(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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