JP2014234676A - 防災トイレシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の防災トイレシステムは、衛生的に使用し続けることが可能な防災トイレシステムを提供することを目的とする。【解決手段】地下水Ｗを採取可能な井戸２と、井戸２から地下水Ｗを汲み上げる手動ポンプ３と、井戸２から地下水Ｗを汲み上げる電動ポンプ４と、自然エネルギーを利用して発電を行う発電部５と、発電部５から供給される電気を蓄電して電動ポンプ４に電気を供給するバッテリー部６と、手動ポンプ３及び電動ポンプ４によって汲み上げられた地下水Ｗが流通し、地下水Ｗが流通する上流側から下流側に向かって下り勾配で傾斜するように地面に埋設される排水管７と、地表から排水管７と連通するトイレ部８とを備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、防災トイレシステムに関する。

地震や洪水等の災害によって、建物や住居の施設機能の低下やライフラインである上下水道の損傷等により、施設内の水洗トイレが使用できなくなる場合がある。このような場合には、小学校や公園等の避難場所にて仮設トイレが使用されている。

このような仮設トイレとして、例えば、特許文献１には、予め避難場所に設置しておく仮設トイレが挙げられている。この仮設トイレは、地表に開口している複数の縦管と、地中で縦管と接続され処理物を既設の下水管に流す排水管と、排水管の下流側の端部に配置されて閉塞することで排水管内に水を貯蓄し、開放すること排水管内の水を流出させる貯水ゲートとを備えている。そして、このような仮設トイレは、地表に面する上側開口部を塞いでいる蓋体を縦管から取り外すことで仮設トイレとして使用することができる。この仮設トイレを使用する際には、まず排水管の上流側に貯水タンク等を設置し、貯水ゲートの閉塞した状態で貯水タンク内に水を排水管内に供給し排出管内に水を溜める。その後、仮設トイレを使用後に、排水管内の汚物等の排泄物が或る程度の量となったときに、貯水ゲートを開放し、排水管内に溜めた水を流通させるとともに処理物を流して下水管に排出する。

特許４１０４１９７号公報

しかしながら、特許文献１に挙げられるような仮設トイレでは、貯水タンク等を介して排水管内に水を供給することで処理物を下水管に流しているが、貯水タンクの水が空になると貯水タンクに水を補充するか貯水タンク自体を交換する必要がある。ところが、貯水タンクは数百リットルから数千リットルの水が溜められており、交換が容易でないだけでなく、災害時には貯水タンクに補充する大量の水を確保することが難しくなり、使用ができなくなるおそれがある。さらに、排水管内に処理物が混入した水を一定期溜めておく必要があるため、においや雑菌等の衛生上の観点からも好ましくないという問題も有している。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、衛生的に使用することが可能な防災トイレシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係る防災トイレシステムは、地下水を採取可能な井戸と、前記井戸から前記地下水を汲み上げる手動ポンプと、前記井戸から前記地下水を汲み上げる電動ポンプと、自然エネルギーを利用して発電を行う発電部と、前記発電部から供給される電気を蓄電して前記電動ポンプに電気を供給するバッテリー部と、前記手動ポンプ及び前記電動ポンプによって汲み上げられた前記地下水が流通し、前記地下水が流通する上流側から下流側に向かって下り勾配で傾斜するように地面に埋設される排水管と、地表から前記排水管と連通するトイレ部とを備えることを特徴とする。

このような防災トイレシステムによれば、自然エネルギーを利用して発電部によって発電した電気をバッテリー部に供給して蓄電することで、自然エネルギーを利用して電動ポンプを駆動させることが可能となる。そして、災害時であっても、自然エネルギーによって発電部が発電することで電気を得ることができ、バッテリー部に電気を供給し続けて蓄電することができ、電動ポンプを運転させることが可能となる。そのため、電気を安定的に得て、電動ポンプによって井戸から地下水を汲み上げることが可能となる。また、手動ポンプを電動ポンプとともに備えることで、仮にバッテリー部に蓄電されている電気の量が十分でなく電動ポンプを運転させることができない場合でも、代わりに手動ポンプによって地下水を汲み上げることで地下水を排水管に供給することが可能となる。このように、電動ポンプと手動ポンプとによって安定して地下水を汲み上げることが可能となることで、災害時であっても、地下水を安定して供給することができ、排水管内に地下水を流通させ続けて排水管内の排泄物を滞留させることなく地下水によって下水管に流すことができる。これにより、井戸から地下水を安定して汲み上げて排水管内の処理物を地下水で流すことで、衛生的に使用することが可能となる。

また、本発明の他の態様に係る防災トイレシステムは、前記発電部は、風力及び太陽光を利用して発電を行うことを特徴とする。

このような防災トイレシステムよれば、風力で発電できない日や、太陽光によって発電が難しい日でも、自然エネルギーの中でも風力と太陽光とを併用して発電部によって発電を行うことで発電量の足りない分を互いに補うことができ、より安定して発電しバッテリー部に電気を供給することが可能となる。

さらに、本発明の他の態様に係る防災トイレシステムは、前記地下水を汲み上げる揚水管を備え、前記井戸は、鉛直方向に延在して埋設された井戸ケーシングを有し、前記揚水管は、前記手動ポンプ及び前記電動ポンプに接続され、前記井戸ケーシング内を挿通していることを特徴とする。

このような防災トイレシステムによれば、手動ポンプと電動ポンプとに接続されている揚水管を使用することで、一つの揚水管で手動ポンプ及び電動ポンプを使用できる。そのため、井戸を小さく形成しながらも手動ポンプ及び電動ポンプを設置することが可能となる。したがって、細い井戸ケーシングにすることができ、井戸の掘削を容易に行うことが可能となる。

また、本発明の他の態様に係る防災トイレシステムは、前記電動ポンプが汲み上げた前記地下水を溜める貯水タンクを備え、前記貯水タンクは、内部に溜められた前記地下水が予め定めた貯水量を下回ることで前記電動ポンプを起動させ、前記予め定めた貯水量を上回ることで、前記電動ポンプを停止させることを特徴とする。

このような防災トイレシステムによれば、電動ポンプで汲み上げた地下水を溜めておくことで、使用のたびに電動ポンプの起動と停止を繰り返す必要がなくなる。即ち、圧力タンクが、予め定めた第一貯水量を下回らないように地下水を圧力タンク内に溜めておくように電動ポンプの駆動を調整している。そして、第二貯水量を超えるまで電動ポンプを一定時間駆動させて汲み上げた地下水を溜めておくことができる。したがって、使用者が使用するたびに電動ポンプを起動させて地下水を井戸から汲み上げなくとも、排水管に地下水を排出することができる。これにより、使用のたびに電動ポンプを何度も連続して起動と停止とを繰り返させる必要がなくなり、電動ポンプに電気を供給するバッテリー部の消耗を抑えることができる。

本発明の防災トイレシステムによれば、井戸から地下水を安定して汲み上げて排水管内の処理物を地下水で流すことで、衛生的に使用することが可能となる。

本発明の第一実施形態に係る防災トイレシステムを説明する模式図である。 本発明の第二実施形態に係る防災トイレシステムを説明する模式図である。

以下、本発明に係る第一実施形態の防災トイレシステム１について図１を参照して説明する。
第一実施形態の防災トイレシステム１は、地震等の災害が発生時に避難場所となる学校等に予め設けておくことで、災害時に仮設トイレとして使用するものである。図１に示すように、防災トイレシステム１は、地表から鉛直方向に設けられて地下水Ｗが採取可能な井戸２と、井戸２から地下水Ｗを汲み上げる手動ポンプ３と、同じく井戸２から地下水Ｗを汲み上げる電動ポンプ４と、手動ポンプ３及び電動ポンプ４に地下水Ｗを流通させる揚水管ユニット９とを備えている。そして、防災トイレシステム１は、自然エネルギーである風力及び太陽光を利用して発電を行う発電部５と、発電部５から供給される電気を蓄電し電動ポンプ４に電気を供給するバッテリー部６とを備えている。さらに、防災トイレシステム１は、手動ポンプ３又は電動ポンプ４によって汲み上げられた地下水Ｗが流通する排水管７と、地表に設けられて排水管７に連通するトイレ部８と、排水管７と接続されて既設の下水管１００に地下水Ｗ等を排出する中間マンホール１０とを備えている。

井戸２は、地面から地中に向かって地下水源まで貫通する穴であり、本実施形態では、例えば、３０ｍ程度の深さにある地下水Ｗを採取可能に設けられている。井戸２は、井戸ケーシング２１が鉛直方向に延在して埋設されていることで、穴を掘削することと同時に内壁が支持されている。
井戸ケーシング２１は、後述する揚水管ユニット９が挿通可能な大きさの断面形状をなす管材である。

手動ポンプ３は、井戸２から地下水Ｗを汲み上げるタンデム式手押しポンプである。手動ポンプ３は、地下水Ｗを汲み上げる手動ポンプ本体３１と、手動ポンプ本体３１に地下水Ｗの汲み上げを行わせるレバー３２と、手動ポンプ本体３１に設けられ地下水Ｗを吐出する水口３３とを有している。

手動ポンプ本体３１は、架台を介して地表に設置され、内部にピストンを有している。手動ポンプ本体３１は、ピストンを鉛直方向上下に動かすことで水を引き上げて、後述する揚水管ユニット９を介して井戸２内の地下水Ｗを汲み上げている。
レバー３２は、手動ポンプ３に取り付けられており、レバー３２を上下方向に動かすことで、手動ポンプ本体３１内のピストンを鉛直方向上下に動かしている。

水口３３は、手動ポンプ本体３１に取り付けられており、手動ポンプ本体３１が汲み上げた地下水Ｗを後述する排水管７の桝部７１に吐出口を向けて地下水を吐出している。

揚水管ユニット９は、手動ポンプ３の揚水管と電動ポンプ４の揚水管とが一体に形成されている揚水管であり、本実施形態では、例えば、タンデム式手動ポンプの一部として使用されている。揚水管ユニット９は、手動ポンプ３及び後述する電動ポンプ４に接続されて地下水Ｗを汲み上げている。具体的には、揚水管ユニット９は、手動ポンプ３に固定され鉛直方向下方に向かって地下水Ｗまで延在する揚水管本体９１と、揚水管本体９１に固定されるタンデムユニット９２と、タンデムユニット９２よりも鉛直方向下方で揚水管本体９１に固定される水中ポンプ９３とを備えている。さらに、揚水管ユニット９は、揚水管本体９１から分岐して電動ポンプ４に接続される分岐揚水管９４と、分岐揚水管９４内の地下水Ｗの供給を調整し地下水Ｗの流通方向を調整する切替弁９５とを備えている。

揚水管本体９１は、手動ポンプ３の手動ポンプ本体３１に接続されて鉛直方向下方に向かって地下水Ｗまで延在し、井戸２の井戸ケーシング２１内を挿通する配管である。揚水管本体９１は、地下水Ｗを地上の手動ポンプ本体３１まで流通させている。揚水管本体９１は、本実施形態では例えば、管径が４０ｍｍの管材を使用する。

タンデムユニット９２は、地下水Ｗに浸かる位置で揚水管本体９１の途中に設けられており、手動ポンプ本体３１の最高揚程を向上させるために配置されている。本実施形態では、タンデムユニット９２を用いることで、深さ２０ｍ以上の深井戸に対しても手動ポンプ３で地下水Ｗを汲み上げることを可能としている。

水中ポンプ９３は、井戸２内に設けられており、タンデムユニット９２よりも鉛直方向下方で地下水Ｗ中に浸かるよう配置されている。本実施形態における水中ポンプ９３は、例えば、最大径１００ｍｍ程度で揚程３０ｍ、吐出量２０Ｌ以上の深井戸用水中ポンプを使用することが好ましい。

分岐揚水管９４は、地上において揚水管本体９１より水平方向に分岐して電動ポンプ４に接続されている。本実施形態では、手動ポンプ３が設置されている架台内で、揚水管本体９１と接続されている。

切替弁９５は、分岐揚水管９４内への地下水Ｗの供給を調整し、揚水管ユニット９における地下水Ｗの流通方向を切り替えて、電動ポンプ４への地下水Ｗの供給量を調整している。即ち、手動ポンプ３を使用する際には、切替弁９５が閉塞されることで、電動ポンプ４への地下水Ｗの供給を停止させて、地下水Ｗの流通方向を手動ポンプ３に向かう流れとする。一方、電動ポンプ４を使用する際には、切替弁９５が開放されることで、電動ポンプ４に地下水Ｗを供給し、手動ポンプ３への地下水Ｗの供給を停止させて、地下水Ｗの流通方向を電動ポンプ４に向かう流れとする。

電動ポンプ４は、井戸２から地下水Ｗを汲み上げる深井戸用ポンプである。電動ポンプ４は、後述する発電部５から電気が供給されることで、揚水管ユニット９を介して地下水Ｗを汲み上げている。電動ポンプ４は、揚水管ユニット９の水中ポンプ９３の駆動を調整する地上ユニット４１と、汲み上げた水を排水管７に吐出する電動ポンプ吐出口４２と、蛇口を介して吐出する水栓柱４３とを有している。なお、電動ポンプ４は、４５０Ｗ以上の出力を有するポンプが好ましい。

地上ユニット４１は、揚水管ユニット９の分岐揚水管９４と接続されており、水中ポンプ９３による地下水Ｗの汲み上げ量を調整している。地上ユニット４１は、図示しないスイッチ部が操作されることによって信号が入力され、水中ポンプ９３による地下水Ｗの吸い上げの開始及び停止や、吸い上げる量を調整している。
電動ポンプ吐出口４２は、地上ユニット４１に接続されており、水中ポンプ９３によって汲み上げた地下水Ｗを後述する排水管７の桝部７１に直接吐出している。
水栓柱４３は、地上ユニット４１に取り付けられており、ハンドルを開くことで電動ポンプ吐出口４２とは別に地下水Ｗが蛇口から吐出される。

発電部５は、地上に設置されて自然エネルギーである風力と太陽光とを併用して利用することで発電を行っている。発電部５は、地表から鉛直方向に延在する支持部５１と、風力によって発電する風力発電部５２と、太陽光によって発電する太陽光発電部５３と、明かりを灯火する灯火部５４とを有している。
支持部５１は、地面から鉛直方向に延在して円柱状をなしており、一端が地面に固定されている。

風力発電部５２は、風を受けてプロペラを回転させることで風力によって発電を行う風力発電機を有している。風力発電部５２は、支持部５１の上端に水平面に沿って回転可能に取り付けられており、風がプロペラに対して平行にあたるよう風力発電機の位置を調整可能とされている。本実施形態における風力発電部５２は、例えば、直径１２００ｍｍ程度の三枚のプロペラを有し、風速２．７ｍ／ｓで発電を開始する風力発電機を使用する。

太陽光発電部５３は、太陽光によって発電するソーラーパネルを有している。太陽光発電部５３は、風力発電部５２の下方で支持部５１の途中に固定されている。本実施形態における太陽光発電部５３は、例えば、単結晶シリコンを用いており、大きさが１２００×５２７×３５［ｍｍ］のソーラーパネルを使用することが好ましい。
灯火部５４は、図示しない灯火スイッチ部を有するＬＥＤ街路灯であり、灯火スイッチ部を操作することで点灯と消灯とを切り替えている。

バッテリー部６は、発電部５が発電した電気を蓄電して、電動ポンプ４等に電力を供給している。バッテリー部６は、発電部５の支持部５１に固定されている。バッテリー部６は、発電部５から供給される電気を蓄電するバッテリー部本体６１と、発電部５の風力発電部５２とバッテリー部本体６１とを接続する風力蓄電ライン６２と、発電部５の太陽光発電部５３とバッテリー部本体６１とを接続する太陽光蓄電ライン６３と、発電部５の灯火部５４とバッテリー部本体６１とを接続する灯火ライン６４と、バッテリー部本体６１と電動ポンプ４とを接続するポンプ駆動ライン６５とを有している。

バッテリー部本体６１は、発電部５によって発電されて生じる電気を蓄電するディープサイクルバッテリーである。バッテリー部本体６１は、支持部５１の地表付近に固定されている。
風力蓄電ライン６２は、風力発電部５２に接続されており、風力発電部５２が自然エネルギーの一つである風力によって発電した電気をバッテリー部本体６１に供給している。
太陽光蓄電ライン６３は、太陽光発電部５３に接続されており、太陽光発電部５３が自然エネルギーの一つである太陽光によって発電した電気をバッテリー部本体６１に供給している。
灯火ライン６４は、バッテリー部本体６１に供給され蓄電された電気の一部を灯火部５４に供給している。
ポンプ駆動ライン６５は、バッテリー部本体６１に供給され蓄電された電気の一部を電動ポンプ４の地上ユニット４１に供給している。

排水管７は、手動ポンプ３及び電動ポンプ４によって汲み上げられた地下水Ｗを既設の中間マンホール１０まで流通させている。排水管７は、手動ポンプ３の水口３３や電動ポンプ４の電動ポンプ吐出口４２及び水栓柱４３から排出される地下水Ｗを受ける桝部７１と、地下水Ｗが流通する上流側から下流側に向かって下り勾配で傾斜するよう地面に埋設されて桝部７１から中間マンホール１０までを接続する排水管本体７２と、桝部７１から排水管本体７２まで連通する注水孔７３と、を有している。

桝部７１は、手動ポンプ３の水口３３や電動ポンプ４の電動ポンプ吐出口４２から排出された地下水Ｗを受けるコンクリート桝であり、地表から直方状に窪んで形成されている。桝部７１は、手動ポンプ３や電動ポンプ４が汲み上げて、水口３３や電動ポンプ吐出口４２から吐出された地下水Ｗを飛散しないように受けている。

排水管本体７２は、地面に埋設されており、桝部７１で受けとめられて集められた地下水Ｗを中間マンホール１０に向かって流通させている。具体的には排水管本体７２は、桝部７１近くの地表に開口部を有しており、開口部から鉛直下方に向かって貫通する鉛直管部と、鉛直管部と一体に接続されて水平方向に向かって進行方向を変更する曲管部と、曲管部に一体に接続されて中間マンホール１０に向かって下り勾配で傾斜する傾斜管部と有している。排水管本体７２は、地表に設けられる開口部によって、排水管本体７２の中の様子を確認することが可能とされている。なお、排水管本体７２の開口部は、ゴミ等の異物の侵入を防ぐために取り外し可能な蓋体で塞がれていることが好ましい。
注水孔７３は、排水管本体７２の鉛直管部の側面と桝部７１とを連通しており、桝部７１に集められた地下水Ｗを排水管本体７２に流通させている。

トイレ部８は、地表から排水管７に連通する接続管８１と、接続管８１の地表の開口部分を覆うように設けられるトイレスツール８２とを複数有している。
接続管８１は、地表から鉛直方向に排水管７の傾斜管部まで連通する管材である。接続管８１は、排水管７である傾斜管部の延在方向に沿って離間して複数箇所に配置されている。本実施形態では例えば、トイレ部８は三ケ所に配置されている。

トイレスツール８２は、災害の発生していない通常時には蓋が設けられてベンチとして使用されており、使用時には蓋を外しテントのようなカバーでトイレスツール８２を覆うことで個室型洋式トイレとして使用されるような公知の防災用トイレスツールである。そして、トイレスツール８２は、接続管８１の地表の開口部分を覆うように配置されている。

中間マンホール１０は、排水管７と接続されており、排泄物Ｗ１とともに地下水Ｗを既設の下水管１００に地下水Ｗ等を流通させている。中間マンホール１０は、マンホール蓋１０ａを有しており、マンホール蓋１０ａを取り外すことで中間マンホール１０内を点検可能としている。
なお、本実施形態における中間マンホール１０が接続されている下水管１００は、既に地中に埋設されている下水道の汚水管であり、公知の下水管である。

次に、上記構成の防災トイレシステム１の作用について説明する。
上記のような第一実施形態の防災トイレシステム１は、地震等の災害が起きた際に学校や公園等の避難所で使用される。防災トイレシステム１では、発電部５の風力発電部５２が風力によって発電するとともに、太陽光発電部５３が太陽光によって発電を行が行われる。発電部５で自然エネルギーである風力及び太陽光によって発電がされると、バッテリー部６の風力蓄電ライン６２と太陽光蓄電ライン６３とを介してバッテリー部本体６１に電気が供給され蓄電される。バッテリー部６のバッテリー部本体６１に蓄電された電気の一部は、灯火ライン６４を介して灯火部５４に供給されることで、図示していない灯火スイッチ部を操作すると、灯火部５４を点灯させることが可能となる。そして、バッテリー部６に電動ポンプ４を連続運転させるために十分な電気が一定量蓄電されると、ポンプ駆動ライン６５によって電動ポンプ４の地上ユニット４１に電気が供給可能となる。

防災トイレシステム１を使用時には、地上ユニット４１の図示しないスイッチ部を操作することで、バッテリー部６のバッテリー部本体６１からポンプ駆動ライン６５を介して電動ポンプ４の地上ユニット４１に電気が供給される。同時に、揚水管ユニット９の切替弁９５を切り替えて分岐揚水管９４内に地下水Ｗが流通可能とする。さらに、地上ユニット４１から水中ポンプ９３に対して電気が供給されるとともに駆動するよう信号が出力され、水中ポンプ９３は地下水Ｗの吸い上げを開始する。水中ポンプ９３によって吸い上げられ地下水Ｗは、揚水管ユニット９の揚水管本体９１及び分岐揚水管９４内を流通して地上ユニット４１まで汲み上げられて、地上ユニット４１に接続された電動ポンプ吐出口４２から排水管７の桝部７１に吐出される。そして、地下水Ｗは、排水管７の桝部７１から、注水孔７３を介して排水管本体７２に供給される。排水管本体７２に供給された地下水Ｗは排水管本体７２を流通して中間マンホール１０まで排出される。

排水管７に地下水Ｗが流通している状態で、トイレスツール８２の蓋を外すことで、トイレスツール８２を洋式便座として使用する。トイレスツール８２を使用することで使用者が排泄した排泄物Ｗ１は、接続管８１を介して排水管７の傾斜管部に落下する。傾斜管部に落下した排泄物Ｗ１は、排水管本体７２内を流通する地下水Ｗとともに中間マンホール１０に押し流されている。中間マンホール１０まで押し流された排泄物Ｗ１及び地下水Ｗは、下水管１００に排出される。

そして、防災トイレシステム１を使用後には、地上ユニット４１に接続された水栓柱４３を介して電動ポンプ４が汲み上げた地下水Ｗを水栓柱４３の蛇口からも吐出することで手等を洗うことができる。そして、地上ユニット４１のスイッチ部を再び操作することで、信号が出力され、水中ポンプ９３は地下水Ｗの吸い上げを停止する。

また、電動ポンプ４に供給する電気がバッテリー部６に十分蓄電されていない場合、手動ポンプ３のレバー３２を上下方向に動かすことで手動ポンプ本体３１内のピストンが作動し、中間シリンダー３５を介することで深い井戸２からでも手動揚水管３４を介して地下水Ｗを汲み上げる。この際、揚水管ユニット９の切替弁９５を分岐揚水管９４へ地下水Ｗが流通しないように切り替えておく。そして、手動ポンプ３によって汲み上げられた地下水Ｗは、手動ポンプ３の水口３３から排水管７の桝部７１に吐出され、注水孔７３を介して排水管本体７２に供給される。排水管本体７２に供給された地下水Ｗは排水管本体７２を流通して中間マンホール１０まで排出される。

上記のような防災トイレシステム１によれば、自然エネルギーである風力や太陽光を利用して発電部５である風力発電部５２や太陽光発電部５３によって発電した電気をバッテリー部６のバッテリー部本体６１に供給して蓄電することで、自然エネルギーを利用して電動ポンプ４を駆動させることが可能となる。即ち、自然エネルギーである風力や太陽光を利用した発電では、発電量が不安定となるため電動ポンプ４を安定して連続運転させることができない恐れがあるが、バッテリー部６で十分に蓄電してから電動ポンプ４に供給することで、電動ポンプ４に電気を安定供給して、安定して連続運転させることが可能となる。そして、災害時のように電気を確保することが難しい場合であっても、自然エネルギーである風力や太陽光によって発電部５が発電することで電気を得ることができる。そのため、災害時でもバッテリー部６に電気を供給し続けて蓄電することができ、電動ポンプ４を運転させることが可能となる。したがって、電気を安定的に得て、電動ポンプ４によって井戸２から地下水Ｗを汲み上げることが可能となる。

また、手動ポンプ３を電動ポンプ４とともに備えることで、仮にバッテリー部６に蓄電されている電気の量が十分でなく電動ポンプ４を運転させることができない場合でも、代わりに手動ポンプ３によって地下水Ｗを汲み上げることで地下水Ｗを排水管７に供給することが可能となる。
このように、電動ポンプ４と手動ポンプ３とによって安定して地下水Ｗを汲み上げることが可能となることで、災害時のように水や電気を確保することが困難な環境であっても、地下水Ｗを安定して供給することができ、排水管７内に地下水Ｗを流通させ続けて排水管７内の排泄物Ｗ１を滞留させることなく地下水Ｗによって下水管１００に流すことができる。これにより、井戸２から地下水Ｗを安定して汲み上げて排水管７内の処理物を地下水Ｗで流すことで、排水管７内を清潔な状態としたまま、衛生的に使用し続けることが可能となる。

さらに、風が弱く十分に風力で発電できない日や、日照条件が悪く太陽光によって発電が難しい日でも、自然エネルギーの中でも風力と太陽光とを併用して発電部５の風力による風力発電部５２と太陽光による太陽光発電部５３とによって発電を行うことで発電量の足りない分を互いに補うことができ、より安定して発電しバッテリー部６に電気を供給することが可能となる。

また、手動ポンプ３の揚水管と電動ポンプ４の揚水管とが一体に形成されて、手動ポンプ３及び電動ポンプ４に接続されている揚水管である揚水管ユニット９を使用することで、一つの揚水管で手動ポンプ３及び電動ポンプ４を使用できるため、井戸を小さく形成しながらも手動ポンプ３及び電動ポンプ４を設置することが可能となる。したがって、細い井戸ケーシング２１にすることができ、井戸２の掘削を容易に行うことが可能となる。

さらに、揚水管ユニット９を使用することで、既設の手動ポンプ３又は電動ポンプ４のみが設置されている既存の１００ｍｍ程度の径で掘られている井戸２に対しても、容易に手動ポンプ３及び電動ポンプ４を併設することが可能となる。

また、電動ポンプ４に水栓柱４３が設けられていることで、電動ポンプ４で汲み上げた地下水Ｗを排水管７に流通させる以外にも使用することができ、トイレ以外にも地下水Ｗを容易に利用することができる。したがって、井戸２の汲み上げを手作業で行うことなく、簡単に地下水Ｗを利用することができる。

さらに、手動ポンプ３で地下水Ｗを汲み上げて水口３３から排出することで、排水管７に水を流通させる以外にも地下水Ｗを使用することが容易となる。したがって、電動ポンプ４が使用できないような状況であっても、簡単に地下水Ｗを利用することができる。

また、中間マンホール１０を設置することで、既設の下水管の位置が浅い位置にある場合に、排水管７と下水管とを地下水Ｗを滞留させることなく流通させることができるように接続させることが可能となる。そして、排水管７の点検等も容易に実施することが可能となる。

次に、図２を参照して第二実施形態の防災トイレシステム１ａについて説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第二実施形態の防災トイレシステム１ａは、貯水タンクを備える点で第一実施形態と相違する。

即ち、図２に示すように、第二実施形態では、電動ポンプ４が井戸２から汲み上げた地下水Ｗを排水管７に電動ポンプ吐出口４２で直接排出せずに、貯水タンクに一定量の地下水Ｗを溜めてから排出している。第二実施形態の防災トイレシステム１ａは、電動ポンプ４が汲み上げて供給した地下水Ｗを一定量溜めておく貯水タンクである圧力タンク２００と、圧力タンク２００から供給される地下水Ｗを排水管７に排出する水栓ロータンク３００とを備えている。

圧力タンク２００は、電動ポンプ４で汲み上げた地下水Ｗを一定量溜めておくことが可能な貯水タンクである。圧力タンク２００は、内部に溜められた地下水Ｗの貯水量が低下すると電動ポンプ４の駆動を調整して常に一定量の地下水Ｗが溜められているよう自動的に調整している。具体的には、圧力タンク２００は、内部に溜められた地下水Ｗの貯水量が予め定めた第一貯水量を下回ると電動ポンプ４の地上ユニット４１を起動させ、内部に溜められた地下水Ｗの貯水量が予め定めた第二貯水量を上回ると電動ポンプ４の地上ユニット４１を停止させている。

そして、圧力タンク２００は、電動ポンプ４から供給される地下水Ｗが流通する圧力タンク供給管２０１と、圧力タンク供給管２０１を介して供給される地下水Ｗを溜めておく圧力タンク本体２０２とを備えている。さらに、圧力タンク２００は、圧力タンク本体２０２に溜められている地下水Ｗを水栓ロータンク３００に供給する圧力タンク排出管２０３と、圧力タンク本体２０２に溜められている地下水Ｗを水栓柱４３に供給する圧力タンク分岐管２０４とを備えている。

圧力タンク供給管２０１は、電動ポンプ４に接続されており、電動ポンプ４が汲み上げた地下水Ｗを圧力タンク本体２０２まで流通させる配管と、配管に沿って配置され圧力タンク本体２０２からの信号に基づいて電動ポンプ４の駆動を調整する信号を電動ポンプ４に送る制御ラインとを有している。

圧力タンク本体２０２は、圧力タンク供給管２０１を介して電動ポンプ４が井戸２で汲み上げた地下水Ｗを一定量溜めておくタンクである。第二実施形態で用いられる圧力タンク本体２０２としては、例えば、地下水Ｗを溜めておける一定量が６００リットル程度の貯水量を有するタンクが挙げられる。このような貯水タンクは、圧力空間として１００リットルほど確保するため、実際の貯水量は５００リットル程度となっている。そして、圧力タンク本体２０２は、予め定めた第一貯水量（本実施形態では例えば２５０リットル程度）を下回ると、貯水タンク内の圧力が下がって電動ポンプ４を起動させるよう圧力タンク供給管２０１の制御ラインを介して信号を送っている。そして、圧力タンク本体２０２は、予め定めた第二貯水量（本実施形態では例えば５００リットル程度）を超える貯水量が確保できると電動ポンプ４の駆動を停止させる信号を送って電動ポンプ４を停止させ、地下水Ｗの供給を停止している。

圧力タンク排出管２０３は、圧力タンク本体２０２に溜められた地下水Ｗを後述する水栓ロータンク３００に供給する配管である。
圧力タンク分岐管２０４は、圧力タンク排出管２０３から分岐する配管であり、圧力タンク本体２０２に溜められた地下水Ｗを水栓柱４３に供給している。

水栓ロータンク３００は、圧力タンク２００に溜められた地下水Ｗを使用者が操作することで排水管７に排出している。水栓ロータンク３００は、圧力タンク２００と接続されている必要な量の地下水Ｗを溜めておくロータンク本体３０１と、ロータンク本体３０１に溜めてられた地下水Ｗを排水管７に排出するロータンク排出管３０２と、ロータンク排出管３０２からの排出を調整するロータンクレバー３０３とを有している。

ロータンク本体３０１は、圧力タンク排出管２０３を介して圧力タンク本体２０２と接続された市販のロータンクであり、使用者が排泄した排泄物Ｗ１を流すために必要な水量を一時的に溜めておくことができるようになっている。
ロータンク排出管３０２は、ロータンク本体３０１に接続されており、ロータンク本体３０１に一時的に溜められた地下水Ｗを排水管７の注水孔７３に排出している。

ロータンクレバー３０３は、ロータンク本体３０１に接続されており、ロータンク排出管３０２からの地下水Ｗの排出を調整している。具体的には、ロータンクレバー３０３を使用者が操作し回すことで、図示しないロータンク本体３０１内のロータンク排出管３０２とロータンク本体３０１とを隔てる排出弁が開放され、ロータンク排出管３０２から地下水Ｗが排出される。そして、排出弁が閉塞されると同時に、図示しないロータンク本体３０１内の圧力タンク排出管２０３とロータンク本体３０１とを隔てる供給弁が開放され、ロータンク本体３０１内に再び地下水Ｗが必要な水量が溜められていることで、再び水栓ロータンク３００を使用できるようにしている。

このような第二実施形態の防災トイレシステム１ａは、電動ポンプ４で汲み上げた地下水Ｗを電動ポンプ吐出口４２から排水管７の桝部７１に直接排出せずに、圧力タンク２００に地下水Ｗを一旦供給している。具体的には、圧力タンク２００の圧力タンク本体２０２は、地下水の貯水量が予め定めた第一貯水量を下回ると、圧力タンク供給管２０１の制御ラインを介して電動ポンプ４の地上ユニット４１を起動させて、電動ポンプ４に地下水Ｗの汲み上げを開始させる。そして、電動ポンプ４が汲み上げた地下水Ｗは圧力タンク供給管２０１の配管を介して圧力タンク本体２０２に供給される。圧力タンク本体２０２内に地下水Ｗが供給され、予め定めた第一貯水量を超える量の地下水Ｗが圧力タンク本体２０２内に溜められると、圧力タンク供給管２０１の制御ラインを介して電動ポンプ４の地上ユニット４１が停止される。
圧力タンク２００の圧力タンク本体２０２内に第一貯水量を超える量の地下水Ｗが溜められた状態で、水栓ロータンク３００のロータンクレバー３０３を使用者が回すことで、ロータンク排出管３０２から排泄物Ｗ１を流すために必要な水量の地下水Ｗが排水管７の注水孔７３に排出される。
また、水栓柱４３のハンドルを開くことで、圧力タンク分岐管２０４を介して圧力タンク本体２０２に溜められた地下水Ｗが供給されて、蛇口から地下水Ｗが吐出される。

上記のような第二実施形態の防災トイレシステム１ａによれば、電動ポンプ４で汲み上げた地下水Ｗを一定量溜めておくことで、使用のたびに電動ポンプ４の地上ユニット４１の起動と停止を繰りかえす必要がなくなる。即ち、第二実施形態の防災トイレシステム１ａにおいては、圧力タンク２００が、予め地下水Ｗを溜めておくことが可能とされており、予め定めた第一貯水量を下回らないように地下水Ｗを圧力タンク本体２０２内に溜めておくように電動ポンプ４の駆動を調整している。そして、第二貯水量を超えるまで電動ポンプ４を一定時間駆動させて汲み上げた地下水Ｗを溜めておくことができる。したがって、使用者が使用するたびに電動ポンプ４を起動させて地下水Ｗを井戸２から汲み上げなくとも、排泄物Ｗ１を流すよう排水管７に地下水Ｗを排出することができる。電動ポンプ４は、起動時の消費電力が大きいため、起動と停止とを何度も繰り返すことで、電動ポンプ４に電気を供給するバッテリー部６のバッテリー部本体６１の消耗させてしまう。ところが、圧力タンク２００を備えていることで、電動ポンプ４を一定量の地下水Ｗを汲み上げるまで連続して一定時間駆動させ、その後は一定量の地下水Ｗがなくなるまでの時間、電動ポンプ４を起動させる必要がなくなる。これにより、使用のたびに電動ポンプ４の地上ユニット４１を何度も連続して起動と停止とを繰り返させる必要がなくなり、電動ポンプ４に電気を供給するバッテリー部６のバッテリー部本体６１の消耗を抑えることができる。

また、圧力タンク２００の圧力タンク本体２０２に溜められた地下水Ｗを利用して水栓ロータンク３００で複数の使用者による連続使用時においても、安定して排水管７に地下水Ｗを排出することができる。

なお、水栓ロータンク３００は、第二実施形態のように圧力タンク２００に対して一つだけ配置することに限定されるものではなく、例えば、各トイレ部８に配置しても良い。このようにトイレ部８のそれぞれに水栓ロータンク３００が配置されることで、使用者は日常のトイレの使用と同じように防災トイレシステム１ａを使用することができる。
また、貯水タンクは圧力タンクに限定されるものではなく、内部に溜められた地下水Ｗの貯水量を検知して電動ポンプ４を自動的に駆動させることができれば良く、例えば、内部に溜められた地下水Ｗの貯水量を検知して電動ポンプ４に信号を送る装置を別に有する貯水タンクであってもよい。
さらに、第二実施形態における水栓柱４３は、電動ポンプ４の地上ユニット４１と接続されている必要はなく、圧力タンク２００から供給される地下水Ｗのみを吐出するようにされていても良い。
また、予め定められる第一貯水量と第二貯水量とは、使用される貯水タンクの大きさによって適宜定めればよく、例えば、第一貯水量と第二貯水量とを同じとしても良い。

さらに、貯水タンクである圧力タンク２００は、手動ポンプ３と接続されていても良い。例えば、使用者が多く排出される地下水Ｗの量が多くなってしまう場合には、圧力タンク本体２０２内の地下水Ｗが排出され続けることで貯水量が第一貯水量を下回り続け、電動ポンプ４を連続して駆動させる必要がある。そのため、バッテリー部６のバッテリー部本体６１の蓄電能力を超えてしまい電動ポンプ４を駆動できなくなってしまうおそれがある。このような場合であっても、圧力タンク２００を手動ポンプ３とも接続することで、手動ポンプ３で汲み上げた地下水Ｗを圧力タンク本体２０２に供給することができる。これにより、圧力タンク２００に地下水Ｗを安定して供給することができ、防災トイレシステム１ａを安定して使用することができる。

以下、本発明の実施例として発電部５によって発電した電気を蓄電したバッテリー部６を用いて電動ポンプ４を駆動させた場合の揚水量を確認した様子を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によって限定されない。
［実施例］
発電部５である風力発電部５２及び太陽光発電部５３によって発電を行い、バッテリー部本体６１を満充電とした状態で電動ポンプ４によって揚水試験を実施し連続使用時間と揚水量とを確認した。

［試験条件］
井戸２：深さ５０ｍ
井戸ケーシング２１：径２５０［ｍｍ］
電動ポンプ４：１００［Ｖ ］４５０［Ｗ］ ５０［Ｈｚ］
バッテリー部６：８０［Ａｈ／２０ＨＲ］（満充電）
風力発電部５２（発電部５）：三枚プロペラ直径１１７０［ｍｍ］ 定格出力４００［Ｗ］ 発電開始風速２．７［ｍ／ｓ］ 出力電圧１２［Ｖｄｃ］
太陽光発電部５３（発電部５）：公称最大動作電力８５．５［Ｗ］ 公称最大動作電圧１８．３２［Ｖ］ 公称最大動作電流４．７３［Ａ］ 開放電圧２２．３６［Ｖ］ 短絡電流５．０９［Ａ］ 寸法１２００×５２７×３５［ｍｍ］

［試験結果］
２０Ｌのポリタンクを３５秒で満杯とすることが確認された。また、連続して７５分間にわたって地下水Ｗを汲み上げ続けることが確認された。
即ち、本実施例の約３４Ｌ／ｍｉｎの地下水Ｗを汲み上げることが可能であることが認められた。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。

なお、本実施形態で使用されるトイレに数に限定されるものではなく、排水管７の長さや配置を変更することで、設置場所に合わせて適宜選択することが可能となる。
また、水栓レバーを有する水栓用タンク等を設けて電動ポンプ４から供給される地下水Ｗを一旦溜めておき、水栓レバーを操作することによって利用者が必要に応じて地下水Ｗを排水溝に流通させる構造としても良い。このような構造とすることで、地下水Ｗの使用量を抑えることができるとともに、日常生活で使用するトイレと同じ感覚で利用者は使用することができる。

また、使用されるトイレ部８は、トイレスツール８２を使用したものに限定されるものではなく、接続管８１を直接使用することとで和式便座のように使用しても良い。
さらに、排水管７の桝部７１と排水管本体７２を接続する注水孔７３に開閉蓋を設けることで、手動ポンプ３で汲み上げた地下水Ｗを一旦、桝部７１に溜める構造としても良い。このような開閉蓋を設置することで、桝部７１に一定量の地下水Ｗを溜めてから排水管本体７２に流すことができ、排水管本体７２に一度に供給する地下水Ｗの量を増やして、排水管７が詰まることをより確実防止することができる。

また、排水管本体７２の傾斜管部の中間マンホール１０に向かう下り勾配の角度は、特に限定されるものではなく、設置される場所や設置するトイレ部８の数に合わせて適宜選択すれば良い。即ち、排水管本体７２の傾斜管部の下り勾配を大きくすれば、地下水Ｗの流れる速度を上げることができ、多くの排泄物Ｗ１を一度の処理することが可能となる。
さらに、本発明の防災トイレシステム１は、公園等の公衆トイレに組み合わせて使用しても良い。このような構造とすることで、日常生活でも災害時でもいずれの環境下でも使用することができるトイレを提供することが可能となる。

また、井戸の深さが浅く、地下水Ｗの水面が地表から７ｍ以内であれば、本実施形態のように揚水管ユニット９を手動ポンプ３の揚水管と電動ポンプ４の揚水管とが一体に形成されていることに限定されるものではない。即ち、例えば、手動ポンプ３と電動ポンプ４とにそれぞれ異なる揚水管を設けることで、手動ポンプ３と電動ポンプ４とを同時に使用することも可能となる。このような構成とすれば、地震等の災害時にいずれか一方の揚水管が破損しても、破損していない他方の揚水管で地下水Ｗを汲み上げることでき、より確実に地下水Ｗを汲み上げることができる。

１…防災トイレシステム Ｗ…地下水 ２…井戸 ２１…井戸ケーシング ３…手動ポンプ ３１…手動ポンプ本体 ３２…レバー ３３…水口 ４…電動ポンプ ４１…地上ユニット ４２…電動ポンプ吐出口 ４３…水栓柱 ５…発電部 ５１…支持部 ５２…風力発電部 ５３…太陽光発電部 ５４…灯火部 ６…バッテリー部 ６１…バッテリー部本体 ６２…風力蓄電ライン ６３…太陽光蓄電ライン ６４…灯火ライン ６５…ポンプ駆動ライン ７…排水管 ７１…桝部 ７２…排水管本体 ７３…注水孔 ８…トイレ部 ８１…接続管 ８２…トイレスツール １０…中間マンホール １０ａ…マンホール蓋 Ｗ１…排泄物 ９…揚水管ユニット ９１…揚水管本体 ９２…タンデムユニット ９３…水中ポンプ ９４…分岐揚水管 ９５…切換弁 １００…下水管 ２００…圧力タンク ２０１…圧力タンク供給管 ２０２…圧力タンク本体 ２０３…圧力タンク排出管 ２０４…圧力タンク分岐管 ３００…水栓ロータンク ３０１…ロータンク本体 ３０２…ロータンク排出管 ３０３…ロータンクレバー

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係る防災トイレシステムは、地下水を採取可能な井戸と、前記井戸から前記地下水を汲み上げる手動ポンプと、前記井戸から前記地下水を汲み上げる電動ポンプと、自然エネルギーを利用して発電を行う発電部と、前記発電部から供給される電気を蓄電して前記電動ポンプに電気を供給するバッテリー部と、前記手動ポンプ及び前記電動ポンプによって汲み上げられた前記地下水が流通し、前記地下水が流通する上流側から下流側に向かって下り勾配で傾斜するように地面に埋設される排水管と、地表から前記排水管と連通するトイレ部とを備え、前記地下水を汲み上げる揚水管を備え、前記井戸は、鉛直方向に延在して埋設された井戸ケーシングを有し、前記揚水管は、前記手動ポンプ及び前記電動ポンプに接続され、前記井戸ケーシング内を挿通し、前記揚水管は、前記手動ポンプの揚水管と前記電動ポンプの揚水管とを一体に形成したものであり、前記井戸内の前記地下水に浸かる位置に前記手動ポンプの最高揚程を向上させるタンデムユニットと、前記揚水管における前記地下水の流通方向を切り替えて、前記電動ポンプへの前記地下水の供給量を調整する切替弁とを有し、前記発電部は、風力及び太陽光を併用して利用して発電を行うことを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係る防災トイレシステムは、地下水を採取可能な井戸と、前記井戸から前記地下水を汲み上げる手動ポンプと、前記井戸から前記地下水を汲み上げる電動ポンプと、自然エネルギーを利用して発電を行う発電部と、前記発電部から供給される電気を蓄電して前記電動ポンプに電気を供給するバッテリー部と、前記手動ポンプ及び前記電動ポンプによって汲み上げられた前記地下水が流通し、前記地下水が流通する上流側から下流側に向かって下り勾配で傾斜するように地面に埋設される排水管と、地表から前記排水管と連通するトイレ部と、前記地下水を汲み上げる揚水管と、を備え、前記井戸は、鉛直方向に延在して埋設された井戸ケーシングを有し、前記揚水管は、前記手動ポンプ及び前記電動ポンプに接続され、前記井戸ケーシング内を挿通し、前記揚水管は、前記手動ポンプの揚水管と前記電動ポンプの揚水管とを一体に形成したものであり、前記揚水管における前記地下水の流通方向を切り替えて、前記手動ポンプと前記電動ポンプとのいずれかに前記地下水を供給する切替弁と、前記手動ポンプの最高揚程を向上させるために、前記井戸内の前記地下水に浸かる位置に配置されるタンデムユニットと、を有し、前記発電部は、風力及び太陽光を併用して利用して発電を行うことを特徴とする。

Claims (4)

1. 地下水を採取可能な井戸と、
   前記井戸から前記地下水を汲み上げる手動ポンプと、
   前記井戸から前記地下水を汲み上げる電動ポンプと、
   自然エネルギーを利用して発電を行う発電部と、
   前記発電部から供給される電気を蓄電して前記電動ポンプに電気を供給するバッテリー部と、
   前記手動ポンプ及び前記電動ポンプによって汲み上げられた前記地下水が流通し、前記地下水が流通する上流側から下流側に向かって下り勾配で傾斜するように地面に埋設される排水管と、
   地表から前記排水管と連通するトイレ部とを備えることを特徴とする防災トイレシステム。
2. 前記発電部は、風力及び太陽光を利用して発電を行うことを特徴とする請求項１に記載の防災トイレシステム。
3. 前記地下水を汲み上げる揚水管を備え、
   前記井戸は、鉛直方向に延在して埋設された井戸ケーシングを有し、
   前記揚水管は、前記手動ポンプ及び前記電動ポンプに接続され、前記井戸ケーシング内を挿通していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の防災トイレシステム。
4. 前記電動ポンプが汲み上げた前記地下水を溜める貯水タンクを備え、
   前記貯水タンクは、内部に溜められた前記地下水の貯水量が予め定めた第一貯水量を下回ることで前記電動ポンプを起動させ、
   内部に溜められた前記地下水の貯水量が予め定めた第二貯水量を上回ることで、前記電動ポンプを停止させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の防災トイレシステム。

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