JPH0830324A - ボールタップ式定水位弁の故障予知方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 満水や断水等の重大事故を引き起こす前に、
故障を予知することができるボールタップ式定水位弁の
故障予知方法およびその装置を提供する。 【構成】 受水槽２のボールタップ式定水位弁１１の開
閉動作回数を水位検出器８によって読み取った水位から
演算し、水面の波打ちによる誤動作を防止するために、
下限水位近傍および上限水位近傍に所定時間だけ検出を
制限する領域を設定し、累積開閉回数が使用許容回数に
達したときボールタップ式弁１１の故障を予知して故障
予知信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、受水槽内のボールタッ
プ式定水位弁の故障予知方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来におけるボールタップ式定水位弁
は、その故障に至ることを事前に検出する予知を積極的
に行なっておらず、水槽の定期清掃時や一定期間、例え
ば６カ月ごとの点検時にその動作確認を行ない、そのと
きに不具合が生じていれば部品の交換を行なっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のボ
ールタップ式定水位弁は、水槽の定期清掃時や点検時に
動作確認を行なうだけであったため、その故障を事前に
予知することができず、いきなり満水や断水等の重大事
故を引き起こすことがある。

【０００４】本発明の目的は、満水や断水等の重大事故
を引き起こす前に、故障を予知することができるボール
タップ式定水位弁の故障予知方法およびその装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的を達
成するために、揚水ポンプを介して高置水槽に連結した
受水槽と、水道本管との間に設けられ、上記受水槽の下
限水位に達したとき開栓され上限水位に達したとき閉栓
されるボールタップ式定水位弁の故障予知方法におい
て、上記受水槽の上記下限水位よりも上方あるいは上記
上限水位よりも下方に非検出水位域を設定し、上記受水
槽の上記非検出水位域で揚水ポンプが停止したときから
所定時間を除いて上記ボールタップ式定水位弁の開閉動
作回数を累積し、この累積開閉動作回数が許容使用回数
を越えたとき故障予知信号を発生するようにしたことを
特徴とする。

【０００６】また本発明は上述の目的を達成するため
に、揚水ポンプを介して高置水槽に連結した受水槽と、
水道本管との間に設けられ、上記受水槽の下限水位に達
したとき開栓され上限水位に達したとき閉栓されるボー
ルタップ式定水位弁の故障予知方法において、上記揚水
ポンプに停止中に、上記水道本管からの給水に伴って上
昇する上記受水槽内の水位の時間的変化率を上記下限水
位から上記上限水位付近まで連続的に測定して基準値を
設定し、その後の同条件での測定結果と、設定した上記
基準値との比較から故障を検出するようにしたことを特
徴とする。

【０００７】さらに本発明は上述の目的を達成するため
に、揚水ポンプを介して高置水槽に連結した受水槽と、
水道本管との間に設けられ、上記受水槽の下限水位に達
したとき開栓され上限水位に達したとき閉栓されるボー
ルタップ式定水位弁の故障予知装置において、上記受水
槽の上記下限水位および上記上限水位よりも上方および
下方に非検出水位域を設定し、上記受水槽の水位を測定
する圧力センサと、この圧力センサの信号に基づいて上
記非検出水位域に滞留している時間を計測するタイマ
と、このタイマによる所定時間内の計測を除いて上記ボ
ールタップ式定水位弁の開閉動作回数を記憶する記憶部
と、上記ボールタップ式定水位弁の開閉動作回数から故
障を演算する処理部とを有することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によるボールタップ式定水位弁の故障予
知方法は、上述のように下限水位もしくは上限水位付近
に非検出水位域を設定し、この非検出水位域で揚水ポン
プが停止した場合、所定時間だけボールタップ式定水位
弁の開閉動作回数を数えない領域を設けたため、水面の
波打ちにより一時的に下限水位に達した場合には開閉が
行なわれたと誤認することなく、水位が一定時間滞留し
た場合に初めてボールタップ式定水位弁の故障を予知す
ることができる。

【０００９】また本発明によるボールタップ式定水位弁
の故障予知方法は、揚水ポンプ停止時、水道本管からの
給水に伴って上昇する受水槽内の水位上昇特性を事前に
測定して基準とし、この基準水位上昇特性と点検時に同
条件で測定した受水槽内の水位上昇特性とを比較するよ
うにしたため、揚水ポンプの運転による受水槽の水位の
上昇率の低下を防いで正確な基準水位上昇特性を知るこ
とができ、基準水位上昇特性と点検時に同条件で測定し
た受水槽内の水位上昇特性との比較からポールタップ式
定水位弁の故障を予知することができる。

【００１０】また本発明によるボールタップ式定水位弁
の故障予知装置は、上述のように受水槽の下限水位およ
び上限水位よりも上方および下方に非検出水位域を設定
し、受水槽の水位を測定する圧力センサと、この圧力セ
ンサの信号に基づいて非検出水位域に滞留している時間
を計測するタイマと、このタイマによる所定時間内の計
測を除いてボールタップ式定水位弁の開閉動作回数を記
憶する記憶部と、ボールタップ式定水位弁の開閉動作回
数から故障を演算する処理部とを設けたため、水面の波
打ちにより一時的に下限水位に達した場合には開閉が行
なわれたと誤認することなく、水位が一定時間滞留した
場合に初めてボールタップ式定水位弁の開閉が行なわれ
たと正確に判断することができ、この累積した開閉動作
回数によりボールタップ式定水位弁の故障を正確に予知
することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１は本発明の一実施例によるボールタップ式定水
位弁の故障予知装置を示す系統図であり、集合住宅の給
水装置に適用したものである。集合住宅１の地下には受
水槽２が設けられ、またその屋上には高置水槽３が設置
され、これら受水槽２と高置水槽３とは揚水ポンプ５を
介して揚水管４で連絡されている。受水槽２の下部には
排水管９が接続され、この排水管９の受水槽２側に位置
する第一排水用バルブ１７と排水口側に位置する第二排
水用バルブ１８間に受水槽２内の水位を連続的に測定す
る圧力センサ等の水位検出器８が設けられている。また
受水槽２には、仕切弁１９およびボールタップ式定水位
弁（以下、単に定水位弁という）１１を介して水道本管
１０に接続された給水口１２が連結され、定水位弁１１
の開閉を補助するボールタップ１４に受水槽２の水位の
変化により上下に動作するフロート１３が取付けられて
いる。一方、高置水槽３の下部には排水管２０が接続さ
れ、この排水管２０の高置水槽３側に配置した第一排水
バルブ２１と排出口側に配置した第二排水バルブ２２と
の間に、高置水槽３内の水位を連続的に測定する圧力セ
ンサ等の水位検出器１５が設けられている。これらの水
位検出器８および水位検出器１５は故障予知装置１６に
それぞれ接続されている。

【００１２】この故障予知装置１６は、そのブロック図
を図２に示すように水位検出器８による受水槽２内の圧
力値に対応する信号と、水位検出器１５による高置水槽
３内の圧力値に対応する信号とが取り込まれ、受水槽２
の水位が給水開始となる下限水位から給水停止となる上
限水位まで上昇する時間を刻むタイマ１６１と、定水位
弁１１の開閉を判断したり受水槽２内の水位の時間的変
化率を演算・比較する処理部１６２と、この処理部１６
２で判定された開閉動作回数および演算した時間的変化
率を記憶する記憶部１６３と、演算結果を出力する出力
手段１６４と、水位検出器１５から高置水槽３内の水位
が上昇している信号を受け揚水ポンプ５の運転を判断し
て記憶部１６３に演算値を記憶しないよう命令を与える
判断部１６５とにより構成されている。

【００１３】次に、給水時の動作と、ボールタップ式定
水位弁の故障予知方法について図１〜図４を用いて説明
する。図３は定水位弁１１の故障予知方法の一実施例を
示すフローチャートであり、図４は下限水位付近の揚水
ポンプ５の運転により受水槽２内の時間的変化の一例を
示す水面変動波形図である。図３のフローチャートに示
すようにステップＴ１で、高置水槽３内の水位が給水開
始となる図１の下限水位ｈＬまで低下すると、ステップ
Ｔ２で揚水ポンプ５を始動し、受水槽２内の水を揚水管
４を通して高置水槽３内に汲み上げる。するとステップ
Ｔ３に示すように受水槽２内の水位は揚水ポンプ５が停
止するまで徐々に低下する。受水槽２内の水位が給水開
始となる図１の下限水位ｈＬにまで低下すると、定水位
弁１１が開栓して水道本管１０から給水が開始され、受
水槽２内の水位が上昇することになり、その後、給水停
止となる上限水位ｈＨにまで上昇すると、定水位弁１１
が閉栓して給水が停止されるが、水位検出器８により受
水槽２内の下限水位ｈＬが検出されると、ステップＴ５
で示すように図２の処理部１６２は定水位弁１１の開閉
が一回行なわれたと判断してこれを記憶部１６３に記憶
する。この繰返しによって、ステップＴ６で下限水位に
達した累積回数が定水位弁１１の許容使用回数に達する
と、ステップＴ７で定水位弁１１の故障を出力手段１６
４により故障予知信号を出力する。

【００１４】しかし、この方法では、揚水ポンプ５の運
転により低下する受水槽２内の水位が、図４に示すよう
に時刻Ａで下限水位付近で揚水ポンプ５が停止した場合
でも、水面の波打ち現象により一時的に時間Ｂの範囲で
下限水位ｈＬに達してしまい、定水位弁１１の開閉動作
回数を誤ってカウントしてしまう。このため、図３に示
したステップＴ４のように下限水位付近に非検出領域Ｂ
を設定し、非検出領域Ｂに対応する所定時間を図２のタ
イマ１６１にて計測し、図３に示したステップＴ５のよ
うに、この所定時間を越えた範囲での下限水位ｈＬの検
出である場合にのみ記憶部１６３で記憶すると共に、定
水位弁１１の開閉動作回数としてカウントするようにし
ている。つまり、下限水位ｈＬよりも多少上方に非検出
水位ｈ１を設定し、この非検出水位ｈ１に達してから揚
水ポンプ５が停止した場合、所定時間が経過するまで、
水面の波打ちにより下限水位ｈＬに達しても、これを定
水位弁１１の開閉動作回数としてカウントしない非検出
領域Ｂを定めている。上限水位ｈＨについても同様の水
面の波打ちを考慮して、上限水位ｈＨよりも多少下方に
非検出水位ｈ２を設定し、この非検出水位ｈ２に達して
から揚水ポンプ５が停止した場合、所定時間が経過する
まで、水面の波打ちにより上限水位ｈＨに達しても、こ
れを定水位弁１１の開閉動作回数としてカウントしない
非検出領域Ｂを定め、同様に測定が可能である。

【００１５】ここで、定水位弁１１の開閉動作回数とし
てカウントしない領域を規定することになる上述の所定
時間ＴＬについて図５を用いて説明する。図５は、下限
水位付近の水位の時間的変化を示す特性図で、受水槽２
内の水位は、揚水ポンプ５の運転により直線Ｃのように
低下して下限水位ｈＬに達すると、今度は定水位弁１１
の開動作によって水道本管１０から給水されて直線Ｄま
たは直線Ｅのように上昇する。直線Ｄは、下限水位ｈＬ
に達したと同時に揚水ポンプ５が停止した場合における
水位の上昇を示し、直線Ｅは、下限水位ｈＬに達しても
揚水ポンプ５が起動している場合における水位の上昇を
示している。直線Ｅは直線Ｄに比べて揚水ポンプ５の運
転による揚水量分だけ水位の時間的変化率が低下してい
ることがわかる。従って、給水開始水位付近Δｈに滞留
する時間ＴＬは、揚水ポンプ５の運動の有無によって時
間＋、最大で時間＋の間をとることがわかる。
給水停止となる上限水位ｈＨの対応する所定時間につい
ては説明を省略するが、上述の下限水位ｈＬの所定時間
ＴＬと同様に考えることができる。

【００１６】なお、受水槽２の断面積をＳ、揚水ポンプ
５の揚水量をＶ１、水道本管１０からの給水量をＶ２と
すると、給水開始となる下限水位付近での所定時間ＴＬ
は、図８に示す数式（１）、つまり＋＜ＴＬ≦＋
で表わすことができ、また給水停止となる上限水位付
近の所定時間ＴＨは、図９に示す数式（２）、つまり
＋＜ＴＨ≦＋で表わすことができる。

【００１７】このように本実施例によるボールタップ式
定水位弁の劣化予知方法および劣化予知装置は、定水位
弁１１の開閉動作回数から劣化予知を行なおうとする場
合、水面の波打ち現象が誤動作の原因となることに基づ
いて、下限水位付近での所定時間ＴＬおよび上限水位付
近の所定時間ＴＨを設定し、この設定時間内で揚水ポン
プが停止した場合、所定時間を経過するまで定水位弁１
１の開閉動作回数として数えないようにしたため、水面
の波打ち現象による誤動作を防止して信頼性の高い劣化
予知を行なうことができる。しかも、このようにして定
水位弁１１の開閉動作回数から劣化予知を行なうことが
できるため、水位検出器８，１５を付設するだけで済
み、劣化予知装置を簡単に構成することができる。尚、
上述の実施例では受水槽２の下限水位ｈＬおよび上限水
位ｈＨを共に監視するように構成したが、そのいずれか
一方だけを監視するようにしても良い。

【００１８】図６および図７は、本発明の他の実施例に
よるボールタップ式定水位弁の劣化予知方法を示すフロ
ーチャートおよび水位の時間的変化を示す特性図であ
る。本実施例は図１および図２に示したボールタップ式
定水位弁の劣化予知装置に基づいて、定水位弁１１の劣
化あるいは給水系統の事故等を検出して、満水あるいは
断水事故を未然に予知するものである。図６に示したフ
ローチャートのステップＵ１で揚水ポンプ５が起動し、
ステップＵ２で受水槽２内の水位が低下し、水位検出器
８が下限水位ｈＬに達したのを検出すると、ステップＵ
３で水道本管１０からの給水により上限水位ｈＨに達し
て給水が完了するまでタイマを起動させると同時に、水
位を読み込む。次いで、水位の時間的変化率を図２に示
した処理部１６２にて演算し、その演算結果をステップ
Ｕ５で基準値として記憶部１６３に記憶する。ここで、
受水槽２内の水位の時間的変化は揚水ポンプ５の起動に
依存するため。ステップＵ４に示すように高置水槽３の
水位が上昇している場合は揚水ポンプ５が起動している
と図２の判断部１６５にて判断し、同じ条件で水位変化
率を測定するため、水位の時間的変化率を演算中に揚水
ポンプ５が起動した場合は演算結果を記憶しないよう判
断部１６５から記憶部１６３に命令する。これによって
ステップＵ６の基準値の設定が完了する。

【００１９】ステップＵ７では、一定期間後、例えば一
月後に再び同様の測定を行ない、そのときの演算結果と
上述の基準値とを比較する。受水槽２内の水位と時間と
の関係は図７のようになり、例えば定水位弁１１が劣化
した場合には、特性曲線Ｆで示すように上限水位ｈＨに
達しても定水位弁１１が締まりきらず水位は上限水位ｈ
Ｈよりも高い水位で停止し、また給水系統の漏れなどが
生じた場合には、特性曲線Ｈで示すように受水槽２内の
水位の時間的変化率が少なくなって、基準値である特性
曲線Ｇと異なることになる。従って、点検時の演算結果
と予め記憶させた基準値との比較により、図６のステッ
プＵ８で示すように定水位弁１１の劣化あるいは給水系
統の事故等が検出でき、警報をステップＵ９で発して、
断水や満水に至る前に対策を講じることができる。

【００２０】このように本実施例によるボールタップ式
定水位弁の劣化予知方法によれば、基準値を設定するに
あたり、揚水ポンプ５が起動しているか否かの信号を取
り込み、正確な水位上昇特性を示す基準値を得ることが
でき、この基準値に基づいて点検時の演算結果とを比較
して定水位弁１１の劣化あるいは給水系統の事故等を検
出するようにしたため、断水や満水事故に至る前にこれ
を予知して対策を講じることができる。また揚水ポンプ
５が起動中であるか否かの判定は、揚水ポンプ５の電力
供給から得ることもできるが、高置水槽３の水位が上昇
中であれば揚水ポンプ５が起動中であると判定すること
によって、図１の構成を流用して定水位弁１１の劣化あ
るいは給水系統の事故等を検出することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のボールタッ
プ式定水位弁の故障予知方法は、上述のように下限水位
もしくは上限水位付近に非検出水位域を設定し、この非
検出水位域において揚水ポンプが停止した場合、所定時
間を経過するまでボールタップ式定水位弁の開閉動作回
数を数えない領域を設けたため、水面の波打ちにより一
時的に下限水位に達した場合には開閉が行なわれたと誤
認することなく、水位が一定時間滞留した場合に初めて
ボールタップ式定水位弁の開閉が行なわれたと判断する
ことができ、開閉動作回数によりボールタップ式定水位
弁の故障を予知することができる。

【００２２】また本発明によるボールタップ式定水位弁
の故障予知方法は、揚水ポンプ停止時、水道本管からの
給水に伴って上昇する受水槽内の水位上昇特性を事前に
測定して基準とし、この基準水位上昇特性と点検時に同
条件で測定した受水槽内の水位上昇特性とを比較するよ
うにしたため、揚水ポンプの運転による受水槽の水位の
上昇率の低下を防いで正確な基準水位上昇特性を知るこ
とができ、基準水位上昇特性と点検時に同条件で測定し
た受水槽内の水位上昇特性との比較からボールタップ式
定水位弁の故障を予知することができる。

【００２３】また本発明によるボールタップ式定水位弁
の故障予知装置は、受水槽の下限水位および上限水位よ
りも上方および下方に非検出水位域を設定し、受水槽の
水位を測定する圧力センサと、この圧力センサの信号に
基づいて非検出水位域で揚水ポンプが停止した場合に時
間を計測するタイマと、このタイマによる所定時間が経
過してからボールタップ式定水位弁の開閉動作回数を記
憶する記憶部と、ボールタップ式定水位弁の開閉動作回
数から故障を演算する処理部とを設けたため、水面の波
打ちにより一次的に下限水位に達した場合には開閉が行
なわれたと誤認することなく、水位が一定時間滞留した
場合に初めてボールタップ式定水位弁の開閉が行なわれ
たと判断することができ、開閉動作回数によりボールタ
ップ式定水位弁の故障を予知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるボールタップ式定水位
弁の故障予知装置を採用した給水設備の系統図である。

【図２】図１に示した故障予知装置の基本構成を示した
ブロック図である。

【図３】本発明の一実施例によるボールタップ式定水位
弁の故障予知方法を示すフローチャートである。

【図４】下限水位付近における水面の波打ち現象を示す
波形図である。

【図５】下限水位における水面の増減を示す特性図であ
るる

【図６】本発明の他の実施例によるボールタップ式定水
位弁の故障予知方法を示すフローチャートである。

【図７】それぞれ異なる状態における水位の時間的変化
を示す特性図である。

【図８】図５に示した下限水位付近の非検出領域を決め
る所定時間を算出する数式を示す図である。

【図９】上限水位付近の非検出領域を決める所定時間を
算出する数式を示す図である。

【符号の説明】

２ 受水槽 ３ 高置水槽 ５ 揚水ポンプ ８ 水位検出器 １０ 水道本管 １１ ボールタップ式定水位弁 １５ 水位検出器 １６ 故障予知装置 １６１ タイマ １６２ 処理部 １６３ 記憶部 １６４ 出力手段 １６５ 判断部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有水 浩司 東京都千代田区神田錦町１丁目６番地 株 式会社日立ビルシステムサービス内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 揚水ポンプを介して高置水槽に連結した
   受水槽と、水道本管との間に設けられ、上記受水槽の下
   限水位に達したとき開栓され上限水位に達したとき閉栓
   されるボールタップ式定水位弁の故障予知方法におい
   て、上記受水槽の上記下限水位よりも上方、及び下方の
   少なくとも一方に非検出水位域を設定し、上記受水槽の
   上記非検出水位域で上記揚水ポンプが停止したときから
   所定時間を除いて上記ボールタップ式定水位弁の開閉動
   作回数を累積し、この累積開閉動作回数が許容使用回数
   を越えたとき故障予知信号を発生するようにしたことを
   特徴とするボールタップ式定水位弁の故障予知方法。
2. 【請求項２】 揚水ポンプを介して高置水槽に連結して
   受水槽と、水道本管との間に設けられ、上記受水槽の下
   限水位に達したとき開栓され上限水位に達したとき閉栓
   されるボールタップ式定水位弁の故障予知方法におい
   て、上記揚水ポンプの停止中に、上記水道本管からの給
   水に伴って上昇する上記受水槽内の水位の時間的変化率
   を上記下限水位から上記上限水位付近まで連続的に測定
   して基準値を設定し、その後の同条件での測定結果と、
   設定した上記基準値との比較から故障を検出するように
   したことを特徴とするボールタップ式定水位弁の故障予
   知方法。
3. 【請求項３】 揚水ポンプを介して高置水槽に連結した
   受水槽と、水道本管との間に設けられ、上記受水槽の下
   限水位に達したとき開栓され上限水位に達したとき閉栓
   されるボールタップ式定水位弁の故障予知装置におい
   て、上記受水槽の上記下限水位および上記上限水位より
   も上方および下方に非検出水位域を設定し、上記受水槽
   の水位を測定する圧力センサと、この圧力センサの信号
   に基づいて上記非検出水位域に滞留している時間を計測
   するタイマと、このタイマによる所定時間内の計測を除
   いて上記ボールタップ式定水位弁の開閉動作回数を記憶
   する記憶部と、上記ボールタップ式定水位弁の開閉動作
   回数から故障を演算する処理部とを有することを特徴と
   するボールタップ式定水位弁の故障予知装置。
4. 【請求項４】 揚水ポンプを介して高置水槽に連結した
   受水槽と、水道本管との間に設けられ、上記受水槽の下
   限水位に達したとき開栓され上限水位に達したとき閉栓
   されるボールタップ式定水位弁の故障予知装置におい
   て、上記受水槽の水位を測定する圧力センサと、上記受
   水槽の水位が上記下限水位付近から上記上限水位付近ま
   で上昇する時間を計測するタイマと、上記圧力センサと
   上記タイマとに基づいて上記受水槽の水位の時間的変化
   率を演算する処理部と、上記時間的変化率を記憶する記
   憶部と、上記時間的変化率から上記ボールタップ式定水
   位弁の故障を判定して出力する出力手段とを有すること
   を特徴とするボールタップ式定水位弁の故障予知装置。