JP3167591U - オフグリッド電源を利用した分散型雨水利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】雨水利用システムを分割した３つの機能ユニットにより構成し、給水の動力源にオフグリッド電源を利用することにより、用途・規模に応じ、建物周辺に自由に分散設置できる雨水利用システムを提供する。【解決手段】雨水利用システムを受水ユニットＡ・貯水ユニットＢ・給水ユニットＣの３つ機能ユニットにより構成することにより、規模・用途に応じ適正な機能を無駄なく提供する。また、給水のためのＤＣポンプユニット１２の電源に太陽電池パネル１０を採用することによりグリッド電源網に拘束されずに自由に使用場所の近傍に合目的の雨水利用システムを分散設置する。【選択図】図５

Description

本考案は、トイレ洗浄水などの中水利用や庭・外構部への潅水などの建築物における積極的な雨水利用を目的として建築物に併設される分散設置型の雨水利用システムに関するものである。

太陽から地球に到達する光線・熱線は、地球にとってきわめて重要なエネルギー源であり、近年のエコブームを背景として、太陽熱を利用した温水システムや太陽光を利用した発電システムなどの広範囲な利用が進められている。

雨水は太陽エネルギーにより生起する大気循環の過程で生成される重要な資源であり、我々はそれらを河川水などの形で農業用水や工業用水として利用する他、取水し、精製し、更に殺菌していわゆる水道網により飲料用の上水として利用している。

上水を精製し配水するには多くのエネルギーを必要とするため、雨水の積極利用により、上水の使用量を減少させることは、地球環境への負荷を減らし、石化エネルギーの消費を抑制する意味でも有意義である。

この様な状況に鑑み、多くの自治体において、個人住宅で小型の雨水利用タンクを設置し、雨水を取水して庭木への散水などに用いる事が奨励されており、雨水貯留を目的とした簡易な小型水槽が普及しつつあるが、その効果は限定的である。

近年、ゲリラ豪雨の様な集中的な降雨による山崩れや道路の流失・陥没、更には河川・下水道の処理容量を超える局地的かつ急激な増水による道路・住宅への冠水災害などが顕在化しており、この対策のための緩衝施設として、公園の地下などに大型の地下雨水浸透枡・雨水貯留槽が設置されており、集合住宅などの不動産開発行為に対しても同施設の設置義務が強化されている。

しかしながら、これらの施設の設置は雨水の積極的な利用とは異なる発想、すなわち災害防止を第一目的として行なわれているのであり、依然として我々の生活の場での雨水の積極的な利用が真剣に検討されているとは言い難い状況が続いている。

この様な社会状況の中、上水利用量低減を目的とした雨水の中水利用は、公共施設を中心として設置事例が増加しているが、降雨を取水し集水貯留し中水として建物内に給水するには、個別に計画された機能集約型の水処理設備が計画されるのが通常であった。 この様な設計手法の採用の結果、雨水集水の為の管路は長大なものとなり、更に建物内の給水管経路も上水・中水の２経路必要となる為、設備費は増大し、上水節減の経済メリットとの比較での費用対効果が悪く、これが民間ベースで雨水利用が進まない原因となっていた。

特開平９−２４２１３０号 発明の名称 雨水利用システム

特開２００８−２４８４７１号 発明の名称 雨水利用システム

特開２００９−２９９３９３号 発明の名称 雨水貯留タンク

雨水利用設備の運用実績と課題 長崎市

従来、雨水利用システムは、建築設備としてろ過・貯水・殺菌・給水機能を一箇所に集約する形で設計されるため、建物ごとに個別に設計された特注の機能集約型設備であった。
その為、給水のみならず集水にも長大な配管が必要となり、その結果ポンプなどの設備機器も大型化する傾向があった。

従来、雨水の中水利用システムでは、雨水を受け貯留する貯水槽がそのまま中水を貯留する用水槽として利用する事が通常で、トイレ洗浄水として中水を利用する場合には、法規制によりすべての用水は一定の水準を超えて塩素消毒されなければならず、処理後の水質は庭木への潅水や池への補給水には適さなくなるなどの問題が発生していた。

従来、雨水利用システムには１００Ｖ，２００Ｖの交流電源用のものが用いられており、その管理には、安全上、専門家の関与が不可欠であった。 また、集水した雨水を建物内の使用場所まで給水する為に、これらの設備機器類は大型化することが避けられなかった。
その結果、雨水利用システムの設置費用並びにメンテナンス費用は増大していた。

他方、自治体の補助金などの利用で普及促進されているいわゆる雨水タンクの多くは、単に雨水を溜める機能を持つに過ぎず、雨水利用としては用途も容量も極めて限定的であった。 また、このカテゴリーで機能を高めた水槽製品は、容量の増減には本来単体で使うことを予定している同一の製品を水平に連結することで対応しており、機能の分割設置は出来ず、建築設備として容量変更・機能拡張の自由度は少なかった。

課題を解決する為の手段

本考案は、従来の技術が有するこの様な問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、建築設備としての通常一体的に提供される雨水利用システムを、受水・貯水・給水の３つの機能ユニットに分割し、それらのユニットの機能を、求められる規模と用途に応じ効率的に組み合わせることにより雨水利用システムに高い自由度を与え、前述の問題を解決しようとするものである。

本考案は、雨水利用システムの受水・貯水・給水ユニットを、共通の基本モジュールに基づき設計された縦横が整数比の板状の強化プラスチック部材により構成する方形のユニットとすることにより、ユニット間の連結、並びに各ユニットの規模の拡大・縮小を容易に行なえるようにしたものである。

本考案は、雨水利用システムの給水の為の駆動電源として、太陽電池を用いたオフグリッドの電源を利用することで、雨水利用システムの建物内での分散設置を容易にし、従来の設備設計では大型化しがちであった配管経路並びにポンプなどのシステム機材を小型化出来るようにしたものである。

本考案は、オフグリッド電源に加え貯水ユニット部に常時一定量以上の雨水を貯留できる機能を付加することにより、停電などの災害時の給水装置としても使える様にしたものである。

考案の効果

本件発明の利用により、都市部における雨水の積極的な利用促進を図り、以って多量のエネルギーを用いて製造され・配水されている上水道の利用量を低減し、もって石化エネルギーの使用削減に寄与する事が出来る。

図４は、建物４の配置図で、雨水利用システム９が２系列分散設置されている例である。雨水利用システムは縦樋の近傍に建物に添う形で設置される。 図４の右上に配置されている雨水利用システム９は、貯水した雨水をトイレの洗浄水として用いる為、図３のＣ部に給水用の自給ポンプサブユニットと併せて塩素殺菌装置サブユニットを具備する。 他方、図４の左下に配置されている雨水利用システム９は、駐車場６の車の洗車や、庭７の草木への潅水のため設置されるため、自給ポンプサブユニットのみを換装している。

給電用の太陽電池発電パネル１０は、建物上部の日射を捉え易い南向きの屋根面などに設置され、縦樋８に沿って屋根面まで敷設されるケーブルにより蓄電池＋コントローラー１１と結束される。

図５は、この様な雨水利用システムの断面詳細図であり、受水ユニット、貯水ユニット、給水ユニットの容量比は０．５：３．０：１．０の例であり、基本的な一般的な貯水槽の部材が利用可能な様にモジュールには５０ｃｍが採用されている。

図５のシステム例では、取水器１８の取水口の高さはＩの水槽内上限水位レベルを構成し、これが受水ユニットのみならず、貯水ユニット並びに給水ユニットの上限水位となる。

連通管１９は、逆止弁を有し、雨水は受水ユニットＡから貯水ユニットＢにしか流れない構成となっている。 貯水ユニットＢと給水ユニットＣを連結する連通管は貯水ユニット底部近辺に横引き管を有し、給水ユニットＣ側で逆止弁の先に立上がり管を有する。

この立上がり管の上端レベルがＩＩの貯水槽常時下限水位制御レベルとなり、このレベル以下に貯水ユニットの水位が下がった場合は、貯水ユニットの貯留水は貯水ユニットＢのストックとして移動しない。 すなわち、この水が非常用の貯留水となる。 この水は、非常時に遮断弁を有するユニットＢＣ間のバイパス管路２１を開放することにより給水ユニットで利用する事が出来る。

また、給水ユニットＣでは、水位がＩＩＩに下がると上水による補給水が供給され、水位がＩＩに達した時点で給水ユニットＣに設けられたボールタップ１７により給水ユニットＣへの上水補給が停止するコントロールが導入されている。

図５の雨水利用システムはトイレ洗浄水としてシステムを利用するため、塩素殺菌装置サブユニットを持つが、殺菌剤（この場合、次亜塩素酸ナトリウム溶液）供給装置は、ＤＣポンプユニット１２による給水の動圧で稼動する無動力のもので、管内を流れる流水量に応じ一定比率で殺菌剤を用水に滴下するタイプのものが望ましい。

図５の雨水利用システムでは、貯水ユニットＢの容量を相対的に大きく確保した構成としている。 この様な構成の場合、貯水ユニットＢでの雨水の滞留時間は長くなる為、貯水ユニットＢに有機物混入の比率が高いケースでは、給水ユニットＣと同様に太陽光パネルで受光時に稼動する小型のビルジポンプと生物膜による浄化装置サブシステムを組み込み、昼間は槽内に水流を発生させ、水質を維持する事が望ましい。

ユニットによるシステム構成機構図を示した図面である 基本モジュールによる水槽構成の機構図である 基本モジュールによるシステム構成例を示した図面である 建築物への雨水利用システム配置例を示した図面である 雨水利用システム構成例の断面を示した図面である

Ａ 受水ユニット
Ｂ 貯水ユニット
Ｃ 給水ユニット
１ 基本モジュール水槽部材（辺長：Ｘ対２Ｘ）
２ ２倍モジュール水槽部材
３ 水槽ユニット
４ 建物
５ トイレ
６ 駐車場
７ 庭
８ 縦樋
９ 雨水利用システムユニット群
１０ 太陽電池発電パネル
１１ 蓄電池＋コントローラー
１２ ＤＣポンプユニット
１３ ストレーナー
１４ 殺菌剤供給装置
１５ 殺菌剤タンク
１６ 濾過サブユニット
１７ ボールタップ（上水補給口）
１８ 取水装置
１９ 連通管
２０ 排水管
２１ バイパス管路
Ｉ 水槽内上限水位レベル
ＩＩ 貯水槽常時下限水位制御レベル＝給水槽上水補給停止水位レベル
ＩＩＩ 給水槽上水補給開始水位レベル

Claims (4)

1. 受水・貯水・給水の３つの分割した機能ユニットに構成されることを特徴とする雨水利用システム。
2. 上記雨水利用システムの各機能ユニットを共通の基本モジュールに基づく整数形状比の量産部品の組み合わせにより構成することを特徴とする請求項１記載の雨水利用システム。
3. 駆動電源に太陽電池を電源とした小型のオフグリッド電源を利用す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. 貯水ユニットに常時一定量以上の雨水が貯留されるように構成ユニットを接続することを特徴とする請求項３記載の雨水利用システム。

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