JP4602939B2 - 受水槽異常監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、受水槽、高架水槽において、オーバフロー管より流失する水を監視して、無駄な流失を防止するための受水槽異常監視装置に関する。

従来の住宅および工場などの受水槽、高架水槽において、オーバフロー管より逆流することを防ぐ為に特別の対策は講じていないのが普通である。この為に、オーバフロー管を通じて水槽内に臭気、ガス、排水、雑菌などの侵入するため為に、水質汚染、非衛生などの問題が発生する。
さらに、オーバフロー水として流失する水の無駄に対する対策も十分に講じられていないのが実情であり、受水槽、高架水槽などへの逆流および溢流水として無駄な流失を防ぐ為に、それを監視するシステムが求められていた。

給水設備には、設計、施工および維持管理に一定の性能が要求されるが、水質基準にもかなりの配慮する必要がある。水質基準として、亜鉛、鉄、銅などの金属の混入が制限されるばかりでなく、建築物における衛生的環境に関する法律においては、水の味、臭気が異常でないこと、色度は５以下、および濁度は２度以下という水質基準が設けられており、この水質管理も重要な課題である。このような水質の衛生管理は、上水の水質、受水槽の材質などに影響されることが多い。貯水槽の材料を、水質に影響しないＦＲＰ製、ステンレス製、ホウロウ引きや樹脂コーテイングした鋼板製などを使用して、その対策が講じられている。しかし、貯水槽タンクと外部の通じる、例えばオーバフロー管にから侵入する汚染物には、防虫網程度の配慮しかないのが実情であり、流失を監視するシステムなどは殆ど講じられていないのが実情である。

従来使用されている貯水槽の構造は、概略に示しとおり、基礎となる土台の上に、マンホールを備えた貯水槽タンクが設置されており、給水管により、給水されるようになっており、貯水槽の上端部には、オーバフロー管が接続されており、そのオーバフロー管を通じて、余分の水は排水溝に流出するようになっている。オーバフロー管の途中に防虫網が設けられており、この防虫網は、大気に開口しており面積は、オーバフロー管の直径より大きくなっているのが普通である。しかしながら、この防虫網を通じて、小さい虫や、風が吹く場合に、細菌や、ごみが入り、貯水槽タンクにオーバフロー菅が接続されているタンクの内面が汚染されている場合が多く、水質現場を管理する者にとり、何らかの対策が必要であるが、いまだ放置されているのが実情である。
「給水」 第１０４頁 平成１１年７月２０日 （株）オーム社発行

貯水槽タンクは、通常マンホールという蓋がつけられており、外気や汚染物質が入らないようになっており、貯水槽によっては、タンク内の圧力調整の為に、外部に開口する防虫網を備えた通気装置が設けられているが、これから進入するごみや、細菌および臭気は非常にすくなく、むしろ、外部の下水溝に直接接しているオーバフロー管を通じて逆風などによる、貯水槽タンク内に進入してくる、小動物や、細菌類の侵入を防ぐことにより、貯水槽の水質管理を衛生的に、しかも安全に保つことができるということにある。

従来から、台所洗面台の排水パイプに、下水溝から逆流する臭気を遮断するために、パイプを円形に曲げるか、Ｕ字状にまげることにより、その湾曲部分に水を溜めることにより、臭気の逆流を防止する、いわゆるトラップを設けることは行われている。また、高級な家庭用流し台などにおいては、下水溝から逆流する臭気を遮断する為に、トラップという臭気逆流止装置が設けられている。このような装置は、家庭内の流し台、トイレ排水パイプなどに設けることは普通に行われている。

しかしながら、貯水槽に臭気逆流止装置を設けるという着想は、受水槽清掃業者だけがその汚染状況を知ることができないという特有の事情も加わり、常時受水槽の管理および清掃を手がける者にとり、その必要性が感じられているにもかかわらず、その対策が講じられていないのが実情である。そこで、本発明者は、そのタンクの汚染を防ぐという衛生面ばかりでなく、受水槽の貯水状況を、特に溢流水の流失という無駄をなくすというような、受水槽の状況を瞬時に監視できる受水槽異常監視装置を見出したものである。

本発明は、オーバフロー管にから侵入する汚染物によるは受水槽、高架水槽の臭気の発生や、水の汚濁や着色などの影響を予め防ぐばかりでなく、溢流水（オーバフロー水）の無駄な流出を防止するという課題を解決しょうとするものである。

本発明は、受水槽、高架水槽のような一般的な受水槽に対して、工夫された受水槽異常監視装置を敷設することにより、課題を解決しえたものである。
本発明の受水槽異常監視装置を敷設した受水槽、高架水槽のような一般的な受水槽の主要な構造は、受水槽の越えた溢流水の異常監視装置であり、その詳細は、具体的に示しと次のとおりになる。
本発明の受水槽異常監視装置を備えた貯水槽とは、地上又は屋根のような構造物に上に、受水槽タンクの底面を点検できるようにげた基礎といわれる安定な基礎の上にアンカボルトなどにより貯水槽タンクが固定されている。この貯水槽タンクには、給水管３により、井水や水道水などが、好ましくは給水ポンプなどで水が随時供給される。給水量の水位はボールタップなどを用いて水位が調節され、それに連動して電磁弁を開閉することにより給水を止める仕組みになっている。流入口端と、オーバフロー管とには、一定の較差が設けられており、余分の溢れた水は、必要によりオーバフロー管から随時排水する仕組みになっている。貯水槽タンクの上部には、マンホールという蓋が一つ、又は複数取り付けられており、水槽タンクの清掃や、水質管理を容易にできるようになっている。そして、受水槽タンクの底面より少し上から水を取り出す給水菅が接続されているのが一般的な構造である。

本発明は、受水槽異常監視装置は、オーバフロー管は、あくまでも緊急の為の排水溝であり、常時水を垂れ流すという不経済なものではなく、勿論、常時水を定期的に流すというようなものでもない。このため慣用の水封式トラップを取り付けても、常時封水があるという保証は無く、結局、水封式トラップが機能しない場合がある。また、一時的に緊急に封水がトラップに溜まっても、その後の定期的な給水が無いために、特に夏場には水が蒸発して、封水が無くなることもある。しかし、定数弁、ボールタップ、その他の制御装置に異常が発生した場合に、オーバフロー管を通じて、多量の水が長時間流出して、不経済となることがある。したがって、本発明は、オーバフロー管からの水の流出を監視して、異常が発生した場合に、建物の管理室へブザー、警報赤灯ランプ、音声のような警報装置で即座に通報できるシステムが有益である。また、多くの建物に敷設されている多くの受水槽、高架水槽などを、一つの管理室で集中的に管理することができる。さらに、もし、異常が発生した場合に、無線、電話、光ファイバー回線を通じて、遠隔的に水管理者にリアルタイムで通報できるシステムであり、即座に対策を講ずることができるために、無駄な水の浪費というような被害状況を最小限にすることができるシステムである。

受水槽、高架水槽などの異常状況が瞬時にわかり、しかもそれは現場でランプ、ブザー等により即座に表示できるばかりでなく、複数の受水槽を一つの管理室で集中的に管理することができる。さらに、もし、受水槽に異常が発生した場合に、無線、電話、光ファイバー回線を通じて、遠隔的に水管理者にリアルタイムで通報をすることができるために、無駄な放水に対して、即座に対策を講ずることができ。これにより、無駄な放水による浪費というような被害を最小限にすることができる。さらに、多くの複数の受水槽の状況を集中管理できる為に、維持管理費の節約も可能である。

本発明は、受水槽異常監視装置とは、貯水タンクが外気と直接接している、貯水タンクの上部に取り付けられている通気管、およびオーバフロー管を通過する溢流水（オーバフロー水）の状況を監視するシステムである。その取り付けた構造を図と対応させて説明すると以下のとおりとなる。
受水槽からの溢流水を受けるオーバフロー管に接続されており、オーバフロー管からの溢流水を受けるようになっており、その溢流水の流れの状況を自動的に監視して、それが異常の状態になったとき、その状況をランプ、ブザー、などで現場に表示するか、又は管理部門に通報するシステムである。
具体的には、溢流水が増加して、その水位が上昇して時に、一定の水位になったら、異常と見て、その水位の状態をセンサー等により、測定をして、それを異常として表示するか、受水槽の管理部門へ通報するシステムである。

より詳細な監視装置の概要を、図１に基づいて説明をすれば、パイプを略９０度に曲げた構造からなり、そのパイプの一端である水平端の開口部から溢流水を受け、パイプの他端は垂直方向の上端を開口部とするように配置された構造であり、ここではパイプの９０度屈曲形状のＬ字状の中空構造のものを、特にエルボ本体（Ｅ）と総称する。このエルボの水平端開口部は、オーバフロー管に接続されており、溢流水がエルボ内へ流れ込むように接続配置されている。エルボ内に流れ込む溢流水の水位が上昇すれば、水位が一定の高さに上昇すると、フロートのようにそれに連動して上下に動く、検知に役立つ、センサー用の丸棒が振動盤７に取り付けられている構造からなる上下可動素子（Ｆ）が敷設されている。エルボ内に流れ込む溢流水の水位が所定の位置に上昇すれば、それに連動して上下可動素子（Ｆ）が上昇するので、それに取り付けられているセンサー用棒が上昇して、センサー用棒の上端部に設けられている被感知部分の素子を、センサー（Ｓ）が検知する。その検知した異常な溢流水の増量の状態を自動通報システム（Ｉ）を通じて、瞬時に赤ランプ、ブザー等で表示するか、または、管理室（Ｃ）へ配線を通じて連絡する仕組みである。一方、エルボ内を上昇した溢流水は、エルボの垂直方向の上端を開口部付近に穿孔されている排水口を通じて、ハウジング内へ集積され、ドレン管へと放出される。

このエルボ本体（Ｅ）は、エルボの風雨による腐蝕や塵埃の蓄積や汚染を防止するとともに、付属装置であるセンサー部（Ｓ）を敷設する為の設置台として、およびエルボを通過した溢流水を集積してドレン管へ放出する役割を果たす保護カバーとしての役割を果たす箱状のハウジング本体（Ｈ）内へ収納されている。ハウジングの上面ほぼ中央部には、挿通されたセンサー棒の上下運動は容易にするために、センサー用棒の直径より若干大きい直径の孔が穿孔されており、挿通したセンサー棒が上下に正確に移動が容易になる為にガイド管が固定されている。そのガイド管の所定の位置に、センサー用棒９からなるセンサー用感応素子を感知するセンサー部（Ｓ）が敷設されている。ハウジングの下部には溢流水を集積して、ドレン管へ放出する開口部が設けられている。
このハウジングは、塩ビ鋼板、アルミ、強化プラスチック、プラスチック、ステンレスのような、軽く、安価で、耐候性のよい材料を加工して容易に造ることができる。
このハウジングの設計は、所定の材料板を上端が開放した箱状の容器本体１を予め成形して、上端ヘリ部には、強度を持たせる意味も含めて、断面Ｌ字状のセンサー棒案内枠の取り付け板１１を固定する為の固定枠１０を形成している。この部分に、図３に見られる、中央部にセンサー用丸棒を挿通する孔を設けたセンサー棒案内枠の取り付け板１１を、ネジ止めなどにより固定する構造をとるのが一般的である。勿論、汎用の箱と蓋の安定した取り付け構造を任意に採用することができるが、これは設計変更の範囲内である。

エルボ本体（Ｅ）の典型的な構造を、詳細に説明すれば、図２に示すとおり、エルボ５の垂直方向の上端の開口部には、センサー用棒を挿通す孔と放水孔が設けられた、固定盤６が、蓋の役割をして固定されている。しかもエルボ内で増量した、溢流水を徐々に放水する為の孔を設けた固定盤６と振動盤７とが、センサー用案内棒９を中心にして、図４に示すような同心円状に平行に配列されている。この固定盤６の上部には、センサー用案内棒９をネジなどで固定した振動盤７が置かれており、この役割および仕組みを「上下可動素子」と略称する。エルボ５内に流れ込んだ溢流水が増量して、固定盤６の孔を通過して、ハウジング１内に放出されるときに、溢流水の勢いが、上下可動素子の振動盤７を押し上げることになり、これがセンサー用案内棒９を上昇させることになり、その振動状況がセンサー１４により判読される仕組みである。エルボ５の垂直方向の上端の開口部には、センサー用棒を挿通す孔と放水孔が設けられた、固定盤６が、蓋の役割をして固定されており、この固定盤６には振動盤７にセンサー用案内棒９が中心に固着された構造からない、溢流水の水位の上昇に連動してセンサー用案内棒を基軸にして上下運動が可能に、しかも同心円状に平行に上下可動素子が配置されている構造からなる。

この蓋の詳細な構造は、図４に示すよう、固定盤６に同心円状に円形に穿孔した溝に、例えばゴム製のオーリングをはめ込み、固定盤６と振動盤７の間に一定の間隔を維持するとともに、容易に溢流水を放出できる為の隙間を形成することができるような構造になっている。そうして、溢流水の放出がない場合には、上下可動素子の自重により、振動盤７の面が下がることによって、固定盤６の面とが、ゴムリングなどを介してのソフトタッチで重なり封止されたような状態で配置されることになる。この封止状態は、均一に封止できるばかりでなく、ソフトタッチの接触であり、しかも臭気、塵埃、小動物などの通過を阻止している。このように普段は、封止状態になっていても、エルボ５内に増量する溢流水がある場合には、それをハウジング内に容易に放出する構造になっている。この固定盤６の中心部には、センサー棒９を挿通した場合に、容易に上下移動が可能な余裕のある寸法径の孔が設けられている。このような装置は、溢流水の増加に連動して、振動盤７に取り付けられたセンサー棒９を有する構造からなる上下可動素子が、水面に連動して上下に移動して、センサー棒９の素子の状況をセンサー１４が読み取り、溢流水の状況を通報するシステムである。別の態様は、固体されたセンサー棒９の下端部に、溢流水を検知するセンサーを敷設すれば、即座に溢流水の水面上昇を検知して、受水槽の異常を通報するシステムも設計変更の範囲のものである。

センサー用丸棒の構造は、図１、図２および図４に示すとおり、中空の丸棒であると軽量である為に、フロートのように、溢流水の水面上昇および揺動に敏感に応じて上下運動することが容易であるから推奨される。勿論振動盤７にセンサー案内棒９として、針金のような軽量の線条体を取り付けた構造の上下可動素子とすることも本発明の設計変更内のものである。さらに、中空の浮きの役割を果たすフロートに、センサーＳに感応する線状体からなる素子をつけた構造として、溢流水の水面上昇に連動してフローとが上下に運動した場合に、その浮きであるフロートに取り付けた線条体の素子が自由に上下に運動する状態をセンサーＳで確認する方法も設計変更の範囲内である。勿論センサー用丸棒を固定盤６または振動盤７へ固定をして、センサー用丸棒の下端部に、水面感知用のセンサーを設けて、溢流水の水面上昇の状況を検知する方法も本発明の設計変更に範囲内である。要するに、溢流水の水面上昇を敏感に検知する手段を任意に採用することは、本発明の設計変更の範囲内である。

センサー１４の構造は、溢流水の増加という物理量の変化を感知して、出力信号に変換する装置ならいかなるものも使用できる。センサー用棒の端部に取り付けた被感知部を感知するものなら、市販のものを含めて特に制限はない。例えば、温度センサー、圧力センサー、流速センサー、光センサー、放射線センサー、磁気センサーなどを、検知が可能なように任意に工夫をして取り付けることができる。特にセンサー用棒の端部に取り付けた通電端子が、上昇することにより、ガイド管に設けられている通電端子に接触することにより、警報を送るための通電をするというシステムも本発明の一実施態様である。さらに、光電管を用いて、光の通過、遮断などの原理を用いて、センサー用棒の被感知部の上下移動状況を読み取るシステムも好ましい一実施態様である。簡単なシステムとしては、センサー用棒の被感知部が、上昇してセンサー用端子に接触することにより、微量の圧力を発生して、その圧を検知して溢流水の増量を感知するシステムである。テレビチャンネル変換に使用されている遠赤外線を、センサー用棒の上下移動を検知する為に使用することも工夫できる。このような装置の電源は、通常の家庭用、工業用の電気配線によることもできるが、電池、蓄電池、ソーラー電源などを使用すれば、定期的に電池交換が必要であるが、コンパクトに設計できる。市販のものとしては、オムロン製交流１００Ｖから直流変換してセンサーを作動させる装置が適しており、電気トラブルの発生が少ない。

本発明の実施態様を詳細に示すと、図１を参考にすると、受入槽のオーバフロー管にエルボの水平端の開口部を接続する。この場合に、オーバフロー管の高さの位置関係と、受水槽異常監視装置の特にエルボの上部開口部、上下可動素子の高さの水平位置関係などのバランスを取らないと正常に作動しない場合がある。実験用に普通の水道水をオーバフロー水の代わりに補充して供給した。このエルボ内の水位が上昇して、エルボ上部開口部の固定盤６の細孔を通過する段階で、固定盤６と振動盤７の隙間を通過しょうとすれば、振動盤７が押し上げられ、結局、上下可動素子が上昇する。この上下可動素子に取り付けられているセンサー用の丸棒も同様に上昇する。そのセンサー用の丸棒の上端部の素子を、ハウジング上に配置されているセンサー（Ｓ）が検知して、赤色ランプとブザーで通報する。溢流水の供給を止めると、上下可動素子が元の位置に下がり、赤色ランプとブザーの表示が消える。この例からもわかるように、オーバフロー管の水平位置と、エルボの上部開口部の水平位置が、現場の状況を良く調べて、取り付け位置を間違わないようにしなければならないが、当該技術分野の技師なら簡単に設置できる。ハウジングの外壁にその水平位置をマーキングしておくことも重要である。

本発明の受水槽異常監視装置は、一個建て家屋は、マンションのような集合住宅、水道水の貯水タンク、雨水貯水タンク、工場の大規模受水槽、高架水槽のような一般的住宅の、工場などの受水槽を越えた、オーバーフロー水のような、いわゆる溢流水の放水の状況を常時監視して、異常が発生した場合に、その状況を無線または通常の回線により知らせる異常監視装置であって。水管理をする業務分野の利用が期待される。しかも、その受水槽異常監視装置の状況の通報が非常に正確であり、受水槽異常監視装置の構造自体も簡易であり、この装置の利用可能性を非常に高くしている。さらに、複数の受水槽の異常監視を同時に集中管理により行うことができるために、省力化も期待されるので、この受水槽異常監視装置の産業上の利用可能性を非常に高くしている。

本発明の受水槽異常監視装置の概要図である。 本発明の受水槽異常監視装置に配置するエルボの概要図である。 本発明の受水槽異常監視装置のハウジングの蓋の取付け概要図である。 本発明のエルボの上部開口部に取り付ける盤の概要図である。

符号の説明

Ａ；本発明の受水槽異常監視装置の全体図
Ｄ；エルボから放出される溢流水
Ｅ；エルボ本体
Ｆ；センサー用上下可動素子
Ｈ；ハウジング本体
Ｉ；自動通報システム
Ｏ；受水槽からのオーバーフロー水
Ｓ；センサー部
１；ハウジング
２；受水槽オーバーフロー水用パイプへの接続部
３；ハウジング底部
４；オーバーフロー水の排出用ドレン管接続部
５；エルボ
６；固定盤
７；振動盤
９；センサー案内棒
１０；ハウジング本体のセンサー棒固定盤の固定枠
１１；本体上部のカバーセンサー棒案内枠の取り付け板
１２；センサー取り付け用Ｔ型ソケット
１３；キャップ
１４；センサー
１５；自動通報装置

Claims (2)

1. ハウジング内に収納された、パイプを略９０度に曲げたＬ字形の中空構造からなるエルボから成り、そのエルボの一端である水平端の開口部から溢流水を受け入れ、エルボの他端の垂直方向に上端に配置された開口部より放出されるような構造からなり、この上端開口部には、エルボ内に流れ込む溢流水の水位の上下に連動してセンサー用棒が取り付けられた上下可動素子（Ｆ）が稼動可能に配置されており、センサー用棒が上昇した場合に、センサー用棒の上端部の素子を、センサー（Ｓ）が検知して、溢流水の増量の異常な状態を通報することができ、かつエルボ内を通過した溢流水は、ハウジング内の底部へ集積され、ドレン管へ放出する構造からなる受水槽異常監視装置。
2. エルボ５の垂直方向の上端の開口部には、センサー用棒を挿通す孔と放水孔が設けられた固定盤６が蓋の役割をするように固定されており、この固定盤６の中心孔には、振動盤７の中心にはセンサー用案内棒９が垂直に固着された構造からなる上下可動素子が、溢流水の水位の上昇に連動して固定盤６の中心孔に挿通したセンサー用案内棒を基軸にして上下運動が可能に、しかも固定盤６と振動盤７とが同心円状に平行に配置されている構造からなることを特徴とする請求項１に記載の受水槽異常監視装置。