JP2009221762A - 自動排水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、上水道の捨水に用いる常設の自動排水装置において、低コストで充電を行わずに済む小型の１次電池を装置の電源として使用し、かつ外気温にも左右されず、電池を寿命まで十分使いきることを課題とする。また、通常の待機状態での微小電流にもよく対応できることを第２の課題とし、更に、電源の交換を容易にすることを第３の課題とする。
【解決手段】 マンホール５内に、水道本管Ｐから引き込まれたポリエチレンパイプ７とエルボ８からなる捨水管路ｐと、捨水管路ｐ上の排水弁２と、前記排水弁２を制御する制御ユニット３と、前記制御ユニット３へ電力を供給する１次電池４ａと、前記１次電池４ａと回路上並列に設けられたコンデンサ４ｂとを備える。また、前記１次電池４ａとしてマンガン電池を使用し、コンデンサ４ｂと電源ユニット４を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、上水道の捨水管路に設けられる自動排水装置に関する。

浄水場では、凝集・沈殿・ろ過等の浄水処理された水に対し、消毒を目的とした塩素注入が行われており、その結果、配水管網に一定濃度以上の残留塩素が保持され、水道水の安全性が確保されている。しかし、最近では水道の普及率が向上したことに伴い、配水管網が複雑になったこと等が理由で、流れが悪く滞留の生じ易い管路が発生するようになり、残留塩素濃度の低下が懸念されるようになってきた。このため、特許文献１に記載されているように、残留塩素濃度が低下している配管部から捨水するような対策が採られている。
特開２００７−１９８０３３号公報

また最近では、公共事業コスト縮減の一環として、従来、１．２ｍ以上必要だった土かぶりを０．６ｍ以上に緩和して、水道管を浅層埋設するようになったところ、夏場は以前の水温よりも上昇することがあり、水温上昇を原因とした残留塩素濃度の低下が懸念されるようになった。このため、このような管路からの捨水も試みられている。

ところで、上記のような捨水を可能にする特許文献１記載の装置では、電磁弁をはじめとする機器類への電源として、蓄電機能を備えたものを使用している。蓄電機能を備えた電源である２次電池は、ほとんど使用しない状態では自己放電し易く、また、使い切らないうちに充電を繰り返すと、使用可能期間の短くなる「メモリ効果」と呼ばれる現象が発生する等、充電放電の間隔をきめ細かく設定管理することが必要となる。

特許文献１のような可搬式の自動排水装置であれば、設置箇所へ装置を搬送するごとに、例えば搬送途中の車上で充電すればよいため、このような問題はさほど重要ではない。しかし、残留塩素濃度の低下し易い箇所は、上水道の需要者件数の少ない箇所等、一般的に予測されていることが多く、また、浅層埋設されている管路の位置は予め知られており、このような箇所に対しては、簡易な自動排水装置が常設される。

このような場合、通常は待機状態で微小電流しか必要とせず、排水弁の開閉の瞬間だけ強い電流を必要とする。そのため、２次電池を装置の電源として使用すると、上記理由から自己放電し易く、また「メモリ効果」の問題も対処しなくてはならず、充放電を行うために設置箇所まで頻繁に足を運ばなくてはならない。尤も、自己放電し難く、「メモリ効果」の発生しない２次電池も開発されてはいるが、現在では割高でサイズも限定されており、必要とされる設置箇所が少なくなく、かつ、排水マスのような狭い場所に設置される常設の自動排水装置への使用には全く適さない。

一方、使い捨ての１次電池を使用した場合、低コストで充電を行わずに済む、ということが大きな長所となる。しかし、上記のように、排水弁の開閉の瞬間は待機状態の数百倍強い電流を必要とするため、排水マスに設置できるような小型電池では、電池の消耗度合または外気温によって内部抵抗が極めて大きくなり、その結果、電池が寿命に達していないのに自動排水装置の機器類を作動することができなくなり、捨水が行えなくなる。特に冬期における排水マス内の温度は相当厳しいものとなり、電池に対する影響は非常に大きい。

本発明は、上水道の捨水に用いる常設の自動排水装置において、低コストで充電を行わずに済む小型の１次電池を装置の電源として使用し、かつ外気温にも左右されず、電池を寿命まで十分使いきることを課題とする。また、通常の待機状態での微小電流にもよく対応できることを第２の課題とし、更に、電源の交換を容易にすることを第３の課題とする。

上記課題を達成するために、水道管内の水を捨水するための管路に設けられる常設の自動排水装置において、排水マスの内部に、水道本管から引き込まれた捨水管路と、前記捨水管路上に設置された排水弁と、前記排水弁を制御する制御ユニットと、前記制御ユニットへ電力を供給する１次電池と、前記１次電池と回路上並列に設けられたコンデンサとを備えたのである。

このことにより、自動排水装置の排水弁の開閉時に、１次電池の内部抵抗が極端に大きくなったとしても、コンデンサに予め蓄電された電圧を利用することができ、１次電池の内部抵抗が減少するまでのバックアップとすることができる。

また、前記１次電池をマンガン電池とすることにより、自動排水装置の機器類へ微小電流を長期に亘って流すことを可能とする。そして、前記１次電池と前記コンデンサを、電源ユニットとして前記制御ユニットと異なるケーシングに収納することにより、電源の交換を容易に行うことを可能とする。

水道管内の水を捨水するための管路に設けられる常設の自動排水装置において、低コストの小型電池を使用しながらも長期間に亘る装置の継続的使用を行うことができる。

以下、本発明の一実施例について図１、図２を参照して説明する。図１は本実施例の自動排水装置の断面図で、図２は平面図である。本実施例の自動排水装置１は、需要者件数が少ない等の理由で滞留が生じ易く、残留塩素濃度低下の懸念が予測される水道本管Ｐに接続され、マンホール５内に常設されているものである。水道本管Ｐは、土かぶり１３００ｍｍの深さに埋設されており、末端部には短管６が接続されて縮径され、更に、短管６にはポリエチレンパイプ７とエルボ８によって構成される捨水管路ｐが接続され、マンホール５内に立ち上げられている。その途中には制水弁９が設けられ、流量調整を行ったり、制水弁９より下流側のメンテナンスを行う際、閉じたりする。前記本管Ｐの管路末端付近に流量調整弁や制水弁が設けられていない場合、設置が必須となる。

マンホール５内に立ち上げられた捨水管路ｐは、マンホール５の上蓋に近く、作業員の手が簡単に届く辺りで水平方向に屈曲され、その途中に排水弁２が接続されている。そして、図２に示されているように、排水弁２の両脇にはそれぞれ制御ユニット３と電源ユニット４が設けられており、排水弁２と制御ユニット３、制御ユニット３と電源ユニット４が配線によって接続されている。両者は、排水弁２とほぼ同じ高さ位置にあり、マンホール５の深さによっては、コンクリートブロックを積み重ねた上に設置されることもある。また、両者はともに防水性の外装（ケーシング）を備えているが、マンホール内が泥水に満たされる可能性もあるため、ビニール袋に入れて水封状態にしておくことが望ましい。

排水弁２より下流側の捨水管路ｐは、更に屈曲し、排水口１０を下向きにしている。捨水管路ｐから排出される水は、図示されないマンホール５内の排水溝へ捨てられたり、前記排水口１０にホースを取り付けてマンホール５から別の場所へ捨てられることもある。本実施例では、この自動排水装置１を水道本管Ｐの末端から接続しているが、マンホールの設置箇所によっては前記本管Ｐの途中に分水栓を取り付け、その分岐部から枝管を介して自動排水装置１を取り付けることもできる。

本実施例において、制御ユニット３に電力を供給する電源ユニット４は、ケーシング内部に１次電池４ａとコンデンサ４ｂを備え、１次電池４ａには直流９Ｖのマンガン電池を使用している。マンガン電池は、安価な上、2次電池と比較して自己放電が少ない、即ち保管期間が長く、通常の待機状態で微小電流しか必要でない本装置１には非常に適している。また、マンガン電池はアルカリ電池と比較しても小電流用途に向いている。本実施例の１次電池４ａは直流９Ｖの電源電圧であるが、使用用途によって変更されることは言うまでも無い。

本発明では、1次電池４ａに回路上並列にコンデンサ４ｂを設けている。装置１に使用されている１次電池４ａは上記理由から小型であるため、電池４ａの消耗度合が増すほど、もしくは電池周辺の外気温が低下するほど、排水弁２の開閉時に起こる急激な電源変動に耐えられず内部抵抗が増大する。しかし、1次電池４ａに回路上並列にコンデンサ４ｂが設けられ、前記コンデンサ４ｂは常時電池４ａの電源電圧が蓄電されているため、寿命によって制御ユニット３を作動できなくなる前に、前記内部抵抗によって装置１の機器類、特に排水弁２が作動しなくなるようなことはない。実験では、６ヶ月から１年間、外部電力の供給が無くても装置１を維持できることが分かっている。

本実施例では、コンデンサ４ｂが電源ユニット４に１次電池４ａとともに収納されており、１次電池４ａとコンデンサ４ｂのどちらかが寿命に達したとしてもユニット４ごと取り外せるため、交換が容易である。また、排水弁２をより優れた省電力タイプに将来変更するようなことがある場合、当然１次電池４ａとコンデンサ４ｂをその容量に合わせたものに交換する必要に迫られるが、このように両者を電力ユニット４として１つのケーシングに収められたものとすれば、やはり交換が容易であり、非常に好ましい。しかし、本発明は１次電池４ａにコンデンサ４ｂが回路上並列に設けられたものであればよく、本実施例に縛られるものではない。

制御ユニット３について、図５のブロック図を参照して説明する。制御ユニット３は、中央処理装置１１、入力部１２、表示部１３、電圧測定部１４、水温測定部１５、計時部１６、リレー２０から構成され、中央処理装置１１は、演算部１７、記憶部１８から構成されている。入力部１２に、排水弁２による捨水開始時刻、開状態の時間、繰り返し動作間隔を入力するとこれらの情報が記憶部１８にプログラムとして記憶される。演算部１７は、前記記憶部１８に記憶されている前記プログラムを読み込み、プログラムに従って計時部１６から時間時刻を判断してリレー２０に出力信号を送り、排水弁２の開閉を行う。また、演算部１７は、前記入力内容を表示部１３に出力している。尚、前記計時部１６は前記１次電池４ａと別電源の電池１９によって、電池４ａの交換の際、機能保持されるようになっている。

更に記憶部１８には、電圧測定部１４によって測定された電池４ａ電圧をもとに排水弁２を開弁できるか否か演算するプログラムが記憶されており、演算部１７は、入力された時間時刻設定によってリレー２０へ出力信号を送る前に、前記プログラムを読み込んで排水弁２の開弁可否を演算し、可能な場合にのみ前記出力信号を送るようにしている。もし、前記演算によって残りの電池４ａ電圧では排水弁２の開弁が不可能と判断された場合は、前記出力信号がリレー２０に送られないため、排水弁２が開きっ放しの状態になるような問題は起きず、制御ユニット３を故障させるようなことも起こらない。

前記プログラムは、予め経験等により余裕をみて設定された作動可能電圧の閾値と、電圧測定部で測定された電池４ａ電圧を比較し、その大小を比較することで排水弁２の開弁可否を判断しているため、装置１全体が完全に作動しなくなる前に電池交換が可能であり、装置１の継続的使用をより確実なものとする。

図３、４は他の実施例を図示しており、図３は、本実施例の自動排水装置の断面図で、図４は平面図である。水道本管Ｐが土かぶり９００ｍｍの状態で浅層埋設されていること以外は、前の実施例と全く同一である。本実施例では、夏場の水温上昇を原因とした残留塩素濃度の低下を防止するため、水温をバロメータとして塩素濃度を推測し、規定濃度以下になる恐れのある水温になったとき、捨水する手段が備えられている。図５の水温測定部１５では、水温が常にセンサーによって測定され、演算部１７に測定値が送り続けられている。そして、記憶部１８には、水温が設定された閾値以上であればリレー２０に出力信号を送る、または、前記入力された排水弁２の開時間を延長する等のプログラムが記憶されており、これらのプログラムを読み込んだ演算部１７が所定の排水弁２の作動を行い、塩素濃度を低下させないように確実な水道本管Ｐの水温調整を行うことを可能とする。

上記２実施例では、電圧測定機能、水温測定機能しか備えていないが、この他に、弁の閉止状態を監視する機能、夾雑物の噛みこみを防止する、排水時の弁の摺動機能等も備えることができる。また、排水マスの１形態としてマンホールを例に挙げたが、マンホールに限定されず、方形マス等、捨水管路ｐを内部に取り込んで、排水弁２、制御ユニット３、電源ユニット４等を収納することのできるようなものであれば何でもよい。

本発明の一実施例の断面図 本発明の一実施例の平面図 本発明の他実施例の断面図 本発明の他実施例の平面図 制御ユニットのブロック図

符号の説明

１．自動排水装置
２．排水弁
３．制御ユニット
４．電源ユニット
４ａ．１次電池
４ｂ．コンデンサ
５．マンホール
６．短管
７．ポリエチレンパイプ
８．エルボ
９．制水弁
１０．排水口
１１．中央処理装置
１２．入力部
１３．表示部
１４．電圧測定部
１５．水温測定部
１６．計時部
１７．演算部
１８．記憶部
１９．電池
２０．リレー
Ｐ．水道本管
ｐ．捨水管路

Claims (3)

1. 水道管内の水を捨水するための管路に設けられる常設の自動排水装置において、
   排水マスの内部に、水道本管から引き込まれた捨水管路と、前記捨水管路上に設置された排水弁と、前記排水弁を制御する制御ユニットと、前記制御ユニットへ電力を供給する１次電池と、前記１次電池と回路上並列に設けられたコンデンサとを備えたことを特徴とする、自動排水装置。
2. 前記１次電池がマンガン電池であることを特徴とする、請求項１記載の自動排水装置。
3. 前記１次電池と前記コンデンサは、電源ユニットとして前記制御ユニットと異なるケーシングに収納されたものであることを特徴とする、請求項１または２記載の自動排水装置。

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