(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入量が変動する配水場から配水区域への配水路で配水場に近い箇所に配水調整弁が設置されており、この配水調整弁の開度を調整することにより配水区域への配水流量を制御する配水設備における配水流量制御方法であって、
上記配水調整弁の開度を、一日を複数に分割した各分割時間帯での配水流量の総計が配水区域における一日当たりの必要総配水量と等しいもしくはほぼ等しい値となるように複数段階に設定するとともに、
各分割時間帯毎での配水調整弁の開度を、配水場の水位が大きいほど配水流量が大きくなるように配水場の水位に応じて自動的に増減調整することを特徴とする配水設備における配水流量制御方法。
【請求項２】
各分割時間帯での配水調整弁の開度は、配水場の水位が上限及び下限に達した時、一定に自動保持するように設定されている請求項１に記載の配水設備における配水流量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水道水の配水等に適用される配水設備における配水流量の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の配水設備は、図７に示すように、水源１より送水路２を経て流入してくる水を一旦貯える配水場３と、この配水場３に貯えた水を一般家庭等の複数の水需要先を一単位とする配水区域４に向けて配水する配水路５で配水場３に近い箇所に設置された配水調整弁６とを備えている。このような配水設備１０においては、もともと水源１での取水量に変動があるだけでなく、送水路２から他の配水場に向かう分岐送水路２Ａで取水された残りの水が配水場３に流入することになるために、配水場３への流入量が大幅に変動することは避けられない。一方、配水設備１０より受水する単位配水区域４においては、配水場３への流入量の変動にかかわらず当該配水区域４全体として一日当たりの必要総配水量（日量）を確保することが重要である。
【０００３】
上記のような条件下で用いられる配水設備における配水運用を正常化する手段として、従来では、一日を昼間の時間帯と夜間の時間帯との二つに分割し、これら二つの分割時間帯での配水流量の総計が配水区域４全体の日量と等しい値になるように配水調整弁６の開度を、時計機能を持つコントローラ７（図７）を介して両時間帯で互いに異なる値に設定された二段階に自動調整する配水流量制御手段が一般的に採用されていた。
【０００４】
しかし、上記した一般的な配水流量制御手段の場合は、配水場３への流入量の変動や配水区域４側での実需要量の変動に対応することができず、配水場３でオーバーフローを招いたり、配水場３の貯水水位が異常低下して配水区域４への配水量不足を招いたりして、正常な配水運用を行なえない可能性がある。
【０００５】
そこで、現状では、設備運転者などが毎日、定期的あるいは必要時に配水場３の現在水位をみながら配水区域４における現時点での必要配水量を想定して、配水調整弁６の開度を手動で調整操作することにより、流入量の変動等に対応する配水流量制御手段が採られていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した現状の配水流量制御手段による時は、設備運転者等が毎日一日当たりで数回にわけて配水調整弁の開度を調整するといった非常に面倒かつ煩わしい操作が必要となるだけでなく、あくまでも設備運転者等による配水区域の必要配水量の想定に基づく手動による弁開度の調整であるから、配水区域での実需要量と想定必要配水量との間にギャップがあった場合は、弁の開度調整値に大きな誤差を生じやすく、その結果、流入量の変動や必要配水量の変動を十分に吸収することができず、配水場のオーバーフローや配水区域への配水量不足の発生は避けられないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、手動による調整操作を一切要することなく、流入量の変動や実需要量の変動にかかわらずオーバーフローや配水量不足の発生を極力防止することができる配水設備における配水流量制御方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る配水設備における配水流量制御方法は、流入量が変動する配水場から配水区域への配水路で配水場に近い箇所に設置された配水調整弁の開度を、一日を複数に分割した各分割時間帯での配水流量の総計が配水区域における一日当たりの必要総配水量と等しいもしくはほぼ等しい値となるように複数段階に設定するとともに、各分割時間帯毎での配水調整弁の開度を、配水場の水位が大きいほど配水流量が大きくなるように配水場の水位に応じて自動的に増減調整することを特徴とするものである。
【０００９】
上記のような特徴を有する本発明によれば、配水調整弁の開度値を、一日当たりの平均的な需要量の変動に合わせて分割された複数の分割時間帯に対応して複数段階に設定することにより、設備運転者等による煩わしい調整操作を要することなく、各時間帯での配水流量の総計で配水区域における日量（一日当たりの必要総配水量）を確保することが可能である。その上、各分割時間帯毎で、流入量の変動や実需要量の変動に伴って変化する配水場の水位に応じて弁開度、つまり、配水流量を水位が大きいほど大きくなるように自動的に増減調整することにより、流入量の変動や実需要量の変動を吸収してオーバーフローおよび配水量不足の発生を抑制することが可能である。
【００１０】
特に、請求項２に記載したように、各分割時間帯での配水調整弁の開度を、配水場の水位が上限及び下限に達した時、一定に自動保持するように設定しておくことによって、限界水位での配水流量にバックアップ機能を持たせてオーバーフローの発生を極力防止しつつ、配水場の貯水容量がゼロまたはゼロ近くになることを防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は本発明に係る配水設備における配水流量制御方法を適用した配水システム構成図であり、基本的には、図７に示す配水設備と同一の構成を備えており、該当する構成には図７と同一の符号を付して、それらの説明を省略する。
【００１２】
図１に示す本発明の配水システムにおいては、配水調整弁６に対して開度調整指令信号を送出するコントローラ７の構成及び機能が図７の場合と相違する。つまり、コントローラ７には、一日２４時間を複数に分割した分割時間帯に対応して複数段階に設定された配水調整弁６の初期設定開度値と、配水場３に設置された水位センサー８による計測水位に応じて上記各分割時間帯毎での配水調整弁６の初期設定開度を自動的に増減調整するように予め設定された水位−弁開度の関数値と、各分割時間帯での弁開度を水位−弁開度の設定関数値に基づいて自動的に増減調整するためのフィードバック信号となる流量計９による配水流量計測値とが入力されるとともに時計機能を持ち、上記各入力値の演算機能と時計機能との協働作用により、各分割時間帯の初期時間に達したときは、配水調整弁６に初期設定開度値の指令信号を送出し、かつ、各分割時間帯内では、配水調整弁６に水位−弁開度の設定関数値に基づいて水位に応じた弁開度となるような調整指令信号を送出するように構成されている。
【００１３】
具体例を挙げて説明すると、複数の分割時間帯による配水調整弁６の初期設定開度値（＝配水流量）は、図２に明示するように、ＡＭ０：００〜ＡＭ６：００までは４５０ｍ3 ／ｈｒ．、ＡＭ６：００〜ＡＭ１１：００までは１，１００ｍ3 ／ｈｒ．、ＡＭ１１：００〜ＰＭ１８：００までは７５０ｍ3 ／ｈｒ．、ＰＭ１８：ＯＯ〜ＰＭ２４：００（ＡＭ０：００）までは８００ｍ3 ／ｈｒ．にそれぞれ設定されており、このように４段階の時間帯に分割して各分割時間帯で互いに異なる配水流量を設定し、これに基づいて配水調整弁６の開度をコントローラ７を介して自動的、段階的に変更することにより、４段階の設定配水流量の総計で配水区域４における一日当たりの必要総配水量（＝１８２５０ｍ3 ／ｈｒ．）を確保することが可能となる。
【００１４】
一方、４段階の分割時間帯毎での配水調整弁６の水位−弁開度（＝配水流量）の関数値は、図３〜図６に明示するように、いずれも配水場３の水位が大きくなればなるほど配水流量が大きくなり、かつ、配水場３の水位が上限及び下限に達した時は配水流量が一定に自動保持されるように設定している。例えば、初期配水流量が４５０ｍ3 ／ｈｒ．に設定されているＡＭ０：００〜ＡＭ６：００の時間帯について説明すると、図３に示すように、水位が２．０ｍ未満の下限域では４５０ｍ3 ／ｈｒ．の配水流量を保持し、水位が２．０ｍ以上〜３．０ｍ未満までは水位の上昇に応じて配水流量を比例的に増大させ、かつ、水位が３．０ｍ以上に達した上限域では８００ｍ3 ／ｈｒ．の配水流量を保持するように設定している。
【００１５】
なお、図４〜図５に示す時間帯での関数値についても、水位及び配水流量の値が相違するものの、基本的には図３の時間帯の場合と同様に設定している。また、図６に示すＰＭ１８：ＯＯ〜ＰＭ２４：００（ＡＭ０：００）の時間帯での関数値については、実需要量が少ないうえに変動幅も小さいことを考慮して、水位が１．５ｍ未満の下限域では初期設定配水流量（８００ｍ3 ／ｈｒ．）よりも更に小さい７５０ｍ3 ／ｈｒ．の配水流量を保持し、水位が１．５ｍ以上〜１．７ｍ未満までは水位の上昇に応じて配水流量を比例的に増大させ、かつ、水位が１．７ｍ以上〜３．０ｍ未満までは８００ｍ3 ／ｈｒ．の初期設定配水流量を保持するだけでなく、水位が３．０ｍ〜３．４ｍ未満までは水位の上昇に応じて配水流量を比例的に増大させ、さらに、水位が３．４ｍ以上に達した上限域では９００ｍ3 ／ｈｒ．の配水流量を保持するように設定している。
【００１６】
上記のごとく４段階の分割時間帯で互いに異なる値の配水流量を設定することにより配水区域４での日量を確保した上、４つの分割時間帯毎それぞれにおいて互いに異なる値に設定された水位−配水流量の関数値に基づいてコントローラ７を介して配水調整弁６の開度を自動調整することにより、配水設備１０全体としては、１８２５０＋１３００ｍ3 ／ｈｒ．〜１８２５０−４９５０ｍ3 ／ｈｒ．の範囲で日量の変動を吸収することが可能となり、設備運転者等による煩わしい調整操作を要することなく、配水場３への流入量の変動や配水区域４での実需要量の変動にかかわらず配水場３でのオーバーフローや配水区域４への配水量不足の発生を抑制することが可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、配水区域での需要量の時間的な変動に合わせて配水場からの配水流量を複数段階の時間帯に分割し設定することにより、配水区域の一日当たりの必要総配水量（日量）を確保した上、各分割時間帯毎で、流入量の変動や実需要量の変動に伴って変化する配水場の水位に応じて配水流量を水位が大きいほど大きくなるように自動調整することによって、流入量の変動や実需要量の変動を十分に吸収することができ、したがって、設備運転者等による煩わしい調整操作を要することなく、流入量等の変動にかかわらずオーバーフローおよび配水量不足の発生を極力抑制して常に正常かつ適正な配水運用を図ることができるという効果を奏する。
【００１８】
特に、請求項２によれば、上記効果に加えて、限界水位での配水流量にバックアップ機能を持たせてオーバーフローの発生を極力防止しつつ、配水場の貯水容量がゼロまたはゼロ近くになることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る配水設備における配水流量制御方法を適用した配水システム構成図である。
【図２】一日で複数に分割された時間帯による配水流量の初期設定値を説明するすグラフである。
【図３】ＡＭ０：００〜ＡＭ６：００までの時間帯における水位−配水流量の設定関数値を説明するグラフである。
【図４】ＡＭ６：００〜ＡＭ１１：００までの時間帯における水位−配水流量の設定関数値を説明するグラフである。
【図５】ＡＭ１１：００〜ＰＭ１８：００までの時間帯における水位−配水流量の設定関数値を説明するグラフである。
【図６】ＰＭ１８：００〜ＰＭ２４：００までの時間帯における水位−配水流量の設定関数値を説明するグラフである。
【図７】従来の一般的な配水設備における配水流量制御方法を適用した配水システム構成図である。
【符号の説明】
３  配水場
４  配水区域
５  配水路
６  配水調整弁
７  コントローラ
８  水位センサー
９  流量計
１０  配水設備
【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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