JP2005262042A - Foreign matter separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水などの液体から異物(固形物)を分離するための異物分離器に関するものである。 The present invention relates to a foreign matter separator for separating foreign matter (solid matter) from a liquid such as water.
一般に、燃料改質発電システムは、メタノールなどの水素原子を含んだ炭化水素系燃料を改質する改質器や、この改質器で生成される水素リッチなガス(水素を多量に含んだガス)と外部から供給される空気との電気化学反応により発電する燃料電池を主に備えている。そして、このように改質器で生成された水素リッチなガスは、燃料電池に供給される前に熱交換器を通過するようになっており、これによってガスから熱が回収されるとともに、この熱の回収に伴って生成される凝縮水が回収されるようになっている。 In general, a fuel reforming power generation system includes a reformer that reforms a hydrocarbon-based fuel containing hydrogen atoms such as methanol, and a hydrogen-rich gas (gas containing a large amount of hydrogen) generated by the reformer. ) And an externally supplied air. The hydrogen-rich gas thus generated in the reformer passes through the heat exchanger before being supplied to the fuel cell, thereby recovering heat from the gas and The condensed water produced | generated with heat | fever collection | recovery is collect | recovered.
ところで、この回収工程においては、改質器から出てくるガスを凝縮することによって生成される凝縮水に異物が含まれることがあるため、凝縮水を再利用するためには異物を除去する必要がある。なお、異物を除去する技術としては、従来、凝縮水をメッシュの細かいフィルタ(数十ミクロン程度の粗さ)に通すことによって、水と異物とを分離させるものがある(特許文献1参照)。 By the way, in this recovery step, foreign matter may be contained in the condensed water generated by condensing the gas coming out of the reformer, so it is necessary to remove the foreign matter in order to reuse the condensed water. There is. In addition, as a technique for removing foreign substances, conventionally, there is a technique for separating water and foreign substances by passing condensed water through a fine mesh filter (roughness of about several tens of microns) (see Patent Document 1).
しかしながら、従来の技術では、メッシュを細かくすることによって、フィルタに異物が詰まり易くなるので、フィルタを頻繁に交換しなければならず、メンテナンスが煩雑となるという問題があった。 However, according to the conventional technology, since the filter is easily clogged with foreign matters by making the mesh fine, the filter has to be frequently replaced, and there is a problem that maintenance becomes complicated.
そこで、本発明では、メンテナンスの頻度を抑えることができる異物分離器を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a foreign matter separator that can reduce the frequency of maintenance.
前記課題を解決する本発明のうち請求項1に記載の発明は、異物および液体が混ざった混合液と、気体とが供給され、かつ前記混合液を底部で溜めるとともに、前記気体を上部に形成した排気口を通じて外部に排出するタンクを備える異物分離器であって、前記タンクの底部から所定距離上方に離れて配置される液体排出口と、この液体排出口に流入してくる液体を外部に排出するための排出路とを有する排液手段と、前記液体排出口の上方および側方を覆うために、その開口が下向きになった状態で設けられるキャップと、前記タンクの底部に溜まる前記混合液の嵩が増すことにより前記キャップ内に閉じ込められる気体を、前記タンク内または前記タンク外に排出するガス抜き部と、を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 1 of the present invention that solves the above-described problems is that a mixed liquid in which foreign matter and liquid are mixed and a gas are supplied, and the mixed liquid is stored at the bottom, and the gas is formed at the top. A foreign matter separator having a tank that discharges to the outside through the exhaust port, and a liquid discharge port disposed at a predetermined distance above the bottom of the tank and the liquid flowing into the liquid discharge port to the outside A drainage means having a discharge path for discharging; a cap provided with its opening facing downward to cover the upper and side of the liquid discharge port; and the mixing pooled at the bottom of the tank And a gas vent for discharging the gas confined in the cap when the volume of the liquid increases into the tank or out of the tank.
ここで、「排液手段」とは、後記する管状の出口ポート(その内部に排出路が形成され、かつその側壁に液体排出口が形成されるもの)を意味する他、例えばタンクの側壁に液体排出口を形成し、この液体排出口に配管を接続させる場合は、タンクの側壁および配管を意味する。 Here, “drainage means” means a tubular outlet port (which has a discharge passage formed therein and a liquid discharge port formed in the side wall thereof) as described later. When a liquid discharge port is formed and a pipe is connected to the liquid discharge port, the side wall of the tank and the pipe are meant.
請求項1に記載の発明によれば、混合液と気体とがタンク内に供給されると、タンクの底部に混合液が溜まるとともに、気体が排気口から外部に排出される。そして、混合液が液体排出口まで溜まった状態で、さらに混合液がタンク内に供給されると、混合液に混ざっている異物のうち液体よりも重いものがタンクの底部に沈殿し、かつ液体よりも軽いものが液体排出口の側方を覆うキャップの縁で塞き止められることとなる。 According to the first aspect of the present invention, when the mixed liquid and the gas are supplied into the tank, the mixed liquid accumulates at the bottom of the tank and the gas is discharged from the exhaust port to the outside. Then, when the mixed liquid is collected up to the liquid discharge port and the mixed liquid is further supplied into the tank, foreign matters mixed with the mixed liquid are heavier than the liquid and settle to the bottom of the tank. The lighter one is blocked by the edge of the cap that covers the side of the liquid discharge port.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の異物分離器であって、前記排液手段は、前記タンクの底部から貫通するように設けられ、かつその側壁に前記液体排出口が形成される管状の出口ポートであり、前記キャップが、前記出口ポートの上端に結合されることを特徴とする。
The invention according to
請求項2に記載の発明によれば、タンクの底部から貫通させた出口ポートの上端にキャップを結合するだけでキャップをタンク内に設置できるので、例えばキャップをタンクの側壁に固着させる場合に比べ、キャップの位置決めや結合を容易に行うことができる。また、出口ポートの上端にキャップを結合すればよいので、例えば内径が異なる別のタンクにキャップを設置する際にも、キャップの形状を変更することなく、キャップを設置することができる。 According to the second aspect of the present invention, the cap can be installed in the tank simply by coupling the cap to the upper end of the outlet port penetrated from the bottom of the tank. For example, compared with the case where the cap is fixed to the side wall of the tank. The cap can be easily positioned and connected. In addition, since the cap only needs to be coupled to the upper end of the outlet port, for example, when the cap is installed in another tank having a different inner diameter, the cap can be installed without changing the shape of the cap.
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の異物分離器であって、
前記キャップの開口端は、前記液体排出口よりも所定距離だけ下方に位置するように形成されていることを特徴とする。
Invention of Claim 3 is a foreign material separator of Claim 1 or
An opening end of the cap is formed so as to be positioned below a predetermined distance from the liquid discharge port.
請求項3に記載の発明によれば、キャップの開口端が液体排出口よりも所定距離だけ下方に位置することにより液体排出口により混合液の嵩が保たれている状態においてキャップの開口端が混合液の液面から所定距離だけ潜った状態となる。そのため、異物が混合液の表面に浮遊している場合、異物が液体排出口へ流入しようとしてもキャップの側壁によって確実に塞き止められるので、異物の液体排出口への流入を確実に防止することができる。 According to the third aspect of the present invention, the opening end of the cap is kept in a state in which the volume of the mixed liquid is maintained by the liquid discharge port because the opening end of the cap is positioned below the liquid discharge port by a predetermined distance. It will be in the state where it dive only a predetermined distance from the liquid level of the mixed liquid. Therefore, when foreign matter is floating on the surface of the liquid mixture, even if the foreign matter is about to flow into the liquid discharge port, it is reliably blocked by the side wall of the cap, thus reliably preventing foreign matter from flowing into the liquid discharge port. be able to.
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のうちのいずれか1項に記載の異物分離器であって、前記ガス抜き部は、前記キャップの側面のうち前記液体排出口よりも上方の位置に、前記キャップの内面から外面に向かって斜め下向きに形成されたガス抜き孔であることを特徴とする。 Invention of Claim 4 is a foreign material separator of any one of Claim 1 thru | or 3, Comprising: The said degassing part is from the said liquid discharge port among the side surfaces of the said cap. Is a gas vent hole formed obliquely downward from the inner surface to the outer surface of the cap at an upper position.
請求項4に記載の発明によれば、タンクの底部に溜まる混合液の嵩が増すことによりキャップ内に閉じ込められる気体は、キャップの側面に形成されたガス抜き孔からタンク内に排出された後、タンクの上部に形成された排気口を通じて外部に排出される。そして、ガス抜き孔がキャップの内面から外面に向かって斜め下向きに形成されることによって、例えばタンクの上方からキャップ上に流れ落ちてくる混合液に混ざった異物がガス抜き孔を通ってキャップ内に配置された液体排出口に入り込むことが防止される。 According to the fourth aspect of the present invention, the gas confined in the cap due to the increase in the volume of the mixed liquid that accumulates at the bottom of the tank is discharged into the tank from the vent hole formed in the side surface of the cap. The air is discharged to the outside through an exhaust port formed in the upper part of the tank. The degassing hole is formed obliquely downward from the inner surface to the outer surface of the cap, so that, for example, foreign matter mixed in the liquid mixture flowing down on the cap from above the tank passes through the degassing hole and enters the cap. It is prevented from entering the arranged liquid outlet.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の異物分離器であって、前記出口ポートに、前記液体の流れを塞き止めるための開閉自在なバルブを設けたことを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is the foreign matter separator according to the fourth aspect, characterized in that an openable and closable valve is provided at the outlet port to block the flow of the liquid.
請求項5に記載の発明によれば、タンク内の混合液の液面が液体排出口で保たれた状態(キャップの開口端が混合液に浸かっている状態)において、混合液と気体とがタンク内に供給されてくると、その気体がキャップに形成したガス抜き孔からキャップ内に浸入して液体排出口から出て行こうとするが、この際にバルブを閉じた状態にしてバルブの上方に所定量の液体を溜めておくことで、出口ポートから外部への気体の漏れが防止される。 According to the invention described in claim 5, in a state where the liquid level of the mixed liquid in the tank is maintained at the liquid discharge port (a state where the opening end of the cap is immersed in the mixed liquid), the mixed liquid and the gas are When supplied into the tank, the gas enters the cap through the vent hole formed in the cap and tries to exit from the liquid discharge port. At this time, the valve is closed and the valve is closed. By storing a predetermined amount of liquid above, gas leakage from the outlet port to the outside is prevented.
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のうちのいずれか1項に記載の異物分離器であって、前記ガス抜き部は、前記キャップ内における前記液体排出口よりも上方の空間と、前記タンク外とを繋ぐガス抜き管であることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the foreign matter separator according to any one of the first to third aspects, wherein the degassing portion is above the liquid discharge port in the cap. It is a degassing pipe which connects the space and the outside of the tank.
請求項6に記載の発明によれば、タンク内の混合液の液面が液体排出口で保たれた状態(キャップの開口端が混合液に浸かっている状態)において、混合液と気体とがタンク内に供給されてきても、キャップ内の気体はガス抜き管を通じて外部に排出される。そのため、前記のようなキャップにガス抜き孔を形成したときに生じる問題(ガス抜き孔を通って気体が出口ポートへ流れ込むといった問題)がなくなり、気体の漏れを防止するためのバルブを出口ポートに設ける必要がなくなる。 According to the sixth aspect of the present invention, in a state where the liquid level of the mixed liquid in the tank is maintained at the liquid discharge port (a state where the opening end of the cap is immersed in the mixed liquid), the mixed liquid and the gas are Even if it is supplied into the tank, the gas in the cap is discharged to the outside through the gas vent pipe. Therefore, the problem that occurs when the vent hole is formed in the cap as described above (the problem that gas flows into the outlet port through the vent hole) is eliminated, and a valve for preventing gas leakage is provided at the outlet port. There is no need to provide it.
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至請求項6のうちのいずれか1項に記載の異物分離器であって、前記タンクの底部に、沈殿する異物を排出するためのドレンポートを設けたことを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention is the foreign matter separator according to any one of the first to sixth aspects, wherein a drain port for discharging precipitated foreign matter is provided at the bottom of the tank. It is provided.
請求項7に記載の発明は、タンクの底部に沈殿する異物がドレンポートによって排出されることによって、異物が底部に溜まらないので、キャップの開口端とタンクの底部との間隔を小さくすることが可能となり、タンク全体を小型化することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, since the foreign matter that settles at the bottom of the tank is discharged by the drain port, the foreign matter does not collect at the bottom, so that the gap between the open end of the cap and the bottom of the tank can be reduced. It becomes possible, and the whole tank can be reduced in size.
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至請求項7のうちのいずれか1項に記載の異物分離器であって、前記キャップの開口端と、前記排液手段とで形成される面積が、前記タンク内に供給されてくる前記混合液の流量と、前記混合液内における異物の沈降速度よりも小さい速度とに基づいて算出されることを特徴とする。 Invention of Claim 8 is a foreign material separator of any one of Claim 1 thru | or 7, Comprising: The area formed by the opening end of the said cap, and the said drainage means Is calculated on the basis of the flow rate of the liquid mixture supplied into the tank and a speed smaller than the sedimentation speed of foreign matter in the liquid mixture.
請求項8に記載の発明によれば、異物の質量が液体の質量よりわずかに大きい場合において液体中に浮遊する異物がキャップの下側からキャップ内に潜り込んできたとしても、キャップの開口端と排液手段とで形成される面積を通過する液体の速度が、異物の沈降速度よりも低くなるので、異物が液体によって液体排出口まで運び込まれることはなく、確実にタンクの底部に沈殿することとなる。 According to the eighth aspect of the present invention, even if the foreign matter floating in the liquid enters the cap from the lower side when the mass of the foreign matter is slightly larger than the mass of the liquid, Since the speed of the liquid passing through the area formed by the drainage means is lower than the settling speed of the foreign matter, the foreign matter will not be carried to the liquid discharge port by the liquid, and will surely settle at the bottom of the tank It becomes.
請求項1に記載の発明によれば、細かいメッシュのフィルタを用いなくても、異物と液体とを分離できるので、メンテナンスの頻度を抑えることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the foreign matter and the liquid can be separated without using a fine mesh filter, the frequency of maintenance can be suppressed.
請求項2に記載の発明によれば、タンクの底部から貫通させた出口ポートの上端にキャップを結合すればよいので、キャップをタンクの側壁に固着させる場合に比べ、キャップの位置決めや結合を容易に行うことができ、また、例えば内径が異なる別のタンクにキャップを設置する際にも、キャップの形状を変更することなく、キャップを設置することができる。 According to the second aspect of the present invention, since it is only necessary to couple the cap to the upper end of the outlet port penetrating from the bottom of the tank, the cap can be positioned and coupled more easily than when the cap is fixed to the side wall of the tank. For example, when the cap is installed in another tank having a different inner diameter, the cap can be installed without changing the shape of the cap.
請求項3に記載の発明によれば、キャップの開口端が液体排出口よりも所定距離だけ下方に位置するので、異物が混合液の表面に浮遊している場合、異物が液体排出口へ流入しようとしてもキャップの側壁によって確実に塞き止めることができる。 According to the third aspect of the present invention, since the opening end of the cap is positioned below the liquid discharge port by a predetermined distance, the foreign material flows into the liquid discharge port when the foreign material is floating on the surface of the liquid mixture. Even if it tries to do so, it can be reliably blocked by the side wall of the cap.
請求項4に記載の発明によれば、ガス抜き孔がキャップの内面から外面に向かって斜め下向きに形成されるので、例えばタンクの上方からキャップ上に流れ落ちてくる混合液に混ざった異物がガス抜き孔を通ってキャップ内に配置された液体排出口に入り込むことが防止される。 According to the fourth aspect of the present invention, since the gas vent hole is formed obliquely downward from the inner surface to the outer surface of the cap, for example, the foreign matter mixed in the liquid mixture flowing down from above the tank onto the cap is gas. It is prevented from entering the liquid discharge port arranged in the cap through the hole.
請求項5に記載の発明によれば、バルブを閉じてバルブの上方に所定量の液体を溜めておくことで、出口ポートから外部へ気体が漏れることがないので、出口ポートに別途ガスシール用の装置を設ける必要がなくなり、その分コストを低くすることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the gas is not leaked from the outlet port to the outside by closing the valve and storing a predetermined amount of liquid above the valve. This eliminates the need to provide the device, and the cost can be reduced accordingly.
請求項6に記載の発明によれば、キャップ内とタンク外とをガス抜き管で繋ぐことによって、キャップに孔を形成する必要がないので、キャップに形成した孔から漏れてくる気体を出口ポートで塞き止めるためのバルブが必要なくなり、その分コストを低くすることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, since it is not necessary to form a hole in the cap by connecting the inside of the cap and the outside of the tank with the gas vent pipe, the gas leaking from the hole formed in the cap is discharged to the outlet port. This eliminates the need for a valve for blocking the valve, thereby reducing the cost.
請求項7に記載の発明は、ドレンポートから異物が排出されることによって、異物が底部に溜まらないので、キャップの開口端とタンクの底部との間隔を小さくすることが可能となり、タンク全体を小型化することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, since foreign matter does not collect at the bottom by discharging foreign matter from the drain port, it is possible to reduce the gap between the open end of the cap and the bottom of the tank, and It can be downsized.
請求項8に記載の発明によれば、液体中に浮遊する異物がキャップ内に潜り込んできたとしても、キャップの開口端と排液手段とで形成される面積を通過する液体の速度が、異物の沈降速度よりも低くなるので、異物の液体排出口への流入を確実に防止することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, even if foreign matter floating in the liquid has entered the cap, the speed of the liquid passing through the area formed by the opening end of the cap and the drainage means is Therefore, it is possible to reliably prevent the foreign matter from flowing into the liquid discharge port.
〔第1の実施形態〕
次に、本発明に係る異物分離器の第1の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図1は第1の実施形態に係る異物分離器を示す破断斜視図であり、図2は図1の出口ポート近傍の構造を示す拡大断面図である。
[First Embodiment]
Next, a first embodiment of a foreign matter separator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a cutaway perspective view showing a foreign matter separator according to the first embodiment, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the structure in the vicinity of the outlet port of FIG.
図1に示すように、異物分離器1は、燃料改質発電システムにおける熱交換器から出てくる排ガスを、ガス(気体)と、凝縮水(液体)と、異物とに分離するものであり、主にタンク2、ガイド3、フィルタ4、出口ポート5およびキャップ6を備えている。なお、本実施形態に係る燃料改質発電システムは、改質器で改質した水素リッチなガスを燃料電池に供給する前に熱交換器に通すシステムであり、この熱交換器と燃料電池の間に異物分離器1が設けられる構造となっている。また、前記熱交換器から出てくる排ガスには、異物と凝縮水とが混ざった混合液と、ガスとが含まれている。
As shown in FIG. 1, the foreign material separator 1 separates the exhaust gas emitted from the heat exchanger in the fuel reforming power generation system into gas (gas), condensed water (liquid), and foreign material. , Mainly a
タンク2は、有底円筒状に形成されるものであり、その側壁21の上部にガスを外部に排出するための排気口21aが形成されるとともに、その底部22の中央部に出口ポート5を貫通させて固定するための貫通孔22aが形成されている。ガイド3は、タンク2の上方から入ってくる排ガスを、タンク2の底部22の中央部へ案内するためにタンク2の開口端に設けられるものであり、上方から下方に向かうにつれて徐々に縮径した形状となるガイド面部31と、ガイド面部31で絞った排ガスを下方へ案内する略円筒状の誘導部32とで主に構成されている。
The
フィルタ4は、焼結金属や多孔性金属など(Ni―Cr系合金など)で略リング状に形成されるフィルタであり、その内面がガイド3の誘導部32の開口端近傍に嵌合されるとともに、その外面がタンク2の側壁21に嵌合されている。そして、このようにフィルタ4がタンク2内に配置されることによって、このフィルタ4が、ガイド3から排出されるガス中に含まれる細かな水分をガスから分離させる機能や、タンク2の底部22で飛散する混合液を塞き止める機能を有することとなっている。すなわち、このフィルタ4は、従来のような混合液を凝縮水と異物とに分離する目的で設置するフィルタとは異なり、気液分離の目的で設置されるものである。
The filter 4 is a filter formed in a substantially ring shape from sintered metal or porous metal (Ni—Cr alloy or the like), and its inner surface is fitted near the opening end of the
出口ポート(排液手段)5は、図2に示すように、その内部に排出路5aが形成される管状の部材であり、その側壁5bの適所に、排出路5aとタンク2の内部とに連通する液体排出口5cが形成されている。なお、液体排出口5cは、出口ポート5の適所がタンク2の貫通孔22aに溶接またはロウ付けによって固定されることで、タンク2の底部22から所定距離だけ上方に離れた位置に配置されている。また、出口ポート5の内径は、1mm〜25mmの範囲で設定すればよいが、望ましくは2mm〜13mmの範囲で設定する方がよい。
As shown in FIG. 2, the outlet port (drainage means) 5 is a tubular member in which a
また、出口ポート5には、その上端に開口を塞ぐための略円柱状の栓51が設けられるとともに、タンク2の外部へ露出する部分の適所に排出路5aを流れ落ちてくる凝縮水を塞き止めるための開閉自在なドレントラップ52(図1参照)が設けられている。なお、このドレントラップ(バルブ)52は、その上方に所定量の凝縮水を溜めた状態で常時閉状態に保たれることにより、出口ポート5を通じて外部にガスが流出するのを防止するシールの役目を果している。また、このように常時閉状態に保たれているドレントラップ52は、上方に溜めた凝縮水の水面が液体排出口5cに到達する前に図示せぬ制御装置により所定時間だけ開放されることで、上方に溜めた凝縮水の一部を外部へ排出するように制御されている。
Further, the outlet port 5 is provided with a substantially cylindrical plug 51 for closing the opening at the upper end thereof, and the condensed water flowing down the
図2に示すように、キャップ6は、略筒状に形成される部材であり、上方から下方へ向かうにつれて徐々に拡径する略円錐面状となる屋根部61と、屋根部61の上端に上方へ向かうように形成される取付用フランジ62と、屋根部61の下端に下方へ向かうように形成される下フランジ63とで構成されている。そして、下フランジ63の上部には、キャップ6の内面から外面に向かって斜め下向きとなるガス抜き孔(ガス抜き部)63aが形成されている。なお、このガス抜き孔63aは、主に、タンク2の底部22に溜まる混合液の嵩が増すことによりキャップ6内に閉じ込められるガスを、タンク2内に排出するために設けられている。
As shown in FIG. 2, the cap 6 is a member formed in a substantially cylindrical shape, and has a
また、キャップ6は、その取付用フランジ62が出口ポート5の上端に結合されることで、出口ポート5に形成された液体排出口5cの上方および側方を覆うとともに、下フランジ63の下端で形成される開口が下向きになるようになっている。なお、キャップ6と出口ポート5との結合や、前記した栓51と出口ポート5との結合は、溶接またはロウ付けによって行われている。また、このように出口ポート5の上端にキャップ6が結合された状態では、前記したガス抜き孔63aが、出口ポート5に形成された液体排出口5cよりも上方の位置に配置されることとなる。さらに、このような状態において、キャップ6の下フランジ63の下端は、タンク2の底部22から所定の距離(後記する距離X)だけ離れた上方に位置するとともに、液体排出口5cよりも所定距離だけ下方に位置するようになっている。
Further, the cap 6 is connected to the upper end of the outlet port 5 by the mounting
次に、前記したタンク2の底部22から下フランジ63の下端までの距離Xや、円筒状に形成される下フランジ63の内径Dの決定方法について説明する。参照する図面において、図3は距離Xや内径Dの決定方法の手順を示す図であり、図4は雰囲気流体の通過面積を示す断面図である。
Next, a method for determining the distance X from the bottom 22 of the
図3に示すように、まず、一番目の手順として、異物として除去したい粒子の種類(物質名)およびその粒径を設定した後、その粒子の想定発生量を実験やシミュレーションなどによって求める。また、タンク2内に流入してくる雰囲気流体の流量Qを、実験やシミュレーションなどによって求めておくか、例えばタンク2の上流側に設ける流量調整バルブなどによって所定の流量に設定しておく。ここで、雰囲気流体とは、タンク2に溜まっている液体、すなわち凝縮水を意味するものである。また、粒子の想定発生量は、粒子が沈降して堆積したときの高さを知るために求められており、この発生量と、後記するキャップ6とタンク2との隙間(距離X)とによって、交換時期を推定することが可能となっている。
As shown in FIG. 3, first, as the first procedure, after setting the type (substance name) of particles to be removed as foreign matters and their particle sizes, the assumed generation amount of the particles is obtained by experiments or simulations. Further, the flow rate Q of the atmospheric fluid flowing into the
二番目の手順では、一番目の手順で設定した粒子が、凝縮水中を沈降するときの速度(沈降速度Vd)を所定の計算式によって算出する。なお、粒子の沈降速度Vdは、実験やシミュレーションなどで求めてもよい。 In the second procedure, the speed at which the particles set in the first procedure settle in condensed water (sedimentation velocity Vd) is calculated by a predetermined calculation formula. The particle sedimentation velocity Vd may be obtained by experiments or simulations.
三番目の手順では、二番目の手順で算出した粒子の沈降速度Vdよりも低い速度となるように、雰囲気流体の流速Vを設定する。四番目の手順では、一番目の手順で設定した雰囲気流体の流量Qを、三番目の手順で設定した雰囲気流体の流速Vで割ることで、雰囲気流体の通過面積Aを決定する。 In the third procedure, the flow velocity V of the atmospheric fluid is set so that the velocity is lower than the sedimentation velocity Vd of the particles calculated in the second procedure. In the fourth procedure, the passage area A of the atmospheric fluid is determined by dividing the flow rate Q of the atmospheric fluid set in the first procedure by the flow velocity V of the atmospheric fluid set in the third procedure.
ここで、雰囲気流体の通過面積Aとは、雰囲気流体である凝縮水が通過する面積である。具体的には、図4に示すような出口ポート5の外周と、キャップ6の下フランジ63の内周との間に形成される面積や、図2に示すような下フランジ63の下端(円状)と、タンク2の底部22との間に形成される面積(円筒状)などが該当する。
Here, the passage area A of the atmospheric fluid is an area through which condensed water as the atmospheric fluid passes. Specifically, the area formed between the outer periphery of the outlet port 5 as shown in FIG. 4 and the inner periphery of the
そして、最後に、図3に示す四番目の手順で決定した通過面積Aに基づいて、キャップ6(下フランジ63)の内径Dやタンク2の底部22から下フランジ63までの距離Xを所定の計算式により決定する(五番目の手順)。このように内径Dや距離Xを決定することにより、下フランジ63の下側および内側を通る凝縮水の流速が一定の流速(前記した沈降速度Vdよりも低い流速V)となる。そして、このように下フランジ63の下側および内側を凝縮水が流速Vで通過することにより、異物である粒子が流速Vよりも高い沈降速度Vdで確実にタンク2の底部22に沈降することとなる。
Finally, based on the passage area A determined in the fourth procedure shown in FIG. 3, the inner diameter D of the cap 6 (lower flange 63) and the distance X from the bottom 22 of the
次に、異物分離器1による作用について図1および図2を参照して説明する。なお、この作用の説明においては、タンク2の底部22には既に混合液が液体排出口5cまで溜まった状態になっているとともに、ドレントラップ52上に所定量の凝縮水が溜まった状態となっていることとする。
Next, the effect | action by the foreign material separator 1 is demonstrated with reference to FIG. 1 and FIG. In the description of this action, the mixed liquid has already accumulated up to the
図1に示すように、異物分離器1の上部から排ガスが入ってくると、この排ガスはガイド3によってキャップ6の上方に案内され、タンク2内に放出される。そして、この排ガス中に含まれるガスは、フィルタ4で濾されて排気口21aから外部へ排出される。また、排ガス中に含まれる混合液は、キャップ6の屋根部61を伝ってタンク2の底部22に溜まった凝縮水の液面に流れ落ちることとなる。
As shown in FIG. 1, when exhaust gas enters from the upper part of the foreign matter separator 1, the exhaust gas is guided above the cap 6 by the guide 3 and released into the
そして、このように新たな混合液が底部22に溜まる凝縮水に追加されると、新たな混合液中に含まれる異物のうち凝縮水よりも小さな質量であるものは、図2に示すように、凝縮水の表面に浮遊物として浮かぶことにより、キャップ6の下フランジ63でキャップ6内への浸入が阻止される。また、異物のうち凝縮水よりもはるかに大きな質量であるものは、そのままタンク2の底部22へと沈んでいき、沈下物となる。
And when a new liquid mixture is added to the condensed water which accumulates in the
そして、異物のうち凝縮水よりもわずかに大きな質量であるものは、沈降するのに時間が掛かることにより凝縮水中で浮遊するため、その一部が凝縮水の流れに乗って、キャップ6の下側および内側を通って液体排出口5cから出て行こうとする。しかし、このように凝縮水中で浮遊する異物に対応すべく、前記したようにキャップ6の下フランジ63の内径Dや下フランジ63と底部22との距離Xが決定されているため、この異物は、液体排出口5cに到達することなく、底部22に沈降することとなる。
Some foreign substances having a mass slightly larger than the condensed water float in the condensed water due to the time required for sedimentation. It tries to go out from the
このように混合液中に含まれる異物は、下フランジ63で塞き止められるか、タンク2の底部22に沈降するため、液体排出口5cには凝縮水のみが流入することとなる。そして、図1に示すドレントラップ52を適宜開放することで、ドレントラップ52上に溜まった凝縮水が外部に排出されて再利用されることとなる。
As described above, the foreign matter contained in the mixed liquid is blocked by the
以上によれば、第1の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
(1)キャップ6の下フランジ63で塞き止めることが可能な異物の量や、タンク2の底部22に蓄積することが可能な異物の量は、従来のような細かいメッシュのフィルタに比べてはるかに多いので、メンテナンスの頻度を抑えることができる。
(2)タンク2の底部22から貫通させた出口ポート5の上端にキャップ6を結合すればよいので、例えばキャップ6をタンク2の側壁21に固着させる構造に比べ、キャップ6の位置決めや結合を容易に行うことができ、また、例えば内径が異なる別のタンクにキャップを設置する際にも、キャップの形状を変更することなく、キャップを設置することができる。
According to the above, the following effects can be obtained in the first embodiment.
(1) The amount of foreign matter that can be blocked by the
(2) Since the cap 6 may be coupled to the upper end of the outlet port 5 penetrated from the bottom 22 of the
(3)キャップ6の下フランジ63の下端が液体排出口5cよりも所定距離だけ下方に位置するので、異物が凝縮水の表面に浮遊している場合、異物が液体排出口5cへ流入しようとしてもキャップ6の下フランジ63によって確実に塞き止めることができる。
(4)ガス抜き孔63aがキャップ6の内面から外面に向かって斜め下向きに形成されるので、例えばタンク2の上方からキャップ6上に流れ落ちてくる混合液に混ざった異物がガス抜き孔63aを通ってキャップ6内に配置された液体排出口5cに入り込むことが防止される。
(3) Since the lower end of the
(4) Since the
(5)ドレントラップ52を閉じてドレントラップ52の上方に所定量の凝縮水を溜めておくことで、出口ポート5から外部へガスが漏れることがないので、出口ポート5に別途ガスシール用の装置を設ける必要がなくなり、その分コストを低くすることができる。
(6)凝縮水中に浮遊する異物がキャップ6内に潜り込んできたとしても、キャップ6の下フランジ63の下側および内側を通る凝縮水の速度が、異物の沈降速度Vdよりも低くなるので、異物の液体排出口5cへの流入を確実に防止することができる。
(5) By closing the drain trap 52 and storing a predetermined amount of condensed water above the drain trap 52, no gas leaks from the outlet port 5 to the outside. There is no need to provide a device, and the cost can be reduced accordingly.
(6) Even if a foreign substance floating in the condensed water has entered the cap 6, the speed of the condensed water passing through the lower and inner sides of the
〔第2の実施形態〕
以下に、本発明に係る異物分離器の第2の実施形態について説明する。この実施形態は第1の実施形態の異物分離器1におけるキャップ6の形状を変更したものなので、第1の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。参照する図面において、図5は、第2の実施形態に係る異物分離器を示す破断斜視図である。
[Second Embodiment]
Below, 2nd Embodiment of the foreign material separator which concerns on this invention is described. Since this embodiment is obtained by changing the shape of the cap 6 in the foreign matter separator 1 of the first embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the drawings to be referred to, FIG. 5 is a cutaway perspective view showing a foreign matter separator according to a second embodiment.
図5に示すように、第二の実施形態に係るキャップ7は、略有底円筒状に形成される部材であり、水平面状に形成される円形の屋根部71と、屋根部71の中央に形成される開口孔71aの周囲から上方へ向かうように形成される取付用フランジ72と、屋根部71の外縁に下方へ向かうように形成される下フランジ73とで構成されている。すなわち、このキャップ7は、第1の実施形態の下フランジ63を上方に伸ばすことで、その屋根部71が水平となるように形成されたものである。
As shown in FIG. 5, the cap 7 according to the second embodiment is a member formed in a substantially bottomed cylindrical shape, and a
以上によれば、第2の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
キャップ7が略有底円筒状といった単純な形状なので、製造が容易となる。ただし、屋根部71に混合液が溜まる可能性があるため、第1の実施形態のような屋根部61が斜面状に形成されるものを用いるのが望ましい。
According to the above, the following effects can be obtained in the second embodiment.
Since the cap 7 has a simple shape such as a substantially bottomed cylindrical shape, the manufacturing becomes easy. However, since there is a possibility that the mixed liquid may accumulate in the
〔第3の実施形態〕
以下に、本発明に係る異物分離器の第3の実施形態について説明する。この実施形態は第1の実施形態に係る異物分離器1の一部を変更したものなので、第1の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。参照する図面において、図6は、第3の実施形態に係る異物分離器を示す要部拡大図である。
[Third Embodiment]
Below, 3rd Embodiment of the foreign material separator which concerns on this invention is described. Since this embodiment is obtained by changing a part of the foreign matter separator 1 according to the first embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the drawings to be referred to, FIG. 6 is an enlarged view of a main part showing a foreign matter separator according to a third embodiment.
図6に示すように、タンク2の底部22には、貫通孔22bが形成されるとともに、この貫通孔22bには、沈殿する異物を外部に排出するための管状のドレンポート8が設けられている。そして、このドレンポート8の適所に設けられる図示せぬバルブを開閉することにより、底部22に沈殿する異物が適宜外部に排出されるようになっている。なお、本実施形態では、略水平となる底部22にそのままドレンポート8を設けたが、本発明はこれに限定されず、例えばドレンポート8を設置する部分(貫通孔22bが形成される部分)を下方に下げるように底部22を形成する、すなわち底部22を、貫通孔22bを頂点とする円錐状に形成してもよい。これによれば、ドレンポート8側に異物が溜まりやすくなり、効率良く異物の排出を行うことができる。
As shown in FIG. 6, a through
以上によれば、第3の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
ドレンポート8から異物が排出されることによって、異物が底部22に溜まらないので、キャップ6の開口端とタンク2の底部22との間隔を小さくすることが可能となり、タンク全体を小型化することができる。
According to the above, the following effects can be obtained in the third embodiment.
As foreign matter is discharged from the drain port 8, foreign matter does not collect in the
〔第4の実施形態〕
以下に、本発明に係る異物分離器の第4の実施形態について説明する。この実施形態は第1の実施形態に係る異物分離器1の一部を変更したものなので、第1の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。参照する図面において、図7は、第4の実施形態に係る異物分離器を示す要部拡大図である。
[Fourth Embodiment]
Below, 4th Embodiment of the foreign material separator which concerns on this invention is described. Since this embodiment is obtained by changing a part of the foreign matter separator 1 according to the first embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the drawings to be referred to, FIG. 7 is an enlarged view of a main part showing a foreign matter separator according to a fourth embodiment.
図7に示すように、第4の実施形態に係る異物分離器1には、第1の実施形態のようにキャップ6にガス抜き孔63aが形成される代わりに、キャップ6内における液体排出口5cよりも上方の空間と、タンク2外とを繋ぐガス抜き管9が設けられている。また、タンク2の底部22には、ガス抜き管9を貫通させて固定させるための取付孔22cが形成されている。
As shown in FIG. 7, in the foreign material separator 1 according to the fourth embodiment, instead of forming the
以上によれば、第4の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
キャップ6内とタンク2外とをガス抜き管9で繋ぐことによって、キャップ6にガス抜き孔63aを形成する必要がないので、キャップ6に形成したガス抜き孔63aから漏れてくるガスを出口ポート5で塞き止めるためのドレントラップ52が必要なくなり、その分コストを低くすることができる。
According to the above, in the fourth embodiment, the following effects can be obtained.
By connecting the inside of the cap 6 and the outside of the
なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
本実施形態では、円筒状の取付用フランジ62,72でキャップ6,7を出口ポート5に結合させているが、本発明はこれに限定されず、例えば有底円筒状のキャップの底部を出口ポートの上端に被せるようにして結合させてもよい。
本実施形態では、異物分離器1を燃料改質発電システムで使用しているが、本発明はこれに限定されず、どのようなシステムに使用してもよい。また、燃料改質発電システム内における設置場所も任意に変更可能であり、例えば、リン酸型燃料電池発電装置などでリン酸生成物を含む燃料電池排ガス中の水分を回収する場合は、リン酸型燃料電池の下流側に熱交換器および異物分離器1を設けてもよい。
また、液体排出口5cやガス抜き孔63aの数は、いくつであってもよい。
In addition, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
In the present embodiment, the caps 6 and 7 are coupled to the outlet port 5 by the
In the present embodiment, the foreign matter separator 1 is used in a fuel reforming power generation system, but the present invention is not limited to this and may be used in any system. Also, the installation location in the fuel reforming power generation system can be arbitrarily changed. For example, when recovering moisture in the fuel cell exhaust gas containing the phosphoric acid product with a phosphoric acid fuel cell power generation device or the like, phosphoric acid is used. A heat exchanger and a foreign matter separator 1 may be provided downstream of the fuel cell.
Further, the number of the
本実施形態では、通過面積Aに基づいて、キャップ6の下フランジ63の内径Dとタンク2の底部22から下フランジ63までの距離Xの両方を決定したが、本発明はこれに限定されず、少なくとも内径Dだけを決定すればよい。この場合であっても、下フランジ63の内側を通過する凝縮水の速度が、異物の沈降速度Vdよりも低くなるので、異物が凝縮水によって液体排出口5cまで運び込まれることはなく、確実にタンク2の底部22に沈殿することとなる。ただし、本実施形態のように、下フランジ63とタンク2の底部22との距離Xを決定しておけば、下フランジ63の下側を凝縮水が流速Vで通過することとなるので、さらに確実に異物の沈殿を行うことが可能となる。
In the present embodiment, both the inner diameter D of the
1 異物分離器
2 タンク
21 側壁
21a 排気口
22 底部
3 ガイド
4 フィルタ
5 出口ポート
5a 排出路
5b 側壁
5c 液体排出口
52 ドレントラップ
6 キャップ
61 屋根部
62 取付用フランジ
63 下フランジ
63a ガス抜き孔
7 キャップ
71 屋根部
71a 開口孔
72 取付用フランジ
73 下フランジ
8 ドレンポート
9 ガス抜き管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記タンクの底部から所定距離上方に離れて配置される液体排出口と、この液体排出口に流入してくる液体を外部に排出するための排出路とを有する排液手段と、
前記液体排出口の上方および側方を覆うために、その開口が下向きになった状態で設けられるキャップと、
前記タンクの底部に溜まる前記混合液の嵩が増すことにより前記キャップ内に閉じ込められる気体を、前記タンク内または前記タンク外に排出するガス抜き部と、を備えたことを特徴とする異物分離器。 A foreign matter separator provided with a tank that is supplied with a mixed liquid in which foreign matter and liquid are mixed, and gas, and stores the mixed solution at the bottom and discharges the gas to the outside through an exhaust port formed at the top,
A liquid discharge means having a liquid discharge port disposed at a predetermined distance above the bottom of the tank and a discharge path for discharging the liquid flowing into the liquid discharge port to the outside;
A cap provided with the opening facing downward to cover the upper side and the side of the liquid outlet;
A foreign matter separator comprising: a gas vent that discharges gas confined in the cap by increasing the volume of the mixed liquid accumulated in the bottom of the tank to the outside of the tank. .
前記排液手段は、前記タンクの底部から貫通するように設けられ、かつその側壁に前記液体排出口が形成される管状の出口ポートであり、
前記キャップが、前記出口ポートの上端に結合されることを特徴とする異物分離器。 The foreign matter separator according to claim 1,
The drainage means is a tubular outlet port provided so as to penetrate from the bottom of the tank, and the liquid discharge port is formed on the side wall thereof,
The foreign matter separator, wherein the cap is coupled to an upper end of the outlet port.
前記キャップの開口端は、前記液体排出口よりも所定距離だけ下方に位置するように形成されていることを特徴とする異物分離器。 The foreign matter separator according to claim 1 or 2,
An open end of the cap is formed so as to be positioned below a predetermined distance from the liquid discharge port.
前記ガス抜き部は、
前記キャップの側面のうち前記液体排出口よりも上方の位置に、前記キャップの内面から外面に向かって斜め下向きに形成されたガス抜き孔であることを特徴とする異物分離器。 The foreign matter separator according to any one of claims 1 to 3,
The degassing part is
A foreign matter separator, wherein the foreign matter separator is a gas vent hole formed obliquely downward from an inner surface of the cap toward an outer surface at a position above the liquid discharge port on a side surface of the cap.
前記出口ポートに、
前記液体の流れを塞き止めるための開閉自在なバルブを設けたことを特徴とする異物分離器。 The foreign matter separator according to claim 4,
In the outlet port,
A foreign matter separator comprising an openable and closable valve for blocking the liquid flow.
前記ガス抜き部は、
前記キャップ内における前記液体排出口よりも上方の空間と、前記タンク外とを繋ぐガス抜き管であることを特徴とする異物分離器。 The foreign matter separator according to any one of claims 1 to 3,
The degassing part is
A foreign matter separator, wherein the foreign matter separator is a gas vent pipe connecting a space above the liquid discharge port in the cap and the outside of the tank.
前記タンクの底部に、沈殿する異物を排出するためのドレンポートを設けたことを特徴とする異物分離器。 The foreign matter separator according to any one of claims 1 to 6,
A foreign matter separator having a drain port for discharging foreign matter that precipitates at the bottom of the tank.
前記キャップの開口端と、前記排液手段とで形成される面積が、
前記タンク内に供給されてくる前記混合液の流量と、
前記混合液内における異物の沈降速度よりも小さい速度とに基づいて算出されることを特徴とする異物分離器。 The foreign matter separator according to any one of claims 1 to 7,
The area formed by the open end of the cap and the drainage means is:
A flow rate of the mixed solution supplied into the tank;
The foreign matter separator is calculated based on a speed smaller than the sedimentation speed of the foreign matter in the mixed liquid.
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