(57)【要約】【課題】安価で動力や複雑な機械的構造を用いることなく、集水管内で生成される目詰まり物質を速やかに地表に排出し、集水管の目詰まりを防止することができる地下水排除施設用集水管の目詰まり防止装置を提供すること。【解決手段】一端が閉塞され、他端が開口した集水管２が地山１の地下水面より下方位置に、土壁面３から他端開口部を突出させた状態で下向き傾斜で埋設され、この集水管にはストレーナ４が穿設されているとともに、前記突出した他端開口部に略Ｓ字状の延長管７が集水管２からの地下水を貯留したうえサイホンの作用で排出可能に接続して設置され、延長管と集水管の接続部付近から延長管内に向けて通気管１０が設置されていることを特徴とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が閉塞され、他端が開口した集水管が地山の地下水面より下方位置に、土壁面から他端開口部を突出させた状態で下向き傾斜で埋設され、この集水管にはストレーナが穿設されているとともに、前記突出した他端開口部に略Ｓ字状の延長管が前記集水管からの地下水を貯留したうえサイホンの作用で排出可能に接続して設置され、前記延長管と集水管の接続部付近から延長管内に向けて通気管が設置されていることを特徴とする地下水排除施設用集水管の目詰まり防止装置。
【請求項２】
両端が開口した集水管が水田や畑のある地表面より下方位置に、一端開口部が地表面から突出し、他端開口部が土壁面から他端開口部を突出させた状態で下向き傾斜で埋設され、この集水管にはストレーナが穿設されているとともに、前記突出した他端開口部に略Ｓ字状の延長管が前記集水管からの地下水を貯留したうえサイホンの作用で排出可能に接続して設置されていることを特徴とする地下水排除施設用集水管の目詰まり防止装置。
【請求項３】
延長管は、一端部が集水管の他端開口部に接続され、他端部が下向きに開口し、かつ中間部が略Ｕ字状の地下水貯留部に形成されており、該貯留部の底部の高さが集水管の他端開口部の高さより低く、貯留部の他端側頂部の高さが集水管の一端閉塞部の高さよりも低くなっている請求項１又は２記載の地下水排除施設用集水管の目詰まり防止装置。
【請求項４】
延長管の他端開口部に第２の延長管が枢支軸により水平位置より上方の位置と下方の位置に揺動可能に接続され、前記枢支軸に釣合重りが取り付けられてなり、前記第２の延長管は、上方の位置となっているときに延長管から送られてくる地下水で満たされると、釣合重りに打ち克って下方の位置にもたらされ、サイホンによる地下水の排出を可能とする一方、地下水の排出が終了すると、釣合重りにより上方の位置にもたらされるようになっている請求項３記載の地下水排除施設用集水管の目詰まり防止装置。
【請求項５】
釣合重りは、枢支軸に交叉する向きに固定された取付軸上を移動可能になっている請求項４記載の地下水排除施設用集水管の目詰まり防止装置。
【請求項６】
枢支軸に交叉する向きに固定された取付軸にケースが取り付けられ、該ケース内に釣合重りが転動自在に収容されている請求項４記載の地下水排除施設用集水管の目詰まり防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地下水排除施設用集水管内に付着・堆積する目詰まり物質を、集水された地下水とともに自動的に地表に排出する装置に関するもので、地すべり防止工事で設置される集水井、横ボーリングなどの地下水排除施設や、水田や畑の暗渠に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
地すべり対策技術の一つに、ストレーナを施した地下水集水管を地中に埋設し、該集水管を通じて地下水を地表に排出することで、地下水位を低下させ、地すべりの発生を抑制する方法がある。この地下水集水管を用いた地すべり対策は多数の地域において実施されているが、ストレーナの目詰まりによる地下水排除機能の低下が確認されており、地すべり抑止効果への影響が危惧されている（目詰まりを生じさせている物質は土木研究所の研究により主に地下水中の鉄分を利用する鉄細菌が生成していることが確認されている）。低下した地下水排除機能を回復するため、これまでは高水圧水により地下水集水管の内壁を洗浄することで該集水管内に付着・堆積した目詰まり物質の除去を行っている。しかしながら、高水圧水による洗浄に関しては、地下水集水管の定期的なメンテナンスに起因する維持管理費用の増大が生じており、合理的な地下水集水管の機能維持管理技術の開発が課題となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこでこの発明は、前記のような従来の課題を解決するために案出したもので、安価で動力や複雑な機械的構造を用いることなく、集水管内で生成される目詰まり物質を速やかに地表に排出し、集水管の目詰まりを防止することができる地下水排除施設用集水管の目詰まり防止装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載した発明は、一端が閉塞され、他端が開口した集水管が地山の地下水面より下方位置に、土壁面から他端開口部を突出させた状態で下向き傾斜で埋設され、この集水管にはストレーナが穿設されているとともに、前記突出した他端開口部に略Ｓ字状の延長管が前記集水管からの地下水を貯留したうえサイホンの作用で排出可能に接続して設置され、前記延長管と集水管の接続部付近から延長管内に向けて通気管が設置されていることを特徴とする。
【０００５】
請求項２に記載した発明は、両端が開口した集水管が水田や畑のある地表面より下方位置に、一端開口部が地表面から突出し、他端開口部が土壁面から他端開口部を突出させた状態で下向き傾斜で埋設され、この集水管にはストレーナが穿設されているとともに、前記突出した他端開口部に略Ｓ字状の延長管が前記集水管からの地下水を貯留したうえサイホンの作用で排出可能に接続して設置されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２において、延長管は、一端部が集水管の他端開口部に接続され、他端部が下向きに開口し、かつ中間部が略Ｕ字状の地下水貯留部に形成されており、該貯留部の底部の高さが集水管の他端開口部の高さより低く、貯留部の他端側頂部の高さが集水管の一端閉塞部の高さよりも低くなっていることを特徴とする。
【０００７】
請求項４に記載した発明は、請求項３において、延長管の他端開口部に第２の延長管が枢支軸により水平位置より上方の位置と下方の位置に揺動可能に接続され、前記枢支軸に釣合重りが取り付けられてなり、前記第２の延長管は、上方の位置となっているときに延長管から送られてくる地下水で満たされると、釣合重りに打ち克って下方の位置にもたらされ、サイホンによる地下水の排出を可能とする一方、地下水の排出が終了すると、釣合重りにより上方の位置にもたらされるようになっていることを特徴とする。請求項５に記載した発明は、請求項４において、釣合重りは、枢支軸に交叉する向きに固定された取付軸上を移動可能になっていることを特徴とする。請求項６に記載した発明は、請求項４において、枢支軸に交叉する向きに固定された取付軸にケースが取り付けられ、該ケース内に釣合重りが転動自在に収容されていることを特徴とする。この場合においてケースは密閉中空形状であることが好ましく、また重りは１個又は複数個の金属球であることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図１は地すべり用に地山に設置した実施の形態１を示す。１は地山で、該地山には地下水面よりやや下方位置において集水管２が土壁面３から一部突出した状態で埋設されている。集水管２は中空円筒管からなり、土砂が入らないように一端が閉塞され、他端が突出して開口され、図のように一端から他端に向け下向き傾斜に配置されている。集水管２の長さ方向にはストレーナ４が所定の間隔で複数個、穿設されている。集水管２の他端開口部には複数個のエルボ管５ａ〜５ｅを用いて略Ｓ字状の延長管７が接続されている。すなわち、延長管７はエルボ管５ａ、垂直向き短管６ａ、エルボ管５ｂ、水平向き短管６ｂ、エルボ管５ｃ、垂直向き短管６ｃ、エルボ管５ｄ、水平向き短管６ｄ、エルボ管５ｅ、垂直向き短管６ｅが順次連結されて構成されており、エルボ管５ａの一端部が集水管２の他端開口部に接続され、短管６ｅの他端部が下向きに開口し、かつエルボ管５ａ、短管６ａ、エルボ管５ｂ、短管６ｂ、エルボ管５ｃ、短管６ｃ、エルボ管５ｄ、短管６ｄ、エルボ管５ｅからなる中間部が略Ｕ字状の地下水貯留部に形成されている。短管６ｅの下向き開口は排水路８に臨んでいる。
【０００９】
エルボ管５ａの上部から集水管２内に向けて通気管１０が挿入されている。通気管１０は集水管２内に貯留された地下水が排水され易いように集水管２内の気圧を負圧にならないように常に大気圧に調整するものである。通気管１０は小径中空管からなり、集水管２内では留め具１１で留められて支持され、一端が集水管２の一端閉塞部の近くで開口し、他端がエルボ管５ａを貫通して外部に突出したうえ、下向きに開口している。この通気管１０とエルボ管５ａの貫通部には図示しないシール部材が配設されている。
【００１０】
延長管７の短管６ｂの高さ（前記地下水貯留部の底部の高さ）ｈ１は集水管２の下端側となる他端開口部の高さｈ２より低く、短管６ｄの高さ（前記地下水貯留部の他端側頂部の高さ）ｈ３は集水管２の一端閉塞部の高さｈ４より低く、かつ短管６ｅの下端開口部の高さｈ５は短管６ｂの高さｈ１より低くなっている。これにより集水管２内に集水された地下水はサイホンの作用（原理）により集水管２内に付着・堆積した目詰まり物質とともに、断続的に地表面に勢いよく排水されるようになる。
【００１１】
すなわち、地下水はストレーナ４から集水管２内に流入して貯留され、貯留された地下水の水面の高さが延長管７の短管６ｄより高くなった時点でサイホンの作用により延長管７の短管６ｅの下端開口部から勢いよくどっと流れて排水される。その際、集水管２内に生成された目詰まり物質も地下水とともに排出される。その後、貯留された地下水の水面が短管６ｂの高さｈ１まで下がり、短管６ｄに空気が流入しサイホンの作用が成立しなくなり、地下水の流出が止まる。そして、再び地下水の貯留が始まり、同様なことが繰り返される。
【００１２】
図２は農業用の水田や畑に用いる場合の実施の形態２を示す。この実施の形態２において実施の形態１と異なるところは、集水管２２の一端が開口し、該開口部にエルボ管２３を介して空気取入管２５が上向きに接続され、該上端開口部が水田や畑２１のある地表面に開口している点である。そのほかの構成は実施の形態１と同様であるので、同様の部分に同一符号を付して説明を簡略する。前記においては空気取入管２５を設けたが、集水管２２の一端開口部を一体に延長して延長管部とし、水田や畑のある地表面に開口するようにしてもよい。また、空気取入管２５又は前記延長管部は集水管２２と必ずしも同径でなくともよく、これよりも小径でもよい。
【００１３】
この実施の形態２においても、ストレーナ４から集水管２２内に流入して貯留され、貯留された地下水の水面の高さが延長管７の短管６ｄより高くなった時点でサイホンの作用により延長管７の短管６ｅの下端開口部から勢いよくどっと流れて排水され、その際に集水管２２内に付着した目詰まり物質は地下水とともにきれいに排出され、実施の形態１と同様な作用が期待できる。
【００１４】
図３は実施の形態３を示す。この実施の形態３は実施の形態１を改良したものであり、延長管７の短管６ｅの下端開口部には第２の延長管１３が接続されている。すなわち、第２の延長管１３はエルボ管５ｆ、水平向き短管６ｆ及び短管６ｇが順次連結されて構成されており、短管６ｇは短管６ｆに対して枢支軸１４を介して水平位置より実線で示す上方の位置と鎖線で示す下方の位置とに揺動可能となっている。また両管６ｇ，６ｆの接続部は図示省略したジャバラ状体など可撓性のある部材で構成され、揺動時の両管における水密を保っている。
【００１５】
枢支軸１４は排水路８に設置した支持スタンド１５で支持されているとともに、その軸端部には所定長さの取付軸１６の基端が直交する向きに固定されている。取付軸１６の先端側にはストッパ１７が固定され、該ストッパと先端間の取付軸１６上には釣合重り１８が矢印で示すように往復動自在に取り付けられている。そのほかの構成は実施の形態１と同様であるので、同様の部分に同一符号を付して説明を簡略する。
【００１６】
前記のような実施の形態によれば、第２の延長管１３の短管６ｇが実線で示す上方の位置となっている状態で、集水管２から流入した地下水は、延長管７を通り、第２の延長管１３内に貯留される。第２の延長管１３内の地下水が少ない場合には重り１８は下方の位置にある。地下水が第２の延長管１３内を徐々に満たすにつれ短管６ｇの重さと重り１８とのバランスが崩れ、短管６ｇが枢支軸１４を支点に転倒を開始する。そのとき、重り１８は持ち上がり、取付軸１６上をストッパ１７側に移動し、バランスがさらに崩れるように作用する。そして、短管６ｇ内が地下水で満たされるようになると、その地下水流量の重さが重り１８に打ち克って短管６ｇの転倒が確実なものとなり、短管６ｇは鎖線で示す下方の位置にもたらされる。それと同時に第２の延長管１３内に貯留された地下水は短管６ｇの下端開口部から勢いよく排出され、その際に延長管７の上方屈曲部（短管６ｄ、エルボ管５ｄ，５ｅ付近）内に負圧が生じる。その結果、該上方屈曲部内から集水管２内に貯留されていた地下水が延長管７の下端方向に吸引され、サイホンが形成される。
【００１７】
このサイホンの形成により、集水管２内に貯留された地下水は、一気に集水管２内に堆積した目詰まり物質とともに短管６ｇの下端開口部から排出される。その後、第２の延長管１３内の地下水が減少するにつれ、短管６ｇの重さと重りとのバランスが崩れ、短管６ｇが枢支軸１４を支点に起き上がりを開始する。そのとき、重り１８は元の位置側に傾き、取付軸１６上をストッパ１７から離れる側に移動し、バランスがさらに崩れるように作用する。このことにより、短管６ｇの起き上がりが確実なものになり、短管６ｇは元の位置に戻る。
【００１８】
このように図１に示す実施の形態１では集水管２内に集水される地下水の量が少ない場合、管内の空気が地下水に連行されずサイホンが形成されにくいことがあるが、この実施の形態では管内に貯留された地下水が排出されるときに生じる負圧を利用して集水管２内の流量が少ない場合でもサイホンが形成されるので、地下水の排出がより効果的に行える。
【００１９】
図４は実施の形態３で示した釣合重りの変形例であり、この変形例では取付軸１６の先端に中空の密閉ケース１９が設けられ、該ケース内には釣合重り１８ａが矢印で示すように取付軸１６の軸線方向に転動自在に収容されている。重り１８ａは例えば１個又は複数個の金属球からなり、取付軸１６が実線のように下方に位置している状態ではケース１９の先端側に位置し、取付軸１６が鎖線のように上方に位置している状態では転動してケース１９の基端側に位置し、このようにケース内を転動することにより、アンバランス作用を生ぜしめるものである。そのほかの構成は実施の形態３と同様であるので、同様の部分に同一符号を付して説明を簡略する。この変形例の場合にも前記と同様な作用効果が期待できるのに加え、転動する重り１８ａが密閉ケース１９内に収容されているために作動不良を起こすことがなく、故障の少ない機構となるという効果が期待できる。
【００２０】
尚、前記各実施の形態では集水管２，２２、延長管７、第２の延長管１３、通気管１０、空気取入管２５の材質を特定していないが、塩化ビニール管など樹脂管で製作するのが腐食性や経済性（費用）などの観点から好ましい。また、集水管２，２２の形状やそこに設けられるストレーナ４の大きさ個数等、延長管７、第２の延長管１３の形状や構成部材等も任意であり、実施に際して適宜にその設計を変更したり修正したりすることが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１〜３の発明は前記のようであって、通気管等により集水管内の気圧を調整し、集水管内に貯留した地下水をサイホンの作用で断続的に勢いよく地表面に排出させることができる。すなわち、排出水の掃流力を利用して目詰まり物質も同時に地表面に排出させることで、集水管の目詰まりを防止するとともに、地下水排除に関する当初機能の維持を実現するものである。また、装置的にも安価で動力や複雑な機械的構造を用いる必要がなく、きわめて実用的で産業上利用価値が高い。請求項４，５，６の発明は、集水管内の地下水の流量が少ない場合でもサイホンが形成されるので、地下水の排出がより効果的に行えるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の地すべり用に地山に設置した実施の形態１を示す概要図である。
【図２】農業用に田畑に設置した実施の形態２を示す概要図である。
【図３】実施の形態１を改良した実施の形態３を示す概要図である。
【図４】実施の形態３の変形例を示す概要図である。
【符号の説明】
１　地山
２　集水管
３　土壁面
４　ストレーナ
５ａ〜５ｆ　エルボ管
６ａ〜６ｇ　短管
７　延長管
８　排水路
１０　通気管
１１　留め具
１３　第２の延長管
１４　枢支軸
１５　支持スタンド
１６　取付軸
１７　ストッパ
１８，１８ａ　釣合重り
１９　中空ケース
２２　集水管
２３　エルボ管
２５　空気取入管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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