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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-30
(45)【発行日】2023-12-08
(54)【発明の名称】気液分離器
(51)【国際特許分類】
B04C 5/04 20060101AFI20231201BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20231201BHJP
F25B 43/00 20060101ALI20231201BHJP
B04C 5/103 20060101ALI20231201BHJP
B04C 5/081 20060101ALI20231201BHJP
F02M 37/20 20060101ALI20231201BHJP
【ＦＩ】
B04C5/04
H01M8/04 N
F25B43/00 Z
B04C5/103
B04C5/081
F02M37/20 C
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019187410
(22)【出願日】2019-10-11
(65)【公開番号】P2021062324
(43)【公開日】2021-04-22
【審査請求日】2022-07-19
(73)【特許権者】
【識別番号】596083364
【氏名又は名称】日冷工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(74)【代理人】
【識別番号】100105315
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 温
(72)【発明者】
【氏名】山本 剛
(72)【発明者】
【氏名】山下 陽子
(72)【発明者】
【氏名】白石 秀雄
(72)【発明者】
【氏名】花塚 恵奈
(72)【発明者】
【氏名】志田 浩二
(72)【発明者】
【氏名】岩田 博
(72)【発明者】
【氏名】鹿園 直毅
【審査官】壷内 信吾
(56)【参考文献】
【文献】特開平０４－１４１２５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００９／０６９３４０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００５－０５８８７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００３／０１２２１７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２６２８４１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３３０６８７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１１１０１３８３６（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開平０５－１０４０３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０６６８９７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０４Ｃ １／００－１１／００
Ｈ０１Ｍ ８／０４－８／０６６８
Ｆ２５Ｂ ４３／００－４９／０４
Ｆ０２Ｍ ３７／００－３７／５４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部空間が形成されている容器外郭体と、前記容器外郭体の上部における側面に設けられた側面開口と接続された入口管と、前記容器外郭体の上面に設けられた上面開口と接続された気相出口管と、前記容器外郭体の下部に形成された下部開口と接続された液相出口管とを備え、前記容器外郭体の前記内部空間の上部は円柱形状をなす円柱形状部とされ、前記容器外郭体の内部空間の下部は、小径側を下側とした円錐台形状をなす円錐台形状部とされている気液分離器において、以下の構成（１－１）を備えることを特徴とする気液分離器。（１－１）前記入口管の管軸方向には前記円柱形状部の中心軸が位置しておらず、前記入口管内に形成され肉厚が変化する突出部により、前記入口管の管軸方向に垂直な断面の図心は、前記側面開口に近づく断面となるにつれ、前記円柱形状部の中心軸から離れる方向かつ前記円錐台形状部へ向かう方向へ遷移する。
【請求項2】
前記容器外郭体における前記円錐台形状部を分割して仕切るとともに小径側を下側とした円錐台仕切り部を備え、前記円錐台仕切り部の小径側は閉塞し、前記円錐台仕切り部の大径側は開放しており、前記円錐台仕切り部の大径側の周辺部から前記容器外郭体の内壁に至るまで広がる平面仕切り部によって前記円錐台仕切り部と前記容器外郭体とが近接もしくは接続されており、前記平面仕切り部には前記平面仕切り部を貫通する複数の小孔が設けられまたは前記容器外郭体の内部側壁と平面仕切部との間に隙間が設けられており、
前記気相出口管は、前記円錐台形状部の内部空間に至るまで伸びている請求項１に記載の気液分離器。
【請求項3】
前記円錐台形状部の内部空間に位置する前記気相出口管の開口部近傍における前記気相出口管の外周には、前記気相出口管の外壁から該内部空間に向かって突き出す突起部が設けられている請求項２に記載の気液分離器。
【請求項4】
前記容器外郭体の上部の内壁には前記円柱形状部の高さ方向に沿って整流板が設けられており、前記整流板は前記側面開口を跨ぐ位置に設けられるかまたは前記側面開口と近接する位置に設けられるとともに、前記整流板は、回動可能に設けられているかまたは固定されて設けられている請求項３に記載の気液分離器。
【請求項5】
前記容器外郭体における下部の内壁には、前記液相出口管に向かって曲率半径が小さくなる渦巻き状の突起部が設けられている請求項４に記載の気液分離器。
【請求項6】
請求項１乃至５のいずれかに記載の気液分離器を備えていることを特徴とする流体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
気液二相流を気相と液相とに分離する気液分離器に関する。
【背景技術】
【0002】
気液二相流を気相と液相とに分離する気液分離器として、上方から気液二相流を流入させて、分離した気相を上方に向かって排出するとともに、分離した液相を下方に向かって排出する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。前述した気液分離器は、気液二相流を筺体に導入して、表面張力により気相と液相とに分離させ、気相は上方に向かって排出させ、液相は下方に向かって排出させる装置であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００９－３０９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年では、気液分離器は、車両などの乗物にも搭載されるようになってきている。しかしながら、車両などの乗物は、移動に伴って振動したり傾いたり、或いは、車両などの乗り物の加速や減速による作用や乗り物が曲がる際の作用で液面が傾いたりするため、気相と液相とに的確に分離させることが困難になる場合も想定される。
【0005】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、的確に気相と液相とに分離させ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】
【0006】
本発明（１）は、
内部空間が形成されている容器外郭体と、前記容器外郭体の上部における側面に設けられた側面開口と接続された入口管と、前記容器外郭体の上面に設けられた上面開口と接続された気相出口管と、前記容器外郭体の下部に形成された下部開口と接続された液相出口管とを備え、前記容器外郭体の前記内部空間の上部は円柱形状をなす円柱形状部とされ、前記容器外郭体の内部空間の下部は、小径側を下側とした円錐台形状をなす円錐台形状部とされている気液分離器において、以下の構成（１－１）を備えることを特徴とする気液分離器である。
（１－１）前記入口管の管軸方向には前記円柱形状部の中心軸が位置しておらず、前記入口管内に形成され肉厚が変化する突出部により、前記入口管の管軸方向に垂直な断面の図心は、前記側面開口に近づく断面となるにつれ、前記円柱形状部の中心軸から離れる方向かつ前記円錐台形状部へ向かう方向へ遷移する。
内部空間が形成されている容器外郭体と、前記容器外郭体の上部における側面に設けられた側面開口と接続された入口管と、前記容器外郭体の上面に設けられた上面開口と接続された気相出口管と、前記容器外郭体の下部に形成された下部開口と接続された液相出口管とを備え、前記容器外郭体の前記内部空間の上部は円柱形状をなす円柱形状部とされ、前記容器外郭体の内部空間の下部は、小径側を下側とした円錐台形状をなす円錐台形状部とされている気液分離器において、以下の構成（１－１）を備えることを特徴とする気液分離器である。
（１－１）前記入口管の管軸方向には前記円柱形状部の中心軸が位置しておらず、前記入口管内に形成され肉厚が変化する突出部により、前記入口管の管軸方向に垂直な断面の図心は、前記側面開口に近づく断面となるにつれ、前記円柱形状部の中心軸から離れる方向かつ前記円錐台形状部へ向かう方向へ遷移する。
【0007】
本発明（２）は、
前記容器外郭体における前記円錐台形状部を分割して仕切るとともに小径側を下側とした円錐台仕切り部を備え、前記円錐台仕切り部の小径側は閉塞し、前記円錐台仕切り部の大径側は開放しており、前記円錐台仕切り部の大径側の周辺部から前記容器外郭体の内壁に至るまで広がる平面仕切り部によって前記円錐台仕切り部と前記容器外郭体とが近接もしくは接続されており、前記平面仕切り部には前記平面仕切り部を貫通する複数の小孔が設けられまたは前記容器外郭体の内部側壁と平面仕切部との間に隙間が設けられており、
前記気相出口管は、前記円錐台形状部の内部空間に至るまで伸びている上記（１）に記載の気液分離器である。
前記容器外郭体における前記円錐台形状部を分割して仕切るとともに小径側を下側とした円錐台仕切り部を備え、前記円錐台仕切り部の小径側は閉塞し、前記円錐台仕切り部の大径側は開放しており、前記円錐台仕切り部の大径側の周辺部から前記容器外郭体の内壁に至るまで広がる平面仕切り部によって前記円錐台仕切り部と前記容器外郭体とが近接もしくは接続されており、前記平面仕切り部には前記平面仕切り部を貫通する複数の小孔が設けられまたは前記容器外郭体の内部側壁と平面仕切部との間に隙間が設けられており、
前記気相出口管は、前記円錐台形状部の内部空間に至るまで伸びている上記（１）に記載の気液分離器である。
【0008】
本発明（３）は、
前記円錐台形状部の内部空間に位置する前記気相出口管の開口部近傍における前記気相出口管の外周には、前記気相出口管の外壁から該内部空間に向かって突き出す突起部が設けられている上記（２）に記載の気液分離器である。
本発明（４）は、
前記容器外郭体の上部の内壁には前記円柱形状部の高さ方向に沿って整流板が設けられており、前記整流板は前記側面開口を跨ぐ位置に設けられるかまたは前記側面開口と近接する位置に設けられるとともに、前記整流板は、回動可能に設けられているかまたは固定されて設けられていている上記（３）に記載の気液分離器である。
本発明（５）は、
前記容器外郭体における下部の内壁には、前記液相出口管に向かって曲率半径が小さくなる渦巻き状の突起部が設けられている上記（４）に記載の気液分離器である。
前記円錐台形状部の内部空間に位置する前記気相出口管の開口部近傍における前記気相出口管の外周には、前記気相出口管の外壁から該内部空間に向かって突き出す突起部が設けられている上記（２）に記載の気液分離器である。
本発明（４）は、
前記容器外郭体の上部の内壁には前記円柱形状部の高さ方向に沿って整流板が設けられており、前記整流板は前記側面開口を跨ぐ位置に設けられるかまたは前記側面開口と近接する位置に設けられるとともに、前記整流板は、回動可能に設けられているかまたは固定されて設けられていている上記（３）に記載の気液分離器である。
本発明（５）は、
前記容器外郭体における下部の内壁には、前記液相出口管に向かって曲率半径が小さくなる渦巻き状の突起部が設けられている上記（４）に記載の気液分離器である。
【0009】
本発明（６）は、
前記発明（１）～（５）のいずれかの気液分離器を備える流体装置である。
前記発明（１）～（５）のいずれかの気液分離器を備える流体装置である。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、的確に気相と液相とに分離させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
次に、本発明にかかる気液分離器について、具体的な実施の形態によって説明するが、本発明はこれらに限定されるものと解釈すべきではない。
【0013】
本明細書および図面においては、同一のまたは類似する機能もしくは構造を有する部材については、特に断りなく、実施の形態に依らずに、同一の名称および／または符号を付す場合がある。また、ある実施の形態にて既に説明された部材と同一の名称および／または符号を有する部材については、説明を省略する場合がある。
【0014】
本明細書においては、特に断らない限り、ある部位と、該ある部位と連続して設けられている別の部位と、を含む構造体は、該ある部位および該別の部位を含むように一体成形された構造体であってもよいし、該ある部位を含むある部材と該別の部位を含む別の部材とが互いに固定されるように接続された構造体であってもよい。２つ以上の部材を固定する方法としては、特に限定されず、嵌め込み、固定部材（ビスやボルトなど）による固定、溶接、接着などの公知慣用の方法を採用することができる。
【0015】
本発明にかかる気液分離器を構成する部材の材質は、特に限定されず、金属、樹脂（複合樹脂を含む。）およびセラミックスなどとすることができる。また、ある部材の材質と別の部材の材質とは、同種であってもよいし、異種であってもよい。
【0016】
＜＜＜＜第１の実施の形態＞＞＞＞
＜＜方向の定義＞＞
＜＜方向の定義＞＞
【0017】
＜理想状態における方向＞
第１の実施の形態による気液分離器１０は、各種の車両や船舶などの乗物に搭載され、乗物の移動の際に生ずる衝撃や振動などで揺動したり、坂道などの走行などで傾いたりする。このため、方向は、乗物の状態によって異なってくる。しかし、乗物が水平な位置に停止しているような理想状態のときには、下は、鉛直方向と一致する。以下の説明では、原則、第１の実施の形態による気液分離器１０は、理想状態に位置付けられているものとする。
第１の実施の形態による気液分離器１０は、各種の車両や船舶などの乗物に搭載され、乗物の移動の際に生ずる衝撃や振動などで揺動したり、坂道などの走行などで傾いたりする。このため、方向は、乗物の状態によって異なってくる。しかし、乗物が水平な位置に停止しているような理想状態のときには、下は、鉛直方向と一致する。以下の説明では、原則、第１の実施の形態による気液分離器１０は、理想状態に位置付けられているものとする。
【0018】
＜鉛直（鉛直方向）＞
鉛直、鉛直方向は、重力の方向、すなわち物体を吊り下げた糸の示す方向であり、水平面と垂直をなす方向である。
鉛直、鉛直方向は、重力の方向、すなわち物体を吊り下げた糸の示す方向であり、水平面と垂直をなす方向である。
【0019】
＜下（下方向、下側、下方、下端など）＞
下は、理想状態で鉛直方向と同義であり、重力の方向であり、物体を吊り下げた糸の示す方向であり、水平面と垂直をなす方向である。
下は、理想状態で鉛直方向と同義であり、重力の方向であり、物体を吊り下げた糸の示す方向であり、水平面と垂直をなす方向である。
【0020】
＜上（上方向、上側、上方、上端など）＞
上は、下に対して反対（逆）の方向（向きが１８０度で異なる）である。
上は、下に対して反対（逆）の方向（向きが１８０度で異なる）である。
【0021】
＜水平（水平方向など）＞
水平は、地球の重力と直角に交わる方向である。鉛直（鉛直方向）と直角に交わる方向である。
水平は、地球の重力と直角に交わる方向である。鉛直（鉛直方向）と直角に交わる方向である。
【0022】
＜外向き（外周方向など）＞
外向きは、気液分離器１０を構成する容器外郭体１００の中心軸ＣＡから離れる方向である。
外向きは、気液分離器１０を構成する容器外郭体１００の中心軸ＣＡから離れる方向である。
【0023】
＜内向き（内周方向など）＞
内向きは、気液分離器１０を構成する容器外郭体１００の中心軸ＣＡに近づく方向である。
内向きは、気液分離器１０を構成する容器外郭体１００の中心軸ＣＡに近づく方向である。
【0024】
＜＜＜気液分離器１０＞＞＞
図１は、第１の実施の形態による気液分離器１０の全体を示す斜視図である。図２は、第１の実施の形態による気液分離器１０の正面を示す正面図である。図３は、第１の実施の形態による気液分離器１０の平面を示す平面図である。図４は、第１の実施の形態による気液分離器１０の一部破断側面図である。図５は、図２中の断面Ｉ－Ｉ部における断面図である。図６は、図３中の断面ＩＩ－ＩＩ部における断面図である。
図１は、第１の実施の形態による気液分離器１０の全体を示す斜視図である。図２は、第１の実施の形態による気液分離器１０の正面を示す正面図である。図３は、第１の実施の形態による気液分離器１０の平面を示す平面図である。図４は、第１の実施の形態による気液分離器１０の一部破断側面図である。図５は、図２中の断面Ｉ－Ｉ部における断面図である。図６は、図３中の断面ＩＩ－ＩＩ部における断面図である。
【0025】
第１の実施の形態による気液分離器１０は、主に、容器外郭体１００と、入口管１３０と、気相出口管１４０と、液相出口管１５０とを有する。
【0026】
＜容器外郭体１００＞
容器外郭体１００は、円柱形状をなす上部１１０と、逆円錐台形状部をなす下部１２０とを有する。上部１１０において円柱形状をなす上部内部空間（円柱形状部）ＵＩＳと下部１２０において逆円錐台形状をなす下部内部空間（円錐台形状部）ＢＩＳとによって、容器外郭体１００の内部空間ＷＩＳが形成される。なお、本明細書において、逆円錐台形状とは、小径側を下側とした円錐台形状を言う。また、容器外郭体１００の形状は、円柱形状の上部１１０と逆円錐台形状の下部１２０とを有する形状に限定されず、どのような形状であっても良い。すなわち、容器外郭体１００の内部空間において、上部内部空間ＵＩＳが円柱形状をなし、下部内部空間ＢＩＳが逆円錐台形状をなしていれば、容器外郭体１００の形状については特に限定しない。
容器外郭体１００は、円柱形状をなす上部１１０と、逆円錐台形状部をなす下部１２０とを有する。上部１１０において円柱形状をなす上部内部空間（円柱形状部）ＵＩＳと下部１２０において逆円錐台形状をなす下部内部空間（円錐台形状部）ＢＩＳとによって、容器外郭体１００の内部空間ＷＩＳが形成される。なお、本明細書において、逆円錐台形状とは、小径側を下側とした円錐台形状を言う。また、容器外郭体１００の形状は、円柱形状の上部１１０と逆円錐台形状の下部１２０とを有する形状に限定されず、どのような形状であっても良い。すなわち、容器外郭体１００の内部空間において、上部内部空間ＵＩＳが円柱形状をなし、下部内部空間ＢＩＳが逆円錐台形状をなしていれば、容器外郭体１００の形状については特に限定しない。
【0027】
＜上部１１０＞
上部１１０は、略円筒状の円筒側面１１２と、円板天部１１４とを有する。円板天部１１４の内面は、平面であったり、円錐形状であったり、逆円錐形状であったり、傾斜を持たせても良い。円板天部１１４は、円筒側面１１２の最上端の外周部で密接して連結されている。円板天部１１４と円筒側面１１２とは、最上端の外周部で封止されている。
上部１１０は、略円筒状の円筒側面１１２と、円板天部１１４とを有する。円板天部１１４の内面は、平面であったり、円錐形状であったり、逆円錐形状であったり、傾斜を持たせても良い。円板天部１１４は、円筒側面１１２の最上端の外周部で密接して連結されている。円板天部１１４と円筒側面１１２とは、最上端の外周部で封止されている。
【0028】
上部１１０は、円筒側面１１２の最下端で円状の開放面１１６を有する。後述する下部１２０は、上部１１０の下部に位置する。円筒側面１１２の最下端の外周部で、下部１２０と密接して連結されている。上部１１０と下部１２０とは、最下端の外周部で封止されている。
【0029】
＜下部１２０＞
下部１２０は、略円錐状の円錐側面１２２を有する。下部１２０は、最上端で円状の開放面１２６を有する。下部１２０の最上端の外周部は、円筒側面１１２の最下端の外周部と密接して連結されている。上部１１０と下部１２０とが連通する。下部１２０の最上端の外周部と円筒側面１１２の最下端の外周部とは、封止されている。
下部１２０は、略円錐状の円錐側面１２２を有する。下部１２０は、最上端で円状の開放面１２６を有する。下部１２０の最上端の外周部は、円筒側面１１２の最下端の外周部と密接して連結されている。上部１１０と下部１２０とが連通する。下部１２０の最上端の外周部と円筒側面１１２の最下端の外周部とは、封止されている。
【0030】
上部１１０の開放面１１６の半径と、下部１２０の開放面１２６の半径とは同じである。上部１１０の開放面１１６の大きさと、下部１２０の開放面１２６の大きさとは一致する。なお、上部１１０の開放面１１６の大きさと、下部１２０の開放面１２６の大きさの関係については、上述のように一致するものに限定されず、例えば、開放面１２６の方が、開放面１１６よりも一回り小さくする等、仕様に応じて適宜設定可能である。
【0031】
下部１２０は、下方に向かって徐々に半径が小さくなる。下部１２０は、最下端部１２４に底面開口（下部開口）１２８を有する。底面開口１２８は、後述する液相出口管１５０に連結される。
【0032】
＜中心軸ＣＡ＞
上部１１０と下部１２０とは同軸上（同心）に配置されている。上部１１０と下部１２０とは、共通する中心軸ＣＡを有する。中心軸ＣＡは、理想状態で鉛直方向に向く。円筒側面１１２、円板天部１１４、開放面１１６、円錐側面１２２、開放面１２６、底面開口１２８なども同軸上（同心）に配置され、共通する中心軸ＣＡを有する。
上部１１０と下部１２０とは同軸上（同心）に配置されている。上部１１０と下部１２０とは、共通する中心軸ＣＡを有する。中心軸ＣＡは、理想状態で鉛直方向に向く。円筒側面１１２、円板天部１１４、開放面１１６、円錐側面１２２、開放面１２６、底面開口１２８なども同軸上（同心）に配置され、共通する中心軸ＣＡを有する。
【0033】
＜内部空間ＷＩＳ、上部内部空間ＵＩＳ、下部内部空間ＢＩＳ＞
上部１１０は、中心軸ＣＡを中心とした半径が一定の上部内部空間ＵＩＳの上部を有する。下部１２０は、鉛直方向に沿って中心軸ＣＡを中心とした半径が徐々に変化する下部内部空間ＢＩＳの下部を有する。上部１１０によって画定される上部内部空間ＵＩＳと、下部１２０によって画定される下部内部空間ＢＩＳとによって、容器外郭体１００の内部空間ＷＩＳが形成される。
上部１１０は、中心軸ＣＡを中心とした半径が一定の上部内部空間ＵＩＳの上部を有する。下部１２０は、鉛直方向に沿って中心軸ＣＡを中心とした半径が徐々に変化する下部内部空間ＢＩＳの下部を有する。上部１１０によって画定される上部内部空間ＵＩＳと、下部１２０によって画定される下部内部空間ＢＩＳとによって、容器外郭体１００の内部空間ＷＩＳが形成される。
【0034】
＜入口管１３０＞
上部１１０の円筒側面１１２は、側面開口１１８を有する。側面開口１１８は、円筒側面１１２に形成された貫通孔である。
上部１１０の円筒側面１１２は、側面開口１１８を有する。側面開口１１８は、円筒側面１１２に形成された貫通孔である。
【0035】
入口管１３０は、略円筒状の形状を有する。入口管１３０は、中心軸ＣＡに対して垂直方向に配置される。具体的には、入口管１３０は、水平方向に配置される。入口管１３０は、側面開口１１８を介して円筒側面１１２と連結する。換言すれば、入口管１３０は、その基端面が、上部１１０の内壁面（内周面）と一致するように、上部１１０に連結されているともいえる。
【0036】
【0037】
入口管１３０は、入口管１３０の直径を含み入口管１３０の円筒側面の内面上の第１の側面辺ＳＥ１と第２の側面辺ＳＥ２とを有する。第１の側面辺ＳＥ１および第２の側面辺ＳＥ２は、水平面ＨＳ（図２参照）に含まれる。第１の側面辺ＳＥ１は、第２の側面辺ＳＥ２よりも、中心軸ＣＡから離れている。第１の側面辺ＳＥ１は、上部１１０の円筒側面１１２の内面での接線として、円筒側面１１２の内面と接する（図３または図５参照）。
【0038】
＜案内体１３２＞
入口管１３０の内側の一部には、案内体１３２が設けられている。案内体１３２は、中心軸ＩＡに向かって突出する（図２参照）。案内体１３２は、入口管１３０から流入した気液二相流の流れの向きを調整する。
入口管１３０の内側の一部には、案内体１３２が設けられている。案内体１３２は、中心軸ＩＡに向かって突出する（図２参照）。案内体１３２は、入口管１３０から流入した気液二相流の流れの向きを調整する。
【0039】
案内体１３２は、ＣＧ方向へ屈曲する突出部１３４と、下方突出部１３６とを有する。ＣＧ方向へ屈曲する突出部１３４と下方突出部１３６とは、連続的に形成されている。ＣＧ方向へ屈曲する突出部１３４は、上部１１０の外周方向に向かって突出する。換言すれば、ＣＧ方向へ屈曲する突出部１３４は、入口管の中心軸ＩＡに向かって突出する。ＣＧ方向へ屈曲する突出部１３４は、気液二相流の向きを上部１１０の内壁面に沿うように調整する。下方突出部１３６は、気液二相流の向きを上部１１０の下方に向かうように調整する。
【0040】
案内体１３２によって、図心ＣＧは、側面開口１１８に向かうに従って入口管の中心軸ＩＡから偏倚する（図２または図５参照）。具体的には、ＣＧ方向へ屈曲する突出部１３４によって、図心ＣＧは、側面開口１１８に向かうに従って入口管の中心軸ＩＡから外周側に偏倚する。下方突出部１３６によって、図心ＣＧは、側面開口１１８に向かうに従って入口管の中心軸ＩＡから下側に偏倚する。
【0041】
ＣＧ方向へ屈曲する突出部１３４の突出の大きさと、下方突出部１３６の突出の大きさとは、気液二相流の流速や流量などに応じて適宜に定めればよい。
【0042】
＜気相出口管１４０＞
気相出口管１４０は、略円筒状の形状を有する。気相出口管１４０は、円板天部１１４に形成された上面開口１１５を貫き、円板天部１１４に対して垂直に延在して設けられる。気相出口管１４０は、上部１１０と同軸上（同心）に配置されている。気相出口管１４０は、中心軸ＣＡに沿って配置されている。気相出口管１４０は、外側管部１４２と内側管部１４４とを有する。外側管部１４２は、上部１１０の外側に配置される。内側管部１４４は、上部１１０の内側に配置される。外側管部１４２は、円板天部１１４から離れる方向に延びる。内側管部１４４は、円板天部１１４から上部１１０に進入する。なお、本例では、気相出口管１４０は、円板天部１１４に対して垂直な方向に設けられていたが、これに限定されず、円板天部１１４に対して斜めに傾斜する方向に設けられていても良い。換言すれば、気相出口管１４０は、円板天部１１４に対して交差する方向に設けられていれば良い。また、本例では、気相出口管１４０は、上部１１０と同軸上に配置されているが、これに限定されず、気相出口管１４０の中心軸線と、上部１１０の中心軸ＣＡとが一致しない位置関係となるように、気相出口管１４０を配置するようにしても良い。
気相出口管１４０は、略円筒状の形状を有する。気相出口管１４０は、円板天部１１４に形成された上面開口１１５を貫き、円板天部１１４に対して垂直に延在して設けられる。気相出口管１４０は、上部１１０と同軸上（同心）に配置されている。気相出口管１４０は、中心軸ＣＡに沿って配置されている。気相出口管１４０は、外側管部１４２と内側管部１４４とを有する。外側管部１４２は、上部１１０の外側に配置される。内側管部１４４は、上部１１０の内側に配置される。外側管部１４２は、円板天部１１４から離れる方向に延びる。内側管部１４４は、円板天部１１４から上部１１０に進入する。なお、本例では、気相出口管１４０は、円板天部１１４に対して垂直な方向に設けられていたが、これに限定されず、円板天部１１４に対して斜めに傾斜する方向に設けられていても良い。換言すれば、気相出口管１４０は、円板天部１１４に対して交差する方向に設けられていれば良い。また、本例では、気相出口管１４０は、上部１１０と同軸上に配置されているが、これに限定されず、気相出口管１４０の中心軸線と、上部１１０の中心軸ＣＡとが一致しない位置関係となるように、気相出口管１４０を配置するようにしても良い。
【0043】
内側管部１４４は、最下端に開口部１４６を有する。開口部１４６から気相出口管１４０に気相を案内して気液分離器１０の外部に排出する。
【0044】
内側管部１４４の外側の直径は、外側管部１４２の外側の直径よりも細い。内側管部１４４の外側の直径と外側管部１４２の外側の直径は同等でも良いが、内側管部１４４の外側の直径を細くすることにより、上部内部空間ＵＩＳを大きくすることができる。気液二相流を上部１１０に収容する量を増やすことができる。
【0045】
＜液相出口管１５０＞
下部１２０の底面開口１２８には、液相出口管１５０が連結されている。液相出口管１５０は、略円筒状の形状を有する。液相出口管１５０は、底面開口１２８と連通する。液相出口管１５０は、下部１２０と同軸上（同心）に配置されている。液相出口管１５０は、中心軸ＣＡに沿って配置されている。分離した液相は、液相出口管１５０を介して気液分離器１０の外部に排出される。なお、この液相出口管１５０についても、上述の気相出口管１４０と同様に、下部１２０と同軸上に配置されていなくても良い。具体的には、液相出口管１５０を底面開口１２８に対して、下部１２０と同軸にならないように連結しても良い。また、液相出口管１５０を、下部１２０の円錐側面１２２に連結するようにしても良い。
下部１２０の底面開口１２８には、液相出口管１５０が連結されている。液相出口管１５０は、略円筒状の形状を有する。液相出口管１５０は、底面開口１２８と連通する。液相出口管１５０は、下部１２０と同軸上（同心）に配置されている。液相出口管１５０は、中心軸ＣＡに沿って配置されている。分離した液相は、液相出口管１５０を介して気液分離器１０の外部に排出される。なお、この液相出口管１５０についても、上述の気相出口管１４０と同様に、下部１２０と同軸上に配置されていなくても良い。具体的には、液相出口管１５０を底面開口１２８に対して、下部１２０と同軸にならないように連結しても良い。また、液相出口管１５０を、下部１２０の円錐側面１２２に連結するようにしても良い。
【0046】
＜バッフル板１６０＞
バッフル板１６０は、薄い略円板状の形状を有する。バッフル板１６０は、外周に沿って形成された複数の小孔１６２を有する。バッフル板１６０は、円筒側面１１２の最下端、または円錐側面１２２の最上端に配置されている。すなわち、バッフル板１６０は、上部１１０と下部１２０との境界に配置されている。バッフル板１６０は、中心軸ＣＡに対して垂直に配置されている。中心軸ＣＡは、バッフル板１６０の中心を通過する。バッフル板１６０の外周の少なくとも一部と上部１１０の内壁面との間に隙間が形成されるように、バッフル板１６０を配置することができる。なお、本例では、バッフル板１６０は、上部１１０と下部１２０との境界に配置されているが、これに限定されず、例えば、上記境界の上方または下方のいずれかに配置されるようにしても良いことは言うまでもない。また、バッフル板１６０を、上記境界の上方に配置する場合には、気相出口管１４０と接触しないように配置することも言うまでもない。
バッフル板１６０は、薄い略円板状の形状を有する。バッフル板１６０は、外周に沿って形成された複数の小孔１６２を有する。バッフル板１６０は、円筒側面１１２の最下端、または円錐側面１２２の最上端に配置されている。すなわち、バッフル板１６０は、上部１１０と下部１２０との境界に配置されている。バッフル板１６０は、中心軸ＣＡに対して垂直に配置されている。中心軸ＣＡは、バッフル板１６０の中心を通過する。バッフル板１６０の外周の少なくとも一部と上部１１０の内壁面との間に隙間が形成されるように、バッフル板１６０を配置することができる。なお、本例では、バッフル板１６０は、上部１１０と下部１２０との境界に配置されているが、これに限定されず、例えば、上記境界の上方または下方のいずれかに配置されるようにしても良いことは言うまでもない。また、バッフル板１６０を、上記境界の上方に配置する場合には、気相出口管１４０と接触しないように配置することも言うまでもない。
【0047】
バッフル板１６０によって、上部内部空間ＵＩＳと下部内部空間ＢＩＳとを分離することができる。気液二相流や分離した気相が、上部１１０から下部１２０に案内されることを防止することができる。
【0048】
小孔１６２は、貫通孔である。小孔１６２によって、上部１１０と下部１２０とが連通する。上部１１０で分離した液相は、小孔１６２を介して下部１２０に流下する。なお、バッフル板１６０の外周の少なくとも一部と上部１１０の内壁面との間に隙間が形成されている場合、小孔１６２を設けてもよいし、小孔１６２を設けずともよい。
【0049】
気相出口管１４０の内側管部１４４の開口部１４６は、バッフル板１６０から離隔した上方に位置付けられる。開口部１４６とバッフル板１６０との間に間隙ＧＰ（図４または図６参照）を有する。間隙ＧＰを設けたことにより、上部１１０で分離した気相を開口部１４６を介して気相出口管１４０に円滑に案内することができる。
【0050】
前述した入口管１３０、気相出口管１４０及び液相出口管１５０は、気液二相流、気相、液相などの流体の輸送に用いる中空の筒であり、断面形状は、円、楕円、長円などの閉じた曲線、三角形、四角形などの多角形などの任意の形状にすることができる。また、入口管１３０、気相出口管１４０及び液相出口管１５０の材質は、金属、樹脂など、任意のものにすることができる。さらに、入口管１３０、気相出口管１４０及び液相出口管１５０は、所望する剛性や弾性や可撓性を有することができる。さらにまた、入口管１３０、気相出口管１４０及び液相出口管１５０は、外面の形状と内面の形状とが、異なっていてもよい。例えば、外面の断面形状が、四角状の形状を有し、内面の断面形状が、円状の形状を有するようにできる。
【0051】
＜＜＜第１の実施の形態による気液分離器１０での気液分離の過程＞＞＞
気液二相流が、入口管１３０を介して上部１１０に流入される。気液二相流は、入口管１３０のＣＧ方向へ屈曲する突出部１３４によって、上部１１０の内壁面に沿うように案内される。気液二相流は、入口管１３０の下方突出部１３６によって、上部１１０の下方に向かうように案内される。
気液二相流が、入口管１３０を介して上部１１０に流入される。気液二相流は、入口管１３０のＣＧ方向へ屈曲する突出部１３４によって、上部１１０の内壁面に沿うように案内される。気液二相流は、入口管１３０の下方突出部１３６によって、上部１１０の下方に向かうように案内される。
【0052】
上部１１０に流入された気液二相流は、上部１１０の内壁面に押し当てられ、上部１１０の内壁面に沿って周回しつつ下方に向かう。言い換えれば、気液二相流は、上部１１０内壁面に沿って、下方に向かう螺旋状に移動する。気液二相流は、上部１１０の内壁面に沿って旋回する際に生じる遠心力により気相と液相とに分離する。
【0053】
分離した気相は、上部内部空間ＵＩＳ内を移動し、開口部１４６を介して気相出口管１４０に案内され、気液分離器１０の外部に排出される。
【0054】
前述したように、気液二相流は、上部１１０内壁面に沿って、徐々に下方に向って移動（螺旋状に移動）するので、上部１１０内で既に移動している気液二相流や気相と液相と、入口管１３０から新たに流入してきた気液二相流との衝突を防止することができる。
【0055】
分離した液相は、バッフル板１６０の小孔１６２を通過し、下部１２０の円錐側面１２２の内面を伝って、最下端部１２４に流下する。最下端部１２４に達した液相は、底面開口１２８を介して液相出口管１５０に案内され、気液分離器１０の外部に排出される。
【0056】
＜＜＜＜第２の実施の形態＞＞＞＞
＜＜＜第２気液分離器１０－２＞＞＞
図７は、第２の実施の形態による第２気液分離器１０－２の全体を示す斜視図である。図８は、第２気液分離器１０－２の正面を示す正面図である。図９は、第２気液分離器１０－２の平面を示す平面図である。図１０は、図９中の断面ＩＶ－ＩＶ部における断面図である。図１１は、図８中の断面ＩＩＩ－ＩＩＩ部における断面図である。図１２は、図９中の断面Ｖ－Ｖ部における断面図である。
＜＜＜第２気液分離器１０－２＞＞＞
図７は、第２の実施の形態による第２気液分離器１０－２の全体を示す斜視図である。図８は、第２気液分離器１０－２の正面を示す正面図である。図９は、第２気液分離器１０－２の平面を示す平面図である。図１０は、図９中の断面ＩＶ－ＩＶ部における断面図である。図１１は、図８中の断面ＩＩＩ－ＩＩＩ部における断面図である。図１２は、図９中の断面Ｖ－Ｖ部における断面図である。
【0057】
第２の実施の形態による第２気液分離器１０－２において、気液分離器１０の同様の構成には、同一の符号を付した。第２気液分離器１０－２は、気液分離器１０と同様に、主に、容器外郭体１００と、入口管１３０と、気相出口管１４０と、液相出口管１５０とを有する。例えば、容器外郭体１００は、気液分離器１０と同様の構成を有する。
【0058】
第２の実施の形態においても、入口管１３０、気相出口管１４０及び液相出口管１５０は、気液二相流、気相、液相などの流体の輸送に用いる中空の筒であり、断面形状は、円、楕円、長円などの閉じた曲線、三角形、四角形などの多角形などの任意の形状にすることができる。また、入口管１３０、気相出口管１４０及び液相出口管１５０の材質は、金属、樹脂など、任意のものにすることができる。さらに、入口管１３０、気相出口管１４０及び液相出口管１５０は、所望する剛性や弾性や可撓性を有することができる。さらにまた、入口管１３０、気相出口管１４０及び液相出口管１５０は、外面の形状と内面の形状とが、異なっていてもよい。例えば、外面の断面形状が、四角状の形状を有し、内面の断面形状が、円状の形状を有するようにできる。
【0059】
以下、第２気液分離器１０－２と気液分離器１０との相違点のみについて説明する。例えば、第２気液分離器１０－２の有する、上部１１０、下部１２０、液相出口管１５０、中心軸ＣＡ、各内部空間（内部空間ＷＩＳ、上部内部空間ＵＩＳ、下部内部空間ＢＩＳ）などについては、気液分離器１０と同様であるため、説明を省略する。なお、第２気液分離器１０－２は、バッフル板１６０を有しない。
【0060】
＜入口管１３０＞
第２気液分離器１０－２は、入口管１３０が案内体１３２を有しない（図８、図１１参照）。即ち、第２気液分離器１０－２においては、入口管１３０を通過する気液二相流が特定の方向に案内されることなく、内部空間ＷＩＳに導入される。
第２気液分離器１０－２は、入口管１３０が案内体１３２を有しない（図８、図１１参照）。即ち、第２気液分離器１０－２においては、入口管１３０を通過する気液二相流が特定の方向に案内されることなく、内部空間ＷＩＳに導入される。
【0061】
＜突起部１４５＞
気相出口管１４０は、開口部１４６近傍に、内側管部１４４の外壁（外部側面）に沿って、内部空間ＷＩＳに向かって突き出す突起部１４５を有する。なお、この突起部１４５の形状については、例えば、板状等の適宜でよく、その形状については特に限定されない。
気相出口管１４０は、開口部１４６近傍に、内側管部１４４の外壁（外部側面）に沿って、内部空間ＷＩＳに向かって突き出す突起部１４５を有する。なお、この突起部１４５の形状については、例えば、板状等の適宜でよく、その形状については特に限定されない。
【0062】
突起部１４５は、気相出口管１４０への液相の流入を防止し、気液分離効率の向上に寄与する。より詳細には以下の通りである。
【0063】
内側管部１４４の外部側面は、上部内部空間ＵＩＳを周回する気液二相流と接触することで分離された液相が存在する場合がある。このような液相は、重力によって内側管部１４４の外部側面を移動し、内側管部１４４の下端部にある開口部１４６まで到達する。その結果、このような液相が、内部空間ＷＩＳから内側管部１４４に流入する気相に乗り、内側管部１４４に直接吸入されることで、気液分離効率を低下させる場合がある。しかしながら、開口部１４６近傍に、内側管部１４４の外部側面に沿って突起部１４５が存在することで、内側管部１４４の外部側面に存在する液相は、突起部１４５に溜まり、開口部１４６まで到達することが出来ないこととなる。突起部１４５に溜まった液相は、気相に乗ることなく突起部１４５の縁部から下方へ落下するため、内側管部１４４への液相の流入を防止できると考えられる。
【0064】
【0065】
開口部１４６をこのように構成することで、気相出口管１４０の管軸方向に対して垂直な開口部とした場合（換言すれば、気相出口管１４０の開口部１４６が水平方向となっている場合）と比較して、開口部１４６をより大面積化することが可能となる。その結果、開口部１４６に流入する気相の流速を弱め、開口部１４６周辺に存在する液相が気相に巻き込まれて気相出口管１４０に流入することを防止できると考えられる。
【0066】
また、内側管部１４４の管の長さは、中心軸ＩＡに近い側面は長く、中心軸ＩＡから離れた側面は短くなるように構成されている。このように構成することで、開口部１４６と入口管１３０とが対向しないこととなる。その結果、入口管１３０から上部内部空間ＵＩＳに導入された気液二相流が、気液分離されることなく開口部１４６に直接到達することを防止できると考えられる。
【0067】
また、気相出口管１４０の開口部１４６は、上部内部空間ＵＩＳを超えて、下部内部空間ＢＩＳ内に位置するように設けられている。このように構成することで、入口管１３０から開口部１４６に到達するまでの気液二相流の流路を長く取ることが可能となり、気液分離効率を向上させることができると考えられる。
【0068】
図１２に示されるように、開口部１４６は、気相出口管１４０が、中心軸ＣＡに対して斜めに傾斜する平面によって切り取られて形成される面であるが、開口部１４６は、気相出口管１４０が曲面によって切り取られて形成される面であってもよい。換言すれば、開口部１４６は、気相出口管１４０の管軸方向に対して斜めの開口面であってもよいし、気相出口管１４０の管軸方向に対して湾曲する開口面であってもよい。
【0069】
突起部１４５は、内側管部１４４の外部側面を一周するように設けられているが、複数の突起が離隔して設けられていたり、切欠が設けられていてもよい。
【0070】
突起部１４５が設けられる位置は、別の表現によれば、上部内部空間ＵＩＳと下部内部空間ＢＩＳとの境界と一致する高さ、または、後述する平面仕切り部１８４と一致する高さと表現することもできるが、これには何ら限定されるものではない。
【0071】
＜整流板１７０＞
第２気液分離器１０－２は、上部１１０の内壁に沿って、且つ、上部１１０の高さ方向に沿って設けられた、整流板１７０を有する（図８、図１０、図１１参照）。この整流板１７０は、上部１１０の側面開口１１８を跨ぐ位置に設けられるかまたは上部１１０の側面開口１１８と近接する位置に設けられている。
第２気液分離器１０－２は、上部１１０の内壁に沿って、且つ、上部１１０の高さ方向に沿って設けられた、整流板１７０を有する（図８、図１０、図１１参照）。この整流板１７０は、上部１１０の側面開口１１８を跨ぐ位置に設けられるかまたは上部１１０の側面開口１１８と近接する位置に設けられている。
【0072】
整流板１７０は、より詳細には、入口管１３０の第１の側面辺ＳＥ１に近い方（第２の側面辺ＳＥ２から遠い方）から、整流板１７２、整流板１７４、整流板１７６という順番で並ぶ３つの板状の部材から構成される。
【0073】
板状の整流板１７０は、板幅方向が入口管１３０の中心軸ＩＡと一致する方向となるよう設けられている。整流板１７０は、板幅方向の向きに応じて、入口管１３０から流入する気液二相流を所望の方向へ整流させる機能を有する。
【0074】
例えば、整流板１７０の板幅方向の向きを変更し、入口管１３０の中心軸ＩＡを基準として、上部１１０の中心軸ＣＡから離れる方向へ傾斜する傾斜面を有するように、整流板１７０を設けることで、気液二相流が上部１１０内壁面に最適に添わせるように構成することもできる。
【0075】
整流板１７０は、側面開口１１８を通して上部内部空間ＵＩＳ内に導入された気液二相流が、上部内部空間ＵＩＳを周回した後、流速を保ったまま側面開口１１８に再度接近することを防止する機能を有する。その結果、気液分離効率をより向上させることができる。より詳細には以下の通りである。
【0076】
気液二相流が入口管１３０の管内を通過する際に、気液二相流の一部が入口管１３０の内壁面と接触することで気液分離される等、入口管１３０の下端部に液相が溜まることがある。この液相は、入口管１３０の下端部を通りつつ、側面開口１１８を介して上部内部空間ＵＩＳに導入され、上部１１０の内壁面に沿って移動する。このように、側面開口１１８の近傍は、液相が存在しやすい場所となっている。ここで、入口管１３０から側面開口１１８を介して上部内部空間ＵＩＳに導入された気液二相流は、上部内部空間ＵＩＳを周回した後、十分な流速を保ったまま側面開口１１８に再度接近する場合がある。この場合、側面開口１１８近傍の液相と上部内部空間ＵＩＳを周回した気液二相流とが接触し、液相が気液二相流に巻き上げられ、気液二相流の含有する液相が増加し、気液分離効率が低下する可能性がある。しかしながら、整流板１７０が存在することで、上部内部空間ＵＩＳを周回する気液二相流が側面開口１１８に必要以上に接近することを防止できる。その結果、上部内部空間ＵＩＳを周回する気液二相流によって側面開口１１８近傍の液相が巻き上げられることが防止される。また、上部内部空間ＵＩＳを周回した気液二相流に誘導され上部１１０の内壁面に沿って移動する液相、および、上部内部空間ＵＩＳを周回した気液二相流中の液相が、整流板１７０（特に、整流板１７６）に突き当たる。これにより、液相は、その下方の平面仕切り部１８４の小孔１８６（これについては後述する）に向けて案内され捕捉される。以上のようにして、整流板１７０は、気液分離効率の向上に寄与する。
【0077】
整流板１７０を設ける数、各整流板１７０の高さ（各整流板１７０の下端部の位置および上端部の位置）、整流板１７０の厚みおよび形状、並びに、各整流板１７０の配置の間隔などは、何ら限定されるものではない。また、整流板１７０については、一定の位置に固定して設ける場合だけでなく、図１１で見て左右に回動可能に設けるようにしても良い（例えば、整流板１７０の基端部に、回動の中心となるヒンジを設けることや、或いは、整流板１７０の上方に回動中心となるピンを設け、このピンに整流板１７０を回動可能に取り付ける等によって実現可能である）。この場合、整流板１７０は入口管１３０から流入する気液二相流からの入口側押圧力と、上述の上部内部空間ＵＩＳを周回した気液二相流からの周回側押圧力とを受けることにより、図１１にて示す初期位置からこれらの押圧力の釣り合いの位置に回動することとなる。すなわち、整流板１７０は、入口側押圧力の方が強い場合には、上記初期位置に対して右方向に回動して、上記釣り合いの位置にて保持され、周回側押圧力の方が強い場合には上記初期位置に対して左方向に回動して、上記釣り合いの位置にて保持されることとなる。このように、整流板１７０を回動可能に設けることで、整流板１７０を、上記それぞれの押圧力に応じた最適な方向に保持することができ、入口管１３０から流入した気液二相流および周回後の気液二相流からの抵抗圧損を受けにくくすることができる。また、入口管１３０に流入する気液二相流や周回後の気液二相流の流量変化に対して、適宜対応することができる。
【0078】
＜逆円錐台仕切り部１８０＞
第２気液分離器１０－２は、下部１２０によって形成される下部内部空間ＢＩＳを分割して仕切る逆円錐台仕切り部１８０を備える（図１０～１２参照）。
第２気液分離器１０－２は、下部１２０によって形成される下部内部空間ＢＩＳを分割して仕切る逆円錐台仕切り部１８０を備える（図１０～１２参照）。
【0079】
逆円錐台仕切り部１８０は、液相出口管１５０側の底面（下面）として、該底面を閉塞する閉塞部１８２を有する。閉塞部１８２は、気相出口管１４０の内径と同じまたは該内径以上の径を有する薄い略円板状となっている。閉塞部１８２は、中心軸ＣＡに対して垂直に配置されている。中心軸ＣＡは、閉塞部１８２の中心を通過する。
【0080】
逆円錐台仕切り部１８０は、閉塞部１８２と異なる側の上面（気相出口管１４０側の上面）が開放されている。
【0081】
逆円錐台仕切り部１８０の高さ、上面および底面の大きさは、下部１２０の大きさ、気液二相流の流速や流量などに応じて適宜に定めればよい。
【0082】
逆円錐台仕切り部１８０は、気相出口管１４０側の周辺部に、容器外郭体１００の内壁に至るまで広がる、フランジ状の平面仕切り部１８４を有する。この平面仕切り部１８４によって、逆円錐台仕切り部１８０と容器外郭体１００とが接続されている。なお、本例では、図１１にも示すように、逆円錐台仕切り部１８０の外周と容器外郭体１００の内壁とが接続されてこれらの間には隙間が形成されていないが、これに代えて、逆円錐台仕切り部１８０の外周と容器外郭体１００内壁との間に隙間が形成されていても良い。逆円錐台仕切り部１８０の外周と容器外郭体１００内壁とは、完全に隔離していてもよい。
【0083】
平面仕切り部１８４は、平面仕切り部１８４を貫通する複数の小孔１８６を有する。平面仕切り部１８４は、上述のように整流板１７６によって下方に案内された液相が効率的に通過することができるようにするため、図１１に示すように、小孔１８６の少なくとも１つが、整流板１７６の下方に位置するように配置され、配置された小孔１８６は大きい方が望ましく隙間を開けてもよい。なお、逆円錐台仕切り部１８０の外周と容器外郭体１００内壁との間に隙間が形成されている場合、小孔１８６を設けてもよいし、平面仕切り部１８４の小孔１８６を設けずともよい。
【0084】
また、逆円錐台仕切り部１８０は、側面を貫通する複数の小孔１８８を有する。
【0085】
小孔１８６および小孔１８８は、貫通孔である。小孔１８６および小孔１８８によって、逆円錐台仕切り部１８０より上部の空間と逆円錐台仕切り部１８０より下部の空間とが連通する。
【0086】
小孔１８８は、閉塞部１８２と垂直になるように（即ち、中心軸ＣＡに沿って）設けられている。
【0087】
小孔１８６および小孔１８８は、中心軸ＣＡを軸とする同心円上に配置されている。
【0088】
＜＜＜第２の実施の形態による第２気液分離器１０－２での気液分離の過程＞＞＞
気液二相流が、入口管１３０を介して上部１１０に流入される。
気液二相流が、入口管１３０を介して上部１１０に流入される。
【0089】
上部１１０に流入された気液二相流は、整流板１７０によって流れが調整され（例えば、上部１１０の内壁面に押し当てられ）、上部１１０の内壁面に沿って周回しつつ下方に向かう。言い換えれば、気液二相流は、上部１１０内壁面に沿って、下方に向かう螺旋状に移動する。気液二相流は、上部１１０の内壁面に沿って旋回する際に生じる遠心力により気相と液相とに分離する。
【0090】
上部１１０内部を十分に周回した気液二相流および液相は、逆円錐台仕切り部１８０の小孔１８６および小孔１８８を通過する。小孔１８６および小孔１８８を通過することで、気液二相流中の液相が捕捉される。
【0091】
逆円錐台仕切り部１８０を通過した液相は、最下端部１２４に流下する。最下端部１２４に達した液相は、底面開口１２８を介して液相出口管１５０に案内され、第２気液分離器１０－２の外部に排出される。
【0092】
逆円錐台仕切り部１８０を通過した気相は、小孔１８６および小孔１８８を上方向に戻すように通過し、上部１１０の内壁面との接触によって分離された気相と合流し、開口部１４６を介して気相出口管１４０に案内され、第２気液分離器１０－２の外部に排出される。
【0093】
＜＜＜＜第３の実施の形態＞＞＞＞
＜＜＜第３気液分離器１０－３＞＞＞
図１３は、第３の実施の形態による第３気液分離器１０－３の全体を示す斜視図である。図１４は、第３気液分離器１０－３の正面を示す正面図である。図１５は、第３気液分離器１０－３の平面を示す平面図である。図１６は、図１５中の断面ＶＩＩ－ＶＩＩ部における断面図である。図１７は、図１４中の断面ＶＩ－ＶＩ部における断面図である。図１８は、図１５中の断面ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ部における断面図である。
＜＜＜第３気液分離器１０－３＞＞＞
図１３は、第３の実施の形態による第３気液分離器１０－３の全体を示す斜視図である。図１４は、第３気液分離器１０－３の正面を示す正面図である。図１５は、第３気液分離器１０－３の平面を示す平面図である。図１６は、図１５中の断面ＶＩＩ－ＶＩＩ部における断面図である。図１７は、図１４中の断面ＶＩ－ＶＩ部における断面図である。図１８は、図１５中の断面ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ部における断面図である。
【0094】
第３の実施の形態による第３気液分離器１０－３においても、気液分離器１０や第２気液分離器１０－２との同様の構成には、同一の符号を付した。第３気液分離器１０－３は、気液分離器１０や第２気液分離器１０－２と同様に、主に、容器外郭体１００と、入口管１３０と、気相出口管１４０と、液相出口管１５０とを有する。例えば、容器外郭体１００は、気液分離器１０と同様の構成を有する。
【0095】
第３の実施の形態においても、入口管１３０、気相出口管１４０及び液相出口管１５０は、気液二相流、気相、液相などの流体の輸送に用いる中空の筒であり、断面形状は、円、楕円、長円などの閉じた曲線、三角形、四角形などの多角形などの任意の形状にすることができる。また、入口管１３０、気相出口管１４０及び液相出口管１５０の材質は、金属、樹脂など、任意のものにすることができる。さらに、入口管１３０、気相出口管１４０及び液相出口管１５０は、所望する剛性や弾性や可撓性を有することができる。さらにまた、入口管１３０、気相出口管１４０及び液相出口管１５０は、外面の形状と内面の形状とが、異なっていてもよい。例えば、外面の断面形状が、四角状の形状を有し、内面の断面形状が、円状の形状を有するようにできる。
【0096】
以下、第３気液分離器１０－３と第２気液分離器１０－２との相違点のみについて説明する。例えば、第３気液分離器１０－３の有する、上部１１０、下部１２０、入口管１３０、気相出口管１４０、液相出口管１５０、整流板１７０、中心軸ＣＡ、各内部空間（内部空間ＷＩＳ、上部内部空間ＵＩＳ、下部内部空間ＢＩＳ）などについては、気液分離器１０と同様であるため、説明を省略する。なお、第３気液分離器１０－３は、逆円錐台仕切り部１８０を有しない。
【0097】
＜突起部１９０＞
第３気液分離器１０－３は、下部１２０の内壁に沿って、液相出口管１５０に向かって曲率半径が小さくなる渦巻き状の突起部１９０が設けられている（図１５、１６、１７、１８参照）。
第３気液分離器１０－３は、下部１２０の内壁に沿って、液相出口管１５０に向かって曲率半径が小さくなる渦巻き状の突起部１９０が設けられている（図１５、１６、１７、１８参照）。
【0098】
より詳細には、突起部１９０は、上部１１０の内壁面の上端部近傍を開始点、上部１１０の最下端部１２４近傍を終点とした、渦巻き状（円錐螺旋状）となっている。
【0099】
突起部１９０を設けることで、下部１２０の内壁と突起部１９０とで形成される溝が形成される。突起部１９０によって、下部１２０の内壁の表面積が大きくなることから、気液二相流と下部１２０の内壁とが接触し易くなり、表面張力による気液分離が促進される。また、分離された液相は、溝内部に捕捉されることとなる。更に、突起部１９０は渦巻き状に設けられているため、溝内部に捕捉された液相が、突起部１９０に沿って流下し、最下端部１２４まで案内されることとなる。更に、分離された液相が溝内部に捕捉されることから、第３気液分離器１０－３全体が振動したり傾いたりした場合にも、液相が飛散することなどを防止できる。
【0100】
突起部１９０は、その高さ方向が中心軸ＣＡに沿うように設けられている。
【0101】
突起部１９０の厚み、高さ、および螺旋のピッチなどは、下部１２０の大きさ、気液二相流の流速や流量などに応じて適宜に定めればよい。一例として、第３気液分離器１０－３を上面から視た際に、突起部１９０がインボリュート曲線を描くように構成されていることが好ましい。
【0102】
突起部１９０は、下部１２０の内壁を複数回周回するように設けられていることが好ましい。
【0103】
突起部１９０は、複数の渦巻き状の突起が設けられて形成される、多重螺旋（例えば二重螺旋）の構造であってもよい。
【0104】
突起部１９０は、気液分離器１０－３内に導入された気液二相流の旋回方向と同一方向に回転しながら渦を巻く形状としている。より詳細には、図１７のように気液分離器１０－３の上面から見た場合に、突起部１９０と気液二相流とは、右回りに曲率半径が小さくなる渦状となるように構成されている。なお、突起部１９０はこれには限定されず、左回りに曲率半径が小さくなる渦状となるよう構成されていてもよい。
【0105】
＜＜＜第３の実施の形態による第３気液分離器１０－３での気液分離の過程＞＞＞
気液二相流が、入口管１３０を介して上部１１０に流入される。
気液二相流が、入口管１３０を介して上部１１０に流入される。
【0106】
上部１１０に流入された気液二相流は、整流板１７０によって流れが調整され、上部１１０の内壁面に押し当てられ、上部１１０の内壁面に沿って周回しつつ下方に向かう。言い換えれば、気液二相流は、上部１１０内壁面に沿って、下方に向かう螺旋状に移動する。気液二相流は、上部１１０の内壁面との接触によって生ずる遠心力により気相と液相とに分離する。
【0107】
上部１１０内部を十分に周回した後の気液二相流および上部１１０の内壁面を流下した液相は、突起部１９０に接触する。気液二相流に含まれる液相が、突起部１９０との接触により気液分離される。
【0108】
上部１１０の内壁面を流下した液相および突起部１９０との接触によって分離された液相は、突起部１９０と上部１１０の内壁面との間の溝に沿って、最下端部１２４に流下する。最下端部１２４に達した液相は、底面開口１２８を介して液相出口管１５０に案内され、気液分離器１０の外部に排出される。
【0109】
上部１１０の内壁面との接触によって分離された気相および突起部１９０との接触によって分離された気相は、上部内部空間ＵＩＳ内を移動し、開口部１４６を介して気相出口管１４０に案内され、気液分離器１０の外部に排出される。
【0110】
＜＜＜＜その他の実施の形態＞＞＞＞
本発明は、前述されていない様々な実施の形態などを含むものと解釈されるべきである。例えば、本明細書にて開示された全ての構成要件を矛盾が生じない範囲で自由に組み合わせてなる全ての気液分離器や、本発明の効果を阻害しない範囲で、各部材の位置や部材間の大小関係を変更してなる気液分離器が本発明に含まれるものとする。
例えば、
内部空間ＷＩＳが形成されている容器外郭体１００と、容器外郭体１００の上部１１０における側面に設けられた側面開口１１８と接続された入口管１３０と、容器外郭体１００の上面に設けられた上面開口１１５と接続された気相出口管１４０と、容器外郭体１００の下部１２０に形成された底面開口１２８と接続された液相出口管１５０とを備え、容器外郭体１００の内部空間ＷＩＳの上部は円柱形状をなす上部内部空間（円柱形状部）ＵＩＳとされ、前記容器外郭体の内部空間の下部１２０は、小径側を下側とした円錐台形状をなす下部内部空間（円錐台形状部）ＢＩＳとされている気液分離器において、
下記に示す（１－１）～（３－２）の７種の構成要件のうち、１乃至７種の構成要件を自由に組み合わせて構成される全ての気液分離器が、本発明に含まれる。
本発明は、前述されていない様々な実施の形態などを含むものと解釈されるべきである。例えば、本明細書にて開示された全ての構成要件を矛盾が生じない範囲で自由に組み合わせてなる全ての気液分離器や、本発明の効果を阻害しない範囲で、各部材の位置や部材間の大小関係を変更してなる気液分離器が本発明に含まれるものとする。
例えば、
内部空間ＷＩＳが形成されている容器外郭体１００と、容器外郭体１００の上部１１０における側面に設けられた側面開口１１８と接続された入口管１３０と、容器外郭体１００の上面に設けられた上面開口１１５と接続された気相出口管１４０と、容器外郭体１００の下部１２０に形成された底面開口１２８と接続された液相出口管１５０とを備え、容器外郭体１００の内部空間ＷＩＳの上部は円柱形状をなす上部内部空間（円柱形状部）ＵＩＳとされ、前記容器外郭体の内部空間の下部１２０は、小径側を下側とした円錐台形状をなす下部内部空間（円錐台形状部）ＢＩＳとされている気液分離器において、
下記に示す（１－１）～（３－２）の７種の構成要件のうち、１乃至７種の構成要件を自由に組み合わせて構成される全ての気液分離器が、本発明に含まれる。
【0111】
（１－１）入口管１３０の管軸（中心軸ＩＡ）方向には上部１１０の中心軸ＣＡが位置しておらず、入口管１３０の管軸（中心軸ＩＡ）方向に垂直な断面の図心ＣＧは、側面開口１１８に近づく断面となるにつれ、上部１１０の中心軸ＣＡから離れる方向かつ下部１２０へ向かう方向へ遷移する。
【0112】
（１－２）入口管１３０の管軸（中心軸ＩＡ）方向には上部１１０の中心軸ＣＡが位置しておらず、容器外郭体１００の上部（例えば、上部１１０）の内壁には上部１１０の高さ方向に沿って整流板１７０が設けられており、整流板１７０は側面開口１１８を跨ぐ位置に設けられるかまたは側面開口１１８と近接する位置に設けられるとともに、前記整流板は、回胴可能に設けられているかまたは固定されて設けられる。
【0113】
（２－１）容器外郭体１００の内部空間ＷＩＳを上下に仕切る（例えば、上部１１０によって形成される内部空間（上部内部空間ＵＩＳ）と容器外郭体１００における下部１２０によって形成される内部空間（下部内部空間ＢＩＳ）とを仕切る）バッフル板１６０が設けられており、バッフル板１６０にはバッフル板１６０を貫通する複数の小孔１６２がバッフル板１６０の外周に沿って設けられまたは前記容器外郭体の内部側壁とバッフル板との間に隙間が設けられている。
【0114】
（２－２）容器外郭体１００における下部１２０によって形成される内部空間（下部内部空間ＢＩＳ）を分割して仕切るとともに小径側を下側とした逆円錐台仕切り部１８０を備え、逆円錐台仕切り部１８０の小径側（液相出口管１５０側の底面）は閉塞し（閉塞部１８２を有し）、逆円錐台仕切り部１８０の大径側（気相出口管１４０側の底面）は開放しており、逆円錐台仕切り部１８０の大径側（気相出口管１４０側）の周辺部から容器外郭体１００の内壁に至るまで広がる平面仕切り部１８４によって逆円錐台仕切り部１８０と容器外郭体１００とが近接もしくは接続されており、平面仕切り部１８４には平面仕切り部１８４を貫通する複数の小孔１８８が設けられまたは前記容器外郭体の内部側壁と平面仕切部との間に隙間が設けられている。
【0115】
（２－３）下部１２０の内壁には、液相出口管１５０に向かって曲率半径が小さくなる渦巻き状の突起部１９０が設けられている。
【0116】
（３－１）気相出口管１４０は、容器外郭体１００の内部空間ＷＩＳに至るまで伸びており、該内部空間ＷＩＳに位置する気相出口管１４０の開口部１４６近傍における気相出口管１４０の外周には、気相出口管１４０の外壁から該内部空間ＷＩＳに向かって突き出す突起部１４５が設けられている。
【0117】
（３－２）気相出口管１４０は、容器外郭体１００の内部空間ＷＩＳに至るまで伸びており、該内部空間ＷＩＳに位置する気相出口管１４０は気相出口管１４０の管軸方向（中心軸ＣＡと一致する方向）に対して斜めもしくは湾曲に傾斜する開口面（開口部１４６）を有する。
【0118】
＜＜＜＜気液分離器の用途＞＞＞＞
本発明によれば、種々の実施の形態で示すように、小形で安価な生産性の良い気液分離器が得られることから、空気調和機などの冷凍装置、蒸気サイクル装置、燃料電池車、気液二相流を扱う機械装置などの流体装置など、種々の用途で使用することが可能である。
本発明によれば、種々の実施の形態で示すように、小形で安価な生産性の良い気液分離器が得られることから、空気調和機などの冷凍装置、蒸気サイクル装置、燃料電池車、気液二相流を扱う機械装置などの流体装置など、種々の用途で使用することが可能である。
【0119】
特に、本発明によれば、下部１２０と、その最下端部１２４またはその近傍に液相出口管１５０を備えたものとすることで、気液分離器全体が振動する乃至は傾くなどしても、液相が液相出口管１５０に接触し易く構成される。更に本発明によれば、下部１２０を有する気液分離器において、更に気液分離効率を向上させる特徴的な構成を含むことから、より振動や傾きに強く、安定的且つ効率的に気液分離が可能な気液分離器とすることが可能となる。このような観点から、本発明の気液分離器は、車載用、特に燃料電池車用として、好ましく使用することが可能である。
【符号の説明】
【0120】
１０ 気液分離器
１０－２ 第２気液分離器
１０－３ 第３気液分離器
１００ 容器外郭体
１１０ 上部
１１２ 円筒側面
１１４ 円板天部
１１５ 上面開口
１１６ 開放面
１１８ 側面開口
１２０ 下部
１２２ 円錐側面
１２４ 最下端部
１２６ 開放面
１２８ 底面開口
１３０ 入口管
１３２ 案内体
１３４ ＣＧ方向へ屈曲する突出部
１３６ 下方突出部
１４０ 気相出口管
１４２ 外側管部
１４４ 内側管部
１４５ 突起部
１４６ 開口部
１５０ 液相出口管
１６０ バッフル板
１６２ 小孔
１７０ 整流板
１８０ 逆円錐台仕切り部
１８２ 閉塞部
１８４ 平面仕切り部
１８６ 小孔
１８８ 小孔
１９０ 突起部
ＵＩＳ 上部内部空間
ＢＩＳ 下部内部空間
ＷＩＳ 内部空間
ＣＡ 中心軸
ＣＧ 図心
ＩＡ 中心軸
ＳＥ１ 第１の側面辺
ＳＥ２ 第２の側面辺
ＨＳ 水平面
１０－２ 第２気液分離器
１０－３ 第３気液分離器
１００ 容器外郭体
１１０ 上部
１１２ 円筒側面
１１４ 円板天部
１１５ 上面開口
１１６ 開放面
１１８ 側面開口
１２０ 下部
１２２ 円錐側面
１２４ 最下端部
１２６ 開放面
１２８ 底面開口
１３０ 入口管
１３２ 案内体
１３４ ＣＧ方向へ屈曲する突出部
１３６ 下方突出部
１４０ 気相出口管
１４２ 外側管部
１４４ 内側管部
１４５ 突起部
１４６ 開口部
１５０ 液相出口管
１６０ バッフル板
１６２ 小孔
１７０ 整流板
１８０ 逆円錐台仕切り部
１８２ 閉塞部
１８４ 平面仕切り部
１８６ 小孔
１８８ 小孔
１９０ 突起部
ＵＩＳ 上部内部空間
ＢＩＳ 下部内部空間
ＷＩＳ 内部空間
ＣＡ 中心軸
ＣＧ 図心
ＩＡ 中心軸
ＳＥ１ 第１の側面辺
ＳＥ２ 第２の側面辺
ＨＳ 水平面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】