JP2005246285A - 流体分配装置およびそれを用いた流体ゴミ捕集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】急拡大する流れを均等に分配する小型で圧力損失の小さい流体分配装置および洗浄性能を高めた流体ゴミ捕集装置を提供する。
【解決手段】流体の入口となる流入口１２と、流入口１２の横断面積よりも大きな横断面積で形成した拡大空間部１４と、流入口１２と拡大空間部１４の間には流入する流体により駆動される流れ均等化可動手段１５を設けたので、流体の流れで動く可動式の流れ均等化可動手段１５で流出部を面状に拡大するので、狭いスペースでも流体を拡大空間部１４へ均等に分散でき、断面積の急拡大による圧力損失を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、急拡大する空間部に流れを均等に分配する流体分配装置およびそれを用いた流体内のゴミ、垢などの懸濁粒子を捕集する流体ゴミ捕集装置に関するものである。

従来、この種の急拡大する空間部に流れを均等に分配する流体分配装置は、空隙率を小さくした整流部材を配置したり（例えば特許文献１参照）、拡大する空間部を分割する整流板を配置して流れ方向に断面積を徐々に拡大している（例えば特許文献２参照）。また、流体ゴミ捕集装置の一つとして、浴槽水の中の汚れゴミを捕集して浄化する浄化装置があり、この浴槽水の汚れとなる懸濁粒子である髪の毛や埃などの粗大粒子、皮膚から剥離した角質層などの粒子（粒子径２０μｍ〜１００μｍ）、細菌などの微粒子（粒子径１μｍ以下）などを含む浴槽水を循環ポンプにて循環させ、ゴミ捕集部で浄化した後浴槽に戻す循環式浴槽水浄化装置が知られており、ゴミ捕集部としては、粒状ろ材を用いて浴槽水中の懸濁粒子を除去する方法がある（例えば特許文献３参照）。

図１１は、特許文献１に記載された従来の流体分配装置を示すものである。図１１で示すように、流入口１を有する拡大通路２と、空隙率を小さくた整流部材３を備え、流入口１から流入した流体が拡大通路２を均一に流れるようにしている。

図１２は、特許文献２に記載された従来の流体分配装置を示すものである。図１２で示すように、流入口１と拡大通路２の間の通路断面積が拡大する拡大部４と、拡大部４の内部を分割する整流板５を設け、整流板５は流れ方向に沿うように配置している。

図１３は、特許文献３に記載された従来の流体ゴミ捕集装置におけるゴミ捕集部を示すものである。図１３で示すように、急拡大した空間部である捕集容器６と、粒状ろ材７と、粒状ろ材７が捕集容器６内から流出しないように支持するメッシュ８と、捕集動作時の捕集流入口９と、洗浄動作時の洗浄流入口１０から構成されている。
特開２００３−１６６７６６号公報 特開平１０−１２２２０８号公報 特開平１１−２６７４１４号公報

しかしながら、従来の空隙率を小さくた整流部材を用いた流体分配装置の場合は、整流部材による流体の圧力損失が大きく流体を流動させるための動力が増大するという課題があった。また、流れ方向に沿うように配置した整流板を用いた流体分配装置の場合は、流入口から拡大通路間での距離ＬＬの長さが大きくなるため小型化に課題があった。また、捕集容器に粒状ろ材を配置した流体ゴミ捕集装置の場合は、汚れた粒状ろ材の洗浄動作時に洗浄流量が少ないと不均等な流れにより洗浄不十分な粒状ろ材が残存する可能性があり洗浄流量の低減に課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、急拡大する流れを均等に分配する小型で圧力損失の小さい流体分配装置および洗浄性能を高めた流体ゴミ捕集装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の流体分配装置は、流入口と拡大空間部の間には流入する流体により駆動される流れ均等化可動手段を設けたものである。

これによって、流体の流れで動く可動式の流れ均等化可動手段で流出部を面状に拡大して狭いスペースでも流体を拡大部に均等に分散させ、急拡大による圧力損失が防止される。

また、本発明の流体ゴミ捕集装置は、流体中のゴミ・異物などを捕集する捕集手段を配置した拡大空間部の少なくとも洗浄流入口には流れ均等化可動手段を用いた流体分配装置を配置したものである。

これによって、少なくとも洗浄動作時には流れを捕集手段の全域に流動させて洗浄ムラを防止して確実な洗浄がなされる。

本発明の流体分配装置は、急拡大する流れを均等に分配でき、小型化と圧力損失を低減できる。

また、本発明の流体ゴミ捕集装置は、捕集したゴミの洗浄性能を高めることができる。

第１の発明は、流体の入口となる流入口と、前記流入口の横断面積よりも大きな横断面積で形成した拡大空間部と、前記流入口と前記拡大空間部の間には流入する流体により駆動される流れ均等化可動手段を設けたことにより、流体の流れで動く可動式の流れ均等化可動手段で流出部を面状に拡大して狭いスペースでも流体を拡大空間部に均等に分散させることができ、急拡大による圧力損失を防止できる。

第２の発明は、流体の入口となる流入口と、前記流入口の横断面積よりも大きな横断面積で形成した拡大空間部と、前記流入口と前記拡大空間部の間には流入する流体により駆動される流れ均等化可動手段と、前記流れ均等化可動手段の駆動速度を制御する速度制御手段を設けたことにより、流量が変動した場合でも流れ均等化可動手段の駆動速度を速度制御手段により適正な状態に保持させ、拡大空間部へ流体を均等に分散できる。

第３の発明は、特に、第２の発明の速度制御手段を速度制御手段は流れ均等化可動手段に配置した制動手段としたことにより、過大な流量が流れた場合でも制動手段による流れ均等化可動手段への制動力により駆動速度が異常に高まって均等な分配が妨げられるのを防止できるとともに、制動力の調節により幅広い流量域に対して拡大空間部への流体の均等な分散を実現できる。

第４の発明は、特に、第２の発明の速度制御手段を速度制御手段は流れ均等化可動手段に流入する流量を調整する流量調整手段としたことにより、流れ均等化可動手段に流入する流量を一定値に保持することで流れの分散性能をより一層安定化できる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の流れ均等化可動手段を流れ均等化可動手段は流れを外周側から流入させ、側面から流出させる回転羽根車としたことにより、狭い通路から流入した速度の速い流れを流速を低減した遅い流れに流れ方向を変えて均等に分散できるとともに、回転による攪拌作用を加えることにより流れの分配状態の変動を低減できる。

第６の発明は、特に、第５の発明の回転羽根車を回転羽根車は少なくとも流出させる側面は側板のない開放型の羽根としたことにより、流体と側板間での粘性摩擦損失を排除でき、回転羽根車の流体摩擦損失を低減して少ない流量でも安定した回転を維持でき、利用可能な流量域を拡大できる。

第７の発明は、特に、第５の発明の回転羽根車を回転羽根車は流出させる側面の側板に流出孔を形成したことにより、流出孔の配置や大きさの適正化により流れの分散性能をより一層均等化できる。

第８の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の流れ均等化可動手段を流れ均等化可動手段は流れを中心側から流入させ、径方向に延びる作動通路に設けた噴出孔から流出させる回転体としたことにより、噴出孔から流出する流体の速度の低下を押えて流入口に流入する速度に近い速度で拡大空間部に均等な流量配分で供給できる。

第９の発明は、流体中のゴミ、異物などを捕集する捕集手段を配置した拡大空間部と、流体中のゴミ、異物などを捕集する捕集動作時の前記拡大空間部の入口となる捕集流入口と、捕集したゴミ、異物などを逆方向に流れる流体により洗浄流出させる洗浄動作時の前記拡大空間部の入口となる洗浄流入口を備え、少なくとも前記洗浄流入口側には請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体分配装置を配置したことにより、少なくとも洗浄動作時には流体分配装置により流れを捕集手段の全域に流動させて洗浄ムラを防止でき確実な洗浄により洗浄性能を向上できる。

第１０の発明は、流体中のゴミ、異物などを捕集する捕集手段を配置した拡大空間部と、流体中のゴミ、異物などを捕集する捕集動作時の前記拡大空間部の入口となる捕集流入口と、捕集したゴミ、異物などを逆方向に流れる流体により洗浄流出させる洗浄動作時の前記拡大空間部の入口となる洗浄流入口を備え、少なくとも前記捕集流入口側には請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体分配装置と前記流体分配装置の後流側に設けた流れ方向を整える整流体を配置したことにより、少なくとも捕集動作時には流体分配装置により流れを捕集手段の全域に均等に流動させることができるとともに、分散された流れは整流体によりその流れ方向を一定に整えて変動を少なくして捕集手段に流入させられるので、捕集手段の全域を有効活用できるとともに流れの変動を押えることで捕集性能を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態の流体分配装置の構成を示す断面図である。図１において、拡大容器１１は流体が流入する入口となる流入口１２、流体が流出する出口となる流出口１３、流入口１２の横断面積よりも大きな横断面積で形成した拡大空間部１４を備え、流入口１２と拡大空間部１４の間には流入口１２から流入する流体により回転駆動される流れ均等化可動手段１５が設けられている。ここで、流れ均等化可動手段１５は外周側１５ａから流体を流入させ、拡大空間部１４側の側面１５ｂから流出させる回転羽根車１６としたもので、この流れ均等化可動手段１５である回転羽根車１６は端部を軸受１７で支持される支持軸１８で回転可能に支持されるとともに、流入口１２の流出方向は回転羽根車１６の外周側の接線方向に向けられている。この回転羽根車１６は、径方向に延びる複数の羽根１６ａにより分割した羽根通路１６ｂと拡大空間部１４側に設けた羽根出口１６ｃと、羽根出口１６ｃ側の流出させる側面に配置した側板１６ｄおよび他方の側面に配置した側板１６ｅを備えている。側板１６ｄおよび側板１６ｅは羽根１６ａの補強支持および羽根通路１６ｂの流れを案内するために設けている。

また、拡大容器１１の拡大空間部１４には流動する流体中のゴミ、異物などの懸濁粒子を捕集するための粒状ろ材７を収納し、粒状ろ材７が拡大容器１１から流出しないように粒状ろ材７より細かい開孔寸法のメッシユで形成した保持体１９で保持している。

図２および図３は図１に示した流体分配装置の流れ均等化可動手段１５に適用した回転羽根車１６の他の構成を示すそれぞれの斜視図である。図２において、回転羽根車１６は少なくとも羽根出口１６ｃ側の流出させる側面には図１に示した側板１６ｄを設けずに、片面が開放型の羽根１６ａで形成している。図３において、回転羽根車１６は羽根出口１６ｃ側の流出させる側面には側板１６ｄを設け、側板１６ｄには羽根通路１６ｂに連通する流出孔１６ｆを複数形成している。

以上のように構成された流体分配装置について、以下その動作、作用を説明する。流体流動時には、図中黒塗り矢印で流体の流れ方向を示すように、流入口１２から流れ均等化可動手段１５である回転羽根車１６に対して接線方向に流入した流体は、流動力により回転羽根車１６の羽根１６ａに衝突するとともに羽根通路１６ｂを通過して流速を低下させ流れ方向を変えながら羽根出口１６ｃ側から拡大空間部１４に流出する。流体の流速エネルギーを基に均等化可動手段１５である回転羽根車１６は回転駆動され、回転に伴い隣接した羽根通路１６ｂに流入口１２から噴出した流体が次々と流入分散されて拡大空間部１４に対して面状に拡大分配され、流入口１２から噴出した流体が均等化可動手段１５である回転羽根車１６の片面のほぼ全域から流出して拡大空間部１４の全域に均等に流れが分散される。このため、狭いスペースでも流れ方向を変えて拡大空間部１４に均等に流体を分散させることができ、次々と移動して来る羽根通路１６ｂに流体を流入させて流体の流れを乱さず速度エネルギーを回転力に有効利用し流れ方向を変えるので、流路断面の急拡大による圧力損失が防止して低圧力損失化できる。また、均等化可動手段１５を回転羽根車１６とすることで狭い通路である流入口１２から流入した速度の速い流れを流速を低減した遅い流れに流れ方向を変えて均等に分散でき、さらに回転による攪拌作用を加えることにより拡大空間部１４に流出する流れの分配状態の変動を低減できる。

さらに、回転羽根車１６を図２に示した片面が開放型の羽根１６ａで形成した場合は、片面での流体と側板間での粘性摩擦損失を排除でき、回転羽根車の流体摩擦損失を低減できるので流入口１２から流入する速度を低減しても回転を維持でき、少ない流量でも安定した回転を可能にでき、また利用可能な流量域を拡大できる。また、回転羽根車１６を図３に示した側板１６ｄに流出孔１６ｆを複数形成したものにした場合は、流出孔の配置や大きさを適正化することが容易となり、流れの分散性能をより一層均等化できる。

図４は本発明の第１の実施の形態を示す流体分配装置の他の構成を示す断面図であり、図５は図４における流れ均等化可動手段１５の構成を示す外観斜視図である。図４および図５において、流れ均等化可動手段１５は、径方向に延びる複数の作動通路２０とこの作動通路２０に設けた流体を流出させる複数の噴出孔２１を備えた回転体２２としたものである。この流れ均等化可動手段１５を形成する回転体２２の中心側１５ｃには流体入口２２ａを設け、作動通路２０に設けた噴出孔２１は拡大空間部１４側に流体を流出させるように配置している。一部の噴出孔２１ａは回転体２２が回転するための推力を発生させるために作動通路２０の側面２０ａに形成している。

以上のように構成された流体分配装置について、以下その動作、作用を説明する。流体流動時には、図中黒塗り矢印で流体の流れ方向を示すように、中心側１５ｃ設けた流体入口２２ａに対向する位置に配置した流入口１２から流れ均等化可動手段１５である回転体２２に流入した流体は、径方向に延びる作動通路２０を通って噴出孔２１から拡大空間部１４に噴出する。このとき、流体の一部は作動通路２０の側面２０ａに設けた噴出孔２１ａから噴出して回転体２２が回転するための推力を発生し、回転体２２は支持軸１８を軸として回転する。

従って、流れ均等化可動手段１５である回転体２２は回転しながら流体を噴出孔２１から拡大空間部１４に噴出するようになり、拡大空間部１４の全域に均等に流れを分配する。噴出孔２１から噴出する流れで回転するもので、噴出する流速は流入口１２から流入する流速に対して速度の低下を押えた流入速度に近い流速に設定でき、拡大空間部１４に均等な流量配分で供給できるだけでなく、拡大空間部１４の全域に間歇的に速度の大きな流れを供給できるので、拡大空間部１４に粒状ろ材７を収納した場合では、汚れた粒状ろ材７を流れにより洗浄する時に特に全域の洗浄効果を高めることができる。また、拡大空間部１４に熱交換部などを配置した場合（図示せず）では、間歇的な速い流れで熱伝達を促進でき熱交換性能を高めることができる。

このように、噴出孔から流出する流体の速度の低下を押えて流入口に流入する速度に近い速度で拡大空間部に均等な流量配分で供給できる。

なお、噴出孔２１の穴寸法や穴位置の適正化により拡大空間部１４への流れの分配性能を高めることができるとともに、複数ある作動通路２０で噴出孔２１の穴寸法や穴位置を変えることで流れの分配性能を高めることができる。また、一部の噴出孔２１ａを推力を発生できる側面２０ａに配置する例を示したが、噴出孔２１に傾きを持たせて配置することで回転する推力を発生させることが可能なのは言うまでも無い。また、噴出孔２１の横断面積の総和を流入口１２の横断面積よりも大きくして噴出孔２１の噴出速度を流入口１２での流入速度に対して十分小さくなるように設定した場合は、前述の流れを流れ均等化可動手段の外周側から流入させる場合と同様になる。

以上のように、本実施の形態においては、流入口の横断面積よりも大きな横断面積で形成した拡大空間部と、流入口と拡大空間部の間には流入する流体により駆動される流れ均等化可動手段を設けたことにより、流体の流れで動く可動式の流れ均等化可動手段で流出部を面状に拡大し、狭いスペースでも流体を拡大空間部に均等に分散させることができ、急拡大による圧力損失を防止できる。

また、本実施の形態の流れ均等化可動手段を流れ均等化可動手段は流れを外周側から流入させ、側面から流出させる回転羽根車としたことにより、狭い通路から流入した速度の速い流れを流速を低減した遅い流れに流れ方向を変えて均等に分散できるとともに、回転による攪拌作用を加えることにより流れの分配状態の変動を低減できる。

また、本実施の形態の回転羽根車を回転羽根車は少なくとも流出させる側面は側板のない開放型の羽根としたことにより、流体と側板間での粘性摩擦損失を排除でき、回転羽根車の流体摩擦損失を低減して少ない流量でも安定した回転を維持でき、利用可能な流量域を拡大できる。

また、本実施の形態の回転羽根車を回転羽根車は流出させる側面の側板に流出孔を形成したことにより、流出孔の配置や大きさの適正化により流れの分散性能をより一層均等化できる。

また、本実施の形態の流れ均等化可動手段を流れ均等化可動手段は流れを中心側から流入させ、径方向に延びる作動通路に設けた噴出孔から流出させる回転体としたことにより、噴出孔から流出する流体の速度の低下を押えて流入口に流入する速度に近い速度で拡大空間部に均等な流量配分で供給できる。

なお、本実施の形態における流れ均等化可動手段は拡大空間部に粒状ろ材を収納することで上記の効果を発揮するものではなく、熱交換部などの他の構成を収納した場合でも同様に効果を発揮するものである。

（実施の形態２）
図６は本発明の第２の実施の形態の流体分配装置の構成を示す断面図である。図６において、図１〜図５の実施の形態と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。流れ均等化可動手段１５には駆動速度を制御する速度制御手段２３を設けたもので、この速度制御手段２３は流れ均等化可動手段１５の支持軸１８に連結された制動ロータ２４と、この制動ロータ２４に接触可能に配置した制動体２５と、制動ロータ２４に制動体２５を接触させる接触力を調整する調整体２６を有し、接触部の摩擦力で速度を調節する制動手段２７としている。

以上のように構成された流体分配装置について、以下その動作、作用を説明する。流体流動時には、図中黒塗り矢印で流体の流れ方向を示すように、流入口１２から流れ均等化可動手段１５である回転羽根車１６に対して接線方向に流入した流体は、前述のように、流れ均等化可動手段１５を回転駆動し、回転に伴い隣接した羽根通路１６ｂに流入口１２から噴出した流体が次々と流入分散されて拡大空間部１４に対して面状に拡大分配され、拡大空間部１４の全域に均等に流れが分散される。このとき、流入口１２から流入する流体の流量が過大な場合では、速度制御手段２３により回転速度が過大にならないように速度を制御するもので、制動手段２７を構成する調整体２６により制動体２５を制動ロータ２４に接触させる制動力を加減して流れ均等化可動手段１５である回転羽根車１６の回転速度を制御する。

また、流入口１２から流入する流体の流量が少ない場合は、調整体２６による制動力を緩めて流れ均等化可動手段１５である回転羽根車１６の回転速度が低下し過ぎないようにする。また、流入口１２から流入する流体の流量が時間的に変動する場合は、変動に応じて調整体２６による制動力を加減して流れ均等化可動手段１５である回転羽根車１６の回転速度がほぼ一定になるように制御する。

このようにして、流れ均等化可動手段１５である回転羽根車１６の回転速度が速くなり過ぎて回転による攪拌作用が過剰となることで流れの強い旋回による拡大空間部１４における流速分布の偏りが大きくなるという不具合の発生を回避し、流量の大小や変動流れに対して流れ均等化可動手段１５を適正に駆動させることで拡大空間部へ流体を均等に分散でき、制動力の調節により幅広い流量域に対して拡大空間部への流体の均等な分散を実現できる。

図７は本発明の第２の実施の形態を示す流体分配装置の他の構成を示す断面図である。図７において、速度制御手段２３は流れ均等化可動手段１５に流入する流量を調整する流量調整手段２８を流入口１２に設けている。また、この流量調整手段２８と並行してバイパス流入口２９を形成している。このバイパス流入口２９は拡大容器１１に設けた分散路３０および分散路３０に設けられ拡大空間部１４に開孔するバイパス流出口３１に流れ均等化可動手段１５を介さずに連通している。

以上のように構成された流体分配装置について、以下その動作、作用を説明する。流体流動時に、流入口１２から流入する流体の流量が過大な場合では、速度制御手段２３により回転速度が過大にならないように速度を制御するもので、流量調整手段２８により流れ均等化可動手段１５に流入する流量を所定値以上に増加しないように制限し、流れ均等化可動手段１５である回転羽根車１６の回転速度を均等に流れを分散するのに適した状態に維持する。

また、流入口１２から流入する流体の流量が少ない場合は、流量調整手段２８により流れ均等化可動手段１５に流入する流量が所定値以下に低下しないように開度を大きくして流量を確保し、流れ均等化可動手段１５である回転羽根車１６の回転速度が低下し過ぎないようにする。流量調整手段２８の動作により、流れ均等化可動手段１５の動作に対して余剰となった流体は、バイパス流入口２９を通過して分散路３０に入り、分散路３０に設けたバイパス流出口３１から拡大空間部１４に流入する。

このようにして流れ均等化可動手段１５に流入する流量を一定値に保持することで流れの分散性能をより一層安定化できる。また、バイパス流入口２９を設けることで、流れ均等化可動手段１５に供給する流量を制御しても、拡大空間部１４に流入する総流量は低減させずに確保でき、流体分配装置としての圧力損失の増大を防止できる。

なお、流量調整手段２８は流れ均等化可動手段１５への流入通路に設けた場合を示したが、バイパス流入口２９に流量調整手段２８を設けても良く、また両方の通路に配置しても良いのは言うまでも無い。

以上のように、本実施の形態においては、流入口と拡大空間部の間には流入する流体により駆動される流れ均等化可動手段と、流れ均等化可動手段の駆動速度を制御する速度制御手段を設けたことにより、流量が変動した場合でも流れ均等化可動手段の駆動速度を速度制御手段により適正な状態に保持させ、拡大空間部へ流体を均等に分散できる。

また、本実施の形態の速度制御手段を速度制御手段は流れ均等化可動手段に配置した制動手段としたことにより、過大な流量が流れた場合でも制動手段による流れ均等化可動手段への制動力により駆動速度が異常に高まって均等な分配が妨げられるのを防止できるとともに、制動力の調節により幅広い流量域に対して拡大空間部への流体の均等な分散を実現できる。

また、本実施の形態の速度制御手段を速度制御手段は流れ均等化可動手段に流入する流量を調整する流量調整手段としたことにより、流れ均等化可動手段に流入する流量を一定値に保持することで流れの分散性能をより一層安定化できる。

また、本実施の形態ではバイパス流入口を設けたことにより流れ均等化可動手段に対して余剰の流体を下流にバイパスさせ、拡大空間部に流入する総流量を低減させずに確保でき、装置の圧力損失の増大を防止できる。

なお、本実施の形態における流れ均等化可動手段は拡大空間部に粒状ろ材を収納することで上記の効果を発揮するものではなく、熱交換部などの他の構成を収納した場合でも同様に効果を発揮するものである。

（実施の形態３）
図８は本発明の第３の実施の形態の流体ゴミ捕集装置の構成を示す断面図であり、図９は図８の流体ゴミ捕集装置を浴槽水を浄化する循環路に適用したシステム構成図である。図８および図９において、図１〜図７の実施の形態と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。

拡大容器１１の拡大空間部１４には流体中のゴミ、異物などの懸濁粒子を捕集するための捕集手段３２として粒状ろ材７を収納し、粒状ろ材７が拡大容器１１から流出しないように粒状ろ材７より細かい開孔寸法のメッシユで形成した保持体１９を両端に配置して保持している。粒状ろ材７は重力により図面の下側の保持体１９に接しているが、粒状ろ材７の図面上側の保持体１９との間には洗浄時に粒状ろ材７が流動するために必要となる流動空間３２ａを設けている。

また、拡大容器１１には流動する流体中のゴミ、異物などの懸濁粒子を捕集する捕集動作時に拡大空間部１４への入口となる捕集流入口３３と、捕集したゴミ、異物などを逆方向に流動する流体により洗浄流出させる洗浄動作時の拡大空間部１４の入口となる洗浄流入口３４と、捕集流入口３３と拡大空間部１４との間および洗浄流入口３４と拡大空間部１４との間にそれぞれ配置した流れ均等化可動手段１５を備えている。ここでは、流れ均等化可動手段１５として流れを外周側１５ａから流入させ、拡大空間部１４側の側面１５ｂから流出させる回転羽根車１６としている。

図９において、浴槽３５に設けた接続アダプタ３６の吸込部３６ａ、毛髪などの荒ゴミを除去するフィルタ３７、循環ポンプ３８、捕集手段３２および流れ均等化可動手段１５を備えた拡大容器１１、浴槽３５に設けた接続アダプタ３６の吐出部３６ｂを順次接続し浴槽水３５ａを循環させる循環回路３９と、この循環回路３９に第一の流路切換手段４０を介して付加接続される給水管４１を備えた給湯熱源４２と、捕集手段３２に捕捉された捕集物を洗浄した際の汚れ流体を第二の流路切換手段４３を介して流出させる排出管４４とを備えたものである。

以上のように構成された流体分配装置を組み込んだ流体ゴミ捕集装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、浴槽水の中のゴミ、異物などの懸濁粒子を捕集して浴槽水を浄化する捕集動作時には、図中黒塗り矢印で流体の流れ方向を示すように、循環ポンプ３８の運転により浴槽３５中の浴槽水３５ａは接続アダプタ３６の吸込部３６ａから循環回路３９に流入し、フィルタ３７を通過することにより毛髪などの荒ゴミが除去され、第二の流路切換手段４３を経て捕集流入口３３から拡大容器１１に流入する。捕集流入口３３から流入した浴槽水３５ａは図面の上部に設けた流れ均等化可動手段１５である回転羽根車１６を回転駆動しながら前述のように拡大空間部１４の全域に均等に流れが分配され、捕集手段３２としての粒状ろ材７部を貫流する。浴槽水３５ａが捕集手段３２部を通過するときに、ゴミ、異物などの懸濁粒子が粒状ろ材７に捕捉され浄化されて洗浄流入口３４から流出する。洗浄流入口３４を出た流体は第一の流路切換手段４０を経て接続アダプタ３６の吐出部３６ｂから浄化された流体として浴槽３５に戻る。

この浴槽水を浄化する捕集動作時では、捕集流入口３３側に設けた流れ均等化可動手段１５により捕集手段３２を配置した拡大空間部１４の全域に均等に流れが分配されるので、捕集手段３２である粒状ろ材７の有効な活用ができ、ろ過性能を高めることができるとともに捕集可能な量を大きくできる。

次に、捕集手段３２により捕集した流体中のゴミ、異物などの懸濁粒子を洗浄し捕集手段３２から流出させる洗浄動作時には、図中白抜き矢印で流体の流れ方向を示すように、第一の流路切換手段４０および第二の流路切換手段４３を切り換えて給水管４１から供給されるきれいな流体が洗浄流入口３４から拡大容器１１に流入する。洗浄流入口３４から流入した清浄な流体は、図面の下部に設けた流れ均等化可動手段１５である回転羽根車１６を回転駆動しながら前述のように拡大空間部１４の全域に均等に流れが分配され、汚れた捕集手段３２である粒状ろ材７の全域に拡がって流れ、粒状ろ材７を流動空間３２ａに持ち上げるようにして粒状ろ材７の間隔を広げて捕捉されていたゴミ、異物などの懸濁粒子を流出させて洗浄する。洗い出された懸濁粒子は流体とともに捕集流入口３３から拡大容器１１より流出し、第二の流路切換手段４３を経て排出管４４から排出される。

この捕集した懸濁粒子を洗浄し流出させる洗浄動作時では、洗浄流入口３４側に設けた流れ均等化可動手段１５により捕集手段３２を配置した拡大空間部１４の全域に均等に流れが分配されるので、流れを捕集手段３２である粒状ろ材７の全域に流動させて洗浄ムラを防止でき、確実な洗浄により洗浄性能を向上できる。また、流れ均等化可動手段１５により旋回状の流れを付加することにより粒状ろ材７部に攪拌作用を与えることができ、洗浄作用を高めることができる。

図１０は本発明の第３の実施の形態の流体ゴミ捕集装置の他の構成の断面図である。図１０において、流れ均等化可動手段１５の後流側になる拡大空間部１４側の側面１５ｂ側には流れ方向を整える整流体４５を設けている。この整流体４５は流れ方向に延びる仕切壁４５ａで拡大空間部１４の横断面を格子状に分割するもので、ここでは捕集流入口３３側の流れ均等化可動手段１５の拡大空間部１４側と洗浄流入口３４側の流れ均等化可動手段１５の拡大空間部１４側の両方に配置している。

以上のように構成された流体ゴミ捕集装置について、以下その動作、作用を説明する。まず、浴槽水の中のゴミ、異物などの懸濁粒子を捕集して浴槽水を浄化する捕集動作時には、図中黒塗り矢印で流体の流れ方向を示すように、前述した循環ポンプ３８の動作により捕集流入口３３から流入した流体は図面の上部に設けた流れ均等化可動手段１５である回転羽根車１６を回転駆動しながら拡大空間部１４の全域に均等に流れが分配され、さらに整流体４５の仕切壁４５ａにより流れの旋回状態が緩和され流れ方向が整えられて変動の少ない安定した流れで捕集手段３２としての粒状ろ材７部に流入する。このため、捕集手段の全域を有効活用できるとともに流れの変動を押えることで捕集性能を高めることができる。

次に、捕集した懸濁粒子を洗浄し捕集手段３２から流出させる洗浄動作時には、図中白抜き矢印で流体の流れ方向を示すように、前述のように給水管４１から供給される清浄な流体が洗浄流入口３４から流入し、図面の下部に設けた流れ均等化可動手段１５である回転羽根車１６を回転駆動しながら拡大空間部１４の全域に均等に流れが分配され、さらに整流体４５の仕切壁４５ａにより流れの旋回状態が緩和され流れ方向が整えられて変動の少ない安定した流れで捕集手段３２としての粒状ろ材７部に流入する。このため、流れを捕集手段３２である粒状ろ材７の全域に流動させて洗浄ムラを防止でき、確実な洗浄により洗浄性能を向上できる。

以上のように、本実施の形態においては、捕集手段を配置した拡大空間部と、捕集動作時の拡大空間部の入口となる捕集流入口と、捕集したゴミ、異物などを逆方向に流れる流体により洗浄流出させる洗浄動作時の拡大空間部の入口となる洗浄流入口を備え、少なくとも洗浄流入口側には流体分配装置を配置したことにより、少なくとも洗浄動作時には流体分配装置により流れを捕集手段の全域に流動させて洗浄ムラを防止でき確実な洗浄により洗浄性能を向上できる。

また、本実施の形態の流体分配装置を洗浄流入口側と捕集流入口側の両方に配置することにより、洗浄動作時および捕集動作時のいずれでも流体分配装置により流れを捕集手段の全域に流動させ、洗浄ムラを防止でき確実な洗浄により洗浄性能を向上できるとともに、さらに捕集手段の有効な活用ができ、ろ過性能を高めて捕集可能な量を大きくできる。

また、本実施の形態の流体分配装置の少なくとも捕集流入口側に整流体を付加することにより、流れを捕集手段の全域に均等に流動させることができるとともに、分散された流れは整流体によりその流れ方向を一定に整えて変動を少なくして捕集手段に流入させられるので、捕集手段の全域を有効活用できるとともに流れの変動を押えることで捕集性能を高めることができる。

以上のように、本発明にかかる流体分配装置は急拡大部の流れを低圧力損失で均等に分配できるので、気体、液体などの流路に適用でき、また本発明にかかる流体ゴミ捕集装置は断面を拡大した捕集部に流れを均等に分配でき捕集および洗浄の性能を高めることができるので、浴槽水の垢などの懸濁物質の捕集、海あるいは河川、池等の流体の浄化、化学反応槽や食品加工槽などの懸濁物質の捕集などの用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における流体分配装置の断面図 図１における流れ均等化可動手段となる羽根車の構成の外観斜視図 図１における流れ均等化可動手段となる羽根車の他の構成の外観斜視図 本発明の実施の形態１における流体分配装置の他の構成の断面図 図４における流れ均等化可動手段となる回転体の構成の外観斜視図 本発明の実施の形態２における流体分配装置の断面図 本発明の実施の形態２における流体分配装置の他の構成の断面図 本発明の実施の形態３における流体ゴミ捕集装置の断面図 本発明の実施の形態３における流体ゴミ捕集装置のシステム構成図 本発明の実施の形態３における流体ゴミ捕集装置の他の構成の断面図 従来の流体分配装置の断面図 従来の流体分配装置の他の構成の断面図 従来の流体ゴミ捕集装置の断面図

符号の説明

１２ 流入口
１４ 拡大空間部
１５ 流れ均等化可動手段
１６ 回転羽根車
１６ｄ、１６ｅ 側板
１６ｆ 流出孔
２０ 作動通路
２１ 噴出口
２２ 回転体
２３ 速度制御手段
２７ 制動手段
２８ 流量調整手段
３２ 捕集手段
３３ 捕集流入口
３４ 洗浄流入口
４５ 整流体

Claims (10)

1. 流体の入口となる流入口と、前記流入口の横断面積よりも大きな横断面積で形成した拡大空間部と、前記流入口と前記拡大空間部の間に設けられ流入する流体により駆動される流れ均等化可動手段とを有する流体分配装置。
2. 流れ均等化可動手段の駆動速度を制御する速度制御手段を設けた請求項１記載の流体分配装置。
3. 速度制御手段は流れ均等化可動手段に配置した制動手段とした請求項２に記載の流体分配装置。
4. 速度制御手段は流れ均等化可動手段に流入する流量を調整する流量調整手段とした請求項２に記載の流体分配装置。
5. 流れ均等化可動手段は流れを外周側から流入させ、側面から流出させる回転羽根車とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体分配装置。
6. 回転羽根車は少なくとも流出させる側面は側板のない開放型の羽根とした請求項５に記載の流体分配装置。
7. 回転羽根車は流出させる側面の側板に流出孔を形成した請求項５に記載の流体分配装置。
8. 流れ均等化可動手段は流れを中心側から流入させ、径方向に延びる作動通路に設けた噴出孔から流出させる回転体とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体分配装置。
9. 流体中のゴミ、異物などを捕集する捕集手段を配置した拡大空間部と、流体中のゴミ、異物などを捕集する捕集動作時の前記拡大空間部の入口となる捕集流入口と、捕集したゴミ、異物などを逆方向に流れる流体により洗浄流出させる洗浄動作時の前記拡大空間部の入口となる洗浄流入口を備え、少なくとも前記洗浄流入口側には請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体分配装置を配置した流体ゴミ捕集装置。
10. 流体中のゴミ、異物などを捕集する捕集手段を配置した拡大空間部と、流体中のゴミ、異物などを捕集する捕集動作時の前記拡大空間部の入口となる捕集流入口と、捕集したゴミ、異物などを逆方向に流れる流体により洗浄流出させる洗浄動作時の前記拡大空間部の入口となる洗浄流入口を備え、少なくとも前記捕集流入口側には請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体分配装置と前記流体分配装置の後流側に設けた流れ方向を整える整流体を配置した流体ゴミ捕集装置。

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