(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を液体に吸収させる吸収装置において、
気体と液体とを分散混合する螺旋型混合器をそれぞれ内蔵してインピンジ状に配設した二組のインジェクタと、前記二組のインジェクタを収納するインピンジ容器とから構成したことを特徴とする気液分散ガス吸収装置。
【請求項２】
前記二組のインジェクタの各々のノズルに未溶解気体の噴出用エジェクタを一体構造としたことを特徴とする請求項１記載の気液分散ガス吸収装置。
【請求項３】
また、前記インピンジ容器は、気体を溶解吸収した吸収溶液と未溶解気体とを分離する分離部を設け、該分離部は気体を含む液滴ないし液膜をインピンジ容器より適時分離し、更に未溶解気体と吸収溶液とに分離するスプレー式構成としたことを特徴とする請求項１記載の気液分散ガス吸収装置。
【請求項４】
前記インピンジ容器は、気体を溶解吸収した吸収溶液と未溶解気体とを分離する分離部を設け、該分離部は液体中に分散して液体を吸収した気泡群をインピンジ容器より適時分離し、更に未溶解気体と吸収溶液とに分離するバブル式構成とした、ことを特徴とする請求項１記載の気液分散ガス吸収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体を液体に吸収させる装置に関し、特に炭酸飲料の製造用に使用される炭酸飲料原液の炭酸ガスの吸収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記炭酸飲料原液に炭酸ガスを吸収させるには、図３に示すカルボクーラを備えたカーボネータが使用されている。図に見るように、カーボネータはタンク５０と該タンク５０内に内蔵する熱交換器５１とよりなる。該熱交換器５１はタンク５０外に設けた冷却器５２により略２℃の冷媒５２ａを介して冷却される。前記冷却された熱交換器５１の伝熱面上に炭酸ガス吸収用の炭酸飲料原液５２を流下させ（濡れ薄膜流下式）、該原液の溶解度を上げ、そこへ前記溶解に最適の圧力３〜５Ｋｇ／ｃｍ2で炭酸ガス５３を供給して炭酸飲料５４を得ている。
【０００３】
ところで、上記カーボネータ使用の場合には、下記問題点がある。即ち、
１、タンク５０内を温水洗浄するとき、熱交換器５１内の冷媒（アンモニア）を抜く必要がある。
２、始動時、タンク５０内の空気を炭酸ガスで置換する必要がある。
３、製品である炭酸飲料５４の炭酸ガス濃度の制御操作が複雑である。
４、製品中に未溶解炭酸ガスが含まれ炭酸ガスの歩留まり低下の原因を形成する。
【０００４】
上記問題点である未溶解炭酸ガスである未溶解の残留気体を無駄なく利用するための提案がされている。
特開平４−３３０９２６号公報には、気体を液体に効率的に溶解させる気液混合装置に関する提案が記載されている。
上記提案によれば、一旦カスケードポンプにより気体と液体とを強制混合して低濃度溶液を形成させたのち、該低濃度溶液に対しインジェクタを介してタンク内の未溶解気体を混合させ、残留気体を無駄なく利用している。
【０００５】
また、特表平７−５０９１８１号公報にには、一定量の流れるビールに対し一定量の炭酸ガスを溶解させる方法が提案されている。
上記提案によれば、先ず炭酸ガスでる気体をビールである液体中に混合装置により混合させ、溶解過程を経て前記気体の一部を溶解した気液２相流を分離装置に導入し、該分離装置において泡のない液体流と未溶解の気体を含む気液２相流に分離する。ついで、分離した気液２相流を還流させ新たな気体と合体させるとともに最初の気液混合過程へ再度導入させ、未溶解の気体を無駄なく利用するようにした配置構成を設けるようにしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記二つの提案は、未溶解気体をなるべく少なくさせる効率的吸収装置についての提案でなく、未溶解気体の回収の手法を示したものに過ぎない。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、液体の気体吸収過程において、効率的吸収と未溶解気体を皆無とする気液分散ガス吸収装置の提供を目的とする。
【０００８】
上記液体の気体吸収過程における効率的吸収を可能とするためには、前段の混合過程における効率的溶解と、吸収過程における効率的吸収を可能とする構成にする必要がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の気液分散ガス吸収装置は、
気体を液体に吸収させる吸収装置において、
気体と液体とを分散混合する螺旋型混合器をそれぞれ内蔵する二組のインピンジ状に設けたインジェクタと、該インジェクタを収納するインピンジ容器とから構成した、ことを特徴とする。
【００１０】
上記気体と液体とを分散混合する混合器を螺旋型混合器により構成したため、液体と気体との間の充分な接触と滞留時間を可能にし、この過程で気体の一部が液体に溶解吸収を可能にした。
上記気体及び液体が乱流状態下で通過させると、混合器内に発生する強い渦流に起因する剪断力により、気体は細かく粉砕され分散される。
【００１１】
また、上記螺旋型混合器を内蔵する二組のインジェクタをインピンジ状に配設する構成としたため、
上記インピンジ状に対向する二つのインジェクタのジェットノズルにより惹起される衝突噴流内の分散状の気体粒子と液体粒子との間の相対速度は２倍となり、気体粒子と液体粒子との間の接触の機会は倍増する。
【００１２】
また、上記衝突噴流はインピンジ容器内でオッシレーションを起し、上記気体粒子と液体粒子との間の接触は上記オッシレーションが減衰するまで継続し、液体粒子の気体粒子溶解吸収の機会は増大する。
【００１３】
また、上記長期にわたる気体粒子及び液体粒子との間の衝突剪断により２次的再微粒子化が起こり両者の間の接触面積を増加させる。
【００１４】
上記接触面の増加や内部の局所的濃度差により界面撹乱現象を起しマラゴニ効果による顕著な物質移動を惹起させ効率的吸収が常温にても可能となる。
【００１５】
次に前記請求項１記載のインジェクタは、未溶解気体の還流噴出用のエジェクタを一体構造としたことを特徴とする。
【００１６】
上記左右二組のインジェクタの各々にエジェクタを一体構造としたため、未溶解気体を再度吸収することができる。
また、上記一体構造としたため、コンパクト化が図れる。
【００１７】
次に、請求項１記載のインピンジ容器は、気体を溶解吸収した吸収溶液と未溶解気体とを分離する分離部を設ける構成とし、該分離部は気体を含む液滴ないし液膜をインピンジ容器より分離し、更に未溶解気体と吸収溶液とに分離するスプレー式構成とした、ことを特徴とする。
【００１８】
上記構成により、インピンジ容器の下部に気体を含む液滴ないし液膜吸収溶液が適量になると作動する分離部を設け、該分離部を介して容器外に導出し気液分離用メッシュにより、未溶解気体と吸収溶液とに分離し、未溶解気体はインピンジ容器内に還流する構成としたものである。
【００１９】
次に、請求項１記載のインピンジ容器は、気体を溶解吸収した吸収溶液と未溶解気体とを分離する分離部を設ける構成とし、該分離部は液体中に分散して液体を吸収した気泡群をインピンジ容器の上部より分離し、更に未溶解気体と吸収溶液とに分離するバブル式構成とした、ことを特徴とする。
【００２０】
上記構成により、インピンジ容器の上部に液体を含む気泡群によるバブル圧が適量になると作動する分離部を設け、該分離部を介して容器外に導出し気液分離メッシュにより、未溶解気体と吸収溶液とに分離し、未溶解気体はインピンジ容器内に還流する構成としたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１には、本発明の気液分散ガス吸収装置の一実施例であるスプレー型炭酸ガス吸収装置の概略の構成を示す図で、図２は図１と同じく気液分散ガス吸収装置の他の実施例であるバブル型炭酸ガス吸収装置の概略の構成を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の気液分散ガス吸収装置であるスプレー型炭酸ガス吸収装置は、円筒状インピンジ容器１５ａの左右両端の軸芯Ｘ−Ｘ上にエジェクタ２０、２０をそれぞれ一体構造とし、且つインピンジ状に対向して配設したインジェクタ１０ａ、１０ｂとより構成する。前記インジェクタ１０ａ、１０ｂはそれぞれ螺旋型混合器１１、１１を内蔵し、前記インピンジ容器１５ａは下部中央にニードルバルブ１７と気液分離メッシュ１８とよりなるスプレー式分離部１６ａを備える構成としてある。
【００２３】
上記構成において、インピンジ容器１５ａの軸芯Ｘ−Ｘ上に、インピンジ状に対向して配設したインジェクタ１０ａ、１０ｂにそれぞれ内蔵する螺旋型混合器１１、１１の投入口１３、１３に炭酸飲料原液を導入するとともに投入口１２、１２に炭酸ガスを導入して、前記インジェクタ１０ａ、１０ｂのノズル１４、１４より分散混合した気液混合体を乱流旋回状にそれぞれ噴出させて、衝突噴流を形成させる。
その結果、前記螺旋状混合器１１の投入口１２、及び１３より導入された炭酸ガスと炭酸飲料原液は気液分散状に混合され混合器出口までの長い混合過程で、前記炭酸飲料原液である液体と炭酸ガスである気体との間には充分な接触と滞留時間を可能にし、気体の一部は液体に溶解された状態になる。
なお、上記気体及び液体が乱流状態下で通過させると、混合器内に発生する強い渦流に起因する剪断力により、気体は細かく粉砕され液体中に分散される。
【００２４】
そして、上記混合器１１を経由して二組のインピンジ状に対向して設けられたインジェクタ１０ａ、１０ｂのノズル１４、１４より噴流状に噴射され衝突噴流を形成するが、その結果前記気液混合体は、分散状の気体粒子と液体粒子は２倍の相対速度で流動し、気体粒子と液体粒子との間の接触の機会は倍増する。
【００２５】
また、上記衝突噴流はインピンジ容器内でオッシレーションを起し、上記気体粒子と液体粒子との間の接触は上記オッシレーションが減衰するまで継続し、液体粒子の気体粒子溶解吸収の機会は増大する。
【００２６】
また、上記長期にわたる気体粒子及び液体粒子との間の衝突剪断により２次的再微粒子化が起こり両者の間の接触面積を増加させる。
【００２７】
上記接触面や内部の局所的濃度差により界面撹乱現象を起しマラゴニ効果による顕著な物質移動を惹起させ、インピンジ容器１５ａ内の下部空間には炭酸ガスを含んだ炭酸飲料原液の液滴ないし液膜が充満する。充満した前記液滴ないし液膜が適量に達すれば分離部１６ａのニードルバルブ１７が作動して、インピンジ容器外にその液滴ないし液膜を分離し更に気液分離メッシュ１８により炭酸飲料水と未溶解炭酸ガスに分離する。
分離された未溶解炭酸ガスはエジェクタ２０、２０の取り入れ口２０ａ、２０ａに還流され、新にインジェクタ１０ａ、１０ｂのノズル１４、１４より噴出される気液混合体と合体して、再度気液間の物質移動に参画し、未溶解炭酸ガスが外部に放出廃棄されることはない。
【００２８】
図２は図１と同じく気液分散ガス吸収装置であるバブル型炭酸ガス吸収装置の概略の構成を示す図である。
図２に示すように、本発明の気液分散ガス吸収装置であるバブル型炭酸ガス吸収装置は、円筒状インピンジ容器１５ｂの左右両端の軸芯Ｘ−Ｘ上にエジェクタ２０、２０をそれぞれ一体構造とし、且つインピンジ状に対向して配設したインジェクタ１０ａ、１０ｂとより構成する。前記インジェクタ１０ａ、１０ｂはそれぞれ螺旋型混合器１１、１１を内蔵し、前記インピンジ容器１５ｂは上部中央にニードルバルブ１７と気液分離メッシュ１８とよりなるバブル式分離部１６ｂを備える構成にしてある。
【００２９】
上記構成において、図１と同様に、インジェクタ１０ａ、１０ｂに内蔵する螺旋型混合器１１、１１の投入口１３、１３に炭酸飲料原液を導入するとともに投入口１２、１２に炭酸ガスを導入して、ノズル１４、１４より分散状に混合した気液混合体を乱流旋回状にそれぞれ噴出させて、衝突噴流を形成させる。
その結果、図１と同様の過程を経て、気液の接触面の増加や内部の局所的濃度差により界面撹乱現象を起しマラゴニ効果による顕著な物質移動を惹起させ、インピンジ容器１５ｂ内の上部空間には炭酸飲料の原液を含んだ気泡群が充満する。充満した気泡群が適量に達すれば分離部１６ｂのニードルバルブ１７が作動して、インピンジ容器１５ｂの容器外に分離し更に気液分離メッシュ１８により炭酸飲料水と未溶解炭酸ガスに分離する。
分離された未溶解炭酸ガスはエジェクタ２０、２０の取り入れ口２０ａ、２０ａに還流され、新にインジェクタ１０ａ、１０ｂのノズル１４、１４より噴出される気液混合体と合体して、再度に気液間の物質移動に参画し、未溶解炭酸ガスが外部に放出廃棄されることはない。
【００３０】
【発明の効果】
上記構成により、液体の気体吸収過程において、常温での効率的吸収と未溶解気体を皆無とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の気液分散ガス吸収装置の一実施例を示すスプレー型炭酸ガス吸収装置の概略の構成を示す図である。
【図２】図１と同じく気液分散ガス吸収装置の他の実施例を示すバブル型炭酸ガス吸収装置の概略の構成を示す図である。
【図３】炭酸飲料に使用する従来の炭酸ガス吸収装置の概略の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ  インジェクタ
１１  螺旋型混合器
１２、１３  投入口
１４  ノズル
１５ａ、１５ｂ  インピンジ容器
１６ａ、１６ｂ  分離器
１７  ニードルバルブ
１８  気液分離メッシュ
２０  エジェクタ
【図１】
0003775708.tif 000002
【図２】
0003775708.tif 000003
【図３】
0003775708.tif 000004