(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配水管路と該配水管路の経路に介設した１個の貯水槽からなり、通常時には貯水槽を経由して給水され、地震等の災害時には該貯水槽に貯えられた水を緊急水として利用できるようにした緊急用貯水槽装置において、貯水槽の形状を両端に貯水槽の円筒の軸方向の縦断面を円弧状にプレス成形した鏡板を設けた円筒形とし、貯水槽長さＬと貯水槽内径Ｄの比Ｌ／Ｄ＝３以上とし、且つ入り側および出側の鏡板の中央部に設けた流入口および流出口の内径ｄを前記貯水槽円筒の内径Ｄとの比がＤ／ｄ＝５〜１０になるようにして貯水槽内の水の入替え度を向上したことを特徴とする緊急用貯水槽装置の貯水槽。
【請求項２】
貯水槽円筒端部の鏡板の中央部に設けた流入口および流出口は配水管路に接続されたテーパー管で口径を拡大された流入管および流出管を介して配水管路に接続されていることを特徴とする請求項１記載の緊急用貯水槽装置の貯水槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震等の災害時に緊急用の飲用水、生活用水、消火用水を確保するため、配水管路の途中に設置される貯水槽を備えた緊急用貯水槽装置の貯水槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大規模地震が発生し、水道の給水配管が損傷を受けてその機能を失った場合、飲用水、生活用水、消火用水を確保することが急務となる。このため、最近、自治体による緊急用貯水槽の設置が積極的に行われてきている。この緊急用貯水槽は小は数１０ｍ3 から大は数１００ｍ3 規模のもので主に地下に埋設されるものが多い。
貯水槽は緊急時に備えて単に貯水したままにしておくと、淀みによる腐敗を生じてしまい飲用水や生活用水に使えない。このため、貯水槽を常時給水されている配水管路に組み込み常に新しい水が貯水槽内を流れるようにし、緊急時に配水管路と貯水槽を遮断して貯水槽に貯えられた水を取り出すようにしたものが開発され、普及してきている。
この緊急用貯水槽装置は配水管路の本管またはバイパス管路を設けて設置され、管路内を水が流れている間は貯水槽内の水は常に入れ替わり水質の悪化を防ぐことができる。
しかし、貯水槽の大きさ、形状や流入、流出管との組み合わせなどから貯水槽内に水の滞留部が生じる場合がある。水の滞留部が生じると水質が悪化して飲用水として使用できなくなるため水の入替えを良くする滞留防止対策が必要である。
この滞留防止対策は従来から各種の方式が提案されている。例えば特公昭５８−３９７１９では貯水槽内に配置した有孔管から貯水槽内に給水したり、実公昭５９−１３８５９２では貯水槽内にらせん状の仕切り板を配置したり、特公昭５８−４５５４７では流入水に噴射を与える方法等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来技術における貯水槽内水の滞留防止対策は、貯水槽内に複雑な装置を配設している割りには、貯水槽内の水の入替え性能は十分とはいえず、貯水槽内の水を９９％入替えるのに必要な水量で表す入替え度は約３．５〜５と大きかった。また、滞留防止対策装置の設置とこれの定期的なメンテナンスが必要であった。
ここで、前記の「入替え度」とは、貯水槽内の水の滞留防止性能を表す指標であって、満水状態の貯水槽内の水を入替えるのに必要とする水量を貯水槽内容積で除した指数であって、例えば、１００ｍ3 の貯水槽で９９％の水を３００ｍ3 の水量で入替えた場合は入替え度３．０と表す。
【０００４】
本発明は、かかる現状に鑑みて創案されたものであり、その目的は特別の水の滞留防止装置を設けることなく単純な貯水槽構造で、配水管路に介設する貯水槽内での水の滞留を防止し、入替え度を向上させて緊急時に良好な水質の水を供給し、且つメンテナンスを不要とした貯水槽内の水の入替え度を向上した緊急用貯水槽装置の貯水槽を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決する手段】
上記従来技術の課題を解消して目的を達成するため本発明では、配水管路８と該配水管路８の経路に介設した１個の貯水槽１からなり、通常時には貯水槽１を経由して給水され、地震等の災害時には該貯水槽１に貯えられた水を緊急水として利用できるようにした緊急用貯水槽装置において、貯水槽１の形状を両端に貯水槽の円筒の軸方向の縦断面を円弧状にプレス成形した鏡板２を設けた円筒形とし、貯水槽長さＬと貯水槽内径Ｄの比Ｌ／Ｄ＝３以上とし、且つ入り側および出側の鏡板２の中央部に設けた流入口３および流出口４の内径ｄを前記貯水槽円筒１の内径Ｄとの比がＤ／ｄ＝５〜１０になるようにした。（ここで、貯水槽長さＬと貯水槽内径Ｄは図３に図示する。図３を参照する。）
なお、鏡板２の中央部に設けた流入口３および流出口４は配水管路８に接続されたテーパー管７で口径を拡大された流入管５および流出管６を介して配水管路８に接続するようにしてもよい。
ここで、配水管路８とは水道本管の他、既設の水道本管にバイパス管路を設けた場合は、バイパス管路を含める。
【０００６】
【作用】
通常、円筒形状の貯水槽１内における流入水は、流入口３から流出口４に向かって最短距離を通って流れやすいため貯水槽１の入口・出口部のコーナー部に水の滞留域を生じやすく、この滞留域の水の水質が悪化する傾向がある。
この滞留水の発生は貯水槽１の形状および大きさ（内径）と流入口３、流出口４の口径（内径）に相関関係がある。すなわち、貯水槽１の形状は前記入口・出口部のコーナー部の内部を曲線形（流線形）にした方が滞留水は生じにくく、貯水槽１の長さＬと内径Ｄの比、Ｌ／Ｄを大きくした方がよい。すなわち、貯水槽１は、長い円筒形状として、該円筒形状の両端の鏡板を、図１に示すように、貯水槽の円筒の軸方向の縦断面を円弧状の曲線にした方がよい。
このため、本発明では貯水槽１の形状として、円筒形の両端に貯水槽の円筒の軸方向の縦断面を円弧状にプレス成形した鏡板２を接合したものとした。
また、円筒状貯水槽１のＬ／Ｄは小さいと流入水が貯水槽１内で拡散されずに直接流出口４から出てしまうため水の入替え性が悪くなるためできるだけ大きくした方がよく水の入替え性を確保するにはＬ／Ｄを３以上にする必要がある。
しかし、Ｌ／Ｄをあまり大きくすると貯水槽１の設置スペースが長くなり、貯水槽１の製作・輸送および現地の設置工事が困難となり不経済となるため好ましくはＬ／Ｄを３〜１０程度にした方がよい。
また、貯水槽１の円筒内径Ｄと流入口３、流出口４ｄの比  Ｄ／ｄが大きくなると貯水槽１内の水の流速が低下するため水の入替え度が悪くなるため、できるだけＤ／ｄを小さくした方がよい。しかし、流入口３、流出口４ｄに接続される配水本管８の内径は或る範囲で定められているため、Ｄ／ｄをあまり小さくすると貯水槽１の内径Ｄが小さくなり、貯水量が確保できなくなる。
発明者等は貯水槽１の水の入替え特性と、Ｄ／ｄの関係を求めるためモデル実験を行った。
モデル実験は、貯水槽１の形状を両端に鏡板２を設けた円筒形とし、貯水槽長さＬ＝１，５００ｍｍ、貯水槽内径Ｄ＝３００ｍｍ、貯水槽長さＬと内径Ｄの比Ｌ／Ｄ＝５とし、鏡板２の中央部に設けた流入口３および流出口４の内径ｄは６０ｍｍ〜１５ｍｍとし、Ｄ／ｄを５〜２０の範囲で変えて、あらかじめ満水状態に注水した着色水が無色の流入水で入れ替わる様子を観察する方法で行った。なお、流入水の流量は１５リットル／分〜１５０リットル／分の範囲で３段階とした。
図３は得られた実験結果を示したもので、縦軸は初期濃度を１００％とする着色水濃度、横軸は前述の入替え度で、グラフはＤ／ｄをパラメーターとしたものである。
この実験結果より、着色水濃度１０％（９０％入れ替え）時の入替え度は、Ｄ／ｄ＝５では１．４、Ｄ／ｄ＝７では１．５、Ｄ／ｄ＝１０では１．９、Ｄ／ｄ＝１５では２．３、Ｄ／ｄ＝２０ては３．２となっている。
通常、入替え度は、貯水槽内の水を９９％入れ替え時の値で評価されるため、この条件での入替え度を見ると、着色水濃度１％（９９％入れ替え）において、Ｄ／ｄ＝５では１．９、Ｄ／ｄ＝７では２．１、Ｄ／ｄ＝１０では３．０、Ｄ／ｄ＝１５では４．０、Ｄ／ｄ＝１０では５．０となっている。
なお、グラフに示していないが、流入水の時間当たり流量を変えても入替え度は影響を受けないことを確認している。
この実験結果より、本発明の貯水槽装置の入替え度は、Ｄ／ｄを５〜１０の範囲としているため、貯水槽内の水を９９％入れ替え時において入替え度は２〜３程度となり、従来方式の滞留水防止対策における入れ替え度３．５〜５に比べて本発明の方が優れている。
なお、口径の小さい配水本管８に対して大型の貯水槽１を使用する際、鏡板２の中央部に設けた流入口３および流出口４は配水管路８に接続されたテーパー管７で口径を拡大した流入管５および流出管６を介して配水管路８に接続するようすれば、貯水槽１の内径に応じて容易に前記のＤ／ｄ＝５〜１０の条件に適合させるこができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様と実施例を図を参照して説明する。
図１および図２は本発明による緊急用貯水槽の実施例で、図１は縦断面図、図２は平面図を示す。
緊急用貯水槽１は水道給水の配水管路８の経路に直接、またはバイパス管路を設けて緊急遮断弁１０を介して設置される。一般的には地中に埋設されるが、地上に設置してもよい。
この緊急用貯水槽１の流入口３は上流側本管に接続され、流出口４は下流側本管に接続されており、通常時は貯水槽１を経由して配水本管８の上流側から下流側に通水されているが、地震等の災害時には緊急遮断弁１０が作動して本管８と貯水槽１の管路を遮断し、貯水槽１に貯えられた水をマンホ−ル９に収納された給水栓１１から緊急水として汲み上げて飲用水や生活用水、消火用水として利用できるようにされている。
また、緊急用貯水槽１は空気弁や定期的な貯水槽内の清掃のための人孔用マンホ−ルや、貯水槽１内に梯子、給水用管、集水ピット等を備えている。貯水槽は耐震性を備えることが重要となるため鋼製にするのが望ましい。
緊急貯水槽１は通常は飲用水を通水させているため、水質の悪化が生じないようにする必要があり、また、緊急時にも貯水槽１の水を飲用水として利用する場合は特に水質保持に留意しなければならない。
貯水槽１内の水の水質を良好に維持するには、貯水槽１内を流通する水が滞留しないように常に入れ替わるようにしなければならない。
【０００８】
本発明では、このために貯水槽１の形状を両端に円弧状プレス成形した鏡板２を溶接接合した円筒形とし、長さＬと内径Ｄの比Ｌ／Ｄ＝３〜１０とし、且つ入り側および出側の鏡板２の中央部に設けた流入口３および流出口４の内径ｄを前記貯水槽円筒１の内径Ｄとの比がＤ／ｄ＝５〜１０になるようにした。
実施例の貯水槽１は１００ｍ3 容量のものでサイズは長さＬは１５ｍ、内径３ｍであり、Ｌ／Ｄ＝５となる。また、鏡板２の中央部に設けた流入口３および流出口４の内径ｄは３００ｍｍとし、同じ内径のベンド管の先にテ─パ─管７を形成した流入管５および流出管６を溶接して１６５ｍｍの配水本管８に接続されている。従って、貯水槽円筒１の内径Ｄと流入口３および流出口４の内径ｄの比はＤ／ｄ＝１０になる。
一般的にはこの実施例の容量のものが多いが、これより小型または大型の容量としてもよく、１０ｍ3 〜３００ｍ3 容量にすることもできる。この場合、貯水槽１の内径は１ｍ〜４ｍとして長さＬを内径の３〜１０倍したサイズから選択される。
本実施例では配水本管８の口径が小さい割りに大型の貯水槽容量としているため配水本管８を直接貯水槽１の流入口３および流出口４に接続するとＤ／ｄ＝２０となり本発明の条件から外れる。このため、Ｄ／ｄ＝５〜１０の範囲に入るように流入管５および流出管６で拡大して貯水槽鏡板２の中央部に設けた流入口３および流出口４に接続する。この場合、配水本管８と流入管５および流出管６の接続部はテ─パ─管７を介して円滑な流れになるようにしている。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の緊急用貯水槽は、配水管路と該配水管路の経路に介設した１個の貯水槽からなり、通常時には貯水槽を経由して通水され、地震等の災害時には該貯水槽に貯えられた水を緊急水として利用できるようにした緊急用貯水槽装置において、貯水槽の形状を両端に鏡板を設けた円筒形とし、長さＬと内径Ｄの比Ｌ／Ｄ＝３以上とし、且つ入り側および出側の鏡板の中央部に設けた流入口および流出口の内径ｄを前記円筒の内径Ｄとの比がＤ／ｄ＝５〜１０になるような特定形状にするのみで、極めて単純な貯水槽構造で、配水管路に介設する貯水槽内での水の滞留を防止し、入替え度を向上させて緊急時に良好な水質の水を供給できるとともに、特別の水の滞留防止装置を設けることがないためこの装置費用およびメンテナンスが不要となり、経済性の面でも大きな効果を奏する。
また、口径の小さい配水本管に対して大型の貯水槽を使用する際、鏡板の中央部に設けた流入口および流出口は配水管路に接続されたテ−パ−管で口径を拡大した流入および流出管を介して配水管路に接続するようにしているため貯水槽の内径に応じて容易に前記のＤ／ｄ＝５〜１０の条件に適合させるこができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による緊急用貯水槽の実施例の縦断面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】貯水槽内の水の入替え実験の結果。
【符号の説明】
１  貯水槽（円筒）
２  鏡板
３  流入口
４  流出口
５  流入管
６  流出管
７  テ−パ−管
８  配水本管
９  マンホ−ル
１０  緊急遮断弁
１１  給水栓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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