JPH0451738B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動給排水システムに関し、特に、
寒冷地等における冬期間の露出管および蛇口の凍
結を防止するために、水温の検知を行い、その管
路内の水を自動的に排水するとともに、給水を容
易に再開出来るように構成してなる自動給排水シ
ステムに関する。

（従来の技術） 従来より用いられている給配水装置において
は、水道あるいはボイラー等の配管は、地中に埋
設されているか、あるいは、露出部分が断熱剤等
で覆われており、気温が低下した場合でも、その
管路の内部の水は凍結することがないようになつ
ている。

しかし、管路の端末には、蛇口が露出管を介し
て設けられており、その部分に対する凍結防止手
段を適用することが出来ないので、寒冷地におい
ては、特に冬期間には夜間の気温が低下し凍結の
恐れがあるので、水の使用を行わない時間には、
管路の水抜きを行うようにしている。

そして、その水抜きに際しては、水道管と地中
管との間に設けた切換弁を切換え、蛇口を開いて
その管路内の水を排出させたり、あるいは、各露
出管の基部に設けた不凍水栓を開き、個々の露出
管の水を抜く等の作業を行うように構成している
ことが多い。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記方法によつて管路内の水抜
きを行うことは、繁雑な手間を必要とするもので
あり、特に、寒冷地においては、毎晩その水抜き
の動作を行い、翌朝には再び給水を再開するため
の動作を行わなければならなく、それによつて水
道の便利性を大きく損うという欠点を持つてい
る。

さらに、万一水抜きの動作を忘れた場合には、
管路内の水が凍結し、その回復に多くの手間と費
用、および時間を必要とし、また、最悪の場合に
は、水道管が破裂したりすることがあり、管の取
り換え等を行う必要が発生し、それによる損失が
非常に大きくなる等の欠点を持つている。

この地に、水抜きの作業を行つた後で、水を必
要とする事態が生じた時には、不凍水栓を閉じて
給水を再開し、その後で再び水抜きの作業を行う
ことが必要であり、それらの操作が寒冷地での住
民の大きな負担となつているのが現状である。

（発明の目的） 本発明は、上記したような従来より用いられて
いる装置の欠点を解消するもので、水道管の露出
部の水温をセンサーにより検知し、その検出温度
に応じて、水抜きの動作を自動的に行い得るよう
な装置を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段および作用） 本発明の自動給排水システムは、水道管に接続
される地中管との接続部に、切換弁を介して排水
管を設け、該地中管の端部に露出管を介して蛇口
を設けてなる給配水装置において、地上に露出し
た露出管部分での水温を検知するための水温検知
手段と、該水温検知手段の検知温度を入力するた
めの制御装置、該制御装置の出力により制御され
る切換弁の駆動用のモータを設けるとともに、該
制御装置には手動給排水のための入力装置を設
け、蛇口付近の水温に応じて自動的に、切換弁の
作動を行い得るように構成してなる装置である。

また、本発明の自動給排水システムにおいて
は、その切換弁の制御に際しては、モータのトル
クを検知し、その開閉の制御を行うようにしてい
る。

この他に、給水管に接続して複数個の蛇口、お
よび、ボイラーを設けるとともに、ボイラーから
の給水管にも切換弁を設け、その切換弁を介し
て、制御装置により自動的に給排水を行い得るよ
うに構成している。

さらに、本発明の自動給排水システムにおいて
は、制御装置に設けられるモータ選択器におい
て、切換弁の駆動用のモータを１つずつ順次作動
させるような回路を構成し、その開閉の動作をト
ルク検出器を介して行うとともに、表示部には入
力された動作や、作動状態の表示を行い得るよう
に構成している。

したがつて、本発明の自動給排水システムにお
いては、露出管内の水温が設定温度以下に下降し
た場合には、自動的に切換弁を作動させてその管
路内の水抜きの動作を行い、水の凍結を防止出来
るようになり、そのために特に手間を必要とする
ことがなくなる。

また、水抜きの動作が終わつた後で、再び水を
必要とする場合には、制御装置の手動給水スイツ
チを押すだけの手間で、給水が再開され、その後
で再び管路内の水温が低下すると、制御装置の出
力により切換弁を操作し、管路内の排水を行うよ
うにされており、特にその後の処理を行う必要が
なくなる。

（実施例） 図示された実施例に従つて、本発明の自動給排
水システムの構成を説明する。

第１図は、配管の系統図を説明するもので、水
道管１にはモータ４ａにより作動される切換弁４
を介して地中管３と排水管２とが接続されてい
る。また、地中管３には、露出管１１と、ボイラ
ー５に対する給水管６と排水管７とがそれぞれ接
続されており、露出管１１にはその端部に蛇口１
０を設けている。

ボイラー５は、通常の深夜電力を利用した温水
ボイラーでも、または、他の形式の湯沸し器等の
温水装置でも良いが、その温水の排出管路には切
換弁８を介して蛇口１０ａが設けられており、ま
た、切換弁８には配水管７が、地中管３に接続さ
れた状態に設けられている。

上記切換弁４および８は、いずれもモータによ
つて開閉の動作が行なわれるような構成のものを
用いており、その開閉の動作に際しては、後述す
るように、制御装置により行なわれる。

本発明の自動給排水システムにおいては、上記
蛇口に接続される露出管１１に、温度センサー１
５を設け、露出管内の水温を検知するとともに、
その検知値をコントローラ２０に入力し、その制
御を行うが、その制御に際しては、コントローラ
２０の出力によりモータ４ａ，８ａが作動され、
それらのモータに対応して設けられている切換弁
４，８が順次開閉されるようになる。

また、上記本発明の蛇口１０においては、それ
ぞれの弁に圧力弁１２を設けており、水抜きの動
作を行う際に、該圧力弁１２から空気を吸入し、
その管路内の水の排出を助長するようにされてい
る。

第２図は、本発明コントローラ２０の回路の構
成を示すブロツク図である。この第２図に示され
るように、露出管に設けられて、水温の検知を行
う温度センサー１５は、サーミスタにより構成さ
れる感熱抵抗体を使用し、ICからなる温度セン
サー回路２１を構成している。

温度センサーのサーミスタは、ステンレスパイ
プに封入され、第１図に示されるように、露出管
１１内に埋め込まれるようになつており、露出管
内の水温の変化によつて、サーミスタの抵抗値が
変化し、その温度に比例して直流信号が得られ
る。

そして、上記したようにして得られた信号は、
対数変換形アナログ−デジタル変換器にて、デジ
タル信号に変換され、デジタル温度表示部２２に
直接表示されるとともに、モータ制御回路２５に
入力される。このモータ制御回路２５は、主とし
て、アナログICからなるコンパレータにより構
成され、凍結温度と、溶解温度とを検出する。

また、本発明のコントローラには、手動給水ス
イツチ２６、手動排水スイツチ２６ａが設けてあ
り、それらのスイツチにより設定された信号は、
モータ制御回路２５に同様にして入力される。

モータ制御回路２５からはモータ選択器２７
と、表示回路３０に出力が行われる。モータ選択
器２７においては、モータドライバー２８，２８
ａ……の、その制御の対象となる切換弁のモータ
に対して、順次駆動信号を発するようにしてい
る。また、モータ制御回路２５とモータ選択器２
７の出力は、表示回路３０に入力され、表示灯の
点灯を行い、その動作の状態を表示出来るように
されている。

次に、本発明の制御装置を構成する各装置の構
成と、その動作とを説明する。

上記したように、モータ制御回路２５において
は、温度センサー１５からの入力にもとづいて、
凍結温度と、溶解温度を検出するようにしている
が、これらの温度の関係は、第３図に示されるよ
うに、凍結温度を０℃、溶解温度を２℃として、
コンパレータの比較電圧を設定する。

第３図において、凍結点において、コンパレー
タの出力は、ハイレベルからローレベルに変化
し、また、溶解点においては、ローレベルからハ
イレベルに変化する。そして、ハイレベル（以下
Hiと呼ぶ）から、ローレベル（以下Loと呼ぶ）
に変化したときのみ、排水信号として、フリツプ
フロツプ回路を作動させる。

また、コンパレータの出力がLoからHiに変化
したときに、給水信号としてフリツプフロツプ回
路を作動させ、それぞれ表示回路、モータ制御回
路に導かれる。表示回路３０は、装置が排水状態
にあるか、給水状態か、あるいは、自動か、手動
かをLED（発光ダイオード）ランプによつて表示
するようにしている。

さらに、モータドライバー２８，２８ａ……を
作動させている場合には、モータ選択器２７から
の信号によつて、何番目のモータが作動している
かを示すようにされる。また、本発明の装置にお
けるモータ選択器２７は、トルク検出器２９から
のパルス信号をクロツクとして、クロツク数をカ
ウンターにて計数し、所定のパルス信号を教えた
ときに、そのモータに対する給電を停止し、次の
モータを作動させるようにするための回路であ
る。

前述のような複数個のモータを使用するシステ
ムにおいて、同時にモータを作動させることは、
その消費電力の点から見ても、またその回路の構
成の点から見ても、コスト高になる等の好ましく
ない点が多く発生する。

また、水道管の切換弁の開閉の動作は、複数個
の切換弁を同時に作動させなくとも、その管内の
温度等が急激に変化することはなく、順次制御方
式を採用したとしても、特に問題が発生すること
はない。

したがつて、本発明の制御方式のように、複数
個の弁を１つづつ順次駆動する方式を採用するこ
とは、回路に流れる電流がモータ１個分の電流で
済むということになり、非常に経済的な装置とし
て構成することが可能になる。

モータドライバー２８，２８ａは、可逆回転可
能なトランジスタからなる回路で、モータ電流を
制御するものである。モータ電流は、モータドラ
イバーの抵抗を通して流れ、この抵抗の電圧を増
幅してコンパレータにて比較電圧との比較を行
い、パルスを発生させる。そして、前記パルス
は、モータ制御回路のフリツプフロツプ回路のリ
セツト信号として、また、モータ選択器のカウン
ターのクロツクとして用いられるものである。

上記した本発明のコントローラを設けた装置に
おいて、管路内の水が気温の低下することにした
がつて、凍結寸前の状態になつたことを温度セン
サーが検知すると、その信号を入力されたモータ
制御回路２５が排水信号を出力し、モータ選択器
２７、モータドライバー２８を介してモータの駆
動を行い、その該当する切換弁を開き、その露出
管内の水を排水管２から自動的に排出する。

また、この管路内の水抜きを行う場合には、水
道管１を遮断し、排水管２と地中管３とを連通さ
せることにより、管内の水を排出するので、管路
内の圧力が低下することにより、圧力弁１２，１
２ａ……から空気を吸引するようにしている。

前記水抜きの場合とは逆に、管内温度が上昇
し、凍結温度から溶解温度になつた場合には、温
度センサーの検出値がモータ制御回路２５に入力
され、その情報によつて、切換弁４および切換弁
８を切換え、水道管１と地中管３とを接続するこ
とになるので、蛇口１０を開くと直ちに給水が行
われる状態になる。

前述した本発明の装置において、モータ制御回
路２５に設けられている手動給水スイツチ２６、
手動排水スイツチ２６ａとの２種類のスイツチ
は、モータ制御回路２５により自動的に給排水の
状態が設定されたときに、その状態に中断を行わ
せるために設けられている。

つまり、温度センサーが凍結温度を検知し、そ
の情報が入力されたコントローラが水抜きの動作
を行つた後で、水を必要とする状態が発生した時
には、手動給水スイツチ２６を押し、切換弁４の
切換えを行うことによつて、蛇口１０から給水が
行なわれることになる。

そして、この場合には、露出管１１内の温度が
凍結温度以下であつたとしても、新たに給水され
た水は温度が高いものであることから、温度セン
サーにより検知される水温は比較的高いものであ
り、その水の通過によつて管路を緩めることにな
るので、水の使用後に直ちに排水の動作を行わな
くとも、水温が低下し、その温度が凍結点以下に
なるまで、給水可能な状態が断続されることにな
る。

その後、次第に水温が低下し、その露出管内の
水温が凍結温度になると、上記したように、温度
センサーの検知信号によつて、モータ制御回路が
作動し、切換弁の切換えを行い、水抜きの動作が
行なわれることになる。

また、給水状態の場合に、自動排水装置を作動
させることなしに、手動で手抜きを行う必要が生
じた時には、手動排水スイツチ２６ａを押し、そ
の入力によつて切換弁を開かせ、排水を行うよう
にする。

さらに、本発明の装置においては、モータ選択
器が作動するモータを順次選択し、その作動を行
わせるようにしているものであり、常に１個のモ
ータのみを作動させるようにしているために、電
気容量を大きく設定することは必要でなく、例え
ば、ニツケルカドミユーム電池等のような充電可
能な電池を用い、停電時にも水道を使用出来るよ
うにすることも可能である。

つまり、排水状態に設定されている場合に、停
電が発生すると、水道の使用が出来ないことにな
り、また、その逆に、給水可能な状態にしておい
た場合に、露出管の温度が低下し、凍結温度以下
に低下したときに、その回路に停電対策が施され
ていないと、この装置の利点は完全に失われてし
まうことになる。

上記したように、本発明の装置において、停電
対策を行うことは必須の条件となる。したがつ
て、本発明の回路の途中に電池による給電装置を
設け、手動給排水ボタンを押すことにより、その
動作を容易に行い得るようにする。この装置に用
いられる電源としては、１〜２回程度の使用に耐
え得ることが出来るだけの容量が有れば、十分で
あるから、比較的小さいもので良いことになる。

その外に、本発明の装置においては、モータと
して直流モータを用いているもので、そのモータ
の回転トルクの検出トルク検出器により行い、そ
のコントロールを行い得るようにするのである。
これは、例えば、切換弁を開こうとした場合に、
モータに電圧を印加し、その回転を行うと、切換
弁は開かれるが、そのモータが回転を続けると、
モータにかかる負荷が大きくなり、次第にモータ
の消費電流が増加し、切換弁が開く程度が増大す
ると、モータの消費電流は増加する。前記消費電
流を検知し、コンパレータ回路によりモータ停止
信号を出力し、モータを停止させると、その切換
弁は開く状態になつて停止される。また、切換弁
を閉じる場合も、前述したような、弁を開く場合
と同様にして行われる。

上記したように、モータの電流を検出して、そ
の制御を行うことは、モータのトルクを検知する
ことと同じであり、そのための回路としても、比
較的安価なものを用いることが可能である。

（発明の効果） 本発明の自動給排水システムは、上記したよう
な構成を有するものであるから、従来の不凍水栓
の場合のように、毎朝晩切換弁開閉の動作を行う
ことなしに、水道管と蛇口を安全に保護すること
が可能になり、その装置を比較的安価なものとし
て提供することが可能になる。

また、本発明の自動給排水システムは、停電対
策が行なわれているために、停電等の事故が発生
した場合でも、水道の使用と排水の動作が行わせ
ることが可能であり、水道の凍結が発生すること
を確実に防止出来るものである。

この外に、本発明の装置においては、一旦排水
した後でも手動スイツチを用いて給水を行つた
り、または排水を行い得るようにしているもので
あるから、水を必要とする場合には、容易に給水
を再開出来ることになる。

さらに、給水が停止された後で水温が低下する
と、再び排水モードに設定されることになるの
で、使用者に特に注意を払わせる必要がなく、安
心して水道を使用することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動給排水システの配管状態を示す説
明図、第２図は本発明の自動給排水システムの制
御装置の構成を示す回路図であり、第３図は温度
検知と、コンパレータの出力との関係を示すグラ
フである。 図中の符号、１……水道管、２……排水管、３
……地中管、４……切換弁、５……ボイラー、６
……給水管、７……排水管、８……切換弁、１０
……蛇口、１１……露出管、１２……圧力弁、１
５……温度センサー、２０……コントローラ、２
１……温度センサー回路、２２……デジタル温度
表示部、２５……モータ制御回路、２６……手動
給水スイツチ、２６ａ……手動排水スイツチ、２
７……モータ選択器、２８……モータドライバ
ー、２９……トルク検出器、３０……表示回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水道管に接続される地中管との接続部に、切
   換弁を介して配水管を設け、該地中管の端部に露
   出管を介して複数の蛇口およびボイラー等に接続
   してなる給配水装置において、 地上に露出した部分での水温を検知するための
   水温検知手段と、制御装置および、前記制御装置
   により制御される複数の切換弁とを設け、 各蛇口およびボイラー等への分岐部に前記切換
   弁をそれぞれ設け、各切換弁には駆動用のモータ
   を配置し、 前記制御装置には、前記水温検知手段の検知温
   度を入力とする手段と、切換弁の制御のための出
   力手段、および給排水の状態や弁の開閉状態等を
   示す表示部と、手動給排水のための入力手段とを
   設けるとともに、停電時等に前記手動給排水の入
   力手段を用いて切換弁の操作を行い得るように構
   成し、 蛇口付近の水温に応じて自動的に切換弁の作動
   を行い得るように構成したことを特徴とする自動
   給排水システム。 ２ 前記切換弁の制御に際しては、モータのトル
   クを検知し、その切換弁の制御を行い得るように
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の自動給排水システム。 ３ 前記制御装置の切換弁の制御を行うための出
   力手段には、モータ選択器を設け、前記モータ選
   択器においては、切換弁の駆動用のモータを１つ
   ずつ順次作動させるような回路を構成し、 前記切換弁の動作をトルク検出器を介して行う
   とともに、制御装置に設けた表示部には入力され
   た動作や、作動状態の表示を行い得るように構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第２項に記載の自動給排水システム。