(57)【要約】【課題】ベント管内における、排水に含まれる夾雑物を効率的に洗い流して夾雑物によるベント管の閉塞を予防する下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造を提供する。【解決手段】  宅内排水管１と連通するベント管２の下向流部２１の入口と、上向流部２３の出口との高低差がベント管２の経路の損失水頭に相当する伏越し落差ΔＨ（m）＝（V22−V12）/2g＋（1＋f1＋f2＋f・L/D）V2/2g＞0.2メートル（V：設計流速（ベント管上向流部を粒径5mmの砂が掻き上がる流速）（m/s）、g：9.8（m/s2）、V1：ベント管上流側の自然流下管の流速、V2：ベント管下流側の自然流下管の流速、L：ベント管の長さ(下向流部延長＋水平流部延長＋上向流部延長)（m）、D：ベント管の管径、f1：上流側ベント管の傾斜角（ベント角）損失係数、f2：下流側ベント管の傾斜角(ベント角)損失係数、ｆ：管径とベント管延長に関わる損失係数）を満たすように、ベント角を調整する。【選択図】図１
0003213600.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設された障害物の下を潜り抜けて、所定の土地から公共下水道の下水本管に下水を流す下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造であって、
前記土地に埋設され、該土地からの下水を排出する宅内排水管と、
前記宅内排水管の出口と連通し、前記ベントサイフォン構造を形成するベント管と、
前記下水本管に取り付けられ、前記ベント管の出口と連通する取付け管マンホールと、を備え、
前記ベント管は、前記宅内排水管の出口と連通する入口の側から順に、下方に傾斜する下向流部と、前記障害物の下を水平に潜り抜ける水平流部と、上方に傾斜する上向流部とを有し、前記下向流部の上端が前記宅内排水管の出口と連通し、前記上向流部の上端が前記取付け管マンホールと連通し、
前記宅内排水管の出口の底面と前記ベント管の前記上向流部の出口の底面との高低差は、該ベント管の経路の損失水頭に相当する伏越し落差ΔＨであって、次の関係式：
ΔＨ＝（V22−V12）/2g＋（1＋f1＋f2＋f・L/D）V2/2g＞0.2メートル
ここで、
ΔＨ：伏越し落差（m）
V：設計流速（ベント管上向流部を粒径5mmの砂が掻き上がる流速）（m/s）
g：9.8（m/s2）
V1：ベント管上流側の自然流下管の流速
V2：ベント管下流側の自然流下管の流速
L：ベント管の長さ(下向流部延長＋水平流部延長＋上向流部延長)（m）
D：ベント管の管径
f1：上流側ベント管の傾斜角（ベント角）損失係数
f2：下流側ベント管の傾斜角(ベント角)損失係数
ｆ：管径とベント管延長に関わる摩擦損失係数
を満たすように、水平方向に対する前記ベント管の前記下向流部のベント角を３０度〜７０度の範囲に調整し、水平方向に対する前記ベント管の前記上向流部のベント角を４５度以下の範囲に調整する
ことを特徴とする下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造。
【請求項２】
前記取付け管経路のベントサイフォン構造は、さらに、
前記宅内排水管の出口と前記ベント管の前記下向流部の出口を連結する、三方向に分岐するＹ字管継ぎ手を備え、
前記Ｙ字管継ぎ手のうち第１の継ぎ手は、前記ベント管の前記下向流部の上端と接合し、
前記Ｙ字管継ぎ手の分岐点に対して、前記第１の継ぎ手と180度の位置にある前記Ｙ字管継ぎ手の第２の継ぎ手は、塩化ビニル管と接合して、前記下向流部と直線軸を形成し、
前記塩化ビニル管を前記直線軸に沿って上方に延伸して、前記土地の地表に現れた開口部分に、蓋部が設けてあり、
前記Ｙ字管継ぎ手の第３の継ぎ手は、前記下向流部の直線軸と所定の交角で前記宅内排水管の出口と連通している
ことを特徴とする請求項１に記載の下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造。
【請求項３】
前記塩化ビニル管には通気管が連通し、
前記土地の地表の蓋部に隣接した地下部には、通気脱臭槽が設けてあり、
前記通気脱臭槽の内部空間へ前記通気管が連通し、
前記通気脱臭槽の内部には、土壌脱臭剤と鉄屑と単粒の砕石が充填してあり、
前記通気脱臭槽は、前記通気管から流入した前記宅内排水管内の水面が生起して発生する排気を浄化して大気中へ排出すると共に、大気中へ排出した排気と同量の空気を大気中から吸気する
ことを特徴とする請求項２に記載の下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造。
【請求項４】
前記ベント管の前記下向流部の上端の所定の位置には、前記ベント管の内部に圧力水を供給する第１開口孔が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造。
【請求項５】
前記ベント管の前記上向流部の下端の所定の位置には、前記ベント管の内部に圧力水を供給する第２開口孔が設けられている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、道路敷地内の水路や電線共同溝（ＣＣＢＯＸ）等の障害物の下を潜り抜けて、公共下水道の下水本管へ連通する公共下水道の取付け管経路に関し、特に水平及び高さ方向に傾斜するベント管伏越し経路と、この経路内の夾雑物による閉塞を解除する洗浄装置及び密閉状態を防止する通気構造を備える下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路に埋設された公共下水道の下水本管は、下流側へ向かって家庭の生活排水や産業施設の廃水を個別に公共下水道の取付け管で収容しながら下水処理場へ向かって流下する。しかるに、下水本管へ合流するまでの取付け管の経路の途中には、水路や電線共同溝等の障害物が設けてある場合があり、このような場合には、これらの障害物を横切るように取付け管の経路を敷設する必要がある。
【０００３】
従来から、この障害物を横切る手段として、取付け管を障害物の底面より深く埋設して横断させる方法が用いられている。しかるに、この方法では、下流側に位置する公共下水道の下水本管を深くする必要があり、この場合には、下水本管の敷設工事費及び保守点検費用等が高額になってしまう。
【０００４】
下水本管が深くなることに随伴して、付随するマンホールも深くなり、深くする必要のない個々の取付け管まで深くして下水本管へ接続しなければならなくなる。結果、下水道建設費を余分に増嵩させ、住民の下水道受益者負担金額等をも増額させることになる。
【０００５】
さらに、既に下水本管が整備されている下水道整備区域において、新規に水路等の障害物が取付け管の経路上に建設される場合が発生して既設の取付け管が切断されることがある。この取付け管の切断により下水本管への接続が不可能となり、代替の手段として家庭の生活排水や産業施設の廃水等をそれぞれ個別に電気エネルギーによるポンプで汲み上げ、取付け管をポンプ圧送管に替えて下水本管へ導く手法が必要となる。結果、環境を保全する目的の下水道が余分に電気エネルギーを消費し、ポンプの設置や点検、修理、更新の費用を必要とすることになる。
【０００６】
従来から、上述の弊害にも拘らず、水路や電線共同溝等の障害物の横断では、取付け管そのものを障害物より深く埋設して横断させる手段が汎用され、長年の設計慣行となっている。この背景には、河川や軌道等の大型障害物横断と異なり、水路等の障害物では横断深さや横断距離が、略３ｍ〜１２ｍ以下と極めて小規模であることが原因して、特別な研究テーマとなり得なかったことがある。
【０００７】
我が国の下水道技術では、下水本管が障害物によって深くなることを避ける伏越しの理論が存在していたが、取付け管を対象にした伏越し構造は論及されてこなかった。例えば、代表的な技術の指導書（非特許文献１、非特許文献２）等には、取付け管が障害物を効率的に横断できる伏越しの技術条項は存在していない。
【０００８】
しかし、公共下水道の取付け管を深くしてしまう従来からの設計慣行も、今時の都市構造の高度化や電線の地中化等の進行による地下埋設物の輻輳化、高密度化によって、さらに、上述の弊害の発生が予測され、これに対応する新規の技術が必要となってきている。
【０００９】
そこで、本出願人は、取付け管が障害物を効率的に横断する他の手段として、この障害物の下を潜り抜ける取付け管が再びその管の高さを復元できる伏越し構造とする緊急避難的な対策を提案してきた（例えば、特許文献１。）。図６（特許文献１の図１）に、その取付け管の伏越し構造の一例を示す。すなわち、道路に埋設された公共下水道の下水本管Ｃと、宅地Ｂ２との間には水路Ａの障害物が敷設されている。そこで、宅地Ｂ２内の排水管１の下流側に位置する取付け管２，３，４（伏越し管２，３，４）について、水路Ａの下を潜り抜け横切るように図６の伏越し管２を埋設して下水本管Ｃへ接続する。結果、図６の伏越し経路の出入口の落差（いわゆる「伏越し落差」）による位置エネルギーΔＨの分だけ伏越し管２，３，４の高さを低くすることをもって下水本管Ｃへ接続できることになる。したがって、下水本管Ｃの高さを低くする必要がなくなり、家屋Ｂの生活排水等をポンプで汲み上げて下水本管Ｃへ圧送する必要もなくなる。
【００１０】
上記図６における伏越し落差（ΔＨ）の算出では、河川や軌道等の障害物横断に対する一般的な伏越し構造の計算式を取付け管の伏越しに援用して、例えば非特許文献１に示されている下記の計算式により計算している。
Ｈ＝ｉ・L＋β・（V2/2ｇ）＋α
ここで、
Ｈ：伏越しの損失水頭(m)
ｉ：伏越し管内の流速に対する動水勾配
L：伏越し管の長さ（m）
V：伏越し管内の流速（m/ｓ）
g：重力加速度（9.8m/ｓ2）
α：余裕幅（30〜50mm）
β：1.5を標準とする。
【００１１】
図６の伏越し管２は、一本の可撓性の塩化ビニル管で形成され、上流側から順に下向流部２１、水平流部２２、上向流部２３と繋がって下水本管Ｃへ接続し、全体に放物線形流路の逆サイフォン構造となっている。この構造は、可撓性の塩化ビニル管によって障害物下の横断が下向きにも上向きにも自在にどのような変化角にも曲げられる特徴がある。
【００１２】
図８（特許文献１の図４参照。）のように、宅内排水管１０１と伏越し管１４４との接続点には取付けマス１４５が介在し、この排水管と取付けマスと伏越し管の三つの構造は共に一体として機能し、伏越し起点マンホールを構成している。取付けマス１４５は、塩化ビニル製であって、直径が３００ｍｍの円筒部分１４５と、この円筒部分の下端に形成した先細の円錐部分１４６と、この円錐部分の下端に形成したパイプ状の下部連結管１４４とを備えている。
【００１３】
図８における、取付けマス１４５は円筒形であって宅地Ｂ内に直立して埋設され、その上端は、宅地Ｂ内の地表に開口しており、この開口部には気密性の蓋１４１が開閉自在に設けてある。下部連結管１４４は、水平面から下方に向けて、４５度の角度で傾斜している。取付けマス１４５の底部は左右に偏心したテーパー１４６により伏越し管１４４の内径の大きさにまで縮小されている。この取付けマス１４５の蓋１４１の開孔口から宅内排水管１０１と伏越し管１４４が合流する状況を目視し点検することを可能としている。
【００１４】
図７（特許文献の図３参照。）に示している取付け管の伏越し下流端構造において、下水本管Ｃへ接続する伏越し管３の出口側は、図７のように、道路敷地内の下水本管Ｃの頂部へ、下向きに９０度曲げた伏越し管３を上方から継手３１を介して接続する構造としている。この構造によって、下水本管Ｃが満管となった時においても伏越し管３の方へ下水本管Ｃからの下水が逆流しない構造となっている。
【００１５】
また、図８の取付けマス１４５の側壁には通気管連結部１４２が突設してあり、通気管１０６が連通している。この通気管１０６は、図６の通気管６となって宅地内へ延伸し、家屋Ｂの側壁上部へ立ち上がって突出口６１から大気中へ空気を突出している。この通気管６によって、図６における宅内排水管１内で発生する空気の排気と吸気の役割を果すことになる。すなわち、排水の流れが間欠的であることから発生する排水管内の空気の移動に対し、経路内の通気性を確保して密閉状態になることを防止できる。このため空気の逃げ場がなくなって伏越し管経路内へ空気が巻き込まれることを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】実用新案登録第３１３７５９４号
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】下水道施設計画・設計指針と解説、公益社団法人  日本下水道協会
【非特許文献２】下水道維持管理指針、公益社団法人  日本下水道協会
【非特許文献３】岩塚良三著「下水道工事ポケットブック」, １９６７年, 山海堂
【非特許文献４】土木学会編  水理公式集  平成１１年版  p３７４
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１８】
しかるに、上述した公共下水道取付け管の伏越し構造には、次の解決すべき問題があった。すなわちこの伏越し構造には、次の基本的な特性において高い閉塞のリスクを有している。まず第１に、伏越し経路の出入口の落差（いわゆる「伏越し落差」）による位置エネルギーΔＨの算出では、損失水頭の緒元が不足している。すなわち、上記の計算式「Ｈ＝ｉ・L＋β・（V2/2ｇ）＋α」では、図６における伏越し管の３箇所の曲点ロス等を計上していない。また、伏越し管の長さ（ｍ）は水平流部２２の延長のみで計算されており、上向流部２３、下向流部２１の延長は上記の計算式に反映されていない。よって、障害物を潜り抜けて、元の高さまで復元できるための位置エネルギーを水理学的に算出するためには不十分であって、この計算式では、必要とする伏越し落差を過小に算出する危険性がある。
【００１９】
また、伏越し構造における流れは、止水時であっても常に伏越し管が満水の状態であって、宅地側で水使用のない時間帯にも満水の状態で溜まっている。宅地側の水使用によって排水が発生すると伏越しの流れは始動する。しかし、満水状態で溜まっている水の中の夾雑物は沈殿しており、この沈殿物の始動には余分の伏越し落差を必要としている。よって、上記伏越し落差の算定式には、最低限必要な伏越し落差を組み入れなければならない。特に小さな延長の伏越しの算定では、計算値が過小となる傾向にあり閉塞をもたらす原因となる。
【００２０】
第２に、前記の伏越し落差（ΔＨ）計算式での計算値の落差以上を充足することができない現場条件では、伏越し落差（ΔＨ）の不足が流速を小さくして閉塞の原因となる。また、伏越し経路の延長が略１０ｍを超える場合は、伏越し管路内の容積が大きくなり、日常的に起生する間欠流の一回の最大流量は、この容積分の流量より少なくなる。したがって、間欠流による押し出し流れでは、夾雑物が掃流されにくくなる。よって、比重の小さい油等の浮遊性夾雑物は伏越し経路の起点側水面に浮揚集積し、比重の大きい土砂等の沈降性夾雑物は伏越し管の下流側底部に堆積して閉塞する原因となる。しかしながら、上記従来技術では、これらの抑止や防止手段が施されていない。
【００２１】
第３に、図６の伏越し管２，３，４は、障害物の下を潜って横切る経路部分を構成する管であって、流入側から順に、下降する下向流部２１と、ほぼ水平な流れの水平流部２２と、上昇する上向流部２３とを有する略Ｕの字状の下水管を示す。この伏越し管２に可撓性で継ぎ目のない一本の塩化ビニル管を用いている。このパイプが略Ｕの字状であることからパイプ内の流体の屈曲点ロスを最小化して、上記の計算式での伏越し落差（ΔＨ）の不足を補完しようとしている。しかし、略Ｕの字状構造の管路で流体の摩擦損失水頭を軽減することは、夾雑物の挙動が略Ｕの字状の外側へはみ出した管路部の抵抗によって滞ることになり、図６の伏越し管２の全体に夾雑物が堆積し付着することになる。さらに、略Ｕの字状構造では、特に水平の流れから上向きに流れる遷移点の幅が大きく、ピン・ポイントで土砂等の沈降性夾雑物除去手段を施すことが困難となる。
【００２２】
また、この可撓性で継ぎ目のない一本の塩化ビニル管では、高強度のパイプになるにしたがって放物線形の外側へのたるみが大きく発生する。すなわち、前記の下向流部２１も、水平流部２２も、上昇する上向流部２３も外側へ膨らんだ略Ｕの字状の伏越し管となり、放物線形のたるみが大きく発生する。よって、直線状から外側へはみ出した部分に下水中の夾雑物が堆積することとなる。また、図６の伏越し管２は、上向流部２３と水平流部２２、下向流部２１のそれぞれが境界のない一つの放物線形となっている。しかし、下水中の夾雑物の流動には、上向流部２３や下向流部２１等、それぞれの流れの方向に分力が必要であることに背反する。すなわち、略Ｕの字状の伏越し管２では、特に略２ｍ以上の延長の伏越しにおいて、夾雑物の堆積の防止に十分な機能が発揮されないことが課題となる。
【００２３】
第４において、図８の取付けマス１４５，１４６の下端は地表から略０．６ｍ〜０．９ｍ下である。これが原因して、さらに下に位置する宅内排水管１０１の下流端の継手１４３底部は、地表から略１．１ｍ〜１．５ｍ下の深さとなってしまう。したがって図８の宅内排水管１０１は地表から１．１ｍ以上深くなり、伏越し起点部の標高を低くして、伏越し落差による位置エネルギーを低減させている。
【００２４】
また、図８の取付けマス１４５，１４６は、取付けマスとしての機能に乏しい。本来、取付けマスは、流れの方向やこう配が異なる下水管の流れを整えて取付け管へ流すためのものである。しかるに、図８の取付けマス１４５，１４６では、宅内排水管１０１の流路より上にあって、下水に接触することが無い構造である。したがって取付けマス１４５，１４６の形状寸法は、さらに機能的な構造としなければならない。
【００２５】
第５に、図７のような下水本管Ｃへの伏越し管３を接続する構造では、下向きに９０度曲げた伏越し管３を下水本管Ｃの管頂部分へ添接している。しかし、この構造では、図７での下向きに９０度曲げた伏越し管３の存在により、図６での伏越し管２，３，４内の屈曲点が一箇所増加することになる。屈曲点の増加は、より多くの伏越し落差（ΔＨ）を必要とすることとなり、伏越し管２，３，４の閉塞のリスクを増大する。
【００２６】
また、図７での下向きに９０度曲げた伏越し管３の部分の設計は、障害物が存在しない場合の設計手法をそのまま援用している。したがって、障害物が存在する場合での図７の伏越し管３の存在は、伏越し落差（ΔＨ）の範囲内に食い込むことになり、有効な伏越し落差（ΔＨ）を少なくして、伏越しが必要とするエネルギーを削減している。
【００２７】
さらに、図７での、短い区間で９０度曲げた伏越し管３の部分は、伏越し流の終点部であり、伏越し落差（ΔＨ）による動水勾配線の終点でもある。よって、実験的に下水中の膠質が付着しやすい箇所であり、夾雑物の堆積が予測され、図６での伏越し管２，３，４の閉塞リスクを増幅させる危険性がある。
【００２８】
第６に、図７での下水本管Ｃへ伏越し管３を接続する構造は、地中での管と管の接合であって、接合部を含む伏越し管３や下水本管Ｃの可視化が不可能であり、下水本管Ｃ側の地上からの点検や清掃、修繕等の作業を不可能としている。緊急時には、地中の管を掘り返して対応しなければならなくなる。たとえ、図６での下向流部２１の側から清掃機具を挿入したとしても伏越し管３の屈曲点を清掃機具のノズルが通過することはできない。したがって、図７での９０度に曲げた接続部分は、清掃作業等を不可能とさせている。
【００２９】
第７に、図６では、排水管１内で逃げ場がなくなった空気を通気管６から大気中へ放出している。しかし、この通気管６を宅地側へ延伸し、家屋の側壁上部へ立ち上げている。この方法では、民地内に公共施設の一部を設置することであり、一様に下水道受益者負担金納入している住民としては、公平性を欠く行政手段である。したがって、通気管６を宅地側へ延伸することでは、当該技術が世に普及することの障害となってしまう。
【００３０】
また、図６での排水管１内の空気を家屋の側壁から未処理のまま大気中へ放出することは、臭気が家屋内へ拡散する可能性があり、家屋周辺の臭気強度をも高くし、衛生環境を悪化させる方向に作用する。したがって排水管１内の空気を宅地側で放出することは無理であって、臭気等が外部に漏れ出すことを回避する別の手段が必要となる。
【００３１】
上述の通り、ベント管の下向流部及び上向流部の傾斜等が考慮されずに算出された伏越し落差（ΔＨ）に基づいたベントサイフォン構造では、本来必要とする伏越し落差による位置エネルギーが得られないため、ベント管内の水面に浮揚集積したり、堆積したりする夾雑物を効率的に洗い流すことができずに、ベント管の閉塞を招く恐れがあった。
【００３２】
そこで本考案では、ベント管内における、排水に含まれる夾雑物を効率的に洗い流して夾雑物によるベント管の閉塞を予防する下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造を提供する。
【００３３】
また、宅内排水管は地表から無駄に深く埋設することなく、無駄に伏越し落差による位置エネルギーを低減させない下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造を提案する。
【００３４】
また、ベント管内へ空気の巻き込みがないよう周辺環境に調和した通気性を確保する下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造を提案する。
【００３５】
さらに、夾雑物がベント管内に付着または堆積した場合は、少ない作業量と費用とによって効果的に夾雑物を除去することができる下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
本考案の一側面に係る、地中に埋設された障害物の下を潜り抜けて、所定の土地から公共下水道の下水本管に排水を流す下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造は、前記土地に埋設され、該土地からの下水を排出する宅内排水管と、前記宅内排水管の出口と連通し、前記ベントサイフォン構造を形成するベント管と、前記下水本管に取り付けられ、前記ベント管の出口と連通する取付け管マンホールと、を備え、前記ベント管は、前記宅内排水管の出口と連通する入口の側から順に、下方に傾斜する下向流部と、前記障害物の下を水平に潜り抜ける水平流部と、上方に傾斜する上向流部とを有し、前記下向流部の上端が前記宅内排水管の出口と連通し、前記上向流部の上端が前記取付け管マンホールと連通し、前記宅内排水管の出口の底面と前記ベント管の前記上向流部の出口の底面との高低差は、該ベント管の経路の損失水頭に相当する伏越し落差ΔＨであって、次の関係式：
ΔＨ＝（V22−V12）/2g＋（1＋f1＋f2＋f・L/D）V2/2g＞0.2メートル
ここで、
ΔＨ：伏越し落差（m）
V：設計流速（ベント管上向流部を粒径5mmの砂が掻き上がる流速）（m/s）
g：9.8（m/s2）
V1：ベント管上流側の自然流下管の流速
V2：ベント管下流側の自然流下管の流速
L：ベント管の長さ(下向流部延長＋水平流部延長＋上向流部延長)（m）
D：ベント管の管径
f1：上流側ベント管の傾斜角（ベント角）損失係数
f2：下流側ベント管の傾斜角(ベント角)損失係数
ｆ：管径とベント管延長に関わる摩擦損失係数
を満たすように、水平方向に対する前記ベント管の前記下向流部のベント角を３０度〜７０度の範囲に調整し、水平方向に対する前記ベント管の前記上向流部のベント角を４５度以下の範囲に調整することを特徴とする。
ここで、所定の土地とは、住居や任意の施設等の建物が建設されている土地（宅地）だけでなく、公共施設の用に供される土地（公共用地）を含む。
【００３７】
前記下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造は、さらに、前記宅内排水管の出口と前記ベント管の前記下向流部の出口を連結する、三方向に分岐するＹ字管継ぎ手を備え、前記Ｙ字管継ぎ手のうち第１の継ぎ手は、前記ベント管の前記下向流部の上端と接合し、前記Ｙ字管継ぎ手の分岐点に対して、前記第１の継ぎ手と１８０度の位置にある前記Ｙ字管継ぎ手の第２の継ぎ手は、塩化ビニル管と接合して、前記下向流部と直線軸を形成し、前記塩化ビニル管を前記直線軸に沿って上方に延伸して、前記土地の地表に現れた開口部分に、蓋部が設けてあり、前記Ｙ字管継ぎ手の第３の継ぎ手は、前記下向流部の直線軸と所定の交角で前記宅内排水管の出口と連通していることを特徴とする。
【００３８】
本考案における他の実施態様において、前記塩化ビニル管には通気管が連通し、前記土地の地表の蓋部に隣接した地下部には、通気脱臭槽が設けてあり、前記通気脱臭槽の内部空間へ前記通気管が連通し、前記通気脱臭槽の内部には、土壌脱臭剤と鉄屑と単粒の砕石が充填してあり、前記通気脱臭槽は、前記通気管から流入した前記宅内排水管内の水面が生起して発生する排気を浄化して大気中へ排出すると共に、大気中へ排出した排気と同量の空気を大気中から吸気することを特徴とする。
【００３９】
本考案における他の実施態様において、前記ベント管の前記下向流部の上端の所定の位置には、前記ベント管の内部に圧力水を供給する第１開口孔が設けられていることを特徴とする。
【００４０】
本考案における他の実施態様において、前記ベント管の前記上向流部の下端の所定の位置には、前記ベント管の内部に圧力水を供給する第２開口孔が設けられていることを特徴とする。
【考案の効果】
【００４１】
本考案の下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造によれば、ベント管の形状に基づいて算出された伏越し落差による位置エネルギーを得るために、ベント管の入口と出口との間の落差と、ベント角とを調整することで、ベント管内における、排水に含まれる夾雑物を効率的に洗い流して夾雑物によるベント管の閉塞を予防することができる。
【００４２】
また、本考案によれば、宅内排水管は地表から無駄に深く埋設することなく、無駄に伏越し落差による位置エネルギーを低減させないようにすることができる。
【００４３】
また、本考案によれば、ベント管内へ空気の巻き込みがないよう周辺環境に調和した通気性を確保することができる。
【００４４】
さらに、本考案によれば、夾雑物がベント管内に付着または堆積した場合は、少ない作業量と費用とによって効果的に夾雑物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造の概略断面図である。
【図２】ベントサイフォン構造における宅内排水管とベント管Ｙ字管継ぎ手との合流部の一部拡大断面図である。
【図３】ベントサイフォン構造における通気管と通気脱臭槽による通気構造の一部拡大断面図である。
【図４】ベントサイフォン構造におけるベント管下向流部に設ける浮遊性夾雑物除去手段の一部拡大断面図である。
【図５】ベントサイフォン構造におけるベント管上向流部に設ける堆積性夾雑物除去手段の一部拡大断面図である。
【図６】従来例による家庭用排水経路の伏越し構造の概略断面図である。
【図７】従来例による家庭用排水経路の伏越し管下流端の公共下水道下水管へ接続構造を説明するための一部拡大断面図である。
【図８】従来例による家庭用排水経路の伏越し構造における宅内排水管と取付けマスの合流部及び通気管の一部拡大断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００４６】
本実施形態では、伏越し流れの源泉である位置エネルギーが効率よく作用するように伏越し管の線形と形状を創造し、伏越し管の線形に整合した伏越し落差（ΔＨ）を算出する。また、伏越し管の夾雑物による閉塞を防止する構造と、夾雑物が伏越し管内に付着または堆積した場合は、少ない作業量と費用とによって効果的な除去手段を提供することにある。また、伏越し管内へ空気の巻き込みがないよう周辺環境に調和した通気性を確保することである。
【００４７】
より具体的には、本願考案による下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造の特徴は、宅内排水管からの汚水を引き継ぐ取付け管を伏越し管としたものをベント管といい、このベント管経路の出入口の高低差、いわゆる「伏越し落差」の計算式に、ベント管の傾斜角（ベント角）による損失係数を計上し、さらにベント管の内径と全延長及びベント管内壁の摩擦損失係数等を計算式に反映させた次式により、「伏越し落差」を算出する（非特許文献３を参考。）。ここでベント管経路には様々な形状があって、特に小規模の場合は次式による計算結果の他に最低限度の「伏越し落差」を必要とするため、別途に実施した水理模型実験の結果から０．２ｍ以上の「伏越し落差」とすることとした。すなわち伏越し落差算定値に下限値の０．２ｍを設定した。
ΔＨ＝（V22−V12）/2g＋（1＋f1＋f2＋f・L/D）V2/2g＞0.2メートル
ここで、
ΔＨ：伏越し落差（m）
V：設計流速（ベント管上向流部を粒径5mmの砂が掻き上がる流速）（m/s）
g：9.8（m/s2）
V1：ベント管上流側の自然流下管の流速
V2：ベント管下流側の自然流下管の流速
L：ベント管の長さ（下向流部延長＋水平流部延長＋上向流部）（m）
D:  ベント管の管径
f1: 上流側ベント管の傾斜角（ベント角）損失係数
f2: 下流側ベント管の傾斜角（ベント角）損失係数
(もし、水平流部内に湾曲角を追加した場合は適宜fxを追加する)
ｆ：管径と伏越し管延長に関わる摩擦損失係数
ここで、fは、マニングの公式から算出される。
＜摩擦損失係数の算定＞
摩擦損失係数とマニングの粗度係数の関係式（非特許文献４参照）：
・ｆ＝(8gn2/R1/3)  ＝  (8gn2/（D/4）1/3)
g：重力の加速度（＝9.8（m/s2））
n：マニングの粗度係数（＝塩ビ管：0.010）
R：径深（＝D/4（m）：円管満流）
D：管径（m）
【００４８】
下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造において、障害物の下を潜り抜ける伏越し管は、それぞれ直管の構造であって、入口側から順に、下方に傾斜する下向流部と、この下向流部に連通し、かつ障害物の下をほぼ水平に潜り抜ける水平流部と、この水平流部に連通して上方に傾斜する上向流部とを有している伏越し管をベント管という。また、宅内排水管がベント管下向流部と合流する底面の高さとベント管上向流部の出口の底面の高低差は、少なくとも上記計算式によるベント管経路の損失水頭に相当する伏越し落差にしてある。さらに、このベント管水平流部両端には、ベント管下向流部とベント管上向流部を傾斜させるためにゴム輪硬質塩化ビニル曲管継ぎ手（ゴム輪受け口曲管）が装着されている。ベント管水平流部上流側の曲管継ぎ手にはベント管下向流部の直管構造が連通し、ベント管水平流部下流側のゴム輪受け口曲管にはベント管上向流部の直管構造が連通され、ベント管としてのベント角を形成している。すなわちベント管下向流部から順にベント管水平流部、ベント管上向流部への流れは、境界点構造となるゴム輪受け口曲管による曲線流を介して、それぞれ下向き、水平方向、上向きと、連続的な伏越し流となる。よって、それぞれ流れの方向は異なるが水理的に逆サイフォン構造となってベルヌーイの定理により、上記伏越し落差による位置エネルギーが反映された同一流量、同一流速でベント管を流れることになる。ここで傾斜部を構成するゴム輪受け口曲管は、エネルギーの消耗が少なくなるように曲線長が大きい大曲り曲管とすることが望ましい。
【００４９】
上記ベント管構造に用いるゴム輪受け口曲管には、１１度１／４、１５度、２２度１／２、３０度、４５度、６０度等の角度で規格化されており、ベント角はベント管上向流部やベント管下向流部の現場条件により、建設費が少なく、伏越し性能が向上するように選択的に決定される。このゴム輪受け口曲管を用いてベント角を形成することからベント管という。ここで、ベント角は現場条件によって、端数の角度や左右の曲り等の多様な角度や複雑な曲がりが要求される場合があり、ゴム輪受け口曲管に加えて、自在曲管を挿入し、角度の調整を行うこととする。また、上向流部のベント角は、小さな伏越しエネルギーであっても夾雑物が掻き上がるようにするため、ベント角を小さくすることが、より望ましい。
【００５０】
上記ベント管の上向流部の下流端が公共下水道の下水本管へ連通する部分には、マンホールを割り込みして設置し、ベント管、Ｙ字管継ぎ手等とあわせてベントサイフォン構造とする。このマンホール側壁へベント管の上向流部の下流端を連通させ下水を公共下水道の下水本管へ合流させる。したがって、ゴム輪受け口曲管で、上向き方向へ流れを変えた伏越し流は、そのまま直線状に公共下水道の下水本管のマンホールへ接続することになる。このベント管接続点マンホールを取付け管マンホールといい、この存在によって、上記伏越し落差によるエネルギーを余分に費やすことがなくなり、その後のベント管伏越しの点検や清掃等にも活用しうることになる。
【００５１】
上記宅内排水管とベント角６０度の下向流部が合流する場合の接合部には３方向に継ぎ手のあるＹ字管継ぎ手（３方向の内２方向の継ぎ手は１８０度で相対し、残りの１方向の継ぎ手は他端と６０度と１２０度の交角）を用いて分起点構造とする。すなわち６０度傾いた下向流部の上端に６０度の傾きでＹ字管継ぎ手を差込むと、Ｙ字管継ぎ手の一方は、ほぼ水平方向となり、この継ぎ手に宅内排水管を連通して合流点の機能を備える。他方の６０度傾いた継ぎ手には塩化ビニル管を６０度傾けて連通し、そのまま地表へ延伸して地表に開口し、開口部には、開閉可能な蓋が設けられ点検用のマンホールの機能を果すことになる。ここでベント管の下向流部におけるベント角６０度を変化させると、Ｙ字管継ぎ手の他端の角度も変わる。この変化角は、現場条件から６０度より大きくなる方向にあり、一方、下向流部のベント角は７０度が限度であるため、プラス１０度が最大値となる。したがって、Ｙ字管継ぎ手のゴム輪受け口継ぎ手と宅内排水管が接続する異径管ゴム輪受け口継ぎ手により調整することが可能となる。
【００５２】
上記Ｙ字管継ぎ手は、宅内排水管からのほぼ水平な流れをＹ字管継ぎ手の中において１２０度の交角で下向流部の流れに変換する。したがってＹ字管継ぎ手は、宅内排水管側の速度エネルギーの損耗を少なくして、ベント管下向流部へ合流させることができる。連続的な流れを形成することも可能であって、汚水の飛沫や拡散をも防止できる。
【００５３】
上記宅内排水管は、大型事業所排水等の大容量の排水であっても、一般住宅の排水であっても水使用のない時間帯は空の状態であって、替わりに空気が宅内排水管に満たされている。空気が充満している宅内排水管へ排水が流れ込むと排水の容量に匹敵する空気が宅内排水管下流端のＹ字管継ぎ手付近に集積し圧縮される。この結果、汚水で満たされているベント管下向流部上端へ空気の巻き込みが発生してしまう。この下向流部上端内の空気塊は、伏越し落差に相当する区間の水の単位体積重量を小さくして、上記伏越し落差のエネルギーを減殺し、ベント管伏越しの機能を低減させることになる。
【００５４】
そこで、本考案では、上記Ｙ字管継ぎ手から地表へ延伸する塩化ビニル管側壁へ開口孔を設け、通気管を連通して、この通気経路に連通する通気脱臭装置を備えるものとする。上記通気脱臭装置は、現場の環境条件により省略することも可能であるが、この場合、上記宅内排水管から発生する排気を上記通気管より直接、大気中へ放出することになる。
【００５５】
上記通気脱臭装置は、ベント管下向流部に連通する地表の蓋に隣接した位置の地下に箱型の槽として設けてある。この通気脱臭槽へ宅内排水管の空気が流入して、槽内の脱臭剤と反応し外気へ放出される。宅内排水管への排水が停止すると、再び、外気へ放出した空気と同量の空気を通気脱臭槽から吸い込む。この通気脱臭槽の大きさは、例えば、８０坪の宅地に内径１００ｍｍの宅内排水管が１／１００の勾配で延長２８ｍ敷設されている場合、宅内排水管の容量は２５０リットルであって、これに宅内排水管の流速０．９ｍ毎秒等の諸元を考慮して通気脱臭槽の容量を求める。また、上記通気脱臭槽は、官民境界から民地側へ１．０ｍ内の距離に設置してあり、地表と同じ高さでメッシュ状の金属製蓋で覆われている。
【００５６】
また、上記通気脱臭槽は、上記Ｙ字管継ぎ手から地表へ延伸する塩化ビニル管側壁の開孔口と上記取付け管マンホール側壁の開孔口を上記通気管で連通し、相互の通気性を確保することで、通気脱臭槽の設置を省略することができる。すなわち、ベント管伏越しが横断する障害物の上部を上記通気管が水平に横断できれば、上記通気脱臭槽の設置は必要としなくなる。
【００５７】
上記の課題解決方法によっても、なお、ベント管の閉塞を解決すべき手段が必要であって、本考案による下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造の特徴は、ベントサイフォン構造のベント管下向流部とベント管上向流部の流路内に、所定の期間毎に所定の時間の間、圧力水を供給することによって、付着または堆積する夾雑物を粉砕して流下除去することにある。また、圧力水は一般家庭用の水道水を用いることを可能としている。すなわち本考案の構造は、道路敷地内の水路等の障害物の下を潜り抜けるベント管と、このベント管内に付着または堆積する夾雑物を除去する夾雑物除去手段とを備えている。
【００５８】
上記夾雑物除去手段の第一は、ベント管下向流部に開口する第１開口孔と、この第１開口孔に連通する第１の水道管を有し、上記第１開口孔は、ベント管下向流部の伏越し水位より下方位置であって、ベント管下向流部の流路断面の頂部に開口している。そして、所定の期間毎に所定の時間の間、圧力水が供給される。この突出圧によって浮遊性夾雑物による閉塞状態を解除する。
【００５９】
ここで「ベント管下向流部の伏越し水位」とは、止水状態の場合の水面の位置であって、ベント管下向流部上端から伏越し落差ΔＨに相当する長さを差し引いた高さの水位である。「所定の期間毎に所定の時間の間」は、３年に１回、３〜５分間程度が望ましい。但し、下水に含まれる浮遊性の夾雑物の種類や量、あるいは夾雑物の肥大化の速度及び伏越し落差が上記計算式の値より異なる場合は、期間を２年に１回程度に短縮したり、４〜７年に１回程度に延長したりしてもよい。圧力水等の供給は、３年に１回等の間隔で定期的に行う方法がある。また、下水を排水する利用者側から、例えば「最近、排水の引きが悪くなった」等の情報に対応する不定期な方法とすることもできる。また「所定の時間の間」は、３〜５分程度に限らず、短縮あるいは延長してもよい。またベント管下向流部への圧力水等の供給は、冬季が望ましい。冬季は下水温度も低くなるため、浮遊性の夾雑物に含まれる油性物質の凝固力が強まって、浮遊性の夾雑物を肥大化し固形化して、ベント管の閉塞が生じ易くなるからである。したがって冬季の中程に圧力水を供給することによって、ベント管の閉塞を効果的に防止することができる。また圧力水は、一般家庭の水道水圧であって０．５〜２．０メガパスカル程度が望ましいが、浮遊性の夾雑物の量や性質によって、さらに水圧を増圧してもよい。
【００６０】
上記夾雑物除去手段の第二は、ベント管上向流部に開口する第２の開口孔と、この第２の開口孔に連通する第２の水道管を有し、上記第２の開口孔は、上記水平流部とベント管上向流部との連通部から、所定の間隔を隔てた上方位置であって、この上向流部の流路断面の下半分部に開口し、上記第２の開口孔から上記第２の水道管を介して、所定の期間毎に所定の時間の間、ベント管上向流部の流路内に水道管による圧力水が供給される。この突出圧によるベント管上向流部の流速の増加と圧力水の供給によるベント管上向流部の流量の増加に伴ってベント管上向流部の流量、流速も増大することになって堆積性夾雑物を掻き上げ、閉塞状態を解除する。
【００６１】
ここで「所定の間隔を隔てた上方位置」とは、ベント管水平流部とベント管上向流部との連通部の管底の標高から、管の直径の略０．８〜３．０倍の間隔を隔てた上方位置の標高を意味する。「所定の期間毎に所定の時間の間」は、５年に１回程度、５〜７分間程度が望ましい。但し、下水に含まれる土砂等の沈降性夾雑物の大きさや堆積量、あるいはベント管上向流部の傾斜角度（ベント角）及び伏越し落差の大きさにより、期間を３年に１回程度に短縮したり、６〜７年に１回程度と延長してもよい。また「所定の時間の間」は、５〜７分間程度に限らず、上述した「所定の期間毎」と同様に、短縮あるいは延長してもよい。「圧力水」は、一般家庭の水道水圧であって０．５〜２．０メガパスカル程度が望ましいが、土砂等の堆積物の量や性質、あるいは上向流部のベント角等によって、さらに水圧を増圧してもよい。
【００６２】
本願考案では、下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造において、ベント管伏越し上向流部をベント角で傾斜させることにより、効果的に夾雑物を掻き上げることを可能とした。例えばベント角を４５度とすると正弦関数により垂直な場合の必要掻き上げ流速に較べて７１％の流速で足りることになる。そこで「伏越し落差」の計算式にベント角を反映させて有効な伏越し水理計算式とした。
【００６３】
その上で、従来から下水管の合流点や勾配の変化点にはマンホールや取付けマスを介するものであったが、ベント角による傾きを利用して、Ｙ字管継ぎ手を用いた合流点構造とした。すなわち水平方向から流れてくる宅内排水管とベント管下向流部が合流する接合点に取付けマスを廃して、Ｙ字管継ぎ手を装着した。このことによって次の作用効果を奏することができる。まず宅内排水管を１２０度の浅い交差角度で瞬時にベント管下向流部へ合流させることができ、抵抗の少ない連続的な流れを形成することができる。したがってこの合流部分における流れの損失水頭を軽減し、宅内排水管内の流速をベント管下向流部へ伝達することができるため、宅内排水管内を流れる速度エネルギーや押し出し流れの力を有効利用することができる。さらに浅い交差角度であるためトイレットペーパー等の夾雑物も滞ることなく流下させて、合流時に発生する飛沫等の拡散をも防止できる。また、Ｙ字管継ぎ手にはゴム輪受け口継ぎ手があり、管が上下左右に撓むことを許容する構造であるため、合流部分の耐震化が図られ、かつ、複雑な地震動による衝撃が緩和されることになる。
【００６４】
また、３方向に継ぎ手のある上記Ｙ字管継ぎ手の一方は６０度のベント角で、そのまま地表へ延伸して地表に開口している。したがって、地上の開口部から宅内排水管がベント管下向流部へ合流する様子やベント管下向流部の水面の状態が可視化され、ベント管の点検や清掃が容易になる。さらに大きな異物が混入した場合には取り出しを可能とする。また、従来の取付けマス構造による屈曲点がないため、ベント管へ清掃器具の挿入も可能であって閉塞への備えとなりうる。
【００６５】
次に本願考案では、下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造を公共下水道の下水本管へ接続する場合は、取付け管マンホールを介することとした。このことによって、次の作用効果を奏することができる。まず、ベントサイフォン構造のベント管が下流側の下水管へ接続する標高を略０．１ｍ低くすることになり、伏越しの位置エネルギーを略０．１ｍ大きく利用できることになる。さらにベント管が取付け管マンホールへ接続する標高は上記ベント管上向流部が満水となる水面の高さに同じであるため、下流の下水本管側からベントサイフォン構造への逆流も防止できる。また、取付け管マンホールが存在することによって、ベントサイフォン構造の下流側からの点検や清掃を容易とする。さらにマンホールは内径０．５ｍのコンクリート製から、内径０．３ｍの塩化ビニル製とすることが可能であって、一般に用いられる一号マンホール（内径０．９ｍ）より建設費用を少なくし、地震動による地盤の液状化によるマンホールの浮き上がり度も少なくできることになる。
【００６６】
従来は取付け管の伏越し管に可撓性で継ぎ目のない一本の塩化ビニル管を用いパイプを略Ｕの字状にした流路の構造により流体の屈曲点ロスを最小化しようとしていた。これに代わって本願考案では、硬質塩化ビニルの直管を用いて、屈曲部に水道用ゴム輪硬質塩化ビニル曲管継ぎ手（ゴム輪受け口曲管）を配し、ベント管構造とした。このことによって次の作用効果を奏することができる。まず、略Ｕの字状の流路に対し、ゴム輪受け口曲管によるベント管伏越し流は、外側へ膨らむ放物線形を台形状（くし形状）の流路にして、この直線部によって夾雑物の堆積箇所を少なくし、余分な摩擦損失を削除した。また、ゴム輪受け口曲管は、屈曲点ロスを低減して曲線流を形成し、ベント管下向流部からベント管水平流部、ベント管上向流部へと遷移する境界点を構成する。このゴム輪受け口曲管の境界点構造によって、ベント管内のベント管下向流部やベント管水平流部、ベント管上向流部の伏越し流にかかるそれぞれの水理特性を発現させ、夾雑物や土砂が滞留する位置を実験的に特定しうることとなった。
【００６７】
上記のゴム輪受け口曲管の境界点構造によるベント管伏越しの模型実験結果から、夾雑物除去手段を施す具体的な位置と対策を明らかにした。すなわち夾雑物が滞留する場所を特定し、その場所に夾雑物除去手段を施すこととした。さらに、ベント管下向流部とベント管上向流部の傾斜角度（ベント角）は、それぞれゴム輪受け口曲管を介して、独立して選択的に角度の大きさを決められるため、様々な現場条件での効率的なベント角で対応しうるものとなった。また、ゴム輪受け口曲管による継ぎ手は可撓性であって、ベントサイフォン構造全体の耐震化を図ることにもなった。
【００６８】
そこで、上記実験結果から本願考案では、家庭排水取り出し管後流の取付け管であることを前提に、身近にある水道水を用いて夾雑物除去手段としている。すなわちベントサイフォン構造の起点側ベント管下向流部の上面に浮揚、固結する浮遊性夾雑物を水道水の突出圧によって閉塞状態を解除することとした。またベントサイフォン構造の終点側ベント管上向流部の底部に堆積する土砂等の沈降性夾雑物を水道水圧によって掻き上げることとした。このことによって次の作用効果を奏することができる。まず、水道水を利用したことによって、少ない設置費用で特別な清掃機器を要することなく、特殊技能を必要とせず、随時に誰でも手軽に夾雑物除去を行うことができる特徴がある。さらに、ベント管伏越しが閉塞状態となり、下水道利用者が使用不能となってからでも、水道水で対応できるため、日頃の点検等の管理をほとんど不要とし、いわゆる予防保全の必要性を少なくする。また、ベント管への水道水の圧入は、汚水中の溶存酸素濃度を増やすものであって、夾雑物の腐敗の進行を抑止して洗浄の効果を高くする。
【００６９】
また、上記宅内排水管内の通気について、従来から宅内排水管の排気は、民地側の家屋の外壁上部へ通気管を装着して、未処理のまま大気中へ突出させるものであった。本願考案では、我が国の下水道整備の慣習的な方針のもと、官民境界から民地側へ略１．０ｍ以内の土地に通気脱臭槽を設置して、宅内排水管内の排気を浄化した後に通気脱臭槽の上部から排気し、その後、同量の空気を通気脱臭槽へ吸気し、宅内排水管へ還流する。この通気脱臭手段は次の作用効果を奏することができる。まず、家屋へ住民が通気管を設える場合と異なり、公共下水道管理者が設置して、その後の維持管理を行うため、下水道利用者側の負担がなくなる。また、通気脱臭槽は、宅内排水管が間欠流であることから、管内水位の上下運動によって生ずる空気の移動力を機動力としている。したがって通気脱臭槽を稼動させるための機械力を必要としていない。また、通気脱臭槽は蓋部も底部も透過性の構造であって、雨滴は通気脱臭槽内の脱臭剤に反応した硫化水素等を洗い流すことになる。このサイクルによって、特段の維持管理を必要としない特徴がある。よって、少ない費用と手間で脱臭を図りつつ、経路内の通気性を確保することは、密閉状態を防止し、逃げ場がなくなった空気によるベントサイフォン経路の流れの障害をなくすることになる。
【００７０】
図１〜図５を参照しつつ、本考案の具体例を説明する。図１は、水路Ａの下を潜り抜けて、住地Ｂの宅内排水管１から公共下水道の下水管Ｃに排水を流す、公共下水道の取付け管経路の伏越し構造、すなわちベントサイフォン構造を示している。住地Ｂの宅内排水管１と、この宅内排水管１の後流で連通するＹ字管継ぎ手４とこれに連通するベント管２と、このベント管２の出口に位置する下水本管Ｃに割り込みして連通する取付け管マンホール３とを備えている。ここでのＹ字管継ぎ手４は、３方向に継ぎ手があって、内２方向の継ぎ手は直線状の位置にあり、１８０度の交角をなす。残りの１方向の継ぎ手は、他の２方向の継ぎ手と６０度〜１２０度の交角をなしている。
【００７１】
図1において、宅内排水管1の後流が連通するベント管２のＹ字管継ぎ手４の分岐点、すなわち宅内排水管１後流の水平な延長線とベント管２の下向流部２１の６０度に傾斜した上向きの延長線との交点の高さと、取付け管マンホール３に連通する上向流部２３の出口の底面との高低差は、少なくとも上記伏越し落差の計算式による伏越し経路の損失水頭に相当する落差ΔＨにしてある。また落差ΔＨには下限値０．２ｍを組み込まなければならない。すなわち、計算値の伏越し落差が０．２ｍ以下の場合は、伏越し落差ΔＨを０．２ｍとする。計算値が０．２ｍを超える場合は、その超過分を０．２ｍに加算して落差ΔＨとする。
【００７２】
ベント管２の内径は１２５ｍｍであって、図２に示すように、上流側へ６０度に傾斜した下向流部２１の上端には、ゴム輪受け口継ぎ手５ａを介して、内径１２５ｍｍの３方向に分岐したＹ字管継ぎ手４の一方向が６０度傾斜して装着している。Ｙ字管継ぎ手４の３方向に分岐した継ぎ手のうちゴム輪受け口継ぎ手５ａと接続した継ぎ手の直線状に反対側の位置にあって、１８０度の交角をなす他方の接着継ぎ手５ｂには、６０度に傾斜した内径２００ｍｍの短管２４が接続され、そのまま地表面へ延伸される。したがって、６０度に傾斜した下向流部２１は、Ｙ字管継ぎ手４の２方向の継ぎ手を用いて直線状に地表面へ立ち上がることになる。このとき内径１２５mmから２００mmへの拡大には、異径管継ぎ手５ｃを挿入する。また、Ｙ字管継ぎ手４の残りの1方向の継ぎ手は、地表面へ延伸した管と６０度の交角で、ゴム輪受け口継ぎ手５ｄを介して、水平方向から合流する宅内排水管１を接合する。このとき、宅内排水管１内径が１２５ｍｍ以外の内径の場合は、ゴム輪受け口継ぎ手５ｄの外側に異径管継ぎ手５ｅを挿入して、内径１２５ｍｍのＹ字管継ぎ手４へ接続する。宅内排水管１はゴム輪受け口継手５ｄによって、着脱可能に連結してあり、宅内排水管1は、１/１００または２/１００の勾配で宅地Ｂ内に埋設してある。
【００７３】
図２に示す、Ｙ字管継ぎ手４による合流点の構造は、３方向に分岐したＹ字管継ぎ手４により、ゴム輪受け口継ぎ手５ａ，５ｂ，５ｄを介して着脱可能に連結してあり、下向流部２１と同一軸線上に配置されており、その上端部は、宅地Ｂ内の地表に開口している。この開口部には、気密性の蓋４１が、開閉自在に設けてある。また上部の開口端から略２００ｍｍ下方の管壁には、通気管１０６を連結するための、通気管連結部４２が突設してある。
【００７４】
また、図１に示すベント管２は、入口側から順に、下方に傾斜する下向流部２１と、この下向流部２１に連通し、かつ用水路Ａの下をほぼ水平に潜り抜ける水平流部２２と、この水平流部２２に連通して上方に向かって傾斜する上向流部２３とを有する流路のベントサイフォン構造を構成している。ここで下向流部２１と水平流部２２、上向流部２３は、それぞれ直線状の管であって、接合部にゴム輪受け口曲管２２-１とゴム輪受け口曲管２２-２を配して、くし形状を形成し、それぞれが着脱自在となっている。すなわち下向流部２１下端の管口は差し口であって、ゴム輪受け口曲管２２-１のゴム輪受け口と接合する。ゴム輪受け口曲管２２-１の他端は差し口であって、水平流部２２の上流側ゴム輪受け口と接合する。水平流部２２の下流側の管口は差し口であって、ゴム輪受け口曲管２２-２上流側ゴム輪受け口と接合する。さらにゴム輪受け口曲管２２-２の他端は差し口であって、上向流部２３下端のゴム輪受け口が接合する構造となっている。
【００７５】
図１に示すベント管２の構造は、上記５個の部品（下向流部２１、ゴム輪受け口曲管２２−１、水平流部２２、ゴム輪受け口曲管２２−２、上向流部２３）で構成され、かつ、互いにゴム輪受け口継ぎ手で接合されてベント管２全体が可撓性、防水性の性能を有している。すなわち、各接合点をゴム輪受け口としたことは、ベント管２が地中にあって、形状が大きく屈曲しているため、地震動の複雑なゆれに対応する耐震性のためである。また、ベント管２は常に満水状態であって、ベント管２の耐水性を確保するためのものでもある。さらに、ゴム輪受け口曲管２２−１，２２−２には、流水の曲り損失抵抗を少なくする作用が発現される。例えば内径１２５ｍｍで３０度曲りの場合、曲管長は略０．３ｍ（内径の２倍以上の長さ）となっており、下向流部２１から水平流部２２への流れの変化、水平流部２２から上向流部２３への流れの変化を円滑にし、排水中の夾雑物が曲管に滞ることを防いでいる。なお、本考案においては、宅内排水管１やＹ字管継ぎ手４及び上記５個の部品は、鉄製または塩化ビニル製である。ただし上向流部２３が接続する取付け管マンホール３は、合流先下水本管Ｃの材質と内径によって塩化ビニル製とコンクリート製が選択的に決定される。
【００７６】
さて、図１に示すベント管２の内径は、Ｙ字管継ぎ手４と同じ１２５ｍｍにしてあり、下向流部２１はゴム輪受け口曲管２２−１に接合して、水平流部２２の水平位置から上方に向けて６０度の角度（ベント角）で傾斜している。このことは、下向流部２１の下端はゴム輪受け口曲管２２−１を介して障害物の水路Ａのほぼ手前側面の下方位置において、上記ベント角６０度の対応角である１２０度の鈍角で水平流部２２に移行することになる。よって、このベント角は、上記Ｙ字管継ぎ手４の地表面へ立ち上げた開口部と、道路内にある水路Ａの深さとの離隔距離に応じた相応の角度となる。結果、ベント角６０度とすることが望ましく、３０度〜７０度の範囲とすることも併せて可能である。
【００７７】
同じように、図１に示す水平流部２２の後流側は、水路Ａのほぼ後ろ側面の下方位置において、ゴム輪受け口曲管２２−２を介し上向流部２３下端が接合している。上向流部２３は、水平流部２２の水平位置から上方に向けて４５度より小さい角度で屈曲して、上向流部２３に移行する。図５に示すように、上向流部２３の出口端は、公共下水道の下水本管Ｃに割り込みして設置する取付け管マンホール３に連結してある。したがって上向流部２３のベント角は、水平流部２２の高さと下水本管Ｃの高さ及び両者の離隔距離に応じて角度が定まる。ここで、図１に示す上記Ｙ字管継ぎ手４と宅内排水管１の合流点の高さは、下水本管Ｃより常に高い位置にあるため、下向流部２１のベント角は大きくなり、上向流部２３のベント角は小さくなる。よって上向流部２３のベント角の上限を４５度とすることが可能となる。その上で上向流部２３のベント角は、３０度以下とすることが、より望ましい。また、上向流部２３の接続点は、下水本管Ｃの管頂の位置にしてあり、下水本管Ｃから上向流部２３への逆流を防いでいる。
【００７８】
図５に示す取付け管マンホール３の構造は、下水本管Ｃの内径および材質によって、形状寸法や施工方法が異なり、さらに下水本管Ｃが新設であるか既設であるかによっても異なる。すなわち下水本管Ｃが塩化ビニル製であって、内径３００ｍｍ以下の場合は、規格品である塩化ビニル製小口径マンホールを下水本管Ｃに割り込みして設置し、上向流部２３の出口端を小口径マンホール側壁に連通する。この場合、下水本管Ｃが既設の場合は、既設管の管頂に内径３００ｍｍの穿孔をおこない、その上面に塩化ビニル製小口径マンホールの上部躯体を載せる構造として、上向流部２３の出口端を小口径マンホール側壁に連通する。また下水本管Ｃがコンクリート製もしくは鉄製や内径３００ｍｍ以上の塩化ビニル製である場合は、内径０．５ｍ程度のコンクリート製マンホールを割り込みして設置し、上向流部２３の出口端をコンクリート製マンホール側壁に連通する。さらに、この下水本管Ｃが既設の場合は、既設管の管頂に内径３００ｍｍの穿孔を行ない、その上面に塩化ビニル製小口径マンホールの上部躯体を載せる構造とする。しかし下水本管Ｃが深く埋設され、載せる小口径マンホールの上部躯体の縦長が略１．２ｍを超える場合は、内径３００ｍｍの塩化ビニル管を小口径マンホール躯体に継ぎ足すこととする。
【００７９】
ここで図１を参照しつつ、伏越し経路の損失水頭、すなわち伏越し落差ΔＨの作用について説明する。宅地Ｂから排水が流されていない場合は、宅内排水管１内は空になっており、さらに下向流部２１内の水位は、公共下水道の下水本管Ｃに割り込みした取付け管マンホール３に連通する上向流部２３の出口端の高さと同じになっている。すなわち下向流部２１内の水位は、宅内排水管１がこの下向流部と連通する部分の管底高さから、伏越し落差ΔＨだけ低い位置になっている。次に宅地から排水が流されると、宅内排水管１から流出する排水によって、下向流部２１内の水位は、宅内排水管１との連通部分まで上昇して、伏越し落差ΔＨの位置エネルギーが働きを開始する。
【００８０】
上述したように、図２において、宅内排水管１と連通するＹ字管継ぎ手４は１２０度の浅い角度で合流し、さらに後流の下向流部２１とも１２０度の浅い角度で合流する。このため下向流部２１内の水位は、迅速に宅内排水管１との連通部分まで上昇し、下向流部２１内の伏越し落差区間が満水になった後は、宅内排水管１内の速度があまり低下せずに、下向流部２１内に連続して流入するようになる。したがって宅内排水管１内の排水は、下向流部２１内に流入し、この下向流部２１内に流入した排水は、伏越し落差ΔＨの位置エネルギーだけでなく、この宅内排水管１内の排水の速度エネルギー（流下力ないし押し込み力）との双方によって、ベント管伏越し経路を経由して、公共下水道の下水本管Ｃに排出されることになる。なお下向流部２１内の水位が、宅内排水管１との連通部分より上に上昇した場合は、その上昇した部分だけ、伏越し落差ΔＨが増加し、排水の位置エネルギーが大きくなって、ベント管伏越し経路内の排水の流下力が増すことになる。しかし、この過程において、宅内排水管１内が空になった状態から水位が発生する状態に遷移するため、宅内排水管１内の空気は、排水と置換される。その空気の分量は、宅内排水管１内に水位が発生したことによる水の容積に等しい体積であって、Ｙ字管継ぎ手４付近に集積することになる。
【００８１】
この空気の分量は、例えば、８０坪の宅地に内径０．１メートルの宅内排水管が１/１００の勾配で延長２８メートル敷設されている場合、宅内排水管の容量は２５０リットルとなる。この容量に対し、宅内排水管内に生起する水位は、概ね、管径の１／２に平準化され１２５リットルとなる。その根拠は、大型排水器具が下流側に集中していない限り、下水管の設計では最大管内水位を管径の１／２としていることからである。また、宅内排水管１の流速が毎秒０．９ｍであって、管路延長が２８ｍであるため、略３１秒を経過してＹ字管継ぎ手４付近に排気が集積することになる。現象的には、宅内排水管１内の空気量が排水の流下に随伴して、暫時、宅内排水管１の流れの先端の空気塊になる。しかし、密閉状態でＹ字管継ぎ手４付近に集積すると宅内排水管１の流速や流量によって下向流部２１内に空気が巻き込まれることになる。このことは、ベント管２内に空気塊が発生することになり、伏越し落差ΔＨによる位置エネルギーが空気塊を圧縮することに費やされてしまい、伏越し経路内の排水の流下力が低減されることになる。
【００８２】
そこで通気性を確保するため、図２において、Ｙ字管継ぎ手４から地表面へ立ち上がる内径２００ｍｍの短管２４の管壁には、上部の開口端の蓋４１から２００ｍｍ下方位置に、通気管１０６を連結するための、通気管連結部４２が突設してある。通気管連結部４２は、通気管１０６と連結してある。この通気管１０６によって、宅内排水管１から発生した空気の排気を可能とする。さらに、宅地内の水使用が停止すると、再び宅内排水管１は空となる。そのためには通気管１０６から排気と同量の吸気を必要とすることになる。
【００８３】
この吸気と排気を可能とする通気構造には、通気管１０６をそのまま延伸し、地上へ立ち上げて大気中へ放つ方法がある。また、通気管１０６を水路Ａの上面へ出す方法や隣接する橋の桁下等へ放出する方法もある。しかし、これらの方法は、いずれも通気の機能だけであって、臭気を脱臭する機能が欠如している。そこで本願考案では、宅内排水管１が汚水を排水した時にしか流れない間欠流であることから、管内水位の上下運動によって生ずる空気の移動力を機動力とする通気脱臭槽Ｄを設けて、ベント管伏越し経路内の空気塊による障害を取り除き、臭気の拡散を排除するものである。
【００８４】
上記図２、図３において、通気脱臭槽Ｄは、Ｙ字管継ぎ手４から地表面へ立ち上がった蓋部４１に隣接して設置し、この蓋部４１の表面から略２００ｍｍ下方位置の通気管連結部４２と連通する内径５０ｍｍ塩化ビニル管の通気管１０６と連通している。図３の通気脱臭槽Ｄは、地表面下を略０．２立方メートル（０．５ｍ×０．５ｍ×０．８ｍ）掘り下げて、その掘削面に粒径５０ｍｍの単粒砕石ｄ１（粒径が均一な砕石）を敷き詰める。この場合、崩壊性の地盤条件で土の安息角が小さい条件下では、掘削側面に粒径１００ｍｍ程度の玉石を積み上げることとする。また、掘削底面に恒常的な地下水位が出現する場合は、その水位より上に通気脱臭槽Ｄの底面を設え、掘削幅と掘削長で略０．２立方メートルの掘削量となるよう調整する。さらに、この通気脱臭槽Ｄの外枠は、全面多孔質のコンクリート製の箱を埋設することも可能である。
【００８５】
図３において、掘削底面に粒径５０ｍｍの単粒砕石ｄ１を敷き詰めて、その上に３０リットルの多孔質の塩化ビニル製バケツ１０７を伏せて設置する。バケツ１０７の上側面に通気管１０６を貫通させ、バケツ内部の中心部で内径５０ｍｍの９０度エルボ突出口１０８を下向きに装着する。バケツ１０７の外側にはピート質の土壌脱臭剤ｄ２を粒径３０ｍｍの単粒砕石ｄ３と２対１の比率で混合して蓋部下まで充填する。通気脱臭槽蓋部１０９は２０ｍｍ×７０ｍｍメッシュの鉄製であって、十分な透水性、透気性が保たれている。さらに底部も砕石層であるため透過性の構造となる。また、この通気脱臭槽Ｄの容量は、発生排気量に対し、略２倍の余裕を計上した容量である。したがって、これを前提に地表面下、略０．２立方メートル掘削した通気脱臭槽Ｄの形状寸法にも余裕があり、土地条件による制約等には、適宜、深さを換えて対応することが可能である。なお、通気脱臭槽Ｄ内の土壌脱臭剤ｄ２，ｄ３を通過する時間の算定では、上記により、総排気量が１２５リットルであって、宅内排水管の流速が毎秒０．９ｍ、管路延長が２８ｍであるため、略３１秒を経過してＹ字管継ぎ手４付近に排気が集積し、その後、通気脱臭槽Ｄへ到達する。したがって、通気脱臭槽Ｄの通過速度は、通気脱臭槽Ｄの断面積から毎秒１６ｍｍが最大値であって、通過時間（脱臭剤接触時間）は通気脱臭槽Ｄ内のバケツ１０７の中心から地表までの層厚により略３１秒が最少値となる。
【００８６】
上記土壌脱臭剤ｄ２に加えて、硫化水素等を浄化するための鉄屑が必要となる。すなわち上記３０リットルの多孔質の塩化ビニル製バケツ１０７の上面より上へ略３０リットル容積の鉄屑を充填する。鉄屑は錆びが容易に進行するものであって、多孔質の塩化ビニル製バケツ１０７の穴の径より大きい形状のものである。宅内排水管１内の水位の上下変動によって、この管内の排気は、上記バケツ１０７の中へ放出される。この排気中の硫化水素性排気は鉄屑の表面と反応し、脱臭作用を発現する。その後、鉄屑の表面に硫化水素等が固着等するが、通気脱臭槽Ｄの蓋部１０９からの雨滴により硫化水素類等は再び水に溶解し、地下へ浸透したり、蒸発したりする。また、通気脱臭槽Ｄ内が冠水等によって減容した場合は、土壌脱臭剤ｄ２を補充することとする。
【００８７】
上記のように通気構造を備えて、取付け管伏越し水理を正確にベントサイフォン構造へ反映したとしても、下水の排出には様々な形態があって、何日も排水を停止したり、油分を大量に流したり、図１の宅内排水管１に亀裂が発生して土砂が流入したりして、ベント管２の経路を閉塞させることがある。この閉塞を解決すべき手段として、本願考案による下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造では、下向流部２１の上端で浮遊性夾雑物を粉砕し流下除去し、上向流部２３の下端で堆積性夾雑物を掻き上げて流下除去する構造を組み込んでいる。
【００８８】
図１、図４において、ベント管２上流側の浮遊性夾雑物除去手段は、下向流部２１の管径１２５ｍｍ、ベント角６０度であって、この伏越し止水時水位（下向流部天端高さ−伏越し落差（ΔＨ）の高さ）より管径１２５ｍｍの２倍（２５０ｍｍ）下方位置の管頂側（流路断面の頂部）に圧力水を供給する第１開口孔４３を設ける。この第１開口孔４３から、略３年間隔で３〜５分間程度、圧力水を供給し、付着または固結する浮遊性夾雑物を粉砕して流下除去する。その上で、Ｙ字管継ぎ手４から地表面へ立ち上げた蓋部４１から目視で下向流部２１に浮揚、固着する浮遊性夾雑物の除去状況を確認する。浮遊性夾雑物が残留している場合は、さらに第１開口孔４３から圧力水の供給を継続し、または圧力水を増圧して流下除去する。この第１開口孔４３に連通する水道管２０１は、水道用耐衝撃性硬質ポリ塩化ビニル管の内径１３ｍｍであって、一般家庭用の水道水圧（０．５〜２．０メガパスカル程度）を用いるが、この水圧が０．５メガパスカルを下回る場合は、増圧することとする。また圧力水を供給する水道管２０１は、Ｙ字管継ぎ手４から地表面へ立ち上げた蓋部４１の近傍に設けた水道用仕切弁２０２に連通し、水道用仕切弁２０２は弁匡２０３に格納されている。ここで、水道管２０１は一般家庭用の給水用仕切弁に連通することも可能である。
【００８９】
次に、図１、図５において、ベント管２下流側の堆積性夾雑物除去手段は、上向流部２３の管径１２５ｍｍ、ベント角３０度の場合であって、上向流部２３下端が接合するゴム輪受け口曲管２２−２の下底から管径１２５ｍｍの１．５倍（１８８ｍｍ）上方位置の管底側（流路断面の下半分部）に圧力水を供給する第２開口孔４４を設ける。この第２開口孔４４から、略５年間隔で５〜７分間程度、圧力水を供給し、付着または堆積する堆積性夾雑物を掻き上げて流下除去する。その上で、取付け管マンホール３の蓋部４５から目視で上向流部２３に固着する堆積性夾雑物の除去状況を確認する。堆積性夾雑物の残留が原因して濁りが継続している場合は、さらに圧力水の供給を継続し、または増圧して流下除去する。この第２開口孔４４に連通する水道管３０１は、水道用耐衝撃性硬質ポリ塩化ビニル管の内径１３ｍｍであって、一般家庭用の水道水圧（０．５〜２．０メガパスカル程度）を用いるが、この水圧が０．５メガパスカルを下回る場合は、増圧することとする。また、上記浮遊性夾雑物除去手段は、３年に１回程度の稼働であるため、堆積性夾雑物除去手段も５年に１回程度を３年に１回程度に繰り上げて上記浮遊性夾雑物除去手段と同時に稼働してもよい。この場合は、第１開口孔４３に連通する水道管と第２開口孔４４に連通する水道管を同一の仕切弁としなければならない。さらに、第２開口孔４４へ圧力水を供給する水道管３０１は、上向流部２３と取付け管マンホール３に隣接して設け、水道用仕切弁３０２に連通し、水道用仕切弁３０２は弁匡３０３に格納されている。ここで、水道管３０１は一般家庭用の給水用仕切弁に連通することも可能である。
【００９０】
上記堆積性夾雑物除去手段において、上記上向流部２３の延長が７ｍを超える場合、または上記ベント管総延長が１０ｍを超える場合は、圧力水の供給に換えて圧縮空気を供給することができる。すなわち上記第２開口孔４４に連通する水道用耐衝撃性硬質ポリ塩化ビニル管、内径１３ｍｍの中に外径１０ｍｍのコンプレッサー用ポリ塩化ビニル管等を挿入する。このコンプレッサー用の管を内蔵した水道管３０１を上記取付け管マンホール３の近傍に設けた水道用仕切弁を格納する弁匡３０２に導いて、コンプレッサー用の管の端部には空気バルブを装着する。その上で、略３年間隔で５〜７分間程度、弁匡３０２内の空気バルブから圧縮空気を注入し、上記第２開口孔４４より上向流部２３の底部へ噴射する。また、コンプレッサーは、市販の可搬式エンジン付きコンプレッサーであって、０．８１メガパスカル程度の空気圧となる。
【００９１】
さらに上述した下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造は、主に分流式下水道に排水を流す取付け管経路に適するものであるが、雨水または雨水等との合流式の取付け管経路にも適用可能である。さらに、１〜５戸を対象にした公共下水道の下水本管が小河川等を横断して下水を流す場合の伏越し構造にも適用可能である。
【００９２】
本願考案による下水道取付け管の洗浄型ベントサイフォン構造は、下水管の敷設に関わる部品や装置の製造、及び土木工事等に関する産業に広く利用可能である。
【００９３】
なお、本考案は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１                          宅内排水管
２                          ベント管
２１                        下向流部
２２                        水平流部
２３                        上向流部
３                          取付け管マンホール
４                          Ｙ字管継ぎ手
５ａ                        ベント管内のゴム輪受け口継ぎ手
５ｂ、５ｄ                  Ｙ字管継ぎ手のゴム輪受け口継ぎ手
５ｃ、５ｅ                  異径管継ぎ手
４１、４５、１０９          蓋部
１０６                      通気管
１０７                      多孔質の塩化ビニル製バケツ
１０８                      ９０度エルボ突出口
ｄ１                        粒径５０ｍｍの単粒砕石（粒径が均一な砕石）
ｄ２                        ピート質の土壌脱臭剤
ｄ３                        粒径３０ｍｍの単粒砕石（粒径が均一な砕石）
Ａ                          水路や電線共同溝（ＣＣＢＯＸ）等の障害物
Ｂ                          宅地
Ｃ                          公共下水道の下水本管
Ｄ                          通気脱臭槽
４３                        圧力水を供給する第１開口孔
４４                        圧力水を供給する第２開口孔
２０１、３０１              圧力水を供給する水道管
２０２、３０２              圧力水を供給する水道用仕切弁
２０３、３０３              水道用仕切弁を格納する弁匡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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