(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの建物を対象として構築される生活用水循環システムであって、
水需要体から排出される生活排水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電装置と、
前記水力発電装置の下流側に設けられ、前記生活排水を浄化して生活用水を生成する浄化装置と、
前記浄化装置によって生成された生活用水を前記水需要体に供給するためのポンプと、
を有し、
前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方には、前記生活排水の位置エネルギーを利用して前記水力発電装置から得られる電力が供給されるとともに、
前記少なくとも１つの建物において前記水力発電装置よりも上方に位置する複数の階のそれぞれには、当該階における前記水需要体から排出される生活排水を、前記水力発電装置よりも上流側で貯留可能な生活排水タンクがそれぞれ設けられている生活用水循環システム。
【請求項２】
少なくとも１つの建物を対象として構築される生活用水循環システムであって、
水需要体から排出される生活排水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電装置と、
前記水力発電装置の下流側に設けられ、前記生活排水を浄化して生活用水を生成する浄化装置と、
前記浄化装置によって生成された生活用水を前記水需要体に供給するためのポンプと、
前記水力発電装置から得られる電力によって充電可能な蓄電池と、
太陽光発電装置と、
を有し、
前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方には、前記生活排水の位置エネルギーを利用して前記水力発電装置から得られる電力が供給され、
前記蓄電池は、前記太陽光発電装置から得られる電力によって充電可能に構成され、
前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方には、前記蓄電池に充電されている電力が供給される生活用水循環システム。
【請求項３】
少なくとも１つの建物を対象として構築される生活用水循環システムであって、
水需要体から排出される生活排水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電装置と、
前記水力発電装置の下流側に設けられ、前記生活排水を浄化して生活用水を生成する浄化装置と、
前記浄化装置によって生成された生活用水を前記水需要体に供給するためのポンプと、
前記水力発電装置から得られる電力によって充電可能な蓄電池と、
前記蓄電池を充電するための手動発電機と、
を有し、
前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方には、前記生活排水の位置エネルギーを利用して前記水力発電装置から得られる電力が供給され、
前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方には、前記蓄電池に充電されている電力が供給される生活用水循環システム。
【請求項４】
前記水力発電装置よりも上方に設けられ、前記水需要体から排出される生活排水を前記水力発電装置よりも上流側で貯留可能な生活排水タンクを更に有する請求項２又は３に記載の生活用水循環システム。
【請求項５】
前記生活排水タンクは、前記少なくとも１つの建物における複数の階にそれぞれ設けられる請求項４に記載の生活用水循環システム。
【請求項６】
災害時に前記複数の階における上方の階での排泄を前記水需要体に促すための通知を行う通知手段を更に有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の生活用水循環システム。
【請求項７】
前記ポンプによって前記水需要体に供給される生活用水を、前記水需要体に使用される前に貯留可能な生活用水タンクを更に有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の生活用水循環システム。
【請求項８】
前記生活用水タンクは、前記少なくとも１つの建物における複数の階にそれぞれ設けられる請求項７に記載の生活用水循環システム。
【請求項９】
前記水力発電装置から得られる電力によって充電可能な蓄電池を更に有し、
前記浄化装置と前記ポンプの少なくとも一方は、前記蓄電池に充電されている電力が供給される請求項１に記載の生活用水循環システム。
【請求項１０】
少なくとも１つの建物を対象として構築される生活用水循環システムであって、
水需要体から排出される生活排水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電装置と、
前記水力発電装置の下流側に設けられ、前記生活排水を浄化して生活用水を生成する浄化装置と、
前記浄化装置によって生成された生活用水を前記水需要体に供給するためのポンプと、
前記水力発電装置よりも上方に設けられ、前記水需要体から排出される生活排水を前記水力発電装置に供給する前に貯留可能な生活排水タンクと、
太陽光発電装置と、
前記水力発電装置及び前記太陽光発電装置から得られる電力によって充電可能な蓄電池と、
前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方に供給する電力の供給源を、前記水力発電装置、前記太陽光発電装置、前記蓄電池、電力系統の少なくとも１つから選択する選択部と、
前記選択部による前記供給源の選択を制御する制御部と、
を有し、
前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方には、前記生活排水の位置エネルギーを利用して前記水力発電装置から得られる電力が供給され、
前記制御部は、前記生活用水の需要量予想、前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方を駆動するための電力の需要量予想、前記水力発電装置の発電量予想、前記太陽光発電装置の発電量予想、前記蓄電池の残量、前記生活排水タンクの残量、の少なくとも１つに基づいて、前記選択部による前記供給源の選択を制御する生活用水循環システム。
【請求項１１】
前記選択部は、前記蓄電池を充電するための電力の供給源を、前記水力発電装置、前記太陽光発電装置、電力系統の少なくとも１つから選択するよう構成され、
前記制御部は、前記生活用水の需要量予想、前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方を駆動するための電力の需要量予想、前記水力発電装置の発電量予想、前記太陽光発電装置の発電量予想、前記蓄電池の残量、前記生活排水タンクの残量、の少なくとも１つに基づいて、前記選択部による前記蓄電池を充電するための電力の供給源の選択を制御する請求項１０に記載の生活用水循環システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、特定の地域を対象として構築される生活用水循環システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
限られた水資源を有効に利用するため、建物や家庭等から排出される排出水を浄化して再利用するシステムが従前より知られている。例えば特許文献１には、一般家庭等で使用した上水の排水及び雨水を、水洗トイレの洗浄水等に使用するように構成し、節水を図ることのできる排水再利用システムが開示されている。また特許文献２には、建物内で発生した雑排水を処理して中水を生成し、生成した中水を建物内で栽培する植物の灌漑水として再利用する中水利用の建物内緑化設備が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１９７７３号公報
【特許文献２】特開平１０−２８６０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで本出願人は、上述した従来の再利用システムに代わる、新たな生活用水循環システムを検討しているところである。
上述した従来の再利用システムは、基本的に公共の上水道網から供給される上水の排水を浄化して特定用途の中水として利用するものであり、利用後の中水は下水道網に排出される。すなわち、既存の公共の上水道網、下水道網の存在が前提であり、これに代替するシステムとはなり得ない。
【０００５】
これに対して、本出願人が検討している新規な生活用水循環システムは、少なくとも１つの建物を対象として、小規模の上下水統合処理サービスを提供するものであり、その建物内では、循環的に水供給と水処理が行われるシステムである。すなわち、この生活用水循環システムは、上水道からの限定的な供給を受ける構成も採用し得るが、基本的には既存の公共の上水道網及び下水道網とは独立して構築される小規模分散型の上下水道統合処理システムとなっている。
【０００６】
このような新規の生活用水循環システムを検討するにあたり、システム全体でどのようにして効率的にエネルギーを利用するかが課題であった。
【０００７】
本発明の少なくとも一つの実施形態に係る目的は、新規な生活用水循環システムを検討するにあたり、システム全体で効率的にエネルギーを利用することが可能な生活用水循環システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の幾つかの実施形態は、
（１）少なくとも１つの建物を対象として構築される生活用水循環システムであって、
水需要体から排出される生活排水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電装置と、
前記水力発電装置の下流側に設けられ、前記生活排水を浄化して生活用水を生成する浄化装置と、
前記浄化装置によって生成された生活用水を前記水需要体に供給するためのポンプと、
を有し、
前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方には、前記生活排水の位置エネルギーを利用して前記水力発電装置から得られる電力が供給される生活用水循環システム。
【０００９】
上記（１）に記載の生活用水循環システムによれば、生活排水を浄化するための浄化装置と、浄化装置によって生成された生活用水を水需要体に供給するためのポンプと、のうち少なくとも一方は、水力発電装置によって生活排水の位置エネルギーから回収した電力が供給される。すなわち、生活用水を循環させるために必要な浄化装置とポンプの動力の一部または全部を使用後の生活用水（生活排水）から回収したエネルギーによって賄うことができるため、生活用水循環システム全体で効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の生活用水循環システムにおいて、
前記水力発電装置よりも上方に設けられ、前記水需要体から排出される生活排水を前記水力発電装置に供給する前に貯留可能な生活排水タンクを更に有する。
【００１１】
上記（２）に記載の生活用水循環システムによれば、生活排水タンクに貯留した生活排水の位置エネルギーを、必要なタイミングで水力発電装置によって電気エネルギーとして回収することができ、生活用水循環システム全体で一層効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
例えば、災害等で外部電源や外部水源を失った場合であっても、生活排水タンクに貯留した生活排水及びその生活排水の位置エネルギー由来の電力を浄化装置に供給すれば、生活用水を生成することが可能となる。或いは、太陽光発電装置を有する生活用水循環システムである場合には、太陽光発電装置の出力変動（天候や時間帯による変動）を補うように、生活排水タンクに貯留した生活排水の位置エネルギーを利用して水力発電装置による発電を行うことができる。また、生活排水タンクに貯留した生活排水の位置エネルギーを利用して、水道料金の高い時間帯に合わせて水力発電装置による発電を行えば電気料金を低減することができる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の生活用水循環システムにおいて、
前記生活排水タンクは、前記少なくとも１つの建物における複数の階にそれぞれ設けられる。
【００１３】
複数の階の生活排水を１つの生活排水タンクに集約すると、複数の階のうち上方の階の生活用水の位置エネルギーが生活排水タンクへ流れ込む際に失われてしまう。そのため、生活排水タンクは、複数の階にそれぞれ設けられることが好ましく、さらに好ましくは、水力発電装置が設けられる階よりも高い全ての階にそれぞれ設けられることが好ましい。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の生活用水循環システムにおいて、
災害時に前記複数の階における上方の階での排泄を前記水需要体に促すための通知を行う通知手段を更に有する。
【００１５】
トイレで排泄する場合、上方の階ほどその排泄物を含む生活排水の位置エネルギーは大きくなる。そこで、上記（４）に記載の通知手段によって、災害時には、なるべく上方の階で排泄をしてもらうよう水需要体に促すための通知を行うことで、水力発電装置の発電量を増大することができる。
【００１６】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載の生活用水循環システムにおいて、
前記ポンプによって前記水需要体に供給される生活用水を、前記水需要体に使用される前に貯留可能な生活用水タンクを更に有する。
【００１７】
上記（５）に記載の生活用水循環システムによれば、生活用水循環システムのポンプや浄化装置等に故障が発生した場合や災害等が発生した場合であっても、生活用水タンクに貯留した生活用水によって当面の水需要を満たすことができる。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載の生活用水循環システムにおいて、
前記生活用水タンクは、前記少なくとも１つの建物における複数の階にそれぞれ設けられる。
【００１９】
上記（６）に記載の生活用水循環システムによれば、生活用水循環システムのポンプや浄化装置等に故障が発生した場合や災害等で生活用水循環システムに何らかのトラブルが発生した場合であっても、複数の階に設けられた生活用水タンクに貯めた生活用水によって当面の水需要を満たすことができる。
【００２０】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）に記載の生活用水循環システムにおいて、
前記水力発電装置から得られる電力によって充電可能な蓄電池を更に有し、
前記浄化装置と前記ポンプの少なくとも一方は、前記蓄電池に充電されている電力が供給される。
【００２１】
上記（７）に記載の生活用水循環システムによれば、災害等で停電が発生し外部電源（電力系統）を失った場合であっても、蓄電池に充電されたエネルギーを浄化装置とポンプの少なくとも一方に供給することで、生活用水を生成することが可能となる。また、水道料金の高い時間帯に合わせて蓄電池から得られる電力を浄化装置とポンプの少なくとも一方に供給すれば、電気料金を低減することができる。
【００２２】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）に記載の生活用水循環システムにおいて、
更に、太陽光発電装置を備え、
前記蓄電池は、前記太陽光発電装置から得られる電力によって充電可能に構成される。
【００２３】
上記（８）に記載の生活用水循環システムによれば、太陽光発電装置から得られる電力を利用することで、外部電源からの受電電力を削減することができる。また、太陽光発電装置出力の不安定な太陽光発電装置から得られる電力を効率的に活用することができる。
【００２４】
（９）幾つかの実施形態では、上記（７）又は（８）に記載の生活用水循環システムにおいて、
前記蓄電池を充電するための手動発電機を更に有する。
【００２５】
上記（９）に記載の生活用水循環システムによれば、災害時に万が一蓄電池の残量が無くなった場合でも手動で蓄電池を充電することができ、電力欠乏を回避することができる。
【００２６】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の生活用水循環システムにおいて、
前記水力発電装置よりも上方に設けられ、前記水需要体から排出される生活排水を前記水力発電装置に供給する前に貯留可能な生活排水タンクと、
太陽光発電装置と、
前記水力発電装置及び前記太陽光発電装置から得られる電力によって充電可能な蓄電池と、
前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方に供給する電力の供給源を、前記水力発電装置、前記太陽光発電装置、前記蓄電池、電力系統の少なくとも１つから選択する選択部と、
前記選択部による前記供給源の選択を制御する制御部と、
を更に有し、
前記制御部は、前記生活用水の需要量予想、前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方を駆動するための電力の需要量予想、前記水力発電装置の発電量予想、前記太陽光発電装置の発電量予想、前記蓄電池の残量、前記生活排水タンクの残量、の少なくとも１つに基づいて、前記選択部による前記供給源の選択を制御する。
【００２７】
上記（１０）に記載の生活用水循環システムによれば、浄化装置とポンプのうち少なくとも一方に供給する電力を状況に応じて選択することで、生活用水循環システム全体で効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
【００２８】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）に記載の生活用水循環システムにおいて、
前記選択部は、前記蓄電池を充電するための電力の供給源を、前記水力発電装置、前記太陽光発電装置、電力系統の少なくとも１つから選択するよう構成され、
前記制御部は、前記生活用水の需要量予想、前記浄化装置と前記ポンプのうち少なくとも一方を駆動するための電力の需要量予想、前記水力発電装置の発電量予想、前記太陽光発電装置の発電量予想、前記蓄電池の残量、前記生活排水タンクの残量、の少なくとも１つに基づいて、前記選択部による前記蓄電池を充電するための電力の供給源の選択を制御する。
【００２９】
上記（１１）に記載の生活用水循環システムによれば、蓄電池を充電するための電力の供給源を状況に応じて選択することで、生活用水循環システム全体で効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、新規な生活用水循環システムを検討するにあたり、システム全体で効率的にエネルギーを利用することが可能な生活用水循環システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】幾つかの実施形態にかかる生活用水循環システム２を示した全体模式図である。
【図２】幾つかの実施形態に係る浄化装置の具体的構成例である。
【図３】残量確保優先モードの制御フローを示す図である。
【図４】災害時モードの制御フローを示す図である。
【図５】電気料金低減モードの制御フローを示す図である。
【図６】（Ａ）は電力需要量予想の算出フローを示す図であり、（Ｂ）は水需要量予想、生活排水（生活排水タンク内の生活排水を除く）の位置エネルギーを利用した水力発電装置の発電量予想の算出フローを示す図であり、（Ｃ）は太陽光発電装置の発電量予想の算出フローを示す図である。
【図７】制御部の詳細構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３３】
図１は、本発明の幾つかの実施形態にかかる生活用水循環システム２を示した全体模式図である。
生活用水循環システム２は、公共の上水道網とは別に、少なくとも１つの建物を対象として構築されるシステムである。対象の建物としては、住居の集合体であるマンション、事務所の集合体であるオフィスビル、テナントの集合体である商業施設、及びこれらが混在する複合施設などである。
【００３４】
図１に示したように、生活用水循環システム２は、水需要体４から排出される生活排水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電装置６と、水力発電装置６の下流側に設けられ、生活排水を浄化して生活用水を生成する浄化装置８と、浄化装置８によって生成された生活用水を水需要体に供給するためのポンプ１０と、を有している。この浄化装置８とポンプ１０のうち少なくとも一方には、生活排水の位置エネルギーを利用して水力発電装置６から得られる電力が供給される。幾つかの実施形態における水力発電装置６には、所謂マイクロ水力発電装置が用いられる。
【００３５】
これにより、生活用水を循環させるために必要な浄化装置８とポンプ１０の駆動エネルギーの一部を使用後の生活用水（生活排水）から回収したエネルギーによって賄うことができるため、生活用水循環システム２全体で効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
【００３６】
上記の水需要体４は、生活用水を利用する主体である。水需要体４は、住居、テナント、及び事務所の内の少なくとも一種からなる。テナントは、一般顧客に対してサービスを提供する商業施設店舗などを指す。業種としては、例えば、服飾店、雑貨店、ドラッグストア、酒屋、等々の小売業や、レストラン、カフェ、寿司屋、居酒屋、等々の飲食業などを含む。事務所は、オフィスビルにおいて、そこで働く勤務者が一定の目的のために事務を行う場所を指す。
【００３７】
住居における生活用水の用途としては、例えば飲用水、シャワーや風呂、洗濯、台所での食器の洗浄、手洗いや洗顔、トイレ、等々が挙げられる。テナントにおける生活用水の用途としては、飲用水、洗浄、トイレ等が挙げられる。また業種によって水需要量が大きく異なっており、例えば飲食店は小売業と比べてはるかに大量の生活用水を利用する。事務所における生活用水の用途は主に飲用水やトイレである。
【００３８】
幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示す生活排水タンク１２を有している。生活排水タンク１２は、水力発電装置６よりも上方に設けられており、水需要体４から排出される生活排水を水力発電装置６に供給する前に貯留可能に構成されている。
【００３９】
これにより、生活排水タンク１２に貯留した生活排水の位置エネルギーを、必要なタイミングで水力発電装置６によって電気エネルギーとして回収することができ、生活用水循環システム２全体で一層効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
例えば、災害時に外部電源（電力系統）や外部水源を失った場合であっても、生活排水タンク１２に貯留した生活排水及びその生活排水の位置エネルギー由来の電力を浄化装置８に供給すれば、生活用水を生成することが可能となる。或いは、生活排水タンク１２に貯めた生活排水の位置エネルギーを利用して、水道料金の高い時間帯に合わせて水力発電装置６による発電を行えば電気料金を低減することができる。
【００４０】
幾つかの実施形態に係る生活排水タンク１２は、図１に示すように、少なくとも１つの建物における複数の階にそれぞれ設けられている。図１においては、３階建ての建物における、１階、２階、３階の各階に生活排水タンク１２が設けられている。
【００４１】
複数の階の生活排水を１つの生活排水タンク１２に集約すると、複数の階のうち上方の階の生活用水の位置エネルギーが生活排水タンク１２へ流れ込む際に失われてしまう。そのため、生活排水タンク１２は、上記のように複数の階にそれぞれ設けられることが好ましく、さらに好ましくは、水力発電装置６が設けられる階よりも高い全ての階にそれぞれ設けられることが好ましい。
【００４２】
幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示す通知手段１４を有する。通知手段１４は、災害時に建物の上方の階での排泄（小便又は大便の排出）を水需要体４に促すための通知を行うよう構成されている。
【００４３】
トイレで排泄する場合、上方の階ほどその排泄物を含む生活排水の位置エネルギーは大きくなる。そこで、通知手段１４によって、災害時には、なるべく上方の階で排泄をしてもらうよう水需要体４に促すための通知を行うことで、水力発電装置６の発電量を増大することができる。通知手段１４による通知は、水力発電装置６の発電量を増大するために、建物の最上階での排泄を水需要体４に促す通知とすることが望ましい。なお、通知手段１４による通知の方法としては、例えば、水需要体４側に設けられた不図示のモニターや水需要体４が登録した携帯電話等を介した通知が含まれる。
【００４４】
幾つかの実施形態に係る生活用水循環システムは、図１に示す生活用水タンク１６を有している。生活用水タンク１６は、ポンプ１０によって水需要体４に供給される生活用水を、水需要体４に使用される前に貯留できるように構成されている。
【００４５】
これにより、生活用水循環システム２のポンプ１０や浄化装置８等に故障が発生した場合や災害等が発生した場合であっても、生活用水タンク１６に貯留した生活用水によって当面の水需要を満たすことができる。
【００４６】
幾つかの実施形態に係る生活用水タンク１６は、図１に示すように、少なくとも１つの建物における複数の階にそれぞれ設けられる。図１においては、３階建ての建物における、１階、２階、３階の各階に生活用水タンク１６が１つずつ設けられている。
【００４７】
これにより、生活用水循環システム２のポンプ１０や浄化装置８等に故障が発生した場合や災害等で生活用水循環システム２に何らかのトラブルが発生した場合であっても、複数の階に設けられた生活用水タンク１６に貯めた生活用水によって当面の水需要を満たすことができる。
【００４８】
幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示すように、水力発電装置６から得られた電力によって充電可能な蓄電池１８を有している。この場合、浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方は、蓄電池１８に充電されている電力が供給されるよう構成されている。
【００４９】
この蓄電池１８を備えた生活用水循環システム２によれば、災害時に外部電源を失った場合であっても、蓄電池１８に貯めたエネルギーを浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方に供給すれば、生活用水を生成することが可能となる。また、水道料金の高い時間帯に合わせて蓄電池１８に貯めたエネルギーを浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方に供給すれば、電気料金を低減することができる。
【００５０】
幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示すように、太陽光発電装置２０を備える。また、上述の蓄電池１８は、太陽光発電装置２０から得られる電力によって充電可能に構成される。これにより、出力の不安定な太陽光発電装置２０から得られる電力を効率的に活用することができる。
【００５１】
幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示すように、上述の蓄電池１８を充電するための手動発電機２２を有する。これにより、災害時に万が一蓄電池１８の残量が無くなった場合でも、手動で蓄電池１８を充電することができ、電力欠乏を回避することができる。
【００５２】
図２は、幾つかの実施形態に係る浄化装置８の具体的構成例である。浄化装置８は、一連の浄化工程を分割した内の一処理工程を行う処理装置がコンテナの内部に格納されたコンテナ式の処理槽が使用される。そして、このコンテナ式の処理槽を処理工程の順番に沿って直列に接続することで構成される。図２に示した実施形態では、浄化装置８は、スクリーン／流量調整コンテナＬ１、嫌気性コンテナＬ２、好気性コンテナＬ３、粗膜コンテナＬ４、微細膜コンテナＬ５、オゾン処理コンテナＬ６、貯水殺菌コンテナＬ７、消毒コンテナＬ８が、この順番で直列に接続されることで構成されている。
【００５３】
スクリーン／流量調整コンテナＬ１は、生活排水に含まれるし査やオイルなどを除去する処理槽であり、オイルトラップやスクリーン装置などの設備を備える。嫌気性コンテナＬ２及び好気性コンテナＬ３は、嫌気性処理及び好気性処理を行って生活排水に含まれる有機物を除去するための処理槽である。処理方法としては、Ａ２０活性汚泥法、回分式活性汚泥法、接触酸化法、オキシデーションディッチ法などの各種公知の処理方法を採用することが出来る。粗膜コンテナＬ４は、生活排水から汚泥を分離するための処理槽である。沈殿槽、ＭＦ膜、ＵＦ膜、遠心分離などの各種装置・方法を採用することが出来る。微細膜コンテナＬ５は、生活排水の水質を上水レベルまで高めるための処理槽である。逆浸透膜、活性炭、砂濾過、オゾン発生器、イオン交換、ミネラル添加装置などの各種装置・方法を採用することが出来る。オゾン処理コンテナＬ６は、浄化された生活排水（生活用水）に対してオゾン処理を行うための処理槽である。貯水殺菌コンテナＬ７は、浄化された生活排水（生活用水）を紫外線などで貯水殺菌しながら一時的に貯水するための処理槽である。消毒コンテナＬ８は、浄化された生活排水（生活用水）を紫外線、塩素、オゾンなどによって殺菌消毒するための処理槽である。
【００５４】
汚泥返送／汚泥脱水コンテナＬ９は、汚泥を脱水乾燥させる処理槽である、汚泥貯留コンテナＬ１０，Ｌ１１は、汚泥ケーキやし査などの汚水処理において発生する廃棄物を貯蔵するための処理槽である。汚泥貯留コンテナＬ１０，Ｌ１１に貯蔵される汚泥ケーキなどの余剰汚泥は、例えば肥料業者などが引き取ることにより、システム外に搬出される。また、図中の符号ＷＷ３は、濃縮水をスクリーン／流量調整コンテナＬ１に送水するための戻し管路である。
【００５５】
以上のように、水需要体４から排出された生活排水は、上述のコンテナＬ１〜Ｌ８によって浄化され、生活用水として再び水需要体４へ供給される。なお、上述した浄化装置８の処理槽の配置及び構成は一例であって、排水される生活排水の水質や目標とする浄化水準に応じて種々変更可能である。また、図２に示すように公共の上水道網から供給される水道水を必要に応じて補給水として浄化装置８に供給するように構成してもよい。この場合の供給位置は、排出水の浄化処理がほぼ完了する、微細膜コンテナＬ５の下流側とするのが良い。また、補給水としては、公共の上水道から供給される水道水に限定されず、井戸水、河川から取水した水、海水を淡水化した水、雨水等であってもよい。補給水を用いる場合、その水質レベルに応じて浄化装置８における供給位置を変えてもよい。例えば、比較的水質の良い井戸水、河川から取水した水、海水を淡水化した水については、浄化装置８の粗膜コンテナＬ４又は微細膜コンテナＬ５に供給し、比較的水質の悪い雨水については通気性コンテナＬ２、好気性コンテナＬ３に供給するように構成するとよい。
【００５６】
このように、本出願人が検討している新規の生活用水循環システム２では、生活排水を浄化する浄化装置８として、一連の浄化工程を３以上の処理工程に分割した内の一処理工程を行う処理装置がコンテナの内部に格納されたコンテナ式の処理槽が使用される。そして、最初の処理工程を行うコンテナ式の処理槽、次の処理工程を行うコンテナ式の処理槽、次々の処理工程を行うコンテナ式の処理槽、を現場に搬入し、それぞれを接続管で直列に接続することで浄化装置８が構築される。このようなコンテナ式の処理槽は、そのままの状態でトラックに積載して搬送することが出来るため、可搬性に優れている。また、コンテナ収容体に取り外し自在に収容されるため、設置・撤去を自在に行うことが出来る。
【００５７】
幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示す選択部２４を有する。選択部２４は、浄化装置８とポンプ１０のうち少なくとも一方に供給する電力の供給源を、水力発電装置６、太陽光発電装置２０、蓄電池１８、電力系統の少なくとも１つから選択するよう構成されている。また、選択部２４は、蓄電池１８を充電するための電力の供給源を、水力発電装置６、太陽光発電装置２０、電力系統の少なくとも１つから選択するよう構成されている。
【００５８】
幾つかの実施形態に係る生活用水循環システム２は、図１に示す制御部２６を有する。制御部２６は、マイクロコンピュータを含み、生活用水循環システム２における上述の各構成を制御するよう構成されている。
【００５９】
幾つかの実施形態に係る制御部２６は、図７に示したように、水需要体４における生活用水の需要量予想（以下、単に水需要量予想と記載）を実行する水需要量予想部２６Ａ、浄化装置８とポンプ１０のうち少なくとも一方を駆動するための電力の需要量予想（以下、単に電力需要量予想と記載）を実行する電力需要量予想部２６Ｂ、生活排水の位置エネルギーを利用した水力発電装置６の発電量予想（生活排水タンク内の生活排水を利用した発電量を除く。以下、単に水力発電量予想と記載）を実行する水力発電量予想部２６Ｃ、太陽光発電装置２０の発電量予想（以下、単に太陽光発電量予想と記載）を実行する太陽光発電量予想部２６Ｄ、蓄電池１８の残量を読み込み可能な蓄電池残量読込部２６Ｅ、生活排水タンク１２の残量を読み込み可能な生活排水タンク残量読込部２６Ｆ、これら水需要量予想、電力需要量予想、水力発電量予想、太陽光発電量予想、蓄電池１８の残量、生活排水タンク１２の残量、の少なくとも１つに基づいて、浄化装置８とポンプ１０のうち少なくとも一方に供給する電力の供給源の選択部２４による選択を制御する電力供給源制御部２６Ｇを有している。このような制御部２６によれば、浄化装置８とポンプ１０のうち少なくとも一方に供給する電力を状況に応じて選択することが出来るため、生活用水循環システム全体で効率的にエネルギーを利用することが可能となる。なお、電力需要量予想、水需要量予想、水力発電量予想、太陽光発電量予想の算出方法については、図６を用いて後述する。
【００６０】
また、制御部２６は、水需要量予想、電力需要量予想、水力発電量予想、太陽光発電量予想、蓄電池１８の残量、生活排水タンク１２の残量、の少なくとも１つに基づいて、蓄電池１８を充電するための電力の供給源の選択部２４による選択を制御する蓄電池充電源制御部２６Ｈを有している。このような制御部２６によれば、蓄電池１８を充電するための電力の供給源を状況に応じて選択することが出来るため、生活用水循環システム２全体で効率的にエネルギーを利用することが可能となる。
【００６１】
また、制御部２６は、上述した電力供給源制御部２６Ｇ及び蓄電池充電源制御部２６Ｈにおける制御モードとして、以下に詳述する残量確保優先モード、災害時モード、電気料金低減モードを選択可能なモード選択部２６Ｉを有している。幾つかの実施形態では、モード選択部２６Ｉは、予め定められたプログラムに則ってモードを選択するように構成されてもよく、またシステム管理者などの指令に基づいてモードを選択するように構成されてもよく、その両者が組み合わされていてもよいものである。
【００６２】
以下、上述の制御部２６による制御の具体例を説明する。
幾つかの実施形態に係る制御部２６は、選択部２４及び上述の各構成を制御して、蓄電池１８の残量確保（残量満タンへの充電）を優先する残量確保優先モードを実行可能に構成されている。図３は、残量確保優先モードの制御フローである。制御部２６は、残量確保優先モードをスタートすると以下の制御を行う。
【００６３】
まずＳ１１で蓄電池１８の残量確認を行う。次に、Ｓ１２で蓄電池１８の残量が満タンか否かを判断する。Ｓ１２で蓄電池１８の残量が満タンでなかった場合、Ｓ１３で太陽光発電装置２０による蓄電池１８の充電が可能か否かを判断する。Ｓ１３で太陽光発電装置２０による蓄電池１８の充電が可能であると判断した場合、Ｓ１４で太陽光発電装置２０による蓄電池１８の充電を行い、再び蓄電池１８の残量確認をＳ１１で行う。Ｓ１３で太陽光発電装置２０による蓄電池１８の充電が可能でないと判断した場合、Ｓ１５で生活排水タンク１２に生活排水が貯まっているか否か判断する。
【００６４】
Ｓ１５で生活排水タンク１２に生活排水が貯まっていないと判断した場合、Ｓ１７で生活排水タンク１２を介さずに生活排水を水力発電装置６に供給して発電し、その電力で蓄電池１８を充電する。Ｓ１５で生活排水タンク１２に生活排水が貯まっていると判断した場合、Ｓ１６で生活排水タンク１２から生活排水を放出させる。Ｓ１６で生活排水タンク１２から放出された生活排水の位置エネルギーと水需要体４から生活排水タンク１２を介さずに放出された生活排水の位置エネルギーとを利用して、Ｓ１７で水力発電装置６による発電を行い、再び蓄電池１８の残量確認をＳ１１で行う。
【００６５】
Ｓ１２で蓄電池１８の残量が満タンであった場合、Ｓ１８で浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方の電力需要量（以下、単に電力需要量と記載）の範囲内で最大限、（ａ）太陽光発電装置２０からの電力を浄化装置８とポンプ１０の該少なくとも一方に直接（蓄電池１８を介さずに）供給、（ｂ）水力発電装置６からの電力を浄化装置８とポンプ１０の該少なくとも一方に直接（蓄電池１８を介さずに）供給、の２つを行う。また、この時、生活排水タンク１２が満タンでなければ、満タンになるまで生活排水を生活排水タンク１２に貯める。なお、（ａ）の太陽光発電装置２０からの電力と（ｂ）の水力発電装置６からの電力については、（ａ）の太陽光発電装置２０からの電力を優先的に浄化装置８とポンプ１０の該少なくとも一方に供給する。そして、浄化装置８とポンプ１０の該少なくとも一方の電力需要のうち上記（ａ）の太陽光発電装置２０からの電力及び（ｂ）の水力発電装置６からの電力では満たされない部分に対しては、Ｓ１９で外部電源（電力系統）からの電力を供給する。
このように制御部２６が蓄電池１８の残量確保優先モードを実行することにより、蓄電池１８の残量を最大限確保することができる。
【００６６】
幾つかの実施形態に係る制御部２６は、災害時モードを実行可能に構成されている。災害時モードは、外部電源（電力系統）と接続できない場合に実行される。図４は、災害時モードの制御フローである。制御部２６は、災害時モードをスタートすると以下の制御を行う。
【００６７】
まず、Ｓ２１で、電力需要量の範囲内で最大限、（ａ）太陽光発電装置２０からの電力を浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方に直接（蓄電池１８を介さずに）供給、（ｂ）生活排水タンク１２を介さずに排出された生活排水を利用した水力発電装置６からの電力を、浄化装置８とポンプ１０の該少なくとも一方に直接（蓄電池１８を介さずに）供給、の２つを行う。次に、Ｓ２２で、電力需要量が、（ａ）の太陽光発電装置２０からの電力と（ｂ）の水力発電装置６からの電力とで満たされるかどうか判断する。
【００６８】
Ｓ２２で、満たされると判断した場合は、Ｓ２３で、太陽光発電装置２０の余剰電力で蓄電池１８を充電し、Ｓ２４で蓄電池１８が満タンかどうか判断する。Ｓ２４で、蓄電池１８が満タンでないと判断した場合、Ｓ２５で太陽光発電装置２０の余剰電力でさらに蓄電池１８を充電し、再びＳ２４で蓄電池１８が満タンになったかどうか判断する。Ｓ２４で蓄電池１８が満タンであると判断した場合、Ｓ２６で生活排水タンク１２が満タンかどうか判断する。Ｓ２６で生活排水タンク１２が満タンでないと判断した場合、Ｓ２７で生活排水タンク１２に生活排水を貯め、再びＳ２６で生活排水タンク１２が満タンかどうか判断する。Ｓ２６で生活排水タンク１２が満タンであると判断した場合、Ｓ２８で、太陽光発電装置２０の余剰電力の逃げ場を確保するためにクローズド循環系で生活用水の循環を行う。
【００６９】
Ｓ２２で満たされないと判断した場合、Ｓ２９で生活排水タンク１２に生活排水が貯まっているかどうか判断する。Ｓ２９で生活排水タンク１２に生活排水が貯まっていると判断した場合、Ｓ３０で生活排水タンク１２の生活排水を放出し、該生活排水の位置エネルギーを利用した水力発電装置６の発電電力を、浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方に供給する。そして、それでも電力需要量が満たされない場合には、Ｓ３１で蓄電池１８に充電されている電力を浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方に供給する。Ｓ２９で生活排水タンク１２に水が貯まっていないと判断した場合は、Ｓ３１で蓄電池１８に充電されている電力を浄化装置８とポンプ１０の少なくとも一方に供給する。
【００７０】
幾つかの実施形態に係る制御部２６は、電気料金低減モードを実行可能に構成されている。図５は、電気料金低減モードの制御フローである。制御部２６は、電気料金低減モードをスタートすると以下の制御を行う。
【００７１】
Ｓ４１で、現在の時刻、現在の電気料金単価を確認する。次に、Ｓ４２で電気料金単価の高い時間帯を認識する（該時間帯を入力するか、電気契約内容から参照する）。そして、Ｓ４３で電気料金単価の高い時間が何時間あるかを確認する。Ｓ４４で、電気料金単価の高い時間帯の電気需要量予想を確認する。Ｓ４５で、電気料金単価の高い時間帯の水需要量予想、水力発電量予想を確認する。Ｓ４６で電気料金単価の高い時間帯の太陽光発電量予想を確認する。Ｓ４７で、蓄電池１８の放電と水力発電装置６の発電（生活排水タンク内の生活排水を利用した発電を除く）のみで上記電気料金の高い時間帯の電力需要量を満たせるかどうか（系統電力が不要かどうか）判断する。
【００７２】
Ｓ４７で電力需要量を満たせると判断した場合は、Ｓ４８で上記電気料金の高い時間帯より前に蓄電池１８の充電を完了させる。Ｓ４７で電力需要量を満たせないと判断した場合は、Ｓ４９で、生活排水タンク１２からの生活排水の放出に伴う水力発電装置６の発電を更に行えば上記電気料金の高い時間帯の電力需要量を満たせるかどうか（系統電力が不要かどうか）、を判断する。Ｓ４９で電力需要量を満たせると判断した場合は、Ｓ５０で上記電気料金の高い時間帯より前に蓄電池１８及び生活排水タンク１２を満タンにする。Ｓ４９で電力需要量を満たせないと判断した場合は、Ｓ５１で上記電気料金が高い時間帯より前に蓄電池１８及び生活排水タンク１２を満タンにした上で、電力需要量のうち満たされない部分に対しては、外部電源（電力系統）から電力を供給する。
【００７３】
このように制御部２６が電気料金低減モードを実行することにより、時間帯による電気料金の差を考慮して、太陽光発電装置２０、水力発電装置６、蓄電池１８、生活排水タンク１２を効率的に活用し、電気料金を低減することが可能となる。
【００７４】
次に、上述の電力需要量予想、水需要量予想、水力発電量予想、太陽光発電量予想の算出フローについて図６を用いて説明する。以下の算出は、制御部２６（図１参照）によって行われる。
【００７５】
まず、電力需要量予想の算出方法について図６（Ａ）を用いて説明する。Ｓ６１で天気予報より天候／気温／湿度からなる、当日を含む今後１週間分の天気予報情報セットを確認する。次に、Ｓ６２で、不図示のデータベースを参照して、過去に該データベースに時々刻々と記録された天候／気温／湿度からなる天気実績情報とＳ６１で確認した今後１週間分の天気予報情報セットとをパターンマッチングし、該天気予報情報セットに最も類似する１週間分の天気実績情報を選択する。次に、Ｓ６３において、Ｓ６２で選択した１週間分の天気実績情報に対応する１週間分の日・時間別電力使用量実績を上記データベースから抽出し、電力需要量予想として出力する。なお、Ｓ６２で選択した１週間分の天気実績情報において、今後１週間分の天気予報情報セットと天気の傾向が一致しない日がある場合には、Ｓ６３において、該一致しない日の電気需要量予想を補正してから出力してもよい。補正の方法としては、例えば、該一致しない日の天気予報情報に類似する天気実績情報を上記データベースから選択し、該天気実績情報に対応する日の時間別電力使用量実績をその日の電力需要量予想として出力してもよい。
【００７６】
次に、水需要量予想と水力発電量予想の算出方法について図６（Ｂ）を用いて説明する。Ｓ７１で天気予報より天候／気温／湿度からなる、当日を含む今後１週間分の天気予報情報セットを確認する。次に、Ｓ７２で、不図示のデータベースを参照して、過去に該データベースに時々刻々と記録された天候／気温／湿度からなる天気実績情報とＳ７１で確認した今後１週間分の天気予報情報セットとをパターンマッチングし、該天気予報情報セットに最も類似する１週間分の天気実績情報を選択する。次に、Ｓ７３において、Ｓ７２で選択した１週間分の天気実績情報に対応する１週間分の日・時間別水使用量実績及び水力発電量実績を上記データベースから抽出し、水需要量予想及び水力発電量予想として出力する。なお、Ｓ７２で選択した１週間分の天気実績情報において、今後１週間分の天気予報情報セットと天気の傾向が一致しない日がある場合には、Ｓ７３において、該一致しない日の水需要量予想及び水力発電量予想を補正してから出力してもよい。補正の方法としては、例えば、該一致しない日の天気予報情報に類似する天気実績情報を上記データベースから選択し、該天気実績情報に対応する日の時間別水使用量実績及び水力発電量実績をその日の水需要量予想及び水力発電量予想として出力してもよい。
【００７７】
まず、太陽光発電量予想の算出方法について図６（Ｃ）を用いて説明する。Ｓ８１で天気予報より天候／気温／湿度からなる、当日を含む今後１週間分の天気予報情報セットを確認する。次に、Ｓ８２で、不図示のデータベースを参照して、過去に該データベースに時々刻々と記録された天候／気温／湿度からなる天気実績情報とＳ８１で確認した今後１週間分の天気予報情報セットとをパターンマッチングし、該天気予報情報セットに最も類似する１週間分の天気実績情報を選択する。次に、Ｓ８３において、Ｓ８２で選択した１週間分の天気実績情報に対応する１週間分の日・時間別太陽光発電量実績を上記データベースから抽出し、太陽光発電量予想として出力する。なお、Ｓ８２で選択した１週間分の天気実績情報において、今後１週間分の天気予報情報セットと天気の傾向が一致しない日がある場合には、Ｓ８３において、該一致しない日の太陽光発電量予想を補正してから出力してもよい。補正の方法としては、例えば、該一致しない日の天気予報情報に類似する天気実績情報を上記データベースから選択し、該天気実績情報に対応する日の時間別太陽光発電量実績をその日の太陽光発電量予想として出力してもよい。
【００７８】
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではない。例えば上述した実施形態を組み合わせても良く、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の少なくとも一実施形態は、公共の上水道網とは別に、特定の建物を対象として構築される生活用水循環システムにおいて好適に用いることが出来る。
【符号の説明】
【００８０】
２  生活用水循環システム
４  水需要体
６  水力発電装置
８  浄化装置
１０  ポンプ
１２  生活排水タンク
１４  通知手段
１６  生活用水タンク
１８  蓄電池
２０  太陽光発電装置
２２  手動発電機
２４  選択部
２６  制御部
２６Ａ  水需要量予想部
２６Ｂ  電力需要量予想部
２６Ｃ  水力発電量予想部
２６Ｄ  太陽光発電量予想部
２６Ｅ  蓄電池残量読込部
２６Ｆ  生活排水タンク残量読込部
２６Ｇ  電力供給源制御部
２６Ｈ  蓄電池充電源制御部
２６Ｉ  モード選択部
【要約】
【課題】新規な生活用水循環システムを検討するにあたり、システム全体で効率的にエネルギーを利用することが可能な生活用水循環システムを提供する。
【解決手段】生活用水循環システム２は、水需要体４から排出される生活排水の位置エネルギーを利用して発電する水力発電装置６と、水力発電装置６の下流側に設けられ、生活排水を浄化して生活用水を生成する浄化装置８と、浄化装置８によって生成された生活用水を水需要体に供給するためのポンプ１０と、を有している。この浄化装置８とポンプ１０のうち少なくとも一方には、生活排水の位置エネルギーを利用して水力発電装置６から得られる電力が供給される。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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