JPH02111412A - 気一液分離および濾過の方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、概して、空気またはその他の気体流のろ過の
ための装置及び方法に関しており、かかる装置及び方法
は、殊に、前記気体流からの液体及び粒状物の除去に向
けられている。

多くの応用において、エーロゾルのような同伴液体及び
粒状物置実質的に含まない空気またはその他の気体混合
物を供給流として使用することは望ましい。このような
不純物の存在によって、このような供給流を用いる装置
の効率が著しい悪影響を受けることが多い。例として、
ある種の航空機に塔載されて使用される酸素発生系にお
ける主要部材の一つである酸素濃縮機を考えることにす
る。この濃縮機に入る空気が液体エーロゾルで汚染され
ていると、濃縮機の効率が３０ｑｂも大巾に低減される
ことがある。液体エーロゾルは、酸素発生床で使用され
ているモレキュラーシープを崩解させ、早期の系破損を
もたらすものとも考えられている。

液体エーロゾルが存在するときに遭遇しうるこれらの問
題に鑑み、進入空気または気体流中に同伴される液体エ
ーロゾルの大部分を除去する能力を有する装置である分
離器をまず使用することにより液体エーロゾルを除去し
ようとする試みが一般的に行なわれるようになってきて
いる。気体の流線に従って流動してこの手段によっては
効率的に除去されない、−層微細なエーロゾルは１合体
用（凝集〕媒体へ導かれる。この合体用（凝集〕装置は
、典型的には、分離器の下流にある不特定な距離のとこ
ろに配置される。合体用（凝集）装置に接すると、微細
エーロゾルは、媒体上で小滴を形成する。これらの小滴
のいく分かが重力により影響を受けるのに十分な大きさ
になると、そのような小滴が降下して液塊となり、この
ものは必要により流去されうる。

また航空機系統においては、合体用（凝集）媒体の下流
に、粒体除去用のＨＥＰＡ級フィシフイルターな超微細
フィルター材を配置することも一般的である。このタイ
プのフィルターも、液体エーロゾルで汚染されていると
、良好に働かなかったり、あるいは低い効率で作動する
。可能な汚染を防ぐには、凝集（合体用〕装置とＨＥＰ
Ａ級フィシフイルターで、最少限の推奨される空間除去
を実施する。あるいは別の方法では、二つのＨＥＰＡ級
フィシフイルターに、そして間隔を置いて配置して、空
気流による液体キャリオーバーを防ぐようにしている。

さらには、液体エーロゾルの存在に伴なう前記の問題は
１分離器から凝集（合体用〕媒体へ導かれる気体が、そ
の気体をその露点にまで冷却する環境に遭遇するならば
、さらに悪化されうる。かかる冷却は、追加のエーロゾ
ルの形成をもたらすばかりでなく、エーロゾルがまだそ
の液相にありながら凝集（合体用〕媒体を通り抜けてし
まう液体エーロゾルをもたらすことにもなり、これは前
述の航空機環境のようなある種の応用において望ましく
ない効果である、。

上記の解決法及び系において明白な問題を総合すると、
空間及び重量効率は、航空機応用において著しく重要で
ある。

本発明は、別々の気体入口及び気体出口を有するハウジ
ング：そのハウジング内に配置された気体／液体分離手
段二分離された液体をノ・ウジングから取り出す手段；
及び、上記分離手段の下流にかつハウジング内に配置さ
れ１合体用媒体とその合体用部材の下流に近接した粒状
フィルターとを色む環状の分離及びろ適用器具：からな
る気体液体分離及びろ適用装置を提供する。

本発明はさらに、直径約２５ミクロン以上の液体エーロ
ゾルの実質上すべてを分離し：その分離された液体エー
ロゾルを流去させ；残っている液体エーロゾルを合体さ
せ：その合体用エレメントから液体を蒸発させ；そして
粒状物を気体流からろ過する：工程からなる気体−液体
分離及び粒状物除去のための方法を、提供する。

本発明の好ましい態様によれば、空気流中に含まれるす
べての液体エーロゾルを極めて高い効率で除去すること
が可能であり、しかも本発明の実施化のための装置の設
置に必要とされる空間ばかりでなく、その装置の重量を
著しく低減、削減できる。殊に１本発明の態様によれば
、合体用媒体の位置を、粒状フィルター材に近接させる
ことができる程度にまで液体エーロゾルを除去すること
ができ、このような装置配列によれば、液体除去効率を
犠牲にすることなく空間を節減できる。

また本発明の態様によれば１分離機からの排出流が合体
用媒体へ導かれるときに経験される気体流の乾球温度の
低減（または相対湿度の増大）を可能としうる。

本発明に係る構造物は、多様な空間配向で運転操作しう
るが、説明記載の便宜及び簡明のために。

以下における種々の構造部材の「上部」及び［底部」と
は、添付第２図で示された方向における上部及び底部を
意味するものとする。また本発明装置はいずれの気体流
からの液体の分離及びろ過にも有用であるが、本発明は
空気−水流の分離及びろ過において最も長所利点を発揮
するので、この好ましい態様を以下説明することにする
。しかし、本発明がこの態様に限定されるものではなく
１本発明は本発明の精神の範囲内にあるすべての態様。

変形及び均等事項を包含するものである。

第２図には、別々の空気人口１１及び空気出口１２を有
するハウジングからなる本発明の具体例の空気−水分離
及びろ過装置が示されている。このハウジング内には１
合体用媒体１４２粒状フィルター１５、穴明き支持コア
１３及びハウジングから凝集液体を除去するための手段
１７からなる環状の凝集及びろ適用装置が設けられてい
る。ハウジングは本体２０及び基部２１からなる。基部
２１は、例えばＶ−バンド及びボルト２２のような締結
手段によって本体へ着脱自在に固定される。

本体２０は、二つの主室、すなわち上部６０と下方室６
１とに分割されている。上部室６０は。

その側壁に対し接線状に配置された空気人口１１を有し
ている。これら二つの主室は一本体２０内に配置された
通路２６によって連結されている。

第１図に示す上部室６０は、実質上円筒状であり、上部
壁２３．側壁２４及び室隔壁２８によって限定されてい
る。この隔壁は、前述の通路２６によって構成され、残
部は空気及び液体に対して不透過性の材料で構成されて
いる。上部室３０内には、公知の形状及び構成の慣性分
離機が収容されている。上部室６０の太きさは２分離機
の設計パラメーターに依存するものであり、さらに一般
的には、環境制御系自体の設計に依存する。上部室から
分離された液体エーロゾルを流去させる手段２９も設け
られている。

分離された空気は通路２６を経て上部室を去って下部室
６１に流入する。下部室６１は同じく円筒状である。下
部室は合体用媒体１４、合体用媒体１４の下流でこれに
近接した粒状物用フィルター１５および多孔質支持コア
１３からなる。

この態様において、合体用エレメントは円筒状に形成さ
れておりそしてこの外面と下部室６４の内壁との間の環
状空間を形成するように位置している。特定の合体用媒
体が本発明にとって不可欠ではないが、媒体は疎水性か
つ疎油性であって湿潤に抗するものであることを意図す
る。このような媒体の例は上記の特性を有するテーパー
付細孔プロフィル（登録商標）媒体であろう。

粒状物用フィルター１５も円筒状に形成されておりそし
て合体用媒体１４に近接して位置する。

用語”近接して”とは１本発明においては、フィルター
１５を合体用媒体１４に＠接しであるいは液体のキャリ
ーオーバーを防ぐための最小推奨空間分離を含む合体用
媒体からの何れの距離においてフィルター１５を置くも
のとして定められる。

フィルター１５の組成に関して、好ましい態様はＨＥ　
Ｐ　Ａ級媒体を用い、これは高効率粒状物空気濾過器１
．Ｈｉｇｈ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　Ｐａｒｔｉｃｕｌ
ａｔｅＡｉｒｆｉｌｔｅｒ　）の頭文字である。このタ
イプのフィルターは例えば通過する空気から大量の粒状
物を濾過することのできる密に分布した細孔全有するガ
ラス繊維膜である。高い表面除去と操作効率のために媒
体をプリーツにすることを意図する。

本発明でうまく使用できる別のタイプのフィルターはテ
ーパー付細孔プロフィル（登録商標）エレメントである
。

多孔質支持コア１３を粒状物フィルター１５の下流に配
置しそしてフィルターと合体用媒体に構造上の安定性を
与える。穴の大きさに関する実質的な限定はないが、穴
は、どんな重大な圧力降下もなしに合体用炉材を横切っ
て空気が流れるのに十分であってそして支持体として機
能するものでなければならない。コア１３の意図する組
成は金属であるが、十分な強度を有するどんなタイプの
材料に置き換えてもよい。

合体用媒体、フィルターおよび支持コアからなるこの集
成体の上部をエンドキャップ４０で密封する。この集成
体の頂部から下部室６４の内壁へと半径方向に延びる振
動防止翼４１は集成体を定位置に保持させる。

下部室６１に入る空気の流れを合体用媒体１４の外面と
下部室６４の内壁とにより定められる環状空間に向ける
ことのできる流れ変更器４２は集成体の上に位置する。

これは、通路２６を通って下部室６１に入る空気環状室
に向けて合体用媒体１４と接触させる。次いでこの空気
は粒状物用フィルター１５．多孔質支持コア１３を通っ
て中央室５０に入り、この室はエンドキャップ４０と多
孔質支持コア１３の内壁とにより定められる。次いで十
分に処理された空気は室５０を出てそして空気流出口１
２を通ってハウジングを出る。

空気中に蒸発しなかった何れの合体液体を排出する手段
は環状空間１７の底部に位置する。残りの何れの液体も
高効率で除去するために１本装置を取り付ける飛行機ま
たは他の構造体が通常は休止しているときに液体を最下
点にする位置に排出手段を位置すべきである。

分離手段６０と合体用媒体６１をおおう２つの室は同じ
ハウジング内に位置し、それにより室気流の液体−蒸気
内容物が分離手段から合体手段へと通るにつれてこの内
容物に影響を与えるかもしれないどんな温度変化をもな
くする。当業者は。

これは要するに液体の除去を分離すなわち上方６０と環
状合体用すなわち下部６１とにおいてのみ起させ、これ
により空気が分離器から合体用媒体へと移動しながら液
体の除去を許容した前の状態の望ましくない結果をなく
する。換言すれば、空気の湿度水準は、空気が分離器か
ら合体用媒体へと導かれるときに一定の水準に維持でき
る。

合体用媒体の表面上でのこの手段の操作上の利点も重要
である。慣性分離手段によっては空気流から除去されな
い微細な液体エーロゾルは合体用媒体によって実際に完
全に除去される。しかしながら、既知の合体法によって
は除去は完全には行なわれず、媒体から空気中へ合体し
た液体を蒸発させることにより部分的に行なわれること
が見出されている。この工程を促進するために、下部室
６１に入る空気は合体用媒体に到達する前に適冷状態で
あるべきである。

媒体と接触すると、液体は最初に合体し５次いで不飽和
空気中に蒸発し、これによシ流出空気の湿分量すなわち
湿度を高める。空気の総湿分量は同じであるかもしれな
いが、液体中で相変化を受ける。これはほぼ完全な液体
エーロゾル除去を確保するという効果を有し、従来の装
置で液体除去領域で用いられた余分な部分を不必要にす
る。

前に述べた現象を流れの配分の割合から説明すると１合
体した液体が蒸気として下流へに行くのを確保するため
に、合体用媒体に沈着する液体エーロゾルの割合は不飽
和空気流によって蒸発する水の割合に等しくなければな
らない。これを認識して、単位面積および単位時間当り
限界量以下の液体を集めるのに十分な表面積を媒体に付
与することにより合体用媒体上の液体エーロゾルの沈着
割合を制御できる。合体用媒体上に沈着する液体の量の
この限界値以下に保つように合体用媒体を設計すること
により、＃１．状物用フィルターはどんな捕捉液体によ
っても汚染されない。

前記した合体用媒体による液体エーロゾルの除去はまた
。ＨＥＰＡ級媒体冷媒体粒状物用フィルター１５の配置
を液体のキャリーオーバによる余分の必要性なしに合体
用媒体１４に近接させる。

好ましい態様においては、ＨＥＰＡ級フィルター１５は
合体用媒体１４に隣接して位置し、まさに空間効率的形
状である。さらに、従来の装置で見られる余分な部分は
１合体用様体とＨＥＰＡフィルターとの別々のハウジン
グの必要性をなくすることによって低減され、重量およ
び空間の節約をもたらす。

好ましい態様は合体用媒体／粒状物用フィルター／支持
コアの集成体を分離手段として同じハウジング内に置い
ているが、これは本発明の一例にすぎない。集成体を分
離手段の下流に配置してもよい。しかしながら、集成体
の位置は、空気が合体用媒体に接触する前に分離器を出
る分離空気の温度が露点に達しないような位置であるべ
きであり、これは本発明の重要な要素である。−例とし
て、前記の集成体を、適当なハウジングに収納した後に
、集成体の空気取入口と分離手段の空気流出口との間の
適当な接続でもって分離手段に直接載置してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好ましい態様で用いられる分離手段
としての慣性分離器の平面図である。 第２図は、第１図の線２−２に沿って切り取った好まし
い態様の断面図である。 第６図はカバー締め付は手段の部分拡大図である。 第４図は、第２図の線４−４に沿って切り取った合体用
媒体１粒状物用フィルター、および多孔質支持コアの集
成体の断面図である。 （外４名） 手 続 補 正 書 １、事件の表示 平成１年特許願第１８７２２０号 ２、発明の名称 気−液分離および濾過の方法および装置３゜ 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所 名　称　　ポール・コーポレーション ４、代理人 住所 東京都千代田区大手町二丁目２番１号 ５、補正の対象 タイプ印書により浄書した明細書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）別々のガスの入口および出口を有するハウジ
   ング； （ｂ）上記ハウジング内に位置する気液分離手段；（ｃ
   ）上記ハウジングから分離液を除去する手段；および （ｄ）上記分離手段の下流にありそしてこのハウジング
   内にあり、合体用媒体（ｉ）とこの合体用媒体のすぐ近
   くで下流にある粒状物用フィルター（ｉｉ）とからなる
   環状の分離および濾過器；からなる気液分離および濾過
   装置。 ２、前記環状濾過器は外側エレメントとして前記合体用
   媒体を、内側エレメントとして前記粒状物用フィルター
   を有する請求項１記載の装置。 ３、前記の空気−液体分離手段は慣性分離器である請求
   項１記載の装置。 ４、前記粒状物用フィルターはＨＥＰＡフィルターであ
   る請求項６記載の装置。 ５、前記合体用エレメントはテーパー付細孔のプロフィ
   ルエレメントである請求項４記載の装置。 ６、前記ＨＥＰＡフィルターはテーパー付細孔のプロフ
   ィルエレメントである請求項５記載の装置。 ７、合体した液体を除去する手段をさらに含み、この手
   段は本装置を取り付ける構造体が通常は休止していると
   きに合体した液体をその最低地点に集める所に位置する
   請求項５記載の装置。 ８、（ａ）直径が約２５ミクロン以上のすべての液体エ
   ーロゾルを実質的に分離し； （ｂ）この分離液体を排出し； （ｃ）残りの液体エーロゾルを合体させ； （ｄ）合体用エレメントから液体を蒸発させ；（ｅ）ガ
   ス流から粒状物を濾過する； 上記工程からなる気液分離および粒状物除去の方法。 ９　慣性分離器を用いて分離工程（ａ）を行う請求項８
   記載の方法。 １０、ＨＥＰＡ等級フィルターを用いて濾過工程（ｅ）
   を行う請求項９記載の方法。 １１、前記合体用エレメントはテーパー付細孔のプロフ
   ィルエレメントである請求項１０記載の方法。 １２、前記ＨＥＰＡフィルターはテーパー付細孔のプロ
   フィルエレメントである請求項１１記載の方法。 １３、工程（ｄ）の後に、蒸発しなかった何れの合体液
   体を装置から排出する請求項１１記載の方法。