JP6170391B2 - 下水取排水装置及び下水熱利用システム - Google Patents

Description

本発明は、下水熱を利用する熱利用システムに関し、特に、下水管路から夾雑物が少ない下水を取水するとともに利用後の下水を下水管路へ戻す下水取排水装置及び当該下水取排水装置を使用する下水熱利用システムに関する。

近年、ヒートポンプを利用した空調が実用化されて広く利用されるようになっており、その熱源として下水熱が注目されている。下水熱は、年間を通じた温度変化が大気の温度変化よりも小さいという特徴を有しており、特に、下水管路系が発達している都市部では極めて有望な熱源といえる。

下水熱を利用するシステムとして、例えば、下水管路から下水を引き出して採熱等をした後、当該下水を下水管路に戻す下水熱利用システムが提案されている。例えば、特許文献１は、マンホールの底に設けられた下水の溜り部と、この溜り部に設置されたポンプと、ポンプにより汲み上げられた下水から熱エネルギーを回収する熱交換器とを備える下水熱回収装置を開示している。この装置では、熱交換器から送出される下水をマンホールよりも下流側、かつマンホールから離れた位置で下水管路に戻している。この構成により、熱交換器において熱エネルギーが回収された後の下水とポンプ周辺の下水とが混合して熱エネルギー回収前の下水の温度が低下し、熱回収効率が低下することを防止している。

一方、本発明に関連する技術としてスクリーン装置が知られている。例えば、特許文献２は、マンホール内に設置される雨水濾過装置を開示している。この雨水濾過装置は、マンホール内に流入した雨水を流出口へ案内する案内板を備える。案内板には開口が設けられており、当該開口を閉塞する状態で雨水を濾過するフィルタ部材が配置されている。フィルタ部材は、ファインエッジワイヤを微小な間隔をおいて全体として半円筒状に配列したスクリーン構造を有している。また、この雨水濾過装置は、洗浄手段として、上流側管路において取水した雨水を、フィルタ部材の内面に向けて噴射する噴射装置を備える。

特開２００２−３１０５３３号公報 特開２００７−２２４４９６号公報

特許文献１が開示する構成は、戻し管の先端を下流側下水管路内に配置しているため、下水取水部であるポンプ周辺において、熱エネルギー回収後の下水が混入することがない。しかしながら、下水管路は、満水状態で下水が流れることも想定される。そのため、下水管路の上面であっても、下水管路内の敷設物は異物滞留の原因となるため配置することが好ましくない。また、現時点では、下水管内への突出物の固着は、光ファイバー等を除いて法律上許されていないという実情もある。したがって、特許文献１のように、下水管内に戻し管を設置することは容易ではない。

本発明はこのような従来技術の課題を鑑みてなされたものであって、熱利用のために下水が引き出されるマンホール内に熱エネルギー回収後の下水を戻す際に、熱エネルギー回収前の下水との混合を抑制することができ、熱回収効率の低下を回避することができる下水取排水装置を提供することを目的とする。また、当該下水取排水装置を利用することにより、既設マンホールや新設マンホールに容易に適用できる低コストな下水熱利用システムを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。すなわち、本発明は、熱利用のために下水が引き出されるマンホールに設置される下水取排水装置であって、樋状体、スクリーン部、バッファ容器及び排出路を備える。樋状体は、上流側下水管と下流側下水管との間で下水を流下させる。スクリーン部は、樋状体に設けられ、樋状体を流下する下水を通過させて、当該樋状体の下方に下水を導出する。バッファ容器は、樋状体の下方側に設けられ、スクリーン部を通じて導出され、さらに、熱交換器において熱交換された下水が導入される。排出路は、バッファ容器に接続されるとともに、スクリーン部の下流側の樋状体に設けられた排出口を有し、バッファ容器に導入された下水を排出口から下流側へ向けて噴出させる。

この下水取排水装置は、熱エネルギーの利用後にマンホール内へ戻される下水が、下水取水部であるスクリーン部の下流側で下流方向に向けて噴出される。そのため、マンホール内へ戻される下水が熱エネルギー回収前の下水と混合することを抑制でき、熱回収効率の低下を回避することができる。また、樋状体に設けたスクリーン部を通じて下水を導出するため、夾雑物が少ない（以下、夾雑物を含まないと記述する。）下水を安定した流量で取水することができ、安定した熱回収を実現することができる。加えて、下水流路に構造物を配置する必要がなく、下水の流れを阻害することもない。

この下水取排水装置において、排出口は、例えば、下水の流下方向と交差する状態で樋状体の底面に沿って設けられたスリット状の開口として構成することができる。この構成により、マンホール内へ戻されるべき下水の流量を確保することができる。

また、排出路は、桶状体の底面に沿う上面と、樋状体の流下方向下流側に向かうにしたがって次第に上面側に接近する傾斜面を有する底面とを備えることが好ましい。これにより、熱エネルギーの利用後にマンホール内へ戻される下水を下流側へ向けて勢いよく流出させることができる。

なお、以上の下水取排水装置は、スクリーン部を通じて樋状体から下水が導出される空間に逆洗水を供給する逆洗水供給管をさらに備えることが好ましい。これにより、スクリーン部の目詰まりを解消することができる。

一方、他の観点では、本発明は、下水熱利用システムを提供することもできる。すなわち、本発明に係る下水熱利用システムは、樋状体、スクリーン部、熱交換部、ポンプ、バッファ容器及び排出路を備える。樋状体は、上流側下水管と下流側下水管との間で下水を流下させる。スクリーン部は、樋状体に設けられ、樋状体を流下する下水を通過させて、当該樋状体の下方に下水を導出する。熱交換部は、スクリーン部を通じて導出された下水と熱交換する。ポンプは、スクリーン部を通じて導出された下水を熱交換部に送出する。バッファ容器は、樋状体の下方側に設けられ、熱交換部において熱交換された下水が導入される。排出路は、バッファ容器に接続されるとともに、スクリーン部の下流側の樋状体に設けられた排出口を有し、バッファ容器に導入された下水を排出口から下流側へ向けて噴出させる。

この下水熱利用システムでは、マンホール内へ戻される下水が熱エネルギー回収前の下水と混合することを抑制でき、熱回収効率の低下を回避することができる。また、この下水熱利用システムは、下水管内の下水の流れを阻害することがないため、既設下水管路に対しても何ら問題を生じることなく適用できる。その結果、下水熱利用システムを低コストで提供することが可能になる。

この下水熱利用システムにおいて、熱交換部は、ポンプにより送出された下水を貯留するピットを備える構成を採用することができる。そして、この構成では、ピットからバッファ容器へ熱交換部において熱交換された下水を送出する下水戻しポンプを備えることができる。これにより、熱交換部を任意の位置に配置することができる。

また、この下水熱利用システムは、スクリーン部を通じて樋状体から下水が導出される空間に逆洗水を供給する逆洗水供給管をさらに備え、下水戻しポンプが当該逆洗水供給管にピット内の下水を逆洗水として供給する構成を採用することができる。これにより、比較的簡単な構成でスクリーン部の目詰まりを解消することができる。

本発明によれば、熱回収効率の低下を回避することができ、夾雑物を含まない下水を安定した流量で取水することが可能な下水取排水装置を実現することができる。また、当該下水取排水装置を使用することで、既設マンホールや新設マンホールに容易に適用できる低コストな下水熱利用システムを提供することができる。

本発明の一実施形態における下水熱利用システムの全体構成を模式的に示す概略構成図 本発明の一実施形態における下水取排水装置を示す概略図 本発明の一実施形態における下水取排水装置を示す平面図 本発明の一実施形態における下水取排水装置を示す横断面図 本発明の一実施形態における下水取排水装置を示す縦断面図 本発明の一実施形態における下水取排水装置を示す横断面図 本発明の一実施形態における下水取排水装置の配管構成を示す概略図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。以下では、下水管路に設けられたマンホールにおいて下水を取水して熱源として利用する下水熱利用システムとして本発明を具体化する。なお、以下では、下水管により構成された下水管路を例示している。

図１は、本実施形態における下水熱利用システム１００の全体構成を模式的に示す概略構成図である。図１に示すように、下水熱利用システム１００は、下水取排水装置１０、下水取水管２０、熱交換部３０及び下水戻し管４０を備える。下水熱利用システム１００は、下水管路１に設けられたマンホール１ａにおいて下水取排水装置１０により下水を引き出して熱源として利用する。なお、図１は、下水流に対して垂直な断面を示しており、図中に示す下水管１ｂは、マンホール１ａに露出する奥側の下水管の開放端である。また、この例では、下水は奥の下水管１ｂからマンホール１ａに向かって（すなわち、紙面の奥から手前に向かって）流れている。

後述するように、下水取排水装置１０によって引き出された下水は、樋状体１１の下方において、マンホール１ａの底部１ｃにより構成される溜り部２に貯留される。溜り部２には、下水取水管２０の一端に接続されたポンプ２１が配置されている。ポンプ２１を駆動することで、溜り部２に貯留された下水は下水取水管２０の他端に接続された熱交換部３０へ導入される。熱交換部３０は熱交換器を備えており、導入された下水は熱交換部３０において熱媒として使用される。

例えば、熱交換部３０として、熱媒を蓄積するピット内に熱交換器が収容された構成を採用することができる。ピットは開放型、閉鎖型のいずれでもよい。この場合、下水管路１から引き出された下水はピット内に導入される。なお、図１の例では、熱交換部３０は地上に設置されているが、熱交換部３０の設置位置は特に限定されない。また、熱交換部３０の熱交換器は下水を熱媒として利用する構成であればよい。当該熱交換器には、公知の任意の方式を採用することができる。

熱交換部３０を通過した下水は、一端が熱交換部３０に接続された下水戻し管４０を通じてマンホール１ａ内に戻される。下水戻し管４０の他端は下水取排水装置１０に接続されており、熱交換部３０を通過した下水は下水取排水装置１０を通じて下水管路１の流路に戻される。なお、特に限定されないが、この例では、下水取水管２０及び下水戻し管４０はマンホール１ａの入口である点検口１ｅを通じて地上に引き出されている。

続いて、下水取排水装置１０の構成について説明する。図２は、下水取排水装置１０の概略構成を示す透過斜視図である。図３は、下水取排水装置１０の概略構成を示す平面図である。図４は、図３に示すＡ−Ａ線に沿う断面図（横断面図）である。図５は、図３に示すＢ−Ｂ線に沿う下水取排水装置１０の断面図（縦断面図）である。特に限定されないが、本実施形態では、マンホール１ａは、広く知られている組立式マンホール（日本下水道協会規格 Ａ−１１）である。図２〜図５では、砕石基礎６１上に設置された底版６２に配置された管取付壁６３の部分のみを図示し、当該管取付壁６３上に設置される、直壁及び斜壁の図示を省略している。また、図２では、砕石基礎６１、底版６２及び樋状体１１の手前側に存在する構造物の図示も省略している。さらに、図４では、便宜上、管取付壁６３の断面は、Ａ−Ａ線部ではなく最大径部（図３のＣ−Ｃ線部）を図示している。

図２〜図５に示すように、マンホール１ａの管取付壁６３は、平面視において円形状の断面形状を有し、その側壁に、上流側下水管１ｂ及び下流側下水管１ｄが接続されている。この例では、上流側下水管１ｂ及び下流側下水管１ｄは、管取付壁６３の対向する壁面に設けられている。上流側下水管１ｂ及び下流側下水管１ｄは管取付壁６３に設けられた貫通孔に挿入され、各下水管１ｂ、１ｄと管取付壁６３との間にはジョイントが介在されている。

図２及び図３に示すように、上流側下水管１ｂと下流側下水管１ｄとの間に、下水取排水装置１０が配置される。下水取排水装置１０は、樋状体１１、スクリーン部１２、バッファ容器１３及び排出路１４を備える。

樋状体１１は、上流側下水管１ｂと下流側下水管１ｄとの間で下水を流下させる下水流路を構成する。この例では、図４に示すように、樋状体１１は断面Ｕ字状である。樋状体１１の上流側下水管１ｂ側の端部は、上流側下水管１ｂの略下半分の内面と整合する内面を有している。同様に、樋状体１１の下流側下水管１ｄ側の端部は、下流側下水管１ｄの略下半分の内面と整合する内面を有している。本実施形態では、図２及び図３に示すように、マンホール１ａの底部１ｃの上流側下水管１ｂ及び下流側下水管１ｄ側の端部には、底部１ｃ上面の低位部６７から上方に突出する段差部６６が設けられており、当該段差部６６上に樋状体１１が設置されている。樋状体１１は、例えば、ステンレス等の金属や樹脂により構成することができる。なお、底部１ｃは、底版６２上に打設されたコンクリート６５の上面として構成されている。

スクリーン部１２は、樋状体１１の底部の一部を構成する。スクリーン部１２は、貫通孔やスリット等からなる開口を有し、樋状体１１を流下する下水を樋状体１１の下方に通過させる。この通過の過程で、下水から夾雑物（異物）は分離されて樋状体１１の下水流路内に残留し、夾雑物を含まない下水が樋状体１１の下方に導出される。図２〜図５に示すように、スクリーン部１２は、樋状体１１の最下部から所定の高さまでの範囲にわたって樋状体１１の周方向に沿って設けられている。スクリーン部１２の面積が、下水取排水装置１０における下水の最大導出量を規定することになる。特に限定されないが、本実施形態では、下水流下方向において異なる２カ所にスクリーン部１２を配置している。スクリーン部１２は、例えば、金属メッシュ板やパンチングメタル等により構成することができる。

上述のように、スクリーン部１２を通じて樋状体１１の下方に導出された下水は、マンホール１ａの底部１ｃにより構成される溜り部２に貯留される。当該溜り部２に貯留された下水は、ポンプ２１により熱交換部３０へ導入される。図３に示すように、本実施形態では、複数台のポンプ２１を配置している。このように複数台のポンプを使用することで、溜り部２から熱交換部３０への下水の輸送量を台数制御により効率的に調整することができる。また、複数台のポンプ２１を配置する構成では、各ポンプ２１の容量を小さくすることができる。そのため、各ポンプ２１として低水位ポンプを採用することが可能になり、溜り部２に貯留された下水を有効に使用することができる。

なお、ポンプ２１の上方は、樋状体１１の上端からマンホール１ａの側壁にわたって防水壁１６で囲まれており、下水管路１を流れる下水量が増大し、下水が樋状体１１の上端を越流した場合でも、スクリーン部１２以外から溜り部２へ下水が流入しない構造になっている。例えば、防水壁１６はステンレス等の金属や樹脂により構成することができる。また、以下で詳述するように、ポンプ２１と樋状体１１との間には、マンホール１ａの低位部６７から防水壁１６にわたって仕切板１７が、平面視において樋状体１１と平行に配置されている。

熱交換部３０を通過した下水は、一端が熱交換部３０に接続された下水戻し管４０を通じてマンホール１ａ内に戻される。この下水戻し管４０の他端にバッファ容器１３が接続されている。本実施形態では、下水戻し管４０は、樋状体１１を挟んでポンプ２１の反対側に配置されている。図４に示すように、上述の防水壁１６は、下水戻し管４０が配置された側でも、樋状体１１の上端からマンホール１ａの側壁にわたって設けられており、下水管路１を流れる下水量が増大し、下水が樋状体１１の上端を越流した場合でも、スクリーン部１２以外から溜り部２へ下水が流入しない構造になっている。また、以下で詳述するように、下水戻し管４０と樋状体１１との間には、マンホール１ａの低位部６７から防水壁１６にわたって仕切板１８が、平面視において樋状体１１と平行に配置されている。

本実施形態では、熱交換部３０は地上に設置されているため、水頭差により熱交換部３０からバッファ容器１３へ下水を流入させることが可能である。なお、下水戻し管４０の熱交換部３０側の端部に下水戻し用のポンプを配置し、当該ポンプにより熱交換部３０からバッファ容器１３へ下水を圧送してもよい。

バッファ容器１３は、樋状体１１の下方側に設けられている。この例では、バッファ容器１３は、スクリーン部１２の下流側の樋状体１１の底面に沿って一定の深さで設けられている。特に限定されないが、本実施形態では、バッファ容器１３の樋状体１１の周方向に沿う長さは、スクリーン部１２の樋状体１１の周方向に沿う長さと同一になっている。

バッファ容器１３には、排出路１４が接続されている。図４に示すように、本実施形態では、排出路１４の樋状体１１の周方向に沿う長さは、バッファ容器１３の樋状体１１の周方向に沿う長さと同一になっており、バッファ容器１３の下水流下方向の下流側側面の周方向の全体にわたって連通されている。また、図４及び図５に示すように、排出路１４の流下断面積（下水が流れる方向に垂直な断面積）は、樋状体１１の周方向に沿うバッファ容器１３の断面積よりも小さくなっており、バッファ容器１３から排出路１４に流入する下水の流速が大きくなるように構成されている。

図２、図３及び図５に示すように、排出路１４は、スクリーン部１２の下流側の樋状体１１に設けられた排出口１５を有する。排出口１５の形状は特に限定されないが、ここでは、下水の流下方向と交差する状態で樋状体１１の底面に沿って設けられたスリット状の開口により排水口１５を構成している。排出路１４への流入により流速が増大した下水は、排出口１５から下流側（図５に矢印で示す方向）へ向けて噴出されることになる。

図５に示すように、本実施形態では、排出路１４は、桶状体１１の底面に沿う上面４１と、樋状体１１の下水流下方向下流側に向かうにしたがって次第に上面側に接近する傾斜面を有する底面４２とを備えている。そのため、下水を下流側へ向けて勢いよく噴出させることができる。なお、排出路１４の長さが短い場合、下水を下流側へ向けて噴出させる勢いが弱くなってしまうため、排出路１４の長さはできるだけ長くすることが好ましい。排出路１４の長さを長くすることで配管抵抗が増大することになる。当該配管抵抗は、熱交換部３０とバッファ容器１３との水頭差により排出口１５まで流入する下水の流量を確保可能な範囲内とすることが好ましい。しかしながら、水頭差による流入が困難である場合は、上述のように、下水戻し管４０の熱交換部３０側の端部に下水戻し用のポンプを配置し、当該ポンプにより、熱交換部３０からバッファ容器１３へ下水を圧送してもよい。

なお、以上の構成において、排出路１４の長さが一定であることは必須ではない。例えば、樋状体１１の最深部で排出路１４の長さが最も長く、高さが上昇するにつれて排出路１４の長さが次第に短くなるようにしてもよい。また、底面４２は、樋状体１１の下水流下方向下流側に向かって次第に上昇する角度を調整可能に構成してもよい。

以上のような構成によれば、従来技術のように下流側の下水管内に戻し管等を配置する必要がなく、下水管路１内に下水流を阻害する構造物を配置する必要がない。また、排出口１５から下水流路に戻される下水は、下水の流下方向の下流側へ向かう運動エネルギーが付与されているため、上流側（すなわち、スクリーン部１２側）に進行し難い。そのため、熱エネルギー回収前の高温の下水との混合を抑制でき、熱回収効率の低下を回避することができる。

ところで、本実施形態のように、樋状体１１の底部に設けたスクリーン部１２から下水を導出する構成では、スクリーン部１２において下水中の夾雑物が分離される。分離された夾雑物は樋状体１１を流れる下水流の作用により樋状体１１の下流側へ流されるものもあるが、構造上、スクリーン部１２に夾雑物が係止しやすく、スクリーン部１２の目詰まりが発生しやすい。そのため、下水取排水装置１０は、図３及び図４に示すように、スクリーン部１２を通じて樋状体１１から下水が導出される空間である溜り部２に逆洗水を供給する逆洗水供給管５０を備えている。後述のように、逆洗水供給管５０には、ポンプ２１により既に汲み上げられた下水が逆洗水として供給される配管構成になっており、定期的あるいは必要に応じて逆洗水供給管５０に逆洗水（下水）が供給される。図６は、図３に示すＣ−Ｃ線に沿う断面図（横断面図）である。なお、図６では、ポンプ２１の内部構造の図示を省略している。

本実施形態では、図３に示すように、逆洗水供給管５０は、下水戻し管４０と並行して配置されている。ここでは、２本の逆洗水供給管５０が、各スクリーン部１２に対応して配置されている。すなわち、各スクリーン部１２の下水流下方向と垂直な方向で隣り合う状態で逆洗水供給管５０が配置されている。

図６に示すように、逆洗水供給管５０の先端（溜り部２側の端部）は、マンホール１ａの底部１ｃ近傍で樋状体１１側に向けて屈曲し、その先端が仕切板１８を貫通して樋状体１１の下方の空間（溜り部２）に露出している。また、逆洗水供給管５０の先端には、逆洗水供給管５０の先端の開口を閉塞可能な蓋体５１が設けられている。蓋体５１はその上端部が樋状部１１と平行な回転軸により軸支されている。逆洗水供給管５０から逆洗水が供給されていない状態では、蓋体５１は自重により逆洗水供給管５０の先端の開口を閉塞する。

一方、蓋体５１と対向する仕切板１７には開口が設けられ、当該開口を閉塞可能な蓋体５２が設けられている。蓋体５２は下端部が樋状部１１と平行な回転軸により軸支されている。そのため、蓋体５２は自重により仕切板１７の開口を開放する状態になる。

蓋体５１と蓋体５２はリンク部材５３により連結されている。リンク部材５３は、逆洗水供給管５０からの逆洗水の供給に伴って、逆洗水供給管５０の先端の開口を開放する位置に蓋体５１が移動したときに、蓋体５２を仕切板１７の開口を閉塞する位置に移動させる機能を有している。

このような構成によれば、洗水供給管５０から逆洗水が供給されていない状態では、ポンプ２１が配置された空間と溜り部２とが仕切板１７の開口を通じて連通している。すなわち、ポンプ２１はスクリーン部１２を通過して溜り部２に落下した下水を汲み上げることができる。一方、洗水供給管５０から逆洗水が供給される状態では、仕切板１７の開口が蓋体５２により閉塞される。したがって、洗水供給管５０から供給された逆洗水は、ポンプ２１が配置された空間に流入することなく溜り部２に貯留される。つまり、ポンプ２１による溜り部２の下水の汲み上げが停止される。その結果、溜り部２には、逆洗水供給管５０より供給された逆洗水が貯留され、溜り部２の水位が急激に上昇する。

この水位上昇がスクリーン部１２に到達すると、スクリーン部１２に係止された夾雑物は樋状体１１の内方へ持ち上げられる。樋状体１１内は下水が流下しているため、持ち上げられた夾雑物は下流側へ流されることになる。これにより、夾雑物に起因するスクリーン部１２の目詰まりを解消することができる。したがって、この下水取排水装置１０は、夾雑物を含まない下水を安定した流量で引き出すことが可能であり、安定した熱回収を実現することができる。また、逆洗水供給管５０による逆洗水の供給を停止すると、ポンプ２１が配置された空間と溜り部２とが仕切板１７の開口を通じて連通するため、逆洗水はマンホール１ａ外に排出される。なお、排出口１５では、下水が噴出されているため、そもそも夾雑物が係止し難い構成になっている。

図７は、逆洗水供給管５０に下水を供給する配管構成例を示す図である。図７（ａ）に示す例では、各ポンプ２１が熱交換部３０のピット３１へ下水を輸送する熱利用系配管７０と、ピット３１の上流側で熱利用系配管７０から分岐する逆洗系配管８０とを備える構成を例示している。

この構成例では、各ポンプ２１に接続された下水取水管２０は１本の配管に集合される。それぞれの下水取水管２０には逆止弁２２が介在されている。熱利用系配管７０には、上流側から、流量計７１、流量調整弁７２、電動弁７３が順に配置され、電動弁７３の下流側にピット３１が配置されている。そして、ピット３１から排出される下水は、下水戻し管４０を通じて下水取排水装置１０へ輸送される。なお、上述のように、下水戻し管４０の熱交換器３０側の端部に下水戻しポンプを配置することもできる。

一方、逆洗系配管８０には、上流側から流量計８１、流量調整弁８２、電動弁８３が順に配置され、電動弁８３の下流側で２本の逆洗水供給管５０に分岐している。各逆洗水供給管５０には、電動弁８４がそれぞれ配置されており、電動弁８３と電動弁８４との間に、メンテナンス時等に逆洗系配管８０内の逆洗水を排出するための排水弁８５と、逆洗系配管８０内に進入した空気を排出するためのエア抜き弁８６が配置されている。

図７（ａ）に示す配管構成では、電動弁８３及び電動弁８４を開状態（排水弁８５、エア抜き弁８６は当然閉状態）とすることで逆洗水供給管５０に逆洗水（下水）を供給することができる。この場合、電動弁７３は必要に応じて閉状態にされる。

また、下水戻し管４０の熱交換器３０側の端部に下水戻しポンプを配置する場合は、他の配管構成を採用することもできる。図７（ｂ）に示す例では、各ポンプ２１が熱交換部３０のピット３１へ下水を輸送する熱利用系配管７０と、ピット３１の下流側で熱利用系配管７０から分岐する逆洗系配管９０とを備える構成を例示している。

この構成例では、図７（ａ）に示す構成例と同様に、各ポンプ２１に接続された下水取水管２０は逆止弁２２を経て１本の配管に集合される。熱利用系配管７０には、上流側から、流量計７１、流量調整弁７２、電動弁７３が順に配置され、電動弁７３の下流側にピット３１が配置されている。そして、ピット３１の下流側（あるいは、ピット３１内）に下水戻しポンプ３２が配置され、下水戻しポンプ３２の下流側に電動式の三方弁７４が接続されている。三方弁７４には、下水戻し管４０と逆洗系配管９０とが接続されている。

逆洗系配管９０は、２本の逆洗水供給管５０に分岐しており、各逆洗水供給管５０には、電動弁８４がそれぞれ配置されている。三方弁７４と電動弁８４との間には、上述の排水弁８５とエア抜き弁８６が配置されている。

図７（ｂ）に示す配管構成では、三方弁７４において、下水戻しポンプ３２と逆洗系配管９０とを連通することで逆洗水供給管５０に逆洗水を供給することができる。

なお、本実施形態の構成では、上述のように、逆洗水供給管５０に逆洗水を供給する際に、ポンプ２１が配置された空間と溜り部２とが蓋体５２及び仕切板１７により分離される。すなわち、逆洗処理の間、熱利用系配管７０へ下水を供給することができない。そのため、熱交換部３０における熱交換の安定化の観点では、逆洗水供給管５０への逆洗水供給時間を短時間とすることが好ましい。あるいは、ピット３１は、逆洗水供給管５０への逆洗水の供給中の熱交換部３０への下水供給量低下を補うためのバッファ機構を有することが好ましい。

以上の構造を有する下水取排水装置１０は、新設マンホールの場合は、砕石基礎６１、底版６２及び管取付壁６３が設置された状態において、マンホールの底部１ｃを構成するコンクリート６５が、その上面に、低位部６７及び段差部６６を有する状態に打設される。そして、所定位置にポンプ２１や各種配管等が設置される。その後、段差部６６上に樋状体１１が設置され、防水壁１６が設置される。

一方、既設マンホールに対して下水取排水装置１０を設ける場合には、既設マンホール底部のインバートが除去された後、マンホール底１ｃを構成するコンクリート６５が、その上面に、低位部６７及び段差部６６を有する状態に打設される。以降の設置手順は、新設マンホールの場合と同様である。なお、既設マンホールに適用する場合、樋状体１１、やモータ２１の全てをマンホール１ａの入口である点検口１ｅ（図１参照）から搬入する必要がある。そのため、この場合は、樋状体１１は、例えば、スクリーン部１２を備える部分、バッファ容器１３及び排出路１４を備える部分、これらを接続する部分等の点検口１ｅから搬入可能なサイズの複数の部材により構成し、マンホール１ａに搬入後、マンホール１ａの内部で樋状体１１を組み立てればよい。このとき、部材の接合部には、適宜、漏水を防止するためのシール処理がなされる。なお、ポンプ２１、防水壁１６、仕切板１７、１８も、ステップ６８（図４参照）を使用した搬入のために、部材重量の軽減やサイズ縮小等を目的として、必要に応じて複数の部材により構成し、マンホール１ａの内部で組み立ててもよい。

以上説明したように、上述の下水取排水装置１０は、従来技術のように下流側の下水管内に戻し管等を配置する必要がなく、下水管路１内に下水流を阻害する構造物を配置する必要がない。また、熱利用のために下水が引き出されるマンホール１ａ内に熱エネルギー回収後の下水を戻す際に、熱エネルギー回収前の下水と混合することを抑制でき、熱回収効率の低下を回避することができる。さらに、夾雑物を含まない下水を安定した流量で引き出すことを可能とし、安定した熱回収を実現することができる。

また、このような下水取排水装置１０を適用して下水熱利用システム１００を構成することで、既設下水管路に対して何ら問題を生じることなく適用できる結果、下水熱利用システムを低コストで提供することが可能になる。

なお、上述した実施形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、既に記載したもの以外でも、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、樋状体におけるスクリーン部の配置、バッファ容器の配置、排出口の形状等の各種構成は、上述の構成に限られず、本発明の効果を奏する範囲において任意の構成を採用することができる。また、各種配管２０、４０、５０、７０、８０、９０等の接続構成も、本発明の効果を奏する範囲において任意の構成を採用することができる。

また、上記実施形態では、上流側下水管と下流側下水管とが対向する事例を例示したが、上流側下水管と下流側下水管とが対向しない場合、すなわち、樋状体が曲がっている場合でも、本発明を適用可能である。

本発明によれば、回収効率の低下を回避することができるとともに、マンホールに容易に設置が可能であり、下水取排水装置及び下水熱利用システムとして有用である。

１ 下水管路
１ａ マンホール
１ｂ 上流側下水管
１ｄ 下流側下水管
２ 溜り部
１０ 下水取排水装置
１１ 樋状体
１２ スクリーン部
１３ バッファ容器
１４ 排出管
１５ 排出口
２０ 下水取水管
２１ ポンプ
３０ 熱交換部
３１ ピット
３２ 下水戻しポンプ
４０ 下水戻し管
４１ 排出路上面
４２ 排出路底面
５０ 逆洗水供給管
１００ 下水熱利用システム

Claims (7)

1. 熱利用のために下水が引き出されるマンホールに設置される下水取排水装置であって、
   上流側下水管と下流側下水管との間で下水を流下させる樋状体と、
   前記樋状体に設けられ、前記樋状体を流下する下水を通過させて、当該樋状体の下方に下水を導出するスクリーン部と、
   前記樋状体の下方側に設けられ、前記スクリーン部を通じて導出され、さらに、熱交換器において熱交換された下水が導入されるバッファ容器と、
   前記バッファ容器に接続されるとともに、前記スクリーン部の下流側の前記樋状体に設けられた排出口を有し、前記バッファ容器に導入された下水を前記排出口から下流側へ向けて噴出させる排出路と、
   を備える、下水取排水装置。
2. 前記排出口は、下水の流下方向と交差する状態で前記樋状体の底面に沿って設けられたスリット状の開口である、請求項１に記載の下水取排水装置。
3. 前記排出路は、桶状体の底面に沿う上面と、樋状体の流下方向下流側に向かうにしたがって次第に前記上面側に接近する傾斜面を有する底面とを備える、請求項１又は請求項２に記載の下水取排水装置。
4. 逆洗水を、前記スクリーン部を通じて樋状体から下水が導出される空間に供給する逆洗水供給管をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の下水取排水装置。
5. 上流側下水管と下流側下水管との間で下水を流下させる樋状体と、
   前記樋状体に設けられ、前記樋状体を流下する下水を通過させて、当該樋状体の下方に下水を導出するスクリーン部と、
   前記スクリーン部を通じて導出された下水と熱交換する熱交換部と、
   前記スクリーン部を通じて導出された下水を前記熱交換部に送出するポンプと、
   前記樋状体の下方側に設けられ、前記熱交換部において熱交換された下水が導入されるバッファ容器と、
   前記バッファ容器に接続されるとともに、前記スクリーン部の下流側の前記樋状体に設けられた排出口を有し、前記バッファ容器に導入された下水を前記排出口から下流側へ向けて噴出させる排出路と、
   を備える、下水熱利用システム。
6. 前記熱交換部は、前記ポンプにより送出された下水を貯留するピットを備え、
   前記ピットから前記バッファ容器へ前記熱交換部において熱交換された下水を送出する下水戻しポンプをさらに備える、請求項５に記載の下水熱利用システム。
7. 逆洗水を、前記スクリーン部を通じて樋状体から下水が導出される空間に供給する逆洗水供給管をさらに備え、前記下水戻しポンプが、前記逆洗水供給管に、前記逆洗水として前記ピット内の下水を供給する、請求項６に記載の下水熱利用システム。

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