JP2013147932A - 増圧給水システム - Google Patents

Abstract

【課題】建物の高層階から低層階への水の逆流を防止して、低層階用の給水装置へ過大な背圧が加わることを防止する増圧給水システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る増圧給水システムは、水道管２に連結される低層階用の第１の給水装置ＢＰ１と、第１の給水装置ＢＰ１に直列に連結され、第１の給水装置ＢＰ１よりも高い位置に配置される高層階用の第２の給水装置ＢＰ２とを備える。第１の給水装置ＢＰ１の吐出側には、一次圧力調整弁３５が設けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、オフィスビルやマンションなどの建物に水を供給するための増圧給水システムに関するものである。

オフィスビルやマンションなどの建物に水（水道水）を供給するための装置として給水装置が広く使用されている。この給水装置は、一般に、水を圧送するための遠心ポンプと、この遠心ポンプを駆動するためのモータと、このモータの運転を制御する制御盤とを備えている。遠心ポンプの吸込口は水道管に接続され、水道管により導入された水は遠心ポンプにより昇圧された後、建物内部に設けられた配水管を介して各給水栓に供給される。このような水道管に直結された給水装置は、一般に、直結式給水装置と呼ばれている。

最近では、高層建築物への給水に直結式給水装置を用いた増圧給水システムが使用されつつある。この増圧給水システムは、低層階用の第１の給水装置と、高層階用の第２の給水装置とを備えており、これらは直列に連結されている。第１の給水装置の吸込口は水道管に直結されており、建物の低層階には、この第１の給水装置によって水が供給される。一方、第２の給水装置は建物の中間層階に配置され、第１の給水装置から供給された水を増圧して高層階に供給する。

給水装置においては、ポンプから吐き出された水の逆流を防止するために、ポンプの吐出側に逆止弁を設けることが義務付けられている。上述した増圧給水システムにおいては、高層階から低層階への水の逆流は、高層階用の第２の給水装置に設けられた逆止弁により防止される。しかしながら、この逆止弁が異物の噛み込みなどにより故障した場合、建物の配管内のすべての水の圧力を第１の給水装置が受けることとなる。その結果、第１の給水装置や配管が高背圧により破損するおそれがある。

また、２つの給水装置を持つ増圧給水システムにおいては、それぞれが独立して運転されるため、次のような問題が起こりうる。すなわち、第１の給水装置が停止している状態で第２の給水装置が運転されると、第１の給水装置と第２の給水装置とを連結する配水管に負圧が形成されることがある。この状態で、配水管に連通する給水栓が開かれると、その給水栓から空気が吸い込まれてしまう。

特開２００８−２２３２６９号公報 特開２００８−２４０２７６号公報 特開平７−３３１７１１号公報

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、建物の高層階から低層階への水の逆流を防止して、低層階用の給水装置へ過大な背圧が加わることを防止し、さらに、低層階用の給水装置と高層階用の給水装置との間にある給水栓からの空気の吸い込みを防止する増圧給水システムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、建物に給水する増圧給水システムであって、水道管に連結される低層階用の第１の給水装置と、前記第１の給水装置に直列に連結され、前記第１の給水装置よりも高い位置に配置される高層階用の第２の給水装置とを備え、前記第１の給水装置の吐出側に、一次圧力調整弁を設けたことを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記第１の給水装置の吐出側と前記第２の給水装置の吸込側との間に配水管と、前記配水管に接続された逃し管とを設け、前記一次圧力調整弁は前記逃し管に設けたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第２の給水装置のポンプの吸込側には逆流防止器が設けられ、前記第２の給水装置のポンプの吐出側には逆止弁が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、第１の給水装置の背圧が過大となった場合に、一次圧力調整弁から高圧の水を放出することができるので、第１の給水装置に加わる背圧を低減させることができる。さらに、第２の給水装置のポンプの吸込側に配置された逆流防止器により、建物の高層階から低層階への水の逆流が防止され、過大な背圧による第１の給水装置の破損が防止される。また、給水栓の上流側に設けられた逆止弁により、給水栓からの空気の吸い込みを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る増圧給水システムを示す模式図である。 第１の給水装置を示す模式図である。 第２の給水装置および逆流防止器を示す模式図である。 逆流防止器を第２の給水装置に組み込んだ例を示す模式図である。 複数のポンプを有する給水装置の例を示す模式図である。 本発明の他の実施形態に係る増圧給水システムを示す模式図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る増圧給水システムを示す模式図である。

以下、本発明の実施形態に係る増圧給水システムについて図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る増圧給水システムを示す模式図である。この増圧給水システムは、高層建築物（例えば、１６階以上の建物）に使用される直結式の増圧給水システムである。図１に示すように、この増圧給水システムは、水道管２に連結された第１の給水装置ＢＰ１と、第１の給水装置ＢＰ１に直列に連結された第２の給水装置ＢＰ２とを有している。第１の給水装置ＢＰ１は、グランドレベルまたは地下に設置されており、第２の給水装置ＢＰ２は、建物１の中間層階に設置されている。

第１の給水装置ＢＰ１の吸込口は、導入管５を介して水道管２に接続されている。第１の給水装置ＢＰ１の吐出口と第２の給水装置ＢＰ２の吸込口とは第１の配水管７によって連結されており、この第１の配水管７は、建物１の低層階の各給水栓９に枝管１２を介して連通している。第２の給水装置ＢＰ２の吐出口には、第２の配水管１５が接続されており、この第２の配水管１５は、建物１の高層階の各給水栓１０に枝管１３を介して連通している。第１の給水装置ＢＰ１は、水道管２からの水を増圧して建物１の低層階の各給水栓９に水を供給し、第２の給水装置ＢＰ２は、第１の給水装置ＢＰ１から移送された水を増圧して建物１の高層階の各給水栓１０に水を供給するようになっている。

図２は、第１の給水装置ＢＰ１を示す模式図である。図２に示すように、第１の給水装置ＢＰ１は、導入管５を介して水道管２に連結されるポンプＰ１と、このポンプＰ１を駆動する駆動源としてのモータＭ１と、モータＭ１の回転速度を増減するインバータＩＮＶ１と、ポンプＰ１の吐出側に配置された逆止弁ＣＶ１と、逆止弁ＣＶ１の吐出側に配置されたフロースイッチＳＷ１、圧力センサＰＳ１、および圧力タンクＰＴ１とを備えている。これら構成要素は、キャビネットＣＢ１内に収容されている。

逆止弁ＣＶ１は、ポンプＰ１の吐出口に接続された吐出管Ｌ１に設けられており、ポンプＰ１が停止したときの水の逆流を防止するための弁である。フロースイッチＳＷ１は吐出管Ｌ１を流れる水の流量が所定の値にまで低下したことを検知する流量検知器である。圧力センサＰＳ１は、吐出側圧力（すなわち、第１の給水装置ＢＰ１に加わる背圧）を測定するための水圧測定器である。圧力タンクＰＴ１は、ポンプＰ１が停止している間の吐出側圧力を保持するための圧力保持器である。吐出管Ｌ１は第１の配水管７に接続されている。

ポンプＰ１の吸込口には減圧式逆流防止器２０が接続されている。この減圧式逆流防止器２０は、水道管２への水の逆流を確実に防止するために設置することが義務付けられているものである。一方、水道管２に直結されない高層階用の第２の給水装置ＢＰ２には、減圧式逆流防止器を設置することは義務付けられていない。なお、減圧式逆流防止器とは、逃し弁が配置された中間室を２つの逆止弁が挟むように配置された構成を有する逆流防止器である。

第１の給水装置ＢＰ１は、給水動作を制御する制御盤（コントローラ）ＣＮ１をさらに備えており、インバータＩＮＶ１、フロースイッチＳＷ１、圧力センサＰＳ１は、制御盤ＣＮ１に信号線を介して接続されている。フロースイッチＳＷ１により水の流量が所定の値にまで低下したことが検知されると、制御盤ＣＮ１はポンプＰ１の運転速度を一時的に上げるようインバータＩＮＶ１に指令を出し、圧力タンクＰＴ１に蓄圧してからポンプＰ１の運転を停止させるようになっている。一方、吐出側圧力（吐出管Ｌ１内の水圧）が所定の値まで低下すると、制御盤ＣＮ１はポンプＰ１の運転を開始するようインバータＩＮＶ１に指令を出す。

この第１の給水装置ＢＰ１においては、フロースイッチＳＷ１や圧力センサＰＳ１の出力信号に基づいて、ポンプＰ１の運転速度（回転速度）がインバータＩＮＶ１によって可変速制御される。一般的には、圧力センサＰＳ１により測定された圧力信号が設定された目標圧力と一致するようにポンプＰ１の運転速度を制御してポンプＰ１の吐出圧力が一定になるように制御する吐出圧力一定制御や、ポンプＰ１の吐出圧力の目標値を適切に変化させることにより末端の給水栓における供給水圧を一定に制御する推定末端圧力一定制御などが行われる。これらの制御によれば、その時々の需要水量に見合った回転速度でポンプＰ１が駆動されるので、省エネルギーを達成することができる。

図３は、第２の給水装置ＢＰ２および逆流防止器を示す模式図である。第２の給水装置ＢＰ２の基本的な構成および動作は、上述した第１の給水装置ＢＰ１と同様であり、同一の構成要素には対応する符号が付されている。この第２の給水装置ＢＰ２は、減圧式逆流防止器を備えていない点で第１の給水装置ＢＰ１と相違する。これは、上述したように、水道管２に直結されていない第２の給水装置ＢＰ２には、逆流防止器を設けることは義務付けられていないからである。しかしながら、本実施形態では、建物１の高層階から低層階への水の逆流を確実に防ぐために、第２の給水装置ＢＰ２の直ぐ上流側に逆流防止器３０が設けられている。より具体的には、逆流防止器３０は、第１の配水管７に設置され、第２の給水装置ＢＰ２の吸込口に近接して配置されている。

第２の給水装置ＢＰ２の逆流防止器３０としては、単式逆流防止器または複式逆流防止器を用いることが好ましい。単式逆流防止器とは１つの逆止弁を備えた逆流防止器であり、複式逆流防止器とは直列に配列される２つの逆止弁を備えた逆流防止器である。単式逆流防止器および複式逆流防止器は、減圧式逆流防止器とは異なり、逃し弁を持たず、逆流防止器からの排水を伴わない。したがって、建物１内に排水用のパイプを設置する必要がなく、設置コストを下げることができる。なお、設備面で問題がなければ減圧式逆流防止器を採用してもよい。

第１の給水装置ＢＰ１と同様に、第２の給水装置ＢＰ２のポンプＰ２の吐出側にも、逆止弁ＣＶ２が設けられている。したがって、ポンプＰ２の運転が停止している間、建物１の高層階の水が低層階に逆流することはない。仮に、この逆止弁ＣＶ２が故障した場合でも、ポンプＰ２の吸込側に逆流防止器３０が設けられているので、建物１の高層階の水が低層階に逆流することが確実に防止される。したがって、第１の給水装置ＢＰ１に加わる背圧の過度な上昇を防ぐことができる。

図３に示す第２の給水装置ＢＰ２では、逆流防止器３０が第２の給水装置ＢＰ２の外に配置されているが、図４に示すように、逆流防止器３０を第２の給水装置ＢＰ２のキャビネットＣＢ２内に配置し、第２の給水装置ＢＰ２に組み込んでもよい。この場合も、逆流防止器３０はポンプＰ２の吸込口に近接して配置される。このような構成によれば、逆流防止器３０を第１の配水管７に設置する作業が不要となるので、設置コストを低くできる。

なお、図２に示す第１の給水装置ＢＰ１および図３に示す第２の給水装置ＢＰ２は、いずれも１台のポンプのみを有しているが、図５に示すように複数のポンプを有してもよい。図５は、複数のポンプを備えた第１の給水装置ＢＰ１を示す模式図である。図示しないが、第２の給水装置ＢＰ２も、同様の配置に従って複数のポンプを備えることができる。複数のポンプを備えることにより、追加解列を伴う複数台運転を行ったり、運転中にあるポンプやインバータの異常が検知された場合に、他の正常なポンプやインバータに運転を切り替えて給水を継続することができる。

次に、本発明の他の実施形態について図６を参照して説明する。図６は、本発明の他の実施形態に係る増圧給水システムを示す模式図である。図６に示すように、第１の給水装置ＢＰ１の吐出側には一次圧力調整弁３５が設けられている。より詳しくは、第１の配水管７には逃し管３４が接続されており、この逃し管３４に一次圧力調整弁３５が設けられている。一次圧力調整弁３５は、一次圧力（第１の配水管７内の水圧）が所定の値にまで上昇すると開き、その所定の値よりも低いときには閉じるように構成されている。一次圧力調整弁３５は、第１の給水装置ＢＰ１と第２の給水装置ＢＰ２との間に位置しており、より具体的には、一次圧力調整弁３５は、第１の給水装置ＢＰ１と建物１との間に位置し、第１の給水装置ＢＰ１のすぐ下流側に配置されている。

本実施形態においても、逆止弁ＣＶ２に加えて、建物１の高層階から低層階への水の逆流を防ぐための逆流防止器３０が設けられているので、第１の給水装置ＢＰ１に過大な背圧が加わることはない。しかしながら、異物の噛み込みなどに起因して逆止弁ＣＶ２や逆流防止器３０が故障することも考えられる。このような場合でも、一次圧力調整弁３５が作動し、第１の給水装置ＢＰ１の背圧を逃がすことができる。なお、本実施形態においては、逆流防止器３０を省略することもできる。

次に、本発明のさらに他の実施形態について図７を参照して説明する。図７は、本発明の他の実施形態に係る増圧給水システムを示す模式図である。図７に示すように、建物１の低層階に配置される第１の配水管７と各給水栓９とを接続する枝管１２には、逆止弁３８がそれぞれ設けられている。その他の構成は、上述した実施形態に係る増圧給水システムの構成と同一である。

第１の給水装置ＢＰ１が停止している状態で、第２の給水装置ＢＰ２が運転されると、低層階の第１の配水管７内の圧力が低下し、第１の配水管７内に負圧が形成されることがある。このような場合でも、各枝管１２に逆止弁３８が設けられているので、低層階の各給水栓９から空気が第１の配水管７内に吸い込まれることを防止することができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

１ 建物
２ 水道管
５ 導入管
７ 第１の配水管
９，１０ 給水栓
１２，１３ 枝管
１５ 第２の配水管
２０ 減圧式逆流防止器
３０ 逆流防止器
３４ 逃し管
３５ 一次圧力調整弁
３８ 逆止弁
ＢＰ１，ＢＰ２ 給水装置
Ｍ１，Ｍ２ モータ
ＩＮＶ１，ＩＮＶ２ インバータ
ＣＶ１，ＣＶ２ 逆止弁
ＳＷ１，ＳＷ２ フロースイッチ
ＰＳ１，ＰＳ２ 圧力センサ
ＰＴ１，ＰＴ２ 圧力タンク
ＣＮ１，ＣＮ２ 制御盤
ＣＢ１，ＣＢ２ キャビネット
Ｌ１，Ｌ２ 吐出管

Claims (3)

1. 建物に給水する増圧給水システムであって、
   水道管に連結される低層階用の第１の給水装置と、
   前記第１の給水装置に直列に連結され、前記第１の給水装置よりも高い位置に配置される高層階用の第２の給水装置とを備え、
   前記第１の給水装置の吐出側に、一次圧力調整弁を設けたことを特徴とする増圧給水システム。
2. 前記第１の給水装置の吐出側と前記第２の給水装置の吸込側との間に配水管と、前記配水管に接続された逃し管とを設け、前記一次圧力調整弁は前記逃し管に設けたことを特徴とする請求項１に記載の増圧給水システム。
3. 前記第２の給水装置のポンプの吸込側には逆流防止器が設けられ、前記第２の給水装置のポンプの吐出側には逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の増圧給水システム。

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