(57)【要約】【課題】ドレンの分離効率がよく、低圧損、コンパクトで、簡単な構造のエアドライヤ用気液分離器を提供する。【解決手段】ドレンを含む気体をドレンと気体に分離するサイクロン式気液分離器（１）であって、気体を導入し、旋回流を発生させる上部旋回室（１０）と、旋回流の流れを狭めて流速を増加させる中間旋回室（１４）と、旋回流の流速を減少させて、ドレンと気体を分離して排出する下部旋回室（１１）とを備え、上部旋回室と中間旋回室と下部旋回室に亘って内壁面に、菱形穴の網状ミストコレクタ（１３）を配設した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレンを含む気体を前記ドレンと前記気体に分離するサイクロン式気液分離器であって、
前記気体を導入し、旋回流を発生させる上部旋回室と、
前記旋回流の流れを狭めて流速を増加させる中間旋回室と、
前記旋回流の流速を減少させて、前記ドレンと前記気体を分離して排出する下部旋回室とを備え、
前記上部旋回室と前記中間旋回室と前記下部旋回室に亘って内壁面に、菱形穴の網状ミストコレクタを配設したことを特徴とする気液分離器。
【請求項２】
前記ミストコレクタの前記菱形穴の網状を構成する一要素の方向は、前記旋回流の旋回軸と同方向であって、他の要素の方向は前記旋回流の回転方向に対して斜め下方向であることを特徴とする請求項１記載の気液分離器。
【請求項３】
前記下部旋回室には糸状繊維からなるデミスタを備え、
前記ミストコレクタの下端部は前記デミスタと当接して、前記気体より分離された前記ドレンを直接前記ミストコレクタよりデミスタへ移送することを特徴とする請求項１または２記載の気液分離器。
【請求項４】
前記上部旋回室には前記気体を旋回の接線方向から導入可能な空気入口管を備え、
前記入口管の端部は旋回中心軸方向に斜めに開口していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の気液分離器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、圧縮空気の気体中に混在する凝縮水等の液体を、遠心力により分離する気液分離器に関する。
【背景技術】
【０００２】  工場設備等に供給する圧縮空気は、空気中の水分を除去するために、冷凍式エアドライヤが利用されている。これは圧縮された空気を露点以下まで温度を下げ、結露水（凝縮水）を含む空気を、ドレンセパレータと呼ばれる気液分離器で結露水を分離除去し、乾燥した空気を供給する装置である。【０００３】  特許文献１記載の気液分離器は、サイクロン式分離器において排気管の内側に密度の異なるフィルタ材を充填してミスト（結露水）を分離することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４３２３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上記気液分離器は、サイクロンとフィルタ材にてミストを分離する構造であるが、旋回室が十分な空間を確保できず、サイクロンで分離したミストを巻き上げやすく、汚濁物等も同時に巻き上げ、フィルタに捕捉されるので、フィルタ詰まりの原因となることが懸念される。【０００６】  また、フィルタ部には圧力損失が発生することが考えられる。特に細密度フィルタでの圧力損失はかなり大きいものであり、大きな圧力損失は気液分離器にとって性能上の欠点となる。
さらに一般的なサイクロン式分離器は、分離効率を高める為、渦室を軸方向に長く且つ下部を円錐状にする必要があり、非常に大きなスペースが必要であった。【０００７】  そこで本発明は、サイクロンの旋回室にて分離水（ドレン）の分離効率がよく、低圧損、コンパクトで、簡単な構造のエアドレラヤ用気液分離器を、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明に関わる気液分離器は、ドレンを含む気体を前記ドレンと前記気体に分離するサイクロン式であって、前記気体を導入し、旋回流を発生させる上部旋回室と、前記旋回流の流れを狭めて流速を増加させる中間旋回室と、前記旋回流の流速を減少させて、前記ドレンと前記気体を分離して排出する下部旋回室とを備え、前記上部旋回室と前記中間旋回室と前記下部旋回室に亘って内壁面に、菱形穴の網状ミストコレクタを配設した。
【発明の効果】
【０００９】  本発明に関わる気液分離器によれば、前記上部旋回室と前記中間旋回室と前記下部旋回室に亘って内壁面に、菱形穴の網状ミストコレクタを配設したので、サイクロン原理により気体とドレンの分離効率のよい気液分離器となる。すなわち、性能の優れたエアドライヤとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態による気液分離器の全体を示す斜視図で、内部の構造の一部を破線で示したものである。
【図２】図２は、図１の気液分離器の内部を，中心軸Ａを含む垂直な面αで切断した断面図である。
【図３】図３は、図１に示す中心軸Ｂを含む水平な面βで切断した断面を上部より見た断面図である。
【図４】図４は、ミストコレクタを示す斜視図である。
【図５】図５は、図４に示すミストコレクタのＣ部を拡大した正視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  以下、本発明に実施の形態について図面を参照しつつ、詳細に説明する。
図１に示す様に、本発明のエアドライヤ用気液分離器１の本体部２は、上部殻部３と、下部殻部４で構成され、外形は略円筒状で、上下の端部は円錐状漏斗形をして、内部は空洞である。上部殻部３の内部は上部旋回室１０と中間旋回室１４を構成し、下部殻部４の内部は下部旋回室１１を構成する。上部殻部３と下部殻部４は本体部２の中央で嵌合構造となっている。
また、上部殻部３の上端部と同側部、下部殻部４の下端部には、それぞれ空気出口管５、空気入口管６、ドレン出口管７が接続されている。なお、空気出口管５とドレン出口管７は、本体部２の中心軸Ａと同軸上にある。一方、空気入口管６の中心軸Ｂと中心軸Ａと成す角は直角ではあるが交差せず，オフセット値２７ｍｍ（図３参照）を保っている。すなわち空気入口管６は、中心軸Ａを中心とする円の接線となる。
【００１２】  上述の上部殻部３、下部殻部４，空気出口管５、空気入口管６、ドレン出口管７、さらに後述するデフレクタ９は、銅などの比較的柔らかく可塑性のある金属で、内部の空気圧に十分耐えられる板厚の材料で製作され、相互の部品は蝋付溶接等により組み立てられ、空気が外部へ漏洩することはない。
【００１３】  図２は、図１に示す中心軸Ａを含む面αで気液分離器１を切断した断面正視図である。
図１または図２に示す様に、本発明の気液分離器１の内部は、以下の構造をしている。まず空気入口管６は、上部殻部３の側面から内部へ貫通挿入され、管端部８は上部殻部３の内部、すなわち上部旋回室１０内で係止されていて、さらに管端部８の端面は中心軸Ａ方向に開口する様、斜めに４５°の角度で切断されている。（図３参照）このため、空気入口管６から入った空気は、上部旋回室１０内で中心軸Ａを中心とする旋回流となる。
【００１４】  さらに、上部殻部３の漏斗状上端部には空気出口管５が中心軸Ａに沿って内部に貫通挿入され、その端部にはデフレクタ９が配設されている。デフレクタ９の中心軸は本体部２の中心軸Ａと同軸上にある。デフレクタ９の上部は、上方向を頂部とする円錐状漏斗形をして、頂部の内径は空気出口管５の外径とほぼ同寸法となり、嵌合構造となっている。
またデフレクタ９の下部は、円筒状をして、下部旋回室１１の空気を空気出口管５に導く役目をすると供に、上部旋回室１０の空気の旋回流速を早めて下部旋回室１１に導くことが可能となっている。なお、デフレクタ９の円筒状の部分であって、上部殻部３の内壁とデフレクタ９の円筒部の間を中間旋回室１４とする。すなわち中間旋回室１４は、上部旋回室１０と下部旋回室１１の間に位置する。
【００１５】  下部殻部４の上部であってデフレクタ９の下方は、下部旋回室１１を構成している。下部旋回室１１では、中間旋回室１４より入った空気が、デミスタ９の円筒部の内側へ方向が変化する。また、ドレンは自重で下方に向かう。すなわち下部旋回室１１内で空気とドレンが分離される。
【００１６】  下部殻部４の下部にはドレン出口管７が中心軸Ａに沿って内部に貫通挿入され、そのドレン出口管７の端部は下部殻部４の下部と嵌合し接合されている。従って下部殻部４に溜まったドレンは、ドレン出口管７より排出が可能となっている。
【００１７】  さらにこの下部殻部４の下部内にはデミスタ１２が配設されている。本実施形態ではデミスタ１２は、材質はステンレスで、板厚は５０μｍ、幅は０．５ｍｍ、重量は約１０ｇの糸状繊維が煩雑に絡まったもので、スチールウールと一般的に呼ばれるものである。デミスタ１２は、空気に含まれる霧状の水分（ミスト）をドレンとなる様粒径を大きくし、ドレンのみをドレン出口管７に導くことが可能である。
【００１８】  本体部２を構成する上部殻部３と下部殻部４の内壁に沿ってミストコレクタ１３が配設されている。このミストコレクタ１３の材料は、一般的にエキスパンドメタルと呼ばれるものである。すなわち、アルミニウムの板材に多数のスリット加工を施し、一方向に伸張させ菱形の開口穴を多数開設させ、網状にしたものである。本ミストコレクタ１３は、上述のエキスパンドメタルを適宜切断し、本体内部２の内壁に当接する様円筒状に加工したものである。
ミストコレクタ１３の上端部は空気入り口管の下部近傍にあり、下端部はデミスタ１２の上面とミストコレクタ１３の下端部全周が当接する様に配設されている。すなわち、ミストコレクタ１３は上部旋回室１０から下部旋回室１１まで本体部２の内壁面に亘って一様に配設されている。
デミスタ１２の詳細な作用については、後で詳述する。
【００１９】  図３は、図１または図２に示す軸Ｂを含む水平面βで気液分離器１を切断した断面を、上方向から見た断面正視図である。
空気入口管６から導入した空気は、図３の矢印で示す様に管端部８より上部旋回室１０に入り、上部殻部３の壁に沿って流れるので、旋回流に変化する構造となっている。特に管端部８は斜めに切断加工されているので、スムーズに旋回流に変化する。
【００２０】  図４はミストコレクタ１３のみを示す斜視図で、図５は図４に示す範囲Ｃを拡大した正視図である。
図４または図５に示す様にミストコレクタ１３は、円筒状の網目で、網を構成する要素部（菱形を形成する部分）が、一方向は垂直方向（図示Ｘ方向）と、他の一方は斜め方向（図示Ｙ方向）で構成され。さらにこの斜め方向は空気の旋回流方向（図示Ｚ方向）に対して斜め下方向である。すなわち、Ｘ方向の構成要素とＹ方向の構成要素により菱形の開口穴が形成されている。本実施形態では、Ｘ方向とＹ方向の成す角は、約５０°である。
【００２１】  次に本発明の気液分離器１の動作について説明する。
まず、空気入口管６より入ったミストを含む空気は、管端部８より上部旋回室１０にて旋回流となり、サイクロンの原理により遠心力が発生する。この遠心力で、空気中に含まれるミストは、上部殻部３の内壁またはミストコレクタ１３に衝突し、ミストは捕捉されドレンとなる。
【００２２】  次に空気は、上部旋回室１０より中間旋回室１４に移動する。本実施形態では、中間旋回室１４の上部殻部３の内径はφ８０ｍｍで、デフレクタ９の外径はφ５６ｍｍであるので、上部殻部３とデフレクタ９の間の水平断面積は上部殻部３の内断面積の約半分となり、この間を通過する空気速度も約倍増する。従って、遠心力もそれに伴い増大し、上部殻部３の内壁やミストコレクタ１３に衝突するミストも遠心力に伴って増加するので、さらにミストは捕捉される。
【００２３】  次に空気は、中間旋回室１４から下部旋回室１１に入る。ここでは下部殻部４の内径は上部殻部３とほぼ同寸法であるので、旋回流速は低下する。下部旋回室１１内でも遠心力によりミストは下部殻部４の内壁やミストコレクタ１３に衝突し、捕捉される。また、空気中に含まれていて浮遊しているミストも流速の低下と供に自重でデミスタ１２に落下する。
この時、旋回流速は低下しているので、一旦下部殻部４の内壁やミストコレクタ１３やデミスタ１２に捕捉されたドレンが、旋回流により再度巻き上げられることがない。すなわちドレンと空気が完全に分離される。
【００２４】  一方、ミストを除去された空気は、下部旋回室１１内で旋回しながらデフレクタ９の下部の円筒部の内側へ導かれ上昇し、空気出口管５より気液分離器１の外へ排出し、除湿空気として利用される。
【００２５】  上述の間、上部殻部３や下部殻部４の内壁と、ミストコレクタ１３に捕捉されたドレンは、ミストコレクタ１３を構成するＸ方向の要素部に沿って自重で下方へ移送し、あるいはミストコレクタ１３を構成するＹ方向に要素部に沿って旋回流の方向へ移送するが、前述の様Ｙ方向は斜め下方なので、最終的にはミストコレクタ１３の下端部に集積される。ミストコレクタ１３の下端部の全周が、デミスタ１２と当接しているので、ミストコレクタ１３の各要素部からデミスタ１２の糸状の繊維へ、ドレンはミストコレクタ１３から一旦分離されることなく移送され、デミスタ１２内に吸収される。すなわちミストコレクタ１３からデミスタ１２へドレンが大きな水滴となって落下することがないので、ドレンが旋回流により再度巻き上げられることがない。
【００２６】  デミスタ１２内のドレンは糸状のスチールウールを通過して下部殻体４の下部に集約される。デミスタ１２内では旋回流の影響を受けないので、ドレンは巻き上げられることがなく、ドレン出口管を経由してエアドライヤの外に排出される。
【符号の説明】
【００２７】１  気液分離器
２  本体部
３  上殻部
４  下殻部
５  空気出口管
６  空気入口管
７  ドレン出口管
１０  上部旋回室
１１  下部旋回室
１２  デミスタ
１３  ミストコレクタ
１４  中間旋回室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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