JP2006299541A - Base isolation device using rubber-made water storage tank and power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
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。
The present invention relates to a rubber water storage tank that stores rainwater from the rain gutter at the roof eaves using an empty space in a building and generates power using rainwater, and also serves as a seismic isolation and vibration control device in the event of an earthquake.
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。 In order to store rainwater, a tank is installed around the building. In addition, it required a lot of space and cost, such as burying a tank underground.
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。
Rainwater use methods are limited to flush toilets, car wash, watering, etc., and the use value of rainwater is low, and rainwater use tanks are hardly installed in ordinary households.
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。 Installing a conventional seismic isolation device in a building is a large-scale construction and requires a great deal of cost, so there are almost no seismic isolation measures taken.
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。
Conventional seismic isolation devices using rubber have a problem of building settlement due to a creep phenomenon in which a material is stretched over time when a load is applied for a long time and a crack is generated, leading to destruction.
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。
Many buildings are destroyed by vertical ground motion. However, conventional seismic isolation devices mainly focus on reducing vibration against horizontal ground motion.
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。
Conventionally, as a power generator using rainwater, JP-A-8-237997 and JP-A-2003-56441 have been proposed. Both of the above-mentioned two inventions generate electricity by rotating a water wheel by dropping rainwater, but have the following problems and are not suitable for practical use.
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。
In the invention of JP-A-8-237997, rainwater used for power generation is discharged as it is. Therefore, the amount of power generation depends on the amount of rainfall, and a constant power generation amount cannot always be obtained.
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。
In the invention of Japanese Patent Laid-Open No. 2003-56441, there is no water storage tank in the upper part, and rainwater is used for drop power generation by a pump, but electricity is consumed by the pump and a large amount of power generation cannot be obtained.
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。
Conventional water storage tanks made of metal, resin, and concrete require a large amount of installation space and are very expensive. Therefore, the amount of water storage is limited, and rainwater exceeding the tank capacity is discarded when it rains. Since the amount of water stored is small, there are few methods of use such as flush toilets and car wash.
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。 Installing a seismic isolation device on an existing building is a very large renovation work.
太陽光,風力発電は常時利用できるものではない。 Solar and wind power generation is not always available.
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。
The present invention has been made in view of the above-mentioned points. The purpose of the present invention is to use the rainwater storage tank as a seismic isolation device, increase the amount of stored water by using an empty space, and further Provide a system that maximizes the value of rainwater use in combination with power generation.
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。
By using a lightweight rubber tank, it can be entered from a small entrance and easily installed in existing buildings. By installing it in open spaces such as the rooftop, walls, and under floors of buildings,
It is characterized by increasing the amount of water stored and installing water storage tanks at the top and bottom of the building.
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。
The seismic isolation effect that elastically supports the building by storing water in a rubber tank and blocks the vibration applied from the ground, and the vibration control that attenuates the vibration of the building by converting the vibration energy applied to the building into the vibration energy of water It is characterized by having an effect.
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。
Rainwater storage tanks are installed at the top and bottom of the building, combined with solar and wind power generation, the rainwater in the lower storage tank is pumped to the upper storage tank by an electric pump, and the rainwater potential energy of the upper storage tank is used A head generator and a controller for controlling the power generator are provided so that rainwater can be circulated, and rainwater power can be generated even when solar power and wind power cannot be generated.
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。 In addition, the material of the tank is not limited to rubber, and a stretchable and airtight material such as vinyl can be used.
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。
The load applied to the leg of the building is reduced when the rubber water storage tank installed under the floor receives the building load. Since the water storage rubber rubber tank is soft in the horizontal and vertical directions, it has the effect of shifting the natural period of the building from the period of the earthquake, and the acceleration received by the building due to the earthquake is reduced. According to the present invention, it is possible to prevent damage to buildings due to an earthquake.
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。
A pair of rubber water storage tanks installed on the roof and in the walls are connected by a connecting pipe provided in the lower part of the tank, and the pair of tanks is formed in a U-shape. The water stored in the tank is used as a vibrating body, and a force that conflicts with the building external force is applied to reduce building vibration. According to the present invention, it is possible to eliminate discomfort due to earthquakes and wind-induced shaking.
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。
Since it can be installed in an empty space, the amount of stored water can be increased, and by storing water at the top and bottom of the building, the added value of rainwater use can be increased by the combination of drop power generation that uses the potential energy of rainwater, solar power, and wind power generation. it can.
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。
By storing water in an empty space in a house, there is an insulation and sound insulation effect, the comfort of the living environment is improved, and it can also be used for fire extinguishing water in case of fire, emergency water in case of disaster.
(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。
(Embodiment 1) FIGS. 1 and 2 show an embodiment of a rubber water storage tank which is a seismic isolation device according to the present invention interposed between a building and a foundation base. FIG.
1 shows a schematic configuration of a rubber water storage tank according to the present invention. An
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。
FIG. 2 is a schematic attachment view of the rubber water storage tank 1 of the present invention. The
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。
In addition, the
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。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of another rubber water storage tank that is a seismic isolation device according to the present invention interposed between a building and a foundation base, and the same reference numerals denote the same components as those in FIG. A plurality of the rubber water storage tanks 1 are stacked, a
(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。
(Embodiment 2) FIG. 4 shows an embodiment of a rubber water storage tank which is a vibration control device according to the present invention installed on the rooftop or in the wall, and the same reference numerals as those in FIG. The
Further,
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。 FIG. 5 shows a schematic diagram of a rainwater-based storage power generation system according to the present invention. In the figure, 22 is an upper rubber water storage tank, and 23 is a lower rubber water storage tank.
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。
The rain that has fallen on the
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。
In the illustrated water storage power generation system configured as described above, rain water that has poured onto the
The turbine generator 28 is rotated by the potential energy of the rainwater through the
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。
A recycle
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。
When the lower rubber
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。
FIG. 6 is a schematic layout diagram of the lower rubber
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。
It is an inexpensive and free-use water storage tank that also serves as a seismic isolation device that can be easily installed in existing buildings, contributing to the spread of rainwater-use tanks. In addition, stable power can be obtained even in ordinary households by using hybrid power generation. It can also be used for water use in places with little rain, saving tap water, and securing water in an emergency. By installing the water storage tank of the present invention in each home, the need to create a huge dam is also reduced.
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
1 Rubber storage tank as a base isolation device
2
4 Lower fixing
Claims (3)
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。 A rubber water tank interposed between a building and a foundation base, and a fixed plate is hermetically bonded to the upper and lower portions of the rubber water tank, and pipes communicating with the rubber tank on the upper and lower fixed plates A rubber water storage tank that has a port and is filled with water from the piping port and is subjected to water pressure to form a seismic isolation device.
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。 A pair of rubber water storage tanks installed on the roof, walls, and under the floor of a building, and fixing plates are hermetically bonded to the upper and lower portions of the respective rubber water storage tanks, A piping port that communicates with the rubber tank is formed, and the upper fixing plate is maintained at a height by a support member, and a vent hole that communicates with the rubber tank is provided. A connection port is provided in the lower part of the rubber tank, and the connection ports of the pair of rubber tanks face each other and are connected by a connecting pipe, and are configured in a U shape. A rubber water storage tank that becomes a vibration control device by storing water inside the pipe opening.
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。
The lower water storage tank according to claim 1 installed at the lower part of the building, the upper water storage tank according to claim 2 installed at the upper part of the building, and a collection system that guides rainwater flowing into the fence from the roof to the upper water storage tank. A water pipe, a turbine generator that rotates a turbine by the potential energy of rainwater in the upper storage tank, an electric pump that pumps water from the lower storage tank to the upper storage tank, and electricity for driving the electric pump A solar and wind power generator for generating power; an automatic valve for opening and closing a rainwater flow path of the upper and lower rubber water storage tanks; and a control device for controlling the automatic valve, the electric pump, and the power generator. The water storage tank, the water turbine power generation device, and the electric pump are connected by a pipe to flow from the upper water storage tank to the water turbine power generation device and the lower water storage tank. Controlled by the control device pumping into the upper storage tank by the electric water pumps from click, the power generation system of rainwater utilization rainwater to be circulated.
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