DE102019101175A1 - Gas-flüssigkeits-abscheider - Google Patents

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Takashi Mishima
Naoya Tsutsui
Koichi Kashiwagi
Ryuta HAYAMI
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

Ein Gas-Flüssigkeits-Abscheider (A) hat Folgendes: ein Gehäuse (10) mit einem Gaseinlass (1), einem Gasauslass (2) und einem Wasserspeicherabschnitt (5) an einer Unterseite des Gaseinlasses und des Gasauslasses; eine Kollisionswand (3a), die innerhalb des Gehäuses zum Kollidieren mit einem Wasser enthaltenden Gas, das durch den Gaseinlass eingeleitet wird, bereitgestellt ist, um das Wasser aus dem Gas abzuscheiden, indem das Wasser daran anhaftet, während sie eine Strömungsrichtung des Gases ändert; und eine Abwärtsströmungswand (18), die innerhalb des Gehäuses bereitgestellt ist, um das von der Kollisionswand herabfallende Wasser in den Wasserspeicherabschnitt einzuleiten und die Strömungsrichtung des Gases zu ändern.

Description

  • TESCHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf eine Technologie für einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider, der zum Abscheiden von Wasser aus einem Gas, das beispielsweise von einer Anode einer Brennstoffzelle abgegeben wird, verwendet wird.
  • STAND DER TECHNIK
  • Als ein Gas-Flüssigkeits-Abscheider mit der zuvor beschriebenen Konfiguration offenbart JP 2002-373699 A (Literaturhinweis 1) eine Technologie für einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider mit einem Einlassrohr, das in dem oberen Teil einer zylindrischen Körpereinheit bereitgestellt ist, einem Wasserspeicherbehälterabschnitt, der in dem unteren Teil der Körpereinheit bereitgestellt ist, einem Auslassrohr, das zum Abgeben von Wasser von dem Wasserspeicherbehälterabschnitt bereitgestellt ist, und einer Vielzahl von Rippen, die an dem unteren Teil des Wasserspeicherbehälterabschnitts bereitgestellt sind, um einen Widerstand auf die Wasserbewegung aufzubringen.
  • Bei Literaturhinweis 1 ist die Stellung des Einlassrohres dazu festgelegt, ein Gas der Körpereinheit in einer tangentialen Richtung zuzuführen, das Auslassrohr ist an einer mittleren Position der oberen Fläche der Körpereinheit bereitgestellt, und eine trichterförmige Tropfplatte ist innerhalb der Körpereinheit angeordnet.
  • Bei Literaturhinweis 1 ist der Gas-Flüssigkeits-Abscheider dazu konfiguriert, ein Abgas, das von dem Einlassrohr in ein Gas eingeleitet wurde, und Wasser durch die Zyklonwirkung in der Körpereinheit abzuscheiden, das Wasser von einer Öffnung in der Tropfplatte in den Wasserspeicherbehälterabschnitt abfallen zu lassen, und das Gas von dem Auslassrohr abzugeben.
  • Zudem offenbart JP 2017-147159 A (Literaturhinweis 2) als einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider mit der zuvor beschriebenen Konfiguration eine Technologie für einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider, bei dem ein Gas-Flüssigkeits-Abscheiderkörper dazu konfiguriert ist, einen Wasserspeicherabschnitt in dem unteren Teil davon zu haben, und der Gas-Flüssigkeits-Abscheiderkörper ist mit einem Einlass und einem Auslass an Positionen versehen, die höher sind als der Wasserspeicherabsch n itt.
  • Bei Literaturhinweis 2 ist innerhalb des Gas-Flüssigkeits-Abscheiderkörpers eine Kollisionswand mit einer vertikalen Wandform an einer Zwischenposition zwischen dem Einlass und dem Auslass bereitgestellt, und eine Rückprallreduktionsplatte ist an der Oberseite des Wasserspeicherabschnitts bereitgestellt. Durch diese Konfiguration wird dann, wenn ein von dem Einlass eingeleitetes Gas mit der Kollisionswand kollidiert, Wasser von dem Gas abgeschieden. Das abgeschiedene Wasser wird in dem Wasserspeicherabschnitt gespeichert, und das Gas wird, nachdem das Wasser durch Kollision mit der Kollisionswand abgeschieden wurde, von dem Auslass abgegeben.
  • Eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle hat eine Konfiguration, bei der eine Anode und eine Kathode, die aus leitenden porösen Werkstoffen ausgebildet sind, mit einer dazwischen angeordneten Elektrolytmembran angeordnet sind. Ein Wasserstoffgas wird der Anode zugeführt, und Luft, die Sauerstoff enthält, wird der Kathode zugeführt, wodurch Leistung erzeugt wird.
  • Bei der Brennstoffzelle mit der zuvor beschriebenen Konfiguration wird Wasser durch eine Reaktion zwischen Sauerstoff und Wasserstoff in der Kathode während der Leistungserzeugung erzeugt. Zudem wird, um die Anode während der Leistungserzeugung in einem nassen Zustand beizubehalten, Wasserstoff, der der Anode zugeführt wird, beispielsweise durch eine Befeuchtungsvorrichtung befeuchtet.
  • Dadurch ist, da ein von der Anode abgegebenes Gas einen Nebel aus nicht umgesetztem Wasserstoff und Wasser enthält, ein Gas-Flüssigkeits-Abscheider erforderlich, um das Wasser von dem Gas zu entfernen und den nicht umgesetzten Wasserstoff der Anode wieder zurückzuführen.
  • Da unter Berücksichtigung einer Konfiguration des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders Wasser durch die Zyklonwirkung aus einem Gas abgeschieden wird, erfordert die Körpereinheit eine zylindrische Form, die Stellung des Einlassrohrs muss dazu festgelegt sein, ein Gas in das Innere der Körpereinheit in tangentialer Richtung zu schicken, und es ist erforderlich, dass das Auslassrohr an der Mitte der Körpereinheit positioniert ist. Somit hat die Technologie von Literaturhinweis 1 eine Einschränkung hinsichtlich der Gesamtform des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders.
  • Zudem hat die Technologie von Literaturhinweis 2 eine Einschränkung hinsichtlich der Anordnung, da der Gas-Flüssigkeits-Abscheiderkörper mit dem Einlass und dem Auslass an Positionen versehen ist, die höher sind als der Wasserspeicherabschnitt. Zudem ist bei der Technologie von Literaturhinweis 2 die Rückprallreduktionsplatte an einer Position bereitgestellt, an der sie den Wasserspeicherabschnitt bedeckt, um den Rückprall des Wassers aus dem Wasserspeicherabschnitt zu reduzieren. Die Rückprallreduktionsplatte hat eine Vielzahl von Durchgangslöchern, um zu ermöglichen, dass sich aus einem Gas abgeschiedenes Wasser zu dem Wasserspeicherabschnitt bewegt und der Rückprall des Wassers aus dem Wasserspeicherabschnitt reduziert wird.
  • Da jedoch das von dem Einlass eingeleitete Gas in der Nähe des Wasserspeicherabschnitts strömt, wurde ferner selbst dann, wenn die Rückprallreduktionsplatte bereitgestellt ist, erwartet, dass das in dem Wasserspeicherabschnitt gespeicherte Wasser nach oben durch die Durchgangslöcher in der Rückprallreduktionsplatte spritzt und gemeinsam mit dem Gas abgegeben wird, wenn das Gas über die Rückprallreduktionsplatte strömt.
  • Dadurch gibt es einen Bedarf an einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider, der durch eine vernünftige Konfiguration Wasser abscheidet, das in einem wasserhaltigen Gas von einer Anode enthalten ist, und der das abgeschiedene Wasser nicht gemeinsam mit dem Gas abgibt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Merkmal eines Gas-Flüssigkeits-Abscheiders gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung liegt darin, dass der Gas-Flüssigkeits-Abscheider Folgendes hat: ein Gehäuse mit einem Gaseinlass, einem Gasauslass und einem Wasserspeicherabschnitt an einer Unterseite des Gaseinlasses und des Gasauslasses; eine Kollisionswand, die innerhalb des Gehäuses zum Kollidieren mit einem Wasser enthaltenden Gas, das von dem Gaseinlass eingeleitet wird, bereitgestellt ist, um das Wasser von dem Gas abzuscheiden, indem das Wasser daran anhaftet, während sie eine Strömungsrichtung des Gases ändert; und eine Abwärtsströmungswand, die innerhalb des Gehäuses bereitgestellt ist, um das von der Kollisionswand herabfallende Wasser in den Wasserspeicherabschnitt einzuleiten und die Strömungsrichtung des Gases zu ändern.
  • Gemäß dieser Konfiguration wird dann, wenn das von dem Gaseinlass eingeleitete Gas mit der Kollisionswand kollidiert, das in dem Gas enthaltene Wasser abgeschieden und haftet an der Kollisionswand an. Zudem fällt das anhaftende Wasser abwärts von einem Teil der Kollisionswand herab. Das herabgefallene Wasser strömt an der Abwärtsströmungswand und wird in dem Wasserspeicherabschnitt gespeichert. Bei dieser Konfiguration gibt es, da das Wasser, das sich auf der Kollisionswand zu Wassertröpfchen bildet, nicht direkt in den Wasserspeicherabschnitt fällt und da der Gasstrom nicht direkt auf den Wasserspeicherabschnitt trifft, keine Erscheinung, bei der das Wasser nach oben aus dem Wasserspeicherabschnitt spritzt.
  • Zudem gibt es bei dieser Konfiguration, im Vergleich zu der Zyklon-Art, keine Einschränkung beispielsweise insofern, dass das Gehäuse in einer zylindrischen Form ausgebildet ist oder insofern, dass die Anordnung des Gaseinlasses und des Gasauslasses vorbestimmt ist. Zudem ist es möglich, beispielsweise mit einer Konfiguration, bei der das Gas nach der Kollision mit der Kollisionswand zu dem Raum oberhalb des Wasserspeicherabschnitts geschickt wird und aufwärts von dem Gasauslass abgegeben wird, Wasser daran zu hindern, in dem Gas innerhalb des Gehäuses enthalten zu sein, selbst wenn das Wasser in dem Wasserspeicherabschnitt beispielsweise aufgrund von Vibrationen hochgehoben wird.
  • Demgemäß ist der Gas-Flüssigkeits-Abscheider dazu konfiguriert, Wasser abzuscheiden, das in einem Gas von einer Anode enthalten ist, und das abgeschiedene Wasser daran zu hindern, zusammen mit dem Gas abgegeben zu werden.
  • Als weitere Konfiguration kann die Abwärtsströmungswand von der Kollisionswand beabstandet sein und kann vertikal unterhalb der Kollisionswand angeordnet sein.
  • Gemäß dieser Konfiguration fällt das Wasser, das von dem Gas in einem Zustand abgeschieden wurde, in dem es durch eine Kollision mit der Kollisionswand an der Kollisionswand anhaftet, von dem Teil der Kollisionswand zu der oberen Fläche des Abwärtsströmungswand herab und wird in den Wasserspeicherabschnitt entlang der Abwärtsströmungswand eingeleitet. Da Wasser bei dieser Konfiguration durchgehend auf der oberen Fläche der Abwärtsströmungswand strömt und da Wassertröpfchen, die auf die Abwärtsströmungswand herabfallen mit dem Wasser in einem Strömungszustand in Kontakt kommen, sodass kinetische Energie davon absorbiert wird, spritzt selbst falls ein Spritzstrahl aus Wasser durch die herabfallenden Wassertröpfchen erzeugt wird, dieser Spritzstrahl nicht hoch. Zudem kann die Erscheinung, bei der das Wasser, das von dem Gas abgeschieden und gespeichert wurde, nach oben innerhalb des Gehäuses spritzt, durch Gas verhindert werden.
  • Als weitere Konfiguration können eine Position des Gaseinlasses und eine Zufuhrrichtung festgelegt werden, um das Gas schräg von oberhalb der Kollisionswand zuzuführen.
  • Gemäß dieser Konfiguration kann das von dem Gaseinlass eingeleitete Gas mit der Kollisionswand schräg von oberhalb der Kollisionswand kollidieren, das kollidierte Gas kann abwärts strömen, und das von dem Gas abgeschiedene Wasser kann abwärts geschickt werden. Zudem ist es möglich, da das abwärts gerichtete Gas das Wasser durch die Abwärtsströmungswand nicht trifft, das Wasser in dem Wasserspeicherabschnitt am Nach-Oben-Spritzen zu hindern.
  • Als weitere Konfiguration kann ein unteres Ende des Gaseinlasses an einer Position festgelegt werden, die höher ist als ein oberes Ende der Kollisionswand.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, eine Kollision des von dem Gaseinlass eingeleiteten Gases mit einer hohen Position auf der Kollisionswand zu bewirken. Zusätzlich ist es dann, wenn das Gas nach der Kollision abwärts strömt, möglich, das Gas erneut in Kontakt mit der Kollisionswand zu bringen, und es ist ferner möglich, das in dem Gas enthaltene Wasser wirksam abzuscheiden.
  • Die zuvor beschriebenen Wirkungen können mit der folgenden nachfolgend beschriebenen Konfiguration realisiert werden. Das heißt, eine Vielzahl der Kollisionswände kann bereitgestellt sein, und das Gas, das Wasser enthält und von dem Gaseinlass zugeführt wird, kann mit der Vielzahl der Kollisionswände kollidieren. Demgemäß ist es möglich, das Wasser, das in dem wasserhaltigen Gas enthalten ist, als Wassertröpfchen abwärts von der Kollisionswand herabfallen zu lassen, indem das Wasser in einem Zustand des Anhaftens an der Kollisionswand als Wassertröpfchen abgeschieden wird.
  • Zudem ist es dann möglich, wenn die Kollisionswand eine Wirbelströmung in einem Abscheideraum erschafft, in dem eine Abscheidung des Gases durchgeführt wird, das Wasser enthält, und sie die Wirbelströmung abwärts leitet, während sie das Wirbeln der Wirbelströmung bewirkt, die Leistung der Wasserabscheidung zu verbessern und das in dem Gas enthaltene Wasser wirksam abzuscheiden.
  • In diesem Fall kann die Wirbelströmung zum Wirbeln in dem Abscheideraum durch sequentielles Kollidieren mit einer Vielzahl der Kollisionswände erschaffen werden, und die Kollisionswand kann derart konfiguriert sein, dass ein unteres Ende davon schräg zu einer vertikalen Richtung und oberhalb der Abwärtsströmungswand angeordnet ist.
  • Figurenliste
  • Die vorhergehenden und zusätzlichen Merkmale und Eigenschaften dieser Offenbarung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung unter Berücksichtigung des Hinweises auf die zugehörigen Zeichnungen klarer, wobei:
    • 1 eine perspektivische Ansicht eines Gas-Flüssigkeits-Abscheiders ist;
    • 2 eine Längsschnitt-Seitenansicht des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders ist;
    • 3 eine Querschnitt-Draufsicht eines Teils einer gewölbten Wand mit einem Einlass ist;
    • 4 eine Querschnitt-Draufsicht eines Zwischenteils der gewölbten Wand ist;
    • 5 eine perspektivische Ansicht einer Filtrationseinheit ist; und
    • 6 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles eines elektromagnetischen Öffnungs- und Schließventils in einem Zustand ist, in dem ein Ventilkörper offen ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Ein hier offenbartes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • [Körperkonfiguration]
  • Wie in 1 und 2 dargestellt ist, ist ein Gas-Flüssigkeits-Abscheider A so konfiguriert, dass er ein Gehäuse 10, das einen Einlass 1 für ein Gas hat, das Wasser enthält (im Folgenden als wasserhaltiges Gas bezeichnet), einen Auslass 2 für das wasserhaltige Gas, einen Gas-Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 3, einen Abwärtsströmungs-Führungsabschnitt 4 und einen Wasserspeicherabschnitt 5 hat, und ein elektromagnetisches Öffnungs- und Schließventil 6 hat, das das Abgeben von in dem Wasserspeicherabschnitt 5 gespeichertem Wasser durchführt.
  • In einem Fahrzeug, das mit einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (nicht dargestellt) angetrieben wird, ist der Gas-Flüssigkeits-Abscheider A derart konfiguriert, dass das von einer Anode der Brennstoffzelle abgegebene wasserhaltige Gas in das Innere des Gehäuses 10 von dem Einlass 1 eingeleitet wird, Wasser von dem wasserhaltigen Gas in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 3 abgeschieden und in dem Wasserspeicherabschnitt 5 gespeichert wird, und das Gas, von dem das Wasser abgeschieden wurde, von dem Auslass 2 abgegeben wird.
  • Das heißt, in der Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle wird ein Brenngas, in dem ein Wasserstoffgas und ein Stickstoffgas miteinander vermischt sind, befeuchtet und der Anode zugeführt, und ein Oxidationsgas (Luft, die Sauerstoff enthält) wird einer Kathode zugeführt, wodurch die Leistungserzeugung durchgeführt wird. Der Grund für die Befeuchtung des Brenngases besteht darin, die Anode zu befeuchten, und das von der Anode abgegebene Gas (wasserhaltiges Gas) enthält das Stickstoffgas, nicht umgesetztes Wasserstoffgas und Wasser.
  • Aus diesem Grund hat dieser Fahrzeugtyp den Gas-Flüssigkeits-Separator A in einem Reduktionspfad, der Wasser von dem wasserhaltigen, von der Anode abgegebenen Gas abscheidet, um das Wasser im Wasserspeicherabschnitt 5 zu speichern, und der ferner das Gas, von dem das Wasser abgeschieden wurde, zu der Anode der Brennstoffzelle zurückführt.
  • Da in der Brennstoffzelle mit der zuvor beschriebenen Konfiguration die in dem Wasserspeicherabschnitt 5 zu speichernde Wassermenge aus der Menge der erzeugten Leistung geschätzt werden kann, schätzt eine Steuervorrichtung wie beispielsweise eine ECU die Wassermenge in dem Wasserspeicherabschnitt 5 auf Grundlage der Menge der erzeugten Leistung. Die Steuervorrichtung steuert das elektromagnetische Öffnungs- und Schließventil 6 auf Grundlage dieser Schätzung, um eine gesteuerte Abgabe von Wasser durchzuführen. Zudem kann der Gas-Flüssigkeits-Abscheider A einen Sensor haben, der die in dem Wasserspeicherabschnitt 5 gespeicherte Wassermenge erfasst, und er kann derart konfiguriert sein, dass er das elektromagnetische Öffnungs- und Schließventil 6 auf Grundlage des Erfassungsergebnisses des Sensors öffnet.
  • [Gehäuse]
  • Wie in 1 und 2 dargestellt ist, ist der Gas-Flüssigkeits-Abscheider A in dem Fahrzeug in einer Stellung bereitgestellt, die eine festgelegte vertikale Beziehung hat. Das Gehäuse 10 hat ein oberes Gehäuse 11 und ein unteres Gehäuse 15 und definiert einen Innenraum, indem ein oberer Flansch 11f des oberen Gehäuses 11 und ein unterer Flansch 15f des unteren Gehäuses 15 unter Verwendung einer Vielzahl von Bolzen 7 verbunden werden. Zudem hat das Gehäuse 10 eine Struktur, bei der der Einlass 1 und der Auslass 2 mit dem Innenraum kommunizieren und ein Abgabe-Strömungspfad 17a mit dem Wasserspeicherabschnitt 5 kommuniziert.
  • Das obere Gehäuse 11 und das untere Gehäuse 15 sind aus einem Harz ausgebildet, und ein Dichtungsmaterial ist in einer Grenzfläche zwischen dem oberen Flansch 11f und dem unteren Flansch 15f angeordnet. Zudem können das obere Gehäuse 11 und das untere Gehäuse 15 aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium ausgebildet sein.
  • Das obere Gehäuse 11 ist mit dem Einlass 1 und dem Auslass 2 ausgebildet, wobei der Wasserspeicherabschnitt 5 in einer Draufsicht dazwischen angeordnet ist, und der Auslass 2 ist so ausgebildet, dass er das obere Gehäuse 11 in der vertikalen Richtung durchdringt. Zudem ist das obere Gehäuse 11 einstückig mit einer gewölbten Wand 12 ausgebildet, die sich nach oben wölbt, und ein Abscheideraum 3S ist innerhalb der gewölbten Wand 12 ausgebildet. Zudem ist der Einlass 1 in dem oberen Endteil der gewölbten Wand 12 ausgebildet, und der Gas-Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 3 befindet sich in dem Abscheideraum 3S innerhalb der gewölbten Wand 12.
  • Wie in 2 bis 4 dargestellt ist, da die gewölbte Wand 12 eine in einer Draufsicht kreisförmige Innenwand hat, ist der Abscheideraum 3S als säulenförmiger Raum ausgebildet. Der Gas-Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 3 ist einstückig mit einer Vielzahl (in der Zeichnung sechs) von Kollisionswänden 3a entlang der Innenwand der gewölbten Wand 12 ausgebildet. Der Gas-Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 3 scheidet Wasser, das in dem wasserhaltigen Gas enthalten ist, in einem Zustand ab, in dem es als Wassertröpfchen an den Kollisionswänden 3a anhaftet, indem das wasserhaltige Gas, das von dem Einlass 1 zugeführt wird, mit der Vielzahl von Kollisionswänden 3a kollidiert und ferner das abgeschiedene Wasser als Wassertröpfchen von den Kollisionswänden 3a abwärts herabtropft.
  • Die Höhe des Einlasses 1 ist auf die Nähe des oberen Endes der Vielzahl von Kollisionswänden 3a festgelegt. Die Einleitungsstellung des Einlasses 1 ist derart festgelegt, dass das wasserhaltige Gas in einer tangentialen Richtung entlang des Innenumfangs des Abscheideraums 3S, wie in 3 dargestellt ist, und dann schräg abwärts geleitet wird, wie in 2 dargestellt ist. Dadurch wird dann, wenn das wasserhaltige Gas in der in 2 bis 3 durch Pfeile als Einleitungspfad S angegebenen Richtung eingeleitet wird, eine Wirbelströmung erschaffen, um in dem Abscheideraum 3S innerhalb eines Einleitungszylinderkörpers 13 zu wirbeln (Wirbel in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn in 3 und 4), und diese Wirbelströmung bewegt sich beim Wirbeln abwärts. Da zudem die Leistung zum Abscheiden von Wasser durch Festlegen des Einlasses 1 auf eine Position höher als die Vielzahl der Kollisionswände 3a erhöht wird, kann der Einlass 1 auf eine Position festgelegt werden, die höher ist als die in 2 dargestellte Position.
  • Als eine spezifische Konfiguration wird bei dem Gas-Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 3 eine Positionsbeziehung zwischen der Einleitungsrichtung des Einleitungspfads S des Einlasses 1 und den Kollisionswänden 3a derart festgelegt, dass das wasserhaltige Gas, das von dem Einlass 1 dem Abscheideraum 3S zugeführt wird, zuerst mit einer der Vielzahl von Kollisionswänden 3a kollidiert. Zudem sind die Winkel der Vielzahl von Kollisionswänden 3a so festgelegt, dass das kollidierte wasserhaltige Gas in Richtung der benachbarten Kollisionswand 3a strömt. Dadurch ändert sich das wasserhaltige Gas, das von dem Einlass 1 dem Abscheideraum 3S zugeführt wird, in der Strömungsrichtung, indem es sequentiell mit der Vielzahl von Kollisionswänden 3a kollidiert, und es erschafft eine Wirbelströmung, die in dem Abscheideraum 3S wirbelt.
  • Demgemäß bildet sich dann, wenn das wasserhaltige Gas dem Abscheideraum 3S von dem Einlass 1 zugeführt wird, das in dem wasserhaltigen Gas enthaltene Wasser zu Wassertröpfchen und haftet an den Kollisionswänden 3a jedes Mal an, wenn das wasserhaltige Gas mit den Kollisionswänden 3a kollidiert. Da zudem das Strömen des wasserhaltigen Gases gestört wird und dessen Strömungsrate abnimmt, wird eine extrem kleine Menge Wasser, die in dem wasserhaltigen Gas enthalten ist, ebenfalls abgeschieden. Infolgedessen fallen die Wassertröpfchen abwärts herab, wie in 2 durch Pfeile als Wasserpfad W angegeben, und strömen von dem Abwärtsströmungs-Führungsabschnitt 4 zu dem Wasserspeicherabschnitt 5, und das Gas, von dem die Wassertröpfchen abgeschieden worden sind, strömt von dem unteren Bereich des Abscheideraums 3S in Richtung des Auslasses 2, wie in 2 durch Pfeile als Gasstrom G angegeben, und wird von dem Auslass 2 nach oben abgegeben.
  • Das untere Gehäuse 15 hat eine rohrförmige Wasserspeicherabschnittswand 17 mit einem Boden, die sich von einem mittleren Teil davon abwärts erstreckt. Zudem ist das untere Gehäuse 15 an der unteren Seite des Abscheideraums 3S mit einer Abwärtsströmungswand 18 (einer konkreten Konfiguration des Abwärtsströmungs-Führungsabschnitts 4) ausgebildet, die eine Stellung aufweist, in der ein Teil davon, der der Wasserspeicherabschnittswand 17 näher ist, weiter abwärts geneigt ist.
  • Der Wasserspeicherabschnitt 5 ist in einem Raum ausgebildet, der von der Wasserspeicherabschnittswand 17 umgeben ist und nach oben geöffnet ist, und das elektromagnetische Öffnungs- und Schließventil 6 ist an der Außenfläche des unteren Teils der Wasserspeicherabschnittswand 17 bereitgestellt. Zudem ist eine Filtrationseinheit F in dem oberen Teil des Wasserspeicherabschnitts 5 bereitgestellt, um in dem Wasser enthaltene Fremdstoffe zu entfernen.
  • Wie in 2 dargestellt ist, ist der Abgabe-Strömungspfad 17a in der Wasserspeicherabschnittswand 17 ausgebildet. Das elektromagnetische Öffnungs- und Schließventil 6 ist so konfiguriert, dass es einen Ventilkörper 6a, der an einer Position gehalten ist, in der er den Abgabe-Strömungspfad 17a durch eine Federvorspannkraft schließt, und ein elektromagnetisches Solenoid 6b hat, das den Ventilkörper 6a gegen die Federvorspannkraft über elektrisches Leiten öffnet. Der Abgabe-Strömungspfad 17a kommuniziert mit einem in 1 dargestellten Abflussanschluss 17b, und das Wasser in dem Wasserspeicherabschnitt 5 wird von dem Abflussanschluss 17b dann abgegeben, wenn das elektromagnetische Öffnungs- und Schließventil 6 geöffnet ist.
  • Zudem ist der Ventilkörper 6a des elektromagnetischen Öffnungs- und Schließventils 6 mit einem Dichtungsfilm 6c versehen, der aus einem Harz gebildet ist, um sich an einem Abschnitt davon elastisch zu verformen, der mit der Wasserspeicherabschnittswand 17 in Kontakt ist. Falls sich der Ventilkörper 6a in der in 2 dargestellten geschlossenen Position befindet, kommt der Dichtungsfilm 6c mit dem Abgabe-Strömungspfad 17a in Kontakt, um den Abgabe-Strömungspfad 17a zu schließen. Zudem ist der Dichtungsfilm 6c derart konfiguriert, dass er von dem Abgabe-Strömungspfad 17a, wie in 6 dargestellt ist, in Übereinstimmung mit einer Betätigung des Ventilkörpers 6a beabstandet ist, wenn das elektromagnetische Solenoid 6b angetrieben wird.
  • Wie in 2 und 5 dargestellt ist, ist die Filtrationseinheit F so konfiguriert, dass sie einen ringförmigen Harzrahmen 21, der in der Wasserspeicherabschnittswand 17 eingepasst ist, einen Filter 22, der an dem Innenumfang des ringförmigen Rahmens 21 bereitgestellt ist und aus einem Netzelement unter Verwendung eines Metalldrahts oder Nylon ausgebildet ist, und einen Harzbefestigungsring 23 hat, der in dem mittleren Bereich des Filters 22 angeordnet ist. Zudem ist eine ringförmige Dichtung 21a in eine ringförmigen Nut an dem Außenumfang des ringförmigen Rahmens 21 eingepasst.
  • Der ringförmige Rahmen 21 ist in einer Draufsicht kreisförmig, der Befestigungsring 23 ist in dem mittleren Bereich des ringförmigen Rahmens 21 angeordnet und hat in einem Kern davon ein Durchgangsloch, das koaxial mit dem ringförmigen Rahmen 21 ist, und der Filter 22 ist zwischen dem Außenumfang des Befestigungsrings 23 und dem ringförmigen Rahmen 21 bereitgestellt. Zudem ist der Filter 22 als ein Beispiel, obwohl nicht darauf beschränkt, durch einen Einsatz bereitgestellt, falls der ringförmige Rahmen 21 und der Befestigungsring 23 durch eine Form geformt werden.
  • Zudem ist ein Haltevorsprung 19 von der Mitte einer Bodenwand des Wasserspeicherabschnitts 5 nach oben ausgebildet, und die Filtrationseinheit F ist in einem Zustand befestigt, in dem das obere Ende des Haltevorsprungs 19 durch das Durchgangsloch in dem Befestigungsring 23 der Filtrationseinheit F eingeführt ist.
  • Die Filtrationseinheit F ist derart konfiguriert, dass sie das von der Abwärtsströmungswand 18 strömende Wasser zuverlässig dem Filter 22 zuführt, indem die Dichtung 21a an dem Außenumfang des ringförmigen Rahmens 21 in engen Kontakt mit dem Innenumfang der Wasserspeicherabschnittswand 17 gebracht wird.
  • [Auswirkungen des Ausführungsbeispiels]
  • Durch diese Konfiguration kollidiert dann, wenn das wasserhaltige Gas entlang des Einleitungspfads S von dem Einlass 1 eingeleitet wird, das eingeleitete wasserhaltige Gas mit der Kollisionswand 3a auf einer hohen Position und erzeugt eine Wirbelströmung. Während die Wirbelströmung in dem Abscheideraum 3S strömt, wird die Kollisionsposition in einem Zustand, in dem das wasserhaltige Gas durchgehend mit der Vielzahl von Kollisionswänden 3a kollidiert, sequentiell abwärts versetzt, wodurch das wasserhaltige Gas wiederholt mit der Vielzahl von Kollisionswänden 3a kollidieren kann und das in dem wasserhaltigen Gas enthaltene Wasser kann wirksam abgeschieden werden.
  • Wenn sich das in dem wasserhaltigen Gas enthaltene Wasser zu Wassertröpfchen bildet, während das wasserhaltige Gas mit den Kollisionswänden 3a kollidiert und daran 3a anhaftet, fallen zudem die Wassertröpfchen entlang des Wasserpfads W von der Kollisionsposition abwärts herab, werden durch die Abwärtsströmungswand 18 (Abwärtsströmungs-Führungsabschnitt 4) angehalten und strömen dann entlang der Abwärtsströmungswand 18 (entlang des Wasserwegs W), um in dem Wasserspeicherabschnitt 5 gespeichert zu werden.
  • Da bei dieser Konfiguration das Wasser, das sich zu Wassertröpfchen an den Kollisionswänden 3a bildet, nicht direkt auf den Wasserspeicherabschnitt 5 fällt, wird die Erscheinung verhindert, bei der Wasser aus dem Wasserspeicherabschnitt 5 nach oben spritzt. Da die Abwärtsströmungswand 18 in einer schrägen Stellung ausgebildet ist, fließt außerdem durchgehend Wasser auf der oberen Fläche der Abwärtsströmungswand 18, und die auf die Abwärtsströmungswand 18 herabfallenden Wassertröpfchen kommen in einem strömenden Zustand mit dem Wasser in Kontakt, sodass kinetische Energie davon absorbiert wird. Selbst falls ein Spritzstrahl aus Wasser durch die herabfallenden Wassertröpfchen erzeugt wird, spritzt dieser Spritzstrahl somit nicht hoch. Zudem kann die Erscheinung, bei der das Wasser, das von dem Gas abgeschieden und gespeichert wurde, nach oben aus dem Wasserspeicherabschnitt spritzt, durch das Gas verhindert werden.
  • Zudem ist es möglich, da die Filtrationseinheit F an der oberen Position des Wasserspeicherabschnitts 5 bereitgestellt ist, Fremdstoffe in Form von Partikeln zu entfernen. Da die Wassertröpfchen mit dem Filter 22 der Filtrationseinheit F in Kontakt kommen, auch wenn sie direkt in den Wasserspeicherabschnitt 5 herabfallen, kommen zudem die Wassertröpfchen nicht in direkten Kontakt mit dem in dem Wasserspeicherabschnitt 5 gespeicherten Wasser und spritzen nicht nach oben.
  • Da dann die in dem Wasser enthaltenen Fremdstoffe durch den Filter 22 entfernt werden, gibt es selbst bei einer Konfiguration, bei der das elektromagnetische Öffnungs- und Schließventil 6 den Ventilkörper 6a durch Antreiben des elektromagnetischen Solenoids 6b betätigt, kein Problem, dass die in dem Wasser enthaltenen Fremdstoffe in dem Ventilkörper 6a gefangen werden, falls sich der Ventilkörper 6a von der offenen Position in die geschlossene Position bewegt, und es ist möglich, das elektromagnetische Öffnungs- und Schließventil 6 ordnungsgemäß zu betätigen.
  • Da das wasserhaltige Gas, das dem Abscheideraum 3S von dem Einlass 1 zugeführt wird, als Wirbelströmung in den Abscheideraum 3S fließt, strömt das Gas, das den Abscheideraum 3S erreicht hat, problemlos in der horizontalen Richtung, um den Auslass 2 zu erreichen und von dem Auslass 2 nach oben abgegeben zu werden. Dadurch ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass das Gas, von dem das Wasser abgeschieden wurde, mit Wasser in Kontakt kommt, indem das Gas in das Gehäuse 10 geschickt wird, ohne das Gas in die Nähe des Wasserspeicherabschnitts 5 zu bringen, und ein Problem zu vermeiden, dass das abgeschiedene Wasser wieder in dem Gas enthalten wird. Insbesondere im Vergleich zu einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider A, der Wasser durch die Zyklonwirkung von dem wasserhaltigen Gas abscheidet, hat diese Konfiguration keine Einschränkung hinsichtlich der Position des Einlasses 1, der Position des Auslasses 2 oder der Form des Gehäuses 10 und ermöglicht eine einfache Konstruktion.
  • [Andere Ausführungsbeispiele]
  • Diese Offenbarung kann auf folgende Weise neben dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel konfiguriert werden (die Komponenten mit den gleichen Funktionen wie bei dem Ausführungsbeispiel sind mit den gleichen Bezugszeichen wie bei dem Ausführungsbeispiel bezeichnet).
    1. (a) Wie bei dem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, befindet sich das untere Ende der Öffnungskante des Einlasses 1 an einer Position, die höher liegt als das obere Ende der Vielzahl von Kollisionswänden 3a. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Abscheideleistung von Wasser in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 3 weiter zu verbessern.
    2. (b) Die Oberfläche der Kollisionswände 3a ist zu einer rauen Oberfläche feinbearbeitet oder mit einer Vielzahl von Vorsprüngen ausgebildet. Zudem sind die Kollisionswände 3a in einer schrägen Stellung angeordnet, die schräg zu der vertikalen Richtung ist. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Strömung des wasserhaltigen Gases in dem Abscheideraum 3S zu stören, die Kontaktzeit zwischen dem wasserhaltigen Gas und den Kollisionswänden 3a zu erhöhen und das in dem wasserhaltigen Gas enthaltene Wasser wirksam abzuscheiden.
    3. (c) Eine Vielzahl von Gas-Flüssigkeits-Abscheideabschnitten 3 ist bereitgestellt, und der Einlass 1 ist in jedem Gas-Flüssigkeits-Abscheideabschnitt 3 ausgebildet. Selbst mit dieser Konfiguration ist es möglich, Wasser wirksam von dem wasserhaltigen Gas abzuscheiden. Zudem kann ferner eine Vielzahl von Auslässen 2 bereitgestellt sein.
    4. (d) Ein Teil des unteren Endes der Kollisionswand 3a ist derart konfiguriert, dass er mit der oberen Fläche der Abwärtsströmungswand 18 (Abwärtsströmungs-Führungsabschnitt 4) in Kontakt kommt. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Menge der Wassertröpfchen, die von den Kollisionswänden 3a auf die Abwärtsströmungswand 18 herabfallen, zu reduzieren und die Erzeugung eines Spritzstrahls aus Wasser auf der Abwärtsströmungswand 18 zu verhindern.
  • Diese Offenbarung kann auf einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider angewendet werden, der in einem Gas enthaltenes Wasser entfernt.
  • Die Grundsätze, das bevorzugte Ausführungsbeispiel und die Betriebsweise der vorliegenden Erfindung wurden in der vorhergehenden Beschreibung beschrieben. Jedoch ist die Erfindung, die geschützt werden soll, nicht auf die offenbarten speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt. Ferner sollen die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele als veranschaulichend und nicht als einschränkend betrachtet werden. Variationen und Änderungen können von Anderen vorgenommen und Äquivalente eingesetzt werden, ohne von dem Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Demgemäß ist ausdrücklich beabsichtigt, dass alle derartigen Variationen, Änderungen und Äquivalente, die in den Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, wie er in den Ansprüchen definiert ist, dadurch umfasst sind.
  • Ein Gas-Flüssigkeits-Abscheider (A) hat Folgendes: ein Gehäuse (10) mit einem Gaseinlass (1), einem Gasauslass (2) und einem Wasserspeicherabschnitt (5) an einer Unterseite des Gaseinlasses und des Gasauslasses; eine Kollisionswand (3a), die innerhalb des Gehäuses zum Kollidieren mit einem Wasser enthaltenden Gas, das durch den Gaseinlass eingeleitet wird, bereitgestellt ist, um das Wasser aus dem Gas abzuscheiden, indem das Wasser daran anhaftet, während sie eine Strömungsrichtung des Gases ändert; und eine Abwärtsströmungswand (18), die innerhalb des Gehäuses bereitgestellt ist, um das von der Kollisionswand herabfallende Wasser in den Wasserspeicherabschnitt einzuleiten und die Strömungsrichtung des Gases zu ändern.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2002373699 A [0002]
    • JP 2017147159 A [0005]

Claims (8)

  1. Gas-Flüssigkeits-Abscheider (A), der Folgendes aufweist: ein Gehäuse (10) mit einem Gaseinlass (1), einem Gasauslass (2) und einem Wasserspeicherabschnitt (5) an einer Unterseite des Gaseinlasses und des Gasauslasses; eine Kollisionswand (3a), die innerhalb des Gehäuses zum Kollidieren mit einem Wasser enthaltenden Gas, das durch den Gaseinlass eingeleitet wird, bereitgestellt ist, um das Wasser aus dem Gas abzuscheiden, indem das Wasser daran anhaftet, während sie eine Strömungsrichtung des Gases ändert; und eine Abwärtsströmungswand (18), die innerhalb des Gehäuses bereitgestellt ist, um das von der Kollisionswand herabfallende Wasser in den Wasserspeicherabschnitt einzuleiten und die Strömungsrichtung des Gases zu ändern.
  2. Gas-Flüssigkeits-Abscheider nach Anspruch 1, wobei die Abwärtsströmungswand von der Kollisionswand beabstandet ist und vertikal unterhalb der Kollisionswand angeordnet ist.
  3. Gas-Flüssigkeits-Abscheider nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Position des Gaseinlasses und eine Zufuhrrichtung des Gases durch den Gaseinlass festgelegt sind, um das Gas schräg von oberhalb der Kollisionswand zuzuführen.
  4. Gas-Flüssigkeits-Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein unteres Ende des Gaseinlasses an einer Position festgelegt ist, die höher ist als ein oberes Ende der Kollisionswand.
  5. Gas-Flüssigkeits-Abscheider nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl der Kollisionswände bereitgestellt sind, und das Wasser enthaltende Gas, das durch den Gaseinlass eingeleitet wird, mit der Vielzahl der Kollisionswände kollidiert.
  6. Gas-Flüssigkeits-Abscheider nach Anspruch 1, wobei die Kollisionswand eine Wirbelströmung in einem Abscheideraum (3S), in dem die Abscheidung von dem wasserhaltigen Gas durchgeführt wird, erzeugt und die Wirbelströmung abwärts leitet, während sie das Wirbeln der Wirbelströmung bewirkt.
  7. Gas-Flüssigkeits-Abscheider nach Anspruch 6, wobei die Wirbelströmung durch sequentielles Kollidieren mit einer Vielzahl der Kollisionswände erschaffen wird und in dem Abscheideraum wirbelt.
  8. Gas-Flüssigkeits-Abscheider nach Anspruch 1, wobei die Kollisionswand ein unteres Ende hat, das schräg zu einer vertikalen Richtung ist, und das untere Ende oberhalb der Abwärtsströmungswand angeordnet ist.
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