(57)【要約】【課題】特に歯科用装置における、流体から固体粒子を分離するための、流量調節を備えたサイクロンセパレータを提供する。【解決手段】セパレータ（１）が、流体用入口（Ａ）と、流体用上部出口（Ｂ）とを備えた受容器（２）を備えている。セパレータは、再循環用導管（６０）を三方弁（６１）とをも備えている。その再循環用導管は、三方弁が閉塞器と一方弁（６３）とを有していて、その閉塞器は、出口導管と再循環用導管との間の接続を遮断できるようになっていて、その一方弁は、閉塞器を有し、かつ三方弁の出口下流に配置されている。セパレータからの出口における圧力が第一及び第二所定値になった場合、三方弁と一方弁とが作動される。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中に分散された固体粒子を分離するための、流体流量の変動に適したサイクロンセパレータであって、サイクロンセパレータが、受容器と、再循環用導管と、三方弁と、一方弁とを具備していて；
該受容器は、固体粒子を含んでいる該流体の入口（Ａ）と、該固体粒子を分離された該流体の出口（Ｂ）とを備えたふたによりしっかりと閉止されており、該受容器が下向き方向に収束している円錐台壁面を有していて、該円錐台壁面の狭まくなった端部には、該固体粒子が収集されるコンテナへ接続する吐出口があって、さらに該円錐台壁面の上方には該受容器からの流体を流出するための出口導管が配置されており；
該再循環用導管は、該出口導管を該流体の入口（Ａ）と連通させるためのものであり；
該三方弁は、三方弁の入口において該出口導管へ接続し、三方弁の二つの出口においてそれぞれ該再循環用導管と該流体の出口（Ｂ）とへ接続していて、該三方弁が該出口導管から流出する該流体により作用された圧力により作動される閉塞器（６２）を備えており、該圧力が第一所定圧力に達した場合、該閉塞器（６２）は、該出口導管と該再循環用導管との間の接続を遮断していて；
該一方弁は、閉塞器（６４）を有していて、かつ該三方弁の出口下流に配置されており、該一方弁は、通常閉であって、かつ該出口導管から流出する該流体により作用された圧力により作動されていて、該流体により作用された該圧力が、第二所定値に達した場合、該一方弁は該出口導管を該流体の出口（Ｂ）へ接続しており、該第二所定値は該第一所定値より高くなっている；サイクロンセパレータ。
【請求項２】
該三方弁の該閉塞器（６２）と、該一方弁の該閉塞器（６４）とが、該出口導管から流出している該流体により直接作動される、請求項１に記載のサイクロンセパレータ。
【請求項３】
該ふたは、該三方弁のボデーを構成している第一チャンバを備えていて、該第一チャンバの内部において校正フロートが軸方向に滑動できるようになっており、該校正フロートは該三方弁の該閉塞器（６２）を構成していて、該閉塞器（６２）が、第一位置と、複数の第二位置と、第三位置とをとれるようになっていて：
該第一位置において、該出口導管から流入する流体流れがない場合、該閉塞器（６２）は該三方弁の該入口を閉としており；
該複数の第二位置において、該出口導管から流入する流体流れが該閉塞器（６２）に該第一所定値より低い圧力を作用する場合、該閉塞器（６２）は該三方弁の該入口と該出口との両方を開としていて；
該第三位置において、該出口導管から流入する該流体流れが該閉塞器（６２）に該第一所定値より高い圧力を作用する場合、該閉塞器（６２）は、該三方弁の該入口と、該三方弁の該出口へ接続された該流体の出口（Ｂ）とを開とし、かつ該再循環用導管へ接続された該三方弁の該出口を閉としている；請求項１に記載のサイクロンセパレータ。
【請求項４】
該閉塞器（６２）を構成している該校正フロートが、二つの円錐台端部を有している金属製円筒体である、請求項３に記載のサイクロンセパレータ。
【請求項５】
該第一チャンバが、チャンネルハウジングと環状チャンバとを備えていて：
該チャンネルハウジングは、該三方弁の該入口と該出口とへ直接接続されていて、該チャンネルハウジング内部において、該三方弁の該閉塞器（６２）がシールなしに滑動することができて；
該環状チャンバは、常時該チャンネルハウジング内側と該三方弁の該出口とへ接続されている、請求項３に記載のサイクロンセパレータ。
【請求項６】
該ふたが、該一方弁のボデーを構成している第二チャンバを備えていて、該第二チャンバ内部において、該一方弁の該閉塞器（６４）が滑動でき、かつ第一位置と第二位置をとれるようになっていて：
該第一位置において、該閉塞器（６４）が該一方弁を閉としていて、該出口導管から流入する該流体流れの圧力が該第二所定値より低い限り、該第一位置は、該校正弾性要素により維持されており；
該第二位置において、該出口導管から流入する該流体流れの該圧力が該第二所定値より高い場合、該閉塞器（６４）は該一方弁を開としている；請求項２に記載のサイクロンセパレータ。
【請求項７】
突出ガイドが該第二チャンバの内壁面に配置されていて、該突出ガイドは、該流体の通路を妨げることなく該閉塞器（６４）の滑動をガイドしている請求項６に記載のサイクロンセパレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、これに限定するものではないが、歯科用装置において排出流体における固体粒子の分離に適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
公知なように、歯科用吸引装置は、手術時に患者の口から流体を取り除くものである。これらの流体は、気体部分（一般に空気）と、液体部分（一般に水、血液、歯科用装置に使用される液体）と、粒子形状の固体部分（通常充填に使用されたアマルガム）とから構成されている。吸引された流体は例えばアマルガム固体粒子のような種々の公害物質を含んでいる。歯科装置における公害流体の発生は、間欠的であるが、量が非常に多い。これらの流体は、下水に排水される前に、公害物質を取り除かねばならない。
【０００３】
従来技術は、固体粒子をサイクロンセパレータにより流体から分離することを教示していて、サイクロンセパレータは、固体粒子が懸濁されている流体流れに急速な渦を引き起こすことにより発生された遠心力を利用している。
これらのサイクロンセパレータは、流体用入口と、固体粒子が分離された流体用上部出口とを有している受容器を備えている。セパレータの受容器は下向きに収束している円錐台形状であって、その円錐台形状の下端部にはコンテナへ接続することのできる吐出口があって、コンテナには固体粒子を収納することができる。
【０００４】
非常に簡単な構造のこれらのセパレータは、流体運動により分離する粒子に円心力を発生することにより、いずれの外部モータもなしに運転される。分離する粒子は、受容器の壁面に対して押しつけられセパレータの底部へ向けて落下し、一方流体は、セパレータの中央部分に発生された二次場により上昇し、セパレータの頂部から流出する。粒子の分離程度は、遠心分離機を横切る流体流量に著しく依存している。低流量において、セパレータは固体粒子の十分な分離レベルを保証することができない。とくに歯科用装置に使用するためには、その分離レベルは、流体に含まれている合計粒子の少なくとも９５％でなければならない。
【０００５】
前述の欠点を取除くために、従来技術を教示しているサイクロンセパレータが本出願人による特許文献１に説明されている。このセパレータにおいて、分離効率及び性能は、遠心式ポンプの使用により向上された。受容器の内部かつ円錐台部品の上方に配置されたポンプのブレードは、流量とは無関係に水の速度を加速するように回転することができ、従って遠心分離による粒子の第一次分離を達成することができる。遠心式ポンプの使用は、セパレータを遠心式セパレータとして及びサイクロンセパレータとしての両機能を可能にしているものの、構造が複雑で従って高価なものとなっている。さらに“遠心式”運転から“サイクロン”運転へ切換るために、前述のセパレータは、セパレータの外部から来る電気信号により指令されるソレノイド弁の使用を必要としていて、その電気信号は、セパレータの運転可能な条件とは独立している指令により、セパレータの出口を開又は閉とするものである。このことが、他の構造的複雑さをもたらしていて、セパレータは外部装置の作動に従属していることを意味している。
【０００６】
同一出願人による特許文献２において、従来技術は他の解決法を教示していて、その解決法は、セパレータにおける流体入口穴と流体出口穴との特別な構成と配置とである。このセパレータは、構造的に非常に簡単で分離効率が向上されているものの、極低流量において運転することができない。
【０００７】
【特許文献１】
欧州特許第０５５７２５１号明細書
【特許文献２】
欧州特許出願公開第９９８３００１１．５号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主目的は、サイクロンセパレータを提供することにより前述の欠点を取りのぞくことであって、そのサイクロンセパレータは、構造的に簡単で経済的なものであり、同時にセパレータに流入する流体の流量に無関係に高い分離効率を提供できるものである。
【０００９】
装置の利点は、運転するために、補助モータあるいは装置外部からの指令信号を必要としないことである。
さらなる装置の利点は、非常に簡単かつ容易な操作により洗浄及びメンテナンスができることである。
【００１０】
これらの目的は前述の特許請求の範囲に規定される本発明により達成されている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
特に歯科用装置における、流体から固体粒子を分離するための、流量調節を備えたサイクロンセパレータにおいて、セパレータが、流体の入口と、固体粒子が分離された流体のための上部出口とを備えた受容器を備えている。セパレータは、再循環用導管と三方弁とをも備えていて、その再循環用導管は、出口導管を流体の入口へ連通していて、その三方弁の入口へ出口導管が接続されており、その三方弁の二つの出口へそれぞれ再循環用導管と流体の出口とが接続されている。三方弁が、出口導管と再循環用導管との間の接続を遮断できるようになっている閉塞器を有していて、一方弁は、閉塞器を有し、かつ三方弁の出口下流に配置されている。一方弁は常時閉となっていて、出口導管を流体の出口へ接続していてもよい。セパレータからの出口における圧力が第一及び第二所定値になった場合、三方弁と一方弁とが作動される。
【００１２】
本発明のさらなる特徴と利点とが、添付図に例示された、好適ではあるがこれに限定されることのない実施態様における以下の詳細な説明により、明瞭になるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１において、符号１は流体中に分散された固体粒子のサイクロンセパレータ全体を表わしていて、そのサイクロンセパレータは歯科用装置からの排出流体中に懸濁されている固体粒子を分離するためのものであり、その歯科用装置については公知なものであり図示されていない。これらの歯科用装置には、公害防止法にもとずいて下水へ排水されねばならない、空気、水、血液、アマルガム、化学製品等を含んだ流体が入っている。公害防止法は下水へ排水することのできない特定の物質を定めていて、その物質にはアマルガム等が含まれている。前述の装置において汚染流体の発生は間欠的であるが多量のものである。本発明におけるセパレータは、セパレータに流入する流体の流量とは無関係に、これらの汚染粒子のない流体を目的とするものである。
【００１４】
セパレータ１が、分離する固体粒子が懸濁されている流体を受け入れるための、入口Ａへ接続している受容器２を備えていて、さらに固体粒子の入っていない流体を排出するための、上部出口Ｂも備えている。例えばプラスチック材料で作られていてもよい受容器２が、下向き方向に収束している円錐台壁面３を備えていて、その円錐台３の細いネックに排出口４が配置されている。排出口４は分離された固体粒子が収納される下部収集コンテナ７に連通している。
【００１５】
受容器２が、例えばプラスチック材料で作られたふた５によりしっかり閉止されていて、そのふた５は、例えば固定ねじを用いて受容器２へ取りはずし可能に連結されていてもよい。好適な実施態様において、ふた５は入口Ａと出口Ｂとの両方へ接続されている。
ふた５は、歯科用装置から矢印Ｆで示めす方向に流入する流体を受け入れるための入口Ａとなっている、横向きの第一開口部８を有している。この実施態様において、第一開口部８は、ふた５へ固定的に接続された、水平軸をもつ円筒状チューブにより構成されている。
【００１６】
入口Ａを備えかつふた５から横向きに突出しているチューブの端部は、分離する固体粒子を含んでいる流体の供給手段へ接続可能である。ふた５の材料と一体であるチューブの対向端部は、ふた５に形成された垂直軸を有する導管９を介して、ふた５に形成されかつ外部に接していない下側に位置する環状チャンバ１０と連通している。チャンバ１０は、キャビティを確実に隔離している、ふた５の下壁面１１により、受容器２の内部キャビティから隔離されている。
【００１７】
ふた５に形成されたチャンバ１０と、従って流体の入口Ａとが、ふた５の下部壁面に作られた穴１２を介して受容器２の内側に連通していて、その穴は、好ましくは円錐台壁面３の垂直軸に対して正接して配向された傾斜軸を有している。
【００１８】
前述の下部壁面１１の構造は、主入口Ａを介して流入する流体の総流量を、複数の小さなジェットへ分流するようになっていて、それらのジェットは受容器２の円錐台区画に正接して噴射されている。
【００１９】
ふた５が外部に、フランジ横部品５２の取つけ手段と、下部円筒状部分５３とを備えている。そのフランジ横部品５２は下に位置する受容器２の対応するフランジ部品へ着脱可能に取りつけるためのものであり、従来形のものであることから説明しない。その下部円筒状部分５３は、対応するキャビティ２へ嵌合（及び離脱）するために円錐台壁面３真上に配置されている。例示においては環状シール６を構成しているシールが、ふた５の円筒状部分５３と受容器２の円筒状部分との間にはさまれている。
【００２０】
ふた５が、さらに垂直軸を備えた、下向きに突出している環状ボデー５４を有していて、その内部キャビティは、受容器２の円錐台壁面３と同軸であり、受容器２からの流体の出口導管５５を形成していて、その出口導管５５を流体が上向き方向に横切っており、その流体は受容器２を流出する際最も重い粒子を除去されている。
【００２１】
上記は、先に引用した特許文献２に説明された従来技術と共通なものであるけれど以下の点を強調しておく。本発明におけるセパレータの特徴は、後述されるように、前述したものとは異なる、上部部品と受容器との間における接続装置と同様に、流体入口装置（例えば下部壁面のない、又は入口ホールが異なるように配置されている）を有するセパレータにも適用することができる。
【００２２】
本発明におけるセパレータが、後述するように、出口導管５５を流体入口Ａに連通させる再循環用導管６０を備えている。添付図面において再循環用導管６０は概略的に示めされている。再循環用導管６０が、流体をセパレータへ導入するポンプ（図示されていない）の上流に接続されている。このことは、ポンプが流体を再循環用導管６０を介してポンピングすることを防止している。
【００２３】
ふた５が内部で三方弁６１を形成していて、その入口６１ａは出口導管へ接続され、その出口６１ｂと６１ｃとはそれぞれ再循環用ライン６０と出口Ｂとへ接続されている。
三方弁６１は、出口導管５５から流出した流体により作用される圧力で作動される閉塞器６２を備えている。出口導管５５から流出する流体により作用される圧力が第一所定値に達するとき、閉塞器６２は出口導管５５と再循環用導管６０との間における接続を遮断する。入口６１ａが直接出口導管５５へ接続され、かつ出口６１ｂが直接再循環用導管６０へ接続され；弁６１の出口６１ｃと流体の出口Ｂとの間は一方弁６３を介して接続されていて、その一方弁６３は、ノーマルクローズとなっていて、出口Ｂ直前で三方弁６１の下流に配置されている。一方弁６３は、閉塞器６４を備えていて、流体により作用される圧力が第一所定値より高い第二所定値に達するとき、一方弁６３は開となる。
【００２４】
ふた５が三方弁６１のボデーを構成する第一チャンバ７１を形成している。第一チャンバ７１の内部において、校正フロートが軸方向に移動できて、これが三方弁６１閉塞器６２を構成している。校正フロートは、円筒体であって、かつ二つの円錐台端部を有しており；金属製である。フロートは、出口導管５５を流出する流体により直接作動されていて、さらに流体の運動に追従して、三つの異なる位置をとることができる。第一位置において、フロートは三方弁６１の入口を閉止していて；出口導管５５からの流体流れがない場合に、フロートは重力によりこの位置となる。第二位置において、出口導管５５からの流体流れが、第一所定値より低い圧力をフロートに対して作用する場合、フロートは三方弁６１の入口６１ａと出口６１ｂ及び６１ｃとの両方を開とする。第三位置において、出口導管５５からの流体流れが、第一所定値以上の圧力をフロートに作用する場合、フロートは、三方弁６１の入口６１ａと出口６１ｃとの両方を開とし、出口６１ｂを閉としており、出口６１ｂは再循環用導管６０へ接続されている。
【００２５】
とくに、第一チャンバ７１が、三方弁６１の入口６１ａと出口６１ｂとに直結したチャンネルハウジング７２を備えていて、そのチャンネルハウジング７２内部において閉塞器６２はシールされずに走行できる；第一チャンバがさらに環状チャンバ７３を備えており、その環状チャンバ７３は、チャンネルハウジング７２を囲んで配置され、かつチャンネルハウジング７２の内側と、三方弁６１の出口６１ｃとを常時接続している。この配置により、一旦三方弁６１へ流入した流体は、フロートの位置とは無関係に、常時三方弁の内部を自由に循環することができる。
【００２６】
ふた５が、さらに一方弁６３のボデーを構成している第二チャンバ８１を備えていて、その第二チャンバ８１は、第一チャンバ７１の側方に配置され、かつ三方弁の出口６１ｃを介して第一チャンバへ接続されている。一方弁６３の閉塞器６４は第二チャンバ８１の内部で移動することができる；閉塞器６４が通常一方弁６３を閉とする第一位置にあり；出口導管５５とくに三方弁６１から流入する流体の圧力が第二所定値より低い限り、この位置は校正弾性要素８２により維持されている。出口導管５５とくに三方弁６１から流入する流体の圧力が第二所定値以上である場合、閉塞器６４は第二位置となっていて、一方弁６３が開となっている。
【００２７】
突出しているガイド８３が、第二チャンバ８１の内壁面に配置されていて、そのガイド８３は、流体通路を妨げることなく、閉塞器６４の滑動をガイドするようになっている；一方弁６３が開となると、第二チャンバ８１の内側へ突出しているガイド８３のおかげで、流体は、閉塞器６４の側面により閉塞器と第二チャンバ８１の内壁面との間に形成されたクラウンの中へ自由に通過することができる。
【００２８】
セパレータの機能を後述する。
固体粒子の分離は、セパレータ内において流体流量が大きい場合にだけ発生する遠心渦により達成され；流体流量が小さい場合、二次渦が固体粒子を受容器２出口へ向けて上向きに吸引することを覚えておくことが重要である。
【００２９】
受容器２の入口Ａに流入する流体が数個のジェットに分流され、それらのジェットは、多数の開口部１３から接線方向に流出していて、かつ流体から固体粒子の分離をもたらす遠心渦を発生している。固体粒子は、受容器２の内壁面へ向けて外向きに押しつけられ、そして収集チャンバ７の中へ落下する。固体粒子を取り除かれた流体は受容器２の頂部から出口導管５５を通って流出し、三方弁６１へ向かう。その三方弁６１が、流体流量すなわち出口導管５５を流出する流体により作用される圧力により、流体の通路を決定する。
【００３０】
流体流量が中程度、すなわち固体粒子の分離に十分なものでない条件の場合、出口導管５５から流出する流体による三方弁６１の閉塞器６２（校正フロート）に作用する圧力は、閉塞器６１を上昇させるのに十分であり、従って、出口導管５５から三方弁ボデー６１の内側へ向かう流体出口を可能とするけれど、三方弁６１の第一出口６１ｂを閉とするために、三方弁６１のボデーを押すのには十分なものではない。閉塞器６２は、従ってその第二位置（より正確には第二位置の一つ）となっている。この状態は流体流量が前述の第一所定値以上の圧力を閉塞器へ作用するレベルに達するまで継続されていて；この第一所定値は、三方弁６１の閉塞器を構成しているフロートの重量とサイズとにより決定されている。
【００３１】
前述の状態が得られる場合、流体が三方弁６１へ流入し、三方弁の出口６１ｃから流出するけれど、それ以上へは進むことができない。というのは一方弁６３が閉となっているからである（この一方弁６３は、流体により作用される圧力が、第一所定値より高い第二所定圧に達する場合のみ開となる）。従って流体は出口６１ｂから流出し、常時開となって再循環用導管６０を流れ、新たにセパレータの中へ再導入され、従ってセパレータへ流入する流体流量を増加させるようになっている。このことは、流体流量が必要レベルにならない限り継続される。
【００３２】
セパレータを循環する流体流れが、固体粒子の適切な分離を保証する正しい圧力レベルに達する場合、すなわちこのことは閉塞器６２における圧力が第一所定圧と等しくなっていることを意味していて、閉塞器６２が第三位置へ押され、第三位置において閉塞器６２は三方弁６１の出口６１ｂを閉とする。
【００３３】
この運転条件において、流体は三方弁に流入し、三方弁６１が閉塞器６２により閉となっている限り、流体は、三方弁６１の出口６１ｂから流出できずに、その代り出口６１ｃから流出する。この点において、流体により作用される圧力は、校正弾性弾要素８２により規定された第二所定値まで上昇し、弁６３を開とし、流体がセパレータの出口Ｂを介して排出されるようになっている。
【００３４】
従って、流体流量が固体粒子の効果的な分離を保証するのに十分なものである場合のみ、前述のセパレータ運転は、流体の排出を可能にしている。
【００３５】
さらに、セパレータとくに弁６１及び６３における機能部品の特殊な構造は、セパレータが確実に機能すること及びセパレータを非常に簡単に校正することを可能にしている。校正の設定は、三方弁６１におけるフロート（閉塞器）の重量及びサイズと、一方弁６３のばねの校正とに全面的に依存している。両弁は、構造及び運転の両面において困難をもたらすドラッグシール（ｄｒａｇｇｉｎｇ　ｓｅａｌ　）なしに運転可能なように作られている。
【００３６】
セパレータは前述したものと全く異なる流体入口装置に使用することができ；弁６１及び６３はここで説明している構造と異なるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明におけるセパレータの概略縦断面図である。
【図２】図２は、セパレータのふたの拡大縦断面図である。
【図３】図３は、セパレータのふたの平面図であって、判りやすくするために部品一部が省略されている。
【符号の説明】
１…セパレータ
２…受容器
６０…再循環用導管
６１…三方弁
６３…一方弁
Ａ…入口
Ｂ…出口
【図１】
2004058057.tif 000003
【図２】
2004058057.tif 000004
【図３】
2004058057.tif 000005