(57)【要約】【課題】自動で砂を排出することが可能なサンドセパレータ及び排砂機構を提供すること。【解決手段】  サンドセパレータ１は、円筒状に形成される第１槽部２１、第１槽部２１の下端側に設けられた円錐筒状に形成された第２槽部２２、及び、第１槽部２１の上端側に設けられた蓋体２３を有する分離槽１１と、第１槽部２１に設けられた吸込管３１と、第１槽部２１に設けられた吐出管３２と、第１槽部２１の一次側及び蓋体２３を接続する配管６３と、第２槽部２２の下端部に設けられ、第２槽部２２と連続する外郭部材５１、外郭部材５１内に設けられた弁座５１ａ、及び、外郭部材５１内に収容され弁座５１ａと当接する弁体５２を有する弁部材４１と、第１槽部２１及び蓋体２３の間に設けられたダイヤフラム６１と、ダイヤフラム６１に設けられ、ダイヤフラム６１の変形により弁体５２を開状態に操作する主軸６２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】
円筒状に形成される第１槽部、前記第１槽部の下端側に設けられた円錐筒状に形成された第２槽部、及び、前記第１槽部の上端側に設けられた蓋体を有する分離槽と、
前記第１槽部に設けられた吸込管と、
前記第１槽部に設けられた吐出管と、
前記第１槽部の一次側及び前記蓋体を接続する配管、
前記第２槽部の下端部に設けられ、前記第２槽部と連続する外郭部材、前記外郭部材内に設けられた弁座、及び、前記外郭部材内に収容され前記弁座と当接する弁体を有する弁部材と、
前記第１槽部及び前記蓋体の間に設けられたダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに設けられ、前記ダイヤフラムの変形により前記弁体を開状態に操作する主軸と、
を備えることを特徴とするサンドセパレータ。
【請求項２】
前記弁部材は、前記弁体を前記弁座に向かって付勢する付勢部材を備え、
前記主軸は、前記付勢部材に抗って前記弁体を押圧することを特徴とする請求項１に記載のサンドセパレータ。
【請求項３】
前記外郭部材の下端に設けられたコレクターと、
前記コレクターに設けられた排出管と、
前記排出管に設けられた開閉弁と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のサンドセパレータ。
【請求項４】
円筒状に形成される第１槽部、前記第１槽部の下端側に設けられた円錐筒状に形成された第２槽部、及び、前記第１槽部の上端側に設けられた蓋体を有する分離槽内で、流体に含まれた固形物を遠心分離するサンドセパレータに用いられる排砂機構であって、
前記第２槽部の下端部に設けられ、前記第２槽部と連続する外郭部材、前記外郭部材内に設けられた弁座、及び、前記外郭部材内に収容され前記弁座と当接する弁体を有する弁部材と、
前記第１槽部の一次側及び前記蓋体を接続する配管と、
前記第１槽部及び前記蓋体の間に設けられたダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに設けられ、前記ダイヤフラムの変形により前記弁体を開状態に操作する主軸と、
を備えることを特徴とする排砂機構。
【請求項５】
前記弁部材は、前記弁体を前記弁座に向かって付勢する付勢部材を備え、
前記主軸は、前記付勢部材に抗って前記弁体を押圧することを特徴とする請求項４に記載の排砂機構。
【請求項６】
前記外郭部材の下端に設けられたコレクターと、
前記コレクターに設けられた排出管と、
前記排出管に設けられた開閉弁と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の排砂機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水から遠心分離させた砂を排出するサンドセパレータ及びそれに用いられる排砂機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、井戸等の供給源から水を二次側に給水する給水装置において、水に含まれる砂を水から分離するサンドセパレータが従前から知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなサンドセパレータは、内部で流体を遠心分離することで、水中の砂を分離させ、収容部に分離させた砂を収容させる、所謂サイクロン方式が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平０６−０３４７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したサンドセパレータでは、収容部に収容された砂を長期間排出させないと、水圧によって硬化するため、当該硬化した砂を収容部から排出することが困難となる、という問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、自動で砂を排出することが可能なサンドセパレータ及び排砂機構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】
【０００７】
本発明の一態様として、サンドセパレータは、円筒状に形成される第１槽部、前記第１槽部の下端側に設けられた円錐筒状に形成された第２槽部、及び、前記第１槽部の上端側に設けられた蓋体を有する分離槽と、前記第１槽部に設けられた吸込管と、前記第１槽部に設けられた吐出管と、前記第１槽部の一次側及び前記蓋体を接続する配管、前記第２槽部の下端部に設けられ、前記第２槽部と連続する外郭部材、外郭部材内に設けられた弁座、及び、外郭部材内に収容され前記弁座と当接する弁体を有する弁部材と、前記第１槽部及び前記蓋体の間に設けられたダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに設けられ、前記ダイヤフラムの変形により前記弁体を開状態に操作する主軸と、を備える。
【０００８】
本発明の一態様として、排砂機構は、円筒状に形成される第１槽部、前記第１槽部の下端側に設けられた円錐筒状に形成された第２槽部、及び、前記第１槽部の上端側に設けられた蓋体を有する分離槽内で、流体に含まれた固形物を遠心分離するサンドセパレータに用いられる排砂機構であって、前記第２槽部の下端部に設けられ、前記第２槽部と連続する外郭部材、外郭部材内に設けられた弁座、及び、外郭部材内に収容され前記弁座と当接する弁体を有する弁部材と、前記第１槽部の一次側及び前記蓋体を接続する配管と、前記第１槽部及び前記蓋体の間に設けられたダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに設けられ、前記ダイヤフラムの変形により前記弁体を開状態に操作する主軸と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、自動で砂を排出することが可能な排砂機構及びサンドセパレータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るサンドセパレータの構成を示す側面図。
【図２】同サンドセパレータの構成を示す断面図。
【図３】同サンドセパレータの要部構成を示す断面図。
【図４】同サンドセパレータの要部構成を示す断面図。
【図５】同サンドセパレータの要部構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係るサンドセパレータ１を、図１乃至図５を用いて説明する。  
図１は、本発明の一実施形態に係るサンドセパレータ１の構成を外観から示す側面図、図２はサンドセパレータ１の構成を示す断面図である。図３は、サンドセパレータ１に用いられる排砂機構１２の要部構成を示す断面図、図４はサンドセパレータ１に用いられる排砂機構１２の要部構成である弁部材４１の構成を示す断面図、図５は弁部材４１の開状態を示す断面図である。
【００１２】
図１に示すように、サンドセパレータ１は、給水装置１００に用いられる。給水装置１００は、井戸等の流体の供給源１１０に接続されたポンプ装置１２０と、ポンプ装置１２０の二次側に設けられたサンドセパレータ１と、サンドセパレータ１の二次側に接続されたタンク等の供給先１３０と、を備えている。
【００１３】
サンドセパレータ１は、供給源１１０から供給された流体である水に含まれる砂９９を遠心分離により分離させて除去可能に形成されている。サンドセパレータ１は、所謂サイクロン方式の分離装置である。
【００１４】
図１乃至図４に示すように、サンドセパレータ１は、基部１０と、基部１０に固定された分離槽１１と、分離槽１１に設けられた排砂機構１２と、を備えている。
【００１５】
基部１０は、分離槽１１を支持するとともに、地面等の設置面２００に固定される。
【００１６】
分離槽１１は、上部に配置された円筒状の第１槽部２１と、第１槽部２１の下部に固定された円錐筒状の第２槽部２２と、第１槽部２１の上部に固定された蓋体２３と、を備えている。分離槽１１は、第１槽部２１、第２槽部２２及び蓋体２３がフランジを介して一体に固定される。
【００１７】
第１槽部２１は、その外周面に形成された吸込管３１と、外周面に形成され、第１槽部２１の軸方向で上方に配置された吐出管３２と、第１槽部２１の軸方向で吸込管３１及び吐出管３２の間に設けられた流路形成部３３と、を備えている。
【００１８】
吸込管３１は、第１槽部２１の第２槽部２２と接続される側に配置される。換言すると、吸込管３１は、第１槽部２１の、流路形成部３３を介して第２槽部２２側に配置される。吐出管３２は、第１槽部２１の蓋体２３と接続される側に配置される。換言すると、吐出管３２は、第１槽部２１の、流路形成部３３を介して蓋体２３側に配置される。吸込管３１及び吐出管３２は、例えば、第１槽部２１の周方向で対称位置に配置される。
【００１９】
流路形成部３３は、円環状に形成された円板部３５と、円板部３５の一方の主面に一体に設けられた円筒部３６と、を備えている。円板部３５は、円筒部３６が第２槽部２２側に配置される姿勢で、吸込管３１及び吐出管３２の間に配置される。換言すると、円板部３５は、第１槽部２１内を上下方向で二分割する。円筒部３６は、円板部３５の中心に配置される。円筒部３６は、外周面の一部が、少なくとも吸込管３１と対向する高さに形成されている。円筒部３６は、吸込管３１から吸い込まれた水を旋回する流れへと案内する。
【００２０】
このような流路形成部３３は、図２に矢印で示すように、吸込管３１から第２槽部２２の下端部まで旋回して移動し、その後、第１槽部２１及び第２槽部２２の中心を上昇して吐出管３２へ移動する水の流路を形成する。
【００２１】
第２槽部２２は、第１槽部２１に接続される一端側から他端側に向かって縮径する円錐状に形成される。第２槽部２２は、その両端が開口して形成される。
【００２２】
蓋体２３は、第１槽部２１の一端側を閉塞する。また、蓋体２３は、排砂機構１２の後述するダイヤフラム６１を介して第１槽部２１に固定される。
【００２３】
排砂機構１２は、弁部材４１と、移動体４２と、コレクター４３と、を備えている。
【００２４】
弁部材４１は、第２槽部２２の下端部にフランジを介して固定された外郭部材５１と、外郭部材５１に収容された弁体５２と、弁体５２を一方向に付勢する付勢部材５３と、を備えている。
【００２５】
外郭部材５１は、弁体５２及び付勢部材５３を収容可能に形成されている。外郭部材５１は、弁体５２と当接する弁座５１ａと、上下方向に沿って弁体５２を移動可能に収容する第１収容部５１ｂと、をその内部に有している。また、外郭部材５１は、収容した弁体５２を上方に付勢する方向に付勢部材５３を収容する第２収容部５１ｃを有している。
【００２６】
第１収容部５１ｂは、第２槽部２２と連通する第１開口部５１ｄを有する。第１収容部５１ｂは、例えば、円錐台形状の空間であり、第１開口部５１ｄの周囲に、収容した弁体５２の上面又は外周面と当接する弁座５１ａが形成される。また、第１収容部５１ｂは、その底面に第２収容部５１ｃが配置されるとともに、第２収容部５１ｃの周囲にコレクター４３と連通する第２開口部５１ｅを有する。第２収容部５１ｃは、収容した付勢部材５３の一方の端部を支持する。
【００２７】
弁体５２は、例えば、円錐台形状に形成されている。弁体５２は、少なくともその外周面が外郭部材５１の弁座５１ａと当接することで、第１開口部５１ｄを閉塞する。付勢部材５３は、コイルバネである。付勢部材５３は、弁体５２を弁座５１ａに向かって常時付勢する。
【００２８】
移動体４２は、第１槽部２１及び蓋体２３の間に配置されたダイヤフラム６１と、ダイヤフラム６１に接続された主軸６２と、吸込管３１及び蓋体２３を接続する配管６３と、を備えている。
【００２９】
ダイヤフラム６１は、第１槽部２１及び蓋体２３の間に介在され、第１槽部２１及び蓋体２３の間を液密に仕切る。例えば、ダイヤフラム６１は、第１槽部２１に一体に固定される円環状の支持部６１ａに固定される。図３において二点鎖線で示すように、ダイヤフラム６１を挟んで蓋体２３側の圧力が第１槽部２１側の圧力よりも高いときに、ダイヤフラム６１は、第１槽部２１側に突出するように変形する。
【００３０】
主軸６２は、ダイヤフラム６１の中心に設けられる。主軸６２は、ダイヤフラム６１から流路形成部３３の円筒部３６を通って外郭部材５１の第１開口部５１ｄに渡って設けられる。主軸６２は、ダイヤフラム６１が第１槽部２１側に突起するように変形したときに、弁体５２を押圧可能な長さに形成される。具体的には、主軸６２は、変形していない状態のダイヤフラム６１から弁座５１ａに当接した弁体５２の上面までの長さと同一長さに形成されている。
【００３１】
配管６３は、吸込管３１及び蓋体２３間に渡って形成され、吸込管３１から蓋体２３の内部までの流路を構成する。
【００３２】
コレクター４３は、外郭部材５１の下方に設けられた収容部７１と、収容部７１に設けられた排出管７２と、排出管７２に設けられた開閉弁７３と、を備えている。
【００３３】
収容部７１は、外郭部材５１の第２開口部５１ｅから落下した砂９９を収容可能に形成されている。
【００３４】
排出管７２は、収容部７１の下面に接続され、収容部７１内の砂９９を排出可能に形成されている。
【００３５】
開閉弁７３は、排出管７２に設けられる。開閉弁７３は、手動で開閉が可能に形成されている。開閉弁７３は、二次側が排水ドレン１４０等に接続される。
【００３６】
このように構成された排砂機構１２を有するサンドセパレータ１による遠心分離及び排砂について説明する。ポンプ装置１２０により供給源１１０から供給され、吸込管３１から分離槽１１内に吸い込まれた水は、図２中の矢印で示すように、第１槽部２１の円筒部３６を中心に旋回しながら、第２槽部２２側へと下降し、その後、第２槽部２２の下端側中心から上昇し、円筒部３６を通って吐出管３２へと移動する。このとき、水に含まれる砂９９は、水よりも比重が大きく、この水と砂９９の比重の違いから、第２槽部２２の内周面側に移動するとともに、第２槽部２２の下端部、換言すると外郭部材５１に移動する。
【００３７】
また、このとき、吸込管３１から配管６３を介して蓋体２３内に水が供給され、蓋体２３内の圧力が吸込管３１の圧力、換言すると第１槽部２１の一次側の圧力と同一となる。さらに、吸込管３１から吸い込まれ、吐出管３２へ移動する水は、動圧となり、蓋体２３内の圧力よりも低くなる。このため、ダイヤフラム６１が第１槽部２１側へと突出するように変形し、主軸６２が下降する。この主軸６２の下降によって弁体５２の上面が主軸６２により押圧され、弁体５２は、図４に示す状態から図５に示す状態となるように、下方に移動し、弁座５１ａから離間する。これにより、弁部材４１が開状態となる。
【００３８】
結果、第２槽部２２で水から分離され、外郭部材５１に移動した砂９９は、外郭部材５１の第１開口部５１ｄ及び第２開口部５１ｅを通過してコレクター４３の収容部７１に収容される。
【００３９】
その後、ポンプ装置１２０が停止され、水の移動がなくなると、ダイヤフラム６１を挟んで両側の水圧が同一となり、ダイヤフラム６１が元の状態に戻り、主軸６２が上昇する。これにより、付勢部材５３の付勢によって弁体５２が上方に移動し、弁座５１ａと当接し、弁部材４１が閉状態となる。その後、開閉弁７３を開状態とすることで、収容部７１内に収容された水及び砂９９が排出管７２から排出される。
【００４０】
このように構成された排砂機構１２を有するサンドセパレータ１によれば、吸込管３１から吸い込まれた水を第２槽部２２で旋回させることで、水に含まれる砂９９を分離することが可能となる。また、吸込管３１から水が吸い込まれたときに、ダイヤフラム６１を駆動する構成とすることで、ダイヤフラム６１に接続された主軸６２により弁体５２を押圧し、弁部材４１を開状態とすることができる。結果、水から砂９９を遠心分離しているときに、遠心分離された砂９９を第２槽部２２から自動で排出し、コレクター４３に収容することが可能となる。
【００４１】
また、蓋体２３を吸込管３１と配管６３を介して流体的に連続させ、ダイヤフラム６１の一方の面を蓋体２３側に、他方の面を第１槽部２１側に配置させる簡単な構成で、分離槽１１内に水が吸い込まれたときに、ダイヤフラム６１を駆動させることが可能となる。このため、水が吸い込まれた時に、弁部材４１を確実に開状態とすることで、分離された砂９９をコレクター４３に移動させることが可能となり、第２槽部２２の下端部に砂９９が溜まることを防止できる。これにより、第２槽部２２の下端部に砂９９が堆積され、当該堆積された砂９９が水圧によって硬化し、第２槽部２２からの砂９９の排出が妨げられることを防止できる。
【００４２】
また、コレクター４３に開閉弁７３を設け、遠心分離時に開閉弁７３を閉じる構成とすることで、水から砂９９を遠心分離しているときの、コレクター４３に移動する水量を最小限とすることが可能となる。結果、サンドセパレータ１は、水の通過時における流体損失を最小限とすることが可能となる。また、開閉弁７３を開閉することで、容易に、収容部７１内の水及び砂９９を排出することが可能となる。
【００４３】
上述したように、排砂機構１２を有するサンドセパレータ１によれば、自動で砂９９を排出することが可能となる。
【００４４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、排砂機構１２を有するサンドセパレータ１は、水に含まれる砂９９を遠心分離し、自動で砂９９を排出可能な構成を説明したがこれに限定されない。即ち、比重が流体よりも重い固形物であれば、流体は水以外であっても、流体から固形物を分離することが可能である。このため、サンドセパレータ１及び排砂機構１２は、砂９９以外の固形物を分離することに用いることが可能であることは明らかである。
【００４５】
また、上述した例では、蓋体２３及びダイヤフラム６１により形成される空間が吸込管３１と配管６３を介して接続される構成を説明したがこれに限定されず、当該空間は、第１槽部２１の一次側に接続される構成であればよい。例えば、配管６３は、吸込管３１の一次側に接続される配管等に接続される構成であってもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１…サンドセパレータ、１０…基部、１１…分離槽、１２…排砂機構、２１…第１槽部、２２…第２槽部、２３…蓋体、３１…吸込管、３２…吐出管、３３…流路形成部、３５…円板部、３６…円筒部、４１…弁部材、４２…移動体、４３…コレクター、５１…外郭部材、５１ａ…弁座、５１ｂ…第１収容部、５１ｃ…第２収容部、５１ｄ…第１開口部、５１ｅ…第２開口部、５２…弁体、５３…付勢部材、６１…ダイヤフラム、６１ａ…支持部、６２…主軸、６３…配管、７１…収容部、７２…排出管、７３…開閉弁、１００…給水装置、１１０…供給源、１２０…ポンプ装置、１３０…供給先、１４０…排水ドレン、２００…設置面。
【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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