(57)【要約】      （修正有）【課題】タンク内の貯留雨水に十分な旋回流を発生させてタンク内に流入したゴミを集め、オーバーフロー水と共にタンクの上方から流し去る雨水タンクを提供する。【解決手段】上底部１２側面部１４最深部を有する凸型下底部１６からなる本体１０の側面部１４に配置した導入口２０と、その下方に排出口２２を配置し、凸型下底部１６の最深部を鉛直下方向に突出して支持する雨水タンクであって、雨水タンクの内部に、一端を導入口２０に接続されて側面部１４又は凸型下底部１６の内壁近傍に配置され、導入口２０から導入された雨水を旋回させて他端の導出口から雨水タンクの内部に導出するスパイラル管３２と、排入口４２が凸型下底部１６の最深部近傍に配置され、接続口が排出口２２に接続されたオーバーフロー管４０とを備え、導入口２０からスパイラル管３２を介して最深部近傍まで案内された雨水を、オーバーフロー管４０を介して排出する。【選択図】図１
2019206905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上底部、側面部、最深部を有する凸型下底部からなる本体が、該側面部又は該上底部に配置された導入口と、該導入口の下方に配置された排出口とを含み、該凸型下底部の該最深部を鉛直下方向に突出させて支持する雨水タンクであって、
前記雨水タンクの内部に、
一端を前記導入口に接続されて前記側面部又は前記凸型下底部の内壁近傍に円弧を描くように配置され、該導入口から導入された雨水を旋回させつつ他端の導出口から該雨水タンクの内部に導出するスパイラル管と、
少なくとも排入口と接続口を有し、該排入口が前記凸型下底部の前記最深部近傍に配置され、該接続口が前記排出口に接続された底泥排出オーバーフロー管（以下、「オーバーフロー管」ともいう）と、
を備え、
前記導入口から前記スパイラル管を介して前記最深部近傍まで案内された雨水を、前記オーバーフロー管の前記排入口を介して前記排出口から排出する、旋回流自動洗浄式雨水タンク。
【請求項２】
前記一端と前記他端をそれぞれ前記導入口と前記導出口とする前記スパイラル管は、
前記側面部の内壁に沿って３０度以上円弧を描くように配置され、
該導出口を前記排出口の同位置又は同位置より下方に配置した、請求項１に記載の旋回流自動洗浄式雨水タンク。
【請求項３】
前記一端と前記他端をそれぞれ前記導入口と前記導出口とする前記スパイラル管は、
前記導入口から下方に延伸され、前記側面部と凸型下底部との接続部付近から該凸型下底部の内壁に沿って３０度以上円弧を描くように配置された、請求項１に記載の旋回流自動洗浄式雨水タンク。
【請求項４】
平面視円形状の上底部、円筒状の側面部、円錐状の凸型下底部からなる請求項１に記載の旋回流自動洗浄式雨水タンクにおいて、
前記スパイラル管が該側面部の内壁に沿って円弧を描くように該スパイラル管を収容可能な、平面視円形状の旋回流発生用スパイラルユニットを、
前記上底部の下に前記円筒状の側面部の上端部に嵌合させた、請求項２に記載の旋回流自動洗浄式雨水タンク。
【請求項５】
前記スパイラル管の内部の全部または一部を平滑化した、請求項１に記載の旋回流自動洗浄式雨水タンク。
【請求項６】
前記排入口が前記凸型下底部の前記最深部近傍に配置され、前記接続口が前記排出口に接続されたオーバーフロー管は、
更に該排出口より上方にオーバーフロー取水口を備え、
該排入口から該オーバーフロー取水口までを接続する主管と、該主管から分岐して先端の該接続口が該排出口に接続される分岐管と、から構成され、
前記旋回流自動洗浄式雨水タンク内で、前記オーバーフロー取水口より上方にオーバーフローした雨水を、該オーバーフロー取水口を介して前記排出口から排出する請求項１に記載の旋回流自動洗浄式雨水タンク。
【請求項７】
前記オーバーフロー管の主管の側面に、
該主管から分岐した分岐管の下底部近傍から上方に延伸するスリットが設けられ、
前記旋回流自動洗浄式雨水タンク内において該分岐管の下底部近傍より上方にある雨水を該スリットから流入させ、前記主管の排入口から流入した雨水と共に、前記排出口から排出する請求項６に記載の旋回流自動洗浄式雨水タンク。
【請求項８】
前記オーバーフロー管の主管の側面に、該分岐管の下底部近傍から上方に延伸して設けられた前記スリットは、
該下底部近傍から上方に一定距離延伸して設けられたホール状スリット、又は、
該下底部近傍からオーバーフロー取水口まで延伸して設けられた開口端のスリットである、請求項７に記載の旋回流自動洗浄式雨水タンク。
【請求項９】
前記主管は、前記排入口が前記凸型下底部の前記最深部近傍に配置され、該凸型下底部と前記側面部の内壁に沿って前記オーバーフロー取水口まで接続され、
該凸型下底部の内壁と離間されて配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の旋回流自動洗浄式雨水タンク。
【請求項１０】
前記オーバーフロー管の内部の全部または一部を平滑化した、請求項１に記載の旋回流自動洗浄式雨水タンク。
【請求項１１】
浄水取出し口を前記凸型下底部より上方の前記側面部に設け、該浄水取出し口に蛇口を取り付けた、請求項１に記載の旋回流自動洗浄式雨水タンク。
【請求項１２】
建造物の屋根から雨水を取水する上部竪樋の下端口と、取水した雨水を排水口から排水する下部竪樋の上端口との間に挿入する雨水濾過貯水装置であって、
前記雨水濾過貯水装置は、
前記上部竪樋の下端口と接続されて雨水を収集し、送水口から該雨水を送水する加圧式取水器と、
前記導入口が前記加圧式取水器の前記送水口とスパイラル流入管により接続されると共に、前記排出口が前記下部竪樋の上端口と接続されて、該加圧式取水器が収集した雨水を該下部竪樋へ排出する、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の旋回流自動洗浄式雨水タンクとを含み、
前記加圧式取水器の前記送水口を、前記旋回流自動洗浄式雨水タンクの前記導入口より加圧落差Δｈだけ高い位置に配置して、
前記上部竪樋の下端口から収集した雨水を、前記スパイラル流入管を介して加圧落差Δｈにより付勢して、該送水口から前記スパイラル管の前記導入口へ加圧送水することを特徴とする旋回流自動洗浄式雨水タンク装置。
【請求項１３】
建造物の屋根から雨水を取水する竪樋の一部を切り取った形状の、上部竪樋と下部竪樋との間に旋回流自動洗浄式雨水タンクを挿入する方法であって、
（ＳＴＥＰ１）下端口を有し、建造物の屋根から雨水を取水する上部竪樋を準備するステップと、
（ＳＴＥＰ２）上端口を有し、これから取水した雨水を排水口から排水する下部竪樋を準備するステップと、
（ＳＴＥＰ３）前記上部竪樋の前記下端口と接続されて雨水を全量収集し、送水口から雨水を送水する加圧式取水器を準備するステップと、
（ＳＴＥＰ４）導入口および排出口を側面部又は上底部に有し、該導入口に接続されたスパイラル管および該排出口に接続されたオーバーフロー管を内蔵した旋回流自動洗浄式雨水タンクを準備するステップと、
（ＳＴＥＰ５）前記送水口と前記導入口とを接続するスパイラル流入管を準備するステップと、
（ＳＴＥＰ６）前記上部竪樋の前記下端口と前記加圧式取水器とを接続するステップと、
（ＳＴＥＰ７）前記加圧式取水器の前記送水口及び前記旋回流自動洗浄式雨水タンクの前記導入口間を、前記スパイラル流入管により接続するステップと、
（ＳＴＥＰ８）前記旋回流自動洗浄式雨水タンクの前記排出口を前記下部竪樋の前記上端口に接続するステップと、
を含む、旋回流自動洗浄式雨水タンク装置の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回流自動洗浄式雨水タンクとこれを用いた旋回流自動洗浄式雨水タンク装置およびその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
雨水を雨水タンクに溜めて何らかの用途に利用する場合、最も問題となるのがその水質である。既存の雨水タンク（例えば図３８参照）での清浄な雨水を貯留する手段は、大気中の汚染物質等が多量に含まれる初期雨水を除去し、タンク内に流入しないようにするものが多い。しかしながら、小型の雨水タンクに設置できる程度の取水器では、初期雨水除去性能が低く十分とは言えないのが現状である。従って、雨水タンク底部には泥状の物質（底泥）が堆積し、定期的なメンテナンスが必要となるうえ、タンク内の雨水を使わない期間が続くと水が滞留して水質悪化を招く可能性が高い（図３８参照）。
【０００３】
一般的な小型雨水タンクの設置目的は、草木への散水用水の確保等である。しかしながら、地震等の被災時における各家庭での生活用水の確保にも役立ったという報告（非特許文献１)から、タンク内の水を常時利用可能な状態に保つ意義は大きい。しかし、上記のように、既存の家庭用小型雨水タンクには日常のメンテナンスが必要であり、放置した状態では底部に泥状の物質が堆積したり、滞留した雨水が腐敗したりする可能性が高い。そのため、非常時等、いざ使おうとした際に貯留雨水の水質が悪くて水が使えず、雨水タンクを設置したにも拘わらず役に立たない可能性がある。
【０００４】
このような課題に対処するため、特許文献１及び特許文献２は、雨水タンク内で渦巻水流を起こして底部中心に水中のごみを集塵し、底部中心付近に外付けした排水口からごみを排出する小型雨水濾過貯水装置（雨水タンク）を開示している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８９５４号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０２８７１３号公報
【非特許文献１】福井工業大学研究紀要，第47号，2017，160-169頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これらの雨水タンクにおいて渦巻水流を発生させるとする機構は、雨水タンクの上部に設けた雨水導入管の開口を雨水タンクの接線方向に設置したことのみであり、十分な渦巻状の攪拌水流を発生させて集塵するには不十分である。また、ごみを排出する排水管がいずれも雨水タンクの底部中心付近に外付けされているが、底部中に外付けされた排水管は故障発生率が非常に高いことが経験的に知られている。更に、時間経過に従って雨水タンク底部横引き部分の配管内に水中に含まれるゴミが堆積し、配管内の水の流れが悪くなる。これによって、豪雨時に必要となるオーバーフロー量に対する排水能力が不足して雨水タンク上部から雨水が溢れ出る可能性が高まるという問題点がある。
【０００７】
このような問題を解決する方法として、本発明は、満水時にも積極的に可能な限り多くの雨水を雨水タンク内に流し込み、さらにタンク内の貯留雨水に十分な旋回流を発生させることでタンク内に流入したゴミを集めつつ、オーバーフロー水と共に、タンクの上方から流し去る小型雨水タンクを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクは、上底部、側面部、最深部を有する凸型下底部からなる本体が、該側面部又は該上底部に配置された導入口と、該導入口の下方に配置された排出口とを含み、該凸型下底部の該最深部を鉛直下方向に突出させて支持する雨水タンクであって、
前記雨水タンクの内部に、一端を前記導入口に接続されて前記側面部又は前記凸型下底部の内壁近傍に円弧を描くように配置され、該導入口から導入された雨水を旋回させつつ他端の導出口から該雨水タンクの内部に導出するスパイラル管と、少なくとも排入口と接続口を有し、該排入口が前記凸型下底部の前記最深部近傍に配置され、該接続口が前記排出口に接続された底泥排出オーバーフロー管（以下、本明細書において「オーバーフロー管」ともいう）と、を備え、前記導入口から前記スパイラル管を介して前記最深部近傍まで案内された雨水を、前記オーバーフロー管の前記排入口を介して前記排出口から排出する。
【０００９】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクにおいて、前記一端と前記他端をそれぞれ前記導入口と前記導出口とする前記スパイラル管は、前記側面部の内壁に沿って３０度以上円弧を描くように配置され、該導出口を前記排出口の同位置又は同位置より下方に配置してもよい。
【００１０】
あるいは、前記一端と前記他端をそれぞれ前記導入口と前記導出口とする前記スパイラル管は、前記導入口から下方に延伸され、前記側面部と凸型下底部との接続部付近から該凸型下底部の内壁に沿って３０度以上円弧を描くように配置され、該導出口を前記凸型下底部内の前記オーバーフロー管の前記排入口の上方に配置してもよい。
【００１１】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクは、平面視円形状の上底部、円筒状の側面部、円錐状の凸型下底部からなる上記旋回流自動洗浄式雨水タンクにおいて、
前記スパイラル管が該側面部の内壁に沿って円弧を描くように該スパイラル管を収容可能な、平面視円形状の旋回流発生用スパイラルユニットを、前記上底部の下に前記円筒状の側面部の上端部に嵌合させてもよい。
【００１２】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクは、前記スパイラル管の内部の全部または一部を平滑化するのが好適である。
【００１３】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクにおいて、前記排入口が前記凸型下底部の前記最深部近傍に配置され、前記接続口が前記排出口に接続されたオーバーフロー管は、更に該排出口より上方にオーバーフロー取水口を備え、該排入口から該オーバーフロー取水口までを接続する主管と、該主管から分岐して先端の該接続口が該排出口に接続される分岐管と、から構成され、前記旋回流自動洗浄式雨水タンク内で、前記オーバーフロー取水口より上方にオーバーフローした雨水を、該オーバーフロー取水口を介して前記排出口から排出してもよい。
【００１４】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクは、前記オーバーフロー管の主管の側面に、該主管から分岐した分岐管の下底部近傍の位置から上方に延伸するスリットが設けられ、前記旋回流自動洗浄式雨水タンク内において該分岐管の下底部近傍の位置より上方にある雨水を該スリットから流入させ、前記主管の排入口から流入した雨水と共に、前記排出口から排出し得る。
【００１５】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクにおいて、前記オーバーフロー管の主管の側面に、該分岐管の下底部近傍から上方に延伸して設けられた前記スリットは、該下底部近傍の位置から上方に一定距離延伸して設けられたホール状スリット、又は、該下底部近傍の位置からオーバーフロー取水口まで延伸して設けられた開口端のスリットであってよい。
【００１６】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクにおいて、前記主管は、前記排入口が前記凸型下底部の前記最深部近傍に配置され、該凸型下底部と前記側面部の内壁に沿って前記オーバーフロー取水口まで接続され、該凸型下底部の内壁と離間されて配置されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクは、前記底泥排出オーバーフロー管の内部の全部または一部を平滑化するのが好適である。
【００１８】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクは、浄水取出し口を前記凸型下底部より上方の前記側面部に設け、該浄水取出し口に蛇口を取り付けてもよい。
【００１９】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク装置は、建造物の屋根から雨水を取水する上部竪樋の下端口と、取水した雨水を排水口から排水する下部竪樋の上端口との間に挿入する雨水濾過貯水装置であって、
前記雨水濾過貯水装置は、前記上部竪樋の下端口と接続されて雨水を収集し、送水口から該雨水を送水する加圧式取水器と、前記導入口が前記加圧式取水器の前記送水口とスパイラル流入管により接続されると共に、前記排出口が前記下部竪樋の上端口と接続されて、該加圧式取水器が収集した雨水を該下部竪樋へ排出する前記旋回流自動洗浄式雨水タンクとを含み、
前記加圧式取水器の前記送水口を、前記旋回流自動洗浄式雨水タンクの前記導入口より加圧落差Δｈだけ高い位置に配置して、前記上部竪樋の下端口から収集した雨水を、前記スパイラル流入管を介して加圧落差Δｈにより付勢して、該送水口から前記スパイラル管の前記導入口へ加圧送水することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク装置の組立方法は、建造物の屋根から雨水を取水する竪樋の一部を切り取った形状の、上部竪樋と下部竪樋との間に旋回流自動洗浄式雨水タンクを挿入する方法であって、
（ＳＴＥＰ１）下端口を有し、建造物の屋根から雨水を取水する上部竪樋を準備するステップと、
（ＳＴＥＰ２）上端口を有し、これから取水した雨水を排水口から排水する下部竪樋を準備するステップと、
（ＳＴＥＰ３）前記上部竪樋の前記下端口と接続されて雨水を全量収集し、送水口から雨水を送水する加圧式取水器を準備するステップと、
（ＳＴＥＰ４）導入口および排出口を側面部又は上底部に有し、該導入口に接続されたスパイラル管および該排出口に接続された底泥排出オーバーフロー管を内蔵した旋回流自動洗浄式雨水タンクを準備するステップと、
（ＳＴＥＰ５）前記送水口と前記導入口とを接続するスパイラル流入管を準備するステップと、
（ＳＴＥＰ６）前記上部竪樋の前記下端口と前記加圧式取水器とを接続するステップと、
（ＳＴＥＰ７）前記加圧式取水器の前記送水口及び前記旋回流自動洗浄式雨水タンクの前記導入口間を、前記スパイラル流入管により接続するステップと、
（ＳＴＥＰ８）前記旋回流自動洗浄式雨水タンクの前記排出口を前記下部竪樋の前記上端口に接続するステップと、
を含む。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクは、雨水タンク内上部に旋回流発生用のスパイラル管（又はスパイラルユニット）を設置したので、雨水タンク内に旋回流を発生させることができる。すなわち、雨水タンクの導入口から流入した雨水は、雨水タンク内壁に沿って３０度以上周回するスパイラル管を通って雨水タンク内下方に旋回流となって排出されるので、雨水タンク内のゴミを凸型下底部の中心部に集めることができる。
【００２２】
本発明の雨水タンクは、この凸型下底部の最深部近傍に排入口が配置され、当該雨水タンクの排出口に接続されると共に、排出口より上方にオーバーフロー取水口が配置された底泥排出オーバーフロー管を備えている。そのため、このオーバーフロー管は、上記のようにスパイラル管を介して凸型下底部の中心部に集められた雨水タンク内のゴミを、その排入口から流入させて排出口から排出することができる。さらにオーバーフロー管は、オーバーフロー取水口より上方にオーバーフローした雨水を当該オーバーフロー取水口を介して排出口から排出するので、雨水タンク内の水面付近に浮いたごみを、一定以上の強雨によりオーバーフローした雨水と共に排出口から排出することができる。
【００２３】
さらに、オーバーフロー管の主管の側面に、主管から分岐した分岐管の下底部近傍の位置から上方に延伸するスリットを設ければ、当該該分岐管の下底部近傍より上方にある雨水タンク内の水面付近の雨水を、このスリットから流入させることができる。そして、このスリットから流入した雨水を、雨水タンクの最深部近傍に配置された主管の排入口から流入した雨水と共に、排出口から排出することができる。
【００２４】
このように、本発明に係るオーバーフロー管は、雨水タンク内に貯水された水面のゴミ排出手段として、主管に設けたスリット及びオーバーフロー取水口とを備えている。すなわち、オーバーフロー管は、スリット及び／又はオーバーフロー取水口から流入する雨水タンク内水面付近のゴミ、汚れを、オーバーフロー管の接続口と接続された排出口から排出することができる。比較的弱い降雨の場合は主にスリットが水面ゴミ排出手段として機能し、一定以上の強雨の場合は主にオーバーフロー取水口が水面ゴミ排出手段として機能する。
【００２５】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク装置は、加圧式取水器と本発明の旋回流自動洗浄式雨水タンクとを竪樋の上部竪樋と下部竪樋間に挿入し、この加圧式取水器により木の葉等の大きなゴミの流入を防ぎながら屋根等から上部竪樋を介して集水した全ての雨水を雨水タンクに導く全量導水型である。既存の一般的な仕組みの小型雨水タンクでは貯留許容量が少ないことから、初期雨水除去性能が不十分な場合には、逆に汚染した初期雨水を中心に貯水することになり、降雨後半の清浄な雨水は貯留されることなく下水に排水されてしまうことになる。しかし、本発明の旋回流自動洗浄式雨水タンク装置は上述のように全量導水型であるため、先に雨水タンク内に導水した初期雨水を先に排水し、清浄な雨水を貯留することができる。あるいは、雨水タンク内に流入する雨水量を最大化することができるので、汚染した初期雨水を最大限に薄めることができる。
【００２６】
以上のように、本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク装置は、加圧式取水器から雨水を雨水タンク内に全量導水し、スパイラル管（又はスパイラルユニット）によって凸型下底部付近に集められた雨水タンク内のゴミを、オーバーフロー管を介して排出することができる。また一定以上の雨水が雨水タンク内に導水された場合は、雨水タンク内の浮遊ごみを、オーバーフローした雨水と共にオーバーフロー取水口からオーバーフロー管に取り込み、その排出口から排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク装置の正面概略図。
【図２（ａ）】本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクの正面概略図。
【図２（ｂ）】他のタイプのスパイラル管を取り付けた、本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクの正面概略図。
【図３】本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクを構成する加圧式取水器と底泥排出オーバーフロー管の正面概略図。
【図４】本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクの斜視図。
【図５】本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクの分解平面斜視図。
【図６】スパイラル管をセットするためのフックを本体側面部の内壁に設けた、本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクの断面図。
【図７】スパイラル管をセットするためのフックを本体上底部の下壁に吊設した、本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクの正面概略図。
【図８】オーバーフロー管の正面図。
【図９】実施例に係る旋回流式実験用タンク（雨水タンク）を含む実験装置の全体写真図。
【図１０】実施例に係る実験用タンクにおける底泥排出オーバーフロー管のオーバーフロー取水口の斜視写真図。
【図１１】実施例に係る実験用タンクに導入する水の各流入量における水位を表すグラフ図。
【図１２】照明用ＬＥＤを側面部に装着した実施例に係る実験用タンクの内部写真図（ＬＥＤ発光時）。
【図１３】照明用ＬＥＤを側面部に装着した実施例に係る実験用タンクの外観写真図（ＬＥＤ発光時）。
【図１４】実施例に係る実験用タンクの側面部に装着した照明用ＬＥＤの外部写真図（発光時）。
【図１５】実施例に係る実験用タンクにおける底泥排出オーバーフロー管に接続する排出口の外部写真図。
【図１６】実施例に係る実験用タンクにおける底泥排出オーバーフロー管上部の斜視写真図。
【図１７】実施例に係る旋回流式実験用タンク（雨水タンク）を含む実験装置の全体（左）、及び流量計（右）の写真図。
【図１８】実施例に係る旋回流式実験用タンク（雨水タンク）の内部写真図。
【図１９（ａ）】実施例に係る旋回流式実験用タンク（雨水タンク）内に底泥を貯めた雨水タンク内の写真図。
【図１９（ｂ）】実施例に係る旋回流式実験用タンク（雨水タンク）内に底泥を貯めた雨水タンクの底泥排除実験後の雨水タンク内の写真図。
【図２０】実施例に係る旋回流式実験用タンクに設置したスパイラル管と底泥排出オーバーフロー管の写真図。
【図２１】特許文献１の公知タンクの構造図（特開２００６-２８９５４より引用）
【図２２】公知導入口を再現したエルボ部分の正面写真図。
【図２３】公知導入口の全体（集水口とエルボ部分）写真図。
【図２４】公知導入口の集水口の内部写真図。
【図２５】公知導入口を備える公知雨水タンクを含む実験装置の全体写真図。
【図２６】実施例に係るスパイラル流入管比較実験装置の斜視写真図。
【図２７】実施例に係る蛇腹ホース製（左）と塩ビ管製（右）のオーバーフロー管の内壁の斜視写真図。
【図２８】実施例に係る蛇腹ホース製（左）と塩ビ管製（右）のオーバーフロー管の構造比較
【図２９（ａ）】実施例に係るＶＰ２５塩ビ管製のオーバーフロー管からの放水状態を撮影した写真図。
【図２９（ｂ）】実施例に係る蛇腹ホース製のオーバーフロー管からの放水状態を撮影した写真図。
【図３０】実施例に係る旋回流式実験用タンク（雨水タンク）を含む実験装置の全体写真図。
【図３１】実施例に係る旋回流式実験用タンク（雨水タンク）内に設置した蛇腹ホース製のオーバーフロー管の写真図。
【図３２】実施例に係る旋回流式実験用タンク（雨水タンク）内に設置したＶＰ２５塩ビ管製のオーバーフロー管の写真図。
【図３３】旋回流を発生させた疑似ゴミの排除実験後の、蛇腹ホース製のオーバーフロー管を設置したタンク内の様子写真図。
【図３４】旋回流を発生させた疑似ゴミの排除実験後の、ＶＰ２５塩ビ管製のオーバーフロー管を設置したタンク内の様子写真図。
【図３５】オーバーフロー管のオーバーフロー取水口、接続口、スリットの位置関係を表す（ａ）正面図、（ｂ）側面図。
【図３６】オーバーフロー管のオーバーフロー取水口、接続口、スリットの位置関係を表す他の例の（ａ）正面図、（ｂ）側面図。
【図３７】スリットを設けたオーバーフロー管を設置した実験用タンク内の降雨前後の斜視写真図であって、（前）降雨前の実験用タンク内斜視写真図、（後）降雨後の実験用タンク内斜視写真図。
【図３８】一般的な雨水タンクの正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクとこれを用いた旋回流自動洗浄式雨水タンク装置およびその組立方法の実施形態、実施例について説明する。なお、以下各図面を通して同一の構成要素には同一の符号を使用するものとする。
Ｉ．旋回流自動洗浄式雨水タンク
【００２９】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク２（以下、「雨水タンク２」ともいう）は、図２（ａ）に示すように、本体１０が、上底部１２、側面部１４、最深部１７が下方に突出した凸型下底部１６から構成されている。本発明の雨水タンク２は、この本体１０の側面部１４に、導入口２０と、導入口２０の下方に配置された排出口２２とを含み、凸型下底部１６の最深部１７を鉛直下方向に突出させ、立脚部１８により地面上に正立姿勢に支持して使用する。導入口２０は上底部１２に設けてもよい。
【００３０】
図２（ａ）、（ｂ）は正面視における本発明の旋回流自動洗浄式雨水タンク２であり、この旋回流自動洗浄式雨水タンク２の平面視の形状は特に限定されず、矩形であっても楕円形であってもよいが、円形であるのが好ましい。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、本発明に係る雨水タンク２は、その内部に、導入口２０に接続されて導入された雨水を旋回させ、導出口３４から雨水タンク２の内部下方に導出する旋回流発生用のスパイラル管３２を備える。スパイラル管３２は、側面部１４の内壁に沿って少なくとも３０度以上の円弧を描くように雨水タンク２内に周回させ、その導出口３４は雨水タンク２の排出口２２と同位置付近に配置させるのが好ましい。導入口２０から流入した雨水は、スパイラル管３２を通って雨水タンク２の下方に旋回流となって排出されるので、雨水タンク２内のゴミを凸型下底部１６の中心部に集めることができる。尚、雨水タンク２の平面形状が円形以外の場合は、円弧を描くスパイラル管３２を側面部１４の内壁に沿わせることはできないが、できるだけスパイラル管３２が描く円弧の径を大きくするため、スパイラル管３２を側面部１４の内壁近傍に配置するのが望ましい。
【００３２】
あるいは、図１のように、プラスチック等で形成された旋回流発生用スパイラルユニット３０を上底部１２の下に嵌合し、スパイラルユニット３０内にスパイラル管３２を配置してもよい（図５参照）。スパイラルユニット３０を用いれば、スパイラル管３２を堅固に固定でき、上記のように雨水タンク２内のゴミを凸型下底部１６の中心部に集めることができる。
【００３３】
あるいは、スパイラル管３２は、図２（ｂ）のように、導入口２０から下方に延伸し、側面部１４と凸型下底部１６との接続部付近から、凸型下底部１６の内壁に沿って３０度以上円弧を描くように周回させてもよい。図２（ｂ）では、スパイラル管３２は、導入口２０から下方に直線状に延伸しているが、側面部１４の内壁に沿って長いピッチで円弧を描くように下方に延伸させ、更に側面部１４と凸型下底部１６との接続部付近から短ピッチで円弧を描くように周回させてもよく、その形状は特に限定されない。このように、雨水タンク２の下方の凸型下底部１６辺りでその内壁に沿って短ピッチで周回させるスパイラル管３２は、凸型下底部１６の底に溜まりがちな重いゴミを排出するのに効果的である。
【００３４】
また、この雨水タンク２は、例えば図２（ａ）のように、凸型下底部１６の最深部１７近傍に配置された排入口４２から排出口２２に接続されると共に、排出口２２より上方にオーバーフロー取水口４４が設けられた底泥排出オーバーフロー管４０（以下、「オーバーフロー管４０」ともいう）を備えている。すなわち、オーバーフロー管４０は、図８のように、少なくとも排入口４２と、オーバーフロー取水口４４と、接続口４３を有し、排入口４２が凸型下底部１６の最深部１７近傍に配置され、接続口４３が排出口２２に接続される。また、オーバーフロー取水口４４は、排出口２２より上方に配置される（図２（ａ）参照）。そして、このようなオーバーフロー管４０は、凸型下底部１６の最深部１７近傍に配置された排入口４２から雨水タンクの排出口２２より上方に配置されたオーバーフロー取水口４４までを接続する主管４６と、主管４６から分岐して排出口２２に接続される分岐管４８とから構成することができる。
【００３５】
以上のような構成の本発明に係る雨水タンク２は、導入口２０からスパイラル管３２を介して最深部１７近傍まで案内された雨水を、オーバーフロー管４０の排入口４２を介して排出口２２から排出すると共に、排出口２２より上方にオーバーフローした雨水を、オーバーフロー取水口４４を介して排出口２２から排出する。
【００３６】
さらに、本発明に係る雨水タンク２は、オーバーフロー管４０の主管４６の側面に、主管４６から分岐した分岐管４８の下底部近傍の位置から上方に延伸するスリット４５を設け、主管４６の排入口４２から流入した雨水と共に、スリット４５から流入した雨水タンク２内の雨水を、排出口２２から排出する構成としてもよい（図８参照）。このスリット４５は、オーバーフロー管４０の主管４６の側面に、分岐管４８の下底部近傍の位置から上方に延伸して設けられ（図３５、図３６参照）、分岐管４８の下底部近傍の位置より上方にある雨水タンク２内の水面付近の雨水をスリット４５から流入させ、導入口３４からスパイラル管３２を介して最深部１７近傍まで案内されて、主管４６の排入口４２から流入した雨水と共に、排出口２２から排出すことができる。
【００３７】
このように、本発明に係るオーバーフロー管４０は、雨水タンク２内に貯水された水面付近のゴミ排出手段として、主管４６に設けたスリット４５及びオーバーフロー取水口４４とを備えることができる。すなわち、オーバーフロー管４０は、スリット４５及び／又はオーバーフロー取水口４４から流入する雨水タンク２内の水面付近のゴミ、汚れを、オーバーフロー管４０の接続口４３と接続された排出口２２から排出することができる。比較的弱い降雨の場合は主にスリット４５が水面ゴミ排出手段として機能し、一定以上の強雨の場合は主にオーバーフロー取水口４４が水面ゴミ排出手段として機能し、雨水タンク２内の水面付近のゴミ、汚れを排出することができる。
【００３８】
更に、本体１０の凸型下底部１６より上方の側面部１４に浄水取出し口２４を設け、この浄水取出し口２４に蛇口を取り付けて、浄水を得ることができる。
【実施例１】
【００３９】
［旋回流自動洗浄式雨水タンク２］
実施例１に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク２（図４）は、本体１０が、図５の分解平面斜視図のように、一体となった円筒状の側面部１４と円錐状の凸型下底部１６、および平面視円形状の上底部１２から構成される。実施例１の雨水タンク２は、本体１０を、凸型下底部１６の最深部１７が鉛直下方向に突出するように立脚部１８に嵌合させ、地面上に正立姿勢に支持して使用する。
【００４０】
本実施例１において、旋回流自動洗浄式雨水タンク２は、平面視円形状のスパイラルユニット３０を円筒状の側面部１４の上端部に被冠し、スパイラルユニット３０の上から上底部１２を嵌合させて使用する。スパイラルユニット３０内にスパイラル管３２をセットして、図２（ａ）のようにその両端の導入口２０と導出口３４間で強制的に旋回流を発生させることができるが、スパイラル管３２に円弧を描くようにセットするためには、本実施例１のように、上底部１２、側面部１４、凸型下底部１６はいずれも平面視円形状であるのが好適である。
【実施例２】
【００４１】
［スパイラル管］
実施例２に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク２は、スパイラルユニット３０を使用せず、一端と他端の両端を有するスパイラル管３２を、直接本体１０（上底部１２、側面部１４、凸型下底部１６及び立脚部１８）内部にセットする。
【００４２】
上記図２（ａ）に、一端と他端の両端をそれぞれ導入口２０と導出口３４とするスパイラル管３２が、模式的に描かれている。上述したように、スパイラル管３２は、側面部１４の内壁に沿って少なくとも３０度以上の円弧を描くように雨水タンク２内に周回させるのが好ましく、９０度以上周回させるのがより好ましい。一方で、スパイラル管３２を平滑化しても内部を通る水流に対して摩擦は発生するので、スパイラル管３２の周回は高々３６０度（一周）以内とするのが好ましい。なお、スパイラル管３２の素材は特に限定されず、プラスチックなどの素材で容易に形成できるが、出来るだけ内面が平滑な素材で構成するのが好適である。
【００４３】
実施例２に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク２は、断面が図６のように、側面部１４の内壁に複数のフック３３を設け、この複数のフック３３にスパイラル管３２をセットしてもよいし、図７のように、上底部１２の下壁に吊設した複数のフック３３にセットしてもよい。なお、図６は断面図のため１つのフック３３のみ描かれているが、図６、図７の雨水タンク２内に複数のフック３３が設けられる。スパイラル管３２の一端が導入口２０に接続され、スパイラル管３２の高さ位置が徐々に低くなって、その他端である導出口３４が、好適には側面部１４に設けられた排出口２２の高さ付近に配置されるよう、複数のフック３３が側面部１４の内壁（図６）又は上底部１２の下壁（図７）に設けられる。
【実施例３】
【００４４】
［スパイラルユニット］
実施例３に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク２は、上述のように、本体１０が、図５の分解平面斜視図のように、一体となった円筒状の側面部１４と円錐状の凸型下底部１６、および平面視円形状の上底部１２から構成される。本実施例３の旋回流自動洗浄式雨水タンク２は、スパイラル管３２が雨水タンク２の側面部１４の内壁に沿って円弧を描くようにこのスパイラル管３２を収容可能な、平面視円形状の旋回流発生用スパイラルユニット３０を用いる。スパイラルユニット３０の材料は特に限定されないが、プラスチックや金属等で形成することができる。
【００４５】
本実施例３において、図５右端に示すスパイラルユニット３０は、上底部１２の下に、円筒状の側面部１４の上端部に嵌合させてセットすることができる。すなわち、実施例３の雨水タンク２は、側面部１４の上端部にスパイラルユニット３０を嵌合させ、その上から上底部１２を被冠して形成することができる。
【００４６】
スパイラルユニット３０内部にはスパイラル管３２を収容するための空導管が形成されており、スパイラル管３２の一端が雨水タンク２の導入口２０（図２（ａ）参照）に接続され、その他端である導出口３４が、側面部１４に設けられた排出口２２の高さ付近に配置されるように収容される。そして、スパイラルユニット３０内に収容されたスパイラル管３２は、導入口２０から流入した雨水を旋回させて導出口３４から排出し、雨水タンク２内に旋回流を発生させることができる。
ＩＩ．［旋回流自動洗浄式雨水タンク装置］
【００４７】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク装置１（以下、「雨水タンク装置１」ともいう）は、図１に示すように、建造物の屋根から雨水を取水する上部竪樋１１０の下端口１１１と、取水した雨水を排水口から排水する下部竪樋１１２の上端口１１３との間に挿入する雨水濾過貯水装置である。
【００４８】
雨水タンク装置１は、上部竪樋１１０の下端口１１１と接続されて雨水を全量収集し、送水口５２から雨水を送水する加圧式取水器５０と、導入口２０が加圧式取水器５０の送水口５２と接続されると共に、排出口２２が下部竪樋１１２の上端口１１３と接続されて、加圧式取水器５０が収集した雨水を下部竪樋１１２へ排出する上述の旋回流自動洗浄式雨水タンク２とを含む。
【００４９】
本発明に係る雨水タンク装置１は、加圧式取水器５０の送水口５２を、旋回流自動洗浄式雨水タンク２の導入口２０より加圧落差Δｈだけ高い位置に配置して、上部竪樋１１０の下端口１１１から収集した雨水を加圧落差Δｈにより付勢し、送水口５２から旋回流発生用スパイラルユニット３０の導入口２０へ、送水口５２と旋回流発生用スパイラルユニット３０とを接続するスパイラル流入管５４を介して加圧送水することを特徴とする。
ＩＩＩ．［旋回流自動洗浄式雨水タンク装置の組立方法］
【００５０】
上述した本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク装置１（図１参照）の組立方法は、建造物の屋根から雨水を取水する竪樋の一部を切り取った形状の、上部竪樋１１０と下部竪樋１１２との間に旋回流自動洗浄式雨水タンク２を挿入する方法であって、
（ＳＴＥＰ１）下端口１１１を有し、建造物の屋根から雨水を取水する上部竪樋１１０を準備するステップと、
（ＳＴＥＰ２）上端口１１３を有し、これから取水した雨水を排水口から排水する下部竪樋１１２を準備するステップと、
（ＳＴＥＰ３）上部竪樋１１０の下端口１１１と接続されて雨水を全量収集し、送水口５２から雨水を送水する加圧式取水器５０を準備するステップと、
（ＳＴＥＰ４）導入口２０および排出口２２を側面部１４又は上底部１２に有し、導入口２０に接続されたスパイラル管３２および排出口２２に接続されたオーバーフロー管４０を内蔵した旋回流自動洗浄式雨水タンク２を準備するステップと、
（ＳＴＥＰ５）送水口５２と導入口２０とを接続するスパイラル流入管５４を準備するステップと、
（ＳＴＥＰ６）上部竪樋１１０の下端口１１１と加圧式取水器５０とを接続するステップと、
（ＳＴＥＰ７）加圧式取水器５０の送水口５２及び旋回流自動洗浄式雨水タンク２の導入口２０間を、スパイラル流入管５４により接続するステップと、
（ＳＴＥＰ８）旋回流自動洗浄式雨水タンク２の排出口２２を下部竪樋１１２の上端口１１３に接続するステップと、
を含む。
ＩＶ．［実験］
【００５１】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク２を擬した実験用タンクを用いて、以下の実施例４〜実施例１０の実験を行った。
実施例４・・・オーバーフロー機構による浮遊ゴミの排除機能の発現条件
実施例５・・・旋回流による水中ゴミ排除効果の検証
実施例６・・・旋回流による沈殿物排除効果の検証
実施例７・・・スパイラルユニットの効果の検証
実施例８・・・スパイラル流入管内部の平滑化の効果の検証
実施例９・・・オーバーフロー管の離間効果の検証
実施例１０・・・オーバーフロー管のスリットの検証
【００５２】
[実験装置]
以下の実施例において、実験には図１２、図１３に示すような、本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク２を擬した本発明に係る実験用タンクを用いた（以下、「実験用タンク３」ともいう）。この実験用タンク３は、実用化を計画している本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク２の実サイズに近似した中古ポリドラムを加工して製作した、実物大のタンクモデルである（図１２、図１３）。
【００５３】
図１２、図１３のように、実験用タンク３の上部は開放とするため全て切除した。また、底面は円錐状の形状とするため、金網入りのモルタルで成形した。さらに旋回流実験（実施例５〜実施例７）に向けて、内部の疑似ゴミの動きや水流の確認を容易にするため、側壁４箇所に穴を空けてパワーＬＥＤを装着して内部照明を行えるようにした（図１４）。パワーＬＥＤ装着後は、水漏れ防止と内部形状平滑化のため、樹脂で空隙を満たして内部表面を平らにした。
【００５４】
オーバーフロー管４０の配管については、実物の旋回流自動洗浄式雨水タンク２と同じ部品を用いて配管した（図１５、図１６）。すなわち、オーバーフロー水の排出は、図１６のような、実験用タンク３の底面から内部側壁に沿って配管されている蛇腹ホースを通じて行われる。この蛇腹ホースが、本発明の旋回流自動洗浄式雨水タンク２におけるオーバーフロー管４０の主管４６に相当する。この蛇腹ホース（主管４６）の両端口は、実験用タンク３の底面付近と実験用タンク３内上方に配置され、それぞれ排入口４２とオーバーフロー取水口４４に相当する。また、蛇腹ホース（主管４６）の側面には、上端口（オーバーフロー取水口４４）の下方に分岐管４８（図２（ａ）、（ｂ）、図３参照）が設けられて、図１５のように実験用タンク３側面に突出して排出口２２を形成している。
【００５５】
また、実験時には図１７（右）のような流量計を設置して１分間あたりの流入量が計測できるようにした（図１７（左）、（右））。実験用タンク３からオーバーフローした水は２００Ｌのプラスチックコンテナに一時貯留され、インバータ式浅井戸ポンプ（川本ポンプ（株）、カワエース：２５０Ｗ）で送水される。送水された水は、流量調整バルブを通過した後、前述の流量計（図１７（右））を経て実験用タンク３に流入する（図１８）。流入量（Ｌ/ｍin）に対する想定降水強度の表を、表１に示す。
【００５６】
【表１】
2019206905.tif 000003
【００５７】
すなわち、雨水タンクへの流入量と降雨強度（想定降雨強度）の関係は、（１）一般的な戸建住宅（屋根面積１００ｍ２）の四隅に竪樋が設置されていると仮定し、（２）集水面積は２５ｍ２として、表１のようになる。また、気象庁が定める雨の強さ（想定降雨強度）と降り方の関係を表２に示す。
【００５８】
【表２】
2019206905.tif 000004
【実施例４】
【００５９】
オーバーフロー機構による浮遊ゴミの排除機能の発現条件  
[実験目的］
図９に示す実験用タンク３のオーバーフロー機構について、実験用タンク３への水流入量に対する水位上昇の関係を調べ、豪雨時の許容降雨強度の確認と表面水排除による水面浮遊ゴミの排除機能の発現条件を明らかにする。
【００６０】
[実験装置]
オーバーフロー水の排出は、上記のように、実験用タンク３底面から内部側壁に沿って配管されている蛇腹ホースを通じて行われる（図１２）。実験用タンク３への水流入量が一定以上に増加すると、実験用タンク３の底部からの流出水に加えて表面水の排水が始まり（図１０）、実験用タンク３の側面に設けられた排出口２２から排水される。すなわち、本発明に係る実験用タンク３は、実験用タンク３上部の導入口２０から流入させた水を、最深部１７付近に配置したオーバーフロー管４０の排入口４２を介して排出口２２から排出し、実験用タンク３への水流入量が一定以上になると、排出口２２より上方にオーバーフローした雨水も、オーバーフロー取水口４４を介して排出口２２から排出する（図１参照）。なお、図１２のように、本実施例４に係る実験用タンク３には、スパイラル管３２は取り付けられていない。
【００６１】
［実験方法］
インバータ式浅井戸ポンプを用いて、０〜２０Ｌ/ｍｉｎの流入量で実験用タンク３内に水を送水して平常時からの水位変動を計測した。平常時の状態は、実験用タンク３からのオーバーフローが完全に終わった状態とした。その時の水位を０ｍｍとなるようにステンレス製スケールを実験用タンク３の内壁に固定し、各流入量ごとに１０ｍｉｎ放置後の水位を計測した。
【００６２】
［実験結果および考察］
各水流入量時における水位を、表３に示す。なお、表中の想定降雨強度に関しては、上記のように一般的な戸建住宅（屋根面積１００ｍ２で四隅に竪樋が設置されていると仮定し、集水面は２５ｍ２とする。）に降雨した場合を想定して算出した（表１参照）。
【００６３】
【表３】
2019206905.tif 000005
【００６４】
［まとめ］  
１０Ｌ/分まではタンク内でのオーバーフローは起きないが１５Ｌ/分では水面上の汚濁物質を除去する水面オーバーフローが機能する。２０Ｌ/分ではオーバーフローが起こっているにも拘らず水位が上昇しているが、実験用タンク３から水が一切溢れないことから、この流入量（２０Ｌ/分）に対する実験用タンク３の排水処理能力は十分有効であると考えられる。
【実施例５】
【００６５】
旋回流による水中ゴミ排除効果の検証
[実験目的］
本明細書における実験とは別に、ミニチュアモデルで確認した旋回流による水中ゴミ排除効果を、実物の本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク２に近い実験用タンク３で再確認する。
【００６６】
[実験方法]
[実験１]
ゴミに模したメラミンスポンジ小片（５ｍｍ角）１００個を実験用タンク３内に拡散・沈殿させた後、スパイラル管３２を使用した場合（図１８）としない場合（図１２）とで設定条件毎の排出個数を計測し排出程度を評価した。スパイラル管３２は、図１８のように実験用タンク３の周方向に１／４周（９０度）以上旋回させた。
[実験２]
疑似ゴミのメラミンスポンジ小片（５ｍｍ角）１００個を、スパイラル管３２を配置した実験用タンク３（図１８）内に拡散・沈殿させ、想定降雨強度による疑似ゴミ排除量の違いの比較試験を行った（表５）。
[実験３]
上記実験１、実験２と同様の実験用タンク３（図１８）を用いて、給水ホース（スパイラル流入管５４）の形状等に関する条件を変化させて、疑似ゴミ排除量の比較試験を行った。なお、図１８には写っていないが、給水ホースとは、図１、図３におけるスパイラル流入管５４に相当する。
【００６７】
[実験結果]
[実験１]
実験用タンク３内における旋回流の有無が、疑似ゴミの排除量に及ぼす影響について比較試験を行った（表４）。その結果、旋回流が無い場合（スパイラル管３２がない場合；図１２）には、実験用タンク３内に沈殿したゴミは拡散するだけでほとんどが排出されないことが分かった。一方、スパイラル管３２により旋回流を起こした場合（図１８）には、ミニチュアモデルを使った他の実験時と同様に疑似ゴミは効率的に排除されることが確認できた。
【００６８】
【表４】
2019206905.tif 000006
【００６９】
[実験結果]
[実験２]
次にスパイラル管３２により旋回流を起こした場合（図１８）について、想定降雨強度による、疑似ゴミ排除量の違いの比較試験を行った（表５）。その結果、一般的に傘が必要となる５ｍｍ/ｈ程度の雨では３０分たっても全くゴミは排出されないことが分かった。しかしながら、やや強い雨（１０ｍｍ/ｈ）の場合には５分で６０％、３０分では７５％のゴミが排出された。また強い雨（２０ｍｍ/ｈ）の場合、５分でおよそ９０％のゴミが排出されることが確認できた。
【００７０】
【表５】
2019206905.tif 000007
【００７１】
[実験結果]
[実験３]
更に、給水ホース（スパイラル流入管５４）の形状等に関する条件を変化させて、疑似ゴミ排除量の比較試験を行った（表６）。試験結果から給水ホースの長さ・流し込む角度、スパイラルの長さ、注ぎだし口の高さなど、効率的にタンク内に水流を産み出すための要件を確認した。整理した結果を表６に示す。
【００７２】
【表６】
2019206905.tif 000008
【００７３】
表６中、１段目と２段目には、それぞれ「旋回流  無」がスパイラル管３２のない場合、「旋回流  有」がスパイラル管３２を備えた場合の疑似ゴミ排除量（％）を示した。実験１と同様に、旋回流なしの場合は実験用タンク３内に沈殿したゴミは拡散するだけでほとんどが排出されないが（約２０％）、スパイラル管３２により旋回流を起こした場合には疑似ゴミは効率的に排除された（約６０％〜約７５％）
【００７４】
次に、表６の３段目と４段目に記載された「注ぎ口高」とは、図２（ａ）に示すスパイラル管３２の導出口３４の実験用タンク３に取り付けた排出口２２に対する高さである。スパイラル管３２の導出口３４の位置が排出口２２に対して高くなると、疑似ゴミ排除効率が悪くなる。したがって、スパイラル管３２の導出口３４を排出口２２と同位置より下方に配置するのが好適であることが分かる。
【００７５】
また、表６中、５段目と６段目により、スパイラル管３２が実験用タンク３の内壁に沿って３／４周（２７０度）周回しても、１／４周（９０度）周回させた場合と疑似ゴミ排除効率が変わらないことが分かる。したがって、スパイラル管３２を雨水タンクの内壁に沿って９０度以上周回させるのが好適であることが分かる。スパイラル管３２がない場合（０度）は、上記１段目の結果から疑似ゴミ排除効率が約２０％であり、６段目の９０度周回させた場合の疑似ゴミ排除効率が約７０％であるので、スパイラル管３２を９０度以上周回させれば疑似ゴミ排除効率を約５０％以上に向上させることができると推定できる。
【００７６】
最後に、表６中の７段目と８段目において「給水ホース落差」は、本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンク装置１における加圧式取水器５０の送水口５２と雨水タンク２の導入口２０間の加圧落差Δｈに相当する。７段目と８段目の結果から、Δｈは大きい方が好ましく、その他の条件が許せば３０ｃｍ以上が好ましいことが分かった。
【実施例６】
【００７７】
旋回流による沈殿物排除効果の検証
[実験目的］
図１９（ａ）は本実施例に係る旋回流式実験用タンク３内に底泥を貯めた雨水タンク内の写真図、図１９（ｂ）は、この底泥を貯めた実験用タンク３の底泥排除実験後の雨水タンク内の写真図である。本実施例に係る旋回流式実験用タンク３内には、実際の自然環境に設置した雨水タンクから採取した沈殿物を投入した（図１９（ａ））。そして、この実験用タンク３に、１時間あたり１０ｍｍの降雨条件にて水を流入させ、実験用タンク３内の底泥の経時変化をみたところ、６０分後には一部ホースの干渉箇所など以外は、きれいに排出されている事が目視にて確認できた（図１９（ｂ））。なお、実験計画時には電気伝導度による評価の検討を行っていたが、実験過程の中で沈殿物が排出される状況は目視で充分確認が出来るため、評価は目視（写真撮影）にて十分行えることが分かった（図１９（ａ）、（ｂ））。
【００７８】
そして、目視の結果より、オーバーフロー管４０の凸型下底部１６の内壁に沿った主管４６と凸型下底部１６間に沈殿物が引っ掛かりやすいことが分かった。したがって、排入口４２が凸型下底部１６の最深部１７近傍に配置され、凸型下底部１６と側面部１４の内壁に沿ってオーバーフロー取水口４４まで接続される主管４６は、凸型下底部１６の内壁とは少なくとも数ｃｍ以上離間されて配置されるのが好適であることが分かった。
【実施例７】
【００７９】
スパイラル管（ユニット）の効果の検証
[実験目的］
特許文献１に記載されている旋回流発生流入口の記載図面に基づいて実物大の雨水タンクモデルを製作し（以下、「公知タンク」という）、本発明が提案する旋回流発生用スパイラル管３２付の雨水タンクとの水中ゴミ排除量の性能比較を行う。これにより、公知タンクと本実施例に係る旋回流式実験用タンク３の区別化を明確にする。なお、本実施例７において、公知タンクと実験用タンク３とを纏めて「タンク」ともいう。
【００８０】
［実験内容］
上述のように、受水槽（２００Ｌ角形コンテナ）に一時貯留された水は、２５０Ｗインバータ浅井戸ポンプ（以下、浅井戸ポンプ）でタンクに送水される。送水量の調整は、浅井戸ポンプ吐出口に設置したバルブの開閉によって行えるようになっており、流量を２レンジ切替式フロート型流量計で確認して任意の流量に調整できるようになっている。タンクへの水の流入は、本発明に係るスパイラル管３２を模した形状の導入口２０、または、特許文献１の公知タンクの構造図を参考にして製作した導入口を通じて行われる。
【００８１】
［実験装置］
本発明に係る実験用タンク３
本発明に係る実験用タンク３の全体像は、上述のように図９の通りである。実験用タンク３の満水後は、実験用タンク３の底部から内部側壁にそって配置された３２ｍｍ蛇腹ホース（オーバーフロー管４０）を通じて、実験用タンク３側面に空けた排出口２２から前述の受水槽に排出水（及びオーバーフロー水）が流出する（図９）。その際、排出水と共に排出された疑似ゴミ（５ｍｍ角メラミンスポンジ）はザルで捕獲し、時間ごとの排出量を計測した。
【００８２】
旋回流発生用スパイラル管３２を使った旋回流実験は、浅井戸ポンプからのホースをタンク上部の内壁に１/２周程度添わして固定して実験を行った（図２０）。
【００８３】
特許文献１に係る公知タンク
一方、特許文献１に記載されている公知タンクの構造図（図２１）に基づいて作製した導入口（以下、公知導入口）に関しては、４５°エルボを用いて流入角度を調整して旋回流を起こしている（図２２）。４５°エルボの位置に関しても、設計図に従って水面に浸かる程度の高さに合わせ、また、固定する場所についても、雨水タンク中央に５cｍ程度寄った場所と、疑似装置と同条件である壁面付近の２点で試験を行った。
【００８４】
４５°エルボの周方向の長さは種類によって５ｃｍ〜１０ｃｍ程度のものがあり、実験用タンク３の場合には直径が約４０ｃｍであるので、周方向に中心角約１４度〜２９度の弧を描くことになる。本実施例７では５ｃｍの４５°エルボを用いたので、これは周方向の弧の中心角は約１４度であった。
【００８５】
また、図２１の構造図（特許文献１）では、竪樋から導かれた雨水は間隔を空けて漏斗形状の受口で受け止めてから公知タンク内に流入しており、直接公知タンク内に注ぎ込まれているのではない。そのため導入口は、より特許文献１に記載されている構造図に近づけるため、ホースと４５°エルボの間に、塩ビ継手のインクリーサと小さい四ヶ所の穴が開いた受け皿を設置して、一度この部分で水を受け止めてから流下するようにした（図２３〜図２５）。これにより、浅井戸ポンプから水が送水された際に発生する強力な水圧を抑止し、特許文献１に記載されている雨水タンクの設置条件に近い水の流れを作ることが可能となる。
【００８６】
[実験方法]
上述の２種類の導入口（スパイラル管３２、４５°エルボ）を用いた旋回流ゴミ排除実験は、以下のようにして行った。疑似ゴミには、親水性や浮遊状態の性状の良さから５ｍｍ角のメラミンスポンジ小片（以下、疑似ゴミ）を用いた。実験は、この疑似ゴミ１００個を雨水タンク内に拡散・沈殿させた後、各試験条件（導入口の種類、流入量（Ｌ/ｍｉｎ）、時間）下で排出個数を計測して排除効率の評価を行った。
【００８７】
[実験結果および考察]
疑似ゴミ排出実験の結果を、表７に示す。表中、想定降雨強度については、一般的な戸建住宅（屋根面積１００ｍ２で四隅に竪樋が設置されていると仮定し、集水面は２５ｍ２とする。）に降雨があった場合の一つの竪樋から流れ出る雨水の量を想定して降雨強度を計算している（表１）。４.８ｍｍ/ｈは普通の強さの雨であり、一方１２ｍｍ/ｈはやや強い雨に相当する（表２）。
【００８８】
【表７】
2019206905.tif 000009
※上記表における記号の説明
Ａ：公知導入口  
Ｂ：スパイラル導入口
（アルファベット後の数字については、１：タンク中央寄りに導入口設置、２：タンクの壁面寄りに固定したことを表す。なお、表７ではＡ１、Ｂ１のデータは割愛した。）
【００８９】
公知導入口（表中Ａ２）とスパイラル管３２の導入口２０（表中Ｂ２、以下「スパイラル導入口」という）を比較すると、流入量が２Ｌ/ｍｉｎ、５Ｌ/ｍｉｎ共にスパイラル導入口を用いた場合の方が疑似ゴミの排除量が高くなっていることが分かる。特に５Ｌ/ｍｉｎ（やや強い雨）時においてはスパイラル導入口を用いた場合に５ｍｉｎ経過時で直ぐに、同条件で最終的に排出される６９％に近い値が出ており、雨水タンク内で効果的に旋回流が発生して疑似ゴミが短時間で排除されることが分かる。
【００９０】
[まとめ]
今回想定される一般的な降雨強度と集水面積（２５ｍ２）において、改めてスパイラル管３２の効果が確認できた。なお、上述のように公知導入口を再現する４５°エルボの周方向の長さは５ｃｍ〜１０ｃｍ程度で、本実施例のサイズのタンクであれば中心角にすると約１４度〜２９度であるので、スパイラル管３２の中心角は少なくとも３０度以上とすることができる。
【実施例８】
【００９１】
スパイラル流入管内部の平滑化の効果の検証
[実験目的］
加圧式取水器５０の送水口５２と実験用タンク３の導入口２０とを接続するスパイラル流入管５４に使用する配管の内部を平滑化することにより、導入口２０からスパイラル管３２へ流入される雨水の速度が受ける影響を調べる。これによって流入雨水速度を早くし、少ない降雨時においてもより強力な雨水タンク２（実験用タンク３）内旋回流を発現させるための設計に活かす。
【００９２】
［実験方法］
スパイラル流入管比較実験
スパイラル流入管５４の比較実験に用いた実験装置の全体図を、図２６に示す。スパイラル流入管５４として性能評価を行うＶＰ２５塩ビ管（図２６左の管）と蛇腹ホース（図２６右の管）は、放水時の流入角度に差を生じさせないようにするため、両者を平行且つ同じ長さ（８５ｃｍ）に切断し互いに固定させ、両端の高低差が２０ｃｍとなるように固定した（図２６）。
【００９３】
また、送水口５２からの送水に関して、加圧式取水器５０の機能を再現するため、スパイラル流入管５４（ＶＰ２５塩ビ管または蛇腹ホース）に導水する前に漏斗で一度受け止めてから流下するようにした（図２６）。これにより、上記浅井戸ポンプから水が送水された際に発生する強力な水圧を抑止し、正常な水の流れを作るため、本実験の精度を高めることが可能となる。
【００９４】
本実験は、２．５Ｌ/ｍｉｎの流量で実験を行い、実験用タンク３内の水面と垂直に設置した曲尺で放水到達距離を計測して評価した。なお、スパイラル流入管５４（ＶＰ２５塩ビ管または蛇腹ホース）の放水口から水面までの高低差Δｈは２０ｃｍである。
【００９５】
［実験結果および考察］
ＶＰ２５塩ビ管と蛇腹ホースを用いたスパイラル流入管比較実験の着水面の写真を、図２９の（ａ）および（ｂ）に示す。また、下記表８に、各スパイラル流入管５４（ＶＰ２５塩ビ管と蛇腹ホース）の放水距離測定値を示す。
【００９６】
【表８】
2019206905.tif 000010
【００９７】
両者の実験結果（表８）から、各スパイラル流入管５４（ＶＰ２５塩ビ管と蛇腹ホース）の配管内の平滑度の差によって、配管から放出される水の勢いに大きな差が生まれることが分かる。すなわち、すなわち、本実施例８の実験により、蛇腹ホースの内の凸凹が水流に大きな影響（ブレーキ）を及ぼすことが分かった。したがって、少ない流量の流入水量（降水強度が弱い）時においても効果的に旋回流を発生させるためには、可能な限り勢いよく雨水をタンク内に流入させる必要があることは明確であり、そのためにもスパイラル流入管５４内は可能な限り平滑なものを使用する必要がある。また、同時に、スパイラル管３２及び底泥排出オーバーフロー管４０についても、内部の水流の勢いを保つために、その内部の全部または一部平滑化するのが好ましいことが分かる。
【実施例９】
【００９８】
オーバーフロー管の離間効果の検証
[実験目的］
蛇腹ホース製のオーバーフロー排水管４０（図２７左側）と塩ビ管製のオーバーフロー管４０（図２７右側）による疑似ゴミの排除能力を比較する。これにより、後者が目指した雨水タンク底部オーバーフロー管４０付近の疑似ゴミ滞留を解消する効果を確認する。
【００９９】
［実験方法］
オーバーフロー管比較実験
蛇腹ホース製および塩ビ管製のオーバーフロー管４０の比較に用いた、旋回流ゴミ排除実験装置の全体像は図３０に示す。本実験装置の水流入側には、ＶＰ２５塩ビ管で製作したスパイラル流入管５４を使用し、設置は流入水がスムーズに実験用タンク３内の貯留水表面に流入するようにした。また、より旋回流が効率よく発生するように実験用タンク３の内壁から中心部に向かって約４ｃｍ程のところに入水するよう設置した。
【０１００】
オーバーフロー管４０は、ＶＰ２５塩ビ管を用いて製作したもの（図３２）と、蛇腹ホース製のオーバーフロー管４０（図３１）の２種類で実験を行った。図３２のＶＰ２５塩ビ管製オーバーフロー管４０は、これまで問題となっていた実験用タンク３の底部の水流停滞によるゴミの堆積を防ぐ目的で考案したものである（図２８右側）。即ち、タンク側壁の底部から約２０ｃｍ程度上部からタンク底部中心に向かって曲げた塩ビ管を用いる事によって水流が流れる空間を確保し、旋回流によって満遍なく底部堆積ゴミを集積できるようにするためのものである。
【０１０１】
［実験結果および考察］
評価実験は、５Ｌ/ｍｉｎの流量の送水を３０分間行い、疑似ゴミ（５ｍｍ角メラミンスポンジ）がタンク内にどのように滞留したかを俯瞰写真から評価した。この、５Ｌ/ｍｉｎで３０分間旋回流を発生させて実験を行った後のタンク内の様子を、図３３および図３４に示す。
【０１０２】
図３３の蛇腹ホース製オーバーフロー管４０の俯瞰写真から、実験用タンク３の底部（凸型下底部１６）のオーバーフロー管４０周辺に疑似ゴミの滞留が確認される。一方、図３４の塩ビ管製オーバーフロー管４０の俯瞰写真では、同箇所における疑似ゴミの滞留が蛇腹ホース製の俯瞰写真（図３３）よりも明らかに少ない。これは、オーバーフロー管４０をタンク底面または側面から離したことにより、疑似ゴミが旋回流に乗って滞留することなくオーバーフロー管４０から排除されたためである。すなわち、オーバーフロー管４０を凸型下底部１６の内壁と離間して配置することによって、タンク底部と側部に沿って配置された蛇腹ホース横のゴミ滞留の問題はほぼ解決することができる。
【実施例１０】
【０１０３】
オーバーフロー管のスリットの検証
さらに、本発明に係る雨水タンク２は、オーバーフロー管４０の主管４６の側面に、主管４６から分岐した分岐管４８の下底部近傍の位置から上方に延伸するスリット４５を設け、導入口２０からスパイラル管３２を介して最深部１７近傍まで案内されて、排入口４２から流入した雨水と共に、スリット４５から流入した雨水タンク２内の雨水を、排出口２２から排出する構成としてもよい。この主管４６の側面に設けられたスリット４５は、分岐管４８の下底部近傍の位置から上方に延伸していれば、その形状は特に限定されず、例えば円形であっても構わない。また、主管４６の側面であれば、分岐管４８と対向する位置を含めて主管４６の側面の任意の位置に設けられてよい。
【０１０４】
図３５（ａ）、（ｂ）及び図３６（ａ）、（ｂ）に示す部品は、各図のオーバーフロー取水口４４と対向する開口端部をオーバーフロー管４０の主管４６と接続する、チーズと呼ばれる接続具である。したがって、図３５及び図３６は、オーバーフロー管４０のオーバーフロー取水口４４、接続口４３、スリット４５の位置関係を表す正面図（図３５（ａ）、図３６（ａ））と、側面図（図３５（ｂ）、図３６（ｂ））である。
【０１０５】
図３５（ａ）、（ｂ）において、主管４６の側面に設けられたホール状スリット４５は、分岐管４８の下底部近傍から上方に一定距離（例えば１５ｍｍ）延伸して設けられている。また、図３６（ａ）、（ｂ）では、開口端のスリット４５が、分岐管４８の下底部近傍からオーバーフロー取水口４４まで延伸して設けられている。これらのスリット４５は、分岐管４８の下底部近傍より上方にある雨水タンク２内の水面付近の雨水をスリット４５から流入させ、最深部１７近傍に配置された排入口４２から流入した雨水と共に、雨水タンク２内の水面付近に浮かんだゴミ等を、排出口２２（接続口４３）から排出することができる。
【０１０６】
本実施例１０では、図３６（ａ）、（ｂ）に示す、開口端のスリット４５が分岐管４８の下底部近傍からオーバーフロー取水口４４まで延伸したオーバーフロー管４０を実験用タンクに設置し、降雨前後の実験用タンク内に貯水された雨水表面の汚れ具合を目視で比較した。
【０１０７】
【表９】
2019206905.tif 000011
【０１０８】
表９は、２０１９年３月４日の福井市における１時間ごとの降雨量等の測定値である。この日は０時〜１１時頃まで１時間当たり０．５ｍｍ〜２ｍｍの小雨が降り、この１２時間で、初期雨水より本降りの雨量の方が多い、多少まとまった雨が降ったといえる。
【０１０９】
図３７に、スリット４５を設けたオーバーフロー管４０を設置した実験用タンク内の表９の降雨前後の斜視写真図を示す。図３７（前）は、降雨前の実験用タンク内斜視写真図であり、図３７（後）は、降雨後の実験用タンク内斜視写真図である。図３７（前）の実験用タンク内は、３月４日前にＰＭ２．５が多く含まれたとみられる降雨があり、その降雨直後で水面付近に不純物質が浮かんで汚れている状態である。図３７（後）より、実験用タンク内は、その後表９に示す朝方にあった多少まとまった雨によって、水面付近の汚れがスリット４５から排出され、水面がきれいになったことがわかる。
【０１１０】
このように、表９の降雨前は図３７（前）のように実験用タンク内の水面付近にはＰＭ２．５などが含まれた泡等が浮かんでおり汚れていたが、実験用タンクに、スリット４５を設けたオーバーフロー管を設置することにより、表９の降雨後には、図３７（後）のように実験用タンク内の水面を清浄化することができた。
【０１１１】
以上、本発明の旋回流自動洗浄式雨水タンク、これを備えた旋回流自動洗浄式雨水タンク装置について説明したが、本発明は上記実施形態や実施例に限定されるものではない。また、本発明は汚染した初期雨水の除去に主眼を置いたが、初期雨水除去を含む、広く汚染した汚染雨水の除去に対応することもでき、必ずしも初期雨水除去に限定されるものではない。
【０１１２】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明に係る旋回流自動洗浄式雨水タンクは、雨水タンク貯留雨水の水質向上、雨水の取水効率向上、安定した貯蓄雨水の供給などに利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１：旋回流自動洗浄式雨水タンク装置
２：旋回流自動洗浄式雨水タンク
３：実験用タンク
１０：本体
１２：上底部
１４：側面部
１６：凸型下底部
１７：最深部
１８：立脚部
２０：導入口
２２：排出口
２３：排出接続管
２４：浄水取出し口
２５：蛇口
３０：（旋回流発生用）スパイラルユニット
３２：スパイラル管
３３：フック
３４：導出口
４０：（底泥排出）オーバーフロー管
４２：排入口
４３：接続口
４４：オーバーフロー取水口
４５：スリット
４６：主管
４８：分岐管
５０：加圧式取水器
５２：送水口
５４：スパイラル流入管
１００：雨水タンク
１０２：竪樋
１１０：上部竪樋
１１１：下端口
１１２：下部竪樋
１１３：上端口
２００：ゴミ
Δｈ：加圧落差
【図１】
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【図２（ａ）】
2019206905.tif 000013
【図２（ｂ）】
2019206905.tif 000014
【図３】
2019206905.tif 000015
【図４】
2019206905.tif 000016
【図５】
2019206905.tif 000017
【図６】
2019206905.tif 000018
【図７】
2019206905.tif 000019
【図８】
2019206905.tif 000020
【図９】
2019206905.tif 000021
【図１０】
2019206905.tif 000022
【図１１】
2019206905.tif 000023
【図１２】
2019206905.tif 000024
【図１３】
2019206905.tif 000025
【図１４】
2019206905.tif 000026
【図１５】
2019206905.tif 000027
【図１６】
2019206905.tif 000028
【図１７】
2019206905.tif 000029
【図１８】
2019206905.tif 000030
【図１９（ａ）】
2019206905.tif 000031
【図１９（ｂ）】
2019206905.tif 000032
【図２０】
2019206905.tif 000033
【図２１】
2019206905.tif 000034
【図２２】
2019206905.tif 000035
【図２３】
2019206905.tif 000036
【図２４】
2019206905.tif 000037
【図２５】
2019206905.tif 000038
【図２６】
2019206905.tif 000039
【図２７】
2019206905.tif 000040
【図２８】
2019206905.tif 000041
【図２９（ａ）】
2019206905.tif 000042
【図２９（ｂ）】
2019206905.tif 000043
【図３０】
2019206905.tif 000044
【図３１】
2019206905.tif 000045
【図３２】
2019206905.tif 000046
【図３３】
2019206905.tif 000047
【図３４】
2019206905.tif 000048
【図３５】
2019206905.tif 000049
【図３６】
2019206905.tif 000050
【図３７】
2019206905.tif 000051
【図３８】
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