JP3799005B2 - 初期降雨水排除装置およびこれを用いた雨水利用システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚濁物質を多量に含む初期降雨水を容易に排除し、雨水を有効に利用するための初期降雨水排除装置、およびこれを用いた雨水利用システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
雨水を雑用水や生活用水として有効に利用するための装置はこれまでに数多く知られており、本願出願人も特許文献１のとおり建物の雨水利用方法および建物の雨水利用システムに関する特許を出願している。
【０００３】
このような装置は主に、雨水に含まれる汚濁物質を除去する濾過装置、雨水の殺菌を行う殺菌装置、雨水を貯留するための貯留タンク、貯留された雨水の水位やｐＨを制御するための各種センサー等を備えており、貯留された雨水は、例えば、洗車、草花への水やり等の雑用水やトイレ用水等の生活用水として使用することができる。
【０００４】
ところで、このような雨水利用のための装置を設計、製造する上での重要なポイントの１つに、降り始めて２〜３ｍｍ程度の間もない雨水である初期降雨水の処理方法が挙げられる。つまり、初期降雨水は、屋根面に付着している塵、埃、鳥の糞や花粉など様々な汚濁物質を多量に含むため、これを濾過装置のみによって取り除こうとした場合には、フィルター目づまりが生じやすくなり、フィルターの交換、濾過装置の洗浄などのメンテナンスやこれに伴うコストの負担が大きくなってしまう。
【０００５】
この問題に対しては、一定量もしくは一定時間の初期降雨水を排除する制御装置を備えた雨水利用装置が、下記実用新案文献１や特許文献２に提案されている。これによれば、汚濁物質を多量に含む初期降雨水を排除することができるため、フィルターに対するメンテナンスやこれに伴うコストの負担を低減することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１６７８１３号公報
【特許文献２】
特開２０００−１０４２９４号公報
【実用新案文献１】
実開平６−１２５６２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実用新案文献１に記載のあるような初期降雨水を排除する装置は、水位センサーやタイマーと連動した制御装置等を備えるものであり、該装置を製造するにあたってはコスト高となり、設置に際しては電源の供給が必要不可欠である。また、特許文献２の装置は自然エネルギーを利用した無動力で作動するため、電源の供給を必要としていないが、雨水の流路を切り換える切換弁の制御装置に要する部品数が多く、コスト高である。
【０００８】
また、雨水利用システムにおいて、濾過装置のフィルターに対する負担は、初期降雨水を排除する装置と一体とすることで確実に軽減されるが、一般的な濾過装置は、流入してきた雨水を単に重力により上から下へフィルターを通過させて浄化するタイプであり、このような構造であると、初期降雨水を排除する装置で排除しきれなかった塵や埃により、フィルター目づまりが発生し易いという問題が残ってしまう。
【０００９】
上記を鑑み、本発明は、電気エネルギーを消耗する各種制御装置を使用することなく、簡易な機構により初期降雨水を排除することのできる初期降雨水排除装置、ならびに該初期降雨水排除装置、フィルター目づまりの生じにくい濾過装置、および貯留槽を少なくとも備える雨水利用システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、初期降雨水流入口と初期降雨水排出口とを有する初期降雨水貯留槽、および初期降雨水流入口下部に位置決めされ、初期降雨水貯留槽に貯留された雨水の水面に浮かぶと、その水面高さによって初期降雨水流入口の開閉を行うフロート弁、を少なくとも備えることを特徴とする初期降雨水排除装置を提供する。
【００１１】
また、本発明は、初期降雨水流入口と初期降雨水排出口とを有する初期降雨水貯留槽と、初期降雨水流入口下部に位置決めされ、初期降雨水貯留槽に貯留された雨水の水面に浮かぶと、その水面高さによって初期降雨水流入口の開閉を行うフロート弁と、を少なくとも備える初期降雨水排除装置、フィルター層を内部に備え、初期降雨水排除装置を経て流入してくる雨水をフィルター層下部から上部へと通過させることで雨水の浄化を行う濾過装置、および濾過装置により浄化された雨水を貯留するための貯留槽、を少なくとも備えることを特徴とする雨水利用システムを提供する。
【００１２】
上記本発明の初期降雨水排除装置によれば、電気エネルギーを消耗する制御装置を使用することなく、簡易な機構により汚濁物質を多量に含んだ初期降雨水を排除することができるため、製造や設置にかかるコスト、さらにはランニングコストをも低減することが可能となり、また、設置場所に関しては、電源設備がない、もしくは電源を供給することが困難な場所、大型な設備を設置できない場所にも好適であり、さらには、既存の雨樋等にも容易に取り付け、設置することが可能である。また、該初期降雨水排除装置に接続する濾過装置について、浄化する雨水を下から上へ向かってフィルターを通過させるタイプとすることで、従来の上から下へ通過させるタイプと比較してフィルター目づまりが生じにくい雨水利用システムを提供することが可能となる。
【００１３】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の初期降雨水排除装置の一実施形態（集水路一体型）を示す断面図である。雨が降り始め、住宅の屋根面、ビルの屋上、高速道路等の建築物から雨樋を通して集まる雨水は、まず、雨樋等に接続された集水路６を通って、その途中に設けられた初期降雨水流入口４より初期降雨水貯留槽２に流入する。
【００１５】
本発明の初期降雨水排除装置は、初期降雨水流入口を既存の雨樋に直接接続して設置するタイプや、集水路が初期降雨水貯留槽と一体となっており、これを既存の雨樋に組み込み、設置するタイプ（集水路一体型）などがある。初期降雨水貯留槽は初期降雨水を一時的に貯めるものであり、その形状、大きさは、屋根面等の集水面積に応じて適宜決定すればよい。また、初期降雨水流入口の大きさ、数、位置等についても諸条件を勘案して、適宜決定すればよく、限定されない。さらに、屋根面から雨水と共に流れてくる比較的大きなゴミを初期降雨水排除装置内に入れないために、雨樋には従来公知のネットやフィルターなどを設置することが好ましい。
【００１６】
ついで、流入した初期降雨水が初期降雨水貯留槽２の所定量に近づくと、初期降雨水流入口４の下部に位置決めされたフロート弁３が、貯留された初期降雨水の水面に浮かび、その後共に上昇し始め、初期降雨水貯留槽２が満水となると同時に初期降雨水流入口４を塞ぐ。
【００１７】
このフロート弁３は、貯留された初期降雨水の水面に追従して上下動が可能なように支持部材７により初期降雨水流入口下部に位置決めされおり、それゆえ、流入口の開閉を無動力で行うことが可能となっている。フロート弁の形状としては、初期降雨水流入口を塞ぐのに十分な大きさと形状を有していればよく、特に限定されない。また、その材質は水に浮かび、透水性でないものであれば、特に限定されないが、水に対する耐久性やコスト等を考慮すると、ポリスチレン等のプラスチックであることが好ましい。図２には、初期降雨水流入口の下部に位置決めされるフロート弁の具体例の概略断面図を示すが、勿論これに限定されるわけではなく、本発明の原理を利用した種々の形態を採用することができる。
【００１８】
初期降雨水流入口４がフロート弁３により塞がれた後の雨水は、初期降雨水貯留槽２内に流入せずに、初期降雨水排除装置１と接続されうる濾過装置、殺菌槽、貯留槽等の外部槽へと誘導される。
【００１９】
一方、初期降雨水貯留槽２に貯留された初期降雨水は、初期降雨水排出口５から適宜排出する。該初期降雨水排出口５の形状、排出方法などは特に限定されないが、手動で排出を行う場合には、雨が止んだ後に行う。好ましくは、その形状を図１に示されるような逆Ｕ字管形状とし、サイホンの原理を利用して雨水の排出を自動で行う。ただし、この場合、降雨時において、単位時間当たりに該排出口から排出される雨水の量が単位時間当たりに初期降雨水流入口から流入する雨水の量より少なくなる構造（例えば、管の穴径を３〜５ｍｍ程度の小さいものとする）とすることが必要である。これによれば、降雨時、貯留初期降雨水の水面が逆Ｕ字管最上部に達すると、貯留初期降雨水はサイホンの原理により自動的に排出され始めるが、その排出速度が雨水流入速度より遅いため、貯留初期降雨水は、排出されつつもその水位を上昇させ、雨水流入口４はフロート弁３により塞がれ、その状態を維持することができる。そして、降雨終了後、雨水の流入がなくなると、貯留初期降雨水のほぼ全てが排出され、次の降雨に備えることが可能となる。なお、逆Ｕ字管がゴミ等によりつまらないようにその入口付近にフィルター等を設置することが好ましい。また、初期降雨水排出口とは別に、装置内の清掃ができるように掃除口を設けておくことが好ましい。
【００２０】
図３には、本発明の初期降雨水排除装置に接続しうる濾過装置の一実施形態の断面図を示す。また、図４には、初期降雨水排除装置と濾過装置が一体となった雨水利用システム（貯留槽は図示せず）の一実施形態の斜視図を示す。この場合、初期降雨水排除装置１に接続された外部槽である濾過装置８へと誘導される雨水は、濾過装置８内のフィルター層９下部から上部へ向かって通過し、浄化される。フィルター層９は支持部材１０により支持・固定されている。このように、雨水の流れを下から上とすることで、通常の上から下へ通過させるタイプのフィルター層ではフィルターに付着するであろう塵や埃の大半が、単に濾過装置底部に留まることになる。勿論、この底部に留まり蓄積された塵や埃は除去する必要があるが、フィルターの掃除や交換といった作業と比較すれば容易である。
【００２１】
濾過装置のフィルター層に用いるフィルターとしては、特に制限されず、従来公知のものでよいが、好ましくは、シラスフィルター用いる。シラスとは南九州に広く分布する火山噴出物の一種であり、マグマの主成分であるSiO2、Ai2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O等が互いに集まり鉱物として晶出し、その後ほどなく爆発的に噴出して形成されたものである。本発明に用いることのできるシラスフィルターとしては、雨水がシラスと接触しつつ濾過される構造もしくは形態のものであればよく、特に限定されないが、例えば、粒径が３〜１０ｍｍ程度のシラス自体を結合材ともに混合して層状に成型したもの、従来公知のフィルタにシラスを結合させてなるもの、または粒径が５〜２０ｍｍ程度のシラスをそのままフィルター層となる部分に詰めたものなどが挙げられる。上記いずれの場合もシラスが本来有する脱臭および殺菌作用により、カビの発生、悪臭・異臭を抑えることができ、さらには、合成樹脂等の接着剤を使用しない天然素材のみからなるため、環境や人体にやさしいフィルターを提供することが可能である。また、フィルター層を支持・固定する支持部としては、水を通し、かつフィルター層を支持、固定することができれば特にその材質、形状を問わない。
【００２２】
濾過装置８により浄化された雨水は、貯留槽に誘導され貯留される。貯留槽は任意容量のタンクを必要な備蓄水量に応じて、複数基連結して構成され、好ましくは地下または地中に設置されるものである。また、最終段となる貯留槽にはその最上部にオーバーフロー用の排水管等を備えることが好ましい。
【００２３】
本発明の雨水利用システムには、上記の他に殺菌等を行う殺菌槽、ｐＨ調整を行う槽、上記濾過装置に備わるフィルターより細かいフィルターを有する濾過装置等の浄化・水質調整設備や貯留槽に貯まった雨水を利用するための揚水ポンプ等をさらに設けてもよく、これらは、例えば、洗車、打ち水、園芸等の雑用水、トイレ用水、洗濯水、浴用水、炊事用水等の生活用水、または防火用水などの雨水の利用形態に応じて適宜、システム内に組み込めばよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の初期降雨水排除装置によれば、電気エネルギーを消耗する各種制御装置を使用することなく、簡易な機構により初期降雨水を排除することができるため、製造や設置にかかるコスト、さらにはランニングコストをも低減することが可能であり、また、設置場所に関しては、電源設備がない、もしくは電源を供給することが困難な場所、大型な設備を設置できない場所にも好適であり、さらには、既存の雨樋等にも容易に取り付け、設置することが可能である。また、本発明の初期降雨水排除装置を用いた雨水利用システムによれば、フィルター目づまりの生じにくい濾過装置をさらに備えることで、システムの定期的なメンテナンスやそれに伴うコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の初期降雨水排除装置の一形態を示す断面図。
【図２】本発明の初期降雨水排除装置内にあるフロート弁の具体例を示す断面図。
【図３】本発明の雨水利用システムに用いる濾過装置の一形態を示す断面図。
【図４】本発明の初期降雨水排除装置と濾過装置が一体となった装置の一形態を示す斜視図。
【符号の説明】
１ 初期降雨水排除装置（集水路一体型）
２ 初期降雨水貯留槽
３ フロート弁
４ 初期降雨水流入口
５ 初期降雨水排出口（フィルター付逆Ｕ字管タイプ）
６ 集水路
７ フロート弁支持部材
８ 濾過装置
９ フィルター層
１０ フィルター層支持部材
Claims (4)
- 初期降雨水流入口と逆U字管形状である初期降雨水排出口とを有する初期降雨水貯留槽、および
前記初期降雨水流入口下部に位置決めされ、前記初期降雨水貯留槽に貯留された雨水の水面に浮かぶと、その水面高さによって前記初期降雨水流入口の開閉を行うフロート弁、
を少なくとも備える初期降雨水排除装置であって、
前記逆U字管は、降雨時、貯留初期降雨水の水面が該逆U字管最上部に達すると、単位時間あたりの初期降雨水流入量より少ない量で貯留初期降雨水を排出し始めることを特徴とする、初期降雨水排除装置。 - 前記逆U字管の穴径が３〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の初期降雨水排除装置。
- 請求項１または２に記載の初期降雨水排除装置、
フィルター層を内部に備え、前記初期降雨水排除装置を経て流入してくる雨水を前記フィルター層下部から上部へと通過させることで雨水の浄化を行う濾過装置、および
前記濾過装置により浄化された雨水を貯留するための貯留槽、
を少なくとも備えることを特徴とする雨水利用システム。 - 前記フィルター層がシラスフィルターであることを特徴とする請求項３に記載の雨水利用システム。
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