説明

降雨排水制御システム

【課題】集中豪雨等における都市型洪水を抑制するための降雨排水制御システムを提供する。
【解決手段】降雨排水制御システムは、底面と側面とを有し、底面に小孔が設けられた筒状小貯留槽と、小貯留槽の外側に配置され、下部に開口部が設けられた筒と、筒状小貯留槽を上下に移動させるための重りと、筒状小貯留槽と重りとを連結するための連結手段と、重りの重量を、連結手段を経由し筒状小貯留槽に伝達するための滑車と、を具え、筒状小貯留槽が上下することにより、開口部の開閉が行われることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、集中豪雨等における都市型洪水を抑制するための降雨排水制御システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、いわゆる都市型洪水の発生頻度が高くなっている。これは、各地で都市化が進み、地表はコンクリート、アスファルト等の非保水材により不透水化され、降雨水が地中に浸透せず、降雨水の大部分が排水処理設備へ流入すること、および近年の異常気象により集中豪雨が多発していることが原因として挙げられる。
図1は、洪水の発生メカニズムを説明するための図であり、排水処理設備に対する洪水流量曲線Aおよび降雨量の時間的変化を棒グラフで示す。洪水は、降雨量が排水処理設備の排水処理能力を上回る場合に発生するものである。それゆえ、排水処理設備の排水処理可能雨量Qを上回る降雨水(図1中斜線で示す部分)を一時的に貯留し、排水処理設備の排水処理能力を上回らない範囲で排水処理設備に降雨水を流出することができれば、洪水を防ぐことができる。
【0003】
以上の点に鑑み、従来から豪雨時に排水処理設備へ流れ込む降雨量が急激に増加しないような工夫が提案されている。例えば、特許文献1では、支川に設けられ、調節水槽を有する貯水池が提案されている。また、特許文献2では、透水性を有する舗装材料により路面舗装を施す方法が提案されている。また、特許文献3では、大量降雨時には貯留槽に降雨水を貯留し、通常レベルの降雨時には、排水路に排水するシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平6−10323号公報
【特許文献2】特開2004−19298号公報
【特許文献3】特開2009−287197号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述した従来技術を実施するためには、いずれも大規模な工事等が必要なものである。また、特許文献3に記載の技術は、分水制御のための切換装置が不可欠であり、この切換装置は電力により動作するものであるため、停電時等には使用できないという問題点がある。また、いずれの従来技術にも、ビル等の建築物の屋上床面および壁面を降雨貯留槽として利用するという考え方は含まれていない。
そこで、本発明の目的は、極めて簡単な機構であり、大規模な工事等が不要であるとともに、電力を必要としない降雨排水制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の要旨は、以下のとおりである。
(1)底面と側面とを有し、前記底面に小孔が設けられた筒状小貯留槽と、
前記小貯留槽の外側に配置され、下部に開口部が設けられた筒と、
前記筒状小貯留槽を上下に移動させるための重りと、
前記筒状小貯留槽と前記重りとを連結するための連結手段と、
前記重りの重量を、前記連結手段を経由し前記筒状小貯留槽に伝達するための滑車と、
を具え、
前記筒状小貯留槽が上下することにより、前記開口部の開閉が行われることを特徴とする降雨排水制御システム。
【0007】
(2)上記(1)に記載の降雨排水制御システムにおいて、
前記筒の外側に降雨貯留槽を配置してなる降雨排水制御システム。
【0008】
(3)上記(1)に記載の降雨排水制御システムにおいて、
前記筒の外側に配置された降雨貯留槽として、建築物の屋上床面等を利用して降雨水を貯留することを特徴とする降雨排水制御システム。
【発明の効果】
【0009】
本発明の降雨排水制御システムは、大規模な工事を必要とせずに、既存の屋上床面等を降雨貯留槽として利用して都市の中心部にあるビルの屋上等に設置することができ、電力を必要としないため停電等で機能が停止することもなく、都市型洪水を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】洪水の発生メカニズムを説明するための図である。
【図2】本発明の降雨排水制御システムを示す図である。
【図3】(a)は筒状小貯留槽および筒の底面図であり、(b)は筒状小貯留槽および筒の側面図である。
【図4】本発明の降雨排水制御システムにおいて、筒状小貯留槽内に降雨水が貯留している状態を示す図である。
【図5】本発明の降雨排水制御システムにおいて、筒状小貯留槽内および屋上床面に降雨水が貯留している状態を示す図である。
【図6】降雨量および流出量を経時的に示す図である。
【図7】本発明の降雨排水制御システムを実施した様子を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
図2は、本発明の降雨排水制御システムを示す図である。降雨排水制御システム10は、筒状小貯留槽1と、この筒状小貯留槽1の外側に配置された筒2と、この筒2の外側に配置された重り3と、筒状小貯留槽1および重り3を連結するための連結手段4と、筒状小貯留槽1の上部に設けられた第1の滑車5aと、重り3の上部に設けられた第2の滑車5bと、を具える。
筒状小貯留槽1は、底面1tと側面1sとを有し、上部が開放されている円筒状である。また、図3(a)に、筒状小貯留槽1および筒2の底面図を示すように、底面1tの中央に小孔1aが設けられている。
筒2は、上部および下部が開放されている円筒状である。また、図3(b)に、筒状小貯留槽1および筒2の側面図を示すように、筒2の側面の下部に4つの開口部2aが設けられている。
重り3の重量は、筒状小貯留槽1の重量と、筒状小貯留槽1内に貯留する所定量の水の重量とを足し合わせた重量と釣り合う。すなわち、重り3の重量は、筒状小貯留槽1の重量より重く、筒状小貯留槽1の重量と、筒状小貯留槽1に貯留する満杯の水の重量とを足し合わせた重量より軽く設定されている。また、重り3は筒状小貯留槽1を上下に移動させる働きをする。
連結手段4は、ロープあるいはベルト等とすることができる。
第1の滑車5aおよび第2の滑車5bは、重り3の重量を、連結手段4を経由し筒状小貯留槽1に伝達する働きをする。
【0012】
降雨排水制御システム10は、ビル等の建築物の屋上床面11の、排水ドレン12上に設置されている。排水ドレン12の上部には、落ち葉等のゴミが排水ドレン12内に侵入するのを防止するための目皿13が設けられている。また、降雨貯留槽壁面14が設けられている。降雨貯留槽壁面14として、屋上パラぺット等、壁面状物の利用も可能である。
【0013】
図2、図4〜図6を用いて、降雨排水制御システム10の作用について説明する。
図2は、筒状小貯留槽1が空の状態を示し、図4は、筒状小貯留槽1内に降雨水が貯留している状態を示し、図5は、筒状小貯留槽1内および屋上床面11に降雨水が貯留している状態を示している。図6は、降雨排水制御システム10を用いたときの排水ドレン12内への流出量(線分B)および降雨量(棒グラフ)の時間的変化を示す。
【0014】
はじめに、図6を参照しながら、降雨量(棒グラフ)に関して説明する。時刻T0で雨が降り始め、時刻T0から時刻T2までは、降雨量が増加している。時刻T2から時刻T5までは、降雨量は一定である。時刻T5から時刻T6までは、降雨量が減少し、時刻T6において雨が止む。
【0015】
次に、流出量(線分B)に関して説明する。時刻T0で雨が降り始めると、筒状小貯留槽1内に降った雨は、小孔1aを通り排水ドレン12内に流れ、屋上床面11に降った雨は、開口部2aを通り排水ドレン12内に流れる。筒状小貯留槽1内への降雨量が小孔1aの流出能力を超えると、流出されない降雨水が筒状小貯留槽1内へ貯留し始める。
さらに降雨が続き筒状小貯留槽1に降雨水が貯留し続けると、時刻T3において、筒状小貯留槽1の重量と、筒状小貯留槽1内に貯留している降雨水の重量とを足し合わせた重量が、重り3の重量を上回る。すると、筒状小貯留槽1が下降し始め、時刻T4において、筒状小貯留槽1が筒2の開口部2aを完全に塞ぐ(図4参照)。
筒2の開口部2aが完全に塞がれると、屋上床面11に降った雨は、開口部2aを通り排水ドレン12内に流れることができない。それゆえ、時刻T4以降は、屋上床面11に降った雨は、屋上床面11と降雨貯留槽壁面14とで形成された降雨貯留槽に貯留することになる(図5参照)。時刻T4以降は、降雨水は、筒状小貯留槽1の小孔1aからのみ流出し、その流出量はQ1で一定になる。さらに小孔1aからの流出を上回る降雨が続けば、筒状小貯留槽1は満杯となり、降雨水の大半は、降雨貯留槽壁面14で囲まれた屋上床面11に貯留されていくことになる。
時刻T5において、降雨量が減少し、時刻T6において雨が止むと、筒状小貯留槽1内の貯留水量が減少し始める。
やがて時刻T7において、筒状小貯留槽1の重量と、筒状小貯留槽1内に貯留している降雨水の重量とを足し合わせた重量が、重り3の重量を下回る。すると、筒状小貯留槽1が上昇し始め、筒2の開口部2aが開くので、屋上床面11と降雨貯留槽壁面14とで形成された降雨貯留槽の貯留水が、筒2の開口部2aから流出し始める。
時刻T8において、筒2の開口部2aが完全に開き、図2の状態に戻る。
【0016】
筒状小貯留槽1の小孔1aの大きさ、数、筒2の開口部2aの大きさ、数、重り3の重量を選択することにより、貯留・流出時刻および流出量を制御することができる。
例えば、小孔1aが小さい場合、小孔1aからの流出量は少なく、筒状小貯留槽1に降雨水が貯留するスピードが上がり、時刻T0から時刻T3までの時間は短くなり、時刻T3から時刻T7までの時間は長くなる。
また、重り3が重い場合、時刻T0から時刻T3までの時間までの時間は長くなり、時刻T3から時刻T7までの時間は短くなる。なお、重り3はフック等を利用して簡単に取り替え可能であることが好ましい。
また、筒2の開口部2aの開口面積が小さい場合、単位時間当たりの流出量は減少し、一方、開口部2aの開口面積が大きい場合、単位時間当たりの流出量は増加する。
複数の降雨排水制御システム10を用いる場合、降雨排水制御システム10毎に排水処理設備への流出量を制御することにより、排水処理設備への流出量の全体を制御することもできる。なお、降雨排水制御システム10が設置される地域の気象データ等を参考にすることにより、重り3の重量等を決定することができる。
【0017】
以上の通り、本発明の降雨排水制御システム10を用いると、大量の降雨時には、降雨水を貯留し、大量降雨が収まってしばらくしたのちに、降雨水を排水処理設備へ流出させることができる。すなわち、豪雨時に、大量の雨水が急激に排水処理設備に流入することを防止するため、都市型洪水を抑制することができるのである。また、電力を必要としないため停電等で機能が停止することもないという利点を併せて有する。
既存の設備であるビル等の屋上床面11を降雨貯留槽として利用するため、大規模な工事は必要なく、本発明の降雨排水制御システム10をきわめて簡単に設置することができる。
ビル等の屋上床面11上に複数の排水ドレン12が設けられている場合、本発明の降雨排水制御システム10を設置しない排水ドレン12は塞ぐ必要がある。
【0018】
図7は、本発明の降雨排水制御システムを実施した様子を示す写真である。既存の設備であるビル等の屋上床面11および屋上パラペットを降雨貯留槽壁面14として利用した降雨貯留槽である。なお、図7には、降雨排水制御システム10は記載されていない。
【0019】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、筒状小貯留槽1および筒2は、円筒状ではなく角筒状とすることもできる。筒状小貯留槽1の外周面と筒2の内周面とは、接触していなくてもよい。
【符号の説明】
【0020】
1 筒状小貯留槽
1a 小孔
1s 側面
1t 底面
2 筒
2a 開口部
3 重り
4 連結手段
5a 第1の滑車
5b 第2の滑車
10 降雨排水制御システム
11 屋上床面
12 排水ドレン
13 目皿
14 降雨貯留槽壁面


【特許請求の範囲】
【請求項1】
底面と側面とを有し、前記底面に小孔が設けられた筒状小貯留槽と、
前記小貯留槽の外側に配置され、下部に開口部が設けられた筒と、
前記筒状小貯留槽を上下に移動させるための重りと、
前記筒状小貯留槽と前記重りとを連結するための連結手段と、
前記重りの重量を、前記連結手段を経由し前記筒状小貯留槽に伝達するための滑車と、
を具え、
前記筒状小貯留槽が上下することにより、前記開口部の開閉が行われることを特徴とする降雨排水制御システム。
【請求項2】
請求項1に記載の降雨排水制御システムにおいて、
前記筒の外側に降雨貯留槽を配置してなる降雨排水制御システム。
【請求項3】
請求項1に記載の降雨排水制御システムにおいて、
前記筒の外側に配置された降雨貯留槽として、建築物の屋上床面を利用して降雨水を貯留することを特徴とする降雨排水制御システム。

【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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【公開番号】特開2013−28899(P2013−28899A)
【公開日】平成25年2月7日(2013.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−163608(P2011−163608)
【出願日】平成23年7月26日(2011.7.26)
【出願人】(304021417)国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【出願人】(393018495)株式会社山装 (3)
【Fターム(参考)】