(57)【要約】【課題】塩素濃度センサが故障した場合でも残留塩素濃度維持装置の運転を支障なく継続できるようにする。【解決手段】水道水を電気分解して水道水中に含まれる塩素イオンを塩素に変換する電解槽５を備えた水質維持装置４を貯水槽１に並置し、残留塩素センサ７で計測した残留塩素濃度に基づいて循環ポンプ６により電解槽５を通して貯水槽１内の水を循環させ、貯水槽１に滞留する水道水の遊離残留塩素濃度を一定範囲に維持する。その際、残留塩素センサ７が故障したら、予め設定した運転プログラムにより電解槽５及び循環ポンプ６を稼働させ、残留塩素濃度維持装置の運転が支障なく継続されるようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素イオンを含む水道水を電気分解して塩素を発生させる電解槽と、貯水槽に貯留された水道水を前記電解槽を通して循環させる循環ポンプと、前記貯水槽内の水道水の残留塩素濃度を検出する残留塩素センサとを備え、この残留塩素センサからの信号に基づいて前記電解槽及び循環ポンプを運転し、前記貯水槽に貯留された水道水の残留塩素濃度を一定範囲に維持する残留塩素濃度維持装置において、
前記電解槽及び循環ポンプの運転プログラムを予め設定する手段と、前記残留塩素センサの故障を検知する手段と、この検知手段により前記残留塩素センサの故障が検知されたら、前記電解槽及び循環ポンプを前記残留塩素センサからの信号に基づく運転から前記運転プログラムに基づく運転に切り換えて運転する制御手段とを設けたことを特徴とする残留塩素濃度維持装置。
【請求項２】
前記貯水槽内の水道水の予定使用量を設定する手段と、前記予定使用量の設定値に基づき前記運転プログラムを補正する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載の残留塩素濃度維持装置。
【請求項３】
原水の塩素イオン濃度を設定する手段と、前記塩素イオン濃度の設定値に基づき前記運転プログラムを補正する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載の残留塩素濃度維持装置。
【請求項４】
前記貯水槽内の水道水の水温を検知する手段と、この水温検知手段からの信号に基づき前記運転プログラムを補正する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載の残留塩素濃度維持装置。
【請求項５】
前記残留塩素濃度の目標レベルを予め設定する手段と、前記目標レベルの設定値に基づき前記運転プログラムを補正する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載の残留塩素濃度維持装置。
【請求項６】
前記電解槽及び循環ポンプの過去の運転実績を記録する手段を設け、前記残留塩素センサの故障が検知されたら、前記過去の運転実績を前記運転プログラムとして前記電解槽及び循環ポンプを運転するようにしたことを特徴とする請求項１記載の残留塩素濃度維持装置。
【請求項７】
前記過去の運転実績として前日の運転実績を採用することを特徴とする請求項６記載の残留塩素濃度維持装置。
【請求項８】
前記過去の運転実績として前週の同曜日の運転実績を採用することを特徴とする請求項６記載の残留塩素濃度維持装置。
【請求項９】
前記過去の運転実績として前日以前における所定期間の各日の運転実績の平均値を採用することを特徴とする請求項６記載の残留塩素濃度維持装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビルやマンションなどの貯水槽に貯留される水道水の残留塩素濃度を維持する装置に関する。
【０００１】
【従来の技術】
一般にビルやマンションなどでは、地上の受水槽で受水した水道水を屋上の貯水槽（高置水槽）にポンプアップし、この貯水槽から各蛇口に水を供給するようにしている。一方、水道法では、水道の蛇口での残留塩素濃度は０．１ｍｇ／Ｌ以上と定めているが、安全な水質を維持するためには０．３〜０．５ｍｇ／Ｌの残留塩素濃度が必要であるとされている。ところが、高置水槽内の水道水は滞留中に塩素が抜けるという問題があり、特に夏場のように高温で紫外線をたくさん浴びる状況下や、休日や帰省などで使用水量が落ちて水の滞留時間が長くなる場合には残留塩素濃度が著しく低下する。
【０００２】
そこで、貯水槽内の水を電気分解して残留塩素濃度の低下を補う残留塩素濃度維持装置が開発されており、例えば特許文献１に記載されている。これは、貯水槽内の水の残留塩素濃度を計測し、この計測値が所定値よりも低下すると、貯水槽内の水を電解槽を通して循環させながら電気分解し、水中の塩素イオンから有効塩素である次亜塩素酸を発生させて、残留塩素濃度を適性値にまで回復させるものである。
【０００３】
図３は、このような残留塩素濃度維持装置を有する貯水槽の従来構成を示す概略図である。図３において、１はビルの屋上などに設置される貯水槽で、地上に設置された図示しない受水槽から図示しないポンプアップされた水道水が貯留されている。貯水槽１内の水道水は給水口２から各階の蛇口に給水され、水位が下がると図示しない水位センサの信号により補給口３から補給される。この貯水槽１内の水道水は塩素で殺菌されているが、すでに述べたように滞留時間の経過とともに次第に塩素が抜けて雑菌が繁殖しやすくなる。そのため、貯水槽１と並べて残留塩素濃度の維持を図る残留塩素濃度維持装置４が設置されている。貯水槽１の水道水は残留塩素濃度維持装置４を通して循環することにより、残留塩素濃度の維持が図られている。
【０００４】
残留塩素濃度維持装置４は、水道水を電気分解して塩素イオンから次亜塩素酸を発生させる電解槽５と、貯水槽１内の水道水を電解槽５を通して循環させる循環ポンプ６と、貯水槽１内の水道水の残留塩素濃度を計測する残留塩素センサ７とを備えている。残留塩素センサ７は、貯水槽１内の水道水の残留塩素濃度を継続的に計測し、制御部８に計測値を出力している。そこで、制御部８は、計測された残留塩素濃度が所定値より低下すると、電解槽１及び循環ポンプ６を起動し、貯水槽１内の水道水を電気分解して塩素イオンから次亜塩素酸を生じさせる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１５３８７７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の残留塩素濃度維持装置４は、貯水槽１内の水道水の残留塩素濃度を塩素濃度センサ７により常時計測し、この計測値が所定値よりも低下すると、電解槽１及び循環ポンプ６を運転して残留塩素濃度を回復させる。従って、塩素濃度センサ７が正常に動作していれば、残留塩素濃度は所定の範囲内に維持されるが、塩素濃度センサ７が故障した場合には正常な運転制御が不能になり、衛生上支障をきたすことになる。
そこで、この発明の課題は、塩素濃度センサが故障した場合でも残留塩素濃度維持装置の運転を支障なく継続できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、塩素イオンを含む水道水を電気分解して塩素を発生させる電解槽と、貯水槽に貯留された水道水を前記電解槽を通して循環させる循環ポンプと、前記貯水槽内の水道水の残留塩素濃度を検出する残留塩素センサとを備え、この残留塩素センサからの信号に基づいて前記電解槽及び循環ポンプを運転し、前記貯水槽に貯留された水道水の残留塩素濃度を一定範囲に維持する残留塩素濃度維持装置において、前記電解槽及び循環ポンプの運転プログラムを予め設定する手段と、前記残留塩素センサの故障を検知する手段と、この検知手段により前記残留塩素センサの故障が検知されたら、前記電解槽及び循環ポンプを前記残留塩素センサからの信号に基づく運転から前記運転プログラムに基づく運転に切り換えて運転する制御手段とを設けるものである（請求項１）。
【０００８】
この請求項１の発明によれば、塩素濃度センサが故障した場合には、予め設定された運転プログラムによる運転（以下、「プログラム運転」という。）を行なうことにより運転を支障なく継続することができる。運転プログラムは、例えば１日の運転回数、各回の運転開始時刻及び運転時間から定めることができる。
【０００９】
請求項１の発明において、前記水道水の予定使用量を設定する手段と、前記予定使用量の設定値に基づき前記運転プログラムを補正する制御手段とを設ければ、水道水の使用条件に合わせたプログラム運転が可能になる（請求項２）。運転プログラムの補正は、例えば運転回数、各回の運転時間、電解槽の電流（電圧）値などの増減により行なうことができる。
【００１０】
また、請求項１の発明において、原水の残留塩素濃度を設定する手段と、前記残留塩素濃度の設定値に基づき前記運転プログラムを補正する制御手段とを設ければ、原水の条件に適したプログラム運転が可能になる（請求項３）。
【００１１】
また、請求項１の発明において、前記水道水の水温を検知する手段と、この水温検知手段からの信号に基づき前記運転プログラムを補正する制御手段とを設ければ、水道水の温度条件に即したプログラム運転が可能になる（請求項４）。
【００１２】
また、請求項１の発明において、前記残留塩素濃度の目標レベルを予め設定する手段と、前記目標レベルの設定値に基づき前記運転プログラムを補正する制御手段とを設ければ、所望の残留塩素濃度レベルを任意に選択することが可能になる（請求項５）。
【００１３】
一方、請求項１の発明において、前記電解槽及び循環ポンプの過去の運転実績を記録する手段を設け、前記残留塩素センサの故障が検知されたら、前記過去の運転実績を前記運転プログラムとして前記電解槽及び循環ポンプを運転するようにすれば、過去の運転実績に即したプログラム運転が可能になる（請求項６）。過去の運転実績は、一日の内での電解槽及び循環ポンプのＯＮ／ＯＦＦ時間の分布から把握することができる。
【００１４】
請求項６の発明において、前記過去の運転実績として前日の運転実績を採用することができる（請求項７）。
【００１５】
また、請求項６の発明において、前記過去の運転実績として前週の同曜日の運転実績を採用することができる（請求項８）。
【００１６】
また、請求項６の発明において、前記過去の運転実績として、前日以前の所定期間における各日の運転実績の平均値を採用することができる（請求項９）。
【００１７】
【発明の実施の形態】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。ここで、図１は残留塩素濃度維持装置のシステム構成図、図２は図１の装置の制御ブロック図である。まず、図１において、１はビルの屋上などに設置される貯水槽で、地上に設置された図示しない受水槽からポンプアップされた水道水が貯留されている。貯水槽１内の水道水は、給水口２から各蛇口に給水され、水位が下限レベルまで下がると図示しない水位センサの信号により受水槽の水道水が補給口３から上限レベルまで補給される。この貯水槽１内の水道水は塩素で殺菌されているが、すでに述べたように滞留時間の経過とともに次第に残留塩素濃度が低下して雑菌が繁殖しやすくなる。
【００１８】
そのため、貯水槽１と並べて残留塩素濃度維持装置４が設置され、貯水槽１の水道水は残留塩素濃度維持装置４を通して循環することにより、残留塩素濃度の維持が図られている。残留塩素濃度維持装置４は、箱状の本体内に、水道水を電気分解して塩素イオンから塩素を発生させる電解槽５、貯水槽１に貯留された水道水を電解槽５を通して循環させる循環ポンプ６、電解槽１及び循環ポンプ６の運転を制御する制御部８等が設置されている。電解槽５は容量調節のために同一のものが４台設置され、それらは２台ずつが直列接続され、更にそれらが並列接続されている。
【００１９】
ここで、図１及び図２において、貯水槽１内には、貯留された水道水の残留塩素濃度を検出する残留塩素センサ７が設置されている。残留塩素濃度の適正値（上限値及び下限値）は、キーボード９から制御部８に予め設定入力されている。そこで、図２において、制御部８は貯水槽１内の残留塩素濃度が下限値、例えば０．３ｍｇ／Ｌまで低下すると、電源１０から極性切換リレー１１を介して電解槽５に直流電圧を印加するとともに、循環ポンプ６を起動し、貯水槽１の水道水を電解槽５を通して循環させる。これにより、電解槽５を通過する水道水中の塩素イオンは塩素に変換され、塩素リッチとなった水道水は貯水槽１に還流して、滞留により失われた貯水槽１内の水道水の塩素の補充が行われる。残留塩素濃度が上限値、例えば０．５ｍｇ／Ｌまで上昇すると、電解槽５及び循環ポンプ６の運転を停止させる。この繰り返しにより、貯水槽１内の水道水の残留塩素濃度は適正範囲、例えば０．４ｍｇ／Ｌ前後に維持される。
【００２０】
上記運転は残留塩素センサ７が正常に機能している場合の運転であるが、残留塩素センサ７が故障し、出力値が異常を示したとすると適正な運転制御ができなくなる。そこで、この発明においては、残留塩素センサ７が故障した場合の代替手段として、所定の運転プログラムが予め設定されている。
【００２１】
この運転プログラムは、図示実施の形態では一日の内の定刻に所定回数、所要時間だけ電解槽５及び循環ポンプ６を運転するものである。ここで、毎回の運転時間ｔ（分）を演算するための制御データとして、水道水の一日の使用量Ａ（ｍ３）、原水の塩素イオン濃度Ｂ（ｍｇ／Ｌ）、運転回数Ｃ、目標塩素濃度レベル（入力可能値  １〜５段階）がキーボード９から設定入力可能になっている。標準的な初期値は、例えばＡ：５ｍ３、Ｂ：２０．０  ｍｇ／Ｌ、Ｃ：６回、目標塩素濃度レベル：３として工場出荷時に設定されているが、これらの設定値は任意に変更入力可能である。
【００２２】
一方、貯留水の残留塩素濃度の低下は水温の影響を受け、水温が低いと低下が小さく、水温が高いと低下が大きい。また、水道水の電気分解による単位時間当りの塩素発生量も水温に左右され、水温が低くても高くても少なく中間温度で多い。そこで、演算される上記運転時間を水温により補正するために、水道水の水温Ｄ（℃）を計測する水温センサ１２が循環ポンプ６の後段の配管中に設けられている。
【００２３】
それでは、運転プログラムに基づく運転制御について次に述べる。まず、貯留水の残留塩素濃度の低下は、既に述べたように水温Ｄの影響を受ける。そのため、水温Ｄの段階別に電気分解による残留塩素濃度の目標上昇値Ｊ（ｍｇ／Ｌ）が例えば下記のように定められ、制御部８内に格納されている。なお、水が凍結する０℃以下の水温では、循環ポンプ６の破損防止のため運転が中止される。
Ｄ＜２０℃      Ｊ＝０．１０  ｍｇ／Ｌ
２０℃≦Ｄ＜３０℃      Ｊ＝０．３０  ｍｇ／Ｌ
３０℃≦Ｄ            Ｊ＝０．５０  ｍｇ／Ｌ
【００２４】
次に、水道水の電気分解による単位時間当りの塩素発生量Ｎ（ｍｇ／分）は、原水の塩素イオン濃度Ｂ（ｍｇ／Ｌ）に略比例する。そこで、塩素イオン濃度Ｂによる塩素発生量Ｎの近似式が、例えばＫを比例定数として下記のように定められ、制御部８に格納されている。
Ｎ＝Ｋ×Ｂ（ｍｇ／分）
【００２５】
また、塩素発生量Ｎは原水の水温Ｄによっても左右される。そこで、水温Ｄによる塩素発生量Ｎの補正式が、例えばＭを比例定数として下記のように定められ、制御部８に格納されている。
Ｎ＝Ｎ×Ｍ
【００２６】
上記塩素発生量Ｎと１日の使用量Ａ（ｍ３）とから、１日の運転時間Ｔ（分）を算出すると、
１日の運転時間Ｔ（分）＝Ａ×１０００×Ｊ÷Ｎ＝１０００ＪＡ／Ｎ
となる。そこで、１日当りの運転回数Ｃ（回／日）から、１回当りの運転時間ｔ（分／回）はｔ＝Ｔ／Ｃとなる。
【００２７】
この１回当りの運転時間ｔは、５段階の目標塩素濃度レベルにより補正される。その補正係数は、例えば下記のように定められて制御部８に格納されている。
目標塩素濃度レベル      補正係数
段階  １                ×０．８
段階  ２                ×０．９
段階  ３                ×１．０
段階  ４                ×１．１
段階  ５                ×１．２
この補正により、貯水槽１の設置環境や水質に応じて、残留塩素濃度を弱目あるいは強めに指定することができる。一方、運転時刻は例えば、１日の運転回数が６回であれば、０時、４時、８時、１２時、１６時、２０時に予め定められている。
【００２８】
しかして、制御部８は残留塩素センサ７が故障したと判断すると、上記したプログラム運転に切り換える。すなわち、定刻になると予め設定された条件及び検出した水温から１回当りの運転時間ｔを演算し、電解槽５及び循環ポンプ６を運転する。これにより、残留塩素センサ７が故障した場合にも残留塩素濃度維持装置の運転が支障なく継続される。残留塩素センサ７の故障は、計測値が異常な状態（出力が０あるいは甚だしく過大、例えば２ｍｇ／Ｌ以上）が一定時間（例えば１時間）以上続いたことをもって判定することができる。
【００２９】
図示実施の形態では、１日の水道使用量Ａ、塩素イオン濃度Ｂ、水温Ｄ、残留塩素濃度の目標レベルなどの設定・検出条件に基づいて１回当りの運転時間ｔを演算・補正する例を示したが、これらの条件の何れかを適宜省いて演算式を簡素化したり、更に条件を付加したりすることは自由である。例えば、最も簡素な例として、１日の運転時刻（回数）及び１回当りの運転時間のみを設定することも可能である。
【００３０】
次に、運転プログラムの異なる実施の形態として、電解槽５及び循環ポンプ６の過去の運転実績を制御部８内に記録しておき、残留塩素センサ７の故障が検知されたら、この過去の運転実績を運転プログラムとして電解槽５及び循環ポンプ６を運転することが可能である。その場合、過去の運転実績としては、前日の運転実績、前週の同曜日の運転実績、前日以前における所定期間（例えば１週間）の各日の運転実績の平均値などを採用することが考えられる。すなわち、それらの各日あるいは期間における延べ運転時間の記録から１日の運転時間の実績を求め、この実績時間を１日の所要運転時間として、予め定めた運転回数（例えば３回あるいは６回）から各回の運転時間を算出し、予め定めた各定刻にその算出時間の運転を行なうものである。このように過去の実績に基づく制御を行なうことにより、残留塩素センサ７が故障するまでの運転に近い運転を再現することが可能になる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、残留塩素センサが故障したときは、予め定めた運転プログラムに基づいて代替運転を行なうことにより、残留塩素センサの故障に関わらず残留塩素濃度維持装置を引き続き支障なく運転することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す残留塩素濃度維持装置のシステム構成図である。
【図２】図１の装置の制御ブロック図である。
【図３】従来例を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
１    貯水槽
４    残留塩素濃度維持装置
５    電解槽
６    循環ポンプ
７    残留塩素センサ
８    制御部
９    キーボード
１２    水温センサ
【図１】
2004283661.tif 000003
【図２】
2004283661.tif 000004
【図３】
2004283661.tif 000005