(57)【要約】【課題】給水に用いる電気料が安く、給水が（いつも末端一定圧：０．１５Ｍｐａにて）優しく、かつ、万全で制御管理がし易い給水システムを提供すること。【解決手段】水道本管に流量調節弁を介して受水槽１を接続し、当該受水槽に低区給水系及び高区給水系を接続し、水道本管の水圧をそのまま利用し、吸込圧力と高区給水系への給水圧力との差分を水中ポンプ２で加圧し、これを高区給水系へ供給し、また、受水槽からその自然圧のままで低区給水系へ給水し、受水槽内の水の入れ換えが常時なされるようにした上水道における給水システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道本管に流量調節弁を介して接続された受水槽と、当該受水槽に低区給水系及び高区給水系が接続されており、これらの低区給水系及び高区給水系にそれぞれ所定水圧で給水する上水道の給水システムにおいて、
上記受水槽内に密閉したポンプ室を設け、当該ポンプ室に水道本管からの枝管を流量調節弁を介して接続してあり、
上記ポンプ室に補充水管を設け、当該補充水管を逆止弁と流量調節弁を介して受水槽に解放してあり、
上記ポンプ室に密閉タンク型水中ポンプを設置して、当該水中ポンプの吐出管を高区給水系の給水管に接続してあり、
さらに、上記水道本管から分岐した枝管を流量調節弁を介して受水槽に解放してあり、
上記受水槽に流量調節弁を介して低区給水系の給水管を接続してあり、
上記水中ポンプの駆動モータがインバーター制御による可変速モータである上水道の給水システム。
【請求項２】
上記水中ポンプが、立型の水中ブースターポンプである請求項１記載の上水道の給水システム。
【請求項３】
上記受水槽を２以上並列に配置し、各受水槽の上記水中ブースターポンプを高区給水系への給水管に対して並列に接続している請求項１記載の上水道の給水システム。
【請求項４】
上記低区給水系の給水管を各受水槽に並列に接続している請求項３記載の上水道の給水システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、上水道における給水システム、殊に加圧給水システムに関するものであり、水の使用量の変動、本管水圧の低下に関わりなく、安定的に低区給水系及び高区給水系への給水を行うことができ、また、本管水圧を利用して高区給水の加圧を行い、また本管水圧を減圧（受水層に貯め圧力０に）して一定圧に近い圧力で低区給水を行うことにより、当該給水圧の為の消費電力を節減することが出来るものである。
【０００２】
【従来の技術】
上水道においては、比較的低い地区へ給水する低区給水系と、比較的高い地区に給水する高区給水系とがあり、また、水道本管から受水槽に補給して、水位計とバルブの開度調整によって、所定の水量を受水槽に減圧して貯留し、この受水槽から取り入れて、低区給水系、高区給水系にそれぞれのポンプで所定水圧で給水するのが一般的であり、水道本管の水圧変動（時間帯による水使用量の変動の為の水圧変動等）、低区給水系、高区給水系の水使用量の変動に関わらず、低区給水系、高区給水系にそれぞれ所定圧力で給水するようになっているのが一般的である。
このような上水道における従来の給水システムでは、受水槽が開放型であるために、低区給水系、高区給水系のいずれについても、ゼロ圧（受水槽圧）から、低区給水系への給水圧（例えば０・１５Ｍｐａ）に、或いは高区給水系への給水圧（例えば０．５〜０．５５Ｍｐａ）に、それぞれのポンプで加圧することになっている。このため、水道本管の水圧エネルギーが受水槽で大気に放出されて、無駄に消耗されていることになる（但し、この従来技術を記載した文献は見当らない）。
【０００３】
また、受水槽への貯水は、引込水道本管の水の動きが少量時、本管圧力が上昇時の夜間及び日中の水使用量の少ない時に行なう。ところで、水道本管からの補給量が低区給水系、高区給水系への給水量に対して不足する時、この不足分を受水槽の貯水で補って、給水不足が生じないようにしている。このような給水不足が生じる異常事態は、火事の発生による消火活動時、病院等が活動を開始して一斉に多量の水が使用される時などに発生するが、この異常事態への対応に支障のないように、受水槽、低区給水系、高区給水系への加圧給水システムが設計され、運転されているが、この場合も水道本管の水圧エネルギーを利用しないので加圧給水ポンプの消費電力が大きい。
【０００４】
他方、水道本管から受水槽への補給量と低区給水系、高区給水系による水使用量とがほぼバランスしている時は、受水槽内の貯水は消費されないので、受水槽内の水の入れ換わりが緩やかであり、消費量が少ない状態が長時間続くと受水槽内の水が劣化（死水化）する可能性もある。従って、受水槽への補給を制御して、受水槽から低区給水系、高区給水系への給水により、受水槽の貯水が一定時間で完全に入れ換わるようにすることが必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上水道の低区給水系及び高区給水系への給水システムにおける上記従来技術の問題を解消することを目的とし、水道本管の水圧エネルギーを有効に利用することによって、低区給水系、高圧給水系への加圧給水の為のポンプの消費電力を節減し、また、低区給水系及び高区給水系の水使用量の大小に関わらず、受水槽の水が自然に入れ換わるように、低区給水系及び高区給水系への給水システムを工夫することをその課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決のために工夫した給水システムは、水道本管に流量調節弁を介して接続された受水槽と、当該受水槽に低区給水系及び高区給水系が接続されており、これらの低区給水系及び高区給水系にそれぞれ所定水圧で給水する上水道の給水システムを前提として、次の（１）〜（６）によって構成されるものである。
（１）上記受水槽内に密閉されたポンプ室を設け、当該ポンプ室に水道本管からの枝管を流量調節弁を介して接続していること。
（２）上記ポンプ室に補充水管を設け、当該補充水管を逆止弁と流量調節弁を介して受水槽に解放していること。
（３）上記ポンプ室に密閉タンク型水中ポンプを設置し、当該水中ポンプの吐出管を高区給水系の給水管に接続していること。
（４）さらに、水道本管からの枝管を流量調節弁を介して受水槽に解放していること。
（５）上記受水槽に流量調節弁を介して低区給水系の給水管を接続していること。
（６）上記水中ポンプの駆動モータがインバーター制御による可変速モータであること。
【０００７】
【作用】
上記受水槽は所定量の水を貯留することができ、水道本管の枝管から流量調節弁を介して上記受水槽に補給し、この補給量を調節することによって、所定の水位に保持され、上記受水槽の位置は給水圧０．１５Ｍｐａ以下にならないように高台地区に設置されている。
【０００８】
他方、ブースターポンプ（水中ポンプ）は常時水が満たされていて、水道本管水圧によって加圧され、水道本管からの枝管に設けられた上記流量調節弁の開度調節によって、所定圧（０．１５Ｍｐａ）以下にならないように制御される。
水中ポンプは、ポンプ室圧力を高区給水系への給水圧力（水道給水圧力が一定になるよう、例えば０．５〜０．５５Ｍｐａ）まで加圧するものであり、高区給水系への給水を行い、その吐出圧力が上記給水圧力（末端圧一定制御になるよう、例えば末端で０．１５Ｍｐａ）に保持されるように、その回転速度が制御される。この場合の水中ポンプの消費電力は、ポンプ室吸込圧力（例えば０．１５〜０．３Ｍｐａ）と吐出圧力（例えば０．５〜０．５５Ｍｐａ）の差分の加圧に要するものであるから、水道本管の水圧によるポンプ室の圧力（例えば０．２〜０．４Ｍｐａ）分だけ消費電力が節減される。
【０００９】
また、水道本管（引込本管）からの給水の一部を枝管に分流させ、この枝管の流量調節弁で分流量を調節して（例えば、夜間及び日中の水使用量の少ない時）これを受水槽に補充する。そして、この受水槽への補充量の調節によって、受水槽の水位を低区給水系への給水圧力（例えば高台地区の標高により０．１５Ｍｐａ以上）に保持している。そして、低区給水系への給水圧力は高台地区に設けた受水槽設置圧力であり、低区給水系への給水についての水中ポンプによる加圧は無いので、低区給水系への給水の加圧の為の消費電力はゼロである。
【００１０】
また、高区給水系における水使用量が異常に多く、水道本管からの枝管による流量では不足する場合はポンプ室に接続された補充水管の逆止弁が自動的に開き、受水槽内の水を吸い込み、この水と本管吸込み圧力が０．１５Ｍｐａ以下とならないようにし、本管吸込み水と一緒に水中ポンプで加圧して、これを高区給水系に給水する。この場合も水中ポンプの回転速度を調節することによって所定圧力（末端圧０．１５Ｍｐａ一定になるよう、例えば０．５〜０．５５Ｍｐａ）に加圧することができる。
【００１１】
また、通常は受水槽の水は低区給水系への給水として常時消費され、受水槽の水は常時入れ換わっているので、受水槽の水が滞留して劣化する可能性はない。他方、高区給水系への給水は、受水槽を経ないで、水道本管からポンプ室、水中ポンプ（立型水中ブースターポンプ）を経て、高区給水系へ直接給水される。
【００１２】
【実施態様１】
実施態様１は、解決手段における水中ポンプが、立型の水中ブースターポンプであることである。
【００１３】
【実施態様２】
実施態様２は、解決手段における受水槽を２以上並列に配置し、各受水槽の水中ポンプを高区給水系への給水管に対して常時１台運転をし、１台予備とし交互運転とし並列に接続していることである。
【００１４】
【実施態様３】
実施態様３は、実施態様２において、低区給水系の給水管を各受水槽に並列に接続したことである。
【００１５】
【実施の形態】
次いで、図面を参照しつつ、実施例を説明する。
この実施例は、貯水容量５０〜１０００ｔの受水槽１を並列に２つ設け（なお、給水人口により異なるが）、各受水槽１にそれぞれ密閉されたポンプ室２を設けている。この受水槽１は所定の貯水量の水位に保たれ、この時、受水槽の位置は給水圧０．１５Ｍｐａ以下にならないように高台地区に設置されている。
【００１６】
左右の受水槽１，１のポンプ室２，２にそれぞれ最大容量が０．３から５．００ｍ３／分（最高回転速度３０００ｒｐｍ）（給水人口により異なるが）の水中ポンプ（立型水中ブースターポンプ）３が設置されている。これらの左右の水中ポンプ３，３は、吐出管４に互いに並列に接続されており、水中ポンプ３と吐出管４との間に流量調節弁（スルース弁）５を介在させている。
左右のポンプ室２，２は、水道本管からの枝管６に互いの並列に接続されている。この枝管６とポンプ室２との間に電動流量調節弁７が介在していて、ポンプ室２への給水圧（一次側本管給水住民の給水圧）が０．１５Ｍｐａ以下にならないようにポンプ室２の圧力計測信号に基づいて、電動流量調節弁７の開度が自動調節される。
【００１７】
上記吐出管４は高区給水管８に流量調節弁（スルース弁）９を介して接続されている。なお、左右の受水槽１，１は普段は共通水位となっているが互いに独立にすることができる。また、水使用量の大小に応じて、上記水中ポンプは左右いずれか単独で、あるいは両方の運転で加圧給水を行うようにしている。
【００１８】
また、ポンプ室２に設けられている補充水管１１が受水槽１に解放しており、また、補充水管１１に逆止弁および流量調節弁（スルース弁）１２が設けられていて、高区給水系の水使用量が異常に多量の時に、前記水中ポンプはフル回転し、水道本管の枝管からの給水では不足する場合上記補充水管１１の逆止弁が自動的に開いて、受水槽１からも水がポンプ室２に補充されるようになっている。
また、低区給水系への給水管１３が、左右の受水槽１，１に互いに並列に接続されていて、受水槽１の標高位置（高台）により水圧０．１５Ｍｐａで低区に給水するようになっている。
【００１９】
上水道の給水システムは２４時間運転されているので、水道本管から枝管６を介して水圧０．１５Ｍｐａ以上でポンプ室に常時給水され、水中ポンプ３による吐出管４への給水量の変動に関わりなくポンプ室２の水圧がほぼ０．１５Ｍｐａ以上に保たれるように、電動流量調節弁７の開度を調節することによって、枝管６からポンプ室２への補給水圧は自動的にほぼ０．１５Ｍｐａ以下にならないように制御される。
ポンプ室２内の水が水中ポンプ３によって、末端一定になるように加圧されて吐出管４に給水される。水中ポンプ３から吐出管４への給水圧力は、水中ポンプの回転速度の調節によって、高区給水系の水使用量の変動に関わりなく、自動的に一定に制御される。そして、吐出管４に圧送された水は流量調節弁（スルース弁）９を経て高区給水管８に送られる。また、上記標高の高台に設けられた互いに並列に接続された左右の受水槽１，１は、その水圧０．１５Ｍｐａ以上で低区給水管１４に給水するようになっている。
【００２０】
低区給水系の水使用量が異常に多い時は、受水槽の水位が低下する傾向を示すので、受水槽への電動流量調節弁１０の開度が拡大され、枝管６から受水槽１への補給量が増大するが、それでもなお不足するときは、受水槽異状水位低下により異状通報をして係員が現場にて原因を確認することにした。高区給水には水中ポンプ３，３の回転速度が制御され、その吐出量が増大するので、吐出管４の給水圧力一定に保たれるようにポンプには「余裕」をもたせている。
【００２１】
高区給水系の水使用量が異常に多い時は、電動流量調査弁７の開度が拡大され、また、受水槽の補充水管１１の逆止弁および流量調節弁（スルース弁）１２が開かれて、水道本管の枝管６からの給水圧０．１５Ｍｐａに保ち（電動流量調節弁７にて調節）つつ、受水槽１から吸い込んだ水を水中ポンプ３で加圧して吐出管４に送り込む。
【００２２】
高区給水系、低区給水系による水使用量が異常に多くて、受水槽の水位が低下する（例えば，地震とかで本管破損又は火災発生時に起こる）異状事態は度々生じるものではない。
なお、上記受水槽の手前に集落がある場合、この集落には上記受水槽の手前の水道本管の枝管から給水する。
【００２３】
以上説明したとおり、この発明の給水システムによれば、高区給水系への給水圧力は、引込本管の水圧をそのまま使用し、不足分を水中ポンプで加圧して、これを高区給水系へ供給するだけであるから、開放型タンクの水を加圧して低区給水系及び高区給水系へ給水する従来の給水システムに比して、給水加圧ポンプの消費電力を大幅に節減することができる。
また、受水槽の水圧を低区給水系の給水圧力に保持して、受水槽から自然流下により低区給水系へ給水するから、低区給水系の水使用量の大小に関わらず、受水槽内の水の入れ換えが常時なされる。従って、受水槽内に水が滞留することなく水が劣化（死水化）するという問題はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の平面図である。
【図２】実施例の概略縦断面図である。
【符号の説明】
１・・・受水槽
２・・・密閉ポンプ室
３・・・水中ポンプ（立型水中ブースターポンプ）
４・・・吐出管
５・・・流量調節弁
６・・・枝管
７・・・電動流量調節弁
８・・・高区給水管
９・・・流量調節弁
１０・・・電動流量調節弁
１１・・・補充水管
１２・・・流量調節弁
１３・・・低区給水系への給水管
１４・・・低区給水管
ＭＨ・・・マンホル
【図１】
2004238825.tif 000003
【図２】
2004238825.tif 000004