(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄化対象液を浄化する液浄化装置であって、前記浄化対象液を旋回させることにより、前記浄化対象液に含まれる異物微粒子を分離する旋回分離槽を備え、
前記旋回分離槽は、
下方に向かうほど径が小さくなる縮径部を含み、上部側面から注入される前記浄化対象液を旋回させることにより、前記異物微粒子を分離する旋回室と、
前記旋回室の前記上部側面に開口する注液口を先端に有し、当該注液口に向かって前記浄化対象液を導入することにより、前記注液口から前記浄化対象液を前記旋回室に注入する液導入路と、
前記旋回室の上端中央部に開口し、前記浄化対象液が流出する出液口と、
前記旋回室の下端に開口し、前記異物微粒子を排出する異物排出口と、を有し、
前記液導入路は、前記注液口に向かうほど、狭くなりかつ前記上部側面に沿うように断面が扁平となり、
前記液導入路は、前記注液口に向かうほど、前記断面の輪郭線のうち前記旋回室の中心軸に近い側の中央部が、前記輪郭線の内側に向かって湾曲することにより、前記断面が異形となっている、液浄化装置。
【請求項２】
前記液導入路は、前記旋回室の前記上部側面の仮想接平面に対し前記旋回室の径方向内側に位置するとともに、前記仮想接平面に接している、請求項1に記載の液浄化装置。
【請求項３】
前記縮径部の側面の傾斜角が、前記旋回室の中心軸に対して５°〜１５°の範囲である、請求項１又は２に記載の液浄化装置。
【請求項４】
前記異物微粒子を沈殿させる沈殿槽をさらに備え、
前記沈殿槽は、
前記旋回分離槽の前記異物排出口に連通し、かつ下方に延びる中空部と、
前記中空部の下端に連通し、当該中空部よりも拡径した拡径室と、を有し、
前記拡径室の底面は、椀状に下方に湾曲している、請求項１から３のいずれかに記載の液浄化装置。
【請求項５】
前記浄化対象液を濾過する濾過槽をさらに備え、
前記濾過槽は、
前記出液口に連通し、前記旋回室の上方に位置する濾過室と、
前記濾過室の底面に立設され、前記濾過室内に位置する筒状のフィルタと、
前記濾過室の底面のうち、前記フィルタの外側の空間に面する部位に開口し、前記旋回室から前記出液口を通じて流出した前記浄化対象液が前記濾過室に流入する液流入口と、
前記フィルタの内側に連通し、前記フィルタを外側から内側へ通過した前記浄化対象液を、前記液浄化装置の外部へ流出させる液流出路と、を有し、
前記液浄化装置は、前記旋回分離槽の前記出液口と前記濾過槽の前記液流入口とに連通する流路を有する流路部材を、さらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の液浄化装置。
【請求項６】
浄化対象液を浄化する液浄化装置であって、
前記浄化対象液を旋回させることにより、前記浄化対象液に含まれる異物微粒子を分離する旋回分離槽と、
前記浄化対象液を濾過する濾過槽と、を備え、
前記旋回分離槽は、
下方に向かうほど径が小さくなる縮径部を含み、上部側面から注入される前記浄化対象液を旋回させることにより、前記浄化対象液に含まれる前記異物微粒子を分離する旋回室と、
前記旋回室の前記上部側面に開口する注液口を先端に有し、当該注液口に向かって前記浄化対象液を導入することにより、前記注液口から前記浄化対象液を前記旋回室に注入する液導入路と、
前記旋回室の上端中央部に開口し、前記浄化対象液が流出する出液口と、
前記旋回室の下端に開口し、前記異物微粒子を排出する異物排出口と、を有し、
前記濾過槽は、
前記出液口に連通し、前記旋回室の上方に位置する濾過室と、
前記濾過室の底面中央に立設され、前記濾過室内に位置するフィルタ支持体と、
前記フィルタ支持体に下部を支持され、前記濾過室内に位置し、下端が開放された筒状のフィルタと、
前記濾過室の底面のうち、前記フィルタ支持体の外側に開口することにより、前記フィルタの外側の空間に連通し、前記旋回室から前記出液口を通じて流出した前記浄化対象液が前記濾過室に流入する複数の液流入口と、
前記フィルタの内側に連通し、前記フィルタ支持体の側壁を通過し、さらに前記濾過槽の側壁を通過することにより、前記フィルタを外側から内側へ通過した前記浄化対象液を、前記液浄化装置の外部へ流出させる液流出路と、を有し、
前記液浄化装置は、前記旋回室と前記濾過室とを互いに仕切る仕切部材をさらに備え、当該仕切部材は、その中央部に、前記旋回分離槽の前記出液口から前記濾過槽の前記複数の液流入口に分岐する分岐路を有する、液浄化装置。
【請求項７】
前記濾過槽は、前記旋回分離槽に支持され、
前記濾過槽は、前記濾過室の上端を着脱自在に覆う蓋を、さらに有している、請求項６に記載の液浄化装置。
【請求項８】
前記濾過槽は、前記旋回分離槽に着脱自在に取り付けられる、請求項５、６又は７に記載の液浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回分離槽を有する液浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄化対象液を旋回させることにより、浄化対象液に含まれる異物微粒子を分離する旋回分離槽を有する液浄化装置として、特許文献１、２に開示される装置が知られる。特許文献１に開示される従来装置は、旋回分離槽の側壁内面に螺旋状の溝を設けたもので、構造が複雑であるため、製作できるメーカーが無く、実用化には至っていない。これに対して、特許文献２に開示される装置は、より実用的な構成となっている。
【０００３】
しかしながら、特許文献２に記載される実施例では、浄化対象液に含まれる異物微粒子の除去率は９０％程度に止まっている（同文献の図６参照）。また、商品として市場にて入手可能な従来装置について、本願出願人の試験方法に基づいて試験を行ったところ、異物微粒子の除去率は高くても８５％程度であった。
【０００４】
このように、旋回分離槽を有する従来の液浄化装置においては、液浄化効果に、なお向上の余地があるものと思われた。なお、液浄化効果のレベルについては不明ながら、同様に旋回分離槽を有する液浄化装置として、ほかに特許文献３，４，５に開示される装置が知られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第6129389号公報
【特許文献２】特許第4714091号公報
【特許文献３】特開2008-284464号公報
【特許文献４】特許第5896681号公報
【特許文献５】特許第4591856号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、液浄化効果を高める液浄化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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のうち第１の態様によるものは、浄化対象液を浄化する液浄化装置であって、前記浄化対象液を旋回させることにより、前記浄化対象液に含まれる異物微粒子を分離する旋回分離槽を備えている。前記旋回分離槽は、下方に向かうほど径が小さくなる縮径部を含み、上部側面から注入される前記浄化対象液を旋回させることにより、前記異物微粒子を分離する旋回室と、前記旋回室の前記上部側面に開口する注液口を先端に有し、当該注液口に向かって前記浄化対象液を導入することにより、前記注液口から前記浄化対象液を前記旋回室に注入する液導入路と、前記旋回室の上端中央部に開口し、前記浄化対象液が流出する出液口と、前記旋回室の下端に開口し、前記異物微粒子を排出する異物排出口と、を有している。前記液導入路は、前記注液口に向かうほど、狭くなりかつ前記上部側面に沿うように断面が扁平となる。
【０００８】
この構成によれば、浄化対象液に含まれる異物微粒子が、旋回分離槽によって分離される。すなわち、液導入路を通じて旋回室に注入された浄化対象液が、縮径部を含む旋回室を下方に向かいつつ旋回することにより、浄化対象液に含まれる異物微粒子が、旋回室周面（すなわち旋回室側面）付近に分離される。異物微粒子が分離された浄化対象液は、出液口を通じて旋回室から出て行く。分離された異物微粒子は、異物排出口を通じて旋回室から排出される。
【０００９】
液導入路が、注液口に向かうほど狭くなるので、旋回室に注入される浄化対象液に勢いが加わるとともに、注入された浄化対象液が、注入方向から逸れて広がるのではなく、注入方向に収束しようとする。また、液導入路が、注液口に向かうほど、旋回室の上部側面に沿うように断面が扁平となるので、浄化対象液が旋回室の上部側面に角度をもって斜めに入射する。すなわち、浄化対象液に含まれる異物微粒子が、旋回室の上部側面に吹きつけられ、衝突するように、浄化対象液が注入される。また、液導入路が、注液口に向かうほど、旋回室の上部側面に沿うように断面が扁平となるので、注入された浄化対象液に含まれる異物微粒子は、旋回室の側面により近い範囲内に止まろうとする。それにより、浄化対象液から異物微粒子を、旋回室周面付近に分離する効果が高められる。なお、本開示においては、浄化対象液が浄化された後の液も、便宜上、同じく「浄化対象液」と記載する。また、本開示において、「上」、「下」という方向は、液浄化装置の通常の姿勢を基準にしたもので、通常の姿勢とは異なる姿勢での使用を排除する趣旨ではない。
【００１０】
本発明のうち第２の態様によるものは、第１の態様による液浄化装置であって、前記液導入路は、前記旋回室の前記上部側面の仮想接平面に対し前記旋回室の径方向内側に位置するとともに、前記仮想接平面に接している。
この構成によれば、液導入路が、旋回室の上部側面の仮想接平面に対し旋回室の径方向内側に位置し、かつ仮想接平面に接しているので、浄化対象液が、旋回室の側面に接するように旋回室に注入される。このため、旋回室に注入される浄化対象液に、乱流が生じ難い。乱流が生じ難いために、注入された浄化対象液に含まれる異物微粒子は、旋回室の側面から離れ難くなる。それにより、浄化対象液から異物微粒子を、旋回室周面付近に分離する効果が、さらに高められる。
【００１１】
本発明のうち第３の態様によるものは、第１又は第２の態様による液浄化装置であって、前記液導入路は、前記注液口に向かうほど、前記断面の輪郭線のうち前記旋回室の中心軸に近い側の中央部が、前記輪郭線の内側に向かって湾曲することにより、前記断面が異形となっている。
この構成によれば、液導入路が、注液口に向かうほど扁平となる断面のうち、中央部の幅が狭く、その両端部の幅が広くなるので、分離能力を保持しつつ、導入される浄化対象液の抵抗が低くなる。このため、分離能力を保ちつつ、導入される浄化対象液の圧力を低くし、流量を高めることができる。
【００１２】
本発明のうち第４の態様によるものは、第１から第３のいずれかの態様による液浄化装置であって、前記縮径部の側面の傾斜角が、前記旋回室の中心軸に対して５°〜１５°の範囲である。
この構成によれば、縮径部の側面の傾斜角が、実験に基づいて最適化されているので、浄化対象液から異物微粒子を分離する効果が、さらに高められる。
【００１３】
本発明のうち第５の態様によるものは、第１から第４のいずれかの態様による液浄化装置であって、前記異物微粒子を沈殿させる沈殿槽をさらに備えている。前記沈殿槽は、前記旋回分離槽の前記異物排出口に連通し、かつ下方に延びる中空部と、前記中空部の下端に連通し、当該中空部よりも拡径した拡径室と、を有している。さらに、前記拡径室の底面は、椀状に下方に湾曲している。
【００１４】
この構成によれば、旋回分離槽により分離された異物微粒子が、沈殿槽により沈殿する。すなわち、旋回分離槽の異物排出口に連通し、かつ下方に延びる中空部によって、旋回室における浄化対象液の旋回流を妨げる抵抗力を抑えつつ、異物微粒子の沈殿が促進される。中空部の下端に連通し、この中空部よりも拡径した拡径室により、抵抗力を抑えつつ、中空部を短くすることができる。それにより、液浄化装置を縦方向に、よりコンパクトにすることができる。さらに、拡径室の底面が、椀状に下方に湾曲しているので、拡径室内での浄化対象液の渦流への抵抗力が低められる。それにより、旋回室における浄化対象液の旋回流への抵抗力が弱まるので、浄化対象液から異物微粒子を分離する効果が、さらに高められる。
【００１５】
本発明のうち第６の態様によるものは、第１から第５のいずれかの態様による液浄化装置であって、前記浄化対象液を濾過する濾過槽をさらに備えている。前記濾過槽は、前記出液口に連通し、前記旋回室の上方に位置する濾過室と、前記濾過室の底面に立設され、前記濾過室内に位置する筒状のフィルタと、前記濾過室の底面のうち、前記フィルタの外側の空間に面する部位に開口し、前記旋回室から前記出液口を通じて流出した前記浄化対象液が前記濾過室に流入する液流入口と、前記フィルタの内側に連通し、前記フィルタを外側から内側へ通過した前記浄化対象液を、前記液浄化装置の外部へ流出させる液流出路と、を有している。また、前記液浄化装置は、前記旋回分離槽の前記出液口と前記濾過槽の前記液流入口とに連通する流路を有する流路部材を、さらに備えている。
【００１６】
この構成によれば、旋回分離槽によって異物微粒子が分離された浄化対象液は、旋回室の出液口から液流入口を通じて濾過室へ入り、濾過槽のフィルタによって、さらに浄化される。すなわち、旋回分離槽によっても分離されないほどに微小な異物微粒子が、濾過槽により除去される。また、濾過槽の濾過室は旋回室の上方に位置するので、濾過槽のために要する液浄化装置の設置面積が節減される。濾過室の中にフィルタが設置されるので、旋回室において旋回する浄化対象液の流れが、フィルタにより妨げられない。このため、浄化対象液から異物微粒子を分離する効果が、さらに高められる。また、旋回室から出液口を通じて流出した浄化対象液が、流路部材の流路を通過することにより、濾過室内のフィルタの外側の空間に開口する液流入口を通じて、濾過室に流入するので、流入した浄化対象液は、フィルタの外側から内側に流れ込む。このため、フィルタの目詰まりの進み方が緩やかとなる。すなわち、より長い期間にわたって、液浄化装置の浄化効果が維持される。フィルタの内側に流れ込んだ浄化対象液は、液流出路を通じて、液浄化装置の外部に取り出される。
【００１７】
本発明のうち第７の態様によるものは、浄化対象液を浄化する液浄化装置であって、前記浄化対象液を旋回させることにより、前記浄化対象液に含まれる異物微粒子を分離する旋回分離槽と、前記異物微粒子を沈殿させる沈殿槽と、を備えている。前記旋回分離槽は、下方に向かうほど径が小さくなる縮径部を含み、上部側面から注入される前記浄化対象液を旋回させることにより、前記浄化対象液に含まれる前記異物微粒子を分離する旋回室と、前記旋回室の前記上部側面に開口する注液口を先端に有し、当該注液口に向かって前記浄化対象液を導入することにより、前記注液口から前記浄化対象液を前記旋回室に注入する液導入路と、前記旋回室の上端中央部に開口し、前記浄化対象液が流出する出液口と、前記旋回室の下端に開口し、前記異物微粒子を排出する異物排出口と、を有している。前記沈殿槽は、前記旋回分離槽の前記異物排出口に連通し、かつ下方に延びる中空部と、前記中空部の下端に連通し、当該中空部よりも拡径した拡径室と、を有している。前記拡径室の底面は、椀状に下方に湾曲している。
【００１８】
この構成によれば、浄化対象液に含まれる異物微粒子が、旋回分離槽によって分離される。すなわち、液導入路を通じて旋回室に注入された浄化対象液が、縮径部を含む旋回室を下方に向かいつつ旋回することにより、浄化対象液に含まれる異物微粒子が、旋回室周面付近に分離される。異物微粒子が分離された浄化対象液は、出液口を通じて旋回室から出て行く。分離された異物微粒子は、異物排出口を通じて旋回室から排出される。
【００１９】
分離された異物微粒子は、沈殿槽により沈殿する。すなわち、旋回分離槽の異物排出口に連通し、かつ下方に延びる中空部によって、旋回室における浄化対象液の旋回流を妨げる抵抗力を抑えつつ、異物微粒子の沈殿が促進される。中空部の下端に連通し、この中空部よりも拡径した拡径室により、抵抗力を抑えつつ、中空部を短くすることができる。それにより、液浄化装置を縦方向に、よりコンパクトにすることができる。さらに、拡径室の底面が、椀状に下方に湾曲しているので、拡径室内での浄化対象液の渦流への抵抗力が低められる。それにより、旋回室における浄化対象液の旋回流への抵抗力が弱まるので、浄化対象液から異物微粒子を分離する効果が、さらに高められる。
【００２０】
本発明のうち第８の態様によるものは、浄化対象液を浄化する液浄化装置であって、前記浄化対象液を旋回させることにより、前記浄化対象液に含まれる異物微粒子を分離する旋回分離槽と、前記浄化対象液を濾過する濾過槽と、を備えている。前記旋回分離槽は、下方に向かうほど径が小さくなる縮径部を含み、上部側面から注入される前記浄化対象液を旋回させることにより、前記浄化対象液に含まれる前記異物微粒子を分離する旋回室と、前記旋回室の前記上部側面に開口する注液口を先端に有し、当該注液口に向かって前記浄化対象液を導入することにより、前記注液口から前記浄化対象液を前記旋回室に注入する液導入路と、前記旋回室の上端中央部に開口し、前記浄化対象液が流出する出液口と、前記旋回室の下端に開口し、前記異物微粒子を排出する異物排出口と、を有している。前記濾過槽は、前記出液口に連通し、前記旋回室の上方に位置する濾過室と、前記濾過室の底面に立設され、前記濾過室内に位置する筒状のフィルタと、前記濾過室の底面のうち、前記フィルタの外側の空間に面する部位に開口し、前記旋回室から前記出液口を通じて流出した前記浄化対象液が前記濾過室に流入する液流入口と、前記フィルタの内側に連通し、前記フィルタを外側から内側へ通過した前記浄化対象液を、前記液浄化装置の外部へ流出させる液流出路と、を有している。そして、前記液浄化装置は、前記旋回分離槽の前記出液口と前記濾過槽の前記液流入口とに連通する流路を有する流路部材を、さらに備えている。
【００２１】
この構成によれば、浄化対象液に含まれる異物微粒子が、旋回分離槽によって分離される。すなわち、液導入路を通じて旋回室に注入された浄化対象液が、縮径部を含む旋回室を下方に向かいつつ旋回することにより、浄化対象液に含まれる異物微粒子が、旋回室周面付近に分離される。異物微粒子が分離された浄化対象液は、出液口を通じて旋回室から出て行く。分離された異物微粒子は、異物排出口を通じて旋回室から排出される。旋回分離槽によって異物微粒子が分離された浄化対象液は、旋回室の出液口から液流入口を通じて濾過室へ入り、濾過槽のフィルタによって、さらに浄化される。すなわち、旋回分離槽によっても分離されないほどに微小な異物微粒子が、濾過槽により除去される。
【００２２】
濾過槽の濾過室は旋回室の上方に位置するので、濾過槽のために要する液浄化装置の設置面積が節減される。濾過室の中にフィルタが設置されるので、旋回室において旋回する浄化対象液の流れが、フィルタにより妨げられない。このため、浄化対象液から異物微粒子を分離する効果が、さらに高められる。また、旋回室から出液口を通じて流出した浄化対象液が、流路部材の流路を通過することにより、濾過室内のフィルタの外側の空間に開口する液流入口を通じて、濾過室に流入するので、流入した浄化対象液は、フィルタの外側から内側に流れ込む。このため、フィルタの目詰まりの進み方が緩やかとなる。すなわち、より長い期間にわたって、液浄化装置の浄化効果が維持される。フィルタの内側に流れ込んだ浄化対象液は、液流出路を通じて、液浄化装置の外部に取り出される。
【００２３】
本発明のうち第９の態様によるものは、第６又は第８の態様による液浄化装置であって、前記濾過槽は、前記旋回分離槽に着脱自在に取り付けられている。
この構成によれば、液浄化装置のユーザは、濾過槽を旋回分離槽に装着して使用することも、濾過槽を除去して使用することも可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、液浄化効果を高める液浄化装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態による液浄化装置の概略構成を例示する斜視図である。
【図２】図１に例示する液浄化装置の構成を例示する正面断面図である。
【図３】図１に例示する液浄化装置の旋回分離槽の内部空間を例示する斜視図である。
【図４】図１に例示する液浄化装置の旋回分離槽の内部空間を例示する平面図である。
【図５】図１に例示する液浄化装置の旋回分離槽と濾過槽との接続部を例示する斜視図である。
【図６】本発明の別の実施の形態による液浄化装置の液導入路を例示する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
初めに、本発明の一実施の形態による液浄化装置の全体の構成及び動作について説明する。図１は、本発明の一実施の形態による液浄化装置の概略構成を例示する斜視図である。図２は、同液浄化装置の構成を例示する正面断面図である。この液浄化装置１０１は、旋回分離槽１、沈殿槽３、及び濾過槽５を有している。旋回分離槽１は、浄化対象液を旋回させることにより、浄化対象液に含まれる異物微粒子を分離する。沈殿槽３は、旋回分離槽１の下に設置され、分離された異物微粒子を沈殿させる。濾過槽５は、旋回分離槽１の上に設置され、浄化対象液を濾過することにより、旋回による分離及び沈殿を免れるほどの小さい異物微粒子を除去する。
【００２７】
旋回分離槽１は、旋回室７、液導入路９、出液口１１、及び異物排出口１３を有している。これらはいずれも、旋回分離槽１が規定する内部空間であり、互いに連通している。旋回室７は、他の部分よりも径の大きい円筒形の大径部１５を、上部に有している。旋回室７は、さらに、大径部１５の下端に連続するとともに、下方に向かうほど径が小さくなる縮径部１７を、有している。図示の例では、縮径部１７は、逆立ちした円錐台形を成している。縮径部１７の上端の径は、大径部１５の径と同一である。すなわち、縮径部１７の側面は段差を有することなく大径部１５の側面に連続する。
【００２８】
液導入路９は、浄化対象液を旋回室７に注入するための流路である。液導入路９は、大径部１５の側面に開口する注液口１９を先端に有しており、この注液口１９に向かって浄化対象液を導入することにより、浄化対象液を旋回室７に注入する。浄化対象液を供給する配管（図示略）を液導入路９に連結することにより、浄化対象液を旋回分離槽１に供給することができる。
【００２９】
出液口１１は、旋回室７の上端中央部に開口し、旋回することによって異物が分離された浄化対象液が流出する開口部である。異物排出口１３は、旋回室７の下端に開口し、異物微粒子を排出する開口部である。
【００３０】
液導入路９に供給された浄化対象液は、注液口１９から、旋回室７の上部の大径部１５に注入される。液導入路９が、大径部１５の周面（すなわち側面）の仮想接平面に沿うように延びているので、注入された浄化対象液は、大径部１５の周面に沿うように旋回する。浄化対象液は、さらに、旋回しつつ下方に向かう。
一般に、比重の異なる異物微粒子を含む浄化対象液を旋回させると、異物微粒子は自然に中心に集まる。異物微粒子が中心に集まるよりも早く、旋回室７の周面が中心に近づく程度に、縮径部１７の傾斜角を大きく設定すると、旋回する異物微粒子は周面に接触し続け、周面に接触する浄化対象液の境界層に捕捉されたままとなる。境界層では周面からの抵抗により浄化対象液の流れが妨げられるので、異物微粒子は上昇しにくくそのまま沈殿する。気体のサイクロンでは、縮径部１７の周面が傾斜することによって、気体が旋回しつつ下方に向かうのに伴い、回転の加速度が上昇する。これに対して、液体では加速度が上昇し難い。加速度がある程度は上昇したとしても、液体は気体に比べて粘性が高いので、異物微粒子は、遠心力の作用によって分離し難い。気体ではない浄化対象液では、異物微粒子を旋回室７の周面にぶつけながら、異物微粒子が中央に集まらないように、縮径部１７の傾斜角をある程度大きく設定することにより、周面で異物微粒子を擦るようにし、異物微粒子への抵抗を上げることにより、異物微粒子を周面に接する境界層に止めることができる。
このようにして、浄化対象液に含まれ、浄化対象液とは比重の異なる異物微粒子が、中心軸２１から遠く周面に近い領域に局在することとなる。逆に、中心軸２１に近い領域には、異物微粒子が希薄となる。異物微粒子が希薄となった中心軸２１付近の浄化対象液が、出液口１１を通じて旋回分離槽１の外へ出て行く。出液口１１を出た浄化対象液は、濾過槽５に入って行く。旋回によって分離された異物微粒子は、異物排出口１３を通じて、沈殿槽３に入ってゆく。このようにして、旋回分離槽１では、浄化対象液が浄化される。
【００３１】
沈殿槽３は、中空部２３及び拡径室２５を有している。これらはいずれも、沈殿槽３が規定する内部空間であり、互いに連通している。中空部２３は、旋回分離槽１の異物排出口１３に連通し、下方に延びている。図示の例では、異物排出口１３及び中空部２３の径は、縮径部１７の下端の径と同一に設定されている。拡径室２５は、中空部２３の下端に連通し、中空部２３よりも大きい径を有する。拡径室２５の底面は、椀状に下方に湾曲している。拡径室２５の底面中央部には、沈殿した異物微粒子を排出するための排出口２７が開口している。排出口２７には、異物微粒子を排出する排出管２９が連結される。排出管２９には、流路を開閉する弁（図示略）が設置される。液浄化装置１０１を使用して浄化対象液を浄化しているときには、通常において、この弁は閉塞される。
【００３２】
濾過槽５は、濾過室３１、液流入口３３、及び液流出路３５を有している。これらはいずれも、濾過槽５が規定する内部空間であり、互いに連通している。濾過室３１は、旋回室７の上方に位置し、かつ旋回分離槽１の出液口１１に連通している。濾過槽５は、さらに、フィルタ３７を有している。フィルタ３７は、筒状であり、濾過室３１内に位置するように、濾過室３１の底面に立設されている。図示の例では、濾過室３１の底面中央にフィルタ支持体３８が設置され、このフィルタ支持体３８にフィルタ３７が支持されている。すなわち、フィルタ３７は、フィルタ支持体３８を介して、濾過室３１の底面に立設されている。
【００３３】
液流入口３３は、濾過室３１の底面のうち、フィルタ３７の外側の空間に面する部位に開口している。旋回室７から出液口１１を通じて流出した浄化対象液は、この液流入口３３を通じて濾過室３１に流入する。液流出路３５は、筒状のフィルタ３７の内側に連通する流路である。フィルタ３７を外側から内側へ通過した浄化対象液は、この液流出路３５を通じて、液浄化装置１０１の外部へ流出する。すなわち、浄化済みの浄化対象液が、液流出路３５を通じて外部に取出される。
【００３４】
液浄化装置１０１は、旋回分離槽１の出液口１１から濾過槽５の液流入口３３への流路４９を有する流路部材３９を、さらに有している。旋回室７から出液口１１を通じて流出した浄化対象液は、流路部材３９が有する流路４９を経て、濾過槽５の液流入口３３へ至り、液流入口３３から濾過室３１に流入する。図示の例では、流路部材３９は、旋回分離槽１と濾過槽５に挟まれた接続部材４５の一部を構成している。図示の例では、接続部材４５には、その下面に、下方に突出する筒状突出部１２が固着されている。筒状突出部１２は、出液口１１を囲むように設置される。筒状突出部１２は、注液口１９から旋回室７に注入された浄化対象液が、直ちに出液口１１に向かうことを排除するために設けられる。また、筒状突出部１２は、旋回室７を旋回する浄化対象液の流れを妨げることにより、流れが乱流になることのないように、短く、かつ中央部に寄せて設けられるのが望ましい。また、筒状突出部１２は設けなくてもよい。
【００３５】
図示の例では、濾過槽５は、ボルトなどのネジにより、旋回分離槽１に着脱自在に取り付けられている。このため、液浄化装置１０１のユーザは、濾過槽５を旋回分離槽１に装着して使用することも、濾過槽５を除去して使用することも可能である。また、液浄化装置１０１は、濾過槽５、旋回分離槽１、及び沈殿槽３が、縦に直列に並ぶように設置されるので、設置面積が節減される。
【００３６】
次に、図１及び図２に例示した液浄化装置１０１の各部の構成及び動作について説明する。図３は、液浄化装置１０１の旋回分離槽１の内部空間を例示する斜視図である。図４は、同内部空間を例示する平面図である。図示例の通り、液導入路９は、旋回室７の大径部１５の周面すなわち側面の、仮想接平面４１に接するとともに、仮想接平面４１に対し中心軸２１に近い側に設置される。液導入路９は、仮想接平面４１内の直線４２に沿って接している。また、液導入路９は、注液口１９に向かうほど、狭くなりかつ仮想接平面４１に沿うように断面が扁平となる。しかも当該断面の輪郭線のうち旋回室７の中心軸２１に近い側の中央部が、輪郭線の内側に向かって湾曲することにより、断面が異形となっている。
【００３７】
このように、液導入路９が、大径部１５の周面の仮想接平面４１に対し、中心軸２１に近い側に位置しつつ、仮想接平面４１に接しているので、浄化対象液が、大径部１５の周面から離れることなく、周面に接するように大径部１５に注入される。このため、旋回室７に注入される浄化対象液に、乱流が生じ難い。乱流が生じ難いために、注入された浄化対象液に含まれる異物微粒子は、旋回室７の周面から離れ難くなる。それにより、浄化対象液から異物微粒子を、旋回室７の周面付近に分離する効果が、さらに高められる。
また、液導入路９が、注液口１９に向かうほど狭くなるので、大径部１５に注入される浄化対象液に勢いが加わるとともに、注入された浄化対象液が、注入方向から逸れて広がるのではなく、注入方向に収束しようとする。また、液導入路９は、注液口１９に向かうほど、仮想接平面４１に沿うように、言い換えると大径部１５の周面に沿うように、断面が扁平となるので、浄化対象液が大径部１５の周面に角度をもって斜めに入射する。すなわち、浄化対象液に含まれる異物微粒子が、大径部１５の周面に吹きつけられ、衝突するように、浄化対象液が注入される。また、液導入路９が、注液口１９に向かうほど、大径部１５の周面に沿うように断面が扁平となるので、注入された浄化対象液に含まれる異物微粒子は、大径部１５さらにはその下方の縮径部１７の周面により近い範囲内に止まろうとする。それにより、浄化対象液から異物微粒子を、旋回室７の周面付近に分離する効果が高められる。
【００３８】
さらに、液導入路９は、注液口１９に向かうほど、断面の輪郭線のうち旋回室７の中心軸２１に近い側の中央部が、輪郭線の内側に向かって湾曲することにより、断面が異形となるので、扁平な断面のうち、中央部の幅が狭く、その両端部の幅が広くなる。このため、分離能力を保持しつつ、導入される浄化対象液に加わる抵抗が低くなる。それにより、分離能力を保ちつつ、導入される浄化対象液の圧力を低くし、流量を高めることができる。本願発明者は、性能試験を繰り返す中で、液導入路９の形状を、上述のように設定することが、浄化対象液から異物微粒子を、旋回によって分離する効果を高める上で、有効であることを見いだした。
【００３９】
旋回室７の縮径部１７の側面の傾斜角、すなわち当該側面が中心軸２１と成す角度４３は、５°〜１５°の範囲に設定されるのが望ましい。本願発明者は、性能試験において、角度４３をこの範囲に設定したときに、浄化対象液から異物微粒子を分離する効果が高い、という結果を得た。空気を対象とするサイクロン式空気清浄機では、内壁面に傾斜を付け、流路を狭くすることにより、１万Ｇほどの加速度が得られると言われる。この遠心力により異物微粒子が分離される。これに対し、水などの液体では、既述の通り、遠心力によって異物微粒子は分離し難い。液体の渦は、巨大な渦潮や、湯飲み茶碗の中でかき混ぜられた茶水のように、下方に至るほど自然に中心に集まる。異物微粒子を旋回室７の周面にぶつけながら、異物微粒子が中央に集まらないように、縮径部１７の傾斜角をある程度大きく設定することにより、異物微粒子を周面に接する境界層に止めることができる。一方、渦の径の変化よりも過度に大きくは傾斜させず、渦の径の変化に沿うように、縮径部１７の周面を、下方に至るほど縮径させるのが望ましい。縮径部１７の傾斜角を過度に大きくすると、異物微粒子が逆に中心に集まり易くなる。本願発明者の実験によると、角度４３を９°に設定したときに、最も高い分離効果が得られた。上記の通り、角度４３が５°〜１５°の範囲であれば、おおよそ同等の分離効果が得られる。
【００４０】
図２に戻って、沈殿槽３の中空部２３は、旋回分離槽１の異物排出口１３に続いて下方に延びることにより、旋回室７における浄化対象液の旋回流を妨げる抵抗力を抑えつつ、浄化対象液に含まれる異物微粒子の沈殿を促進する働きをなす。中空部２３の下端には、拡径した拡径室２５が連通するので、上記の抵抗力を抑えつつ、中空部２３を短くすることができる。それにより、液浄化装置１０１を縦方向に、よりコンパクトにすることができる。さらに、拡径室２５の底面が、椀状に下方に湾曲しているので、拡径室２５における浄化対象液の渦流への抵抗力が低められる。その機構は、旋回室７の縮径部１７の側面の傾斜角に、最適範囲が存在する機構と同じである。すなわち、拡径室２５内の浄化対象液の渦の形状に沿うように、拡径室２５の底面を、椀状に下方に湾曲させることにより、異物微粒子の舞い上がりを防ぐとともに、拡径室２５における浄化対象液の渦流への抵抗力を弱めることができる。拡径室２５における浄化対象液の渦流への抵抗力が低められる結果、旋回室７における浄化対象液の旋回流への抵抗力も弱まる。それにより、浄化対象液から異物微粒子を、旋回により分離する効果が、さらに高められる。本願発明者は、拡径室２５の底面の形状の効果も、実験により確認している。
【００４１】
濾過槽５では、既に述べた通り、旋回分離槽１によっても分離されないほどに微小な異物微粒子が、フィルタ３７によって除去される。それにより、浄化対象液の浄化効果がさらに高められる。また、フィルタ３７は、旋回室７の外部である濾過室３１の中に設置され、旋回室７の中には設置されない。このため、旋回室７において旋回する浄化対象液の流れが、フィルタ３７により妨げられ乱流となる恐れがない。その結果、浄化対象液から異物微粒子を分離する効果が、さらに高められる。
【００４２】
図５は、液浄化装置１０１の旋回分離槽１と濾過槽５との接続部を例示する斜視図である。図示の例では、旋回分離槽１と濾過槽５との間に、板状の接続部材４５が介在する。すなわち、旋回分離槽１と濾過槽５は、接続部材４５を挟んで、互いに締結されている。接続部材４５の中央部には、既述の流路部材３９が配置され、その周囲には環状部材４７が配置されている。環状部材４７は、流路部材３９を支持する環状の部材である。
【００４３】
流路部材３９の内部には、流路４９が形成されている。流路４９は、下端開口部が旋回分離槽１の出液口１１を成し、上端開口部が濾過槽５の液流入口３３を成している。すなわち、流路４９は、出液口１１と液流入口３３とを連通させる働きをなす。既述の通り、濾過槽５の筒状のフィルタ３７は、フィルタ支持体３８を介して濾過室３１の底面中央に立設される。すなわち、フィルタ３７は、濾過室３１の底面中央に位置する流路部材３９の上面に立設される。筒状のフィルタ３７には、浄化対象液が外側から内側に向かって流れるように、液流入口３３は、濾過室３１のうち、筒状のフィルタ３７の外側の空間に開口する。すなわち、液流入口３３は、濾過室３１の底面のうち、フィルタ支持体３８の外側に開口する。このため、流路４９は、下端の単一の出液口１１から上端の複数の液流入口３３へ分岐する分岐路を成している。図示の例では、流路４９は、４本に分岐している。このように構成された流路部材３９によって、フィルタ３７には、浄化対象液が外側から内側に向かって流れる。このため、フィルタ３７の目詰まりの進み方が緩やかとなる。すなわち、より長い期間にわたって、液浄化装置１０１の浄化効果が維持される。
【００４４】
図６は、本発明の別の実施の形態による液浄化装置の液導入路を例示する平面図である。図４等に例示した液浄化装置１０１の液導入路９は、大径部１５に対して図６（ａ）に例示するように、仮想接平面４１に接するように配置され、かつ注液口１９に向かうほど、断面形状が図６（ｄ）に例示する形状となるように構成された。これに対して、断面形状が、図６（ｂ）のように扁平な半円形状、あるいは図６（ｃ）に例示するような略矩形状であってもよい。さらに、液導入路９は、仮想接平面４１から離れ、大径部１５に対して図６（ｅ）に例示するように配置されても良い。これらのいずれの形態においても、液導入路９が、注液口１９に向かうほど、狭くなり、かつ大径部１５の周面に沿うように断面が扁平となる点においては、液浄化装置１０１と変わりがない。
既に述べたように、液導入路９が、注液口１９に向かうほど、狭くなり、かつ大径部１５の周面に沿うように断面が扁平となることにより、浄化対象液に含まれる異物微粒子が、大径部１５の周面に吹きつけられ、衝突するように、浄化対象液が注入される。そして、注入された浄化対象液に含まれる異物微粒子は、大径部１５さらにはその下方の縮径部１７の周面により近い範囲内に止まろうとする。それにより、浄化対象液から異物微粒子を、旋回室７の周面付近に分離する効果が高められる。
【００４５】
本願発明者は、液浄化装置１０１と従来装置との比較実験を行った。その結果を表１に示す。比較例として採用した従来装置である装置Ａ、Ｂは、いずれも旋回分離槽を有する市販の液浄化装置である。実施例として採用した試作装置は、液浄化装置１０１の形態であるが、濾過槽５及びフィルタ３７は無い状態で試験した。浄化対象液として、水（比重１）に、イオン交換樹脂を混入させたものと、金属切削くずを混入させたものとの２種類を用いた。イオン交換樹脂は、略球状であり、比重1.26、サイズ約0.6mmである。サイズは直径である。金属切削くずは、金属を切削加工するときに生成される金属粉である。浄化対象液を液浄化装置に供給するときの圧力は、いずれの装置に対しても、試験Ｎｏ．１では、０．０３ＭＰａに設定し、試験Ｎｏ．２では、０．２ＭＰａに設定した。浄化率は、異物微粒子の除去率であり、目視によって評価した。表１が示すように、試作装置は、いずれの市販の装置と比較しても、飛躍的に高い浄化率を達成していることが理解される。
【００４６】
【表１】
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【符号の説明】
【００４７】
１  旋回分離槽、  ３  沈殿槽、  ５  濾過槽、  ７  旋回室、  ９  液導入路、  １１  出液口、  １２  筒状突出部、  １３  異物排出口、  １５  大径部、  １７  縮径部、  １９  注液口、  ２１  中心軸、  ２３  中空部、  ２５  拡径室、  ２７  排出口、  ２９  排出管、  ３１  濾過室、  ３３  液流入口、  ３５  液流出路、  ３７  フィルタ、  ３８  フィルタ支持体、  ３９  流路部材、  ４１  仮想接平面、  ４２  直線、  ４３  角度、  ４５  接続部材、  ４７  環状部材、  ４９  流路、１０１  液浄化装置。
【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】
0006961260.tif 000007
【図６】
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