JP2015036134A

JP2015036134A - 消泡装置

Info

Publication number: JP2015036134A
Application number: JP2013168109A
Authority: JP
Inventors: 博文代田; Hirobumi Shirota; 誠人尾田; Masato Oda; 寿生萩本; Toshio Hagimoto
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2015-02-23
Anticipated expiration: 2033-08-13
Also published as: JP6148931B2; KR20160022926A; CN105392540B; CN105392540A; KR101747053B1; WO2015022852A1

Abstract

【課題】タンク内の圧力が変動した場合に発生する息継現象を抑制する。
【解決手段】発泡性の液体Ｗが貯留されたタンク２と、タンク２内とシール部１２を介して区画される軸受室７を形成し、軸受室７内に軸受装置８が設けられた軸受ケーシング６と、軸受装置８によって回転可能に支持されるとともにシール部１２を介してタンク２内に挿入されて、回転することで液体Ｗの消泡を行う消泡部３と、軸受ケーシング６の外部に配置されて、磁気カップリング１６を介して消泡部３を回転駆動させる駆動部１１と、軸受室７内の圧力とタンク２内の圧力との差分が小さくなるように圧力調整を行う圧力調整部２３と、を備える消泡装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、消泡装置に係り、特に発泡性の液体が貯留されたタンクと、タンク内の液体の消泡を行う消泡部を有する消泡装置に関する。

容器内に貯留された液体に対して撹拌などの処理を行う機器などの設置には、開放系と密封系（密閉系）のものがある。ここで、容器の内部に臭気や爆発性ガス（ガス成分）、粉塵等が存在する場合は、密封系での設置が要求されている。

密封系での設置を行う場合、特許文献１に記載されているような撹拌機やメカニカルシールを用いたシール構造が知られている。
特許文献１に記載されている撹拌機は、モータが配置されるモータ室と軸受ケーシングとの間の圧力を均圧に制御するために、モータ室と軸受ケーシングとを配管にて接続した構成となっている。

特公昭６２−１７７５号公報

密封系で用いられるメカニカルシールは、性能を保持するため水やオイルなどの冷却材が用いられるが、メカニカルシールは完全密封ではないため、冷却材がタンク内に漏れ、液体に不純物が混入する要因となる。
乾式のメカニカルシールも知られているが、周速・圧力・温度など、使用環境に制限がある。
バッチ運転などにより、設置するタンク内の圧力が変動する場合、タンク内に発泡性物質が存在すると、固形成分がメカニカルシールの破損原因となる場合がある。

また、特許文献１に記載されているような撹拌機の場合、バッチ運転などによりタンク内の圧力が変動すると、タンク内と軸受ケーシング内の息継現象が発生し、タンク内部の臭気などのガス成分、粉塵、発泡性物質などの固形成分が軸受ケーシング内部に混入し、軸受、シール部品などの破損原因となる場合がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、発泡性の液体が貯留されたタンクにおいて、回転することで液体の消泡を行う消泡部を有し、タンク内の圧力が変動した場合に発生する息継現象を抑制することができる消泡装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の消泡装置は、発泡性の液体が貯留されたタンクと、前記タンク内とシール部を介して区画される軸受室を形成し、該軸受室内に軸受装置が設けられた軸受ケーシングと、前記軸受装置によって回転可能に支持されるとともに前記シール部を介して前記タンク内に挿入されて、回転することで前記液体の消泡を行う消泡部と、前記軸受ケーシングの外部に配置されて、磁気カップリングを介して前記消泡部を回転駆動させる駆動部と、前記軸受室内の圧力と前記タンク内の圧力との差分が小さくなるように圧力調整を行う圧力調整部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、圧力調整部によって、軸受室内の圧力とタンク内の圧力との均衡が図られるため、タンク内の圧力が変動した場合に発生する息継現象を抑制することができる。

上記消泡装置において、前記圧力調整部は、前記タンクと前記軸受室とを接続する管状の連通管であることが好ましい。

上記構成によれば、連通管を介して軸受室内の圧力とタンク内の圧力との均衡を図ることができる。

上記消泡装置において、前記連通管を介して、前記軸受室内にパージガスを供給可能なパージガス供給装置を有することが好ましい。

上記構成によれば、タンク内の圧力が負圧となった場合にパージガスを噴射することで軸受室内の圧力を正圧に保ち、タンク内の圧力が負圧となった場合に急増する泡の軸受室内への侵入を抑制することができる。

上記消泡装置において、前記連通管には、シリンダーと、該シリンダーを第一室と第二室とに仕切るピストンとを有するアイソレータが設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、タンク内の臭気などのガス成分や、粉塵などの固形成分の混入を防止することができる。

上記消泡装置において、前記シール部はオイルシールによって構成されていることが好ましい。

上記構成によれば、例えばメカニカルシールを用いた場合に冷却材として使用する潤滑油・冷却水や、メカニカルシールの摩耗粉がタンク内に混入するおそれがない。

本発明によれば、発泡性の液体が貯留されたタンクと、回転することで液体の消泡を行う消泡部とを有する消泡装置において、タンク内の圧力が変動した場合に発生する息継現象を抑制することができる。

本発明の実施形態の消泡装置の概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の消泡装置は、タンク内に貯留された発泡性の液体の消泡を行う消泡部を有するものであり、バッチ運転での密封状態の液体の消泡を行うものである。
図１に示すように、消泡装置１は、発泡性の液体Ｗが貯留されたタンク２と、タンク２内に挿入されて液体Ｗの消泡を行う消泡部３と、を有している。
消泡部３は、消泡羽根４と軸部５とを有しており、軸部５は、タンク２の上部に設けられた軸受ケーシング６の内部空間である軸受室７に設けられた軸受装置８によって回転可能に支持されている。

軸受ケーシング６の外部であって軸受ケーシング６の上方には、消泡部３の軸部５を回転駆動させる駆動部であるモータ１１が設置されている。
タンク２と軸受ケーシング６とは気密に接続されており、タンク２と軸受ケーシング６とで密閉空間を形成している。
タンク２は、発泡性の液体Ｗを貯留するのに適した材質によって形成されている。また、タンク２は、その上部にモータ１１や消泡部３を設置するのに十分な強度を有している。

軸受ケーシング６は、タンク２の上方に延在する円筒形状の部位である。軸受ケーシング６の下部は、シール部１２を介してタンク２と接続されており、タンク２の内部と軸受ケーシング６内の軸受室７とは、シール部１２によって区画されている。
軸受ケーシング６の上部は、隔壁１７を介してモータ１１と接続されている。即ち、軸受ケーシング６とモータ１１とは、隔壁１７によって別の空間を形成となっている。

モータ１１内には、消泡部３を駆動する出力軸１３が下方を向くように設置されている。出力軸１３には、円盤状（ディスク型）の第一永久磁石１４が、カップリング（図示せず）などを介して接続されている。第一永久磁石１４は、隔壁１７との間に所定の間隔を形成するように配置されている。

軸受室７の内部であって、隔壁１７の下方には、第一永久磁石１４と同形状の第二永久磁石１５が配置されている。第二永久磁石１５と隔壁１７とは、所定の間隔を形成するように配置されている。第二永久磁石１５が隔壁１７を挟んで第一永久磁石１４と対向配置されていることによって、第一永久磁石１４と第二永久磁石１５とは磁気カップリング１６（磁気ツギ手）を構成している。第二永久磁石１５の下面には、消泡部３の軸部５の上端が接続されている。

また、隔壁１７は、モータ１１の空間と軸受室７との間の圧力差が大きくなった場合においても、第一永久磁石１４と第二永久磁石１５とが磁気カップリング１６の機能を損なわない程度の強度を有している。これに対応して、第一永久磁石１４と第二永久磁石１５とは、隔壁１７を介して磁力を伝達できる磁力を有している。例えば、永久磁石としてはネオジムを採用することができる。

消泡部３の軸部５は、モータ１１の駆動力によって回転する軸状部材であり、軸受室７内において、上下方向に間隔をおいて配置された二つの軸受装置８（ラジアル軸受）によって回転自在に支持されている。軸受装置８は、図示しない支持部材によって、軸受ケーシング６に固定されている。

軸部５は、上端が第二永久磁石１５に接続され、シール部１２を貫通してタンク２の内部まで延在している。軸部５の下端には、消泡羽根４が設けられている。
消泡羽根４は、軸部５の外周面に二つ取り付けられている。消泡羽根４には、液体Ｗ上の泡を取り込む泡取込口と、泡を排出する泡排出口を有する流路が形成されており、この流路を漸次狭くすることによって、泡を圧縮して消泡する構成となっている。

シール部１２は円板形状をなし、中心部に軸部５が貫通している。即ち、シール部１２は、モータ１１の駆動力を消泡羽根４に伝達する軸部５に対するシール装置であり、このシール部１２によって、密閉空間である軸受ケーシング６とタンク２とが区画される。

シール部１２は、外周面が軸受ケーシング６の内周面に接続されているブラケット１９と、ブラケット１９の内周面と軸部５との間をシールするＯリング及びオイルシール２０により構成される。Ｏリング及びオイルシール２０は、フッ素ゴムによって形成されており、例えば、リング状をなしてブラケット１９の内周面に形成されている溝条に嵌め込まれている。
また、軸部５上であってシール部１２の上方には、ブラケット１９と所定の間隔を形成するように、円板形状のラビリンスシール２１が取り付けられている。

タンク２と軸受室７とは、軸受室７内の圧力とタンク２内の圧力との差分が小さくなるように圧力調整を行う圧力調整部として機能する管状の連通管２３によって接続されている。具体的には、連通管２３の一端は、タンク２の内部に開口しており、連通管２３の他端は、軸受室７の内部であってラビリンスシール２１とシール部１２との間に開口している。

また、連通管２３上にはアイソレータ２４が設けられている。アイソレータ２４は、シリンダー２５とシリンダー２５を気密に区画するとともに、シリンダー２５の長手方向に移動自在とされているピストン２６とを有している所謂フリーピストン型アイソレータである。アイソレータ２４のシリンダー２５内には、不活性ガスが封入されていることが好ましい。

アイソレータ２４のシリンダー２５は、ピストン２６によって第一室２７と第二室２８とに仕切られている。第一室２７はタンク２側と連通しており、第二室２８は軸受室７側と連通している。アイソレータ２４は、タンク２に連通する連通管２３と、軸受室７に連通する連通管２３とを、圧力を伝達しつつ分離している。

また、連通管２３上には、アイソレータ２４内の圧力を計測するためのアイソレータ用圧力計２９が設けられている。
また、連通管２３上であって、アイソレータ２４と軸受室７との間には、パージガスを連通管２３に導入することができるパージガス供給装置３０が接続されている。パージガスとしては、例えば、Ｎ_２、ＣＯ_２などの不活性ガスが好適である。パージガスは、パージガスバルブ３１を操作することによって連通管２３を介して軸受室７内に供給される。

また、軸受ケーシング６には、軸受室７内と外部とを連通する第一配管３３が設けられている。第一配管３３には第一開放バルブ３４が設けられており、第一開放バルブ３４の操作により軸受室７内の気体を開放可能とされている。また、第一配管３３には、軸受室７内の圧力を計測するための軸受室用圧力計３５が設けられている。

また、タンク２には、タンク２内と外部とを連通する第二配管３６が設けられている。第二配管３６には第二開放バルブ３７が設けられており、第二開放バルブ３７の操作によりタンク２内の気体を開放可能とされている。また、第二配管３６には、タンク２内の圧力を計測するためのタンク用圧力計３８が設けられている。

さらに、消泡装置１は、アイソレータ用圧力計２９、軸受室用圧力計３５、及びタンク用圧力計３８の測定値が入力されるとともに、パージガスバルブ３１、第一開放バルブ３４、及び第二開放バルブ３７の開度を制御可能な制御装置（図示せず）を有している。
制御装置は、各圧力計の測定値に基づき、タンク２内の圧力、軸受室７内の圧力を調整する機能を有している。例えば、連通管２３及びアイソレータ２４の作用のみではタンク２内の圧力と軸受室７内の圧力の均衡が図れず、タンク２内の圧力が負圧となった場合には、制御装置は、パージガスバルブ３１を操作して軸受室７内にパージガスを導入する。
また、制御装置は、軸受室７内の圧力又はタンク２内の圧力が上昇した場合、適時第一開放バルブ３４や第二開放バルブ３７を操作して気体を開放する。

次に、本実施形態の消泡装置１の作用について説明する。
第一永久磁石１４と第二永久磁石１５とが磁気カップリング１６を構成していることによって、モータ１１の駆動により、消泡部３が回転する。消泡部３の回転により液体Ｗ上の泡の消泡が行われる。
消泡はバッチ運転によって行われる。即ち、タンク２内に貯留された液体Ｗが密封状態を保ったまま消泡が行われる。

ここで、タンク２内の圧力と軸受室７の圧力との差分が大きくなると、連通管２３を介して圧力の調整が行われる。即ち、タンク２内の圧力が軸受室７の圧力よりも大きくなった場合、タンク２内の気体が連通管２３を介して軸受室７内に移動することによって、タンク２内の圧力と軸受室７の圧力との差分が小さくなるように圧力調整が行われる。一方、軸受室７内の圧力がタンク２の圧力よりも大きくなった場合、軸受室７内の気体が連通管２３を介してタンク２内に移動し、タンク２内の圧力と軸受室７内の圧力の均衡が図られる。

タンク２内の圧力が負圧となった場合は、軸受室７のラビリンスシール２１とシール部１２との間にパージガスが導入される。
また、軸受室７の圧力、又はタンク２内の圧力が上昇した場合、第一開放バルブ３４、第二開放バルブ３７が開放されて、圧力の低下が図られる。

上記実施形態によれば、圧力調整部として機能する連通管２３によって、軸受室７内の圧力とタンク２内の圧力との均衡が図られるため、タンク２内の圧力が変動した場合に発生する息継現象を抑制することができる。
即ち、息継現象によって消泡羽根４周囲に堆積した泡を吸い込む可能性を排除することができる。また、息継現象によって消泡により発生したミストを吸い込む可能性を排除することができる。

また、タンク２内に発泡性物質の他に腐食性ガスや粉塵が共存する場合、バッチ運転のような圧力変動時に軸受ケーシング６の息継現象があると腐食性ガスも吸い込む可能性がある。上記実施形態によれば、息継現象が抑制されることにより、腐食性ガス・粉塵の吸い込みを防止することができる。

また、シール部１２がＯリング及びオイルシール２０によって構成されていることによって、例えばメカニカルシールを用いた場合に冷却材として使用する潤滑油・冷却水や、メカニカルシールの摩耗粉がタンク２内に混入するおそれがない。
また、メカニカルシールを使用した場合、定期的な交換や冷却材が必要となるなどコストが高額となるが、これが不要となりコストの低減を図ることができる。
また、タンク２内の圧力が負圧となった場合にパージガスを噴射することによって、タンク２内の圧力が負圧となった場合に増加する泡の軸受室７内への侵入を抑制することができる。

また、連通管２３にアイソレータ２４が設けられていることによって、タンク２内の臭気などのガス成分や、粉塵などの固形成分の混入を防止することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、タンク２内の臭気などのガス成分の混入を防止するためにアイソレータ２４を設ける構成としたが、これに限ることはなく、ミストセパレータなどのフィルターを設ける構成としてもよい。

１消泡装置
２タンク
３消泡部
４消泡羽根
５軸部
６軸受ケーシング
７軸受室
８軸受装置
１１モータ（駆動部）
１２シール部
１４第一永久磁石
１５第二永久磁石
１６磁気カップリング
１７隔壁
１９ブラケット
２０Ｏリング及びオイルシール
２１ラビリンスシール
２３連通管（圧力調整部）
２４アイソレータ
２５シリンダー
２６ピストン
２７第一室
２８第二室
２９アイソレータ用圧力計
３０パージガス供給装置
３１パージガスバルブ
３３第一配管
３４第一開放バルブ
３５軸受室用圧力計
３６第二配管
３７第二開放バルブ
３８タンク用圧力計
Ｗ液体

Claims

発泡性の液体が貯留されたタンクと、
前記タンク内とシール部を介して区画される軸受室を形成し、該軸受室内に軸受装置が設けられた軸受ケーシングと、
前記軸受装置によって回転可能に支持されるとともに前記シール部を介して前記タンク内に挿入されて、回転することで前記液体の消泡を行う消泡部と、
前記軸受ケーシングの外部に配置されて、磁気カップリングを介して前記消泡部を回転駆動させる駆動部と、
前記軸受室内の圧力と前記タンク内の圧力との差分が小さくなるように圧力調整を行う圧力調整部と、を備えることを特徴とする消泡装置。
前記圧力調整部は、前記タンクと前記軸受室とを接続する管状の連通管であることを特徴とする請求項１に記載の消泡装置。
前記連通管を介して、前記軸受室内にパージガスを供給可能なパージガス供給装置を有することを特徴とする請求項２に記載の消泡装置。
前記連通管には、シリンダーと、該シリンダーを第一室と第二室とに仕切るピストンとを有するアイソレータが設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の消泡装置。
前記シール部がＯリング及びオイルシールによって構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の消泡装置。