(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−チューブ型本体（１２）であって、前記本体（１２）の側壁を通って実質的に接線方向に延在する入口（１４）を有する、チューブ型本体（１２）と、
−前記チューブ型本体（１２）の内側に配設され、前記入口（１４）と流体連通する、環状ダクト（１６）と
を備える、気体と液体の分離のための慣性分離装置であって、
−前記環状ダクト（１６）は、環状ギャップ（２０）を介して、前記チューブ型本体（１２）の内部チャンバ（１８）内に延伸し、前記環状ギャップ（２０）は、前記本体（１２）の内側を向いた側壁部分（１５）と、第１のインサート（３０；５０）との間に延在し、かつ
前記環状ダクト（１６）は、環状かつ半殻形状の上部ダクト部分（２６）、及びこれに対応するよう成形された下部ダクト部分（２８）を備える、慣性分離装置。
【請求項２】
前記環状ダクト（１６）の環の中心は、前記チューブ型本体（１２）の長手方向軸（１）と実質的に一致する、請求項１に記載の慣性分離装置。
【請求項３】
前記環状ダクト（１６）は、前記入口（１４）の下流及び前記環状ギャップ（２０）の上流に、環状渦巻き状チャンバを設ける、請求項１又は２のいずれか１項に記載の慣性分離装置。
【請求項４】
前記環状ダクト（１６）は、前記内部チャンバ（１８）の上端部に配設される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の慣性分離装置。
【請求項５】
前記上部ダクト部分（２６）及び前記下部ダクト部分（２８）は、これらの半殻形状の外形によって互いに向かい合い、実質的に閉鎖された前記ダクト（１６）を形成する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の慣性分離装置。
【請求項６】
前記環状ギャップ（２０）の全横断面積は、前記入口（１４）の断面の少なくとも０．２、０．３、０．５、１、１．５、２、３、４又は５倍である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の慣性分離装置。
【請求項７】
前記上部ダクト部分（２６）の断面直径は、対応する前記下部ダクト部分（２８）の直径を、実質的に前記環状ギャップ（２０）の径方向の幅の分だけ超過する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の慣性分離装置。
【請求項８】
前記環状ダクト（１６）は、前記環状ギャップ（２０）に延伸する螺旋状の断面を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の慣性分離装置。
【請求項９】
前記入口（１４）の中心は、前記環状ダクト（１６）の中心と実質的に同一直線上にある、請求項１〜８のいずれか１項に記載の慣性分離装置。
【請求項１０】
前記下部ダクト部分（２８）は、軸方向に延在する中心シャフト部分（３３）を有する前記第１のインサート（３０；５０）に形成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の慣性分離装置。
【請求項１１】
前記上部ダクト部分（２８）は、前記内部チャンバ（１８）の断面を横切って延在し、前記第１のインサート（３０；５０）の前記シャフト部分（３３）と流体連通した中心出口チャネル（２４）を有する、第２のインサート（３２）に形成される、請求項１０に記載の慣性分離装置。
【請求項１２】
前記シャフト部分（３３）と、前記出口チャネル（２４）とは、それぞれ相互に圧迫係合される、請求項１１に記載の慣性分離装置。
【請求項１３】
前記本体（１２）、前記第１のインサート（３０；５０）及び／又は前記第２のインサート（３２）は、実質的にくり抜き部分を有さない、請求項１〜１２に記載の慣性分離装置。
【請求項１４】
前記本体（１２）、前記第１のインサート（３０；５０）及び／又は前記第２のインサート（３２）は、射出成形されたプラスチック製構成要素を含む、請求項１〜１３に記載の慣性分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体−液体２相流体の気体成分と液体成分を分離するための、慣性分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
慣性分離装置又はいわゆる遠心式気水分離装置は、先行技術において公知である。典型的には、このような分離装置は、円筒形又はチューブ型のコンテナと、接線方向に配向された入口とを備え、この入口から、気体成分と液体成分を含む２相流体を、コンテナの内部チャンバに送達することができ、これにより、２相流体の渦巻き又は旋回運動を起こす。
【０００３】
２相流体の旋回又は渦巻き状の流れによって発生する遠心力により、液体成分は径方向に外側に広がり、コンテナの円筒形の内部壁面に衝突する。ここで、それぞれの出口を介して排出されることになる液体の滴が形成される。残留している気相は、別個の出口を介してコンテナを出ることができる。
【０００４】
気体と液体の分離の度合いは、コンテナのジオメトリ及びその流体力学的特性に大きく左右される。遠心力が、コンテナの半径及び内部直径並びに２相流体の流速に大きく左右されるため、気相と液相の分離の効率を上昇させるには、一般に、このような遠心式又は慣性分離装置の比較的大きな寸法を必要とする。
【０００５】
特許文献１は、気水分離装置の導入経路を部分的に構成する外側チューブの上流に入口チューブを有する、気水分離装置を開示する。ここで、所定の勾配で捩ってある幅の狭いプレートを入口チューブ内に固定して設け、蒸気−液体２相流体を旋回状態とする。
【０００６】
しかし、このような実施形態は、入口チューブの特定の形状及び配置を必要とするため、このような遠心式分離装置の適用分野が制限される。このような分離装置を自動車内環境に実装しようとする場合、慣性又は遠心式分離装置は、多くの異なる設置場所に対してあまねく適用可能である必要がある。その上、慣性分離装置の全体のジオメトリは、比較的コンパクトで、サイズが小さい必要がある。ジオメトリが制限されるにも関わらず、慣性分離装置は、気相と液層の向上した分離を提供しなければならない。更に、慣性分離装置は、軽量でなければならず、また製造及び組立てに関して容易かつ低コストでなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第１３２３４７８Ａ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明は、遠心式分離装置の原理を基にした、気体と液体の分離のための慣性分離装置を提供する。慣性分離装置は、チューブ型本体を備え、このチューブ型本体は、本体の側壁を通って実質的に接線方向に延在する入口を有する。接線方向に延在する入口により、この入口から供給された２相流体は、チューブ型本体の径方向の周縁領域に入る。このようにして、供給された２相流体に旋回又は渦巻き状の流れを自然に与えることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本文脈において、接線方向及び周辺方向並びに径方向及び軸方向又は長手方向とは、分離装置のチューブ型に成形された本体の全体のジオメトリに関するものである。
【００１０】
また、慣性分離装置は、チューブ型本体の内側に配設され、入口と流体連通する、環状ダクトも備える。この環状ダクトは、２相流体に更なる旋回運動を与えて、慣性分離装置のチューブ型本体の内側における２段階の渦巻き状の流れの生成を助けるよう、適合される。環状ダクトは、予備渦巻き生成装置として働き、これによって、供給された２相流体は一種の予備分離を受けることができる。
【００１１】
環状ダクトは、環状ギャップを介して、チューブ型本体の内部チャンバ内に延伸し、この環状ギャップは、本体の内側を向いた側壁部分と、第１のインサートとの間に延在する。第１のインサートは、環状、軸方向に延在するギャップによって、その周囲全体にわたって内部チャンバ内に延在する、環状ダクトを提供することができる。
【００１２】
環状ギャップにより、環状ダクトと内部チャンバとの間に流体連通が設けられる。チューブ型本体の円筒形の側壁の内側周辺に沿って延在する環状ダクトの内側において、２相流体の第１の旋回又は渦巻き状の流れを補助及び／又は励起することができる。第１の渦巻きは、チューブ型本体の長手方向及び径方向によって画定される平面内で回転し、環状ダクトの下流かつチューブ型本体の内側の、２相流体の第２の渦巻き又は旋回運動は、本体のチューブ型形状に対して接線方向又は周辺方向に回転する。要するに、第１の渦巻きは第２の渦巻きに重なっている。
【００１３】
それ故、第２の渦巻きは、チューブ型本体の内側を向いた側壁に沿って、従って、チューブ型本体の長手方向の中心軸に実質的に垂直に延在する平面において回転する。
【００１４】
環状ダクト又は環状チャネル内で発生した第１の渦巻きは、接線方向又は周辺方向に伝播し、ここで、渦巻き状の運動は、チューブ型本体の軸方向及び径方向によって画定される平面内にある。環状ギャップは、インサートと本体の内側を向いた側壁部分との間で軸方向に延在するため、周辺方向及び軸方向の流体の流れを補助する。環状ギャップにより設けられる、環状ダクトと内部チャンバとの間の流体接続によって、第１の渦巻き状の流れの伝播方向は、内部チャンバ内の下流で発生する第２の渦巻き状の流れの旋回又は渦巻き方向と実質的に一致する。言い換えると、環状ダクト内における周辺方向又は接線方向の２相流体の伝播は、本体の内部チャンバにおける渦巻き状の運動の発生を実質的に駆動又は補助することができる。
【００１５】
好ましい実施形態によると、環状ダクトの環の中心は、チューブ型本体の長手方向軸と実質的に一致するか、又はこれと重なる。それ故、チューブ型本体の長手方向軸と垂直な平面において、環状ダクトとチューブ型本体とは、同心に配設される。特に、第１のインサートが実質的に円形の対称な形状である場合、環状ダクトと、内部チャンバを有するチューブ型本体との同心配置は、内部チャンバの内側における第１のインサートの同心配置によって達成することができる。
【００１６】
環状ダクトが径方向及び接線方向に延在する場合、その環の中心は、ダクトの中心点またはダクトの環状対称点を画定し、この点は、環状又はリング様構造が延在する、横方向又は径方向及び接線方向の平面内に位置する。
【００１７】
更に好ましい実施形態によれば、環状ダクトは、入口の下流及び環状ギャップの上流、即ち慣性分離装置のチューブ型本体の内部チャンバの上流に、環状渦巻き状チャンバを設ける。リング様環状渦巻き状チャンバは、旋回又は渦巻き状の流れの発生を補助する内部構造を備える。従って、環状ダクトは、少なくとも１つのガイドプレート又は偏向装置を備えてよく、これらはそれぞれ、２相流体の流れにさらされた場合に、渦巻き状の流れの発生を補助又は増幅することができる。しかし、渦巻き状の流れは、特定の形状のガイドプレート又は偏向装置を設けなくても、環状ダクトの内部ジオメトリのみによって引き起こされてもよい。
【００１８】
更に好ましい実施形態では、環状ダクトを、チューブ型本体の内部チャンバの上端部に配設する。好ましくは、慣性分離装置を、その長手方向軸が垂直方向を向くよう、垂直に配設する。好ましくは、入口を、チューブ型本体の上端部に配設し、液相の出口を、チューブ型本体の下端部に配置する。このようにして、重力の影響により、気相と液相の分離を効果的に補助することができる。
【００１９】
環状ダクトを用いた気相と液相の予備分離は、本体の側壁部分の内側を向いた表面における、液体粒子の形成及び集積につながり得る。環状ダクト、及び従ってそこに延在する環状ギャップは、内部チャンバの上端部に配設されているため、集積された液体は、チューブ型本体の内側を向いた側壁部分に沿って、チューブ型本体の底部に設けた液体出口へと流れ落ちることができる。
【００２０】
好ましくは、気体又は蒸気出口を、反対側の端部、即ちチューブ型本体の上部に設ける。好ましくは、気体出口をチューブ型本体の中央に設け、好ましくはチューブ型本体と同心に配設し、その一方で、反対側に配置した液体出口を、好ましくは、チューブ型に成形された本体の内側を向いた側壁部分に隣接するよう配設する。ここで、液体出口は、いくつかの貫通開口を含んでよく、これら開口は、本体の底部に、本体の内側を向いた側壁と隣接して等距離に配設してよい。複数の別個の貫通開口の代わりに、環状出口構造も考えられる。
【００２１】
更に好ましい実施形態では、環状ダクトは、環状かつ半殻形状の上部ダクト部分、及びこれに対応するよう成形された下部ダクト部分を備える。好ましくは、２つのダクト部分は、上部及び下部ダクト部分を所定の方法で組付けた場合に、相互に補完し合って、実質的に閉鎖されたリング形状の環状ダクト又は環状チャネルを提供する。半殻形状の上部及び下部ダクト部分は、径方向及び軸方向に延在する平面において、半円状又は凸形状の断面を有してよい。接線方向又は周辺方向では、上部及び／又は下部ダクト部分は、閉鎖された環状又はリング構造を有する。
【００２２】
環状ダクトを上部及び下部ダクト部分に分割することにより、慣性分離装置のダクトを形成する部材又は構成要素をそれぞれ、くり抜き部分が無いように設計することができる。これにより、個々の構成要素を、射出成形技術を用いて容易に製造することができる。
【００２３】
更に好ましい実施形態では、上部ダクト部分及び下部ダクト部分は、これらの半殻形状の外形によって互いに向かい合い、実質的に閉鎖されたダクトを形成する。しかし、ダクトはその全体が閉鎖されているのではなく、チューブ型本体の内部チャンバへの逃げチャネルを設けるために、環状ギャップ内へと延伸する。本文脈では、実質的に閉鎖されたダクトとは、ダクトの断面に対して接線方向に、従ってチューブ型本体に対して軸方向に延在する、比較的小さなギャップを特徴とする、ダクト構造又はチャネル構造と定義される。
【００２４】
典型的には、ギャップのサイズは、ダクトの直径並びに／又は上部及び／若しくは下部ダクト部分の半殻形状の外形のいずれかの直径の７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１０％より小さく、及び／又は５％より小さい。
【００２５】
別の実施形態では、環状ギャップの横断面積は、入口の断面の少なくとも０．２、０．３、０．５、１、１．５、２、３、４又は５倍である。好ましくは、環状ギャップの横断面積は、入口の断面の１〜１．５倍の範囲である。環状ギャップの横断面を、即ちチューブ型本体の長手方向に垂直な平面において修正することによって、分離装置の圧力ロス及び分離装置内での２相流体の全体的な流れ特性を適宜変更することができる。
【００２６】
その他の実施形態では、環状ギャップのサイズ
環状ギャップの全横断面、即ち本体の長手方向軸に垂直な断面は、少なくとも入口の内側直径と同じ大きさであるので、慣性分離装置の全体の圧力ロスに対する環状ダクトの影響を、許容できるレベルに維持することができる。
【００２７】
更に、環状ギャップの径方向の幅及び軸方向の長さは、慣性分離装置の分離効率を大幅に制御し、また、これに大幅に影響を与える。それ故、環状ギャップの幾何学的寸法を適宜修正することにより、本体内の流体の全体的な流れの挙動を、正確に捜査することができる。
【００２８】
更に好ましい実施形態によると、上部ダクト部分の断面直径は、対応する下部ダクト部分の直径を、環状ギャップの径方向の幅の分だけ超過する。好ましくは、上部及び下部ダクト部分は、径方向に内向きに配置された部分において、互いに滑らかに噛み合う。径方向に外向きに、上部ダクト部分は下部ダクト部分を超過し、又は上部ダクト部分は下部ダクト部分から突出し、これにより、環状ギャップの中へと延伸する。
【００２９】
環状ダクトの入口を介して２相流体を供給すると、２相流体は、環状ギャップを介して、下部に位置する内部チャンバに逃げようとする。このようにして、環状ダクトの内側での第１の渦巻き状の流れの発生を支持する、一種の吸引効果を発生させることができる。従って、環状ダクトに入る２相流体を、下部ダクト部分を介して、上部ダクト部分へとガイドすることができる。下部ダクト部分から上部ダクト部分へと通過する際、２相流体の一部は分岐して、環状に成形され、軸方向に内部チャンバへと延在するギャップに入る。
【００３０】
環状ギャップは、２相流体の気相及び液相に対して同様の透過性を有する。環状ギャップで発生する第１の渦巻きによって、既に流体粒子の集積が起こっていてよく、この流体粒子は、環状ギャップを通って流れてよい。好ましくは、環状ダクトは、チューブ型本体の流体出口と軸方向に整列される。実際、環状ダクトにおいて２相流体から分離された流体粒子は、本体の内側を向いた側壁に沿って流れ落ちてよく、又は、これを、環状ギャップに隣接して配置される、インサートの滴下縁部から滴下してよい。
【００３１】
上部及び下部ダクト部分は、やや半円状に成形された半殻形状の外形を有してよく、上部ダクト部分の断面直径又は半径はそれぞれ、下部ダクト部分の直径又は半径よりわずかに大きい。この他に、上部及び／又は下部ダクト部分の半殻形状の外形は、厳密に半円形状でないことも考えられる。その代わりに、いわゆる半殻形状の外形の直径は、上部及び／又は下部ダクト部分の径方向及び軸方向断面に沿って、一定に増加してよい。このようにして、環状ダクトの、流れを最適化する外形を得ることができる。
【００３２】
換言すると、環状ダクトはここで、環状ギャップに噛み合う実質的に螺旋状の断面を有してよく、これにより、上記断面は、チューブ型に成形された本体の全体のジオメトリに関して軸方向及び径方向に延在する。
【００３３】
別の実施形態によると、入口の中心は、環状ダクトの中心と実質的に同一直線上にある。２相流体を入口に供給する際、環状ダクトの上部及び下部ダクト部分は、２相流体を実質的に等しい流速で供給される。
【００３４】
代替として、入口を、環状ダクトの中心に対して軸方向にずらして配設することも考えられる。そして、これにより、上部及び下部ダクト部分における流速は変化し得て、この流速は、２相流体のタイプに応じて、環状ダクトの内側での第１の渦巻き状の流れの発生及び分離装置の全体的な分離特性に影響を与え得る。
【００３５】
更に好ましい実施形態では、下部ダクト部分を、軸方向に延在する中心シャフト部分を有する第１のインサートに形成する。中心シャフト部分は、チューブ型本体の内側で軸方向に下向きに延在してよく、また、チューブ型本体の上端に向かって上向きに延在してもよく、これにより、中心に配置される、気体成分のための出口を設ける。
【００３６】
別の好ましい実施形態により、上部ダクト部分を、内部チャンバの断面を横切って延在し、第１のインサートのシャフト部分と流体連通した中心出口チャネルを有する、第２のインサートに形成すると、更に有利である。下部及び上部ダクト部分を提供する第１及び第２のインサートは、チューブ型本体と別個に製造することができ、チューブ型本体に組付けて環状ダクトを形成することができる。このようにして、様々な形状の下部及び上部ダクト部分を有する、複数の様々な第１及び第２のインサートを、共通のチューブ型本体に、例外無く組付けることができる。
【００３７】
更に、第１及び第２のインサートを備える、ある種の構成用キットを提供することもでき、慣性分離装置を、様々なタイプの２相流体用に例外無く改変することができ、例外無く適用することができる。第２のインサートは、チューブ型に成形された本体のある種の蓋として機能してよく、本体の内側を向いた側壁部分に対して封止されてよい。しかし、本体が上端部に向かってカップ状になった容器を含む場合、第２のインサートは、そこに固定するだけで十分であり得る。第２のインサートをチューブ型本体の内側に固定することにより、第２のインサートは、第１のインサートの固定補助を更に提供できる。
【００３８】
好ましくは、第１及び第２のインサートは、シャフト部分並びに第１及び第２のインサートの、互いに流体連通されたシャフト部分と出口チャネルを用いて機械的に係合する。好ましくは、第２のインサートの出口チャネルは、第１のインサートの、上向きに延伸する中心シャフト部分を受容するよう適合される。中心シャフト部分と出口チャネルとの相互係合は、様々な固定機構によって提供してよい。例えば、シャフト部分と出口チャネルに、相互に対応するネジ山を設けてよく、これにより、第１及び第２のインサートの、ネジによる相互接続を確立する。
【００３９】
代替として、及び別の好ましい実施形態によると、第１及び第２のインサートのシャフト部分及び出口チャネルは、それぞれ相互に圧迫係合される。従って、シャフト部分と出口チャネル、ひいては第１のインサートと第２のインサートは、摩擦係合してよい。このようにして、第１及び第２のインサートの、直感的かつ迅速な相互組付けを達成することができる。
【００４０】
代替実施形態では、第１のインサートが、出口チャネル、又は軸方向に下向きに延在する第２のインサートのシャフト部分を受容するよう適合されたそれぞれの容器を備えることも考えることができる。また、ここでは、ネジによって又は圧迫によって嵌合された、第１及び第２のインサートの相互係合を、一般に考えることもできる。
【００４１】
更に別の態様では、本体、第１のインサート及び／又は第２のインサートは、実質的にくり抜き部分を有さない。これにより、本体、第１のインサート及び／又は第２のインサートを、射出成形を用いて製造することができる。
【００４２】
好ましくは、また、別の実施形態によると、本体、第１のインサート及び／又は第２のインサートは、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）又はポリプロピレン（ＰＰ）等の、射出成形されたプラスチック成分を含む。慣性分離装置又はその選択した構成要素を、射出成形されたプラスチック製構成要素の形態で製造することで、慣性分離装置の製造コスト及び全体重量を、例えば金属製構成要素を含む分離装置と比較して、効果的に削減することができる。
【００４３】
本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しつつ、以下に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、慣性分離装置の、Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図２】図２は、外側から見た慣性分離装置のチューブ型本体を概略的に示す。
【図３】図２の、Ｂ−Ｂに沿った横方向断面図である。
【図４】図３の、Ｃ−Ｃに沿った長手方向断面図である。
【図５】慣性分離装置の別の実施形態の、Ａ−Ａに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１及び２に示す慣性分離装置１０は、実質的にチューブ型に成形された本体１２を備え、この本体１２は、筐体として機能して内部チャンバ１８を含み、この内部チャンバ１８は、本体１２の内部側壁１５によって範囲を定められている。上向き方向には、内部チャンバ１８は第１のインサート３０によって限定され、反対方向には、内部チャンバ１８は、本体１２の底部に配置される様々な流体出口２２へと延伸する。
【００４６】
図２及び３に示す入口１４は、本体１２の側壁を通って接線方向に延在する。それ故、入口１４は、本体１２の横方向中心軸１から長手方向又は径方向にずれた状態で配設される。本体１２は、その上端部にカバー部分１３を備え、このカバー部分１３を、液層と気相を効果的に分離した後、２相流体の気相がそれを通って出ることができる、中心貫通開口１７が横切る。
【００４７】
本体１２の上端部近傍に、第２のインサート３２を配設し、この第２のインサート３２は実質的に、内部チャンバ１８の横方向断面全体を横切って延在する。第２の、及び上部インサート３２は、本体１２の貫通開口１７から流れ出る中央出口チャネル２４を備える。更に、第２のインサート３２は、環状ダクト１６の上部ダクト部分２６を形成する、環状に成形された半殻形状の外形を有する。
【００４８】
環状ダクト１６を、上記上部ダクト部分２６及び下部ダクト部分２８で形成し、下部ダクト部分２８を第１のインサート３０で形成する。この第１のインサート３０は、半殻形状の外形を有する下部ダクト部分２８を備え、第２のインサート３２と当接するよう組立てると、実質的に閉鎖されたダクト又は環状チャネル構造１６を形成するよう適合される。
【００４９】
第１のインサート３０及び第２のインサート３２を相互に組付けるために、第１のインサート３０は、内部チャンバ１８へと軸方向に延伸するチャネルを形成する、中心に配置され、軸方向に延在するシャフト部分３３を備える。上記シャフト部分３３もまた軸方向に上向きに延在し、第２のインサート３２の出口チャネルと係合する。第１のインサート３０及び第２のインサート３２の相互接続は、例えば、出口チャネル２４及びシャフト部分３３の相互に対応するネジ山によって確立してよい。
【００５０】
代替として、また、図１に示すように、出口チャネル２４及びシャフト部分３３は、第１のインサート３０及び第２のインサート３２の摩擦係合をもたらす圧迫嵌合４４を用いて相互に固定してよい。
【００５１】
下部ダクト部分２８及び上部ダクト部分２６の、凸形状又は半円状に成形された半殻形状の外形は、互いに相対して実質的に閉鎖された環状ダクト１６を形成する。しかし、例えば図１及び４に示すように、下部ダクト部分２８の径方向への延在は、対応する上部ダクト部分２６の径方向への延在に比べてわずかに短い。これにより、上部ダクト部分２６は、下部ダクト部分２８を越えて径方向に外向きに突出し、従って、第１のインサート３０と本体１２の内側を向いた側壁部分１５との間に設けられる、環状に成形され軸方向に延在するギャップ２０へと延伸する。
【００５２】
上部ダクト部分２６及び下部ダクト部分２８によって形成される環状ダクト１６を、図３及び４に示すように、入口１４の下流に配置する。それ故、入口１４を介して供給される２相流体は、環状ダクト１６に接線方向に入る。環状の逃げギャップ２０によって、下部ダクト部分２８に沿って径方向に内向きに移動し、上部ダクト部分２６に沿って径方向に外向きに流れる、第１の渦巻き状の流れを、環状ダクト１６の内側で形成する。環状ダクト１６の内側で確立することができる旋回又は渦巻き状の流れは、２相流体の気相及び液相の予備分離を提供する。上部ダクト部分２６及び下部ダクト部分２８の側壁に液体粒子が衝突し、これを、渦巻き状の流れによって、環状ギャップ２０を通って内部チャンバ１８へと運び去ることができる。
【００５３】
強制的に動かされる、又は環状ギャップ２０を通って滴り落ちる液体粒子は、本体１２の側壁の内側表面１５に沿って、本体１２の底部にある流体出口２２へと直接流れ落ちることができる。しかし、入口１４を、チューブ型本体１２に対して接線方向に配設するため、環状ダクト１６を通る２相流体の伝播は、長手方向軸１を回転軸とした角運動量を維持しつつ、内部チャンバ１８へと移動する。
【００５４】
その結果、２相流体が環状ギャップ２０を介して内部チャンバ１８に入る場合、長手方向軸１の周りで旋回する渦巻き状の流れが確立され、これにより、２相流体の更なる液体成分を、本体１２の側壁の内側を向いた表面１５に衝突させることができる。環状ギャップ２０の軸方向の長さ及び径方向の幅に応じて、２相流体が内部チャンバ１８に入る角度及び流速を正確に改変することができ、これにより、気液分離の度合いを最適化することができる。
【００５５】
１つ又は複数の液体成分を、本体１２の側壁１５において径方向に外向きに収集する一方、１つ又は複数の気体成分は、第１のインサート３０のチャネル３８を通って、及び第２のインサート３２の出口チャネル２４を通って流れる。
【００５６】
本体１２の底部に設けた、マッシュルーム様のジオメトリを呈するペグ４２は、流体粒子を径方向に外側に、出口２２に向けて運ぶ役割を果たし、図３の概略図によると、このペグ４２は、本体１２の側壁の内側を向いた表面１５に９０°の角度で接して、等距離に配設される。
【００５７】
ペグ４２を、第１のインサート３０のチャネル３８の滴下縁部４６の下に配設する。このような滴下縁部４６から滴下するいずれの水滴は、ペグ４２の、角度が付いた上面に衝突し、出口２２へと流れ落ちることができる。
【００５８】
第１のインサート３０は、下部ダクト部分２８を備えるだけでなく、内部チャンバ１８に相対するその底部に、上部ダクト部分３６も備える。この上部ダクト部分３６は、内部チャンバ１８の内側における、２相流体の再配向を補助することができる。チャネル３８と外部本体１２の間を実際に上向きに流れる、旋回する２相流体を、湾曲した環状の上部ダクト部分３６によって再配向することができ、上部ダクト部分３６は、従ってガイド構造又は偏向装置として働き、２相流体を再び径方向に外側及び下向きに向ける。その結果、上部ダクト部分３６と環状ギャップ２０の間に、集積した流体粒子の制御された滴下を補助する滴下縁部４０が設けられる。
【００５９】
更に、図１に示すように、上部ダクト部分２６及び下部ダクト部分２８を、横方向スリット２７で分離してよく、これにより、環状ダクト１６から環状ギャップ２０への流れを制御することができる。更に、図１及び４に示すように、第２のインサート３２は、内部チャンバ１８を気体出口２４から効果的に封止するために、シールを受容する役割を果たす、環状溝３４を備える。
【００６０】
図５による実施形態では、図１に示す第１のインサート３０を、改変したインサート５０で置換した。ここで、インサート５０はもはや、下向きに延在するチャネル３８を有さず、上部ダクト部分５６の極めて近傍において、滴下縁部５２によって終端となる。この改変の他に、インサート５０はまた、上向きに延在するシャフト部分５４を備え、これによって、上述したように、第２のインサート３２との圧迫嵌合接続を確立することができる。
【００６１】
環状ダクトを設けて第１の渦巻き状又は旋回する流れを発生させることにより、慣性分離装置の分離効率を大幅に上昇させることができ、これにより、このような分離装置の全体のサイズを削減することができる。実際、このような分離装置は、例えば燃料電池アセンブリの反応物質と燃料ガスを分離するための、自動車内での適用において、より容易に実装することができる。更に、いくつかの別個の構成要素、即ちチューブ型に成形された本体１２、第１のインサート３０及び第２のインサート３２を設けることにより、慣性分離装置１０の全ての構成要素を、射出成形を用いて製造することができ、その後相互に組付けることができる。
【００６２】
従って、このような慣性分離装置の製造及び組立てコストを削減でき、その構成要素をプラスチックで作製することで、慣性分離装置の軽量設計を提供することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  長手方向軸
１０  慣性分離装置
１２  本体
１３  カバー部分
１４  入口
１５  内側側壁部分
１６  環状ダクト
１７  貫通開口
１８  内部チャンバ
２０  環状ギャップ
２２  出口
２４  出口
２６  上部ダクト部分
２７  スリット
２８  下部ダクト部分
３０  第１のインサート
３２  第２のインサート
３３  シャフト部分
３４  溝
３６  上部ダクト部分
３８  チャネル
４０  滴下縁部
４２  ペグ
４４  圧迫係合
４６  滴下縁部
５０  第１のインサート
５２  滴下縁部
５４  シャフト部分
５６  上部ダクト部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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