(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の気液分離装置本体の上流側に、気液混合流体を接線方向へ向けて流入させるための気液混合流体流入路を接続すると共に、気液分離装置本体の下流側に、液体を軸線方向へ排出させるための液体流出路を接続し、且つ、気液分離装置本体の上流側に、分離された気体を軸線方向へ排出除去させるための気体排出路を接続して、気液分離装置本体の下流側に、上流側へ向かって先細りとなる先細電極を配置し、気液分離装置本体の上流側に気液分離装置本体の半径方向へ広がる平面電極を配置すると共に、先細電極と平面電極との間に交流電源を接続し、且つ、交流電源の平面電極側を接地（接地点）させて、先細電極側を高電位とし、平面電極側を低電位としたことを特徴とする気液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、気液分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、宇宙空間などの微小重力環境下では、浮力が作用しないので、気体と液体とは自然に分離することがない。
【０００３】
ところが、宇宙基地や宇宙往環機などの微小重力環境下で活動する施設や機体などに設けられる各機器には、冷媒や、制御用の油や、燃料や、水など、何らかの液体が用いられることになるので、これらの液体から気泡が自然に分離除去されないとなると、上記各機器に、気泡吸込みによるトラブルなどが発生する可能性がある。
【０００４】
そこで、宇宙空間で使用される液体を流す流路の途中に、気液分離装置を設けて、気液分離装置で気液を分離させ、気体を系外へ排出させることが検討されている。
【０００５】
上記気液分離装置として、例えば、図３に示すように、上流側に漸拡部１を有し、下流側に漸縮部２を有する筒状の気液分離装置本体３を設け、該気液分離装置本体３の上流側における外周位置に、気液混合流体４を接線方向へ向けて流入させるための気液混合流体流入路５を接続すると共に、気液分離装置本体３の下流側における軸心位置に、液体６を軸線方向へ排出させるための液体流出路７を接続する。
【０００６】
又、気液分離装置本体３の上流側における軸心位置に、分離された気体８を軸線方向へ排出除去させるための気体排出路９を接続し、気体排出路９に図示しないポンプなどの吸引装置を接続する。
【０００７】
更に、気液分離装置本体３の内部上流側における軸心位置に、気体８は通すが液体６は通さないようにした気液分離部１０を、前記気体排出路９と連通するように設ける。
【０００８】
該気液分離部１０は、例えば、孔径０．２〜０．３ミクロン程度の極く微細な空気透過孔を多数形成された疎水性の四フッ化エチレン樹脂製の中空糸などの、いわゆる中空糸膜を、２０本程度束ねるなどして構成する。
【０００９】
尚、１１は気液分離装置本体３の内部に形成される旋回流、１２は気液分離装置本体３内部の漸拡部１と漸縮部２との境界位置に設けられた、旋回流１１を直進流に変換するためのベーンである。
【００１０】
かかる構成においては、気液混合流体流入路５から気液分離装置本体３の上流側内部へ、液体６に気体８が混合された気液混合流体４が接線方向へ向けて流入されると、気液分離装置本体３の内部に下流側へ向かう旋回流１１が形成され、該旋回流１１の遠心力によって質量の大きい液体６が外周側へ、又、質量の小さい気体８は軸心側へと移動され、両者が遠心分離される。
【００１１】
ここで、気体排出路９に接続された図示しないポンプを駆動すると、気液分離装置本体３の軸心位置へ集められた気体８が、中空糸膜などの気液分離部１０を通して吸入され、気体排出路９を介して系外へ排出される。
【００１２】
一方、気液分離装置本体３の外周側へ集められた液体６は、ベーン１２で直進流に変換された後、漸縮部２を通って液体流出路７へ流出される。
【００１３】
更に、気液分離装置本体３に漸拡部１を設けて、下流側へ行くほど旋回流１１の強さが低下されるようにすることにより、下流側における遠心力を弱め、以て、気体８が遠心力の大きい上流側へ集中されるようにして、気体８が液体６に同伴されて液体流出路７から流出されにくいようにしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の気液分離装置には、以下のような問題があった。
【００１５】
即ち、気液分離装置本体３へ導入される気液混合流体４の流入速度が速い時や、気液混合流体４中に含まれる気体８の量が少ないときは、遠心力によって十分に気液分離を行わせることができるが、反対に、気液分離装置本体３へ導入される気液混合流体４の流入速度が遅くなったり、気液混合流体４中に含まれる気体８の量が多くなったりすると、作用する遠心力が小さくなったり、多量の気体８を分離処理しきれなくなったりするので、液体６に同伴されて気体８が液体流出路７から流出されやすくなるという問題があった。
【００１６】
本発明は、上述の実情に鑑み、気液混合流体の流入速度が遅くなったり、気液混合流体中に含まれる気体の量が多くなった場合でも、液体に同伴されて液体流出路から流出される気体をなくし得るようにした気液分離装置を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、筒状の気液分離装置本体の上流側に、気液混合流体を接線方向へ向けて流入させるための気液混合流体流入路を接続すると共に、気液分離装置本体の下流側に、液体を軸線方向へ排出させるための液体流出路を接続し、且つ、気液分離装置本体の上流側に、分離された気体を軸線方向へ排出除去させるための気体排出路を接続して、気液分離装置本体の下流側に、上流側へ向かって先細りとなる先細電極を配置し、気液分離装置本体の上流側に気液分離装置本体の半径方向へ広がる平面電極を配置すると共に、先細電極と平面電極との間に交流電源を接続し、且つ、交流電源の平面電極側を接地させて、先細電極側を高電位とし、平面電極側を低電位としたことを特徴とする気液分離装置にかかるものである。
【００１８】
【作用】
本発明の作用は以下の通りである。
【００１９】
気液混合流体流入路から気液分離装置本体の上流側内部へ、液体に気体が混合された気液混合流体を接線方向へ向けて流入させると、気液分離装置本体の内部に下流側へ向かう旋回流が形成され、該旋回流の遠心力によって質量の大きい液体が外周側へ、又、質量の小さい気体は軸心側へと移動され、両者が遠心分離される。
【００２０】
そのため、気液分離装置本体の軸心位置へ集められた気体が、気体排出路を介して系外へ排出され、気液分離装置本体の外周側へ集められた液体は、液体流出路へ流出される。これにより、液体と気体が分離される。
【００２１】
ところが、気液分離装置本体へ導入される気液混合流体の流入速度が遅くなったり、気液混合流体中に含まれる気体の量が多くなったりすると、作用する遠心力が小さくなったり、多量の気体を分離処理しきれなくなったりするので、液体に同伴されて気体が液体流出路から流出されやすくなってしまう。
【００２２】
そこで、本発明では、交流電源により、先細電極と平面電極の間に電圧を印加し、且つ、平面電極側を接地点に接地させることにより、先細電極側を高電位、平面電極側を低電位とする。
【００２３】
すると、先細電極と平面電極との間に、先細電極側が電気力線が密で、平面電極側が電気力線が疎な電界が発生される。
【００２４】
これにより、先細電極側では等電位線の間隔が密となり、平面電極側では等電位線の間隔が疎となるため、先細電極側から平面電極側へと向かう誘電泳動力が発生し、誘電率の大きい液体は、誘電泳動力によって電界の強い下流側へ引き寄せられ、誘電率の小さい気体は、誘電泳動力によって電界の弱い上流側へ引き寄せられることとなるので、気液混合流体の流入速度が低い場合や、気液混合流体中に含まれる気体の量が多い場合でも、気体が液体に同伴されて液体流出路から流出されることが防止される。
【００２５】
このように、本発明によれば、遠心力と、誘電泳動力の両方を利用して気液を分離させるようにしているので、気液分離装置本体へ導入される気液混合流体の流入速度が遅くなったり、気液混合流体中に含まれる気体の量が多くなった場合でも、液体に同伴されて液体流出路から流出される気体を確実になくすことができる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
図１・図２は、本発明の一実施例である。
【００２８】
図１に示すように、筒状の気液分離装置本体１３を設け、該気液分離装置本体１３の上流側における外周位置に、気液混合流体１４を接線方向へ向けて流入させるための気液混合流体流入路１５を接続すると共に、気液分離装置本体１３の下流側における軸心位置に、液体１６を軸線方向へ排出させるための液体流出路１７を接続する。
【００２９】
又、気液分離装置本体１３の上流側における軸心位置に、分離された気体１８を軸線方向へ排出除去させるための気体排出路１９を接続し、気体排出路１９に図示しないポンプなどの吸引装置を接続する。
【００３０】
更に、気液分離装置本体１３の内部上流側における軸心位置に、気体１８は通すが液体１６は通さないようにした気液分離部２０を、前記気体排出路１９と連通するように設ける。
【００３１】
該気液分離部２０は、例えば、孔径０．２〜０．３ミクロン程度の極く微細な空気透過孔を多数形成された疎水性の四フッ化エチレン樹脂製の中空糸などの、いわゆる中空糸膜を、２０本程度束ねるなどして構成する。
【００３２】
尚、２１は気液分離装置本体１３の内部に形成される旋回流、２２は気液分離装置本体１３内部の下流側に設けられた、旋回流２１を直進流に変換するための絶縁材製のベーン、２３はベーン２２の出側に形成された漸縮部である。
【００３３】
本発明では、更に、ベーン２２の軸心位置に、上流側向かって先細りとなる先細電極２４を取付け、気液分離装置本体１３の上流側端面に平面電極２５を取付け、先細電極２４と平面電極２５との間に交流電源２６を接続すると共に、交流電源２６の平面電極２５側を接地（接地点２７）させることにより、先細電極２４側を高電位に、平面電極２５側を低電位にする。
【００３４】
尚、２８は先細電極２４と平面電極２５との間に発生する電界を表わす電気力線、２９は電気力線２８の等電位線である。
【００３５】
次に、作動について説明する。
【００３６】
気液混合流体流入路１５から気液分離装置本体１３の上流側内部へ、液体１６に気体１８が混合された気液混合流体１４を接線方向へ向けて流入させると、気液分離装置本体１３の内部に下流側へ向かう旋回流２１が形成され、該旋回流２１の遠心力によって質量の大きい液体１６が外周側へ、又、質量の小さい気体１８は軸心側へと移動され、両者が遠心分離される。
【００３７】
ここで、気体排出路１９に接続された図示しないポンプを駆動すると、気液分離装置本体１３の軸心位置へ集められた気体１８が、中空糸膜などの気液分離部２０を通して吸入され、気体排出路１９を介して系外へ排出される。
【００３８】
一方、気液分離装置本体１３の外周側へ集められた液体１６は、ベーン２２で直進流に変換された後、漸縮部２３を通って液体流出路１７へ流出される。
【００３９】
これにより、流体１４から気体１８が分離される。
【００４０】
ところが、気液分離装置本体１３へ導入される気液混合流体１４の流入速度が遅くなったり、気液混合流体１４中に含まれる気体１８の量が多くなったりすると、作用する遠心力が小さくなったり、多量の気体１８を分離処理しきれなくなったりするので、液体１６に同伴されて気体１８が液体流出路１７から流出されやすくなってしまう。
【００４１】
そこで、本発明では、交流電源２６により、先細電極２４と平面電極２５の間に電圧を印加し、且つ、平面電極２５側を接地点２７に接地させることにより、先細電極２４側を高電位、平面電極２５側を低電位とする。
【００４２】
すると、先細電極２４と平面電極２５との間に、図２に示すような、先細電極２４側が電気力線２８が密で、平面電極２５側が電気力線２８が疎な電界が発生される。
【００４３】
これにより、先細電極２４側では等電位線２９の間隔が密となり、平面電極２５側では等電位線２９の間隔が疎となるため、先細電極２４側から平面電極２５側へと向かう誘電泳動力が発生し、誘電率の大きい液体１６は、誘電泳動力によって電界の強い下流側へ引き寄せられ、誘電率の小さい気体１８は、誘電泳動力によって電界の弱い上流側へ引き寄せられることとなるので、気液混合流体１４の流入速度が低い場合や、気液混合流体１４中に含まれる気体１８の量が多い場合でも、気体１８が液体１６に同伴されて液体流出路１７から流出されることが防止される。
【００４４】
このように、本発明によれば、遠心力と、誘電泳動力の両方を利用して気液を分離させるようにしているので、気液分離装置本体１３へ導入される気液混合流体１４の流入速度が遅くなったり、気液混合流体中１４に含まれる気体１８の量が多くなった場合でも、液体１６に同伴されて液体流出路１７から流出される気体１８を確実になくすことができる。
【００４５】
尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の気液分離装置によれば、気液混合流体の流入速度が遅くなったり、気液混合流体中に含まれる気体の量が多くなった場合でも、液体に同伴されて液体流出路から流出される気体をなくすことができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる全体斜視図である。
【図２】先細電極と平面電極の間に発生される電界の等電位線を示す図である。
【図３】従来例の一部破断した斜視図である。
【符号の説明】
１３    気液分離装置本体
１４    気液混合流体
１５    気液混合流体流入路
１６    液体
１７    液体流出路
１８    気体
１９    気体排出路
２４    先細電極
２５    平面電極
２６    交流電源
２７    接地点
【図１】
0003555787.tif 000002
【図２】
0003555787.tif 000003
【図３】
0003555787.tif 000004