JP2020037768A - 建物等の地下に設置する地下貯水槽 - Google Patents

Abstract

【課題】側溝から溢れ出る水を一時的に貯水する地下貯水槽を提供する。【解決手段】建物等の地下に設置する、側溝から溢れ出る水を貯水するための地下貯水槽２０であって、側溝４０の水を地下貯水槽２０に誘導する第１の配管２１と、第１の配管２１の開閉を行う電動バルブ２４と、地下貯水槽２０に貯まった水の水位を検出する水位センサ２５と、第１の配管２１の途中に連結する第２の配管２２を介して貯水を側溝４０に排出する水中ポンプ２６と、電動バルブ２４及び水中ポンプ２６を制御する制御部３０と、を備え、制御部３０による制御の中に、水位センサ２５により検出される貯水の水位が閾値を超えたときに電動バルブ２４を閉じる処理が含まれる。台風や豪雨時の道路の冠水や住宅への浸水の被害を減らすことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、豪雨発生時に側溝から溢れ出る水を一時的に貯水する貯水槽であって、建物等の地下に設置する地下貯水槽である。

我が国では、近年、台風や集中豪雨が多発し、道路の側溝の排水容量を超える雨水のために道路が冠水したり、近隣住宅が浸水被害に遭ったりするケースが増えている。
こうした事態は、道路の排水溝や排水管の排水容量の増大を図ることで大幅に改善されるが、そうした対策は、自治体の予算不足や道路幅員制限の問題などでなかなか進んでいない。

下記特許文献１には、駐車場、公園、庭先などの地下に、道路の側溝から溢れる水を貯水する水槽を設けることが提案されている。この地下水槽は、上面を除く側面及び底面が、複数の透水孔を有する通水シートで形成されている。上面には、側溝の溢水を地下水槽に導くオーバーフロー管や、地下水槽に貯まった水を洗車などに利用するための配管などが配置され、さらに上面を塞ぐ金属やコンクリートの蓋が置かれている。
この地下水槽に貯まった水は、通水シートを通して地中に浸透する。地下水槽に残る水は、洗車や植木への水遣りなどに利用できる。

特開２００９−５２３６６号公報

しかし、住宅が密集する市街地では、そうした地下水槽を設ける空間を確保することが難しい。
従来の台風や集中豪雨に対する自衛策は、建物の周りに土嚢を積み上げたり、防護壁を設置したりして建物への雨水の侵入を阻止するのが主流である。しかし、その結果、土嚢や防護壁で排除された水が下流側に流れるため、下流の道路上の水量が増し、下流側の被害の増大を招くことになる。

本発明は、こうした事情を考慮して創案したものであり、側溝から溢れ出る水を一時的に貯水する貯水槽であって、建物等の地下に設ける地下貯水槽を提供することを目的としている。

本発明は、建物等の地下に設置する、側溝から溢れ出る水を貯水するための地下貯水槽であって、側溝の水を側溝から地下貯水槽に誘導する第１の配管と、第１の配管の開閉を行う電動バルブと、地下貯水槽に貯まった貯水の水位を検出する水位センサと、第１の配管の途中に連結する第２の配管を介して貯水を側溝に排出する水中ポンプと、電動バルブ及び水中ポンプを制御する制御部と、を備え、制御部による制御の中に、水位センサにより検出される貯水の水位が閾値を超えたときに電動バルブを閉じる処理が含まれることを特徴とする。
この地下貯水槽は、側溝から水が溢れるとき、電動バルブを開いて、溢れる水を貯めることができる。地下貯水槽に貯まる水の水位が上限を超えるときは、電動バルブが自動的に閉じて、水の流入を停止させる。側溝の水位が下がれば、水中ポンプのスイッチを入れて、地下貯水槽に貯まった水を側溝に戻すことができる。

また、本発明の地下貯水槽では、制御部は、側溝の水位を検出する側溝水位センサの検出値が閾値を超えたとき、電動バルブを開くように制御する。
側溝の水位が閾値を超えると、側溝の水が自動的に地下貯水槽に流入し、地下貯水槽が満杯になると自動的に流入が停止する。

また、本発明の地下貯水槽では、第２の配管の途中に電磁三方バルブを配置し、この電磁三方バルブにより、水中ポンプで排出される貯水を、第２の配管と第１の配管との連結箇所を通って側溝に戻す流路と、第２の配管から分岐する分岐管を通って外部の蛇口に送る流路と、に切り替えるようにしても良い。
貯水を外部の蛇口に送ることで、蛇口から排出される水を散水、洗車、緑化などに利用することができる。

本発明の地下貯水槽により、台風や豪雨時の道路の冠水や住宅への浸水の被害を減らすことができる。この被害の軽減は、地下貯水槽を設置した建物の付近だけでなく、下流の人たちにも及び、下流の人たちの危険を減らすことができる。
また、台風や豪雨の時、側溝から溢れた水が自動的に地下貯水槽に流入し、地下貯水槽が満杯になると自動的に流入が停止するので、人手による操作を必要としない。

本発明の実施形態に係る地下貯水槽を示す図 水中ポンプの例を示す図 電磁三方バルブの動作を説明する図 水位センサの例を示す図 制御盤の構成を示す図 制御部の動作手順を示すフロー図 配管開口に嵌めるバブルジョイントを示す図

図１は、本発明の実施形態に係る地下貯水槽を模式的に示している。
この地下貯水槽２０は、建物１０の地下ピットを利用して形成されている。
この地下貯水槽２０には、道路５０の側溝４０から溢れる水が一時的に貯水される。貯まった水は、側溝４０の水位が下がった段階で側溝４０に戻され、或いは、外の蛇口２８から排出されて、散水や洗車などに利用される。こうした水の流れを実現するため、側溝４０の水を地下貯水槽２０内に導く第１配管２１と、第１配管２１の途中に連結された第２配管２２と、第２配管２２の途中から分岐されて蛇口２８に水を導く分岐管２３とが配管されている。

また、第１配管２１の地下貯水槽２０内の先端側には第１配管２１の開閉を行う電動バルブ２４が配置され、第２配管２２の下端には地下貯水槽２０内の貯水を排出するための水中ポンプ２６が結合され、第２配管２２の途中には、水中ポンプ２６によって排出される水の行先を第１配管２１又は分岐管２３に切り換える電磁三方バルブ２７が配置されている。
また、地下貯水槽２０内には、貯まった水の水位を検出する水位センサ２５が配置されている。

側溝４０内には、側溝内の水位を検出する側溝水位センサ４２が、側溝４０を塞ぐクレーチング４１に取り付けられている。
また、ここでは建物１０の壁面に、側溝水位センサ４２や水位センサ２５の検出値等に応じて電動バルブ２４、水中ポンプ２６及び電磁三方バルブ２７を制御する制御盤３０を設けているが、その設置位置がここに限らないことは言うまでもない。

電動バルブ２４は、電磁石を用いてプランジャ（鉄片）を動かし、弁（バルブ）を開閉するものであり、流体の流路の開閉制御に広く用いられている。
水中ポンプ２６は、図２に示すように、渦巻形のケーシング４１内に収容された羽根車４２が回転して、ケーシング４１下面の吸入口４９から吸い込んだ水を吐出開口５０から吐き出す構造を有している。この吐出開口５０から吐出された水が第２配管２２に送り込まれる。

電磁三方バルブ２７は、図３に示すように、弁を電磁的に駆動して、Ａ、Ｂ、Ｃの流路の一つを塞ぐことで、Ａ−Ｂを導通する流路、あるいは、Ａ−Ｃ（又はＢ−Ｃ）を導通する流路を選択することができる。
また、水位センサ２５には、図４に示すように、複数の電極棒１０Ａ〜１０Ｄを備える電極式レベル計を用いることができる。このレベル計では、電極棒１０Ａと電極棒１０Ｂとが液体に浸漬すると、電極棒１０Ａ、１０Ｂ間が導通する。これにより、水位が電極棒１０Ｂの下端部より上にあることが検出できる。また、電極棒１０Ａと電極棒１０Ｃとが導通すると、水位が電極棒１０Ｃの下端部より上にあることが検出でき、電極棒１０Ａと電極棒１０Ｄとが導通すると、水位が電極棒１０Ｄの下端部より上にあることが検出できる。このように、一本の電極棒１０Ａを共通電極とし、共通電極と対を成す電極棒との間の導通を検出することで、複数の水位レベルが測定できる。電極棒の本数は、測定が必要な水位レベルの数に応じて設定する。
なお、側溝水位センサ４２にも、同様の電極式レベル計を用いることができる。

図５は、制御盤３０の構成を示している。制御盤３０には、雨水利用時に操作する雨水利用ボタン３０１と、電動バルブ２４起動時に操作する電動バルブ起動ボタン３０２と、水中ポンプ２６起動時に操作する水中ポンプ起動ボタン３０３と、電磁三方バルブ２７切り替え時に操作する電磁三方バルブ操作ボタン３０４とが配置され、さらに、それらのボタン操作の状況や、水位センサ２５又は側溝水位センサ４２の検出結果に基づいて電動バルブ２４、水中ポンプ２６及び電磁三方バルブ２７の動作を制御する制御部（マイコン）３００とを備えている。
なお、図１では、制御盤３０と、水位センサ２５、側溝水位センサ４２、電動バルブ２４、水中ポンプ２６及び電磁三方バルブ２７との配線の図示を省略している。

図６のフロー図は、制御部３００の制御手順を示している。
制御部３００は、側溝水位センサ４２により検出された側溝４０の水位が、側溝４０から水の溢れる危険ラインを示す第１閾値を超えたか否かを識別する（ステップ１）。Ｎｏの場合は、電動バルブ起動ボタン３０２が押されたか否かを識別する（ステップ２）。側溝４０の水位が第１閾値を超えた場合、あるいは、電動バルブ起動ボタン３０２が押された場合、電磁三方バルブ２７を図３（ａ）の状態（第２配管２２を封鎖した状態）にして（ステップ４）、電動バルブ２４を開く（ステップ５）。

このとき、側溝４０の水位が第１閾値を超えていると、側溝４０の水が自動的に地下貯水槽２０に流れ込む。
制御部３００は、水位センサ２５により検出された地下貯水槽２０の水位が、地下貯水槽２０の満タンラインを示す第３閾値を超えたか否かを識別する（ステップ６）。地下貯水槽２０の水位が第３閾値を超えたときは、電動バルブ２４を閉じ、更なる水の流入を阻止する（ステップ７）。

次に制御部３００は、側溝水位センサ４２により検出された側溝４０の水位が、側溝４０内を水が安定的に流れる状態を示す第２閾値以下か否かを識別する（ステップ８）。Ｙｅｓの場合、雨水利用ボタン３０１が押されたか否かを識別し（ステップ９）、Ｎｏであれば、電磁三方バルブ２７を図３（ｂ）の状態（分岐管２３を封鎖した状態）にして（ステップ１０）、水中ポンプ２６を起動し、地下貯水槽２０に貯まった水を、第２配管２２及び第１配管２１を通して側溝４０に戻す（ステップ１１）。

また、雨水利用ボタン３０１が押された場合は（ステップ９及びステップ１２でＹｅｓ）、側溝４０の水位に関わらず、電磁三方バルブ２７を図３（ａ）の状態（分岐管２３を開けた状態）にして（ステップ１３）、水中ポンプ２６を起動し、地下貯水槽２０に貯まった水を、分岐管２３を通して外部の蛇口２８に送る（ステップ１４）。
ステップ１３及びステップ１４において、水位センサ２５により検出された地下貯水槽２０の水位がゼロになると、制御部３００は、水中ポンプ２６の駆動を停止させる（ステップ１６）。

このように、この地下貯水槽２０は、側溝４０に水が溢れる状態になると、側溝４０の水を自動的に取り込むことができ、また、地下貯水槽２０内の水が一定水準に達すると、側溝４０からの水の流入を自動的に止めることができる。さらに、側溝４０内の水位が下がると、地下貯水槽２０に貯まった水を自動的に側溝４０に戻すことができる。

また、こうした自動化の一部を人が担うことも可能である。豪雨の天気予報を聞いた住人が、電動バルブ起動ボタン３０２を押して地下貯水槽２０の電動バルブ２４を予め開いたり、豪雨が過ぎて側溝４０の水位が下がったのを見届けたとき、水中ポンプ起動ボタン３０３を押して地下貯水槽２０の水を側溝４０に戻したりすることもできる。

なお、側溝４０に開口する第１配管２１の先端に、図７に示すバブルジョイントを嵌めて、普段は第１配管２１を閉じ、豪雨が予想されるときに開けるようにしても良い。
また、本発明で言う建物には、住宅、マンション、工場など、建築物全般が含まれる。
また、本発明の地下貯水槽２０は、公園や公共施設に設けても良い。

本発明の地下貯水槽は、多くの建築物などで広く利用することが可能であり、この地下貯水槽が広まることで、台風や豪雨による道路の冠水や住宅への浸水の被害を減らすことができる。

１０ 建物
２０ 地下貯水槽
２１ 第１配管
２２ 第２配管
２３ 分岐管
２４ 電動バルブ
２５ 水位センサ
２６ 水中ポンプ
２７ 電磁三方バルブ
２８ 蛇口
３０ 制御盤
４０ 側溝
４１ クレーチング
４２ 側溝水位センサ
５０ 道路
３００ 制御部
３０１ 雨水利用ボタン
３０２ 電動バルブ起動ボタン
３０３ 水中ポンプ起動ボタン
３０４ 電磁三方バルブ操作ボタン

Claims (3)

1. 建物等の地下に設置される、側溝から溢れ出る水を貯水する地下貯水槽であって、
   前記側溝の水を前記側溝から前記地下貯水槽に誘導する第１の配管と、
   前記第１の配管の開閉を行う電動バルブと、
   前記地下貯水槽に貯まった貯水の水位を検出する水位センサと、
   前記第１の配管の途中に連結する第２の配管を介して前記貯水を前記側溝に排出する水中ポンプと、
   前記電動バルブ及び水中ポンプを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部による制御の中に、前記水位センサにより検出される前記貯水の水位が閾値を超えたときに前記電動バルブを閉じる処理が含まれることを特徴とする地下貯水槽。
2. 請求項１に記載の地下貯水槽であって、
   前記制御部は、前記側溝の水位を検出する側溝水位センサの検出値が閾値を超えたとき、前記電動バルブを開くように制御することを特徴とする地下貯水槽。
3. 請求項１又は２に記載の地下貯水槽であって、
   前記第２の配管の途中に配置された電磁三方バルブを備え、
   前記電磁三方バルブは、前記水中ポンプにより排出される前記貯水を、前記第２の配管と前記第１の配管との連結箇所を通って前記側溝に戻す流路と、前記第２の配管から分岐する分岐管を通って外部の蛇口に送る流路と、に切り替えることを特徴とする地下貯水槽。