(57)【要約】【課題】雪の除去対策として、極めて有効な工法を低コストにより設置できる自然エネルギーを利用した地下水循環式の埋設型融雪装置を提供する。【解決手段】本発明の融雪槽１は、コンクリート製雨水桝２、３を上下に重ねて設置する。その中に地下水を溜めるピット４を設置し、ピットの中に地下水汲み上げ用水中ポンプ６、地下水循環用水中ポンプ５を設置する。汲み上げ用ポンプ６から地下水を汲み上げ、ピットの中に地下水を入れる。ピット内の地下水が満水になったら循環用ポンプにより、汲み上げた地下水を散水シャワー１２によって投雪された雪を溶かす。シャワーによって融雪した雪は、ピットの上蓋８からピット内に浸透し地下水と混合される。融雪によってピットから溢れ出た水は地下水取水管１０に落ち、地下帯水層に戻る。地下水を汲み上げる取水管１１には常時融雪水と地下水が入ってくる為、表層の地下水でも安定した水量を確保できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
四角いコンクリート桝を底のあるコンクリート桝下部と底のないコンクリート桝上部で上下に積み重ねて埋設し、コンクリート桝下部の内部に地下水を溜めるピットが設けられ、ピット内には地下水を汲み上げる為の水中ポンプと地下水を循環する為の水中ポンプが設けられ、地下水循環水中ポンプはコンクリート桝上部の内側の四方に配置された散水シャワーパイプと接続され、コンクリート桝上部に位置する投雪部には転落防止用の中蓋が設置され、上蓋には断熱材内蔵の蓋が設置され、コンクリート桝下部の底部に位置する地下水を取る為の取水管からは汲み上げ水中ポンプにより地下水を汲み上げ、ピットに地下水を溜めピットの水を循環水中ポンプで散水シャワーパイプに圧送して、散水シャワーパイプから高圧水流で雪塊に散水をして融雪をし、融雪した水はピット内に浸透し地下水と融雪水が混合をしてピット内の水を散水シャワーとして循環した、ピット底部には水抜き栓が形成してなる地下水循環式融雪装置。
【請求項２】
融雪槽内の散水シャワーの穴はピットに向けて一部斜めとし、口径は３種類の特徴とする請求項１記載の融雪装置。
【請求項３】
融雪槽内のピットの蓋は網目状にしており、散水による融雪水を浸透させることを特徴とする請求項１記載の融雪装置。
【請求項４】
融雪槽底部の地下水取水管は、融雪水の排水も兼ねていることを特徴とする請求項１記載の融雪装置。
【請求項５】
断熱材内蔵の融雪槽の上蓋は、４枚区切りにした形を特徴とする請求項１記載の融雪装置。
【請求項６】
融雪槽内のピットの水抜き栓は細長いロットと接続しており、中蓋の位置から水抜きができる特徴とする請求項１記載の融雪装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はイニシャル、ランニングコストが高い電気又は灯油式による融雪装置ではなく、地下水の持つ自然の熱エネルギーを利用した、地下水循環式の埋設型融雪装置に関するもの。
【背景技術】
【０００２】  従来の融雪装置の代表的であるのが、電気、灯油式の融雪装置であり、一部地域によっては地下水の散水による融雪をしている。これらの方法はイニシャル、ランニングコストが高く、又環境（二酸化炭素排出、地盤沈下）のことを考えると、２１世紀型の環境に配慮した雪処理の方法ではないと思われる。そこで現在はエネルギーとしての潜在能力が高い地下水熱等を利用した融雪に注目されている。【０００３】  この内、「地下水熱利用システム」のしくみは、地下帯水層に還元する地下水還元方式と、そのまま側溝等へ排水する地下水放流方式があり、地下水を汲み上げて散水するだけの方式は、地下水枯渇や地盤沈下の問題もあり、今後はいかに地下帯水層に還元する方式の地下水を利用した融雪装置の開発が主流となる。
【特許文献１】特許公開２００４−６０２５８公報
【特許文献２】特許公開２００４−３３９９０４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  特許文献１の技術では、まず地下水を揚水するために水中ポンプ本体を埋設するだけの口径の井戸を施工しなければならない。水中ポンプ本体を埋設するだけの口径の掘削工事となると、砕石によるフィルター工事やストレーナー（地下水を取り入れる無数についた穴の管）設置工事など掘削機械も大型で騒音も大きく工事費用も高コストである。また、循環式ではないので大量の地下水を必要とするとなっている。表層地下水（自然地下水）よりさらに７〜９ｍ程度掘り下げた位置の地下水を揚水している。工事内容の規模を考えると、一般に普及する販売価格にはなりずらく、低コスト実現に問題がある。また、この融雪装置は大量の地下水を必要とするとしているので、表層の帯水層ではなく中層の帯水層を使用している。しかし、本来雪や雨などが浸透するのは表層の帯水層までで、中層、深層までは浸透しない。融雪した水を表層地下水より下位の層に浸透させるのは、水質汚染になる問題がある。【０００５】  特許文献２の技術は、いくつかのパターンによって申請しているが、まず融雪槽本体のコンクリート桝は大きさ形が特殊な為、特別に型枠を製作し作成しなければならない。その為、低コストによる実現可能に問題がある。また、汲み上げた地下水を雪に散水し、融雪槽の底に溜まった融雪水を循環用ポンプにより散水シャワーをするのだが、溜まった水は底部や横穴などによって地下に浸透させる仕組みとしている。汲み上げる水の層が表層地下水の為、水量が少ない問題がある。融雪した水を表層地下帯水層に浸透させても、汲み上げる地下帯水層に還元するまでは相当の時間がかかる。これにより、散水に使用する地下水量が安定して取水できない問題がある。【０００６】  そこで本発明は、従来の技術を有するこのような問題を解消した融雪槽であり、地下水を利用した環境対応型の融雪装置が、低コストにより設置することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明の地下水循環式埋設型融雪装置は、表層の地下帯水層利用した地下水循環式融雪槽である。融雪槽は四角いコンクリート桝を底のあるコンクリート桝下部と底ないコンクリート桝上部で上下に積み重ねて埋設し、コンクリート桝下部の内部に地下水を溜めるピットが設けられ、ピット内には地下水を汲み上げる為の水中ポンプと地下水を循環する為の水中ポンプが設けられる。地下水循環水中ポンプはコンクリート桝上部の内側の四方に配置された散水シャワーパイプと接続される。コンクリート桝上部に位置する投雪部には転落防止用の中蓋が設置され、上蓋には断熱材内蔵の蓋が設置される。コンクリート桝下部の底部に位置する地下水を取る為の取水管からは、汲み上げ水中ポンプにより地下水を汲み上げ、地下水をピットに溜めピットの水を循環水中ポンプで散水シャワーパイプに圧送して、散水シャワーパイプから高圧水流で雪塊に散水して融雪をする。融雪した水はピット内に浸透し地下水と融雪水が混合をしたピット内の水を散水シャワーとして循環をした。また、ピット底部には水抜き栓が形成してなる地下水循環式融雪装置として課題を解決する。【０００８】  散水シャワーのパイプには一定の間隔で穴を開けており、シャワーの向きはピットに向けて一部斜めとし、シャワーの圧力を考慮して穴の口径も３種類とした。融雪槽内を囲った四方のパイプからピットに向けて散水を行うが、ピットの蓋を網目状にしていることにより散水シャワーの約７０〜８０％はピット内に戻る。またピットには常時汲み上げポンプにより地下水も入ってくる為、ピットには地下水と融雪水との混合により常時満水の状態である。地下水と融雪水を混合させた水を高圧水流によって融雪する構成を特徴とする。【０００９】  融雪槽内に設置しているピット内の水は地下水の散水シャワーや融雪水によってピットから水が溢れ出す。溢れ出た融雪水は、地下水を汲み上げている取水管に落ち表層の地下帯水層に戻る。地下水を汲み上げる帯水層の取水管には常時地下水と融雪水が入ってくる状態の為、水量が少ない表層の帯水層でも安定した水量を確保できる構成を特徴とする。【００１０】  融雪槽には４枚組にした上蓋と、その下に転落防止と積載強度の向上、投雪による散水シャワー管の保護などの目的機能を有する中蓋を設置する。上蓋は４枚にすることにより、蓋の重量の軽減、積載強度の向上、どの方向からも投雪できる。また上蓋の中には断熱材が内蔵されており、融雪槽内の地下水取水管から上昇してくる地下水熱を保温する構成を特徴とする。【００１１】  融雪槽のピットには冬季使用期間は水が溜まっている状態である。ピット方式による融雪槽により冬季使用期間終了の場合はピットの底にある水抜き栓を抜けば排水される。水抜き栓には細長い鉄筋の棒が接続されており、融雪槽内に入らなくても投雪口の位置から水抜きができる構成を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】１．本発明による課題解決の効果については、ピット方式による自然地下水を利用した地下水循環式の融雪装置である為、大量の地下水を必要としない。また、地下水の取水を通常の井戸工事による掘削方法でなくても、地下水汚染や地下水位を調査するために用いられる、口径の小さい簡易な検水井工事の方法で対応できる。これにより、低コストで地下水の取水工事が実現できる。また、本発明は融雪した水を本来浸透するはずの表層（雨や雪などが浸透する）の地下帯水層に戻す仕組みであり、飲料用地下水の水質汚染防止、環境対策（二酸化炭素排出、地盤沈下）省エネにも対応している。【００１３】２．本発明による課題解決の効果については、融雪槽本体のコンクリート桝を特別に製作したのではなく、公共事業などに使用される雨水排水処理用のコンクリート桝を併用したものである。工場製品である為深さの調整は５ｃｍ単位で対応することができる。これによって融雪処理面積によって容易に容積の変更に対応でき、品質の確かなコンクリート桝の設置を低コストで実現できる。また、ピット方式による地下水循環式の為、融雪槽内に設置しているピットには地下水の散水シャワーによって融雪水がピットから溢れだす。溢れ出た融雪水は、地下水を汲み上げている取水管に落ち表層の地下帯水層に戻る。地下水を汲み上げる帯水層の取水管には常時落ちてくる融雪水と地下水が入ってくる状態の為、表層の帯水層でも安定した水量を確保できる構成を有する。また、冬季使用期間終了の場合、通常の融雪槽内には底に水が溜まってしまうが、溜まった水の排水もピット方式の場合水抜き栓を設置できるので、簡単に水抜きが行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  本発明は、雨や雪の浸透により地下約２〜１０ｍ程度に帯水する表層部の地下水を利用した地下水循環式融雪装置である。以下、図面に基づき本発明による実施形態を説明する。
図１は、本発明の融雪装置の全体構成例を示す図である。融雪槽本体１の２，３の材質は、公共事業等に使用される道路の雨水排水処理用のコンクリート製雨水桝である。この雨水桝を図１，図３の２，３に積層埋設したものが融雪槽の本体１になる。雨水桝２，３を併用したことにより、特別製作による場合よりもコストを低くすることができる。工場製品のメリットは他にもあり、注文を受けてから約１０日で完成することもでき、また高さ１５の調整が５ｃｍ単位ですることができる。これにより融雪処理面積によって容易に容量の変更にも対応でき、また品質の確かなコンクリート桝２，３の設置を低コストにより実現できる。【００１５】  一般家庭用の典型的な例として図１図２に示す基本型（縦（１３）１２００ｍｍ、横（１４）１２００ｍｍ、高さ（１５）７００ｍｍ＋（１５）８００ｍｍ）とする。なお、融雪処理面積に応じて高さの変更やもうひと回り大きい雨水桝に変更することが可能である。また、雨水桝を上部２下部３の二段にしたことにより、コンクリート桝の全体重量約２ｔを分離することができる。これにより小型のトラッククレーンで設置ができ、施工しやすくなる。上部２，下部３の接続部は、図３の示す２ＡのようにＬ字型になっている為ずれることはなく、上下がっしりと積み重ねることができる。【００１６】  本発明の融雪槽において、検水井のボーリング工事により地下水取水管１０が設置される。通常の井戸のボーリング工事では口径約２００〜４００ｍｍ程度のパイプが設置されるが、井戸の工事ではなく地下水汚染、土壌汚染、水位変化を調査するための検水井工事により、口径（約５０〜６０ｍｍ）程度のパイプ１０を設置する。この口径の大きさだと水中ポンプ本体を埋設することができない為、土木建築の現場で使用される泥水排水用のホースタイプの水中ポンプ６を汲み上げ用として使用し、ホース９をこの地下水取水管１０に入れて吸引ヘッド１１から地下水を汲み上げる。このポンプ６，５は工事現場の溜まり水などの排水に使用されるポンプの為、地下水に砂や泥、空気が混じっても支障なく運転することができる。１日の運転時間が１２時間、年間の運転時間も４０００時間まで使用できる為、高い信頼性をもって使用できる。【００１７】  融雪槽本体１内には、汲み上げた地下水Ｗを溜める為のピット４が設置されており、汲み上げた地下水Ｗを融雪槽本体１内に一旦溜めることができる。ピット４内の地下水を循環用水中ポンプ５で汲み上げ、融雪槽の内側を四方に配置した散水シャワーパイプ１２に接続し、融雪シャワーＷ３として散水する。散水シャワー１２のパイプには一定の間隔で穴を開けており、シャワー１２の向きはピット４に向けて一部斜めとし、穴の口径も３種類とした。融雪槽内を囲った四方からはピット４に向けて散水Ｗ３を行うがピットの蓋８を網目にしていることにより、散水シャワーＷ３の約７０〜８０％はピット４に戻る。また、ピット４には汲み上げポンプ６により地下水Ｗと図３に示す散水シャワー１２によって融雪された融雪水Ｓ１も浸透してピット４に入る為、ピット内の水は常時満水の状態である。【００１８】  さらに、汲み上げポンプ６により地下水Ｗを直接散水シャワー１２に接続したシャワーＷ３より、���ット４方式により一旦地下水Ｗをピット４に溜め循環ポンプ５により散水シャワー１２に接続した場合のシャワーＷ３の方が、非常に水圧が強く高圧水流で散水ができる。もし表層地下帯水層の地下水Ｗが深い場合、汲み上げポンプ６により地下水を直接散水シャワー１２に接続してしまうと、地下水Ｗを散水シャワー１２まで汲み上げられない可能性が高い。これによりピット４方式による散水の方が水量を安定して確保でき、尚且つ水圧も強い融雪散水シャワー１２として効果的な機能をする。【００１９】  融雪槽１内に設置しているピット４内の水は、地下水の散水シャワーＷ３や図３に示す融雪水Ｓ１によってピット４から水Ｗ４が溢れ出す。溢れ出た融雪水Ｗ４は、地下水を汲み上げている取水管１０に落ち、表層地下帯水層Ｗに戻る。地下水を汲み上げる取水管１０には、常時地下水Ｗと融雪水Ｗ４が入ってくる状態の為、水量が少ない表層の帯水層でも安定した水量が確保できる。【００２０】  融雪槽１には図４，図５に示す４枚区切りにした上蓋１８と、その下に２枚区切りにした中蓋１７を設置する。上蓋１８は４枚にすることにより蓋の重量の軽減、積載強度の向上、またどの方向からも投雪できる。中蓋１７は転落防止となる枠１７Ａの他に、散水シャワーパイプの保護をする張り出し鉄板１７Ｂ、また上蓋１８からの積載荷重を受ける役割をしている。上蓋１８の中には断熱材１８Ａが内蔵されている。融雪槽内には地下水取水管１０から地下水熱が上昇しており、断熱材１８Ａ内蔵の上蓋１８によって融雪槽内の保温を高めることができる。尚、融雪槽に使用される鉄製品は、溶融亜鉛メッキ仕上げとし耐久性を高める仕上げとなっている。【００２１】  融雪槽１のピット４には冬季使用期間は水Ｗが溜まっている状態である。ピット４方式による融雪槽により冬季使用期間終了の場合はピット４の底にある水抜き栓１６を抜けば排水Ｗ４される。水抜き栓１６には細長い鉄筋の棒１６Ａが接続されており、融雪槽内に入らなくても中蓋１７の位置から水抜き１６ができる。これによりシーズンオフの作業は水抜き１６をして終了であり、メンテナンスが簡単な融雪槽である。
【実施例】
【００２２】  以下のような条件で実施した結果、極めて良好な結果が得られた。尚、実施例に示す基本構成は前述した発明を実施するための最良の形態と同様であり、その説明を省略するものとする。【００２３】  検水ボーリング工事によりＧＬから約６ｍ程掘削をし、管径６０ｍｍの塩化ビニール管を設置した。地下水の表層帯水層の水位はＧＬからマイナス約５ｍであり、温度は約１０℃である。【００２４】  融雪槽は融雪機と違い、処理する雪を融雪槽に投入し溜めて溶かす方法である。融雪機はスノーダンプで３〜４杯を一度に投入すると、次に融雪するまでしばらく待たなければならないが、融雪槽は容積が大きい為一度に多くの雪を投入することができる。本発明の融雪槽の場合一般家庭用タイプで一度にどのくらいの雪が投入でき、またどのくらいの時間で融雪の処理ができるかが重要となる。尚、投入する雪は降り積もった新雪の状態ではなく、道路除雪機により除けられた雪塊とする。【００２５】  本発明の融雪槽への処理能力を実施したところ、スノーダンプ（Ｗ５８３ｍｍ×Ｌ７２１ｍｍ）約１５杯を一度に投入することができた。最初に投雪した２〜３杯は約１０分で８０％は融雪されるので、投雪作業時間を考えるとさらに融雪槽に投入することはできる。処理能力時間は融雪槽に雪塊を投入し一杯にした状態で上蓋をしてタイマーをセットしたが３０分程で約５０％が融雪し、４５分程でピットの蓋部分が見えてきた。６０分ではピット上の雪塊はほぼ融雪することができた。融雪した水も地下水の取水管に落ちており、地下水と融雪水の循環による融雪装置で十分な効果を発揮した。【００２６】  融雪槽を１時間使用した場合のランニングコストは、汲み上げポンプ、循環ポンプを合わせても８００Ｗの使用で済む為、約２５円の料金である。仮に２ヶ月間毎日１時間使用したとしても、年間ランニングコストは約１５００円程度で済む計算になる。ちなみに灯油式の融雪機、融雪槽も灯油使用の他にボイラー、バーナーなどの稼動の為、約３００〜８００Ｗの電気使用となる。【００２７】  電源は屋外に自立タイプの分電盤（タイマー付）を設置して、この分電盤と家庭用電源の屋外コンセントと延長コードで接続している。これにより、使用する時にコンセントと分電盤を延長コードで接続すればよく、電気工事による分電盤（家の外壁や車庫の内壁などに）設置が必要ない。【００２８】  以上説明したように本発明の地下水循環式融雪装置によって、表層地下水を有効活用として極めて効率よく融雪することができた。また、基本構造が比較的簡素であり低コストで実現できた為、一般家庭に広く普及することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による地下水循環式融雪装置の実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の融雪槽の実施形態を示す、平面図である。
【図３】本発明の融雪槽の実施形態を示す、断面図である。
【図４】本発明の融雪槽の実施形態を示す、上蓋、中蓋の平面図である。
【図５】本発明の融雪槽の実施形態を示す、上蓋、中蓋の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】  １    融雪槽本体
２    コンクリート製雨水桝  上部
３    コンクリート製雨水桝  下部
４    ピット
５    地下水循環水中ポンプ
６    地下水汲み上げ水中ポンプ
７    地下水循環用ポンプホース
８    ピット用上蓋
９    地下水汲み上げ用ポンプホース
１０    地下水取水管（管径６０ｍｍ）
１１    吸引ヘッド
１２    散水シャワーパイプ
１３    縦
１４    横
１５    高さ
１６    水抜き栓
１６Ａ  水抜き栓  接続棒部分
１７    融雪槽  中蓋
１７Ａ  中蓋  落下防止枠
１７Ｂ  中蓋  張り出し鉄板
１８    融雪槽  上蓋
１８Ａ  上蓋  断熱材部分
１９    上蓋  とって部分
Ｗ    地下水
Ｓ    雪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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