JP5033159B2 - 気液分離液体サイクロン及び気液分離システム - Google Patents
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Description
気液分離液体サイクロンは、本願と同様に機器内で気液分離対象液の旋回流を発生させ、質量差にもとづいて、気体分と液体分とを分離するものである。この特許文献1に記載の気液分離液体サイクロンでは、液体分が多孔状に形態された分離円錐の外面に遠心力により押し付けられ、液体分のみがろ過分離され、上方に取り出される。
しかしながら、特許文献1に記載の気液分離液体サイクロンでは、当該装置が比較的複雑な構造を有するため、その洗浄は、気液分離液体サイクロンを製造ラインから取り外し、分解等して洗浄する必要があった。
このような所謂、非定置洗浄、分解洗浄は、装置の運転効率を低下させるとともに、余分な労力を必要とし、好ましくない。
さらに、気液分離液体サイクロンは、液体分の出口(本願にいう第一出口)と気体分の出口(本願にいう第二出口)との両方を備え、通常の運転状態では、その両方から何らかの成分が送り出される。これに対して、当該気液液体サイクロン内に洗浄液を送り込み、洗浄を定置で(製造ラインに取り付けたまま)行おうとすると、液分は主に液体分の取り出し側である第一出口側を流れるため第二出口側の洗浄が充分、行えない場合もある。
前記気液混合液を気液分離する通常運転状態においては、前記第一弁及び第二弁の両方を開状態に維持し、前記液入口から洗浄液を受け入れる洗浄運転状態においては、前記第一弁及び第二弁を交互に開状態とする弁制御手段を備えて構成した点にある。
一方、洗浄運転状態においては、洗浄液を気液分離液体サイクロン内に受け入れるのであるが、本願に係る気液分離液体サイクロンでは、弁制御手段の働きにより、少なくとも前記第一弁及び第二弁を交互に開状態とされる(他方の弁は閉状態とする)洗浄運転状態が実現される。この交互の開状態は、単一回だけ両方の弁が順に開状態とされる(他方の弁は閉状態とする)ものであってもよいし、開状態とする弁の切換えが繰り返されてもよい。前者の場合は、開状態に維持する時間を比較的長時間として、洗浄対象の部位の洗浄を確実に行える。一方、後者の場合は、洗浄液の脈動を利用して、汚れの剥離等を促すことができる。
このような構造を採用することにより、洗浄運転状態に制御される定置洗浄時に気液分離液体サイクロンにより発生する圧力損失が、通常運転状態に制御される製品運転時より大きくならないため、気液分離液体サイクロンより上流側の状態を製品運転時の設定のままで、良好に洗浄を行える。
このような構造を採用することにより、通常運転状態に制御される製品運転時において、第二出口からの液体分の極端な流出がないようにできる。
本発明に係る気液分離液体サイクロンの第4特徴構成は、前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて、前記上側本体部内の天面と内筒の交差部を曲面で構成した点にある。
このような構成を採用することにより、接液部の角(上側本体部の天面と内筒の交差部)に汚れが溜まりにくく、定置洗浄において良好に洗浄を行うことができる。
前記気液分離タンクに貯留される液体分のみを取り出し可能に構成されている点にある。
この気液分離システムでは、気液分離が比較的難しいマイクロバブルが含まれていても、そのマイクロバブルを気液分離タンクに形成される液面に良好に浮き上がらせて分離することができる。
このようにして、充填機3へ殺菌済みの充填対象液を送ることができる。
気液分離液体サイクロン7は、よく知られているように、処理対象液aである気液混合液を受け入れる液入口7cと、気液混合液を遠心力により気液分離して、液体分を主とする第一成分を送り出す第一出口7aと、気体分を主とする第二成分を送り出す第二出口7bとを備えて構成されており、液入口7cを側部に第二出口7bを上部に備えた二重円筒形状の上側本体部71と、上側本体部71の下に連結され、下部に第一出口7aを備えた円錐形状の下側本体部72とを備えて構成されている。
本願の気液分離液体サイクロン7は、定置洗浄できるように、汚れの溜まりやすい部位のないようにするため、接液部の角が滑らかになるように各部のRをとり、上側本体部71内の天面と内筒71b及び外筒71aの内壁との交差部を0.5〜5.0程度のRを取った曲面とし、接続機器との取り合い部は、へルール構成の接続部72x、71y、71zとしている。
気液分離を実行する通常運転状態において、所定の流量に設定した場合において、サイクロンとしての脱泡効果が発揮できるように、遠心効果Z値が70以上で且つ圧損が0.15MPa以下になるように、上側本体部71の外筒71aの口径a1に対する、下側本体部72の最大口径部72maxから最小口径部72minまでの長さbの比率(b/a1)を4.0〜6.0とし、外筒71aの口径a1に対する下側本体部72の最小口径部72minの口径cの比率(c/a1)を0.2〜0.5としている。
ここで、遠心効果Z値は、以下のように定義される。
Z=2×u2/(g×a1)
gは『重力加速度』、a1は『上側本体部71の外筒71aの口径』、uは『液入口7cの縮小部の流速』である。
〔通常運転状態〕
この状態では、上記した第一弁74及び第二弁76は常時開状態に維持される。
〔通常運転状態における殺菌・充填運転〕
処理対象液aは常圧・常温の状態で調合タンク4より殺菌機バランスタンク5に供給され、殺菌機バランスタンク5から送液ポンプ14によりプレート式熱交換器17の液液熱交換部である低温側熱交換部17cに処理対象液aの一部が送液され、予熱され、その後、昇圧ポンプ11に入る。
一方、低温側熱交換部17cに入らない処理対象液aは、そのまま昇圧ポンプ11に送液される。昇圧ポンプ11により送液された処理対象液aは、高温側熱交換部17aにて100℃を超える温度に加熱され、ホールディングチューブ18にて、その加熱温度で一定時間保持され、降温機構13で冷却温度90℃まで冷却され、通常の運転時は充填機3側に送液する。
この状態では、上記した第一弁74及び第二弁76は図3の中段もしくは下段のタイミングチャートに従って開閉制御される。
さらに、図1に示す洗浄液導入部80から洗浄液が、殺菌・充填システム1内に洗浄液が導入され、システム全体の洗浄を良好に実施することができる。この洗浄運転状態では、洗浄液の全体が、第一弁74、第二弁76の開閉状態に従って、開状態に保たれる弁側へ流れ、洗浄効果を発揮する。
上記の実施形態では、本願に係る気液分離液体サイクロン7、及びこの気液分離液体サイクロン7と気液分離タンク8とを組み合わせ構成される気液分離システムを、殺菌・充填システム1に採用する例を示したが、本願に係る気液分離液体サイクロン7は、例えば、飲料の調合を実行する調合システム200に採用することもできる。
図4に、このような調合システム200の例を示した。この例では混合機201において混合を行い、本願に係る気液分離液体サイクロン7と調合タンク202とで、システムを構成する例を示した。
この例の場合も、第一弁74、第二弁76と、これらを開閉操作制御する弁制御手段77の働きにより、交互に弁を開閉制御して、洗浄を定置洗浄状態で(設備系に設備したままで)行える。
7a 第一出口
7b 第二出口
7c 液入口
8 気液分離タンク(給液クッションタンク)
71 上側本体部
72 下側本体部
73 第一接続路
74 第一弁
75 第二接続路
76 第二弁
77 弁制御手段
a 処理対象液
Claims (5)
- 処理対象液である気液混合液を受け入れる液入口と、前記気液混合液を遠心力により気液分離して、液体分を主とする第一成分を送り出す第一出口と、気体分を主とする第二成分を送り出す第二出口とを備えた気液分離液体サイクロンであって、
前記第一出口の下流側に接続される第一接続路に、当該第一接続路を遮断可能な第一弁を、前記第二出口の下流側に接続される第二接続路に、当該第二接続路を遮断可能な第二弁をそれぞれ設け、
前記気液混合液を気液分離する通常運転状態においては、前記第一弁及び第二弁の両方を開状態に維持し、前記液入口から洗浄液を受け入れる洗浄運転状態においては、前記第一弁及び第二弁を交互に開状態とする弁制御手段を備えた気液分離液体サイクロン。 - 前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて構成され、前記上側本体部の内筒の口径dが前記下側本体部の最小口径cより大きい請求項1記載の気液分離液体サイクロン。
- 前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて構成され、前記上側本体部の外筒の口径a1に対する前記上側本体部の内筒の口径dの比であるd/a1が0.5以下の関係にある請求項1又は2記載の気液分離液体サイクロン。
- 前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて、前記上側本体部内の天面と内筒の交差部を曲面で構成した請求項1〜3のいずれか一項記載の気液分離液体サイクロン。
- 請求項1〜4のいずれか一項記載の気液分離液体サイクロンから送り出される前記第一成分及び前記第二成分の両方を受け入れる気液分離タンクを備え、
前記気液分離タンクに貯留される液体分のみを取り出し可能に構成されている気液分離システム。
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