(57)【要約】【課題】低落差処理においても安定した渦流を発生させて下水等の流入水のエネルギを効率良く減衰できるようにする。【解決手段】略垂直に設置される直管状の管本体２内に設けられた中心筒４と、その中心筒４と管本体２の内周面との間に形成された螺旋案内路３とを有する螺旋案内路付き管１において、管本体２の内径をＤとすると、中心筒４の外径ｄをＤ／８〜Ｄ／４とし、螺旋案内路３の傾斜を螺旋ピッチＰでＤ／２〜７Ｄ／１０とする。【選択図】図１  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直管状の管本体内に設けられた中心筒と、その中心筒と前記管本体の内周面との間に形成された螺旋案内路とを有する螺旋案内路付き管において、前記管本体の上端部に設けられる流入管の管底と前記管本体の下端部に設けられる流出管の管底との間の落差間距離は、前記管本体の内径の３．５倍以下の低落差であって、前記中心筒の外径は前記管本体の内径の１／８〜１／４であり、かつ、前記螺旋案内路の傾斜は螺旋１ピッチの距離が前記管本体の内径の１／２〜７／１０であることを特徴とする螺旋案内路付き管。
【請求項２】
管本体の下端部に設けられる流出管の内径が、前記管本体の内径の１／２〜７／１０であることを特徴とする請求項１記載の螺旋案内路付き管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然流下式の垂直下水道管路に使用するのに好適な螺旋案内路付き管に関する。
【背景技術】
【０００２】
地表勾配が急な場所では、通常、適当な間隔をあけてマンホールを設置して、各マンホール間の管路に段差が形成された段差式の下水路が形成されている。しかし、このような段差式の下水路は、施工が容易ではなく、工期も長期にわたるために工事費がかさむという課題がある。
【０００３】
そこで、上記した段差式の下水路に替えて、マンホール内に螺旋案内路付き管（ドロップシャフト）を設置して、マンホール内に流入した下水を減衰させる方法が実施されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
螺旋案内路付き管は、例えば図４（Ａ）に示すように、直管状の管本体（縦管本体）２０２内に、上部螺旋案内路（上部螺旋案内板）２３１と下部螺旋案内路（下部螺旋案内板）２３２とを所定の間隔をあけて上下に設置し、それら上下の螺旋案内路２３１，２３２間に螺旋案内板を持たない中間案内路２３３を設けたもの（中抜き式ドロップシャフト）がある。また、図４（Ｂ）に示すように、直管状の管本体（縦管本体）３０２内に、管上部から管下部まで等ピッチで延びる螺旋案内路（螺旋案内板）３０３を設置したもの（等ピッチ式ドロップシャフト）がある。なお、螺旋案内路付き管２０１，３０１には、螺旋案内路２３１，３０３の中心（管本体の中心）に空気を上方に排出するための中心筒２０４，３０４が設けられている。
【０００５】
このような螺旋案内路付き管では、上部の流入管から管本体内に流入した下水が管本体内を螺旋状に流下することにより渦流が発生して流入下水のエネルギが減衰される。そして、減衰状態となった下水が管本体の下端部に設けられた流出管から外部に流出するようになっている。従って、螺旋案内路付き管をマンホール内に設置すると、マンホール底部の損傷を防止することができる。また、汚水の飛散や騒音・悪臭の発生を低減することも可能になる。
【特許文献１】特開平８−４１９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、螺旋案内路付き管（螺旋案内路式ドロップシャフト）は、高落差・中落差接合のマンホールに設置することを対象としており、前記した中抜き式ドロップシャフト（高落差タイプ）や等ピッチ式ドロップシャフト（中落差タイプ）が一般に広く適用されているが、最近では、低落差のマンホールにおいても、下水のエネルギの減衰や空気連行の抑制などが要求されつつある。
【０００７】
本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、低落差処理においても安定した渦流を発生させることができ、マンホールなどに流入する下水等の流入水のエネルギを効率良く減衰することが可能な螺旋案内路付き管の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、管本体の下端部に設けられる流出管の管底との間の落差間距離が管本体の内径の３．５倍以下の低落差に対応できる。本発明は、直管状の管本体（縦管本体）内に設けられた中心筒と、その中心筒と前記管本体の内周面との間に形成された螺旋案内路とを有する螺旋案内路付き管であって、従来の螺旋案内路式ドロップシャフト（高落差処理用）よりも、中心筒の外径及び螺旋案内路の螺旋ピッチの１ピッチの距離を小さく（傾斜角度を緩く）して、かつ、中心筒の外径を小さくしたことが特徴である。
【０００９】
具体的には、従来の螺旋案内路式ドロップシャフトでは、管本体の直径（内径）Ｄとすると、螺旋案内路のピッチの１ピッチの距離が４Ｄ／５（螺旋傾斜角度１４．３°）で、中心筒の外径がＤ／３であり、内径２，０００mm落差高４ｍにおいては、らせん案内路内流速が11.65  m／ｓと流速が速く、実験から求めた空気連行量は大きい傾向であった。
【００１０】
これに対し、本発明では、空気連行量を抑制するために、らせん傾斜角度を緩やかにすることで流速を小さくし空気連行量が抑制することを見出した。そして、流入可能な流量を増やすために、中心筒径について空気排出機能を確保しつつ縮径し、低落差と空気排出の両機能を達成することができた。螺旋傾斜角を緩やかにすることは、すなわち、螺旋のピッチ間距離を小さくすることであり、低落差での処理が可能となり、空気連行量の低減を図ることができる。本発明の螺旋案内路付き管では、螺旋案内路のピッチの１ピッチの距離をＤ／２〜７Ｄ／１０で、中心筒の外径をＤ／８〜Ｄ／４としている。螺旋案内路のピッチの１ピッチの距離は、Ｄ／２未満だと流量確保が困難となり、７Ｄ／１０を超えると空気連行量が増大するという問題が発生する。中心筒外径は、中心筒から空気を効果的に排出するための空間を確保しつつ、かつ設計流量を流下させるために、Ｄ／８〜Ｄ／４としている。
【００１１】
このように従来の螺旋案内路式ドロップシャフトよりも、中心筒の外径を縮小して流路幅（螺旋案内板の幅）を拡大し、螺旋案内路のピッチの１ピッチの距離を小さくすることで、低落差処理においても安定した渦流を形成することができ、下水等の流入水のエネルギを効率良く減衰することができる。
【００１２】
この発明の螺旋案内路付き管において、管本体の下端部に設けられる流出管の内径が、管本体の内径の１／２〜７／１０であることが好ましい。１／２未満であると流量確保が困難であるので問題があり、７／１０を超えると空気連行量が多くなるので問題がある。  この発明の螺旋案内路付き管において、管本体の上端部に設けられる流入管の管底と、管本体の下端部に設けられる流出管の管底との間の落差間距離Ｈ（図１参照）は、管本体の直径（内径Ｄ）の１．５倍〜３．５倍（１．５Ｄ〜３．５Ｄ）とすることが好ましい。
【００１３】
本発明は、直管状の管本体（縦管本体）の内周面にリブ状螺旋案内路が設けられた螺旋案内路付き管において、前記管本体内に流入する流入水を当該管本体の内周面に沿わせる手段が設けられているとともに、管本体の直径（内径）をＤとすると、リブ状螺旋案内路の幅がＤ／６〜Ｄ／３であり、かつ、リブ状螺旋案内路の螺旋ピッチが０．５Ｄ〜０．８Ｄであることを特徴としている。
【００１４】
この発明の螺旋案内路付き管において、管本体の上端部に設けられる流入管の管底と、管本体の下端部に設けられる流出管の管底との間の落差間距離Ｈは、管本体の直径（内径Ｄ）の１．５倍〜４．５倍（１．５Ｄ〜４．５Ｄ）とすることが好ましい。
【００１５】
ここで、本発明の螺旋案内路付き管を構成する管本体、螺旋案内路（螺旋案内板）及び中心筒等は、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂等によって製造することが好ましい。熱可塑性樹脂としては、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のオレフィン系樹脂、メタクリル樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。さらに、これらの樹脂を、無機繊維、ガラス繊維、有機繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維等の繊維によって強化したものも使用することができる。また、ＳＭＣ（シート・モールディング・コンパウンド）、ＢＭＣ（バルク・モールディング・コンパウンド）のように、繊維、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウム等のフィラーを樹脂に充填したものも使用可能である。
【００１６】
また、螺旋案内路付き管を構成する管本体として、モルタル製のパイプの内周面及び外周面にそれぞれガラス繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を積層してなる三層構造のガラス繊維強化樹脂複合管を使用してもよいし、螺旋案内路を構成する螺旋案内板をガラス繊維強化樹脂にて成形してもよい。この場合、管本体（中心筒も含む）と螺旋案内板とをハンドレイアップ法等によって一体的に成形してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、直管状の管本体内に設けられた中心筒と、その中心筒と管本体の内周面との間に形成された螺旋案内路とを有する螺旋案内路付き管において、中心筒の外径を小さく（管本体の内径の１／８〜１／４）して流路幅（螺旋案内板の幅）を拡大し、螺旋案内路の螺旋ピッチを小さく（管本体の内径の１／２〜７／１０）しているので、低落差処理においても安定した渦流を形成することができ、低落差方式のマンホールにおいて流入下水のエネルギを効率良く減衰することができる。その結果、マンホールの耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の螺旋案内路付き管の一例を示す縦断面図である。図２は図１のＸ−Ｘ断面図である。
【００１９】
この例の螺旋案内路付き管１は、低落差処理用のマンホールに設置される管（ドロップシャフト）であって、管本体２と、その内部に配置された螺旋案内路３及び中心筒４を備えている。なお、この例では、管本体２にガラス繊維強化樹脂複合管が用いられており、螺旋案内路３（螺旋案内板３ａ）はガラス繊維強化樹脂によって成形されている。また、中心筒４には、ガラス繊維強化樹脂製のパイプが用いられている。
【００２０】
管本体２には、その上端部及び下端部にそれぞれ流入管２ａと流出管２ｂが設けられており、これら流入管２ａの管底と流出管２ｂの管底との間の距離がドロップシャフトにおける落差間距離Ｈとなっている。管本体２の底部には耐摩耗性を有する材料（例えば、高分子量ポリエチレン樹脂）製の底板２ｃが設けられている。中心筒４は、螺旋案内路３にて案内される下水中に含まれる空気を上方に排気するためのもので、管本体２の中心に沿って配置されている。
【００２１】
螺旋案内路３は、管本体２の内周面と中心筒４の外周面との間において上下方向に螺旋状に延びる螺旋案内板（螺旋回転数＝１回転）によって構成されている。螺旋案内路３の入口部（螺旋案内板の始端部）には、流入管２ａから管本体２内に流入した下水を螺旋案内板の回転方向に導くためのガイド板５が設けられている。このガイド板５は螺旋案内板の始端部から管本体２の頂部まで延びている。なお、螺旋案内板は、管本体２の内周面及び中心筒４の外周面にハンドレイアップ法によって一体的に成形されている。
【００２２】
以上の構造の螺旋案内路付き管１において、マンホール（図示せず）内に浸入した下水が流入管２ａを通じて管本体２内に流入すると、その流入下水は管本体２の内周面及びガイド板５等に衝突し、管本体２の周方向に沿って一方向のみに流動して螺旋案内路３内に流入する。この螺旋案内路３内に流入した下水は螺旋案内板３ａにて渦流となって管本体２内を流下してエネルギが減衰され、そのエネルギが減衰された下水が管本体２の下部の流出管２ｂから下流管（図示せず）に排出される。
【００２３】
そして、この実施形態では、管本体２の直径（内径）をＤとすると、中心筒４の外径ｄをＤ／６〜Ｄ／８とし、螺旋案内路３（螺旋案内板３ａ）のピッチＰを０．５Ｄ〜０．８Ｄとして、一般的な螺旋案内路式ドロップシャフト（高落差処理用）よりも中心筒４の外径ｄを縮小して流路幅（螺旋案内板３ａの幅）を拡大し、螺旋案内路３のピッチＰを小さくしている点に特徴があり、このような特徴的構成を採用することにより、低落差処理においても安定した渦流を形成することができ、流入下水のエネルギを効率良く減衰することができる。また、ドロップシャフトにおける落差間距離Ｈを１．５Ｄ〜４．５Ｄとすることができ、低落差処理用のマンホール内への設置が可能となる。なお、リブ状螺旋案内板３ａの回転数は１回転に限られることなく、落差間距離Ｈの規定範囲内であれば２〜３回転であってもよい。
【００２４】
さらに、この実施形態の螺旋案内路付き管によれば、空気連行率（［流出管から流出する空気の排気量］／［流入水量］）を低く抑えることができるという利点もある。その空気連行率について以下に述べる。
【００２５】
＜空気連行率について＞
−空気連行量測定装置−
まず、空気連行率の測定に用いる空気連行量測定装置について図３を参照しながら説明する。図３に示す空気連行量測定装置１０１は、両端に流入管１０２ａ及び流出管１０２ｂが設けられた密閉構造の測定槽１０２と、測定槽１０２の下流側端部に設けられたスリット板（上下可動板）１０３と、流入管１０２ａとスリット板１０３の間に設けられ測定槽１０２の上部に連通する空気抜き出し管１０４を備えている。空気抜き出し管１０４には開閉バルブ１０５が接続されており、また、上端部に測定用ゴム袋１０６が装着されている。
【００２６】
−空気連行率の測定方法−
図１に示した螺旋案内路付き管１の空気連行率を測定する場合、図３に示すように、螺旋案内路付き管１の流出管２ｂに空気連行量測定装置１０１の流出管１０２ｂを接続するとともに、螺旋案内路付き管１の流入管２ａに、流量バルブ及び流量計が接続された口径１５０の送水管（いずれも図示せず）を接続した状態で、図示しない水槽より水中ポンプで前記送水管に水を送水して螺旋案内路付き管１内に供給する。螺旋案内路付き管１内に流入した水は螺旋案内路３に沿って下方向に落下した後、管本体２下部の流出管２ｂから空気連行量測定装置１０１を通って再び水槽に返送される。
【００２７】
このような送水系において、螺旋案内路付き管１から流出する水と空気は、ともに渦流となって空気連行量測定装置１０１に流入するが、測定槽１０２末端のスリット板１０３を水面よりも下に操作することにより測定槽１０２内に空気を閉じ込めることができる。この閉じ込められた空気を、空気抜き出し管１０４の開閉バルブ１０５を一定時間だけ開いて測定用ゴム袋１０６内に採取して，一定時間当たりの排気空気量（Ｌ／ｓ）を測定する。そして、その排気空気量と螺旋案内路付き管１への水（空気含む）の流入量（Ｌ／ｓ）とから、下記の式にて空気連行率を求める。
空気連行率＝１００×［排気空気量（Ｌ／ｓ）／流入量（Ｌ／ｓ）］
【００２８】
＜流況について＞
・  ：安定した渦流が形成され、かつ流出部での乱流が少ない状況。 
・  ：上部での渦流はある程度形成されるが、底部付近で若干乱流が見られる状況。
×：設計流量を流すと、満管水位を超えてしまう状況。
【００２９】
（実施例１）
図１に示す構造の螺旋案内路付き管１において、各部の寸法を下記の値としてモデルを作製した。
管本体２の内径Ｄ＝１５０ｍｍ  中心筒４の外径ｄ＝２１ｍｍ（Ｄ／７）
螺旋ピッチＰ＝９０ｍｍ（０．６Ｄ）＝傾斜角度１０．８°
螺旋回転数（螺旋案内板３ａの巻き数）＝１回転
落差間距離Ｈ＝３００ｍｍ（２．０Ｄ）
流出管Ｏ＝７５ｍｍ（０．５Ｄ）
作製したモデルの空気連行率を図３に示す測定方法にて測定した。ただし、流量（流入水量）は６．７Ｌ／ｓとした。
【００３０】
（実施例２）
中心筒４の外径ｄ＝１８ｍｍ（Ｄ／８）としたこと以外は、実施例１と同じとした。
（実施例３）
中心筒４の外径ｄ＝３７ｍｍ（Ｄ／４）としたこと以外は、実施例１と同じとした。
（実施例４）
螺旋ピッチＰ＝７５ｍｍ（０．５Ｄ）＝傾斜角度９．０５°としたこと以外は、実施例１と同じとした。
（実施例５）
螺旋ピッチＰ＝１０５ｍｍ（０．７Ｄ）＝傾斜角度１２．５５°としたこと以外は、実施例１と同じとした。
（実施例６）
流出管＝６０ｍｍ（０．４Ｄ）としたこと以外は、実施例１と同じとした。
（実施例７）
流出管＝１２０ｍｍ（０．８Ｄ）としたこと以外は、実施例１と同じとした。
【００３１】
（比較例１）
中心筒４の外径ｄ＝５０ｍｍ（Ｄ／３）としたこと以外は、実施例１と同じとした。
（比較例２）
中心筒４の外径ｄ＝１６ｍｍ（Ｄ／９）としたこと以外は、実施例１と同じとした。
（比較例３）
螺旋ピッチＰ＝６０ｍｍ（０．４Ｄ）＝傾斜角度７．０°としたこと以外は、実施例１と同じとした。
（比較例４）
螺旋ピッチＰ＝１５０ｍｍ（１．０Ｄ）＝傾斜角度１７．８°としたこと以外は、実施例１と同じとした。
その測定結果を下記の表１に示す。
【００３２】
【表１】
2005315055.tif 000003
以上の表１に示す結果から、螺旋案内路式ドロップシャフト（高落差処理用）において一般に使用されている設計資料に基づいて中心筒の外径及び螺旋ピッチ等を設定したモデル（比較例）では、空気連行率が４．５％を超えているのに対し、本発明の要件を満足するモデル（本発明の螺旋案内路付き管）では、空気連行率が４．５％以下に抑えることが可能であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の螺旋案内路付き管は、低落差処理型のマンホールに流入する下水等の流入水のエネルギを減衰するのに有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の螺旋案内路付き管の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】空気連行率の測定方法の説明図である。
【図４】高落差・中落差接合のマンホールに設置される螺旋案内路付き管（ドロップシャフトの例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    螺旋案内路付き管
２    管本体
２ａ  流入管
２ｂ  流出管
２ｃ  底板
３    螺旋案内路
３ａ  螺旋案内板
４    中心筒
５    ガイド板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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