(57)【要約】  【課題】  装置の動力として電気を使用する必要が無く、装置の動力を得るための複雑な設備を設ける必要も無く、装置稼動コストを減少させることが可能であり、且つ簡易な装置構成により維持管理も容易である給水装置を提供する。  【解決手段】  車両又は歩行者の通行する路面に露出する弾性変形可能又は上下動可能な板状体１２と、板状体１２の設けられた路面付近から下方に延びて帯水層２１内を通り、所望の給水箇所まで延長する管路１１と、管路１１に設けられた透水口２４から管路内への地下水の吸入を許容する第一の弁１４と、管路内へ吸入された地下水を給水側へ排出することを許容するように管路に設けられた第二の弁１５と、管路１１において第一の弁１４よりも上方に設けられたピストン１３と、板状体１２が弾性変形又は上下動することにより生じた変位をピストン１３が管路１１で往復動する力に変換させる手段とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電車もしくは自動車等の車両、または歩行者の重量を利用して地下水を揚水し、地表部又は地上部の所望の場所へ給水する装置であって、
車両又は歩行者の通行する路面に露出する弾性変形可能又は上下動可能な板状体と、当該板状体の設けられた路面付近から下方に延びて帯水層内を通り、所望の給水箇所まで延長する管路と、当該管路に設けられた透水口から管路内への地下水の吸入を許容する第一の弁と、管路内へ吸入された地下水を給水側へ排出することを許容するように管路に設けられた第二の弁と、管路において第一の弁よりも上方に設けられたピストンと、前記板状体が弾性変形又は上下動することにより生じた変位をピストンが管路で往復動する力に変換させる手段とを備え、
車両又は歩行者が板状体に載ると、板状体が下方に変位を生じてピストンを下方に動かし、第一の弁を閉鎖すると共に第二の弁を開放し、管路内の地下水を圧送して地表部又は地上部の所望の場所へ給水し、
車両又は歩行者が板状体上を過ぎると、板状体が上方に復元し、ピストンを上方に動かし、第二の弁を閉鎖すると共に第一の弁を開放し、透水口から管路内へ地下水を吸入することを特徴とする地表部又は地上部への給水装置。
【請求項２】
前記管路は、道路の舗装層内の保水層へ給水するように当該保水層まで延長したものである請求項１に記載の地表部又は地上部への給水装置。
【請求項３】
前記管路は、道路の中央及び側方に設けられた植栽へ給水するように当該植栽地帯まで延長したものである請求項２に記載の地表部又は地上部への給水装置。
【請求項４】
前記板状体の変位をピストンが往復動する力に変換させる手段は、前記板状体を含み内部に空間が形成された流体収容部と、当該流体収容部を前記管路に連通させる連結管と、前記流体収容部内から連結管を介して管路のピストンに至るまでの空間に充填された流体とを有するものである請求項１に記載の地表部又は地上部への給水装置。
【請求項５】
前記板状体の変位をピストンが往復動する力に変換させる手段は、前記板状体に一端が連結され、前記管路内を通って他端がピストンに連結されたシャフト部材である請求項１に記載の地表部又は地上部への給水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電車もしくは自動車等の車両、または歩行者の重量を利用して地下水を揚水し、地表部又は地上部の所望の場所へ給水する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下水は、従来から様々な用途で使用されており、帯水層内からの汲み上げは主に電動式のポンプにより行われている。この電動式ポンプの起動及び停止操作は、地下水が飲料水や工業用水として使用される場合、主に人間や制御装置により行われている。
しかしながら、これ以外の用途、例えば、ヒートアイランド現象抑制のために、舗装道路やコンクリート構造物へ散水したり、または都市化により枯れた河川に水を供給して水辺環境を整えるというような環境保護目的で地下水を汲み上げる場合、ポンプを含む装置を比較的長時間に亘り制御する必要があり、ポンプの起動及び停止操作を人間が行うことには無理があり、一方、電力によりポンプや制御装置を稼動させる場合には、その電力コストは小さなものではない。また環境保護目的で地下水を汲み上げる場合、火力又は原子力発電所等から供給された電気を装置の動力として使用することには抵抗感もある。
【０００３】
なお、ヒートアイランド現象抑制のために、地下水を汲み上げて舗装道路に散水する装置は、特許文献１（特許第３８７２０３７号公報）に記載されている。
この装置は、道路の舗装層内の保水部に地下水を供給するものであり、太陽電池がコントローラを介して送電管により地下水送出ポンプと接続され、地下水送出ポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御はコントローラにより行われる。一般的に、太陽電池により発電された電力を利用する場合には、電流を変換する装置や、電気を蓄電する装置等の複雑な設備が必要であるため、これら装置やコントローラの維持管理は煩雑であり、手間が掛かることが考えられる。
【特許文献１】特許第３８７２０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のような現状を鑑みて本発明の目的は、電気を装置の動力として使用する必要がないため装置稼動コストの削減が可能であり、太陽光発電システムのように複雑な設備も使用せず、簡易な装置構成により地下水を揚水して所望の場所へ給水することが可能なため維持管理も容易である給水装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、電車もしくは自動車等の車両、または歩行者の重量を利用して地下水を揚水し、地表部又は地上部の所望の場所へ給水する装置であって、車両又は歩行者の通行する路面に露出する弾性変形可能又は上下動可能な板状体と、当該板状体の設けられた路面付近から下方に延びて帯水層内を通り、所望の給水箇所まで延長する管路と、当該管路に設けられた透水口から管路内への地下水の吸入を許容する第一の弁と、管路内へ吸入された地下水を給水側へ排出することを許容するように管路に設けられた第二の弁と、管路において第一の弁よりも上方に設けられたピストンと、前記板状体が弾性変形又は上下動することにより生じた変位をピストンが管路で往復動する力に変換させる手段とを備え、車両又は歩行者が板状体に載ると、板状体が下方に変位を生じてピストンを下方に動かし、第一の弁を閉鎖すると共に第二の弁を開放し、管路内の地下水を圧送して地表部又は地上部の所望の場所へ給水し、車両又は歩行者が板状体上を過ぎると、板状体が上方に復元し、ピストンを上方に動かし、第二の弁を閉鎖すると共に第一の弁を開放し、透水口から管路内へ地下水を吸入することを特徴とする地表部又は地上部への給水装置が提供される。
【０００６】
本発明の給水装置では、板状体、ピストン及びピストンを往復動させる力に変換させる手段が設けられた側とは反対側の管路の端部を、道路の舗装層内の保水部又は保水層まで延長したり、道路の中央及び側方に設けられた植栽地帯まで延長すれば、これらの箇所に給水散布することが可能になり、地下水をヒートアイランド現象の抑制に役立てることができる。
【０００７】
本発明の給水装置において、前記板状体の変位をピストンが往復動する力に変換させる手段は、前記板状体を含むように内部に空間を有する流体収容部を設け、当該流体収容部と前記管路とを連結管で連通し、前記流体収容部内から連結管を介して管路のピストンに至るまでの空間に密閉状態で流体を充填して構成することが可能である。
すなわち、管路は、流体収容部から下方に延ばして帯水層まで到達させ、更に、帯水層から側方及び上方に向けて延長して所望の給水箇所に到達させる。ピストンは、管路内における帯水層よりも若干上方又は帯水層付近に配置される。流体収容部内からピストンまでの管路内には、例えば、空気等の気体又は水や油等の液体からなる流体が密閉状態、すなわち、ピストンよりも下方に漏れ出ないように充填される。管路には、ピストンよりも下方の帯水層内に位置する箇所に透水口が形成され、この透水口に第一の弁が設けられる。また管路内において、第一の弁よりも給水箇所に近い位置に第二の弁が設けられる。
以上の構成により、車両又は歩行者が板状体上に載ると、板状体が下方に変位し、その変位が油等の流体を介して圧力としてピストンに伝わり、ピストンを下方に押し下げる。ピストンが下方に動くことにより、ピストン下方の管路内の地下水が圧力を受けて第一の弁を閉鎖すると共に第二の弁を開放し、管路内の地下水は給水側に圧送される。
また車両又は歩行者が板状体上を通過すると、板状体が上方の初期位置まで復元し、その復元の動きが流体を介してピストンを上方に引き上げる力として作用する。ピストンが上方に動くことにより、ピストン下方の管路内の地下水にも上方への力が作用し、第一の弁を開放すると共に第二の弁を閉鎖し、地下水を管路内に吸入させることができる。
したがって、本発明の給水装置では、電力によらずピストンを上下動させることが可能になり、地下水の汲み上げに利用することができる。
【０００８】
本発明の給水装置において、前記板状体の変位をピストンが往復動する力に変換させる手段は、前記板状体に一端が連結され、前記管路内を通って他端がピストンに連結されたシャフト部材を含む構成とすることが可能であり、板状体及びピストンと、シャフト部材とは、枢軸により回動可能に連結するのが好ましい。またシャフト部材はほぼ直線状に延長するものが好ましく、管路も、少なくともピストンが上下動する箇所までは、シャフト部材とほぼ同軸で直線状に延長される。
なお管路内における第一の弁、第二の弁、透水口の相互の配置関係は、上述の管路に流体が充填された給水装置と同様である。
以上の構成により、車両又は歩行者が板状体上を通過すると、板状体が上下動し、この変位によりシャフト部材がピストンを上下動させて、地下水の汲み上げが可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の給水装置は、車両又は歩行者が板状体上を通過するときに、板状体に変位が生じてピストンを上下方向に動かし、第一の弁及び第二の弁を開閉し、地下水を管路内に吸入すると共に、地下水を管路内から地表部又は地上部の所望の場所まで圧送するものであるため、装置の動力として電気を使用する必要がなく、従来装置に比べて、装置稼動コストを削減することが可能である。また装置構成も、太陽光発電システムのような複雑な設備を要する従来装置に比べて簡易にできるため、維持管理も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１１】
本発明の給水装置１０は、図１に示したように、管路１１と、板状体１２と、ピストン１３と、第一の弁１４と、第二の弁１５とを有し、さらに、板状体の変位をピストンが往復動する力に変換させる手段としての流体収容部１６及び油等の流体１７とを主要な構成として備えるものであり、この図１の給水装置１０は、地下水を汲み上げて道路の保水層１８へ散布し、この地下水が蒸発する際の気化熱により道路の舗装面を冷却し、都市部におけるヒートアイランド現象を緩和するものである。
なお、図１の道路は表面に透水性舗装層１９が形成され、その下に保水層１８が形成される。
この透水性舗装層１９は、例えば、粒径がそろった砕石とアスファルトとから成るポーラスな混合材あるいはポーラスコンクリートのような材料から形成されるものである。
また保水層１８は、例えば、砕石と細粒分から構成される混合土、ポーラスコンクリート、保水性レンガあるいは木質チップのような材料から形成されるものである。
【００１２】
図１を参照して更に詳細に説明すると、前記流体収容部１６は、凹状断面の溝部材１６ａが道路の幅方向に延長するように埋設され、この凹状溝部材１６ａが密閉されるように板状体１２が設けられる。板状体１２は弾性変形可能な金属等の材料からなり、図１の断面図に示したように、上方に向けて若干膨らんだ形状のものが好ましい。なお、板状体１２は必ずしも上方に膨らんでいる必要はなく、平らな形状でも良く、車両又は歩行者が載ったときに下方に押されて変形し、通過したときに初期形状に復元できるように設けられていれば良い。
【００１３】
道路下方の地盤２０内には、帯水層２１まで達するようにケーシング２２がほぼ垂直に延設され、このケーシング内に管路１１が配置される。ケーシング２２には、帯水層２１内に配置される箇所から地下水がケーシング２２内に浸透するような透水部２２ａが設けられる。このケーシング２２の透水部２２ａは、井戸に使用される慣用のスクリーンが適用可能である。スクリーンは、図示はしないが、管体に多数の孔が形成され、管体の外表面に複数の枕線が所定間隔で固定され、枕線の外周に捲線が巻回されたものである。スクリーンの外側の地山面との間には、図示はしないが、直径３〜９ｍｍ程度の砂利が充填される。以上のような構成により、ケーシング２２内には、帯水層２１の水位面とほぼ同じ高さまで地下水が満たされる。
【００１４】
管路１１は、流体圧シリンダ管１１ａと導水管１１ｂとが下部連結管１１ｃにより下端付近で連結されたものであり、上述のようなケーシング２２内に配置される。
流体圧シリンダ管１１ａは、上端が流体収容部１６に連通するように上部連結管１１ｄで連結され、流体圧シリンダ管１１ａ内における地下水位付近又は地下水位よりも若干下方にピストン１３が摺動可能に配置される。ピストン１３は、ピストン１３よりも上方の流体圧シリンダ管１１ａ内から上部連結管１１ｄを介して流体収容部１６内に至るまでの空間を密閉するものであり、この密閉空間に油等の流体１７が充填されている。ピストン１３よりも下方の流体圧シリンダ管１１ａ内は地下水２３で満たされる。流体圧シリンダ管１１ａには、ピストン１３よりも低く、且つ地下水位よりも低い位置に透水口２４が形成され、この透水口２４には第一の弁１４が取り付けられる。第一の弁１４は、地下水２３がケーシング２２内から流体圧シリンダ管１１ａ内に流入するのを許容するように開放し、この地下水が流体圧シリンダ管１１ａ内からケーシング２２へ逆流するのを阻止するように閉鎖する一方向弁（逆止弁）である。
【００１５】
一方、導水管１１ｂの上端には道路の保水層１８に至る給水管２５が接続され、必要に応じて給水管２５は複数に分岐される。また給水管２５は、必要に応じて道路の中央及び側方に設けられた植栽まで延長しても良い。導水管１１ｂ内における下部連結管１１ｃの取り付け位置には、第二の弁１５が取り付けられる。第二の弁１５は、流体圧シリンダ管１１ａ内の地下水が導水管１１ｂ内に流入するのを許容するように開放し、地下水が導水管１１ｂから流体圧シリンダ管１１ａに逆流することを阻止するように閉鎖する一方向弁である。
なお、管路１１における下部連結管１１ｃは、シリンダ管１１ａと導水管１１ｂとを連通させることができるものであれば、特に、図１の形状に限定されるものではない。例えば、下部連結管１１ｃとしてＵ字形状の管体を採用し、Ｕ字形管体の一方の開口が流体圧シリンダ管１１ａとほぼ同径、他方の開口が導水管１１ｂとほぼ同径のものを使用し、それぞれ開口で連結するようにしても良い。
【００１６】
次に、図２を参照して本発明の給水装置１０の作用について説明する。
給水装置１０の板状体１２は、図２（ｂ）のように、車両２６又は歩行者が載っていないとき、上方に向けて若干膨らんだ形状になっている。この板状体１２の上に車両又は歩行者が載ると、図２（ａ）のように、板状体１２は下方に押されて変形し、流体収容部１６内の流体１７には矢印で示したような圧力が生じ、この流体１７の圧力が流体圧シリンダ管１１ａ内を通ってピストン１３まで伝わり、ピストン１３を下方に押し動かす。このピストン１３の動きにより、流体圧シリンダ管１１ａ内の地下水には下方に押す圧力が作用し、第一の弁１４は閉鎖し、第二の弁１５は開放し、地下水は下部連結管１１ｃを通って導水管１１ｂ内に押し出され、この圧力により導水管１１ｂ内の地下水が給水管１１を通って道路の保水層１８に散布される。
【００１７】
逆に、板状体１２に載った車両２６又は歩行者が通り過ぎると、板状体１２は図２（ａ）の状態から図２（ｂ）のように上方に膨らんだ状態に復元する。板状体１２の動きにより、流体収容部１６から流体圧シリンダ管１１ａ内まで満たされた流体１７には矢印方向に圧力が生じ、この流体１７の圧力がピストン１３を上方に引き上げる。ピストン１３の上方への移動により、流体圧シリンダ管１１ａ内の地下水には上方に引き上げる圧力が作用し、第二の弁１５は閉鎖し、第一の弁１４は開放し、ケーシング２２内の地下水が透水口２４を通って流体圧シリンダ管１１ａ内に流入する。
以上のように、本発明の給水装置１０では、車両２６又は歩行者が板状体３１の上を通り過ぎることにより、板状体１２を弾性変形させてピストン１３を上下動させ、地下水をケーシング２２内から流体圧シリンダ管１１ａ内へ吸い込み、その地下水を流体圧シリンダ管１１から導水管１１ｂ内に押し出し、給水管２５から地下水を散布し、これを繰り返すことにより、地下水を所望の給水箇所に継続的に散布するものである。
【００１８】
次に、図１とは異なる実施形態について、図３を参照して説明する。
図３の給水装置３０は、板状体３１の変位をピストンが往復動する力に変換させる手段が、図１の給水装置１０とは異なるものである。
給水装置３０では、凹形状の溝３２が道路の幅方向に延長するように形成され、この凹状溝３２の全長を覆うように板状体３１が道路表面に設けられる。この板状体３１は、その幅が凹状溝３２の幅よりも若干狭く、この上に車両や歩行者が載ったときにも弾性変形しないものが使用され、凹状溝３２内にはコイルスプリング等の弾性部材３３が設けられ、この弾性部材３３により板状体３１が道路表面とほぼ同じ高さに支持される。これにより、板状体３１の上に車両や歩行者が載ったときに、板状体３１は数ミリ程度下方に沈下し、車両や歩行者が通過した後に、板状体３１は弾性部材３３により初期位置に戻される。
なお、板状体は、上述した形態以外にも、例えば、その幅が凹状溝３２の幅よりも若干広く、弾性変形可能なものを使用し、凹状溝３２を覆うように道路表面に設けることも可能である。この形態では、板状体の下方に弾性部材は設置しなくても良く、板状体の上に車両や歩行者が載ったときに、板状体が変形して下方に膨らみ、車両や歩行者の通過後は初期形状に復元するものであれば良い。
【００１９】
管路３４は、シリンダ管３４ａと導水管３４ｂとが下部連結管３４ｃにより下端付近で連結されたものであり、図１と同様な構成のケーシング２２内に配置される。シリンダ管３４ａ内にはシャフト部材３５が挿設され、このシャフト部材３５の上端が板状体３１の裏面に連結され、シャフト部材３５の下端がピストン１３に連結され、ピストン１３はシリンダ管３４ａ内で上下方向に摺動可能に設けられる。ピストン１３よりも下方のシリンダ管３４ａ内は地下水２３で満たされる。図１の実施形態と同様に、第一の弁１４及び透水口２４がシリンダ管３４ａに設けられ、第二の弁１５が導水管３４ｂ内に取り付けられ、給水管２５が導水管３４ｂの上端に接続され、道路の保水層１８まで延長している。
なお、シャフト部材３５とピストン１３、及びシャフト部材３５と板状体３１は、それぞれ枢軸により回動可能に連結するのが好ましい。
以上の構成により、車両又は歩行者が板状体３１上を通過して板状体３１が上下動すると、この変位によりシャフト部材３５がピストン１３を上下動させ、第一の弁１４及び第二の弁１５が図１の形態と同様に作動し、地下水をケーシング２２内からシリンダ管３４ａ内へ吸い込み、その地下水をシリンダ管３４ｂから導水管３４ｂ内に押し出し、給水管２５から保水層１８への地下水の散布が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかる給水装置の断面図である。
【図２】図１の給水装置の作用を説明するための断面図である。
【図３】図１とは異なる実施形態の給水装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０    給水装置
１１    管路
１１ａ  流体圧シリンダ管
１１ｂ  導水管
１２    板状体
１３    ピストン
１４    第一の弁
１５    第二の弁
１６    流体収容部
１７    流体
１８    保水層
２１    帯水層
２４    透水口
３１    板状体
３４    管路
３４ａ  シリンダ管
３４ｂ  導水管
３５    シャフト部材
【図１】
2008240484.tif 000003
【図２】
2008240484.tif 000004
【図３】
2008240484.tif 000005