JPH0874311A - 真空下水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 居住地域から真空配管を介して廃水を吸引し
て集めるための真空下水装置において、廃水があふれた
場合にも迅速に原状回復ができ、真空配管内にスラッジ
の沈殿物が溜まるのを防止でき、エネルギーの節約がで
き経済的で、信頼性の高い装置を提供すること。 【解決手段】 真空配管（１８）は低位点（１２）と、
これに続く高位点（１４）を形成した高さ形状を有す
る。装置が休止のとき廃水は低位点に集積でき、空気が
流れると、この低位点から高位点を越えて押し流され
る。高さ形状の異なる第１及び第２部分が設けられ、高
さ形状（１）の低位点の廃水集積の最大量が他の高さ形
状（２）における廃水集積の最大量よりも少なくとも３
倍より少ない構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に住宅地域のた
めの、真空下水装置に係り、真空配管を有し、その一端
が少なくとも１つの真空供給源に接続可能であるととも
に、廃水ドレンが廃水及び空気をバッチの態様をもって
吸引するための吸引バルブを接続可能であり、これによ
って、真空配管が廃水の集積を許容する低位点と高位点
とを有する高さ形状を備えた構成の真空下水装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置が用いられるのは、例え
ば、集合密度が小さい住宅地域であって、従来からの重
力を利用した下水装置では傾斜が十分でなく、廃水の流
れ量が季節により変動するようなリゾート地、あるいは
水質保護地域を横断しなければならない地域においてで
ある。更に、この下水装置の使用は、土地の状態が、例
えば地下水位が高いなどの良くない場所において利点が
ある。

【０００３】この種の下水装置は、概して別途の設備と
して用いられる。すなわち、雨水とは別の廃水の搬送用
として用いられる。従って、廃水の毎日の量は毎日の水
消費量におおむね等しい。

【０００４】廃水は、通常、重力によって接続された建
物から複数の集積下水溜に流される。これらの下水だめ
の容量は真空システムの故障の場合における緊急貯留タ
ンクとして機能するに十分な大きさとなっている。これ
らの下水だめは通常閉成されている吸引バルブを介して
真空配管に接続されている。所定の廃水のバッチ量が１
つの下水だめに集積するとすぐに、センサがコントロー
ラを作動して吸引バルブを一定期間開成させる。これに
よって、廃水のバッチ量及び大量の空気が開成した吸引
バルブを介して真空配管内に吸引される。空気は廃水と
同時に、あるいは又廃水に続いて吸引される。廃水と空
気は真空配管に沿って真空ステーションの真空容器へと
流れる。この容器内には、例えば真空ポンプなどの少な
くとも１つの真空供給源によって一定の真空レベルが維
持される。この容器内の廃水レベルがコントロールさ
れ、廃水は該容器から、例えば廃水処理プラントへと送
られる。このために、通常、給送ポンプが用いられる。

【０００５】真空配管は、系統的に配列された高位点と
低位点とを有する所定の高さ形状に従って配設されてい
る。廃水は、空気の流れがなく、装置が休止していると
きは低位点に集積する。上流側の吸引バルブが開成する
と、真空配管に沿い空気が流れて集積された廃水が押さ
れて後位置の高位点を乗り越える。このような高さ形状
が空気から廃水への良好な運動量の伝達を保証する。こ
の運動量によって、廃水が真空配管内で十分な流速をも
って移送されるので、沈殿物は廃水の相当に強い乱流に
よって、巻き上げられる。周期的ないし定時的な速度は
少なくとも０．７ｍ／ｓが必要である。下降する真空配
管部分では空気が廃水を追い越して後位置の低位点への
廃水の集積を加速する。

【０００６】真空配管の上り傾斜部分は、高位点とその
後に続く低位点の間のレベル差が低位点とその後に続く
高位点との間のレベル差よりも小さくなくように構成さ
れる。

【０００７】真空配管内にはこれに沿って圧力勾配があ
る。その理由の１つは水封じの流体静力学的作用による
ものであり、他の理由は、加速及び摩擦による流体動力
学的作用によるものである。真空配管の全長及び全体の
測地線レベル差は、該配管の上流端と真空容器との間の
付与可能な圧力差によって制約される。この圧力差は通
常４０ｋＰａ程度である。標準の温度及び圧力（以下、
「s.t.p.」）で吸引される廃水の割合、いわゆる空気／
廃水比率、が大きくなると、廃水を搬送するのにより大
きなエネルギーがいる。一方、高い空気／廃水比率は、
真空ステーションにおける大きな容量、大きなエネルギ
ー消費及び大径の真空配管を必要とする。又、真空配管
のシステム設計では、圧力損失を低く維持するべきであ
る。水封じによる流体静力学的損失ならびに加速及び摩
擦による流体動力学的損失は十分に考慮されなければな
らない。

【０００８】この種の従来の装置によれば、高さ形状が
異なるおおむね２つの型式のものが用いられている。

【０００９】ドイツにおける大抵の真空下水装置は、高
位点と低位点が、おおむね１０〜２０ｍの距離で配置さ
れた高さ形状のものである。そして、上昇勾配と下降勾
配は１％程度であり、隣接する高位点と低位点との間の
レベル差は、平坦な領域において、おおむね１０〜３０
ｃｍである。又、約１０リットルの廃水のバッチ量は、
約５０ｍｍ径の吸引バルブを介して吸引される。この高
さ形状はＡＴＶ（排水技術協会）のワークシートＡ１１
６仕様をベースとしている。

【００１０】このような真空下水装置の設計に当って
は、最悪のケースを考慮しておかねばならない。すなわ
ち、真空配管が廃水で最大量まで一杯になった場合であ
る。これは、廃水のみが吸引され、空気が吸引されない
ときで、廃水があふれる事態を起こす。例えば、大漁の
廃水が下水だめに集積したときに装置が故障した後に起
こり得る。この最悪のケースにおいては、低位点におけ
る廃水集積は上流側では、配管の底レベルが配管の低位
点の頂上レベルにおおむね等しい点にまで及ぶ。これ
は、下流側では後位置の高位点に及ぶ。

【００１１】例として、真空配管をなすパイプラインの
内径が１００ｍｍ、高位点とそれに続く低位点の間の距
離１５ｍ、低位点とそれに続く高位点の間の距離１０
ｍ、高位点と低位点のレベル差が１５ｃｍとする。低位
点に集積する廃水の最大量は、おおむね９０リットル
で、これは、略１２ｍのパイプ長を完全に満たすに等し
い量である。最大の流体力学的高さの差は、配管の低位
点の頂上レベルと高位点の底レベルとのレベル差（１５
ｃｍ−１０ｃｍ＝５ｃｍ）に等しく、これは０．５ｋＰ
ａの全体の圧力差に等しい。得られる４０ｋＰａの全体
の圧力差は最悪の場合において、４０：０．５＝８０よ
り後続の８０の低位点の配置が十分にできる。真空配管
の最大長は８０×（１５ｍ＋１０ｍ）＝２ｋｍとなる。
もし、克服すべき測地学的高さの差がある場合には、こ
の最大長はより短くなる。

【００１２】９０リットルの廃水量を１ｍ／ｓの速度に
加速して、これを１５ｃｍ上昇させるに必要なエネルギ
ーは、１８０ジュール（Ｊ）である。このエネルギーは
３６０リットルの等温拡張（isothermic expansion）エ
ネルギーないしは７０〜６９．５ｋＰａの間の圧力差に
おける空気の２５０標準（s.t.p.）リットルに等しい。

【００１３】しかし、この種の真空下水装置は、ドイツ
では主に１５：１より小さい空気／廃水比率で通常用い
られ、廃水のバッチ量は約１０リットルである。従っ
て、空気のバッチ量は通常、１５０標準（s.t.p.）リッ
トルより少なく、３０〜１００標準（s.t.p.）リットル
程である。この装置の廃水があふれた場合、速度は過度
に遅くなり、スラッジ沈殿物を巻き上げることができな
くなる。更に、速度低下が廃水のあふれ状態を迅速に解
消して回復させるのに障害となる。回復時間は、吸引バ
ルブが用いられていて、集積下水だめが廃水で一杯の時
に、そのバルブの空気／廃水比率が極めて低く、殆どゼ
ロの場合には、特に長くなる。

【００１４】上記の理由により、ＡＴＶのワークシート
Ａ１１６仕様は、最大の真空配管長を２ｋｍ、最大管径
を１５０ｍｍ、及びメインの真空配管当りの居住者の最
大人数を５００人と規定している。

【００１５】他の高さ形状のものは主として米国におい
て用いられ、これは環境保護向けのマニアル第６２５／
１−９１／０２４号に記載されている。これは、ノコギ
リ刃型形状である。高位点から低位点にかけて、この間
では、真空配管は少なくとも０．２％の下降勾配を有す
る。そして、低位点から高位点にかけて、この間では、
上昇勾配は通常１００％であり、高さの差は通常３０〜
６０ｃｍである。真空配管内の廃水集積の最大量は、管
の内径が１００ｍｍの場合、おおむね２００リットルで
あり、これは２０ｍの完全に満たされたパイプに等し
い。

【００１６】約４０リットルのバッチ量が約７５ｍｍの
径の吸引バルブを通して吸引される。２００リットルの
廃水集積量を１ｍ／ｓにまで加速して、次位の高位点に
まで押し上げるに必要なエネルギーは、約７００ジュー
ル（Ｊ）である。約３４５リットル又は２４０標準（s.
t.p.）リットルの空気流で、圧力差が７０〜６８ｋＰａ
のものが必要となろう。これに必要な空気／廃水比率は
６：１であるが、これは常には存在しない。これに加え
て、腐敗や悪臭の発生の危険を少なくするためには、バ
ッチ量が大きくなることが避けられない。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は上記
従来の装置の諸問題に鑑みなされたもので、その目的は
装置の信頼性、経済性及びエネルギーの有効利用性を改
善することにある。又、廃水があふれた場合に迅速に原
状回復ができるようにすることである。真空配管の最大
長及びその各配管当りに可能な居住者数は、それぞれ２
ｋｍ以上及び５００人以上とすべきである。更に、真空
配管内にはスラッジが配管内に永久的に溜まらないよう
にし、これはバッチ量や吸引バルブが小さく、又、空気
／廃水比率が低い場合でさえも確実となるようにすべき
であり、本発明はこれを実現した真空下水装置を提供す
るものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、異なる高さ形状を有する第１部分及び第
２部分が設けられた真空配管を備えた真空下水装置を提
案するものである。ここにおいて、異なる高さ形状と
は、低位点と高位点の異なる幾何学的構成であり、これ
によって、流れのない状態において真空配管の第１部分
における低位点での廃水集積の最大量が、同配管の第２
部分における、その最大量よりも小さくなるように設定
される。

【００１９】特に、第２部分における廃水集積の最大量
は、第１部分におけるその最大量よりも少なくとも３倍
以上となる。

【００２０】好ましくは、第１部分における高さ形状
は、低位点での廃水集積が、その低位点から上流側に最
大で１〜３ｍ延出し、他方、第２部分の低位点における
最大の廃水集積は、その低位点から上流側に５ｍ以上延
出することができることである。高さ形状（２）は、前
に説明したようなノコギリ刃型形状に相当するものであ
る。

【００２１】本発明は、真空配管内でバッチの態様の流
れが生じるか又は連続した流れが生じるかということで
基本的な相違があるという考えに立脚している。バッチ
の流れは真空配管に接続された居住者が限られた数の場
合には、該配管の末端部におけるピーク流れの時にさえ
生じる。吸引バルブの開成サイクル間に休みがある。連
続した流れは、真空配管に上流側で相当多くの居住者が
接続されているような場合、あるいは空気が作動時間全
体にわたって定期的に吸引され、このために例えば通気
バルブが上流側に設けられていて定期的に開成するよう
になっている場合に、少なくともピーク流れの際に生じ
る。

【００２２】真空配管の第１部分は、該配管の上流端に
配置され、他方、第２部分は真空供給源に接続可能とな
っている。第１部分において、廃水はバッチの態様で低
位点から高位点を越えて送られる。一方、第２部分にお
いては、空気と廃水とが少なくともピーク流れの間、多
少連続した態様で流れる。

【００２３】換言すれば本発明は異なる高さ形状を提案
するものである。すなわち、第１の高さ形状は、第１の
上流部位で用いられる、ここは真空配管の上流端の近傍
である。空気と廃水とが通常バッチの態様で流れる第１
部分において、その高さ形状は、装置が休止して流れが
ないときには、最大でも極くわずかの廃水が低位点で集
積できる構成である。一方、第２の高さ形状は第１部分
から真空配管に沿って下流側に配置された第２部分にお
いて用いられる。ここにおいては、廃水と空気とが少な
くともピーク流れの際に多少連続した状態で流れる。こ
の高さ形状は、該装置が休止しているときに、最大では
相当大きな量の廃水を低位点に集積させることのできる
構成となっている。

【００２４】バッチの態様での流れの場合、低位点にあ
る廃水の集積を次位の高位点を通り越すように押圧する
必要がある。そして、その速度は配管内での永久的なス
ラッジの沈殿物を避けるに十分でなければならない。廃
水集積の最大量は、わずかな空気のバッチ量でも高い速
度を十分に創出できるほど少ないことが必要である。こ
の少ない量の廃水の集積は、配管の湾曲頭部まで、ある
いは該頭部を閉じるほど、該低位点を満たし、これによ
って、水封じを形成するか、あるいは空気流れを許容す
る程度に管の横断面積を狭める。空気流から集積した廃
水への良好な運動量の伝達が必要である。配管の横断面
積が大幅に狭められることにより、廃水表面には高速の
空気流が創出される。空気の流通を阻止する波が生じ、
これが運動量伝達を更に改善する。バルブ開成サイクル
ごとに吸引される空気の流れは、廃水の集積に対して十
分な加速を付与し、低位点が水封じ状態の時に生じる静
水圧差によって空気が拡張したときに押し上げるに十分
なエネルギーを伝達する。

【００２５】第２の高さ形状においては、連続した流れ
は少なくともピーク流れの際、又は通気バルブが上流側
で開成した場合に生じる。空気流のための自由な横断面
積が狭められた低位点では、十分な速度をもった波が創
出され、これがスラッジ沈殿物を巻き上げる。集積した
廃水の全量が次位の高位点を越すようにバッチの態様で
押される必要はなく、一連の波が押し動かされれば十分
である。連続した空気流の速度は、得られる波の速度よ
りも大である。この空気の流速は少なくとも１ｍ／ｓで
十分である。

【００２６】部分（２）の低位点における廃水の集積は
極めて長く、低位点から上流側に長く延出できる構成で
ある。内径１００ｍｍのパイプの配管で、高位点及びそ
の後に続く低位点の間の下降勾配が０．２％、押上げの
高さが１００ｍｍ又はそれ以上の場合、廃水の集積長さ
は５０ｍにもなり得、その量が約２００リットルであ
る。わずかな空気のバッチ流では、この廃水の全量をバ
ッチで十分に加速することは不可能である。わずかな空
気のバッチ流は小さな波を発生させるのみであり、スラ
ッジ沈殿物を阻止できない。

【００２７】本発明に係る真空下水装置の長さは、上述
したＡＴＶの第Ａ１１６号の仕様で必要とされる２ｋｍ
に限定されない。高さ形状（１）を有する第１部分にお
いては、静水損失（hydrostatic loss）が比較的大き
く、これが広く一般的である。他方、高さ形状（２）を
有する第２部分では、静水損失が比較的小さい。これ
は、押上げ高さＨが配管の内径Ｄを越える場合でも小さ
い。Ｈ−Ｄ＝０．２ｍの場合、高さ形状（２）における
動水損失（hydrodynamic loss）は、空気／廃水比率が
通常のケースにおけるような約２：１の値を越える限り
は、静水損失より小さい。第１部分のみについては、最
大の居住者数５００、配管の最大径１５０ｍｍが限界と
して適用可能であるが、高さ形状（２）を有する第２部
分に適用されない。スラッジ沈殿物は、０．７ｍ／ｓを
越える速度のために、部分（１）では上流側の吸引バル
ブ動作サイクルの度毎に、又、部分（２）では少なくと
もピーク流れの間あるいは通気バルブが開いている間、
阻止される。

【００２８】部分（１）の低位点に集積された廃水の最
大量は５〜５０リットルが望ましい。内径１００ｍｍの
配管のパイプ内で３０リットルのバッチ量のものを３０
ｃｍの高さを越えて十分に加速し、押上げるには、１０
５ジュール（Ｊ）のエネルギーが必要である。空気が７
０ｋＰａから６８ｋＰａに膨張したときには、約５０標
準（s.t.p.）リットルの空気のバッチ量が必要である。
吸引される廃水のバッチ量が１０リットルと仮定したと
き、空気／廃水比率は０．８：１〜８：１の間の値が必
要となる。

【００２９】本発明の更なる提案においては、部分
（１）の幾何学的形状は、低位点が異なる長さの２つの
脚をもって略Ｕ字形をなす配管部分に位置する態様であ
る。これによって、より長い脚が該低位点を下流側の高
位点に接続させ、より短い脚が上流側の真空供給源に該
低位点を接続する。両脚は少なくとも３％の傾斜勾配を
有し、真空配管は、高位点と短い脚との間で少なくとも
０．２％の傾斜勾配を有するのが望ましい。これによっ
て、短い脚への移行点の配管底部が低位点の配管頂上部
と同じレベルになる。もし、低位点と高位点の高さの差
が３０ｃｍで、配管の径が１０ｃｍのとき、０．２％の
下降勾配の長さは１００ｍとなる。Ｕ字形の低位点の上
流側の短い脚は、１０ｃｍだけ下がる。もし、その平均
下降勾配が１０％のとき、この長さは１ｍである。低位
点を後に続く高位点に接続する下流側の長い脚は３０ｃ
ｍだけ上昇する。もし、平均の上昇勾配が１０％のと
き、その長さは３ｍである。もし、低位点での廃水集積
がその最大量に達したとき、長い脚は殆ど完全に廃水で
満たされ、短い脚は半分程満たされる。最大量は約２７
リットルである。勿論、必要とされる量に応じた他の形
状構成ならびに種々異なる傾斜勾配のものを用い得る。
実際上は、低位点と高位点を形成するのに湾曲したパイ
プを用い得る。この湾曲したパイプは２つの屈曲部を有
し、その１つは上流側の、又、他方は下流側の脚に設け
られる。

【００３０】本発明は、更に、以下の態様で、部分
（２）における高さ形状（２）を提案する。すなわち、
真空配管は、高位点とそれに続く低位点との間に少なく
とも０．２％の下降勾配を有し、又、低位点とそれに続
く高位点との間に少なくとも３％の上昇勾配を有する。
押上げ高さは、配管のパイプ内径の１〜２倍に等しい大
きさが望ましい。下降勾配は０．２％程度で、又、押上
げ高さは１０〜３０ｃｍが望ましい。もし、押上げ高さ
が２０ｃｍの場合、０．２％の下降勾配の配管部分の長
さは１００ｍである。もし、低位点及び高位点がプラス
チックパイプより形成され、そのパイプが直径に対する
曲げ半径の比率が５０：１で曲げられるとすれば、上昇
部分の長さは３ｍとなり、その平均上昇勾配は６．７％
となる。

【００３１】部分（２）の上昇部分はＳ字形をなし、低
位点と高位点との間には唯一の屈曲部がある。この上昇
部分は湾曲したパイプに代えて角度をつけたパイプで構
成することもできる。

【００３２】ピーク流れの時、これはパイプが空の状態
で約１ｍ／ｓの空気速度であるべきであるが、この時に
は、最大の静水損失も動水損失も付与可能な圧力を越え
るべきでない。ピーク流れの時に静水圧の損失が動水圧
の損失を越えない限り、押上げ高さは配管のパイプの内
径を越えてもよい。

【００３３】高さ形状（１）は、少なくとも１つの上流
側の吸引バルブがピーク流れの時に、開成する可能性が
９０％より少ない場所で用いられるのが望ましい。も
し、この可能性がより高い場合は、流れは殆ど連続的と
なり、その低圧損失のために高さ形状（２）が望まし
い。高さ形状（２）は上記の可能性が５０％以上の場所
で用いられるのが望ましい。この可能性が５０％〜９０
％の間の場合、両方の高さ形状を用い得る。

【００３４】あるいは又、高さ形状（１）は、最大の時
間ピーク流れが１リットル／ｓ以下の場所で用いられる
のが望ましく、高さ形状（２）は、最大の時間ピーク流
れが０．５リットル／ｓ以上の場所で用いられるのが望
ましい。これは、すなわち、もし廃水１０リットルと空
気１００リットルとが直径５０ｍｍの吸引バルブを介し
て１０秒（Ｓ）の開成時間の間、吸引された場合に、上
述した可能性に等しい。

【００３５】更に又、高さ形状Ｉは、居住者が２５より
少ない上流側に接続された場所で、他方、高さ形状
（２）は居住者が６０以上、上流側で接続された場所で
用いられるのが望ましい。時間ピーク流れが０．００８
リットル／ｓ／ｐの.場合、これは１リットル／ｓ又は
０．５リットル／ｓの流れに等しい。

【００３６】吸引バルブのサイズや空気／廃水比率ある
いはピーク流れが異なると、その結果、廃水の流れや居
住者数も異なる状態となる。

【００３７】高さ形状Ｉを有する部分Ｉの真空配管の内
径は最大１２５ｍｍが望ましい。廃水１０リットル及び
８０標準（s.t.p.）リットルの空気のバッチ流が１０秒
（Ｓ）以内に７０ｋＰａの圧力下で生じた場合、この配
管内での廃水と空気とのバッチ速度は１ｍ／ｓとなる。
部分（２）の最小の配管内径は８０ｍｍが望ましい。廃
水のピーク流れが０．５リットル／ｓ、空気／廃水比率
が４：１及び圧力が６０ｋＰａの場合、これは０．７ｍ
／ｓ以上の速度に等しい。

【００３８】本発明の更なる提案によれば、通気バルブ
は高さ形状（１）と（２）の移行部分あるいは真空配管
の径が大きくなった下流側に設けるのが望ましい。この
通気バルブは、真空配管を０．７ｍ／ｓ以上の高い空気
速度に定期的に合わせるようにタイムコントローラによ
って開成制御することができる。これによって、高さ形
状（２）を、少なくともピーク流れ時に十分な流速が保
証されない場所、例えば、廃水の流れが季節により変動
するリゾート地とか、あるいは長い配管にわずかな居住
者数しか接続されていないような場所でも用いることが
できる。換言すれば、通気バルブによって、廃水の流れ
が少ない場所でも高さ形状（２）を用いることが可能と
なる。

【００３９】低位点とそれに続く高位点を含む真空配管
部分は、熱成形可能なプラスチックパイプで製作され
る。一般にプラスチックパイプの曲げ加工には限界があ
るため、これに続く低位点及び高位点の間の短距離部分
は、通常、ベンド又はエルボなどの接続具を必要とす
る。しかし、熱成形可能なパイプを用いることにより、
このような接続具が不要となり、コスト低減ができると
共に漏洩の危険も少なくなる。このパイプの熱成形は、
パイプを高温液に浸けた状態でパイプを曲げることによ
り行われる。この熱成形時にパイプの座屈を防ぐため
に、パイプ内には砂を充填するか内圧をかけた状態で行
う。

【００４０】本発明の更なる詳細、特徴、利点は、以
下、添付図面を参照して説明される本発明の実施の形態
により理解されるであろう。

【００４１】

【発明の実施の形態】本発明に係る真空下水装置の真空
配管２８の第１及び第２部分１０及び１００において、
廃水は図において矢印で示す方向に送られる。図１は高
さ形状（１）を有する第１部分１０を示し、これは、真
空配管の末端近傍に配置される。図２は高さ形状（２）
を有する第２部分１００を示し、これは、該第１部分１
０の下流側で真空供給源又は真空ステーションに向かう
側に配置される。各部分１０，１００は、それぞれ、低
位点１２，１１２及び高位点１４，１１４を有する。

【００４２】図１及び２において、１６，１１６は、当
該装置が休止している間に低位点１２，１１２に集積す
る廃水を示し、これを廃水集積と称する。

【００４３】高さ形状（１）（すなわち、第１部分１
０）の低位点１２における廃水集積１６は水封じを形成
し、空気の流通を止めるが、高さ形状（２）（すなわ
ち、第２部分１００）の低位点１１２では水面１０２上
方にわずかな横断面積部分１０４が空間として残され
る。従って、空気はこの横断面積部分１０４を通り流れ
ることができる。高さ形状（１）（第１部分１０）の低
位点１２の上流側及び下流側の水面２０，２２は高さの
レベル差があり、静水圧損失があるが、一方、高さ形状
（２）（第２部分１００）においては静水圧損失及びレ
ベル差がない。高さ形状（１）（第１部分１０）の最大
の静水圧損失は、水面２０及び２２の最大のレベル差に
相当し、このレベル差は配管の高位点１４の底レベル２
４と配管の低位点１２の頂上レベルとの間のレベル差ｈ
に等しい。

【００４４】図２に示す高さ形状（２）においては、こ
のレベル差がなく静水圧損失がない。

【００４５】しかし、強調すべき点は、高さ形状（２）
における押上げ高さ（lift height）は配管の内径より
も大きくし得ることである。もし、高位点１１４の底レ
ベル１２４と低位点１１２の底レベルのレベル差Ｈが配
管のパイプ直径Ｄを越える値にまで上昇すると、この高
さ形状（２）（第２部分１００）においても静水圧損失
が生じ得る。この両高さ形状（１）及び（２）におい
て、最大の静水圧損失はｈ＝Ｈ−Ｄである。この最大の
静水圧損失になるのは、水面２２，１０２が高位点１
４，１１４における底レベル２４，１２４に達したとき
である。そして、ここで廃水集積１６，１１６の両が最
大となる。通常の状態では、高位点１４，１１４を越え
る流れは水面レベル２２，１０２を更に上昇させること
がない。

【００４６】当該装置が休止しているとき、すなわち、
空気も廃水も真空配管２８内を流れていないとき、この
配管２８内には長手方向に沿って圧力勾配がある。これ
によって、その静水圧差によるどの水封じ部位でも真空
配管に沿って圧力減少がある。通常、静水圧差はその最
大値、すなわちｈ＝Ｈ−Ｄよりも小さい。それは、廃水
集積１６，１１６の量が最大に至らないからである。し
かし、装置の設計では、最大の静水圧差ｈを考慮すべき
であり、その合計が真空配管の末端と真空ステーション
との間に存在可能な圧力差よりも小さくすべきである。
この存在可能な圧力差は通常４０ｋＰａの程度である。

【００４７】当該装置が休止しているとき、水面２０の
最大レベルは低位点１２の頂上レベル２６よりも、ごく
僅かに高くなり得る。このレベルが更に上昇すると、低
位点１２とこの前側（上流側）の図１に示されていない
高位点との間にある空気量（１８）を圧縮することとな
る。しかし、圧力差は最大値ｈの水面２２，２０のレベ
ル差に制約されない。

【００４８】高さ形状（１）において廃水集積１６の最
大量を少なく維持するために、真空配管（２８）は低位
点１２の直前において急な勾配を有する。廃水集積１６
は、低位点１２から上流側の点３０まで最大に延出する
ことができ、この点３０は低位点１２における頂上レベ
ル２６におおむね等しいレベルである。この点３０と１
２の間の距離は、配管２８が低位点１２に向かって下降
する傾斜が強いほど、小さくなる。廃水集積１６の量が
少なくなる程、この廃水集積１６を加速して移送するた
めのエネルギーが少なくてすむ。

【００４９】真空配管２８の部分３２は、地面レベルに
おいて、前側（上流側）の高位点と点３０との間でレベ
ル差ｈ＝Ｈ−Ｄだけ徐々に下降する。最大の勾配が０．
２％の時、この部分３２の最大長は５００×ｈである。
このｈの値が最大の静水圧損失ｐ＝１ｋＰａに等しいｈ
＝１０ｃｍとすると、上記の最大長は、５０ｍである。
もし、点３０と１４との間の比較的短い距離部分を無視
するとすれば、真空配管２８の最大の全長Ｌは、地面レ
ベルにおいて、Ｌ＝５００×ｈ×Ｐ／ｐとなる。ここに
おいて、Ｐは当該装置で与えられる圧力差である。もし
Ｐが４０ｋＰａの時、最大の全長Ｌは２ｋｍに制限され
る。

【００５０】高さ形状（１）を有する第１部分１０の真
空配管の長さは、該配管の全長が２ｋｍを越す場合、２
ｋｍよりも相当に短くすべきである。この高さ形状
（１）を有する第１部分１０と真空ステーションとの間
に、高さ形状（２）を有する第２部分１００が設けられ
る。この高さ形状（２）に（第２部分１００）における
静水圧損失は高さ形状（１）（第１部分１０）における
静水圧損失より小さい。この静水圧損失はｈ＝Ｈ−Ｄに
等しい。もし、図２に示すようにＨがＤより小さいか又
は等しい場合には該損失はゼロである。特に、地面が傾
斜している場合、押上げ高さＨはＤよりも大きくなる。

【００５１】高さ形状（２）において、低位点１１２と
高位点１１４の間の傾斜は短くて急な方が望ましい。他
方、高位点１１４からその後に続く低位点の間の傾斜は
ゆるやかで長い方が望ましい。もし、傾斜の勾配が０．
２％の場合、下降部分の最大長は５００×Ｈとなる。押
上げ高さＨが２０ｃｍで配管の内径Ｄが１５ｃｍとする
と、この下降部分の長さは地面レベルで１００ｍとな
り、押上げの静水圧損失は０．５ｋＰａとなる。

【００５２】高さ形状（２）における廃水集積１１６
は、最大の場合点１３０にまで達する。この点のレベル
は、高位点１１４の底レベル及び低位点１１２の頂上レ
ベルの最小値に等しい。点１３０は、もし、押上げ高さ
Ｈが図２に示すように配管の内径Ｄよりも小さいか、又
は等しい場合には高位点１１４と同じである。この点１
３０と低位点１１２の間の距離は、５００×Ｈ及び５０
０×Ｄの最小値である。

【００５３】もし、Ｈ＝Ｄの場合、点１３０，１１４は
共に下がり、真空配管は最大として半分まで廃水で満た
される。後続の押上げの長さが１００ｍで、配管内径が
１５０ｍｍの場合、廃水集積１１６の最大量は約８８０
リットルとなる。

【００５４】真空配管が地面レベルで全長４ｋｍ、高さ
形状（１）を有する第１部分１０の長さが１ｋｍ、及び
高さ形状（２）を有する第２部分１００の長さが３ｋｍ
の場合、第１及び第２部分の最大の静水圧損失は、それ
ぞれ２０ｋＰａ及び１５ｋＰａとなる。従って、全体の
最大静水圧損失は３５ｋＰａであり、これは通常得られ
る４０ｋＰａの圧力差よりも小さい。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る真空下水装
置によれば、廃水があふれた場合にも迅速に原状回復が
でき、搬送すべき廃水のバッチ量が少なく、吸引バルブ
が小型のものであり、又、空気／廃水比率が低い場合で
さえもスラッジが配管内に永久的に溜まることを確実に
防止でき、装置の信頼性、経済性ならびにエネルギーの
有効利用性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る真空下水装置の実施形態におい
て、高さ形状（１）の真空配管の第１部分における低位
点ならびにそれに続く高位点の構成原理を示す概要図で
ある。

【図２】本発明に係る真空下水装置の実施形態におい
て、高さ形状（２）の真空配管の第２部分における低位
点ならびにそれに続く高位点の構成原理を示す概要図で
ある。

【符号の説明】

１０ 真空配管の第１部分 １２ 低位点 １４ 高位点 １６ 廃水集積 ２８ 真空配管 １００ 真空配管の第２部分 １１２ 低位点 １１４ 高位点 １１６ 廃水集積

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】特に住居地域のための真空下水装置であっ
   て、一端が少なくとも１つの真空供給源に接続可能な真
   空配管（２８）を有し、該真空配管（２８）に廃水及び
   空気をバッチの態様をもって吸引するための吸引バルブ
   を介して廃水ドレンが接続可能であり、該真空配管（２
   ８）が廃水の集積を可能とする低位点（１２，１１２）
   及び高位点（１４，１１４）を有する高さ形状を備えて
   なるものにおいて、前記真空配管（２８）は、前記低位
   点（１２，１１２）と高位点（１４，１１４）の領域に
   おいて該配管の異なる第１及び第２の高さ形状を有する
   第１部分（１０）及び第２部分（１００）を備え、該第
   １部分（１０）の低位点（１２）の領域において流れの
   ない状態の間における廃水集積（１６）の最大量が、前
   記第２部分（１００）の低位点（１１２）の領域（１１
   ２）における廃水集積（１１６）の最大量より小さいこ
   とを特徴とする真空下水装置。
2. 【請求項２】前記真空配管の第２部分（１００）の低位
   点（１１２）の領域における廃水集積（１１６）の最大
   量は、前記第１部分（１０）の低位点（１２）の領域に
   おける廃水集積（１６）の量のおおむね３倍であること
   を特徴とする請求項１に記載の真空下水装置。
3. 【請求項３】前記第１部分（１０）の低位点（１２）及
   び高位点（１４）の領域における真空配管形状は、流れ
   のない状態において、最大の廃水集積（１６）が低位点
   （１２）から、おおむね１〜３ｍにわたって上流に延出
   するように構成されてなることを特徴とする請求項１に
   記載の真空下水装置。
4. 【請求項４】前記第２部分（１００）の低位点（１１
   ２）及び高位点（１１４）の領域における真空配管形状
   は、流れのない状態において、最大の廃水集積（１１
   ６）が低位点（１１２）から、おおむね５メートルにわ
   たって上流に延出するように構成されてなることを特徴
   とする請求項１に記載の真空下水装置。
5. 【請求項５】前記第１部分（１０）の低位点（１２）及
   び高位点（１４）の領域における真空配管形状は、流れ
   のない状態において、廃水集積（１６）の最大量が、５
   リットルから５０リットルの範囲となるように構成され
   てなることを特徴とする請求項１に記載の真空下水装
   置。
6. 【請求項６】前記第２部分（１００）の低位点（１１
   ２）及び高位点（１１４）の領域における真空配管形状
   は、流れのない状態において、廃水集積（１１６）の最
   大量が、１５０リットルから５０００リットルの範囲と
   なるように構成されてなることを特徴とする請求項１に
   記載の真空下水装置。
7. 【請求項７】前記第１部分（１０）は、真空配管の上流
   端から下流側へ延出し、廃水及び空気が低位点（１２）
   から高位点（１４）を越えてバッチの態様で送られるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の真空下水装置。
8. 【請求項８】前記第２部分（１００）は、前記第１部分
   （１０）から下流側に真空供給源に向かって延出すると
   ともに、ここにおいて、少なくともピーク流れの間又は
   通気バルブが上流側で開成している間に廃水及び空気を
   ほとんど連続して送るために用いられることを特徴とす
   る請求項１に記載の真空下水装置。
9. 【請求項９】前記第１部分（１０）は、少なくとも１つ
   の吸引バルブがピーク流れの間に上流側で開成している
   可能性が９０％より小さい場所に配置されることを特徴
   とする請求項１に記載の真空下水装置。
10. 【請求項１０】前記第２部分（１００）は、少なくとも
    １つの吸引バルブがピーク流れの間に上流側で開成して
    いる可能性が少なくとも５０％であるか、又は、定期的
    に開成する通気バルブが上流側に設けられている場所に
    設置されることを特徴とする請求項１に記載の真空下水
    装置。
11. 【請求項１１】前記第１部分（１０）における真空配管
    の第１の高さ形状は、異なる長さの脚を備えたＵ字形の
    低位点（１２）を含み、該脚の内、より長い脚が低位点
    （１２）をその後の高位点（１４）に接続し、より短い
    脚が上流側に延出してなることを特徴とする請求項１に
    記載の真空下水装置。
12. 【請求項１２】前記第２部分（１００）の真空配管の第
    ２の高さ形状は、低位点（１２）とその後の高位点（１
    １４）との間でＳ字形に形成されてなることを特徴とす
    る請求項１に記載の真空下水装置。
13. 【請求項１３】真空配管の前記第１部分（１０）におけ
    る低位点（１２）及びその後の高位点（１４）の間のレ
    ベル差は、該領域における真空配管の内径のおおむね１
    〜５倍であることを特徴とする請求項１に記載の真空下
    水装置。
14. 【請求項１４】真空配管の前記第２部分（１００）にお
    ける低位点（１１２）とその後の高位点（１１４）の間
    のレベル差は、該領域における真空配管の内径のおおむ
    ね０．６〜３倍であることを特徴とする請求項１に記載
    の真空下水装置。
15. 【請求項１５】真空配管の前記第１部分（１０）の高さ
    形状は、該真空配管の底レベルが低位点（１２）の頂上
    レベルにおおむね等しくなるまで、該配管が高位点から
    下流側に少なくとも０．２％の下降勾配で下降し、更に
    低位点（１２）に向かって少なくとも３％の下降勾配で
    下降し、次いで該低位点（１２）からそれに続く高位点
    （１４）まで少なくとも３％の上昇勾配をもって上昇す
    るように構成されていることを特徴とする請求項１に記
    載の真空下水装置。
16. 【請求項１６】真空配管の前記第２部分（１００）の高
    さ形状は、該真空配管が任意の高位点から少なくとも
    ０．２％の下降勾配をもって低位点（１１２）まで下降
    し、次いで、該低位点（１１２）から次に続く高位点
    （１１４）まで少なくとも３％の上昇勾配をもって上昇
    するように構成されていることを特徴とする請求項１に
    記載の真空下水装置。
17. 【請求項１７】前記第１部分（１０）と第２部分（１０
    ０）との間の移行部分、又は、真空配管の横断面が拡大
    した配管部分に通気バルブが設けられ、これによって、
    スラッジ沈殿物を巻き上げるに十分な流速を定期的に形
    成することを特徴とする請求項１に記載の真空下水装
    置。
18. 【請求項１８】低位点（１２，１１２）及びその後の高
    位点（１４，１１４）を有する真空配管の前記部分（１
    ０，１００）は熱成形のプラスチックより形成されるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の真空下水装置。