(57)【要約】【課題】排気と水との分離性能の低下を抑制することができる気液分離器を提供する。【解決手段】気液分離器２は、燃料電池１からの発電後の排気を上方からケース４の入口３を介して同ケース４内に流入させ、そのケース４内で排気から水を分離して同水をケース４内の最下部に位置する貯水領域８に溜めてからケース４外に排出する一方、上記排気をケース４の出口５を介して同ケース４外に流出させる。そして、ケース４内における入口３の延長上には、入口３から流入した排気の流れを受ける遮蔽板１２が設けられる。このため、入口３からケース４内に流入した排気が貯水領域８の水面に勢いよく当たって水の飛散が生じることは抑制される。従って、飛散した水が排気とともに出口からケース外に流出してしまい、気液分離器２における排気と水との分離性能が低下することは抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池からの発電後の排気を上方からケースの入口を介して同ケース内に流入させ、そのケース内で前記排気から水を分離して同水を前記ケース内の最下部に位置する貯水領域に溜めてからケース外に排出する一方、前記排気を前記ケースの出口を介して同ケース外に流出させる気液分離器において、
前記ケース内における前記入口の延長上に同入口から流入した排気の流れを受ける遮蔽板が設けられていることを特徴とする気液分離器。
【請求項２】
前記ケースの出口は、同ケースの入口よりも低い位置に形成されている請求項１に記載の気液分離器。
【請求項３】
前記ケース内には、前記入口から同ケース内に流入した排気が前記遮蔽板で反射することによって生じる排気の流れを受ける拡張室が設けられている請求項１又は２に記載の気液分離器。
【請求項４】
前記ケースの上部には、鉛直方向に延びる円筒状の側壁と、その側壁の上端部に位置して半円の板状に形成されている天井壁と、水平方向において前記天井壁と並列に且つ同天井壁よりも下方に位置して前記側壁の中心線に対し傾斜している傾斜壁と、が設けられており、
前記ケースの入口は前記傾斜壁に形成されており、前記拡張室は前記側壁の内側かつ前記天井壁の下側に設けられている請求項３に記載の気液分離器。
【請求項５】
前記ケースの入口と出口とは水平方向にずれた位置にあり、前記傾斜壁は前記入口の延長線が前記出口に近づくよう傾斜している請求項４に記載の気液分離器。
【請求項６】
前記ケースの上部の内側には前記拡張室を含むとともに前記入口と連通する分離室が形成されている一方、同ケースの下部の内側には前記貯水領域を含むとともに前記出口と連通する貯水室が形成されており、
前記分離室と前記貯水室との境界部分のうち、前記出口寄りの部分に前記遮蔽板が設けられている一方、前記出口から離れた部分に前記分離室と前記貯水室とを連通する連通部が設けられている請求項５に記載の気液分離器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気液分離器に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を搭載した車両等においては、その燃料電池からの発電後の排気に含まれる水を同排気から分離する気液分離器が設けられる。こうした気液分離器は、例えば特許文献１に示されるように、上記排気をケースの入口を介して同ケース内に流入させ、そのケース内で排気から水を分離して同水をケース内の最下部に位置する貯水領域に溜めてからケース外に排出する一方、上記排気をケースの出口を介して同ケース外に流出させるものである。
【０００３】
ところで、気液分離器における排気からの水の分離は排気と水との重量差を利用して行われているため、そうした排気と水との分離を気液分離器で行うためには、同気液分離器を燃料電池よりも下方に設けることが好ましい。このように気液分離器を設けた場合、燃料電池からの発電後の排気を上方からケースの入口を介して同ケース内に流入させることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−７２１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、燃料電池からの発電後の排気を上方からケースの入口を介して同ケース内に流入させると、上記入口からケース内に流入した排気が下方に流れるため、ケースの最下部に位置する貯水領域の水面に対し、上記排気が勢いよく当たって水の飛散が生じるようになる。そして、飛散した水が排気とともに出口からケース外に流出してしまい、気液分離器における排気と水との分離性能が低下する。
【０００６】
本発明の目的は、排気と水との分離性能の低下を抑制することができる気液分離器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する気液分離器は、燃料電池からの発電後の排気を上方からケースの入口を介して同ケース内に流入させ、そのケース内で排気から水を分離して同水をケース内の最下部に位置する貯水領域に溜めてからケース外に排出する一方、上記排気をケースの出口を介して同ケース外に流出させる。そして、ケース内における上記入口の延長上に同入口から流入した排気の流れを受ける遮蔽板が設けられる。
【０００８】
上記構成によれば、燃料電池からの発電後の排気が上方からケースの入口を介して同ケース内に流入すると、その排気がケースの最下部に位置する貯水領域の水面に向けて下方に流れる。こうしたケース内の排気の流れについては、上記入口の延長上に設けられた遮蔽板が受けるため、上記排気が貯水領域の水面に勢いよく当たって水の飛散が生じることは抑制される。従って、飛散した水が排気とともに出口からケース外に流出してしまい、気液分離器における排気と水との分離性能が低下することは抑制される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、気液分離器における排気と水との分離性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】車両に搭載される燃料電池及び気液分離器を示す略図。
【図２】気液分離器の内部構造を示す断面図。
【図３】気液分離器におけるケースの上部を示す斜視図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、遮蔽板の他の例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、気液分離器の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、自動車等の車両に搭載される燃料電池１は燃料ガス（水素等）と酸化ガス（空気等）とを利用して発電を行い、その発電後の排気が燃料電池１から気液分離器２に送られる。
【００１２】
気液分離器２は、燃料電池１からの発電後の排気が上方から入口３を介して流入するケース４を備え、そのケース４内で排気に含まれる水を同排気から分離する。ケース４内で水と分離した排気には発電のために用いられていない燃料ガスが含まれていることから、その排気はケース４の出口５を介して同ケース４外に流出した後に燃料電池１に戻されて再び発電のために用いられる。また、ケース４内の最下部には排気と分離した水を溜めておくための貯水領域８があり、同貯水領域８に溜められた水はケース４に形成された排水口６からケース４外に排出される。なお、排水口６はケース４に設けられたバルブ７によって定期的に開閉される。
【００１３】
ケース４において、入口３と出口５とは水平方向にずれた位置にあり、且つ、出口５は入口３よりも低い位置に形成されている。ケース４の上部の内側には上記入口３と連通する分離室１１が形成されている一方、同ケース４の下部の内側には貯水領域８を含むとともに上記出口５と連通する貯水室９が形成されている。また、ケース４内における入口３の延長上には、同入口３から流入した排気の流れを受ける遮蔽板１２が設けられている。この遮蔽板１２は、分離室１１と貯水室９との境界部分のうち、出口５寄りの部分に設けられている。一方、分離室１１と貯水室９との境界部分のうち、出口５から離れた部分には、分離室１１と貯水室９とを連通する連通部１３が設けられている。
【００１４】
図２は、入口３からケース４内に入った排気の流れを示している。この排気は、入口３からケース４内に入った後に上記遮蔽板１２で反射することにより、分離室１１内において例えば図２に一点鎖線の矢印で示すように流れる。その後、分離室１１内の排気は、連通部１３を介して貯水室９に流入し、更に同貯水室９の上部を通過して出口５を介してケース４外に流出する。そして、ケース４内を上記排気が通過する過程で、その排気に含まれる水が自重により落下して同排気から分離し、ケース４の最下部に位置する上記貯水領域８に溜まる。
【００１５】
図３は、気液分離器２におけるケース４の上部を示している。ケース４の上部には、鉛直方向に延びる円筒状の側壁１４と、その側壁１４の上端部に位置して半円の板状に形成されている天井壁１５と、水平方向において天井壁１５と並列に且つ同天井壁１５よりも下方に位置して上記側壁１４の中心線ＬＣに対し傾斜している傾斜壁１６と、が設けられている。ケース４の入口３は上記傾斜壁１６に形成されている。そして、傾斜壁１６は、図２に示すように、入口３の延長線ＬＯが出口５に近づくよう傾斜している。また、図３に示すように、側壁１４の内側かつ天井壁１５の下側には、入口３からケース４内に流入した排気が上記遮蔽板１２で反射することによって生じる排気の流れ（図２の一点鎖線の矢印）を受ける拡張室１７が設けられている。なお、この拡張室１７は、上記分離室１１（図２）に含まれている。
【００１６】
次に、気液分離器２の作用について説明する。
燃料電池１からの発電後の排気が上方からケース４の入口３を介して同ケース４内に流入すると、より詳しくは分離室１１における拡張室１７以外の部分に流入すると、その排気がケース４の最下部に位置する貯水領域８の水面に向けて下方に流れる。こうしたケース４内の排気の流れについては、入口３の延長上に設けられた遮蔽板１２が受けるため、上記排気が貯水領域８の水面に勢いよく当たって水の飛散が生じることは抑制される。従って、飛散した水が排気とともに出口５からケース４外に流出してしまい、気液分離器２における排気と水との分離性能が低下することは抑制される。
【００１７】
入口３から分離室１１における拡張室１７以外の部分に入った排気は、遮蔽板１２に当たって同遮蔽板１２で反射した後、分離室１１のうちの拡張室１７に相当する部分に流れ込む。このように拡張室１７が上記排気の流れを受けることにより、拡張室１７内における排気の流れが遅くなるため、ケース４内における排気の通過時間を長くとることができる。従って、ケース４内における排気の通過中に、同排気から水が効果的に分離されるようになる。そして、拡張室１７内に流入した後の排気は、分離室１１における拡張室１７以外の部分に戻ってから連通部１３を介して貯水室９に流入し、更に同貯水室９の上部を通過して出口５からケース４外に流出する。
【００１８】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）気液分離器２における排気と水との分離性能の低下を抑制することができる。
（２）ケースの出口５は、同ケース４の入口３よりも低い位置に形成されているため、仮に入口３からケース４内に流入した排気が貯水領域８の水面に勢いよく当たって水が飛散したとすると、その飛散した水が排気と共に出口５からケース４外に流出しやすくなる。しかし、上記水の飛散は遮蔽板１２によって抑制されるため、その飛散した水のケース４外への流出を抑制することができる。
【００１９】
（３）遮蔽板１２で反射した後の排気が拡張室１７に流れ込むことにより、その排気の流れが遅くなるため、ケース４内における排気の通過時間を長くとることができる。従って、ケース４内における排気の通過中に、同排気から水を効果的に分離させることができる。
【００２０】
（４）傾斜壁１６は入口３の延長線ＬＯが出口５に近づくよう傾斜しているため、その入口からケース４内に流入した排気は、貯水領域８の水面における出口５に近い部分に向って流れる。仮に、上記排気が貯水領域８の水面に勢いよく当たって水が飛散したとすると、その飛散した水が排気と共に出口５からケース４外により一層流出しやすくなる。しかし、上記水の飛散は遮蔽板１２によって抑制されるため、その飛散した水のケース４外の流出を抑制することができる。
【００２１】
（５）分離室１１と貯水室９との境界部分のうち、遮蔽板１２が出口５寄りの部分に設けられている一方、出口５から離れた部分に分離室１１と貯水室９とを連通する連通部１３が設けられている。このため、入口３からケース４（分離室１１）内に流入した排気が出口５に至るまでの排気の流路の長さを長くすることができ、ケース４内における排気の通過時間をより一層長くとることができる。
【００２２】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・図４（ａ）に示すように遮蔽板１２における連通部１３（図２）寄りの端部（図４（ａ）の右端部）を、端に向うほど上方に位置するよう傾斜させてもよい。この場合、遮蔽板１２で反射した後の分離室１１内における排気の流れの調整（例えば排気の流れの旋回性の強化）を、上記端部の傾斜角度の設定を通じて行うことができる。
【００２３】
・図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、遮蔽板１２に同遮蔽板１２を上下方向に貫通する孔１８を形成してもよい。なお、孔１８の水平断面については、円形状としたりスリット形状としたりすることが考えられる。この場合、分離室１１から貯水室９に流れる排気の流通抵抗の調整、及び、同排気からの水の分離効率の調整を、孔１８の位置、大きさ、及び形状等の設定を通じて行うことができる。
【００２４】
・連通部１３の位置を分離室１１と貯水室９との境界部分において適宜変更してもよい。
・傾斜壁１６の傾斜角度及び傾斜方向については適宜変更することが可能である。
【００２５】
・ケース４上部の構造及び拡張室１７の内部形状についても適宜変更することが可能である。
・拡張室１７については必ずしも設ける必要はない。
【００２６】
・ケース４の出口５については、ケース４の入口３と同じ高さ位置に形成されていたり、入口３よりも高い位置に形成されていたりしてもよい。
・遮蔽板１２の位置を適宜変更してもよい。例えば、分離室１１と貯水室９との境界部分から離れた位置に遮蔽板１２を設けることも可能である。
【００２７】
・入口３は傾斜壁１６に設けられることにより同入口３の延長線ＬＯが側壁１４の中心線ＬＣに対し傾斜するようにされているが、入口３の延長線ＬＯが上下方向に延びるように、言い換えれば側壁１４の中心線ＬＣと平行になるように上記入口３が形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１…燃料電池、２…気液分離器、３…入口、４…ケース、５…出口、６…排水口、７…バルブ、８…貯水領域、９…貯水室、１１…分離室、１２…遮蔽板、１３…連通部、１４…側壁、１５…天井壁、１６…傾斜壁、１７…拡張室、１８…孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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