JP3726947B2 - 汚水槽設置方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水槽の設置方法に関する。より詳細には、スペースの有効利用を最大限に考慮した汚水槽の設置方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知の通り、ビルの地下室には各階から自然に流下して集まる汚水や生活排水を溜める水槽(汚水槽)が設けられている。
【0003】
その様な従来の汚水槽が、図10、図11で示されている。
図10及び図11において、全体を符号1で示す従来の汚水槽には、汚水を排出するための汚水処理用ポンプ2が設けられている。
【0004】
汚水処理用ポンプ2は、ケーブルL−2を介して図示しない商用電源から駆動電力を供給されており、汚水管L−3を介してビルの各階から供給された排水(汚水)に対してヘッドを付加し、汚水排出管L−4を介して、図示しない汚水処理施設(或いはそれに連通する汚水流路)へ送り出している。
【0005】
ここで、停電等により汚水処理用ポンプ2が停止した際に、汚水槽がオーバーフローすることを防止するため、従来の汚水槽1は、想定される必要容積に比較して、大きく構成されるのが一般的である。
【0006】
昨今はスペース有効利用の要請が強く、従来の汚水槽1の設置スペースについても、例外ではない。
その様な要請に応えるため、汚水槽1を取り壊して、よりコンパクトな汚水槽を造成し、従来の汚水槽1との容積差に相当するスペースを確保しようという試みが為されている。
【0007】
しかし、汚水槽をコンパクトにした結果、停電時にオーバーフローする危険性が増加してしまう。
また、スペースを確保しても、それを有効利用する提案が、現時点においては実用化出来る程には十分ではないのが実情である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、汚水槽をコンパクトにしても停電時にオーバーフローしてしまう危険が無く、しかも、汚水槽をコンパクトにしたことにより生じるスペースを有効利用出来る様な汚水槽設置方法の提供を目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の汚水槽設置方法は、既存の汚水槽(1)を撤去し、既存の汚水槽よりも小さな汚水槽(10)を新たに設置し、既存の汚水槽(1)と新たに設置された汚水槽(10)との寸法差に相当するスペースに燃料電池(20)を設置し、燃料電池(20)で発生した電力を、新たに設置された汚水槽(10)に設置されて汚水を排出するポンプ(12)の駆動電力として利用している。
ここで、既存の汚水槽(1)の撤去、新たな汚水槽(10)の設置については、その手法については特に限定するものではなく、従来・公知の手法をそのまま適用出来る。
【0010】
燃料電池は、商用電源のバックアップや、エネルギー需給の平準化、或いは二酸化炭素(温室効果ガス)発生量の低減対策等の点で、非常に有望な技術であるが、例えばビルの様な既存の建造物には、燃料電池を新たな設置するスペースが存在しない場合がある。
これに対して、上述した様な構成を具備した本発明によれば、前記「既存の汚水槽(1)と新たに設置された汚水槽(10)との寸法差に相当するスペース」に燃料電池を設置することが可能である。
そして、燃料電池で発生した電力を汚水排出ポンプ(12)の駆動電力として利用すれば、停電時であっても汚水排出ポンプには駆動電力が安定供給されるので、汚水槽(10)を既存の汚水槽(1)よりもコンパクトに構成しても、オーバーフローの可能性は可能な限り減少する。
【0011】
本発明の汚水設置方法の実施に際して、燃料電池(20)に加えて、氷蓄熱槽(30)を設置し、氷蓄熱槽(30)から冷熱負荷まで冷媒を循環せしめるためのポンプ(32)を駆動する駆動電力として、燃料電池(20)で発生した電力を利用するのが好ましい。
【0012】
例えば冷房空調用に氷蓄熱槽を設置すれば、(安価な)夜間電力の活用や、電力需要のピークカット等に寄与するので、電力消費コストの低減化に非常に効果的であるが、既存の建造物には設置スペースが存在しない場合がある。
これに対して本発明では、前記「既存の汚水槽(1)と新たに設置された汚水槽(10)との寸法差に相当するスペース」に、(燃料電池に加えて)氷蓄熱槽(30)を設置することにより、氷蓄熱槽設置スペースの問題を解決し、夜間電力の活用及び電量需要のピークカットに貢献している。
【0013】
なお、氷蓄熱槽(20)を設置する際には、その近傍(前記空間外の領域でも可)に(氷蓄熱槽と協働する)冷凍機を設置することが好ましい。
【0014】
或いは、本発明において、燃料電池(20)に加えて雨水槽(50)を前記スペースに設置し、雨水槽(50)から中水利用設備(例えば、水洗トイレや噴水)まで中水(雨水槽に貯蔵された雨水)を循環せしめるためのポンプ(52)を駆動する駆動電力として、燃料電池(20)で発生した電力を利用するのが好ましい。
【0015】
ビル等の既存の建造物には、雨水槽を新規に設置する余裕はない。しかし本発明によれば、前記「既存の汚水槽(1)と新たに設置された汚水槽(10)との寸法差に相当するスペース」に、(燃料電池に加えて)雨水槽(50)を設置することにより、雨水槽設置スペースの問題を解決している。
その結果、雨水槽に貯蔵される雨水を所謂「中水」として、水洗トイレや噴水、建造物内の植物への散水等で有効に活用でき、近年における雨水の有効活用の要請に応えることが出来るのである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1−図2は、本発明の第1実施形態を示している。明確には図示されていないが、図1及び図2では、既存建造物であるビルの地下部分(最深部)に設けられた所謂「ビルビット」を示している。
【0017】
図1及び図2において、従来の汚水槽1を撤去した後の空間が、符号Aで包括的に示されている。そして、この空間Aには、新たに汚水槽10が設置されており、この汚水槽10は従来の汚水槽1に比較して遥かに小さい。
【0018】
そのため空間Aには、汚水槽10のみならず、燃料電池20(例えば、高分子型燃料電池)、氷蓄熱槽30が設置されている。
なお、空間Aの汚水槽10以外の部分が、「既存の汚水槽(1)と新たに設置された汚水槽(10)との寸法差に相当するスペース」に相当する。
【0019】
図2で示す様に、汚水槽10には水陸共用のドライピット用ポンプ12が設けられている。
ポンプ12は、汚水管L−10を介して汚水槽10に貯溜されたビルの各階からの排水(汚水)に対してヘッドを付加し、汚水排出管L−12を介して、図示しない汚水処理施設に連通する汚水排出流路(図示せず)へ送り出している。
ここでポンプ12には、燃料電池20で発生した電力が、駆動電力として供給されている。また、明確には図示されていないが、ポンプ12は、フロート及びそれに連動するフロートスイッチを有しており、フロートスイッチによる自動運転機構を備えている。
【0020】
図1、図2において、前記空間Aには、氷蓄熱槽30が設けられている。氷蓄熱槽30には、冷媒ラインL−30を介して、図示しない冷熱負荷で加温された冷媒が供給される。そして、氷蓄熱槽30で冷熱が付加された冷媒は、冷媒ラインL−32に介装されたポンプ32を介して、図示しない冷熱負荷へ送られる。
ポンプ32は、汚水槽10から汚水がオーバーフローしてしまう事態を想定して、汚水中に水没しても適正に駆動する様に、水陸両用のドライピット用ポンプを用いている。このポンプ32に対しても、燃料電池20で発生した電力が、駆動電力として供給されている。
【0021】
明確には図示されていないが、氷蓄熱槽30は冷凍機40(図1:圧縮式、吸収式、或いはその他の形式のものが使用可能)と組み合わせて用いる。
なお、冷凍機40及び氷蓄熱槽30における冷媒の循環を行うポンプについては、図示を省略する。
【0022】
上述した様に、汚水槽10の排水用ポンプ12と、氷蓄熱槽30の冷熱供給用ポンプ32には、燃料電池20で発生した電力が駆動電力として供給されるが、その詳細が、図3で示されている。
図3において、汚水槽のポンプ12は電動モータ12Mにより駆動され、モータ12MはケーブルL13を介して、燃料電池20で発生した電力を供給されている。
【0023】
氷蓄熱槽30で冷熱を付与された冷媒を循環させるためのポンプ32は、電動モータ32Mで駆動され、該モータ32Mは、ケーブルL−13から分岐したケーブルL−14を介して、燃料電池20で発生した電力が供給される。
【0024】
燃料電池20で駆動されるポンプ12、32は、たとえ停電時であっても確実に作動するので、比較的コンパクトに構成された汚水槽10は、従来技術に比較して、停電時にオーバーフローする可能性が極めて小さい。
一方、燃料電池20に何等かの事故が発生し、モータ12M、32Mの駆動電力を発生出来ない事態が生じた際には、商用電源CSよりケーブルL−15を介して、駆動電力が供給される。
【0025】
換言すれば、ポンプ12、32は駆動電源としては燃料電池20を優先して用い、燃料電池20から必要な電力が得られない場合にのみ、商用電源CSを駆動電源として用いる。そして、燃料電池20の故障と、停電とが同時に発生する可能性が極めて小さいので、ポンプ12の停止により汚水槽10がオーバフローしてしまう可能性は、非常に小さい。同様に、ポンプ32の停止による冷熱負荷(例えば冷房)の故障の可能性も極めて小さい。
【0026】
燃料電池20から商用電源CSに駆動源を切り換える作業は、図3中符号15で示す機器を操作することにより行う。
なお、切換用機器15は、公知・市販のものを使用する。
【0027】
なお、燃料電池20が発生した電力は、ポンプ12、32の駆動に用いられる以外には、ケーブルL−16を介して、ビル(既存建造物)の他の電気機器へ供給される。
【0028】
図4、図5は、本発明の第2実施形態を示している。
図1−図3の第1実施形態では、空間Aには汚水槽10、燃料電池20、氷蓄熱槽30が設けられているが、図4、図5の第2実施形態では、氷蓄熱槽30に代えて、空間Aには雨水槽50が設けられている。
【0029】
雨水槽50には、図示しない地上側の雨水用の開渠・暗渠等から、雨水ラインL−50を介して雨水が供給される。そして、雨水槽50に貯められた雨水は、雨水用のポンプ52でヘッドを付加され、排水用ラインL−52を介して、図示しない中水の使用設備へ送られる。
すなわち、雨水槽50に貯留された雨水は、所謂「中水」として、例えば水洗トイレで大小便を流す水として使用され、或いは、ビルに噴水等が設けられている場合には噴水で噴出する水として用いられ、更に、ビル内に植物が植生している場合(鉢植え、植栽、その他)には、その生育用の散水として利用される。
【0030】
この様に、雨水を中水として使用すれば、上水すなわち水道水の使用量が節約され、また、水の有効利用の観点からも好適である。
【0031】
なお、ポンプ52は、図1、図2で示す冷媒用ポンプ32と同様に水陸両用ポンプが用いられ、燃料電池20から駆動電力を供給されている。
【0032】
図4、図5の第2実施形態のその他の構成及び作用については、図1−図3の第1実施形態と同様である。
【0033】
図1−図5の第1及び第2実施形態では、汚水槽10には1台のポンプ12のみが設けられているが、汚水の排水能力を向上し、汚水槽10がオーバーフローすることを防止するために、汚水槽10に複数台のポンプを設けても良い。
図6−図10は本発明の第3実施形態を示し、第3実施形態では、汚水槽10に複数台(2台)のポンプを設けている。
【0034】
その場合、汚水槽10内に水中モータポンプを上下方向に複数台設置し、汚水槽10の水位に基き水中モータポンプを順次運転停止させる様な運転方法を採用することが好ましい。
【0035】
その様な運転方法を採用するに際しては、汚水槽10上部の水中モータポンプを汚水槽10上部の水位領域で水位制御自動運転させ、汚水槽10下部の水中モータポンプを汚水槽10下部の水位領域で水位制御自動運転させ、複数台の水中ポンプは異常高水位を超えない範囲で順次運転させ、上槽部の水中モータポンプが停止し規定時間が経過した時点で下槽部の水中モータポンプを運転する様に構成することが好ましい。
【0036】
図6において、汚水槽10内に、第1の水中モータポンプ11aと第2の水中モータポンプ11bとが、上下方向に設置されている。ここで「上下方向」とは垂直軸線上に位置するという意味ではなく、垂直方向(水平面と直角方向)の位置の上下を意味している。
【0037】
第1および第2の水中モータポンプ11a、11bからの汚水排出管L−12a、L−12bは汚水排出流路(図示せず)へ連通しており、そこから更に、図示しない汚水処理施設に連通している。
前述した様に、汚水管L−10からは各階からの排出が汚水槽10に流入するようになっている。汚水槽10の頂部にはマンホール14が開孔され、そして蓋15で閉鎖されている。
【0038】
第1の水中モータポンプ11aには始動水位を検知するフロート19と、停止水位を検知するフロート21とが設けられ、また第2の水中モータポンプ11bには始動水位を検知するフロート22と停止水位を検知するフロート23とが設けられている。そして汚水槽10内の側壁の比較的に高い位置には異常水位を検知するフロート24が設けられている。
【0039】
なお、周知の如くこれらのフロートは図示しないフロートスイッチを作動するものである。そして外部に設けた制御装置CUは遅延回路例えばタイマ24を有し、第1および第2のポンプモータのモータM1、M2を制御するようになっている。そしてこの制御装置CUには各フロート19〜24からの信号が入力されるようになっている。
【0040】
図6−図9では図示されていないが、この第3実施形態でも、図1−図5の実施形態(第1及び第2実施形態)と同様に、汚水槽10以外のスペースには、燃料電池、氷蓄熱槽、雨水槽等が設けられる。
【0041】
次に図7および図8を参照して、第3実施形態の作動の一例を説明する。
図7は作動の説明図であり、図8は横軸に時間をそして縦軸に水位を示し、第1の水中モータポンプ11aの停止水位をL1、その始動水位をL2、第2の水中モータポンプ11bの停止水位をL3、その始動水位をL4、異常水位をL5で示してある。
【0042】
今、時刻t1において第1および第2の水中モータポンプ11a、11bが停止しているものとする。
流入管13から排水が流入するために水位が上昇し、時刻t2において、水位が第1の水中モータポンプ11aの始動水位L2に達したものとする。すると第1の水中モータポンプ11aは排水作業を行うので水位は低下し時刻t3において、第1の水中モータポンプ11aの停止水位L1に達して、第1の水中モータポンプ11aは停止する。
【0043】
そして、この前回の作動したポンプが第1の水中モータポンプ11aであることは制御装置CUに記憶される(図7のステップS1)。前回作動していたのが第1の水中モータポンプであるから、制御装置CUは第2の水中モータポンプ11bの始動水位になるまで両方のポンプを不作動とする。
時刻t4において、第2の水中モータポンプの始動水位L4に達したときに(ステップS2)、第2の水中モータポンプ11bが始動する(ステップS3)。この第2の水中モータポンプ11bは第2の水中モータポンプの停止水位L3に水位が低下するまで作動し、時刻t5において第2の水中モータポンプ11bの停止水位L3に達すると(ステップS4)、制御装置CUは第2の水中モータポンプ11bを停止し、タイマ24を作動する(ステップS5)。
そしてタイマの遅延時間が経過した時刻t6において(ステップS6)、制御装置CUは前回作動したポンプがいずれかを検知し(ステップS1)、その際に、水位は第1の水中モータポンプ11aの始動水位L2より上位であるから(ステップS7)、第1の水中モータポンプ11aは始動する(ステップS8)。
ここで、ステップS5、S6で、遅延タイマ24により第1の水中モータポンプ11の運転を底止しているのは、ポンプ11aの運転とポンプ11bの運転とを瞬時に切り超えた際における異常電流の発生を防止するためである。
【0044】
第1の水中モータポンプ11aの作動により汚水槽10内の水は排水され、時刻t7において第1の水中モータポンプ11aの停止水位L1になると(ステップS9)、第1の水中モータポンプ11aは停止する。
以下、この作業は同様に繰返され、第1および第2の水中モータポンプの停止に伴い、汚水槽内の水位が上昇し、時刻t8において、第2の水中モータポンプ11bが作動し、時刻t9において第2の水中モータポンプ11bの停止水位に達すると遅延タイマ24が作動し、所定時間経過後時刻t10において第1の水中モータポンプ11aが始動し、時刻t11において第1の水中モータポンプ11aが停止する。
【0045】
次に異常増水の場合を図8、図9で説明する。
さて、前記と同様にして時刻t12において第2の水中モータポンプ11bが作動しても、流入管13からの流入量が多すぎて、第2の水中モータポンプ11bが作動しても水位が上昇し続けて、時刻t13において、異常水位L5に達したものとする(ステップS11)。
すると、第2の水中モータポンプ11bと共に第1の水中モータポンプ11aも同時に作動し(ステップS12)、その結果、水位は低下する。
そして時刻t14において水位が第2の水中モータポンプ11bの停止水位L3になると(ステップS13)、第2の水中モータポンプ11bが停止し、第1の水中モータポンプ11aは運転を続け(ステップS14)、時刻t15において第1の水中モータポンプ11aの停止水位L1になると(ステップS15)、第1の水中モータポンプ11aが停止する。
【0046】
図8において、時刻t16で第2の水中モータポンプ11bが始動し、時刻t17で第2の水中モータポンプ11bが停止してタイマ24が作動し、所定時間を経過した時刻t18で第1の水中モータポンプ11aが始動し、時刻t19で第1の水中モータポンプ11aが停止する。
【0047】
なお、図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【0048】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、コンパクトな汚水槽を使用することにより生じたスペースに、燃料電池や氷蓄熱槽或いは雨水槽を設けることが出来る。
そのため、燃料電池で発生する電力を供給することにより、汚水槽のオーバーフローが確実に防止出来る。
それに加えて、燃料電池で発生する電力により、エネルギー需給の平準化が達成できる。具体的には、例えば氷蓄熱槽を設けた場合には、冷凍機を夜間運転し発生した冷熱を氷蓄熱槽に蓄熱して、昼間に用いることが出来るので、夜間電力を活用して、電力消費量を均一化することが出来るのである。
さらに、雨水槽を設けた場合には、当該雨水を例えばトイレで使用する所謂「中水」として使用出来るので、水の節約・有効利用が達成出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す平面図。
【図2】図1のA1−A1線矢視図。
【図3】第1実施形態におけるポンプの駆動電力の伝達回路を示す図。
【図4】本発明の第2実施形態を示す平面図。
【図5】図4のA5−A5線矢視図。
【図6】本発明の第3実施形態を示す側面図。
【図7】第3実施形態の通常の作動をフローチャートで示す図。
【図8】第3実施形態の作動の一例を示し、2台のポンプの運転停止を示す図。
【図9】第3実施形態における異常水位時の作動をフローチャートで示す図。
【図10】従来の汚水槽を示す平面図。
【図11】図10で示す従来の汚水槽の側断面図。
【符号の説明】
1、10・・・水槽
A・・・従来の雨水槽が設置されていた空間
11a・・・第1の水中モータポンプ
11b・・・第2の水中モータポンプ
12・・・汚水排出用ポンプ
14・・・マンホール
15・・・蓋
19、21、22、23、24・・・フロート
20・・・燃料電池
30・・・氷蓄熱槽
32・・・冷媒循環用ポンプ
40・・・冷凍機
50・・・雨水槽
52・・・雨水(中水)循環用ポンプ
Claims (3)
- 既存の汚水槽を撤去し、既存の汚水槽よりも小さな汚水槽を新たに設置し、既存の汚水槽と新たに設置された汚水槽との寸法差に相当するスペースに燃料電池を設置し、燃料電池で発生した電力を、新たに設置された汚水槽に設置されて汚水を排出するポンプの駆動電力として利用することを特徴とする汚水槽設置方法。
- 燃料電池に加えて氷蓄熱槽を前記スペースに設置し、氷蓄熱槽から冷熱負荷まで冷媒を循環せしめるためのポンプを駆動する駆動電力として、燃料電池で発生した電力を利用する請求項1の汚水槽設置方法。
- 燃料電池に加えて雨水槽を前記スペースに設置し、雨水槽から中水利用設備まで中水を循環せしめるためのポンプを駆動する駆動電力として、燃料電池で発生した電力を利用する請求項1の汚水槽設置方法。
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