JP2003230850A - トラップ装置 - Google Patents
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Abstract
れる現象を防止あるいは低減することのできるトラップ
装置を提供する。 【解決手段】 気液混合流Mを気体と液体とに分離する
気液分離室12を有する気液分離器1と、その気液分離
器1により分離された液体を液体貯留室30に貯留しか
つその貯留量が一定量以上になったときにその一定量以
上の液体を排出可能な液抜き器2とを備える。液体貯留
室30の気体が溜まる上部空間と、気液分離器1により
分離された気体を排出する気体排出路18との間には、
気液分離室12を迂回するバイパス通路52aを設け
る。気体排出路18を流れる気体の流れを利用して、液
体貯留室30の気体をバイパス通路52aを通して気体
排出路18へ排出可能に構成する。
Description
する。
より説明する。図3に示されるトラップ装置は、気液分
離器101と液抜き器102とを備えている。気液分離
器101を説明する。気液分離器101は、ほぼ円筒状
をなしかつ内部にサイクロン室112を形成するサイク
ロン110を主体として構成されている。サイクロン1
10の上部の側面には、接線方向に延びる気液流入口1
13が形成されている。サイクロン110の下端部に
は、下方に延びる液体排出口114が形成されている。
サイクロン110の上端面には、上方に延びる気体排出
路118が形成されている。
気液混合流Mは、気体(例えば、水素ガス)と気体に含
まれる液体いわゆる液滴(例えば、水)との混合流であ
る。気液混合流Mは、サイクロン110の気液流入口1
13を通じてそのサイクロン110の接線方向からサイ
クロン室112内に高圧で送り込まれ、渦巻き状に旋回
させられることによって、遠心力を利用して水と水素ガ
スとに分離される。分離された水は、サイクロン110
の液体排出口114から液抜き器102のフロート室1
30(後述する)内へ流下して排出される。また、分離
された水素ガスは、サイクロン110の気体排出路11
8から排出される。
器102は、ボディ120とバルブシート134とバル
ブ136とフロート140とを備えている。ボディ12
0は、液体すなわち水を貯留するフロート室130を形
成している。ボディ120には、フロート室130の上
面に開口しかつ前記気液分離器101の液体排出口11
4が連通する液体流入口131が形成されている。した
がって、気液分離器101の液体排出口114からの水
は、液体流入口131を通じてフロート室130に流下
して貯留される。また、バルブシート134は、フロー
ト室130内に貯留された水を排出可能な排液口135
を形成している。なお、ボディ120には、排液口13
5から大気に連通する排液通路133が形成されている
とともに、その排液通路133からの逆流を阻止する逆
止弁132が組込まれている。
ルブからなり、前記バルブシート134内に上下動可能
に組込まれている。バルブ136は、上動時にはバルブ
シート134の排液口135を開き、また、下動時には
その排液口135を閉じる。
0内の水の水面に浮かぶフロート本体142と、そのフ
ロート本体142に一体的に設けられたフロートレバー
141とを有している。フロートレバー141は、前記
ボディ120内に対しピン145によりフロート本体1
42が上下動する方向に関し回動可能に支持されている
とともに、前記バルブ136に対し連動可能に連結され
ている。
れた水の水面が高くなると、フロート本体142が上昇
するにともない、フロートレバー141に連動してバル
ブ136が上動されて開かれることにより、フロート室
130内の水が排液口135から排液通路133を通じ
て排出される。また、フロート室130内の水の水面が
低くなると、フロート本体142が下降するにともな
い、フロートレバー141に連動してバルブ136が下
動されて閉じられることにより、フロート室130内の
水の排出が停止される。上記のようにして、液抜き器1
02は、フロート室130内の水の貯留量が一定量以上
になったときにその一定量以上の水を排出させることに
よって、フロート室130内の水の貯留量をほぼ一定量
に保つことができる。
プ装置によると、気液分離器101のサイクロン室11
2から気体排出路118へ流れでる気体の流れにのっ
て、水滴が気体排出路118へ持ち去られる現象が発生
しやすい。この水滴が気体排出路118へ持ち去られる
現象は、液抜き器102のバルブ136が閉じていると
きで、かつ多くの水が上流から流れて液体流入口131
の通路を塞ぎ、水が液体流入口131からフロート室1
30へ流れにくくなっているときや、サイクロン室11
2内での気液混合流Mの旋回速度が速いとき等に発生し
やすい現象である。
が開いていれば、水の排出にともなってサイクロン室1
12内の水および気体がフロート室130内に流入しや
すいため、水が気体排出路118へ持ち去られにくい。
しかし、液抜き器102のバルブ136が閉じている
と、フロート室130内が行き止まりいわゆる袋小路の
状態になる。これにより、フロート室130にある気体
と上部から流れ落ちてくる水が入れ替わりにくく、水が
液体排出口114の部分に溜まるため、サイクロン室1
12内の水が気体の流れにのって、気体排出路118へ
持ち去られやすくなる。
ると、気液分離器101のサイクロン室112から気体
排出路118へ流れる気体の流れにのって水が気体排出
路118へ持ち去られる現象が発生しやすいことから、
水の分離性能が低下されるという問題があった。なお、
水が気体排出路118へ持ち去られることは、その持ち
去れた水が気体排出路118に溜まるといった問題を招
くため好ましくない。
路へ液体が持ち去られる現象を防止あるいは低減するこ
とのできるトラップ装置を提供することにある。
許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするトラッ
プ装置により解決することができる。すなわち、特許請
求の範囲の請求項1に記載されたトラップ装置による
と、気液混合流が気液分離器により気体と液体とに分離
される。液抜き器は、気液分離器により分離された液体
を液体貯留室に貯留しかつその貯留量が一定量以上にな
ったときにその一定量以上の液体を排出する。ところ
で、液抜き器の液体貯留室の上部空間に溜まる気体が、
気液分離器の気体排出路を流れる気体の流れを利用して
バイパス通路を通して気体排出路へ排出される。したが
って、液抜き器による液体の貯留状態あるいは排出状態
にかかわらず、液体貯留室の上部空間に気体が滞ること
がほとんどなくなる。これにより、気液分離器から気体
排出路へ液体が持ち去られる現象を防止あるいは低減す
ることができる。よって、液体の分離性能を向上するこ
とができる。
れたトラップ装置によると、気液分離器の気体排出路に
絞り部が設けられているので、その絞り部の下流側すな
わちバイパス通路の合流部分での気体の流速が速くな
る。したがって、気体排出路においてバイパス通路に負
圧を生じさせることにより、液抜き器の液体貯留室の上
部空間の気体をバイパス通路から気体排出路に速やかに
排出させることができる。よって、液体の分離性能を一
層向上することができる。
れたトラップ装置によると、気液分離器の気液分離室内
を貫通するバイパス管によってバイパス通路が形成され
ているため、気液分離室の外部にバイパス管を配置する
場合に比べ、トラップ装置をコンパクト化することがで
きる。
形態1を図1の断面図に基づいて説明する。本トラップ
装置は、気液分離器1と液抜き器2とを備えている。以
下、順に説明する。
離器1は、サイクロン式のものであり、サイクロン10
を主体として構成されている。サイクロン10は、ほぼ
円筒状に形成された筒状部10aと、その筒状部10a
の下方に連続するほぼ逆円錐筒状に形成された漏斗部1
0bと、筒状部10aの上端面を覆う上板部10cとを
有しており、内部にサイクロン室12を形成している。
なお、サイクロン室12は本明細書でいう「気液分離
室」に相当している。
の側面には、接線方向に延びるほぼ円筒状の気液流入口
13が形成されている。気液流入口13には、その上流
側で混合された気体(例えば、水素ガス)と気体に含ま
れる液体(例えば、水)との混合流いわゆる気液混合流
Mが、レギュレータ(図示省略)によって所定の供給圧
力に調整された状態で供給される。
部は、下方に延びる液体排出口14となっている。な
お、液体排出口14は、筒状部10aとほぼ同一軸線上
に形成されており、液抜き器2のフロート室30(後述
する)に連通されている。
部には、ほぼ円形状の気体排出孔17が形成されてい
る。筒状部10aの上板部10c上には、気体排出孔1
7に連通するほぼ中空円筒状の管接続部材15が設置さ
れている。管接続部材15には、パイプ状の気体排出管
16が接続されている。気体排出孔17と管接続部材1
5の管路と気体排出管16の管路とは、一連の気体排出
路18を形成している。気体排出路18は、前記気体
(水素ガス)の気体供給路(図示省略)の上流側に連通
されている。また、気体排出路18の下流側には吸引ポ
ンプ(図示省略)が設けられており、その吸引ポンプの
作動によって気体排出路18の気体が吸引されて前記気
体供給路へ戻されるようになっている。
は、ボディ20とバルブシート34とバルブ36とフロ
ート40とを備えている。以下、順に説明する。ボディ
20から説明する。ボディ20は、上面を開口する水槽
状のボディ本体21と、そのボディ本体21の上面を閉
塞する蓋体22と、その蓋体22の上面に重合された接
続板23と、ボディ本体21の下面に重合されたスペー
サ部材24と、そのスペーサ部材24の下面に重合され
たエンドプレート25とにより構成されている。
3、スペーサ部材24およびエンドプレート25が、ボ
ルト・ナット等の締結手段により一体的に結合されてい
る。なお、蓋体22に対するボディ本体21の接合面
と、接続板23に対する蓋体22の接合面と、スペーサ
部材24に対するボディ本体21の接合面と、スペーサ
部材24に対するエンドプレート25の接合面には、各
接合面間の気密を保持するためのシールリング(符号省
略)がそれぞれ配設されている。
って、液体、例えば水を貯留するフロート室30が形成
されている。なお、フロート室30は本明細書でいう
「液体貯留室」に相当する。前記蓋体22に対するボデ
ィ本体21の接合面上には、その蓋体22内に突出する
ピン支持部21aが突出されている。
23には、前記フロート室30の上面に一連状に開口す
る液体流入口31が形成されている。液体流入口31に
は、前記気液分離器1の液体排出口14が連通されてい
る。したがって、フロート室30には、気液分離器1で
分離された水が液体排出口14から液体流入口31を通
じて流下して貯留される。
4aが形成されている。スペーサ部材24には、凹所2
4aの底面部の内外を連通する連通孔24bが形成され
ている。さらに、スペーサ部材24には、連通孔24b
を開閉可能なゴム製等の弾性材からなる逆止弁32がそ
の弾性変形を利用して取付けられている。
力が所定値以上に高くなったときに弾性変形を利用して
連通孔24bを開き、また、該凹所24a内の圧力が所
定値以下に低くなったときに弾性復元力によって連通孔
24bを閉じ、二重安全弁として作用する。また、逆止
弁32は、逆バイアス圧力が作用したときの逆流を阻止
する。
逆止弁32の弁部32bを取り囲みかつその逆止弁32
の弁部32bが開いたときに前記連通孔24bに連通可
能な凹部25aが形成されている。エンドプレート25
には、凹部25aの底面部の内外を連通する排液ポート
25bが形成されている。排液ポート25bは、大気に
開放されている。なお、スペーサ部材24の凹所24a
および連通孔24bとエンドプレート25の凹部25a
および排液ポート25bとによって、一連の排液通路3
3が形成されている。
ブシート34は、ほぼ筒状に形成されており、その下部
には、シート面(符号省略)が形成されている。また、
バルブシート34には、シート面の上方に隣接する適数
個(図1では2個を示す)の開口孔34aが形成されて
いる。バルブシート34内の空間部および開口孔34a
によって、排液口35が形成されている。
記ボディ20の底面部にねじ付けることによって、前記
フロート室30内に直立状に設けられている。バルブシ
ート34の排液口35は、フロート室30内と前記スペ
ーサ部材24の凹所24a内とを連通している。これに
より、フロート室30内に貯留された水が排液口35を
通じて排液通路33へ排出可能になっている。
は、ニードルバルブからなり、前記バルブシート34内
に上下動可能に組込まれている。バルブ36は、前記バ
ルブシート34のシート面(符号省略)に対し着座およ
び離れることによって前記排液口35を開閉する。すな
わち、バルブ36の上動時にはバルブシート34のシー
ト面から離れることにより排液口35を開き、また、バ
ルブ36の下動時にはバルブシート34のシート面に着
座することにより排液口35を閉じる。なお、図1はバ
ルブが閉じた状態を示している。
40は、フロート室30内の水の水面に浮かぶフロート
本体42と、そのフロート本体42に一体的に設けられ
たフロートレバー41とを有している。フロート本体4
2は、例えば独立発泡のゴム材によってほぼ直方体状に
形成されており、フロート室30内に貯留された水の水
面上に浮かぶ。フロートレバー41は、フロート本体4
2の一側部(図1において左側部)に突出されている。
フロートレバー41の先端部は、前記ボディ20のピン
支持部21aに対しピン45によってフロート本体42
が上下動する方向に関し回動可能に支持されている。フ
ロートレバー41には、前記バルブ36が係合によって
連動可能に連結されている。
2の上板部22aおよび接続板23には、前記フロート
室30の上面に一連状に開口する気体取出口50が形成
されている。気体取出口50は、フロート室30におい
て気体が溜まる上部空間に連通している。一方、前記気
液分離器1の管接続部材15には、気体排出路18の内
外を連通する気体合流口53が形成されている。なお、
気体合流口53は本明細書でいう「バイパス通路の合流
部分」に相当する。
には、パイプ材で形成されたバイパス管52の両端部が
接続されている。バイパス管52の管内は、気体取出口
50と気体合流口53とを連通して前記サイクロン室1
2を迂回するバイパス通路52aになっている。バイパ
ス管52は、サイクロン10の外側面に沿うように形成
されている。
5内には、リング状の絞り部材55が取り付けられてい
る。絞り部材55は、前記気体合流口53と前記気体排
出孔17との間に配置されている。絞り部材55は、前
記気体合流口53より上流側に隣接しかつその気体排出
路18の通路断面積を小さくする円形孔状の絞り部55
aを形成している。
成され、前記絞り部材55の絞り部55aは口径φBで
形成されている。そして、気液流入口13の口径φAと
絞り部55aの口径φBとは、 φA>φB の関係を満たすように設定されている。また、上記した
トラップ装置は、例えば、水素ガスを利用する装置を備
えた自動車等に設置される。
器1のサイクロン10の気液流入口13には、気体(例
えば、水素ガス)と液滴(例えば、水)と気液混合流M
が、レギュレータ(図示省略)によって所定の供給圧力
に調整された状態で供給される。その気液混合流Mは、
サイクロン10の気液流入口13を通じてそのサイクロ
ン10の接線方向からサイクロン室12内に高圧で送り
込まれ、そのサイクロン室12の壁面に沿って渦巻き状
に旋回させられることによって、遠心力を利用して水と
水素ガスとに分離される。
液体排出口14から液抜き器2の液体流入口31を通じ
てフロート室30へ流下して貯留される。また、サイク
ロン室12で分離された水素ガスは、気体排出路18に
設けた吸引ポンプの作動によって該気体排出路18に吸
引されて気体供給路(図示省略)へ戻される。
留された水の水面が高くなると、フロート40のフロー
ト本体42が浮力によって上昇され、フロートレバー4
1によってバルブ36が上動されて開かれる。これによ
り、フロート室30内の水が、バルブシート34の排液
口35を通じて排液通路33へ流出される。
液混合流Mが所定の供給圧力をもって供給されることに
より、そのサイクロン室12に連通したフロート室30
内にも所定の圧力が加わっている。このため、前記バル
ブ36が開かれたときには、フロート室30の圧力によ
って、排液通路33の逆止弁32が開かれことにより、
その排液通路33の水は排液ポート25bを通じて大気
に放出される。
の水の水面が低くなると、フロート40のフロート本体
42が自重によって下降するにともない、フロートレバ
ー41に連動してバルブ36が下動されて閉じられる。
これにより、フロート室30内の水の排出が停止される
とともに、排液通路33の逆止弁32が閉じられる。上
記のようにして、液抜き器2は、フロート室30内の水
の貯留量が一定量以上になったときにその一定量以上の
水を排出させることによって、フロート室30内の水の
貯留量をほぼ一定量に保つことができる。
上部空間に溜まる気体は、気液分離器1の気体排出路1
8を流れる気体の流れを利用して、バイパス通路52a
を通して気体排出路18へ排出される。詳しくは、液抜
き器2のフロート室30の上部空間と気液分離器1の気
体排出路18との間に圧力差が発生することによって、
気液分離器1のサイクロン室12から気体排出路18へ
流れる経路と、サイクロン室12から液抜き器2のフロ
ート室30の上部空間、バイパス通路52aを通じて気
体排出路18へ流れる経路との二つの気体排出経路が形
成され、この両径路を通じて気体がサイクロン室12か
ら排出されることになる。
態(バルブ36の閉状態が相当する)あるいは排出状態
(バルブ36の開状態が相当する)にかかわらず、フロ
ート室30の上部空間に気体が滞ることがほとんどなく
なる。これにより、気液分離器1から気体排出路18へ
液体が持ち去られる現象を防止あるいは低減することが
できる。よって、液体の分離性能を向上することができ
る。
り部55aが設けられているので、その絞り部55aの
下流側すなわちバイパス通路52aの合流部分での気体
の流速が速くなる。したがって、気体排出路18におい
てバイパス通路52aに負圧を生じさせることにより、
液抜き器2のフロート室30の上部空間の気体をバイパ
ス通路52aから気体排出路18に速やかに排出させる
ことができる。よって、液体の分離性能を一層向上する
ことができる。
図2の断面図に基づいて説明する。実施の形態2は、上
記した実施の形態1におけるバイパス管52に変更を加
えたものであるから、その変更部分について詳述し、重
複する説明は省略する。すなわち、実施の形態2におけ
るトラップ装置では、バイパス通路52aを形成するバ
イパス管52が、気液分離器1のサイクロン室12内を
軸線方向(図2において上下方向)に貫通する状態で配
管されている。
分離器1のサイクロン室12の液体排出口14および液
抜き器2の液体流入口31内を遊挿状に貫通している。
バイパス管52の下端部52bは、液抜き器2のフロー
ト室30の上部空間においてほぼL字状に折り曲げられ
ており、蓋体22に対してブラケット56によって支持
されている。これにより、バイパス管52は、液抜き器
2に対し片持ち状に支持されている。
液分離器1のサイクロン10の気体排出孔17を通じて
絞り部材55の絞り部55a内に遊挿状に配置されてい
る。バイパス管52の上端開口面は、絞り部材55の上
端開口面とほぼ同一平面をなしており、その周辺部分が
バイパス通路52aの合流部分になっている。
た実施の形態1とほぼ同様の作用・効果を得ることがで
きる。さらに、気液分離器1のサイクロン室12内を貫
通するバイパス管52によってバイパス通路52aが形
成されているため、サイクロン室12の外部にバイパス
管52を配置する場合(例えば、実施の形態1参照)に
比べ、トラップ装置をコンパクト化することができる。
ける液抜き器2の気体取出口50および管接続部材15
の気体合流口53を形成しなくて済む。また、実施の形
態2の場合には、絞り部材55を排除し、バイパス管5
2の上端部と管接続部材15との間の空間部分を絞り部
に設定することもできる。
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における
変更が可能である。例えば、トラップ装置のサイクロン
室12に供給される気液混合流Mは、水と水素ガスとの
混合流に限定されるものではない。また、気液分離器1
は、サイクロン10式のものに限定されるものではな
く、例えば、垂直な壁面に対して気液混合流Mを当てる
ことにより気体と液体とに分離する形のものであっても
よい。また、絞り部55aは排除することもできる。
置によれば、液抜き器による液体の貯留状態あるいは排
出状態にかかわらず、液体貯留室の上部空間に気体が滞
ることがほとんどなくなるため、気液分離器から気体排
出路へ液体が持ち去られる現象を防止あるいは低減する
ことができ、よって液体の分離性能を向上することがで
きる。
示す断面図である。
示す断面図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 気液混合流を気体と液体とに分離する気
液分離室を有する気液分離器と、その気液分離器により
分離された液体を液体貯留室に貯留しかつその貯留量が
一定量以上になったときにその一定量以上の液体を排出
可能な液抜き器とを備え、 前記液体貯留室の気体が溜まる上部空間と、前記気液分
離器により分離された気体を排出する気体排出路との間
には、前記気液分離室を迂回するバイパス通路を設け、 前記気体排出路を流れる気体の流れを利用して、前記液
体貯留室の気体を前記バイパス通路を通して前記気体排
出路へ排出可能に構成したことを特徴とするトラップ装
置。 - 【請求項2】 前記気液分離器の気体排出路には、前記
バイパス通路の合流部分より上流側に隣接しかつその気
体排出路の通路断面積を小さくする絞り部を設けたこと
を特徴とする請求項1に記載のトラップ装置。 - 【請求項3】 前記バイパス通路は、前記気液分離器の
気液分離室内を貫通するバイパス管によって形成されて
いることを特徴とする請求項1または2に記載のトラッ
プ装置。
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