特開 2024-64619 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】P2024064619

(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】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022173352

(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】有田 淳一

【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を流入させる二つの流入部３，４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を流出させる一つの流出部５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、第一流入部３は、前方側Ｆから視た正面視にて、中心軸２Ｃよりも下方側Ｄに配置された流入孔３０を有し、第二流入部４は、後方側Ｂから視た背面視にて、中心軸２Ｃよりも上方側Ｕに配置された流入孔４０を有している。
【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、
前記流入部が二つ設けられ、
一方の前記流入部は、上下方向及び前記過流室の中心軸に対して垂直となる一方側から視た正面視にて、前記中心軸よりも下方側に配置された流入孔を有し、
他方の前記流入部は、上下方向及び前記過流室の中心軸に対して垂直となる他方側から視た背面視にて、前記中心軸よりも上方側に配置された流入孔を有している
過流式放流装置。

【請求項2】

少なくとも一方の前記流入孔は、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
請求項１に記載の過流式放流装置。

【請求項3】

少なくとも一方の前記流入孔は、前記正面視又は前記背面視にて、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２に記載の過流式放流装置。

【請求項4】

少なくとも一方の前記流入孔は、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３に記載の過流式放流装置。

【請求項5】

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6】

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５に記載の過流式放流装置。

【請求項7】

前記流入部は、前記流入孔の一部を閉塞するための閉塞部材を装着自在とした
請求項１又は請求項５に記載の過流式放流装置。

【請求項8】

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9】

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８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、前記流入部が二つ設けられ、一方の前記流入部は、上下方向及び前記過流室の中心軸に対して垂直となる一方側から視た正面視にて、前記中心軸よりも下方側に配置された流入孔を有し、他方の前記流入部は、上下方向及び前記過流室の中心軸に対して垂直となる他方側から視た背面視にて、前記中心軸よりも上方側に配置された流入孔を有してい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、流入部が二つ設けられ、一方の流入部が過流室の前方側の周面における過流室の中心軸よりも下方側に配置され、他方の流入部が過流室の後方側の周面における過流室の中心軸よりも上方側に配置されている。そのため、過流室には、各流入部から水位に応じた圧力（水圧）で流体が流れ込むとともに、過流室の中心軸を挟んで下方側に流れ込んだ流体と上方側に流れ込んだ流体とが衝突することなく、円錐周部に沿って所定方向に旋回する。このように、流体の旋回方向に向かって各流入孔から流体が流れ込むので、一つの流入孔が設けられた場合に比べ、低い水位でも強く安定した旋回流を形成することが可能となる。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、少なくとも一方の前記流入孔は、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ってもよい。

【0010】

この発明により、開口孔を通過する流体は、過流室の中心軸に対して平行方向に広がり、円錐周部に沿うようにして流れる。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、少なくとも一方の前記流入孔は、前記正面視又は前記背面視にて、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。

【0012】

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。

【0013】

またこの発明の態様として、少なくとも一方の前記流入孔は、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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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】

【0020】

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】

【0021】

【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】過流式放流装置を右方側から視た右側面図。

【図6】過流式放流装置を上方側から視た平面図。

【図7】図６におけるＡ－Ａ矢視断面図。

【図8】図６におけるＢ－Ｂ矢視断面図。

【図9】本体部に設けられた第一流入部の拡大図。

【図10】本体部に設けられた第二流入部の拡大図。

【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】流入孔の一部を閉塞する構造を示す分解斜視図。

【図15】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】

【0022】

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を右方側Ｒから視た右側面図であり、図６は過流式放流装置１を上方側Ｕから視た平面図である。そして、図７は図６におけるＡ－Ａ矢視断面図であり、図８は図６におけるＢ－Ｂ矢視断面図である。図３から図５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７においては、貯留槽１０１の底面１０Ｂならびに第一流入部３の位置及び形状を二点鎖線で表している。図８においては、貯留槽１０１の底面１０Ｂならびに第二流入部４の位置及び形状を二点鎖線で表している。

【0023】

また、図９は本体部２に設けられた第一流入部３の拡大図である。図１０は本体部２に設けられた第二流入部４の拡大図である。図１１は本体部２に設けられた流出部５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それぞれ破線にて表している。そして、図１４及び図１５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。

【0024】

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。

【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。

【0026】

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を流入させる二つの流入部３，４と、本体部２の内部から水Ｗを流出させる一つの流出部５とを有している。本体部２と流入部３，４は、貯留された水Ｗに沈んでいるものの、流出部５は、越流堰１０Ｗを貫通して放流室１０２に突出している。以下においては、流入部３を第一流入部３とし、流入部４を第二流入部４として説明する。

【0027】

図２から図８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７及び図８参照）。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５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。

【0028】

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。

【0029】

なお、本体部２は、円錐周板２１における一部周面２１ｄが貯留槽１０１の底面１０Ｂに対向しており、かかる一部周面２１ｄ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。

【0030】

図２から図９に示すように、第一流入部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。

【0031】

下方側案内板３１は、円錐周板２１における下方側Ｄの一部周面２１ｄ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。

【0032】

なお、第一流入部３は、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、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７から図９参照）。また、流入孔３０は、同じく前方側Ｆから視た正面視にて、過流室２０の中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａの開口幅Ｗａ１が垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂ１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。

【0033】

図９に示すように、流入孔３０は、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、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。

【0034】

下方側案内板３１は、円錐周板２１における下方側Ｄの一部周面２１ｄに沿って配置されている。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案内板３１に近づくよう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Ｗａ１が垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂ１と同等あるいは大きくなるように形成されている。

【0035】

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Ｗａ１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Ｗｂ１とした場合、流入孔３０は、開口幅Ｗａ１≧開口幅Ｗｂ１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Ｗｂ１が最も大きいところ、かかる開口幅Ｗｂ１においても成立する。

【0036】

また、前述したように、下方側案内板３１は、円錐周板２１における下方側Ｄの一部周面２１ｄに沿って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案内板３１に近づくよう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Ｗｂ１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Ｗｂ１が狭くなっていく。

【0037】

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７参照）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Ｗｂ１とした場合、流入孔３０は、開口幅Ｗｂ１／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Ｗｂ１が狭くなるように形成されている。

【0038】

図２から図８ならびに図１０に示すように、第二流入部４は、各案内板４１～４４の組み合せによって角筒状に形成された流入案内筒４５である。流入案内筒４５は、過流室２０の円錐周板２１に連設されている。流入案内筒４５の内側には、流入孔４０が形成されており、かかる流入孔４０を介して過流室２０に水Ｗを流入させることができる。

【0039】

上方側案内板４１は、円錐周板２１における上方側Ｕの一部周面２１ｕから接線方向である後方側Ｂに延設されている。また、大径側案内板４２は、大径端板２２における一部周面から後方側Ｂに延設されている。そのため、上方側案内板４１と大径側案内板４２のなす角度は、７５度とされている。さらに、小径側案内板４３は、大径側案内板４２に対して平行に配置され、下方側案内板４４は、大径側案内板４２と小径側案内板４３の下端縁をつなぐように配置されている。

【0040】

なお、第二流入部４は、後方側Ｂから視た背面視、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後方側Ｂから視た背面視にて、過流室２０の中心軸２Ｃよりも上方側Ｕに配置されている（図７から図１０参照）。また、流入孔４０は、同じく後方側Ｂから視た背面視にて、過流室２０の中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａの開口幅Ｗａ２が垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂ２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４０の形状について詳しく説明する。

【0041】

図１０に示すように、流入孔４０は、後方側Ｂから視た背面視、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後方側Ｂから視た背面視にて、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４０は、過流室２０の中心軸２Ｃよりも上方側Ｕに配置されている。

【0042】

上方側案内板４１は、円錐周板２１における上方側Ｕの一部周面２１ｕに沿って配置されている。大径側案内板４２と小径側案内板４３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４２よりも小径側案内板４３が短いため、下方側案内板４４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上方側案内板４１に近づくよう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Ｗａ２が垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂ２と同等あるいは大きくなるように形成されている。

【0043】

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４２から小径側案内板４３までの距離を開口幅Ｗａ２とし、中心軸２Ｃに対して垂直方向Ｄｂの上方側案内板４１から下方側案内板４４までの距離を開口幅Ｗｂ２とした場合、流入孔４０は、開口幅Ｗａ２≧開口幅Ｗｂ２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Ｗｂ２が最も大きいところ、かかる開口幅Ｗｂ２においても成立する。

【0044】

また、前述したように、上方側案内板４１は、円錐周板２１における上方側Ｕの一部周面２１ｕに沿って配置されているのに対し、下方側案内板４４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上方側案内板４１に近づくように傾斜して配置されている。そのため、流入孔４０は、過流室２０の大径側における開口幅Ｗｂ２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Ｗｂ２が狭くなっていく。

【0045】

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８参照）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の上方側案内板４１から下方側案内板４４までの距離を開口幅Ｗｂ２とした場合、流入孔４０は、開口幅Ｗｂ２／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４０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Ｗｂ２が狭くなるように形成されている。

【0046】

図２から図８ならびに図１１に示すように、流出部５は、一本の円管５１によって円筒状に形成された流出案内筒５５である。流出案内筒５５は、過流室２０の小径端縁２３（図７及び図８参照）に連設されている。流出案内筒５５の内側には、流出孔５０が形成されており、かかる流出孔５０を介して過流室２０から水Ｗを流出させることができる。

【0047】

円管５１は、内径及び外径が一定の円筒状とされている。円管５１は、円錐周板２１における下方側Ｄの一部周面２１ｄから後方側Ｂ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５１は、過流室２０から流出し、かかる円管５１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、後方側Ｂ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。

【0048】

なお、流出部５は、前方側Ｆから視た正面視又は後方側Ｂから視た背面視、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から視た正面視又は後方側Ｂから視た背面視にて、その中心軸５Ｃ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７及び図８参照）。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５０は、その開口面積が流入孔３０ならびに流入孔４０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、これら流入孔３０，４０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。

【0049】

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。

【0050】

図１２（ａ）に示すように、水位Ｈが低い状態においては、第一流入部３における水位Ｈに応じた圧力（水圧）が低く、第二流入部４に水位Ｈが到達していないあるいは到達して僅かな圧力（水圧）がかかる状況であるため、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５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５を構成する流出案内筒５５（円管５１）の有効面積は、円管５１の開口面積に等しくなる。

【0051】

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）が高く、第二流入部４にも水位Ｈに応じた圧力（水圧）がかかる状況であるため、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５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５を構成する流出案内筒５５（円管５１）の有効面積は、円管５１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）。

【0052】

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５５（円管５１）の有効面積は、円管５１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）。

【0053】

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５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。

【0054】

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５５（円管５１）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５５（円管５１）の有効面積は、円管５１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）。

【0055】

なお、キックバック開始点である点Ｐ１及びキックバック終了点である点Ｐ２における水位Ｈは、過流室２０に第一流入部３のみが設けられた場合に比べ、低いことが確認されている。これは、第一流入部３及び第二流入部４から水位Ｈに応じた圧力（水圧）で水Ｗが流れ込むとともに、過流室２０の中心軸２Ｃを挟んで下方側Ｄに流れ込んだ水Ｗと上方側Ｕに流れ込んだ水Ｗとが衝突することなく、円錐周板２１に沿って所定方向に旋回することに起因する。

【0056】

次に、第一流入部３の流入孔３０と第二流入部４の流入孔４０の形状に関する留意点について説明する。

【0057】

本過流式放流装置１においては、過流室２０の中心軸２Ｃを中心として流入孔３０と流入孔４０が対称形状とされている。そのため、流入孔３０の開口幅Ｗａ１と流入孔４０の開口幅Ｗａ２ならびに流入孔３０の開口幅Ｗｂ１と流入孔４０の開口幅Ｗｂ２は互いに等しくなっている。但し、流入孔３０と流入孔４０が対称形状であることに限定するものではない。例えば、流入孔３０と流入孔４０が相似形状であり、いずれかの開口面積が小さくなるように設定されていてもよい。

【0058】

加えて、本過流式放流装置１においては、前述したように、開口幅Ｗｂ１／内径Ｗｃ＝０．３３を満たしている。この点、過流室２０の中心軸２Ｃに対して垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂ１を大きくした場合の実験結果より、少なくとも開口幅Ｗｂ１／内径Ｗｃ＜０．５０を満たすことが求められる。同様に、本過流式放流装置１においては、前述したように、開口幅Ｗｂ２／内径Ｗｃ＝０．３３を満たしている。この点、過流室２０の中心軸２Ｃに対して垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂ２を大きくした場合の実験結果より、少なくとも開口幅Ｗｂ２／内径Ｗｃ＜０．５０を満たすことが求められる。このようにするのは、０．５０よりも大きな値になると、水位Ｈと空気柱Ｓの発生及び成長の関係性が不安定になるからである。

【0059】

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を流入させる第一流入部３及び第二流入部４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５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、第一流入部３は、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、中心軸２Ｃよりも下方側Ｄに配置された流入孔３０を有し、第二流入部４は、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後方側Ｂから視た背面視にて、中心軸２Ｃよりも上方側Ｕに配置された流入孔４０を有している。

【0060】

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、第一流入部３が過流室２０の前方側Ｆの周面における過流室２０の中心軸２Ｃよりも下方側Ｄに配置され、第二流入部４が過流室２０の後方側Ｂの周面における過流室２０の中心軸２Ｃよりも上方側Ｕに配置されている。そのため、過流室２０には、各流入部３，４から水位Ｈに応じた圧力（水圧）で水Ｗが流れ込むとともに、過流室２０の中心軸２Ｃを挟んで下方側Ｄに流れ込んだ水Ｗと上方側Ｕに流れ込んだ水Ｗとが衝突することなく、円錐周板２１に沿って所定方向に旋回する。このように、水Ｗの旋回方向に向かって各流入孔３０，４０から水Ｗが流れ込むので、一つの流入孔３０が設けられた場合に比べ、低い水位Ｈでも強く安定した旋回流を形成することが可能となる。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。

【0061】

また、本実施形態に係る過流式放流装置１において、両方の流入孔３０，４０は、過流室２０の中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａの開口幅Ｗａ１，Ｗａ２が垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂ１，Ｗｂ２以上である。

【0062】

このような過流式放流装置１によれば、流入孔３０，４０を通過する水Ｗは、過流室２０の中心軸２Ｃに対して平行方向Ｄａに広がり、円錐周板２１に沿うようにして流れる。こうして、流入孔３０，４０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５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。

【0063】

また、本実施形態に係る過流式放流装置１において、両方の流入孔３０，４０は、正面視又は背面視（前方側Ｆから視た正面視又は後方側Ｂから視た背面視）にて、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Ｗｂ１，Ｗｂ２が狭くなっている。

【0064】

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３０，４０の垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂ１，Ｗｂ２が狭くなっているため、かかる流入孔３０，４０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５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３０，４０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５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。

【0065】

また、本実施形態に係る過流式放流装置１において、両方の流入孔３０，４０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Ｗｂ１，Ｗｂ２が狭くなっている。

【0066】

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３０，４０の垂直方向Ｄｂの開口幅Ｗｂ１，Ｗｂ２が狭くなっているため、かかる流入孔３０，４０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５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。

【0067】

また、本実施形態に係る過流式放流装置１において、第一流入部３及び第二流入部４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３５，４５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。

【0068】

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３５，４５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に向かう方向及び後方側Ｂ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に向かう方向及び後方側Ｂに向かう方向）に沿って流入案内筒３５，４５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。

【0069】

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５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５５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５５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５５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。

【0070】

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５５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５５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。

【0071】

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、
一方の流入部は第一流入部３に対応し、
他方の流入部は第二流入部４に対応し、
流出部は流出部５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、
流入孔は流入孔４０に対応し、
流入案内筒は流入案内筒４５に対応し、
流出孔は流出孔５０に対応し、
流出案内筒は流出案内筒５５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Ｗａ１，Ｗａ２に対応し、
垂直方向の開口幅は開口幅Ｗｂ１，Ｗｂ２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。

【0072】

例えば、本実施形態に係る過流式放流装置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Ｗａ１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。

【0073】

つまり、図１４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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

これは、流入案内筒４５の内側に閉塞部材（図示せず）を嵌め合わせることについて同様である。すなわち、閉塞部材を嵌め合わせることで、流入孔４０の開口面積を小さくできるとともに、流入孔４０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、閉塞部材を取り外すことで、流入孔４０の開口面積を大きくできるとともに、流入孔４０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。もちろん、閉塞部材の内周面が円錐周板２１の内周面に段差なく連続することが好ましい。

【0077】

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。

【0078】

つまり、図１５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、後方側Ｂに向かって突出する補強リブ２１ｒと上方側Ｕに向かって突出する補強リブ２１ｒとの間に流入孔４０が形成されている。その上で、これら補強リブ２１ｒに対して閉塞部材３７等を脱着自在としてもよい。

【0079】

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。

【0080】

以上のように、流入部３，４は、流入孔３０，４０の一部を閉塞するための脱着自在の閉塞部材３６，３７等を有することで、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】

【0081】

１…過流式放流装置
２…本体部
３…第一流入部
４…第二流入部
５…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…流入孔
４５…流入案内筒
５０…流出孔
５５…流出案内筒
２Ｃ…過流室の中心軸
Ｄａ…平行方向
Ｄｂ…垂直方向
Ｗａ１，Ｗａ２…平行方向の開口幅
Ｗｂ１，Ｗｂ２…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】