(57)【要約】【課題】  部材の数が著しく減少したにも拘らず、合理的な方法及び低い欠陥率で製造することができる液体分離装置を提供する。【解決手段】  本発明は、気体から液体、油及び油スプレーを分離するための液体分離装置（１０）に関する。この液体分離装置（１０）は、内部にウォーム状部（２３）が配置された流通管の形状をなした液体分離部材（２０）が組み込まれた保持基体（２１）を備える。更に、ウォーム状部（２３）は気体のための螺旋状をなした流路（２５）を形成する。それらは、結合された液体分離部材（２０）と共に保持基体（２１）が一つの部材で形成されるように、ウォーム状部（２３）のピッチの半分の最大長を有する。いくつかの保持基体は、様々な保持基体の個々の液体分離部材が気体のための共通の流路を形成するように、交互に配置されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの板状の保持基体（２１）と、該保持基体（２１）に設けられた少なくとも一つの液体分離部材（２０）とを備え、該液体分離部材（２０）は、吸気口（２６）及び排気口（２７）を有する流通管（２２）を備え、該流通管（２２）内には、前記吸気口（２６）及び前記排気口（２７）間で前記流通管（２２）の内壁に沿って曲がりくねる表面で気体のためのウォーム状の流路（２５）を形成するウォーム状部（２３）が設けられており、気体から液体又は液体スプレーを分離するための液体分離装置（１０）であって、前記ウォーム状部（２３）は、該ウォーム状部（２３）のピッチの０．５倍以下の長さを有し、内部にウォーム状部（２３）が設けられた全ての流通管（２２）が設けられた各保持基体（２１）は、それぞれ一つの部材からなることを特徴とする液体分離装置（１０）。
【請求項２】
少なくとも一つの前記保持基体（２１）は、その板面上に互いに隣り合って配置された二つ以上の分離部材（２０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体分離装置。
【請求項３】
それぞれの前記板面において同一の個数の分離部材（２０）が同一の位置に配置された  二つ以上の保持基体（２１）が、異なる保持基体（２１）に設けられたいくつかの分離部材（２０）のそれぞれが前記気体のための共通の流路（２５）を形成するように、交互に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体分離装置（１０）。
【請求項４】
連続的に形成されたウォーム状部（２３）の流路（２５）の回転方向は、同一方向であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液体分離装置（１０）。
【請求項５】
連続的に形成されたウォーム状部（２３）の流路（２５）の回転方向は、反対方向であることを特徴とする請求項３に記載の液体分離装置（１０）。
【請求項６】
第一のウォーム状部（２３ａ）の曲がりくねった前記表面（２８）の外縁部（３０）と、同一の流路に連続的に直接配置された第二のウォーム状部（２３ｂ）の曲りくねった前記表面（２８）の内縁部（２９）とは、互いにねじり合うように、望ましくは、互いに０°、４５°、９０°又は１３５°でねじり合うように、配置されていることを特徴とする請求項３乃至５の何れか一項に記載の液体分離装置（１０）。
【請求項７】
二つ以上の前記保持基体（２１）が、確実に当接した状態で、互いに配置されている又は互いに接続されていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の液体分離装置（１０）。
【請求項８】
二つ以上の前記保持基体（２１）が、互いに接着、ねじ止め及び／又は固定されていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか一項に記載の液体分離装置（１０）。
【請求項９】
少なくとも二つの隣接した保持基体（２１）は、該二つの保持基体（２１）の相対位置を互いに固定するための少なくとも一つの手段（１６，１７）を備えることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか一項に記載の液体分離装置（１０）。
【請求項１０】
前記二つの保持基体（２１）の相対位置を互いに固定するための手段（１６，１７）は、第一の保持基体（２１ｂ）に設けられた少なくとも一つの突起部（１６）及び第二の保持基体（２１ａ）に設けられた同一の個数の対応する凹部（１７）であり、第一の保持基体（２１ｂ）及び第二の保持基体（２１ａ）は、突起部（１６）がそれに対応する凹部（１７）に嵌合するように配置されており、前記第一の保持基体（２１ｂ）の分離部材（２０ｂ、２０ａ）の前記流通管（２２ｂ）及び前記第二の保持基体（２１ａ）の分離部材（２０ａ）の前記流通管（２２ａ）は、それぞれ互いに確実に当接した状態で配置されており、それぞれ前記気体のための共通の流路（２５）を形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液体分離装置（１０）。
【請求項１１】
ガラス及び／又はプラスチック及び／又は金属からなり、又は、それらを含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の液体分離装置（１０）。
【請求項１２】
熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及び／又はエラストマーであって特にＴｇ≧８０°の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及び／又はエラストマーからなり、又は、それらを含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液体分離装置（１０）。
【請求項１３】
ポリアミドからなり、又は、それを含むことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の液体分離装置（１０）。
【請求項１４】
少なくとも一つの分離部材（２０）が設けられた板状の保持基体（２１）を一つの部材として形成することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の液体分離装置（１０）の製造方法。
【請求項１５】
少なくとも一つの分離部材（２０）が設けられた板状の保持基体（２１）をダイキャスト法又は射出成形法により同時に押し出し成形することを特徴とする請求項１４に記載の液体分離装置（１０）の製造方法。
【請求項１６】
特にブローバイガスであって特に燃焼機関のバルブカバー内に配置されたブローバイガスから油を分離するための油分離装置として使用することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の液体分離装置（１０）の使用方法。
【請求項１７】
特に電池から水を分離するためであって、特に燃料電池の陽極側及び／又は陰極側の排ガスから水を分離するための水分離装置として使用することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の液体分離装置（１０）の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体から液体及び／又は液体スプレーを分離するための液体分離装置に関する。このような分離装置は、例えば燃焼機関のブローバイガス（クランクハウジングガス及びブロウスルーガス）から油又は油スプレーを分離するために用いられる。分離装置の更なる適用範囲は電池の分野に及び、特にＰＥＭ燃料電池であって、特に水に適した温度範囲、特に２０℃から１６０℃の間で作動するＰＥＭ燃料電池の分野に及ぶ。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、このような燃料電池は、数ワットから数キロワットの間の電力を有する。このようなＰＥＭ燃料電池（ポリマー電解質膜燃料電池）は、プロトンの透過を許すポリマー膜を有する。この膜には、乾燥することによりその機能能力が損なわれないように一定の水分を確保することが必要である。この理由により、供給された反応ガスは予め加湿されている。このため、従来技術によれば、加湿機に用いられる水は、陽極及び陰極側において対応して供給される反応気体のために使用される。他方、燃料電池から分離した後に導き去られ直接凝集された気体内に大量に超過した水が出口側で含まれるように、燃料電池の陽極側において純粋な水が反応生成物として生成される。導き去られた気体からこの水を分離するために、加湿すべくこの水を戻すために液体分離装置が同様に用いられる。
【０００３】
従来技術によれば、一般的な迷路又は金属製の編まれた織物又は特にサイクロンは、液体の分離のために用いられている。
【０００４】
気体から塵粒を分離するために、気体を導通させる流通管を備える管状の分離部材が知られている。流通管内には複数のウォームが配置されており、複数のウォームは、管の内周面に沿った円形の通路（軌道）上に気体を強制し、この方法では、管の内壁上に複数の粒子を分離させる。
【０００５】
油分離装置又は油スプレー分離装置の形式である一つの液体分離装置として、ＤＥ１０１２７８２０Ａ１に記載されたものが知られている。これには、５ｃｍより大きい直径を有する管状の分離装置が用いられている。従って、ブローバイガスからの油の粗い分離にのみ、この螺旋状の流路が効果的である。このため、この分離装置よりも良好な分離装置が望まれている。
【０００６】
更に、管状の分離装置の形式である液体分離装置は、例えば整理番号がＤＥ１０２００４０１１１７６．６及びＤＥ１０２００４０１１１７７．４である出願の優先権を主張し本願として同一の出願人により同日に出願された対応する国際出願と同様に、整理番号がＤＥ１０２００４０１１１７６．６及びＤＥ１０２００４０１１１７７．４である同一出願人の特許出願に示されているように、複数の流通管が貫通する基体を備え、それぞれの流通管内にはウォーム状部（螺旋状の挿入部）が配置されている。
【０００７】
また、通常、ウォームは、技術用語として軸の周りを曲がりくねって進む螺旋又は渦巻と定義されている。
【０００８】
更に、導入した部材の長さは、取付状態及び要求された分離能力に従っており、多くの場合、その部材のピッチの倍数である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、流通管と共にこのような長い部分を有する一部材からなる製品は、製造技術に関して多くの問題に突き当たっており、特定の材料及び製造方法では不可能である。
【００１０】
このため、基体、複数の流通管及び各流通管のウォーム状部は、個別であり、又は、別々に製造された部材である。このため、個別の部材を互いに確実に接続させる必要がある。特に、個々のウォーム状部をそれぞれ流通管に固定する必要がある。
【００１１】
基体内のいくつかの小さな液体分離部材は大きな液体分離部材よりも効果的であり、いくつかの小さな液体分離部材をそれぞれのタスク（例えば、モーター内で分離される油の量又は燃料電池内で分離される水の量、取付状態である。）により適合させることができると考えられることから、基体毎又は液体分離装置毎に大量の個々の液体分離部材を設ける傾向が続いている。
【００１２】
本発明の課題は、部材の数が著しく減少したにも拘らず、合理的な方法及び低い欠陥率で製造することができる液体分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は、請求項１による液体分離装置及び請求項１４による製造方法により達成される。有益な設計は従属項に記載されている。このような液体分離装置の使用方法は、請求項１６及び１７に明確に記載されている。
【００１４】
本発明に係る液体分離部材（すなわち、液体分離装置である。）には気体のための吸気口及び排気口を備える流通管が設けられていることから、本発明は管状の分離部材の種類に属する。
【００１５】
結果として、本発明に係る液体分離装置の基盤は、流通管が設けられた液体分離部材及び流通管内に配置されたウォーム状部である。本発明によれば、本発明は、流通管及びウォーム状部が共通の液体分離部材として一つの部材で構成されていることを特徴とする。
【００１６】
それらの液体分離部材は板状の基体に組み込まれており、それらの流通方向は有利に基本的に保持基体の板の面に直角である。個々の液体分離部材は、結合された保持基体（基体）と同様に、共通の構成要素として一つの部材で構成されている。
【００１７】
また、個々の部材は、０．５より小さい長さのピッチを有する。他方、吸気口及び／又は排気口を含む流通管のそれ自体の長さ寸法を、より長くすることができる。更に、ピッチは、３６０°で曲がりくねった表面（螺旋状の表面）の完全な旋回を有する流路の軸線に沿ったウォーム状部の長さとして定義されている。
【００１８】
ウォーム状部はピッチの半分を上限として最大限の長さを有することから、各保持基体は成形部品として一つの部材、特にダイキャスト又は押し出し成形品で製造することができる。この目的で、液体分離部材の流通管及びウォーム状部又は全ての液体分離部材及びそれらの保持基体を同一の製造サイクルで製造することが可能となる。従って、多くの流通管を、同一の課題で、結合されたウォーム状部が設けられた流路内に形成することができる。これにより、例えば３ｍｍの非常に小さい内径を有する流通管が可能となる。
【００１９】
一つの有益な実施例では、このような方法で製造された少なくとも二つの保持基体は、少なくとも一つの隣接した保持基体の結合された液体分離部材又は流通管を備える保持基体の一つの液体分離部材又は流通管が気体のための共通の流路であって互いに全ての保持基体を貫通して伸びる流路を形成すべく個々の保持基体のそれぞれの液体分離部材（又はそれらの流通管）が互いに配置されるように、互いに隣接して配置されている。
【００２０】
更に、ウォーム状部により形成された気体の回転方向（時計回り又は反時計周り）が互いに隣接して配置された二つの保持基体間で変化したとき、特に有益である。最初の部材が気体の流れ方向内でウォーム状部の曲がりくねった表面の反時計回り方向を有する場合、その次に配置されたウォーム状部は、結合された流路又は複数の流路の曲がりくねった表面の時計回り方向を有する。
【００２１】
このような少なくとも二つの液体分離部材の連続した配置（気体のための共通の流路が、流通管と交互に配置された保持基体の個々の液体分離部材のウォーム状部から形成される。）、最大限に有益に個々の部材がそれらのピッチの０．５倍に相当する長さを有すること、分離が極めて有効な方法により実施され得ること、更に、気体が二つの液体分離部材の連続的に接続された流通管内で一方の回転方向から他方の回転方向に偏向するように連続的な部材の回転方向が互いに反対方向になることは、現在驚くほど確認されている。
【００２２】
それらのウォーム状部を異なる回転方向で連続的に接続することにより、液体又は液体スプレーを優れた方法で分離させることにより衝突面が生じる。また、次の部材の曲がりくねった表面が先の部材の曲がりくねった表面により形成された流路内に突出するように、ウォーム状部の曲がりくねった表面を配置することができる。更に、第一の部材の曲がりくねった表面が第二の隣接した部材の曲がりくねった表面により形成された流路内にほぼ真ん中まで突出した場合、特に有益である。
【００２３】
一方、同一方向に位置決めされた部材を備える保持基体を、互いに隣接して配置することができる。
【００２４】
第一の部材の排気口側の端部と、該端部に近接して配置され、次に配置された第二の部材の吸気口側の端部とを、共通の流路の中心軸に関して互いに相対的に所定の角度で特に４５°及び１３５°間でより望ましくはほぼ９０°で回転した状態（ねじれた状態）で配置することができる。
【００２５】
従って、最初に述べた液体分離装置では、部材（螺旋状部材）の回転方向は互いに隣接した保持基体間でそれぞれ変化する。これにより、完成された分離装置では、回転方向の変更又はそれぞれに伴う衝突面により気体を流すべく高い分離能力を得るために、回転方向に反転された二つの保持基体を連続的に組み立てる必要がある。従って、交互に配置された保持基体の数に関係なく、液体分離装置全体を単に二つの異なる保持基体で構成することができる。分離能力についての低い要求では、又は、粗分離としての適応のために、一つの板状の保持基体のみを用いることができる。
【００２６】
好ましくは、それぞれの分離部材は、少なくとも二つの航路又は流路を有する。これにより、互いに分離して形成された二つ以上の航路が生じるように、流通管は長手方向に沿った軸に直角に配置される。これにより、一つの部材の曲がりくねった表面は十分である。一方、いくつかの曲がりくねった表面を互いに混ざり合うように配置することができる。
【００２７】
更なる有益な実施例において、複数の流路のうち少なくとも一つは、１ｍｍ２と８００ｍｍ２との間の範囲で最も小さい交差部分を有する。このような流路が２ｍｍ２以上及び／又は４００ｍｍ２以下望ましくは４ｍｍ２以上及び／又は２００ｍｍ２以下の最小の交差部分を有すれば、特に有益である。
【００２８】
好ましくは、少なくとも一つの流路が軸方向に約４５°の角度で交差している。好ましくは、互いに隣接する液体分離装置の連続したウォーム状部のうち少なくとも二つが、互いに直接接続されるように配置され又は軸方向に対して確実に当接した状態で配置される。一方、部材を流通管全体を超えて配置することはできないが、部材を流通管の先端部、中間部及び終端部に配置することはできる。後者の場合、隣接した部材は、軸方向に互いに若干分離した状態で配置することができる。
【００２９】
流れは、流通管内に軸方向に又は所定の状況では接線方向に流入し、また、その軸方向及び／又は接線方向に流出する。軸方向及び／又は接線方向に対して限られた角度での流入及び流出は可能である。一方、気体の軸方向の流入及び／又は流出は、技術的に有益である。
【００３０】
好ましくは、流通管の吸気口は、流通管の流入角度が軸線方向に対して４５°以下又は流通管の外周面の接線に対して４５°以下の角度となるように配置される。好ましくは、排気口は、流通管からの気体の流出角度が軸線方向に対して４５°以下又は流通管の外周面の接線に対して４５°以下の角度となるように配置される。
【００３１】
好ましくは、互いに隣接して配置された流通管及び／又は流路は同一の直径を有し、これにより、同一の圧力が流通管又は流路の全長に亘って低下する。
【００３２】
好ましくは、少なくとも一つの流通管の最も肉薄な部分における内径が、３０ｍｍ以下、望ましくは２５ｍｍ以下、望ましくは１２ｍｍ以下、望ましくは７ｍｍ以下である。好ましくは、流通管及び／又はいくつかの連続して配置された流通管で構成された流管の最も肉薄な部分又は全長における内径が、１ｍｍ以上、望ましくは２ｍｍ以上であり望ましくは１０ｍｍ以下である。
【００３３】
更なる有益な実施例において、最も肉薄な部分又は全範囲における部材の曲りくねった表面の周壁の薄さは、流通管又は流管の直径の１／２０より大きく及び／又は半分未満、好ましくは１／１０より大きく及び／又は１／３未満である。
【００３４】
更なる有益な実施例において、部材のピッチは、結合された流通管の直径の１／８倍以上及び／又は１０倍以下、好ましくは１／４倍以上及び又は５倍以下、好ましくは１／２倍以上及び／又は二倍以下である。
【００３５】
更に好ましくは、流通管内の圧力の損失を最小限に抑えるために、流通管は、その先端部及び／又は終端部で円錐形状に拡大している。更に、最後の部材の端部における曲がりくねった表面の縁部において、既に分離された液体の噴霧及び水切りの発生が防止されるように、流通管の終端部の拡大により気体の速度を低減させる。
【００３６】
一つ以上の連続した部材及び／又は配置のために全長に亘って形成された共通の流通管の直径を断面で又は全長に亘って縮小させることができる。
【００３７】
他の実施例では、軸線に沿った液体分離部材の部分（又は、互いに結合され連続して配置された液体分離部材のいくつかの又は全ての部分、連続して配置された基体も同様である。）は、先端部及び／又は基端部において、前記部分の中心又は各部分又は最後の部分が軸方向に厚くなっている。前記中心は、先端部又は終端部に向けて円錐状に厚くなっている。
【００３８】
更に、少なくとも一つの部材、又は、共通の流通管のいくつかの又は全ての連続して配置された部材の実施例では、ウォーム状部の中心と流通管の周壁との間の距離が軸方向に減少している。
【００３９】
更に有益な実施例において、一つの部材、又は、共通の流通管のいくつかの又は全ての連続して配置された部材では、ウォーム状部の中心の半径又はウォーム状部の半径、及び／又は、流通管の直径又は共通の流通管の直径が、軸方向の減少している。
【００４０】
更なる実施例において、少なくとも一つの部分、又は、共通の流通管のいくつかの又は全ての連続して配置された部分では、前記部分のピッチ又は前記部材内のピッチが少なくとも部分的に軸方向に増加又は減少している。
【００４１】
更に有益な実施例では、液体分離部材の少なくとも流通管、又は、連続的に配置された液体分離部材の共通の流通管は、ウォーム状部が配置されていない吸気口の領域のような開始部分及び／又はウォーム状部が配置されていない排気口のような最終部分を備える。
【００４２】
好ましくは、このような開始部分又は最終部分は、流通管の直径の二倍よりも大きい長さを有する。
【００４３】
好ましくは、個々の保持基体が平板状（例えば、円筒形状）をなすように形成されている。基本的に、それらの形は、その空間条件と共に取付状態から推測され、無限に選択される。好ましくは、板の高さ（個々の液体分離部材の流通管の軸方向に沿った方向の高さ）は、個々の液体分離部材のウォーム状部のピッチの約１．５倍未満、望ましくは１倍でありより好ましくは０．５倍未満である。
【００４４】
いくつかの保持基体が連続的に配置されている場合、互いに確実に当接した状態で成立されることが望ましい。このため、保持基体を、互いに接続することができ、例えば接着、ねじ止め及び／又は固定することができる。保持基体の相互の相対位置を固定するために、互いに隣接して配置された二つの保持基体の相対位置が互いに関連して規定される手段を含む方法で保持基体を形成することが望ましい。このことは、例えば連続した保持基体の互いに対向した側面を有する舌片及び溝部材等により成立され得る。また、軸が導入され得る全ての保持基体を貫通する孔が形成された保持基体を用いることができる。前記孔及び前記軸は、例えば、個々の保持基体の位置を規定する舌片及び溝を有する。
【００４５】
保持基体は、例えば燃料電池における水分離装置又は燃焼機関のバルブカバーのように、それらを取り囲む部材内で部分的にレールにより結合され、レールの大きさ及び配置は、一つのレールが保持基体をその端部のうちの一つで受けるように選択される。このように、個々のレールの配置のために、保持基体の数をそれらの相対位置と同様に固定することができる。更に、このようなレールシステムは本発明のモジュール方式に寄与する。
【００４６】
連続的に接続された流通管の周壁において分離された液体を連れ去るために、それらの周壁好ましくは軸方向に沿った周壁は溝及び通路を有する。分離された液体を流通管の排気口に導くために、膜を軸方向に沿って取り付けることができる。また、曲がりくねった表面に、分離された液体を連れ去るための長孔及び／又は通路を形成することもできる。前記溝が前記曲がりくねった表面の外縁内に伸びれば特に良好である。
【発明の効果】
【００４７】
本発明に係る液体分離装置は一連の効果を有する。
【００４８】
液体分離装置（ウォーム状部、流通管又は液体分離部材）のために必要となる部品の数を極めて削減することができる。
【００４９】
これにより、コストを著しく削減することができ且つ組立品の簡略化を図ることができる。
【００５０】
更に、個々の部材の固定を不要とすることができる。
【００５１】
分離強度が他のサイクロン状の分離装置に比べて最大化することができる。このことは、（互いに連続的に配置された少なくとも一つの又は複数の液体分離部材により形成された）多くの液体分離通路は互いに平行になるように機能したとき、特に達成される。
【００５２】
従って、圧力損失が低く、容量が大きく、更に、気体の流れが安定し、小型化した統合された液体分離装置が可能となる。
【００５３】
個々の流通管の個数又は共通の気体流路の個数を、例えば陰極側に比べて陽極側でより多くの水が発生する燃料電池内の状態、モーターのブローバイ機能、最大の圧力低下及び／又は許容される最大の液体移動により選択することができる。
【００５４】
流通管の直径が３０ｍｍ以下である場合、流通管をバルブボンネット（バルブカバー）内に組み込むことができる。燃料電池には、寸法に関して極端な制限が要求されないように、結合の可能性が著しく多く存在する。
【００５５】
更に、ウォーム状部の中心（核心）は、特に流路の（気体の流れ方向に観察される）最初及び／又は最後の流通管に設けられた吸気口の領域内及び／又は排気口の領域内に移動させることができる。これにより、流れ圧力の損失を更に低減することができる。自由な流れ領域が部材の中間軸又は連続して接続された部材内に存在するようにするために、中心を円錐状に移動させることは特に望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
本発明のいくつかの例は、以下に記載されている。ここでは、以下に示すように、所定の範囲の記述が繰り返されないように、同一又は類似の部材には同一又は類似の参照符号が用いられている。
【実施例】
【００５７】
図１は、燃焼機関のシリンダヘッド上に配置されたシリンダヘッドカバー１を示す。このシリンダヘッドカバー１は、気体のための吸気口３及び排気口４を有するキャビティ２を備える。吸気口３を経たブローバイガスは、燃焼機関のクランクケースからキャビティ２内に流入し、排気口４を経てこのキャビティ２から流出する。クランクケースの気体は、混合した油又は油スプレーからキャビティ２内で取り除かれる。この油スプレー又は分離された油は、サイフォン６内に集められ、更に、油溜め内に継続的に戻され又は一部が戻される。
【００５８】
衝突板５は、シリンダヘッドカバー１のキャビティ２内に吸気口３の後方で直接配置されている。それらの衝突板は、油の液滴の粗い分離に予め影響を与える機能を有する。このため、この衝突板５は、衝突板を通る気体の迷路状の通路が形成されるようにオフセットして配置されている。
【００５９】
本発明に係る分離装置１０は、気体の流路内に油の粗い分離装置である衝突板５の後方で配置されており、この装置は、別個の部材１０ａ及び１０ｂを備える。部材１０ａ及び１０ｂは、それぞれ断面で認識することができる少なくとも一つの分離部材２０ａ，２０ｂが内部に配置された板状の保持基体２１ａ及び２１ｂを備える。保持基体２１ａ及び２１ｂは、シリンダヘッドカバー１のハウジング内に形成されたレール内に固定されている。分離部材２０ａ及び２０ｂは、それぞれウォーム状部２３ａ及び２３ｂがそれぞれ内部に配置された流通管２２ａ，２２ｂを備える。ブローバイガスは、流通管２２ａ及び２２ｂ内に流入し、ウォーム状部２３ａ及び２３ｂにより回転移動し始める。これにより、油及び油スプレーは、気体から離脱し、流通管２２ａ及び２２ｂの周壁上に分離される。このように分離された油は、流通管２２ａ及び２２ｂの周壁に沿って気体の流れ方向に移動し、その後、サイフォン６内に流入する。このとき、流通管２２ａ及び２２ｂは、シリンダヘッドカバー内で、ブローバイガスのための吸気口及び排気口４間の唯一（単一）の通路としての役割を果たす。
【００６０】
図１に示されているように、ウォーム状部２３ａは、気体を時計回りに回転移動（時計回り方向）させるように、回転した状態で組み付けられて固定されている。この後方に配置された部材２３ｂは、気体の回転方向を反時計回り方向（時計回り方向と逆方向である。）に反転させるために、他方向の回転方向を有する。特に、このような回転方向の反転により、ここに示された分離装置１０の分離効率が著しく向上する。ウォーム状部は流通管内に固定されてはいるがそれら自身が回転することはないことに留意しなければならない。
【００６１】
図２には、切り取られたシリンダヘッドカバー１が示されており、ここでは、キャビティ２はバルブカバー１内に配置されており、分離装置１０も同様にバルブカバー１内に配置されている。分離された油を集めるためのサイフォン６は、気体の流れ方向で見て衝突板５及び分離装置１０の後方に配置されている。
【００６２】
この図から、分離部材１０が二つの板状の保持基体２１ａ及び２１ｂからどのように組み立てられるかを容易に認識することができる。更に、二つの保持基体２１ａ及び２１ｂは、それぞれレール状の支持部７ａ，７ａ´及び７ｂ，７ｂ´内に配置されている。更に、保持基体２１ａには、気体の流れ方向を横切る方向に互いに隣り合うように配置された三つの分離部材２０ａが設けられており、保持基体２１ｂには分離部材２０ｂ，２０ｂ´及び２０ｂ´´が設けられている。更に、２３ｂ、２３ｂ´及び２３ｂ´´と同様に対応するように符号が付されたウォーム状部２３ａに加えて、流通管２２ａ´及び２２ｂ、２２ｂ´及び２２ｂ´´の配置は、図１におけるそれに対応する。ここでは、保持基体２１ａ及び２１ｂ間で気流の回転方向の反転が生じる。
【００６３】
ウォーム状部２３ａの例を用いてここで説明されたウォーム状部は、流通管２２ａの吸気口２６ａ、吸気口側縁部２９ａ及び流通管２２ｂの例を用いて説明した排気口２７ｂ上の排気口側の縁部３０ｂを有する。その他の流通管における条件はこれらに対応しており、従って、その他の流通管における条件は個別に記載されていない。
【００６４】
この図において、分離部材２０ａの排気口側縁部３０ａ及び分離部材２０ｂの吸気口側縁部２９ｂは、吸気口側縁部２９ｂが分離部材２０ａの気体の流路内に突出するように、互いに９０°でオフセットされていることが特によく分かる。これにより、油及び油スプレーの特に効果的な分離がもたらされる。
【００６５】
図３は、図２で例示された分離装置１０の二つの保持基体２１ａ及び２１ｂを示す。ここでは、前記した及び後述する図面において類似した又は対応する部材は、類似した又は対応する参照符号（但し、ａ，ｂ，´，´´，´´´等の追加による変更はある。）により示されている。ここで、保持基体２１ａ及び２１ｂが板状をなしており、流通管２２ａ，２２ａ´，２２ａ´´´等がそれぞれ対応する保持基体２１ａ及び２１ｂから突出していることが分かる。流通管はウォーム状部２３ｂ，２３ｂ´，２３ｂ´´・・・等を含む。本発明では、流通管２２ａ，２２ａ´，・・・及び２２ｂ，２２ｂ´・・・が設けられた各保持基体２１ａ及び２１ｂと各流通管内に配置されたウォーム状部とが、それぞれ各保持基体２１ａ及び２１ｂとして一つの部材で形成されていることは特に有益である。このことは、ウォーム状部が各ウォーム状の部材のピッチの半分以下の長さを有する場合、例えば射出成形法又はダイキャスト法のような経済的な方法又は仕方により達成される。製造技術に関して、より長いウォーム状部を製造するには費用が極めて掛かってしまう。
【００６６】
図４は、二つの平坦な円筒状をなした保持基体２１ａ及び２１ｂを備える油分離装置１０を示す。説明をし易くするために、二つの保持基体２１ａ，２１ｂは円筒の対称軸方向に互いに間隔をおいて表示されている。他方、この本発明に係る油分離装置１０では、二つの板状の保持基体２１ａ，２１ｂは、それらが対称軸方向に沿った二つの板状の保持基体の厚さに対応する円筒高さを有する共通の円筒を形成するように、互いに直接隣接して配置されている。結合されたウォーム状部２３ａ，・・・，２３ｂ，・・・と共に流通管２２ａ，・・・，２２ｂ，・・・が設けられた四つの油分離部材（２０ａ，・・・，２０ｂ，・・・）は、各保持基体２１ａ，２１ｂ内に一体化されている。四つの油分離部材２０ａ，・・・，２０ｂ，・・・は、円筒軸に直角な平面内で円筒軸を取り巻く円上に配置されている。各ウォーム状部２３ａ，・・・，２３ｂ・・・は、それぞれピッチの半分に対応する長さを有する。各保持基体２１ａ、２１ｂ、その結合された流通管２２ａ，・・・及びその結合されたウォーム状部２３ａ，・・・は、それぞれ共通のダイキャスト部品として一つの部品から形成されている。これにより、両保持基体２１ａ，２１ｂは、二つの円筒軸が一致するように二つの円筒２１ａ，２１ｂが互いに直接隣接して配置された単一の油分離装置１０内に一体的に組み込まれる。同時に、第一の保持基体２１ａの一つの内方及び第二の保持基体２１ｂの一つの内方の二つの流通管２２ａ及び２２ｂ又は２２ａ´及び２２ｂ´は、気体のための共通の流路を形成する。従って、流通管２２ａ及び２２ｂはそれらのウォーム状部２３ａ及び２３ｂと共に共通の流路を形成する。一方の保持基体２１ａの全てのウォーム状部２３ａ，２３ａ´，・・・は反時計回りの回転方向を有し、他方の保持基体２１ｂの全てのウォーム状部２３ｂは時計回りの回転方向を有し、互いに配置され且つ共通の流路を形成する（異なる保持基体２１及び２１ｂの）ウォーム状部２３ａ，２３ｂ及び２３ａ´，２３ｂ´，・・・は個々の流路２２の中心軸に関して９０°で互いに捩れており、油分離装置１０内では、一方の保持基体から他方の保持基体への移動の高さにおける各共通の流路のために、油の分離を向上させるべく衝突面が形成されている。
【００６７】
油分離装置１０内での二つの保持基体２１ａ，２１ｂの位置決めの調節を正確に行うために、保持基体２１ｂには、他方の保持基体２１ａに対向する表面上に、円筒状に突出した突起部１６が形成されている。この突起部１６は、基体２１ａ内に対応して形成された円筒状の凹部（図示せず）に嵌合する。突起部１６及び前記凹部は、二つの保持基体２１ａ，２１ｂが完全に組み立てられた状態で共通の円筒軸の周りに回転することを防止する役割を果たす。従って、突起部１６及び前記凹部は、油分離装置１０を貫通する共通の流路を確保し且つ個々の共通の流路の各ウォーム状部２３ａ，２３ｂの相対位置を固定する役割を果たす。
【００６８】
単一の突起部１６及び結合された凹部に代えて複数個の締結可能なものを用いた実施例が可能である。それらは、例えば偶数のウォーム状部をそれらが交互に時計回り方向及び時計回り方向の逆方向に回転するように配置することにより、連続して配置されたウォーム状部内で互いに同一方向又は逆方向に向く流れ方向を有する液体分離装置の製造のための同一の基本モジュールの使用が可能になる。
【００６９】
図４に示す例において、互いに逆に配置された二つの分離部材２０ａ，２０ａ´が例えば時計回り方向の同一の方向を向いたウォーム状部２３ａ，２３ａ´を提供し、更に、互いに反対方向に配置された残りの分離部材２０ａ´´及び２０ａ´´´が両方とも反時計回り方向に捩れたウォーム状部２３ａ´´及び２３ａ´´´を提供した場合、このような二つの保持基体２１ａの連続した配置によって回転方向に変化を生じさせることができる。二つの保持基体の間で個々の分離部材における回転方向に変化が生じないように二つの保持基体が連続的に配置されているからであり、また、二つの保持基体内で連続的に配置されたウォーム状部間の回転方向に変化が生じるように保持基体の一つが９０°オフセットさせて組み付けられているからである。保持基体に対応させるために、連続的に配置された保持基体の取付位置にレールが配置された場合、このモジュール方式は特に容易に実現される。保持基体を対応するレールに異なる方向で挿入又は導入することにより、回転方向の態様を無限に選択することができ、更に、個々の保持基体間の回転方向を変化させることができる。
【００７０】
導入時において回転方向が交互に入れ替わるように連続して配置されたウォーム状部とは別に、基体から基体に向けて共通の気体流路２２の中心軸の周りに相互に９０°で捩れるように、一様な方向を有するウォーム状部を交互に配置することができる。孔１５ａ，１５ｂは、保持基体の円筒軸の位置合わせのために、円筒状をなした保持基体２１ａ，２１ｂの中心に形成されている。ガイドピンは、より正確に位置合わせするために孔１５ａ，１５ｂ内に設けられる。
【００７１】
また、各基体９における案内孔１５ａ，１５ｂには、円筒軸の方向に沿ったフィン（スプリング）が設けられている。対応するガイドピンには、二つの保持基体２１ａ，２１ｂの相対位置をガイドピンによって共通の円筒軸についての回転位置に関して所望の位置に位置決めすることができるように、フィンに対応する切り込み又は溝が形成されている。舌片及び溝を、所望の回転を確保するために、個々の他の構成部材に形成することもできる。
【００７２】
図示された保持基体２１ａ，２１ｂでは、個々の油分離部材２０又は流通管２２の軸方向は、保持基体２１ａ，２１ｂの円筒軸に平行である。車両が傾いた状態におかれているときに液体を導くべく流路に傾斜を与えるために、完成された油分離装置１０は水平線に関して角度α＞０で傾くように配置されている（角度α＝油分離装置の中心円筒軸と水平線との間の角度）。これに代えて、個々の油分離部材２０を、保持基体２１の円筒軸に対する油分離部材２０の軸線方向の角度が０°よりも大きくなるように保持基体２１内に組み込むことができる。
【００７３】
図５及び図６は、図４に示された保持基体２１ｂを二つの側面から見たときの状態を示す。
【００７４】
図７の部分図である７Ａ，７Ｂ及び７Ｃはそれぞれ全て時計回り（時計回りの方向）に回転したウォーム状部２３を示す。これらのウォーム状部２３は、吸気口における縁部３０と排気口における縁部２９とを備える。また、ウォーム状部２３は、二つの曲がりくねった表面又は曲がりくねった表面２８ａ及び２８ｂを形成し、更に、気体の流路を二つに分割する。部分図Ａ，Ｂ，Ｃには様々な変形例が示されており、図７Ａには、吸気口側の縁部３０及び排気口側の縁部２９にそれぞれ同様に面取り加工が施された例が示されている。図７Ｂに示された吸気口側の縁部は異なる形状をなしており、更に、図７Ｃでは排気口側の縁部２９及び吸気口側の縁部３０は互いに異なる形状を有する。更に、図７Ａ及び７Ｂと比較して図７Ｃには安定した核部が示されている。
【００７５】
図８には、交互に配置された油分離装置の二つの保持基体のために共通の流路２５に適用される二つのウォーム状部２３ａ及び２３ｂが示されている。両ウォーム状部２３ａ，２３ｂは、それらのピッチの０．５倍に相当する長さを有すると共に同一の回転方向（時計回り）を有する。
【００７６】
更に、図８には、円筒状をなした分離装置１０の側面図が示されており、図８では、二つの保持基体が互いに固定されるように確実に当接した状態で結合されている。
【００７７】
更に、図には、中心に配置された案内孔１５及び案内孔１５から異なる間隔をおいて配置された複数の油分離部材２０ａ，２０ｂ，・・・が形成された分離装置１０の平面図が示されている。
【００７８】
図９は、陰極側に例えば水素分子Ｈ２のような燃料が導管を経て供給されるＰＥＭ燃料電池４０を示す。陽極側の反応生成物は導管４２を経て導き去られる。陽極側の反応生成物は基本的にＨ２Ｏである。燃料電池では、薄膜が乾燥することによるその機能の損失を招かないように、陽極への図示しない燃料（Ｏ２及び空気等）の供給と同様に導管４３を経ての陰極への燃料供給の加湿が必要となる。このため、導管４３は、図示の例では、気体加湿のための装置を貫通している。この装置によれば、陰極側の燃料が加湿される。
【００７９】
他方、大量の超過した水が導管４２内に出口側で存在するように、陽極側では（純粋な）水が反応生成物として生成される。反応気体と共に導管４２を経て導かれた水は、この不要な気体から取り除かれる。このため、本発明では、水分離装置１０が導管４２内に配置されている。図示の例では、略図により示された水分離部材２０ｃ，２０ｃ´及び２０ｃ´´´を含む三つの保持基体２１ａ，２１ｂ，２１ｃがこの分離装置内に配置されている。気体の流路の上流に取り付けられ保持基体２１ａ及び２１ｂに設けられた分離部材は、図示しないが、分離部材２０ｃ，２０ｃ´，２０ｃ´´のそれぞれと協働して共通の流路を形成している。このような分離装置では、燃料電池から流出した後に導管４２内で間接的に凝集する水滴は分離される。
【００８０】
今のところ、陽極側で生成された水は外気に流出し、費用をかけて用意された水は供給された反応気体を湿らせるために用いられる。
【００８１】
他方、この方法により反応気体から取り除かれた純粋な水は、水の循環を維持するために、完成されたシステムに外部から水を供給する必要がないように、水返還用導管４４を経て加湿装置４１に導かれる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】油分離装置に用いられたシリンダヘッドカバーである。
【図２】シリンダヘッドカバーの断面図である。
【図３】二つの保持基体を備える油分離装置である。
【図４】本発明に係る油分離装置を構成する統合された液体分離部材が設けられた二つの保持基体である。
【図５】図４における保持基体の軸方向の平面図である。
【図６】図４における保持基体の軸方向の平面図である。
【図７】ウォーム状部の様々な形状である。
【図８】二つの保持基体を備える油分離装置と、二つの油分離部材の互いに隣接し且つ共通の流管内に連続して配置された二つのウォーム状部との斜視図及び平面図である。
【図９】液体分離装置が設けられた電池である。
【符号の説明】
【００８３】
１０  液体分離装置
１６，１７  手段（突起部、凹部）
２０，２０ｂ，２０ａ  液体分離部材
２１，２１ａ，２１ｂ  保持基体
２２，２２ａ，２２ｂ  流通管
２３，２３ａ，２３ｂ  ウォーム状部
２５  流路
２６  吸気口
２７  排気口
２９  内縁部
３０  外縁部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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