(57)【要約】【課題】  貯水槽内に貯溜した水を効率的に温度調整する。【解決手段】  地中に埋め込まれる貯水槽１０と、貯水槽１０の外壁を貫通する第一の伝熱管２０とを備え、貯水槽１０に貯溜する水を汲み上げて利用するようにした貯水利用設備において、第一の伝熱管２０は、一端側に貯水槽１０内の水に対し外面を接触させて密閉された槽内側放熱管部２４を有するとともに、貯水槽外に延設された他端側に、地中に連通した地中側通水部２５を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋め込まれる貯水槽と、前記貯水槽の外壁を貫通する伝熱管とを備え、前記貯水槽に貯溜する水を汲み上げて利用するようにした貯水利用設備において、
前記伝熱管は、一端側に前記貯水槽内の水に対し外面を接触させて密閉された槽内側放熱管部を有するとともに、前記貯水槽外に延設された他端側に、地中に連通した地中側通水部を有することを特徴とする貯水利用設備。
【請求項２】
前記槽内側放熱管部は、底部を前記貯水槽内へ突出した有底筒状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の貯水利用設備。
【請求項３】
前記伝熱管は、前記貯水槽全体を貫通する連続管状に形成され、その一端側と他端側にそれぞれ前記地中側通水部を有するとともに、これら一端側と他端側の地中側通水部の間を前記槽内側放熱管部にしていることを特徴とする請求項１記載の貯水利用設備。
【請求項４】
地表の水を流し込む第一の集水槽と、第一の集水槽と仕切られて並設された第二の集水槽と、第一の集水槽内の上層水を第二の集水槽内へ導く通水路とを備え、第二の集水槽内の水を前記貯水槽内へ導くようにしたことを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の貯水利用設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯水槽の水を地下水等の地熱により温度調整して、例えば融雪や冷凍空調等に利用できるようにした貯水利用設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、消雪を行う場合、道路や駐車場に降雪する雪を積もらせた後では、路面や路盤に冷温が蓄積されるため、その消雪のためのエネルギーが多くなってしまう。そこで、雪が積もる前に、ロードヒーティング装置により路面を昇温したり、路面に融雪のための散水が行われたりする。
また、電気ヒータを用いたロードヒーティング装置では、道路や路盤の温度を上げて間接的に雪を溶かすようにしているため、樹幹状に配設される熱源媒体の温度が１５°Ｃ以上必要であり、電気消費量が大きくなってしまう。
これに対し、水を積雪に直接散水して溶かす場合には、水温は３〜４°Ｃ程度で充分である。但し、その水源に、地下水や、湖水・河川水・海水を、そのまま利用するには、法的制限等で実施が困難である。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１に記載される発明では、地下に埋設された貯水槽に融雪水や雨水を貯溜し、この水を、地下水等の地熱により温度調整して利用するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３８３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、二槽式の貯水槽を用いるため構造が複雑になる上、地熱を金属製の集熱材に熱伝導させるようにしており、その集熱効果及び伝熱効果に改善の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題に鑑みて、本発明は、以下の構成を具備するものである。
地中に埋め込まれる貯水槽と、前記貯水槽の外壁を貫通する伝熱管とを備え、前記貯水槽に貯溜する水を汲み上げて利用するようにした貯水利用設備において、前記伝熱管は、一端側に前記貯水槽内の水に対し外面を接触させて密閉された槽内側放熱管部を有するとともに、前記貯水槽外に延設された他端側に、地中に連通した地中側通水部を有することを特徴とする貯水利用設備。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、以上説明したように構成されているので、簡素な構造でもって貯水槽内に貯溜した水を効率的に温度調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る貯水利用設備の第一の実施態様について、概略構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る貯水利用設備の第二の実施態様について、概略構造を示す断面斜視である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施の形態では、以下の特徴を開示している。
第１の特徴は、地中に埋め込まれる貯水槽と、前記貯水槽の外壁を貫通する伝熱管とを備え、前記貯水槽に貯溜する水を汲み上げて利用するようにした貯水利用設備において、前記伝熱管は、一端側に前記貯水槽内の水に対し外面を接触させて密閉された槽内側放熱管部を有するとともに、前記貯水槽外に延設された他端側に、地中に連通した地中側通水部を有する（図１及び図２参照）。
この構成によれば、伝熱管内には、地中側通水部を介して地中の水が流れ込む。この水の熱は、槽内側放熱管部を介して貯水槽内の水へ伝達される。よって、貯水槽内の水が、貯水槽外の地下水等による地熱によって温度調整される。しかも、貯水槽内は、地中に対し密閉されているため、貯水槽内に貯溜する水に、地下水や地中の泥や異物等が侵入するのを阻むことができる。
【００１０】
第２の特徴として、地熱を効果的に伝達する態様として、前記槽内側放熱管部は、底部を前記貯水槽内へ突出した有底筒状に形成されている（図１及び図２参照）。
【００１１】
第３の特徴として、前記伝熱管は、地熱を効果的に伝達する態様として、前記貯水槽全体を貫通する連続管状に形成され、その一端側と他端側にそれぞれ前記地中側通水部を有するとともに、これら一端側と他端側の地中側通水部の間を前記槽内側放熱管部にしている（図１参照）
【００１２】
第四の特徴は、地上水を効果的に集水するために、地表の水を流し込む第一の集水槽と、第一の集水槽と仕切られて並設された第二の集水槽と、第一の集水槽内の上層水を第二の集水槽内へ導く通水路とを備え、第二の集水槽内の水を前記貯水槽内へ導くようにした（図２参照）。
【００１３】
＜具体的実施態様＞
次に、上記特徴を有する具体的な実施態様について、図面に基づいて詳細に説明する。
この貯水利用設備１は、貯水槽１０と、貯水槽１０の底壁部１１及び側壁部１２を貫通する複数の第一の伝熱管２０及び第二の伝熱管３０とを備え、帯水層Ａ１，Ａ２を有する地中に埋め込まれて、貯水槽１０内に貯溜する水を汲み上げ、融雪や冷凍空調等に利用される。
【００１４】
貯水槽１０は、上方を開口した直方体箱状の槽本体１０ａと、この槽本体１０ａの開口を塞ぐ蓋部１０ｂとを有する。
【００１５】
槽本体１０ａは、平面視矩形状の底壁部１１と、この底壁部１１の四隅側から上方へ立ち上がった側壁部１２とから一体に構成され、底壁部１１に複数の第一の伝熱管２０を貫通し、側壁部１２には第二の伝熱管３０を貫通している。
そして、この槽本体１０ａは、図１に例示するように、伏流水が浸透した比較的浅い帯水層Ａ１に側壁部１２及び第二の伝熱管３０を接触させ、地下水が浸透した比較的深い帯水層Ａ２に第一の伝熱管２０を接触させて、地中に埋め込まれる。
【００１６】
貯水槽１０には、例えば蓋部１０ｂを貫通するようにして、雨水及び融雪水等を補給する補水管１０ｃや、図示しないポンプにより汲み上げた水を利用機器へ移送する往管１０ｄ、利用機器側で熱交換した水を槽本体１０ａ内へ戻す還管１０ｅ、槽本体１０ａ内でオーバーフローした水を外部へ排水する排水管（図示せず）等が、蓋部１０ｂ又は側壁部１２を貫通するようにして配設される。
【００１７】
第一の伝熱管２０は、一端側に貯水槽１０内の水に対し外面を接触させて密閉された槽内側放熱管部２４を有するとともに、貯水槽１０外に延設された他端側に、地中に連通した地中側通水部２５を有する。
この第一の伝熱管２０は、図示例によれば貯水槽１０の底壁部１１を貫通する鉛直状に設けられ、水平方向へ間隔を置いて複数配設される。
各第一の伝熱管２０は、上端側の槽内側放熱管部２４を槽本体１０ａ内の水中に配置し、下端側の地中側通水部２５を帯水層Ａ２内に配置している。
この第一の伝熱管２０は、熱伝導率の比較的高い金属材料によって形成される。
【００１８】
槽内側放熱管部２４は、槽本体１０ａの底壁部１１の内面から上方へ突出しており、その突端側を上向きの底部にした有底筒状に形成される。この槽内側放熱管部２４の外壁は、孔やスリット等の貫通部を有さない。
【００１９】
地中側通水部２５は、槽本体１０ａの底壁部１１よりも下側に位置する第一の伝熱管２０の下部において、その周壁を貫通する複数のスリットであり、少なくともその一部を帯水層Ａ２内に配置している。
この地中側通水部２５は、礫（小石）等の侵入を阻みながら地下水を流通可能にするストレーナとして機能すればよく、他例としては、多数の小孔や、繊維状物からなる態様としてもよい。
【００２０】
また、第二の伝熱管３０は、貯水槽１０全体を略水平方向へ貫通する連続管状に形成され、その一端側と他端側にそれぞれ地中側通水部３１を有するとともに、これら一端側と他端側の地中側通水部３１の間を槽内側放熱管部３２にしている。
この第二の伝熱管３０は、図示例によれば、上下方向に間隔を置いて複数設けられ、必要に応じて、水平方向（図１の奥行方向）にも複数設けられる。
この第二の伝熱管３０は、熱伝導率の比較的高い金属材料によって形成される。
【００２１】
各地中側通水部３１は、貯水槽１０の側壁部１２から突出して、地中の帯水層Ａ１内に延設される。この地中側通水部３１の端部および／または周壁部には、帯水層Ａ１の地下水（伏流水）を通過可能な開口が設けられ、この開口には、礫（小石）等の侵入を阻みながら地下水を流通するように、例えば、スリットや小孔、繊維状物等からなるストレーナ（図示せず）が設けられる。
【００２２】
槽内側放熱管部３２は、槽本体１０ａの側壁部１２，１２間にわたる略水平状に延設され、周壁を貫通部のない筒状に形成している。この槽内側放熱管部３２の外周面は、貯水槽１０内の貯溜水に接する。
【００２３】
次に、上記構成の貯水利用設備１について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
貯水槽１０内には、補水管１０ｃによって、例えば雨水や融雪水等の外部の水が供給される。この水は、複数の第二の伝熱管３０及び第一の伝熱管２０を水没させるように、貯水槽１０内に貯溜される。そして、この貯溜水は、往管１０ｄ及び還管１０ｅ等によって利用側設備を循環する。また、貯水槽１０内でオーバーフローした水は、図示しない排水管により外部へ排出される。
【００２４】
第一の伝熱管２０は、地中側通水部２５によって帯水層Ａ２の地下水を流入する。そして、この第一の伝熱管２０内には、各部の温度差等に起因して水の対流が生じる。このため、第一の伝熱管２０内の水は、地中側通水部２５から槽内側放熱管部２４にわたる範囲で移動する。
【００２５】
第一の伝熱管２０内の水の熱は、槽内側放熱管部２４を介して、槽本体１０ａ内の貯溜水に伝達される。そして、槽本体１０ａ内の貯溜水も、温度差等により自然対流する。
【００２６】
よって、貯水槽１０内の貯溜水と帯水層Ａ１，Ａ２の地下水の間の熱交換、および貯溜水の自然対流等により、貯水槽１０内の水をムラなく略均一な温度に調整することができる。そして、貯水槽１０内の安定した温度の貯溜水を、地上の利用側設備に供給することができる。
しかも、貯水槽１０内の貯溜水は、地下水に対し密閉されているため、この貯溜水に、地下水成分（例えば、鉄やマンガン等）が混入するのを防ぐことができ、ひいては、地下水成分によって各機器に目詰まりや故障を生じるのを防ぐことができる。
【００２７】
＜第二の実施態様＞
次に、本発明に係る他の実施態様について説明する。なお、以下に説明する実施態様において、上記貯水利用設備１と略同様に作用する部分は、同一の符号を付けて重複する詳細説明を省略する。
【００２８】
図２に示す貯水利用設備２は、上記貯水利用設備１に対し、第二の伝熱管３０を第二の伝熱管７０に置換し、地上に利用側設備５０を構成したものである。
【００２９】
第二の伝熱管７０は、第一の伝熱管２０と略同様の構成において、その形状および姿勢を変更したものである。
詳細に説明すれば、この第二の伝熱管７０は、一端側に貯水槽１０内の水に対し外面を接触させて密閉された槽内側放熱管部７１を有するとともに、貯水槽１０外に延設された他端側に、地中に連通した地中側通水部７２を有する。
この第二の伝熱管７０は、熱伝導率の比較的高い金属材料によって形成され、一端側の槽内側放熱管部７１に対する他端側の管状部分を槽本体１０ａ外に配置して、貯水槽１０の側壁部１２に貫通状に装着される。
【００３０】
槽内側放熱管部７１は、閉鎖された先端部を底部とし、この底側の管部を横方向から上方へ曲げた略Ｌ字の有底筒状に形成している。この槽内側放熱管部７１の外壁は、孔やスリット等の貫通部を有さない。
【００３１】
地中側通水部７２は、槽本体１０ａの側壁部１２の外側で略水平方向へ延設された第二の伝熱管７０の筒状部分において、その周壁を貫通する複数のスリットであり、少なくともその一部を帯水層Ａ１内に配置している。
この地中側通水部７２は、礫（小石）等の侵入を阻みながら地下水を流通可能にするストレーナとして機能すればよく、他例としては、多数の小孔や、繊維状物からなる態様としてもよい。
【００３２】
利用側設備５０は、貯水槽１０から汲み上げた水を降雪や積雪に散水して、雪を溶かす融雪設備を構成している。
この利用側設備５０は、貯水槽１０の貯水を汲み上げるポンプ５１ａ及び往管５１ｂと、往管５１ｂから分岐された配管の下流側に接続された複数の散水装置５２ａと、雪の降雪状態を感知する降雪センサー５２ｂと、降雪センサー５２ｂの感知信号に応じてポンプ５１ａを制御する制御盤５２ｃと、地表の水を流し込む第一の集水槽５３ａと、第一の集水槽５３ａと仕切られて設けられた第二の集水槽５３ｂと、第一の集水槽５３ａ内の上層水を第二の集水槽５３ｂ内へ導く通水路５３ｃと、第二の集水槽５３ｂ内の水を貯水槽１０内へ導く還管５４と、貯水槽１０内でオーバーフローする水を排水するポンプ５５ｃ、排水管５５ａ及び排水槽５５ｂとを具備する。
【００３３】
ポンプ５１ａ，５５ｃは、貯水槽１０内に水没するようにした水中ポンプである。
【００３４】
往管５１ｂは、一方のポンプ５１ａの吐出口から上方へ延設され、貯水槽１０外側の地表近傍で多方向へ分岐される。これら分岐された配管には、それぞれ散水装置５２ａが接続される。
【００３５】
散水装置５２ａには、例えば周知のスプリンクラーを用いることができる。
降雪センサー５２ｂは、赤外線により降雪を検知して、その検知信号を出力するように構成される。この降雪センサーの他例として水分検知式のものや、その他の方式のものを用いることも可能である。
制御盤５２ｃは、降雪センサー５２ｂの検知信号に応じて、ポンプ５１ａをＯＮ／ＯＦＦ制御する。すなわち、降雪センサー５２ｂによって降雪が感知されると、制御盤５２ｃがポンプ５１ａを駆動し、ポンプ５１ａによって汲み上げられた水が複数の散水装置５２ａから吐出する。
【００３６】
第一の集水槽５３ａは、傾斜面によって流れる水の下流側に位置するように配置され、図示例によれば、道路面の幅方向の両側にそれぞれ溝状に設けられる。
第二の集水槽５３ｂは、第一の集水槽５３ａに並設された溝である（図２参照）。
【００３７】
これら第一の集水槽５３ａと第二の集水槽５３ｂの間には、第一の集水槽５３ａ側の上層水を第二の集水槽５３ｂに流すように通水路５３ｃが設けられる。
そして、第二の集水槽５３ｂには、還管５４の吸込口が接続される。この還管５４は、第二の集水槽５３ｂから下り傾斜状に設けられる。還管５４の下流側部分は、槽本体１０ａ内に挿通され、その下端側の出口５４ａを水中に配置している。
【００３８】
排水管５５ａは、その吸入口に接続されたポンプ５５ｃを、貯水槽１０内の水中に配置するとともに、貯水槽１０の側壁部１２を貫通して貯水槽１０外へ下り傾斜状に延設され、その下流側の吐出口が排水槽５５ｂ内に位置する。排水槽５５ｂは、図示例によれば溝状に形成され、貯溜する排水を図示しない排水設備へ流す。
【００３９】
次に、上記構成の貯水利用設備２について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
降雪が降雪センサー５２ｂによって感知されると、制御盤５２ｃからの指令によりポンプ５１ａが駆動し、貯水槽１０内の水が汲み上げられて往管５１ｂを流れる。そして、この水は、往管５１ｂから分岐された配管の下流側で、それぞれ、散水装置５２ａによって路面等に散水され、雪を溶かす。
【００４０】
前記散水による残水や、融雪水等は、路面の傾斜を流れて第一の集水槽５３ａへ侵入する。第一の集水槽５３ａ内では、泥や異物等が底部に溜まり、その上層の水が、通水路５３ｃによって隣接する第二の集水槽５３ｂへ流される。
そして、第二の集水槽５３ｂの水は、還管５４によって槽本体１０ａ内へ導かれ、貯溜水中に位置する出口５４ａから噴出する。
【００４１】
したがって、還管５４の出口５４ａからの噴出水に押されるようにして、貯水槽１０内の貯溜水が移動及び攪拌される。
【００４２】
一方、第一の伝熱管２０及び第二の伝熱管７０には、地下水が侵入する。この地下水の熱は、槽内側放熱管部２４，７１を介して、貯水槽１０内の貯溜水に伝達する。
【００４３】
よって、貯水槽１０内の貯溜水と帯水層Ａ１，Ａ２の地下水との間の熱交換や、貯水槽１０内の水の対流及び攪拌により、貯水槽１０内の貯溜水をムラなく略均一な温度に調整することができる。
そして、安定した温度（例えば、３〜４°Ｃ程度）の貯溜水を、地上の利用側設備５０を介して路面に散布し、路面の積雪や降雪を効果的に融かすことができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態によれば、貯水利用設備１，２を融雪設備としたが、本発明に係る貯水利用設備は、貯水槽の水を汲み上げて利用する他の設備や装置とすることが可能であり、例えば、貯水槽の水を汲み上げて冷凍空調設備（エアコンや、チラー、コールドチェーン機器等を含む）の冷却水として利用することも可能である。
【００４５】
本発明は上述した実施態様に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１，２：貯水利用設備
１０：貯水槽
１０ａ：槽本体
１０ｄ，５１ｂ：往管
１０ｅ，５４：還管
１１：底壁部
１２：側壁部
２０：第一の伝熱管
２４：槽内側放熱管部
２５：地中側通水部
３０，７０：第二の伝熱管
３１，７２：地中側通水部
３２，７１：槽内側放熱管部
５０：利用側設備
５２ａ：散水装置
５３ａ：第一の集水槽
５３ｂ：第二の集水槽
５３ｃ：通水路
Ａ１：帯水層
Ａ２：帯水層
【図１】
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【図２】
2020084544.tif 000004