JP2006002514A - 雨水利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】芝生を天然の濾過材として利用することにより、バルコニーや屋根、庭などに降った雨水を濾過して貯水し、清浄な水を水洗トイレの中水として再利用すると共に、自然の落差を利用して、水洗トイレに供給して省エネルギー化を図った簡易な雨水利用システムを提供するものである。
【解決手段】水洗トイレ４のタンク８より高い位置に設置されているバルコニー２に上部貯水槽５を設け、この上部貯水槽５の上に、砂や石を敷き詰めた第２の上部濾過層１０を形成し、更にこの上層に芝生１４を張った第１の上部濾過層１６を形成し、前記上部貯水槽５を前記水洗トイレ４のタンク８に給水管２４を介して接続し、バルコニー２や屋根１８に降った雨水９を、前記第１および第２の上部濾過層１６、１０で順次濾過して、上部貯水槽５に貯めた雨水９を水洗トイレ４の中水として利用するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、住宅などの建物や庭などに降った雨水を、芝生を濾過材として濾過し、これを水洗トイレの中水として利用する雨水利用システムに関するものである。

雨水を有効利用する方法として、建物の屋根に降った雨水を貯水タンクに貯めて、これを水洗トイレの水（中水）として利用することが行なわれている（例えば特許文献１）。しかしながら、従来の方法は雨水をそのまま貯めて利用するだけで、濾過していないので、水が腐敗したり、また貯水タンクに貯めた雨水を水洗トイレのタンクに供給するのにポンプが必要であった。

特開平９−６７８３８

本発明は上記問題を改善し、芝生を天然の濾過材として利用することにより、バルコニーや屋根、庭などに降った雨水を濾過して貯水し、清浄な水を水洗トイレの中水として再利用すると共に、自然の落差を利用して、水洗トイレに供給して省エネルギー化を図った簡易な雨水利用システムを提供するものである。

本発明の請求項１記載の雨水利用システムは、水洗トイレのタンクより高い位置に設置されているバルコニーに上部貯水槽を設け、この上部貯水槽の上に、砂や石を敷き詰めた第２の上部濾過層を形成し、更にこの上層に芝生を張った第１の上部濾過層を形成し、前記上部貯水槽を前記水洗トイレのタンクに給水管を介して接続し、バルコニーや屋根に降った雨水を、前記第１および第２の上部濾過層で順次濾過して、上部貯水槽に貯めた水を水洗トイレの中水として利用することを特徴とするものである。

本発明の請求項２記載の雨水利用システムは、請求項１記載の雨水利用システムに、更に第２の上部濾過層内に上部散水管を配管し、庭などの地中に地下貯水槽を設け、この上部に砂や石を敷き詰めた第２の地中濾過層を形成すると共にこの内側に地中散水管を配管し、この上層に芝生を張った第１の地中濾過層を形成し、前記地下貯水槽の水を戻し管を通して、前記第２の上部濾過層内に配管した上部散水管に給水するポンプを設け、上部貯水槽のオーバーフロー管を第２の地中濾過層内に配管した地中散水管に接続して、前記地下貯水槽と上部貯水槽との間を戻し管とオーバーフロー管を通して水を循環させて濾過すると共に、上部貯水槽に貯めた水を水洗トイレの中水として利用することを特徴とするものである。

本発明の請求項３記載の雨水利用システムは、上部散水管と地中散水管が、長手方向に沿った外周に多数の流水孔を開孔した外側パイプの内側に、長手方向に沿って所定の間隔で流水孔が開孔され内側パイプを挿着した二重管構造で形成したことを特徴とするものである。

本発明の請求項４記載の雨水利用システムは、傾斜した屋根の下部に取付けられた雨樋に縦樋を接続し、この縦樋の下部を、芝生を張った第１の上部濾過層の上に導いて、屋根に降った雨水を集水して濾過するようにしたことを特徴とするものである。

本発明の請求項５記載の雨水利用システムは、上部貯水槽に、水道管を接続して、この先端にボールタップを取付けて、上部貯水槽の水位が所定の水位より下がった時に水道水を供給するようにしたことを特徴とするものである。更に請求項６記載の雨水利用システムは、上部貯水槽に貯めた水を水洗トイレの中水として供給する給水管に分岐して、屋外散水栓を接続したことを特徴とするものである。

本発明に係る請求項１記載の雨水利用システムによれば、バルコニーや屋根に降った雨がバルコニーの芝生にしみ込み、第１の上部濾過層となる芝生の葉や根で、透水速度が遅くなり、絡み合った根で、細かい土や砂、ごみなどが濾過される。更に砂や石で形成された第２の上部濾過層を通過して濾過され、上部貯水槽に流れ込む。上部貯水槽に貯水された雨水は、給水管を通って落差を利用して水洗トイレのタンクに自動的に給水される。従って雨水を有効利用できると共に、濾過して貯水するので、水の腐敗が防止でき、しかも落差を利用するのでポンプが不要で省エネルギー化を図ることができると共に、構造も簡単で施工費を安くすることができる。

また請求項２記載の雨水利用システムによれば、バルコニーや屋根、庭に降った雨水を効率よく捕集して有効に利用できると共に、地下貯水槽と上部貯水槽の間を戻し管とオーバーフロー管を通して水を循環するループを繰り返すことにより、第２の上部濾過層と第２の地中濾過層を通して繰り返し濾過することにより、水は常時、流動しながら浄化され腐敗することがない。

また請求項３記載の雨水利用システムによれば、上部散水管と地中散水管が、流水孔をそれぞれ開孔した外側パイプと内側パイプとの二重管構造で形成されているので、内側パイプから直接、水が外部に流出せず、一旦外側パイプの内側に沿って流れるので、長手方向に沿ってほぼ均一に散水することができる。また内側パイプの流水孔から圧力の強い水が噴射されても、外側パイプで遮られるので、濾過層内の濾材がすくわれて空洞化するのを防止できる。

また請求項４記載の雨水利用システムによれば、屋根に降った雨を効率よく集水して、芝生を張った第１の上部濾過層の上に導いて、濾過することができる。

また請求項５記載の雨水利用システムによれば、上部貯水槽に水道管を接続して、この先端にボールタップを取付けて、上部貯水槽の水位が所定の水位より下がった時に水道水を供給するようにしたので、貯水槽の水が不足しても水洗トイレの使用に差し支えがない。

また請求項６記載の雨水利用システムによれば、水洗トイレの中水としてだけでなく庭に散水する場合にも、屋外散水栓から濾過された雨水を使用することができる。更に地震の発生などのライフラインが停止した災害時に、浄化された雨水が上部貯水槽に貯水され、落差により自動的に給水されるので、飲料水として利用することもできる。

２階建住宅に適用して雨水を濾過して水洗トイレの中水として効率よく利用することができる雨水利用システムを実現した。

以下本発明の実施例を図１および図２を参照して詳細に説明する。図１は２階建住宅１に雨水利用システムを取付けたものである。住宅１の２階にバルコニー２が取付けられアルミニュウムパイプやステンレスパイプで形成された支柱パイプ３で支持されている。住宅１の１階には水洗トイレ４が設置されている。

バルコニー２の上には上部貯水槽５が設けられ、これは１階の水洗トイレ４のタンク８より上方に位置している。上部貯水槽５の内側には図２に示すように、発泡した軽量コンクリート板を連続して山形に組み合わせた支持部６が設けられている。更にこの支持部６の上には、通水孔を開孔したパンチングメタルやメッシュ７が取付けられている。

このメッシュ７の上には第２の上部濾過層１０が形成されている。これは上層部が川砂１１で、中間部が細かい川石１２で、下層部が火山石１３で構成されている。この第２の上部濾過層１０の上には、更に芝生１４を張った第１の上部濾過層１６が形成されている。

また図１に示すように、傾斜した２階の屋根１８の軒下には雨樋１９が取付けられ、左右の雨樋１９は横樋２０で連結され、ここに接続した縦樋２１の下部は、芝生１４を張った第１の上部濾過層１６の上に導かれている。また前記上部貯水槽５の底部には図２に示すように、集水桝２３が形成され、この底部は給水管２４を介して、１階の水洗トイレ４のタンク８に接続されている。また集水桝２３の上部側には支柱パイプ３を通して水道管２５が導かれ、この先端にボールタップ２６を取付けて、集水桝２３の水位が所定の水位より下がった時に水道水を供給するようになっている。

更に前記上部貯水槽５の上部にはオーバーフロー管２７が取付けられ、これは支柱パイプ３を通して、下部が側溝２８に導かれている。また上部貯水槽５から１階の水洗トイレ４のタンク８に接続された給水管２４は途中で分岐して庭２９に設けた屋外散水栓３０に接続されている。

次に上記構成の雨水利用システムの作用について説明する。雨が降ると２階の屋根１８に降った雨水は雨樋１９で集水され更に横樋２０、縦樋２１を通ってバルコニー２の上の芝生１４に流れ込む。またバルコニー２に降った雨水も芝生１４にしみ込む。

このバルコニー２の芝生１４にしみ込んだ雨水９は図２に示すように、第１の上部濾過層１６となる芝生１４の葉や根で、透水速度が遅くなり、絡み合った根で、細かい土や砂がフィルターとなってごみなどが濾過される。雨水は、更に川砂１１や川石１２、火山石１３で形成された第２の上部濾過層１０を通過し、メッシュ７を通って上部貯水槽５に流れ込む。この第２の上部濾過層１０を構成する最上層の川砂１１で、雨水に含まれる大気中の粉塵などは濾過されて、この下層の透水作用のある川石１２を通過し、更にこの下層の多孔質で透水性のある火山石１３を通過し、この濾過過程で雨水はかなり浄化される。また芝生１４の根菌はバクテリアの１種であるメタン菌も多く存在し、このメタン菌は大腸菌や一般細菌を死滅させる滅菌効果もある。

また上記雨水利用システムは、雨水９の浄化だけではなく、芝生１４の繁殖にも適した構成となっている。つまり第２の上部濾過層１０を構成する最上層の川砂１１と、この下層の川石１２はバクテリアを多く含むので、芝生１４の成長を促進し、更に多孔質で透水性のある火山石１３はバクテリアの住む家となってバクテリアが繁殖し芝生１４の成長が促進される。また貝化石などを使用すれば肥料となるミネラル分を補給することができる。

上部貯水槽５に貯水された雨水９は中水として、この底部に形成した集水桝２３から給水管２４を通って落差を利用して１階の水洗トイレ４のタンク８に自動的に給水される。また雨が降らず、集水桝２３の水位が低下してきた時にはボールタップ２６が開いて、水道管２５から水道水が集水桝２３に供給されるので、水洗トイレ４の使用には差し支えない。また大雨が降り続いて上部貯水槽５内の雨水９が溢れると、オーバーフロー管２７を通して庭２９の側溝２８に流れるようになっている。

また水洗トイレ４だけでなく庭２９に散水する場合には、給水管２４に分岐して接続された屋外散水栓３０から、濾過された雨水９を使用することができる。更に地震の発生などのライフラインが停止した災害時に、浄化された雨水９が上部貯水槽５に貯水され、落差により自動的に給水されるので、飲料水として利用することもできる。

図３ないし図６は本発明の他の実施例を示すもので、図３に示すようにバルコニー２と庭２９にそれぞれ濾過層と貯水槽を形成し、これを連通したものである。２階にバルコニー２に設けられた上部貯水槽５と第１の上部濾過層１６、第２の上部濾過層１０の構成は図４に示すように、第２の上部濾過層１０内に上部散水管３２が配管され、これに戻し管３３を接続した点で、図２の構成と異なるだけであり、同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。

バルコニー２の下の庭２９には図５に示すように、コンクリートで形成された地下貯水槽３５が設けられ、この上面に通水孔３６が開孔されている。この地下貯水槽３５の上部に第２の地中濾過層３７が形成され、この内側に地中散水管３８が配管されている。更にこの第２の地中濾過層３７の上層には芝生１４を張った第１の地中濾過層３９が形成されている。第２の地中濾過層３７は図２に示すように、前記第２の上部濾過層１０と同様に、上層部が川砂１１で、中間部が細かい川石１２で、下層部が火山石１３で構成されている。

また地下貯水槽３５の底部側にはバクテリアの住み家となる濾過材４０が設けられている。また濾過材４０の横にはポンプ４２が設置され、このポンプ４２は支柱パイプ３内を貫通させた戻し管３３でバルコニー２の前記第２の上部濾過層１０内に配管した上部散水管３２に接続されている。また第２の地中濾過層３７内に配管した地中散水管３８は、上部貯水槽５の上部から導かれるオーバーフロー管２７に接続されている。

また上部散水管３２と地中散水管３８は図６に示すように、外側パイプ４３に内側パイプ４４を挿着した二重管構造となっており、この内側パイプ４４にはその長手方向に沿って所定の間隔で流水孔４５が開孔され、更に外側パイプ４３には周方向に沿って多数の流水孔４６が形成され、散水管３２、３８の長手方向に沿ってほぼ均一に散水できるようになっている。なお図３に示すように２階の屋根１８の上にはソーラーパネル４７が取付けられ、これはポンプ４２を駆動させる電源となっている。

次に上記構成の雨水利用システムの作用について説明する。２階の屋根１８とバルコニー２に降った雨水は前記実施例と同様に、芝生１４で形成された第１の上部濾過層１６から第２の上部濾過層１０を通って濾過されて、これが上部貯水槽５に貯水される。また庭２９の芝生１４に降った雨は、第１の地中濾過層３９、第２の地中濾過層３７を通過して濾過され、更に通水孔３６から地下貯水槽３５に流入して貯水される。

上部貯水槽５に貯水された雨水９は、この底部に形成した集水桝２３から給水管２４を通って落差を利用して１階の水洗トイレ４のタンク８に自動的に給水される。また地下貯水槽３５に貯水された雨水９は、底部に設けた濾過材４０が、嫌気性バクテリアの住み家となっているので、ここに触れて有機物が分解されて、清浄な水となる。この水は、ソーラーパネル４７で充電された電力を利用して駆動するポンプ４２により戻し管３３を通してバルコニー２の上部散水管３２に送られここから第２の上部濾過層１０内に散水される。

上部散水管３２は図６に示すように、周方向に沿って多数の流水孔４６が形成された外側パイプ４３の内側に、流水孔４５を開孔した内側パイプ４４を挿着した二重管構造となっているので、内側パイプ４４から直接、水が外部に流出せず、一旦外側パイプ４３の内側に沿って流れるので、長手方向に沿ってほぼ均一に散水することができる。また内側パイプ４４の流水孔４５から圧力の強い水が噴射されても、外側パイプ４３で遮られるので、第２の上部濾過層１０内の濾材がすくわれて空洞化するのを防止できる。

第２の上部濾過層１０を通過して再度濾過された雨水９は上部貯水槽５に流入する。水洗トイレ４が使用されていないと上部貯水槽５から雨水９が溢れて、オーバーフロー管２７を通って庭２９の第２の地中濾過層３７に配管した地中散水管３８に戻される。この地中散水管３８から第２の地中濾過層３７内に散水された雨水９は、ここを通過して再度濾過されて地下貯水槽３５に貯められる。このように、地下貯水槽３５と上部貯水槽５との間を、戻し管３３とオーバーフロー管２７を通して水を循環あせるループを繰り返して濾過することにより雨水９は更に清浄化されると共に、流動しているので腐敗することがない。

また、水洗トイレ４の水の使用量が多く、地下貯水槽３５と上部貯水槽５との雨水９だけでは不足すると、集水桝２３の水位が低下してボールタップ２６が開き、水道管２５から水道水が集水桝２３に供給される。

また上部散水管３２と地中散水管３８は、芝生１４の根が生長している部分に配管されているので、雨が長期間降らなくても、芝生１４への水の供給が維持され、生長が促進される。また地下貯水槽３５は地中に埋設されているので、年間を通して水温の変動が少なく、更に芝生１４は断熱材として作用するので冬期間でも水温は１０℃以上に保持される。このためバクテリアの活動が活発に維持され、バクテリアによる有機物の分解作用が冬期間でも行なわれるので浄化能力が低下することがない。

また、ポンプ４２は１日に２時間程度運転すれば良いので、電力の使用量も少なく、更にソーラーパネル４７による自然エネルギーを利用して、電力料金の低減を図ることができる。また充電不足により、ポンプ４２による雨水利用システムを数日間停止させても、水質の劣化は少ない。また給水管２４には屋外散水栓３０が接続されているので、火災の発生時には防火用水としての役割を果すことができる。更に地震の発生などのライフラインが停止した災害時に、水道や電気の供給が停止された場合にも、繰り返し浄化された水が上部貯水槽５に貯水され、落差により自動的に給水されるので、飲料水として利用することもできる。

なお上記説明では２階建住宅１に適用板場合について示したが３階建以上の住宅に適用しても良く、この場合、下層の水洗トイレに給水することができる。また上記説明では住宅に適用した場合について示したが、事務所や倉庫、車庫などにも適用でき、この屋根に降った雨も集水して利用することができる。また第２の上部濾過層１０や第２の地中濾過層３７の構成は上記説明に限らず他の砂や石の組合せでも良い。

本発明の実施例によるバルコニーに濾過層と上部貯水槽を設けた雨水利用システムの構成図である。 図１のバルコニーに設けた濾過層と上部貯水槽の断面図である。 本発明の他の実施例によるバルコニーと庭に濾過層と貯水槽を設けた雨水利用システムの構成図である。 図３のバルコニーに設けた濾過層と上部貯水槽の断面図である。 図３の庭に設けた濾過層と下部貯水槽の断面図である。 上部散水管の断面図である。

符号の説明

１ 住宅
２ バルコニー
３ 支柱パイプ
４ 水洗トイレ
５ 上部貯水槽
６ 支持部
７ メッシュ
８ タンク
９ 雨水
１０ 第２の上部濾過層
１１ 川砂
１２ 川石
１３ 火山石
１４ 芝生
１６ 第１の上部濾過層
１８ の屋根
１９ 雨樋
２１ 縦樋
２３ 集水桝
２４ 給水管
２５ 水道管
２６ ボールタップ
２７ オーバーフロー管
２８ 側溝
２９ 庭
３０ 屋外散水栓
３２ 上部散水管
３３ 戻し管
３５ 地下貯水槽
３６ 通水孔
３７ 第２の地中濾過層
３８ 地中散水管
３９ 第１の地中濾過層
４０ 濾過材
４２ ポンプ
４３ 外側パイプ
４４ 内側パイプ
４５ 流水孔
４６ 流水孔
４７ ソーラーパネル

Claims (6)

1. 水洗トイレのタンクより高い位置に設置されているバルコニーに上部貯水槽を設け、この上部貯水槽の上に、砂や石を敷き詰めた第２の上部濾過層を形成し、更にこの上層に芝生を張った第１の上部濾過層を形成し、前記上部貯水槽を前記水洗トイレのタンクに給水管を介して接続し、バルコニーや屋根に降った雨水を、前記第１および第２の上部濾過層で順次濾過して、上部貯水槽に貯めた水を水洗トイレの中水として利用することを特徴とする雨水利用システム。
2. 請求項１記載の雨水利用システムに、更に第２の上部濾過層内に上部散水管を配管し、庭などの地中に地下貯水槽を設け、この上部に砂や石を敷き詰めた第２の地中濾過層を形成すると共にこの内側に地中散水管を配管し、この上層に芝生を張った第１の地中濾過層を形成し、前記地下貯水槽の水を戻し管を通して、前記第２の上部濾過層内に配管した上部散水管に給水するポンプを設け、上部貯水槽のオーバーフロー管を第２の地中濾過層内に配管した地中散水管に接続して、前記地下貯水槽と上部貯水槽との間を戻し管とオーバーフロー管を通して水を循環させて濾過すると共に、上部貯水槽に貯めた水を水洗トイレの中水として利用することを特徴とする雨水利用システム。
3. 上部散水管と地中散水管が、長手方向に沿った外周に多数の流水孔を開孔した外側パイプの内側に、長手方向に沿って所定の間隔で流水孔が開孔され内側パイプを挿着した二重管構造で形成されていることを特徴とする請求項２記載の雨水利用システム。
4. 傾斜した屋根の下部に取付けられた雨樋に縦樋を接続し、この縦樋の下部を、芝生を張った第１の上部濾過層の上に導いて、屋根に降った雨水を集水して濾過するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の雨水利用システム。
5. 上部貯水槽に、水道管を接続して、この先端にボールタップを取付けて、上部貯水槽の水位が所定の水位より下がった時に水道水を供給するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の雨水利用システム。
6. 上部貯水槽に貯めた水を水洗トイレの中水として供給する給水管に分岐して、屋外散水栓を接続したことを特徴とする請求項１または２記載の雨水利用システム。