JP6639864B2 - Gas-liquid separation device - Google Patents
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- Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
Description
本発明は、気体中に含まれる液体を気体から分離するための気液分離装置に関する。例えば、自動車等においてサービスブレーキ、エアサスペンションなど利用されるサービスエア（圧縮空気）から油分等（液体）を除去するための気液分離装置に関する。 The present invention relates to a gas-liquid separation device for separating a liquid contained in a gas from the gas. For example, the present invention relates to a gas-liquid separation device for removing oil (liquid) from service air (compressed air) used in service brakes, air suspensions, and the like in automobiles and the like.
例えば、トラック、バスなどの大型車両においては、エアコンプレッサにより所定圧力（例えば、１０ｋｇｆ／ｃｍ２程度）に圧縮した空気をエアタンクに貯留しておき、この圧縮空気（サービスエア）を作動動力源の一部として利用するといったサービスブレーキシステムや、コイルスプリングや板バネの代わりに圧縮空気を利用したエアサスペンションシステムなどが採用されている。 For example, in large vehicles such as trucks and buses, air compressed to a predetermined pressure (for example, about 10 kgf / cm 2 ) by an air compressor is stored in an air tank, and this compressed air (service air) is used as an operating power source. A service brake system that uses it as a part, an air suspension system that uses compressed air instead of a coil spring or a leaf spring, and the like are employed.
ここで、エアコンプレッサにより圧縮された空気は、通常圧力の大気圧状態に比べて含有する水蒸気の凝結により水を発生しやすい状態にある。 Here, the air compressed by the air compressor is in a state where water is more likely to be generated due to condensation of contained steam as compared with the atmospheric pressure state at normal pressure.
このため、エアコンプレッサにより圧縮した空気を、そのままエアタンクに貯留しておいて圧縮空気を、サービスブレーキシステム等の各種エアシステムに供給してしまうと、圧縮空気が触れる部分に腐食などを発生させ、延いては各種エアシステムに機能障害などを生じさせるおそれがあるなど、システムの信頼性等に悪影響を及ぼすおそれがある。 For this reason, if the air compressed by the air compressor is stored in the air tank as it is and the compressed air is supplied to various air systems such as a service brake system, corrosion etc. will occur at the parts where the compressed air touches, This may adversely affect the reliability of the system, for example, causing a malfunction in various air systems.
このようなことから、エアコンプレッサにより圧縮した空気を、エアタンクに貯留する前に、例えば特許文献１に記載されているようなエアドライヤ装置によって水分を除去することなどが行われている。 For this reason, before the air compressed by the air compressor is stored in the air tank, for example, moisture is removed by an air dryer device as described in Patent Document 1.
しかしながら、エアコンプレッサが、エンジンにより回転駆動されるクランク機構やピストンを含んで構成される場合、エアコンプレッサの摺動部を潤滑するための油分（潤滑油、オイル）がミスト状に圧縮空気中に微量に混入してしまうおそれがあり、このような圧縮空気への油分の混入があると、エアドライヤ装置の乾燥剤や各種エアバルブ内のラバーの寿命に悪影響を与えるおそれがある。 However, when the air compressor is configured to include a crank mechanism and a piston that is rotationally driven by the engine, the oil (lubricating oil, oil) for lubricating the sliding portion of the air compressor is mist-like in the compressed air. There is a possibility that a small amount of the oil may be mixed into the compressed air, and such a mixed oil may adversely affect the life of the desiccant of the air dryer or the rubber in various air valves.
このようなことから、特許文献２から特許文献５などにおいては、エアコンプレッサとエアドライヤ装置との間に気液分離装置を介装し、圧縮空気から油分を除去する技術が提案されている。 For this reason, Patent Documents 2 to 5 and the like propose a technique in which a gas-liquid separation device is interposed between an air compressor and an air dryer device to remove oil from compressed air.
従来のこの種の気液分離装置は、螺旋状の部分に圧縮空気を通過させる際に、比較的大きな半径の旋回流（遠心力）により重量のある油分（潤滑油）を外周に付着させることで圧縮空気から油分を分離していた。 In this type of conventional gas-liquid separation device, a heavy oil component (lubricating oil) adheres to the outer periphery by a swirling flow (centrifugal force) having a relatively large radius when compressed air is passed through a spiral portion. Separated oil from compressed air.
しかし、このような旋回流（遠心力）を利用して圧縮空気から油分を分離する場合、車両への搭載性などから装置の小型化を図ろうとすると（旋回半径（螺旋状部分の径）を小さくすると）良好に油分を圧縮空気から分離することができなくなることが解ってきた。 However, when oil is separated from compressed air using such a swirling flow (centrifugal force), it is necessary to reduce the size of the device (e.g., a turning radius (diameter of a spiral portion)) in order to mount it on a vehicle. It has been found that (smaller) the oil cannot be well separated from the compressed air.
すなわち、従来においては、圧縮空気から油分を良好に分離するには、大きなサイズ（旋回半径）の気液分離装置の採用が避けられないものであった。また、従来装置では、圧縮空気から油分を良好に分離するためのラビリンス構造等が必要となるなど構成が複雑化し高コスト化するといった実情もある。 That is, conventionally, in order to satisfactorily separate the oil component from the compressed air, it is inevitable to employ a gas-liquid separator having a large size (turning radius). Further, in the conventional apparatus, there is a situation in which the configuration is complicated and the cost is increased, such as the necessity of a labyrinth structure or the like for favorably separating oil from compressed air.
圧縮空気から油分を分離する別の方法として、例えば、エアコンプレッサとエアドライヤ装置の間にオイルフィルタを介装して油分をオイルフィルタで吸着することで圧縮空気から油分を分離することも考えられるが、良好な分離特性を得るためにはメッシュサイズを比較的小さくする必要があるため通気抵抗が増大してしまい圧縮空気の供給に悪影響を与えるおそれや、メンテナンスを怠ると目詰まりなどが生じ信頼性を低下させるといったおそれがあると共に、フィルタの交換が必要となるなどメンテナンスが面倒であり、実際の採用にはなかなか至らないのが実情である。 As another method of separating oil from compressed air, for example, it is conceivable to separate oil from compressed air by interposing an oil filter between an air compressor and an air dryer device and adsorbing the oil with an oil filter. In order to obtain good separation characteristics, it is necessary to make the mesh size relatively small, so that the ventilation resistance increases, which may adversely affect the supply of compressed air, and if maintenance is neglected, clogging may occur. In addition, there is a risk that the filter may be reduced, and maintenance is troublesome such as a need to replace the filter, so that it is difficult to actually use the filter.
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ低コストな構成でありながら、装置の小型化を促進しつつ良好に気体から油分等の液体を分離して捕捉することができると共に、信頼性に優れ、取り扱いも簡便でフィルタメンテナンスなどの必要のない気液分離装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has a simple and low-cost configuration, and can appropriately separate and capture liquid such as oil from gas while promoting miniaturization of the device, It is an object of the present invention to provide a gas-liquid separation device which has excellent reliability, is easy to handle, and does not require filter maintenance.
このため、本発明は、
気体から液体を分離する気液分離装置であって、
外気から遮蔽された内空間を有する密閉容器と、
前記密閉容器の内空間に導かれると共に気体が導入される気体導入通路と、
前記気体導入通路の気体流れ下流側に接続され、前記気体導入通路より内径の小さな絞り部を有するベンチェリ部と、
前記ベンチェリ部の絞り部と、前記密閉容器の内空間と、を連通するベンチェリ部連通路と、
前記ベンチェリ部の気体流れ下流側に接続され、前記絞り部より内径の大きな内部通路と、
前記内部通路の気体流れ下流側に接続され、前記内部通路より内径の大きな液体捕捉部と、
気体を外部へ排出する気体排出通路であって、前記液体捕捉部の内径より小さな外径を有し、前記液体捕捉部の内径との間に所定間隙を有しつつ前記液体捕捉部の内側に、その先端が他と接触しないように挿入される気体排出通路と、
を含んで構成され、
前記ベンチェリ部連通路から前記密閉容器の内空間内の気体を吸い込む一方、前記液体捕捉部に捕捉された液体を前記所定間隙を介して前記密閉容器の内空間内に吸い出すと共に、
前記密閉容器の内空間内に吸い出された液体を外部に排出するドレーン機構を備えたことを特徴とする。
Therefore, the present invention
A gas-liquid separation device for separating a liquid from a gas,
A sealed container having an inner space shielded from outside air,
A gas introduction passage into which gas is introduced while being guided to the inner space of the closed container,
A venturi section connected to the gas flow downstream side of the gas introduction path, and having a throttle section having a smaller inner diameter than the gas introduction path;
A venturi section communication passage communicating the throttle section of the venturi section and the inner space of the closed container;
An internal passage connected to the gas flow downstream side of the venturi section and having a larger inner diameter than the throttle section;
A liquid capturing portion connected to the gas flow downstream side of the internal passage and having a larger inner diameter than the internal passage;
A gas discharge passage for discharging gas to the outside, having an outer diameter smaller than the inner diameter of the liquid capturing section, and having a predetermined gap between the inner diameter of the liquid capturing section and the inside of the liquid capturing section. , A gas discharge passage inserted so that its tip does not come into contact with others,
Is composed of
While sucking the gas in the inner space of the closed container from the ventilator communication passage, sucking the liquid captured by the liquid capturing unit into the inner space of the closed container through the predetermined gap,
A drain mechanism for discharging the liquid sucked into the inner space of the closed container to the outside is provided.
また、本発明において、前記気体導入通路の気体流れ上流側に、気体が流れる通路を螺旋状に巻回したスパイラル部が備えられることを特徴とすることができる。 Further, in the present invention, a spiral portion formed by spirally winding a gas flow passage may be provided on the gas flow upstream side of the gas introduction passage.
本発明によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、装置の小型化を促進しつつ良好に気体から油分等の液体を分離して捕捉することができると共に、信頼性に優れ、取り扱いも簡便なフィルタメンテナンスなどの必要のない気液分離装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being simple and low-cost structure, while being able to separate and catch liquids, such as an oil component from gas, promoting the miniaturization of an apparatus, it is excellent in reliability and handling. A gas-liquid separation device that does not require simple filter maintenance or the like can be provided.
以下に、本発明に係る気液分離装置の一実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施形態により、本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of a gas-liquid separation device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited by the embodiments described below.
本実施の形態に係る気液分離装置１００は、図１示すように、エアコンプレッサとエアドライヤの間に介装され、エアコンプレッサから吐出される圧縮空気（気体の一例）を入口部（入口端）１Ａから導入し、圧縮空気に含まれる油分等の液体を分離して補捉した後、出口部（出口端）１Ｂからエアドライヤ側へ圧縮空気を送出するようになっている。 As shown in FIG. 1, the gas-liquid separation device 100 according to the present embodiment is interposed between an air compressor and an air dryer, and receives compressed air (an example of gas) discharged from the air compressor at an inlet (inlet end). 1A, the liquid such as oil contained in the compressed air is separated and captured, and then the compressed air is sent from the outlet (outlet end) 1B to the air dryer side.
なお、圧縮空気は、トラック等の駆動源であるエンジンにより回転駆動されるクランク機構及びピストンやピストンリングを含んで構成されるエアコンプレッサから吐出される圧縮空気であり、少量の油分（潤滑油、オイル）が混在している。
また、ここでの圧縮空気の圧力等は、特に限定されるものではないが、例えば、１０ｋｇｆ／ｃｍ２程度、０．２ｍ３／分（ｍｉｎ）程度が一例として想定できる。
Compressed air is compressed air discharged from an air compressor including a crank mechanism and a piston or a piston ring that is rotationally driven by an engine that is a driving source of a truck or the like, and includes a small amount of oil (lubricating oil, Oil) is mixed.
The pressure of the compressed air and the like are not particularly limited, but may be, for example, about 10 kgf / cm 2 and about 0.2 m 3 / min (min).
ここで、本実施の形態に係る気液分離装置１００の拡大図を図２に示すが、図２に示すように、気液分離装置１００は、外気とは遮断された内空間１０１Ａを有する液体回収容器（密閉容器）１０１を備えて構成される。 Here, an enlarged view of the gas-liquid separation device 100 according to the present embodiment is shown in FIG. 2. As shown in FIG. 2, the gas-liquid separation device 100 has a liquid having an inner space 101 </ b> A that is isolated from outside air. A collection container (closed container) 101 is provided.
前記液体回収容器１０１には、内空間１０１Ａから遮断されて圧縮空気（少量の液体が混合している）が導かれる圧縮空気導入通路（気体導入通路）１０２（入口部１Ａに接続）が備えられている。 The liquid recovery container 101 is provided with a compressed air introduction passage (gas introduction passage) 102 (connected to the inlet 1A) through which compressed air (a small amount of liquid is mixed) is guided from the inner space 101A. ing.
そして、圧縮空気導入通路１０２の圧縮空気流れ下流側（気体流れ下流側）には、内径が縮小されたベンチェリ部１０３が接続されていると共に、該ベンチェリ部１０３の圧縮空気流れ下流側には内径が圧縮空気導入通路１０２の内径と同程度まで拡径（拡張）された内部通路１０４が接続され、これらの内側を圧縮空気は流れるようになっている。 On the downstream side of the compressed air flow (downstream of the gas flow) of the compressed air introduction passage 102, a venturi portion 103 having a reduced inner diameter is connected, and on the downstream side of the compressed air flow of the venturi portion 103, an inner diameter is provided. Are connected to an internal passage 104 whose diameter is expanded (expanded) to about the same as the inner diameter of the compressed air introduction passage 102, and compressed air flows inside these.
ここで、本実施の形態では、内部通路１０４の圧縮空気流れ下流側に、液体トラップ部（液体捕捉部）１０５が接続されている。この液体トラップ部１０５は、その内径が、内部通路１０４の内径と同等の内径から、圧縮空気流れ下流側に進むに連れて徐々に拡径され、内部通路１０４の内径より所定に大きな内径となったところから圧縮空気流れ下流側に向けて略同一径にて所定長さＸ程度延在するように形成されている。 Here, in the present embodiment, a liquid trap unit (liquid capturing unit) 105 is connected to the downstream side of the compressed air flow of the internal passage 104. The inner diameter of the liquid trap portion 105 is gradually increased from the inner diameter equal to the inner diameter of the internal passage 104 toward the downstream side of the compressed air flow, and becomes a predetermined inner diameter larger than the inner diameter of the internal passage 104. From there, it is formed so as to extend about a predetermined length X with substantially the same diameter toward the downstream side of the compressed air flow.
この液体トラップ部１０５の内側には、圧縮空気導入通路１０２の内径と同程度の気体排出通路１０７（出口部１Ｂに接続）が挿入されている（液体トラップ部１０５の内径より気体排出通路１０７の外径は小さい）。気体排出通路１０７の圧縮空気流れ上流側の先端部１０７Ａと、内部通路１０４或いは液体トラップ部１０５と、は、所定間隔Ｙを残して接触しないように形成されている。 Inside the liquid trap portion 105, a gas discharge passage 107 (connected to the outlet portion 1B) which is substantially the same as the inner diameter of the compressed air introduction passage 102 is inserted (from the inner diameter of the liquid trap portion 105, the gas discharge passage 107). Outer diameter is small). The distal end 107A of the gas discharge passage 107 on the upstream side of the compressed air flow and the internal passage 104 or the liquid trap portion 105 are formed so as not to contact with each other except for a predetermined interval Y.
また、液体トラップ部１０５の圧縮空気流れ下流側端部１０５Ａは、圧縮流れ下流側に進むに従って外側に拡径される舌状部１０７Ｂと所定間隙Ｚを持つように形成され、当該所定間隙Ｚが、液体トラップ部１０５と液体回収容器１０１の内空間１０１Ａとを連通する液体回収連通穴１０６として機能するように構成されている。 Further, the compressed air flow downstream end portion 105A of the liquid trap portion 105 is formed so as to have a predetermined gap Z with a tongue portion 107B whose diameter increases outward as the compressed air flows downstream, and the predetermined gap Z is formed. The liquid trap unit 105 is configured to function as a liquid recovery communication hole 106 that communicates the inner space 101A of the liquid recovery container 101.
かかる構成を備えた本実施の形態によれば、圧縮空気導入通路１０２に、エアコンプレッサから吐出される圧縮空気（少量の液体が混合している）が導入されると、圧縮空気は該圧縮空気導入通路１０２に接続されているベンチェリ部１０３に導かれる。 According to the present embodiment having such a configuration, when the compressed air (mixed with a small amount of liquid) discharged from the air compressor is introduced into the compressed air introduction passage 102, the compressed air becomes the compressed air. It is led to a venturi section 103 connected to the introduction passage 102.
ベンチェリ部１０３は内径が縮小（縮径）されているので、その絞り部１０３Ａによりベンチェリ効果が生じ、ベンチェリ部１０３において圧縮空気の流速が増加し内径の大きな低速部（内部通路１０４や圧縮空気導入通路１０２）に比べて低圧となる。 Since the inner diameter of the venturi section 103 is reduced (diameter reduced), a venturi effect is generated by the throttle section 103A, the flow velocity of the compressed air increases in the venturi section 103, and a low-speed section having a large inner diameter (the internal passage 104 or the compressed air introduction port). The pressure becomes lower than that of the passage 102).
このため、ベンチェリ部３の絞り部１０３Ａと、液体回収容器１の内空間１０１Ａと、を連通するベンチェリ部吸込通路１０３Ｂにより、液体回収容器１０１の内空間１０１Ａ内の空気がベンチェリ部１０３の絞り部１０３Ａへ吸い込まれることになる。 For this reason, the air in the inner space 101A of the liquid recovery container 101 causes the air in the inner space 101A of the venturi unit 103 to be reduced by the venturi suction passage 103B which communicates the throttle unit 103A of the venturi unit 3 with the inner space 101A of the liquid recovery container 1. It will be sucked into 103A.
これにより、液体回収容器１０１の内空間１０１Ａは減圧され、内部通路１０４の内部は加圧されることになる。 Thereby, the internal space 101A of the liquid recovery container 101 is depressurized, and the inside of the internal passage 104 is pressurized.
従って、内部通路１０４内を流れる圧縮空気の流速が極端に高く（速く）なければ、かかる内部通路１０４の内部の加圧と、内部通路１０４の径拡張部１０４Ａの存在と、が相俟って、圧縮空気中の液体は、内部通路１０４の内壁付近へと移動して付着し、内部通路１０４の内壁に沿って圧縮空気流れ下流側に向けて移動する（流れる）ことになる。 Therefore, unless the flow velocity of the compressed air flowing in the internal passage 104 is extremely high (fast), the pressurization inside the internal passage 104 and the existence of the diameter expanding portion 104A of the internal passage 104 are combined. The liquid in the compressed air moves to and adheres to the vicinity of the inner wall of the internal passage 104, and moves (flows) along the inner wall of the internal passage 104 toward the downstream of the compressed air flow.
そして、このように内部通路１０４の内壁に付着して圧縮空気流れ下流側に向けて流れる液体は、液体トラップ部１０５により捕捉される（溜められる）が、このとき、ベンチェリ部１０３の絞り部１０３Ａによるベンチェリ効果によりベンチェリ部吸込通路１０３Ｂを介して液体回収容器１０１の内空間１０１Ａは減圧されているため、液体回収連通穴１０６を介して内部通路１０４側から圧縮空気の一部が吸い込まれる。このため、かかる圧縮空気の一部と共に液体トラップ部１０５に捕捉された（溜められた）液体が、液体回収連通穴６を介して液体回収容器１０１の内空間１０１Ａ側に効率良く排出される（吸い出される）ことになる。 Then, the liquid that adheres to the inner wall of the internal passage 104 and flows toward the downstream side of the compressed air flow is captured (stored) by the liquid trap unit 105. At this time, the throttle unit 103A of the venturi unit 103 at this time. Since the internal space 101A of the liquid recovery container 101 is depressurized via the venturi suction passage 103B due to the venturi effect of the above, a part of the compressed air is sucked from the internal passage 104 side through the liquid recovery communication hole 106. Therefore, the liquid trapped (stored) in the liquid trap portion 105 together with a part of the compressed air is efficiently discharged to the inner space 101A side of the liquid recovery container 101 through the liquid recovery communication hole 6 ( Will be sucked out).
液体回収連通穴１０６から液体回収容器１０１の内空間１０１Ａ側に吸い出された（排出された）液体は、液体回収容器１０１の内空間１０１Ａの底部に溜まるが、所定量溜まったら、或いは所定のサイクルで定期的に、ドレーン機構１０８から外部に排出される（取り出される）或いはエンジンのオイルパンに戻されるといった処理がなされる。液体の外部への排出は、ドレーン機構１０８のドレーンバルブを手動或いは自動的に開閉させることで行うことができる。なお、ドレーン機構１０８を省略し、分離した液体（オイル）を容量の大きな別置きの液体収容容器（キャッチタンク）に導く構成や、分離した液体（オイル）をエンジンのオイルパンに戻すオイルリターン通路を接続しておく構成とすることもできる。 The liquid sucked (discharged) to the inner space 101A side of the liquid recovery container 101 from the liquid recovery communication hole 106 accumulates at the bottom of the inner space 101A of the liquid recovery container 101. Periodically in the cycle, processing such as being discharged (taken out) from the drain mechanism 108 or returned to the oil pan of the engine is performed. The discharge of the liquid to the outside can be performed by manually or automatically opening and closing the drain valve of the drain mechanism 108. The drain mechanism 108 is omitted, and the separated liquid (oil) is guided to a separate liquid storage container (catch tank) having a large capacity, and the oil return passage for returning the separated liquid (oil) to the oil pan of the engine. May be connected.
このように、本実施の形態によれば、外部から遮蔽された液体回収容器１０１の内空間１０１Ａに、圧縮空気が流れる圧縮空気導入通路１０２を導き、該圧縮空気導入通路１０２にベンチェリ部１０３を接続してベンチェリ効果を利用することで、ベンチェリ部吸込通路１０３Ｂから液体回収容器１０１の内空間１０１Ａの空気を圧縮空気に吸い込ませて、液体回収容器１０１の内空間１０１Ａを減圧することができる。 As described above, according to the present embodiment, the compressed air introduction passage 102 through which the compressed air flows is introduced into the inner space 101A of the liquid recovery container 101 shielded from the outside, and the venturi section 103 is inserted into the compressed air introduction passage 102. By connecting and using the venturi effect, the air in the internal space 101A of the liquid recovery container 101 is sucked into the compressed air from the venturi suction passage 103B, and the internal space 101A of the liquid recovery container 101 can be depressurized.
この一方で、圧縮空気がベンチェリ部１０３を通過した後、圧縮空気に含まれる液体は、内部通路１０４の内壁に付着され、液体トラップ部１０５により捕捉される（集められる）が、液体回収容器１０１の内空間１０１Ａは、ベンチェリ部吸込通路１０３Ｂにより減圧されているため、液体トラップ部１０５に捕捉された（集められた）液体は、液体トラップ部１０５の下流側の液体回収連通穴１０６から液体回収容器１０１の内空間１０１Ａ側に効率良く排出され（吸い出され）、ドレーン機構１０８から適宜のタイミングで外部に排出（取り出す）或いはエンジンのオイルパンに戻すことができることになる。 On the other hand, after the compressed air has passed through the venturi section 103, the liquid contained in the compressed air adheres to the inner wall of the internal passage 104 and is captured (collected) by the liquid trap section 105, but the liquid collection container 101 Since the inner space 101A is depressurized by the venturi suction passage 103B, the liquid captured (collected) by the liquid trap 105 is collected from the liquid collection communication hole 106 on the downstream side of the liquid trap 105. It is efficiently discharged (sucked out) to the inner space 101A side of the container 101, and can be discharged (extracted) from the drain mechanism 108 to the outside at an appropriate timing or returned to the oil pan of the engine.
このように、本実施の形態によれば、従来のような遠心力を利用した大きなサイズ（旋回半径）の気液分離装置や複雑なラビリンス構造等を必要とすることなく、良好に圧縮空気から液体を分離することができる。また、エアコンプレッサとエアドライヤ装置の間にオイルフィルタを介装して油分をオイルフィルタで吸着することで圧縮空気から油分を分離する必要がないため、通気抵抗が増大してしまい圧縮空気の供給に悪影響を与えるおそれや、メンテナンスを怠ると目詰まりなどが生じ信頼性を低下させるといったおそれを解消することができると共に、フィルタの交換も必要なくメンテナンスも容易な気液分離装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, the compressed air can be satisfactorily removed from the compressed air without the necessity of a conventional large-sized (turning radius) gas-liquid separation device utilizing centrifugal force or a complicated labyrinth structure. Liquids can be separated. In addition, since an oil filter is interposed between the air compressor and the air dryer to adsorb the oil with the oil filter, there is no need to separate the oil from the compressed air. It is possible to provide a gas-liquid separation device which can eliminate the risk of adverse effects and the risk of clogging or the like if maintenance is neglected, thereby lowering reliability, and which can be easily maintained without replacement of a filter. .
すなわち、本実施の形態によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、装置の小型化を促進しつつ良好に気体から油分等の液体を分離して捕捉することができると共に、信頼性に優れ、取り扱いも簡便なフィルタメンテナンスなどの必要のない気液分離装置を提供することができる。 That is, according to the present embodiment, it is possible to separate and capture a liquid such as an oil component from a gas satisfactorily while promoting the miniaturization of the device while having a simple and low-cost configuration, and to improve reliability. It is possible to provide a gas-liquid separation device which is excellent and easy to handle and does not require filter maintenance or the like.
ここで、本発明者等は、圧縮空気（例えば、１０ｋｇｆ／ｃｍ２程度、０．２ｍ３／分（ｍｉｎ）程度）に旋回流（或いは螺旋流）を与えることで外側に油分（潤滑油等）を集めて捕捉するといった従来の気液分離装置の小型化を図るために、スパイラルチューブを比較的短い半径にて螺旋状に巻回したものを何種類か準備し、圧縮空気から油分を分離できるのかの確認実験を行った。 Here, the present inventors apply a swirling flow (or a spiral flow) to the compressed air (for example, about 10 kgf / cm 2, about 0.2 m 3 / min (min)), and thereby an oil component (lubricating oil, etc.) In order to reduce the size of the conventional gas-liquid separator, which collects and captures, several types of spiral tubes spirally wound with a relatively short radius are prepared to separate oil from compressed air. An experiment was conducted to confirm whether it was possible.
この確認実験の結果、装置の小型化を図るために細いチューブを比較的小さい半径で螺旋状に巻回して比較的小さい半径の旋回流（螺旋流）を圧縮空気に与えた場合には、従来のように比較的大きな半径の旋回流を与えた場合のように圧縮空気中の油分が旋回流の外側（Ｒ部（カーブ）の外側）に集まる現象は確認できなかった。 As a result of this confirmation experiment, when a thin tube was spirally wound with a relatively small radius to give a swirling flow (spiral flow) with a relatively small radius to compressed air in order to reduce the size of the device, the conventional method was used. As in the case where a swirling flow having a relatively large radius is given as described above, a phenomenon in which oil in the compressed air gathers outside the swirling flow (outside the R portion (curve)) could not be confirmed.
その一方で、細いチューブを比較的小さい径で螺旋状に巻回して比較的小さい径の旋回流（螺旋流）を与えた場合には、圧縮空気中の油分が、螺旋状の細いチューブ内の内壁側の上下方向略中央付近に集まり、集まった油分が圧縮空気流れ（圧縮空気の主流の流れ）の方向に筋状に流れることが確認された。 On the other hand, when a thin tube is spirally wound with a relatively small diameter to give a swirling flow (spiral flow) having a relatively small diameter, the oil in the compressed air is reduced in the spiral thin tube. It was confirmed that the oil collected near the center in the vertical direction on the inner wall side, and the collected oil flowed in the direction of the compressed air flow (the flow of the main flow of the compressed air).
このような新たな知見に基づいて、本発明者等は、エアコンプレッサから吐出された圧縮空気を、所定のスパイラル径の螺旋状チューブを通過させることで、圧縮空気中のオイルミスト（液体）を、螺旋状チューブのスパイラル部（Ｒ部、カーブ部分）の内側上下方向略中央付近にチューブの長手方向に沿って（すなわち、螺旋状部の内周最短半径線（最小内径線）に沿って）筋状に集めることができるようにした装置を、本願出願人が出願人である特願２０１５−１６１８４９号にて提案した。 Based on such new findings, the present inventors have made it possible for the compressed air discharged from the air compressor to pass through a spiral tube having a predetermined spiral diameter to remove oil mist (liquid) in the compressed air. Inside the spiral portion (R portion, curved portion) of the spiral tube, in the vicinity of the center in the up-down direction, along the longitudinal direction of the tube (that is, along the innermost shortest radius line (minimum inner diameter line) of the spiral portion). A device which can be collected in a streak shape has been proposed in Japanese Patent Application No. 2015-161849 filed by the present applicant.
従って、この螺旋状チューブの内壁に筋状に集められた油分（潤滑油、オイル）（液体の一例）を、上述のベンチェリ効果を利用した気液分離装置１００にて捕捉する構成とすれば、より効果的に圧縮空気（気体）から油分（液体）を分離することができる。 Therefore, if the oil component (lubricating oil, oil) (an example of a liquid) collected in a streak shape on the inner wall of the spiral tube is captured by the gas-liquid separation device 100 using the above-described Ventelli effect, The oil component (liquid) can be more effectively separated from the compressed air (gas).
すなわち、本実施の形態では、上述した気液分離装置１００と、特願２０１５−１６１８４９号にて提案した気液分離装置と、を組み合わせて利用することで、より一層効果的に圧縮空気から液体を分離することができるようにするものである。 That is, in the present embodiment, the above-described gas-liquid separation device 100 and the gas-liquid separation device proposed in Japanese Patent Application No. 2015-161849 are used in combination, so that liquid from compressed air is more effectively removed. Can be separated.
特願２０１５−１６１８４９号にて提案した気液分離装置２００は、図３に示すように、内径φ１０ｍｍ程度（例えば、内径φ５ｍｍ〜φ３０ｍｍ程度とすることができる）のチューブ１を比較的小さいスパイラル径（例えばφ５０〜３００程度、ここではφ１１０程度）にて所定巻き数（例えば１〜１０、ここでは３〜４）にて巻回したスパイラル部（螺旋状部）２を、比較的サイズの小さい密閉容器２０（１０１）内に収容している。 As shown in FIG. 3, the gas-liquid separation device 200 proposed in Japanese Patent Application No. 2015-161849 uses a tube 1 having an inner diameter of about 10 mm (for example, an inner diameter of about 5 mm to 30 mm) with a relatively small spiral diameter. A spiral part (spiral part) 2 wound with a predetermined number of turns (for example, about 1 to 10, here 3 to 4) at (for example, about φ50 to 300, here about φ110) a relatively small hermetic seal. It is housed in the container 20 (101).
チューブ（気体が流れる通路）１の入口部（入口端）１Ａには、エアコンプレッサから吐出される圧縮空気が導入され、導入された圧縮空気は、スパイラル部２を通過した後、出口部（出口端）１Ｂを介して、エアドライヤ側へ送出されるようになっている。 Compressed air discharged from an air compressor is introduced into an inlet (inlet end) 1A of a tube (passage through which gas flows) 1, and the introduced compressed air passes through a spiral portion 2 and then exits (exit). (End) 1B, and is sent to the air dryer side.
すなわち、気液分離装置２００は、エアコンプレッサとエアドライヤとの間に介装され、エアコンプレッサから吐出される圧縮空気を導入し、圧縮空気に含まれる油分等の液体を分離して補捉した後、エアドライヤ側へ圧縮空気を送出するようになっている。
なお、チューブ１の入口部１Ａと出口部１Ｂの位置は、特に限定されるものでなく、車両への搭載性等を考慮して適宜に変更可能である。また、取付方向に関しても、適宜に変更可能である。
That is, the gas-liquid separator 200 is interposed between the air compressor and the air dryer, introduces compressed air discharged from the air compressor, and separates and captures liquid such as oil contained in the compressed air. Compressed air is sent to the air dryer side.
In addition, the positions of the inlet 1A and the outlet 1B of the tube 1 are not particularly limited, and can be appropriately changed in consideration of mountability to a vehicle and the like. Also, the mounting direction can be appropriately changed.
ここで、上述したように、比較的小さいスパイラル径（例えばφ５０〜３００程度、ここではφ１１０程度）にて螺旋状にチューブ１を巻回すると、スパイラル部２（Ｒ部、カーブ部分）内の内径側（内側）と外径側（外側）の流速差及び圧力差によって、圧縮空気中の油分等の液体が、スパイラル部２の螺旋状（スパイラル形状）の内周最短半径線に沿って筋状に析出する（集められる）ことになる。この筋状に析出した（集められた）油分（オイル筋）は、圧縮空気流れ下流側に向かって進行する。 Here, as described above, when the tube 1 is spirally wound with a relatively small spiral diameter (for example, about φ50 to 300, here, about φ110), the inner diameter of the spiral portion 2 (R portion, curved portion) Due to the flow velocity difference and pressure difference between the side (inside) and the outside diameter side (outside), the liquid such as oil in the compressed air becomes streaky along the spiral (spiral-shaped) inner circumference shortest radius line of the spiral portion 2. (Collected). The oil component (oil streak) precipitated (collected) in a streak shape proceeds toward the downstream side of the compressed air flow.
従って、かかる筋状に集められた油分（オイル筋）をチューブ１から外部へ取り出すために、本実施の形態においては、図３に示したように、気液分離装置１００を、スパイラル部２の圧縮空気流れ下流側に備えて構成した。 Therefore, in order to take out the oil (oil streaks) collected in a streak shape from the tube 1 to the outside, in the present embodiment, as shown in FIG. It was configured to be provided on the downstream side of the compressed air flow.
この例では、気液分離装置２００の密閉容器２０が、気液分離装置１００の液体回収容器１０１（内空間１０１Ａ）として機能する。 In this example, the closed container 20 of the gas-liquid separation device 200 functions as the liquid recovery container 101 (the inner space 101A) of the gas-liquid separation device 100.
このような構成によれば、スパイラル部２のチューブ１内に筋状に集められ圧縮空気流れ下流側に向けて流れる油分（潤滑油）を、その下流側に設けた気液分離装置１００により効率良く圧縮空気から捕捉して分離することができ、この分離した油分（潤滑油）を、密閉容器２０（液体回収容器１０１）の内側の底部に貯留することができる。 According to such a configuration, the oil (lubricating oil) collected in a streak shape in the tube 1 of the spiral part 2 and flowing toward the downstream side of the compressed air flow is efficiently converted by the gas-liquid separation device 100 provided downstream thereof. The oil can be well captured and separated from the compressed air, and the separated oil (lubricating oil) can be stored in the bottom inside the closed container 20 (liquid recovery container 101).
そして、所定量油分が貯留したら、ドレーン機構１０８を開けて外部へ排出することができる。 Then, when a predetermined amount of oil is stored, the drain mechanism 108 can be opened and discharged to the outside.
なお、図４に示すように、密閉容器２０を省略した場合には、チューブ１のスパイラル部２の出口に、液体回収容器１０１を備えた気液分離装置１００（図２の構成のもの）を接続するような構成とすることもできる。 In addition, as shown in FIG. 4, when the closed container 20 is omitted, a gas-liquid separator 100 (having the configuration shown in FIG. 2) having a liquid recovery container 101 at the outlet of the spiral part 2 of the tube 1 is used. It is also possible to adopt a configuration for connection.
以上のように、気液分離装置２００（チューブ１のスパイラル部２）と、気液分離装置１００と、を組み合わせた場合においては、簡単かつ低コストな構成でありながら、装置の小型化を促進しつつ一層良好に気体から液体を分離して効率良く捕捉することができると共に、信頼性に優れ、取り扱いも簡便でフィルタメンテナンスなどの必要のない使い勝手の良い気液分離装置を提供することができる。 As described above, when the gas-liquid separation device 200 (the spiral portion 2 of the tube 1) and the gas-liquid separation device 100 are combined, it is possible to reduce the size of the device while having a simple and low-cost configuration. It is possible to provide an easy-to-use gas-liquid separation device that can separate a liquid from a gas more efficiently and efficiently capture the same while also having excellent reliability, easy handling, and no need for filter maintenance. .
ところで、本実施の形態では、エアコンプレッサとエアドライヤの間における比較的高温（約１８０°Ｃ付近）の圧縮空気から油分（潤滑油）を分離して捕捉するので、圧縮空気中の水分は十分に気化しているため、捕捉した油分（潤滑油）に水分が混入するおそれが低いため、捕捉した油分（潤滑油）をそのままエンジンのオイルパンに戻しても不具合が発生することがない点で有利である。 By the way, in the present embodiment, since the oil (lubricating oil) is separated and captured from the relatively high temperature (around 180 ° C.) compressed air between the air compressor and the air dryer, the moisture in the compressed air is sufficiently reduced. Since it is vaporized, there is a low possibility that moisture is mixed into the captured oil (lubricating oil). Therefore, it is advantageous in that no trouble occurs even if the captured oil (lubricating oil) is returned to the engine oil pan as it is. It is.
以上で説明した実施形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。 The embodiments described above are merely examples for describing the present invention, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
１ チューブ（配管：気体が流れる通路）
１Ａ 入口部
１Ｂ 出口部
２ スパイラル部（螺旋状部）
１０ ディフューザ部
１１ 絞り部
１２ 吸い込み穴
２０ 密閉容器
１００ 気液分離装置
１０１ 液体回収容器（密閉容器）
１０１Ａ 内空間
１０２ 圧縮空気導入通路（気体導入通路）
１０３ ベンチェリ部
１０３Ａ 絞り部
１０３Ｂ ベンチェリ部吸込通路（ベンチェリ部連通路）
１０４ 内部通路
１０５ 液体トラップ部（液体捕捉部）
１０６ 液体回収連通穴（所定間隙Ｚ）
１０７ 気体排出通路
１０８ ドレーン機構
1 tube (Piping: gas flow passage)
1A Inlet 1B Outlet 2 Spiral (spiral)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Diffuser part 11 Restriction part 12 Suction hole 20 Airtight container 100 Gas-liquid separation device 101 Liquid recovery container (airtight container)
101A Internal space 102 Compressed air introduction passage (gas introduction passage)
103 Ventelli portion 103A Restricted portion 103B Ventelli portion suction passage (Ventelli portion communication passage)
104 Internal passage 105 Liquid trap unit (liquid capture unit)
106 Liquid recovery communication hole (predetermined gap Z)
107 Gas exhaust passage 108 Drain mechanism
Claims (2)
外気から遮蔽された内空間を有する密閉容器と、
前記密閉容器の内空間に導かれると共に気体が導入される気体導入通路と、
前記気体導入通路の気体流れ下流側に接続され、前記気体導入通路より内径の小さな絞り部を有するベンチェリ部と、
前記ベンチェリ部の絞り部と、前記密閉容器の内空間と、を連通するベンチェリ部連通路と、
前記ベンチェリ部の気体流れ下流側に接続され、前記絞り部より内径の大きな内部通路と、
前記内部通路の気体流れ下流側に接続され、前記内部通路より内径の大きな液体捕捉部と、
気体を外部へ排出する気体排出通路であって、前記液体捕捉部の内径より小さな外径を有し、前記液体捕捉部の内径との間に所定間隙を有しつつ前記液体捕捉部の内側に、その先端が他と接触しないように挿入される気体排出通路と、
を含んで構成され、
前記ベンチェリ部連通路から前記密閉容器の内空間内の気体を吸い込む一方、前記液体捕捉部に捕捉された液体を前記所定間隙を介して前記密閉容器の内空間内に吸い出すと共に、
前記密閉容器の内空間内に吸い出された液体を外部に排出するドレーン機構を備えたことを特徴とする気液分離装置。 A gas-liquid separation device for separating a liquid from a gas,
A sealed container having an inner space shielded from outside air,
A gas introduction passage into which gas is introduced while being guided to the inner space of the closed container,
A venturi section connected to the gas flow downstream side of the gas introduction path, and having a throttle section having a smaller inner diameter than the gas introduction path;
A venturi section communication passage communicating the throttle section of the venturi section and the inner space of the closed container;
An internal passage connected to the gas flow downstream side of the venturi section and having a larger inner diameter than the throttle section;
A liquid capturing portion connected to the gas flow downstream side of the internal passage and having a larger inner diameter than the internal passage;
A gas discharge passage for discharging gas to the outside, having an outer diameter smaller than the inner diameter of the liquid capturing section, and having a predetermined gap between the inner diameter of the liquid capturing section and the inside of the liquid capturing section. , A gas discharge passage inserted so that its tip does not come into contact with others,
Is composed of
While sucking the gas in the inner space of the closed container from the ventilator communication passage, sucking the liquid captured by the liquid capturing unit into the inner space of the closed container through the predetermined gap,
A gas-liquid separation device comprising a drain mechanism for discharging liquid sucked into the inner space of the closed container to the outside.
The gas-liquid separation device according to claim 1, wherein a spiral portion formed by spirally winding a passage through which the gas flows is provided upstream of the gas flow of the gas introduction passage.
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