JP7186936B1 - 異物除去装置 - Google Patents

Abstract

配管内の流体に含まれる異物を、トラップ部（２）内で生じる旋回流を用いて除去する異物除去装置（１）であり、流体をトラップ部（２）内に流入させ、分離部（５）の内側を流れる内側流体と、外側を流れる外側流体とに分離する。外側流体に含まれる流体より比重の重い第１異物は、トラップ部（２）内壁と分離部（５）との隙間に捕捉され、内側流体に含まれる流体より比重の軽い第２異物は、整流板（１０）で旋回流を低減させることにより、トラップ部（２）の天井中央部の異物排出手段接続部（９）を介して異物排出手段（８）から外部に放出される。

Description

本願は、異物除去装置に関するものである。

配管内の流体に含まれる異物を除去する際に、旋回流と重力沈降とを利用して異物除去を行う異物除去装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この異物除去装置は、例えば、配管内に流れる水等の流体に含まれ得る鉄錆、不溶性塩、腐食生成物等の異物の除去を行い、配管内のダメージ抑制に貢献する。

異物除去装置は、例えば、鉄製ラジエータおよび鉄製配管等が使用された循環水回路を有するヒートポンプ式の給湯暖房システムに用いられる。循環水回路の鉄製ラジエータおよび鉄製配管等は、循環水回路内の流体に鉄錆等の異物を発生し得る。そのため従来の異物除去装置は、鉄錆等の流体より比重の大きい異物の除去に使用される。

特開２００７－１２７０２６号公報

しかし、流体が流れる回路においては、流体より比重の大きい鉄錆等の異物に加え、流体より比重の小さい空気等の異物も発生し得る。例えば、上述したようなヒートポンプ式の給湯暖房システムにおいては、給湯暖房システムの稼働に依存した温度上昇によって、回路中の流体内に溶存していた空気が気泡として発生し得る。発生した気泡がポンプへ影響する虞もあるため、流体よりも比重の小さい気泡のような異物も、より適切に除去できる異物除去装置が求められていた。

本願は、上記のような事情を鑑みてなされたものであり、鉄錆等の流体より比重の大きい異物の除去を可能としつつも、気泡のような、流体よりも比重の小さい異物の除去能力がより向上した異物除去装置を提供することを目的とする。

本願に開示される異物除去装置は、
流体中の異物を捕捉する円筒形状のトラップ部、トラップ部上部に接続され、トラップ部内に流入される流体に旋回流を生じさせる流入部、トラップ部内壁との間に隙間を空けてトラップ部底部に配置される筒状構造体からなり、旋回流を、筒状構造体の内側を流れる内側流体と、外側を流れる外側流体とに分離する分離部、分離部の筒状構造体とトラップ部とを貫通するように形成され、内側流体をトラップ部外に流出する流出部、トラップ部の天井中央部に形成された開口部を有する異物排出手段接続部、異物排出手段接続部に接続された異物排出手段、異物排出手段接続部に配設された整流板、を備え、外側流体に含まれる流体より比重の重い第１異物は、トラップ部内壁と筒状構造体との隙間に捕捉され、内側流体に含まれる流体より比重の軽い第２異物は、整流板で旋回流を低減させることにより、異物排出手段接続部を介して異物排出手段から外部に放出されることを特徴とする。

本願に開示される異物除去装置によれば、流体より比重の大きい鉄錆等の異物の除去を可能としつつ、気泡のような流体よりも比重の小さい異物の除去能力がより向上する。

実施の形態１に係る異物除去装置を模式的に示す説明図である。 図１をＡ－Ａ側から見た図である。 実施の形態１に係る異物除去装置の整流板の形状を示す図である。

以下、図面を参照し、本願が開示する異物除去装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は一例であり、この実施の形態によって本願が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る異物除去装置１を模式的に示す説明図である。図２は、図１をＡ－Ａ側から見た図である。異物除去装置１は、水等の流体が流れる回路に設置される。異物除去装置１は、流入した流体に含まれる異物を除去して流体を流出する装置であり、トラップ部２、流入部３、流出部４、分離部５、第１異物捕捉部６、第１異物排出手段７、第２異物排出手段８、第２異物排出手段接続部９、整流板１０等を備える。図１および図２において、異物除去装置１内を流れる流体の移動方向が矢印で示してある。なお、図中、破線は内壁、あるいは見えない部分を透過して示している。

トラップ部２は、中空の円筒形状の構造体である。流体が流れる回路に異物除去装置１が設置された場合、トラップ部２は、図１に例示してあるように、垂直方向へ延出するよう配置される。トラップ部２は、ステンレス、黄銅、銅、アルミニウム、鉄鋼などの金属製でもよく、また、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標）樹脂）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリスルフォン、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、芳香族ポリアミド（ナイロン６又はナイロン６－６等）ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、アクリル、炭素繊維強化プラスチックなどの樹脂製でもよい。

流入部３は、回路に流れる流体をトラップ部２内に流入させるための流路を構成する。図１に例示するように、流入部３の一端はトラップ部２の上部に接続され、流入部３の他端は配管を介して回路に接続されており、回路側から矢印Ｂ方向に流体が侵入する。

流出部４は、トラップ部２内に流れる流体をトラップ部２外の回路に流出させるための流路を構成する。図１に例示するように、流出部４の一端はトラップ部２に接続され、流出部４の他端は配管を介して回路に接続される。後述する分離部５の筒状構造の内側を流れる旋回流の内側流体を、流出部４を介してトラップ部２外の回路に流出させる。

流入部３は、図２に例示するように、流入部３内を流れる流体が、トラップ部２内で旋回流を生じるように構成している。この構成によって、異物除去装置１内に流入した流体がそのまま直線的に流出部４から異物除去装置１外へ流出される事態が抑制される。言い換えると、流入部３からトラップ部２内に流入した流体は、図２に示す水平方向断面が円形状であるトラップ部２の外周に沿ってトラップ部２内で渦を巻いた旋回流となって下降してゆき、流出部４から外に流出される。

分離部５は、流入部３から流入した流体をトラップ部２内の外周側と中心側とに分離するための分離部材である。分離部５は、トラップ部２内の外周から離隔した内側のあらかじめ定められた位置に配置される中空の筒状構造体であり、本実施の形態では円筒状部材である。従って、図２に示す通り、分離部５の内径は、分離部５が配置される位置のトラップ部２の内径よりも小さい。これにより、トラップ部２内壁と分離部５との間に隙間（以下、第１異物捕捉部６）が形成される。このような構成によって、異物除去装置１内に流入した流体は、トラップ部２内において分離部５の内側を流れる旋回流の内側流体と分離部５の外側を流れる旋回流の外側流体とに分離される。

分離部５は、図１に例示するように、トラップ部２の下方に配置される。例えば分離部５は、トラップ部２の底部で、流入部３よりも鉛直下方に配置される。流出部４も同様に流入部３よりも鉛直下方に配置される。

また、分離部５は、流出部４が接続されるトラップ部２の接続部分と垂直方向で同程度の位置に配置される。本実施の形態では、流出部４は、分離部５の筒状構造体とトラップ部２とを貫通するように形成される。

このような構成により、流体中に含まれる鉄錆のような流体よりも比重の大きい異物（以下、第１異物と称す）を第１異物捕捉部６に集め、第１異物が取り除かれた内側流体を流出部４から流出する。

上述したように異物除去装置１は、トラップ部２内で流体が旋回流としてサイクロン状に流れて渦を形成することになる。渦に係る回転によって遠心力が働き流体が外側に押される。すなわち、トラップ部２内の流体は、外側が高圧となり、中心側が低圧となる。さらに気泡のような流体よりも比重の小さい異物（以下第２異物と称す）は、このような圧力の相違によりトラップ部２内の中央に集まり、流体との比重の違いにより浮上することになる。

一方、第１異物は、このような圧力の相違によりトラップ部２内の外周側に移動し、重力沈降によってトラップ部２内の下方に集まることになる。言い換えると、第１異物は、トラップ部２内にある分離部５の外側に集まることになる。そのため、流出部４からは、第１異物だけでなく第２異物も適切に取り除いた流体が流出される。

第１異物捕捉部６で第１異物を捕捉する第１異物捕捉部６において、重力沈降した比重の大きい第１異物を捕捉する。第１異物捕捉部６には、トラップ部２底部から鉛直下方に伸びる第１異物排出手段７が設けられる。

第１異物排出手段７は、第１異物捕捉部６により捕捉された第１異物を排出する。第１異物排出手段７は、例えばバルブであり、開放状態とすることによって第１異物捕捉部６に捕捉された第１異物を外部に排出する。第１異物排出手段７を備えることによって、第１異物捕捉部６に第１異物が捕捉された場合においても、外部に排出することで第１異物捕捉部６の第１異物の捕捉量を減少させることができ、異物除去装置１の使用期間が長くなっても継続して有効に第１異物を捕捉することが可能となる。

第２異物排出手段８は、トラップ部２内の中央に集まる第２異物を排出する。第２異物排出手段８は、例えば空気弁であり、開放状態とすることによってトラップ部２内の中央に集まり、浮上した第２異物を外部に排出する。

第２異物排出手段接続部９は、第２異物排出手段８をトラップ部２へ接続する。第２異物排出手段接続部９は、具体的には、図１に示すように、流出部４の鉛直上方であって、流入部３よりも上部のトラップ部２の内壁の最上部である天井の中央あるいは中央付近（両方を含めて中央部と称す）に上方に向かって開口されたスペースである。このような構成によって、トラップ部２内の中央に集まり、浮上した第２異物が、第２異物排出手段接続部９へ流入し、第２異物排出手段８へと浮上する。

整流板１０は、第２異物排出手段接続部９に配設され、第２異物排出手段接続部９へ流入した第２異物を浮上させる。整流板１０は、図３（ａ）～（ｄ）に示すように、形状が第２異物排出手段接続部９の開口部を分断するように形成され、第２異物排出手段接続部９内の旋回流を低減させ、第２異物排出手段接続部９へ流入した第２異物を第２異物排出手段８へ浮上させることが可能となる。また、第２異物排出手段接続部９と整流板１０により、トラップ部２の中心部に生じる下降旋回流による第２異物排出手段８の誤動作を抑制できる。例えば、第２異物排出手段８内の空気抜き弁内のフロートが、下降する旋回流によって沈み、水漏れなどが生じることを低減できる。

以上のように、本実施の形態に係る異物除去装置によれば、第１異物である、鉄錆等の流体より比重の大きい異物の除去を可能としつつ、第２異物である、気泡のような、流体よりも比重の小さい異物の除去能力がより向上させることができる。

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１：異物除去装置、２：トラップ部、３：流入部、４：流出部、５：分離部、６：第１異物捕捉部、７：第１異物排出手段、８：第２異物排出手段、９：第２異物排出手段接続部、１０：整流板。

Claims (3)

1. 流体中の異物を捕捉する円筒形状のトラップ部、
   前記トラップ部上部に接続され、前記トラップ部内に流入される流体に旋回流を生じさせる流入部、
   前記トラップ部内壁との間に隙間を空けて前記トラップ部底部に配置される筒状構造体からなり、前記旋回流を、前記筒状構造体の内側を流れる内側流体と、外側を流れる外側流体とに分離する分離部、
   前記分離部の筒状構造体と前記トラップ部とを貫通するように形成され、前記内側流体を前記トラップ部外に流出する流出部、
   前記トラップ部の天井中央部に形成された開口部を有する異物排出手段接続部、
   前記異物排出手段接続部に接続された異物排出手段、
   前記異物排出手段接続部に配設された整流板、
   を備え、
   前記外側流体に含まれる前記流体より比重の重い第１異物は、前記トラップ部内壁と前記筒状構造体との隙間に捕捉され、前記内側流体に含まれる前記流体より比重の軽い第２異物は、前記整流板で前記旋回流を低減させることにより、前記異物排出手段接続部を介して前記異物排出手段から外部に放出されることを特徴とする異物除去装置。
2. 前記流出部は、前記流入部よりも下方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の異物除去装置。
3. 前記トラップ部内壁と前記筒状構造体との隙間の前記トラップ部底部に形成され、前記トラップ部外に前記第１異物を放出する第１異物流出部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の異物除去装置。

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