JPH0418657Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術部分野〕 本考案は気体と液体との科学反応におけるガス
分散効率や消泡などを効果的に行なわせるための
気液接触装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

好気性培養もしくは廃水のオゾン酸化など気液
接触を伴う化学反応を効率よく行なわせるため
に、従来多くの気液接触装置が知られている。こ
れら気液接触装置に課せられる最大の要点は、気
液接触面積をできるだけ大きくして気液間の物質
移動を促進することにあるが、その他にすぐれた
消泡機能をもつていることも気液接触装置の具備
すべき要件である。

例えば好気性培養もしくは廃水のオゾン酸化な
どでは気液間の反応により液面上に生ずる泡の発
生が非常に多く、その泡が気液接触槽内に充満
し、これがさらに配管系にまで侵入するようにな
ると、装置の運転に重大な支障をきたすため、従
来様々な消泡手段が用いられている。

その一例として気液接触槽内の回転軸に設けた
インペラの回転によつて液の底面から上面にわた
つてつながる空洞部を回転軸を中心としてその周
辺に形成し、この空洞部に気体を導入し分散させ
る気液接触装置が特開昭58−64120号広報に開示
されている。第４図はこの気液接触装置の構成を
示す要部断面図である。

第４図において気液接触槽（以下槽と略称す
る）１内に必要量の処理液２が注入されており、
外壁を貫通して槽１の中心に位置する回転軸３が
ある。回転軸３の外周には液中にガスを分散させ
るためのインペラ４を備え、また槽１の内周面に
インペラ４の回転方向への液２の流れを抑制する
ための邪魔板５が所定数とりつけてある。ガスは
槽１の外部から供給され、液２と反応した後再び
槽１の外部へ放出されるが第４図ではガスは矢印
で表わし、その流通方向も示してある。６は液２
の中に生ずる気泡である。

この装置について気液接触作用をやや詳しく述
べる。回転軸３の回転によつてインペラ４が回転
すると、槽１内の液２は槽１が円筒状をなしてい
るために、槽１内で一体となつて回転するように
なる。これを妨げる役割を果すのが邪魔板５であ
るが、インペラ４の回転に伴なうインペラ４の側
端の軌道内の円柱状領域内に存在する液２はイン
ペラ４と同じ速度で回転することを強いられる。
この結果、インペラ４の回転が液２におよぼす遠
心力が液圧に勝るときには、第４図に斜線で示し
たインペラ４の通過領域Ａはほぼ空洞状態とな
る。このとき液面上に供給されたガスは槽１内の
中心部に形成された空洞領域Ａを通つて液２の中
に誘引分散されて効率よく気液接触が行なわれ
る。

一方、この装置の気液接触に際して液面上に発
生する図示してない多数の泡の消泡効果について
次のように説明することができる。液２の中に誘
引されるガスの流量をＦとすると、槽１内で液面
から気相中に放出されるガス量もほぼこれに等し
く、そのうちのα（但し０≦α≦１）なる割合で
泡を形成するものとすれば、単位時間あたりの泡
の生成量はαFとなる。ところが当然Ｆ≧αFであ
るから、液面で生成された泡の全量が再び液２の
中に誘引されることになる。このことにより気液
接触作用に伴つて生ずる泡が消滅するので、液面
上で泡が蓄積することはない。

以上述べたようにこの気液接触装置は気液接触
作用と消泡作用を同時に行なわせることができる
が、気液接触槽が円筒状であるために、回転軸に
とりつけたインペラの回転によつて槽内の液全体
が一体となつて回転するのを妨げる邪魔板を備え
ることがその条件となつている。

しかしながら、気液接触装置を小型なものとす
る必要がある場合、例えば分析計にこの装置を組
み込むようなときは、槽の内径も必然的に小さく
なり、邪魔板のとりつけが困難になるという問題
がある。

〔考案の目的〕

本考案は上述の点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は気液接触槽内に邪魔板を設けるこ
となく、高いガス分散効率と確実な消泡効果を有
し、製作が容易で小型化に適した気液接触装置を
提供することにある。

〔考案の要点〕

本考案は、気液接触槽内に収容した液体にガス
を供給するとともに、前記槽内に配置した回転体
を用いて前記液体を攪拌することにより、気液接
触を行う気液接触装置において、前記槽の横断面
は実質的に正方形をなし、前記槽は上部にガスの
供給排出口を備え下部中央部に回転体を備え、該
回転体は前記槽の外壁底面近傍に設けられた磁石
の回転により駆動されてなるようにすることによ
つて、邪魔板を設けることなく、槽内の液が一体
となつて回転するのを妨げガスの分散と消泡を効
率的に行わしめ、かつ気液接触槽の構造が単純に
して製作が容易な気液接触装置の提供を可能にし
たものである。

〔考案の実施例〕

以下本考案を実施例に基づき説明する。

第１図は本考案による気液接触装置の構成を説
明するための要部縦断面図であるが一部第４図と
共通なものを同じ符号で表わしてある。第１図に
おいて気液接触槽１１はモータ取付台１２に設け
た例えば４本の支柱１３の上に固定し、モータ１
４をその中心が槽１１の中心と一致するようにし
てモータ取付台１２の上に設置する。モータ１４
の回転軸の自由端に設けられた円板１５の上面の
外周近傍に一対のマグネツト１６をとりつける。
モータ１４、円板１５およびマグネツト１６は一
体としてモータ取付台１２と槽１１の底とで形成
される空間内に適度の間隔で収まるように各支柱
１３の長さを調整すればよい。槽１１内には底面
の中心に、一対のマグネツト１６の回転とともに
回転する攪拌子１７が置かれる。なお第１図も第
４図と同様にガスを実線の矢印で表わし同時に流
通方向も示しているが、第１図の点線の矢印は液
２の作動状態の流動方向を示したものである。ま
た槽１１の内壁面から中心で一致する２本の曲線
は作動時の液面を表わす。

第２図は第１図の槽１１におけるＡ−Ａ断面図
であり、第２図の槽１１内の矢印は作動時の液２
の流動方向を示している。

次に本考案の装置について槽１１内の液２の流
動状態を第１図と第２図を併用参照して説明す
る。

まずモータ１４を作動させると、その回転によ
つて円板１５上の一対のマグネツト１６が回転す
るが、このとき攪拌子１７もマグネツト１６との
間に働く磁力によつてマグネツト１６と同様の回
転運動を行ない、槽１１内の液２に攪拌子１７を
中心とした水平方向の回転流を与える（第２図）。
このような回転流だけでは槽１１内の液２はただ
一体となつて回転するだけであつて攪拌効果およ
びガス分散効率をよくすることは期待できない。
しかし本考案では槽１１の横断面を第２図のよう
に正方形にしてあるために、攪拌子１７によつて
生じた液２の水平方向の回転流は槽１１の壁面に
沿つて進行する流れが、その進行方向に直角な壁
面に衝突し、壁面に衝突した回転流は水平方向に
流れることができず、次には壁面に沿つて上昇
し、再び槽１１内の中央部に戻り循環流を形成す
る。この循環流が第１図に点線の矢印で示したも
のである。すなわち、本考案は槽１１の形状を横
断面を矩形としたことにより、槽１１内では液２
の流動状態は水平方向の回転流と垂直方向の循環
流が混在するようになるので、邪魔板などを設け
なくても、気液接触槽内の液全体が一体となつて
一方向にのみ回転するという流動状態とはならな
いのである。

本考案による気液接触装置におけるガス分散の
機構は例えば第４図に示した従来装置の場合と同
じであり、第１図の槽１１内の攪拌子１７の周辺
に斜線で示した攪拌子１７の通過領域に生ずる空
洞部から離脱したガスが液体中に分散されること
による。また消泡の機構も従来装置の場合と同様
であつて、第１図でも液２の中に誘引されるガス
の流量が単位時間あたりの泡の生成量より大きい
から、液面で生成された泡の全量が再び液２の中
に誘引されることになり、泡が消滅する。

以上のように本考案の気液接触装置は気液接触
槽の形状を正方形断面の角箱型としたことによ
り、液の流動が回転流と循環流からなるので、従
来装置の邪魔板と同じ役割を本考案の装置では邪
魔板なしに実現することができたものであり、前
述のように邪魔板のとりつけがむつかしい小型装
置に適用して大きな効果を発揮できるが、実用上
の問題を除外すれば原理的には大型装置に用いる
ことも可能である。

第１図、第２図では棒状の形をもつた攪拌子１
７を示したが、この攪拌子は回転円板１５上のマ
グネツト１６と連動して回転し、液２に回転流を
与えるものであればよく、その他の例として第３
図ａ，ｂにそれぞれ第１図、第２図とは異なる形
状の攪拌子を斜視図で示した。

第３図ａは円板上の攪拌子１７ａの外縁近傍に
液に乱流効果を持たせる二つの貫通孔１８をもつ
ものであり、第３図ｂは非磁性体リング１９の内
径に、中央に凸部を形成した攪拌子１７ｂを嵌め
込んだものである。攪拌子１７ｂの中央に形成す
る凸部はリング状のものを挿入すればよく、この
ようにすると気液接触槽内の底面が平坦でないと
きに位置ずれを起こさず回転が安定する。これら
種々の形状の接触子は実状に応じて選択使用する
のがよい。

以上述べてきたごとく本考案の気液接触装置は
邪魔板を設けることなくガス分散と消泡を効果的
に行なうものであるが、小型装置例えば分析計な
どに組み込んで用いる場合、液中に薬品を添加し
てから気液接触を行なわせることが多く、この点
本考案の装置は気液接触槽が平板で構成されてい
るので、液の注入口や排出口、薬品の注入口など
を気液接触槽の壁面に簡単な加工で容易に設ける
ことができるという利点もある。

〔考案の効果〕

気液接触槽内に収容した液体にガスを供給する
とともに、前記槽内に配置した回転体を用いて前
記液体を攪拌することにより、気液接触を行う気
液接触装置において、前記槽の横断面は実質的に
正方形をなし、前記槽は上部にガスの供給排出口
を備え下部中央部に回転体を備え、該回転体は前
記槽の外壁底面近傍に設けられた磁石の回転によ
り駆動されてなるものとしたために、気液接触槽
内の回転体による液の流動は回転流と循環流の混
在する複雑な挙動を起こすようになり、その結果
邪魔板をとりつけることなく従来装置の邪魔板と
同様の効果が得られるので、邪魔板の設置が困難
な小型の気液接触槽を用いるときも、小さな攪拌
子の回転によつてその周辺部に生ずる空洞部から
液中にガスを分散させ、消泡効果とともに効率の
高い気液接触反応を行なうことができる。さら
に、気液接触槽は上部にガスの供給排出口を備え
下部中央部に回転体を備えるのみであるので、回
転軸が気液接触槽の一部を貫通するタイプのもの
に比べて、気液接触槽の構造が極めて単純となり
製作も容易となる。総じて、構造が単純にしてか
つ気液接触効率の高い気液接触装置が提供できる
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による気液接触装置の要部の縦
断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図
ａ，ｂはいずれも攪拌子の変形例を示す斜視図、
第４図は従来の気液接触装置の要部の縦断面図で
ある。 １，１１……気液接触槽、２……液、４……イ
ンペラ、５……邪魔板、６……気泡、１２……モ
ータ取付台、１３……支柱、１４……モータ、１
５……円板、１６……マグネツト、１７，１７
ａ，１７ｂ……攪拌子、１８……貫通孔、１９…
…リング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 気液接触槽内に収容した液体にガスを供給する
   とともに、前記槽内に配置した回転体を用いて前
   記液体を攪拌することにより、気液接触を行う気
   液接触装置において、前記槽の横断面は実質的に
   正方形をなし、前記槽は上部にガスの供給排出口
   を備え下部中央部に回転体を備え、該回転体は前
   記槽の外壁底面近傍に設けられた磁石の回転によ
   り駆動されてなることを特徴とする気液接触装
   置。