特許 5794402 加圧式揚液装置及び揚液方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5794402

(24)【登録日】2015年8月21日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】加圧式揚液装置及び揚液方法

(51)【国際特許分類】

   F04F 1/06 20060101AFI20150928BHJP

【ＦＩ】

   F04F1/06 J

   F04F1/06 F

   F04F1/06 K

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-557361(P2014-557361)

(86)(22)【出願日】2013年12月12日

(86)【国際出願番号】JP2013083302

(87)【国際公開番号】WO2014112255

(87)【国際公開日】20140724

【審査請求日】2015年2月26日

(31)【優先権主張番号】特願2013-6823(P2013-6823)

(32)【優先日】2013年1月18日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100085497

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 秀隆

(72)【発明者】

【氏名】田中 伸拓

【審査官】 尾崎 和寛

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０６２３４７６１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００３−０１３８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４９３２２３１（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｆ １／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を貯留した密閉構造の揚液タンクと、
前記揚液タンク内を加圧するエアーポンプと、
一端が前記揚液タンク内の液体中に連通し、他端部が上方に起立し、他端部先端に送液口が形成され、前記揚液タンクの液面高さから前記送液口までの高さが前記エアーポンプの揚液可能高さより大きく、かつ管内の液体を前記送液口側に空気層を介して押し上げ可能な揚液管と、
前記揚液管の途中に設けられた分岐部に一端部が接続され、他端部に上方へ起立した起立部を有する給気管と、
前記給気管の他端部に設けられ、大気に対して開閉可能なエアーバルブと、
前記送液口と前記分岐部との間の揚液管の部分に形成され、前記分岐部より下方に位置し、所定量の液体を貯留できる貯液部と、を備え、
前記貯液部の容積は、前記揚液管の断面積と前記エアーポンプの揚液可能高さとの積より小さく、
前記分岐部が前記揚液タンクの液面高さより高く、かつ前記エアーポンプの揚液可能高さより低い位置にあることを特徴とする加圧式揚液装置。

【請求項2】

前記給気管の起立部は前記エアーポンプの揚液可能高さよりも高い位置まで延びており、
前記給気管の起立部の前記エアーポンプの揚液可能高さよりも高い位置に、前記エアーバルブが取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の加圧式揚液装置。

【請求項3】

前記エアーバルブは、外部から前記給気管への空気の流入のみを許容する逆止弁であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の加圧式揚液装置。

【請求項4】

液体を貯留した密閉構造の揚液タンクと、
前記揚液タンク内を加圧するエアーポンプと、
一端が前記揚液タンク内の液体中に連通し、他端部が上方に起立し、他端部先端に送液口が形成され、前記揚液タンクの液面高さから前記送液口までの高さが前記エアーポンプの揚液可能高さより大きく、かつ管内の液体を前記送液口側に空気層を介して押し上げ可能な揚液管と、
前記揚液管の途中に設けられた分岐部に一端部が接続され、他端部に上方へ起立した起立部を有する給気管と、
前記給気管の他端部に設けられ、大気に対して開閉可能なエアーバルブと、
前記送液口と前記分岐部との間の揚液管の部分に形成され、前記分岐部より下方に位置し、所定量の液体を貯留できる貯液部と、を備え、
前記貯液部の容積は、前記揚液管の断面積と前記エアーポンプの揚液可能高さとの積より小さく、
前記分岐部が前記揚液タンクの液面高さより高く、かつ前記エアーポンプの揚液可能高さより低い位置にある、加圧式揚液装置を使用し、
前記エアーポンプを駆動して、前記揚液タンク内の液体を前記揚液管内の前記分岐部より上方まで揚液し、前記貯液部に液体を貯留する第１ステップと、
前記エアーポンプを停止すると共にエアーバルブを開き、前記給気管を介して前記分岐部へ空気層を流入させ、その空気層により前記揚液管内の液体を貯液部内の液体と分岐部よりタンク側の液体とに分割する第２ステップと、
前記エアーポンプを駆動すると共にエアーバルブを閉じ、前記揚液タンク内の液体を前記揚液管に送り込むことで、前記空気層により前記貯液部内の液体を押し上げて前記揚液管の送液口から吐出させる第３ステップと、を実行する揚液方法。

【請求項5】

前記第２ステップで形成された空気層の容積は、前記揚液管の断面積と、前記揚液管の送液口と揚液タンク内の液面との高低差から前記エアーポンプの揚液可能高さを差し引いた値との積より大きい、ことを特徴とする請求項４に記載の揚液方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低い位置にある液体を加圧式のエアーポンプを使用して高い位置へ揚液するための加圧式揚液装置及び揚液方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、加圧式のエアーポンプ（マイクロブロア）を用いた揚液装置が特許文献１などで知られている。この揚液装置は、例えば図８に示すように、密閉タンク１００に揚液管１０１の一端を接続し、揚液管１０１の他端を高い位置に立ち上げ、密閉タンク１００内をエアーポンプ１０２で加圧することにより、密閉タンク１００内の液体を揚液管１０１を介して高い位置へと揚液するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１１３０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、この揚液装置の場合、エアーポンプ１０２が発生する最大吐出圧力に応じた揚液可能高さ以上には揚液できない。例えば、液体が水で、エアーポンプ１０２が発生する最大吐出圧力が２ｋＰａである場合には、エアーポンプ１０２による密閉タンク１００内の液面からの揚液可能高さｈ０は約２０ｃｍである。

【0005】

本発明の目的は、加圧ポンプを用いてこのポンプの揚液可能高さ以上の高さに揚液できる加圧式揚液装置及び揚液方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的を達成するため、本発明は、液体を貯留した密閉構造の揚液タンクと、前記揚液タンク内を加圧するエアーポンプと、一端が前記揚液タンク内の液体中に連通し、他端部が上方に起立し、他端部先端に送液口が形成され、前記揚液タンクの液面高さから前記送液口までの高さが前記エアーポンプの揚液可能高さより大きく、かつ管内の液体を前記送液口側に空気層を介して押し上げ可能な揚液管と、前記揚液管の途中に設けられた分岐部に一端部が接続され、他端部に上方へ起立した起立部を有する給気管と、前記給気管の他端部に設けられ、大気に対して開閉可能なエアーバルブと、前記送液口と前記分岐部との間の揚液管の部分に形成され、前記分岐部より下方に位置し、所定量の液体を貯留できる貯液部と、を備え、前記貯液部の容積は、前記揚液管の断面積と前記エアーポンプの揚液可能高さとの積より小さく、前記分岐部が前記揚液タンクの液面高さより高く、かつ前記エアーポンプの揚液可能高さより低い位置にあることを特徴とする加圧式揚液装置を提供する。

【0007】

本発明では、貯液部に液体が溜められていない状態でエアーポンプを駆動し、揚液タンク内を加圧すると、液体は揚液管内の揚液可能高さまで上昇する。このとき、液体の一部は分岐部を乗り越え、貯液部に入る。次に、エアーバルブを開いた状態でエアーポンプを停止すると、分岐部が揚液タンクの液面高さより高く、かつエアーポンプの揚液可能高さより低い位置にあるので、揚液管内の液面が降下すると共に、給気管を介して分岐部へ空気層が流入し、その空気層により貯液部の液体と分岐部よりタンク側の揚液管内の液体とが分割される。この状態で、貯液部には所定量の液体が残される。次に、エアーバルブを閉めてエアーポンプを駆動すると、揚液管途中の空気層が揚液タンクから押し出された液体に押されるので、貯液部に残された液体を空気層を介して揚液管の他端送液口側へ押し上げ、送液口から吐出させることができる。その結果、エアーポンプの最大吐出圧力に相当する高さ（揚液可能高さ）よりも高い位置に液体を揚液できる。

【0008】

貯液部の形状は任意であるが、所定量の液体を貯留でき、かつ全体が液封される断面形状を有する必要がある。つまり、貯留している液体を揚液管内の空気層により下流側（揚液管の送液口側）へ押し出す機能を備えている必要がある。エアーポンプとしては、如何なる形式のポンプでもよい。好ましくは、圧電ブロアのように駆動／停止が瞬時に行え、かつ停止状態において吐出口と吸入口とが連通する構造（逆止弁を有しない構造）のポンプが望ましい。停止状態において吐出口と吸入口とが連通することで、タンク内を速やかに大気圧に戻すことができ、短時間に駆動／停止を繰り返すことで揚液効率が向上するからである。

【0009】

給気管の起立部は、エアーポンプの揚液可能高さよりも高い位置まで延びており、給気管の起立部のエアーポンプの揚液可能高さよりも高い位置にエアーバルブが取り付けられているのが望ましい。この場合には、何らかの原因で給気管内に液体が流入した場合でも、エアーバルブがエアーポンプの揚液可能高さよりも高い位置にあるので、エアーバルブに液体が接触することがない。そのため、液体中の不純物がバルブに付着することがなく、長期間にわたってバルブの開閉性能を維持できる。なお、エアーバルブの取付位置は給気管の起立部に限るものではなく、例えば給気管の他端部に上向きの起立部と下向部とを連続して形成し、その下向部にエアーバルブを取り付けても良い。この場合、起立部の上端がエアーポンプの揚液可能高さより高い位置にあれば、液体が起立部を乗り越えることができないので、エアーバルブに液体が接触することがない。

【0010】

エアーバルブとしては、開閉が瞬時に行え、空気もれの少ないバルブであれば如何なるバルブでもよいが、外部から給気管への空気の流入のみを許容する逆止弁を使用してもよい。この場合には、逆止弁が給気管内の空気圧により自動的に開閉する受動弁であることから、エアーバルブの開閉制御が不要になり、エアーポンプの駆動／停止の制御だけで揚液することができる。

【0011】

揚液するための条件として、貯液部の容積は、揚液管の断面積とエアーポンプの揚液可能高さとの積より小さいことが必要である。すなわち、
（貯液部の容積）＜（揚液管の断面積）×（揚液可能高さ）
貯液部の容積を揚液管の断面積とエアーポンプの揚液可能高さとの積より小さく設定することにより、エアーポンプを駆動して揚液可能高さまで液面が上昇したとき、貯液部の液体を確実に揚液することができる。

【0012】

上述のように、貯液部に液体が溜まっていない状態でエアーポンプを駆動しても、初回は液体が貯液部に溜まるだけであり、そのまま揚液管の送液口から吐出させることはできないが、２回目以後のエアーポンプの駆動により液体を確実に送液口から吐出するには、次の条件を満たすのがよい。すなわち、
空気層の容積＞（揚液管の断面積）×（揚液管の送液口とタンク内の液面の高低差−揚液可能高さ）
給気管を介して分岐部へ空気層を流入させた段階において、その空気層の容積を、揚液管の断面積と、揚液管の送液口と揚液タンク内の液面との高低差からエアーポンプの揚液可能高さを差し引いた値との積より大きくすることにより、２回目のエアーポンプの駆動から液体を連続的に吐出することができる。上記条件を満たさない場合には、３回以上のエアーポンプの駆動により液体を連続的に吐出することができる。

【発明の効果】

【0013】

以上のように、本発明によれば、揚液管の途中に分岐部を介してエアーバルブを有する給気管が接続され、揚液管の分岐部より送液口側に貯液部が設けられているので、一旦貯液部に液体を溜めた後、エアーバルブを閉めてエアーポンプを駆動することにより、空気層を介して貯液部に残った液体を揚液管の送液口へ押し上げることができる。その結果、エアーポンプの揚液可能高さより高い位置まで揚液することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る加圧式揚液装置の第１実施例の概略図である。

【図2】エアーポンプの一例である圧電マイクロブロアの断面図である。

【図3】第１実施例の揚液装置の動作例を示す図である。

【図4】エアーバルブの一例である逆止弁の構造を示す図である。

【図5】本発明に係る加圧式揚液装置の第２実施例の概略図である。

【図6】本発明に係る加圧式揚液装置の第３実施例の概略図である。

【図7】本発明に係る加圧式揚液装置の第４実施例の概略図である。

【図8】従来の加圧式揚液装置の一例の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

−第１実施例−
図１は本発明に係る加圧式揚液装置の第１実施例を示す。この装置１は、低い位置に設けられた密閉構造の揚液タンク２と、タンク２に設けられた加圧ポンプであるエアーポンプ１０とを備えている。なお、図示していないが、タンク２にはキャップにより開閉可能な液体供給口が設けられている。タンク２内には、後述する分岐部４より低いレベルまで液体（例えば水）が貯留されている。エアーポンプ１０の吸入口１９ａは外部に開放し、吐出口１３ｃがタンク２内に開口している。エアーポンプ１０の詳細については後述する。この実施例では、エアーポンプ１０は、タンク２内に貯留された液体Ｌに触れないように、タンク２の上壁部に取り付けられている。

【0016】

タンク２の底部には揚液管３の一端部３ａが接続され、他端側が上方に起立し、その先端に送液口３ｂが開口している。タンク２内の液面（エアーポンプの非駆動時）と送液口３ｂとの高低差ｈ２は、エアーポンプ１０によるタンク２内の液面からの揚液可能高さｈ０より大きい。なお、タンク２の断面積は、エアーポンプ１０の駆動時と非駆動時とでタンク２内の液面変化が大きくならないように、揚液管３の断面積よりも十分に大きい（例えば１００倍以上）ことが望ましい。

【0017】

揚液管３は、上下にＳ字状に屈曲しており、その途中に二股に分岐した分岐部４が設けられている。分岐部４はタンク２内の液面より高い位置にあり、タンク２内の液面と分岐部４との高低差ｈ１は、エアーポンプ１０による揚液可能高さｈ０より小さい。この分岐部４に給気管５の一端部が接続され、給気管５の他端部５ａは上方に起立している。給気管５の他端部５ａの上端が大気に開放しており、その上端部に開閉可能なエアーバルブ６が取り付けられている。エアーバルブ６は、短時間で開閉できるバルブであれば如何なるものでもよく、電磁バルブのような能動弁でも、逆止弁のような受動弁でもよい。電磁バルブを使用した場合、エアーポンプ１０とエアーバルブ６とは図示しない制御装置と接続され、後述するような作動順序にしたがって制御される。

【0018】

給気管５の他端部（起立部）５ａは、エアーポンプ１０の揚液可能高さｈ０よりも高い位置まで延びているのが望ましく、給気管５の起立部５ａのエアーポンプ１０の揚液可能高さｈ０よりも高い位置に、エアーバルブ６が取り付けられているのが望ましい。つまり、液面とエアーバルブ６との高低差ｈ３は揚液可能高さｈ０より大きい方がよい。このようにエアーバルブ６を高い位置に設けることで、液体が給液管５内を上昇しても、エアーバルブ６と接触するのを防止できる。なお、エアーバルブ６の取付位置は、揚液可能高さｈ０よりも高い位置である必要はない。

【0019】

揚液管３の他端送液口３ｂと分岐部４との間の部分に、分岐部４より下方に位置する貯液部７が形成されている。この実施例の貯液部７はＵ字形に屈曲した管で形成され、下向部７ａと水平部７ｂと上向部７ｃとで構成されている。但し、この形状に限るものではなく、例えば湾曲したＵ字形状、Ｓ字状、らせん形状など任意である。貯液部７は、全体が液封される断面形状を有する管路であればよい。貯液部７の断面形状は、揚液管３と同一断面形状であってもよい。

【0020】

揚液するための条件として、貯液部７の容積は、揚液管３の断面積とエアーポンプの揚液可能高さｈ０との積より小さいことが必要である。すなわち、
（貯液部の容積）＜（揚液管の断面積）×ｈ０
このように、貯液部７の容積を揚液管３の断面積と揚液可能高さｈ０との積より小さく設定することにより、エアーポンプ１０を駆動して揚液可能高さｈ０まで液面が上昇したとき、貯液部７の液体を送液口３ｂから確実に吐出することができる。なお、上述の関係は揚液管３の断面積が一定の場合であるが、揚液管３の断面積が変化した場合を含むように一般化すると、次式のようになる。

【数1】

ただし、ｈ_Lは揚液管３内の任意の液面高さ、Ａ（ｈ）は液面高さｈでの揚液管３の断面積である。この式は、貯液部７内の液体がすべて貯液部７を出て揚液管３内を上昇できる条件である。

【0021】

初回のエアーポンプ１０の駆動時には、液体を貯液部７に溜めるだけであるが、２回目から液体を吐出するのに必要な条件としては、
空気層の容積＞（揚液管の断面積）×（ｈ２−ｈ０）
と設定されていることが望ましい。空気層の容積とは、後述する図３（ｂ）の斜線で示すように、エアーバルブ６を開いて流入した空気の体積を指す。給気管５を介して分岐部４へ空気層を流入させた段階において、その空気層の容積を、揚液管３の断面積と（ｈ２−ｈ０）との積より大きくすることにより、２回目のエアーポンプ１０の駆動から液体を連続的に吐出することができる。上記条件を満たさない場合には、３回以上のエアーポンプ１０の駆動により液体を連続的に吐出することができる。

【0022】

液体の密度をρ、エアーポンプ１０が発生する最大吐出圧をＰ、重力加速度をｇとすると、エアーポンプ１０による揚液可能高さｈ０は次式で与えられる。
ｈ０＝Ｐ／ρｇ
したがって、例えば液体が水で、エアーポンプ１０が発生する最大吐出圧が２ｋＰａである場合には、揚液可能高さｈ０は約２０ｃｍとなる。

【0023】

この場合、例えばタンク２内の液面と分岐部４との高低差ｈ１を１５ｃｍ、液面から送液口３ｂまでの高さｈ２を２５ｃｍ、液面とエアーバルブ６との高低差ｈ３を２５ｃｍ、揚液管３（貯液部７を含む）の内径を６ｍｍφ、給気管５の内径を６ｍｍφ、タンク２の高さを１０ｃｍ、タンク２の内径を１０ｃｍφとすれば、送液口３ｂから液体を吐出することが可能である。

【0024】

エアーポンプ１０は、公知の如何なる加圧ポンプを使用してもよいが、本実施例では、吐出口がタンク２内に接続され、吸入口が大気に開放された圧電マイクロブロアを使用した。この圧電マイクロブロア１０は、例えば特開２０１１−２７０７９号公報に開示されたものと同じであり、その構造の一例を図２に示す。図２に示すように、ブロア本体１１は、内ケース１２と、内ケース１２の外側を所定の隙間をもって非接触で覆う外ケース１３とを備えている。外ケース１３の中に内ケース１２が所定の隙間をあけて収容され、内ケース１２は外ケース１３に対してばね連結部１４を介して弾性的に支持されている。そのため、後述する振動板１５の共振駆動に伴って内ケース１２が上下方向に振動したとき、その振動が外ケース１３に漏洩するのを抑制する働きを持つ。内ケース１２と外ケース１３との間には空気の流入通路１７が形成されている。

【0025】

内ケース１２は下方が開口した断面コの字形に形成され、内ケース１２の開口を閉じるように振動板１５が固定されて、内ケース１２と振動板１５との間に第１ブロア室１６が形成されている。振動板１５は、例えば圧電セラミックよりなる圧電素子１５ａを薄肉な弾性金属板よりなるダイヤフラム１５ｂの中央部に貼り付けたユニモルフ構造であり、圧電素子１５ａに所定周波数の電圧を印加することにより、振動板１５全体がベンディングモードで共振駆動される。この例では圧電素子１５ａは、ダイヤフラム１５ｂの第１ブロア室側と逆側の面に固定されている。

【0026】

第１ブロア室１６の一つの壁面を構成し、振動板１５と対向する内ケース１２の部位には、第１壁部１２ａが設けられている。この第１壁部１２ａを薄肉な弾性金属板で形成し、振動板１５を所定のモードで共振駆動したとき、それに伴って第１壁部１２ａを励振させるように構成することが好ましい。振動板１５の中心部と対向する第１壁部１２ａの部位には、第１ブロア室１６の内部と外部とを連通させる第１開口部１２ｂが形成されている。第１壁部１２ａと対向する外ケース１３の部位には第２壁部１３ｂが設けられ、第２壁部１３ｂの中心部、即ち第１開口部１２ｂと対向する部位には第２開口部１３ｃが形成されている。この第２開口部１３ｃが空気の吐出口となる。第１壁部１２ａと第２壁部１３ｂとの間には所定の流入空間１７ａが形成され、この空間１７ａは前述の流入通路１７の一部を構成している。流入空間１７ａは、流入通路１７から導入された空気を第１開口部１２ｂ及び第２開口部１３ｃの付近に導く役割を持つ。

【0027】

外ケース１３の下面側、即ち振動板１５を間にして第１ブロア室１６と反対側には、振動板１５との間で第２ブロア室１８を形成するための第３壁部１９が設けられている。第３壁部１９の中央部には、外部と第２ブロア室１８とを連通させる第３開口部１９ａが形成されている。この第３開口部１９ａが空気の吸入口となる。第２ブロア室１８の容積及び第３開口部１９ａの開口面積は、振動板１５の振動に伴って疑似的な共鳴空間を形成できるように設定されている。第２ブロア室１８と流入通路１７とは相互に接続されている。そのため、第３開口部１９ａを介して第２ブロア室１８に流入した空気は、流入通路１７を通って流入空間１７ａへと供給される。

【0028】

圧電素子１５ａに所定周波数の交流電圧を印加すると、振動板１５が１次共振モード又は３次共振モードで共振駆動され、それにより第１ブロア室１６の容積が周期的に変化する。第１ブロア室１６の容積が増大するとき、流入空間１７ａ内の空気が第１開口部１２ｂを通り第１ブロア室１６へと吸い込まれ、逆に第１ブロア室１６の容積が減少するとき、第１ブロア室１６内の空気が第１開口部１２ｂを通り流入空間１７ａへと排出される。振動板１５は高周波で駆動されるため、第１開口部１２ｂから流入空間１７ａへと排出された高速／高エネルギーの空気流は、流入空間１７ａを通過して第２開口部１３ｃから排出される。このとき、流入空間１７ａ内にある周囲の空気を巻き込みながら第２開口部１３ｃから排出するので、流入通路１７から流入空間１７ａへ向かう連続した空気の流れが生じ、第２開口部１３ｃから空気は噴流となって連続的に吐出される。空気の流れを図２に矢印で示す。特に、振動板１５の共振駆動に伴って第１壁部１２ａを励振させるようにすれば、吐出流量の飛躍的な増大を図ることができる。

【0029】

上述のような構造のマイクロブロア（エアーポンプ）１０は、逆止弁を備えていないので、非駆動時において吸入口１９ａと吐出口１３ｃとが連通している。そのため、エアーポンプ１０の駆動を停止すると、タンク２内が瞬時に大気圧に戻り、揚液管３内の液体をタンク２に戻すことができ、揚液管３内の液体を空気層により分断できる。その結果、次の揚液動作を短時間で開始することができる。

【0030】

−作動の説明−
次に、上記構成からなる揚液装置１の作動の一例を図３を参照しながら説明する。まず、エアーバルブ６を閉じた状態（開状態でもよい）でエアーポンプ１０を駆動すると、タンク２内が加圧され、タンク２と接続された揚液管３に液体が送り出される。そのため、揚液管３内の液面はエアーポンプ１０による揚液可能高さｈ０まで上昇する。つまり、液面は分岐部４より高い位置まで上昇し、貯液部７に液体が溜められる。ただし、送液口３ｂまでは到達できない。このとき、液体の一部は分岐部４を通って給気管５の中にも入るが、エアーバルブ６が閉じているので、液面上昇によって給気管５内の気圧が上昇し、エアーバルブ６の位置まで液面は上昇できない。なお、エアーバルブ６が開いていた場合には、給気管５の液面はさらに上昇するが、エアーバルブ６が揚液可能高さｈ０より高い位置に設定されているので、液体がエアーバルブ６と接触することはない。この状態が図３（ａ）である。なお、図３（ａ）では、理解を容易にするためタンク２内の液面が非駆動時に比べて低下している様子を示したが、実際には殆ど低下しない。

【0031】

次に、エアーポンプ１０を停止してエアーバルブ６を開くと、タンク２内が大気圧に戻ると同時に、給気管５を通って外気が分岐部４へ流入し、流入した空気層Ａ１（斜線で示す）により揚液管３内の液体が押し下げられ、多くは揚液タンク２に戻る。このとき、貯液部７に入っていた液体は分岐部４の高さを越えることができず、貯液部７に残る。貯液部７に所定量の液体柱Ｌ１が残された状態が、図３（ｂ）である。

【0032】

次に、エアーバルブ６を閉めてエアーポンプ１０を再駆動すると、揚液管３に入った空気層Ａ１がタンク２から押し出された液体によって押されるので、空気層Ａ１を介して貯液部７に残った液体柱Ａ１を揚液管３の送液口３ｂ側へ押し上げる。図３（ｃ）は揚液動作の途中を示し、タンク２から押し出された液体の一部が分岐部４から給気管５内に流入し、給気管５の液面はほぼｈ０に到達しているが、貯液部７に流入した液体の液面はまたｈ０に到達していない。

【0033】

さらに、エアーポンプ１０を駆動し続けると、揚液管３の送液口側の液面がｈ０近くまで上昇し、空気層Ａ１を介して押された液体柱Ｌ１が送液口３ｂから吐出される。図３（ｄ）は、この状態を示している。図３（ｄ）の後、エアーバルブ６を開いてエアーポンプ１０を停止すると、図３（ｂ）に戻り、以後同様の動作を繰り返すことで、エアーポンプ１０の駆動に伴い連続して液体を吐出することが可能になる。このようにして、エアーポンプ１０の最大揚液高さｈ０よりも高い位置まで揚液することができる。

【0034】

図４は、エアーバルブの他の実施例を示す。上記実施例では、エアーバルブとして電磁バルブ６を使用したが、図４のような逆止弁８を使用することもできる。この逆止弁８は、給気管５の上端部に弁箱８ａが形成され、弁箱８ａの上側には開口部８ｂが形成され、この開口部８ｂを内側から閉じるばね板よりなる弁体８ｃが取り付けられている。すなわち、この逆止弁８は、外部から給気管５への空気の流入のみを許容する逆止弁である。

【0035】

このような逆止弁８を使用した場合には、エアーポンプ１０の停止（図３（ｂ）参照）に伴う給気管５の負圧によって弁体８ｃが自動的に開く（図４に破線で示す）ので、バルブ制御が不要となり、構造が簡素になる。なお、逆止弁８の構造は、図４のようなばね板よりなる弁体８ｃを使用したものに限らず、ボール形状よりなる弁体を使用したものでもよく、構造は任意である。

【0036】

−第２実施例−
図５は本発明に係る加圧式揚液装置の第２実施例を示す。図１の実施例では、給気管５の他端部５ａが上方に起立し、その先端部にエアーバルブ６を取り付けたが、この実施例では、給気管５の他端側５ａを上方へ起立させたあと下方を向くように屈曲させ、その下向部５ｂにエアーバルブ６を取り付けてある。この場合、給気管５の屈曲した頂部５ｃがエアーポンプ１０による揚液可能高さｈ０より高い位置にあれば、液体が頂部５ｃを乗り越えられないので、エアーバルブ６が揚液可能高さｈ０より低い位置に取り付けられていても液体と接触することがない。給気管５の形状は、図５のような角形に屈曲したものに限らず、逆Ｕ字形に湾曲していてもよい。

【0037】

−第３実施例−
図１、図５の実施例では、揚液管３の一端３ａが揚液タンク２の底部に接続された構造を示したが、これに限るものではなく、例えば図６のように、揚液管３の一端部３ａが揚液タンク２の内部に挿入され、その一端部３ａが揚液タンク２の底部近傍まで垂下した構造であってもよい。この場合には、揚液管３の一部が揚液タンク２の中に配置されるため、揚液管３の占めるスペースを短縮でき、揚液装置を小型化できる。

【0038】

−第４実施例−
さらに、図７のように、給気管５の上端部、エアーバルブ６、及び送液口側の揚液管３の他端部３ｂだけをタンク２の外部に突出させ、揚液管３の一端部３ａ、分岐部４、貯液部７を揚液タンク２の中に配置した構造としてもよい。この場合には、揚液管３の大部分がタンク２内に配置されるため、さらに小型に構成できる。なお、図７ではタンク２の容積を第１、第２実施例（図１、図６）に比べて大きく描いたが、実際の揚液管３の断面積はタンク２の断面積より格段に小さいので、タンク２の容積は第１、第３実施例と同等にできる。

【符号の説明】

【0039】

１ 揚液装置
２ 揚液タンク
３ 揚液管
３ｂ 送液口
４ 分岐部
５ 給気管
６ エアーバルブ
７ 貯液部
１０ エアーポンプ（マイクロブロア）
１３ｃ 吐出口
１９ａ 吸入口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】