(57)【要約】【課題】  省資源および省エネルギーの実現はもとより、環境負荷の低減を実現し、且つエネルギーの自給率の向上に寄与する都市内インフラストラクチャシステムを提供する。【解決手段】  隣接配置されたコミュニティーセル１１…とグリーンセル１２…間で、水の循環利用が行われる。コミュニティーセル１１…からグリーンセル１２…へ汚水排水１ｄ…が流されると同時に、グリーンセル１２…内の排水処理施設１４…で排水処理された処理水１ｃ…がコミュニティーセル１１…へ供給される。また、コミュニティーセル１１…内のプラント１３…では、地下水１ｂ…を揚水し、上水１ａ…として各住戸に供給する一方、グリーンセル１２…内では、余剰処理水１ｃ…は、地下水１ｂ…涵養のため、大地へ浸透させることが行われる。【選択図】      図１
2005207100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人々の日常生活および／または経済活動の場であると同時に、物質および／またはエネルギーを消費する場でもあるコミュニティーセルと、物質の再生および／またはエネルギーの供給の場であるグリーンセルとの対からなる都市内インフラストラクチャシステムであって、
前記コミュニティーセルは前記グリーンセルに隣接して配置されるとともに、前記グリーンセル内には、排水処理施設と熱併給発電施設と廃棄物処理施設とが備えられていることを特徴とする都市内インフラストラクチャシステム。
【請求項２】
前記コミュニティーセル内で発生した排水は、前記グリーンセル内の前記排水処理施設で浄化処理された後、前記コミュニティーセル内に供給されて循環利用されることを特徴とする請求項１に記載の都市内インフラストラクチャシステム。
【請求項３】
前記グリーンセル内の前記熱併給発電施設によってつくりだされる電力および／または熱は、前記コミュニティーセル内に供給されると同時に、前記コミュニティーセル内で発生した廃棄物は、前記グリーンセル内で発電燃料として利用されることを特徴とする請求項１に記載の都市内インフラストラクチャシステム。
【請求項４】
前記コミュニティーセル内で発生した廃棄物は分別され、再資源化できる廃棄物は前記グリーンセル内の前記廃棄物処理施設で再資源化された後、当該再資源は前記コミュニティーセル内に供給されて循環利用されることを特徴とする請求項１に記載の都市内インフラストラクチャシステム。
【請求項５】
前記グリーンセル内の前記熱併給発電施設によってつくりだされる電力および／または熱は、前記コミュニティーセル内に供給されると同時に、
前記コミュニティーセル内で発生した排水は前記グリーンセル内の前記排水処理施設で浄化処理されて前記コミュニティーセル内に供給されるとともに、前記コミュニティーセル内で発生した廃棄物は分別され、発電燃料として、あるいは再資源化できる廃棄物は前記グリーンセル内で再資源として前記コミュニティーセル内に供給されることを特徴とする請求項１に記載の都市内インフラストラクチャシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市内インフラストラクチャシステムに関し、特に、都市内における資源の循環利用とエネルギーの高効率使用のためのインフラストラクチャシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水、エネルギー、廃棄物処理などに関する都市内インフラストラクチャシステムは、都市に資源を供給し、その資源の利用が終われば廃棄するという一方的な流れとなっている。
例えば、従来の上下水処理システムでは、浄水場で浄化された上水が配水管網により都市内に供給され、使用後は下水管網に排水され、下水処理場を経て、河川・海に放流されている（図９参照）。
また、従来のエネルギー供給システムでは、電力送電網から都市内に張り巡らされた電力配電網を介して電力が供給されるとともに、広域ガス供給網から都市内に張り巡らされたガス供給網を介してガスが供給されている（図１０参照）。
さらに、従来の廃棄物処理システムでは、都市内で発生した廃棄物は、一箇所の廃棄物処理場に集められ、焼却または埋め立て処理されている（図１１参照）。
このように、都市内における水や物質の循環、あるいは発電に伴う熱の利用などは、殆ど考慮されていなかった。
一方、都市内インフラストラクチャシステムの課題を直接解決するものではないが、ゼロエミッション計画に沿った地域計画手法が特許文献１に開示されている。具体的には、社会資本に関わる複数の整備項目の機能をそれぞれ多面的に把握し、これらの共通項目をその相乗効果、補完効果またはフロー効果の視点から互いに連結することによって機能ネットワークを構築するというものである。
【特許文献１】特開２００３−９１６９２号公報  （第２−３頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
地球資源には限りがあるうえ、環境汚染の問題にも配慮する必要があるにも拘わらず、都市内インフラストラクチャシステムに関する整備は遅々として進んでいない。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、省資源および省エネルギーの実現はもとより、環境負荷の低減を実現し、且つエネルギーの自給率の向上に寄与する都市内インフラストラクチャシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムでは、人々の日常生活および／または経済活動の場であると同時に、物質および／またはエネルギーを消費する場でもあるコミュニティーセルと、物質の再生および／またはエネルギーの供給の場であるグリーンセルとの対からなる都市内インフラストラクチャシステムであって、前記コミュニティーセルは前記グリーンセルに隣接して配置されるとともに、前記グリーンセル内には、排水処理施設と熱併給発電施設と廃棄物処理施設とが備えられていることを特徴とする。
コミュニティーセルとグリーンセルは、それぞれ人口１万人程度、直径１乃至２ｋｍ程度の徒歩圏を目安とした大きさであって、自動車などに依存しない、徒歩や自転車が主体の省移動・省エネルギーの生活を可能にする場である。
本発明では、コミュニティーセルとグリーンセルが隣接して配置されることにより、居住者が自然環境を物質的にも精神的にも身近に感じるグリーンフロントの生活を提供することができる。また、本発明では、グリーンセル内に、排水処理施設と熱併給発電施設と廃棄物処理施設とを備えることにより、熱併給発電施設から排水処理施設と廃棄物処理施設へ電力および熱を供給すると同時に、廃棄物処理施設から熱併給発電施設へ発電燃料を供給するというエネルギーの相互補完を図ることができる。
【０００５】
また、本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムでは、前記コミュニティーセル内で発生した排水は、前記グリーンセル内の前記排水処理施設で浄化処理された後、前記コミュニティーセル内に供給されて循環利用されるようになっていることが好ましい。
【０００６】
また、本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムでは、前記グリーンセル内の前記熱併給発電施設によってつくりだされる電力および／または熱は、前記コミュニティーセル内に供給されると同時に、前記コミュニティーセル内で発生した廃棄物は、前記グリーンセル内で発電燃料として利用されるようになっていることが好ましい。
ここで、熱併給発電施設とは、天然ガス等の一次エネルギーを燃料としてガスタービン等の原動機を駆動させ、その際に発生するエネルギーで発電機を駆動して電力を発生させるとともに、原動機から排出される排ガスの熱、または、将来的には燃料電池の排熱により熱供給を行う総合エネルギー効率の高いシステムのことである。
【０００７】
さらに、本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムでは、前記コミュニティーセル内で発生した廃棄物は分別され、再資源化できる廃棄物は前記グリーンセル内の前記廃棄物処理施設で再資源化された後、当該再資源は前記コミュニティーセル内に供給されて循環利用されるようになっていることが好ましい。
ここで、再資源化できる再資源とは、ＲＤＦ（ゴミの固形燃料）や生分解性プラスチック製品や肥料などのことである。
【０００８】
本発明では、水、エネルギー、廃棄物をコミュニティーセルとグリーンセル相互の間で循環利用することにより、省資源および省エネルギーの実現はもとより、環境負荷の低減を実現し、且つエネルギーの自給率の向上に寄与することができる。
【０００９】
また、本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムでは、前記グリーンセル内の前記熱併給発電施設によってつくりだされる電力および／または熱は、前記コミュニティーセル内に供給されると同時に、前記コミュニティーセル内で発生した排水は前記グリーンセル内の前記排水処理施設で浄化処理されて前記コミュニティーセル内に供給されるとともに、前記コミュニティーセル内で発生した廃棄物は分別され、発電燃料として、あるいは再資源化できる廃棄物は前記グリーンセル内で再資源として前記コミュニティーセル内に供給されるようになっていても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コミュニティーセルとグリーンセル間で資源とエネルギーの循環が行われるので、省資源および省エネルギーの実現はもとより、環境負荷の低減を実現し、且つエネルギーの自給率の向上に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムの実施形態について、図面に基いて説明する。
図１は、本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムの第一の実施形態を模式図で示したものである。
第一の実施形態による都市内インフラストラクチャシステムでは、隣接配置されたコミュニティーセル１１…とグリーンセル１２…間で、水の循環利用が行われる。即ち、コミュニティーセル１１…内で発生した汚水排水１ｄ…がグリーンセル１２…へ流されると同時に、グリーンセル１２…内の排水処理施設１４…で排水処理された処理水１ｃ…がコミュニティーセル１１…へ供給される。
また、コミュニティーセル１１…内のプラント１３…では、地下水１ｂ…を揚水し、上水１ａ…としてコミュニティーセル１１…内の各住戸に供給する一方、グリーンセル１２…内では、余剰処理水１ｃ…は、地下水１ｂ…涵養のため、大地へ浸透させることが行われる。
【００１２】
図２は本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムの第一の実施形態をブロック図で示したものである。また、図３は、図２のブロック図をより具体的に表した模式図である。
コミュニティーセル１１内では、井戸１ｅから地下水１ｂを汲み上げて、それを上水１ａとして飲用１ｆおよび空調１ｈへ利用する。空調１ｈによって排出される水１ｌは、トイレの洗浄水１ｉおよび建物の屋根散水１ｊに利用される。飲用１ｆに供された後の排水およびトイレの洗浄水１ｉとして利用された後の汚水は、汚水排水１ｄとしてグリーンセル１２内の排水処理施設１４へ送られて、浄化処理される。一方、屋根散水１ｊに利用された水は大地へ浸透１ｋし、地下水１ｂとなる。
グリーンセル１２内の排水処理施設１４で浄化処理された処理水１ｃは、コミュニティーセル１１内へ循環され、トイレの洗浄水１ｉとして利用される。また、余剰処理水１ｃは、地下水１ｂ涵養のため、大地へ浸透処理１ｇが行われる。
【００１３】
次に、本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムの第二の実施形態（エネルギーの循環システム）について説明する。図４は、本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムの第二の実施形態を示す模式図である。
第二の実施形態による都市内インフラストラクチャシステムでは、複数のコミュニティーセル２１…と複数のグリーンセル２２…ヘエネルギーを供給するためのエネルギー需供給網としてマイクログリッド２３が構成されている。マイクログリッド２３には、コミュニティーセル２１…内とグリーンセル２２…内を循環するエネルギー循環網２ｃ…が複数接続されている。そして、各エネルギー循環網２ｃ…には、コミュニティーセル２１内の各建物２５…のエネルギー需供給網であるコミュニティーセル内エネルギー需供給網２ｄと、グリーンセル２２内の熱併給発電施設２６が接続されている。
メイングリッドである電力送電網２ａあるいは広域ガス供給網２ｂから、各コミュニティーセル２１…の各建物２５…へ電力あるいはガス等のエネルギーを供給する場合には、マイクログリッド２３からエネルギー循環網２ｃ…およびコミュニティーセル内エネルギー需供給網２ｄ…を介して電力あるいはガス等のエネルギーが供給される。
また、マイクログリッド２３は、電力送電網２ａから供給される電力が不足した際に、コミュニティーセル２１…内の各建物２５…で実施される自家発電から得られる電力およびグリーンセル２２…内の熱併給発電施設２６から得られる電力によって電力の不足分を補うバックアップ用エネルギー需供給網としても機能する。
【００１４】
図５は本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムの第二の実施形態を示すブロック図である。
グリーンセル２２内では、太陽光２ｋを利用する太陽電池２ｇと、水２ｌを電気分解して得られるＨ２を利用する燃料電池２ｈとからなる熱併給発電施設２６による発電、および風力発電２ｊを行い、発電により得られる電力と温水または蒸気としての熱をエネルギー循環網２ｃおよびコミュニティーセル２１内のコミュニティーセル内エネルギー需供給網２ｄを介して各建物２５…に供給するとともに、グリーンセル２２内の工場２７へ供給する。
一方、コミュニティーセル２１内で発生した廃棄物は、コミュニティーセル内エネルギー需供給網２ｄおよびエネルギー循環網２ｃを介してグリーンセル２２内の廃棄物処理施設２ｉへ送られる。廃棄物処理施設２ｉでは、コミュニティーセル２１内で発生した廃棄物および植物２ｍをメタン発酵または部分酸化によるガス化して発生したバイオガスが、グリーンセル２２内の熱併給発電施設２６に燃料として供給される。
また、コミュニティーセル２１内の各建物２５…においても、太陽電池２ｅと燃料電池２ｆによる自家発電が行われる。そして、コミュニティーセル２１内の各建物２５…で実施される自家発電およびグリーンセル２２内の熱併給発電施設２６によって得られる電力の一部は、バックアップエネルギーとしてマイクログリッド２３に投入される。
【００１５】
最後に、本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムの第三の実施形態（廃棄物の循環システム）について説明する。図６は、本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムの第三の実施形態を示す模式図である。
第三の実施形態による都市内インフラストラクチャシステムでは、隣接配置されたコミュニティーセル３１…とグリーンセル３２…間で、廃棄物の循環利用が行われる。即ち、コミュニティーセル３１…内で発生した廃棄物３ｂ…は分別され、グリーンセル３２…内の廃棄物処理施設３３…へ送られる。
一方、グリーンセル３２…内の廃棄物処理施設３３…では、再資源化が可能な廃棄物３ｂ…は、燃焼による熱エネルギー取得用のＲＤＦ３ｃ…、生分解性プラスチック製品３ｄ…、あるいは肥料３ｅ…に変換され、ＲＤＦ３ｃ…および生分解性プラスチック製品３ｄ…はコミュニティーセル３１…内へ供給され、肥料３ｅ…はグリーンセル３２…内で利用される。こうして最終的な廃棄物３ｂ…の量を最小化したうえで、可燃廃棄物３ｆ…は、グリーンセル３２…内の廃棄物処理施設３３…から、さらに別のグリーンセル３２内の高効率廃棄物焼却施設３４へ送られ一括焼却処理し、燃焼熱は熱電併給利用される。
【００１６】
図７は本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムの第三の実施形態を示すブロック図である。また、図８は、図７のブロック図をより具体的に表した模式図である。
コミュニティーセル３１内では、市場３６で供給される物資３ａが建物３５内で消費されることにより、廃棄物３ｂが発生する。発生した廃棄物３ｂは分別され、グリーンセル３２内の廃棄物処理施設３３へ送られる。
グリーンセル３２内の廃棄物処理施設３３では、ＲＤＦ３ｃは、電力３ｈおよび熱３ｉを生み出すためのエネルギー３ｇ源としてコミュニティーセル３１内へ供給される。また、生ゴミは、廃棄物処理施設３３において、生分解性プラスチック製品３ｄおよび肥料３ｅに変換され、生分解性プラスチック製品３ｄはコミュニティーセル３１内の各建物３５内で利用される。一方、肥料３ｅは、グリーンセル３２内の農地３７で使用され、農地３７で生産された農作物３ｊは、コミュニティーセル３１内の市場３６に供給される。
【００１７】
本実施形態による都市内インフラストラクチャシステムでは、水、エネルギー、および廃棄物をコミュニティーセル１１、２１、３１とグリーンセル１２、２２、３２間で循環利用することにより、省資源および省エネルギーの実現はもとより、環境負荷の低減を実現し、且つエネルギーの自給率の向上に寄与することができる。
また、本実施形態による都市内インフラストラクチャシステムでは、地域内の交通が省移動型に移行するのに加えて、風力や太陽エネルギー等の自然エネルギーの利用、節水型器具の利用、雨水の利用などにより、１次エネルギーベースで約４０％の削減、使用水量は約６５％の削減が期待できる。
【００１８】
以上、本発明に係る都市内インフラストラクチャシステムの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、コミュニティーセル１１、２１、３１とグリーンセル１２、２２、３２間で、水、エネルギー、および廃棄物の循環利用を示したが、本発明では、コミュニティーセル１１、２１、３１で発生したＣＯ２を、グリーンセル１２、２２、３２内で植物等を利用することによりＯ２に変換して、コミュニティーセル１１、２１、３１に再供給することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一の実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明の第一の実施形態を示すブロック図である。
【図３】水の循環システムを具体的に示した模式図である。
【図４】本発明の第二の実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明の第二の実施形態を示すブロック図である。
【図６】本発明の第三の実施形態を示す模式図である。
【図７】本発明の第三の実施形態を示すブロック図である。
【図８】廃棄物の循環システムを具体的に示した模式図である。
【図９】従来の上下水処理システムを示す模式図である。
【図１０】従来のエネルギー供給システムを示す模式図である。
【図１１】従来の廃棄物処理システムを示す模式図である。
【符号の説明】
【００２０】
１１、２１、３１  コミュニティーセル
１２、２２、３２  グリーンセル
１３  プラント
１４  排水処理施設
２５、３５  建物
２３  マイクログリッド
２６  熱併給発電施設
３３  廃棄物処理施設
３４  高効率廃棄物焼却施設
【図１】
2005207100.tif 000003
【図２】
2005207100.tif 000004
【図３】
2005207100.tif 000005
【図４】
2005207100.tif 000006
【図５】
2005207100.tif 000007
【図６】
2005207100.tif 000008
【図７】
2005207100.tif 000009
【図８】
2005207100.tif 000010
【図９】
2005207100.tif 000011
【図１０】
2005207100.tif 000012
【図１１】
2005207100.tif 000013