(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を減圧する減圧装置を備えた脱気槽と、該脱気槽に気体溶存液を供給する給液管と、該脱気槽内で脱気された脱気処理液を排出する排出管とからなり、前記給液管から供給された気体溶存液を前記脱気槽内で脱気し、脱気された脱気処理液を前記排出管から排出するように構成した脱気装置において、
前記脱気槽内に上下に対向配置した一対のスプレーノズルを設け、
該一対のスプレーノズルより前記気体溶存液を噴射させ、それぞれのスプレーノズルから噴射された噴流を衝突させることを特徴とする脱気装置。
【請求項２】
前記給液管を２つに分岐して各下流端にスプレーノズルを取り付けるとともに、
該分岐した給液管下流端に取り付けた２つのスプレーノズルを前記脱気槽内に上下に対向して配設し、
前記気体溶存液を前記分岐した給液管下流端に取り付けた２つのスプレーノズルより噴射させ、それぞれのスプレーノズルから噴射させた噴流を衝突させることを特徴とする請求項１記載の脱気装置。
【請求項３】
前記脱気槽下部より脱気された脱気処理液の少なくとも一部を取り出して再び脱気槽内に戻す循環管を設け、
前記給液管下流端と前記循環管下流端にそれぞれスプレーノズルを取り付けるとともに、
該それぞれのスプレーノズルを前記脱気槽内に上下に対向して配設し、
前記給液管より供給される気体溶存液と、前記循環管より脱気槽内に戻される脱気処理液をそれぞれの管下流端に取り付けたスプレーノズルより噴射させ、該噴射させた噴流を衝突させることを特徴とする請求項１記載の脱気装置。
【請求項４】
前記噴流の衝突位置における下側に配設したスプレーノズルによるスプレー幅が、前記噴流の衝突位置における上側に配設したスプレーノズルのスプレー幅以上となるように、前記一対のスプレーノズルのスプレー角を設定したことを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の脱気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素や炭酸ガス等の液体中の溶存気体を除去し、溶存気体量の少ない液体を得るための脱気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば酸素や炭酸ガス等の気体を溶存する気体溶存液から、気体を分離して排出し、液中の溶存気体濃度を下げる脱気装置は、液体を扱う産業分野では広く使用されており、種々の技術が用いられている。
例えば飲料においては、飲料の溶存酸素濃度が高いと、飲料の風味や色調を害したり、また缶詰飲料の場合には容器内面を腐食したり剥離させるため、溶存酸素濃度を下げる必要がある。
水においては、溶存酸素濃度が低い水は洗浄水や食品製造用の水として使用することができ、また溶存酸素濃度が低い水を使用することで水と触れる状態で使用する金属部品、装置表面の腐食防止に効果があり、その他にも溶存酸素濃度が低い水は広く使用されており、従来から水の溶存濃度を下げることが広く行われている。
【０００３】
図３は従来の代表的な脱気装置の概略を示す模式図であり、気体を溶存する水から気体を分離して排出し、水中の溶存気体濃度を下げる脱気装置である。３０は円筒形に造られた脱気槽である。脱気槽３０の側面には、給排気管３１が取り付けられているとともに、該給排気管３１の途中には脱気槽３０内を減圧する真空ポンプ３２が設けられている。また、脱気槽３０上部には気体を溶存した水（以下原液という）を脱気槽３０に供給する給液管３３が取り付けられており、該給液管３３の先端であり、脱気槽３０内には下向きのスプレーノズル３４ａが取り付けられていて、脱気層３０内に原液を噴射することができるように構成されている。また、脱気槽３０下部には脱気槽３０内で脱気された脱気処理済みの水３５（以下脱気水という）を排出する排出管３６が取り付けられているとともに、該排出管３６の途中には排出ポンプ３７が設けられている。また排出ポンプ３７の下流側で排出管３６は、循環管３８と外部排出管４０に分岐しており、循環管３８は下流側を脱気槽３０の上部に取り付けられるとともにその下流端にはスプレーノズル３４ｂが取り付けられており、循環管３８を設けることで脱気水３５を再度噴射して、溶存気体の濃度を更に下げることができる。外部排出管４０は脱気処理済液を外部に排出するための管である。
また、前記循環管３８及び外部排出管４０にはそれぞれバルブ３９及び４１が設けられており、該バルブ３９及び４１の開閉によって排出ポンプ３７によって送液される脱気水の流路を調整することができるようになっており、該バルブ３９及び４１の少なくとも一方を流量調節弁として循環管３８及び外部排出管４０へ流れる脱気処理済液の流量を調整することもある。
このような脱気装置は、例えば特許文献１、特許文献２に開示されている。
【０００４】
また、図３に示したような脱気装置において、脱気性能を向上させるための手段として、原液と脱気槽内の気体との気液接触面積を増すこと、液体（液滴）中心部と表面との距離を小さくすること、気液接触時間を長くすること、が挙げられる。これらはスプレーノズルから噴射される原液を微細化することによって達成することができ、特許文献３には原液を加圧噴射して平均粒子径５０μｍ以上１０００μｍ以下の微粒子とする脱気装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３８４０２号公報
【特許文献２】特開平８−１０８００５号公報
【特許文献３】特開２００５−３０４３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３に開示された技術では、通常０．１〜０．２５ＭＰａである原液の供給管の圧力を例えばブースタポンプ等を用いて更に昇圧する必要があり、そのため装置構成が複雑化し、装置設置面積が増大するとともに、装置の設置コストが大きくなるという課題がある。また、脱気装置の処理能力を大きくするためにはスプレーノズルの本数を増やす必要があり、脱気槽を大きくしなくてはならない。
【０００７】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、ブースタポンプ等の特別な装置を追加することなく、原液を脱気槽中に噴射する態様を代えることによって脱気性能を従来よりも向上することができる脱気装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、装置構成が複雑化することなく、装置設置面積が無用に増大することもなく、しかも装置設置コストを従来よりも低減することができる脱気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明においては、内部を減圧する減圧装置を備えた脱気槽と、該脱気槽に気体溶存液を供給する給液管と、該脱気槽内で脱気された脱気処理液を排出する排出管とからなり、前記給液管から供給された気体溶存液を前記脱気槽内で脱気し、脱気された脱気処理液を前記排出管から排出するように構成した脱気装置において、前記脱気槽内に上下に対向配置した一対のスプレーノズルを設け、該一対のスプレーノズルより前記気体溶存液を噴射させ、それぞれのスプレーノズルから噴射された噴流を衝突させることを特徴とする。
ここで、スプレーノズルとは前記気体溶存液を小さい液滴にして噴出させるノズルのことをいう。
【０００９】
脱気槽内に上下に対向配置した一対のスプレーノズルを設け、該一対のスプレーノズルより前記気体溶存液（原液）を小さい液滴として噴射させ、それぞれのスプレーノズルから噴射された液滴を衝突させることによって、それぞれのスプレーノズルから噴出された液滴は球状から扁平状に変形して、表面積が広がるとともに、液滴中心部から表面に至る平均距離が小さくなって脱気槽内で気体と接触するため、原液中の溶存気体が気化しやすくなる。また、前記液滴の球状から扁平状への変形の過程において液滴内の液体に流動が生じ、液滴内で攪拌が行われるため溶存気体の気化が促進される。
なお、このときの液滴の径は通常の水頭圧で得られる程度に小さければよく、給液管にブースタポンプ等の特別な昇圧装置を設ける必要はない。
【００１０】
さらに、衝突によって液滴の落下が一旦停止し、その後液滴が自由落下するため、液滴の平均落下速度が衝突を行わない場合よりも小さくなり、脱気槽内で下部に達するまでの時間が従来よりも長くなる。従って気液接触時間が長くなるため従来よりも脱気性能が向上する。
また、上下に対向配置したスプレーノズルそれぞれから噴射された液滴の衝突面は水平面となり、水平面状で鉛直方向に落下するため、気液接触度が大きくなり溶存気体の気化が促進される。
【００１１】
また、前記給液管を２つに分岐して各下流端にスプレーノズルを取り付けるとともに、該分岐した給液管下流端に取り付けた２つのスプレーノズルを前記脱気槽内に上下に対向して配設し、前記気体溶存液を前記分岐した給液管下流端に取り付けた２つのスプレーノズルより噴射させ、それぞれのスプレーノズルから噴射させた噴流を衝突させることを特徴とする。
給液管を分岐することによって、給液管を２本設ける必要がなく、給液管設置コストを小さく抑えることができる。
【００１２】
また、前記脱気槽下部より脱気された脱気処理液の少なくとも一部を取り出して再び脱気槽内に戻す循環管を設け、前記給液管下流端と前記循環管下流端にそれぞれスプレーノズルを取り付けるとともに、該それぞれのスプレーノズルを前記脱気槽内に上下に対向して配設し、前記給液管より供給される気体溶存液と、前記循環管より脱気槽内に戻される脱気処理液をそれぞれの管下流端に取り付けたスプレーノズルより噴射させ、該噴射させた噴流を衝突させることを特徴とする。
循環管を設けて脱気処理液を循環させて再度脱気処理を行うため、さらに脱気能力を向上させることができる。
【００１３】
また、前記噴流の衝突位置における下側に配設したスプレーノズルによるスプレー幅が、前記噴流の衝突位置における上側に配設したスプレーノズルのスプレー幅以上となるように、前記一対のスプレーノズルのスプレー角を設定したことを特徴とする。
前記噴流の衝突位置における上側に配設したスプレーノズルによるスプレー幅が、下側に配設したスプレーノズルのスプレー幅より広いと、上側に配設したスプレーノズルからの液滴の一部が下側からの液滴と衝突せず、従って落下が一旦停止することなく脱気槽下部まで到達してしまうため、本発明の効果が小さくなるが、下側に配設したスプレーノズルによるスプレー幅を上側に配設したスプレーノズルによるスプレー幅と同じか広くすることで、上側に配設したスプレーノズルからの液滴は全て下側に配設したスプレーノズルからの液滴と衝突して落下が一旦停止する。なお、下側に配設したスプレーノズルによるスプレー幅の方が広いと、下側のスプレーノズルから噴射された液滴の一部は衝突しないことになるが、下側のスプレーノズルから噴射され衝突しない液滴は上向きの速度を持っているため、最高点に到達して一旦停止し、その後自由落下する。
ここで、スプレー幅とは噴射された液体（本発明においては気体溶存液）がスプレーノズル先端から到達した距離での広がり幅を示し、スプレー角とはスプレーノズルから噴射された液体（本発明においては気体溶存液）が広がる角度のことを示す。
【発明の効果】
【００１４】
以上記載のごとく本発明によれば、ブースタポンプ等の特別な装置を追加することなく、原液を脱気槽中に噴射する態様を代えることによって脱気性能を従来よりも向上することができる。また本発明によれば、装置構成が複雑化することなく、装置設置面積が無用に増大することもなく、しかも装置設置コストを従来よりも低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１６】
図１は、実施例１に係る脱気装置の概略を示す模式図であり、気体を溶存した水（原液）から気体を分離して排出し、水中の溶存気体濃度を下げて脱気水として排出する脱気装置である。
図１を用いて実施例１に係る脱気装置の構成について説明する。
１０は円筒形に造られた脱気槽である。脱気槽１０の側面には、給排気管１１が取り付けられているとともに、該給排気管１１の途中には脱気槽１０内を減圧する真空ポンプ１２が設けられている。また、脱気槽１０上部には気体を溶存した水（原液）を脱気槽１０に供給する給液管１３が取り付けられており、該給液管１３は先端部で分岐給液管１３ａと２つに分岐されている。給液管１３と分岐給液管１３ａの先端にはそれぞれスプレーノズル１４ａと１４ｂが取り付けられており、該スプレーノズル１４ａ及び１４ｂは脱気槽１０内に上下対向して配設され、脱気槽１０内で原液を噴射してそれぞれのスプレーノズル（１４ａ、１４ｂ）から噴射された液滴を衝突させることができるように構成されている。また、脱気槽１０下部には脱気槽１０内で脱気された脱気水１５を排出する排出管１６が取り付けられているとともに、該排出管１６の途中には排出ポンプ１７が設けられている。
【００１７】
前記スプレーノズル１４ａ及び１４ｂは何れも例えば９０〜１００°程度の比較的大きなスプレー角で原液を噴射できるものであり、充円錐状に原液を例えば１０００μｍ程度の中程度の液粒として噴射できるものであればよい。
また、上側に配設したスプレーノズル１４ａと脱気槽１０底部の脱気水液面間の距離は、スプレーノズルからの原液の噴射量と、要求される脱気水中の溶存気体濃度を考慮して決定すればよく特に限定されるものではない。
前記スプレーノズル１４ａと１４ｂ間の距離は、それぞれのスプレーノズルから噴射された液滴が衝突する距離であれば特に限定されるものではないが、スプレーノズルの種類とそれぞれのスプレーノズルから噴射された原液の衝突面での変形状態を観察して出来る限り短くすることが好ましい。
【００１８】
次に実施例１に係る脱気装置の作用について説明する。
脱気槽１０内は給排気管１１及び真空ポンプ１２を用いて所定の圧力に減圧しておく。前記給液管１３及び該給液管１３から分岐した分岐給液管１３ａから原液を供給して、上側に配設したスプレーノズル１４ａから下向きに、下側に配設したスプレーノズル１４ｂから上向きに原液を小さな液滴として噴射する。上側に配設したスプレーノズル１４ａから噴射された液滴は下向きに充円錐状に広がりながら且つ重力によって加速されながら下降し、一方下側に配設したスプレーノズル１４ｂから噴射された液滴は上向きに充円錐状に広がりながら且つ重力によって減速されながら上昇し、両者は互いに衝突する。衝突することによって両者は一旦上下方向の速度が０となり、次いで重力によって両者とも自然落下する。このようにして衝突によって液滴の上下方向の速度が一旦０となるため、液滴の平均落下速度は小さくなり、液滴が脱気槽１０内で下部に到達するまでの時間が長くなる。従って気液接触時間が長くなるため脱気が促進される。
【００１９】
さらに、前記上下に対向して配置したスプレーノズル１４ａ及び１４ｂから噴射された液滴の衝突によって、液滴は扁平状に変形して表面積が広がるとともに、液滴中心部から表面に至る平均距離が小さくなって脱気槽１０内で気液接触し、さらに扁平状への変形の過程において液滴内の液体に流動が生じて攪拌されるため、原液中の溶存気体の気化が促進される。
また、液滴の衝突面は水平面を形成して、水平面状で鉛直方向に落下するため気液接触度が大きくなって溶存気体の気化が促進される。
【００２０】
溶存酸素濃度が９ｍｇ／ｌの原液を用いて、図１に示した実施例１に係る脱気装置と図３に示した従来の脱気装置（比較例１）で脱気処理実験を行った。
図１に示した実施例１に係る脱気装置では脱気後の脱気水の溶存酸素濃度は０．１４ｍｇ／ｌであったのに対し、図３に示した比較例１に係る脱気装置では脱気後の脱気水の溶存酸素濃度は０．４７ｍｇ／ｌであり、実施例１にかかる脱気装置により従来よりも脱気性能が大幅に向上していることが確かめられた。
【実施例２】
【００２１】
図２は、実施例２に係る脱気装置の概略を示す模式図であり、実施例１と同じく気体を溶存した水（原水）から気体を分離して排出し、水中の溶存気体濃度を下げて脱気水として排出する脱気装置である。
図２を用いて実施例２に係る脱気装置の構成について説明する。
図２において、図１と同一符号は同一装置、部品を表している。即ち、１０は円筒形に造られた脱気槽、１１は脱気槽１０側面に取り付けられた給排気管、１２は給排気管１１の途中に設けられた真空ポンプ、１３は脱気槽１０上部に取り付けられた給液管、１４ａは給液管１３の先端に取り付けられたスプレーノズル、１６は脱気槽１０下部に取り付けられた排出管、１７は排出管１６の途中に設けられた排出ポンプである。また、脱気槽１０下部には脱気槽１０内で脱気された脱気水の一部を脱気槽１０内に循環する循環管１８が取り付けられているとともに、該循環管１８の途中には循環ポンプ１９が設けられており、循環管１８の先端にはスプレーノズル１４ｃが取り付けられている。さらに、前記スプレーノズル１４ａと１４ｃは脱気槽１０内に上下対向して配設され、脱気槽１０内でそれぞれ原液と循環された脱気水を噴射して、それぞれのスプレーノズルから噴射された液滴を衝突させることができるように構成されている。
なお、前記スプレーノズル１４ａ及び１４ｃの形状、設置位置は実施例１で設けたスプレーノズル１４ａ及び１４ｂと同じ条件とすることが好ましい。
【００２２】
次に実施例２に係る脱気装置の作用について説明する。
脱気槽１０内は給排気管１１及び真空ポンプ１２を用いて所定の圧力に減圧しておく。前記給液管１３から原液を供給して、上側に配設したスプレーノズル１４ａから下向きに小さな液滴として噴射する。また、前記循環管１８から循環された脱気水を供給して、下側に配設したスプレーノズル１４ｃから上向きに小さな液滴として噴射する。上側に配設したスプレーノズル１４ａから噴射された液滴は下向きに充円錐状に広がりながら且つ重力によって加速されながら下降し、一方下側に配設したスプレーノズル１４ｃから噴射された液滴は上向きに充円錐状に広がりながら且つ重力によって減速されながら上昇し、両者は互いに衝突する。衝突することによって両者は一旦上下方向の速度が０となり、次いで重力によって両者とも自然落下する。このようにして衝突によって液滴の上下方向の速度が一旦０となるため、液滴の平均落下速度は小さくなり、液滴が脱気槽１０内で下部に到達するまでの時間が長くなる。従って気液接触時間が長くなるため脱気が促進される。
【００２３】
前記上下に対向して配置したスプレーノズル１４ａ及び１４ｃから噴射された液滴の衝突によって、液滴は扁平状に変形して表面積が広がるとともに、液滴中心部から表面に至る平均距離が小さくなって脱気槽１０内で気液接触し、さらに扁平状への変形の過程において液滴内の液体に流動が生じて攪拌されるため、原液中の溶存気体の気化が促進される。
また、液滴の衝突面は水平面を形成して、水平面状で鉛直方向に落下するため気液接触度が大きくなって溶存気体の気化が促進される。
さらに、既に脱気された脱気水を循環管１８を用いて循環して再び脱気するので、従来の脱気装置や実施例１に示した脱気装置よりもさらに溶存気体濃度を下げることができる。
【００２４】
なお、本実施例２においては、給液管１３先端に取り付けたスプレーノズル１４ａを下向き、循環管１８先端に取り付けたスプレーノズル１４ｃを上向きに配置したが、両者を入れ替えて給液管１３先端に取り付けたスプレーノズル１４ａを上向き、循環管１８先端に取り付けたスプレーノズル１４ｃを下向きに配置しても同じ効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
ブースタポンプ等の特別な装置を追加することなく、原液を脱気槽中に噴射する態様を代えることによって脱気性能を従来よりも向上することができる脱気装置として利用することができる。
また、装置構成が複雑化することなく、装置設置面積が無用に増大することもなく、しかも装置設置コストを従来よりも低減することができる脱気装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１に係る脱気装置の概略を示す模式図である。
【図２】実施例２に係る脱気装置の概略を示す模式図である。
【図３】従来の代表的な脱気装置の概略を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０    脱気槽
１１    給排気管
１２    真空ポンプ
１３    給液管
１３ａ    分岐給液管
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ    スプレーノズル
１６    排出管
１７    排出ポンプ
１８    循環管
１９    循環ポンプ
【図１】
0004916018.tif 000002
【図２】
0004916018.tif 000003
【図３】
0004916018.tif 000004