JPS5933461Y2 - 飲料水への炭酸ガス溶解装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は加圧下に炭酸ガスと飲料水とを接触せしめてガ
スをこれに溶解せしめる事を目的とする飲料水へのガス
溶解装置に関する。

更に詳しくは、かかる気液接触に際し、気液接触界面に
疎水性かつ多孔質である周壁部からなる中空繊維を設け
、該中空繊維の内部又は外部のどちらか一方に加圧下に
飲料水を通過せしめ、他方に水側と同等かこれより低い
加圧下にガスを供給してガスを液体に溶解せしめる装置
に関する。

ガス状物質と水又は水媒体液状物とを接触せしめてガス
状物質を液状物質中に吸収させる装置として従来から気
液塔、充填塔、棚段塔、スプレー塔、濡れ壁塔、回転円
板、曝気槽等が広く利用されている。

かかる方式はそれぞれ一長一短があり、目的に応じて使
い分けがなされているが、共通した欠点として装置の単
位容積あたりの気液接触面積が小さく装置の小型化及び
高能率化に難点を有する事である。

本考案はかかる問題点に着目し装置効率の向上を計り、
コンパクト化、装置コストの低減化を目的として鋭意検
討した結果、本発明に到達したのである。

即ち、本考案は飲料水を冷却する手段と、疎水性多孔質
中空糸を用いた気液接触炭酸ガス溶解装置と、該飲料水
を該中空糸の内部又は外部へ炭酸ガスの圧力以上で供給
する手段と、炭酸ガスを該中空糸の外部又は内部へ加圧
供給する手段を有する飲料水への炭酸ガス溶解装置であ
る。

本考案に使用する中空繊維は、ポリエチレン、ポリフロ
ピレン、ポリ−４−メチルペンテン−１などのポリオレ
フィン、ポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ
テトラフルオルエチレンなどの結晶性ポＩＪ−ｉ−の単
独又は、これらポリマーの単量体を主成分とする共重合
体、又は混合体が好ましい。

これらの高分子からなる中空繊維は、疎水性、耐薬品性
、耐熱性に優れ極めて微細な互に連続した空孔を中空繊
維壁に多数有する中空繊維状多孔質膜であって、例えば
特開昭５２−１５６２７号又は特開昭５２−１３７０２
６号公報に記載された方法によって製造することができ
る。

該中空繊維壁の微細孔は平均孔径が５０〜５０００人で
あって優れた気体透過性を有するが、５０００人をこえ
ると外圧によって水が表面張力に抗して細孔を通過する
事があり好ましくない。

中空繊維の内径は、中空内を流す液体又はガスの圧損を
大きくしないために１０μ以上が好ましく、かつ気液接
触面積即ち中空繊維表面積を大きく保持するためには内
径５１ｎｒＩＬ以下である事が好ましい。

又、中空繊維壁の厚さは薄い方が好ましいが、水相とガ
ス相との間に圧力差をもたせるためには、中空繊維外径
の１Ａ〜１Ａｏ程度に設定する事が望ましい。

第１図ａ、ｂに本考案の装置に用いる気液接触炭酸ガス
溶解装置の１例を示した。

第１図ａは耐圧容器５の内部に中空繊維３を束ねて挿入
したもので、中空糸の両端は適切な接着剤からなる隔壁
４で固定把持され容器５へ固定されている。

中空糸の両端は中空部が開口しており、入口１より入っ
た飲料水は中空糸の内部を通り弁６，７を取って外部へ
流れる。

一方加圧炭酸ガスは入口２より中空糸の外壁部と容器５
で形成される空間へ供給される。

８はガス抜きで使用時は弁で閉じられる。これらの装置
に於ては炭酸ガスは隔壁４と中空糸膜３によって飲料水
と隔離されており、炭酸ガスは中空糸の多孔膜を通して
中空糸内部を流れる飲料水へ供給される。

第１図すは飲料水が中空糸の外部空間を流れ、炭酸ガス
が中空糸の内部から供給される場合の１例である。

本考案の飲料水とは、水以外に、ビール、コーラ−、ジ
ュース等の清涼飲料水あるいはこれらを調整するための
原水である。

本考案に於ては、疎水性多孔質膜を界して水相側の圧力
をガス相と同等又はそれ以上に保たなければならない。

万一ガス相の圧が水相より高くなると膜を通して水相側
にガスが気泡として浸入し水相を逆流される恐れがある
。

本考案に用いる膜は疎水性であるため、水の接触角は大
きく、水が微細孔を通過するためには大きな圧力を要す
るため、水相の圧力をガス相より高くしておいても、ガ
スを逆流させる事はない。

本考案に於ては水相にガスをより多く吸収させるために
飲料水を冷却する手段を必要とする。

冷却手段としては公知の手法が用いられる。

たとえば冷媒中に浸漬した熱伝導性のよいパイプ内を通
過させたり、冷却ジャケットを設けることが出来る。

冷却場所としてはどこでも良いが、気液接触装置に入る
前か、気液接触装置そのものを冷却することが望ましい
。

本考案装置の１具体例を第２図に示した。

原水タンク（図示せず）から原水を給水ポンプ９を用い
て圧力調節バルブ６によって調節しながら、圧力計Ｐ２
が５．５ ｋｇ／ａｎｔを示すように加圧し、フィルタ
ー１３、冷却用熱交換器１１を通して冷却しながら気液
接触炭酸ガス溶解装置の給水口１に送水する。

水が多孔質中空繊維３の中を通る間に炭酸ガスを吸収す
る様に、炭酸ガスがボンベ１２からガス圧力調整バルブ
１４を通して５ｋｙ／ｆｆｌでガス人口２からガス溶解
装置へ供給された。

中空繊維はポリプロピレン製で内径２００μ多孔膜の平
均細孔径は１３００人で、これを１４００本収束５てガ
ス溶解装置に内装されている。

この装置によりバルブ７を開閉することによって炭酸ガ
スの溶解した飲料水を容易に得ることが出来る。

飲料水を炭酸ガス溶解装置へ加圧供給する手段としては
、ポンプ等公知の手段を用いることが出来る。

又炭酸ガスを供給する手段としては液化炭酸ガスボンベ
を用いることが好ましい。

本考案の装置によるとガス相を加圧下に供給できるため
、ガスを水相に常温常圧下における以上に吸収させる事
ができるという利点がある。

更に、水相が多孔質中空繊維膜によって気相側へ浸入す
る恐れがなく、従来の高圧ガス溶解器にくらべ、液面制
御装置などが不必要であり極めて簡単な構造となり故障
も大巾に減少する。

多孔質中空繊維を多数外筒内に充填する事により気液接
触面が非常に広くとる事ができ、ガス溶解速度も必然的
に大きくなりコンパクトなガス溶解装置が設計できるの
である。

本装置は清涼飲料水の自動販売機以外にも、ビールやジ
ュース工場に於ても有効に利用出来るものである。

【図面の簡単な説明】

図１ａは中空繊維内液型の気液接触炭酸ガス溶解装置で
あり、図１ｂは中空繊維内ガス型の気液接触炭酸ガス溶
解装置である。 図２は図１３のガス溶解装置を用いた本考案の飲料水へ
の炭酸ガス溶解装置の１例である。 １・・・・・・液体入口、２・・・・・・ガス入口、３
・・・・・・多孔質中空繊維、４・・・・・・中空繊維
支持接着剤、５・・・・・・外筒、６・・・・・・液側
圧力調整バルブ、７・・・・・・ガス溶解液出口バルブ
、８・・・・・・ガス抜き口、９・・・・・・水供給ポ
ンプ、１０・・・・・・逆流防止弁、１１・・・・・・
熱交換器、１２・・・・・・炭酸ガスボンベ、１３・・
・−・・フィルタ１４・・・・・・ガス圧調整バルブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 飲料水を冷却する手段と、疎水性多孔質中空糸を用いた
   気液接触炭酸ガス溶解装置と、該飲料水を該中空糸の内
   部又は外部へ炭酸ガスの圧力以上で供給する手段と、炭
   酸ガスを該中空糸の外部又は内部へ加圧供給する手段を
   有することを特徴とする飲料水への炭酸ガス溶解装置。