JP2001342968A - エアポンプの電気回路、エアポンプ及び汚水浄化槽、並びにエアポンプの異常検知法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ポンプ本体や電磁装置の異常発生時、速やかに
知る方法及び装置。 【解決手段】空気を吐出するポンプ本体１８と、電磁装
置１２の動作で流路を切り替える流路切替装置が分岐部
に配されるエア分岐流路と、コントロール装置を備える
エアーポンプの電気回路において、ポンプ本体１８と電
磁装置１２は電源２０に対して並列接続され、電源２０
の一端と、ポンプ本体１８と電磁装置１２が枝分かれる
二つの分岐点の一の分岐点との間に電流検出手段１９が
直列接続され、二つの分岐点の間には、ポンプ本体側の
回路及び電磁装置側の回路に、それぞれの開閉装置２
２，２１がポンプ本体１８及び電磁装置１２に対し直列
接続される。エアポンプからの空気の吐出が初期状態の
とき、またはエア流路を他の流路へ切り替えポンプ本体
開閉装置を一旦オフにし電磁装置開閉装置をオンとする
とき、電流検出手段により、所定値の電流を検出しなけ
れば、異常と判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エアポンプの電気
回路、エアポンプ及び汚水浄化槽、並びにエアポンプの
異常検知法に関する。

【０００２】

【従来の技術】汚水浄化槽の中でも、家庭用合併処理浄
化槽用のエアポンプは、近年、浄化槽の高性能化に伴
い、エアポンプ内部にエア流路切替弁を内蔵し、同じく
内蔵させた２４時間タイマーの設定に従って設定時間ご
とに二の吐出口（吐出口Ａと吐出口Ｂ）のうちの一の吐
出口から吐出させるエアポンプが多く使用され始めてい
る（特開平１０−２３８４７３号公報）。

【０００３】図６は、上記エアポンプを組み込んだ従来
例の汚水浄化槽の外観である。汚水は流入管３３から汚
水浄化槽の内部に流入し、その槽内で処理され、処理後
の浄化水は放流管３４から放流される。その際、微生物
による汚水の分解を促進するためにエアポンプ１のエア
吐出口Ａ（１４ａ）から汚水浄化槽内の好気濾床槽の上
段濾床へ曝気する。この曝気運転を続けると下段濾床が
浮遊性固形分（ＳＳ）等により徐々に閉塞してくるの
で、空気流路を切り替えて吐出口Ｂ（１４ｂ）から下段
濾床へ空気を吐出させて、下段濾床を逆洗する。

【０００４】図７に、上記エアポンプの内部（但し、ポ
ンプ本体はこの図面に表れていない。）の平面図を示
す。内部は、空気流路を兼ねる複数の空気室（７，８，
９，１０）と、空気流路の分岐部及びその近辺に配置さ
れた流路切替装置１１などからなり、流路切替の動作は
所定時刻に電磁装置１２によって吐出方向が切り替えら
れる構造である。ここで、流路切替装置１１において
は、その一端に電磁装置１２が連結され、他端にバネ１
５及びピストン１６が連結されているピストンロッド１
７が配置され、図７では、ピストン１６はバネ１５によ
り付勢されて分岐口６ｂを閉鎖している（電磁装置１２
は動作しておらず、非通電）状態を示す。動作のコント
ロールは、通常、タイマー機能をもつマイコン制御で行
われている。

【０００５】ここで、使用される電気回路（簡略化した
電気回路）を図８に示した。図８からも分かるように電
磁装置開閉装置２１を切っても、ポンプ本体１８は稼働
し続ける。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
電気回路では、電磁装置１２にコイル断線等の異常があ
ると流路切替装置１１は正常に働かない。そうなると、
吐出口Ｂから逆洗用空気が吐出しなくなり、好気濾床の
下段濾床の閉塞を招き、前槽からの移流水が好気濾床の
下段濾床を通過しないまま（ＳＳが濾過されずに）系外
へ放出される。ポンプ本体１８も、電磁式におけるコイ
ルの断線やダイヤフラムの破損等によって動作不能とな
り、好気濾床の下段濾床への逆洗用空気の吐出はもとよ
り、好気濾床の上段濾床（生物反応床）への空気供給
（好気反応の促進）が不能となり、汚水浄化装置の浄化
機能は半減する。

【０００７】因みに、汚水浄化槽の管理者は、定期的に
保守点検するように義務付けられている（浄化槽法第１
０条）。しかし、その頻度は２０人槽以下の合併処理浄
化槽で４箇月に１回以上であり、そんなに頻繁な保守点
検が義務付けられているわけではない。そのような状況
で前記のような不具合が発生すると、汚水浄化槽の管理
者が保守点検に訪れるまで異常が気付かれず、汚水が浄
化不十分なまま放出され続けることとなる。

【０００８】本発明の目的は、以上のような問題を解消
すること、すなわち、エアポンプの電気回路であって、
ポンプ本体や、流路切替装置を動作させる電磁装置にコ
イル断線のような異常があったときにも、汚水浄化槽の
管理者等が、速やかにその異常を知ることができて、浄
化不十分な汚水の放出が未然に防止できる方法又は電気
回路、それを利用したエアポンプ及び汚水浄化槽を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では次の構成をとった。すなわち、本発明
は、まず、空気を吐出するポンプ本体１８と、電磁装置
１２の動作で流路を切り替える流路切替装置１１が分岐
部に配されているエア分岐流路と、コントロール装置１
３とを備えるエアーポンプ１の電気回路であって、前記
ポンプ本体１８と前記電磁装置１２とは電源２０に対し
て並列に接続され、前記電源２０の一端と、前記ポンプ
本体１８と前記電磁装置１２とが枝分かれする二つの分
岐点のうちのいずれか一の分岐点との間には電流検出手
段１９が直列に接続され、前記二つの分岐点の間には、
ポンプ本体側の回路にも電磁装置側の回路にも、それぞ
れの開閉装置２２，２１がポンプ本体１８及び電磁装置
１２に対してそれぞれ直列に接続されている電気回路で
ある。

【００１０】本発明は、また、上記の電気回路を組み込
んでなるエアポンプにも関する。

【００１１】本発明は、更に、上記の電気回路又はエア
ポンプを組み込んでなる汚水浄化槽にも関する。

【００１２】本発明は、また、エアポンプの動作異常を
検知する方法である。その好ましい方法の一つは、エア
ポンプからの空気の吐出が初期状態（吐出口Ａから空気
が吐出する状態。すなわち、コントロール装置１３から
の指示が、ポンプ本体開閉装置２２に対してはオン
（閉）であり、電磁装置開閉装置２１に対してはオフ
（開）である場合。）のとき、電流検出手段１９で所定
値の電流を検出すればポンプ本体１８の動作は「正
常」、検出しなければポンプ本体１８の動作は「異常」
と判断する、エアポンプの異常検知法である。

【００１３】エアポンプの動作異常を検知する他の好ま
しい方法の一つは、エア流路を初期状態（吐出口Ａから
空気が吐出する状態）から他の流路（吐出口Ｂから空気
が吐出する状態）へ切り替える際に、ポンプ本体開閉装
置２２を一旦オフ（開）とするとともに、電磁装置開閉
装置２１をオン（閉）とするとき、電流検出手段１９に
よって所定値の電流を検出すれば電磁装置１２の動作は
「正常」、検出しなければ電磁装置１２の動作は「異
常」と判断する、エアポンプの異常検知法である。

【００１４】ここで、所定値の電流は、汚水浄化槽の規
模やエアポンプの排気能などにより変動する。ポンプ本
体１８又は電磁装置１２がそれぞれ正常に稼働している
場合の電流値を予備実験で求め、これを基準に設定すれ
ばよい。また、エアポンプの動作異常を検知した場合、
汚水浄化槽の使用者や管理者が直ちに異常に気付いて適
当な処置を講ずることができるように、同時に警報や警
告を発する（鳴動、表示等）構造とすることが好まし
い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明について更に具体的に説明する。図１は、本発明に係
るエアポンプの斜視図である。外観は、従来のエアポン
プ（図６）と変わるところはない。ハウジングの表面側
にエアポンプの運転条件を設定するコントロール装置１
３が配置され、下部には２つのエア吐出口Ａ（１４ａ）
及び吐出口Ｂ（１４ｂ）が突き出ている。その内部は、
上ハウジング内にポンプ本体（ダイヤフラム型エアポン
プなど）が収納され、下ハウジングの内部は、空気流路
を兼ねる複数の空気室と、空気流路の分岐部及びその近
辺に配置された流路切替装置１１などからなり、流路切
替の動作は所定時刻に電磁装置１２によって吐出方向が
切り替えられる構造である（その内部の概観も図７と変
わるところはない）。

【００１６】図２は、本発明に係るエアポンプ駆動の電
気回路を分かりやすくするため、簡略化した電気回路図
であり、図３は図２に対応する（更に詳細な）電気回路
図である。ポンプ本体の駆動回路としてリレーを用いて
いる。図３を用いて、エアポンプの駆動を説明する。ポ
ンプ本体１８の駆動にはリレー（ＲＬ２）２２ａが用い
られ、ポンプ本体１８及び電磁装置１２は、電源（ＡＣ
１００Ｖ）２２に対し並列に接続されている。また、ポ
ンプ本体１８と電磁装置１２との電気回路の交点と、電
源２０との間にはカレントトランス（ＴＲＮＳ１）１９
が直列に接続されている。ここで、カレントトランス１
９は、電流検出手段の一例であり、一次（ＡＣ１００Ｖ
側）の電流の大きさに応じて、並列に接続した二次側の
抵抗（Ｒ２）間に電圧が発生する部品である。カレント
トランス１９を含む電流検知回路２３は、マイクロコン
ピュータ（以下、ＣＰＵ）のＡＤポート（アナログ電圧
入力ポート）に接続されており、電圧の変化を検出する
ことができる。ここでは、この１つのカレントトランス
１９にて、ポンプ本体１８及び電磁装置１２が作動する
ときの電流の変化及び電流値を検出し、ポンプ本体１８
の動作異常、及び電磁装置１２の動作異常の両方を検出
できるものである。

【００１７】電源（ＡＣ１００Ｖ）２０の供給電圧が安
定していれば、ポンプ本体１８及び電磁装置１２の負荷
の大きさはほぼ一定であるから、カレントトランス１９
にて検出される電流値は、ポンプ本体１８の作動に要す
る電流値をＩｐとし、電磁装置１２の作動に要する電流
をＩｖとすると、両方が同時に作動している場合（汚水
浄化槽において好気濾床の下段濾床の逆洗状態にある場
合）の電流値は理論的にＩｐ＋Ｉｖとなる。しかし、電
源（ＡＣ１００Ｖ）２０の供給電圧は、通常、９０Ｖか
ら１１０Ｖ位の間で変動することがしばしばであり、ま
た、電磁装置１２の消費電力（負荷）はポンプ本体１８
の消費電力に比べて著しく小さいので、前記Ｉｖは前記
Ｉｐの変動範囲内に隠されてしまい、電磁装置１２の作
動の正常・異常を正しく検知できない。

【００１８】例えば、ポンプ本体１８の作動電流が定格
で３Ａの場合、実使用で２．４Ａから３．６Ａまで最大
１．２Ａ変動する。汚水浄化槽における通常曝気時（生
物反応時）では、ポンプ本体１８のみが作動している状
態であるから、この間、電流検知回路２３による電流検
知によってポンプ本体１８の作動異常を検知することは
できるものの、好気濾床の下段濾床の逆洗では、電磁装
置１２はポンプ本体１８と同時に作動しているため、電
磁装置１２の負荷がこの１．２Ａ以下では電磁装置１２
の作動異常を正しく検知できない。

【００１９】そこで、本発明の異常検知法では、エアポ
ンプの流路切替先を、初期状態（吐出口Ａから空気が吐
出している好気濾床槽の上段濾床の曝気状態）から他方
の流路（吐出口Ｂから空気が吐出する状態）へ切り替え
るタイミングに合わせて、ポンプ本体開閉装置２２を一
旦オフ（開）とするとともに、電磁装置開閉装置２１を
オン（閉）として、この状態でカレントトランス１９か
らの電流を検出し、電磁装置１２にかかる電流のみを確
実に検出するのである。このとき、電流検知手段１９
（実際には、電流検出回路２３）によって電流を検出す
れば電磁装置１２の動作は「正常」、検出しなければ電
磁装置１２の動作は「異常」と判断する。

【００２０】ここで、上記電流の検出の有無に関して
は、しきい値を設けて判断することもできる。負荷の大
きさは予め分かっているので、その負荷による電流の大
きさも決まってくる。その電流値の変動の範囲内であれ
ば「正常」、範囲外であれば「異常」とすればよい。こ
のようにすれば、ポンプ本体１８及び電磁装置１２の
「正常」、「異常」の判断の確度を更に上げることがで
きる。

【００２１】エアポンプに異常が発生した場合、その異
常を汚水浄化槽の使用者や管理者に知らせる表示器や警
報器をエアポンプに設けておくこともできる。また、無
線等の発信器を備えることで、エアポンプとば別に設け
た異常表示器等に通報することもできる。

【００２２】図４は、本発明に係るエアポンプを駆動さ
せる電気回路図で、ポンプ本体１８の駆動回路にトライ
アック２２ｂを用いたものである。その他の電気回路
は、図３と同じである。

【００２３】図５は、本発明に係る汚水浄化槽の内部で
ある。以下、本発明に係るエアポンプを組み込んだ汚水
浄化槽について説明する。汚水浄化槽２７の内部は、槽
内を上流側から嫌気濾床槽第一室２８、嫌気濾床槽第二
室２９、好気濾床槽３０、処理水槽３１及び消毒槽３２
に分割されており、流入管３３から流入した汚水は、各
槽を矢印にて示されるように、順次、通過することで浄
化され、放流管３４から系外へ放出される。好気濾床槽
３０には、上に上段濾床３５、下に下段濾床３６がそれ
ぞれ設置され、上段濾床３５では微生物による好気処理
がなされ、下段濾床３６では好気処理の結果生じるＳＳ
の濾過を行う。上段濾床３５では、好気処理を行うため
にその下方に散気管３７が取り付けられ、そこから空気
が吐出される。また、下段濾床３６の下方には逆洗用散
気管３８が設けられている。

【００２４】そして、エアポンプの吐出口Ａ及びＢはそ
れぞれ空気配管に連結されており、空気配管の一方は曝
気用散気管３７に連結され、他方は逆洗用散気管３８に
連結されている。このような汚水浄化槽の運転を続ける
と、下段濾床３６はＳＳによって徐々に閉塞する。そこ
で、この閉塞を防ぐため、エアポンプ１からの流路を切
り替え、下段濾床３６の下方に設けた逆洗用散気管３８
から空気を吐出させ、下段濾床３６を逆洗する。汚水浄
化槽２７の管理者は、好気濾床槽３１においては、通常
は、曝気用散気管３７から空気が吐出されて微生物によ
る好気処理が進行し、夜間等の所定の時間だけは逆洗用
散気管３８から空気が吐出するように、コントロール装
置１３を用いて設定するのである。

【００２５】

【発明の効果】 本発明によれば、ポンプ本体や、流路
切替装置を動作させる電磁装置にコイル断線のような異
常があったときにも、汚水浄化槽の管理者等が、速やか
にその異常を知ることができて、したがって、浄化不十
分な汚水の放出が未然に防止できる方法又は電気回路、
それを利用したエアポンプ及び汚水浄化槽を提供でき
る。また、電流検出手段一つで、ポンプ本体の異常もエ
ア流路切替装置の異常も検出できるので経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエアポンプの外観斜視図。

【図２】本発明に係るエアポンプを駆動させる簡単な電
気回路図。

【図３】本発明に係るエアポンプを駆動させる電気回路
図で、ポンプ本体の駆動回路にリレーを用いた回路図。

【図４】本発明に係るエアポンプを駆動させる電気回路
図で、ポンプ本体の駆動回路にトライアックを用いた回
路図。

【図５】本発明に係る汚水浄化槽の内部断面図。

【図６】従来の一例のエアポンプ及びこれを組み込んだ
汚水浄化槽の外観図。

【図７】図６で示されるエアポンプの内部の平面図であ
る。

【図８】従来のエアポンプを駆動させる簡単な電気回路
図。

【符号の説明】

１：エアポンプ ２：隔壁 ３：移流口 ４：移流口５：（箱状）エア
タンク ６ａ：分岐口Ａ ６ｂ：分岐口Ｂ ７：第一空気室 ８：第二空気室 ９：第三空気室 １０：第四空気室 １１：流路切替装置 １２：電磁装置 １３：コントロール装置 １４ａ：吐出口Ａ １４ｂ：吐出口Ｂ １５：バネ １６：ピストン １７：ピストンロッド １８：ポンプ本体 １９：電流検出手段 ２０：電源 ２１：電磁装置の開閉装置 ２２、２２ａ：ポンプ本体の開閉装置（ＲＬ２） ２２ｂ：トライアック（ＴＲＣ１） ２３：電流検出
回路 ２７：汚水浄化槽 ２８：嫌気性濾床槽第
一室 ２９：嫌気性濾床槽第二室 ３０：好気性濾床槽３
１：処理水槽 ３２：消毒槽 ３３：流入管 ３４：流出管 ３５：上段濾床 ３６：散気管 ３７：下段濾床 ３８：逆洗管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芦沢 公三 茨城県下館市大字下江連1250番地 日立化 成工業株式会社結城事業所内 Ｆターム(参考） 3H045 AA02 AA12 AA26 AA39 BA41 CA21 DA48 EA20 EA34 EA50 3H077 AA12 BB10 CC02 DD05 EE31 FF32 4D027 AB07 AB16

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気を吐出するポンプ本体と、電磁装置の
   動作で流路を切り替える流路切替装置が分岐部に配され
   ているエア分岐流路と、コントロール装置とを備えるエ
   アーポンプの電気回路であって、前記ポンプ本体と前記
   電磁装置とは電源に対して並列に接続され、前記電源の
   一端と、前記ポンプ本体と前記電磁装置とが枝分かれす
   る二つの分岐点のうちのいずれか一の分岐点との間には
   電流検出手段が直列に接続され、前記二つの分岐点の間
   には、ポンプ本体側の回路にも電磁装置側の回路にも、
   それぞれの開閉装置がポンプ本体及び電磁装置に対して
   それぞれ直列に接続されている電気回路。
2. 【請求項２】請求項１の電気回路を組み込んでなるエア
   ポンプ。
3. 【請求項３】請求項２のエアポンプを備える汚水浄化
   槽。
4. 【請求項４】エアポンプからの空気の吐出が初期状態の
   とき、電流検出手段で所定値の電流を検出すればポンプ
   本体の動作は正常、検出しなければポンプ本体の動作は
   異常とする、エアポンプの異常検知法。
5. 【請求項５】エア流路を初期状態から他の流路へ切り替
   える際に、ポンプ本体開閉装置を一旦オフ（開）とする
   とともに、電磁装置開閉装置をオン（閉）とするとき、
   電流検出手段によって所定値の電流を検出すれば電磁装
   置の動作は正常、検出しなければ電磁装置の動作は異常
   とする、エアポンプの異常検知法。
6. 【請求項６】異常の際は警報又は警告が発せられる、請
   求項５の異常検知法。