(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生活に利用可能な水が一時的に貯水されると共に、この水が第１のポンプを運転させることにより給水管を介して複数の場所に供給される受水槽と、
この受水槽内に設置され、水溶性の固形の防錆用薬剤が収納されると共に収容されている防錆用薬剤の上に載置されて防錆用薬剤の減少と共に下方に移動する落し蓋が設けられ且つ前記受水槽との間で水が出入可能な孔が側面に形成された薬剤容器と、
前記薬剤容器に設けられた開口と直結して設置され、この薬剤容器内に水を送水して攪拌することにより前記防錆用薬剤を水に溶解させて防錆用薬剤の溶液を形成し、前記薬剤容器の孔から前記受水槽内にこの防錆用薬剤の溶液を供給するための第２のポンプと、
前記落し蓋の位置を検出することにより前記防錆用薬剤の残量を検出する残量検出装置と、
で少なくとも構成されることを特徴とする給水管内防錆装置。
【請求項２】
前記残量検出装置が、前記落し蓋に設けられたマグネットと、上下方向に複数並接されたリードスイッチと、複数のリードスイッチによりオンオフされる複数のＬＥＤとを具備することを特徴とする請求項１に記載の給水管内防錆装置。
【請求項３】
前記防錆用薬剤の溶液を供給する時間帯を、前記第２のポンプの運転、停止を制御することで規定すると共に、前記防錆用薬剤の溶液を供給する時における当該防錆用薬剤の溶液の濃度管理を、前記第２のポンプの運転時間帯を制御することにより行うタイマーを具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の給水管内防錆装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種ビル内に配置された給水管の内部に発生する赤錆を溶解し、溶解し切れない黒錆等の表面に薄い皮膜を形成する薬剤を給水管内に供給することにより、既存の錆の進行及び新たな錆の発生を防止し、給水管の寿命を長期にわたって維持する給水管内防錆装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビル内に敷設された給水管の内部に発生する錆を防ぎ、これを抑え込むために各種の方式が実用化されている。特殊な加工を施したセラミックボールの容器内に、高速の流水を通して水素イオン濃度と酸化還元電位を変化させ、水と鉄が腐食反応を起こさないようにする方式（例えば特許第１７４０３３１号参照）、防錆用の薬剤を溶融する方式（例えば、特許第１９１２４１１号、第１９１２４１２号、第１９２０２７８号参照）、水に磁力線を当てる方式（例えば特公昭３１−５３４１号公報参照）、及びこれらを組み合わせた方式（例えば実開平４−２７５９６号公報参照）である。
【０００３】
もっとも、いずれも設備の設置費用・ランニングコスト・効果の確実性等で一長一短があり、研究室での実験結果に基づいて実際のビルに適用してみると、期待された程の効果が出ない例も少なくない。ここでは確実性の面で評価が高い、薬剤を溶融させる方式に焦点を当てて、以下に説明する。
【０００４】
水に溶融させる防錆用薬剤としては、厚生省が認めた「シリホス」なる給水用防食剤が知られており、この防錆用薬剤を水に溶解させ、適度な濃度の溶液を給水管内に配置させるために、一般的には図１に示すような構成が取られている。
【０００５】
すなわち、水道メーターを通して購入した市水は受水槽１０１に蓄積され、揚水ポンプ１０２によって最上階まで押し上げられる。屋上に高架水槽がある場合は、ここに一旦貯水され、重力によって各階の給水管及び蛇口に水が供給される。また、高架水槽がない場合には、押し上げられた水が直接各階の給水管を通って蛇口から出ることとなる。従来の技術では、揚水ポンプ１０２の直後の配管を切断し、ここに密閉型薬剤容器１０３への配管を接続すると共に、切断した既設の配管にはバルブを取り付けて、薬剤補給時のバイパス用として残しておく。薬剤容器には、薬剤補給時に水を止めるための開閉バルブが前後に取り付けられ、更に溶液を受水槽へ還流させるための配管と、還流量調節用バルブ１０４が取り付けられる。溶液濃度は、薬剤容器のサイズと還流量の調節によって行われ、概ね一定濃度の溶液が常時供給される形となる。
【０００６】
この方式は、既設の押し上げポンプを活用することから、防錆用薬剤を水に溶融させるためのポンプ等を必要としないという利点を持っているが、次のような面で多くの欠点をも併せ持っている。
【０００７】
第１に消耗する防錆用薬剤を補充するためには、補充中に容器内を水が通過しないようにしなければならず、容器をバイパスさせる分流回路が必要となり、それに伴って多数のバルブを取り付けておかなければならない。
【０００８】
第２に、薬剤容器の中を水を１回通過させただけでは十分な濃度の溶液が得られないため、容器通過後の溶液の何割かを受水槽に還流させる処置を繰り返す必要がある。このため、還流用の配管と、還流割合を調節する流量調節バルブが必要となる。
【０００９】
第３に、容器の容量は、ビルの大きさ、水の使用量に応じて大きく変わってくるため、容器は何種類ものサイズを用意しておく必要がある。大小各種容器の標準化を図って種類数を一定以下に抑えようとすると、複数の容器を組み合わせて併置するようなこととなり、配管も容器の数に応じて複数とならざるを得ないため、上記「０００７」と「０００８」とでそれぞれ第１又は第２として示したことと合わせて大掛かりな水道工事を行わなければならない。
【００１０】
第４に、薬剤容器には、屋上に至るまでの給水管に満たされている何トンもの水の逆流圧力がかかってくる。この圧力に耐え、水の漏出や容器の破損が起こらないようにするためには、容器を厚手のステンレス等による頑丈なものとしなければならず、また、漏水が起こらないようにするためには、パッキンを介した薬剤供給口の蓋を多数のボルトで厳重に締め付けておかなければならない。
【００１１】
第５に、容器内に充てんされている薬剤の残量を外部から視認出来るようにしておくためには、ステンレス等の容器の一部に窓をあけ、透明なアクリル板等をはめ込んでおかなければならない。このアクリル板にも数トンの逆流圧力がかかってくるため、対破壊性を維持する上で、きわめて厚手なアクリル板を必要とし、窓枠との隙間から水が漏れないようにするための厳重なシーリングが必要となる。このことと、前記「００１０」で第４として示したこととから容器が極めて高価なものとなってしまう。
【００１２】
第６に、受水槽から水を押し上げるポンプは、ユーザーが水道の蛇口を開ける毎、あるいは屋上に設置された高架水槽中に設けられた、水位検出用のフロートが一定位置を下回る毎に作動する。この結果、ユーザーがどのような目的に使う水であろうと、常に薬剤の溶液を流し続けることとなり、薬剤が浪費されるばかりでなく、薬剤が入っていない水道水をユーザーが欲しても、蛇口からは薬剤溶液しか得られない。
【００１３】
第７に、厚生省が認めている薬剤（給水用防食剤）は、無色・無味・無臭であり、通常の防錆に必要な濃度は５〜６ｐｐｍ程度であるため、給水管経由の水を直接飲んでも薬剤が溶解されていることは識別不能である。このことは、裏を返せば、薬剤容器が空になっても識別不能ということであって、容器内薬剤の厳重な残量管理を行っていない限り、何ヵ月も空運転を続行してしまう危険性がある。容器一杯の薬剤が全て消耗されるまでには数ヶ月を要することが多いため、それだけに補給を忘れ易く、一度忘れてしまうと空運転の期間も長期に及んでしまいがちである。
【００１４】
第８に、薬剤を補給するにあたって、多数のバルブを順序正しく開閉し、容器の蓋をガッチリ固定している複数のボルトをはずし、薬剤を補給した後再び蓋をガッチリと固定した上、各種バルブを逆の順序で元へ戻すという処置は、誰にでも容易に出来る作業ではない。この面倒さと、空運転の危険性を回避するためには、設備工事を実施した業者に定期チェックと薬剤の補給を委託するようなこととなるが、そのためには少なからぬ管理費を毎年支払わなければならない。
【００１５】
第９に、水道水に常時一定濃度で防錆剤を溶かし込むため、直接の飲用のほか、煮物・味噌汁・炊飯等を通じて、防錆剤が人体に摂取されることは避けられない。人によっては、水道水に薬剤を混ぜると聞いただけで、過剰な拒否反応を示し、「厚生省が認めている安全な薬剤を規定濃度以下で使用するため人体に影響はない」旨を説明しても納得が得られず、装置の普及に大きな支障となる。また、本当に「影響はない」と言い切れるのか疑問が残る。
【００１６】
これら多数の欠点を持ちながらも、従来の技術として示す防錆用薬剤を使用する給水管内防錆装置が各種のビルで多用されているのは、次のような理由によるものである。
【００１７】
第１に、赤水やチョロ水の現象がが出始めた時に、まず考えられる「管洗浄」は管内のぬめりを落とすくらいのことは出来ても、錆を除去するような効果はほとんど期待できない。これは、配管の接続部に入っているゴムパッキンを痛めないようにし、また洗浄液を水道水と間違えてうっかり飲んでしまう事故が起こった場合のことを考えると、あまり強い薬剤を使うわけにいかず、洗浄のために断水状態とし得る時間も半日程度に限られることによるものである。
【００１８】
第２に、給水管内に高圧をかけた砂を吹き付けて錆を除去し、その後管の内壁を塩化ビニールでコーティングする方式があるが、これは管の曲がっている部分には塩化ビニールが付着しにくく、５年程度しか寿命が持たない上、１回限りしか実施出来ない。
【００１９】
第３に、純粋な水は非常に安定性が高いため、外部から電気や磁気による影響を与えて、マイナスイオンを分離させたり、水の活性度を上げたりという形で一時的に変質させることは出来ても、その状態を持続させることが難しく、短時間で元へ戻ってしまい易いため、給水管の末端に至るまでの長時間を経た後で、既存の錆を除去したり、新たな錆の発生を抑えるような力を残すのは困難である。
【００２０】
第４に、外部からの動力を使わず、水の流速を利用して電位を発生させ、これによって錆を抑え込む装置も実用化されているが、納入実績が化学工場等に偏っていることから見て、かなりの流速と水量が必要と目され、一般家庭やオフィスで使われる水の量と給水管内を流れる流速程度で同様の効果が出せるとは考えにくい。
【００２１】
第５に、水の流速と触媒の作用によって酸化還元電位を高めるという、複雑な理論に基づく装置が出回ったことがあり、ランニングコストがかからないことを強みとしていたが、ビルの環境条件の違いによるのか、効果が出ないというケースが少なからず報告されている。
【００２２】
第６に、真空ポンプで水に溶けこんでいる溶存酸素を脱気してしまう方式のものも開発されており、確かに錆の発生や成長を抑え得ると考えられるが、装置が大掛かりとなるため中小のビルには向かないという欠点を持っている。
【００２３】
第７に、薬剤は簡単な実験セットで防錆効果を目に見える形で立証できるのに対し、酸化還元電位やマイナスイオンあるいはｐＨと電位の組み合わせによる不働態領域といったような、難解な理論に基づくものは理解されにくく、またそれらの理論に基づいて処理された水は短時間しか特性を維持できないため、効果を事前に確認することが出来ない。
【００２４】
最後に、配管換えを行うと著しく室内の景観を乱すこととなり、これによって、ビル全体やビルの一部のマンションも資産価値が大幅に下がってしまうことから、配管換えを行わざるを得なくなる前に、予防保全としての防錆措置を講じておく必要があり、それを怠った場合には１０００万円〜３０００万円に及ぶ配管換え費用の負担を余儀なくさせられることとなる。
【００２５】
従って、１２０万円〜３００万円程度の先行投資でそれが回避できるのであれば、投資効率は決して悪くはないが、ビルの資産価値の下落を食い止めることがねらいである以上、本当に効果が出るのかが第一義とされ、人体への影響等の一抹の不安は二の次とせざるを得なかった。この点で薬剤方式は、５０年以上にわたる世界各国での使用実績に裏付けられており、薬害が報じられたようなこともなく、防錆効果の面では素人にも納得され易いものであったためと言える。
【００２６】
一方、予防保全の必要性が頭の中では分かっていても、赤水やチョロ水等の目に見える害が何も出ていない段階で、１２０万円〜３００万円の費用は、ビルオーナーといえども負担が重く、ビルに居住する住人からの協力も得られ難いため、大事に至るまで放置されてしまいがちである。
【００２７】
このことから、安価・安全で効果的な予防保全方式の開発が強く望まれている。水の流れがゆるいことから錆が発生し易い細い配管は鉄管の肉厚も薄いため、赤水が出始めた頃には半分以上が錆と化しており、この錆を除去してしまうと鉄管が紙のように薄いものとなって、延命期間に限りが出るためもある。雨水の浸入によって給水管が外部から腐食させられることに対しては、屋上や外壁に対するひび割れの補修や屋上全体を覆う防水工事に依存せざるを得ないが、これは早め早めに手を打っていけばさほど大きな負担にはならない。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の技術として示す防錆用薬剤を使用する給水管内防錆装置をそのまま用いる場合には、設備費・工事費・消耗品費・管理費のいずれもが高価となるが、これらを個別にか、あるいはトータルとして引き下げる必要がある。設備費の主たるものは、薬剤容器代と容器に付帯する専用ステンレス配管であり、工事費の主たるものは水道工事代である。また、消耗品費は薬剤代であり、管理費は設備の運転管理を外部に委託した場合の費用である。
【００２９】
水道工事代が高くなるのは次の理由によるものである。
【００３０】
建物を建てる段階で設計される受水槽室や受水槽の種類・サイズはマチマチであり、配管に使用される管径等は、建物の大きさ、水の瞬間最大使用量等により決定され、全て個別設計であるため、後から取りつけるものも既存設備に合わせた個別設計とならざるを得ない。また、受水槽の水道配管に後から何かを取り付けるようなことは、設計段階ではおよそ考えられておらず、既存設備のメンテナンス用程度のスペースしか空いていないことが多いため、薬剤容器を設置出来る場所まで一旦配管を引き出して、容器通過後の配管を再び戻してやるような処理をしなければならない。これらにより、各ビル毎に作業条件が全て異なるため、まず下見に行って既存設備や配管の寸法及び配管経路等を調査した上で、新規設備を設置する位置、引き出す配管の太さ、使用ジョイント等を設計して概略なりと図面を描く必要がある。この図面を基に必要部品を集めることとなるが、事前加工をして現地で組み立てれば済むかといえばそうはいかない。
【００３１】
水道の配管はほとんどがネジでの締結によっているため、不要となった配管を外し、新しい管をねじ込んでみると、１回転余分に回しただけで数ミリの違いが出てしまう。この僅かな差が積み重なると、壁に接触させて固定する予定だった管が１０ｍｍも壁から浮いてしまったりすることとなる。従って、新しい管の切断やネジ切りは現場で現物合わせによって行うことが多く、切断機・ネジ切り機等の加工設備一式を車に積んで現地へ運ばなければならないことが多い。
【００３２】
ＸＹＺ軸各方向へ既設の配管がなされている時、ゆるめようとした特定のネジがさび付いていたりすると、他のネジがゆるんでしまっり、他方向への配管がねじれてしまったりすることがある。このようなことや作業スペースが狭いことから、水道工事を行うには作業者が最低２名は必要となり、これに安全管理者や現場監督が加わったりすると高い人件費水準の影響をもろに受けることとなる。
【００３３】
これに対するに、電気工事の場合は、余程重い配電盤を取り付けたり、複数階にまたがる工事でもない限り、作業者は１名いれば十分である。また作業現場の状況がその都度異なるにしても、使用する電線の太さと長さが若干変わる程度であるため、手で持ち運べる程度の道具による画一的な作業での弾力的な対応が可能であることから、工事費もさほど高いものとはならない。
【００３４】
薬剤容器が高価なものとなるのは、数トンに及ぶ水の逆流圧力がかかってくる揚水ポンプ直後に容器を配置することによるものである。要は、ビルの各階に供給される水道水に、防錆用の薬剤を溶かし込めばよいことであるため、揚水ポンプで加圧する前の受水槽の段階で溶かし込んでも効果に変わりはない。受水槽に薬剤容器を沈めておく形を取るなら、容器に小さな穴を多数あけて溶液が外部の水と流通するような開放型にしておけば、容器内に圧力がかからないため、アクリル又は塩ビパイプ等を加工した簡易な容器で済む。
【００３５】
容器中の薬剤に水流を与えて薬剤を溶解するには、別途溶解用のポンプが必要となるが、高層ビルの屋上まで大量の水を押し上げるような強力なポンプは必要がなく、受水槽の水深２．５ｍ程度で動く簡易な水中ポンプが１台あればよく、価格もさほど高いものでもない。そして、これら水中ポンプと簡易な容器を一体化した装置を受水槽内に投げ込み、外部から水中ポンプの動力供給と制御を行う方式とすれば水道工事も全く不要となってしまう。
【００３６】
消耗品の薬剤は、給水管内壁の錆と化学反応を起こして、錆を分解・溶融したり、錆の表面に皮膜を形成したりする働きを持つ。この化学反応を十分に進行させるためには、薬剤の溶液と鉄管の錆がある程度以上の時間接触を保っている必要があり、せっかくの溶液も鉄管内を高速で通過させたのでは効果が出ない。この観点からすると、最も効果があるのは、夜間、水があまり使われなくて動かない時間帯に、給水管内に溶液を満たしておくやり方である。
【００３７】
従来の技術では、設備の構造上、蛇口がひねられれば常に溶液が供給される仕組みになっていたことから、掃除・洗濯・洗車・庭の水撒き、風呂の水まで常に溶液が供給され、しかもこれらの水は高速で鉄管内を通過してしまうため、錆に対して化学反応を起こしているような暇がない状況であった。これでは消耗品費としての薬剤代が高くつくのは当然であり、しかも高い費用をかけた割にはさほどの効果がなく、人体への過剰摂取や、高い栄養分を含んだ溶液を下水へ流すことによる地球環境への影響も懸念されるところである。そこで、どのみち効果が期待できないのであれば、昼間は溶液を流さず、タイマー制御で夕方から夜間にかけてのみ溶液を流すようにすれば、薬剤の消費を半分以下に抑えることが出来、人体や地球環境への影響も緩和することが出来る。水道水の消費とは関係なしに、防錆装置が独自の機構で溶液を作り出す機能を持っていればこその話であり、溶解ポンプ１台がこの重要な働きを受け持つこととなる。
【００３８】
管理費については、設備の運転管理を外部の業者に委託しないで済むようになれば、大幅に削減することが可能である。では何故、自己が保有するビルに取り付けられた設備の運転管理を、外部の業者に委託するようなことになるのかと言えば、これには２つの理由がある。一つは、高圧がかかる容器に薬剤を補充した後、蓋の締結をしっかりやっておかないと水漏れが起こって大量の水が流出する危険性があること、もう一つは、１ヵ月乃至２ヶ月に１回という緩慢な周期での薬剤の供給を、忘れてしまわないことに自信が持てないことによるものであり、いずれも大損害に繋がりかねないからである。
【００３９】
しかし、これらの心配は、従来の技術に立脚するから起こるのであって、回避不能なものではない。まず水漏れの件については、薬剤容器を受水槽内に設置する限り、たとえ容器が壊れたとしても水漏れなど起こり得ようがない。また、薬剤容器を受水槽内に沈めてしまう以上、防錆用薬剤の残量を検出して外部から見えるような表示をしてやらなければならないが、残量の表示が出来るなら、残量がゼロになった時に薬剤切れの警報信号を出すことは十分可能である。従って、警報信号が出された時の対応を怠りさえしなければ、外部の業者に設備の運転管理を委託するような必要は生じない。これらが本発明にかかる装置の基本構想である。
【００４０】
一方、基本方式を従来のやり方と全く変えてしまうと、発明が解決しようとする課題も様変わりしてしまい、従来の技術の欠点を改良するだけでは不十分であり、新しい課題が発生してくることとなる。前述した基本構想を前提とした場合、発明が解決しようとする課題は次のようになる。第１に受水槽の水中に沈めてある容器に防錆用薬剤を容易に補充するにはどうすればよいかという課題である。第２に、重い装置を水中から引き上げないで、防錆用薬剤の残量を表示するにはどうすればよいかという課題である。第３に、必要な時に規定濃度の濃い溶液を供給し、夜間給水管に満たしておくにはどうすればよいかという課題である。第４に、過剰摂取となり易いリンが人体に吸収される量を抑制するにはどうすればよいかという課題である。第５に、薬剤切れを検出してビルに勤務又は居住する管理者に警報を発するにはどうすればよいかという課題である。第６に、警報信号が１組の送受信器では届かない時、信号を中継するにはどうすればよいかという課題である。最後に、夜中や来客時に警報が鳴り始めたような時、警報器を止めてしまって、薬剤の補充を忘れてしまわないようにするにはどうすればよいかという課題である。
【００４１】
これら各種の課題が一定以上の水準で全て解決された時、築後年数を経た多数のビルのオーナー達はこの装置の購入・設置を申し込み、装置の供給者は水中ポンプ・電気・電子部品・配電盤・防錆用薬剤等を各所に発注し、装置の販売者・製作者・電気工事業者等にも新たな仕事が発生し、もって産業上の発展に寄与することとなる。
【００４２】
そこで、本発明は、廉価な設備費と工事費で装置を導入出来、ランニングコストと人体への影響を抑え、自己管理をしても空運転等による弊害が出ないような給水管内防錆装置を提供することを目的とする。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる給水管内防錆装置は、生活に利用可能な水が一時的に貯水されると共に、この水が第１のポンプを運転させることにより給水管を介して複数の場所に供給される受水槽と、この受水槽内に設置され、水溶性の固形の防錆用薬剤が収納されると共に収容されている防錆用薬剤の上に載置されて防錆用薬剤の減少と共に下方に移動する落し蓋が設けられ且つ前記受水槽との間で水が出入可能な孔が側面に形成された薬剤容器と、前記薬剤容器に設けられた開口と直結して設置され、この薬剤容器内に水を送水して攪拌することにより前記防錆用薬剤を水に溶解させて防錆用薬剤の溶液を形成し、前記薬剤容器の孔から前記受水槽内にこの防錆用薬剤の溶液を供給するための第２のポンプと、前記落し蓋の位置を検出することにより前記防錆用薬剤の残量を検出する防錆用薬剤の残量検出装置と、で少なくとも構成されることを特徴とする。
ここで、前記残量検出装置が、前記落し蓋に設けられたマグネットと、上下方向に複数並接されたリードスイッチと、複数のリードスイッチによりオンオフされる複数のＬＥＤとを具備するようにするのが好ましい。
また、前記防錆用薬剤の溶液を供給する時間帯を、前記第２のポンプの運転、停止を制御することで規定すると共に、前記防錆用薬剤の溶液を供給する時における当該防錆用薬剤の溶液の濃度管理を、前記第２のポンプの運転時間帯を制御することにより行うタイマーを具備するのが好ましい。
【００４４】
より具体的には、防錆用薬剤を溶解し、かつ、溶解後の薬剤微粒粉末が受水槽底に沈殿堆積することなく、水平方向に還流せしめる水中ポンプと、前記薬剤の残量を検出し引き上げを容易にするため、ロープで継止されたマグネット入り落し蓋と、落し蓋の位置を検出する複数個のリードスイッチを内蔵し、水密構造とすべくプラスチックを充填したセンサー筒と、受水槽室の壁面に設置した主幹制御盤内に配置され、薬剤容器内の残量を表示する装置と、水中ポンプに直結し、受水槽水面まで直立させ、防錆用薬剤の補充を容易にした薬剤容器と、薬剤を溶解する水中ポンプの余力で、受水槽底を攪拌し還流を起こす水流分岐装置及び分岐水流量調節バルブと、落し蓋が緊急補充点まで落下した時点で、一般的な外来ノイズと容易に識別し得る警報信号を発する装置と、薬剤緊急補充の警報信号を、同一ビル内の離れた箇所に居住もしくは常駐する、ビル管理者に知らせる信号伝達装置と、警報信号が単一の手段ではビル管理者に届かない場合、複数の伝達手段を接続する信号中継装置と、ｎ段目の受信器の作動による光や音を検出する光受光素子又は小型マイク及びこれらを受信器に固定・継止する結束バンド等の固定具と、（ｎ＋１）段目の送信器を作動させる電源を供給する擬似電池及び送信器の信号送信ボタンを予めロックＯＮしておく結束バンド等の固定具と、溶液を供給する時間帯を指定し、水中ポンプの運転・停止を制御すると共に、運転時間によって溶液の濃度管理を行う２４時間タイマーと、水中ポンプの回転速度を制御して溶液濃度の微調整を行う電力制御装置とで構成されたことを特徴としている。
【００４５】
このような構成とすることにより、ビル住人の平均的な夕食の時間帯が１９：３０〜２０：３０であり、夕食の洗い物が２１：００に終わるとした場合、夕食の支度が行われている１９：３０までは防錆剤溶液が蛇口には供給されないようにし、２１：００又は就寝時間までには規定濃度の５ｐｐｍに近い溶液が蛇口に供給され、給水管内を満たすようにすべく、受水槽の水が蛇口に至るタイムラグを計算して、薬剤溶解ポンプの運転開始時刻を決定する制御が可能となる。
【００４６】
そして、２１：００を過ぎたら、１時間に１５分程度の間欠運転に切り換え、給水管内の溶液濃度５ｐｐｍを維持した上、２４：００でポンプの運転を終了する制御も可能となる。
【００４７】
これにより、朝の飲食に供する水は、前日の１９：３０までに２〜４リットルを汲み置きして冷蔵庫に保管しておいたものを使用し、夜間給水管に満たされていた用済みの溶液は掃除・洗濯・庭の水撒き・風呂の水等に使用することができる。
【００４８】
また、夜の帰宅が遅くなり、２１：００以降に夕食の支度を行う場合は、昼間給水管内に満たされていた水道水のうち５〜６リットルを直接の飲食用に事前確保して使用すればよい。
【００４９】
更には、２４時間風呂等により、日常使われない給水管がある場合には、２１：００以降寝るまでの間に、バケツ２杯程度の水を汲み出し、給水管内を防錆用薬剤の溶液で満たしておけばよい。
【００５０】
尚、ビルによって事情が異なる場合には、上記の標準運用形態を参考にし、ビル管理者がタイマーの設定を変えて、最適と思われる運用時間を見出していくことで対応することができる。
【００５１】
一方で、夜中や来客時に薬剤切れの警報が鳴り始めたような時は、警報器のプラグをコンセントから抜いて、玄関や書斎等の目立つ場所に移動させておけばよい。
【００５２】
ビルの受水槽は概ね１年に１回程度、内部を清掃する必要があるため、どのように小さな受水槽であっても、必ず人が出入りできる出入口が設けられている。受水槽は通常、室内に設置される大きな箱型容器であり、この容器の上部に設けられた出入口の蓋は、上に人が乗るわけでもなく自動車が通過するわけでもないため、道路におけるマンホールの蓋のような重いものではなく、プラスチック製の軽い円筒蓋で構成されているケースがほとんどである。従って、この円筒蓋を持ち上げ、直下の水面に突出している薬剤容器からロープで繋留された落し蓋を引き上げ、薬剤を補充するのは容易である。薬剤を補充し、落し蓋を薬剤上部に乗せた後、主幹制御盤のリセットスイッチを押せば、緊急補充の警報信号送出は解除され、制御回路は初期状態に設定される。従って、複数のバルブの開閉等の複雑な操作は一切必要がなく、素人でも容易に操作することが出来る。
【００５３】
給水用防食剤「シリホス」は、無色・無味・無臭・半透明の難溶性固体であり、ｐＨ値も水道水と違わないため、その存在の有無を検出することが非常に困難である。そこで容器内の薬剤残量を表示し、緊急補充点で警報信号を出すべく考案された方式が、直立した円筒の薬剤容器に薬剤を入れ、マグネットを仕込んだ円筒状の落し蓋を載せ、薬剤の消耗と共に落下する落し蓋の位置を、薬剤容器の側面又は中心部に取り付けた、多数のリードスイッチを内蔵・密閉したセンサー筒で検出しようというものである。どのリードスイッチがマグネット入り落し蓋に感応したかによって薬剤の残量を段階的に検出し、制御盤内に設置された薬剤残量表示器で確認が出来るようにしてある。定期巡回時にこの表示器を見て適宜薬剤を補充しておけば、緊急補充の警報信号であわてさせられることが少なくなってくる。また、警報信号を出す最終段のリードスイッチを底部より少し高目の位置に設置しておけば、補充が行われるまでの安全在庫を保持することも可能である。
【００５４】
給水管防錆剤は言うまでもなく薬剤であるため、給水管内の錆に長時間接触させて化学反応を起こさせる必要がある。この観点からすると、水が頻繁に使われる昼間の時間帯に溶液を流してもあまり効果がなく、動きの少ない夜間に規定濃度ぎりぎりの濃い溶液を給水管内に満たしておく方が得策である。
【００５５】
ところが、溶液が作り出される受水槽と住宅やオフィスの蛇口との間には長い配管があり、この配管内の水が消費されないと溶液が流れていかないため、１日のうちで夕食の支度が終わってから最後に水が使われるまでの間に、タイミングよく溶液を蛇口まで供給するのは案外難しい。
【００５６】
そこで本発明では、夕食の支度が終わってから後片付けの洗い物が終わるまでの間に１時間ほどの時間があることに着目し、この間に溶液が蛇口から出始める処置を取っている。洗い物が終わった後も案外沢山の水が使われるため、この段階で供給される溶液はさほど濃いものでなくてもよく、その後に使われる水に対して、一定濃度の濃い溶液を補給し続ける形を取っている。
【００５７】
ビルに出入りする不審者の監視や来客の応対を目的とした管理人室が設けられている場合には、１階に設置される形が通例である。これに対して、市水の供給を受ける受水槽は、水圧の関係で１階もしくは地下１階に設けられていることが多い。  このような一般的な場合には、受水槽室から管理人室までの距離が近いため、薬剤切れの警報信号は、電波による信号送受信器もしくはＡＣラインを活用した搬送波送受信器１セットで、管理人室まで到達させ得るケースが多い。
【００５８】
ところが、店舗を主体としたようなビルや小さなビルでは、管理人室が設けられていないことが多く、また管理人室なるものがあっても、管理人が常勤していないケースも多い。このような場合、実際の管理人は最上階に住んでいるビルのオーナーであったり、高層階に住んでいる管理組合理事であったりすることとなる。これに対して、電波による送受信器は、可視距離では１００ｍ位まで電波が届いても、ビル内の上下方向では４階程度までしか届かないことが多い。コンクリートの床には鉄筋が網の目のように敷設されていて、電波をさえぎってしまうからである。ＡＣラインを利用した搬送波送受信器では、条件によっては１０階程度まで届くことがあるが、これも限度があり、また、１つの積算電力計の管轄範囲内しか届かないという制約もある。電波の強度を高めてしまうようなことは許されないため、このような場合には、複数組の送受信器を中継装置によって連結し、信号をリレーして伝達するようなことが必要となる。
【００５９】
本発明では、正規の信号とノイズを識別する機能を備えた中継器を用いて、各種の送受信器複数組を接続し、高層階まで信号を伝達し得るようにしてある。離れた場所から信号を伝達する送受信器には、警鳴音を発する機能が必ずついており、また、受信器が作動するとＬＥＤが点灯するようなものもあるため、これらを利用することにより、中継器は受信器の作動を検出することが出来る。また、信号をリレーすべき後段の送信器は、大抵が乾電池を動力とした押しボタン式のものであるため、予め押しボタンを結束バンドで固縛することによりロックＯＮしておき、乾電池の代わりに挿入しておいた擬似電池を介して電源を供給することにより、信号を送信させることが出来る。この処置を何段階か繰り返していけば、原理的には超高層ビルの最上階まででも信号を伝達することが出来る。
【００６０】
擬似電池とは、本来の電池と同径同サイズのプラスチック棒に電極を取りつけて、機器外部から電源を供給するものである。  市販の送受信器に一切手を加えないで、エンドユーザーが任意の送受信器を接続し得るよう配慮した結果である。但し、一部のメーカーの送信器で、送信ボタンをロックＯＮしてしまうと、後から電源を供給しても送信が行われないものがある。この種の送受信機は接続し得ないものとするか、どうしても接続したい場合には、メインの電源を常時接続しておき、送信ボタンはリレーの接点等で短絡するような処置を講ずる必要があり、回路の付加が必要となる。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下この発明にかかる基本回路とＡＣラインを利用した搬送波送受信器を接続した第１の実施の形態、電波送受信器を接続した第２の実施の形態、中継器を通して複数組の通信機を接続した第３の実施の形態、全システムを実際のビルに設置して不具合箇所を調整し、適切な標準運転方式の見極めを行った第４の実施の形態、及び給水管内防錆装置を受水槽の外に設置して稼動させてみた第５の実施の形態について、ぞれぞれ図面により説明する。
【００６２】
まず、第１の実施形態について、図２、図３、図４及び図５に基づいて説明する。
【００６３】
図２は受水槽内に沈められた装置と受水槽水面及び受水槽出入口の位置関係の概要を示すものである。受水槽出入口蓋１０６を外すと、直下に開放型薬剤容器２２３が現れるため、落し蓋２２５に接続された落し蓋繋止索２２７を引いて落し蓋を引き上げる。その後、球状固形の薬剤を投入し、落し蓋を乗せて主幹制御盤２１０の電源をＯＮにし、リセットスイッチを押す。こうすると、主幹制御盤内の薬剤残量表示機は残量フルを表示し、予めタイマーで指定してあった時間が来ると水中ポンプ２２２が回転を始め、強い水流を吹き上げ、薬剤容器側面にあけられた穴から溶液を横方向へ噴出する。一方、分岐水流量調節用バルブ２２４の開き加減及び分岐水流の噴出方向調節によってポンプの余力水流が受水槽底部を流れ、受水槽下部において溶液が還流することにより濃い溶液が作り出される。
【００６４】
薬剤が消耗していくと、落し蓋２２５が内部の重りによる重力によって少しずつ落下し、薬剤容器の内径が大きい場合には容器中央に、薬剤容器が細い場合には容器の側面に密着して取り付けられた、センサー筒２２６内に配置された複数のリードスイッチが順次反応し、その結果を信号ケーブル２２９を通じて主幹制御盤２１０に伝達するため、これによって主幹制御盤内の表示器に薬剤の残量が表示される。
【００６５】
図３は開放型薬剤容器２２３・防錆用薬剤３１２・落し蓋２２５・センサー筒２２６の関係を詳細に説明するものである。薬剤容器の底部にはジョイント３１４がネジで固定されており、このジョイント３１４には薬剤落下防止網３１１が圧入されているため、防錆用薬剤３１２を投入しても薬剤が水中ポンプ２２２の中にまで落下してしまうようなことはない。いま薬剤を容器一杯に入れ、落し蓋２２５をその上に載せると、落し蓋２２５とリードスイッチ３４１の初段のものは図のような位置関係にあって、落し蓋内のマグネット３２２がリードスイッチに影響を及ぼすことはない。落し蓋及びセンサー筒には、防水構造とするための防水用モールド樹脂が充填され、固められているため水を被っても何らの影響を受けることもない。図の下方向から水中ポンプによって強い水流が加えられると、水流が防錆用薬剤３１２の表面を削り落とし、溶液吐出孔３１３から溶液が横方向へ向かって噴出される。最初は薄い溶液であるが、噴出された溶液は再び水中ポンプに吸入されて薬剤に吹き付けられるため、溶液は次第に濃いものとなっていく。
【００６６】
この溶液が給水管内に供給されて防錆作用をなすこととなるが、この処置を長期間繰り返していると、防錆用薬剤３１２の固形球体は次第に小さなものとなっていく。一方、落し蓋２２５には鉄製の重り３２１が内蔵されているため、薬剤の消耗に従って次第に下方へ落下してくることとなる。これがリードスイッチに接近するとマグネット３２２の磁力によってリードスイッチの回路が閉じられ、この閉回路を通じて主幹制御盤に電気信号が送られる。図３に示す５つのリードスイッチはそれぞれが別個に接地されており、各リードスイッチに対応したＬＥＤが点滅して薬剤の残量が識別され得るようになっている。最終段のリードスイッチは、薬剤切れの警報を発する特別な回路に接続されており、薬剤残量が僅少になって落し蓋がこの位置まで落下すると、薬剤緊急補充の警報が出されることとなる。
【００６７】
落し蓋は下まで落下してしまうと取り出し難くなるため、落し蓋繋止索２２７と繋止索結束バンド３３１及び３３３によって薬剤容器に繋がれているため、薬剤補給のため落し蓋を引き上げる時には、落し蓋繋止索２２７を引き上げればよい。
【００６８】
図４は主幹制御盤内の電気・電子回路、及び薬剤切れの警報信号を伝達する通信器との接続の仕方を示すものである。主幹制御盤電源部４１０内の電源スイッチ４１１をＯＮにすると、ポンプ運転制御部４２０及び制御回路用直流電源、更には警報信号用出力電源に通電がなされる。ポンプ運転制御部には２４時間タイマー４２１が接続されており、１５分刻み程度で１日に数十回のＯＮ・ＯＦＦを任意に指定出来るようになっている。更にこの後段には、電力制御器４２２が接続されており、薬剤溶解用兼還流用の水中ポンプ２２２の回転速度を制御し得るようになっている。これは、分岐水流量調節用バルブ２２４と共に、水中ポンプ運転時の薬剤濃度を調節するものである。
【００６９】
当初、薬剤を容器一杯に充填した時には、図３に示した形で落し蓋に内蔵されたマグネットはリードスイッチに対して何らの影響も及ぼさない。その状態で図４のリセットスイッチ４３１が押されると、直流電流が抵抗Ｒ１及びダイオードＤ１〜Ｄ５を通って、サイリスタＳＲ１〜ＳＲ５のゲートに流し込まれ、各サイリスタにトリガーがかけられる。これらサイリスタのアノードにはそれぞれ電源に接続された薬剤残量表示用のＬＥＤであるＬＥ１〜ＬＥ５が接続されており、同じくアノードに接続されているリードスイッチＲＳ１〜ＲＳ５は全て開放状態にあるため、トリガーをかけられたサイリスタは全てターンＯＮし、ＬＥ１〜ＬＥ５は全て点灯して薬剤残量がフルであることを表示する。
【００７０】
この時、警報信号保持部４５０のトランジスタＴｒ１のベースには、ＳＲ５の内部抵抗とＬＥ５等によって分圧された電圧が印加されているためＯＮの状態にあり、コレクタ電圧はほぼ０Ｖに近く、サイリスタＳＲ６はＯＦＦとなっている。リセットスイッチ４３１のＮＣ接点は、警報信号保持部４５０及び断続電源供給部４６０に駆動電源を供給しているため、仮にこれらの回路が作動していたとしても、リセットスイッチが押されることにより、駆動電源が全て絶たれるため、これらの回路は作動を停止してＯＦＦの状態に戻る。
【００７１】
２４時間タイマー４２１にプログラムされた時刻が来て、水中ポンプ２２２が作動すると開放型薬剤容器２２３内の防錆用薬剤３１２には強い水流が加えられ、薬剤は少しづつ溶解され、防錆用の溶液が作り出されていくこととなる。これが毎日繰り返されていくと、球形の固形薬剤は少しづつ小さくなっていくが、薬剤の上部には重りとマグネットを内蔵した落し蓋２２５が乗せられているため、重力で少しづつ落とし蓋２２５が落下し、最上段のリードスイッチＲＳ１に接近してこれをＯＮさせることとなる。これによってＳＲ１のアノードはグランドに短絡され、この時点ではリセットスイッチはＯＦＦされていて、ゲートにトリガー信号は加えられていないため、ＳＲ１はターンＯＦＦする。
【００７２】
リードスイッチＲＳ１がマグネットによってＯＮの状態となっている間は、ＲＳ１を通じてＬＥ１に電流が流れるため、ＬＥ１は点灯を続けるが、落し蓋はいずれ更に落下してＲＳ１をＯＦＦにするため、その時点でＬＥ１は消灯し薬剤残量が１／５減った状態となったことを表示する。以下同様にＬＥ５までが順次消灯していき、薬剤残量の消耗を表示していくが、最終段のリードスイッチＲＳ５がＯＮになった段階で少し変わった動きが始まる。ＲＳ５はサイリスタＳＲ５のアノードと共に、Ｔｒ１のベースもグランドに落としてしまうため、それまでコレクタとエミッタ間が短絡されていた状態が開放され、ダイオードＤ６を通じてサイリスタＳＲ６のゲートにトリガー電流が流し込まれる。このとき、ＳＲ６のアノードに接続されているマルチバイブレータには、リセットスイッチ４３１のＮＣ接点を通じて電流が流されるため、ＳＲ６はターンＯＮし、以後、落し蓋のマグネットがリードスイッチＲＳ５から離れてしまっても、自己保持を続け、警報信号の発信を継続することとなる。
【００７３】
一方、ＳＲ６がＯＮになると、コンデンサＣ１は抵抗によって充電され、この間、警報ブザー４６１とフォトトライアックＰＴ１はトランジスタＴｒ２を流れる電流によってＯＮ状態となる。Ｃ１の電圧が徐々に上がり、ＰＵＴに接続された抵抗の分圧比によって決定される電圧に至ると、ＰＵＴはターンＯＮし、コンデンサＣ１に蓄積された電荷を放電し、ＰＵＴのカソード側に接続された抵抗の値とＣ１の容量によって決まる時間、Ｔｒ２のベースとエミッタ間を逆バイアスして警報ブザー４６１及びＰＴ１に流れていた電流を遮断する。Ｃ１の電荷が放電され尽くしてしまうと、ＰＵＴはターンＯＦＦし、最初の状態に戻る。これが繰り返されるため、このＰＵＴによる回路はマルチバイブレータの働きをし、実施の形態では約２０秒間隔でＯＮ・ＯＦＦを繰り返すようになっている。フォトトライアックＰＴ１には、大電流を流せるトライアックが接続されており、これが主幹制御盤電源部４１０からのＡＣ１００Ｖの通電と遮断を制御しているため、警報信号出力用電源コンセント４６３には、交流電力が断続的に供給されることとなる。
【００７４】
従って、このコンセントにＡＣ１００Ｖで作動するブザーや赤色ライトを接続し、ビルの管理人が直ちに気づく場所まで配線を引き伸ばしておけば、防錆装置の薬剤切れを自動で通報することが出来る。一方、木造家屋と違ってビルの中では、長い距離に渡って配線を引き回すのは容易ではなく、とりわけ、受水槽室と管理人室の階が異なる場合には、配線を引き回すのは不可能に近くなってくる。そのような場合に備えて、本発明に係わる主幹制御盤には、ＡＣラインを利用した搬送波送信器、あるいは微弱電波を発信する電波送信器を内蔵し得るようにしてある。
【００７５】
第１の実施形態では赤ランプ代わりの電気スタンドを接続して点滅を確認した後、ＡＣ電源ラインを通じて信号を搬送する市販のリモートベルを接続してみた。この機器は送信機の側に信号送出をロックする機構がついているため、スイッチをＯＮにロックした状態でＡＣ電源供給用のコンセントに差し込んでおくだけで、同一電源ラインに接続されている受信器を作動させ、ＬＥＤの点灯及びアラームの警鳴を行わせることが出来る。
【００７６】
図５は主幹制御盤に設置された警報信号用電源断続供給装置と、ＡＣラインを利用した搬送波送信器を接続してみた回路であり、１階から５階まで警報信号を伝達させることが出来た。但し、信号が伝達する範囲は、各家庭毎等に設置されている積算電力計の管理領域に限定され、また他の機器に悪影響を及ぼさないようごく微弱な信号しか搬送していないため、同一のコンセントに他の機器（充電器・コンピュータ・ＡＶ機器等）が接続されている場合には受信器が作動しないことがあり、信号到達距離内の適切なコンセントを選ぶ必要がある。
【００７７】
次に、第２の実施形態について図６に基づいて説明する。
【００７８】
第２の実施形態では電波法で許容されている微弱電波の発信による各種市販リモートベルを選択して接続してみた。主幹制御盤の交流電源出力コンセントにＡＣアダプターを接続し、これによって変換されたＤＣ電源を電波送信器の電源として供給するというものである。このとき接続する電波送信器には２種類のタイプがあり、信号送信スイッチを予め固縛しておいて、電源を供給すれば電波を発信してくれるものとそうでないものがある。前者の場合には擬似電池を活用することにより無改造で接続し得るが、後者の場合には送信スイッチの電子回路にフォトカプラーやリレーの接点を接続するか、抵抗やコンデンサによって電源を印加するタイミングを調整してやらなければならない。第２の実施形態で最初に接続してみた電波送信器は、たまたまこの後者の形であったため、図６に示す回路での接続となり、配線の追加を余儀なくされた。後日、前者のタイプの電波送信器を接続してみた時には、信号送信ボタンを予め結束バンドで固縛して常時ＯＮにしておき、疑似電池を介して直流電源を供給する方法で問題なく作動した。
【００７９】
受信器の側の電源に乾電池を使用している機器も見受けられたが、本発明にかかる装置は、ビルが取り壊されるまでの十数年あるいはそれ以上の期間にわたって、薬剤切れを監視し、緊急信号を何時にても送受信出来るようにしておかなければならないため、時間の経過によって自動放電し、寿命が尽きる乾電池を使用しているものは選択を避けた。但し、送信器の側も交流電源を使用している電波送信器は探した限りでは見当たらず、いずれも乾電池式である。この送信機の側も、長時間の使用に対して確実な作動を保証し得なければならないため、乾電池を抜いて擬似電池を挿入し、ここに汎用ＡＣアダプターによる電源を供給する処置をとった。この点からすれば、受信器の側が乾電池式であっても、ＡＣアダプターを１個増加して、擬似電池経由で電源を供給してやりさえすればよく、接続し得ないわけではない。
【００８０】
一般にこの種の機器では、乾電池での電圧が例えば３Ｖである場合、電圧が低下して２Ｖ程度になっても作動するように作られているはずである。となると使用されているＩＣ等はＴＴＬではなくＣ−ＭＯＳを基調としているはずであるため、１．５Ｖ〜１２Ｖ程度までの広範囲な電圧に対応していることが考えられる。そこで、３Ｖの送信機に対しても４．５Ｖの送信機に対しても、５ＶのＡＣアダプターで対応してみた結果、乾電池での作動との違いは特に見受けられず、長時間に及ぶ作動テストでも異常が発生するようなことはなかった。
【００８１】
ビル内における垂直方向での電波の到達階数は、可視距離で１００ｍまで電波が届くという最高級クラスのものでも、１階で送信した電波を確実に受信できるのは４階が限度であり、可視距離４０ｍのものでも性能上の違いは特になかった。この点で、垂直方向に対してはＡＣラインを活用した搬送波送受信器の方が強く、ビルの環境条件によっては、電波送受信器の２倍くらいの距離まで信号が到達してしまう。これは、ビルの壁の中に配置されたＡＣライン用のＦＣケーブルを信号が伝わっていくことによるものであろう。従って、薬剤切れの警報信号を高層階まで到達させるためには、ＡＣラインを活用した搬送波送受信器を効果的に活用することが得策である。
【００８２】
一方、電波による送受信機の中には、送信ボタンを押し続けると受信器が連続してチャイムを鳴らし続けるものの他、送信ボタンを押し続けても１回分限りしか応答しない機器があった。１回分とは選択ボタンの設定によって、チャイムを１回鳴らすか３回鳴らすかのいずれかであって、「連続」という選択肢はなかった。薬剤の緊急補充が必要となる状況が発生するのは、夜中であったり、留守時であったりすり可能性があるため、薬剤の補充は翌日以降に行うとしても、誰かが気づいて何らかの処置を取るまで、警報音は出し続けなければならない。そのため、留守中に３回チャイムが鳴って止まってしまうようなものは所期の目的を達し得ない。このような状況にも対処し得るよう、本発明にかかる電子制御回路では、薬剤の緊急補充が必要とされた場合、送信機に電源を供給し続けるのではなく、マルチバイブレータ回路４６０により一定周期で送信機の電源をＯＮ・ＯＦＦする構成としてある。これによりビル管理者は、信号を伝達する手段をより広い範囲から選択し得ると共に、警報信号を確実に受信することが出来るようになる。機器が接続し得るか否かの判定は、機器を販売している店頭で作動テストを実施させてもらえるなら別段難しくはなく、送信ボタンを押したまま乾電池を抜き差しして受信器が作動すれば接続可能である。
【００８３】
更に、第３の実施形態について、図７、図８及び図９に基づいて説明する。
【００８４】
ＡＣラインを通じての搬送波信号が、同一積算電力計の範囲内でしか届かず、電波による信号はビルの階数にして４階分程度しか届かないことから、ビル管理者もしくはオーナーが受水槽室と同一ビル内に勤務又は居住していながら、その場所がこれらいずれの条件にも当てはまらない場合への対応を試みた。ＡＣラインを利用した搬送波であれ、電波を利用したものであれ、送出する信号強度を大きくしてしまうことは論外である。いずれの場合も各種の法規違反となる上、同一ビル内に設置されたコンピュータ・ＡＶ機器その他への悪影響が発生する危険が大きく、その割りには到達距離の拡大をさほどは期待できないからである。
【００８５】
そこで、送信機と受信機を１セットとする各種リモートベルを何段階か接続して、信号伝達距離を延ばす中継器を試作してみた。図７に図を示したものがその一例である。市販されている各種のリモートベルは、離れた場所から信号を伝達するものであるため、信号の受信者が直ちに気付くよう、かなり大きな音を出すよう設計されており、また、複数の送信器からの信号を識別するため音色を変える必要もあって、大抵はスピーカーが接続されている。中には、スピーカーからの音と共に、ＬＥＤを点灯させたり、強い光を点滅させたりするものもある。これら音や光の信号源を人間が確実に気がつく強さで作動させるには、それなりの電力を供給する必要があり、通常はトランジスタによる駆動回路が構成されているため、フォトカプラーやリレーといった信号伝達部品を接続することも可能である。そこで、警報信号を伝達する送受信器の末尾に配置されている、信号源の駆動回路にフォトカプラーの入力側を接続し、出力側を次段の送受信器の信号送信スイッチに接続しておけば、複数の送受信器システム間で警報信号をリレーで伝達することが出来る。このリレーを繰り返していけば、他に影響を与えない微弱信号の範囲で、同一ビル内の遠隔地まで警報信号を伝達させることが可能となる。ただ、この種の多段接続を行うと、システムの安定性が悪くなり、外来ノイズを拾っての誤動作を招き易くなる。実施形態の実験でもその傾向が出たため、フォトカプラの入力側にコンデンサを入れて、短時間の外来ノイズは吸収除去するようにしてある。このことを予想して、正規の警報信号は１０秒を越える長いものとしてあることは前述した通りである。この薬剤切れの自動警報システムは非常に便利なものであり、ビルの寿命を左右するような重大なシステムを運用しているという、気の重さを全く感じないで済んでいる。
【００８６】
さて、前項に掲げた複数の送受信システムを接続する方式では、搬送波送受信器あるいは電波送受信器が本来持っている、出力信号用アクチュエータの駆動回路を活用していた。実施形態に活用した市販機器は「リモートベル」と一般的に言われるものであり、離れた場所から何らかの信号を伝達する目的を持った機器であるため、音か光の点滅で通信相手の注意を喚起する機能が必ず付いていた。従って、それらの機能を実現する上で必要欠くべからざる、駆動回路を活用することも当然の処置であったが、何らかの事情によって、通信機に付帯している駆動回路を活用し得ないケースも考えておかなければならない。そのような場合には、「リモートベル」本来の機能である警鳴音や光の点滅を自動的に検出して、次段の送信器に伝達する以外に方法がない。このような場合、警鳴音をマイクロフォンで拾ったり、光の点滅をＣｄＳ光受光素子で検出したりすると、駆動回路に流れている信号よりはかなり小さなレベルの信号となってしまう上、周囲の雑音や外来光によるノイズとの区別が付きにくくなることを覚悟しておかなければならない。そこで、実施形態の一環として、そのような場合にも対応し切れることを確認してみた。
【００８７】
図８は警鳴音を小型マイクで検出して増幅し、リレーを作動させるものであり、図９はＬＥＤの点滅や発光色の変化を検出して増幅し、同じくリレーを作動させるものである。いずれの場合も、外来ノイズによる誤動作を排除する必要があり、また、音の高低や光の点滅があっても、リレーの側は一定時間以上ＯＮし続けるような工夫が必要となる。これは、更に後段において送受信器を追加接続するに当たり、短時間でＯＮ・ＯＦＦが繰り返されるような信号では、ノイズとの識別が困難となるからである。
【００８８】
また、図８は前段の受信器８１０のスピーカー８１１の前面に密着固定した超小型マイクロフォン８２１で音を検出して中継を行うものであり、可変抵抗ＶＲ１によって信号レベルを合わせた後、コンデンサＣ１を通ってきた交流信号をトランジスタＴｒ１とＴｒ２で増幅している。この増幅された信号を抵抗Ｒ１を通してリレー駆動用のトランジスタＴｒ３のベースへ加えるに当たり、ノイズ吸収用の電解コンデンサＣ２が接続してあるため、０．２秒程度の短時間のノイズはこのコンデンサが吸収してしまって作動しない。正規の信号音が短い音の連続である場合には、最初のパルス２〜３個はノイズとして扱われるが、コンデンサが充電されて電位が上がってくると、それ以上は吸収されず、正規の信号音として扱われる。ノイズは短い間隔のものが不連続に発生するケースがほとんどであるため、コンデンサに蓄電された電荷も自然放電されてしまって、誤動作を起こすようなことはなかった。また、中継器のボックスに格納されているためか、超小型マイクロフォン８２１から外部の音をノイズとして拾うようなこともほとんど出なかった。
【００８９】
正規の信号音によってＴｒ３がＯＮになり、リレーＲＬ１が作動すると、それまでＮＣ接点を通じて充電されていたコンデンサＣ３の電荷が、ＮＯ接点と抵抗Ｒ２を通じてＴｒ３のベースに印加され、Ｃ３とＲ２の時定数による約２０秒間リレーを自己保持するようになっている。次段の送信器の信号送出用スイッチ８３１は予め結束バンド等で固縛しておき、擬似電池８３２を通じて電源を供給すれば、正規の信号を自動で中継することが出来る。
【００９０】
そして、図９は前段の受信器９１０の発光信号源９１１の前面に密着固定した光受光素子９２１で光を検出して中継を行うものである。前段の受信器のＬＥＤが点灯した時と消灯した時とでは、光受光素子９２１の抵抗値が大きく変わるため、当初はトランジスタ２段増幅程度の簡略な回路で実験したが、安定性が悪く、案外複雑な回路になってしまった。可変抵抗ＶＲ１とツェナーダイオードＺＤとで明・暗の基準を作り、これと入力信号を比較する形でオペアンプＯＰ１がＯＮ・ＯＦＦの識別を行い、ＯＰ２・ＯＰ３がその信号を増幅して、リレー駆動用トランジスタＴＲ１の制御を行っている。ノイズの吸収と一定時間の自己保持は図８の場合と同様である。
【００９１】
図８・図９では直流電力が擬似電池に供給される形となっているが、リレーの接点を使う以上、交流電力を次段の送信器に供給することも容易であるため、次段がＡＣラインを利用した搬送波送受信器であっても何ら問題はない。但しその場合、送信器へ供給するＡＣ電源は、受信器が設置されている電源を管轄している積算電力計の管轄内のものでなければならない。
【００９２】
疑似電池は、原理的にはＡＣアダプターの出力をワニ口クリップで電池の代わりに接続する形と違いはないが、ワニ口クリップではいつはずれてしまうか分からず、警報装置等に使用するには不適切であるため、面倒な手間をかけても既設の電池ボックスにしっかりと納まるようにしたものである。乾電池と同じ太さのプラスチックの丸棒を、乾電池と同じ長さに切断して電池ボックスに挿入すると、電池バネの力でしっかりと固定されるため、電線を接続した卵ラグ等を所定の位置に挟み込むと、簡単には抜けない永久電源となる。
【００９３】
なお、図８・図９では回路を分かり易くするためリレーを用いているが、小型化・省電力化を図りたいのであれば、リレーの代わりにフォトカプラーやフォトトライアックを用い、トランジスタやトライアックを併用して同様の機能を果たす回路を構成することが出来る。
【００９４】
第１の実施形態で接続を行ったＡＣライン利用の搬送波受信器は、スピーカーでの警鳴音発信とＬＥＤ点灯の双方を備えていたため、これに図８・図９の中継器を接続し、更にそれらの出力に各種の電波送信器を接続してみた結果、いずれも問題なく作動してくれた。但し、中継器の出力側に接続する送信器は、その信号出力によって、入力側の受信器が作動してしまうものであってはならない。市販機器の中には出力周波数で３チャンネルもしくはそれ以上の切り替えが出来るものがあり、多段接続を行う場合にはこの点が大切となる。通信機のメーカーが異なると、大抵は信号の周波数が異なっているため、チャンネルが１つしかない通信機を使用する場合は、異なるメーカーの通信機を接続するのも一手である。中継器の入力信号は音でも光でもよく、連続した信号が出るものであっても断続信号しか出ないものであっても一向に差し支えない。
【００９５】
また、中継器は直流電源を出力する形となっているが、リレーの配線を組替えれば交流電源でも出力し得るため、音か光を発する受信器と直流又は交流で作動する送信器を自在に接続することが出来る。これによって、送受信器の組み合わせを何段も接続し、ビル内の遠距離まで警報信号を伝達し得ることが確認された。
【００９６】
図８・図９に示した回路がノイズを吸収する機能をもっていることは前述した通りであるが、ノイズには様々なものがあり、通常の住宅ビルではほとんど起こり得ないようなものが時として混入してくることもある。例えば、近くに雷が落ちたとか、近隣で夜間工事が行われ、大電力を消費する夜間照明のスイッチがＯＮ・ＯＦＦされたというような場合である。現に、中継器のそばで溶接器を使用したところ、警報音が鳴り出してしまったことがある。この種のきわめて例外的なノイズまでカットしようとすると、回路が極めて複雑なものとなってしまう上、それをやっても、予期し得なかったノイズで誤報が発せられる可能性を完全には消去し切れない。ただ幸いなことに、ノイズフィルターで除去し切れなかった異常なノイズによって警報が発せられた場合、ノイズがなくなった段階で警報音は自動的に停止する。これに対して、正規の警報信号は、受信器もしくは送信器に対して何らかの処置を取らない限り決して止まらないため、警報音が鳴ったものの短時間で止まってしまったというような場合は、きわめて特殊なノイズによる誤報であると考えて差し支えない。
【００９７】
第４の実施形態は、本発明に係わる装置一式を、実在するビルに取り付け、約３ヵ月に渡って作動させ、システム全体としての作動確認と標準的な運転方式の見極めを行ってみたものである。観測された現象や仮説を立てた事項は次のごとくである。
【００９８】
（１）目で見える何らかの異常が出現するのを待ったところ、使用頻度が最も低い２４時間風呂の給水蛇口から、かすかな赤水が出ることが発見された。
【００９９】
（２）この時の給水に含まれている総鉄の濃度を測定してみたところ５ｐｐｍであった。従って、総鉄の濃度が少なくとも５ｐｐｍに至ったら予防保全策を講ずるべきである。
【０１００】
（３）赤水が発見されてから直ちに本発明による給水管内防錆装置の運転を開始したところ、３ヶ月で完全に消え去った。その後、再発する様子はない。
【０１０１】
（４）受水槽の水のうち下側半分を５ｐｐｍの濃度とするには案外時間がかかる上、溶液が使われ始めると、消費するスピードが速くて濃度が上がり難い。
【０１０２】
（５）実測した個別のデータでは、風呂の湯が２００リットル、洗濯機の１回の使用が６０リットル、トイレのタンクが１回分１０リットルである。
【０１０３】
（６）直接の飲食に供する水の量は、朝食が２リットル、昼食が２リットル、夕食が４リットルといったあたりである。野菜や魚を洗ったりするのに使われる水の量はそれぞれこれらの２倍程度と推定される。
【０１０４】
（７）夕食の洗い物に使用した水の量を実測してみた結果３６リットルであった。食事の支度に要する時間の比率から逆算すると、朝食と昼食の洗い物に要する水の量はそれぞれ１８リットルといったあたりである。
【０１０５】
（８）夜間の水の使用量は案外多く、４人家族で約６０リットルくらいの水が使われ、お茶菓子や果物に使った皿などを改めて洗うことも多い。トイレのタンクで使用される水が大部分を占めている模様である。
【０１０６】
（９）給水管内に貯留している水の量は、標準運転方式を設計するうえで重要である。  バラツキが大きいが、各家庭専用の細い管で２０リットル、共用の太い管で１所帯当り２０リットル、合計４０リットルが標準とみなされる。
【０１０７】
これらの外、断片的ではあるが、各種集められた実測データの平均値などから、溶解ポンプの標準運転時間を、１７：００〜２２：００と、その後１時間に１５分づつの断続運転を午前２時まで続行することとした。当初の考えでは、夕食の洗い物が終わる直前に、短時間で５ｐｐｍの溶液を作り上げ、洗い物が終わって蛇口を閉めた時には、細い給水管内に所要の溶液が完全に満たされていることを企図していたが、この第４の実施形態による各種の調査や実験によって、必ずしもそのような必要がないことが判明したからである。但し、更に実測データを積み重ねて、より適切な標準運転時間を見極めていく必要がある。
【０１０８】
夜間に６０リットルもの水を使い、再度の洗い物があるのなら、夕食の洗い物が終わった段階では、溶液が細い管の中程まで達していれば十分であり、その濃度も５ｐｐｍに達している必要はない。到達が早過ぎて洗い物の最中に溶液が供給される分には害はなく、夕食の支度に２０リットルもの水が使われることはまず考えられないため、薬剤が夕食で摂取される恐れはない。そこで、ポンプを強力で高価なものとするより、夕食の買い物に出かける頃から、ゆっくり時間をかけて中濃度の溶液を作り、夜間に使う水に対して濃い溶液を補充する形を取ったものである。このことは、複数の住民がバラバラな時間に夕食を取っても、幅広い対応が取れる効果を併せ持っている。
【０１０９】
図１０は、従来の技術により、給水管から常に一定濃度の溶液が供給される場合において、薬剤が人体に摂取される量を模式的に示したものである。この黒で塗りつぶされた面積に相当する量が、従来「安全」とされてきた基準であることに留意されたい。
【０１１０】
図１１は、この発明による給水を行って、給水を通常通りに活用した場合に、蛇口から供給される給水の溶液濃度の推移と人体への薬剤摂取量を表すものである。朝食時に蛇口から出る水は５ｐｐｍの溶液であり、忙しい時間帯であるため、風呂の水を張ったり洗濯機を回したりしている時間は取りにくい。従って、直接飲食の用に供する２リットルを、前日の午後汲み置きして冷蔵庫に保管しておくか、１人当たり０．５リットル程度なら害を無視するかのいずれかとなるが、この図は面倒な手間をかけたくない人向けのものである。害を無視すると言っても、人体に摂取される薬剤の量は、従来安全とされていた量の１／３である。図において、蛇口濃度の最低値が０．５ｐｐｍを下回らないのは、受水槽や給水管内に拡散した薄い溶液が残ることによるものであり、実測値に基づいている。
【０１１１】
図１２は、この発明による給水を行って、朝食の支度に前日午後の給水を活用した場合に、蛇口から供給される給水の溶液濃度の推移と、人体への薬剤摂取量を表すものである。  薬剤の人体への摂取量が、従来安全とされてきた基準の約１／１０に減ることとなる。
【０１１２】
夜間や来客時に、薬剤の緊急補充を促す警鳴音が受信器から伝えられた時、直ちに補充に出向くわけにはいかないことがあり、また、それほど急いで補充をしなければならないわけでもない。このような時、通常は警鳴音を停止させるボタンを押して音を止めてしまうこととなるが、それによって、音が出ないままになってしまうと、薬剤の補充の方も忘れてしまいがちである。ところが、本発明による装置では、薬剤緊急補充の警報は、一定間隔の信号を断続的に出し続けるため、警鳴音停止ボタンを押して音を止めても、２０秒後には再び警鳴音が鳴り出し、薬剤を補充してリセットボタンを押すまで、簡単に音を止めてしまうことが出来ないようになっている。留守時に警鳴音が鳴り出した場合でも、受信器が３回チャイムを鳴らして自動的に警鳴を停止する機器であっても同様であり、薬剤を補充するか又は特別な処置を取らない限り音は止められない。この特別な処置として、直ちに薬剤の補充が出来ない場合には、「受信器の電源プラグを抜いて、受信器を玄関脇に移動せしめておく」等のルールを定めておき、夜間や来客時に警報が鳴り出したような時は、このルールを確実に守ることだけ徹底しておけば、薬剤の補充を忘れてしまうようなことはない。
【０１１３】
次に、第５の実施形態について図１３に基づいて説明する。
【０１１４】
受水槽のサイズ、形状、設置状況等はビルの大きさ・活用目的等によって様々に変わってくる。一般的には水深１．５ｍ〜２．５ｍ程度の箱形容器であるが、水深が３ｍを越えるものもあり、また、箱形容器を設置する代わりに、防水措置を施した地下室を受水槽としている例もある。後者の場合でも、ネズミや昆虫が入り込まないよう厳重な蓋が設けられており、人が出入りできるようなマンホールは一ヶ所に限られていることが多い。これら大がかりな受水槽に対して、マンホール入口に給水管内防錆装置を設置して薬剤の補給を行う形にすると、高所から落下したり床面のマンホールから落水したりする危険が生じてくる。
【００１５】
これらの危険性の他、水質検査・受水槽内清掃等の目的で、マンホール出入口に装置を設置したくない場合があるため、受水槽外部に設置する給水管内防錆装置を図１３の形で試作し、テスト稼動させてみた。薬剤容器１０７は側壁に穴を開けた開放型ではなく当然密閉型となるが、受水槽の水面近くの水を還流させて溶液を供給するためだけであるため、さほど頑丈な構造とする必要がない。
【００１６】
従って、容器に透明な窓を設けて薬剤残量を視認し得るようにすることも容易に実施し得るが、薬剤切れの警報装置がどのみち必要となるため、薬剤容器のキャップ１０８の裏側にロープで継止したマグネット入り落とし蓋を挿入し、センサー筒２２６で薬剤残量を検出し、薬剤切れの警報信号を発信するようにした。短期間のテスト稼動ではあったが、給水管内防錆装置を受水槽内に設置した場合と比較して、とりたてての違いは出なかった。
【０１１７】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、経年や酸素・塩素等による給水管内の錆を排除し、新たな錆の発生や成長を防ぐシステムを安価に提供することが出来、夜間運転に限定したことや自己管理を可能としたことによって、ランニングコストも抑え得るため、早期の予防保全策として導入することにより、ビルの実質的耐用年数を大きく延ばすことが出来る。従来の薬剤を使用した防錆装置が、効果の確かさの面では認められ、大きな需要を抱えていながら、その割に普及台数が伸びなかった原因は、人体への影響についての不安を払拭し切れなかったことにあると考えられる。この発明によれば、通常通りに給水を使用しても、薬剤の人体への摂取量を従来方式の約１／３（主に朝食分のみ）に抑えることが出来、朝食の支度に使う水を前日の午後に汲み置きしておく等、少し手間をかければ、摂取量を約１／１０以下に抑えることが出来る。築後年数を経た古いビルが急速に増加しつつある現在、従来滞っていた給水管内防錆装置の普及に弾みをつけることが出来、それによって、水中ポンプ・電気部品・電子部品のみならず、各種通信機器や防錆剤まで幅広い需要が起こり、工業生産や流通経済が活性化するという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は従来の技術による給水管内防錆装置の配管・薬剤容器の位置・還流経路等を示すものである。
【図２】図２は本発明による給水管内防錆装置のうち、受水槽に投入される装置の全体概要及びビル管理者への薬剤切れ警報信号の伝達経路を示すものである。
【図３】図３は本発明による薬剤容器を示すものであり、薬剤の上に置かれたマグネット入り落し蓋が、薬剤の消耗と共に重力で落下し、落し蓋の位置をリードスイッチで検出することにより、薬剤の残量を識別・伝達する機構を示している。
【図４】図４は本発明によるシステムの制御を行う主幹制御盤の電気・電子回路及び薬剤切れの警報信号を伝達する通信器との接続方式をを示すものである。
【図５】図５は本発明によるシステムの制御を行う主幹制御盤と薬剤切れの警報信号を伝達する通信器（主に搬送波送受信機）との接続方式を示すものである。
【図６】図６は本発明によるシステムの制御を行う主幹制御盤と薬剤切れの警報信号を伝達する通信器（主に電波送受信機）との接続方式を示すものである。
【図７】図７は本発明による薬剤切れの警報信号を伝達する送受信器複数組の接続方式をを示すものである。
【図８】図８は本発明による装置を設置したビル内に勤務又は居住する管理者に、薬剤切れの警報信号を伝達する際、単一の送受信器では電波等が届かない時、複数の送受信システムを接続し、信号の受け渡しを行う中継器の一例であり、前段の受信器の警鳴音を検出し、ノイズをカットして、後段の送信器を作動させる電力を一定時間供給する電子回路を示すものである。
【図９】図９は上記図８と同じ目的の中継器の一例であり、前段の受信器の作動を表示するＬＥＤやフラッシュライトの光を検出し、ノイズをカットして、後段の送信器を作動させる電力を一定時間供給する電子回路を示すものである。
【図１０】図１０は、従来の技術により、防錆を目的として給水管に一定濃度の薬剤溶液が供給され続けた場合、人体に摂取される薬剤の概略量を示すものである。
【図１１】図１１は、本発明による給水管内防錆装置を設置し、標準的な運転を行った時、蛇口における薬剤濃度の時間帯別変化を示すものであり、給水の活用に当たって特別な手間をかけなかった場合に人体に摂取される薬剤の概略量を示すものである。
【図１２】図１２は、本発明による給水管内防錆装置を設置し、標準的な運転を行った時、蛇口における薬剤濃度の時間帯別変化を示すものであり、朝食の支度に前日午後の給水を活用した場合に人体に摂取される薬剤の概略量を示すものである。
【図１３】図１３は、本発明による給水管内防錆装置を受水槽外に設置した場合における、装置の全体概要及びビル管理者への薬剤切れ警報信号の伝達経路を示すものである。
【符号の説明】
１０１  受水槽
１０２  揚水ポンプ
１０３  密閉型薬剤容器
１０４  還流量調節用バルブ
１０５  高架水槽
１０６  受水槽出入口蓋
１０７  簡易密閉型薬剤容器
１０８  簡易密閉型薬剤容器蓋
２１０  主幹制御盤
２２１  ポンプ用電源ケーブル
２２２  水中ポンプ
２２３  開放型薬剤容器
２２４  分岐水流量調節用バルブ
２２５  落し蓋
２２６  センサー筒
２２７  落し蓋繋止索
２２８  装置転倒防止索
２２９  信号ケーブル
２３０  警報信号中継盤
２４０  低層階ビル管理人室
２４１、２５１  薬剤切れ警報信号受信機
２５０  高層階ビル管理者居宅
３１１  薬剤落下防止網
３１２  防錆用薬剤
３１３  溶液吐出孔
３１４  ジョイント
３２１  重り
３２２  マグネット
３２３、３４２  防水用モールド樹脂
３３０、３３２  センサー筒結束バンド
３３１、３３３  繋止索結束バンド
３４１  リードスイッチ
４１０  主幹制御盤電源部
４２０  ポンプ運転制御部
４２１  ２４時間タイマー
４２２  電力制御器
４３０  薬剤残量表示部
４３１  リセットスイッチ
４３２  点灯保持用サイリスタ
４３３  残量表示用ＬＥＤ
４４０  センサー部
４５０  警報信号保持部
４６０  断続電源供給部
４６１  警報ブザー
４６２  リレー代用トライアック
４６３  警報信号出力用電源コンセント
４７０  警報信号送信部
４７１  ｎ段目送信器
４８１  ｎ段目受信器
４８２  ｎ段目中継器
４８３  （ｎ＋１）段目送信器
４９０  （ｎ＋１）段目受信器
５１０  薬剤切れ警報用断続出力電源
５２０  薬剤切れ信号中継ステーション
５３０  薬剤切れ警報送信器
６１０  薬剤切れ警報用断続出力電源
６２０  薬剤切れ信号中継ステーション
６３０  薬剤切れ警報送信器
７１０  薬剤切れ信号中継受信器
７２０  薬剤切れ信号中継ステーション
７３０  薬剤切れ警報送信器
８１０  ｎ段目受信部
８１１  警報信号用スピーカー
８２０  警鳴音伝達用中継部
８２１  超小型マイクロフォン
８３０  （ｎ＋１）段目送信部
８３１  信号送出用スイッチ
８３２  擬似電池
９１０  ｎ段目受信部
９１１  警報信号用ＬＥＤ、ランプ
９２０  警報光伝達用中継部
９２１  光受光素子
９３０  （ｎ＋１）段目送信部
９３１  信号送出用スイッチ
９３２  擬似電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004277445.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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