(57)【要約】【課題】無効節水時間帯を特定することができる雑用水利用システムの制御装置を提供する。【解決手段】雨量予測部７１ａにより雨量を予測し、生活用水発生量予測部７１ｂにより生活用水発生量を予測し、雑用水使用量予測部７１ｃにより雑用水使用量を予測する。上水補給量予測部７１ｄは雨量予測部７１ａと、生活用水発生量予測部７１ｂと、雑用水使用量予測部７１ｃとからの情報に基づいて上水補給量を予測する。無効節水時間特定部７１ｅは、上水補給量予測部７１ｄからの情報に基づいて、無効節水時間帯を特定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雨水および生活用水を含む雑用水を貯える雑用水貯留槽と、雑用水貯留槽へ上水を補給する上水補給ラインとを備えた雑用水利用システムを制御する雑用水利用システムの制御装置において、
雨量を予測する雨量予測部と、
生活用水の発生量を予測する生活用水発生量予測部と、
雑用水の使用量を予測する雑用水使用量予測部と、
前記雨量予測部と、前記生活用水発生量予測部と、前記雑用水使用量予測部とからの情報に基づいて、上水補給量を予測する上水補給量予測部と、
上水補給量が所定値以上となる無効節水時間帯を特定する無効節水時間特定部とを備えたことを特徴とする雑用水利用システムの制御装置。
【請求項２】
前記雨量予測部は過去の雨量データ、または予測雨量データに基づいて雨量を予測することを特徴とする請求項１記載の雑用水利用システムの制御装置。
【請求項３】
前記生活用水発生量予測部は、過去の生活用水発生量データまたは予測生活用水発生量データに基づいて生活用水発生量を予測することを特徴とする請求項１または２記載の雑用水利用システムの制御装置。
【請求項４】
前記雑用水使用量予測部は、過去の雑用水使用量データまたは予測雑用水使用量データに基づいて雑用水使用量を予測することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の雑用水利用システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施の形態は雑用水利用システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より雨水または生活用水を原水として生成された雑用水を利用する雑用水利用システムが知られている。
【０００３】
この雑用水利用システムにおいて、雑用水が不足した場合は、上水を補給してこの上水を雑用水として利用している。
【０００４】
ところで、上水を雑用水として補給する場合は、生活用水を節水したとしても、このような節水が無効（無駄）となる。
【０００５】
このような時間帯では、生活用水を多く発生させて上水の補給量を少なくし、その他の時間帯において生活用水を節水することが、補給する上水の使用量を削減することができて都合が良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１１４５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本実施の形態はこのような点を考慮してなされたものであり、補給する上水の使用量を全体として削減することができる雑用水利用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】
【０００８】
本実施の形態は、雨水および生活用水を含む雑用水を貯える雑用水貯留槽と、雑用水貯留槽へ上水を補給する上水補給ラインとを備えた雑用水利用システムを制御する雑用水利用システムの制御装置において、雨量を予測する雨量予測部と、生活用水の発生量を予測する生活用水発生量予測部と、雑用水の使用量を予測する雑用水使用量予測部と、前記雨量予測部と、前記生活用水発生量予測部と、前記雑用水使用量予測部とからの情報に基づいて、上水補給量を予測する上水補給量予測部と、上水補給量が所定値以上となる無効節水時間帯を特定する無効節水時間特定部とを備えたことを特徴とする雑用水利用システムの制御装置である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は雑用水利用システムおよびその制御装置を示す全体概略図。
【図２】図２は本実施の形態による雑用水利用システムの制御装置を示す図。
【図３】図３（ａ）は本実施の形態における計測作用を示す図、図３（ｂ）は予測作用を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して雑用水利用システムの制御装置の実施の形態について説明する。
図１乃至図３は雑用水利用システムの制御装置の実施の形態を示す図である。  
【００１１】
まず図１により雑用水利用システムの概略を説明する。  
図１に示すように、水道系３０から上水が流量計３１が取付けられた上水供給ライン３０ａを経て上水受水槽３２内に流入する。上水受水槽３２には水位計２９が取付けられており、上水受水槽３２内の上水は上水揚水ポンプ３３により上水供給ライン３２ａを経て建築物屋上に設置された上水高架水槽３５へ送られる。この上水高架水槽３５にも水位計３４が取付けられている。
【００１２】
また、上水高架水槽３５からの上水は、厨房３６、３７、３８へ上水供給ライン３５ａを経て送られ、厨房３６、３７、３８からの排水は排水ライン４５ａを経て下水道系４５へ排出される。
【００１３】
さらに上水高架水槽３５からの上水は、上水供給ライン３５ａを経て風呂３９、４０、４１および洗面所４２、４３、４４へも送られる。この場合、風呂３９、４０、４１および洗面所４２、４３、４４からの排水は、再生可能な生活用水となって、後述のように雑用水として利用される。すなわち、風呂３９、４０、４１および洗面所４２、４３、４４からの排水は、ストレーナ４６および流量計４７を有する生活用水ライン３ａを経て沈砂槽３へ送られる。
【００１４】
一方、建築物屋上にはルーフドレイン１が設置され、建築物屋上に貯った雨水も雨水ライン３ｂを経て沈砂槽３へ送られる。
【００１５】
沈砂槽３内に送られた再生可能な生活用水および雨水は、混合されて雑用水となり、砂等が沈降して除去された後、水位計２１が取付けられた中間貯留槽４へ送られる。そして中間貯留槽４内の雑用水は雑用水ライン４ａに取付けられたろ過装置５によりろ過され、流量計６を経て雑用水貯留槽９へ送られる。
【００１６】
雑用水貯留槽９には水位計２３が取付けられており、雑用水貯留槽９内の雑用水は雑用水揚水ポンプ１０により雑用水ライン９ａを経て建築物屋上に設置された雑用水高架水槽１２へ送られる。なお雑用水貯留槽９内の雑用水は、雑用水高架水槽１２へ送られる間、雑用水ライン９ａに取付けられた消毒装置１１により消毒が施される。
【００１７】
雑用水高架水槽１２には水位計１３が取付けられており、雑用水高架水槽１２内の雑用水は、雑用水供給ライン１２ａを経て消火栓１７、１８、１９または便所１４、１５、１６へ送られて使用される。
【００１８】
また雑用水貯留槽９内には消防用揚水ポンプ２２が設置され、この消防用揚水ポンプ２２内の雑用水を雑用水供給ライン１２ｂを介して消火栓１７、１８、１９へ送ることもできる。
【００１９】
さらに、雑用水貯留槽９には、上水補給ライン７ａを介して水道系７が接続され、水道系７からの上水が上水補給ライン７ａを経て雑用水貯留槽９内へ補給される。また上水補給ライン７ａには流量計８が設置されている。  
上記のようにして雑用水利用システムが構成される。
【００２０】
なお、図１において、建築物屋上に雑用水高架水槽１２を設置することなく、雑用水貯留槽９内に貯えられた雑用水を直接、便所１４、１５、１６あるいは消火栓１７、１８、１９側へ送ってもよい。この場合、雑用水利用システムは雑用水高架水槽１２を含まない。
【００２１】
このような構成からなる雑用水利用システムの各構成部分はプロセスコントローラ５１により駆動され、このプロセスコントローラ５１は制御装置５０により制御される。
【００２２】
次に雑用水利用システムの制御装置５０について、図２により更に説明する。  
制御装置５０は外部と信号のやり取りを行なうインタフェース部７２と、データベース部７０と、処理部７１とを備えている。
【００２３】
このうち処理部７１は雨量を予測する雨量予測部７１ａと、生活用水の発生量を予測する生活用水発生量予測部７１ｂと、雑用水の使用量を予測する雑用水発生量予測部７１ｃと、上水の補給量を予測する上水補給量予測部７１ｄと、これら雨量予測部７１ａと、生活用水発生量予測部７１ｂと、雑用水発生量予測部７１ｃと、上水補給量予測部７１ｄからの情報に基づいて、無効節水時間を特定する無効節水時間特定部７１ｅとを有する。
【００２４】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち雑用水利用システムの制御方法について説明する。  
まず図３（ａ）に示すように、雑用水利用システムの各種のデータを予め入手しておく。
【００２５】
＜雨量の計測（Ｓ２０１）＞
建築物屋上に設置した雨量計２により、雨量を計測し、プロセスコントローラ５１を介し、制御装置５０へ入力する。雨量計２は、屋上に設置する貯水型雨量計もしくは転倒ます型となっているが、雨量レーダの雨量、手動入力した雨量を入力することも可能である。
【００２６】
＜流入水量の計測（Ｓ２０２）＞
ルーフドレン１に集められた雨水は、沈砂槽３で砂等の重い粒子が除去され、雑用水となって中間貯留槽４へ貯留される。この際、水位計２１で水位が測定され、プロセスコントローラ５１を介し、制御装置５０へ入力される。その後雑用水はろ過装置５でろ過され、流量計６により流入水量が計測され、雑用水貯留槽９へ貯留される。雑用水貯留槽９で計測された流入水量はプロセスコントローラ５１を介し、制御装置５０へ入力される。また、同時に雑用水は水位計２３にて水位が測定され、同様にプロセスコントローラ５１を介し、制御装置５０へ入力される。
【００２７】
＜雑用水量の計測（Ｓ２０３）＞
ルーフドレン１から供給された雨水および洗面所４２、４３、４４、風呂３９、４０、４１等の雑用水だけでは水量が不足する可能性がある。不足時には上水道系７から上水を雑用水貯留槽９へ補給し、流量を流量計８で計測する。計測された数値はプロセスコントローラ５１を介し、制御装置５０へ入力させる。
【００２８】
＜雑用水高架水槽水位の計測（Ｓ２０４）＞
雑用水貯留槽９へ貯留された雑用水は、雑用水揚水ポンプ１０により、消毒装置１１による消毒が行われた後、雑用水高架水槽１２へ貯留され、その水位は水位計１３にて計測される。計測された水位はプロセスコントローラ５１を介し、制御装置５０へ入力される。
【００２９】
なお、給水方式は高架水槽以外の方式を採用することも可能であり、ポンプ圧送方式や圧力タンク給水方式を採用することも可能である。この場合、雑用水高架水槽１２は設置されず、消火栓１７、１８、１９、便所１４、１５、１６のような直接雑用水需要設備へ供給されることとなる。また、水位も計測されない。
【００３０】
＜上水流量の計測（Ｓ２０５）＞
上水道系３０から上水を供給し、上水受水槽３２へ貯留する。この際、流量計３１で流量を計測し、水位計２９で水位も測定され、これらのデータはプロセスコントローラ５１を介し、制御装置５０へ入力される。
【００３１】
＜上水高架水槽水位の計測（Ｓ２０６）＞
上水受水槽３２へ貯留された上水は上水用ポンプ３３により、上水高架水槽３５へ貯留される。この水位は水位計３４で計測され、計測された水位はプロセスコントローラ５１を介し、制御装置５０へ入力される。上水の給水方式も雑用水と同様に高架水槽方式以外の方式を採用することも可能である。
【００３２】
＜雑排水流量の計測（Ｓ２０７）＞
上水高架水槽３５に貯留された水は、厨房３６、３７、３８で発生するような再生できない排水と風呂３９、４０、４１や洗面所４２、４３、４４で発生するような再生可能な生活用水に分かれる。再生可能な生活用水はストレーナ４６を通過し、流量計４８で流量が計測され、沈砂槽３へ戻り、雨水と同様な処理が行われ、雑用水として利用される。流量計４７で計測された流量はプロセスコントローラ５１を介し、制御装置５０へ入力される。なお、厨房３６、３７、３８で発生する排水を、高度処理する施設（図示せず）に接続して、再生可能な生活用水とすることも可能である。
【００３３】
＜諸量の保存（Ｓ２０８）＞
上述したＳ２０１〜２０７において取得された流量や水位のデータは、制御処理装置５０内のデータベース部７０で保存される。この場合、入力された各種データはインターフェース部７２から入力され、処理部７１を通じ、データベース部７０に入力時刻とともに履歴データとして保存される。
【００３４】
＜予測（Ｓ３０１）＞
次に特定日の履歴データと雑用水水量に基づいて処理部７１において、以下のような予測を行なう。
【００３５】
ここで雨量をＱｒａｉｎ［ｍ３／ｓ］、再生可能な生活用水発生量をＱｒｅｇｅｎｅ［ｍ３／ｓ］、使用される雑用水使用量をＱｕｓｅ、上水補給水量をＱｓｕｐｐｌｙとする。
【００３６】
まず、雨量予測部７１ａは特定日の雨量Ｑｒａｉｎを予測する。ここでＱｒａｉｎは過去の雨量データ実績を入力するか、気象庁等の予報データを手動で入力して予測される。
【００３７】
次に生活用水発生量予測部７１ｂはこの日の生活用水発生量Ｑｒｅｇｅｎｅを予測する。ここでＱｒｅｇｅｎｅは過去の再生可能生活用水量実績を入力するか、想定される生活用水量を手動で入力して予測される。
【００３８】
次に雑用水使用量予測部７１ｃは、この日の雑用水使用量Ｑｕｓｅを予測する。ここでＱｕｓｅは過去の雑用水量実績を入力するか、想定される雑用水量を手動で入力して予測される。
【００３９】
次に上水補給量予測部７１ｄは、この日の上水補給量Ｑｓｕｐｐｌｙを予測する。ここでＱｓｕｐｐｌｙは定められた雑用水貯留槽９の最低水位Ｈｓｕｐｐｌｙを維持できるよう自動的に水量が定められる。水位がＨｓｕｐｐｌｙを上回っている場合、Ｑｓｕｐｐｌｙは常時０である。
【００４０】
ここでＱｒａｉｎ、Ｑｒｅｇｅｎｅ０、ＱｕｓｅおよびＱｓｕｐｐｌｙを予測する場合、いずれも予測する時間帯に近いデータが用いられる。
【００４１】
次に上水補給量予測部７１ｄにおける上水補給量Ｑｓｕｐｐｌｙの予測作用を更に述べる。
【００４２】
１秒あたりの雑用水貯留槽９の水量変化ΔＱはΔＱ＝Ｑｒａｉｎ＋Ｑｒｅｇｅｎｅ−Ｑｕｓｅとなる。
【００４３】
１秒あたりの雑用水貯留槽９の水位変化ΔＨは、雑用水貯留槽９の縦、横をそれぞれＨｅｉｇｈｔ、Ｗｉｄｔｈとして
ΔＨ＝ΔＱ／（Ｈｅｉｇｈｔ×Ｗｉｄｔｈ）
となる。
【００４４】
このことにより、１秒後の水位は現在の水位をＨ、１秒後の水位をＨｔ＋１として
Ｈｔ＋１＝Ｈ＋ΔＨ
となる。
【００４５】
あるいは、雑用水貯留槽９の水量と水位の対応表が存在する場合、雑用水貯留槽９の現在の水量をＱとして
Ｈｔ＋１＝［（Ｑ＋ΔＱ）と対応する対応表の水位値］
とすることも可能である。
このようにして１秒後の水位が求まる。
【００４６】
上記の予測を繰り返し、任意の時分後の水位および上水補給量Ｑｓｕｐｐｌｙを求める。
【００４７】
繰り返し所望の時間まで計算が完了した後、計算した水位置および上水補給量Ｑｓｕｐｐｌｙをデータベース部７０に保存する。
【００４８】
＜無効節水時間帯の特定（Ｓ３０２）＞
次に無効節水時間特定部７１ｅはデータベース部７０に保存された雑用水貯留槽９の水位と上水補給量Ｑｓｕｐｐｌｙを読み込む。
【００４９】
雑用水貯留槽９は最低水位Ｈｓｕｐｐｌｙ以下になると上水の補給を始めるため、最低水位Ｈｓｕｐｐｌｙ以下となることはない。即ち、予測した水位値がＨｓｕｐｐｌｙと等しい時間帯は、雑用水として雑用水貯留槽９へ上水が補給されているため、無効節水時間特定部７１ｅはこの時間帯を節水しても無効な時間帯、すなわち無効節水時間帯として特定する。
【００５０】
＜無効節水時間帯の保存（Ｓ３０３）＞
次に無効節水時間特定部７１ｅはＳ３０２にて予測した無効節水時間帯をデータベース部７０に保存する。
【００５１】
このように本実施の形態によれば、無効節水時間特定部７１ｅにより雑用水貯留槽９へ上水が補給される時間帯、すなわち上水補給量Ｑｓｕｐｐｌｙが発生する時間帯を無効節水時間帯として特定することができる。このことにより、この無効節水時間帯では生活用水を多く発生させ、その他の時間帯において生活用水を節水することができ、補給する上水の使用量を全体として削減することができる。
【００５２】
なお上記実施の形態において、無効節水時間特定部７１ｅは、上水補給量Ｑｓｕｐｐｌｙが発生する時間帯を無効節水時間帯として特定したが、これに限らず上水補給量Ｑｓｕｐｐｌｙが所定値以上に達した時間帯を無効節水時間帯として特定してもよい。
【００５３】
また上記実施の形態は、単なる例示であり、発明の範囲はそれらに限定されることはなく、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
７  上水道系、７ａ  上水補給ライン、９  雑用水貯留槽、５０  雑用水利用システムの制御装置、７０  データベース部、７１  処理部、７１ａ  雨水予測部、７１ｂ  雑用水使用量予測部、７１ｃ  雑用水発生量予測部、７１ｄ  上水補給量予測部、７１ｅ  無効節水時間予測部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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