JP3527314B2 - 真空式下水道の水管橋 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空式下水道の水管橋
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、汚水の収集には自然流下式下水道
が使用されていたが、地域によってはコスト等の観点か
ら、最近、下水管内を真空（減圧状態）とする真空式下
水道が注目されるようになってきている。

【０００３】ところで、前記真空式下水道では、汚水発
生源から真空発生源までの間に河川等の障害物Ａがある
場合、例えば、図３に示すように、サイホン原理を利用
して汚水の流動を可能としている。すなわち、図３は、
障害物Ａの上流側真空下水管２１と下流側真空下水管２
２とをサイホン管２３及び通気管２４で接続したものを
示しており、上流側真空下水管２１には外気に連通する
開放弁２５を有する空気管２６が接続され、通気管２４
には開閉弁２７が設けられている（特開平４─２５８４
２４号公報参照）。

【０００４】この真空式下水道では、サイホン管２３の
立上げ時、開閉弁２７を閉塞してサイホン管２３内を汚
水で満たした後、開閉弁２７を開放する。これにより、
下流側真空下水管２２の真空圧が通気管２４を介して上
流側真空下水管２１に伝えられ、サイホン管２３での損
失水頭をほぼなくすことができる。そして、上流側真空
下水管２１から汚水が流れてくれば、サイホン原理によ
りサイホン管２３を介して下流側真空下水管２２に流下
させる。また、サイホン管２３内に汚物が堆積すれば、
開閉弁２７を閉塞し、開放弁２５を開放することによ
り、空気管２６を介してサイホン管２３内に外気を取り
入れ、汚水を乱流状態として運動エネルギーを増大させ
ることにより、汚物を流下させる。

【０００５】しかしながら、前記サイホン管２３は地中
に配設するようにしているため、工事が面倒でコストが
かかるという問題がある。このため、例えば、河川等の
障害物Ａの上方空間に水管橋を配設するようにした図４
あるいは図５に示すものが開発されている。

【０００６】すなわち、図４は、上流側真空下水管２１
と下流側真空下水管２２とを流入タンク２８及び流出タ
ンク２９を介してサイホン管２３で接続し、両タンク２
８，２９の上方空間を通気管２４で連通するようにした
ものを示しており、サイホン管２３と通気管２４とは気
体抜き弁３０を有する接続管３１で連通されている（特
開平５─２０２５５６号公報参照）。また、図５は、上
流側真空下水管２１と下流側真空下水管２２とをサイホ
ン管２３及び通気管２４で連通するようにしたものを示
しており、サイホン管２３の途中には空気溜め部３１が
形成され、そこには真空ポンプ３２及びレベル計３３が
設けられている（特開平６─２２９００１号公報参
照）。

【０００７】そして、いずれの真空式下水道でも、前記
同様、上流側真空下水管２１から流れてきた汚水をサイ
ホン原理に従ってサイホン管２３を介して下流側真空下
水管２２に流下させ、通気管２４により下流側真空下水
管２２の真空圧を上流側真空下水管２１に伝えることが
できる。

【０００８】また、汚水が気泡を含有したままの状態で
流動したり、長期に亘る使用により、汚物が堆積し、そ
こからガスが発生したりすることにより、サイホン管２
３に気体が滞留すれば、場合によってはサイホン破壊を
もたらす恐れがあるので、図４に示すものでは、滞留し
た気体は前記気体抜き弁３０を開放することにより排出
し、堆積した汚物はバキュームカー等により排出するよ
うにしている。一方、図５に示すものでは、発生した気
体は空気溜め部３１に集まるので、レベル計３３で水位
を検出することにより、その水位がある位置まで下がれ
ば、真空ポンプ３２を駆動して自動的に排出するように
している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
４に示すものでは、タンク２８，２９内は真空に維持さ
れているため、その底に汚物が堆積した場合、バキュー
ムカー等で排出するのは容易ではない。また、気体抜き
弁３０によりサイホン管２３内の気体を除去しようとし
ているが、気体抜き弁３０を開放しても気体の除去は不
可能である。すなわち、気体抜き弁３０を挟んでサイホ
ン管２３側と通気管２４側とでは作用する圧力が異な
り、サイホン管２３側の方がほぼ垂直部分の汚水重量分
だけ小さいため、気体を除去するどころか逆に、サイホ
ン管２３内の汚水がタンク２８，２９側に流下すること
になる。

【００１０】前記図５に示すものでは、真空ポンプ３２
の駆動用に電力を供給するための設備が必要であること
は勿論、サイホン管２３を空気溜め部３１を有する特殊
形状とするだけでなく、レベル計３３を設ける必要もあ
り、コストアップを招来する。また、汚物は堆積しにく
いものの、堆積した場合に容易に除去することができな
い。

【００１１】そこで、本発明は前記問題点に鑑み、サイ
ホン管内の気体やタンク内の汚物を効果的に除去すると
共に、サイホン破壊を迅速に回復させることのできる真
空式下水道の水管橋を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、障害物を挟んで配設される上流側真空
下水管と下流側真空下水管とを、流入タンク及び流出タ
ンクを介して連通し、前記障害物の上方をまたぐように
配設されたサイホン管と、前記下流側真空下水管の真空
圧を上流側真空下水管に伝達し、真空開閉弁を有する通
気管とを備えた真空式下水道の水管橋において、前記サ
イホン管と下流側真空下水管とを吸気開閉弁を有する吸
気管で連通すると共に、前記通気管と下流側真空下水管
の接続部と、前記吸気管と下流側真空下水管の接続部と
の間に、下流側流路開閉弁を設けたものである。

【００１３】前記上流側真空下水管に外気と連通すると
共に、空気導入用開閉弁を備えた空気管を接続する一
方、両配管の接続部の上流側に上流側流路開閉弁を設け
るようにするのが好ましい。

【００１４】前記両タンクのうち、少なくとも流入タン
クの底形状は、下方に向かって徐々に断面積が小さくな
るすり鉢状とし、前記タンクのすり鉢状部に下流側に連
通する配管の開口端部を位置決めするのがより好まし
い。

【００１５】

【作用】前記構成の発明では、吸気開閉弁を閉塞した状
態で、下流側流路開閉弁及び真空開閉弁を開放すること
により、サイホン原理に従って汚水を流下させる。下流
側真空下水管の真空圧は通気管を介して上流側真空下水
管にも伝わる。サイホン管内に気体が滞留した場合、下
流側流路開閉弁及び真空開閉弁を閉塞し、吸気開閉弁を
開放する。サイホン管は吸気管を介して直接下流側真空
下水管に接続し、サイホン管内の気体は下流側真空下水
管側へと除去される。

【００１６】空気管を備えた構成の発明では、汚物が堆
積すれば、空気導入用開閉弁を開放すると共に上流側流
路開閉弁を閉塞することにより、減圧状態にある流入タ
ンク内に外気を導入し、空気圧により汚水水面を押し下
げる。これにより、タンクの底に堆積した汚物を、高速
流動する汚水によってサイホン管を介して下流側に排出
する。

【００１７】タンクの底形状をすり鉢状とした構成の発
明では、タンク内を流動する汚水は、断面積の狭くなっ
た部分で速度が上がり、汚物を下流側に排出する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。

【００１９】図１は、第１実施例に係る真空式下水道の
水管橋で、障害物である河川Ａを挟んで上流側真空下水
管１と下流側真空下水管２とがそれぞれ地中に埋設さ
れ、両者は河川Ａの上方に架け渡された略コ字形のサイ
ホン管３で連通されている。上流側真空下水管１の一端
部は汚水発生源（図示せず）に接続され、他端部には流
入タンク４が一体となっている。流入タンク４の内部下
方には下方に屈曲するサイホン管３の一端部が配置さ
れ、このサイホン管３の他端部には流出タンク５が一体
化され、その内部下方には下方に屈曲する下流側真空下
水管２の一端部が配置されている。下流側真空下水管２
の一端部には下流側流路開閉弁６が設けられ、他端部に
は真空源（図示せず）が接続されている。

【００２０】前記流入タンク４の上部と下流側真空下水
管２の流出タンク５と下流側流路開閉弁６の間とは、河
川Ａの上方に架け渡され、途中に真空開閉弁８を備えた
通気管７で連通されている。

【００２１】前記サイホン管３の上流側屈曲部分近傍の
水平部分と、下流側真空下水管２の下流側流路開閉弁６
の下流側とは、前記通気管７と同様、河川Ａの上方に架
け渡され、その途中に吸気開閉弁１０を備えた吸気管９
で連通されている。

【００２２】前記構成からなる真空式下水道の水管橋で
は、下流側流路開閉弁６及び真空開閉弁８を開放し、吸
気開閉弁１０を閉塞することにより、従来の水管橋と同
様に、サイホン原理によって損失水頭を起こすことなく
汚水を流下させることが可能である。すなわち、上流側
真空下水管１を気液二相流の状態で流れてきた汚水は、
流入タンク４で一旦、気体と液体とに分離され、気体は
通気管７を、液体はサイホン管３及び流出タンク５をそ
れぞれ流動し、両者は下流側真空下水管２で合流して真
空源に向かって流下する。この場合、下流側真空下水管
２の真空圧が前記通気管７を介して上流側真空下水管１
に伝えられるので、損失水頭は起こらない。

【００２３】前記水管橋では、流入タンク４によって気
液の分離が行われるので、原則的にはサイホン管３への
気体の侵入はない。しかし、汚水中の気泡が分離される
ことなくサイホン管３に流入したり、長期に亘る使用に
より、両タンク４，５（特に、流入タンク４）の底に堆
積した汚物からガスが発生してサイホン管３に流入した
りすれば、サイホン管３内で気体が滞留し、場合によっ
てはサイホン破壊に至ることがある。

【００２４】そこで、サイホン破壊に至る前に、下流側
流路開閉弁６及び真空開閉弁８を閉塞し、吸気開閉弁１
０を開放することにより、吸気管９のみを真空引き状態
としてサイホン管３内の気体を下流側真空下水管２側に
排出する。この場合、長時間、前記排出作業を行えば、
サイホン管３内の汚水が吸気管９内に流入するため、サ
イホン管３からの気体の排出は一定時間に制限したり、
吸気管９の途中に透明管等の流体検出手段を設けたりす
るのが好ましい。そして、サイホン管３内の気体除去が
終了すれば、吸気開閉弁１０を閉塞すると共に、下流側
流路開閉弁６及び真空開閉弁８を開放して通常状態に復
帰させる。

【００２５】このように、前記第１実施例によれば、吸
気開閉弁１０を有する吸気管９を設けるだけの簡単な構
成で、何等特別な設備を設けることなく、安価にサイホ
ン管３内の気体を排出することのできる水管橋を提供す
ることができる。

【００２６】図２は第２実施例に係る真空式下水管の水
管橋を示している。この第２実施例は、空気管１１を設
けた点と、両タンク４，５の底形状及びサイホン管３の
端部形状を変更した点と、上流側真空下水管１の空気管
１１との接続部上流側近傍に上流側流路開閉弁１３を設
けた点とが前記第１実施例と異なる。

【００２７】すなわち、前記空気管１１は、上流側真空
下水管１の流入タンク４近傍に、空気導入用開閉弁１２
を介して外気と連通するように接続されている。

【００２８】前記両タンク４，５の底形状は、下方に向
かって徐々に断面積が小さくなるすり鉢状（逆円錐台
状）となっており、サイホン管３の上流側端部形状はラ
ッパ状に若干口径が広げられている。これにより、両タ
ンク４，５内を汚水が流動する場合、底側で流速を上昇
させることが可能となっている。

【００２９】前記構成からなる第２実施例に係る水管橋
は、通常状態では、下流側流路開閉弁６、真空開閉弁８
及び上流側流路開閉弁１３を開放すると共に吸気開閉弁
１０及び空気導入用開閉弁１２を閉塞する。この場合、
前記タンク４，５の底がすり鉢状に形成されることによ
り、汚水の流路面積が狭くなっているため、その位置で
の汚水の流れが速くなり、汚水中に含まれる汚物が堆積
しにくい。

【００３０】また、サイホン管３内の気体を除去する場
合には、下流側流路開閉弁６及び真空開閉弁８を閉塞す
ると共に吸気開閉弁１０を開放する。これにより、前記
第１実施例と同様にしてサイホン管３内の気体の除去が
可能である。

【００３１】ところで、前記第２実施例では、汚物の比
重が大きくて、タンク４，５の底に汚物が堆積した場合
には、次のようにして除去することができる。すなわ
ち、上流側流路開閉弁１３を閉塞して空気導入用開閉弁
１２を開放することにより、外気が上流側真空下水管１
側に流入することを阻止しつつ流入タンク４内に導入す
る。流入タンク４内は真空引きされた減圧状態となって
いるため、前記空気導入用開閉弁１２の開放により、外
気が急速に流入タンク４内に流入し、その空気圧により
汚水の水面が急速に押し下げれられる。この結果、サイ
ホン管３内に流入する汚水の流速が非常に速くなり、し
かも、流入タンク４の底形状がすり鉢状で、汚物が中央
（サイホン管３の真下）に集められていると共に、サイ
ホン管３の端部の口径が広げられているため、堆積した
汚物はスムーズにサイホン管３内に流入する。一方、流
出タンク５では、流入タンク４で流速を速められた汚水
がサイホン管３を介して高速で流出してくるので、底に
汚物が堆積することなく、また、堆積した汚物が除去さ
れて下流側真空下水管２側に流下する。

【００３２】以上のようにしてタンク４又は５の底に堆
積した汚物の除去を行なうが、それでも汚物の比重がか
なり大きくてその除去が不十分な場合は、空気管１１に
図示しないコンプレッサ等を接続して圧縮空気を流入タ
ンク４内に供給するようにすればよい。

【００３３】なお、流入タンク４内の汚水のみならず、
導入した外気がサイホン管３内に流入すれば、サイホン
破壊をもたらすことになるので、流入タンク４内の汚水
水面がある程度低下した時点で前記空気導入用開閉弁１
２を閉塞する。空気導入用開閉弁１２は、流入タンク４
内の汚水水面を検出することにより汚水水面があるレベ
ルまで低下した時点で閉塞したり、あるレベルまで低下
すると予測される時間や導入空気量を基準として閉塞す
ればよい。

【００３４】ところで、前記第２実施例では、サイホン
破壊した場合には次のようにして復帰させることができ
る。すなわち、下流側流路開閉弁６及び上流側流路開閉
弁１３を閉塞し、真空開閉弁８及び吸気開閉弁１０を開
放した後、空気導入用開閉弁１２を若干開放させる。吸
気開閉弁１０の開放により、吸気管９を介してサイホン
管３内の気体が除去され、各タンク４，５内の汚水はサ
イホン管３内を満たすように流動する。また、空気導入
用開閉弁１２の開放により、空気管１１を介して導入さ
れた外気が各タンク４，５内の汚水水面を強制的に降下
させ、サイホン管３内に汚水を満たす助けとなる。

【００３５】このように、前記第２実施例によれば、吸
気管９、空気管１１及び開閉弁６，８，１０，１２，１
３を設けただけの簡単な構成で、非常に短時間でサイホ
ン状態を復帰させることができる。

【００３６】なお、前記第２実施例では、両タンク４，
５の底形状を同じすり鉢状としたが、汚物が堆積しやす
い方の流入タンク４のみをこのように形成してもよい。
また、流入タンク４のすり鉢形状に形成した部分の内面
に螺旋溝を設けて、流入タンク４からサイホン管３に流
れ込む汚水の流速をさらに速くするようにしてもよい。
さらに、これらのバルブ全てあるいは一部を電動化して
弁６，８，１０等の開閉を自動化すれば、それらのプロ
グラム制御によりサイホンの復帰やタンク４，５の清掃
などを容易に実施できることは言うまでもない。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、サイホン管に気体が滞留した場合、吸気管を
介して排出可能な構成としたので、真空ポンプ等の高価
な部材を設けることなく、サイホン破壊を事前に回避す
ることができる。

【００３８】また、上流側真空下水管に外気と連通する
空気管を設けるようにした発明では、タンク内の空気圧
を急激に大きくしてタンク内の汚水を急速にサイホン管
内に流入させることができるので、タンクの底に堆積し
た汚物を効果的に除去して流下させることができる。

【００３９】特に、タンクの底形状を下方に向かって徐
々に断面積が小さくなるように形成した発明では、より
効果的に堆積した汚物を除去することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例に係る真空式下水管の水管橋を示
す断面図である。

【図２】 第２実施例に係る真空式下水管の水管橋を示
す断面図である。

【図３】 従来例に係る真空式下水管の水管橋を示す断
面図である。

【図４】 他の従来例に係る真空式下水管の水管橋を示
す断面図である。

【図５】 さらに他の従来例に係る真空式下水管の水管
橋を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 上流側真空下水管 ２ 下流側真空下水管 ３ サイホン管 ４ 流入タンク ５ 流出タンク ６ 下流側流路開閉弁 ７ 通気管 ８ 真空開閉弁 ９ 吸気管 １０ 吸気開閉弁

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 障害物を挟んで配設される上流側真空下
   水管と下流側真空下水管とを、流入タンク及び流出タン
   クを介して連通し、前記障害物の上方をまたぐように配
   設されたサイホン管と、前記下流側真空下水管の真空圧
   を上流側真空下水管に伝達し、真空開閉弁を有する通気
   管とを備えた真空式下水道の水管橋において、 前記サイホン管と下流側真空下水管とを吸気開閉弁を有
   する吸気管で連通すると共に、前記通気管と下流側真空
   下水管の接続部と、前記吸気管と下流側真空下水管の接
   続部との間に、下流側流路開閉弁を設けたことを特徴と
   する真空式下水道の水管橋。
2. 【請求項２】 前記上流側真空下水管に外気と連通する
   と共に、空気導入用開閉弁を備えた空気管を接続する一
   方、両配管の接続部の上流側に上流側流路開閉弁を設け
   たことを特徴とする請求項１記載の真空式下水道の水管
   橋。
3. 【請求項３】 前記両タンクのうち、少なくとも流入タ
   ンクの底形状は、下方に向かって徐々に断面積が小さく
   なるすり鉢状とし、前記タンクのすり鉢状部には下流側
   に連通する配管の開口端部を位置決めしたことを特徴と
   する請求項１又は２記載の真空式下水道の水管橋。