JP2002180971A

JP2002180971A - 流路切替機能付きエアタンク及び流路切替機能付きエアポンプ

Info

Publication number: JP2002180971A
Application number: JP2000375547A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Kobayashi; 久浩小林; Chitose Kato; 智登世加藤
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2002-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ポンプの吐出風量を任意に変えることができ、
その上、汎用エアポンプと組み合わせれば完成し、設置
スペースが小さく、しかも低コストの流路切替機能付き
エアタンク及び流路切替機能付きエアポンプを提供す
る。【解決手段】空気供給先を切り換える流路切替手段７を
内蔵するとともに吸気口６及び分岐した複数（通常は２
個）の吐出口４，５を有する（複数の）空気室と、コン
トロール装置３と、ポンプ本体用電源８とで構成される
流路切替機能付きエアタンクであって、これにポンプ本
体１０を接続したとき、コントロール装置３は流路切替
手段７を制御するとともに、電源８への供給電力量を制
御し、空気の吐出量を調整することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流路切替機能付き
エアタンク及び流路切替機能付きエアポンプ、更に詳し
くは、汎用のエアポンプ（ポンプ本体）を組み込んで、
二系統の供給先へ吐出空気を所定時刻に交互に振り分け
るもので、汚水浄化槽用エアポンプの構築に好適な流路
切替機能付きエアタンク、並びにそれを利用した流路切
替機能付きエアポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイアフラムを振動させて空気を吐出さ
せる電磁式エアポンプや、ケーシング内に偏心して設け
られたロータを回転させて空気を吐出させるロータリー
式エアポンプ等のエアポンプは、広く知られている。

【０００３】そのようなエアポンプを使用して、空気を
供給するべき二系統へ交互に空気を吐出させるには、従
来、各系統用に各々エアポンプ１台ずつを配置し、タイ
マー機能をもつコントロール装置で制御する方法（例え
ば、エアポンプＡ、エアポンプＢの２台のエアポンプ
を、各々、所定時間毎にコントロール装置から出力信号
を発信させ、出力信号がＯＮの場合にはエアポンプＡの
みを稼働させ、出力信号がＯＦＦの場合にはエアポンプ
Ｂのみを稼動させる。）が知られている。

【０００４】また、最近では、１台のエアポンプの吐出
口に電磁式３方弁を一体に組み込むとともに、更にその
３方弁の開口方向の切替を指示するコントロール装置を
組み込んだ切替機能付きエアポンプが知られている（特
開平１０−１９６５４７号公報）。また、３方弁をエア
ポンプ内の空気室に設け、同じくエアポンプに設けた制
御装置にて複数流路に切り替える切替機能付きエアポン
プも開発されている（特開平１０−２３８４７３号）。

【０００５】これらのエアポンプは、主に汚水浄化槽用
として、例えば、トイレの屎尿のみ、または、トイレ、
厨房、浴槽、洗濯等が混合された生活合併排水を処理す
る汚水浄化槽（図１１）に組み込まれて利用される。エ
アポンプを汚水浄化槽に組み込む場合、稼働時のエアポ
ンプの発熱、振動及び騒音等に対応するため、屋外に据
え付け、更に台座の上に据え付けられるのが普通であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、２台のエアポ
ンプを用いる場合、システム的に単純であるものの、使
用する機器がエアポンプ２台及びコントロール装置１台
の計３台必要で、結果的に装置全体が大型化する。ま
た、上記した切替機能付きエアポンプを用いる場合、エ
アポンプ１台、コントロール装置１台のほかに電磁式３
方弁１台の計３台で、設置面積を比較的小さくできる
が、これらではポンプの吐出風量を任意に変えることが
できない。また、流路切替用３方弁をエアポンプ内の空
気室に設ける切替機能付きエアポンプの場合では、ポン
プ本体の構造は汎用のタイプ（一口吐出口）のエアポン
プに比べて特殊でコスト高となる。

【０００７】本発明の目的は、このような問題を解消す
ること、すなわち、ポンプの吐出風量を任意に変えるこ
とができ、その上、汎用エアポンプと組み合わせれば完
成し、設置スペースが小さく、しかも低コストの流路切
替機能付きエアタンク及び流路切替機能付きエアポンプ
を提供することである。

【０００８】

【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、本発明の
流路切替機能付きエアタンク１は、空気供給先を切り換
える流路切替手段７を内蔵するとともに吸気口６及び分
岐した複数（通常は２個）の吐出口４，５を有する（複
数の）空気室と、コントロール装置３と、ポンプ本体用
電源８と、で構成される流路切替機能付きエアタンクで
あって、これにポンプ本体１０が接続されたとき、前記
コントロール装置３は前記流路切替手段７を制御すると
ともに、前記電源８への供給電力量を制御して空気の吐
出量を調整するように形成されている流路切替機能付き
エアタンクである。

【０００９】ここで、前記空気室と、コントロール装置
３と、ポンプ本体用電源８とは、箱体状に一体に構成さ
れ、その箱体状物の上部（若しくは上面）又は側部（若
しくは側面）はポンプ本体が載置できるように整えられ
ていることが好ましい。

【００１０】また、ポンプ本体用電源８への供給電力量
の制御は、異なる空気供給先の必要空気量に対応するた
め、流路切替装置７の切替タイミングと同期しているこ
とが好ましい。なお、本明細書で「エアタンク」とは、
分割された複数の「空気室」の集合、の意味で用いる。

【００１１】本発明は、また、上記の流路切替機能付き
エアタンク１の上部（若しくは上面）又は側部（若しく
は側面）にポンプ本体１０を置いて接続した流路切替機
能付きエアポンプにも関する。

【００１２】本発明は、更に、上記流路切替機能付きエ
アポンプを備える汚水浄化槽にも関する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
を更に具体的に説明する。図１に、本発明の２例の流路
切替機能付きエアタンク１を示す。（ａ）はそのエアタ
ンク１の上面にポンプ本体を載置するタイプであり、
(ｂ)はそのエアタンク１の側面にポンプ本体を配置する
タイプである。図１に示されるように、このエアタンク
１には、ポンプ本体の空気吐出口に接続される一つの吸
気口６と、ポンプ本体からの空気を吐出させる二つの吐
出口（Ａ，Ｂ）４、５とが突き出ており、また、流路分
岐のための流路切替手段（駆動装置を含む）やエアポン
プ用電源への供給電力量等を制御するコントロール装置
３がケーシングに一体となるように取り付けられてい
る。

【００１４】ここで、コントロール装置３は、このエア
タンク１が汚水浄化槽用として利用される場合は、汚水
浄化槽内の好気濾床槽の曝気（散気管からの散気）や槽
内に充填した濾材の逆洗（バブリング）のため、切替弁
を作動させて空気の吐出先を切り替えたり、ポンプ風量
を調節したりするものである。汚水浄化槽の運転管理者
がコントロール装置３に設けた設定部にて設定値を入力
するだけで、後は自動的に所望の時刻に所望の時間だけ
所望の吐出口から所望の風量で、汚水浄化槽に空気を供
給する。なおエアタンク１は、全体としてはケーシング
（又は空気室の外壁）２により覆われ、その内部は、図
１には表れていないが、空気流路も兼ねる複数の空気室
に分割されているとともに、ポンプ本体からの空気を受
けてこれを二つの吐出口に振り分ける切替弁が配されて
いる。また、この背面にはポンプ本体用電源のコンセン
トも設けられている。

【００１５】図２は、この流路切替機能付きエアタンク
１の概念的構成図を示す。詳しくは後述するが、コント
ロール装置３は、流路切替装置７を制御するとともに、
電源８への供給電力量も制御していて、それにより、吐
出口Ａ（４）及び吐出口Ｂ（５）からの風量も調整され
ている。

【００１６】図３に、図１（ａ）に示した流路切替機能
付きエアタンク１の内部平面図を示す。なお、分岐口１
６は閉鎖された状態を示している。流路切替機能付きエ
アタンク１内は三つの空気室（第一空気室１１、第二空
気室１２及び第三空気室１３）に分割され、第一空気室
１１と第二空気室１２とは隔壁１４に設けられた分岐口
１５により連通することができ、第一空気室１１と第三
空気室１３とは分岐口１６により連通することができ、
そして、分岐口１５と分岐口１６とは切替弁１７によっ
てどちらか一方が閉鎖されるようになっている。また、
第二空気室１２には吐出口Ａ（４）が、第三空気室１３
には吐出口Ｂ（５）が外方へ突き出るように設けられて
いる。また、このエアタンク１内には切替弁１７、バネ
１８、電磁装置１９等からなる空気流路切替手段も備え
られている。なお、隔壁１４は、エアタンク１内の剛性
を高める役目もある。エアタンク１の上面の強度や吐出
口の位置及び数などにより適宜、仕様を決める。なお、
上記切替弁１７は、この例によらず既製の電磁式３方弁
や電動式３方弁であってもよい。

【００１７】ポンプ本体からの空気が第一空気室１１に
流入すると、これは分岐口１５を通り、矢印で示したよ
うに第二空気室１２に流入したのち、吐出口Ａ（４）か
ら吐出される。第三空気室１３に設けられた吐出口Ｂか
ら空気を吐出させるには、電磁装置１９への電流をオン
として電磁装置１９を作動させ、バネの力に抗してピス
トンを移動させ、分岐口１５を閉鎖し分岐口１６を開放
する。これにより第三空気室１３に流入した空気は、分
岐口１６を経て第三空気室１３に流入し、吐出口Ｂ
（５）から吐出する。

【００１８】流路切替機能付きエアタンク１又はその内
部の区画された空気室の外壁（これはケーシングも兼ね
ている）及び隔壁の材質は、耐候性、耐熱性、防音性等
を考慮して適当なものを選択する。好適なものとして
は、アルミダイキャストやＦＲＰ等の圧縮成形品、エン
ジニアリングプラスチックの射出成形品等がある。その
表面は、塗装などを施してもよい。

【００１９】図４は、この流路切替機能付きエアタンク
１とポンプ本体１０との接続例（２例）で、（ａ）は流
路切替機能付きエアタンク１の上面にポンプ本体１０が
載っている例、（ｂ）は流路切替機能付きエアタンク１
の側面にポンプ本体１０が配置されている例である。こ
こで、用いられるポンプ本体としては、汎用のエアポン
プが好ましく使用できる。電磁式エアポンプやロータリ
ー式エアポンプ等であり、その他の駆動方式であっても
よい。

【００２０】流路切替機能付きエアタンク１の吸気口
６とポンプ本体１０の吐出口は、ゴム配管またはフレキ
シブル配管などで接続され、汎用エアポンプの出口から
吐出した空気は吸気口６から入って、吐出口Ａ（４）又
は吐出口Ｂ（５）から吐出される。また、図には表れて
いないが、ポンプ本体用の電源は背面のケーシングに取
り付けられている。そのため、屋外コンセントは１口で
済み、また施工性や美観も良い。屋外設置を想定して、
電源コンセント部にカバーを付けたり、空気流路切替装
置全体を覆う防雨カバーなどの防雨対策を施してもよ
い。

【００２１】以下に、コントロール装置によるエアポン
プ用電源の制御について更に説明する。図５に、本発
明の流路切替機能付きエアポンプにおける制御ブロック
図を示す。制御手段（制御部）を中心として、設定手段
（設定部）と、切替手段（切替部）及び駆動手段（駆動
部）と、記憶手段（記憶部）と、電力供給手段（電力供
給部）とがあり、電力供給部から電気が供給されてポン
プ本体が駆動し、駆動部を介して切替手段を駆動させ
る。

【００２２】ここで、制御手段（制御部）では、小型の
マイクロコンプュータ（以下、ＣＰＵ）が使用され、こ
れは設定部からのスイッチ入力、表示データの出力、記
憶部への設定値の保存／読取、電力供給部及び駆動部へ
の指示等を行う中枢である。電力供給部では、通常、位
相制御によるスイッチングで電力制御する。設定部で
は、初期状態における吐出先及び吐出風量、吐出先を切
り替える時刻及び切り替えた後の吐出風量、並びに初期
状態へ復帰させる時刻（又は、切替から復帰までの時
間）を設定する。これらの設定値は、位相制御のための
位相角を決定するための元データである。

【００２３】図６は、汚水浄化槽（図１１参照）用とし
て用いる場合のコントロール装置における設定部の一例
である。設定部は、時刻表示、風量表示等の表示部（図
の上段部）と、時刻設定等の設定スイッチ部（図の下段
部）で構成されている。通常は自動運転モード（自動運
転モードランプのみが点灯）となっており、時刻表示に
は現在時刻が表示されている。

【００２４】モードスイッチを操作すると、自動運転
モード、現在時刻設定モード、逆洗開始時刻モード、逆
洗終了時刻モード等に切り替えることができる。ここ
で、現在時刻設定モードを選択すると、自動運転ランプ
が消え、時計設定ランプが点灯する。時刻設定スイッチ
によって現在時刻を設定できる。

【００２５】逆洗開始モードを選択すると、自動運転モ
ードランプが消え、逆洗開始時刻ランプが点灯する。時
刻設定スイッチによって逆洗開始時刻を設定した後、風
量設定スイッチを押すことで、時刻表示が設定風量表示
に切替わり、風量表示ランプが点灯し、風量設定スイッ
チによって風量を設定できる。

【００２６】図７は、同じく設定部の操作例で、（ａ）
は逆洗開始時刻を午前３：００分に設定した状態であ
り、（ｂ）は逆洗時の風量を「８０」Ｌ／分に設定した
例である。このときのポンプは、供給電力１００％で８
０Ｌ／分（最大）の吐出能力を持つポンプを例に挙げて
いる。風量は最大「８０」Ｌから「４０」Ｌまでの５Ｌ
刻みで設定ができる。供給電力量と風量とは、ほぼ比例
の関係にあり、１００％電力で８０Ｌ／分、５０％電力
で約４０Ｌ／分の風量が得られる。なお、使用するポン
プによっては比例関係にない場合もあるので、予め、実
験的にその関係を求めておくとよい。また、逆洗終了時
刻設定モードを選択すると、逆洗終了時刻ランプが点灯
し、先の逆洗開始時刻モードと同様に時刻設定並びに風
量を設定することができる。通常、逆洗の時間は１０分
程度であるので、時刻表示は午前３：１０となる。逆洗
風量が８０Ｌ／分である場合、曝気風量は６０Ｌ／分程
度に設定することが多い（図示せず）。

【００２７】設定された切替時刻及び風量の設定データ
は対になり、記憶部であるＥＥＰＲＯＭにＣＰＵを介し
て記憶され、また、ＣＰＵを介して読み出される。図８
にＣＰＵとＥＥＰＲＯＭの接続図を示す。ＥＥＰＲＯＭ
は、一般に同期シリアル通信機能を内蔵しており、図の
通り３線にてＣＰＵと接続し容易にデータの送受信が可
能となる。通信タイミングは、ＣＰＵのＣＬＫ端子から
の同期用クロックで行われる。ＣＰＵからＥＥＰＲＯＭ
への書き込みデータは、ＴＸ端子からシリアルに出力さ
れＥＥＰＲＯＭのＤＩ端子へ、逆に、ＥＥＰＲＯＭから
ＣＰＵへの読み込みデータは、ＥＥＰＲＯＭのＤＯ端子
からＣＰＵのＲＸ端子へ送信される。

【００２８】図９にポンプ本体用電源についての具体的
な位相制御回路を示す。ゼロクロス回路にてＡＣ１００
Ｖ商用電源のゼロクロスポイントを検出し、ＣＰＵのＰ
１端子にて入力する。ゼロクロスポイントからの位相角
に対応したＡＣ１００Ｖのトリガポイントは、設定部に
て設定され、ＥＥＰＲＯＭに記憶されている風量設定デ
ータである。このデータに基づきＣＰＵのＰ０端子から
トランジスタ（ＴＲ１）へトリガ信号を出力すること
で、フォトカプラ（ＰＣ１）にて、トライアック（ＴＲ
Ｃ１）を点弧し、ポンプへの電力を可変にすることがで
きる。ここでは、この位相角を決定する風量設定データ
を逆洗開始／終了時刻と関連付けて設定／記憶すること
ができるので、曝気（散気管からの散気）／逆洗時ごと
に、異なる風量で吐出口から圧縮空気を吐出することが
可能となる。

【００２９】このようにして、設定部において所望の値
を入力するだけで、ポンプ本体の最大の風量値以下の範
囲でその風量を任意に変化させることができる。

【００３０】図１０は、本発明のエアポンプを組み込ん
だ汚水浄化槽の外観である。従来例の浄化槽本体の内部
構成図（図１１）も参照しながら、この汚水浄化槽につ
いて説明する。浄化槽２７の内部は、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３
０、処理水槽３１、消毒槽３２等に分割されており、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、順次通過することにより浄化されて、放流管３
４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が設置され、上段濾床３
５では好気処理がなされ、下段濾床３６では好気処理の
結果発生する固形物の濾過を行う。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、空気を吐出するようになっている。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。
そして、エアポンプの吐出口Ａ及びＢは各々空気配管３
９及び４０に連結されており、一方の空気配管３９は曝
気用散気管３７に連結され、他方の空気配管４０は逆洗
用散気管３８に連結されている。

【００３１】このように構成された汚水浄化槽を運転
し続けると、下段濾床３６では好気処理の結果発生する
固形物の濾過が行われるために、下段濾床自体が閉塞す
る。この閉塞を解除するため、定期的に空気流路を切り
替えて、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逆洗する。そこで、汚水浄化槽の運
転維持管理者は、エアポンプのケーシングに取り付けら
れてコントロール装置によって、一定時間間隔ごとに、
適量の風量で、散気管からの空気吐出と逆洗用散気管が
繰り返されるように、設定するのである。そうしておけ
ば、後は自動的に汚水浄化槽の運転は進行する。

【００３２】

【発明の効果】本発明の流路切替機能付きエアタンク又
は流路切替機能付きエアポンプは、単に空気供給先を切
り替えることができるだけでなく、その吐出空気風量
も、吐出口ごとの流量調整弁などを設けることなく、好
気濾床への曝気量及び逆洗用散気量を最適な任意量に設
定（切替）でき、設定した後は自動的にエアポンプを運
転できる。また、記憶装置に不揮発性メモリを使用すれ
ば、万一の停電に対しても設定値の消失はない。

【００３３】これを汚水浄化槽へ使用すれば、好気濾床
への曝気用及び充填濾材の逆洗（バブリング）用エアポ
ンプとして好適である。また、各家庭等に設置されてい
る汚水浄化槽ごと必要な風量が異なっても、本発明のエ
アポンプであれば、汚水浄化槽ごとに現地で風量を設定
でき、各々に専用のエアポンプを用意する必要がない。
また、生産者は、風量ごとに（汚水浄化槽の規模ごと
に）異なるエアポンプを生産する必要がなく（設定値を
変えるのみで可）、したがって、種々の能力のエアポン
プを揃える必要がなく、生産コストも低減できる。

【００３４】本発明の流路切替機能付きエアタンクは、
汎用のポンプ本体（エアポンプ）と組み合わせて浄化槽
用エアポンプを構築できるので、コスト低減に寄与する
ばかりでなく、万一のエアポンプ故障時にも補修部品を
入手し素早い対応が可能である。これは、曝気不足等に
よる浄化装置の水質悪化を未然に防止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２例の空気流路切替装置の斜視図で、
（ａ）は空気流路切替装置の上面にポンプ本体が載るタ
イプ、(ｂ)は空気流路切替装置の側面にポンプ本体が配
されるタイプ。

【図２】本発明の空気流路切替装置の概念的構成図。

【図３】図１（ａ）の空気流路切替装置の内部平面図。

【図４】本発明の空気流路切替装置とポンプ本体との接
続例であり、（ａ）空気流路切替装置の上面にポンプ本
体が載るタイプ、（ｂ）は空気流路切替装置の側面にポ
ンプ本体が配されるタイプ。

【図５】本発明の流路切替機能付きエアポンプにおける
制御ブロック図。

【図６】本発明に係るコントロール装置における設定部
の一例である。

【図７】設定部における設定例で、（ａ）は逆洗開始時
刻の表示例、（ｂ）は逆洗風量の設定例。

【図８】制御部に用いるＣＰＵとＥＥＰＲＯＭとの回路
接続の例。

【図９】エアポンプ用電源の回路図の例。

【図１０】本発明の流路切替機能付きエアポンプを組み
込んだ汚水浄化槽の概観斜視図。

【図１１】従来例の浄化槽（本体）の内部構成図。

【符号の説明】

１：（空気流路を兼ねる）流路切替機能付きエアタンク２：ケーシング（又は外壁）３：コントロール装置４：吐出口Ａ５：吐出口Ｂ６：吸気口７：流路切替装置（流路切替手
段）８：（ポンプ本体用）電源１０：ポンプ本体１１：第一空気室１２：第二空気室１３：第三空気室１４：隔壁１５：分岐口１６：分岐口１７：切替弁１８：バネ１９：電磁装置２７：浄化槽本体２８：嫌気濾床第一室２９：嫌気濾床第二室３０：好気濾床槽３１：処理水槽３２：消毒槽３３：流入管３４：放流管３５：上段濾床３６：下段濾床３７：散気管３８：逆洗用散気管３９：空気配管４０：空気配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H045 AA02 AA09 AA12 AA26 BA19 BA22 BA32 CA29 CA30 DA47 DA48 3H076 AA01 AA16 AA35 BB33 BB41 BB43 BB45 CC93 CC95 CC96 CC97 CC99 4D027 AB07 AB12 AB16 BA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気供給先を切り換える流路切替手段を内
蔵するとともに吸気口及び分岐した複数の吐出口を有す
る空気室と、コントロール装置と、ポンプ本体用電源
と、で構成される流路切替機能付きエアタンクであっ
て、これにポンプ本体が接続されたとき、前記コントロール
装置は、前記流路切替手段を制御するとともに、前記電
源への供給電力量を制御して空気の吐出量を調整するよ
うに形成されている流路切替機能付きエアタンク。
【請求項２】エアタンクと、コントロール装置と、ポン
プ本体用電源とは、箱体状に一体に構成され、その箱体
状物の上部又は側部はポンプ本体が載置できるように整
えられている、請求項１の流路切替機能付きエアタン
ク。
【請求項３】ポンプ本体用電源への供給電力量の制御
は、流路切替手段の切替タイミングと同期している、請
求項１又は２の流路切替機能付きエアタンク。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかの流路切替機能付
きエアタンクの上部又は側部にポンプ本体を配置して両
者を接続した、流路切替機能付きエアポンプ。
【請求項５】請求項４の流路切替機能付きエアポンプを
備える汚水浄化槽。