(57)【要約】【課題】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。【解決手段】気液二相流４を気体３と液体２に分離する気液分離装置１０。中空円筒型の胴部からなる容器１２と、容器の胴部１２ｃに気液二相流を接線方向に供給する二相流供給管１３と、頂部１２ａから気体を吐出する気体吐出管１４と、容器から液体を吐出する液体吐出管１５とを備える。二相流供給管１３の下方に、胴部を上下に仕切りかつ中央に開口１６ａを有する第一の邪魔板１６を備える。液体吐出管１５の入口は、第一の邪魔板１６より下方において、横向きに開口されている。【選択図】図２
2009119425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
前記二相流供給管と気体吐出管の間を仕切り、上端が縦形圧力容器の頂部に連結され、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、ことを特徴とする請求項１に記載の気液分離装置。
【請求項３】
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、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の気液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献１】特許第３００８９３３号、「水噴射式空気圧縮装置とその水質管理方法」
【特許文献２】特許第３５８８８９１号、「気水分離器」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【実施例１】
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【実施例２】
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【実施例３】
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【実施例４】
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【実施例５】
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【実施例６】
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】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。
【図２】本発明による気液分離装置の第１実施形態図である。
【図３】本発明による気液分離装置の第２実施形態図である。
【図４】本発明による気液分離装置の第３実施形態図である。
【図５】問題点を解決するための解決案の模式図である。
【図６】模擬タンクを用いた試験状態を示す模式図である。
【図７】模擬タンクを用いた別の試験状態を示す模式図である。
【図８】特許文献１の水噴射式空気圧縮装置の模式図である。
【図９】特許文献２の気水分離器の模式図である。
【符号の説明】
【００６３】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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