気液分離器とは
気液分離器とは、気体と液体を機械的に分離する装置のことです。
気体を泡として含む液体からの気液分離や、液滴を含んだ気流からの液滴の除去などの態様があります。セパレーターやモジュレーターと呼ばれることもあります。
水性と油性の液体を分離する液液分離器 (コアレッサー) と気液分離を兼ねた装置もあります。
分離する原理には多様なものがあり、代表的な例は、板やメッシュ構造に液滴を機械的にぶつけることで液体を滴らせて捕集する (邪魔板方式やメッシュ方式) 、遠心力で比重が大きい液体を除く (遠心力式) 、液体の表面張力を利用して微細構造に液体を捕集する (表面張力方式) などです。
気体を利用する配管において、液体をフィルターに吸着させる装置 (エレメント) も気液分離装置と呼ばれることがあります。
気液分離器の使用用途
1. 蒸気や空気の供給ライン
水滴分を除去した蒸気や空気を供給するため、蒸気や空気を直接吹きかける設備の気体供給ラインに用います。これは、吹きかける工程では液滴が付着するのが不都合であるためです。蒸気を使用する例としては、蒸し工程、ゴム製品の加硫工程やスチームアイロンの使用、空気を使用する例では塗装用のスプレーガンやエアブロー装置などがあります。
2. 冷媒の循環
エアコンや冷凍・冷蔵庫など、冷媒を用いた冷凍サイクルにおいて、循環している冷媒の気体と液体を分離することに用います。この目的は、液体冷媒を蒸発器に誘導する一方で、気体冷媒は蒸発器を通さずに直接圧縮機に誘導することで流路の抵抗を減少させ、循環効率を向上することです。
3. 排気再循環を行う自動車用エンジン
エンジン技術の一つである排気再循環において、排気中の凝縮水を捕集するのに用います。排気再循環は、排気をエンジンに戻すことで燃費の向上と排気ガスの窒素酸化物減少を達成する技術です。窒素酸化物を含んだ凝縮水が経路部品を傷めやすいため、気液分離を行い、水滴を除去します。
4. 化学反応生成物の気液分離
化学反応でガスを生産する工程において、生成物のガスと、再利用する液体を分離することに用いられます。事例としては、バイオマスを超臨界水中で分解して可燃性のガスを得る工程で、生成したガスと水を分離するのに気液分離器を用いることが検討されています。
5. 気泡の除去
液体窒素を扱うときに、気液分離器を用いることがあります。液体窒素はごく低温であるため、徐々に気体窒素を発生しており、液体として送達するのが難しいときがあるためです。気液分離器を用いて気体窒素を除去することで、スムーズな送達が可能となります。エンジンオイルについても、スムーズな循環をさせるため、気液分離器を循環系に組み込むことがあります。