JP4861852B2 - 給水システムの受水用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、受水槽へ流入する水量を制御する給水システムの受水用制御装置に関する。

マンションやアパートなど中・高層階の建物では、建物の最上部、例えば屋上に受水槽を設置して、各下階の各戸へ給水する給水システムが用いられている。同システムには、地上から、自動給水ポンプ装置の自動運転（二次側の圧力の変化にしたがいポンプ運転の起動・停止が自動的に制御）により、給水配管を通じ、屋上の受水槽へ水道水を揚水して、所定の水量を確保しておく。この受水槽内の水道水を、重力を利用して、該受水槽から延びる供給配管を通じ、下階の各戸の蛇口へ導く構造が用いられている。なお、自動給水ポンプ装置の一次側には、受水槽に貯水した水道水配水本管からの水道水を吸込む構造が用いられたり、水道水配水本管からの水道水を、直接、吸込ませる構造が用いられたりする。

このような受水槽を用いて給水するシステムには、常に受水槽内で所定の水量を確保することが求められる。

そのため、同給水システムでは、制御装置を用いて、受水槽へ流入する水量を制御することが行なわれている。こうした受水用制御装置の多くは、給水配管を開閉する電磁開閉弁（あるいは電動開閉弁）と、受水槽に設けた液面検出センサ（槽内の液位を検出するもの）と、自動給水ポンプ装置の運転を制御（二次側の圧力変動に応じて揚水ポンプの運転開始・停止が制御）するポンプ制御盤や別置きの制御盤などで構成される制御部とを用いた構造が用いられる。そして、液面検出センサの検出信号から、受水槽内の水量が不足したことが検出されると、制御部により、電磁開閉弁を「開」にして、給水配管から受水槽内へ水道水の流入を開始し、満水量に達したことが検出されると、電磁開閉弁を「閉」にして、同流入を停止する。

ところで、電磁開閉弁や制御盤は、該機器を作動させるための電源が必要である。

このため、通常、建物の商用電源を電磁開閉弁や制御盤へ配線する措置が採られる。

ところが、商用電源をそれぞれ電磁開閉弁や制御盤へ供給する構造は、面倒な配線作業が強いられる。特に屋上など高所に独立して設置される高架水槽の場合、受水槽や電磁開閉弁が高所に配置され、制御盤がそれより低い場所に配置されることが多いため、渡り配線が強いられ、かなり面倒な配線作業となる。このため、受水用制御装置の設置に際し、電源の確保は面倒である。

一方、分野が異なるが、タンク式の水洗式便器の分野では、特許文献１に開示されているように給水管のロータンク内に臨む端部に、電磁開閉弁、水流で作動するタービン、タービンで駆動される発電機を順に接続し、さらに電磁開閉弁に、発電電力蓄電用のバッテリをもつ回路基板を搭載して、バッテリに蓄えた電力で電磁開閉弁や回路基板の作動を賄えるようにした技術が提案されている。
特開平１０−３１１０７３号公報

特許文献１の技術は、商用電源を必要とせずにすむ構造なので、同技術を受水槽の流入制御に適用することが考えられる。しかしながら、メンテナンスの点で問題が見られる。

すなわち、受水槽への流入を制御する制御装置は、特許文献１のような便器のロータンクとは異なり、飲み水を取り扱う都合上、特に定期的にメンテナンスすることが求められる。メンテナンスでは、作業者により、制御装置の各部を点検したり、全体を交換したりすることなどが実施されている。

ところが、特許文献１の制御装置は、タンク内に突き出る給水管の端部に、単に順に電磁開閉弁、タービン、発電機を連結し、電磁開閉弁に、バッテリおよび回路基板を設ける構造である。このため、各部の点検はできても、機器同士がそれぞれ連結されているだけで、一度に制御装置全体を取外すことを考慮していないので、制御装置の全体を交換するような大掛かりな作業は、かなり面倒である。もちろん、タンク外へ配置することができたとしても、同様に、制御装置全体を一度に取外すことを考慮していないので、制御装置の全体を交換するような作業は、とても面倒な作業となる。

このため、たとえ特許文献１を適用したとしてもメンテナンス性の点に問題が残る。特に給水システムで用いられる受水槽の制御装置は、便器のロータンクなどで用いられる機器とは異なり、全体を取外してから各部を点検や修理することが多く、メンテナンス性の改善が求められている。

そこで、本発明の目的は、外部から電源供給を求めずに行なえる独立した制御性と、全体交換に関わるメンテナンス性との双方を両立させた給水システムの受水用制御装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、上記目的を達成するために、給水配管から受水槽への水の流入を、槽内の液位を検出するセンサの検出信号にしたがって制御する給水システムの受水用制御装置であって、前記給水配管のうち、前記受水槽外の配管部分に着脱可能に介装され、前記給水配管からの水を前記受水槽へ導く通路を有する着脱式の本体部と、前記本体部に設けられ、前記通路を流れる水流によって発電する発電部と、前記本体部に設けられ、前記発電部で発電した電力を蓄える蓄電部と、前記本体部に設けられ、前記蓄電部の電力を電源として作動する開閉弁と、前記本体部に設けられ、前記蓄電部の電力を電源として、前記開閉弁を前記センサの検出信号にしたがい制御する制御部と、前記本体部に設けられ、前記開閉弁の制御に関わる情報を外部へ出力するための信号出力用端子部と、を具備し、前記受水槽から外部に出ている給水配管部分の途中に着脱可能に組付く１つのユニットにしてあることを特徴とする構成とした。

請求項２に係る発明は、制御状態が把握しやすいよう、信号出力用端子部からは、センサからの液位信号、開閉弁の開閉信号、各機器の故障信号、蓄電部の蓄電量信号が出力されるようにした。

商用電源を必要とせずに、受水槽への流入制御が行なえる。と同時に、受水槽外の途中の給水配管部分に制御装置の全体が交換可能に組み込まれるので、たとえ制御装置の全体を取り外すような点検作業にも容易に対処できる。

それ故、商用電源を求めない独立した制御性と、良好なメンテナンス性との双方が両立できる。

さらに、随時、制御装置から開閉弁の制御に関わる情報を得ることができ、容易に制御装置の状態を把握することができる。

さらに、各種の制御状態が容易に把握できる。

以下、本発明を図１〜図３に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。

図１は給水システムの概略を示していて、同図中１はマンションやアパートなどといった例えば中層階の建物、２は例えば同建物１の敷地内（地上）に据え付けられたポンプ一次側用の受水槽、３は例えば建物１の屋上に据え付けられた高架受水槽（いずれも本願の受水槽に相当）を示す。

受水槽２には、例えば水道水配水本管（図示しない）から延びる給水配管４が接続されていて、水道水配水本管から水道水が受水槽２内へ流入される。また受水槽２から屋上の高架受水槽３間は、自動給水ポンプ装置５（例えば揚水ポンプ５ａの運転の起動・停止が二次側の圧力の変化にしたがい自動的に制御されるもの）、と同ポンプ装置５の吐出部から延びて建物１の壁伝いに立ち上がる給水配管６とで接続される。なお、５ｂは受水槽２から自動給水ポンプ装置５の吸込部へ至る吸込配管、５ｃは同自動給水ポンプ装置５の吸込側に設けた開閉弁、５ｄは同自動給水ポンプ装置５の吐出側に設けた逆止弁、５ｅは同じく開閉弁をそれぞれ示す。これにより、自動給水ポンプ装置５の運転により、受水槽２内の水道水が屋上の高架受水槽３へ揚水される構造としている。また高架水槽３からは、下階の各戸の蛇口８〜１０へ向かう供給配管１１が延びていて、各戸の各家庭へ水道水が供給される。なお、受水槽２、３には、それぞれ槽内の液位（例えば渇水状態や通常状態や満水状態を検出）を検出する液面検出センサ１２、１３（いずれも本願のセンサに相当）が設置してある。

また給水配管４，６のうち、槽外に配置される配管部分４ａ，６ａには、それぞれ独立稼動形の受水用制御装置１５，１６が介装されている。受水用制御装置１５，１６は、いずれも同じ構造が用いられている。これら受水用制御装置１５，１６の構造が図２および図３に示されている。受水用制御装置１６を代表例としてその構造を説明すると、図２中１８は同装置１６の本体部を示す。この本体部１８は、例えば筒形部１９と、筒形部１９の両端部に設けた継手部、例えば一対のフランジ部２０とを有している。これで、本体部１８の一方の端には流入口２１を形成し、他方の端には流出口２２を形成し、内部には当該流入２１，２２間に渡る通路２３を形成している。この本体部１８が、配管部分６ａの途中、例えば給水配管６の流出口６ｂから近い地点に設けてあるフランジ部２０ａ間（相手側）に介在される。そして、ボルト・ナット２５によるフランジ部２０，２１間の結合により、同部分（配管部材の途中）に着脱自在に取り付けている。

例えば流入口２１側の通路２３部分には、例えば通路２３を流れる水流によって発電が行なわれる発電部、例えば通路２３を流れる水流により回転駆動されるタービン２６と同タービン２７を動力源として交流電力を発電する発電機２７とを組み合わせたタービン式発電ユニット２８が組み付けられている。タービン２６の二次側の通路２３部分には、同通路２３部分を開閉する開閉弁、例えば電磁開閉弁２９（あるいは電動開閉弁）が組み付けられている。また通路２３部分の外壁面には、電装ユニット３０が組み付けられている。電装ユニット３０は、例えばカバー３１を有していて、このカバー３１の内部に、タービン式発電ユニット２８から発電される交流電力を直流電力に変換して蓄電する二次バッテリ３２（整流回路付）が収めてある（本願の蓄電部に相当）。二次バッテリ３２の電力出力部は、電磁開閉弁２９のソレノイド部２９ａに接続され、二次バッテリ３２に蓄えられた電力を電源として、電磁開閉弁２９の弁部２９ｂを開閉作動させる。さらにカバー３１内には、マイクロコンピュータおよびその周辺の電子部品を有して構成される制御部３３が収められている。同制御部３３は、二次バッテリ３２の出力部に接続され、電磁開閉弁２９のときと同様、二次バッテリ３２に蓄えられた電力を電源として作動する。この制御部３３が、高架受水槽３に装着してある液面検出センサ１３に接続され、液面検出センサ１３から受水槽１６内の水量情報が入力される。制御部３３には、液面検出センサ１３の検出信号にしたがい、電磁開閉弁２９を制御する制御情報が設定されている。具体的には制御部３３には、例えば液面検出センサ１３から渇水を示す液面位置が出力されると、電磁開閉弁２９を「開」、満水を示す液面位置が出力されると、電磁開閉弁２９を「閉」、その間の通常状態のときは電磁開閉弁２９を「閉」にし続ける制御が設定されている。

受水用制御装置１６は、こうした本体部１８に、タービン式発電ユニット２８、電磁開閉弁２９、二次バッテリ３２、制御部３３を組付ける構造にて、商用電源を使わずにすむと共に、全体が受水槽１６外の配管部分６ａの途中に交換可能に組付く１つのユニットとしてある。

なお、受水用制御装置１５は、受水用制御装置１６と同じ構造なので、詳細な図は省略し、また図１にだけに受水用制御装置１６と同じ符号を付して、その説明を省略した。

つぎに、作用について図１および図３に示すブロック図に基づき説明する。

今、受水槽２，３内の水量が、いずれも必要量、確保されているとする。このときは、給水配管４側の電磁開閉弁２９、給水配管６側の電磁開閉弁２９の双方共、「閉」になっている。ここでは、高架受水槽３内に貯水された水道水は、供給配管１１を通じて、各家庭の蛇口８〜１０へ至り、使用に供される。

このとき、高架受水槽３内の水量は、液面検出センサ１３により、検出している。ここで、例えば水道水の使用により、高架受水槽３内の水量が減少し、渇水を示す状態まで低下したとする。すると、液面検出センサ１３は、渇水状態を示す液面の検出信号が出力される。これにより、二次バッテリ３２の電力で作動している制御部３３は、液面検出センサ１３の検出信号を受けて、給水配管６側の受水用制御装置１６の電磁開閉弁２９を「開」にする。

自動給水ポンプ装置５は、この二次側の圧力の変化を受けて運転が開始される。この自動給水ポンプ装置５の運転により、受水槽２内の水道水は揚水され、給水配管６を通じて、屋上の高架受水槽３内へされる。

このとき、受水用制御装置１６の発電機２７は、通路２３を通過する水道水の水流で回転するタービン２６により駆動されている。つまり、発電が行なわれている。発電した交流電力は、整流回路（図示しない）で直流電力に変換されて、二次バッテリ３２に蓄電される。これで、電磁開閉弁２９や制御部３３の作動に必要な電力が蓄えられる。

一方、水道水の流入により、高架受水槽３内の水量が増し、通常状態の液面、具体的には満水位置まで上昇すると、液面検出センサ１３からは満水状態を示す液面の検出信号が出力される。これにより、制御部３３は、受水用制御装置１６の電磁開閉弁２９を「閉」にし、通路２３を遮断する。これで、高架受水槽３内の水量は、通常状態まで回復する。

なお、自動給水ポンプ装置５の一次側の受水槽２でも同様な水道水の流入制御が行なわれる。

ここで、例えば作業者により、受水用制御装置１６のメンテナンスが行なわれ、同装置の全体を取外して点検したり、同装置の交換が求められたりしたとする。

このとき、受水用制御装置１６は、商用電源を必要とせずにすむ外部電源レスのユニットに構成されているだけでなく、ユニットの全体が高架受水槽３から外部へ出ている給水配管６の途中に、フランジ結合により交換可能に組み込まれている。

このため、受水用制御装置１６の取外しは、自動給水ポンプ装置５が不用意に動くことないよう運転停止を行なった後、本体部１８の両端部にあるフランジ結合を解除する作業を行なうと、図１中の二点鎖線に示されるように受水用制御装置１６の全体が容易に配管から取外せる。

むろん、自動給水ポンプ装置５の一次側の受水用制御装置１５についても同様である。

したがって、受水用制御装置１６の全体交換に関わるメンテナンス性を向上させることができる。特に給水システムで用いられる受水用制御装置１６は、全体を取外してから各部を点検や修理することが多いので、作業がしやすい高架受水槽３から近い外部の場所で、上記のように全体を一括して、該受水槽３外の給水配管部分の途中から取外せるようにしたことで、かなり作業者の負担は抑えられる。

それ故、受水用制御装置１５，１６は、外部から電源供給を求めずに行なえる独立した制御性と、全体交換に関わるメンテナンス性とが両立できる。

図４および図５は、本発明の第２の実施形態を示す。

本実施形態は、例えば受水用制御装置１６において、本体部１８に、電磁開閉弁２９の制御に関わる情報を外部へ出力するための信号出力端子台４０（本願の信号出力端子部に相当）を設けたものである。これにより、信号出力端子台４０を通じて、随時、電磁開閉弁２９の制御情報を取得することができる。

特に信号出力端子台４０は、制御部３３につながり、制御部３３を通じて、高架受水槽３の液位信号、電磁開閉弁２９の開閉信号、各機器の故障信号、例えば電磁開閉弁２９，発電機２７，制御部３３，液面検出センサ１３の故障信号、二次バッテリ３２の蓄電量信号が出力されるようにしてある。それ故、例えば情報端末装置（図示しない）から延びるコネクター４１を信号出力端子台４０に接続すると、信号出力端子台４０を通じて、容易に各種制御状態が把握できる。

図６は、本発明の第３の実施形態を示す。

本実施形態は、第１，２の実施形態のようなフランジ結合でなく、ねじ結合で、１ユニットとなった受水用制御装置１６（あるいは受水用制御装置１５）を受水槽外の配管部分の途中に着脱可能に組付けるようにしたものである。図６中の４５は、そのねじ結合（継手部に相当）をなす、本体部１８の両端部にそれぞれ形成したねじ孔部を示す。

但し、第２，３の実施形態において、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略した。

なお、本発明は上述した第１〜３の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば本実施形態では、別置きの液面検出センサを用いたが、これに限らず、同液面検出センサも本体部に組付けて、１ユニットとしても構わない。

本発明の第１の実施形態に係る受水用制御装置を、該装置を組み込んだ給水システムと共に示す概略図。 前記受水用制御装置の全体の構成を示す正面図。 同装置の各部の関係を説明するためのブロック図。 本発明の第２の実施形態の要部となる受水制御装置の全体の構成を示す正面図。 同装置の各部の関係を説明するためのブロック図。 本発明の第３の実施形態の要部となる受水制御装置の全体の構成を示す正面図。

符号の説明

２，３…受水槽、４，６…給水配管、４ａ，６ａ…配管部分、１５，１６…受水用制御装置、１８…本体部、２３…フランジ部（結合部）、２３…通路、２８…タービン式発電ユニット（発電部）、２９…電磁開閉弁（開閉弁）、３２…二次バッテリ（蓄電部）、３３…制御部、４０…信号出力端子台（信号出力端子部）。

Claims (2)

1. 給水配管から受水槽への水の流入を、槽内の液位を検出するセンサの検出信号にしたがって制御する給水システムの受水用制御装置であって、
   前記給水配管のうち、前記受水槽外の配管部分に着脱可能に介装され、前記給水配管からの水を前記受水槽へ導く通路を有する着脱式の本体部と、
   前記本体部に設けられ、前記通路を流れる水流によって発電する発電部と、
   前記本体部に設けられ、前記発電部で発電した電力を蓄える蓄電部と、
   前記本体部に設けられ、前記蓄電部の電力を電源として作動する開閉弁と、
   前記本体部に設けられ、前記蓄電部の電力を電源として、前記開閉弁を前記センサの検出信号にしたがい制御する制御部と、
   前記本体部に設けられ、前記開閉弁の制御に関わる情報を外部へ出力するための信号出力用端子部と、を具備し、
   前記受水槽から外部に出ている給水配管部分の途中に着脱可能に組付く１つのユニットにしてある
   ことを特徴とする給水システムの受水用制御装置。
2. 前記信号出力用端子部からは、前記センサからの液位信号、前記開閉弁の開閉信号、各機器の故障信号、前記蓄電部の蓄電量信号が出力されることを特徴とする請求項１に記載の給水システムの受水用制御装置。

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