JP2023098352A - 大規模需要施設における多機能利水システム - Google Patents

Abstract

【課題】 日常的な利水システムと災害発生時等の非常時における利水システムとを総合的に融合させ、あえて非常時対応の貯水槽等の設置を別途行わなくとも済む、大規模需要施設における多機能利水システムを開発することを技術課題とした。【解決手段】 大規模需要施設に付設され、日常消費用水、緊急用水を含む、複数目的の用水を一元的に供給できるようにした多機能利水システムＳであって、大規模需要施設の運営主体が管理する貯水槽２を具え、この貯水槽２を経て各需要者へ上水を供給するものであり、前記貯水槽２は、地中埋設され、公共配水管３１から、量水器４０を具えた導入分岐管３２により上水を貯留し、一方、貯留した上水を、逆止弁４４を具えた流出管３３から、各需用者に供給するものであり、且つ、前記貯水槽２の容積は、大規模需要施設における消費水量の最低限３日分の水量を確保することができる容積としたことを特徴として成る。【選択図】図１

Description

新規性喪失の例外適用申請有り

本発明は、中高層マンション等の集合住宅、病院等、消費水量が多い施設に設けられることが好ましい大規模需要施設における多機能利水システムに関するものである。

中高層マンション等における給水方式としては、受水槽（貯水槽）方式と、直結給水方式とがある。最近の傾向としては、受水槽に上水を一時貯留することによる水質の劣化を回避すべく、直結給水方式が多く採用されている。
しかし乍ら、この直結給水方式は、受水槽を具えないため、災害発生時等にともなう停電時等には、各戸に向けた給水は停止してしまう。

一方、近年の自然災害の頻発から、防火水槽を強化したり、非常用備蓄水槽を設置したりする等の公共的なインフラ整備が行われている（例えば特許文献１参照）。
このような災害等の緊急対応の視点で防災設備を視ると、その規模は、これを利用するエリアの居住者数を考慮して決定されている。このため、例えば高層マンション等をエリア内に含んでいると居住者数も多く、且つ集中しており、これに対応して公共インフラとしての防災設備を用意するとなると大規模のものとならざるを得ず、自治体としての公共的な支援は負担が大きい。

このような状況の下、現状では前述のような高層集合住宅等における日常的な給水システムと、非常時の給水システムである防火水槽等とに関しては、規制法制度の制約も一要因ではあるが、両者を有機的に関連づけたシステムを含め、公共的なインフラ整備負担の軽減化をも達成できるようにした総合的な対応システムはほとんど考慮されていない。

特開２０００－３５２０８４公報

本発明はこのような背景を考慮してなされたものであって、日常的な利水システムと災害発生時等の非常時における利水システムとを総合的に融合させ、あえて非常時対応の貯水槽等の設置を別途行わなくとも済む、大規模需要施設における多機能利水システムを開発することを技術課題としたものである。

すなわち請求項１記載の大規模需要施設における多機能利水システムは、大規模需要施設に付設され、日常消費用水、緊急用水を含む、複数目的の用水を一元的に供給できるようにした多機能利水システムであって、この多機能利水システムは、大規模需要施設の運営主体が管理する貯水槽を具え、この貯水槽を経て各需要者へ上水を供給するものであり、前記貯水槽は、地中埋設され、公共配水管から、量水器を具えた導入分岐管により上水を貯留し、一方、貯留した上水を、逆止弁を具えた流出管から、各需用者に供給するものであり、且つ、前記貯水槽の容積は、大規模需要施設における消費水量の最低限３日分の水量を確保することができる容積としたことを特徴として成るものである。

また請求項２記載の大規模需要施設における多機能利水システムは、前記請求項１記載の要件に加え、前記貯水槽内の上水の流れは、前記導入分岐管に接続された槽内導入管の槽内放出孔から、流出管に接続された槽内流出管の槽内吸込孔に至る全槽域内で、無停滞水流であることを特徴として成るものである。

また請求項３記載の大規模需要施設における多機能利水システムは、前記請求項１または２いずれか記載の要件に加え、前記貯水槽には、非常揚水菅が具えられていることを特徴として成るものである。

また請求項４記載の大規模需要施設における多機能利水システムは、前記請求項２または３いずれか記載の要件に加え、前記導入分岐管と槽内導入管との間、または流出管と槽内流出管との間の何れか一方または双方には、緊急遮断弁が具えられていることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求項記載の要件を手段として前記課題の解決が図られる。

まず請求項１記載の発明によれば、日常的な利水システムと災害発生時等の非常時における利水システムとを総合的に融合させ、あえて非常時対応の貯水槽等の設置を別途行わなくとも済む、大規模需要施設における多機能利水システムを実現することができる。

また請求項２記載の発明によれば、貯水槽内の上水の流れは、導入分岐管に接続された槽内導入管の槽内放出孔から、流出管に接続された槽内流出管の槽内吸込孔に至る全槽域内で、無停滞水流となるため、貯水室内における水の滞留がなく、常に新鮮な状態の上水を各個別住居に供給することができる。

また請求項３記載の発明によれば、貯水槽を、平常時は飲料水を供給する経路の途中の貯水槽として利用し、常時新鮮な上水が貯留供給されるようにすると共に、非常時にはこれを適宜に非常用の貯水槽として利用することができるものである。

また請求項４記載の発明によれば、貯水槽内の上水の流出及び汚染を防ぐことができるため、災害発生時等の非常時における利水システムとしての信頼性を向上することができる。

本発明の大規模需要施設における多機能利水システム全体を示す概念図であって、多機能利水システム全体を示す断面図並びに貯水槽、管路系機材及び制御駆動系装置を拡大して示す斜視図である。 貯水槽、管路系機材及び制御系装置を示す回路図である。

本発明を実施するための形態は、以下の実施例に述べるものをその一つとするとともに、更に本発明の技術思想内において改良し得る種々の手法を含むものである。

以下本発明の大規模需要施設における多機能利水システムＳ（以下多機能利水システムＳと略称する）について説明する。このものは例えば、高層集合住宅１を一例とする大規模な水需要がある施設に付設されて、日常の消費用水と、例えば地震、火災等の発災時の緊急用水を含む複数目的の用水とを、一元的に供給できるようにした利水システムである。

この多機能利水システムＳは、大規模需要施設としての高層集合住宅１の運営主体が管理する貯水槽２を具え、この貯水槽２を経て各需要者たる個別住居１１等へ上水（水道水）を供給するものである。多機能利水システムＳの構成部材の大略は前記大規模需要施設たる高層集合住宅１、貯水槽２及びこれらを接続する管路系機材３並びにこの管路系機材３を制御駆動する制御駆動系装置４等を主要構成部材とする。

以下これら構成部材ごとに説明する。
まず大規模需要施設の一例である高層集合住宅１は、図１に骨格的に図示すように、個別住居１１を多数含み、各個別住居１１はそれぞれ水道栓１２をいくつか具えている。なお大規模需要施設としてはこのような高層集合住宅１の他、例えば大規模な病院、公共施設、商業施設、アミューズメント施設等が挙げられる。

そして大規模需要施設が公共水道等を接続する場合、公共配水管３１から仕切弁４１、量水器４０を経て、大規模需要施設に水道水が供給されるものであるが、この公共配水管３１から分岐し、仕切弁４１から下流の施設については、大規模需要施設の管理者の管轄下に置かれることが法制上規定されている。従って本発明の多機能利水システムＳは、この公共配水管３１から分岐して大規模需要施設の管理者の管轄下において成立させるシステムになっている。このため本発明の多機能利水システムＳは国内法令では、消防設備としての認定を取得する必要が無いシステムとして構築されるものであるが、水道設備としての認証に加え、消防設備としての認証を取得することが好ましい。

次に前記貯水槽２について説明する。貯水槽２は貯水槽本体２０を主要部材とするものであり、このものは一例として縦置きの円筒状を成し、その周胴部２１に対し底部２２および頂板部２３を具えて、その内部を貯水室２４としたものである。前記周胴部２１については、例えば内外二層の鋼殻体２１ａの間に、モルタルあるいは高密度発砲樹脂等の充填剤２１ｂを充填した構成とすることが好ましい。更に貯水槽２全体の構造を耐震構造とすることが好ましい。
なお貯水槽２の容積は、一例として大規模需要施設における消費水量の最低限３日分、好ましくは５日分、更に好ましくは７日分の水量を確保することができる容積とする。したがって高層集合住宅１の戸数が３７０戸、一戸当たりの住人が三名、一人当たり１日３リットル消費するとした場合、貯水槽２の容積は最低限、３７０×３×３×３＝９９９０リットル以上とされる。
なお前記消費水量については、一戸当たり１日６リットル消費するとする等、戸単位で設定するようにしてもよく、この場合、高層集合住宅１の戸数が３７０戸であれば貯水槽２の容積は最低限、３７０×６×３＝６６６０リットル以上とされる。

更に貯水槽本体２０の内面は、規格認証された水道水用の塗料等により保護されるとともに、外面は塗装並びに適宜の電蝕防止設置棒等により防錆対策が施されることが好ましい。また底部２２については地震等の液状化に具えて、貯水槽２を上昇させる動きを排除すべく、地下水圧解放菅２５を底部２２から一例として貯水槽本体２０中心を通って頂板部２３の上方に連通させる等、その対策を採ることが好ましい。

更に前記頂板部２３の上方には複数の機材筒２６を設けるものであり、これらは適宜に必要とする管路系機材３及び制御駆動系装置４を操作するスペース（マンホール）とするために設けられ、その上端は地表面と合致させて、適宜のハッチ２６ａが設けられる。

次に前記管路系機材３について説明する。管路系機材３は基本的には、公共配水管３１から導入した上水を貯水槽２内に供給し、また各個別住居１１に供給するための複数の管路として構成されるものである。まず公共配水管３１から分岐した導入分岐管３２が設けられるものであり、この導入分岐管３２には、分岐部分に後述する仕切弁４１を設けると共に、その仕切弁４１の下流側に量水器４０が設けられる。

そして公共配水管３１から分岐した導入分岐管３２には、槽内導入管３２ａが接続されるものであり、この槽内導入管３２ａは、一例として頂板部２３から貯水室２４内に進入し、底部２２付近に至るように設けられる。更に槽内導入管３２ａには、槽内放出孔３２ｂが一例として上下２個所に亘って設けられる。
一方、底部２２付近から頂板部２３を通じて貯水室２４外に進出する、槽内流出管３３ａが設けられるものであり、このものには槽内吸込孔３３ｂが一例として上下２個所に亘って設けられる。

なおこれら槽内導入管３２ａにおける槽内放出孔３２ｂと、槽内流出管３３ａにおける槽内吸込孔３３ｂとは、互いにその向きを背中合わせ状として反対方向となるように設定される。これは槽内導入管３２ａから貯水室２４内に導入された上水を、貯水室２４内に満遍なく分散されて、最終的に貯水室２４内に滞留部を生ずることなく、槽内流出管３３ａから流出させるための構成である。

そして前記槽内流出管３３ａは流出管３３に接続されるものであり、更にこの流出管３３は、高層集合住宅１の最上階まで至る需要向流出管３４に接続されており、この需要向流出管３４には、各個別住居１１等に向けた個別流出分岐管３４ａが接続される。
なお図１では、流出管３３には一本の需要向流出管３４しか接続されていないが、貯水槽２が複数の高層集合住宅１へ上水を供給するような場合には、当然ながら個々の高層集合住宅１に配設された複数の需要向流出管３４が、流出管３３に接続されることとなる。

更に管路系機材３としては非常揚水管３５が具えられる。このものは一例として二本が設けられ、一方は手動ポンプ用揚水管３５ａであり他の一方は駆動ポンプ用揚水管３５ｂである。もちろん非常揚水管３５は少なくとも一本のみ設けられていれば良いし、更に本数を増やしても差し支えない。

次にこれら管路系機材３の流路制御、あるいは上水のポンプアップ等を行う制御駆動系装置４の構成要素について説明する。
まず、前記管路系機材３の何カ所かに仕切弁４１が設けられる。このうち導入管用仕切弁４１ａは、前記公共配水管３１から分岐した導入分岐管３２に設けられるものであって、既に述べたように導入管用仕切弁４１ａから下流側は、制度上、大規模需要施設の管理主体に属する私的設備と解釈される。
一方、流出管３３には流出管用仕切弁４１ｂが設けられ、更に導入分岐管３２と流出管３３との間を直結する連通管路３６には、通常時には閉鎖状態に設定される点検時仕切弁４１ｃが設けられる。

更に前記導入分岐管３２及び流出管３３には緊急遮断弁４２が設けられるものであり、この実施例では、前記導入分岐管３２と槽内導入管３２ａとの間に緊急遮断弁４２ａを設け、前記流出管３３と槽内流出管３３ａとの間の双方に緊急遮断弁４２ｂを設けるようにした。
なお後述するように導入分岐管３２側において、導入側逆止弁４４ａが設けられる場合には、この導入側逆止弁４４ａにより、貯水槽２内に貯水されていた上水が、公共配水管３１側に流出するのが防止されるため、導入分岐管３２側には必ずしも緊急遮断弁４２ａを設ける必要はない。

前記緊急遮断弁４２は地震発生時等に緊急的に作動する遮断弁であって、バタフライ弁やボール弁が適用される。
なおこの緊急遮断弁４２は、電磁弁等外部電力による駆動がされる弁体であってもよいが、好ましくは、例えば貯水室２４内の水量の減少や管路系機材３内の急激な圧力変化、地震による振動等の災害発生時の事象を感知器４３により感知して作動する、機械式のものを用いることがさらに好ましい。
具体的には緊急遮断弁４２を、一例としてボール弁の開度を設定する軸体にコイルばねを組み合わせ、適宜の開放状態でロックが掛かるような構成とする。一方、感知器４３として、一例として空気弁が適用されるものであり、空気弁内に設けられるフロートの動きに連動するレリーズロッドにより、前記緊急遮断弁４２のロックを解除し、コイルばねの作用等によってボール弁を全閉状態とするような構成が採られる。
これら緊急遮断弁４２、非常時等において、また貯水槽２内に貯水されていた上水が、流出しないようにするためのものである。

更に導入分岐管３２、流出管３３には逆止弁４４が設けられるものであり、図１の拡大斜視図及び図２には公共配水管３１と導入管用仕切弁４１ａとの間に導入側逆止弁４４ａが設けられ、後述する増圧ポンプ４５と流出管用仕切弁４１ｂとの間に流出側逆止弁４４ｂが設けられた実施例が示されている。
なお図１の断面図に示すように、量水器４０の下流側に導入側逆止弁４４ａを設け、流出管用仕切弁４１ｂの上流側に流出側逆止弁４４ｂを設けるようにしてもよい。
これら逆止弁４４は、非常時等において、例えば大規模需要設備側に供給されていた上水が逆流して貯水槽２内に流入することを防ぎ、また貯水槽２内に貯水されていた上水が、公共配水管３１側に流出しないようにするためのものである。

更に大規模需要施設としての高層集合住宅１の場合、公共配水管３１による水圧のみでは高層階までには充分に上水を供給し得ない場合もあり、この場合に備えて需要向流出管３４に増圧ポンプ４５が別途設けられる。このものは平常時に用いられるものであり、一般的な電力源により駆動されるモーター駆動のポンプが適用される。

更に前記管路系機材３の内、非常揚水管３５に対してはポンプが接続されるものであり、手動ポンプ用揚水管３５ａに対しては非常用手動ポンプ４６が接続され、一方、駆動ポンプ用揚水管３５ｂに対しては非常用駆動ポンプ４７が接続される。なおこの非常用駆動ポンプ４７は、例えば内燃機関により直接駆動されるものや、内燃機関により駆動される発電機あるいは高密度エネルギー電池により駆動されるもの等、公共電力を使用しないで作動することができるポンプである。
本発明は一例として以上述べたような構成が採られるものであり、以下その作動態様について説明する。

〈正常時〉
まず正常時における作動態様は、前記導入管用仕切弁４１ａが解放され、また流出管用仕切弁４１ｂも解放されている。一方、点検時仕切弁４１ｃは閉鎖された状態に設定され、更に緊急遮断弁４２も非作動状態で、この緊急遮断弁４２を通る経路自体は解放状態となっている。

このような状態で公共配水管３１からの上水（水道水）を貯水槽２内に供給すると、その水圧は、そのまま流出管３３に至り、更に増圧ポンプ４５によって増圧されて、需要向流出管３４、個別流出分岐管３４ａに至る。そして各個別住居１１等の使用者は、適宜に水道栓１２を解放することにより、日常消費用水として公共水道の上水の供給を受けることができる。

このとき貯水槽２内にあっては、槽内導入管３２ａ及び槽内流出管３３ａそれぞれの、特に槽内放出孔３２ｂ、槽内吸込孔３３ｂの作用により、貯水室２４内での水流は貯水室２４をまんべんなく巡回した後、槽内吸込孔３３ｂから槽内流出管３３ａ内に至り、需要向流出管３４を通って各個別住居１１に供給される。即ち貯水槽２内の上水の流れは、前記導入分岐管３２に接続された槽内導入管３２ａの槽内放出孔３２ｂから、流出管３３に接続された槽内流出管３３ａの槽内吸込孔３３ｂに至る全槽域内で、無停滞水流となるため、貯水室２４内における水の滞留がなく、常に新鮮な状態の上水が各個別住居１１に供給されるものである。

〈非常時〉
一方、非常時としては、例えば地震等の災害のほか、公共配水管３１の一部における老朽化等で断水事故等が生ずる場合がある。このような場合、導入分岐管３２には上水が供給されなくなり、従って流出管３３を通じた各個別住居１１による水の消費に従って、貯水室２４内に貯留されていた上水が減少してゆく。

この貯水室２４内の水量の減少や管路系機材３内の急激な圧力変化、地震による振動等の災害発生時の事象を感知器４３が感知して緊急遮断弁４２を閉鎖状態にし、導入分岐管３２及び流出管３３の経路を遮断する。この状態では需要向流出管３４を通じた各個別住居１１には上水が供給されなくなるが、基本的には住人が非常事態であることを察知しており、その対応を行う非常時の給水体制を了解する。
なおこのような非常時には前記逆止弁４４がそれぞれ作用して、貯水室２４内に貯水した上水の公共配水管３１への流出も防ぐこともできるし、また高層集合住宅１における需要向流出管３４内に貯留されていた上水の貯水室２４内への逆流も防止される。

このような状態で大規模需要施設の運営者あるいは自主防災組織等により、貯水室２４内に残留している上水を汲み上げて、適宜居住者にこれを緊急用水として提供することが行われる。
具体的には、作業者がハッチ２６ａを開けて機材筒２６内に降下進入し、そこに配置されている前記非常揚水管３５のコネクタに対し、非常用手動ポンプ４６又は非常用駆動ポンプ４７に繋がれたホースのコネクタを接続するとともにポンプを操作して、貯水室２４内に残留している上水を汲み上げる。
本発明の多機能利水システムＳは以上述べたように、公共配水管３１の下流に位置する貯水槽２を、平常時は飲料水を供給する経路の途中の貯水槽２として利用し、常時新鮮な上水が貯留供給されるようにすると共に、非常時にはこれを適宜に非常用の貯水槽２として利用することができるものである。

なお上述のように発災時において、緊急遮断弁４２により導入分岐管３２及び流出管３３の経路が遮断された状態であっても、例えば一時的に公共配水管３１が復旧したようなときには、連通管路３６に具えられた点検時仕切弁４１ｃを開放することにより、連通管路３６をバイパス経路として導入分岐管３２と流出管３３とを繋ぎ、貯水室２４内に貯えられている上水を消費することなく、各個別住居１１に上水を供給することができる。因みにこの様な連通管路３６をバイパス経路とした公共配水管３１から各個別住居１１への上水の供給は、正常時において貯水室２４の保守作業を行う場合にも実施される。

〈火災時〉
また上述した正常時、非常時共に、貯水槽２内に貯留されている上水は、前記非常用手動ポンプ４６又は非常用駆動ポンプ４７を用いて、消防水利としても利用することができる。特に地震の発災時には、道路状況の悪化や火災の多発等により、消防車が火災現場に到達することができないといった事態が生じるが、本発明の多機能利水システムＳを有する大規模需要施設の運営者あるいは自主防災組織等は、高層集合住宅１や地域の住人の生命、財産を火災による被害から守ることができる。このため、高層集合住宅１や地域の不動産価値等を高めることができる。

更に以上述べた実施例は、円筒形の貯水槽２をいわば縦型配置したものであるが、円筒状のタンク形状の貯水槽２を横置き配置したようなものであってもよい。このような場合であっても、これに付設する管路系機材３、制御駆動系装置４等をはじめとする諸設備は前記実施例と同様の形態を採り得る。

Ｓ 多機能利水システム
１ 高層集合住宅
１１ 個別住居
１２ 水道栓

２ 貯水槽
２０ 貯水槽本体
２１ 周胴部
２１ａ 鋼殻体
２１ｂ 充填剤
２２ 底部
２３ 頂板部
２４ 貯水室
２５ 地下水圧解放菅
２６ 機材筒
２６ａ ハッチ

３ 管路系機材
３１ 公共配水管
３２ 導入分岐管
３２ａ 槽内導入管
３２ｂ 槽内放出孔
３３ 流出管
３３ａ 槽内流出管
３３ｂ 槽内吸込孔
３４ 需要向流出管
３４ａ 個別流出分岐管
３５ 非常揚水管
３５ａ 手動ポンプ用揚水管
３５ｂ 駆動ポンプ用揚水管
３６ 連通管路

４ 制御駆動系装置
４０ 量水器
４１ 仕切弁
４１ａ 導入管用仕切弁
４１ｂ 流出管用仕切弁
４１ｃ 点検時仕切弁
４２ 緊急遮断弁
４２ａ 緊急遮断弁
４２ｂ 緊急遮断弁
４３ 感知器
４４ 逆止弁
４４ａ 導入側逆止弁
４４ｂ 流出側逆止弁
４５ 増圧ポンプ
４６ 非常用手動ポンプ
４７ 非常用駆動ポンプ

Claims (4)

1. 大規模需要施設に付設され、日常消費用水、緊急用水を含む、複数目的の用水を一元的に供給できるようにした多機能利水システムであって、
   この多機能利水システムは、大規模需要施設の運営主体が管理する貯水槽を具え、この貯水槽を経て各需要者へ上水を供給するものであり、
   前記貯水槽は、地中埋設され、公共配水管から、量水器を具えた導入分岐管により上水を貯留し、一方、貯留した上水を、逆止弁を具えた流出管から、各需用者に供給するものであり、
   且つ、前記貯水槽の容積は、大規模需要施設における消費水量の最低限３日分の水量を確保することができる容積としたことを特徴とする大規模需要施設における多機能利水システム。
   
2. 前記貯水槽内の上水の流れは、前記導入分岐管に接続された槽内導入管の槽内放出孔から、流出管に接続された槽内流出管の槽内吸込孔に至る全槽域内で、無停滞水流であることを特徴とする請求項１記載の大規模需要施設における多機能利水システム。
   
3. 前記貯水槽には、非常揚水菅が具えられていることを特徴とする請求項１または２いずれか記載の大規模需要施設における多機能利水システム。
   
4. 前記導入分岐管と槽内導入管との間、または流出管と槽内流出管との間の何れか一方または双方には、緊急遮断弁が具えられていることを特徴とする請求項２または３いずれか記載の大規模需要施設における多機能利水システム。

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