JPH09276675A - 気液接触装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気泡分散回転体内での高い剪断作用による気
泡の微細化を繰り返して気液接触界面積の増加を図ると
共に、循環流の領域内における気泡捕捉の繰り返しによ
り気泡ホールドアップの増加を図り、従来とは全く違っ
た気泡の分散メカニズムによる気液接触能力を備えさせ
る。 【解決手段】 回転駆動源に連結した回転軸に取り付け
られる気泡分散回転体３を攪拌槽２内の液中に配設する
と共に、気泡分散回転体３の下方に気体を液中に吹き込
みする気体供給源を設け、気泡分散回転体３は、上下２
枚の円板７、８を一組みとして重ね合わせ、下方の円板
８の中央には流入口を形成すると共に、互いに対向する
前面には、前方開口する筒状の小室10、10a …を多数配
列させて形成し、互いの小室10、10a …が対向する他の
小室10、10a …に連通する様に位置を違えて配列させて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、攪拌槽型の気液接
触装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、攪拌槽型の気液接触装置として
は、攪拌槽内の液中に配設したパドル型やタービン型等
の攪拌翼の下方に設けられる単一孔ノズル、あるいはリ
ングスパージャーから気体を液中に吹き込み供給し、攪
拌翼によって微細化し、液中に分散させるものが知られ
ている。

【０００３】そして、この気液接触装置による気泡の分
散機構としては、回転する攪拌翼における羽根の背面で
流れの剥離による後流域が形成され、下方から供給され
た気体は、減圧状態にある後流域に一旦捕捉された後
に、後流に沿って流れる過程において気泡に分散され
る。

【０００４】しかるに、上記分散機構による気泡への微
細化は、攪拌翼の近傍のみで作用する剪断力によって行
われているため、微細化される気泡径は、せいぜい１ミ
リ程度であって、気液接触効率を高めるための新たな攪
拌槽型の気液接触装置が望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、気泡分散回
転体内での高い剪断作用による気泡の微細化を繰り返し
て気液接触界面積の増加を図ると共に、循環流の領域内
における気泡捕捉の繰り返しにより気泡ホールドアップ
の増加を図り、従来とは全く違った気泡の分散メカニズ
ムによる気液接触能力を備えさせる様にした気液接触装
置を提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
に基づく、気泡の微細化の課題に鑑み、回転軸に取り付
ける気泡分散回転体内に複雑な流路を形成し、かかる流
路内を液に同伴されて吸引される気体が通過する際に、
衝突、分散、合流、蛇行、渦流等を組合わせた複雑な状
態で流動させ、高い剪断作用を与えて気泡の微細化を図
ることを要旨とする気液接触装置を提供して上記欠点を
解決せんとしたものである。

【０００７】本発明は、攪拌槽内の液中に、回転駆動源
に連結した回転軸に取り付けられる気泡分散回転体を配
設すると共に、気泡分散回転体の下方に気体を液中に吹
き込みする気体供給源を設けた気液接触装置である。

【０００８】気泡分散回転体は、上下２枚の円板を一組
みとして重ね合わせて構成し、下方の円板の中央には流
入口を形成すると共に、互いに対向する前面には、前方
開口する筒状の小室を多数配列させて形成し、上方の円
板の小室と、下方の円板の小室とは互いの小室が対向す
る他の小室に連通する様に位置を違えて配列させ、また
小室内に突起を形成している。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明すると、１は本発明に係る気液接触装置で
あり、かかる気液接触装置１は攪拌槽２内の液中に配設
した気泡分散回転体３をモーター等の回転駆動源４に連
結した回転軸５に取り付けると共に、気泡分散回転体３
の下方における攪拌槽２の底部2a側に単一孔ノズル、或
いはリングスパージャー（図示せず）等のように、液中
に気体を吹き込み供給する気体供給源６を設けている。

【００１０】気泡分散回転体３は上下２枚の円板７、８
を一組みとし、これを重ね合わせて構成するものであ
り、下方の円板８の中央には流入口９を形成すると共
に、互いに対向する前面、すなわち下方の円板８にあっ
ては、その上面における流入口９の周囲に上方側である
前方へ開口する平面視形状を多角状と成す筒状の小室1
0、10a …を多数配列させて形成し、また上方の円板７
の下面には、前記と同様に下方側である前方へ開口する
平面視形状を多角状と成す筒状の小室10、10a …を多数
配列させている。

【００１１】そして、円板７、８の小室10、10a …を形
成する側壁11の端面12相互を密着させて上下に重ね合わ
せた際には、図３、６に示す様に、上方の円板７の小室
10、10a …と、下方の円板８の小室10、10a …とは互い
の小室10、10a …が対向する他の小室10、10a …に連通
する様に位置を違えて配列させている。

【００１２】また、上記実施の形態では小室10、10a …
の平面視形状を六角と成してハニカム状に多数配列した
ものを示したが、かかる形状に何ら限定されず、図７〜
９に示す様に小室10、10a …の平面視形状を三角、四
角、八角…等と成したり、又円形（図示せず）と成して
も良い。

【００１３】また、上下２枚の円板７、８の他の実施の
形態としては、図１０、１１に示す様に任意の小室10、
10a …の底面中央に、この小室10、10a …を形成する側
壁11の端面12までの高さより低くした突起13を設けるこ
とにより、流体の流れに乱れを積極的に生じさせること
が可能となり、また突起13を円板７、８の中心部に近づ
くに従って順次小さくすることにより、円周方向に配列
される小室10、10a …の直径方向における外側と内側と
の内容積を均一化し、脈動を防止してスムーズな流れを
確保できる。

【００１４】また、上下２枚の円板７、８を重ね合わせ
た状態で固定する手段としては、円板７、８における小
室10、10a …が形成されていない外周側の円周方向にお
ける適宜位置に、ボルトおよびナット等のネジ結合手段
14を用いて固定している。

【００１５】また、回転駆動源４における回転軸５の下
方に気泡分散回転体３を取り付ける場合には、回転軸５
を上方の円板７の中心に直接的に回転軸５下方のネジ部
およびナット部材等のネジ結合手段15によって取り付け
ている。

【００１６】なお、前記ネジ結合手段14、15の構造には
何ら限定されず、要するに２枚の円板７、８を重ね合わ
せて固定的に連結できるものと成したり、また回転軸５
を気泡分散回転体３に固定的に連結できるものであれば
良い。

【００１７】次に本発明に係る気液接触装置の作用につ
いて説明すると、攪拌槽２内の液中の適宜位置に配設し
た気泡分散回転体３を回転駆動源４によって回転させる
と共に、気体供給源６から液中に気体を吹き込み供給す
ると、流入口９から吸い込まれる液に同伴されて気体も
気泡分散回転体３内に吸い込まれ、かかる気泡分散回転
体３の内部を流体が流動する過程において、各種分散作
用が流体に与えられ、これにより気体が分散させて微細
化した気泡が混濁した流体が最終的に気泡分散回転体３
の外周側から遠心力によって吐出される。

【００１８】そして、気泡分散回転体３からの吐出流に
よって攪拌槽２内に、図１中の矢印にて示すような流体
の循環流が発生し、気泡分散回転体３の下方側での循環
流によって気泡分散回転体３から吐出される気泡は、そ
の流れに捕捉され再度、流入口９から吸い込まれ、気泡
分散回転体３内を流動して吐出するという分散メカニズ
ムが繰り返される。

【００１９】したがって、気泡分散回転体３の下方側で
の領域内での気泡径は、気泡分散回転体３内での分散が
繰り返されるため、著しく微細化されることにより気液
接触界面積の増加を図ることができると共に、かかる領
域での気泡の捕捉が繰り返されるため気泡ホールドアッ
プも増加させることができる。

【００２０】ここで、上記気泡分散回転体３による流体
に対する各種分散作用に関し、気泡分散回転体３内部に
おける流体の流れは、例えば図３に示す矢印のように、
気泡分散回転体３における下方の円板８の流入口９から
吸引される流体は、上方の円板７により直進進路が妨げ
られて方向を変え、互いに連通する小室10、10a …を経
て中央部から外側に向かって放射状に衝突、分散、合
流、蛇行、渦流等の状態が組合わさって複雑に流動する
ことにより、気体が微細気泡化されて気泡で混濁した状
態の流体となって最終的に気泡分散回転体３の外周側か
ら放射状に吐出される。

【００２１】また、流体は上記の様に、各小室10、10a
…の底面および側壁11への衝突、各小室10、10a …から
他の複数の小室10、10a …への分散、複数の小室10、10
a …から他の一つの小室10、10a …への合流、蛇行、さ
らに複数の小室10、10a …から各小室10、10a …への流
入による渦流による流体力学的な剪断、各小室10、10a
…から他の小室10、10a …への連通路であるオリフイス
を通過する際の流体力学的な剪断、衝撃的破壊による粉
砕、側壁11の端面12を通過する際の剪断、機械的なキャ
ビテーション等によって気体が分散されるのである。

【００２２】また、ここで気泡分散回転体３の分散総数
については、中心より順次放射状に配列した上下２枚の
円板７、８における小室10、10a …の室数によって決定
されるのであり、例えば図６に示す平面視六角状のもの
であれば、室数が６室、12室、18室（計36室) の３列状
の円板７と、室数が３室、９室、15室（計27室) の３列
状の円板８を重合させた気泡分散回転体３の合計した１
流体の場合の分散総数は数千にも達し、２流体以上であ
れば当然その乗数積となり、気体の分散能力が高いこと
が判る。

【００２３】なお、上記分散総数とは、円板７と円板８
において、互いに連通する小室10、10a …によって気泡
分散回転体３を通過する間に生じるべき流体が分散され
る数のことである。

【００２４】

【発明の効果】要するに本発明は、攪拌槽２内の液中
に、回転駆動源４に連結した回転軸５に取り付けられる
気泡分散回転体３を配設すると共に、気泡分散回転体３
の下方に気体を液中に吹き込みする気体供給源６を設け
た気液接触装置であって、気泡分散回転体３は、上下２
枚の円板７、８を一組みとして重ね合わせており、下方
の円板８の中央には流入口９を形成すると共に、互いに
対向する前面には、前方開口する筒状の小室10、10a …
を多数配列させて形成し、上方の円板７の小室10、10a
…と、下方の円板８の小室10、10a …とは互いの小室1
0、10a …が対向する他の小室10、10a …に連通する様
に位置を違えて配列させたので、回転する気泡分散回転
体３によって気体供給源６から液中に吹き込み供給する
気体は、流入口９から液と共に吸い込まれ、気泡分散回
転体３の内部を流動する過程において、各種分散作用が
流体に与えられ、微細化した気泡が混濁した流体が気泡
分散回転体３から吐出されると共に、かかる吐出流によ
る気泡分散回転体３の下方側での循環流によって気泡分
散回転体３から吐出される気泡は、その流れに捕捉され
再度、流入口９から吸い込まれて吐出するという分散メ
カニズムが繰り返されるため、気泡分散回転体３の下方
側での領域内での気泡径は、著しく微細化されることに
より気液接触界面積の増加を図ることができると共に、
かかる領域での気泡の捕捉の繰り返しにより気泡ホール
ドアップも増加できるため、従来とは全く違った気泡の
分散メカニズムによる気液接触能力が備わり、各種気液
接触操作に有益となり、また、上記複雑な流路も２枚の
円板７、８を単に重ね合わせれば形成でき、構造も簡単
である。

【００２５】また、小室10、10a 内に突起13を形成した
ので、流体の流れに乱れを積極的に生じさせることが可
能となり、気泡分散回転体３内の気液接触能力がさらに
向上する等その実用的効果甚だ大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る気液接触装置の概略構成断面図で
ある。

【図２】同上気液接触装置における気泡分散回転体の分
解斜視図である。

【図３】同上気泡分散回転体の断面図である。

【図４】同上気泡分散回転体における上方の円板の底面
図である。

【図５】同上気泡分散回転体における下方の円板の平面
図である。

【図６】同上気泡分散回転体の上方および下方の円板を
重ね合わせた場合における各小室の連通配列状態を示す
図である。

【図７】同上円板における小室の形状を三角と成した連
通配列状態を示す図である。

【図８】同上円板における小室の形状を四角と成した連
通配列状態を示す図である。

【図９】同上円板における小室の形状を八角と成した連
通配列状態を示す図である。

【図１０】小室に突起を設けた円板の連通配列状態を示
す図である。

【図１１】小室に突起を設けた円板から構成する気泡分
散回転体の断面図である。

【符号の説明】

２ 攪拌槽 ４ 回転駆動源 ５ 回転軸 ３ 気泡分散回転体 ７ 円板 ８ 円板 ９ 流入口 10、10a … 小室 13 突起

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 攪拌槽内の液中に、回転駆動源に連結し
   た回転軸に取り付けられる気泡分散回転体を配設すると
   共に、気泡分散回転体の下方に気体を液中に吹き込みす
   る気体供給源を設けた気液接触装置であって、気泡分散
   回転体は、上下２枚の円板を一組みとして重ね合わせ、
   下方の円板の中央には流入口を形成すると共に、互いに
   対向する前面には、前方開口する筒状の小室を多数配列
   させて形成し、上方の円板の小室と、下方の円板の小室
   とは互いの小室が対向する他の小室に連通する様に位置
   を違えて配列させたことを特徴とする気液接触装置。
2. 【請求項２】 小室内に突起を形成したことを特徴とす
   る請求項１記載の気液接触装置。