JP4522679B2 - 気液分離器 - Google Patents

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本発明は、土砂や汚水等を真空吸引する吸引車に搭載するのに好適な気液分離器に関する。
この種の吸引車には土砂や汚水等を真空吸引するために多段ルーツ型真空ポンプが搭載されている。土砂や汚水等は吸引管で吸引され、その後、集塵タンク、サイクロン式集塵器、湿式集塵器を通って除塵等されて清浄な空気となり、この空気が真空ポンプの吸入口に吸入される。一方、真空ポンプの後段ポンプ部の吐出口から吐出された冷却水ミストを含む空気は、外部チェック弁を通過した高圧空気と共に気液分離器に送られ、ここで水分が分離されてサイレンサから大気中に放出される。
従来の気液分離器は、真空ポンプの吐出口から出た冷却ミストを含む空気を断面が急拡大した空間に導入することにより排気流速を急減速させ、また排気を複数枚の邪魔板に衝突させることで通過抵抗を与え、これにより排気中の空気と水を分離している。
従来の気液分離器はいったん分離した水分の表面を排気が通過する構造のため、排気流速によっては排気中に水分を再度巻込んでミスト分を含む空気が排気口から噴出する可能性がある。また排気を複数枚の邪魔板に当てるため排気側に大きな抵抗が発生し、吸引性能が低下する原因となる。さらに、断面急拡大の空間や複数枚の邪魔板などのため構造が複雑化し重量とコストが嵩む。
本発明は液体ミストの分離が確実であり、気液分離後の空気と液体が再接触することがなく、しかも構造が簡単で排気抵抗が少なく重量とコストを低減可能な気液分離器を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため本発明は、多数の孔を有する第１孔明きプレートと第２孔明きプレートを所定の空間を隔てて上下に隔置し、前記空間に外気に通じた排気口を接続すると共に前記第２孔明きプレートの下側に空気の出口がない液体回収槽を配置し、上側の第１孔明きプレートに液体ミストを含む空気流を衝突させ、該空気流中の液体ミストを第１孔明きプレートと第２孔明きプレートを貫通させて前記液体回収槽に落下させると共に、該空気流中の空気を前記空間に接続された前記排気口から排出するようにした。
孔明きプレートは液体は通過し易いが空気は通過し難いという特性を有する。本発明はこの孔明きプレートの特性を応用し、上記の構成とすることで液体ミストを含む空気流中の空気と液体分を分離する。すなわち、液体ミストを含む空気流を第１孔明きプレートに衝突させると、該空気流は第１孔明きプレートとの衝突によって減速する。該空気流中の液体分はそれ自体の落下慣性で第２孔明きプレートを通過して液体回収槽へ向かうが、該空気流中の空気は第２孔明きプレートを通過できず、第１孔明きプレートと第２孔明きプレートとの間の空間に接続された排気口に向かう。
第２孔明きプレートは上向き凸状に湾曲形成することにより表面積を増大させることができ、液体分の回収を効率的に行える。また上向き凸状に湾曲形成することで第２孔明きプレートの剛性が高まり、液体ミストを含む空気流を衝突させた時の振動や異音の発生を防止することができる。
本発明によれば、液体ミストを含む空気流中の空気と液体分の分離が確実であり、かつ、液体回収槽内の液体の表面を空気が通過しないので、排気口から液体分が噴出するのを防止することができる。
本発明で使用する孔明きプレートは従来の邪魔板に比べると空気の通過抵抗が少ないので、排気に対して抵抗を最小限に抑えることで吸引性能を維持でき、また構造が簡単でスペースも取らないので気液分離器の重量とコストを低減することができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は本発明の気液分離器の原理を示すものである。図１および図２の気液分離器は水平円筒状のケーシング１を有する。このケーシング１内は所定の空間を明けて上下に隔置された水平な２枚の孔明きプレート２、３によって上、中、下の３室４〜６に区分されている。上側の第１孔明きプレート２は上下方向中央よりもやや上方に偏心した高さで水平に配置され、その上方の上室４はケーシング１の上部において水平方向一方向にやや偏心した位置で垂直に取付けられた縦型円筒状の気液導入口７に接続されている。第２孔明きプレート３はケーシング１の上下方向ほぼ中央高さ位置に水平に固定され、第１孔明きプレート２と第２孔明きプレート３との間に所定の上下方向高さを有する空間（中室５）が形成されている。この空間５は図１のようにケーシング１の側壁に形成された排気口８に接続されている。また第２孔明きプレート３の下方には液体回収槽（下室６）が形成されている。
気液分離器は概略以上のように構成されていて、図１〜図３に示すように液体ミストを含む空気流を気液導入口７から導入して第１孔明きプレート２に衝突させると、空気流中の液体分はそれ自体が有する落下慣性により第１孔明きプレート２と第２孔明きプレート３を貫通して液体回収槽６に達する。一方、空気流中の空気は第１孔明きプレート２を通過するけれども、出口のない液体回収槽６に流入することができず、第２孔明きプレート３に跳ね返されて排気口８に向かう。このように液体と空気の性質をうまく利用して第１孔明きプレート２と第２孔明きプレート３で気液分離を効率的かつ確実に達成する。なお、図１〜図３で白矢印は液体分の流れを示し、黒矢印は空気の流れを示す。
次に、本発明を吸引車の気液分離器に適用した実施例を図４〜図６に基づいて説明する。図４は吸引車の側面図であって、１１はキャビン、１２は汚水タンクである。気液分離器はキャビン１１と汚水タンク１２の間に配設され、図５および図６に示すように水平横置きの円筒状ケーシング１３を有する。このケーシング１３の中間高さ位置に水平方向に第２孔明きプレート１４が配設されている。この第２孔明きプレート１４はやや上向き凸状に湾曲形成され、図６に示すように左右方向中間部が最も高くなっている。ケーシング１３内は第２孔明きプレート１４の上方空間がケーシングの長手方向中間位置で垂直な隔壁１５によって図５左側の第１室１６と右側の第２室１７に区画されている。隔壁１５は第２孔明きプレート１４を貫通して垂直下方へと所定長延在しており、その下端部１５ａはケーシング１３の底から所定高さ位置にある。隔壁１５には横並びで左右一対の連通口１８が形成され、これら連通口１８を介して第１室１６と第２室１７が連通されている。
ケーシング１３の上部には、第１室１６に連通する気液導入口１９と、第２室１７に連通する排気口２０が形成されている。気液導入口１９には第１室１６内に向かって垂直に延在した円筒２１が接続され、この円筒２１の下端開口部に中空の箱体２３の天井壁の中央開口部が接続されている。この箱体２３の底壁は第１孔明きプレート２２で構成され、また箱体２３の四つの側壁も同様の孔明きプレート２４で構成されている。一方、排気口２０には第２室１７内に向かって垂直に延在した円筒２８が接続され、この円筒２８の下端開口部が孔明きプレート２９で覆われている。
ケーシング１３内の第２孔明きプレート１４の下方には液体回収槽２５が形成されている。この液体回収槽２５はケーシングの一端部に取付けられた排水口２６と連通され、液体回収槽２５内に溜まった水を排水口２６から取出して多段ルーツ型真空ポンプの冷却水兼シール水として再利用するようになっている。ケーシング１３の外側壁には上下両端が液体回収槽２５に連通した給水配管２７が取付けられていて、この給水配管２７を通して多段ルーツ型真空ポンプに水が供給されるようになっている。
気液分離器は以上のように構成されていて、多段ルーツ型真空ポンプの吐出口から排出された水ミストを含む空気流（例えば空気１０ｍ3／分に対して水ミスト２〜３リットル／分）が気液導入口１９から下方の箱体２３内に導入されて第１孔明きプレート２２に衝突すると、空気流中の水分が第２孔明きプレート１４を貫通して液体回収槽２５まで落下して液体回収槽２５の底に溜まる。一部の水分と空気は箱体２３の側面の孔明きプレート２４を通して第１室１６内に流入し、その後水分は落下して液体回収槽２５の底に溜まる。液体回収槽２５に少し水が溜まるとその水面Ｗが隔壁１５の下端部１５ａに到達する。これで液体回収槽２５の内部では隔壁１５の左右で空気の移動が阻止される。一方、空気流中の空気は第１孔明きプレート２２に衝突した後同プレート２２を貫通して第１室１６に流入するが、それ以上第２孔明きプレート１４を貫通して液体回収槽２５内に流入することはない。これは液体回収槽２５に空気の出口がないためであり、空気は第１室１６から一対の連通口１８を経由して第２室１７に流入し、孔明きプレート２９を通して排気口２０から外気へ排気される。箱体２３の側面の孔明きプレート２４を通して第１室１６内に流入した空気も同様に一対の連通口１８を経由して第２室１７に流入し、孔明きプレート２９を通して排気口２０から外気へ排気される。この際、空気中に含まれていた水ミストは第１室１６で既に分離されて第２孔明きプレート１４から液体回収槽２５に取込まれているので、第２室１７には水ミストをまったく含まない空気のみが流れ込み、従って排気口２０から出る空気にミスト状態で水分が含まれることはない。
第２孔明きプレート１４は前述したように上向き凸状に所定曲率半径で湾曲形成されているが、その主たる理由は第２孔明きプレート１４の表面積を多くして水分を円滑に液体回収槽２５内に取込むためである。上向き凸状に湾曲形成した他の理由は、上向き凸状とすることで第２孔明きプレート１４の剛性度を上げ、水ミストを含む空気が勢いよく第２孔明きプレート１４に衝突しても、第２孔明きプレート１４が振動して異音を発生したり、第２孔明きプレート１４の周縁溶接部位に振動に伴う無理な力が作用するのを防止するためである。また、第２孔明きプレート１４が上向き凸状になっていると液体回収槽２５の液面からの高さが高くなり、液体回収槽２５の収容可能水量を増大させることができる。
以上、本発明の一実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であり、例えば孔明きプレートの面積、個々の孔の大きさおよび孔の形成密度、あるいは第１、第２の孔明きプレートの上下間隔等は、排気流量に応じて適宜変更してよい。また、第１、第２の孔明きプレートの中間に第3の孔明きプレートを適宜枚数追加配置してもよい。また本発明の気液分離器は水と空気の分離に限らず、水以外の液体と空気の分離にも応用可能である。
本発明に係る気液分離器の断面図。 図１のII−II線矢視断面図。 第１孔明きプレートと第２孔明きプレートの斜視図。 吸引車の側面図。 吸引車の気液分離器の側面図。 図５のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図。
符号の説明
１ ケーシング
２ 第１孔明きプレート
３ 第２孔明きプレート
６ 液体回収槽
７ 気液導入口
８ 排気口
１１ キャビン
１２ 汚水タンク
１３ 円筒状ケーシング
１４ 第２孔明きプレート
１５ 隔壁
１６ 第1室
１７ 第２室
１８ 連通口
１９ 気液導入口
２０ 排気口
２１ 円筒
２２ 第１孔明きプレート
２３ 箱体
２４ 孔明きプレート
２５ 液体回収槽
２６ 排水口
２７ 給水配管
２８ 円筒
２９ 孔明きプレート

Claims (2)

  1. 多数の孔を有する第１孔明きプレートと第２孔明きプレートを所定の空間を隔てて上下に隔置し、前記空間に外気に通じた排気口を接続すると共に前記第２孔明きプレートの下側に空気の出口がない液体回収槽を配置し、上側の第１孔明きプレートに液体ミストを含む空気流を衝突させ、該空気流中の液体ミストを第１孔明きプレートと第２孔明きプレートを貫通させて前記液体回収槽に落下させると共に、該空気流中の空気を前記空間に接続された前記排気口から排出するようにしたことを特徴とする気液分離器。
  2. 前記第２孔明きプレートを上向き凸状に湾曲させたことを特徴とする請求項１記載の気液分離器。
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