JP2007330937A - Gas-liquid separation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気液分離装置に関する。 The present invention relates to a gas-liquid separator.
気液混合物から気体と液体とを分離する気液分離装置として、特許文献1には、ドレーン通路を開閉するフロート弁を設けた気液分離装置が記載されている。また、特許文献2には、フロートバルブによって、気体吸出口を閉じるようにした気液分離装置が記載されている。 As a gas-liquid separator that separates gas and liquid from a gas-liquid mixture, Patent Document 1 describes a gas-liquid separator provided with a float valve that opens and closes a drain passage. Patent Document 2 describes a gas-liquid separation device in which a gas suction port is closed by a float valve.
ところで、排液口と排気口の双方が設けられた気液分離装置において、簡単な構造でこれらを閉塞できる構造は提案されていない。
本発明は上記事実を考慮し、簡単な構造で、排液口や排気口を閉塞可能な気液分離装置を得ることを課題とする。 In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain a gas-liquid separator capable of closing a drainage port and an exhaust port with a simple structure.
請求項1に記載の発明では、気液混合物が内部に収容されるとこの気液混合物を気体と液体とに分離する気液分離室を備えた分離装置本体と、前記気液分離室内の液量に応じて移動し、前記液体を排出する排液口と前記気体を排出する排気口のいずれかを閉塞可能なフロートと、を有することを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, when the gas-liquid mixture is accommodated in the interior, the separator main body including a gas-liquid separation chamber that separates the gas-liquid mixture into gas and liquid, and the liquid in the gas-liquid separation chamber It has a float that moves according to the amount and can close either the drain port for discharging the liquid or the exhaust port for discharging the gas.
すなわち、この気液分離装置では、フロートが気液分離室内の液体の量に応じて移動し、排液口又は排気口のいずれかを閉塞する。換言すれば、フロートは、排液口を閉塞する部材と、排気口を閉塞する部材を兼ねている。単一のフロートによって排液口と排気口の双方を閉塞可能となるので、簡単な構造となる。 That is, in this gas-liquid separation device, the float moves according to the amount of liquid in the gas-liquid separation chamber, and closes either the drain port or the exhaust port. In other words, the float doubles as a member that closes the drain port and a member that closes the exhaust port. Since both the drainage port and the exhaust port can be closed by a single float, the structure is simple.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、前記フロートが前記排気口を閉塞しているときの前記分離装置本体内での気体の容量である第1容量と、前記フロートが前記排液口を閉塞しているときの前記分離装置本体内での気体の容量である第2容量の関係が、第1容量の気体を第2容量の気液分離室内に収容したときの圧力が排出口を閉塞しているフロートを排出口から離脱させる圧力以下となるように設定されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a first capacity that is a capacity of a gas in the separation device main body when the float closes the exhaust port, and the float When the first capacity gas is accommodated in the gas-liquid separation chamber of the second capacity, the relationship between the second capacity, which is the capacity of the gas in the main body of the separation apparatus when the drainage port is closed. The pressure is set to be equal to or lower than the pressure for releasing the float closing the discharge port from the discharge port.
したがって、フロートが排気口を閉塞している状態から排液されると、分離装置本体内の容量が第1容量から第2容量へと大きくなっていくが、気液分離室内の気体の圧力は次第に小さくなっていく。第1容量の気体を第2容量の気液分離室内に収容したときの圧力は、排出口を閉塞しているフロートを排出口から離脱させる圧力以下とされている。したがって、フロートが気液分離室内の圧力で排気口に押し付けられていても、排液が完了するまでには、気液分離室内の圧力低下により、フロートを排出口から離脱させることができる。 Therefore, when the float is drained from the state where the exhaust port is closed, the volume in the separation device body increases from the first volume to the second volume, but the gas pressure in the gas-liquid separation chamber is It gradually gets smaller. The pressure when the first volume of gas is accommodated in the second volume of the gas-liquid separation chamber is set to be equal to or lower than the pressure at which the float closing the discharge port is separated from the discharge port. Therefore, even if the float is pressed against the exhaust port with the pressure in the gas-liquid separation chamber, the float can be separated from the discharge port by the pressure drop in the gas-liquid separation chamber until the drainage is completed.
請求項3に記載の発明では、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記フロートを、前記排出口閉塞位置への移動時に排出口へと案内する案内部材、を有することを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that, in the invention according to claim 1 or 2, it has a guide member for guiding the float to the discharge port when moving to the discharge port closed position. To do.
案内部材によって、フロートが排出口閉塞位置への移動時に排出口に案内されるので、確実に排出口を閉塞することができる。 Since the float is guided to the discharge port by the guide member when moving to the discharge port closing position, the discharge port can be reliably closed.
本発明は上記構成としたので、簡単な構造で、排液口や排気口を閉塞可能となる。 Since the present invention has the above configuration, the drainage port and the exhaust port can be closed with a simple structure.
図1には、本発明の一実施形態の気液分離装置12が示されている。この気液分離装置12は一例として、圧縮天然ガス(CNG)を用いる自動車に適用されるものであり、自動車のガス充填口と燃料タンク(いずれも図示省略)との間の配管中に配置される。すなわち、ガス充填口から充填された圧縮天然ガス中には、霧状(液体)のオイル分が存在していることがあり(本発明に係る気液混合物になっている)、この霧状のオイル分を気体のガスと分離するために、気液分離装置12が用いられる。
FIG. 1 shows a gas-
気液分離装置12は、略筒状の分離装置本体14を有している。分離装置本体14は、本実施形態では中空の略円筒状に形成されている。分離装置本体14の内部は気液分離室16とされており、下端に液体を排出する排液口18、上端に気体を排出する排気口20が設けられている。さらに、側面上部には、気液分離室16内に圧縮天然ガス(霧状のオイル分を含んでいる)を導入するためのガス導入口22が設けられている。充填設備から送られた高圧の圧縮天然ガスは、このガス導入口22から気液分離室16内に導入される。そして、壁面に直接衝突することで、霧状のオイル分が抽出され、気液分離室16内で落下して液体のオイル(以下、この液体のオイルを特に液体オイルLOとして示す)として溜まる。
The gas-
気液分離室16内には、液体オイルLOに浮くフロート24が備えられている。フロート24は、排液口18の内径及び排気口20の内径よりも大径の球状に形成されており、液体オイルLOの液面降下によってフロート24も降下すると、図2に示すように排液口閉塞位置となり、排液口18を閉塞する。また、液体オイルLOの液面上昇によってフロート24も上昇すると、図3に示すように排気口閉塞位置となり、排気口20を閉塞する。なお、フロート24が排気口20を閉塞すると、図示しない制御装置のセンサーがこれを検出する。そして、制御装置は、同じく図示しないランプの点灯等(あるいは音声による報知でもよい)によって、これを充填作業者に知らせるようになっている。
A
分離装置本体14の下部は、排液口18に向かって径が漸減されたテーパー部14Tとされており、降下するフロート24を排液口閉塞位置へと案内するようになっている。
A lower portion of the separation device
また、気液分離室16の上端には、排気口20を外側から取り囲む扁平な円筒状の案内壁26が形成されている。案内壁26は、上昇するフロート24を排気口閉塞位置へと案内する。さらに、案内壁26の一部には、ガス導入口22から導入されたガスが直接衝突するようになっており、気液分離効果を高めている。
A flat
図2に詳細に示すように、排液口18の最下端部は、略一定の径を有する円筒部28とされており、蓋部材30によって分離装置本体14の外側から開閉されるようになっている。すなわち、円筒部28の外周に形成された雄ネジに、蓋部材30に形成された雌ねじがねじ込まれて、排液口18が閉塞される。そして、蓋部材30を緩めると、排液口18が開放されて、液体オイルLOを排出可能となる。なお、図2では蓋部材30を円筒部28から完全に分離しているが、このように分離せず蓋部材30を緩めるだけでも、液体オイルLOを排出可能となる。
As shown in detail in FIG. 2, the lowermost end portion of the
蓋部材30の中央には、上方に突出する突起32が形成されている。突起32は、フロート24が排液口18を閉塞している状態で蓋部材30が円筒部28にねじ込まれて上昇すると、フロート24に当たって押し上げるように、その長さが決められている。
A
ここで、図3に示すように、液体オイルLOの液面が上昇してフロート24が排気口20を閉塞しているときの、気液分離室16内における液体オイルLOの液面よりも上方の空間GSの容量(第1容量)をV1、圧力をP1とする。この圧力P1は、圧縮天然ガスを充填するときの充填圧と等しい。また、液体オイルLOの液面が降下してフロート24が排液口18を閉塞しているときの、気液分離室16内の空間GSの容量(第2容量)をV2、圧力をP2とする。このとき、本実施形態では、第1容量V1及び第2容量V2について、
P2=P1・V1/V2
が成立している。
Here, as shown in FIG. 3, when the liquid level of the liquid oil LO rises and the
P2 = P1 · V1 / V2
Is established.
そして、フロート24が排気口20を閉塞している状態から、液体オイルLOの液面が降下すると、気液分離室16内での空間GSの容積も第1容量V1から第2容量V2へと広がっていく。このように気体が広がっていくことで、圧力も次第に小さくなっていく。そして、空間GSの容積が第2容量V2になるまでは、圧力は大気圧よりも高い状態を維持し、空間GSの容積が第2容量V2になった時点で、圧力が大気圧になる。
When the liquid level of the liquid oil LO falls from the state where the
次に、本実施形態の作用を説明する。
圧縮天然ガスを気液分離するには、図1に示すように、排液口18を蓋部材30で閉塞した状態とし、図示しない充填設備から送られた圧縮天然ガスを、ガス導入口22から気液分離室16内に導入する。ここで、圧縮天然ガスが液体(霧状)のオイル分を有していると、気液分離室16の内面に衝突して、このオイル分が気体である圧縮天然ガスと分離される。特に本実施形態では、案内壁26にも圧縮天然ガスが直接衝突するので、効率的に気液分離できる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
In order to separate the compressed natural gas into gas and liquid, as shown in FIG. 1, the
分離された気体の圧縮天然ガスは、排気口20から排出され、図示しない燃料タンクに送られる。また、分離された液体のオイルは液体オイルLOとして気液分離室16に溜まるが、この液体オイルLOの液面よりも上方の空間GSのガスは、充填圧相当の圧力を有している。
The separated gaseous compressed natural gas is discharged from the
ここで、排液口18を閉塞している蓋部材30を緩めると、空間GSのガスの圧力に押されて液体オイルLOは排液口18から外部に排出される。高圧の圧縮天然ガスによって液体オイルLOを排液口18から押し出すことになるので、粘性の高い液体オイルLOであっても、確実に排出させることが可能になる。しかも、この気液分離装置12自体が有している圧力を利用しており、他の圧力源を必要としないので、構造の複雑化を招かない。
Here, when the
液体オイルLOが排出されて液面が降下するとフロート24も降下し、図2に示すように、フロート24が排液口18を閉塞して、液体オイルLOの排出が停止される。液体オイルLOが完全に排出される前にフロート24が排液口18を閉塞するので、気液分離室16内の圧縮天然ガスの大気放出が防止される。
When the liquid oil LO is discharged and the liquid level is lowered, the
このようにフロート24が排液口18を閉塞した状態では、フロート24には、外部からは大気圧が作用しているのに対し、気液分離室16内からは、圧縮天然ガスの高い圧力が作用しているので、フロート24は、排液口18(厳密には、テーパー部14Tの内面)に強く押し付けられている。ここで蓋部材30を閉めると、蓋部材30の突起32がフロート24を上方に押し上げるため、排液口18への押し付けが解除される。したがって、気液分離室16内に再度液体オイルLOが溜まっていくときに、再浮上可能となる。
In this state where the
充填設備から送られた圧縮天然ガス中の液体のオイル分が多い場合には、蓋部材30を緩めて排液口18を開放する前に、液体オイルLOの液面上昇でフロート24が排気口20を閉塞するため、それ以上の充填が不能になる。これにより、図示しない燃料タンク等への液体のオイルの混入を確実に防止できる。このとき、図示しない制御装置は、フロート24が排気口20を閉塞したこと(実質的に充填不能になったこと)を検知し、充填作業者に報知する。この状態では、空間GSの容量及び圧力は、それぞれ前述のV1(第1容量)、及びP1(充填圧と等しい圧力)になっている。
When there is a large amount of liquid oil in the compressed natural gas sent from the filling facility, the
この状態で蓋部材30を緩めて液体オイルLOを排液口18から排出すると、空間GSの容積は膨張するが、排気口20がフロート24によって閉塞されているので、圧力は低下する。ここで、本実施形態では上記したように、フロート24が排液口18を閉塞しているときの、気液分離室16内の空間GSの容量(第2容量)をV2、圧力をP2として、
P2=P1・V1/V2
が成立している。そして、気液分離室16内の空間GSの容積が第2容量V2になる前は、その圧力は大気圧より大きいので、排液口18から液体オイルLOを滞りなく排出できる。
When the
P2 = P1 · V1 / V2
Is established. Before the volume of the space GS in the gas-
また、このとき、排気口20から図示しない燃料タンクまでの圧力は、充填作業前の圧力になっており、この圧力は、充填圧より小さく大気圧より大きい。したがって、図4に示すように、空間GSの圧力が充填圧から大気圧まで降下する途中で、排気口20を閉塞していたフロート24(図4に二点鎖線で示すフロート24参照)は、この圧力に押されて(実際には、フロート24に重力も作用する)落下する(図4に実線で示すフロート24参照))。落下したフロート24は液体オイルLOに浮いた状態となり、以降は排液口18を閉塞可能となる。なお、このようにフロート24を確実に落下させるためには、遅くとも、空間GSの容積が第2容量V2になる時点までに圧力が大気圧になっていればよい。すなわち、空間GSの容積が第2容量V2になる前に、その圧力が大気圧になる構成でもよい。
At this time, the pressure from the
以上説明したように、本実施形態では、単体のフロート24により、排液口18と排気口のいずれかを、液体オイルLOの液面状態に応じて閉塞可能としている。すなわち、フロート24は、排液口18を閉塞する部材と、排気口20を閉塞する部材を兼ねている。排液口18と排気口20の双方に対応して閉塞するための部材や構造を必要としないので、簡単な構造となる。
As described above, in the present embodiment, either the
なお、上記では、本発明の気液分離装置の適用例として、圧縮天然ガス(CNG)を用いる自動車に適用されたものを挙げたが、適用対象はこれに限定されない。気液分離の対象となる気液混合物としても、自動車に用いられる圧縮天然ガスに限定されない。 In the above, as an application example of the gas-liquid separation device of the present invention, one applied to an automobile using compressed natural gas (CNG) has been described, but the application target is not limited thereto. The gas-liquid mixture that is subject to gas-liquid separation is not limited to compressed natural gas used in automobiles.
12 気液分離装置
14 分離装置本体
14T テーパー部
16 気液分離室
18 排液口
20 排気口
22 ガス導入口
24 フロート
26 案内壁(案内部材)
28 円筒部
30 蓋部材
32 突起
LO 液体オイル
12 Gas-
28
Claims (3)
前記気液分離室内の液量に応じて移動し、前記液体を排出する排液口と前記気体を排出する排気口のいずれかを閉塞可能なフロートと、
を有することを特徴とする気液分離装置。 A separator main body having a gas-liquid separation chamber for separating the gas-liquid mixture into gas and liquid when the gas-liquid mixture is accommodated therein;
A float that moves according to the amount of liquid in the gas-liquid separation chamber, and that can block either a drain port for discharging the liquid or an exhaust port for discharging the gas;
A gas-liquid separation device comprising:
を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の気液分離装置。 A guide member for guiding the float to the outlet when moving to the outlet closing position;
The gas-liquid separation device according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006168378A JP2007330937A (en) | 2006-06-19 | 2006-06-19 | Gas-liquid separation apparatus |
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JP (1) | JP2007330937A (en) |
Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
CN111821767A (en) * | 2020-08-13 | 2020-10-27 | 深圳市氢益家生物科技有限公司 | Integral gas-liquid separation balancing device and method for water electrolysis hydrogen production device |
CN112483718A (en) * | 2020-12-19 | 2021-03-12 | 代宁宁 | Gas-liquid automatic separating valve |
CN113338891A (en) * | 2021-08-02 | 2021-09-03 | 东营辰鑫应用技术开发有限公司 | Oil field well head gas-liquid separation device |
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2006
- 2006-06-19 JP JP2006168378A patent/JP2007330937A/en active Pending
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