(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の水槽と、これらの水槽内にそれぞれ給水する給水系統と、これらの水槽からそれぞれ排水する排水系統と、これらの水槽の底部を互いに連通する連通路とを備えたものにおいて、上記の各水槽の内部の水位を連続的に検出する水位検出器を設け、これらの水位検出器からの信号に対応して上記の各水槽の給水系統を制御し給水量を制御してこれらの各水槽内の水位を所定の水位に制御する制御装置を備えており、この制御装置には、上記の複数の水位検出器からの複数の水位信号の差分が所定の警報設定値以上の場合に警報信号を出力する警報回路が設けられていることを特徴とする水槽装置。
【請求項２】
前記の警報回路には、前記の警報設定値を変更可能な設定器が設けられていることを特徴とする請求項１の水槽装置。
【請求項３】
前記の各水位検出器には、出力される水位信号の較正回路がそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１の水槽装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受水槽、高置水槽等の上水、中水用の水槽、また排水槽、下水処理設備の水槽等の水槽装置に関する。
【０００２】
さらに特定すれば、本発明は複数の水槽とこれら水槽にそれぞれ設けられた水位検出器とを有するものにおいて、各水槽の水位検出器からの水位信号に所定の差が生じた場合に警報を出力する制御装置を備えた水槽装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来から、水槽装置たとえば上水給水用の受水槽等では、受水槽内部の清掃の際の便宜のため、たとえばＡ槽、Ｂ槽の２個の受水槽が設置されており、Ａ槽、Ｂ槽を片方ずつ清掃することにより、清掃の際にも断水を生じないように構成されているものが多い。
【０００４】
この場合に、Ａ槽、Ｂ槽の底部は一本のヘッダ管に連通され、このヘッダ管を介して揚水ポンプの吸込口に接続されている。また、これらＡ槽、Ｂ槽の底部は連通管により互いに連通されているとともに、Ａ槽、Ｂ槽には、それぞれ内部の水位を検出する水位検出器が設けられ、独立して運転が可能となっている。
【０００５】
このような水槽装置は、通常の運転の場合には、上記の連通管の途中にある仕切弁を開弁し、Ａ槽、Ｂ槽の底部を連通させた状態で使用される。また各水槽に設けられている水位検出器は、一方のみを主検出器として常時使用しこれら水槽内の水位を制御する。
【０００６】
ところで、上記の揚水ポンプにより受水槽内の水を高置水槽に揚水したり、または給水ポンプ等で末端の需要側に送る場合に、このポンプがＡ槽、Ｂ槽から均等に水を吸引するとは限らず、いずれか一方の水槽からの水量が多く、他方の水槽からの水量は少なくなる場合が多い。特に、これらの水槽等が設置されている機械室などのスペースの関係で上記のヘッダ管がポンプに対して対称な形状をしていない場合には、上記のようなＡ槽、Ｂ槽からの水量の差が大きくなる。
【０００７】
もちろん、上記のヘッダ管と各水槽との間には、仕切弁が設けられているので、これらの仕切弁の開度を調整し、Ａ槽、Ｂ槽からの水量が均等になるように調整はするが、このような調整作業は正確ではなく、また調整した後に両槽からの水量が再び不均一になる場合がある。このように両槽からの水量の差が大きくなると、水量の少ない他方の水槽内の水の交換率が低くなり、水の滞留を生じ、塩素濃度の低下により水質が低下することがある。
【０００８】
また、上記の水位検出器として、水頭圧、超音波などにより水位に対応した連続した水位信号を出力するものを使用し、制御装置によりこの水位信号と、設定された水位の設定値とを比較し、給水系統の機器、たとえば給水弁を開閉して水槽内の水位を制御するものがある。このような水位検出器は、現在まで多く使用されている電極棒形の水位検出器と比較して、設定値を簡単に変更でき、また小形でかつ施工しやすい等の特徴があるが、その反面で誤差を生じやすいという欠点がある。従って、上記のような連続した水位信号を出力する水位検出器を使用した場合には、Ａ槽とＢ槽の水位検出器の間に誤差が生じる。
【０００９】
上述のように、一般的にはＡ槽、Ｂ槽の両方にそれぞれ水位検出器が設けられており、通常はいずれか一方の水槽の水位検出器を主検出器として常時使用している。よって、清掃の際に、たとえば常時使用していたＡ槽の水位検出器から、Ｂ槽の水位検出器に切り替えた場合に、大きな誤差が生じる場合があり、水槽（Ｂ槽）内の制御水位が不所望に変化し、この変化が大きい場合には、水槽の水位が異常に低下して給水に支障を生じたり、また水位が異常に上昇して水槽のオーバーフロー管から溢水したりすることがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の事情に基いてなされたもので、複数の水槽を備えた水槽装置において、各水槽から流出する水量に差が生じた場合にそれに基づく水位の差が所定値になった場合に警報信号を出力し、また各水槽の水位検出器として連続した水位信号を出力するものを使用した場合に、これらの検出器間の誤差が大きくなった場合にも警報を出力することができる制御装置を備えた水槽装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、複数の水槽と、これらの水槽内にそれぞれ給水する給水系統と、これらの水槽からそれぞれ排水する排水系統と、これらの水槽の底部を互いに連通する連通路とを備えた水槽装置において、上記の各水槽の内部の水位を連続的に検出する水位検出器を設け、これらの水位検出器からの信号に対応して上記の各水槽の給水系統を制御し給水量を制御してこれらの各水槽内の水位を所定の水位に制御する制御装置を備えており、この制御装置には、上記の複数の水位検出器からの複数の水位信号の差分が所定の警報設定値以上の場合に警報信号を出力する警報回路が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
したがって、各水槽からの排水流量に差が生じると、連通管を介して排水流量の少ない水槽から排水流量の多い水槽に水流が生じるが、連通管の抵抗により排水流量の多い水槽内の水位が高くなる。よって、これらの水槽の水位の差分が所定の警報設定値を超えると警報信号が出力され、この警報に基いてこれら排水流量の差を解消する調整等を行うことができる。よって、この水槽装置を上水用の受水槽、高置水槽等に適用した場合には、水槽内の水の交換率が低下して水質が低下するのを防止することができる。
【００１３】
また、この装置では、常時複数の水位検出器からの水位信号の差を監視しているので、ある水位検出器の水位信号の誤差が大きくなると警報が出力される。よって、この警報に基いて、これら水位検出器からの水位信号に誤差が生じないように調整作業を行っておけば、水槽の清掃作業の際に使用する水位検出器を切り替えた場合に水位の大きな変動がなく、水槽内水位の異常な低下や、水槽からの溢水等を防止することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の本発明は、前記の警報回路には、前記の警報設定値を変更可能な設定器が設けられていることを特徴とするものである。従って、水槽装置の種類や規模、運用の条件等に対応して警報設定値を容易に変更でき、最適の運用をおこなうことができる。
【００１５】
また、請求項３に記載された本発明は、前記の各水位検出器には、出力される水位信号の較正回路がそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。したがって、この水槽装置を設置した際に、これらの較正回路を用いて各水位検出器からの水位信号が互いに等しくなるように正確に較正しておくことができ、作動がより正確かつ確実となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を示す。この実施の形態のものは、本発明を２個の水槽を備えた上水用の受水槽装置に適用したものである。図１はこの水槽装置の概略構成図、図２は作動のフローチャートである。
【００１７】
図中の１ａ，１ｂは、それぞれＡ槽、Ｂ槽の２個の受水槽である。これらのＡ槽１ａおよびＢ槽１ｂは、たとえば建物の地下機械室等に設置されている。そして、これらの各Ａ槽、Ｂ槽には、それぞれ給水系統２ａ，２ｂが接続されている。この実施の形態の場合には、これらの給水系統は、給水管を介して供給される上水を水源とするもので、各給水系統２ａ，２ｂには、それぞれ電磁弁内蔵型の定水位弁３ａ，３ｂが設けられ、後述する制御装置２０からの制御信号２５よりこれらの定水位弁３ａ，３ｂが開閉されてこれらＡ槽１ａおよびＢ槽１ｂ内への給水を制御し、これら水槽内の水位を所定の範囲に維持する。
【００１８】
なお、これらの定水位弁３ａ，３ｂには、それぞれ副弁として作用するボールタップ４ａ，４ｂが接続されており、万一上記の内蔵されている電磁弁や制御装置２０等に不具合が生じた場合でも、このボールタップ４ａ，４ｂが水面の上昇、下降に対応して開閉し、上記の定水位弁３ａ，３ｂを開閉し、これらのＡ槽１ａやＢ槽１ｂ内の水位を制御できるように構成されている。
【００１９】
また、これらＡ槽１ａおよびＢ槽１ｂの底部には、この水槽から水を排出する排水系統、たとえば揚水ポンプ９のヘッダ管７が接続され、このヘッダ管７の中央部は、揚水ポンプ９の吸込口に接続されている。そして、各Ａ槽１ａおよびＢ槽１ｂ内の水は、このヘッダ管７を介して揚水ポンプ９に吸い込まれ、高置水槽（図示せず）に送られる。なお、上記のヘッダ管７と各Ａ槽１ａ、Ｂ槽１ｂとの間にはそれぞれ仕切弁８ａ，８ｂが設けられている。また、これら各Ａ槽１ａとＢ槽１ｂの底部は、連通管１０により互いに連通され、この連通管１０の途中には仕切弁１１が設けられおり、通常の運転時はこの仕切弁１１は常時開弁されている。
【００２０】
また、これら各Ａ槽１ａおよびＢ槽１ｂには、それぞれ水位検出器１５ａ，１５ｂが設けられている。この実施の形態の場合には、これらの水位検出器１５ａ，１５ｂは水圧によりこれら水槽内の水位を連続的に検出するもので、水位に対応した連続した水位Ａ信号１６および水位Ｂ信号１６ｂを出力する。なお、通常運転時には、これら水位検出器１５ａ，１５ｂのうちの一方、たとえばＡ槽１ａの水位検出器１５ａが主検出器として使用されており、このＡ槽１ａの水位検出器１５ａによりＡ槽１ａおよびＢ槽１ｂの両水槽の水位が制御されている。
【００２１】
次に、上記の制御装置２０の構成を説明する。上記の水位検出器１５ａ，１５ｂからの水位Ａ信号１６ａおよび水位Ｂ信号１６ｂは、たとえば４−２０ｍＡのアナログ信号で、これら信号はそれぞれ較正回路２１ａ，２１ｂに送られるように構成されている。これらの較正回路２１ａ，２１ｂは、たとえばゼロ調整用およびスパン調整用の２個のボリュームを内蔵しており、各水位検出器１５ａ，１５ｂからの水位信号のゼロ調整すなわちゼロ点の位置の調整、およびスパン調整すなわち水圧と出力される水位信号との比例関係の調整が可能となっている。したがって、上記の水位検出器１５ａ，１５ｂの特性に差がある場合でも、これら較正回路２１ａ，２１ｂを最初に調整しておくことにより、両方の水位検出器１５ａ，１５ｂからの水位信号を全測定範囲にわたって等しく設定することが可能である。
【００２２】
そして、これらの較正回路２１ａ，２１ｂで較正された水位信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器２２に送られる。このＡ／Ｄ変換器２２は、上記の水位検出器１５ａ，１５ｂからの水位信号を、それぞれ別々にデジタル信号に変換するように構成されている。
【００２３】
そして、このＡ／Ｄ変換器２２でデジタル信号に変換された水位信号は、それぞれ別々にＣＰＵ２３に送られる。このＣＰＵ２３では、予め設定された複数の水位設定値と、水位検出器１５ａ，１５ｂから送られてくる水位信号とを比較し、これら水位設定値と一致した場合に各種の制御信号、たとえば給水信号２５を前述した電磁弁内蔵型の定水位弁3ａ，3ｂに送ってこれらを開閉制御し、Ａ槽１ａおよびＢ槽１ｂの水位を所定の水位に維持する。
【００２４】
なお、このＣＰＵ２３では、上記の弁の開閉信号の他に、各種の設定値と水位信号とを比較し、満水警報（水槽の水位が異常に上昇した警報）、減水警報（水位が異常に低下した警報）、空転警報（ポンプが空転する可能性まで水位が低下した警報）、復帰信号（ポンプの運転が再開できるまで水位が復帰した信号）等を出力するように構成されている。また、このＣＰＵ２３は、水位表示器２４に水位信号を送り、この水位表示器２４上に現在水位を数字で表示するように構成されている。
【００２５】
次に、このような制御回路２０に設けられている水位信号の差分を検出して警報を出力する警報回路の部分を説明する。上記の水位検出器１５ａ，１５ｂからの水位信号は、上記のＡ／Ｄ変換器２２でデジタル変換され、それぞれ差分検出回路２６に送られる。この差分検出回路２６は、水位の差分すなわち水位Ａ信号１６ａと水位Ｂ信号１６ｂとの差の絶対値を検出し、この差分と、設定器２７で設定された警報設定値とを比較し、この差分が警報設定値以上となった場合に、上記のＣＰＵ２３に警報信号を送るように構成されている。なお、上記の設定器２７は設定される警報設定値を任意に変更できるように構成されている。
【００２６】
そして、このＣＰＵ２３では、上記の差分検出回路２６から警報信号が送られてきた場合に、水位信号に所定値以上の差分が発生したことを示す警報、たとえば警報ランプ２８を点滅するとともに、警報ブザー２９を作動させる。また、遠隔監視用その他の用途に使用できるように、警報リレー３０を作動させ、その接点を閉成するように構成されている。
【００２７】
次に、このような実施の形態の作動を説明する。まず、この水槽装置を設置した場合、または定期的に、較正回路２１ａ，２１ｂを用いて上記のＡ槽１ａおよびＢ槽１ｂの水位検出器１５ａ，１５ｂを較正し、これらからの水位信号が等しくなるように調整しておく。
【００２８】
そして、通常の運転の場合には、前述したように、連通管１０の仕切弁１１を開弁して両方の水槽の底部を連通させるとともに、水位検出器１５ａ，１５ｂのいずれか一方、たとえばＡ槽１ａの水位検出器１５ａを主検出器として使用し、この水位検出器１５ａからの水位信号に基いてＡ槽１ａおよびＢ槽１ｂの両方の水槽の水位を制御する。
【００２９】
この場合、水位の制御に使用する信号は水位検出器１５ａからの水位Ａ信号１６ａであるが、上記の差分検出回路２６には、両方の水位検出器１５ａ，１５ｂからの水位Ａ信号１６ａおよび水位Ｂ信号１６ｂが常に入力されている。
【００３０】
次に、この差分検出回路の部分の作動を図２に示すフローチャートを参照して説明する。すなわち、この差分検出回路２６には、ステップST１，ST２で常に水位Ａ信号および水位Ｂ信号が入力されている。そして、ステップST３でこれら水位Ａ信号と水位Ｂ信号との差の絶対値を演算し、ステップST４でこれらの水位の差分が警報設定値以上か否かが判別される。
【００３１】
そして、この差分が警報設定値以上である場合には、ステップST５で前述の警報ランプ点滅、警報ブザー鳴動、警報リレー作動等の警報を出力する。そして、この後に水位Ａと水位Ｂとの差分が、上記の警報設定値以下となった場合には、ステップST６のように、前記の警報ランプ点滅停止、警報ブザー鳴動停止、警報リレー作動停止、等の警報の停止作動がなされる。
【００３２】
そして、たとえば揚水ポンプ９の作動中にＡ槽１ａまたはＢ槽１ｂのいずれか、たとえばＡ槽１ａから多くの水量が吸引され、他方のすなわちＢ槽１ｂからは少量の水量しか吸引されない場合には、Ａ槽１ａの水位の方が低くなる。この場合に、連通管１０を介してＢ槽１ｂからＡ槽1Ｂに水が流れるが、この連通管１０には抵抗があるため、Ａ槽１ａとＢ槽１ｂとの間には必ず水位の差が生じ、この水位差は両方の水槽から吸引される水量の差が大きくなる程大きくなる。
【００３３】
そして、このＡ層１ａとＢ槽１ｂとの水位差が所定の警報設定値以上となると、前述のように各種の警報が出力される。したがって、この警報によりＡ槽１ａとＢ槽１ｂとの水位に所定以上の水位差が発生したことが判明するので、たとえば各水槽とヘッダ管７との間にある仕切弁８ａ，８ｂの開度を調整し、Ａ槽１ａおよびＢ槽１ｂから均等に水が吸引されるように調整する。これによって、吸引される水量の少ないＢ槽１ｂの水の交換率が低下して水質が悪化することを未然に防止できる。
【００３４】
また、Ａ槽１ａとＢ槽１ｂの水位検出器１５ａ，１５ｂからの水位信号に誤差が生じた場合にも、同様にして警報が出力されるので、前記の較正回路２１ａ，２１ｂをそれぞれ調整して両方の水位検出器１５ａ，１５ｂからの出力を等しく維持しておくことができる。したがって、Ａ槽１ａを清掃する際に、仕切弁１１を閉じるとともにＢ槽１ｂの水位検出器１５ｂに切り替え、Ｂ槽１ｂを単独で運転する場合にも水位が大きくずれることがない。
【００３５】
なお、上記の警報設定値は、この水槽装置の種類や規模、運用条件等によりそれぞれ異なる値に設定する必要があるが、この警報設定値は可変形の設定器２７を操作することにより簡単に設定または変更することができる。
【００３６】
また、水位検出器１５ａ，１５ｂにそれぞれ別々に較正回路２１ａ，２１ｂを接続したので、これらを調整して両方の水位検出器１５ａ，１５ｂから出力される水位信号を互いに等しく設定しておくことができ、より正確かつ確実な水位制御が可能となる。
【００３７】
なお、本発明は上記の実施の形態には限定されず、その他の水槽装置、たとえば受水槽に限らず高置水槽、その他の水槽にも適用できる。また、水槽の数も２個にも限らず、３個以上の水槽を備えた水槽装置にも適用可能であることはもちろんである。また、本発明は上水用に限らず、中水（雑用水）、工業用水、排水、下水処理装置等の水槽装置にも適用可能である。また、水位検出器としては、水圧により水位を検出するものには限定されず、超音波、レーザ光、静電容量、フロート等により水位を連続的に検出できるものであれば良い。
【００３８】
さらに上記の実施例では、２つの水槽を連通管によって連通したものについて説明したが、連通管によらずに１水槽を複数の水槽に区分する仕切り壁の下部に連通部分を形成するようにしてもよく、要は各水槽が連通路によって連通されていればよい。
【００３９】
また、上記の実施例では、各水位検出器からの水位信号の差分を差分検出回路によって算出して、警報信号を出力するようにしたが、これに限らず、各水位検出器からの水位信号の差分に基づいて警報信号を出力できるものであればよい。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明は、各水槽からの排水流量に差が生じ、水槽間の水位に差が生じ、これらの水槽の水位の差分がある警報設定値を超えると警報信号が出力されるので、この警報に基いてこれら排水流量の差を解消する調整等をなすことができる。よって、この水槽装置を上水用の受水槽、高置水槽等に適用した場合には、水槽内の水の交換率が低下して水質が低下するのを防止することができる。またその他の水槽装置においても、各水槽からの排水流量を均一にし、また各水槽内での水の不所望な滞留を防止できる。
【００４１】
また、この装置では、常時複数の水位検出器からの水位信号の差を監視しているので、ある水位検出器の水位信号の誤差が大きくなると警報が出力される。よって、この警報に基いて、これら水位検出器からの水位信号に誤差が生じないように調整作業を行っておけば、水槽の清掃作業の際に使用している水位検出器を切り替えた場合に水位の大きな変動がなく、水槽内水位の異常な低下や、水槽からの溢水等を防止することができる。
【００４２】
また、請求項２に記載の本発明は、前記の警報回路には、前記の警報設定値を変更可能な設定器が設けられているので、水槽装置の種類や規模、運用の条件等に対応して警報設定値を容易に変更でき、最適の運用をおこなうことができる。
【００４３】
また、請求項３に記載された本発明は、前記の各水位検出器には、出力される水位信号の較正回路がそれぞれ設けられているので、この水槽装置を設置した際に、これらの較正回路を用いて各水位検出器からの水位信号が互いに等しくなるように正確に較正しておくことができ、作動がより正確かつ確実となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図。
【図２】本発明の一実施形態の作動を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１ａ  Ａ槽
１ｂ  Ｂ槽
２ａ，２ｂ  給水系統
７  ヘッダ管
９  揚水ポンプ
１５ａ，１５ｂ  水位検出器
２０  制御装置
２１ａ，２１ｂ  較正回路
２２  Ａ／Ｄ変換器
２３  ＣＰＵ
２６  差分検出回路
２７  設定器
２８  警報ランプ
２９  警報ブザー
３０  警報リレー
【図１】
0004068894.tif 000002
【図２】
0004068894.tif 000003