(57)【要約】【課題】  本発明は、地震や豪雨などにより山が崩落し、川が堰止められて作られた土砂ダムの危険な水、堰止め湖などの不用な水、床下浸水、田畑の作物などを冠水した害を及ぼす水などの排水、また、有用な水、液体などを送水、移水することができる落差による水の落下力を利用した排水装置を提供する。【解決手段】  基体が一本のパイプからなる排水装置の吸水コックを密閉し、ダム湖に没入させ、一方の排水コックを密閉し堰外下方に設置し、注水口を開きパイプ内に誘い水を満杯にし、注水口を閉じ、先にダム湖に没入させた吸水コックを全開し、湖水とパイプ内の水を一体化させ、排水コックを全開すると誘い水が落下力となり、パイプ内で自力排水の連鎖が起り、落差がある限り持続し、電気・燃料不用な排水装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体が一本のパイプからなる落差による水の落下力を利用した排水装置において、注水部に、パイプ内に誘い水を注入する開閉自在な注水口を設け、さらに吸水部に吸水コックを設け、さらに排水部に排水コックを設けることを構成要素とする落差による水の落下力を利用した排水装置。
【請求項２】
基体が一本のパイプからなる落差による水の落下力を利用した排水装置において、両端に結合部を設けた各パイプは、パイプとパイプとの結合を可能とし、パイプの延長短縮を可能とし、さらに各コックを設けた注水部、および吸水部、および排水部との結合と位置替えを可能とし、さらに各付属品との結合と付け替えを可能とする請求項１に記載の落差による水の落下力を利用した排水装置。
【請求項３】
基体が一本のパイプからなる落差による水の落下力を利用した排水装置における注水部の両端に、各パイプと連結可能な結合部を設け、さらに内部に排水量調整コックを設け、さらにパイプ内の空気を排出する開閉自在な排気口を設けたことを特徴とする請求項１に記載の落差による水の落下力を利用した排水装置。
【請求項４】
基体が一本のパイプからなる落差による水の落下力を利用した排水装置における吸水部の一端に、各パイプと連結可能な結合部を設け、さらに吸水部先端に流木などの防御ネットを設け、さらに上部に吸水部支持フロートを設けたことを特徴とする請求項１に記載の落差による水の落下力を利用した排水装置。
【請求項５】
基体が一本のパイプからなる落差による水の落下力を利用した排水装置における排水部の両端に、各パイプと連結可能な結合部を設け、さらに排水部先端結合部に両端に結合部を設けたパイプを結合し、そのパイプ先端に、一端に結合部を設けた空気流入遮断・カップ状水槽を結合したことを特徴とする請求項１に記載の落差による水の落下力を利用した排水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、地震や豪雨などにより山が崩落し、川が堰止められて作られた土砂ダムの危険な水、堰止め湖などの不用な水、床下浸水、田畑の作物などを冠水した害を及ぼす水などの排水、また、有用な水、液体などを送水、移水することができる落差による水の落下力を利用した排水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、地震や豪雨などにより山が崩落し、川が堰止められて作られた土砂ダムの危険な水、堰止め湖などの不用な水、床下浸水、田畑の作物などを冠水した害ある水などの排水は、発動機、電動機、吸水ポンプなどを使用し、水をポンプアップして外部に排水、または、送水をしていた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  予期せぬ地震・豪雨などにより山が崩落し、その土砂によって河川が堰止められ、危険極まりない土砂ダム、堰止め湖などは突如として作られる。
行き場を失った河川の水はとどまることなく水位を上昇させ、軟弱な土砂で作られた堰を崩壊させようと刻一刻と迫ってくる。
この緊急事態において対応が遅れ、ひとたび堰が崩壊し、土石流が発生したならば、下流に住む人々は多大な被害を受けることになる。
この緊急事態を回避するための最優先作業は、土砂ダムの溜り水を速やかに堰外部に排水し、土砂ダム内の水位をさげ、安全水位を確保することである。
【０００４】  しかし、土砂ダムが作られる場所は奥深い山間地が多く、現地に通じる道は荒れ果てて険しい。
その悪路を、従来、使用されている発動機・電動機・排水ポンプなどの大きく重量のある装置を搬送することは困難を極め時間を要する。
さらに、崩落したばかりの軟弱な土砂ダム上に機器を設置し、排水を稼働させることは発動機などの振動で、堰の崩壊を誘発させる危険性を伴う。
そのため、安全確認の事前調査も必要となり、土砂ダム発生から調査、機材の搬送から設置、排水稼働までの時間が掛り、それが緊急を要する土砂ダム湖の排水を大幅に遅延させる要因になっている。
【０００５】  たとえば、２０１１年９月、日本列島を襲った台風１２号による記録的豪雨によって山が崩落し、増水した河川が堰止められ、同時に５つもの土砂ダム湖が作られた。
その当初より決壊の危機が報道され、土石流災害が危惧されたが排水が開始されたのは土砂ダム発生から２０日後であったとされている。
幸いにも、その間再度の豪雨もなく、また、雨季も終る季節となったことで土砂ダム決壊の危機は辛うじて回避することが出来たが、このような緊急事態において２０日間の排水遅延はあまりにも危険である。
【０００６】  ２１世紀に入り、日本、世界と記録的豪雨による水害が多発している。
これは一時的現象に止まらず、毎年降雨記録は更新され、緊急排水が求められる水害も拡大傾向にある。
本発明は以上の問題点を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記の目的を達成するために、本発明は、基体が一本のパイプからなる、落差による水の落下力を利用した排水装置を提供する。
その排水装置は、次の部品の結合体である。
各パイプの両端にパイプとパイプ、パイプと各主要部、および、各付属品とを連結する結合部を設けたパイプと、両端に結合部を設け、内部に排水量調整コックを設け、外部より内部に通じる開閉自在な注水口、および排気口を設けた注水部と、一端に結合部を設け、内部に吸水コックを設け、先端に流木などの防御ネットを設け、上部に吸水部支持フロートを設けた吸水部と、両端に結合部を設け、内部に排水コックを設けた排水部と、その他、一端に結合部を設けた空気流入遮断・カップ状水槽、および、両端に結合部を設けた空気流入遮断パイプ、および、排水装置の支持脚などであり、それら部品を次のように結合し、設置する。
【０００８】  土砂ダムの稜線部、または、近傍に存在する元からの地山の稜線部上に、注水部を設置し、その土砂ダム湖側の結合部にパイプを結合し、そのパイプの先端に吸水部を結合する。
吸水部に設けた吸水コックを密閉し、土砂ダム湖の水中に没入させる。
【０００９】  先に、稜線部上に設置した注水部の堰外部側結合部にパイプを結合し、そのパイプの先端に排水部を結合する。
その排水部の先端にパイプを結合し、その先端にパイプ内に空気の流入を防御する空気流入遮断カップ状水槽を結合する。
排水部に設けた排水コックを密閉し、その排水部を土砂ダムの堰外部下方、土砂ダム湖の湖底と略等しい高さの位置に設置する。
【００１０】  先に、土砂ダム稜線部上に設置した注水部に設けた排水量調整コックは、排水開始後に使用するので全開にしたままにしておく、さらに注水口、および、排気口の両コックを全開にし、その注水口より、基体が一本のパイプ内空間に、落差による水の落下力を連続的に発生させるための誘い水を満杯となるまで注水する。
排気口からは、注水と入れ替りに空気が外部へと排気される。
パイプが誘い水で満杯になったことを確認後、注水口、および排気口を密閉する。
【００１１】  基体が一本のパイプ内部に蓄えられた誘い水と、土砂ダム湖の水を一体化させるため、先に土砂ダム湖に没入させた吸水コックを水面下で全開する。
土砂ダム湖の水と、パイプ内の誘い水が繋がったことにより、土砂ダム湖の水面の水位と、土砂ダム堰外部下方に設置した排水部内の水位との高低差が落差となり、その間のパイプ内に存在する水量、その重量が、排水コックを全開することにより落下力となる。
その落下力がパイプ内の水を吸引する原動力となって、土砂ダム湖の水を吸水し、その吸水された水が土砂ダムの稜線を越えて降下を始め、その水が土砂ダム湖の水面と同じレベルの位置を通過した瞬間に、それまで吸引されて来た土砂ダム湖の水が一転落下力となり、吸引をする側へと転換する。
このような水の作用が、基体が一本のパイプ内で連続的に作られ、落差が存在する限り繰り返されることで、従来の発動機、電動機、吸水ポンプなど他の動力は一切使用せず、基体が一本のパイプからなる落差による水の落下力を利用した排水装置が自ら作り出した排水エネルギーによって土砂ダムの危険な溜り水を緊急排水することを最も特徴とする合理的排水装置である。
【００１２】  本発明の基体が一体のパイプは、土砂ダム湖の規模に合せてパイプの太さ、本数の選択を可能とするが、基本的には緊急排水を可能とする太いパイプを使用する。
排水が進行すると水位は下降し、落差は減少する。
それに伴ってパイプ内の水の落下力、排水量、排水速度なども落差の減少と正比例して減少する。
その場合、流量が一定量を下回ると、本来なら排水口よりパイプ内に空気が流入し、排水機能が不全となるが、本発明による空気流入遮断・カップ状水槽を排水パイプ先端に装着することで排水量が極微少量となっても、また、ゼロになっても空気がパイプ内に流入することはなく、パイプ内には常に誘い水が満たされ、吸水、送水、排水の機能が維持されている。
【００１３】  本発明の、空気流入遮断・カップ状水槽を装着することにより、基体が一本のパイプからなる排水装置の各主要コック、吸水コック、および、調整コック、および、排水コックを、常時全開にしたままの状態で大量排水から微少量排水に至るまでの全調節が自動的に行なわれる。
したがって、台風や突然の集中豪雨に対する排水の備えが常に整っているということであり、人手、または、電動などによるコックの開閉調整などは一切いらないので安全度、安心度は極めて高く経費削減となる。
【００１４】  空気流入遮断・カップ状水槽の水位と土砂ダム湖の水位は常に同じレベルとなるように水はパイプ内を移動するため、土砂ダム湖に流入する河川の水量だけカップ状水槽から溢れ出ることになる。
要するに、空気流入遮断・カップ状水槽の設置位置が土砂ダム湖の水位を決定するので、あらかじめ、土砂ダム湖の水位を土砂ダム稜線から約１０メートル下方と定めたならば、空気流入遮断カップ状水槽を、稜線から約１０メートル下方の位置となるよう設置すれば土砂ダム湖の水位は稜線から約１０メートル下方で理想通り定着する。
【００１５】  また、土砂ダム湖の危険水位の溜り水の排水が一段落し、上流からの流入も平常に戻り、安全水位が維持されている場合は問題はないが、渇水期となって極度に水位が下降した場合、吸水部側からパイプ内に空気の流入もあり、そのことによって、排水装置の機能不全が起る場合もあり得る。
それを防ぐため、吸水口側にも空気流入遮断装置などを装着することも可能である。
それによって、基体が一本のパイプ内に、突然の豪雨による増水にも即時に排水を再開する機能が常に保持されることになる。
また、以上の方法で、カップ状水槽を拡大強固とし、パイプを太く強固にして固定化することにより半恒久的に使用可能な排水路として役立てることができる。
【発明の効果】
【００１６】  ２１世紀に入り、温暖化による大洪水が世界各地で多発している。
日本では、２１世紀に入り毎年のように降雨記録が更新され、たとえば、２０１１年には、一時間当たり１２０ミリを超える降雨が記録された。
その集中豪雨によって多くの人々が水害を被った。
この雨量は、２０世紀想定していた一時間当たりの最大降雨量を大幅に上回るもので、従来の水害対策ではとても対応出来るものではない。
また、２０１１年９月、日本列島を襲った台風１２号では、設置した雨量計の最大測定値を大幅に上回る降雨となり、測定不可能となったとされている。
測定器が機能不全となった後の降雨を推定し、関係者はトータルで２４００ミリの雨が降ったものと判断したという。
また、この豪雨は山を崩落させ、河川を堰止めて、同時に５つもの土砂ダム湖を作った。
【００１７】  このように、大降雨時代となった現在、当然のことながら水害対策も新たな基準を設け、河川改修はもとより、各水路の排水容量などの拡大が不可欠となった。
とりわけ土石流という大災害の危険をはらむ土砂ダム湖については、何よりも優先して危険な溜り水の緊急排水が不可欠であるが、やはり従来の装置や方法では迅速な排水は難しく、新たな装置と排水方法が求められる。
【００１８】  本発明の基体が一本のパイプからなる落差による水の落下力を利用した排水装置は、主に地震や豪雨により山が崩落して作られた土砂ダム湖の危険極まりない溜り水の緊急排水を目的として開発したものであり、その斬新なメカニズムは、従来の装置が持つ排水能力を大幅に上回る排水機能を持ち、その構造はシンプル、軽量、簡単操作であり、最も特徴とするところは発動機、電動機、排水ポンプなどの従来からの動力は一切必要とせず、目の前に存在する土砂ダム湖の溜り水の排水過程で、基体が一本のパイプ内で発生する落差による水の落下力を、連続的に吸水、排水の動力として利用するものであって、緊急事態に最も重要な土砂ダム発生から排水開始までの作業時間を大幅に短縮することを可能とし、土砂ダム湖の決壊を未然に防ぎ、下流に住む多くの人々の尊い命と財産を守る。
以上、土砂ダム湖の排水効果のみならず、その他危険な溜り水、不用な水、また有用な水などの排水、送水、移水などに有効に利用できる。
本発明の、基体が一本のパイプからなる落差による水の落下力を利用した排水装置は、新たな水害対策のツールとして効力を発揮し役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】  本発明にかかる基体が一本のパイプからなる落差による水の落下力を利用した排水装置に符号を付けた外観の側面図である。
【図２】  本発明の図１に示したパイプの外観の側面図である。
【図３】  本発明の図２の縦断面図である。
【図４】  本発明の図１で示した注水部の外観の側面図である。
【図５】  本発明の図４の縦断面図である。
【図６】  本発明の図１で示した吸水部の外観の側面図である。
【図７】  本発明の図６の縦断面図である。
【図８】  本発明の図１で示した排水部の外観の側面図である。
【図９】  本発明の図８の縦断面図である。
【図１０】  本発明の図１で示した空気流入遮断カップ状水槽の外観の側面図である。
【図１１】  本発明の図１０の縦断面図である。
【図１２】  本発明の図１に示した基体が一本のパイプ内の斜線部は、誘い水でパイプ内が満杯となった状態を示し、さらに、ダブル斜線のあみ目状の部分は、ダム湖の水位と、パイプ最下端の排水部の水位の高低差、落差を示した説明図である。
【図１３】  本発明の図１に示した吸水部が上部支持フロートに支持され、排水進行により降下する水面と共に下降して安定水位に到達し、さらに、堰外の空気流入遮断カップ状水槽と同じレベルで水位が保たれている状態を示した説明図である。
【図１４】  本発明の図１に示した基体が一本のパイプからなる排水装置を、緊急排水のため、元から存在する地山の安全地帯を選び、設置した状態を示した説明図である。
【図１５】  本発明の図１に示した基体が一本のパイプからなる排水装置を応用し、パイプおよび注水部を拡大強固とすると共に、空気流入遮断・カップ状水槽も強固な固定式とし、吸水側と排水側の両方に設置して半恒久的排水路とした装置の水の流れを示した縦断面図である。
【図１６】  本発明の図１で示した基体が一本のパイプからなる排水装置を応用し、床下浸水などの浅い溜り水を排水装置における注水部の縦断面図、および、空気流入遮断カップ状水槽とコックを組み合せた吸水部、および、排水部の縦断面図である。
【図１７】  本発明の基体が一本のパイプからなる排水装置の先端に装着する空気流入遮断パイプの外観の側面図である。
【図１８】  本発明の基体が一本のパイプからなる排水装置の支持脚の使用状態を示す外観の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】  以下、本発明の実施の形態を説明する。
（イ）各パイプ（１）の両端に、結合部（２）を設ける。
（ロ）注水部（３）の両端に結合部（４）を設ける。
注水部（３）の内部に排水量調節コック（５）を設ける。
注水部（３）の外部より内部に通じる開閉自在な注水口（６）、および、排気口（      ７）を設ける。
（ハ）吸水部（８）の一端に結合部（９）を設ける。
吸水部（８）の内部に吸水コック（１０）を設ける。
吸水部（８）の先端に流木などの防御ネット（１１）を設ける。
吸水部（８）の上部に吸水部支持フロート（１２）を設ける。
（二）排水部（１３）の両端に結合部（１４）を設ける。
排水部（１３）の内部に排水コック（１５）を設ける。
（ホ）空気流入遮断・カップ状水槽（１６）の一端に結合部（１７）を設ける。
本発明は以上のような構造である。
【００２１】  本発明を使用するときは、土砂ダム稜線部近傍に、両端に結合部（４）を設け、内部に排水量調整コック（５）を設け、外部より内部に通じる開閉自在な注水口（６）、および、排気口（７）などを設けた注水部（３）を設置する。
【００２２】  注水部（３）の土砂ダム湖側結合部（４）に、両端に結合部（２）を設けたパイプ（１）を結合し、そのパイプ（１）の先端に、一端に結合部（９）を設け、吸水コック（１０）を設け、先端に流木などの防御ネット（１１）を設け、上部に吸水部支持フロート（１２）などを設けた吸水部（８）を結合し、吸水コック（１０）を密閉して土砂ダム湖の水中に没入する。
吸水部（８）は、上部に設けた吸水部支持フロート（１２）によって水面下１メートル前後の位置で支持され、排水による水面降下に伴って下降し、土砂ダム湖の水位が最下部に到達するまで安定吸水を持続する。
【００２３】  注水部（３）の土砂ダム堰外部側結合部（４）に、両端に結合部（２）を設けたパイプ（１）を結合し、そのパイプ（１）の先端に、両端に結合部（１４）を設け、内部に排水コック（１５）などを設けた排水部（１３）を結合し、その先端に両端に結合部（２）を設けたパイプ（１）を結合し、さらに、その先端に、一端に結合部（１７）を設けた空気流入遮断・カップ状水槽（１６）を結合し、排水コック（１５）を密閉して排水部（１３）を堰外部下方、土砂ダム湖湖底とほぼ同じのレベルに設置する。
【００２４】  以上の工程で、基体が一本のパイプからなる排水装置の組立てと設置は終了する。
次はその排水装置に、土砂ダム湖の危険な溜り水の緊急排水を、自らの力で行う機能を持たせる工程に入る。
【００２５】  先に土砂ダム稜線部に設置した注水部（３）の排水量調整コック（５）を全開にし、その排水量調整コック（５）は排水開始後に使用するため開放した状態にする。
開閉自在な注水口（６）、および、排気口（７）を全開し、注水口（６）より基体が一本のパイプ内に誘い水が満杯となるまで注水する。
排気口（７）からは、注水と入れ替りに空気が外部へと排気される。
パイプ内が誘い水で満杯となったことを確認した後、注水口（６）、および、排気口（７）を密閉する。
【００２６】  基体が一本のパイプ内に蓄えられた誘い水と、土砂ダム湖の水を一体化させるため、先に土砂ダム湖の水中に没入させた吸水部（８）に設けた吸水コック（１０）を水面下で全開にし、双方の水を繋げる。
水が一体になったことで、土砂ダム湖の水面、その水位と、先に土砂ダム堰外部下方に設置した排水部（１３）の水位の高低差が落差となり、その間のパイプ内に存在している誘い水の水量、その重量が、排水コック（１５）を全開することにより落下力となる。
【００２７】  基体が一本のパイプ内で発生した落下力が、排水装置の原動力となって吸水部（８）から土砂ダム湖の溜り水を吸水し、その水が土砂ダム堰上を乗り越え下降し、土砂ダム湖の水面と同じレベルの位置を通過するその瞬間に、そこまで吸引されて来た水が一転、落下力となり、吸引する側へと転換する。
この水の作用が、基体が一体のパイプ内で連続的に繰り返され、落差が存在するかぎり持続する構造である。
【符合の説明】
【００２８】１  パイプ
１ａ  パイプ
１ｂ  パイプ
１ｃ  パイプ
１ｄ  パイプ
２  結合部
２ａ  結合部
２ｂ  結合部
２ｃ  結合部
２ｄ  結合部
２ｅ  結合部
２ｆ  結合部
２ｇ  結合部
３  注水部
４  結合部
４ａ  結合部
５  排水量調整コック
６  開閉自在な注水口
７  開閉自在な排気口
８  吸水部
９  結合部
１０  吸水コック
１１  流木などの防護ネット
１２  吸水部支持フロート
１３  排水部
１４  結合部
１４ａ  結合部
１５  排水コック
１６  空気流入遮断・カップ状水槽
１７  空気流入遮断・カップ状水槽  結合部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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