(57)【要約】  異物捕捉装置は、配管内を流れる液体を取り込み、取り込んだ液体に含まれる異物を捕捉する異物捕捉装置において、液体を内部に取り込む円筒状容器を備え、円筒状容器は、円錐台形状に形成された天井部と、天井部の下方に位置し、液体を取り込む液体流入口および天井部と液体流入口との間に位置して前記液体を排出する液体流出口を有する胴体部と、胴体部の下方に位置し、異物を捕捉する底部とを備えたものである。
2018066164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内を流れる液体を取り込み、取り込んだ液体に含まれる異物を捕捉する異物捕捉装置において、
前記液体を内部に取り込む円筒状容器を備え、
前記円筒状容器は、
円錐台形状に形成された天井部と、
前記天井部の下方に位置し、前記液体を取り込む液体流入口および前記天井部と前記液体流入口との間に位置して前記液体を排出する液体流出口を有する胴体部と、
前記胴体部の下方に位置し、前記異物を捕捉する底部と
を備えた異物捕捉装置。
【請求項２】
前記胴体部は、前記天井部と同じ部材を用いて当該天井部と一体形成されている請求項１に記載の異物捕捉装置。
【請求項３】
前記底部は、前記天井部と同じ部材を用いて前記胴体部と一体形成されている請求項１又は２に記載の異物捕捉装置。
【請求項４】
前記底部は、半球形状を有し、前記胴体部と一体形成されている請求項１〜３の何れか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項５】
前記底部は、円筒形状を有する請求項１〜３の何れか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項６】
前記胴体部のうち前記液体流入口と前記底部との間の位置に、当該胴体部の軸心と直交する底板を備えている請求項１〜５の何れか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項７】
前記底板には、前記液体流入口と対向する前記胴体部の壁面側に少なくとも１つの貫通穴が設けられている請求項６に記載の異物捕捉装置。
【請求項８】
前記底板の前記天井部側の面に凹凸が設けられている請求項６に記載の異物捕捉装置。
【請求項９】
前記胴体部のうち前記液体流入口と対向する壁面に内側に突出する突起部が設けられている請求項１〜５の何れか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項１０】
前記円筒状容器の天井部に空気抜き管を設けた請求項１〜９の何れか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項１１】
配管内を流れる液体に含まれる異物を捕捉する異物捕捉装置を製造する製造方法において、
円筒状部材を準備する準備工程と、
準備した前記円筒状部材の軸心方向の一端側に絞り加工を施して円錐台形状に形成する一端側絞り加工工程と
を備えた異物捕捉装置の製造方法。
【請求項１２】
前記一端側絞り加工工程と、前記円筒状部材の軸心方向の他端側を封止する他端側封止加工工程と、前記液体流入口を形成する流入口開口工程と、前記液体流出口を形成する流出口開口工程とを備えた請求項１１に記載の異物捕捉装置の製造方法。
【請求項１３】
前記円筒状部材のうち前記液体流入口と他端側との間の壁面に当該他端側を覆う底板を設置する設置工程と、前記底板が設置された前記円筒状部材にかしめ加工を施して前記底板を固定するかしめ工程とを備えた請求項１２に記載の異物捕捉装置の製造方法。
【請求項１４】
前記かしめ工程の後に、前記一端側絞り加工工程または前記他端側封止加工工程が実施される請求項１３に記載の異物捕捉装置の製造方法。
【請求項１５】
少なくともポンプ、熱交換器が配管により接続され、前記ポンプにより前記配管の中を流れる液体を循環させる循環回路が形成され、前記液体が前記熱交換器に流入する給湯装置において、
前記配管内を流れる液体に含まれる異物を捕捉する請求項１〜１０の何れか１項に記載の異物捕捉装置を前記循環回路に設置した給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水が循環する回路において、水中に含まれる異物を捕捉する異物捕捉装置、異物捕捉装置の製造方法および異物捕捉装置を備えた給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器は、空調・冷熱機器に対して必要不可欠な技術である。自然界では近接する２つの流体間に温度差が生じると、温度勾配に沿った熱移動が生じる。この場合の流体とは、液体、気体のことを指す。熱交換器は、この熱移動を利用し、任意の流体を加熱または冷却することを意図して設計されたものである。熱交換器は、２流体の間に熱伝導率の高い金属を伝熱面として挟むことで流体の混合を防ぎ、効率の良い熱交換を実現する。熱交換器には多くの種類があり、多管式、コイル式、二重管式、プレート式、スパイラル式などがある。熱交換を行う流体は、一般に熱媒体あるいは冷媒と呼ばれ、主にフルオロカーボン、アンモニアなどが用いられる。【０００３】
空調・冷熱機器の中には、熱媒体として水を用いた熱交換器を有する製品があり、そのような製品は、水熱交換器と呼ばれる。水熱交換器を含む循環回路を持つ製品に、鉄製部品が接続されると、循環水中の溶存酸素が酸化剤として作用し、酸化反応が起き、錆が生じることがある。また、水熱交換器を含む循環回路を持つ製品を施工する際に、金属粉が流路内に残存することもある。【０００４】
このように異物が循環回路内に存在すると、熱交換器に付着し、熱交換効率を低下させたり、循環回路中の部品に傷を付けることがあるため、空調・冷熱機器の循環回路中の循環水から異物を除去する必要がある。
そこで、従来、循環回路内に存在する異物に対して、封止された構造物に給水配管を結合することで、重力および曲がりの効果を得て異物を捕捉する異物捕捉装置を使用したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４０７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示す異物捕捉装置においては、容器やキャップ、フランジで端面を接続する必要がある。この異物捕捉装置は、容器、キャップ、フランジ、ネジ、ワッシャー、ナットのように独立した部品を用意しなければならないために、材料費、加工費がかかる。
更に、この異物捕捉装置は、容器とキャップを接続する場合、容器の外周上に沿って溶接する必要があり、溶接加工費が高騰する。また、この異物捕捉装置は、容器とフランジを接続する場合、２つの容器の接続口の外周にフランジ継ぎ手を溶接する、または１つの容器の接続口の外周にフランジ継ぎ手を溶接しフタを用意し、その上で、ネジ、ワッシャー、ナットを使用して封止する必要があり、溶接加工費が高騰し、封止工程を含むため、コストが大きくなるという課題があった。【０００７】
本発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、溶接箇所を最小限にして製造コストを低減することができる異物捕捉装置、異物捕捉装置の製造方法および異物捕捉装置を備えた給湯装置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】
本発明に係る異物捕捉装置は、配管内を流れる液体を取り込み、取り込んだ液体に含まれる異物を捕捉する異物捕捉装置において、液体を内部に取り込む円筒状容器を備え、円筒状容器は、円錐台形状に形成された天井部と、天井部の下方に位置し、液体を取り込む液体流入口および天井部と液体流入口との間に位置して液体を排出する液体流出口を有する胴体部と、胴体部の下方に位置し、異物を捕捉する底部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、円錐台形状に形成された天井部と、天井部の下方に位置し、液体を取り込む液体流入口および液体を排出する液体流出口を有する胴体部と、胴体部の下方に位置する底部とを備えた円筒状容器であるため、溶接箇所を最小限に抑えることができ、これに伴い製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る異物捕捉装置の構造を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る異物捕捉装置内の水の流れを示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る異物捕捉装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る異物捕捉装置の構造を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る異物捕捉装置内の水の流れを示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る異物捕捉装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３に係る異物捕捉装置の構造を示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る異物捕捉装置内の水の流れを示す模式図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る異物捕捉装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る異物捕捉装置の構造を示す模式図である。
【図１１】図１０に示す底板を上から見た場合の液体流入口に対する底板の貫通穴の位置を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る異物捕捉装置内の水の流れを示す模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る異物捕捉装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図１４】図１１の底板の変形例１を示す平面図である。
【図１５】図１１の底板の変形例２を示す平面図である。
【図１６】図１１の底板の変形例３を示す平面図である。
【図１７】図１１の底板の変形例４を示す平面図である。
【図１８】図１１の底板の変形例５を示す平面図である。
【図１９】本発明の実施の形態５に係る異物捕捉装置の構造と水の流れを示す模式図である。
【図２０】本発明の実施の形態６に係る異物捕捉装置の構造と水の流れを示す模式図である。
【図２１】本発明の実施の形態７に係る異物捕捉装置の構造と水の流れを示す模式図である。
【図２２】本発明の実施の形態８に係る給湯装置の循環回路図である。
【図２３】実施の形態８に係る給湯装置の変形例を示す循環回路図である。
【図２４】本発明の実施の形態９に係る給湯装置の循環回路図である。
【図２５】本発明の実施の形態１０に係る給湯装置の循環回路図である。
【図２６】本発明の実施の形態１１に係る異物捕捉装置の構造と水の流れを示す模式図である。
【図２７】図２６の異物捕捉装置を給湯装置に適用した循環回路図である。
【図２８】実施の形態１１の異物捕捉装置の変形例１を示す模式図である。
【図２９】実施の形態１１の異物捕捉装置の変形例２を示す模式図である。
【図３０】実施の形態１１の異物捕捉装置の変形例３を示す模式図である。
【図３１】実施の形態１１の異物捕捉装置の変形例４を示す模式図である。
【図３２】本発明の実施の形態１２に係る異物捕捉装置の構造と水の流れを示す模式図である。
【図３３】図３２の異物捕捉装置を給湯装置に適用した循環回路図である。
【図３４】実施の形態１の異物捕捉装置を用いた実施例１の循環回路図である。
【図３５】実施の形態３の異物捕捉装置を用いた実施例１の循環回路図である。
【図３６】実施の形態４の異物捕捉装置を用いた実施例１の循環回路図である。
【図３７】実施の形態２の異物捕捉装置を用いた実施例２の循環回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る異物捕捉装置の構造を示す模式図である。
本実施の形態１に係る異物捕捉装置１００は、円筒状部材を成型してなる円筒状容器１０にて構成される。円筒状容器１０は、円筒形状の胴体部１１、胴体部１１の軸心方向の一端に天井部１２、胴体部１１の軸心方向の他端に底部１３、胴体部１１の底部３側よりの位置に液体流入口１４および胴体部１１の天井部１２側よりの位置に液体流出口１５を備えている。液体流入口１４は、液体である例えば水を円筒状容器１０内に取り込むための開口であり、液体流出口１５は、円筒状容器１０内に取り込まれた水を排出する開口である。
【００１２】
天井部１２は円錐台形状に形成され、底部１３は半球形状に形成されている。液体流入口１４と液体流出口１５は、円筒状容器１０の側壁の周方向において同一方向に向けられている。なお、底部１３の形を半球形状としたが、それに限定されるものではない。また、天井部１２の形を円錐台形状としたが、それに限定されるものではない。更に、液体流入口１４と液体流出口１５は、円筒状容器１０の側壁の周方向において同一方向に向くようにしたが、それに限定されることはない。例えば、円筒状容器１０に接続される機器の配管位置に合わせて、胴体部１１の周方向の異なる位置に液体流入口１４と液体流出口１５を設けるようにしてもよい。
【００１３】
次に、異物捕捉装置１００による水中の異物５０の捕捉方法について、図２を用いて説明する。
図２は本発明の実施の形態１に係る異物捕捉装置内の水の流れを示す模式図である。
例えば鉄錆のような異物５０を含んだ水（矢印）は、液体流入口１４から異物捕捉装置１００の円筒状容器１０内に入る。その水の流れは、円筒状容器１０の胴体部１１のうち液体流入口２と対向する位置の壁面に衝突し、底部１３側と胴体部１１側へと分流される。この場合、胴体部１１側の流路の方が、底部１３側の流路に比べて、胴体部１１の容積が大きいので、流路抵抗は小さくなる。
【００１４】
このため、円筒状容器１０の内部においては、胴体部１１側への水の流れが主流となり、これに対し底部１３側への水の流れは少なくなる。底部１３側に流れ込んだ水は、底部１３の形状に沿って流れ、液体流入口１４の直下での水流の方向が鉛直方向の上向きに変化する。そして、上向きに変化した水は、液体流入口１４から流れ込む水平方向の水の流れに合流し、底部１３側内でループ状の水路を形成する。
【００１５】
一方、水中の異物５０に注目した場合、異物５０は、水に比べて密度が大きいので、重力の影響によって底部１３側へ流れる水に乗って下側に流れ、ループ状に流れる水により底部１３に沈降し捕捉される。ループ状に流れる水が液体流入口１４から流れ込む水平方向の水の流れに合流しても、前述したように、異物５０は水に比べて密度が大きいので、重力の影響で底部１３内に沈降し、底部１３から上側に流れ込むことはない。
【００１６】
胴体部１１を介して天井部１２側へ流れ込んだ水には異物５０が含まれていない。異物５０を含まない水が円筒状容器１０の内部に溜まると、内部の流動状態を乱す原因となるので、円筒状容器１０内の水が液体流出口１５から早めに流出させるようにしている。つまり、天井部１２は、円錐台形状に形成されているので、半球形状の底部１３と比較して、天井部１２の上部に行くほど流路の断面積が急激に小さくなる。
【００１７】
そのため、天井部１２においては、上部に行くほど流路抵抗が大きくなり、天井部１２に流れ込む水量は少なくなる。また、天井部１２の近くには、液体流出口１５が設けられているので、この液体流出口１５により、水が外に流出する方向に強い流れが生じる。このため、天井部１２では、底部１３内で発生する水のループは形成されない。また、天井部１２における鉛直方向の下向きの水流が、底部１３に捕捉された異物５０を巻き上げるようなことはない。
【００１８】
なお、天井部１２の形状を平板状とした場合、水が天井部１２に衝突して、下向きの水流が生じ、円筒状容器１０内の水の流動状態が乱れるので、底部１３に捕捉された異物５０を巻き上げることになる。このため、天井部１２の形を円錐台形状としている。
【００１９】
次に、異物捕捉装置１００の製造方法について、図３を用いて説明する。
図３は本発明の実施の形態１に係る異物捕捉装置の製造方法を示すフローチャートである。
まず、円筒状部材を用意する（ステップＳ１）。円筒状部材には、金属管の規格品、望ましくは銅管、ＳＵＳ管、黄銅管、アルミニウム管等の何れかの材料が用いられている。この何れかの材料を用いた場合、材料費、加工費を低減することができる。
【００２０】
次に、円筒状部材の胴体部１１の側壁に液体流入口１４と液体流出口１５の穴を開ける（ステップＳ２、Ｓ３）。液体流入口１４は、底部１３側よりの位置に設けられ、液体流出口１５は、天井部１２側よりの位置に設けられる。
【００２１】
更に、円筒状部材の一端側を絞り加工により円錐台形状に加工し（ステップＳ４）、この絞り加工により形成される円錐台形状の先端の穴を同一部材で溶接により封止し（ステップＳ５）、円錐台形状の天井部１２を形成する。
【００２２】
その後、円筒状部材の他端側を絞り加工により半球形状に加工し（ステップＳ６）、この絞り加工により形成される半球形状の先端の穴を同一部材で溶接により封止し（ステップＳ７）、半球形状の底部１３を形成する。
円筒状部材の両端の穴を封止する際、円筒状部材の周方向に沿って溶接することになるが、前述の絞り加工を使用することで溶接箇所が最小限となる。なお、封止方法は、絞り加工としたが、それに限定されるものではなく、板の溶接あるいはフランジ方式としてもよい。
【００２３】
このようにして円筒状部材から一体形成された異物捕捉装置１００の円筒状容器１０を製造することができる。このため、フタのような別部品を用意する必要がなく、溶接工程を最小限にすることができる。これにより、製造コストを大幅に削減することができる。また、溶接箇所が減少することから、耐食性や耐久性が向上するという付加的な効果もある。
【００２４】
円筒状容器１０の内径Ｄが大きいほど水の上向きの線流速が減じられ、異物５０と水の密度差による異物５０の沈降の効果が大きくなるので、設置スペースの許す限り内径Ｄを大きくするとよい。望ましくは円筒状容器１０の内径Ｄと液体流入口１４の内径ＤＥとの関係を以下のように満足するとよい。
２．０＜Ｄ／ＤＥ
【００２５】
管内を流れる水の線流速は、流量が一定であれば管断面積に反比例するので、管の内径の２乗に反比例するため、水の線流速は液体流入口１４から円筒状容器１０内に流れることで、１／４以下に減じられることとなる。更に、水の流れは、液体流入口１４と対向する円筒状容器１０の壁面に衝突し、上下方向に分流される。そのため、下方向への水の線流速は少なくとも１／４の半分である１／８となり、水の線流速より異物５０の沈降の方が支配的になるのに十分な値となり、異物５０の沈降の促進効果が期待される。
【００２６】
前述の異物捕捉の効果を高めるために、図１に示すように、円筒状容器１０の内径Ｄと、天井部１２から液体流出口１５の中心までの高さ方向の距離をＨ１、液体流出口１５の中心から液体流入口１４の中心までの高さ方向の距離をＨ２、液体流入口１４の中心から底部１３までの高さ方向の距離をＨ３とすると、以下のような関係を満足するのが望ましい。
０＜Ｈ１／Ｄ
１≦Ｈ２／Ｄ
０．５≦Ｈ３／Ｄ
【００２７】
前述の距離Ｈ１は、円錐台形状の天井部１２を成型可能な長さであれば、天井部１２では水を液体流出口１５から外に流し出し易くなり、捕捉した異物５０を底部１３内に維持することができる。前述の通り天井部１２を円錐台形状とすることで、下向きの水の流れは弱められるが、液体流出口１５と液体流入口１４との間の距離Ｈ２が短いと、液体流出口１５に流れ込む水と液体流入口１４から取り込まれる水との流れが相互に干渉する。双方の水が干渉した場合、前述の異物５０を捕捉することができなくなるため、距離Ｈ２は、円筒状容器１０の内径Ｄ以上の距離を持つとよい。
【００２８】
内径Ｄより距離Ｈ２を大きくすることで、底部１３の形状に沿って流れた水が半球部分の遠心力の効果で液体流入口１４より高い位置に達し、液体流出口１５から異物５０が外に流出することを防ぐ効果がある。液体流入口１４は、底部１３の半球部分に存在すると、水のループが形成されなくなるため、底部１３から距離Ｈ３の位置の胴体部１１に設ける必要がある。
【００２９】
なお、底部１３の形状は、内径Ｄの円筒状部材から絞り加工によって成型されるので、内径Ｄの球の下半分が円筒状容器１０の胴体部１１に接続された形状となる。よって、半球形状の底部１３の高さはＤ／２であり、液体流入口１４の中心から底部１３までの高さ方向の距離Ｈ３はＤ／２よりも大きくする必要がある。
【００３０】
以上のように本実施の形態１によれば、異物捕捉装置１００の円筒状容器１０を円筒状部材を成型して構成されるので、製造コストを低減することができる。
また、円筒状容器１０の底部１３を半球形状としているので、底部１３に流れ込んだ水をループ状に流すことができ、このため、異物５０を効率よく捕捉することができる。
また、円筒状容器１の天井部１２を円錐台形状としているので、天井部１２で水の下向きの流れが形成されるのを抑えることができる。このため、捕捉した異物５０を底部１３内に留めることができ、異物捕捉装置１００における異物５０の捕捉効率を向上させることができる。
【００３１】
更に、液体流入口１４から入った水は、液体流入口１４と対向する胴体部１１の壁面に衝突して上側と下側に分流されるので、水より密度が大きい異物５０を水量が半分となった底部１３側へ流すことができ、底部１３での異物の捕捉を促進させることができる。
また、天井部１２側に液体流出口１５が存在することから、水の流れは下側よりも上側に流れやすくなり、底部１３での異物５０の捕捉を促進させることができる。
【００３２】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２に係る異物捕捉装置の構造を示す模式図である。なお、実施の形態１の図１に示す異物捕捉装置１００と同様の部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施の形態２に係る異物捕捉装置１００ａの構造が、図１に示す異物捕捉装置１００と異なる点としては、半球形状の底部１３を円筒形状を有する平板形状の底部１３ａとする点である。液体流入口１４の中心から底部１３ａまでの高さ方向の距離をＨ３、円筒状容器１０の胴体部１１の内径をＤとすると、下記の式を満足する必要がある。本式の根拠は実施例２で後述する。
Ｈ３／Ｄ≧０．３
【００３３】
次に、異物捕捉装置１００ａによる水中の異物５０の捕捉方法について、図５を用いて説明する。
図５は本発明の実施の形態２に係る異物捕捉装置内の水の流れを示す模式図である。
例えば鉄錆のような異物５０を含んだ水（矢印）は、液体流入口１４から異物捕捉装置１００ａの円筒状容器１０内に入る。その水の流れは、円筒状容器１０の胴体部１１のうち液体流入口１４と対向する位置の壁面に衝突し、底部１３ａ側と胴体部１１側へと分流される。この場合、胴体部１１側の流路の方が、底部１３ａ側の流路に比べて、胴体部１１の容積が大きいので、流路抵抗は小さくなる。
【００３４】
このため、円筒状容器１０の内部においては、胴体部１１側への水の流れが主流となり、これに対し底部１３ａ側への水の流れは少なくなる。底部１３ａ側へ流れた水は、胴体部１１の壁面に沿って流れ、底部１３ａによって流れ方向が直角に変化し、水の流れの勢いは大きく減じられることになる。更に、水の流れは底部１３ａ上を流れ液体流入口１４の直下にある直角部２１に衝突する。ただし、直角部２１に沿った直角の流れは流路抵抗が大きいため、時間が経過するとより流路抵抗が小さい楕円形のループ状の水路が形成される。よって、直角部２１と楕円形のループ状の水路の間で流速が最小となる部分が形成される。
【００３５】
一方、水中の異物５０に注目した場合、異物５０は、水に比べて密度が大きいので、重力の影響によって底部１３ａ側へ流れる水に乗って下側に流れる。異物５０は、液体流入口１４と対向する胴体部１１の壁面に衝突した後、その壁面に沿って底部１３ａに落ち、底部１３ａ上の水の流れに乗って液体流入口１４の直下の直角部２１に集められる。この場所の水の流速は最小であり、異物５０を巻き上げることはない。よって、異物５０は液体流入口１４の直角部２１に溜まり続ける。そのため、実施の形態１の異物捕捉装置１００と比較すると捕捉性能が向上する。
【００３６】
次に、異物捕捉装置１００ａの製造方法について、図６を用いて説明する。
図６は本発明の実施の形態２に係る異物捕捉装置の製造方法を示すフローチャートである。
まず、円筒状部材と板状の底部１３ａを用意する（ステップＳ１１）。円筒状部材には、前述したように、銅管、ＳＵＳ管、黄銅管、アルミニウム管等の何れかの材料が用いられている。この何れかの材料を用いた場合、材料費、加工費を低減することができる。板状の底部１３ａは、円筒状部材と同じ部材が使用される。
【００３７】
次に、円筒状部材の胴体部１１の側壁に液体流入口１４と液体流出口１５の穴を開ける（ステップＳ１２、Ｓ１３）。液体流入口１４は、底部１３ａ側よりの位置に設けられ、液体流出口１５は、天井部１２側よりの位置に設けられる。
【００３８】
次に、円筒状部材の一端側を絞り加工により円錐台形状に加工し（ステップＳ１４）、この絞り加工により形成された円錐台形状の先端の穴を同一部材で溶接により封止し（ステップＳ１５）、円錐台形状の天井部１２を形成する。
【００３９】
そして、円筒状部材の他端に板状の底部１３ａを溶接により封止する（ステップＳ１６）。なお、封止方法は板の溶接としたが、それに限定されるものではなく、絞り加工やフランジ方式としてもよい。また、本実施の形態２では、円筒状部材の一端側の絞り加工と他端の封止加工の順番は何れを先に実施してもよい。
【００４０】
このようにして円筒状部材から少なくとも天井部は一体形成された異物捕捉装置１００ａの円筒状容器１０を製造することができる。底部１３ａを用意する必要があるため、実施の形態１の異物捕捉装置１００と比較するとコストは増加するが、捕捉性能は向上する。また、天井部１２にフタのような別部品を用意する必要がなく、製造コストを削減することができる。
【００４１】
実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３に係る異物捕捉装置の構造を示す模式図である。なお、実施の形態１の図１に示す異物捕捉装置１００と同様の部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施の形態３に係る異物捕捉装置１０１の構造が、図１に示す異物捕捉装置１００と異なる点としては、胴体部１１のうち液体流入口１４と底部１３との間の位置に、胴体部１１の軸心と直交する底板１６を備えている点である。
【００４２】
底板１６は、平板部材からなり、円筒状容器１０と同じ材料が使用されている。この底板１６の固定位置は、後述する異物５０の捕捉効果を高めるために、内径が最大となる円筒状容器１０の胴体部１１に固定されている。つまり、底部１３から底板１６までの距離Ｈ４は、円筒状容器１０の胴体部１１の内径をＤ、液体流入口１４の中心から底部１３までの高さ方向の距離をＨ３、液体流入口１４の内径をＤＥとすると、下記の式を満足する必要がある。この範囲より小さくなると底部１３の半球形状の部分に底板１６が位置することになり、後述する垂直部分を利用した水の勢いを減じる効果が小さくなる。また、この範囲を上回ると、液体流入口１４から流入する水の流れを妨げることになり、底部１３における水の流動状態が乱れ異物５０を巻き上げることになる。
Ｄ／２＜Ｈ４＜（Ｈ３−ＤＥ／２）
【００４３】
次に、異物捕捉装置１０１による水中の異物５０の捕捉方法について、図８を用いて説明する。
図８は本発明の実施の形態３に係る異物捕捉装置内の水の流れを示す模式図である。
例えば鉄錆のような異物５０を含んだ水（矢印）は、液体流入口１４から異物捕捉装置１０１の円筒状容器１０内に入る。水の流れは、円筒状容器１０の胴体部１１のうち液体流入口１４と対向する位置の壁面に衝突し、底部１３側と胴体部１１側へと分流される。この場合、胴体部１１側の流路の方が、底部１３側の流路に比べて、胴体部１１の容積が大きいので、流路抵抗は小さくなる。
【００４４】
このため、円筒状容器１０の内部においては、胴体部１１側への水の流れが主流となり、これに対し底部１３側への水の流れは少なくなる。底部１３側へ流れた水は、胴体部１１の壁面に沿って流れ、底板１６によって流れ方向が直角に変化し、水の流れの勢いは大きく減じられることになる。更に、水の流れは底板１６上を流れ液体流入口１４の直下の壁面に衝突する。この段階では、水の勢いは大幅に減少し、上向きの流れをわずかに形成するのみで、水の勢いが小さい四角形状のループを形成する。
【００４５】
一方、水中の異物５０に注目した場合、異物５０は、水に比べて密度が大きいので、重力の影響によって底板１６側へ流れる水に乗って下側に流れる。異物５０は、液体流入口１４と対向する胴体部１１の壁面に衝突した後、その壁面に沿って底板１６に落ち、底板１６上の水の流れに乗って液体流入口１４の直下の角部に集められる。この場所では、水の勢いは大きく減じられており、異物５０を巻き上げることはない。よって、異物５０は液体流入口１４の直下に溜まり続ける。
【００４６】
次に、異物捕捉装置１０１の製造方法について、図９を用いて説明する。
図９は本発明の実施の形態３に係る異物捕捉装置の製造方法を示すフローチャートである。
まず、円筒状部材と底板１６を用意する（ステップＳ２１）。円筒状部材には、前述したように、銅管、ＳＵＳ管、黄銅管、アルミニウム管等の何れかの材料が用いられている。この何れかの材料を用いた場合、材料費、加工費を低減することができる。底板１６は、円筒状部材と同じ部材が使用される。
【００４７】
次に、円筒状部材の胴体部１１の側壁に液体流入口１４と液体流出口１５の穴を開ける（ステップＳ２２、Ｓ２３）。液体流入口１４は、底部１３側よりの位置に設けられ、液体流出口１５は、天井部１２側よりの位置に設けられる。
【００４８】
その後、円筒状部材の胴体部１１内に底板１６を挿入し（ステップＳ２４）、挿入した底板１６を規定の位置にかしめ加工を行い、底板１６を固定する（ステップＳ２５）。
【００４９】
更に、円筒状部材の一端側を絞り加工により円錐台形状に加工し（ステップＳ２６）、この絞り加工により形成された円錐台形状の先端の穴を同一部材で溶接により封止し（ステップＳ２７）、円錐台形状の天井部１２を形成する。
【００５０】
そして、円筒状部材の他端側を絞り加工により半球形状に加工し（ステップＳ２８）、この絞り加工により形成された半球形状の先端の穴を同一部材で溶接により封止し（ステップＳ２９）、半球形状の底部１３を形成する。
円筒状部材の両端の穴を封止する際、円筒状部材の周方向に沿って溶接することになるが、前述の絞り加工を使用することで溶接箇所が最小限となる。また、底板１６はかしめ加工のため溶接は不要である。なお、封止方法は、絞り加工としたが、それに限定されるものではなく、板の溶接あるいはフランジ方式としてもよい。
【００５１】
円筒状容器１０に底板１６を設けるには、通常はキャップを円筒状容器の外周に沿って溶接する必要がある。また、フランジを使用する場合はフランジ継ぎ手を円筒状容器の外周に沿って溶接した上で、フランジ継ぎ手をネジやナットで固定する必要がある。これらの製造方法ではコストが大きく増加する。
【００５２】
一方、本実施の形態３においては、溶接箇所を最小限にすることができるので、製造コストを大幅に削減することができる。また、底板１６を円筒状部材の胴体部１１に挿入し、かしめ加工によって固定するためコストの増加は最小限で済む。また、溶接箇所が減少することから、耐食性や耐久性が向上するという付加的な効果もある。
【００５３】
なお、本実施の形態３では、円筒状部材の一端側の絞り加工と他端側の絞り加工の順番は何れを先に実施してもよい。但し、円筒状部材の両端を先に封止してしまうと、底板１６を挿入できなくなるので、円筒状部材の一端側あるいは他端側の何れかを先に絞り加工した後に、底板１６のかしめ加工を行うようにする。そして、一端側と他端側の絞り加工の後に必要な箇所のみ溶接を行い封止する。
【００５４】
実施の形態４．
図１０は本発明の実施の形態４に係る異物捕捉装置の構造を示す模式図、図１１は図１０に示す底板を上から見た場合の液体流入口に対する底板の貫通穴の位置を示す平面図である。なお、実施の形態１の図１に示す異物捕捉装置１００と同様の部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施の形態４に係る異物捕捉装置１０２の構造が、図１に示す異物捕捉装置１００と異なる点としては、胴体部１１のうち液体流入口１４と底部１３との間の位置に、胴体部１１の軸心と直交する底板１７を備えている点である。
【００５５】
底板１７は、平板部材からなり、円筒状容器１０と同じ材料が使用されている。この底板１７には、液体流入口１４と対向する胴体部１１の壁面側に複数の貫通穴１７ａが設けられている。貫通穴１７ａは、胴体部１１の内径をＤとしたとき直径がＤ／６で、１２個設けられている。なお、貫通穴１７ａの数は限定されるものではない。
【００５６】
底板１７の固定位置は、後述する異物の捕捉効果を高めるために、内径が最大となる円筒状容器１０の胴体部１１に固定されている。つまり、底部１３から底板１７までの距離Ｈ５は、円筒状容器１０の胴体部１１の内径をＤ、液体流入口１４の中心から底部１３までの高さ方向の距離をＨ３、液体流入口１４の内径をＤＥとすると、下記の式を満足する必要がある。この範囲より小さくなると底部１３と底板１７との間の距離が小さくなり、後述する底板１７を利用した水の衝突によって生じるよどみが起きずに、底部１３における水の流動状態が乱れ異物５０が巻き上げられることになる。また、この範囲を上回ると、液体流入口１４から流入する水の流れを妨げることになり、底部１３における水の流動状態が乱れ異物５０を巻き上げることになる。
Ｄ／２＜Ｈ５＜（Ｈ３−ＤＥ／２）
【００５７】
次に、異物捕捉装置１０２による水中の異物５０の捕捉方法について、図１２を用いて説明する。
図１２は本発明の実施の形態４に係る異物捕捉装置内の水の流れを示す模式図である。
例えば鉄錆のような異物５０を含んだ水（矢印）は、液体流入口１４から異物捕捉装置１０２の円筒状容器１０内に入る。水の流れは、円筒状容器１０の胴体部１１のうち液体流入口１４と対向する位置の壁面に衝突し、底部１３側と胴体部１１側へと分流される。この場合、胴体部１１側の流路の方が、底部１３側の流路に比べて、胴体部１１の容積が大きいので、流路抵抗は小さくなる。このため、円筒状容器１０の内部においては、胴体部１１側への水の流れが主流となり、これに対し底部１３側への水の流れは少なくなる。
【００５８】
底部１３側へ流れた水は、胴体部１１の壁面に沿って流れ、底板１７の貫通穴１７ａを通り、底部１３内に流入する。底部１３内に流入した水は、底部１３の形状に沿って流れ、液体流入口１４の直下で鉛直方向の上向きに流れが変化する。上向きに流れた水は、底板１７の平板部分に衝突し、下向きの流れとなる。底部１３内においては、底部１３の形状に沿って流れる水と底板１７の平板部分に衝突した水とが衝突しあうことで、底部１３内によどみが生じる。
【００５９】
一方、水中の異物５０に注目すると、異物５０は、水に比べて密度が大きいので、重力の影響によって底板１７の平板部分に沿って流れ、貫通穴７ａを通って底部１３内に流れ込む。そして、底部１３内に流れ込んだ異物５０は、水の流れのよどみによって集まり、底部１３内に留まる。このよどみでは、水の勢いが大きく減じられており、異物５０はよどみに留まることになり、効率よく異物を捕捉できる。
【００６０】
次に、異物捕捉装置１０２の製造方法について、図１３を用いて説明する。
図１３は本発明の実施の形態４に係る異物捕捉装置の製造方法を示すフローチャートである。
まず、円筒状部材と底板１７を用意する（ステップＳ３１）。円筒状部材には、前述したように、銅管、ＳＵＳ管、黄銅管、アルミニウム管等の何れかの材料が用いられている。この何れかの材料を用いた場合、材料費、加工費を低減することができる。底板１７は、円筒状部材と同じ部材が使用される。
【００６１】
次に、円筒状部材の胴体部１１の側壁に液体流入口１４と液体流出口１５の穴を開ける（ステップＳ３２、Ｓ３３）。液体流入口１４は、底部１３側よりの位置に設けられ、液体流出口１５は、天井部１２側よりの位置に設けられる。
【００６２】
その後、底板１７に複数の貫通穴１７ａを開け（ステップＳ３４）、円筒状部材の胴体部１１内に底板１７を挿入し（ステップＳ３５）、挿入した底板１７を規定の位置にかしめ加工を行い、底板１７を固定する（ステップＳ３６）。
【００６３】
更に、円筒状部材の一端側を絞り加工により円錐台形状に加工し（ステップＳ３７）、この絞り加工により形成された円錐台形状の先端の穴を同一部材で溶接により封止し（ステップＳ３８）、円錐台形状の天井部１２を形成する。
【００６４】
また、円筒状部材の他端側を絞り加工により半球形状に加工し（ステップＳ３９）、この絞り加工により形成された半球形状の先端の穴を同一部材で溶接により封止し（ステップＳ４０）、半球形状の底部１３を形成する。
【００６５】
円筒状部材の両端の穴を封止する際、円筒状部材の周方向に沿って溶接することになるが、前述の絞り加工を使用することで溶接箇所が最小限となる。また、底板１７はかしめ加工のため溶接は不要である。
【００６６】
このように、本実施の形態４においては、溶接箇所を最小限にすることができるので、製造コストを大幅に削減することができる。また、底板１７はかしめ加工のため溶接は不要であり、溶接工程を最小限にすることができるので、製造コストを大幅に減じることができる。また、溶接箇所が減少することから、耐食性や耐久性が向上するという付加的な効果もある。
【００６７】
なお、本実施の形態４では、円筒状部材の一端側の絞り加工と他端側の絞り加工の順番は何れを先に実施してもよい。但し、円筒状部材の両端を先に封止してしまうと、底板１７を挿入できなくなるので、円筒状部材の一端側あるいは他端側の何れかを先に絞り加工した後に、底板１７を円筒状部材内に挿入してかしめ加工を行うようにする。そして、一端側と他端側の絞り加工の後に必要な箇所のみ溶接を行い封止する。
【００６８】
また、本実施の形態４では、液体流入口１４と対向する胴体部１１の壁面側に複数の貫通穴１７ａを有する底板１７について説明したが、これに限定されるものではない。つまり、底板１７には、水が底部１３側に流れる貫通穴１７ａと、底部１３から異物５０が流れ出すのを防ぐための平板部分（底板１７の面積に対し１／３以上の面積を有する平板部分）とがあれば、図１４〜図１８に示すような底板１７でもよい。
【００６９】
図１４は図１１の底板の変形例１を示す平面図である。変形例１としての底板１７には、液体流入口１４と対向する胴体部１１の壁面側に半円形状の貫通穴１７ｂが設けられている。この貫通穴１７ｂの直径は、例えば液体流入口の内径Ｄに対し０．７Ｄの大きさである。
【００７０】
図１５は図１１の底板の変形例２を示す平面図である。変形例２としての底板１７には、半円形状の貫通穴１７ｃと複数の円形形状の貫通穴１７ｄとが設けられている。この底板１７における半円形状の貫通穴１７ｃの直径は例えばＤ／２の大きさで、複数の貫通穴１７ｄの直径は例えばＤ／１０の大きさである。なお、半円形状の貫通穴１７ｃの直径をＤ／２としたが、これに限定されるものではない。
【００７１】
図１６は図１１の底板の変形例３を示す平面図である。変形例３としての底板１７には、液体流入口１４と対向する胴体部１１の壁面側の部分が切り欠きされて弓形状に形成され、複数の円形形状の貫通穴１７ｄが設けられている。この底板１７における複数の貫通穴１７ｄの直径は例えばＤ／１０の大きさである。なお、底板１７を弓形とする場合は、かしめ加工による円筒状容器１０への固定の強度確保のために、中心角θを２４０°以上とするとよい。
【００７２】
図１７は図１１の底板の変形例４を示す平面図である。変形例４としての底板１７には、液体流入口１４と対向する胴体部１１の壁面側に楕円形状の貫通穴１７ｅが設けられている。
【００７３】
図１８は図１１の底板の変形例５を示す平面図である。変形例５としての底板１７には、液体流入口１４と対向する胴体部１１の壁面側に金属網を有する楕円形状の貫通穴１７ｆが設けられている。なお、異物５０が底部１３側に流れ込む必要があるため、金属網の網目の大きさは捕捉対象とする異物５０よりも大きくする必要がある。
【００７４】
実施の形態５．
図１９は本発明の実施の形態５に係る異物捕捉装置の構造と水の流れを示す模式図である。なお、実施の形態１の図１に示す異物捕捉装置１００と同様の部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施の形態５に係る異物捕捉装置１０３においては、円筒状容器１０の天井部１２の先端に、液体流入口１４から取り込んだ水を排出する排出口１８が設けられている。この排出口１８は、天井部１２の上端を管状に加工して形成されている。この排出口１８の内径は、液体流入口１４よりも大きく形成されている。この排出口１８にネジ切り加工を施すことで、溶接せずに出口配管と接続可能であり、耐食性、耐久性がさらに増すことになる。
【００７５】
実施の形態６．
図２０は本発明の実施の形態６に係る異物捕捉装置の構造と水の流れを示す模式図である。なお、実施の形態３の図７に示す異物捕捉装置１０１と同様の部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施の形態６に係る異物捕捉装置１０４においては、底板１９の天井部１２側の面に凹凸１９ａが設けられている。底板１９に凹凸１９ａを設けることで、底板１９に達した異物５０を凹凸１９ａにより捕捉することができ、異物５０の捕捉効率が高められる。
異物捕捉装置１０４の製造方法は、実施の形態３に示した方法と同じだが、底板１９を用意する前に底板１９の表面に凹凸加工が施される。凹凸加工の方法としては、やすり、サンドペーパーを用いた研磨、サンドブラスト等を用いて凹凸１９ａを形成する。また、凹凸１９ａの算術平均粗さは、捕捉対象とする異物５０の粒子径の２倍以上とするとよい。
【００７６】
実施の形態７．
図２１は本発明の実施の形態７に係る異物捕捉装置の構造と水の流れを示す模式図である。なお、実施の形態１の図１に示す異物捕捉装置１００と同様の部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施の形態７に係る異物捕捉装置１０５においては、胴体部１１のうち液体流入口１４と対向する壁面に内側に突出する突起部２０が設けられている。なお、突起部２０の効果を示すために、図２１では異物５０の動きを破線で示している。
突起部２０は、液体流入口１４側から見て、上側に弧を成す半楕円形状に形成されている。この突起部２０は、液体流入口１４の中心よりも高さ方向で低く、突起部２０の上半分が液体流入口１４の高さ方向の下端よりも上の位置に存在するように形成されている。
液体流入口１４から流入した水は、円筒状容器１０の胴体部１１の壁面に衝突し、上向きと下向きの流れが形成される。この場合、突起部２０により、上向きの水流が促進され、下向きの水量が少なくなる。なお、異物５０は、水より密度が大きいため、重力の影響によって胴体部１１の壁面に達する前に液体流入口１４からの水の流れの下側に位置し、突起部２０の下側を流れる。
【００７７】
この突起部２０により下端における水の流量を減少させるため、異物５０の捕捉効率をより高めることができる。本実施の形態７は、実施の形態１のみでなく、実施の形態２〜６で示した異物捕捉装置１００ａ、１０１、１０２、１０３、１０４にも適用することができる。
【００７８】
以下に、前述した異物捕捉装置を備えた給湯装置の実施の形態について説明する。
実施の形態８．
図２２は本発明の実施の形態８に係る給湯装置の循環回路図である。
本実施の形態８に係る給湯装置２００は、ポンプ３１と、熱交換器３２、３３と、空気抜き機構装置３４と、室外機３５と、加熱装置３６と、異物捕捉装置１００とを備えている。そのうちのポンプ３１と、熱交換器３２、３３と、空気抜き機構装置３４と、加熱装置３６と、実施の形態１の異物捕捉装置１００とが水配管により接続されて水の循環回路が構成されている。また、熱交換器３２と室外機３５とが冷媒配管により接続されている。
【００７９】
給湯装置２００のスイッチをＯＮにすることで、ポンプ３１、加熱装置３６および室外機３５が稼働する。これによって、循環回路の水がポンプ３１により循環し（以下、「循環水」という）、室外機３５からの冷媒が熱交換器３２との間で循環する。循環水は、熱交換器３２で高温の冷媒と熱交換されて加熱され、加熱された循環水は、必要に応じて加熱装置３６により再加熱される。そして、その循環水は、異物捕捉装置１００および空気抜き機構装置３４を通り、熱交換器３３により水道水と熱交換される。一方、水道水は、循環水との熱交換により温水となる。空気抜き機構装置３４は、循環水の蒸発により発生する気体を循環回路から外に放出する。
【００８０】
循環回路において、水配管、その他の部品が経年劣化によって生じた錆が異物５０として循環水と共に流れたり、敷設工事の際に水配管内に残存した金属の削りかす、砂等が異物５０として循環水と共に流れた場合、循環回路上の部品を傷付けたり、熱交換器３２、３３に付着して熱効率を低下させることが懸念される。
【００８１】
そこで、本実施の形態８においては、循環回路上に設置された異物捕捉装置１００により循環水に含まれる異物が捕捉される。これにより、循環回路の部品を保護することにつながり、製品の寿命を延ばすことができる。
【００８２】
なお、本実施の形態８では、実施の形態１の異物捕捉装置１００を適用しているが、実施の形態３〜７で示した異物捕捉装置１０１、１０２、１０３、１０４、１０５にも適用してもよい。
【００８３】
また、本実施の形態８では、給湯装置２００の循環回路上に加熱装置３６を設置しているが、図２３に示すように加熱装置３６がなくてもよい。図２３は実施の形態８に係る給湯装置の変形例を示す循環回路図である。
この給湯装置２０１は、循環水の再加熱を必要としない環境下に設置されるものであり、前述のように加熱装置３６を必要としない循環回路となっている。この場合も、実施の形態８と同様に、循環回路上に設置された異物捕捉装置１００により循環水に含まれる異物が捕捉される。これにより、循環回路の部品を保護することにつながり、製品の寿命を延ばすことができる。
【００８４】
実施の形態９．
図２４は本発明の実施の形態９に係る給湯装置の循環回路図である。なお、実施の形態８の変形例を示す図２３の給湯装置２０１と同様の部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施の形態９に係る給湯装置２０２は、図２３に示す給湯装置２０１の循環回路に、循環水をラジエーター３７に通して、放熱によって室内の暖房機能を持たせたものである。このような暖房機能を持つ給湯装置２０２についても、実施の形態１の異物捕捉装置１００を搭載した場合、循環水に含まれる異物を捕捉する。このため、循環回路の部品を保護することにつながり、製品寿命を延ばすことができる。
なお、本実施の形態９では、実施の形態１の異物捕捉装置１００を適用しているが、実施の形態３〜７で示した異物捕捉装置１０１、１０２、１０３、１０４、１０５を適用してもよい。
【００８５】
実施の形態１０．
図２５は本発明の実施の形態１０に係る給湯装置の循環回路図である。
本実施の形態１０に係る給湯装置２０３は、ポンプ３１と、熱交換器３２、３３と、空気抜き機構装置３４と、室外機３５と、加熱装置３６と、ラジエーター３７と、実施の形態２の異物捕捉装置１００ａとを備えている。そのうちのポンプ３１と、熱交換器３２、３３と、空気抜き機構装置３４と、加熱装置３６と、ラジエーター３７と、異物捕捉装置１００ａとが水配管により接続されて循環水の循環回路が構成されている。また、熱交換器３２と室外機３５とが冷媒配管により接続されている。
【００８６】
給湯装置２０３のスイッチをＯＮにすることで、ポンプ３１、加熱装置３６および室外機３５が稼働する。これによって、循環回路の循環水がポンプ３１により循環し、室外機３５からの冷媒が熱交換器３２との間で循環する。循環水は、熱交換器３２で高温の冷媒と熱交換されて加熱され、加熱された循環水は、必要に応じて加熱装置３６により再加熱される。そして、その循環水は、異物捕捉装置１００ａおよび空気抜き機構装置３４を通り、熱交換器３３により水道水と熱交換される。一方、水道水は、循環水との熱交換により温水となる。また、循環水をラジエーター３７に通すことでユーザーに暖房機能を提供する。空気抜き機構装置３４は、循環水の蒸発により発生する気体を循環回路から外に放出する。
【００８７】
循環回路において、水配管、その他の部品が経年劣化によって生じた錆が異物５０として循環水と共に流れたり、敷設工事の際に水配管内に残存した金属の削りかす、砂等が異物５０として循環水と共に流れた場合、循環回路上の部品を傷付けたり、熱交換器３２、３３に付着して熱効率を低下させることが懸念される。
【００８８】
そこで、本実施の形態１０においては、循環回路上に設置された異物捕捉装置１００ａにより循環水に含まれる異物５０が捕捉される。これにより、循環回路の部品を保護することにつながり、製品の寿命を延ばすことができる。
【００８９】
なお、本実施の形態１０では、熱交換器３２と異物捕捉装置１００ａとの間に加熱装置３６を設けているが、加熱装置３６を備えていない給湯装置２０３でもよい。
【００９０】
実施の形態１１．
図２６は本発明の実施の形態１１に係る異物捕捉装置の構造と水の流れを示す模式図、図２７は図２６の異物捕捉装置を給湯装置に適用した循環回路図である。なお、実施の形態１に示す図１の異物捕捉装置１００および実施の形態８に示す図２２の給湯装置２００と同様の部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施の形態１１に係る異物捕捉装置１０６は、実施の形態１の円筒状容器１０に形成された円錐台形状の天井部１２の先端部にネジ切り加工を施し、その先端部にネジで配管を接続して形成される空気抜き管２９を設けたものである。
【００９１】
実施の形態８で示したように循環水を熱媒体として使用する場合には、水が蒸発し気体が発生する。循環回路内に空気を抜く機構がない場合、空気が循環回路内に溜まり、ポンプ３１の故障につながることがある。そのため、循環水を使用する給湯装置２００、２０１、２０２においては、空気抜き機構装置３４を設けるのが通例である。
【００９２】
実施の形態１１においては、円筒状容器１０の天井部１２の先端部に空気抜き管２９を設け、その空気抜き管２９に空気抜き弁を設置することで、空気抜き機構を内包することができる。これにより、図２７に示すように、給湯装置２０４の循環回路のように空気抜き機構を循環回路に設ける必要がなくなり、給湯装置２０４全体のコストを低減させることができる。
【００９３】
なお、本実施の形態１１では、実施の形態１の円筒状容器１０の天井部１２の先端部に空気抜き管２９を取り付けて構成される異物捕捉装置１０６について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、実施の形態３、４、６、７で示した円筒状容器１０の天井部１２の先端部に、図２８〜図３１に示すように空気抜き管２９を取り付けて構成される異物捕捉装置を給湯装置２０４に用いてもよい。
【００９４】
図２８は実施の形態１１の異物捕捉装置の変形例１示す模式図、図２９は実施の形態１１の異物捕捉装置の変形例２を示す模式図、図３０は実施の形態１１の異物捕捉装置の変形例３を示す模式図、図３１は実施の形態１１の異物捕捉装置の変形例４を示す模式図である。
図２８に示す異物捕捉装置１０７は、異物捕捉装置１０１の円筒状容器１０に形成された円錐台形状の天井部１２の先端部にネジ切り加工を行い、そのネジで配管を接続して、空気抜き管２９としたものである。
図２９に示す異物捕捉装置１０８は、異物捕捉装置１０２の円筒状容器１０に形成された円錐台形状の天井部１２の先端部にネジ切り加工を行い、そのネジで配管を接続して、空気抜き管２９としたものである。
【００９５】
図３０に示す異物捕捉装置１０９は、異物捕捉装置１０４の円筒状容器１０に形成された円錐台形状の天井部１２の先端部にネジ切り加工を行い、そのネジで配管を接続して、空気抜き管２９としたものである。
図３１に示す異物捕捉装置１１０は、異物捕捉装置１０５の円筒状容器１０に形成された円錐台形状の天井部１２の先端部にネジ切り加工を行い、そのネジで配管を接続して、空気抜き管２９としたものである。
【００９６】
実施の形態１２．
図３２は本発明の実施の形態１２に係る異物捕捉装置の構造と水の流れを示す模式図、図３３は図３２の異物捕捉装置を給湯装置に適用した循環回路図である。なお、実施の形態２に示す図４の異物捕捉装置１００ａおよび実施の形態９に示す図２４の給湯装置２０２と同様の部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００９７】
実施の形態１２に係る異物捕捉装置１１１は、実施の形態２の円筒状容器１０に形成された円錐台形状の天井部１２の先端部にネジ切り加工を施し、その先端部にネジで配管を接続して形成される空気抜き管２９を設けたものである。
【００９８】
その空気抜き管２９に空気抜き弁を設置することで、空気抜き機構を内包することができる。これにより、図３３の給湯装置２０５の循環回路のように空気抜き機構を循環回路に設ける必要がなくなり、給湯装置２０５全体のコストを低減させることができる。
【００９９】
実施例１．
実施の形態１、３、４の異物捕捉装置１００、１０１、１０２における異物５０の捕捉性能を確認するための実験を以下のように行った。この実験には、図３４、図３５および図３６に示すような循環回路が使用されている。
【０１００】
図３４は実施の形態１の異物捕捉装置を用いた実施例１の循環回路図、図３５は実施の形態３の異物捕捉装置を用いた実施例１の循環回路図、図３６は実施の形態４の異物捕捉装置を用いた実施例１の循環回路図である。
これらの循環回路は、異物捕捉装置１００、１０１、１０２に対して、それぞれタンク４０、ポンプ４１および流量計４２を設けて配管で環状に接続したものである。これらの循環回路において、異物捕捉装置１００、１０１、１０２の異物５０の捕捉率を評価する試験を行った。試験条件は、水量を２０Ｌとし、流量を５〜２５Ｌ／ｍｉｎ、試験時間を１時間とし、異物５０を模擬した粒子として、３２５ｍｅｓｈのアルミナを使用し、各試験開始時点で１０ｇを投入した。
【０１０１】
異物捕捉装置１００、１０１、１０２の寸法は全てにおいて共通で下記のとおりである。円筒状容器１０の内径Ｄを１００ｍｍ、天井部１２から液体流出口１５の中心までの高さ方向の距離Ｈ１を５０ｍｍ、液体流出口１５の中心から液体流入口１４の中心までの高さ方向の距離Ｈ２を１８０ｍｍとし、液体流入口１４の中心から底部１３までの高さ方向の距離Ｈ３を１００ｍｍ、液体流入口１４および液体流出口１５の内径ＤＥを４０ｍｍとした。また、異物捕捉装置１０１における底部１３から底板１６までの距離Ｈ４を６０ｍｍとし、異物捕捉装置１０２における底部１３から底板１７までの距離Ｈ５を６０ｍｍとした。
試験後に異物捕捉装置１００、１０１、１０２に捕捉された異物５０の重量を測定し、異物５０の投入量から捕捉率を計算した。その結果を表１に示す。
【０１０２】
【表１】
2018066164.tif 000003
この表１から明らかなように、流量が少なくなるほど、異物捕捉装置１００、１０１、１０２における異物５０の捕捉率が高くなり、異物捕捉装置１００、１０１、１０２の間の捕捉率の差は小さくなった。一方で流量が多くなると、底部１３の上に底板１６、１７を設置した異物捕捉装置１０１、１０２の方が異物５０の捕捉率が大きくなる傾向になった。流量２５Ｌ／ｍｉｎでは異物捕捉装置１００では捕捉率は５９％、底板１６を設置した異物捕捉装置１０１では６９％、底板１７を設置した異物捕捉装置１０２では７４％となった。
前述の異物捕捉装置１００、１０１、１０２は、例えば図２２に示すように同じ水が循環し続ける閉じた系の循環回路での使用を想定している。そのため、異物捕捉装置に捕捉される異物５０の量すなわち捕捉量と、捕捉されずに流出する異物５０の量すなわち流出量とを比較したときに、捕捉量が流出量を上回れば、複数回循環する間に水中の異物５０全量が捕捉される。そのため、捕捉率５０％を上回れば、異物捕捉装置として十分な性能を持つと考えることができる。いずれの場合においても捕捉率５０％を上回っており、循環回路の部品を保護するのに十分な効果があることを確認した。
【０１０３】
実施例２．
実施の形態２の異物捕捉装置１００ａにおける異物５０の捕捉性能を確認するための実験を以下のように行った。この実験には図３７に示すような循環回路が使用されている。
図３７は実施の形態２の異物捕捉装置を用いた実施例２の循環回路図である。
この循環回路は、異物捕捉装置１００ａに対して、タンク４０、ポンプ４１および流量計４２を設けて配管で環状に接続したものである。異物捕捉装置１００ａの寸法は、図４に示したように液体流入口１４の中心から底部１３ａまでの高さ方向の距離をＨ３、円筒状容器１０の胴体部１１の内径をＤとし、Ｈ３／Ｄを０．２０、０．２５、０．３０、０.５０、１．０と変化させて、異物５０の捕捉率を評価した。試験条件は、水量を２０Ｌとし、流量を１５Ｌ／ｍｉｎ、試験時間を１時間とし、異物５０を模擬した粒子として、３２５ｍｅｓｈのアルミナを使用し、試験開始時点で１０ｇを投入した。
【０１０４】
異物捕捉装置１００ａの寸法は下記のとおりである。円筒状容器１０の内径Ｄを１００ｍｍ、天井部１２から液体流出口１５の中心までの高さ方向の距離Ｈ１を５０ｍｍ、液体流出口１５の中心から液体流入口１４の中心までの高さ方向の距離Ｈ２を１８０ｍｍとし、液体流入口１４および液体流出口１５の内径ＤＥを４０ｍｍとした。
試験後に異物捕捉装置１００ａに捕捉された異物５０の重量を測定し、異物５０の投入量から捕捉率を計算した。その結果を表２に示す。
【０１０５】
【表２】
2018066164.tif 000004
【０１０６】
この表２から明らかなように、液体流入口１４の中心から底部１３ａまでの高さ方向の距離Ｈ３が大きくなるほど、異物捕捉装置１００ａにおける異物５０の捕捉率が高くなった。一方で距離Ｈ３／Ｄ＜０．２では、捕捉率が５０％を下回った。実施例１で述べたように、異物捕捉装置１００ａの性能として異物５０の捕捉率５０％を上回る必要があるため、実施の形態２では以下を寸法条件とした。
Ｈ３／Ｄ≧０．２５
【符号の説明】
【０１０７】
１０  円筒状容器、１１  胴体部、１２  天井部、１３、１３ａ  底部、１４  液体流入口、１５  液体流出口、１６、１７  底板、１７ａ、１７ｄ  貫通穴、１７ｂ、１７ｃ  半円形状の貫通穴、１７ｅ  楕円形状の貫通穴、１７ｆ  金属網を有する貫通穴、１９  底板、１９ａ  凹凸、２０  突起部、２１  直角部、２９  空気抜き管、３１  ポンプ、３２、３３  熱交換器、３４  空気抜き機構装置、３５  室外機、３６  加熱装置、３７  ラジエーター、４０  タンク、４１  ポンプ、４２  流量計、５０  異物、１００、１００ａ、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１  異物捕捉装置、２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５  給湯装置。
【図１】
2018066164.tif 000005
【図２】
2018066164.tif 000006
【図３】
2018066164.tif 000007
【図４】
2018066164.tif 000008
【図５】
2018066164.tif 000009
【図６】
2018066164.tif 000010
【図７】
2018066164.tif 000011
【図８】
2018066164.tif 000012
【図９】
2018066164.tif 000013
【図１０】
2018066164.tif 000014
【図１１】
2018066164.tif 000015
【図１２】
2018066164.tif 000016
【図１３】
2018066164.tif 000017
【図１４】
2018066164.tif 000018
【図１５】
2018066164.tif 000019
【図１６】
2018066164.tif 000020
【図１７】
2018066164.tif 000021
【図１８】
2018066164.tif 000022
【図１９】
2018066164.tif 000023
【図２０】
2018066164.tif 000024
【図２１】
2018066164.tif 000025
【図２２】
2018066164.tif 000026
【図２３】
2018066164.tif 000027
【図２４】
2018066164.tif 000028
【図２５】
2018066164.tif 000029
【図２６】
2018066164.tif 000030
【図２７】
2018066164.tif 000031
【図２８】
2018066164.tif 000032
【図２９】
2018066164.tif 000033
【図３０】
2018066164.tif 000034
【図３１】
2018066164.tif 000035
【図３２】
2018066164.tif 000036
【図３３】
2018066164.tif 000037
【図３４】
2018066164.tif 000038
【図３５】
2018066164.tif 000039
【図３６】
2018066164.tif 000040
【図３７】
2018066164.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月16日(2017.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る異物捕捉装置は、配管内を流れる液体を取り込み、取り込んだ液体に含まれる異物を捕捉する異物捕捉装置において、液体を内部に取り込む円筒状容器を備え、円筒状容器は、円錐台形状に形成された天井部と、天井部の下方に位置し、液体を取り込む液体流入口および天井部と液体流入口との間に位置して液体を排出する液体流出口を有する胴体部と、胴体部の下方に位置し、異物を捕捉する底部とを備えたものである。
また、本発明に係る異物捕捉装置の製造方法は、配管内を流れる液体に含まれる異物を捕捉する異物捕捉装置を製造する製造方法において、円筒状部材を準備する準備工程と、準備した円筒状部材の軸心方向の一端側に絞り加工を施して円錐台形状の天井部を形成する一端側絞り加工工程と、円筒状部材の軸心方向の他端側を封止して異物を捕捉する底部を形成する他端側封止加工工程と、天井部の下方であって底部の上方に液体を取り込む液体流入口を形成する流入口開口工程と、天井部と液体流入口との間に液体を排出する液体流出口を形成する流出口開口工程とを備えたものである。
また、本発明に係る給湯装置は、少なくともポンプ、熱交換器が配管により接続され、ポンプにより配管の中を流れる液体を循環させる循環回路が形成され、液体が熱交換器に流入する給湯装置において、配管内を流れる液体に含まれる異物を捕捉する上述の異物捕捉装置を循環回路に設置したものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内を流れる液体を取り込み、取り込んだ前記液体に含まれる異物を捕捉する異物捕捉装置において、
前記液体を内部に取り込む円筒状容器を備え、
前記円筒状容器は、
円錐台形状に形成された天井部と、
前記天井部の下方に位置し、前記液体を取り込む液体流入口および前記天井部と前記液体流入口との間に位置して前記液体を排出する液体流出口を有し、前記天井部と一体形成されている胴体部と、
前記胴体部の下方に位置し、前記胴体部と内径が等しく、前記異物を捕捉する底部と
を備えた異物捕捉装置。
【請求項２】
前記胴体部は、前記天井部と同じ部材を用いている請求項１に記載の異物捕捉装置。
【請求項３】
前記底部は、前記天井部と同じ部材を用いて前記胴体部と一体形成されている請求項１又は２に記載の異物捕捉装置。
【請求項４】
前記底部は、半球形状を有し、前記胴体部と一体形成されている請求項１〜３の何れか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項５】
前記底部は、円筒形状を有する請求項１〜３の何れか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項６】
前記胴体部のうち前記液体流入口と前記底部との間の位置に、当該胴体部の軸心と直交する底板を備えている請求項１〜５の何れか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項７】
前記底板には、前記液体流入口と対向する前記胴体部の壁面側に少なくとも１つの貫通穴が設けられている請求項６に記載の異物捕捉装置。
【請求項８】
前記底板の前記天井部の側の面に凹凸が設けられている請求項６に記載の異物捕捉装置。
【請求項９】
前記胴体部のうち前記液体流入口と対向する壁面に内側に突出する突起部が設けられている請求項１〜５の何れか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項１０】
前記天井部に空気抜き管を設けた請求項１〜９の何れか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項１１】
配管内を流れる液体に含まれる異物を捕捉する異物捕捉装置を製造する製造方法において、
円筒状部材を準備する準備工程と、
準備した前記円筒状部材の軸心方向の一端側に絞り加工を施して円錐台形状の天井部を形成する一端側絞り加工工程と、
前記円筒状部材の軸心方向の他端側を封止して前記異物を捕捉する底部を形成する他端側封止加工工程と、
前記天井部の下方であって前記底部の上方に前記液体を取り込む液体流入口を形成する流入口開口工程と、
前記天井部と前記液体流入口との間に前記液体を排出する液体流出口を形成する流出口開口工程と
を備えた異物捕捉装置の製造方法。
【請求項１２】
前記円筒状部材のうち前記液体流入口と前記他端側との間の壁面に当該他端側を覆う底板を設置する設置工程と、前記底板が設置された前記円筒状部材にかしめ加工を施して前記底板を固定するかしめ工程とを備えた請求項１１に記載の異物捕捉装置の製造方法。
【請求項１３】
前記かしめ工程の後に、前記一端側絞り加工工程または前記他端側封止加工工程が実施される請求項１２に記載の異物捕捉装置の製造方法。
【請求項１４】
少なくともポンプ、熱交換器が前記配管により接続され、前記ポンプにより前記配管の中を流れる前記液体を循環させる循環回路が形成され、前記液体が前記熱交換器に流入する給湯装置において、
前記配管内を流れる前記液体に含まれる前記異物を捕捉する請求項１〜１０の何れか１項に記載の異物捕捉装置を前記循環回路に設置した給湯装置。
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月14日(2018.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る異物捕捉装置は、配管内を流れる液体を取り込み、取り込んだ液体に含まれる異物を捕捉する異物捕捉装置において、液体を内部に取り込む円筒状容器を備え、円筒状容器は、円錐台形状に形成された天井部と、天井部の下方に位置し、液体を取り込む液体流入口および天井部と液体流入口との間に位置して液体を排出する液体流出口を有し、天井部と一体形成されている胴体部と、胴体部の下方に位置し、胴体部と内径が等しい半球形状又は円筒形状であり、異物を捕捉する底部とを備えたものである。
また、本発明に係る異物捕捉装置の製造方法は、配管内を流れる液体に含まれる異物を捕捉する異物捕捉装置を製造する製造方法において、円筒状部材を準備する準備工程と、準備した円筒状部材の軸心方向の一端側に絞り加工を施して円錐台形状の天井部を形成する一端側絞り加工工程と、円筒状部材の軸心方向の他端側を封止して異物を捕捉する半球形状又は円筒形状の底部を形成する他端側封止加工工程と、天井部の下方であって底部の上方に液体を取り込む液体流入口を形成する流入口開口工程と、天井部と液体流入口との間に液体を排出する液体流出口を形成する流出口開口工程とを備えたものである。
また、本発明に係る給湯装置は、少なくともポンプ、熱交換器が配管により接続され、ポンプにより配管の中を流れる液体を循環させる循環回路が形成され、液体が熱交換器に流入する給湯装置において、配管内を流れる液体に含まれる異物を捕捉する上述の異物捕捉装置を循環回路に設置したものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内を流れる液体を取り込み、取り込んだ前記液体に含まれる異物を捕捉する異物捕捉装置において、
前記液体を内部に取り込む円筒状容器を備え、
前記円筒状容器は、
円錐台形状に形成された天井部と、
前記天井部の下方に位置し、前記液体を取り込む液体流入口および前記天井部と前記液体流入口との間に位置して前記液体を排出する液体流出口を有し、前記天井部と一体形成されている胴体部と、
前記胴体部の下方に位置し、前記胴体部と内径が等しい半球形状又は円筒形状であり、前記異物を捕捉する底部と
を備えた異物捕捉装置。
【請求項２】
前記胴体部は、前記天井部と同じ部材を用いている請求項１に記載の異物捕捉装置。
【請求項３】
前記底部は、前記天井部と同じ部材を用いて前記胴体部と一体形成されている請求項１又は２に記載の異物捕捉装置。
【請求項４】
前記胴体部のうち前記液体流入口と前記底部との間の位置に、当該胴体部の軸心と直交する底板を備えている請求項１〜３の何れか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項５】
前記底板には、前記液体流入口と対向する前記胴体部の壁面側に少なくとも１つの貫通穴が設けられている請求項４に記載の異物捕捉装置。
【請求項６】
前記底板の前記天井部の側の面に凹凸が設けられている請求項４に記載の異物捕捉装置。
【請求項７】
前記胴体部のうち前記液体流入口と対向する壁面に内側に突出する突起部が設けられている請求項１〜６の何れか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項８】
前記天井部に空気抜き管を設けた請求項１〜７の何れか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項９】
配管内を流れる液体に含まれる異物を捕捉する異物捕捉装置を製造する製造方法において、
円筒状部材を準備する準備工程と、
準備した前記円筒状部材の軸心方向の一端側に絞り加工を施して円錐台形状の天井部を形成する一端側絞り加工工程と、
前記円筒状部材の軸心方向の他端側を封止して前記異物を捕捉する半球形状又は円筒形状の底部を形成する他端側封止加工工程と、
前記天井部の下方であって前記底部の上方に前記液体を取り込む液体流入口を形成する流入口開口工程と、
前記天井部と前記液体流入口との間に前記液体を排出する液体流出口を形成する流出口開口工程と
を備えた異物捕捉装置の製造方法。
【請求項１０】
前記円筒状部材のうち前記液体流入口と前記他端側との間の壁面に当該他端側を覆う底板を設置する設置工程と、前記底板が設置された前記円筒状部材にかしめ加工を施して前記底板を固定するかしめ工程とを備えた請求項９に記載の異物捕捉装置の製造方法。
【請求項１１】
前記かしめ工程の後に、前記一端側絞り加工工程または前記他端側封止加工工程が実施される請求項１０に記載の異物捕捉装置の製造方法。
【請求項１２】
少なくともポンプ、熱交換器が前記配管により接続され、前記ポンプにより前記配管の中を流れる前記液体を循環させる循環回路が形成され、前記液体が前記熱交換器に流入する給湯装置において、
前記配管内を流れる前記液体に含まれる前記異物を捕捉する請求項１〜８の何れか１項に記載の異物捕捉装置を前記循環回路に設置した給湯装置。
【国際調査報告】
2018066164.tif 000042
2018066164.tif 000043
2018066164.tif 000044
2018066164.tif 000045