(57)【要約】  このスラリー床式気泡塔１００用の小泡化装置１３０は、気泡塔本体１１０の内部に設けられ、気泡塔本体１１０内部を下方から浮上してきた気泡１０を該気泡１０より小さな小泡１２に分割する分割部１３４と、分割部１３４により分割された小泡１２が再合一しないように、分割部１３４から小泡１２を案内して分散させる案内流路１３６と、を備える。
2007114273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリー床式気泡塔の内部に設けられる小泡化装置であって、
前記スラリー床式気泡塔内部を下方から浮上してきた気泡を該気泡よりも小さな小泡に分割する分割部と；
前記分割部によって分割された小泡が再合一しないように、前記分割部から前記小泡を案内して分散させる案内流路と；を備えるスラリー床式気泡塔用の小泡化装置。
【請求項２】
前記案内流路は、前記案内流路の気泡入口と気泡出口とが水平方向に互いに離隔した位置となるように形成される請求項１に記載のスラリー床式気泡塔用の小泡化装置。
【請求項３】
前記案内流路は、湾曲した管の内部に形成される請求項１に記載のスラリー床式気泡塔用の小泡化装置。
【請求項４】
隣接する２つの前記管の気泡出口側端部の中心軸間の水平方向の距離は、気泡入口側端部の中心軸間の水平方向の距離よりも大きい請求項３に記載のスラリー床式気泡塔用の小泡化装置。
【請求項５】
前記管は、管の長さ方向に沿って開口部を有する請求項３に記載のスラリー床式気泡塔用の小泡化装置。
【請求項６】
前記管が傾斜している部分では、前記開口部は、前記管の下面側に形成される請求項５に記載のスラリー床式気泡塔用の小泡化装置。
【請求項７】
前記開口部は、前記管の長さ方向に沿って形成されたスリット、または、前記管の長さ方向に沿って形成された２つ以上の貫通孔である請求項５に記載のスラリー床式気泡塔用の小泡化装置。
【請求項８】
前記スラリー床式気泡塔内部の水平面内中央部に配置される請求項１に記載のスラリー床式気泡塔用の小泡化装置。
【請求項９】
液体中に固体粒子を懸濁させたスラリーを収容する気泡塔本体と；
前記気泡塔本体の下部に配設され、前記液体または前記スラリーにガスを供給するガス供給部と；
前記気泡塔本体の内部に設けられた小泡化装置と；を備え、
前記小泡化装置は、前記気泡塔本体を下方から浮上してきた気泡を該気泡より小さな小泡に分割する分割部と、前記分割部により分割された小泡が再合一しないように、前記分割部から前記小泡を案内して分散させる案内流路と、を有するスラリー床式気泡塔。
【請求項１０】
前記案内流路は、前記案内流路の気泡入口と気泡出口とが水平方向に互いに離隔した位置となるように形成される請求項９に記載のスラリー床式気泡塔。
【請求項１１】
前記案内流路は、湾曲した管の内部で構成される請求項９に記載のスラリー床式気泡塔。
【請求項１２】
隣接する２つの前記管の気泡出口側端部の中心軸間の水平方向の距離は、気泡入口側端部の中心軸間の水平方向の距離よりも大きい請求項１１に記載のスラリー床式気泡塔。
【請求項１３】
前記管は、管の長さ方向に沿って開口部を有する請求項１１に記載のスラリー床式気泡塔。
【請求項１４】
前記管が傾斜している部分では、前記開口部は、前記管の下面側に形成される請求項１３に記載のスラリー床式気泡塔。
【請求項１５】
前記開口部は、前記管の長さ方向に沿って形成されたスリット、または、前記管の長さ方向に沿って形成された２つ以上の貫通孔である請求項１３に記載のスラリー床式気泡塔。
【請求項１６】
前記小泡化装置は、前記気泡塔本体の水平面内中央部に配置される請求項９に記載のスラリー床式気泡塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラリー床式気泡塔用の小泡化装置およびスラリー床式気泡塔に関する。
本願は、２００６年３月３０日に出願された日本国特許出願第２００６−９５１０１号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
スラリー床式気泡塔は、液体と固体粒子とからなるスラリーを内部に充填した塔内の下部から気泡を吹き込んで気泡をスラリー中に分散させるものである。気泡塔の内部には、大小様々な大きさの気泡が塔内を循環・上昇するが、気泡とスラリーの上昇流は、気泡塔の塔壁周辺部よりも気泡塔の中心軸（中央）付近を連続して上昇する傾向がある。そのため、気泡塔の中心軸付近で気泡の合一が起き、大きいサイズの気泡を生成する傾向がある。このような大きいサイズの気泡は、下記の（ｉ）および（ｉｉ）の理由により、気泡内のガスがスラリー中に溶解する速度（気泡塔全体で単位時間あたりに溶解するガスの量。以下、「ガスの溶解速度」という。）を低下させる原因となる。
（ｉ）大きいサイズの気泡は、気液の接触面積を減少させる
（ｉｉ）大きいサイズの気泡は、塔内を上昇する速度が大きい（塔内滞留時間が短い）ため、気泡内のガスがスラリー中に十分に溶解しないまま塔内を通過してしまう【０００３】
以上の問題を解決するために、従来の気泡塔では、塔の途中に多孔板などの分散装置（分散板）を設けて、ガスの再分散（小さいサイズの気泡に分割する）を図る方法が用いられてきた（例えば、非特許文献１を参照）。しかし、このような方法では、気泡が分散板などを通過する際の抵抗によって、気泡の上昇速度が著しく低減され、気泡のエアリフト効果による固体粒子の分散効果が低減される、すなわち、分散板よりも上方へ固体粒子が通過しにくくなる。【０００４】
また、気泡の上昇速度が著しく低減されることを抑制するためには、開口率の大きい多孔板やメッシュ状の分散装置を用いる方法があるが、これらの方法では、分散装置を通過した気泡が分散装置の上方で再び合一して、大きいサイズの気泡を生成しやすいという問題があった。なお、開口部のサイズを大きくして、上昇速度が低減されるのを抑制する方法もあるが、この方法では、十分に気泡を分割することができない。【０００５】
さらに、ガス吹込み口の上方に、撹拌翼などの回転体を配置して気泡の分散を図る方法がある（例えば、非特許文献２を参照）。しかし、この方法では、回転体の回転用の動力を必要とする。【０００６】
【非特許文献１】柘植秀樹・海野肇共著、「『泡』技術−使う、作る、排除する」、初版、株式会社工業調査会、２００４年４月、ｐ．７５−８１
【非特許文献２】疋田晴夫著、「化学工学通論Ｉ」、初版、株式会社朝倉書店、１９８２年２月、ｐ．１５５−１５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、スラリー床式気泡塔用の小泡化装置およびこれを備えるスラリー床式気泡塔において、気泡の上昇速度を著しく低減させることなく、固体粒子のスラリー中への分散効果を保持しながら、気泡内のガスの溶解速度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、分散装置の形状を工夫することにより、気泡の上昇速度を著しく低減させることなく、固体粒子のスラリー中への分散効果を保持しながら、気泡の再分散を図ることで気液の接触面積を大きくできるとともに、塔内の中心軸付近を連続して上昇する気泡とスラリーの流れを妨げることで気泡の塔内滞留時間を長くすることができることを見出した。さらに、これらの作用により、気泡内のガスの溶解速度を高めることができることを見出した。そして、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。【０００９】
すなわち、本発明の小泡化装置は、スラリー床式気泡塔の内部に設けられる小泡化装置であって、前記スラリー床式気泡塔内部を下方から浮上してきた気泡を該気泡よりも小さな小泡に分割する分割部と；前記分割部によって分割された小泡が再合一しないように、前記分割部から前記小泡を案内して分散させる案内流路と；を備える。【００１０】
本発明のスラリー床式気泡塔は、液体中に固体粒子を懸濁させたスラリーを収容する気泡塔本体と；前記気泡塔本体の下部に配設され、前記液体または前記スラリーにガスを供給するガス供給部と；前記気泡塔本体の内部に設けられた小泡化装置と；を備え、前記小泡化装置は、前記気泡塔本体を下方から浮上してきた気泡を該気泡より小さな小泡に分割する分割部と、前記分割部により分割された小泡が再合一しないように、前記分割部から前記小泡を案内して分散させる案内流路と、を有する。【００１１】
本発明の小泡化装置において、前記案内流路は、前記案内流路の気泡入口と気泡出口とが水平方向に互いに離隔した位置となるように形成されてもよい。【００１２】
本発明の小泡化装置において、前記案内流路は、湾曲した管の内部に形成されてもよい。【００１３】
本発明の小泡化装置において、隣接する２つの前記管の気泡出口側端部の中心軸間の水平方向の距離は、気泡入口側端部の中心軸間の水平方向の距離よりも大きくてもよい。【００１４】
本発明の小泡化装置において、前記管は、管の長さ方向に沿って開口部を有していてもよい。【００１５】
本発明の小泡化装置において、前記管が傾斜している部分では、前記開口部は、前記管の下面側に形成されてもよい。【００１６】
本発明の小泡化装置において、前記開口部は、前記管の長さ方向に沿って形成されたスリット、または、前記管の長さ方向に沿って形成された２つ以上の貫通孔であってもよい。【００１７】
本発明の小泡化装置は、前記スラリー床式気泡塔内部の水平面内中央部に配置されてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、スラリー床式気泡塔用の小泡化装置およびこれを備えるスラリー床式気泡塔において、小泡化装置の形状を工夫して、分割された小泡が再合一しないようにすることにより、気泡の上昇速度を著しく低減させることなく、固体粒子のスラリー中への分散効果を保持しながら、気泡内のガスの溶解速度を高めることが可能である。また、従来の撹拌翼などの回転体を配置する方法とは異なり、気泡の再分散のために別途の動力を用いることなく、上記効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係るスラリー床式気泡塔の全体構成を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示したスラリー床式気泡塔に具備される小泡化装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示した小泡化装置を構成する管を示す斜視図である。
【図４】図４は、図２に示した小泡化装置を構成する管を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態に係る小泡化装置の構成を示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施形態に係る小泡化装置の構成を示す斜視図である。
【図７】図７は、図６に示した小泡化装置の上面図である。
【図８】図８は、図６に示した小泡化装置の下面図である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施形態に係る小泡化装置の構成を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、図１０に示した小泡化装置の上面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第５の実施形態に係る小泡化装置の構成を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１に示した小泡化装置を図中のＩ−Ｉ線に沿って切断した断面図である。
【図１３】図１３は、図１１に示した小泡化装置の上面のみを示す図である。
【図１４】図１４は、図１１に示した小泡化装置の下面のみを示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０…気泡、１２…小泡、１００…スラリー床式気泡塔、１１０…気泡塔本体、１１８…スラリー、１２０…ディストリビュータ、１２２…ガス噴射口、１３０，２３０，３３０，４３０，５３０…小泡化装置、１３２，１３３，２３２…管、１３２ａ，１３３ａ，２３２ａ…気泡入口側端部、１３２ｂ，１３３ｂ，２３２ｂ…気泡出口側端部、１３２Ａ，２３２Ａ…垂直部、１３２Ｂ，２３２Ｂ…傾斜部、１３２ｃ…貫通孔、１３４，２３４，３３４，４３４，５３４…分割部、１３６，２３６，３３６，４３６，５３６…案内流路、３３２…テーパ部、３３２ａ…気泡入口、３３２ｂ…気泡出口、３３２ｃ…貫通孔、３３３…仕切り板、４３１…中心部、４３２…折り曲げ羽根部、４３２ａ…気泡入口、４３２ｂ…気泡出口、５３１…外壁、５３２…内壁、５３３…隔壁、５３６ａ…気泡入口、５３６ｂ…気泡出口
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。【００２２】
［第１の実施形態］
まず、図１に基づいて、本発明の第１の実施形態に係る小泡化装置１３０を備えるスラリー床式気泡塔１００の全体構成について説明する。なお、図１は、本発明の第１の実施形態に係るスラリー床式気泡塔１００の全体構成を示す断面図である。【００２３】
（スラリー床式気泡塔１００の構成および作用）
図１に示すように、本実施形態に係るスラリー床式気泡塔１００は、気泡塔本体１１０と、本実施形態に係るガス供給部の一例としてのディストリビュータ１２０と、小泡化装置１３０と、を主に備える。【００２４】
気泡塔本体１１０は、略円筒型の金属製の容器であり、その内部には、液体中に固体粒子を懸濁させたスラリー１１８が収容される。また、気泡塔本体１１０の底部には、スラリー１１８を気泡塔本体１１０内に導入するためのスラリー入口１１１が設けられている。気泡塔本体１１０の側壁部には、スラリー１１８を排出するためのスラリー排出口１１２が設けられている。気泡塔本体１１０の塔頂部には、スラリー１１８に未溶解のガスなどを排出するためのガス排出口１１４が設けられている。なお、スラリー入口１１１やスラリー排出口１１２やガス排出口１１４が設けられる位置は上述した位置には限られない。【００２５】
ディストリビュータ１２０は、本実施形態に係るガス供給部の一例であり、気泡塔本体１１０の下部に配設され、スラリー１１８に溶解させるためのガスをスラリー１１８中に供給する。このディストリビュータ１２０の上部には、複数のガス噴射口１２２が設けられている。ただし、このガス噴射口１２２の設けられる数および位置は特に限定されない。【００２６】
外部からディストリビュータ１２０を通じて供給されたガスは、ガス噴射口１２２から例えば上方（図１の矢印で示した方向）に向かって噴射される。このようにしてディストリビュータ１２０から吹き込まれたガスは、気泡１０となって、矢印ＦＬで示したように、スラリー１１８中を気泡塔本体１１０の高さ方向（鉛直方向）下方から上方へ向かって流れる際にスラリー１１８中に溶解する。【００２７】
より詳細には、ディストリビュータ１２０を通じて供給されたガスは、気泡となってスラリー１１８中に分散されて、気泡塔本体１１０の内部を上昇するが、気泡が上昇する際に、一部の気泡は、気泡どうしが合一することによって、より大きな気泡を生じる。また、他の一部の気泡は、スラリー１１８の流れのせん断応力の作用などによって、より小さなサイズの気泡に分裂する。このように、ディストリビュータ１２０から供給されたガスを含む気泡は、合一と分裂を繰り返しながら、気泡塔本体１１０の内部を上昇する。この結果、スラリー１１８中には、様々な大きさの気泡が混在することになるが、このうち合一して大きいサイズとなった気泡がスラリー１１８中を上昇する様子を図１に気泡１０として示した。【００２８】
小泡化装置１３０は、気泡塔本体１１０内部の水平面内略中央部に配置され、ディストリビュータ１２０から吹き込まれて気泡塔本体１１０内部を下方から浮上してきたガスの気泡１０を分割して小泡化し、小泡化された小泡１２を再合一しないように分散させる。小泡化装置１３０により小泡化された小泡１２は、矢印ＦＳで示したように、気泡塔本体１１０内をさらに浮上し、浮上している間に気泡に含まれるガスがスラリー１１８に溶解する。【００２９】
以下、図２に基づいて、本実施形態に係る小泡化装置１３０の構成および作用について詳細に説明する。なお、図２は、本実施形態に係る小泡化装置１３０の構成を示す斜視図である。【００３０】
（小泡化装置１３０の構成）
図２に示すように、小泡化装置１３０は、複数の、例えば本実施形態においては６本の湾曲した管１３２と、６本の管１３２に周囲を囲まれるようにして中心に１本の鉛直方向に延びた管１３３と、からなる。なお、本実施形態では、小泡化装置１３０を構成する管１３２，１３３の本数を合計で７本としたが、管１３２，１３３本数は特に限定されない。【００３１】
本実施形態に係る小泡化装置１３０においては、湾曲した管１３２の気泡入口側端部１３２ａと鉛直方向に延びた管１３３の気泡入口側端部１３３ａとが互いに接触するように、管１３２，１３３が配置されており、これらの気泡入口側端部１３２ａ，１３３ａの集合が本実施形態に係る分割部１３４を構成している。かかる分割部１３４は、気泡塔本体１１０内部を下方から浮上してきた気泡１０を該気泡１０より小さな小泡１２に分割する。ただし、湾曲した管１３２の気泡入口側端部１３２ａと鉛直方向に延びた管１３３の気泡入口側端部１３３ａとは、気泡１０を該気泡１０より小さな小泡１２に分割する機能を有するように密集していれば、必ずしも互いに接触している必要はない。分割部１３４が気泡１０を複数の小泡１２に分割する方法の詳細については後述する。【００３２】
また、管１３２および管１３３は、その内部が本実施形態に係る案内流路１３６を構成している。すなわち、案内流路１３６の形状は、管１３２，１３３の形状となっており、おり、上記分割部１３４により分割された複数の小泡１２のそれぞれが、各管１３２，１３３の内部を管１３２，１３３の形状に沿って移動する。このようにして、小泡化装置１３０では、分割部１３４により分割された小泡１２を、小泡化装置１３０の上方で再合一しないように、分割部１３４（本実施形態においては、管１３２，１３３の気泡入口側端部１３２ａ，１３３ａの集合）から管１３２，１３３の気泡出口側端部１３２ｂ，１３３ｂまで案内して分散させる。この作用の詳細については後述する。【００３３】
湾曲した管１３２は、その気泡入口側端部１３２ａの近傍と気泡出口側端部１３２ｂの近傍とに、それぞれ管１３３と平行な垂直部１３２Ａを有し、２つの垂直部１３２Ａの間をつなぐようにして、管１３３に対して傾斜した傾斜部１３２Ｂを有する。したがって、湾曲した管１３２は、管１３２の気泡入口側端部１３２ａと気泡出口側端部１３２ｂとが水平方向に互いに離隔した位置となるように形成される。【００３４】
また、隣り合う６本の管１３２および１本の管１３３は、それぞれの気泡入口側端部１３２ａ，１３３ａが互いに密集するように配置されている。一方、これら６本の管の気泡出口側端部１３２ｂと管１３３の気泡出口側端部１３３ｂとは、それぞれ互いに離隔した位置となるように配置されている。すなわち、６本の管１３２および１本の管１３３は、隣接する２つの管１３２，１３３の気泡出口側端部１３２ｂ，１３３ｂの中心軸間の水平方向の距離Ｌｂは、気泡入口側端部１３２ａ，１３３ａの中心軸間の水平方向の距離Ｌａよりも大きくなるように配置される。【００３５】
なお、管１３２，１３３の径は、気泡１０を分割して生成しようとする小泡１２の大きさにより決定すればよく、特に限定しない。また、７本の管１３２，１３３の組み合わせでなくても、例えば、入口側端部が１つで、その内部で複数の案内流路に分割されており、それぞれの分割された流路に対応して出口側端部が複数に枝分かれしたような構造であってもよい。【００３６】
（小泡化装置１３０の作用）
以上、小泡化装置１３０の構成について説明したが、以下、かかる構成を有する小泡化装置１３０の作用について説明する。【００３７】
小泡化装置１３０の下方から浮上してきた大きなサイズの気泡１０は、小泡化装置１３０の下面に位置する分割部１３４、すなわち、複数の管１３２，１３３の気泡入口側端部１３２ａ，１３３ａに衝突して、複数の小泡１２に分割される。このように、小泡化装置１３０を気泡塔本体１１０の内部に配置することにより、小泡化装置１３０の下方から浮上してきた大きなサイズの気泡１０を小さなサイズの気泡（小泡１２）に分割することができ、気液（気泡とスラリー１１８の液体）との接触面積を大きくして、気泡塔（本実施形態では気泡塔本体１１０）の単位容積あたりのガス溶解速度を高めることができる。また、小さなサイズの小泡１２を生成することにより、気泡（小泡１２）の気泡塔（本実施形態では気泡塔本体１１０）内の滞留時間を長くして、気泡（小泡１２）内のガスがスラリー１１８中へ十分に溶解しないまま気泡塔（気泡塔本体１１０）を通過することを抑制することができる。【００３８】
なお、小泡１２のサイズは、上述したように、管１３２，１３３の径により制御することができるが、管１３２，１３３の径が小さすぎると、生成される小泡１２の大きさも小さすぎるので、気泡（小泡１２）の上昇速度が低くなりすぎて十分なエアリフト効果が得られないだけでなく、小泡１２が管１３２，１３３内を移動するときの流動抵抗も大きくなるため、好ましくない。一方、管１３２，１３３の径が大きすぎると、上記小泡化の効果が十分に得られないため、好ましくない。【００３９】
また、大きなサイズの気泡１０が、小泡化装置１３０によって分割されることによって生成する小さなサイズの気泡、すなわち小泡１２の数は、案内流路１３６の数と等しいとは限らず、気泡１０の大きさによっては、それよりも少ない数に分割される場合もある。【００４０】
分割されて小さなサイズとなった小泡１２の一部は、管１３２，１３３内を内壁に沿って浮上し、管１３２，１３３の気泡出口側端部１３２ｂ，１３３ｂから再びスラリー１１８中に放出される。このとき、上述したように、小泡化装置１３０の分割部１３４で分割された小泡１２の入口である気泡入口側端部１３２ａと、小泡１２の出口である気泡出口側端部１３２ｂとは水平方向に互いに離隔した位置となるように管１３２が形成され、かつ、隣接する管１３２，１３３の気泡出口側端部１３２ｂ，１３３ｂが水平方向に互いに離隔した位置となるように、管１３２，１３３が配置されている。したがって、分割部１３４、すなわち、管１３２，１３３の気泡入口側端部１３２ａ，１３３ａで分割されて管１３２，１３３内の案内流路１３６を浮上した小泡１２は、管１３２，１３３の気泡出口側端部１３２ｂ，１３３ｂで、分割された他の小泡１２とは互いに離隔した位置でスラリー１１８中へ放出されるため、分割された各小泡１２どうしが再び接触して合一して大きなサイズの気泡になることを抑制することができる。【００４１】
なお、小泡１２のうち、管１３２，１３３の内部に進入しなかった一部は、複数の管１３２，１３３の隙間または小泡化装置１３０の外側（気泡塔本体１１０の側壁側）を通って、スラリー１１８中を浮上する。【００４２】
また、小泡化装置１３０の下方から浮上してきた気泡１０は、そのサイズによっては、例えば、管１３２，１３３の径と同等かそれ以下のサイズであるときには、小泡化装置１３０によって分割されないこともある。このような場合には、分割された小泡１２と同様に、一部は管１３２，１３３内を内壁に沿って浮上し、残りの一部は複数の管１３２，１３３の隙間または小泡化装置１３０の外側を通って、スラリー１１８中を浮上する。【００４３】
また、小泡化装置１３０により、気泡１０だけでなくスラリー１１８の上昇流も分割される。このため、気泡塔（気泡塔本体１１０）内を連続して上昇する気泡１０およびスラリー１１８の流れを分割することができ、これにより、気泡の上昇速度を遅くして、気泡内のガスが十分にスラリー１１８中の液体に溶解しないまま、気泡が気泡塔（気泡塔本体１１０）を通過することを抑制することができる。【００４４】
特に、小泡化装置１３０を気泡塔本体１１０内の水平面内略中央部に配置すると、上記効果がより顕著となるため好ましい。このように、小泡化装置１３０を気泡塔本体１１０の中央部付近に配置した場合には、気泡塔本体１１０の中央部を浮上する気泡１０を小泡１２に分割して気泡塔本体１１０の側壁周辺部へ分散させることにより、連続した気泡１０とスラリー１１８の上昇流が発生することを抑制することができ、気泡が短い滞留時間で気泡塔本体１１０内を通過することを抑制することができる。すなわち、気泡の滞留時間を長くして、気泡内のガスがスラリー１１８中へ十分に溶解しないまま気泡塔本体１１０を通過することを抑制することができる。【００４５】
また、小泡化装置１３０は、気泡塔本体１１０の高さ方向に沿って、複数配置してもよい。これにより、小泡化装置１３０の上方で小泡１２が再合一した場合であっても、再びその上方に配置された別の小泡化装置により再び分割されるので、上述した小泡化の効果をより確実に実現することができる。【００４６】
さらに、気泡１０の分割効果のみを意図して、同一高さの水平面内に複数の小泡化装置１３０を配置してもよい。このとき複数設置する小泡化装置１３０の大きさは異なっていても良い。【００４７】
（湾曲した管１３２の構成および作用）
次に、図３および図４に基づいて、上述した小泡化装置１３０の一部を構成する湾曲した管１３２の詳細な構成および作用について説明する。なお、図３は、図２に示した小泡化装置１３０を構成する管１３２の構成を示す斜視図であり、図４はその断面図である。【００４８】
上述したように、小泡化装置１３０は、管１３２内の案内流路１３６により、小泡１２をスラリー１１８中に分散させることができるが、小泡１２が管１３２を上昇する際の流動抵抗によって、気泡の上昇速度が著しく低減される可能性があり、気泡のエアリフト効果による固体粒子のスラリー１１８中への分散状態が悪化する可能性がある。そこで、本実施形態においては、このような固体粒子の分散状態の悪化を防ぐために、図３に示すように、管１３２に、その長さ方向に沿って複数（例えば、本実施形態では８個だが、その数は特に限定しない）の開口部である貫通孔１３２ｃを設けている。この貫通孔１３２ｃの径は、管１３２の径と同等またはそれ未満であることが好ましい。さらに、貫通孔１３２ｃの径は、スラリー１１８中に含まれる固体粒子が貫通孔１３２ｃを閉塞しないように、固体粒子のサイズよりも十分に大きいことが必要である。【００４９】
このように、管１３２に貫通孔１３２ｃを設けることにより、管１３２を通過する小泡１２の下方側（すなわち、気泡入口側端部１３２ａに近い側）では、図４の矢印Ｆｂで示すように、管１３２の外部から内部へ向かって、小泡１２の上方側（すなわち、気泡出口側端部１３２ｂに近い側）では、図４の矢印Ｆａで示すように、管１３２の内部から外部へ向かって、スラリー１１８が貫通孔１３２ｃを通じて流動する。これにより、小泡１２が小泡化装置１３０の案内流路１３６を通過する際の流動抵抗を低減することができる。したがって、気泡（小泡１２）の上昇速度が著しく低減されることを防止することができ、気泡に同伴するスラリー１１８（および固体粒子）の上昇流を保つことができる。すなわち、気泡のエアリフト効果による固体粒子のスラリー中への分散効果を著しく低減させることなしに、上述したような小泡化の効果を得ることができる。【００５０】
また、貫通孔１３２ｃは、管１３２の傾斜部１３２Ｂにおいては、管１３２の下面側（小泡化装置１３０の下方側）半分の領域に形成されることが好ましい。貫通孔１３２ｃが管１３２の傾斜部１３２Ｂの上面側に形成されると、管１３２の内部の案内流路１３６を通過する小泡１２が、貫通孔１３２ｃを通じて他の小泡１２と十分に離隔しないまま管１３２の外部に流出し、他の小泡１２と再合一して大きな気泡となる可能性があるためである。なお、管１３２の垂直部１３２Ａにおいては、小泡１２が貫通孔１３２ｃを通じて管１３２の外部へ流出する可能性が低いので、任意の位置に貫通孔１３２ｃを設けることができる。【００５１】
また、管１３２に形成される開口部としては、上述したような複数の貫通孔１３２ｃに限られず、例えば、管１３２の長さ方向に沿って形成された１つまたは２つ以上のスリットであってもよく、開口部の数は任意である。この場合も、貫通孔１３２ｃと同様に、管１３２の傾斜部１３２Ｂにおいては、開口部は、管１３２の下面側半分の領域に形成されることが好ましい。【００５２】
［第２の実施形態］
次に、図５に基づいて、本発明の第２の実施形態に係る小泡化装置２３０の構成および動作について説明する。なお、図５は、本実施形態に係る小泡化装置２３０の構成を示す斜視図である。【００５３】
（小泡化装置２３０の構成）
小泡化装置２３０は、上述した第１の実施形態に係る小泡化装置１３０を構成する複数の管１３２のうち１本のみにより本実施形態に係る小泡化装置を構成するものである。具体的には、図５に示すように、小泡化装置２３０は、１本の湾曲した管２３２からなり、その気泡入口側端部２３２ａの近傍と気泡出口側端部２３２ｂの近傍に、それぞれ、鉛直方向に延びた垂直部２３２Ａを有する。また、２つの垂直部２３２Ａの間をつなぐようにして、鉛直方向に対して傾斜した傾斜部２３２Ｂを有する。したがって、小泡化装置２３０を構成する湾曲した管２３２は、管２３２の気泡入口側端部２３２ａと気泡出口側端部２３２ｂとが水平方向に互いに離隔した位置となるように形成される。【００５４】
小泡化装置２３０は上述したような構成を有しており、湾曲した管２３２の気泡入口側端部２３２ａが本実施形態に係る分割部２３４を構成している。かかる分割部２３４は、気泡塔本体１１０内部を下方から浮上してきた気泡１０を該気泡１０より小さな小泡１２に分割する。分割部２３４が気泡１０を複数の小泡１２に分割する方法の詳細については後述する。【００５５】
また、管２３２は、その内部が本実施形態に係る案内流路２３６を構成している。すなわち、案内流路２３６の形状は、管２３２の形状となっており、上記分割部２３４により分割されて生成した小泡１２が、管２３２の内部を管２３２の形状に沿って移動する。また、分割された残りの小泡１２’は、小泡化装置２３０の外側を浮上する。このようにして、小泡化装置２３０では、分割部２３４により分割された小泡１２と、分割された残りの小泡１２’とが、小泡化装置２３０の上方で再合一しないように、分割部２３４（本実施形態においては、管２３２の気泡入口側端部２３２ａ）から管２３２の気泡出口側端部２３２ｂまで案内して分散させる。【００５６】
なお、管２３２の径は、気泡１０を分割して生成しようとする小泡１２の大きさにより決定すればよく、特に限定しない。【００５７】
（小泡化装置２３０の作用）
小泡化装置２３０の下方から浮上してきた大きなサイズの気泡１０は、小泡化装置２３０の下面に位置する分割部２３４、すなわち、管２３２の気泡入口側端部２３２ａに衝突して、複数の小泡１２および小泡１２’に分割される。このとき、分割されて生成した小泡１２は管２３２内に進入し、残りの小泡１２’は、管２３２、すなわち小泡化装置２３０の外側を通って、スラリー１１８中を浮上する。したがって、上述した第１の実施形態のように、複数の管１３２，１３３の集合ではなく、１本の管２３２のみによっても気泡１０の分割効果を得ることができる。【００５８】
このように、小泡化装置２３０を気泡塔本体１１０の内部に配置することにより、小泡化装置２３０の下方から浮上してきた大きなサイズの気泡１０を小さなサイズの気泡（小泡１２）に分割することができ、気液（気泡とスラリー１１８の液体）との接触面積を大きくして、気泡塔（本実施形態では気泡塔本体１１０）の単位容積あたりのガス溶解速度を高めることができる。また、小さなサイズの小泡１２を生成することにより、気泡（小泡１２）の気泡塔（本実施形態では気泡塔本体１１０）内の滞留時間を長くして、気泡（小泡１２）内のガスがスラリー１１８中へ十分に溶解しないまま気泡塔（気泡塔本体１１０）を通過することを抑制することができる。【００５９】
分割されて小さなサイズとなった小泡１２の一部は、管２３２内を内壁に沿って浮上し、管２３２の気泡出口側端部２３２ｂから再びスラリー１１８中に放出される。このとき、上述したように、小泡化装置２３０の分割部２３４で分割された小泡１２の入口である気泡入口側端部２３２ａと、小泡１２の出口である気泡出口側端部２３２ｂとは水平方向に互いに離隔した位置となるように管２３２が形成されている。したがって、分割部２３４、すなわち、管２３２の気泡入口側端部２３２ａで分割されて管２３２内の案内流路２３６を浮上した小泡１２は、管２３２の気泡出口側端部２３２ｂで、分割された他の小泡１２とは互いに離隔した位置でスラリー１１８中へ放出されるため、分割された各小泡１２どうしが再び接触して合一して大きなサイズの気泡になることを抑制することができる。【００６０】
なお、小泡化装置２３０においても、上述した第１の実施形態に係る小泡化装置１３０と同様に、管２３２の長さ方向に沿って、１または２以上の開口部を設けてもよい。この開口部の構成および作用については、上述した小泡化装置１３０の場合と同様なので、詳細な説明は省略する。【００６１】
また、ここで述べた以外の作用（小泡化装置２３０を気泡塔本体１１０の水平面内中央部に配置することによる作用、小泡化装置２３０を高さ方向または水平面内に複数配置することによる作用等）についても、上述した第１の実施形態に係る小泡化装置１３０の作用と同様であるので、詳細な説明は省略する。【００６２】
［第３の実施形態］
次に、図６から図８に基づいて、本発明の第３の実施形態に係る小泡化装置３３０の構成および動作について説明する。なお、図６は、本実施形態に係る小泡化装置３３０の構成を示す斜視図であり、図７はその上面図、図８はその下面図である。【００６３】
（小泡化装置３３０の構成）
図６から図８に示すように、小泡化装置３３０は、漏斗状のテーパ部３３２と、テーパ部３３２の外側の面上に設けられた複数の仕切り板３３３と、から構成される。【００６４】
テーパ部３３２は、気泡塔本体１１０の下方から上方に向かって広がった漏斗状の形状をしており、テーパ部３３２の中央の底部には、図７および図８に示すように、開口部、例えば貫通孔３３２ｃが設けられている。この貫通孔３３２ｃが設けられることにより、スラリー１１８中に含まれる固体粒子がテーパ部３３２の内側の底部に堆積することを防止できる。【００６５】
仕切り板３３３は、本実施形態においては、図８に示すように、例えば、８枚の平板状の仕切り板３３３が、テーパ部３３２の中央部（貫通孔３３２ｃが設けられている部分）を中心として放射状に配置されている。この仕切り板３３３の形状、配置および数は、この例に限られるわけではなく、本発明の効果、すなわち、大きなサイズの気泡１０を気泡１０よりも小さなサイズの小泡１２に分割して、これを分散させる効果を有するものであれば、任意の形状、配置および数とすることができる。【００６６】
上述した構成を有する小泡化装置３３０は、その下方から浮上してきて、テーパ部３３２の下端部と仕切り板３３３の底辺とで構成される気泡入口３３２ａに衝突した大きなサイズの気泡１０を、この気泡１０よりも小さなサイズの小泡１２に分割する。そして、分割された小泡１２が小泡化装置３３０の上方で再合一しないように、テーパ部３３２の上端部である気泡出口３３２ｂまで案内して分散させる。すなわち、気泡入口３３２ａとその周囲の仕切り板３３３とが本実施形態に係る分割部３３４を構成し、テーパ部３３２の外側の面と、隣接する２枚の仕切り板３３３とにより囲まれた領域が本実施形態に係る案内流路３３６を構成している。【００６７】
また、案内流路３３６を構成するテーパ部３３２は、上述したように、気泡塔本体１１０の下方から上方に向かって広がった形状をしているため、小泡化装置３３０の分割部３３４により分割された小泡１２の入口である気泡入口３３２ａと、小泡１２の出口である気泡出口３３２ｂとは、水平方向に互いに離隔した位置となっている。【００６８】
（小泡化装置３３０の作用）
以上、小泡化装置３３０の構成について説明したが、以下、かかる構成を有する小泡化装置３３０の作用について説明する。【００６９】
小泡化装置３３０の下方から浮上してきた大きなサイズの気泡１０は、小泡化装置３３０の下面に位置する分割部３３４、ずなわち、気泡入口３３２ａおよびその周囲の仕切り板３３３に衝突して、複数の小泡１２に分割される。このように、小泡化装置３３０を気泡塔本体１１０の内部に配置することにより、小泡化装置３３０の下方から浮上してきた大きなサイズの気泡１０を小さなサイズの気泡（小泡１２）に分割することができ、気液（気泡とスラリー１１８の液体）との接触面積を大きくして、気泡塔（本実施形態では気泡塔本体１１０）の単位容積あたりのガス溶解速度を高めることができる。また、小さなサイズの小泡１２を生成することにより、気泡（小泡１２）の気泡塔（本実施形態では気泡塔本体１１０）内の滞留時間を長くして、気泡（小泡１２）内のガスがスラリー１１８中へ十分に溶解しないまま気泡塔（気泡塔本体１１０）を通過することを抑制することができる。【００７０】
なお、小泡１２のサイズは、例えば、隣接する２枚の仕切り板３３３間の間隔を広げたり狭めたりすることにより調整することができるが、小泡１２のサイズが小さすぎると、気泡（小泡１２）の上昇速度が低くなりすぎて十分なエアリフト効果が得られないため好ましくなく、一方、小泡１２のサイズが大きすぎると、上記小泡化の効果が十分に得られないため好ましくない。【００７１】
分割されて小さなサイズとなった小泡１２は、テーパ部３３２の外側の面に沿って案内流路３３６を浮上し、テーパ部３３２の上端（すなわち、気泡出口３３２ｂ）から再びスラリー１１８中に放出される。このとき、上述したように、小泡化装置３３０の分割部３３４で分割された小泡１２の入口である気泡入口３３２ａと、小泡１２の出口である気泡出口３３２ｂとが水平方向に互いに離隔した位置となるようにテーパ部３３２が形成されている。したがって、分割部３３４で分割されて案内流路３３６を浮上した小泡１２は、気泡出口３３２ｂで分割された他の小泡１２とは互いに離隔した位置でスラリー１１８中へ放出されるため、分割された各小泡１２どうしが再び接触して合一して大きなサイズの気泡になることを抑制することができる。【００７２】
なお、小泡化装置３３０の下方から浮上してきた気泡１０は、そのサイズによっては小泡化装置３３０によって分割されないこともある。このような場合には、分割された小泡１２と同様に、テーパ部３３２の外側の面に沿って浮上して、スラリー１１８中を上昇する。【００７３】
また、小泡化装置３３０により気泡１０だけでなく、スラリー１１８の上昇流も分割される。このため、気泡塔（気泡塔本体１１０）内を連続して上昇する気泡１０およびスラリー１１８の流れを分割することができ、これにより、気泡の上昇速度を遅くして、気泡内のガスが十分にスラリー１１８中の液体に溶解しないまま、気泡が気泡塔（気泡塔本体１１０）を通過することを抑制することができる。【００７４】
特に、小泡化装置３３０を気泡塔本体１１０内の水平面内略中央部に配置すると、上記効果がより顕著となるため好ましい。このように、小泡化装置３３０を気泡塔本体１１０の中央部付近に配置した場合には、気泡塔本体１１０の中央部を浮上する気泡１０を小泡１２
に分割して気泡塔本体１１０の側壁周辺部へ分散させることにより、連続した気泡１０とスラリー１１８の上昇流が発生することを抑制することができ、気泡が短い滞留時間で気泡塔本体１１０内を通過することを抑制することができる。すなわち、気泡の滞留時間を長くして、気泡内のガスがスラリー１１８中へ十分に溶解しないまま気泡塔本体１１０を通過することを抑制することができる。【００７５】
また、小泡化装置３３０は、気泡塔本体１１０の高さ方向に沿って、複数配置してもよい。これにより、小泡化装置３３０の上方で小泡１２が再合一した場合であっても、再びその上方に配置された別の小泡化装置により再び分割されるので、上述した小泡化の効果をより確実に実現することができる。【００７６】
さらに、気泡１０の分割効果のみを意図して、同一高さの水平面内に複数の小泡化装置３３０を配置してもよい。このとき複数設置する小泡化装置３３０の大きさは異なっていても良い。【００７７】
［第４の実施形態］
次に、図９および図１０に基づいて、本発明の第４の実施形態に係る小泡化装置４３０の構成および動作について説明する。なお、図９は、本実施形態に係る小泡化装置４３０の構成を示す斜視図であり、図１０はその上面図である。【００７８】
（小泡化装置４３０の構成）
図９および図１０に示すように、小泡化装置４３０は、中心部４３１から気泡塔本体１１０の側壁側に向けて放射状に広がる複数（本実施形態では４本）の折り曲げ羽根部４３２から構成される。折り曲げ羽根部４３２は、下側（小泡化装置４３０の下方側）が開放された断面がクの字状に形成されている。また、この折り曲げ羽根部４３２は、中心部４３１から離隔するほど高くなるように（気泡塔本体１１０の上方に向かうように）配設されている。なお、折り曲げ羽根部４３２の形状、配置および数は、この例に限られるわけではなく、本発明の効果、すなわち、大きなサイズの気泡１０を気泡１０よりも小さなサイズの小泡１２に分割して、これを分散させる効果を有するものであれば、任意の形状、配置および数とすることができる。例えば、折り曲げ羽根部４３２の断面形状を略円弧状としてもよく、折り曲げ羽根部４３２の数を５本以上としてもよい。【００７９】
上述した構成を有する小泡化装置４３０は、その下方から浮上してきて、中心部４３１の下面側にある気泡入口４３２ａに衝突した大きなサイズの気泡１０を、この気泡１０よりも小さなサイズの小泡１２に分割する。そして、分割された小泡１２が小泡化装置４３０の上方で再合一しないように、折り曲げ羽根部４３２の先端部である気泡出口４３２ｂまで案内して分散させる。すなわち、４本の折り曲げ羽根部４３２が結合した気泡入口４３２ａが本実施形態に係る分割部４３４を構成し、折り曲げ羽根部４３２の下側（小泡化装置４３０の下方側）の面で囲まれた領域が本実施形態に係る案内流路４３６を構成している。【００８０】
また、案内流路４３６を構成する折り曲げ羽根部４３２は、上述したように、中心部４３１から気泡塔本体１１０の側壁側に向けて放射状に広がった形状をしているため、小泡化装置４３０の分割部４３４により分割された小泡１２の入口である気泡入口４３２ａと、小泡１２の出口である気泡出口４３２ｂとは、水平方向に互いに離隔した位置となっている。【００８１】
（小泡化装置４３０の作用）
以上、小泡化装置４３０の構成について説明したが、以下、かかる構成を有する小泡化装置４３０の作用について説明する。【００８２】
小泡化装置４３０の下方から浮上してきた大きなサイズの気泡１０は、小泡化装置４３０の下面に位置する分割部４３４、すなわち、気泡入口４３２ａに衝突して、複数の小泡１２に分割される。このように、小泡化装置４３０を気泡塔本体１１０の内部に配置することにより、小泡化装置４３０の下方から浮上してきた大きなサイズの気泡１０を小さなサイズの気泡（小泡１２）に分割することができ、気液（気泡とスラリー１１８の液体）との接触面積を大きくして、気泡塔（本実施形態では気泡塔本体１１０）の単位容積あたりのガス溶解速度を高めることができる。また、小さなサイズの小泡１２を生成することにより、気泡（小泡１２）の気泡塔（本実施形態では気泡塔本体１１０）内の滞留時間を長くして、気泡（小泡１２）内のガスがスラリー１１８中へ十分に溶解しないまま気泡塔（気泡塔本体１１０）を通過することを抑制することができる。【００８３】
なお、小泡１２のサイズは、例えば、折り曲げ羽根部４３２のクの字状の角度（開き具合）を変えることにより調整することができるが、小泡１２のサイズが小さすぎると、気泡（小泡１２）の上昇速度が低くなりすぎて十分なエアリフト効果が得られないため好ましくない。一方、小泡１２のサイズが大きすぎると、上記小泡化の効果が十分に得られないため好ましくない。【００８４】
分割されて小さなサイズとなった小泡１２の一部は、折り曲げ羽根部４３２に進入し、その下側の面に沿って案内流路４３６を浮上し、折り曲げ羽根部４３２の先端（すなわち、気泡出口４３２ｂ）から再びスラリー１１８中に放出される。このとき、上述したように、小泡化装置４３０の分割部４３４で分割された小泡１２の入口である気泡入口４３２ａと、小泡１２の出口である気泡出口４３２ｂとが水平方向に互いに離隔した位置となるように折り曲げ羽根部４３２が形成されている。したがって、分割部４３４で分割されて案内流路４３６を浮上した小泡１２は、気泡出口４３２ｂで分割された他の小泡１２とは互いに離隔した位置でスラリー１１８中へ放出されるため、分割された各小泡１２どうしが再び接触して合一して大きなサイズの気泡になることを抑制することができる。【００８５】
なお、小泡１２のうち、折り曲げ羽根部４３２に進入しなかった一部は、隣接する折り曲げ羽根部４３２の間の隙間等を通って、スラリー１１８中を浮上する。【００８６】
また、小泡化装置４３０の下方から浮上してきた気泡１０は、そのサイズによっては小泡化装置４３０によって分割されないこともある。このような場合には、分割された小泡１２と同様に、折り曲げ羽根部４３２の下側の面に沿って浮上するか、あるいは、隣接する折り曲げ羽根部４３２の間の隙間等を浮上して、スラリー１１８中を上昇する。【００８７】
また、小泡化装置４３０により気泡１０だけでなく、スラリー１１８の上昇流も分割される。このため、気泡塔（気泡塔本体１１０）内を連続して上昇する気泡１０およびスラリー１１８の流れを分割することができ、これにより、気泡の上昇速度を遅くして、気泡内のガスが十分にスラリー１１８中の液体に溶解しないまま、気泡が気泡塔（気泡塔本体１１０）を通過することを抑制することができる。【００８８】
特に、小泡化装置４３０を気泡塔本体１１０内の水平面内略中央部に配置すると、上記効果がより顕著となるため好ましい。このように、小泡化装置４３０を気泡塔本体１１０の中央部付近に配置した場合には、気泡塔本体１１０の中央部を浮上する気泡１０を小泡１２に分割して気泡塔本体１１０の側壁周辺部へ分散させることにより、連続した気泡１０とスラリー１１８の上昇流が発生することを抑制することができ、気泡が短い滞留時間で気泡塔本体１１０内を通過することを抑制することができる。すなわち、気泡の滞留時間を長くして、気泡内のガスがスラリー１１８中へ十分に溶解しないまま気泡塔本体１１０を通過することを抑制することができる。【００８９】
また、小泡化装置４３０は、気泡塔本体１１０の高さ方向に沿って、複数配置してもよい。これにより、小泡化装置４３０の上方で小泡１２が再合一した場合であっても、再びその上方に配置された別の小泡化装置により再び分割されるので、上述した小泡化の効果をより確実に実現することができる。【００９０】
さらに、気泡１０の分割効果のみを意図して、同一高さの水平面内に複数の小泡化装置４３０を配置してもよい。このとき複数設置する小泡化装置４３０の大きさは異なっていても良い。【００９１】
［第５の実施形態］
次に、図１１から図１４に基づいて、本発明の第５の実施形態に係る小泡化装置５３０の構成および動作について説明する。なお、図１１は、本実施形態に係る小泡化装置５３０の構成を示す斜視図であり、図１２は図１１のＩ−Ｉ線で切断した断面図、図１３は小泡化装置５３０の上面のみを示す図、図１４は小泡化装置５３０の下面のみを示す図である。【００９２】
（小泡化装置５３０の構成）
図１１から図１４に示すように、小泡化装置５３０は、テーパ状の外壁５３１と、外壁５３１の内側に配置されて外壁５３１よりも小さな径を有するテーパ状の内壁５３２と、外壁５３１と内壁５３２とに囲まれた空間を区画する隔壁５３３と、から構成される。【００９３】
外壁５３１および内壁５３２は、気泡塔本体１１０の下方から上方に向かって広がったテーパ状の形状を有しており、本実施形態においては内壁５３２の内側は空洞となっている。ただし、内壁５３２の内側は必ずしも空洞になっている必要はない。また、本実施形態においては、外壁５３１および内壁５３２から構成される二重管構造であるが、外壁５３１および内壁５３２以外にもテーパ状の壁を設け、三重以上の管構造としてもよい。【００９４】
隔壁５３３は、外壁５３１と内壁５３２とに囲まれた空間内を区画するように、小泡化装置５３０の中心軸を中心として、放射状に複数（本実施形態では８枚）配置されている。この隔壁５３３の配置および数は、この例に限られるわけではなく、本発明の効果、すなわち、大きなサイズの気泡１０を気泡１０よりも小さなサイズの小泡１２に分割して、これを分散させる効果を有するものであれば、任意の配置および数とすることができる。【００９５】
上述した構成を有する小泡化装置５３０においては、実施形態に係る分割部５３４は、小泡化装置５３０の下面、すなわち、外壁５３１、内壁５３２および隔壁５３３の下端部の集合として構成され、本実施形態に係る案内流路５３６は、外壁５３１と、内壁５３２と、隣接する２枚の隔壁５３３とにより囲まれた領域、または内壁５３２の内側の空洞領域として構成されている。上記分割部５３４は、小泡化装置５３０の下方から浮上してきて、小泡化装置の下面を構成する案内流路５３６の下端部である気泡入口５３６ａの集合に衝突した大きなサイズの気泡１０を、この気泡１０よりも小さなサイズの小泡１２に分割する。また、上記案内流路５３６は、分割部５３４により分割された小泡１２が小泡化装置５３０の上方で再合一しないように、案内流路の上端部である気泡出口５３６ｂまで案内して分散させる。【００９６】
また、案内流路５３６を構成する外壁５３１および内壁５３２は、上述したように、気泡塔本体１１０の下方から上方に向かって広がった形状をしているため、小泡化装置５３０の分割部５３４により分割された小泡１２の入口である気泡入口５３６ａと、小泡１２の出口である気泡出口５３６ｂとは、水平方向に互いに離隔した位置となっている。【００９７】
（小泡化装置５３０の作用）
以上、小泡化装置５３０の構成について説明したが、以下、かかる構成を有する小泡化装置５３０の作用について説明する。【００９８】
小泡化装置５３０の下方から浮上してきた大きなサイズの気泡１０は、小泡化装置５３０の下面に位置する分割部５３４、すなわち、気泡入口５３６ａの集合部分に衝突して、複数の小泡１２に分割される。このように、小泡化装置５３０を気泡塔本体１１０の内部に配置することにより、小泡化装置５３０の下方から浮上してきた大きなサイズの気泡１０を小さなサイズの気泡（小泡１２）に分割することができ、気液（気泡とスラリー１１８の液体）との接触面積を大きくして、気泡塔（本実施形態では気泡塔本体１１０）の単位容積あたりのガス溶解速度を高めることができる。また、小さなサイズの小泡１２を生成することにより、気泡（小泡１２）の気泡塔（本実施形態では気泡塔本体１１０）内の滞留時間を長くして、気泡（小泡１２）内のガスがスラリー１１８中へ十分に溶解しないまま気泡塔（気泡塔本体１１０）を通過することを抑制することができる。【００９９】
なお、小泡１２のサイズは、例えば、外壁５３１と内壁５３２との間隔や、隣接する２枚の隔壁５３３間の間隔を広げたり狭めたりすることにより調整することができるが、小泡１２のサイズが小さすぎると、気泡（小泡１２）の上昇速度が低くなりすぎて十分なエアリフト効果が得られないため好ましくなく、一方、小泡１２のサイズが大きすぎると、上記小泡化の効果が十分に得られないため好ましくない。【０１００】
分割されて小さなサイズとなった小泡１２は、案内流路３３６に沿って浮上し、案内流路５３６の上端（すなわち、気泡出口５３６ｂ）から再びスラリー１１８中に放出される。このとき、上述したように、小泡化装置５３０の分割部５３４で分割された小泡１２の入口である気泡入口５３６ａと、小泡１２の出口である気泡出口５３６ｂとが水平方向に互いに離隔した位置となるように外壁５３１および内壁５３２が形成されている。したがって、分割部５３４で分割されて案内流路５３６を浮上した小泡１２は、気泡出口５３６ｂで分割された他の小泡１２とは互いに離隔した位置でスラリー１１８中へ放出されるため、分割された各小泡１２どうしが再び接触して合一して大きなサイズの気泡になることを抑制することができる。【０１０１】
なお、小泡化装置５３０の下方から浮上してきた気泡１０は、そのサイズによっては小泡化装置５３０によって分割されないこともある。このような場合には、分割された小泡１２と同様に、案内流路５３６に沿って浮上して、スラリー１１８中を上昇する。【０１０２】
また、小泡化装置５３０により気泡１０だけでなく、スラリー１１８の上昇流も分割される。このため、気泡塔（気泡塔本体１１０）内を連続して上昇する気泡１０およびスラリー１１８の流れを分割することができ、これにより、気泡の上昇速度を遅くして、気泡内のガスが十分にスラリー１１８中の液体に溶解しないまま、気泡が気泡塔（気泡塔本体１１０）を通過することを抑制することができる。【０１０３】
特に、小泡化装置５３０を気泡塔本体１１０内の水平面内略中央部に配置すると、上記効果がより顕著となるため好ましい。このように、小泡化装置５３０を気泡塔本体１１０の中央部付近に配置した場合には、気泡塔本体１１０の中央部を浮上する気泡１０を小泡１２に分割して気泡塔本体１１０の側壁周辺部へ分散させることにより、連続した気泡１０およびスラリー１１８の上昇流が発生することを抑制することができ、気泡が短い滞留時間で気泡塔本体１１０内を通過することを抑制することができる。すなわち、気泡の滞留時間を長くして、気泡内のガスがスラリー１１８中へ十分に溶解しないまま気泡塔本体１１０を通過することを抑制することができる。【０１０４】
また、小泡化装置５３０は、気泡塔本体１１０の高さ方向に沿って、複数配置してもよい。これにより、小泡化装置５３０の上方で小泡１２が再合一した場合であっても、再びその上方に配置された別の小泡化装置により再び分割されるので、上述した小泡化の効果をより確実に実現することができる。【０１０５】
さらに、気泡１０の分割効果のみを意図して、同一高さの水平面内に複数の小泡化装置５３０を配置してもよい。このとき複数設置する小泡化装置５３０の大きさは異なっていても良い。【０１０６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。【０１０７】
例えば、本発明に係る小泡化装置の構成については、上述した第１〜第５の実施形態に係る小泡化装置１３０，２３０，３３０，４３０，５３０の構成例には限られず、大きなサイズの気泡１０を該気泡１０よりも小さなサイズの小泡１２に分割して、これを分散させる効果を有するものであれば、任意の構成を採用することができる。【０１０８】
なお、以上説明した本発明に係る小泡化装置を、スラリー床式気泡塔型反応器（例えば、フィッシャー・トロプシュ合成反応器）に適用した場合には、上述した効果により、反応器単位容積あたりの反応速度を向上させるとともに、原料ガス（例えば、合成ガス）の反応転化率を向上させることができる。なお、スラリー床式気泡塔型反応器以外の気泡塔としては、例えば、スラリー床式気泡塔型吸収装置などの原料ガスをスラリー中に溶解させるだけ（反応は起こらない）のものがある。【０１０９】
また、スラリー床式気泡塔内において、上述した第１〜第５の実施形態に係る小泡化装置１３０，２３０，３３０，４３０，５３０を複数組み合わせて使用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、液体中に固体粒子を懸濁させたスラリーを収容する気泡塔本体と；前記気泡塔本体の下部に配設され、前記液体または前記スラリーにガスを供給するガス供給部と；前記気泡塔本体の内部に設けられた小泡化装置と；を備え、前記小泡化装置は、前記気泡塔本体を下方から浮上してきた気泡を該気泡より小さな小泡に分割する分割部と、前記分割部により分割された小泡が再合一しないように、前記分割部から前記小泡を案内して分散させる案内流路と、を有するスラリー床式気泡塔に関する。
本発明のスラリー床式気泡塔によれば、気泡の上昇速度を著しく低減させることなく、固体粒子のスラリー中への分散効果を保持しながら、気泡内のガスの溶解速度を高めることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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