(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害物の上流側のマンホール内に設置された集水タンクと、
障害物の上流側に配設され、下流側への下水の流れのみを許容する逆止弁を介して集水タンクに接続された上流側真空下水管路と、
障害物を跨いで下流側に配設された下流側真空下水管路と、
集水タンクおよび下流側真空下水管路間に接続されて障害物を横断する通水管と、
上流側真空下水管路および下流側真空下水管路間に接続されて障害物を横断する均圧管と、
集水タンクに接続された連通管と、からなり、
前記マンホールは通気管を介して外気と連通されており、
前記均圧管には、上流側真空下水管路側から下流側真空下水管路方向への空気の流れのみを許容する逆止弁が配設され、
前記連通管には、集水タンクの真空圧が設定値に達した際、前記通気管を介して外気を集水タンクに導く自動吸気弁が配設され、
集水タンクに下水が一定量貯留されて、集水タンクの真空度が低下して前記設定値に達すると前記自動吸気弁が開放されて、大気圧と真空圧との差圧により集水タンク内の下水を通水管を経て下流側真空下水管路へ搬送すること
を特徴とする真空式下水道システム。
【請求項２】
前記上流側真空下水管路および下流側真空下水管路には気液分離槽がそれぞれ設けられ、前記均圧管がこれらの気液分離槽に接続されていることを特徴とする請求項１記載の真空式下水道システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空式下水道システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各家庭などから排出された汚水を貯留する真空弁付き汚水枡と、汚水を吸引する真空ポンプ場と、汚水枡と真空ポンプ場を結ぶ真空下水管路と、からなる真空式下水道システムが提案されている。
【０００３】
この真空式下水道システムにおいては、家庭などから排出された下水は、自然流下で汚水枡に集められ、汚水枡の液位が上昇すると、真空弁が開放されて真空下水管路に吸い込まれる。そして、真空下水管路内の下水は、膨張する空気に押されて気液混相流となって流れ、真空ポンプ場内の集水タンクに集められた後、下水処理場などに送り出される。ここで、真空下水管路は、通常、下り勾配の管路と、リフトと呼ばれる立ち上げ配管とを組み合わせることによって形成されている。
【０００４】
このような真空式下水道システムにおいて、真空下水管路の途中に河川や橋梁、暗渠などの障害物がある場合、障害物を横断する必要がある。この場合、障害物の上流側真空下水管路と下流側真空下水管路とを通水管で接続するとともに、障害物の上流側真空下水管路と下流側真空下水管路とを通気管で接続し、サイホンの原理を利用した障害物横断方式が知られている（例えば、特開平６−２２９００１号公報および特開平９−１４４１１９号公報参照）。
【０００５】
しかしながら、サイホンの原理を利用して障害物を横断する方式では、下流側真空下水管路を上流側真空下水管路よりも低く位置させる必要があり、その分、大きな埋設深さが必要となり、全体コストがかさむ欠点がある。また、下水収集地域が低地で、下流側の地盤が高く、リフト損失が大きくなる場合などには採用することができない。
【０００６】
一方、図２に示すように、障害物Ｓの上流側に集水タンクａを設置し、この集水タンクａに逆止弁ｂを介して上流側真空下水管路ｃを接続するとともに、電動式大気開放弁ｄを配設した連通管ｅを接続し、また、障害物Ｓを横断する通水管ｆを集水タンクａと下流側真空下水管路ｇに接続し、さらに、電動式均圧弁ｈを配設した均圧管ｉを集水タンクａと下流側真空下水管路ｇとにわたって接続した障害物横断方式も提案されている。
【０００７】
この障害物横断方式においては、次のように作動する。
【０００８】
通常、電動式大気開放弁ｄが閉鎖され、電動式均圧弁ｈが開放されており、下流側真空下水管路ｇの真空圧は、均圧管ｉを介して集水タンクａに達し、集水タンクａ内を真空状態に維持している。ここで、各家庭などからの下水は、上流側真空下水管路ｃを気液混相流で流れ、逆止弁ｂを押し開いて集水タンクａに貯留される。設定量の下水が集水タンクａに貯留されると、電動式均圧弁ｈを閉鎖するとともに、電動式大気開放弁ｄを開放して外気を集水タンクａに導く。集水タンクａ内が大気圧となると、大気圧と真空圧との差圧により、集水タンクａ内の下水は、通水管ｆを経て下流側真空下水管路ｇに搬送される。集水タンクａ内の下水が下流側真空下水管路ｇに搬送されると、電動式大気開放弁ｄを閉鎖するとともに、電動式均圧弁ｈを開放し、再び集水タンクａに真空圧を作用させて上流側真空下水管路ｃから下水を集水タンクａに導くものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図２に示した障害物横断方式においては、大気圧と真空圧との差圧を利用して下水を搬送することから、上流側の地盤が低い場合でも、リフト損失をほぼ０で下流側に搬送することができるものの、電動式均圧弁ｈおよび電動式大気開放弁ｄを必要とするとともに、これらの電動式均圧弁ｈおよび電動式大気開放弁ｄを切換制御する制御装置が必要となり、初期投資が大きくなる他、維持管理に要する工数や費用もかさみ、全体コストがかさむという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構造でリフト損失を発生させることなく、障害物を横断して下流側に下水を搬送することのできる真空式下水道システムを提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、障害物の上流側のマンホール内に設置された集水タンクと、障害物の上流側に配設され、下流側への下水の流れのみを許容する逆止弁を介して集水タンクに接続された上流側真空下水管路と、障害物を跨いで下流側に配設された下流側真空下水管路と、集水タンクおよび下流側真空下水管路間に接続されて障害物を横断する通水管と、上流側真空下水管路および下流側真空下水管路間に接続されて障害物を横断する均圧管と、集水タンクに接続された連通管と、からなり、前記マンホールは通気管を介して外気と連通されており、前記均圧管には、上流側真空下水管路側から下流側真空下水管路方向への空気の流れのみを許容する逆止弁が配設され、前記連通管には、集水タンクの真空圧が設定値に達した際、前記通気管を介して外気を集水タンクに導く自動吸気弁が配設され、集水タンクに下水が一定量貯留されて、集水タンクの真空度が低下して前記設定値に達すると前記自動吸気弁が開放されて、大気圧と真空圧との差圧により集水タンク内の下水を通水管を経て下流側真空下水管路へ搬送することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、下水は、下流側真空下水管路を気液混相流を形成して集水タンクに流れ込む。そして、集水タンクに貯留された下水は、通水管を上昇し、集水タンクの真空度が低下する。集水タンク内の真空度が一定以下に低下すると、自動吸気弁が開放作動して集水タンクに外気を導き、大気圧と真空圧の差圧により、集水タンク内の下水を気液混相流を形成して通水管から下流側真空下水管路に搬送する。集水タンク内に下水がなくなると、通水管を介して下流側真空下水管路の高度の真空圧が集水タンクに作用して自動吸気弁が閉鎖作動し、外気の集水タンクへの導入を遮断する。以後、同様に、集水タンクに一定量の下水が貯留されると、下水が通水管を経て下流側真空下水管路に搬送される。
【００１３】
なお、自動吸気弁が開放作動することにより、一時的に下流側真空下水管路の真空度が低下し、均圧管を介して上流側真空下水管路に波及しようとするが、均圧管に配設された逆止弁により、上流側真空下水管路の真空度の低下が防止される。
【００１４】
この結果、従来の真空下水道システムに比較して、高価な電動式均圧弁や電動式大気開放弁および制御装置を必要とせず、機械的な自動制御のみで作動する簡単な構造であるため、初期投資および維持管理に要する工数や費用が少なくてすみ、全体コストを低減することができる。また、これまで、河川や橋梁、暗渠などの障害物のため、あるいは、下流側の地盤が上流側よりも高いために、高リフトや多段リフトが必要な場合においても、圧力損失を大幅に低減して規模の小さな設備で対応することが可能となり、下水の収集エリアを拡大することができる。
【００１５】
本発明において、前記上流側下水管路および下流側真空下水管路に気液分離槽がそれぞれ設けられ、前記均圧管がこれらの気液分離槽に接続されていると、気液混相流を形成して上流側下水管路および下流側下水管路を流れる下水を気液分離槽において空気と下水に分離し、均圧管に下水が流入することを確実に防止することができる。また、下流側真空下水管路の高い真空圧を上流側真空下水管路に導くことができる。
【００１６】
本発明において、前記集水タンクがマンホール内に設置されていると、自動吸気弁や逆止弁などの保守点検をマンホール内において行うことができる。
【００１７】
本発明において、前記マンホールが通気管を介して外気と連通されていると、自動吸気弁が開放作動した際、集水タンクに外気を確実に導くことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１には、本発明の真空式下水道システムの一実施形態が示されている。
【００２０】
この真空式下水道システムは、河川や橋梁、暗渠などの障害物Ｓの上流側に設置された集水タンク１と、障害物Ｓの上流側に配設されて集水タンク１に接続された上流側真空下水管路２と、障害物Ｓの下流側に配設された下流側真空下水管路３と、障害物Ｓを上越し横断して集水タンク１および下流側真空下水管路３間に接続された通水管４と、障害物Ｓを上越し横断して上流側真空下水管路２および下流側真空下水管路３間に接続された均圧管５と、集水タンク１に接続された連通管６と、から構成され、均圧管５には、上流側真空下水管路２から下流側真空下水管路３方向のみの空気の流れを許容する逆止弁７が配設され、また、連通管６には、後述するように、集水タンク１の真空圧に基づいて自動的に開閉作動する自動吸気弁８、例えば、出願人の製造販売に係る商品名「エスロンサイバック自動吸気弁」が配設されている。
【００２１】
なお、集水タンク１は、マンホールＭ内に設置されており、マンホールＭは、常時、通気管９を介して外気と連通されている。また、上流側真空下水管路２の終端部には逆止弁１０が設けられるとともに、その終端部近傍に気液分離槽２１が設置されている。同様に、下流側真空下水管路３の始端部近傍に気液分離槽３１が設置されている。
【００２２】
ここで、前述した均圧管５は、上流側真空下水管路２の気液分離槽２１および下流側真空下水管路３の気液分離槽３１間に接続されている。
【００２３】
次に、このように構成された真空式下水管路システムの作動について説明する。
【００２４】
なお、下流側真空下水管路３の下流側は、図示しない真空ポンプ場に接続されており、下流側真空下水管路３の管内は、所定の真空圧に維持されている。また、下流側真空下水管路３の気液分離槽３１と上流側真空下水管路２の気液分離槽２１との間に均圧管５が接続されていることにより、上流側真空下水管路２の管内も、所定の真空圧に維持されている。
【００２５】
まず、各家庭などからの下水は、気液混相流を形成して上流側下水管路２を流れ、障害物Ｓの前方において、気液分離槽２１で空気と下水に分離され、下水が逆止弁１０を経て集水タンク１に流れ込む。一方、気液分離槽２１で分離された空気は、均圧管５から逆止弁７を経て下流側真空下水管路３の気液分離槽３１に流れる。したがって、均圧管５に下水が流れることが防止される。
【００２６】
集水タンク１に下水が貯留されると、通水管４に下水が流れて下水の自然水頭が形成され、集水タンク１の真空度が低下する。この際、上流側真空下水管路２の終端部には、逆止弁１０が設けられているため、下水が上流側真空下水管路２側に逆流することが防止される。また、集水タンク１の真空度が低下し、設定された圧力に達すると、自動吸気弁８が開放作動し、外気を連通管６を経て集水タンク１に導き、集水タンク１を大気圧とする。この結果、大気圧と真空圧との差圧により、集水タンク１内の下水は、気液混相流を形成して通水管４を経て下流側真空下水管路３に搬送される。
【００２７】
通水管４の下水がなくなり、圧力損失水頭がなくなると、下流側真空下水管路３の高い真空圧が通水管４、集水タンク１を経て自動吸気弁８に到達し、自動吸気弁８が閉鎖作動して集水タンク１への外気の導入を遮断する。このため、集水タンク１は、所定の真空圧に回復する。
【００２８】
以下、同様に、上流側真空下水管路２から下水が集水タンク１に流れ込み、一定量貯留されて設定された真空圧に達すると、自動吸気弁８が開放作動し、通水管４を経て下水を下流側真空下水管路３に搬送する。
【００２９】
なお、自動吸気弁８が開放作動すると、一時的に下流側真空下水管路３の真空度が低下することになるが、均圧管５に配設された逆止弁７により、上流側真空下水管路２の真空度の低下を防止することができる。
【００３０】
この結果、高価な電動式均圧弁や電動式大気開放弁および制御装置を必要とせず、完全な機械的な自動制御のみで作動する簡単な構造であるため、初期投資および維持管理に要する工数や費用が少なくてすみ、全体コストを低減することができる。また、これまで、河川や橋梁、暗渠などの障害物のため、あるいは、下流側の地盤が上流側よりも高いために、高リフトや多段リフトが必要な場合においても、圧力損失を大幅に低減して規模の小さな設備で対応することが可能となり、下水の収集エリアを拡大することができる。
【００３１】
なお、前述した実施形態においては、通水管４が障害物Ｓを上越し横断する場合を例示したが、下越し横断する通水管であってもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高価な電動式均圧弁や電動式大気開放弁および制御装置を必要とせず、機械的な自動制御のみで作動する簡単な構造であるため、初期投資および維持管理に要する工数や費用が少なくてすみ、全体コストを低減することができる。また、これまで、河川や橋梁、暗渠などの障害物のため、あるいは、下流側の地盤が上流側よりも高いために、高リフトや多段リフトが必要な場合においても、圧力損失を大幅に低減して規模の小さな設備で対応することが可能となり、下水の収集エリアを拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空式下水道システムを一部省略して示す説明図である。
【図２】従来の真空式下水道システムを一部省略して示す説明図である。
【符号の説明】
１  集水タンク
２  上流側真空下水管路
２１  気液分離槽
３  下流側真空下水管路
３１  気液分離槽
４  通水管
５  均圧管
６  連通管
７  逆止弁
８  自動吸気弁
９  通気管
１０  逆止弁
Ｓ  障害物
【図１】
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【図２】
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