特開 2024-158552 浄水システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158552

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】浄水システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/00 20230101AFI20241031BHJP

   C02F 1/38 20230101ALI20241031BHJP

   C02F 1/32 20230101ALI20241031BHJP

   C02F 1/50 20230101ALI20241031BHJP

   E03F 1/00 20060101ALI20241031BHJP

   E03B 11/00 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

C02F1/00 X

C02F1/38

C02F1/32

C02F1/50 510A

C02F1/50 520B

C02F1/50 531M

C02F1/50 550B

C02F1/50 560Z

E03F1/00 A

E03B11/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073844

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】丸尾 昌弘

【テーマコード（参考）】

2D063

4D037

【Ｆターム（参考）】

2D063AA17

4D037AA02

4D037AB03

4D037AB18

4D037BA18

4D037BA28

4D037CA02

4D037CA16

(57)【要約】

【課題】動作に必要な電力を低減できる浄水システムを実現する。
【解決手段】浄水システム（１）は、雨水を貯留する雨水槽（４１）と、雨水槽（４１）の雨水を浄化する浄水装置（４２）と、浄水装置（４２）が浄化した水である浄水を貯留する浄水槽（４３）と、を備え、浄水装置（４２）は、雨水槽（４１）の雨水が流入する流入口（５２）と、浄水が浄水槽（４３）へ流出する流出口（５３）と、を備え、流入口（５２）と流出口（５３）との圧力差により、雨水槽（４１）から雨水が供給される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

雨水を貯留する雨水槽と、
前記雨水槽の雨水を浄化する浄水装置と、
前記浄水装置が浄化した水である浄水を貯留する浄水槽と、を備え、
前記浄水装置は、
前記雨水槽の雨水が流入する流入口と、
前記浄水が前記浄水槽へ流出する流出口と、を備え、
前記流入口と前記流出口との圧力差により、前記雨水槽から前記雨水が供給される、浄水システム。

【請求項2】

前記浄水装置は、前記圧力差によって発生する前記流入口から前記流出口への水の流れを利用して、遠心力により前記雨水から不純物を分離する遠心分離機である、請求項１に記載の浄水システム。

【請求項3】

前記流入口は、前記雨水槽の底部から離間した位置に設けられている、請求項１に記載の浄水システム。

【請求項4】

前記流出口は、前記流入口よりも上方に設けられている、請求項１に記載の浄水システム。

【請求項5】

前記浄水槽から流入した水を殺菌する殺菌装置をさらに備える、請求項１に記載の浄水システム。

【請求項6】

前記雨水槽から溢れた水を生活水として貯留する生活水槽と、
前記生活水槽の外部にて前記生活水を利用し、利用した水である生活排水を再生し、再生した水である再生水を前記生活水槽内に戻す水再生装置と、をさらに備える、請求項１に記載の浄水システム。

【請求項7】

前記雨水槽の上方に設けられ、かつ、前記雨水を収集して前記雨水槽に供給する収集装置をさらに備える、請求項１に記載の浄水システム。

【請求項8】

前記収集装置は、
前記雨水が流れ下る傾斜部と、
前記傾斜部に設けられた太陽光パネルと、をさらに備える、請求項７に記載の浄水システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、浄水システムに関する。

【背景技術】

【0002】

雨水を生活用水として利用するための浄水システムが知られている。例えば、特許文献１に記載の建築物は浄水システムを備える。上記浄水システムでは、雨水槽に貯留された雨水は雨水浄化装置により浄化される。浄化された水は、生活水槽に貯留され、上記生活水槽に貯留された水は、生活水設備に生活水として供給される。上記生活水設備で使用された後の生活排水は、生活排水貯留槽に流される。上記生活排水貯留槽で生物浄化された再生水は、逆浸透膜用再生水槽に貯留される。上記逆浸透膜装置によりろ過処理された浄水は、上記雨水槽または上記生活水槽に戻されて循環させられる。上記逆浸透膜装置より排出された濃縮水は、トイレ洗浄用水に供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１４７９２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記浄水システムでは、各種水槽からの水はポンプによって吸い上げられている。このため、上記ポンプを駆動させるための電力が継続的に必要となる。このことは、例えば発展途上国などのように、電力の供給が不安定な地域にとって問題となる。

【0005】

本発明の一態様は、動作に必要な電力を低減できる浄水システムを実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る浄水システムは、雨水を貯留する雨水槽と、前記雨水槽の雨水を浄化する浄水装置と、前記浄水装置が浄化した水である浄水を貯留する浄水槽と、を備え、前記浄水装置は、前記雨水槽の雨水が流入する流入口と、前記浄水が前記浄水槽へ流出する流出口と、を備え、前記流入口と前記流出口との圧力差により、前記雨水槽から前記雨水が供給される。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一態様によれば、動作に必要な電力を低減できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る浄水システムの概要を示す斜視図である。

【図2】上記浄水システムにおける浄水施設の概要を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施形態について、図１および図２を参照して説明する。

【0010】

（浄水システム）
図１は、本実施形態に係る浄水システムの概要を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態の浄水システム１は、浄水施設２と収集装置３とを含む。

【0011】

浄水施設２は、雨水を貯留し、貯留した雨水の少なくとも一部を浄化する。浄水施設２の本体２１は、コンクリート製であり、直方体であるが、これに限定されるものではない。例えば、上記コンクリートは、石灰岩を含んでもよい。また、上記コンクリートは、シラスコンクリート等のように、火山から噴出した物質を含んでもよい。

【0012】

浄水施設２は、収集装置３にて収集された雨水を貯留するのに適した材料および形状であればよい。本体２１の上面部２２における前部および後部には、雨水が上面部２２の前部および後部から地面に流れ落ちることを防止するための壁部材２３、２３が設けられている。なお、浄水施設２の詳細については後述する。

【0013】

収集装置３は、雨水を収集して浄水施設２の本体２１に供給する。これにより、雨水を効率よく浄水施設２の本体２１に貯水することができる。

【0014】

収集装置３は、浄水施設２の本体２１の上面部２２から左右方向にそれぞれ突出した集水パネル３１、３１（傾斜部）を含む。各集水パネル３１は、コンクリート製であり、平板状であるが、これに限定されるものではない。各集水パネル３１の材料は、浄水施設２の本体２１の材料と同じでもよいし、異なってもよい。また、各集水パネル３１は、収集装置３にて収集された雨水を浄水施設２に供給するのに適した材料および形状であればよい。

【0015】

各集水パネル３１は、浄水施設２の側である基端部よりも先端部の方が高くなっている。これにより、各集水パネル３１に降った雨水が、浄水施設２の本体２１の上面部２２に流れ下るので、上記雨水を浄水施設２に効率よく供給することができる。

【0016】

各集水パネル３１の前部および後部には、雨水が集水パネル３１の前部および後部から地面に流れ落ちることを防止するための壁部材３２、３２が、集水パネル３１から上方に設けられている。また、各集水パネル３１の前部および後部には、アーチ状の補強部材３３、３３が、集水パネル３１から下方に設けられている。補強部材３３、３３は、浄水施設２の本体２１の前部および後部に接続されている。

【0017】

各集水パネル３１の少なくとも一部には、太陽光により発電を行う太陽光パネル３４が埋め込まれている。太陽光パネル３４により、浄水システム１に電力を供給できるので、外部から浄水システム１に供給される電力量を低減することができ、或いはゼロにすることができる。その結果、外部からの電力供給が無いまたは不安定である地域に浄水システム１を設置しても、浄水システム１を動作させることができる。

【0018】

また、各集水パネル３１は傾斜しているので、雨が降ると、太陽光パネル３４の表面には雨水が流れ下る。これにより、太陽光パネル３４の表面の汚れを除去できるので、上記汚れによる発電効率の低下を防止することができる。なお、太陽光パネル３４の設置枚数は、浄水システム１において必要な電力に依存する。また、太陽光パネル３４は、本体２１の上面に埋め込まれてもよい。

【0019】

上記構成の浄水システム１の規模は、浄水システム１の設置場所の年間降水量、浄水システム１の利用人数、等によって決定される。例えば、上記設置場所がバングラデシュのダッカであり、上記利用人数が１００人であり、水消費量が２２Ｌ（リットル）／人・日であるとした場合、４６７ｍ^２の集水面積と３３０ｍ^３の貯水容量とが必要となる。そして、幅が３０ｍであり、奥行が２０ｍであり、高さが５ｍである浄水システム１が必要となる。

【0020】

（浄水施設）
図２は、浄水施設２の概要を示す断面図である。図２に示すように、浄水施設２は、雨水槽４１、浄水装置４２、浄水槽４３、殺菌装置４４、生活水槽４５、生活水用配管４６、および水再生装置４７を含む。雨水槽４１、浄水装置４２、浄水槽４３、および生活水槽４５は、本体２１に設けられている。本体２１は、コンクリートブロックを連結した構造であってもよい。

【0021】

（雨水槽）
雨水槽４１は、収集装置３により収集された雨水を貯留する。雨水槽４１の上面には取水管５１が設けられている。取水管５１は、本体２１の上面に供給された雨水を取り入れて、雨水槽４１に流出する。取水管５１の取水口は、本体２１の上面よりも上方に設けられている。これにより、本体２１の上面に溜まった埃等の不純物が雨水槽４１に流入することを防止できる。

【0022】

なお、本体２１の上面にはドレーン管（図示せず）が設けられていることが望ましい。上記ドレーン管は、本体２１の上面に供給された雨水を取り入れて、地面の排水溝（図示せず）に流出する。上記ドレーン管の取水口は、本体２１の上面に設けられていることが望ましい。これにより、上記ドレーン管は、本体２１の上面に溜まった、埃等の不純物を含む雨水を外部に排出することができる。

【0023】

また、太陽光パネル３４が発電する電力が設定値未満である場合、取水管５１の取水口を開放する一方、上記ドレーン管の取水口を閉鎖するように、浄水システム１が制御することが望ましい。上記電力が設定値未満である場合は、夜間であるか、或いは、昼間の曇りまたは雨である場合であり、雨が降る可能性がある。この場合に、取水管５１の取水口が開放される一方、上記ドレーン管の取水口が閉鎖されるので、収集した雨水が外部に排出されることを防止できる。

【0024】

また、太陽光パネル３４が発電する電力が設定値以上である場合、取水管５１の取水口を閉鎖する一方、上記ドレーン管の取水口を開放するように、浄水システム１が制御することが望ましい。上記電力が設定値以上である場合は、昼間の晴れである場合であり、すなわち、雨が降っていない場合である。この場合に取水管５１の取水口が閉鎖されることにより、空気中の埃等の不純物が取水管５１を介して雨水槽４１に流入することを防止できる。

【0025】

（浄水装置および浄水槽）
雨水槽４１に隣接して浄水槽４３が設けられている。雨水槽４１および浄水槽４３の隣接部分の下部には、浄水装置４２が設けられている。浄水装置４２は、雨水槽４１に貯留された雨水を浄化する。浄水槽４３は、浄水装置４２が浄化した水である浄水を貯留する。浄水装置４２は、雨水槽４１の雨水が流入する流入口５２と、上記浄水が浄水槽４３へ流出する流出口５３とを含む。

【0026】

浄水槽４３に貯留された浄水は、後述のように、飲料水として利用されるので、時間と共に減少する。従って、雨水槽４１の水面は、浄水槽４３の水面よりも高くなる。これにより、雨水槽４１の静水圧は、浄水槽４３の静水圧よりも高くなる。

【0027】

従って、浄水装置４２には、流入口５２の水圧と流出口５３の水圧との圧力差により、雨水槽４１から上記雨水が供給される。これにより、雨水槽４１から浄水装置４２に雨水を供給するためのポンプを利用する必要が無い。その結果、浄水装置４２の動作に必要な電力をゼロとすることができる。或いは、雨水槽４１から浄水装置４２に雨水を供給するためのポンプ（図示せず）の吸込量を低減できる。その結果、上記ポンプを含む浄水装置４２の動作に必要な電力を低減することができる。以上より、浄水システム１の動作に必要な電力を低減することができる。

【0028】

浄水装置４２の種類としては、ろ過材を利用して雨水から不純物を除去するろ過機と、遠心力を利用して雨水から不純物を分離する遠心分離機とがある。上記遠心分離機の場合、流入口５２の水圧と流出口５３の水圧との圧力差によって発生する流入口５２から流出口５３への水の流れを利用することができる。また、上記水の流れを遮るように、上記ろ過材を浄水装置４２に設ける必要が無い。従って、上記ろ過材の交換が不要となり、その結果、浄水システム１のメインテナンスが容易となる。従って、例えば発展途上国などのように、交通のインフラストラクチャが貧弱である地域において、本実施形態の浄水システム１を好適に利用することができる。

【0029】

ところで、雨水槽４１の底部には、雨水に含まれる、埃等の不純物が、重力沈降により堆積している可能性がある。そこで、浄水装置４２の流入口５２は、図２に示すように、雨水槽４１の底部から離間した位置に設けられていることが望ましい。この場合、雨水槽４１の底部に堆積した不純物が浄水装置４２に流入する可能性を低減することができる。

【0030】

また、浄水装置４２の流出口５３は、浄水装置４２の流入口５２よりも上方に設けられていることが望ましい。この場合、流入口５２と流出口５３との圧力差が増加する。従って、雨水槽４１から供給される雨水の量が増加し、浄水装置４２が浄化した浄水の量を増加することができる。

【0031】

（殺菌装置）
殺菌装置４４は、本体２１の外側に浄水槽４３と隣り合うように設置されている。殺菌装置４４は、浄水槽４３に貯留された浄水を殺菌する。殺菌装置４４が殺菌した水は、飲料水として外部に提供することができる。殺菌装置４４は、浄水槽４３の浄水が流入する流入口５４と、殺菌された水を飲料水として外部に流出する流出口５５とを含む。

【0032】

殺菌装置４４の種類としては、塩素等の薬剤を利用する方式と、紫外線を照射する方式とがある。図２の例では、殺菌装置４４は、紫外線を照射するＵＶ－ＬＥＤ（UltraViolet-Light Emitting Diode）５６を含む。この場合、ＵＶ－ＬＥＤ５６に電力を供給すればよく、上記薬剤の準備が不要となる。その結果、浄水システム１のメインテナンスが容易となる。従って、例えば発展途上国などのように、交通のインフラストラクチャが貧弱である地域において、本実施形態の浄水システム１を好適に利用することができる。

【0033】

（生活水槽および水再生装置）
生活水槽４５は、雨水槽４１に対し浄水槽４３の反対側に、雨水槽４１に隣接して設けられている。雨水槽４１および生活水槽４５の隣接部分の上部は、開口部６１を有する。従って、雨水槽４１から溢れた雨水は、開口部６１を介して生活水槽４５に流入し、生活水として貯留する。すなわち、上記雨水と上記生活水とは同じ水質である。

【0034】

生活水用配管４６は、生活水槽４５の生活水が流入する流入口６２と、上記生活水を外部に流出する流出口６３とを含む。流出口６３から流出した生活水は、洗濯、沐浴等に利用される。

【0035】

水再生装置４７は、洗濯、沐浴等に利用された水である生活排水を再生し、再生した水である再生水を生活水槽４５に戻す。これにより、生活水を外部に提供することができる。水再生装置４７は、生活排水が流入する流入口６４と、再生水を生活水槽４５の上部から流出する流出口６５とを含む。

【0036】

水再生装置４７は、上部に生活排水を吸い上げるためのポンプと、上記生活排水を上部から下部にろ過して再生するろ過機と、再生水を生活水槽４５の上部に吸い上げるためのポンプとを含む。上記生活排水に洗剤等の薬剤が含まれていない場合、上記ろ過機は、砂ろ過方式であってもよい。この場合、水再生装置４７のメインテナンスが容易となる。従って、例えば発展途上国などのように、交通のインフラストラクチャが貧弱である地域において、本実施形態の浄水システム１を好適に利用することができる。

【0037】

このような効果は、例えば、国連が提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標６「すべての人々の水と衛生の利用可能性と持続可能な管理を確保する」等の達成にも貢献するものである。

【0038】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【0039】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る浄水システムは、雨水を貯留する雨水槽と、前記雨水槽の雨水を浄化する浄水装置と、前記浄水装置が浄化した水である浄水を貯留する浄水槽と、を備え、前記浄水装置は、前記雨水槽の雨水が流入する流入口と、前記浄水が前記浄水槽へ流出する流出口と、を備え、前記流入口と前記流出口との圧力差により、前記雨水槽から前記雨水が供給される。

【0040】

本発明の態様２に係る浄水システムでは、上記態様１において、前記浄水装置は、前記圧力差によって発生する前記流入口から前記流出口への水の流れを利用して、遠心力により前記雨水から不純物を分離する遠心分離機であってもよい。

【0041】

本発明の態様３に係る浄水システムでは、上記態様１または２において、前記流入口は、前記雨水槽の底部から離間した位置に設けられていてもよい。

【0042】

本発明の態様４に係る浄水システムでは、上記態様１から３の何れかにおいて、前記流出口は、前記流入口よりも上方に設けられていてもよい。

【0043】

本発明の態様５に係る浄水システムでは、上記態様１から４の何れかにおいて、前記浄水槽から流入した水を殺菌する殺菌装置をさらに備えてもよい。

【0044】

本発明の態様６に係る浄水システムでは、上記態様１から５の何れかにおいて、前記雨水槽から溢れた水を生活水として貯留する生活水槽と、前記生活水槽の外部にて前記生活水を利用し、利用した水である生活排水を再生し、再生した水である再生水を前記生活水槽内に戻す水再生装置と、をさらに備えてもよい。

【0045】

本発明の態様７に係る浄水システムは、上記態様１から６の何れかにおいて、前記雨水槽の上方に設けられ、かつ、前記雨水を収集して前記雨水槽に供給する収集装置をさらに備えてもよい。

【0046】

本発明の態様８に係る浄水システムは、上記態様７において、前記収集装置は、前記雨水が流れ下る傾斜部と、前記傾斜部に設けられた太陽光パネルと、をさらに備えてもよい。

【符号の説明】

【0047】

１ 浄水システム
２ 浄水施設
３ 収集装置
２１ 本体
２２ 上面部
２３ 壁部材
３１ 集水パネル（傾斜部）
３２ 壁部材
３３ 補強部材
３４ 太陽光パネル
４１ 雨水槽
４２ 浄水装置
４３ 浄水槽
４４ 殺菌装置
４５ 生活水槽
４６ 生活水用配管
４７ 水再生装置
５１ 取水管
５２、５４ 流入口
５３、５５ 流出口
５６ ＵＶ－ＬＥＤ
６１ 開口部
６２、６４ 流入口
６３、６５ 流出口

【図1】

【図2】