JPH0234653B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体を分散または収集する際に流動
せしめられる液体が、均一流量で且つ等滞留時間
で分散または収集せしめられる液体分集装置に関
するものである。

液体を分散または収集する際には、斗状の液
体分集器、円筒を斜めに仕切つた液体分集器ある
いは同一周上の数ケ所から同時に液体を流出入し
該流出入部分から離れるにしたがい分集装置の断
面を狭くした液体分集装置等が使用されている。
しかしながら、斗状の液体分集器を使用する場
合に、例えば液体を分散させる場合を例にとつて
説明すると、中央の流入口から流入した液体は円
錐状の拡管部で分散される際に中央の流出口の方
が周辺部の流出口に比べて流入口からの距離が短
く且つ単位流量当りの圧力損失も小さいためにそ
れだけ流量が大きくなるとともに流入口から流出
口に至る液体の滞留時間が短くなる現象が発生す
る。

このような現象は斗状の液体分集器を液体の
収集に使用しても同様に発生し、中央の流入口か
ら流入した液体の方が周辺部の流入口から流入し
た液体よりも短い滞留時間で流出口に至るのであ
る。

従来の斗状の液体分集器は上述した如き特性
を有していたため、かかる斗状の液体分集器を
用いて液体の吸着分離を行なおうとすると、以下
に説明する如き欠点があつた。

すなわち吸着層にてある液体Ａと他の液体Ｂと
を分離する吸着分離装置に上記した如き斗状の
液体分集器を用いると、斗状の中心同士を結ぶ
線上では先に取り出されるべき液体Ａの取出が終
つて次に取り出されるべき液体Ｂの取出が始まつ
ているときに、斗状の周辺同士を結び且つ斗
状の中心同士を結ぶ線と平行な線上では未だ先に
取り出されるべき液体Ａの取出が完了していない
ために二液の完全な吸着分離を行ない得ない欠点
があつたのである。円周上の数ケ所から同時に液
体を流出入する液体分集器を使用したときも同様
の欠点が生じたのである。

また、特開昭48−9977号に開示されている如き
円筒を斜めに仕切つた液体分集器において、分散
器と集液器とにそれぞれ取り付けられる液体流出
入のノズルの位置を対称位置とし分散器の入口か
ら集液器の出口までの流路長さを均等にすること
が行なわれていた。この装置では、流路長さが均
等化されて圧損を均等化できるため、流量分布は
斗状液体分集器を使用する場合に較べ均等化で
きる利点を有してはいるが、分散器から充填層に
流入する時点で分散器流入ノズルに近い部分の方
が分散器流入ノズルから充填層までの流路長さが
短いため、分散器ノズルから同時に流入した液体
は、早くに充填層に到達してしまう。しかるに一
般に充填層内では流れと直角方向に拡散があるた
め、充填層内で液体Ａと液体Ｂとの混合が生じ、
充填層に均一流量で同時に分散、収集を行なつた
場合に比較して分離性能は低下するのである。

本発明者らはかかる従来の液体分集装置や液体
分集器における欠点を解決すべく鋭意研究の結
果、片面に出入口をまた他面に入出口を有し、該
出入口と該入出口とが分岐流路により連絡された
分岐板を複数枚備えており、各一つの該分岐板に
おいて該出入口と連絡される該入出口の数の比が
全ての該出入口につき同一で且つ全ての該分岐流
路の流路条件が同一に設定されており、該分岐板
の入出口と次の該分岐板の出入口とを次々に接続
されている液体分集装置を発明した。

各一つの分岐板において分岐流路の流路条件が
同一とは、液体出入口から液体入出口に至る分岐
流路の容積が同一であり、且つ液体出入口から液
体入出口までの各分岐流路の圧力損失が該分岐流
路を流れる所定範囲内の流量でその流量に対応し
た同一値を示すことである。

この液体分集液装置は、各分岐板において各出
入口と連絡される各入出口までの分岐あるいは収
集の数が全て同一で且つ同一分岐板に属する分岐
流路の流路条件が同一であるので、分岐板の入出
口と次の分岐板の出入口を次々に接続すれば、最
初の分岐板の液体出入口から最後の分岐板の液体
入出口に至る各流路条件及び液体の分散あるいは
収集が全く同一となるため、該液体分集装置内の
液体は、最後の分岐板の入出口から同一流量で且
つ等滞留時間で流出するのである。

しかもこの装置は、板状体の分岐板を複数枚接
続することにより、容易且つ安価に製作できるの
である。

以下図面により本発明に係る液体分集装置につ
いて説明する。

第１図は本発明に係る液体分集装置の１実施例
の斜視図、第２図は第１図における１枚目の分岐
板の平面図、第３図は第２図におけるＡ―Ａ線断
面図、第４図は第１図における２枚目の分岐板の
平面図、第５図は第４図におけるＢ―Ｂ線断面
図、第６図は第１図における３枚目の分岐板の平
面図、第７図は第６図におけるＣ―Ｃ線断面図、
第８図は第２図における液体分集装置の最後に設
置されたスペーサーの平面図、第９図は第８図に
おけるＤ―Ｄ線断面図、第１０図は本発明装置の
他の実施例の最初につけるスペーサーの平面図、
第１１図は第１０図におけるＥ―Ｅ線断面図、第
１２図は同実施例の１枚目の分岐板の平面図、第
１３図は第１２図におけるＦ―Ｆ線断面図、第１
４図は同実施例の２枚目の分岐板の平面図、第１
５図は第１４図におけるＧ―Ｇ線断面図、第１６
図は更に本発明装置の他の実施例の１枚目の分岐
板の平面図、第１７図は第１６図におけるＨ―Ｈ
線断面図、第１８図は更に本発明装置に使用する
分岐板の１実施例の平面図、第１９図は第１８図
におけるＩ―Ｉ線断面図、第２０図は圧力調整部
として使用したオリフイスの模式図、第２１図は
同じくベンチユリーの模式図、第２２図は、本発
明に係る液体分集装置の他の実施例の斜視図、第
２３図は同実施例の１枚目の分岐板の平面図、第
２４図は第２３図におけるＪ―Ｊ線断面図、第２
５図は同実施例の１枚目と２枚目の分岐板間に設
置されたスペーサーの平面図、第２６図は同実施
例の２枚目の分岐板の平面図、第２７図は第２６
図におけるＫ―Ｋ線断面図、第２８図は第２６図
におけるＬ―Ｌ線断面図、第２９図は同実施例の
２枚目と３枚目の分岐板間に設置されたスペーサ
ーの平面図、第３０図は同実施例の３枚目の分岐
板の平面図、第３１図は第３０におけるＭ―Ｍ線
断面図、第３２図は更に別の本発明に係る液体分
集装置の１実施例の斜視図、第３３図は本発明に
係る液体分集装置における液体流路の形成状態を
示す模式図である。

図面中、１は分岐板であり、この分岐板１は片
面に液体出入口１ａがまた他面に液体入出口１ｃ
が設けられ、各一つの液体出入口１ａと複数個の
液体入出口１ｃとが分岐流路１ｂで連絡されてい
る。２は両面又は片面を分岐板１の面に接して必
要に応じて設置されるガスケツトなどのスペーサ
ーであり、このスペーサー２には分岐流路が形成
されていない。１つの分岐板１においては液体出
入口１ａと連絡される液体入出口１ｃとの数は全
ての液体出入口１ａについて一定である。しかし
分岐板１が異なれば液体出入口１ａに対する液体
入出口１ｃの数は異なつてもよく、例えば第２図
〜第９図に示した分岐板１及びスペーサー２を使
用した第１図に示す本発明装置（以下、実施例１
という）において第２図及び第３図に示した分岐
板１では１つの液体出入口１ａは４つの液体入出
口１ｃに連絡し、第４図及び第５図に示した分岐
板１では１つの液体出入口１ａが３つの液体入出
口１ｃに連絡しているように、任意の組合せが可
能である。

分岐板１の液体出入口１ａと液体入出口１ｃと
を結ぶ分岐流路１ｂは、実施例１の１枚目の分岐
板１（第２図及び第３図）の如く分岐板１の液体
入出口１ｃと同一面に溝を掘り、次に重ねた分岐
板１あるいはスペーサー２との間に生ずる流路に
より分岐流路１ｂを形成しても、第１０図〜第１
５図に示した分岐板１及びスペーサー２を使用し
た本発明装置（以下、実施例２という）の１枚目
の分岐板１（第１２図及び第１３図）のごとく液
体出入口１ａと同一面に溝を掘り、該分岐板１の
前に重ねられた分岐板１あるいはスペーサー２と
の間に生ずる流路により分岐流路１ｂを形成して
も、第１６，１７図及び第１４，１５図に示した
分岐板１を使用した本発明装置（以下、実施例３
という）の１枚目の分岐板１（第１６図、第１７
図）のごとく分岐板１を貫通する孔で分岐流路１
ｂを形成しても、更に第２３〜３１図に示した分
岐板１及びスペーサー２を使用した第２２図に示
す本発明装置（以下、実施例４という）の２枚目
の分岐板１（第２６図、第２７図、第２８図）の
ごとく上記３者の２者以上の組み合わせにより分
岐流路１ｂを形成してもよい。

１つの分岐板１における分岐流路１ｂの流路条
件を同一とする手段として、第２図〜第７図のご
とく一枚の板の分岐流路１ｂ同士が互に対称形と
なるようにする手段や、第１８図〜第２１図のご
とく異なる形状の溝を掘つて分岐流路１ｂとし、
各分岐流路１ｂの容積を同一にし且つ所定範囲内
の流量でその流量に対応した同一の圧力損失とす
るために第２０図に示すごとくオリフイス状ある
いは第２１図に示すごとくベンチユリー状の圧力
調整部を一部あるいは全部の分岐流路に設ける手
段を採用できる。

一枚の分岐板１の分岐流路１ｂ同士を対称形に
設定することによつて分岐流路１ｂの流路条件を
同一にすると、圧力調整部を設けることなく自動
的に流路条件が同一になり、製作上も容易となつ
て望ましい。

また第３２図のように大流量の場合に必要に応
じて本発明装置の前に配管を分岐して流路条件を
同一に設定した液体分岐装置３を接続しても差し
支えない。

かかる構成より成る本発明に係る液体分集装置
の作用、効果について第３３図に示した模式図に
より説明する。

先ず最初の分岐板１の液体出入口１ａから流入
せしめられた液体は分岐流路１ｂを経て液体入出
口１ｃに至つた時点において２以上の整数に等分
散せしめれらている。次に最初の分岐板１のそれ
ぞれの液体入出口１ｃから流出した液体は２枚目
の分岐板１において更に２以上の整数に等分散せ
しめられる。このようにして順次分岐板１によつ
て等分散せしめられた液体は最後の分岐板１の液
体入出口１ｃに至つた時点では非常に細かく分散
せしめられるのである。すなわち、同時に最初の
分岐板１の液体出入口１ａから流入した液体は該
分岐板１の液体入出口１ｃの各々から等流量で同
時に流出し、次の分岐板１の液体出入口１ａの
各々に等流量で同時に流入し、同様に次々と各分
岐板１を通つて分岐され、最後の分岐板１の液体
入出口１ｃから等流量で同時に流出してくるので
ある。

また液体を上記分散とは逆に収集する場合には
最後に分岐板１の液体入出口１ｃから最初の分岐
板１の液体出入口１ａに向つて流量するように本
発明に係る液体分集装置を設置すればよい。

このように本発明に係る液体分集装置は、一方
から流入せしめられた液体が他方から流出せしめ
られる程において液体の分散又は収集を行なうの
であり、その際に液体が装置内に滞留することな
く同時に流入した液体は等流量で同時に流出して
くるので、その結果例えば前述した液体の吸着分
離装置の上下に該吸着分離装置に面する分岐板１
に液体入出口１ｃ及び液体出入口１ａが均一に配
置されている本発明装置を使用すれば、最初の分
岐板１の液体出入口１ａから同時に流入した液体
は最後の分岐板１に均一に存在する液体入出口１
ｃを通つて充填層に等流量で同時に流入し、次に
充填層を同時に流出した液体は最初の分岐板１に
均一に存在する液体入出口１ｃを通つて等流量で
集液され順次各分岐板１で次々に集液され最後の
分岐板１の出入口１ａから同時に流出してくるの
で吸着分離装置での分離が同一に行なわれても吸
着分離装置から流出時に分離されない状態で液体
が流出しくてくることがなくなつて吸着分離効率
を著しく向上せしめることができる。特に希士類
の分離、キシレンの分離、同位体の分離等、高純
度の分離が必要な場合や、分離係数が小さい場合
等の吸着分離には特に有効である。

また液体中に固形物等を懸濁あるいは乳濁した
スラリーを分散あるいは収集する場合に、本発明
装置を使用すると、スラリーが均一に分散あるい
は収集され、有効である。

また本発明に係る液体分集装置は、板状体の重
ね合わせであるため、構造が簡単で安価に製造で
き、しかも強度的に強く、かつ大型化が容易なた
め、大口径の吸着分離塔等に適用すると特にその
効果が大きく、その工業的価値は非常に大きい。

以下に本発明装置を使用した実施例と、比較例
とを示す。

実施例 外周にジヤケツトを有する内径100mm、長さ１
ｍのガラス円筒内に、スチレンジビニルベンゼン
共重合物をクロロメチル化した後にトリメチルア
ミンで四級アンモニウム化した陰イオン交換樹脂
のCl型であつて0.25gr乾燥樹脂／CC湿潤樹脂、
架橋度６％、粒径100〜200メツシユの樹脂の塩素
型のものを高さ80cmまで均一に充填し、上下に第
２図〜第９図に示す分岐板とスペーサーとより成
る液体分集装置を設置した充填塔２本を用意し、
この２本の充填塔にそれぞれ予め硫酸第２鉄0.05
モル、硫酸0.6モルの混合水溶液を前記イオン交
換樹脂が充分平衡に達するまで流して第２鉄イオ
ンを樹脂に吸着させた。

しかる後、第一の充填塔の頂部より塩化ウラニ
ル0.04モル〔 ²³⁵U／ ²³⁸U＝0.0072（モル比）〕、硫
酸0.2モルの混合水溶液２を１／hrの速度で
滴下し、充填塔上端部に長さ約11.5cmのＵ（）
吸着帯を形成させた。更に三塩化チタン0.05モ
ル、硫酸0.2モルの混合水溶液を、樹脂充填塔を
40℃に保ちつつ毎時1.5の速度で塔の頂部より
送入して陰イオン交換樹脂に吸着したＵ（）吸
着帯を塔の下方に移動させた。次に内径８mmの配
管を経て第２の充填塔の塔頂に第１の充填塔の底
部より流出した水溶液を供給して第２の充填塔に
同様にＵ（）吸着帯を形成した後、第２の充填
塔の頂部に第１の充填塔を通さずに直接三塩化チ
タンと硫酸との混合水溶液を流すことによつて第
２の充填塔内のＵ（）吸着帯を下方に移動させ
第２の充填塔の底部より水溶液と共に流出したＵ
（）吸着帯を分取し分取したＵ（）吸着帯の前
端部及び後端部よりそれぞれ試料を採取し含有す
るウランの同位体比を質量分析計にて測定したと
ころ、同位体存在比 ²³⁵U／ ²³⁸（モル比）はそれ
ぞれ0.00694，0.00758であり、分離効率が優れて
いた。

比較例 実施例に使用したガラス円筒内に実施例に使用
した陰イオン交換樹脂を同量充填し、その上下に
斗状の液体分集器を設置した充填塔２本を使用
して実施例と同一の操作を行ない、第２の充填塔
の底部より水溶液と共に流出したＵ（）吸着帯
の端部及び後端部よりそれぞれ試料を採取し含有
するウランの同位体比を質量分析計にて測定した
ところ、同位体存在比 ²³⁵U／ ²³⁸（モル比）はそ
れぞれ0.00702，0.00750であり、前記した実施例
に比べて分離効果が劣つていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液体分集装置の１実施例
の斜視図、第２図は第１図における１枚目の分岐
板の平面図、第３図は第２図におけるＡ―Ａ線断
面図、第４図は第１図における２枚目の分岐板の
平面図、第５図は第４図におけるＢ―Ｂ線断面
図、第６図は第１図における３枚目の分岐板の平
面図、第７図は第６図におけるＣ―Ｃ線断面図、
第８図は第２図における液体分集装置の最後に設
置されたスペーサーの平面図、第９図は第８図に
おけるＤ―Ｄ線断面図、第１０図は本発明装置の
他の実施例の最初につけるスペーサーの平面図、
第１１図は第１０図におけるＥ―Ｅ線断面図、第
１２図は同実施例の１枚目の分岐板の平面図、第
１３図は第１２図におけるＦ―Ｆ線断面図、第１
４図は同実施例の２枚目の分岐板の平面図、第１
５図は第１４図におけるＧ―Ｇ線断面図、第１６
図は更に本発明装置の他の実施例の１枚目の分岐
板の平面図、第１７図は第１６図におけるＨ―Ｈ
線断面図、第１８図は更に本発明装置に使用する
分岐板の１実施例の平面図、第１９図は第１８図
におけるＩ―Ｉ線断面図、第２０図は圧力調整部
として使用したオリフイスの模式図、第２１図は
同じくベンチユリーの模式図、第２２図は本発明
に係る液体分集装置の他の実施例の斜視図、第２
３図は同実施例の１枚目の分岐板の平面図、第２
４図は第２３図におけるＪ―Ｊ線断面図、第２５
図は同実施例の１枚目と２枚目の分岐板間に設置
されたスペーサーの平面図、第２６図は同実施例
の２枚目の分岐板の平面図、第２７図は第２６図
におけるＫ―Ｋ線断面図、第２８図は第２６図に
おけるＬ―Ｌ線断面図、第２９図は同実施例の２
枚目と３枚目の分岐板間に設置されたスペーサー
の平面図、第３０図は同実施例の３枚目の分岐板
の平面図、第３１図は第３０図におけるＭ―Ｍ線
断面図、第３２図は更に別の本発明に係る液体分
集装置の１実施例の斜視図、第３３図は本発明に
係る液体分集装置における液体流路の形成状態を
示す模式図である。 １…分岐板、１ａ…液体出入口、１ｂ…分岐流
路、１ｃ…液体入出口、２…スペーサー、３…液
体分岐装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 片面に出入口をまた他面に入出口を有し、該
   出入口と該入出口とが分岐流路により連絡された
   分岐板を複数枚備えており、各一つの該分岐板に
   おいて該出入口と連絡される該入出口の数の比が
   全ての該出入口につき同一で且つ全ての該分岐流
   路の流路条件が同一に設定されており、該分岐板
   の入出口と次の該分岐板の出入口とが次々に接続
   されていることを特徴とする液体分集装置。 ２ 各一つの分岐板における分岐流路同士が対称
   形に設定されて流路条件が同一に設定されている
   特許請求の範囲第１項記載の液体分集装置。