(57)【要約】【課題】効率的に異物を捕捉することができる異物捕捉装置を提供すること。【解決手段】異物捕捉装置は、流体の入口及び入口より上部に出口が設けられ、入口より大きい内径を有する円筒容器と、円筒容器内の入口と出口との間に設けられ、入口から出口へ流体が通過する通過口が形成された天板とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の入口及び前記入口より上方に出口が設けられており、前記入口より大きい内径を有する円筒容器と、
前記円筒容器内の前記入口と前記出口との間に設けられ、前記入口から前記出口へ流体が通過する通過口が形成された天板と
を備えた異物捕捉装置。
【請求項２】
前記天板は、前記円筒容器の底面からの高さ位置が前記円筒容器の内径より大きい高さ位置に設けられている請求項１に記載の異物捕捉装置。
【請求項３】
前記天板は、上面と前記円筒容器の内壁との間の角度が９０°以下になるように設けられる請求項１又は２に記載の異物捕捉装置。
【請求項４】
前記円筒容器の前記天板の上部には、排出口が設けられており、
前記排出口に接続された開閉バルブをさらに備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項５】
前記天板の通過口には、上方に向かって延びる上ガイド部材が設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項６】
前記天板の通過口には、下方に向かって延びる下ガイド部材が設けられている請求項１〜５のいずれか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項７】
前記天板は、上面に突起部を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項８】
前記天板は、上面に凹凸が形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項９】
前記入口は、前記円筒容器の側面の接線方向から流体を流入させるように設けられている請求項１〜８のいずれか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項１０】
前記円筒容器の内部における前記入口に対向する位置に設置されており、前記入口から流入した流体を前記円筒容器の内壁に沿った流れに整流するガイド部材が請求項１〜８のいずれか１項に記載の異物捕捉装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の異物捕捉装置を備えた循環装置。
【請求項１２】
循環する流体を加熱する加熱装置をさらに備え、前記加熱装置内に前記異物捕捉装置が内蔵されている請求項１１に記載の循環装置。
【請求項１３】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の異物捕捉装置と同じ構成を内部に持つ円筒状の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体中に含まれる異物粒子を捕捉するための異物捕捉装置及びこれを用いた循環装置並びに加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空調機器及び冷熱機器には熱交換器が用いられており、熱交換器は、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、熱交換を行うものである。２流体の間には、熱伝導率の高い金属が伝熱面として挟まれることにより２流体の混合を防ぎ、効率のよい熱交換が実現される。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。熱交換を行う流体を一般に熱媒体や冷媒と呼び、主にフルオロカーボンやアンモニアなどが用いられる。熱交換器の中には、熱媒体として水を用いた水熱交換器と呼ばれるものがあり、水熱交換器を有する水循環装置を用いた空調機器及び冷熱機器の一例として、給湯暖房機器がある。
【０００３】
熱交換器や鉄製配管といった鉄製部品に、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、鉄さびが生じる場合がある。また新規に給湯暖房機器を導入する際、施工時の金属粉が流路内に残存することもある。このように異物粒子が水循環装置内に存在すると、異物粒子が熱交換器の内壁に付着し、熱交換効率を低下させる、もしくは水循環装置中の部品に傷を付けることがある。このため、空調・冷熱機器の循環装置中の循環水から異物粒子を除去する必要がある。
【０００４】
そこで、従来から、水循環装置を循環する水から異物を除去する異物捕捉装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、流路の一部に内径を大きくした箇所を持たせ、異物を沈降させることにより捕捉する異物捕捉装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２７１０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のような異物捕捉装置は、流れの垂直方向下側に異物を捕捉する構造を有する。このため、水の流量が大きくなると、水の流動状態の乱れが大きくなり、捕捉した異物が巻き上げられ、捕捉効率が低下する。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、効率的に異物を捕捉することができる異物捕捉装置及びこれを用いた循環装置並びに加熱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、流体の入口及び前記入口より上方に出口が設けられており、入口より大きい内径を有する円筒容器と、円筒容器内の入口と出口との間に設けられ、入口から出口へ流体が通過する通過口が形成された天板とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る異物捕捉装置によれば、円筒容器の入口と出口との間に天板を持つので、大流量で流体が流入しても、天板までの高さを流体の助走区間とすることにより流体の流動状態の乱れが抑制され、天板上に堆積した異物の巻き上げを防止し、効率的に異物を捕捉することができる。
【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を用いた循環装置の一例を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る異物捕捉装置の一例を示す模式図である。
【図３】図２の異物捕捉装置における入口の状態の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る異物捕捉装置の変形例を示す模式図である。
【図５】図２の異物捕捉装置において、円筒容器の底面から天板の間の高さを変化させた場合の異物濃度の低下速度の相対値を表したグラフである。
【図６】図２の異物捕捉装置において、円筒容器に流入する水の線速度を変化させた場合の異物濃度の低下速度の相対値を表したグラフである。
【図７】本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態２を示す模式図である。
【図８】本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態２を示す模式図である。
【図９】本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態３を示す模式図である。
【図１０】本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態４を示す模式図である。
【図１１】本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態４を示す模式図である。
【図１２】本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態５を示す模式図である。
【図１３】本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態５を示す模式図である。
【図１４】本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態６を示す模式図である。
【図１５】本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態７を示す模式図である。
【図１６】本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態８を示す模式図である。
【図１７】本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態９を示す模式図である。
【図１８】図１７の異物捕捉装置の入口の状態を示す模式図である。
【図１９】本発明に係る異物捕捉装置を用いた循環装置の別の一例を示す回路図である。
【図２０】本発明に係る異物捕捉装置を用いた循環装置の別の一例を示す回路図である。
【図２１】本発明に係る異物捕捉装置を用いた循環装置の別の一例を示す回路図である。
【図２２】本発明に係る異物捕捉装置を用いた循環装置の別の一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら本発明の異物捕捉装置及びこれを用いた循環装置の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る異物捕捉装置を用いた循環装置の一例を示す回路図である。図１の循環装置１は、例えば冷房運転を行う空調機器に使用されるものであり、ポンプ２と、ポンプ２から送られた流体である水を冷却する冷却部３と、冷却部３において冷却された水を用いて空調を行う空調機器４と、空調機器４から流出した水を貯留するタンク５とが配管により接続された構成を有する。
【００１２】
図１の循環装置１において、同じ水が循環装置１内を循環するため、耐食性の弱い部品が腐食する場合がある。すると、部品から腐食生成物が形成され、循環水とともに回路内を循環する。そこで、ポンプ２とタンク５との間に異物捕捉装置１０が設けられ、異物捕捉装置１０が循環装置１内を循環する異物を捕捉することにより、循環水を清浄な状態に保ち、異物の熱交換器への付着や、回路中の部品への傷付けを防止する。
【００１３】
なお、図１において、異物捕捉装置１０がポンプ２の前段に設置した例を示したが、循環装置内のどこに設置してもよい。望ましくは異物の発生源の出口側に設置することが好ましく、例えば空調機器４の出口側に設置するとよい。このように、異物の発生源の出口に異物捕捉装置１０を配置することにより、巨大な粒子が発生源から排出された場合でも、循環装置１内を循環する前に異物を捕捉することができる。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態１に係る異物捕捉装置の一例を示す模式図である。図２の異物捕捉装置１０は、水の入口１１ａ及び入口１１ａよりも上方に設けられた出口１１ｂを有する円筒容器１１と、入口１１ａから出口１１ｂへ流れる水が通過する通過口１２ａが形成された天板１２とを備える。円筒容器１１は、例えば高さＨになるように鉛直方向（矢印Ｚ方向）に立てて設置される。
【００１５】
円筒容器１１において、底面１１ｘ側の側面１１ｓに入口１１ａが設けられており、上面１１ｙ側の側面１１ｓに出口１１ｂが設けられている。そして、円筒容器１１の内径φｂは、入口１１ａの内径φｉｎより大きく形成されている。入口１１ａ及び出口１１ｂには、それぞれ配管を介して循環回路に接続される。出口１１ｂの位置は円筒容器１１の天板１２より上方にあれば、それ以上限定されるものではないが、異物捕捉装置１０の使用年数を鑑みて、天板１２上に堆積した異物ＤＴが出口１１ｂの高さに至らない位置に配置する必要があり、余裕を持った位置であることが好ましい。
【００１６】
また、入口１１ａ及び出口１１ｂは、側面１１ｓに設けられている場合について例示しているが、これに限定されることはなく、底面１１ｘ及び上面１１ｙにそれぞれ設けられてもよい。あるいは、入口１１ａが底面１１ｘに設けられ出口１１ｂが側面１１ｓに設けられてもよいし、入口１１ａが側面１１ｓに設けられ、出口１１ｂが上面１１ｙに設けられてもよい。また、入口１１ａ及び出口１１ｂは、円筒容器１１のどの位置に設けられてもよい。例えば入口１１ａ及び出口１１ｂが円筒容器１１の側面１１ｓに設けられている場合、入口１１ａは、円筒容器１１の幅方向の中央部分に設けられていてもよいし、端部に設けられていてもよい。入口１１ａ及び出口１１ｂが底面１１ｘ及び上面１１ｙにそれぞれ設けられている場合、円筒容器１１の底面１１ｘのいずれかの位置に接続すればよい。
【００１７】
図３は、図２の異物捕捉装置における入口の状態の一例を示す模式図である。図３において、入口１１ａは、円筒容器１１の幅方向の端部に接線方向に向いて設けられている。すると、入口１１ａから流入する水は、円筒容器１１の内壁に沿って流れる。このように、入口１１ａが接線方向から接続することにより円筒容器１１の内部において旋回流が生じ、円筒容器１１内の中央部に渦が形成される。
【００１８】
図２の天板１２は、例えば円板状に形成されており、円筒容器１１の内部に配置されている。天板１２は、円筒容器１１内において入口１１ａと出口１１ｂとの間に設けられており、円筒容器１１は、天板１２により下部領域Ｒｄと上部領域Ｒｕとに仕切られている。天板１２には、例えば円形状の通過口１２ａが形成されており、通過口１２ａは円筒容器１１及び天板１２の中央に形成されている。なお、通過口１２ａは、天板１２の中央に形成された場合について例示しているが、これに限定されることなく、天板１２のいずれかの位置に配置すればよい。また、通過口１２ａの径φｍは入口１１ａの内径φｉｎ以上に形成されている。
【００１９】
ここで、図２において、入口１１ａは、円筒容器１１の底面１１ｘ側に設けられている場合について例示しているが、これに限定されず、天板１２の下に位置すればよい。図４は本発明の実施の形態１に係る異物捕捉装置の変形例を示す模式図である。例えば異物捕捉装置１０の循環装置内の設置位置によっては、底面１１ｘ近傍に入口１１ａを設けることが困難な場合もある。このとき、図４のように円筒容器１１の天板１２より低い位置であれば、いずれの高さに設置してもよい。
【００２０】
図２〜図４を参照して異物捕捉装置の動作例について説明する。まず、異物を含んだ水は入口１１ａを通り、円筒容器１１の下部領域Ｒｄ内に流入する。すると、水は、鉛直上向き方向に進み、天板１２の通過口１２ａを通り円筒容器１１の上部領域Ｒｕ内に流入する。特に、図３のように、入口１１ａが接線方向から接続されている場合、円筒容器１１の下部領域Ｒｄにおいて旋回流が生じ、円筒容器１１内の中央部に渦が形成される。
【００２１】
水は、下部領域Ｒｄにおいて流動状態の乱れが緩和され通過口１２ａに流入する。通過口１２ａにおいて一度流路が縮管され線流速が増加するが、流動状態の乱れが緩和されたまま天板１２の上部領域Ｒｕ内に流入する。下部領域Ｒｄにおいて旋回流が生じている場合、渦に異物が引き寄せられるので、天板１２の中央に位置する通過口１２ａに異物を効率よく異物を送ることができる。上部領域Ｒｕ内では、円筒容器１１の下部領域Ｒｄ側よりも水の流動状態の乱れが緩和されているため、異物の沈降速度が水の線流速を上回り、異物の沈降分離が起きる。そして、異物が除去された清浄な水が出口１１ｂから排出される。このように、円筒容器１１の入口１１ａと出口１１ｂとの間に天板１２が配置されることにより、沈降分離部分に水が流入することによる異物の撹拌を防止し、効率的に異物の沈降分離を行うことができる。
【００２２】
ここで、天板１２の底面１１ｘからの高さ位置Ｈｍは、円筒容器１１の内径φｂより高い位置に設置することが好ましく、さらに円筒容器１１の内径φｂの２倍以上であることが望ましい（Ｈｍ＞２φｂ）。円筒容器１１の底面１１ｘから天板１２までの距離を大きくすることにより、水の流動状態の乱れを緩和させるための助走区間を設けることができ、連続的に水が流入することによる流動状態の乱れを緩和し、天板１２上方での沈降分離を起こすことができる。
【００２３】
円筒容器１１の底面１１ｘから天板１２の間の高さ位置Ｈｍの影響を評価するために、タンク、図示しない撹拌機、ポンプに異物捕捉装置１０を接続した循環装置を組み立てて試験を行った。この際、循環装置において、平均粒子径０．５μｍの酸化鉄粒子を１００ｍｇ／Ｌの濃度で投入された２０Ｌの水を撹拌機を用いて撹拌し、ポンプを用いて流量８Ｌ／ｍｉｎで循環させた。
【００２４】
図５は、図２の異物捕捉装置において、円筒容器の底面から天板の間の高さを変化させた場合の異物濃度の低下速度の相対値を表したグラフである。図５において、横軸は円筒容器１１の底面１１ｘから天板１２の間の高さ位置Ｈｍを円筒容器１１の内径φｂで割った値（＝Ｈｍ／φｂ）を示し、縦軸は、異物捕捉装置１０を使用しない時の濃度の低下速度を１としたときの異物捕捉装置１０による濃度の低下速度の相対値を示す。また、異物捕捉装置１０において、円筒容器１１の内径φｂと天板１２の高さ位置Ｈｍの値を０．２５≦Ｈｍ／φｂ≦１．８とした。なお、酸化鉄粒子は循環装置のホース、ポンプ、流量計等にも付着するため、異物捕捉装置を使用しない場合でも濃度はわずかながら低下する。
【００２５】
図５に示すように、Ｈｍ／φｂの値が大きくなるほど濃度の低下速度が増加する傾向にあり、Ｈｍ／φｂ＝１．０において変曲点が形成された。Ｈｍ／φｂ＜１の範囲では、流動状態の乱れを緩和させるには高さ位置Ｈｍが不十分であり、天板１２上で異物を捕捉する効果が小さい。一方、Ｈｍ／φｂ≧１の範囲では、流動状態の乱れを緩和させる効果が大きくなり、異物を捕捉する効果が高まり、異物捕捉装置１０による異物濃度の低下速度を大きく向上させることができた。
【００２６】
よって、Ｈｍ／φｂ≧１（＝Ｈｍ≧φｂ）であることが好ましく、さらにはＨｍ／φｂ＞２（＝Ｈｍ＞２φｂ）であることがより望ましい。これにより、円筒容器１１の底面１１ｘから天板１２の間の助走区間を設けることにより、流動状態の乱れを緩和させ、さらなる異物の捕捉効果を発揮させることができる。
【００２７】
また、図２〜図４の異物捕捉装置１０の捕捉効率を高めるには、円筒容器１１の内径φｂを大きくし、断面積を広げることにより円筒容器１１の内部における水の線流速を低下させるとよい。なお水の線流速とは、流量を流路である円筒容器１１の断面積で割った値である。内径φｂが大きい場合、水の垂直方向上向きの線流速が小さくなり、異物の沈降速度が水の線流速を上回ることにより沈降分離の効果が生じる。一方、入口１１ａの近傍や、円筒容器１１の底面１１ｘの付近では、連続的に水が流入し異物が撹拌されるため、内径φｂの拡大による沈降分離の効果は生じない。そのため、円筒容器１１の底面１１ｘには沈降分離は起こらない。下部領域Ｒｄにおいて流動状態の乱れを緩和させる助走区間が設けられているため、天板１２より上の上部領域Ｒｕにおいては水の流動状態の乱れを緩和することができる。したがって、上部領域Ｒｕにおいては水の上向きの線流速は異物の沈降速度より小さくなり、天板１２上に異物が沈降することになる。
【００２８】
ここで、水の流速と異物の捕捉速度の関係を確認するため、以下のような試験を行った。タンク、撹拌機、ポンプ、異物捕捉装置、流量計を備える循環装置を組み立て、２０Ｌの水に平均粒子径０．５μｍの酸化鉄粒子を１００ｍｇ／Ｌの濃度で投入し、撹拌機を用いて撹拌し、ポンプを用いて円筒容器の内径が拡大される部分の線流速を０．０１３〜０．０９３ｍ／ｓ（流量４〜２８Ｌ／ｍｉｎ）で循環装置内を循環させた。このとき使用した異物捕捉装置１０は、底面１１ｘから天板１２までの高さ位置Ｈｍ＝１６０ｍｍ、内径φｂ＝８０ｍｍに設定されている。
【００２９】
図６は、図２の異物捕捉装置において、円筒容器に流入する水の線速度を変化させた場合の異物濃度の低下速度の相対値を表したグラフである。図６の横軸は線流速を示し、縦軸は、異物捕捉装置１０を使用せず、流速を０．０２７ｍ／ｓとした時の濃度の低下速度を１とした場合の濃度の低下速度の相対値を表したものである。酸化鉄粒子は循環装置のホース、ポンプ、流量計等にも付着するため、異物捕捉装置１０を使用しない場合でも濃度はわずかながら低下する。
【００３０】
図６に示すように、線流速＝０．０６６ｍ／ｓより大きい範囲では濃度の低下速度の相対値が約１．１で変化せず、異物捕捉装置１０の効果が発揮できなかった。一方、線流速＝０．０６６ｍ／ｓ以下の範囲では濃度の低下速度の相対値は増加傾向にあり、異物捕捉装置１０の異物の捕捉効果が発揮できたことが分かる。つまり、線流速＝０．０６６ｍ／ｓ以下の範囲において平均粒子径０．５μｍの酸化鉄粒子の沈降速度が垂直方向上向きの水の線流速を上回り、天板１２上に沈降する。望ましくは、濃度の低下速度の相対値が２を超える０．０３５ｍ／ｓ以下にするとよい。
【００３１】
水の線流速は、水の流量を円筒容器１１の断面積で割った値であり、円筒容器１１の内径φｂに依存する。よって、平均粒子径０．５μｍの酸化鉄を捕捉するには、使用する循環装置１の流量に合わせて、線流速が０．０６６ｍ／ｓ以下、望ましくは０．０３５ｍ／ｓ以下になるように円筒容器１１の内径φｂを決めるとよい。
【００３２】
上記実施の形態１によれば、円筒容器１１の内部に入口１１ａと出口１１ｂとの間に天板１２が設けられていることにより、大流量で水が流入しても、水の上向きの流速が低下し、さらに天板１２までの高さが助走区間となり、水の流動状態の乱れは天板１２に向かうほど緩和される。よって、天板１２の上に異物を含んだ水が達すると、異物は天板１２上に堆積する。また、水の流動状態の乱れが緩和されるため、天板１２上に堆積した異物が巻き上げられることはない。これにより、装置全体の異物の捕捉効率を向上させることができる。
【００３３】
また、図２に示すように、天板１２が、円筒容器１１の底面１１ｘからの高さ位置Ｈｍが円筒容器１１の内径φｂより大きい位置に設けられているとき、水の流動状態の乱れを緩和させるための助走区間が確保される。そのため下部領域Ｒｄにおいて渦が形成されても、上部領域Ｒｕでは渦は微小になるので、天板１２上の異物が巻き上げられることを抑制することができる。
【００３４】
さらに、図３に示すように、入口１１ａは、円筒容器１１の側面１１ｓの接線方向から流体を流入させるように設けられている場合、下部領域Ｒｄ内において旋回流が発生するため、渦に異物が引き寄せられるので、天板１２の中央に位置する通過口１２ａに異物を効率よく異物を送ることができる。
【００３５】
実施の形態２．
図７及び図８は本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態２を示す模式図である。なお、図７及び図８の異物捕捉装置２０において図１の異物捕捉装置１０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図７及び図８の異物捕捉装置２０が図１の異物捕捉装置１０と異なる点は、天板２２Ａ、２２Ｂの構成である。
【００３６】
図７の天板２２Ａ及び図８の天板２２Ｂは、上面と円筒容器１１の内壁とのなす角度θ１が１８０°未満になるように傾斜した略円錐形状を有する。図７の天板２２Ａは、角度θ１が９０°未満であって、上に凸になるような円錐形状を有する。この場合、沈降した異物は、天板１２と円筒容器１１の内壁の間で形成される上方の空間に流れ込み蓄積されるため、捕捉した異物を保持し続けることができる。特に、異物捕捉装置１０全体が傾いた場合も、異物が出口１１ｂや通過口１２ａに流れ込み、異物捕捉装置１０の外に排出されることを防ぐことができる。なお、角度θ１が９０°である場合には図２に示すような天板１２になる。
【００３７】
図８の天板２２Ｂは、角度θ１が９０°より大きく、天板２２Ａは下に凸になるような円錐形状を有する。角度θ１が９０°を超える場合、沈降した異物の一部は天板１２の上面を滑り、通過口１２ａに落ちる力が働く。しかしながら、下部領域Ｒｄにおいて、水の流動状態の乱れは緩和されているため、天板１２上に堆積した異物が巻き上げられず、異物が円筒容器１１の外に流れ出すのを防止することができる。なお、図７及び図８は、円錐形状を有するような円筒容器１１の中心に対し回転対称な形状である場合について例示しているが、回転非対称な形状を有していてもよい。
【００３８】
実施の形態２の場合であっても、実施の形態１と同様、大流量で水が流入しても、水の流動状態の乱れは天板１２に向かうほど緩和され、上部領域Ｒｕにおいて異物を沈降分離するとともに、天板１２上に堆積した異物が巻き上げられるのを抑制し、装置全体の異物の捕捉効率を向上させることができる。
【００３９】
実施の形態３．
図９は本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態３を示す模式図である。なお、図９の異物捕捉装置３０において図１の異物捕捉装置１０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図６の異物捕捉装置３０が図１の異物捕捉装置１０と異なる点は、円筒容器１１の側面１１ｓに開閉バルブ３１が取り付けられている点である。
【００４０】
図９に示すように、円筒容器１１には、側面１１ｓの天板１２より高い位置に排出口１１ｐが形成されており、排出口１１ｐには開閉バルブ３１が取り付けられている。そして、開閉バルブ３１は、通常時において閉止しており、天板１２上の異物を排出する際に開放され、天板１２において捕捉された異物が開閉バルブ３１から円筒容器１１の外に排出される。
【００４１】
実施の形態３によれば、天板１２の上に捕捉された異物を開閉バルブ３１から排出することができるため、異物捕捉装置１０の製法を維持することができるとともにメンテナンス性を向上させることができる。すなわち、天板１２上に捕捉される異物の捕捉限界量は円筒容器１１の内径φｂと、天板１２と出口１１ｂとの間の高さとに依存する。異物捕捉装置１０の設置場所の都合で異物捕捉装置１０を小型化する必要がある場合、もしくは循環装置１内の異物発生量が過剰な場合、異物の捕捉限界量に容易に達してしまい、異物捕捉の効果を短い期間で失う。そこで、円筒容器１１に排出口１１ｐが設けられ、捕捉した異物が円筒容器１１の外に排出される経路を設ける。そして、開閉バルブ３１が定期的に開放することにより、捕捉限界量に達する前に円筒容器１１の外に異物を排出することができる。
【００４２】
なお、上記実施の形態３において、天板１２が円板状に形成されている場合について例示しているが、図７及び図８に示すように天板２２Ａ、２２Ｂが円筒容器１１の内壁に対し傾斜している異物捕捉装置２０に排出口１１ｐ及び開閉バルブ３１を取り付けてもよい。
【００４３】
実施の形態４．
図１０及び図１１は本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態４を示す模式図である。なお、図１０及び図１１の異物捕捉装置４０において図２及び図５の異物捕捉装置１０、２０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１０及び図１１の異物捕捉装置４０が図２及び図５の異物捕捉装置１０、２０と異なる点は、通過口１２ａに上ガイド部材４１が設けられている点である。
【００４４】
図１０及び図１１に示すように、天板１２の通過口１２ａの縁部には、上方に延びる円筒状の上ガイド部材４１が設けられている。上ガイド部材４１は、上部領域Ｒｕへ向かう水が天板１２上に堆積した異物ＤＴに衝突し、異物を巻き上げるのを防ぐものである。このため、天板１２上に蓄積された異物ＤＴが出口１１ｂから流出するのを抑制することができる。特に、図１１に示すように、天板２２Ｂが下側に傾斜している場合、上ガイド部材４１により異物が天板１２から下部領域Ｒｄへ落ちるのを確実に防止することができる。なお、図１１のように、下側に傾斜した天板２２Ｂに上ガイド部材４１が設けられた場合について例示しているが、図７のように上側に傾斜した天板２２Ａに上ガイド部材４１を設けてもよい。
【００４５】
実施の形態５．
図１２及び図１３は本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態５を示す模式図である。なお、図１２及び図１３の異物捕捉装置５０において図２の異物捕捉装置１０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１２及び図１３の異物捕捉装置５０が図２の異物捕捉装置１０と異なる点は、通過口１２ａに下ガイド部材５１が設けられている点である。
【００４６】
図１２の異物捕捉装置５０において、天板１２の通過口１２ａの縁部には、下方に延びる円筒状の下ガイド部材５１が設けられている。下ガイド部材５１が存在することにより、下ガイド部材５１内で水の流動状態の乱れが緩和され、通過口１２ａから天板１２上方に水が流れ出るときの水の流動状態の乱れが抑制される。このため、天板１２上方に堆積した異物ＤＴに衝突し、異物を巻き上げるのを防ぐことができる。
【００４７】
図１３の異物捕捉装置５０において、天板１２の通過口１２ａから上へ延びる上ガイド部材４１と、下に延びる下ガイド部材５１との双方が設けられている。上ガイド部材４１と下ガイド部材５１とは、別体であってもよいし一体であってもよい。これにより、上ガイド部材４１が通過口１２ａを通過した水と異物ＤＴとの衝突を防ぐとともに、下ガイド部材５１が水の流動状態の乱れを緩和する。これにより、異物ＤＴの巻き上げを防ぎ、さらに異物の捕捉効率を高めることができる。
【００４８】
なお、図１２及び図１３において、円板状の天板１２に下ガイド部材５１が設けられた場合について例示しているが、図７及び図８のように傾斜した天板２２Ａ、２２Ｂに下ガイド部材５１を設けてもよいし、上ガイド部材４１及び下ガイド部材５１の双方を設けてもよい。また、図１２及び図１３の異物捕捉装置５０に図９に示す排出口１１ｐ及び開閉バルブ３１が取り付けられてもよい。
【００４９】
実施の形態６．
図１４は本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態６を示す模式図である。なお、図１４の異物捕捉装置６０において図１の異物捕捉装置１０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１４の異物捕捉装置６０が図１の異物捕捉装置１０と異なる点は、天板６２が上面に突起部６２ａを有する点である。
【００５０】
図１４の突起部６２ａは、例えば先細り形状を有しており、天板６２上に複数設けられている。そして、突起部６２ａは、天板１２上に異物が沈降し堆積する前に、突起部６２ａに至ったときに捕捉することができる。なお、突起部６２ａの形状は、これに限定されず、例えば円柱もしくは直方体等であってもよい。
【００５１】
また、上記実施の形態６によれば、天板６２に突起部６２ａを設けたことにより、さらに異物の捕捉効率を向上させることができる。なお、図１４において、円板状の天板１２に下ガイド部材５１が設けられた場合について例示しているが、図７及び図８のように傾斜した天板２２Ａ、２２Ｂに突起部６２ａを設けてもよい。また、図１４の異物捕捉装置６０に図９に示す排出口１１ｐ及び開閉バルブ３１が取り付けられてもよい。
【００５２】
実施の形態７．
図１５は本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態７を示す模式図である。なお、図１５の異物捕捉装置７０において図１の異物捕捉装置１０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１５の異物捕捉装置７０が図１の異物捕捉装置１０と異なる点は、天板７２の上面に凹凸７２ａが形成されている点である。
【００５３】
図１５の異物捕捉装置７０において、天板７２の上面には、例えば直方体状の凸部と凸部間に形成された凹部とが形成されている。なお、凹凸７２ａが直方体形状を有する場合について例示しているが、それに限定する必要はなく、鋭角や丸みを帯びた形状でもよい。また凹凸７２ａの形成方法としては、表面研磨やサンドブラストといった加工や、凹凸を形成する材料を接着させてもよい。
【００５４】
実施の形態７によれば、天板１２の上面に凹凸７２ａが設けられていることにより、沈降中の異物が天板１２上に堆積する前に、凸部に至った時点で、捕捉することができる。また、異物は天板１２の凹部に達し、異物ＤＴを形成する。そのため、天板１２において異物を捕捉しやすくするとともに、天板１２上の異物ＤＴの巻き上がりを防ぐことができる。なお、図１５において、円板状の天板７２に凹凸７２ａが設けられた場合について例示しているが、図７及び図８のように傾斜した天板２２Ａ、２２Ｂに凹凸７２ａを設けてもよい。また、図１５の異物捕捉装置７０に図９に示す排出口１１ｐ及び開閉バルブ３１が取り付けられてもよい。
【００５５】
実施の形態８．
図１６は本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態８を示す模式図である。なお、図１６の異物捕捉装置８０において図１の異物捕捉装置１０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１６の異物捕捉装置８０が図１の異物捕捉装置１０と異なる点は、天板８２の形状である。
【００５６】
図１６の天板８２は、円筒容器１１の内壁から中央へ向かって上方へ向かって曲げられた曲面形状を有するものであり、中央部に通過口１２ａが形成されている。すると、上部領域Ｒｕへ向かう水が天板１２上に堆積した異物ＤＴに衝突し、異物を巻き上げるのを防ぐことができ、天板１２上に蓄積された異物ＤＴが出口１１ｂから流出するのを抑制することができる。上記実施の形態８の場合であっても、実施の形態１と同様、大流量で水が流入しても、水の流動状態の乱れは天板１２に向かうほど緩和され、上部領域Ｒｕにおいて異物を沈降分離するとともに、天板１２上に堆積した異物が巻き上げられるのを抑制し、装置全体の異物の捕捉効率を向上させることができる。なお、図１６の異物捕捉装置８０において、図９に示す排出口１１ｐ及び開閉バルブ３１を設けてもよい。
【００５７】
実施の形態９．
図１７は本発明に係る異物捕捉装置の実施の形態９を示す模式図、図１８は図１７の異物捕捉装置の入口の状態を示す模式図である。なお、図１７及び図１８の異物捕捉装置９０において図１の異物捕捉装置１０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１７及び図１８の異物捕捉装置９０が図１の異物捕捉装置１０と異なる点は、円筒容器１１内に旋回流を形成するための整流部材９１が設けられた点である。
【００５８】
図１７及び図１８に示すように、円筒容器１１の幅方向の略中心に入口１１ａが設けられており、入口１１ａに対向する位置に整流部材９１が設置されている。整流部材９１は、入口１１ａから流入する水を円筒容器１１の内壁に沿った流れに整流する。この場合、天板１２の通過口１２ａは中央に位置することが好ましい。すると、円筒容器１１の下部領域Ｒｄにおいて旋回流が形成されることになる。なお、図１７及び図１８において、入口１１ａが略中央に設けられた場合について例示しているが、側面１１ｓのどの位置に設けられていてもよい。
【００５９】
上記実施の形態９によれば、円筒容器１１の下部領域Ｒｄに旋回流を形成させる整流部材９１が設けられていることにより、円筒容器１１の中央部に渦を形成し、渦に異物が引き寄せられるので、異物を効率よく天板１２の通過口１２ａに送ることができ、捕捉効率を高めることができる。また、実施の形態１と同様、天板１２により、天板１２上に堆積した異物が巻き上げられるのを抑制することができる。なお、図１７において、円板状の天板１２は円板状である場合について例示しているが、図７及び図８のように傾斜した天板２２Ａ、２２Ｂであってもよい。また、図１７及び図１８の異物捕捉装置９０に図９に示す排出口１１ｐ及び開閉バルブ３１が取り付けられてもよい。
【００６０】
実施の形態１０．
図１９〜図２２は、本発明に係る異物捕捉装置を用いた循環装置の別の一例を示す回路図である。なお、図１９〜図２２において、図２及び図３の異物捕捉装置１０が用いられる場合について例示するが、図６〜図１８に示す異物捕捉装置を用いてもよい。図１９の循環装置１００は、例えば室内の暖房を行う加熱装置であって、ポンプ１０１と、ポンプ１０１から送液された水と冷媒との熱交換を行う熱交換器１０２と、熱交換器１０２において熱交換された水を加熱する加熱装置１０３と、加熱装置１０３において加熱された水を用いて室内を暖房する暖房用熱交換器１０４とを有する。なお、熱交換器１０２は、熱源機１０５に接続されており、熱源機１０５にから供給されるガス冷媒と水とを熱交換する。
【００６１】
そして、異物捕捉装置１０は、暖房用熱交換器１０４とポンプとの間に接続されている。この循環装置１００に異物捕捉装置１０が導入されることにより、循環装置１００内に発生する異物を捕捉し、循環水を清浄に保ち、異物の熱交換器への付着や、回路中の部品への傷付けを防止することができる。なお、異物捕捉装置１０の設置位置は、図１９で示した設置位置に限定されず、循環装置内のどこに設置してもよいが、異物の発生源である暖房用熱交換器１０４の出口に配置することにより巨大な粒子が発生源から排出された場合でも、循環装置内を循環する前に捕捉することができる。
【００６２】
なお、図１９の循環装置１００において、異物捕捉装置１０と加熱装置１０３が別体として設けられた場合について例示しているが、図２０の循環装置１１０のように、異物捕捉装置１０が内蔵された加熱装置１０３を使用してもよい。さらに、図２１の循環装置１２０のように、暖房用熱交換器１０４に代えて給湯用熱交換器１２１を接続し、昇温した水道水を提供するようにしてもよい。循環装置１２０内にも異物捕捉装置１０を導入することにより、循環装置１２０内に発生する異物を捕捉し、循環水を清浄に保ち、異物の熱交換器への付着や、回路中の部品への傷付けを防止することができる。
【００６３】
図２２の循環装置１３０は、図２０の暖房用熱交換器１０４と給湯用熱交換器１２１とが並列に接続された２系統の回路を持つ循環装置である。この場合についても、異物捕捉装置１０を導入することにより、循環水を清浄に保つことができる。なお、図２１及び図２２の循環装置１２０、１３０において、図２０に示す異物捕捉装置１０を内蔵した加熱装置１０３を導入してもよい。
【００６４】
本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることができる。例えば、図１において、異物捕捉装置１０が循環装置に独立して組み込まれた場合について例示しているが、異物捕捉装置１０の構造を既存の部品に組み込んでもよい。例えば給湯暖房機器においては、円筒状の加熱装置を持っているものもあり、この加熱装置の内部に天板１２を持たせることにより、実施の形態１で述べた異物の捕捉効果を発揮するとともに、新たに装置を置くスペースなしで、新たな装置に取り替えることなく簡単に搭載することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１、１００、１１０、１２０、１３０  循環装置、２  ポンプ、３  冷却部、４  空調機器、５  タンク、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０  異物捕捉装置、１１  円筒容器、１１ａ  入口、１１ｂ  出口、１１ｐ  排出口、１１ｓ  側面、１１ｘ  底面、１１ｙ  上面、１２、２２Ａ、２２Ｂ、６２、７２、８２  天板、１２ａ  通過口、３１  開閉バルブ、４１  上ガイド部材、５１  下ガイド部材、６２ａ  突起部、７２ａ  凹凸、９１  整流部材、１００  循環装置、１０１  ポンプ、１０２  熱交換器、１０３  加熱装置、１０４  暖房用熱交換器、１０５  熱源機、１２１  給湯用熱交換器、ＤＴ  異物、Ｈｍ  高さ位置、Ｒｄ  下部領域、Ｒｕ  上部領域、θ１  角度、φｂ  円筒容器の内径、φｉｎ  入口の内径、φｍ  通過口の径。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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