特開 2024-64618 過流式放流装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024064618

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】過流式放流装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/00 20230101AFI20240507BHJP

   E03F 1/00 20060101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

C02F1/00 W

E03F1/00 Z

C02F1/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022173351

(22)【出願日】2022-10-28

(71)【出願人】

【識別番号】000229128

【氏名又は名称】ベルテクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121603

【弁理士】

【氏名又は名称】永田 元昭

(74)【代理人】

【識別番号】100141656

【弁理士】

【氏名又は名称】大田 英司

(74)【代理人】

【識別番号】100182888

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100196357

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 吉章

(74)【代理人】

【識別番号】100067747

【弁理士】

【氏名又は名称】永田 良昭

(72)【発明者】

【氏名】大澤 照正

(72)【発明者】

【氏名】有田 淳一

(72)【発明者】

【氏名】松谷 英和

【テーマコード（参考）】

2D063

【Ｆターム（参考）】

2D063AA01

(57)【要約】

【課題】所望の放流特性を実現できる過流式放流装置を提供する。
【解決手段】過流式放流装置１は、円錐台形状の過流室２０が形成された本体部２と、過流室２０の円錐周板２１に連設されて過流室２０に水Ｗを流入させる流入部３と、過流室２０の小径端縁２３に連設されて過流室２０から水Ｗを流出させる流出部４とを有し、過流室２０が倒位姿勢となるように設置されている。そして、上下方向Ｚ及び過流室２０の中心軸２Ｃに対して垂直となる方向から視た正面視（前方側Ｆから視た正面視）にて、流入部３は、中心軸２Ｃよりも下方側Ｄに配置され、かつ中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａの開口幅Ｗａが垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂ以上である流入孔３０を有する。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円錐台形状の過流室が形成された本体部と、
前記過流室の円錐周部に連設されて当該過流室に流体を流入させる流入部と、
前記過流室の小径端部に連設されて当該過流室から前記流体を流出させる流出部とを有し、
前記過流室が倒位姿勢となるように設置される過流式放流装置において、
上下方向及び前記過流室の中心軸に対して垂直となる方向から視た正面視にて、
前記流入部は、前記中心軸よりも下方側に配置され、かつ前記中心軸に対して平行方向の開口幅が垂直方向の開口幅以上である流入孔を有する
過流式放流装置。

【請求項2】

前記正面視にて、前記流入孔は、前記過流室の円錐周部と大径端部とに沿って形成され、かつ前記過流室の大径側から小径側に向かうにつれて徐々に前記垂直方向の開口幅が狭くなる
請求項１に記載の過流式放流装置。

【請求項3】

前記流入孔は、前記過流室の大径側から小径側に向かうにつれて内径が小さくなる当該過流室の縮径率に応じて徐々に前記垂直方向の開口幅が狭くなる
請求項２に記載の過流式放流装置。

【請求項4】

前記流入部は、前記過流室に流入する前記流体を案内するための流入案内筒を有する
請求項１に記載の過流式放流装置。

【請求項5】

前記流入案内筒は、前記上下方向及び前記中心軸に対して垂直となる方向に沿って延設されている
請求項４に記載の過流式放流装置。

【請求項6】

前記流入部は、前記流入孔の一部を閉塞するための脱着自在の閉塞部材を有する
請求項１又は請求項４に記載の過流式放流装置。

【請求項7】

前記流出部は、前記過流室から流出した前記流体を案内するための流出案内筒を有する
請求項１に記載の過流式放流装置。

【請求項8】

前記流出案内筒は、前記中心軸に対して少なくとも鈍角に交差する方向に沿って延設されている
請求項７に記載の過流式放流装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、雨水貯留施設に用いられる過流式放流装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、雨水貯留施設に用いられる放流装置は、放流量が少ないことに起因して満水状態になることを防ぐとともに、放流量が多いことに起因して下流側で越水被害が生じないよう、適切な流量制御が求められる。このような放流装置の一態様として過流式放流装置が存在している（特許文献１参照）。

【0003】

ところで、過流式放流装置は、水が勢いよく旋回したときに生じる空気柱を利用して通路の有効面積を変化させる。そのため、かかる過流式放流装置は、水位に応じて放流量が変化するという特徴を有している。すなわち、水位が低い状態においては、大口径のオリフィスと同様の放流特性が得られ、水位が高い状態においては、小口径のオリフィスと同様の放流特性が得られるという特徴を有している。

【0004】

しかしながら、雨水貯留施設は、それぞれ許容水位や許容放流量が異なるため、これらの値に応じて過流式放流装置の仕様を変える必要があり、所望の放流特性を実現することが難しいという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３－８０２４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本願発明は、所望の放流特性を実現できる過流式放流装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願発明は、円錐台形状の過流室が形成された本体部と、前記過流室の円錐周部に連設されて当該過流室に流体を流入させる流入部と、前記過流室の小径端部に連設されて当該過流室から前記流体を流出させる流出部とを有し、前記過流室が倒位姿勢となるように設置される過流式放流装置において、上下方向及び前記過流室の中心軸に対して垂直となる方向から視た正面視にて、前記流入部は、前記中心軸よりも下方側に配置され、かつ前記中心軸に対して平行方向の開口幅が垂直方向の開口幅以上である流入孔を有することを特徴としている。
なお、本発明における倒位姿勢とは、過流室の中心軸が水平面に対して斜め上方向４５度から斜め下方向４５度の間に収まる姿勢を意味している。

【0008】

この発明により、所望の放流特性を実現することができる。
詳述すると、本願発明に係る過流式放流装置は、流入部が過流室の中心軸よりも下方側に配置されているため、かかる過流室には、水位に応じた圧力（水圧）で流体が流れ込むこととなる。また、流入孔は、過流室の中心軸に対して平行方向の開口幅が垂直方向の開口幅以上であるため、過流室に流入した流体が円錐周部に沿うようにして流れ、螺旋状に旋回しつつ流出部に向かうこととなる。したがって、本願発明に係る過流式放流装置は、流体が水位に応じた圧力（水圧）で過流室に流れ込み、その勢いに応じた旋回流を形成して空気柱を生じさせるので、所定の水位を超えると、水位と空気柱の発生及び成長の関係性が安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【0009】

この発明の態様として、前記正面視にて、前記流入孔は、前記過流室の円錐周部と大径端部とに沿って形成され、かつ前記過流室の大径側から小径側に向かうにつれて徐々に前記垂直方向の開口幅が狭くなってもよい。

【0010】

この発明により、過流室の形状（円錐台形状）に合わせて流入孔の垂直方向の開口幅が狭くなっているため、かかる流入孔における小径側からの流体の流入量を抑えることができ、小径側から流入した流体が大径側から流入して流出部に向かう流体の流れを乱したり停滞させたりすることを抑制できる。こうして、流入孔から流入した流体が円滑に流れ、螺旋状に旋回しつつ流出部に向かうこととなる。したがって、水位と空気柱の発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【0011】

またこの発明の態様として、前記正面視にて、前記流入孔は、前記過流室の大径側から小径側に向かうにつれて内径が小さくなる当該過流室の縮径率に応じて徐々に前記垂直方向の開口幅が狭くなってもよい。

【0012】

この発明により、過流室の形状（円錐台形状）の縮径率に応じて流入孔の垂直方向の開口幅が狭くなっているため、かかる流入孔における小径側からの流体の流入量を適宜に抑えることができ、小径側から流入した流体が大径側から流入して流出部に向かう流体の流れを乱したり停滞させたりすることを確実に抑制できる。したがって、水位と空気柱の発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【0013】

またこの発明の態様として、前記流入部は、前記過流室に流入する前記流体を案内するための流入案内筒を有してもよい。
この発明により、流体の流れを安定させた上で、かかる流体を過流室に流入させることができる。そのため、過流室に流入する前の乱れ等が過流室内に形成された旋回流に影響を及ぼすことを抑制できる。したがって、水位と空気柱の発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【0014】

またこの発明の態様として、前記流入案内筒は、前記上下方向及び前記中心軸に対して垂直となる方向に沿って延設されてもよい。
この発明により、円錐台形状である過流室の接線方向に沿って流入案内筒が配置されるため、かかる接線方向から過流室内に流体を流入させることができる。そのため、過流室に流入した流体が円錐周部に沿って円滑に旋回を始めることとなる。したがって、水位と空気柱の発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【0015】

またこの発明の態様として、前記流入部は、前記流入孔の一部を閉塞するための脱着自在の閉塞部材を有してもよい。
この発明により、放流特性に及ぼす影響が大きい流入部の開口面積を調整したり位置を移動させたりすることができる。そのため、過流室に流入する流体の流速や流量の最適化を図ることができる。したがって、水位と空気柱の発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することが可能となる。

【0016】

またこの発明の態様として、前記流出部は、前記過流室から流出した前記流体を案内するための流出案内筒を有してもよい。
この発明により、過流室から流出した流体が流れる流出案内筒の内側においても旋回流を維持することができる。そのため、流出案内筒から過流室へ延びる空気柱が途切れたりふらついたりすることを抑制できる。したがって、水位と空気柱の発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【0017】

またこの発明の態様として、前記流出案内筒は、前記中心軸に対して少なくとも鈍角に交差する方向に沿って延設されてもよい。
この発明により、過流室にて形成された旋回流の勢いを保ちつつ流体を流出させることができる。そのため、流出案内筒から過流室へ延びる空気柱が途切れたりふらついたりすることを確実に抑制できる。したがって、水位と空気柱の発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【発明の効果】

【0018】

本願発明によれば、所望の放流特性を実現できる過流式放流装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】雨水貯留施設を示す概略図。

【図2】過流式放流装置を示す斜視図。

【図3】過流式放流装置を前方側から視た正面図。

【図4】過流式放流装置を後方側から視た背面図。

【図5】過流式放流装置を左方側から視た左側面図。

【図6】過流式放流装置を右方側から視た右側面図。

【図7】過流式放流装置を上方側から視た平面図。

【図8】過流式放流装置を下方側から視た底面図。

【図9】図７及び図８におけるＡ－Ａ矢視断面図。

【図10】本体部に設けられた流入部の拡大図。

【図11】本体部に設けられた流出部の拡大図。

【図12】水位が低い状態と高い状態の流動態様を示す斜視図。

【図13】水位に応じて放流量が変化する放流特性を示すグラフ図。

【図14】流入孔における過流室の中心軸に対して平行方向の開口幅が放流特性に及ぼす影響を示すグラフ図。

【図15】流入孔における過流室の中心軸に対して垂直方向の開口幅が放流特性に及ぼす影響を示すグラフ図。

【図16】流入孔の一部を閉塞する構造を示す分解斜視図。

【図17】他の実施形態に係る過流式放流装置において流入孔の一部を閉塞する構造を示す分解斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１は、雨水貯留施設１００を示す概略図である。図２は過流式放流装置１を示す斜視図である。図３は過流式放流装置１を前方側Ｆから視た正面図であり、図４は過流式放流装置１を後方側Ｂから視た背面図であり、図５は過流式放流装置１を左方側Ｌから視た左側面図であり、図６は過流式放流装置１を右方側Ｒから視た右側面図であり、図７は過流式放流装置１を上方側Ｕから視た平面図であり、図８は過流式放流装置１を下方側Ｄから視た底面図である。そして、図９は図７及び図８におけるＡ－Ａ矢視断面図である。図３から図６においては、貯留槽１０１の底面１０Ｂを二点鎖線で表している。図９においては、貯留槽１０１の底面１０Ｂならびに流入部３の位置及び形状を二点鎖線で表している。

【0021】

また、図１０は本体部２に設けられた流入部３の拡大図である。図１１は本体部２に設けられた流出部４の拡大図である。図１２は水位Ｈが低い状態と高い状態の流動態様を示す斜視図であり、図１３は水位Ｈに応じて放流量Ｑが変化する放流特性を示すグラフ図である。図１２においては、水Ｗの流動態様が見えるように本体部２等を透過状態で表している。図１３においては、過流式放流装置１の代わりに大口径のオリフィスを用いた場合と小口径のオリフィスを用いた場合の放流特性を破線にて表している。

【0022】

さらに、図１４は流入孔３０における過流室２０の中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａの開口幅Ｗａが放流特性に及ぼす影響を示すグラフ図である。図１５は流入孔３０における過流室２０の中心軸２Ｃに対して垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂが放流特性に及ぼす影響を示すグラフ図である。図１４及び図１５においては、本実施形態に係る過流式放流装置１の放流特性ならびに流入孔３０の形状を変更した場合の放流特性を表している。そして、図１６及び図１７は流入孔３０の一部を閉塞する構造を示す分解斜視図である。

【0023】

なお、本願においては、図１から図１２で過流式放流装置１の方向を示している。詳しくは、矢印Ｆが前方側を示し、矢印Ｂが後方側を示し、矢印Ｌが左方側を示し、矢印Ｒが右方側を示している。そして、矢印Ｕが上方側を示し、矢印Ｄが下方側を示している。加えて、本願においては、前後方向をＸ、左右方向をＹ、上下方向をＺとして説明する。

【0024】

図１に示すように、過流式放流装置１は、雨水貯留施設１００の放流装置として用いられている。雨水貯留施設１００は、水Ｗを一時的に貯めることにより、直接的に河川等に流れ込む水量を調整するものである。以下に、過流式放流装置１について詳しく説明する。

【0025】

図１に示すように、過流式放流装置１は、雨水貯留施設１００における貯留槽１０１の底面１０Ｂ上に設置される。過流式放流装置１は、本体部２と、本体部２の内部に水Ｗを流入させる流入部３と、本体部２の内部から水Ｗを流出させる流出部４とを有している。本体部２と流入部３は、貯留された水Ｗに沈んでいるものの、流出部４は、越流堰１０Ｗを貫通して放流室１０２に突出している。

【0026】

図２から図９に示すように、本体部２は、円錐周板２１と大径端板２２の組み合せによって先端部分を欠いた円錐形状（以降では円錐台形状とする）に形成されている。そのため、本体部２の内側には、円錐台形状の内部空間が形成されている（図９参照）。かかる内部空間は、水Ｗの通路であり、流入部３から流入して流出部４から流出する水Ｗを螺旋状に旋回させるため、過流室２０ということができる。

【0027】

円錐周板２１は、大径側と小径側が開放された円錐台形状に形成されている。円錐周板２１は、その中心軸２Ｃに対して１５度の角度で傾いている。また、大径端板２２は、円錐周板２１の大径側の開放端を塞ぐために略円板形状に形成されている。大径端板２２は、円錐周板２１の中心軸２Ｃに対して垂直に交わっている。そのため、過流室２０は、円錐周板２１と大径端板２２に囲まれ、円錐周板２１の中心軸２Ｃを中心とする円錐台形状とされている。

【0028】

なお、本体部２は、円錐周板２１における一部周面２１ｐが貯留槽１０１の底面１０Ｂに対向しており、かかる一部周面２１ｐが左右方向Ｙに対して平行となる倒位姿勢とされている。そのため、過流室２０の中心軸２Ｃは、左右方向Ｙに対して１５度の角度で傾いている。また、円錐周板２１と大径端板２２のなす角度は、７５度とされている。但し、円錐周板２１が中心軸２Ｃに対して１５度の角度で傾いている点や円錐周板２１と大径端板２２のなす角度が７５度である点について限定するものではない。

【0029】

図２から図１０に示すように、流入部３は、各案内板３１～３４の組み合せによって角筒状に形成された流入案内筒３５である。流入案内筒３５は、過流室２０の円錐周板２１に連設されている。流入案内筒３５の内側には、流入孔３０が形成されており、かかる流入孔３０を介して過流室２０に水Ｗを流入させることができる。

【0030】

下方側案内板３１は、円錐周板２１における一部周面２１ｐから接線方向である前方側Ｆに延設されている。また、大径側案内板３２は、大径端板２２における一部周面から前方側Ｆに延設されている。そのため、下方側案内板３１と大径側案内板３２のなす角度は、７５度とされている。さらに、小径側案内板３３は、大径側案内板３２に対して平行に配置され、上方側案内板３４は、大径側案内板３２と小径側案内板３３の上端縁をつなぐように配置されている。

【0031】

なお、前方側Ｆから視た正面視、すなわち、上下方向Ｚ及び過流室２０の中心軸２Ｃに対して垂直となる前方側Ｆから視た正面視にて、流入部３は、過流室２０の中心軸２Ｃよりも下方側Ｄに配置されている（図９及び図１０参照）。また、同じく前方側Ｆから視た正面視にて、流入孔３０は、過流室２０の中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａの開口幅Ｗａが垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂと同等あるいは大きくなるように形成されている。以下に、流入孔３０の形状について詳しく説明する。

【0032】

図１０に示すように、前方側Ｆから視た正面視、すなわち、上下方向Ｚ及び過流室２０の中心軸２Ｃに対して垂直となる前方側Ｆから視た正面視にて、流入孔３０は、円錐周板２１と大径端板２２とに沿って形成されている。そして、流入孔３０は、過流室２０の中心軸２Ｃよりも下方側Ｄに配置されている。

【0033】

下方側案内板３１は、左右方向Ｙに対して平行に配置されている。大径側案内板３２と小径側案内板３３は、過流室２０の中心軸２Ｃに対して垂直方向Ｄｂに配置されている。また、大径側案内板３２よりも小径側案内板３３が短いため、上方側案内板３４は、過流室２０の大径側から小径側に向かうにつれて徐々に下方側Ｄに傾斜して配置されている。そして、過流室２０の中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａの開口幅Ｗａが垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂと同等あるいは大きくなるように形成されている。

【0034】

この点について詳しく説明すると、過流室２０の中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａの大径側案内板３２から小径側案内板３３までの距離を開口幅Ｗａとし、中心軸２Ｃに対して垂直方向Ｄｂの下方側案内板３１から上方側案内板３４までの距離を開口幅Ｗｂとした場合、流入孔３０は、開口幅Ｗａ≧開口幅Ｗｂの関係を満たすように設定されている。これは、過流室２０の大径側における開口幅Ｗｂが最も大きいところ、かかる開口幅Ｗｂにおいても成立する。

【0035】

また、前述したように、下方側案内板３１は、左右方向Ｙに対して平行に配置されているのに対し、上方側案内板３４は、過流室２０の大径側から小径側に向かうにつれて徐々に下方側Ｄに傾斜して配置されている。そのため、流入孔３０は、過流室２０の大径側における開口幅Ｗｂが最も大きく、大径側から小径側に向かうにつれて徐々に開口幅Ｗｂが狭くなっていく。

【0036】

この点について詳しく説明すると、過流室２０の中心軸２Ｃ上の任意の点Ｐ（図９参照）における過流室２０の内径をＷｃとし、かかる点Ｐにおける中心軸２Ｃに対して垂直方向Ｄｂの下方側案内板３１から上方側案内板３４までの距離を開口幅Ｗｂとした場合、流入孔３０は、開口幅Ｗｂ／内径Ｗｃ＝０．３３の関係を満たすように設定されている。これは、中心軸２Ｃ上の任意の点Ｐの位置に関わらず、常に成立する。このようにして、流入孔３０は、過流室２０の縮径率に応じて徐々に垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂが狭くなるように形成されている。

【0037】

図２から図９ならびに図１１に示すように、流出部４は、一本の円管４１によって円筒状に形成された流出案内筒４５である。流出案内筒４５は、過流室２０の小径端縁２３（図９参照）に連設されている。流出案内筒４５の内側には、流出孔４０が形成されており、かかる流出孔４０を介して過流室２０から水Ｗを流出させることができる。

【0038】

円管４１は、内径及び外径が一定の円筒状とされている。円管４１は、円錐周板２１における一部周面２１ｐから右方側Ｒに向かって段差なく左右方向Ｙに対して平行となるように配置されている。また、円管４１は、過流室２０から流出し、かかる円管４１内を流れる水Ｗについて強い旋回流を維持することが目的であるため、右方側Ｒから視た内部形状が円形状であることが好ましい。但し、強い旋回流を維持することができるのであれば、楕円形状や多角形状、その他の形状であってもよいものとする。

【0039】

なお、前方側Ｆから視た正面視、すなわち、上下方向Ｚ及び過流室２０の中心軸２Ｃに対して垂直となる前方側Ｆから視た正面視にて、流出部４は、その中心軸４Ｃが過流室２０の中心軸２Ｃに対して鈍角である１６５度の角度で交差するように配置されている（図９及び図１１参照）。但し、１６５度の角度で交差している点についても限定するものではない。また、流出孔４０は、その開口面積が流入孔３０の開口面積よりも小さくなるように設定されている。本過流式放流装置１においては、流入孔３０の開口面積の９１％よりも小さくなるように設定されている。

【0040】

次に、図１２を用いて、水位Ｈが低い状態と高い状態の流動態様を説明する。また、図１３を用いて、水位Ｈに応じて放流量が変化する放流特性について説明する。ここでは、許容水位をＨｍａｘとし、許容放流量をＱｍａｘとし、水位Ｈが徐々に高くなっていく状況を想定して説明する。

【0041】

図１２（ａ）に示すように、水位Ｈが低い状態においては、流入部３における水位Ｈに応じた圧力（水圧）が低いことから、過流室２０に流れ込む水Ｗの勢いが弱くなる。すると、過流室２０の円錐周板２１に沿って螺旋状に旋回しつつ流出部４に向かう旋回流も弱くなる。そのため、かかる旋回流の中心付近に空気柱Ｓが発生することはない。したがって、流出部４を構成する流出案内筒４５（円管４１）の有効面積は、円管４１の開口面積に等しくなる。

【0042】

他方で、図１２（ｂ）に示すように、水位Ｈが高い状態においては、流入部３における水位Ｈに応じた圧力（水圧）が高いことから、過流室２０に流れ込む水Ｗの勢いが強くなる。すると、過流室２０の円錐周板２１に沿って螺旋状に旋回しつつ流出部４に向かう旋回流も強くなる。そのため、かかる旋回流の中心付近に空気柱Ｓが発生することとなる。したがって、流出部４を構成する流出案内筒４５（円管４１）の有効面積は、円管４１の開口面積から空気柱Ｓの断面積を除いた値となる（図１１参照）。

【0043】

これらに基づいて放流特性を説明すると、図１３に示すように、点Ｐ０から点Ｐ１においては、水位Ｈが低い状態であるため、過流室２０にて弱い旋回流が形成される。そのため、旋回流の中心付近に空気柱Ｓが発生することはない。したがって、流出案内筒４５（円管４１）の有効面積は、円管４１の開口面積に等しくなる。このような状態における放流特性は、大口径のオリフィスを用いた場合と同様となる（破線Ｌｏ１参照）。

【0044】

また、図１３に示すように、点Ｐ１から点Ｐ２においては、先程よりも水位Ｈが上昇しているので、過流室２０にてやや強い旋回流が形成される。そのため、旋回流の中心付近に空気柱Ｓが発生したり消滅したりすることとなる。したがって、空気柱Ｓの発生と消滅により、水Ｗの流れが不安定となるので、流出部４から間欠的に水Ｗが流出することとなる。このような状態における放流特性は、水位Ｈの上昇に応じて放流量Ｑが減少したり少なくとも停滞したりする。

【0045】

さらに、図１３に示すように、点Ｐ２から点Ｐ３においては、先程よりも水位Ｈが上昇しているので、過流室２０にて強い旋回流が形成される。そのため、旋回流の中心付近に発生した空気柱Ｓを維持し、かつ安定的に成長させることができる。このとき、空気柱Ｓは、流出案内筒４５（円管４１）から過流室２０へ延びることとなる。したがって、流出案内筒４５（円管４１）の有効面積は、円管４１の開口面積から空気柱Ｓの断面積を除いた値となる。このような状態における放流特性は、小口径のオリフィスを用いた場合と同様となる（破線Ｌｏ２参照）。

【0046】

次に、図１４及び図１５を用いて、流入孔３０の形状の変化が放流特性に及ぼす影響について説明する。

【0047】

まず、流入孔３０の開口面積を広げるべく、過流室２０の中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａの開口幅Ｗａを大きくした場合の放流特性について説明する。図１４においては、基準となる流入孔３０の放流特性を線Ｌで表しており、前述した諸条件を満たしつつ開口幅Ｗａを大きくした場合の放流特性を線Ｌ１，Ｌ２で表している。

【0048】

図１４に示すように、流入孔３０の開口幅Ｗａを大きくすると、点Ｐ０から点Ｐ１における放流量Ｑが徐々に増加するととともに、キックバック開始点である点Ｐ１における水位Ｈが僅かに高くなっていく。また、点Ｐ１から点Ｐ２における放流量Ｑの減少幅が徐々に小さくなるとともに、キックバック終了点である点Ｐ２における水位Ｈについてはほぼ変わらずに推移していく。その後、点Ｐ２から点Ｐ３においては、水位Ｈが高くなるにつれて安定して放流量Ｑが増加していく。

【0049】

このように、過流室２０の中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａの開口幅Ｗａを大きくした場合は、形状の変化による影響が緩やかに現れる。そして、流入孔３０の開口幅Ｗａを大きくしていき、かかる流入孔３０が流出部４の近傍まで形成されたとしても、過流室２０に流入した水Ｗが円錐周板２１に沿って円滑に旋回することが確認されている。

【0050】

加えて、流入孔３０の開口面積を広げるべく、過流室２０の中心軸２Ｃに対して垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂを大きくした場合の放流特性について説明する。図１５においては、基準となる流入孔３０の放流特性を線Ｌで表しており、前述した諸条件を満たしつつ開口幅Ｗｂを大きくした場合の放流特性を線Ｌ３，Ｌ４で表している。

【0051】

図１５に示すように、流入孔３０の開口幅Ｗｂを大きくすると、点Ｐ０から点Ｐ１における放流量Ｑが徐々に増加するととともに、キックバック開始点である点Ｐ１における水位Ｈが明らかに高くなっていく。また、点Ｐ１から点Ｐ２における放流量Ｑの減少幅が徐々に小さくなるとともに、キックバック終了点である点Ｐ２における水位Ｈも明らかに高くなっていく。その後、線Ｌ，Ｌ３の点Ｐ２から点Ｐ３においては、水位Ｈが高くなるにつれて安定して放流量Ｑが増加していく。

【0052】

このように、過流室２０の中心軸２Ｃに対して垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂを大きくした場合は、形状の変化による影響が比較的に急激に現れる。そして、線Ｌ４に示すように、流入孔３０の開口幅Ｗｂを大きくしていき、かかる流入孔３０が過流室２０の半径近傍（中心軸２Ｃの近傍）まで形成された場合に、水位Ｈの変化に対して放流量Ｑが急増又は急減し、不安定性が顕著となる。これは、過流室２０の円錐周板２１に沿うようにして流入した水Ｗに対して過流室２０の中心軸２Ｃ近傍を通るように流入した水Ｗが衝突して流れを乱したことが原因である。したがって、本過流式放流装置１においては、開口幅Ｗｂ／内径Ｗｃ＝０．３３としているが、少なくとも開口幅Ｗｂ／内径Ｗｃ＜０．５０を満たすことが求められる。

【0053】

以上のように、本実施形態に係る過流式放流装置１は、円錐台形状の過流室２０が形成された本体部２と、過流室２０の円錐周板２１に連設されて過流室２０に水Ｗを流入させる流入部３と、過流室２０の小径端縁２３に連設されて過流室２０から水Ｗを流出させる流出部４とを有し、過流室２０が倒位姿勢となるように設置されている。そして、上下方向Ｚ及び過流室２０の中心軸２Ｃに対して垂直となる方向（前後方向Ｘ）から視た正面視（前方側Ｆから視た正面視）にて、流入部３は、中心軸２Ｃよりも下方側Ｄに配置され、かつ中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａの開口幅Ｗａが垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂ以上である流入孔３０を有する。

【0054】

このような過流式放流装置１によれば、所望の放流特性を実現することができる。
詳述すると、本願発明に係る過流式放流装置１は、流入部３が過流室２０の中心軸２Ｃよりも下方側Ｄに配置されているため、かかる過流室２０には、水位Ｈに応じた圧力（水圧）で水Ｗが流れ込むこととなる。また、流入孔３０は、過流室２０の中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａの開口幅Ｗａが垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂ以上であるため、過流室２０に流入した水Ｗが円錐周板２１に沿うようにして流れ、螺旋状に旋回しつつ流出部４に向かうこととなる。したがって、本願発明に係る過流式放流装置１は、水Ｗが水位Ｈに応じた圧力（水圧）で過流室２０に流れ込み、その勢いに応じた旋回流を形成して空気柱Ｓを生じさせるので、所定の水位Ｈを超えると、水位Ｈと空気柱Ｓの発生及び成長の関係性が安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【0055】

また、本実施形態に係る過流式放流装置１において、正面視（前方側Ｆから視た正面視）にて、流入孔３０は、過流室２０の円錐周板２１と大径端板２２とに沿って形成され、かつ過流室２０の大径側から小径側に向かうにつれて徐々に垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂが狭くなっている。

【0056】

このような過流式放流装置１によれば、過流室２０の形状（円錐台形状）に合わせて流入孔３０の垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂが狭くなっているため、かかる流入孔３０における小径側からの水Ｗの流入量を抑えることができ、小径側から流入した水Ｗが大径側から流入して流出部４に向かう水Ｗの流れを乱したり停滞させたりすることを抑制できる。こうして、流入孔３０から流入した水Ｗが円滑に流れ、螺旋状に旋回しつつ流出部４に向かうこととなる。したがって、水位Ｈと空気柱Ｓの発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【0057】

また、本実施形態に係る過流式放流装置１において、正面視（前方側Ｆから視た正面視）にて、流入孔３０は、過流室２０の大径側から小径側に向かうにつれて内径が小さくなる過流室２０の縮径率に応じて徐々に垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂが狭くなっている。

【0058】

このような過流式放流装置１によれば、過流室２０の形状（円錐台形状）の縮径率に応じて流入孔３０の垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂが狭くなっているため、かかる流入孔３０における小径側からの水Ｗの流入量を適宜に抑えることができ、小径側から流入した水Ｗが大径側から流入して流出部４に向かう水Ｗの流れを乱したり停滞させたりすることを確実に抑制できる。したがって、水位Ｈと空気柱Ｓの発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【0059】

また、本実施形態に係る過流式放流装置１において、流入部３は、過流室２０に流入する水Ｗを案内するための流入案内筒３５を有している。
このような過流式放流装置１によれば、水Ｗの流れを安定させた上で、かかる水Ｗを過流室２０に流入させることができる。そのため、過流室２０に流入する前の乱れ等が過流室２０内に形成された旋回流に影響を及ぼすことを抑制できる。したがって、水位Ｈと空気柱Ｓの発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【0060】

また、本実施形態に係る過流式放流装置１において、流入案内筒３５は、上下方向Ｚ及び中心軸２Ｃに対して垂直となる方向（前方側Ｆに向かう方向）に沿って延設されている。
このような過流式放流装置１によれば、円錐台形状である過流室２０の接線方向（前方側Ｆに向かう方向）に沿って流入案内筒３５が配置されるため、かかる接線方向から過流室２０内に水Ｗを流入させることができる。そのため、過流室２０に流入した水Ｗが円錐周板２１に沿って円滑に旋回を始めることとなる。したがって、水位Ｈと空気柱Ｓの発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【0061】

また、本実施形態に係る過流式放流装置１において、流出部４は、過流室２０から流出した水Ｗを案内するための流出案内筒４５を有している。
このような過流式放流装置１によれば、過流室２０から流出した水Ｗが流れる流出案内筒４５の内側においても旋回流を維持させることができる。そのため、流出案内筒４５から過流室２０へ延びる空気柱Ｓが途切れたりふらついたりすることを抑制できる。したがって、水位Ｈと空気柱Ｓの発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【0062】

また、本実施形態に係る過流式放流装置１において、流出案内筒４５は、中心軸２Ｃに対して少なくとも鈍角である１６５度に交差する方向（左右方向Ｙ）に沿って延設されている。
このような過流式放流装置１によれば、過流室２０にて形成された旋回流の勢いを保ちつつ水Ｗを流出させることができる。そのため、流出案内筒４５から過流室２０へ延びる空気柱Ｓが途切れたりふらついたりすることを確実に抑制できる。したがって、水位Ｈと空気柱Ｓの発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することができる。

【0063】

この発明の構成と前述した実施形態との対応において、
過流式放流装置は過流式放流装置１に対応し、
本体部は本体部２に対応し、
流入部は流入部３に対応し、
流出部は流出部４に対応し、
過流室は過流室２０に対応し、
円錐周部は円錐周板２１に対応し、
大径端部は大径端板２２に対応し、
小径端部は小径端縁２３に対応し、
流入孔は流入孔３０に対応し、
流入案内筒は流入案内筒３５に対応し、
流出孔は流出孔４０に対応し、
流出案内筒は流出案内筒４５に対応し、
過流室の中心軸は中心軸２Ｃに対応し、
平行方向は平行方向Ｄａに対応し、
垂直方向は垂直方向Ｄｂに対応し、
平行方向の開口幅は開口幅Ｗａに対応し、
垂直方向の開口幅は開口幅Ｗｂに対応し、
流体は水Ｗに対応し、
上下方向は上下方向Ｚに対応するも、
この発明は、前述した実施形態の構成に限定されるものではなく、多くの実施形態を得ることができる。

【0064】

例えば、過流式放流装置１は、予め流入孔３０における過流室２０の中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａの開口幅Ｗａを大きく形成しておくことにより、かかる流入孔３０の一部を閉塞することによって開口面積を調整可能としてもよい。

【0065】

つまり、図１６に示すように、流入案内筒３５の内側に閉塞部材３６を嵌め合わせることで、開口面積を調整可能としてもよい。この場合、閉塞部材３６を流入孔３０における小径側に嵌め合わせることで、小径側からの水Ｗの流入を防ぎ、大径側からの水Ｗの流入を図ることができる。あるいは、流入孔３０における大径側に嵌め合わせることで、大径側からの水Ｗの流入を防ぎ、小径側からの水Ｗの流入を図ることができる。

【0066】

このような構成とすれば、閉塞部材３６を嵌め合わせることで、流入孔３０の開口面積を調整できるだけでなく、流入孔３０の位置を移動させることが可能となる。例えば、流入孔３０の開口面積を小さくできるとともに、流入孔３０の位置を小径側へ移動させることができ、過流室２０の中心軸２Ｃに沿う全長が短い、あたかも小型の過流式放流装置１を実現することができる。反対に、閉塞部材３６を取り外すことで、流入孔３０の開口面積を大きくできるとともに、流入孔３０の位置を大径側まで広げることができ、過流室２０の中心軸２Ｃに沿う全長が長い、あたかも大型の過流式放流装置１を実現することができる。

【0067】

なお、閉塞部材３６は、その内周面３６ｓが円弧状に湾曲しており、かかる内周面３６ｓが円錐周板２１の内周面に段差なく連続することが好ましい。このように、流入案内筒３５の内側に閉塞部材３６を嵌め合わせ、これを流入案内筒３５に固定すれば、流入孔３０を閉塞した部分においても過流室２０の内周面を形成することができる。

【0068】

また、前述した過流式放流装置１においては、流入案内筒３５の内側に閉塞部材３６を嵌め合わせ、これを流入案内筒３５に固定する構成としていたが、以下の構成とすることも可能である。

【0069】

つまり、図１７に示すように、他の実施形態に係る過流式放流装置１においては、円錐周板２１の外周面から前後方向Ｘおよび上下方向Ｚに向かって突出する補強リブ２１ｒを有している。そして、前方側Ｆに向かって突出する補強リブ２１ｒと下方側Ｄに向かって突出する補強リブ２１ｒとの間に流入孔３０が形成されている。その上で、かかる補強リブ２１ｒに対して閉塞部材３７を脱着自在としてもよい。

【0070】

加えて、かかる過流式放流装置１は、複数の流入案内筒３５を有し、これら流入案内筒３５のそれぞれが補強リブ２１ｒに対して脱着自在としてもよい。それぞれの流入案内筒３５は、互いに隣接して装着されることにより、全体として一の流入案内筒３５として機能する。また、このような構成であれば、それぞれの流入案内筒３５における縦板（大径側案内板３２及び小径側案内板３３）が整流板として機能することとなる。

【0071】

以上のように、流入部３は、流入孔３０の一部を閉塞するための脱着自在の閉塞部材３６，３７を有することで、放流特性に及ぼす影響が大きい流入部３の開口面積を調整したり位置を移動させたりすることができる。そのため、過流室２０に流入する水Ｗの流速や流量の最適化を図ることができる。したがって、水位Ｈと空気柱Ｓの発生及び成長の関係性がより安定的となる。ひいては所望の放流特性を実現することが可能となる。

【符号の説明】

【0072】

１…過流式放流装置
２…本体部
３…流入部
４…流出部
２０…過流室
２１…円錐周板
２２…大径端板
２３…小径端縁
３０…流入孔
３５…流入案内筒
３６…閉塞部材
３７…閉塞部材
４０…流出孔
４５…流出案内筒
２Ｃ…過流室の中心軸
Ｄａ…平行方向
Ｄｂ…垂直方向
Ｗａ…平行方向の開口幅
Ｗｂ…垂直方向の開口幅
Ｗ…水
Ｚ…上下方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】