TWM446788U - 水力式雨水自動回收裝置 - Google Patents

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    • Y02A20/108—Rainwater harvesting

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Description

水力式雨水自動回收裝置
本創作係有關一種水力式雨水自動回收裝置。
台灣地區雖然降雨量不少，但因地屬狹長型，境內有中央山脈佔據，標高在1000公尺以上的區域更佔全島三分之一面積。因此地勢變化起伏極鉅、河川短而急促、坡度大、水流急的特性，不易將降雨攔蓄利用，降雨後大部分雨水急速流入河川及海洋，致使台灣可利用的水資源更加短缺。因此，雨水回收技術的發展不僅可有效地減少暴雨時期的都市洪峰逕流，並可解決部分水資源缺乏等問題。雨水回收最方便的途徑是直接從建築物屋頂收集雨水，如何將建築物屋頂所收集的雨水再充分利用、彌補部分水資源，而不是單純地流入排水溝排放，已成為近年來非常重要的課題。
由於降雨之前，在集水區域內中通常會有灰塵、樹葉或蟲卵等雜物掉落，因此下雨初期的雨水受到污染的程度會較大。依據文獻顯示，降雨時期的雨水SS(懸浮固體物)及濁度等水質濃度，皆會隨開始降雨後時間的增加而減少；此外，初期雨水pH值也有較高現象，且因大氣中的帶電粒子也比平時多，致使初期雨水的導電度也相對地較高。因上述種種原因，下雨初期的雨水較無應用價值，故所收集的雨水欲再利用前，宜先將污染程度較大的初期雨水排除，僅截流下雨後期較乾淨的雨水，較有實用價值。
常見的雨水回收裝置結構較為簡單，一般而言只是利用水管把特定集水區域(例如建築物的屋頂)範圍內將下雨期間所有的雨水全部收集後直接導入容器中加以儲存及運用，並未將污染程度較大的初期雨水排除，致使所收 集的雨水混合著初期雨水而減低其應用價值，失去雨水回收再利用的目標。因此後來才陸續發展出較佳的雨水回收裝置，考量到先將污染程度較大的初期雨水排除；甚至還有更佳的雨水回收裝置，同時也考量到將雨水進一步淨化處理，使其所含的污染物更為降低。惟習式的雨水回收裝置普遍均具有一些缺點需改進，說明如表1。
由習式雨水回收裝置上述的所述缺點，主要可歸納為下列五大類缺點：(1)沒有將初期雨水截流的功能、(2)儲存初期雨水的槽體沒有調整的彈性空間且無法自動操作。(註：由於集水面積及儲存初期雨水的槽體容積均為固定，亦即僅能儲存下雨後某個固定累積降雨量的初期雨水)、(3)無進一步淨化處理雨水水質的功能、(4)採用需要使用人經常去清除的雨水淨化方式(例如易於阻塞的濾網或沒有排淤設施的沉澱槽)、(5)需要使用電力。
本創作係針對習式雨水回收裝置上述的五大類缺點所作改進，說明如下：有關「沒有將初期雨水截流功能」缺點的改進措施：本創作設有初期雨水截流器，自動控制初期雨水的截流機制。開始下雨後，雨水截流器係將較髒的初期雨水全部截流、排入排水溝。待下雨後累積降雨量達到預先設定值後雨水截流器即開始動作，將後期較乾淨的雨水引入後續的雨水淨化設施進一步處理。
有關「儲存初期雨水的槽體沒有調整彈性空間且無法自動操作」缺點的改進措施：本創作於雨水截流器處設有雨量計量槽，使用人可以依實際操作結果，彈性調整擬截流下雨後累積降雨量以內的初期雨水，累積降雨量可以調整的範圍為0mm至19mm。該雨量計量槽及浮球筒為露天型，利用地 球氣候系統水循環中的降雨及蒸發等二大重要自然現象，即使不需人工控制，也能達到自動操作的機制。依據文獻，1990-2004年台灣地區常年平均參考蒸發散量約介於1.89~4.21mm/d，北部介於2.04~3.21mm/d，南部介於2.00~4.17mm/d。依上述蒸發散量及本創作雨量計量槽浮球筒部分的深度，雨停後可能只需10~15天內本創作的雨水截流器即可自動復歸為起始狀態，為人性化的設計。若再輔以浮球筒部分所設置浮球筒排水閥可略微開啟，使其平常即保持為滴漏狀態，雨停後雨水截流器自動復歸為起始狀態所需的時間更可以縮短至1~2天以內。
有關「無進一步淨化處理雨水水質的功能」缺點的改進措施：本創作除設有初期雨水截流器外，另設有沉澱槽，可將引入的雨水進一步淨化處理。
有關「採用需要使用人經常去清除的雨水淨化方式」缺點的改進措施：本創作雨水淨化方式採用沉澱槽，其沉澱槽係藉由處理效果較佳且水頭損失較少的傾斜管(或傾斜板)以降低雨水中的懸浮固體物濃度；且沉澱槽下方設有大容積的污泥斗及排泥閥，使用人可以於較長時間後才需進行排泥動作。
有關「需要使用電力」缺點的改進措施：本創作係利用屋頂與地面的高差，採水力式操作的裝置，藉水力自然往下流的原理，完全不需使用電力。
本創作係有關一種水力式雨水自動回收裝置，主要構造包括有雨水截流器、流量控制器、沉澱槽及儲水槽等四部分。其雨水截流器可將較髒的初期雨水自動排除，將較乾淨的雨水截流至後續的沉澱槽處理。其流量控制器係控制流入沉澱槽的雨水流量以確保處理效果，超量的雨水則自動排至排水 溝。其沉澱槽係藉由傾斜管(或傾斜板)以降低雨水中的懸浮固體物濃度，其出水則流入儲水槽中貯存備用。本創作係利用屋頂與地面的高差，採水力式操作的裝置，不需使用電力；並利用自然降雨及蒸發的交互作用控制浮球組的上下而達到自動截流雨水的機制。
請參閱圖1所示，下雨時雨水首先降在房屋屋頂(50)，順著房屋屋頂(50)的坡度流經屋簷(51)而落入雨水天溝(52)內。然後雨水再經過屋頂落水管(16)流入本創作的雨水截流器(1)，截流的初期雨水經初期雨水排放管(17)排至雨水排水溝(53)排放；至於較乾淨的雨水則經由雨水分流管(18)依序流入本創作的流量控制器(2)、沉澱槽(3)及儲水槽(4)處理及儲存。
請參閱圖2所示，本創作包括雨水截流器(1)、流量控制器(2)、沉澱槽(3)及儲水槽(4)等部分，其中流量控制器(2)、沉澱槽(3)及儲水槽(4)可以合併設置於同一個槽體內。
請同時參閱圖3及圖4所示，該二圖為本創作雨水截流器(1)的部分。該雨水截流器(1)的構造包括雨量計量槽(11)、浮球筒(12)、浮球組(13)及截流器本體(15)等部分。其中雨量計量槽(11)為扁平形狀盒體，用以將收集的雨水集中至旁邊的浮球筒(12)內，藉以控制浮球組(13)的浮球(131)及排放管塞頭(133)的上下動作，達到自動截流初期雨水的目的。雨量計量槽(11)與浮球筒(12)聯接處設有可調式堰板(111)，該可調式堰板(111)為一平頂堰板構造，以連桿聯接於上方的旋轉把手上。使用人可以依實際操作結果，彈性調整擬截流下雨後累積降雨量以內的初期雨水，調整可調式堰板(111)的高度。可調式堰板(111)旁並設有量尺(112)，可 以直接測出平頂堰板的實際高度。雨量計量槽(11)及浮球筒(12)均為上方未加蓋的盒體，且均為露天型，雨水可直接落入雨量計量槽(11)及浮球筒(12)內，其上方不可有遮避物。當多日未下雨時，浮球筒(12)內的水位會因自然蒸發作用而降低，此時浮球(131)隨水位而下降，藉由浮球連桿(132)的帶動，位於截流器本體(15)內的排放管塞頭(133)會向上動作，截流器本體(15)與初期雨水排放管(17)間自然形成一通路。若開始下雨時，較髒的初期雨水由屋頂落水管(16)流入截流器本體(15)後直接由初期雨水排放管(17)排出至雨水排水溝(53)放流；當持續下雨一段時間後，雨量計量槽(11)所收集雨水流入浮球筒(12)，致浮球筒(12)內的水位逐漸上升，此時浮球(131)也會隨水位而上升，藉由浮球連桿(132)的帶動，使位於截流器本體(15)內的排放管塞頭(133)向下動作，最後排放管塞頭(133)會將初期雨水排放管(17)全部遮蔽，自此以後所流入截流器本體(15)的雨水將由雨水分流管(18)依序流入本創作的流量控制器(2)、沉澱槽(3)及儲水槽(4)處理及儲存。於浮球筒(12)下方另設有浮球筒排水閥(14)，供清洗雨量計量槽(11)與浮球筒(12)時排水之用；浮球筒排水閥(14)另有一用途，為平常也可略微開啟，使浮球筒(12)始終保持為滴漏狀態，可以縮短雨停後浮球筒(12)水位下降至底部所需的時間，彌補雨水蒸發速度較慢時期可能遭遇的困擾。
請參閱圖5及圖6所示，該二圖為本創作的流量控制器(2)、沉澱槽(3)及儲水槽(4)的部分。其中流量控制器(2)採用孔口進水方式來控制流入後續沉澱槽(3)及儲水槽(4)的流量。流量控制器(2)以數個進水孔口(21)與沉澱槽(3)相聯接，並至少有一個備用進水孔口(22)附設有 可拆卸的備用進水孔口塞頭(23)，可以輕易拆除，立刻就能彈性擴充回收雨水的流量。當大雨時，若經雨水分流管(18)流入流量控制器(2)的雨水流量太大，致流量控制器(2)內的水位超過繞流溢流堰(24)時，多餘的雨水會從繞流溢流堰(24)溢流，經由繞流排放管(25)排至雨水排水溝(53)排放；繞流溢流堰(24)採用平頂堰板構造，以降低溢流時可能上升的水位。由於流入流量控制器(2)採用孔口加上溢流堰的設計，假設流量控制器(2)內為滿水時，此時從繞流溢流堰(24)排掉的雨水流量為0，雨水全部流入沉澱槽(3)處理，其流量為Q0。當大雨時，即使從繞流溢流堰(24)排掉的雨水流量從0增加到10倍的Q0，此時流入沉澱槽(3)處理的雨水流量僅會從原有的Q0增加到1.05倍左右的Q0，因此可以用此種孔口加上溢流堰的設計來控制流入沉澱槽(3)的雨水流量維持於較小的變化範圍內，以確保雨水淨化處理的效果。
請仍參閱圖5及圖6所示，其中沉澱槽(3)內設有沉澱效果較佳的傾斜管(或傾斜板)(31)，去除的懸浮固體物會沉降、暫時貯存於有大容積的沉澱槽污泥斗(33)內；已處理乾淨的雨水則從沉澱槽出水堰(32)溢流至儲水槽(4)儲存備用。沉澱槽污泥斗(33)下方設有沉澱槽排泥閥(34)，可供使用人定期輕易地將沉澱槽內的淤泥排至雨水排水溝(53)放流，以維持沉澱槽(3)的處理效果。儲水槽(4)下方也設有儲水槽排水閥(41)，可供使用人定期清洗儲水槽(4)時排水之用；倘使用人擬另擴充設置額外的儲水槽體時，該儲水槽排水閥(41)也可作為聯接額外儲水槽體的聯接管線之用。於流量控制器(2)、沉澱槽(3)及儲水槽(4)等池槽上方開口部分，均設有池槽蓋板(35)，供使用人平常檢視及維修時之用，也可確保回收雨水的水 質不受到污染。
從以上所述及附圖所示實例中可知，本創作相較於習式的雨水回收裝置，確實具有顯著的新穎性及進步性，且其運用的技術手段確為本創作人研發而成，故本創作實已符合專利要件，爰依法提出申請，並懇祈鈞局明鑑，能授准合法專利權之成立，至感德便。
本創作雖已以具體實施例揭露如上，然其所揭露的具體實施例並非用以限定本創作。任何熟悉此技藝者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾；其所作相關更動與潤飾都屬於本創作的範疇，本創作的保護範圍應以後面所述的申請專利範圍所界定者為準。
(1)‧‧‧雨水截流器
(2)‧‧‧流量控制器
(3)‧‧‧沉澱槽
(4)‧‧‧儲水槽
(11)‧‧‧雨量計量槽
(111)‧‧‧可調式堰板
(112)‧‧‧量尺
(12)‧‧‧浮球筒
(13)‧‧‧浮球組
(131)‧‧‧浮球
(132)‧‧‧浮球連桿
(133)‧‧‧排放管塞頭
(14)‧‧‧浮球筒排水閥
(15)‧‧‧截流器本體
(151)‧‧‧截流器蓋板
(16)‧‧‧屋頂落水管
(17)‧‧‧初期雨水排放管
(18)‧‧‧雨水分流管
(21)‧‧‧進水孔口
(22)‧‧‧備用進水孔口
(23)‧‧‧備用進水孔口塞頭
(24)‧‧‧繞流溢流堰
(25)‧‧‧繞流排放管
(31)‧‧‧傾斜管(或傾斜板)
(32)‧‧‧沉澱槽出水堰
(33)‧‧‧沉澱槽污泥斗
(34)‧‧‧沉澱槽排泥閥
(35)‧‧‧池槽蓋板
(41)‧‧‧儲水槽排水閥
(50)‧‧‧房屋屋頂
(51)‧‧‧屋簷
(52)‧‧‧雨水天溝
(53)‧‧‧雨水排水溝
〔圖1〕係本創作與相關建築物雨水收集設施的系統關係圖。
〔圖2〕係本創作的外觀X射線立體圖。
〔圖3〕係本創作雨水截流器部分的結構外觀立體圖。
〔圖4〕係本創作雨水截流器部分的結構X射線立體圖。
〔圖5〕係本創作流量控制器、沉澱槽及儲水槽部分的結構外觀立體圖。
〔圖6〕係本創作流量控制器、沉澱槽及儲水槽部分的結構縱斷面圖。
(1)‧‧‧雨水截流器
(2)‧‧‧流量控制器
(3)‧‧‧沉澱槽
(4)‧‧‧儲水槽
(11)‧‧‧雨量計量槽
(111)‧‧‧可調式堰板
(12)‧‧‧浮球筒
(13)‧‧‧浮球組
(14)‧‧‧浮球筒排水閥
(15)‧‧‧截流器本體
(16)‧‧‧屋頂落水管
(17)‧‧‧初期雨水排放管
(18)‧‧‧雨水分流管
(31)‧‧‧傾斜管(或傾斜板)
(32)‧‧‧沉澱槽出水堰
(33)‧‧‧沉澱槽污泥斗
(34)‧‧‧沉澱槽排泥閥
(35)‧‧‧池槽蓋板

Claims (15)

  1. 一種水力式雨水自動回收裝置，主要構造包括有雨水截流器、流量控制器、沉澱槽及儲水槽；其雨水截流器可將較髒的初期雨水自動排除，將較乾淨的雨水截流至後續的沉澱槽處理；其流量控制器係控制流入沉澱槽的雨水流量以確保處理效果，超量的雨水則自動排至排水溝；其沉澱槽可降低雨水中的懸浮固體物濃度，其出水則流入儲水槽中貯存備用；本創作係利用屋頂與地面的高差，採水力式操作的裝置，不需使用電力；並利用自然降雨及蒸發的交互作用控制浮球組的上下而達到自動截流雨水的機制。
  2. 如請求項1所述的水力式雨水自動回收裝置，其中雨水截流器的構造包括雨量計量槽、浮球筒、浮球組及截流器本體。
  3. 如請求項2所述的水力式雨水自動回收裝置，其中雨水截流器的雨量計量槽為扁平形狀盒體，其所收集的雨水流入浮球筒內，藉浮力以控制浮球組的上下動作。
  4. 如請求項2所述的水力式雨水自動回收裝置，其中雨水截流器的雨量計量槽上設有可調式堰板。
  5. 如請求項2所述的水力式雨水自動回收裝置，其中雨水截流器的雨量計量槽上設有量尺。
  6. 如請求項2所述的水力式雨水自動回收裝置，其中雨水截流器的雨量計量槽及浮球筒均為上方未加蓋的盒體。
  7. 如請求項2所述的水力式雨水自動回收裝置，其中雨水截流器的浮球筒下方設有排水閥。
  8. 如請求項2所述的水力式雨水自動回收裝置，其中雨水截流器的截流器本體上設有銜接屋頂落水管、初期雨水排放管及雨水分流管的接頭。
  9. 如請求項1所述的水力式雨水自動回收裝置，其中流量控制器設有2至3個孔口，以控制流入後續沉澱槽的回收雨水流量。
  10. 如請求項1所述的水力式雨水自動回收裝置，其中流量控制器設有1至2個備用的孔口，其孔口並設有可拆卸的塞頭。
  11. 如請求項1所述的水力式雨水自動回收裝置，其中流量控制器設有溢流堰，作為排除超額雨水的機制。
  12. 如請求項1所述的水力式雨水自動回收裝置，其中沉澱槽內設有傾斜管或傾斜板。
  13. 如請求項1所述的水力式雨水自動回收裝置，其中沉澱槽的槽體下方設有污 泥斗及排泥閥。
  14. 如請求項1所述的水力式雨水自動回收裝置，其中儲水槽下方設有排水閥。
  15. 如請求項1所述的水力式雨水自動回收裝置，其中流量控制器、沉澱槽及儲水槽池槽上方開口部分，均設有池槽蓋板。
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