(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水が流入する汚水漕に設置され、該汚水槽の汚水を排出するための水中ポンプと、
上記汚水槽の水位を検出する水位検出手段と、
上記汚水槽の水位が予め設定された所定の上限水位以上になると該水中ポンプを起動し、該汚水槽の水位が該上限水位よりも低い所定の下限水位以下になると該水中ポンプを停止させる発停制御手段と、
該水中ポンプの起動または停止の度ごとに上記上限水位を設定変更する上限水位変更手段と
を備えていることを特徴とする水位制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水位制御装置において、
水位検出手段は、気泡式液面計によって構成されている
ことを特徴とする水位制御装置。
【請求項３】
汚水槽の水位が所定の上限水位以上になると該汚水槽の汚水の排出を開始し、該水位が該上限水位よりも低い所定の下限水位以下になると汚水の排出を終了することにより、該汚水槽の水位を一定範囲内に保つ水位制御方法であって、
汚水の排出の開始または終了の度ごとに上記上限水位を設定変更することを特徴とする水位制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マンホール等の汚水槽の水位を制御する水位制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各家庭から排出された汚水を一次的に貯留する汚水槽には水中ポンプが設置されており、汚水の量が多くなった場合に汚水を水中ポンプで汲み上げて下流側の下水道管等に排出し、汚水の流通処理を促進することが行われている。そして、例えば特開平６−５７８１１号公報に開示されているように、汚水槽から汚水が溢れ出したり、水中ポンプが空運転を行ったりすることを防止するために、汚水槽の水位に応じて水中ポンプを発停制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）し、汚水槽の水位を所定範囲内に維持する水位制御技術がよく用いられている。
【０００３】
従来、この種の水位制御は、汚水槽の水位が一定の上限位置にまで上昇すると水中ポンプを起動する一方、その水位が所定の下限位置にまで低下すると水中ポンプを停止することによりなされていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような水位制御では、汚水の水面は、汚水の流入によっていったん上限位置にまで上昇し、その後に水中ポンプの排水動作によって下降することになる。ところで、汚水の水面近傍にはスカムが浮遊しているため、水面の移動が上昇から下降に転じると、スカムが前記上限位置において汚水槽の内壁に付着しやすくなる。従来の水位制御では、常に一定の上限位置で水中ポンプを起動していたため、スカムは汚水槽の一定位置に付着することとなった。そのため、スカムが一定の位置で積み重なり、汚水槽の汚染を助長するという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スカムの堆積を防止して汚水槽の汚染を抑制することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、水中ポンプを起動させる基準となる汚水の上限水位を適宜変更し、スカムの付着位置を分散させることとした。
【０００７】
具体的には、本発明に係る水位制御装置は、汚水が流入する汚水漕に設置され、該汚水槽の汚水を排出するための水中ポンプと、上記汚水槽の水位を検出する水位検出手段と、上記汚水槽の水位が予め設定された所定の上限水位以上になると該水中ポンプを起動し、該汚水槽の水位が該上限水位よりも低い所定の下限水位以下になると該水中ポンプを停止させる発停制御手段と、該水中ポンプの起動または停止の度ごとに上記上限水位を設定変更する上限水位変更手段とを備えていることとしたものである。
【０００８】
このことにより、汚水槽に汚水が流入してその水位が上限水位にまで上昇すると、水中ポンプが起動し、汚水の排出が開始される。これにより、汚水の水位は低下し、汚水槽からの汚水の溢れ出しは防止される。一方、汚水の水位が下限水位にまで低下すると、水中ポンプは停止する。これにより、汚水槽内に常に一定量の汚水が確保され、水中ポンプの空運転は防止される。そして、このような水中ポンプの起動または停止の度ごとに、水中ポンプの起動開始の基準となる上限水位は設定変更される。その結果、汚水に含まれるスカムは、たとえ汚水槽の内壁に付着するとしても、水中ポンプの起動または停止の度ごとに異なった位置で付着することになり、内壁の同一の位置に積み重なることはない。従って、スカムの堆積が防止され、汚水槽の汚染は抑制される。
【０００９】
なお、前記水位検出手段は、気泡式液面計によって構成されていることが好ましい。
【００１０】
このことにより、水位検出に伴って汚水槽の汚水に気泡が供給されるので、汚水は曝気されることになり、スカムや悪臭の発生が抑制される。また、気泡式液面計は浮子式液面計と異なって可動部がないため、狭い場所にも設置することが容易になる。また、異物の絡みつきや固着による影響を受けないので、異物、油脂、汚泥などが多い過酷な場所に設置しても、水位制御を良好に行うことができる。
【００１１】
本発明に係る水位制御方法は、汚水槽の水位が所定の上限水位以上になると該汚水槽の汚水の排出を開始し、該水位が該上限水位よりも低い所定の下限水位以下になると汚水の排出を終了することにより、該汚水槽の水位を一定範囲内に保つ水位制御方法であって、汚水の排出の開始または終了の度ごとに上記上限水位を設定変更することとしたものである。
【００１２】
このことにより、汚水の水面移動が上昇から下降に転じる水位である上限水位は、汚水の排出の開始または終了の度ごとに設定変更されるので、汚水に含まれるスカムは汚水槽の同一の位置に付着することがなく、スカムの堆積は防止される。従って、汚水槽の汚染は抑制される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る水位制御装置は、汚水槽としてのマンホール１の水位を制御するものである。マンホール１には流入管２及び流出管８が設けられており、この流入管２を通じて汚水がマンホール１に適宜流入するようになっている。マンホール１の内部には、汚水を揚水するための水中ポンプ３が設置されている。水中ポンプ３の吸込ベルマウス４は、マンホール１の底壁５に設けられた凹部６内に配設されている。水中ポンプ３の吐出管７は、水中ポンプ３によって汲み上げた汚水をマンホール１の外部に排出するように、マンホール１の流出管８に接続されている。
【００１５】
本実施形態では、マンホール１の汚水の水位を検出する水位検出手段として、気泡式液面計１０が設けられている。気泡式液面計１０は、空気ポンプ１２と、汚水に浸漬されるように配置された空気吐出部１１と、空気ポンプ１２と空気吐出部１１とを気密に接続するエアチューブ１４と、エアチューブ１４の空気圧を検出する圧力センサ１３とを備え、圧力センサ１３の検出値に基づいて汚水の水位を検出するように構成されている。
【００１６】
なお、汚水の水位を検出する水位検出手段として、上記の気泡式液面計１０に限らず、他の種類の水位検出器を用いてもよいことは勿論である。例えば、投込式水位計や超音波水位計等を利用することも可能である。
【００１７】
気泡式液面計１０及び水中ポンプ３は、後述の水位制御を実行するコントローラ２０に接続されている。なお、このコントローラ２０は、本発明でいうところの「発停制御手段」と「上限水位変更手段」とを兼用するものである。
【００１８】
本発明に係る水位制御においては、マンホール１の水位が所定の上限水位Ｈmax以上になると水中ポンプ３を起動する一方、水位が所定の下限水位Ｈmin以下になると水中ポンプ３の運転を停止する。そして、上限水位Ｈmaxは、水中ポンプ３の停止の度ごとに所定の水位範囲内で変更される。
【００１９】
このような制御は上限水位Ｈmax自体を適宜変更することによっても可能であるが、本実施形態では、マイコンで形成されたコントローラ２０の構成を簡易化するために、上記制御と実質的に同一の以下のような制御を行うこととしている。
【００２０】
すなわち、本実施形態では、コントローラ２０は、水中ポンプ３の停止の度ごとに揺らぎ値Ｐをランダムに設定し、気泡式液面計１０による設定水位Ｈと当該揺らぎ値Ｐとを合算した値Ｈ’＝Ｈ＋Ｐが検出水位ｈと同値か否かに基づいて水中ポンプ３の起動を行う。
【００２１】
図２に示すように、コントローラ２０は、揺らぎ値Ｐの揺らぎ幅Ｑ（＞０）が入力され且つこの揺らぎ幅Ｑを記憶する揺らぎ幅入力部２１と、−Ｑ＜Ｐ＜Ｑの範囲内で揺らぎ値Ｐをランダムに設定する揺らぎ値設定部２２と、気泡式液面計１０の検出水位ｈが入力される検出水位入力部２４と、設定水位Ｈと揺らぎ値Ｐとを合算する演算器２５と、設定水位Ｈが入力され且つこの設定水位Ｈを記憶する設定水位入力部２３と、設定水位Ｈと揺らぎ値Ｐとを合算した値Ｈ’と検出水位ｈとの大小関係を比較し、合算値Ｈ’が検出水位Ｈと同値のときに水中ポンプ３を起動するための信号を出力する比較器２６とを備えている。
【００２２】
図３に示すように、本水位制御では、まずステップＳＴ１において、水中ポンプ３が停止している状態で、揺らぎ値Ｐが−Ｑ＜Ｐ＜Ｑの範囲内で自動的かつランダムに設定される。なお、揺らぎ幅Ｑが小さすぎるとスカムが一定の位置で堆積しやすくなる一方、揺らぎ幅Ｑが大きすぎると、水中ポンプ３が起動する基準となる水位が高くなりすぎて汚水のオーバーフローを招いたり、逆に、水中ポンプ３が起動する基準となる水位が低くなりすぎて水中ポンプ３の起動回数が多くなりすぎたりするおそれがある。そこで、汚水のオーバーフローの防止や水中ポンプ３の運転効率の向上を図りつつスカムの堆積を防止するために、揺らぎ幅Ｑの値をマンホール１の容積等に応じて適宜設定することが好ましい。
【００２３】
次に、ステップＳＴ２において、気泡式液面計１０による設定水位Ｈと揺らぎ値Ｐとの合算値Ｈ’が検出水位ｈと同値か否かが判定され、Ｙｅｓの場合にはステップＳＴ３に進んで水中ポンプ３が起動される。この水中ポンプ３の起動により、マンホール１の汚水は外部に排出され、マンホール１の水位は低下していく。
【００２４】
次に、ステップＳＴ４において検出水位ｈが所定の下限水位Ｈmin以下か否かが判定され、Ｙｅｓの場合はステップＳＴ５に進んで水中ポンプ３の運転が停止される。これにより、汚水の汲み上げが終了し、外部から流入する汚水はマンホール１に貯留されていくことになる。
【００２５】
このような水位制御は汚水の流入及び排出に伴って繰り返し行われるが、ステップＳＴ１において揺らぎ値Ｐは毎回異なった値に設定されるので、水中ポンプ３は毎回異なった水位で起動することになる。
【００２６】
従って、本実施形態によれば、水中ポンプ３の起動は毎回異なった水位で行われるので、汚水の水面に浮遊するスカムは、たとえマンホール１の内壁に付着するとしても、同一の箇所に付着することはなく、分散して付着する。そのため、スカムはマンホール１の内壁に堆積しにくくなる。その結果、マンホール１内のスカム付着が低減することにより、悪臭は発生しにくくなり、また、清掃回数を低減することができる。従って、スカムによるマンホール１の汚染は抑制され、その維持管理の大幅な改善が可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、汚水の排出を開始する基準となる上限水位を汚水の排出の開始または終了の度ごとに変更することとしたので、汚水の液面が上昇から下降に転じる位置をランダムに変更することができ、汚水槽へのスカムの付着位置を適宜ずらすことが可能となる。その結果、汚水槽へのスカムの堆積を防止することができ、汚水槽の汚染を抑制することができる。
【００２８】
水位検出手段として気泡式液面計を用いることとすれば、汚水の水位検出と同時に汚水槽の曝気を行うことができ、汚水槽の汚染を更に抑制することができる。また、可動部が不要となるので、狭い場所に設置することができる。また、異物の絡みつきや固着の影響を受けないので、過酷な環境下にあっても正確な水位制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水位制御装置の構成図である。
【図２】コントローラの一部のブロック図である。
【図３】水位制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１  マンホール
２  流入管
３  水中ポンプ
４  吸込ベルマウス
５  底壁
６  凹部
７  吐出管
８  流出管
１０  気泡式液面計（水位検出手段）
１１  空気吐出部
１２  空気ポンプ
１３  圧力センサ
１４  エアチューブ
２０  コントローラ（発停制御手段，上限水位変更手段）
【図１】
0004027004.tif 000002
【図２】
0004027004.tif 000003
【図３】
0004027004.tif 000004