(57)【要約】【課題】浴用水循環システムの省エネルギー化の方法の一としてインバータを用いて消費電力を抑える方法において、効果的かつ浴用水の清浄度を保ったまま、省エネルギーに寄与することを目的とする。【解決手段】実際の運転時の計測データを基に必要運転量をリアルタイムに計算した結果を用いて、インバータの制御を行う。計測データには、遊離残留塩素濃度、濁度、センサの通過人数、発電装置による発電量を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽の水を濾過し再び水槽へ戻すために用いられる、少なくとも、送水するための濾過ポンプと、水を濾過するタンクと、機器の制御をおこなう制御盤と、測定機器と、インバータと、を有する濾過循環装置に用いるインバータの制御方法であって、前記測定機器により取得した運転データの測定値を用いて必要なポンプ運転量を算出し、前記必要なポンプ運転量から必要な商用電力量を算出し、前記インバータの制御を行うことで、ポンプに使用する商用電力量を削減する機能をもつことを特徴とする、濾過循環装置に用いるインバータの制御方法
【請求項２】
前記測定機器は水質測定機器であり、取得する運転データの測定値は水質測定値であって、前記水質測定値から濾過ポンプの運転量を算出することを特徴とする、請求項１に記載の濾過循環装置に用いるインバータの制御方法
【請求項３】
前記測定機器はセンサであり、取得する運転データの測定値は前記センサを通過する人数であって、前記センサ通過人数から濾過ポンプの運転量を算出することを特徴とする、請求項１に記載の濾過循環装置に用いるインバータの制御方法
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の濾過循環装置に用いるインバータの制御方法において、更にポンプを使用する入浴用アトラクションを設け、前記入浴用アトラクションの運転制御を前記濾過循環装置に備えた制御盤によって行う濾過循環装置であって、前記測定機器はセンサであり、取得する運転データの測定値が前記センサを通過する人数であって、前記センサを通過する人数の測定値から入浴用アトラクションポンプの運転量を算出することを特徴とする、請求項１乃至請求項３に記載の濾過循環装置に用いるインバータの制御方法
【請求項５】
請求項１に記載の濾過循環装置に用いるインバータの制御方法において、水槽に代えてポンプを使用する水景施設を設け、前記水景施設の運転制御を前記濾過循環装置に備えた制御盤によって行う濾過循環装置であって、前記測定機器はセンサであり、取得する運転データの測定値が前記センサを通過する人数であって、前記センサを通過する人数の測定値から水景施設循環ポンプに必要な商用電力量を算出することを特徴とする、請求項１に記載の濾過循環装置に用いるインバータの制御方法
【請求項６】
請求項１乃至請求項５に記載の濾過循環装置に用いるインバータの制御方法において、更に小水力発電装置を水槽から濾過循環装置へ流入する配管上に設けた濾過循環装置であって、前記測定機器は前記小水力発電装置によって発電された電力量を測定する装置であり、取得する運転データの測定値が前記小水力発電装置によって発電された電力量であって、前記小水力発電装置によって発電された電力量測定値から濾過ポンプの運転に必要な電力量との差を算出し、必要な商用電力量を算出することを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の濾過循環装置に用いるインバータの制御方法
【請求項７】
請求項１乃至請求項５に記載の濾過循環装置に用いるインバータの制御方法において、更に水槽から溢れた水を回収する溢れ水回収槽と、水槽から溢れ水回収槽へ流入する配管上に備える小水力発電装置とを設けた濾過循環装置であって、前記測定機器は前記小水力発電装置によって発電された電力量を測定する装置であり、取得する運転データの測定値が前記小水力発電装置によって発電された電力量であって、前記小水力発電装置によって発電された電力量測定値から濾過ポンプの運転に必要な電力量との差を算出し、必要な商用電力量を算出することを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の濾過循環装置に用いるインバータの制御方法
【請求項８】
水槽の水を濾過し再び水槽へ戻すために用いられる、少なくとも、送水するための濾過ポンプと、水を濾過するタンクと、機器の制御をおこなう制御盤と、測定機器と、インバータと、を有する濾過循環装置であって、前記測定機器により取得した運転データの測定値を用いて必要なポンプ運転量を算出し、前記必要なポンプ運転量から必要な商用電力量を算出し、前記インバータの制御をおこなうことで、ポンプに使用する商用電力量を削減する機能をもつことを特徴とする、濾過循環装置
【請求項９】
前記測定機器は残留塩素濃度計であり、取得する運転データの測定値が遊離残留塩素濃度であって、前記遊離残留塩素濃度の測定値から濾過ポンプの運転量を算出することを特徴とする、請求項８に記載の濾過循環装置
【請求項１０】
前記測定機器は濁度計であり、取得する運転データの測定値は濁度であって、前記濁度の測定値から濾過ポンプの運転量を算出することを特徴とする、請求項８に記載の濾過循環装置
【請求項１１】
前記測定機器はセンサであり、取得する運転データの測定値は前記センサを通過する人数であって、前記センサを通過する人数の測定値から濾過ポンプの運転量を算出することを特徴とする、請求項８に記載の濾過循環装置
【請求項１２】
請求項１に記載の濾過循環装置において、更にポンプを使用する入浴用アトラクションを設け、前記入浴用アトラクションの運転制御を前記濾過循環装置に備えた制御盤によって行う濾過循環装置であって、前記測定機器はセンサであり、取得する運転データの測定値が前記センサを通過する人数であって、前記センサを通過する人数の測定値から入浴用アトラクションポンプの運転量を算出することを特徴とする、請求項８に記載の濾過循環装置
【請求項１３】
前記入浴用アトラクションが、超音波風呂であることを特徴とする、請求項１２に記載の濾過循環装置
【請求項１４】
前記入浴用アトラクションが、バイブラ風呂であることを特徴とする、請求項１２に記載の濾過循環装置
【請求項１５】
前記入浴用アトラクションが、ワールプールであることを特徴とする、請求項１２に記載の濾過循環装置
【請求項１６】
前記入浴用アトラクションが、微細気泡発生風呂であることを特徴とする、請求項１２に記載の濾過循環装置
【請求項１７】
前記入浴用アトラクションが、掛け流し演出装置であることを特徴とする、請求項１２に記載の濾過循環装置
【請求項１８】
請求項８に記載の濾過循環装置において、水槽に代えてポンプを使用する水景施設を設け、前記水景施設の運転制御を前記濾過循環装置に備えた制御盤によって行う濾過循環装置であって、前記測定機器はセンサであり、取得する運転データの測定値が前記センサを通過する人数であって、前記センサを通過する人数の測定値から水景施設循環ポンプに必要な商用電力量を算出することを特徴とする、請求項８に記載の濾過循環装置
【請求項１９】
前記水景施設が、噴水であることを特徴とする、請求項１８に記載の濾過循環装置
【請求項２０】
前記水景施設が、人工河川であることを特徴とする、請求項１８に記載の濾過循環装置
【請求項２１】
前記水景施設が、人工池であることを特徴とする、請求項１８に記載の濾過循環装置
【請求項２２】
前記水景施設が、人工滝であることを特徴とする、請求項１８に記載の濾過循環装置
【請求項２３】
前記センサが、人体から発生する赤外線を感知するものであることを特徴とする、請求項１１乃至請求項２２のいずれかに記載の濾過循環装置
【請求項２４】
前記センサが、周囲の音を感知するものであることを特徴とする、請求項１１乃至請求項２２のいずれかに記載の濾過循環装置
【請求項２５】
前記センサが、重量を感知するものであることを特徴とする、請求項１１乃至請求項２２のいずれかに記載の濾過循環装置
【請求項２６】
前記センサが、赤外線の反射を感知するものであることを特徴とする、請求項１１乃至請求項２２のいずれかに記載の濾過循環装置
【請求項２７】
前記センサが、超音波の反射を感知するものであることを特徴とする、請求項１１乃至請求項２２のいずれかに記載の濾過循環装置
【請求項２８】
前記センサが、レーザー光の反射を感知するものであることを特徴とする、請求項１１乃至請求項２２のいずれかに記載の濾過循環装置
【請求項２９】
前記センサが、マイクロ波の反射を感知するものであることを特徴とする、請求項１１乃至請求項２２のいずれかに記載の濾過循環装置
【請求項３０】
請求項８乃至請求項２９に記載の濾過循環装置において、更に小水力発電装置を水槽から濾過循環装置へ流入する配管上に設けた濾過循環装置であって、前記測定機器は前記小水力発電装置によって発電された電力量を測定する装置であり、取得する運転データの測定値が前記小水力発電装置によって発電された電力量であって、前記小水力発電装置によって発電された電力量測定値から濾過ポンプの運転に必要な電力量との差を算出し、必要な商用電力量を算出することを特徴とする、請求項８乃至請求項２９のいずれかに記載の濾過循環装置
【請求項３１】
請求項８乃至請求項２９に記載の濾過循環装置において、更に水槽から溢れた水を回収する溢れ水回収槽と、水槽から溢れ水回収槽へ流入する配管上に備える小水力発電装置とを設けた濾過循環装置であって、前記測定機器は前記小水力発電装置によって発電された電力量を測定する装置であり、取得する運転データの測定値が前記小水力発電装置によって発電された電力量であって、前記小水力発電装置によって発電された電力量測定値から濾過ポンプの運転に必要な電力量との差を算出し、必要な商用電力量を算出することを特徴とする、請求項８乃至請求項２９のいずれかに記載の濾過循環装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、プール・浴槽等の浴用水濾過システムの省エネルギー化に関する。
【背景技術】
【０００２】  ２０１０年４月に「エネルギーの使用の合理化に関する法律」が完全施行されたことにより規制対象となる企業の範囲が拡大し、中小規模のプール・温浴施設やチェーン展開店舗でも、二酸化炭素排出量の削減が急務となっている。このことで、プールや浴槽等の浴用水を用いたサービスを提供する施設の間で省エネルギー対策が進められている。【０００３】  従来、浴用水循環システムの省エネルギー化の方法としては、消費電力の少ない装置をシステム内に用いたり、浴用水の汚染度が低い時間帯にインバータを用いて周波数を変えることにより、汚染の少ない時間帯の消費電力を抑えたりする方法がある。インバータを用いた方法では、夜間など入浴者が少ない時間帯に予めタイマ設定をしておき、設定時間になると自動的に消費電力量を下げる方法が取られている。しかし、タイマ時間の設定がずれていたり予定外の水槽利用を行ったりすると、運転量が不足する時間帯が発生し浴槽水の汚染を十分に除去できない可能性がある。【０００４】  また、プールや浴槽に設けられる、気泡や水流を発生させるリラクゼーション用アトラクションにおいては、その運転にポンプやブロワ等が用いられる。これらの省エネルギー化の方法としては、前記アトラクションの入り口付近にスイッチを設けておき、動作開始時に利用者が前記スイッチを操作し、一定時間が過ぎると自動で運転を停止する方法がある。この場合、利用者にとって手間であることと、利用中に運転が停止すると再度スイッチを操作せねばならず、アトラクション水槽が大きくスイッチから離れた場所にいた場合、操作のために移動する必要があることで、利便性が低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  そこで本発明では、入浴水の濾過システムに関し、段落番号０００３のインバータを用いて消費電力を抑える方法において、実際の運転時のデータを基に必要運転量をリアルタイムに計算した結果を用いてインバータの制御を行い省エネルギー化に寄与することと、段落番号０００４のアトラクションポンプの消費電力を抑える方法において施設利用者の利便性を保ちながら省エネルギー化に寄与することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  インバータを用いないで運転する場合、運転量は常に一定となる。濾過の場合、最も汚染度が高い場合にも水質を保つ必要があるため、インバータを用いないで運転する場合は最も汚染度が高い場合を想定し、その運転量を維持する必要がある。即ち、その運転量を満たし得るポンプを選定するため、汚染度が最大の時であっても運転量が過剰になる可能性がある。汚染度が最大でない点をみると、必要な運転量はインバータを用いない場合の常時運転量より少なくなる。運転量と消費電力量は比例関係にあるため、余剰運転の分だけ電力を浪費しているともいえる。故に、濾過システム内に測定機器を設け、水質の変化即ち汚染度の変化をもって運転量の判断を行うと、より効率良く且つ清浄な水質を保ったまま省エネルギー化を実現することが可能である。【０００７】  次亜塩素酸ソーダを用いて滅菌している場合、流水中の遊離残留塩素濃度が低いほど遊離残留塩素が消費されていることになり、汚染度が高い状態である。また、濁度が高いほど汚染度が高い状態である。よって、濾過システム内に設ける測定機器は、流水中の遊離残留塩素濃度を測定するものと、濁度を測定するものが利用可能である。【０００８】  プールや浴槽などの浴用水の場合、入浴者数が多いほど浴用水の汚染度が高くなる。このことから、直接入浴者数を数え、その人数に応じたインバータの運転を行うことにより省エネルギー化を図ることも可能である。即ち、必要運転量は入浴者数を用いることで求めるというものである。入浴者数は、水槽の入口付近に設けたセンサの前を通過した人数を測定する。この方法を用いると、入浴者が入浴する直前に前もってポンプの運転量を増すことが可能となり、水質の悪化を未然に防ぐことができる。【０００９】  プールや浴槽のリラクゼーション用アトラクションにはポンプやブロワが使用されており、利用者があるときのみ運転することで、省エネルギー化を行うことができる。前記アトラクションの運転は、水質の変化を測定した結果を反映すると運転開始までに時間差が生じてしまうため、入浴者が１名以上になった場合アトラクションを運転させるという制御方法を取る。即ち、段落番号０００８のセンサを用いた制御と同様、センサの通過人数を測定する方法で運転制御を行うものである。【００１０】  浴用水槽と濾過タンクの間を循環する浴用水が持つエネルギーを電力に変換することにより、濾過循環システム内で用いられる電力を賄う。このとき、不足分の電力のみを商用電力で賄うため、インバータを制御することにより使用する商用電力量を必要最低限の量にする。即ち、測定機器として発電量の計測器を用い、発電量を測定値としてインバータの運転量を算出する。【００１１】  小水力発電を実施する本発明では、浴槽やプール等の水槽を、濾過循環ポンプ及び濾過タンクよりも上層に設置する。実際の施設では、水槽と、濾過循環ポンプ及び濾過タンクを含む濾過装置の設置階層が異なる場合があるが、その場合も水槽を上層階に設置する。流水が持つエネルギーを電力に変換するための小水力発電装置は、水槽より下層に設ける。最良の形態としては、電力を消費する場に近く流水が持つエネルギーが大きくなる濾過装置の設置階に設けるのが良い。【００１２】  水槽から濾過タンクへ流水を流入させる際は、水の落差を利用する。水は、万有引力の法則により高所から低所へ流入するため、特別な力を用いなくても濾過装置の設置層へ流入する。濾過装置よりも浴用水槽寄りの配管上に、水力機及び発電機を備えた小水力発電装置を設けることで、前記小水力発電装置によって流水の持つ位置エネルギーが電力に変換され、濾過装置内で用いられる。濾過装置の設置されている下層へ流入した流水は、濾過された後、濾過循環ポンプの働きにより再び上層の水槽へ流入する。
【発明の効果】
【００１３】  本発明を利用すると、従来のタイマによるインバータ制御方法と比較してより効率良く且つ清浄な水質を保ったまま省エネルギー化を実現することが可能である。また、入浴アトラクションを用いる水槽では、利用者の利便性を保ったまま省エネルギー化を実現することが可能である。【００１４】  更に、小水力発電を組み合わせて濾過循環システム内で発生するエネルギーを電力に変換することで、商用電力の使用量を削減できる。前記小水力発電は、動力源が循環している流水であることから、使用部品の製造工程以外で二酸化炭素が発生せず、電力会社が行う火力発電と比較して低炭素化に貢献でき、また、小規模であるため比較的安全である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明を用いた濾過循環システムのシステムフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  以下、本発明の実施形態を図面とともに説明する。図１は、本発明を用いた濾過循環システムのシステムフロー図で、符号１０の水槽内の水を符号１１の濾過ポンプを用いて循環させ、符号１２の濾過タンク内に納められたフィルタによって懸濁物質を除去するシステムである。その他、自動運転の制御を行う符号１３の制御盤と、電力量を制御する符号１４のインバータが設けられている。通常、濾過循環システムではこれらの他、粗大な懸濁物質を除去する集毛器や昇温若しくは冷却のための熱交換器等が用いられるが、本発明で提示する技術と関連がないため説明を省略する。
【実施例】
【００１７】  実際に必要としている運転量は汚染度より求められるが、前記汚染度は水質の変化によって測定することが可能である。水槽内の水の水質を直接自動で測定することは、施設の意匠的な問題、安全面等により困難であるため、符号１５で示される濾過ユニット内の配管の流水の水質を測定する。【００１８】  前記流水の水質を、符号１６の水質測定機器を用いて測定し、その結果必要な濾過速度を求める。前記必要な濾過速度から、符号１１の濾過ポンプの必要運転量を求め、前記必要運転量を満たし得る電力量を求める。符号１４のインバータでは電気の周波数を変える働きをするため、目標とする周波数を求めて前記インバータへ制御信号を送信する。本段落にて示した演算は、符号１６の水質測定機器で行っても、符号１３の制御盤で行ってもよい。【００１９】  符号１６ａの遊離残留塩素濃度測定機器は、流水中の遊離残留塩素濃度を測定する。符号１６ｂの濁度測定機器は、流水の濁度を測定する。段落番号０００７で述べたように、流水中の遊離残留塩素濃度が低いほど、また濁度が高いほど、汚染度が高い状態である。これらを水質の指標とし、段落番号００１８に示した制御を行う。符号１６ａの遊離残留塩素濃度測定機器と符号１６ｂの濁度測定機器は、いずれか１種類を使用しても、２種類を組み合わせて使用してもよい。【００２０】  段落番号０００８で述べたように、入浴者数の変化で浴用水の汚染度を判断することも可能である。前記入浴者数は符号１７のセンサを用いる。前記センサと符号１３の制御盤の間の通信は有線でも良いが、設置を容易にするためと施設利用者の安全性を考慮すると、無線式のものが好ましい。前記センサと前記制御盤が遠距離にあり、無線通信が困難な場合は、符号１８のセンサ通信用電波中継器を設ける。符号１６の水質測定機器と符号１７のセンサの併用も可能である。【００２１】  プールや浴槽のアトラクションは、符号２０の超音波装置及び符号２２のバイブラ装置が該当する。図１では、符号２１の超音波装置用ポンプ及び符号２３のバイブラ装置用ブロワで示される。測定機器は符号１７のセンサを用いる。水流を発生させるアトラクションとして渦流を発生させるワールプールがあるが、前記超音波装置及びバイブラ装置と制御方法が同様のため、図示を省略する。【００２２】  符号１７のセンサは、人体から発せられる赤外線又は周囲の音を感知するもの、床面に置いた重量センサによって感知するものがある。また、本体から発せられた赤外線、超音波、レーザー光、マイクロ波などの音波又は光波を感知するものもあるが、これらは、センサが１台で音波又は光波を発射する手段と物質に衝突して反射した音波又は光波を感知する手段とを備え反射時間の差からセンサの前を横切ったものの有無を感知するものと、センサが２台１組であり音波又は光波を発射する手段を備えた一方から発射された音波又は光波が遮られることなく音波又は光波を感知する手段を備えた他方に感知されるかどうかでセンサの前を横切ったものの有無を感知するものとがある。【００２３】  符号３０の濾過装置流入配管の配管上、濾過装置よりも浴用水槽寄りに、符号３１の小水力発電装置が備わる。配管は施設内の狭所に設けられており配管も多���な方向に向かうが、設置する配管が水平に近い方向や上昇方向の場合、位置エネルギーが運動エネルギーに変わり、エネルギーの損失となるため、符号３０の濾過装置流入配管は、符号１の水槽から符号３１の小水力発電装置まで極力方向転換をせず、床面に対し直交であることが最良である。符号３１の小水力発電装置には、水力機及び発電機を備えてあり、浴用水が流通する際に水力機を回転せしめることで発電する。【００２４】  符号３１の小水力発電装置によって浴用水の位置エネルギーから得られた電力は、電力線を通じて符号１１の濾過循環ポンプに供給される。符号３１の小水力発電装置は、発電量の測定装置を有している。濾過循環ポンプを運転するために必要な電力として不足が生じる場合は、符号１４のインバータを制御することにより、不足分だけ商用電力を利用する。【００２５】  水槽から溢れた水は排水されるが、施設によっては符号３２の溢れ水回収槽を設けて再利用する場合がある。ここでも、符号３３の溢れ水回収配管の途中に符号３１の小水力発電装置を設けることで、電力を発生させることができる。電力発生の仕組みとインバータの制御については、段落番号００２３乃至段落番号００２４の濾過装置流入配管上に小水力発電装置を設けた場合と同様のため、説明を省略する。【００２６】  符号３１の小水力発電装置に異常があり動作できなくなった場合は、復旧までの間商用電力を用いて運転することとなる。この間、濾過循環機能に支障をきたさぬよう、浴用水は符号３４の発電装置迂回配管を流通させることで、通常の濾過循環システムと同じように運転させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】  本発明は、主に浴用水が循環濾過して使われる、プールや浴場等の入浴施設に用いられることを想定しているが、水の循環濾過を行っている場所であれば、噴水、人工河川、人工池、人工滝等の水景施設、工場の製造現場、ビルの冷却塔等、あらゆる場所で応用して利用可能である。
【符号の説明】
【００１７】１０    水槽
１１    濾過ポンプ
１２    濾過タンク
１３    制御盤
１４    インバータ
１５    濾過ユニット範囲
１６    水質測定機器
１６ａ  遊離残留塩素濃度測定機器
１６ｂ  濁度測定機器
１７    センサ
１８    センサ通信用電波中継器
２０    超音波装置
２１    超音波装置用ポンプ
２２    バイブラ装置
２３    バイブラ装置用ブロワ
３０    濾過装置流入配管
３１    小水力発電装置
３２    溢れ水回収槽
３３    溢れ水回収配管
３４    発電装置迂回配管
【図１】
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