JP4419172B2 - 空気等の溶存気泡質含有粘性流体の連続脱泡装置及びその脱泡処理法 - Google Patents

Description

本発明は、気泡及び／又は空気等の溶存気泡質を含有する粘性流体の連続脱泡装置に関し、より詳細には、この粘性流体を減圧系に連続供給させて脱泡処理させるに、処理流体の皮張り防止に優れ、装置構造がシンプルで、装置コストが低廉で、しかも、処理流体を吐出させる噴射ノズルを必要としない装置メンテナンスに優れる気泡及び／又は空気等の溶存気泡質を含有する粘性流体の連続脱泡装置及びその脱泡処理法に関する。

従来から、塗料、ワニス、印刷インク、油圧作動油、潤滑油、粘・接着剤、サラダドレッシングまたはマヨネーズ等に使用される食用油や、その他の工業油等の製品形状は、何れも高粘性流体であって、製造工程における撹拌、混合又は混練させる等の製造運転中に空気を巻き込んで、製品粘性流体中に気泡を混入する傾向にある。これらの混入気泡は製品不良、製品を使用する二次機器の損傷、騒音、使用不具合、また、流量計測誤差等を引き起こす原因となったり、また、酸化を促進させて酸敗による品質の低下の原因となったりすることから、通常、製品形状が高粘性流体の最終製品に対しては、気泡を除去（又は脱泡）させる処理工程を設けるのが一般的である。

そこで、従来から、気泡の除去方法の一つとして、真空にした密閉容器に気泡含有の高粘性流体を入れて撹拌する方法や、また、高粘度流体を減圧室の壁面に吹き付けて気泡を潰す方法等が知られている中で、例えば、［特許文献１］には、真空容器内に気泡を含んだ工業油、食用油等の高粘度流体を薄幕形成管によってカーテン状の薄幕として流下させて脱泡させる高粘度流体の気泡除去装置が記載されている。また、［特許文献２］には、ペースト中の気泡を除去させるに、脱泡すべきペースト状流体を多孔板を通して高真空度の脱泡室に真空吸引落下させて気泡を除去させる高粘度のペースト状流体の脱泡装置が提案されている。また、［特許文献３］には、スリット状貫通孔板を通して密閉減圧室に落下させる液体の脱泡処理装置が記載されている。また、［特許文献４］には、減圧脱泡室に、気泡含有の液体をスリット状の液供給口から落下させるに、その供給口の下に設ける断面が半円状の筒型円弧状測面で受けて膜化させる邪魔板を備えている脱泡装置が提案されている。また、［特許文献５］には、開放型液溜槽内に上向きラッパ状流入管を設け、その上方に下向き円錐体、半球体又は水平板の障害物を設け、その障害物の液接触面に上向きに供給させた流体を接触させつつ上昇させながら自然破泡させる大気圧（又は常圧）下の連続脱泡装置が提案されている。また、［特許文献６］には、攪拌羽根を備えた内側容器内に、その底部から流体を供給させ、その上部から、密閉型減圧系の外側容器内にオーバーフローさせて、その内側容器の外周壁を薄膜状に落下させ、同時に外側容器内に溜まる流体を、内側容器の上部へ循環させて、再オーバーフローさせ、外側容器の底部から脱泡処理流体を排出回収させる脱泡装置が提案されている。

特開平０３−１６６０６号公報 特開平０７−３２８３１５号公報 特開昭６３−２２９１１０号公報 特開２００１−６２２０３号公報 特公昭６３−６１０４４号公報 特開２００３−１０１０号公報

以上のような状況下に、従来から提案されている気泡及び／又は空気等の溶存気泡質を含有する粘性流体（以後、単に未処理粘性流体と記すこともある）を脱泡させる脱泡装置には、密閉系の減圧容器内（以後、単に減圧脱泡槽と記すこともある）に上部から、処理流体を薄膜形成管から、または、スリット状の多孔板を貫通させて薄膜状（又はカーテン状）に降らせたり、また、その薄膜化させるに、上部供給口の下に設ける半球状の邪魔板上に落下させてカーテン状に降らせたり、また、その供給口が、噴射ノズルである場合には、その処理流体の落下は、糸状に降ることになることから、脱泡槽内の減圧系雰囲気相を薄膜状（又はカーテン状）、糸状に落下させる間に、処理流体が接触する気−液接触界面相を可能な限り多くさせる等の脱泡装置である。

しかるに、このように流体形状が高粘性流体の表面は、その接触界面が常圧大気系であっても、その界面には常に蒸気圧バランスを形成させるために蒸発状態にあることから、その流体の表面近傍層は、被膜状に固形分濃度が高まる傾向になって、通常、その流体表層は皮張り状態になる。ましてや、脱泡装置における真空系脱泡槽内においては、処理流体の表面は、遙かに皮張り形成の傾向にあると言える。

従って、このような皮張りは、製品に気泡を含有することにより及ぼす品質低下と同等又はそれ以上に製品の品質を低下させる要因になることから、脱泡処理中において、処理流体が、必要以上に気−液接触界面相を形成させることは、高粘性流体を脱泡処理させる装置として、必ずしも好ましくはないと言える。

また、既に上述した［特許文献５］に提案される脱泡装置においては、真空系の脱泡槽内の上方から処理流体を降らせるのではなく、液溜槽中の液中に導入する上向きのラッパ状流入口から、液溜槽中の流体中に上向きに流体を供給させ、その上方液中に設ける、下向き円錐状の障害物の傾斜面沿いに流体を上昇させながら、大気圧（又は常圧）下の容器内流体面上に成長浮上させて破泡させるものである。確かに、大気圧下の流体面上に自然破泡させることから、上記する真空系脱泡槽内に薄膜状（又はカーテン状）、糸状に落下させる方法に比べれば、著しく皮張り発生を軽減させられる。

しかしながら、このようにラッパ状流入口の上方に、容器内流体面の中央部の大部分を塞ぐように障害物が設けられることから、著しく破泡面である流体面が減少させられて、破泡効率の低下が危惧される。また、障害物の傾斜面沿いに流体を上昇させながら傾斜面沿いに気泡成長させて、大気圧下に自然破泡させることから、特に粘性流体においては、容器内壁方向に滞留気泡を生じさせて皮張り発生を危惧させる。

そこで、本発明の目的は、気泡及び／又は空気等の溶存気泡質を含有する流体が、例えば、水飴のような粘性流体であって、円筒状密閉型の減圧系脱泡槽内に、粘性流体を供給（又は導入）させても、従来の脱泡処理装置では、防止させ難い傾向にあった処理流体の皮張り発生を防止又は著しく低減させる条件下に連続させて脱泡処理をすることができるものである。しかも、装置構造が著しくシンプルで、装置コストが低廉で、装置メンテナンスを著しく容易にさせることを特徴とする気泡及び／又は空気等の溶存気泡質含有粘性流体を脱泡させる連続脱泡装置及びその連続脱泡処理法を提供させることである。

本発明者は、上記課題を鋭意検討した結果、処理流体の皮張りを防止させるために、密閉減圧系の脱泡槽において、処理流体が、可能な限り気−液接触界面相の介在を少なくさせるために、粘性処理流体をパイプ状の導入管から直接、液溜槽内の流体中に下向きに導入させたところ、予想以上に、気泡が、液溜槽の流体表面に浮上し破泡されることを見出して、本発明を完成するに至った。

＜本発明による第一の連続脱泡装置＞
本発明によれば、装置上方部が減圧下にある脱泡槽で、装置下方部が液溜槽である円筒状密閉型の連続脱泡装置に、明らかに気泡を含有する粘性流体を含め、空気等の溶存気泡質を含有する粘性流体を連続又は間欠的に導入させるに、通常、従来から用いられている処理流体を分散噴射させる吐出型又は噴射型ノズルを使用せずに、直接液溜槽に滞留する粘性流体中に吐出口を下向きに直接導入させて、脱泡処理させて、その下方部液溜槽から連続又は間欠的に脱泡処理済み粘性流体を排出回収させることを特徴とする気泡及び／又は空気からなる溶存気泡質を含有する粘性流体の連続脱泡装置を提供する。

すなわち、本発明による上方部脱泡槽と下方部液溜槽からなる円筒状密閉型の連続脱泡装置には、脱泡槽の上方部位には真空系への連結孔と、液溜槽の底部中央部には排出孔とが設けられている。また、未処理粘性流体を貯槽する外部供給タンクに、下方部液溜槽内に未処理粘性流体を供給させる管状型（又はパイプ型）導入管の一方端が連通し、その他方端が下方部液溜槽内に一時的に滞留している槽内粘性流体中に浸漬するように設け、その他方端の先端部垂直切断口が、供給粘性流体の吐出口である。
また、この吐出口の中心部は、上方部脱泡槽の中心線上に位置するように設けられる。しかも、この吐出口が、液溜槽内に一時的に滞留する槽内粘性流体面下に下向きになるように設けられ、且つ液溜槽内の槽内粘性流体中に浸漬するように設ける導向板の平坦面に水平対向するように設けられている。
すなわち、この導向板の平坦面は、上記導入管吐出口に対して、互いに略水平対向するように設けられ、且つこの導向板の中心部は、導入管吐出口の中心部線上になるように設けられ、かつ、前記導向板は、円盤状、逆円錐状又は湾曲状の何れかである。

＜本発明による第二の連続脱泡装置＞
また、本発明によれば、第二の連続脱泡装置として、上記する第一の連続脱泡装置において、供給流体の吐出口が、下方部液溜槽内に一時的に滞留している槽内粘性流体中において、この流体面に対して、上向きになるように設け、しかも、この吐出口が、粘性流体中に設ける導向板と一体になるように設けられていることを特徴とする気泡及び／又は空気からなる溶存気泡質を含有する粘性流体の連続脱泡装置を提供する。

すなわち、上方部脱泡槽と下方部液溜槽からなる円筒状密閉型の連続脱泡装置には、脱泡槽の上方部位には真空系への連結孔及び液溜槽の底部中央部には排出孔とが設けられている。
また、未処理粘性流体を貯槽する外部供給タンクに、下方部液溜槽内に未処理粘性流体を供給させる管状型（又はパイプ型）導入管の一方端が連通し、その他方端が下方部液溜槽内に一時的に滞留する槽内粘性流体中に浸漬するように設けられる先端部垂直切断口が、供給粘性流体の吐出口となる。
また、この吐出口の中心部は、下方部液溜槽の中心線上に位置するように設けられ、しかも、液溜槽内に一時的に滞留する槽内粘性流体面下に水平且つ上向きになるように設けられているこの吐出口が、液溜槽内の槽内粘性流体中に浸漬するように設ける導向板平坦面の中央部位に口を開けるように導向板と一体化され、且つこの導向板の中心部は、下方部液溜槽の中心線上になるように設けられている。

以上から、本発明によれば、このような第一及び第二の連続脱泡装置を用いて、操作・運転が簡便で、装置メンテナンスが容易で、しかも、流体処理時における皮張りを防止させながら効果的に脱泡処理を可能にさせる上方部脱泡槽と下方部液溜槽からなる円筒状密閉型の連続脱泡装置を用いることで、減圧下の上方部脱泡槽へ、管状型（又はパイプ型）導入管内を負の圧力勾配下で、気泡及び／又は空気からなる溶存気泡質を含有する粘性流体を連続又は間欠的に供給・導入させながら破泡させ、下方部液溜槽中に一次的に滞留する処理済み粘性流体を連続又は間欠的に排出回収させることを特徴とする気泡及び／又は空気からなる溶存気泡質を含有する粘性流体の連続脱泡処理法を提供する。

すなわち、本発明によれば、円筒状密閉型連続脱泡装置の上方部脱泡槽の上方部位に設ける真空系を介して、脱泡槽内を減圧させて、下方部液溜槽内に一次的に滞溜している槽内粘性流体面を所定減圧度（Ｐｎ）にする。
これによって、大気圧（Ｐ_０）下の未処理粘性流体を貯槽する外部供給タンクに連通する管状型導入管の液溜槽内の処理流体面方向にある導入管先端部は、所定減圧度（Ｐｎ）の槽内粘性流体面下に浸漬させる。
また、本発明における所定減圧度（Ｐｎ）とは、常温下にある未処理粘性流体を沸騰させない程度以下の減圧度で、しかも、（Ｐｎ）＜＜（Ｐ_０）なる略真空下に減圧されている。
この管状型導入管内を供給させる未処理粘性流体は、一方端方向が大気圧（Ｐ_０）で、他方端方向が上記する所定の減圧度（Ｐｎ）で、導入管内を供給方向に負の圧力勾配下に導入させる。従って、導入管内を供給方向に負の圧力勾配下に供給される未処理粘性流体は、「ポアズイユの流れ」を介して、導入管先端部の垂直切断面吐出口から、下方部液溜槽の槽内粘性流体面下に設ける導向板上に下向き又は上向きに連続又は間欠的に導入させることができる。
従って、本発明においては、このように管状型導入管内を供給される未処理粘性流体は、この導入管内を流れる間に、含有する空気等の溶存気泡質が、逐次気泡化成長させながら、この導入管先端部の垂直切断面口から下方部液溜槽内に導入させると、槽内粘性流体面下に設ける導向板の平坦面上を、無数の気泡を含有する分散流として放射状に流れ、上方部脱泡槽内に効果的に破泡させる。
次いで、少なくとも槽内に前記槽内粘性流体面を維持させるように前記下方部液溜槽底部の排出孔から脱泡処理済み粘性流体を連続又は間欠的に排出回収させることを特徴とする気泡及び空気等の溶存気泡質を含有する粘性流体の連続脱泡処理法である。

以上から、本発明による気泡及び／又は空気等の溶存気泡質を含有する粘性流体の連続脱泡装置は、その装置構造を図示する[図１]から明らかなように、処理前の供給粘性流体を、円筒状の液溜槽内１に一時的に滞溜する槽内粘性流体１０中に、直接、管状型導入管４から導入させる。従って、従来のように、この槽内粘性流体面上の減圧系の上方部脱泡槽内２を、薄膜状（又はカーテン状）又は糸状に落下（又は噴射）させないことから、導入される供給粘性流体は、この上方部の脱泡槽内の減圧雰囲気系では、従来の脱泡装置において危惧される皮張りを発生させる気−液接触界面相を全く形成させることはない。

また、このように管状型導入管内に供給させる粘性流体を、直接、液溜槽１に滞溜する槽内粘性流体１０中に、例えば、下向きに導入させても、基本的に本発明においては、［図５］に図示する如く、導入する処理前の供給粘性流体２０の密度ρ_０は、気泡及び／又は空気等の溶存気泡質を含有していない一時的に液溜槽１に滞溜する粘性流体の密度ρ_１との関係においてρ_０＜ρ_１なる関係にある。また、供給流体２０の自重Ｇ_１は、その浮力Ｆ_１との関係において、破泡前には常にＦ_１＞Ｇ_１として作用することから、下向きに流入させた供給流体２０は、極めてスピィーディに槽内粘性流体面１０上方向に破泡される。

また、本発明においては、この管状型導入管４の吐出口５は、下方部液溜槽内に浸漬させて設ける導向板６の平坦面上に導入されるので、例えば、［図２］−（ａ）に図示するように、この供給粘性流体２０は、導向板６ａに補助けされて、下方部液溜槽１の内壁方向に放射状に分散流として、ほぼ槽内粘性流体面１０の全面から効果的に気泡化されて破泡される。また、本発明においては、この導向板の平坦面上を、放射状に分散流となる供給粘性流体２０は、例えば、［図３］−（ａ）及び−（ｂ）に図示する如く、導向板６ｄ及び６ｅの外縁淵から下降流Ｄｆとして、未脱泡の供給粘性流体として降下することはない。

また、既に上記に説明しているように、本発明において管状型導入管内を供給させる未処理粘性流体の流体挙動は、管状型導入管内を、大気圧（Ｐ_０）下に貯槽する未処理粘性流体の外部供給タンクと所定減圧（Ｐｎ）下にさせる液溜槽の槽内粘性流体間とを連通する負の圧力勾配下に定常的に層流状態で流れる非圧縮性の「ポアズイユの流れ」を介して導入されていると言える。

従って、管状型導入管４内を、このような「ポアズイユの流れ」を介して供給される未処理の供給粘性流体２０は、[図４]に模式的に図示するような負の圧力勾配下に呈する流体挙動を伴って導入管内を供給される。すなわち、大気圧（Ｐ_０）近傍では気泡として目視できない程度の供給粘性流体中の溶存気泡質が、「ポアズイユの流れ」３０下にあっては、[図４]に図示するように順次（Ｐ_０）→・・・（Ｐ_１）→（Ｐ_２）→（Ｐ_３）・・・→（Ｐｎ）なる負の圧力勾配下に、逐次成長しつつ明確に目視できる気泡を随伴する未処理粘性流体として、管状型導入管４内を、下方部液溜槽内の槽内粘性流体方向に供給させることができる。

以下に、［図１］〜［図６］を参照しながら、本発明による連続脱泡装置を実施するための最良形態について更に説明をする。

［図１］に図示する本発明による円筒状密閉型の連続脱泡装置０１は、既に上述した本発明による「第一の連続脱泡装置」を示している。
運転時の定常状態では、連続脱泡装置０１は、処理済み粘性流体が一時的に滞溜している下方部液溜槽１と所定の減圧度（Ｐｎ）に減圧されている上方部脱泡槽２とからなり、その滞溜する処理済み粘性流体中に、未処理粘性流体を導入させる下方部液溜槽１に下向きの吐出口５を有する管状型導入管４が設けられている。また、下方部液溜槽１の槽内粘性流体表面１０は、脱泡処理の運転中には、連続して又は間欠的に導入管４から供給される未処理流体と、一方、下方部液溜槽１の排出孔８から連続して又は間欠的に処理済み粘性流体を排出させることで、好ましくは、下方部液溜槽１の槽内粘性流体表面１０を、ほぼ定常的に所定の流体面位を維持させるように脱泡処理をさせることが好適である。

特に、本発明による連続脱泡装置における特徴は、［図１］に図示する装置構造から明らかなように、管状型導入管４は、槽内粘性流体面１０下の所定部位（Ｌ）［［図５］−（ａ）及び−（ｂ）に図示する（Ｌ２）及び（Ｌ１）に相当する］に位置するように浸漬させた先端部が吐出口５である。しかも、従来の噴射ノズルのような特別な構造体ではなく、既に上述した如く、単にこの管状型導入管４の垂直切断切り口を、吐出口５として対処させている。

そこで、本発明において、用いる管状型導入管は、内径が（ｄ_１）である前段部の管状型導入管と、内径が（ｄ_２）である後段部の管状型導入管とからなり、しかも、内径（ｄ_２）＞内径（ｄ_１）である管状型導入管を適宜好適に用いることができる。また、既に上述した如く本発明において、このような管状型導入管内を供給させる未処理粘性流体の所定の供給速度としては、前段部の管状型導入管内を「ポアズユの流れ」なる負の圧力勾配下に定常な層流状態を維持し、且つ前段及び後段の導入管を通じて、流体供給流速が０．５〜５（ｃｍ／sec）の範囲内で、好ましくは上限値が４（ｃｍ／sec）以下で適宜好適に供給させることができる。

このような条件において、実機を前提にして、通常、この前段部導入管の内径（ｄ_１）＝１〜５ｃｍφの範囲にあればよい。また、本発明において、後段部の管状型導入管の管長は、上記する所定の供給速度において、実機を前提にしても１０〜８０ｃｍの範囲にあり、好ましくは１５〜７０ｃｍの範囲で、更に好ましくは２０〜５０ｃｍの範囲にあればよく、しかも、本発明においては、後段部の管状型導入管の内径を、両者の内径比で表して内径（ｄ_２）／内径（ｄ_１）＝１．２〜４なる関係で、好ましくは１．５〜３なる関係を満足するようにすることで、流体挙動として気泡を含有する安定な定常流として導入（又は吐出）させるために極めて重要である。

すなわち、本発明においては、前段部の導入管内を所定の速度で供給される未処理粘性流体中の溶存気泡質が「ポアズユの流れ」下に、順次気泡化されつつ見掛け体積増を来した供給粘性流体として、後段部のより太目の内径を有する管状型導入管内を流れることで、この見掛け体積増分が吸収・緩和されて、未処理粘性流体の流速を増大させることなく流すことができる。これによって、後段部の管状型導入管内では、充分に気泡径を増大させ、また、気泡化量を増大させた供給粘性流体２０として、後段部の導入管先端部の吐出口４から、液溜槽１の槽内粘性流体中に、安定な定常流として導入させることができるのである。

また、このように後段部の管状型導入管を設けることで、気泡を含有する安定な定常流として下方部液溜槽に導入されることから、本発明においては、後段部の管状型導入管先端部の吐出口を、好ましくは、槽内粘性流体面下に略０．１〜５ｃｍの範囲で浸漬するように適宜好適に実施することができる。

従って、本発明による連続脱泡装置０１の装置構造は、極めてシンプルで、特に、処理流体を供給させる管状型導入管及びその供給させた処理流体の分散を補助けさせる導向板を含めての液導入・液分散・気泡浮上・破泡に係わる脱泡機構が、極めて単純な構成であることから、著しく低廉な脱泡装置である。しかも、吐出口５が、管状型導入管４の先端部の切断口であることから、従来のような噴射型のノズルタイプ、スリット状多孔板等のように、目詰まり、皮張り等を発生させないことから、脱泡処理装置としてのメンテナンスを著しく容易にさせる。

また、本発明においては、導入時、吐出口５に係わって、従来法で発生しがちな噴射型ノズル等の如く目詰まりトラブルを発生することがないことから、供給粘性流体中に、例えば水酸化アルミ、炭カル、シリカ、酸化チタン等の無機質フィラーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、スチレン樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂等の有機質フィラーを分散含有する粘性流体の脱泡処理にも適宜好適に実施させることができる。本発明において、体積分散濃度（容量％）で表して、フィラーの含有濃度が１〜５０（容量％）である粘性流体を未処理供給粘性流体として脱泡処理に適宜供することができる。

そこで、本発明においては、既に上述する如く、本発明においては、この未処理粘性流体を下方部液溜槽１に導入させるに際しては、その導入口の方向、すなわち、管状型導入管４の先端部である吐出口５が、下向き又は上向きの何れかであってよい。好ましくは、下方部液溜槽１の槽内粘性流体面１０に対して下向きである方が、以下の観点からより好適である。
（１）吐出口５の下方部に設ける導向板６の補助け作用である導入された供給粘性流体２０を放射状分散化の係わりにおいて、供給流体の分散・浮上をより効果的に発揮できる。
（２）また、［図１]−（ａ）に図示する管状型導入管４及びその先端部の吐出口５からも明らかなように、本体装置への装着又は造作が極めて簡便・シンプルな構造体で、コスト的にも低廉である。

そこで、本発明に用いる導向板６について、[図２]及び[図３]を参照して説明すると、吐出口５が、槽内粘性流体面１０に対して下向きである場合には、[図２]−（ａ）〜（ｃ）に図示するように、例えば、円盤状６ａ、円錐状６ｂ及び湾曲状６ｃなる導向板６を挙げることができる。これら何れの導向板も、略同等の平坦面を有していることから、供給粘性流体２０を放射状分散化の係わりにおいては、[図２]−（ａ）〜（ｃ）に図示するように、この平板面上を分散流９としてスムーズに放射状に分散される。

しかしながら、脱泡効率には全く影響を及ぼさないが、本発明においては、脱泡処理の運転中、下方部液溜槽１内には、一時的に粘性流体を滞溜させて、定常運転の観点から粘性流体面１０を維持させている。また、この滞溜する粘性流体は、排出系８から同時に排出回収されるが、その一部の滞溜粘性流体は、平坦面を有する導向板の裏面下に、降下されずに留まる傾向にある。従って、この留まり傾向を防止させる観点からすると、円盤状６ａに比べて、円錐状６ｂ又は湾曲状６ｃの導向板がより好適である。

一方、吐出口５が、槽内粘性流体面１０に対して上向きである場合には、既に上述する如く、吐出口５の中心部が、下方部液溜槽１の中心線上に設ける観点から、導向板６の中央部に、導向板６の下方向から上方向に管状型導入管４及びその先端部の吐出口５が装着され、この先端部の吐出口５は、導向板６の中央部で、導向板６に一体化構造体とすることから、吐出口５が上向きである場合には、[図３]−（ａ）及び（ｂ）に図示するように、例えば、導向板と一体化された円盤状６ｄ、円錐状６ｅ及び図示されてはいないが、湾曲状の導向板６を挙げることができる。

以上から、本発明における更なる特徴は、既に上述した如く、管状型導入管４内を供給される未処理の供給粘性流体２０は、[図４]に示す如く「ポアズイユの流れ」３０として導入管４内を流れる。この管内流体流れは、経時的に順次（Ｐ_０）→・・・（Ｐ_１）→（Ｐ_２）→（Ｐ_３）・・・→（Ｐｎ）なる負の圧力勾配に減圧された供給流体となることから、この管状導管４内を「ポアズイユの流れ」下に未処理の供給粘性流体２０に含有する空気、酸素、窒素、炭酸ガス等の「溶存気泡質」は、[図４]に図示する如く、順次「気泡化」成長して明確な気泡を含有する流体挙動を呈する。

このような管内流体流れとして管状型導入管４の先端部である吐出口５から、「下向き又は上向き」流として下方部液溜槽１に導入されることから、本発明においては、吐出口５が「下向き」である場合には、導入された未処理の供給粘性流体２０は導向板上に向かう降下流は、[図２]−（ａ）〜（ｃ）に図示されるように、導向板６ａ〜６ｃの平坦面上を放射状の分散流９として広がりながら瞬時に気泡を浮上させて、槽内粘性流体面１０上のほぼ全面から瞬時に破泡させることができる。

また、吐出口５が「上向き」である場合において、導入された未処理の供給粘性流体２０の導向板上での分散流は、多少低下するが、上記下向き流と同様に導向板６ｄ及び６ｅ上を［図３］−（ａ）及び（ｂ）に図示される如くの分散流９を介して、同様に槽内粘性流体面１０上のほぼ全領域面から瞬時に破泡させることができる。従って、本発明における導向板の作用は、導入された脱泡処理前の供給粘性流体２０の極端な降下流の防止及び分散流９を発生させるために、補助け的に重要視されるものと思われる。

また、本発明においては、このように補助け作用を発揮させる導向板に係わって、降下流の防止・分散流の補助け性は、導入管が下向き又は上向きであることによる処理流体の導入方向や、その供給（又は導入）速度及び量にも影響されるが、その導向板６の最大径（Ｄ_１）は、液溜槽１の最大径（Ｄ_０）との比（Ｄ_１／Ｄ_０）で表して、１／４≦Ｄ_１／Ｄ_０≦５／６の範囲であってもよく、その導向板の形状（円盤状、円錐状又は湾曲状）にもよるが、可能な限り導向板の下部に処理済み流体を滞留させない観点から、好ましくは、１／４≦Ｄ_１／Ｄ_０≦３／４、更に好ましくは、２／４≦Ｄ_１／Ｄ_０≦１／２で、好適に導向板を設けることができる。

また、本発明においては、上方部脱泡槽２の減圧度は、導入管４から供給される供給粘性流体２０の供給流量等に関係して、必ずしも一義的ではないが、本発明において吐出口５の口径（Ｄｐ）は、必ずしも略同径であることに限定されないが、少なくとも後段部の管状型導入管の内径と同等もしくは略同等であって、上方部脱泡槽の最大径（Ｄ_０）との比（Ｄｐ／Ｄ_０）で表して、１／１０≦Ｄｐ／Ｄ_０≦１／４の範囲において、好適に脱泡処理される傾向にある。

また、以上のような特徴を有する本発明による円筒状密閉型の連続脱泡装置は、既に上述した如く、構造的及び装置システム的に著しくシンプルである。また、脱泡処理の運転時の減圧系に係わって、特に処理流体に皮張りを発生させずに、また、処理流体の供給口である導入管において目詰まり等のトラブル発生の危惧がなく、定常的に運転をすることができることから、脱泡処理のメンテナンスを著しく容易にさせる連続脱泡装置である。
また、脱泡処理に際して導向板の補助け作用が十分に発揮されて脱泡前の流体の降下を効果的に防止されて、装置下方部液溜槽１から連続又は間欠的に処理済み流体を、効率よく排出回収させることができる。

また、以上のように、本発明においては、上方部脱泡槽２は、運転時、真空系７によって、所定の減圧系に維持されるが、本発明においては、この上方部脱泡槽２の所定減圧度（Ｐｎ）を、必要に応じて真空系をパルス的に操作して、所定のサイクル数で減圧度を増減させて処理するパルス運転下に脱泡処理をすることができる。このパルス運転によって、特に、破泡前に発生しがちな脱泡槽内で極端な気泡径の肥大化を効果的に防止させて破泡を著しく促進させることができる。

以上から、本発明により、装置が構造的にシンプルで、装置コストが低廉で、特に、従来の脱泡装置に常用される噴射型吐出ノズルを必要としないことから、ノズルレスに係わって装置メンテナンスを著しく容易させる。しかも、従来法に相違してノズルレスによって、含有フィラーによる目詰等のトラブル発生がないことから、各種のフィラーを含有する粘性流体を脱泡処理に供しても効果的に脱泡処理を実施させることができる。

また、従来の脱泡処理では防止できなかった処理流体の皮張りドラブルを発生させず効率良く破泡させることができる粘性流体の連続脱泡装置及びその装置を用いて効率良く実施できる気泡及び／又は空気等の溶存気泡質を含有する粘性流体の連続脱泡処理法を提供することができた。

本発明による連続脱泡装置の構造を説明する概念切断面図を示す。 管状型導入管の導入口が下向きである本発明の連続脱泡装置に用いる各種の導向板の概念切断面図を示す。 管状型導入管の導入口が上向きである本発明の連続脱泡装置に用いる各種の導向板の概念切断面図を示す。 供給される未処理粘性流体の本発明に用いる管状型導入管内での流体挙動を説明する模写図である。 本発明の連続脱泡装置に設ける導向板の浸漬部位に係わる概念説明図である。 密閉型槽内の減圧系粘性流体中に導入される気泡及び溶存空気質含有粘性流体の動的挙動を説明する概念図である。

符号の説明

０１ 円筒状密閉型の連続脱泡装置
１ 下方部液溜槽
２ 上方部脱泡槽
３ 外部供給タンク
４ 管状型（又はパイプ型）導入管
５ 吐出口（又は導入管先端部垂直切断口）
６，６a，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６e 導向板
７ 真空系
８ 排出系
９ 分散流
１０ 槽内粘性流体面
２０ 供給粘性流体
３０ ポアズイユの流れ
Ｄｆ 降下流
Ｐ_０ 大気圧
Ｐｎ 所定減圧

Claims (8)

1. 上方部脱泡槽と下方部液溜槽からなる円筒状密閉型の連続脱泡装置に、気泡及び／又は空気からなる溶存気泡質を含有する未処理粘性流体を連続又は間欠的に導入させながら脱泡処理させ連続又は間欠的に処理済み粘性流体を排出回収する粘性流体の連続脱泡装置において、
   前記上方部脱泡槽には真空系への連結孔及び前記下方部液溜槽の底部中央部には排出孔を有し、
   前記液溜槽内には、未処理粘性流体を貯槽する外部供給タンクに連通する未処理粘性流体を供給させる管状型導入管を設け、
   前記導入管の前記液溜槽内方向の先端部垂直切断面が供給粘性流体の吐出口で、その吐出口の中心部が、前記液溜槽の中心線上に位置し、前記吐出口が、前記液溜槽内に一時的に滞溜する槽内粘性流体面に水平且つ下向きになるように設け、
   且つ前記槽内粘性流体中に浸漬し、前記吐出口に水平対向する平坦面を有する導向板を設け、その平坦面の中心部が、前記液溜槽の中心線上に位置しており、かつ、前記導向板は、円盤状、逆円錐状又は湾曲状の何れかであることを特徴とする粘性流体の連続脱泡装置。
2. 上方部脱泡槽と下方部液溜槽からなる円筒状密閉型の連続脱泡装置に、気泡及び／又は空気からなる溶存気泡質を含有する未処理粘性流体を連続又は間欠的に導入させながら脱泡処理させ連続又は間欠的に処理済み粘性流体を排出回収する粘性流体の連続脱泡装置において、
   前記上方部脱泡槽には真空系への連結孔及び前記下方部液溜槽の底部中央部には排出孔を有し、
   前記液溜槽内には、未処理粘性流体を貯槽する外部供給タンクに連通する未処理粘性流体を供給させる管状型導入管を設け、
   前記導入管の前記液溜槽内方向の先端部垂直切断面が供給粘性流体の吐出口で、その吐出口中心部が、前記液溜槽の中心線上に位置し、
   前記液溜槽内には、一時的に滞溜する槽内粘性流体面下に水平且つ上向きになるように設ける前記吐出口が、前記槽内粘性流体面に水平対向するように設ける導向板平坦面の中央部に一体になるように設けていることを特徴とする粘性流体の連続脱泡装置。
3. 前記管状型導入管は、内径（ｄ_１）の前段部と内径（ｄ_２）の後段部とからなり、内径（ｄ_１）＝１〜５ｃｍφで、両者の内径比で表して、内径（ｄ_２）／内径（ｄ_１）＝１．２〜４の関係を満たしていることを特徴とする請求項１又は２に記載する粘性流体の連続脱泡装置。
4. 運転時、前記液溜槽に一時的に滞留する粘性流体中に浸漬するように設ける前記導向板は、円盤状、逆円錐状又は湾曲状の何れかであることを特徴とする請求項２又は３の何れかに記載の粘性流体の連続脱泡装置。
5. 前記導向板の最大径（Ｄ_１）は、前記液溜槽の最大径（Ｄ_０）との比（Ｄ_１／Ｄ_０）で表して、１／４≦Ｄ_１／Ｄ_０≦５／６であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載する粘性流体の連続脱泡装置。
6. 上方部脱泡槽と下方部液溜槽からなる円筒状密閉型の連続脱泡装置に、気泡及び／又は空気からなる溶存気泡質を含有する粘性流体を連続又は間欠的に導入させながら減圧下の脱泡槽に破泡させ、下方部液溜槽から連続又は間欠的に処理済み粘性流体を排出回収させる粘性流体の連続脱泡処理法において、
   前記脱泡槽の上方部位に設ける真空系を介して、脱泡槽内を減圧させて前記液溜槽内に一時的に滞留している槽内粘性流体面を所定減圧度（Ｐｎ）にさせ、
   大気圧（Ｐ_０）下の未処理粘性流体を貯槽する外部供給タンクに連通する管状型導入管の他方端部を、前記槽内粘性流体面下に浸漬させ、
   導入管内で供給方向に負の圧力勾配下にある未処理粘性流体を、ポアズイユの流れを介して、導入管先端部の垂直切断面吐出口から、前記槽内粘性流体面下に浸漬させて設ける 導向板平坦面に下向き又は上向きに連続又は間欠的に導入させ、
   次いで、導向板上沿いに導入流体を放射状に分散させながら前記槽内粘性流体面上の脱泡槽内に破泡させ、
   且つ少なくとも槽内部位に前記槽内粘性流体面を維持するように前記液溜槽に設ける排出孔から脱泡処理済み粘性流体を連続又は間欠的に排出回収させることを特徴とする粘性流体の連続脱泡処理法。
7. 前記脱泡槽を減圧系にさせるに際し、所定のサイクル数で減圧度を増減させるパルス操作で減圧運転させることを特徴とする請求項６に記載する粘性流体の連続脱泡処理法。
8. 管状型導入管内を供給させる前記未処理粘性流体中には、体積分散濃度で表して無機質又は有機質フィラーが、１〜５０容量％含有していることを特徴とする請求項６又は７に記載する粘性流体の連続脱泡処理法。

Images