JP4851715B2 - 気液分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、脱泡、脱気等の高度な気液分離を行うことができ、且つ洗浄、分解が簡単でサニタリー仕様にも適する気液分離装置に関するものである。

従来より、脱泡、脱気等の気液分離を行う装置としては、液を入れた容器を加熱または減圧する方式、気体のみを通す分離膜を用いる方式、遠心分離する方式などが知られている。
この内、加熱式や減圧式は、主としてバッチ処理となり連続処理がしにくい上、多大なスペースをとる欠点があり、分離膜式は、液中に粒子や固形物があると膜が目詰まりしやすくその交換費用が嵩む欠点がある。
一方、遠心分離式は連続処理に適しており、混入粒子や固形物も障害とならないという利点があるが、気体と液体の質量の差のみを利用して分離するため、強力な真空装置に接続すると遠心分離能力が真空装置の吸引力に負けて液が真空装置に侵入する場合があり、気体分のみを強力に抜き取ることは容易ではないという問題があった。
この問題を解決するために、ポンプ形式の気液分離装置から真空装置への接続通路中に弁機構などの安全装置を介装し、ポンプの起動、運転、停止の全行程にわたって、ポンプと真空装置の間での液の侵入を確実に防止するようにしたものが、国際公開ＷＯ９８／０４８３３（国際出願ＰＣＴ／ＪＰ９７／００８５７「自吸式遠心ポンプ装置」）の発明である。（以下、この発明を「原発明１」と呼称する。）
原発明１の装置の構造は、第１６図に例示したように、主ポンプ５１と副ポンプ５４と真空装置５７とを備え、主ポンプ５１と副ポンプ５４は隔板５３を隔てて並設され、主ポンプ羽根車５２の中央部近傍は隔板５３の中央開口部を経由して副ポンプ吸込口５４ａに連通され、副ポンプ吐出口５４ｂは還流路５４ｃによって主ポンプ吸込口５１ａに連通され、副ポンプ羽根車５５の中央部近傍は排気通路５４ｆによって真空装置５７に接続され、そのポンプの起動の時点から遅延して開弁する緩作動弁５８と、ポンプ停止の時点に直ちに閉鎖する急作動弁５９、及び保護用液溜槽６０が、排気通路５４ｆ中に直列に介装されている。そして、真空装置５７に液封式真空ポンプが採用された第１６図のものにおいては、緩作動弁５８は、該液封式真空ポンプの作動液の液圧の上昇に伴い弁駆動室５７ｗの内圧が徐々に上昇することによって、一定時間経過後に開弁するようになっている。
原発明１の装置は、ポンプ起動、運転、停止の全行程にわたってポンプと真空装置の間での液の侵入が防がれ、完全自動運転ができて、実用上極めて有用であるが、しかし、用途によっては次のような未解決の課題が残っている。
すなわち、まず第一に、高度な脱泡、脱気に適用しようとすれば、依然として気液分離性能が不足する場合がある。
気液分離を促進し、特に液中の溶存気体を析出させて追い出す方法としては、揚液流路中にオリフィス等を設けて減圧したり、液温を上げるなどの方法があることは公知であるが、問題は、その結果として析出してきた気体をいかに完璧に捉えて揚液と分離できるかである。高度な脱泡、脱気性能を追求しようとすれば、それだけ真空装置も強力なものとする必要があるが、それは揚液が気体に混じって真空装置に引き込まれやすくなることも意味する。又、原発明１の装置においては、基本的には主ポンプ羽根車５２の回転によって気液分離のための遠心力は発生しているが、同時に強烈な渦流や乱流が発生しているため、気体分の一部が遠心分離しきれず、渦流や乱流に紛れつつ揚液に連れられて主ポンプ吐出口５１ｂに抜け出る可能性があり、十分な気液分離ができない場合がある。
そして第二に、食品や高純度液を取り扱うプロセスに適用する場合に、定置洗浄や分解洗浄が容易でないという問題がある。
通常このような目的に使用される装置は、「サニタリー仕様」として、接液表面が平滑に仕上げされるのみならず、定置洗浄（分解しないまま内部洗浄）、分解洗浄及び再組立が簡単に行える構造となっていることが必須である。ところが原発明１の装置では、複数の羽根車５２；５５、隔板５３を隔てた複数の室、及び多数のケーシング部材など、複雑な構造とならざるを得ず、分解作業は煩雑であり、又、流路も複雑なため定置洗浄により接液部を影なく洗浄することも困難である。
これら問題のうち、第一の問題、即ち気液分離性能の問題の解決を主目的として提案されたのが、国際公開ＷＯ０１／０２７３２（国際出願ＰＣＴ／ＪＰ００／０４５０８「ポンプ装置」）の発明である。（以下、この発明を「原発明２」と呼称する。）
原発明２の装置の構造は、第１７図に例示したように、送液用の主ポンプ７１の流路中に気液分離装置が介設されており、入口７２ａと出口７２ｂとを備えた気液分離装置の容器７２の中には、原動機７４によって回転する気液分離用羽根車７３が設けられ、又、その回転により発生する竜巻状空洞ｓの尾底部を受け止めて、該竜巻状空洞ｓが伸展して主ポンプ７１に吸い込まれることを阻止する空洞受け７５が設けられている。その空洞受け７５と容器７２内壁との間の間隙部ｔは、気液分離用羽根車７３の回転に伴う遠心力によって容器７２内壁に押し付けられた揚液のみが通過できる流路面積まで狭めてあり、そして、竜巻状空洞ｓの中央部近傍には排気管７６が開口し、空洞気体は排気管７６から排気通路ｒを経由して真空装置７７により吸引排出される。
又、排出される気体中に揚液が混入した場合に、その揚液の通過を阻止して気体のみを真空装置７７向けに通過させる保護手段７８が、排気通路ｒ中に介設されている。更に、主ポンプ７１による送液の後で排出気体を再び揚液に混入させ、揚液の元の状態に復帰させるという特殊用途のための還気路ｕ及び昇圧手段７９も備えている。
この原発明２の装置においては、主ポンプ７１の羽根車とは別の気液分離用羽根車７３の回転によって揚液中の気泡は強制的に遠心分離され、そこで発生する竜巻状空洞ｓは、その尾底部が伸展して主ポンプ７１側に抜け出ることが空洞受け７５によって阻止され、又、容器７２内壁に押し付けられて回転している液分が間隙部ｔを優先的に流過するため、その間隙部ｔから気泡分が抜け出る可能性も少なく、従って、気体は効率良く集められて真空装置７７により吸引排出されるものである。このため、前述の第一の問題、即ち気液分離性能については、ほぼ解決されていると言える。
しかし、この原発明２の装置においては、前述の第二の問題、即ち洗浄が容易でないという問題に関しては、何ら解決されていない。むしろ、気液分離性能の向上のために設けた空洞受け７５や間隙部ｔの存在によって、却って空洞受け７５の裏側や排気管７６取付部などの洗浄しにくい影や隘路を新たに発生させる結果ともなっている。なお、隘路があることによって、液体食品などの粒子や塊の混在する液の場合には目詰まりを起こす可能性もあるので多様な液質には対応しにくく、更には、排気管７６の開口部から単純に空洞を吸引しているに過ぎないから、形成空洞が不安定になって揚液が混入して来る場合に気液分離装置内では防ぐことはできず、従って混入液分の除去は別途付設される保護手段７８の方に頼らざるを得ない、などの問題も派生する。
これらの問題は原発明２の構成から必然的に生じるものであって、原発明２の技術的思想においては解決困難なものである。そもそも、気液分離性能の向上を主眼とすればいきおい複雑な構成となりがちで、洗浄の容易性とは二律背反となり、従って、前述の二つの問題、即ち「気液分離性能」と「洗浄の容易性」を同時に解決することは容易ではないと見られていた。
本発明は、上記事情に鑑み、簡潔な構成で安定的且つ確実に作動する気液分離機構を備えて、強力な真空装置の適用も可能にし、高度な脱泡、脱気等の気液分離作用を奏することができ、又、サニタリー仕様を満足できる定置洗浄や分解洗浄が容易に行える構造も備え、そして多様な液質にも対応できる、高性能で取扱い容易な気液分離装置を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、この発明に係る装置は、
ケーシング内で回転する軸に取付けられた羽根車の遠心力によって気液を分離する装置であって、該羽根車の片方の軸方向端部には通過流体に吐出力を与える吐出羽根部が形成され、この吐出羽根部に相対する該ケーシング部位には流体吐出口が設けられ、該羽根車の他方の軸方向端部は該ケーシングの内壁に対して滑動するよう形成され、この滑動する羽根車部位に相対する該ケーシング部位には排気口が設けられ、該排気口は真空装置に連通され、該ケーシングの流体吐出口と排気口の間には流体吸込口が設けられたことを主な特徴としている。
本発明においては、前記回転軸が貫通する前記ケーシングの軸封部近傍に、洗浄液注入口が設けられた構成であってもよい。
又、前記ケーシングへの流体流入部が、該ケーシング内に巻き込まれる流路形状に形成されてもよい。
又、前記回転軸近傍の流体が前記排気口に直進的に侵入することを妨げる邪魔部材が、前記羽根車中に付設されてもよい。
又、前記羽根車に、該羽根車と同芯の円筒状部材が少なくとも１つ装着されてもよい。
又、前記流体吸込口前の流路中に、流体の絞り手段、流体の加熱手段、流体の滞留手段、の内の少なくとも１つが介設されてもよい。
又、気液分離される流体の流路中に、キャビテーション発生手段が介設されてもよい。
又、前記排気口から真空装置への排気通路中に、気体の通過は許容し液体の通過は阻止する保護手段が介設されてもよい。
又、前記流体吐出口からの吐出流体の少なくとも一部が、前記流体吸込口に環流されてもよい。
これらの構成によって、本発明の装置においては、強力な真空装置を用いた高度な気液分離を行い得るものである。又、定置洗浄の際には接液部を影なく洗浄することができ、更に、分解洗浄及び再組立も容易である。そして、食品や化学品等の多様な液質にも対応できる。

第１図は、本発明の第１実施例を示す縦断面図（一部側面図）である。
第２図は、第１図におけるＩ−Ｉ断面図である。
第３図は、第１図におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
第４図は、本発明の第２実施例を示す縦断面図（一部側面図）である。
第５図は、第４図におけるＩ−Ｉ断面図である。
第６図は、第４図におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
第７図は、本発明の第３実施例を示す縦断面図（一部側面図）である。
第８図は、第７図におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
第９図は、本発明の第４実施例を示す縦断面図（一部側面図）である。
第１０図は、第９図におけるＩ−Ｉ断面図である。
第１１図は、本発明の第５実施例を示す縦断面図（一部側面図）である。
第１２図は、本発明の第６実施例を示す縦断面図（一部側面図）である。
第１３図は、本発明の第７実施例を示す縦断面図（一部側面図）である。
第１４図は、本発明の第８実施例を示す説明図（一部断面図）である。
第１５図は、本発明の第９実施例を示す説明図（一部断面図）である。
第１６図は、従来技術例を示す縦断面図である。
第１７図は、従来技術例を示す縦断面図である。

以下、各図にわたって共通の部分には同じ符号を付すものとし、本発明の各実施例について詳細を説明する。
第１図は本発明の第１実施例を示したものであり、第２図は第１図におけるＩ−Ｉ断面、第３図は第１図におけるＩＩ−ＩＩ断面を示す。
ケーシングは１ａと１ｂとに分割可能で、且つそれらが接合されたときには略円筒状の１つの室を構成するように形成され、このケーシング１ａ；１ｂの中には、適宜の枚数の羽根を備えた羽根車２が設けられている。羽根車２は、ケーシング１ａの内壁との間隙が少ない外径を持つよう形成され、回転軸３に装着されている。その装着方法はねじ込み式でもよいが、本実施例においては羽根車ナット２ｎにより固定するものを例示している。回転軸３は、軸受部５に支持され、軸封部４によりケーシング１ｂを密封的に貫通しており、図示しない原動機によって回転駆動される。
羽根車２は、その回転周辺部全域にわたって気液分離作用を行う分離羽根部２ｓが形成されているが、特に片方の軸方向端部（第１図中の左側の端面）２ｒの近傍の部位は揚液に吐出力（吐出圧力）を与えるよう拡径されて吐出羽根部２ｄが形成されている。又、この吐出羽根部２ｄに相対するケーシング１ａ部位には流体吐出口ｂが設けられている。
一方、羽根車２の他方の軸方向端部（第１図中の右側の端面）２ｆはケーシング１ａの内壁に対してなるべく少ない所定間隙を保ちつつ滑動するよう形成されている。又、この滑動する羽根車部位に相対するケーシング１ａ部位の中央部近傍には、気液分離により発生する空洞気体を排出するための排気口ｅが設けられ、該排気口ｅは図示しない真空装置に連通されている。
そして、ケーシング１ａの流体吐出口ｂと排気口ｅの間の好ましくは排気口ｅ寄りの箇所に、流体吸込口ａが設けられている。
回転軸３が貫通するケーシング１ｂの軸封部４の近傍には、本装置を分解しないままで内部洗浄できるよう、空洞部が形成され、洗浄液注入口ｃが設けられている。
ケーシング内に流体が流入する箇所、すなわち流体吸込口ａや洗浄液注入口ｃについては、その流入角度等は適宜選択してよいのであるが、流体吸込口ａの流路がケーシング１ａの周縁から中心部に向かって羽根車２の回転方向に沿って巻き込まれる形状に形成される方が、気液分離性能上好ましいことは勿論であり、本図中には、流体吸込口ａがケーシング１ａ内に接線方向から巻き込まれる流路形状に形成されたものが例示されている。又、洗浄液注入口ｃについても、洗浄液がケーシング１ｂ内を旋回しながら隅々まで良く行き渡るように、ケーシング１ｂの周縁から中心部に向かって接線方向から巻き込まれる流路形状に形成されたものが例示されている。
流体吸込口ａの前の流路中には、揚液を減圧する絞り手段７が介設されている。液体の流れを絞って減圧すると、溶存気体が気泡となって析出しやすいことが知られており、本実施例においては、この絞り手段７を絞って減圧することにより揚液中で析出した気泡を強制的に遠心分離して、気液分離性能を向上させることができるようになっている。
なお、真空装置は、液封式真空ポンプでもよいし、その他の形式の真空ポンプでも負圧発生装置でもよい。
本装置を管路中に介装して運転すると、吐出羽根部２ｄのポンプ作用によって揚液は流体吸込口ａから流体吐出口ｂへと導かれるが、その際に、分離羽根部２ｓの回転によって揚液中の気泡は強制的に遠心分離され、液分はケーシング１ａの内周壁上に薄い層を形成しつつ流体吐出口ｂ方向へ移動し、一方、気体分は羽根車２の中央部近傍に集積して空洞を形成する。そして、この空洞気体は、回転中央部近傍に臨んで設けられた排気口ｅから真空装置により吸引排出される。
この気液分離プロセスは、羽根車２の回転周辺部全域にわたって広範囲に形成されている分離羽根部２ｓによって揚液が強制的に回転させられて発生する強力な遠心力に基づいているので、単なるサイクロン式等に比べるとはるかに液分の少ない良質な空洞が得られ、強力な気液分離が行われる。
そして、羽根車端部２ｆ近辺の分離羽根部２ｓが真空装置の吸引力に負けないだけの遠心力を持つよう羽根径や回転数を設定しておけば、たとえ排気口ｅに向かう気体に揚液が混入してきたとしても、気体より質量の大きい液分は分離羽根部２ｓの遠心力によって周辺に振り飛ばされ、又、その周辺にはこの液分を中央部に押し戻す圧力も存在しないので、この液分は再び排気口ｅに向かうことはできない。又、羽根車端部２ｆのケーシング１ａとの滑動間隙が小さいので、ここから液分が侵入することもできない。従って、この運転中は真空装置には揚液が行かないので、真空装置は安全であり、強力な真空装置を用いた高度な気液分離を行い得るものである。なお、以上の構成から、本装置は高度な自吸性能を有するポンプとしても使用できることがわかる。
排気口ｅの位置については、回転軸３の中心線上にある必要はなく、回転軸中心からずれた位置にあってもよいが、回転軸中心から遠すぎると、ケーシング１ａの内周壁に押し付けられている液分が侵入して来ることとなるので、中心からケーシング１ａの内周壁までの間の適切な位置を選択するものとする。本実施例のように排気口ｅが回転軸中心にある場合でも、気体の通過流路は少なくとも回転軸中心から軸径分だけは離れているため、回転による遠心力は及んでいるが、なお念のため羽根車ナット２ｎを軸径よりも大きめにして、回転軸３近傍の流体が排気口ｅに直進的に侵入することを妨げ、より遠心力の大きい箇所を気体が通過できるようにしたものを例示している。
本装置を定置洗浄する場合には、ケーシング１ａ；１ｂが、一体的で仕切り壁や狭隘部のないわずか１つの室空間を形成しているため、簡単にしかも隅々までくまなく洗浄することができる。具体的には、ケーシング１ａ側の内部の洗浄は、本装置を運転しながら流体吸込口ａから洗浄液を注入して流体吐出口ｂ；排気口ｅ；ドレン口ｄから排出させればよく、ケーシング１ｂ側の内部の洗浄は、洗浄液注入口ｃから洗浄液を注入して流体吐出口ｂ；ドレン口ｄから排出させればよい。このようにして接液部を影なく洗浄することができる。なお、洗浄液注入口ｃ及びドレン口ｄには弁１３；１４を付設して、洗浄時以外は閉めておくようにすれば操作上便利である。
又、本装置を分解洗浄する場合には、ケーシングが１ａと１ｂに簡単にしかも引っ掛かりなく分割でき、分割時には羽根車２が全て露出するので、ケーシング１ａ側の接液部を影なく洗浄することができ、更に、一体的に形成された羽根車２は何ら他の部材に邪魔されることなく簡単に回転軸３から引き抜くことができるので、ケーシング１ｂ側の接液部を洗浄することも容易であり、再組立も容易である。なお、このケーシングの設置方法については、１ｂ側を固定して１ａ側を取り外し可能としてもよいし、逆に１ａ側を固定して回転体部分を含めた１ｂ側を取り外し可能（いわゆるバックプルアウト方式）としてもよい。
本装置の用途は、例えば食品、油、化学品等の液体の脱泡、消泡、脱気の他、純水や高純度液の製造、発錆防止用の脱酸素水の製造、その他の脱気水の製造など、広い分野にわたる。又、脱気の後に所望のガス（例えばオゾン等）を混入させるという使い方もある。本発明は機械的に作用するものであって、化学添加剤を一切使用しなくてもよいという点にも実用上の大きな利点がある。
第４図は第２実施例を示したものであり、第５図は第４図におけるＩ−Ｉ断面、第６図は第４図におけるＩＩ−ＩＩ断面を示す。本実施例は、第１実施例の装置における羽根車２について、回転軸３近傍の流体が排気口ｅに直進的に侵入することを妨げる邪魔部材２ｐ（本実施例においては板状部材）を、羽根車２中の排気口ｅ寄りの部位に付設したものである。これによって、回転中心部付近の空洞気体中に揚液が混入した場合でも、その液分は排気口ｅに向かって侵入しようとすると邪魔部材２ｐによって振り切られて通過を阻止されるので、真空装置は更に安全であり、気体分のみを強力に吸引排出させることができる。この邪魔部材２ｐの大きさは、必要遠心力の大きさ（回転数）や揚液の流量等を勘案して設定するものとする。
又、洗浄液注入口ｃに繋がる軸封部４近傍の空洞部の形状については、要するに洗浄液が滞留しにくい形状であればよいのであるが、本実施例においてはその一例として、コーン状にしたものが例示されている。この空洞の縮径部近辺に洗浄液注入口ｃを設ければ、注入洗浄液は縮径部から拡径部を経てケーシング１ａ下部のドレン口に液切れよく排出される。又、この洗浄液注入口ｃを該空洞に接線方向から巻き込まれる流路形状に形成しておけば、注入洗浄液が該空洞内を舐めるようにくまなく洗浄した上で排出されるので、洗浄効果を更に向上させることができる。
なお、分離羽根部２ｓについては、流体吸込口ａに相対する部位に切り欠きを設けて揚液の流入の邪魔にならぬように配慮したものを例示した。又、吐出羽根部２ｄについては、吐出圧力の得やすい側板（シュラウド）付きのものを例示した。
その他の構成及び作用は第１実施例と同様である。
第７図は第３実施例を示したものであり、第８図は第７図におけるＩＩ−ＩＩ断面を示す。本実施例は、第２実施例の装置における分離羽根部２ｓについて、流体吸込口ａに相対する部位の切り欠きを更に大きくして、流体吸込口ａの延長線上の部分をほぼ取り去ったものである。この場合も、依然として羽根車２としては共通ボス部を有する一体構造のままで回転軸３からの引き抜き分解は簡単なので、洗浄効率は高い上、揚液が流体吸込口ａから抵抗なくケーシング１ａ内に流入できるようになるので、処理流量等の性能の向上が図れる。
羽根車２上の邪魔部材２ｐについては、拡径し且つ前面側と背面側とを連通する適宜の個数の孔やスリット付きの側板（シュラウド）の形状にして強度を上げたものを例示した。又、吐出羽根部２ｄについては、側板付きの場合でも、その側板の周縁部に適宜の形状、個数の切り欠きを形成し、側板前後を連通させることによって、定置洗浄の際に洗浄液注入口ｃから注入される洗浄液が滞留することなくスムーズにドレン口ｄに向かって流れて行けるよう配慮したものを例示した。
その他の構成及び作用は第２実施例と同様である。
第９図は第４実施例を示したものであり、第１０図は第９図におけるＩ−Ｉ断面を示す。本実施例は、第３実施例の装置における羽根車２について、ケーシング１ａの流体吸込口ａと流体吐出口ｂの間の部位に相対する羽根車２の部位に、該羽根車２と同芯の円筒状部材２ｃを装着したものである。
この構成によって、流体吸込口ａから流入した揚液は、回転する円筒状部材２ｃの内壁に押し付けられ、同時に粘性によって該内壁から連れ回りの回転力を与えられて気体分が遠心分離され、そして吐出羽根部２ｄによって流体吐出口ｂから押し出される。すなわち、この間、羽根車２のエッジ部分やケーシング１ａの内周部との摩擦等によって過度に撹拌、破砕、剪断されることなく穏やかに気液分離されることとなる。液体食品、含粒液、発泡液などの気液分離処理においては、過度に撹拌刺激されて却って余計に発泡したり、過度に破砕、剪断されて粒子分が破壊されるのを嫌う場合があるが、そのような場合に本実施例のものを使用すれば、揚液を過度に刺激しない穏やかな気液分離が可能となり極めて好都合であり、多様な液質に対応することができる。
円筒状部材２ｃの内側には、揚液の連れ回り促進のための凸状部、リブ、羽根等を配設してもよい。例えば、図中では分離羽根部２ｓが円筒状部材２ｃの支持も兼ねている訳であるが、この支持部２ｓを延長して、円筒状部材２ｃの内側全体に羽根を形成すれば、液の連れ回りは大いに促進され、より強い気液分離用遠心力が発生することとなる。その羽根の高さも適宜選択してよい。
その他の構成及び作用は第３実施例と同様である。
第１１図の第５実施例は、第４実施例の装置における円筒状部材２ｃを複数段設けたものであり、これによって気液分離における液分と気体分の境界面積（液分が真空装置の負圧に哂される表面積）を増やしてより効率的に気体分を引き抜くことが可能となる。円筒状部材が２ｃ；２ｃ’の２段のものを図示したが、更に段数を増やしてもよい。又、これら円筒状部材に、更に境界面積を増やすための手段（多孔性や凹凸性を持たせる加工や素材装着など）を講じてもよい。
その他の構成及び作用は第４実施例と同様である。
第１２図の第６実施例は、第５実施例の装置における円筒状部材を変形させて、揚液がまず円筒状部材２ｃ’の内側で遠心力により円筒内壁に層状に押し付けられ一時滞留して気液分離され、次いでより外側に向かって溢れ落ちて、外側で更に気液分離されるという多段処理を行わせるものである。このため、流入揚液が円筒状部材２ｃ’の内側に向かって放射されるよう、流体吸込口ａの流路形状も設定しておくものとする。この多段処理によって揚液の滞留時間が長くなり、気液分離性能が一層向上する。円筒状部材２ｃ’の外側に更なる円筒状部材２ｃを配置したものを例示しているが、これに代えて円筒状部材なしの分離羽根部２ｓを配置してあってもよい。段数は例示した２段にとどまらず、円筒状部材を入れ子式に装着して更に多段としてもよい。なお、円筒状部材２ｃ’には、揚液を一時滞留させるための所定の高さの堰が内向きに形成されたものを例示した。この堰と羽根車ボス部との間に間隙があるのは、部材２ｃ’周辺の洗浄が影なくできるようにするための配慮であるが、用途によってはこの間隙はなくてもよい。
その他の構成及び作用は第５実施例と同様である。
第１３図の第７実施例は、第１実施例のものをより具体的に製作実施する例を示したものである。
本実施例においては、揚液の温度を上げることも気液分離効率の向上に役立つので、流体吸込口ａの前の流路中に流体の加熱手段８を介設してもよいことを例示した。この加熱手段８は、ヒーター式、熱交換器式等、適宜に選択してよい。
又、この揚液流路中の適宜の箇所にキャビテーション発生手段９を介設してもよいことも例示した。適切な度合のキャビテーションを発生させることによって、液中の溶存気体の析出を促進して気液分離効率を上げ得るほか、そのキャビテーションの崩壊時の衝撃を利用することによって、装置内部にこびり付いた異物の除去、滅菌、脱臭、含有粒子の微粒化、混入不純物の組成破壊、水クラスター分解などの作用効果が期待できる。キャビテーションを発生させる方法としては、超音波発振式や回転プロペラ式等があり、適宜に選択してよい。キャビテーション発生手段９の装着箇所については、特に滅菌等の作用を目的とする場合は、流体吐出口ｂの後でもよい。
なお、キャビテーション発生手段９を介設する方法のほかにも、本装置の羽根車２自体をキャビテーションを発生しやすい形状（例えば、平板状、くさび状、局所的な凹凸付きなど、渦や乱流による圧力変動を引き起こしやすい羽根形状）に形成する方法を選択してもよい。
本発明の装置においては、排気口ｅから真空装置６への排気通路ｆ中に揚液が混入することは、羽根車２の分離羽根部２ｓや邪魔部材により十分に防いでくれるので、排気通路ｆをそのまま真空装置６に直結させても実用上ほぼ差し支えないのであるが、それでも万一排気通路ｆ中に揚液が混入した場合に、その揚液の通過を阻止する保護手段を設けておけば更に好ましく、本実施例では、その一例として、排気通路ｆ中に、気体の通過は許容し液体の通過は阻止する保護手段１０；１１；１２が介設されている。
すなわち、排気通路ｆ中には、本装置の起動の時点から遅延して開弁する緩作動弁１０と、本装置の停止の時点に直ちに閉鎖する急作動弁１１とが直列に介設されている。緩作動弁１０の遅延開弁作動によって、本装置起動の瞬間に揚液が真空装置６に引き込まれるのを防止し、急作動弁１１の即閉鎖作動によって、本装置停止の瞬間に揚液が真空装置６に引き込まれたり真空装置６側の作動液が本装置に引き込まれたりするのを防止する。本図においては説明の簡単のために緩作動弁１０も急作動弁１１も電気的に開閉タイミングが制御（制御系統の図示は省略）されるものを例示している。この緩作動弁１０と急作動弁１１を、開弁は遅延時間をもって行い閉鎖は瞬時に行うよう制御された１個の弁に形成してもよい。
そしてもう一つの保護手段として、液溜槽１２が排気通路ｆ中に介装されている。この液溜槽１２は、容器の上部に入口と出口とを備え、排気通路ｆ経由で侵入した揚液が容器底部に滞留し、気体分のみが通過できるよう形成されており、特に、気液分離性能を上げるために、入口の流路を容器内壁に対して接線方向にして、遠心分離効果を発生させるようにしたものが例示されている。容器の底部には滞留液を排出するためのドレン口を設け、手動または自動で適宜排出すればよい。
このほかにも、例えば、フロート弁によって排気通路ｆ中の液面が上昇した場合に排気通路ｆを強制的に閉鎖するなど、追加の保護手段を排気通路ｆ中に介設してもよい。これらの保護手段によって、万一排気通路ｆ中に揚液が侵入した場合にも、その通過を阻止して、装置の安全を期すことができる。これら保護手段は、それぞれに有効な作用をするものであり、それらの内の一部のみを適用してもよい。
その他の構成及び作用は第１実施例と同様である。
なお、上記の各種の付設手段は、本実施例のみならず、前述の全ての実施例に対して適用可能であることは言うまでもない。
第１４図の第８実施例は、本発明の気液分離装置Ａを組み込んだ脱気用のシステム例を示したものである。
ここでは、気液分離装置Ａの流体吐出口からの吐出液が、貯溜槽１５を経由して流体吸込口に環流されるようになっている。これは、特に高度な脱気処理において、一過性では脱気性能が不足する場合に有効な手段であり、処理液を循環させ気液分離を繰り返させて所定の脱気性能を得るものである。この循環は、貯溜槽１５を経由させずに流体吐出口から直接流体吸込口に環流させてもよいのであるが、ここでは流量制御を容易にするために貯溜槽１５を経由させてある。
入口配管１７から貯溜槽１５に流入する液は、図示のフロート弁１６や図示しない流量制御弁等により貯溜槽１５内の液面レベルをほぼ一定に制御されるものとする。この貯溜槽１５内の液は、気液分離装置Ａを通過して再び貯溜槽１５内に戻され、新たに入口配管１７から流入してくる液と混じり合い、貯溜槽１５内の全体としての気体含有量を下げて行く。こうして貯溜槽１５内に蓄積された脱気液は、ブースターポンプ１９によって出口配管１８からユースポイントに圧送される。なお、適宜に追加の貯溜槽や、流量、圧力、温度等を自動制御するための装置機器類を付設してもよい。
又、本図中には、流体絞り手段７から気液分離装置Ａの流体吸込口にかけての減圧された流路中に、流体の滞留手段２０を介設してもよいことが例示されている。これは、気液分離装置Ａが小型で気液分離における液分と気体分の境界面積が少ない場合に、境界面積を増やして脱気効率を上げるための一つの補助的手段である。この滞留手段２０の容器の入口を適宜にスプレー形状にしたり、該容器内に更に境界面積を増やすための多孔性素材や凹凸材などを配設してもよい。
第１５図の第９実施例は、第８実施例のシステムにおけるブースターポンプ１９の代わりに、気液分離装置Ａ自身の吐出圧力を利用してユースポイントへの圧送を行う例を示したものである。この場合、弁２１；２２を適宜に絞り調節することによって、気液分離装置Ａからの吐出流を分流し、一部を貯溜槽１５経由環流させている。
その他の構成及び作用は第８実施例と同様である。
次に、各実施例に共通の技術事項について説明する。
ケーシング１ａ；１ｂの分割箇所については、各図に図示した箇所に限らず、設計上適宜の箇所を選択してよい。分割数についても、２分割に限らず、分解及び洗浄の上で問題がなければ３分割以上にしてもよい。
羽根車２の吐出羽根部２ｄの形状については、ノンクロッグ型、オープン型、セミオープン型、クローズド型など、種々公知の形状が適用でき、又、側板（シュラウド）付きの場合でも、適宜に前後面を連通させる連通路や切り欠きを設けるなどしてよく、更に羽根タイプも、渦巻羽根にしても放射羽根にしてもよい。又、この吐出羽根部２ｄの作用を、各実施例にある遠心ポンプ形式以外の形式、例えば斜流ポンプ、軸流ポンプ、渦流ポンプ、ダイヤフラムポンプ、ギヤーポンプ等の形式で代用させてもよい。分離羽根部２ｓについても、種々公知の形状が適用でき、羽根タイプも、渦巻羽根にしても放射羽根にしてもよい。
邪魔部材２ｐについては、その形状は板状、塊状など、適宜の形状を選択してよい。
絞り手段７については、固定式オリフィスでも各種開閉弁でも適宜に選択してよく、遠隔操作や自動操作式にしてもよい。又、本装置の揚液流路中に、混入異物の破砕手段や濾過手段を介設してもよい。
各実施例においては、説明の便宜上、本装置の回転軸３を水平方向にした横軸型のものを図示したが、回転軸３の方向については、この横軸型に限らず、適宜に立軸型や斜軸型を選択してもよい。特に好ましい一例として、排気口ｅを上側にして回転軸３を鉛直方向にした立軸型の場合には、気液遠心分離において重力の影響による気液境界面の偏りの少ない均一な分離作用が得られる上、気体の自然浮上による気液分離効果も利用でき、更には、排気口ｅが上側にあることから液分の排気口ｅへの侵入を阻止しやすくなるなどの利点がある。なお、この立軸型の場合も、洗浄液注入口ｃやドレン口ｄなどを洗浄液が滞留しないような適宜の位置に配設することによって、横軸型の場合と同様に問題なく定置洗浄ができる。
各実施例においては、回転軸３の軸封部４及び軸受部５はケーシング１ｂの側に付設したものを図示したが、逆にケーシング１ａの側に付設してもよく、この場合は回転軸３が排気口ｅ部分を貫通するよう設計すればよい。
又、回転軸３を回転させる原動機については、使用条件に応じて適宜選択してよい。例えば、本装置を水中モーターと一体構造にしてそのモーターの回転軸を本装置の回転軸３としてそのまま用いる方法をとれば、本装置の軸受部５は不要となってコンパクトになる上、洗浄時のモーター防水対策も不要となり、更には、本装置をモーターと共に液中に沈めて設置することも可能となる。
本装置の気液分離性能やポンプとしての性能（揚程、吐出量など）を更に向上させる方法として、ケーシング及び羽根車を多段構造としてもよいし、本装置を複数台連結配管して直列運転あるいは並列運転してもよい。又、真空装置６は、各種公知のものが適用でき、個数も１つに限らず任意の真空装置を追加してもよい。
その他、本発明の趣旨の範囲内で、その構成要素の個数、配置、組合わせを変更したり、従来技術手段を追加するなど、種々設計変更可能であり、更に素材材質も適宜選択可能であり、本発明を前記の各実施例に限定するものではない。

本発明は、簡潔な構成で安定的且つ確実に作動する気液分離機構を備えて、強力な真空装置の適用も可能にし、高度な脱泡、脱気等の気液分離作用を奏することができ、又、サニタリー仕様を満足できる定置洗浄や分解洗浄が容易に行え、食品や化学品などの多様な液質にも対応できる構造を備えた、高性能で取扱い容易な気液分離装置を得たものである。真空装置への揚液の侵入等による故障がなく、耐久力があり、完全自動運転ができて管理上の手が掛からず、小型化も大型化も容易に実施でき、設備及び管理コストも極めて経済的であり、その実施効果は極めて大きい。

Claims (9)

1. ケーシング内で回転する軸に取付けられた羽根車の遠心力によって気液を分離する装置であって、
   該ケーシングは仕切壁や狭隘部のない１つの室を構成するよう形成され、
   該羽根車の片方の軸方向端部には通過流体に吐出力を与える吐出羽根部が形成され、この吐出羽根部に相対する該ケーシング部位には流体吐出口が設けられ、
   該羽根車の他方の軸方向端部は該ケーシングの内壁に対して滑動するよう形成され、この滑動する羽根車部位に相対する該ケーシング部位には排気口が設けられ、該排気口は真空装置に連通され、
   該ケーシングの流体吐出口と排気口の間には流体吸込口が設けられたことを特徴とする気液分離装置。
2. 前記回転軸が貫通する前記ケーシングの軸封部近傍に、洗浄液注入口が設けられたことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の気液分離装置。
3. 前記ケーシングへの流体流入部の流路が、前記羽根車の回転方向に沿って該ケーシング内に巻き込まれる形状に形成されたことを特徴とする、請求の範囲第１項又は第２項に記載の気液分離装置。
4. 前記回転軸近傍の流体が前記排気口に直進的に侵入することを妨げる邪魔部材が、前記羽根車中に付設されたことを特徴とする、請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の気液分離装置。
5. 前記羽根車に、該羽根車と同芯の円筒状部材が少なくとも１つ装着されたことを特徴とする、請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の気液分離装置。
6. 前記流体吸込口前の流路中に、流体の絞り手段、流体の加熱手段、流体の滞留手段、の内の少なくとも１つが介設されたことを特徴とする、請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の気液分離装置。
7. 気液分離される流体の流路中に、キャビテーション発生手段が介設されたことを特徴とする、請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の気液分離装置。
8. 前記排気口から真空装置への排気通路中に、気体の通過は許容し液体の通過は阻止する保護手段が介設されたことを特徴とする、請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載の気液分離装置。
9. 前記流体吐出口からの吐出流体の少なくとも一部が、前記流体吸込口に環流されることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の気液分離装置。

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