水位制御方法、及び、水位制御システム
【課題】
連通管で結合して水位を同一にすることができない複数の水槽に対して、共通のポンプにより水を循環させること。
【解決手段】
ポンプ１５は、複数の水槽１００、１０１からの水を合流して吸い込み、吐出した水を分岐して複数の水槽内に供給する。水槽１００、１０１からポンプ１５への還流路１４には各水槽毎に循環水量が設定された仕切弁２０ａ、２０ｂが設けられている。ポンプ１５から水槽１０１への流路には、水槽１０１に対して設定されている循環水量よりも大きな流量で供給する「開状態」或いは、小さい流量で供給する「閉状態」のいずれかをとるように設定された制御弁２３ｂが設けられ、水槽１０１の水位が予定された水位範囲内を下回るとき「開状態」に制御弁２３ｂを設定し、上回るとき「閉状態」に制御弁２３ｂを設定する。
連通管で結合して水位を同一にすることができない複数の水槽に対して、共通のポンプにより水を循環させること。
【解決手段】
ポンプ１５は、複数の水槽１００、１０１からの水を合流して吸い込み、吐出した水を分岐して複数の水槽内に供給する。水槽１００、１０１からポンプ１５への還流路１４には各水槽毎に循環水量が設定された仕切弁２０ａ、２０ｂが設けられている。ポンプ１５から水槽１０１への流路には、水槽１０１に対して設定されている循環水量よりも大きな流量で供給する「開状態」或いは、小さい流量で供給する「閉状態」のいずれかをとるように設定された制御弁２３ｂが設けられ、水槽１０１の水位が予定された水位範囲内を下回るとき「開状態」に制御弁２３ｂを設定し、上回るとき「閉状態」に制御弁２３ｂを設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連通管で結合して水位を同一にすることができない複数からなる浴槽やプールなどの水槽群に対する水位制御方法及び水位制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
公衆浴場などにおいては、ポンプ、ろ過装置及び熱交換器などを備えた浴槽用の循環系統が形成されて、浴槽水の異物除去や加温を行う。浴槽水に高低差や水位の相違があり連通管で結合できない場合は、循環系統は、浴槽毎に形成されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、２つの浴槽が連通管で連通され、それぞれの水位が連通管の通水作用により同一に保持される技術が開示されている。また、特許文献２の図８においては、連通管により連通されていない２つの水槽のそれぞれに水槽内の水位を検出する水位センサを設けて開閉弁する制御し水位に保持する技術が開示されている。しかし、この技術は各水槽において送水ポンプを配置するものであり、ポンプ個数が水槽の数に応じて増えてシステムが大掛かりとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２１５４２７号公報
【特許文献２】特開２００９−２３０７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、一定程度以上の高低差がある複数の水槽や、水位差の設けられた水槽等のように水槽相互に連通管が設けられない事情がある複数の水槽であっても、ポンプを共通とする循環系統により、水位を夫々の水槽の指定範囲内に維持させることを可能とした水位制御方法、及び、水位システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の水位制御方法は、ポンプから吐出した水を分岐して複数の水槽内に供給し、各水槽からの水を合流して前記ポンプに還流させる水位制御方法であって、前記水槽から前記ポンプへ還流される水の循環水量を各水槽に対して夫々設定し、ある一つの水槽に対して設定されている循環水量よりも大きな流量で分岐する第一の状態と、前記循環水量より小さい流量で分配する第二の状態とをとるように、当該水槽へ分岐した流路への水の流量を設定し、前記ある一つの水槽の水位が予定された水位範囲内を下回るとき、当該分岐した経路の流量を前記第一の状態とし、上回るとき前記第二状態とすることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の水位制御システムは、複数の水槽からの水を合流して吸い込み、吐出した水を分岐して複数の水槽内に供給するポンプと、各水槽に対して設けられ、当該水槽から前記ポンプへ吸い込まれる水の循環水量を各水槽に対して夫々設定する仕切弁と、ある一つの水槽に対して設けられ、当該水槽へ分岐される水の流量を、当該水槽に対して設定されている循環水量よりも大きな流量で供給する第一状態と、前記循環水量より小さい流量で供給する第二状態とをとるように設定された制御弁と、前記ある一つの水槽の水位が予定された水位範囲内を下回るとき前記第一状態に前記制御弁を設定し、上回るとき前記第二状態に前記制御弁を設定する制御部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の水槽において、共通する循環系統により、各水槽内の水位を同時に任意な一定範囲内に維持させることが可能とし、設備コストを低減させることができ、また設備の設置面積を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】水位制御システムを、浴場に実施した場合の概要図である。
【図２】水位センサの説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本実施例の水位制御システム１０２を説明する。この実施例は水位制御システムを、異なる高さに配置された2つの浴槽を備えた浴場に適用したものである。
【００１１】
図１において、１００は第一浴槽（水槽）であり、１０１は第一浴槽１００に比べて容量の小さな第二浴槽（水槽）である。第一浴槽１００は底面部１ａと周面部１ｂを備え、周面部１ｂの上部に循環水還流口２ａが、そして下部に水吸引口２ｂが形成されている。そして第二浴槽１０１は底面部３ａと周面部３ｂを備え、周面部３ｂの上部に循環水還流口４ａが、そして下部に水吸引口４ｂが形成されている。
【００１２】
また、第一水位センサ５ａは第一浴槽１００内の水位を検出し、第二水位センサ５ｂは第二浴槽１０１内の水位を検出する。第一水供給路６ａは第一浴槽１００内に外部水源からの水を供給し、第二水供給路６ｂは第二浴槽１０１内に水源からの水を供給する。
【００１３】
以下、水位制御システム１０２の各部について詳述する。
第一水位センサ５ａ及び第二水位センサ５ｂのそれぞれは、図２に示すように、本体部８とこれから下方へ延出された５本（内1本アース）の検出部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅを備え、異なる４つの高さａ１、ａ２、ａ３、ａ４のそれぞれに水位が合致したときに出力信号を発生する。ａ０は第一浴槽１００又は第二浴槽１０１の周面部１ｂの上端面（かまち）に合致される。本例では、高さａ０から高さａ１までの距離は例えば、第一浴槽１００又は第二浴槽１０１において水位が高さａ１に合致した状態の下で計画人数が入浴したときに水が溢れない程度である。また高さａ１から高さａ２までの距離、高さａ２から高さａ３までの距離、及び高さａ３から高さａ４までの距離はそれぞれ１０ｍｍである。
【００１４】
図１に戻り、第一水供給路６ａは図示しない外部水源に接続された管路１０とこれの出口近傍に設けられた補給水弁１１とを備えている。第一浴槽１００内の水位が下降して高さａ４の高さに到達したときに水位センサ５ａがこれを検出して制御部１０２ａに伝達し、制御部１０２ａから信号により補給水弁１１を開弁する。また第一浴槽１００内の水位が上昇して高さａ２の高さに到達したときに水位センサ５ａがこれを検出して制御部１０２ａに伝達し、制御部１０２ａからの信号により補給水弁１１を閉弁する。
【００１５】
また、第二水供給路６ｂは図示しない外部水源に接続された管路１２とこれの出口近傍に設けられた補給水弁１３とを備えている。第二浴槽１０１内の水位が下降して高さａ４に到達したときに水位センサ５ｂがこれを検出して制御部１０２ａに伝達し、制御部１０２ａからの信号により補給水弁１３は開弁する。また第二浴槽１０１内の水位が上昇して高さａ２に到達したときに水位センサ５ｂがこれを検出して制御部１０２ａに伝達し、制御部１０２ａからの信号により補給水弁１３を閉弁する。
【００１６】
還流路１４は第一浴槽１００に専用される第１の還流路１４ａと、第二浴槽１０１に専用される第２の還流路１４ｂと、第一浴槽１００及び第二浴槽１０１に共通して使用される共通還流路１４ｃからなっている。還流路１４ａは第一浴槽１００の吸引開口２ｂから共通還流路１４ｃの合流点ｂ１までを連通させるもので、流路途中に吸引開口２ｂ側から第一の緊急遮断弁１７ａ、第一の還流路用流量計１８ａ、逆止弁１９ａ及び第一の還流路用仕切弁２０ａをこの順に設けられている。還流路１４ｂは第二浴槽１０１の吸引開口４ｂから共通還流路１４ｃの合流点ｂ１までを連通させるもので、流路途中に吸引開口４ｂ側から第二の緊急遮断弁１７ｂ、第二の還流路用流量計１８ｂ、及び第二の還流路用仕切弁２０ｂをこの順に設けられている。共通還流路１４ｃは、合流点ｂ１からポンプ１５の入口までを連通させている。ポンプ１５は渦巻きポンプ又はタービンポンプなどで形成されており、第一浴槽１００、第二浴槽１０１から水を合流して一括して吸い込み、吐き出して分岐点ｂ２において分配する。
【００１７】
吐出路１６は、第一浴槽１００及び第二浴槽１０１に共通して使用される共通吐出路１６ａと、共通吐出路１６ａから分岐し第一浴槽１００に専用される第一の吐出路１６ｂと、第二浴槽１０１に専用される第二の吐出路１６ｃの各流路からなっている。共通吐出路１６ａはポンプ１５の出口から分岐点ｂ２までを連通させるもので、流路途中にろ過手段ｃ１及び加熱手段ｃ２が設けられている。ろ過手段ｃ１は循環される水に含まれる懸濁物質などを濾し取るものであり、加熱手段ｃ２は循環される水を温度上昇させる。
【００１８】
吐出路１６ｂは分岐点ｂ２から第一浴槽１００の還流口２ａまでを連通させるもので、流路途中に分岐点ｂ２側から第一吐出路用流量計２１ａ、第一吐出路用仕切弁２２ａ、及び、第一流量制御弁２３ａをこの順に設けられている。吐出路１６ｃは分岐点ｂ２から第二浴槽１０１の還流口４ａまでを連通させるもので、流路途中に分岐点ｂ２側から第二吐出路用流量計２１ｂ、逆止弁１９ｂ、第二吐出路用仕切弁２２ｂ、第二流量制御弁２３ｂ及び第三緊急遮断弁１７ｃをこの順に設けられている。
【００１９】
第一流量制御弁２３ａは「開状態」での開弁割合を調整するための調整部材ｄ１と、閉状態での開弁割合を調整するための調整部材ｄ２とを具備している。第一浴槽１００の水位が高さａ３に到達したことを第一水位センサ５ａが検出すると制御部１０２ａは、第一流量制御弁２３ａを「開状態」にする。第一浴槽１００の水位が高さａ１に到達したことを第一水位センサ５ａが検出すると、制御部１０２ａは第一流量制御弁２３ａを「閉状態」にする。
【００２０】
尚、以降の説明において、「開状態」「閉状態」という語が出てくるが、これらの鍵括弧付の語は、或る決められた開度よりも大きめ、或いは少なめの開度であることを示しており、全開或いは全閉を意味するものではない。請求項において、第一状態、第二状態と称すものに対応する。
【００２１】
第二流量制御弁２３ｂは「開状態」での開弁割合を調整するための調整部材ｄ３と、閉状態での開弁割合を調整するための調整部材ｄ４とを具備している。第二浴槽１０１の水位が高さａ３に到達したことを第二水位センサ５ｂが検出すると制御部１０２ａは第二流量制御弁２３ｂを「開状態」にする。第二浴槽１０１の水位が高さａ１に到達したことを第二水位センサ５ｂが検出すると制御部１０２ａは、第二流量制御弁２３ｂを「閉状態」にする。
【００２２】
停電や装置停止中、またポンプ１５の故障等を制御部１０２ａが検出すると、第一緊急遮断弁１７ａ、第二緊急遮断弁１７ｂ及び第三緊急遮断弁１７ｃを遮断する。
【００２３】
次に水位制御システム１０２の使用例について説明する。
まず、各浴槽１００、１０１とポンプ１５の間で循環させるべき基準の毎分循環水量は、水の循環によりろ過手段ｃ1や過熱手段ｃ２の作用が有効に得られる大きさに設定する。このさい、その大きさは各浴槽１００、１０１の容量の大小に比例するものする。具体的には、基準の毎分循環水量は、第一浴槽１００については例えば２００Ｌ／ｍｉｎとし、そして第二浴槽１０１については例えば１００Ｌ／ｍｉｎとする。
【００２４】
いま、各浴槽１００，１０１に対して初期状態において、補給弁１１、１３から水が給水され、高さａ２に至り、補給弁１１、１３が閉塞したとする。この状態で、作業者は各部を次のように操作する。
【００２５】
まず、ポンプ１５を始動させ、第二還流路用流量計１８ｂの指示値が１００Ｌ／ｍｉｎになるように第二還流路用仕切弁２０ｂの開度を調整し、また第一還流路用流量計１８ａの指示値が２００Ｌ／ｍｉｎとなるように第一還流路用仕切弁２０ａの開度を調整する。
【００２６】
次に、第二吐出路用仕切弁２２ｂ及び第一吐出路用仕切弁２２ａの開度は１００％に保持したままとしておき、第二流量制御弁２３ｂに対する「閉状態」の設定を行う。具体的には、第二吐出路用流量計２１ｂの指示値が９５Ｌ／ｍｉｎになるように第二流量制御弁２３ｂの開弁割合を調整部材ｄ４の操作により調整する。９５Ｌ／ｍｉｎは、第二還流路用仕切弁２０ｂに設定した流量よりも小さな値として設定する値である。続いて、第一流量制御弁２３ａに対する「開状態」の設定を行う。具体的には、第一吐出路用流量計２１ａの指示値が２０５Ｌ／ｍｉｎとなるように第一流量制御弁２３ａの開弁割合を調整部材ｄ１の操作により調整する。２０５Ｌ／ｍｉｎは、第一還流路用仕切弁２０ａに設定した流量よりも大きな値として設定する値である。
【００２７】
次に、第二流量制御弁２３ｂに対する「開状態」の設定を行う。具体的には、第二吐出路用流量計２１ｂの指示値が１０５Ｌ／ｍｉｎになるように第二流量制御弁２３ｂの開弁割合を調整部材ｄ３の操作により調整する。１０５Ｌ／ｍｉｎは、第二還流路用仕切弁２０ｂに設定した流量よりも大きな値として設定する値である。この時、第一流量制御弁２３ａに対しては、「開状態」のまま開度の変更は不要である。
【００２８】
このような調整を行った後の、動作について説明する。
以上の設定の結果、第二流量制御弁２３ｂについては「開状態」で１０５Ｌ／ｍｉｎ、「閉状態」で９５Ｌ／ｍｉｎの設定がなされた。
【００２９】
いま、第二水位センサ５ｂが第二浴槽１０１の水位が漸次に増大して該第二浴槽１０１の高さａ１に到達したことを検出すると、制御部１０２ａにより第二流量制御弁２３ｂは「閉状態」に移行する。そのため、吐出路１６ｃから９５Ｌ／ｍｉｎの流量で水を還流されるようになる。第二浴槽１０１は内方の水を１００Ｌ／ｍｉｎの流量で第二還流路１４ｂを通じて吸引され流出されているため、第二浴槽１０１内の水量は毎分５Ｌずつ減少していき、第二浴槽１０１内の水位は時間の経過と伴に漸次に下降していく。
【００３０】
一方、第一浴槽１００は、２００Ｌ／ｍｉｎの流量で還流路１４ａを通じて吸引され流出され、吐出路１６ｂから２０５Ｌ／ｍｉｎの流量で水を還流されるようになる。この結果、第一浴槽１００内の水量は毎分５Ｌずつ増大していき、第一浴槽１００内の水位は時間の経過と伴に漸次に上昇していく。
【００３１】
このような状態が継続することにより、第二水位センサ５ｂが第二浴槽１０１内の水位が浴槽１０１の高さａ３まで低下したことを検出すると、制御部１０２ａにより第二流量制御弁２３ｂは「開状態」に移行する。このため、吐出路１６ｃから１０５Ｌ／ｍｉｎの流量で水を還流されるようになる。第二浴槽１０１は内方の水を１００Ｌ／ｍｉｎの流量で還流路１４bを通じて吸引され流出されているので、第二浴槽１０１内の水量は毎分５Ｌずつ増大していき、第二浴槽１０１の水位は時間の経過と伴に漸次に上昇していく。
【００３２】
一方、第一浴槽１００は、２００Ｌ／ｍｉｎの流量で還流路１４ａを通じて吸引され流出され、吐出路１６ｂから１９５Ｌ／ｍｉｎの流量で水を還流されるようになる。この結果、第一浴槽１００内の水量は毎分５Ｌずつ減少していき、第一浴槽１００内の水位は時間の経過と伴に漸次に下降していく。
【００３３】
ここで、第一浴槽１００において、第一流量制御弁２３ａについては「開状態」のまま開度が変更されていないにも拘わらず、吐出路１６ｂから還流される流量が１９５Ｌ／ｍｉｎから２０５Ｌ／ｍｉｎに変化したり、或いは、２０５Ｌ／ｍｉｎから１９５Ｌ／ｍｉｎするのは次のとおりである。
【００３４】
即ち、第二流量制御弁２３ｂが「開状態」と「閉状態」の何れであっても、第一浴槽１００から２００Ｌ／ｍｉｎの流量で水を吸引し、第二浴槽１０１から１００Ｌ／ｍｉｎの流量で水を吸引しているため、これらを合わせた３００Ｌ／ｍｉｎの流量で水は循環している。そして、この状態の下で、第二浴槽１０１に還流される水の流量が９５Ｌ／ｍｉｎや１０５Ｌ／ｍｉｎに変更されるから、第一浴槽１００に還流される水の流量は必然的に、３００Ｌ／ｍｉｎの流量からこれらの流量９５Ｌ／ｍｉｎ又は１０５Ｌ／ｍｉｎを差し引いた大きさとなるのである。
【００３５】
こうして第二浴槽１０１の水位が再び高さａ１に到達したときは上記した作動が再び同様に繰り返される。したがって、第二浴槽１０１の水位は高さａ１から高さａ３までの水位範囲内に保持される。また、第一浴槽１００は、容量が大きいため第二浴槽１０１の水位変動よりも少ない範囲で水位変動がなされる。
【００３６】
このように水位が保持されている第一浴槽１００又は第二浴槽１０１おいて、入浴者による湯の大量なくみ出しにより、その第一浴槽１００又は第二浴槽１０１の水位が高さａ４まで急激に降下したときは、第一センサ５ａ又は第二水位センサ５ｂの信号に基づき、制御部１０２ａにより補給水弁１１又は１３が開放され、第一浴槽１００又は第二浴槽１０１内に補給される。そして、第一浴槽１００又は第二浴槽１０１の水位がそれぞれの浴槽１００、１０１の高さａ２まで回復したことを第一センサ５ａ又は第二水位センサ５ｂが検出すると、制御部１０２ａにより補給水弁１１及び又は１３が閉鎖される。したがって、第一浴槽１００又は第二浴槽１０１は入浴者の動向に拘わらず、水位を一定水位範囲内に保持される。
【００３７】
本実施例によれば、第二浴槽１０１の水位がａ３とａ１の間で常に上下している状態となっている。このようにしているのは、例えば第二吐出路用流量計２１ｂの指示値を１００Ｌ／ｍｉｎになるように第二吐出路用仕切弁２２ｂの開度を固定しても、各流量計の測定誤差により一方の浴槽は溢水し、他方の浴槽は減少する。また吐出路１６、還流路１４或いはポンプ１５の経年変化が起きた場合には、その現象はさらに顕著なものとなる。これをその都度調整するには多大な労力を要する。例えば、第二還流路用仕切弁２０ｂを通過する水が１００Ｌ／ｍｉｎを上回る状態になると浴槽１０１内の水は低水位状態となって入浴に適さなくなる。
【００３８】
本実施例では、流量制御弁２３ｂが「開状態」、「閉状態」の間で浴槽１０１の水位を上下し続けるので、「開状態」、「閉状態」において設定した水量の範囲を超えるような経年変化による変動が起こらない限りにおいては、浴槽１０１の水位は正常な範囲に制御される。したがって、人為的な都度調整が不要となる。また、使用するポンプ１５は、複数の浴槽に対して共通しているので、設置コストが低減される。「開状態」、「閉状態」の流量の範囲を拡大すればするほど、経年変化の影響は受けにくくなるが、浴槽の水位の変動が大きくなってしまう。
【００３９】
なお、上記例においては、容量の小さな第二浴槽１０１の水位を元にシステム全体の制御を行った。この理由は、第一浴槽１００の方が容量が大きいため、第二浴槽１０１の水位減少量を第一浴槽１００が許容できるからである。大きな容量の第一浴槽１００の水位を元にシステム全体を制御することも可能であり、どちらの浴槽の水位を基準とするかは任意に選択できる。但し、大きな第一浴槽１００の水位を元にする場合、小さい第二浴槽１０１の水位高さａ０からａ１までの距離を長くしなければならない。同じ容量の浴槽の場合は、何れか一方側の浴槽の水位を基準とする。
【００４０】
上記実施例では２つの浴槽について説明したが、３つ以上の浴槽について本発明を実施しても良い。この場合は各浴槽についての基準の毎分循環水量（毎分吸引流量）に対する流量制御弁の調整後の実際の毎分循環水量の差の合計値がほぼゼロになるように還流路用仕切弁や流量制御弁を調整し、かつ最も容量の大きい浴槽以外に対して、第二流量制御弁２３ｂに対して行った制御を行う。
上記では浴場に適用した場合について説明したが、浴槽の他にプールや水族館等の水槽についても同様に適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１００ 第一浴槽（水槽）
１０１ 第二浴槽（水槽）
５ａ 第一水位センサ
５ｂ 第二水位センサ
７ 液循環系統
１４ 還流路
１５ 送液手段（遠心ポンプ）
１６ 吐出路
１６ｂ 吐出路
１６ｃ 吐出路
１８ａ 第一還流路用流量計
１８ｂ 第二還流路用流量計
２０ａ 第一還流路用仕切弁
２０ｂ 第二還流路用仕切弁
２１ａ 第一吐出路用流量計
２１ｂ 第二吐出路用流量計
２２ａ 第一吐出路用仕切弁
２２ｂ 第二吐出路用仕切弁
２３ａ 第一流量制御弁
２３ｂ 第二流量制御弁
ｄ１ 調整部材
ｄ２ 調整部材
ｄ３ 調整部材
ｄ４ 調整部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連通管で結合して水位を同一にすることができない複数からなる浴槽やプールなどの水槽群に対する水位制御方法及び水位制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
公衆浴場などにおいては、ポンプ、ろ過装置及び熱交換器などを備えた浴槽用の循環系統が形成されて、浴槽水の異物除去や加温を行う。浴槽水に高低差や水位の相違があり連通管で結合できない場合は、循環系統は、浴槽毎に形成されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、２つの浴槽が連通管で連通され、それぞれの水位が連通管の通水作用により同一に保持される技術が開示されている。また、特許文献２の図８においては、連通管により連通されていない２つの水槽のそれぞれに水槽内の水位を検出する水位センサを設けて開閉弁する制御し水位に保持する技術が開示されている。しかし、この技術は各水槽において送水ポンプを配置するものであり、ポンプ個数が水槽の数に応じて増えてシステムが大掛かりとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２１５４２７号公報
【特許文献２】特開２００９−２３０７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、一定程度以上の高低差がある複数の水槽や、水位差の設けられた水槽等のように水槽相互に連通管が設けられない事情がある複数の水槽であっても、ポンプを共通とする循環系統により、水位を夫々の水槽の指定範囲内に維持させることを可能とした水位制御方法、及び、水位システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の水位制御方法は、ポンプから吐出した水を分岐して複数の水槽内に供給し、各水槽からの水を合流して前記ポンプに還流させる水位制御方法であって、前記水槽から前記ポンプへ還流される水の循環水量を各水槽に対して夫々設定し、ある一つの水槽に対して設定されている循環水量よりも大きな流量で分岐する第一の状態と、前記循環水量より小さい流量で分配する第二の状態とをとるように、当該水槽へ分岐した流路への水の流量を設定し、前記ある一つの水槽の水位が予定された水位範囲内を下回るとき、当該分岐した経路の流量を前記第一の状態とし、上回るとき前記第二状態とすることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の水位制御システムは、複数の水槽からの水を合流して吸い込み、吐出した水を分岐して複数の水槽内に供給するポンプと、各水槽に対して設けられ、当該水槽から前記ポンプへ吸い込まれる水の循環水量を各水槽に対して夫々設定する仕切弁と、ある一つの水槽に対して設けられ、当該水槽へ分岐される水の流量を、当該水槽に対して設定されている循環水量よりも大きな流量で供給する第一状態と、前記循環水量より小さい流量で供給する第二状態とをとるように設定された制御弁と、前記ある一つの水槽の水位が予定された水位範囲内を下回るとき前記第一状態に前記制御弁を設定し、上回るとき前記第二状態に前記制御弁を設定する制御部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の水槽において、共通する循環系統により、各水槽内の水位を同時に任意な一定範囲内に維持させることが可能とし、設備コストを低減させることができ、また設備の設置面積を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】水位制御システムを、浴場に実施した場合の概要図である。
【図２】水位センサの説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本実施例の水位制御システム１０２を説明する。この実施例は水位制御システムを、異なる高さに配置された2つの浴槽を備えた浴場に適用したものである。
【００１１】
図１において、１００は第一浴槽（水槽）であり、１０１は第一浴槽１００に比べて容量の小さな第二浴槽（水槽）である。第一浴槽１００は底面部１ａと周面部１ｂを備え、周面部１ｂの上部に循環水還流口２ａが、そして下部に水吸引口２ｂが形成されている。そして第二浴槽１０１は底面部３ａと周面部３ｂを備え、周面部３ｂの上部に循環水還流口４ａが、そして下部に水吸引口４ｂが形成されている。
【００１２】
また、第一水位センサ５ａは第一浴槽１００内の水位を検出し、第二水位センサ５ｂは第二浴槽１０１内の水位を検出する。第一水供給路６ａは第一浴槽１００内に外部水源からの水を供給し、第二水供給路６ｂは第二浴槽１０１内に水源からの水を供給する。
【００１３】
以下、水位制御システム１０２の各部について詳述する。
第一水位センサ５ａ及び第二水位センサ５ｂのそれぞれは、図２に示すように、本体部８とこれから下方へ延出された５本（内1本アース）の検出部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅを備え、異なる４つの高さａ１、ａ２、ａ３、ａ４のそれぞれに水位が合致したときに出力信号を発生する。ａ０は第一浴槽１００又は第二浴槽１０１の周面部１ｂの上端面（かまち）に合致される。本例では、高さａ０から高さａ１までの距離は例えば、第一浴槽１００又は第二浴槽１０１において水位が高さａ１に合致した状態の下で計画人数が入浴したときに水が溢れない程度である。また高さａ１から高さａ２までの距離、高さａ２から高さａ３までの距離、及び高さａ３から高さａ４までの距離はそれぞれ１０ｍｍである。
【００１４】
図１に戻り、第一水供給路６ａは図示しない外部水源に接続された管路１０とこれの出口近傍に設けられた補給水弁１１とを備えている。第一浴槽１００内の水位が下降して高さａ４の高さに到達したときに水位センサ５ａがこれを検出して制御部１０２ａに伝達し、制御部１０２ａから信号により補給水弁１１を開弁する。また第一浴槽１００内の水位が上昇して高さａ２の高さに到達したときに水位センサ５ａがこれを検出して制御部１０２ａに伝達し、制御部１０２ａからの信号により補給水弁１１を閉弁する。
【００１５】
また、第二水供給路６ｂは図示しない外部水源に接続された管路１２とこれの出口近傍に設けられた補給水弁１３とを備えている。第二浴槽１０１内の水位が下降して高さａ４に到達したときに水位センサ５ｂがこれを検出して制御部１０２ａに伝達し、制御部１０２ａからの信号により補給水弁１３は開弁する。また第二浴槽１０１内の水位が上昇して高さａ２に到達したときに水位センサ５ｂがこれを検出して制御部１０２ａに伝達し、制御部１０２ａからの信号により補給水弁１３を閉弁する。
【００１６】
還流路１４は第一浴槽１００に専用される第１の還流路１４ａと、第二浴槽１０１に専用される第２の還流路１４ｂと、第一浴槽１００及び第二浴槽１０１に共通して使用される共通還流路１４ｃからなっている。還流路１４ａは第一浴槽１００の吸引開口２ｂから共通還流路１４ｃの合流点ｂ１までを連通させるもので、流路途中に吸引開口２ｂ側から第一の緊急遮断弁１７ａ、第一の還流路用流量計１８ａ、逆止弁１９ａ及び第一の還流路用仕切弁２０ａをこの順に設けられている。還流路１４ｂは第二浴槽１０１の吸引開口４ｂから共通還流路１４ｃの合流点ｂ１までを連通させるもので、流路途中に吸引開口４ｂ側から第二の緊急遮断弁１７ｂ、第二の還流路用流量計１８ｂ、及び第二の還流路用仕切弁２０ｂをこの順に設けられている。共通還流路１４ｃは、合流点ｂ１からポンプ１５の入口までを連通させている。ポンプ１５は渦巻きポンプ又はタービンポンプなどで形成されており、第一浴槽１００、第二浴槽１０１から水を合流して一括して吸い込み、吐き出して分岐点ｂ２において分配する。
【００１７】
吐出路１６は、第一浴槽１００及び第二浴槽１０１に共通して使用される共通吐出路１６ａと、共通吐出路１６ａから分岐し第一浴槽１００に専用される第一の吐出路１６ｂと、第二浴槽１０１に専用される第二の吐出路１６ｃの各流路からなっている。共通吐出路１６ａはポンプ１５の出口から分岐点ｂ２までを連通させるもので、流路途中にろ過手段ｃ１及び加熱手段ｃ２が設けられている。ろ過手段ｃ１は循環される水に含まれる懸濁物質などを濾し取るものであり、加熱手段ｃ２は循環される水を温度上昇させる。
【００１８】
吐出路１６ｂは分岐点ｂ２から第一浴槽１００の還流口２ａまでを連通させるもので、流路途中に分岐点ｂ２側から第一吐出路用流量計２１ａ、第一吐出路用仕切弁２２ａ、及び、第一流量制御弁２３ａをこの順に設けられている。吐出路１６ｃは分岐点ｂ２から第二浴槽１０１の還流口４ａまでを連通させるもので、流路途中に分岐点ｂ２側から第二吐出路用流量計２１ｂ、逆止弁１９ｂ、第二吐出路用仕切弁２２ｂ、第二流量制御弁２３ｂ及び第三緊急遮断弁１７ｃをこの順に設けられている。
【００１９】
第一流量制御弁２３ａは「開状態」での開弁割合を調整するための調整部材ｄ１と、閉状態での開弁割合を調整するための調整部材ｄ２とを具備している。第一浴槽１００の水位が高さａ３に到達したことを第一水位センサ５ａが検出すると制御部１０２ａは、第一流量制御弁２３ａを「開状態」にする。第一浴槽１００の水位が高さａ１に到達したことを第一水位センサ５ａが検出すると、制御部１０２ａは第一流量制御弁２３ａを「閉状態」にする。
【００２０】
尚、以降の説明において、「開状態」「閉状態」という語が出てくるが、これらの鍵括弧付の語は、或る決められた開度よりも大きめ、或いは少なめの開度であることを示しており、全開或いは全閉を意味するものではない。請求項において、第一状態、第二状態と称すものに対応する。
【００２１】
第二流量制御弁２３ｂは「開状態」での開弁割合を調整するための調整部材ｄ３と、閉状態での開弁割合を調整するための調整部材ｄ４とを具備している。第二浴槽１０１の水位が高さａ３に到達したことを第二水位センサ５ｂが検出すると制御部１０２ａは第二流量制御弁２３ｂを「開状態」にする。第二浴槽１０１の水位が高さａ１に到達したことを第二水位センサ５ｂが検出すると制御部１０２ａは、第二流量制御弁２３ｂを「閉状態」にする。
【００２２】
停電や装置停止中、またポンプ１５の故障等を制御部１０２ａが検出すると、第一緊急遮断弁１７ａ、第二緊急遮断弁１７ｂ及び第三緊急遮断弁１７ｃを遮断する。
【００２３】
次に水位制御システム１０２の使用例について説明する。
まず、各浴槽１００、１０１とポンプ１５の間で循環させるべき基準の毎分循環水量は、水の循環によりろ過手段ｃ1や過熱手段ｃ２の作用が有効に得られる大きさに設定する。このさい、その大きさは各浴槽１００、１０１の容量の大小に比例するものする。具体的には、基準の毎分循環水量は、第一浴槽１００については例えば２００Ｌ／ｍｉｎとし、そして第二浴槽１０１については例えば１００Ｌ／ｍｉｎとする。
【００２４】
いま、各浴槽１００，１０１に対して初期状態において、補給弁１１、１３から水が給水され、高さａ２に至り、補給弁１１、１３が閉塞したとする。この状態で、作業者は各部を次のように操作する。
【００２５】
まず、ポンプ１５を始動させ、第二還流路用流量計１８ｂの指示値が１００Ｌ／ｍｉｎになるように第二還流路用仕切弁２０ｂの開度を調整し、また第一還流路用流量計１８ａの指示値が２００Ｌ／ｍｉｎとなるように第一還流路用仕切弁２０ａの開度を調整する。
【００２６】
次に、第二吐出路用仕切弁２２ｂ及び第一吐出路用仕切弁２２ａの開度は１００％に保持したままとしておき、第二流量制御弁２３ｂに対する「閉状態」の設定を行う。具体的には、第二吐出路用流量計２１ｂの指示値が９５Ｌ／ｍｉｎになるように第二流量制御弁２３ｂの開弁割合を調整部材ｄ４の操作により調整する。９５Ｌ／ｍｉｎは、第二還流路用仕切弁２０ｂに設定した流量よりも小さな値として設定する値である。続いて、第一流量制御弁２３ａに対する「開状態」の設定を行う。具体的には、第一吐出路用流量計２１ａの指示値が２０５Ｌ／ｍｉｎとなるように第一流量制御弁２３ａの開弁割合を調整部材ｄ１の操作により調整する。２０５Ｌ／ｍｉｎは、第一還流路用仕切弁２０ａに設定した流量よりも大きな値として設定する値である。
【００２７】
次に、第二流量制御弁２３ｂに対する「開状態」の設定を行う。具体的には、第二吐出路用流量計２１ｂの指示値が１０５Ｌ／ｍｉｎになるように第二流量制御弁２３ｂの開弁割合を調整部材ｄ３の操作により調整する。１０５Ｌ／ｍｉｎは、第二還流路用仕切弁２０ｂに設定した流量よりも大きな値として設定する値である。この時、第一流量制御弁２３ａに対しては、「開状態」のまま開度の変更は不要である。
【００２８】
このような調整を行った後の、動作について説明する。
以上の設定の結果、第二流量制御弁２３ｂについては「開状態」で１０５Ｌ／ｍｉｎ、「閉状態」で９５Ｌ／ｍｉｎの設定がなされた。
【００２９】
いま、第二水位センサ５ｂが第二浴槽１０１の水位が漸次に増大して該第二浴槽１０１の高さａ１に到達したことを検出すると、制御部１０２ａにより第二流量制御弁２３ｂは「閉状態」に移行する。そのため、吐出路１６ｃから９５Ｌ／ｍｉｎの流量で水を還流されるようになる。第二浴槽１０１は内方の水を１００Ｌ／ｍｉｎの流量で第二還流路１４ｂを通じて吸引され流出されているため、第二浴槽１０１内の水量は毎分５Ｌずつ減少していき、第二浴槽１０１内の水位は時間の経過と伴に漸次に下降していく。
【００３０】
一方、第一浴槽１００は、２００Ｌ／ｍｉｎの流量で還流路１４ａを通じて吸引され流出され、吐出路１６ｂから２０５Ｌ／ｍｉｎの流量で水を還流されるようになる。この結果、第一浴槽１００内の水量は毎分５Ｌずつ増大していき、第一浴槽１００内の水位は時間の経過と伴に漸次に上昇していく。
【００３１】
このような状態が継続することにより、第二水位センサ５ｂが第二浴槽１０１内の水位が浴槽１０１の高さａ３まで低下したことを検出すると、制御部１０２ａにより第二流量制御弁２３ｂは「開状態」に移行する。このため、吐出路１６ｃから１０５Ｌ／ｍｉｎの流量で水を還流されるようになる。第二浴槽１０１は内方の水を１００Ｌ／ｍｉｎの流量で還流路１４bを通じて吸引され流出されているので、第二浴槽１０１内の水量は毎分５Ｌずつ増大していき、第二浴槽１０１の水位は時間の経過と伴に漸次に上昇していく。
【００３２】
一方、第一浴槽１００は、２００Ｌ／ｍｉｎの流量で還流路１４ａを通じて吸引され流出され、吐出路１６ｂから１９５Ｌ／ｍｉｎの流量で水を還流されるようになる。この結果、第一浴槽１００内の水量は毎分５Ｌずつ減少していき、第一浴槽１００内の水位は時間の経過と伴に漸次に下降していく。
【００３３】
ここで、第一浴槽１００において、第一流量制御弁２３ａについては「開状態」のまま開度が変更されていないにも拘わらず、吐出路１６ｂから還流される流量が１９５Ｌ／ｍｉｎから２０５Ｌ／ｍｉｎに変化したり、或いは、２０５Ｌ／ｍｉｎから１９５Ｌ／ｍｉｎするのは次のとおりである。
【００３４】
即ち、第二流量制御弁２３ｂが「開状態」と「閉状態」の何れであっても、第一浴槽１００から２００Ｌ／ｍｉｎの流量で水を吸引し、第二浴槽１０１から１００Ｌ／ｍｉｎの流量で水を吸引しているため、これらを合わせた３００Ｌ／ｍｉｎの流量で水は循環している。そして、この状態の下で、第二浴槽１０１に還流される水の流量が９５Ｌ／ｍｉｎや１０５Ｌ／ｍｉｎに変更されるから、第一浴槽１００に還流される水の流量は必然的に、３００Ｌ／ｍｉｎの流量からこれらの流量９５Ｌ／ｍｉｎ又は１０５Ｌ／ｍｉｎを差し引いた大きさとなるのである。
【００３５】
こうして第二浴槽１０１の水位が再び高さａ１に到達したときは上記した作動が再び同様に繰り返される。したがって、第二浴槽１０１の水位は高さａ１から高さａ３までの水位範囲内に保持される。また、第一浴槽１００は、容量が大きいため第二浴槽１０１の水位変動よりも少ない範囲で水位変動がなされる。
【００３６】
このように水位が保持されている第一浴槽１００又は第二浴槽１０１おいて、入浴者による湯の大量なくみ出しにより、その第一浴槽１００又は第二浴槽１０１の水位が高さａ４まで急激に降下したときは、第一センサ５ａ又は第二水位センサ５ｂの信号に基づき、制御部１０２ａにより補給水弁１１又は１３が開放され、第一浴槽１００又は第二浴槽１０１内に補給される。そして、第一浴槽１００又は第二浴槽１０１の水位がそれぞれの浴槽１００、１０１の高さａ２まで回復したことを第一センサ５ａ又は第二水位センサ５ｂが検出すると、制御部１０２ａにより補給水弁１１及び又は１３が閉鎖される。したがって、第一浴槽１００又は第二浴槽１０１は入浴者の動向に拘わらず、水位を一定水位範囲内に保持される。
【００３７】
本実施例によれば、第二浴槽１０１の水位がａ３とａ１の間で常に上下している状態となっている。このようにしているのは、例えば第二吐出路用流量計２１ｂの指示値を１００Ｌ／ｍｉｎになるように第二吐出路用仕切弁２２ｂの開度を固定しても、各流量計の測定誤差により一方の浴槽は溢水し、他方の浴槽は減少する。また吐出路１６、還流路１４或いはポンプ１５の経年変化が起きた場合には、その現象はさらに顕著なものとなる。これをその都度調整するには多大な労力を要する。例えば、第二還流路用仕切弁２０ｂを通過する水が１００Ｌ／ｍｉｎを上回る状態になると浴槽１０１内の水は低水位状態となって入浴に適さなくなる。
【００３８】
本実施例では、流量制御弁２３ｂが「開状態」、「閉状態」の間で浴槽１０１の水位を上下し続けるので、「開状態」、「閉状態」において設定した水量の範囲を超えるような経年変化による変動が起こらない限りにおいては、浴槽１０１の水位は正常な範囲に制御される。したがって、人為的な都度調整が不要となる。また、使用するポンプ１５は、複数の浴槽に対して共通しているので、設置コストが低減される。「開状態」、「閉状態」の流量の範囲を拡大すればするほど、経年変化の影響は受けにくくなるが、浴槽の水位の変動が大きくなってしまう。
【００３９】
なお、上記例においては、容量の小さな第二浴槽１０１の水位を元にシステム全体の制御を行った。この理由は、第一浴槽１００の方が容量が大きいため、第二浴槽１０１の水位減少量を第一浴槽１００が許容できるからである。大きな容量の第一浴槽１００の水位を元にシステム全体を制御することも可能であり、どちらの浴槽の水位を基準とするかは任意に選択できる。但し、大きな第一浴槽１００の水位を元にする場合、小さい第二浴槽１０１の水位高さａ０からａ１までの距離を長くしなければならない。同じ容量の浴槽の場合は、何れか一方側の浴槽の水位を基準とする。
【００４０】
上記実施例では２つの浴槽について説明したが、３つ以上の浴槽について本発明を実施しても良い。この場合は各浴槽についての基準の毎分循環水量（毎分吸引流量）に対する流量制御弁の調整後の実際の毎分循環水量の差の合計値がほぼゼロになるように還流路用仕切弁や流量制御弁を調整し、かつ最も容量の大きい浴槽以外に対して、第二流量制御弁２３ｂに対して行った制御を行う。
上記では浴場に適用した場合について説明したが、浴槽の他にプールや水族館等の水槽についても同様に適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１００ 第一浴槽（水槽）
１０１ 第二浴槽（水槽）
５ａ 第一水位センサ
５ｂ 第二水位センサ
７ 液循環系統
１４ 還流路
１５ 送液手段（遠心ポンプ）
１６ 吐出路
１６ｂ 吐出路
１６ｃ 吐出路
１８ａ 第一還流路用流量計
１８ｂ 第二還流路用流量計
２０ａ 第一還流路用仕切弁
２０ｂ 第二還流路用仕切弁
２１ａ 第一吐出路用流量計
２１ｂ 第二吐出路用流量計
２２ａ 第一吐出路用仕切弁
２２ｂ 第二吐出路用仕切弁
２３ａ 第一流量制御弁
２３ｂ 第二流量制御弁
ｄ１ 調整部材
ｄ２ 調整部材
ｄ３ 調整部材
ｄ４ 調整部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプから吐出した水を分岐して複数の水槽内に供給し、各水槽からの水を合流して前記ポンプに還流させる水位制御方法であって、
前記水槽から前記ポンプへ還流される水の循環水量を各水槽に対して夫々設定し、
ある一つの水槽に対して設定されている循環水量よりも大きな流量で分岐する第一の状態と、前記循環水量より小さい流量で分配する第二の状態とをとるように、当該水槽へ分岐した流路への水の流量を設定し、
前記ある一つの水槽の水位が予定された水位範囲内を下回るとき、当該分岐した経路の流量を前記第一の状態とし、上回るとき前記第二状態とすることを特徴とする水位制御方法。
【請求項２】
複数の水槽からの水を合流して吸い込み、吐出した水を分岐して複数の水槽内に供給するポンプと、
各水槽に対して設けられ、当該水槽から前記ポンプへ吸い込まれる水の循環水量を各水槽に対して夫々設定する仕切弁と、
ある一つの水槽に対して設けられ、当該水槽へ分岐される水の流量を、当該水槽に対して設定されている循環水量よりも大きな流量で供給する第一状態と、前記循環水量より小さい流量で供給する第二状態とをとるように設定された制御弁と、
前記ある一つの水槽の水位が予定された水位範囲内を下回るとき前記第一状態に前記制御弁を設定し、上回るとき前記第二状態に前記制御弁を設定する制御部を有することを特徴とする水位制御システム。
【請求項３】
請求項２の水位制御システムにおいて、
前記予定された水位範囲をさらに下回るときに、外部から水を供給する補給弁を有することを特徴とする水位制御システム。
【請求項１】
ポンプから吐出した水を分岐して複数の水槽内に供給し、各水槽からの水を合流して前記ポンプに還流させる水位制御方法であって、
前記水槽から前記ポンプへ還流される水の循環水量を各水槽に対して夫々設定し、
ある一つの水槽に対して設定されている循環水量よりも大きな流量で分岐する第一の状態と、前記循環水量より小さい流量で分配する第二の状態とをとるように、当該水槽へ分岐した流路への水の流量を設定し、
前記ある一つの水槽の水位が予定された水位範囲内を下回るとき、当該分岐した経路の流量を前記第一の状態とし、上回るとき前記第二状態とすることを特徴とする水位制御方法。
【請求項２】
複数の水槽からの水を合流して吸い込み、吐出した水を分岐して複数の水槽内に供給するポンプと、
各水槽に対して設けられ、当該水槽から前記ポンプへ吸い込まれる水の循環水量を各水槽に対して夫々設定する仕切弁と、
ある一つの水槽に対して設けられ、当該水槽へ分岐される水の流量を、当該水槽に対して設定されている循環水量よりも大きな流量で供給する第一状態と、前記循環水量より小さい流量で供給する第二状態とをとるように設定された制御弁と、
前記ある一つの水槽の水位が予定された水位範囲内を下回るとき前記第一状態に前記制御弁を設定し、上回るとき前記第二状態に前記制御弁を設定する制御部を有することを特徴とする水位制御システム。
【請求項３】
請求項２の水位制御システムにおいて、
前記予定された水位範囲をさらに下回るときに、外部から水を供給する補給弁を有することを特徴とする水位制御システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−８９２２（Ｐ２０１２−８９２２Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４６１６８（Ｐ２０１０−１４６１６８）
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（０００１３３９３９）テラル株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（０００１３３９３９）テラル株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
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