JP7435997B2

JP7435997B2 - 下水管マンホールの制御装置

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Publication number: JP7435997B2
Application number: JP2019144050A
Authority: JP
Inventors: 昭夫小松; 和昭稲若; 哲也阿部; 祐樹金元
Original assignee: 小松電機産業株式会社
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2019-08-05
Publication date: 2024-02-21
Anticipated expiration: 2039-08-05
Also published as: JP2021026511A

Description

本発明は、制御対象装置を制御するコントローラを備える制御装置に関する。

家庭等から排出される汚水が流れる下水管は、一般的に勾配が設けられており、自然流下によって下水処理施設まで流れるようになっている。しかし、低地や途中に逆勾配の場所がある場合等の汚水が自然に流れないような場所には、地中に埋め込まれた汚水を貯留する水槽（マンホール）内にポンプが設けられたマンホールポンプ施設と呼ばれる中継ポンプ設備が設けられることがある。上流側からマンホール内に流れ込む汚水は、ポンプによって下流側の他のマンホールポンプや下水道本管等へ圧送される。

マンホールポンプ施設には、マンホール内の水位や温度等のマンホールポンプ施設の各種情報を計測するための計測機器や、ポンプの駆動を制御するための制御装置が設けられている。制御装置は、通常、マンホールポンプ施設の近くに設置され、計測機器及びポンプと電気的に接続されており、計測機器が計測した計測情報に基づいて制御対象装置であるポンプの駆動を自動で制御する自動制御手段を備えている。制御装置の自動制御手段によって、例えば、マンホール内の水位が予め設定された水位まで上がると、汚水が排出されるようにポンプが駆動され、水位が予め設定された水位まで下がるとポンプが停止されるというように、汚水がマンホールから溢れ出ないよう自動でポンプの駆動が制御される（例えば、特許文献１参照）。また、制御装置には、自動制御手段による自動制御とは別に、マンホールポンプ施設の管理者等が保守点検を行う際等に手動でポンプを操作できるように、ディスプレイ等の表示部と手動操作用の複数のスイッチが設けられた操作部とを備えた手動操作手段が設けられている。

自動制御手段及び手動制御手段は、基板上に電子回路として構成される。また、その他の電気信号の処理を伴う機能を有する手段が設けられる場合、例えば、遠隔操作を行うために携帯電話回線と接続する通信手段や、計測機器の計測情報やポンプの駆動状態等をログとして記録する記録手段等が設けられる場合にも、これらは基板上に電子回路として構成される。従来、このような基板は１つの筐体内にまとめて収められ、制御装置内で単一のコントローラとして構成されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－０３４８１０号公報

上記のような従来の制御装置におけるコントローラは単一で大きく、コントローラが制御装置全体の大きさの制約になっていた。そのため、コントローラの配置の自由度が非常に低く、まずコントローラの配置をした上で、ブレーカ等のその他の機器を配置する必要があった。

また、マンホールは地中に埋め込まれて設けられているため、制御装置内へ計測機器やポンプからの配線を引き込むための引き込み口は制御装置の下部に設けられている。制御装置内へ引き込まれた計測機器やポンプからの配線は、制御装置内の下部に配置されている外部端子台に接続される。そして、外部端子台からコントローラまでを配線で繋ぐことで、計測機器やポンプとコントローラとが外部端子台を中継して接続されるようになっている。外部端子台が制御装置の下部に配置されているのに対して、コントローラは手動制御手段を有するため、目線の高さで手動操作が行いやすい制御装置の上部位置に配置される必要がある。このように離れた位置に配置された端子台とコントローラとの間を、計測機器やポンプとコントローラとの間で入出力される信号の種類の数に応じた多数の配線で繋ぐ必要があり、また、各配線には、配線同士のショートを防止するために耐圧被覆がされているものが用いられるため、線径が太く、配線を収めるためのスペースを確保することも大変で、配線ダクトに配線を収めることも大変であった。そして、制御装置の応用範囲が従来の下水処理施設のみならず、上下水道施設の分野、農業用水の分配施設分野などに拡がりを見せており、各分野の様々な要請に応えていく必要が生じている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、従来の一体型のコントローラを備える制御装置よりも省スペース化及び省配線化することができる制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、発明に係る下水管マンホールの制御装置は、地中に埋められた下水管のマンホール内に設けられた制御対象機器を制御するコントローラを備えるマンホール内の水位を制御する下水管マンホールの制御装置であって、
前記コントローラは、前記制御対象機器と該制御対象機器の制御に用いられる情報を計測する計測機器をコントロールする第１コントローラと、該第１コントローラと通信給電ケーブルを介して接続された手動制御手段を有する第２コントローラとの２つに分割された制御装置として、地上に設けた縦長の筐体に収められており、
前記第１コントローラは、
前記制御対象機器と前記計測機器に接続される配線を中継する制御用端子台及び前記制御対象機器に接続される配線を中継する外部端子台とそれぞれ送受信可能に接続される入出力部と、前記計測機器によって計測された情報に基づいて前記制御対象機器を制御する自動制御手段と、を備え、前記縦長の筐体の下部に設けてある前記制御用端子台及び前記外部端子台の近傍に配置され、
前記第２コントローラは、前記縦長の筐体の上部に設けられ、前記第１コントローラ及び当該第２コントローラを駆動する電力を供給する電源部を有し、
前記計測機器の計測情報を表示する表示部を見ながら操作部を手動で操作することで前記制御対象機器を制御する手動制御手段を備え、
前記第１コントローラと前記第２コントローラとが前記通信給電ケーブルを介して相互に信号を通信可能に、且つ、前記第２コントローラに備える電源部から前記第１コントローラを駆動する電力供給が可能になるように接続されることを特徴とする。

好ましくは、本発明に係る下水管マンホールの制御装置は、前記制御用端子台及び前記外部端子台が前記第１コントローラの前記入出力部に着脱自在に載架させて取り付けられていることを特徴とする。
を短くすることができる。

好ましくは、本発明に係る下水管マンホールの制御装置は、前記第２コントローラが、前記制御対象機器の情報を遠隔サーバに送受信する通信部を備えることを特徴とする。

好ましくは、本発明に係る下水道マンホールの制御装置は、前記第２コントローラの通信部が、前記縦長の筐体の前面の開口部の上方の前面側板部の外側を向き、且つ、前記筐体の上部に被せる屋根から先端が露出し又は覆われるように、長手方向の一端側を回転自在に固定したアンテナと接続したものであることを特徴とする。

本発明に係る下水管マンホールの制御装置によると、地上に設けた縦長の筐体に収められている制御対象機器を制御するコントローラを備える制御装置であって、前記コントローラは、第１コントローラと第２コントローラとの２つに分割されており、前記第１コントローラは、地中に埋められている下水管のマンホール内に設けられている前記制御対象機器及び前記制御対象機器の制御に用いられる情報を計測する計測機器と信号を送受信可能に接続される入出力部と、前記計測機器によって計測された情報に基づいて前記制御対象機器を制御する自動制御手段と、を備え、前記第２コントローラは、前記制御対象機器を手動で制御する手動制御手段を備え、前記第１コントローラと前記第２コントローラとが、通信給電ケーブルを介して信号を通信可能に接続されるため、入出力部、自動制御手段及び手動制御手段を１つにまとめた従来の一体型コントローラよりも、第１コントローラ及び第２コントローラを小さくすることができる。従来の一体型コントローラは単一で大きく、一体型コントローラが制御装置全体の大きさの制約となっており、手動制御手段は管理者等が操作しやすい位置に配置される必要があるにもかかわらず、配置の自由度が低くかった。更に、一体型コントローラを配置した上でその他の機器を配置する必要があり、また、制御対象機器及び計測機器から一体型コントローラの入出力部まで多数の配線を施工する必要があった。本発明に係る制御装置では、第１コントローラ及び第２コントローラとに分割されて各コントローラは小さいので配置の自由度が高くなる。、また、第１コントローラが入出力部と自動制御手段とを備え、第２コントローラが手動制御手段を備えており、第１コントローラと第２コントローラとは信号を通信可能に接続されるため、管理者等が操作しやすい位置に配置される必要がある第２コントローラとは別に、制御対象機器及び計測機器と接続される第１コントローラを配線効率が良い縦長の筐体の下部の位置に配置することができるので、地中に埋められた下水管のマンホール内の機器と信号を伝達する配線を筐体内においても短くし効率よく設置することができ、省配線化及び省スペース化することができる。

本発明に係る下水管マンホールの制御装置は、前記制御対象機器及び前記計測機器から前記第１コントローラの前記入出力部に接続される配線を中継する制御用端子台を備えるため、制御対象機器及び計測機器からの配線は制御用端子台に接続され、制御用端子台から第１コントローラの入出力部まで配線が行われる。そのため、第１コントローラの交換等を行う場合に、制御対象機器及び計測機器からの配線は制御用端子台に接続したまま施工することができる。また、第１コントローラは、制御用端子台の近傍に配置されることを特徴とするため、第１コントローラと制御用端子台とを接続する配線を短くすることができるので、配線のためのスペースも小さくでき、省配線化及び省スペース化できる。

本発明に係る下水管マンホールの制御装置は、前記第２コントローラは、前記第１コントローラ及び前記第２コントローラを駆動する電力を供給する電源部を備え、前記第１コントローラと前記第２コントローラとが、電力の送電及び信号の通信が可能な１本のケーブルで接続されることを特徴とするため、第１コントローラと第２コントローラとを１本のケーブルで接続するだけで第２コントローラの電源部から第１コントローラ及び第２コントローラへ給電が行われ、第１コントローラと第２コントローラとの間で通信可能となるので、施工が簡単で、また、ケーブルを配線するスペースも小さくて済むので、省スペース化及び省配線化できる。

本発明に係る制御装置は、前記第１コントローラを下部に配置し、前記第２コントローラを標準的な成人の目線近傍の高さ位置に相当する上部に配置したことを特徴とするため、制御対象装置及び計測機器からの配線が制御装置の下部から引き込まれる場合に、第１コントローラの入出力部への配線の接続を容易にでき、第２コントローラの手動制御手段によって管理者等が視認による監視確認や手動操作がしやすいという利点がある。

好ましくは、本発明に係る下水管マンホールの制御装置は、前記制御用端子台が前記第１コントローラに着脱自在に載架させて取り付けられていることを特徴とするため、制御用端子台から第１コントローラへ接続する配線を省略することができ、さらに、制御装置内に制御用端子台を設置するためのスペースも省略することができる。また、第１コントローラの交換等を行う場合に、制御対象機器及び計測機器からの配線を制御用端子台に接続したまま、制御用端子台を第１コントローラから取り外して、新しい第１コントローラに取り付けることができるので、施工が簡単である。

好ましくは、本発明に係る下水管マンホールの制御装置は、前記第２コントローラが、前記制御対象機器の情報を遠隔サーバに送受信する通信部を備えることを特徴とするため、管理者等は遠隔地からでも、遠隔サーバにアクセスすることによって、通信部を介して制御対象機器の情報を監視することができる。又、好ましくは、前記第２コントローラの通信部が、前記縦長の筐体の前面の開口部の上方の前面側板部の外側を向き、且つ、前記筐体の上部に被せる屋根から先端が露出し又は覆われように、長手方向の一端側を回転自在に固定したアンテナとすることができるので、アンテナを回転させることにより、アンテナを屋根に覆われて見えなくしたり、先端を露出させて通信をし易くすることもでき、アンテナが筐体からの突出もなく高さも低くなり、屋根をコンパクトにできる。

本発明の一実施形態に係る制御装置を備えるマンホールポンプ施設の概要図。扉を開いた状態における制御装置の正面図。第１コントローラ及び第２コントローラの機能ブロック図。（ａ）は制御用端子台が第１コントローラに取り付けられる様子を示す斜視図。（ｂ）は制御用端子台が取り付けられた第１コントローラの正面図。第２コントローラの正面図。第１コントローラに取り付けられた制御用端子台に接続される外部配線の一例と、第１コントローラから第２コントローラまで接続される配線とを示す図。図２の制御装置よりも横幅を小さくした他の実施形態の制御装置の正面図。制御装置の筐体に取り付けられたアンテナの様子を示す図。（ａ）は分解斜視図。（ｂ）は屋根が取り付けられた状態での（ａ）のＳ－Ｓ矢視断面側面図。（ａ）は屋根が取り外された状態におけるアンテナの正面図。（ｂ）はアンテナを下方に回動させて屋根を取り付けた様子を示す正面図。（ｃ）アンテナを上方に回動させて屋根を取り付けた様子を示す正面図。従来の制御装置の正面図。従来の制御装置の制御用端子台に接続される外部配線と、制御用端子台から一体型コントローラまで接続される配線との一例を示す図。従来の制御装置におけるアンテナの様子を示す図。（ａ）はカバーを取り外した状態の斜視図。（ｂ）はカバー取り付け後の斜視図。

本発明に係る下水管マンホールの制御装置（以下、単に「制御装置」という。）の一実施形態について、以下、図面を参照しつつ説明する。ただし、以下はあくまで本発明の一実施形態を例示的に示すものであり、本発明の範囲は以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本実施形態に係る制御装置１は、制御対象装置の制御を行うための装置である。本実施形態では、図１に示すように、制御装置１は、家庭等から排出される汚水を処理するための施設であるマンホールポンプ施設３のポンプ５を制御対象装置として制御するために用いられる。マンホールポンプ施設３は、地中に埋められて内部に汚水を貯留可能な水槽であるマンホール４と、マンホール４内に上流側から流入して貯留された汚水を下流側に排出するためのポンプ５と、ポンプ５の駆動を制御するために必要な情報を計測する計測機器６と、を備えている。本実施形態では計測機器６として、マンホール４内に貯留された汚水が所定の水位になった時に信号を出力するフロートスイッチ６ａと、マンホール４内に貯留された汚水の水位を計測する水位計６ｂとが用いた例を示している。また、ポンプ５の駆動電流値を計測するセンサやポンプ５の温度を計測するセンサ等、制御に用いられるポンプ５の情報を計測するためにポンプ５に実装されているような計測機器についても計測機器６としている。制御装置１は、このようなマンホールポンプ施設３の近くに設置され、例えば、図１に示すように、電柱Ｄ等に管理者Ｋが操作等を行いやすいような高さに取り付けられる。管理者Ｋは、標準的な成人の身長を有している。ここでいう標準的な成人の身長とは、１５０ｃｍから１８０ｃｍ程度を想定している。制御装置１と、マンホールポンプ施設３に設けられたポンプ５及び計測機器６とは電気的に接続されており、制御装置１は、計測機器６によって計測された情報に基づいて、ポンプ５を制御することができるようになっている。

制御装置１は、図２に示すように、前面が開口した箱体である筐体１１と、筐体１１の前面の開口を開閉自在に閉塞する扉１２とを備え、筐体１１の内部にポンプ５を制御するための機器が収められている。このように地上に設けた縦長の筐体１１の内部には、ポンプ５を制御するコントローラである第１コントローラ２０及び第２コントローラ３０と、外部電源から制御装置１内の機器、ポンプ５及び計測機器６に電力を供給するための給電系の各種機器と、ポンプ５及び計測機器６からの制御装置１の筐体１１内に引き込まれた配線が接続される外部端子台７１及び制御用端子台７５とが備えられている。

本実施形態では、給電系の各種機器として、電力会社から供給される商用電源の電力メータ５１と、電力メータ５１を介した商用電源と自家発電機の電源とを切り替えるための切替スイッチ５２と、切替スイッチ５２で選択された電力の過電流や漏電等を遮断するメインブレーカ５３と、欠相、逆相、停電等の電圧低下といった電源の異常を検知する電源異常検知器５４と、雷等によるサージから機器を保護するサージ防護器５５と、コントローラの過電流や漏電等を遮断するコントローラ用ブレーカ５６と、ポンプ５の過電流や漏電等を遮断するポンプ用ブレーカ５７と、電磁接触器とサーマルリレーとを有しポンプ５への給電路を開閉する電磁開閉器５８と、ポンプ５の力率を改善させるために用いられる進相コンデンサ５９と、が設けられている。図１に示すように、マンホールポンプ施設３にポンプ５は２台設けられており、ポンプ用ブレーカ５７、電磁開閉器５８及び進相コンデンサ５９は、各ポンプ５に対しての給電路に１つずつ設けられるため、２つずつ設けられている。

電力メータ５１は、縦長の筐体１１内の上部に配置される。扉１２には、電力メータ５１対応する位置に窓が設けられており、扉１２を閉じた状態で、窓を介して電力メータ５１のメータを確認できるようになっている。そのため、電力メータ５１は、一般的に筐体１１内の上部に配置されることになる。外部端子台７１と制御用端子台７５とは、縦長の筐体１１内の下部に配置される。筐体１１の外部にあるポンプ５及び計測機器６から筐体１１内に引き込まれた配線は、一旦、外部端子台７１又は制御用端子台７５に接続される。そして、外部端子台７１又は制御用端子台７５から筐体１１内の機器に必要な配線が施される。このように外部端子台７１又は制御用端子台７５で配線の中継を行うことによって、例えば、筐体１１内の一部の機器に故障が発生して交換等を行うような場合に、ポンプ５及び計測機器６からの配線は外部端子台７１又は制御用端子台７５に接続された状態のまま、筐体１１内の外部端子台７１又は制御用端子台７５からの配線だけを取り外して機器の交換等を行うことができるので、施工性やメンテナンス性を高めることができる。ポンプ５及び計測機器６は、地中のマンホール４に設置されているため、ポンプ５及び計測機器６からの配線を筐体１１内へ引き込むための引き込み口は、一般的に筐体１１の下部に設けられており、筐体１１内へ引き込む配線の長さを短くできるように、外部端子台７１及び制御用端子台７５は筐体１１内の下部に配置される。外部端子台７１及び制御用端子台７５は、どちらもポンプ５及び計測機器６からの配線を中継するために用いられるものであるが、本実施形態では、制御用端子台７５は、ポンプ５を制御するためにコントローラで用いられる信号の伝送が行われる配線が接続される端子台で、外部端子台７１は、それ以外の配線、例えば、ポンプ５への給電用の配線等が接続される端子台としている。

本実施形態に係る制御装置１では、図２及び図３に示すように、ポンプ５を制御するコントローラは、筐体１１内の下部に位置する第１コントローラ２０と筐体１１内の上部に位置する第２コントローラ３０との２つに分割されている。第１コントローラ２０と第２コントローラ３０とは、通信給電ケーブル２７で接続されており、第１コントローラ２０と第２コントローラ３０とは、通信給電ケーブル２７を介して信号の通信と給電とが可能になっている。図３に示すように、第１コントローラ２０は、入出力部２１と、自動制御手段２２とを備える。第２コントローラ３０は、電源部３１と、手動制御手段３２とを備える。

入出力部２１には、ポンプ５及び計測機器６が信号を送受信可能に接続され、計測機器６で計測された情報の信号の入力や、ポンプ５への制御信号の出力は、入出力部２１を介して行うことができるようになっている。ポンプ５及び計測機器６から筐体１１内へ引き込まれる配線のうち、コントローラで用いられる信号の伝送が行われる配線は、筐体１１内の下部に位置する制御用端子台７５に接続される。そのため、入出力部２１は、制御用端子台７５と接続されればよく、入出力部２１を備える第１コントローラ２０は、筐体１１内で制御用端子台７５の近傍に配置されることで、制御用端子台７５と入出力部２１とを接続する配線を短くすることができ、配線のためのスペースや配線の部材コストを削減することができる。ここでいう制御用端子台７５の近傍とは、できるだけ制御用端子台７５に近い方が好ましいが、少なくとも第１コントローラ２０の入出力部２１から制御用端子台７５までの距離が、第２コントローラ３０から制御用端子台７５までの距離よりも短ければよい。本実施形態では、図４（ａ）に示すように、制御用端子台７５は、各端子に対応したコネクタ７６を備え、入出力部２１は、コネクタ７６を嵌合可能に構成されており、コネクタ７６を入出力部２１に嵌合することによって、図４（ｂ）に示すように、制御用端子台７５が第１コントローラ２０に着脱自在に載架させる形態で取り付けられて一体として構成され、制御用端子台７５に配線を接続するだけで第１コントローラ２０に接続されるようになっている。これによって、制御用端子台７５から入出力部２１までの配線を施工する手間や、配線の部材コストを削減することができ、また、制御用端子台７５を第１コントローラ２０と別の場所に設置する場合と比べて、制御用端子台７５を設置するスペースも削減することができる。本実施形態では、制御用端子台７５が第１コントローラ２０に着脱自在に取り付けられるように構成されているため、例えば、第１コントローラ２０に故障等が発生して取り換えるような場合に、制御用端子台７５に配線を接続したまま第１コントローラ２０から取り外して、新しい第１コントローラ２０に付け替えることもできる。第１コントローラ２０に制御用端子台７５が取り付けられているため、図２に示すように、第１コントローラ２０は、筐体１１内の下部に配置される。

自動制御手段２２は、計測機器６で計測された情報に基づいて、ポンプ５を制御する。例えば、図１に示すように、マンホール４内に設けられたフロートスイッチ６ａは、マンホール４内に貯留された汚水の水位がフロートスイッチ６ａの位置を越えているか越えていないかという情報を計測して信号を出力する。自動制御手段２２は、停止水位Ｌ、運転水位Ｍ、２台運転水位Ｈ、異常高水位ＨＨの各水位に設けられているフロートスイッチ６ａの情報に基づいて、運転水位Ｍになったときにポンプ５を１台駆動させて汚水の排出を行い、停止水位Ｌよりも水位が下がればポンプ５を停止させる。そして、汚水の流入量が多く２台運転水位Ｈまで水位が上昇した場合には、２台のポンプ５を駆動させ、それよりも高水位の異常高水位ＨＨになれば警報を出力するというように、自動制御手段２２によって、フロートスイッチ６ａの水位の情報に基づいて自動でポンプ５が制御される。自動制御手段２２は、フロートスイッチ６ａを用いた水位による制御に限らず、それ以外の計測機器６によって計測される情報によっても、自動でポンプ５の制御を行うことができる。また、例えば、寒冷地等でマンホール４に凍結防止のヒーターが設けられているような場合には、ヒーターを制御対象装置、マンホール４の温度を測定する温度センサを計測機器６として、自動制御手段２２によって、該温度センサによって計測された温度に基づいてヒーターを制御するというように、ポンプ５だけではなく他の制御対象装置についても自動で制御するように構成してもよい。

第２コントローラ３０の電源部３１には、切替スイッチ５２で選択された商用電源又は自家発電機の電源が、メインブレーカ５３等の給電系の機器を介して接続される。電源部３１は、電源部３１に供給された電力を、第２コントローラ３０及び第１コントローラ２０を駆動するための電圧等に変換して、第２コントローラ３０及び第１コントローラに電力を供給する。また、計測機器６を駆動するための電力も電源部３１によって供給してもよい。第２コントローラ３０と第１コントローラ２０とは、給電も行える通信給電ケーブル２７によって接続されているので、第１コントローラ２０には、通信給電ケーブル２７を介して、電源部３１からの電力が供給される。

手動制御手段３２は、ポンプ５を手動で制御するための手段である。図５に示すように、手動制御手段３２は、表示部３３と操作部３４とを備える。表示部３３は、ディスプレイや表示灯によって構成され、計測機器６によって計測された情報や操作部３４から入力した情報等を表示する。操作部３４は、物理的なスイッチ等で構成され、操作部３４から入力された信号に基づいて、ポンプ５が制御されるように構成される。表示部３３と操作部３４とは、タッチパネル等によって一体として構成されていてもよい。第１コントローラ２０と第２コントローラ３０とは信号の伝送を行える通信給電ケーブル２７で接続されているので、第１コントローラ２０及び通信給電ケーブル２７を介して、第２コントローラ３０の手動制御手段３２とポンプ５及び計測機器６との間で信号の通信が可能となっており、表示部３３で計測機器６によって計測された情報を表示したり、操作部３４に入力された信号をポンプ５に出力できるようになっている。手動制御手段３２は、自動制御手段２２による自動制御に故障等の異常が発生した場合や保守点検時等に、ポンプ５を手動で操作できるように設けられており、管理者Ｋは、表示部３３に表示された情報を見ながら操作部３４を操作することによって、ポンプ５の運転を制御することができる。

第２コントローラ３０は、手動制御手段３２を有するため、図２に示すように、管理者Ｋが操作しやすいように、管理者Ｋの目線近傍の高さ位置に設定して筐体１１内の上部に配置される。ここでいう管理者Ｋの目線近傍の高さ位置とは、管理者Ｋの身長から５ｃｍから１０ｃｍ程度低い位置であることが好ましく、制御装置１が設置される地面からの高さが１４０ｃｍから１７５ｃｍ程度の範囲に第２コントローラ３０の一部が入っていることが好ましい。また、電力メータ５１は筐体１１内の上部に配置されるため、切替スイッチ５２等の給電系の機器も上部に配置される。同じく筐体１１内の上部に配置される第２コントローラ３０に電力部３１が備えられているため、電源部３１に接続される切替スイッチ５２等を介した給電配線を短くすることができる。

図１０には、従来の単一の一体型コントローラ１２０を備えた制御装置１００の例を示している。制御装置１００の筐体内に設けられる一体型コントローラ１２０以外の機器については、図２の本実施形態に係る制御装置１に相当する構成となっており、同じ機器については同じ符号で示している。図１０に示すように、制御装置１００では、一体型コントローラ１２０の大きさが筺体の横幅いっぱいに相当する程に大きく、一体型コントローラ１２０が制御装置１００の大きさの制約となっていた。また、一体型コントローラ１２０は、手動制御手段が備えるため筐体内の上部に配置され、残りのスペースにその他の機器が配置されることになり、配置の自由度が非常に低かった。また、ポンプ５及び計測機器６から筐体内に引き込まれた一体型コントローラ１２０で用いられる信号を伝送する配線を中継する制御用端子台１７５は筐体内の下部に配置されるため、下部の制御用端子台１７５から上部の一体型コントローラ１２０までを複数の配線で接続する必要があった。図１１には、制御装置１００の制御用端子台１７５に接続されるポンプ５を含む制御対象機器及び計測機器６からの配線と、制御用端子台１７５から一体型コントローラ１２０までを繋ぐ配線との一例を示している。図１１の例では、制御用端子台１７５から一体型コントローラ１２０までを１５本の配線で繋いでおり、また、各配線には、配線同士のショートを防止するために耐圧被覆がされている。制御用端子台１７５から一体型コントローラ１２０までを繋ぐ配線としては、例えば、断面積が０．７５ｍｍ^２の芯に６００Ｖの耐圧被覆がされた外径２．８ｍｍの電線が用いられていた。このように、線径の太い複数の配線が、筐体内の下部の制御用端子台１７５から上部の一体型コントローラ１２０まで繋がれ、配線を収めるためのスペースや配線ダクト１２８も必要となっており、筐体内でのスペースを確保すること、配線を繋いで配線を配線ダクト１２８内に収めて収納する配線の施工も大変であった。

それに対して、本実施形態に係る制御装置１では、ポンプ５を制御するコントローラを、第１コントローラ２０と第２コントローラ３０との２つに分割していることによって、従来の制御装置１００の一体型コントローラ１２０よりも、各コントローラの大きさを小さくすることができ、配置の自由度が向上している。さらに、入出力部２１及び自動制御手段２２が第１コントローラ２０に設けられ、手動制御手段３２が第２コントローラ３０に設けられているので、入出力部２１と制御用端子台７５との配線を短くできるように、第１コントローラ２０を筐体１１内の下部に設けられる制御用端子台７５の近傍に配置し、管理者Ｋが手動制御手段３２を操作しやすいように、第２コントローラ３０を管理者Ｋの目線近傍の高さ位置に設定して筐体１１内の上部に配置するというように、各コントローラを別々の好ましい位置に配置することができる。また、第２コントローラ３０は筐体１１内の上部に配置され、同じく筐体１１内の上部には電力メータ５１や切替スイッチ５２といった給電系の機器が配置されるため、電源部３１を第２コントローラ３０に設けることで、電源部３１までの給電配線も短くすることができる。そして、第１コントローラ２０と第２コントローラ３０とは、信号の通信と給電とが可能な通信給電ケーブル２７で接続されており、ポンプ５及び計測機器６が接続される第１コントローラ２０の入出力部２１から第２コントローラ３０の手動制御手段３２までの信号の通信や、第２コントローラ３０の電源部３１から第１コントローラ２０への給電は、通信給電ケーブル２７を介して行うことができる。そのため、第１コントローラ２０と第２コントローラ３０との間は、１本の通信給電ケーブル２７で繋ぐだけでよく、配線の施工が簡単であり、配線の数が少ないため配線のために必要なスペースも小さくて済み、配線ダクトも設けなくてもよい。図６には、第１コントローラ２０に取り付けられた制御用端子台７５に接続されるポンプ５を含む制御対象装置及び計測機器６からの配線と、第１コントローラ２０と第２コントローラ３０との間に接続される配線との一例を示している。図６の例で示す制御用端子台７５に接続される配線は、図１１の例で示す従来の制御装置１００の制御用端子台１７５に接続される配線に略相当しており、従来では制御用端子台１７５と一体型コントローラ１２０とを１５本の配線で接続する必要があったが、このような場合でも、制御装置１では、第１コントローラ２０と第２コントローラ３０との間は１本の通信給電ケーブル２７で繋ぐだけでよい。この場合に用いられる通信給電ケーブル２７としては、例えば、断面積０．５ｍｍ^２の芯が５芯の外径７．１ｍｍのビニルキャブタイヤケーブル（ＶＣＴＦ）が好適に用いられる。

以上のように、本実施形態に係る制御装置１では、従来の一体型コントローラ１２０を有する制御装置１００と比べて、大幅に省配線化及び省スペース化することができる。また、第１コントローラ２０及び第２コントローラ３０は、従来の制御装置１００の大きさの制約となっていた一体型コントローラ１２０よりも小さくできるので、図７に示すように、制御装置１００よりも幅が小さく縦長の筐体１１ａに各種機器を配置して制御装置１ａとすることもできる。

また、図３に示すように、制御装置１の第２コントローラ３０は通信部３７、記録部３８及び警報部３９を備えていてもよい。通信部３７は、制御装置１に設けられたアンテナ１６に接続されており、アンテナ１６から無線によって携帯電話回線等のネットワークに接続し、該ネットワークを介して遠隔サーバ８１と通信を行う。記録部３８は、自動制御手段２２及び手動制御手段３２の動作ログや計測機器６により計測された各種情報等を時間と共に記録する。警報部３９は、自動制御手段２２でポンプ５の制御に異常が発生した場合等に警報を発する。これらによって、管理者Ｋ等は、遠隔サーバ８１にアクセスすることで、遠隔地から制御装置１を監視することができる。記録部３８及び警報部３９は、第１コントローラ２０に設けてもよいが、通信部３７は、アンテナ１６に接続されるため、筐体１１内の上部に配置されている第２コントローラ３０に設けられることが好ましい。

アンテナ１６は、図８及び図９に示すように、筐体１１の前面の開口部の上方の前面側板部１３に、アンテナ１６が筐体１１の外側に配置されるように取り付けられている。アンテナ１６は扁平な略直方体状で、図９（ａ）に示すように、長手方向の一端側の軸１７を中心に前面側板部１３に沿って回動可能となっている。アンテナ１６には、第２コントローラ３０の通信部３７からの配線が接続されるので、前面側板部１３には、筐体１１の内部から筐体１１の外側へ配線を通すための配線用穴１４が設けられており、配線用穴１４を通した配線によってアンテナ１６と通信部３７とが接続されている。そして、図８（ａ）に示すように、下面が開口した箱状の蓋体である屋根１５が、筐体１１の上部に被せられる。図８（ｂ）に示すように、屋根１５は、筐体１１の前面側に長く、屋根１５の側面によってアンテナ１６が覆われるようになっている。また、アンテナ１６を覆う屋根１５の側面の下端部と、扉１２の上端部との間には空間が設けられるようになっている。該空間が設けられていることによって、アンテナ１６からの無線通信のための電波が遮蔽されずに携帯電話等のネットワークと通信できるようになっている。図９（ａ）に示すように、アンテナ１６は軸１７を中心に回動させることができるので、アンテナ１６を下側に回動させれば、図９（ｂ）に示すように、屋根１５が取り付けられて扉１２を閉じた時に、正面から見て屋根１５と扉１２との間の空間にアンテナ１６の先端を露出させることができ、また、アンテナ１６を上側に回動させることで、図９（ｃ）に示すように、正面から見てアンテナ１６が屋根１５に覆われて見えなくすることもできる。制御装置１が設置されている場所におけるアンテナ１６によって接続しようとする携帯電話等のネットワークとの無線状況等によって、アンテナ１６を隠してしまうこともできるし、アンテナ１６の先端を露出させて通信しやすくすることもできる。

図１２に示すように、従来は、アンテナ１１６は、制御装置の筐体の屋根１１５の上に設置されて、その上からアンテナ１１６を固定してアンテナ１１６の配線を覆うためのカバー１１８が屋根１１５に取り付けられていた。アンテナ１１６は筐体の上部から突出したようになっていたため、何かがぶつかったり、いたずら等によってアンテナ１１６が破損してしまうことがあった。また、屋根１１５の上にさらにカバー１１８が設けられることになるので、カバー１１８の部材コストも余分にかかってしまっていた。それに対して、本実施形態に係る制御装置１では、アンテナ１６が屋根１５によって覆われて隠されることから、外部からはアンテナ１６が発見されにくく、いたずらで破損するような虞を軽減できる。また、屋根１５によってアンテナ１６を覆ってしまって、カバー１１８を設ける必要がないため、部品点数を削減できる。また、アンテナ１６は筐体１１の側面側の前面側板部１３に横向きに取り付けられることから、アンテナ１６の上下方向の占有空間スペースは小さく、アンテナ１６を上側に回動させてアンテナ１６の長手方向を略水平にした時にアンテナ１６が屋根１５で隠されるようになっていればよいので、屋根１５の上下高さも小さくでき、屋根１５をコンパクトにできると共に、従来のアンテナ１１６のように筐体から突出するような部分がないので、屋根１５の通常の蓋体イメージを損なうことがなく、アンテナが隠されていることに気付かれにくい。

上記の実施形態では、汚水を処理するマンホールポンプ施設３のポンプ５を制御する制御装置１について記載したが、本発明に係る制御装置は、それ以外の浄水処理施設、下水処理施設、中継ポンプ施設等の水処理施設にも適用できる。また、水処理施設のみならず、他の分野の一般的な制御装置にも応用できる可能性がある。

１、１ａ制御装置
３マンホールポンプ施設
４マンホール（水槽）
５ポンプ（制御対象装置）
６（６ａ）計測機器（フロートスイッチ）
６（６ｂ）計測機器（水位計）
１１、１１ａ筐体
１２、１２ａ扉
１３前面側板部
１４配線用穴
１５屋根
１６アンテナ
１７軸
２０第１コントローラ
２１入出力部
２２自動制御手段
２７通信給電ケーブル
３０第２コントローラ
３１電源部
３２手動制御手段
３３表示部
３４操作部
３７通信部
３８記録部
３９警報部
５１電力メータ
５２切替スイッチ
５３メインブレーカ
５４電源異常検知器
５５サージ防護器
５６コントローラ用ブレーカ
５７ポンプ用ブレーカ
５８電磁開閉器
５９進相コンデンサ
７１外部端子台
７５制御用端子台
８１遠隔サーバ
１００従来の制御装置
１２０一体型コントローラ
１７５制御用端子台
１１５屋根
１１６従来のアンテナ
１１８カバー
１２８配線ダクト
Ｄ電柱
Ｋ管理者（標準的な成人）
Ｌ停止水位
Ｍ運転水位
Ｈ２台運転水位
ＨＨ異常高水位

Claims

地中に埋められた下水管のマンホール内に設けられた制御対象機器を制御するコントローラを備えるマンホール内の水位を制御する下水管マンホールの制御装置であって、
前記コントローラは、前記制御対象機器と該制御対象機器の制御に用いられる情報を計測する計測機器をコントロールする第１コントローラと、該第１コントローラと通信給電ケーブルを介して接続された手動制御手段を有する第２コントローラとの２つに分割された制御装置として、地上に設けた縦長の筐体に収められており、
前記第１コントローラは、
前記制御対象機器と前記計測機器に接続される配線を中継する制御用端子台及び前記制御対象機器に接続される配線を中継する外部端子台とそれぞれ送受信可能に接続される入出力部と、前記計測機器によって計測された情報に基づいて前記制御対象機器を制御する自動制御手段と、を備え、前記縦長の筐体の下部に設けてある前記制御用端子台及び前記外部端子台の近傍に配置され、
前記第２コントローラは、前記縦長の筐体の上部に設けられ、前記第１コントローラ及び当該第２コントローラを駆動する電力を供給する電源部を有し、
前記計測機器の計測情報を表示する表示部を見ながら操作部を手動で操作することで前記制御対象機器を制御する手動制御手段を備え、
前記第１コントローラと前記第２コントローラとが前記通信給電ケーブルを介して相互に信号を通信可能に、且つ、前記第２コントローラに備える電源部から前記第１コントローラを駆動する電力供給が可能になるように接続されることを特徴とする下水管マンホールの制御装置。
前記制御用端子台及び前記外部端子台が前記第１コントローラの前記入出力部に着脱自在に載架させて取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の下水管マンホールの制御装置。
前記第２コントローラが、前記制御対象機器の情報を遠隔サーバに送受信する通信部を備えることを特徴とする請求項１に記載の下水管マンホールの制御装置。
前記第２コントローラの通信部が、前記縦長の筐体の前面の開口部の上方の前面側板部の外側を向き、且つ、前記筐体の上部に被せる屋根から先端が露出し又は覆われるように、長手方向の一端側を回転自在に固定したアンテナと接続したものであることを特徴とする請求項３に記載の下水管マンホールの制御装置。