JP2011167682A - Air bubble generation device and gas-liquid contact device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気泡発生機およびこれを備える気液接触装置に関する。 The present invention relates to a bubble generator and a gas-liquid contact device including the same.
この種の技術に関し、特許文献1には、空気中に含まれる汚染物質を処理する空気清浄システムが記載されている。このシステムでは、循環路内に留められている汚染物質を含んだ空気を、エアーポンプの運転により散気管からバブリングして水槽に送給している。散気管は、逆止弁で整流された空気が供給されて、これを気泡に分散させる多孔体である。
With regard to this type of technology,
また、特許文献2には、外気を室内に導く給気経路に、外気を洗浄水に通して大気汚染物質を除去する空気環境浄化システムが記載されている。このシステムでは、清浄化手段として、外気を直径0.01〜0.05mmのマイクロバブルにして洗浄水に通すバブル発生部を用いている。 Patent Document 2 describes an air environment purification system that removes air pollutants by passing outside air through wash water in an air supply path that guides outside air into the room. In this system, as a cleaning means, a bubble generating unit is used that converts the outside air into microbubbles having a diameter of 0.01 to 0.05 mm and passes them through washing water.
しかしながら、特許文献1の散気管では、バブリングされた気泡の径を均一化することが困難である。
また、特許文献2の清浄化手段では、外気(気体)を0.1mm以下のマイクロバブルに変えるため、バブル発生部における圧力損失(圧損)が大きく、気体の十分な処理流量を得ることが困難である。また、かかる圧損を補償するためには、バブル発生部に専用のエアーポンプが必要であり、ランニングコストを要するという問題が生じる。
However, in the air diffuser of
Moreover, in the cleaning means of patent document 2, since outside air (gas) is changed into microbubbles of 0.1 mm or less, the pressure loss (pressure loss) in a bubble generation part is large, and it is difficult to obtain sufficient processing flow rate of gas. It is. Further, in order to compensate for such pressure loss, a dedicated air pump is required at the bubble generating portion, which causes a problem that running costs are required.
ここで、気液接触装置においては、気液接触効率と、気体の処理流量とを両立して向上することが求められる。一般に、気泡径を小さくして気液接触効率を向上した場合には気体の圧損が大きくなり、単位時間あたりの処理流量が低下することとなる。 Here, in the gas-liquid contact device, it is required to improve both the gas-liquid contact efficiency and the gas processing flow rate. In general, when the bubble diameter is reduced to improve the gas-liquid contact efficiency, the pressure loss of the gas increases, and the processing flow rate per unit time decreases.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、通過する気体を所望の均一な径の気泡に変えることのできる気泡発生機、およびこれを備える気液接触装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a bubble generator that can change a passing gas into bubbles having a desired uniform diameter, and a gas-liquid contact device including the bubble generator. .
本発明の気泡発生機は、液体に接触させて用いられる気泡発生機であって、複数の揺動片が分散して切り込み形成された可撓性の樹脂シートと、前記揺動片の外径よりも大きな大径口を複数備える第一の多孔板と、前記揺動片の外径よりも小さな小径口を複数備え、前記第一の多孔板とともに前記樹脂シートを挟持する第二の多孔板と、を有し、前記小径口から流入し、前記揺動片を付勢して前記大径口より流出する気体を気泡化する。 The bubble generator of the present invention is a bubble generator that is used in contact with a liquid, and includes a flexible resin sheet in which a plurality of swing pieces are dispersed and cut and an outer diameter of the swing piece. A first perforated plate having a plurality of larger large-diameter ports and a second perforated plate having a plurality of small-diameter ports smaller than the outer diameter of the swing piece and sandwiching the resin sheet together with the first perforated plate And flows in from the small-diameter port, energizes the swing piece, and bubbles the gas flowing out from the large-diameter port.
また本発明の気液接触装置は、上記の気泡発生機を備え、多段に設けられた複数の液体層と気泡化された気体とを接触させる気液接触装置であって、前記気泡発生機により気泡化されて前記大径口より流出した気体が、前記第三の多孔板の下流側に接して配置された前記液体層とさらに接触することを特徴とする。 The gas-liquid contact device of the present invention is a gas-liquid contact device that includes the bubble generator described above, and that contacts a plurality of liquid layers provided in multiple stages and the gas that has been bubbled. The gas that has been bubbled and has flowed out of the large-diameter port is further in contact with the liquid layer disposed in contact with the downstream side of the third porous plate.
なお、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。 Note that the various components of the present invention do not have to be individually independent, that a plurality of components are formed as one member, and one component is formed of a plurality of members. It may be that a certain component is a part of another component, a part of a certain component overlaps a part of another component, and the like.
本発明の気泡発生機によれば、小径口から大径口に抜ける気体の流路に、樹脂シートの揺動片が個別に設けられている。そして、大径口の側を気体の流出側とすることで、気体に付勢された揺動片の変位が多孔板によって損なわれることがない。このため、樹脂シートの可撓性により、流路ごとに気体の圧力が調整されて均一な径の気泡が発生する。また、本発明の気泡発生機を備える気液接触装置は、液体と接触する気体が所望の均一な径の気泡に変えられるため、気液接触効率と気体の処理流量とをバランスよく好適化することができる。 According to the bubble generator of the present invention, the swing piece of the resin sheet is individually provided in the gas flow path that passes from the small diameter port to the large diameter port. And the displacement of the rocking | fluctuation piece urged | biased by gas is not impaired by a perforated plate by making the large diameter opening | mouth side into the outflow side of gas. For this reason, the pressure of gas is adjusted for every flow path by the flexibility of a resin sheet, and the bubble of a uniform diameter generate | occur | produces. In addition, the gas-liquid contact device including the bubble generator of the present invention can optimize the gas-liquid contact efficiency and the gas processing flow rate in a balanced manner because the gas in contact with the liquid can be changed to bubbles having a desired uniform diameter. be able to.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
なお、本実施の形態では図示するように前後左右上下の方向を規定して説明する。しかし、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものであり、本発明を実施する製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
以下、本実施形態の気液接触装置は、略水平に設置された気泡発生機に対して鉛直下方から上方に気体を通過させる吹き上げ型を例示的に説明するが、本発明はこれに限られない。例えば、気体の通過方向を上方から下方への吹き下ろし型としてもよく、または起立させた気泡発生機に対して気体を水平方向に通過させてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
In the present embodiment, description will be made by defining the front-rear, left-right, up-down directions as shown. However, this is provided for convenience in order to simply explain the relative relationship of the components, and does not limit the direction during the manufacture or use of the product implementing the present invention.
Hereinafter, the gas-liquid contact device of the present embodiment will exemplarily describe a blow-up type that allows gas to pass upward from the vertically downward direction to the bubble generator installed substantially horizontally, but the present invention is limited to this. Absent. For example, the gas passage direction may be a blow-down type from the upper side to the lower side, or the gas may be passed in the horizontal direction with respect to the standing bubble generator.
図1(a)は本発明の実施形態にかかる気液接触装置100を模式的に示す正面図であり、同図(b)はその右側面図である。図1各図では、説明のため、筐体90の一部を不図示として、気液接触装置100の内部を図示している。
図2(a)は気泡発生機10の部分斜視図であり、同図(b)は気泡発生機10の使用状態を示す部分断面図である。
Fig.1 (a) is a front view which shows typically the gas-
FIG. 2A is a partial perspective view of the
はじめに、本実施形態の気泡発生機10および気液接触装置100の概要について説明する。
First, the outline | summary of the
気泡発生機10は、液体Liq(図2を参照)に接触させて用いられる。本実施形態の気泡発生機10は、可撓性の樹脂シート20、第一の多孔板30および第二の多孔板40を有する。
樹脂シート20には、複数の揺動片22が分散して切り込み形成されている。
第一の多孔板30は、揺動片22の外径よりも大きな大径口32を複数備えている。
第二の多孔板40は、揺動片22の外径よりも小さな小径口42を複数備え、第一の多孔板30とともに樹脂シート20を挟持する。
そして、気泡発生機10は、小径口42から流入し、揺動片22を付勢して大径口32より流出する気体Airを気泡化する。
The
In the
The first
The second
The
気液接触装置100は、上記の気泡発生機10を備え、多段に設けられた複数の液体層L1、L2と、気泡化された気体Airと、を接触させる装置である。
そして、本実施形態の気液接触装置100においては、気泡発生機10により気泡化されて大径口32より流出した気体Airが、第三の多孔板50の下流側に接して配置された液体層L2とさらに接触する。
The gas-
In the gas-
つぎに、本実施形態の気泡発生機10および気液接触装置100について詳細に説明する。
Next, the
気泡発生機10を構成する第一の多孔板30と第二の多孔板40は、ステンレス鋼(SUS)やアルミニウムなどの金属板材料に多数の開口(大径口32、小径口42)を形成したものである。第一の多孔板30および第二の多孔板40の種別は特に限定されず、例えば、打ち抜き加工もしくはレーザー加工により多数の開口を通孔形成したパンチングプレートでもよく、または線材を編組したメッシュ部材でもよい。
第一の多孔板30と第二の多孔板40とは、開口の径を除いて互いに共通としてもよく、または種別や厚み寸法を互いに相違させてもよい。
The first
The first
樹脂シート20は、膜厚が50μmから500μmの樹脂製のシートまたはフィルム材料からなる。樹脂材料の例としては、ポリオレフィン、具体的にはポリプロピレンが挙げられる。なお、本実施形態においてはシートとフィルムとを区別しない。
The
図2(a)に示す気泡発生機10では、大径口32(および図示しない小径口42)が正方格子状に配置されている。ただし、気泡発生機10の変形例として、図3に示すように、大径口32および小径口42をそれぞれ千鳥状に配置してもよい。
In the
図3は、気泡発生機10の部分切欠平面図である。同図は、第一の多孔板30、樹脂シート20および第二の多孔板40が互いに積層されてなる気泡発生機10を、第一の多孔板30の側から目視した平面図である。説明のため、図3においては、第一の多孔板30に斜線を付し、またその一部を切り欠き樹脂シート20の揺動片22を露出させて図示している。
揺動片22、大径口32および小径口42がそれぞれ千鳥状に配置されている点を除き、図3の気泡発生機10は図2と共通である。
FIG. 3 is a partially cutaway plan view of the
The
揺動片22は略円形をなし、大径口32、小径口42および揺動片22は同心状に配置されている。
The
個々の揺動片22は円弧部24と裾部26とからなり、その外形はΩ字状をなしている。すなわち、揺動片22は樹脂シート20をΩ字状に切り込んで形成されている。
Each
円弧部24は大径口32から露出して、気体により付勢されて揺動する部位である。本実施形態の円弧部24は、円周の二分の一以上、好ましくは四分の三以上の長さを有している。
裾部26は、円弧部24を樹脂シート20に対して揺動可能に接続する部位である。裾部26は末広がり形状をなし、円弧部24の両端を拡幅している。
The
The
ここで、揺動片22が略円形であるとは、円弧部24が真円および真円に近い円形、または真円に近似される非円形を含む。
Here, the
また、大径口32、小径口42および揺動片22が同心状であるとは、これらの少なくとも一部同士が、気泡発生機10の平面視方向に互いに重複していることをいう。
本実施形態の気泡発生機10では、図3に示す平面図において、大径口32は揺動片22の円弧部24を内包し、円弧部24は小径口42を内包している。
The
In the
円弧部24の直径は5〜10mmとすることが好ましい。隣接する揺動片22同士の間隔は、10〜30mmとするとよい。そして、大径口32の直径は円弧部24の直径よりも1〜10mm大きくし、小径口42の直径は円弧部24の直径よりも1〜4mm小さくするとよい。
The diameter of the
裾部26は、揺動片22のうち、第一の多孔板30と第二の多孔板40とで挟まれる部位である。すなわち、揺動片22は、第一の多孔板30と第二の多孔板40とで裾部26が挟持され、円弧部24が揺動可能となる。なお、裾部26が第一の多孔板30と第二の多孔板40とで挟持されていることで、円弧部24の揺動時に裾部26の終端部28に引裂力が生じることはない。ただし、終端部28を丸加工して円孔とし、裾部26の延伸を防止してもよい。
The
樹脂シート20の揺動片22は、小径口42の側への変位が規制され大径口32の側に変位自在に構成された逆止弁である。
The
図2(b)に示すように、円弧部24は第二の多孔板40により、同図下方側への変位が規制されている。
As shown in FIG. 2B, the
気泡発生機10は、液体Liqに浸漬されて、または第一の多孔板30を液体Liqの界面に接触させて用いられる。本実施形態では、図2(b)に示すように、液体Liqの下方に気泡発生機10が設けられ、第一の多孔板30が液体Liqの下側界面に接している。
The
この状態で、第二の多孔板40の小径口42より気体Airを吹き込むことで、気体Airを気泡化する。ここで、揺動片22の円弧部24は、気体Airの通過時には第一の多孔板30の側に押し上げられて大径口32より突出する。そして、通過する気体Airに対して、樹脂シート20の弾性反力と液体Liqの自重とが負荷される。これにより、気体Airの通過量が制限されて微細に気泡化される。すなわち、気体Airの通過時に円弧部24は連続的に揺動して気体Airを分断し、これを気泡化する。
In this state, the gas Air is bubbled by blowing the gas Air from the
なお、本実施形態の気泡発生機10では、気体Airの流量、樹脂シート20の膜厚、円弧部24の直径、および液体Liqの量を調整することにより、5〜30mm程度の直径の気泡が形成される。
In the
図1に戻り、本実施形態の気液接触装置100を説明する。
気液接触装置100は、多段に配置された液体層L1、L2(液体Liq)に対して、気泡発生機10で気泡化された気体Airを接触させ、気体Airに含有する成分を液体層L1、L2に溶解させて除去する装置である。
Returning to FIG. 1, the gas-
The gas-
気液接触装置100の筐体90は箱形をなし、前面側(図1(b)の左方)は配管収容部92であり、奥行側(同図の右方)は気泡発生機10が設置されて気体Airの気泡化および気液接触が行われる気液接触部94である。
The
気液接触部94は縦型2チャンバー構造をなす。
下部チャンバー95は、下部空洞74から流入する気体Airを液体層L1と気液接触させるチャンバーである。下部チャンバー95には、気体Airの流入部にあたる最下部に気泡発生機10が設けられ、その上部に液体層L1が貯留されている。液体層L1の上部には気体層G2が存在している。
下部チャンバー95に貯留された液体層L1は、気泡発生機10の揺動片22(逆止弁:図2を参照)に下方支持され、下部空洞74に落下することはない。
The gas-
The
The liquid layer L1 stored in the
上部チャンバー96は、下部チャンバー95で気液接触した気体Airを、さらに液体層L2と気液接触させるチャンバーである。上部チャンバー96には、気体Airの流入部にあたる最下部に第三の多孔板50が設けられ、その上部に液体層L2が貯留されている。液体層L2の上部には気体層G3が存在している。
The
第三の多孔板50は、液体層L1を通過した気体Airを上部チャンバー96に導入するとともに、液体層L2を下方支持する部材である。気泡発生機10と第三の多孔板50とは略並行に対向して設置されている。
The third
第三の多孔板50は多数の開口を有する板状の部材であり、第一の多孔板30や第二の多孔板40と同様に、パンチングプレートやメッシュ部材を用いることができる。
すなわち、第三の多孔板50の開口には逆止弁が設けられておらず、気体Airおよび液体層L2は双方向に通過可能である。
The third
That is, a check valve is not provided in the opening of the third
筐体90の下部には車輪98が取り付けられており、気泡発生機10は移送が可能である。
本実施形態は、気液接触部94において、下方から上方に向かって気体Airを流動させる吹き上げ型の気液接触装置100である。
The present embodiment is a blow-up type gas-
気液接触装置100は、気体Airを連続的に供給する給気路70と、給気路70に対して所定の排気圧で気体Airを圧送するブロア(排気ブロア75)と、を有している。
給気路70の吸気口71には、気体Air中の塵埃を除去するためのフィルター(図示せず)を任意で備えてもよい。かかるフィルターとしては、PET(Polyethylene Terephthalate)やポリプロピレンなどの樹脂材料からなる不織布フィルターを用いることができる。
The gas-
The
排気ブロア75は、環状流路72を通じて気体Airを遠心加速する。給気路70には、環状流路72の下流側に、下降路73と下部空洞74がこの順に連通して設けられている。
下部空洞74は、気泡発生機10の下面側にあたる第二の多孔板40(図2を参照)に接して設けられている。
The
The
すなわち、気泡発生機10の下流側(上部)に液体層L1が接触して設けられ、上流側(下部)に気体層G1が設けられている。
That is, the liquid layer L1 is provided in contact with the downstream side (upper part) of the
そして、下部空洞74に到達した気体Airには、図2(b)に示すように、排気ブロア75の排気圧に基づく押し上げ力が、気泡発生機10の下面側にあたる第二の多孔板40のうち、小径口42に対して集中的に負荷される。このため、気体Airが気液接触部94を通過するために必要な排気ブロア75の排気圧およびランニングコストを抑制することができる。
Then, as shown in FIG. 2 (b), the pushing force based on the exhaust pressure of the
気泡発生機10と第三の多孔板50とは、ともに略水平に配置されている。気泡発生機10と第三の多孔板50の個別の水平度は特に限定されるものではなく、互いに相違する水平度で気液接触部94に設置されていてもよい。
Both the
第三の多孔板50の下部側には気体層G2が存在している。気泡発生機10で発生した気泡は、液体層L1から浮上すると、液膜に気体Airを内包した泡沫となって、または泡沫がはじけて気体Airとなって、第三の多孔板50に至る。そして、かかる気体Airは、第三の多孔板50により再び気泡化されて液体層L2と接触する。
A gas layer G <b> 2 exists on the lower side of the third
ここで、排気ブロア75により気体Airを連続的に吹き上げることにより、泡沫化した液体層L1が上部チャンバー96に上昇して液体層L2となる速度と、液体層L2が下部チャンバー95に落下して液体層L1に戻る速度とが釣り合う。これにより、第三の多孔板50に逆止弁がなくとも、上部チャンバー96には所定量の液体層L2が常に貯留される。そして、排気ブロア75を停止することで、液体層L2は第三の多孔板50から落下して液体層L1となる。なお、第三の多孔板50は、上部チャンバー96の内壁に対して密に装着され、第三の多孔板50の周囲から下部チャンバー95に液体層L2が漏れ落ちることはない。
Here, by continuously blowing up the gas Air by the
本実施形態の気泡発生機10は、排気ブロア75により気体Airを吹き上げることで、下部チャンバー95に貯留された液体層L1の一部を分離して第三の多孔板50に液体層L2を形成し、これをもって気体Airの吸収液を多段化する。これにより、液体層L1、L2は各層が薄くなるため、高い気液接触効率を維持しつつも、通過する気体Airの圧損が低減される。
The
気体Airの成分は特に限定されないが、本実施形態の気体Airは揮発性有機化合(VOC)を含有するものとする。
そして、気液接触装置100は、液体層L1を冷却する冷却装置76をさらに備えている。冷却装置76には、一例として、液体浸漬型のピエゾ素子が用いられる。
Although the component of gas Air is not specifically limited, The gas Air of this embodiment shall contain a volatile organic compound (VOC).
The gas-
これにより、気体Airに含有するVOCは、液体層L1に溶解されるのみならず、液体層L1で冷却されて凝集し、気体Airからさらに除去される。
このため、本実施形態の気液接触装置100は、気体Air中のVOCを高効率で除去することができる。
Thereby, the VOC contained in the gas Air is not only dissolved in the liquid layer L1, but also cooled and aggregated in the liquid layer L1, and further removed from the gas Air.
For this reason, the gas-
図1に示すように、気泡発生機10は、気泡発生機10の上部に液体層L1を供給する供給路80をさらに備えている。
As shown in FIG. 1, the
供給路80には、開閉弁81と圧送ポンプ82が設けられている。
供給路80は、給気路70の下部空洞74と、気液接触部94における気泡発生機10の上部と、を連通している。そして、下部空洞74に貯留された液体Liqを、供給路80を通じて塗液口83から吐出し、かかる液体Liqを液体層L1として気泡発生機10の上部に供給する。なお、塗液口83の高さ位置は特に限定されず、第三の多孔板50よりも上部でもよく、または気泡発生機10と第三の多孔板50との間でもよい。
The
The
気液接触装置100は、気泡発生機10と第三の多孔板50との間に第四の多孔板60をさらに備えている。すなわち、下部チャンバー95の中間高さに、第四の多孔板60が架設されている。
The gas-
第四の多孔板60は、気泡発生機10との間隔D1(図4(c)を参照)が可変である。気泡発生機10の上部に供給された液体層L1が気体Airとともに第三の多孔板50の上部に移動する量が、間隔D1の変更により増減調整される。
The fourth
下部チャンバー95には、第四の多孔板60を昇降調整するための一対の調整部62が設けられている。調整部62は、第四の多孔板60を吊り下げるワイヤーと、このワイヤーを巻き取る輪軸とからなる。第四の多孔板60は四隅がワイヤーで吊り下げられており、一対の調整部62の巻き取り量を調整することで、第四の多孔板60を水平支持したままで、または任意の角度に傾斜させて、これを昇降調整することができる。
The
一方、上部チャンバー96の中間高さには、第三の多孔板50のさらに上方に、第五の多孔板64が架設されている。
上部チャンバー96にも、下部チャンバー95と同様に、第五の多孔板64を昇降調整するための一対の調整部66が設けられている。調整部66は、第五の多孔板64を吊り下げるワイヤーと、このワイヤーを巻き取る輪軸とからなり、その巻き取り量を調整することで、第五の多孔板64を任意の設置角度で昇降調整することができる。
On the other hand, at the intermediate height of the
Similarly to the
第四の多孔板60と第五の多孔板64は、液体層L1、L2から飛散して上昇する泡沫を捕捉し、液化して落下させる部材であり、第三の多孔板50と同様にパンチングプレートやメッシュ部材を用いることができる。第四の多孔板60と第五の多孔板64の開口率は10〜40パーセント、好ましくは20〜30%とするとよい。
The fourth
第四の多孔板60および第五の多孔板64は、それぞれ下部チャンバー95または上部チャンバー96の内壁面に対して非接触に吊り下げられており、液化した泡沫が第四の多孔板60および第五の多孔板64の周囲から流下する。このため、第四の多孔板60、第五の多孔板64の上に液体層L1、L2が他の液体層を形成することはない。
The fourth
ここで、第四の多孔板60を下降させて液体層L1の液面からの距離を小さくすると、液体層L1の液面のうねりが第四の多孔板60に衝突して、液体層L1の対流速度が向上し、気液接触効率が向上する。このため、液体層L1の粘度が比較的高い場合(例えば、100cPs程度の場合)に特に有効である。
Here, when the fourth
一方、第四の多孔板60を上昇させて液体層L1の液面からの距離を大きくすると、液体層L1の液面のうねりが第四の多孔板60に衝突することが低減し、液体層L1の対流速度が抑制される。液体層L1の粘度が比較的低い場合(例えば、10cPs以下の場合)に、第四の多孔板60を上昇させて、液体層L1の液面のうねりを抑えることが有効である。
On the other hand, when the fourth
このとき、第四の多孔板60を足掛かりとして第三の多孔板50に移動する液体層L1の液量も低減する。このため、第四の多孔板60と気泡発生機10との間隔D1を増大させることで、液体層L1から上部チャンバー96に上昇する液体層L2の液量が減り、逆に間隔D1を減少させることで液体層L2の液量が増える。
At this time, the amount of the liquid layer L1 that moves to the third
下部チャンバー95、上部チャンバー96には、それぞれ観察窓67、68が設けられている。これにより、液体層L1、L2の液量が目視観察可能である。観察窓67、68は、液体層L1、L2の液面と、第四、第五の多孔板60、64をともに含む位置に形成されている。
The
気液接触装置100は、第三の多孔板50の下流側に流出した液体層L2を捕集する捕集部85と、捕集された液体層L2を回収する回収流路86と、をさらに備える。具体的には、上部チャンバー96の下流側に排気処理部110が設けられている。排気処理部110は、第五の多孔板64で捕集されずに通過した液体層L2の泡沫を含む気体Airが導入される導入路84と、導入路84の下流側に設置された捕集部85と、捕集部85を通過した気体Airを大気放出する排気口88とを含む。排気処理部110は筐体90の上部に設置されている。
The gas-
これにより、第五の多孔板64を通過した液体層L2の泡沫を捕集部85で捕集して液体層L2または液体層L1として再利用することができる。捕集部85には、SUSまたはアルミニウムなどの金属板からなるフィルターを用いることができる。より具体的には、捕集部85として、屈曲した金属板により気流方向を多段に転換して泡沫を衝突分離するスクリーン装置を用いるとよい。
Thereby, the foam of the liquid layer L2 which has passed through the fifth
捕集部85および回収流路86を備えることにより、気液接触装置100を連続的に運転しても液体層L1、L2が減少することが抑えられる。
ここで、本実施形態の液体層L1、L2は、水よりも比重の高い溶質が溶解した水溶液からなるVOCの吸着液である。溶質として、エポキシ系などの高分子を例示することができる。
このとき、捕集部85を気液接触部94よりも上部に設けたことにより、かりに液体層L2の泡沫が捕集部85を通過して排気口88に至ったとしても、かかる泡沫の成分は比重の低い水が支配的となる。このため、気液接触装置100の連続運転により液体層L1、L2の液量が漸減したとしても、水を補充するだけで、液体層L1、L2は濃度および液量を維持することができる。
By providing the
Here, the liquid layers L1 and L2 of the present embodiment are VOC adsorbents composed of an aqueous solution in which a solute having a specific gravity higher than that of water is dissolved. Examples of the solute include an epoxy-based polymer.
At this time, by providing the
図4(a)から(c)は、本実施形態の気液接触装置100の動作説明図である。
同図(a)は、初期状態を表している。初期状態では、注入口(図示せず)から気液接触部94に投入された液体Liqが、給気路70の下部空洞74に貯留されている。
液体Liqは、下部空洞74と、下部チャンバー95の下部に貯留され、気泡発生機10は液体Liqに浸漬されている。
FIGS. 4A to 4C are operation explanatory views of the gas-
FIG. 4A shows the initial state. In the initial state, the liquid Liq introduced into the gas-
The liquid Liq is stored in the
ここで、開閉弁81を開き、圧送ポンプ82を駆動することで、液体Liqは供給路80を通じて揚送される。そして、塗液口83から上部チャンバー96に吐出された液体Liqは、第三の多孔板50を流下して下部チャンバー95に落下し、気泡発生機10の上部に蓄積される。気泡発生機10は、揺動片22(図2を参照)が逆止弁として機能し、塗液口83から吐出された液体Liqを下部チャンバー95内に保持する。
Here, the liquid Liq is pumped through the
同図(b)は、排気ブロア75の動作開始時の状態を表している。このとき、液体Liqは下部空洞74から完全に排出されて下部チャンバー95に蓄積されている。排気ブロア75を作動することで、VOCが含有した気体Airが給気路70に導入されて、さらに下部空洞74に至る。
FIG. 7B shows a state when the
同図(c)は、気液接触装置100の安定動作時の状態を表している。泡沫化した液体層L1の一部が気体Airとともに第三の多孔板50を通過し、液化して液体層L2となっている状態を示している。液体層L2は、第三の多孔板50から落下する速度と、新たな泡沫が液体層L2に追加される速度とがバランスしている。
気体Airは、下部チャンバー95の液体層L1と、上部チャンバー96の液体層L2とで二度にわたって気液接触し、VOC成分が溶解除去される。
FIG. 3C shows the state of the gas-
The gas Air makes gas-liquid contact twice in the liquid layer L1 of the
なお、同図(c)の安定動作中も圧送ポンプ82を駆動させてもよい。これにより、下部空洞74に落下した僅かな液体層L1を塗液口83に揚送し、液体層L1、L2として再利用することが可能である。
Note that the
図5は、排気処理部110の変形例を模式的に示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing a modified example of the
捕集部85は、第三の多孔板50の下流側に流出した液体層L2の飛沫DRを含む気体(飛沫含有気体IN:太矢印)を導入する導入路84と、導入される飛沫DRおよび気体Air(飛沫含有気体IN)に対して逆風(飛沫防止逆風HW:細矢印)を吹き付けて飛沫DRと気体Airとを分離させる気流発生部850と、を含む。
The
気流発生部850は、飛沫防止逆風HWを生成して飛沫含有気体INを減速する手段である。飛沫防止逆風HWは、気液接触装置100の外部から給気してもよく、または本変形例のように気液接触装置100(空洞部857)の内部の気体を循環させてもよい。
The
本変形例の気流発生部850は、捕集部85の内部の気体を循環させて逆風(飛沫防止逆風HW)を発生させるブロア(循環ブロア851)と、導入路84よりも大径の開口をもち導入路84に対向配置された飛沫防止逆風HWの吹付口854と、を含む。
The air
より具体的には、気流発生部850は、循環ブロア851が設置された循環路852と、循環路852がテーパー状に拡張する拡張部853と、この拡張部853の先端に設けられた吹付口854と、循環ブロア851に導入される気体から飛沫DRを除去するフィルタ855と、を含む。
More specifically, the
本変形例の導入路84は、上部チャンバー96よりも小径であって飛沫含有気体INを収束させて空洞部857に導入する。導入路84は上部チャンバー96から連続的に縮径するテーパー部と、当該テーパー部の先端に延在するストレート部とからなる。
The
飛沫含有気体INは、VOCが除去された気体Airと、液体層L2の飛沫DRとの二相混合気体である。かかる飛沫含有気体INに対して飛沫防止逆風HWを正面から吹き付けることにより、気体Airよりも慣性力が大きい飛沫DRが顕著に減速して、気体Airと飛沫DRとは互いに分離される。分離された飛沫DRの一部は導入路84から上部チャンバー96の内部に落下する。他の飛沫DRは、導入路84の外部で気体Airから分離されて、集液部856に集められ、さらに回収流路86aを通じて塗液口83(図1を参照)に送られる。
The droplet-containing gas IN is a two-phase mixed gas of the gas Air from which the VOC has been removed and the droplet DR of the liquid layer L2. By spraying the splash-preventing reverse wind HW from the front against the droplet-containing gas IN, the droplet DR having a larger inertial force than the gas Air is remarkably decelerated, and the gas Air and the droplet DR are separated from each other. A part of the separated droplet DR falls from the
集液部856は、導入路84の外部に周設された環状の貯液溝である。本変形例の集液部856は導入路84の外周面と空洞部857の内面とで挟まれた領域であり、その底面の一箇所または複数箇所に回収流路(飛沫ドレーン)86aが連通して設けられている。
The
飛沫DRが分離除去された飛沫含有気体INは、排気EX(白抜矢印)となって排気口88から排出される。飛沫DRが分離されずに残った飛沫含有気体INは、飛沫防止逆風HWと混合されて循環路852に導入される。そして、フィルタ855にて飛沫含有気体INから飛沫DRが分離される。ここで分離された飛沫DRは回収流路86bを通じて塗液口83(図1を参照)に送られる。フィルタ855にはメッシュデミスタを用いることができる。
The droplet-containing gas IN from which the droplets DR are separated and removed becomes exhaust EX (white arrow) and is discharged from the exhaust port 88. The droplet-containing gas IN remaining without the droplets DR being separated is mixed with the splash-preventing headwind HW and introduced into the
このように、本変形例の排気処理部110では、集液部856とフィルタ855とで飛沫含有気体INから飛沫DRが分離され、再び液体層L1、L2となって塗液口83から気液接触部94に供給される。ここで、空洞部857に飛沫含有気体INが導入される導入路84の開口端面と、吹付口854の開口端面とは、互いに略同心位置かつ略同一平面上にあり、吹付口854の開口端面は導入路84の開口端面を内包している。これにより、飛沫含有気体INに対して正面から飛沫防止逆風HWが吹き付けられて飛沫含有気体IN(飛沫DR)が減速される。
As described above, in the
ただし、導入路84の開口端面が吹付口854の内部に位置して、導入路84と吹付口854とが入れ籠状に配置されてもよい。これにより、飛沫含有気体INと飛沫防止逆風HWとが確実に衝突する。
However, the opening end surface of the
吹付口854の開口径は、導入路84の開口径の2倍以上3倍以下の比率(以下、開口比)が好適である。開口比を2倍以上とすることで、導入される飛沫含有気体INに対して遺漏なく飛沫防止逆風HWが吹き付けられるため、飛沫DRを含んだまま飛沫含有気体INが排気口88に至ることが防止される。また、開口比を3倍以下とすることで、飛沫防止逆風HWが過度に拡散することがなく、飛沫含有気体INが導入路84の外周に沿って押し返されて空洞部857の内部で略N字状の気流が形成される。これにより、飛沫DRが飛沫含有気体INから好適に除去されて集液部856に集められる。
The opening diameter of the blowing
排気ブロア75(図1を参照)に対する循環ブロア851の流量比は特に限定されないが、100%を超えてもよい。すなわち、排気ブロア75により吸気口71から給気される気体Airの流量よりも、循環ブロア851によって生じる飛沫防止逆風HWの流量の方が大きくてもよい。これにより、飛沫DRを飛沫含有気体INから好適に分離することができる。
The flow ratio of the
(実施例)
図1に示した上記実施形態で説明した気液接触装置100の動作結果の一例を以下に示す。
気温22℃の空気に、50℃に加熱したメチルエチルケトン(MEK)を下表1の濃度で混合した気体Airを、排気ブロア75により分速50m3の流量で気液接触装置100に導入した。この気体Airを、水性の液体Liqに連続的に通過させて、MEKの除去試験を行った。
下部チャンバー95に設置した冷却装置76の設定温度を3℃とした。気液接触装置100の雰囲気温度は27℃であり、試験開始時の液体Liqの温度は26℃(常温)で安定した。
(Example)
An example of the operation result of the gas-
Gas Air in which methyl ethyl ketone (MEK) heated to 50 ° C. was mixed with air at a temperature of 22 ° C. at a concentration shown in Table 1 below was introduced into the gas-
The set temperature of the
また、図3に示す気泡発生機10を用い、隣接する揺動片22同士の間隔を20mm、円弧部24の直径を6mmとした。
Moreover, the
下表1に、VOCの除去試験の結果を表す。 Table 1 below shows the results of the VOC removal test.
表1の結果より、吸気口71における入口側のVOC濃度が7500ppmを超える高濃度の気体Airに対して、排気口88で排出されるVOC濃度は1000ppm以下となり、85%以上という高い吸収率でVOCが除去された。また、運転開始から5分と短時間のうちに吸収率は85%を超え、気液接触装置100によるVOCの吸収動作は安定した。そして、1.5時間にわたる連続運転を行っても、VOCの吸収率は85%以上を維持した。この間、液体Liqの補充は行わなかった。
From the results shown in Table 1, the VOC concentration discharged from the exhaust port 88 is 1000 ppm or less, and the absorption rate is as high as 85% or more, with respect to the high-concentration gas Air in which the VOC concentration on the inlet side at the
また、1週間を超える連続試験を行ったところ、VOCの吸収率は85%以上を維持した。この間、液体Liqの減少分に対しては水のみを補充した。 Moreover, when the continuous test over 1 week was done, the absorption rate of VOC maintained 85% or more. During this time, only the water was replenished with respect to the decrease in the liquid Liq.
さらに、吸気口71に導入されるVOCをトルエンおよび酢酸エチルにそれぞれ変更した場合についても、表1と同様に85%以上の吸収率が達成された。
Furthermore, even when the VOC introduced into the
以上より、気液接触装置100による気液接触効率の高さと、VOCの吸収率の高さが明らかとなった。
From the above, it was revealed that the gas-liquid contact efficiency by the gas-
10 気泡発生機
20 樹脂シート
22 揺動片
24 円弧部
26 裾部
28 終端部
30 第一の多孔板
32 大径口
40 第二の多孔板
42 小径口
50 第三の多孔板
60 第四の多孔板
64 第五の多孔板
62、66 調整部
67、68 観察窓
70 給気路
71 吸気口
72 環状流路
73 下降路
74 下部空洞
75 排気ブロア
76 冷却装置
80 供給路
81 開閉弁
82 圧送ポンプ
83 塗液口
84 導入路
85 捕集部
850 気流発生部
851 循環ブロア
852 循環路
853 拡張部
854 吹付口
855 フィルタ
856 集液部
857 空洞部
86、86a、86b 回収流路
88 排気口
90 筐体
92 配管収容部
94 気液接触部
95 下部チャンバー
96 上部チャンバー
98 車輪
100 気液接触装置
110 排気処理部
Air 気体
DR 飛沫
EX 排気
HW 飛沫防止逆風
IN 飛沫含有気体
Liq 液体
G1、G2、G3 気体層
L1、L2 液体層
DESCRIPTION OF
Claims (11)
複数の揺動片が分散して切り込み形成された可撓性の樹脂シートと、
前記揺動片の外径よりも大きな大径口を複数備える第一の多孔板と、
前記揺動片の外径よりも小さな小径口を複数備え、前記第一の多孔板とともに前記樹脂シートを挟持する第二の多孔板と、を有し、
前記小径口から流入し、前記揺動片を付勢して前記大径口より流出する気体を気泡化する気泡発生機。 A bubble generator used in contact with a liquid,
A flexible resin sheet in which a plurality of swing pieces are dispersed and cut, and
A first perforated plate having a plurality of large-diameter openings larger than the outer diameter of the swing piece;
A plurality of small-diameter openings smaller than the outer diameter of the swing piece, and having a second perforated plate sandwiching the resin sheet together with the first perforated plate,
A bubble generator for bubbling gas flowing in from the small diameter port and energizing the swing piece to flow out of the large diameter port.
前記気泡発生機により気泡化されて前記大径口より流出した気体が、第三の多孔板の下流側に接して配置された前記液体層とさらに接触することを特徴とする気液接触装置。 A gas-liquid contact device comprising the bubble generator according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of liquid layers provided in multiple stages and a bubbled gas are brought into contact with each other.
The gas-liquid contactor characterized in that the gas that has been bubbled by the bubble generator and flows out of the large-diameter port further contacts the liquid layer disposed in contact with the downstream side of the third porous plate.
前記気泡発生機の上部に前記液体層を供給する供給路をさらに備える請求項4または5に記載の気液接触装置。 Both the bubble generator and the third perforated plate are arranged substantially horizontally, and is a blow-up type gas-liquid contact device that allows the gas to flow from below to above,
The gas-liquid contact device according to claim 4 or 5, further comprising a supply path for supplying the liquid layer to an upper portion of the bubble generator.
前記第四の多孔板は、前記気泡発生機との間隔が可変であって、前記気泡発生機の上部に供給された前記液体層が前記気体とともに前記第三の多孔板の上部に移動する量が、前記間隔の変更により増減調整されることを特徴とする請求項6に記載の気液接触装置。 Further comprising a fourth porous plate between the bubble generator and the third porous plate;
The distance between the fourth porous plate and the bubble generator is variable, and the amount of the liquid layer supplied to the upper part of the bubble generator moves to the upper part of the third porous plate together with the gas The gas-liquid contact device according to claim 6, wherein the increase / decrease adjustment is performed by changing the interval.
前記気体が揮発性有機化合物を含有する請求項4から10のいずれかに記載の気液接触装置。 A cooling device for cooling the liquid layer;
The gas-liquid contact device according to any one of claims 4 to 10, wherein the gas contains a volatile organic compound.
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