JP2000312840A - 混合流体における重質成分及び軽質成分の分離装置 - Google Patents

混合流体における重質成分及び軽質成分の分離装置

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JP2000312840A
JP2000312840A JP11120967A JP12096799A JP2000312840A JP 2000312840 A JP2000312840 A JP 2000312840A JP 11120967 A JP11120967 A JP 11120967A JP 12096799 A JP12096799 A JP 12096799A JP 2000312840 A JP2000312840 A JP 2000312840A
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Yukio Honmo
行雄 本望
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GIJUTSU KAIHATSU SOGO KENKYUSH
GIJUTSU KAIHATSU SOGO KENKYUSHO KK
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GIJUTSU KAIHATSU SOGO KENKYUSH
GIJUTSU KAIHATSU SOGO KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、しかも効率よく分離すること
ができる混合流体における重質成分及び軽質成分の分離
装置を提供する。 【解決手段】 重質成分及び軽質成分からなる混合流体
の入口に連なり、当該混合流体に旋回流れを形成する環
状のスワール・エレメント9を備えた混合流体における
重質成分及び軽質成分の分離装置において、混合流体は
スワール・エレメント9の外周部から内周部に向けて、
当該内周部のほぼ接線方向に沿って旋回流れを形成する
ように導かれ、スワール・エレメント9は内周部に上方
に向けて直径が漸次小さくなる環状の旋回流れ形成面1
3を備え、この旋回流れ形成面13の頂部開口に軽質成
分出口を形成し、当該旋回流れ形成面の底部開口に重質
成分出口を形成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、混合流体における
重質成分及び軽質成分の分離装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、エンジン補器試験として、共通
タンクで燃料を循環使用したり、実機稼働時において、
潤滑油をタンク管理したりする場合、前者では、ガソリ
ン燃料に外部空気中の水分が混入したり、後者では、ガ
ソリン燃料にブローバイ・ガスによる燃焼ガス中の水や
燃焼ガス成分、或いは磨耗による金属粉等が混入するこ
とがある。これら異物はいずれもエンジン性能の低下や
劣化を促進するので、可能な限りこれらを除去する分離
装置の出現が望まれている。
【0003】一方、海水中の油分除去や、風呂の湯垢除
去等、混合流体における重質成分及び軽質成分の効率の
よい分離装置の出現が望まれている。
【0004】また、圧縮気体等の気体中に含まれる油、
水、金属粉等の重質成分をフィルターレスで高効率に除
去して排出する機器の出現が待たれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
混合流体の重質成分及び軽質成分を簡単な構成で効率よ
く分離できる分離装置は提案されていない。
【0006】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する課題を解消し、簡単な構成で、しかも効率
よく分離することができる混合流体における重質成分及
び軽質成分の分離装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
重質成分及び軽質成分からなる混合流体の入口に連な
り、当該混合流体に旋回流れを形成する環状のスワール
・エレメントを備えた混合流体における重質成分及び軽
質成分の分離装置において、前記混合流体は前記スワー
ル・エレメントの外周部から内周部に向けて、当該内周
部のほぼ接線方向に沿って旋回流れを形成するように導
かれ、前記スワール・エレメントは前記内周部に上方に
向けて直径が漸次小さくなる環状の旋回流れ形成面を備
え、この旋回流れ形成面の頂部開口に軽質成分出口を形
成し、当該旋回流れ形成面の底部開口に重質成分出口を
形成したことを特徴とするものである。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載のも
のにおいて、旋回流れ形成面が円錐形であることを特徴
とするものである。
【0009】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載のものにおいて、旋回流れ形成面の頂部開口にほぼ鉛
直に延びるパイプを嵌合し、このパイプの下部開口から
上部開口に向けて軽質成分を導くことを特徴とするもの
である。
【0010】請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の
いずれか1記載のものにおいて、軽質成分出口に当該軽
質成分の前記旋回流れを連続させる筒状のスワール・ハ
ウジングを連結し、このスワール・ハウジングの内部で
前記軽質成分を旋回させて当該軽質成分中の気泡を分離
し、この分離した気泡をスワール・ハウジングの出口で
除去することを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
【0012】図1において、1は入口ヘッダを示し、3
は出口ヘッダを示している。この入口ヘッダ1の下部に
は重質成分用のハウジング5が取り付けられ、出口ヘッ
ダ3の上部には軽質成分用のハウジング7が取り付けら
れている。
【0013】入口ヘッダ1には入口1aが形成され、こ
の入口1aには重質成分及び軽質成分からなる混合流体
が供給される。軽質成分は、例えばガソリン燃料、或い
は空気等の気体であり、重質成分は、ガソリン燃料に混
入した外部空気中の水分、ブローバイ・ガスによる燃焼
ガス中の水や燃焼ガス成分、或いは磨耗による金属粉、
気体中の油、水、金属粉等である。
【0014】入口ヘッダ1の凹部1bには、図2に示す
ように、混合流体に旋回流れを形成するための環状のス
ワール・エレメント9が取り付けられている。
【0015】このスワール・エレメント9の外周部9a
には、前記入口1aに連なる流路11が形成され、この
流路11に流入した混合流体は、スワール・エレメント
9の外周部9aから内周部9bに向けて、当該内周部9
bのほぼ接線方向に沿って旋回流れを形成するように導
かれる。
【0016】すなわち、このスワール・エレメント9は
環状に形成され、その胴部には、図3に示すように、混
合流体を内周部9bのほぼ接線方向に流すための4つの
貫通孔9cが形成されている。
【0017】スワール・エレメント9は、内周部9b
に、上方に向けて直径が漸次小さくなる円錐形の旋回流
れ形成面13を備え、この旋回流れ形成面13の頂部開
口13aには、軽質成分ガイドパイプ15が嵌合されて
いる。なお、旋回流れ形成面13は、スワール・エレメ
ント9の内周部9bだけでなく、入口ヘッダ1の内周部
1cにも連続しているが、この連続するすべての旋回流
れ形成面13で、上方に向けて直径を漸次小さく形成す
ることが重要である。
【0018】前記入口1aから流入した混合流体は、流
路11を経て、図3に示すように、スワール・エレメン
ト9の貫通孔9cに流入し、この貫通孔9cで十分な旋
回流れを付加され、内周部9bに流出する。
【0019】この内周部9bに流入した混合流体は、図
2に示すように、環状の旋回流れ形成面13に沿って旋
回しながら、ゆっくりと下降し、弱い旋回流S1とな
り、重質成分用のハウジング5内で重質成分と軽質成分
とに分離されて、重質成分のみがハウジング5の底部5
aに堆積する。この底部5aには排出口5bが形成さ
れ、この排出口5bから重質成分が排出される。
【0020】この実施形態では、入口ヘッダ1の流路1
1に流入した混合流体が、スワール・エレメント9の外
周部9aから内周部9bに向けて、当該内周部9bのほ
ぼ接線方向に沿って旋回流れを形成するように導かれる
ので、流体の流速における軸方向の速度成分が小さくな
り、流体の速度エネルギがすべて旋回流に利用されるの
で、分離装置として高い分離効果を得ることができる。
【0021】一方、ハウジング5内の軽質成分は、図2
に示すように、軽質成分ガイドパイプ15の下部開口1
5aに流入し、このパイプ15を通じて上昇し、上部開
口15bを通じて軽質成分用のハウジング7側に吐出さ
れる。
【0022】また、混合流体が液体の場合、パイプ15
の途中には開口16が形成され、この開口16を通じて
遊離気泡がパイプ15内に捕集される。
【0023】この実施形態では、スワール・エレメント
9の旋回流れ形成面13の底部開口13bに重質成分出
口が形成され、当該旋回流れ形成面13の上部開口13
aに軽質成分出口が形成される。
【0024】軽質成分ガイドパイプ15の上端は、出口
ヘッダ3に形成された流路3aに嵌合されている。この
流路3aは上方に延び、その上端開口には、ガイドパイ
プ15から吐出された軽質成分に十分な旋回流れを付加
する第二のスワール・エレメント19が取り付けられて
いる。
【0025】この第二のスワール・エレメント19の胴
部には、図4に示すように、軽質成分を、内周部19b
のほぼ接線方向に流すための貫通孔19cが形成され、
軽質成分は、外周部19aから内周部19bに向けて、
内周部19bのほぼ接線方向に沿って旋回流れを形成す
るように導かれる。
【0026】第二のスワール・エレメント19の出口に
は、軽質成分の旋回流れを連続させるための筒状のスワ
ール・ハウジング21が連結されている。
【0027】このスワール・ハウジング21の内部に
は、図1に示すように、第二のスワール・エレメント1
9によって、強い旋回流S2が形成され、この旋回流S
2は、スワール・ハウジング21内を上昇し、その過程
で、液体軽質成分中の気泡が分離される。この分離され
た気泡は、液体軽質成分と共にスワール・ハウジング2
1の出口から吐出され、軽質成分用のハウジング7内で
拡大旋回流S3となり、分離気泡は、ハウジング7の天
部に形成された排出口7aから排出される。
【0028】そして、脱泡流体が、ハウジング7とスワ
ール・ハウジング21との間の環状空間を通じて下降
し、出口ヘッダ3の出口3bから流出する。
【0029】この実施形態では、図1を参照して、入口
ヘッダ1の入口1aに、例えばガソリン燃料が供給され
ると、このガソリン燃料がスワール・エレメント9の貫
通孔9cに流入し、この貫通孔9cで十分な旋回流れを
付加され、内周部9bに流出し、この内周部9bに流入
した混合流体は、環状の旋回流れ形成面13に沿って旋
回しながら、ゆっくりと下降し、弱い旋回流S1とな
る。
【0030】そして、重質成分用のハウジング5内で、
ガソリン燃料に混入した外部空気中の水分、ブローバイ
・ガスによる燃焼ガス中の水や燃焼ガス成分、或いは磨
耗による金属粉等の重質成分と、純粋ガソリン成分等の
軽質成分とに分離されて、重質成分のみがハウジング5
の底部5aに堆積する。この底部5aには排出口5bが
形成され、この排出口5bから重質成分が排出される。
【0031】純粋ガソリン成分等の軽質成分には、第二
のスワール・エレメント19によって、充分な旋回流が
付加され、筒状のスワール・ハウジング21にて、気泡
が分離除去され、脱泡ガソリンのみが出口ヘッダ3の出
口3bから流出する。
【0032】これによれば、簡単な構成で、しかも効率
よく、ガソリン中から異物等の重質成分を分離除去する
ことができる。
【0033】図5は別の実施形態を示している。
【0034】この実施形態では、本装置を、風呂51の
湯垢や塵埃等の除去装置に適用した例を示している。3
1は筒状の本体を示し、この本体31には、前述したも
のとほぼ同様の構成からなるスワール・エレメント39
が取り付けられ、このスワール・エレメント39の下部
には重質成分(塵埃、湯垢等)用のハウジング35が取
り付けられている。このスワール・エレメント39の内
周部39bには上方に向けて直径が漸次小さくなる円錐
形の旋回流れ形成面33が形成されている。この旋回流
れ形成面33の頂部開口33aには軽質成分ガイドパイ
プ45が嵌合され、このパイプ45の頂部にはポンプ4
1が取り付けられている。
【0035】また、ガイドパイプ45の中程には管路4
3が延出し、この管路43にはオゾン発生器45、及び
エアーポンプ46が接続されている。
【0036】この実施形態では、本装置が風呂51中に
設置される。ポンプ41が駆動されると、湯垢等と一緒
に風呂中のお湯が、想像線で示すように、本体31の開
口31aを通じて吸い込まれ、スワール・エレメント3
9の外周部39aから内週部39bに向けて、当該内周
部39bのほぼ接線方向に沿って旋回流れを形成するよ
うに導かれる。これによれば、お湯の流速における軸方
向の速度成分が小さくなり、お湯の速度エネルギがすべ
て旋回流に利用されるので、分離装置として高い分離効
果を得ることができる。
【0037】この内周部39bに流入したお湯は、環状
の旋回流れ形成面33に沿って旋回しながら、ゆっくり
と下降し、弱い旋回流S1となり、重質成分用のハウジ
ング35内で湯垢(重質成分)とお湯(軽質成分)とに
分離され、湯垢のみがハウジング35の底部35aに堆
積する。
【0038】一方、ハウジング35内の軽質成分は、軽
質成分ガイドパイプ45の下部開口45aに流入し、こ
のパイプ45を通じて上昇し、上部開口45bを通じて
ポンプ41で汲み出され、このポンプ41の吐出口に接
続されたチューブ47を通じて、風呂51に戻される。
【0039】軽質成分ガイドパイプ45には管路43を
通じてオゾンが供給されるので、お湯は、このパイプ4
5中を上昇する過程で、殺菌される。従って、風呂51
には常に清潔なお湯が戻される。なお、エアーポンプ4
6が設けられる場合、ポンプ41は省略することが可能
である。
【0040】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明はこれに限定されるものでないことは明
らかである。例えば、図1において、軽質成分ガイドパ
イプ15は省略が可能である。本発明は、(1)気体中
の水、油、異物等の重質成分の除去、(2)液体中の重
質成分と軽質成分の分離、(3)粉体輸送過程における
空気と粉体の分離、等に適用可能である。
【0041】
【発明の効果】本発明では、簡単な構成で、しかも効率
よく、混合流体における重質成分及び軽質成分を分離す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による混合流体における重質成分及び軽
質成分の分離装置の一実施形態を示す断面図である。
【図2】一実施形態の要部を示す断面図である。
【図3】スワール・エレメントの横断面図である。
【図4】第二のスワール・エレメントの横断面図であ
る。
【図5】別の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 入口ヘッダ 1a 入口 3 出口ヘッダ 5 重質成分用ハウジング 7 軽質成分用ハウジング 9、39 スワール・エレメント 9a 外周部 9b 内周部 9c 貫通孔 13 旋回流れ形成面 15 軽質成分ガイドパイプ 19 第二のスワール・エレメント 51 風呂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B04C 5/185 B04C 5/185 C10G 31/00 C10G 31/00 31/10 31/10 E02B 15/10 E02B 15/10 A // C10M 175/00 C10M 175/00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重質成分及び軽質成分からなる混合流体
    の入口に連なり、当該混合流体に旋回流れを形成する環
    状のスワール・エレメントを備えた混合流体における重
    質成分及び軽質成分の分離装置において、 前記混合流体は前記スワール・エレメントの外周部から
    内周部に向けて、当該内周部のほぼ接線方向に沿って旋
    回流れを形成するように導かれ、 前記スワール・エレメントは前記内周部に上方に向けて
    直径が漸次小さくなる環状の旋回流れ形成面を備え、 この旋回流れ形成面の頂部開口に軽質成分出口を形成
    し、当該旋回流れ形成面の底部開口に重質成分出口を形
    成したことを特徴とする混合流体における重質成分及び
    軽質成分の分離装置。
  2. 【請求項2】 前記旋回流れ形成面が円錐形であること
    を特徴とする請求項1記載の重質成分及び軽質成分の分
    離装置。
  3. 【請求項3】 前記旋回流れ形成面の頂部開口にほぼ鉛
    直に延びるパイプを嵌合し、このパイプの下部開口から
    上部開口に向けて軽質成分を導くことを特徴とする請求
    項1又は2記載の重質成分及び軽質成分の分離装置。
  4. 【請求項4】 前記軽質成分出口に当該軽質成分の前記
    旋回流れを連続させる筒状のスワール・ハウジングを連
    結し、このスワール・ハウジングの内部で前記軽質成分
    を旋回させて当該軽質成分中の気泡を分離し、この分離
    した気泡をスワール・ハウジングの出口で除去すること
    を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1記載の重質成
    分及び軽質成分の分離装置。
JP11120967A 1999-04-28 1999-04-28 混合流体における重質成分及び軽質成分の分離装置 Pending JP2000312840A (ja)

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