JP2009119425A - Gas/liquid separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気液分離装置に係り、さらに詳しくは、水噴射式気体圧縮機の気液分離装置に関する。 The present invention relates to a gas-liquid separator, and more particularly, to a gas-liquid separator of a water jet type gas compressor.
水噴射式気体圧縮機は、例えば水噴射式スクリュ圧縮機であり、圧縮行程で圧縮室に水(循環水)を噴射して圧縮することにより、等温圧縮に近い効率のよい圧縮ができ、注入された水でロータの潤滑とシールを行うことができ、吐出気体(圧縮空気など)に油分が含まれずクリーンな圧縮ガスを供給できる、等の優れた特徴を有する。
かかる水噴射式気体圧縮機は、例えば特許文献1に開示されている。また、本発明に関連する気液分離装置は、例えば特許文献2に開示されている。
The water-injection type gas compressor is, for example, a water-injection type screw compressor. By injecting water (circulated water) into the compression chamber and compressing it in the compression stroke, it is possible to achieve efficient compression close to isothermal compression. It is possible to lubricate and seal the rotor with the generated water, and to supply clean compressed gas that does not contain oil in the discharged gas (compressed air or the like).
Such a water injection type gas compressor is disclosed in Patent Document 1, for example. Moreover, the gas-liquid separation apparatus relevant to this invention is disclosed by
特許文献1の水噴射式空気圧縮装置は、水を補給することなく、長時間連続運転することができ、純水器や水質浄化装置を使用することなく、循環水の不純物濃度を低減して長時間清浄に保つことができ、循環水を交換することなく細菌の繁殖を抑制して循環水中の細菌量を低減することができる。
そのため、この水噴射式空気圧縮装置は、図8に示すように、内部に水を保有する水タンク62と、空気を圧縮する圧縮機64とを備え、圧縮空気を水タンク62内に直接供給し、その圧力で水タンク62から圧縮機内に水を噴射する水噴射式空気圧縮装置において、水タンク内に設置された気水分離器65と、水タンクの空気出口に設けられ気水分離器で水分を除去された圧縮空気を吐出する逆止弁66と、逆止弁66に抗して水タンク62を出た圧縮空気を水分の飽和温度以下に冷却して水分を凝縮分離する除湿機67と、除湿機67で分離された水分を空気と共に圧縮機の空気吸入口に直接供給する水分回収ライン68とを備えたものである。
The water injection type air compressor of Patent Document 1 can be operated continuously for a long time without replenishing water, reducing the impurity concentration of circulating water without using a deionizer or a water purification device. It can be kept clean for a long time, and the amount of bacteria in the circulating water can be reduced by suppressing the propagation of bacteria without exchanging the circulating water.
Therefore, as shown in FIG. 8, the water injection type air compressor includes a
特許文献2の気水分離器は、ガス巻き込みを抑制することができ、かつ分離性能を向上させることを目的とする。
そのため、この気水分離器は、図9に示すように、気液二相流の入口管72を胴部73に対して接線方向に接続し、胴部内に流入する気液二相流の回転遠心力を利用して、気液二相流を蒸気と水に分離する気水分離器において、気水分離器の胴部内壁に環状の水平邪魔板75を設け、さらに、その水平邪魔板75よりも下の気水分離器の胴部内壁に矩形の鉛直邪魔板76を放射状に複数設けたものである。
The steam-water separator of
Therefore, as shown in FIG. 9, this gas-water separator connects the gas-liquid two-phase
特許文献1の装置において、圧縮機64で圧縮された圧縮空気は、圧縮空気ラインを介して水タンク62に供給され、水タンク内の気水分離器65で水分が分離されて内部水に混入し、水分を除去された圧縮空気は、逆止弁66に抗して吐出される。
しかし、この構成による気水分離は不完全であり、吐出される圧縮空気に水分が混ざり、かつ水タンクから圧縮機内に噴射する水に空気が混ざる問題点があった。
In the apparatus of Patent Document 1, the compressed air compressed by the
However, the air-water separation by this configuration is incomplete, and there is a problem that water is mixed with the discharged compressed air and air is mixed with the water jetted from the water tank into the compressor.
上述した問題点を解決するために、特許文献1の水タンク62および気水分離器65の代わりに、例えば特許文献2の気水分離器を用いることが考えられるが、この場合も問題点は依然として残っていた。
すなわち、特許文献2の気水分離器の採用により、水タンクから圧縮機内に噴射する水に含まれる空気量は低減されるが、完全ではなく、かつこの構造は複雑であり、製造コストが高い問題点があった。
In order to solve the above-described problems, it is conceivable to use, for example, the air / water separator of
That is, the amount of air contained in the water jetted from the water tank into the compressor is reduced by employing the air / water separator of
さらに圧縮機内に噴射する水に空気が混入するため、(1)気泡衝突によるエロージョンの発生、(2)圧縮空気が系内を循環することによる効率の低下、(3)気泡による配管振動の発生、(4)圧縮機の冷却不足や潤滑不足、等のおそれがあった。 Furthermore, since air is mixed into the water injected into the compressor, (1) erosion due to bubble collision, (2) reduced efficiency due to circulating compressed air in the system, (3) occurrence of piping vibration due to bubbles. (4) There was a risk of insufficient cooling of the compressor or insufficient lubrication.
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、気液二相流を気体と液体に効率よく分離することができ、かつ構造が簡単な気液分離装置を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a gas-liquid separation device that can efficiently separate a gas-liquid two-phase flow into gas and liquid and has a simple structure.
本発明によれば、気液二相流を気体と液体に分離する気液分離装置であって、
頂部、底部およびその間を連結する中空円筒型の胴部からなる容器と、
前記容器内に前記気液二相流を前記胴部の接線方向に供給する二相流供給管と、
前記頂部から気体を吐出する気体吐出管と、
前記容器から液体を吐出する液体吐出管とを備え、
前記二相流供給管の下方に、前記胴部を上下に仕切りかつ中央に開口を有する第一の邪魔板を備え、
前記液体吐出管の入口は、前記第一の邪魔板より下方において、横向きに開口されていることを特徴とする気液分離装置が提供される。
According to the present invention, a gas-liquid separation device that separates a gas-liquid two-phase flow into a gas and a liquid,
A container comprising a top portion, a bottom portion, and a hollow cylindrical body connecting the bottom portion;
A two-phase flow supply pipe for supplying the gas-liquid two-phase flow into the container in a tangential direction of the body portion;
A gas discharge pipe for discharging gas from the top;
A liquid discharge pipe for discharging liquid from the container,
A first baffle plate is provided below the two-phase flow supply pipe to partition the body part up and down and have an opening in the center.
An inlet of the liquid discharge pipe is opened laterally below the first baffle plate, and a gas-liquid separation device is provided.
また、本発明の好ましい実施形態によれば、前記二相流供給管と気体吐出管の間を仕切り、上端が容器の頂部に気密に連結され、液体の最高液面から所定の高さまで下方に延び、下端が開口した中空内管を備え、
該中空内管と前記胴部の間に気液二相流が水平に旋回可能な流路を形成する。
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the two-phase flow supply pipe and the gas discharge pipe are partitioned, and the upper end is hermetically connected to the top of the container, and is downward from the highest liquid level to a predetermined height. It has a hollow inner tube that extends and has an open lower end,
A flow path in which a gas-liquid two-phase flow can turn horizontally is formed between the hollow inner tube and the body portion.
また、本発明の好ましい実施形態によれば、前記液体吐出管の入口と一端が連通し、他端が容器の底部から所定の高さを隔てて下方に向けて開口し、かつ前記第一の邪魔板の開口より外側に位置する液体導入管を備える。 According to a preferred embodiment of the present invention, the inlet and one end of the liquid discharge pipe communicate with each other, the other end opens downward from the bottom of the container with a predetermined height, and the first A liquid introduction pipe located outside the opening of the baffle plate is provided.
また、前記第一の邪魔板より下方の胴部内面に固定され、上下方向に延設された少なくとも1枚の第二の邪魔板を備えても良い。 Further, at least one second baffle plate fixed to the inner surface of the body part below the first baffle plate and extending in the vertical direction may be provided.
上記本発明の構成によれば、第一の邪魔板を設けることで、気液二相流から遠心分離された液体に残存する旋回運動の下方への伝播を大幅に低減できる。
そのため、第一の邪魔板より下方では、液体の旋回運動が少ないので気体を含む渦の発生はほとんど生じず、かつ液中の気泡は比重差により分離される。これにより分離した液体に混入される気体量を大幅に低減できる。さらに、第一の邪魔板は、中央に開口を有するだけのため、構造が簡単である。また、液体吐出管の入口を横向きに開口させることにより、吸い込み渦を抑制できる。
According to the configuration of the present invention, by providing the first baffle plate, it is possible to greatly reduce the downward propagation of the swirling motion remaining in the liquid centrifuged from the gas-liquid two-phase flow.
Therefore, below the first baffle plate, there is little swirling movement of the liquid, so that almost no vortex containing gas is generated, and bubbles in the liquid are separated by the difference in specific gravity. As a result, the amount of gas mixed into the separated liquid can be greatly reduced. Furthermore, since the first baffle plate has only an opening at the center, the structure is simple. Further, the suction vortex can be suppressed by opening the inlet of the liquid discharge pipe sideways.
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明の気液分離装置を備えた水噴射式気体圧縮機の全体構成図である。
なおこの図において、水噴射式気体圧縮機は水噴射式スクリュ圧縮機であるが、本発明はこれに限定されず、液体と気体からなる気液二相流を扱うその他の装置であってもよい。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a water jet type gas compressor provided with a gas-liquid separation device of the present invention.
In this figure, the water-injection type gas compressor is a water-injection type screw compressor, but the present invention is not limited to this, and may be other devices that handle a gas-liquid two-phase flow consisting of a liquid and a gas. Good.
図1において、10は本発明の気液分離装置、20は圧縮機本体、22は電動機、24は水クーラ、26はドライヤ(除湿機)である。
電動機22は、ベルト23を介して圧縮機本体20の内部ロータを回転駆動し、外部から空気1を導入し、ロータ間で圧縮された圧縮空気が圧縮空気ライン31を介して気液分離装置10に供給される。
In FIG. 1, 10 is a gas-liquid separator of the present invention, 20 is a compressor body, 22 is an electric motor, 24 is a water cooler, and 26 is a dryer (dehumidifier).
The
気液分離装置10には、図示しない水位計、水供給弁、水排出弁等が設けられ、常に一定レベルの中間位置まで水が供給されている。この量は、例えば25〜40リットル程度である。
また、気液分離装置10の上部には圧縮機本体20から供給された圧縮空気が導入され、内部は常時所定範囲の圧力(例えば約0.7MPa以上)に保持されている。この圧力により、通常の運転時には内部水が水ライン32を介して水クーラ24に圧送され、ここで冷却水等により冷却される。
The gas-
In addition, compressed air supplied from the compressor
更に水クーラ24で冷却された水は、気液分離装置10内の空気圧により、水ライン33を介して圧縮機本体20の空気取入口及び水供給口(図示せず)に供給される。この水ライン33と空気取入口との合流点、及び水供給口には、図示しないノズルが設けられ、気液分離装置10側の圧力を保持したまま、圧縮機本体20内に適量の水を噴射するようになっている。
この水噴射量は、圧縮機本体20の内部を濡らして潤滑すると共に、内部を冷却してその温度を適正範囲に保持し、かつ圧縮した空気の温度を下げて、圧縮機の圧縮効率を高めるように設定されている。
Further, the water cooled by the
This water injection amount wets and lubricates the interior of the
次いで、圧縮機本体20の内部を潤滑・冷却した水は、圧縮空気と共に、吐出口から圧縮空気ライン31を介して気液分離装置10に循環され、内部で分離されて内部の内部水に混入する。また、水分を除去された圧縮空気は、逆止弁11に抗して吐出される。
Next, the water that has lubricated and cooled the inside of the
逆止弁11に抗して吐出された圧縮空気は、圧縮空気ライン34を介してドライヤ26に供給され、ここで除湿され、圧縮空気供給ライン35を介して図示しない設備に供給される。
気液分離装置10を出る圧縮空気の温度は、例えば外気温度+20℃程度であり、水分を含んでいる。そのためドライヤ26では、圧縮空気を一旦水分の飽和温度以下に下げて内部の水分を凝縮分離し、次いで再加熱して外気温度以上に戻すようになっている。
従って、水分のほとんどない乾燥した圧縮空気を図示しない設備に供給することができる。また、水分回収ライン36は、圧縮機本体20の空気吸入側に回収した水分を供給するようになっている。この構成により、特に加圧することなく、水分を圧縮機本体20内部に供給することができる。
The compressed air discharged against the
The temperature of the compressed air that exits the gas-
Therefore, dry compressed air having almost no moisture can be supplied to equipment (not shown). The
図2は、本発明による気液分離装置の第1実施形態図であり、(A)は縦断面図、(B)はB−B線における断面図である。
この図において、本発明の気液分離装置10は、液体2(この例では水)と加圧気体3(この例では圧縮空気)からなる気液二相流4を加圧気体3と液体2に分離する気液分離装置であり、容器(縦形圧力容器)12、二相流供給管13、気体吐出管14、液体吐出管15、および第一の邪魔板としての水平邪魔板16を備える。
FIG. 2 is a first embodiment of the gas-liquid separation device according to the present invention, in which (A) is a longitudinal sectional view and (B) is a sectional view taken along line BB.
In this figure, the gas-
縦形圧力容器12は、頂部12a、底部12bおよびその間を気密に連結する中空円筒型の胴部12cからなる上下方向に細長い中空容器である。
またこの例では、胴部12cは頂部12aから底部12bまで同一径に形成されている。なお本発明はこの構成に限定されず、胴部の上部と下部とで内径が異なってもよい。
The
Moreover, in this example, the trunk |
二相流供給管13は、縦形圧力容器12の胴部上部に胴部12cの接線方向に向けて設けられており、胴部上部内に気液二相流4を接線方向に供給するようになっている。二相流供給管13は、この例では単一の水平管であるが、2本以上でも、水平に対し斜め下向きであってもよい。
The two-phase
気体吐出管14は、縦形圧力容器12の頂部12aに取付けられ、頂部12aから加圧気体3を外部に吐出するようになっている。気体吐出管14は、この例では、頂部中心に鉛直に設けられているが、中心からオフセットしても、斜めに設けてもよい。なお、この気体吐出管14は上述した逆止弁11と連通している。
The
液体吐出管15は、胴部12cに取付けられ、胴部12cから液体2を内部の気体圧力で吐出する。液体吐出管15は、この例では、半径方向に向けて水平に設けられているが、胴部に対して周方向又は上下方向に傾斜してもよい。
The
水平邪魔板16は、縦形圧力容器12内の液体2の最低液面より下方において、縦形圧力容器12の胴部12cを水平に仕切り、かつ中央に開口16aを有する。
水平邪魔板16は、この例ではリング状の円板であり、その外周部が胴部内面に溶接等で固着されている。
The
In this example, the
上述した液体吐出管15は、この例では水平邪魔板16より下方の胴部12cに直接取付けられ、その内端面15aはほぼ鉛直面であり、水平邪魔板16より下方の液体2を水平に導入するようになっている。
なお、液体吐出管15の内端面15aは、鉛直面に限定されず、斜め下向き、または完全な下向きであってもよい。
In this example, the
The
また、二相流供給管13により縦形圧力容器の胴部上部内に気液二相流を接線方向に供給することにより、気液二相流4を水平に旋回させて回転遠心力を発生させ、気液二相流4を気体3と液体2に効率よく遠心分離することができ、遠心分離した加圧気体3に混入される液体を大幅に低減できる。
Further, by supplying a gas-liquid two-phase flow in the tangential direction into the upper part of the body of the vertical pressure vessel through the two-phase
また、中央に開口16aを有する水平邪魔板16が、縦形圧力容器12内の液体2の最低液面より下方において胴部12cを水平に仕切っているので、気液二相流4から遠心分離された液体2に残存する旋回運動の下方への伝播を大幅に低減できる。
そのため、水平邪魔板16より下方では、液体2の旋回運動が少ないので気体を含む渦の発生はほとんど生じず、かつ液中の気泡は比重差により分離される。
Further, since the
Therefore, below the
さらに、水平邪魔板16は、気液二相流4の旋回流れに抗する異物とならないよう、縦型圧力容器12内の液体2の最低液面よりも下方に位置しているので、圧損(圧力損失)の増加にならない。
従って、内端面15aが水平邪魔板16より下方の液体2と連通している液体吐出管15から液体2を内部の気体圧力で吐出することにより、旋回する液体部分および気体3を含む渦を吐出することがなく、これにより分離した液体2に混入される気体量を大幅に低減できる。
Further, since the
Accordingly, the
さらに、水平邪魔板16は、中央に開口16aを有するだけのため、構造が簡単である。
Furthermore, since the
また、液体吐出管15の入口を横向きに開口させることにより、例えば底部12bにおいて上向きに開口させた場合と比較して、液体2の吸い込み渦の発生を抑制できる。さらに、中央部から離隔した位置に設けることで、縦形圧力容器12の中央部側に多く存在する気泡が液体吐出管15の入口に流入することを防止できる。なお、液体吐出管15の入口を斜め下方や下向きに開口させることでも、吸い込み渦の抑制、気泡の流入の抑制を図ることができる。
Further, by opening the inlet of the
図3は、本発明による気液分離装置の第2実施形態図であり、(A)は縦断面図、(B)はB−B線における断面図である。
この図において、本発明の気液分離装置10は、さらに、中空内管17、および液体導入管18を備える。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the gas-liquid separation device according to the present invention, in which (A) is a longitudinal sectional view and (B) is a sectional view taken along line BB.
In this figure, the gas-
中空内管17は、二相流供給管13と気体吐出管14の間を仕切り、上端が縦形圧力容器の頂部12aに気密に連結され、液体の最高液面から所定の高さHまで下方に延び、下端が開口している。
またこの中空内管17は、胴部上部と同心に位置し、その間に気液二相流4が水平に旋回可能な流路を形成するようになっている。
The hollow
The hollow
最高液面からの所定の高さHは、中空内管17の外側では強い旋回流を形成し、かつその内側では旋回流が少なく比重差による分離が促進されるように設定する。
すなわち、中空内管17と胴部上部との間で気液二相流4が水平に旋回して回転遠心力を発生させた状態において、気液二相流4が旋回しながら下降して中空内管17の下端に達し、ここで遠心力により気液二相流4から比重の小さい加圧気体3を内方に遠心分離して中空内管17の内側に導き、同時に比重の大きい液体2を外方に遠心分離して胴部内面に沿って下方に導くように、所定の高さHは、十分な距離(高さ)に設定するのがよい。
The predetermined height H from the highest liquid level is set so that a strong swirl flow is formed outside the hollow
That is, in the state in which the gas-liquid two-
この構成により、中空内管17の下端に達した気液二相流4から遠心力により加圧気体3と液体2に効率よく遠心分離することができ、中空内管17の下端から気体吐出管14まで上昇する過程で加圧気体3からさらに水分が比重差により重力分離されるので、加圧気体に混入される液体を上述した第1実施形態よりもさらに低減できる。
With this configuration, the gas-liquid two-
液体導入管18は、液体吐出管15の内端面15aと一端が連通し、他端(下端)が縦形圧力容器の底部12bから所定の高さを隔てて下方に向けて開口している。さらにこの例では、液体導入管18は、水平邪魔板16の開口16aより外側に位置している。
One end of the
上述したように、水平邪魔板16より下方では、液体の旋回運動が少ないので気体を含む渦の発生はほとんど生じず、かつ液中の気泡は比重差による分離される。またこの構成では、水平邪魔板16より下方の液体を底部12bに近いところから上向きに液体吐出管15内に導入するので、比重差により気泡が最もすくなくなった部分の液体を液体吐出管15から吐出することができ、分離した液体に混入される気体量を上述した第1実施形態よりもさらに低減することができる。
As described above, below the
また、液体導入管18は、水平邪魔板16より下方の旋回を抑制する旋回抑制物としての効果(後述する旋回抑制板19の役割を兼ねる効果)がある。従って、後述する旋回抑制版19を省略することで、タンクの構造が簡単になる利点がある。
Further, the
その他の構成および効果は、上述した第1実施形態と同様である。 Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment described above.
図4は、本発明による気液分離装置の第3実施形態図であり、(A)は縦断面図、(B)はB−B線における断面図である。
この図において、本発明の気液分離装置10は、さらに、第二の邪魔板としての旋回抑制板19を備える。
4A and 4B are views of a third embodiment of the gas-liquid separator according to the present invention, in which FIG. 4A is a longitudinal sectional view, and FIG. 4B is a sectional view taken along line BB.
In this figure, the gas-
旋回抑制板19は、少なくとも1枚、好ましくは2枚以上設けても良い。水平邪魔板16より下方の胴部内面に固定され、上下方向に延び、水平邪魔板16より下方の液体2の水平旋回を抑制する。
You may provide the
上述したように、中央に開口16aを有する水平邪魔板16が、縦形圧力容器内の液体の最低液面より下方において胴部を水平に仕切っているので、気液二相流4から遠心分離された液体2に残存する旋回運動の下方への伝播は大幅に低減されている。しかし、中央の開口16aを通して弱い旋回運動が伝播されるため、運転状態によっては気体2を含む渦が発生するおそれもある。
しかし、旋回抑制板19を設けることにより、旋回抑制板19により水平邪魔板16より下方の液体2の水平旋回をさらに抑制できるので、気体を含む渦の発生を防止することができ、分離した液体に混入される気体量を上述した第2実施形態よりもさらに低減できる。
As described above, since the
However, by providing the
なお、旋回抑制板19は、必須の構成ではないが、これにより旋回の抑制をより効果的に図ることができる。
In addition, although the
その他の構成および効果は、上述した第2実施形態と同様である。
以下本発明の実施例を説明する。
Other configurations and effects are the same as those of the second embodiment described above.
Examples of the present invention will be described below.
図8に示した従来例の水タンクの上部を図2、図3に示した上部構造に変更することにより、気液二相流4を加圧気体3(この例では圧縮空気)と液体2(この例では水)に効率よく遠心分離することができ、遠心分離した圧縮空気に混入される水量を大幅に低減できることが実際の水噴射式スクリュ圧縮機を用いた試験により確認された。
The upper part of the conventional water tank shown in FIG. 8 is changed to the upper structure shown in FIGS. 2 and 3, so that the gas-liquid two-
しかし、この試験では、水タンク(すなわち縦形圧力容器12)の下部は従来構造のままであり、透明な観察窓を設けてタンク内部を観察した結果、以下の現象が観察された。
(1)タンク内部は大きな旋回流となっている。また、大量の気泡を含み泡だっている。
(2)タンク内の水位が高い場合には、下方では気泡が少なくなっており、気泡はある程度の水深以下では減少している。
(3)タンク中央に水吐出管入口に達する大きな竜巻状の渦が確認され、この渦が循環水への気泡流出の主要因と考えられる。
However, in this test, the lower part of the water tank (that is, the vertical pressure vessel 12) has a conventional structure. As a result of observing the inside of the tank with a transparent observation window, the following phenomenon was observed.
(1) The inside of the tank is a large swirling flow. Also, it contains a large amount of bubbles and is a foam.
(2) When the water level in the tank is high, there are fewer bubbles below and the bubbles are reduced below a certain depth.
(3) A large tornado-like vortex reaching the water discharge pipe inlet is confirmed in the center of the tank, and this vortex is considered to be the main factor for the outflow of bubbles into the circulating water.
図5は、上記問題点を解決するための解決案の模式図である。この図において、50は水タンク、51は水面より上方に設けた鉛直邪魔板、52は水面より下方で水吐出管入口の上部に水平に設けた水平邪魔板である。
鉛直邪魔板51により、タンク内部に発生する旋回流を低減することができる。また、水平邪魔板52により、タンク中央に発生する竜巻状の渦により水吐出管へ気泡が流出するのを防止することができると考えられる。
FIG. 5 is a schematic diagram of a solution for solving the above problem. In this figure, 50 is a water tank, 51 is a vertical baffle plate provided above the water surface, and 52 is a horizontal baffle plate provided below the water surface and horizontally above the water discharge pipe inlet.
The
しかし、この解決案は、以下の理由で採用を断念した。
(1)水面より上方に鉛直邪魔板51を設けた場合、タンク内に旋回流入する気液二相流4の旋回流れを止めることになり、圧損が増加する。また、水面以上では空気と水の旋回が強いため、障害物があると激しい水飛沫が飛び、機外に水滴が流出するおそれもある。また、旋回流れを止めると空気と水の遠心分離が不可能となる。
(2)水面下に水平邪魔板52を設けた場合、水中の気泡が水平邪魔板52の下部に蓄積され、循環水へ気泡が流出するのを防止することができない。
従って、水面より上方には旋回流れを止め、圧損増加の要因となるもの(邪魔板等)を設けず、かつ水面下には気泡が蓄積されない構造を前提として別の解決案を模索した。
However, this solution was abandoned for the following reasons.
(1) When the
(2) When the
Therefore, another solution was sought on the premise of a structure in which the swirling flow is stopped above the water surface, there is no baffle plate (such as a baffle plate) that causes an increase in pressure loss, and bubbles are not accumulated below the water surface.
図6は、透明な模擬タンクを用いた試験状態を示す模式図である。この実施例では、上部が開口した容積1000mLの透明な容器53の下面中央に水出口54を鉛直に設け、上部から水のみを接線方向に流入させて、内部の水の流れと渦の発生状態を目視観察した。
図6において、(A)は気泡流出防止機構が全くない場合、(B)は鉛直な邪魔板55を4方に設けた場合、(C)は中央に開口を有するドーナツ状の円板56を水中に固定した場合、(D)は(B)の鉛直な邪魔板と(C)のドーナツ状の円板の両方を設けた場合である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a test state using a transparent simulated tank. In this embodiment, a
6A shows a case where there is no bubble outflow prevention mechanism, FIG. 6B shows a case where a
図6(A)の気泡流出防止機構が全くない場合には、中央に大きな渦が観測され、実際のタンク内の流れが再現できることがわかった。
図6(B)では、4枚の鉛直邪魔板55により、旋回は弱まるが、鉛直邪魔板55により縦渦が発生し、それにより水中に気泡が発生した。
図6(C)では、旋回のエネルギー供給がある場合は、渦は発生せず、かつ円板下側では旋回が弱いことが観測された。しかし、旋回のエネルギー供給がなくなり水位が下がると渦が発生した。従って円板のみでは確実な対策とならないことがわかった。
図6(D)では、円板より上側では旋回が強いが、円板より下側では旋回がほとんどないことがわかった。
When there is no bubble outflow prevention mechanism shown in FIG. 6A, a large vortex is observed at the center, and it has been found that the actual flow in the tank can be reproduced.
In FIG. 6B, the turning is weakened by the four
In FIG. 6 (C), it was observed that when there was a turning energy supply, no vortex was generated and the turning was weak under the disk. However, a swirl occurred when the swirling energy supply was lost and the water level dropped. Therefore, it was found that the disk alone was not a reliable measure.
In FIG. 6 (D), it turned out that turning is strong above the disk, but there is almost no turning below the disk.
この実施例から、図6(D)のように、鉛直な邪魔板とドーナツ状の円板の両方を設けることにより、円板より上側の旋回流れを防止することなく、円板より下側の旋回を大幅に低減できることがわかった。
また、図6(C)のように、ドーナツ状の円板のみでも、同様の効果が得られるが、この場合には、水位が下がると渦が発生し、渦により循環水へ気泡が流出する可能性があることが確認された。
さらに、水出口54を下面中央からオフセットさせても、同様の現象が確認された。
From this embodiment, as shown in FIG. 6D, by providing both a vertical baffle plate and a donut-shaped disc, the swirl flow above the disc is prevented and the lower side of the disc is prevented. It turns out that turning can be greatly reduced.
Further, as shown in FIG. 6C, the same effect can be obtained by using only a donut-shaped disk, but in this case, a vortex is generated when the water level is lowered, and bubbles are discharged to the circulating water by the vortex. It was confirmed that there was a possibility.
Furthermore, the same phenomenon was confirmed even when the
図7は、透明な模擬タンクを用いた別の試験状態を示す模式図である。この実施例では、上部が開口した容積1000mLの透明な容器53の下端側面に水出口54を水平に設け、上部から水のみを接線方向に流入させて、内部の水の流れと渦の発生状態を目視観察した。
図7において、(A)は気泡流出防止機構が全くない場合、(B)は鉛直な邪魔板55を1枚設けた場合、(C)は中央に開口を有するドーナツ状の円板56を水中に固定した場合、(D)は(B)の鉛直な邪魔板と(C)のドーナツ状の円板の両方を設けた場合である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing another test state using a transparent simulated tank. In this embodiment, a
7A shows a case where there is no bubble outflow prevention mechanism, FIG. 7B shows a case where one
図7(A)の気泡流出防止機構が全くない場合には、水出口54が下端側面にあるため、渦は発生しないが、旋回流は弱まらないので、渦が形成されて気泡が流出する可能性があることがわかった。
図7(B)では、渦は発生しないが、1枚の鉛直邪魔板55のみでは、旋回流は弱まるが、鉛直邪魔板55により縦渦が発生し、気泡が流出する可能性があることがわかった。
図7(C)では、渦は発生せず、かつ円板下側では旋回が弱いことが観測された。また、旋回のエネルギー供給がなくなり水位が下がっても渦は発生しなかった。
図7(D)では、円板より上側では旋回が強いが、円板より下側では旋回が弱まり、かつ渦も発生しないことがわかった。
In the case where there is no bubble outflow prevention mechanism shown in FIG. 7A, the
In FIG. 7B, no vortex is generated, but the swirl flow is weakened by only one
In FIG. 7C, it was observed that no vortex was generated and the swirl was weak on the lower side of the disk. In addition, no vortex was generated even if the swirling energy supply was lost and the water level dropped.
In FIG. 7D, it was found that the swirl was strong above the disk, but the swirl was weak and no vortex was generated below the disk.
この実施例から、水出口54は、下面よりも側面に設けるほうが全体として良い結果が得られることが確認された。
特に、図7(D)のように、鉛直な邪魔板とドーナツ状の円板の両方を設けることにより、円板より上側の旋回流れを防止することなく、円板56より下側の旋回を大幅に低減できることが確認された。
また、図7(C)のように、ドーナツ状の円板56のみでも、同様の効果が得られ、かつ、水出口54を側面に設ける場合には、水位が下がっても渦が発生しないことが確認された。
From this example, it was confirmed that the
In particular, as shown in FIG. 7D, by providing both a vertical baffle plate and a donut-shaped disc, swirling below the
Further, as shown in FIG. 7C, the same effect can be obtained with only the donut-shaped
実施例3,4の結果を基に、図3の液体導入管18を省略した気水分離器を製作し、実際の水噴射式スクリュ圧縮機を用いた試験を実施した。
この実施例において、縦形圧力容器12の胴部上部の内径Dは約400mmであり、中空内管17は外径約270mm、内径約260mmであり、中空内管17の長さ/内径の比は、1.0〜1.2の範囲であった。また、最高液面からの所定の高さHは、内径Dの0.9〜1.1の範囲であった。
さらに、水平邪魔板16の開口16aは直径約255mmの円形であり、内径/開口径比は、1.4〜1.7の範囲であった。
Based on the results of Examples 3 and 4, an air / water separator in which the
In this embodiment, the inner diameter D of the upper portion of the body of the
Furthermore, the
その結果、以下のことが確認された。
(1)竜巻状の大きな渦は発生しない。
(2)円板の上側では旋回流が強いが、下側では弱くなっている。
(3)円板の上側では気泡量が多いが、下側まで回り込んでいる気泡は少ない。
(4)円板下側へ回り込んでいる気泡はタンク底部までは達していない。
(5)圧縮機本体には、依然として若干の気泡が混入している。
As a result, the following was confirmed.
(1) A large tornado-like vortex does not occur.
(2) The swirl flow is strong on the upper side of the disc but weak on the lower side.
(3) Although the amount of bubbles is large on the upper side of the disc, there are few bubbles that wrap around to the lower side.
(4) Bubbles that wrap around the disk do not reach the bottom of the tank.
(5) Some air bubbles are still mixed in the compressor body.
従って、図2に示した気水分離器により、竜巻状の渦はなくなり、円板下側の旋回流を弱めることができ、分離した液体に混入される気体量を大幅に低減できることが確認された。 Therefore, it has been confirmed that the air-water separator shown in FIG. 2 eliminates the tornado-like vortex, can weaken the swirling flow below the disk, and can greatly reduce the amount of gas mixed into the separated liquid. It was.
実施例5において、分離した液体に混入される気体量を大幅に低減できることは確認されたが、(5)に記載したように、圧縮機本体には、依然として若干の気泡が混入していた。
そこで、実施例5に液体導入管18を追加した気水分離器を製作し、実際の水噴射式スクリュ圧縮機を用いた試験を実施した。
この実施例において、液体導入管18の内径は約55mm、下端と傾斜勾配の底部12bとの高さは、約15〜30mmであった。
その結果、圧縮機本体に混入する気泡がさらに低減していることが確認された。
In Example 5, it was confirmed that the amount of gas mixed into the separated liquid could be greatly reduced, but as described in (5), some air bubbles were still mixed in the compressor body.
Therefore, a steam separator having the
In this example, the inner diameter of the
As a result, it was confirmed that bubbles mixed in the compressor body were further reduced.
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.
1 空気、2 液体(水)、3 加圧気体(圧縮空気)、4 気液二相流、
10 気液分離装置、11 逆止弁、12 縦形圧力容器、
12a 頂部、12b 底部、12c 胴部、13 二相流供給管、
14 気体吐出管、15 液体吐出管、15a 内端面、
16 水平邪魔板、16a 開口、17 中空内管、
18 液体導入管、19 旋回抑制板、
20 圧縮機本体、22 電動機、23 ベルト、
24 水クーラ、26 ドライヤ(除湿機)、31 圧縮空気ライン、
33 水ライン、34 圧縮空気ライン、36 水分回収ライン
1 air, 2 liquid (water), 3 pressurized gas (compressed air), 4 gas-liquid two-phase flow,
10 gas-liquid separator, 11 check valve, 12 vertical pressure vessel,
12a top, 12b bottom, 12c trunk, 13 two-phase flow supply pipe,
14 gas discharge pipe, 15 liquid discharge pipe, 15a inner end face,
16 horizontal baffle plate, 16a opening, 17 hollow inner tube,
18 Liquid introduction pipe, 19 Rotation suppression plate,
20 compressor body, 22 electric motor, 23 belt,
24 water cooler, 26 dryer (dehumidifier), 31 compressed air line,
33 Water line, 34 Compressed air line, 36 Moisture recovery line
Claims (3)
頂部、底部およびその間を連結する中空円筒型の胴部からなる容器と、
前記容器内に前記気液二相流を前記胴部の接線方向に供給する二相流供給管と、
前記頂部から気体を吐出する気体吐出管と、
前記容器から液体を吐出する液体吐出管とを備え、
前記二相流供給管の下方に、前記胴部を上下に仕切りかつ中央に開口を有する第一の邪魔板を備え、
前記液体吐出管の入口は、前記第一の邪魔板より下方において、横向きに開口されていることを特徴とする気液分離装置。 A gas-liquid separator that separates a gas-liquid two-phase flow into a gas and a liquid,
A container comprising a top portion, a bottom portion, and a hollow cylindrical body connecting the bottom portion;
A two-phase flow supply pipe for supplying the gas-liquid two-phase flow into the container in a tangential direction of the body portion;
A gas discharge pipe for discharging gas from the top;
A liquid discharge pipe for discharging liquid from the container,
A first baffle plate is provided below the two-phase flow supply pipe to partition the body part up and down and have an opening in the center.
The gas-liquid separator according to claim 1, wherein an inlet of the liquid discharge pipe is opened laterally below the first baffle plate.
該中空内管と前記胴部の間に気液二相流が水平に旋回可能な流路を形成する、ことを特徴とする請求項1に記載の気液分離装置。 Partitioning between the two-phase flow supply pipe and the gas discharge pipe, the upper end is connected to the top of the vertical pressure vessel, includes a hollow inner pipe that extends downward from the highest liquid level to a predetermined height, and the lower end is open,
The gas-liquid separation device according to claim 1, wherein a flow path in which a gas-liquid two-phase flow can swirl horizontally is formed between the hollow inner tube and the body portion.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015044158A (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 株式会社Ihi | Gas-liquid separation device and water injection type gas compression system |
WO2015107610A1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | 株式会社日立産機システム | Gas-liquid separator and air compressor provided therewith |
JP2016008780A (en) * | 2014-06-25 | 2016-01-18 | 日立アプライアンス株式会社 | Oil separation unit and screw compressor using the same |
CN105715516A (en) * | 2016-04-14 | 2016-06-29 | 成都天晨压缩机制造有限公司 | Low-pressure filter separator in sulfur-resistant compressor |
JP2019117151A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-18 | 西華デジタルイメージ株式会社 | Seeding device |
CN111589594A (en) * | 2019-02-21 | 2020-08-28 | 阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司 | Cyclone separator, compressor and method for separating liquid from liquid and gas flow |
CN112546736A (en) * | 2019-09-25 | 2021-03-26 | 新疆金风科技股份有限公司 | Air filtering device and air circulating system |
CN114590759A (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-07 | 克罗内斯股份公司 | Product tank and device for filling containers with a filling product |
-
2007
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015044158A (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 株式会社Ihi | Gas-liquid separation device and water injection type gas compression system |
WO2015107610A1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | 株式会社日立産機システム | Gas-liquid separator and air compressor provided therewith |
JPWO2015107610A1 (en) * | 2014-01-14 | 2017-03-23 | 株式会社日立産機システム | Gas-liquid separator and air compressor provided with the same |
JP2016008780A (en) * | 2014-06-25 | 2016-01-18 | 日立アプライアンス株式会社 | Oil separation unit and screw compressor using the same |
CN105715516A (en) * | 2016-04-14 | 2016-06-29 | 成都天晨压缩机制造有限公司 | Low-pressure filter separator in sulfur-resistant compressor |
JP2019117151A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-18 | 西華デジタルイメージ株式会社 | Seeding device |
JP7122826B2 (en) | 2017-12-27 | 2022-08-22 | 西華デジタルイメージ株式会社 | Seeding device |
CN111589594A (en) * | 2019-02-21 | 2020-08-28 | 阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司 | Cyclone separator, compressor and method for separating liquid from liquid and gas flow |
CN112546736A (en) * | 2019-09-25 | 2021-03-26 | 新疆金风科技股份有限公司 | Air filtering device and air circulating system |
CN112546736B (en) * | 2019-09-25 | 2022-11-29 | 新疆金风科技股份有限公司 | Air filtering device and air circulation equipment |
CN114590759A (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-07 | 克罗内斯股份公司 | Product tank and device for filling containers with a filling product |
US11952207B2 (en) | 2020-12-02 | 2024-04-09 | Krones Ag | Product tank and device for filling a container with a filling product |
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