JPH0444534A - 雨水用貯水槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、屋根または地表から捕集した雨水を貯留する
ための雨水用貯水槽に関するものである。

従来の技術 本島から遠く離れた離島、地下水に塩分が含まれている
ために上水として使用不可能な地域、あるいは公共上水
道施設のない山間僻地及び開発途上国等においては、雨
水を直接捕集してこれを生活用水として使用している。

このため、一般に、捕集された雨水を貯留するための貯
水施設が設けられる。

この種の貯水施設としては、鉄筋コンクリート製の構造
物があるが、重量が大きく建設に専門職を必要とし建設
費用もかかるため、あまり普及していない、加えて、不
完全工事の場合にヘアータラ、りが頻繁に発生し、また
、コンクリートから滲み出すアルカリによる水質の悪化
等の問題を生じる。

したがって、開発途上国等では、捕集された雨水の貯留
のために、専ら陶器あるいは地中を掘って形成された貯
水槽等が用いられてきた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、これらの貯水設備は単に雨水を貯留して
おくだけのものであって、非衛生的である。

したがって、本発明の課題は、軽量かつ容易に組み立て
可能で、しかも安価な雨水用貯水槽を提供することであ
る。

本発明のさらに別の課題は、貯水槽内に貯留された水の
水質を悪化させることなく、長期間にわたって雨水を貯
留可能な雨水用貯水槽を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は上記の目的を達成するために、上端面が開口さ
れた発泡スチロール樹脂製貯水槽本体と、前記貯水槽本
体の周壁および底壁における内部及び壁面のいずれか一
方または双方に固着され、前記貯水槽本体と一体化構造
をなす補強用金属筋線と、前記貯水槽本体内側において
実質上垂直にのびる内側管部分および貯水槽本体外側に
おいて実質上垂直にのびる外側管部分、並びに前記内側
管部分の上端および外側管部分の上端を連結するととも
に前記貯水槽本体の周壁を貫通して配置された連結管部
分とからなる実質上逆Ｕ字形状のサイフオンと、前記貯
水槽本体の内側底壁面に設けられた排水口から貯水槽本
体外部にのび、前記貯水槽本体から外部にのびる部分に
おいて排水バルブを備えた排水管と、前記貯水槽本体内
部から貯水槽本体外部にのび、前記貯水槽本体から外部
にのびる部分に給水バルブを備えた給水管と、前記給水
管に取付けられた濾過手段と、前記貯水槽本体の上端面
開口を封蓋可能で、通水機能を備え、かつ太陽光線の前
記貯水槽本体内部への入射を防止する上蓋とを有し、前
記サイフオンの内側管部分、の下端開口は前記貯水槽本
体内部の底壁面近傍に位置し、吸込口として機能し、前
記サイフオンの外側管部分の下端開口は前記内側管部分
の下端開口より下方に位置し、吐出口として機能すると
ともに、前記サイフオンの内側管部分における頂部近傍
の所定位置には吸気孔が形成されているものであること
を特徴とする雨水用貯水槽を構成したものである。

また、上記雨水用貯水槽において、サイフオンの外側管
部分の内部における上端近傍に、上方から下方に向かっ
て前記外側管部分の内径を徐々に減少させるように形成
された水はねが突設されているのが好ましい。

作用 上記の構成において、貯水槽本体内の水位が上昇し、サ
イフオン頂部に達すると、これに伴って吸込口から内側
管部分を通じてサイフオン内に侵入してきた水が、連結
管部分を通過して、サイフオンの外側管部分の内部を吐
出口へ向かって落下し、サイフオン作用が起こって貯水
槽内の水が排水され、貯水槽から水が溢れ出すおそれは
ない。

さらに、この排水によって、貯水槽本体内の水位がサイ
フオンの吸気孔の水位まで低下すると、外気が吸気孔か
らサイフオン内に流入し、サイフオン作用は直ちに停止
する。このため、無駄な排水が行われるのが防止される
。この場合に、サイフオンの外側管部分の内側に水はね
を突設した構成とすれば、連結管部分から外側管部分に
越流する水は、この水はねの作用により、水はねの下方
から小水滴となって外側管部分の内部に充満しながら落
下するようになり、サイフオン上部の空気圧を徐々に低
下させる。その結果、貯水槽本体内の水位がサイフオン
頂部よりも少し低い段階でサイフオン作用が確実に起こ
る。

また、サイフオンの吸込口は貯水槽の内側底壁面の近傍
に位置しているので、上記サイフオン作用によって、水
中のゴミの分解の結果無酸素状態となりがちな水底付近
の水が強制的に排水されるため、貯水槽内の水質浄化を
図ることができる。

貯水槽本体は、発泡スチロール樹脂製であるため、軽量
かつ組み立てが容易であり、さらに補強用金属筋線によ
って補強されているため、貯留された水の水圧に対して
充分に対応可能である。

貯水槽に貯えられた生活用水を使用する場合には、給水
管の給水パルプを開放することによって、濾過手段によ
って濾過された水を必要なだけ簡単に取水することがで
きる。

また、貯水槽本体の上端面開口を上蓋によって封閉する
ことにより、貯水槽内部に太陽光線が直接入射すること
が防止されるので、貯留水中におけるプランクトンの発
生が防止される。

実施例 以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例について
説明する。

第１図および第２図において、本発明による雨水用貯水
槽は発泡スチロール樹脂製であり、円筒形の周壁（２）
、および前記周壁（２）の下端面開口を封閉する円形の
底壁（３）とからなる貯水槽本体（１）を有している。

また、貯水槽本体（１）の内側底壁面は、中心へ向かっ
て次第に深くなる播鉢状に形成されている。

この場合、貯水槽本体（１）は、複数のユニットから構
成されるようにしておき、これら複数のユニットに分離
した状態で現地に運搬し、現地で組み立てる構成とした
ほうが好ましく、この実施例では、貯水槽本体（１）の
周壁（２）が、３つの円筒形周壁ユニッ）　（２ａ）　
、　（２ａ）　、　（２ａ）を上下に積み重ね互いに接
着剤等により圧着することによって形成され、さらに、
周壁（２）の下端開口に底壁（３）が圧着されることに
よって貯水槽本体（１）が組み立てられる構成と・しで
ある。

そして、各周壁ユニン）　（２ａ）の内部には、周壁を
包囲する複数のリング状の補強用金属筋線（４）が上下
に所定の間隔をおいて組み込まれている。

この場合、周壁ユニ７）（２ａ）は、第４Ｂ図に示すよ
うに、所定の径を有する発泡スチロール樹脂製の内側円
筒（５ａ）と、前記内側円筒（５ａ）の外側に嵌合する
発泡スチロール樹脂製の外側円筒（５ｂ）とを、内側円
筒（５ａ）の外側面および外側円筒（５ｂ）の内側面の
間にリング状金属筋線を固着した状態で、圧着させるこ
とによって形成される。

周壁ユニット（２ａ）の構成は、この実施例の場合に限
定されるものではなく、例えば、第４Ａ図に示したよう
に、円筒形の周壁の外側壁面にリング状の金属筋線（４
）を上下に所定の間隔をおいて固着したものからなる周
壁ユニット（２ｂ）としてもよいし、また、第４Ｄ図に
示したように、複数の円筒形切片を上下に積み重ねた積
層体であって、隣接する円筒形切片の下側切片の周壁上
端面および上側切片の周壁下端面の間に、リング状の金
属筋ｗＡ（４）を固着したものからなる周壁ユニット（
２ｄ）としてもよい０周壁ユニツトの強度をさらに増し
たい場合には、第４Ｃ図に示したように、周壁にリング
状金属筋線を２重に組み込んだ周壁ユニット（２Ｃ）と
すればよく、また、リング状金属筋線の代わりに格子状
の金属筋線を用いることも可能である。

補強用金属筋線としては、ステンレス線、鋼線、銅線等
の適当なものを用いることが可能である。

また、粒状の発泡スチロール樹脂の原材料を直接現地に
運搬し、現地において、金属筋線を予め成形型枠内に配
置した後、高温で膨張させてユニットを作製することも
可能である。これは、特に低開発国で本発明を実施する
場合に有効である。

一方、貯水槽本体（１）の底壁（３）の内部には、第３
図に示すように、金属筋線（４）が、底壁（３）の中心
から水平方向に放射状にのびるようにして固着されてい
る。底壁（３）は、金属筋線（４）を内部に組み込んだ
状態で発泡スチロール樹脂と一体成形することによって
、あるいは、底壁（３ｂ）が２枚の円板の積層体からな
るようにしておき、これら２枚の円板を、円板の間に金
属筋！　（４）を挟着した状態で、接着剤によって圧着
することによって形成される。

なお、貯水槽本体（１）の形状は、この実施例のような
円柱形のものに限らず、貯水槽の容積、設置場所等に応
じて種々の形状のものとすることができる。

貯水槽本体（１）には、周壁（２）の内側壁面に沿って
垂直にのびる内側管部分（６ａ）と、周壁（２）の外側
壁面に沿って垂直にのびる外側管部分（６ｂ）と、貯水
槽本体（１）の周壁を貫通し、前記内側管部分（６ａ）
の上端および外側管部分（６ｂ）の上端を連結する連結
管部分（６Ｃ）とからなる略逆Ｕ字形状のサイフオン（
６）が配置される。そして、内側管部分（６ａ）の下端
開口は貯水槽本体（１）の内側底壁面から少し間隔をお
いて位置し、吸込口（２０）として機能し、一方、外側
管部分（６ｂ）の下端開口は、前記内側管部分（６ａ）
の下端開口より下方であって貯水槽本体（１）の底面よ
り少し上方に位置し、吐出口（２１）として機能する。

また、サイフオン（６）の頂部は、貯水槽本体（１）内
に貯留される水が周壁（２）の上端からオーバーフロー
するまでにサイフオン作用が働くような適当な高さに位
置している。さらに、貯水槽本体（１）の内側であって
、サイフオン（６）の内側管部分（６ａ）と連結管部分
（６Ｃ）との連結部近傍の側面には、吸気孔（７）が形
成される。また、外側管部分（６ｂ）の内側壁面の上端
には、上方から下方へ向かって外側管部分（６ｂ）の内
径を次第に狭める斜面を備えた水はね（８）が突設され
る。

さらに、貯水槽本体（１）の内部において、貯水槽本体
（１）の中心軸に沿ってのびる垂直管部分（９畠）と、
この垂直管部分（９ａ）の下端に連結された、貯水槽本
体（１）の半径方向に周壁（２）を貫通してのびる水平
管部分（９ｂ）とからなるＬ字形杖の給水管（９）が配
置される。給水管（９）の垂直管部分（９ａ）の上端は
、サイフオン（６）の吸気孔（７）と略同じ高さに位置
すると共にその開口を封止され、さらにその側面に多数
の通水孔（１０）が形成されており、一方、水平管部分
（９ｂ）の先端は貯水槽本体（１）の周壁（２）から本
体（１）の外部に突出し、この突出部には給水バルブ（
１２）が取付けられる。また、給水管（９）の垂直管部
分（９ａ）には、その外・周に嵌合するとともに、実質
上垂直管部分（９ａ）の長さにわたってのび、給水管（
９）のすべての通水孔（ｌＯ）を被覆する円筒形状を有
し、内部に木炭粒等を含む濾過器（１１）が取付けられ
る。

貯水槽本体（１）の内側底壁面の中央付近には、排水口
（１３）が形成され、前記排水口（１３）から底壁（３
）の内部を少し下方に傾斜して貫通してのび、底壁（３
）の側部から外部に突出する排水管（１４）が設けられ
、排水管（１４）の底壁側部から外部に突出した部分に
は排水バルブ（１５）が取付けられる。

貯水槽本体（１）の上端面開口は、上１（１６）によっ
て封閉可能となっている。上１（１６）は、高さが少し
低いほかは前記周壁ユニット（２ａ）と同じ構造を有す
る円筒の下端面開口に適当な目の金網（１７）を取付け
、上端面開口を発泡スチロール樹脂製の円板（１日）で
封閉したものからなっている。さらに、上端面開口を封
閉する円板（１８）の一部には、一端が（図示しない）
樋に連結された導水管（１９）が、その他端が上蓋内の
金網（１７）上方に位置するようにして取付けられる。

以上の構成において、降雨があった場合、屋根から導水
された雨水が、上１（１６）の金網（１７）を通じて貯
水槽本体（１）内に流入する。この場合、粗い石礫ある
いは粗大ゴミは、上蓋（１６）の金ｗｉ４（１７）で捕
捉されることによって除去される。また上蓋（１６）の
使用によって、太陽光線が貯水槽内に照射されることが
なく、貯留水中に植物性プランクトンが発生することが
防止され、を害昆虫が貯留水中に混入することもまた防
止される。

いま、１家族の屋根面積をＲＡ、家族数をＮ、流出率を
Ｃ２降雨の継続時間をＴとすれば、Ｒの雨量で貯水可能
な水量Ｖは、 Ｖ　＝　Ｃｘ　Ｎ　ｘ　ＲＡ　ｘ　Ｒ（１）となり、こ
のとき流量Ｑは、 Ｑ＝Ｖ／　　（ＤＴ）　　　　　　　　　　　　　　　
　（２）となる。

こうして過去の最大降雨量を調べ充分な遣水能力をもっ
た導水管（１９）の大きさが決定される。導水管（１９
）は例えばニスロンパイプ等からなっている。

貯水槽本体（１）の容量、すなわちその内径および高さ
は、年間にわたり貯水槽に貯留される水量がゼロとなる
ことがない大きさとし、前記（２）式を用いてＩＯ年間
以上にわたりシェミレーシッンした結果決定されるもの
である。

貯水槽本体（１）の水深は、貯留水量がゼロの状態から
、降雨がある毎に徐々に上昇していく、かかる水位の上
昇は、当然発泡スチロール樹脂に対して負荷を及ぼすよ
うになり、その大きさは次第に増大していく、貯水槽本
体（１）を形成する発泡スチロール樹脂としては、０．
Ｏ１〜０．０２前後の密度のものを使用する。この場合
、市販品においては、２　ｋｇ／ｃｍ”程度の引張強度
を有している。しかし、貯水槽本体（１）に及ぼされる
水圧は長期間持続的に作用するため、発泡スチロール樹
脂が塑性変形し、貯水槽本体（１）が破壊されるおそれ
がある。

このために、発泡スチロール樹脂を金属筋線によって補
強する。また、地震によって、瞬間的でかつ極めて大き
な負荷が貯水槽に及ぼされる可能性も考慮しておく必要
がある。

いま、 Ｗ＝水の密度、 Ｚ−水深、 Ｄ＝貯水槽本体の直径、 ｂ−貯水槽本体の周壁厚、 Ｐ、＝発泡スチロール樹脂のみの安全張力、Ｐ、＝金属
筋線で補強された発泡スチロール樹脂の安全応力、 Ｐ、＝金属筋線の許容応力、 Ｐ＝貯水槽本体周壁に作用する全張力 とすれば、次式が成立する。

Ｐ　＝　ｗ　ｘ　Ｚ　ｘ　Ｄ　　　　　　　　　　　　
　（３）Ｐ＝Ｐ、　　ｘ２ｘｂ よって、 ｘｂ を得る０次に、最大水深をＨとし、 Ｗ　＝　１　ｔｏｎ／ｍ’、 Ｈ＝３霧、 Ｄ＝２■、 Ｐ　ｏ　−２ｋｇ／ｃｍへ ｂ＝０．１０ｍ とすれば、Ｐｓ　＝　３ｋｇ／ａｍ”を得る。この値は
、Ｐｓ　＝　２ｋｇ／ｃｍ”より大きく、発泡スチロー
ル樹脂のみでは安全に支持できないことを示している。

このため、金属筋線による補強が必要となる。

第４Ｂ図の周壁ユニットにおいて、ステンレス製の金属
筋線の場合、金属筋線の配置密度を発泡スヂロールの断
面積の０．０００５倍とし、金属筋線の引張強度をＰ　
＊　＝５０００ｋｇ／ｃｍ”とすれば、金属筋線の許容
強度負担は、 ０．０００５Ｘ５０００＝２．５ｋｇ／ｃｍ”となり、
発泡スチロールと金属筋線の総合強度として　２．０　
＋２．５−４．５ｋｇ／ｃｍ”の効果を発生することに
なり、Ｐ　ａ　＝　３　ｋｇ／ｃｍ”に対して充分な張
力を発生する。

貯水槽本体（１）内の水位が上昇し、サイフオン（６）
の頂部に達すると、これに伴って吸込口（２０）から内
側管部分（６ａ）を通じてサイフオン（６）内に侵入し
てきた水が、連結管部分（６ｃ）を通過して、サイフオ
ン（６）の外側管部分（６ｂ）の内部を吐出口（２１）
へ向かって落下する。この水は外側管部分（６ｂ）の内
側に突設された水はね（８）の作用により小水滴となっ
て外側管部分（６ｂ）の内部に充満しながら落下し、サ
イフオン上部の空気圧を徐々に低下させる。このため、
貯水槽本体（１）内の水位がサイフオン（６）の頂部よ
りも少し低い段階でサイフオン作用が起こり、貯水槽本
体（１）内の水が排水され、貯水槽から水が溢れ出すこ
とはない、この排水によって、貯水槽本体（１）内の水
位が、サイフオン（６）の吸気孔（７）の水位まで低下
すると、外気が吸気孔（７）からサイフオン（６）内に
流入し、サイフオン作用は直ちに停止する。このため、
無駄な排水の行われることが防止される。

なお、この実施例では、サイフオン（６）の外側管部分
（６ｂ）に水はね（８）を突設しであるが、この水はね
（８）を設けなくても、サイフオン作用を起こすことが
可能である。ただ、この場合には、水はね（８）を設け
た場合と比べて、ややサイフオン作用の確実性に欠ける
。

貯水槽内の水面は外気と接しているため、酸素の水中へ
の溶は込みがあるため、水面付近の水は相対的にきれい
であるが、水底付近の水は、水中のゴミが分解される結
果無酸素状態となる傾向がある。ところが、サイフオン
（６）の吸込口（２０）は、貯水槽本体（１）の内側底
壁面近傍に配置されるため、前記サイフオン作用によっ
てこのような汚水が強制的に外部に排水されるため、貯
水槽内の水質浄化を行うことが可能となる。

貯水槽本体（１）に貯えられた生活用水を使用する場合
には、給水管（９）の給水バルブ（１２）を開放する。

このとき、貯水槽本体（１）内の水は、濾過器（１１）
によって濾過された後、給水管（９）の給水口（９ｃ）
から放水される。そして、必要な水量を取水した後給水
バルブ（１２）を閉鎖する。

貯水槽本体（１）は、発泡スチロール樹脂製であるため
、軽量かつ組み立てが容易であり、さらに金属筋線によ
って補強されているため、貯留水の水圧に対して充分に
対応可能である。

上蓋（１６）に取付けられた金ｍ（１７）にもかかわら
ず、貯水槽本体（１）内に沈澱するゴミについては、貯
水槽本体（１）の内側底壁面を中央に向かって次第に深
くなるすり鉢形状としたので、比較的容易に排水口（１
３）の近傍に集まる。よって、適宜排水バルブ（１５）
を開放することによって、貯水槽本体（１）外部に排出
することができる。

なお、この実施例における雨水用貯水槽の大きさは以下
のとおりである。

高さ３■、内径２−１貯水槽壁厚０．１■、サイホン管
の内径０．１−１取水フィルター径２Ｏｃ−１全降雨量
１２０−■、最大時間雨量Ｒ＝５０ｍｓ／時、降雨継続
時間Ｔ−３６００秒、屋根面積ＲＡ＝２００■８、流出
率Ｃ＝　１００％、最大流量Ｑ　＝０．００２８ｍ’／
秒、計画雨水用貯水槽容積Ｖｐ　＝９．４２ｍ”、全雨
水量Ｖ−２４ｍ″、余水吐放流容積”　ｐ　＝１４．５
８ｍ’また、周壁ユニットは、内径２−１厚さ０．１■
、高さｌ−の円筒形であって、円筒の縦断面の０．０５
％に相当する面積を金属筋線が占めるようにした。

発明の効果 以上のように本発明によれば、貯水槽本体を発泡スチロ
ール樹脂から構成するとともに、補強用金属筋線によっ
て補強するようにしたので、軽量かつ組み立てが容易で
ある。したがって、貯水槽本体を複数のユニットの組立
体からなる構成とし、ユニットに分離した状態で運搬す
るようにすれば、遠隔地に容易に運搬可能であり、しか
も、現地で、素人によって簡単に組み立てることができ
る。また、製作コストがあまりかからず、経済的な雨水
用貯水槽を提供することができる。

さらに、貯水槽に設けたサイフオンの作用により、水中
のゴミの分解の結果無酸素状態となりがちな水底付近の
水が強制的に排水され、また、貯ちな水底付近の水が強
制的に排水され、また、貯水槽本体の上端面開口は上蓋
によって封閉されているために、貯水槽内部に太陽光線
が直接入射することが防止されるので、貯留水中におけ
るプランクトンの発生が防止されために、貯水槽内の水
質浄化を図ることができ、衛生面からも極めて好ましい
ものである。

以上の点から、本発明は、特に、本島から遠く離れた離
島、全く公共用水道施設を有しない低開発国あるいは僻
地等の、雨水を捕集することによって生活用水を得なけ
ればならない地域において、著しい社会的貢献をなすも
のであると考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による雨水貯水槽の１実施例を示す一
部破断側面図、 第２図は、第１図に示した雨水貯水槽の縦断面図、 第３図は、第１図に示した雨水貯水槽の底壁の金属筋線
による補強構造を示す横断面図、第４Ａ図〜第４Ｄ図は
、第１図に示した雨水貯水槽の周壁を形成する周壁ユニ
ットの構造を示す部分断面図である。 （１）・・・・・・貯水槽本体 （２）・・・・・・周壁 （３）・・・・・・底壁 （４）・・・・・・金属筋線 （６）・・・・・・サイフオン （７）・・・・・・吸気孔 （８）・・・・・・水はね （９）・・・・・・給水管 （１１）・・・・・・濾過器 （１２）・・・・・・給水パルプ （１３）・・・・・・排水口 （１４）・・・・・・排水管 （１５）・・・・・・排水パルプ （１６）・・・・・・上蓋 （２０）・・・・・・吸込口 （２１）・・・・・・吐出口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上端面が開口された発泡スチロール樹脂製貯水槽
   本体と、 前記貯水槽本体の周壁および底壁における内部及び壁面
   のいずれか一方または双方に固着され、前記貯水槽本体
   と一体化構造をなす補強用金属筋線と、 前記貯水槽本体内側において実質上垂直にのびる内側管
   部分および貯水槽本体外側において実質上垂直にのびる
   外側管部分、並びに前記内側管部分の上端および外側管
   部分の上端を連結するとともに前記貯水槽本体の周壁を
   貫通して配置された連結管部分とからなる実質上逆Ｕ字
   形状のサイフォンと、 前記貯水槽本体の内側底壁面に設けられた排水口から貯
   水槽本体外部にのび、前記貯水槽本体から外部にのびる
   部分において排水バルブを備えた排水管と、 前記貯水槽本体内部から貯水槽本体外部にのび、前記貯
   水槽本体から外部にのびる部分に給水バルブを備えた給
   水管と、 前記給水管に取付けられた濾過手段と、 前記貯水槽本体の上端面開口を封蓋可能で、通水機能を
   備え、かつ太陽光線の前記貯水槽本体内部への入射を防
   止する上蓋とを有し、 前記サイフォンの内側管部分の下端開口は前記貯水槽本
   体内部の底壁面近傍に位置し、吸込口として機能し、前
   記サイフォンの外側管部分の下端開口は前記内側管部分
   の下端開口より下方に位置し、吐出口として機能すると
   ともに、前記サイフォンの内側管部分における頂部近傍
   の所定位置には吸気孔が形成されているものであること
   を特徴とする雨水用貯水槽。
2. （２）前記サイフォンの外側管部分の内部における上端
   近傍に、上方から下方に向かって前記外側管部分の内径
   を徐々に減少させるように形成された水はねが突設され
   ているものであることを特徴とする第１請求項に記載の
   雨水用貯水槽。