KR20210118923A

KR20210118923A - 기액분리기

Info

Publication number: KR20210118923A
Application number: KR1020217027419A
Authority: KR
Inventors: 야스시 토미야마; 류지 하야시; 이치로 세키네; 타카시게 이나바; 츠요시 이타가키
Original assignee: 가부시끼가이샤 마에가와 세이사꾸쇼
Priority date: 2020-02-25
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2021-10-01
Also published as: CN113557073B; CN113557073A; WO2021171369A1; WO2021171662A1; KR102619597B1

Abstract

[과제] 본체부에 유입된 기액혼합물의 유속을 증대시켜서, 적합하게 기액을 분리할 수 있는 기액분리기를 제공한다.
[해결 수단] 기액분리기(1)는, 통 형상의 본체부(10)와, 본체부에 연통해서 설치되어, 기액혼합물이 도입되는 도입로(20)와, 본체부에 부착되고, 기액혼합물을 정류하는 정류판(50)을 포함하되, 정류판은, 기액혼합물이 유출되는 단부(50A)를 향해서, 본체부의 내벽과의 거리가 서서히 좁아지도록 구성되는 협폭부(54)를 구비한다.

Description

기액분리기

본 발명은 기액혼합물로부터 기체와 액체를 분리하는 기액분리기에 관한 것이다.

공기, 냉매 가스, 공정 가스 등의 가스를 압축하는 가스 압축기는, 압축기에 흡입된 공기나 가스 등의 기체에, 냉각, 윤활 등을 목적으로 해서, 냉동기유 등의 윤활유(액체)가 이용된다. 따라서, 압축기로부터 토출된 기체 중에는, 윤활유가 혼재되어 있다.

이 때문에, 압축기로부터 토출된 기체는, 일단 기액분리기에 도입되어서, 기액분리기 내에 있어서 냉동기유를 분리할 필요가 있다.

이러한 기액분리기로서, 예를 들면, 하기 특허문헌 1에는, 통 형상 본체부 속에, 기액혼합물을 불어넣고, 기체와 액체를 원심분리하는 기액분리기가 개시되어 있다.

특허문헌 1에 개시된 기액분리기에서는, 원통 형상의 압력용기인 기액분리기 본체(본체부)에, 내벽으로부터 소정 간격을 개재해서 만곡 형상의 안내판을 부착하여, 본체부의 내벽과 안내판 사이에 유도로를 형성해서 장거리 리시버 탱크 내에서 선회시키고 있다.

JP

2004-52710

A

그러나, 전술한 특허문헌 1에 개시된 기액분리기에서는, 안내판을 일단부로부터 타단부 측을 향하는 소정의 길이 범위를, 본체부의 내벽과의 간격을 서서히 확대하는 형상으로 형성하고 있기 때문에, 본체부에 유입된 기액혼합물은, 유도로에 있어서, 유속이 저하된다. 그리고 기액혼합물의 유속이 저하되면, 본체부에 있어서, 기액혼합물이 충분히 선회되지 않아, 적합하게 기체와 액체를 분리할 수 없을 우려가 있다. 또한, 도입로는 본체부 외벽에 대한 접선과 평행하고 그리고 접선과 근접하도록 본체부에 부착되어 있기 때문에 제작상 설치가 어렵고 공정수가 소요된다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본체부에 유입된 기액혼합물의 유속을 증대시켜서, 적합하게 기액을 분리할 수 있는 소형, 콤팩트한 기액분리기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 기액분리기는, 기액혼합물로부터 기체와 액체를 분리하는 기액분리기이다. 기액분리기는, 통 형상의 본체부와, 상기 본체부에 연통해서 설치되어, 상기 기액혼합물이 도입하는 도입로와, 상기 본체부에, 상기 본체부의 몸통에 형성되는 원호에 있어서, 현(弦)의 길이 방향에 부착되고, 상기 기액혼합물을 정류하는 정류판과, 액체가 분리된 기체의 배기 유로를 포함한한다. 상기 정류판은, 상기 기액혼합물이 유출되는 단부를 향해서, 상기 본체부의 내벽과의 거리가 서서히 좁아지도록 구성되는 협폭부를 구비한다. 상기 본체부 내의 선회부는 상하로 연장되는 상기 본체부와 칸막이판에 의해 구성된다.

전술한 기액분리기에 따르면, 정류판은, 기액혼합물이 유출되는 단부를 향해서, 본체부의 내벽과의 거리가 서서히 좁아지도록 구성되는 협폭부를 구비하므로, 기액혼합물의 유속을 증대시킬 수 있고, 몸통 내 공간을 유효하게 활용할 수 있고, 적합하게 기액을 분리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 기액분리기를 나타내는 개략 투시도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 기액분리기를 나타내는 개략 수직단면도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 기액분리기를 나타내는, 도 2의 A-A화살표 도면이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 기액분리기의 정류판의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 변형예 1에 따른 기액분리기를 나타내는 도면으로서, 도 3에 대응하는 도면이다.
도 6은 변형예 1에 따른 기액분리기를 나타내는 도면으로서, 도 4에 대응하는 도면이다.
도 7은 변형예 2에 따른 기액분리기를 나타내는 도면으로서, 도 2에 대응하는 도면이다.
도 8은 변형예 3에 따른 기액분리기를 나타내는 도면으로서, 도 2에 대응하는 도면이다.
도 9는 변형예 3에 따른 기액분리기를 나타내는 개략 밑면도이다.
도 10은 변형예 4에 따른 기액분리기를 나타내는 도면으로서, 도 2에 대응하는 도면이다.
도 11은 기액혼합물의 유속과, 분리 효율의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 실시형태를, 도 1 내지 도 4를 참조하면서 설명한다. 또, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다. 도면의 치수비율은, 설명의 형편상 과장되어 있고, 실제의 비율과는 다른 경우가 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 기액분리기(1)를 나타내는 개략 투시도이다. 도 2는 본 실시형태에 따른 기액분리기(1)를 나타내는 개략 수직단면도이다. 도 3은 본 실시형태에 따른 기액분리기(1)를 나타내는, 도 2의 A-A화살표 도면이다. 도 4는 본 실시형태에 따른 기액분리기(1)의 정류판(50)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

기액분리기(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 통 형상의 본체부(10)와, 기액혼합물이 도입되는 도입로(20)와, 가스가 배기되는 배기 유로(30)와, 냉동기유가 배출되는 오일 배출 유로(40)와, 기액혼합물을 정류하는 정류판(50)과, 도입로(20)의 아래쪽에 설치되는 칸막이판(60)을 포함한다. 여기서, 기액분리기(1)는 가스 압축기에 이용되고, 적합하게는 고속 다기통 냉동기에 이용되고, 보다 적합하게는 선박용 고속 다기통 냉동기에 이용되고, 압축 가스에 동반되는 오일을 크랭크케이스에 되돌리기 위하여 이용된다.

본체부(10)는, 상하 방향으로 연장되도록 통 형상으로 구성되어 있다. 이 구성에 따르면, 일본국 공개 특허 평 5-296610호 공보와 같이 아래쪽으로 원추형 로트가 설치되어 있는 구성 및 기체유출관을 내통으로 해서 선회 흐름을 일으키고 있는 구성과 달리, 선회에 의해 저항이 되는 내통을 설치하지 않으므로 선회류가 통 형상만으로 효율적으로 형성되므로 칸막이판(60)을 설치함으로써 선회 영역(R)(도 2참조)을 좁게 할 수 있다. 이 때문에, 선회류가 분산되는 일 없이 선회 속도를 향상시켜서, 분리 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 원추형 로트의 부위가 없기 때문에, 기액분리기(1)를 컴팩트화할 수 있다.

본체부(10)는, 예를 들면 강관에 의해서 구성되어 있지만, 특별히 한정되지 않는다. 본체부(10)의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 적합하게 기액을 분리하는 것이 가능한 크기로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 기액혼합물의 체류 시간이 0.6초 이상 취해지는 용적으로 하는 것이 바람직하다.

정류판(50)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 위쪽에서부터 보았을 때에, 본체부(10)의 몸통에 형성되는 원호에 있어서, 현 길이 방향으로 배치되고, 한쪽이 본체부(10)의 내벽에 접속되고, 다른 쪽이 단부(50A)를 구비한다. 정류판(50)은, 본체부(10)의 내벽과의 거리가 서서히 좁아지도록 구성되는 협폭부를 갖는다.

도입로(20)는, 도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본체부(10)에 연통해서 설치된다. 도입로(20)는, 도 3에 나타낸 바와 같이 설치된다. 도입로(20)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본체부(10)의 몸통 원주의 1/4 이하(도 3에 나타내는 90°이내)에 상당하는 길이로 형성되는 원호의 범위 내에 있어서, 본체부(10)의 중심에 대하여 자유로운 각도로 설치된다.

여기서, 예를 들어, 도입로(20)가 본체부(10)에 대하여 접선방향이 되도록 부착되어 있을 경우, 본체부(10)에 찌그러진 구멍을 형성해서 도입로(20)를 용접하는 것은 곤란하다. 이것에 대해서, 본 실시형태에 따른 기액분리기(1)에 따르면, 도입로(20)는, 본체부(10)의 중심에 대하여 자유로운 각도 및 오프셋량으로 설치되므로, 도입로(20)를 본체부(10)에 대하여 용이하게 용접할 수 있다.

배기 유로(30)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본체부(10)의 위쪽에 설치된다. 배기 유로(30)를 개재해서, 냉동기유(액체)와 분리된 가스(기체)가 배기된다.

배기 유로(30)의 삽입부는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본체부(10)의 상단부(10A)로부터 일단 아래쪽으로 연장되도록 구성되어 있다.

예를 들면, 배기 유로(30)가, 상단부(10A)로부터 삽입부를 갖지 않고, 위쪽으로 연장되는 구성일 경우로서, 도입로(20) 및 배기 유로(30)가 가까울 경우, 정류판(50)의 단부(50A)로부터 상부에 유출된 기액혼합물 중, 충분히 냉동기유가 분리되어 있지 않은 가스나, 또는 충돌 분리로 가스로부터 분리된 냉동기유가 배출되어서, 일부가 배기 유로(30)에 흡인되어서 외부로 배출될 우려가 있다.

이것에 대해서, 본 실시형태에 따른 기액분리기(1)이면, 배기 유로(30)의 삽입부가, 본체부(10)의 상단부(10A)로부터 일단 아래쪽으로 연장되도록 구성되어 있기 때문에, 정류판(50)의 단부(50A)로부터 유출된 기액혼합물 중, 정류판(50)의 상부의 공간의 삽입부 외주영역에 배출되는 미분리 가스나 혹은 가스로부터 분리된 냉동기유가, 직접 배기 유로(30)에 유입되지 않으므로, 외부에 배출되는 것을 적합하게 억제할 수 있다.

또, 배기 유로(30)의 삽입부는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 후술하는 정류판(50)의 제1 연장부(51)의 근방의 높이까지 아래쪽의 연장을 막는 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 발생한 선회류의 방해가 되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 조립 시공도 용이해진다.

본체부(10)의 아래쪽은 오일 저장부로 되어 있고, 오일 배출 유로(40)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본체부(10)의 아래쪽에 설치된다. 오일 배출 유로(40)를 개재해서, 가스와 분리된 냉동기유가 배출된다. 오일 배출 유로(40)의 위쪽에는, 플로트 밸브(90)가 배치되어 있다. 플로트 밸브(90)는 공지의 구성이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

플로트 밸브(90)가 개방됨으로써, 본체부(10)의 아래쪽에 저장된 냉동기유가 오일 배출 유로(40)를 개재해서 배출되고, 소정 시간 경과 후에, 플로트 밸브(90)가 폐쇄되고, 본체부(10)의 아래쪽으로 냉동기유가 저장된다.

정류판(50)은, 도입로(20)로부터 도입한 기액혼합물을 충돌 분리하는 동시에 흐름 방향을 둘레 방향으로 변화시켜 정류하는 동시에, 도입로(20)로부터 도입한 기액혼합물의 유속을 증대시킨다.

정류판(50)은, 도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이, 본체부(10) 내부의 유입부의 내벽에 고정된다. 정류판(50)은, 본체부(10) 내벽으로부터 거의 수평으로 내부로 연장되는 제1 연장부(51)와, 제1 연장부(51)에 연속해서 아래쪽 방향으로 연장되는 제2 연장부(52)와, 제2 연장부(52)에 연속해서, 본체부(10) 내벽에 연장되는 제3 연장부(53)를 갖는다. 예를 들면, 정류판(50)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본체부(10)의 몸통 원주의 1/4 이하(도 3에 나타내는 90°이내)에 상당하는 길이로 형성되는 원호에 있어서, X-Y선 상의 현의 길이 방향에 부착된다. 정류판(50)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 정면에서 보았을 때에, ㄷ자 형상 또는 ⊃자 형상으로 구성되어 있다. 정류판(50)은, 제1 연장부(51)와 제2 연장부(52)와 제3 연장부(53)로, 일체로 구성되어도 된다.

제1 연장부(51) 및 제3 연장부(53)가 본체부(10)의 내벽에 대하여 고정되는 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 용접에 의한 고정이다. 또, 정류판(50)은, 본체부(10)의 내벽과 일체적으로 구성되어 있어도 된다. 이와 같이 제1 연장부(51)는, 본체부(10)에 대하여 협폭부(54)의 형상이 가변이 아니기 때문에, 정류판(50)의 파손이나 수명을 방지할 수 있다. 정류판(50)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 도입로(20)로부터 도입된 기액혼합물이 충돌하도록, 도입로(20)를 덮도록, 연장된다.

도 3에서는 충돌 분리부와 흐름 방향 정류부의 기능을 겸하는 1개의 정류판(50)을 나타내고 있다. 흐름 방향 정류부는 협폭부(54)를 향해서 유로가 좁아지는 정류판(50)으로 구성해도 된다.

협폭부(54)는, 내부 개구를 향해서 유로가 좁아져 있고, 원심분리에 적합한 가스 유속을 확보해서 몸통 내부에 선회류를 생기게 한다. 또, 몸통 내에서 선회해 온 흐름에 대향하지 않도록 경사지게 닿는 것도 겸하고 있다.

제1 연장부(51)는, 도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이, 위쪽에서 보았을 때 그리고 정면에서 보았을 때에, 직선 형상으로 구성되어 있다. 또, 제2 연장부(52)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 정면에서 보았을 때에, 직선 형상으로 구성되어 있다.

전술한 바와 같이, 제1 연장부(51)와 제3 연장부(53)가 도입로(20)의 상하에 있어서, 본체부(10)의 내벽에 고정되어 있기 때문에, 제1 연장부(51)와 제3 연장부(53)가 방해판으로서 작용해서, 도입로(20)로부터 도입한 기액혼합물 중, 냉동기유가 배기 유로(30)로부터 배출되는 것을 적합하게 억제할 수 있다.

또, 정류판(50)의 제1 연장부(51)와 제3 연장부(53)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 위쪽에서부터 보았을 때에, 기액혼합물이 유출되는 단부(50A)를 향해서, 본체부(10)의 내벽과의 거리가 서서히 좁아지도록 구성되는 협폭부(54)를 갖는다. 즉, 협폭부(54) 근방에 있어서, 제1 연장부(51)와 제3 연장부(53)의 단부(50A)를 향해서 서서히 본체부(10)의 내벽에 가까이 가고 있다. 정류판(50)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 위쪽에서부터 보았을 때에 직선 형상으로 구성되어 있다. 이 구성에 따르면, 기액혼합물의 유속을 증대시킬 수 있고, 보다 적합하게 기액을 분리할 수 있다. 또한, 이 구성에 따르면, 일본국 공개 특허 제2004-52710호 공보에 개시되어 있는 바와 같은, 둘레 방향으로 약 반바퀴 정도 형성된 안내판 및 유도로가 불필요해져서, 구성을 간략화할 수 있다.

여기서, 예를 들어, 도입로(20)에 있어서의 기액혼합물의 유속이 4m/s 내지 10m/s일 때, 정류판(50)의 단부(50A)에 있어서의 기액혼합물의 유속은, 6m/s 내지 15m/s이다.

칸막이판(60)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 도입로(20)보다도 아래쪽에 설치된다. 칸막이판(60)은 본체부(10)의 내벽에 접속하고 있다. 칸막이판(60)은 작은 내경을 구비하고, 소위 도넛 형상의 내경을 구비하고 있다. 칸막이판(60)의 내경은, 특별히 한정되지 않지만, 본체부(10)의 내경의 0.4 내지 0.6배이다.

칸막이판(60)은, 본체부(10)에 대하여 별체로 구성되어 있고, 칸막이판(60)은, 예를 들면 용접에 의해, 본체부(10)에 대하여 고정되어 있다.

칸막이판(60)은, XY평면을 따라서 형성된다. 즉, 칸막이판(60)은, 기액분리기(1)에 대해서 경사지는 일 없이, 거의 수평이 되도록 구성된다. 이와 같이 칸막이판(60)은, 수평방향을 따라서 설치되므로, 용이하게 제조할 수 있다.

이와 같이 칸막이판(60)이 설치됨으로써, 칸막이판이 설치되지 않은 구성과 비교해서, 상하 방향을 따르는 선회 영역(R)(도 2 참조)이 좁아져, 선회 속도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 기액을 적합하게 분리할 수 있다.

칸막이판(60)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 배기 유로(30)와 충분히 이간되어 배치되어 있다. 이 때문에, 기액혼합물의 선회류에서, 본체부(10)의 내벽에 부착된 오일이 중력침강하여 칸막이판(60)에 일단 고이고, 오일이 배기 유로(30)로부터 유출되는 일 없이, 칸막이판(60)의 개구 부분으로부터 아래쪽에 있는 오일 배출 유로(40)에 낙하한다.

이상과 같이 구성된 기액분리기(1)에 있어서, 기액혼합물이 도입로(20)로부터 도입되면, 도입된 기액혼합물은, 본체부(10)의 내벽 및 정류판(50)의 사이를 흐르면서, 정류판(50)의 단부(50A)로부터 유출된다. 여기서, 정류판(50)은 협폭부(54)를 지니므로, 기액혼합물의 유속이 증대한 상태로 정류판(50)의 단부(50A)로부터 유출된다. 정류판(50)의 단부(50A)로부터 유출된 기액혼합물은, 본체부(10)의 내벽을 선회함으로써, 기액이 원심분리된다(도 3 참조). 또한, 정류판(50)의 단부(50A)로부터 선회가 개시되는 영역에는, 내통과 같은 선회류의 형성을 저해하는 장해물 및 오일방울을 산란시키도록 하는 직각에 해당하는 면이나 튀어나온 곳이 없으므로, 몸통 내를 유효하게 사용한 원심분리를 할 수 있으므로, 효율이 좋다.

냉동기유의 오일 방울이 작을 경우에는, 원심분리하기 어렵다. 따라서, 기액혼합물이 본체부(10)의 내벽을 선회할 때에, 오일 방울을 모아서 큰 오일방울로 해서, 본체부(10)의 내벽을 따라서 중력침강시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 기액분리기(1)는, 기액혼합물로부터 기체와 액체를 분리하는 기액분리기(1)이다. 기액분리기(1)는, 통 형상의 본체부(10)와, 본체부(10)에 연통해서 설치되고, 기액혼합물이 도입하는 도입로(20)와, 본체부(10)에 부착되고, 기액혼합물을 정류해서 유속을 증대시키는 정류판(50)과, 액체가 분리된 기체의 배기 유로(30)를 갖는다. 정류판(50)은 본체부(10)의 몸통 원주의 1/4 이하(도 3에 나타내는 90°이내)에 상당하는 길이로 형성되는 원호에 있어서, 현의 길이 방향에 부착되어 있다. 도입로(20)는, 그 원호의 범위 내에 자유로운 각도 및 오프셋량으로 접속된다. 또한, 정류판(50)은, 기액혼합물이 유출되는 단부(50A)를 향해서, 본체부(10)의 내벽과의 거리가 서서히 좁아지도록 구성되는 협폭부(54)를 갖는다. 이와 같이 구성된 기액분리기(1)에 따르면, 정류판(50)은, 기액혼합물이 유출되는 단부(50A)를 향해서, 본체부(10)의 내벽과의 거리가 서서히 좁아지도록 구성되는 협폭부(54)를 가지므로, 기액혼합물의 유속을 증대시켜서, 적합하게 기액을 분리할 수 있다.

또, 정류판(50)은, 위쪽에서부터 보았을 때에, 직선 형상으로 구성되어 있다. 이와 같이 구성된 기액분리기(1)에 따르면, 정류판(50)을 용이하게 제조할 수 있다.

또, 정류판(50)은 정면에서 보았을 때에, 도입로(20)의 위쪽에 있어서, 본체부(10)의 내벽에 고정되어 있다. 이와 같이 구성된 기액분리기(1)에 따르면, 정류판(50)의 단부(50A)로부터 유출된 기액혼합물 중, 가스로부터 분리된 냉동기유가 배기 유로(30)로부터 배출되는 것을 적합하게 억제할 수 있다.

또, 기액분리기(1)는, 도입로(20)보다 아래쪽에 설치되고, 본체부(10)의 내경보다도 작은 도넛 형상의 내경을 구비하는 칸막이판(60)을 더 구비한다. 이와 같이 구성된 기액분리기(1)에 따르면, 본체부(10)의 내부에 내통 등의 보조 선회 기구를 이용하지 않아도 되고 상하 방향을 따르는 선회 영역(R)을 충분히 활용할 수 있으므로, 선회 영역(R)이 좁아져, 선회 속도를 향상시킬 수 있고, 보다 적합하게 기액을 분리할 수 있다.

또, 칸막이판(60)은, 수평방향을 따라서 설치된다. 이와 같이 구성된 기액분리기(1)에 따르면, 칸막이판(60)을 용이하게 형성할 수 있다. 오일이 분리된 가스 유체는 칸막이판(60)보다 선회류의 중심을 상승시켜 배기 유로(30)를 향한다. 종래의 몸통의 하부에 설치된 몸통 테이퍼부도 불필요하게 되므로 컴팩트에 이바지한다.

또, 본 발명은 전술한 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 청구범위 내에서 여러 가지 개변할 수 있다.

예를 들어, 전술한 실시형태에서는, 정류판(50)은, 도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이, 본체부(10) 내벽으로부터 거의 수평으로 내부에 연장되는 제1 연장부(51)와, 제1 연장부(51)에 연속해서 아래쪽 방향으로 연장되는 제2 연장부(52)와, 제2 연장부(52)에 연속해서, 본체부(10) 내벽에 연장되는 제3 연장부(53)를 구비하고, ㄷ자 형상으로 구성되어 있다. 그러나, 정류판(150)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 본체부 내벽으로부터 거의 수평으로 내부에 연장되는 제1 연장부(151)와, 제1 연장부(151)에 연속해서, 아래쪽 방향으로 연장되는 제2 연장부(152)를 구비하는 L자 형상으로 구성되어 있어도 된다.

또, 전술한 실시형태에서는, 칸막이판(60)은 수평방향을 따라서 설치되었다. 그러나, 칸막이판(160)은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 직경 방향 내부를 향해서, 아래쪽 방향으로 경사지도록 구성되어 있어도 된다. 이 구성에 따르면, 칸막이판(160) 위의 냉동기유를 경사면을 따라서 아래쪽으로 낙하시킬 수 있고, 칸막이판(160) 위에 냉동기유가 고이는 것을 적합하게 억제할 수 있다.

또, 전술한 실시형태에서는, 정류판(50)은, 위쪽에서부터 보았을 때에, 직선 형상으로 구성되어 있었지만, 정류판의 구성은, 기액혼합물이 유출되는 단부를 향해서, 본체부의 내벽과의 거리가 서서히 좁아지도록 구성되는 협폭부를 갖는 한에 있어서 한정되지 않고, 예를 들어, 만곡 형상으로 구성되어 있어도 된다.

또, 전술한 실시형태에서는, 기액분리기(1)는, 도넛 형상의 칸막이판(60)을 구비하고 있었지만, 도넛 형상의 칸막이판을 구비하고 있지 않아도 된다.

전술한 실시형태에서는, 기액분리기(1)는, 도넛 형상의 칸막이판(60)을 구비하고 있었지만, 도 8, 도 9에 나타낸 바와 같이, 기액분리기(2)는, 도넛 형상의 칸막이판(60) 대신에, 본체부(10)를 상하로 칸막이하는 칸막이판(260)을 구비하고 있어도 된다. 칸막이판(260)에는, 도 8, 도 9에 나타낸 바와 같이, 단부에 상하로 관통하는 관통 구멍(261)이 형성되어 있다. 관통 구멍(261)의 크기는, 특별히 한정되지 않지만, 본체부(10)의 내경이 150 내지 160㎜일 때, 예를 들면 15㎜×15㎜이다.

이와 같이 단부에 관통 구멍(261)을 구비하는 칸막이판(260)이 설치됨으로써, 기액혼합물의 칸막이판(260)의 아래쪽에의 출입이 감소되어, 플로트 밸브(90)의 폭주나 오일면의 요동을 감소시킬 수 있다.

또, 도 10에 나타낸 바와 같이, 기액분리기(3)는, 칸막이판(60)에 데미스터(360)가 부착되어 있어도 된다. 데미스터(360)의 칸막이판(60)에 대한 설치 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 데미스터(360)로서는, 특별히 한정되지 않지만, SUS304, 선형 0.12㎜, 밀도 360 kg/㎥를 이용할 수 있다. 도 10에서는, 데미스터(360)는 칸막이판(60)의 아래쪽에 부착되어 있지만, 데미스터(360)는 칸막이판(60)의 위쪽에 부착되어 있어도 되고, 또한 칸막이판(60)에 끼워지도록 부착되어 있어도 된다.

이와 같이, 칸막이판(60)에 데미스터(360)가 부착됨으로써, 데미스터(360)에 있어서, 기액혼합물의 선회류를 적합하게 감쇠시킬 수 있으므로, 플로트 밸브(90)의 폭주나 오일면의 요동을 감소시킬 수 있다.

다음에, 기액분리기(1)의 성능 특성에 대해서 설명해둔다. 우선은, 분리 대상이 되는 기액혼합물에 대해서는, 본체부(10)에 유입되는 기액혼합물의 오일의 체적농도가 수 %인 경우에는, 포함되는 오일의 양이 많고 선회력이 감쇠되므로, 도 1, 도 2에 나타낸 칸막이판(60)을 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 본체부(10)에 유입되는 기액혼합물의 오일의 체적농도가 수 ppm인 경우에는, 포함되는 오일의 양이 적고 선회력이 감쇠되지 않으므로, 본체부(10)에 발생하는 선회류가 강해져, 칸막이판의 개구를 작게 해서, 플로트 밸브(90)의 폭주나 오일면의 요동을 억제하는 것이 바람직하다. 유입되는 오일의 체적농도에 대하여, 칸막이판의 개구의 크기를 정하는 것이 곤란할 경우에는, 개구가 큰 칸막이판(60)에 데미스터(360)을 설치해서 저항을 부여하는 것에 의해, 플로트 밸브(90)의 폭주나 오일면의 요동을 감소시키는 것이 바람직하다. 또, 상기 효과는, 전술한 칸막이판(260)의 구성이어도, 얻어질 수 있다.

<실시예>

상기한 바와 같이 구성된 기액분리기(1)에 있어서, 도입로(20)로부터 도입되는 기액혼합물의 유속을 5 내지 20m/s의 범위에서 변화시켜서, 그 때의 분리 효율 및 압력손실을 측정한 결과를 도 11에 나타낸다.

도 11에서는, 가로축이 기액혼합물의 유속을, 세로축 중 흑색 원이 분리 효율을, 백색 원이 압력손실을 각각 나타낸다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 기액혼합물의 유속을, 5m/s, 10m/s, 15m/s, 20m/s로 변화시켜 가면, 모두, 분리 효율은 97% 이상을 확보할 수 있었다. 또한, 압력손실은, 기액혼합물의 유속과 함께 증가하지만, 최고로 5㎪이기 때문에, 특별히 높은 수치가 아닌 것을 알 수 있었다.

기액분리기(1)의 특성은, 선회류의 취출 속도가 5 m/sec 내지 20 m/sec의 범위에서 변화되어도, 높은 분리 효율을 유지할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또, 압력손실은 기액분리기(1)가 설치되는 기기의 허용 압력손실에 따라서 대응할 수 있으므로 선택의 자유도가 증가한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 기액분리기(1)에 의한 가스 중의 냉동기유의 분리 방법은, 우선, 도입로(20)로부터 본체부(10)에 유입되는 가스는 정류판(50)에 의해 충돌 분리가 행해지고, 다음에 정류판(50)의 단부(50A)로부터 유출된 기액혼합물은, 본체부(10)의 내벽을 선회함으로써, 기액이 원심분리된다. 선회가 개시되는 영역에는, 선회류의 형성을 저해하는 장해물이 없기 때문에, 몸통 내를 유효하게 사용한 원심분리와 중력 침강이 생기므로, 몸통 내공간을 유효하게 활용할 수 있고, 효율이 양호한 오일 분리가 행해진다. 또한, 본체부(10) 하부에 일시적으로 고이는 냉동기유의 오일면의 폭주나 선회류에 의한 오일의 재동반을, 칸막이판(60), (260)을 오일면의 상부에 설치해서 방지했으므로, 분리된 오일을 안정적으로 회수할 수 있다.

또, 하부의 로트부를 삭제할 수 있으므로, 더욱 소형, 컴팩트를 실현할 수 있으므로, 가스 압축기의 오일 분리기로서 이용되고, 고속 다기통 냉동기에 적합하게 이용되고, 부착 공간의 제약이 있는 선박용 고속 다기통 냉동기에 보다 적합하게 이용된다.

1: 기액분리기 10: 본체부
10A: 상단부 20: 도입로
30: 배기 유로 40: 오일 배출 유로
50, 150: 정류판 50A: 단부
51: 제1 연장부 52: 제2 연장부
53: 제3 연장부 54: 협폭부
60, 160, 260: 칸막이판 90: 플로트 밸브
360: 데미스터

Claims

기액혼합물로부터 기체와 액체를 분리하는 기액분리기로서,
통 형상의 본체부;
상기 본체부에 연통해서 설치되어, 상기 기액혼합물이 도입하는 도입로;
상기 본체부에, 상기 본체부의 몸통에 형성되는 원호에 있어서, 현(弦)의 길이 방향에 부착되고, 상기 기액혼합물을 정류하는 정류판; 및
액체가 분리된 기체의 배기 유로
를 포함하되, 상기 정류판은, 상기 기액혼합물이 유출하는 단부를 향해서, 상기 본체부의 내벽과의 거리가 서서히 좁아지도록 구성되는 협폭부를 구비하고, 상기 본체부 내의 선회부는 상하로 연장되는 상기 본체부와 칸막이판에 의해 구성되는, 기액분리기.
제1항에 있어서,
상기 배기 유로의 상기 본체부의 내부에의 삽입부의 연장 길이는, 상기 정류판의 수평방향의 연장부의 상단위치의 높이까지인, 기액분리기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 정류판은, 위쪽에서부터 보았을 때에, 상기 본체부의 몸통에 형성되는 상기 원호에 있어서, 현 길이 방향에 배치하고, 한쪽이 상기 본체부의 상기 내벽에 접속되고, 다른 쪽이 협폭부로 되는, 기액분리기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정류판은, 상기 본체부의 원주의 1/4 이하인 상기 원호의 현 길이 방향에 부착되는, 기액분리기.
제4항에 있어서,
상기 도입로는, 상기 원호의 범위 내에 자유로운 각도 및 오프셋량으로 접속되는, 기액분리기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정류판의 유체 취출 선단부의 협폭부는, 선회류의 취출 속도가 5 m/sec 내지 20 m/sec의 범위가 되도록 선정되는, 기액분리기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정류판은 정면에서 보았을 때에, ㄷ자 형상이며, 적어도 상기 도입로의 위쪽에 있어서 상기 본체부의 상기 내벽에 고정되어 있는, 기액분리기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 칸막이판은, 상기 도입로보다 아래쪽에 설치되고, 상기 본체부의 내경보다도 작은 내경을 구비하는, 기액분리기.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 칸막이판은 수평방향을 따라서 설치되는, 기액분리기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 칸막이판에 부착된 데미스터(demister)를 더 포함하는, 기액분리기.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도입로보다 아래쪽에 설치되고, 상기 본체부를 상하로 칸막이하는 상기 칸막이판을 더 포함하되,
상기 칸막이판의 단부에는 상하로 관통하는 관통 구멍이 형성되는, 기액분리기.