JPS6136444B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体又は固体混合液体などの流体中に
混在する気泡を合体集合させて脱気を容易にする
ための気泡集合方法に関する。

工業用水（例えばボイラ用水）、油圧（難燃性
流体を含む）・水圧システムの作動流体、セラミ
ツクス材料用等スラリー状液、製紙機械のうちコ
ート紙等の製造過程で用いるスラリー状の塗工
液、フイルム・テープ等の塗液、潤滑油、焼入れ
用冷却後、薬液、流動性食品等の如き液体中に
は、それらの取扱い時などに気泡が混入してしま
い、そのために機器の損傷、エアーレーシヨン及
びキヤビテーシヨンによるエロージヨン、騒音、
流体劣化、製品不良、組織むら等を起す問題があ
り、気泡を分離除去することが必要である。

従来、上記流体中に混入した気泡を除去する方
式として気泡の浮力を利用するようにしたものが
種々考えられているが、微細な気泡は浮力が小さ
いために粘度が大きな流体の場合には浮上するの
に長時間を要したり、また浮上しないために分離
することができないという問題を有し、また脱気
のために大型のタンク等を備える必要がある等の
問題を有していた。

本発明は、気泡を集結合させて生長させること
により気泡の除去を容易かつ確実に行わせること
ができるようにしたもので、内部に円筒状の空間
部を有する容器を使用し、前記空間部の一端より
該空間部に対し接線方向に、円筒中心軸上の圧力
分布が一端より他端に向つて上昇し最高値を示し
て下降する状態を形成するような前記空間部の他
端に向う旋回流を生じる流入速度をもつて流体を
流入させ、前記旋回流の旋回中心軸付近にしてか
つ流入位置付近から最高圧力位置までの間におい
て気泡の集結合、生長を行わしめることを特徴と
する流体中の気泡集合方法、に係るものである。

以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図及び第２図は本発明の方法を実施する装
置の一例を示すもので、内部に円筒状の空間部を
形成する容器である円筒体１の蓋２にて閉塞され
た側の端部に、接線方向に流体を流入するように
流入口３を開口させて流体流入管４を接続する。
図中５は流体供給用のポンプ、６は円筒体１の他
端を閉塞する蓋７に開口する流出口８に接続した
流体流出管を示す。

上記構成において、流入口３から円筒体１内部
に流体を導入すると、円筒体１の内部に旋回流が
生じ、旋回流により流体に遠心方が働く。遠心力
は回転による流体の接線方向流速の２乗に比例し
回転半径に反比例する。従つて、円筒体１中央の
旋回中心付近の圧力が低下する。

このため、前記旋回流についてみると、流入口
３付近の接線方向流速が最大となるので、入口を
含む軸に直角な平面における遠心力が最も大きく
なり、よつてこの部分の旋回中心部の圧力が円筒
体１の内壁部に比して最も低くなる現象が生じ
る。流体が前記流入口３位置から下流に移行する
と、接線方向流速に比して軸流速度が相対的に大
きくなるために接線方向流速が低下し、遠心力の
減少により円筒体１内壁部と旋回中心部との圧力
の差が減少する。更に下流に移行すると、流れの
遠心効果は消失し、円筒体１内部と旋回中心部と
の圧力に有意差がなくなる。

次に、前記旋回中心部における圧力を、円筒体
１の長さ方向位置において測定する実験を行つた
ところ、第３図に示す如き重要なデータが得られ
た。本例は円筒体１内径40〓、高さ360mm、流入
口３の寸法10mm幅×20mm高さの装置において粘度
46cstの流体（油圧作動油）を流入量30／min
以上、流入口３部流入速度換算2.5ｍ／sec以上の
条件で流入せしめた場合の実験例である。即ち、
流入口３から円筒体１内に接線方向より流体を流
入すると、流体流入量が多いとき旋回流による旋
回中心部の圧力は、流入口３付近の円筒軸中心Ａ
近傍が最も低く下流に向つて徐々に増加して行
き、最高値となつた後、減少するということが判
明した。流入流量を多くすると流入口３付近円筒
軸中心と下流の最高値部の圧力差が増大するこ
と、及び流入流量が変化しても流入流量が所定量
以上であれば最高値が生じる流入口３からの軸流
方向の距離的位置Ｃは殆んど変らないことが判つ
た。

すなわち、円筒体１の蓋２近傍において接線方
向から円筒体１内に流体を流入して旋回流に所要
の遠心力が生ずるような流入量とすると、旋回中
心部において、下流側のある点より流入口付近円
筒状中心の方が圧力が低くなる現象が生じること
が判明した。

これにより、上記流体中に気泡が混在していれ
ば、流入口付近円筒軸中心と下流側に存在する最
高値との圧力差により、気泡は圧力の低い流入口
付近円筒軸中心側に押し戻される力を受けて停滞
或いは押し戻されることになる。

従つて、上記作用を利用し、気泡を旋回中心側
に集めるようにすれば、気泡を自然に集結合、生
長させることが可能であることを見出した。

下流側旋回中心の圧力が入口部より高くなる一
つの確認例として、円筒体１の内径40〓、高さ
360mm、流入口３の大きさ10mm幅×20mm高さの装
置において、粘度46cst（センチストークス）の
流体（油圧作動油）を、流入量30／min流入口
３部流入速度2.5ｍ／secの条件で流入せしめたと
ころ、油中に混在する0.1mm〓程度以上の気泡が
流入口３付近に集合して生長する効果があつた。

上述したように気泡が集結合、生長して大径化
Ｂすると、流入口３側に押し戻す力と流体力のバ
ランスが崩れて自然に下流側に流出する。従つて
流体流出管６をタンク等に接続しておけば、浮力
の大きくなつた大径の気泡Ｂは自力によつて容易
に上昇し放気されることになる。しかしこの場
合、気泡Ｂが流出口８、流体流出管６を通つてタ
ンク等に吹き出されるとき、衝突などの要因によ
り再び小径に分離されてしまうおそれがある。こ
のため気泡は集結合、生長した時点で除去してし
まうことが好ましい。

次にその方法について説明する。

第１図に示す如く、蓋２における円筒体１の中
心位置（旋回中心）に弁９を備えた空気抜管１０
を接続する。このようにして弁９を開くと、一般
に円筒体１内中心軸圧力が大気より高いことによ
り、流入口３付近円筒軸中心に集結合、生長した
気泡Ｂは空気抜管１０を介して自然に排出除去さ
れる。この際、流体に与えられる加速度が大きく
円筒体中心軸の圧力が低いため空気抜管１０を介
して外部に排出できない場合は別にポンプを設置
し空気の吸出しを行う必要がある。第４図は空気
抜管１０を前記と反対の流体流出側から旋回中心
に挿入して開口させるようにした例を示すもので
あるが、前記と全く同様に作用することができ
る。このとき効果的に気泡を除去するには、気泡
が集結合、生長する位置に空気抜管１０を開口さ
せるようにする。

また、第５図及び第６図は本発明の方法を具現
化した第１図の容器の変形例を示すもので、旋回
流による気泡集合能力は円筒体１の半径に反比例
して大となるので、特に重要である流入口３付近
の半径の大きさを下流側の径に比して小さくする
ように形成している。この場合も円筒中心軸上の
圧力分布が一端より他端に向い上昇し最高値を示
して下降すべくなすことが必要である。このよう
にすれば、流体が他端側に移行すると円筒内径が
増大するので、流体の旋回流速が急速に低下する
ことなり、よつて前記圧力差を増大させたり或い
は下流側に存在する圧力の最高値位置を選定する
こともできる。また図示の円筒体１は流入口３部
円筒内径のままの直管状のものに比しより大径化
して下流側に流出するようにしている。

尚、本発明は上記実施例にのみ限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々変更を加え得るものである。

上述した本発明の流体中の気泡集合方法によれ
ば、下記の如き優れた効果を奏し得る。

(i) 一端が閉塞された円筒体の内部に、閉塞側端
部において接線方向より流体を流入するに際
し、円筒中心軸上の圧力分布が一端より他端に
向つて上昇し最高値を示して下降する状態を形
成するようにしているので、旋回中心の流入口
付近において気泡の集結合、生長を行わしめる
ことができる。

(ii) 気泡の大径化により浮力を増大させることが
できるので、後の気泡除去操作が容易となる。

(iii) 特に除去が困難であつた粘度の高い流体中に
混在する微細な気泡も除去が可能になる。

(iv) 簡単な装置によつて容易に実施することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を
示す切断側面図、第２図は第１図の平面図、第３
図は旋回中心位置の圧力を測定した結果を示すグ
ラフ、第４図は気泡を除去する方法の例を示す説
明図、第５図及び第６図は夫々第１図に示した装
置の変形例を示す切断側面図である。 １は円筒体、２は蓋、３は流入口、９は弁、１
０は空気抜管を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部に円筒状の空間部を有する容器を使用
   し、前記空間部の一端より該空間部に対し接線方
   向に、円筒中心軸上の圧力分布が一端より他端に
   向つて上昇し最高値を示して下降する状態を形成
   するような前記空間部の他端に向う旋回流を生じ
   る流入速度をもて流体を流入させ、前記旋回流の
   旋回中心軸付近にしてかつ流入位置付近から最高
   圧力位置までの間において気泡の集結合、生長を
   行わしめることを特徴とする流体中の気泡集合方
   法。