JP6323904B2 - 異物除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、飲用水等の給水管に取付けることにより水の中のゴミ等の異物を除去する際に用いて好適な異物除去装置に関する。

従来、給水管に取付けることにより流水中の異物を除去する機能を有するストレーナとしては、特許文献１で開示されるストレーナ及び特許文献２で開示されるストレーナ装置が知られている。

前者のストレーナは、ストレーナ入口部から出口部までの流路長さを最短にすることにより、ストレーナの小形化を図るとともに圧力損失を小さくできるストレーナの提供を目的としたものであり、具体的には、網状または多数の小孔を有するスクリーンを備え、流体内に混入した異物を除去するためのストレーナであって、スクリーンを両端面と両端面間の周面とを有する筒状に形成し、流体を周面に形成した流入口からスクリーン内に流入させ、スクリーンを透過し、周面から流出させるようにしたものである。

また、後者のストレーナ装置は、ストレーナ本体をボディから取り外すことなくメッシュの掃除を簡単に行うことができるストレーナ装置の提供を目的としたものであり、具体的には、筒状のボディと、該ボディ内に挿入されたストレーナ本体と、該ストレーナ本体のメッシュを擦るためのブラシとを有し、ボディの下部に短い筒状のブラシホルダが挿入されるとともに、該ブラシホルダの内周面にブラシが植設されており、メッシュの掃除をする場合、ストレーナ本体の外環部を摘んで回し、ストレーナ本体を挿抜口から外方に引き出せるようにしたものである。

特開２００１−３１０１０１号公報 特開２００２−１５９８０８号公報

しかし、上述した従来におけるストレーナ（異物除去装置）は、次のような問題点があった。

第一に、手等をセンサで感知して自動で給水する自動給水システムでは、ストレーナを電磁弁よりも上流側の給水管に取付けることにより電磁弁に対する異物の悪影響を防止している。この場合、ストレーナは給水管の中途に取付けるため、ストレーナを取り外してのクリーニング作業は容易でない。したがって、通常は、クリーニング時（メンテナンス時）に、ストレーナに対して残留水を逆流させてドレン口から排出するとともに、同時に異物を排除しているが、メッシュに異物が残留しやすいため、必ずしも高い排除効果を得れるものではない。この結果、残留した異物により雑菌が繁殖しやすいとともに、メッシュ上の表面張力により残留水を完全に排出することもできない。

第二に、基本的にはメッシュ面を用いたフィルタリング構造のため、目詰まりしやすい難点がある。このため、従来では筒形構造とすることにより目詰まりしにくくしているが、これには限界がある。特に、航空機や列車等に配設される給水管の内径は、一般的な水道管よりも狭い場合も多いため、この場合には有効性の高い解決策とはならず、目詰まりを有効に回避する観点からも更なる改善の余地があった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した異物除去装置の提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、給水管Ｐｕｃ…に取付けることにより水Ｗの中の異物Ｇを除去する異物除去装置１を構成するに際して、全体を流水方向Ｆｗに所定の長さを有する本体ブロック２として構成するとともに、当該本体ブロック２に、流水方向Ｆｗに沿い、かつ当該本体ブロック２に対して同軸上の筒状に形成した一又は二以上の捕捉流水路３ａ，３ｂ…を設けるとともに、当該捕捉流水路３ａ，３ｂ…の流水方向Ｆｗに対する直角方向Ｆｓの断面積Ｓを、流入口３ａｉ，３ｂｉ…から流出口３ａｅ，３ｂｅ…へ行くに従って漸次小さくなるように形成してなることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、本体ブロック２は、下端２ｄ側に流入口３ａｉ，３ｂｉ…を設け、かつ上端２ｕ側に流出口３ａｅ，３ｂｅ…を設けることができる。なお、下端２ｄ側の端面の少なくとも中心側は円錐状に形成することが望ましい。さらに、本体ブロック２は、複数の分割部材２ｐａ，２ｐｂ，２ｐｃの組合わせにより構成することができる。一方、本体ブロック２は、自動給水システムＭにおける電磁弁Ｍｖに対して接続する上流側の給水管Ｐｕｃ，Ｐｕｈに取付可能に構成することができる。

このような構成を有する本発明に係る異物除去装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 流入口３ａｉ，３ｂｉ…から流出口３ａｅ，３ｂｅ…へ行くに従って漸次小さくなる断面積Ｓを有し、かつ流水方向Ｆｗに沿った一又は二以上の捕捉流水路３ａ，３ｂ…を備えるため、残留水を流水方向Ｆｗ（給水方向）に対して逆方向へ排出させた際には、残留水に対してパスカルの原理とサイホンの原理を作用させることができる。この結果、異物除去装置１により除去した異物を効果的に排除することが可能となり、異物除去装置１に対する有効性の高いクリーニングを行うことができるとともに、メンテナンスの容易化を図ることができる。しかも、従来のようなメッシュ上の表面張力を発生させないため、残留水をほぼ完全に排出できる。

（２） 捕捉流水路３ａ，３ｂ…は、本体ブロック２に対して同軸上の筒状に設けたため、異物Ｇ…の大きさにより、捕捉流水路３ａ，３ｂ…の流水方向Ｆｗにおける捕捉位置を異ならせることができ、異物Ｇ…の堆積を発生しにくくし、効果的な目詰まり防止を図ることができる。

（３） 好適な態様により、本体ブロック２における、下端２ｄ側に流入口３ａｉ，３ｂｉ…を設け、かつ上端２ｕ側に流出口３ａｅ，３ｂｅ…を設ければ、残留水を流水方向Ｆｗ（給水方向）に対して逆方向へ排出する際には、自重による自然落下により容易に排出することができる。

（４） 好適な態様により、本体ブロック２における下端２ｄ側の端面の少なくとも中心側を円錐状に形成すれば、異物除去装置１に流入する水Ｗを、捕捉流水路３ａ，３ｂ…の形状に沿って分散させることができるため、捕捉流水路３ａ，３ｂ…が筒状であっても円滑で安定した通水を確保できるとともに、均等な異物捕捉効果を得ることができる。

（５） 好適な態様により、本体ブロック２を、複数の分割部材２ｐａ，２ｐｂ，２ｐｃの組合わせにより構成すれば、各分割部材２ｐａ，２ｐｂ，２ｐｃの形状を単純化できるため、製造の容易化及びコスト低減に寄与できるとともに、本体ブロック２の複雑な形状にも柔軟に対応できる。

（６） 好適な態様により、本体ブロック２を、自動給水システムＭにおける電磁弁Ｍｖに対して接続する上流側の給水管Ｐｕｃ，Ｐｕｈに取付可能に構成すれば、異物Ｇ…が原因による電磁弁Ｍｖのトラブルを防止できるため、自動給水システムＭ全体の信頼性を高めることができる。

本発明の好適実施形態に係る異物除去装置の側面断面図、 同異物除去装置の流入口側から見た正面図、 同異物除去装置を構成する各分割部材の一部断面側面図、 同異物除去装置を構成する各分割部材を組付けた状態を示し、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は側面外観図、 同異物除去装置を備える自動給水システムの構成図、 同異物除去装置の給水時の原理説明図、 同異物除去装置の排出時の原理説明図、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る異物除去装置１の構成について、図１〜図４及び図６を参照して具体的に説明する。

異物除去装置１は、図１に示すように、全体をプラスチック素材により形成し、流水方向Ｆｗに所定の長さを有する本体ブロック２を備える。本体ブロック２は、図２に示すように、流水方向Ｆｗ上流側から見た外郭形状は円形となる。例示の場合、本体ブロック２の外径と流水方向Ｆｗの全長はほぼ同程度に選定した。

本体ブロック２には、流水方向Ｆｗに沿った二つの捕捉流水路３ａ，３ｂを設ける。各捕捉流水路３ａ，３ｂは、図２に示すように、流水方向Ｆｗに対する直角方向Ｆｓの断面（正面方向形状）がリング状となるように形成、即ち、本体ブロック２に対して同軸上の筒状に形成し、一方の捕捉流水路３ａは小径に形成して内側に配するとともに、他方の捕捉流水路３ｂは大径に形成して外側に配する。このように、捕捉流水路３ａ，３ｂ…を設けるに際し、本体ブロック２に対して同軸上の筒状に設ければ、異物Ｇ…の大きさにより、捕捉流水路３ａ，３ｂ…の流水方向Ｆｗにおける捕捉位置を異ならせることができるため、異物Ｇ…（図６参照）の堆積を発生しにくくし、効果的な目詰まり防止を図れる利点があり、従来における目詰まりしやすいメッシュ面を用いたフィルタリング構造の問題点を有効に解消できる。

また、各捕捉流水路３ａ，３ｂは、図１に示すように、流水方向Ｆｗに対する直角方向Ｆｓの断面積Ｓを、流入口３ａｉ，３ｂｉから流出口３ａｅ，３ｂｅへ行くに従って漸次小さくなるように形成する。この場合、捕捉流水路３ａ，３ｂの流入口３ａｉ，３ｂｉは、本体ブロック２の下端２ｄ側に臨ませるとともに、流出口３ａｅ，３ｂｅは、本体ブロック２の上端２ｕ側に臨ませる。このように、本体ブロック２における、下端２ｄ側に流入口３ａｉ，３ｂｉ…を設け、かつ上端２ｕ側に流出口３ａｅ，３ｂｅ…を設ければ、残留水Ｗｒを流水方向Ｆｗ（給水方向）に対して逆方向Ｆｒへ排出する際には、自重による自然落下により容易に排出できる利点がある。

さらに、本体ブロック２における下端２ｄ側の端面の少なくとも中心側は、図１に示すように、円錐状に形成する。このように形成すれば、異物除去装置１に流入する水Ｗを、捕捉流水路３ａ，３ｂ…の形状に沿って分散させることができるため、捕捉流水路３ａ，３ｂ…が筒状であっても円滑で安定した通水を確保できるとともに、均等な異物捕捉効果を得れる利点がある。他方、本体ブロック２における上端２ｕ側の外周面には、大径となるフランジ部１１を設けるとともに、このフランジ部１１の外周面には、全周に沿った断面半円状のＯリング装着部１２を設ける（図３参照）。このＯリング装着部１２には、図１に示すように、ゴム製のＯリング２１を装着する。これにより、この異物除去装置１は、図５に示す自動給水システムＭにおける電磁弁Ｍｖに接続した上流側の給水管Ｐｕｃ，Ｐｕｈに取付可能な仕様として構成される。

一方、このような本体ブロック２は、全体を一体成形してもよいし、複数の分割部材の組合わせにより構成してもよい。実施形態は、図３（図４）に示すように、三つの分割部材の組合わせにより構成した場合を例示し、図３（ａ）に示す中筒分割部材２ｐａ，同（ｂ）に示す内筒分割部材２ｐｂ，同（ｃ）に示す外筒分割部材２ｐｃを備えている。これにより、中筒分割部材２ｐａと内筒分割部材２ｐｂを矢印Ｆｘ方向に組付けた後、中筒分割部材２ｐａと内筒分割部材２ｐｂの組立体を、外筒分割部材２ｐｃに対して、矢印Ｆｙ方向に組付けることにより、図４（ａ）及び（ｂ）に示す本体ブロック２を得ることができる。このように、本体ブロック２を、複数の分割部材２ｐａ，２ｐｂ，２ｐｃの組合わせにより構成すれば、各分割部材２ｐａ，２ｐｂ，２ｐｃの形状を単純化できるため、製造の容易化及びコスト低減に寄与できるとともに、本体ブロック２の複雑な形状にも柔軟に対応できる利点がある。

次に、本実施形態に係る異物除去装置１の使用方法及び機能（原理）について、図５〜図７を参照して具体的に説明する。

本実施形態に係る異物除去装置１は、二つ用意し、図５に示す自動給水システムＭにおける電磁弁Ｍｖに接続した上流側の給水管Ｐｕｃ，Ｐｕｈに取付けることができる。自動給水システムＭにおいて、３１は、例えば、航空機や列車等に備えるカランであり、給水口３２と近付けた手等を感知するセンサ３３を備える。また、３５は制御ユニットを内蔵するコントロールボックスであり、センサ３３は、ケーブル３４を介してコントロールボックス３５のセンサ入力部に接続する。なお、３６はコントロールボックス３５に接続した給電ケーブルを示す。さらに、コントロールボックス３５の内部には混合ユニット３７を備え、この混合ユニット３７の混合流出口は、電磁弁Ｍｖを接続した給水管Ｐｏを介して給水口３２に接続する。この電磁弁Ｍｖは制御ユニットに接続する。一方、混合ユニット３７の温水流入口には混合ユニット３７に温水（Ｗ）を供給する給水管Ｐｕｈを接続するとともに、混合ユニット３７の冷水流入口には混合ユニット３７に冷水（Ｗ）を供給する給水管Ｐｕｃを接続する。この給水管Ｐｕｃ，Ｐｕｈは、電磁弁Ｍｖに対して接続する上流側の給水管となり、各給水管Ｐｕｃ，Ｐｕｈの中途にはそれぞれ本実施形態に係る異物除去装置１，１を取付ける。また、３８は給水管Ｐｕｃの残留水Ｗｒを排出するためのドレン口に接続した開閉コック、３９は給水管Ｐｕｈ側のドレン口に接続した開閉コックをそれぞれ示す。

この際、一方の異物除去装置１を給水管Ｐｕｃに取付けるに際しては、図１に示すように、本体ブロック２に設けたフランジ部１１及びＯリング２１を介して給水管Ｐｕｃに装着することができるとともに、他方の異物除去装置１も給水管Ｐｕｈに対して同様に取付けることができる。これにより、図５において、利用者がカラン３１における給水口３２の下方に手を近付ければ、センサ３３が感知し、閉じている電磁弁Ｍｖを駆動制御することにより開側に切換える。この結果、給水管Ｐｕｃ内の冷水（Ｗ）は一方の異物除去装置１を介して混合ユニット３７に供給されるとともに、給水管Ｐｕｈ内の温水（Ｗ）は他方の異物除去装置１を介して混合ユニット３７に供給され、両者を混合した混合水（Ｗ）が給水口３２から放出される。

一方、給水管Ｐｕｃ内の水Ｗの中に異物Ｇ…が混在する場合、この異物Ｇ…は一方の異物除去装置１により捕捉（除去）されるとともに、給水管Ｐｕｈ内の水Ｗの中に異物Ｇ…が混在する場合、この異物Ｇ…は他方の異物除去装置１により捕捉（除去）される。図６に、この捕捉原理を示す。なお、図６は理解を容易にするため、本体ブロック２の上下を反転させている。異物除去装置１に備える捕捉流水路３ａ，３ｂは、流入口３ａｉ，３ｂｉから流出口３ａｅ，３ｂｅへ行くに従って漸次小さくなる断面積Ｓを有するとともに、本体ブロック２に対して同軸上の筒状に設ける。したがって、図６に示すように、異物Ｇ…の大きさにより、捕捉流水路３ａ，３ｂ…の流水方向Ｆｗにおける捕捉位置が異なることになり、異物Ｇ…の堆積が発生しにくくなるとともに、効果的な目詰まり防止を図ることができる。

他方、メンテナンス時には、開閉コック３８，３９を開側へ切換えるとともに、電磁弁Ｍｖを開側へ切換える。これにより、自動給水システムＭにおける全ての残留水Ｗｒが開閉コック３８，３９を介してドレン口から外部に排出される。この際、異物除去装置１，１に対する下流側の残留水Ｗｒは、いわば異物除去装置１，１内を逆流して排出される。図７は、この状態を示している。図７に示す原理図において、流出口３ｅの開口面積が流入口３ｉの開口面積の１０〔％〕であるものとする。排出時には、矢印Ｆｒ方向に残留水Ｗｒが流れるため、サイホンの原理により、上流側Ｐｕには負圧が発生し、下流側Ｐｄに対して吸引力が作用する。したがって、パスカルの原理により、流出口３ｅの流速は上流側Ｐｕの流速に対して１０倍になる。この結果、捕捉流水路３ａに捕捉された異物Ｇは効果的に排除され、異物除去装置１に対して有効性の高いクリーニングを行うことができるとともに、従来のようなメッシュ上の表面張力は発生しないため、残留水Ｗｒをほぼ完全に排出することができる。

また、前述したように、異物除去装置１は、自動給水システムＭにおける電磁弁Ｍｖに対して接続する上流側の給水管Ｐｕｃ（又はＰｕｈ）に取付可能に構成したため、異物Ｇ…が原因による電磁弁Ｍｖのトラブルを防止でき、もって、自動給水システムＭ全体の信頼性を高めることができる。特に、航空機や列車等に備える給水管Ｐｕｃの径は一般的な水道設備における水道管よりも小径となる場合が多いため、本実施形態に係る異物除去装置１は、このような自動給水システムＭに用いて最適となる。

なお、例示の場合、流入口３ａｉのリング幅は０．６〔ｍｍ〕、流出口３ａｅのリング幅は０．３〔ｍｍ〕である。したがって、０．６〔ｍｍ〕に入った異物Ｇの大きさが、０３〔ｍｍ〕以上であれば、捕捉流水路３ａから出ることができず、途中で捕捉される。また、０．３〔ｍｍ〕未満の異物Ｇは流出口３ａｅを通過してしまうが、この程度の大きさであれば、電磁弁Ｍｖが止水不能になるトラブルは発生しない。このようなディメンションを有する異物除去装置１であれば、電磁弁に一般に使用されている６０メッシュフィルタと同等の異物除去性能が確保される。

以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、本体ブロック２はプラスチック素材により形成した場合を例示したが、その他、金属素材やセラミック素材等、素材の種類は問わない。また、捕捉流水路３ａ，３ｂは二つ設けた場合を例示したが、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。一方、本体ブロック２は、三つの分割部材２ｐａ，２ｐｂ，２ｐｃの組合わせにより構成した場合を例示したが、単体又は二つ以上の任意の数量の組合わせにより構成できる。他方、本体ブロック２は、自動給水システムＭにおける電磁弁Ｍｖに対して接続する上流側の給水管Ｐｕｃ…に取付可能に構成した場合を例示したが、図５に示したカラン３１の給水口３２に付設するなど、各種設置部位に対応できるように構成できる。

本発明に係る異物除去装置１は、例示した航空機や列車等における自動給水システムをはじめ、各種施設や住宅等を含む各種給水設備に広く利用できる。

１：異物除去装置，２：本体ブロック，Ｐｕｃ：給水管，Ｐｕｈ：給水管，Ｗ：水，Ｇ：異物，Ｆｗ：流水方向，３ａ：捕捉流水路，３ｂ：捕捉流水路，Ｆｓ：流水方向に対する直角方向，３ａｉ：流入口，３ｂｉ：流入口，３ａｅ：流出口，３ｂｅ：流出口，２ｄ：本体ブロックの下端，２ｕ：本体ブロックの上端，２ｐａ：分割部材，２ｐｂ：分割部材，２ｐｃ：分割部材，Ｍ：自動給水システム，Ｍｖ：電磁弁

Claims (5)

1. 給水管に取付けることにより水の中の異物を除去する異物除去装置において、全体を流水方向に所定の長さを有する本体ブロックとして構成するとともに、前記本体ブロックに、流水方向に沿い、かつ当該本体ブロックに対して同軸上の筒状に形成した一又は二以上の捕捉流水路を設けるとともに、当該捕捉流水路の流水方向に対する直角方向の断面積を、流入口から流出口へ行くに従って漸次小さくなるように形成してなることを特徴とする異物除去装置。
2. 前記本体ブロックは、下端側に前記流入口を設け、かつ上端側に前記流出口を設けてなることを特徴とする請求項１記載の異物除去装置。
3. 前記本体ブロックは、前記下端側の端面の少なくとも中心側を円錐状に形成してなることを特徴とする請求項２記載の異物除去装置。
4. 前記本体ブロックは、複数の分割部材の組合わせにより構成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異物除去装置。
5. 前記本体ブロックは、自動給水システムにおける電磁弁に対して接続する上流側の給水管に取付可能に構成することを特徴とする請求項１記載の異物除去装置。

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