(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアを圧縮して吐出する電磁式ポンプであって、
エアを圧縮する圧縮室と、
前記圧縮室を区画するとともに、当該圧縮室におけるエアの吸入動作及び吐出動作を行うように弾性変形可能なダイアフラムと、
前記圧縮室にて圧縮されたエアをポンプハウジング外へと吐出する単一の吐出口と、
前記ダイアフラムに連結され、当該ダイアフラムを吸入動作方向及び吐出動作方向へと駆動するように振動可能な振動子と、
前記振動子の振動時の振幅に関する情報を検出する検出部と、
前記振動子を電磁石を介して振動駆動する駆動部と、
前記単一の吐出口から吐出するエア風量を可変とするべく前記駆動部を可変制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出された情報に基づいて前記振動子の振幅が予め設定された規定振幅に達したときに前記駆動部を停止する停止制御モードと、前記振動子が前記規定振幅を下回る第１の振幅にて振動するように前記駆動部を制御する第１の駆動制御モードと、前記第１の振幅にて振動する前記振動子に対して、前記ダイアフラムに異常が生じた場合に少なくとも前記振動子の振幅が前記規定振幅を上回る第２の振幅に達するような、所定の大きさの振幅を付加することで、前記第１の振幅にて振動子が振動している前記ダイアフラムに異常が生じた場合に、前記振動子が前記第２の振幅にて振動するように前記駆動部を制御する第２の駆動制御モードを有することを特徴とする電磁式ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁式ポンプであって、
前記振動子は、当該振動子に一体状に設けられた押圧部を備え、
前記検出部は、前記振動子の前記規定振幅を上回る振動の際に前記押圧部によって押圧される被押圧部を備え、当該被押圧部が前記押圧部によって押圧されたときに前記振動子の振幅が前記規定振幅に達したことを検出する構成であることを特徴とする電磁式ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電磁式ポンプであって、
当該電磁式ポンプは、被処理水の好気処理を行う好気理部を有する水処理装置に装着される構成であり、前記単一の吐出口が、前記好気処理部に配設された単一の散気管にエア供給管を介して接続される構成であることを特徴とする電磁式ポンプ。
【請求項４】
被処理水の水処理を行う水処理装置であって、
単一の散気管を有し、この単一の散気管から散気されたエアによって被処理水の好気処理を行う好気処理部と、
前記好気処理部に配設された前記単一の散気管にエアを供給するエア供給装置と、
を備え、
前記エア供給装置は、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の電磁式ポンプを用いて構成されていることを特徴とする水処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の水処理装置であって、
前記電磁式ポンプは、前記制御部を前記第１の駆動制御モードから前記第２の駆動制御モードへと切り替えることによって、前記好気処理部の風量増加により前記単一の散気管の洗浄を行う洗浄手段をなす構成であることを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置に装着される電磁式ポンプの構築技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エア等の流体を吸入して圧縮し高圧化して吐出する電磁式ポンプの構成が公知である（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の電磁式ポンプでは、電磁石コアに取り付けられた電磁コイル（励磁コイル）による極性変化に伴い振動子が往復運動し、この振動子に連結されたダイアフラムを振幅動作させ弾性変化させることによって、当該ダイアフラムにより区画される圧縮室の容積変化が発生する。これにより、圧縮室内へのエアの吸入、および吸入したエアの圧縮、吐出という動作が連続的に繰り返されるようになっている。また、この種の電磁式ポンプの一つとして、浄化槽に流入する水の汚水度合いに応じて風量（エア供給量）を変更したいという要請に基づき、風量を可変制御して運転を行う風量可変型の電磁式ポンプが採用されている。このような風量可変型の電磁式ポンプにおいて、ダイアフラムの劣化や破損（損傷）などの異常によって振動子の振幅が増えたときに、ポンプの運転を停止させる機構、いわゆるオートストッパー機構を搭載した場合には、風量を相対的に減らしたとき、ダイアフラムの異常などが発生しても振動子の振幅が規定振幅に到達せずオートストッパー機構が作動しないことが想定される。このような場合には、ダイアフラムの異常検出が適正に行われないことが懸念される。
【特許文献１】特開平９−３１７６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、エアを圧縮して吐出する風量可変型の電磁式ポンプにおいて、少風量運転の場合であっても、ダイアフラムの異常発生の際にオートストッパー機構を適正に作動させることができ、以って電磁式ポンプの運転適正化を図るのに有効な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために、本発明が構成される。
本発明にかかる電磁式ポンプは、エアを圧縮して吐出する電磁式ポンプであって、圧縮室、ダイアフラム、単一の吐出口、振動子、検出部、駆動部及び制御部を少なくとも備える。
【０００５】
圧縮室は、エアを圧縮する機能を有する。ダイアフラムは、この圧縮室を区画するとともに、当該圧縮室におけるエアの吸入動作及び吐出動作を行うように弾性変形可能な構成のダイアフラム（diaphragm）とされる。弾性変形が可能な構成のダイアフラムを利用し、このダイアフラムで区画される圧縮室の容積を変化させることによってエアの吸入動作及び吐出動作を行う。典型的には、板状の弾性材料（ゴム材料、樹脂材料など）によって、このダイアフラムが構成される。単一の吐出口は、圧縮室にて圧縮されたエアをポンプハウジング外へと吐出する吐出部分として構成される。振動子は、ダイアフラムに連結され、当該ダイアフラムを吸入動作方向及び吐出動作方向へと駆動するように振動（「往復動作」ともいう）可能な構成とされる。検出部は、振動子の振動時の振幅に関する情報を検出する構成とされる。ここでいう「振幅」とは、静止位置からはかった振動の幅であって、左右に往復動作する振動子に関しては、右側振動の際の振動の幅と左側振動の際の振動の幅の少なくとも一方によって振幅が示される。この場合、振幅は、単一の数値として示されてもよいし、或いは数値範囲によって示されてもよい。また、ここでいう「振幅に関する情報」には、振幅自体のみならず、振幅が所定の振幅に達したか否かを示す情報などが広く包含される。検出部の具体的な構成に関しては、接触式センサ、或いは光学センサなどの非接触式センサを適宜採用することができる。
【０００６】
駆動部は、振動子を電磁石を介して振動駆動する構成とされる。電磁石は、典型的には電磁コイルと、この電磁コイルに連接する電磁石コアによって構成される。本構成の場合には、交流電源から電磁コイルに電力が供給されることによって電磁石コアに磁力が発生し、これにより振動子が振動する。この場合、振動子の両側に一対の電磁コイルを対向状に配置する構成や、振動子の一方の側部のみに電磁コイルを配置する構成を用いることができる。また、振動子とダイアフラムとの連結に関しては、振動子がダイアフラム以外の部材を介して当該ダイアフラムに間接的に固定される態様、あるいはダイアフラムに直接的に固定される態様などが包含される。この駆動部が制御部によって可変制御される。この可変制御によって、単一の吐出口から吐出されるエアの風量が、直線的、段階的、或いは間欠的に増加または減少される。
【０００７】
特にこの電磁式ポンプでは、単一の吐出口から吐出するエア風量を可変とするべく駆動部を可変制御する制御部が、その制御モードとして、少なくとも停止制御モード、第１の駆動制御モード及び第２の駆動制御モードを有することが特徴とされる。
停止制御モードは、検出部により検出された情報に基づいて振動子の振幅が予め設定された規定振幅に達したとき、駆動部を停止する制御モードとされる。すなわち、ダイアフラムの異常などによって振動子の振幅が増えて規定振幅に達した場合に、制御部は、オートストッパー機構を作動させて駆動部を停止する制御を行う。振動子の振動を速やかに停止させて駆動部を停止させることができ、これによって機器保護が図られる。なお、ダイアフラムの異常として典型的には、ダイアフラムの劣化や破損（損傷）などが挙げられる。第１の駆動制御モードは、振動子が規定振幅を下回る第１の振幅にて振動するように駆動部を制御する制御モードとされる。第２の駆動制御モードは、第１の振幅にて振動する振動子に対して、ダイアフラムに異常が生じた場合に少なくとも振動子の振幅が振動子が規定振幅を上回る第２の振幅に達するような、所定の大きさの振幅を付加することで、第１の振幅にて振動子が振動しているダイアフラムに異常が生じた場合に、振動子が第２の振幅にて振動するように前記駆動部を制御する制御モードとされる。
【０００８】
ところで、駆動部を可変制御、すなわち風量（エア供給量）を可変制御して運転を行う風量可変型の電磁式ポンプにあっては、風量を相対的に減らした場合に、ダイアフラムの異常などが発生しても振動子の振幅が規定振幅に到達せずオートストッパー機構が作動しない場合が想定される。このような場合には、ダイアフラムの異常検出が適正に行われないことが懸念される。そこで、本発明では、制御部によって、第１の駆動制御モードから第２の駆動制御モードへと一時的に切り替え運転をする構成を採用している。
このような構成によれば、少風量運転の場合であっても、ダイアフラムの異常発生の際にオートストッパー機構を適正に作動させることができ、以って電磁式ポンプの運転適正化を図ることが可能となる。
【０００９】
なお、この電磁式ポンプの制御部は、駆動部の制御を単独で遂行する構成であってもよいし、或いは当該電磁式ポンプの外部に設置された主たる制御部から伝送される制御信号に基づいて駆動部の制御を間接的に行う補助的な制御部として構成されてもよい。
【００１０】
また、本発明にかかる更なる形態の電磁式ポンプでは、前記の制御部は、第２の駆動制御モードにおいて、ダイアフラムの異常時での振幅が第２の振幅となるように駆動部を制御する構成であるのが好ましい。このような構成によれば、ダイアフラムの異常発生の際にオートストッパー機構をより確実に作動させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明にかかる更なる形態の電磁式ポンプでは、前記の振動子は、当該振動子に一体状に設けられた押圧部を備え、前記の検出部は、第１の駆動制御モードないし第２の駆動制御モードにおいて、振動子の規定振幅を上回る振動の際に押圧部によって押圧される被押圧部を備え、当該被押圧部が押圧部によって押圧されたときに振動子の振幅が規定振幅に達したことを検出する構成であるのが好ましい。
このような構成によれば、検出部の被押圧部が、振動子に一体状に設けられた押圧部に押圧されることで振動子の振幅が規定振幅に達したことを検出するという検出構造によって、検出構造の簡素化が図られる。
【００１２】
また、本発明にかかる更なる形態の電磁式ポンプでは、当該電磁式ポンプは、被処理水の好気処理を行う好気処理部を有する水処理装置に装着される構成であり、当該電磁式ポンプの単一の吐出口が、好気処理部に配設された単一の散気管にエア供給管を介して接続される構成であるのが好ましい。ここでいう「好気処理部」として典型的には、散気用エアを散気することによって被処理水中の有機汚濁物質を好気処理（酸化）する処理槽、いわゆる接触濾床槽や、ばっ気用エアを散気することによって被処理水中の有機汚濁物質を好気処理（酸化）する処理槽、いわゆる接触ばっ気槽、担体流動槽などが挙げられる。
このような構成によれば、圧縮エアを吐出する単一の吐出口を、水処理装置の好気処理部の単一の散気管にエア供給管を介して接続した電磁式ポンプにおいて、少風量運転の場合であっても、ダイアフラムの異常発生の際にオートストッパー機構を適正に作動させることが可能となる。
【００１３】
本発明にかかる水処理装置は、被処理水の水処理を行う水処理装置であって、好気処理部及びエア供給装置を少なくとも備える。好気処理部は、単一の散気管を有し、この単一の散気管から散気されたエアによって被処理水の好気処理を行う好気処理領域として構成される。エア供給装置は、好気処理部に配設された単一の散気管にエアを供給する機能を有する。特に、このエア供給装置は、前述の電磁式ポンプを用いて構成される。
このような構成によれば、電磁式ポンプの単一の吐出口が、好気処理部の単一の散気管にエア供給管を介して接続された水処理装置において、電磁式ポンプが少風量運転の場合であっても、ダイアフラムの異常発生の際に、オートストッパー機構を適正に作動させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明にかかる更なる形態の水処理装置では、前記の電磁式ポンプは、制御部を第１の駆動制御モードから第２の駆動制御モードへと切り替えることによって、好気処理部の風量増加により単一の散気管の洗浄を行う洗浄手段をなす構成であるのが好ましい。
このような構成によれば、制御部を第１の駆動制御モードから第２の駆動制御モードへと切り替えることで、ダイアフラムの異常発生の際にオートストッパー機構を適正に作動させることが可能となる一方、ダイアフラムが正常である場合には、好気処理部の風量を増加させて単一の散気管の洗浄を行うことが可能となり合理的である。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、エアを圧縮して吐出する風量可変型の電磁式ポンプにおいて、振動子を電磁石を介して振動駆動する駆動部の制御に関し、振動子の振幅が予め設定された規定振幅に達したときに駆動部を停止する停止制御モードと、振動子が規定振幅を下回る第１の振幅にて振動するように駆動部を制御する第１の駆動制御モードと、第１の振幅にて振動子が振動しているダイアフラムに異常が生じた場合に、振動子が規定振幅を上回る第２の振幅にて振動するように駆動部を制御する第２の駆動制御モードを設定することによって、少風量運転の場合であっても、ダイアフラムの異常発生の際にオートストッパー機構を適正に作動させることができ、以って電磁式ポンプの運転適正化を図ることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明における「電磁式ポンプ」の一実施の形態である電磁式ポンプ１００の構成等を図面に基づいて説明する。この電磁式ポンプ１００は、エア（空気）を吸入し、圧縮して高圧化し、吐出する機能を有し、いわゆる「電磁式ダイアフラム（diaphragm）」と称呼されるタイプのポンプを構成する。この電磁式ポンプ１００は、吐出するエアの風量や圧力によっては、電磁式ブロワ（送風機）、電磁式ダイアフラムブロワ、電磁式ダイアフラムコンプレッサーなどとも称呼される。この電磁式ポンプ１００は、典型的には、浄化槽におけるばっ気用エアないし散気用エア、加えて移送エアリフトポンプ用エアの供給手段として好適に用いられる。
【００１７】
図１には、本発明の電磁式ポンプの一実施の形態である電磁式ポンプ１００の平面図であって、その主要部分の断面構造が示される。
【００１８】
図１に示すように、電磁式ポンプ１００はそのケーシング１０１内に、ポンプ機構部１１０を収容する。このポンプ機構部１１０は、防振手段（防振ゴムなど）を介してポンプ基台プレート（図示省略）上に配置される。
【００１９】
ポンプ機構部１１０は、板状の電磁石ケース板１１１を２片備え、これら２片の電磁石ケース板１１１を図１中の左右位置に互いに対向状に配置することによって電磁石ケースが形成される。当該電磁石ケースによって区画される領域内には、図１中の上下に互いに対向状に配置された一対の電磁石（ソレノイド）１２０，１３０と、この一対の電磁石１２０，１３０の対向面の間に介在する振動子１４０が挿着されている。電磁石１２０，１３０の電磁石コア１２２，１３２は、２片の電磁石ケース板１１１の各挟持片１１１ａによって両側（図１中の右側及び左側）から挟持された状態で、取付けボルト１２５によって当該電磁石ケース板１１１に取付け固定されている。また、各電磁石ケース板１１１の外側面には、ダイアフラム機構部１５０，１５０を介して弁ケース体１１２，１１２が配置されている。なお、電磁石ケース板１１１は、典型的には鉄材料（金属材料）によって構成され、電磁石１２０，１３０に接続されることによって当該電磁石１２０，１３０による磁気経路の一部を形成する。
【００２０】
電磁石１２０，１３０は、各々電磁コイル（励磁コイル）１２４，１３４が巻かれた電磁石ボビン１２３，１３３と、当該電磁コイル１２４，１３４に連接する電磁石コア１２２，１３２を備えている。この電磁コイル１２４，１３４が、本発明における「電磁コイル」に対応しており、電磁石コア１２２及び電磁石コア１３２によって、本発明における「電磁石コア」が構成される。なお、詳細については後述するが、電磁石コア１２２，１３２は、その第１延在部１２２ａ，１３２ａが電磁コイル１２４，１３４に挿入されることによって、当該電磁コイル１２４，１３４を保持するように構成されている。電磁石１２０，１３０の電磁コイル１２４，１３４には交流電源（図示省略）が接続され、交流電源の周波数と同一回数の磁極の変化（極性変化）が生じるようになっている。この電磁石１２０，１３０は、電磁石コア１２２，１３２において振動子１４０に対しダイアフラム機構部１５０，１５０を駆動する駆動用の磁力を付与する機能を有する。
【００２１】
振動子１４０は、その両端に連結用シャフト１４１，１４１を備えており、各連結用シャフト１４１によって固定されたダイアフラム機構部１５０を介して、一対の電磁石１２０，１３０の対向面の間隙に、これら電磁石１２０，１３０と接触しないように装着されている。この振動子１４０には、その振動子本体に極性の異なる永久磁石（Ｎ極及びＳ極）が埋設されており、一対の電磁石１２０，１３０の極性変化に伴い、当該振動子１４０が図１中の矢印１０方向ないし矢印１２方向へ往復動作（振動）する構成になっている。この振動子１４０は、後述するダイアフラム１５２，１５２に連結され、当該ダイアフラムを吸入動作方向及び吐出動作方向へと駆動するように振動可能な振動子であり、本発明における「振動子」に相当する。
【００２２】
また、振動子１４０には、その上面に一対のストライカー１４２ａ，１４２ｂが一体状に設けられている。これら一対のストライカー１４２ａ，１４２ｂは、振動子１４０の各部位のうちオートストッパーバー１６０を両側から挟む位置に配設されている。詳細については後述するが、本実施の形態の電磁式ポンプ１００はオートストッパー機構を搭載しており、このオートストッパー機構は、一対のストライカー１４２ａ，１４２ｂ及びオートストッパーバー１６０を用いて構成されている。振動子１４０に設けられた一対のストライカー１４２ａ，１４２ｂの少なくとも一方が予め設定された規定振幅に達し、オートストッパーバー１６０を押圧すると、制御装置（後述する制御装置１７０）のオートストッパー機構が作動して、ポンプ機構部１１０を自動的に停止させるように作用する。具体的には、オートストッパーバー１６０が押圧されて外れることによって、電磁石１２０，１３０に関する電源が遮断される。振動子１４０の振動時の振幅が、ダイアフラム機構部１５０の異常などによって規定振幅に達したことが、このオートストッパーバー１６０によって検出されることとなる。このオートストッパーバー１６０が、本発明における「振動子の振動時の振幅に関する情報を検出する検出部」を構成する。また、ここでいうストライカー１４２ａ，１４２ｂが、本発明における「押圧部」に相当し、このストライカー１４２ａ，１４２ｂによって押圧されるオートストッパーバー１６０が、本発明における「被押圧部」に相当する。
【００２３】
各ダイアフラム機構部１５０は、振動子１４０の延在方向と直交する方向に延在する円盤状のダイアフラム１５２を備え、このダイアフラム１５２の外周縁が本体部１５１に止着されている。このダイアフラム１５２は、エアの吸入動作及び吐出動作を行うように弾性変形可能なゴム材料によって形成されている。また、このダイアフラム１５２は、その両面が２つの円盤状のセンタープレート、すなわち、電磁石１２０，１３０側の第１センタープレート１５３と、弁ケース体１１２側の第２センタープレート１５４とによって挟持され、第１センタープレート１５３及び第２センタープレート１５４は振動子１４０の連結用シャフト１４１に固定されている。従って、ダイアフラム１５２は、第１センタープレート１５３及び第２センタープレート１５４によって挟持された状態で、実質的（間接的）に振動子１４０に連結される。このダイアフラム１５２は、エアの圧縮室（後述する圧縮室１１５）を区画するとともに、当該圧縮室におけるエアの吸入動作及び吐出動作を行うように弾性変形可能なダイアフラムであり、本発明における「ダイアフラム」に相当する。
【００２４】
各弁ケース体１１２には、吸入室１１３、吐出室１１４、圧縮室１１５が形成される。各弁ケース体１１２において、吸入室１１３と圧縮室１１５とを区画する区画壁１１２ａには吸入弁１１６が設けられ、吐出室１１４と圧縮室１１５とを区画する区画壁１１２ｂには吐出弁１１７が設けられている。圧縮室１１５は、ダイアフラム１５２によって区画されるエアの圧縮領域であり、本発明における「圧縮室」に対応している。
【００２５】
吸入弁１１６は、弾性を有するゴム材料によって構成され、区画壁１１２ａに形成された連通孔を開放ないし閉鎖する吸入用の弁体（吸入弁機構）を有する。同様に、吐出弁１１７は、弾性を有するゴム材料によって構成され、区画壁１１２ｂに形成された連通孔を開放ないし閉鎖する吐出用の弁体（吐出弁機構）を有する。吸入弁１１６の弁体が開放された状態では、吸入室１１３と圧縮室１１５とが連通される一方、当該弁体が閉鎖された状態では、吸入室１１３と圧縮室１１５との連通が阻止される。吐出弁１１７の弁体が開放された状態では、吐出室１１４と圧縮室１１５とが連通される一方、当該弁体が閉鎖された状態では、吐出室１１４と圧縮室１１５との連通が阻止される。吐出室１１４は、ポンプハウジングに設けられた単一の吐出口（後述する吐出口１１８）に連通しており、圧縮エアは、この単一の吐出口を通じてポンプハウジング外へと吐出されるように構成されている。この単一の吐出口が、本発明における「単一の吐出口」に相当する。
【００２６】
ここで、図２には図１中の電磁石１２０，１３０のＡ−Ａ線断面における構造が示される。
【００２７】
図２に示すように、電磁石ボビン１２３，１３３の電磁コイル１２４，１３４は、振動子１４０の両側（図２中の左右）に、所定の隙間をもって互いに対向状に配置される。
一方、電磁石コア１２２，１３２は、２つの電磁石コア１２２及び電磁石コア１３２が互いに分離可能であるとともに、装着状態ではこれら２つの電磁石コアが下方側の端部において互いに当接することによって一体状に構成される。これら２つの電磁石コア１２２及び電磁石コア１３２によって一体状に構成される電磁石コアは、その両端部が互いに対向するように延在する長尺状に構成され、当該両端部の間に振動子１４０が介在させる構成であるとともに、電磁石コア全体としての側面視が概ね「Ｃ字形状」を形成する。また、電磁石コア１２２，１３２は、各々、第１延在部１２２ａ，１３２ａ、第２延在部１２２ｂ，１３２ｂ及び第３延在部１２２ｃ，１３２ｃを備え、各電磁石コアの側面視が概ね「Ｃ字形状」または「コ字形状」を形成する。これら電磁石コア１２２，１３２は、平面視が「Ｃ字形状」または「コ字形状」の珪素鋼板を、電磁ポンプ上下方向であって振動子１４０の往復動作方向と交差する方向に延在させ、当該往復動作方向に複数積層させた積層構造であり、全体としてブロック状となるように構成されている。
【００２８】
次に、上記構成の電磁式ポンプ１００の動作を、図１、図３及び図４を参照しつつ説明する。
図１において、交流電源に接続された電磁石１２０，１３０の極性変化に伴って、振動子１４０は、交流電源と同じ周波数で図１中の矢印１０及び矢印１２方向に往復動作する。この振動子１４０の往復動作に同期して当該振動子１４０の両端側に配置されたダイアフラム１５２，１５２は、その外周部分が本体部１５１側に固定された状態で、その中央部が振動子１４０の振幅（「ストローク」ともいう）と同じ変位量で往復動作方向に関し弾性変形する。
【００２９】
ここで、図３には、本実施の形態の電磁式ポンプ１００において振動子１４０が矢印１０方向に動作した場合の様子が模式的に示される。この図３に示すように、振動子１４０の矢印１０方向への動作によって図中右側のダイアフラム１５２が図中の矢印１０方向に弾性変形した場合、図中右側の圧縮室１１５が負圧になり、右側の吸入弁１１６が開放されて、吸入エアが右側の吸入室１１３から右側の圧縮室１１５へと吸入される（吸入動作）。また、振動子１４０の矢印１０方向への動作によって図中左側のダイアフラム１５２が矢印１０方向に弾性変形した場合、図中左側の圧縮室１１５は圧縮され正圧になり、左側の吐出弁１１７が開放されて、吐出エアが左側の圧縮室１１５から左側の吐出室１１４へと吐出される（吐出動作）。
【００３０】
一方、図４には、本実施の形態の電磁式ポンプ１００において振動子１４０が矢印１２方向に動作した場合の様子が模式的に示される。この図４に示すように、振動子１４０の矢印１２方向への動作によって図中左側のダイアフラム１５２が矢印１２方向に弾性変形した場合、図中左側の圧縮室１１５が負圧になり、左側の吸入弁１１６が開放されて、吸入エアが左側の吸入室１１３から左側の圧縮室１１５へと吸入される（吸入動作）。また、振動子１４０の矢印１２方向への動作によって図中右側のダイアフラム１５２が矢印１２方向に弾性変形した場合、図中右側の圧縮室１１５は圧縮され正圧になり、右側の吐出弁１１７が開放されて、吐出エアが右側の圧縮室１１５から右側の吐出室１１４へと吐出される（吐出動作）。
【００３１】
図３及び図４を用いて説明したように、一対のダイアフラム１５２，１５２による上記の吸入動作及び吐出動作が交互に連続的に行われることによって、吸入室１１３から吸入弁１１６を介して圧縮室１１５へ吸入され、圧縮室１１５において圧縮され高圧化されたエアは、吐出弁１１７を介して吐出室１１４へ送られ、所定の圧力及び流量のエアが単一の吐出口を通じて所望の供給先（浄化槽等）へ連続的に供給されることとなる。
【００３２】
前記電磁石１２０，１３０の制御システム構成に関しては、図５が参照される。図５には、本実施の形態の電磁石１２０，１３０の制御システムの概略構成が示される。この図５に示すように、本実施の形態の電磁石１２０，１３０は、制御装置１７０によって制御される。制御装置１７０は、制御部１７１及び駆動部１７２を少なくとも備える。
【００３３】
駆動部１７２は、交流電源（図示省略）の周波数と同一回数の磁極の変化（極性変化）によって、振動子１４０に対し電磁石１２０，１３０を介して振動用の駆動力を付与する機能を有し、この駆動部１７２の駆動力が制御部１７１によって可変制御される。駆動部１７２は、振動子１４０に対し電磁石１２０，１３０を介して振動用の駆動力を付与する機能を有し、本発明における「駆動部」に相当し、また単一の吐出口から吐出するエア風量を可変とするべくこの駆動部１７２の駆動力を可変制御する制御部１７１が、本発明における「制御部」に相当する。
【００３４】
制御部１７１による駆動部１７２のこの可変制御によって、単一の吐出口を通じて吐出されるエア風量が、直線的、段階的、或いは間欠的に増加される。この可変制御機能を搭載する本実施の形態の電磁式ポンプ１００は、後述する浄化槽（水処理装置２００，３００）などにおいて流入する水の汚水度合いに応じて風量（エア供給量）を変更したいという要請に基づき、風量を可変制御して運転を行う風量可変型の電磁式ポンプとして構成されている。この制御部１７１は、通常運転時に例えばエア風量（エア供給量）を相対的に増やした状態で電磁式ポンプ１００の運転を行う場合には、電磁石１２０，１３０の駆動力を増やすように駆動部１７２を制御し、反対にエア風量（エア供給量）を相対的に減らした状態で電磁式ポンプ１００の運転を行う場合には、電磁石１２０，１３０の駆動力を減らすように駆動部１７２を制御する。制御部１７１によるこの通常運転時の制御モード（第１の駆動制御モード）が、本発明における「第１の駆動制御モード」に相当する。
【００３５】
また、この制御部１７１は、ダイアフラム機構部１５０の異常などによって振動子１４０の振幅が増えて規定振幅に達し、振動子１４０のストライカー１４２ａ，１４２ｂの少なくとも一方によってオートストッパーバー１６０が押圧された場合に、２つのスイッチ端子の接触が解除されて、当該制御部１７１への電源供給が停止される構成になっている。反対に、オートストッパーバー１６０の押圧が解除された場合には、２つのスイッチ端子の接触が生じて、当該制御部１７１への電源供給がなされる。すなわち、この実施形態では、オートストッパー機構が単なるスイッチとして構成されている。このような構成により、振動子１４０の振動を速やかに停止させてポンプ機構部１１０を停止させることができ、これによって電磁式ポンプの機器保護が図られる。なお、ダイアフラム機構部１５０の異常として典型的には、ダイアフラム１５２，１５２の劣化や破損などが挙げられる。本実施の形態では、ポンプ機構部１１０の停止にあわせて、更にこの異常発生を報知するための報知機構（典型的には、表示出力ないし音声出力を用いた報知機構）を更に搭載してもよい。制御部１７１によるこの制御モード（停止制御モード）が、本発明における「停止制御モード」に相当する。
【００３６】
また、図５に示す制御システムに代えて、別の制御システムを用いることもできる。この別の制御システムに関しては、図６が参照される。図６には、別実施の形態の電磁石１２０，１３０の制御システムの概略構成が示される。図６に示す形態では、制御部１７１は、ダイアフラム機構部１５０の異常などによって振動子１４０の振幅が増えて規定振幅に達し、振動子１４０のストライカー１４２ａ，１４２ｂの少なくとも一方によってオートストッパーバー１６０が押圧された場合に、制御部１７１は、オートストッパー機構を作動させて駆動部１７２による駆動力を停止する制御を行う。オートストッパーバー１６０の押圧がなされたことは、機械的或いは電気的な機構を介して制御部１７１に伝送される。ダイアフラム機構部１５０の異常時にこのオートストッパー機構を作動させることによって、振動子１４０の振動を速やかに停止させてポンプ機構部１１０を停止させることができ、これによって電磁式ポンプの機器保護が図られる。
【００３７】
なお、この制御部１７１は、駆動部１７２の制御を単独で遂行する構成であってもよいし、或いは電磁式ポンプ１００の外部に設置された主たる制御部、例えば水処理装置に設置された制御部から伝送される制御信号に基づいて駆動部１７２の制御を間接的に行う補助的な制御部として構成されてもよい。
【００３８】
ところで、風量（エア供給量）を可変制御して運転を行う風量可変型の電磁式ポンプ１００にあっては、風量を相対的に減らした場合に、ダイアフラム機構部１５０の異常などが発生しても振動子１４０の振幅が規定振幅に到達せずオートストッパー機構が作動しない場合が想定される。このような場合には、ダイアフラム機構部１５０の異常検出が適正に行われないことが懸念される。そこで、本実施の形態では、この制御部１７１によって、更に別の駆動制御モード（第２の駆動制御モード）が遂行される構成を採用している。この第２の駆動制御モードが、本発明における「第２の駆動制御モード」に相当する。この第２の駆動制御モードの具体例に関しては、図７が参照される。
【００３９】
図７には、本実施の形態のオートストッパー機構を介してダイアフラム１５２の異常を検出する様子が示されている。この図７に示すように、まず第１の駆動制御モードにおいては、電磁石１２０，１３０の駆動力を相対的に減らして風量（エア供給量）を減少させようとする少風量運転（図７中の（１）及び（３）の場合）や、電磁石１２０，１３０の駆動力を相対的に増やして風量（エア供給量）を増加させようとする多風量運転（図７中の（２）及び（４）の場合）が行われる。この第１の駆動制御モードにおいてダイアフラム１５２の破損や劣化などによる異常が発生すると、ダイアフラム１５２が振動子１４０に及ぼす負荷、すなわち停止状態に維持しようとする荷重が下がることから、電磁石１２０，１３０の駆動力が一定の場合には振動子１４０の振幅が大きくなる。図７中に示す振動子１４０の振幅Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２が、本発明における「第１の振幅」に相当する。
【００４０】
この第１の駆動制御モードにおいて、多風量運転の場合には、振動子１４０の通常時の振幅が大きい（振幅Ｂ１とされる）ことから、例えば図７中右側のダイアフラム１５２の異常発生時に、振動子１４０の振幅が振幅Ｂ２（＞Ｂ１）となって規定振幅に到達し、図７中の（４）に示すようにオートストッパー機構が適正に作動する。これに対し、少風量運転の場合には、振動子１４０の通常時の振幅が小さい（振幅Ａ１とされる）ことから、例えば図７中右側のダイアフラム１５２の異常発生時においても、振動子１４０の振幅が振幅Ａ２（＞Ａ１）にとどまって規定振幅を下回り、図７中の（３）に示すように、オートストッパー機構が作動しない。かといって、規定振幅の設定自体を下げると、今度は多風量運転の場合にオートストッパー機構が適正に作動しないという問題が生じることとなる。
【００４１】
第２の駆動制御モードは、このような問題に対処するべく制御部１７１において設定された制御モードであって、図７中の（５）に示すように一時的に電磁石１２０，１３０の駆動力を相対的に増やし、振動子１４０の振幅を振幅Ａ３（＞Ａ２）にまで高める制御モードとされる。この制御モードは、ダイアフラム１５２の異常を検出するための異常検知運転（「故障検知（探知）運転」ないし「故障有無確認運転」とも称呼する）とされる。具体的には、この第２の駆動制御モードにおいて制御部１７１は、ダイアフラム１５２の異常時での振幅が振幅Ａ３となるような駆動力によって駆動部１７２を制御する。これにより、少風量運転の場合であっても、振動子１４０の一方のストライカー（図７中の左側のストライカー）がオートストッパーバー１６０を押圧することによって、ダイアフラム１５２の異常発生の際にオートストッパー機構をより確実に作動させることが可能となる。図７中に示す振動子１４０の振幅Ａ３が、本発明における「所定の大きさの振幅」が付加された第１の振幅に相当する。
【００４２】
なお、この第２の駆動制御モードは、ダイアフラム１５２の異常を検出するという目的においては、運転期間全体のうち一時的に自動制御ないし手動操作によって遂行される。典型的には、１日あたり１または複数回で、１回あたり数分〜数十分間、第１の駆動制御モードから第２の駆動制御モードへと運転切り替えを行うのが好ましい。
【００４３】
上記実施の形態の電磁式ポンプ１００によれば、運転時のエア風量を変えることが可能な風量可変型の構造において、少風量運転の場合であっても、ダイアフラム１５２の異常発生の際にオートストッパー機構を適正に作動させることができ、以って電磁式ポンプの運転適正化を図ることが可能となる。
また、上記実施の形態の電磁式ポンプ１００によれば、オートストッパーバー１６０が、振動子１４０に一体状に設けられたストライカー１４２ａ，１４２ｂに押圧されることで振動子１４０の振幅が規定振幅に達したことを検出するという検出構造によって、検出構造の簡素化が図られる。
【００４４】
上記構成の電磁式ポンプ１００は、被処理水の好気処理を行う好気処理領域を有する水処理装置に装着されるのが好ましい。電磁式ポンプ１００の具体的な装着例に関しては図８及び図９が参照される。
【００４５】
図８には、本実施の形態の電磁式ポンプ１００が設置された水処理装置２００の概略構成が示される。この図８に記載の水処理装置２００では、水処理領域の上流側から順に、夾雑物除去槽２１０、嫌気濾床槽２２０、接触濾床槽２３０、処理水槽２４０、消毒槽２５０が設けられている。夾雑物除去槽２１０は、被処理水中に含まれる夾雑物を、流入バッフル（図示省略）などの固液分離手段を用いて被処理水から分離する処理を行う槽であり、被処理水の固液分離機能を果たす。嫌気濾床槽２２０は、被処理水中の有機汚濁物質を嫌気処理（還元）する機能を有する処理槽であり、典型的には、有機汚濁物質を嫌気処理（還元）する嫌気性微生物が付着する所定量の濾材が濾床に充填される構成を有する。この嫌気処理によってＢＯＤの低減と汚泥の減量化が図られる。接触濾床槽２３０は、被処理水中の有機汚濁物質を好気処理（酸化）する機能を有する処理槽であり、典型的には、散気用エアを散気する単一の散気管２３１を備える構成とされる。この散気管２３１が、エア供給管１１９を介して電磁式ポンプ１００の単一の吐出口１１８に接続されるように構成されており、この単一の吐出口１１８から吐出された圧縮エアは、エア供給管１１９を通じて単一の散気管２３１へと供給されることとなる。ここでいう単一の散気管２３１が、本発明における「単一の散気管」に相当し、この単一の散気管２３１が設置された接触濾床槽２３０の処理領域が、本発明における「好気処理部」を構成する。処理水槽２４０は、消毒槽２５０へ移流する前の水を一時的に貯留する機能を有する処理槽とされ、貯留された水の一部が循環水として夾雑物除去槽２１０へ循環される。消毒槽２５０は、処理水槽２４０から流入した水を、塩素などによって消毒処理する機能を有する処理槽とされる。
【００４６】
図９には、本実施の形態の電磁式ポンプ１００が設置された水処理装置３００の概略構成が示される。この図９に記載の水処理装置３００では、水処理領域の上流側から順に、嫌気濾床槽第一室３１０、嫌気濾床槽第二室３２０、接触ばっ気槽３３０、処理水槽３４０、消毒槽３５０が設けられている。嫌気濾床槽第一室３１０および嫌気濾床槽第二室３２０は、被処理水中の有機汚濁物質を嫌気処理（還元）する機能を有する処理槽とされる。接触ばっ気槽３３０は、被処理水中の有機汚濁物質を好気処理（酸化）する機能を有する処理槽であり、前述の接触濾床槽２３０と同様に、ばっ気用エアを散気する単一の散気管３３１を備える構成とされる。この散気管３３１が、エア供給管１１９を介して電磁式ポンプ１００の単一の吐出口１１８に接続されるように構成されており、この単一の吐出口１１８から吐出された圧縮エアは、エア供給管１１９を通じて単一の散気管３３１へと供給されることとなる。また、この接触ばっ気槽３３０において生じた過剰汚泥は、嫌気濾床槽第一室３１０へと移送されて処理される。ここでいう単一の散気管３３１が、本発明における「単一の散気管」に相当し、この単一の散気管３３１が設置された接触ばっ気槽３３０の処理領域が、本発明における「好気処理部」を構成する。処理水槽３４０は、前述の処理水槽２４０と同様に、消毒槽３５０へ移流する前の水を一時的に貯留する機能を有する処理槽とされる。消毒槽３５０は、前述の消毒槽２５０と同様に、処理水槽３４０から流入した水を、塩素などによって消毒処理する機能を有する処理槽とされる。
【００４７】
上記構成の水処理装置２００や水処理装置３００では、被処理水の処理過程において固形濾過物が生じることがなく、従って当該水処理装置には、固形濾過物をエアによって逆洗する逆洗装置は搭載されていない。従って、本実施の形態の電磁式ポンプ１００は、散気管２３１ないし散気管３３１にのみエア供給を行う電磁式ポンプであって、被処理水の濾過処理によって生じた被濾過物の逆洗処理を行う逆洗管のような部位にはエア供給を行わない電磁式ポンプとして構成されている。一方で、電磁式ポンプ１００の運転が第１の駆動制御モードから第２の駆動制御モードへと切り替えられると、ダイアフラム１５２が正常である場合には一時的に風量（エア散気量）が増加することとなるため、散気管２３１ないし散気管３３１の管内洗浄効果や目詰まり防止効果を得ることができる。
【００４８】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００４９】
上記実施の形態では、振動子１４０の振幅を接触式のオートストッパーバー１６０によって検出する場合について記載したが、本発明では、このオートストッパーバー１６０にかえて、振動子１４０に対し光学センサなどの非接触式センサを用いることによって、振動子１４０の振幅を検出するようにすることもできる。
【００５０】
また、上記実施の形態では、制御部１７１による制御モードとして、停止制御モード、第１の駆動制御モード及び第２の駆動制御モードの三つの制御モードについて記載したが、本発明では、制御部１７１がこれら三つの制御モードに加え、更なる制御モードを有してもよい。
【００５１】
また、上記実施の形態では、電磁式ポンプ１００の単一の吐出口１１８から吐出されたエアは、水処理装置の接触濾床槽２３０や接触ばっ気槽３３０に供給される場合について記載したが、本発明では、電磁式ポンプ１００の単一の吐出口１１８を、必要に応じて水処理装置における各種の好気処理部に接続することができる。また、この単一の吐出口１１８から吐出されたエアが流通する配管を複数に分岐させた構成を採用し、バルブによる切り換え操作によって、散気管側から散気管以外の部位（例えば、移送エアリフトポンプや逆洗管等）にエアを分岐させて供給することもできる。
【００５２】
また、上記実施の形態では、振動子１３０の両端部にダイアフラム１５２を配置した構成の電磁式ポンプ１００について記載したが、振動子１３０の一端部にのみダイアフラム１５２が配置された構成の電磁式ポンプに対し本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の電磁式ポンプの一実施の形態である電磁式ポンプ１００の平面図であって、その主要部分の断面構造を示す図である。
【図２】図１中の電磁石１２０，１３０のＡ−Ａ線断面における構造を示す図である。
【図３】本実施の形態の電磁式ポンプ１００において振動子１４０が矢印１０方向に動作した場合の様子を模式的に示す図である。
【図４】本実施の形態の電磁式ポンプ１００において振動子１４０が矢印１２方向に動作した場合の様子を模式的に示す図である。
【図５】本実施の形態の電磁石１２０，１３０の制御システムの概略構成を示す図である。
【図６】別実施の形態の電磁石１２０，１３０の制御システムの概略構成を示す図である。
【図７】本実施の形態のオートストッパー機構介してダイアフラム１５２の異常を検出する様子を説明する図である。
【図８】本実施の形態の電磁式ポンプ１００が設置された水処理装置２００の概略構成を示す図である。
【図９】本実施の形態の電磁式ポンプ１００が設置された水処理装置３００の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００…電磁式ポンプ
１０１…ケーシング
１１０…ポンプ機構部
１１１…電磁石ケース板
１１１ａ…挟持片
１１２…弁ケース体
１１３…吸入室
１１４…吐出室
１１５…圧縮室
１１６…吸入弁
１１７…吐出弁
１１８…吐出口
１１９…エア供給管
１２０，１３０…電磁石
１２２，１３２…電磁石コア
１２２ａ，１３２ａ…第１延在部
１２２ｂ，１３２ｂ…第２延在部
１２２ｃ，１３２ｃ…第３延在部
１２３，１３３…電磁石ボビン
１２４，１３４…電磁コイル
１４０…振動子
１４１…連結用シャフト
１４２ａ，１４２ｂ…ストライカー
１５０…ダイアフラム機構部
１５１…本体部
１５２…ダイアフラム
１５３…第１センタープレート
１５４…第２センタープレート
１６０…オートストッパーバー
１７０…制御装置
１７１…制御部
１７２…駆動部
【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】
0005259142.tif 000007
【図７】
0005259142.tif 000008
【図８】
0005259142.tif 000009
【図９】
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