(57)【要約】【課題】  本発明では、メンテナンスの頻度を抑えることができる異物分離器を提供することを目的とする。【解決手段】  異物分離器１は、タンク２の底部２２から所定距離上方に離れて配置される液体排出口５ｃと、この液体排出口５ｃに流入してくる凝縮水を外部に排出するための排出路５ａとを有する出口ポート５と、液体排出口５ｃの上方および側方を覆うために、その開口が下向きになった状態で設けられるキャップ６と、を備える。また、キャップ６には、タンク２の底部２２に溜まる混合液の嵩が増すことによりキャップ６内に閉じ込められるガスを、タンク２内に排出するガス抜き孔６３ａが形成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異物および液体が混ざった混合液と、気体とが供給され、かつ前記混合液を底部で溜めるとともに、前記気体を上部に形成した排気口を通じて外部に排出するタンクを備える異物分離器であって、
前記タンクの底部から所定距離上方に離れて配置される液体排出口と、この液体排出口に流入してくる液体を外部に排出するための排出路とを有する排液手段と、
前記液体排出口の上方および側方を覆うために、その開口が下向きになった状態で設けられるキャップと、
前記タンクの底部に溜まる前記混合液の嵩が増すことにより前記キャップ内に閉じ込められる気体を、前記タンク内または前記タンク外に排出するガス抜き部と、を備えたことを特徴とする異物分離器。
【請求項２】
請求項１に記載の異物分離器であって、
前記排液手段は、前記タンクの底部から貫通するように設けられ、かつその側壁に前記液体排出口が形成される管状の出口ポートであり、
前記キャップが、前記出口ポートの上端に結合されることを特徴とする異物分離器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の異物分離器であって、
前記キャップの開口端は、前記液体排出口よりも所定距離だけ下方に位置するように形成されていることを特徴とする異物分離器。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載の異物分離器であって、
前記ガス抜き部は、
前記キャップの側面のうち前記液体排出口よりも上方の位置に、前記キャップの内面から外面に向かって斜め下向きに形成されたガス抜き孔であることを特徴とする異物分離器。
【請求項５】
請求項４に記載の異物分離器であって、
前記出口ポートに、
前記液体の流れを塞き止めるための開閉自在なバルブを設けたことを特徴とする異物分離器。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載の異物分離器であって、
前記ガス抜き部は、
前記キャップ内における前記液体排出口よりも上方の空間と、前記タンク外とを繋ぐガス抜き管であることを特徴とする異物分離器。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のうちのいずれか１項に記載の異物分離器であって、
前記タンクの底部に、沈殿する異物を排出するためのドレンポートを設けたことを特徴とする異物分離器。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のうちのいずれか１項に記載の異物分離器であって、
前記キャップの開口端と、前記排液手段とで形成される面積が、
前記タンク内に供給されてくる前記混合液の流量と、
前記混合液内における異物の沈降速度よりも小さい速度とに基づいて算出されることを特徴とする異物分離器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水などの液体から異物（固形物）を分離するための異物分離器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料改質発電システムは、メタノールなどの水素原子を含んだ炭化水素系燃料を改質する改質器や、この改質器で生成される水素リッチなガス（水素を多量に含んだガス）と外部から供給される空気との電気化学反応により発電する燃料電池を主に備えている。そして、このように改質器で生成された水素リッチなガスは、燃料電池に供給される前に熱交換器を通過するようになっており、これによってガスから熱が回収されるとともに、この熱の回収に伴って生成される凝縮水が回収されるようになっている。
【０００３】
ところで、この回収工程においては、改質器から出てくるガスを凝縮することによって生成される凝縮水に異物が含まれることがあるため、凝縮水を再利用するためには異物を除去する必要がある。なお、異物を除去する技術としては、従来、凝縮水をメッシュの細かいフィルタ（数十ミクロン程度の粗さ）に通すことによって、水と異物とを分離させるものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２３２４６号公報（段落００３０、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、メッシュを細かくすることによって、フィルタに異物が詰まり易くなるので、フィルタを頻繁に交換しなければならず、メンテナンスが煩雑となるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明では、メンテナンスの頻度を抑えることができる異物分離器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する本発明のうち請求項１に記載の発明は、異物および液体が混ざった混合液と、気体とが供給され、かつ前記混合液を底部で溜めるとともに、前記気体を上部に形成した排気口を通じて外部に排出するタンクを備える異物分離器であって、前記タンクの底部から所定距離上方に離れて配置される液体排出口と、この液体排出口に流入してくる液体を外部に排出するための排出路とを有する排液手段と、前記液体排出口の上方および側方を覆うために、その開口が下向きになった状態で設けられるキャップと、前記タンクの底部に溜まる前記混合液の嵩が増すことにより前記キャップ内に閉じ込められる気体を、前記タンク内または前記タンク外に排出するガス抜き部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、「排液手段」とは、後記する管状の出口ポート（その内部に排出路が形成され、かつその側壁に液体排出口が形成されるもの）を意味する他、例えばタンクの側壁に液体排出口を形成し、この液体排出口に配管を接続させる場合は、タンクの側壁および配管を意味する。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、混合液と気体とがタンク内に供給されると、タンクの底部に混合液が溜まるとともに、気体が排気口から外部に排出される。そして、混合液が液体排出口まで溜まった状態で、さらに混合液がタンク内に供給されると、混合液に混ざっている異物のうち液体よりも重いものがタンクの底部に沈殿し、かつ液体よりも軽いものが液体排出口の側方を覆うキャップの縁で塞き止められることとなる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の異物分離器であって、前記排液手段は、前記タンクの底部から貫通するように設けられ、かつその側壁に前記液体排出口が形成される管状の出口ポートであり、前記キャップが、前記出口ポートの上端に結合されることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、タンクの底部から貫通させた出口ポートの上端にキャップを結合するだけでキャップをタンク内に設置できるので、例えばキャップをタンクの側壁に固着させる場合に比べ、キャップの位置決めや結合を容易に行うことができる。また、出口ポートの上端にキャップを結合すればよいので、例えば内径が異なる別のタンクにキャップを設置する際にも、キャップの形状を変更することなく、キャップを設置することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の異物分離器であって、
前記キャップの開口端は、前記液体排出口よりも所定距離だけ下方に位置するように形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、キャップの開口端が液体排出口よりも所定距離だけ下方に位置することにより液体排出口により混合液の嵩が保たれている状態においてキャップの開口端が混合液の液面から所定距離だけ潜った状態となる。そのため、異物が混合液の表面に浮遊している場合、異物が液体排出口へ流入しようとしてもキャップの側壁によって確実に塞き止められるので、異物の液体排出口への流入を確実に防止することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載の異物分離器であって、前記ガス抜き部は、前記キャップの側面のうち前記液体排出口よりも上方の位置に、前記キャップの内面から外面に向かって斜め下向きに形成されたガス抜き孔であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、タンクの底部に溜まる混合液の嵩が増すことによりキャップ内に閉じ込められる気体は、キャップの側面に形成されたガス抜き孔からタンク内に排出された後、タンクの上部に形成された排気口を通じて外部に排出される。そして、ガス抜き孔がキャップの内面から外面に向かって斜め下向きに形成されることによって、例えばタンクの上方からキャップ上に流れ落ちてくる混合液に混ざった異物がガス抜き孔を通ってキャップ内に配置された液体排出口に入り込むことが防止される。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の異物分離器であって、前記出口ポートに、前記液体の流れを塞き止めるための開閉自在なバルブを設けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、タンク内の混合液の液面が液体排出口で保たれた状態（キャップの開口端が混合液に浸かっている状態）において、混合液と気体とがタンク内に供給されてくると、その気体がキャップに形成したガス抜き孔からキャップ内に浸入して液体排出口から出て行こうとするが、この際にバルブを閉じた状態にしてバルブの上方に所定量の液体を溜めておくことで、出口ポートから外部への気体の漏れが防止される。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載の異物分離器であって、前記ガス抜き部は、前記キャップ内における前記液体排出口よりも上方の空間と、前記タンク外とを繋ぐガス抜き管であることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、タンク内の混合液の液面が液体排出口で保たれた状態（キャップの開口端が混合液に浸かっている状態）において、混合液と気体とがタンク内に供給されてきても、キャップ内の気体はガス抜き管を通じて外部に排出される。そのため、前記のようなキャップにガス抜き孔を形成したときに生じる問題（ガス抜き孔を通って気体が出口ポートへ流れ込むといった問題）がなくなり、気体の漏れを防止するためのバルブを出口ポートに設ける必要がなくなる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のうちのいずれか１項に記載の異物分離器であって、前記タンクの底部に、沈殿する異物を排出するためのドレンポートを設けたことを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、タンクの底部に沈殿する異物がドレンポートによって排出されることによって、異物が底部に溜まらないので、キャップの開口端とタンクの底部との間隔を小さくすることが可能となり、タンク全体を小型化することができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７のうちのいずれか１項に記載の異物分離器であって、前記キャップの開口端と、前記排液手段とで形成される面積が、前記タンク内に供給されてくる前記混合液の流量と、前記混合液内における異物の沈降速度よりも小さい速度とに基づいて算出されることを特徴とする。
【００２３】
請求項８に記載の発明によれば、異物の質量が液体の質量よりわずかに大きい場合において液体中に浮遊する異物がキャップの下側からキャップ内に潜り込んできたとしても、キャップの開口端と排液手段とで形成される面積を通過する液体の速度が、異物の沈降速度よりも低くなるので、異物が液体によって液体排出口まで運び込まれることはなく、確実にタンクの底部に沈殿することとなる。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１に記載の発明によれば、細かいメッシュのフィルタを用いなくても、異物と液体とを分離できるので、メンテナンスの頻度を抑えることができる。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、タンクの底部から貫通させた出口ポートの上端にキャップを結合すればよいので、キャップをタンクの側壁に固着させる場合に比べ、キャップの位置決めや結合を容易に行うことができ、また、例えば内径が異なる別のタンクにキャップを設置する際にも、キャップの形状を変更することなく、キャップを設置することができる。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、キャップの開口端が液体排出口よりも所定距離だけ下方に位置するので、異物が混合液の表面に浮遊している場合、異物が液体排出口へ流入しようとしてもキャップの側壁によって確実に塞き止めることができる。
【００２７】
請求項４に記載の発明によれば、ガス抜き孔がキャップの内面から外面に向かって斜め下向きに形成されるので、例えばタンクの上方からキャップ上に流れ落ちてくる混合液に混ざった異物がガス抜き孔を通ってキャップ内に配置された液体排出口に入り込むことが防止される。
【００２８】
請求項５に記載の発明によれば、バルブを閉じてバルブの上方に所定量の液体を溜めておくことで、出口ポートから外部へ気体が漏れることがないので、出口ポートに別途ガスシール用の装置を設ける必要がなくなり、その分コストを低くすることができる。
【００２９】
請求項６に記載の発明によれば、キャップ内とタンク外とをガス抜き管で繋ぐことによって、キャップに孔を形成する必要がないので、キャップに形成した孔から漏れてくる気体を出口ポートで塞き止めるためのバルブが必要なくなり、その分コストを低くすることができる。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、ドレンポートから異物が排出されることによって、異物が底部に溜まらないので、キャップの開口端とタンクの底部との間隔を小さくすることが可能となり、タンク全体を小型化することができる。
【００３１】
請求項８に記載の発明によれば、液体中に浮遊する異物がキャップ内に潜り込んできたとしても、キャップの開口端と排液手段とで形成される面積を通過する液体の速度が、異物の沈降速度よりも低くなるので、異物の液体排出口への流入を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
〔第１の実施形態〕
次に、本発明に係る異物分離器の第１の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は第１の実施形態に係る異物分離器を示す破断斜視図であり、図２は図１の出口ポート近傍の構造を示す拡大断面図である。
【００３３】
図１に示すように、異物分離器１は、燃料改質発電システムにおける熱交換器から出てくる排ガスを、ガス（気体）と、凝縮水（液体）と、異物とに分離するものであり、主にタンク２、ガイド３、フィルタ４、出口ポート５およびキャップ６を備えている。なお、本実施形態に係る燃料改質発電システムは、改質器で改質した水素リッチなガスを燃料電池に供給する前に熱交換器に通すシステムであり、この熱交換器と燃料電池の間に異物分離器１が設けられる構造となっている。また、前記熱交換器から出てくる排ガスには、異物と凝縮水とが混ざった混合液と、ガスとが含まれている。
【００３４】
タンク２は、有底円筒状に形成されるものであり、その側壁２１の上部にガスを外部に排出するための排気口２１ａが形成されるとともに、その底部２２の中央部に出口ポート５を貫通させて固定するための貫通孔２２ａが形成されている。ガイド３は、タンク２の上方から入ってくる排ガスを、タンク２の底部２２の中央部へ案内するためにタンク２の開口端に設けられるものであり、上方から下方に向かうにつれて徐々に縮径した形状となるガイド面部３１と、ガイド面部３１で絞った排ガスを下方へ案内する略円筒状の誘導部３２とで主に構成されている。
【００３５】
フィルタ４は、焼結金属や多孔性金属など（Ｎｉ―Ｃｒ系合金など）で略リング状に形成されるフィルタであり、その内面がガイド３の誘導部３２の開口端近傍に嵌合されるとともに、その外面がタンク２の側壁２１に嵌合されている。そして、このようにフィルタ４がタンク２内に配置されることによって、このフィルタ４が、ガイド３から排出されるガス中に含まれる細かな水分をガスから分離させる機能や、タンク２の底部２２で飛散する混合液を塞き止める機能を有することとなっている。すなわち、このフィルタ４は、従来のような混合液を凝縮水と異物とに分離する目的で設置するフィルタとは異なり、気液分離の目的で設置されるものである。
【００３６】
出口ポート（排液手段）５は、図２に示すように、その内部に排出路５ａが形成される管状の部材であり、その側壁５ｂの適所に、排出路５ａとタンク２の内部とに連通する液体排出口５ｃが形成されている。なお、液体排出口５ｃは、出口ポート５の適所がタンク２の貫通孔２２ａに溶接またはロウ付けによって固定されることで、タンク２の底部２２から所定距離だけ上方に離れた位置に配置されている。また、出口ポート５の内径は、１ｍｍ〜２５ｍｍの範囲で設定すればよいが、望ましくは２ｍｍ〜１３ｍｍの範囲で設定する方がよい。
【００３７】
また、出口ポート５には、その上端に開口を塞ぐための略円柱状の栓５１が設けられるとともに、タンク２の外部へ露出する部分の適所に排出路５ａを流れ落ちてくる凝縮水を塞き止めるための開閉自在なドレントラップ５２（図１参照）が設けられている。なお、このドレントラップ（バルブ）５２は、その上方に所定量の凝縮水を溜めた状態で常時閉状態に保たれることにより、出口ポート５を通じて外部にガスが流出するのを防止するシールの役目を果している。また、このように常時閉状態に保たれているドレントラップ５２は、上方に溜めた凝縮水の水面が液体排出口５ｃに到達する前に図示せぬ制御装置により所定時間だけ開放されることで、上方に溜めた凝縮水の一部を外部へ排出するように制御されている。
【００３８】
図２に示すように、キャップ６は、略筒状に形成される部材であり、上方から下方へ向かうにつれて徐々に拡径する略円錐面状となる屋根部６１と、屋根部６１の上端に上方へ向かうように形成される取付用フランジ６２と、屋根部６１の下端に下方へ向かうように形成される下フランジ６３とで構成されている。そして、下フランジ６３の上部には、キャップ６の内面から外面に向かって斜め下向きとなるガス抜き孔（ガス抜き部）６３ａが形成されている。なお、このガス抜き孔６３ａは、主に、タンク２の底部２２に溜まる混合液の嵩が増すことによりキャップ６内に閉じ込められるガスを、タンク２内に排出するために設けられている。
【００３９】
また、キャップ６は、その取付用フランジ６２が出口ポート５の上端に結合されることで、出口ポート５に形成された液体排出口５ｃの上方および側方を覆うとともに、下フランジ６３の下端で形成される開口が下向きになるようになっている。なお、キャップ６と出口ポート５との結合や、前記した栓５１と出口ポート５との結合は、溶接またはロウ付けによって行われている。また、このように出口ポート５の上端にキャップ６が結合された状態では、前記したガス抜き孔６３ａが、出口ポート５に形成された液体排出口５ｃよりも上方の位置に配置されることとなる。さらに、このような状態において、キャップ６の下フランジ６３の下端は、タンク２の底部２２から所定の距離（後記する距離Ｘ）だけ離れた上方に位置するとともに、液体排出口５ｃよりも所定距離だけ下方に位置するようになっている。
【００４０】
次に、前記したタンク２の底部２２から下フランジ６３の下端までの距離Ｘや、円筒状に形成される下フランジ６３の内径Ｄの決定方法について説明する。参照する図面において、図３は距離Ｘや内径Ｄの決定方法の手順を示す図であり、図４は雰囲気流体の通過面積を示す断面図である。
【００４１】
図３に示すように、まず、一番目の手順として、異物として除去したい粒子の種類（物質名）およびその粒径を設定した後、その粒子の想定発生量を実験やシミュレーションなどによって求める。また、タンク２内に流入してくる雰囲気流体の流量Ｑを、実験やシミュレーションなどによって求めておくか、例えばタンク２の上流側に設ける流量調整バルブなどによって所定の流量に設定しておく。ここで、雰囲気流体とは、タンク２に溜まっている液体、すなわち凝縮水を意味するものである。また、粒子の想定発生量は、粒子が沈降して堆積したときの高さを知るために求められており、この発生量と、後記するキャップ６とタンク２との隙間（距離Ｘ）とによって、交換時期を推定することが可能となっている。
【００４２】
二番目の手順では、一番目の手順で設定した粒子が、凝縮水中を沈降するときの速度（沈降速度Ｖｄ）を所定の計算式によって算出する。なお、粒子の沈降速度Ｖｄは、実験やシミュレーションなどで求めてもよい。
【００４３】
三番目の手順では、二番目の手順で算出した粒子の沈降速度Ｖｄよりも低い速度となるように、雰囲気流体の流速Ｖを設定する。四番目の手順では、一番目の手順で設定した雰囲気流体の流量Ｑを、三番目の手順で設定した雰囲気流体の流速Ｖで割ることで、雰囲気流体の通過面積Ａを決定する。
【００４４】
ここで、雰囲気流体の通過面積Ａとは、雰囲気流体である凝縮水が通過する面積である。具体的には、図４に示すような出口ポート５の外周と、キャップ６の下フランジ６３の内周との間に形成される面積や、図２に示すような下フランジ６３の下端（円状）と、タンク２の底部２２との間に形成される面積（円筒状）などが該当する。
【００４５】
そして、最後に、図３に示す四番目の手順で決定した通過面積Ａに基づいて、キャップ６（下フランジ６３）の内径Ｄやタンク２の底部２２から下フランジ６３までの距離Ｘを所定の計算式により決定する（五番目の手順）。このように内径Ｄや距離Ｘを決定することにより、下フランジ６３の下側および内側を通る凝縮水の流速が一定の流速（前記した沈降速度Ｖｄよりも低い流速Ｖ）となる。そして、このように下フランジ６３の下側および内側を凝縮水が流速Ｖで通過することにより、異物である粒子が流速Ｖよりも高い沈降速度Ｖｄで確実にタンク２の底部２２に沈降することとなる。
【００４６】
次に、異物分離器１による作用について図１および図２を参照して説明する。なお、この作用の説明においては、タンク２の底部２２には既に混合液が液体排出口５ｃまで溜まった状態になっているとともに、ドレントラップ５２上に所定量の凝縮水が溜まった状態となっていることとする。
【００４７】
図１に示すように、異物分離器１の上部から排ガスが入ってくると、この排ガスはガイド３によってキャップ６の上方に案内され、タンク２内に放出される。そして、この排ガス中に含まれるガスは、フィルタ４で濾されて排気口２１ａから外部へ排出される。また、排ガス中に含まれる混合液は、キャップ６の屋根部６１を伝ってタンク２の底部２２に溜まった凝縮水の液面に流れ落ちることとなる。
【００４８】
そして、このように新たな混合液が底部２２に溜まる凝縮水に追加されると、新たな混合液中に含まれる異物のうち凝縮水よりも小さな質量であるものは、図２に示すように、凝縮水の表面に浮遊物として浮かぶことにより、キャップ６の下フランジ６３でキャップ６内への浸入が阻止される。また、異物のうち凝縮水よりもはるかに大きな質量であるものは、そのままタンク２の底部２２へと沈んでいき、沈下物となる。
【００４９】
そして、異物のうち凝縮水よりもわずかに大きな質量であるものは、沈降するのに時間が掛かることにより凝縮水中で浮遊するため、その一部が凝縮水の流れに乗って、キャップ６の下側および内側を通って液体排出口５ｃから出て行こうとする。しかし、このように凝縮水中で浮遊する異物に対応すべく、前記したようにキャップ６の下フランジ６３の内径Ｄや下フランジ６３と底部２２との距離Ｘが決定されているため、この異物は、液体排出口５ｃに到達することなく、底部２２に沈降することとなる。
【００５０】
このように混合液中に含まれる異物は、下フランジ６３で塞き止められるか、タンク２の底部２２に沈降するため、液体排出口５ｃには凝縮水のみが流入することとなる。そして、図１に示すドレントラップ５２を適宜開放することで、ドレントラップ５２上に溜まった凝縮水が外部に排出されて再利用されることとなる。
【００５１】
以上によれば、第１の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
（１）キャップ６の下フランジ６３で塞き止めることが可能な異物の量や、タンク２の底部２２に蓄積することが可能な異物の量は、従来のような細かいメッシュのフィルタに比べてはるかに多いので、メンテナンスの頻度を抑えることができる。
（２）タンク２の底部２２から貫通させた出口ポート５の上端にキャップ６を結合すればよいので、例えばキャップ６をタンク２の側壁２１に固着させる構造に比べ、キャップ６の位置決めや結合を容易に行うことができ、また、例えば内径が異なる別のタンクにキャップを設置する際にも、キャップの形状を変更することなく、キャップを設置することができる。
【００５２】
（３）キャップ６の下フランジ６３の下端が液体排出口５ｃよりも所定距離だけ下方に位置するので、異物が凝縮水の表面に浮遊している場合、異物が液体排出口５ｃへ流入しようとしてもキャップ６の下フランジ６３によって確実に塞き止めることができる。
（４）ガス抜き孔６３ａがキャップ６の内面から外面に向かって斜め下向きに形成されるので、例えばタンク２の上方からキャップ６上に流れ落ちてくる混合液に混ざった異物がガス抜き孔６３ａを通ってキャップ６内に配置された液体排出口５ｃに入り込むことが防止される。
【００５３】
（５）ドレントラップ５２を閉じてドレントラップ５２の上方に所定量の凝縮水を溜めておくことで、出口ポート５から外部へガスが漏れることがないので、出口ポート５に別途ガスシール用の装置を設ける必要がなくなり、その分コストを低くすることができる。
（６）凝縮水中に浮遊する異物がキャップ６内に潜り込んできたとしても、キャップ６の下フランジ６３の下側および内側を通る凝縮水の速度が、異物の沈降速度Ｖｄよりも低くなるので、異物の液体排出口５ｃへの流入を確実に防止することができる。
【００５４】
〔第２の実施形態〕
以下に、本発明に係る異物分離器の第２の実施形態について説明する。この実施形態は第１の実施形態の異物分離器１におけるキャップ６の形状を変更したものなので、第１の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。参照する図面において、図５は、第２の実施形態に係る異物分離器を示す破断斜視図である。
【００５５】
図５に示すように、第二の実施形態に係るキャップ７は、略有底円筒状に形成される部材であり、水平面状に形成される円形の屋根部７１と、屋根部７１の中央に形成される開口孔７１ａの周囲から上方へ向かうように形成される取付用フランジ７２と、屋根部７１の外縁に下方へ向かうように形成される下フランジ７３とで構成されている。すなわち、このキャップ７は、第１の実施形態の下フランジ６３を上方に伸ばすことで、その屋根部７１が水平となるように形成されたものである。
【００５６】
以上によれば、第２の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
キャップ７が略有底円筒状といった単純な形状なので、製造が容易となる。ただし、屋根部７１に混合液が溜まる可能性があるため、第１の実施形態のような屋根部６１が斜面状に形成されるものを用いるのが望ましい。
【００５７】
〔第３の実施形態〕
以下に、本発明に係る異物分離器の第３の実施形態について説明する。この実施形態は第１の実施形態に係る異物分離器１の一部を変更したものなので、第１の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。参照する図面において、図６は、第３の実施形態に係る異物分離器を示す要部拡大図である。
【００５８】
図６に示すように、タンク２の底部２２には、貫通孔２２ｂが形成されるとともに、この貫通孔２２ｂには、沈殿する異物を外部に排出するための管状のドレンポート８が設けられている。そして、このドレンポート８の適所に設けられる図示せぬバルブを開閉することにより、底部２２に沈殿する異物が適宜外部に排出されるようになっている。なお、本実施形態では、略水平となる底部２２にそのままドレンポート８を設けたが、本発明はこれに限定されず、例えばドレンポート８を設置する部分（貫通孔２２ｂが形成される部分）を下方に下げるように底部２２を形成する、すなわち底部２２を、貫通孔２２ｂを頂点とする円錐状に形成してもよい。これによれば、ドレンポート８側に異物が溜まりやすくなり、効率良く異物の排出を行うことができる。
【００５９】
以上によれば、第３の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
ドレンポート８から異物が排出されることによって、異物が底部２２に溜まらないので、キャップ６の開口端とタンク２の底部２２との間隔を小さくすることが可能となり、タンク全体を小型化することができる。
【００６０】
〔第４の実施形態〕
以下に、本発明に係る異物分離器の第４の実施形態について説明する。この実施形態は第１の実施形態に係る異物分離器１の一部を変更したものなので、第１の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。参照する図面において、図７は、第４の実施形態に係る異物分離器を示す要部拡大図である。
【００６１】
図７に示すように、第４の実施形態に係る異物分離器１には、第１の実施形態のようにキャップ６にガス抜き孔６３ａが形成される代わりに、キャップ６内における液体排出口５ｃよりも上方の空間と、タンク２外とを繋ぐガス抜き管９が設けられている。また、タンク２の底部２２には、ガス抜き管９を貫通させて固定させるための取付孔２２ｃが形成されている。
【００６２】
以上によれば、第４の実施形態において、次のような効果を得ることができる。
キャップ６内とタンク２外とをガス抜き管９で繋ぐことによって、キャップ６にガス抜き孔６３ａを形成する必要がないので、キャップ６に形成したガス抜き孔６３ａから漏れてくるガスを出口ポート５で塞き止めるためのドレントラップ５２が必要なくなり、その分コストを低くすることができる。
【００６３】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
本実施形態では、円筒状の取付用フランジ６２，７２でキャップ６，７を出口ポート５に結合させているが、本発明はこれに限定されず、例えば有底円筒状のキャップの底部を出口ポートの上端に被せるようにして結合させてもよい。
本実施形態では、異物分離器１を燃料改質発電システムで使用しているが、本発明はこれに限定されず、どのようなシステムに使用してもよい。また、燃料改質発電システム内における設置場所も任意に変更可能であり、例えば、リン酸型燃料電池発電装置などでリン酸生成物を含む燃料電池排ガス中の水分を回収する場合は、リン酸型燃料電池の下流側に熱交換器および異物分離器１を設けてもよい。
また、液体排出口５ｃやガス抜き孔６３ａの数は、いくつであってもよい。
【００６４】
本実施形態では、通過面積Ａに基づいて、キャップ６の下フランジ６３の内径Ｄとタンク２の底部２２から下フランジ６３までの距離Ｘの両方を決定したが、本発明はこれに限定されず、少なくとも内径Ｄだけを決定すればよい。この場合であっても、下フランジ６３の内側を通過する凝縮水の速度が、異物の沈降速度Ｖｄよりも低くなるので、異物が凝縮水によって液体排出口５ｃまで運び込まれることはなく、確実にタンク２の底部２２に沈殿することとなる。ただし、本実施形態のように、下フランジ６３とタンク２の底部２２との距離Ｘを決定しておけば、下フランジ６３の下側を凝縮水が流速Ｖで通過することとなるので、さらに確実に異物の沈殿を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１の実施形態に係る異物分離器を示す破断斜視図である。
【図２】図１の出口ポート近傍の構造を示す拡大断面図である。
【図３】距離Ｘや内径Ｄの決定方法の手順を示す図である。
【図４】雰囲気流体の通過面積を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る異物分離器を示す破断斜視図である。
【図６】第３の実施形態に係る異物分離器を示す要部拡大図である。
【図７】第４の実施形態に係る異物分離器を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
【００６６】
１      異物分離器
２      タンク
２１    側壁
２１ａ  排気口
２２    底部
３      ガイド
４      フィルタ
５      出口ポート
５ａ    排出路
５ｂ    側壁
５ｃ    液体排出口
５２    ドレントラップ
６      キャップ
６１    屋根部
６２    取付用フランジ
６３    下フランジ
６３ａ  ガス抜き孔
７      キャップ
７１    屋根部
７１ａ  開口孔
７２    取付用フランジ
７３    下フランジ
８      ドレンポート
９      ガス抜き管
【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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