JP5558621B1 - 循環水利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】新規な循環水利用システムを検討するにあたり、浄化装置において循環水を浄化するために必要なエネルギー及びコストを低減することが可能な循環水利用システムを提供する。
【解決手段】特定の地域を対象として構築される循環水利用システム１であって、循環水が流れる循環流路２と、水需要体３から排出される排出水を循環流路へ排出する排出流路４と、循環流路を流れる排出水を含む循環水を複数の水質レベルを経て段階的に浄化する浄化装置８と、複数の水質レベルの循環水の中から各小口水需要体３ａ、３ｂによって選択された水質レベルの循環水を各小口水需要体３ａ、３ｂに供給する供給装置６と、を有する。
【選択図】図１

Description

本開示は、特定の地域を対象として構築される循環水利用システムに関する。

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。

特開平８−１９７７３号公報 特開平１０−２８６０３３号公報

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、新たな循環水利用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。

これに対して、本出願人が検討している新規な循環水利用システムは、後で詳述するように、例えば１０，０００人規模の人々が生活する地域や複合施設に対して、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、その地域・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、この循環水利用システムは、当面の間は飲用水に限って上水道からの供給を受けることを考えてはいるものの、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。

このような新規の循環水利用システムを検討するにあたり、水需要体が求める水質レベルまで循環水を浄化するために浄化装置で消費するエネルギー及びコストをどのようにして低減するかが課題であった。

本発明の少なくとも一つの実施形態に係る目的は、新規な循環水利用システムを検討するにあたり、浄化装置において循環水を浄化するために必要なエネルギー及びコストを低減することが可能な循環水利用システムを提供することにある。

本発明の幾つかの実施形態は、
（１）
特定の地域を対象として構築される循環水利用システムであって、
循環水が流れる循環流路と、
前記循環流路を流れる循環水を使用する、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小口水需要体が複数集まって構成される水需要体、から排出される排出水を前記循環流路へ排出する排出流路と、
前記循環流路を流れる前記排出水を含む循環水を複数の水質レベルを経て段階的に浄化する浄化装置と、
前記複数の水質レベルの循環水の中から各小口水需要体によって選択された水質レベルの循環水を前記各小口水需要体に供給する供給装置と、
を有する。

上記（１）に記載の循環水利用システムによれば、水需要体から排出された排出水を含む循環水は、浄化装置によって複数の水質レベルを経て段階的に浄化される。そして、浄化装置によって得られる複数の水質レベルの中から、各小口水需要体が所望の水質レベルを選択して使用することが可能となる。すなわち、比較的高い水質レベルを求める小口水需要体に対しては、浄化装置によって高い水質レベルまで浄化された循環水を提供し、それほど高い水質レベルを求めない小口水需要体に対しては、その需要に応じた水質レベルまで浄化された循環水を提供することができる。
したがって、水需要体全てに複数の水質レベルのうち最高レベルの循環水を供給する場合と比較すると、小口水需要体毎に求められる水質レベルを満たしつつ、循環水の浄化に要するエネルギー及びコストを低減することができる。これにより、各小口水需要体に対して需要に応じた柔軟な上下水統合処理サービスを提供することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の循環水利用システムにおいて、
前記供給装置は、前記各小口水需要体に対して水の用途毎に循環水を供給する複数の供給管と、前記複数の供給管を流れる循環水の水質レベルを、前記各小口水需要体によって前記用途毎に選択された水質レベルにそれぞれ切り替えるように構成された切替手段と、を有する。
上記（２）に記載の循環水利用システムによれば、水需要体における水の全ての用途に複数の水質レベルのうち最高レベルの循環水を供給する場合と比較すると、各小口水需要体における水の用途毎に求められる水質レベルを満たしつつ、循環水の浄化に要するエネルギー及びコストを低減することができる。これにより、小口水需要体に対して需要に応じた一層柔軟な上下水統合処理サービスを提供することができる。
なお、ここでの水の用途とは、例えばキッチン用や浴室用、トイレ用等を挙げることができる。この場合、各小口水需要体は、例えばキッチンや浴室には複数の水質レベルのうち最高レベルの循環水を選択しつつトイレにはそれよりも低い水質レベルを選択することもできるし、キッチン、浴室、トイレの全てに最高レベルの循環水を選択することもできる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の循環水利用システムにおいて、
前記切替手段は、前記複数の供給管のうち少なくとも１つの供給管を流れる循環水の水質レベルを、緊急時において強制的に所定の水質レベルに固定するよう構成される。

緊急時（地震等の災害が発生した場合）には、循環水を浄化するために浄化装置で消費するエネルギーを十分に確保できない可能性がある。このように限られたエネルギーを用いて循環水を供給する場合、供給できる循環水の量を多くするためには、浄化装置における浄化のためのエネルギー消費を極力抑制することが望ましい。したがって、上記（３）に記載の循環水利用システムでは、緊急時には、水質レベルの選択の自由度を下げて、少なくとも１つの用途の循環水の水質レベルを強制的に所定の水質レベル（比較的低いレベル）に固定するように切替手段を構成している。これにより、緊急時において、循環水を浄化するために浄化装置で消費するエネルギーを節約し、水需要体に供給できる循環水の量を多くすることができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）に記載の循環水利用システムにおいて、
前記各小口水需要体の循環水使用料金を算出する課金装置を更に有し、
前記課金装置は、
前記各小口水需要体における前記水質レベル毎の循環水使用量を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された前記循環水使用量と、前記水質レベル毎に設定された循環水の使用単価とに基づいて、前記小口水需要体の各々における前記循環水使用料金を算出する料金算出部と、
を有する。

上記（４）に記載の循環水利用システムによれば、各小口水需要体における水質レベル毎の循環水使用量と、その水質レベル毎の使用単価とに基づいて循環水使用料金が算出されるので、供給する循環水の水質レベルに応じた適切な使用料金を小口水需要体に課金することができる。また、各小口水需要体に対して水の用途に応じた適切な水質レベルを選択することを促すことで、浄化装置で循環水を浄化するために必要なエネルギー及びコストを低減することが出来る。

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載の循環水利用システムにおいて、
前記各小口水需要体における過去一定期間の循環水使用量と、前記水質レベル毎に設定された循環水の使用単価と、に基づいて、各小口水需要体における循環水の水質レベルを変更することに伴う前記循環水使用料金の変動量を予測する予測手段と、
前記予測手段によって予測された前記循環水使用料金の変動量を前記各小口水需要体に通知する通知手段と、を更に有する。

上記（５）に記載の循環水利用システムによれば、小口水需要体は、循環水の水質レベルを変更することに伴う循環水使用料金の変動量を把握できるので、循環水の水質レベルと使用料金の変動量とを勘案して、水質レベルを選択することができる。
なお、ここでの通知手段による通知の形態としては、モニターによる表示や、音声の出力等が含まれる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載の循環水利用システムにおいて、
前記予測手段において、過去一定期間の循環水使用量は用途毎の循環水使用量である。

上記（６）に記載の循環水利用システムによれば、小口水需要体は、各用途の循環水の水質レベルを変更することに伴う循環水使用料金の変動量を把握できるので、循環水の水質レベルと使用料金の変動量とを勘案して、水質レベルを選択することができる。
なお、ここでの通知手段による通知の形態としては、モニターによる表示や、音声の出力等が含まれる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載の循環水利用システムにおいて、
前記通知手段は、前記各小口水需要体に設けられたモニターであり、前記モニターに前記循環水使用料金の変動量を表示することで前記通知を行う。

上記（７）に記載の循環水利用システムによれば、各小口水需要体は、モニターを介して（６）に記載の循環水使用料金の変動量を把握することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（２）〜（７）のいずれか１項に記載の循環水利用システムにおいて、
前記複数の供給管の各々は、前記水質レベル毎に流路が分かれるよう構成される。

水質レベルの比較的低い循環水が通った流路を、水質レベルの比較的高い循環水が通ると、水質レベルの比較的高い循環水が汚染され、小口水需要体に所望の水質レベルの循環水を供給することが困難になってしまう。
そこで、上記（８）に記載の循環水利用システムのように、複数の供給管の各々を水質レベル毎に流路が分かれるよう構成することで、水質レベルの比較的高い循環水が通る流路が水質レベルの比較的低い循環水によって汚染されることが抑制され、小口水需要体に所望の水質レベルの循環水を供給することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載の循環水利用システムにおいて、
前記複数の供給管の各々は、前記水質レベル毎に分けられた流路を形成する多重管で構成され、
前記多重管を構成する複数の管のうち最も外側の管より内側の少なくとも１つの管は、前記循環水が該管の中を通過することにより径方向に膨張するように構成される。
上記複数の管は、一つの用途に対して異なる水質レベルの循環水を供給するために用いられるため、基本的に同時には使用されない。したがって、上記（９）に記載のように上記少なくとも１つの管を構成することで、最も外側の管の内側の空間を有効に活用することができるため、複数の管全てを金属等の膨張しない材料で構成する場合と比較して、多重管を小型化（断面積を低減）することができる。

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、新規な循環水利用システムを検討するにあたり、浄化装置において循環水を浄化するために必要なエネルギー及びコストを低減することが可能な循環水利用システムを提供することができる。

幾つかの実施形態にかかる循環水利用システムを示した全体模式図である。 幾つかの実施形態に係る浄化装置を示す模式図である。 幾つかの実施形態に係る供給装置を示す模式図である。 幾つかの実施形態に係る課金装置を示す模式図である。 幾つかの実施形態に係る予測手段及び通知手段を示す模式図である。 （Ａ）は、料金節約カスタムモードにおけるモニターの表示画面の一例を示す図であり、（Ｂ）は、該表示画面における循環水使用料金の変動量の表示例を示す図である。 （Ａ）は、幾つかの実施形態に係る複数の供給管の各々を構成する多重管を示す概略断面図であり、（Ｂ）は、多重管における内側の管の一つが、循環水が該管の中を通過することにより径方向に膨張した状態を示す概略断面図である。 （Ａ）は、幾つかの実施形態に係る複数の供給管の各々を構成する多重管を示す概略断面図であり、（Ｂ）は、多重管における内側の管の一つが、循環水が該管の中を通過することにより径方向に膨張した状態を示す概略断面図である。

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。

図１は、本発明の幾つかの実施形態にかかる循環水利用システムを示した全体模式図である。
循環水利用システム１は、公共の上水道網とは別に、特定の地域を対象として構築されるシステムである。本システムの対象となる人口規模としては、おおよそ５，０００〜２０，０００人を想定している。対象地域としては、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。

図１に示したように、循環水利用システム１は、循環流路２、水需要体３、排出流路４、供給装置６、浄化装置８、などからなる。

循環流路２は、水道管が閉ループ状に配管されてなる管網として構成される。循環流路２には、循環水が一方向に循環して流れるように、地形条件等に応じて適宜ポンプ（不図示）やバルブ（不図示）などの機器類が配置される。
循環流路２を流れる循環水の原水は、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。また、循環水が不足する場合には、これらの原水を外部から補給水として循環流路２に取り入れるように構成してもよい。なお、これらの原水を補給水として循環流路２に取り入れる場合、その水質レベルに応じて後述する浄化手段８の処理槽に取り込むとよい。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、後述する浄化手段８の粗膜コンテナＬ４又は微細膜コンテナＬ５に取り込み、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に取り込むように構成するとよい。

水需要体３は、循環流路２を流れる循環水を生活用水として利用する主体である。水需要体３は、住居３ａ、テナント３ｂ、及び事務所３ｃの内の少なくとも一種からなる小口水需要体が複数集まって構成される。住居３ａとは、１世帯が生活するマンションの一部屋や戸建て家屋などを指す。テナント３ｂは、商業施設の一区画において一般顧客に対してサービスを提供する店舗などを指す。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３ｃは、オフィスビルの一部分などにおいて、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。

住居３ａにおける生活用水の用途としては、例えばシャワー、風呂、洗濯、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３ｂにおける生活用水の用途としては、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３ｃにおける生活用水の用途は主にトイレである。

排出流路４は、水需要体３から排出される排出水を循環流路２へ排水するための流路である。この排出流路４から排水される排出水には、水需要体３が生活用水として利用した循環水の他に、その他のシステム外由来の水も含まれている。

浄化装置８は、循環流路２を流れる排出水を含む循環水を複数の水質レベルを経て段階的に浄化するよう構成されている。
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。

スクリーン／流量調整コンテナＬ１は、排出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排出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、排出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、循環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、浄化された循環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、浄化された循環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、浄化された循環水を紫外線、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。

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。

図１及び図２に例示した浄化装置８では、排出水を含む循環水を浄化することにより、最も水質レベルの高いランクから順にＳランク、Ａランク、Ｂランク、Ｃランク、Ｄランクの計５ランクの循環水を得ることができる。消毒コンテナＬ８から得られるＳランクの循環水は、配管２ｓを通って後述の切替手段１０に供給される。貯水殺菌コンテナＬ７から得られるＡランクの循環水は、配管２ａを通って後述の切替手段１０に供給される。オゾン処理コンテナＬ６から得られるＢランクの循環水は、配管２ｂを通って後述の切替手段１０に供給される。微細膜コンテナＬ５から得られるＣランクの循環水は、配管２ｃを通って後述の切替手段１０に供給される。粗膜コンテナＬ４から得られるＤランクの循環水は、配管２ｄを通って後述の切替手段１０に供給される。この配管２ｓ〜２ｄと、排出流路４から排出水が流入する配管２ｗ（図１参照）とで前述の循環流路２が構成されている。

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、排水される排出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、図中の符号ＴＷは公共の上水道網から供給される水道水の流れを示している。このように、水道水を必要に応じて補給水として循環流路２にも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、図中の符号ＷＷ４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。

このように、本出願人が検討している新規の循環水利用システム１では、排出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。

上記コンテナ式処理槽の１処理槽当たりの処理能力は、１，０００人程度の排出水を処理できる規模を想定している。このため、例えば１０，０００人規模の人々が生活する地域や複合施設に対して本循環水利用システムを導入する場合には、同一の処理工程を行う処理槽も複数（例えば１０個）必要となる。このように、同一処理工程を行う処理槽を複数備えることで、１処理槽当たりの処理能力を小さくすることが出来る。よって、対象地域における人口の変動や水需要の季節変動にも柔軟に対応可能である。また、代替の処理槽を準備することも容易であり、メンテナンス性にも優れている。

次に、供給装置６について説明する。

供給装置６は、切替手段１０と、浄化装置８によって浄化された循環水を生活用水として各小口水需要体３ａ、３ｂにそれぞれ供給する複数の供給流路１２、１４と、各小口水需要体３ａ、３ｂで使用する循環水の水質レベルを各小口水需要体３ａ、３ｂが選択するための選択手段１６、１８とを有する。切替手段１０は、供給流路１２を流れる循環水の水質レベルを小口水需要体３ａによって選択手段１６を介して選択された水質レベルに切り替えるよう構成されており、また、供給流路１４を流れる循環水の水質レベルを小口水需要体３ｂによって選択手段１８を介して選択された水質レベルに切り替えるよう構成されている。

このように、供給装置６は、浄化装置８で浄化された複数の水質レベル（図１及び図２の実施形態においてはＳランク〜Ｄランク）の循環水の中から、各小口水需要体３ａ、３ｂによって選択手段１６、１８を介して選択された水質レベルの循環水を、生活用水として各小口水需要体３ａ、３ｂに供給するよう構成されている。これにより、浄化装置８によって得られる複数の水質レベルの中から、各小口水需要体３ａ、３ｂが所望の水質レベルを選択して使用することが可能となる。すなわち、比較的高い水質レベルを求める小口水需要体（例えば３ａ）に対しては、浄化装置によって高い水質レベル（例えばＳランク）まで浄化された循環水を提供し、それほど高い水質レベルを求めない小口水需要体（例えば３ｂ）に対しては、その需要に応じた水質レベル（例えばＡランク）まで浄化された循環水を提供することができる。

したがって、水需要体３全てに複数の水質レベルのうち最高レベル（図１及び図２の実施形態においてはＳランク）の循環水を供給する場合と比較すると、小口水需要体毎に求められる水質レベルを満たしつつ、循環水の浄化に要するエネルギー及びコストを低減することができる。これにより、各小口水需要体３ａ、３ｂに対して需要に応じた柔軟な上下水統合処理サービスを提供することができる。

幾つかの実施形態では、上記供給装置６は、各小口水需要体３ａ、３ｂに対して水の用途毎に循環水を供給する複数の供給管を有していてもよい。すなわち、供給流路１２，１４の各々は、各小口水需要体３ａ、３ｂに対して、水の用途毎に循環水を供給する複数の供給管によって構成されていてもよい。
この実施形態に係る供給装置６について、図３を用いて説明する。図３に示すように、供給装置６は、小口水需要体３ａにおける水の用途（キッチン用、浴室用、トイレ用）毎に循環水を供給する複数の供給管１２ａ〜１２ｃを備えている。また、供給装置６は、小口水需要体３ｂにおける水の用途（キッチン用、トイレ用）毎に循環水を供給する複数の供給管１４ａ、１４ｂを備えている。また、供給装置６が備える切替手段１０は、複数の供給管１２ａ〜１２ｃ、１４ａ、１４ｂを流れる循環水の水質レベルを、各小口水需要体３ａ、３ｂによって水の用途毎に選択された水質レベルにそれぞれ切り替えるように構成されている。

このような供給装置６を有する循環水利用システム１によれば、水需要体３における水の全ての用途に複数の水質レベルのうち最高レベルの循環水を供給する場合と比較すると、各小口水需要体３ａ、３ｂにおける水の用途毎に求められる水質レベルを満たしつつ、循環水の浄化に要するエネルギー及びコストを低減することができる。これにより、小口水需要体３ａ、３ｂに対して需要に応じた一層柔軟な上下水統合処理サービスを提供することができる。

次に、図３における選択装置１６、１８（図１参照）について説明する。選択装置１６、１８は、図３に示すように、各小口水需要体３ａ、３ｂに設けられている。選択装置１６は、キッチンで使用する循環水（図３の供給管１２ａを流れる循環水）の水質レベルと、浴室で使用する循環水（図３の供給管１２ｂを流れる循環水）の水質レベルと、トイレで使用する循環水（図３の供給管１２ｃを流れる循環水）の水質レベルとを、それぞれＳ〜Ｄランクの中から小口水需要体３ａが選択できるように構成されている。選択装置１８の構成は、選択可能な水の用途として浴室がないこと以外は、選択装置１６と同様である。このような選択装置１６、１８を介して小口水需要体３ａ、３ｂによって選択された、各小口水需要体３ａ、３ｂにおける水の用途毎の循環水の水質レベルについての情報は、図３に示した切替手段１０に伝達される。切替手段１０は、その情報に基づいて上述のように、複数の供給管１２ａ〜１２ｃ、１４ａ、１４ｂを流れる循環水の水質レベルを、各小口水需要体３ａ、３ｂによって水の用途毎に選択された水質レベルにそれぞれ切り替える。

幾つかの実施形態では、図３に示した切替手段１０は、複数の供給管１２ａ〜１２ｃ、１４ａ、１４ｂのうち少なくとも１つの供給管を流れる循環水の水質レベルを、緊急時において強制的に所定の水質レベルに固定するよう構成される。

緊急時（地震等の災害が発生した場合）には、循環水を浄化するために浄化装置８で消費するエネルギーを十分に確保できない可能性がある。このように限られたエネルギーを用いて循環水を供給する場合、供給できる循環水の量を多くするためには、浄化装置８における浄化のためのエネルギー消費を極力抑制することが望ましい。したがって、緊急時には、水質レベルの選択の自由度を下げて、少なくとも１つの用途（例えばトイレ用）の循環水の水質レベルを強制的に所定の水質レベル（最も高い水質レベルよりは低いレベル）に固定するように切替手段を構成している。これにより、緊急時において、循環水を浄化するために浄化装置８で消費するエネルギーを節約し、水需要体３に供給できる循環水の量を多くすることができる。

幾つかの実施形態では、循環水利用システム１は、図４に示すように、各小口水需要体３ａ、３ｂの循環水使用料金を算出する課金装置２０を有する。
図４に示す課金装置２０は、各小口水需要体３ａ、３ｂにおける水質レベル毎の循環水使用量を計測する計測手段２２、２４と、各小口水需要体３ａ、３ｂの循環水使用料金を算出する料金算出部２６とを有する。一実施形態では、循環水の使用単価は、水質レベルが高い程に使用単価も高くなるよう設定される。料金算出部２６は、図４に示すように、計測手段２２、２４によって計測された各小口水需要体３ａ、３ｂにおける水質レベル毎の循環水使用量（例えば、小口水需要体３ａにおいて一週間に、Ｓランクの循環水を１１００リットル、Ａランクの循環水を１５０リットル、その他のランクの循環水を０リットル)と、水質レベル毎に設定された循環水の使用単価（例えば、Ｓランクで１０円／１リットル、Ａランクで９円／１リットル、Ｂランクで７円／１リットル、Ｃランクで２円／１リットル、Ｄランクで１円／１リットル）とに基づいて、各小口水需要体３ａ、３ｂにおける循環水使用料金を算出するよう構成されている。料金算出部２６は、例えば、各小口水需要体３ａ、３ｂの（一定期間の）循環水使用料金を、（一定期間における）水質レベル毎の循環水使用量と、水質レベル毎の循環水の使用単価とを積算して求めてもよい。

上記課金装置２０を有する循環水利用システム１によれば、このように、各小口水需要体３ａ、３ｂにおける水質レベル毎の循環水使用量と、その水質レベル毎の使用単価とに基づいて循環水使用料金が算出されるので、供給する循環水の水質レベルに応じた適切な使用料金を小口水需要体に課金することができる。これにより、各小口水需要体３ａ、３ｂは、循環水の水質レベルと、課金される循環水使用料金とを勘案して、使用する循環水の水質レベルを選択することができる。また、各小口水需要体に対して水の用途に応じた適切な水質レベルを選択することを促すことで、浄化装置８で循環水を浄化するために必要なエネルギー及びコストを低減することが出来る。

幾つかの実施形態に係る循環水利用システム１は、図５に示すように、各小口水需要体３ａ、３ｂにおける用途毎の循環水の水質レベルを変更することに伴う循環水使用料金の変動量を予測する予測手段２８と、予測手段２８によって予測された循環水使用料金の変動量を各小口水需要体３ａ、３ｂに通知する通知手段３０と有する。予測手段２８は、図５に示すように、各小口水需要体３ａ、３ｂにおける用途毎の過去一定期間の循環水使用量と、水質レベル毎に設定された循環水の使用単価とに基づいて、上記変動量を予測するよう構成されている。

この場合、選択装置１６、１８は、以下に示す料金節約カスタムモードを選択することができる。図６（Ａ）は、図３の選択装置１６において料金節約カスタムモードを選択した場合の、選択装置１６が有するモニター１６０の表示画面の例である。この例では、モニター１６０が通知手段３０として機能する。また予測手段２８は、選択装置１６、１８を構成するマイクロコンピュータのメモリ上に設けられている。

図６（Ａ）に示すモニター１６０の表示画面には、小口水需要体３ａにおける過去一週間の用途毎の循環水使用量(キッチンで１００リットル、浴室で１０００リットル、トイレで１５０リットル)と、各用途で選択されている水質レベル（キッチンでＳランク、浴室でＳランク、トイレでＡランク）と、水質レベル毎に設定された循環水の使用単価（Ｓランクで１０円／１リットル、Ａランクで９円／１リットル、Ｂランクで７円／１リットル、Ｃランクで２円／１リットル、Ｄランクで１円／１リットル）とが表示されている。

図６（Ａ）に示す表示画面について、例えば小口水需要体３ａが浴室マークを選択（表示画面がタッチパネルである場合は浴室マークをタッチ）すると、図６（Ｂ）に示すように、画面上に、浴室用の循環水の水質レベルを変更した場合の循環水使用料金の変動量が表示される。図６（Ｂ）においては、浴室で現在Ｓランクの循環水を使用しているので、Ａランクの循環水に変更する場合の循環水使用料金の変動量と、Ｂランクの循環水に変更する場合の循環水使用料金の変動量とが画面上に表示されている。

なお、幾つかの実施形態では、上述の変動量の表示の仕方として、例えばモニター１６０の画面上に、過去１週間の循環水使用料金と、水質レベル変更後の１週間の循環水使用料金の予測とを並べて表示してもよい。他の実施形態では、上述の変動量を音声によって小口水需要体３ａに通知してもよい。
また、図６では選択装置１６において料金節約カスタムモードを選択した場合の、モニター１６０の表示画面を説明したが、選択装置１８におけるモニターの表示画面についても水の用途として浴室用が不要となること以外は選択装置１６と同様である。

上述の予測手段２８及び通知手段３０を有する循環水利用システム１によれば、各小口水需要体３ａ、３ｂは、各用途の循環水の水質レベルを変更することに伴う循環水使用料金の変動量を把握できるので、循環水の水質レベルと使用料金の変動量とを勘案して、水質レベルを選択することができる。

図７（Ａ）は、図３に示した複数の供給管１２ａ〜１２ｃ、１４ａ、１４ｂの各々の構成に係る幾つかの実施形態を示す概略断面図である。なお、複数の供給管１２ａ〜１２ｃ、１４ａ、１４ｂの各々の構成は基本的に同じであるため、以下では各供給管１２ａ〜１２ｃ、１４ａ、１４ｂに共通の構成について、供給管１２ａを例に説明する。
図７（Ａ）に示すように、供給管１２ａは水質レベル毎に流路が隔てられた複数の流路を備える多重管として構成される。多重管は、複数の水質レベルに対応する複数の管１２ａ_１〜管１２ａ_５により構成されている。すなわち、管１２ａ_１をＳランクの水質レベルの循環水が通り、管１２ａ_２をＡランクの水質レベルの循環水が通り、管１２ａ_３をＢランクの水質レベルの循環水が通り、管１２ａ_４をＣランクの水質レベルの循環水が通り、管１２ａ_５をＤランクの水質レベルの循環水が通るよう構成されている。管１２ａ１〜管１２ａ５は、それぞれ直径が異なり、相対的に小さい直径の管が相対的に大きい直径の管の内側に配置されている。このように複数の供給管１２ａ〜１２ｃ、１４ａ、１４ｂの各々を水質レベル毎に流路が分かれるよう構成することで、水質レベルの比較的高い循環水が通る流路が水質レベルの比較的低い循環水によって汚染されることが抑制され、小口水需要体３ａ、３ｂに所望の水質レベルの循環水を供給することができる。

また、図７（Ａ）に示す多重管１２ａ（供給管１２ａ）は、多重管１２ａを構成する複数の管１２ａ_１〜管１２ａ_５のうち最も外側の管１２ａ_１より内側の少なくとも１つの管（１２ａ_２〜１２ａ_５のうち少なくとも１つの管）が、循環水が該管の中を通過することにより径方向に膨張するようにゴム等の伸縮性部材で構成される。例えば、図７（Ａ）における管１２ａ_３が、該管１２ａ_３の中を循環水が通過することにより径方向に膨張するように構成されている場合、内管１２ａ_３は、該内管ａ_３の中を循環水が通過すると図７（Ｂ）に示すように径方向に膨張して、内管１２ａ_３の断面積が大きくなる。

供給管１２ａは、一つの用途に対して異なる水質レベルの循環水を供給するために用いられるため、複数の管１２ａ_１〜１２ａ_５は基本的に同時には使用されない。したがって、上記のように複数の管１２ａ_１〜管１２ａ_５のうち最も外側の外管１２a_１より内側の少なくとも１つの内管を径方向に膨張するように構成することで、最も外側の外管１２ａ_１の内側の空間を有効に活用することができるため、複数の管１２ａ_１〜１２ａ_５全てを金属やプラスチック等の非伸縮性材料で構成する場合と比較して、供給管１２ａを小型化（断面積を低減）することができる。

図８（Ａ）は、図３に示した複数の供給管１２ａ〜１２ｃ、１４ａ、１４ｂの各々の構成に係る幾つかの実施形態を示す概略断面図である。なお、複数の供給管１２ａ〜１２ｃ、１４ａ、１４ｂの各々の構成は基本的に同じであるため、以下では各供給管１２ａ〜１２ｃ、１４ａ、１４ｂに共通の構成について、供給管１２ａを例に説明する。
図８（Ａ）に示すように、供給管１２ａは水質レベル毎に流路が隔てられた複数の流路を備える多重管として構成される。多重管は、複数の水質レベルに対応する複数の管１２ａ_１〜管１２ａ_５により構成されている。すなわち、管１２ａ_１をＳランクの水質レベルの循環水が通り、管１２ａ_２をＡランクの水質レベルの循環水が通り、管１２ａ_３をＢランクの水質レベルの循環水が通り、管１２ａ_４をＣランクの水質レベルの循環水が通り、管１２ａ_５をＤランクの水質レベルの循環水が通るよう構成されている。供給管１２ａは、最も直径の大きい管１２ａ１の内側に、略同一の直径を有する管１２ａ２〜管１２ａ５が互いに隣り合うようにして配置されることで構成されている。すなわち、管１２ａ２〜管１２ａ５は、管１２ａ１の内側において、それぞれ他の管の外側に配置されている。このように複数の供給管１２ａ〜１２ｃ、１４ａ、１４ｂの各々を水質レベル毎に流路が分かれるよう構成することで、水質レベルの比較的高い循環水が通る流路が水質レベルの比較的低い循環水によって汚染されることが抑制され、小口水需要体３ａ、３ｂに所望の水質レベルの循環水を供給することができる。

また、図８（Ａ）に示す多重管１２ａ（供給管１２ａ）は、多重管１２ａを構成する複数の管１２ａ_１〜管１２ａ_５のうち最も外側の管１２ａ_１より内側の少なくとも１つの管（１２ａ_２〜１２ａ_５のうち少なくとも１つの管）が、循環水が該管の中を通過することにより径方向に膨張するようにゴム等の伸縮性部材で構成される。例えば、図８（Ａ）における管１２ａ_３が、該管１２ａ_３の中を循環水が通過することにより径方向に膨張するように構成されている場合、内管１２ａ_３は、該内管ａ_３の中を循環水が通過すると図８（Ｂ）に示すように径方向に膨張して、内管１２ａ_３の断面積が大きくなる。
上記のように複数の管１２ａ_１〜管１２ａ_５のうち最も外側の外管１２a_１より内側の少なくとも１つの内管を径方向に膨張するように構成することで、図７（Ｂ）を用いて説明した供給管１２ａと同様に最も外側の外管１２ａ_１の内側の空間を有効に活用することができるため、複数の管１２ａ_１〜１２ａ_５全てを金属やプラスチック等の非伸縮性材料で構成する場合と比較して、供給管１２ａを小型化（断面積を低減）することができる。

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。

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、特定の地域を対象として構築される循環水利用システムにおいて好適に用いることが出来る。

１ 循環水利用システム
２ 循環流路
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｓ 配管
３ 水需要体
３ａ 小口水需要体（住居）
３ｂ 小口水需要体（テナント）
３ｃ 小口水需要体（事務所）
４ 排出流路
６ 供給装置
８ 浄化装置
１０ 切替手段
１２ 供給流路
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 供給管
１４ 供給流路
１４ａ，１４ｂ 供給管
１６，１８ 選択手段
２０ 課金装置
２２ 計測手段
２６ 料金算出部
２８ 予測手段
３０ 通知手段
１６０ モニター

Claims (10)

1. 特定の地域を対象として構築される循環水利用システムであって、
   循環水が流れる循環流路と、
   前記循環流路を流れる循環水を使用する、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小口水需要体が複数集まって構成される水需要体、から排出される排出水を前記循環流路へ排出する排出流路と、
   前記循環流路を流れる前記排出水を含む循環水を複数の水質レベルを経て段階的に浄化する浄化装置と、
   前記浄化装置によって浄化された循環水を前記各小口水需要体に対して水の用途毎に供給する複数の供給管と、
   前記各小口水需要体における前記用途毎の循環水の水質レベルを前記複数の水質レベルの中から前記各小口水需要体が選択するための選択手段と、
   前記選択手段を介して選択されている前記各小口水需要体の前記用途毎の水質レベルを前記各小口水需要体に通知するよう構成された通知手段と、
   前記複数の供給管を流れる循環水の水質レベルを、前記選択手段を介して前記各小口水需要体が選択した前記用途毎の水質レベルにそれぞれ切り替えるように構成された切替手段と、
   を有する循環水利用システム。
2. 前記通知手段は、更に、前記水質レベル毎に設定された循環水の使用単価を前記各小口水需要体に通知するよう構成される請求項１に記載の循環水利用システム。
3. 特定の地域を対象として構築される循環水利用システムであって、
   循環水が流れる循環流路と、
   前記循環流路を流れる循環水を使用する、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小口水需要体が複数集まって構成される水需要体、から排出される排出水を前記循環流路へ排出する排出流路と、
   前記循環流路を流れる前記排出水を含む循環水を複数の水質レベルを経て段階的に浄化する浄化装置と、
   前記複数の水質レベルの循環水の中から各小口水需要体によって選択された水質レベルの循環水を前記各小口水需要体に供給する供給装置と、
   を有し、
   前記供給装置は、前記各小口水需要体に対して水の用途毎に循環水を供給する複数の供給管と、前記複数の供給管を流れる循環水の水質レベルを、前記各小口水需要体によって前記用途毎に選択された水質レベルにそれぞれ切り替えるように構成された切替手段と、を有し、
   前記切替手段は、前記複数の供給管のうち少なくとも１つの供給管を流れる循環水の水質レベルを、緊急時において強制的に所定の水質レベルに固定するよう構成される循環水利用システム。
4. 特定の地域を対象として構築される循環水利用システムであって、
   循環水が流れる循環流路と、
   前記循環流路を流れる循環水を使用する、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小口水需要体が複数集まって構成される水需要体、から排出される排出水を前記循環流路へ排出する排出流路と、
   前記循環流路を流れる前記排出水を含む循環水を複数の水質レベルを経て段階的に浄化する浄化装置と、
   前記複数の水質レベルの循環水の中から各小口水需要体によって選択された水質レベルの循環水を前記各小口水需要体に供給する供給装置と、
   前記各小口水需要体の循環水使用料金を算出する課金装置と、
   を有し、
   前記課金装置は、
   前記各小口水需要体における前記水質レベル毎の循環水使用量を計測する計測手段と、
   前記計測手段によって計測された前記循環水使用量と、前記水質レベル毎に設定された循環水の使用単価とに基づいて、前記小口水需要体の各々における前記循環水使用料金を算出する料金算出部と、
   を有する循環水利用システム。
5. 前記各小口水需要体における過去一定期間の循環水使用量と、前記水質レベル毎に設定された循環水の使用単価と、に基づいて、前記各小口水需要体における循環水の水質レベルを変更することに伴う前記循環水使用料金の変動量を予測する予測手段と、
   前記予測手段によって予測された前記循環水使用料金の変動量を前記各小口水需要体に通知する通知手段と、を更に有する請求項４に記載の循環水利用システム。
6. 前記予測手段において、過去一定期間の循環水使用量は用途毎の循環水使用量である
   請求項５に記載の循環水利用システム。
7. 前記通知手段は、前記各小口水需要体に設けられたモニターであり、前記モニターに前記循環水使用料金の変動量を表示することで前記通知を行う請求項５又は６に記載の循環水利用システム。
8. 前記供給装置は、前記各小口水需要体に対して水の用途毎に循環水を供給する複数の供給管と、前記複数の供給管を流れる循環水の水質レベルを、前記各小口水需要体によって前記用途毎に選択された水質レベルにそれぞれ切り替えるように構成された切替手段と、を有する請求項４〜７のいずれか１項に記載の循環水利用システム。
9. 特定の地域を対象として構築される循環水利用システムであって、
   循環水が流れる循環流路と、
   前記循環流路を流れる循環水を使用する、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小口水需要体が複数集まって構成される水需要体、から排出される排出水を前記循環流路へ排出する排出流路と、
   前記循環流路を流れる前記排出水を含む循環水を複数の水質レベルを経て段階的に浄化する浄化装置と、
   前記複数の水質レベルの循環水の中から各小口水需要体によって選択された水質レベルの循環水を前記各小口水需要体に供給する供給装置と、
   を有し、
   前記供給装置は、前記各小口水需要体に対して水の用途毎に循環水を供給する複数の供給管と、前記複数の供給管を流れる循環水の水質レベルを、前記各小口水需要体によって前記用途毎に選択された水質レベルにそれぞれ切り替えるように構成された切替手段と、を有し、
   前記複数の供給管の各々は多重管で構成され、
   前記多重管は、前記複数の水質レベルに対応する複数の管により構成される循環水利用システム。
10. 前記複数の管のうち最も外側の管より内側の少なくとも１つの管は、前記循環水が該管の中を通過することにより径方向に膨張するように構成される請求項９に記載の循環水利用システム。

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