JPH0526142U - 流体と粒状固体の流動接触装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水や液体燃料等の流体とセラミック等の粒状
固体を接触流動させることにより、流体の活性化処理等
を行う流動接触装置に於いて、流体と粒状固体との接触
時間を長くして処理能力を向上させると共に、流体出口
側のスクリーン面上への粒状固体の集積を防止し、装置
の圧力損失を少なくする。 【構成】 下方に流体出口を設けた外容器と；側壁上方
にスクリーンを有する流通孔を設けた内容器と；外容器
及び内容器の開口部を閉鎖する蓋体と；内容器内へ挿入
され、内容器の底壁へ向け被処理流体を噴出する流体導
入管と；内容器内へ充填した粒状固体とから流体と粒状
固体の流動接触装置を構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は流体と粒状固体の流動接触装置の改良に関するものであり、水や液体 燃料等の活性化処理や排気の脱臭処理、各種物質の触媒反応処理等に利用される ものである。

【０００２】

【従来の技術】

水や燃料の活性化処理や排気の脱臭処理等に於いては、通常図４や図５に示す 如く、処理容器Ａ内へセラミックや吸着剤等の粒状固体Ｂを封入し、水や燃料又 は排気等の流体Ｃを上方より処理容器Ａ内へ流し込んで粒状固体Ｂと流動接触さ せることにより、流体Ｃの活性化処理（水又は燃料）や脱臭処理（排気）を行っ ている。 然し乍ら、従前の流動接触装置では流体Ｃが容器Ａ内を直線状に流れるため、 粒状固体Ｂと接触しつつ流動する距離が短く、流体Ｃの活性度を上げ難いと云う 問題がある。 また、流体Ｃを上方から下方へ向けて流し込む場合には、（イ）粒状固体Ｂの 粒径が小さい場合や流体Ｃの流速が速いと、粒状固体Ｂが処理容器Ａの下底部に 集積して目詰まりが生じること、また（ロ）粒状固体Ｂの粒径が大きいと、粒状 固体Ｂの集積層内部に流体Ｃの所謂“道筋”が形成され、粒状固体Ｂと流体Ｃと が十分に接触しなくなること、等の難点がある。 更に、流体Ｃを下方から上方へ向けて流し込む場合には、（イ）流体の流速が 速いと、粒状固体Ｂが排出口の金網に集積付着して目詰まりが生じ易く、流体の 圧力損失が大きくなること、（ロ）粒状固体Ｂの粒径や流体Ｃの流速が適当であ っても、流体Ｃが最短距離を通過することによって図５の様な小さな二つの流体 渦Ｃ’が生じ、その結果、粒状固体Ｂの一部は渦Ｃ’と共に循環流動を行うもの の、他の大部分の粒状固体Ｂは集積層Ｂ’の状態で残り、流体Ｃとの接触に有効 に機能しないこと、等の難点がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は従前の流体と粒状固体との流動接触装置に於ける上述の如き問題、即 ち、流体Ｃと粒状固体Ｂとの接触流動距離が短いため、その活性度を高め難い こと、流体出口のスクリーン部に粒状固体が付着して目詰りが生じ易く、流体 の圧力損失が増加すること、粒状固体の全量が流体と有効に接触し難く、粒状 固体の利用率が低いこと等の問題を解決せんとするものであり、目詰りや圧力損 失が全く起生せず、しかも、粒状固体の全量を効果的に攪拌して流体と有効且つ 均一に長く接触せしめて、処理能力を大幅に高め得るようにした流体と粒状固体 の流動接触装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

請求項１に記載の考案は、下方に流体出口９を設けた外容器１と；側壁上方に スクリーン７を有する流通孔６を設けた内容器２と；外容器１及び内容器２の開 口部を閉鎖する蓋体３と；内容器２内へ挿入され、当該内容器２の底壁へ向け被 処理流体１１を噴出する流体導入管４と；内容器２内へ充填した粒状固体１０と を考案の基本構成とするものである。

【０００５】 また、本件請求項３に記載の考案は、蓋体３を有する外容器１と；下端部を底 壁の近傍にまで延設せしめた流体導入管４と；上端開口にスクリーン１５を設け ると共に、当該上端開口を外容器１の上方に位置せしめた流体導出管５と；前記 外容器１内へ充填した粒状固体１０とを考案の基本構成とするものである。

【０００６】

【作用】

流体導入管４から容器の底壁へ向けて噴出された被処理流体１１は、底壁へ衝 突して反転し、上方へ向けて流動する。また、前記被処理流体１１の衝突反転に よって容器内の粒状固体に衝撃力が与えられ、これが拡散されると共に流体１１ と同方向へ流動する。 両者が容器内を流動する間に、流体１１と粒状固体１０とは十分に接触し、活 性化処理（流体が水や油、粒状固体がセラミック粒子）や脱臭処理（流体が空気 、粒状固体が吸着剤粒子）等が行われる。また、粒状固体１０と十分に接触流動 した混合体中の流体１１は、スクリーンを通して流体導出管５から容器外へ排出 されて行く。 本考案に於いては、封入された粒状固体１０の全量が流体１１によって流動さ れるため、粒状固体１０の全部が流体処理に有効に活用されることになると共に 、流体１１が粒状固体１０と接触しつつＵターン流となるため、流体１１が直線 流の場合や粒体１０が流動をしない場合に比較して、両者の接触時間が大幅に延 伸され、それだけ処理効率が向上する。

【０００７】

【実施例】

以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。 図１は、本考案の第１実施例に係る流動接触装置の縦断面図であり、図に於い て１は外容器、２は内容器、３は蓋体、４は流体導入管、５は流体導出管、６は 流通孔、７はスクリーン、８は流体通路、９は流体出口、１０は粒状固体、１１ は被処理流体、１２は処理済み流体である。 前記外容器１は、ステンレス鋼やアルミ等の金属若しくは合成樹脂により円筒 形に形成されており、その上方部は開放されている。また、外容器１の底面には 処理済み流体１２の流体出口９が穿設されており、ここに流体導出管５が取付け られている。

【０００８】 前記内容器２は上方が開放された円筒体であり、外容器１の上方開口よりその 内方へ挿着され、外容器１のフランジ部１ａへ気密に支持固定されている。また 、内容器２の側壁上方には流体流通孔６が穿設されており、且つ各流体流通孔６ には粒状固体１０の流出を防止するためのスクリーン７が取付けられている。尚 スクリーン７としては、粒状固体１０の粒径よりも小さな網目（約１ｍｍφ）の ステンレス鋼や合成樹脂製網体が使用されている。

【０００９】 蓋体３は内容器２の上方開口を閉鎖するものであり、ボルトナット１３により 外容器１のフランジ部１ａ及び内容器２のフランジ部２ａへ気密に固着されてい る。 また、当該蓋体３には流体導入管４がこれを貫通して固着されており、導入管 ４の下端部４ａは内容器２の底壁２ｂの近傍にまで達している。

【００１０】 前記粒状固体１０としては、セラミック粒子（粒径２．０ｍｍ〜１０．０ｍｍ ）が使用されており、被処理流体１１である水や液体燃料が当該セラミック粒子 １０と接触流動をすることにより所謂活性化処理を受け、ボイラ給水や飲料水に 適した活性化水や、流動性及び燃焼性に優れた液体燃料、脱気処理された空気等 が流体出口９より取り出される。 尚、前記内容器２内へ充填される粒状固体１０の量は、通常容器内容積の３０ 〜８０％程度である。また、本実施例では水や液体燃料を活性化処理するため、 粒状固体１０としてセラミック粒子を使用しているが、セラミック粒子に代えて 自然石や鉄鉱石、電気石等の粒子を使用しても良い。更に、空気や水の脱臭処理 の場合には、吸着剤粒子等が粒状固体１０として充填される。更に、触媒による 化学反応を促進するような場合には、粒状固体１０として触媒粒子等が使用され る。例えば、メタノール等の改質反応や燃焼排ガスの低ＮＯｘ化処理反応等の場 合には、白金等の触媒粒子が充填される。また、物質の溶解等を行う場合には、 流体１１として溶媒が、また粒状固体１０として溶質材から成る粒子が充填され る。

【００１１】 前記実施例に於いては、流体１１として水や液体燃料や空気等の一種類の流体 を供給するようにしているが、流体が液体と気体の混合体であってもよく、或い は二種類以上の物質の混合体であっても良いことは勿論である。

【００１２】 前記セラミック粒子としては、常温に於いて波長が３〜１５μｍの範囲にピー ク値をもつエネルギーを放射する所謂遠赤外線放射体を形成するセラミックや電 気石（トリマリン）を主成分とするセラミック、トリウムを含有せしめたセラミ ック、鉱石を含有せしめたセラミック等が多く使用される。 例えば、水を遠赤外線を放射するセラミックや電気石を主成分とするセラミッ ク粒子を用いて活性化処理すると、植物の根からの吸収性が大幅に向上すると共 に、水の界面活性作用や溶解度が向上して土壌中の塩類の溶出等が促進され、土 壌改良が行なえる。 同様に、軽油や重油等の液体燃料を前記各セラミック粒子を用いて活性化処理 すると、流動性が向上すると共に燃焼性も向上して発熱量が増し、その結果大幅 な燃料の削減が可能となる（軽油を活性化処理した場合には、同一燃焼装置に於 いて、約１０〜２０％程度の発熱量の増加が可能なことが確認されている）。

【００１３】 図２は本考案の第２実施例に係る流動接触装置の縦断面図であり、前記図１の 流動接触装置に於いて、外容器１と内容器２との間に形成した流体通路８の幅を 若干大きくしてここにも粒状固体１０を充填すると共に、外容器１の流体出口９ にスクリーン１３を設ける構成としたものである。

【００１４】 図３は本考案の第３実施例を示すものである。本実施例に於いては、外容器１ の上方開口を蓋体３によって密閉すると共に、蓋体３に、先端部４ａが外容器１ の底壁１ｂ近傍に達する流体導入管４を、また外容器１の底壁１ｂに、これを貫 通して先端部が蓋体３の近傍にまで達する流体導出管５を、夫々固着する構成と している。尚、図３に於いて１４及び１５は流体導入管４及び流体導出管５の先 端に固着したスクリーンであり、前者のスクリーン１４はこれを省略してもよい 。

【００１５】 次に、本考案の第１実施例に係る流動接触装置を用いた流体と粒状固体の接触 流動方法を、水や液体燃料の活性化処理を例に挙げて説明する。 処理に際しては、先ず、内容器２内へセラミック粒子（粒径約５ｍｍφ）の粒 状固体１０を所定量（容器内容積の約３０〜８０％の容積率となるだけの粒状固 体）だけ封入したあと、図１のように外容器１と内容器２とを組み合せ、蓋体３ により両者１，２の上方開口を密封する。 次に、流体導入管４より内容器２内へ水又は液体燃料、燃料ガス、空気等の被 処理流体１１を圧送（液体の場合、約０．５〜７Ｋｇ／ｃｍ² ）し、軸線方向に 内容器２の底壁２ｂに向って噴出する。 噴出された流体１１は底壁２ｂに衝突して反転し、粒状固体１０を巻き上げつ つこれと一緒に上方へ向って接触流動する。この間に、被処理流体１１は所謂活 性化処理を受け、上昇した流体１１はスクリーン７及び流通孔６を通して流体通 路８内へ入り、流体出口９から外部へ排出されて行く。

【００１６】 図３に示す流動接触装置の場合も同様であり、流体導入管４の先端から外容器 １の底面１ｂへ向って噴出された被処理流体１１は、底面１ｂへ衝突して反転す る。これにより、内部に充填した粒状固体も衝撃を受け、外容器１内に拡散され て流体１１と十分に混合接触する。 反転して上方へ向った流体１１は、粒状固体１０と相互に接触しつつ流動し、 この間に流体１１が所謂活性化処理を受けることになる。 セラミック粒子１０との接触循環流動によって活性化処理された流体１１は、 順次流体導出管５を通して外容器１外へ排出されて行く。 また、外容器１内のセラミック粒子１０は、スクリーン１５によって外部への 流出が阻止されると共に、スクリーン外表面へ到達したセラミック粒子１０は、 流動する回流によってスクリーン外表面から引き離される。

【００１７】

【考案の効果】

本件考案に於いては、流体導入管４の下端部４ａを粒状固体１０を充填した容 器の底壁近傍にまで延設すると共に、当該流体導入管４の先端から被処理流体１ １を容器底壁へ向けて噴出する構成としている。 その結果、容器底壁に衝突して反転した被処理流体１１によって粒状固体１０ が十分に拡散され、その全量が流体１１と一緒に流動することになり、全ての粒 状固体１０が流体１１との有効接触に寄与することになる。 また、流体１１が容器内に於いて所謂Ｕターン状の流動を行なうため、粒状固 体１０との接触流動距離が増大して、より高度な活性化処理が可能となる。 更に、流体１１よりも比重の大きな粒状固体１０に、流体１１の反転により重 力と逆方向への流動力を与えるため、流体１１と粒状固体１０とがより密に接触 することになり、活性化処理能率が向上する。 そのうえ、スクリーンが流動する流体１１によって有効に洗われるため、スク リーンに於ける粒状固体の集積がほぼ零になる。その結果、本件流動接触装置で は流体の圧力損が減少し、ポンプ容量等の削減を図れると共に目詰まり等の事故 が皆無となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係る流動接触装置の縦断
面図である。

【図２】本考案の第２実施例に係る流動接触装置の縦断
面図である。

【図３】本考案の第３実施例に係る流動接触装置の縦断
面図である。

【図４】従前の流動接触装置の断面概要図である。

【図５】従前の他の流動接触装置の断面概要図である。

【符号の説明】

１は外容器、２は内容器、３は蓋体、４は流体導入管、
５は流体導出管、６は流通孔、７，１３，１４，１５は
スクリーン、８は流体通路、９は流体出口、１０は粒状
固体、１１は被処理流体、１２は処理済み流体である。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 下方に流体出口（９）を設けた外容器
   （１）と；側壁上方にスクリーン（７）を有する流通孔
   （６）を設けた内容器（２）と；外容器（１）及び内容
   器（２）の開口部を閉鎖する蓋体（３）と；内容器
   （２）内へ挿入され、当該内容器（２）の底壁へ向け被
   処理流体（１１）を噴出する流体導入管（４）と；内容
   器（２）内へ充填した粒状固体（１０）とより構成した
   流体と粒状固体の流動接触装置。
2. 【請求項２】 外容器（１）と内容器（２）との間隙へ
   粒状固体（１０）を充填すると共に、スクリーン（１
   ３）を設けた流体出口（９）として成る請求項１に記載
   の流体と粒状固体の流動接触装置。
3. 【請求項３】 蓋体（３）を有する外容器（１）と；下
   端部を底壁（１ｂ）の近傍にまで延設せしめた流体導入
   管（４）と；上端開口にスクリーン（１５）を設けると
   共に、当該上端開口を外容器（１）の上方に位置せしめ
   た流体導出管（５）と；前記外容器（１）内へ充填した
   粒状固体（１０）とより構成した流体と粒状固体の流動
   接触装置。
4. 【請求項４】 被処理流体（１１）を液体と気体の混合
   体、水又は液体燃料の何れか一つとすると共に、粒状固
   体（１０）を電気石製粒状体又はセラミック製粒状体の
   何れか一つとした請求項１、請求項２又は請求項３に記
   載の流体と粒状固体の流動接触装置。
5. 【請求項５】 セラミックを遠赤外線を放射するセラミ
   ック、トリウムを含有するセラミック、鉱石を含有する
   セラミック又は電気石を含有するセラミックとした請求
   項４に記載の流体と粒状固体の流動接触装置。