(57)【要約】【課題】有機物含有液に消泡剤が過剰に添加されることがなく、かつ簡易な構造の消泡機構を有する反応槽を提供する。【解決手段】槽本体１０の液室１１に有機物含有液９０を収容する。第１遮蔽部材３１で液室１１の上部を覆う。第１遮蔽部材３１の上に第２遮蔽部材３２を設け、遮蔽部材３１，３２間に案内路３３を形成する。案内路３３は、第１遮蔽部材３１の第１開放部３１ｅを介して下方へ開放され、かつそこから斜め下へ延び、第２遮蔽部材３２の第２開放部３２ｅを介して上方へ開放される。第２遮蔽部材３２の上部に消泡剤供給ノズル２１を設ける。案内路３３の下流端に消泡剤回収部２２を連ねる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
泡沫を形成可能な有機物含有液を収容する消泡機能付き反応槽であって、
前記有機物含有液のための液室を有する槽本体と、
前記液室の上部を覆う第１遮蔽部材と、
前記第１遮蔽部材に被さるとともに前記第１遮蔽部材との間に案内路を画成する第２遮蔽部材と、
前記第２遮蔽部材の上方に設けられた消泡剤供給ノズルと、
前記案内路の下流端に連なる消泡剤回収部と、
を備え、前記第１遮蔽部材には第１開放部が形成され、前記第１開放部が、前記液室と前記案内路の上流端とを連通するとともに前記第２遮蔽部材にて覆われており、
前記第２遮蔽部材には第２開放部が形成され、前記第２開放部を介して前記案内路の下流側部が上方へ開放されていることを特徴とする消泡機能付き反応槽。
【請求項２】
前記第１遮蔽部材が、前記第１開放部から遠ざかるにしたがって下方へ傾斜され、
前記第２遮蔽部材が、前記第１遮蔽部材の上方に離れて、前記第１遮蔽部材と並行をなすように傾斜され、
前記案内路が、前記第１開放部から下方へ斜めに延びていることを特徴とする請求項１に記載の消泡機能付き反応槽。
【請求項３】
前記第１遮蔽部材及び前記第２遮蔽部材が、それぞれ円錐形状になっており、前記第１遮蔽部材の中央部に前記第１開放部が配置され、前記第２遮蔽部材の周縁部に前記第２開放部が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の消泡機能付き反応槽。
【請求項４】
前記消泡剤回収部と消泡剤供給ノズルとが循環路によって接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の消泡機能付き反応槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消泡機能付きの反応槽に関し、特に微生物を培養する培養液等の発泡可能な有機物含有液を収容する消泡機能付き反応槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１では、反応槽の培養液中で嫌気性微生物を培養し、その発酵反応によってエタノール等の有価物を生成している。
培養液等の有機物含有液は、泡沫が出来やすい。そこで、従来は、反応槽内の培養液の一部を取り出し、これに消泡剤を添加するとともに、添加後の液を反応槽の上部のノズルからシャワー状に噴出させていた。
【０００３】
特許文献２では、反応槽の液面付近における異常な発泡を差圧式液面計で検知している。
特許文献３では、反応槽の排気ダクト内に消泡装置が設けられている。この消泡装置は、半円状の消泡剤貯留槽と、円盤形状の金網部材を含む。金網部材は、その下側半分が消泡剤貯留槽の消泡剤に漬かりながら、中心軸まわりに回転される。
消泡剤としては、液体の他、固形消泡剤も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０５０４０６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１００５７２号公報
【特許文献３】特開平０８−２５２４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
消泡剤を添加した液を反応槽の上部のノズルから噴出させると、反応槽内の培養液に消泡剤が混入されることになる。このため、培養液の品質が低下してしまうという問題があった。
また、特許文献３のように可動部分が有る消泡装置においては、有機成分等が乾燥した固形物により動作部に目詰まりが生じ、動作に不具合が生じるおそれがある。更には、頻繁にメンテナンスする必要があり、その都度、反応槽を開放しなければならない。
本発明は、上記事情に鑑み、培養液などの有機物含有液に消泡剤が過剰に添加されることがなく、かつ簡易な構造の消泡機構を有する反応槽を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、泡沫を形成可能な有機物含有液を収容する消泡機能付き反応槽であって、
前記有機物含有液のための液室を有する槽本体と、
前記液室の上部を覆う第１遮蔽部材と、
前記第１遮蔽部材に被さるとともに前記第１遮蔽部材との間に案内路を画成する第２遮蔽部材と、
前記第２遮蔽部材の上方に設けられた消泡剤供給ノズルと、
前記案内路の下流端に連なる消泡剤回収部と、
を備え、前記第１遮蔽部材には第１開放部が形成され、前記第１開放部が、前記液室と前記案内路の上流端とを連通するとともに前記第２遮蔽部材にて覆われており、
前記第２遮蔽部材には第２開放部が形成され、前記第２開放部を介して前記案内路の下流側部（前記下流端近くの部分）が上方へ開放されていることを特徴とする。
液室で発生した泡沫は、第１開放部を通って、案内路へ導かれる。そして、案内路の下流側部まで達した時、第２開放部からの消泡剤によって消泡される。その後、消泡剤は、消泡剤回収部によって回収される。したがって、反応槽の有機物含有液に消泡剤が添加されるのを抑制または防止できる。また、槽本体内の消泡構造を簡易化できる。更には前記消泡構造（第１、第２遮蔽部材）には可動部が不要であるために、メンテナンスの負担を軽減できる。
【０００７】
前記第１遮蔽部材が、前記第１開放部から遠ざかるにしたがって下方へ傾斜され、
前記第２遮蔽部材が、前記第１遮蔽部材の上方に離れて、前記第１遮蔽部材と並行をなすように傾斜され、
前記案内路が、前記第１開放部から下方へ斜めに延びていることが好ましい。
そうすることで、消泡剤が、第２開放部から案内路の内部に入ったとしても、更に案内路に沿って第１開放部へ達するのを確実に防止できる。ひいては、消泡剤が、液室の有機物含有液に混入されるのを確実に防止できる。  
【０００８】
前記第１遮蔽部材及び前記第２遮蔽部材が、それぞれ円錐形状になっており、前記第１遮蔽部材の中央部に前記第１開放部が配置され、前記第２遮蔽部材の周縁部に前記第２開放部が配置されていることが好ましい。前記案内路は、中央部の第１開放部から周縁部の第２開放部に向かって下方へ傾斜された状態になる。泡沫は、中央部から第１開放部経由で案内路に導入される。その後、案内路に沿って周縁部へ斜め下方に進み、周縁部の第２開放部から露出する。消泡材は、第２遮蔽部材の傾斜した上面に沿って流れ、第２開放部に供給される。これによって、第２開放部において泡沫を除去（消泡）できる。
【０００９】
前記消泡剤回収部と消泡剤供給ノズルとが循環路によって接続されていることが好ましい。これによって、消泡剤を循環させて再利用できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、有機物含有液に消泡剤が過剰に添加されることがなく、かつ簡易な構造の消泡機構を有する反応槽を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る消泡機能付き反応槽の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う、前記反応槽の水平断面図である。
【図３】図３（ａ）は、前記反応槽内の泡沫が成長した状態を示す縦断面図である。図３（ｂ）は、前記反応槽内の泡沫が更に成長し、かつ消泡される状態を示す縦断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態に係る消泡機能付き反応槽の概略構成を示す縦断面図である。
【図５】図５は、本発明の第３実施形態に係る消泡機能付き反応槽の概略構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
＜第１実施形態＞
図１〜図３は、本発明の第１実施形態を示したものである。図１に示すように、消泡機能付き反応槽１は、槽本体１０と、消泡装置２を備えている。図１及び図２に示すように、槽本体１０は、上下に延びる概略円筒形の容器である。図１に示すように、槽本体１０の内部に液室１１が形成されている。液室１１に培養液９０（有機物含有液）が収容されている。培養液９０中でガス資化性微生物が培養されている。ガス資化性微生物としては、例えば特許文献１の他、米国公開公報ＵＳ２０１３／００６５２８２、特開２０１４−０５０４０６号公報、特開２００４−５０４０５８号公報等に開示された嫌気性細菌を用いることができる。
【００１３】
詳細な図示は省略するが、槽本体１０の培養液９０には、基質ガスが供給される。基質ガスは、ＣＯ、Ｈ２等を含む。基質ガスとして、例えば、廃棄物処理施設で生産されるシンガスが用いられているが、本発明がこれに限られるものではない。ガス資化性微生物は、基質ガスからエタノール等の有価有機物を発酵生成する。培養液９０の一部が取り出されて、蒸留器（図示省略）にて蒸留されることで、エタノール等が抽出される。
【００１４】
液室１１には、攪拌機１４が設けられている。攪拌機１４によって培養液９０が撹拌される。
培養液９０は、発酵作用や撹拌等によって泡沫９２が出来やすい。泡沫９２は、多数の気泡からなり、培養液９０の液面上に１つの集まりになって浮かんでいる。
【００１５】
消泡装置２は、消泡剤循環機構２０と、案内遮蔽部３０を含む。消泡剤循環機構２０は、消泡剤供給ノズル２１と、消泡剤回収槽２２（消泡剤回収部）と、循環路２３を有している。消泡剤供給ノズル２１は、槽本体１０の上板部の中央部に設けられている。消泡剤供給ノズル２１の下端面に吐出口２１ａが設けられている。吐出口２１ａが、槽本体１０の内部に臨んでいる。
なお、槽本体１０の上板部における消泡剤供給ノズル２１の側方には、ベント管１５が設けられている。
【００１６】
槽本体１０の外側部に１又は複数の消泡剤回収槽２２が設けられている。ここでは、２つの消泡剤回収槽２２，２２が、槽本体１０の周方向に１８０度離れて配置されている。消泡剤回収槽２２の回収口２２ｅが、槽本体１０の内部に連通している。
【００１７】
図１に示すように、消泡剤回収槽２２の下端部から循環路２３が延びている。循環路２３には、バルブ２４の他、図示は省略するがポンプ等が設けられている。循環路２３の下流端は、消泡剤供給ノズル２１に接続されている。消泡剤供給ノズル２１と消泡剤回収槽２２とが、循環路２３によって接続されている。
【００１８】
更に、循環路２３の中途部には、消泡剤補充部２５が接続されている。消泡剤補充部２５から循環路２３に消泡剤２ａが補充される。循環路２３の内部は、消泡剤２ａによって満たされている。前記ポンプの駆動によって、消泡剤２ａが、循環路２３に沿って図１の矢印の向きに流れる。消泡剤２ａの成分としては、ポリエチレングリコール、ポリエーテル、界面活性剤などの有機系成分や、シリコーン系成分等が挙げられる。
【００１９】
槽本体１０の内部には、案内遮蔽部３０が設けられている。案内遮蔽部３０は、泡沫９２及び消泡剤２ａを案内し、かつ遮蔽する機能を有している。詳しくは、案内遮蔽部３０は、第１遮蔽部材３１と、第２遮蔽部材３２とを含む。
【００２０】
第１遮蔽部材３１は、槽本体１０内における上側寄りの中間高さに設置されている。培養液９０の液面が、第１遮蔽部材３１の下方に位置している。第１遮蔽部材３１によって、液室１１の上部が覆われている。言い換えると、第１遮蔽部材３１によって、液室１１の上面が画成されている。
【００２１】
図１及び図２に示すように、第１遮蔽部材３１は、中央部から周縁部へ向かうにしたがって下へ傾く円錐形の板状になっている。第１遮蔽部材３１の中央部（上端部）には、円形開口からなる第１開放部３１ｅが形成されている。第１遮蔽部材３１は、第１開放部３１ｅから遠ざかるにしたがって下方へ傾斜されている。第１遮蔽部材３１の傾斜角度は、例えば１０°〜４５°程度である。傾斜角度が小さ過ぎると、消泡剤２ａが第１開放部３１ｅに向かって流れやすくなる。傾斜角度が大き過ぎると、案内遮蔽部３０の高さが増大して、槽本体１０が大型化してしまう。第１遮蔽部材３１の周縁部（下端部）は、全周にわたって槽本体１０の周壁に液密に接合されている。
【００２２】
図１に示すように、第１遮蔽部材３１の上方に離れて第２遮蔽部材３２が配置されている。第２遮蔽部材３２は、第１遮蔽部材３１の上方に被さり、ひいては第１開放部３１ｅの上方を覆っている。第２遮蔽部材３２の更に上方に消泡剤供給ノズル２１が配置されている。要するに、第２遮蔽部材３２は、消泡剤供給ノズル２１と第１遮蔽部材３１との間に介在され、更には消泡剤供給ノズル２１と第１開放部３１ｅとの間に介在されている。
【００２３】
第２遮蔽部材３２は、中央部から周縁部へ向かうにしたがって下へ傾く円錐形の板状になっている。すなわち、第２遮蔽部材３２は、第１遮蔽部材３１と並行をなすように傾斜されている。第２遮蔽部材３２の傾斜角度は、第１遮蔽部材３１の傾斜角度とほぼ等しい。
【００２４】
第２遮蔽部材３２の周縁部（下端部）は、槽本体１０の周壁まで達していない。第２遮蔽部材３２の周縁部と槽本体１０の周壁との間に、第２開放部３２ｅが形成されている。言い換えると、第２遮蔽部材３２が、槽本体１０と協働して第２開放部３２ｅを形成している。図２に示すように、第２開放部３２ｅは、第２遮蔽部材３２を囲む環状になっている。平面視において、第２開放部３２ｅは、第１開放部３１ｅに対してずれて配置されている。開放部３１ｅ，３２ｅどうしは、上下方向に重なっていない。
【００２５】
図１において二点鎖線にて示すように、第１遮蔽部材３１には、支柱３４が上方へ立設されている。支柱３４の上端部に第２遮蔽部材３２が連結されている。支柱３４を介して、第２遮蔽部材３２が第１遮蔽部材３１に支持されている。図２に示すように、支柱３４は、遮蔽部材３１，３２の周方向に間隔をおいて複数設けられている。図２では、支柱３４の数は、４つであるが、これに限られるものではなく、３つ以下でもよく、５つ以上でもよい。
【００２６】
図１に示すように、第１遮蔽部材３１と第２遮蔽部材３２との間には、案内路３３が形成されている。第１遮蔽部材３１の上面に沿って案内路３３が形成され、かつ案内路３３の上方に第２遮蔽部材３２が被さっている。案内路３３は、円錐筒状の空間になっている。案内路３３は、案内遮蔽部３０の中央部の第１開放部３１ｅから周辺部へ向かって下方へ斜めに延びている。案内路３３の中央部（上流側部）が、第１開放部３１ｅに連なり、ひいては第１開放部３１ｅを介して下方の液室１１に連なっている。案内路３３の周側部（下流側部（下流端近くの部分））が、第２開放部３２ｅを介して上方へ開放されている。更に、案内路３３の外周縁（下流端）に、消泡剤回収槽２２の回収口２２ｅが連なっている。
【００２７】
消泡機能付き反応槽１の消泡装置２は、次のようにして消泡する。
図３（ａ）に示すように、液室１１において泡沫９２が成長すると、泡沫９２の上端部が第１開放部３１ｅを通って案内路３３の中央部（上流側部）に入り込む。さらに、泡沫９２は、そこから案内路３３の周側部（下流側部）へ向けて導かれる。第２遮蔽部材３２によって、泡沫９２が第２遮蔽部材３２の高さよりも上側へ膨出するのを阻止できる。
【００２８】
消泡剤供給ノズル２１の吐出口２１ａからは、消泡剤２ａが槽本体１０の内部に吐出される。好ましくは、一定量の消泡剤２ａが定常的に吐出される。この消泡剤２ａが、第２遮蔽部材３２の上面に当たる。そして、第２遮蔽部材３２の上面に沿って第２遮蔽部材３２の周縁部（下端部）へ向けて流れ、第２開放部３２ｅへ供給される。第２遮蔽部材３２によって、消泡剤２ａが第１開放部３１ｅを通って液室１１に直接的に導入されるのを阻止できる。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、泡沫９２の先端部は、案内路３３の周側部（下流側部）まで達すると、第２開放部３２ｅを通して上方へ露出される。この第２開放部３２ｅに消泡剤２ａが流れ込むことで、泡沫９２の先端部に消泡剤２ａが接触する。これによって、泡沫９２の先端部を除去（消泡）することができる。
【００３０】
その後、消泡剤２ａは、回収口２２ｅを通って消泡剤回収槽２２に回収される。
案内路３３は、回収口２２ｅから第１開放部３１ｅへ向かって上へ傾斜されているから、たとえ、消泡剤２ａの一部が、案内路３３内を逆流しようとしても、第１開放部３１ｅまで達するのは困難である。したがって、液室１１の培養液９０に消泡剤２ａが混入（添加）されるのを確実に防止できる。この結果、培養液９０の品質を良好に維持することができる。
【００３１】
回収された消泡剤２ａは、循環路２３を通って、再び消泡剤供給ノズル２１へ送られる。これによって、消泡剤２ａを循環再利用できる。したがって、消泡剤補充部２５からの消泡剤２ａの補充量を減らすことができる。
消泡装置２によれば、構造が簡易であり、設備コストを削減できる。
槽本体１１内の案内遮蔽部３０（遮蔽部材３１，３２）には可動部が無いから、目詰まり等による動作不良を来し難く、メンテナンスの負担を軽減できる。
【００３２】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態を示したものである。第２実施形態の消泡装置２Ｂは、複数の分散部材４０を備えている。分散部材４０は、槽本体１０の内部における第２遮蔽部材３２よりも上方に配置されている。分散部材４０は、消泡剤供給ノズル２１と第２遮蔽部材３２との間に介在されている。複数の分散部材４０が、上下に互いに離れて層状に配置されている。各分散部材４０は、遮蔽部材３１，３２とほぼ同じ傾斜角度の円錐形状になっている。かつ、分散部材４０は、多数の孔４１を有する多孔板によって構成されている。
【００３３】
消泡剤供給ノズル２１からの消泡剤２ａは、各段の分散部材４０に沿って外周側へ流れながら、孔４１を通って落下する。これによって、消泡剤２ａを槽本体１０の周方向に万遍なく分散させながら、第２遮蔽部材３２上にシャワー状に噴霧又は滴下させることができる。したがって、第２開放部３２ｅの周方向のどの箇所においても、泡沫９２を確実に除去（消泡）することができる。
たとえ、泡沫９２が、除去されずに第２開放部３２ｅから第２遮蔽部材３２の上方へ膨出してきたとしても、分散部材４０によってそれ以上膨出するのを遮ることができる。
【００３４】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態を示したものである。第３実施形態の消泡装置２Ｃにおいては、案内遮蔽部３０の遮蔽部材３１，３２が、斜めの平板状になっている。第１遮蔽部材３１の上端部は、槽本体１０の周方向の一側部（以下「左側部」と称す）と離れて対峙している。この第１遮蔽部材３１の上端部と槽本体１０の左側部との間に第１開放部３１ｅが形成されている。第１遮蔽部材３１は、第１開放部３１ｅから槽本体１０の周方向の反対側部（以下「右側部」と称す）へ遠ざかるにしたがって下方へ傾斜されている。第１遮蔽部材３１の下端部は、槽本体１０の右側部に達して接合されている。
【００３５】
第２遮蔽部材３２は、第１遮蔽部材３１と略同じ傾斜角度をなしている。この第２遮蔽部材３２が、第１遮蔽部材３１の上方に離れて第１遮蔽部材３１と並行に配置されている。第２遮蔽部材３２の上端部は、第１開放部３１ｅの上方に被さるとともに、槽本体１０の左側部に接合されている。第２遮蔽部材３２は、そこから槽本体１０の右側部へ向かって下方へ傾斜されている。第２遮蔽部材３２の下端部は、槽本体１０の右側部と離れて対峙している。この第２遮蔽部材３２の下端部と槽本体１０の右側部との間に第２開放部３２ｅが形成されている。
【００３６】
遮蔽部材３１，３２間の案内路３３は、槽本体１０の左側部から右側部へ向かって下方へ傾斜されている。案内路３３の上流側部（左側部）が、第１開放部３１ｅと連なっている。案内路３３の下流側部（右側部）が、第２開放部３２ｅと連なっている。
【００３７】
１つの消泡剤回収槽２２が、槽本体１０の右側部の外面部に設けられている。この消泡剤回収槽２２の回収口２２ｅが、案内路３３の下流端（右端）に連なっている。
【００３８】
消泡剤供給ノズル２１は、槽本体１０の上板部における右側部に偏って配置されている。したがって、消泡剤供給ノズル２１は、第２開放部３２ｅの真上近くに位置している。なお、消泡剤供給ノズル２１は、槽本体１０の上板部の中央部や左側部に配置してもよい。
【００３９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、本発明は、ガス資化性微生物等の微生物を培養してエタノール等の有価有機物を発酵生成する反応槽に限られず、エタノール等を抽出後の残液を処理する反応槽や、廃液や下水を処理する反応槽等の消泡装置としても適用できる。消泡対象の有機物含有液は、エタノール等の抽出後残液でもよく、廃液や下水でもよい。
遮蔽部材３１，３２及び案内路３３は、水平であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、例えば産業廃棄物の焼却処理で生じるシンガス中の一酸化炭素からエタノールを合成するエタノール生成システムに適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１      消泡機能付き反応槽
２，２Ｂ，２Ｃ    消泡装置
２ａ      消泡剤
１０      槽本体
１１      液室
１４      攪拌機
１５      ベント管
２０      消泡剤循環機構
２１      消泡剤供給ノズル
２１ａ    吐出口
２２      消泡剤回収槽（消泡剤回収部）
２２ｅ    回収口
２３      循環路
２４      バルブ
２５      消泡剤補充部
３０      案内遮蔽部
３１      第１遮蔽部材
３１ｅ    第１開放部
３２      第２遮蔽部材
３２ｅ    第２開放部
３３      案内路
３４      支柱
４０      分散部材
４１      孔
９０      培養液（有機物含有液）
９２      泡沫
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017063616.tif 000005
【図４】
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【図５】
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