ゴム製貯水タンクを用いる免震装置および発電システム

【課題】
雨水の利用方法は少なく、ほとんどが捨てられている。また、雨水の貯水量を増やすには、設置スペースと多くの費用を要している。そこで、ハイブリッド発
電と組合せて、雨水利用価値を最大限に高めるシステムを提供する。
【解決手段】
建物上部に制震装置となる上部ゴム製貯水タンク２２を設け、建物下部に免震装置となる下部ゴム製貯水タンク２３を設ける。屋根２４に降り注いだ雨水は樋
２５，集水パイプ２６を介して該上部ゴム製貯水タンク２２に貯水する。雨水の位置エネルギーにより流下管３０を介して水車発電装置３１が回転し発電され
る。前記上部ゴム製貯水タンク２２の貯水量が少なくなると、揚水ポンプ２８により揚水管２９を介して前記上部ゴム製貯水タンク２２に雨水は戻される。前記
揚水ポンプ２８は太陽光，風力発電装置３３の電気で駆動される。雨水が循環できることで、常時発電を行えるようにする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋根軒先の雨樋からの雨水を建物内空き空間を利用貯水し、雨水利用の発電を行うと共に、地震時の免震、制震装置となるゴム製貯水タンクに関す
る。
【背景技術】
【０００２】
雨水を貯水するためには、建物の周りにタンクを設置する。また、地下にタンクを埋設するなど、多大なスペースと費用を必要とした。
【０００３】
雨水の利用方法としては、水洗トイレ、洗車、散水などに限られており、雨水の利用価値が低く、一般家庭には、ほとんど雨水利用タンクの設置がなされてい
ない。
【０００４】
建物に従来の免震装置を取付けるには、大がかりな工事となり、多大な費用を要するため、ほとんど免震対策がなされていない。
【０００５】
従来のゴムを利用した免震装置は、荷重が長時間作用した場合に時間の経過とともに材料が伸びて、き裂が発生し破壊に至るクリープ現象による建物沈下の問
題がある。
【０００６】
上下方向の地震動による建物の破壊が数多く見られる。しかしながら、従来の免震装置は、もっぱら水平方向の地震動に対して振動を低減することを主体とす
るものである。
【０００７】
従来、雨水を利用した発電装置としては、特開平８−２３７９９７号，特開２００３−５６４４１号などが提案されている。前記２つの発明はいずれも雨水を
落下させることによって水車を回転させて発電するものであるが、以下のような問題点があり、実用化には適さないものであった。
【０００８】
特開平８−２３７９９７号の発明は、発電に利用された雨水はそのまま排出される。したがって、発電量は降雨量に左右され、常時一定の発電量を得る事はで
きない。
【０００９】
特開２００３−５６４４１号の発明は、上部に貯水タンクがなく、揚水ポンプにより雨水を落差発電に利用しているが、揚水ポンプに電気を消費し、多くの発
電量を得る事はできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の金属、樹脂、コンクリート製の貯水タンクでは、多大な設置スペースが必要であり、費用も多大にかかるため、貯水量が限られおり、雨降水時にタンク
容量以上の雨水は捨てられている。貯水量が少ないので、水洗トイレ、洗車など利用方法が少ない。
【００１１】
既存建築物に免震装置を取付けるのは、非常に大がかりな改修工事になってしまう。
【００１２】
太陽光，風力発電は常時利用できるものではない。
【００１３】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、雨水貯水タンクを免震装置として活用すると共に、空き空間を利用することで
貯水量を増やし、さらに、ハイブリッド発電と組合せて、雨水利用価値を最大限に高めるシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
軽量のゴム製タンクを使うことにより、小さな入口からも入り、既存建物にも簡単に設置でき、建物の屋上、壁内、床下等の空き空間に設置することにより、
貯水量を増やし、建物上部と建物下部に貯水タンクを設置したことを特徴とする。
【００１５】
ゴム製タンクに水を貯めることにより建物を弾性支持して地盤から加わる振動を遮断する免震効果と、建物に加わった振動エネルギーを水の振動エネルギーに
変換して建物の振動を減衰させる制震効果を備えてなることを特徴とする。
【００１６】
建物の上部と下部に雨水の貯水タンクを設置し、太陽光，風力発電と組合せて、下部貯水タンクの雨水を電動揚水ポンプで上部貯水タンクへ汲み上げ、該上部
貯水タンクの雨水位置エネルギーを利用する落差発電装置、該発電装置を制御する制御装置を備え、雨水が循環できる構成とし、太陽光，風力発電が出来ない時
でも雨水発電の出来ることを特徴とする。
【００１７】
なお、タンクの材質はゴム製に限定するものでなく、ビニール等の伸縮性、気密性ある材質を使用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
床下に設置した水圧を掛けたゴム製貯水タンクが、建物荷重を受けることにより建物脚部にかかる荷重が減少する。水圧を掛けたゴム製貯水タンクは、横縦方
向に柔らかいので、建物の固有周期を地震の周期からずらす作用を有し、地震により建物が受ける加速度が小さくなる。本発明によれば地震による建物の損壊の
防止が可能である。
【００１９】
屋上、壁内に設置した一対よりなるゴム製貯水タンクは、タンクの下部に設けられた連結管により接続され、一対のタンクはＵ字型に構成される。タンク内に
貯められた水を振動体として利用し、建物外力に相反する力を作用させ、建物振動を低減する。本発明によれば地震、風による揺れによる不快感をなくすことが
できる。
【００２０】
空き空間に設置できるので貯水量を増やせ、かつ建物上部と下部に貯水することにより、雨水の位置エネルギーを利用する落差発電と太陽光，風力発電の組合
せにより、雨水利用の付加価値を高めることができる。
【００２１】
住宅の空き空間に貯水することにより、断熱，遮音効果があり、居住環境の快適性が向上し、火災時の消火用水、災害時の非常用水などへの活用も可能であ
る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施形態１）図１および図２は、建物と基礎土台との間に介在された本発明に係る免震装置となるゴム製貯水タンクの実施形態を示すものである。図１は、
本発明のゴム製貯水タンクの概略構成を示すものである。円柱状または角柱状をなしたゴム製タンク２の上部に上部固定板３が、下部に下部固定板４が気密に接
着され、該上下固定板３，４には該ゴムタンク２に連通する配管口５が穿設されており、前記ゴム製タンク２の内部には、該配管口５より水１２が充填され、水
圧を掛けることにより相対的に上下、左右動自在に支承される。
【００２３】
図２は、本発明のゴム製貯水タンク１の概略取付図を示すものである。前記上部固定板３は固定ボルト６を介して建物床７に固定されており、前記下部固定板
４は基礎土台９に埋め込まれたアンカーボルト８を介して該基礎土台９に固定されている。建物荷重は脚部１０に支えられているが、当該ゴム製貯水タンク１で
も建物荷重を支えることにより前記脚部１０にかかる荷重は軽減される。以上の構成からなる免震装置となる前記ゴム製貯水タンク１において、地震時に地震動
が加わった際に、ゴムの伸縮性により横縦方向に柔らかいので、建物の固有周期を地震の周期からずらす作用を有し、地震により建物が受ける加速度が小さくな
り、地震の振動エネルギーを直接建物に伝えることを軽減して建物を守ることができる。
【００２４】
なお、前記脚部１０は上下方向には硬く、水平方向には柔らかい性能を持った免震構造脚のほうがより効果的である。
【００２５】
図３は、建物と基礎土台との間に介在された本発明に係る免震装置となる他のゴム製貯水タンクの概略構成図であり、同一符号は図１と同一物を示す。前記ゴ
ム
製貯水タンク１を複数個重ねた構造になっており、中間板１３の中心に孔１４が有り、該中間板１３の間にはシール部材１５が有り、前記中間板１３は連結ボル
ト１６にて気密に固着され、上下タンクが連通し、一体のゴム製貯水タンクとなっている。複数個タンクを重ねることにより、設置条件に適した高さに変えるこ
とが可能である。
【００２６】
（実施形態２）図４は、屋上または壁内に設置された本発明に係る制震装置となるゴム製貯水タンクの実施形態を示すものであり、同一符号は図１と同一物を
示す。上部固定板３は支持部材１７により高さが維持されると共に、ゴム製タンク２に連通する通気孔１８が設けられている。該ゴム製タンク２の下部には接続
口１９があり、一対の前記ゴム製タンクの該接続口１９が向き合って連結管２０にて接続されている。前記一対のゴム製タンク２はＵ字型に構成され、配管口５
より内部に水１２が貯水されている。前記ゴム製タンク２の上方には、空気室２１が存在している。該空気室２１は前記通気孔１８から大気に連通している。こ
れにより、前記ゴム製タンク２内の前記水１２を振動体として利用し、建物外力に相反する力を作用させ、建物振動を低減する振動抑制装置となる。なお、前記
連結管２０は大径の管が、より効果的であり、複数本を設けても良い。更に、前記空気室２１の圧力はポンプにて空気圧を調整しても良い。本発明に係る貯水タ
ンクは必ずしもゴム製を用いることを要さず、一般的材質のタンクを用いても良い。
【実施例】
【００２７】
図５は、本発明に係る雨水利用の貯水発電システムの概要図を示す。図の２２は上部ゴム製貯水タンク、２３は下部ゴム製貯水タンクである。
【００２８】
屋根２４上に降り注いだ雨は樋２５に流入する。該樋２５には、集水パイプ２６が接続され、該集水パイプ２６を介して上部ゴム製貯水タンク２２に導かれ
る。下部ゴム製貯水タンク２３には配管２７を介して揚水ポンプ２８に接続され、中間に雨水流路を開閉する自動バルブ３４を介在させてある。該揚水ポンプ
２８には揚水管２９が接続してあり、前記上部ゴム製貯水タンク２２に接続してある。前記上部ゴム製貯水タンク２２には流下管３０が接続してあり、中間に自
動バルブ３４を介在させてある。前記流下管３０の下端には水車発電装置３１が設置してある。該水車発電装置３１の排水側には配管３２が接続してあり、該配
管３２の先端は前記下部ゴム製貯水タンク２３に接続してあり、中間に自動バルブ３４を介在させてある。
【００２９】
このように構成された図示の貯水発電システムにおいて、屋根２４に降り注いだ雨水は、上部ゴム製貯水タンク２２に貯水され、該上部ゴム製貯水タンク２２
の雨水の位置エネルギーにより流下管３０を介して水車発電装置２８が回転し発電される。前記上部ゴム製貯水タンク２２の水量が一定量より少なくなると、下
部ゴム製貯水タンク２３より揚水ポンプ２８により揚水管２９を介し前記上部ゴム製貯水タンク２２に水を汲み上げ戻される。前記揚水ポンプ２８は太陽光，風
力発電装置３３の電気で駆動される。自動バルブ３４，前記揚水ポンプ２８，前記水車発電装置３１および前記太陽光，風力発電装置３３を制御する制御装置
（図示せず）を備え、該制御装置による制御で、前記上部ゴム製貯水タンク２２から前記水車発電装置３１への流下および前記下部ゴム製貯水タンク２３から前
記揚水ポンプ２８での揚水が行われ、雨水が循環出来ることで、太陽光，風力発電が出来ない時でも発電が可能となる。なお、本発明に係る貯水タンクは必ずし
もゴム製を用いることを要さず、一般的材質のタンクを用いても良い。
【００３０】
前記上部ゴム製貯水タンク２２には再利用配水管３５が接続され、中間に自動バルブ３４を介在させてあり、該再利用配水管３５より水洗トイレや非常用蛇口
などに接続されている。
【００３１】
前記下部ゴム製貯水タンク２３が満水になると、前記水車発電装置３１の発電ができなくなり、前記水車発電機装置３１が停止し、上よりの水圧が前記下部ゴ
ム製貯水タンク２３に掛けられた状態で前記下部ゴム製貯水タンク２３の前後の自動バルブ３４を閉めることにより、前記下部ゴム製貯水タンク２３は免震装置
となる。なお、前記下部ゴム製貯水タンク２３に、水道水またはポンプを用いて、水圧を掛けることも可能である。
【００３２】
図６は、本発明に係る基礎土台面における前記下部ゴム製貯水タンク２３の概略配置図である。前記下部ゴム製貯水タンク２３は、下部ゴム製貯水タンク
２３ａと下部ゴム製貯水タンク２３ｂとに分散配置されており、交互に利用することにより免震効果も損なわず、水が循環出来るので、水の腐りが防止され、タ
ンクへのゴミの沈澱も少なくなる。なお、前記上部ゴム製貯水タンク２２も分散配置し、交互に利用することにより同様に制震効果も損なわれない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
安価で空き空間利用の貯水タンクであり、既存建物にも簡便に設置可能な免震装置も兼ねており、雨水利用タンクの普及に貢献ができる。またハイブリッド発
電の利用により、一般家庭でも安定した電力が得られる。また雨の少ない場所での利水、水道水の節約、緊急時の水の確保にも利用できる。各家庭に本発明の貯
水タンクを設置することにより巨大なダムを作る必要性も減少する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態１に係るゴム製貯水タンクの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る概略取付図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る他のゴム製貯水タンクの概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態２に係るゴム製貯水タンクの概略構成図である。
【図５】本発明に係る雨水利用の貯水発電システムの概要図である。
【図６】本発明に係る基礎土台面における下部貯水タンクの概略配置図である。
【符号の説明】
【００３５】
１免震装置となるゴム製貯水タンクの総体

２ゴム製タンク
３上部固定板

４下部固定板
５配管口
６固定ボルト
７建物床
８アンカーボルト
９基礎土台
１０脚部
１１バルブ
１２水
１３中間板
１４孔
１５シール部材
１６連結ボルト
１７支持部材
１８通気孔
１９接続口
２０連結管
２１空気室
２２上部ゴム製貯水タンク
２３下部ゴム製貯水タンク
２３ａ下部ゴム製貯水タンク
２３ｂ下部ゴム製貯水タンク
２４屋根
２５樋
２６集水パイプ
２７配管
２８揚水ポンプ
２９揚水管
３０流下管
３１水車発電装置
３２配管
３３太陽光，風力発電装置
３４自動バルブ
３５再利用配水管
３６排水管
３７オバーフロー管

【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物と基礎土台との間に介在されるゴム製貯水タンクで、該ゴム製貯水タンクの上部と下部に固定板が気密に接着され、上下の該固定板には前記ゴム製タンク
に連通する配管口が穿設されており、前記ゴム製タンクの内部には、該配管口より水が充填され、水圧を掛けることにより免震装置となるゴム製貯水タンク。
【請求項２】
建物の屋上、壁内、床下内に設置される一対からなるゴム製貯水タンクで、それぞれの該ゴム製貯水タンクの上部と下部に固定板が気密に接着され、上下の該
固定板には前記ゴム製タンクに連通する配管口が穿設されており、前記上部固定板は支持部材により高さを維持されると共に、前記ゴム製タンクに連通する通気
孔が設けられている。前記ゴム製タンクの下部には接続口があり、一対の前記ゴム製タンクの接続口が向き合って連結管にて接続され、Ｕ字型に構成されてい
る。前記配管口より内部に水を貯水することで、制震装置となるゴム製貯水タンク。
【請求項３】
建物の下部に設置された請求項１記載の下部貯水タンクと、建物の上部に設置された請求項２記載の上部製貯水タンクと、屋根より樋に流入した雨水を前記上
部貯水タンクに導く集水パイプと、前記上部貯水タンクの雨水の位置エネルギーにより水車が回転する水車発電装置と、前記下部貯水タンクより前記上部貯水タ
ンクに水を汲み上げる電動揚水ポンプと、該電動揚水ポンプ駆動用の電気を発電する太陽光，風力発電装置と、前記上下部ゴム製貯水タンクの雨水流路を開閉す
る自動バルブ、および該自動バルブ，前記電動揚水ポンプ，前記発電装置を制御する制御装置を備え、前記雨水貯水タンクと前記水車発電装置と前記電動揚水ポ
ンプとはパイプで連結され、前記上部貯水タンクから前記水車発電装置への流下および前記下部貯水タンクから前記電動揚水ポンプにより前記上部貯水タンクへ
の揚水を前記制御装置により制御し、雨水が循環できるようにした雨水利用の発電システム。

【図１】