JP5809861B2 - 給水システム - Google Patents

Description

この発明は、停電時等の電力供給が不可能な際にも給水ポンプの運転を可能にして飲料水や生活用水の給水を行うことができる給水システムに関する。

従来、電動モータが起動して給水ポンプが運転を開始すると、給水ポンプに受水槽の水が吸い込まれた後、給水ポンプから吐出される給水ユニットが知られている（特許文献１参照）。
このような電動モータを駆動源とする給水ポンプの場合、例えば、地震等の災害の発生により停電になると、通電が復旧するまでに長期間を要する場合があり、この間、給水ポンプを作動させることができないので、長期間給水できない状態になってしまい、また、例えば、計画停電の実施等により予め決まった時間停電になる場合にも、決められた一定時間、給水ポンプを作動させることができず、その間断水状態が続くことになる。

ところで、給水ポンプの駆動源に、電気を用いる電動モータではなく液体燃料を用いる内燃式エンジンを採用したものとして、例えば、工事用ポンプがある。
そこで、既存の電動モータを駆動源とする給水ポンプにおける停電時の対策として、この給水ポンプに内燃式エンジンを駆動源とする給水ポンプを併設し、停電時には、電動モータを駆動源とする給水ポンプの代わりに内燃式エンジンを駆動源とする給水ポンプを作動させ、作動する給水ポンプにより受水槽の貯留水を吸引して給水を可能にすることが考えられる。

特開平０８−８６２７８号公報

しかしながら、電動モータに駆動される給水ポンプに内燃式エンジンに駆動される給水ポンプを併設した場合、平常時は、電動モータに駆動される給水ポンプにより給水が行われ、停電時は、電動モータに駆動される給水ポンプは作動を停止し内燃式エンジンに駆動される給水ポンプにより給水が行われるが、停電が解除された後は、内燃式エンジンに駆動されるポンプに代わって、再び、電動モータに駆動される給水ポンプによる給水が行われる。

そのため、作動を停止した内燃式エンジンに駆動されるポンプは、次の停電時まで作動しないので、内燃式エンジンに駆動されるポンプの内部及びこのポンプ側の配管内部の水は、内燃式エンジンに駆動されるポンプの作動時までその場に滞留することになり、内燃式エンジンに駆動されるポンプの作動状況によっては、ポンプの内部及び配管内部の滞留水が長期間放置されて腐敗してしまう虞がある。
滞留水が腐敗してしまった場合、内燃式エンジンに駆動されるポンプによる給水時、腐敗した滞留水が給水対象へと供給されてしまうことになる。

この発明の目的は、電動モータに駆動される給水ポンプと内燃式エンジンに駆動される給水ポンプを併設し、停電時に内燃式エンジンに駆動される給水ポンプにより給水を行い、停電解除後に内燃式エンジンに駆動される給水ポンプが作動を停止しても、内燃式エンジンに駆動される給水ポンプの内部及びこのポンプ側の配管内部に水が滞留しないようにすることができる給水システムを提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係る給水システムは、電動モータに駆動されるモータ駆動ポンプが設置された、受水槽から給水対象への給水路を形成する第１配管路と、内燃式エンジンに駆動されるエンジン駆動ポンプが設置された、前記第１配管路の代替給水路を形成する第２配管路と、開閉弁が設置され、前記エンジン駆動ポンプの下流側から上流側へと向かい、停止状態の前記エンジン駆動ポンプを通る水路を形成する第３配管路とを有し、前記モータ駆動ポンプの運転時、前記第１配管路を介して給水する水の一部が、前記第２配管路及び前記第３配管路を流れる。

また、この発明の他の態様に係る給水システムは、前記第３配管路が、前記第２配管路と、前記エンジン駆動ポンプの下流側の下流側分岐で分岐し上流側の上流側分岐で接続する、前記開閉弁が設置された管路と、前記第２配管路の前記エンジン駆動ポンプと前記下流側分岐との間で分岐し、前記受水槽に開口する受水槽管路とを有している。
また、この発明の他の態様に係る給水システムは、前記開閉弁が電磁弁である。
また、この発明の他の態様に係る給水システムは、前記受水槽管路に、絞り機構であるオリフィスを設けている。

この発明によれば、電動モータに駆動されるモータ駆動ポンプと内燃式エンジンに駆動されるエンジン駆動ポンプを併設し、停電時にエンジン駆動ポンプにより給水を行い、停電解除後にエンジン駆動ポンプが作動を停止しても、エンジン駆動ポンプの内部及びこのポンプ側の配管内部に水が滞留しないようにすることができる。

この発明の一実施の形態に係る給水システムの構成を模式的に示す説明図である。 図１の給水システムにおけるモータ駆動ポンプ運転時の水の流れの説明図である。 図１の給水システムにおけるエンジン駆動ポンプ運転時の水の流れの説明図である。 図１の給水システムにおける滞留水除去が行われる際の水の流れの説明図である。

以下、この発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る給水システムの構成を模式的に示す説明図である。図１に示すように、給水システム１０は、受水槽１１と、受水槽１１から給水対象（図示しない）への給水路を形成する第１配管路１２と、第１配管路１２の代替給水路としての第２配管路１３と、滞留水除去用の第３配管路１４ａ，１４ｂと、第１配管路１２に設置された第１ポンプユニット１５と、第２配管路１３に設置された第２ポンプユニット１６とを有しており、受水槽１１に貯留された水Ｗは、第１配管路１２或いは第２配管路１３を介して、給水対象へと給水される。第１ポンプユニット１５と第２ポンプユニット１６、及びユニット周辺の配管路等は、例えば、機械室に設置されている。

第１配管路１２には、受水槽１１の下流側に仕切弁１７を介して第１分岐１８が、第１分岐１８の下流側に逆止弁１９を介して第１ポンプユニット１５が、第１ポンプユニット１５の下流側に第２分岐２０が、それぞれ設置されている。
第１ポンプユニット１５は、モータ駆動ポンプ２１、逆止弁２２、圧力タンク２３、仕切弁２４、及び制御盤２５を有しており、モータ駆動ポンプ２１は逆止弁１９を介して第１分岐１８に、仕切弁２４は第２分岐２０に、それぞれ接続されている。モータ駆動ポンプ２１は、電力会社等から供給される電力を用いて作動させる電動モータにより駆動される。
第２配管路１３は、第１分岐１８で第１配管路１２から分岐し、第２分岐２０で第１配管路１２に接続する。

第２ポンプユニット１６は、エンジン駆動ポンプ２６、一定圧弁２７、絞り機構であるオリフィス２８、仕切弁２９、小流量スイッチ（ＦＳ）３０、逆止弁３１、圧力スイッチ（ＰＳ）３２、圧力計（ＰＧ）３３、圧力タンク３４、仕切弁３５、電磁弁（開閉弁）３６、制御盤３７、及びバッテリ（Ｂ）３８を有している。エンジン駆動ポンプ２６は、液体燃料を用いて作動させる内燃式エンジン（Ｅ）２６ａにより駆動される。

エンジン駆動ポンプ２６、一定圧弁２７、小流量スイッチ３０、逆止弁３１、圧力スイッチ３２、圧力計３３、圧力タンク３４は、第２配管路１３に設置され、オリフィス２８、仕切弁２９は、第３配管路１４ｂに設置され、仕切弁３５、電磁弁３６は、第３配管路１４ａに設置され、エンジン駆動ポンプ２６は、逆止弁３９、仕切弁４０を介して第１分岐１８に、圧力タンク３４は、仕切弁４１を介して第２分岐２０に、それぞれ接続されている。なお、一定圧弁２７には、エンジン駆動ポンプ２６の吸込み側（上流側）からのバイパス路が接続されている。

制御盤３７は、受水槽１１に貯留されている水Ｗの所定の水位における水位情報、小流量スイッチ３０における水量の情報、圧力スイッチ３２による圧力の情報に基づいて、エンジン駆動ポンプ２６の内燃式エンジン２６ａを制御する。
制御盤３７からの制御情報が電磁弁３６に入力することにより、電磁弁３６の開閉動作が制御される。

電磁弁３６は、電力が供給される通電時に開状態となる通電時開仕様の電磁弁であり、通電時に開閉を制御するものである。このため、電力が供給されない停電時は閉状態に保持される。この電磁弁３６は、タイマーにより、定期的に、例えば、一日に一回、一週間に一回等、適宜設定した周期で開閉動作を行う。
バッテリ３８は、内燃式エンジン２６ａと制御盤３７に接続されており、それぞれを作動させるために必要な電力を供給すると共に、制御盤３７を介して、電磁弁３６、内燃式エンジン２６ａの作動を制御する。

第２配管路１３の、逆止弁３９とエンジン駆動ポンプ２６の間には第３分岐４２が、一定圧弁２７と小流量スイッチ３０の間には第４分岐４３が、逆止弁３１と圧力スイッチ３２の間には、第５分岐４４が、それぞれ設けられている。
第３配管路１４ａは、第５分岐４４で第２配管路１３から分岐し、第３分岐４２で第２配管路１３に合流し、第３配管路１４ｂ（受水槽管路）は、第４分岐４３で第２配管路１３から分岐し、オリフィス２８、仕切弁２９を介して、受水槽１１に開口している。
従って、電磁弁３６は、モータ駆動ポンプ２１を備えた第１ポンプユニット１５と、エンジン駆動ポンプ２６を備えた第２ポンプユニット１６を仕切っており、エンジン駆動ポンプ２６の吸込み側に設置されている。

次に、図１の給水システム１０による給水作用を説明する。
図２は、図１の給水システムにおけるモータ駆動ポンプ運転時の水の流れの説明図、図３は、図１の給水システムにおけるエンジン駆動ポンプ運転時の水の流れの説明図、図４は、図１の給水システムにおける滞留水除去が行われる際の水の流れの説明図である。

第１ポンプユニット１５は、電力会社等から電力が供給される、平常時（停電時以外）の給水システム１０への通電時に、供給された電力を用いて電動モータを駆動させ、モータ駆動ポンプ２１を運転して給水を行うことができる。
図示しない検知手段により、給水システム１０によって給水される給水対象へと連結された給水配管、即ち、第１配管路１２内の圧力低下及び少流量を検知すると、第１ポンプユニット１５の制御盤２５から出力された制御信号により、モータ駆動ポンプ２１が運転を開始する。モータ駆動ポンプ２１は、給水量に応じて、運転・停止を繰り返す。

図２に示すように、モータ駆動ポンプ２１が運転を開始すると、受水槽１１内の水Ｗは、モータ駆動ポンプ２１に吸引されて第１配管路１２、第１分岐１８を経てモータ駆動ポンプ２１側方向へと向かい、モータ駆動ポンプ２１から第２分岐２０を経て給水対象へ向かう（図２中、矢印参照）。このとき、水Ｗは、第２ポンプユニット１６のエンジン駆動ポンプ２６が停止しているのでエンジン駆動ポンプ２６方向へは流れず、モータ駆動ポンプ２１側へ吸い込まれる。

つまり、給水システム１０への通電時、モータ駆動ポンプ２１の運転により、第１配管路１２に設置された第１ポンプユニット１５を介して、給水対象への給水が行われる。
一方、電力会社等から電力が供給されない状態、例えば、自然災害等により突発的に発生する停電や、電力供給量を調整するために定期的に繰り返される計画停電による停電等、が発生すると、給水システム１０への通電が不可能な状態になるので、ポンプ運転を、モータ駆動によるモータ駆動ポンプ２１からエンジン駆動ポンプ２６に切り替える。

図３に示すように、第２ポンプユニット１６のエンジン駆動ポンプ２６が運転を開始すると、受水槽１１内の水Ｗは、エンジン駆動ポンプ２６に吸引されて第１配管路１２、第１分岐１８を経て、第２配管路１３へと流れ込みエンジン駆動ポンプ２６側へと向かい、エンジン駆動ポンプ２６から、第４分岐４３、第５分岐４４を経て、第２分岐２０で第１配管路１２へと流れ込み給水対象へ向かう（図３中、矢印参照）。
つまり、停電等により給水システム１０への通電不可能時、エンジン駆動ポンプ２６の運転により、第１配管路１２の代替配管路として設けられた第２配管路１３に設置された第２ポンプユニット１６を介して、給水対象への給水が行われる。

このとき、即ち、モータ駆動ポンプ２１が運転を停止し、エンジン駆動ポンプ２６が運転を開始しているとき、電磁弁３６は常に閉状態にあるので、第２配管路１３を流れる水Ｗが第３分岐４２で電磁弁３６側へと流れることはない。また、エンジン駆動ポンプ２６が吐出した水Ｗは、第４分岐４３で、第２配管路１３の給水側方向と共に第３配管路１４ｂの受水槽１１側方向へも流れ出るが、第３配管路１４ｂにはオリフィス２８が設けられているため、受水槽１１側へは少流量が戻るだけであり、第２ポンプユニット１６を介した、給水対象へと給水するための給水量には殆ど影響しない。

そして、電力会社等から電力が供給されない状態が解除されて、電力会社等から電力が供給され給水システム１０への通電が可能な状態になると、第２ポンプユニット１６のエンジン駆動ポンプ２６は運転を停止し、第１ポンプユニット１５のモータ駆動ポンプ２１が運転を開始すると共に、電磁弁３６も通電状態になる。これにより、モータ駆動ポンプ２１は通常の運転を行い、第１ポンプユニット１５を介して給水が行われ、電磁弁３６も定期的な開閉動作を行う。

ところで、図４に示すように、第１ポンプユニット１５を介して給水が行われる際、水Ｗは、給水対象へと向かうだけでなく、第２分岐２０で、第２配管路１３の第５分岐４４方向へ、更に、第５分岐４４で、エンジン駆動ポンプ２６の吐出方向側と第３配管路１４ａの電磁弁３６側へも流れようとする。

しかしながら、エンジン駆動ポンプ２６の吐出方向側には、逆止弁３１を設置しているため、逆止弁３１より上流側であるエンジン駆動ポンプ２６側へは流れない。一方、電磁弁３６側へ流れた水Ｗは、電磁弁３６が閉状態のとき、そのまま第３配管路１４ａ内に留まり、電磁弁３６が開状態のとき、第３分岐４２から第２配管路１３のエンジン駆動ポンプ２６の吸込み側へと流れ込む。なお、第３分岐４２から第２配管路１３へ流れ出た水Ｗは、逆止弁３９より上流側、即ち、第２配管路１３の第１分岐１８方向側へ流れることはない。

第３分岐４２で、第２配管路１３のエンジン駆動ポンプ２６の吸込み側へと流れ出た水Ｗは、エンジン駆動ポンプ２６から第４分岐４３へ向かい、第４分岐４３で、第２配管路１３の給水側方向と第３配管路１４ｂの受水槽１１側方向へ流れ出ようとする。しかしながら、第３配管路１４ｂは開放されているのに加え、逆止弁３１があるため、第３分岐４２でエンジン駆動ポンプ２６の吸込み側へと流れ出た水Ｗは、第２配管路１３を逆止弁３１側へ向かわずに第３配管路１４ｂを受水槽１１側へと流れ、オリフィス２８を通って受水槽１１内へと戻される。

従って、電力会社等から電力が供給されない状態が解除されて、電力会社等から電力が供給されてモータ駆動ポンプ２１が通常の運転を行い、第１ポンプユニット１５を介して給水が行われると、モータ駆動ポンプ２１から吐出されて給水対象へと向かう水Ｗは、その一部が、第２分岐２０で第２配管路１３、第５分岐４４で第３配管路１４ａ、電磁弁３６、第３分岐４２で第２配管路１３、エンジン駆動ポンプ２６、第４分岐４３で第３配管路１４ｂ、オリフィス２７を順番に流れて受水槽１１へと向かい、受水槽１１に回収される。

上述したように、電力会社等から電力が供給される平常時、モータ駆動ポンプ２１が運転を開始すると、モータ駆動ポンプ２１の吐出側とエンジン駆動ポンプ２６の吸込側は、第２配管路１３と第３配管路１４ａを介して接続されているため、モータ駆動ポンプ２１により受水槽１１から吸い込まれた新たな水Ｗの一部がエンジン駆動ポンプ２６に流れ込み、エンジン駆動ポンプ２６及びその配管内は新たな水Ｗの一部により満たされることになる。

つまり、電力会社等から電力が供給されない状態が解除され、給水システム１０への通電が可能な状態になることで、第２ポンプユニット１６のエンジン駆動ポンプ２６が運転を停止するが、運転を停止したことでエンジン駆動ポンプ２６及び第２配管路１３のそれぞれの内部に留まった滞留水は、そのまま留まらずに流れ出るので、エンジン駆動ポンプ２６及び第２配管路１３のそれぞれの内部から滞留水を除去することができる。
よって、電力会社等から電力が供給される平常時が続き、エンジン駆動ポンプ２６が運転されない状態が長期間続いた場合にも、エンジン駆動ポンプ２６及び第２配管路１３のそれぞれの内部に留まった水Ｗが長期間滞留することが無く、長期間滞留した水Ｗを原因とする腐敗水の発生を防止することができる。

なお、エンジン駆動ポンプ２６及び第２配管路１３のそれぞれの内部に留まった滞留水は、モータ駆動ポンプ２１が運転を開始することで、そのまま留まらずに流れ出し、この実施例では、第３配管路１４ｂを経て受水槽１１に回収されるが、それに限るものではない。
例えば、受水槽１１に回収することなく、排水系路へと流して排出しても良く、或いは、給水システム１０のモータ駆動ポンプ２１の吸込み側へ戻したり、別系統の給水ポンプの配管系路へ送り出しても良い。

また、エンジン駆動ポンプ２６の吐出側配管と受水槽１１の間に絞り機構であるオリフィス２８を設けたことで少流量の流速が発生することにより、エンジン駆動ポンプ２６及び吐出側配管の内部に滞留した水は、エンジン駆動ポンプ２６の吸込側配管とモータ駆動ポンプ２１の吐出側配管の間に設けられた電磁弁３６が開である間は、常時、絞り機構に応じた少量の水を負圧側である受水槽１１へ戻すことになり、受水槽１１へ戻す水量をコントロールすることができる。

また、上記構成を有することにより、既にモータ駆動ポンプ２１を設置している給水システムであっても、配管設備工事を行ってエンジン駆動ポンプ２６を後付けすることが可能になるので、モータ駆動ポンプ２１とエンジン駆動ポンプ２６を併設することにより、給水システムにおいて、電力会社等から電力が供給されない停電時の断水を回避することができる。
更に、電磁弁３６のルートを、エンジン駆動ポンプ２６を備えた第２ポンプユニット１６の内部に構成することができるため、既存の給水ポンプ施設で電磁弁３６のルート形成用に分岐配管する必要が無いので、現場での施工が容易になる。

このように、この発明に係る給水システム１０は、電動モータに駆動されるモータ駆動ポンプ２１が設置された、受水槽１１から給水対象への給水路を形成する第１配管路１２と、内燃式エンジン２６ａに駆動されるエンジン駆動ポンプ２６が設置された、第１配管路１２の代替給水路を形成する第２配管路１３と、モータ駆動ポンプ２１の運転時に開状態になる電磁弁３６が設置され、エンジン駆動ポンプ２６の下流側から上流側へと向かい、停止状態のエンジン駆動ポンプ２６を通る水路を形成する第３配管路１４ａ，１４ｂとを有し、モータ駆動ポンプ２１の運転時、第１配管路１２を介して給水する水の一部が、第２配管路１３及び第３配管路１４ａ，１４ｂを流れる。

つまり、第１配管路１２と、第２配管路１３と、滞留水除去用の第３配管路１４ａ，１４ｂと、エンジン駆動ポンプ２６の吸込側の流路とモータ駆動ポンプ２１の吐出側の流路の間に設置した電磁弁３６とを有することにより、電動モータに駆動されるモータ駆動ポンプ２１と内燃式エンジンに駆動されるエンジン駆動ポンプ２６を併設し、停電時にエンジン駆動ポンプ２６により給水を行い、停電解除後にエンジン駆動ポンプ２６が作動を停止しても、エンジン駆動ポンプ２６の内部及びこのポンプ側の配管内部に水が滞留しないようにすることができる。

１０ 給水システム
１１ 受水槽
１２ 第１配管路
１３ 第２配管路
１４ａ，１４ｂ 第３配管路
１５ 第１ポンプユニット
１６ 第２ポンプユニット
１７，２４，２９，３５，４０，４１ 仕切弁
１８ 第１分岐
１９，２２，３１，３９ 逆止弁
２０ 第２分岐
２１ モータ駆動ポンプ
２３，３４ 圧力タンク
２５，３７ 制御盤
２６ エンジン駆動ポンプ
２６ａ 内燃式エンジン
２７ 一定圧弁
２８ オリフィス
３０ 小流量スイッチ
３２ 圧力スイッチ
３３ 圧力計
３６ 電磁弁
３８ バッテリ
４２ 第３分岐
４３ 第４分岐
４４ 第５分岐
Ｗ 水

Claims (4)

1. 電動モータに駆動されるモータ駆動ポンプが設置された、受水槽から給水対象への給水路を形成する第１配管路と、
   内燃式エンジンに駆動されるエンジン駆動ポンプが設置された、前記第１配管路の代替給水路を形成する第２配管路と、
   開閉弁が設置され、前記エンジン駆動ポンプの下流側から上流側へと向かい、停止状態の前記エンジン駆動ポンプを通る水路を形成する第３配管路とを有し、
   前記モータ駆動ポンプの運転時、前記第１配管路を介して給水する水の一部が、前記第２配管路及び前記第３配管路を流れる給水システム。
2. 前記第３配管路は、
   前記第２配管路に対し、前記エンジン駆動ポンプの下流側の下流側分岐で分岐し上流側の上流側分岐で接続する、前記開閉弁が設置された管路と、
   前記第２配管路の前記エンジン駆動ポンプと前記下流側分岐との間で分岐し、前記受水槽に開口する受水槽管路と
   を有する請求項１に記載の給水システム。
3. 前記受水槽管路に、絞り機構であるオリフィスを設けた請求項２に記載の給水システム。
4. 前記開閉弁は、電磁弁である請求項１から３のいずれか一項に記載の給水システム。
   

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