JPH11319409A - 微小重力状態における気液分離装置 - Google Patents
微小重力状態における気液分離装置Info
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- JPH11319409A JPH11319409A JP13235998A JP13235998A JPH11319409A JP H11319409 A JPH11319409 A JP H11319409A JP 13235998 A JP13235998 A JP 13235998A JP 13235998 A JP13235998 A JP 13235998A JP H11319409 A JPH11319409 A JP H11319409A
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Abstract
(57)【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。
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。
Description
【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。
いて気体と液体とを分離する気液分離装置に関する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、気体と液体と
に分離するための分離空間を規定する略円筒状または略
円錐状の分離ハウジングと、気体と液体との混合体を前
記分離ハウジングに送給するための混合体送給手段と、
前記分離空間の下部に設けられ、混合体から分離された
液体を保持する液体保持手段と、前記分離空間の上部に
形成される気相に連通された気体排出手段と、前記液体
保持手段に保持された液相に連通された液体排出手段と
を具備し、前記混合体送給手段は、前記分離ハウジング
の周側壁に沿って下方に流れるように混合体を前記分離
空間に送給し、前記分離空間に送給された混合体は、前
記分離ハウジングの前記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分離され、前記液体保
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。
に分離するための分離空間を規定する略円筒状または略
円錐状の分離ハウジングと、気体と液体との混合体を前
記分離ハウジングに送給するための混合体送給手段と、
前記分離空間の下部に設けられ、混合体から分離された
液体を保持する液体保持手段と、前記分離空間の上部に
形成される気相に連通された気体排出手段と、前記液体
保持手段に保持された液相に連通された液体排出手段と
を具備し、前記混合体送給手段は、前記分離ハウジング
の周側壁に沿って下方に流れるように混合体を前記分離
空間に送給し、前記分離空間に送給された混合体は、前
記分離ハウジングの前記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分離され、前記液体保
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。
【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。それ故にか
く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でもって
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。
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。それ故にか
く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でもって
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。
【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。
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。
【０００８】また本発明は、前記混合体送給手段は、混
合体を前記分離空間に導入するための導入管を含み、前
記導入管の導入部は、前記液体保持手段に向けて下方に
傾斜しているとともに、前記分離ハウジングの前記周側
壁に沿って湾曲して、または前記周側壁の接線方向に直
線状に延びていることを特徴とする。
合体を前記分離空間に導入するための導入管を含み、前
記導入管の導入部は、前記液体保持手段に向けて下方に
傾斜しているとともに、前記分離ハウジングの前記周側
壁に沿って湾曲して、または前記周側壁の接線方向に直
線状に延びていることを特徴とする。
【０００９】本発明に従えば、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。
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。
【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。
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。
【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
筒状の底壁９と、その上端部に設けられた円形状の天壁
１１から構成され、これら壁８，９，１１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。
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
筒状の底壁９と、その上端部に設けられた円形状の天壁
１１から構成され、これら壁８，９，１１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。
【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、かく送給された混合
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。
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、かく送給された混合
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。
【００１３】導入管１６の導入部１８は、分離ハウジン
グ２の天壁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。
グ２の天壁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。
【００１４】分離ハウジング２の分離空間１０の下部に
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の底壁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。
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の底壁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。
【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の底壁９に接続され、
底壁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の底壁９の他の部位、または周底壁８
の下端部であってもよい。
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の底壁９に接続され、
底壁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の底壁９の他の部位、または周底壁８
の下端部であってもよい。
【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の天壁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。
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の天壁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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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２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
られた円形状の底壁１０９と、その上端部に設けられ、
底壁１０９より大きい径の円形状の天壁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。
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２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
られた円形状の底壁１０９と、その上端部に設けられ、
底壁１０９より大きい径の円形状の天壁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。
【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、かく送給
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。
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、かく送給
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。
【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、かく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。
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、かく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。
【００２７】以上、本発明に従う気液分離装置の実施形
態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく
種々の変形、修正が可能である。
態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく
種々の変形、修正が可能である。
【００２８】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。
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。
【００２９】また、たとえば、図示の実施形態では気液
分離装置として説明したが、分離ハウジングの下部に冷
却装置を装備することによって、気体と液体との混合体
から液体を取出すことを目的とする凝縮装置として機能
させることができる。
分離装置として説明したが、分離ハウジングの下部に冷
却装置を装備することによって、気体と液体との混合体
から液体を取出すことを目的とする凝縮装置として機能
させることができる。
【００３０】
【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。それ故にかく送給
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でもって保持され
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。
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。それ故にかく送給
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でもって保持され
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。
【００３１】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。
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。
【００３２】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。
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。
【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。
簡略的に示す斜視図である。
【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。
図である。
【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。
簡略的に示す斜視図である。
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
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年３月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 微小重力状態における気液分離装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【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。
いて気体と液体とを分離する気液分離装置に関する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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１
８，１１７と、（ｃ）導入部１８，１１７に混合体を送
給する手段１２，１４，１１２，１１４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３
６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。
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１
８，１１７と、（ｃ）導入部１８，１１７に混合体を送
給する手段１２，１４，１１２，１１４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３
６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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図面の簡単な説明】
【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。
簡略的に示す斜視図である。
【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。
図である。
【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。
簡略的に示す斜視図である。
【符号の説明】 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
Claims (2)
- 【請求項１】 気体と液体とに分離するための分離空間
を規定する略円筒状または略円錐状の分離ハウジング
と、 気体と液体との混合体を前記分離ハウジングに送給する
ための混合体送給手段と、 前記分離空間の下部に設けられ、混合体から分離された
液体を保持する液体保持手段と、 前記分離空間の上部に形成される気相に連通された気体
排出手段と、 前記液体保持手段に保持された液相に連通された液体排
出手段とを具備し、 前記混合体送給手段は、前記分離ハウジングの周側壁に
沿って下方に流れるように混合体を前記分離空間に送給
し、 前記分離空間に送給された混合体は、前記分離ハウジン
グの前記周側壁に沿って下方に流れる間に遠心力によっ
て気体と液体とに分離され、 前記液体保持手段は、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ことを特徴とする微小重力状態に
おける気液分離装置。 - 【請求項２】 前記混合体送給手段は、混合体を前記分
離空間に導入するための導入管を含み、前記導入管の導
入部は、前記液体保持手段に向けて下方に傾斜している
とともに、前記分離ハウジングの前記周側壁に沿って湾
曲して、または前記周側壁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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13235998A JP2929380B1 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 微小重力状態における気液分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13235998A JP2929380B1 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 微小重力状態における気液分離装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2929380B1 JP2929380B1 (ja) | 1999-08-03 |
| JPH11319409A true JPH11319409A (ja) | 1999-11-24 |
Family
ID=15079529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13235998A Expired - Lifetime JP2929380B1 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 微小重力状態における気液分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2929380B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101321911B1 (ko) * | 2007-09-10 | 2013-10-25 | 삼성전자주식회사 | 3차원 기포 포획 장치 |
| JP2014227142A (ja) * | 2013-05-27 | 2014-12-08 | アストリウム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 軌道内で液体を分離するためのタンク |
-
1998
- 1998-05-14 JP JP13235998A patent/JP2929380B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101321911B1 (ko) * | 2007-09-10 | 2013-10-25 | 삼성전자주식회사 | 3차원 기포 포획 장치 |
| JP2014227142A (ja) * | 2013-05-27 | 2014-12-08 | アストリウム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 軌道内で液体を分離するためのタンク |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2929380B1 (ja) | 1999-08-03 |
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