(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送液ポンプによって貯留タンクに送液される液体中に不活性ガスを導入する不活性ガス導入部と、該不活性ガス導入部の下流側配管内に気液混合用の充填物を充填した気液混合部と、該気液混合部の下流側でかつ前記貯留タンクの上流側に設けられて、液体から放散された酸素分を含む不活性ガスを分離排出するガス分離器と、該ガス分離器で排出された放散酸素含有ガスを、前記送液ポンプから前記前記不活性ガス導入部に至る経路内を送液されている前記液体中に再導入するガス循環経路とを備えていることを特徴とする溶存酸素低減装置。
【請求項２】
前記気液混合部は、長さが１５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の溶存酸素低減装置。
【請求項３】
前記気液混合部は、内径が２３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の溶存酸素低減装置。
【請求項４】
前記不活性ガス導入部は、送液配管の中心部に設けられ、配管中心部から放射状に前記不活性ガスを噴出するスパージャーを備えていることを特徴とする請求項１記載の溶存酸素低減装置。
【請求項５】
前記スパージャーは、不活性ガスの噴出部が焼結金属で形成されていることを特徴とする請求項４記載の溶存酸素低減装置。
【請求項６】
前記貯留タンクは、該タンク内を不活性ガス雰囲気に置換するための不活性ガス置換手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の溶存酸素低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶存酸素低減装置に関し、詳しくは、各種液体、例えば、食品加工用水、日本酒やワイン等のアルコール飲料、ジュース等の清涼飲料、醤油等の調味料、食用油等の液体状食品、写真現像液等の液体状薬品類、液体状の化粧品に含有されている溶存酸素を低減するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
液体中の溶存酸素によって成分が酸化したり、細菌が増殖したりすることを防止するため、液体中の溶存酸素を除去（低減）することが行われている。各種液体中の溶存酸素を低減する方法としては、液体中に不活性ガスをバブリングさせるガス脱気法、液体を加熱する加熱脱気法、亜硫酸塩やビタミンＣ等の脱酸素剤を液体中に注入する化学的脱気法、液体を貯留した容器内を減圧する真空脱気法、脱酸素膜を使用した膜式脱気法等が知られている。
【０００３】
これらの方法の中で、ガス脱気法は、単純な不活性ガスのバブリングだけでは十分な酸素除去が困難であることから、溶存酸素の除去効率を向上させるため、例えば、複数のバブリング槽を直列に配置したり（特開平６−２９６９５９号公報）、窒素ガスの微細気泡を含む液体を超高速で流して激しい撹拌状態としたり（特開平５−１８４８１１号公報，特開平１−２９７１０５号公報，特開平１−３１７５８６号公報等）、真空脱気とガス脱気とを組合わせたり（特開昭６２−２９４４８２号公報）、といった種々の提案が成されている。また、脱気操作に際して液体中に微細気泡を発生させるための方法も提案されている（特開平６−６３３７１号公報、特開平６−２０５８１３号公報等）。
【０００４】
しかしながら、これらの従来の方法では、溶存酸素の脱気効率が十分に高いとはいえず、脱気効率の向上、装置の小型化、コストの低減が求められている。
【０００５】
そこで本発明は、簡単な装置構成で溶存酸素を効率よく低減することができ、装置の小型化やコストの低減が図れる溶存酸素低減装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の溶存酸素低減装置は、送液ポンプによって貯留タンクに送液される液体中に不活性ガスを導入する不活性ガス導入部と、該不活性ガス導入部の下流側配管内に気液混合用の充填物を充填した気液混合部と、該気液混合部の下流側かつ前記貯留タンクの上流側に設けられて、液体から放散された酸素分を含む不活性ガスを分離排出するガス分離器と、ガス分離器で排出された放散酸素含有ガスを、前記送液ポンプから前記前記不活性ガス導入部に至る経路内を送液されている前記液体中に再導入するガス循環経路とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明の溶存酸素低減装置は、前記気液混合部の長さが１５０ｍｍ以上であること、前記気液混合部の内径が２３ｍｍ以上であることを特徴としている。また、前記不活性ガス導入部が、送液配管の中心部に設けられ、配管中心部から放射状に前記不活性ガスを噴出するスパージャーを備えていることを特徴とし、該スパージャーの不活性ガスの噴出部が焼結金属で形成されていることを特徴としている。
【０００８】
さらに、前記貯留タンク内を不活性ガス雰囲気に置換するための不活性ガス置換手段を備えていることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は溶存酸素低減装置の参考例を示す系統図である。この溶存酸素低減装置１０は、送出側の貯留タンク１と受入側の貯留タンク２との間に設けられるものであって、送液ポンプ１１と、該送液ポンプ１１の下流側配管内を流れる液体中に不活性ガスを導入する不活性ガス導入部１２と、該不活性ガス導入部１２の下流側配管内に気液混合用の充填物１３を充填した気液混合部１４とを備えており、受液側の貯留タンク２がガス分離部を兼ねるようにしている。
【００１０】
受液側の貯留タンク２には、液体から放散された酸素分を含む不活性ガスを分離排出するための排気経路３が設けられるとともに、タンク内の酸素分をパージするためのパージガスを導入するパージガス導入経路４が設けられている。両経路３，４には、タンク内圧力を所定範囲に保つための圧力調節弁（保圧弁）５，６がそれぞれ設けられており、また、貯留タンク２の底部には、貯留した液体中の溶存酸素量を測定するための溶存酸素濃度計７が設けられている。
【００１１】
前記不活性ガス導入部１２には、例えば窒素ガス等の不活性ガスを供給するための不活性ガス供給源１５と、不活性ガスの供給圧力を所定圧力に設定するための減圧弁１６と、不活性ガスの流量を所定流量に設定するための流量計１７及び調節弁１８とを備えた不活性ガス供給経路１９が接続されており、該不活性ガス供給経路１９の先端には、送液配管中心部から放射状に不活性ガスを噴出するスパージャー２０が設けられている。
【００１２】
スパージャー２０は、例えば、図２に示すように、円筒体２１の周面に微細な通孔からなる多数の噴出口２２を設けたものや、図３に示すように、ガス噴出部を円筒状の焼結金属２３で形成したものを用いることができる。このようなスパージャー２０により微細な気泡を形成し、配管内を流れる液体中に放射状に噴出させることにより、気液の接触混合を促進させることができ、液体と不活性ガスとを効率よく混合することができる。なお、液体の流量や溶存酸素の除去程度によっては、送液配管に不活性ガス供給経路を接続するだけで十分な場合もある。
【００１３】
前記気液混合部１４の充填物１３は、金属製のたわしやリング、コイル等の金属片、プラスチック製又は金属製のラシヒリング等の気液混合を促進させる機能を有するものを使用することができる。このような充填物１３は、液体透過性を有する容器、例えば、パンチングプレートや金網等で形成した容器に収納した状態で送液配管内に着脱可能に挿入しておくことが好ましい。これにより、配管内への充填物１３の充填や取出しを容易に行うことができ、充填物１３の交換も簡単であり、容器ごと超音波洗浄機等で洗浄することにより、充填物１３の洗浄も容易に行うことができる。
【００１４】
また、送液ポンプ１１の吐出圧力は、受入側の貯留タンク２の構造や配置、充填物１３の抵抗によっても異なるが、通常は、約０．２ＭＰａ程度で十分であり、不活性ガスの供給圧力は、液体中への噴出が可能な約０．３ＭＰａで十分である。したがって、安価で一般的な揚程の送液ポンプを使用することが可能となる。なお、送液ポンプ１１部分には、圧力計２４やバイパス弁２５等の通常の付帯機器を設けておくことができる。
【００１５】
送出側の貯留タンク１から抜き出された溶存酸素を含有する液体は、送液ポンプ１１によって受入側の貯留タンク２に向けて送液され、不活性ガス導入部１２で前記スパージャー２０から不活性ガスが導入された後、気液混合状態で気液混合部１４に流入し、充填物１３によって気液混合が促進され、液体中の溶存酸素を不活性ガス中に放散して受入側の貯留タンク２に流入する。
【００１６】
不活性ガス導入部１２における不活性ガスの導入量は、液体の種類、流量、溶存酸素量、所望の溶存酸素除去量により異なるが、一般に、不活性ガス量を多くすれば、すなわち、気液混合流における気液比を高くすることにより溶存酸素の除去量を多くすることができる。そして、気液混合部１４の充填物１３によって気液混合を促進し、不活性ガスの気泡をさらに微細化することにより、液体中からの溶存酸素の放散をより効果的に行うことができる。
【００１７】
この気液混合部１４では、充填物１３の種類や形状を適宜に選択するとともに、長さや内径を適宜に設定することにより、溶存酸素除去量を調整することができる。気液混合部１４の長さ及び内径は、液体の種類、流量、溶存酸素量、不活性ガス導入量、所望の溶存酸素除去量によって異なり、長さと内径との相互の関係もあるが、例えば、気液混合部１４の長さは、１５０ｍｍ以上、通常は、３００〜６００ｍｍの範囲が好ましく、内径は、２３ｍｍ以上、通常は４０ｍｍ以上が好ましい。長さが短すぎたり、内径が小さすぎたりすると、気液の混合を十分に促進することができなくなることがある。また、むやみに長くしても溶存酸素除去量はそれほど向上しない。一方、内径は、大きくすると流速が低下して気液混合の効果が失われてしまうので、流量により最大径が決まってくる。一般的に、気液混合部１４を長くしすぎたり、内径を大きくしすぎたりすると、コストアップとなるだけでなく、充填物１３の取扱いにも難点が発生し、さらに、装置及び送液ポンプ１１の大型化を招くことになる。
【００１８】
気液混合部１４を通過すると、液体と混合している気泡、すなわち、液体中から放散された酸素を含む不活性ガスは、比重差によって配管内で徐々に気液分離されるとともに、貯留タンク２内で略完全に気液分離され、該貯留タンク２の上部に設けられた前記排気経路３から排気される。このとき、気液混合部１４の下流側に溶存酸素濃度計２６を設けておくことにより、溶存酸素の除去効果を連続的に確認することができる。
【００１９】
また、溶存酸素が除去された液体を受け入れる貯留タンク２は、あらかじめタンク内の空気を不活性ガスでパージしておくことが望ましい。このパージ操作は、溶存酸素低減装置１０の運転前に、パージガス導入経路４の減圧弁８で所定の圧力に設定した窒素ガス等の不活性ガスからなるパージガスを圧力調節弁６を介してタンク内に導入し、タンク内の空気を圧力調節弁５を介して排気経路３から排出することによって行うことができ、タンク内の酸素濃度が、溶存酸素除去処理後の液体の溶存酸素量以下になるまで行うことが望ましい。このように、パージガス導入経路４や排気経路３等からなる不活性ガス置換手段を設けてタンク内をあらかじめ不活性ガス雰囲気に置換しておくことにより、タンク内の空気中に含まれる酸素によって処理後の液体の溶存酸素濃度が増加することを防止できる。
【００２０】
溶存酸素低減装置１０の運転により、貯留タンク２に液体及び酸素含有不活性ガスが流入してタンク内の圧力が圧力調節弁５の設定圧力を超えると、該圧力調節弁５が開いてタンク内のガスが排気経路３から排出される。液体貯留中は、圧力調節弁６から少量のパージガスがシールガスとして継続導入され、タンク内が大気圧よりも僅かに高い圧力に保持されている。また、貯留タンク２内の液体の消費によってタンク内が圧力調節弁６の設定圧力を下回ると、該圧力調節弁６が所定量開いてパージガス導入経路４のパージガスをタンク内に補充する。
【００２１】
貯留タンク２内の圧力は、このように圧力調節弁５，６によって所定の範囲内に保たれることになる。貯留タンク２の設定圧力は、タンク内への大気の侵入を防止できる範囲であって、貯留タンク２の常用圧力以下であればよく、例えば５００ｍｍＡｑ程度が適当である。
【００２２】
このように、送液ポンプ１１で送液される液体中に不活性ガスを導入してから気液混合部１４に導入し、不活性ガスの気泡をさらに微細化して気液の混合を促進することにより、液体中の溶存酸素濃度を１ｍｇ／Ｌ（ｐｐｍ）以下、さらに、０．２ｍｇ／Ｌ（ｐｐｍ）程度にまで除去することができ、気液混合部１４や不活性ガス導入量等の条件を適当に設定することにより、処理後の液体中の溶存酸素量を所望の量に調節することができる。また、導入した不活性ガスの気泡径が大きくても十分な溶存酸素除去効果が得られ、しかも、高温に加温したり、脱酸素剤等の人体に有害な添加物を使用したりしないので、簡単な装置構成で実施することが可能であり、液体状食品の処理についても食品衛生上の問題は全くなく、人体に及ぼす影響も皆無である。
【００２３】
図４は、本発明の溶存酸素低減装置の一形態例を示す系統図であって、気液混合部１４の下流側にガス分離部としての気液分離器３１を設けた例を示すものである。このように、気液分離器３１を設けることにより、液体中から放散された酸素分を取り込んだ不活性ガスは、この気液分離器３１で速やかに分離して排ガス経路３２から排気されるので、貯留タンク２に流入するガス量、即ち酸素量を大幅に低減することができる。これにより、貯留タンク２の気相中の酸素濃度の上昇が少なくなるので、パージガス導入経路４から導入する不活性ガス量を低減することができる。
【００２４】
気液分離器３１には、各種形式のものを用いることができ、例えば遠心分離式気液分離器を用いることができる。他の装置構成は、図１に示した参考例と同一に形成することができるので、前記参考例における構成要素と同一の構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２５】
さらに、気液分離器３１で液体から分離した不活性ガス（分離ガス）中には、液体から除去された酸素が含まれており、初期の不活性ガスよりも酸素濃度は上昇しているが、この酸素濃度の上昇は僅かなものであるから、この分離ガスを、その酸素濃度と液体中の溶存酸素量とに応じて、液体中に導入する溶存酸素除去用の不活性ガスとして再利用することができる。すなわち、排ガス経路３２に排出された分離ガスを送液ポンプ１１の下流側で、かつ、不活性ガス導入部１２の上流側へ圧送するためのブロワー３３を備えたガス循環経路３４を設けておくことにより、不活性ガスの利用効率を高めて、その消費量を低減することができる。
【００２６】
また、上述のような溶存酸素低減装置１０を複数組並列又は直列に配置することも可能であり、貯留タンク２内の液体を送液ポンプ１１の上流側に循環させて再処理することも可能である。
【００２７】
なお、不活性ガスには、窒素ガス，アルゴンガス，二酸化炭素等、液体の種類や不活性ガスの供給環境に応じたものを選択することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な装置構成で溶存酸素を効率よく除去することができる。また、従来のものに比べて装置コスト、ランニングコストの低減が図れ、装置の小型化も図れる。特に、処理後の液体に悪影響を与えることがないので、食品等も安全に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  溶存酸素低減装置の参考例を示す系統図である。
【図２】  スパージャーの一形態例を示す断面図である。
【図３】  スパージャーの他の形態例を示す断面図である。
【図４】  本発明の溶存酸素低減装置の一形態例を示す系統図である。
【符号の説明】
１…送出側貯留タンク、２…受入側の貯留タンク、３…排気経路、４…パージガス導入経路、５，６…圧力調節弁、７…溶存酸素濃度計、１０…溶存酸素低減装置、１１…送液ポンプ、１２…不活性ガス導入部、１３…充填物、１４…気液混合部、１５…不活性ガス供給源、１６…減圧弁、１７…流量計、１８…調節弁、１９…不活性ガス供給経路、２０…スパージャー、２１…円筒体、２２…噴出口、２３…焼結金属、２４…圧力計、２５…バイパス弁、２６…溶存酸素濃度計、３１…気液分離器、３２…排ガス経路、３３…ブロワー、３４…ガス循環経路
【図１】
0004323631.tif 000002
【図２】
0004323631.tif 000003
【図３】
0004323631.tif 000004
【図４】
0004323631.tif 000005