JP5505545B1 - 防災トイレシステム - Google Patents
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Abstract
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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]
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。
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。
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。
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。
Claims (2)
- 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防災トイレシステム。 - 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に記載の防災トイレシステム。
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