JP2008267080A - 給水システム - Google Patents

Abstract

【課題】受水槽の中で水流を形成して異物を排水口の近傍に集めることができ、既存設備を一部変更するだけで低コストで導入することができる給水システムを提供する。
【解決手段】受水槽１は、市水が導入される供給口１１と水を使用場所に送出する給水口１３と水を排出する排水口１２とを備える。受水槽１に設けた給水口１２から給水槽６への給水経路にポンプ２が設けられ、ポンプ２で加圧した水は給水槽６に蓄えられ、使用に供する給水管２１と、受水槽１に環流する環流管２２とに送られる。環流管２２上には定圧力弁２３が設けられ、受水槽１側の水圧よりもポンプ２側の水圧のほうが高いときに受水槽１に水を環流させる。排水口１３は受水槽１の底面中央部に形成され、環流管２２の一端は受水槽１に環流する水により受水槽１の内側面に沿って回転流Ｆが形成されるように受水槽１の側面下部に設けた環流口１４に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、集合住宅、病院、商業ビルのような建物において、市水を水槽（受水槽）に導入した後に使用場所に給水する給水システムに関するものである。

一般に、ビルのような建物では市水を受水槽に導入した後に、建物内の各使用場所（水栓等）に水を供給している。受水槽に貯水した水を各使用場所に供給する技術には、３種類の技術が知られている。すなわち、受水槽の水を揚水ポンプを用いて高架水槽に揚水し高架水槽から重力による自然落下で各使用場所に供給する高架水槽式、受水槽の水を加圧給水ポンプで各使用場所に圧送するポンプ直送式、加圧給水ポンプと各使用場所との間に圧力水槽を設けた圧力水槽式の３種類の給水方式が知られている。高架水槽式では、高架水槽の水位を水位センサにより監視し、水位に応じて揚水ポンプの運転・停止を制御する。また、ポンプ直送式や圧力水槽式では、加圧した水の圧力を圧力センサで検出し、圧力に応じて加圧給水ポンプの運転・停止を制御する。

ところで、上述のような給水システムでは、市水を供給している上水道管から使用場所までの配管系の容積が大きいから、配管系に水が停滞することによる水質の悪化に配慮する必要があり、たとえば、配管系に水が停滞するのを防止するために、受水槽から高架水槽に揚水した水を受水槽に循環させることが考えられている（たとえば、特許文献１参照）。

また、水質の悪化を防止するために、受水槽の清掃は欠かすことができない。一般の集合住宅では、法令で定められた規定に基づいて、最低でも年１回は作業員が受水槽に入り清掃を行っている。ただし、容積が法定有効容量以下である受水槽については、清掃の頻度が十分とは言えないのが現状である。

ところで、受水槽には、清掃前に内部の水を廃棄したり、清掃後に汚れた水を廃棄したりするために排水口が設けられている。受水槽には、上水道管から市水が導入される供給口が設けられ、また作業員が入るための開口部が設けられているから、供給口や開口部を通して受水槽の内部にごみのような異物が入ることがある。そこで、清掃の頻度が少ない場合でも、受水槽内の異物が水の使用場所に流れ出すことがないように、図１０に示すように、受水槽１に市水を導入するための供給口１１と、受水槽１から各使用場所に供給する水を送出するための給水口１３との間で、水の通る経路を迂回させる仕切り板１９を受水槽１の内部に設けることが考えられる。この構成では、排水口１２は受水槽１の底面であって給水口１３の近傍に設けられている。

この受水槽１では給水口１３から水を送出するときに水に生じる流れの方向に仕切り板１９を延長し、かつ仕切り板１９により供給口１１と給水口１３との間の距離を大きくしているから、図１０（ｂ）のように、平面視で半円状の流れＧが生じる。したがって、受水槽１の内部で沈殿する異物は給水口１３の近傍に集められることになる。給水口１３の近傍で受水槽１の底面には排水口１２を設けているから、受水槽１の内部の異物は排水口１２の近傍に集められることになり、清掃時に排水口１２を開くことによって受水槽１から排出することができる。
特開平５−１５６６７１号公報

上述のように、受水槽１の内部に仕切り板１９を設けると、受水槽１の内部の異物を排水口１２の近傍に集めることができると考えられるが、給水口１３からの給水に伴って受水槽１に生じる圧力差は小さいから、受水槽１の水量が少ない場合や受水槽１の水の入れ替わりが多い場合でなければ、受水槽１の内部で異物を流す程度の水の流れＧを作り出すことができず、仕切り板１９を設けた上述の構成では、所期の目的を達成することが困難である。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、受水槽の中で水流を形成して異物を排水口の近傍に集めることを可能にし、しかも既存設備を一部変更するだけで低コストで導入することができる給水システムを提供することにある。

請求項１の発明は、市水が導入される供給口と水を使用場所に送出する給水口と水を排出する排水口とを備える水槽と、水槽に設けた給水口から水の使用場所への給水経路に配置され水を加圧するポンプと、ポンプで加圧した水を使用場所に供給する給水管と、ポンプで加圧した水を水槽に戻す環流管と、環流管上に設けられ水槽側の水圧よりもポンプ側の水圧のほうが高いときに水槽に水を環流させる定圧力弁とを有し、排水口は水槽の底面中央部に形成され、環流管の一端は水槽に環流する水により水槽の内側面に沿って排水口を中心として流れる回転流が形成されるように水槽の側面下部に設けた環流口に接続されていることを特徴とする。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記排水口には、水槽内の水圧が所定値以上になる圧力範囲のときに開く排水弁が付設されていることを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記ポンプと前記給水管および前記環流管との間に配置した給水槽と、環流管上に設けられ給水槽から受ける水圧がポンプの起動圧力よりも大きい期間に通水させる安全弁とが付加されていることを特徴とする。

請求項４の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記水槽は、前記排水口を中心とする凹部を水槽の内側に備えることを特徴とする。

請求項５の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記水槽は、内側面が断面円形状または断面多角形状に形成されていることを特徴とする。

請求項６の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明において、前記水槽は、前記供給口から導入される水の水勢を緩和し水槽内の水の揺らぎを抑制する緩衝部材が付設されていることを特徴とする。

請求項７の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれかの発明において、前記水槽は、前記回転流の中心に回転軸を有し前記環流口から導入された水の流れにより回転する羽根車が付設されていることを特徴とする。

請求項１の発明の構成によれば、ポンプで加圧された水の一部を水槽に環流させることによって水槽の底面中央部に設けた排水口を中心とする回転流を発生させるから、水槽内にごみのような異物が存在していても、排水口の周囲に集めることができる。回転流は仕切り板などを設けることなく発生させることができ、しかもポンプで加圧した水圧を用いるから、水槽の底面中央部に設ける排水口の位置とは関係なく給水口を設けることができ、給水口と排水口との位置関係の制約が少なくなる。つまり、排水口の周囲に集めた異物が給水口から流れ出さないように、排水口と給水口との距離を大きくとることができる。しかも、水槽の内側面に沿った回転流を形成するから、水槽の内側面に異物が付着しにくく、水槽の清掃が容易になる。

さらに、水槽側の水圧よりもポンプ側の圧力のほうが高いときに水槽に水を環流させるために定圧力弁を用いているから、ポンプから環流管を通して水槽に環流させるために、水槽からポンプ側への逆流を防止するための弁の制御を電気的に行う必要がなく、既存の給水システムの流路を大幅に変更せずに少数の部材を付加することで目的を達成することができる。言い換えると、大幅なコスト増を伴うことなく水槽内の異物を排水口付近に集めることが可能になる。

請求項２の発明の構成によれば、水槽内の水圧が所定値以上である圧力範囲のときに排水弁が開くから、水槽内に十分な水量の水が溜まったときに排水弁が開くようにすることで、使用場所への給水を行うための十分な水量が水槽内に残っているときに、一部の水を排水口から排水し、この排水に伴ってごみのような異物を水槽外に排出することが可能になる。つまり、水槽内の異物を電気的な制御を伴うことなく自動的に排出することが可能になる。

請求項３の発明の構成によれば、ポンプと給水管および環流管との間に給水槽を配置し、給水槽から環流管に作用する水圧がポンプの起動圧力よりも高い期間に安全弁を開くことにより、加圧された水を環流管を通して給水槽から水槽に流すことで水槽内の水に回転流を発生させることができる。ここに、給水槽から環流管に作用する水圧がポンプの起動圧力よりも高い期間は、ポンプを運転していない期間であるから、水槽内において回転流が発生している期間に水槽から給水口を通して異物が流れ出すことがなく、水槽内で回転流に伴って移動している異物が、給水槽に送られて給水管を通して水の使用場所に排出されるのを防止することができる。つまり、回転流の発生中に給水槽に異物が送り出されるのを防止することができる。なお、ポンプの起動圧力は一定であるから、安全弁は給水槽から環流管に作用する圧力を一定圧と比較して開閉する構成であればよく、電気的制御を伴うことなく実現することができる。

請求項４の発明の構成によれば、水槽の内側であって底面中央部に排水口を中心とする凹部を備えるから、回転流により排水口の近傍に集められた異物は重力で凹部の内側に入り、一度集められた異物が水槽内で分散するのを防止することができる。

請求項５の発明の発明の構成によれば、水槽の内側面の断面形状が円形状あるいは多角形状に形成されているから、水槽内に形成される回転流が層流に近くなり、乱流が生じて異物が分散するのを抑制することができる。すなわち、異物を排水口の周囲に集めやすくなる
請求項６の発明の発明の構成によれば、緩衝部材を設けることによって、供給口から水槽に導入される水の水勢を緩和し水槽内の水の揺らぎを抑制しているから、水槽内の水の揺らぎによって異物が分散したり浮き上がったりするのを防止することができ、異物を排水口の周囲に集めることができる。

請求項７の発明の構成によれば、羽根車が回転流で回転することにより回転流が層流に近付き、回転流に乱流が生じて異物が分散されるのを防止することができる。羽根車を設けると回転流の流線が円形に近付き、異物を排水口附近に集める効果を一層高めることができる。

以下に説明する給水システムでは、集合住宅に給水する場合を想定し、図３に示すように、水槽としての受水槽１に市水を導入し、受水槽１に溜めた水をポンプ２で加圧することにより、集合住宅Ｂにおける水の使用場所（以下では、各住戸の給水栓３として説明する）に供給する場合を例示する。この種の給水システムにおいて、受水槽１から各住戸の給水栓３に給水する方法は３種類が知られている。

すなわち、図３（ａ）のように、受水槽１の水を集合住宅Ｂの屋上に設置した高架水槽４に揚水しておき、高架水槽４から重力による自然落下で各住戸の給水栓３に送水する高架水槽式、図３（ｂ）のように、受水槽１の水をポンプ２で圧力水槽５に圧送し、圧力水槽５の内部の水圧を利用して各住戸の給水栓３に送水する圧力水槽式、図３（ｃ）のように、受水槽１の水をポンプ２で加圧して各住戸の給水栓３に圧送するポンプ直送式が知られている。いずれの給水方式を採用する場合にも、各住戸別の流量を計測するメータを介して給水栓３に水を供給する。

高架水槽式にはポンプ２として揚水ポンプを用い、圧力水槽式あるいはポンプ直送式にはポンプ２として加圧給水ポンプを用いる。高架水槽式では、高架水槽４の内部の水位を複数本の電極棒からなる水位センサを用いて検出し、基本的には、高架水槽４の内部の水位が規定の下限値になるとポンプ２を運転し、水位が規定の上限値になるとポンプ２を停止するように制御する。また、圧力水槽式では、圧力水槽５の内部の圧力を圧力センサにより検出し、基本的には、圧力水槽５の内部の水圧が規定の下限値になるとポンプ２を運転し、圧力が規定の上限値になるとポンプ２を停止するように制御する。ポンプ直送式では、ポンプ２に設けた圧力センサにより給水管内の圧力を検出し、圧力センサで検出される圧力変動に応じてポンプ２の運転と停止とを制御する。これらの制御は図示しない制御装置が行う。

本発明はどの給水方式でも利用可能ではあるが、ポンプ直送式の構成に本発明の技術思想を適用すると、受水槽１の中の水に回転流を形成している期間にポンプ２を駆動することになり、受水槽１内の異物が回転流により撹拌されている状態で給水栓３への給水がなされる可能性があり、異物が給水栓３に送られるおそれがあるので、ここでは使用しない。したがって、以下では、高架水槽式または
圧力水槽式の給水方式を採用しているものとする。また、高架水槽４と圧力水槽５とをとくに区別する必要がない場合には、両者を給水槽６と呼ぶ。給水槽６にはポンプ２で加圧された水が供給されるから、給水槽６に蓄えられた水は、給水栓３に送水するためのエネルギ（位置エネルギまたは圧力による運動エネルギ）を蓄えている。

（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、水槽としての受水槽１は、市水を導入する供給口１１が上部に設けられ、底面中央部に水７を排出するための排水口１２が設けられる。また、受水槽１の一側面の下部には各住戸の給水栓３に給水する水７を取り出すための給水口１３が形成され、受水槽１の他側面の下部には給水口１３から取り出した水７の一部を受水槽１に環流させるための環流口１４が設けられる。

図２に示すように、受水槽１に市水を導入する給水経路には、主弁３１ａを連動して開閉させる副弁３１ｂが設けられる。主弁３１ａには主管３２が接続され、主弁３１ａが開くと主管３２を通して受水槽１に市水が導入される。また、副弁３１ｂには副管３３が接続され、副弁３１ｂが開くと副管３３を介して受水槽１に市水が導入される。副管３３は２分岐しており、各分岐路には、それぞれ電磁弁または電動弁からなる試験弁３４ａ，３４ｂが設けられる。試験弁３４ａを設けた一方の分岐路には、副弁３１ｂを連動させるボールタップ３１ｃが設けられる。

ボールタップ３１ｃは、上下に移動可能なアームの一端部に浮きボールを設けたものであって、受水槽１の水位を浮きボールの位置で検出し、浮きボールが規定高さまで上昇すると副弁３１ｂを閉じるように構成されている。また、副弁３１ｂは主弁３１ａと連動しており、副弁３１ｂが閉じると主弁３１ａも閉じる。受水槽１の水位が低下して浮きボールが下降すると、副弁３１ｂが開き、主弁３１ａが連動して開く。

主弁３１ａと副弁３１ｂとは１つの弁箱（図示せず）に収納されており、主弁３１ａは副弁３１ｂを備える副管３３の水圧を利用して開閉される。つまり、副弁３１ｂが開いて副管３３に水が流れ副管３３の静圧が減少すると主弁３１ａが開き、逆に、副弁３１ｂが閉じて副管３３の水が停止し副管３３の静圧が増加すると主弁３１ａが閉じるように構成される。すなわち、副管３３の静圧を受けて移動する受圧部（図示せず）を設け、受圧部に主弁３１ａを連結することにより、主弁３１ａの開閉を副弁３１ｂの開閉に連動させている。

上述のように、ボールタップ３１ｃにより検出した水位に応じて主弁３１ａを開閉することで、受水槽１の水位をほぼ一定に保つことができる。なお、副弁３１ｂにより主弁３１ａを連動させているのは、ボールタップ３１ｃから受ける力だけで流量の多い主弁３１ａを開閉するのが困難であることによる。また、試験弁３４ａ，３４ｂは通常は開いてある。試験弁３４ａ，３４ｂを閉じれば副弁３１ｂが閉じている状態と同様の状態になり、ボールタップ（浮きボール）３１ｃの位置が下がっても主弁３１ａが開かないようにすることができる。つまり、ボールタップ３１ｃの動作による給水を行うか否かを試験弁３４ａ，３４ｂの開閉により制御することができる。

主管３２には流量計３５が設けられ、主管３２に通水されているか否かが流量計３５により検出される。この流量計３５は流量の計測を行う目的でなく、単に規定値以上の流量で通水されているか否かを検出する目的で設けられている。また、受水槽１の水位を検出するために複数本（３本または５本）の電極棒を備える水位センサ３６が設けられる。水位センサ３６の各電極棒は長さが異なっており、電極棒間のインピーダンスの変化により水位を検出する。水位センサ３６では、満水と減水との検出（これは主としてボールタップ３１ｃが担っている）に加えて、ポンプ２の空転を防止するための水位の検出なども行う。

ところで、給水口１３から給水栓３への給水経路には、受水槽１から取り出した水７を加圧するポンプ２と、ポンプ２で加圧された水が蓄えられる給水槽６とが設けられる。ポンプ２の運転は、図示しない制御装置により行われる。上述したように、給水槽６が高架水槽４である場合には水位を検出してポンプ２の運転を制御し、給水槽６が圧力水槽５である場合には内部圧力を監視してポンプ２の運転を制御する。したがって、高架水槽４の水位は所定範囲に保たれ、圧力水槽５の内部圧力は所定範囲に保たれる。

給水槽６には各住戸に給水する給水管２１が接続され、また給水槽６から受水槽１に水を環流するための環流管２２が接続される。環流管２２上には、定圧力弁２３が配置される。定圧力弁２３は減圧弁を流用すれば容易に実現できる。定圧力弁２３は、受水槽１の中の水から受ける圧力Ｐと、給水槽６の中の水から受ける圧力Ｐｔとを比較し、給水槽６側の圧力Ｐｔが受水槽１側の圧力Ｐｒよりも高いとき（Ｐｔ＞Ｐｒ）に開になり、給水槽６から環流管２２を通して受水槽１に水を環流させる。つまり、受水槽１において水位が低下すると、定圧力弁２３が開になり、給水槽６から受水槽１に向かって水が流れ込む。

ここに、圧力の関係（Ｐｔ＞Ｐｒ）により受水槽１から環流管２２への逆流が防止されており、受水槽１の中の水７には環流管２２から流れ込んだ水の水勢により流れが生じる。環流口１４は受水槽１の側面において中央から偏った位置（図１（ａ）では上下の中央よりも下、図１（ｂ）では前後の中央よりも手前）に設けてあり、環流口１４から受水槽１に水が流れ込むと、受水槽１の内側面に沿って水が流れる。環流口１４から受水槽１に導入される水量が適量であれば、水流は受水槽１の内側面に沿って排水口１２を中心とする回転流Ｆを形成する。

定圧力弁２３が開く条件では、受水槽１の水位は比較的低い上に給水槽６からの水圧が作用しているから、受水槽１の底部において回転流Ｆが発生し、受水槽１の内部にごみのような異物が存在していれば、回転流Ｆにより排水口１２の周囲に異物が集められる。また、異物は回転流Ｆにより流されるから、受水槽１の内側面には付着しにくく、しかも従来構成のように市水の給水により形成する流れよりも速い流れを作り出すことができるから、受水槽１の内側面にすでに付着している異物があれば回転流Ｆにより洗い流される。

図示例では、環流管２２上において給水槽６と定圧力弁２３との間に安全弁２４を設けている。安全弁２４は、給水槽６から受ける水圧（給水槽６側の圧力）Ｐｔを一定値Ｐｓと比較し、Ｐｔ≦Ｐｓである間は閉じるように構成されている。安全弁２４において給水槽６から受ける水圧Ｐｔと比較する一定値Ｐｓはポンプ２の起動圧力（ポンプ２が運転を開始する条件が成立するときの給水槽６の圧力）であり、給水槽６から受ける圧力が起動圧力Ｐｓよりも大きい期間、つまりポンプ２の停止時に安全弁２４を開くことにより、定圧力弁２３が開く期間もポンプ２が停止している期間内になる。

言い換えると、安全弁２４を設けたことにより、回転流Ｆはポンプ２の停止中に発生することになる。したがって、受水槽１において回転流Ｆが発生してごみのような異物が流れている間に、ポンプ２を運転して受水槽１の水を給水槽６に送水することを防止でき、異物が給水槽６に流入するのを防止することができる。すなわち、受水槽１の異物が各住戸に流れ込むのを防止することができる。

ところで、定圧力弁２３が開いているときには、受水槽１の水位は下がっているから、ボールタップ３１ｃの動作に連動して主弁３１ａおよび副弁３１ｂが開き、供給口１１から市水が給水される。つまり、定圧力弁２３が開いて回転流Ｆが発生する期間には、受水槽１に市水も供給される。一方、回転流Ｆが発生するときには給水槽６からも受水槽１に水が供給されて受水槽１の水位を上昇させる。したがって、ボールタップ３１ｃに連動する主弁３１ａおよび副弁３１ｂが閉じて市水からの給水が停止するときには、給水槽６からの水の供給も停止している必要がある。そこで、給水槽６から受水槽１への環流により圧力の関係（Ｐｔ＞Ｐｒ）が満たされなくなって定圧力弁２３が自動的に閉じるときの水位を、主弁３１ａおよび副弁３１ｂが閉じて市水からの給水が停止する際の満水時の水位よりも低く設定してある。

以上のことから、回転流Ｆが発生する条件を以下のようにまとめることができる。つまり、安全弁２４が開く条件は、給水槽６から受ける水圧Ｐｔがポンプ２の起動圧力Ｐｓよりも大きい（Ｐｔ＞Ｐｓ）ことであり、定圧力弁２３が開く条件は、受水槽１への給水の完了時（つまり、受水槽１の満水時）の水圧よりも低い適宜の水圧Ｐｒである（Ｐｔ＞Ｐｒ）ことであって、両条件が成立すると、給水槽６から受水槽１に水が流れ込み、受水槽１の水７に回転流Ｆを発生させるのである。なお、受水槽１の満水時には、定圧力弁２３が受水槽１側から受ける圧力Ｐｒが給水槽６側から受ける圧力Ｐｔより大きくなるように設定してあり、定圧力弁２３が閉じて回転流Ｆが停止する。

回転流Ｆは、排水口１２の周囲に異物を集めるために発生させているから層流に近いほうが望ましい。直方体状の受水槽１では、角部において回転流Ｆに乱れが生じやすいから、図４（ａ）のように、受水槽１の角部に整流板１５を配置することによって、受水槽１の内側面の形状を水平断面において多角形状に形成するのが望ましい。図示例では八角形状に形成しているが、この形状に限定されるものではなく、回転流Ｆを妨げる凹みが周部に形成されない多角形状であればよい。このように、回転流Ｆに乱れが生じにくくなるように受水槽１の内側面の形状を整えることによって、回転流Ｆに伴って移動する異物が発散しにくく、ごみのような異物を集めやすくなる。図４（ａ）では直方体状の受水槽１の内側に整流板１５を配置して内側面を断面多角形状に形成しているが、図４（ｂ）のように、内側面が断面円形状である受水槽１を用いてもよい。この構成では、回転流Ｆの乱れをより抑制して異物の発散を防止することができる。

ところで、供給口１１は受水槽１の上部に設けられており、受水槽１に蓄えた水７の圧力の影響を受けず、また回転流Ｆに影響を与えないように、受水槽１の水面よりも上方から市水を吐出させる。したがって、市水を水面にそのまま落下させると、受水槽１の水に揺らぎが生じる。上述したように、回転流Ｆが発生する期間は、受水槽１に市水を導入している期間と重複しているから、供給口１１からの給水によって揺らぎが生じると、回転流Ｆに乱れが生じるおそれがある。

そこで、図５（ａ）に示すように、供給口１１から受水槽１に導入される水の水勢を緩和する緩衝部材１６を付設している。緩衝部材１６としては、たとえば、図５（ｂ）のように、供給口１１から供給された水を通過させる多数個の小穴１６ａを設けたシャワーヘッドのような構造のものを用いることができる。この構成の緩衝部材１６を用いると、水勢が緩和されるとともに受水槽１の水面の広い範囲で水が落下するから、受水槽１に蓄えた水の揺らぎが少なく、市水の導入に伴う回転流Ｆの乱れを抑制することができる。つまり、受水槽１の中の異物が浮き上がったり分散したりするのを防止することができる。

緩衝部材１６としては、図６に示すように、受水槽１の内側面とともに漏斗状の流路を形成するものを用いることも可能である。すなわち、図６に示す緩衝部材１６は、下部が受水槽１の一つの内側面に対して離間して対向しており、上部において上方ほど受水槽１の当該内側面からの距離を広げる形状に形成されている。緩衝部材１６の下部は受水槽１の水に浸漬されており、上部は水面の上方に露出している。

したがって、受水槽１の内側面と緩衝部材１６との間から市水を導入すれば、市水は受水槽１と緩衝部材１６との間の幅狭の流路を通って受水槽１の下部に案内され、水勢が抑制された状態で受水槽１に導入されることになる。つまり、図６に示す構成を採用した場合も、市水の導入による回転流Ｆの乱れを抑制することができる。

上述の構成において、受水槽１の底面の形状についてはとくに言及していないが、図７に示すように、排水口１２を中心とする凹部１７を受水槽１の下面に形成するのが望ましい。凹部１７の形状には、とくに制限はないが、図７（ａ）のように、排水口１２の周囲で受水槽１がもっとも深くなるようにし、受水槽１の底面周部に向かって受水槽１が次第に浅くなるように形成することができる。あるいは、図７（ｂ）（ｃ）のように、受水槽１において排水口１２の周部の一部にのみ凹部１７を形成してもよい。図１７（ｂ）は排水口１２に向かって深さを増す円錐台状に形成され、図７（ｃ）は排水口１２に向かって深さを増す半球状に形成している。

図７（ａ）の形状を採用すれば、受水槽１の深さが滑らかに変化するから回転流Ｆに乱れが発生しにくく、図７（ｃ）の形状を採用すれば、受水槽１の底面に作用する圧力に対して変形しにくい凹部１７を形成することができる。そして、いずれの形状を採用した場合も、回転流Ｆによって受水槽１の中心付近に集められた異物は、排水口１２の周囲に集まって凹部１７の底付近に溜まるから、凹部１７の底付近に溜まった異物は供給口１１からの水の導入や回転流Ｆの乱れなどの影響を受けにくく、異物の発散を抑制することができる。

上述したように、回転流Ｆを用いて排水口１２の近傍に異物を集めることができるから、排水口１２を適宜のタイミングで開くことによって、受水槽１から異物を排出することが可能になる。図８に示すように、排水口１２には排水弁８を設けてあり、受水槽１の水圧が所定値以上になる圧力範囲のときに排水弁８が開くようにしてある（したがって、排水弁８は圧力逃がし弁と同様の構成である）。排水弁８が開くときの水位を適宜に設定することにより、受水槽１に十分な水量があるときに排水弁８を開くことになり、使用場所への給水に必要な水量が受水槽１に蓄えられられている状態で水の一部を排水口１２から排出し、これによって異物を水槽外に排出することが可能になる。つまり、受水槽１内の異物を電気的な制御を伴うことなく自動的に排出することが可能になる。なお、排水口１２には自動的に開閉する排水弁８のほか手動で開閉する補助弁１８も設けている。

排水弁８は、回転流Ｆの停止後の水圧によって開くように構成されており、実際には受水槽１の満水時の水圧により排水弁８が開くようにしてある。すなわち、供給口１１から受水槽１に市水が導入され、ボールタップ３１ｃが規定高さまで浮き上がって副弁３１ｂが閉じると、副弁３１ｂに連動して主弁３１ａが閉じる。ここで、主弁３１ａが閉じる直前の水圧に達すると、排水弁８が開いて排水口１２からの排水を開始し、排水口１２の周囲に集められている異物が排水口１２から排出されるのである。

ここで、主弁３１ａを通して供給口１１から給水される水量Ｗｉｎと、排水口１２から排水弁８を通して排水される水量Ｗｏｕｔとは、Ｗｉｎ＞Ｗｏｕｔとなるように設定してある。つまり、給水量が排水量よりも多くなるように設計してある。したがって、排水弁８が開いても受水槽１の水量は次第に増加し、最終的には主弁３１ａが閉じて受水槽１への市水の導入が完了する。ただし、受水槽１が満水になっても排水口１２からの排水が継続するから、受水槽１の水位は満水状態から低下する。排水弁８が閉じるときの水圧は、受水槽１の満水状態よりも水位がやや低下した程度に設定してあり、主弁３１ａが閉じてから遅れて排水弁８が閉じることになる。

なお、主弁３１ａが閉じた後にも排水口１２から排水しているから、排水弁８が閉じるまでに受水槽１の水位の低下に伴ってボールタップ３１ｃの位置も下がるが、主弁３１ａが閉じる水位と開く水位とには差があるから、主弁３１ａが再び開く水位まで低下するまでに排水弁８を閉じるように、排水弁８の動作を設定しておけば、排水弁８が閉じるまでに主弁３１ａが開いて市水の導入が再開されることはない。

以上説明した動作を簡単にまとめる。受水槽１の水量が少なくボールタップ３１ｃが下がっている状態では、主弁３１ａが開いて市水が受水槽１に導入される。ここで、給水槽６に給水可能な水量が蓄えられていれば、安全弁２４と定圧力弁２３とが開いて、給水槽６から受水槽１に環流管２２を通して水が流れ込む。このとき、受水槽１には回転流Ｆが発生する。受水槽１に供給口１１および環流口１４から給水されることにより、受水槽１の水位が上昇すると、まず定圧力弁２３が閉じて回転流Ｆが停止し、さらに満水に近付くと排水弁８が開いて排水が開始される。その後、ボールタップ３１ｃが満水の位置に達すると主弁３１ａが閉じて給水が停止する。ただし、排水弁８は開いた状態に保たれているから、受水槽１の水位が低下し、主弁３１ａが再び開く前に排水弁８が閉じて排水が停止する。その後、ポンプ２が運転されて給水槽６に送水されると、受水槽１の水位が低下するから、ボールタップ３１ｃの位置が下がり、主弁３１ａが再び開いて市水による水の導入が開始される。

上述の動作を繰り返すことにより、受水槽１の中に異物が入っても、排水口１２を通して自動的に排出することができ、異物が各住戸の給水栓３に送られるのを防止することができる。また、これらの動作を行うために用いる、排水弁８、定圧力弁２３、安全弁２４は、いずれも機械的に動作する弁であって、電気的制御を必要としないから、既存の給水システムに対して大幅な変更を伴うことなく、少数の部材を追加するだけで異物の排出を自動的に行うことが可能になる。つまり、大幅なコスト増を伴うことなく受水槽１から異物を自動的に排出することが可能になる。

（実施形態２）
実施形態１では、環流口１４から受水槽１に流入した水の水勢のみによって回転流Ｆを形成しているから、回転流Ｆの流線は、受水槽１の内側面の形状に依存している。したがって、受水槽１の内側面の形状によっては回転流Ｆに乱れが生じやすくなる。そこで、本実施形態では、図９に示すように、排水口１３を中心として回転する羽根車９を設け、環流口１４から水を導入することで受水槽１に形成される水流により羽根車９を回転させる構成を採用している。

図示例の受水槽１は、底板よりも上方に内底板２５を有しており、環流口１４を通して受水槽１に導入された水は導水管２６を通して受水槽１の底板と内底板２５との間に導入される。一方、羽根車９は、受水槽１に対して上下方向の軸周りで回転するパイプ状の回転軸９ｃを有し、回転軸９ｃの周面であって底板と内底板２５との間に対応する部位には、環流口１４を通して受水槽１に導入された水の圧力を受けて回転する複数枚の駆動羽根９ｂが取り付けられ、回転軸９ｃにおいて内底板２５の上方には複数枚の撹拌羽根９ａが取り付けられている。回転軸９ｃは中空であって排水口１２に連通している。

したがって、環流口１４から受水槽１に導入された水により駆動羽根９ｂに水圧が作用して回転軸９ｃが回転し、回転軸９ｃの回転に伴って撹拌羽根９ａが回転する。すなわち、撹拌羽根９ａの回転に伴って受水槽１には回転流Ｆが生じる。

駆動羽根９ｂおよび撹拌羽根９ａの形状は、回転流Ｆに伴って羽根車９が回転したときに、受水槽１内の水７に層流が形成される形としておくのが望ましい。あるいはまた、排水口１２に異物が集まるように渦巻き状の流れを形成するように撹拌羽根９ａを形成することも可能である。羽根車９を回転させることにより回転流Ｆの流線の乱れが抑制され、受水槽１の内側面の形状によらず、排水口１２の周囲で異物を回転流Ｆに乗せて流すことができ、結果的に異物を排水口１２の回りに集めることが可能になる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

（ａ）は実施形態１を示す概略構成図、（ｂ）は同上に用いる受水槽の概略斜視図である。 同上に用いる受水槽に市水を給水する構成を示す概略構成図である。 各種給水方式を示し、（ａ）は高架水槽式を示す図、（ｂ）は圧力水槽式を示す図、（ｃ）はポンプ直送式を示す図である。 （ａ）（ｂ）同上に用いる受水槽の構成例を示す概略平面図である。 （ａ）は同上において緩衝部材を備えた受水槽の一例を示す概略断面図、（ｂ）は同上に用いる緩衝部材の構成例を示す下面図である。 同上において緩衝部材を備えた受水槽の他例を示す概略断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は同上において凹部を備える受水槽を示す概略断面図である。 同上に用いる受水槽の排水経路を示す概略構成図である。 （ａ）は実施形態２に用いる受水槽の概略平面図、（ｂ）は同上に用いる受水槽の概略断面図である。 従来例を示し、（ａ）は受水槽の概略斜視図、（ｂ）は同上の概略平面図である。

符号の説明

１ 受水槽（水槽）
２ ポンプ
３ 給水栓（使用場所）
４ 高架水槽（給水槽）
５ 圧力水槽（給水槽）
６ 給水槽
７ 水
８ 排水弁
９ 羽根車
１１ 供給口
１２ 排水口
１３ 給水口
１４ 環流口
１５ 整流板
１６ 緩衝部材
１７ 凹部
２１ 給水管
２２ 環流管
２３ 定圧力弁
２４ 安全弁

Claims (7)

1. 市水が導入される供給口と水を使用場所に送出する給水口と水を排出する排水口とを備える水槽と、水槽に設けた給水口から水の使用場所への給水経路に配置され水を加圧するポンプと、ポンプで加圧した水を使用場所に供給する給水管と、ポンプで加圧した水を水槽に戻す環流管と、環流管上に設けられ水槽側の水圧よりもポンプ側の水圧のほうが高いときに水槽に水を環流させる定圧力弁とを有し、排水口は水槽の底面中央部に形成され、環流管の一端は水槽に環流する水により水槽の内側面に沿って排水口を中心として流れる回転流が形成されるように水槽の側面下部に設けた環流口に接続されていることを特徴とする給水システム。
2. 前記排水口には、水槽内の水圧が所定値以上になる圧力範囲のときに開く排水弁が付設されていることを特徴とする請求項１記載の給水システム。
3. 前記ポンプと前記給水管および前記環流管との間に配置した給水槽と、環流管上に設けられ給水槽から受ける水圧がポンプの起動圧力よりも大きい期間に通水させる安全弁とが付加されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の給水システム。
4. 前記水槽は、前記排水口を中心とする凹部を水槽の内側に備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の給水システム。
5. 前記水槽は、内側面が断面円形状または断面多角形状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の給水システム。
6. 前記水槽は、前記供給口から導入される水の水勢を緩和し水槽内の水の揺らぎを抑制する緩衝部材が付設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の給水システム。
7. 前記水槽は、前記回転流の中心に回転軸を有し前記環流口から導入された水の流れにより回転する羽根車が付設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の給水システム。

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