JPH0133124Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は気液分離装置に関し、特に無重力や重
力変動場等のように特殊な重力場で効果的に使用
することのできる気液分離装置に関する。

一般の化学工場等では、液体中に気体を溶解さ
せ、その気体を含有した液体を作るプロセスは重
要で多くの目的に使用されている。その一つの代
表的なプロセスとして、第１図のように液体に気
体を直接吹き込む方式がある。この場合、液体Ｈ
に吹き込まれた気体Ｋの一部は液体中に拡散溶解
し、余剰の気体は泡となり、液体中を浮上し、液
体上部に移動し、気液は分離される。こうした方
式は地球上のように一定重力場においては有効で
ある。しかしながら、宇宙空間の如く重力がない
環境ではこのプロセスを利用することはできな
い。即ち、液体Ｈと気体Ｋとの比重差の利用が無
重力のため適用できず余剰気体の分離ができな
い。

そのため、液体に気体を拡散する場合、例えば
第２図のようにある種の膜材Ｊを介して一方に気
体Ｋ、他方に液体Ｈを接触させる等の方式がある
が、これは膜材Ｊの特性上気体Ｋが液体Ｈに拡
散、溶解させる効率は前述第１図の直接液体中に
気体を吹き込み気体、液体の接触をさせる方式と
比べ、効率は著しく悪い。したがつて無重力場で
は目的とする特定の気体をその液体に溶解させる
プロセスは気体／液体の分離が困難なため、効率
が良いものを得られないという問題があつた。

本考案は、無重力や或る種の特殊な重力場、す
なわち地上の如く一定の重力場でないような例え
ば、宇宙や空間を飛行する装置の中で発生する無
重力が変動重力場を前提とした場合における気体
を液体に直接接触させ液中に拡散させる処理にお
いて、未拡散気体を液体より有効に連続して分離
する装置を提供するものである。

すなわち本考案は、平行な２枚の仕切板によ
り、その内部を縦列的に第１室、第２室、第３室
に分割された器体、同第１室端部に設けられ上記
器体外に開口する気液混合体流入口、同第１室内
部にほぼ均等に分布する空隙をもつて充填された
気泡付着性充填物、同第２室内と連通して上記器
体外に設けられた吸気装置、同第３室端部に設け
られた上記器体外に開口する液体排出口、上記２
枚の仕切板に両端が開口して取り付き上記第１室
と第３室とを連通せしめる疎水性微小多孔材チユ
ーブとを有してなることを特徴とする気液分離装
置に関するものである。

本考案装置は無重力還境や重力場変動場におい
て多くの目的に供することができる。

本考案装置は、特殊の多孔材を利用し、且つそ
の材料をもつて構成した管状の内部に気体と液体
をあらかじめ混合させた状態の気液混合体を圧送
するようにし、その管状の外側に内部の圧力より
低くした環境を作り、且つ管状の内部の気体・液
体混合状態をなるべく大きな気泡を液体中に構成
できるように、即ち小さい気泡を大きな気泡に成
長させる機能をもつように、微細な気泡を表面張
力で付着させ気泡を大きくさせる気泡成長材を配
置するものである。更に、上記の特殊多孔材は、
例えばテフロンのように液体をはじく性質と、そ
の液体に対するヌレ現象を防止した材料を選定す
る。かかる要素をもつて構成した本考案装置によ
れば、気体、液体の混合を圧送すると、疎水性微
小多孔材からなる管材壁面からは、気体がその壁
面内部より壁面内を通過し、管外へ圧送される。
このとき、細孔の大きさ、圧力差を調整すれば、
多孔材が液体をはじく性質があることと、表面張
力の作用が加わり、液体は細孔の入口部で止まり
通過し難くなる。一方、気体は、このような制限
がないので、液体に比較すれば非常に良く通過す
る。つまり管の一端より流入した気液混合体は、
他端で液体のみが排出されることとなる。なお、
多孔材としては、上記のテフロンの他に、液体が
水の場合、ガラスを使用することもできる。

第３図は本考案装置の一実施態様例を示す図、
第４図は気泡成長のための機能説明図、第５図は
多層ネツト使用での応用例を示す図、第６図は気
液分離の説明モデルで第３図のＡ部詳細を示す。

第３図において、密封状容器１の一端に気液混
合体２１を流入させる入口２が設けられ、他端に
液体２０のみの排出口３が取りつけられている。
容器１には内部に２個の仕切壁４，５が設けてあ
り、この仕切壁４，５により容器１内が第１室１
０１、第２室１０２、第３室１０３に分割され
る。仕切壁４と入口２の間すなわち第１室１０１
には気液混合体２１中の気泡粒を付着し成長させ
るガラス球体６がほぼ均等な空隙を有するように
つめられ、微小な気泡粒子を表面張力で一時的に
付着させ、次々に送入される気液粒子を表面で付
着させ、適度な大きさの気泡に成長させた気泡部
が液体と共に仕切り壁４に流れるように構成され
ている。

仕切壁４，５には孔が設けられており、その間
にテフロン製の疎水性があり、且つ孔径0.1〜
10μm、気孔率50〜70％の多孔質のチユーブ７が
多数配置される。このチユーブ７の外面が接する
空間８の圧力をチユーブ７内の液体の圧送圧力よ
り低くし、且つ空間８の気体を排出するためパイ
プ９、フアン１０、モータ１１を設けている。

液体中に混合されている気体を液体より分離さ
せるには、２つの機能が重要である。つまりその
一つは、微小な粒子状気体を適度な大きさの気泡
に成長させ、多孔材チユーブ７内面にその気泡を
接触圧着させ、その壁面の内外圧力差で気体のみ
をその壁面の内部を通過させる。他の一つは、液
体はその壁面より外にもれないようにする。

こうした関係を先ず第４図から説明する。気液
混合体は液体２０に微小気泡１２があり、この気
泡１２が球体６に表面張力で付着１３し、成長し
て１３′の如くなり、更に１４の如く球体６相互
の間にまたがり、１５に示すようになつて球体６
から離脱する。このように、気泡は、ガラス球体
６がほぼ均等な空隙を有して充填されているの
で、適度の大きさに成長する。

この気泡成長プロセスは、球体６以外に例えば
第５図に示す多層のネツト６′を利用しても同様
である。

適度の大きさに成長した気泡１５は、第６図に
おいてチユーブ７を構成している多孔材１９の微
小孔１８より排気気体１７の如く空間８に圧送さ
れる。したがつて、気泡は１５の状態より１６の
如くなり微小多孔材チユーブ７より壁外の外気に
通じた空間８へ排出される。こうした作用は、多
孔材チユーブ７の小孔１８が疎水性を有する微小
多孔材１９で内外壁面にわたつて構成され、液体
２０の表面張力と気体１５，１６の表面張力との
差により生じるのである。

上記のようにして気体が分離された液体２０は
チユーブ７から第３室１０３へ入り、排出口３か
ら抜出される。

以上詳述した本考案装置によれば、気液混合体
の液体より気泡のみを分離させる目的で、宇宙等
の無重力還境下でも安定して作動することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は通常の液体への気体溶解方式を示
す図、第３図は本考案装置の一実施態様例を示す
図、第４，５図は本考案装置による気泡成長機能
を説明するための図、第６図は第３図のＡ部詳細
図であり、気液分離を模式的に示す図である。 １……器体、２……気液混合体流入口、３……
液排出口、４，５……仕切板、６……気泡付着性
充填物、７……疎水性微小多孔材チユーブ、９，
１０，１１……吸気装置、１０１……第１室、１
０２……第２室、１０３……第３室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 平行な２枚の仕切板により、その内部を縦列的
   に第１室、第２室、第３室に分割された器体、同
   第１室端部に設けられ上記器体外に開口する気液
   混合体流入口、同第１室内部にほぼ均等に分布す
   る空隙をもつて充填された気泡付着性充填物、同
   第２室内と連通して上記器体外に設けられた吸気
   装置、同第３室端部に設けられ上記器体外に開口
   する液体排出口、上記２枚の仕切板に両端が開口
   して取り付き上記第１室と第３室とを連通せしめ
   る疎水性微小多孔材チユーブとを有してなること
   を特徴とする気液分離装置。