JP5142757B2 - 気液二相流発生方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、食品、医療品、化学品、化粧品などの製造プラント等に用いられる、気液二相流発生方法及びその装置であり、更に述べると、前記製造プラント等の管路内を定置洗浄方法（ＣＩＰ）で汚れを洗浄除去する場合等に用いる、気液二相流発生方法及びその装置に関する。

食品、医療品、化学品、化粧品などの製造プラントでは、装置の分解洗浄等で清浄な状態を維持しており、機器類等を接続する管路の洗浄はきわめて重要であり、かつ頻繁に洗浄が行なわれている。

従来、このような管路内の洗浄として、（１）洗浄液を流すことによって配管内に付着、残留している汚れ等を洗浄除去する水洗方法と、（２）洗浄液と空気を加えて管内に強く付着した汚れ等を確実に洗浄出来る気液二相流洗浄方法、が知られている。

前記気液二相流洗浄方法として、（１）管路内で旋回する液体に気体を混合させて気液二相流（環状流）発生させ気液混合流による洗浄方法と、（２）管路内を流れる気液混合流における洗浄液の液空塔速度(m/sec)及び気液混相流におけるガス空塔速度（m／sec）を一定以上にすることにより、管路内で液体と気体が大きな衝撃波となり高い洗浄効果を得る洗浄方法、提案されている。

特開平０６−１９０２５５号公報 特開平０６−２８５４４７号公報 特開２００２−６６４８６号公報 特開２００２−３６１０５６号公報

食品、医療品、化学品、化粧品などの製造プラントには、管径が大きく、且つ、複雑な分岐が数多く存在していることがある。この様な場合には、前記気液二相流洗浄方法（装置）では、単に液体と気体を管路内で混合させて気液二相流（環状流）を発生させると、液体に気体が激突し、該管路内でキャリブレイションが発生する。そのため、該管路全体に衝撃音と振動が発生し、作業環境が悪化するとともに、前記管路の接続部でのシール漏れなどの不具合が発生することがある。

本発明は、上記事情に鑑み、騒音や振動の減少化することを図ることを目的とする。

この発明は、出口を備えた気液混合管と、該気液混合管に気体を供給する気体供給手段と、該気液混合管に液体を供給し旋回流を形成させる液体供給手段と、を備え、被洗浄配管の内壁面の洗浄に用いられる気液二相流発生装置において、前記気体供給手段は、前記気液混合管内に同心状に配置され、該気液混合管の中心線方向に気体を供給する空気供給管であり、前記空気供給管の先端部が、ノズルであり、該ノズルは、前記気液混合管の出口側に位置しており、前記空気供給管は、逆流する液体を自動排水するためのフロート式ドレン装置を介して前記気液混合管に接続されており、前記液体供給手段の液体供給口は、前記気液混合管の後端側に設けられており、前記気液混合管の出口は、ノズル状に形成されており、前記液体供給口から供給された液体は、前記空気供給管の外側を旋回流となりながら前記気液混合管の後端側から先端側のノズル状の出口に向かって進行するとともに、前記空気供給管に供給された空気は、ノズルを通って前記旋回流に巻き込まれ吸い込まれる様にしながら混合されることを特徴とする。

この発明の前記気体供給手段は、空気を清浄にするエアーフイルタと、空気の供給量を調節する減圧弁と、を備えていることを特徴とする。

この発明は、以上のように構成したので、気液混合管内で、液体と気体が激突することがない。そのため、該気液混合管内におけるキャリブレイションの発生を防止することができるので、気液二相流で被洗浄配管の管路を洗浄する場合に、静かで、且つ、振動の発生が大幅に減少、又は、無くなる。

この発明の第１実施の形態を図１〜図４により説明する。
気液二相流発生装置１は、気液混合管３を備えており、該気液混合管３には、液体供給手段５と気体供給手段７とが設けられている。

前記液体供給手段５は、前記管３に対して接線方向の液体供給口５ａを備えており、該液体供給口５ａを通って前記管３内に圧送された液体、例えば、水Ｗは、前記管３内で渦（旋回流）ＷＳを巻きながら出口３ａに向って進行する。
この液体供給口５ａは、気液混合管３の後端部側に設けられているが、その配設位置は、空気の供給が行われる入口３ｂよりも下流側である。

前記気体供給手段７は、前記気液混合管路３の入口３ｂに連結されて、該管３の中心軸３Ｃ方向に気体、例えば、空気Ａを供給するものであり、気体、例えば、空気Ａを清浄にするエアーフイルタ１１と、空気の供給量を調節する減圧弁１３と、を備えている。このエアーフイルタ１１は、気液混合管３内の水Ｗが逆流した場合に自動排出させるためのフロート式ドレン装置９を介して前記気液混合管３の入口３ｂに連結されている。

次に、本実施の形態の作動について説明する。
被洗浄配管、即ち、洗浄しようとする配管（図示省略）に、気液混合管の出口３ａを挿着した後、スイッチ（図示省略）をオンにし、液体供給手段５及び気体供給手段７を駆動させる。

そうすると、液体供給手段５のポンプが起動し、設定量の水Ｗが水槽から液体供給口５ａを通って前記管３内に供給される。この水Ｗの供給量として、例えば、３〜４Ｌ／min.が採用される。
前記配管３内に供給された水Ｗは、液体供給口５ａが接線方向に向いているため、旋回流ＷＳとなりながら出口３ａに向って進む。

気体供給手段７の減圧弁１３は、空気Ａの供給量を設計量に規制する。この空気Ａの設計量として、例えば、６００Ｌ／min.であり、この空気量は、水Ｗの設計量に対し、例えば、２００倍、に設定される。

減圧弁１３を通過した空気Ａは、エアーフイルタ１１により綺麗にされた後、整流（中心軸３Ｃ方向の流れ）となって気液混合管３内に供給される。
そして、前記空気Ａは、該気液混合管３の中心線３Ｃ方向に沿って進行するが、進行途中において前記旋回流ＷＳに接触する。

この時、前記旋回流ＷＳは、内側のエネルギが外側のエネルギよりも小さいので、前記空気Ａは、前記旋回流ＷＳに巻き込まれ、吸い込まれるようにしながら混合され、混合旋回流ＭＳとなる。そのため、両者ＷＳ、Ａが混合される際に強く衝突することは無いので、該気液混合管３内でキャリブレーションが発生することはない。

この様にして生成された混合旋回流ＭＳが、気液混合管３の出口３ａから前記被洗浄配管内に放出されると、該被洗浄配管の内壁面を擦りながら進行し、付着物等を剥離させて綺麗にする。
この時、気液二相流発生装置１では、従来例と異なり、激しい騒音や振動が発生しないため、快適な作業環境で、能率よく洗浄作業を行うことができる

この発明の第２実施の形態を図５により説明するが、図１〜図４と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。
この実施の形態と第１実施の形態との相違点は、気体供給手段７の空気供給管７Ａが気液混合管３の内部に同心状に挿入され、二重管構造となっていることである。

前記空気供給管７Ａは、旋回流ＷＳの旋回に支障をきたさないように、前記気液混合管３の管径より充分小さな管径に形成され、例えば、前記管７Ａの管径ｄは、気液混合管３の管径Ｄの１／５の大きさに形成されている。
又、前記空気供給管７Ａの出口１６は、液体供給手段５の液体供給口５ａの下流側（気液混合管３の出口３ａ側）に位置しており、前記出口１６から放出された空気Ａは、気液混合管３の出口３ａ側で旋回流ＷＳに巻き込まれ、吸い込まれるようにしながら混合され、混合旋回流ＭＳとなる。

この発明の第３実施の形態を図６により説明するが、図１〜図５と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。
この実施の形態と第２実施の形態との相違点は、気体供給手段７の空気供給管７Ａの出口１６が、ノズル状１８となっていることである。このノズル１８は、ノズル状２０に形成されている気液混合管３の出口３ａの近傍に位置している。

本発明の第１実施の形態の概略を示す正面図である。 拡大側面図である。 拡大正面図である。 本発明の気液二相流発生装置のフローチャートを示す図である。 本発明の第２実施の形態の概略を示す拡大正面図で、図１に対応する図である。 本発明の第３実施の形態の概略を示す拡大正面図で、図１に対応する図である。

符号の説明

１ 気液二相流発生装置
３ 気液混合管
３ａ 出口
３ｂ 入口
５ 液体供給手段
５ａ 液体供給口
７ 気体供給手段
７Ａ 空気供給管
１６ 空気供給管の出口
Ｗ 水
Ａ 空気
ＷＳ 旋回流
ＭＳ 混合旋回流

Claims (2)

1. 出口を備えた気液混合管と、該気液混合管に気体を供給する気体供給手段と、該気液混合管に液体を供給し旋回流を形成させる液体供給手段と、を備え、被洗浄配管の内壁面の洗浄に用いられる気液二相流発生装置において、
   前記気体供給手段は、前記気液混合管内に同心状に配置され、該気液混合管の中心線方向に気体を供給する空気供給管であり、
   前記空気供給管の先端部が、ノズルであり、該ノズルは、前記気液混合管の出口側に位置しており、
   前記空気供給管は、逆流する液体を自動排水するためのフロート式ドレン装置を介して前記気液混合管に接続されており、
   前記液体供給手段の液体供給口は、前記気液混合管の後端側に設けられており、
   前記気液混合管の出口は、ノズル状に形成されており、
   前記液体供給口から供給された液体は、前記空気供給管の外側を旋回流となりながら前記気液混合管の後端側から先端側のノズル状の出口に向かって進行するとともに、
   前記空気供給管に供給された空気は、ノズルを通って前記旋回流に巻き込まれ吸い込まれる様に混合されることを特徴とする気液二相流体発生装置。
2. 前記気体供給手段は、空気を清浄にするエアーフイルタと、空気の供給量を調節する減圧弁と、を備えていることを特徴とする請求項１記載の気液二相流体発生装置。

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