(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２流路空気供給装置であって、
浄化槽にばっ気用空気を供給する電磁ブロワと、
汚水浄化のばっ気用第１散気管と、
逆洗浄用第２散気管と、
前記電磁ブロワから吐出された圧縮空気を選択した前記第１、第２散気管の一方に供給する切替弁と、
前記電磁ブロワから吐出された圧縮空気を前記第１、第２散気管に導く空気案内パイプと、
該空気案内パイプ間に設けた絞り弁とを具備し、
前記電磁ブロワは、コアと、該コアに巻回された第１および第２のコイルを有する電磁石と、該第１、第２コイルに供給される交流によって発生される前記電磁石の磁気力により駆動される往復動振動子と、該振動子の端部に取り付けられ圧縮空気を吐出するダイアフラムと、直列接続された前記第１および第２のコイルと該第１および第２のコイルのいずれか一方に交流を供給するように切り替える切替手段と、該切替手段を作動するタイマとからなり、
前記切替手段は、通常は、前記直列接続された第１、第２のコイルに交流を供給して前記電磁ブロワがばっ気用空気を浄化槽に供給する第１のモードに切り替えられ、一時的に、前記タイマからの制御信号により、第１、第２のコイルのいずれか一方のコイルのみに交流を供給して前記電磁ブロワが浄化槽に逆洗浄用空気を供給する第２のモードに切り替えられ、
該電磁ブロワが前記第２のモードで運転されるときに、前記第１散気管と第２散気管との双方に圧縮空気を供給することを特徴とする２流路空気供給装置。
【請求項２】
２流路空気供給装置であって、
浄化槽にばっ気用空気を供給する電磁ブロワと、
汚水浄化のばっ気用第１散気管と、
逆洗浄用第２散気管と、
前記電磁ブロワから吐出された圧縮空気を選択した前記第１、第２散気管の一方に供給する切替弁と、
前記電磁ブロワから吐出された圧縮空気を前記第１、第２散気管に導く空気案内パイプと、
該空気案内パイプ間に設けた絞り弁とを具備し、
前記電磁ブロワは、コアと、該コアに巻回された第１および第２のコイルを有する電磁石と、該第１、第２コイルに供給される交流によって発生される前記電磁石の磁気力により駆動される往復動振動子と、該振動子の端部に取り付けられ圧縮空気を吐出するダイアフラムと、前記第１および第２のコイルを直列接続と並列接続とに切り替える切替手段と、該切替手段を作動するタイマとからなり、前記切替手段は、通常は、前記第１、第２のコイルを直列に接続し交流を供給して前記電磁ブロワがばっ気用空気を浄化槽に供給する第１のモードに切り替えられ、一時的に、前記タイマからの制御信号により、前記第１、第２のコイルを並列に接続し交流を供給して前記電磁ブロワが浄化槽に逆洗浄用空気を供給する第２のモードに切り替えられ、
該電磁ブロワが前記第２のモードで運転されるときに、前記第１散気管と第２散気管との双方に圧縮空気を供給することを特徴とする２流路空気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電磁ブロワおよびこれを用いた２流路空気供給装置に関し、特に１台のブロワで吐出する空気量を多段階に切替えることのできる、簡単かつ安価な構成の電磁ブロワおよびこれを用いた２流路空気供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題が重視されるに従い、環境の一つである水資源の汚水を浄化するための浄化槽が普及してきている。図９（ａ）  に示されているように、浄化槽５０は、例えば汚水が供給される第１の沈殿分離槽５１、第２の沈殿分離槽５２と、該沈殿分離槽５１、５２で固形物等が除去された汚水が供給される接触ばっ気槽５３と、該接触ばっ気槽で汚水を浄化した微生物の固まり（汚泥）を沈殿させる沈殿槽５４とからなり、きれいになった沈殿槽５４の上澄み水は消毒して出口から放水される。
【０００３】
前記接触ばっ気槽には接触濾材５３ａが設けられており、接触濾材５３ａの表面に付いた好気性微生物が、第１のブロワ（送風機）６１からパイプ６２、散気管６３を介して送り込まれるばっ気用エアにより繁殖し、汚水中の有機物を分解する。また、該接触ばっ気槽内の接触濾材５３ａを洗浄するために、例えば１日の間の所定の短時間、定期的または非定期的に、第２のブロワ６４からパイプ６５、散気管６６を介して逆洗浄用エアが接触濾材５３ａに投入される。
【０００４】
前記の従来装置では、ばっ気用と逆洗浄用のエアをそれぞれ別のブロワから供給するようにしていたため、ブロワが２台必要になり、高価になるという問題があった。この問題に対して、１台のブロワで、ばっ気用と逆洗浄用のエアを生成する提案がなされている。
【０００５】
その一つに、図９（ｂ）  に示すようなものがある。図の浄化槽５０の構成は、同図（ａ）  のものと同じである。この装置では、ブロワ６７を三方切替弁６８に接続し、通常はブロワ６７から吐出された空気がばっ気用エアとなるようにする。逆洗浄用のエアを供給する時間がくると、三方切替弁６８は、所定の時間、ブロワ６７から吐出された空気が逆洗浄用のエアとなるように切替えられる。
【０００６】
また、他の従来例として、同図（ｃ）  に示されているように、逆洗浄用のエアの供給路の途中にバルブ６９を設け、逆洗浄用のエアを供給する時間がくると、所定の時間、該バルブ６９を開いてブロワ６７から吐出された空気が逆洗浄用のエアとなるようにしたものがある。
【０００７】
なお、本発明と関連する技術を開示するものとして、例えば、特開平８−１８７４９６号公報がある。この公報には、第１および第２の空気圧縮機と、該第１の空気圧縮機からの圧縮空気を該第２の空気圧縮機からの圧縮空気により切替えられる３方切替弁を介して第１、第２のホースに導くことにより、通常時は第１のホースに空気を送ってばっ気を行い、逆洗浄する時間になると前記第２の空気圧縮機を作動させて３方切替弁を切替え、前記第１の空気圧縮機からの圧縮空気を逆洗浄用のホースに接続することが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した図９（ｂ）  、（ｃ）  のものでは、１台のブロワで、ばっ気用のエアと逆洗浄用のエアとを作ることができるが、ブロワを常に定格（大出力）で使用しているため、ブロワから出る騒音が大きいという問題あるいは寿命が短いという問題があった。
【０００９】
また、図９（ｂ）  のものでは、さらに逆洗浄用のエアを接触濾材５３ａに供給している間ばっ気用の散気管６３内の圧力が水圧より低くなるため、接触ばっ気槽５３内の汚泥を含んだ水がばっ気用の散気管６３内に逆流し、目詰まりを起こさせるという問題があった。また、前記図９（ｃ）  のものでは、逆洗浄時にばっ気用の空気圧が２分されるため、逆洗浄のための空気圧がばっ気用の空気圧の半分程度になり、空気圧が弱く、逆洗浄の効率が悪いという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、前記した問題点を除去し、騒音が小さく、長寿命にでき、かつ簡単、安価な構成で、大小の二つの異なる出力を実現できる電磁ブロワを用いて、逆洗浄の効率を高め、かつ逆洗時の散気管に汚水が逆流し、散気管が汚物により目詰まりを起こすのを解消することのできる２流路空気供給装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、２流路空気供給装置であって、浄化槽にばっ気用空気を供給する電磁ブロワと、汚水浄化のばっ気用第１散気管と、逆洗浄用第２散気管と、前記電磁ブロワから吐出された圧縮空気を選択した前記第１、第２散気管の一方に供給する切替弁と、前記電磁ブロワから吐出された圧縮空気を前記第１、第２散気管に導く空気案内パイプと、該空気案内パイプ間に設けた絞り弁とを具備し、前記電磁ブロワは、コアと、該コアに巻回された第１および第２のコイルを有する電磁石と、該第１、第２コイルに供給される交流によって発生される前記電磁石の磁気力により駆動される往復動振動子と、該振動子の端部に取り付けられ圧縮空気を吐出するダイアフラムと、直列接続された前記第１および第２のコイルと該第１および第２のコイルのいずれか一方に交流を供給するように切り替える切替手段と、該切替手段を作動するタイマとからなり、前記切替手段は、通常は、前記直列接続された第１、第２のコイルに交流を供給して前記電磁ブロワがばっ気用空気を浄化槽に供給する第１のモードに切り替えられ、一時的に、前記タイマからの制御信号により、第１、第２のコイルのいずれか一方のコイルのみに交流を供給して前記電磁ブロワが浄化槽に逆洗浄用空気を供給する第２のモードに切り替えられ、該電磁ブロワが前記第２のモードで運転されるときに、前記第１散気管と第２散気管との双方に圧縮空気を供給するようにした点に第１の特徴がある。
また、前記直列接続された前記第１および第２のコイルと該第１および第２のコイルのいずれか一方に交流を供給するように切り替える切替手段に代えて、前記第１および第２のコイルを直列接続と並列接続とに切り替える切替手段を設けた点に第２の特徴がある。
【００１４】
これらの特徴によれば、ばっ気時には小出力で運転され、逆洗浄時には大出力で運転されるから、ばっ気時には低騒音で運転できると共に、電磁ブロワの長寿命化を図ることができる。また、前記ばっ気用散気管と逆洗浄用散気管に圧縮空気を導くパイプ間に、絞り弁を接続するようにしたので、ばっ気用散気管と逆洗浄用散気管の一方に圧縮空気を供給している間に他方の管内圧力が水圧以下になることはなく、該他方の散気管に汚水が逆流することを防止できる。このため、散気管の汚物による目詰まりを防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の２流路空気供給装置の一実施形態の概略構成図、図２は本発明の電磁ブロワの構成を示す一部破断構成図、図３は該電磁ブロワの要部の構成の説明図である。
【００１６】
図１に示されているように、２流路空気供給装置１は、本発明によって提案される新規な電磁ブロワ２と、三方切替弁３と、該三方切替弁３に接続されたばっ気用パイプ４と逆洗浄用パイプ５と、該ばっ気用パイプ４と逆洗浄用パイプ５との間に接続された絞り弁６と、タイマ７とを有している。三方切替弁３は好ましくは３ポート電磁弁から構成されており、タイマ７からの制御信号により、図示されていない電源からの電流を、例えばばっ気用エア供給時にはオフ、逆洗浄用エア供給時にはオンすることにより、該三方切替弁３はばっ気用エア供給時には電磁ブロワ２からの圧縮空気がばっ気用パイプ４に接続され、一方逆洗浄用エア供給時には逆洗浄用パイプ５に接続されるように制御される。
【００１７】
前記電磁ブロワ２は、図２に示されている構成をしている。この電磁ブロワ２は左右対称の構成をしているので、右半分の構成を断面図で説明すると、該電磁ブロワ２の筐体２０の中央部には電磁石２１が設けられ、該電磁石２１の中央を貫通して振動子２２が設けられている。この振動子２２の両端部には、周辺部を筐体２０で支持されたダイアフラム２３の中央部が固定されている。該ダイアフラム２３の外側の空気室２４には、吸入口２５を通って吸入された空気を吸い込むための吸入弁２６と、圧縮空気を吐出する吐出弁２７とが設けられ、該吐出弁２７を通って吐出された圧縮空気は吐出口２８を通って吐出される。
【００１８】
次に、該電磁ブロワ２の要部の構成を図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。前記振動子２２には、その軸方向の２か所に適当な間隔を置いて永久磁石３１と３２が固着されている。そして、電磁石のコアに巻回されたコイル３３に交流を通電することにより、該交流の半サイクルでは、電磁石２１に発生した磁気力の永久磁石３１と３２への作用により、同図（ａ）  に示されているように、振動子２２が右側に移動して右側のダイアフラム２３ａを右側の空気室３４ａの内方へ突出させ、一方左側のダイアフラム２３ｂを左側の空気室３４ｂから外方へ突出させる。これにより、右側の空気室３４ａでは吸入弁２６ａが閉、吐出弁２７ａが開となり、圧縮空気が吐出弁２７ａから吐出される。一方、左側の空気室３４ｂにおいては、吸入弁２６ｂが開、吐出弁２７ｂが閉となり、該空気室３４ｂに空気が吸入される。
【００１９】
前記コイル３３に供給される交流が前記とは逆の半サイクルになると、同図（ｂ）  に示されているように、振動子２２が左方向に移動し、前記と逆の動作が行われる。すなわち、左側の空気室３４ｂから圧縮空気が吐出され、右側の空気室３４ａには空気が吸入される。
【００２０】
さて、本実施形態では、前記電磁石２１のコイル３３の電気回路は図４に示されるように構成した。すなわち、コイル３３Ａと３３Ｂは交流電源４０とタイマ７からの信号に応じて切り替えられる切替スイッチ４１を介して接続し、該切替スイッチ４１が端子ａに接続されている間は直列接続のコイル３３Ａと３３Ｂに電流が流れ、端子ｂに切り替えられるとコイル３３Ａには電流が流れず、コイル３３Ｂのみに流れるように構成した。なお、該切替スイッチ４１は、浄化槽のばっ気時に端子ａに接続され、逆洗浄時に端子ｂに接続される。
【００２１】
次に、本実施形態の動作を、図５（ａ）  および（ｂ）  を参照して説明する。浄化槽のばっ気時には、前述のように、切替スイッチ４１が端子ａに接続されるので、図５（ａ）  に示されているようなコイル３３Ａと３３Ｂの直列接続回路が成立する。一方、浄化槽の逆洗浄時には、切替スイッチ４１が端子ｂに接続されるので、図５（ｂ）  に示されているようなコイル３３Ｂだけのコイル片側使用の回路が成立する。
【００２２】
さて、図６に示されているような磁気回路では、巻線数をｎ、該巻線の両端に接続された交流電源の電圧をＶ、磁気回路に発生する磁束をφとすると、一般的に、下式が成立する。
Ｖ＝ｎ・ｄφ／ｄｔ…（１）
（１）  式を変形すると、（２）  式となる。
ｄφ／ｄｔ＝Ｖ／ｎ
φ＝１／ｎ・∫Ｖｄｔ…（２）
ここで、図５（ａ）  のコイル３３Ａと３３Ｂの直列接続回路について考察すると、コイル３３Ａと３３Ｂの巻数をそれぞれ等しい巻数ｎ、ｎ、交流電源４０の電圧をＶ、磁気回路の磁気抵抗をＱ、磁束をφ１  とすると、（３）  式のキルヒホッフの法則が成立する。
【００２３】
0003549090.tif 000002
一方、図５（ｂ）  のコイル片側使用の回路について考察すると、前記と同様に、コイル３３Ｂの巻数をｎ、交流電源４０の電圧をＶ、磁気回路の磁気抵抗をＱ、磁束をφ２  とすると、（４）  式のキルヒホッフの法則が成立する。
【００２４】
0003549090.tif 000003
上記の（３）  式と（４）  式を比較すれば明らかなように、図５（ｂ）  のコイル片側使用の回路は図５（ａ）  のコイル直列接続回路に比べて、２倍の大きさの起磁力が得られることになる。
【００２５】
以上の説明から明らかなように、ばっ気時には、図４の切替スイッチ４１がａ端子に接続され、かつ電磁ブロワ２から吐出された圧縮空気の通路を切替える三方切替弁３は図１に示されているようにばっ気用パイプに接続されているので、前記（３）  式の起磁力により駆動されたダイアフラム２３ａ、２３ｂにより生成された圧縮空気がばっ気用の散気管に供給される。
【００２６】
次に、逆洗浄のタイミングになると、前記タイマ７からの信号により予め定められた時間の間、図４の切替スイッチ４１がｂ端子に接続される。そうすると、前記電磁ブロワ２は前記（３）  式の２倍の大きさである前記（４）  式の起磁力によりダイアフラム２３ａ、２３ｂを駆動し、該ダイアフラム２３ａ、２３ｂにより圧縮空気を生成する。この時、図１の三方切替弁３は逆洗浄用のパイプと接続するように切替えられているので、該圧縮空気は該パイプを通って逆洗浄用の散気管に供給されることになる。なお、前記ばっ気用および逆洗浄用のパイプの間には絞り弁６が接続されているので、一方のパイプに圧縮空気が供給されている時に一部の圧縮空気は該絞り弁６を通って他方のパイプにバイパスされる。このため、他方のパイプに接続された散気管内の圧力は水圧より大きくなり、該散気管に汚水が逆流して目詰まりを起こすようなことはない。
【００２７】
以上のように、本実施形態は、図４のような簡単な回路構成とするだけで、図７に示すように、逆洗浄時の圧縮空気の強さをばっ気時の圧縮空気の強さの約２倍にでき、また１日の大部分の時間であるばっ気期間の間は電磁ブロワの定格の約半分の能力で運転させ、逆に１日の短時間（例えば、１日の１０分）の逆洗浄期間だけ、電磁ブロワの定格程度の大出力で運転させることができるので、ばっ気期間中は電磁ブロワを静かに運転させることができると共に、電磁ブロワの寿命を延ばすことができるようになる。
【００２８】
次に、本発明の第２実施形態を図８を参照して説明する。この実施形態は、図示されているように、コイル３３Ａと並列に第１のスイッチ４２を設け、またコイル３３Ａと３３Ｂとの間に第２のスイッチ４３を設けて、ばっ気時には図示のように、第１のスイッチ４２をオフ、第２のスイッチ４３を端子ｃに接続して、コイル３３Ａと３３Ｂが直列に接続されるようにし、逆洗浄時には、第１のスイッチ４２をオン、第２のスイッチ４３を端子ｄに接続して、コイル３３Ａと３３Ｂが並列に接続されるようにしたものである。
【００２９】
この実施形態においても、前記第１実施形態と同様に、ブロワをばっ気時には小出力で運転させ、逆洗浄時には定格程度の大出力で運転させることができるので、第１実施形態と同様の効果を期待することができる。
【００３０】
なお、前記の各実施例では、ブロワのコイルを二つに分割した例であったが、本発明はこれに限定されずに、三つ以上に分割されたものであっても良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電磁ブロワの電磁石のコイルに流す交流の通路を、全部のコイルに流す通路と該コイルの一部のみに流す通路とに選択的に切替えることができるので、簡単かつ安価な手段で、大小の２出力の電磁ブロワを提供することができるようになる。また、電磁ブロワの小出力をばっ気用に、大出力を逆洗浄用に使用することにより、一日の大部分の時間を静かに運転させることができると共に、逆洗浄の効率を高めることができかつ寿命を長くすることができるようになる。また、ばっ気用散気管と逆洗浄用散気管に圧縮空気を導くパイプ間に、絞り弁を接続するようにしたので、ばっ気用散気管と逆洗浄用散気管の一方に圧縮空気を供給している間に他方の散気管の管内圧力が水圧以下になることはなく、該他方の散気管に汚水が逆流することを防止できる。このため、散気管が汚物により目詰まりを起こすのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の２流路空気供給装置の概略の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態の電磁ブロワの構成を示す一部破断正面図である。
【図３】前記電磁ブロワの主要部の構成と動作の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態のコイルの配線を示す回路図である。
【図５】図４の切替手段を切替えた時の、電磁石コイルの通電状態の説明図である。
【図６】本実施形態の動作原理の説明図である。
【図７】本実施形態によるブロワ空気量特性を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態のコイルの配線を示す回路図である。
【図９】従来の汚水処理施設の説明図である。
【符号の説明】
１…２流路空気供給装置、２…電磁ブロワ、３…３方切替弁、４、５…パイプ、６…絞り弁、７…タイマ、２０…筐体、２１…電磁石、２２…振動子、２３…ダイアフラム、２４…空気室、２５…吸入口、２６…吸入弁、２７…吐出弁、２８…吐出口、３１、３２…永久磁石、３３Ａ、３３Ｂ…コイル、３４ａ、３４ｂ…空気室、４０…交流電源、４１…切替スイッチ、４２、４３…第１、第２のスイッチ。
【図１】
0003549090.tif 000004
【図２】
0003549090.tif 000005
【図３】
0003549090.tif 000006
【図４】
0003549090.tif 000007
【図５】
0003549090.tif 000008
【図６】
0003549090.tif 000009
【図７】
0003549090.tif 000010
【図８】
0003549090.tif 000011
【図９】
0003549090.tif 000012