WO2015140904A1 - スリットノズルスプレー脱泡方法及びその装置 - Google Patents

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    • B01D—SEPARATION
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/02—Foam dispersion or prevention

Definitions

  • the present invention includes various foods such as milk, soy milk and fruit juice, health supplements or nutrients, pharmaceuticals such as drinks, cosmetics such as facial liquids and hair washing materials, paints, battery pastes, other polymer resins, etc.
  • the present invention relates to a slit nozzle spray defoaming method and apparatus for eliminating bubbles mixed in various liquid materials including a viscous liquid material.
  • a defoaming apparatus or method called a cyclone or a centrifugal separation system is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the present invention has been made paying attention to the above points, and by separating the bubble contained from the liquid component by discharging and spraying the bubble-containing liquid from the slit nozzle mechanism facing the reduced pressure environment. It is an object of the present invention to provide a slit nozzle spray defoaming method and apparatus for diffusing radially and effectively sucking and exhausting air to store a liquid component to obtain a degassed liquid component.
  • the present invention can solve the above problems by providing the following configuration.
  • a foam-containing liquid pressurizing and holding step capable of introducing the foam-containing liquid in a pressurized state
  • a spraying process in which the gas-containing liquid is separated from the liquid by spraying and discharging the bubble-containing liquid to be pressurized and transferred radially from a slit nozzle mechanism formed by a slit hole and a coiled wire rod crossing the slit hole,
  • a decompression process that can inhale and discharge gas components in an enclosed manner
  • Liquid content storage tank process that can store and store the separated liquid content
  • a transfer process for removing the defoamed liquid A slit nozzle spray defoaming method characterized by comprising:
  • a foam-containing liquid holding mechanism capable of holding the foam-containing liquid under pressure
  • a plurality of vertical holes for dispersing and introducing the foam-containing liquid from the foam-containing liquid holding mechanism are provided with slit holes, and the gap between adjacent wire rods of the coiled wire that intersects with the slit holes is used as a spray nozzle.
  • Nozzle mechanism that can vaporize and separate
  • a gas-liquid separation mechanism comprising a hollow chamber provided with a vacuum exhaust hole in front of the outer periphery of the slit nozzle mechanism and a storage chamber capable of storing a liquid component;
  • a slit nozzle spray defoaming device characterized by comprising:
  • the wire of the slit nozzle mechanism is engaged and fixed in a locking groove recessed in a coil shape, and the cross-sectional shape of the adjacent wire has a throttle structure in which the bubble-containing liquid introduction side is gradually narrowed.
  • the wire of the slit nozzle mechanism is any one of an isosceles triangle, a baseball type, a diamond cut type, a circle or an ellipse in cross-sectional shape.
  • the slit nozzle spray deaerator according to any one of the above.
  • the spray nozzle configuration for pressurizing and spraying the foam-containing liquid is formed as a spiral slit between adjacent wire rods of the coil-shaped wire crossing the slit hole and the foam-containing liquid is radially formed.
  • the contained bubbles can be separated or assembled to promote gas-liquefaction in the spray state, and separation from the liquid component is performed very effectively in a reduced pressure environment.
  • Partially cutaway side view showing one embodiment of a slit nozzle spray defoaming apparatus according to the present invention II-II line enlarged sectional view of FIG. Cross-sectional end view taken along line III-III in FIG. Sectional end view taken along line IV-IV in FIG. (A), (b), (c), (d) and (e) Enlargement of the main part showing various examples of the coil-shaped wire of the slit nozzle mechanism and the overall configuration in which this wire is locked and fixed Cross section A developed view showing a slit nozzle mechanism formed in a cylindrical shape in a flat shape and partially cut out a wire.
  • reference numeral 1 denotes a foam-containing liquid holding mechanism capable of pressurizing and supplying foam-containing liquid with a pump or the like. It is connected.
  • Reference numeral 3 denotes a slit nozzle mechanism provided at the tip of the foam-containing liquid holding mechanism 1.
  • a coil-shaped locking groove 6 is provided on the outer peripheral side surface 5 of the bottomed cylindrical body 4, and adjacent locking grooves 6 are formed.
  • a slit hole 7 is formed across, and a plurality of vertical holes 8 formed in an annular shape with the same diameter on the periphery of the bottom surface of the bottomed cylindrical body 4 are provided in communication with the slit hole 7. Then, the coil-shaped wire 9 having a preferred cross-sectional shape is engaged and fixed in the coil-shaped locking groove 6 to obtain a spray nozzle 10 having a width of micron to millicm between adjacent wires 9. it can.
  • a minute spray nozzle 10 is formed in a state orthogonal to the slit hole 7. Then, the coiled wire 9 is fixed in the coiled state with both ends of the beginning and end of winding, or the desired portion of the coiled wire is spot-welded, for example, by spot welding.
  • the body 4 can be fixed and fixed integrally. And as for the cross-sectional structure of the coiled strand wire 9, many things are considered as shown in FIG. 5.
  • FIG. 5A In contrast to the acting force of the bubble-containing liquid acting in the direction of the arrow, the configuration of FIG. 5A has an isosceles triangle cross section, and the spray nozzle 10 has a flat plane through which the adjacent wire 9 passes through the cross-section restriction configuration ⁇ .
  • FIG. 1 and FIG. 3 are of the home base type, and the adjacent wires 9 are provided with a cross-section restricting configuration ⁇ , and are flattened through a narrow passage shape ⁇ . It has a shape with a flat surface.
  • the vaporized bubble component and the liquid component work on an average from a flat plane, but in the process of reaching and passing through the spray nozzle 10, the cross-section restriction configuration ⁇ As a result, the bubbles are adjacent to each other so that they can rapidly spread by spraying.
  • FIG. 5 (c) cuts both triangular lines and has a diamond shape in cross section, and the opening of the spray nozzle 10 is expanded in a cross-sectional trumpet shape ⁇ . It is possible to promote the action and expand the bubble to make the separation from the liquid component more effective.
  • the cross-sectional shapes are circular and elliptical.
  • the opening of the spray nozzle 10 is expanded in a trumpet shape ⁇ , the diagram of FIG.
  • the spreading action of the gas component is particularly promoted, and more effective separation of the gas component and the liquid component can be performed effectively.
  • (b) and (e) are provided with a narrow passage shape ⁇ in the middle, so that the bubble passing therethrough is elongated, and vaporization is performed more effectively by spray diffusion at the open end. be able to.
  • the cross-sectional shape of the wire 9 is more preferably a throttle configuration ⁇ that gradually narrows on the introduction side of the bubble-containing liquid in an adjacent state, and on the spray side, a trumpet shape ⁇ that gradually expands. It has been found that a certain configuration is more effective in degassing the gas than in the liquid.
  • Reference numeral 11 denotes a gas-liquid separation mechanism, which is disposed in front of the outer periphery of the slit nozzle mechanism 3 and includes a hollow chamber 12 that effectively diffuses and sucks gas components, and a storage chamber 13 that temporarily stores liquid components. Composed.
  • Reference numeral 14 denotes a vacuum pump connected to the hollow chamber 12, and 15 denotes a liquid supply pipe connected to the storage chamber 13, which is provided with an on-off valve 16 capable of adjusting the flow rate and is stored in the storage chamber 13.
  • the on / off valve 16 can be controlled in flow rate or on / off control by the action of a sensor 17 provided above and below the gas-treated liquid component.
  • the foam-containing liquid various foods, health supplements, pharmaceuticals, cosmetics, and liquids in the manufacturing process or the final process such as paints, batteries, pastes, etc. are used, and the liquid is supplied to the tank T of the foam-containing liquid holding mechanism 1. Pressurized with a pump or the like and supplied through the tube 2.
  • the bubble-containing liquid in the tank tank T is distributed and supplied to the plurality of vertical holes 8 of the bottomed cylindrical body 4, enters the slit hole 7, and is supplied to the slit nozzle mechanism 3. Pressure is transferred toward the coil-shaped wire rod 9 engaged with the locking groove 6 formed in the outer periphery of the bottom cylindrical body 4, and bubbles in the foam-containing liquid are vaporized from the spray nozzle 10 to form the hollow chamber 12. In addition, the liquid is discharged while maintaining the liquid state.
  • the spray nozzle 10 faces the hollow chamber 12 in a reduced pressure environment, the gas component discharged from the spray nozzle 10 is quickly sucked and exhausted by the vacuum pump 14, and the gas component is removed. The liquid component falls into the storage chamber 13 and is stored.
  • the deaerated liquid stored in the storage chamber 13 is supplied through the liquid supply pipe 15, and the on / off valve 16 is operated according to the elevation of the liquid level by the function of the sensor 17 provided in the storage chamber 13.
  • the deaeration fluid can be smoothly and continuously fed out by adjusting the flow rate.

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Abstract

　減圧環境内に臨まれるスリットノズル機構より含泡液体を吐出噴霧させて包含されている気泡分を、液体分と分離させて放射状に拡散させ、有効に吸気排気させて、液体分を貯蔵させて脱気状態の液体分を得るようにしたスリットノズルスプレー脱泡方法及びその装置の提供であり、加圧状態で含泡液体を導入できる含泡液体加圧保持工程、加圧移送される含泡液体をスリット孔７とこのスリット孔７と交叉するコイル状の線材９とで形成されるスリットノズル機構３より放射状に噴霧吐出させて、気体分と液体分とを分離させるスプレー工程、気体分を包囲状に吸気排出できる減圧処理工程、分離された液体分を収納貯溜できる液体分保留槽工程、脱泡された液体分を取り出すようにした移送工程、とより成ることを特徴とするスリットノズルスプレー脱泡方法。

Description

スリットノズルスプレー脱泡方法及びその装置
　本発明は、ミルク、豆乳、果汁などの各種食品、健康補助食品又は栄養剤、ドリンク剤等の医薬品或は、美顔液、洗髪料等の化粧品、更には塗料、バッテリーペースト、その他高分子樹脂等の粘性のある液状体を含む種々の液状体中に混在する気泡を排除するスリットノズルスプレー脱泡方法及びその装置に関する。
　液体状の各種食品、化成品、医薬品等の製造過程における気泡の混入は、製品の容量の誤差、品質低下、劣化等の多くの弊害を伴い、製造過程中に気体を除去する消気、脱気等の処理工程が組み込まれている。
　上記液体製品の製造過程に混入ないし発生する気泡は、有効に排除するのが好ましく、数多くの構成、装置が知られている。
　例えば、サイクロンないし遠心分離方式と呼ばれる脱泡装置や方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００６－２７０１２号公報 特開平１０－４３２９３号公報
　上記した特許文献１，２は、いずれも含泡液体を容器内へ導入するに際し、円周方向に旋回させてその旋回流通路に塞板として網板を配設して気泡を分離させていたり、中央に設けた円筒状の濾過体を配設して気泡を分離させて液体分と分離させて脱泡しており、単に網の目や濾過体の目の大きさによって脱気分が規制されるという問題は避けられない。
　本発明は、叙上の点に着目して成されたもので、減圧環境内に臨まれるスリットノズル機構より含泡液体を吐出噴霧させて包含されている気泡分を、液体分と分離させて放射状に拡散させ、有効に吸気排気させて、液体分を貯蔵させて脱気状態の液体分を得るようにしたスリットノズルスプレー脱泡方法及びその装置を得るようにしたことを目的とする。
　この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
　（１）加圧状態で含泡液体を導入できる含泡液体加圧保持工程、
　加圧移送される含泡液体をスリット孔とこのスリット孔と交叉するコイル状の線材とで形成されるスリットノズル機構より放射状に噴霧吐出させて、気体分と液体分とを分離させるスプレー工程、
　気体分を包囲状に吸気排出できる減圧処理工程、
　分離された液体分を収納貯溜できる液体分保留槽工程、
　脱泡された液体分を取り出すようにした移送工程、
とより成ることを特徴とするスリットノズルスプレー脱泡方法。
　（２）含泡液体を加圧保持できる含泡液体保持機構、
　前記含泡液体保持機構よりの含泡液体を分散導入する複数の縦孔にスリット孔を穿ち、このスリット孔と交叉するコイル状の線材の隣り合う線材間をスプレーノズルとして気液分と液体分とを放射状に気化分離できるスリットノズル機構、
　前記スリットノズル機構の外周前方に減圧排気孔を備えた中空室と液体分を貯溜できる貯溜室とを備えた気液分離機構、
とより成ることを特徴とするスリットノズルスプレー脱泡装置。
　（３）スリットノズル機構の線材は、コイル状に凹設した係止溝に係合固定し、隣り合う線材の断面形状が、含泡液体の導入側は漸次狭少となる絞り構造とし、噴霧側は、漸次拡開するラッパ状として成ることを特徴とする前記（２）記載のスリットノズルスプレー脱泡装置。
　（４）スリットノズル機構の線材は、断面形状において、二等辺三角形、ベースボール型、ダイヤカット型、円形又は楕円のうちのいずれか一つであることを特徴とする前記（２）又は（３）いずれか一項に記載のスリットノズルスプレー脱泡装置。
　本発明によれば、含泡液体を加圧噴霧させるスプレーノズル構成が、スリット孔とスリット孔と交叉するコイル状の線材の隣り合う線材間のスパイラルスリットとして形成され、かつ含泡液体は放射状に噴霧されると共に、含有気泡の分断ないしは集合を可能としてスプレー状態での気液化を促進し、しかも液体分との分離は減圧環境下できわめて有効に行われる。
　特に、粘稠性のある含泡液体の脱泡により有効に作用すると共に、各種食品用は勿論のこと、医薬、化粧品、化学薬品など広く活用できる。
本発明に係るスリットノズルスプレー脱泡装置の一実施例を示す一部切欠側面図 図１のＩＩ－ＩＩ線拡大断面図 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面端面図 図３のＩＶ－ＩＶ線断面端面図 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及び（ｅ）　スリットノズル機構のコイル状の線材とこの線材が係止固定される全体の構成の種々異なった例を示す要部の拡大断面図 筒状に形成されるスリットノズル機構を平面状に拡開して線材を一部切欠して示す展開図
　以下に、本発明の実施例を説明する。
　図面について、１は含泡液体をポンプ等で加圧供給できる含泡液体保持機構を示し、所望の容積を備えたタンク槽Ｔを有し、含泡液体が加圧流通される管体２が接続されている。
　３は、前記含泡液体保持機構１の先端に設けられるスリットノズル機構であって、有底筒体４の外周側面５にコイル状の係止溝６が設けられ、隣り合う係止溝６を横切ってスリット孔７が形成されると共に、前記有底筒体４の底面周縁に同径環状に穿った複数の縦孔８は、前記スリット孔７と連通して設けられる。そして好みの断面形状のコイル状の線材９を、前記コイル状の係止溝６に係入固定して隣り合う線材９間にミクロン単位からミリセンチメートル単位の幅員のスプレーノズル１０を得ることができる。即ち、スリット孔７に対して直交した状態で微少なスプレーノズル１０が形成される。そして、コイル状の線材９は、コイル状に捲装する状態で、捲き始め及び捲き終わりの両端を固定するか、或はコイル状捲き線の好みの箇所をスポット溶接などにより、前記有底筒体４に一体的に固定固着させることができる。そして、コイル状の捲き線の線材９の断面構成は、図５に示すように幾多のものが考慮される。
　矢符方向に働く含泡液体の作用力に対し、図５（ａ）の構成では断面二等辺三角形であり、スプレーノズル１０は、隣り合う線材９が断面絞り構成αを経て、フラットな平面に向かっており、また図５（ｂ）及び図１，図３の線材９の構成はホームベース型であり、隣り合う線材９同士が断面絞り構成αを備え、細状通路形状βを経て、フラットな平面を備えた形状を備える。したがって、之等のスプレーノズル１０より吐出する瞬間にはフラットな平面より気化気泡分と液体分とが平均的に分離して働くが、スプレーノズル１０に到達して通過する過程では断面絞り構成αによって絞り込まれるので、隣り合う気泡同士が重合して急速なスプレー拡散できるという働きを奏する。
　更に、図５（ｃ）は三角形状の両線をカットし、断面ダイヤ形状としてあり、スプレーノズル１０の開口部は断面ラッパ状γに拡開しているので、特に噴射する気泡分は拡開作用を促進して気泡化を拡大進行して液体分との分離をより有効に働かせることができる。
　図５（ｄ），（ｅ）は、断面形状が円形及び楕円形であるが、この場合もスプレーノズル１０の開口部がラッパ状γに拡開しているので、図５（ｃ）のダイヤ構成と同様に吐出されるスプレー吐出では、特に気体分の拡開作用が促進されて、より有効な気体分と液体分との分離が有効に行うことができる。
　なお、（ｂ）及び（ｅ）には、途中に細状通路形状βを備えているので、通過する気泡分は細長化され、開口端でのスプレー拡散により、より気化を効果的に行わせることができる。
　上記構成において、線材９の断面形状は、隣り合う状態で含泡液体の導入側では漸次狭少となる絞り構成αであることがより好ましく、また噴霧側では、漸次拡開するラッパ状γである構成の方が気体を液体中より脱泡させる作用が有効であることが分かっている。
　１１は、気液分離機構であって、前記スリットノズル機構３の外周前方に配設され、気体分を有効に拡散吸引する中空室１２と、液体分を一時的に貯溜する貯溜室１３とによって構成される。
　１４は、前記中空室１２に接続される真空ポンプ、１５は前記貯溜室１３と接続される給液管であって、流量調節可能な開閉弁１６を備え、貯溜室１３内に貯溜される脱気処理された液体分を上下に設けたセンサ１７の働きで前記開閉弁１６を流量ないし開閉制御できるようにしてある。
　１８は、前記スリットノズル機構３に設けられる鍔部３ａと、含泡液体保持機構１のタンク槽Ｔの鍔部Ｔａとを対向させて、パッキン１９を介して固着できる締付ビスを示す。
　叙上の構成に基づいて作用を説明する。
　含泡液体としては、各種食品，健康補助食品、又は医薬品，化粧品更には塗料，バッテリー，ペースト等の粘性である製造過程ないし最終工程の液体を用い、含泡液体保持機構１のタンク槽Ｔへポンプ等で加圧して管体２を介して供給される。
　タンク槽Ｔ内の含泡液体は、有底筒体４の複数の縦孔８へ分散供給され、かつスリット孔７に侵入し、スリットノズル機構３へ送給され、このスリットノズル機構３の有底筒体４の外周に穿ってある係止溝６に係入しているコイル状の線材９に向かって加圧移送され、スプレーノズル１０より含泡液体中の気泡は気化して中空室１２へ放射状に吐出し、併せて液体分も液状を保持して吐出される。
　スプレーノズル１０は、減圧環境にある中空室１２に臨まれているので、このスプレーノズル１０より吐出される気体分は真空ポンプ１４により速やかに吸引され、排気されると共に、気体分が除去された液体分は貯溜室１３内に落下し貯溜される。
　そして、貯溜室１３内に貯溜した脱気液体は、給液管１５を経て給出されるが、貯溜室１３内に配設されているセンサ１７の働きで液位の昇降に応じて開閉弁１６の流量調節を行わせて連続して脱気流体を円滑に給出させることができる。
　　１　　含泡液体保持機構
　　２　　管体
　　３　　スリットノズル機構
　３ａ　　鍔部
　　４　　有底筒体
　　５　　外周側面
　　６　　係止溝
　　７　　スリット孔
　　８　　縦孔
　　９　　線材
　１０　　スプレーノズル
　１１　　気流分離機構
　１２　　中空室
　１３　　貯溜室
　１４　　真空ポンプ
　１５　　給液管
　１６　　開閉弁
　１７　　センサ
　１８　　締付ビス
　１９　　パッキン
　　α　　絞り構成
　　β　　細状通路形状
　　γ　　ラッパ状
　　Ｔ　　タンク槽
　Ｔａ　　鍔部

Claims (4)

  1. 　加圧状態で含泡液体を導入できる含泡液体加圧保持工程、
    　加圧移送される含泡液体をスリット孔とこのスリット孔と交叉するコイル状の線材とで形成されるスリットノズル機構より放射状に噴霧吐出させて、気体分と液体分とを分離させるスプレー工程、
    　気体分を包囲状に吸気排出できる減圧処理工程、
    　分離された液体分を収納貯溜できる液体分保留槽工程、
    　脱泡された液体分を取り出すようにした移送工程、
    とより成ることを特徴とするスリットノズルスプレー脱泡方法。
  2. 　含泡液体を加圧保持できる含泡液体保持機構、
    　前記含泡液体保持機構よりの含泡液体を分散導入する複数の縦孔にスリット孔を穿ち、このスリット孔と交叉するコイル状の線材の隣り合う線材間をスプレーノズルとして気液分と液体分とを放射状に気化分離できるスリットノズル機構、
    　前記スリットノズル機構の外周前方に減圧排気孔を備えた中空室と液体分を貯溜できる貯溜室とを備えた気液分離機構、
    とより成ることを特徴とするスリットノズルスプレー脱泡装置。
  3. 　スリットノズル機構の線材は、コイル状に凹設した係止溝に係合固定し、隣り合う線材の断面形状が、含泡液体の導入側は漸次狭少となる絞り構造とし、噴霧側は、漸次拡開するラッパ状として成ることを特徴とする請求項２記載のスリットノズルスプレー脱泡装置。
  4. 　スリットノズル機構の線材は、断面形状において、二等辺三角形、ベースボール型、ダイヤカット型、円形又は楕円のうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項２又は３いずれか一項に記載のスリットノズルスプレー脱泡装置。
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