する構造としてある。この開口部構造の蓋は多くが鋳鉄製で基本的に密閉タイプと多数の開孔を設けたグレーチングタイプがある。
密閉タイプは地下空間からの臭気の漏れ出しを防止でき、また、地上の土砂やごみ（落ち葉）などが地下空間へ侵入するのを防止できるが、重い。また、密閉タイプであるために急激な大雨の際に地下空間からの水圧や空気圧で蓋が飛散する恐れがある。このため、頑丈な飛散防止機構を設けている。

一方、グレーチングタイプは軽量であると共に集水に優れ、この種の開口部蓋が地下空間からの圧力で飛散するということは考えにくい。また、雨水の集水、排水に適しているが、地下空間に土砂やごみが堆積しやすい。場合によっては、地下空間からの臭気が地上に漏れ出ることもある。
以上から、これら２つのタイプの蓋は開口部構造において使い分けられており、下水専用管路（地下空間の一つ）や下水・雨水合流管路（同）では基本的に密閉タイプが使用され、雨水専用管路（同）などでは基本的にグレーチングタイプが使用されている。

特許文献１の蓋装置の蓋は、グレーチングタイプであり、侵入する土砂の処理と地下空間からの臭気の漏れ出しを防止する構造に工夫がなされている。
特許文献２の地下構造物用親子式断熱中蓋は、地面に上面が露出する蓋（外蓋）とその内側に位置する中蓋とからなる二重蓋であって、外蓋、中蓋共に親子式に構成している。親子式とすることで軽作業時に大きく重い親蓋を開ける必要のないことが記載されている。
特許文献３は、地下構造物の開口内に設置される排気防臭装置について記載している。
この排気防臭装置は、中蓋に類するものであり、胴部に弁を備えた複数の排圧孔を設けてある。前記開口を塞ぐ格好で取り付けられた排気防臭装置は、地下構造物の内部で圧力が高まると前記の弁が開いて、内部からの圧力を確実に外部へ逃し、また、通常の場合は前記の弁が閉じており、臭気の漏れ出しを防止するというものである。

特開２００８−２８５８３４号公報 特開２００５− １６１３２号公報 特開２０１３− ７２２２９号公報

地下空間構造物の開口部構造における蓋の口径が大きいと重く、作業のつど蓋を開閉するのに労力を要する。これを解決する一つの手段が親子蓋とすることであり、軽作業時では子蓋を開閉すればよい。しかし、開口部構造の蓋がグレーチングタイプの場合、地下空間内部からの臭気が漏れ出すので、中蓋が必要となる。中蓋には前記のように、圧抜きと共に臭気の漏れ出しを防止する構造が必要であるが、外蓋（地面に上面が露出する蓋）が親子蓋である場合、中蓋も親子蓋にしないと、中蓋の全体を開閉するのに労力を要することになって外蓋を親蓋としている利点がなくなる。このため外蓋、中蓋を備えた二重蓋の場合、中蓋にも子蓋（中子蓋）を設ける。
前記の特許文献２が開示する二重蓋は外蓋、中蓋共に子蓋を有し、軽作業は両方の子蓋を開閉して行うことが開示されているが、外蓋が前記の密閉タイプであるため、中蓋に土砂を処理する機能は必要がなく、外蓋がグレーチングタイプである場合に使用できない。また、この文献の二重蓋は地下空間の圧力上昇を逃す排圧構造を有していない。
本発明は、外蓋が口径の大きなグレーチングタイプであって、集水性に優れる一方、中蓋を備えて地下空間からの臭気を抑え込む能力に優れ、また、中蓋の密閉性に伴う地下空間の圧力上昇に対処した排圧能力を備えると共に、軽作業時には外蓋及び中蓋の全部を開閉する必要のない地下空間構造物の開口部構造を提供する。

地下空間構造物の地上開口部構造であって、
外蓋と中蓋を備えた二重蓋構造とする。
外蓋は、グレーチングタイプであると共に親子蓋とする。中蓋もまた親子蓋とし、中蓋にはダンパー構造と排圧弁を設ける。
ダンパー構造は、中蓋に堆積する土砂の重量で開いて土砂を地下空間に放出した後に閉じ、常時は閉じている構造とし、排圧弁は、地下空間からの圧力で開き、常時は閉じているものとする。
前記の中蓋は、親中蓋と中子蓋を備え、中子蓋を底面とした逆円錐台形の側壁を備える。そして、側壁に排圧弁を設け、中子蓋に前記のダンパー構造を設けることがある。
また、中蓋を地下空間構造物の地上開口部に取り付けた受け枠の内面に環状に突出した環状突出部に係合させて取付け、地下空間からの圧力上昇時に環状突出部から上方へ移動して環状突出部との間に、排圧空間を形成する構造とすることがある。
さらに、中子蓋を中蓋において上方へ移動可能に取付け、地下空間からの圧力上昇時に上方へ移動して中蓋の他の部分との間に、排圧空間を形成し、まずこの部分で排圧できる構造とすることがある。
前記の中蓋は、中子蓋を底面とした逆円錐台形の側壁を備え、側壁に排圧弁を設けると共に、中子蓋に前記のダンパー構造を設けることがある。

本発明によれば、外蓋をグレーチングタイプとしたことで集水・排水性に優れ、二重蓋構造としたことで地下空間からの臭気が漏れ出すのを防止できる。また、外蓋、中蓋のいずれも親子蓋構造としたことで、軽作業時の蓋開閉の労力が軽減される。一方、中蓋に排圧弁を設けることで、地下空間内部の圧力が上昇したとき、この圧力を速やかに地上へ逃すことができる。さらに、中蓋にダンパー構造を設けることで、集水時に堆積する土砂やごみを地下空間に落とし込むことができる。
すなわち、中蓋によって地下空間の地上開口部としての密閉性を維持しながら、排圧（圧抜き）機能と外蓋をグレーチングタイプにして集水機能をもたせていることによる堆積土砂などの処理機能とを合わせて達成することができる。

マンホールの開口部構造を分解して示す斜視図。 受け枠の断面図。 概略で示す中蓋の断面図。 概略で示す側壁の断面図。 側壁を下面から見た斜視図。 側壁を上面から見た斜視図（排圧弁を分離している）。 模式的に示した側壁の断面図。 模式的に示した他の側壁の断面図。 排圧弁の作動状態を模式的に示した断面図。 排圧弁の要部を示した断面図。 排圧弁の要部を示した断面図（他の例）。 中子蓋（ダンパー構造）の概略的な断面図。 外蓋の概略的な断面図。 親蓋の平面図。 子蓋の平面図。 受け枠に外蓋と中蓋を取り付けた状態を示す概略的な断面図。 中子蓋の平面図。 受け枠に外蓋と他の中蓋を取り付けた状態を示す概略的な断面図。

この発明に係る地下空間構造物としてマンホール１を取り上げる。図１は、その開口部構造２を分解して示している。開口部構造２は、立ち上げ管３、受け枠４、中蓋５及び外蓋６で構成されており、二重蓋構造である。また、親子蓋構造を採用しており、マンホールの開口部径は大きい。
立ち上げ管３は、地中に埋設されて内部が筒状の空間に形成されており、上端がマンホール１の地上開口部７となり、下端が下水・雨水合流管路（図示していない）に通じている。
前記地上開口部７はフランジ面８となっていて、その上面に複数の取付けボルト９が植設されている。
立ち上げ管３のフランジ面８に受け枠４が前記の取付けボルト９によって固定され、受け枠４に中蓋５と外蓋６が順次に嵌合して取付けられる。

受け枠４は、図１，２に示すように、取付けフランジ部１０とその上方の環状空間部１１を備え、環状空間部１１を構成する外壁１２と内壁１３をつなぐ上壁１４は地上面であり、受け枠４の他の上端部分と同一面にある。上壁１４は、上下方向に貫通した多数の枠開孔１５を備えたグレーチング構造となっている。
受け枠４の前記内壁１３は内面に突出した環状のフランジ、すなわち、上段フランジ１６と下段フランジ１７をそれぞれ内方（受け枠４の中心側）へ突出させて備えている。下段フランジ１７は上段フランジ１６よりも内方へ張り出している。受け枠４は、また、上段フランジ１６と下段フランジ１７との間に内壁１３を内外に貫通して受け枠４の内側と前記の環状空間部１１を連通させる複数の連通孔１８を備えている（図２）。なお、前記の下段フランジ１７には上下方向の貫通孔１９が複数設けられている（図１、後述）。

中蓋５は、浅い逆円錐台形をした側壁２０の親中蓋と逆円錐台形の底面に相当する箇所に取付けられた中子蓋２１とからなる親子蓋構造である。
なお、正確にはこの実施例の円錐台形は平行な上面と下面の中心をとおる軸線が傾斜している斜行円錐台ともいうべき形態である。したがって、平面視では下面の円形は上面の円形に対して偏心した位置になる。

図１，４に示すように、側壁２０の上周縁は円形であって外側へ張り出した水平な上周縁フランジ２２とされ、下周縁は円形であって内側へ張り出した水平な下周縁フランジ２３とされ、上周縁フランジ２２と下周縁フランジ２３との間の斜壁２４は、基本的に上下方向へ貫通した窓孔２５を多数備えた格子構造とされている。符号２６は取っ手であり、中蓋５を取り出す時に使用する。符号２７は係合脚である。係合脚２７は、図５に中蓋５の下面側を示すように、側壁２０における上周縁フランジ２２の下面側から下方へ突出しており、下端部に外向きに突出した爪２８を有する（後述）。

前記側壁２０には、格子部分に排圧弁２９が配置される。排圧弁２９は塩化ビニールなどの柔軟で耐候性の高い樹脂シートであって、側壁２０の部分的な曲面に合わせた複数枚に形成されている(図６)。各排圧弁２９は上辺を側壁２０側の突起３０に引っ掛け（図７）、下辺側をぶら下げるようにして取付ける。この実施例では上方の排圧弁２９の下辺部を下方の排圧弁２９の上辺部に重ねて下方からの臭気が漏れないようにしているが、格子状構造の格子骨に幅が広い箇所やそのような構造の格子構造では重ねる必要はない。
各排圧弁２９は自重で側壁２０の上面へ接当して、通常時、側壁２０の格子構造による窓孔２５を遮蔽する（図７）。側壁下面からの圧力（風圧・水圧）が強い場合には破線で示すように下辺部が上方へ変位して格子構造の窓孔２５が開き、圧力を逃す。

なお、側壁２０の斜壁２４に対する排圧弁２９の取付け方は種々考えられる。
図８，９は、突起３０としてステンレスのスライドピン３０ａを選択したものであり、スライドピン３０ａは軸部よりも径を大きくした頭部と下端部に雄ねじを切ってある。排圧弁２９の上辺部に設けた孔にスライドピン３０ａを差し通し、そのピン３０ａをさらに側壁２０に設けた孔へ挿し込んで下方でナット３０ｂをねじ込んで抜け止めとしてある。排圧弁２９に設ける前記の孔と側壁２０に設ける前記の孔は共にスライドピン３０ａの太さに対してバカ孔であり、また、スライドピン３０ａは側壁２０に排圧弁２９を重ねた厚さよりも十分に長くしてある。したがって、この構造では、通常時は窓孔２５は排圧弁２９により遮蔽されているが、中蓋５よりも下方の圧力が高くなると図９のように、排圧弁２９の全体が浮き上がり、排圧のために窓孔２５を大きく開くことができる。下方からの圧力が消失して通常の状態になると、排圧弁２９はスライドピン３０ａと共に自重で降下して前記の窓孔２５を閉じる。

前記の例では、スライドピン３０ａを排圧弁２９の上辺部に配列し、下辺部は自由端にしたが、下辺部にも上辺部と同様なスライドピン３０ａによる取付け構造としてもよい。また、下辺部の安定した閉じ状態を維持するために、排圧弁２９の下辺に永久磁石を埋め込むとか貼り付けるなどして、下辺を中蓋５の格子構造に貼り付けるようにしても良い（中蓋５が鋼板製など磁性金属の場合）。中蓋５が合成樹脂製など非磁性体の場合は、前記の埋め込んだ永久磁石と対応した箇所にワッシャーなどの金属物を埋め込むなり、接着しておく。
図１０は、排圧弁２９の他の取付け方であって、前記図８，９で説明したスライドピン３０ａによる取付け構造において、スライドピン３０ａに戻しばね３１を付属させ、排圧弁２９の戻りを確実にしている。

図１１は、排圧弁２９のさらに他の取付け方であり、排圧弁２９の上辺部へ予め環状の永久磁石３２を取り付けておき、この環状の永久磁石３２へスライドピン３０ａを挿し通し、スライドピン３０ａの下端部を側壁２０へ直接にねじ込んで固定してある。この構造ではスライドピン３０ａは移動せず、環状の永久磁石３２が排圧弁２９の動きに追随して上下に移動する。環状の永久磁石３２は排圧弁２９を通常の状態へ戻す錘の役目も果たす。そして、中蓋５が鉄板で形成される場合は、通常状態において環状の永久磁石３２は鉄板と吸着しあって排圧弁２９を下方へ押圧し、安定して窓孔２５を閉鎖状態に維持する。
また、図において符号３３は鉄ワッシャーであり、側壁２０の上面に固定してある。通常時において環状の永久磁石３２を吸着して排圧弁２９の遊動をより効果的に抑制する。
なお、鉄ワッシャー３３は、側壁２０、ひいては中蓋５が合成樹脂で形成される場合には、環状の永久磁石３２を引き寄せておくために必要である。
以上、柔軟な排圧弁２９について説明したが、板状の弁体が一側の蝶番を中心に上下に回動して窓孔２５を開閉するような簡単な構造であってもよい。

中蓋５の中子蓋２１は、ダンパー構造３４とされる（図１，３，１２）。
ダンパー構造３４は、環状の外周フランジ３５と筒状側壁３６、傾斜底板３７及びダンプ板３８を備える。環状の外周フランジ３５は筒状側壁３６の上縁から外方へ張り出した水平部分であり、前記中蓋５の下周縁フランジ２３（図４）に上方から係合できる大きさとされている。
傾斜底板３７は、中央部に円形に凹んだ円形段部３９を有し、円形段部３９にダンプ板３８を開閉可能に納めている。即ち、円形段部３９は傾斜下方が内側へ張り出すフランジを残して半円形に切欠かれている一方、ダンプ板３８は円形段部３９の底板部分に、前記フランジに掛けて半円形の切欠きを閉鎖した位置となるよう配置されており、直径方向のダンプ軸４０を中心に切欠き部分に対応する半円部分が下方へ移動して全体が傾斜できる構成とされている（図１２の状態）。ダンプ板３８の回転は、下面側に取付けた重錘４１で調整されており、下方へ回転できる切欠き側の半分に設定下重量の土砂などが堆積したときに一気に回転して傾斜し、土砂などを下方へ放擲し、放擲後は元の下方から切欠きを閉じた状態へ自動的に戻るバランスとされている。このような構造は特許文献１に開示され公知である。
符号４２は、中子蓋用の取手である。

外蓋６は、図１３〜１５に示すように、親子蓋構造であり、親蓋４３の偏心位置に子蓋４４が嵌合される構造となっている。子蓋４４は親蓋４３の開口内周に設けたフランジ４５部分に載置されて嵌合される。親蓋４３、子蓋４４共に多数の蓋開孔４６を備えたグレーチングタイプである。そして、これらをまとめた外蓋６は親蓋４３の周縁を受け枠４の前記した上段フランジ１６に載置されて嵌合される。符号４７は滑り止めの突起であり、外蓋６の上面に多数形成されている。これら突起４７のいくつかは摩耗程度を測定するための突起となっている。
詳しくは図示していないが、子蓋４４は、親蓋４３に対して蝶番構造と錠構造をもって取り付けられ、同様に親蓋４３は受け枠５に対して蝶番構造と錠構造をもって取付けられている。

中蓋５の側壁２０に中子蓋２１（ダンパー構造３４）を取付け、中子蓋２１を完成する（図３、図１７）。中子蓋２１は、前記の外周フランジ３５を側壁２０の下周縁フランジ２３に載せ、上下両端に抜け止めの大径部（ボルトの頭とナットのような）を設けた３本の長ボルト４８で結合する（図１６，１７）。外周フランジ３５と側壁２０の下周縁フランジ２３に設けたボルト孔は前記の長ボルト４８の径に対してバカ孔となっている。
このため、下方からの圧力が急激に高まったとき、中子蓋２１は長ボルト４８をガイドとして上方へ移動し、外周フランジ３５と側壁２０の下周縁フランジ２３との間に圧抜き用の空隙が形成される。

次いで完成した中蓋５の上周縁フランジ２２を受け枠４の下段フランジ１７に載置し、中蓋５を嵌合する。このとき、前記の中子蓋２１の場合と同様に、上周縁フランジ２２と下段フランジ１７にこれらのバカ孔に長ボルト４９を上下方向に通して、中蓋５と受け枠４を結合する。
このため、下方からの圧力が急激に高まったとき、中蓋５は長ボルト４９をガイドとして全体的に上方へ移動し、上周縁フランジ２２と下段フランジ１７との間に圧抜き用の空隙が形成される。中蓋５が上方へ移動する際の限度は上周縁フランジ２２の下面側に垂下して設けられた係合脚２７の爪２８が受け枠４の下段フランジ１７の下面に係合することで定められる。
次いで、親蓋４３に子蓋４４を嵌め込んだ外蓋６を受け枠４の上段フランジ１６に載置して嵌合する。
なお、外蓋６の子蓋４４と中蓋５の中子蓋２１の偏心位置は、それぞれの外周に設けた３か所の凹所と受け枠４側の凸所との位置を合わせることで、上下方向で一致させる。

図１８は、中蓋５の中子蓋２１に関する他の例を示したものであり、ダンパー構造３４において、外周フランジ３５から下方へ存在する筒状側壁３６が先の例よりも深くなっており、中蓋５に保持できる土砂など流入物の量を大きくしている。このダンパー構造３４もまた、地下空間における急激な圧力上昇の際に、長ボルト４８をガイドとして上方へ移動して、側壁２０の下周縁フランジ２３との間に圧抜き用の大きな空隙を作る。他の構造は先に説明した中蓋５と同じである。

以上の構成であり、外蓋６は親子蓋４３、４４共にグレーチングタイプであることにより雨天時の集水性、排水性に優れる。また、外蓋６がグレーチングタイプであるにかかわらず、中蓋５を備え地下空間と地上空間を遮断して、地下空間から臭気が漏れ出すのが防止される。また、外蓋、中蓋のいずれも親子蓋構造なので、軽作業時の際は子蓋４４、中子蓋２１を開閉すればよく、重量のある外蓋６や中蓋５の全部を開閉する必要ない。すなわち、蓋開閉の労力が軽減される。
一方、豪雨などで地下空間の圧力が上昇すると、中蓋５の排圧弁２９が開き、側壁２０の窓孔２５を通じて圧力が中蓋５と外蓋６との間の蓋下空間５０（図１６）に抜け、外蓋６が多数の蓋開孔４６を有するグレーチングタイプであることにより、この蓋下空間５０から外部へ放出される。一方、この蓋下空間５０に抜けた圧力は受け枠４の内壁１３の連通孔１８を通じて環状空間部１１に入り、上壁１４の枠開孔１５を通じても外部へ放出される。

地下空間の圧力上昇が急激でかつ強い場合は、前記の排圧弁２９が開くと同時に中蓋５における前記の長ボルト４８を案内としてダンパー構造３４の全体が浮き上がり、下周縁フランジ２３と外周フランジ３５との間の空隙から圧力が蓋下空間５０に抜ける。また、さらに急激で強い圧力上昇時には、前記に加え、中蓋５の全体が長ボルト４９をガイドして浮き上がり、上周縁フランジ２２と受け枠４側の下段フランジ１７との間の空隙から圧力が蓋下空間５０に抜ける。
このように、外蓋６がグレーチングタイプであるにも関わらず中蓋５を備えた二重蓋構造とすることで地下空間からの臭気の漏れ出しを防止する一方で、地下空間の圧力上昇時には、３段階で対応することができる。特に、急激な圧力上昇時に中蓋５もろとも外蓋６が飛散してしまうなどの事態を防止することができる。

一方、外蓋６がグレーチングタイプであって、集水機能に優れることから土砂やごみも流入することを避けられないが、中蓋５の中子蓋２１をダンパー構造３４としていることにより、常時は中子蓋２１として地下空間との遮断機能を発揮し、中子蓋２１に所定量の土砂やごみが堆積すると一気に地下空間に放出するという機能により、前記の蓋下空間５０に土砂やごみが充満して前記の排圧機能が失われてしまうのを防止することができる。
なお、中蓋５に前記ダンプ板３８の作動に支障がない位置に網を張り、落ち葉などごみは地下空間に放出しない構造とすることもできる。

以上、実施例について説明した。この実施例は、外蓋をグレーチングタイプにして集水機能をもたせるとともに、中蓋によって地下空間の地上開口部としての密閉性を維持し、かつ、中蓋５に３段階の排圧構造を持たせ、地下空間の圧力上昇に対処できるものである。また、中蓋５上に堆積する土砂などの処理機能とを持たせ、中蓋５による排圧機能が損なわれないようにしたことを特徴とする。
なお、中蓋５に設ける３段階の排圧構造と受け枠４に環状空間部１１を設ける構成は、外蓋６が密閉タイプの場合に応用して、いわゆる鉄蓋が地下空間の圧力で飛散するのを防止することができる。
さらに、中蓋５を設けることによって、地下空間の温度が外蓋６に伝達されるのが遮断されるので、積雪の多い寒冷地において、外蓋６上の雪が溶かされてできる大きな穴の出現を防止できる。

１ マンホール
２ 開口部構造
３ 立ち上げ管
４ 受け枠
５ 中蓋
６ 外蓋
７ 地上開口部
８ フランジ面
９ 取付けボルト
１０ 取付けフランジ部
１１ 環状空間部
１２ 外壁
１３ 内壁
１４ 上壁
１５ 枠開孔
１６ 上段フランジ
１７ 下段フランジ
１８ 連通孔
１９ 貫通孔
２０ 側壁
２１ 中子蓋
２２ 上周縁フランジ
２３ 下周縁フランジ
２４ 斜壁
２５ 窓孔
２６ 取っ手
２７ 係合脚
２８ 爪
２９ 排圧弁
３０ 突起
３１ 戻しばね
３２ 環状の永久磁石
３３ 鉄ワッシャー
３４ ダンパー構造
３５ 外周フランジ
３６ 筒状側壁
３７ 傾斜底板
３８ ダンプ板
３９ 段部
４０ ダンプ軸
４１ 重錘
４２ 中子蓋用取手
４３ 親蓋
４４ 子蓋
４５ フランジ
４６ 蓋開孔
４７ 滑り止め突起
４８ 長ボルト
４９ 長ボルト
５０ 蓋下空間

Claims (2)

1. 地下空間構造物の地上開口部構造であって、
   外蓋と中蓋を備えた二重蓋構造であり、
   外蓋は、グレーチングタイプであると共に親子蓋とされており、
   中蓋は親子蓋とされ、中子蓋を底面とした逆円錐台形の側壁を備え、中子蓋にダンプ板が設けられていると共に前記の側壁に排圧弁を備えており、
   ダンプ板は、中蓋に堆積する土砂の重量で開いて土砂を地下空間に放出した後に閉じ、常時は閉じている構造であり、
   排圧弁は、地下空間からの圧力で開き、常時は閉じているものである
   ことを特徴とした地下空間構造物の地上開口部構造。
2. 中蓋に対して中子蓋は上方へ移動可能に取付けられており、地下空間からの圧力上昇時に上方へ移動して排圧用の空隙を形成する構造であることを特徴とした請求項１に記載の地下空間構造物の地上開口部構造。

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