JP2019013882A - Gas separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温泉水に溶存し、又は混在する可燃性天然ガスを除去するガス分離装置に関する。 The present invention relates to a gas separation device that removes combustible natural gas dissolved or mixed in hot spring water.
温泉水中にメタンをはじめとする可燃性ガスが溶存し又は気泡として混在することがあり、温泉提供施設における可燃性天然ガスに起因する爆発の危険性が指摘され、従来から温泉原水を貯湯タンクに一旦貯留して自然に分離した天然ガスを貯湯タンク上部から排出除去するとともに、当該貯湯タンク下部から液体のみを取り出して温泉水として供する方法が用いられているが、この方法による天然ガスの分離は必ずしも十分でなく、可燃性天然ガスが処理後の温泉水に混在する虞があり、温泉水からより効率的に可燃性天然ガスを分離する方法が求められてきていた。 Combustible gases such as methane may be dissolved or mixed in bubbles in hot spring water, and there is a risk of explosions caused by flammable natural gas in hot spring facilities, and hot spring raw water has traditionally been stored in hot water storage tanks. Natural gas once stored and separated naturally is discharged and removed from the upper part of the hot water storage tank, and only the liquid is taken out from the lower part of the hot water storage tank and used as hot spring water. There is a possibility that flammable natural gas may be mixed in the hot spring water after the treatment, and a method for separating the flammable natural gas more efficiently from the hot spring water has been demanded.
本発明者は、この温泉水中の可燃性天然ガスを有効に分離できるガス分離装置として、先に特許文献1に記載したガス分離装置の発明をし特許を得た。
その発明の要点は、その[特許請求の範囲]の[請求項1]に記載した
「 液体を収容可能な本体タンクと、
少なくともその下端付近を除く部分が本体タンク内に配設された、上端が開口した有底略円筒状の内筒と、
その上端が内筒上端よりも高く配置されると共に、その下端と本体タンクとの間に空隙を置いて、内筒と略同軸に本体タンク内に配設された内筒より大径の外筒と、
内筒の下端付近に連結され、被処理液を内筒内に導く流入管と、
内筒の軸心上における、少なくとも内筒の下端を含む部分に配置された芯棒であって、かつその芯棒の上端の高さ位置が内筒の中間部に位置する芯棒と、同芯棒に巻装され、その外周が内筒の内周面に略接する様に配置された螺旋状部材と、
本体タンクにおける内筒の上方に穿設された排気口と、
本体タンクの側壁における内筒の上端よりも低い位置に穿設された排水口とを具えてなることを特徴とするガス分離装置。」
である。
The inventor invented the gas separation device described in
The main point of the invention is that “a main body tank capable of containing liquid” described in [Claim 1] of [Claims]
At least a portion excluding the vicinity of the lower end thereof is disposed in the main body tank, and a bottomed substantially cylindrical inner cylinder having an open upper end;
An outer cylinder having an upper end higher than the upper end of the inner cylinder and having a gap between the lower end and the main body tank and having a larger diameter than the inner cylinder disposed in the main body tank substantially coaxially with the inner cylinder When,
An inflow pipe connected to the vicinity of the lower end of the inner cylinder and guiding the liquid to be processed into the inner cylinder;
A core rod disposed on a portion including at least the lower end of the inner cylinder on the axis of the inner cylinder, and the height position of the upper end of the core cylinder is the same as that of the core rod located in the middle portion of the inner cylinder. A spiral member wound around a core rod and disposed so that the outer periphery thereof is substantially in contact with the inner peripheral surface of the inner cylinder;
An exhaust port drilled above the inner cylinder in the main body tank;
A gas separation device comprising: a drainage port drilled at a position lower than the upper end of the inner cylinder on the side wall of the main body tank. "
It is.
上記特許文献1の発明によって、
「旋回上昇流の遠心力で分離されたガスが内筒の上端開口から放出され上部の排気口から排気される一方で、当該ガスと分離された一次処理液が外筒内を流下し、外筒の下方の空隙を通った後に排出されるので、分離されたガスが液体に巻き込まれ又は分離後の処理液に再溶解して共に排出されることが回避される。
本体タンクに対して相対的に小さな半径を有する内筒内で旋回上昇流を生じさせるから、装置内に所定流速で流入する被処理液に加わる遠心力が相対的に大きく、遠心分離の効率が高い。
また、一次処理液が放射状に飛散し外筒に衝突した後に外筒内周面に沿って流下するから、気液界面の面積が大きくなることにより、及び、衝突の際の衝撃によって、残存する気体が放出される。これらの作用により、本発明のガス分離装置は、被処理液を流入させる以外に何ら動力を要しないシンプルな構成でありながら、高いガス分離効率を達成する。
さらに、被処理液が、内筒、芯棒、及び螺旋状部材で形成される略閉じた単一の螺旋状流路を流れることによって安定な旋回上昇流を生じ、該旋回上昇流は内筒上端に到るまで維持され高いガス分離効率を達成する。また、被処理液の気相体積比率が高い場合であっても、当該略閉じた螺旋状流路に流入したガスは、液体と共に流動し、安定な旋回上昇流を形成する。
そして、内筒の軸心から内周面に向けて徐々に水面が高くなる現象が起こる。これによって、螺旋状流路内で分離されたガスが気相に放出されるだけでなく、液相中に残存するガスも遠心分離により更に分離され、面積が大きくなった気液界面から気相中に放出される。それによって、より高いガス分離効率が達成される。」
という効果が発揮され、現在、各地の温泉地における温泉水のガス分離に貢献している。
By the invention of the
“The gas separated by the centrifugal force of the swirling upward flow is discharged from the upper end opening of the inner cylinder and exhausted from the upper exhaust port, while the primary treatment liquid separated from the gas flows down in the outer cylinder, Since it is discharged after passing through the gap below the cylinder, it is avoided that the separated gas is caught in the liquid or dissolved again in the treated liquid after separation and discharged together.
Since the swirl upward flow is generated in the inner cylinder having a relatively small radius with respect to the main body tank, the centrifugal force applied to the liquid to be processed flowing into the apparatus at a predetermined flow rate is relatively large, and the efficiency of the centrifugal separation is increased. high.
In addition, since the primary treatment liquid scatters radially and collides with the outer cylinder and then flows down along the inner peripheral surface of the outer cylinder, it remains due to an increase in the area of the gas-liquid interface and due to the impact at the time of collision. Gas is released. With these actions, the gas separation device of the present invention achieves high gas separation efficiency while having a simple configuration that does not require any power other than flowing the liquid to be processed.
Further, the liquid to be treated flows through a substantially closed single spiral flow path formed by the inner cylinder, the core rod, and the spiral member, thereby generating a stable swirl upflow, and the swirl upflow is generated by the inner cylinder. The gas separation efficiency is maintained until reaching the upper end to achieve high gas separation efficiency. Further, even when the gas phase volume ratio of the liquid to be treated is high, the gas flowing into the substantially closed spiral channel flows together with the liquid and forms a stable swirling upward flow.
And the phenomenon where a water surface becomes high gradually toward the inner peripheral surface from the axial center of an inner cylinder occurs. As a result, not only the gas separated in the spiral flow path is released into the gas phase, but also the gas remaining in the liquid phase is further separated by centrifugation, and the gas phase from the gas-liquid interface whose area is increased is increased. Released into. Thereby, a higher gas separation efficiency is achieved. "
This has contributed to the gas separation of hot spring water in various hot spring areas.
しかし、温泉水の水質は各地様々であり、一部の地域において、上記特許文献1に記載のガス分離装置使用後、処理前にはない微少の気泡が発生する温泉水があることが確認された。該微少の気泡は、地域によって濃度は異なるものの、メタンを含有するものであった。該気泡は、処理温泉水中に浮遊する形で残留し、配管内面に長時間付着すると該気泡が大きくなることも確認され、この気泡の処理の問題が生じてきた。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、従来のガス分離装置による処理後、該処理後の温泉水に残留する天然ガスを分離することのできる、より高い天然ガス分離能力を有するガス分離装置の提供を課題とした。
However, the quality of the hot spring water varies from place to place, and in some areas, it is confirmed that there are hot spring waters that generate minute bubbles that are not before treatment after using the gas separation device described in
The present invention has been made in view of the above problems, and can perform separation of natural gas remaining in the hot spring water after the treatment by a conventional gas separation device, and has a higher natural gas separation ability. Providing a device was an issue.
本発明者は鋭意研究の結果、上記課題を下記に示す手段により解決した。
〔1〕ガスを含有する液体を収容可能な本体タンク(1)と、
少なくともその下端付近を除く部分が本体タンク(1)内に配設された、上端が開口した有底略円筒状の内筒(2)と、
その上端が内筒(2)上端よりも高く配置されるとともに、その下端部が本体タンク(1)との間に空隙をおいて、内筒(2)と略同軸に本体タンク(1)内に配設された内筒(2)より大径の外筒(3)と、
内筒(2)の下端付近に連結され、ガスを含有する液体の被処理液を内筒(2)内に導入する流入管(2b)と、
内筒(2)の軸芯上における少なくとも内筒(2)の下端を含む部分に配置された芯棒(4)であって、かつその芯棒(4)の上端の高さ位置が内筒(2)の中間部に位置する芯棒(4)と、
同芯棒(4)に巻装され、その外周が内筒(2)の内周面に略接するように配設された螺旋状部材(5)と、
前記本体タンク(1)と外筒(3)間に設けられた空隙を下方において、上下に分割する穴あきフランジ状の仕切板(12)と、
下部が同仕切板(12)の複数箇所に貫挿されて立設された複数の円筒体(7)と、
同円筒体(7)の上端部に、上方部を突出させて挿設された同円筒体(7)内径よりも短い外径の短尺の円筒体(7a)と、
本体タンク(1)における内筒(2)の上方に穿設された排気口(8)と、
本体タンク(1)の側壁における円筒体(7)の上端よりも低い位置に穿設された処理液導出口(9)と、
該処理液導出口(9)を覆う下方のみ開放された排水ジャケット(13)とを備えてなり、
前記円筒体(7)が、その上端を外筒(3)の中間部に位置させ、下端部に短尺の螺旋状部材(5’)を、また上端部に円筒体(7)の内径より小さな外径でなる短尺の円筒体(7a)をその上端部が前記円筒体(7)の上端から突出するように固定具(7b)を介して装着、具備されてなるものであることを特徴とするガス分離装置。
〔2〕前記円筒体(7)の上端部外周に指輪状に嵌装された短管型のガス分離能力調節部材(11)を備えてなることを特徴とする前記〔1〕に記載のガス分離装置。
As a result of intensive studies, the present inventor has solved the above problems by the means described below.
[1] a main body tank (1) capable of containing a gas-containing liquid;
A bottomed, generally cylindrical inner cylinder (2) having an open upper end, at least a portion excluding the vicinity of the lower end thereof being disposed in the main body tank (1);
The upper end is disposed higher than the upper end of the inner cylinder (2), and the lower end of the inner cylinder (2) is spaced from the main body tank (1) so that the inner cylinder (2) is substantially coaxial with the inner cylinder (1). An outer cylinder (3) having a larger diameter than the inner cylinder (2) disposed in
An inflow pipe (2b) connected to the vicinity of the lower end of the inner cylinder (2) and introducing a liquid to be treated containing a gas into the inner cylinder (2);
A core rod (4) disposed on a portion including at least the lower end of the inner cylinder (2) on the axis of the inner cylinder (2), and the height position of the upper end of the core rod (4) is the inner cylinder A core rod (4) located in the middle of (2);
A spiral member (5) wound around the concentric rod (4) and disposed so that the outer periphery thereof is substantially in contact with the inner peripheral surface of the inner cylinder (2);
A perforated flange-shaped partition plate (12) that divides the gap provided between the main body tank (1) and the outer cylinder (3) vertically below;
A plurality of cylindrical bodies (7) whose lower portions are inserted into a plurality of locations of the partition plate (12) and are erected;
A short cylindrical body (7a) having an outer diameter shorter than the inner diameter of the cylindrical body (7) inserted at the upper end of the cylindrical body (7) with the upper portion protruding;
An exhaust port (8) drilled above the inner cylinder (2) in the main body tank (1);
A processing liquid outlet (9) drilled at a position lower than the upper end of the cylindrical body (7) on the side wall of the main body tank (1);
A drainage jacket (13) that is open only underneath to cover the treatment liquid outlet (9),
The cylindrical body (7) has an upper end positioned at an intermediate portion of the outer cylinder (3), a short spiral member (5 ') at the lower end, and a smaller inner diameter than the cylindrical body (7) at the upper end. A short cylindrical body (7a) having an outer diameter is mounted and provided via a fixture (7b) so that its upper end protrudes from the upper end of the cylindrical body (7). Gas separation device.
[2] The gas according to [1], further comprising a short tube type gas separation capacity adjusting member (11) fitted in a ring shape on an outer periphery of an upper end portion of the cylindrical body (7). Separation device.
本発明に係るガス分離装置は、旋回上昇流の遠心力で分離されたガスが、内筒の上端開口から放出され上部の排気口から排出される一方で、当該ガスと分離された一次処理液が外筒内を流下し、さらに外筒とタンク本体と間に設けられた空隙を、下方において上下に分割する穴あきフランジ状の仕切板に貫挿されて立設された複数の円筒体に流入して再度旋回上昇するので、一次処理液中に残存したガスや、一次処理後に発生したガスもこの旋回上昇流の遠心力によって分離されて、前記円筒体の上端部に、上方部を突出させて挿設された同円筒体内径よりも短い外径の短尺の円筒体の開口から放出され、前記排気口から排出される。そして、二次処理の終わった処理液は円筒体の外側面に沿って流下し、下方のみ開放された排水ジャケットで覆われた処理液導出口から取り出されるので、分離されたガスが処理液導出口から漏れ出すこともなく、被処理液を流入させる以外に何ら動力を要しないシンプルな構成でありながら、高いガス分離効率を有し.かつ安全性の高いガス分離装置が提供できる。 In the gas separation device according to the present invention, the gas separated by the centrifugal force of the swirling upward flow is discharged from the upper end opening of the inner cylinder and discharged from the upper exhaust port, while the primary treatment liquid separated from the gas Flow down through the outer cylinder, and further, a plurality of cylindrical bodies vertically installed by inserting a gap provided between the outer cylinder and the tank body into a perforated flange-shaped partition plate that divides the upper and lower parts vertically. Since the gas flows in and swirls and rises again, the gas remaining in the primary treatment liquid and the gas generated after the primary treatment are also separated by the centrifugal force of the swirl upflow, and the upper part protrudes from the upper end of the cylindrical body. It is discharged from the opening of a short cylindrical body having an outer diameter shorter than the inner diameter of the same cylindrical body inserted and discharged from the exhaust port. Then, after the secondary treatment, the treatment liquid flows down along the outer surface of the cylindrical body and is taken out from the treatment liquid outlet port covered with a drainage jacket that is open only below, so that the separated gas is introduced into the treatment liquid. It is possible to provide a gas separation device that has high gas separation efficiency and high safety while having a simple configuration that does not require any power other than flowing in the liquid to be treated without leaking from the outlet.
被処理液が、内筒においては、芯棒、及び螺旋状部材で形成される略閉じた単一の螺旋状流路によって、また円筒体にあっても下端部に設けた螺旋状部材によって旋回して流れるので、より安定な旋回上昇流を生じ、そして、内筒及び円筒体のそれぞれの軸心から内周面に向けて徐々に水面が高くなる現象が起こり、螺旋状流路内で分離されたガスが気相に放出されるだけでなく、液相中に残存するガスも遠心分離作用により更に分離され、面積が大きくなった気液界面から気相中に放出され、さらに被処理液が内筒開口部から放射状に飛散し外筒に衝突することから衝突時に衝撃によってもガスが放出されるので、より高いガス分離効率が達成される。 In the inner cylinder, the liquid to be treated is swung by a substantially closed single spiral channel formed by a core rod and a spiral member, or by a spiral member provided at the lower end even in a cylindrical body. As a result, a more stable swirling upward flow is generated, and a phenomenon occurs in which the water surface gradually rises from the axis of each of the inner cylinder and the cylindrical body toward the inner peripheral surface, and is separated in the spiral flow path. Not only is the released gas released into the gas phase, but the gas remaining in the liquid phase is further separated by the centrifugal separation action, and is released into the gas phase from the gas-liquid interface whose area has been increased. Since the gas radiates from the opening of the inner cylinder and collides with the outer cylinder, gas is released also by impact at the time of collision, so that higher gas separation efficiency is achieved.
また、円筒体が、本体タンクと外筒との間の空隙を、上限に分割する穴あきフランジ状の仕切板に立設され、さらに円筒体の下端部に具備される螺旋状部材が短尺なもので構成されるので、一次処理後の処理液を円筒体内に他の動力を使用することなく送ることができ、さらに緩やかに旋回させて上昇させることができ、円筒体内を旋回上昇流により上昇していく処理液内に残存する気泡が拡大し放出しやすくなる。
さらに、前記円筒体の上端部に、同円筒体の内径より短い外径でなる短尺の円筒体を、その上端部が前記円筒体の上端から突出するように固定具を介して挿設されているので、一次処理後の処理液に残留するガスの気泡が、該処理液の円筒体内での旋回上昇流による遠心分離作用により拡大し上昇しながら中央に集まり、該中央に集まった気泡が、前記円筒体の上端から突出するよう円筒体内に同軸芯上に配設された短尺の円筒体内に捕獲されるので、円筒体の上端から気泡が溢れて被処理液に混入することを防止することができる。
そして、本体タンクと外筒との間の空間を上下に分断する仕切板が、該空間の下方に設けられているので、一次処理後の処理液と、二次処理された後の被処理液とが混ざるのを防止し、確実に二次処理後の処理液のみを取り出すことができる。
さらに
In addition, the cylindrical body is erected on a perforated flange-shaped partition plate that divides the gap between the main body tank and the outer cylinder to the upper limit, and the spiral member provided at the lower end of the cylindrical body is short. Because it is made up of materials, the processing liquid after the primary treatment can be sent into the cylindrical body without using other power, and it can be swirled gently and raised, and the cylindrical body is raised by the swirling upward flow As a result, bubbles remaining in the processing liquid are enlarged and easily released.
Further, a short cylindrical body having an outer diameter shorter than the inner diameter of the cylindrical body is inserted into the upper end of the cylindrical body via a fixture so that the upper end protrudes from the upper end of the cylindrical body. Therefore, bubbles of gas remaining in the processing liquid after the primary treatment are gathered in the center while expanding and rising due to the centrifugal separation action by the swirling upward flow in the cylindrical body of the processing liquid, and the bubbles gathered in the center are Since it is captured in a short cylindrical body disposed on the coaxial core in the cylindrical body so as to protrude from the upper end of the cylindrical body, it is possible to prevent air bubbles from overflowing from the upper end of the cylindrical body and mixing into the liquid to be processed. Can do.
And since the partition plate which divides the space between the main body tank and the outer cylinder vertically is provided below the space, the treatment liquid after the primary treatment and the liquid to be treated after the secondary treatment Can be prevented and only the treatment liquid after the secondary treatment can be taken out.
further
また、本発明にかかるガス分離装置によれば、円筒体の上端部外周に指輪状に嵌装された短管型のガス分離能力調整部材を備えることができるので、円筒体の上部からの二次処理液の溢水を抑止し、被処理液体中の含有ガスの体積比に対応したガス分離能力が得られるよう流速を調節することができる。
そして、ガス分離能力調節部材を複数個具備することにより、気液比率の異なる温泉源においても、現地で前記円筒体の上部に前記ガス分離能力調節部材を順次嵌装して残存ガス量を測定しながらその装着数を調節することによって簡便に被処理液のガス含有量を適正値にでき、該装置を設置する温泉地の温泉水に適した利便性のよいガス分離装置が提供できる。
Further, according to the gas separation device of the present invention, the short tube type gas separation capacity adjusting member fitted in a ring shape on the outer periphery of the upper end portion of the cylindrical body can be provided. The flow rate can be adjusted so that the overflow of the next treatment liquid is suppressed and the gas separation ability corresponding to the volume ratio of the contained gas in the liquid to be treated is obtained.
In addition, by providing a plurality of gas separation capacity adjusting members, even in hot spring sources having different gas-liquid ratios, the gas separation capacity adjusting members are sequentially fitted on top of the cylindrical body on the spot to measure the residual gas amount. However, the gas content of the liquid to be treated can be easily adjusted to an appropriate value by adjusting the number of the devices installed, and a convenient gas separation device suitable for the hot spring water in the hot spring area where the device is installed can be provided.
本発明のガス分離装置を実施するための2つの形態を、実施例の図に基づいて説明する。
図1は本発明にかかるガス分離装置の一つの実施例の説明用斜視図、図2は本発明にかかるガス分離装置の内部構成の概要図、図3は本発明にかかるガス分離装置の他の実施例の内部構成の概要図、図4は内筒、芯棒、螺旋状部材の要部の側方視断面図、図5は二次処理円筒体へのガス分離能力調節部材の取着状態を示す斜視図である。
図において1は本体タンク、2は内筒、2aは底板、2bは被処理液流入管、3は外筒、4は芯棒、4aは小孔、4bは中空部、4cはガス排出管、4dはバルブ、5は螺旋状部材、5’は短尺の螺旋状部材、6は螺旋状流路、7は円筒体、7aは短尺の円筒体、7bは取付部材、8は排気口、9は処理液導出口、10は網状物、11はガス分離能力調節部材、12は仕切板、13は排水ジャケットを示す。
Two modes for carrying out the gas separation device of the present invention will be described with reference to the drawings of the embodiments.
FIG. 1 is a perspective view for explaining one embodiment of a gas separation apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of the internal configuration of the gas separation apparatus according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional side view of the main part of the inner cylinder, core rod, and helical member, and FIG. 5 is the attachment of the gas separation capacity adjusting member to the secondary treatment cylinder. It is a perspective view which shows a state.
In the figure, 1 is a main body tank, 2 is an inner cylinder, 2a is a bottom plate, 2b is a liquid inlet pipe, 3 is an outer cylinder, 4 is a core rod, 4a is a small hole, 4b is a hollow portion, 4c is a gas discharge pipe, 4d is a valve, 5 is a spiral member, 5 'is a short spiral member, 6 is a spiral flow path, 7 is a cylindrical body, 7a is a short cylindrical body, 7b is a mounting member, 8 is an exhaust port, 9 is The
本発明のガス分離装置の第1の実施例は、図1及び図2に示すように、
液体を収容可能な本体タンク1と、少なくともその下端付近を除く部分が本体タンク1内に配設された、上端が開口した有底略円筒状の内筒2と、その上端が内筒2の上端よりも高く配置されるとともに、その下端部が本体タンク1との間に空隙をおいて、内筒2と略同軸に本体タンク1内に配設された内筒2より大径の外筒3と、内筒2の下端付近に連結され、被処理液を内筒2内に導入する流入管2bと、内筒2の軸芯上における少なくとも内筒2の下端を含む部分に配置された芯棒4であって、かつその芯棒4の上端の高さ位置が内筒2の中間部に位置する芯棒4と、同芯棒4に巻装され、その外周が内筒2の内周面に略接するように配設された螺旋状部材5と、前記本体タンク1と外筒3間に設けられた空隙に、内筒2と外筒3間を流下した被処理液を二次処理するために配設された複数の円筒体7と、本体タンク1における内筒2の上方に穿設された排気口8と、本体タンク1の側壁における円筒体7の上端よりも低い位置に穿設された処理液導出口9と、該処理液導出口9を覆う下方のみ開放された排水ジャケット13、及び、前記本体タンク1と外筒3間に設けられた空隙を、下方において上下に分割する穴あきフランジ状の仕切板12を備えてなる。
そして、本実施例において、前記円筒体7は、その上端を外筒3の中間部に位置させ、下端部に短尺の螺旋状部材5’を備え、上端部に円筒体7の内径より短い外径でなる短尺の円筒体7aを、その上端部が前記円筒体7の上端から突出するように固定具を介して円筒体7の上端に挿設されている。
本体タンク1は、上下端が湾曲した略円筒状の容器であるが、液体を収容可能であればその形状を特に限定するものではなく、また上部を開口とし、該開口を蓋によって密閉する構造とし、本体タンク1内に付着する湯ノ花等の沈殿物の除去等タンク内のメンテナンスを容易にしておくことも好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first embodiment of the gas separation apparatus of the present invention is as follows.
A
In the present embodiment, the
The
内筒2は、略鉛直方向の軸心を有する略円筒状の部材であって、その上端は開放され、下端は底板2aによって封止されている。そして内筒2の下端付近の周壁には、被処理液をガス分離装置内に流入する流入管2bが連結されており、被処理液はこの流入管2bを介して内筒2内部に送り込まれる。
なお、流入管2bは当該連結部において、流入する被処理液が内筒2の内周面に沿って渦巻くように内筒2の内周面の接線方向に向けて配置され、螺旋状部材5に過大な負荷を掛けずに旋回上昇流を発生できるようにされてなることが好ましい。
The
In addition, the
内筒2の軸心には、芯棒4が配置されている。芯棒4は、上端が封止された略円筒状の部材であって、該芯棒の上端は内筒2の中間部の高さに位置し、その下端は内筒2の底板2aを貫通して本体タンク1外に到る。
芯棒4には、図4に示すように、内筒2の下端付近から芯棒4の上端に至る部分に螺旋状部材5がその外周を内筒2の内周面に略接するようにして巻装されており、流入管2bから流入した被処理液は、順次、内筒2、芯棒4、及び螺旋状部材5で形成される螺旋状流路6に導かれ、旋回上昇流を生じる。
旋回上昇流は、例えば、内筒2下部の1箇所又は2箇所以上で内筒2の内周面の接線方向に流入管2bを連結するのみでも発生させられるが、被処理液中の気相体積の比率が高いときには、脈流又は乱流を生じ、安定しない難点がある。それに対して、本発明のガス分離装置は、被処理液を略閉じた単一の螺旋状流路6に導いて幾度も旋回させることから、被処理液の気相体積比率が高い場合においても安定した旋回上昇流を生し、該旋回上昇流は螺旋状流路6を出て内筒2上端に到るまで安定に維持される。螺旋状部材5は旋回上昇流の発生及び維持に影響を与えなければ、内筒2又は芯棒4との間に若干の隙間があってもよく、芯棒4との間に僅かな隙間がある場合には、螺旋状流路6内で分離し遠心力によって内筒2の軸心に集まったガスが速やかに上昇して排出されることになる。
A
As shown in FIG. 4, the
The swirling upward flow can be generated, for example, by simply connecting the
芯棒4の長さは特に限定されないが、芯棒4の上端の高さ位置は内筒2の中間部に位置することが好ましい。これは、螺旋状流路6を出た旋回上昇流が、芯棒4の上端から内筒2の上端に至る部分を旋回しながら上昇することにより、旋回上昇流の下部では、急激な圧力変化が生じ、この減圧に伴い処理水内のガスが発泡し、旋回上昇流の上部では、内筒2の軸心から内筒2の内周面に向けて徐々に水面が高くなり、気液界面の面積が増大する現象が起き、この現象にによって螺旋状流路6内で発泡し分離したガスの気相への放出が促進されるだけでなく、液相中に残存するガスも分離され易くなり、気相中に放出されるガス量の増加が期待されることによる。
Although the length of the
芯棒4の周壁には、その内外を連通する小孔4aが複数穿設されている。小孔4aは、螺旋状流路6内で内筒2の軸心付近に集まったガスの一部を芯棒4の中空部4bに吸入する孔であり、当該小孔4aから進入したガスは、中空部4bを介して、それに連通するガス排出管4cに導かれ装置外に排出される。ガスの一部が中空部4bに吸入されて排出されると、被処理液に占める気相の体積が減少するので、当該小孔4a以降の旋回上昇流が安定する。当該安定化の効果は、当初の気相体積比率が高い被処理液に対して顕著であり、逆に気相体積比率が低い被処理液を処理する場合には、小孔4aから気体を吸入しないようにバルブ4dを閉じてもよい。
A plurality of
外筒3は、内筒2と略同軸に配置された筒状の部材であって、その外周面から突設され本体タンク1内壁に連結された支持棒材1aによって、本体タンク1内に配設されている。
外筒3の上端は、開放されていて、内筒2の上端よりも高い位置に配置されている。
旋回上昇流が内筒2の上端に至ると、その遠心力によって、一次処理液は放射状に飛散し、外筒3の内周面に衝突して流下する。当該飛散、衝突、及び流下の間、気液界面の面積が増大することによって、一次処理液中に残存する気体が更に分離除去される。外筒3の内周面に衝突する時の衝撃も、ガス分離を促進する。
これらの作用によって分離されたガスは、外筒3の上端開口から放出され、本体タンク1の上方に穿設された排気口8から排気される。
外筒3には、前記内筒2の上部開口から飛散する一次処理液が衝突する部分の下方の一部分の内周面全周に亘って略円筒形状の網状物10が付設されている。網状物10は、外筒3内周面に衝突して流下する一次処理液の気液界面面積を大きくし、かつ、一次処理液を伝わせて緩やかに水面に導く機能を有する。
外筒3の内周面に衝突した一次処理液は、外筒3の内周面と内筒2の外周面との間を流下し、下端の開口から外筒3の外周面と本体タンク1の内周面との間に設けられた複数の二次処理円筒体7の下端部に導かれる。
The
The upper end of the
When the swirling upward flow reaches the upper end of the
The gas separated by these actions is discharged from the upper end opening of the
A substantially cylindrical net 10 is attached to the
The primary processing liquid that has collided with the inner peripheral surface of the
本体タンク1の内周面と外筒3の外周面との間には、内筒2の外周面と外筒3の内周面との間を流下した一次処理液に微少な気泡として残存するガスを分離するために配設された複数の円筒体7が備えられ、本体タンク1の側壁における円筒体7の上端よりも低い位置に処理液を取り出す処理液導出口9が設けられている。
該円筒体7は、本体タンク1の内周面と外筒3の外周面の間の空隙を、上下に分割するため該空隙の下方に配置される穴あきフランジ状の仕切板12に、該円筒体7の下部が貫挿されて立設される。
そして、該円筒体7は、その上端を外筒3の中間部に位置させ、下端部に処理液を緩やかに旋回上昇する流れを発生させる短尺の螺旋状部材5’を、また上端部に円筒体7の内径より短い外径でなる短尺の円筒体7aを、その上端部が前記円筒体7の上端から突出するようにして短尺の円筒体取付部材7bによって取り付けられている。
また、前記本体タンク1の内周面と外筒3の外周面の間の空隙を、上下に分割するため該空隙の下方に配置される穴あきフランジ状の仕切板12は、一次処理後の処理液を円筒体7に導入するためのもので、一次処理後の被処理液と、二次処理後の処理液が混合するのを防止している。したがって、内筒2の外周面と外筒3の内周面との間を流下した一次処理後の被処理液は、外筒3の下方に送られた後、仕切板12により上昇するのを妨げられ、開口している部分、すなわち円筒体7の下端部に導入され、二次処理される。
内筒2内で旋回上昇し一次処理された処理液は、外筒3の内周面と内筒2の外周面との間を流下し、仕切板12により上昇するのを妨げられ、該仕切板12に挿設された円筒体7内の下端部に取り付けられた螺旋状部材5’に導かれて、円筒体7内をゆるやかに旋回して二次処理がなされる。
二次処理によって、一次処理液から分離されたガスは、短尺の円筒体7a上部の開口部から排気口8を経て排出され、二次処理された処理液が処理液導出口9から取り出される構成となっている。なお、前記処理液導出口9は、下方のみ開放された排水ジャケット13によって覆われており、一次処理及び二次処理により分離した可燃ガスが前記処理液導出口9から漏出するのを防止している。これにより、万が一排気口8において可燃ガスに引火等のトラブルが生じた場合でも、処理液導出口9には何ら影響を及ぼさないので、安全に被処理液を供給し続けて分離処理することができる。
本発明において、円筒体7は、外筒3より短い構成とすることで、外筒3の水面位置より円筒体7の水面位置が低くなり、該水位差によって一次処理して流下した処理液を他に動力を与えることなく、円筒体7に移動可能としている。
また、円筒体7内に取り付けられる螺旋状部材5’は、流下した処理液の移動により回転を得て処理液を旋回させるためのものであることから、内筒2内に取り付けられる螺旋状部材5よりも抵抗の少ないものが取付けられる。
さらに、一次処理後の処理液は、旋回により処理液内の気泡を中央に集めることから、一次処理後の処理液の残留ガスの濃度によって、最適な旋回速度になるよう調整することが好しい。
なお、前記処理液導出口9は、処理液を本体タンク1から取り出すだけでなく、本体タンク1内の水位を維持する機能をも有している。図2に示されるように、処理液導出口9が円筒体7の上端よりも低い位置に設けられているので、内筒2の内部を除く本体タンク1内の水位は内筒2上端より低位に維持され、それによって前述したガス分離作用が有効に機能する。
Between the inner peripheral surface of the
The
The
In addition, in order to divide the gap between the inner peripheral surface of the
The processing liquid swirled and raised in the
The gas separated from the primary treatment liquid by the secondary treatment is discharged from the opening in the upper part of the short
In the present invention, the
Further, the
Furthermore, since the treatment liquid after the primary treatment collects bubbles in the treatment liquid in the center by swirling, it is preferable to adjust the swirl speed to an optimum depending on the concentration of residual gas in the treatment liquid after the primary treatment. .
The processing
本発明のガス分離装置の第2実施例は、図3、図5に示すように、外筒3の外周面と本体タンク1の内周面との間の空間に前記排水ジャケットを設けた部分を除き、複数の円筒体を同心円状に2列配設する構造である。
これは、第1実施例で外筒3の外周面と本体タンク1の内周面の間の空間に仕切板12を介して立設した円筒体7の本数を増やし、さらに精度の高いガス分離を可能とする構造である。
例えば、前記第1実施例のガス分離装置では、温泉水中に溶存し又は混在する可燃性天然ガスを規定値以下にする処理が難しい温泉地での使用に効果的である。
このような温泉地にあっては、温泉水の流量、粘性などによって、一次処理された後の処理液内に残存するガスの量や溶存状態はまちまちであり、この残存ガスを分離するために円筒体7で処理する二次処理液の旋回速度や分離状況は、温泉地ごとに異なっている。
本実施例は、このように各温泉地における温泉水の成分に合わせて、ガスを確実に分離することを可能としている。
すなわち、本実施例のガス分離装置は、図5に示すように、円筒体7の上端部外周に指輪状に短管型のガス分離能力調整部材11が嵌装される。
円筒体7の上端部外周にガス分離能力調整部材11を嵌装することにより、円筒体7の上部からの二次処理液の溢水を抑えることができ、該円筒体7内の旋回上昇流の発生を抑止し、ガス分離機能を調整することを可能としている。
図6は、ガス分離能力調整部材の装着方法の説明図である。
ガス分離能力調整部材11は、指輪状の短管型で形成され、円筒体7の上端部外周に嵌装される(a)。そして、ガス分離能力調整部材11は、その上端が、短尺の円筒体7aの上端部より上方に位置するように、すなわち、円筒体7の上部から二次処理液が溢れないよう、円筒体7の上端部に装着される。
図7は、ガス分離能力調整部材の装着した場合の二次処理液の流れの説明図である。
(a)は、円筒体7にガス分離能力調整部材11を装着していない場合であり、円筒体7で残留ガスが分離された二次処理液は、矢印αのように、円筒体7の上端部から溢れ、本体タンク1に流れ、その後、本体タンク1に設けられた処理液導出口9から、該処理液を導出される。
一方、円筒体7の上端部にガス分離能力調整部材11を装着した場合は、(b)に示すように、円筒体7の上端部から溢れようとする二次処理液が、ガス分離能力調整部材11に妨げられ、本体タンク1へ流れることはない。そして、短尺の円筒体7aに集まった残留ガスのみ、排出口から排出される構成となっている。
このように、該ガス分離能力調整部材11は、任意に脱着ができる構成となっているので、該ガス分離能力調節部材11を装着する円筒体7の数を調節することで、仕切板12で仕切られた上部のエリアへの処理水の流入量を調整でき、他の円筒体7の旋回上昇流の流速を変え、最適なガス分離を可能とし、二次処理液中の残存ガス量の異なるいかなる温泉水にも対応できる構成となっている。
したがって、第2実施例のガス分離装置を現地(温泉地)に設置し、円筒体7の上部にガス分離能力調節部材11を順次取着して残存ガス量を測定しながら装着数を調節すれば、当該温泉地に適合したガス分理装置が簡便に効率よく構築できる。
As shown in FIGS. 3 and 5, the second embodiment of the gas separation device of the present invention is a portion in which the drainage jacket is provided in the space between the outer peripheral surface of the
This is because in the first embodiment, the number of
For example, the gas separation device of the first embodiment is effective for use in hot springs where it is difficult to treat flammable natural gas dissolved or mixed in hot spring water to a specified value or less.
In such hot spring resorts, the amount and dissolved state of the gas remaining in the treatment liquid after the primary treatment varies depending on the flow rate and viscosity of the hot spring water. In order to separate this residual gas, The swirling speed and separation status of the secondary treatment liquid to be treated by the
In this embodiment, the gas can be reliably separated in accordance with the components of the hot spring water in each hot spring area.
That is, in the gas separation apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 5, a short tube type gas separation
By fitting the gas separation
FIG. 6 is an explanatory diagram of a method for mounting the gas separation capacity adjusting member.
The gas separation
FIG. 7 is an explanatory diagram of the flow of the secondary treatment liquid when the gas separation capacity adjusting member is attached.
(A) is a case where the gas separation
On the other hand, when the gas separation
Thus, since the gas separation
Therefore, the gas separation apparatus of the second embodiment is installed on site (hot spring area), and the gas separation
なお、第2実施例において、円筒体7は、外筒3の外周面と本体タンク1の内周面の間の空間に2列配置した構成の場合について説明したが、もちろん第1実施例のように外筒3の外周面と本体タンク1の内周面の間の空間に円筒体7を一列に配置した場合においても、前記ガス分離能力調節部材11を装着してガス分離能力を調整することができる。
In the second embodiment, the case where the
表1は、複数の温泉地におけるガス分離性能の比較実験の結果である。
第1実施例に記載した本発明にかかるガス分離装置(以下タイプ2と記す)と、第2実施例に記載した本発明にかかるガス分離装置(以下タイプ3と記す)と、従来より使用されているガス分離装置(以下タイプ1と記す)について、複数の温泉地において、それぞれのガス分離性能の比較実験を実施した。その結果を表1に示す。
なお、比較実験は、各温泉地で実施したため、環境によって3つのタイプすべての実験はできなかったので、結果を得られた範囲で検証する。
3つのタイプのガス分離装置全ての分離性能の比較ができたのは、R4号井だけであるが、タイプ1からタイプ3に掛けて分離機能の向上が確認できた。
またタイプ2の分離装置にあっては、タイプ1のガス分離装置での残存ガスをいずれの温泉においても半分以下とする顕著な効果を示し、TA温泉以外は全て、残存許容基準値2500ppm以下となった。前記R4号井の結果を踏まえると、TA温泉においてはタイプ3の分離装置を使用することによって残存ガス量を基準値以下できるものと思われる。
H温泉、M温泉の温泉水はメタンと一酸化炭素とを溶存、または気泡として混在するものであったが、いずれもタイプ2のガス分離装置により残留メタン濃度は既定値を下回り、一酸化炭素も略ゼロとなる効果がえられた。そしてNO温泉は炭酸ガスを含む炭酸泉であるが、タイプ2のガス分離装置によりその残流の得度をゼロとすることができた。
さらに、AJ温泉においては、タイプ3のガス分離装置を使用してみたところ、残留メタン濃度が2ppmと極めて低い値が得られた。
The gas separator according to the present invention described in the first embodiment (hereinafter referred to as type 2) and the gas separator according to the present invention described in the second embodiment (hereinafter referred to as type 3) are conventionally used. The gas separation apparatus (hereinafter referred to as type 1) was subjected to a comparative experiment of gas separation performance in a plurality of hot springs. The results are shown in Table 1.
In addition, since the comparison experiment was performed in each hot spring area, all three types of experiments could not be performed depending on the environment.
Although only the R4 well was able to compare the separation performance of all three types of gas separation devices, it was confirmed that the separation function was improved from
In the
The hot spring water of H hot spring and M hot spring dissolved methane and carbon monoxide or mixed as bubbles. However, the residual methane concentration was lower than the default value by the
Furthermore, in the AJ hot spring, when a
本発明は、温泉水に溶存し又は混在する可燃性天然ガスを除去するガス分離処理について利用できるものであり、従来のガス分離装置より高い天然ガス分離能力を有し、これまで十分にガス分離処理が難しかった様々な性質の温泉水についても適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a gas separation process for removing flammable natural gas dissolved or mixed in hot spring water, has a higher natural gas separation capacity than conventional gas separation devices, and has sufficiently separated gas so far. It can also be applied to hot spring waters of various properties that were difficult to treat.
1:本体タンク
2:内筒
2a:底板
2b:被処理液流入管
3:外筒
4:芯棒
4a:小孔
4b:中空部
4c:ガス排出管
4d:バルブ
5、5’:螺旋状部材
6:螺旋状流路
7:円筒体
7a:短尺の円筒体
7b:短尺の円筒体取付部材
8:排気口
9:処理液導出口
10:網状物
11:ガス分離能力調節部材
12:仕切板
13:排水ジャケット
1: Main body tank 2:
Claims (2)
少なくともその下端付近を除く部分が本体タンク(1)内に配設された、上端が開口した有底略円筒状の内筒(2)と、
その上端が内筒(2)上端よりも高く配置されるとともに、その下端部が本体タンク(1)との間に空隙をおいて、内筒(2)と略同軸に本体タンク(1)内に配設された内筒(2)より大径の外筒(3)と、
内筒(2)の下端付近に連結され、ガスを含有する液体の被処理液を内筒(2)内に導入する流入管(2b)と、
内筒(2)の軸芯上における少なくとも内筒(2)の下端を含む部分に配置された芯棒(4)であって、かつその芯棒(4)の上端の高さ位置が内筒(2)の中間部に位置する芯棒(4)と、
同芯棒(4)に巻装され、その外周が内筒(2)の内周面に略接するように配設された螺旋状部材(5)と、
前記本体タンク(1)と外筒(3)間に設けられた空隙を下方において、上下に分割する孔あきフランジ状の仕切板(12)と、
下部が同仕切板(12)の複数箇所に貫挿されて立設された複数の円筒体(7)と、
同円筒体(7)の上端部に、上方部を突出させて挿設された同円筒体(7)内径よりも短い外径の短尺の円筒体(7a)と、
本体タンク(1)における内筒(2)の上方に穿設された排気口(8)と、
本体タンク(1)の側壁における円筒体(7)の上端よりも低い位置に穿設された処理液導出口(9)と、
該処理液導出口(9)を覆う下方のみ開放された排水ジャケット(13)とを備えてなり、
前記円筒体(7)が、その上端を外筒(3)の中間部に位置させ、下端部に短尺の螺旋状部材(5’)を、また上端部に円筒体(7)の内径より小さな外径でなる短尺の円筒体(7a)をその上端部が前記円筒体(7)の上端から突出するように固定具(7b)を介して装着、具備されてなるものであることを特徴とするガス分離装置。 A main body tank (1) capable of containing a liquid containing gas;
A bottomed, generally cylindrical inner cylinder (2) having an open upper end, at least a portion excluding the vicinity of the lower end thereof being disposed in the main body tank (1);
The upper end is disposed higher than the upper end of the inner cylinder (2), and the lower end of the inner cylinder (2) is spaced from the main body tank (1) so that the inner cylinder (2) is substantially coaxial with the inner cylinder (1). An outer cylinder (3) having a larger diameter than the inner cylinder (2) disposed in
An inflow pipe (2b) connected to the vicinity of the lower end of the inner cylinder (2) and introducing a liquid to be treated containing a gas into the inner cylinder (2);
A core rod (4) disposed on a portion including at least the lower end of the inner cylinder (2) on the axis of the inner cylinder (2), and the height position of the upper end of the core rod (4) is the inner cylinder A core rod (4) located in the middle of (2);
A spiral member (5) wound around the concentric rod (4) and disposed so that the outer periphery thereof is substantially in contact with the inner peripheral surface of the inner cylinder (2);
A perforated flange-shaped partition plate (12) that divides the gap provided between the main body tank (1) and the outer cylinder (3) vertically below;
A plurality of cylindrical bodies (7) whose lower portions are inserted into a plurality of locations of the partition plate (12) and are erected;
A short cylindrical body (7a) having an outer diameter shorter than the inner diameter of the cylindrical body (7) inserted at the upper end of the cylindrical body (7) with the upper portion protruding;
An exhaust port (8) drilled above the inner cylinder (2) in the main body tank (1);
A processing liquid outlet (9) drilled at a position lower than the upper end of the cylindrical body (7) on the side wall of the main body tank (1);
A drainage jacket (13) that is open only underneath to cover the treatment liquid outlet (9),
The cylindrical body (7) has an upper end positioned at an intermediate portion of the outer cylinder (3), a short spiral member (5 ') at the lower end, and a smaller inner diameter than the cylindrical body (7) at the upper end. A short cylindrical body (7a) having an outer diameter is mounted and provided via a fixture (7b) so that its upper end protrudes from the upper end of the cylindrical body (7). Gas separation device.
The gas separation device according to claim 1, further comprising a short tube type gas separation capacity adjusting member (11) fitted in a ring shape on the outer periphery of the upper end of the cylindrical body (7).
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