(57)【要約】【課題】単純な構成とするとともに部材同士の固定や接続を容易にできるサイクロン式のセパレータを提供する。【解決手段】サイクロン式のセパレータ１は、内側に円形の空間を形成する筒形状に形成された外側円筒部１０と、前記外側円筒部１０の軸方向一端側に設けられ、前記外側円筒部１０の内側の前記空間に連通する通路１２ａを形成する吸入管１２と、前記外側円筒部１０の内側において前記吸入管１２よりも前記軸方向の他端側に配置され、その内側に軸方向の他端側に向かって径寸法が低減する孔部１１ａを有する内側円筒部１１と、前記外側円筒部１０の前記軸方向における一端側に配置され、その内側に前記外側円筒部１０内の空間と区画される通路３６を形成する上流管１６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に空間を形成する筒形状に形成された外側筒部と、
前記外側筒部の軸方向一端側に設けられ、前記外側筒部の内側の前記空間に連通する通路を形成する吸入管と、
前記外側筒部の内側において前記吸入管よりも前記軸方向の他端側に配置され、その内側に軸方向の他端側に向かって径寸法が低減する孔部を有する内側筒部と、
前記外側筒部の前記軸方向における一端側に配置され、その内側に前記外側筒部内の空間と区画される通路を形成する吐出管と、を備えたことを特徴とするサイクロン式のセパレータ。
【請求項２】
前記吸入管内の通路は、前記外側筒部の接線方向に沿い、
前記吐出管は前記外側筒部より細い管状を成し、
前記外側筒部の内部に、前記軸方向の一端側において前記吐出管の周りに形成される円環状の第１空間と、前記孔部によって前記第１空間から連続して軸方向他端側に向かって縮径する錐台形状の第２空間と、前記第２空間の前記他端側に連通するとともに前記第２空間の他端部よりも大径の第３空間と、前記第１空間の軸心側に配され前記第１空間と区画される第４空間と、が形成され、
前記吸入管の内部の通路から前記第１空間及び第２空間にわたって、流体を旋回させる錐台形状の空間であるサイクロン部が形成されるとともに、前記第３空間によって前記旋回する流体から分離する固体粒子を収集する空間である捕集部が形成され、前記第４空間によって流体が流出される流出用の通路が形成されることを特徴とする請求項１記載のサイクロン式のセパレータ。
【請求項３】
前記外側筒部の軸方向両端に、開口部分を塞ぐ閉塞部を備え、
前記外側筒部、前記内側筒部、前記吸入管、前記吐出管、及び前記閉塞部は、それぞれ樹脂材料から形成され、接続部分が互いに接着により固定されて接続されたことを特徴とする請求項１記載のサイクロン式のセパレータ。
【請求項４】
前記外側筒部の軸方向他端側に、前記捕集部に連通する排出用の通路が設けられ、前記接続部に、前記排出用の通路を開閉可能とする開閉弁が設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のサイクロン式のセパレータ。
【請求項５】
前記吸入管の内部の通路に、流体が通過可能な流通部を有するとともに流体の圧力により弾性変形することにより前記流通部の開閉状態を調節可能に構成された調節弁が設けられたことを特徴とする請求項１記載のサイクロン式セパレータ。
【請求項６】
前記調節弁は、弾性変形可能な円板状の部材に、中心部分から放射状に延びる切り込みを有して構成されることを特徴とする請求項５記載のサイクロン式のセパレータ。
【請求項７】
内側に空間を形成する筒形状に形成された外側筒部の、軸方向一端側に、前記外側筒部の内側の空間に連通する通路を有する吸入管を接続する工程と、
前記外側筒部の内側に形成される円柱形の空間に、軸方向他端側の径寸法が低減する錐台形状の孔部を有する内側筒部を挿入して配置する工程と、
前記外側筒部の軸方向一端側の軸心部分に、内部に通路を形成する管状の吐出管を取り付ける工程と、を備えたことを特徴とするサイクロン式のセパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セパレータ及びセパレータの製造方法に関するものであり、特に流体を旋回させるサイクロン式のセパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
井戸の揚水装置や種々の産業機器において、細かい砂や研磨材を分離するセパレータが用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。サイクロン式のセパレータは、例えば円周接線上に吸入管が連結された円筒管と、円筒管の吸入口上に設けられた仕切り板と、仕切り板の上部であって中心に対向する位置に設けられた吐出口と、仕切り板の中心軸線上に設けられた上流管と、を備える。円筒管の上部には、排気弁を備えたカバーが接続されている。
【０００３】
このようなセパレータにおいては、円筒管の下部に、遠心分離機能を有する円錐部（サイクロン部）が構成される。この円錐部の下部に分離した固体粒子を捕集するコレクタ部が構成される。コレクタ部は固体粒子の沈降を促し、蓄積量を確保するために、円錐部下端より拡大され、円筒管と同等の直径を有している。さらに、捕集部の下部には、捕集された固体粒子を排出するバルブを接続するための排出部が設けられている。
【０００４】
このようなサイクロン式のセパレータにおいて、排出部は排出時の固体粒子の残留を防止するために円錐形状に構成されている。また、残留した固体粒子を目視で確認するために、円筒管全体を透明の材料とし、あるいは別途に透明の窓を有している。吸入管・上流管・円筒管・円錐部は、例えばステンレス等で構成され、耐食性向上のために内面が塗装されている。これらの吸入管・上流管・円筒管・円錐部は、互いの接続部分にフランジが形成され、フランジにおいてねじ止めにより接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−５２３５１号公報
【特許文献２】実開平６−３４７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記技術には次のような問題がある。すなわち、上記構成のサイクロン式のセパレータは、ステンレス等により吸入管・上流管・円筒管・円錐部等を構成するとともに、これらの部材同士を、フランジにてねじ固定するため、構成が複雑であり、組み立て作業が困難であるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、単純な構成とするとともに部材同士の固定や接続の作業を容易にするサイクロン式のセパレータ及びセパレータの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係るサイクロン式のセパレータは、内側に円形の空間を形成する筒形状に形成された外側筒部と、前記外側筒部の軸方向一端側に設けられ、前記外側筒部の内側の前記空間に連通する通路を形成する吸入管と、前記外側筒部の内側において前記吸入管よりも前記軸方向の他端側に配置され、その内側に軸方向の他端側に向かって径寸法が低減する孔部を有する内側筒部と、前記外側筒部の前記軸方向における一端側に配置され、その内側に前記外側筒部内の空間と区画される通路を形成する吐出管と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の一態様に係るサイクロン式のセパレータの製造方法は、内側に円形の空間を形成する筒形状に形成された外側筒部の、軸方向一端側に、前記外側筒部の内側の空間に連通する通路を有する吸入管を接続する工程と、前記外側筒部の内側に形成される円柱形の空間に、軸方向他端側の径寸法が低減する孔部を有する内側円筒部を挿入して配置する工程と、前記外側筒部の軸方向一端側の軸心部分に、内部に通路を形成する管状の吐出管を取り付ける工程と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サイクロン式のセパレータを単純な構成とするとともに各部材同士の固定や接続を容易とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るサイクロン式セパレータの側面を一部切欠して示す説明図。
【図２】同サイクロン式セパレータの断面図。
【図３】同サイクロン式セパレータの弾性板の構成を示す説明図。
【図４】同サイクロン式セパレータの動作を示す説明図。
【図５】本発明の他の実施形態にかかるサイクロン式セパレータの側面を一部切欠して示す説明図。
【図６】本発明の他の実施形態にかかるサイクロン式セパレータの断面を示す説明図。
【図７】本発明の他の実施形態にかかるサイクロン式セパレータの側面を一部切欠して示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の第１実施形態にかかるセパレータ１及びセパレータの製造方法について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、各図において適宜構成を拡大、縮小、省略して示している。各図中の矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ直交する３方向を示している。
【００１３】
図１は、本実施形態にかかるサイクロン式のセパレータ１の一部を切欠して内部構成を示す側面図である。図２は、セパレータ１の断面図である。セパレータ１は、井戸の細砂などを分離・捕集する液体サイクロン式のセパレータ１であり、外側円筒部１０（外側筒部）と、外側円筒部１０の内部に挿入された内側円筒部１１（内側筒部）と、外側円筒部１０の一端側の外周に設けられた吸入管１２と、吸入管１２に接続された拡大継手１３と、外側円筒部１０の一端側の軸心部分に配される上流管１５（吐出管）と、上流管１５に接続される屈曲管１６と、外側円筒部１０の一端に設けられた第１端板１７（閉塞部）と、外側円筒部１０の他端側を塞ぐ第２端板１９（閉塞部）と、外側円筒部１０の他端側の開口に接続される排出管１８と、排出管１８に連続する複数の配管２１〜２５と、を備えて構成されている。
【００１４】
外側円筒部１０は、ＰＶＣ等の樹脂で円柱状に構成され、内部に所定の径を有する円柱状の空間を構成している。
【００１５】
内側円筒部１１は、ウレタン等の耐摩耗性材料で構成され、外側円筒部１０の内側の空間に挿入されている。内側円筒部１１の外周面が、外側円筒部１０の内周面に密着するように寸法設定されている。内側円筒部１１は、外側円筒部１０内に挿入され、外側円筒部１０の矢印Ｚに沿う軸方向中央部分に接着により配置されている。内側円筒部１１の軸心部分には、径が軸心方向の先端側が徐々に狭くなる円錐台形状の孔部１１ａが形成されている。
【００１６】
吸入管１２は、ＰＶＣ等の樹脂材料で円筒形状に構成され、外側円筒部１０の軸方向一端側に接続されている。吸入管１２の軸心は外側円筒部１０の接線方向に沿っている。吸入管１２は、外側円筒部１０の外側面に接着等により取り付けられている。吸入管１２の内部に形成される通路１２ａは、外側円筒部１０の内部の空間に連通する。
【００１７】
吸入管１２の端部には拡大継手１３が接着により接続されている。拡大継手１３は、外側円筒部１０よりも小径に構成されるとともに吸入管１２と同軸の円筒形状に構成される大円筒部１３ａと、大円筒部１３ａから先端側に向かって開口が狭まる円錐管状部１３ｂと、円錐管状部１３ｂの先端側において円筒形状をなす小円筒部１３ｃと、を一体に備えて構成されている。
【００１８】
さらに、吸入管１２内の通路１２ａには、弾性板２７が設けられている。弾性板２７は、図３に示すように、弾性ゴム等から円板形状に構成され、中心に流通孔部２７ａと、この流通孔部２７ａから外周側に向けて放射状に切りかかれた切り込み部２７ｂと、が形成されている。この流通孔部２７ａと切り込み部２７ｂで形成される開口を通って流体が流通可能となっている。切り込み部２７ｂは、例えば流通孔部２７ａを中心として十字状に切りかかれて構成されている。
【００１９】
弾性板２７は流体の圧力により変形可能であり、流れ込む流体の流量に応じて切り込み部２７ｂの開放状態が変化することにより、流通面積を変化させる機能を有する。すなわち、定格流量時には中央の流通孔部２７ａの外周部が変形し、有効径が拡大し、損失抵抗を低減する。一方、小流量時には、差圧が小さいため、中央の流通孔部２７ａの外周部分は変形しない。このため有効径の変化により可動オリフィスの機能を実現できる。
【００２０】
図１及び図２に示す上流管１５は、樹脂製で外側円筒部１０よりも小径の円筒形状に構成され、外側円筒部１０の一端側の軸心部分に配置されている。上流管１５の端部の外周部分が、第１端板１７の内側の開口に接着により固定されている。
【００２１】
屈曲管１６は、上流管１５の一端側に接続され、上方に向かって屈曲する円筒形状に構成されている。屈曲管１６の端部の内周面が、上流管１５の端部の外周面に接着され、接続されている。
【００２２】
第１端板１７は、円環板状に構成され、外側円筒部１０の一端側において、上流管１５の外周部分に形成される円環形状の開口を塞ぐ。
【００２３】
第２端板１９は、円環板状に構成され、外側円筒部１０の他端側において、排出管１８の外周部分に形成される円環形状の開口を塞ぐ。第２端板１９の内側（軸方向一端側）の面は、軸心に向かって第２端板１９の厚さが減少するように、傾斜している。
【００２４】
第２端板１９の開口には、排出管１８が接着により接続されている。排出管１８は、拡大継手１３と同形状に構成され、外側円筒部１０よりも小径に構成されるとともに外側円筒部１０と同軸の円筒形状に構成される大円筒部１８ａと、大円筒部１８ａから先端側に向かって開口が狭まる円錐管状部１８ｂと、円錐管状部１８ｂの先端側において円筒形状をなす小円筒部１８ｃと、を一体に備えて構成されている。排出管１８の外周部分が、第２端板１９の内側の開口に接着されて固定されている。
【００２５】
排出管１８の先端側には、逃がし用の複数の配管２１〜２５等が順次接続されている。これら配管２１〜２５の途中に、逃がし用の流路を開閉する開閉バルブ２６が設けられている。これら排出管１８、配管２１〜２５、開閉バルブ２６により、捕集部３５に連通するとともに開閉可能な固体粒子排出用の通路３７が形成されている。
【００２６】
外側円筒部１０の内側は、軸方向一端側に円環形状の空間である第１空間３１が形成されている。この第１空間３１は外周接線に沿う吸入管１２内の通路１２ａに連通している。第１空間３１よりも先端側には、径が徐々に狭くなる円錐台形状の空間である第２空間３２が形成される。通路１２ａ、第１空間３１、第２空間３２により、流体を旋回させるサイクロン部３４が構成される。サイクロン部３４は円錐台形状に構成され、遠心分離機能を有する。
【００２７】
外側円筒部１０の内側において、サイクロン部３４よりも先端側には大径の円柱形状の空間である捕集部３５（第３空間）が形成される。捕集部３５は固体粒子の沈降を促し、蓄積量を確保するために、サイクロン部３４の下端より拡大され、第１空間３１と同等の直径を有している。この捕集部３５にて、旋回する流体から分離する固体粒子３９（図４のみに示す）が収集される。
【００２８】
さらに、第１空間３１の軸心側に上流管１５によって区画された流出用の通路３６（第４空間）が形成される。この流出用の通路３６は屈曲管１６によって屈曲される。
【００２９】
捕集部３５のさらに先端側には、排出管１８、配管２１〜２５、開閉バルブ２６により、捕集部３５に連通するとともに開閉可能な固体粒子排出用の通路３７が形成されている。
【００３０】
上記構成のサイクロン式のセパレータ１を製造する際には、まず、樹脂成形により円筒形状に構成された外側円筒部１０に、内側円筒部１１を挿入して接着する。つぎに、外側円筒部１０の一端側の側部に吸入管１２を接着して接続する。さらに外側円筒部１０の軸心部分に上流管１５と第１端板１７を接着により取り付ける。
【００３１】
一方、外側円筒部１０の他端側に、第２端板１９と排出管１８を接着により取り付ける。さらに、吸入管１２に拡大継手１３を取り付け、上流管１５に屈曲管１６を取り付け、排出管１８に配管２１〜２５を順次連続して取り付けるとともに開閉バルブ２６を接続する。以上により、少ない部品点数で容易にサイクロン部３４と捕集部３５を形成することができる。また、外側円筒部１０と第１端板１７と上流管１５、吸入管１２と拡大継手１３は、一体に樹脂成形されたものであっても良い。
【００３２】
以下、本実施形態のセパレータ１の動作について、図４を参照して説明する。図４は、セパレータ１の動作を示す説明図である。
【００３３】
流体は拡大継手１３よりサイクロン部３４に流入する。このとき、弾性板２７が流量に応じて変形し、切り込みが適当な大きさに開閉するため、低格流量を維持することができる。また、吸入管１２で通路を狭めることにより流速を確保する。
【００３４】
流体はサイクロン部３４にて旋回しながら、孔部１１ａの先端側に流れる。この孔部１１ａの先端部分において固体粒子が分離される。分離された固体粒子は捕集部３５に捕集される。
【００３５】
さらに、固体粒子が取り除かれた流体は、外側円筒部１０の軸心部分を通って上方に戻り、上流管１５及び屈曲管１６内に形成された吐出用の通路３６（第４空間）を通って、吐出される。
【００３６】
また、定期的にバルブ２６を開くことにより、捕集部３５に捕集された砂などの固体粒子３９は排出管１８、配管２１〜２５によって形成された排出用の通路３７を通って排出される。
【００３７】
本実施形態にかかるセパレータ１は以下に掲げる効果を奏する。すなわち、樹脂材料から単純な形状に構成した各部材を、接着により固定する構成により、フランジまたはねじ固定部を設けて相互に接続する必要がない。さらに、各部材を単純な形状とすることができ、これらの配置を工夫したことにより、少ない部品点数で容易にサイクロン式のセパレータを製造することができる。また、各部材を樹脂で構成することにより、軽量化が可能となり、セパレータ全体を設置するために溝形鋼などからなる複数の支持部を締結する必要がなくなる。また、サイクロン部３４の内面に耐摩耗性を工場するウレタンコーティングなどを施す必要がない。また、ＰＶＣ等の樹脂に替えて透明樹脂より構成すれば、捕集部内の様子を確認するために別途の窓部を設ける必要がない。
【００３８】
さらに、捕集部３５に連通する固体粒子排出用の通路３７を形成するとともに、この通路３７を開閉可能なバルブ２６を設けたことにより、バルブ２６の開閉により固体粒子の定期的な排出が可能となる。したがって、捕集部３５へ体積する砂などの固体粒子を定期的に取り除くことができるため、捕集部３５を小さく設定することができる。したがって、セパレータ１の全体を小型化することが可能となるとともに、固体粒子がサイクロン部３４まで体積して流出するのを防止できる。
【００３９】
また、吸入管１２に、流体の圧力に応じて変形可能なゴム等からなり、流通孔部２７ａ及び放射状の切り込み部２７ｂを有する弾性板２７を設けたことにより、小流量時であっても適当な旋回流速を維持できる。したがって、高い遠心分離機能・分離性能を確保できる。このため、一般的に受水槽などへ一定の定格流量で運転できるので、家庭用途などの蛇口と直結されて使用することも可能である。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【００４１】
例えば他の実施形態にかかるセパレータ２を図５及び図６に示す。セパレータ２は、外側円筒部１０としてＶＰ直管が用いられ、この外側円筒部１０の両端の開口が、ＶＰキャップ６１，６２により閉塞されている。内側円筒部１１はウレタンパイプで構成され、内部に円錐台形状の孔部１１ａが形成されている。外側円筒部１０の内側は一端側が他端側よりも小径となるような段差が形成され、この段差に係合することにより、内部の空間に挿入された内側円筒部１１が固定される。上流管１５及び吸入管１２はＶＰ直管で構成されている。さらに、屈曲管１６、拡大継手１３．１８に代えて、ＶＰバルブソケット６３，６４，６５が取り付けられている。ＶＰバルブソケット６３と吸入管１２との間には流体が流通する開口を有するＰＶＣ円板６６が設けられている。以上のように構成されたセパレータ２においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４２】
さらに、他の実施形態として、図７に示すセパレータ３のように、吸入管１２、拡大継手１３及び第１端板１７を一体として樹脂成形により形成してもよい。
【００４３】
例えば、上記実施形態に例示された各構成要素を削除してもよく、各構成要素の形状、構造、材質等を変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【００４４】
１…セパレータ、１０…外側円筒部（外側筒部）、１１…内側円筒部（内側筒部）、
１１ａ…孔部、１２…吸入管、１２ａ…通路、１３…拡大継手、１５…上流管（吐出管）、
１６…屈曲管、１７…第１端板、１８…排出管、１９…第２端板、２１〜２５…配管、
２６…開閉バルブ、２７…弾性板（調節弁）、２７ａ…流通孔部、２７ｂ…切込み部、
３４…サイクロン部、３５…捕集部、３６…流出用の通路、３７…排出用の通路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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