(57)【要約】【課題】上部螺旋案内路の螺旋開始位置を従来のものよりも下げることなく、上部螺旋案内路の水流入口部において螺旋板上端部の裏側に空気層が形成されないようにして、水の流れを良好に保持するようにし、以って、当該箱状暗渠における滞留水深が過大に高くならないようにした落差工を提供する。【解決手段】上端が集水管からの水Ｗが貯留されるようにした箱状暗渠１３に接続され、且つ下端部に流出管が接続されたドロップシャフト１の上部側に螺旋板５を収納して上部螺旋案内路６を形成した落差工であって、上部螺旋案内路６の水流入口部における螺旋板５の上端部に空気抜き孔１５を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端が集水管からの水を貯留するようにした水貯留部に接続され、且つ下端部に流出管が接続されたドロップシャフトの上部側に螺旋板を収納して上部螺旋案内路を形成した落差工であって、前記上部螺旋案内路の水流入口部における螺旋板の上端部に空気抜き孔を形成したことを特徴とする落差工。
【請求項２】
上部螺旋案内路を形成する螺旋板の軸心部には、上部中心筒が設けられている請求項１記載の落差工。
【請求項３】
空気抜き孔は、平面視で螺旋板の上端縁部から約１／６周の範囲に設けられている請求項１又は２記載の落差工。
【請求項４】
上端が集水管からの水を貯留するようにした水貯留部に接続され、且つ下端部に流出管が接続されたドロップシャフトの上部側に螺旋板を収納して上部螺旋案内路を形成した落差工であって、前記上部螺旋案内路の水流入口部における螺旋板の上端部を垂直方向へ向けて立設状部を形成したことを特徴とする落差工。
【請求項５】
ドロップシャフトの下流側に螺旋板を収納して下部螺旋案内路を形成した請求項１、２、３又は４記載の落差工。
【請求項６】
下部螺旋案内路を形成する螺旋板の軸心部には下部中心筒が設けられている請求項１、２、３、４又は５記載の落差工。
【請求項７】
水貯留部は箱状暗渠である請求項１、２、３、４、５又は６記載の落差工。
【請求項８】
ドロップシャフトの内径をＤとした場合、上部螺旋案内路の螺旋板のピッチＰ及び／又は下部螺旋案内路の螺旋板のピッチＰをＰ≒０．８Ｄとした請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の落差工。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は落差工に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
都市部における雨水による浸水被害をなくすために、豪雨時に降った雨水の一部を一時的に地下に設けられた大規模な貯留管に溜め、河川の水位が低下したら、貯留管に貯留されている水をポンプで汲上げて河川へ放流する浸水対策用施設が提案されている。
【０００３】
斯かる浸水対策用施設において、雨水を集める集水管と地下深くに設置される貯留管との間の数ｍから数十ｍに及ぶ高落差の間を結ぶ管路施設が落差工と呼ばれている。
【０００４】
而して、従来提案されている落差工としては例えば非特許文献１に示すものがあり、図４に示されている。図中、１は上端が開口されて略垂直に配置された有底のドロップシャフトであり、ドロップシャフト１の上端側部には、集水管２が接続され、ドロップシャフト１の下端側部には、先端が図示してない貯留管に接続された流出管３が接続されている。
【０００５】
ドロップシャフト１内の上部側には、集水管２接続部よりも下方位置からドロップシャフト１の上端よりも若干上方まで延在するよう、上下端が開口された上部中心筒４が、ドロップシャフト１と略同心状に配置され、上部中心筒４の外周には、外周がドロップシャフト１の内周に固設された螺旋板５が固設されて上部螺旋案内路６が形成されている。螺旋板５の上端は集水管２の下端から所定の距離だけ下方に位置している。
【０００６】
ドロップシャフト１内の下部側には、底部から流出管３上方所定位置まで延在するよう、上端が開口されると共に外周にスリット７が形成された下部中心筒８が、ドロップシャフト１と同心状に配置され、下部中心筒８の外周には、外周がドロップシャフト１の内周に固設された螺旋板９が固設されて下部螺旋案内路１０が形成されている。螺旋板９の下端は流出管３の上端部と同一高さに形成されるか、或は流出管３の上端部よりも若干上方に位置している。
【０００７】
而して、上部螺旋案内路６下端と下部螺旋案内路１０上端との間には螺旋板が設けられていない中間部１１が形成されている。なお、図中、１２はドロップシャフト１内の集水管２に面した側において、集水管２の上部側から螺旋板５の上端まで延在する上部ガイド板である。
【０００８】
図４に示す落差工においては、図示しない分水施設で分水された雨水等の水Ｗは集水管２を通ってドロップシャフト１へ流入し、上部ガイド板１２により案内されて下方へ落下し、螺旋板５により旋回流を与えられて上部螺旋案内路６を流下し、中間部１１で螺旋板から開放されて旋回しつつ自由落下し、下部螺旋案内路１０において螺旋板９により旋回流を整えられつつ落下エネルギを減勢された後、ドロップシャフト１の下端側から流出管３へ流出し、流出管３から貯留管へ送水されて貯留される。ドロップシャフト１内の水Ｗに含まれている空気は上部中心筒４上端から外部へ排出される。
【０００９】
上記図４に示す落差工は、現地で集水管２を直接ドロップシャフト１の側面に接続する作業が難しい等の施工上の問題があるため、近年、集水管とドロップシャフトとの間にボックスカルバートと称呼される箱状暗渠を設置した落差工が提案されており、該落差工は図５〜図７に示されている。図５〜図７中、１３は下側部に集水管２が接続されると共に、下端床面１３ａにドロップシャフト１の上端が接続された箱状暗渠、１４は流出管３の先端に接続された貯留管であり、又、図４に示すものと同一のものには同一の符号が付してある。更に、箱状暗渠１３は上部が開放されていると共に、上部中心筒４の上端は箱状暗渠１３上端から若干上方へ突出した構成となっている。
【００１０】
図５〜図７に示す落差工においては、図示しない分水施設で分水された雨水等の水Ｗは集水管２を通って箱状暗渠１３へ流入し、箱状暗渠１３からドロップシャフト１内へ流入してドロップシャフト１を落下し、上部螺旋案内路６へ流入して螺旋板５により旋回流を与えられ、上部螺旋案内路６を流下し、中間部１１で螺旋板から開放されて旋回しつつ自由落下し、下部螺旋案内路１０において螺旋板９により旋回流を整えられつつ落下エネルギを減勢された後、ドロップシャフト１の下端側から流出管３へ流出し、流出管３から貯留管１４へ送水されて貯留される。
【非特許文献１】川崎  聡以下２名、  らせん案内路式落差工の流動特性  第７回環境工学シンポジュウム講演論文集  １９９７年  第３５９頁〜第３６２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図５〜図７に示す落差工の場合には、雨水の量が多くなると、箱状暗渠１３内の滞留水深Ｈ１が深くなり、ついには、集水管２の管頂より水位が上がって下水の流入を妨げ、集水管２上流のマンホールから下水があふれる等の浸水被害を起こす虞がある。滞留水深Ｈ１が深くなる原因は以下に述べる理由による。すなわち、図６に示すように、水Ｗが螺旋板５上端部下に形成された水流入口から上部螺旋案内路６内へ流入する際に、水Ｗの流れ方向が螺旋板５の円周方向への角度に対し急角度となって、水Ｗの流入角度と螺旋板５の傾斜角度が異なり、螺旋板５上端部の裏側において水Ｗの流れが剥離して空気層Ａが形成され、その結果、上部螺旋案内路６の水入口部における水流部高さＺが狭まって圧力抵抗が増加し、水Ｗが流れ難くなるのである。
【００１２】
なお、螺旋板５，９の設置角度は落下エネルギの減勢を考慮して決定されており、ドロップシャフト１の内径をＤとすると、螺旋板５，９のピッチＰはＰ≒０．８Ｄで一定であり、螺旋板５，９の設置角度はＰ≒０．８Ｄにより定まる角度である。
【００１３】
上記箱状暗渠１３における滞留水深Ｈ１を下げる手段としては、螺旋板５の上端位置を下げることが考えられる。しかし、この場合には、水Ｗが上部螺旋案内路６へ流入するまでの水Ｗの落下距離が大きくなるため、上部螺旋案内路６に作用する圧力や騒音が大きくなり、従って、上部螺旋案内路６の螺旋開始位置はできるだけ下げたくない。
【００１４】
本発明は、上記実情に鑑み、上部螺旋案内路の螺旋開始位置を従来のものよりも下げることなく、上部螺旋案内路の水流入口部において螺旋板上端部の裏側に空気層が形成されないようにして、水の流れを良好に保持するようにし、以って、箱状暗渠から水が溢れるほどには当該箱状暗渠における滞留水深が高くならないようにすることを目的としてなしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１の落差工は、上端が集水管からの水を貯留するようにした水貯留部に接続され、且つ下端部に流出管が接続されたドロップシャフトの上部側に螺旋板を収納して上部螺旋案内路を形成した落差工であって、前記上部螺旋案内路の水流入口部における螺旋板の上端部に空気抜き孔を形成したものである。
【００１６】
請求項２の落差工においては、上部螺旋案内路を形成する螺旋板の軸心部には、上部中心筒が設けられており、請求項３の落差工においては、空気抜き孔は、平面視で螺旋板の上端縁部から約１／６周の範囲に設けられている。
【００１７】
請求項４の落差工は、上端が集水管からの水を貯留するようにした水貯留部に接続され、且つ下端部に流出管が接続されたドロップシャフトの上部側に螺旋板を収納して上部螺旋案内路を形成した落差工であって、前記上部螺旋案内路の水流入口部における螺旋板の上端部を垂直方向へ向けて立設状部を形成したものである。
【００１８】
請求項５の落差工は、ドロップシャフトの下流側に螺旋板を収納して下部螺旋案内路を形成したものであり、請求項６の落差工においては、下部螺旋案内路を形成する螺旋板の軸心部には下部中心筒が設けられている。
【００１９】
請求項７の落差工においては、水貯留部は箱状暗渠であり、請求項８の落差工においては、ドロップシャフトの内径をＤとした場合、上部螺旋案内路の螺旋板のピッチＰ及び／又は下部螺旋案内路の螺旋板のピッチＰをＰ≒０．８Ｄとしている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の請求項１〜８記載の落差工によれば、上部螺旋案内路の水流入口部における水が流れ易くなるため、水貯留部内に滞留した水の滞留水深が深くなることを防止することができて、滞留水深が過大になることがなく、従って、浸水被害を確実に防止することができる、という優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１、図２は本発明を実施する形態の第一例であって、図中、図６、図７に示す符号と同一の符号を付した部分は同一のものを示す。而して、本図示例の特徴とするところは、上部螺旋案内路６の水流入口部における螺旋板５の上端部分に複数の空気抜き孔１５を設けた点である。空気抜き孔１５を設ける範囲θは平面視で螺旋板５の上端縁部５ａから約１／６周とする。
【００２２】
斯かる構成とすることにより、図示しない分水施設で分水された雨水等の水Ｗは集水管２（図５参照）を通って箱状暗渠１３へ流入し、箱状暗渠１３からドロップシャフト１内へ流入してドロップシャフト１を落下し、上部螺旋案内路６へ流入して螺旋板５により旋回流を与えられ、上述のように上部螺旋案内路６を流下し、中間部１１で螺旋板から開放されて旋回しつつ自由落下し、下部螺旋案内路１０において螺旋板９により旋回流を整えられつつ落下エネルギを減勢された後、ドロップシャフト１の下端側から流出管３へ流出し、流出管３から貯留管１４へ送水されて貯留される（中間部１１、下部螺旋案内路１０、流出管３、貯留管１４は図５参照）。
【００２３】
図１に示すように、水Ｗが上部螺旋案内路６の水流入口から上部螺旋案内路６内へ流入する際には、水Ｗの流れ方向が急角度となって水Ｗの流入角度と螺旋板５の傾斜角度が異なり、螺旋板５上端部の裏側において空気が溜まろうとする。しかし、螺旋板５上端部裏側の空気は螺旋板５上端部に設けた空気抜き孔１５から上部に抜け、螺旋板５上端部の裏側に滞留することがない。
【００２４】
このため、螺旋板５上端部の裏側には空気による水の剥離が生じず、上部螺旋案内路６の水流入口における水流部高さＺは高い状態を確保することができる結果、上部螺旋案内路６入口部における圧力抵抗が増加することはなく、従って、水Ｗは上部螺旋案内路６を円滑に旋回しつつ流下する。
【００２５】
このため、上部螺旋案内路６の水流入口部における水は流れ易くなり、箱状暗渠１３内に滞留した水Ｗの滞留水深Ｈ２（図５参照）が深くなることを防止することができ、このため、滞留水深が過大になることがなく、浸水被害を確実に防止することができる。
【００２６】
図３は本発明を実施する形態の他の例であり、本例では、螺旋板５の上端部を略垂直方向へ向けて立設状部５ｂが形成されており、立設状部５ｂの下に徐々に角度を緩くなるよう変更して螺旋部が形成されている。図中、図１、図２に示す符号と同一のものには同一の符号が付してある。
【００２７】
斯かる構成とすると、上部螺旋案内路６の水流入口から上部螺旋案内路６内へ流入する際の水Ｗの流入角度と螺旋板５上端部における立設状部５ｂの角度が略一致するため、水Ｗは円滑に上部螺旋案内路６へ導入され、水Ｗが螺旋板５に対して剥離することを防止することができる。従って、上部螺旋案内路６に導入された水Ｗは旋回しつつ円滑に流下し、前記図示例と同様な作用効果を奏することができる。
【００２８】
なお、本発明の落差工は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の落差工の実施の形態の第一例を示す拡大断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】本発明の落差工の実施の形態の他の例を示す拡大図である。
【図４】従来の落差工の一例を示す斜視図である。
【図５】従来の落差工の他の例を示す立断面図である。
【図６】図５の上部螺旋案内路の近傍の拡大図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ方向矢視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    ドロップシャフト
２    集水管
５ａ  上端縁部
５ｂ  立設状部
５    螺旋板
６    上部螺旋案内路
９    螺旋板
１０  下部螺旋案内路
１３  箱状暗渠（水貯留部）
１５  空気抜き孔
Ｗ  水
θ  範囲
【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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