JPH052739U - 流体と粒状固体の流動接触装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水や液体燃料等の流体とセラミック等の粒状
固体を接触流動させることにより、流体の活性化処理等
を行う流動接触装置に於いて、流体と粒状固体との接触
性を高めて処理能力を向上させると共に、流体出口側の
スクリーン面上への粒状固体の集積を防止し、装置の圧
力損失を少なくする。 【構成】 球状又は太鼓状の容器本体と；容器本体のほ
ぼ軸線上に設けられた流体導入口と；前記流体導入口と
ほぼ対向する位置に設けられた流体導出口と；容器本体
の内方に位置して前記流体導入口に設けられ、流体を軸
線とほぼ垂直な方向へ噴出する複数個の噴出口を有する
流体噴出器と；前記流体導出口の前面に設けたスクリー
ンと；前記容器本体内に流動自在に封入した粒状固体と
より構成し、前記噴出口より噴射した流体により、容器
本体内に充填した粒状固体と流体とを混合し且つ両者の
混合体を複数の環状流として流動させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は流体と粒状固体の流動接触装置に関するものであり、水や液体燃料等 の活性化処理や排気の脱臭処理、各種物質の触媒反応処理等に利用されるもので ある。

【０００２】

【従来の技術】

水の活性化処理や排気の脱臭処理等に於いては、通常図６や図７に示す如く、 処理容器Ａ内へセラミックや吸着剤等の粒状固体Ｂを封入し、水や排気等の流体 Ｃを上方より処理容器Ａ内へ流し込んで粒状固体Ｂと流動接触させることにより 、流体Ｃの活性化処理（水）や脱臭処理（排気）を行っている。 然し乍ら、流体Ｃを上方から下方へ向けて流し込む場合には、（イ）粒状固体 Ｂの粒径が小さい場合や流体Ｃの流速が速いと、粒状固体Ｂが処理容器Ａの下底 部に集積して目詰まりが生じること、また（ロ）粒状固体Ｂの粒径が大きいと、 粒状固体Ｂの集積層内部に流体Ｃの所謂“道筋”が形成され、粒状固体Ｂと流体 Ｃとが十分に接触しなくなること、等の難点がある。 また、流体Ｃを下方から上方へ向けて流し込む場合には、（イ）流体の流速が 速いと、粒状固体Ｂが排出口の金網に集積付着して目詰まりが生じ易く、流体の 圧力損失が大きくなること、（ロ）粒状固体Ｂの粒径や流体Ｃの流速が適当であ っても、流体Ｃが最短距離を通過することによって図７の様な小さな二つの流体 渦Ｃ′が生じ、その結果、粒状固体Ｂの一部は渦Ｃ′と共に循環流動を行うもの の、他の大部分の粒状固体Ｂは集積層Ｂ′の状態で残り、流体Ｃとの接触に有効 に機能しないこと、等の難点がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は従前の流体と粒状固体との流動接触装置に於ける上述の如き問題、即 ち、流体出口のスクリーン部に粒状固体が付着して目詰りが生じ易く、流体の 圧力損失が増加すること、粒状固体の全量が流体と有効に接触し難く、粒状固 体の利用率が低いこと等の問題を解決せんとするものであり、目詰りや圧力損失 が全く起生せず、しかも粒状固体の全量を流体と有効且つ均一に接触せしめて処 理能力の大幅な向上が図れるようにした流体と粒状固体の流動接触装置を提供す るものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本件考案は、球状又は太鼓状の容器本体１と；容器本体１のほぼ軸線Ｐ上に設 けられた流体導入口３と；前記流体導入口３とほぼ対向する位置に設けられた流 体導出口５と；容器本体１の内方に位置して前記流体導入口５に設けられ、流体 ７を軸線Ｐとほぼ垂直な方向へ噴出する複数個の噴出口４ａを有する流体噴出器 ４と；前記流体導出口５の前面に設けたスクリーン５ａと；前記容器本体１内に 流動自在に封入した粒状固体６とを考案の基本構成とするものである。 又、本件請求項２に記載の考案は、円筒状又は太鼓状の容器本体１と；容器本 体１の周壁に設けられた流体導入口３と；前記流体導入口３とほぼ対向する位置 に設けられた流体導出口５と；容器本体１の内方に位置して前記流体導入口３に 設けられ、流体７を軸線Ｐとほぼ垂直な方向へ噴出する複数個の噴出口４ａを有 する流体噴出器４と；前記流体導出口５の前面に設けたスクリーン５ａと；前記 容器本体１内に流動自在に封入した粒状固体６とを考案の基本構成とするもので ある。

【０００５】

【作用】

流体導入口３から容器本体１内へ導入された流体７は、流体噴出器４の流体噴 出口４ａから容器本体１の彎曲状の周壁ヘ向けて噴出される。これにより、流体 ７は周壁に沿って流れ、容器本体１内に複数の環状流Ｓが形成される。 その結果、予かじめ容器本体１内へ流動自在に封入された粒状固体６も流体７ によって流動され、流体７と粒状固体６は複数の環状流Ｓとなって容器本体１内 を流動する。また、両者が環状流となって流動する間に、流体７と粒状固体６と が十分に接触し、活性化処理（流体が水や油、粒状固体がセラミック粒子）や脱 臭処理（流体が空気、粒状固体が吸着剤粒子）等が行われる。更に、粒状固体６ と十分に接触流動した混合体中の流体７は、スクリーン５ａを通して流体導出口 ５から容器本体１外へ排出されて行く。

【０００６】 本考案に於いては、封入された粒状固体６の全量が流体７によって環状流とな って流動されるため、粒状固体６の全部が流体処理に有効に活用されることにな ると共に、流体導出口前面のスクリーン５ａに粒状固体６が集積し難くなる。 また、容器本体１内の流体７は粒状固体６と接触しつつ複数の環状流となって 流動するため、粒体６が流動をしない場合に比較して、両者の接触時間が大幅に 延伸され、それだけ処理効率が向上する。 更に、流体噴出器４の高さ位置や噴出口４ａの口径を適宜に変更することが出 来るため、流体７や粒状固体６の種類に応じて常に最良の処理能力を発揮できる ように、本体１内の流動状態を調整することができる。

【０００７】

【実施例】

以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。 図１は本考案の第１実施例に係る流動接触装置の縦断面図である。 図に於いて１は容器本体、２は点検用蓋体、３は流体導入口、３ａはスクリー ン、３ｂは流体導入管、４は流体噴出器、４ａは噴出口、５は流体導出口、５ａ はスクリーン、５ｂは流体導出管、６は容器本体１内へ充填した粒状固体、７は 被処理流体である。 前記容器本体１は、ステンレス鋼やアルミ等の金属若しくは合成樹脂により球 形に形成されており、その壁面に適当な大きさの点検用蓋体２が取外し自在に設 けられている。 また、容器本体１の軸線Ｐ上には流体導入口３と流体導出口５が夫々対向状に 設けられており、更に流体導入口３には容器本体１内へ突出せしめた状態で流体 噴出器４が取り外し自在に連結されている。尚、本実施例では流体噴出器４を別 体としているが、図２に示す如く流体噴出器４を流体導入管３ｂと一体的に形成 してもよい。

【０００８】 前記流体噴出器４には、軸線Ｐとほぼ垂直な方向に開口せしめた４個の噴出口 ４ａが放射状に設けられている。その結果、導入管３ｂから軸線Ｐの方向に流入 した流体７は、その流れが軸線Ｐとほぼ垂直な方向に転換され、四方向に分かれ て容器本体１の内壁面へ向かって噴出される。 尚、本実施例では、９０°の間隔で４個の噴出口４ａを設けた流体噴出器４を 使用しているが、噴出口４ａの数は２〜６個であってもよい。

【０００９】 前記スクリーン３ａ及びスクリーン５ａは、夫々流体導入口３及び流体導出口 ５の前面をカバーするように配設されており、粒状固体６の粒径よりも小さな網 目（約１ｍｍφ）のステンレス鋼や合成樹脂製網体が使用されている。

【００１０】 前記粒状固体６としては、セラミック粒子（粒径２．０ｍｍ〜１０．０ｍｍ） が使用されており、被処理流体７である水や液体燃料が当該セラミック粒子６と 接触流動をすることにより所謂活性化処理を受け、ボイラ給水や飲料水に適した 活性化水や、流動性及び燃焼性に優れた液体燃料が導出口５より取り出される。 尚、前記容器本体１内へ充填される粒状固体６の量は、通常容器本体内容積の ３０〜６０％程度であり、本実施例では水や液体燃料を活性化処理するため、粒 状固体６としてセラミック粒子を使用しているが、セラミック粒子に代えて自然 石の粒子を使用しても良い。また、空気や水の脱臭処理の場合には、吸着剤粒子 等が粒状固体６として充填される。 更に、流体が一若しくは二以上の物質の混合流体であり且つ触媒による化学反 応を促進するような場合には、粒状固体６として触媒粒子等が使用される。例え ば、メタノール等の改質反応や燃焼排ガスのＮＯｘ化処理反応等の場合には、白 金等の触媒粒子が充填される。また、物質の溶解等を行う場合には、流体７とし て溶媒が、また粒状固体６として溶質材から成る粒子が充填される。

【００１１】 前記セラミック粒子としては、常温に於いて波長が３〜１５μｍの範囲にピー ク値をもつエネルギーを放射する所謂遠赤外線放射体を形成するセラミックや電 気石（トリマリン）を主成分とするセラミック、トリウムを含有せしめたセラミ ック等が多く使用される。 例えば、水を遠赤外線を放射するセラミックや電気石を主成分とするセラミッ ク粒子を用いて活性化処理すると、植物の根からの吸収性が大幅に向上すると共 に、水の界面活性作用や溶解度が向上して土壌中の塩類の溶出等が促進され、土 壌改良が行なえる。 同様に、軽油や重油等の液体燃料を前記各セラミック粒子を用いて活性化処理 すると、流動性が向上すると共に燃焼性も向上して発熱量が増し、その結果大幅 な燃料の削減が可能となる（軽油を活性化処理した場合には、同一燃焼装置に於 いて、約１０〜２０％程度の発熱量の増加が可能なことが確認されている）。

【００１２】 図３は本考案の第２実施例に係る流動接触装置の縦断面図であり、容器本体１ として太鼓形の容器を使用したものである。尚、本実施例の場合には、蓋体２を 省略し、これに替えてフランジ２ａが使用されている。

【００１３】 図４及び図５は本考案の第３実施例に係る流動接触装置の縦断正面図及び縦断 側面図である。本実施例では、容器本体１として円筒形の短管が使用されている 。 流体導入口３は、周壁の軸線Ｐ方向の略中央部に設けられており、これと対向 する位置（即ち直径線の対向側位置）に流体導出口５が設けられている。 また、流体導出口３に連通する流体噴出器４には、軸線Ｐと垂直な方向に向け て開口した２個の噴出口４ａが夫々設けられている。 本実施例では、流体導入管３ｂを通して流入した流体７が流体噴出器４の噴出 口４ａから周壁へ向けて噴出され、これによって容器本体１内には図５に示す如 く二つの流体７と粒状固体６とから成る混合体の環状流Ｓが形成される。

【００１４】 次に、本考案の接触流動装置を用いた流体と粒状固体の接触流動方法を、水や 液体燃料の活性化処理を例に挙げて説明する。 処理に際しては、先ず、容器本体１内へセラミック粒子（粒径約５ｍｍφ）の 粒状固体６を所定量（容器内容積の約３０〜６０％の容積率となるだけの粒状固 体）だけ封入したあと、蓋体２により本体１を密封する。 次に、流体導入口３より容器本体１内へ水又は液体燃料７を圧送（約０．５〜 ７ｋｇ／ｃｍ^２）し、噴出口４ａより本体１の周壁へ向かって噴出する。噴出さ れた流体７は、容器本体１の周壁面に沿って流れ、矢印の如き複数の環状流Ｓと なる。また、流体７が環状流Ｓとなることにより、粒状固体６も流体７と共に環 状流Ｓとなって流動する。即ち、流体７と粒状固体６の混合体が環状流Ｓとなっ て容器本体１内を相互に接触しつつ流動し、この間に流体７が所謂活性化処理を 受けることになる。 セラミック粒子６との接触循環流動によって活性化処理された流体７は、順次 流体導出口５を通して容器本体１外排出されて行く。 また、容器本体１内のセラミック粒子６は、スクリーン５ａによって外部への 流出が阻止されると共に、スクリーン外表面へ到達したセラミック粒子６は、環 状流Ｓによって流体導入口３側へ引き戻される。

【００１５】

【考案の効果】

本考案に於いては、容器本体１の流体導入口３に設けた流体噴出器４から流体 ７を周壁面に向かって噴出し、噴出した流体７を容器本体１の彎曲状の周壁面に 沿って流動させ、容器本体１内に複数の環状流Ｓを形成する構成としている。 その結果、容器本体１内の粒状固体６は、その全量が流体７と一緒に環状流と なって循環流動することになり、全ての粒状固体６が流体７との有効接触に寄与 することになる。 また、流体７と粒状固体６との混合体は環状流Ｓとなって接触流動するため、 従前の直線状に流れる接触流動に比較して粒状固体６と流流体７との有効接触時 間が長くなり、処理能力が向上する。 更に、流体導入口５の下方位置では、複数の環状流Ｓが合一されて流体７の流 れが下向きの流れとなるため、スクリーン５ａ側へ押し付けられる粒状固体６が 極く少なくなり、スクリーン５ａに於ける粒状固体の集積がほぼ零になる。また 、万一スクリーン５ａ面上へ粒状固体６が到達しても、その下方に混合体の下向 き流があるため、粒状固体６は容易に落下して環状流Ｓ内へ巻き込まれることに なる。 その結果、当該接触流動装置では流体の圧力損失が減少し、ポンプ容量等の削 減を図れると共に目詰まり等の事故が皆無となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係る球形の流動接触装置
の縦断面図である。

【図２】流体噴出器の他の実施例を示す縦断面図であ
る。

【図３】本考案の第２実施例に係る太鼓形の流動接触装
置の縦断面図である。

【図４】本考案の第３実施例に係る円筒形の流動接触装
置の縦断正面図である。

【図５】本考案の第３実施例に係る円筒形の流動接触装
置の縦断側面図である。

【図６】従前の流動接触装置の断面概要図である。

【図７】従前の他の流動接触装置の断面概要図である。

【符号の説明】

１は容器本体、２は蓋体、３は流体導入口、４は流体噴
出器、４ａは噴出口、５は流体導出口、５ａはスクリー
ン、６は粒状固体、７は流体、Ｐは軸線、Ｓは環状流で
ある。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 球状又は太鼓状の容器本体（１）と；容
   器本体（１）のほぼ軸線（Ｐ）上に設けられた流体導入
   口（３）と；前記流体導入口（３）とほぼ対向する位置
   に設けられた流体導出口（５）と；容器本体（１）の内
   方に位置して前記流体導入口（３）に設けられ、流体
   （７）を軸線（Ｐ）とほぼ垂直な方向へ噴出する複数個
   の噴出口（４ａ）を有する流体噴出器（４）と；前記流
   体導出口（５）の前面に設けたスクリーン（５ａ）と；
   前記容器本体（１）内に流動自在に封入した粒状固体
   （６）とより構成した流体と粒状固体の流動接触装置。
2. 【請求項２】 円筒状又は太鼓状の容器本体（１）と；
   容器本体（１）の周壁に設けられた流体導入口（３）
   と；前記流体導入口（３）とほぼ対向する位置に設けら
   れた流体導出口（５）と；容器本体（１）の内方に位置
   して前記流体導入口（３）に設けられ、流体（７）を軸
   線（Ｐ）とほぼ垂直な方向へ噴出する複数個の噴出口
   （４ａ）を有する流体噴出器（４）と；前記流体導出口
   （５）の前面に設けたスクリーン（５ａ）と；前記容器
   本体（１）内に流動自在に封入した粒状固体（６）とよ
   り構成した流体と粒状固体の流動接触装置。
3. 【請求項３】 流体（７）を水又は、液体燃料とし、且
   つ粒状固体（６）をセラミック製粒状体とした請求項１
   又は請求項２に記載の流体と粒状固体の流動接触装置。
4. 【請求項４】 セラミックを遠赤外線を放射するセラミ
   ック、トリウムを含有するセラミック又は電気石を含有
   するセラミックとした請求項３に記載の流体と粒状固体
   の流動接触装置。