(57)【要約】【課題】安価で信頼性が高く確実にごみや異物を回収できる水循環装置を提供する。【解決手段】水循環装置は、循環液が循環する循環回路に設けられ、循環液に循環する圧力を加える循環ポンプと、循環回路に接続され、小径流路部４２ａ、大径流路部２０ａ、及び両者間に全周にわたって開口を上方に向けて設けられた異物溜り部４０を内部に形成し、底部に形成された流入口３１から所定圧力の循環液を流入し、中心部にて循環液を上方に向けて第１の流速で上昇させ、大径流路部２０ａの上部にて循環液を半径方向外方に移動させ、外周部にて循環液を下方に向けて第１の流速より遅い第２の流速で下降させ流出口３５から排出するタンク４とを備える。【選択図】        図２
2010144977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環液が循環する循環回路と、
前記循環回路に設けられ、前記循環液に循環する圧力を加える循環ポンプと、
前記循環回路に接続され、上下方向に延びる概略筒状を成し、少なくとも一部に設けられた小径流路部、該小径流路部の上方に連結された大径流路部、及び前記小径流路部と前記大径流路部との間に全周にわたって開口を上方に向けて設けられたポケット状の異物溜り部を内部に形成し、
底部に形成された流入口から所定圧力の前記循環液を流入し、前記小径流路部及び前記大径流路部の中心部にて前記循環液を上方に向けて第１の流速で上昇させ、前記大径流路部の上部にて前記循環液を半径方向外方に移動させ、前記大径流路部の外周部にて前記循環液を下方に向けて第１の流速より遅い第２の流速で下降させ、前記小径流路部の外周部を下降する前記循環液を下部に形成された流出口から排出するタンクと、
を備えることを特徴とする水循環装置。
【請求項２】
前記タンクは、
概略有底筒状を成し、上部内壁が前記大径流路部を形成し、底部中央に前記流入口が形成され、下部側壁に前記流出口が形成されたタンク本体と、
前記タンク本体の上端開口を密閉する蓋体と、
前記タンク本体の内部に収納され、前記タンク本体の上下方向中間部の内壁から半径方向内方に突出し開口を上方に向ける前記異物溜り部、及び該異物溜り部の内周部に全周にわたって設けられ、前記小径流路部を形成する第２の内壁を有する異物捕獲部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の水循環装置。
【請求項３】
前記タンクは、
概略有底筒状を成し、内壁が前記小径流路部を形成し、底部中央に前記流入口が形成され、下部側壁に前記流出口が形成された第１のタンク部、概略筒状を成し、前記第１のタンク部の上端部に下端部を重ねて一体に連結され、前記第１のタンク部より大きな内径を有し、内壁が前記大径流路部を形成する第２のタンク部と、前記第１のタンク部と前記第２のタンク部の重なり部分に全周にわたって開口を上方に向けて形成された前記異物溜り部とを有するタンク本体と、
前記タンク本体の前記第２のタンク部の上端開口を密閉する蓋体と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の水循環装置。
【請求項４】
前記第１のタンク部、前記第２のタンク部、及び前記異物溜り部は、樹脂材料を用いてモールド成形にて一体に作製されている
ことを特徴とする請求項３に記載の水循環装置。
【請求項５】
循環液が循環する循環回路と、
前記循環回路に設けられ、前記循環液に循環する圧力を加える循環ポンプと、
前記循環回路に接続され、概略筒状を成し、底部中央に形成された流入口から所定圧力の前記循環液を流入し、中心部にて前記循環液を上方に向けて第１の流速で上昇させ、上部にて前記循環液を半径方向外方に移動させ、外周部にて前記循環液を下方に向けて第１の流速より遅い第２の流速で下降させ、前記循環液を下部に形成された流出口から排出するタンクと、
前記タンク本体の上下方向中間部の内壁に、前記下方に向かう循環液の流路に臨むように全周にわたって環状に設けられ、前記タンク本体の内壁から半径方向内方に突出し開口を上方に向けるポケット状の異物溜り部と、
を備えることを特徴とする水循環装置。
【請求項６】
前記異物溜り部には、前記循環液に含まれる前記循環液より密度の大きい微細異物が、前記循環液の流速の低下により沈下したものが捕獲される
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の水循環装置。
【請求項７】
前記循環ポンプは、初回運転時に定格以上の回転数で所定時間運転される
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の水循環装置。
【請求項８】
前記タンクの内部の前記循環液の液位を検知する液位検知手段をさらに有し、
前記液位検知手段の検知信号に基づいて、前記循環液の液位が前記異物溜り部より低いときに、前記循環ポンプが停止する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の水循環装置。
【請求項９】
環状を成し循環ポンプが設けられ前記循環ポンプにより循環液が循環する循環回路に接続される異物回収装置であり、
前記循環回路に接続され、上下方向に延びる概略筒状を成し、少なくとも一部に設けられた小径流路部、該小径流路部の上方に連結された大径流路部、及び前記小径流路部と前記大径流路部との間に全周にわたって開口を上方に向けて設けられたポケット状の異物溜り部を内部に形成し、
底部に形成された流入口から所定圧力の前記循環液を流入し、前記小径流路部及び前記大径流路部の中心部にて前記循環液を上方に向けて第１の流速で上昇させ、前記大径流路部の上部にて前記循環液を半径方向外方に移動させ、前記大径流路部の外周部にて前記循環液を下方に向けて第１の流速より遅い第２の流速で下降させ、前記小径流路部の外周部を下降する前記循環液を下部に形成された流出口から排出するタンク
を備えることを特徴とする異物回収装置。
【請求項１０】
前記タンクは、
概略有底筒状を成し、上部内壁が前記大径流路部を形成し、底部中央に前記流入口が形成され、下部側壁に前記流出口が形成されたタンク本体と、
前記タンク本体の上端開口を密閉する蓋体と、
前記タンク本体の内部に収納され、前記タンク本体の上下方向中間部の内壁から半径方向内方に突出し開口を上方に向ける前記異物溜り部、及び該異物溜り部の内周部に全周にわたって設けられ、前記小径流路部を形成する第２の内壁を有する異物捕獲部材と、
を備えており、
前記タンクの側壁を貫通する挿入穴に外部側から挿入された棒状の液位検知センサをさらに備え、
前記液位検知センサは、前記異物捕獲部材を貫通することにより前記異物捕獲部材を支持する
ことを特徴とする請求項９に記載の異物回収装置。
【請求項１１】
前記タンク本体の内部の前記流入口に対向する位置に、前記循環液の流速を低下させる障害壁が設けられ、
前記異物溜り部、前記第２の内壁、及び前記障害壁は、前記異物捕獲部材に一体に成形されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の異物回収装置。
【請求項１２】
前記第１の流速は、前記水熱媒に含まれる前記水熱媒より密度の大きな微細異物を前記タンク本体の上部に上昇させる速さである
ことを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の異物回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水熱媒などの循環液を循環する装置内において、循環液に含まれる異物を容易に捕獲できる異物回収装置、及びこの異物回収装置を備えた水循環装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温水生成機は、温水暖房装置の温水循環系の途中に設けられ、水熱媒を貯留するためのタンクを備えている。一般的にこの種のタンクでは、フィルターが備えられ、水熱媒に含まれる異物を捕獲する。これは、熱交換器、配管などに異物が堆積することによって、暖房能力低下や異物付着による循環ポンプのロック、異常振動、流量低下が発生することを防ぐためである。また、フィルターを備えることで、圧力損失を加え、水熱媒の流速を低下させ空気と水熱媒を分離することも行われている。
【０００３】
一方、フィルターを用いない異物捕獲手段としては、特許文献１のように内部に水熱媒と空気を分離する異物溜気体バイパス路を設け、空気の表面に付着して浮上した異物を異物溜気体バイパス路内に滞留させ捕獲し、清澄な空気を気体抜弁に排出させるという方法も提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特公平０４−０７０５１２号公報（第１０図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
温水生成機で一般的な異物を捕獲する手段であるフィルターによる方法では、粒径が小さい異物を捕獲しようとした場合、フィルターのメッシュを細かくする必要がある。しかしながら、フィルターのメッシュを細かくすると目詰まりを起こしやすく、圧力損失が増大し、流量が低下し暖房能力が低下する。温水生成機では、フィルターの目詰まりを防止するため、一般的にメッシュの開口部が一辺１ｍｍ程度のフィルターが選択される。フィルターによる異物の捕獲ではフィルターのメッシュより小さい異物は捕獲できないという問題があり、温水生成機の循環ポンプ軸受け部に粒径１ｍｍ以下の微小な異物が進入すると軸受け部の磨耗が促進され、軸受け部が偏芯する。これにより、異常音や異常振動が発生し、最終的に循環ポンプは動作不能に至るという問題が発生する。
【０００６】
特許文献１の手段では、粒径が１ｍｍ以下であっても、水熱媒に浮かぶ水熱媒よりも密度の小さい異物は異物溜気体バイパス路にて捕獲可能であるが、温水暖房システムにおいて配管を施工する際、または水熱媒を給水する際に混入する砂及び金属など水熱媒より密度の大きい異物の捕獲は不可能である。
【０００７】
また、タンクからの異物流出を防止する単純な手段として、タンクを大型化し、タンク内を流れる水熱媒の流速を低下させて、異物を沈殿させる手段がある。しかし、この手段ではタンクが不必要に大型化することによって、温水生成機自体が大型化する。また、大型化することによって材料コスト、製造コストが増大するという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記の問題を解決するもので、タンクに流入する異物を捕獲することにより、たとえば、ポンプの軸受け磨耗抑制し、循環ポンプの長寿命化を測る装置において、安価な構造で信頼性が高く確実にごみや異物を回収できる異物回収装置、及びこの異物回収装置を備えた水循環装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の水循環装置は、循環液が循環する循環回路と、循環回路に設けられ、循環液に循環する圧力を加える循環ポンプと、循環回路に接続され、上下方向に延びる概略筒状を成し、少なくとも一部に設けられた小径流路部、該小径流路部の上方に連結された大径流路部、及び小径流路部と大径流路部との間に全周にわたって開口を上方に向けて設けられたポケット状の異物溜り部を内部に形成し、底部に形成された流入口から所定圧力の循環液を流入し、小径流路部及び大径流路部の中心部にて循環液を上方に向けて第１の流速で上昇させ、大径流路部の上部にて循環液を半径方向外方に移動させ、大径流路部の外周部にて循環液を下方に向けて第１の流速より遅い第２の流速で下降させ、小径流路部の外周部を下降する循環液を下部に形成された流出口から排出するタンクとを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の異物回収装置は、環状を成し循環ポンプが設けられ循環ポンプにより循環液が循環する循環回路に接続される異物回収装置であり、循環回路に接続され、上下方向に延びる概略筒状を成し、少なくとも一部に設けられた小径流路部、該小径流路部の上方に連結された大径流路部、及び小径流路部と大径流路部との間に全周にわたって開口を上方に向けて設けられたポケット状の異物溜り部を内部に形成し、底部に形成された流入口から所定圧力の循環液を流入し、小径流路部及び大径流路部の中心部にて循環液を上方に向けて第１の流速で上昇させ、大径流路部の上部にて循環液を半径方向外方に移動させ、大径流路部の外周部にて循環液を下方に向けて第１の流速より遅い第２の流速で下降させ、小径流路部の外周部を下降する循環液を下部に形成された流出口から排出するタンクを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この本発明によれば、タンクの底に配設した流入口から水熱媒とともに流入する異物を安価な構造にて捕獲でき、信頼性の高い装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明にかかる水循環装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態においては、水循環装置の一例として、温水暖房装置の温水循環系の途中に設けられる温水生成機を説明するが、これによりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１.
図１は、温水生成機を構成する暖房システムのシステム構成図である。図１に示すように、本実施の形態の温水生成機１は、温水暖房装置の温水循環系の途中に設けられ、配管２ａ、２ｂで一連に配管接続された、加熱装置７、熱交換器６、循環ポンプ３、及びタンク４を含んで構成されている。加熱装置７は、室外ユニット５と熱交換器６内に延びる冷媒閉回路（配管２ａ）とで構成され、その室外ユニット５は、室外熱交換器、送風機、圧縮機、流量調節弁（いずれも図示しない）を備えている。即ち、加熱装置７は冷凍サイクルで構成されており、熱交換器６においてタンク４の水熱媒と熱の授受を行う。配管２ｂは、タンク４を含む循環回路を構成し、循環液である水熱媒を循環させる。本実施の形態のタンク４は、水熱媒に含まれる異物を捕獲する異物回収装置の機能も有している。熱交換器６、循環ポンプ３、及びタンク４は、一つの筐体１０に収められている。
【００１４】
筐体１０には、各種放熱器（図示しない）に水熱媒を循環させる目的で、水熱媒を流出する流出配管接続口８及び水熱媒を流入する流入配管接続口９が配設されている。流出配管接続口８から流出した温水は、床暖房や温水ヒーターなど各種暖房装置用の各種放熱器に利用される。また、湯沸しに利用した風呂の排熱を回収するために、汚れた温水が流入配管接続口９を介して回収されたりする。さらに、温水生成機１は、温水を利用する給湯放熱器にも使用される。このように、温水生成機１は各種用途に応じて様々な利用側装置に接続されて使用される。なお、本実施の形態の水循環装置は、加熱装置７で加熱された温水である水熱媒でない液体を循環させる装置、たとえば海水からイオン交換膜などを介して飲料水を精製する装置などにおいても利用することができる。
【００１５】
図２は、実施の形態１の異物回収装置を構成するタンク４の断面正面図である。本実施の形態のタンク４は、タンク本体２０と、蓋体２１と、異物捕獲部材２３とを含んで構成されている。タンク本体２０は、概略有底円筒状を成し、上部内壁が径の大きい流路である大径流路部２０ａを形成している。タンク本体２０の底部中央に流入口３１が形成され、下部側壁に流出口３５が形成されている。蓋体２１は、タンク本体２０の上端開口を密閉している。異物捕獲部材２３は、タンク本体２０の上下方向中間部から下端までの位置にタンク本体２０の内壁に沿って設けられている。そして、この異物捕獲部材２３には、タンク本体２０の上下方向中間部の内壁から半径方向内方に円環状に突出し開口を上方に向けるポケット状の異物溜り部４０と、この異物溜り部４０の内周部に全周にわたって設けられた第２の内壁４２が形成されている。第２の内壁４２は、径の小さい流路である小径流路部４２ａを構成している。
【００１６】
タンク本体２０は、内径７５ｍｍの概略有底円筒状を成し、下部は強度を確保するため御椀形をしている。タンク本体２０の底部には循環回路が接続されて水熱媒が流入する流入側接続口３０が設けられ、流入側接続口３０内部に流入口３１が形成されている。また、タンク本体２０内部側の流入口３１の周囲には、異物捕獲部材２３のタンク本体２０内での傾きを抑制するため円筒形状の位置規制部３２が設けられている。タンク本体２０の下部側壁には、循環回路が接続されて水熱媒が流出する流出側接続口３３が設けられ、流出側接続口３３の内部に流出口３５が形成されている。
【００１７】
タンク本体２０の上下方向中間部の側壁にセンサ固定部３４が設けられている。このセンサ固定部３４には、タンク本体２０の側壁を貫通するセンサ挿入口が穿孔されており、このセンサ挿入口に、棒状の液位検知センサ２２が外方から挿入されて固定されている。センサ挿入口に挿入された液位検知センサ２２は、タンク本体２０内の水熱媒の液位を検知するとともに、後述のように異物捕獲部材２３の上部を支持するとともに異物捕獲部材２３の上下方向の位置決めをする。これにより、部品点数の削減と、組立工数の削減ができ、コストダウンを図ることができる。
【００１８】
タンク本体２０は、合成樹脂、或いは銅及びステンレスなどの金属材料にて作製されている。一方、蓋体２１は、上部に圧力計、空気抜き弁及び安全弁（いずれも図示しない）を接続するための部材接続口３８が形成されており、締付け力に耐える強度及び固定強度を確保するため材料は黄銅を使用している。また、タンク本体２０と蓋体２１の間の気密を保つために両者間にＯリング２４が配置されている。Ｏリング２４は、内部の圧力に対し水熱媒の漏れが発生しないつぶし代を確保し、水熱媒との相性（耐食性など）を考慮した材質を選定している。本実施の形態では、シリコンゴムやエチレンプロピレンゴムを選定している。なお、タンク本体２０の横断面形状は丸に限らず四角形等でもよく、タンク本体２０と蓋体２１の材料は内部圧力が低ければ樹脂材料などでもよい。
【００１９】
図３は、異物捕獲部材２３を上方から見た斜視図である。異物捕獲部材２３は、合成樹脂の材料を用いて射出成形にて作製され、上部に円環ポケット状の異物溜り部４０を備えている。円環ポケット状の異物溜り部４０の内周部に全周にわたって第２の内壁（以降、単に内壁）４２が形成されている。異物溜り部４０の外周側壁面の上部の２箇所に、タンク本体２０の内壁に当接する支持突部４７が設けられている。この支持突部４７には、液位検知センサ２２を挿入する係合穴４３が開口している。係合穴４３は、１８０°回転した場合でも取り付け可能とし作業性を向上するために、対向した位置の支持突部４７にも設けられている。この構造により異物捕獲部材２３は、タンク本体２０の側面を貫通する液位検知センサ２２により支持される。なお、係合穴４３は金型を食い切りの型合わせとすることにより、アンダーカットを無くしスライドコア構造を避けた金型となるため金型費の低コスト化を可能としている。
【００２０】
図４は、異物捕獲部材２３を下方から見た斜視図である。異物捕獲部材２３の下部にはタンク本体２０の流入口３１から流入する水熱媒に対面して、空気の混入及び流水音を防止するための障害壁４４が２枚設けられている。２枚の障害壁４４は、流出口３５に向けて平行に延在している。また、障害壁４４の下方には、下部支持部４５が設けられている。下部支持部４５はタンク本体２０の位置規制部３２と係合して異物捕獲部材２３の下部を支持する。すなわち、異物捕獲部材２３がタンク本体２０内に挿入される際には、異物捕獲部材２３の支持突部４７がタンク本体２０の内壁に沿って挿入されると共に、下部支持部４５がタンク本体２０の位置規制部３２の内側に配置されるように挿入される。これにより、タンク本体２０内において異物捕獲部材２３が傾くことはない。
【００２１】
温水生成機１では、配管からの水漏れ等によりタンク４内の水位が低下した状態で運転すると、タンク４内で水熱媒に空気が混入し循環ポンプ３が空気を吸込み異常音が発生する。さらに水位が低下すると、配管内を循環するために必要な水熱媒が不足し暖房不可能となる。それを防止するため、水位が低下した状態では運転を停止する必要があり、その手段として一般的にタンク４内で水位を検知する手段が設けられている。本実施の形態では上記のように液位検知センサ（液位検知手段）２２が設けられている。
【００２２】
液位検知センサ２２は、温水生成機１本体金属部と水熱媒の間の電気抵抗により水熱媒の有無を検知する電極式のセンサであり、液位検知センサ２２が水熱媒に漬かっている状態では、電気抵抗が小さいため水熱媒有りと判断して正常に運転し、液位検知センサ２２よりも液位が低下した状態では、電気抵抗が大きいため、水切れと判断して運転を停止する。液位検知センサ２２の外観形状はトラスねじとなっており、水熱媒との相性（腐食性など）を考慮して、材料はステンレスが使用されている。
【００２３】
また、液位検知センサ２２とセンサ固定部３４の間には気密確保するためのパッキン２５を備えている。パッキン２５は内部の圧力に対し水熱媒の漏れが発生しないつぶし代を確保し、水熱媒との相性（耐食性など）を考慮した材質を選定している。本実施の形態では、シリコンゴムやエチレンプロピレンゴムを選定している。
【００２４】
液位検知センサ２２をタンク本体２０の側壁に形成したセンサ挿入口よりタンク本体２０内にねじの先端から挿入し、同時にタンク本体２０内に挿入された異物捕獲部材２３の係合穴４３にも挿入することにより、異物捕獲部材２３をタンク本体２０内の所定の位置、すなわち、液位検知センサ２２より下部で流出口３５より上部の位置に固定することができる。この構造とすることにより、液位検知センサ２２に水位を検知する機能に加え、異物捕獲部材２３をタンク本体２０内の所定の位置で固定する手段としても使用できるため、固定用に構成部品を新たに追加することなく低コスト化が可能となる。
【００２５】
タンク４内部の水熱媒の流れを図２により説明する。室内放熱器から戻った水熱媒はタンク本体２０の底部に配設した流入口３１からタンク４内に流入し、速い流速である第１の流速にて異物捕獲部材２３の小径流路部４２ａの中心部を通りタンク４上部へと流れる。その際、流入する水熱媒が噴水状となり水面が波打ちすることによる空気の混入及び流水音が発生するのを防ぐため異物捕獲部材２３の障害壁４４に衝突させる。大径流路部２０ａの上部までに上昇した水熱媒は、上昇した勢いで半径方向に広がりタンク本体２０の外周部へと移動する。その後、水熱媒は流速を落とし、第１の流速より遅い第２の流速にて大径流路部２０ａの外周部を下降し、次いで、大径流路部２０ａの外周部から小径流路部４２ａの外周部へと流れる。このとき、水熱媒は異物溜り部４０の上方を遅い流速の第２の流速で横切る流路を形成する。その後、水熱媒は小径流路部４２ａの外周部からタンク本体２０下部へ流れ、タンク本体２０の側壁に開口する流出口３５より循環ポンプ３へと流出する。
【００２６】
上記の流れの中で流入口３１より流入する水熱媒に砂及び金属などの水熱媒に沈む異物が混入して流入した場合、異物は水熱媒の流れに乗って小径流路部４２ａと大径流路部２０ａの中心部を通りタンク４の上部へと上昇する。上昇した異物は半径方向外方に向かって流れる水熱媒の流れに乗ってタンク本体２０の外周部へと移動する。水熱媒より密度の大きい異物は流速の遅くなった大径流路部２０ａの外周部にて自らの重さにより沈下する。ここで、この遅い速さの流れは異物溜り部４０の上方を移動するので沈下した異物は異物溜り部４０に溜まる。このようにして、異物溜り部４０にて異物を堆積させることができる。
【００２７】
本温水暖房装置の水回路が開放式の場合、水熱媒の蒸発が発生するため、使用途中で水熱媒を補給する必要がある。その際、水熱媒とともに外部から異物が混入する可能性があるため、清掃が必要になる場合がある。本実施の形態においては、清掃する場合、蓋体２１及び液位検知センサ２２を外すことにより、容易に異物捕獲部材２３を取り外し、回収した異物の除去のみならず異物溜り部４０に付着する汚れなどの清掃することが可能である。一方、水回路が密閉式の場合は、水熱媒の蒸発は発生しないため、使用途中で水熱媒を補給する必要はない。即ち、使用途中で外部から異物が混入することはない。異物が混入する可能性があるのは、施工時に初期的に混入するもののみである。したがって、通常の使用状態では、清掃の必要はない。
【００２８】
上述のように液位検知センサ２２は、異物捕獲部材２３の固定もかねて異物捕獲部材２３の支持突部４７に配設された係合穴４３に挿入されている。そのため、液位検知センサ２２の高さを異物捕獲部材２３の内壁４２よりも低い位置に配設すると、液位検知センサ２２よりも水位が低下した場合でも異物捕獲部材２３の支持突部４７と異物捕獲部材２３の内壁４２との間に溜った水熱媒を検知して停止しないため、循環ポンプ３にて空気を吸込み異常音が発生する。これを防止するため液位検知センサ２２は、内壁４２の上端より高い位置に配設する必要がある。
【００２９】
また、密閉式回路の場合、配管内の空気は、施工時に蓋体２１の部材接続口３８に取り付けた空気抜き弁から外部へ放出されるが、施工時に温水暖房装置の配管に残って外部へ放出することが出来なかった空気が運転中にタンク４内へ流入しタンク４の上部に貯まる。その空気は流出口３５から循環ポンプ３へ流出しなければ異常を及ぼすものではない。そのため、水切れと判断されて運転が停止することを出来る限り回避するため、液位検知センサ２２の高さはタンク本体２０の上面より可能な限り低い位置に設けられる。
【００３０】
一方で、異物捕獲部材２３の内壁４２は、水熱媒へ沈んだ異物が水熱媒の流れに乗ってタンク下部へ流入するのを防ぐとともに、一度捕獲して異物溜り部４０に堆積している異物が再び循環するのを防ぐ、そのため、異物捕獲部材２３の内壁４２は可能な限り高くした方が望ましい。
【００３１】
本実施の形態では、液位検知センサ２２の高さをタンク本体２０の上面から７０ｍｍ下方に設け、タンク４内の水熱媒が３００ｍＬ減少した時に水切れと判定している。これにより、施工時に温水暖房装置に残存した空気がタンク４内に貯まった場合も、水切れ停止することなく運転可能としている。また、異物捕獲部材２３の内壁４２の上端を液位検知センサ２２よりも５ｍｍ下方に設定し、さらに、内壁４２の上面より１５ｍｍ下方に異物溜り部４０を設けることにより、堆積した異物が再び循環しないよう流速の遅い領域を確保し、異物の捕獲効率を高めている。
【００３２】
異物捕獲部材２３に設けられた障害壁４４は、タンク４に流入した水熱媒が噴水状となり水面が波打ち発生する耳障りな騒音の防止、さらには、波打ちすることにより空気が水熱媒に混入し流出口３５より流出するため、流量が少なくなり、暖房能力が低下することを防止するために設けられたものである。障害壁４４にタンク４に流入した水熱媒を衝突させることによりタンク４内の流速を適切な速さに調整することで、水面の波打ちと空気の水熱媒への混合を抑制し、騒音や暖房能力の低下を防止している。
【００３３】
異物捕獲部材２３の二枚の障害壁４４の隙間は、前述の水面波打ちによる騒音防止及び空気の水熱媒への混合防止と、異物の捕獲を両立させるように設定する必要がある。即ち、流入口３１の内径をＡ、障害壁４４の隙間をＢとした場合、Ａ≦Ｂでは、流入口３１から流入する水熱媒の障害物がなくなるためほとんどの異物がタンク上部まで上昇し、異物の捕獲効率は高くなる。一方、障害壁４４による流速の低下は期待できないため、水面波打ちによる騒音防止及び空気の水熱媒への混合防止が実現できない。
【００３４】
また、流入口３１の内径Ａに対して、障害壁４４の隙間Ｂが極端に小さくなった場合は、異物がタンク上部へ上昇するための開口が狭くなり、異物は上昇し難くなり、異物を捕獲できず、異物は配管内を循環し続ける。
【００３５】
本実施の形態では、流入口３１の内径を２０ｍｍ、障害壁４４の隙間を１０ｍｍとすることにより、異物の捕獲効率を低下させることなく、水面波打ちによる騒音防止及び空気の水熱媒への混合防止を実現している。また、流出口３５の内径を２０ｍｍとし、流出口３５の中心より１２ｍｍ下方に障害壁４４の底面を設けることにより、異物が障害壁４４に衝突した場合に、異物が直接流出口３５から流出することを防止している。
【００３６】
異物捕獲部材２３の異物溜り部４０にて捕獲できる異物について明記する。本暖房装置に混入する異物は製造時、施工時に混入する砂及び銅、鉄、ステンレス等の切り屑であり、水熱媒よりも密度が大きく、水熱媒に沈むものである。したがって、タンク４内を上昇する水熱媒の流速による上昇力よりも重力が小さい異物はタンク上部まで上昇し、タンク４の壁面付近の流速が低い場所で沈降し、異物捕獲部材２３の異物溜り部４０にて捕獲することができる。
【００３７】
逆に、水熱媒の流速による上昇力よりも重力が大きい異物は、タンク４内に流入することはない。もしくは、流入したとしても、タンク４の流入口３１出口で流速が低下し、タンク４の底部に沈殿する。沈殿した異物は端末放熱器の運転台数増加や循環ポンプ３の回転数増加などにより流速が速くなった場合も、タンク本体２０の底部に位置規制部３２を設け、水熱媒の流れの影響を遮断しているため、再び飛散し、水熱媒と共に暖房装置内を循環することはない。したがって、循環ポンプ３の軸受け部に異物が進入することはない。
【００３８】
図５に異物捕獲部材２３の異物溜り部４０で異物を捕獲するために必要な水熱媒の循環流量の例を示すグラフの図である。縦軸はタンク４内で異物を上昇させる力［Ｎ］を示し、横軸は流量［Ｌ／ｍｉｎ］を示している。グラフから分かるように、流量が大きいほど水熱媒の流速による上昇力が大きくなり、密度の大きい異物の捕獲が可能となる。例えば、異物の粒径が１ｍｍの場合、砂であれば約５Ｌ／ｍｉｎ以上、銅であれば約１０Ｌ／ｍｉｎ以上の流量の場合、異物の捕獲が可能となる。
【００３９】
以上、温水暖房装置の温水生成機１における水熱媒からの異物捕獲ついて述べたが、本実施の形態の異物捕獲装置は、圧力を加える液体を使用する装置に一般的に使用できる。例えば、エアコンの冷媒に混入した異物の捕獲などが可能である。更に、応用として、本実施の形態のタンクをビル用空調装置や大型冷凍装置の配管途中に回路切り替え可能とし並列に配置すれば、必要に応じて回路を切り替えて異物を捕獲できる。また、直列に複数の異物捕獲部材２３を格納したタンク４を設けることで効率よく異物の回収が可能となる。
【００４０】
本実施の形態の温水生成機１によれば、従来技術では困難であった粒径１ｍｍ以下の微少な異物を異物捕獲部材のごみ溜りにて捕獲できるため、循環ポンプの軸受け磨耗を防ぐことができる。その結果、循環ポンプの長寿命化が可能となる。また、タンクが大型化することがないため、材料コスト、製造コストが増大することもなく安価である。
【００４１】
なお、本実施の形態において、異物溜り部４０の内周部に全周にわたって設けられた第２の内壁４２は、小径流路部４２ａを形成する上で重要な構成要素である。しかしながら、仮に第２の内壁４２が無い場合でも異物溜り部４０の内周部が第２の内壁４２の一部を構成することとなる。この場合、第１の流速が十分に速くならず大きな効果は得ることができないが所定の効果は得ることができる。小型のタンクであればこの構成でも十分な場合がある。
【００４２】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２の異物回収装置を構成するタンクの断面正面図である。温水生成機の構成は図１に示すものと同様である。本実施の形態のタンク１４は、タンク本体５０と、蓋体２１とを含んで構成されている。タンク本体５０は、さらに第１のタンク部５１と第２のタンク部５２とを含んで構成されている。第１のタンク部５１は、概略有底円筒状を成し、内壁が小径流路部５１ａを形成し、底部中央に流入口３１が形成され、下部側壁に流出口３５が形成されている。第２のタンク部５２は、概略円筒状を成し、第１のタンク部５１の上端部に下端部を重ねて一体に連結され、第１のタンク部５１より大きな内径を有し、内壁が大径流路部５２ａを形成している。第１のタンク部５１と第２のタンク部５２の重なり部分に全周にわたって開口を上方に向けて形成された円環ポケット状の異物溜り部５３が設けられている。第１のタンク部５１、第２のタンク部５２、及び異物溜り部５３は、樹脂材料を用いてモールド成形にて一体に作製されている。
【００４３】
第１のタンク部５１は、内径５５ｍｍの概略有底円筒状を成し、下部は強度を確保するため御椀形をしている。第１のタンク部５１の底部には循環回路が接続されて水熱媒が流入する流入側接続口３０が設けられ、流入側接続口３０内部に流入口３１が形成されている。第１のタンク部５１の下部側壁には、循環回路が接続されて水熱媒が流出する流出側接続口３３が設けられ、流出側接続口３３の内部に流出口３５が形成されている。第２のタンク部５２は、内径７５ｍｍ概略円筒状を成し、上端開口は実施の形態１の蓋体と同様な蓋体２１にて密閉されている。
【００４４】
本実施の形態のタンク１４は、第２のタンク部５２に比べ第１のタンク部５１の外径が小さくされており、小型化が図られている。第２のタンク部５２に比べ第１のタンク部５１の内径を小さくすることにより、上方へ向かう中心部の流速が速くなるので、水熱媒の上昇力が大きくなり実施の形態１のタンク４に比べ密度の大きい異物の捕獲が可能となる。なお、異物溜り部５３の内壁上端までの高さは実施の形態１と同じである。
【００４５】
タンク１４内部の水熱媒の流れ及び異物の移動は、実施の形態１と同様であり、流入口３１から流入した水熱媒は、第１の流速にてタンク１４の中心部を通り大径流路部５２ａへ流入する。大径流路部５２ａの上昇した水熱媒は、上昇した勢いで半径方向に広がりタンク１４の外周部へと移動する。その後、水熱媒は流速を落とし、第１の流速より遅い第２の流速にて大径流路部５２ａの外周部を下降し、次いで、大径流路部５２ａの外周部から小径流路部５１ａの外周部へと流れる。このとき、水熱媒は異物溜り部５３の上方を遅い流速の第２の流速で横切る流路を形成する。その後、水熱媒はタンク本体２０の側壁に開口する流出口３５より循環ポンプ３へと流出する。
【００４６】
本実施の形態のタンク１であれば、タンク１４の内部に、小径流路部５１ａ、大径流路部５２ａ、及び異物溜り部５３を一体に成形することができるため、構成部品を削減でき低コスト化が可能となる。また、組立の簡易化が実現できる。さらに、実施の形態１に比べ小型化することができる。
【００４７】
実施の形態３．
図７は、本実施の形態の制御動作フローチャートを示す図である。本実施の形態は前述の実施の形態１または実施の形態２の温水生成機１における制御動作に関わるものであり、これを図７のフローチャートに沿って説明する。
【００４８】
ステップＳ１で温水生成機１の運転開始操作が行われると、次にステップＳ２に進み、施工後、初回の運転かどうか判断する。初回の運転ではない場合はステップＳ５に進み、循環ポンプ３は所定の回転数で運転する。一方、初回の運転である場合はステップＳ３に進み、循環ポンプ３は運転可能な定格回転数以上の最大回転数で運転する。次にステップＳ４に進み、循環ポンプ３の運転開始から２時間以上経過したか判断する。そして、２時間以上運転している場合はステップＳ５に進み、循環ポンプ３は暖房装置などの図示しない制御装置により状態に応じて設定されている運転回転数の所定の回転数で運転する。２時間以上運転していない場合は、ステップＳ３に戻り、循環ポンプ３は最大回転数の運転を継続する。
【００４９】
ここで、上記の所定の回転数とは、温水生成機１を用いて暖房運転する際に最適な回転数であり、暖房負荷が大きい場合や端末放熱器の運転台数が多い場合など、流量を多く必要な場合は高い回転数に設定され、逆に、暖房負荷が小さい場合や端末放熱器の運転台数が少ない場合など、流量を多く必要としない場合は低い回転数に設定される。
【００５０】
実施の形態１または２のタンクを用いて異物を捕獲する場合、循環ポンプ３を最大回転数で２時間運転すれば、暖房装置の配管経路に混入した異物を捕獲できることから、ステップＳ４における判定時間を２時間以上としている。
【００５１】
本実施の形態の目的は、暖房負荷の大小や端末放熱器の多少によって、循環ポンプ３を最適な回転数で運転した場合に、常に回転数が低い状態に保たれると、異物の捕獲が十分行えないという課題を解決することにある。ただし、前述の状態に置かれても、実施の形態１に記載したように、暖房装置の温水生成機１の場合は循環回路に混入した異物はタンク４から流出しないため、循環ポンプ３に損傷を与えることはない。しかし、異物が放熱器や配管経路の途中に沈殿すると、放熱効率や流量の低下を招くため、運転を停止した後では定格回転数以上として可能な限り捕獲することが望ましい。
【００５２】
本実施の形態によれば、初回運転時に循環ポンプ３を最大回転数で２時間強制的に運転させることにより、暖房装置の配管経路に混入した異物を、試運転時などに早期に確実に捕獲することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明にかかる異物回収装置は、水熱媒などの循環液を循環する装置内において、循環液に含まれる異物を容易に捕獲する水循環装置に装備される異物回収装置に有用であり、特に、ポンプの軸受け磨耗抑制し、循環ポンプの長寿命化を測る装置において、安価な構造で信頼性が高く確実にごみや異物を回収する異物回収装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】温水生成機を構成する暖房システムのシステム構成図である。
【図２】実施の形態１の異物回収装置を構成するタンクの断面正面図である。
【図３】異物捕獲部材を上方から見た斜視図である。
【図４】異物捕獲部材を下方から見た斜視図である。
【図５】実施の形態１の異物捕獲部材で異物を捕獲するために必要な流量を示すグラフである。
【図６】実施の形態２の異物回収装置を構成するタンクの断面正面図である。
【図７】実施の形態３の制御動作フローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  温水生成機（水循環装置）
２ａ  配管
２ｂ  配管（循環回路）
３  循環ポンプ
４，１４  タンク（異物回収装置）
５  室外ユニット
６  熱交換器
７  加熱装置
８  流出配管接続口
９  流入配管接続口
１０  筐体
２０，５０  タンク本体
２０ａ，５２ａ  大径流路部
２１  蓋体
２２  液位検知センサ（液位検知手段）
２３  異物捕獲部材
２４  Ｏリング
２５  パッキン
３０  流入側接続口
３１  流入口
３２  位置規制部
３３  流出側接続口
３４  センサ固定部
３５  流出口
３８  部材接続口
４０，５３  異物溜り部
４２  第２の内壁
４２ａ，５１ａ  小径流路部
４３  係合穴
４４  障害壁
４５  下部支持部
４７  支持突部
５１  第１のタンク部
５２  第２のタンク部
【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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