(57)【要約】【課題】簡単な構造で、排液口や排気口を閉塞可能な気液分離装置を得る。【解決手段】分離装置本体１４の気液分離室１６内には、液体オイルＬＯに浮くフロート２４が備えられている。フロート２４は、液体オイルＬＯの液面降下によって降下すると排液口１８を閉塞し、液体オイルＬＯの液面上昇によって上昇すると排気口２０を閉塞する。単一のフロート２４で排液口１８と排気口のいずれかを、液体オイルＬＯの液面状態に応じて閉塞可能であり、排液口１８と排気口２０の双方に対応して閉塞するための部材や構造を必要としないので、簡単な構造となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気液混合物が内部に収容されるとこの気液混合物を気体と液体とに分離する気液分離室を備えた分離装置本体と、
前記気液分離室内の液量に応じて移動し、前記液体を排出する排液口と前記気体を排出する排気口のいずれかを閉塞可能なフロートと、
を有することを特徴とする気液分離装置。
【請求項２】
前記フロートが前記排気口を閉塞しているときの前記分離装置本体内での気体の容量である第１容量と、前記フロートが前記排液口を閉塞しているときの前記分離装置本体内での気体の容量である第２容量の関係が、第１容量の気体を第２容量の気液分離室内に収容したときの圧力が排出口を閉塞しているフロートを排出口から離脱させる圧力以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の気液分離装置。
【請求項３】
前記フロートを、前記排出口閉塞位置への移動時に排出口へと案内する案内部材、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の気液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気液混合物から気体と液体とを分離する気液分離装置として、特許文献１には、ドレーン通路を開閉するフロート弁を設けた気液分離装置が記載されている。また、特許文献２には、フロートバルブによって、気体吸出口を閉じるようにした気液分離装置が記載されている。
【０００３】
ところで、排液口と排気口の双方が設けられた気液分離装置において、簡単な構造でこれらを閉塞できる構造は提案されていない。
【特許文献１】特公平７−７２４９３号公報
【特許文献２】特許第２９１７２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記事実を考慮し、簡単な構造で、排液口や排気口を閉塞可能な気液分離装置を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明では、気液混合物が内部に収容されるとこの気液混合物を気体と液体とに分離する気液分離室を備えた分離装置本体と、前記気液分離室内の液量に応じて移動し、前記液体を排出する排液口と前記気体を排出する排気口のいずれかを閉塞可能なフロートと、を有することを特徴とする。
【０００６】
すなわち、この気液分離装置では、フロートが気液分離室内の液体の量に応じて移動し、排液口又は排気口のいずれかを閉塞する。換言すれば、フロートは、排液口を閉塞する部材と、排気口を閉塞する部材を兼ねている。単一のフロートによって排液口と排気口の双方を閉塞可能となるので、簡単な構造となる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記フロートが前記排気口を閉塞しているときの前記分離装置本体内での気体の容量である第１容量と、前記フロートが前記排液口を閉塞しているときの前記分離装置本体内での気体の容量である第２容量の関係が、第１容量の気体を第２容量の気液分離室内に収容したときの圧力が排出口を閉塞しているフロートを排出口から離脱させる圧力以下となるように設定されていることを特徴とする。
【０００８】
したがって、フロートが排気口を閉塞している状態から排液されると、分離装置本体内の容量が第１容量から第２容量へと大きくなっていくが、気液分離室内の気体の圧力は次第に小さくなっていく。第１容量の気体を第２容量の気液分離室内に収容したときの圧力は、排出口を閉塞しているフロートを排出口から離脱させる圧力以下とされている。したがって、フロートが気液分離室内の圧力で排気口に押し付けられていても、排液が完了するまでには、気液分離室内の圧力低下により、フロートを排出口から離脱させることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記フロートを、前記排出口閉塞位置への移動時に排出口へと案内する案内部材、を有することを特徴とする。
【００１０】
案内部材によって、フロートが排出口閉塞位置への移動時に排出口に案内されるので、確実に排出口を閉塞することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は上記構成としたので、簡単な構造で、排液口や排気口を閉塞可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１には、本発明の一実施形態の気液分離装置１２が示されている。この気液分離装置１２は一例として、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を用いる自動車に適用されるものであり、自動車のガス充填口と燃料タンク（いずれも図示省略）との間の配管中に配置される。すなわち、ガス充填口から充填された圧縮天然ガス中には、霧状（液体）のオイル分が存在していることがあり（本発明に係る気液混合物になっている）、この霧状のオイル分を気体のガスと分離するために、気液分離装置１２が用いられる。
【００１３】
気液分離装置１２は、略筒状の分離装置本体１４を有している。分離装置本体１４は、本実施形態では中空の略円筒状に形成されている。分離装置本体１４の内部は気液分離室１６とされており、下端に液体を排出する排液口１８、上端に気体を排出する排気口２０が設けられている。さらに、側面上部には、気液分離室１６内に圧縮天然ガス（霧状のオイル分を含んでいる）を導入するためのガス導入口２２が設けられている。充填設備から送られた高圧の圧縮天然ガスは、このガス導入口２２から気液分離室１６内に導入される。そして、壁面に直接衝突することで、霧状のオイル分が抽出され、気液分離室１６内で落下して液体のオイル（以下、この液体のオイルを特に液体オイルＬＯとして示す）として溜まる。
【００１４】
気液分離室１６内には、液体オイルＬＯに浮くフロート２４が備えられている。フロート２４は、排液口１８の内径及び排気口２０の内径よりも大径の球状に形成されており、液体オイルＬＯの液面降下によってフロート２４も降下すると、図２に示すように排液口閉塞位置となり、排液口１８を閉塞する。また、液体オイルＬＯの液面上昇によってフロート２４も上昇すると、図３に示すように排気口閉塞位置となり、排気口２０を閉塞する。なお、フロート２４が排気口２０を閉塞すると、図示しない制御装置のセンサーがこれを検出する。そして、制御装置は、同じく図示しないランプの点灯等（あるいは音声による報知でもよい）によって、これを充填作業者に知らせるようになっている。
【００１５】
分離装置本体１４の下部は、排液口１８に向かって径が漸減されたテーパー部１４Ｔとされており、降下するフロート２４を排液口閉塞位置へと案内するようになっている。
【００１６】
また、気液分離室１６の上端には、排気口２０を外側から取り囲む扁平な円筒状の案内壁２６が形成されている。案内壁２６は、上昇するフロート２４を排気口閉塞位置へと案内する。さらに、案内壁２６の一部には、ガス導入口２２から導入されたガスが直接衝突するようになっており、気液分離効果を高めている。
【００１７】
図２に詳細に示すように、排液口１８の最下端部は、略一定の径を有する円筒部２８とされており、蓋部材３０によって分離装置本体１４の外側から開閉されるようになっている。すなわち、円筒部２８の外周に形成された雄ネジに、蓋部材３０に形成された雌ねじがねじ込まれて、排液口１８が閉塞される。そして、蓋部材３０を緩めると、排液口１８が開放されて、液体オイルＬＯを排出可能となる。なお、図２では蓋部材３０を円筒部２８から完全に分離しているが、このように分離せず蓋部材３０を緩めるだけでも、液体オイルＬＯを排出可能となる。
【００１８】
蓋部材３０の中央には、上方に突出する突起３２が形成されている。突起３２は、フロート２４が排液口１８を閉塞している状態で蓋部材３０が円筒部２８にねじ込まれて上昇すると、フロート２４に当たって押し上げるように、その長さが決められている。
【００１９】
ここで、図３に示すように、液体オイルＬＯの液面が上昇してフロート２４が排気口２０を閉塞しているときの、気液分離室１６内における液体オイルＬＯの液面よりも上方の空間ＧＳの容量（第１容量）をＶ１、圧力をＰ１とする。この圧力Ｐ１は、圧縮天然ガスを充填するときの充填圧と等しい。また、液体オイルＬＯの液面が降下してフロート２４が排液口１８を閉塞しているときの、気液分離室１６内の空間ＧＳの容量（第２容量）をＶ２、圧力をＰ２とする。このとき、本実施形態では、第１容量Ｖ１及び第２容量Ｖ２について、
Ｐ２＝Ｐ１・Ｖ１／Ｖ２
が成立している。
【００２０】
そして、フロート２４が排気口２０を閉塞している状態から、液体オイルＬＯの液面が降下すると、気液分離室１６内での空間ＧＳの容積も第１容量Ｖ１から第２容量Ｖ２へと広がっていく。このように気体が広がっていくことで、圧力も次第に小さくなっていく。そして、空間ＧＳの容積が第２容量Ｖ２になるまでは、圧力は大気圧よりも高い状態を維持し、空間ＧＳの容積が第２容量Ｖ２になった時点で、圧力が大気圧になる。
【００２１】
次に、本実施形態の作用を説明する。
圧縮天然ガスを気液分離するには、図１に示すように、排液口１８を蓋部材３０で閉塞した状態とし、図示しない充填設備から送られた圧縮天然ガスを、ガス導入口２２から気液分離室１６内に導入する。ここで、圧縮天然ガスが液体（霧状）のオイル分を有していると、気液分離室１６の内面に衝突して、このオイル分が気体である圧縮天然ガスと分離される。特に本実施形態では、案内壁２６にも圧縮天然ガスが直接衝突するので、効率的に気液分離できる。
【００２２】
分離された気体の圧縮天然ガスは、排気口２０から排出され、図示しない燃料タンクに送られる。また、分離された液体のオイルは液体オイルＬＯとして気液分離室１６に溜まるが、この液体オイルＬＯの液面よりも上方の空間ＧＳのガスは、充填圧相当の圧力を有している。
【００２３】
ここで、排液口１８を閉塞している蓋部材３０を緩めると、空間ＧＳのガスの圧力に押されて液体オイルＬＯは排液口１８から外部に排出される。高圧の圧縮天然ガスによって液体オイルＬＯを排液口１８から押し出すことになるので、粘性の高い液体オイルＬＯであっても、確実に排出させることが可能になる。しかも、この気液分離装置１２自体が有している圧力を利用しており、他の圧力源を必要としないので、構造の複雑化を招かない。
【００２４】
液体オイルＬＯが排出されて液面が降下するとフロート２４も降下し、図２に示すように、フロート２４が排液口１８を閉塞して、液体オイルＬＯの排出が停止される。液体オイルＬＯが完全に排出される前にフロート２４が排液口１８を閉塞するので、気液分離室１６内の圧縮天然ガスの大気放出が防止される。
【００２５】
このようにフロート２４が排液口１８を閉塞した状態では、フロート２４には、外部からは大気圧が作用しているのに対し、気液分離室１６内からは、圧縮天然ガスの高い圧力が作用しているので、フロート２４は、排液口１８（厳密には、テーパー部１４Ｔの内面）に強く押し付けられている。ここで蓋部材３０を閉めると、蓋部材３０の突起３２がフロート２４を上方に押し上げるため、排液口１８への押し付けが解除される。したがって、気液分離室１６内に再度液体オイルＬＯが溜まっていくときに、再浮上可能となる。
【００２６】
充填設備から送られた圧縮天然ガス中の液体のオイル分が多い場合には、蓋部材３０を緩めて排液口１８を開放する前に、液体オイルＬＯの液面上昇でフロート２４が排気口２０を閉塞するため、それ以上の充填が不能になる。これにより、図示しない燃料タンク等への液体のオイルの混入を確実に防止できる。このとき、図示しない制御装置は、フロート２４が排気口２０を閉塞したこと（実質的に充填不能になったこと）を検知し、充填作業者に報知する。この状態では、空間ＧＳの容量及び圧力は、それぞれ前述のＶ１（第１容量）、及びＰ１（充填圧と等しい圧力）になっている。
【００２７】
この状態で蓋部材３０を緩めて液体オイルＬＯを排液口１８から排出すると、空間ＧＳの容積は膨張するが、排気口２０がフロート２４によって閉塞されているので、圧力は低下する。ここで、本実施形態では上記したように、フロート２４が排液口１８を閉塞しているときの、気液分離室１６内の空間ＧＳの容量（第２容量）をＶ２、圧力をＰ２として、
Ｐ２＝Ｐ１・Ｖ１／Ｖ２
が成立している。そして、気液分離室１６内の空間ＧＳの容積が第２容量Ｖ２になる前は、その圧力は大気圧より大きいので、排液口１８から液体オイルＬＯを滞りなく排出できる。
【００２８】
また、このとき、排気口２０から図示しない燃料タンクまでの圧力は、充填作業前の圧力になっており、この圧力は、充填圧より小さく大気圧より大きい。したがって、図４に示すように、空間ＧＳの圧力が充填圧から大気圧まで降下する途中で、排気口２０を閉塞していたフロート２４（図４に二点鎖線で示すフロート２４参照）は、この圧力に押されて（実際には、フロート２４に重力も作用する）落下する（図４に実線で示すフロート２４参照））。落下したフロート２４は液体オイルＬＯに浮いた状態となり、以降は排液口１８を閉塞可能となる。なお、このようにフロート２４を確実に落下させるためには、遅くとも、空間ＧＳの容積が第２容量Ｖ２になる時点までに圧力が大気圧になっていればよい。すなわち、空間ＧＳの容積が第２容量Ｖ２になる前に、その圧力が大気圧になる構成でもよい。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態では、単体のフロート２４により、排液口１８と排気口のいずれかを、液体オイルＬＯの液面状態に応じて閉塞可能としている。すなわち、フロート２４は、排液口１８を閉塞する部材と、排気口２０を閉塞する部材を兼ねている。排液口１８と排気口２０の双方に対応して閉塞するための部材や構造を必要としないので、簡単な構造となる。
【００３０】
なお、上記では、本発明の気液分離装置の適用例として、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を用いる自動車に適用されたものを挙げたが、適用対象はこれに限定されない。気液分離の対象となる気液混合物としても、自動車に用いられる圧縮天然ガスに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態の気液分離装置を、気液分離室の液体オイル中にフロートが浮いた状態で示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の気液分離装置を、フロートが排液口を閉塞した状態で示す概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の気液分離装置を、フロートが排気口を閉塞した状態で示す概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の気液分離装置を、排気口を閉塞したフロートが落下する状態で示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１２  気液分離装置
１４  分離装置本体
１４Ｔ      テーパー部
１６  気液分離室
１８  排液口
２０  排気口
２２  ガス導入口
２４  フロート
２６  案内壁（案内部材）
２８  円筒部
３０  蓋部材
３２  突起
ＬＯ  液体オイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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