流体流動装置
【課題】ポンプ効率の低下を抑制して、磁性を有した異物によるポンプロック状態の発生を抑制した流体流動装置を提供する。
【解決手段】この課題を解決するために、流体を流動させるポンプ２と、当該ポンプ２に接続され前記流体が流通する流通路１とを備えた流体流動装置において、前記ポンプ２に流入される前記流体に混入した異物のうち磁性を有した異物を非磁性化する非磁性化手段６を設けて、前記磁性を有した異物を非磁性化させた。
【解決手段】この課題を解決するために、流体を流動させるポンプ２と、当該ポンプ２に接続され前記流体が流通する流通路１とを備えた流体流動装置において、前記ポンプ２に流入される前記流体に混入した異物のうち磁性を有した異物を非磁性化する非磁性化手段６を設けて、前記磁性を有した異物を非磁性化させた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体流動装置、殊に流通路内を流れる流体に混入した異物の処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、流体流動装置は、流体流通用の流通路と、流体流動用の駆動源とを備え、駆動源の駆動によって流体を流動させることで、流通路に流体を流通させる。そして、当該駆動源には、流通路から流体を吸入する吸入口と吸入した流体を流通路に吐出する吐出口とを有したポンプが用いられており、当該ポンプとして、例えば、特許文献１等に示すような磁気結合ポンプがある。当該磁気結合ポンプは、回転軸と、回転軸の先端に固着された羽根車と、羽根車の裏面に固着され回転軸の周方向に沿ってＮＳ着磁面が形成されたロータマグネットと、回転磁界を発生させるステータと、ロータマグネットとステータとを仕切る隔壁とを有する。
【０００３】
ところで、上述のような流体流動装置は、既設の配管を流通路に用いることがあり、当該配管が鋼管等の鉄系材料を用いた管部材で構成されていると、当該配管の一部等が鉄粉等の磁性材からなる異物として流体に混入することがある。そして、当該磁性材からなる異物が流体内に混入すると、ポンプのロータマグネットのＮＳ着地面と隔壁との微小な空隙に吸着、蓄積し、蓄積した当該異物が隔壁に干渉して羽根車が回転できなくなる所謂ポンプロック状態を生じることがある。
【０００４】
対して、特許文献１の磁気結合ポンプは、羽根車に表面側から裏面側に向かって凹んだ凹部が形成されており、流体中に混入した磁性材からなる異物を、ロータマグネットの磁気吸引力によって凹部に吸着、収容する構成となっている。そして、磁性材からなる異物を当該凹部に吸着、収容することで、当該異物がＮＳ着磁面と隔壁との微小な空隙に吸着、蓄積され難くなり、当該異物の蓄積によるポンプロック状態の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−２８５０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の磁気結合ポンプを備えた従来の流体流動装置では、凹部に異物を収容したことで、羽根車（凹部）に異物が蓄積するため、この異物の蓄積に伴いポンプ内の通水抵抗が増加して、ポンプ効率を低下させる恐れがある。
【０００７】
そこで、この事情を鑑み、ポンプ効率の低下を抑制して、磁性を有した異物によるポンプロック状態の発生を抑制した流体流動装置を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の流体流動装置は、流体を流動させるポンプと、当該ポンプに接続され前記流体が流通する流通路とを備え、前記流体に混入して前記ポンプに流入される異物のうち磁性を有した異物を非磁性化する非磁性化手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
この流体流動装置として、前記非磁性化手段が、前記流体の溶存酸素を増加させる溶存酸素増加手段であることが好ましい。
【００１０】
この流体流動装置として、前記流通路が、前記ポンプの吸入口に接続された第１経路を有し、前記溶存酸素増加手段として、前記第１経路から分岐し外部から酸素或いは空気を前記第１経路に供給する給気路と、当該給気路の開放と閉塞とを切り替える給気弁とを設けたことが好ましい。
【００１１】
この流体流動装置として、前記流通路が、前記ポンプの吐出口に接続された第２経路を有し、前記溶存酸素増加手段が、前記第２経路の開放と閉塞とを切り替える第２経路切替弁を更に備えることが好ましい。
【００１２】
この流体流動装置として、前記溶存酸素増加手段が、前記ポンプと前記給気弁と前記第２経路切替弁とを制御する制御部を更に備えることが好ましい。
【００１３】
この流体流動装置として、前記溶存酸素増加手段が、前記第２経路に分岐して設けられ前記流体を前記第１経路に還流する還流路と、前記環流路に設けられ前記流体を貯留する貯留部と、前記還流路の前記貯留部より下流側に設けられ非磁性化された前記異物を捕捉する捕捉部と、前記捕捉部より下流側に設けられ前記第１経路に対して前記環流路の開放と閉塞とを切り替える異物回収弁とを更に備えることが好ましい。
【００１４】
この流体流動装置として、前記溶存酸素増加手段が、前記貯留部に設けられ前記貯留部内の前記流体を冷却する冷却部を更に備えることが好ましい。
【００１５】
この流体流動装置として、前記流通路が、前記第２経路の下流端と前記第１経路の上流端とを繋げた循環経路であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
このような構成としたことで、磁性を有した異物が非磁性化され易くなり、当該異物の磁気吸着によるポンプロック状態の発生を抑制し易くすることができると共に、前記異物の蓄積に伴うポンプ効率の低下を抑制し易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の流体流動装置の構成説明図である。
【図２】同上の流体流動装置の非磁性化処理のフローチャートである。
【図３】第２実施形態の流体流動装置の構成説明図である。
【図４】同上の流体流動装置の非磁性化処理のフローチャートである。
【図５】第３実施形態の流体流動装置の構成説明図である。
【図６】同上の流体流動装置の非磁性化処理のフローチャートである。
【図７】１ａｔｍにおける水温と飽和溶存酸素量の関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を例示して説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
第１実施形態の流体流動装置について、以下、図面に用いて説明する。
【００２０】
本実施形態の流体流動装置は、図１に示すように、流体流通用の流通路１と、流通路１内に流体を流動させる駆動源となるポンプ２と、ポンプ２の駆動を制御する制御部３とを備える。
【００２１】
ポンプ２は、流体流動用のポンプ室を形成するハウジングと、ポンプ室内に配置され磁気従動部を有した羽根車と、ポンプ室外に配置され磁気従動部を磁気により回転駆動する磁気駆動部とを備える。ハウジングは、ポンプ２の外殻を形成するケースと、磁気駆動部の配置された空間をポンプ室から仕切る隔壁とを有し、ケースと隔壁とに囲まれた空間がポンプ室となる。そして、ケースは、流通路１内の流体をポンプ室内に吸入する吸入口と、ポンプ室内の流体を流通路１に吐出する吐出口とを有する。
【００２２】
流通路１は、下流端が吸入口に接続された第１経路７と、上流端が吐出口に接続された第２経路８と、上流端が第２経路８に接続され下流端が第１経路７に接続された第３経路９とを有する。そして、流通路１内の流体はポンプ２の駆動に伴い第１経路７内からポンプ室内に吸入された後、ポンプ室内から第２経路８に吐出され、更に第２経路８から第３経路９に流動された後、第３経路９から第１経路７に流動される。そのため、流通路１は流体を循環させる循環経路となっており、流体流動装置は流体循環装置となっている。
【００２３】
また、流体流動装置は、循環時に流体を作用させる作用部（第１作用部４、第２作用部５）を更に備える。第１作用部４は第２経路８と第３経路９との接続部位に設けられ、例えば、外部から流体に熱を与える熱源器等となっている。第２作用部５は第３経路９と第１経路７との接続部位に設けられ、例えば、流体の熱を外部に放出する放熱器等となっている。
【００２４】
そのため、流体流動装置は熱源器（第１作用部４）で温められた流体の熱を放熱器（第２作用部５）から住居等の構造体の室内等に放出することで当該室内等を暖める所謂暖房装置となっている。そして、流通路１内を流動させる流体は、例えば、水となっている。なお、流体は水に限らず、不凍液や熱媒液等の液体や、当該液体や水に気体を混合した気液混合流体等であってもよい。
【００２５】
また、流体流動装置は、磁性を有した異物を非磁性化する非磁性化手段６を更に備えており、既設の配管の流通路１利用時等に磁性を有した異物が流体に混入しても、当該磁性を有した異物によるポンプロック状態等を生じ難くする。
【００２６】
当該非磁性化手段６は、例えば磁性を有した異物を非磁性の酸化物に変質させる等の、磁性を有した異物を酸化させることで非磁性化する。そして、非磁性化手段６は、流体内の溶存酸素量を増加させる溶存酸素増加手段６０となっており、流体中の酸素量を増加させることで、磁性を有した異物を酸化させ易くする。
【００２７】
溶存酸素増加手段６０は、第１経路７に連通し第１経路７に空気を供給する給気路６１と、給気路６１の開閉を切り替える切替弁（給気弁６２）と、第２経路８に設けられ第２経路８の開閉を切り替える切替弁（第２経路切替弁６３）とを備える。
【００２８】
給気路６１は上流端を外部に開口させて、下流端を第１経路７に接続させており、第１経路７内を流体が流動することで、上流端から外気（空気）を給気路６１内に吸入し、当該空気を第１経路７内に供給する。給気弁６２は給気路６１の途中に設けられ、給気路６１を開放する開成状態と、給気路６１を閉塞する閉成状態とに切り替わり、当該切替動作は制御部３に制御される。
【００２９】
第２経路切替弁６３は第２経路８の途中、好ましくはポンプ２の吐出口の近傍、に設けられ、第２経路８を開放する開成状態と、第２経路８を閉塞する閉成状態とに切り替わり、当該切替動作は制御部３に制御される。
【００３０】
また、制御部３は、流通路１を介して作用部に流体を流通させる通常動作用の制御部としての機能に加えて、磁性異物を非磁性化させる非磁性化処理動作用の制御部としての機能を有する。そして、制御部３は、設置後の利用初期段階に通常動作を所定回数或いは所定時間行う等で所定の条件を満たすと、非磁性化処理動作用の制御に移行し、非磁性化処理動作を行う。
【００３１】
なお、上述の所定の条件は利用初期段階のみに限らず、非磁性化処理動作後の所定期間毎等の定期的や、流体の交換や補給後や保守点検後の初回起動時等であってもよい。また、これら制御部３に実施時期を判断させる構成に限らず、外部からの指令が制御部３に入力されることで、制御部３が非磁性化処理動作用の制御に移行する構成であってもよい。
【００３２】
非磁性化処理動作は、図２に示すように、制御部３がポンプ２や各切替弁（給気弁６２、第２経路切替弁６３）を制御することで行われており、非磁性化処理動作用の制御に移行すると、制御部３は第１ステップＳ１１の制御処理を開始する。
【００３３】
第１ステップＳ１１では、ポンプ２が駆動状態であれば駆動を継続させてポンプ２を駆動状態に維持し、停止状態であれば駆動させて駆動状態に切り替え、ポンプ２の駆動状態を確保する。そして、制御部３はポンプ２の駆動状態を確保すると、第２ステップＳ１２に移行する。また、制御部３は、非磁性化処理動作におけるポンプ２の駆動時間を計るタイマーを有し、第１ステップＳ１１の制御処理後、上述の駆動時間の計測を開始する。
【００３４】
第２ステップＳ１２では、第２経路切替弁６３が開成状態であれば第２経路切替弁６３を開成状態に保持し、閉成状態であれば開成状態に切り替え、給気弁６２が開成状態であれば給気弁６２を開成状態に保持し、閉成状態であれば開成状態に切り替える。そして、第２ステップＳ１２の制御処理により、流通路１内の流体の循環が確保されると共に、給気路６１から空気が供給されて、流体は水に空気を混合した気液混合流体となる。そのため、流体流動装置は、第２ステップＳ１２の制御処理後、給気路６１を介して流通路１に気体を供給する給気運転を行うものとなる。
【００３５】
また、制御部３は第２ステップＳ１２で第２経路切替弁６３及び給気弁６２の開成状態を確保した後、ポンプ２の駆動時間が第１の所定時間経過すると、第３ステップＳ１３に移行する。
【００３６】
第３ステップＳ１３は、ポンプ２の駆動時間が第２の所定時間以上経過したか否かを判定する判定制御となっている。そして、制御部３はポンプ２の駆動時間が第２の所定時間未満であれば第１ステップＳ１１に戻り、第２の所定時間以上であれば第４ステップＳ１４に移行する。
【００３７】
第４ステップＳ１４では、開成状態の給気弁６２を閉成状態に切り替えて、給気路６１からの空気の吸入を止め、開成状態の第２経路切替弁６３を閉成状態に切り替えて、第２経路を閉塞する。そして、当該第２経路８の閉塞後もポンプ２が駆動するため、流体流動装置は吐出口側（第２経路８側）を締め切った状態でポンプ２から流体に流動圧を付与する締切り運転を行うものとなる。
【００３８】
そのため、当該締切り運転により、ポンプ２の吐出口側や第２経路８の吐出口と第２経路切替弁６３との間等に位置する流体が加圧され、当該流体の圧力が上昇する。そして、例えば、吐出口側の流体の水温約２５℃の場合において、ポンプ２が停止状態の際には飽和溶存酸素量が約８ｍｇ／Ｌとなるのに対して、駆動状態で吐出口側の圧力（揚程）が約１０ｍに上昇した際には飽和溶存酸素量が約１６ｍｇ／Ｌに増加する。
【００３９】
すなわち、吐出口側に位置する流体を締切り運転によって加圧したことで、当該流体の飽和溶存酸素量を増加させることができ、気液混合流体中の水に気液混合流体中の空気（酸素）を溶け易くすることができる。そのため、流体（水）の溶存酸素量が増加して、磁性異物は流体中に溶存した酸素（溶存酸素）と反応し易くなる等で非磁性化され易くなる。
【００４０】
また、制御部３は、締切り運転開始後、ポンプ２の駆動時間が第３の所定時間に達すると、第５ステップＳ１５に移行する。
【００４１】
第５ステップＳ１５は、第４ステップＳ１４を行った累積回数が所定の設定値（設定回数）に達したか否かを判定する判定制御となっており、制御部３は、設定値を記憶し上述の累積回数をカウントするカウンターを有する。そして、当該累積回数が設定値未満であれば第１ステップＳ１１に戻り、当該累積回数が設定値に達していると第６ステップＳ１６に移行する。
【００４２】
第６ステップＳ１６では、第２経路切替弁６３を開成状態に切り換える。そして、当該開成状態への切替後、制御部３は、ポンプ２を停止状態に切り替えて非磁性化処理を終了する、或いはポンプ２を駆動状態に維持して非磁性化処理用の制御から通常動作用の制御に移行し、非磁性化処理動作を終了して通常動作を開始する。
【００４３】
上述のように、非磁性化処理動作を行うことで、流体の溶存酸素量が増加されて、磁性異物が非磁性化され易くなるため、ポンプ２内への磁性異物の磁気吸着を抑制し易くなり、磁気吸着に伴う磁性異物のポンプ２内への蓄積を抑制し易くなる。そのため、磁性異物の蓄積に伴うポンプロック状態の発生を抑制し易くすることができると共に、磁性異物の蓄積に伴うポンプ２の通水抵抗の増大等に伴うポンプ効率の低下を抑制し易くすることができる。そして、磁性異物のポンプ２内の蓄積を抑制したことで、隔壁や磁気従動部の破損等の発生を抑制し易くすることができる。
【００４４】
なお、流体に混入する磁性異物は、例示の流通路１起因のものに限らず、作用部や給気路６１等から流体内に混入したものや、外部の流体補給源（図示せず）による流体補給時等で外部から流体に混入したもの等であってもよい。また、給気路６１は、第１経路７に空気を供給するものに限らず、外部の酸素供給源等から酸素を第１経路７に供給するものであってもよい。
【００４５】
また、上述の各所定時間は、例示のポンプ２の駆動時間に限らず、切替弁の切替動作の実施からの経過時間や、非磁性化処理の開始からの経過時間等であってもよい。そして、第１の所定時間と第２の所定時間とを略同じにしてもよい。
【００４６】
（第２実施形態）
第２実施形態の流体流動装置について、以下、図３及び図４に用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成や均等な部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。そして、第２経路８において、吐出口に接続された端部（上流端）から第２経路切替弁６３までを第２経路８の上流部８１とし、第２経路切替弁６３より下流側から第１作用部４（熱源器）に接続された端部（下流端）までを第２経路８の下流部８２とする。
【００４７】
本実施形態の流体流動装置は非磁性化手段６として、図３に示すように、第２経路８から分岐して設けられ流体を第１経路７に還す還流路６４を更に備える。そして、還流路６４は第２経路切替弁６３で第２経路８から分岐しており、流体は還流路６４を介することで第２経路８の下流部８２及び作用部を介さずに第１経路７に還流される。
【００４８】
第２経路切替弁６３は、上流部８１を下流部８２に連通させ第２経路８を開放する開成状態（第１開成状態）と、上流部８１を還流路６４に連通させる還流用開成状態（第２開成状態）と、第２経路８を上流部８１で閉塞する閉成状態とに切り替わる。
【００４９】
第１開成状態では上流部８１が下流部８２に対して開放されると共に、還流路６４に対して閉塞され、流体が上流部８１から下流部８２に流通する。第２開成状態では上流部８１が下流部８２に対して閉塞されると共に、還流路６４に対して開放され、流体が上流部８１から還流路６４に流通する。閉成状態では上流部８１が下流部８２及び還流路６４に対して閉塞され、第２経路８が上流部８１で締め切られ、流体が上流部８１に留まる。
【００５０】
そのため、第２経路切替弁６３は、三つの流路に対して開閉動作（連通する流路の切替動作）を行う所謂三方弁となっている。なお、第２経路切替弁６３は閉成状態時に還流用開成状態となる切替弁であってもよく、三方弁に限らない。
【００５１】
また、非磁性化手段６は、流体を貯留可能な貯留空間を備えた貯留部６５と、非磁性化された磁性異物を捕捉する捕捉部６６と、第１経路７に対して還流路６４の開放と閉塞とを切り替える切替弁（異物回収弁６７）とを更に備える。そして、貯留部６５と捕捉部６６と異物回収弁６７は還流路６４に設けられ、捕捉部６６は還流路６４の貯留部６５より下流側に位置し、異物回収弁６７は還流路６４の捕捉部６６より下流側に位置する。
【００５２】
貯留部６５は還流路６４から流体が流入され、内部に流体を貯留可能となっており、例えば、貯留タンクとなっている。そして、貯留部６５は、還流路６４の上流側から内部に流体を流入させる流入口を底部に有し、内部の流体を還流路６４の下流側に流出させる流出口を天井部より所定の距離低い位置に有する。そのため、貯留部６５は内部の天井部周辺に空気が残留して空気溜りが形成され易くなっており、非磁性化処理動作時（詳細は後述する）に、貯留部６５内で流体に空気（空気溜りの空気）を供給可能となっている。なお、貯留部６５は貯留タンクに限らず、流体を貯留可能で後述の非磁性化処理動作を実施可能なものであればよい。
【００５３】
捕捉部６６は、流体が流通可能となっており、流体の流通時に、非磁性化された磁性異物を捕捉して、当該磁性異物を捕捉部６６より下流側に流通し難くしている。そして、捕捉部６６は、例えば、フィルタとなっており、捕捉した磁性異物を装置外に排出可能な構成が好ましい。なお、捕捉部６６は非磁性化された磁性異物を捕捉可能であれば、フィルタに限らない。
【００５４】
異物回収弁６７は、還流路６４を開放し還流路６４の下流端から第１経路７への流体流通を可能にする開成状態と、還流路６４を閉塞し還流路６４から第１経路７への流体流通を不能にする閉成状態とに切り替わる。そして、異物回収弁６７の切替動作は制御部３に制御される。
【００５５】
そのため、流体流動装置は、第２経路８から作用部及び第３経路９を介して第１経路７に流体を流動させる循環運転に加えて、作用部及び第３経路９を介さずに還流路６４を介して第１経路７に流体を流動させる還流運転を有する。
【００５６】
また、非磁性化処理動作は、図４に示すように、制御部３がポンプ２や各切替弁（給気弁６２、第２経路切替弁６３、異物回収弁６７）を制御することで行われる。そして、非磁性化処理動作が開始されると、制御部３は第１ステップＳ２１でポンプ２の駆動状態を確保した後、第２ステップＳ２２に移行する。
【００５７】
第２ステップＳ２２では、給気弁６２と第２経路切替弁６３と異物回収弁６７の開成状態や閉成状態の切替等或いは状態維持を行い、給気弁６２の開成状態と、第２経路切替弁６３の第１開成状態と、異物回収弁６７の閉成状態とを確保する。そのため、第２ステップＳ２２の制御後、流体に空気等が供給され、流体流動装置は給気運転を行うものとなり、流体は気液混合流体になる。
【００５８】
また、制御部３は、給気運転開始後、ポンプ２の駆動時間が第４の所定時間に達すると、第３ステップＳ２３に移行する。
【００５９】
第３ステップＳ２３では、給気弁６２を閉成状態に切り替え、第２経路切替弁６３を第２開成状態に切り替え、異物回収弁６７を閉成状態に維持し、気液混合流体を還流路６４に流入させる。そして、異物回収弁６７が閉成状態となるため、気液混合流体は貯留部６５に貯留されると共に、貯留部６５内で加圧される。
【００６０】
そのため、第３ステップＳ２３の制御後、流体流動装置は貯留部６５に流体を貯留させる貯留運転を行うものとなる。そして、流体は貯留運転時に貯留部６５内で加圧され、流体（水）の溶存酸素量が増加し易くなり、流体に混入した磁性異物は非磁性化され易くなる。
【００６１】
また、制御部３は、貯留運転開始後、ポンプ２の駆動時間が第５の所定時間に達すると、第４ステップＳ２４に移行する。
【００６２】
第４ステップＳ２４は、ポンプ２の駆動時間が第６の所定時間以上経過したか否かを判定する判定制御となっている。そして、制御部３はポンプ２の駆動時間が第６の所定時間未満であれば第１ステップＳ２１に戻り、第６の所定時間以上であれば第５ステップＳ２５に移行する。なお、第６の所定時間は第５の所定時間と同じであってもよい。
【００６３】
第５ステップＳ２５では、給気弁６２を開成状態に切り替え、第２経路切替弁６３を第２開成状態に維持し、異物回収弁６７を開成状態に切り替える。そのため、流体は還流路６４を介して第１経路７に流動（還流）され、流体流動装置は還流運転を行うものになり、非磁性化された磁性異物は還流路６４を流れる際に捕捉部６６で捕捉される。そして、還流運転での流体の流動により給気路６１から流体に空気が供給されるため、磁性異物が非磁性化され易くなる。
【００６４】
また、制御部３は、還流運転開始後、ポンプ２の駆動時間が第７の所定時間に達すると第６ステップＳ１６に移行する。
【００６５】
第６ステップＳ２６では、第５ステップＳ２５を行った累積回数が所定の設定値に達したか否かを判定する判定制御となっている。そして、制御部３は当該累積回数が設定値未満である第１ステップＳ２１に戻り、当該累積回数が設定値に達していると第７ステップＳ２７に移行する。
【００６６】
第７ステップＳ２７では、給気弁６２及び異物回収弁６７を閉成状態に切り替え、第２経路切替弁６３を第１開成状態に切り換える。そのため、給気路６１からの空気の供給が停止され、流体の流れる流路は、上述の還流路６４を介した還流運転時の流路から、作用部及び第３経路９を介した循環運転時の流路と略同様の流路に切り替わる。
【００６７】
また、上述の流路への切替後、制御部３は、ポンプ２を停止状態に切り替えて非磁性化処理動作を終了する、或いはポンプ２を駆動状態に維持して非磁性化処理動作用の制御から通常動作用の制御に移行し、非磁性化処理を終了して通常動作を開始する。
【００６８】
上述のように、非磁性化処理動作を行うことで、ポンプ２内への磁性異物の磁気吸着が抑制され易くなり、磁気吸着に伴う異物のポンプ２内への蓄積を抑制し易くなる。そのため、磁性異物の蓄積に伴うポンプロック状態の発生を抑制し易くすることができると共に、ポンプ２の通水抵抗の増大等に伴うポンプ効率の低下を抑制し易くすることができる。そして、磁性異物のポンプ２内の蓄積を抑制したことで、隔壁や磁気従動部の破損等の発生を抑制し易くすることができる。更に、非磁性化処理時に、非磁性化された磁性異物を捕捉部６６で捕捉することで、第１経路７に還流される流体中から当該磁性異物を除去し易くすることができる。
【００６９】
また、貯留部６５で飽和溶存酸素量を増加させる（流体を加圧する）ため、例えば貯留動作の流体加圧時のポンプ負荷が低減される等で、所定の飽和溶存酸素量に増加させる際に、第１実施形態の流体流動装置に比べて、ポンプ出力を低減し易くなる。そのため、非磁性化手段６を備えた流体流動装置において、ポンプ２に求められる出力を小さく抑え易くなり、ポンプ２の小型化や流体循環装置の低コスト化等を行い易くすることができる。
【００７０】
なお、還流路６４は第２経路切替弁６３から分岐した構成に限らず、第２経路切替弁６３より吐出口側（上流側）で分岐した構成であってもよい。このものでは、還流路６４の当該分岐位置から貯留部６５までの間に還流路６４の開放と閉塞とを切り替える切替弁（還流弁）を設け、当該還流弁及び第２経路切替弁６３の切替動作を組み合わせて、還流路６４内に流体を流入する。
【００７１】
（第３実施形態）
第３実施形態の流体流動装置について、以下、図５乃至図７に用いて説明する。なお、第２実施形態と同様の構成や均等な部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７２】
本実施形態の流体流動装置は非磁性化手段６として、図５に示すように、貯留部６５内を冷却する冷却部６８を更に備える。冷却部６８は、例えば、ペルチェ素子等で構成され、貯留部６５内に流入された流体の温度を低下させる。そして、図７に示すように、例えば、水温約２５℃の場合では飽和溶存酸素量が約８ｍｇ／Ｌとなるのに対して、水温約７℃の場合では飽和溶存酸素量が約１２ｍｇ／Ｌとなり、水（流体）は水温（温度）が低い程、飽和溶存酸素量が大きくなる。そのため、冷却部６８で貯留部６５内の流体を冷却することで、流体の飽和溶存酸素量が増加して、流体は溶存酸素量が増加し易くなる。
【００７３】
また、非磁性化処理動作は、図６に示すように、制御部３がポンプ２や各切替弁（給気弁６２、第２経路切替弁６３、異物回収弁６７）や冷却部６８を制御することで行われる。そして、制御部３は第１ステップＳ３１で、冷却部６８に冷却動作を開始させた後、第２ステップＳ３２に移行して、ポンプ２の駆動状態を確保した後、第３ステップＳ３３に移行して、第３ステップＳ３３で給気運転を開始する。
【００７４】
給気運転開始後、制御部３はポンプ２の駆動時間が第４の所定時間に達すると、第４ステップＳ３４に移行して、給気運転から貯留運転に切り替えた後、ポンプ２の駆動時間が第５の所定時間に達すると、第５ステップＳ３５に移行する。そして、制御部３は第５ステップＳ３５でポンプ２の駆動時間が第６の所定時間以上経過と判定すると、第６ステップＳ３６に移行して、貯留運転から還流運転に切り替える。
【００７５】
還流運転開始後、制御部３はポンプ２の駆動時間が第６の所定時間に達すると、第７ステップＳ３７に移行する。そして、制御部３は第７ステップＳ３７で還流運転の累積回数が設定値に達していると判定すると、第８ステップＳ３８に移行して、給気弁６２と第２経路切替弁６３と異物回収弁６７とを循環運転用の状態に切り替え、第９ステップＳ３９に移行する。
【００７６】
制御部３は第９ステップＳ３９で冷却部６８の冷却動作を停止する。そして、当該冷却部６８の動作停止後、制御部３は、ポンプ２を停止状態に切り替えて非磁性化処理を終了する、或いはポンプ２を駆動状態に維持して非磁性化処理を終了し、通常動作を開始する。
【００７７】
上述のように、貯留部６５に冷却部６８を設けたことで、貯留運転時に、貯留部６５内に流入される流体が冷却され、冷却しない場合に比べて、流体の温度を低くすることができる。そのため、同じ圧力下（加圧量）において、冷却していない流体に比べて、流体の飽和溶存酸素量を増加させることができ、流体の溶存酸素量を増加させ易くなり、流体によって磁性異物を非磁性化させ易くなる。そして、冷却しない場合に比べて流体の溶存酸素量を増加させ易くなっているため、貯留運転時に、加圧量を抑えて流通路を構成する配管等の耐圧強度やポンプ出力を低減させたり、第５の所定時間を短縮させたりすることができる。
【００７８】
また、流体流動装置は、第１乃至第３実施形態で例示の暖房装置等の加熱装置に限らず、冷房装置等の冷却装置や、冷房と暖房とを切り替えられる空気調和機等の熱交換装置であってもよい。もちろん、流体流動装置は、上述の加熱装置や冷却装置等の作用部での熱交換を必須構成とした熱交換装置のみに限らず、単に両作用部間で流体を循環させる装置であってもよい。このものでは、例えば、炭化水素系の燃料から発電を行う燃料電池装置と、燃料希釈用の水を貯留する貯水部とを作用部として、燃料電池装置と貯水部との間で上述の水を循環させる水循環装置等に用いることができる。
【００７９】
また、流体流動装置は、流通路１内に流体を循環させる流体循環装置に限らず、例えば、給湯装置や浄水装置等の流通路１が第３経路９等を備えず流体が循環しない装置等であってもよい。このものでは、例えば、第２作用部５が外部から第１経路７内に流体を導入する流体導入部となり、第１作用部４が第２経路８内から外部に流体を放出する流体放出部となる。また、非磁性化された磁性異物を捕捉する捕捉部を流通路１に設けてもよく、当該捕捉部は捕捉した磁性異物を装置外に排出可能なものが好ましい。
【符号の説明】
【００８０】
１ 流通路
２ ポンプ
３ 制御部
６ 非磁性化手段
７ 第１経路
８ 第２経路
９ 第３経路
６０ 溶存酸素増加手段
６１ 給気路
６２ 給気弁
６３ 第２経路切替弁
６４ 還流路
６５ 貯留部
６６ 捕捉部
６７ 異物回収弁
６８ 冷却部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体流動装置、殊に流通路内を流れる流体に混入した異物の処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、流体流動装置は、流体流通用の流通路と、流体流動用の駆動源とを備え、駆動源の駆動によって流体を流動させることで、流通路に流体を流通させる。そして、当該駆動源には、流通路から流体を吸入する吸入口と吸入した流体を流通路に吐出する吐出口とを有したポンプが用いられており、当該ポンプとして、例えば、特許文献１等に示すような磁気結合ポンプがある。当該磁気結合ポンプは、回転軸と、回転軸の先端に固着された羽根車と、羽根車の裏面に固着され回転軸の周方向に沿ってＮＳ着磁面が形成されたロータマグネットと、回転磁界を発生させるステータと、ロータマグネットとステータとを仕切る隔壁とを有する。
【０００３】
ところで、上述のような流体流動装置は、既設の配管を流通路に用いることがあり、当該配管が鋼管等の鉄系材料を用いた管部材で構成されていると、当該配管の一部等が鉄粉等の磁性材からなる異物として流体に混入することがある。そして、当該磁性材からなる異物が流体内に混入すると、ポンプのロータマグネットのＮＳ着地面と隔壁との微小な空隙に吸着、蓄積し、蓄積した当該異物が隔壁に干渉して羽根車が回転できなくなる所謂ポンプロック状態を生じることがある。
【０００４】
対して、特許文献１の磁気結合ポンプは、羽根車に表面側から裏面側に向かって凹んだ凹部が形成されており、流体中に混入した磁性材からなる異物を、ロータマグネットの磁気吸引力によって凹部に吸着、収容する構成となっている。そして、磁性材からなる異物を当該凹部に吸着、収容することで、当該異物がＮＳ着磁面と隔壁との微小な空隙に吸着、蓄積され難くなり、当該異物の蓄積によるポンプロック状態の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−２８５０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の磁気結合ポンプを備えた従来の流体流動装置では、凹部に異物を収容したことで、羽根車（凹部）に異物が蓄積するため、この異物の蓄積に伴いポンプ内の通水抵抗が増加して、ポンプ効率を低下させる恐れがある。
【０００７】
そこで、この事情を鑑み、ポンプ効率の低下を抑制して、磁性を有した異物によるポンプロック状態の発生を抑制した流体流動装置を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の流体流動装置は、流体を流動させるポンプと、当該ポンプに接続され前記流体が流通する流通路とを備え、前記流体に混入して前記ポンプに流入される異物のうち磁性を有した異物を非磁性化する非磁性化手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
この流体流動装置として、前記非磁性化手段が、前記流体の溶存酸素を増加させる溶存酸素増加手段であることが好ましい。
【００１０】
この流体流動装置として、前記流通路が、前記ポンプの吸入口に接続された第１経路を有し、前記溶存酸素増加手段として、前記第１経路から分岐し外部から酸素或いは空気を前記第１経路に供給する給気路と、当該給気路の開放と閉塞とを切り替える給気弁とを設けたことが好ましい。
【００１１】
この流体流動装置として、前記流通路が、前記ポンプの吐出口に接続された第２経路を有し、前記溶存酸素増加手段が、前記第２経路の開放と閉塞とを切り替える第２経路切替弁を更に備えることが好ましい。
【００１２】
この流体流動装置として、前記溶存酸素増加手段が、前記ポンプと前記給気弁と前記第２経路切替弁とを制御する制御部を更に備えることが好ましい。
【００１３】
この流体流動装置として、前記溶存酸素増加手段が、前記第２経路に分岐して設けられ前記流体を前記第１経路に還流する還流路と、前記環流路に設けられ前記流体を貯留する貯留部と、前記還流路の前記貯留部より下流側に設けられ非磁性化された前記異物を捕捉する捕捉部と、前記捕捉部より下流側に設けられ前記第１経路に対して前記環流路の開放と閉塞とを切り替える異物回収弁とを更に備えることが好ましい。
【００１４】
この流体流動装置として、前記溶存酸素増加手段が、前記貯留部に設けられ前記貯留部内の前記流体を冷却する冷却部を更に備えることが好ましい。
【００１５】
この流体流動装置として、前記流通路が、前記第２経路の下流端と前記第１経路の上流端とを繋げた循環経路であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
このような構成としたことで、磁性を有した異物が非磁性化され易くなり、当該異物の磁気吸着によるポンプロック状態の発生を抑制し易くすることができると共に、前記異物の蓄積に伴うポンプ効率の低下を抑制し易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の流体流動装置の構成説明図である。
【図２】同上の流体流動装置の非磁性化処理のフローチャートである。
【図３】第２実施形態の流体流動装置の構成説明図である。
【図４】同上の流体流動装置の非磁性化処理のフローチャートである。
【図５】第３実施形態の流体流動装置の構成説明図である。
【図６】同上の流体流動装置の非磁性化処理のフローチャートである。
【図７】１ａｔｍにおける水温と飽和溶存酸素量の関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を例示して説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
第１実施形態の流体流動装置について、以下、図面に用いて説明する。
【００２０】
本実施形態の流体流動装置は、図１に示すように、流体流通用の流通路１と、流通路１内に流体を流動させる駆動源となるポンプ２と、ポンプ２の駆動を制御する制御部３とを備える。
【００２１】
ポンプ２は、流体流動用のポンプ室を形成するハウジングと、ポンプ室内に配置され磁気従動部を有した羽根車と、ポンプ室外に配置され磁気従動部を磁気により回転駆動する磁気駆動部とを備える。ハウジングは、ポンプ２の外殻を形成するケースと、磁気駆動部の配置された空間をポンプ室から仕切る隔壁とを有し、ケースと隔壁とに囲まれた空間がポンプ室となる。そして、ケースは、流通路１内の流体をポンプ室内に吸入する吸入口と、ポンプ室内の流体を流通路１に吐出する吐出口とを有する。
【００２２】
流通路１は、下流端が吸入口に接続された第１経路７と、上流端が吐出口に接続された第２経路８と、上流端が第２経路８に接続され下流端が第１経路７に接続された第３経路９とを有する。そして、流通路１内の流体はポンプ２の駆動に伴い第１経路７内からポンプ室内に吸入された後、ポンプ室内から第２経路８に吐出され、更に第２経路８から第３経路９に流動された後、第３経路９から第１経路７に流動される。そのため、流通路１は流体を循環させる循環経路となっており、流体流動装置は流体循環装置となっている。
【００２３】
また、流体流動装置は、循環時に流体を作用させる作用部（第１作用部４、第２作用部５）を更に備える。第１作用部４は第２経路８と第３経路９との接続部位に設けられ、例えば、外部から流体に熱を与える熱源器等となっている。第２作用部５は第３経路９と第１経路７との接続部位に設けられ、例えば、流体の熱を外部に放出する放熱器等となっている。
【００２４】
そのため、流体流動装置は熱源器（第１作用部４）で温められた流体の熱を放熱器（第２作用部５）から住居等の構造体の室内等に放出することで当該室内等を暖める所謂暖房装置となっている。そして、流通路１内を流動させる流体は、例えば、水となっている。なお、流体は水に限らず、不凍液や熱媒液等の液体や、当該液体や水に気体を混合した気液混合流体等であってもよい。
【００２５】
また、流体流動装置は、磁性を有した異物を非磁性化する非磁性化手段６を更に備えており、既設の配管の流通路１利用時等に磁性を有した異物が流体に混入しても、当該磁性を有した異物によるポンプロック状態等を生じ難くする。
【００２６】
当該非磁性化手段６は、例えば磁性を有した異物を非磁性の酸化物に変質させる等の、磁性を有した異物を酸化させることで非磁性化する。そして、非磁性化手段６は、流体内の溶存酸素量を増加させる溶存酸素増加手段６０となっており、流体中の酸素量を増加させることで、磁性を有した異物を酸化させ易くする。
【００２７】
溶存酸素増加手段６０は、第１経路７に連通し第１経路７に空気を供給する給気路６１と、給気路６１の開閉を切り替える切替弁（給気弁６２）と、第２経路８に設けられ第２経路８の開閉を切り替える切替弁（第２経路切替弁６３）とを備える。
【００２８】
給気路６１は上流端を外部に開口させて、下流端を第１経路７に接続させており、第１経路７内を流体が流動することで、上流端から外気（空気）を給気路６１内に吸入し、当該空気を第１経路７内に供給する。給気弁６２は給気路６１の途中に設けられ、給気路６１を開放する開成状態と、給気路６１を閉塞する閉成状態とに切り替わり、当該切替動作は制御部３に制御される。
【００２９】
第２経路切替弁６３は第２経路８の途中、好ましくはポンプ２の吐出口の近傍、に設けられ、第２経路８を開放する開成状態と、第２経路８を閉塞する閉成状態とに切り替わり、当該切替動作は制御部３に制御される。
【００３０】
また、制御部３は、流通路１を介して作用部に流体を流通させる通常動作用の制御部としての機能に加えて、磁性異物を非磁性化させる非磁性化処理動作用の制御部としての機能を有する。そして、制御部３は、設置後の利用初期段階に通常動作を所定回数或いは所定時間行う等で所定の条件を満たすと、非磁性化処理動作用の制御に移行し、非磁性化処理動作を行う。
【００３１】
なお、上述の所定の条件は利用初期段階のみに限らず、非磁性化処理動作後の所定期間毎等の定期的や、流体の交換や補給後や保守点検後の初回起動時等であってもよい。また、これら制御部３に実施時期を判断させる構成に限らず、外部からの指令が制御部３に入力されることで、制御部３が非磁性化処理動作用の制御に移行する構成であってもよい。
【００３２】
非磁性化処理動作は、図２に示すように、制御部３がポンプ２や各切替弁（給気弁６２、第２経路切替弁６３）を制御することで行われており、非磁性化処理動作用の制御に移行すると、制御部３は第１ステップＳ１１の制御処理を開始する。
【００３３】
第１ステップＳ１１では、ポンプ２が駆動状態であれば駆動を継続させてポンプ２を駆動状態に維持し、停止状態であれば駆動させて駆動状態に切り替え、ポンプ２の駆動状態を確保する。そして、制御部３はポンプ２の駆動状態を確保すると、第２ステップＳ１２に移行する。また、制御部３は、非磁性化処理動作におけるポンプ２の駆動時間を計るタイマーを有し、第１ステップＳ１１の制御処理後、上述の駆動時間の計測を開始する。
【００３４】
第２ステップＳ１２では、第２経路切替弁６３が開成状態であれば第２経路切替弁６３を開成状態に保持し、閉成状態であれば開成状態に切り替え、給気弁６２が開成状態であれば給気弁６２を開成状態に保持し、閉成状態であれば開成状態に切り替える。そして、第２ステップＳ１２の制御処理により、流通路１内の流体の循環が確保されると共に、給気路６１から空気が供給されて、流体は水に空気を混合した気液混合流体となる。そのため、流体流動装置は、第２ステップＳ１２の制御処理後、給気路６１を介して流通路１に気体を供給する給気運転を行うものとなる。
【００３５】
また、制御部３は第２ステップＳ１２で第２経路切替弁６３及び給気弁６２の開成状態を確保した後、ポンプ２の駆動時間が第１の所定時間経過すると、第３ステップＳ１３に移行する。
【００３６】
第３ステップＳ１３は、ポンプ２の駆動時間が第２の所定時間以上経過したか否かを判定する判定制御となっている。そして、制御部３はポンプ２の駆動時間が第２の所定時間未満であれば第１ステップＳ１１に戻り、第２の所定時間以上であれば第４ステップＳ１４に移行する。
【００３７】
第４ステップＳ１４では、開成状態の給気弁６２を閉成状態に切り替えて、給気路６１からの空気の吸入を止め、開成状態の第２経路切替弁６３を閉成状態に切り替えて、第２経路を閉塞する。そして、当該第２経路８の閉塞後もポンプ２が駆動するため、流体流動装置は吐出口側（第２経路８側）を締め切った状態でポンプ２から流体に流動圧を付与する締切り運転を行うものとなる。
【００３８】
そのため、当該締切り運転により、ポンプ２の吐出口側や第２経路８の吐出口と第２経路切替弁６３との間等に位置する流体が加圧され、当該流体の圧力が上昇する。そして、例えば、吐出口側の流体の水温約２５℃の場合において、ポンプ２が停止状態の際には飽和溶存酸素量が約８ｍｇ／Ｌとなるのに対して、駆動状態で吐出口側の圧力（揚程）が約１０ｍに上昇した際には飽和溶存酸素量が約１６ｍｇ／Ｌに増加する。
【００３９】
すなわち、吐出口側に位置する流体を締切り運転によって加圧したことで、当該流体の飽和溶存酸素量を増加させることができ、気液混合流体中の水に気液混合流体中の空気（酸素）を溶け易くすることができる。そのため、流体（水）の溶存酸素量が増加して、磁性異物は流体中に溶存した酸素（溶存酸素）と反応し易くなる等で非磁性化され易くなる。
【００４０】
また、制御部３は、締切り運転開始後、ポンプ２の駆動時間が第３の所定時間に達すると、第５ステップＳ１５に移行する。
【００４１】
第５ステップＳ１５は、第４ステップＳ１４を行った累積回数が所定の設定値（設定回数）に達したか否かを判定する判定制御となっており、制御部３は、設定値を記憶し上述の累積回数をカウントするカウンターを有する。そして、当該累積回数が設定値未満であれば第１ステップＳ１１に戻り、当該累積回数が設定値に達していると第６ステップＳ１６に移行する。
【００４２】
第６ステップＳ１６では、第２経路切替弁６３を開成状態に切り換える。そして、当該開成状態への切替後、制御部３は、ポンプ２を停止状態に切り替えて非磁性化処理を終了する、或いはポンプ２を駆動状態に維持して非磁性化処理用の制御から通常動作用の制御に移行し、非磁性化処理動作を終了して通常動作を開始する。
【００４３】
上述のように、非磁性化処理動作を行うことで、流体の溶存酸素量が増加されて、磁性異物が非磁性化され易くなるため、ポンプ２内への磁性異物の磁気吸着を抑制し易くなり、磁気吸着に伴う磁性異物のポンプ２内への蓄積を抑制し易くなる。そのため、磁性異物の蓄積に伴うポンプロック状態の発生を抑制し易くすることができると共に、磁性異物の蓄積に伴うポンプ２の通水抵抗の増大等に伴うポンプ効率の低下を抑制し易くすることができる。そして、磁性異物のポンプ２内の蓄積を抑制したことで、隔壁や磁気従動部の破損等の発生を抑制し易くすることができる。
【００４４】
なお、流体に混入する磁性異物は、例示の流通路１起因のものに限らず、作用部や給気路６１等から流体内に混入したものや、外部の流体補給源（図示せず）による流体補給時等で外部から流体に混入したもの等であってもよい。また、給気路６１は、第１経路７に空気を供給するものに限らず、外部の酸素供給源等から酸素を第１経路７に供給するものであってもよい。
【００４５】
また、上述の各所定時間は、例示のポンプ２の駆動時間に限らず、切替弁の切替動作の実施からの経過時間や、非磁性化処理の開始からの経過時間等であってもよい。そして、第１の所定時間と第２の所定時間とを略同じにしてもよい。
【００４６】
（第２実施形態）
第２実施形態の流体流動装置について、以下、図３及び図４に用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成や均等な部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。そして、第２経路８において、吐出口に接続された端部（上流端）から第２経路切替弁６３までを第２経路８の上流部８１とし、第２経路切替弁６３より下流側から第１作用部４（熱源器）に接続された端部（下流端）までを第２経路８の下流部８２とする。
【００４７】
本実施形態の流体流動装置は非磁性化手段６として、図３に示すように、第２経路８から分岐して設けられ流体を第１経路７に還す還流路６４を更に備える。そして、還流路６４は第２経路切替弁６３で第２経路８から分岐しており、流体は還流路６４を介することで第２経路８の下流部８２及び作用部を介さずに第１経路７に還流される。
【００４８】
第２経路切替弁６３は、上流部８１を下流部８２に連通させ第２経路８を開放する開成状態（第１開成状態）と、上流部８１を還流路６４に連通させる還流用開成状態（第２開成状態）と、第２経路８を上流部８１で閉塞する閉成状態とに切り替わる。
【００４９】
第１開成状態では上流部８１が下流部８２に対して開放されると共に、還流路６４に対して閉塞され、流体が上流部８１から下流部８２に流通する。第２開成状態では上流部８１が下流部８２に対して閉塞されると共に、還流路６４に対して開放され、流体が上流部８１から還流路６４に流通する。閉成状態では上流部８１が下流部８２及び還流路６４に対して閉塞され、第２経路８が上流部８１で締め切られ、流体が上流部８１に留まる。
【００５０】
そのため、第２経路切替弁６３は、三つの流路に対して開閉動作（連通する流路の切替動作）を行う所謂三方弁となっている。なお、第２経路切替弁６３は閉成状態時に還流用開成状態となる切替弁であってもよく、三方弁に限らない。
【００５１】
また、非磁性化手段６は、流体を貯留可能な貯留空間を備えた貯留部６５と、非磁性化された磁性異物を捕捉する捕捉部６６と、第１経路７に対して還流路６４の開放と閉塞とを切り替える切替弁（異物回収弁６７）とを更に備える。そして、貯留部６５と捕捉部６６と異物回収弁６７は還流路６４に設けられ、捕捉部６６は還流路６４の貯留部６５より下流側に位置し、異物回収弁６７は還流路６４の捕捉部６６より下流側に位置する。
【００５２】
貯留部６５は還流路６４から流体が流入され、内部に流体を貯留可能となっており、例えば、貯留タンクとなっている。そして、貯留部６５は、還流路６４の上流側から内部に流体を流入させる流入口を底部に有し、内部の流体を還流路６４の下流側に流出させる流出口を天井部より所定の距離低い位置に有する。そのため、貯留部６５は内部の天井部周辺に空気が残留して空気溜りが形成され易くなっており、非磁性化処理動作時（詳細は後述する）に、貯留部６５内で流体に空気（空気溜りの空気）を供給可能となっている。なお、貯留部６５は貯留タンクに限らず、流体を貯留可能で後述の非磁性化処理動作を実施可能なものであればよい。
【００５３】
捕捉部６６は、流体が流通可能となっており、流体の流通時に、非磁性化された磁性異物を捕捉して、当該磁性異物を捕捉部６６より下流側に流通し難くしている。そして、捕捉部６６は、例えば、フィルタとなっており、捕捉した磁性異物を装置外に排出可能な構成が好ましい。なお、捕捉部６６は非磁性化された磁性異物を捕捉可能であれば、フィルタに限らない。
【００５４】
異物回収弁６７は、還流路６４を開放し還流路６４の下流端から第１経路７への流体流通を可能にする開成状態と、還流路６４を閉塞し還流路６４から第１経路７への流体流通を不能にする閉成状態とに切り替わる。そして、異物回収弁６７の切替動作は制御部３に制御される。
【００５５】
そのため、流体流動装置は、第２経路８から作用部及び第３経路９を介して第１経路７に流体を流動させる循環運転に加えて、作用部及び第３経路９を介さずに還流路６４を介して第１経路７に流体を流動させる還流運転を有する。
【００５６】
また、非磁性化処理動作は、図４に示すように、制御部３がポンプ２や各切替弁（給気弁６２、第２経路切替弁６３、異物回収弁６７）を制御することで行われる。そして、非磁性化処理動作が開始されると、制御部３は第１ステップＳ２１でポンプ２の駆動状態を確保した後、第２ステップＳ２２に移行する。
【００５７】
第２ステップＳ２２では、給気弁６２と第２経路切替弁６３と異物回収弁６７の開成状態や閉成状態の切替等或いは状態維持を行い、給気弁６２の開成状態と、第２経路切替弁６３の第１開成状態と、異物回収弁６７の閉成状態とを確保する。そのため、第２ステップＳ２２の制御後、流体に空気等が供給され、流体流動装置は給気運転を行うものとなり、流体は気液混合流体になる。
【００５８】
また、制御部３は、給気運転開始後、ポンプ２の駆動時間が第４の所定時間に達すると、第３ステップＳ２３に移行する。
【００５９】
第３ステップＳ２３では、給気弁６２を閉成状態に切り替え、第２経路切替弁６３を第２開成状態に切り替え、異物回収弁６７を閉成状態に維持し、気液混合流体を還流路６４に流入させる。そして、異物回収弁６７が閉成状態となるため、気液混合流体は貯留部６５に貯留されると共に、貯留部６５内で加圧される。
【００６０】
そのため、第３ステップＳ２３の制御後、流体流動装置は貯留部６５に流体を貯留させる貯留運転を行うものとなる。そして、流体は貯留運転時に貯留部６５内で加圧され、流体（水）の溶存酸素量が増加し易くなり、流体に混入した磁性異物は非磁性化され易くなる。
【００６１】
また、制御部３は、貯留運転開始後、ポンプ２の駆動時間が第５の所定時間に達すると、第４ステップＳ２４に移行する。
【００６２】
第４ステップＳ２４は、ポンプ２の駆動時間が第６の所定時間以上経過したか否かを判定する判定制御となっている。そして、制御部３はポンプ２の駆動時間が第６の所定時間未満であれば第１ステップＳ２１に戻り、第６の所定時間以上であれば第５ステップＳ２５に移行する。なお、第６の所定時間は第５の所定時間と同じであってもよい。
【００６３】
第５ステップＳ２５では、給気弁６２を開成状態に切り替え、第２経路切替弁６３を第２開成状態に維持し、異物回収弁６７を開成状態に切り替える。そのため、流体は還流路６４を介して第１経路７に流動（還流）され、流体流動装置は還流運転を行うものになり、非磁性化された磁性異物は還流路６４を流れる際に捕捉部６６で捕捉される。そして、還流運転での流体の流動により給気路６１から流体に空気が供給されるため、磁性異物が非磁性化され易くなる。
【００６４】
また、制御部３は、還流運転開始後、ポンプ２の駆動時間が第７の所定時間に達すると第６ステップＳ１６に移行する。
【００６５】
第６ステップＳ２６では、第５ステップＳ２５を行った累積回数が所定の設定値に達したか否かを判定する判定制御となっている。そして、制御部３は当該累積回数が設定値未満である第１ステップＳ２１に戻り、当該累積回数が設定値に達していると第７ステップＳ２７に移行する。
【００６６】
第７ステップＳ２７では、給気弁６２及び異物回収弁６７を閉成状態に切り替え、第２経路切替弁６３を第１開成状態に切り換える。そのため、給気路６１からの空気の供給が停止され、流体の流れる流路は、上述の還流路６４を介した還流運転時の流路から、作用部及び第３経路９を介した循環運転時の流路と略同様の流路に切り替わる。
【００６７】
また、上述の流路への切替後、制御部３は、ポンプ２を停止状態に切り替えて非磁性化処理動作を終了する、或いはポンプ２を駆動状態に維持して非磁性化処理動作用の制御から通常動作用の制御に移行し、非磁性化処理を終了して通常動作を開始する。
【００６８】
上述のように、非磁性化処理動作を行うことで、ポンプ２内への磁性異物の磁気吸着が抑制され易くなり、磁気吸着に伴う異物のポンプ２内への蓄積を抑制し易くなる。そのため、磁性異物の蓄積に伴うポンプロック状態の発生を抑制し易くすることができると共に、ポンプ２の通水抵抗の増大等に伴うポンプ効率の低下を抑制し易くすることができる。そして、磁性異物のポンプ２内の蓄積を抑制したことで、隔壁や磁気従動部の破損等の発生を抑制し易くすることができる。更に、非磁性化処理時に、非磁性化された磁性異物を捕捉部６６で捕捉することで、第１経路７に還流される流体中から当該磁性異物を除去し易くすることができる。
【００６９】
また、貯留部６５で飽和溶存酸素量を増加させる（流体を加圧する）ため、例えば貯留動作の流体加圧時のポンプ負荷が低減される等で、所定の飽和溶存酸素量に増加させる際に、第１実施形態の流体流動装置に比べて、ポンプ出力を低減し易くなる。そのため、非磁性化手段６を備えた流体流動装置において、ポンプ２に求められる出力を小さく抑え易くなり、ポンプ２の小型化や流体循環装置の低コスト化等を行い易くすることができる。
【００７０】
なお、還流路６４は第２経路切替弁６３から分岐した構成に限らず、第２経路切替弁６３より吐出口側（上流側）で分岐した構成であってもよい。このものでは、還流路６４の当該分岐位置から貯留部６５までの間に還流路６４の開放と閉塞とを切り替える切替弁（還流弁）を設け、当該還流弁及び第２経路切替弁６３の切替動作を組み合わせて、還流路６４内に流体を流入する。
【００７１】
（第３実施形態）
第３実施形態の流体流動装置について、以下、図５乃至図７に用いて説明する。なお、第２実施形態と同様の構成や均等な部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７２】
本実施形態の流体流動装置は非磁性化手段６として、図５に示すように、貯留部６５内を冷却する冷却部６８を更に備える。冷却部６８は、例えば、ペルチェ素子等で構成され、貯留部６５内に流入された流体の温度を低下させる。そして、図７に示すように、例えば、水温約２５℃の場合では飽和溶存酸素量が約８ｍｇ／Ｌとなるのに対して、水温約７℃の場合では飽和溶存酸素量が約１２ｍｇ／Ｌとなり、水（流体）は水温（温度）が低い程、飽和溶存酸素量が大きくなる。そのため、冷却部６８で貯留部６５内の流体を冷却することで、流体の飽和溶存酸素量が増加して、流体は溶存酸素量が増加し易くなる。
【００７３】
また、非磁性化処理動作は、図６に示すように、制御部３がポンプ２や各切替弁（給気弁６２、第２経路切替弁６３、異物回収弁６７）や冷却部６８を制御することで行われる。そして、制御部３は第１ステップＳ３１で、冷却部６８に冷却動作を開始させた後、第２ステップＳ３２に移行して、ポンプ２の駆動状態を確保した後、第３ステップＳ３３に移行して、第３ステップＳ３３で給気運転を開始する。
【００７４】
給気運転開始後、制御部３はポンプ２の駆動時間が第４の所定時間に達すると、第４ステップＳ３４に移行して、給気運転から貯留運転に切り替えた後、ポンプ２の駆動時間が第５の所定時間に達すると、第５ステップＳ３５に移行する。そして、制御部３は第５ステップＳ３５でポンプ２の駆動時間が第６の所定時間以上経過と判定すると、第６ステップＳ３６に移行して、貯留運転から還流運転に切り替える。
【００７５】
還流運転開始後、制御部３はポンプ２の駆動時間が第６の所定時間に達すると、第７ステップＳ３７に移行する。そして、制御部３は第７ステップＳ３７で還流運転の累積回数が設定値に達していると判定すると、第８ステップＳ３８に移行して、給気弁６２と第２経路切替弁６３と異物回収弁６７とを循環運転用の状態に切り替え、第９ステップＳ３９に移行する。
【００７６】
制御部３は第９ステップＳ３９で冷却部６８の冷却動作を停止する。そして、当該冷却部６８の動作停止後、制御部３は、ポンプ２を停止状態に切り替えて非磁性化処理を終了する、或いはポンプ２を駆動状態に維持して非磁性化処理を終了し、通常動作を開始する。
【００７７】
上述のように、貯留部６５に冷却部６８を設けたことで、貯留運転時に、貯留部６５内に流入される流体が冷却され、冷却しない場合に比べて、流体の温度を低くすることができる。そのため、同じ圧力下（加圧量）において、冷却していない流体に比べて、流体の飽和溶存酸素量を増加させることができ、流体の溶存酸素量を増加させ易くなり、流体によって磁性異物を非磁性化させ易くなる。そして、冷却しない場合に比べて流体の溶存酸素量を増加させ易くなっているため、貯留運転時に、加圧量を抑えて流通路を構成する配管等の耐圧強度やポンプ出力を低減させたり、第５の所定時間を短縮させたりすることができる。
【００７８】
また、流体流動装置は、第１乃至第３実施形態で例示の暖房装置等の加熱装置に限らず、冷房装置等の冷却装置や、冷房と暖房とを切り替えられる空気調和機等の熱交換装置であってもよい。もちろん、流体流動装置は、上述の加熱装置や冷却装置等の作用部での熱交換を必須構成とした熱交換装置のみに限らず、単に両作用部間で流体を循環させる装置であってもよい。このものでは、例えば、炭化水素系の燃料から発電を行う燃料電池装置と、燃料希釈用の水を貯留する貯水部とを作用部として、燃料電池装置と貯水部との間で上述の水を循環させる水循環装置等に用いることができる。
【００７９】
また、流体流動装置は、流通路１内に流体を循環させる流体循環装置に限らず、例えば、給湯装置や浄水装置等の流通路１が第３経路９等を備えず流体が循環しない装置等であってもよい。このものでは、例えば、第２作用部５が外部から第１経路７内に流体を導入する流体導入部となり、第１作用部４が第２経路８内から外部に流体を放出する流体放出部となる。また、非磁性化された磁性異物を捕捉する捕捉部を流通路１に設けてもよく、当該捕捉部は捕捉した磁性異物を装置外に排出可能なものが好ましい。
【符号の説明】
【００８０】
１ 流通路
２ ポンプ
３ 制御部
６ 非磁性化手段
７ 第１経路
８ 第２経路
９ 第３経路
６０ 溶存酸素増加手段
６１ 給気路
６２ 給気弁
６３ 第２経路切替弁
６４ 還流路
６５ 貯留部
６６ 捕捉部
６７ 異物回収弁
６８ 冷却部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流動させるポンプと、当該ポンプに接続され前記流体が流通する流通路とを備え、
前記流体に混入して前記ポンプに流入される異物のうち磁性を有した異物を非磁性化する非磁性化手段を設けたことを特徴とする流体流動装置。
【請求項２】
前記非磁性化手段が、前記流体の溶存酸素を増加させる溶存酸素増加手段であることを特徴とする請求項１に記載の流体流動装置。
【請求項３】
前記流通路が、前記ポンプの吸入口に接続された第１経路を有し、
前記溶存酸素増加手段として、前記第１経路から分岐し外部から酸素或いは空気を前記第１経路に供給する給気路と、当該給気路の開放と閉塞とを切り替える給気弁とを設けたことを特徴とする請求項２に記載の流体流動装置。
【請求項４】
前記流通路が、前記ポンプの吐出口に接続された第２経路を有し、
前記溶存酸素増加手段が、前記第２経路の開放と閉塞とを切り替える第２経路切替弁を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の流体流動装置。
【請求項５】
前記溶存酸素増加手段が、前記ポンプと前記給気弁と前記第２経路切替弁とを制御する制御部を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の流体流動装置。
【請求項６】
前記溶存酸素増加手段が、前記第２経路に分岐して設けられ前記流体を前記第１経路に還流する還流路と、前記環流路に設けられ前記流体を貯留する貯留部と、前記還流路の前記貯留部より下流側に設けられ非磁性化された前記異物を捕捉する捕捉部と、前記捕捉部より下流側に設けられ前記第１経路に対して前記環流路の開放と閉塞とを切り替える異物回収弁とを更に備えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の流体流動装置。
【請求項７】
前記溶存酸素増加手段が、前記貯留部に設けられ前記貯留部内の前記流体を冷却する冷却部を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の流体流動装置。
【請求項８】
前記流通路が、前記第２経路の下流端と前記第１経路の上流端とを繋げた循環経路であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の流体流動装置。
【請求項１】
流体を流動させるポンプと、当該ポンプに接続され前記流体が流通する流通路とを備え、
前記流体に混入して前記ポンプに流入される異物のうち磁性を有した異物を非磁性化する非磁性化手段を設けたことを特徴とする流体流動装置。
【請求項２】
前記非磁性化手段が、前記流体の溶存酸素を増加させる溶存酸素増加手段であることを特徴とする請求項１に記載の流体流動装置。
【請求項３】
前記流通路が、前記ポンプの吸入口に接続された第１経路を有し、
前記溶存酸素増加手段として、前記第１経路から分岐し外部から酸素或いは空気を前記第１経路に供給する給気路と、当該給気路の開放と閉塞とを切り替える給気弁とを設けたことを特徴とする請求項２に記載の流体流動装置。
【請求項４】
前記流通路が、前記ポンプの吐出口に接続された第２経路を有し、
前記溶存酸素増加手段が、前記第２経路の開放と閉塞とを切り替える第２経路切替弁を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の流体流動装置。
【請求項５】
前記溶存酸素増加手段が、前記ポンプと前記給気弁と前記第２経路切替弁とを制御する制御部を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の流体流動装置。
【請求項６】
前記溶存酸素増加手段が、前記第２経路に分岐して設けられ前記流体を前記第１経路に還流する還流路と、前記環流路に設けられ前記流体を貯留する貯留部と、前記還流路の前記貯留部より下流側に設けられ非磁性化された前記異物を捕捉する捕捉部と、前記捕捉部より下流側に設けられ前記第１経路に対して前記環流路の開放と閉塞とを切り替える異物回収弁とを更に備えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の流体流動装置。
【請求項７】
前記溶存酸素増加手段が、前記貯留部に設けられ前記貯留部内の前記流体を冷却する冷却部を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の流体流動装置。
【請求項８】
前記流通路が、前記第２経路の下流端と前記第１経路の上流端とを繋げた循環経路であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の流体流動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１９７２１（Ｐ２０１２−２１９７２１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６６２０（Ｐ２０１１−８６６２０）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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