JP2009011928A - 脱気装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部を減圧する減圧装置を備えた脱気槽と、該脱気槽に気体溶存液を供給する給液管と、該脱気槽内で脱気された脱気処理液を排出する排出管とからなり、前記給液管から供給された気体溶存液を前記脱気槽内で脱気し、脱気された脱気処理液を前記排出管から排出するように構成した脱気装置において、前記脱気槽内に上下に対向配置した一対のスプレーノズルを設け、該一対のスプレーノズルより前記気体溶存液を噴射させ、それぞれのスプレーノズルから噴射された噴流を衝突させる。
【選択図】図1
Description
例えば飲料においては、飲料の溶存酸素濃度が高いと、飲料の風味や色調を害したり、また缶詰飲料の場合には容器内面を腐食したり剥離させるため、溶存酸素濃度を下げる必要がある。
水においては、溶存酸素濃度が低い水は洗浄水や食品製造用の水として使用することができ、また溶存酸素濃度が低い水を使用することで水と触れる状態で使用する金属部品、装置表面の腐食防止に効果があり、その他にも溶存酸素濃度が低い水は広く使用されており、従来から水の溶存濃度を下げることが広く行われている。
また、前記循環管38及び外部排出管40にはそれぞれバルブ39及び40が設けられており、該バルブ39及び40の開閉によって排出ポンプ37によって送液される脱気水の流路を調整することができるようになっており、該バルブ39及び40の少なくとも一方を流量調節弁として循環管38及び外部排出管40へ流れる脱気処理済液の流量を調整することもある。
このような脱気装置は、例えば特許文献1、特許文献2に開示されている。
本発明の他の目的は、装置構成が複雑化することなく、装置設置面積が無用に増大することもなく、しかも装置設置コストを従来よりも低減することができる脱気装置を提供することにある。
ここで、スプレーノズルとは前記気体溶存液を小さい液滴にして噴出させるノズルのことをいう。
なお、このときの液滴の径は通常の水頭圧で得られる程度に小さければよく、給液管にブースタポンプ等の特別な昇圧装置を設ける必要はない。
また、上下に対向配置したスプレーノズルそれぞれから噴射された液滴の衝突面は水平面となり、水平面状で鉛直方向に落下するため、気液接触度が大きくなり溶存気体の気化が促進される。
給液管を分岐することによって、給液管を2本設ける必要がなく、給液管設置コストを小さく抑えることができる。
循環管を設けて脱気処理液を循環させて再度脱気処理を行うため、さらに脱気能力を向上させることができる。
前記噴流の衝突位置における上側に配設したスプレーノズルによるスプレー幅が、下側に配設したスプレーノズルのスプレー幅より広いと、上側に配設したスプレーノズルからの液滴の一部が下側からの液滴と衝突せず、従って落下が一旦停止することなく脱気槽下部まで到達してしまうため、本発明の効果が小さくなるが、下側に配設したスプレーノズルによるスプレー幅を上側に配設したスプレーノズルによるスプレー幅と同じか広くすることで、上側に配設したスプレーノズルからの液滴は全て下側に配設したスプレーノズルからの液滴と衝突して落下が一旦停止する。なお、下側に配設したスプレーノズルによるスプレー幅の方が広いと、下側のスプレーノズルから噴射された液滴の一部は衝突しないことになるが、下側のスプレーノズルから噴射され衝突しない液滴は上向きの速度を持っているため、最高点に到達して一旦停止し、その後自由落下する。
ここで、スプレー幅とは噴射された液体(本発明においては気体溶存液)がスプレーノズル先端から到達した距離での広がり幅を示し、スプレー角とはスプレーノズルから噴射された液体(本発明においては気体溶存液)が広がる角度のことを示す。
図1を用いて実施例1に係る脱気装置の構成について説明する。
10は円筒形に造られた脱気槽である。脱気槽10の側面には、給排気管11が取り付けられているとともに、該給排気管11の途中には脱気槽10内を減圧する真空ポンプ12が設けられている。また、脱気槽10上部には気体を溶存した水(原液)を脱気槽10に供給する給液管13が取り付けられており、該給液管13は先端部で分岐給液管13aと2つに分岐されている。給液管13と分岐給液管13aの先端にはそれぞれスプレーノズル14aと14bが取り付けられており、該スプレーノズル14a及び14bは脱気槽10内に上下対向して配設され、脱気槽10内で原液を噴射してそれぞれのスプレーノズル(14a、14b)から噴射された液滴を衝突させることができるように構成されている。また、脱気槽10下部には脱気槽10内で脱気された脱気水15を排出する排出管16が取り付けられているとともに、該排出管16の途中には排出ポンプ17が設けられている。
また、上側に配設したスプレーノズル14aと脱気槽10底部の脱気水液面間の距離は、スプレーノズルからの原液の噴射量と、要求される脱気水中の溶存気体濃度を考慮して決定すればよく特に限定されるものではない。
前記スプレーノズル14aと14b間の距離は、それぞれのスプレーノズルから噴射された液滴が衝突する距離であれば特に限定されるものではないが、スプレーノズルの種類とそれぞれのスプレーノズルから噴射された原液の衝突面での変形状態を観察して出来る限り短くすることが好ましい。
脱気槽10内は給排気管11及び真空ポンプ12を用いて所定の圧力に減圧しておく。前記給液管13及び該給液管13から分岐した分岐給液管13aから原液を供給して、上側に配設したスプレーノズル14aから下向きに、下側に配設したスプレーノズル14bから上向きに原液を小さな液滴として噴射する。上側に配設したスプレーノズル14aから噴射された液滴は下向きに充円錐状に広がりながら且つ重力によって加速されながら下降し、一方下側に配設したスプレーノズル14bから噴射された液滴は上向きに充円錐状に広がりながら且つ重力によって減速されながら上昇し、両者は互いに衝突する。衝突することによって両者は一旦上下方向の速度が0となり、次いで重力によって両者とも自然落下する。このようにして衝突によって液滴の上下方向の速度が一旦0となるため、液滴の平均落下速度は小さくなり、液滴が脱気槽10内で下部に到達するまでの時間が長くなる。従って気液接触時間が長くなるため脱気が促進される。
また、液滴の衝突面は水平面を形成して、水平面状で鉛直方向に落下するため気液接触度が大きくなって溶存気体の気化が促進される。
図1に示した実施例1に係る脱気装置では脱気後の脱気水の溶存酸素濃度は0.14mg/lであったのに対し、図3に示した比較例1に係る脱気装置では脱気後の脱気水の溶存酸素濃度は0.47mg/lであり、実施例1にかかる脱気装置により従来よりも脱気性能が大幅に向上していることが確かめられた。
図2を用いて実施例2に係る脱気装置の構成について説明する。
図2において、図1と同一符号は同一装置、部品を表している。即ち、10は円筒形に造られた脱気槽、11は脱気槽10側面に取り付けられた給排気管、12は給排気管11の途中に設けられた真空ポンプ、13は脱気槽10上部に取り付けられた給液管、14aは給液管13の先端に取り付けられたスプレーノズル、16は脱気槽10下部に取り付けられた排出管、17は排出管16の途中に設けられた排出ポンプである。また、脱気槽10下部には脱気槽10内で脱気された脱気水の一部を脱気槽10内に循環する循環管18が取り付けられているとともに、該循環管18の途中には循環ポンプ19が設けられており、循環管18の先端にはスプレーノズル14cが取り付けられている。さらに、前記スプレーノズル14aと14cは脱気槽10内に上下対向して配設され、脱気槽10内でそれぞれ原液と循環された脱気水を噴射して、それぞれのスプレーノズルから噴射された液滴を衝突させることができるように構成されている。
なお、前記スプレーノズル14a及び14cの形状、設置位置は実施例1で設けたスプレーノズル14a及び14cと同じ条件とすることが好ましい。
脱気槽10内は給排気管11及び真空ポンプ12を用いて所定の圧力に減圧しておく。前記給液管13から原液を供給して、上側に配設したスプレーノズル14aから下向きに小さな液滴として噴射する。また、前記循環管18から循環された脱気水を供給して、下側に配設したスプレーノズル14cから上向きに小さな液滴として噴射する。上側に配設したスプレーノズル14aから噴射された液滴は下向きに充円錐状に広がりながら且つ重力によって加速されながら下降し、一方下側に配設したスプレーノズル14cから噴射された液滴は上向きに充円錐状に広がりながら且つ重力によって減速されながら上昇し、両者は互いに衝突する。衝突することによって両者は一旦上下方向の速度が0となり、次いで重力によって両者とも自然落下する。このようにして衝突によって液滴の上下方向の速度が一旦0となるため、液滴の平均落下速度は小さくなり、液滴が脱気槽10内で下部に到達するまでの時間が長くなる。従って気液接触時間が長くなるため脱気が促進される。
また、液滴の衝突面は水平面を形成して、水平面状で鉛直方向に落下するため気液接触度が大きくなって溶存気体の気化が促進される。
さらに、既に脱気された脱気水を循環管18を用いて循環して再び脱気するので、従来の脱気装置や実施例1に示した脱気装置よりもさらに溶存気体濃度を下げることができる。
また、装置構成が複雑化することなく、装置設置面積が無用に増大することもなく、しかも装置設置コストを従来よりも低減することができる脱気装置として利用することができる。
11 給排気管
12 真空ポンプ
13 給液管
13a 分岐給液管
14a、14b、14c スプレーノズル
16 排出管
17 排出ポンプ
18 循環管
19 循環ポンプ
Claims (4)
- 内部を減圧する減圧装置を備えた脱気槽と、該脱気槽に気体溶存液を供給する給液管と、該脱気槽内で脱気された脱気処理液を排出する排出管とからなり、前記給液管から供給された気体溶存液を前記脱気槽内で脱気し、脱気された脱気処理液を前記排出管から排出するように構成した脱気装置において、
前記脱気槽内に上下に対向配置した一対のスプレーノズルを設け、
該一対のスプレーノズルより前記気体溶存液を噴射させ、それぞれのスプレーノズルから噴射された噴流を衝突させることを特徴とする脱気装置。 - 前記給液管を2つに分岐して各下流端にスプレーノズルを取り付けるとともに、
該分岐した給液管下流端に取り付けた2つのスプレーノズルを前記脱気槽内に上下に対向して配設し、
前記気体溶存液を前記分岐した給液管下流端に取り付けた2つのスプレーノズルより噴射させ、それぞれのスプレーノズルから噴射させた噴流を衝突させることを特徴とする請求項1記載の脱気装置。 - 前記脱気槽下部より脱気された脱気処理液の少なくとも一部を取り出して再び脱気槽内に戻す循環管を設け、
前記給液管下流端と前記循環管下流端にそれぞれスプレーノズルを取り付けるとともに、
該それぞれのスプレーノズルを前記脱気槽内に上下に対向して配設し、
前記給液管より供給される気体溶存液と、前記循環管より脱気槽内に戻される脱気処理液をそれぞれの管下流端に取り付けたスプレーノズルより噴射させ、該噴射させた噴流を衝突させることを特徴とする請求項1記載の脱気装置。 - 前記噴流の衝突位置における下側に配設したスプレーノズルによるスプレー幅が、前記噴流の衝突位置における上側に配設したスプレーノズルのスプレー幅以上となるように、前記一対のスプレーノズルのスプレー角を設定したことを特徴とする請求項1〜3何れかに記載の脱気装置。
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