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技術 水中不純物分離器及びこれを備える冷却水循環システム

出願人 トヨタ紡織株式会社
発明者 永田正輔
出願日 2015年10月23日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2015-209340
公開日 2017年5月18日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2017-080653
状態 特許登録済
技術分野 凝集・沈殿処理 熱交換管の清掃 濾過体静止型の加圧または吸引濾過機
主要キーワード ドレン用配管 圧力作動式 スケール堆積物 冷却塔循環水 温水領域 冷却水循環システム トリム装置 マイナスイオン水
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年5月18日)のものです。
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図面 (12)

課題

複数の濾材で分離された不純物分離器本体内の底部に確実に沈殿させることができる水中不純物分離器を提供する。

解決手段

本水中不純物分離器1は、円筒状の分離器本体2と、分離器本体内に収容される複数の濾材3と、分離器本体の外周側に設けられる流入ノズル4及び流出ノズル5と、を備え、分離器本体の軸方向の一端側の底部6には、濾材で分離されて沈殿する不純物Cを排出するための排出口7が形成されている。そして、上記流入ノズルは、その軸心4aが分離器本体の軸心2aと直交する基準線Lに対して分離器本体の軸方向の一端側から見て平行となるように配置されている。さらに、上記流出ノズルは、その軸心5aが流入ノズルの軸心4aより分離器本体の軸方向で底部寄りに位置するように配置されている。

概要

背景

従来の水中不純物分離器として、例えば、図10及び図11に示すように、円筒状の分離器本体102と、分離器本体102内に収容される複数の濾材103と、分離器本体102の外周側に設けられる流入ノズル104及び流出ノズル105と、を備え、分離器本体102の軸方向の一端側の底部106には、濾材103で分離されて沈殿する不純物Cを排出するための排出口107が形成されている水中不純物分離器101が知られている(例えば、特許文献1参照)。この水中不純物分離器101では、流入ノズル104及び流出ノズル105は、それらの各軸心104a、105aが分離器本体102の軸心102aと直交する基準線Lに沿うように配置されている。これにより、流入ノズル104から流入される水は、分離器本体102内で強い直進性をもって流れて流出ノズル105から流出される。さらに、分離器本体102内を流れる水が複数の濾材103により衝突遠心力による分離作用を受けることで、水中に含まれる不純物Cが分離されて分離器本体102の底部106に沈殿し、その沈殿した不純物が適当な時期に排出口107から排出される。

概要

複数の濾材で分離された不純物を分離器本体内の底部に確実に沈殿させることができる水中不純物分離器を提供する。本水中不純物分離器1は、円筒状の分離器本体2と、分離器本体内に収容される複数の濾材3と、分離器本体の外周側に設けられる流入ノズル4及び流出ノズル5と、を備え、分離器本体の軸方向の一端側の底部6には、濾材で分離されて沈殿する不純物Cを排出するための排出口7が形成されている。そして、上記流入ノズルは、その軸心4aが分離器本体の軸心2aと直交する基準線Lに対して分離器本体の軸方向の一端側から見て平行となるように配置されている。さらに、上記流出ノズルは、その軸心5aが流入ノズルの軸心4aより分離器本体の軸方向で底部寄りに位置するように配置されている。

目的

そこで、水質改善された冷却水循環させる際に、冷却水中に含まれる不純物が効果的に除去されて水質維持を図ることができる冷却水循環システム出現が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

円筒状の分離器本体と、前記分離器本体内に収容される複数の濾材と、前記分離器本体内に水を流入させるように前記分離器本体の外周側に設けられる流入ノズルと、前記分離器本体内から水を流出させるように前記分離器本体の外周側に設けられる流出ノズルと、を備え、前記分離器本体の軸方向の一端側の底部には、前記濾材で分離されて沈殿する不純物を排出するための排出口が形成されている水中不純物分離器であって、前記流入ノズルは、その軸心が前記分離器本体の軸心と直交する基準線に対して前記分離器本体の軸方向の一端側から見て平行となるように配置されており、前記流出ノズルは、その軸心が前記流入ノズルの軸心より前記分離器本体の軸方向で前記底部寄りに位置するように配置されていることを特徴とする水中不純物分離器。

請求項2

前記流入ノズル及び前記流出ノズルの各軸心の前記分離器本体の軸方向の平行間隔は、前記流入ノズルの外径の0.8〜1.2倍の大きさである請求項1記載の水中不純物分離器。

請求項3

前記流出ノズルは、その軸心が前記基準線に沿うように配置されており、前記流入ノズル及び前記流出ノズルの各軸心の前記分離器本体の軸方向の一端側から見た平行間隔は、前記流入ノズルの外径の0.8〜1.2倍の大きさである請求項1又は2に記載の水中不純物分離器。

請求項4

前記分離器本体の軸方向の一端側の上部には、前記分離器本体内の空気を抜くための空気抜き弁が設けられている請求項1乃至3のいずれか一項に記載の水中不純物分離器。

請求項5

前記濾材は、円筒状の第1濾材本体を備える第1濾材と、前記第1濾材本体より小径の円筒状の第2濾材本体を備える第2濾材と、を備える請求項1乃至4のいずれか一項に記載の水中不純物分離器。

請求項6

前記分離器本体内に収容される複数の前記第1濾材及び前記第2濾材の総質量に対して、複数の前記第1濾材の質量の割合が60〜80%であり、複数の前記第2濾材の質量の割合が20〜40%である請求項5記載の水中不純物分離器。

請求項7

循環経路内冷却水循環させる冷却水循環システムであって、前記循環経路内を循環する冷却水中に含まれる不純物を除去する請求項1乃至6のいずれか一項に記載の水中不純物分離器を備えることを特徴とする冷却水循環システム。

技術分野

0001

本発明は、水中不純物分離器及びこれを備える冷却水循環システムに関し、更に詳しくは、分離器本体内で複数の濾材分離作用により水中に含まれる不純物を分離する水中不純物分離器及びこれを備える冷却水循環システムに関する。

背景技術

0002

従来の水中不純物分離器として、例えば、図10及び図11に示すように、円筒状の分離器本体102と、分離器本体102内に収容される複数の濾材103と、分離器本体102の外周側に設けられる流入ノズル104及び流出ノズル105と、を備え、分離器本体102の軸方向の一端側の底部106には、濾材103で分離されて沈殿する不純物Cを排出するための排出口107が形成されている水中不純物分離器101が知られている(例えば、特許文献1参照)。この水中不純物分離器101では、流入ノズル104及び流出ノズル105は、それらの各軸心104a、105aが分離器本体102の軸心102aと直交する基準線Lに沿うように配置されている。これにより、流入ノズル104から流入される水は、分離器本体102内で強い直進性をもって流れて流出ノズル105から流出される。さらに、分離器本体102内を流れる水が複数の濾材103により衝突遠心力による分離作用を受けることで、水中に含まれる不純物Cが分離されて分離器本体102の底部106に沈殿し、その沈殿した不純物が適当な時期に排出口107から排出される。

先行技術

0003

特開2013−59733号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、上記従来の水中不純物分離器101では、流入ノズル104及び流出ノズル105は、それらの各軸心104a、105aが基準線Lに沿うように配置されているため、分離器本体102内を流れる水の直進性が強く、濾材103で分離された不純物Cに対して下方に押しやる押力が作用し難い。そのため、分離された不純物Cの多くが分離器本体102の底部106まで到達できずに各濾材103内に残留物として残ってしまう。その結果、分離器本体102内の圧力損失が高くなり、送水ポンプを用いる場合にポンプ過負荷が発生してしまう。

0005

また、上記従来の水中不純物分離器101では、上部が密閉された分離器本体102を採用しているが、複数の濾材103を水が通過する際にキャビテーションを起こすので、分離器本体102内に空気が溜り易く、その空気溜り水流の妨げとなり、濾過精度に悪影響を及ぼす。さらに、上記特許文献1には、分離器本体102内に同じ大きさの多数の濾材103を備えることで、7ミクロン程度迄の微細粒径の不純物を除去可能な濾過精度を発揮できる旨が開示されているが、これより更に高い濾過精度が求められている。例えば、過酷な条件のチラー循環水(即ち、2次冷却循環冷水又は温水領域))系統では、3ミクロン程度迄の微細な粒径の不純物を除去可能な濾過精度が求められる。

0006

なお、工場設備等で用いられる冷却塔循環水やチラー循環水では、冷却水水質低下に起因して、金型冷却孔、冷却配管熱交換器等でのスケールの付着・堆積流路閉塞腐食・錆・水漏れスライム・藻の発生等が生じている。その結果、成形品品質不安定化金型を一定の温度に維持できない;冷却不足でのシルバー不良が発生し易い)、電力エネルギーの浪費(熱交換器の熱交換率の低下による消費電力の増加;CO2排出量の増加;熱交換器の高圧異常トラブルの増加)、設備管理コストの増加(設備にかかる電気料金の増加;薬品洗浄費用の増加;清掃メンテナンス費用の増加)等の様々な問題が発生してしまう。そこで、水質改善された冷却水を循環させる際に、冷却水中に含まれる不純物が効果的に除去されて水質維持を図ることができる冷却水循環システムの出現が望まれている。

0007

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、複数の濾材で分離された不純物を分離器本体内の底部に確実に沈殿させることができる水中不純物分離器及びこれを備える冷却水循環システム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

上記問題を解決するために、請求項1に記載の発明は、円筒状の分離器本体と、前記分離器本体内に収容される複数の濾材と、前記分離器本体内に水を流入させるように前記分離器本体の外周側に設けられる流入ノズルと、前記分離器本体内から水を流出させるように前記分離器本体の外周側に設けられる流出ノズルと、を備え、前記分離器本体の軸方向の一端側の底部には、前記濾材で分離されて沈殿する不純物を排出するための排出口が形成されている水中不純物分離器であって、前記流入ノズルは、その軸心が前記分離器本体の軸心と直交する基準線に対して前記分離器本体の軸方向の一端側から見て平行となるように配置されており、前記流出ノズルは、その軸心が前記流入ノズルの軸心より前記分離器本体の軸方向で前記底部寄りに位置するように配置されていることを要旨とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記流入ノズル及び前記流出ノズルの各軸心の前記分離器本体の軸方向の平行間隔は、前記流入ノズルの外径の0.8〜1.2倍の大きさであることを要旨とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記流出ノズルは、その軸心が前記基準線に沿うように配置されており、前記流入ノズル及び前記流出ノズルの各軸心の前記分離器本体の軸方向の一端側から見た平行間隔は、前記流入ノズルの外径の0.8〜1.2倍の大きさであることを要旨とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発明において、前記分離器本体の軸方向の一端側の上部には、前記分離器本体内の空気を抜くための空気抜き弁が設けられていることを要旨とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発明において、前記濾材は、円筒状の第1濾材本体を備える第1濾材と、前記第1濾材本体より小径の円筒状の第2濾材本体を備える第2濾材と、を備えることを要旨とする。
請求項6に記載の発明は、請求項5記載の発明において、前記分離器本体内に収容される複数の前記第1濾材及び前記第2濾材の総質量に対して、複数の前記第1濾材の質量の割合が60〜80%であり、複数の前記第2濾材の質量の割合が20〜40%であることを要旨とする。
上記問題を解決するために、請求項7に記載の発明は、循環経路内で冷却水を循環させる冷却水循環システムであって、前記循環経路内を循環する冷却水中に含まれる不純物を除去する請求項1乃至6のいずれか一項に記載の水中不純物分離器を備えることを要旨とする。

発明の効果

0009

本発明の水中不純物分離器によると、流入ノズルは、その軸心が分離器本体の軸心と直交する基準線に対して分離器本体の軸方向の一端側から見て平行となるように配置されており、流出ノズルは、その軸心が流入ノズルの軸心より分離器本体の軸方向で底部寄りに位置するように配置されている。これにより、流入ノズルから流入される水は、分離器本体内で下方に向かって渦巻き状に流れて流出ノズルから流出される。この下方に向かう渦巻き状の水流により、濾過面積が大きくなるとともに、複数の濾材で分離された不純物に対して下方への押力が作用し、不純物を分離器本体内の底部に確実に沈殿させることができる。その結果、分離器本体内での圧力損失の増加が抑制され、送水ポンプを設ける場合であってもポンプに過負荷を与えることがない。
また、前記流入ノズル及び前記流出ノズルの各軸心の前記分離器本体の軸方向の平行間隔が、前記流入ノズルの外径の0.8〜1.2倍の大きさである場合は、分離器本体内での渦巻き状の水流の回転数を必要最小減の適当なもの(例えば、略1回転半等)とすることができる。よって、圧力損失の増加の抑制と不純物の効果的な分離沈殿とをバランス良く両立させることができる。
また、前記流出ノズルは、その軸心が前記基準線に沿うように配置されており、前記流入ノズル及び前記流出ノズルの各軸心の前記分離器本体の軸方向の一端側から見た平行間隔が、前記流入ノズルの外径の0.8〜1.2倍の大きさである場合は、分離器本体内での渦巻き状の水流の回転数を必要最小減の適当なもの(例えば、略1回転半等)とすることができる。よって、圧力損失の増加の抑制と不純物の効果的な分離沈殿とをバランス良く両立させることができる。
また、前記分離器本体の軸方向の一端側の上部に、前記分離器本体内の空気を抜くための空気抜き弁が設けられている場合は、分離器本体内で空気溜りがなくなり、分離器本体内で水が円滑に流れる。
また、前記濾材が、円筒状の第1濾材本体を備える第1濾材と、前記第1濾材本体より小径の円筒状の第2濾材本体を備える第2濾材と、を備える場合は、外径の異なる複数の第1濾材及び第2濾材を混合して分離器本体内に収容することで、濾過精度を更に向上させることができる。
さらに、前記分離器本体内に収容される複数の前記第1濾材及び前記第2濾材の総質量に対して、複数の前記第1濾材の質量の割合が60〜80%であり、複数の前記第2濾材の質量の割合が20〜40%である場合は、外径の異なる複数の第1濾材及び第2濾材を特定の混合率で混合して分離器本体内に収容することで、圧力損失の増加の抑制と濾過精度の向上とをバランス良く両立させることができる。
本発明の冷却水循環システムによると、循環経路内を循環する冷却水中に含まれる不純物を除去する上述の水中不純物分離器を備える。これにより、水質改善された冷却水を循環させる際に、水中不純物分離器により冷却水中に含まれる不純物が効果的に除去されて冷却水の水質維持を図ることができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例に係る水中不純物分離器の一部を断面とした側面図である。
上記水中不純物分離器の平面図である。
実施例に係る空気抜き弁の縦断面図であり、(a)は水の作用でフロートが上昇して弁座に当接した状態を示し、(b)はフロートが下降して空気が排気されている状態を示す。
実施例に係る第1濾材及び第2濾材の斜視図である。
上記濾材の側面図である。
図5のVI−VI線断面図である。
上記水中不純物分離器の作用説明図であり、(a)は要部側面図を示し、(b)は平面図を示す。
実施例に係る冷却水循環システムの概略図である。
上記冷却水循環システムの実験例の説明図である。
従来の水中不純物分離器の一部を断面とした側面図である。
上記従来の水中不純物分離器の平面図である。

0011

ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

0012

<水中不純物分離器>
本実施形態に係る水中不純物分離器は、円筒状の分離器本体(2)と、分離器本体内に収容される複数の濾材(3)と、分離器本体内に水を流入させるように分離器本体の外周側に設けられる流入ノズル(4)と、分離器本体内から水を流出させるように分離器本体の外周側に設けられる流出ノズル(5)と、を備え、分離器本体の軸方向の一端側の底部(6)には、濾材で分離されて沈殿する不純物(C)を排出するための排出口(7)が形成されている(例えば、図1及び図2等参照)。そして、上記流入ノズル(4)は、その軸心(4a)が分離器本体(2)の軸心(2a)と直交する基準線(L)に対して分離器本体の軸方向の一端側から見て平行となるように配置されている。さらに、上記流出ノズル(5)は、その軸心(5a)が流入ノズル(4)の軸心(4a)より分離器本体(2)の軸方向で底部(6)寄りに位置するように配置されている。

0013

なお、上記「直交」とは、分離器本体(2)の軸心(2a)と基準線(L)とが完全に直交した状態の他に、両者(2a、L)が90度±5度程度の角度範囲で交差する状態も含むものとする。さらに、上記「平行」とは、流入ノズル(4)の軸心(4a)と基準線(L)とが完全に平行な状態の他に、両者(4a、L)が±5度程度の角度範囲で交差する状態も含むものとする。

0014

本実施形態に係る水中不純物分離器としては、例えば、上記流入ノズル(4)及び流出ノズル(5)の各軸心(4a、5a)の分離器本体(2)の軸方向の平行間隔(S1)は、流入ノズルの外径(d)の0.8〜1.2倍(好ましくは0.9〜1.1倍)の大きさである形態(例えば、図1等参照)を挙げることができる。なお、上記「平行」とは、流入ノズル(4)及び流出ノズル(5)の各軸心(4a、5a)が完全に平行な状態の他に、両者(4a、5a)が±5度程度の角度範囲で交差する状態も含むものとする。

0015

本実施形態に係る水中不純物分離器としては、例えば、上記流出ノズル(5)は、その軸心(5a)が基準線(L)に沿うように配置されており、流入ノズル及び流出ノズルの各軸心の分離器本体の軸方向の一端側から見た平行間隔(S2)は、流入ノズルの外径(d)の0.8〜1.2倍(好ましくは0.9〜1.1倍)の大きさである形態(例えば、図2等参照)を挙げることができる。なお、上記「基準線に沿う」とは、流出ノズル(5)の軸心(5a)と基準線(L)とが完全に一致した状態の他に、両者(5a、L)が±5度程度の角度範囲で交差する状態も含むものとする。

0016

本実施形態に係る水中不純物分離器としては、例えば、上記分離器本体(2)の軸方向の一端側の上部には、分離器本体内の空気を抜くための空気抜き弁(17)が設けられている形態(例えば、図3等参照)を挙げることができる。

0017

本実施形態に係る水中不純物分離器としては、例えば、上記濾材(3)は、円筒状の第1濾材本体(21)を備える第1濾材(3a)と、第1濾材本体より小径の円筒状の第2濾材本体(22)を備える第2濾材(3b)と、を備える形態(例えば、図4図6等参照)を挙げることができる。

0018

上述の形態の場合、例えば、上記分離器本体(2)内に収容される複数の第1濾材(3a)及び第2濾材(3b)の総質量に対して、複数の第1濾材の質量の割合が60〜80%(好ましくは65〜75%)であり、複数の第2濾材の質量の割合が20〜40%(好ましくは25〜35%)である形態を挙げることができる。

0019

本実施形態に係る水中不純物分離器としては、例えば、上記濾材(3)は、円筒状の濾材本体(21、22)を備え、濾材本体には、周方向水流入口(23)が複数形成されているとともに、各水流入口の縁側に濾材本体の内側に延びる水流規制板(24)が設けられている形態(例えば、図4図6等参照)を挙げることができる。これにより、分離器本体内を流れる水が複数の濾材により衝突と遠心力による分離作用を受けることで、水中に含まれる不純物が効果的に分離される。

0020

<冷却水循環システム>
本実施形態に係る冷却水循環システムは、循環経路(33)内で冷却水を循環させる冷却水循環システム(31)であって、循環経路内を循環する冷却水中に含まれる不純物を除去する上記実施形態に係る水中不純物分離器(1)を備える(例えば、図8等参照)。

0021

本実施形態に係る冷却水循環システムとしては、例えば、無機物からなる水処理剤を冷却水に付与する水処理剤付与器(40)、冷却水をトルマリンで処理するトルマリン処理器(41)、冷却水を磁気で処理する磁気式流体処理装置(42)、及び冷却水中にマイクロバブルを発生させるマイクロバルブ発生器(43)のうちの1種又は2種以上の組み合わせを備えることができる(例えば、図8等参照)。これにより、冷却水を更に効果的に水質改善できる。

0022

本実施形態に係る冷却水循環システムとしては、例えば、上記循環経路(33)は、冷却塔(34)とチラー(35)とを連絡する第1循環経路(33a)、及びチラー(35)と冷却対象部(36)とを連絡する第2循環経路(33b)のうちの少なくとも一方の循環経路を備えることができる(例えば、図8等参照)。これにより、第1循環経路及び/又は第2循環経路の汚れ及び詰まりを防止できる。なお、上記冷却対象部としては、例えば、射出成形装置プレス加工装置溶接装置加熱装置トリム装置等を挙げることができる。

0023

なお、上記水質改善された冷却水(即ち、活性水)とは、物理化学的な処理を行い洗浄機能を付与した水を意味する。この活性水の役割としては、例えば、(1)水のクラスター(H20集合体)を分解し、浸透性のある滑らかな水になる、(2)OHラジカルが生成され、錆コブスケール堆積物有機物等の分解・洗浄を行う、(3)酸化還元電位マイナス帯電マイナスイオン水弱アルカリ)になる等が挙げられる。また、活性水を生成するアイテムとしては、例えば、(1)高濃度マイクロバルブ(効果;水冷却に対して1.8倍の冷却効率)、(2)トルマリン電気石(効果;水分子細分化し、配管洗浄を促進させる)、(3)磁化還元水防錆、防スケールに優れる)等が挙げられる。

0024

なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。

0025

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。

0026

(1)水中不純物分離器の構成
本実施例に係る水中不純物分離器1は、図1及び図2に示すように、円筒状の分離器本体2と、分離器本体2内に収容される複数の濾材3と、分離器本体2内に水を流入させるように分離器本体2の外周側に設けられる流入ノズル4と、分離器本体2内から水を流出させるように分離器本体2の外周側に設けられる流出ノズル5と、を備えている。これら分離器本体2、濾材3、流入ノズル4及び流出ノズル5は、ステンレス製とされている。

0027

上記分離器本体2は、その軸方向が鉛直方向に沿う状態で設置される。この分離器本体2の軸方向の一端側の底部6には、濾材3で分離されて沈殿(凝集沈殿)する不純物Cを排出するための排出口7が形成されている。この排出口7には、後述する冷却水循環システム31を構成するドレン用配管49、49’が接続可能とされている(図8参照)。また、分離器本体2内には、その内部空間を上部濾過室8と下部沈殿室9とに上下に仕切るように邪魔板10が設けられている。この邪魔板10には、濾材3の下部沈殿室8側への飛び出しを規制する複数の貫通孔が形成されている。また、分離器本体2の流入ノズル4及び流出ノズル5の各接続部には、ノズル4、5側への濾材3の飛び出しを規制する複数の貫通孔が形成された邪魔板11が設けられている。さらに、分離器本体2の下部外周側には、床面上に載置される支持脚12が設けられている。

0028

上記流入ノズル4及び流出ノズル5は、略同じ外径dの円筒状に形成されている。この流入ノズル4は、その軸心4aが分離器本体2の軸心2aと直交する基準線Lに対して分離器本体2の軸方向の一端側から見て平行となるように配置されている。具体的に、分離器本体2の軸心2aと直交し且つ基準線Lを含む平面(例えば、水平面)を第1基準平面SF1とした場合に、第1基準平面SF1上に投影された流入ノズル4の軸心4aが基準線Lに対して平行とされる。また、流出ノズル5は、その軸心5aが流入ノズル4の軸心4aより分離器本体2の軸方向で底部6寄りに位置するように配置されている。なお、上記流入ノズル4及び流出ノズル5の各外端側には、後述する冷却水循環システム31の循環経路33を構成する配管38a、45aを接続可能なフランジ14が設けられている(図8参照)。

0029

上記流入ノズル4及び流出ノズル5は、それら各軸心4a、5aが分離器本体2の軸方向で平行となるように配置されている。具体的に、分離器本体2の軸心2a及び基準線Lを含む平面(例えば、鉛直面)を第2基準平面SF2とした場合に、第2基準平面SF2上に投影された流入ノズル4及び流出ノズル5の軸心4a、5aが平行とされる。これら流入ノズル4及び流出ノズル5の各軸心4a、5aの分離器本体2の軸方向の平行間隔S1は、流入ノズル4の外径dと略同じ大きさに設定されている(図1参照)。また、流出ノズル5は、その軸心5aが基準線Lに沿うように配置されている。そして、流入ノズル4及び流出ノズル5の各軸心4a、5aの分離器本体2の軸方向の一端側から見た平行間隔S2は、流入ノズル4の外径dと略同じ大きさに設定されている(図2参照)。これらにより、流入ノズル4から流入される水は、分離器本体2内(具体的に、上部濾過室8内)で下方に向かって渦巻き状に略1回転半流れて流出ノズル5から流出される(図7参照)。

0030

上記分離器本体2の軸方向の一端側の上部には、分離器本体2内の空気を抜くための空気抜き弁17が設けられている。この空気抜き弁17は、図3に示すように、分離器本体2の上部に取り付けられるケーシング18を備えている。このケーシング18には、分離器本体2内に連通する弁室18aが形成されている。この弁室18aには、流入する水の水面の上下変動により昇降するボール状のフロート19が収容されている。また、ケーシング18の上部には、弁室18aに連通する空気抜き孔20aが形成された弁座20が設けられている。そして、空気抜き弁17は、分離器本体2内から弁室18a内に流入する水(図3(a)中に実線矢印で示す。)によりフロート19が上昇して弁座20に着座することで、空気抜き孔20aを閉鎖して水の外部への流出を規制する。一方、弁室18a内への水の流入が減少してフロート19が下降して弁座20から離れることで、空気抜き孔20aを開放して分離器本体2内で生じて弁室28a内に流入する空気を大気中に放出する(図3(b)中に破線矢印で示す。)。

0031

上記濾材3は、図4図6に示すように、円筒状の第1濾材本体21を備える第1濾材3aと、第1濾材本体21より小径の円筒状の第2濾材本体22を備える第2濾材3bと、を備えている。この第1濾材本体21は、軸方向の両端側が開口されるとともに、その外径d1が約16mmとされ、その軸長さL1が約16mmとされている。また、第2濾材本体22は、軸方向の両端側が開口されるとともに、その外径d2が約10mmとされ、その軸長さL2が約10mmとされている。また、各第1及び第2濾材本体21、22には、周方向に千鳥状に水流入口23が複数形成されているとともに、各水流入口23の縁側に濾材本体21、22の内側に湾曲状に延びる水流規制板24が設けられている。そして、これら第1及び第2濾材3a、3bによると、各水流入口23から第1及び第2濾材本体21、22内に流入する水が各水流規制板24に衝突して流れる際に、遠心力により比重差の大きい不純物Cが水流規制板24上で分離される(図6参照)。そして、分離された不純物Cは、第1及び第2濾材本体21、22の側方開口から流入する水により押し流される。

0032

ここで、上記分離器本体2内(具体的に、上部濾過室8内)には、略均一に混合された複数の第1及び第2濾材3a、3bが向きを不揃いにして収容されている(図1参照)。これら複数の第1濾材3a及び第2濾材3bの総質量に対して、複数の第1濾材3aの質量の割合が約70%とされ、複数の第2濾材3bの質量の割合が約30%とされている。

0033

(2)冷却水循環システムの構成
本実施例に係る冷却水循環システム31は、図8に示すように、循環経路33内で冷却水を循環させるものであって、循環経路33内を循環する冷却水中に含まれる不純物を除去する上記構成の水中不純物分離器1を備えている。この循環経路33は、冷却塔34とチラー35の熱交換器35aとを連絡する第1循環経路33aと、チラー35と冷却対象部36(例えば、射出成形装置の金型等)とを連絡する第2循環経路33bと、を備えている。

0034

上記第1循環経路33aの送り経路に接続されたバイパス経路38には、無機物からなる水処理剤を冷却水に付与する水処理剤付与器40と、上記水中不純物分離器1と、冷却水をトルマリンで処理するトルマリン処理器41と、冷却水を磁気で処理する磁気式水処理装置42と、が設けられている。また、冷却塔34には、冷却水中にマイクロバブルを発生させる高濃度マイクロバルブ発生器43が設けられている。また、第2循環経路33bの送り経路に接続されたバイパス経路39には、上記磁気式水処理装置42が設けられている。さらに、第2循環経路33bの戻り経路に接続されたバイパス経路45には、上記水処理剤付与器40及び水中不純物分離器1が設けられている。

0035

なお、上記水処理剤付与器40では、冷却水中のスケール成分(Ca、Mg、Si)を凝集・沈殿させて分離する。これに対して、一般的な有機リン系薬剤処理では、防錆、防スケールの被膜を配管内に形成させるが、金型冷却孔の硬いシリカを含んだ錆、スケールを除去することができない。また、上記水中不純物分離器1の排出口7には、開閉弁48、48’で開閉されるドレン用配管49、49’が接続されている。そして、冷却水の電気伝導率を検出するセンサ46からの検出値に応じて制御部47が開閉弁48を開放して不純物が排出されたり、制御部47’のタイマ制御により開閉弁48’を開放して不純物が排出されたりする。

0036

(3)冷却水循環システムの作用
次に、上記構成の冷却水循環システム31の作用について説明する。第1循環経路33aを循環する冷却水は、水中不純物分離器1、水処理剤付与器40、トルマリン処理器41、磁気式水処理装置42及び高濃度マイクロバルブ発生器43の作用により水質改善されて、防錆及び防スケールに優れるとともに洗浄機能を有する冷却水とされる。また、第2循環経路33bを循環する冷却水は、水中不純物分離器1、水処理剤付与器40及び磁気式水処理装置42の作用により水質改善されて、防錆及び防スケールに優れるとともに洗浄機能を有する冷却水とされる。

0037

そして、水質改善された冷却水が第1及び第2循環経路33a、33bを循環することとなる。これにより、冷却水の水質低下に起因する、金型冷却孔、冷却配管、熱交換器等でのスケールの付着・堆積・流路閉塞/腐食・錆・水漏れ/スライム・藻の発生等が抑制される。その結果、成形品の品質安定化(金型を一定の温度に維持できる;冷却不足でのシルバー不良が発生し難い)、節電省エネ(熱交換器の熱交換率の向上により消費電力を大幅に削減;節電、節水によるCO2排出量削減;熱交換器の高圧異常トラブルの低減)、設備管理コストの大幅削減(設備にかかる電気料金を削減;薬品洗浄費用を削減;清掃メンテナンス費用の削減)等の様々なメリットが得られる。

0038

また、上記水中不純物分離器1では、図7中に破線矢印で示すように、流入ノズル4から流入される水は、分離器本体2内(具体的に、上部濾過室8内)で下方に向かって渦巻き状に略1回転半流れて流出ノズル5から流出される。この下方に向かう渦巻き状の水流により濾材3で分離された不純物Cに対して下方への押力が作用し、不純物Cは、邪魔板10を通過して下部沈降室9に沈降する(図1参照)。その沈降した不純物Cは、制御部47、47’の制御により適当な時期に排出口7から排出される。一方、分離器本体2内で空気が発生すると空気抜き弁17により空気が大気に放出される。

0039

ここで、冷却水循環システムに係る実験例について説明する。本実験例では、図9に示すように、チラー35と冷却対象部36(例えば、射出成形装置の金型等)とを連絡する第2循環経路33bの戻し経路に、上記水中不純物分離器1及び水処理剤付与器40を設けるとともに、流量計55及びスケール固着配管56(錆び、スケールが内周に固着した配管)を備えるバイパス経路57を接続した。そして、ポンプ58で冷却水を循環させて17日後のスケール固着配管56及び金型冷却孔の状態及び流量を確認した。その結果、スケール固着配管56では、錆び、スケールが剥離除去されて配管内径が拡大されていることを確認した。さらに、初期冷却水流量が約21.0L/minであったものが17日後に約27.2L/minとなり、17日間で約29.5%流量の増加を確認した。また、金型冷却孔では、硬い黒錆が除去されていることを確認した。さらに、初期の冷却水流量が約30.5L/minであったものが17日後に約37.9L/minとなり、17日間で約24.2%流量の増加を確認した。

0040

(4)実施例の効果
本実施例の水中不純物分離器1によると、流入ノズル4は、その軸心4aが分離器本体2の軸心2aと直交する基準線Lに対して分離器本体2の軸方向の一端側から見て平行となるように配置されており、流出ノズル5は、その軸心5aが流入ノズル4の軸心4aより分離器本体2の軸方向で底部6寄りに位置するように配置されている。これにより、流入ノズル4から流入される水は、分離器本体2内で下方に向かって渦巻き状に流れて流出ノズル5から流出される。この下方に向かう渦巻き状の水流により、濾過面積が大きくなるとともに、複数の濾材3で分離された不純物Cに対して下方への押力が作用し、不純物Cを分離器本体2内の底部6に確実に沈殿させることができる。その結果、分離器本体2内での圧力損失の増加が抑制され、送水ポンプを設ける場合であってもポンプに過負荷を与えることがない。

0041

特に、本実施例の水中不純物分離器1によると、ドレン用配管49、49’を開放とすると直ちに不純物が排出される。これに対して、従来の水中不純物分離器101(図10及び図11参照)では、ドレン用配管を開放すると、最初に透明な水が排出された後に濾材に絡んでいる不純物が徐々に排出される。

0042

また、本実施例では、流入ノズル4及び流出ノズル5の各軸心4a、5aの分離器本体2の軸方向の平行間隔S1は、流入ノズル4の外径dと略同じ大きさである。これにより、分離器本体2内での渦巻き状の水流の回転数を略1回転半とすることができる。よって、圧力損失の増加の抑制と不純物Cの効果的な分離沈殿とをバランス良く両立させることができる。

0043

また、本実施例では、流出ノズル5は、その軸心5aが基準線Lに沿うように配置されており、流入ノズル4及び流出ノズル5の各軸心4a、5aの分離器本体2の軸方向の一端側から見た平行間隔S2は、流入ノズル4の外径dと略同じ大きさである。これにより、分離器本体2内での渦巻き状の水流の回転数を略1回転半とすることができる。よって、圧力損失の増加の抑制と不純物Cの効果的な分離沈殿とをバランス良く両立させることができる。

0044

また、本実施例では、分離器本体2の軸方向の一端側の上部に、分離器本体2内の空気を抜くための空気抜き弁17が設けられている。これにより、分離器本体2内で空気溜りがなくなり、分離器本体2内で水が円滑に流れる。

0045

また、本実施例では、濾材3は、円筒状の第1濾材本体21を備える第1濾材3aと、第1濾材本体21より小径の円筒状の第2濾材本体22を備える第2濾材3bと、を備える。このように、外径の異なる複数の第1濾材3a及び第2濾材3bを混合して分離器本体2内に収容することで、濾過精度を更に向上させることができる。特に、従来7ミクロン程度迄の不純物を除去可能な濾過精度であったものを3ミクロン程度迄の不純物を除去可能な濾過精度まで向上させることができる。よって、過酷な条件のチラー循環水(即ち、2次冷却循環(冷水又は温水領域))系統に適用できる。

0046

また、本実施例では、分離器本体2内に収容される複数の第1濾材3a及び第2濾材3bの総質量に対して、複数の第1濾材3aの質量の割合が約70%であり、複数の第2濾材3bの質量の割合が30%である。このように、外径の異なる複数の第1濾材3a及び第2濾材3bを特定の混合率で混合して分離器本体2内に収容することで、圧力損失の増加の抑制と濾過精度の向上とをバランス良く両立させることができる。

0047

さらに、本実施例では、濾材3は、円筒状の濾材本体21、22を備え、濾材本体21、22には、周方向に水流入口23が複数形成されているとともに、各水流入口23の縁側に濾材本体21、22の内側に延びる水流規制板24が設けられている。これにより、分離器本体2内を流れる水が複数の濾材3により衝突と遠心力による分離作用を受けることで、水中に含まれる不純物が効果的に分離される。

0048

また、本実施例の冷却水循環システム31によると、循環経路33内を循環する冷却水中に含まれる不純物を除去する上述の水中不純物分離器1を備える。これにより、水質改善された冷却水を循環させる際に、水中不純物分離器1により冷却水中に含まれる不純物が効果的に除去されて冷却水の水質維持を図ることができる。

0049

また、本実施例では、無機物からなる水処理剤を冷却水に付与する水処理剤付与器40、冷却水をトルマリンで処理するトルマリン処理器41、冷却水を磁気で処理する磁気式流体処理装置42、及び冷却水中にマイクロバブルを発生させるマイクロバルブ発生器43のうちの1種又は2種以上の組み合わせを備える。これにより、冷却水を更に効果的に水質改善できる。

0050

さらに、本実施例では、循環経路33は、冷却塔34とチラー35とを連絡する第1循環経路33a、及びチラー35と冷却対象部36とを連絡する第2循環経路33bを備える。これにより、第1循環経路33a及び第2循環経路33bの汚れ及び詰まりを防止できる。

0051

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、軸心2aが鉛直方向を向くように配置される分離器本体2を例示したが、これに限定されず、例えば、不純物を分離して沈殿し得る限り、軸心が鉛直方向に対して傾斜して配置される分離器本体としてもよい。

0052

また、上記実施例では、流出ノズル5を軸心5aが基準線Lに沿うように配置したが、これに限定されず、例えば、流出ノズル5を軸心5aが基準線Lに対して水平方向で平行となるように配置してもよい。

0053

また、上記実施例では、流入ノズル4及び流出ノズル5の各軸心4a、5aの上下方向の平行間隔S1や水平方向の平行間隔S2を流入ノズル4の外径dと略同じ値に設定したが、これに限定されず、例えば、平行間隔S1及び/又は平行間隔S2を流入ノズル4の外径dより大きな値や小さな値に設定してもよい。

0054

また、上記実施例では、フロート式の空気抜き弁17を例示したが、これに限定されず、例えば、圧力作動式等の他の形態の空気抜き弁を採用してもよい。

0055

また、上記実施例では、円筒状の濾材3を例示したが、これに限定されず、例えば、粒状、粉状、メッシュ状、繊維状、ブロック状等の濾材を採用してもよい。さらに、上記実施例では、分離器本体2内に2種類の濾材3a、3bを収容するようにしたが、これに限定されず、分離器本体2内に1種類又は3種類以上の濾材を収容するようにしてもよい。

0056

また、上記実施例では、循環経路33の送り経路に配設される水中不純物分離器1を例示したが、これに限定されず、例えば、図8中に仮想線で示すように、循環経路33の戻し経路に配設される水中不純物分離器1としてもよい。この場合、循環経路33の戻し経路に送水ポンプを必ずしも設ける必要はない。

0057

さらに、上記実施例では、冷却水中の不純物を分離する水中不純物分離器1を例示したが、これに限定されず、例えば、冷却水以外の水中の不純物を分離する水中不純物分離器としてもよい。

0058

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

実施例

0059

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

0060

本発明は、工業、医療農業、環境、食品分野等で用いられる水中に含まれる不純物を分離する技術として広く利用される。特に、工場設備等で用いられる冷却水中に含まれる不純物を分離する技術として好適に利用される。

0061

1;水中不純物分離器、2;分離器本体、2a;軸心、3;濾材、3a;第1濾材、3b;第2濾材、4;流入ノズル、4a;軸心、5;流出ノズル、5a;軸心、6;底部、7;排出口、17;空気抜き弁、21;第1濾材本体、22;第2濾材本体、31;冷却水循環システム、33;循環経路、C;不純物、d;流入ノズルの外径、L;基準線、S1,S2;平行間隔。

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