JP2929380B1 - Gas-liquid separator in microgravity - Google Patents

Gas-liquid separator in microgravity

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JP2929380B1
JP2929380B1 JP13235998A JP13235998A JP2929380B1 JP 2929380 B1 JP2929380 B1 JP 2929380B1 JP 13235998 A JP13235998 A JP 13235998A JP 13235998 A JP13235998 A JP 13235998A JP 2929380 B1 JP2929380 B1 JP 2929380B1
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gas
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separation housing
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政弘 大嶋
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Abstract

【要約】 【課題】 外部動力源を使用せずに、気体と液体との混
合体の遠心力を利用して微小重力状態において気体と液
体とを分離することができる気液分離装置を提供するこ
と。 【解決手段】 気体と液体とに分離するための分離空間
10を規定する略円筒状の分離ハウジング2と、気体と
液体との混合体を分離ハウジング2に送給するための混
合体送給手段4と、混合体から分離された液体を表面張
力によって保持するスチールウール22と、分離空間1
0の上部に連通された気体排出手段5と、分離空間10
の下部に設けられたスチールウール22に連通された液
体排出手段6とを備えた微小重力状態における気液分離
装置。混合体送給手段4は分離ハウジング2の周側壁8
に沿って下方に流れるように混合体を分離空間10に送
給し、送給された混合体は流れる間に遠心力によって気
体と液体とに分離される。
A gas-liquid separator capable of separating gas and liquid in a microgravity state by using centrifugal force of a mixture of gas and liquid without using an external power source. thing. SOLUTION: A substantially cylindrical separation housing 2 defining a separation space 10 for separating a gas and a liquid, and a mixture feeding means for feeding a mixture of a gas and a liquid to the separation housing 2 4, a steel wool 22 for holding the liquid separated from the mixture by surface tension, and a separation space 1
Gas discharge means 5 communicated with the upper part of
And a liquid discharging means 6 communicated with a steel wool 22 provided at a lower part of the apparatus. The mixture feeding means 4 is provided on the peripheral side wall 8 of the separation housing 2.
The mixture is fed into the separation space 10 so as to flow downward along the, and the fed mixture is separated into gas and liquid by centrifugal force while flowing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、微小重力状態にお
いて気体と液体とを分離する気液分離装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas-liquid separation device for separating a gas and a liquid under microgravity.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、宇宙環境などの重力がほとん
ど作用しない微小重力状態において、気体と液体との混
合体から気体と液体とを分離するための気液分離装置が
実用に供されている。公知の気液分離装置は気体と液体
との混合体を収容するための円筒状の分離ハウジングを
備え、分離ハウジングの内部は分離空間を形成してい
る。分離ハウジングは回転自在に支持され、この分離ハ
ウジングにモータなどの外部動力源が駆動連結されてお
り、外部動力源は円筒状の分離ハウジングを所定方向に
回転する。このような気液分離装置では、気体と液体と
の混合体が分離ハウジング内部の分離空間に供給され、
外部動力源によって分離ハウジングが所定方向に回転さ
れる。このように分離ハウジングを回転させると、分離
空間内の混合体に遠心力が作用し、密度の異なる気体と
液体とが遠心力によって分離される。すなわち、混合体
中の気体は、分離ハウジングの回転軸付近に集まって気
相を形成し、混合体中の液体は、分離ハウジングの周側
壁に集まり、周側壁に沿って下方に流れて分離ハウジン
グの底部に液相を形成する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gas-liquid separation apparatus for separating a gas and a liquid from a mixture of a gas and a liquid in a microgravity state in which gravity hardly acts, such as in a space environment, has been put to practical use. . Known gas-liquid separation devices include a cylindrical separation housing for containing a mixture of gas and liquid, and the inside of the separation housing forms a separation space. The separation housing is rotatably supported, and an external power source such as a motor is drivingly connected to the separation housing, and the external power source rotates the cylindrical separation housing in a predetermined direction. In such a gas-liquid separation device, a mixture of gas and liquid is supplied to a separation space inside the separation housing,
The separation housing is rotated in a predetermined direction by an external power source. When the separation housing is rotated in this way, centrifugal force acts on the mixture in the separation space, and gas and liquid having different densities are separated by the centrifugal force. That is, the gas in the mixture gathers near the rotation axis of the separation housing to form a gas phase, and the liquid in the mixture gathers on the peripheral side wall of the separation housing, flows downward along the peripheral side wall, and flows downward. A liquid phase forms at the bottom of the.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の気液分離装置で
は、上述したように、分離ハウジングを回転駆動するた
めの外部動力源を必要とし、それ故に、装置全体が大形
化しまた製造コストも高くなるという問題がある。ま
た、外部動力源を作動させるためには電力などを消費
し、たとえば宇宙環境下の微小重力状態では消費できる
電力量も制限を受けるため、外部動力源の使用は望まし
くない。
As described above, the conventional gas-liquid separation device requires an external power source for rotationally driving the separation housing, and therefore, the entire device is increased in size and the manufacturing cost is reduced. There is a problem of becoming high. In addition, the operation of the external power source consumes power and the like, and the amount of power that can be consumed in a microgravity state in a space environment is also limited. Therefore, the use of the external power source is not desirable.

【0004】本発明の目的は、外部動力源を用いること
なく、微小重力状態において混合体を気体と液体とに分
離することができる気液分離装置を提供することであ
る。
An object of the present invention is to provide a gas-liquid separation device capable of separating a mixture into a gas and a liquid in a microgravity state without using an external power source.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、(a)分離ハ
ウジング2であって、気体と液体とに分離するための分
離空間10を上部に規定する略円筒状または略円錐状の
周側壁8と、周側壁8の下端部に設けられる底板9と、
周側壁8の上端部に設けられる天板11とを有する分離
ハウジング2と、 (b)先端部になるにつれて下方に傾斜し、気体と液体
との混合体を、分離ハウジング2の周側壁8の内周面に
沿って流れるように送給する導入部18,117と、 (c)導入部18,117に混合体を送給する手段1
2,14,112,114と、 (d)分離ハウジング2内でその分離ハウジング2の分
離空間10の下方に充填され、液体を表面張力によって
保持する液相保持手段22と、 (e)分離ハウジング2の分離空間10の上部に形成さ
れる気相に連通される気体排出管36と、 (f)分離ハウジング2の液相保持手段22の下部に設
けられ、液相保持手段22によって保持された液体を排
出する液体排出管34とを含むことを特徴とする微小重
力状態における気液分離装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to (a) a separation housing 2 having a substantially cylindrical or substantially conical peripheral side wall defining an upper part of a separation space 10 for separating gas and liquid. 8, a bottom plate 9 provided at the lower end of the peripheral side wall 8,
(B) a separation housing 2 having a top plate 11 provided at an upper end portion of the peripheral side wall 8; (C) a means 1 for feeding the mixture to the introduction portions 18 and 117;
(D) liquid phase holding means 22 filled in the separation housing 2 below the separation space 10 of the separation housing 2 and holding the liquid by surface tension; and (e) separation housing. A gas discharge pipe 36 formed in the upper part of the separation space 10 and communicating with the gas phase; and (f) provided below the liquid phase holding means 22 of the separation housing 2 and held by the liquid phase holding means 22. A gas-liquid separator in a microgravity state, comprising a liquid discharge pipe 34 for discharging liquid.

【0006】本発明に従えば、気体と液体との混合体
は、分離ハウジングの周側壁に沿って下方に流れるよう
に分離ハウジングの分離空間に送給される。このように
送給された混合体は、分離ハウジングの周側壁に沿って
流れる間に、遠心力によって気体と液体とに分離され、
分離された液体は液体保持手段に表面張力によって保持
される。したがって、遠心力および表面張力を利用して
混合体を気相と液相とに確実に分離することができ、装
置全体の小形化、省電力化を達成することができる。
According to the present invention, the mixture of gas and liquid is delivered to the separation space of the separation housing so as to flow downward along the peripheral side wall of the separation housing. The mixture thus fed is separated into gas and liquid by centrifugal force while flowing along the peripheral side wall of the separation housing,
The separated liquid is held by the liquid holding means by surface tension. Therefore, the mixture can be surely separated into a gas phase and a liquid phase by utilizing the centrifugal force and the surface tension, and the entire apparatus can be reduced in size and power consumption can be reduced.

【0007】また、液体保持手段は、混合体から分離さ
れた液体を表面張力によって保持するので、分離された
液体は確実に収集される。
[0007] Further, the liquid holding means holds the liquid separated from the mixture by surface tension, so that the separated liquid is surely collected.

【0008】また本発明は、前記導入部18,117
は、分離ハウジング2内で液相保持手段22に向けて下
方に傾斜しているとともに、分離ハウジング2の周側壁
8に沿って湾曲して延びており、または周側壁8の接線
方向に直線状に延びていることを特徴とする。
[0008] The present invention also relates to the introduction section 18, 117.
Is inclined downward toward the liquid phase holding means 22 in the separation housing 2 and extends curvedly along the peripheral side wall 8 of the separation housing 2 or is linearly formed in a tangential direction of the peripheral side wall 8. It is characterized by extending.

【0009】本発明に従えば、導入部18,117は、
液体保持手段に向けて下方に傾斜しているとともに、分
離ハウジングの周側壁に沿って湾曲して、または周側壁
の接線方向に直線状に延びている。したがって、導入部
18,117から分離空間に送給された気体と液体との
混合体は、分離ハウジングの周側壁に沿って下方に流
れ、混合体が、螺旋状に分離ハウジングの周側壁に沿っ
て下方に流れる間に、遠心力によって気体と液体とに所
要のとおりに分離される。
According to the present invention, the introduction sections 18 and 117
It is inclined downwardly toward the liquid holding means and is curved along the peripheral side wall of the separation housing or linearly extends in a tangential direction of the peripheral side wall. Therefore, the mixture of gas and liquid sent to the separation space from the introduction portions 18 and 117 flows downward along the peripheral side wall of the separation housing, and the mixture spirally moves along the peripheral side wall of the separation housing. While flowing downward, the gas and liquid are separated as required by centrifugal force.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、さら
に詳しく説明する。図1は本発明に従う微小重力状態に
おける気液分離装置の第1の実施形態を簡略的に示す斜
視図であり、図2は図1の気液分離装置の断面を簡略的
に示す断面図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a first embodiment of a gas-liquid separator in a microgravity state according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the gas-liquid separator of FIG. is there.

【0011】図1および図2を参照して、図示の気液分
離装置は、気体と液体との混合体を、気体と液体とに分
離するための略円筒状の分離ハウジング2と、混合体を
分離ハウジング2内に送給するための混合体送給手段4
と、分離された気体を排出するための気体排出手段5
と、分離された液体を排出するための液体排出手段6と
を備えている。分離ハウジング2は中空円筒状であり、
円筒状の周側壁8と、周側壁8の下端部に設けられた円
板状の底板9と、その周側壁8の上端部に設けられた円
板状の天板11から構成され、これら壁8と板9,11
とによって分離空間10を形成している。この形態で
は、図1に示すように、分離ハウジング2は、プラスチ
ックなどの透明材料から形成されている。
Referring to FIGS. 1 and 2, the illustrated gas-liquid separation device includes a substantially cylindrical separation housing 2 for separating a mixture of gas and liquid into gas and liquid, Feed means 4 for feeding the mixture into the separation housing 2
Gas discharging means 5 for discharging the separated gas
And a liquid discharging means 6 for discharging the separated liquid. The separation housing 2 has a hollow cylindrical shape,
It comprises a cylindrical peripheral side wall 8, a disk-shaped bottom plate 9 provided at the lower end of the peripheral side wall 8, and a disk-shaped top plate 11 provided at the upper end of the peripheral side wall 8. 8 and plates 9, 11
Form a separation space 10. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the separation housing 2 is made of a transparent material such as plastic.

【0012】混合体を分離ハウジング2に送給するため
の混合体送給手段4は、混合体が収容されたタンクの如
き混合体供給源12、供給ポンプ14および導入管16
から構成されている。供給ポンプ14は混合体供給源1
2内の混合体を導入管16に導き、このように送給され
た混合体は、この導入管16を通して分離ハウジング2
内に供給される。
The mixture supply means 4 for supplying the mixture to the separation housing 2 includes a mixture supply source 12 such as a tank containing the mixture, a supply pump 14 and an inlet pipe 16.
It is composed of Feed pump 14 is for mixture source 1
2 is led to the inlet tube 16, and the thus fed mixture is passed through the inlet tube 16 through the separation housing 2.
Supplied within.

【0013】導入管16の導入部18は、分離ハウジン
グ2の天板11を貫通し、その周側壁8の内周面に沿っ
て上方から下方に延びている。導入管16の導入部18
(先端部)は、所定の角度で下方に傾斜しているととも
に、周側壁8の内周面に沿って円弧状に湾曲して延びて
いる。このように構成することによって、導入管16か
ら分離ハウジング2内に送給される混合体は、矢印20
によって示すように、螺旋状に周側壁8の内周面に沿っ
て下方に流れ、このように流れる間に遠心力によって気
体と液体とに分離される。なお、導入部18が下方に傾
斜する角度は、水平方向(図2において左右方向)に対
して10°〜30°程度に設定され、このように設定す
ることによって混合体を緩やかに下方に向けて流すこと
ができる。また、導入部18の長さは周側壁8の内周面
に沿って約3/4周以上設けることによって周側壁8に
沿った流れを育成することができる。
The introduction portion 18 of the introduction tube 16 penetrates through the top plate 11 of the separation housing 2 and extends downward from above along the inner peripheral surface of the peripheral side wall 8. Introduction section 18 of introduction pipe 16
The (tip) is inclined downward at a predetermined angle, and extends in an arc shape along the inner peripheral surface of the peripheral side wall 8. With this configuration, the mixture fed into the separation housing 2 from the introduction pipe 16 is indicated by an arrow 20.
As shown by, the gas flows downward spirally along the inner peripheral surface of the peripheral side wall 8, and is separated into gas and liquid by centrifugal force during the flow. Note that the angle at which the introduction portion 18 is inclined downward is set to about 10 ° to 30 ° with respect to the horizontal direction (the left-right direction in FIG. 2), and by setting in this manner, the mixture is gently directed downward. Can be washed away. In addition, by providing the length of the introduction portion 18 about 3/4 or more along the inner peripheral surface of the peripheral side wall 8, the flow along the peripheral side wall 8 can be grown.

【0014】分離ハウジング2の分離空間10の下方に
は、混合体から分離された液体を保持する液体保持手段
が設けられている。液体保持手段は表面張力によって液
体を保持し、このような液体保持手段として、たとえば
スチールウール、スポンジ、ウイック材などの多孔質体
から構成することができ、本実施形態においては液体保
持手段は密に充填されたスチールウール22から構成さ
れている。スチールウール22の上面には、これを押圧
して密にするための金網などの押え部材24が設けら
れ、分離ハウジング2の底板9との間にスチールウール
22が密に保持される。これによって、スチールウール
22が固定され、混合体を遠心力によって気体と液体と
に分離する分離空間10が充分に確保される。また、押
え部材24の中心には、液体保持手段に保持された液体
を検知するための液検出センサ30が設けられており、
この液検出センサ30によってスチールウール22の液
体の保持状況を把握することができる。
A liquid holding means for holding the liquid separated from the mixture is provided below the separation space 10 of the separation housing 2. The liquid holding means holds the liquid by surface tension, and as such a liquid holding means, it can be constituted by a porous body such as steel wool, sponge, wick material or the like. Is composed of steel wool 22 filled in the steel. A pressing member 24 such as a wire mesh is provided on the upper surface of the steel wool 22 to press the steel wool 22 to make it denser, and the steel wool 22 is tightly held between the steel wool 22 and the bottom plate 9 of the separation housing 2. As a result, the steel wool 22 is fixed, and the separation space 10 for separating the mixture into gas and liquid by centrifugal force is sufficiently ensured. At the center of the holding member 24, a liquid detection sensor 30 for detecting the liquid held by the liquid holding means is provided.
With the liquid detection sensor 30, the holding state of the liquid in the steel wool 22 can be grasped.

【0015】スチールウール22に保持された液体は、
液体排出手段6によって排出される。液体排出手段6は
排出ポンプ32および液体排出管34から構成され、液
体排出管34は分離ハウジング2の底板9に接続され、
底板9の中央部に開口している。したがって、排出ポン
プ32が作動すると、スチールウール22に保持された
液体が液体排出管34を通って分離ハウジング2の外へ
排出される。なお、液体排出管34を取付ける位置は、
分離ハウジング2の底板9の他の部位、または周側壁8
の下端部であってもよい。
The liquid retained in the steel wool 22 is
The liquid is discharged by the liquid discharging means 6. The liquid discharge means 6 includes a discharge pump 32 and a liquid discharge pipe 34, and the liquid discharge pipe 34 is connected to the bottom plate 9 of the separation housing 2,
It is open at the center of the bottom plate 9. Therefore, when the discharge pump 32 operates, the liquid held in the steel wool 22 is discharged through the liquid discharge pipe 34 to the outside of the separation housing 2. The position where the liquid discharge pipe 34 is attached is as follows.
Another part of the bottom plate 9 of the separation housing 2 or the peripheral side wall 8
May be the lower end.

【0016】また、分離ハウジング2の分離空間10に
おいて混合体から分離された気体は、気体排出手段5に
よって排出される。気体排出手段5は気体排出管36か
ら構成され、気体排出管36の一端部は、分離ハウジン
グ2の天板11を通して上方から下方に延び、分離空間
10の上部に連通されている。このような分離ハウジン
グ2では、分離された気体が分離空間10の上部中央部
に集まって気相を形成するので、気体排出管36の先端
は、分離空間10の上部中央部に配置するのが望まし
い。送給ポンプ14の作用によって混合体が分離ハウジ
ング2内に送給されると、その内部圧力が上昇し、これ
によって、分離された気体は気体排出管36から分離ハ
ウジング2の外へ排出される。
The gas separated from the mixture in the separation space 10 of the separation housing 2 is discharged by gas discharge means 5. The gas discharging means 5 includes a gas discharging pipe 36, and one end of the gas discharging pipe 36 extends downward from above through the top plate 11 of the separation housing 2 and communicates with the upper part of the separation space 10. In such a separation housing 2, the separated gas gathers in the upper central portion of the separation space 10 to form a gas phase, and therefore, the distal end of the gas discharge pipe 36 should be disposed in the upper central portion of the separation space 10. desirable. When the mixture is fed into the separation housing 2 by the action of the feed pump 14, the internal pressure increases, whereby the separated gas is discharged from the gas discharge pipe 36 to the outside of the separation housing 2. .

【0017】次に、上述した第1の実施形態の気液分離
装置の作用について説明する。この気液分離装置は、微
小重力状態において気体と液体とに分離するときに用い
られる。分離しようとする気体と液体との混合体は、混
合体送給手段4の供給ポンプ14の作用によって導入管
16を通して分離ハウジング2内に供給される。導入管
16を通して流れる混合体は、導入管16の導入部18
から分離ハウジング2の分離空間10に送給される。導
入管16の導入部18は下方に傾斜しているとともに、
周側壁8の内周面に沿って円弧状に湾曲して延びている
ので、送給された混合体は矢印20で示すように螺旋状
に周側壁8の内周面に沿って下方に流れる。このとき、
気体と液体には遠心力が作用し、それらの密度の相違に
よって液体は周側壁8の内周面に向けて流れるようにな
り、一方気体は分離空間10の中心付近に集まるように
流れる。したがって、分離空間10に送給された混合体
は、作用する遠心力によって気体と液体とに分離され
る。
Next, the operation of the gas-liquid separator of the first embodiment will be described. This gas-liquid separation device is used when separating into gas and liquid in a microgravity state. The mixture of gas and liquid to be separated is supplied into the separation housing 2 through the introduction pipe 16 by the action of the supply pump 14 of the mixture supply means 4. The mixture flowing through the inlet pipe 16 is supplied to the inlet 18 of the inlet pipe 16.
To the separation space 10 of the separation housing 2. The introduction part 18 of the introduction pipe 16 is inclined downward,
Since the mixture is curved and extends along the inner peripheral surface of the peripheral side wall 8, the fed mixture flows spirally downward along the inner peripheral surface of the peripheral side wall 8 as shown by an arrow 20. . At this time,
A centrifugal force acts on the gas and the liquid, and the difference in their densities causes the liquid to flow toward the inner peripheral surface of the peripheral side wall 8, while the gas flows so as to gather near the center of the separation space 10. Therefore, the mixture fed into the separation space 10 is separated into gas and liquid by the applied centrifugal force.

【0018】分離空間10において分離された液体は、
周側壁8の内周表面に付着してこれに沿ってさらに下方
に流れ、押え部材24を通過してスチールウール22に
達する。図2を参照して、液体は周側壁8に沿ってスチ
ールウール22の上面から侵透し、表面張力によってス
チールウール22に保持され、液相26を形成する。液
体がスチールウール22に侵透すると、液相26の上面
は二点鎖線28で示すように、その周縁部が中央部に比
して高くなり、そして分離保持された液体が多くなる
と、押え部材24の中心部まで液体が達し、液検出セン
サ30はこれを検出する。したがって、液検出センサ3
0はスチールウール22の実質上全域が液相26によっ
て満たされたときこれを検出する。
The liquid separated in the separation space 10 is
It adheres to the inner peripheral surface of the peripheral side wall 8, flows further downward along the inner peripheral surface, passes through the pressing member 24, and reaches the steel wool 22. With reference to FIG. 2, the liquid penetrates from the upper surface of the steel wool 22 along the peripheral side wall 8 and is held by the steel wool 22 by surface tension to form a liquid phase 26. When the liquid penetrates the steel wool 22, the upper surface of the liquid phase 26 becomes higher in its peripheral portion as compared with the central portion as indicated by a two-dot chain line 28, and when the amount of the separated and held liquid increases, the holding member becomes higher. The liquid reaches the center of 24, and the liquid detection sensor 30 detects this. Therefore, the liquid detection sensor 3
0 detects when substantially the entire area of the steel wool 22 is filled with the liquid phase 26.

【0019】この実施形態では、たとえば、液検出セン
サ30が液体を検出すると、排出ポンプ32が所定時間
作動される。排出ポンプ32が作用するとスチールウー
ル22に保持された液体が液体排出管34を通って外部
に排出される。このとき、スチールウール22には、表
面張力によって液体が保持され、この液相26によって
気相を実質上シールするようになるので、分離空間10
内の気体が液体排出管34を通して排出されることが確
実に阻止される。
In this embodiment, for example, when the liquid detection sensor 30 detects a liquid, the discharge pump 32 is operated for a predetermined time. When the discharge pump 32 operates, the liquid retained in the steel wool 22 is discharged to the outside through the liquid discharge pipe 34. At this time, the liquid is held in the steel wool 22 by surface tension, and the liquid phase 26 substantially seals the gas phase.
The gas inside is reliably prevented from being discharged through the liquid discharge pipe 34.

【0020】また、分離ハウジング2の分離空間10に
おいて分離された気体は、分離空間10の中心付近(分
離ハウジング2の中心軸付近)に集まって気相を形成
し、気相の気体は気体排出管36を通して分離ハウジン
グ2の外へ排出される。
The gas separated in the separation space 10 of the separation housing 2 gathers near the center of the separation space 10 (near the center axis of the separation housing 2) to form a gas phase. It is discharged out of the separation housing 2 through the pipe 36.

【0021】このように、微小重力状態において分離ハ
ウジング2を回転させずに比較的簡単な構成で気体と液
体とを分離することができる。したがって、装置全体を
小形化することができ、また装置の省電力化を図ること
ができる。
As described above, the gas and the liquid can be separated with a relatively simple structure without rotating the separation housing 2 in the microgravity state. Therefore, the size of the entire device can be reduced, and the power consumption of the device can be reduced.

【0022】なお、本実施形態においては、混合体送給
手段4が供給ポンプ14を備え、この供給ポンプ14に
よって混合体が分離空間10に送給され、分離された気
体が上昇する圧力によって分離ハウジング2の外へ排出
されるが、これに代えて、気体排出手段5に気体排出ポ
ンプを設け、この気体排出ポンプによって分離された気
体を吸引排出し、分離ハウジング2内の減圧によって分
離しようとする混合体を分離空間10に導入するように
することもできる。
In this embodiment, the mixture supply means 4 includes a supply pump 14, and the mixture is supplied to the separation space 10 by the supply pump 14, and the separated gas is separated by the rising pressure. The gas is discharged to the outside of the housing 2. Instead, a gas discharge pump is provided in the gas discharge means 5, and the gas separated by the gas discharge pump is suctioned and discharged. The mixture to be mixed may be introduced into the separation space 10.

【0023】図3は、本発明に従う気液分離装置の第2
の実施形態を簡略的に示す斜視図である。第2の実施形
態の基本的構成は上述した第1の実施形態のものと実質
上同一であり、第1の実施形態と同一の部材には同一の
番号を付して示す。
FIG. 3 shows a second embodiment of the gas-liquid separator according to the present invention.
It is a perspective view which shows the embodiment simply. The basic configuration of the second embodiment is substantially the same as that of the above-described first embodiment, and the same members as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0024】図3を参照して、図示の気液分離装置は、
気体と液体との混合体を分離するための略円錐状の分離
ハウジング102と、混合体を分離ハウジング102に
送給するための混合体送給手段104と、分離された気
体を排出する気体排出手段105と、分離された液体を
排出する液体排出手段106とを備えている。分離ハウ
ジング102は周側壁108と周側壁108の下端部に
設けられた円板状の底板109と、その上端部に設けら
れ、底板109より大きい径の円板状の天板111から
構成されている。したがって、分離ハウジング102
は、下方になるほど内径が小さくなるように形成されて
いる。分離ハウジング102は、混合体を気体と液体に
分離するための分離空間110を規定する。
Referring to FIG. 3, the illustrated gas-liquid separation device comprises:
A substantially conical separation housing 102 for separating a mixture of gas and liquid, a mixture feeding means 104 for feeding the mixture to the separation housing 102, and a gas discharge for discharging the separated gas And a liquid discharging means for discharging the separated liquid. The separation housing 102 includes a peripheral side wall 108, a disk-shaped bottom plate 109 provided at a lower end of the peripheral side wall 108, and a disk-shaped top plate 111 provided at an upper end thereof and having a diameter larger than the bottom plate 109. I have. Therefore, the separation housing 102
Are formed such that the inner diameter becomes smaller toward the lower side. The separation housing 102 defines a separation space 110 for separating the mixture into a gas and a liquid.

【0025】混合体送給手段104は、第1の実施形態
と同様に、混合体供給源112、供給ポンプ114およ
び導入管116から構成され、混合体供給源112から
の混合体が導入管116を通して分離ハウジング102
内に供給される。導入管116の一端部、すなわち導入
部117は分離ハウジング102の周側壁108に接続
されている。この導入部117は、所定の角度、たとえ
ば10°〜30°程度の角度で下方に直線状に傾斜して
いるとともに、周側壁108の接線方向に直線的に延び
ている。このように接続することによって、導入管11
6から送給される混合体は分離ハウジング102の分離
空間110にその接線方向に下方に送給され、このよう
に送給された混合体は、矢印120によって示すように
螺旋状に周側壁108の内周面に沿って下方に流れ、こ
のように流れる間に、混合体は、第1の実施形態と同様
に、遠心力によって気体と液体とに分離される。なお、
第2の実施形態のその他の構成は、第1の実施形態と実
質上同一である。
As in the first embodiment, the mixture supply means 104 comprises a mixture supply source 112, a supply pump 114, and an introduction pipe 116, and the mixture from the mixture supply source 112 receives the mixture from the introduction pipe 116. Through the isolation housing 102
Supplied within. One end of the introduction pipe 116, that is, the introduction portion 117 is connected to the peripheral side wall 108 of the separation housing 102. The introduction portion 117 is linearly inclined downward at a predetermined angle, for example, an angle of about 10 ° to 30 °, and linearly extends in a tangential direction of the peripheral side wall 108. By connecting in this manner, the introduction pipe 11
6 is fed downwardly in its tangential direction into the separation space 110 of the separation housing 102, and the thus fed mixture is spirally wound, as indicated by the arrow 120, on the peripheral side wall 108. Flows downward along the inner peripheral surface of the liquid crystal. During this flow, the mixture is separated into a gas and a liquid by centrifugal force, as in the first embodiment. In addition,
Other configurations of the second embodiment are substantially the same as those of the first embodiment.

【0026】この第2の実施形態では、分離ハウジング
102の下部はその上部に比して内径が小さくなってい
るので、分離ハウジング102内に流入した混合体は、
分離ハウジング102の周側壁108に沿って下方に流
れる間にその流速が速くなり、したがって内径と流速が
変わることによって混合体により大きい遠心力が作用す
るようになり、このようにして混合体を気体と液体とに
より効率よく分離することができる。
In the second embodiment, since the lower portion of the separation housing 102 has a smaller inner diameter than the upper portion thereof, the mixture flowing into the separation housing 102
The flow velocity is increased while flowing down along the peripheral side wall 108 of the separation housing 102, so that the change in inner diameter and flow velocity causes a greater centrifugal force to act on the mixture, thus displacing the gaseous mixture. And the liquid can be separated more efficiently.

【0027】上述した気液分離装置は、たとえば、液体
としての水と気体としての空気とを分離するものとして
用いることができるが、これ以外にも、たとえば燃料電
池における液体としての水と気体としての水素とを分離
する分離装置にも適用することができる。
The above-described gas-liquid separation device can be used, for example, as a device for separating water as a liquid and air as a gas. The present invention can also be applied to a separation device for separating hydrogen from hydrogen.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明の請求項1の微小重力状態におけ
る気液分離装置によれば、気体と液体との混合体は、分
離ハウジングの周側壁に沿って下方に流れるように分離
ハウジングの分離空間に送給される。このように送給さ
れた混合体は、分離ハウジングの周側壁に沿って流れる
間に、遠心力によって気体と液体とに分離され、分離さ
れた液体は液体保持手段に表面張力によって保持され
る。したがって、遠心力および表面張力を利用して混合
体を気相と液相とに確実に分離することができ、装置全
体の小形化、省電力化を達成することができる。
According to the gas-liquid separation device in a microgravity state of the first aspect of the present invention, the separation of the separation housing so that the mixture of gas and liquid flows downward along the peripheral side wall of the separation housing. Sent to space. The mixture thus fed is separated into gas and liquid by centrifugal force while flowing along the peripheral side wall of the separation housing, and the separated liquid is held by the liquid holding means by surface tension. Therefore, the mixture can be surely separated into a gas phase and a liquid phase by utilizing the centrifugal force and the surface tension, and the entire apparatus can be reduced in size and power consumption can be reduced.

【0029】また、液体保持手段は、混合体から分離さ
れた液体を表面張力によって保持するので、分離された
液体は確実に収集される。
Further, the liquid holding means holds the liquid separated from the mixture by surface tension, so that the separated liquid is reliably collected.

【0030】また本発明の請求項2の微小重力状態にお
ける気液分離装置によれば、導入管の導入部は、液体保
持手段に向けて下方に傾斜しているとともに、分離ハウ
ジングの周側壁に沿って湾曲して、または周側壁の接線
方向に直線状に延びている。したがって、導入管の導入
部から分離空間に送給された気体と液体との混合体は、
分離ハウジングの周側壁に沿って下方に流れ、混合体
が、螺旋状に分離ハウジングの周側壁に沿って下方に流
れる間に、遠心力によって気体と液体とに所要のとおり
に分離される。
According to the second aspect of the present invention, the introduction portion of the introduction pipe is inclined downward toward the liquid holding means and is formed on the peripheral side wall of the separation housing. Along or linearly tangential to the peripheral wall. Therefore, the mixture of gas and liquid sent to the separation space from the inlet of the inlet pipe is:
The mixture flows downward along the peripheral wall of the separation housing, and the mixture is separated into gas and liquid as required by centrifugal force while flowing downward spirally along the peripheral wall of the separation housing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に従う気液分離装置の第1の実施形態を
簡略的に示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a first embodiment of a gas-liquid separation device according to the present invention.

【図2】図1の気液分離装置の断面を簡略的に示す断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the gas-liquid separation device of FIG.

【図3】本発明に従う気液分離装置の第2の実施形態を
簡略的に示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a second embodiment of the gas-liquid separation device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,102 分離ハウジング 4,104 混合体送給手段 5,105 気体排出手段 6,106 液体排出手段 8,108 周側壁 10,110 分離空間 16,116 導入管 18,117 導入部 22 スチールウール(液体保持手段) 24 押え部材 30 液検出センサ 2,102 Separation housing 4,104 Mixture feeding means 5,105 Gas discharging means 6,106 Liquid discharging means 8,108 Peripheral side wall 10,110 Separation space 16,116 Introducing pipe 18,117 Introducing part 22 Steel wool (liquid Holding means) 24 Holding member 30 Liquid detection sensor

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (a)分離ハウジング2であって、 気体と液体とに分離するための分離空間10を上部に規
定する略円筒状または略円錐状の周側壁8と、 周側壁8の下端部に設けられる底板9と、 周側壁8の上端部に設けられる天板11とを有する分離
ハウジング2と、 (b)先端部になるにつれて下方に傾斜し、気体と液体
との混合体を、分離ハウジング2の周側壁8の内周面に
沿って流れるように送給する導入部18,117と、 (c)導入部18,117に混合体を送給する手段1
2,14,112,114と、 (d)分離ハウジング2内でその分離ハウジング2の分
離空間10の下方に充填され、液体を表面張力によって
保持する液相保持手段22と、 (e)分離ハウジング2の分離空間10の上部に形成さ
れる気相に連通される気体排出管36と、 (f)分離ハウジング2の液相保持手段22の下部に設
けられ、液相保持手段22によって保持された液体を排
出する液体排出管34とを含むことを特徴とする微小重
力状態における気液分離装置。
1. (a) A separation housing 2, a substantially cylindrical or substantially conical peripheral side wall 8 defining an upper part of a separation space 10 for separating gas and liquid, and a lower end of the peripheral side wall 8 A separation housing 2 having a bottom plate 9 provided at the top and a top plate 11 provided at the upper end of the peripheral side wall 8; (b) a mixture of gas and liquid, which is inclined downward toward the tip end, (C) means 1 for feeding the mixture to the introduction portions 18 and 117 for feeding them so as to flow along the inner peripheral surface of the peripheral side wall 8 of the separation housing 2;
(D) liquid phase holding means 22 filled in the separation housing 2 below the separation space 10 of the separation housing 2 and holding the liquid by surface tension; and (e) separation housing. A gas discharge pipe 36 formed in the upper part of the separation space 10 and communicating with the gas phase; and (f) provided below the liquid phase holding means 22 of the separation housing 2 and held by the liquid phase holding means 22. A gas-liquid separator in a microgravity state, comprising a liquid discharge pipe 34 for discharging a liquid.
【請求項2】 前記導入部18,117は、分離ハウジ
ング2内で液相保持手段22に向けて下方に傾斜してい
るとともに、分離ハウジング2の周側壁8に沿って湾曲
して延びており、または周側壁8の接線方向に直線状に
延びていることを特徴とする請求項1記載の微小重力状
態における気液分離装置。
2. The introduction portions (18, 117) are inclined downward toward the liquid phase holding means (22) in the separation housing (2), and extend in a curved manner along the peripheral side wall (8) of the separation housing (2). 2. The gas-liquid separator in a microgravity state according to claim 1, wherein the device extends linearly in a tangential direction of the peripheral side wall.
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