(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雨水を浄化する浄水システムであって、
前段貯水タンクと、中段貯水タンクと、後段貯水タンクと、前記前段貯水タンクと前記中段貯水タンクを連結する前段連結部と、前記中段貯水タンクと前記後段貯水タンクを連結する後段連結部を備え、
前記前段貯水タンクは、流入した水を排出する前段排水部を備え、
前記中段貯水タンクは、水が流入する中段給水部と、前記中段給水部に流入した水を浄化する中段浄化部と、前記中段浄化部により浄化された水を排出する中段排水部を備え、
前記後段貯水タンクは、水が流入する後段給水部を備え、
前記前段連結部は、前記前段排水部から排出された水を前記中段給水部に流入させ、
前記後段連結部は、前記中段排水部から排出された水を前記後段給水部に流入させ、
前記後段連結部は、前記中段排水部から排出される水の流れを阻害する水流阻害部を備えて、前記中段貯水タンクにおいて水を前記中段排水部及び前記後段給水部よりも上にも存在させ、
前記中段浄化部は、単粒度砕石の層を含み、
前記中段浄化部は、前記中段給水部に流入して前記中段排水部から排出される水の流れを利用して緩速ろ過により水を浄化する、浄水システム。
【請求項２】
前記中段貯水タンクは、前記中段給水部に流入した水を拡散する中段拡散部を備える、請求項１に記載の浄水システム。
【請求項３】
前記中段給水部は、前記中段浄化部の上面よりも上に位置し、
前記中段拡散部は、前記中段給水部から流入した水を前記中段浄化部の上面に拡散する、請求項２記載の浄水システム。
【請求項４】
前記中段貯水タンクは、中段溢水排水部を備え、
前記中段溢水排水部は、前記中段排水部及び前記中段浄化部の上面よりも上に位置して、当該中段溢水排水部よりも上にある水を前記中段貯水タンクの外に排出する、請求項１から３のいずれかに記載の浄水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、水を浄化する浄水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
出願人は、例えば特許文献１にあるように、雨水などを貯水するときに、単粒度砕石の砕石層を利用して浄化することを提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６１９０９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、単一の砕石層を利用するため、水は、基本的に上から下へと移動するものであった。
【０００５】
そこで、本願発明は、単一の砕石層を利用することに比べて浄水の効率を高めることに適した浄水システム等を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明の第１の観点は、水を浄化する浄水システムであって、前段貯水タンクと、中段貯水タンクと、後段貯水タンクと、前記前段貯水タンクと前記中段貯水タンクを連結する前段連結部と、前記中段貯水タンクと前記後段貯水タンクを連結する後段連結部を備え、前記前段貯水タンクは、流入した水を排出する前段排水部を備え、前記中段貯水タンクは、水が流入する中段給水部と、前記中段給水部に流入した水を浄化する中段浄化部と、前記中段浄化部により浄化された水を排出する中段排水部を備え、前記後段貯水タンクは、水が流入する後段給水部を備え、前記前段連結部は、前記前段排水部から排出された水を前記中段給水部に流入させ、前記後段連結部は、前記中段排水部から排出された水を前記後段排水部に流入させ、前記中段給水部が前記前段排水部及び／若しくは前記後段給水部よりも上に位置し、並びに／又は、前記中段排水部から排出される水の流れを阻害する水流阻害部を備えて、前記前段排水部から流出した水を前記前段排水部よりも上に移動させる。
【０００７】
本願発明の第２の観点は、第１の観点の浄水システムであって、前記中段浄化部は、単粒度砕石の層を含み、前記中段浄化部は、前記中段給水部に流入して前記中段排水部から排出される水の流れを利用して緩速ろ過により水を浄化する。
【０００８】
本願発明の第３の観点は、第１又は第２の観点の浄水システムであって、前記中段貯水タンクは、前記中段給水部に流入した水を拡散する中段拡散部を備える。
【０００９】
本願発明の第４の観点は、第３の観点の浄水システムであって、前記中段給水部は、前記中段浄化部の上面よりも上に位置し、前記中段拡散部は、前記中段給水部から流入した水を前記中段浄化部の上面に拡散する。
【００１０】
本願発明の第５の観点は、第１から第４のいずれかの観点の浄水システムであって、前記中段貯水タンクは、中段溢水排水部を備え、前記中段溢水排水部は、前記中段排水部及び前記中段浄化部の上面よりも上に位置して、当該中段溢水排水部よりも上にある水を前記中段貯水タンクの外に排出する。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明の各観点によれば、複数の貯水タンクを利用して水を上に移動させて、貯水タンクにおける浄化部を全体的に利用して浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）本願発明の実施の形態に係る浄水システムの構成の一例を示すブロック図と、（ｂ）貯水タンクの構成の一例を示すブロック図と、（ｃ）本願発明の実施の形態に係る浄水システムの構成の他の一例を示すブロック図である。
【図２】従来の技術と、本願発明との違いについて説明するための図である。
【図３】貯水タンクの一例で、ローリータンクを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、図面を参照して、本願発明の実施例について説明する。なお、本願発明は、この実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００１４】
図１は、本願発明の実施の形態に係る浄水システムの構成の一例を示す図である。
【００１５】
図１（ａ）は、本願発明の実施の形態に係る浄水システムの構成の一例を示すブロック図である。図１（ａ）を参照して、浄水システム１は、供給部３と、Ｎ個（Ｎは３以上の自然数）の貯水タンク５p（ｐはＮ以下の自然数）と、連結部７q（ｑはＮ−１以下の自然数）と、貯水部９を備える。
【００１６】
貯水タンク５pは、給水部１１pと、拡散部１３pと、浄化部１５pと、排水部１７pを備える。給水部１１pは、浄化部１５pの上面よりも上にあり、貯水タンクの外から内に水が流入する。拡散部１３pは、浄化部１５pの上面よりも上に位置し、給水部１１pに流入した水を浄化部１５pの上面に拡散する。浄化部１５pは、単粒度砕石の層を含み、拡散部１３pにより上面に拡散された水が下に移動することなどにより生じる水の流れを利用して水を浄化する。排水部１７pは、浄化部１５pにより浄化された水を貯水タンクの外に排出する。
【００１７】
連結部７qは、中空の管構造であり、貯水タンク５qと貯水タンク５q+1を連結し、中空の管構造を利用して貯水タンク５qの排水部１７qから排出された水を貯水タンク５q+1の給水部１１q+1に流入させる。
【００１８】
供給部３は、継続して水が供給されているものである。供給部３は、例えば、湧水や池や河川などを利用して実現することができる。貯水タンク５1の給水部１１1には、供給部３からの水が流入する。例えば、供給部３には継続して水が供給されており、水面の高さは、ほぼ一定とすることができる。供給部３の水面よりも低い位置に給水部１１1を設置することにより、動力を必要とすることなく重力により、継続して水を流入させることができる。
【００１９】
貯水タンク５i-1（ｉは２以上Ｎ−１以下の自然数）（本願発明の「前段貯水タンク」の一例）と、貯水タンク５i（本願発明の「中段貯水タンク」の一例）と、貯水タンク５i+1（本願発明の「後段貯水タンク」の一例）と、連結部７i-1（本願発明の「前段連結部貯水タンク」の一例）と、連結部７i（本願発明の「前段貯水タンク」の一例）により、貯水タンク５pの相互関係について説明する。
【００２０】
貯水タンク５i-1と貯水タンク５iと貯水タンク５i+1は、階段状に設置されている。貯水タンク５i-1は貯水タンク５iよりも高く、貯水タンク５i+1は貯水タンク５iよりも低い。給水部１１i（本願発明の「中段給水部」の一例）は、排水部１７i-1（本願発明の「前段排水部」の一例）よりも上に位置する。そのため、貯水タンク５i-1に一定の水量（例えば、貯水タンク５i-1の水面が、給水部１１iの位置や連結部７i-1の最も高い位置となる水量）が貯水された状態で、貯水タンク５i-1から貯水タンク５iに水が流れる。給水部１１iは、給水部１１i+1（本願発明の「後段給水部」の一例）よりも上に位置する。そのため、貯水タンク５iでは、給水部１１iよりも下の水位で給水部１１iから溢れずに、貯水タンク５iから貯水タンク５i+1に水が流れる。
【００２１】
貯水タンク５i-1と貯水タンク５iと貯水タンク５i+1を階段状に設置して、貯水タンク５の間で水が上方に移動するために、水の流れが緩やかになる。そのため、各貯水タンク５pでの浄化は、貯水タンク５1から貯水タンク５Nへの水の流れ及び各貯水タンク５pにおける水の流れを利用して緩速ろ過により実現することができる。
【００２２】
貯水タンク５Nの排水部１７Nから貯水部９に浄化された水が排出される。利用者は、貯水部９に貯水された水を使用することができる。
【００２３】
このように、複数の貯水タンク５pを階段状に配置して、供給部３の水は、動力を必要とすることなく、各貯水タンク５pで浄化されて貯水部９へと流れる。
【００２４】
なお、一部の構成を変更してもよく、例えば拡散部１３は拡散の必要がなければ省略してもよい。
【００２５】
図１（ｂ）は、貯水タンクの構成の一例を示すブロック図である。貯水タンク６１は、給水部６３と、拡散部６５と、表面層部６７と、砕石部６９と、排水部７１を備える。
【００２６】
給水部６３は、図１（ａ）の給水部１１pに対応する。
【００２７】
拡散部６５は、図１（ａ）の拡散部１３pに対応する。拡散部６５は、例えば水を分岐させる管（Ｔ字管など）などを利用して実現することができる。例えば、送水口から流入した水を直線状の分岐管部で分岐させるＴ字管で、送水口を上にして給水部６３に接続し、直線状の分岐管部を下にし、直線状の分岐管部の下部分に複数の穴７３1〜７３4をあける。給水部６３に流入した水は、Ｔ字管によって分岐して水平方向に広がり、複数の穴７３1〜７３4から流れ出る。これにより、拡散部６５は、給水部６３に流入した水を、表面層部６７の上面に拡散することができる。
【００２８】
表面層部６７と砕石部６９を併せたものが、図１（ａ）の浄化部１５pに対応する。表面層部６７は、例えば、発泡廃ガラス材、木炭、軽石などの層である。砕石部６９は、砕石（例えば、単粒度砕石（特に単流度砕石４号）など）の層である。表面層部６７の上面に到達した水は、下に移動して砕石部６９の上面に到達する。砕石部６９の上面に到達した水は、下に移動して砕石部６９の下面に到達する。砕石部６９では、砕石が充填されているために表面積が増大している。砕石部６９の砕石の表面には、微生物が生存している。そのため、砕石の表面に存在する微生物による浄化が有効に機能する環境にある。ここで、水の浄化とは、水質が変更して、基準値を満たす（少なくとも同等になる）ことである。水質の変更とは、例えば、一般細菌数、ｐＨ値、硝酸態窒素、亜硝酸態窒素、鉄（その化合物）、塩酸化イオン、硬度（カルシウム・マグネシウム等）、有機物（ＴＯＣ）、味、臭気、色度、濁度などの一部又は全部が変更することである。砕石の表面に生存する微生物により、水を浄化することができる。そして、取水により生じる砕石層における水の流れを利用して、浄水環境を継続して維持し、砕石の表面に存在する微生物による浄化を継続して行うことが可能である。（特許文献１参照）。なお、本願発明において、表面層部６７を省略してもよい。
【００２９】
排水部７１は、砕石部６９により浄化された水を排水する。図１（ａ）の排水部１７pに対応する。
【００３０】
図１（ｃ）は、本願発明の実施の形態に係る浄水システムの構成の他の一例を示すブロック図である。図１（ｃ）を参照して、浄水システム３１は、供給部３３と、Ｍ個（Ｍは３以上の自然数）の貯水タンク３５r（ｒはＭ以下の自然数）と、連結部３７s（ｓはＭ−１以下の自然数）と、溢水連結部５５sと、貯水部３９と、溢水貯水部５９を備える。
【００３１】
貯水タンク３５1は、給水部４１1と、拡散部４３1と、浄化部４５1と、排水部４７1と、溢水排水部５１1を備える。貯水タンク３５1は、図１（ａ）の貯水タンク５の構成に溢水排水部５１1を設けた構成としている。
【００３２】
給水部４１1は、浄化部４５1の上面よりも上にあり、供給部３３から貯水タンク３５1の内に水が流入する。供給部３３は、例えば降雨による雨水を屋根で集めて樋により集められたもののように、水が断続的に供給されるものである。拡散部４３1は、浄化部４５1の上面よりも上に位置し、給水部４１1に流入した水を浄化部４５1の上面に拡散する。浄化部４５1は、単粒度砕石の層を含み、拡散部４３1により上面に拡散された水が下に移動することなどにより生じる水の流れを利用して水を浄化する。排水部４７1は、浄化部４５1により浄化された水を貯水タンク３５1の外に排出する。
【００３３】
溢水排水部５１1は、排水部４７1（及び／又は浄化部４５1）よりも上に位置する。降雨量が多く、供給部３３から多くの水が流入した場合、貯水タンク３５1内に貯水された水の水面が溢水排水部５１1の高さを超える場合がある。このような場合に、溢水排水部５１1は、超えた高さにある水を貯水タンク３５1の外に排出する。
【００３４】
なお、貯水タンク３５1は、貯水タンク３５2，…，３５Mと同様な構成としたり、例えば拡散部４３1を設けないようにしたりしてもよい。
【００３５】
２以上Ｍ以下のｒに対して、貯水タンク３５rは、給水部４１rと、浄化部４５rと、排水部４７rと、溢水給水部５３rと、溢水排水部５１rを備える。
【００３６】
給水部４１r及び排水部４７rは、浄化部４５rの上面よりも下にある。この例では、給水部４１rと排水部４７rは同じ高さとしているが、高さが違ってもよい。給水部４１rは、貯水タンクの外から内に水が流入する。浄化部４５rは、単粒度砕石の層を含み、給水部４１rから流入した水の流れを利用して水を浄化する。排水部４７rは、浄化部４５rにより浄化された水を貯水タンクの外に排出する。
【００３７】
溢水給水部５３r及び溢水排水部５１rは、給水部４１r及び排水部４７r（並びに／又は浄化部４５r）よりも上に位置する。溢水給水部５３rには、溢水排水部５１r-1から排出された溢水が流入する。貯水タンク３５r内に貯水された水の水面が溢水排水部５１rの高さを超えると、溢水排水部５１rは、超えた高さにある水を貯水タンク３５rの外に排出する。
【００３８】
Ｍ−１以下の自然数ｓに対して、連結部３７sは、中空の管構造である。貯水タンク３５sと貯水タンク３５s+1を連結し、中空の管構造を利用して貯水タンク３５sの排水部４７sから排出された水を貯水タンク３５s+1の給水部４１s+1に流入させる。連結部３７sは、水流阻害部４９sを備える。水流阻害部４９sは、排水部４７sから給水部４１s+1への水の流れを阻害する。水流阻害部４９sは、例えばカートリッジ式の流量調整器であり、透水材（不織布・透水マット・発泡軽量資材など）を利用して実現することができる。なお、排水部４７Mから排出される水の流れを阻害する水流阻害部を設けてもよい。
【００３９】
溢水連結部５５sは、中空の管構造である。貯水タンク３５sと貯水タンク３５s+1を連結し、中空の管構造を利用して貯水タンク３５sの溢水排水部５１sから排出された溢水を貯水タンク３５s+1の溢水給水部５３s+1に流入させる。
【００４０】
貯水タンク３５Mの排水部４７Mから貯水部３９に浄化された水が排出される。利用者は、貯水部３９に貯水された水を使用することができる。また、溢水貯水部５９には、溢水排水部５１Mから溢水が排出される。
【００４１】
貯水タンク３５rの相互関係について、貯水タンク３５j-1（ｊは２以上Ｍ−１以下の自然数）（本願発明の「前段貯水タンク」の一例）と、貯水タンク３５j（本願発明の「中段貯水タンク」の一例）と、貯水タンク３５j+1（本願発明の「後段貯水タンク」の一例）と、連結部３７j-1（本願発明の「前段連結部」の一例）と、連結部３７j（本願発明の「後段連結部」の一例）と、溢水連結部５５j-1と、溢水連結部５５jにより説明する。
【００４２】
貯水タンク３５j-1と貯水タンク３５jと貯水タンク３５j+1は、同じ高さに設置されている。連結部３７j-1は、排水部４７j-1（本願発明の「前段排水部」の一例）から排出された水を給水部４１j（本願発明の「中段排水部」の一例）に供給する。連結部３７jは、排水部４７j（本願発明の「中段排水部」の一例）から排出された水を給水部４１j+1（本願発明の「中段排水部」の一例）に流入する。連結部３７jは、排水部４７j（本願発明の「後段排水部」の一例）から排出された水を給水部４１j+1（本願発明の「後段給水部」の一例）に流入する。連結部３７jは、水流阻害部４９j（本願発明の「水流阻害部」の一例）を備える。そのため、給水部４１j（本願発明の「中段給水部」の一例）から流入した水は貯水タンク３５j-1に溜まり、貯水タンク３５j-1に貯水された水の水面は、排水部４７jよりも高い位置になる。すなわち、給水部４１jから流入した水は、貯水タンク３５j-1において上下動をして排水部４７jから排出されることになる。水流阻害部４９sにより水の上下動が生じ、水の流れが緩やかになる。そのため、各貯水タンク３５qでの浄化は、貯水タンク３５1から貯水タンク３５Mへの水の流れ及び各貯水タンク３５Mにおける水の流れを利用して緩速ろ過を実現することができる。
【００４３】
このように、複数の貯水タンク３５qを配置して、供給部３３の水は、動力を必要とすることなく、各貯水タンク３５qで浄化されて貯水部３９へと流れる。
【００４４】
また、供給部３３から供給される水が増加した場合に、貯水タンク３５q内に貯水された水が増加することがある。貯水タンク３５j-1において溢水排水部５１j-1の高さを超えた水は、溢水排水部５１j-1から貯水タンク３５j-1の外に排出される。溢水連結部５５j-1は、溢水排水部５１j-1から排出された溢水を溢水給水部５３jに流入する。浄化部４５jには、浄化部４５により浄化された水が存在し、かつ、浄化部４５の上面よりも上のスペースに比較して浄化部４５では水は流れにくいため、基本的に、流入した溢水の多くは、溢水排水部５１jの高さを超えて溢水排水部５１jから貯水タンク３５jの外に排出される。溢水連結部５５jは、溢水排水部５１jから排出された溢水を溢水給水部５３j+1に流入する。
【００４５】
図２を参照して、特許文献１記載の技術と、本願発明との違いについて具体的に説明する。
【００４６】
図２（ａ）を参照して、特許文献１記載の技術では、砕石層８１に雨水などが浸透するが、砕石層８１は単一の構造であるため、雨水などが砕石層８１の上面に到達すると、基本的に、砕石層８１の中で下に移動し、砕石層８１の最も低い個所８３に集まる。集まった水を、ポンプなどを利用して取水することにより、砕石層８１の中で水の流れが生じる。これにより、水の流れを利用した浄化を実現することができる。
【００４７】
図２（ｂ）及び（ｃ）を参照して、本願発明では多段構造とする。
【００４８】
図２（ｂ）を参照して、階段状に徐々に低くなる多段構造とする。第１段浄化部（砕石層）に拡散して流入した水は、その下面へと移動する。第１段浄化部の下面に移動した水は、水圧を利用して上昇して、第２段浄化部の上面に拡散して流入する。第２段浄化部に拡散して流入した水は、その下面へと移動する。以降も同様に、上に移動して流入した水は、拡散（すなわち水平に広がって）して浄化されて外部に排出される。連結部により水を上に移動させて、各浄化部の上から下までを全体的に使用することができる。これにより、ポンプなどの動力を必要とせずに、水の流れを利用した緩速ろ過を実現することができる。
【００４９】
図２（ｃ）を参照して、同じ高さの多段構造とする。第１段浄化部に拡散して流入した水は、その下面へと移動する。第１段浄化部の下面に移動した水は、第２段浄化部に流入する。第２段浄化部に流入した水は、水流阻害部により排出されにくく、溜まる状態となる。ここで、貯水タンク内で水の上下動が生じ、浄化部の上から下までを全体的に使用することができる。以降も同様に、上下動を利用して浄化された水は外部に排出される。これにより、ポンプなどの動力を必要とせずに、水の流れを利用した緩速ろ過を実現することができる。
【００５０】
図３（ａ）〜（ｃ）は、貯水タンクの一例で、ローリータンクを示す図である。（ａ）正面図、（ｂ）平面図、及び、（ｃ）左側面図である。符号９１は、通常使用されるタンクへの給水口であるが、今回は使用しない。符号９３は、捻込式マンホールであり、内部の汚濁状況等の管理及び点検に利用することができる。符号９２は、捻込式マンホール９３に設けた給水部である。供給部や前段の貯水タンクからの水は、給水部９２から流入する。符号９５は、排水口（キャップ付き）であり、ここから、次（後段、下流）のタンクの給水部にパイプで接合する。これより下流にあるタンクの接合は上記の繰り返しとなる。図３（ｄ）〜（ｆ）は、タンク内に配置するパイプの一例を示す。図３（ｄ）〜（ｆ）は、それぞれ、図３（ａ）〜（ｃ）に対応する。破線は、タンクの構成を示す。実線は、タンク内に配置するパイプの一例を示す。給水部９２の下に、下が閉じた筒状のパイプ９７を配置する。５つのパイプ９９1〜９９5を、パイプ９７の側面から放射状に配置する。パイプ９９1〜９９5には、例えば全周囲に５ミリ程度の穴をあける。これにより、流入した水を砕石上部に広く散布する機能を実現することができる。水はこのパイプ配置によって広範囲に分散して落下するので、タンクの一箇所から分散させるより砕石に接触する接触面積が増加するとともに接触時間が長くなる。水の浄化の程度は、砕石に接触する面積と接触時間の長さに比例し、砕石に接触する面積が大きく接触時間が長いほど、水の浄化は進むといわれている。
【００５１】
なお、貯水タンクを流れる水に、砕石の表面に生存する微生物による浄化を活性化する活性剤を含ませてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１，３１  浄水システム、３，３３  供給部、５，３５，６１  貯水タンク、７，３７  連結部、９，３９  貯水部、１１，４１，６３  給水部、１３，４３，６５  拡散部、１５，４５  浄化部、１７，４７，７１  排水部、４９  水流阻害部、５１  溢水排水部、５３  溢水給水部、５５  溢水連結部、５９  溢水貯水部、６７  表面層部、６９  砕石部、７３  穴、８１  砕石層、８３  砕石層８１の最も低い個所、９１  給水口、９２  給水部、９３  捻込式マンホール、９５  排水部、９７，９９  パイプ
【要約】
【課題】  浄水の効率を高めることに適した浄水システム等を提案する。
【解決手段】  浄水システム１は、水を浄化する。浄水システム１は、第１貯水タンク７と、第２貯水タンク１９と、第１貯水タンク７と第２貯水タンク１９を連結する連結部１７を備える。第１貯水タンク７には、流水部３の水が流入して、下に移動する。第１貯水タンク７において、第１浄化部１３は、下に移動する水を、例えば単粒度砕石の層を利用して浄化する。第１貯水タンク７において下に移動した水は、連結部１７により上に移動して、第２貯水タンク１９に流入する。第２貯水タンク１９に流入した水は、下に移動する。第２貯水タンク１９において、第２浄化部２５は、下に移動する水を、例えば単粒度砕石の層を利用して浄化する。第２浄化部２５において浄化された水は、貯水部５に排出される。
【選択図】図１【図１】
0006771250.tif 000002
【図２】
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【図３】
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