JP2956959B2

JP2956959B2 - 気泡分離装置

Info

Publication number: JP2956959B2
Application number: JP25556496A
Authority: JP
Inventors: 彦六杉浦
Original assignee: SHINYUU GIKEN JUGEN
Current assignee: SHINYUU GIKEN JUGEN
Priority date: 1996-09-05
Filing date: 1996-09-05
Publication date: 1999-10-04
Anticipated expiration: 2016-09-05
Also published as: JPH1076107A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気液混合流体より
気体を気泡の状態で分離する気泡分離装置に関するもの
で、特に、この種気液分離装置のうち、分離された気体
が泡状となって、なかなかその泡が崩れずらい傾向を有
するものに適するようになしたものである。

【０００２】従来気体混入液体より気体を分離するの
に、「図９」に示すようなサイクロン分離機が一般的に
使用されている。このサイクロン分離機は、筒状の槽１
０ａ内にその接線方向に気体混入液体を流入配管１１よ
り供送し、槽１０ａ内に旋回流を発生させるようになし
てある。該槽１０ａ内に旋回流が発生すると旋回流には
遠心力が発生するので、重たい液体は該槽１０ａの外周
部位に、軽い気体は該槽１０ａの中心部位に気泡状とな
って集まる。そこで、上記槽１０の旋回流の中心からは
気体取出し管１５で気体を系外に取り出し、液体は下方
流出口１２より流出させるようになしてある。

【０００３】なお、上記槽１０は、通常その下部に下方
が縮径される逆円錐部１０ｂを設け、旋回流が下流側で
減衰して旋回径が縮径するのに対処して、槽１０内では
全量が旋回流化するようになしてある。また、気体取出
し管１５はその先端を外気中に単に解放するのでは無
く、吸引ポンプ等を連結して分離した気体を吸引するよ
うになしたり、流入配管１１より圧送する液体の圧力で
この液体の一部と共に（液体のほとんどは流出口１２よ
り流出するが一部は気体取出し管１５側に流出するよう
になしてある。）気体取出し管１５ａより流出するよう
になしてある。

【０００４】しかし、上記従来のサイクロン分離機は、
気液分離した気体が泡状となると、泡で気体取出し管１
５が詰まり、この泡が旋回流に再度捕捉されて気液分離
効率を低下する問題点を有するものであった。

【０００５】すなわち、従来のサイクロン分離機で発生
した泡が気体取出し管１５を塞ぐと、順次分離発生する
気体が流出しずらくなり、やがてサイクロン分離機でせ
っかく分離した気泡が液体の旋回や流れに随伴して液体
と共に下流側に流れてしまい、気液分離効率を著しく低
下することになる。

【０００６】そこで、上記問題点を解決する方法とし
て、サイクロン分離機に代え、解放型大型槽に気液混合
流体を長時間滞留させて自然と気体を分離排出する方法
が想定できるが、この方法は装置が大型となり、処理時
間が長いという問題点を有しておりあまり実用的で無い
とされている。

【０００７】また、上記問題点の別の解決方としては、
サイクロン分離機で気泡が生じないように消泡剤を混入
する方法が想定できる。しかし、この方法は第一に消泡
剤が必要となり経費が嵩むという問題点と、さらには、
消泡剤が混入できない場合には適さないという問題点と
を有している。

【０００８】さらにまた別の上記問題点の解決方として
は、気体取出し管１５より気泡を積極的に吸引して取り
だしたり、気泡を押し出すようになせばよく、吸引ポン
プで気泡と一部の液体とを吸引する方法と、流入配管１
１より圧送する液体の圧力でこの液体の一部と共に気体
取出し管１５ａより気泡を押し出す方法とが想定でき
る。しかし、この方法は、装置が複雑となり、運転管理
も煩雑であるという問題点を有し、さらには、気泡の吸
引や押し出しに余分な動力を必要とする問題点を有し、
さらには気泡と共に比較的多量な液体が流出し、この液
体の処理が後に問題となるものであった。

【０００９】例えば、湿式集塵機での粉塵を含むドレー
ン水に気相のオゾンや空気を混入（効率向上のため起泡
発泡剤を混入することもある。）し、粉塵を気泡と共に
分離しようとした場合、気泡と共に多くのドレーン水が
排水されると、その後の粉塵を含有した排水処理が問題
となるもので、できるだけ気泡発生のために使用した気
体と粉塵を捕らえた気泡のみが分離排出されるようにす
ることが効率的であるが、ドレーン水が多量に混入する
とこの排水の水処理が必要で煩雑となるものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は上記
問題点を解決すべくなされたもので、簡易・小型な装置
で容易に気泡を分離除去できる解放型気泡分離装置を提
供することを課題としたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
め、本発明は、筒状の槽１０の周面に、該槽１０内接線
方向に気泡混入液体を流入して該槽１０内に旋回流を発
生させる流入配管１１を連結し、上記槽１０の適所には
液体流出口１２を設け、この液体流出口１２または上記
流入配管１１のいずれか一方または双方には、該流入配
管１１より流入する液体の流入量と液体流出口１２より
流出する液体の流出量を制御して、所定の高さの液面Ｌ
を保つ流量調整手段１３を設け、上記槽１０内の上部に
は一部または全部が液面Ｌ内に没入する旋回流阻止板１
４を収納し、さらに、上記槽１０にはその液面Ｌの上方
部位に気泡排出口１５を設けてなる技術的手段を講じた
ものである。

【００１２】また、「請求項２」の発明は、上部を解放
した筒状の槽１０の周面に、該槽１０内接線方向に気泡
混入液体を流入して該槽１０内に旋回流を発生させる流
入配管１１を連結し、上記槽１０の下部には、該槽１０
の中心軸部位近傍を上下に仕切り、偏心位置で下部に連
通した内底板１６を設け、さらにこの槽１０の内底板１
６より下方には液体流出口１２を設け、この液体流出口
１２または上記流入配管１１のいずれか一方または双方
には、該流入配管１１より流入する液体の流入量と液体
流出口１２より流出する液体の流出量を制御して、所定
の高さの液面Ｌを保つ流量調整手段１３を設け、上記槽
１０内の上部には一部または全部が液面Ｌ内に没入する
旋回流阻止板１４を収納し、さらに、上記槽１０にはそ
の液面Ｌの上方部位に気泡排出口１５を設けてなる技術
的手段を講じたものである。

【００１３】それ故、本発明解放型気泡分離装置は、槽
１０内で旋回流が発生し遠心力で軽い気体は槽１０の中
心部に、気体が抜けた無気泡の重たい液体が槽１０の外
周部に集まるのは従来と同じ作用である。

【００１４】なお、旋回流が発生するのは同じである
が、その旋回流には多少従来と異なるところがある。す
なわち、従来は槽１０内の液体全量が常に旋回流となる
よう設定されているが、本発明の場合は、槽１０内の上
部では旋回流を阻止し、下部の外周部では旋回流が自然
と減衰するのを許容している。

【００１５】すなわち、槽１０内で旋回流が発生すると
「図８」及び「図９」に示すように、液面は遠心力で外
周側が盛り上がる傾向を有し、「図８」に矢印Ｐ１，Ｐ
１で示す方向の力が加わる。この矢印Ｐ１，Ｐ１方向の
力は旋回流の一部でこの力に流入配管１１より流入する
流れの力が加わり外周側の盛り上がりが益々増長され
る。そして、気泡はその外周側が盛り上がった取り出し
にくい中心部位の谷部に集まる作用を呈する。

【００１６】しかし、本発明装置では旋回流は上部では
旋回流阻止板１４で旋回流が抑止される作用を呈し、ま
た、外周部が遠心力で盛り上がる傾向を低減させ、液面
Ｌがほぼ水平となる作用を呈する。なお、「図８」矢印
Ｐ１，Ｐ１の力は外周側を盛り上げるよう作用するより
は旋回流に合成されるよう作用する。

【００１７】また、旋回流は流入配管１１より遠い槽１
０の下部では減衰する。旋回流は減衰するとその径が次
第と縮径される。従来はこの旋回流の縮径に相応して槽
１０の径を縮径したが、本発明では槽１０の下部は縮径
していないので、槽１０の下部では中心には旋回流が生
じるが、外周部位では旋回流の影響を受けない。旋回流
の影響を受けないことは、気液分離は期待できないこと
になるが、この部位で気液分離が完了していれば、今度
は撹拌による気液混合がない雰囲気を確保できる作用を
呈する。

【００１８】したがって、槽１０の上部で旋回流が抑止
され、液面が水平であれば、順次発生する泡は単に上部
開口縁等より溢すことで（汲み取ったり、押し出す必要
性が無い）容易に分離できる作用を呈する。また、槽１
０内の下部外周部位では旋回流がほとんどなく、気液分
離された液体のみが集まるのでこの部位よりり順次排水
すれば、気液分離されて気泡を含まない液体のみを容易
に排水できる作用を呈するものである。

【００１９】また、槽１０の上部で旋回流が抑止される
ことは、気液分離した気体または大気を旋回流で巻き込
むことが無いので気泡除去には効率的なものとなる作用
を呈する。

【００２０】また、本発明は従来のサイクロン分離機に
比べて圧力損出が少なくなるという作用を呈する。この
圧力損失が少なくてすむ理由は、言い換えると必要動力
が少なくてすむ理由は、従来のサイクロン分離機は旋回
流を発生させるため以外に、液体を下流側に圧送する目
的、気泡を含む液体を除去する目的の動力が必要であっ
たが、本発明はこれらの動力を必須とするものではない
ためである。

【００２１】

【発明の実施の態様】次ぎに、本発明の実施態様を添付
図面を参照して説明する。図中１０が本発明装置の主要
部をなす槽を示すものである。そして、この槽１０は筒
状となし、その周面に該槽１０内接線方向に気泡混入液
体を流入して該槽１０内に旋回流を発生させる流入配管
１１を連結してある。

【００２２】この槽１０は円筒状を基本形状としてある
が、多少効率は低下するも六角形や八角形等の多角形状
の筒を使用しても旋回流は発生できるものである。

【００２３】そして、上記槽１０には該槽１０内接線方
向に気泡混入液体を流入して該槽１０内に旋回流を発生
させる流入配管１１を連結してあるのは従来のサイクロ
ン分離機と同じである。なお、この流入配管１１の上流
側には図示しないポンプ等が連結され、流入配管１１よ
り槽１０内に気泡混入液体が所定の圧力で噴出されるよ
うになしてあるものも従来のサイクロン分離機と同じで
ある。

【００２４】上記槽１０の適所には液体流出口１２を設
け、この液体流出口１２または上記流入配管１１のいず
れか一方または双方には、該流入配管１１より流入する
液体の流入量と液体流出口１２より流出する液体の流出
量を制御して、所定の高さの液面Ｌを保つ流量調整手段
１３を設けてある。

【００２５】上記流量調整手段１３は図示例では液体流
出口１２に流量調整弁を介装してなるが、その他液面計
とポンプ吐出量調整装置の組み合わせ等従来公知な流量
調整装置を使用すればよく、特にこれらの特別な装置を
設けることなく、配管径と流量を適合させることもこの
種流量調整手段１３の一種と見做されるものである。ま
た、図示では液体流出口１２は層１０の下部に設けてあ
るが気泡が混入しない部位なら適所に設けてもよい。

【００２６】そして、上記槽１０内の上部には一部また
は全部が液面Ｌ内に没入する旋回流阻止板１４を収納し
てある。

【００２７】「図１」及び「図２」実施態様では、この
旋回流阻止板１４は十字状の板で構成され、液面より所
定の深さに全部が没入するようになしてある。したがっ
て、槽１０内では旋回流が発生するが、旋回流はこの旋
回流阻止板１４に衝突すると旋回できなくなり、この旋
回流阻止板１４より上方は液体が旋回しないようになし
てある。

【００２８】なお、「図３」に実線で示す旋回流阻止板
１４は全体を液面より所定の深さに全部が没入するよう
になしてあり、一点鎖線で示す旋回流阻止板１４はその
上端が液面と略一致するようになしてあり、破線で示す
旋回流阻止板１４はその下部一部を液面下に没入してな
るもので、本発明ではこれらのどの方式を採用してもよ
いが、実線で示した場合を除いては後記する気泡排出口
１５を該旋回流阻止板１４で仕切られた分に対応して槽
１０の周面複数箇所設ける必要性を生ずることもある。

【００２９】なお、上記旋回流阻止板１４は旋回流の衝
突板と成るものであればその形状は特に限定されるもの
では無く、「図４」の実施態様では４枚の板を中心部が
互いに離れるようにして配置してあり、「図５」例では
一枚の板で構成してなる。なお、図示はしていないが、
曲面の板を使用したり、適宜形状の複数の衝突物（板状
では無く、立体形状でもよい。）を配置しても無論差し
支えないものである。

【００３０】さらに、本発明は上記槽１０には、その液
面Ｌの上方部位に気泡排出口１５を設けてなる。この気
泡排出口１５は単に開口を設けて置けば、気泡は順次発
生して槽１０の液面上に盛り上がり、やがてこの気泡排
出口１５より溢れ出るものである。

【００３１】したがって、本発明解放型気泡分離装置で
は、気泡混入液体は槽１０内で旋回し、気液分離して気
体が旋回流の中心に集まり気泡が除かれた液体が外周部
位に集まり、気泡は比重で上方に浮き液面上に達して気
泡排出口１５より溢れ出る。そして、気泡が無くなった
液体が液体流出口１２より流出するようになしてある。

【００３２】次ぎに、「請求項２」の発明は、槽１０の
周面に、該槽１０内接線方向に気泡混入液体を流入して
該槽１０内に旋回流を発生させる流入配管１１を連結し
てあるのは「請求項１」と同じである。

【００３３】しかし、本発明では、上記槽１０は上部を
解放して解放型となしたものに限定している。解放型
は、槽１０が大気に解放されるもので（無論蓋を取り付
けることまで積極的に否定するものではなく、液面が大
気に連通して大気圧となっていればよい。）装置が簡易
に構成でき、複雑な流路を構成したり、各流路の流速を
適宜調整する等の運転管理も容易なものである。

【００３４】そして、本発明は、上記槽１０の下部に
は、該槽１０の中心軸部位近傍を上下に仕切り、偏心位
置で下部に連通した内底板１６を設け、底板１６より下
方には液体流出口１２を設けてある。

【００３５】すなわち、従来のサイクロンはその中心軸
部位に液体流出口１２を設けるが本発明では、気泡が集
中する中心軸部よりは離れた偏心位置より液体を排出す
ることで気泡が液体中に混入することを防いでいる。

【００３６】また、上記液体流出口１２または上記流入
配管１１のいずれか一方または双方には、該流入配管１
１より流入する液体の流入量と液体流出口１２より流出
する液体の流出量を制御して、所定の高さの液面Ｌを保
つ流量調整手段１３を設け、上記槽１０内には一部また
は全部が液面Ｌ内に没入する旋回流阻止板１４を収納
し、さらに、上記槽１０にはその液面Ｌの上方部位に気
泡排出口１５を設けてなるは「請求項１」と同じであ
る。

【００３７】次ぎに、「図６」の実施態様は、上部開口
にコーン型の蓋１０ｃを設けたもので、この蓋１０ｃの
上部に気泡排出口１５を設けてある。本発明では、液面
Ｌは気泡排出口１５の直下に設定するのが望ましいが、
この実施態様の場合は多少変動して蓋１０ｃ内のより低
い位置に液面Ｌがあっても実際の運転には支障が無いも
のである。

【００３８】また、図示例では、該蓋１０ｃの上端は開
口してあるが塞いで密閉型とすることも可能（加圧密閉
型とすることも可能）となる。なお、従来のサイクロン
では気泡が詰まると気泡が接する液面が旋回しているの
で気泡が再度液体中に巻き込まれて効率を低下するが、
本発明の場合は液面は旋回しないのでこの効率低下が無
い。

【００３９】また「図７」に示す実施態様は、上端に平
らな蓋１０ｄを設け、この蓋１０ｄより上方に突出する
小径突出容器部１０ｅに気泡排出口１５を設けたもの
で、この形状となすと前記「図６」実施態様と同じく、
液面管理が容易となり、密閉加圧型とすることも可能と
なるものである。

【００４０】

【発明の効果】本発明は上記のごときであるので、解放
型で気液分離した気泡が崩れずらい場合でも、この気泡
のみを何ら動力を必要とせずに簡易に分離できる解放型
気泡分離装置を提供できるものである。

【００４１】特に、本発明は、槽１０の上部で旋回流阻
止板１４を収納してあるので、分離した気泡が旋回流に
乗らずに液面Ｌに上昇し、再度旋回流動している液体に
細くされる確立が少ない、効率的な解放型気泡分離装置
を提供できるものである。

【００４２】また、「請求項２」の発明では、槽１０の
下部にその中心軸部位近傍を上下に仕切り、偏心位置で
下部に連通した内底板１６を設けたので、槽１０内の下
部外周部位の旋回流がほとんどなく、気液分離された液
体のみが集まるのでこの部位より順次排水することで気
泡を含まない液体のみを容易に排水できる解放型気泡分
離装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明解放型気泡分離装置の位一実施態様を示
す縦断面図である。

【図２】平面図である。

【図３】本発明に使用される旋回流阻止板部位の縦断面
図である。

【図４】別の実施態様での平面図である。

【図５】さらに別の実施態様での平面図である。

【図６】蓋を付けた実施態様の縦断面図である。

【図７】同じく蓋を付けた別の実施態様の縦断面図であ
る。

【図８】旋回流の説明用縦断面図である。

【図９】従来例サイクロン分離機の一部切欠正面図であ
る。

【符号の説明】

１０槽１１流入配管１２液体流出口１３流量調整手段１４旋回流阻止板１５気泡排出口１６内底板Ｌ液面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平９−206506（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−73567（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−2807（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−139713（ＪＰ，Ａ) 実開昭55−61405（ＪＰ，Ｕ) 実開昭52−112578（ＪＰ，Ｕ) 実開昭55−80009（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 19/00 - 19/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状の槽（１０）の周面に、該槽（１
０）内接線方向に気泡混入液体を流入して該槽（１０）
内に旋回流を発生させる流入配管（１１）を連結し、上記槽（１０）の適所には液体流出口（１２）を設け、
この液体流出口（１２）または上記流入配管（１１）の
いずれか一方または双方には、該流入配管（１１）より
流入する液体の流入量と液体流出口（１２）より流出す
る液体の流出量を制御して、所定の高さの液面（Ｌ）を
保つ流量調整手段（１３）を設け、上記槽（１０）内の上部には一部または全部が液面
（Ｌ）内に没入する旋回流阻止板（１４）を収納し、さらに、上記槽（１０）にはその液面（Ｌ）の上方部位
に気泡排出口（１５）を設けてなる気泡分離装置。
【請求項２】上部を解放した筒状の槽（１０）の周面
に、該槽（１０）内接線方向に気泡混入液体を流入して
該槽（１０）内に旋回流を発生させる流入配管（１１）
を連結し、上記槽（１０）の下部には、該槽（１０）の中心軸部位
近傍を上下に仕切り、偏心位置で下部に連通した内底板
（１６）を設け、さらにこの槽（１０）の内底板（１
６）より下方には液体流出口（１２）を設け、この液体
流出口（１２）または上記流入配管（１１）のいずれか
一方または双方には、該流入配管（１１）より流入する
液体の流入量と液体流出口（１２）より流出する液体の
流出量を制御して、所定の高さの液面（Ｌ）を保つ流量
調整手段（１３）を設け、上記槽（１０）内の上部には一部または全部が液面
（Ｌ）内に没入する旋回流阻止板（１４）を収納し、さらに、上記槽（１０）にはその液面（Ｌ）の上方部位
に気泡排出口（１５）を設けてなる気泡分離装置。