JP2003190725A - 気液分離器 - Google Patents
気液分離器Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
- B04C3/06—Construction of inlets or outlets to the vortex chamber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
- B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
- B04C3/04—Multiple arrangement thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
- B04C5/13—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
- B04C2005/133—Adjustable vortex finder
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧力損失が小さい気液分離器を提供するこ
と。 【解決手段】 気液分離器Ａには、円筒状の外筒１の軸
方向両端に、気液分離前の気液２相流体が内部を旋回し
ながら通過可能な円筒状の導入筒２と、気液分離後の気
相が通過可能な円筒状の導出筒３とが同軸的に設けら
れ、外筒１の導入筒２側の軸方向端面位置近傍には、気
液分離後の液相を排出可能な排出筒４が設けられてい
る。導入筒２の流出側開口２ａと導出筒３の導出口３ａ
とは、それぞれが外筒１の軸方向内部に向けてＬin及び
Ｌoutだけ突出するように配置され、これらが軸方向に
所定距離Ｌだけ離れて互いに対向するように配置されて
いる。気液分離器Ａ内を旋回しながら通過する気液２相
流体は、一方向に直線的に流れるため、その流れの方向
が急激に変化させられることがなく、気液分離器Ａ内部
にて発生する圧力損失はサイクロン式の旋回式気液分離
器に比して小さくなる。
と。 【解決手段】 気液分離器Ａには、円筒状の外筒１の軸
方向両端に、気液分離前の気液２相流体が内部を旋回し
ながら通過可能な円筒状の導入筒２と、気液分離後の気
相が通過可能な円筒状の導出筒３とが同軸的に設けら
れ、外筒１の導入筒２側の軸方向端面位置近傍には、気
液分離後の液相を排出可能な排出筒４が設けられてい
る。導入筒２の流出側開口２ａと導出筒３の導出口３ａ
とは、それぞれが外筒１の軸方向内部に向けてＬin及び
Ｌoutだけ突出するように配置され、これらが軸方向に
所定距離Ｌだけ離れて互いに対向するように配置されて
いる。気液分離器Ａ内を旋回しながら通過する気液２相
流体は、一方向に直線的に流れるため、その流れの方向
が急激に変化させられることがなく、気液分離器Ａ内部
にて発生する圧力損失はサイクロン式の旋回式気液分離
器に比して小さくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気液２相流体の液
相を滴化して分離する、気液分離器に関する。
相を滴化して分離する、気液分離器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、気液２相流体の液相を滴化し
て分離する気液分離器としていわゆるサイクロン式の気
液分離器が知られている。かかるサイクロン式の気液分
離器は、円筒状の容器と、容器の円筒内壁面の接線方向
から気液２相流体を容器内部に導入可能な導入筒と、容
器の中心軸上に設けられ液相が分離された気相を容器内
部から容器外部に導出可能な導出筒と、分離された液相
を容器の下部から容器外部へ排出可能な排出筒とから構
成されている。
て分離する気液分離器としていわゆるサイクロン式の気
液分離器が知られている。かかるサイクロン式の気液分
離器は、円筒状の容器と、容器の円筒内壁面の接線方向
から気液２相流体を容器内部に導入可能な導入筒と、容
器の中心軸上に設けられ液相が分離された気相を容器内
部から容器外部に導出可能な導出筒と、分離された液相
を容器の下部から容器外部へ排出可能な排出筒とから構
成されている。
【０００３】かかるサイクロン式の気液分離器によれ
ば、導入筒から容器内部に導入された気液２相流体に
は、容器の円筒内壁面から容器の中心軸方向に向けて旋
回しながら流れる旋回流が発生する。このときに気液２
相流体に発生する遠心力は、気相より比重が大きい液相
を容器の円筒内壁面へ向け飛散させることにより液相と
気相と分離させる。分離された液相は、容器の円筒内壁
面に衝突することにより滴化されて排出筒から容器外部
へ排出され、他方液相が除去された気相は、容器の中心
軸上に設けられた導出筒から容器外部に導出される。こ
れにより、気液２相流体の気相と液相とは分離される。
ば、導入筒から容器内部に導入された気液２相流体に
は、容器の円筒内壁面から容器の中心軸方向に向けて旋
回しながら流れる旋回流が発生する。このときに気液２
相流体に発生する遠心力は、気相より比重が大きい液相
を容器の円筒内壁面へ向け飛散させることにより液相と
気相と分離させる。分離された液相は、容器の円筒内壁
面に衝突することにより滴化されて排出筒から容器外部
へ排出され、他方液相が除去された気相は、容器の中心
軸上に設けられた導出筒から容器外部に導出される。こ
れにより、気液２相流体の気相と液相とは分離される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したサ
イクロン式の気液分離器においては、導入筒から容器内
部に導入された気液２相流体は、旋回流の段階では、主
として容器の周方向の速度成分を有しており、その後容
器の中心軸近傍に集合させられて導出筒の開口部から導
出筒内へ流入される段階では、主として容器の軸方向の
速度成分を有している。従って、かかる周方向の速度成
分から軸方向の速度成分へと流れの方向が急激に変化さ
せられるとき、気液２相流体には、比較的大きな圧力損
失が発生する。
イクロン式の気液分離器においては、導入筒から容器内
部に導入された気液２相流体は、旋回流の段階では、主
として容器の周方向の速度成分を有しており、その後容
器の中心軸近傍に集合させられて導出筒の開口部から導
出筒内へ流入される段階では、主として容器の軸方向の
速度成分を有している。従って、かかる周方向の速度成
分から軸方向の速度成分へと流れの方向が急激に変化さ
せられるとき、気液２相流体には、比較的大きな圧力損
失が発生する。
【０００５】
【発明の概略】本発明は、上記した問題に対処するため
になされたものであり、圧力損失が小さい気液分離器を
提供することをその課題とする。
になされたものであり、圧力損失が小さい気液分離器を
提供することをその課題とする。
【０００６】上記した課題を解決するために、本発明に
おいては、気液分離器を、気液分離前の気液２相流体が
内部を旋回しながら通過可能な導入通路と、前記導入通
路の気液２相流体の流出側開口に対して軸方向に所定距
離離れて対向するように設けられて気液分離後の気相が
通過可能な導出口と、前記導入通路の流出側開口を径方
向に所定距離離れた外方から包囲する気液分離可能な外
筒と、前記外筒に設けられて気液分離後の液相を排出可
能な排出筒とを備える構成とした。
おいては、気液分離器を、気液分離前の気液２相流体が
内部を旋回しながら通過可能な導入通路と、前記導入通
路の気液２相流体の流出側開口に対して軸方向に所定距
離離れて対向するように設けられて気液分離後の気相が
通過可能な導出口と、前記導入通路の流出側開口を径方
向に所定距離離れた外方から包囲する気液分離可能な外
筒と、前記外筒に設けられて気液分離後の液相を排出可
能な排出筒とを備える構成とした。
【０００７】これによれば、導入通路内を旋回しながら
通過してきた気液２相流体が導入通路の流出側開口から
旋回運動を保持されつつ放出されると、気液２相流体に
発生する遠心力により、気相より比重が大きい液相が、
導入通路の流出側開口を径方向に所定距離離れた外方か
ら包囲する外筒の内壁面へ向け飛散されることにより液
相と気相とが分離される。分離された液相は、外筒の内
壁面に衝突することにより滴化されて外筒に設けられた
排出筒から外部へ排出される。他方、液相が除去された
気相は、導入通路の流出側開口に対して軸方向に所定距
離離れて対向するように設けられた導出口から外部に導
出される。これにより、気液２相流体の気相と液相とは
分離される。
通過してきた気液２相流体が導入通路の流出側開口から
旋回運動を保持されつつ放出されると、気液２相流体に
発生する遠心力により、気相より比重が大きい液相が、
導入通路の流出側開口を径方向に所定距離離れた外方か
ら包囲する外筒の内壁面へ向け飛散されることにより液
相と気相とが分離される。分離された液相は、外筒の内
壁面に衝突することにより滴化されて外筒に設けられた
排出筒から外部へ排出される。他方、液相が除去された
気相は、導入通路の流出側開口に対して軸方向に所定距
離離れて対向するように設けられた導出口から外部に導
出される。これにより、気液２相流体の気相と液相とは
分離される。
【０００８】ここで、導入通路の流出側開口と導出口と
は、軸方向に所定距離離れて対向するように設けられて
いるので、気液分離器内部に導入された気液２相流体
は、その流れの方向が急激に変化させられることがな
く、気液分離器内部にて発生する気液２相流体の圧力損
失は前述したサイクロン式の気液分離器に比して小さい
ものとなる。
は、軸方向に所定距離離れて対向するように設けられて
いるので、気液分離器内部に導入された気液２相流体
は、その流れの方向が急激に変化させられることがな
く、気液分離器内部にて発生する気液２相流体の圧力損
失は前述したサイクロン式の気液分離器に比して小さい
ものとなる。
【０００９】ところで、前述したように、導入通路の流
出側開口から旋回運動を保持されつつ放出された気液２
相流体中の液相は、それに発生する遠心力により、外筒
の内壁面へ向け飛散されるところ、飛散された液相の全
てが即座に外筒の内壁面に到達して滴化するとは限られ
ず、その一部が外筒の内壁面の近傍に滞留していること
も考えられる。かかる滞留中の液相は、導出口から外部
へ導出される気相の流れに巻き込まれて気相と共に導出
口から外部へ導出されてしまうことも考えられ、この場
合には、気液分離器の液相回収率が低下することにな
る。
出側開口から旋回運動を保持されつつ放出された気液２
相流体中の液相は、それに発生する遠心力により、外筒
の内壁面へ向け飛散されるところ、飛散された液相の全
てが即座に外筒の内壁面に到達して滴化するとは限られ
ず、その一部が外筒の内壁面の近傍に滞留していること
も考えられる。かかる滞留中の液相は、導出口から外部
へ導出される気相の流れに巻き込まれて気相と共に導出
口から外部へ導出されてしまうことも考えられ、この場
合には、気液分離器の液相回収率が低下することにな
る。
【００１０】従って、気液分離器の液相回収率を向上さ
せるためには、上記した本発明において、前記導出口が
前記導出筒に形成されており、前記導出口が前記外筒に
より径方向に所定距離離れた外方から包囲されているよ
うにすると好適である。
せるためには、上記した本発明において、前記導出口が
前記導出筒に形成されており、前記導出口が前記外筒に
より径方向に所定距離離れた外方から包囲されているよ
うにすると好適である。
【００１１】これによれば、導出筒に形成された導出口
が、外筒により径方向に所定距離離れた外方から包囲さ
れているので、少なくとも導出口は、外筒の内壁面より
も径方向内側に位置することになる。従って、上述した
外筒の内壁面の近傍に滞留中の液相は、気相の流れに巻
き込まれて導出口から外部に導出され難くなる。このた
め、気液分離器の液相回収率は向上される。
が、外筒により径方向に所定距離離れた外方から包囲さ
れているので、少なくとも導出口は、外筒の内壁面より
も径方向内側に位置することになる。従って、上述した
外筒の内壁面の近傍に滞留中の液相は、気相の流れに巻
き込まれて導出口から外部に導出され難くなる。このた
め、気液分離器の液相回収率は向上される。
【００１２】また上記した本発明においては、前記導出
筒に形成された前記導出口の開口面積を前記導入通路の
流出側開口の開口面積より小さくすると好適である。
筒に形成された前記導出口の開口面積を前記導入通路の
流出側開口の開口面積より小さくすると好適である。
【００１３】これによれば、上述した、外筒の内壁面の
近傍に滞留中の液相が気相の流れに巻き込まれて導出口
から外部に導出され難くなるという作用が一層大きいも
のとなり、気液分離器の液相回収率は一層向上される。
近傍に滞留中の液相が気相の流れに巻き込まれて導出口
から外部に導出され難くなるという作用が一層大きいも
のとなり、気液分離器の液相回収率は一層向上される。
【００１４】ところで、液相が外筒の内壁面に到達して
滴化した後の液分は、前述したように外筒に設けられた
排出筒から外部へ排出されるところ、かかる排出効率を
向上させることが好ましい。このため、排出筒を気液分
離器の下側に位置させるように外筒を縦置きに設置して
気液分離器を使用することが考えられる。しかし、当該
気液分離器を搭載するスペースに制約があり、外筒を縦
置きにすることが困難な場合も考えられる。従って、こ
の場合には、外筒を横置きに設置しても、滴化後の液分
の排出効率を向上させることができる気液分離器の提供
が望まれるところである。
滴化した後の液分は、前述したように外筒に設けられた
排出筒から外部へ排出されるところ、かかる排出効率を
向上させることが好ましい。このため、排出筒を気液分
離器の下側に位置させるように外筒を縦置きに設置して
気液分離器を使用することが考えられる。しかし、当該
気液分離器を搭載するスペースに制約があり、外筒を縦
置きにすることが困難な場合も考えられる。従って、こ
の場合には、外筒を横置きに設置しても、滴化後の液分
の排出効率を向上させることができる気液分離器の提供
が望まれるところである。
【００１５】このため、上記した本発明においては、前
記導入通路の流出側開口及び前記導出筒に形成された前
記導出口が共に、前記外筒の軸方向端面位置より所定距
離だけ前記外筒の軸方向内側に配置されており、前記排
出筒が、前記外筒の前記導入通路側の軸方向端面位置近
傍に配置されているようにすると好適である。
記導入通路の流出側開口及び前記導出筒に形成された前
記導出口が共に、前記外筒の軸方向端面位置より所定距
離だけ前記外筒の軸方向内側に配置されており、前記排
出筒が、前記外筒の前記導入通路側の軸方向端面位置近
傍に配置されているようにすると好適である。
【００１６】このように、導入通路の流出側開口及び導
出筒に形成された導出口が共に、外筒の軸方向端面位置
より所定距離だけ外筒の軸方向内側に配置されるように
し、かかる所定距離を、外筒の軸方向両端面間距離に対
して、それぞれ調節することにより、外筒の内壁面上で
の圧力分布を、導出筒側から導入通路側に向けて徐々に
低下させることができる条件が存在することが実験的に
判明している。
出筒に形成された導出口が共に、外筒の軸方向端面位置
より所定距離だけ外筒の軸方向内側に配置されるように
し、かかる所定距離を、外筒の軸方向両端面間距離に対
して、それぞれ調節することにより、外筒の内壁面上で
の圧力分布を、導出筒側から導入通路側に向けて徐々に
低下させることができる条件が存在することが実験的に
判明している。
【００１７】従って、この条件によれば、外筒の内壁面
に付着している滴化した液分は、積極的に導入通路側に
移行させられることになり、当該液分は、外筒の導入通
路側の軸方向端面位置近傍に配置されている排出筒から
積極的に排出させられる。このため、外筒を横置きに設
置しても、滴化後の液分の排出効率が向上される。
に付着している滴化した液分は、積極的に導入通路側に
移行させられることになり、当該液分は、外筒の導入通
路側の軸方向端面位置近傍に配置されている排出筒から
積極的に排出させられる。このため、外筒を横置きに設
置しても、滴化後の液分の排出効率が向上される。
【００１８】また、上記した本発明においては、前記導
出口が前記外筒自体に形成されているようにしてもよ
い。これによれば、上述したような導出筒を設ける必要
がないので、部品点数の削減により、製造コストが低減
される。
出口が前記外筒自体に形成されているようにしてもよ
い。これによれば、上述したような導出筒を設ける必要
がないので、部品点数の削減により、製造コストが低減
される。
【００１９】ところで、導入通路の流出側開口から旋回
運動を保持されつつ放出された気液２相流体の液相の回
収効率を向上させるためには、流出側開口から放出され
る段階での当該液相の旋回速度成分をより大きくさせ、
当該液相に働く遠心力をより大きいものにすることが好
ましい。
運動を保持されつつ放出された気液２相流体の液相の回
収効率を向上させるためには、流出側開口から放出され
る段階での当該液相の旋回速度成分をより大きくさせ、
当該液相に働く遠心力をより大きいものにすることが好
ましい。
【００２０】従って、流出側開口から放出される段階で
の当該液相の旋回速度成分をより大きくさせるために
は、上記した本発明において、前記導入通路内に、気液
２相流体に旋回流を発生させるための所定のピッチでね
じられた細幅板を設けることが好適である。
の当該液相の旋回速度成分をより大きくさせるために
は、上記した本発明において、前記導入通路内に、気液
２相流体に旋回流を発生させるための所定のピッチでね
じられた細幅板を設けることが好適である。
【００２１】これによれば、導入通路内に導入された気
液２相流体は、導入通路内に設けられた所定のピッチで
ねじられた細幅板を通過する際に、旋回速度成分を付与
される。従って、導入通路の流出側開口に比較的近い位
置において気液２相流体に旋回速度成分が付与されるこ
とになるので、導入通路の流出側開口に到達する段階に
おける気液２相流体の旋回速度成分は、当該旋回速度成
分が付与された段階から大きく減速されることはなく、
大きい値に維持される。また、導入通路内に導入された
段階から既に気液２相流体に旋回速度成分が付与されて
いる場合には、当該細幅板を通過する際に気液２相流体
の旋回速度成分が一層加速されることになり、導入通路
の流出側開口から放出される段階での気液２相流体の旋
回速度成分はさらに大きな値になる。
液２相流体は、導入通路内に設けられた所定のピッチで
ねじられた細幅板を通過する際に、旋回速度成分を付与
される。従って、導入通路の流出側開口に比較的近い位
置において気液２相流体に旋回速度成分が付与されるこ
とになるので、導入通路の流出側開口に到達する段階に
おける気液２相流体の旋回速度成分は、当該旋回速度成
分が付与された段階から大きく減速されることはなく、
大きい値に維持される。また、導入通路内に導入された
段階から既に気液２相流体に旋回速度成分が付与されて
いる場合には、当該細幅板を通過する際に気液２相流体
の旋回速度成分が一層加速されることになり、導入通路
の流出側開口から放出される段階での気液２相流体の旋
回速度成分はさらに大きな値になる。
【００２２】さらには、気液２相流体は、導入通路内に
おいて所定のピッチでねじられた細幅板を通過する際に
一方向に直線的に流れることになるので、導入通路内に
おいて旋回速度成分が付与される段階においても、その
圧力損失は小さいものとなる。
おいて所定のピッチでねじられた細幅板を通過する際に
一方向に直線的に流れることになるので、導入通路内に
おいて旋回速度成分が付与される段階においても、その
圧力損失は小さいものとなる。
【００２３】ところで、前述したサイクロン式の気液分
離器等の旋回式気液分離器を使用しても、気液２相流体
中に存在する液相の全てを回収できるわけではない。従
って、少しでもその回収率を向上させるため、２つの当
該気液分離器を直列に接続して、１段目の気液分離器に
おいて回収しきれなかった液相を２段目の気液分離器に
よって極力回収できるようにすることが考えられる。し
かし、前述したように、サイクロン式の気液分離器等
は、その内部での気液２相流体の圧力損失が大きく、こ
れを直列に接続すれば、一層その圧力損失が助長される
ことになる。
離器等の旋回式気液分離器を使用しても、気液２相流体
中に存在する液相の全てを回収できるわけではない。従
って、少しでもその回収率を向上させるため、２つの当
該気液分離器を直列に接続して、１段目の気液分離器に
おいて回収しきれなかった液相を２段目の気液分離器に
よって極力回収できるようにすることが考えられる。し
かし、前述したように、サイクロン式の気液分離器等
は、その内部での気液２相流体の圧力損失が大きく、こ
れを直列に接続すれば、一層その圧力損失が助長される
ことになる。
【００２４】従って、２つの気液分離器を直列に２段接
続する場合における気液２相流体の圧力損失を少しでも
小さくするためには、１段目に、少なくとも気液２相流
体に旋回流を発生させることにより気液２相流体の気相
と液相とを分離可能な旋回式気液分離器を使用し、その
１段目の旋回式気液分離器を通過後の気液２相流体が旋
回しながら通過可能な前記旋回式気液分離器の流出筒
が、上記した本発明に係る２段目としての気液分離器の
前記導入通路に接続されているようにすると好適であ
る。
続する場合における気液２相流体の圧力損失を少しでも
小さくするためには、１段目に、少なくとも気液２相流
体に旋回流を発生させることにより気液２相流体の気相
と液相とを分離可能な旋回式気液分離器を使用し、その
１段目の旋回式気液分離器を通過後の気液２相流体が旋
回しながら通過可能な前記旋回式気液分離器の流出筒
が、上記した本発明に係る２段目としての気液分離器の
前記導入通路に接続されているようにすると好適であ
る。
【００２５】これによれば、前述したように、少なくと
も２段目としての本発明に係る気液分離器は、サイクロ
ン式等の旋回式気液分離器よりも圧力損失が小さいの
で、２段ともを含めた全体としてみた場合、サイクロン
式等の旋回式気液分離器を直列に２段接続する場合より
も、圧力損失が小さくなる。
も２段目としての本発明に係る気液分離器は、サイクロ
ン式等の旋回式気液分離器よりも圧力損失が小さいの
で、２段ともを含めた全体としてみた場合、サイクロン
式等の旋回式気液分離器を直列に２段接続する場合より
も、圧力損失が小さくなる。
【００２６】この場合、上記した本発明に係る２段目と
しての気液分離器の前記導入通路が、１段目としての前
記旋回式気液分離器の流出筒に形成されているようにす
ると好適である。これによれば、１段目としての旋回式
気液分離器の流出筒を有効に利用して、本発明に係る２
段目としての気液分離器の導入通路を構成することがで
きるので、部品点数の削減により、製造コストが低減さ
れる。
しての気液分離器の前記導入通路が、１段目としての前
記旋回式気液分離器の流出筒に形成されているようにす
ると好適である。これによれば、１段目としての旋回式
気液分離器の流出筒を有効に利用して、本発明に係る２
段目としての気液分離器の導入通路を構成することがで
きるので、部品点数の削減により、製造コストが低減さ
れる。
【００２７】また、上記した本発明においては、前記導
入通路の流出側開口の近傍形状が流出側に向けて末広が
りの形状であることが望ましい。これによれば、導入通
路内にて気液２相流体から分離された液相が外筒の内壁
面へ向けてより飛散しやすくなる。
入通路の流出側開口の近傍形状が流出側に向けて末広が
りの形状であることが望ましい。これによれば、導入通
路内にて気液２相流体から分離された液相が外筒の内壁
面へ向けてより飛散しやすくなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面に基づいて説明する。まず、図１〜図４を用い
て、本発明の第１実施形態に係る気液分離器Ａの構成に
ついて説明する。
いて図面に基づいて説明する。まず、図１〜図４を用い
て、本発明の第１実施形態に係る気液分離器Ａの構成に
ついて説明する。
【００２９】図１は、本発明の第１実施形態に係る気液
分離器Ａの概略が示された一部断面図である。図１にお
いて、円筒状を呈した外筒１の左端には、気液２相流体
が通過可能な円筒状の導入筒２が、外筒１の蓋１ａを介
して溶接等により外筒１に気密的且つ同軸的に一体固設
されている。また、外筒１の右端には、気液分離後の気
相が通過可能な円筒状の導出筒３が、外筒１の蓋１ｂを
介して溶接等により外筒１に気密的且つ同軸的に一体固
設されている。従って、これら導入筒２と導出筒３とは
互いに同軸的に配置されている。なお、これら外筒１、
導入筒２、導出筒３等は、横置きに設置されている。
分離器Ａの概略が示された一部断面図である。図１にお
いて、円筒状を呈した外筒１の左端には、気液２相流体
が通過可能な円筒状の導入筒２が、外筒１の蓋１ａを介
して溶接等により外筒１に気密的且つ同軸的に一体固設
されている。また、外筒１の右端には、気液分離後の気
相が通過可能な円筒状の導出筒３が、外筒１の蓋１ｂを
介して溶接等により外筒１に気密的且つ同軸的に一体固
設されている。従って、これら導入筒２と導出筒３とは
互いに同軸的に配置されている。なお、これら外筒１、
導入筒２、導出筒３等は、横置きに設置されている。
【００３０】導入筒２の気液２相流体の流出側開口２ａ
は、外筒１の軸方向左端面位置より所定距離Ｌinだけ外
筒１の軸方向内側に配置されている。また、導入筒２の
流出側開口２ａの近傍の形状は、流出側に向けて末広が
りの形状であり、流出側に向けて拡径されたテーパ面
（面取り）が形成されている。なお、導入筒２の流出側
開口２ａの近傍の形状は、流出側に向けて拡管してラッ
パ形状としてもよい。また、導出筒３に形成された気液
分離後の気相が通過可能な導出口３ａは、外筒１の軸方
向右端面位置より所定距離Ｌoutだけ外筒１の軸方向内
側に配置されている。その結果、これら流出側開口２ａ
と導出口３ａとは、外筒１の軸方向に所定距離Ｌだけ離
れて同軸的に対向するように配置されている。また、こ
れら導入筒２の流出側開口２ａと導出筒３の導出口３ａ
とは、外筒１の内壁面１ｃより、径方向に所定距離Ｋだ
け離れた外方から包囲されるように配置されている。
は、外筒１の軸方向左端面位置より所定距離Ｌinだけ外
筒１の軸方向内側に配置されている。また、導入筒２の
流出側開口２ａの近傍の形状は、流出側に向けて末広が
りの形状であり、流出側に向けて拡径されたテーパ面
（面取り）が形成されている。なお、導入筒２の流出側
開口２ａの近傍の形状は、流出側に向けて拡管してラッ
パ形状としてもよい。また、導出筒３に形成された気液
分離後の気相が通過可能な導出口３ａは、外筒１の軸方
向右端面位置より所定距離Ｌoutだけ外筒１の軸方向内
側に配置されている。その結果、これら流出側開口２ａ
と導出口３ａとは、外筒１の軸方向に所定距離Ｌだけ離
れて同軸的に対向するように配置されている。また、こ
れら導入筒２の流出側開口２ａと導出筒３の導出口３ａ
とは、外筒１の内壁面１ｃより、径方向に所定距離Ｋだ
け離れた外方から包囲されるように配置されている。
【００３１】また、外筒１には、その導入筒２側の軸方
向端面（軸方向左端面）位置の近傍に、気液分離後の液
相を排出可能な排出筒４が気密的に一体固設されてい
る。
向端面（軸方向左端面）位置の近傍に、気液分離後の液
相を排出可能な排出筒４が気密的に一体固設されてい
る。
【００３２】導入筒２の気液２相流体の流入側（図１に
おいて右側）端部には、所定長のゴムホース６を介して
フランジ部５ａを有する円筒状の流入筒５が気密的に接
続されている。これら導入筒２、ゴムホース６及び流入
筒５にて、導入通路７が構成されている。
おいて右側）端部には、所定長のゴムホース６を介して
フランジ部５ａを有する円筒状の流入筒５が気密的に接
続されている。これら導入筒２、ゴムホース６及び流入
筒５にて、導入通路７が構成されている。
【００３３】図２は、本発明の第１実施形態に係る気液
分離器Ａの外筒１、導入筒２、導出筒３、及び排出筒４
の部位が示された正面図である。なお、図２において、
図１のおける各構成と対応する各構成については、図１
における符号と同一の符号を付してあり、その説明を省
略する（以下の図３〜図９においても同様とする。）。
分離器Ａの外筒１、導入筒２、導出筒３、及び排出筒４
の部位が示された正面図である。なお、図２において、
図１のおける各構成と対応する各構成については、図１
における符号と同一の符号を付してあり、その説明を省
略する（以下の図３〜図９においても同様とする。）。
【００３４】図２に示されるように、導入筒２の流入側
端部（図２における先端部）には、ゴムホース６を気密
的に接続しやすいように、フランジ部２ｂが形成されて
いる。同様に、導出筒３及び排出筒４の図２における先
端部には、それぞれ、フランジ部３ｂ及びフランジ部４
ａが形成されており、これら導出筒３及び排出筒４に接
続される図示しない接続部品との接続部における気密性
を向上させている。
端部（図２における先端部）には、ゴムホース６を気密
的に接続しやすいように、フランジ部２ｂが形成されて
いる。同様に、導出筒３及び排出筒４の図２における先
端部には、それぞれ、フランジ部３ｂ及びフランジ部４
ａが形成されており、これら導出筒３及び排出筒４に接
続される図示しない接続部品との接続部における気密性
を向上させている。
【００３５】図３は、本発明の第１実施形態に係る気液
分離器Ａの外筒１、導入筒２、導出筒３、及び排出筒４
の部位が示された下断面図である。図３に示されるよう
に、導入筒２の外径と導出筒３の外径とは同一である
が、導出筒３の導出口３ａは、導出筒３の他の部分の内
径よりも若干絞られている。従って、導出筒３の導出口
３ａの直径Ｄoutは、導入筒２の流出側開口２ａの直径
Ｄinよりも小さくなっており、導出筒３の導出口３ａの
開口面積は、導入筒２の流出側開口２ａの開口面積より
も小さくなっている。
分離器Ａの外筒１、導入筒２、導出筒３、及び排出筒４
の部位が示された下断面図である。図３に示されるよう
に、導入筒２の外径と導出筒３の外径とは同一である
が、導出筒３の導出口３ａは、導出筒３の他の部分の内
径よりも若干絞られている。従って、導出筒３の導出口
３ａの直径Ｄoutは、導入筒２の流出側開口２ａの直径
Ｄinよりも小さくなっており、導出筒３の導出口３ａの
開口面積は、導入筒２の流出側開口２ａの開口面積より
も小さくなっている。
【００３６】図４は、本発明の第１実施形態に係る気液
分離器Ａの導入通路７の一部を構成している流入筒５の
詳細が示された正面図である。図４に示されるように、
円筒状の流入筒５の内部には、気液２相流体に旋回流を
発生させるための所定のピッチでねじられた細幅板８が
固設されている。かかる細幅板８は、樹脂を用いて射出
成形により作製されても、金属を用いてプレス加工によ
り作製されてもよい。さらに、細幅板８は、金属を用い
て形状の自由度が要求される場合（例えば、プレス加工
では形状が満足されないような場合）には、鋳造により
作製されてもよい。なお、図４においては、細幅板８は
１ピッチ分のみのものが示されているが、これに限られ
ることはなく、２ピッチ分以上に渡り軸方向にねじられ
た細幅板８が使用されていてもよいことはいうまでもな
い。
分離器Ａの導入通路７の一部を構成している流入筒５の
詳細が示された正面図である。図４に示されるように、
円筒状の流入筒５の内部には、気液２相流体に旋回流を
発生させるための所定のピッチでねじられた細幅板８が
固設されている。かかる細幅板８は、樹脂を用いて射出
成形により作製されても、金属を用いてプレス加工によ
り作製されてもよい。さらに、細幅板８は、金属を用い
て形状の自由度が要求される場合（例えば、プレス加工
では形状が満足されないような場合）には、鋳造により
作製されてもよい。なお、図４においては、細幅板８は
１ピッチ分のみのものが示されているが、これに限られ
ることはなく、２ピッチ分以上に渡り軸方向にねじられ
た細幅板８が使用されていてもよいことはいうまでもな
い。
【００３７】以上、図１〜図４を用いて、本発明の第１
実施形態に係る気液分離器Ａの構成について説明した。
次に、この気液分離器Ａの作動について説明する。
実施形態に係る気液分離器Ａの構成について説明した。
次に、この気液分離器Ａの作動について説明する。
【００３８】燃料電池における化学反応の結果等により
発生する気液２相流体は、気液分離器Ａの導入通路７の
一部を構成する流入筒５のフランジ部５ａから流入筒５
内部に流入される。流入筒５内部に流入された気液２相
流体には、流入筒５の内部に設けられている所定のピッ
チでねじられた細幅板８を通過することにより、旋回流
が発生する。
発生する気液２相流体は、気液分離器Ａの導入通路７の
一部を構成する流入筒５のフランジ部５ａから流入筒５
内部に流入される。流入筒５内部に流入された気液２相
流体には、流入筒５の内部に設けられている所定のピッ
チでねじられた細幅板８を通過することにより、旋回流
が発生する。
【００３９】旋回流を伴った気液２相流体は、導入通路
７の一部を構成するゴムホース６を介して、導入筒２内
部に旋回しながら導入される。導入筒２内部に旋回しな
がら導入された気液２相流体が導入筒２の流出側開口２
ａから旋回運動を保持しつつ放出されると、気液２相流
体に発生する遠心力により、気相より比重が大きい液相
が、導入筒２の流出側開口２ａを径方向に所定距離Ｋだ
け離れた外方から包囲する外筒１の内壁面１ｃへ向け飛
散されることにより液相と気相とが分離される。このと
き、導入筒２の流出側開口２ａの近傍の形状が流出側に
向けて末広がりの形状とされているため、導入通路７内
にて気液２相流体から分離された液相が外筒１の内壁面
１ｃへ向けてより飛散しやすくなる。そして、分離され
た液相は、外筒１の内壁面１ｃに衝突することにより滴
化されて外筒１に設けられた排出筒４から外部へ排出さ
れる。他方液相が除去された気相は、導出筒３の導出口
３ａから外部に導出される。
７の一部を構成するゴムホース６を介して、導入筒２内
部に旋回しながら導入される。導入筒２内部に旋回しな
がら導入された気液２相流体が導入筒２の流出側開口２
ａから旋回運動を保持しつつ放出されると、気液２相流
体に発生する遠心力により、気相より比重が大きい液相
が、導入筒２の流出側開口２ａを径方向に所定距離Ｋだ
け離れた外方から包囲する外筒１の内壁面１ｃへ向け飛
散されることにより液相と気相とが分離される。このと
き、導入筒２の流出側開口２ａの近傍の形状が流出側に
向けて末広がりの形状とされているため、導入通路７内
にて気液２相流体から分離された液相が外筒１の内壁面
１ｃへ向けてより飛散しやすくなる。そして、分離され
た液相は、外筒１の内壁面１ｃに衝突することにより滴
化されて外筒１に設けられた排出筒４から外部へ排出さ
れる。他方液相が除去された気相は、導出筒３の導出口
３ａから外部に導出される。
【００４０】以上、本発明の第１実施形態に係る気液分
離器Ａの作動について説明した。本発明の第１実施形態
に係る気液分離器Ａによれば、以下の作用効果を奏す
る。
離器Ａの作動について説明した。本発明の第１実施形態
に係る気液分離器Ａによれば、以下の作用効果を奏す
る。
【００４１】まず、導入筒２の流出側開口２ａと導出筒
３の導出口３ａとは、軸方向に所定距離Ｌだけ離れて対
向するように設けられているので、気液分離器Ａ内部に
導入された気液２相流体は、その流れの方向が急激に変
化させられることがなく、気液分離器Ａ内部にて発生す
る気液２相流体の圧力損失はサイクロン式の旋回式気液
分離器に比して小さいものとなる。
３の導出口３ａとは、軸方向に所定距離Ｌだけ離れて対
向するように設けられているので、気液分離器Ａ内部に
導入された気液２相流体は、その流れの方向が急激に変
化させられることがなく、気液分離器Ａ内部にて発生す
る気液２相流体の圧力損失はサイクロン式の旋回式気液
分離器に比して小さいものとなる。
【００４２】また、導出筒３に形成された導出口３ａ
が、外筒１により径方向に所定距離Ｋだけ離れた外方か
ら包囲されているので、導出口３ａは、外筒１の内壁面
１ｃよりも径方向内側に位置することになる。さらに
は、導出筒３に形成された導出口３ａの開口面積（直径
Ｄoutに対応）が導入筒２の流出側開口２ａの開口面積
（直径Ｄinに対応）より小さく設定されている。従っ
て、外筒１の内壁面１ｃの近傍に滞留している液相は、
気相の流れに巻き込まれて導出筒３の導出口３ａから外
部に導出され難くなる。このため、気液分離器Ａの液相
回収率は向上される。
が、外筒１により径方向に所定距離Ｋだけ離れた外方か
ら包囲されているので、導出口３ａは、外筒１の内壁面
１ｃよりも径方向内側に位置することになる。さらに
は、導出筒３に形成された導出口３ａの開口面積（直径
Ｄoutに対応）が導入筒２の流出側開口２ａの開口面積
（直径Ｄinに対応）より小さく設定されている。従っ
て、外筒１の内壁面１ｃの近傍に滞留している液相は、
気相の流れに巻き込まれて導出筒３の導出口３ａから外
部に導出され難くなる。このため、気液分離器Ａの液相
回収率は向上される。
【００４３】さらには、導入筒２の流出側開口２ａが外
筒１の軸方向端面位置より所定距離Ｌinだけ外筒１の軸
方向内側に配置されており、導出筒３に形成された導出
口３ａが、外筒１の軸方向端面位置より所定距離Ｌout
だけ外筒１の軸方向内側に配置されているとともに、排
出筒４が、外筒１の導入筒２側の軸方向端面位置近傍に
配置されている。ここで、かかる所定距離Ｌin，Ｌout
が、それぞれ所定距離Ｌ及び所定距離Ｋとの相対的な関
係において適切に設定されれば、外筒１の内壁面１ｃ上
での圧力分布を、導出筒３側から導入筒２側に向けて徐
々に低下させることができる条件が存在することが実験
的に判明している。従ってこの条件によれば、外筒１の
内壁面１ｃに付着している滴化した液分は、積極的に導
入筒２側に移行させられることになり、当該液分は、外
筒１の導入筒２側の軸方向端面位置近傍に配置されてい
る排出筒４から積極的に排出させられる。このため、外
筒１を横置きに設置しても、滴化後の液分の排出効率が
向上される。
筒１の軸方向端面位置より所定距離Ｌinだけ外筒１の軸
方向内側に配置されており、導出筒３に形成された導出
口３ａが、外筒１の軸方向端面位置より所定距離Ｌout
だけ外筒１の軸方向内側に配置されているとともに、排
出筒４が、外筒１の導入筒２側の軸方向端面位置近傍に
配置されている。ここで、かかる所定距離Ｌin，Ｌout
が、それぞれ所定距離Ｌ及び所定距離Ｋとの相対的な関
係において適切に設定されれば、外筒１の内壁面１ｃ上
での圧力分布を、導出筒３側から導入筒２側に向けて徐
々に低下させることができる条件が存在することが実験
的に判明している。従ってこの条件によれば、外筒１の
内壁面１ｃに付着している滴化した液分は、積極的に導
入筒２側に移行させられることになり、当該液分は、外
筒１の導入筒２側の軸方向端面位置近傍に配置されてい
る排出筒４から積極的に排出させられる。このため、外
筒１を横置きに設置しても、滴化後の液分の排出効率が
向上される。
【００４４】また、気液２相流体は、導入通路７の一部
を構成している流入筒５内に設けられている細幅板８を
通過する際に、一方向に直線的に流れることになるの
で、その際の圧力損失は小さいものとなる。加えて、こ
の場合は、大柄であり、かつ圧力損失の比較的大きいサ
イクロン式の旋回式気液分離器が省略されることになる
ので、システム全体として見れば、圧力損失が小さく、
かつコンパクトになる。
を構成している流入筒５内に設けられている細幅板８を
通過する際に、一方向に直線的に流れることになるの
で、その際の圧力損失は小さいものとなる。加えて、こ
の場合は、大柄であり、かつ圧力損失の比較的大きいサ
イクロン式の旋回式気液分離器が省略されることになる
ので、システム全体として見れば、圧力損失が小さく、
かつコンパクトになる。
【００４５】さらに、導入通路７のゴムホース６を必要
十分な長さに設定することにより、気液２相流体が流入
筒５を通過した直後に、多量に発生する微細な液滴（ミ
スト）を回収することができる。すなわち、ゴムホース
６を必要十分な長さとすれば、気液２相流体が通過する
際に、浮遊している多量のミストがゴムホース６の内壁
面に移動できる時間を確保することができる。これによ
り、ミストをゴムホース６の内壁面上にて滴化すること
ができて、同滴下した液分を気液分離器Ａにより容易に
回収することができる。なお、ゴムホース６は、直線形
状に限られることなく、湾曲形状であってもよい。
十分な長さに設定することにより、気液２相流体が流入
筒５を通過した直後に、多量に発生する微細な液滴（ミ
スト）を回収することができる。すなわち、ゴムホース
６を必要十分な長さとすれば、気液２相流体が通過する
際に、浮遊している多量のミストがゴムホース６の内壁
面に移動できる時間を確保することができる。これによ
り、ミストをゴムホース６の内壁面上にて滴化すること
ができて、同滴下した液分を気液分離器Ａにより容易に
回収することができる。なお、ゴムホース６は、直線形
状に限られることなく、湾曲形状であってもよい。
【００４６】以上、本発明の第１実施形態に係る気液分
離器Ａについて説明した。なお、この気液分離器Ａの導
入通路７の構成については、図５〜図７に示すように種
々の構成が考えられる。
離器Ａについて説明した。なお、この気液分離器Ａの導
入通路７の構成については、図５〜図７に示すように種
々の構成が考えられる。
【００４７】図５は、気液分離器Ａの導入通路７の第１
変形例の概略が示された図である。図５に示されるよう
に、第１変形例においては、導入通路７には、ゴムホー
ス６の代わりに、両端にフランジ部９ａ及び９ｂを有す
る接続筒９が設けられ、かかる接続筒９のフランジ部９
ａと細幅板８が収容された流入筒５のフランジ部５ａと
がボルト及びナット等の接続部材にて気密的に接合さ
れ、接続筒９のフランジ部９ｂと導入筒２に形成された
フランジ部２ｃとがボルト及びナット等の接続部材にて
気密的に接合されることにより、導入通路７が構成され
ている。
変形例の概略が示された図である。図５に示されるよう
に、第１変形例においては、導入通路７には、ゴムホー
ス６の代わりに、両端にフランジ部９ａ及び９ｂを有す
る接続筒９が設けられ、かかる接続筒９のフランジ部９
ａと細幅板８が収容された流入筒５のフランジ部５ａと
がボルト及びナット等の接続部材にて気密的に接合さ
れ、接続筒９のフランジ部９ｂと導入筒２に形成された
フランジ部２ｃとがボルト及びナット等の接続部材にて
気密的に接合されることにより、導入通路７が構成され
ている。
【００４８】図６は、気液分離器Ａの導入通路７の第２
変形例の概略が示された図である。図６に示されるよう
に、第２変形例においては、導入通路７には、両端にフ
ランジ部９ａ及び９ｂを有さない接続筒９が、細幅板８
が収容された流入筒５と導入筒２との間に設けられ、か
かる接続筒９の左端部と流入筒５の右端部とがゴムホー
ス１０にて気密的に接合され、かかる接続筒９の右端部
と導入筒２の左端部とがゴムホース１１にて気密的に接
合されることにより、導入通路７が構成されている。
変形例の概略が示された図である。図６に示されるよう
に、第２変形例においては、導入通路７には、両端にフ
ランジ部９ａ及び９ｂを有さない接続筒９が、細幅板８
が収容された流入筒５と導入筒２との間に設けられ、か
かる接続筒９の左端部と流入筒５の右端部とがゴムホー
ス１０にて気密的に接合され、かかる接続筒９の右端部
と導入筒２の左端部とがゴムホース１１にて気密的に接
合されることにより、導入通路７が構成されている。
【００４９】図７は、気液分離器Ａの導入通路７の第３
変形例の概略が示された図である。図７に示されるよう
に、第３変形例においては、導入通路７には、ゴムホー
ス６が設けられておらず、導入筒２の外筒１からの突出
長が長くされ、かかる導入筒２内に、細幅板８が収容さ
れた流入筒５が収容されることにより、導入通路７が構
成されている。
変形例の概略が示された図である。図７に示されるよう
に、第３変形例においては、導入通路７には、ゴムホー
ス６が設けられておらず、導入筒２の外筒１からの突出
長が長くされ、かかる導入筒２内に、細幅板８が収容さ
れた流入筒５が収容されることにより、導入通路７が構
成されている。
【００５０】また、この気液分離器Ａの導入筒２及び導
出筒３の部位の構成についても、図８（ａ）〜（ｄ）に
示すように種々の構成が考えられる。
出筒３の部位の構成についても、図８（ａ）〜（ｄ）に
示すように種々の構成が考えられる。
【００５１】図８（ａ）は、本発明の第１実施形態に係
る気液分離器Ａの導入筒２及び導出筒３の部位の第１変
形例が示された図である。図８（ａ）においては、導入
筒２については図１の態様と同様であるが、導出筒３の
導出口３ａが外筒１の軸方向内部に向けて延在しておら
ず、導出口３ａが外筒１の蓋１ｂの軸方向位置に存在す
る点で、図１の態様と相違する。
る気液分離器Ａの導入筒２及び導出筒３の部位の第１変
形例が示された図である。図８（ａ）においては、導入
筒２については図１の態様と同様であるが、導出筒３の
導出口３ａが外筒１の軸方向内部に向けて延在しておら
ず、導出口３ａが外筒１の蓋１ｂの軸方向位置に存在す
る点で、図１の態様と相違する。
【００５２】また、図８（ｂ）は、本発明の第１実施形
態に係る気液分離器Ａの導入筒２及び導出筒３の部位の
第２変形例が示された図である。図８（ｂ）において
は、導入筒２及び導出筒３が存在する点については図１
の態様と同様であるが、導入筒２の流出側開口２ａが外
筒１の軸方向内部に向けて延在しておらず、流出側開口
２ａが外筒１の蓋１ａの軸方向位置に存在する点、並び
に、導出筒３の導出口３ａが外筒１の軸方向内部に向け
て延在しておらず、導出口３ａが外筒１の蓋１ｂの軸方
向位置に存在する点が相違する。
態に係る気液分離器Ａの導入筒２及び導出筒３の部位の
第２変形例が示された図である。図８（ｂ）において
は、導入筒２及び導出筒３が存在する点については図１
の態様と同様であるが、導入筒２の流出側開口２ａが外
筒１の軸方向内部に向けて延在しておらず、流出側開口
２ａが外筒１の蓋１ａの軸方向位置に存在する点、並び
に、導出筒３の導出口３ａが外筒１の軸方向内部に向け
て延在しておらず、導出口３ａが外筒１の蓋１ｂの軸方
向位置に存在する点が相違する。
【００５３】図８（ａ）及び（ｂ）の態様によれば、所
定距離Ｌin，Ｌout，Ｌ，及びＫとの間の相対的な関係
が適切に設定されなくなる可能性があるので、前述し
た、外筒１の内壁面１ｃ上での圧力分布を導出筒３側か
ら導入筒２側に向けて徐々に低下させることができると
いう効果が期待されなくなる可能性が高い。従って、こ
の場合は、排出筒４が下側になるように外筒１を縦置き
に設置して、滴化後の液分が自重で落下させられるよう
にすることで、滴化後の液分の排出効率が向上される。
定距離Ｌin，Ｌout，Ｌ，及びＫとの間の相対的な関係
が適切に設定されなくなる可能性があるので、前述し
た、外筒１の内壁面１ｃ上での圧力分布を導出筒３側か
ら導入筒２側に向けて徐々に低下させることができると
いう効果が期待されなくなる可能性が高い。従って、こ
の場合は、排出筒４が下側になるように外筒１を縦置き
に設置して、滴化後の液分が自重で落下させられるよう
にすることで、滴化後の液分の排出効率が向上される。
【００５４】図８（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係
る気液分離器Ａの導入筒２及び導出筒３の部位の第３変
形例が示された図である。図８（ｃ）においては、導入
筒２については図１の態様と同様であるが、導出筒３が
存在せず、外筒１の一部を構成するリング状の蓋１ｂの
内径部にて導出口３ａが構成されている点で、図１の態
様と相違する。
る気液分離器Ａの導入筒２及び導出筒３の部位の第３変
形例が示された図である。図８（ｃ）においては、導入
筒２については図１の態様と同様であるが、導出筒３が
存在せず、外筒１の一部を構成するリング状の蓋１ｂの
内径部にて導出口３ａが構成されている点で、図１の態
様と相違する。
【００５５】図８（ｄ）は、本発明の第１実施形態に係
る気液分離器Ａの導入筒２及び導出筒３の部位の第４変
形例が示された図である。図８（ｄ）においては、導入
筒２については図１の態様と同様であるが、導出筒３の
みならず蓋１ｂも存在せず、外筒１の内壁面１ｃにて導
出口３ａが構成されている点で、図１の態様と相違す
る。
る気液分離器Ａの導入筒２及び導出筒３の部位の第４変
形例が示された図である。図８（ｄ）においては、導入
筒２については図１の態様と同様であるが、導出筒３の
みならず蓋１ｂも存在せず、外筒１の内壁面１ｃにて導
出口３ａが構成されている点で、図１の態様と相違す
る。
【００５６】図８（ｃ）及び（ｄ）の態様によれば、図
８（ａ）及び（ｂ）の態様と同様、所定距離Ｌin，Ｌou
t，Ｌ，及びＫとの間の相対的な関係が適切に設定され
なくなる可能性があるので、前述した、外筒１の内壁面
１ｃ上での圧力分布を導出筒３側から導入筒２側に向け
て徐々に低下させることができるという効果が期待され
なくなる可能性が高い。従って、この場合も、排出筒４
が下側になるように外筒１を縦置きに設置して、滴化後
の液分が自重で落下させられるようにすることで、滴化
後の液分の排出効率が向上される。また、この場合、導
出筒３を設ける必要がないので、部品点数の削減によ
り、製造コストが低減される。
８（ａ）及び（ｂ）の態様と同様、所定距離Ｌin，Ｌou
t，Ｌ，及びＫとの間の相対的な関係が適切に設定され
なくなる可能性があるので、前述した、外筒１の内壁面
１ｃ上での圧力分布を導出筒３側から導入筒２側に向け
て徐々に低下させることができるという効果が期待され
なくなる可能性が高い。従って、この場合も、排出筒４
が下側になるように外筒１を縦置きに設置して、滴化後
の液分が自重で落下させられるようにすることで、滴化
後の液分の排出効率が向上される。また、この場合、導
出筒３を設ける必要がないので、部品点数の削減によ
り、製造コストが低減される。
【００５７】上記した第１実施形態においては、気液分
離器Ａの導入筒２に流入筒５とゴムホース６を通して気
液２相流体が導入されるようにしたが、流入筒５より上
流側（フランジ部５ａ側）に、図１の仮想線にて示した
サイクロン式の旋回式気液分離器Ｂが１段目に直列的に
介装されるようにして実施することも可能である。
離器Ａの導入筒２に流入筒５とゴムホース６を通して気
液２相流体が導入されるようにしたが、流入筒５より上
流側（フランジ部５ａ側）に、図１の仮想線にて示した
サイクロン式の旋回式気液分離器Ｂが１段目に直列的に
介装されるようにして実施することも可能である。
【００５８】サイクロン式の旋回式気液分離器Ｂは、円
筒状の容器１００と、容器１００の円筒内壁面の接線方
向から気液２相流体を容器１００内部に導入可能な導入
筒１０１と、容器１００の中心軸上に設けられ液相が分
離された気相を容器１００内部から容器１００外部に導
出可能な流出筒１０３と、分離された液相を容器１００
の下部から容器１００外部へ排出可能な排出筒１０２と
から構成されている。なお、これら容器１００等は、縦
置きに設置されている。
筒状の容器１００と、容器１００の円筒内壁面の接線方
向から気液２相流体を容器１００内部に導入可能な導入
筒１０１と、容器１００の中心軸上に設けられ液相が分
離された気相を容器１００内部から容器１００外部に導
出可能な流出筒１０３と、分離された液相を容器１００
の下部から容器１００外部へ排出可能な排出筒１０２と
から構成されている。なお、これら容器１００等は、縦
置きに設置されている。
【００５９】このようにサイクロン式の旋回式気液分離
器Ｂを１段目とし、気液分離器Ａを２段目とした実施形
態では、燃料電池における化学反応の結果等により発生
する気液２相流体は、まず、１段目としてのサイクロン
式の旋回式気液分離器Ｂの導入筒１０１に導入される。
導入筒１０１から容器１００内部に導入された気液２相
流体には、容器１００の円筒内壁面から容器１００の中
心軸方向に向けて旋回しながら流れる旋回流が発生す
る。
器Ｂを１段目とし、気液分離器Ａを２段目とした実施形
態では、燃料電池における化学反応の結果等により発生
する気液２相流体は、まず、１段目としてのサイクロン
式の旋回式気液分離器Ｂの導入筒１０１に導入される。
導入筒１０１から容器１００内部に導入された気液２相
流体には、容器１００の円筒内壁面から容器１００の中
心軸方向に向けて旋回しながら流れる旋回流が発生す
る。
【００６０】このとき、気液２相流体に発生する遠心力
は、気相より比重が大きい液相を容器１００の円筒内壁
面へ向け飛散させることにより液相と気相とを分離させ
る。分離された液相は、容器１００の円筒内壁面に衝突
することにより滴化されて排出筒１０２から容器１００
外部へ排出され回収される。他方、液相が除去された気
相は、容器１００の中心軸上に設けられた流出筒１０３
から旋回速度成分を残しつつ容器１００外部に導出され
る。これにより、気液２相流体の気相と液相とは分離さ
れる。
は、気相より比重が大きい液相を容器１００の円筒内壁
面へ向け飛散させることにより液相と気相とを分離させ
る。分離された液相は、容器１００の円筒内壁面に衝突
することにより滴化されて排出筒１０２から容器１００
外部へ排出され回収される。他方、液相が除去された気
相は、容器１００の中心軸上に設けられた流出筒１０３
から旋回速度成分を残しつつ容器１００外部に導出され
る。これにより、気液２相流体の気相と液相とは分離さ
れる。
【００６１】しかし、かかるサイクロン式の旋回式気液
分離器Ｂを使用しても、気液２相流体中に存在する液相
のすべてを回収できるわけではなく、実際には、流出筒
１０３から容器１００外部へ排出される気相には、液相
が混合されている。従って、実際には、流出筒１０３か
らは、旋回速度成分を有する気液２相流体が容器１００
外部に向けて導出される。導出筒１０３から導出され
た、旋回速度成分を有する気液２相流体は、２段目とし
ての気液分離器Ａの内部にて、上記実施形態と同様に、
気相と液相とが再び分離される。
分離器Ｂを使用しても、気液２相流体中に存在する液相
のすべてを回収できるわけではなく、実際には、流出筒
１０３から容器１００外部へ排出される気相には、液相
が混合されている。従って、実際には、流出筒１０３か
らは、旋回速度成分を有する気液２相流体が容器１００
外部に向けて導出される。導出筒１０３から導出され
た、旋回速度成分を有する気液２相流体は、２段目とし
ての気液分離器Ａの内部にて、上記実施形態と同様に、
気相と液相とが再び分離される。
【００６２】従って、かかる実施形態すなわちサイクロ
ン式の旋回式気液分離器Ｂを１段目とし気液分離器Ａを
２段目とした実施形態では、１段目としてのサイクロン
式の旋回式気液分離器Ｂにおいて回収しきれなかった気
液２相流体の液相を、直列的に配置された２段目として
の気液分離器Ａによって回収できるので、全体としてみ
ると、気液２相流体の液相の回収率が向上される。
ン式の旋回式気液分離器Ｂを１段目とし気液分離器Ａを
２段目とした実施形態では、１段目としてのサイクロン
式の旋回式気液分離器Ｂにおいて回収しきれなかった気
液２相流体の液相を、直列的に配置された２段目として
の気液分離器Ａによって回収できるので、全体としてみ
ると、気液２相流体の液相の回収率が向上される。
【００６３】すなわち、サイクロン式の旋回式気液分離
器Ｂから導出された旋回速度成分を有する気液２相流体
は、流入筒５を通過する際に、その旋回速度成分が一層
加速されることになり、導入通路７の一部を構成する導
入筒２の流出側開口２ａから放出される段階での気液２
相流体の旋回速度成分はさらに大きな値となる。よっ
て、その際に気液２相流体の液相に作用する遠心力は大
きいものとなり、気液２相流体の液相の回収効率が向上
される。
器Ｂから導出された旋回速度成分を有する気液２相流体
は、流入筒５を通過する際に、その旋回速度成分が一層
加速されることになり、導入通路７の一部を構成する導
入筒２の流出側開口２ａから放出される段階での気液２
相流体の旋回速度成分はさらに大きな値となる。よっ
て、その際に気液２相流体の液相に作用する遠心力は大
きいものとなり、気液２相流体の液相の回収効率が向上
される。
【００６４】また、２段目としての気液分離器Ａは、サ
イクロン式の旋回式気液分離器Ｂよりも圧力損失が小さ
いので、２段とも含めた全体として見た場合、サイクロ
ン式の旋回式気液分離器Ｂを直列に２段接続するより
も、圧力損失が小さくなる。
イクロン式の旋回式気液分離器Ｂよりも圧力損失が小さ
いので、２段とも含めた全体として見た場合、サイクロ
ン式の旋回式気液分離器Ｂを直列に２段接続するより
も、圧力損失が小さくなる。
【００６５】次に、図９を用いて、本発明の第２実施形
態に係る気液分離器Ａの構成について説明する。図９
は、本発明の第２実施形態に係る気液分離器Ａの概略が
示された断面図である。図９において、図１に示された
第１実施形態との最も大きな相違点は、２段目としての
気液分離器Ａの導入通路７が、１段目としてのサイクロ
ン式の旋回式気液分離器Ｂの流出筒１０３にて兼用され
ている点である。
態に係る気液分離器Ａの構成について説明する。図９
は、本発明の第２実施形態に係る気液分離器Ａの概略が
示された断面図である。図９において、図１に示された
第１実施形態との最も大きな相違点は、２段目としての
気液分離器Ａの導入通路７が、１段目としてのサイクロ
ン式の旋回式気液分離器Ｂの流出筒１０３にて兼用され
ている点である。
【００６６】これによれば２段目としての気液分離器Ａ
の導入通路７を省略することができるので、部品点数の
削減により、製造コストが低減される。また、２段目と
しての気液分離器Ａと、１段目としてのサイクロン式の
旋回式気液分離器Ｂとが直接接続されているので、装置
全体としての軸方向長さが短縮される。この第２実施形
態の作用効果については、第１実施形態のものとほぼ同
様であるので、ここではその詳細な説明を省略する。
の導入通路７を省略することができるので、部品点数の
削減により、製造コストが低減される。また、２段目と
しての気液分離器Ａと、１段目としてのサイクロン式の
旋回式気液分離器Ｂとが直接接続されているので、装置
全体としての軸方向長さが短縮される。この第２実施形
態の作用効果については、第１実施形態のものとほぼ同
様であるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００６７】以上、本発明の第１実施形態及び第２実施
形態について説明したが、本発明の実施形態は、これら
に限定されるものではなく、特許請求の範囲に含まれる
範囲内にて適宜変更されることができることはいうまで
もない。
形態について説明したが、本発明の実施形態は、これら
に限定されるものではなく、特許請求の範囲に含まれる
範囲内にて適宜変更されることができることはいうまで
もない。
【００６８】上記した図１の実施形態においては、導入
通路７の一部を構成している流入筒５の内部に設けられ
ている細幅板８を省略してもよい。この場合には、図１
にて仮想線で示したサイクロン式の旋回式気液分離器Ｂ
のみが、気液２相流体に旋回速度成分を付与することに
なる。この場合においても、１段目としてのサイクロン
式の旋回式気液分離器Ｂによって回収しきれなかった気
液２相流体の液相が、２段目としての気液分離器Ａによ
り回収可能とされるため、気液２相流体の液相の回収効
率が向上されることに変わりはない。
通路７の一部を構成している流入筒５の内部に設けられ
ている細幅板８を省略してもよい。この場合には、図１
にて仮想線で示したサイクロン式の旋回式気液分離器Ｂ
のみが、気液２相流体に旋回速度成分を付与することに
なる。この場合においても、１段目としてのサイクロン
式の旋回式気液分離器Ｂによって回収しきれなかった気
液２相流体の液相が、２段目としての気液分離器Ａによ
り回収可能とされるため、気液２相流体の液相の回収効
率が向上されることに変わりはない。
【００６９】さらには、本発明の第２実施形態において
は、サイクロン式の旋回式気液分離器Ｂの流出筒１０３
の内部に第１実施形態における細幅板８を設けるように
してもよい。この場合には、１段目としてのサイクロン
式の気液分離器Ｂを通過した後の気液２相流体の旋回速
度成分が、流出筒１０３内にてさらに加速されることに
なるので、２段目としての気液分離器Ａ内における遠心
力による気液分離作用がより大きくなり、気液分離器Ａ
内における液相の回収率が一層向上されることになる。
は、サイクロン式の旋回式気液分離器Ｂの流出筒１０３
の内部に第１実施形態における細幅板８を設けるように
してもよい。この場合には、１段目としてのサイクロン
式の気液分離器Ｂを通過した後の気液２相流体の旋回速
度成分が、流出筒１０３内にてさらに加速されることに
なるので、２段目としての気液分離器Ａ内における遠心
力による気液分離作用がより大きくなり、気液分離器Ａ
内における液相の回収率が一層向上されることになる。
【図１】 本発明の第１実施形態に係る気液分離器Ａの
概略が示された一部断面図である。
概略が示された一部断面図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係る気液分離器Ａの
外筒１、導入筒２、導出筒３及び排出筒４の部位が示さ
れた正面図である。
外筒１、導入筒２、導出筒３及び排出筒４の部位が示さ
れた正面図である。
【図３】 本発明の第１実施形態に係る気液分離器Ａの
外筒１、導入筒２、導出筒３及び排出筒４の部位が示さ
れた下断面図である。
外筒１、導入筒２、導出筒３及び排出筒４の部位が示さ
れた下断面図である。
【図４】 本発明の第１実施形態に係る気液分離器Ａの
導入通路７の一部を構成している流入筒５の詳細が示さ
れた正面図である。
導入通路７の一部を構成している流入筒５の詳細が示さ
れた正面図である。
【図５】 本発明の第１実施形態に係る気液分離器Ａの
導入通路７の第１変形例の概略が示された図である。
導入通路７の第１変形例の概略が示された図である。
【図６】 本発明の第１実施形態に係る気液分離器Ａの
導入通路７の第２変形例の概略が示された図である。
導入通路７の第２変形例の概略が示された図である。
【図７】 本発明の第１実施形態に係る気液分離器Ａの
導入通路７の第３変形例の概略が示された図である。
導入通路７の第３変形例の概略が示された図である。
【図８】 （ａ）は、本発明の第１実施形態に係る気液
分離器Ａの導入筒２及び導出筒３の部位の第１変形例が
示された図であり、（ｂ）は、その第２変形例が示され
た図であり、（ｃ）は、その第３変形例が示された図で
あり、（ｄ）は、その第４変形例が示された図である。
分離器Ａの導入筒２及び導出筒３の部位の第１変形例が
示された図であり、（ｂ）は、その第２変形例が示され
た図であり、（ｃ）は、その第３変形例が示された図で
あり、（ｄ）は、その第４変形例が示された図である。
【図９】 本発明の第２実施形態に係る気液分離器Ａの
概略が示された断面図である。
概略が示された断面図である。
１…外筒、１ａ，１ｂ…蓋、１ｃ…内壁面、２…導入
筒、２ａ…流出側開口、３…導出筒、３ａ…導出口、４
…排出筒、５…流入筒、６…ゴムホース、７・・・導入通
路、８…細幅板、１０３…流出筒、Ａ…気液分離器、Ｂ
…サイクロン式の旋回式気液分離器。
筒、２ａ…流出側開口、３…導出筒、３ａ…導出口、４
…排出筒、５…流入筒、６…ゴムホース、７・・・導入通
路、８…細幅板、１０３…流出筒、Ａ…気液分離器、Ｂ
…サイクロン式の旋回式気液分離器。
Claims (9)
- 【請求項１】 気液分離前の気液２相流体が内部を旋回
しながら通過可能な導入通路と、前記導入通路の気液２
相流体の流出側開口に対して軸方向に所定距離離れて対
向するように設けられて気液分離後の気相が通過可能な
導出口と、前記導入通路の流出側開口を径方向に所定距
離離れた外方から包囲する気液分離可能な外筒と、前記
外筒に設けられて気液分離後の液相を排出可能な排出筒
とを備えている気液分離器。 - 【請求項２】 請求項１に記載された気液分離器におい
て、前記導出口が導出筒に形成されており、前記導出口
が前記外筒により径方向に所定距離離れた外方から包囲
されていることを特徴とする気液分離器。 - 【請求項３】 請求項２に記載された気液分離器におい
て、前記導出筒に形成された前記導出口の開口面積が前
記導入通路の流出側開口の開口面積より小さいことを特
徴とする気液分離器。 - 【請求項４】 請求項２又は３に記載された気液分離器
において、前記導入通路の流出側開口及び前記導出筒に
形成された前記導出口が共に、前記外筒の軸方向端面位
置より所定距離だけ前記外筒の軸方向内側に配置されて
おり、前記排出筒が、前記外筒の前記導入通路側の軸方
向端面位置近傍に配置されていることを特徴とする気液
分離器。 - 【請求項５】 請求項１に記載された気液分離器におい
て、前記導出口が前記外筒自体に形成されていることを
特徴とする気液分離器。 - 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のうちのいずれか
一項に記載された気液分離器において、前記導入通路内
には、気液２相流体に旋回流を発生させるための所定の
ピッチでねじられた細幅板が設けられていることを特徴
とする気液分離器。 - 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のうちのいずれか
一項に記載された気液分離器において、気液２相流体が
旋回しながら通過可能な旋回式気液分離器の流出筒に前
記導入通路が接続されていることを特徴とする気液分離
器。 - 【請求項８】 請求項１乃至請求項６のうちのいずれか
一項に記載された気液分離器において、気液２相流体が
旋回しながら通過可能な旋回式気液分離器の流出筒に前
記導入通路が形成されていることを特徴とする気液分離
器。 - 【請求項９】 請求項１乃至請求項８のうちのいずれか
一項に記載された気液分離器において、前記導入通路の
流出側開口の近傍形状が流出側に向けて末広がりの形状
であることを特徴とする気液分離器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001391043A JP2003190725A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 気液分離器 |
| EP02028633A EP1323478B1 (en) | 2001-12-25 | 2002-12-20 | Vapor-liquid separator |
| DE60220983T DE60220983T2 (de) | 2001-12-25 | 2002-12-20 | Dampf/Flüssigkeitsabscheider |
| CA002415039A CA2415039A1 (en) | 2001-12-25 | 2002-12-23 | Vapor-liquid separator |
| US10/328,787 US6977004B2 (en) | 2001-12-25 | 2002-12-24 | Vapor-liquid separator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001391043A JP2003190725A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 気液分離器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003190725A true JP2003190725A (ja) | 2003-07-08 |
Family
ID=19188477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001391043A Pending JP2003190725A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 気液分離器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6977004B2 (ja) |
| EP (1) | EP1323478B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003190725A (ja) |
| CA (1) | CA2415039A1 (ja) |
| DE (1) | DE60220983T2 (ja) |
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| WO2018105563A1 (ja) | 2016-12-08 | 2018-06-14 | 臼井国際産業株式会社 | 気液分離装置 |
| US10828590B2 (en) | 2015-12-17 | 2020-11-10 | Usui Co., Ltd. | Gas-liquid separator |
| US10881996B2 (en) | 2015-12-17 | 2021-01-05 | Usui Co., Ltd. | Swirling flow generator for gas-liquid separation |
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| DE102004022312B4 (de) * | 2004-05-04 | 2009-04-16 | Daimler Ag | Feuchtigkeitsaustauschmodul mit einem Bündel von für Feuchtigkeit durchlässigen Hohlfasermembranen |
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