WO2000025024A1 - Ventilateur electromagnetique et dispositif d'alimentation en air a deux canaux - Google Patents

Description

明 細 書 電磁ブロ ワおよびこれを用いた 2 流路空気供給装置 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 台のプロ ヮ 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プロ ヮぉ よびこれを用いた 2 流路空気供給装置に関する。

背景技術

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 5 0 は、 例えば汚水が供 給される第 1 の沈殿分離槽 5 1 、 第 2 の沈殿分離槽 5 2 と 、 該沈殿分離槽 5 1 ， 5 2 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 5 3 と 、 該接触ばつ気槽で汚水を浄化 し た微生物の固ま り （汚泥） を沈殿させる沈殿槽 5 4 と からな り 、 きれいになった沈殿槽 5 4 の上澄み水は消毒 して出 口 か ら放水される。

前記接触ばつ気槽には接触濾材 5 3 a が設け られてお り 、 接触濾材 5 3 a の表面に付いた好気性微生物が、 第 1 のプロ ヮ （送風機） 6 1 からパイ プ 6 2 、 散気管 6 3 を介 して送 り 込まれる ばつ気用エアに 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 5 3 a 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 6 4 カゝ らパイ プ 6 5 、 散気管 6 6 を介 して逆洗浄用エアが接触濾材 5 3 a に投入される。

前記の従来装置では、 ばつ気用 と 逆洗浄用のエア をそれぞれ 別のブロ ヮから供給する よ う に していたため、 ブロ ワカ 2 台 必要にな り 、 高価になる と レ、 う 問題があった。 こ の問題に対 して、 1 台のブロ ワで、 ばつ気用 と 逆洗浄用のエアを生成す る提案がな されている。

その一つに、 図 9 B に示すよ う な ものがある。 図の浄化槽 5 0 の構成は、 図 9 Aの もの と 同 じである。 こ の装置では、 ブロ ワ 6 7 を三方切替弁 6 8 に接続 し、 通常はブロ ワ 6 7 力 ら吐出 された空気がばつ気用エア 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 6 8 は、 所定 の時間、 ブロ ワ 6 7 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。

また、 他の従来例と して、 図 9 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 6 9 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 6 9 を開いてプロ ヮ 6 7 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。

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 — 1 8 7 4 9 6 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 に空気を送ってばつ気を行い、 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。

上記 した図 9 B， 9 Cの も のでは、 1 台のブロ ワ で、 ばつ 気用のエア と 逆洗浄用のエア と を作る こ と ができ る が、 プロ ヮ 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 レ、 う 問題が あった。

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 5 3 a に供給 している 間ばつ気用の散気管 6 3 内の圧力が 水圧よ り 低く なるため、 接触ばっ気槽 5 3 内の汚泥を含んだ 水がばつ気用の散気管 6 3 内に逆流 し、 目詰ま り を起こ させ る と レ、 う 問題があった。 また、 前記図 9 Cの ものでは、 逆洗 浄時にばつ気用の空気圧が 2 分されるため、 逆洗浄のための 空気圧がばつ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。 発明の開示

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 を提供する こ と にある。 また、 他の 目 的は、 逆洗浄の効率を高める こ と ができ る該電磁プロ ヮ を用いた 2 流路空気供給装置を提供する こ と にある。

前記 目 的を達成する ために、 本発明は、 コイ ルが卷回 され た電磁石と 、 該コイ 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 往復動する振動子 と 、 該振動子の 端部に取 り 付け られたダイ ァ フ ラ ム と を備え、 該ダイ アフ ラ ムの作動に よ り 圧縮空気を吐出する よ う に した電磁プロ ヮ に おいて、 前記コ イルの一部のみに交流を供給でき る よ う にす る ための切替手段を具備 し、 前記切替手段を制御する こ と に よ り 、 前記コイ ルに交流を供給する第 1 のモー ド と該コイ ル の一部のみに交流を供給する第 2 のモー ドと を選択でき る よ う に した点に第 1 の特徴がある。

こ の特徴に よれば、 簡単な切替手段を用いる だけで、 電磁 ブロ ワ を非定格である小出力 （前記第 1 のモー ド） およぴ定 格である大出力 （前記第 2 のモー ド） で動作させる こ と がで き る よ う にな り 、 前記小出力で運転させる時間を大出力で運 転させる時間よ り も大き く した場合には、 電磁ブロ ワが発生 する騒音を低減でき 、 ま た電磁プロ ヮ の寿命を長 く する こ と ができ る よ う になる。

ま た、 本発明は、 前記電磁ブロ ワから吐出 された圧縮空気 は、 切替管を介 して、 汚水浄化のばつ気用散気管 と 逆洗浄用 散気管に選択的に供給され、 該電磁ブロ ワはばつ気時には前 記第 1 のモー ドで運転され、 逆洗浄時には前記第 2 のモー ド で運転される よ う にする と 共に、 前記電磁ブロ ワ から吐出 さ れた圧縮空気を前記ばつ気用散気管 と 逆洗浄用散気管に導く パイ プ間に、 絞 り 弁を接続する よ う に した点に第 2 の特徴が ある。

こ の特徴に よれば、 ばつ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 、 ばつ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、 前記ばつ気用散気管 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、 ばつ気用 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。 図面の簡単な説明

図 1 は、 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 ；

図 2 は、 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 ；

図 3 A， 3 B は、 前記電磁ブロ ワの主要部の構成と動作と の説明図 ；

図 4 は、 本発明の一実施形態の コ イ ルの配線 を示す回路 図 ；

図 5 A， 5 B は、 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 ；

図 6 は、 本実施形態の動作原理の説明図 ；

図 7 は、 本実施形態によ るブロ ワ空気量特性を示す図 ； 図 8 は、 本発明の第 2 実施形態のコイ ルの配線を示す回路 図、

図 9 A〜図 9 Cは、 従来の汚水処理施設の説明図である。 発明を実施するための最良の形態

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 A， 3 B は該電磁プロ ヮの要部の構成の説明図である。

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 に接続されたばつ気用パイ プ 4 と 逆洗 浄用パイ プ 5 と 、 該ばつ気用パイ 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、 例えばばつ気用エア供給時にはオフ、 逆洗浄用ェ ァ供給時にはオンする こ と に よ り 、 該三方切替弁 3 はばつ気 用エア供給時には電磁ブロ ワ 2 からの圧縮空気がばつ気用パ イ ブ 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 ブ 5 に接続される よ う に制御される。

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 2 0 の 中央部には電磁石 2 1 が設け られ、 該電磁石 2 1 の中央を貫 通 して振動子 2 2 が設け られている。 こ の振動子 2 2 の両端 部には、 周辺部を筐体 2 0 で支持されたダイ アフ ラ ム 2 3 の 中央部が固定されている。 該ダイ アフ ラ ム 2 3 の外側の空気 室 2 4 には、 吸入口 2 5 を通っ て吸入された空気を吸い込む ための吸入弁 2 6 と 、 圧縮空気を吐出する吐出弁 2 7 と が設 け られ、 該吐出弁 2 7 を通っ て吐出 された圧縮空気は吐出 口 2 8 を通って吐出される。

次に、 該電磁ブロ ワ 2 の要部の構成を図 3 A ， 3 B を参照 して説明する。 前記振動子 2 2 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 3 1 と 3 2 が固着されている。 そ して、 電磁石の コ アに卷回 された コイ ル 3 3 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 2 1 に発 生 した磁気力の永久磁石 3 1 と 3 2 への作用によ り 、 図 3 A に示 されている よ う に、 振動子 2 2 が右側に移動 して右側の ダイ アフラム 2 3 a を右側の空気室 3 4 a の内方へ突出させ、 一方左側のダイ アフ ラ ム 2 3 b を左側の空気室 3 4 b から外 方へ突出させる。 これに よ り 、 右側の空気室 3 4 a では吸入 弁 2 6 a が閉、 吐出弁 2 7 a が開 と な り 、 圧縮空気が吐出弁

2 7 a から吐出 される。 一方、 左側の空気室 3 4 b において は、 吸入弁 2 6 b が開、 吐出弁 2 7 b が閉 と な り 、 該空気室

3 4 b に空気が吸入される。

前記コイ ル 3 3 に供給される交流が前記と は逆の半サイ ク ルになる と 、 図 3 B に示 されてレヽる よ う に、 振動子 2 2 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 3 4 b から圧縮空気が吐出 され、 右側の空気室 3 4 a には空気が吸入される。

さ て、 本実施形態では、 前記電磁石 2 1 の コイル 3 3 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 3 3 A と 3 3 B は交流電源 4 0 と タイ マ 7 力 らの信号に応 じ て切 り 替え られる切替ス ィ ッ チ 4 1 を介 して接続 し、 該切替 ス ィ ツチ 4 1 が端子 a に接続されている 間は直列接続の コ ィ ル 3 3 A と 3 3 B に電流が流れ、 端子 b に切 り 替え られる と コイル 3 3 Aには電流が流れず、 コィノレ 3 3 B のみに流れる よ う に構成 した。 なお、 該切替ス ィ ッ チ 4 1 は、 浄化槽のば つ気時に端子 a に接続され、 逆洗浄時に端子 b に接続される。 次に、 本実施形態の動作を、 図 5 Aおよび図 5 B を参照 し て説明する。 浄化槽のばつ気時には、 前述の よ う に、 切替ス ィ ツ チ 4 1 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 3 3 Aと 3 3 Bの直列接続回路が成立する。 一方、 浄化槽の逆洗浄時には、 切替スィ ッ チ 4 1 が端子 b に 接続される ので、 図 5 B に示 されてレヽる よ う なコイル 3 3 B だけのコイル片側使用の回路が成立する。

さ て、 図 6 に示 されている よ う な磁気回路では、 卷線数を n 、 該卷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 0 とする と 、 一般的に、 下式が成立する。

ν = η · ά φ / (1 ΐ ··· ( 1 )

( 1 ) 式を変形する と 、 （ 2 ) 式と なる。

d Φ / d t = V / n

φ = 1 / n · J V d t - ( 2 )

こ こ で、 図 5 Aの コ イ ル 3 3 A と 3 3 Bの直列接続回路に ついて考察する と 、 コ イ ル 3 3 A と 3 3 Bの卷数をそれぞれ 等 しい卷数 n 、 n 、 交流電源 4 0 の電圧を V、 磁気回路の磁 気抵抗を Q、 磁束を Φ 1 とする と 、 〈 3 ) 式のキル ヒ ホ ッ フ の法則が成立する。 起磁力 = Q X 0 1

= Q X 1 / 2 n · J" V d t ··· ( 3 )

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 3 3 B の卷数を n 、 交流電源 4 0 の電 圧を V 、 磁気回路の磁気抵抗を Q 、 磁束を 0 2 と する と 、 ( 4 ) 式のキルヒ ホ ッ フの法則が成立する。

起磁力 = Q X 0 2

= Q X l / n - J V d t --- ( 4 )

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。

以上の説明から明 らかなよ う に、 ばつ気時には、 図 4 の切 替スィ ッチ 4 1 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 にばつ気用パイ プに接続されてレヽるので、 前記 （ 3 ) 式の起磁力によ り 駆動されたダイ アフ ラム 2 3 a， 2 3 b によ り 生成された圧縮空気がばつ気用の散気管に供給 される。

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 の切替スィ ッチ 4 1 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 2 3 a， 2 3 b を駆動 し、 該ダイ アフ ラ ム 2 3 a， 2 3 b 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、 前記ばつ気用および逆 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 ノ 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。

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 をばつ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つ気期間の間は電磁プロ ヮの定格の 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 1 0 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、 ばつ気期間中は電磁プロ ヮ 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。

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、 図示されてレ、る よ う に、 コィノレ 3 3 A と 並 列に第 1 のスィ ッチ 4 2 を設け、 また コィノレ 3 3 A と 3 3 B と の間に第 2 のスィ ッチ 4 3 を設けて、 ばつ気時には図示の よ う に、 第 1 のスィ ッチ 4 2 をオフ、 第 2 のスィ ッチ 4 3 を 端子 c に接続 して、 コイル 3 3 A と 3 3 B が直列に接続され る よ う に し、 逆洗浄時には、 第 1 のスィ ッ チ 4 2 をオン、 第 2 のスィ ッ チ 4 3 を端子 d に接続 して、 コィ ノレ 3 3 A と 3 3 Bが並列に接続される よ う に したものである。

こ の実施形態において も、 前記第 1 実施形態 と 同様に、 ブ 口 ヮ をばつ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。

なお、 前記の各実施例では、 ブロ ワの コイ ルを二つに分割 した例であつたが、 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。

産業上の利用の可能性

以上の よ う に、 本発明に よれば、 電磁ブロ ワ の電磁石の コ ィルに流す交流の通路を、 全部の コイルに流す通路 と該コィ 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 力をばつ気用に、 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、 寿命を長く する こ と ができ る よ う になる。

また、 本発明によれば、 ばつ気用散気管 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、 ばつ気用散気管 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。 また、 逆洗浄の効率を高める こ と が でき る。

Claims

BR 求 の

1 . コイ ルが卷回 された電磁石と 、 該コィ ノレに供給され る交流によ っ て発生される前記電磁石の磁気力に よ り 往復動 する振動子と 、 該振動子の端部に取 り 付け られたダイ ア フ ラ ム と を備え、 該ダイ ア フ ラ ムの作動によ り 圧縮空気を吐出す る よ う に した電磁ブロ ヮにおいて、

前記コ イ ルの一部のみに交流を供給でき る よ う にする ため の切替手段を具備 し、 前記切替手段を制御する こ と によ り 、 前記コ イ ルに交流を供給する第 1 のモー ド と 、 該コ イ ルの一 部のみに交流を供給する第 2 のモー ドと を選択でき る よ う に したこ と を特徴とする電磁ブロ ワ。

2 . 請求項 1 に記載の電磁ブロ ワ において、 前記コ イ ル は、 第 1 の コ イ ル と 第 2 の コ イ ルの直列接続から な り 、 前記 第 1 のモー ド時には前記第 1 および第 2 の コイルに交流を供 給し、 前記第 2 のモー ド時には前記第 1 および第 2 の コ イ ル のいずれか一方のみに交流を供給する よ う に した こ と を特徴 とする電磁ブロ ヮ。

3 . コ イ ルが卷回 された電磁石と 、 該コ 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 往復動 する振動子 と 、 該振動子の端部に取 り 付け られたダイ ア フ ラ ム と を備え、 該ダイ アフ ラ ムの作動に よ り 圧縮空気を吐出す る よ う に した電磁プロ ヮにおいて、

前記コ イ ルは、 第 1 の コ ィ ノレ と 第 2 の コ ィ ノレ力 らな り 、 該 第 1 および第 2 のコイルを直列接続と 並列接続と に切替え る 切替手段を具備 し、

前記切替手段を制御する こ と に よ り 、 前記直列接続された コ イ ルに交流を供給する第 1 のモー ド と 、 前記並列接続され た コ イ ルに交流を供給する第 2 のモ一 ドと を選択でき る よ う に したこ と を特徴とする電磁プロ ヮ。

4 . 請求項 1 ない し 3 のいずれかに記載の電磁ブロ ワ を 用いた 2流路空気供給装置において、

該電磁ブロ ワから吐出 された圧縮空気は、 切替管を介 して、 汚水浄化のばつ気用散気管 と 逆洗浄用散気管に選択的に供給 され、 該電磁ブロ ワはばつ気時には前

記第 1 のモー ドで運転され、 逆洗浄時には前記第 2 のモー ド で運転される よ う に したこ と を特徴と する 2 流路空気供給装 置。

5 . 請求項 4 に記載の 2 流路空気供給装置において、 前記 電磁プロ ヮ から吐出 された圧縮空気を前記ばつ気用散気管 と 逆洗浄用散気管に導く パイ プ間に、 絞 り 弁を接続する よ う に したこ と を特徴とする 2流路空気供給装置。