(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプの吸込側に、密閉形の貯水タンクを設けた水道用給水装置であって、前記ポンプの流入圧力が規定値以下で前記ポンプの運転を停止する手段と、前記ポンプの流入側圧力が前記規定値以下のポンプ停止条件となってもこれを無効にする手段が設けてあり、該無効手段が働くことにより前記規定値とは別に定めた第２の停止条件になるまで前記ポンプを運転可能にする手段を設けたことことを特徴とした水道用給水装置。
【請求項２】
前記無効手段は非常時の状態を検知して自動的に前記規定値以下のポンプ停止条件を無効にする手段であることことを特徴とした請求項１記載の水道用給水装置。
【請求項３】
前記無効手段は地震を検知する感震スイッチにより働くことを特徴とする請求項２記載の水道用給水装置。
【請求項４】
前記無効手段は手動スイッチにより働くことを特徴とする請求項１記載の水道用給水装置。
【請求項５】
前記貯水タンクの水圧に応答する圧力センサと、前記規定値以下のポンプ停止条件より更に低い圧力に定めた前記第２の停止条件が成立したことを前記圧力センサの出力により判定して前記ポンプを停止させる手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の水道用給水装置。
【請求項６】
前記貯水タンクの貯水量を検出する水位検出手段と、前記第２の停止条件が成立したことを前記水位検出手段の出力により判定して前記ポンプを停止させる手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の水道用給水装置。
【請求項７】
ポンプの吸込側に密閉形の貯水タンクを設置し、ポンプ流入側の水圧低下による停止条件を２種類設定可能にして、前記停止条件の設定を前記２種類の停止条件の一方から他方に切り替える手段を設けたことを特徴とする水道用給水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はブースタポンプの一次側（ポンプの吸込側）に、密閉形の貯水タンクを設置した水道用給水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給水方式としては、水道の配水管より受水槽へ一旦貯水し、ポンプ装置により需要側である建物等に給水する方式が従来より取られて来た。最近、この従来の受水槽方給水方式が見直しされ、水道の配水管にポンプ装置を直接連結して用い、受水槽を用いないいわゆる直結給水方式が各水道事業体にて認可され、普及して来ている。これらの公知例として、特開平４−３３０１２７号、特開平５−２４０１８６号等が上げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した直結給水では不衛生な受水槽を廃止し、直接水道配水管にポンプ装置を連結して使用し、ポンプの吸込側に逆流防止弁を設置する。このポンプを運転する際には、配水管側が負圧となり大気を吸入しないよう規定圧力（例ば０．７ｋｇｆ／ｃｍ２）以下では、ポンプを停止させて給水を停止させねばならない。従って、非常時に配水管水圧が規定値以下に下がった場合にも給水を即時停止しなければならず、この場合、受水槽を持っていないため非常時の緊急用水の確保ができない問題を生じる。
【０００４】
そこで本発明の目的は、非常時の緊急用水を確保するために、ポンプ吸込側に密閉形の貯水タンクを設け、前述した短所を改善することを目的とし、更に次の点について改善することを他の目的とする。
【０００５】
１）  貯水タンク頂部に自動吸排気弁を設け、通常運転時には内部空気を排出して水タンクとし、非常時には貯水量が有効に使用できるよう外気を取り入れる。
２）  緊急用水の確保を目的とした小容量貯水タンクを設置したものでは、貯水タンクに水の取り出し口を設け、ここに手動操作弁を設け、非常時（配水管側圧力が規定値以下になっている場合、）にはブースタポンプの運転を禁止し、適正な管理の下で人為的に取水できるようにする。
【０００６】
３）  緊急用水の確保を目的とした大容量貯水タンクを設置したものでは、非常時でも、貯水槽にポンプを運転できるだけの十分な水の保有があれば、配水管側圧力が規定値以下であっても、この貯水量がなくなる直前までポンプ停止指令を無効にしてブースタポンプが運転できるようにする。
【０００７】
４）  ３）項に於いて、流入側圧力によるポンプ停止指令を無効にするか否かのスイッチを設ける。
【０００８】
５）  ブースタポンプの運転可能な貯水タンク貯水量を直接又は間接的に検出する手段又は設定手段を設ける。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
直結給水方式の短所である貯水機能がないことに対する改善として、ポンプ吸込側に密閉形の貯水タンクが設けてあり、
１）  同タンクの貯水量を有効に使用するために、頂部に自動吸気排気手段である自動吸排気弁を設ける。
【００１０】
２）  緊急用水確保を目的とした比較的小容量の貯水タンクに於いては、非常時、配水管側水圧低下に伴って、ポンプが停止した後、貯水タンクより水を汲むための量水計及び、水栓を同タンク近傍に設ける。
【００１１】
３）  非常時の緊急用水を十分に確保することを目的とした大形の貯水タンクでは、流入側の水圧低下による停止圧力を通常運転時用と非常時運転用と２種類設ける。これを切替えるための手段（手動スイッチ、あるいは感震スイッチ等を使用して非常時の状態を検知して自動的に切り替える制御手段などを用いることができる）、及び貯水タンクにポンプが運転できるだけの十分な保有水量があれば、この保有水量がなくなる直前までの状態を検出する水位検出手段、又は、圧力検出手段を設ける。
【００１２】
上記のように構成して、
１）  貯水タンク頂部に設けた自動吸排気弁は、当初、配水管側からの水と空気の流入に対して、内部が水で満たされてしまうまで、空気をタンク外に排出する。ポンプが停止して運転不能となった非常時には、同タンク近傍に設けた水栓を開いて水を汲み出す。この際、汲み出した分だけ、頂部に設けてある自動吸排気弁より外気を取り入れて、水と空気を置換させる。
【００１３】
２）  比較的大容量の貯水タンクを設置したものに於いては、非常時に配水管側水圧が低下しポンプが停止した後、スイッチを閉じて運転できるようにする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例を図１〜図３により説明する。
【００１５】
図１に於いて、１は水道の配水管、２は配水小管，３，６，７，８，１１，１５，１９は仕切弁，４は逆流防止弁５の一次側（上流側）に設置された圧力センサ、９は貯水タンクであり、非常用水の確保を目的とする場合、貯水を目的とする場合等、目的に応じてその容量が決定される。２−１はバイパス管であり、仕切弁６，７を開、８を閉にすることにより貯水タンク９に水を流し、仕切弁６，７を閉、８を開にすることによりバイパス管２−１に水を流すことができる。
【００１６】
１０は圧力タンクの頂部に備わる自動吸排気弁であり、配水管側から流出してくる空気をタンク内部に導き、内部が水で満たされてしまうまで、空気をタンク外に排出する。通常運転時は水タンクとするように作用し、非常時等に於いては、水の使用によってその水面が下がる際に、貯水タンク内に外気を取り入れて、同タンクの最下位まで有効に使用できるようにする。２５はタンクの下限水位検出手段であり、貯水槽内の水が空となって、ポンプが空転しないよう下限水位を規定するものである。なお自動吸排気弁１０は圧力タンクの頂部に備えると空気の吸排気がスムーズで空気と水の置換が容易になり特に好都合である。
【００１７】
又、２−２は貯水タンクより、水を取り出すための給水管、２３は量水計，２６は水栓である。即ち、非常時等で、もはやポンプが運転できなくなった際に、２６の水栓を開いて、例えば、飲料用水として水が汲めるようにするものである。２４は圧力センサであり、圧力タンク水位検出手段２５の代用として用いる。
【００１８】
このように貯水タンク９は非常時等に水面が下がるようにした密閉形の貯水タンクなので衛生的である。
【００１９】
１２はブースタポンプユニットであり、通常は、このポンプの運転により、給水配管２０を通して、需要側である量水計（各戸メータ）２２−１，２２−２，２２−３，水栓２１−１，２１−２，２１−３に送水される。１３，１４は逆止め弁、１６はポンプ吐出側に設置された圧力タンク、１７は圧力センサである。
【００２０】
図２は、配水管側の水圧によるブースタポンプユニット１２の運転状態、あるいは給水の状態を示したものであり、図２に示す値ｃは吐出側制御圧力（値ｃはどんな状態でも水を出すことができる為に必要な最低保証圧力であり、配水管水圧が値ｃ以上即ちポンプ吐出側制御圧力ｃよりも高い圧力では、ブースタポンプを停止させバイパス管１８を通して給水することができる）、ｂは通常時でのポンプ停止水圧（配水管水圧が値ｂより低下した場合はポンプを運転してはならない水圧）、ａは工事断水、地震などの非常時に貯水タンク内の水を有効に使用するために、配水小管２及び、ブースタポンプユニット１２の吸込側圧力が、負圧とならないように決めてある水圧を示す。ａより低い圧力ではポンプを停止する。
【００２１】
図２の左側はｓｓ−２が開いているとき、即ち通常時の設定状態であり（詳細は後述）、右側はｓｓ−２を閉じている非常時の設定状態を示している。ｓｓ−２は通常は開状態、非常時は閉状態で使用する（但し論理を逆にすれば開と閉を入れ替えた使い方もできる）。
【００２２】
図２に於いて、流入側圧力がｃより高い領域はポンプの運転を必要としないため、ブースタポンプは停止しており、バイパス管１８，逆止め弁１３を介して需要側へ給水される。
【００２３】
通常時では流入側圧力がｂ以下となれば、配水管側の水が不足していることを意味しており、当然ポンプは停止することになる。
【００２４】
図２の右側は、貯水タンクがかなり大きく貯水を目的として設置している場合のｓｓ−２を閉じた非常時の設定であり、貯水タンク内の水の利用を図るため、ポンプの停止圧力をｂよりａに下げたものである。
【００２５】
ｂ〜ｃ又はａ〜ｃの間は、ポンプの運転により給水を行う範囲である。
【００２６】
図３は、ブースタポンプユニット１２の制御装置の制御回路を示したもので、ＰＷは電源，ＥＬＢは漏電しゃ断器、ＩＮＶはポンプを可変速駆動するためのインバータ（可変周波数電源装置）、Ｒ，Ｓは制御回路電源、ｓｓ−１はスイッチ、ＴＲはトランス、Ｚは安定化電源ユニット、ＣＵはマイコン等の制御ユニットであり、ＣＰＵ，メモリＭ，電源端子Ｇ，入出力回路ユニットＩ／Ｏ−１〜Ｉ／Ｏ−５、入出力ポートＰ１０−１〜Ｐ１０−５から構成されている。ＲＵＮはインバータＩＮＶラン用リレーで、閉状態のときＩＮＶが運転可能となる。又、スイッチＤＩＰ１で値ｃ、ＤＩＰ２で値ｂ、ＤＩＰ３で値ｄを設定する。
【００２７】
図５は、制御ユニットの運転制御の手順を示したフローチャートである。
【００２８】
以上のように構成したものに於いて、漏電しゃ断器ＥＬＢ，スイッチｓｓ−１を投入すると制御装置の運転準備が完了する。又、通常運転時はスイッチｓｓ−２を開いている。
【００２９】
さらに、仕切弁８を閉じ、その他の仕切弁を開く、配水管側から水が貯水タンク９内に流入する。同時に配管途中の空気も一諸に流入するが、自動吸排気弁により排出され同タンク内は水のみで充満されている。
【００３０】
当然、ブースタポンプ１２内にも水が流入して運転可能状態となっている。
【００３１】
次に、図５により運転手順を追ってみる。
【００３２】
スイッチｓｓ−２が開状態であるので５００ステップでこれを判断して５０２ステップへ進む。５０２ステップでの判定で、圧力センサ４の検出した流入圧力が圧力ｂより高いと判定すると、５０５ステップへ進み、ここでの判定で流入圧力がｃ以下とすると、５０７ステップへ進み、図示していないが圧力センサ１７の検出した圧力が始動圧力ｄ以下とすると５１１ステップへ進み、５１１ステップでの判定でブースタポンプが運転中でなければ５１０ステップへ進みブースタポンプを始動し、５１２ステップで吐出側圧力制御を行い、５１３ステップで水の使用がなく停止条件が成立すると５１４ステップでポンプは停止する。水が使用さていると、前述したステップを５００→５０２→５０５→５０７→５１１→５１２→５１３→５００の順に進めて運転を継続する。
【００３３】
この状態で、例ば配水管側が工事断水等により水が不足すると、配水管水圧が低下する。圧力センサー４の検出した圧力がｂ以下となると５０２ステップでこれを判定して５０３ステップへ進み、５０３〜５０４ステップでポンプを停止させる。
【００３４】
ポンプが停止すると、仮に負荷側で水を使いきってしまうと、もはや給水不能となる。そこで、非常用として前述したが、貯水タンクが非常用水の確保を目的としたもので、それ程容量が大きくない場合は、非常用水取出し口の水栓２６を開いて給水する。水を使うと吸排気弁１０より大気を取り入れるため、貯水タンクの水位が下がる。そして、水栓２６より空気が出てくるまで水の使用が可能となる。
【００３５】
次に、貯水タンクがかなり大きく、貯水を目的として設置している場合の実施例について説明する。この場合、スイッチｓｓ−２を閉じる。又、貯水タンクの水位を圧力センサ２４により検出するものとする。当然、非常時であり流入側圧力（圧力センサ４の位置）は、ｂ以下となっている。スイッチｓｓ−２が閉じられると、５００ステップでの判定後、５０１ステップへ進む。ここでの判定がａ以上、即ち、ポンプ吸込側圧力が正圧として、例ば、水中２００ｍｍに設定されているものとすると、これ以下に下がるまで、５０５→５０７→５１０（又は５１１）→５１２→５１３→５００の順に、運転を続けて給水を行う。このようにして、貯水タンクが大きい場合は、非常時に配水管側水圧がｂ以下に低下していても、ａ以上であればポンプを運転し、貯水タンク９の貯水量を負荷側へ給水することができる。なお配水管側水圧がａ以下に低下してポンプが停止すると、ポンプでは給水できないが、ａの値をある程度水量が残るように設定すれば非常用水取出し口の水栓２６を開いて給水することもできる。そして水栓２６より空気が出てくるまで水の使用が可能となる。
【００３６】
次に、貯水タンクの水位を圧力ではなく、水位検出により実現した例を、図４により説明する。
【００３７】
これは、圧力センサ２４の代わりに水位検出手段２５と、水位検出リレーＲＹを用いるものである。このリレーの出力ＲＹａを制御ユニットの入力出力ユニットＩ／Ｏ−４に取り込み、５０５ステップでの判定を流入圧力で判定する代わりに、水位が下限水位ＬＷＬ以上かを判定すれば良い。リレーＲＹは図４に示した水位ＨＷＬになるとリレーの出力Ｒｙａが閉路し、水位がＬＷＬ以下となるとＲＹａが開路するので、Ｉ／Ｏ−４でこの状態をチェックし、５０５ステップでも判定後、５０８〜５０９と進みポンプを停止させる。
【００３８】
以上の説明では、流入側圧力低下に伴って、スイッチｓｓ−２を閉じるようにしてあるが、人為的な操作はめんどうであるため、非常時の状態を検知して自動的に切り替える制御手段を使うこともできる。例えばスイッチｓｓ−２の代わりに感震スイッチを設け、地震などの非常時には、このスイッチが自動的に働くため、電源が生きていれば、人為的に操作することなく、流入側圧力がａ以下に低下するまではポンプは運転を継続し、配水管側からの水の供給がなくても、貯水タンクの貯水量によって給水を継続することができる。
【００３９】
以上の実施例において、一部リレー回路などを制御ユニットＣＵの外に出しているが内部に取り込みＣＰＵでソフト的に処理することもできる。
【００４０】
以上まとめると、上記実施例によれば以下の効果が得られる。
【００４１】
（１）  緊急用水の確保を目的とした小容量貯水タンクを設置したものでは、貯水タンクに水の取り出し口を設け、ここに手動操作弁を設け、非常時には適正な管理の下で人為的に取水できる。
【００４２】
（２）貯水タンク頂部に、自動吸排気弁を設けているので、ポンプ運転不能時に水栓より水を汲み出す際、空気と水の置換がスムーズで貯水量が有効に使用できる。又、ポンプの運転時は空気が排出されて、水タンクとなっているため第二種圧力容器の適用外となる。
【００４３】
（３）大容量の貯水タンクを用いているものは、流入側圧力低下によるポンプ停止圧力レベルを非常時用と通常用と２種設け、非常時にはスイッチを非常時用に切替えることにより、ポンプが運転可能となり、配水管側からの給水がなくても、貯水タンクの貯水により給水を行うことができる。又、このスイッチの代わりに感震スイッチを設けてあると、人為的な操作ではなく、自動的に貯水タンクからの給水に切替えることができる。
【００４４】
又、貯水タンクに水位検出手段、または圧力検出手段を設けてあるので、同貯水タンク内の水がなくなる直前まで、ポンプの運転によって給水を続けることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、ポンプ吸込側に密閉形の貯水タンクを設けることにより、非常時に配水管水圧が規定値以下に下がった場合、配水管側からの給水がなくても非常時の緊急用水の確保ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、給水系統の一実施例を示す。
【図２】本発明による、配水管側の水圧によるブースタポンプユニットの運転状態、あるいは給水の状態を示した図である。
【図３】本発明による、ブースタポンプユニットの制御装置の制御回路の一実施例を示した図である。
【図４】本発明による、ブースタポンプユニットの制御装置の制御回路の他の実施例を示した図である。
【図５】本発明による、運転手順の一実施例のフローチャートである。
【符号の説明】
１…水道の配水管、２…配水小管、２−１…バイパス管、２−２…給水管、３，６，７，８，１１，１５，１９…仕切弁、４…圧力センサ、５…逆流防止弁、９…貯水タンク、１０…自動吸排気弁、１２…ブースタポンプユニット、１３，１４…逆止め弁、１６…圧力タンク、１７…圧力センサ、１８…バイパス管、２０…給水配管、２１−１，２１−２，２１−３…水栓、２２−１，２２−２，２２−３…量水計（各戸メータ）、２３…量水計、２５…下限水位検出手段、２６…水栓、ｓｓ−１，ｓｓ−２…スイッチ、ＰＷ…電源、ＥＬＢ…漏電遮断器、ＩＮＶ…インバータ、Ｒ，Ｓ…制御回路電源、ＴＲ…トランス、Ｚ…安定化電源ユニット、ＣＵ…制御ユニット、ＣＰＵ…演算ユニット、Ｍ…メモリ、Ｇ…電源端子、ＩＯ−１〜ＩＯ−５…入出力回路ユニット、Ｐ１０−１〜Ｐ１０−５…入出力ポート、ＲＵＮ…リレー、ＤＩＰ１〜３…スイッチ、ＲＹ…水位検出リレー、ＢＰ…ブースタポンプユニット。
【図１】
0003567060.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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