JP5389031B2 - 液体分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体分離装置に関し、特に、圧縮空気から油を分離するために油噴射式圧縮機の圧縮空気ラインに設けることができる液体分離装置に関する。

公知の種類の液体分離装置は、遠心分離器と、純化対象の気体を流すことができるフロースルー素子を有する微細分離器とを備え、遠心分離器は、接線方向入口と軸方向出口とを有する円筒状筐体で構成され、この筐体は内部空間を画成し、流れを出口側に導くためのスクリーンがこの内部空間に設けられている場合と、設けられていない場合とがある。

公知の液体分離装置においては、上記の微細分離器は全体がフロースルー素子で形成され、このフロースルー素子は、例えば合体フィルタの形態で、遠心分離器の円筒状筐体の内部空間に設けられ、上記スクリーンが存在する場合は、上記スクリーンがフロースルー素子の周囲に延在するようにフロースルー素子を組み立てる。そのため、このスクリーンは円筒管の形状に作製される。

公知の液体分離装置を使用するとき、気体と液体との混合物は、例えば、油噴射式圧縮機からの圧縮空気の形態で、上記の接線方向入口から供給される。

上記入口は円筒状筐体に接線方向に配置されているので、到来した気体と液体との混合物は、周知のように、旋回運動にさらされ、これにより前段分離が発生する。すなわち、遠心効果により、相対的に重い液体粒子が振り飛ばされて円筒壁の内側にぶつかり、重力により上記壁に沿って液体分離装置の底部まで運ばれる。分離された液体は、この底部において、必要であれば、例えばその端部に設けられた液体出口から、排出することができる。

相対的に重い液体粒子が分離された後の気体は、その後、気体流内に依然として存在するより小さい液体粒子を分離するために、周知のように、スクリーンが存在する場合はスクリーンとフロースルー素子との間の空間、あるいは遠心分離器の筐体とフロースルー素子との間の空間、を経由し、フロースルー素子を通って流れる。

最後に、純化された気体流は、その後、例えばさらなる用途に使用されるために、気体出口から液体分離装置を出る。

公知の液体分離装置の欠点の１つは、上記フロースルー素子が遠心分離器の筐体内に存在するために、液体分離装置が比較的大型で高価であることである。

公知の液体分離装置の別の欠点は、液体分離装置の寸法が比較的大きいため、厳しい検査カテゴリに該当し、検査コストに関して不利なことである。

このような公知の液体分離装置を油噴射式圧縮機の圧縮空気ラインに適用すると、圧縮機がロード状態からアンロード状態に切り替わるときに、アンロード動作状態の平衡圧に達するまで、遠心分離器の筐体内の空間全体の気体体積が微細分離器を通って噴出される。

ロード／アンロードサイクル数を過度に制約しないように、比較的大きな空気体積を素早く噴出する必要がある。

この欠点は、噴出が素早く行われるために、油が強く泡立つことである。上昇する泡と、その中に溶解している汚染物質とにより、微細分離器の働きが低下するため、油が過剰に消費されるほか、微細分離器の寿命も短くなる。

公知の油分離器のさらなる欠点は、圧力除去とこれに伴う高速の気体速度の結果として、フロースルー素子に機械的な負荷がかかる一方、圧縮機のロード状態からアンロード状態への移行中に大量の気体が噴出されるため、上記フロースルー素子の寿命にとって不利であることである。

本発明は、上記およびその他の欠点の１つまたはいくつかを改善することを目的とする。

この目的のため、本発明は、遠心分離器と、純化対象の気体を流すことができる微細分離器とを備えた液体分離装置に関する。遠心分離器は、接線方向入口と軸方向出口とを有する円筒状筐体で形成され、微細分離器は、逆止弁によって遠心分離器の内部空間から隔離された空間を画成する筐体を備え、該逆止弁は、該遠心分離器の内部空間から該微細分離器内の空間に気体を流すように形成されている。

本発明による液体分離装置の利点の１つは、フロースルー素子を遠心分離器の内部空間に設けないようにしたため、遠心分離器のかなりの小型化と低価格化とを図れることである。

本発明による液体分離装置の別の利点は、遠心分離器および微細分離器がより小型化され、かつ容積が分割されたため、従来の液体分離装置に比べ、より緩い検査カテゴリに該当し、経済的に有利なことである。

本発明による液体分離装置を油噴射式圧縮機の圧縮空気ラインに適用すると、圧縮機がロード状態からアンロード状態に移行するときに、遠心分離器の筐体内の空間の気体体積のみが噴出され、微細分離器内の空間は常に圧力が掛かった状態に維持される。

これは、急激な圧力除去および高速の空気速度による機械的な負荷がフロースルー素子にかからないため、公知の液体分離装置に比べ、寿命が長くなる点で有利である。

この液体分離装置の別の利点は、噴出される気体体積が比較的小さいため、従来の液体分離装置に比べ、噴出をより低速で行うことができ、結果として、公知の液体分離装置に比べ、発泡の危険性が極めて減少する。

本発明による液体分離装置においては、遠心分離器内の空間と微細分離器内の空間とが分離されているため、従来の液体分離装置に比べ、噴出体積がより小さくなる。この結果、大気に逃げうる噴出気体に含まれる圧力エネルギーが減るため、噴出による損失が減ることになる。

本発明による液体分離装置を斜視図で模式的に表す。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面を示す。 図２にＦ３で示されている部分を拡大して示す。

本発明の特性をより良く説明するために、本発明による液体分離装置の以下の好適な実施形態を添付図面を参照しながら、あくまでも非限定的な一例として、説明する。

図１から図３は、本発明による液体分離装置１を示す。液体分離装置１は、内部空間８を画成する円筒状筐体３で形成された遠心分離器２を備え、筐体３は、上壁４と底壁５とを有し、さらには接線方向入口６と軸方向出口７とを有する。

上記の出口７は、筐体３の上壁４の中心に設けられることが好ましい。

この場合の遠心分離器２は、分離された液体の排出口９をさらに備える。この排出口９は、この遠心分離器２を据え付け姿勢にしたときに遠心分離器２の底部に、すなわち上記の底壁５に、またはその近くに位置することが好ましい。

本発明による液体分離装置１は、微細分離器１０をさらに備える。微細分離器１０は、空間１２を画成する筐体１１を備える。この空間１２は、逆止弁１３によって遠心分離器２の内部空間８から隔離される。逆止弁１３は、遠心分離器２から微細分離器１０内の空間１２への流れをもたらす。

上記の筐体１１は、この場合、その底部が遠心分離器２の上壁４に、例えばボルト１４によって、連結される。

微細分離器１０の筐体１１は、その上部が蓋１５によって封止される。蓋１５の中心には、純化された気体の出口開口部１６が設けられる。この出口開口部１６は、空間１２と純化済み気体の取り出しポイントとの間の接続を形成する最小圧力バルブ１７によって封止される。

本発明によると、微細分離器１０の上記の内部空間１２には、フィルタ１８が、例えば合体フィルタまたは別の種類の微細フィルタの形態で、すなわち気体流からの残留液滴の除去を可能にするフィルタの形態で、設けられる。

この場合は、上記のフィルタ１８を気体透過性の壁を有する円筒形にし、フィルタ１８の１つの側、図示のような配置においては下側、を封止壁１９によって封止する。

上記のフィルタ１８の上側は、蓋１５に固定すると共に、このフィルタ１８が上記の開口部１６の周囲全体に、ひいては最小圧力バルブ１７の周囲全体に、延在するように位置付ける。

図３により詳細に表されているように、上記の逆止弁１３は、この場合、案内ピン２１、２２が各側にそれぞれ設けられた円板形の弁体２０にし、遠心分離器２の上壁４によって形成された座に載せる。

遠心分離器２側を向いた案内ピン２１は、案内手段２３の中を軸方向に移動可能である。この場合、案内手段２３は、筐体３に固定された、大部分が円錐形の本体２４で形成され、気体流の方向とは反対方向、すなわち空間８の方向、を向いた、先の尖った遠端部２５を有する。案内ピン２１がその中を移動できる案内溝２６が上記本体２４に設けられる。

上記の円錐形本体２４は遠心分離器２の上壁４に配置され、空間８から逆止弁１３への流れ、さらには逆止弁１３を介したフィルタ１８への流れが、できる限り最小の流動損失で発生するように設計される。

微細分離器１０側に向いたピン２２は、この場合、フィルタ１８の封止壁１９に延在する小さな案内溝２７の中を移動可能である。

本発明による液体分離装置１の動作は、以下のように極めて単純である。

液噴射式圧縮機要素からの圧縮空気と油滴との混合物など、圧縮された気体と液体との混合物は、入口６から空間８に入る。

入口６が円筒状筐体３に接線方向に実装されているため、到来した気体と液体との混合物は旋回運動にさらされる。

これにより、遠心力の影響により、相対的に重い液体粒子が振り飛ばされて遠心分離器２の円筒壁にぶつかるため、遠心分離が発生する。

分離された液体は、重力の影響下で円筒壁を滴り落ちて、遠心分離器２の下側に達し、出口９から排出される。

遠心分離器２から出る気体は、上記の逆止弁１３を通って微細分離器１０の空間１２に流れ込み、その後、気体流内に依然として存在する微細な液滴を分離するために、フロースルー素子１８の円筒壁を流れる。

円錐形本体２４が出口７に存在することにより径方向成分が気体流にもたらされるため、微細分離器１０への流入がより容易になり、流動損失が制限される。

フィルタ１８の壁を通過した後、純化された気体流は最小圧力バルブ１７を通って流れ、ユーザによって取り出される。

遠心分離器２および微細分離器１０の寸法が制限され、遠心分離器２と微細分離器１０とが逆止弁１３によって互いに分離されるので、特定の呼び圧力値向けの本発明による液体分離装置１の遠心分離器および微細分離器は、同じ呼び圧力値を有する従来の液体分離装置に比べ、より緩い検査カテゴリに該当するので、検査コストが抑えられる。

より小型の設計であるため、材料および収納スペースの節約も可能であり、本発明による液体分離装置１は、従来の液体分離装置に比べ、より軽量である。

さらに、液体分離装置１を油噴射式圧縮機の圧縮空気出口にあてがったとき、逆止弁１３が閉じているため、圧縮機が無負荷に切り替わるときに、限られた体積の気体のみが噴出されることになる。この結果、噴出をより低速で行うことができ、発泡が制限される。ひいては、大気に噴出される圧力エネルギーが減るので、エネルギーが節約される。

本願明細書においては、用語「上壁」および「底壁」が添付図１から図３のコンテキストで用いられているが、本発明による液体分離装置１は、これらの図に表されているように完全に鉛直に直立させる必要は必ずしもなく、他の姿勢での使用も可能であることは言うまでもない。

本発明は、例として説明し、添付図面に表した実施形態に限定されるものではなく、本発明によるこのような液体分離装置１は、本発明の範囲内に留まりながら、あらゆる種類の形状および寸法にすることができる。

Claims (10)

1. 遠心分離器（２）と、純化対象の気体を流すことができる微細分離器（１０）とを備える液体分離装置であって、接線方向入口（６）と軸方向出口（７）とを有する円筒状筐体（３）で前記遠心分離器（２）が構成される液体分離装置において、前記微細分離器（１０）は、前記遠心分離器（２）の内部空間（８）から逆止弁（１３）によって隔離された空間（１２）を画成する筐体（１１）を備え、該逆止弁（１３）は、該遠心分離器（２）の内部空間（８）から該微細分離器（１０）内の空間（１２）に気体を流すように形成されていることを特徴とする、液体分離装置。
2. 前記微細分離器（１０）の上記筐体（１１）は、前記遠心分離器（２）の前記筐体（３）に接して取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の液体分離装置。
3. フィルタ（１８）が上記微細分離器内に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の液体分離装置。
4. 上記フィルタ（１８）は合体フィルタとして作製されることを特徴とする、請求項４に記載の液体分離装置。
5. 上記フィルタ（１８）は、気体透過性の壁を複数有する円筒管として作製されることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の液体分離装置。
6. 前記微細分離器（１０）内の上記空間（１２）は、最小圧力バルブ（１７）を介して純化済み気体の取り出しポイントに通じていることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体分離装置。
7. 上記逆止弁（１３）は、前記逆止弁（１３）が閉じているときに前記遠心分離器（２）の上壁（４）によって形成された座と連係する弁体（２０）を含むことを特徴とする、請求項１乃至６の何れか１項に記載の液体分離装置。
8. 上記弁体（２０）は、各側に案内ピン（それぞれ２１、２２）を備えることを特徴とする、請求項７に記載の液体分離装置。
9. 上記案内ピンのうちの第１のピンは、前記遠心分離器（２）側を向き、前記遠心分離器（２）の前記筐体（３）に固定されて前記気体流の方向とは逆方向、すなわち前記空間（８）の方向に向いた、鋭い端部（２５）を有する円錐形本体（２４）で形成された案内手段（２３）の中で移動可能であり、前記第１の案内ピン（２１）がその中を移動可能な案内溝（２６）が前記案内手段（２３）に設けられることを特徴とする、請求項８に記載の液体分離装置。
10. 第２の案内ピン（２２）は、前記微細分離器（１０）側を向き、上記フィルタ（１８）の底壁（１９）内に延在する小さな案内溝（２７）の中を移動できることを特徴とする、請求項８に記載の液体分離装置。

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