WO2007110904A1

WO2007110904A1 - 気液分離装置

Info

Publication number: WO2007110904A1
Application number: PCT/JP2006/306026
Authority: WO
Inventors: Akihiro Sakakida; Hiroshi Tanaka; Junichi Hasegawa; Ken Nakayama; Kazuhiro Kageyama; Satoshi Okano; Takayoshi Nabeta; Yoshinori Nakano; Nobuo Sakatsume; Kotaro Akashi; Hisashi Niioka; Douglas Vanderwees; Mark Britton; Manaf Hasan; Craig Hogg
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd.; Dana Canada Corporation
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-10-04
Also published as: EP2011557A1; JP5636160B2; JPWO2007110904A1; US20090205297A1; EP2011557A4; US8034142B2; EP2011557B1; CA2644602C; CA2644602A1

Abstract

　気体と液体との分離性能を向上させた気液分離装置を提供する。　気液分離装置１０は、鉛直方向に延在する分離空間Ｓ1において循環ガスを水と水素ガスとに分離する本体部４０と、この分離空間Ｓ1を形成する側壁面４３に設けられ、循環ガスが分離空間Ｓ1へと流入する供給口４５と、側壁面４３に設けられ、分離された水素ガスが分離空間Ｓ1から流出する排出口４８とを有している。ここで、排出口４８は、供給口４５よりも上方に設けられている。

Description

明細書

気液分離装置

技術分野

[0001] 本発明は、液体を含む気体 (流体)を気体と液体とに分離する気液分離装置に係り

、特に、燃料電池システムの反応ガス中に含まれる水を分離する気液分離装置に関する。

背景技術

[0002] 従来より、燃料極 (アノード）〖こ燃料ガス (例えば、水素）を供給し、酸化剤極 (カソ一ド）に酸化剤ガス (例えば、空気)を供給することにより、これらのガスを電気化学的に反応させて発電を行う燃料電池が知られている。この類の燃料電池では、燃料極側力もの排出ガスを循環ポンプ等によって燃料ガスの供給側へと循環させることにより、反応効率の向上を図っている。

[0003] ところで、この燃料電池では、燃料極および酸化剤極におけるガスの反応に伴って水が生成される。生成水はとくに酸ィ匕極側で生じやすいが、電解質膜を通して燃料極側へと移動するため、この生成水が燃料ガスの循環系へと流入し、循環ポンプ等の循環手段に不具合を生じさせるといった問題がある。さらに、この生成水が燃料電池へと流入し、燃料極の反応面積を減少させるといった水詰り（フラッティング)の問題も生じる。そのため、燃料ガスの循環系には、循環ガス (燃料極力ゝらの排出ガス）を、燃料ガスと水とに分離する気液分離装置が設けられている (例えば、特許文献 1参照)。

特許文献 1：特開 2003— 311185号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] ところで、例えば、特許文献 1に開示された気液分離装置は、本体部の内部に形成された分離空間に循環ガスを供給することにより、循環ガスによって分離空間内に旋回流を発生させて、遠心力によって循環ガスを燃料ガスと水とに分離する。この際、循環ガスは、本体部上方から供給され、また、分離空間において水が分離された燃料ガスは、本体部下方力排出される。そのため、燃料ガスの排出方向と、分離された水の落下方向とが同じとなり、結果として、燃料ガスに再度水が含まれてしまう。このようなケースは一例であるが、分離空間内に供給された循環ガスが遠心力によって燃料ガスと水とに分離され、分離された燃料ガスを分離空間力外部に排出する場合には、分離空間内に存在する分離水の影響を受けないような状態でこれを排出しなければ、結果として、十分な分離性能を得ることができないという問題がある。

[0005] 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、気体と液体との分離性能を向上させた気液分離装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0006] 力かる課題を解決するために、本発明は、本体部と、供給口と、排出口とを有する気液分離装置を提供する。ここで、本体部は、側壁面によって形成された筒形状の内部空間が鉛直方向に延在しており、この内部空間内に供給された流体が側壁面に沿って旋回することにより、流体を液体と気体とに分離する。供給口は、側壁面に設けられており、流体が内部空間へと流入する開口である。排出口は、側壁面に設けられており、分離された気体が内部空間から流出する開口である。この場合、排出口は、供給口よりも上方に設けられている。

発明の効果

[0007] 本発明によれば、側壁面に設けられた供給口より内部空間に流体を流入させるとともに、排出口より、液体が分離された気体を外部へと流出させる。この排出口は、排出口を介して内部空間から流出する気体力この空間内に存在する分離された液体の影響を受け難ヽ構成となってヽるので、分離性能の向上を図ることができる。図面の簡単な説明

[0008] [図 1]図 1は燃料電池システムの概略構成図である。

[図 2]図 2は本発明の第 1の実施形態にカゝかる気液分離装置 10を示す概略構成図である。

[図 3]図 3は貯水部 30の上面図である。

[図 4]図 4は貯水部 30の正面図である。

[図 5]図 5は貯水部 30の底面図である。 [図 6]図 6は跳ね上げ防止板 36の説明図である。

圆 7]図 7は跳ね上げ防止板 36の拡大側面図である。

[図 8]図 8は本体部 40の上面図である。

[図 9]図 9は図 8に示す本体部 40の BB断面図である。

[図 10]図 10は本体部 40の底面図である。

[図 11]図 11は誘導部 49の突起形状を説明する説明図である。

[図 12]図 12は分離性能を示す図である。

圆 13]図 13は誘導部 49の変形例を説明する説明図である。

圆 14]図 14は誘導部 49の変形例を説明する説明図である。

圆 15]図 15は誘導部 49の変形例を説明する説明図である。

[図 16]図 16は水落リング 50の変形例を説明する説明図である。

圆 17]図 17は水落リング 50の変形例を説明する説明図である。

[図 18]図 18は水落板 51の説明図である。

[図 19]図 19は本発明の第 2の実施形態に力かる気液分離装置 10の本体部 40の上面図である。

[図 20]図 20は図 19に示す本体部 40の断面図である。

圆 21]図 21は突出部 52を先端部側力も眺めた図である。

[図 22]図 22は突出部 52を上方より眺めた図である。

圆 23]図 23は突出部 52の変形例を説明する説明図である。

[図 24]図 24は図 23に示す突出部 52を上方より眺めた図である。

圆 25]図 25は突出部 52の変形例を説明する説明図である。

[図 26]図 26は図 25に示す突出部 52を上方より眺めた図である。

圆 27]図 27は突出部 52の変形例を説明する説明図である。

[図 28]図 28は図 27に示す突出部 52を上方より眺めた図である。

圆 29]図 29は本発明の第 3の実施形態に力かる気液分離装置 10の本体部 40の説明図である。

[図 30]図 30は一体形成された風向板 57および水落板 58の上面図である。

[図 31]図 31は一体形成された風向板 57および水落板 58の側面図である。 [図 32]図 32は一体形成された風向板 57および水落板 58を本体部 40に取り付けた状態を示す説明図である。

圆 33]図 33は風向板 57の変形例を説明する説明図である。

圆 34]図 34は風向板 57の変形例を説明する説明図である。

圆 35]図 35は本発明の第 4の実施形態に力かる気液分離装置 10の本体部 40の説明図である。

符号の説明

1 燃料電池スタック

2 燃料タンク

3 水素調圧弁

4 水素循環ポンプ

5 コンプレッサ

6 空気調圧弁

10 気液分離装置

20 天板

21 旋回中心部

30 貯水部

33 排水流路

34 内部流路

35 シーノレ部

36 跳ね上げ防止板

40 本体部

43 側壁面

44 溝部

45 供給口

46 溝部

47 内部流路 49 誘導部

50 水落リング

51 水落板

52 突出部

53 中空部材

54 ガスケット

55 遮水板

56 板状部材

57 風向板

58 水落板

59 板状部材

発明を実施するための最良の形態

[0010] (第 1の実施形態）

以下、本発明の第 1の実施形態に力かる気液分離装置について説明する。この気液分離装置は、例えば、燃料電池システム、特に車両搭載時に用いられる気液分離装置として好適である。ここで、気液分離装置の具体的な構成の説明に先立ち、燃料電池システムの基本的な構成について簡単に説明する。

[0011] 図 1は、燃料電池システムの概略構成図である。燃料電池システムは、燃料ガス ( 例えば、水素）と、酸化剤ガス (例えば、空気）とを電気化学的に反応させて発電電力を発生する燃料電池スタック 1を主体に構成されている。燃料電池スタック 1は、電解質および電極触媒複合体を挟んで酸化剤極 (力ソード)と燃料極 (アノード)とを対設した燃料電池構造体をセパレータで挟持して、これを複数積層して構成されて、る。この燃料電池システムには、燃料電池スタック 1に水素を供給するための水素系と、燃料電池スタック 1に空気を供給するための空気系とが備えられて、る。

[0012] 水素系において、燃料ガスである水素は、高圧水素ボンベといった燃料タンク 2に貯蔵された状態から、水素供給流路 L1を介して燃料電池スタック 1に供給される。水素供給流路 L1には、水素調圧弁 3が設けられており、燃料電池スタック 1へ供給される水素の圧力が所望の値となるように、その開度が制御される。燃料電池スタック 1の燃料極からの排出ガス (未使用の水素等を含むガス）は、水素循環流路 L2へと排出される。この水素循環流路 L2は、他方の端部が水素供給流路 L1の燃料電池スタック 1よりも上流側に接続されている。この水素循環流路 L2には、水素循環手段 (例えば、水素循環ポンプ 4)が設けられている。水素循環ポンプ 4を駆動することにより、燃料電池スタック 1の燃料極側からの排出ガスは、燃料電池スタック 1の燃料極の水素の供給側へと循環される。これにより、燃料電池スタック 1における反応効率の向上を図ることがでさる。

[0013] 空気系において、酸化剤ガスである空気は、例えば、大気がコンプレッサ 5によって加圧され、空気供給流路 L3を介して燃料電池スタック 1に供給される。この空気供給流路 L3には、加湿装置（図示せず)が設けられており、燃料電池スタック 1に供給される空気は、燃料電池スタック 1の発電性能を低下させない程度に加湿される。燃料電池スタック 1からの排出ガスは、空気排出流路 L4を介して外部（大気)へと排出される。この空気排出流路 L4には、空気調圧弁 6が設けられている。空気調圧弁 6は、燃料電池スタック 1へ供給される空気の圧力および流量が所望の値となるように、その開度が、コンプレッサ 5の駆動量（回転数）とともに制御される。

[0014] 燃料電池スタック 1を構成する個々の燃料電池セルの燃料極側では、水素を水素イオン (プロトン)と電子とに変換する反応が行われる。この水素イオンは電解質膜中を酸化剤極側に移動し、酸化剤極側では酸素と水素イオンおよび電子力ゝら水を生成する反応が行われる。酸化剤極側で生じた生成水は、酸化剤極から排出される空気とともに空気排出流路 L4に排出されるものの、一方で、電解質膜を通して燃料極側へと移行する。燃料極側へと移行した生成水は、燃料極から排出される排出ガスとともに水素循環流路 L2に排出される。この生成水が水素循環ポンプ 4へと流入した場合には、動作の不具合を引き起こしたり、また、この生成水が燃料電池スタック 1へと流入した場合には、燃料ガスの反応面積を減少させたりする原因となる。そのため、水素循環流路 L2には、例えば、水素循環ポンプ 4よりも上流側に、排出ガス中に含まれる水を分離して、水素ガスを下流側へと供給する気液分離装置 10が設けられている。

[0015] 図 2は、気液分離装置 10を示す概略構成図である。気液分離装置 10は、天板 20 と、貯水部 (貯蔵部） 30と、本体部 40とを主体に構成されており、天板 20と貯水部 30 との間に本体部 40を配置した格好となっている。この気液分離装置 10は、これらの部材が互いに組み付けられた一体構造を有しており、天板 20が鉛直方向の上方に、貯水部 30が鉛直方向の下方に位置する状態で水素循環流路 L2にレイアウトされる。なお、本実施形態では、天板 20、本体部 40、貯水部 30は、それぞれが独立した部材として構成されているが、後述する個々の機能を奏する限り、天板 20と本体部 4 0、或いは、本体部 40と貯水部 30といったように、種々の部材がー体的に構成されていてもよい。

[0016] 気液分離装置 10は、本体部 40の内部領域である分離空間 S1と、貯水部 30の内部領域である貯水空間 S2とを含む一連の空間を有して、る。水素循環流路 L2を流れる循環ガス (ミスト状の水や水素を含む燃料電池の燃料極側からの排出ガス）は、気液分離装置 10の分離空間 S1へ取り込まれ、この分離空間 S1において、循環ガス (流体)を水素ガス (気体)と水 (液体)とに分離する。分離された水素ガスは、分離空間 S1から水素循環流路 L2へと排出され、また、分離された水 (以下「分離水」という）は、貯水空間 S2に貯えられる。ここで、水素循環流路 L2を流れる循環ガスには、水素ガス以外の気体成分、例えば、窒素ガス等が含まれているものである力本明細書では、便宜上、循環ガス中の気体成分には水素ガスのみが含まれているものとする。

[0017] 天板 20は、板状の部材であり、本体部 40の上面側に取り付けられることにより、分離空間 S1を密閉する。また、天板 20と本体部 40との取付面の間には、リング状のパッキン（図示せず）が設けられており、天板 20と本体部 40との間のシール性を高めるような工夫が施されている。

[0018] 図 3は、貯水部 30の上面図であり、図 4は、貯水部 30の正面図であり、図 5は、貯水部 30の底面図である。貯水部 30は、鉛直方向に延在した円筒形状の内部空間（貯水空間 S2)を備えており、本体部 40の分離空間 S1において分離された水を貯水空間 S2に貯める機能を担っている。この貯水部 30は、その上面 31側が開口した形状となっており、本体部 40の下面側に取り付けられることにより、貯水空間 S2が本体部 40の分離空間 S1と連通する。一方、貯水部 30の下面 32側には、図示しない外部配管と貯水空間 S2との間を接続する排水流路 33が形成されている。外部配管には、開閉ノレブ（図示せず)が設けられており、必要に応じて開閉バルブを開くことにより、排水流路 33および外部配管を介して貯水空間 S2内に貯まった分離水が外部に排出される。なお、貯水空間 S2に貯えられた分離水の水位は、図 4に一点鎖線で示すように、傾きや揺れによる水位変動（例えば、車両搭載時によるもの）を考慮して、後述する跳ね上げ防止板 36が浸水しない程度の水位を貯水可能な上限水位とし、循環ガスが排水流路 33から排出されない程度の水位を排出可能な下限水位とすることが望ましい。

[0019] 貯水部 30には、上面 31と下面 32との間を鉛直方向に貫通する内部流路 34が形成されている。下面 32側に開口する内部流路 34の端部には、水素循環流路 L2が接続可能となっている。そのため、水素循環流路 L2を流れる循環ガスは、内部流路 34 を介して、鉛直方向の下方力も上方にかけて貯水部 30の内部を流れ、そして、本体部 40へと供給される。また、上面 31側に開口する内部流路 34の端部には、開口部の周囲をリング状に突出させたシール部 35が形成されている。このシール部 35は、内部流路 34を介して本体部 40側に循環ガスを供給する際に、循環ガスに含まれる水力貯水部 30と本体部 40との隙間から漏れ出さないように、両者 30, 40の隙間をシールする機能を担って、る。

[0020] 図 6は、跳ね上げ防止板 36の説明図であり、図 7は、跳ね上げ防止板 36の拡大側面図である。跳ね上げ防止板 36は、中央に開口が形成された板状の部材であり、貯水部 30の貯水空間 S2に内接した格好で取り付けられている。この跳ね上げ防止板 3 6は、貯水部 30に振動等が加わることにより、貯水空間 S2に貯まった水が跳ね上げられ、これが本体部 40の分離空間 S1に流入することを規制する機能を担っていること力ら、図 4に示すように貯水部 30の上限水位より上方近傍に設置することが好ましい。跳ね上げ防止板 36は、図 6および図 7に示すように、板材を上方に切り起こすことによって断続的に隆起させた直線状の波状部 37を、隣り合うように複数並べて構成されている。この際、互いに隣り合う波状部 37は、個々の切り起こし位置が相対的にオフセットするような格好で並列している。この波状部 37において、板材を切り起こした部分に生じる隙間が分離水の落とし穴 38として機能する。この落とし穴 38は、その形状に起因して、自己を境に上方から下方にかけての水の流れを許容するものの

、下方力も上方への水の流れを妨げる。これにより、分離空間 S1において分離された分離水が貯水空間 S2へ流入することを妨げることなぐ貯水空間 S2から分離空間 S1 への分離水の流入を抑制することができる。その結果、循環ガスに含まれる水の分離性能の向上を図ることができる。なお、跳ね上げ防止板 36は、図 2の一点鎖線で示すように、種々の形態で貯水空間 S2に取り付けることが可能である。例えば、跳ね上げ防止板 36は、その水分離機能を向上させる場合には、本体部 40と貯水部 30の接合部近傍で、後述する水落リング 50と相反する角度で傾斜させて取り付けることが好ましい。また、跳ね上げ防止板 36は、多孔質体や網状部材でもよいが、上述した構造を採用することにより、分離水の流入を効果的に抑制することができる。また、跳ね上げ防止板 36は、その中央を開口させないことも可能であるが、開口させることで排水性を向上することができる。

[0021] 図 8は、本体部 40の上面図であり、図 9は、図 8に示す本体部 40の BB断面図であり、図 10は、本体部 40の底面図である。本体部 40は、その上面 41側と下面 42側とがともに開口した形状となっており、側壁面 43によって形成される円筒形状の内部空間（分離空間 S1)が鉛直方向へと延在している。この分離空間 S1は、この空間内に供給された循環ガスが側壁面 43に沿って旋回することにより、循環ガスを水素ガスと水とに分離する分離室としての機能を担っている。

[0022] 貯水部 30側の取り付け面である本体部 40の下面 42には、凹状に窪んだ溝部 44 が形成されている。この溝部 44は、本体部 40に貯水部 30が取り付けられた際には、貯水部 30の内部流路 34から供給される循環ガスを分離空間 S1へと導く流路として機能する。このような溝部 44を形成することにより、側壁面 43の下面 42側には、分離空間 S1に循環ガスが流入する供給口 45が形成される。また、本実施形態では、供給口 45から流入する循環ガスが側壁面 43に沿って分離空間 S1へと進入するように、溝部 44は、側壁面 43の接線方向に延在するように形成されている。さらに、溝部 4 4は、本体部 40の下面 42内におヽて略 L字状に屈曲した形状に形成されてヽる。

[0023] 一方、天板 20側の取り付け面である本体部 40の上面 41にも、凹状に窪んだ溝部 4 6が形成されている。この溝部 46は、本体部 40に天板 20が取り付けられた際には、本体部 40内部の内部流路 47を介して、分離空間 S1において分離された水素ガスを外部へと排出する流路として機能する。このような溝部 46を形成することにより、側壁面 43の上面 41側には、分離空間 S1において分離された水素ガスが流出する排出口 48力 S形成される。また、本実施形態では、分離空間 S1を旋回する水素ガス力 Sスムーズに排出口 48へと流入するように、溝部 46は、側壁面 43の接線方向に延在するように形成されている。この溝部 46と接続する内部流路 47は、この溝部 46との接続位置から、ー且、鉛直方向に下った後に、水平方向へと屈曲し、本体部 40の側面へと貫通する流路形状を備えている。そして、本体部 40の側面に開口した内部流路 47 の端部には、水素循環流路 L2の下流側が接続可能となっている。なお、内部流路 4 7の流路形状は本実施形態に限定されないが、本実施形態のように一旦鉛直方向に下げることで、図 8に示すように、本体部 40と、本体部 40から循環ガスを排出するための配管との接続箇所が容易に形成できると、う効果がある。

[0024] 本体部 40の分離空間 S1には、排出口 48と供給口 45との間に水落リング 50が設けられている。この水落リング 50は、中央領域に開口が形成された板状の部材で構成されており、分離空間 S1を形成する側壁面 43に内接されている。水落リング 50は、自己に形成された開口に応じて分離空間 S1の内径を縮小することにより、循環ガスが供給口 45から分離空間 S1に流入する際に、供給口 45において飛沫した水が上方へと進入することを抑制し、これにより、水の分離性能を向上させる効果を奏する。特に本実施形態では、水落リング 50は、供給口 45側を下側に傾斜させた格好で側壁面 43に内接されている。この傾斜形態により、供給口 45において飛沫した水を抑制する面積が最大となり、分離性能の向上を一層図ることができる。なお、水落リング 50の中央に設けられた開口の面積は、圧力損失及び水の飛沫を考慮して決定することができ、例えば、跳ね上げ防止板 36の中央に設けられた開口よりも大きくしてもよい。

[0025] この本体部 40において、貯水部 30の内部流路 34から供給された循環ガスは、本体部 40の下面 42側の溝部 44を介して、供給口 45から分離空間 S1へと流入すると、側壁面 43に沿って分離空間 S1の内部を旋回する。分離空間 S1では、旋回流に伴う遠心力が作用するため、比重の重い水は、側壁面 43へと導かれ、これによつて、水素ガスと水との分離が行われる。この分離作用により水が分離された循環ガス (水素ガス）は、排出口 48から、本体部 40の上面 41側の溝部 46および内部流路 47を介して水素循環流路 L2へと排出される。

[0026] ところで、分離水は、遠心力によって側壁面 43に付着し、これが凝集すると自重によって貯水部 30側へと落下するものの、分離空間 S 1内の旋回流の影響を受けることにより、側壁面 43を移動して、排出口 48に流入してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、分離空間 S 1を形成する本体部 40の側壁面 43に、分離水を貯水部 30側へと導くための誘導部 (液体誘導部) 49が形成されている。誘導部 49は、側壁面 43の表面力分離空間 S 1の中心方向に突出した凸状の突起によって構成されており、側壁面 43を鉛直方向の上方から下方にかけて螺旋状に延在している。この誘導部 49の螺旋方向は、鉛直方向の上方力も下方にかけて、分離空間 S 1に供給された循環ガスが旋回する回転方向 DRに傾斜した格好となっている。この誘導部 49を設けることにより、側壁面 43を旋回流に沿って移動する分離水は、誘導部 49へと到達すると、螺旋状の突起に沿って下方 (貯水部 30側)へと導かれる。これにより、側壁面 43に付着した分離水を、効果的に貯水部 30へと導くことができる。また、本実施形態では、誘導部 49は、側壁面 43の周方向にかけて、それぞれが異なる位置に 3箇所形成されている。これにより、個々の誘導部 49によって分離水を誘導することができるので、分離水をより効果的に貯水部 30へと導くことできる。

[0027] 図 1 1は、誘導部 49の突起形状を説明する説明図である。分離水を下方へと効率的に導くために、誘導部 49は、以下に示すような構造上の工夫がさらに施されている。まず、分離空間 S 1を旋回する旋回流の上流側に相当する面 (側面) 49aの起立角度 exが鋭角に形成されている。これにより、側壁面 43を移動する分離水が、誘導部 4 9の突起部分を乗り越え難くなるため、分離水の誘導効果を高めることができる。また、旋回流の下流側に相当する面 (側面) 49bの起立角度 |8は、その上流側に相当する面 49aの起立角度 αよりも緩やかに形成されている。これにより、側壁面 43を移動する分離水が、誘導部 49の突起部分を乗り越えた場合であっても、その突起の先端部において飛沫する量を低減することができる。また、誘導部 49は、その突起部分の表面形状力旋回流の上流側から下流側にかけて微細に起伏した形状となっている。これにより、誘導部 49における分離水の移動速度を抑制することができるので、その突起部分を乗り越え難くすることができる。これにより、分離水の誘導効果を高めることができる。

[0028] このように本実施形態によれば、気液分離装置 10は、鉛直方向に延在する分離空間 S1において循環ガスを水と水素ガスとに分離する本体部 40と、この分離空間 S1を形成する側壁面 43に設けられ、循環ガスが分離空間 S1へと流入する供給口 45と、側壁面 43に設けられ、分離された水素ガスが分離空間 S1から流出する排出口 48とを有している。ここで、排出口 48は、供給口 45よりも上方に設けられている。これにより、排出口 48は、排出口 48を介して分離空間 S1から流出する水素ガス力この空間 S1内に存在する分離された分離水の影響を受け難い構成となる。具体的には、分離空間 S1に流入した循環ガスは、側壁面 43に沿って旋回しながら、下方から上方へと向かう。そのため、分離した水の落下方向と対向する側へと循環ガスが向力うこととなり、排出口 48へと流入する水素ガスに水が含まれ難くなり、水素ガスと水との分離性能の向上を図ることができる。また、本実施形態によれば、供給口 45と排出口 48とがそれぞれ分離空間 S1を形成する側壁面 43に設けられている。そのため、分離空間 S 1における循環ガスの旋回性能が向上し、これにより、鉛直方向のスペースを拡大することなぐ分離性能の向上を図ることができる。

[0029] また、本実施形態において、気液分離装置 10は、本体部 40の下面 42に溝部 44 が形成されており、これにより、鉛直方向の下方 (貯水部 30)側から供給される循環ガスを、水平方向へと進路を変えた後に供給口 45へと導く流路を備えている。供給される循環ガスの向きを変えることにより、流路の壁面において水が凝集し、その結果、循環ガス中の水は、その粒径が大きくなつた状態で分離空間 S1に流入する。このため、分離空間 S1において、容易に水を分離することが可能となる。

[0030] また、この溝部 44によって構成される本体部 40の流路は、水平方向へと進路が変えられた流体を、水平面内において屈曲させた後に、側壁面 43の接線方向に沿つて供給口 45へと導くような屈曲した形状を有して、る。循環ガスが低流量の状態では、凝集した水が逆流したり、水だまり等によって流路が閉塞したりする虞があるが、流路を屈曲させることにより、このような不都合を解消することができる。また、循環ガスを側壁面 43の接線方向に沿って供給口 45へと導くことにより、供給口 45に付着した水分が飛沫するといつた事態を抑制することができる。

[0031] 図 12は、分離性能を示す説明図である。同図に示す縦軸は、供給された循環ガスに対する水の分離率（％)の実験結果が示されている。この実験では、循環ガスの流量条件として、ガス流量を 700LZmin、水分量を 700ccZminとしている。ここで、プロット Aは、従来品、すなわち、分離空間内に誘導部 49および水落リング 50を備えない形態の気液分離装置の実験結果であり、概ね 65%程度の分離率となっている。一方、プロット B〜Dは、本実施形態に示す気液分離装置 10の実験結果を示している。プロット Bは、分離空間 S1に水落リング 50のみを備えた場合の実験結果であり、概ね 80%程度の分離率となっている。また、プロット Cは、分離空間 S1に水落リング 5 0を設けるとともに、誘導部 49を円周方向に 3箇所形成した場合の実験結果であり、概ね 90%程度の分離率となっている。一方、プロット Dは、分離空間 S1に水落リング 50を設けるとともに、誘導部 49を円周方向に 7箇所形成した場合の実験結果であり、概ね 90%強の分離率を示している。このような実験結果力分力るように、水落リング 50を併用した場合には、誘導部 49を円周方向に 3箇所以上設けることにより、 90 %以上の分離率を確保することができる。

[0032] なお、上述した記載では、気液分離装置 10の好ましい実施形態を説明したが、この気液分離装置 10を構成する各種の要素は、それらが有する機能を奏する範囲において種々の変形が可能である。まず、誘導部 49は、本体部 40の側壁面 43を突起形状に形成した構成となっているが、本発明はこれに限定されない。図 13に示すように、誘導部 49は、側壁面 43の内側へと窪んだ凹状の溝によって形成してもよい。か力る形態であっても、側壁面 43を旋回流に沿って移動する分離水は、誘導部 49へと到達すると、螺旋形状の溝に従って下方 (貯水部側)へと導かれる。これにより、側壁面 43に付着した分離水を、効果的に貯水部 30へと導くことができる。また、例えば、誘導部 49は、コイルによって形成することも可能である。具体的には、側壁面 43の内径よりも大きな外径を備えるコイルを用意し、このコイルを内側に縮めた状態で、本体部 40の分離空間 S1内に挿入し、自身の付勢力とともに側壁面 43に接着させてもよい。この場合、図 14に図 9の A—A'断面を示すように、側壁面 43に接着された状態でコイルが取り付けられる。また、図 15に示すように、側壁面 43に予め溝を形成した後に、コイルを接着させてもよい。これにより、コイル自身の厚みが突起として機能することにより、上述した突起形状の誘導部 49と同様の作用'効果を奏することができる。

[0033] 図 16および図 17は、水落リング 50の変形例を示す説明図である。本実施形態では、水落リング 50は、供給口 45側に傾斜させて取り付けている力図 16に示すように、水落リング 50が水平となるように取り付けてもよい。また、水落リング 50を独立した部材で構成する以外にも、図 17に示すように、側壁面 43の内径を段階的に相違させることにより、鉛直方向と直交する分離空間 S1の断面形状を、供給口 45側から排出口 48側にかけて段階的に縮小させた形状としてもよい。このような形状であっても、独立部材として構成した水落リング 50と同様の作用 ·効果を奏することができる。

[0034] ところで、側壁面 43に形成された供給口 45の付近では、供給口 45からの循環ガスの流入によって、側壁面 43に付着した分離水が分離空間 S1に飛沫してしまう可能性がある。そこで、分離空間 S1の内部を旋回する旋回流と、供給口 45からの流入流との合流部近傍 (例えば、供給口 45近傍であって排出口 48側）に水落板 51を設けてもよい。この水落板 51は、図 18に示すように、側壁面 43の上方から下方にかけて鉛直方向に延在する板状の部材を、側壁面 43から起立させることによって構成されている。この水落板 51を設けることにより、側壁面 43を旋回流に沿って移動する分離水は、鉛直方向に延在する水落板 51によって進路が妨げられるので、供給口 45から流入する循環ガスによって飛沫するといつた事態の発生を抑制することができる。

[0035] また、本実施形態では、供給口 45と排出口 48とを近接させることで、分離性能の向上及びコンパクトィ匕を両立でき、車両に対して容易に搭載することが可能となる。

[0036] なお、本実施形態では、気液分離装置 10を、水素循環流路 L2の水素循環ポンプ 4よりも上流側に設置した力本発明はこれに限定されない。例えば、図 1に一点鎖線で示したように、空気排出流路 L4の空気調圧弁 6よりも下流側に設置することもできるし、空気供給流路 L3に設置することもできる。さらに、本実施形態では、燃料電池システムとして、高圧水素ボンべを例示したが、例えば、燃料改質器を用いることもできる。この場合、気液分離装置 10は、燃料供給流路 L1の図示しない燃料改質器と燃料電池スタック 1の間に設けることもできる。いずれの場合も、反応ガス (燃料ガスや酸化剤ガス)力過剰な水分を取り除くことができる。また、回収した水は、例えば空気供給流路 L3に設けられた図示しなヽ加湿器に供給してもよ!/ヽ。

[0037] (第 2の実施形態）

図 19から図 22は、本発明の第 2の実施形態に力かる気液分離装置 10の本体部 4 0の説明図である。この第 2の実施形態に力かる本体部 40は、第 1の実施形態のそれと比較して、分離された水素ガスを排出口 48へと導入する突出部 52を備えている点に主たる特徴がある。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

[0038] 図 19は、本体部 40の上面図であり、図 20は、図 19に示す本体部 40の断面図である。突出部 52は、側壁面 43に形成された排出口 48から分離空間 S1の中心部へと突出した構造となっており、両端が開放された筒状の中空部材 53によって構成されている。この中空部材 53は、その一方の端部が排出口 48側に接続されており、他方の端部 (先端部）が分離空間 S1の中心部近傍まで延在している。換言すれば、本実施形態の本体部 40は、この突出部 52により、排出口 48が、分離空間 S1の中央領域近傍に向けて延びている構成となっている。中空部材 53は、排出口 48との気密性を確保するために、その一方の端部が排出口 48の内部へと進入して嵌合した格好となつているとともに、その端部にはガスケット 54が取り付けられている。なお、ガスケット 54 を取り付けないことも可能であるが、取り付けることにより、接合部間からの流出を防止できる。

[0039] 図 21は、突出部 52を先端部側から眺めた図であり、図 22は、突出部 52を上方より眺めた図である。突出部 52を構成する中空部材 53は、その中空領域の断面が矩形形状を有しており、この中空領域の断面形状が、先端部側力もガスケット 54側にかけて拡幅した形状を有して!/、る。

[0040] 図 19を参照するに、第 2の実施形態において、本体部 40は、第 1の実施形態に示した水落リング 50および誘導部 49は有していないが、これらに代えて遮水板 55が設けられている。遮水板 55は、循環ガスを通過させる複数の通気口を有する板状の部材であり、分離空間 S1を形成する側壁面 43に内接されている。この遮水板 55は、本体部 40の排出口 48と供給口 45との間に設けられており、供給口 45側に傾斜した格好となっている。遮水板 55の具体的な構成は、図 6および図 7に示すように、第 1の実施形態における跳ね上げ防止板 36と同様のものであり、板材を上方に切り起こすことによって断続的に隆起させた直線状の波状部を、隣り合うように複数並べて構成されている。換言すれば、波状部を構成する切り起こし部分力複数の通気口としての機能を担うこととなる。なお、遮水板 55の波状部のピッチ間隔は、跳ね上げ防止板 36のそれよりも大きく形成されており、分離空間 S1を旋回する旋回流の流れを極力妨げることがな、ように工夫されて!、る。

[0041] このように本実施形態によれば、排出口 48は、排出口 48を介して分離空間 S1から流出する水素ガスが、この空間 S1内に存在する分離された分離水の影響を受け難い構成となる。具体的には、突出部 52によって、水分の少ない分離空間 S1の中央部力も水素ガスを排出口 48側へ導くことで、排出口 48が分離空間 S1の中央領域近傍に向けて延びてヽる構成となり、水分を含まなヽ水素ガスを有効に排出することができる。また、水素ガス中の水分は、遠心力によって分離空間 S1を形成する側壁面 43 に付着し、付着した水分は自重によって貯水部 30に落下するので、連続した水の分離を行うことが可能となる。

[0042] 本実施形態において、突出部 52は、排出口 48の内部に進入して嵌合した中空部材 53で構成されている。これにより、側壁面 43や天板 20に付着した水が排出口 48 へ流入することを抑制することができる。これにより、水素ガスと水との分離性能の向上を図ることができる。さらに、中空部材 53の中空領域の断面形状を先端部側から拡幅した形状とすることにより、圧力損失を抑制することができるので、水素ガスの流出性能の向上を図ることができる。

[0043] なお、本実施形態では、水素ガスを排出口 48側へと導く突出部 52として中空部材 53を用いているが本発明はこれに限定されず、図 23から図 28に例示するように、種々の形態を採用することができる。例えば、図 23から図 26に示すように、突出部 52 は、一枚以上の板状部材 56で構成してもよい。この場合、突出部 52を構成する板状部材 56は、側壁面 43に付着した水が排出口 48へと流入することを妨げるように、排出口 48に接続される。図 23は突出部 52の変形例を説明する説明図であり、図 24は図 23に示す突出部 52を上方より眺めた図である。図 23および図 24に示す例では、突出部 52は、 3枚の板状部材 56で構成されており、この 3枚の板状部材 56によって凹状の流路を構成する形態となっている。このような突出部 52を排出口 48へと接続することにより、分離空間 S1の中心部の水素ガスを排出口 48へと導くことができ、また、側壁面 43から排出口 48へと水が流入することを抑制することができる。なお、図 23において一点鎖線で示すように、上記凹状の流路を天板 20に接続させることで、中空部材を形成することができる。

[0044] 図 25は突出部 52の変形例を説明する説明図であり、図 26は図 25に示す突出部 5 2を上方より眺めた図である。図 25および図 26に示す例では、突出部 52は、 2枚の板状部材 56で構成されており、この 2枚の板状部材 56によって略 L字上の流路 (ここで、板状部材 56の一つはガスの旋回流方向 (図中矢印)に対向させて設置されている）を構成する形態となっている。このような突出部 52を排出口 48へと接続することにより、分離空間 S1の中心部の水素ガスを排出口 48へと導くことできるとともに、側壁面 43から排出口 48へと水が流入することを抑制することができる。なお、流出する水素ガスの圧力損失の低減を図るといった観点から、図 25および図 26に示すように、排出口 48側に位置する流路の幅が拡大するように、板状部材 56の一部を変形させることも有効である。これに対して、突出部 52を中空部材 53で構成する場合には、この断面形状は矩形に限定される必要はなぐ例えば、図 27および図 28に示す円形状といったように、種々の形状を採用することができる。

[0045] (第 3の実施形態）

図 29は、本発明の第 3の実施形態に力かる気液分離装置 10の本体部 40の説明図である。この第 3の実施形態に力かる本体部 40は、第 2の実施形態のそれと比較して、風向板 57と水落板 58とをさらに備えている点に主たる特徴がある。

[0046] なお、第 3の実施形態において、本体部 40の内部空間には、第 2の実施形態に示す遮水板 55は取り付けられていない。一方で、天板 20には、本体部 40に接合する接合面に、鉛直方向に起立する柱状の旋回中心部 21が設けられている。この旋回中心部 21は、天板 20と本体部 40とが接合された際に、本体部 40の分離空間 S1の中心部を貫通するような位置に設けられており、貯水部 30の貯水空間 S2へとその先端部が到達する程度の長さを有している。旋回中心部 21は、分離空間 S1内における旋回流の旋回中心としての役割を果たしたりする。なお、この旋回中心部 21は、例えば中空部材であり、内部に貯水空間 S2に貯まった水の水位を検出するレベルセンサ 22を設けることができる。このような旋回中心部 21を設けた構成では、突出部 52 は、旋回中心部 21の近傍まで突出している形態であることが好ましぐまた、突出した先端部が、旋回中心部 21の外周形状と対応した形状を有していることが望ましい。これにより、旋回中心部 21に沿って旋回する中心部の水素ガスを効果的に排出口 48へと導くことが可能となる。

[0047] 本実施形態における特徴の一つである風向板 57は、分離空間 S1に供給された循環ガスが旋回する回転方向 DRを基準に、排出口 48から供給口 45までの間の側壁面 43に設けられている。風向板 57は、側壁面 43から旋回中心部 21に向力つて起立した板状部材を、側壁面 43の上方から下方にかけて鉛直方向に延在させることによつて構成されている。この風向板 57によって、循環ガスが供給口 45から排出口 48に直接的に流入することを抑制することができる。そのため、分離空間 S1における循環ガスの旋回が促され、水を分離するための遠心力が得られるので、分離性能の向上を図ることができる。

[0048] ここで、風向板 57は、分離空間 S1の中央部へと延びた板状部材の先端部 57aが、旋回中心部 21の近傍まで到達している。より具体的には、風向板 57は、板状部材の先端部 57aが旋回中心部 21より供給口 45側に傾いた格好となっているとともに、板状部材の先端部 57aが、供給口 45より流入する循環ガス力も旋回中心部 21をカバ一する位置まで到達する程の形状となっている。このような風向板 57によって、旋回中心部 21に水を含む循環ガスが付着することを抑制することができる。

[0049] 水落板 58は、分離空間 S1における旋回流の回転方向 DRに沿って、供給口 45から排出口 48までの間の側壁面 43に設けられており、この側壁面 43から起立した板状部材を、側壁面 43の上方力も下方にかけて鉛直方向に延在させた構成となっている。この水落板 58を設けることにより、側壁面 43を旋回流に沿って移動する分離水は、鉛直方向へと延在する板状の水落板 58において凝集されて、下方 (貯水部側 )へと導かれる。これにより、側壁面 43に付着した分離水を、効果的に貯水部 30へと導くことができるので、水素ガスと水との分離性能の向上を図ることができる。

[0050] また、より好ましくは、水落板 58は、旋回流の回転方向 DRにかけて、供給口 45から排出口 48までの間の中間部、或いは、この中間部よりも排出口 48側に設けられていることが好ましい。これにより、より分離水が集中しやすい部位に水落板 58を設けることができるので、水素ガスと水との分離性能の向上を一層図ることができる。なお、水落板 58は、これを単独で設けることのみならず、複数箇所に設けてもよい。この場合、図 29の一点鎖線で示すように、水落板 58は、本実施形態で設置した箇所よりも、旋回流の回転方向 DRにかけて下流側に設けることが好ましい。これにより、側壁面 43に付着した分離水を、個々の水落板 58において貯水部 30へと導くことができるので、水素ガスと水との分離性能の向上を図ることができる。

[0051] このように本実施形態によれば、風向板 57および水落板 58を設けることにより、水素ガスと水とを効果的に分離することができる。なお、風向板 57および水落板 58は、図 30および図 31に示すように、側壁面 43に沿った湾曲面を備える板状部材 59の両端部を屈曲させることにより一体的に形成しておき、図 32に示すように、この板状部材 59を側壁面 43に蠟付け、溶接等により固着することによって構成してもよい。ここで、図 30は、一体形成された風向板 57および水落板 58の上面図であり、図 31は、一体形成された風向板 57および水落板 58の側面図である。また、図 32は、一体形成された風向板 57および水落板 58を本体部 40に取り付けた状態を示す説明図である。力かる手法によれば、風向板 57および水落板 58を簡易な手法で設けることができるので、側壁面 43に加工を施す必要がなくなり、製造工程を簡素化することができる。また、本実施形態では、風向板 57および水落板 58を一体形成したが、図 30および図 31に一点鎖線で示すように、さらに中空部材 53を加えて一体形成することで、生産性をさらに向上させることができる。なお、風向板 57および水落板 58がー体形成された板状部材 59と、側壁面 43との間を、液体状のガスケットによってシールすれば、分離水が排出口 48側に流入するといつた事態を抑制することができる。

[0052] また、図 33に示すように、風向板 57は、板状部材の先端部に、供給口 45側へと突出した凸状の水落とし部 60を有していてもよい。これにより、風向板 57に付着した分離水が再度飛沫してしまうといった事態の発生を抑制することができる。 [0053] なお、上述した実施形態では、天板 20に旋回中心部 21を備える形態について説明したが、第 1または第 2の実施形態に示すように、天板 20に旋回中心部 21を設ける必要は必ずしもない。このケースでは、図 34に示すように、風向板 57は、板状部材の先端部が分離空間 S1の中心部まで到達するような構成とすればよい。このような構成であっても、循環ガスが供給口 45から排出口 48に直接流れることを抑制することができる。これにより、分離空間 S1における循環ガスの旋回が促され、水を分離するための遠心力が得られるので、分離性能の向上を図ることができる。

[0054] (第 4の実施形態）

図 35は、本発明の第 4の実施形態に力かる気液分離装置 10の本体部 40の説明図である。本実施形態の特徴の 1つは、風向板 57の角度を規定したことである。風向板 57は、それを大きくする程水の分離能力を向上させることが可能だが、圧力損失が増加する傾向がある。したがって、水分離能力と圧力損失低減の最適値として、供給口 45からの循環ガスの流入方向に対して 30度の角度とした。なお、突出部 52の開口部は、供給口 45からの燃料ガスの流入方向に対して 75度の角度を有することが好ましい。

[0055] さらに、本実施形態では、図 35に示すように、分離空間 S1を大きくした点、突出部 52及び風向板 57の先端が分離空間 S1の中心部から若干離れている点、突出部 52 が直線的なストレート形状である点、中空部材 53を直方体形状としている点が特徴の一つとして挙げられる。このような構成を採用することにより、圧力損失を抑えた状態で水が分離されたガスを循環させることができる。なお、分離空間 S1は、水平方向の切断面において、円形状に限定されず、楕円形状であってもよい。

[0056] 以上、第 1から第 3の実施形態を用いて、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した記載に限定されるものではなぐそこに開示された手法を適宜組み合わせて気液分離装置 10を構成することも可能である。

産業上の利用可能性

[0057] 燃料電池システムの燃料ガスの循環系のみならず、気液が混合した流体を気体と液体とに分離する用途に汎用的に用いることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 側壁面によって形成された筒形状の内部空間が鉛直方向に延在しており、当該内部空間内に供給された流体が前記側壁面に沿って旋回することにより、前記流体を液体と気体とに分離する本体部と、

前記側壁面に設けられており、前記流体が前記内部空間へと流入する供給口と、前記側壁面に設けられており、分離された気体が前記内部空間から流出する排出口とを有し、

前記排出口は、前記供給口よりも上方に設けられていることを特徴とする気液分離装置。

[2] 側壁面によって形成された筒形状の内部空間が鉛直方向に延在しており、当該内部空間内に供給された流体が前記側壁面に沿って旋回することにより、前記流体を液体と気体とに分離する本体部と、

前記側壁面に設けられており、前記流体が前記内部空間へと流入する供給口と、前記本体部に設けられており、分離された気体が前記内部空間から流出する排出口とを有し、

前記排出口は、前記内部空間の略中央領域近傍に向けて延びていることを特徴とする気液分離装置。

[3] 前記内部空間は、前記本体部の上面側から下面側にかけて鉛直方向に貫通しており、

前記供給口は、前記本体部の上面側の側壁面に設けられており、

前記排出口は、前記本体部の下面側の側壁面に設けられていることを特徴とする請求項 1または 2に記載された気液分離装置。

[4] 前記本体部の上面側に取り付けられることにより、前記本体部の内部空間を密閉する天板と、

前記本体部の下面側に取り付けられることにより、前記本体部の内部空間と連通する内部空間を備え、前記本体部において分離された液体を貯める貯蔵部とをさらに有することを特徴とする請求項 3に記載された気液分離装置。

[5] 前記本体部の側壁面を鉛直方向の上方から下方にかけて、前記本体部の内部空間に供給された流体が旋回する回転方向に傾斜しながら螺旋状に延在する液体誘導部をさらに有することを特徴とする請求項 1から 4のいずれか一項に記載された気液分離装置。

[6] 前記液体誘導部は、前記側壁面が内側へと窪んだ凹状の溝によって構成されることを特徴とする請求項 5に記載された気液分離装置。

[7] 前記液体誘導部は、前記側壁面の表面力前記内部空間の中心方向に突出した凸状の突起によって構成されることを特徴とする請求項 ₅に記載された気液分離装置。

[8] 前記液体誘導部は、前記本体部の内部空間を旋回する流体の上流側に相当する側面の起立角度が鋭角に形成されて、ることを特徴とする請求項 7に記載された気液分離装置。

[9] 前記液体誘導部は、前記本体部の内部空間を旋回する流体の下流側に相当する側面の起立角度が、前記流体の上流側に相当する側面の起立角度よりも緩やかに形成されていることを特徴とする請求項 8に記載された気液分離装置。

[10] 前記液体誘導部は、前記本体部の内部空間を旋回する流体の上流側から下流側にかけて、微細に起伏した表面形状を有して、ることを特徴とする請求項 7から 9の、ずれか一項に記載された気液分離装置。

[11] 前記液体誘導部は、前記側壁面の周方向にかけて、それぞれが異なる位置に 3箇所以上形成されていることを特徴とする請求項 5から 10のいずれか一項に記載された気液分離装置。

[12] 前記突出部は、前記側壁面の内径よりも大きな外径を備えるコイルを、前記本体部の内部空間に挿入し、前記コイルの付勢力によって前記側壁面に圧着させることにより構成されていることを特徴とする請求項 7に記載された気液分離装置。

[13] 周方向に沿って前記本体部の側壁面に内接し、中央に開口が形成された板状の水落リングをさらに有し、

前記水落リングは、鉛直方向において、前記排出口と前記供給口との間に設けられていることを特徴とする請求項 1から 12のいずれか一項に記載された気液分離装置。

[14] 前記水落リングは、前記供給口側に傾斜して設けられていることを特徴とする請求項 13に記載された気液分離装置。

[15] 前記本体部の内部空間を旋回する流体と、前記供給口から流入する流体との合流部近傍に設けられており、前記側壁面の上方から下方にかけて鉛直方向に延在する板状の部材で構成される水落板をさらに有することを特徴とする請求項 1から 14のいずれか一項に記載された気液分離装置。

[16] 前記本体部は、鉛直方向と直交する前記内部空間の断面形状が、前記供給口側力も前記排出口側にかけて段階的に縮小した形状を有することを特徴とする請求項

1から 12のいずれか一項に記載された気液分離装置。

[17] 前記排出ロカ前記本体部の内部空間の中心部へと突出して、前記分離された気体を前記排出口へと導入する突出部をさらに有することを特徴とする請求項 1から

4の、ずれか一項に記載された気液分離装置。

[18] 前記突出部は、一枚以上の板状部材で構成されており、

前記板状部材は、前記本体部の側壁面に付着した液体が前記排出口へ流入することを妨げるように、前記排出口に接続されていることを特徴とする請求項 17に記載された気液分離装置。

[19] 前記突出部は、両端が開放された筒状の中空部材で構成されており、

前記中空部材は、一方の端部が前記排出口側に接続され、他方の端部が前記内部空間の中心部へと突出していることを特徴とする請求項 17に記載された気液分離装置。

[20] 前記中空部材は、中空領域の断面形状が矩形であることを特徴とする請求項 19に記載された気液分離装置。

[21] 前記中空部材は、中空領域の断面形状が、前記他方の端部から前記一方の端部にかけて拡幅していることを特徴とする請求項 19または 20に記載された気液分離装置。

[22] 前記本体部の内部空間を鉛直方向へと延在し、前記流体の旋回中心となる柱状の旋回中心部をさらに有し、

前記突出部は、前記旋回中心部の近傍まで突出していることを特徴とする請求項 1 7から 21のいずれか一項に記載された気液分離装置。

[23] 前記突出部は、当該突出した端部が、前記旋回中心部の外周形状と対応した形状を有していることを特徴とする請求項 22に記載された気液分離装置。

[24] 前記排出口は、前記本体部における側壁面の周方向にぉ、て、前記供給口と位置的にオフセットして設けられていることを特徴とする請求項 1から 23のいずれか一項に記載された気液分離装置。

[25] 前記本体部の内部空間に供給された流体が旋回する回転方向を基準に、前記排出口力前記供給口までの間の前記側壁面に設けられており、前記内部空間を旋回せずに前記供給口側力前記排出口側へと前記流体が流れることを規制する風向板をさらに有し、

前記風向板は、前記側壁面力前記旋回中心部に向かって起立した板状部材が、前記側壁面の上方から下方にかけて鉛直方向に延在することによって構成されていることを特徴とする請求項 24に記載された気液分離装置。

[26] 前記風向板は、前記板状部材の先端部が、前記旋回中心部の近傍まで到達して

Vヽることを特徴とする請求項 25に記載された気液分離装置。

[27] 前記風向板は、前記板状部材の先端部が前記旋回中心部より前記供給口側に傾けて設けられているとともに、当該板状部材の先端部が前記供給口より流入する流体力前記旋回中心部をカバーする位置まで到達していることを特徴とする請求項 2

5に記載された気液分離装置。

[28] 前記風向板は、前記板状部材の先端部に、前記供給口側へと突出した凸状の水落とし部を有することを特徴とする請求項 25から 27のいずれか一項に記載された気液分離装置。

[29] 前記本体部の内部空間に供給された流体が旋回する回転方向を基準に、前記供給ロカ前記排出口までの間の前記側壁面に設けられており、前記側壁面の上方から下方にかけて鉛直方向に延在する板状の部材で構成される水落板をさらに有することを特徴とする請求項 25から 28のいずれか一項に記載された気液分離装置。

[30] 前記水落板は、前記供給ロカ前記排出口までの間の中間部、或いは、当該中間部よりも排出口側に設けられていることを特徴とする請求項 29に記載された気液分離装置。

[31] 前記風向板および前記水落板は、前記本体部の側壁面に沿って湾曲した板状部材の両端部を屈曲させることにより一体的に形成されており、当該板状部材を前記側壁面に固着することによって構成されていることを特徴とする請求項 29または 30に記載された気液分離装置。

[32] 前記風向板および前記水落板が一体形成された前記板状部材は、前記側壁面との固着面が液状のガスケットによってシールされていることを特徴とする請求項 31に記載された気液分離装置。

[33] 前記排出口と前記供給口との間に設けられており、前記本体部の内部空間を形成する側壁面に内接する板状の部材で構成される遮水板をさらに有し、

前記遮水板は、前記供給口側に傾斜して設けられているとともに、流体を通過させる複数の通気口を有することを特徴とする請求項 17から 23のいずれか一項に記載された気液分離装置。

[34] 前記本体部は、鉛直方向の下方側から供給される前記流体を、水平方向へと進路を変えた後に前記供給口へと導く流路を有することを特徴とする請求項 1に記載された気液分離装置。

[35] 前記本体部の流路は、水平方向へと進路が変えられた流体を、水平面内において屈曲させた後に、前記側壁面の接線方向に沿って前記供給口へと導くような、屈曲した形状を有することを特徴とする請求項 34に記載された気液分離装置。

[36] 前記貯蔵部は、

鉛直方向に貫通し、前記本体部の流路と連通する内部流路と、

前記本体部の流路と接続する前記内部流路の開口部に、当該開口部の周囲をリング状に突出させたシール部を有することを特徴とする請求項 34に記載された気液分離装置。

[37] 前記貯蔵部の内部空間を形成する側壁面に内接し、当該内部空間に貯まった液体が前記本体部側へと流入することを規制する板状の跳ね上げ防止板をさらに有し前記規制板は、前記本体部において分離された液体を前記内部空間へと落とす落とし穴を有することを特徴とする請求項 4から 36のいずれか一項に記載された気液分離装置。

前記落とし穴は、板材を上方に切り起こすことによって断続的に隆起させた直線状の波状部を、隣り合うように複数並べて構成されることを特徴とする請求項 37に記載された気液分離装置。