(57)【要約】【課題】貯水槽１、給水管３、給水弁２からなる給水装置において、内部の水の残留塩素濃度を所定値以上に維持できる簡単な給水装置を提供する。【解決手段】貯水槽１に水位検出器７および塩素検出器８を設け、これらの信号から制御装置１により貯水槽１内の水の残留塩素濃度に対応して複数段階で水位を自動的に変更し、残留塩素濃度が低下した場合には水位を自動的に下げ、貯水槽１の実質的な容量を小さくし、水の交換率を向上させて残留塩素濃度の低下を防止し、水質を維持する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水槽と、この貯水槽内に給水をなす給水管と、給水を開始および停止させる給水弁とを備えた給水装置において、上記の貯水槽内には、この貯水槽内の水位を検出する水位検出器と、この貯水槽内の水の残留塩素濃度を検出する塩素検出器とが備えられており、また、上記の水位検出器および塩素検出器からの信号に基いてこの貯水槽内の水位を残留塩素濃度に対応して少なくとも複数段階の設定水位に制御する制御装置とを備えたことを特徴とする給水装置。
【請求項２】
前記の制御装置には前記の塩素検出器からの残留塩素濃度信号に対応して前記の設定水位を変更する設定水位変更部が設けられ、また前記の残留塩素濃度の測定および設定水位の変更作動を所定の時間間隔で行わせるタイマ部とを備えており、このタイマ部は、所定の時間間隔で前記の設定水位の変更作動を行わせるとともに、前記の給水弁の開弁信号を受けこの給水弁の給水開始時刻から所定の時間内では上記の設定水位の変更を停止する信号を出力することを特徴とする請求項１の給水装置。
【請求項３】
前記のタイマ部は、前記の給水弁の給水開始時刻から所定の時間内では前記の設定水位の変更を停止する信号を出力するが、前記の残留塩素濃度の測定は継続させることを特徴とする請求項２の給水装置。
【請求項４】
前記のタイマ部は、前記の設定水位の変更を停止する信号が出力される時間を任意に設定可能であることを特徴とする請求項２の給水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水等の給水装置に関する。さらに特定すれば、本発明は貯水槽を有する給水装置において、この貯水槽内の残留塩素濃度の低下を補償し、水質の低下を防止することができる給水装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、オフィスビル、マンション、ホテルなどでは、上水の使用量の平準化、断水時の給水の確保などのために貯水槽が設けられている。この貯水槽の容量は、施設の平均的な一日当たりの水の使用量の約半分程度の容量に設定される。
【０００３】
しかし、リゾートマンション、リゾート施設、学校などでは、日または季節により水の使用量が大きく変動することがある。このため、水の使用量が極端に低下した場合に、上記の貯水槽内の水と新たな給水との交換率が低下し、水の滞留が生じることがある。このような水の滞留が生じた場合には、貯水槽内において殺菌用の残留塩素の濃度が低下し、雑菌の繁殖等、水質の劣化を生じる可能性がある。
【０００４】
このため本願発明者等は、特許文献１に示されるような給水装置を開発した。この給水装置は、貯水槽内の底部に水圧検出器を設け、水頭圧により水位を検出し、この水位信号と水位設定値とを比較し、水位を制御するものである。この装置は、貯水槽から離れた位置に設置された制御盤上で水位設定値を容易に変更できるので、水の使用量に対応して貯水槽内の設定水位を変更し、たとえば水の使用量が低下した場合には水位設定値を低くすることにより、この貯水槽の容量を実質的に小さくし、この貯水槽内の水の交換率の低下を防止し、水の滞留による水質の劣化を防止できる。
【０００５】
このような給水装置は、水の使用量に対応した水位設定値の変更は手動、週間タイマーなどにより行なう事ができる。しかし、その日、または週間の水の使用量の変化パターン等を把握して設定を行わなければならないので、使用が面倒である等の不具合があった。また、貯水槽内の水位の時間当たりの低下率から水の使用量を算出し、水の使用量が低下した場合に自動的に水位設定値を変更することも試みられたが、装置が複雑となること、および給水される上水中の残留塩素濃度が一定ではないことなどから、確実な水質維持ができなかった。
【０００６】
すなわち、上水は浄水施設により高度に水処理されており、また貯水槽はプールや浴槽のように二次的な有機物などの混入がないので、この貯水槽内の上水の水質維持は殺菌用に添加された塩素の残留濃度の管理が中心となる。しかし、配水管から給水される上水はその残留塩素濃度に大きな差があり、地域、季節、時間等により０．２〜０．９ｍｇ／ｌの範囲で大きなばらつきがある。なお、上水中の雑菌の繁殖を抑制して水質を維持するための残留塩素濃度の基準値は０．１ｍｇ／ｌ以上とされている。上記のように給水中の残留塩素濃度に大きなばらつきがあると、単に水の使用量に対応して水位設定値を変更しても、確実な水質管理ができない。
【０００７】
なお、上記のように水の使用量に対応して貯水槽内の水位を設定する給水装置としては、たとえば特許文献２に開示されているものがあるが、この装置においても基本的に水の使用量に対応して水位を設定するものであるため、上記の給水装置の問題点は解決されない。
【０００８】
残留塩素を測定して水質を管理するものとして、特許文献３に開示されたものがある。このものは、配水管路内に残留塩素計を設置し、残留塩素濃度に対応して上水と高度処理水との供給の形態を選択したり、水処理操作を追加したりするものである。しかし、このものは、装置が複雑でコストが高くなると思われる。
【０００９】
また、貯水槽内の水の残留塩素濃度を測定し、濃度が低下した場合に自動的に次亜塩素酸ソーダを添加し、塩素濃度を高める各種の装置が開発されている。たとえば、特許文献４、または特許文献５には、このような装置が開示されている。また、次亜塩素酸ソーダの添加の代わりに、上水中の塩素イオンを電気分解し、殺菌力のある遊離塩素を発生させ、これにより残留塩素濃度を維持する装置もある。たとえば特許文献６、または特許文献７には、これらの装置が開示されている。
【００１０】
しかし、上述のような装置では、次亜塩素酸ソーダの注入装置や、電気分解装置、およびこれらの制御装置等を必要とし、構造が複雑でかつコストが高くなると思われる。また、これらの装置のように、貯水槽の中で遊離塩素を追加するものでは、万一遊離塩素濃度が過度に高くなった場合に、トリハロメタンが生成される可能性がある。
【特許文献１】特公平８−１４１１７号公報
【特許文献２】特許第２９１８７１２号公報
【特許文献３】特開２００３−３３４５３８号公報
【特許文献４】特開２００１−２３２３７０号公報
【特許文献５】２００３−２６０４７１号公報
【特許文献６】特許第２６８５０７０号公報
【特許文献７】特開２００１−２３２３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上の事情に基いてなされたもので、構造が簡単でコストが低いとともに信頼性が高く、また貯水槽内の水の残留塩素濃度が過度に高くなる可能性がなく、さらに操作が容易な給水装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の本発明は、貯水槽と、この貯水槽内に給水をなす給水管と、給水を開始および停止させる給水弁とを備えた給水装置において、この貯水槽内の水位を検出する水位検出器と、この貯水槽内の水の残留塩素濃度を検出する塩素検出器とが備えられており、また、上記の水位検出器および塩素検出器からの信号に基いてこの貯水槽内の水位を残留塩素濃度に対応して少なくとも複数段階の設定水位に制御する制御装置とを備えたものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１における制御装置には前記の塩素検出器からの残留塩素濃度信号に対応して前記の設定水位を変更する設定水位変更部が設けられ、また前記の残留塩素濃度の測定および設定水位の変更作動を所定の時間間隔で行わせるタイマ部とを備えており、このタイマ部は、所定の時間間隔で前記の設定水位の変更作動を行わせるとともに、前記の給水弁の開弁信号を受けこの給水弁の給水開始時刻から所定の時間内では上記の設定水位の変更を停止する信号を出力するものである。
【００１４】
また、請求項３に記載の本発明は、前記のタイマ部は、前記の給水弁の給水開始時刻から所定の時間内では前記の設定水位の変更を停止する信号を出力するが、前記の残留塩素濃度の測定は継続させるものである。
【００１５】
また、請求項４に記載の本発明は、前記のタイマ部は、前記の設定水位の変更を停止する信号が出力される時間を任意に設定可能としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の本発明によれば、貯水槽内の水の残留塩素濃度を塩素検出器により測定し、この塩素検出器からの信号に基いてこの貯水槽内の水位を少なくとも複数段階の設定水位に制御する。したがって、貯水槽内の水の残留塩素濃度が低下すると、水槽の水位設定値を順次自動的に下げ、水の交換率を上げることにより残留塩素濃度を所定の濃度以上に維持し、水質の劣化を防止する。この装置は貯水槽内の水位を設定値に維持する給水装置に塩素検出器や水位設定値の変更回路等を追加しただけのものであり、構造が簡単で低コストで製造できる。また給水される上水中の残留塩素濃度が低下した場合も同様に水位設定値が自動的に下げられ、この上水中の残留塩素濃度の変化にも自動的に対応でき、操作も容易である。また、貯水槽中の水に塩素を追加するものではないので、塩素濃度が過度に大きくなる可能性がなく、信頼性も高い。
【００１７】
また、請求項２に記載の本発明によれば、残留塩素濃度の測定および設定水位の変更作動を所定の間隔で行わせるタイマ部に給水開始時刻から所定の時間内では上記の設定水位の変更を停止する機能が与えられている。このため、給水中または直後に給水された塩素濃度の高い上水が塩素検出器に接触し、平均より高い塩素濃度が検出されて誤作動を生じることが防止される。そして、新たに給水された上水中の塩素が貯水槽内の水全体に均一に拡散した後に塩素濃度の測定と水位設定値の変更の作動が再開されるので作動が安定する。
【００１８】
また、請求項３に記載の本発明によれば、給水開始時刻から所定の時間内では前記の設定水位の変更を停止されるが、前記の残留塩素濃度の測定は継続される。このため、設定水位変更停止中でも残留塩素濃度の把握が可能となる。
【００１９】
また、請求項４に記載の本発明によれば、前記の設定水位の変更を停止する信号が出力される時間が任意に設定可能である。このため、貯水槽の容量や給水量に対応して、塩素が貯水槽内の水に必要かつ十分に均一に拡散してから設定水位の変更作動を再開するように設定でき、この給水装置の設置される施設の条件に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。この実施形態のものは、上水用のものであるが、その他の水、たとえば塩素が添加された雑用水の給水装置としても適用可能である。
【００２１】
図１には、この給水装置の全体を示す。図中の１は受水槽、高置水槽等の貯水槽である。この貯水槽１には給水弁２および給水管３を介して上水が給水される。また、この貯水槽１内に貯留された水は流出管４を介してポンプ等により末端の水栓等に給水される。なお、この実施形態では、上記の給水弁２として自力型の自動弁が用いられる。このような給水弁２は内部にシリンダ、ピストンなどを内蔵しており、シリンダ内の水圧を放圧することにより、給水の水圧により自動的に開閉する。なお、この給水弁２のシリンダ内の水を放出するためにパイロット管５および副弁６が接続されており、この副弁６が開弁すると上記の給水弁２も開弁し、またこの副弁６が閉弁すると給水弁２も閉弁する。なお、上記の副弁６は、電気的に開閉する電磁弁が使用されている。
【００２２】
また、この貯水槽１の底部には水位検出器７が取り付けられている。この水位検出器７は、この貯水槽１内底部の水圧すなわち水頭圧を測定し、この水頭圧からこの貯水槽１内の水位が算定される。
【００２３】
また、この貯水槽１の内の底部中央部には、塩素検出器８が取り付けられている。この塩素検出器８は、たとえば特許第３３９０１５４号公報に開示されているような、起電力測定方式、または電流測定方式の電極式の残留塩素検出器が好ましい。この塩素検出器８は、この貯水槽１内の水の残留塩素濃度を測定する。
【００２４】
また、１０はこの給水装置の制御装置であり、上記の副弁６、水位検出器７および塩素検出器８はこの制御装置に接続されている。図２は、この制御装置１０の回路の概略的なブロック図を示し、ＣＰＵ１１を含んでいる。このＣＰＵ１１には、上述の水位検出器７、塩素検出器８、および前記の副弁６を開閉させる弁駆動回路、後述するタイマ部すなわちタイマ回路１３、およびデータロガーなどの記録器１４がインターフェース１５を介してそれぞれ接続されている。
【００２５】
また、このＣＰＵ１１には、作動プログラムを記憶したＲＯＭ１６、測定値や設定値を記憶するＲＡＭ１７、各種のスイッチ類１８、測定値や設定値を表示する表示器１９、クロック２０等が接続されている。また、このＣＰＵ１１には、水位設定変更部すなわち水位設定変更回路２１および塩素濃度測定部すなわち塩素濃度測定回路２２が接続されている。
【００２６】
この実施形態では、この制御装置１０は図１に示すように貯水槽１内の水位を高水位、中水位、低水位の３段階すなわち３モードに設定するように構成されている。この制御装置１０の制御盤には、上記の高水位モード、中水位モード、低水位モードにそれぞれ対応した塩素濃度設定キー１８ｂ、水位設定キー１８ｃが配置されている。そして、たとえば高水位モードにおける水位を設定する場合には、このモードに対応した水位設定キー１８ｃを操作し、アップダウンキーおよびセレクトキー１８ａを操作して表示器１９に設定値を表示および決定してこの水位を設定する。また、残留塩素濃度に対応して水位モードの設定すなわち水位の設定を自動的に行なうため、各水位モードに対応した塩素濃度設定キー１８ｂを操作し、上記と同様にして各水位モード毎の塩素濃度の下限値、たとえば高い水位モードの下限値Ｃ１、中水位モードの下限値Ｃ２を設定する。なお、低水位モードにおける塩素濃度の設定値は、この実施形態の場合は塩素濃度低下の警報信号として使用され、施設の管理室などに設置した警報機を作動させる。
【００２７】
また、この制御装置１には上記の水位モードの選択を手動でおこなうか、または塩素濃度に対応して自動でおこなうかを選択する手動モードキー１８ｄ、自動モードキー１８ｅが設けられている。上記のような作動は前記の水位設定変更回路２１および塩素濃度測定回路２２で行われる。
【００２８】
図３はその作動のフローチャートを示す。  
まず、オートモードか否かが判別され（ＳＴＥＰ１）、オートモードの場合には、塩素濃度測定信号の有無の判別を行ない（ＳＴＥＰ２）、オートモードでない場合は、以後の処理は実行されず、不作動となる。前記ＳＴＥＰ２で塩素濃度測定信号が有りの場合には、塩素濃度が測定され（ＳＴＥＰ３）、引き続き設定水位変更信号の有無の判別を行なう（ＳＴＥＰ４）。そして、設定水位変更信号がある場合、ＳＴＥＰ５において上記塩素濃度の測定値が設定されたＣ１以上と判別されれば自動的に高水位モードに設定される。またＳＴＥＰ５においてＣ１より小さいと判別された場合、引き続きＳＴＥＰ６においてＣ２以上か否かが判別され、Ｃ２以上と判別されれば中水位モードに自動的に設定される。またＳＴＥＰ６においてＣ２より小さいと判別された場合は、低水位モードに自動的に設定される。なお、上記したＳＴＥＰ２、ＳＴＥＰ４において、いずれも信号が生じない場合は不作動となる。
【００２９】
上記のような塩素濃度の測定および水位の設定変更すなわち水位モードの選択は、タイマ回路１３からの指令信号によりおこなわれる。図４はこれらの信号の出力タイミングを示す。すなわち、図４の（ａ）は定期信号出力を示し、所定時間たとえば６時間毎に塩素濃度測定信号Ｓ１および設定水位変更信号Ｓ２が重畳して出力される。そして、塩素濃度測定信号Ｓ１により残留塩素濃度が測定され、その測定値は表示器１９に表示される。また、上記の設定水位変更信号により、図３のフローチャートに示すような作動により、塩素濃度に対応して水位モードが自動的に設定される。
【００３０】
また、このタイマ回路１３は、図４の（ｂ）に示すように、前記の副弁６の開弁信号すなわち給水弁２の開弁信号に対応して、給水弁の開弁時刻から所定の時間Ｔｓだけ設定水位変更停止信号Ｓ３が出力される。そして、この信号Ｓ３により図４の（ｃ）に示すように、上記の設定水位変更信号Ｓ２の出力がＴｓの間だけ停止され、この期間は設定水位の変更すなわち水位モードの切替作動は行われない。なお、この停止信号Ｓ３が出力されている間も、上記の塩素濃度測定信号Ｓ１は出力され、残留塩素濃度の測定とその測定値の表示が行われる。また、このタイマ回路１３には、表示器１３ａおよび操作キー１３ｂが設けられ、貯水槽１の容量や給水量に対応して上記の停止信号Ｓ３の出力時間Ｔｓを任意に設定でき、新たな給水中の残留塩素が十分に拡散するに十分な時間に設定できる。
【００３１】
また、この制御装置１０には前述のようにデータロガー等の記録器１４が設けられ、上記の塩素濃度の４ａに測定値、その他のデータが記録される。そして、これらはこの表示器１４のディスプレイ１４ａにグラフ等の形式で表示され、また必要に応じてプリントアウトポート１４ｂからプリントアウトされる。
【００３２】
なお、本発明は上記の実施の形態には限定されない。たとえば上記の実施の形態では、設定水位を３段階のモードで行なうように構成したが、この給水装置を設置する施設の条件に対応して、２段階、５段階などの複数段階で設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の給水装置の全体の概略図。
【図２】制御装置の回路のブロック図。
【図３】設定水位変更作動のフローチャート。
【図４】タイマ回路の出力信号の関係を示す線図。
【符号の説明】
【００３４】
１    貯水槽
２    給水弁
３    給水管
７    水位検出器
８    塩素検出器
１０  制御回路
１１  ＣＰＵ
１２  弁駆動回路
１３  タイマ回路
１９  表示器
２１  設定水位変更回路
２２  塩素濃度測定回路
【図１】
2005256359.tif 000003
【図２】
2005256359.tif 000004
【図３】
2005256359.tif 000005
【図４】
2005256359.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月10日(2004.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
しかし、上述のような装置では、次亜塩素酸ソーダの注入装置や、電気分解装置、およびこれらの制御装置等を必要とし、構造が複雑でかつコストが高くなると思われる。また、これらの装置のように、貯水槽の中で遊離塩素を追加するものでは、万一遊離塩素濃度が過度に高くなった場合に、トリハロメタンが生成される可能性がある。
【特許文献１】特公平８−１４１１７号公報
【特許文献２】特許第２９１８７１２号公報
【特許文献３】特開２００３−３３４５３８号公報
【特許文献４】特開２００１−２３２３７０号公報
【特許文献５】特開２００３−２６０４７１号公報
【特許文献６】特許第２６８５０７０号公報
【特許文献７】特開２００１−２３２３６６号公報
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
１    貯水槽
２    給水弁
３    給水管
７    水位検出器
８    塩素検出器
１０  制御装置
１１  ＣＰＵ
１２  弁駆動回路
１３  タイマ回路
１９  表示器
２１  設定水位変更回路
２２  塩素濃度測定回路