JP2000038764A - 旋回流式落差工 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡略な構成にて空気の混入を抑制することが
でき、且つ流出口からの流出を安定させて摩耗を生じさ
せないようにする。 【解決手段】 上部に集水管が接続され下部に流出口５
が形成された管状のドロップシャフト３を備えてドロッ
プシャフト３の内部に旋回流２３を形成するようにして
いる旋回流式落差工１４であって、ドロップシャフト３
の下端内部における流出口５の近傍位置に、ドロップシ
ャフト３内を旋回して流出口５に向かう旋回流２３に抵
抗を与える抵抗板２６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、旋回流式落差工に
関するものであり、より詳しくは、簡略な構成にて空気
の混入を抑制し、且つ流出口からの流出を安定させて摩
耗を生じさせないようにした旋回流式落差工に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】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させ、川の水位が低
下したら、貯留管に貯留した水をポンプで汲み上げて川
へ放流するようにする浸水対策用施設が、現在計画され
ている。

【０００３】上記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けられる貯留管との間の１００
〜２００ｍにも及ぶ高落差を結ぶ管路設備が落差工と呼
ばれており、落差工として、図８、図９に示すような旋
回流式落差工が検討されている。

【０００４】図８、図９は螺旋案内板を備えた旋回流式
落差工の一例を示したもので、図示しない分水施設など
で分水された雨水などの水１を送る集水管２を上側部に
接続した垂直管状のドロップシャフト３を設け、該ドロ
ップシャフト３の下端を底板４にて閉塞し、該底板４の
上側におけるドロップシャフト３の側面に、横方向に開
口する流出口５を形成し、該流出口５を横方向に延びる
流出管６を介して地下の貯留管７などの貯留部に接続し
ている。

【０００５】ドロップシャフト３内の上部には、上部螺
旋板８と上下端が開口した上部中心筒９とを配設するこ
とにより上部螺旋案内路１０を形成すると共に、ドロッ
プシャフト３内の中間部には螺旋板のない中間開放部１
１を形成し、更に、ドロップシャフト３内の下部には下
部螺旋板１２を配設して下部螺旋案内路１３を形成し、
ドロップシャフト３の内部で旋回流を形成させるように
した旋回流式落差工１４を構成している。また、上記し
たようにドロップシャフト３内中間部に螺旋板のない中
間開放部１１を形成したもの以外に、ドロップシャフト
３内の全長に亘って螺旋板を形成するようにしたものも
考えられている。

【０００６】図８中、１５は空気、１６は水１の流入量
が少ない時の水面、１７は水１の流入量が多い場合の自
由水面、１８はドロップシャフト３の軸心位置にできる
中心空気渦、１９は自由水面１７や水面１６にできる空
気吸込渦である。

【０００７】又、下部螺旋板１２の中心部には、図９に
示すように、中心空気渦１８の発生を許容できるように
するための垂直連通路２０が形成されている。

【０００８】更に、図８に示す流出管６の中途部の内側
上部には、流出管６の流路断面積を減少させるようにし
たオリフィス板２１を設けている。

【０００９】上記旋回流式落差工１４では、図示しない
分水施設などで分水された雨水などの水１が集水管２を
通ってドロップシャフト３へ入ると、先ず、上部螺旋案
内路１０で上部螺旋板８によって旋回流を与えられ、続
いて中間開放部１１で螺旋板から開放されて自由に旋回
落下され、次に下部螺旋案内路１３で下部螺旋板１２に
よって旋回流に流れを整えられ余剰のエネルギーを減勢
された後、ドロップシャフト３の下部の流出口５から流
出管６を介して地下の貯留管７へと送られ、貯留され
る。この際、ドロップシャフト３の上端及び上部中心筒
９の上端を開口とすることにより、大気と連通させて、
内部が負圧になるのを防止するようにしている。

【００１０】以上述べたように、水１を旋回流にして流
すことにより、落下のエネルギーを減勢させ、ドロップ
シャフト３下端の落下着水部分に衝撃などによる振動や
損傷などを生じさせずに、短時間のうちに大量の水１を
スムーズに流すことができる。

【００１１】また、流出管６にオリフィス板２１を備え
ているので、流出管６の圧力損失を増大させることがで
き、よって流出管６内の水１に対する空気混入率を低下
させて、空気が貯留管７へ流出するのを抑えることがで
きる。

【００１２】即ち、流出管６を流動する水１の流量と空
気混入率との関係を図７に示しているように、オリフィ
ス板を備えていない場合には、図７中線Ａのように空気
混入率が増大し、このために空気が混入した水１が貯留
管７に送られてしまうために、前記流出管６或いは貯留
管７に空気抜きのための配管設備等を新たに設置する必
要が生じて設備費が増大するという問題を生じると共
に、抜きとった空気を地上に開放させる部分において異
臭を生じる場合があるといった問題を生じる。

【００１３】これに対して、前記したようなオリフィス
板２１を流出管６に設置すると、図７中線Ｂのように空
気混入率を大幅に低減することができて上記した問題の
発生を効果的に防止することができる。

【００１４】また、図８、図９に示したように、ドロッ
プシャフト３内部に螺旋板８，１２を備えて旋回流を生
じさせるようにした旋回流式落差工１４の他に、集水管
２をドロップシャフト３に対して接線方向から接続する
ことによりドロップシャフト３の内部に渦流を生じさせ
るようにした旋回流式落差工も考えられており、渦流式
の場合においても前記と同様に、流出管にオリフィス板
を備えて、流出管の圧力損失を増大させることにより、
空気が水に混入されて貯留管へ流出するのを抑えること
ができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の旋回流式落差工には、以下のような問題があった。

【００１６】図１０及び図１１は、前記図８のドロップ
シャフト３の下端部を透視的に見た斜視図及び平面図で
ある。図１０及び図１１ではドロップシャフト３の中心
部分に中心管２２が備えられており、この点において図
８の構成とは異なっているが、中心管２２の有無は旋回
流式落差工１４の基本的な作用には影響しないので、図
１０及び図１１を参照して説明する。

【００１７】下部螺旋板１２によって形成された旋回流
２３は、旋回力を与えられたまま流出口５に向かうよう
に流れ、このために、水流が流出管６の内面に激しく衝
突することになり、従って水中に固形物が混入している
雨水などにより流出管６の内面が著しく損耗するという
問題を有していた。

【００１８】また、前記したように、旋回流２３が旋回
力を与えられたまま流出口５に向かうように流れるため
に、旋回流２３が流出口５に向かう側のコーナ部２４に
渦流による空気溜まり２５が形成されるようになって、
流出管６内に縮流を形成するので流出管６の実質的な流
路断面積が減少することになり、この流路断面積の減少
分を考慮して流出口５の断面積を大きく形成する必要が
あるために流出管６の構造が大型になるという問題を有
していた。

【００１９】更に、前記したように、流出管６にオリフ
ィス板２１を設けているために、図１２に示すように流
出管６内に縮流が生じることになり、このために、オリ
フィス板２１下部を流れる水の流速が更に高速化すると
いう問題があり、また、オリフィス板２１の設置により
流出管６内の流路を絞るようにしているために、図１３
に示すように、オリフィス板２１の下部に所要の断面積
の流路を形成するために流出管６の断面積が大きなもの
となってしまい、このために流出管６等の設備が大型化
してしまうという問題を有していた。

【００２０】本発明は、上述の実情に鑑み、簡略な構成
にて空気の混入を抑制することができ、且つ流出口から
の流出を安定させて摩耗を生じさせないようにした旋回
流式落差工を提供することを目的とするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上部に集水管
が接続され下部に流出口が形成された管状のドロップシ
ャフトを備えて該ドロップシャフトの内部に旋回流を形
成するようにしている旋回流式落差工であって、ドロッ
プシャフトの下端内部における流出口の近傍位置に、ド
ロップシャフト内を旋回して流出口に向かう旋回流に抵
抗を与える抵抗板を備えたことを特徴とする旋回流式落
差工、に係るものである。

【００２２】更に、ドロップシャフトの下端が底板によ
り閉塞され、底板の上側に横方向に向けて流出口が形成
されている場合には、ドロップシャフトの半径方向内側
に突出する抵抗板を、ドロップシャフトの内面と底板と
に固定するようにし、また、ドロップシャフトの下端に
形成された流出口が横方向に延びる水平管に開口してい
る場合には、ドロップシャフトの半径方向に突出する抵
抗板をドロップシャフトの内面に固定するようにし、ま
た、抵抗板の突出幅は、ドロップシャフト内部に形成さ
れる旋回流の半径方向幅の約４０％〜６０％程度とす
る。

【００２３】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００２４】ドロップシャフトの下端内部における流出
口の近傍位置に、ドロップシャフト内を旋回して流出口
に向かう旋回流に抵抗を与えるようにした抵抗板を設け
ているので、抵抗板による圧力損失により空気の混入を
効果的に低減することができる。

【００２５】更に、流出口に向かう旋回流が抵抗板に衝
突することによって抵抗板を迂回して流れるようになる
ために、流出口に向かう流速が遅くなって安定した流れ
となり、よって流出口から水が安定して流出するために
流出管に部分的な損耗を生じるようなことがなくなる。

【００２６】更に、流出管内を満たして水が安定して流
れることになるために、流出管の断面積を必要最小限の
小型の構成とすることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。

【００２８】図１〜図５は、図１０〜図１３に示したド
ロップシャフト３の下端部の構成に対応させた本発明の
実施の形態を示したものであり、ドロップシャフト３の
下端内部における流出口５の近傍位置に、ドロップシャ
フト３内を旋回して流出口５に向かう旋回流２３に抵抗
を与えるようにした抵抗板２６を設けている。

【００２９】抵抗板２６は、ドロップシャフト３の下部
内面と底板４とに固定されて、ドロップシャフト３の半
径方向内側に突出するように設けられている。

【００３０】抵抗板２６を設置する位置は、流出口５の
近傍であり、図２に示すように、旋回流２３が流出口５
に向かう側のコーナ部２４と、流出口５の中心線からド
ロップシャフト３の中心を中心として前記コーナ部２４
側に約１００゜の角度θだけ隔てた位置との間に設ける
ようにしている。

【００３１】また抵抗板２６の突出幅は、図２及び図５
に示すように、ドロップシャフト３の内部に形成される
旋回流２３の半径方向幅Ｗ１の約４０％〜６０％程度の
幅Ｗ２としている。

【００３２】更に、抵抗板２６の上下方向長さＨは、前
記流出口５の高さ寸法と略同程度の長さと、下部螺旋板
１２の１ピッチ程度の長さとの間、を目安に選定すると
良い。

【００３３】次に、上記形態の作動を説明する。

【００３４】旋回流式落差工１４の基本的な作動につい
ては図８と同様なので説明を省略する。

【００３５】図１〜図５の形態例では、ドロップシャフ
ト３の下端内部における流出口５の近傍位置に、ドロッ
プシャフト３内を旋回して流出口５に向かう旋回流２３
に抵抗を与えるようにした抵抗板２６を設けているの
で、流出口５に向かう旋回流２３は、図１及び図２に示
すように、抵抗板２６に衝突して該抵抗板２６を迂回す
るように流れることになり、このためにコーナ部２４側
から流出口５に向かう流れ２３Ａの流速が遅くなって安
定すると共に、前記抵抗板２６による抵抗によって、抵
抗板２６が設置された側とは反対側から流出口５に向か
う流れ２３Ｂも安定して生じるようになり、よって流出
口５から水が安定して流出するので、流出管６に部分的
な損耗を生じるようなことがなく、しかも図３及び図４
に示すように流出管６内を満たして水が安定して流れる
ことになるために、流出管６の断面積を必要最小限の小
型の構成とすることができる。

【００３６】更に、前記したような抵抗板２６を設置し
たことにより、図７中線Ｃで示すように、図８のオリフ
ィス板２１を設けた場合の線Ｂと同等か或いはそれ以下
に空気混入率を低下することができた。

【００３７】この時、前記抵抗板２６の幅Ｗ２が小さ過
ぎたり、抵抗板２６の長さＨが小さ過ぎたりすると、旋
回流２３に与える抵抗が小さくなって充分な空気除去効
果や流出口５に向かう流れの安定化が図れなくなり、ま
た抵抗板２６の幅Ｗ２が大き過ぎたり、抵抗板２６の長
さＨが大き過ぎたりすると、旋回流２３に与える抵抗が
過大となって流出口５に向かう流れに乱れを生じたり或
いはドロップシャフト３の呑込み処理量が減少してしま
う等の問題を生じてしまう。

【００３８】このため、抵抗板２６を突出させる幅Ｗ２
は、図２及び図５に示すように、ドロップシャフト３の
内部に形成される旋回流２３の半径方向幅Ｗ１の約４０
％〜６０％程度とすることが好ましく、また、抵抗板２
６の上下方向長さＨは、流出口５の高さ寸法と略同程度
の長さと、下部螺旋板１２の１ピッチ程度の長さとの
間、を目安に選定すると良い。

【００３９】図６は本発明の実施の形態の他の例を示し
たもので、図６では、ドロップシャフト３の下端の流出
口５を、横方向に延びる流出管或いは貯留管等の水平管
２７に接続した構成を有しており、上記ドロップシャフ
ト３の下端内部に、半径方向に突出するようにした抵抗
板２６を固定している。

【００４０】図６の構成においても、抵抗板２６の設置
によって空気混入率の低下を抑制することができ、且つ
旋回力を減衰させて水平管２７に対する衝撃や損耗の問
題を軽減することができる。

【００４１】尚、本発明は上述の実施の形態にのみ限定
されるものではなく、中心管の有無には関係なく適用で
きること、図示例ではドロップシャフト内部に螺旋板を
備えて旋回流を生じさせるようにした旋回流式落差工の
場合について例示したが、集水管をドロップシャフトに
対して接線方向から接続することによりドロップシャフ
トの内部に渦流を生じさせるようにした旋回流式落差工
にも適用することができること、その他本発明の要旨を
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。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の旋回流式
落差工によれば、ドロップシャフトの下端内部における
流出口の近傍位置に、ドロップシャフト内を旋回して流
出口に向かう旋回流に抵抗を与えるようにした抵抗板を
設けているので、抵抗板による圧力損失により空気の混
入を効果的に低減することができ、更に、流出口に向か
う旋回流が抵抗板に衝突することによって抵抗板を迂回
して流れるようになるために、流出口に向かう流速が遅
くなって安定した流れとなり、よって流出口から水が安
定して流出するために流出管に部分的な損耗を生じるよ
うなことがなくなり、しかも流出管内を満たして水が安
定して流れることになるために、流出管の断面積を必要
最小限の小型の構成とすることができるという優れた効
果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を透視して示した斜視図で
ある。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１の側面図である。

【図４】図３のＩＶ方向矢視図である。

【図５】抵抗板の正面図である。

【図６】本発明の実施の形態の他の例を示した側面図で
ある。

【図７】オリフィス有と、オリフィス無と、抵抗板を備
えた場合における流出管を流れる流量と空気混入率の関
係を比較して示した線図である。

【図８】現在計画中の落差工の概略全体側断面図であ
る。

【図９】図８の概略部分側断面図である。

【図１０】図８のドロップシャフト下部を透視して示し
た斜視図である。

【図１１】図１０の平面図である。

【図１２】図１０の側面図である。

【図１３】図１２のＸＩＩＩ方向矢視図である。

【符号の説明】

２ 集水管 ３ ドロップシャフト ４ 底板 ５ 流出口 １４ 旋回流式落差工 ２３ 旋回流 ２６ 抵抗板 ２７ 水平管 Ｗ１ 半径方向幅 Ｗ２ 幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉本 力 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 2D063 AA00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部に集水管が接続され下部に流出口が
   形成された管状のドロップシャフトを備えて該ドロップ
   シャフトの内部に旋回流を形成するようにしている旋回
   流式落差工であって、ドロップシャフトの下端内部にお
   ける流出口の近傍位置に、ドロップシャフト内を旋回し
   て流出口に向かう旋回流に抵抗を与える抵抗板を備えた
   ことを特徴とする旋回流式落差工。
2. 【請求項２】 ドロップシャフトの下端が底板により閉
   塞され、底板の上側に横方向に向けて流出口が形成され
   ており、ドロップシャフトの半径方向内側に突出する抵
   抗板が、ドロップシャフトの内面と底板とに固定されて
   いることを特徴とする請求項１記載の旋回流式落差工。
3. 【請求項３】 ドロップシャフトの下端に形成された流
   出口が横方向に延びる水平管に開口しており、ドロップ
   シャフトの半径方向に突出する抵抗板がドロップシャフ
   トの内面に固定されていることを特徴とする請求項１記
   載の旋回流式落差工。
4. 【請求項４】 抵抗板の突出幅が、ドロップシャフト内
   部に形成される旋回流の半径方向幅の約４０％〜６０％
   程度であることを特徴とする請求項１又は２又は３記載
   の旋回流式落差工。