JP7355657B2

JP7355657B2 - 雨水流出抑制設備

Info

Publication number: JP7355657B2
Application number: JP2020005170A
Authority: JP
Inventors: 啓輔小島; 陽介渡部; 尭将平野; 光博隅倉
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2023-10-03
Anticipated expiration: 2040-01-16
Also published as: JP2021113406A

Description

本発明は、雨水流出抑制設備に関する。

従来、集中豪雨が発生すると、下水道の排水能力や処理能力を超える雨水によって、合流式下水道における雨天時越流水や内水氾濫が生じている。
このような集中豪雨時における対策としては、例えば特許文献１に示されるように、地下に埋設され、雨水を一時的に貯留する雨水貯留施設や雨水浸透ます等を設置することで、下水道へ侵入する雨水量を削減したり、雨水の流出のタイミングをずらすことが行われている。

特開２０１１－２３６６９２号公報

しかしながら、上述したような従来の雨水貯留施設は、降雨時には有効活用されているが、無降雨時においては降雨時の雨水を貯留し、その貯留水を排出した後には、有効な使用用途がない現状である。そのため、降雨時だけでなく有効的に利用できる雨水貯留施設が求められており、その点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、降雨時には雨水貯留施設として有効利用しながら、無降雨時には生活排水や汚水を貯留して、その生活排水や汚水から熱を回収して有効利用することができる雨水流出抑制設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る雨水流出抑制設備は、路盤に埋設されて熱エネルギーを路面に供給する雨水流出抑制設備であって、地中に設置されて雨水流入部及び生活排水流入部を有し、流入した雨水や生活排水からなる排水が貯留される貯留設備と、前記貯留設備内で、前記雨水流入部側の第１領域と、前記生活排水流入部側の第２領域との間で水を透過させずに区画する区画手段と、前記貯留設備内の排水と前記路盤との間で熱エネルギーを伝達可能に配置された熱交換装置と、を備えていることを特徴としている。

本発明に係る雨水流出抑制設備では、降雨時の雨水を貯留設備に流入させて貯留することにより、雨水が下水道施設へ直接流入させることを防ぐことができる。これにより、下水道施設の負荷を低減することができ、下水道施設より雨水が流出することを抑制することができる。そして、本発明では、貯留設備の内部を第１領域と第２領域に区画する区画手段が設けられ、無降雨時には汚水を含む生活排水を生活排水流入部から流入させて第２領域に貯留し、降雨時には第２領域内の生活排水を排出し、雨水を雨水流入部から入流させて第１領域に貯留することができる。

このように、無降雨時には貯留設備内の生活排水の量を安定的に貯留しておくことができる。そのため、本発明では、貯留設備に溜まった生活排水を利用し、その水の熱エネルギーを熱交換装置を通じで回収し、所定領域の路面に対して熱供給することができる。例えば、冬季であれば外気よりも温かい貯留水の熱エネルギーを回収し路面に供給して暖めることで路面の積雪や凍結を防止することができ、夏季であれば外気より低温の貯留水の熱エネルギーにより路面を冷却することができる。このように、貯留設備には降雨時の雨水だけでなく、生活排水を貯留することができることから、無降雨時にも有効利用することができる。

また、本発明に係る雨水流出抑制設備は、前記区画手段は、柔軟性を有するシート状の区画膜であることを特徴としてもよい。

この場合には、区画膜で区画された第１領域に溜まった雨水の水圧や、第２領域に溜まった生活排水の水圧に応じて区画膜が揺動し、区画膜の位置に応じて第１領域や第２領域の体積を変化させることができる。そのため、降水時には貯留設備が雨水で貯留されるように第１領域側のみに雨水を流入させて貯留することができ、無降雨時には貯留設備が生活排水で貯留されるように第２領域側のみに生活排水を流入させて貯留することができる。このとき、区画膜の柔軟性として一方の領域が貯留設備の体積と同程度になる膜材を使用することで、雨水を貯留設備全体に溜めることができる。

また、本発明に係る雨水流出抑制設備は、前記熱交換装置は、前記貯留設備の壁面に沿って配置されていることを特徴としてもよい。

この場合には、貯留設備の内側に熱交換装置が介在しないため、貯留設備に他の設備を配置する際に干渉することなく熱交換装置を配置することができる。

本発明の雨水流出抑制設備によれば、降雨時には雨水貯留施設として有効的に利用しながら、無降雨時には生活排水を貯留して、生活排水から熱を回収して有効利用することができる。

本発明の実施形態による雨水流出抑制設備の構成を示す縦断面図である。図１に示す雨水流出抑制設備において生活排水を貯水槽に貯留した状態を示す縦断面図である。図１に示す雨水流出抑制設備において雨水を貯水槽に貯留した状態を示す縦断面図である。変形例による雨水流出抑制設備の構成を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態による雨水流出抑制設備について、図面に基づいて説明する。

図１に示す本実施形態による雨水流出抑制設備１は、マンションやオフィスビル等の建物１０から出た汚水を含む生活排水（以下、生活排水Ｗという）や雨水Ｒを地下に貯水する機能と、貯留された生活排水Ｗから熱エネルギーを回収して路面１１Ａに熱エネルギーを供給するためのシステム、もしくは路面１１Ａから熱エネルギーを回収して貯留された生活排水Ｗに熱エネルギーを供給するためのシステムである。
ここで、図１及び図２において、符号１５は下水管、符号１８は私有地外の排水管をそれぞれ示している。

雨水流出抑制設備１は、地中に設置されて雨水流入管１２（雨水流入部）及び生活排水流入管１３（生活排水流入部）を有し、流入した雨水Ｒや生活排水Ｗが貯留される貯留槽２（貯留設備）と、貯留槽２内で、雨水流入口１２Ａ側の第１領域４Ａと、生活排水流入口１３Ａ側の第２領域４Ｂとの間で水を透過させずに区画するシート状の区画膜４と、貯留槽２内の生活排水Ｗと路盤１１との間で熱エネルギーを伝達可能に配置された熱交換装置３と、を備えている。

貯留槽２は、無降雨時に常に生活排水Ｗを一定量貯留しているため、生活排水Ｗの流量が少ない下水の幹線沿いでなくとも熱エネルギーを確保できる。さらに、生活排水Ｗを対象とすることで、低温の雨水の侵入がなく熱エネルギーの低下を防止することができる。ここで、本実施形態では、貯留槽２は建物１０と下水管１５との間に配置され、貯留槽２において建物１０側を上流側、下水管１５側を下流側とする。

貯留槽２は、底板２１、側板２２、及び天板２３を有する箱型の槽である。貯留槽２には、天板２３の下流寄りの位置から建物１０及び建物１０近傍の雨水Ｒを流入させるための雨水流入管１２が雨水流入口１２Ａに設置され、上流側の側板２２の上部から建物１０の生活排水Ｗを流入させるための生活排水流入管１３が生活排水流入口１３Ａに設置されている。

貯留槽２の側板２２の上部には、貯留される雨水Ｒをオーバーフローさせて下水管１５へ流出させるための流出管１４が接続されている。なお、貯留槽２には、雨水排出ポンプ２４が設けられ、貯留槽２内の雨水Ｒが流出管１４へ強制的に排出されるようにもなっている。

ここで、生活排水流入管１３側を上流とし、雨水流入管１２側を下流として以下説明する。

貯留槽２の生活排水流入口１３Ａの下方には、生活排水Ｗを下水管１５に排出する排出量を調整する排出制御装置１６が設けられている。排出制御装置１６は、貯留槽２の第２領域と下水管１５とを連結する排出管１７の開閉量を制御し、貯留槽２内の生活排水Ｗが一定水量以下となるように管理されている。

貯留槽２には、側板２２に沿って路盤１１に埋設されている熱交換装置３の一部が配置されている。熱交換装置３の先端部が配置され、熱交換装置３に生活排水Ｗの熱が効率よく伝達されるように構成されている。

区画膜４は、図２に示すように、外周縁４ａの全周が貯留槽２の内周面に対してボルト等の適宜な固定手段により固定されている。区画膜４の外周縁４ａの固定位置は、貯留槽２の長さ方向（紙面で左右方向）の略中央部となる。なお、区画膜４の外周縁４ａの固定としては、全周が貯留槽２の内周面に対して液密に密着されているし、部分的に固定されて区画される左右の領域４Ａ、４Ｂ同士が部分的に連通する隙間が形成されていてもよい。

区画膜４は、貯留槽２に固定された状態で袋状に形成され、その袋状の収容部４ｂが外周縁４ａを基点にして左右に柔軟に動くことが可能で、収容部４ｂが反転可能になっている。
区画膜４が図２に示すように外周縁４ａを支点にして下流側に位置したときには、収容部４ｂが上流側を向いた状態となる。つまり、生活排水流入口１３Ａから流入する生活排水Ｗ側の第２領域４Ｂの体積が大きくなり、雨水Ｒ側の第１領域４Ａの体積が小さくなる。一方、区画膜４が図３に示すように外周縁４ａを支点にして上流側に位置したときには、収容部４ｂが下流側を向いた状態となる。つまり、雨水流入口１２Ａから流入する雨水Ｒ側の第１領域４Ａの体積が大きくなり、生活排水Ｗ側の第２領域４Ｂの体積が小さくなる。

区画膜４は、水分を通過させないシート状の膜部材から形成されている。区画膜４の材質としては、劣化しにくい部材が好ましく、例えばゴム製の部材を採用することができる。

熱交換装置３は、図２に示すように、環状に設けられ、管内に封入された不凍液をポンプ（図示省略）で循環させるものである。例えば路面に熱エネルギーを供給する場合では、熱交換装置３は、管の一部で貯留槽２内の生活排水Ｗに接する熱回収部３Ｂと、管の他の一部で路盤１１に接する熱供給部３Ａと、を有する。熱回収部３Ｂでは、管内部の不凍液が外部（生活排水Ｗ）との温度差により熱エネルギーを回収する。ポンプによって強制的に循環し、熱供給部３Ａでは、不凍液が外部（路盤１１）との温度差により熱エネルギーを供給する。ポンプ循環により、再び熱回収部３Ｂで熱エネルギーを回収するように還流する。

熱交換装置３の管内に封入される不凍液としては、一般的なものでよく、例えばプロピレングリコールやエチレングリコール、ジエチレングリコール、メチルアルコール、イソプロパノール等を混合した水などの液体が用いられる。

なお、熱交換装置３としては、本実施形態のように不凍液をポンプで循環させる形態であることに制限されることはなく、単に管内に不凍液が封入されただけのものやヒートパイプであってもかまわない。この場合には、路面に熱エネルギーを供給する場合を想定している。

次に、上述した雨水流出抑制設備１の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態では、図１に示すように、降雨時の雨水を貯留槽２に流入させて貯留することにより、雨水が下水管１５へ直接流入させることを防ぐことができる。これにより、下水管１５への負荷を低減することができ、雨天時越流水や内水氾濫を抑制することができる。

そして、本実施形態では、貯留槽２の内部を第１領域４Ａと第２領域４Ｂに区画する区画膜４が設けられ、図２に示すように、無降雨時には汚水を含む生活排水Ｗを生活排水流入口１３Ａから流入させて第２領域４Ｂに貯留し、図３に示すように、降雨時には排出制御装置１６により第２領域４Ｂ内の生活排水Ｗを排出し、雨水Ｒを雨水流入口１２Ａから入流させて第１領域４Ａに貯留することができる。

このように、無降雨時には貯留槽２内の排水Ｗの量を安定的に貯留しておくことができる。そのため、本実施形態では、貯留槽２に溜まった生活排水Ｗを利用し、その水の熱エネルギーを熱交換装置３を通じで回収し、所定領域の路面１１Ａに対して熱供給することができる。例えば、冬季であれば外気よりも温かい生活排水Ｗの熱エネルギーを回収し路面１１Ａに供給して暖めることで路面１１Ａの積雪や凍結を防止することができ、夏季であれば外気より低温の生活排水Ｗの熱エネルギーにより路面１１Ａを冷却することができる。このように、貯留槽２には降雨時に雨水を貯留できるだけでなく、無降雨時には生活排水Ｗを貯留することができることから、無降雨時にも有効利用することができる。

また、本実施形態では、区画膜４が柔軟性を有するシート状をなしているので、区画膜４で区画された第１領域４Ａに溜まった雨水Ｒの水圧や、第２領域４Ｂに溜まった生活排水Ｗの水圧に応じて区画膜４が揺動し、区画膜４の位置に応じて第１領域４Ａや第２領域４Ｂの体積を変化させることができる。

そのため、図３に示すように、降水時には貯留槽２が雨水Ｒで貯留されるように排出制御装置１６により第２領域４Ｂ内の生活排水Ｗを排出し、第１領域４Ａのみに雨水Ｒを流入させて貯留することができ、図２に示すように、無降雨時には貯留槽２が生活排水Ｗで貯留されるように雨水排出ポンプ２４により第１領域４Ａ内の雨水Ｒを排出し、第２領域４Ｂ側のみに生活排水Ｗを流入させて貯留することができる。このとき、区画膜４の柔軟性として一方の領域が貯留槽２の体積と同程度になる膜材を使用することで、雨水を貯留槽２全体に溜めることができる。

また、本実施形態では、熱交換装置３が貯留槽２の壁面（側板２２）に沿って配置されていて、貯留槽２の内側に熱交換装置３が介在しないため、貯留槽２に他の設備を配置する際に干渉することなく熱交換装置３を配置することができる。

上述のように本実施形態による雨水流出抑制設備１では、降雨時には雨水貯留施設として有効利用しながら、無降雨時には生活排水を貯留して、その生活排水から熱を回収して有効利用することができる。

以上、本発明による雨水流出抑制設備の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、図４に示す変形例による雨水流出抑制設備１Ａのように、無降雨時において建物１０から生活排水流入管１３を通じて貯留槽２には流入される排水Ｗは生活排水のみとし、汚水Ｑを生活排水流入管１３とは別で設けられる汚水排出管１９を通じて貯留槽２を経由せずに直接、排出管１７を介して下水管１５に流出させる構成としてもよい。
また、貯留した雨水の排出先として下水管１５ではなく、雨水管（不図示）であってもよい。つまり雨水と汚水を含む生活排水を同じ管路で下水処理場へ送付する合流式下水道でなく、雨水と汚水を含む生活排水を別の管路で処理する分流式下水道であってもよい。

また、上述した実施形態では、貯留槽２に設けられる区画手段としてシート状の区画膜を採用しているが、これに限定されることはない。例えば、鋼製の水門や堰のような区画壁を採用してもよい。

さらに、本実施形態では、熱交換装置３として、貯留槽２の壁面に沿って配置された構成としているが、このような配置であることに限定されることはない。

さらに、貯留槽２の形状、大きさ、地中の位置等の構成は、建物１０から流入される排水量、建物１０周囲のスペース等の条件を考慮して最適に設計すれば良い。
例えば、貯留槽２の底板２１を下流から上流に向けて下向きとなる傾斜面を形成するようにしてもよい。これにより、生活排水流入管１３から流入された固形物が下り傾斜面に沿って上流側に移動させ、上流側でその固形物を集め排出制御装置１６を通して下水管１５へ排出することができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１雨水流出抑制設備
２貯留槽（貯留設備）
３熱交換装置
３Ａ熱供給部
３Ｂ熱回収部
４区画膜（区画手段）
４Ａ第１領域
４Ｂ第２領域
１０建物
１１路盤
１２雨水流入管
１２Ａ雨水流入口
１３生活排水流入管
１３Ａ生活排水流入口
１４流出管
１５下水管
１６排出制御装置
１７排出管
Ｒ雨水
Ｗ排水

Claims

路盤に埋設されて熱エネルギーを路面に供給する雨水流出抑制設備であって、
地中に設置されて雨水流入部及び生活排水流入部を有し、流入した雨水や生活排水からなる排水が貯留される貯留設備と、
前記貯留設備内で、前記雨水流入部側の第１領域と、前記生活排水流入部側の第２領域との間で水を透過させずに区画する区画手段と、
前記貯留設備内の排水と前記路盤との間で熱エネルギーを伝達可能に配置された熱交換装置と、
を備えていることを特徴とする雨水流出抑制設備。
前記区画手段は、柔軟性を有するシート状の区画膜であることを特徴とする請求項１に記載の雨水流出抑制設備。
前記熱交換装置は、前記貯留設備の壁面に沿って配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の雨水流出抑制設備。