JPH0768104A

JPH0768104A - 泡沫の液化装置

Info

Publication number: JPH0768104A
Application number: JP5244101A
Authority: JP
Inventors: Akiyuki Iwatani; 明之岩谷; Goro Shirakawa; 五郎白川
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1995-03-14
Also published as: EP0631801A1; KR950000208A; CA2115706A1

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波で破壊し難い泡を効果的に消す。【構成】泡をＶ字形断面の溝３６又は容器に流入さ
せ、溝の底に垂直に超音波を照射し、Ｖ字状側壁による
反射集束作用によって、音圧を泡に集中させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、泡沫の液化装置に係
り、特に、発泡性液体を循環使用する際の液体の原単位
改善及び周辺環境汚染防止に好適な、泡沫の液化装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、発泡性液体を循環使用する際は、
図１に示すような、一般的な循環管路が用いられてい
る。

【０００３】この循環管路において、発泡性液体８はリ
ザーブタンク１０に蓄えられており、該リザーブタンク
１０の下部に設けられた送液ノズル１２から、送液ポン
プ１４で昇圧され、送液管路１６を通って、液使用場所
１８に圧送される。液使用場所１８で使用した残りの液
は、返送ポンプ２０で再び昇圧され、返送管路２２を通
って前記リザーブタンク１０に戻される。

【０００４】このような循環管路における発泡は、主と
して液使用場所１８から返送管路２２の間で発生し、泡
の混入した液体がリザーブタンク１０に戻るため、循環
を続けると、リザーブタンク１０の空間部は泡で充満
し、開口部１０Ａより外部に溢れ出す。発泡性液体の泡
は、タンク外に出ても消え難く、周辺を汚染する。又、
漏出が続くので、液体の損失も大きなものとなってい
た。

【０００５】従来の泡の処理技術としては、消泡剤を用
いて化学的に消泡する方法が最も良く用いられている
が、液体と消泡剤の組合せによっては、液体の成分が変
化してしまい、液体に悪影響を与えることなく、効果的
な消泡が可能な消泡剤が存在しないことも多い。

【０００６】又、消泡液をスプレーして、泡を破壊する
方法もある。この場合、消泡液としては、水あるいは循
環液が用いられるが、水を使用すると液が希釈されて使
えなくなるため、損失が大きい。又、循環液自体を用い
ても、微細な泡が残って、やはり再利用は困難であっ
た。

【０００７】この他、機械的な打撃や遠心力による方法
も各種提案されているが、液体の種類によっては、強い
剪断力が作用とする、凝集が起こり、変質したり劣化す
る等の問題があった。

【０００８】又、電気や熱や圧力を用いて、物理的に消
泡する方法も提案されているが、温度上昇で液体が劣化
するという問題点を有していた。

【０００９】更に、自然消滅に近く、液の劣化が少ない
超音波で泡膜を破壊する考え方も文献で紹介されている
が、基礎的な実験段階であり、実用化されてはいなかっ
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】近年、塗装、食品産業
等、循環液の多様化が進み、発泡性液体の種類も増大し
ており、泡沫の液化技術に対する需要は大きくなってい
るが、従来の液化技術では、十分に対応することはでき
なかった。

【００１１】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、既存の設備にも容易に採用可能で、
効果が確実な、超音波を利用した泡沫の液化装置を提供
することを目的とする。

【００１２】

【問題点を解決するための手段】本発明は、泡沫の液化
装置において、液化すべき泡沫が供給される、中心線に
対して傾斜した側壁を断面に含む溝又は容器と、該溝又
は容器の底に向けて超音波を照射する手段とを備え、該
超音波照射手段からの直接波と、側壁からの反射による
複数方向からの圧力波により、泡沫を破壊して液化する
ようにして、前記目的を達成したものである。

【００１３】又、前記側壁の傾斜角度を、中心線に対し
て２０°以上４５°以下としたものである。

【００１４】又、前記溝を、泡沫の流れる流路としたも
のである。

【００１５】又、前記溝又は容器の底に、多数の開口
穴、又は、多数の開口スリットを形成したものである。

【００１６】又、前記側壁を複数並置したものである。

【００１７】本発明は、又、同じく泡沫の液化装置にお
いて、発泡性液体から泡沫を分離するための泡分離タン
クと、該泡分離タンクによって分離された泡沫を上昇さ
せる上昇管と、該上昇管を上昇した泡沫が、上部から連
続的に供給される、中心線に対して傾斜した側壁を断面
に含む溝又は容器と、該溝又は容器の底に向けて超音波
を照射する手段と、該超音波照射手段からの直接波と、
側壁からの反射による複数方向からの圧力波により破壊
され、液化した泡沫を、前記分離タンクに戻すための回
収管を備え、液化した泡沫を回収し、再利用することに
より、同じく前記目的を達成したものである。

【００１８】

【作用】超音波で泡膜を破壊するためには、泡の大きさ
によって必要な音圧エネルギが存在する。しかし、ある
厚みの層をもった泡沫に超音波を照射すると、泡の表面
が震動するだけで消えないという現象が見られる。これ
は、泡層の弾性効果でエネルギが吸収されてしまうから
である。

【００１９】今回、発明者等は、断面が中心線に対して
傾斜した側壁を持つ溝又は容器に泡沫を連続的に導き、
この溝又は容器の底に向かって超音波を照射することに
より、一般的な照射に比べ数倍の効果が得られることを
見出した。

【００２０】発明者等の実験によると、ポリオキシエチ
レンエーテル他の界面活性剤を２％含み、泡の大きさが
直径１−３mmである発泡性液体に対して、周波数２１Ｋ
Ｈzの超音波を、１０００Ｐa の音圧で、各種断面形状
の溝に照射した。

【００２１】すると、図２に示す如く、深さ５０mm、幅
１００mmの角型断面形状の溝の場合には、１リットルの
見掛け容積を有する泡を消泡するのに４０秒要し、図３
に示す如く、半径５０mmの半円状断面を有する溝の場合
は、同じく消泡能力が３５秒／リットルであったのに対
し、図４に示す如く、中心面に対して４５°の傾斜角度
を有する一対の壁面により形成される開口幅１４１mmの
Ｖ字形溝（Ｖ字の頂角は９０°）では、消泡能力１５秒
／リットル、図５に示す如く、中心面に対して３０°の
傾斜角度を有する一対の側壁を含み、開口幅が１００mm
のＶ字形溝（Ｖ字の頂角は６０°）の場合は、消泡能力
が１０秒／リットルとなった。

【００２２】この実験結果から、図５に示す如く、頂角
が６０°のＶ字形断面の溝が最も効果的であり、一方、
図２に示す如く側壁が垂直のものや、図３に示す如く円
弧状のものは効果が小さいことが分かる。

【００２３】超音波は、その振動面の大きさと波長の比
が一定値以上になると、指向性が強まって直進するよう
になり、光と同様に媒質の境界面で反射や屈折を起こす
ことは良く知られている。今回、断面が中心面に対して
傾斜した一対の側壁を持つ溝で消泡効果が大きかった理
由は、この断面形状が、泡が逃げないように拘束し、泡
の弾性効果を減少させることと、側壁で反射した超音波
が、別方向から泡に作用するためであり、側壁の傾斜角
度を適正に選定することによって、一層効果を高めるこ
とができる。

【００２４】液化した泡（即ち液）の排出は、前記溝の
底を垂直又は適正な勾配を付けて配置し、溝自体を、泡
末の流れる流路として、行うことができる。

【００２５】なお、この溝を流路とする方式では、溝の
底に傾斜を付ける等、装置構成の制約が多いだけでな
く、溝に泡と液が混在するため、流量、傾斜、消泡能力
のバランスが微妙であり、これが悪いと効率が著しく低
下し、液に超音波があたるとミストが発生して、雰囲気
を汚染するという問題を生じ易い。

【００２６】このような問題を避けるため、溝の底に、
多数の開口穴、又は、多数の開口スリットを形成し、こ
の開口穴又は開口スリットから、液を排出することがで
きる。

【００２７】この開口穴又は開口スリットを設けた場合
には、液化した泡が溝（容器）に溜まること無く排出さ
れるので、超音波が液に当たることが無い。又、単純な
容器で装置が構成できる。更に、泡がスリットや穴に押
し込まれるため、消泡効果が高められる。発明者の実験
によると、スリットが無い場合の消泡能力３．５ｌ／分
が、スリットを設けた場合、５．６ｌ／分に高められ
た。

【００２８】なお、超音波の照射は連続的である必要は
なく、泡の供給速度に同期して、例えば図６に示す如く
間欠的に行うと、飛沫の発生も最小限とすることができ
る。

【００２９】又、前記側壁が複数並置された多条溝又は
容器として、消泡効果を更に高めることも可能である。

【００３０】

【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００３１】本実施例に係る泡沫の連続液化装置は、図
７に示す如く、従来と同様の返送管路２２を介して液使
用場所から連続的に返送されてくる発泡性液体８から泡
沫を分離するための泡分離タンク３０と、該泡分離タン
ク３０によって分離された泡沫を、導入口３２より導入
して上昇させる上昇管３４と、該上昇管３４を上昇した
泡沫が、上部から連続的に供給される、図８に示す如
く、中心面に対して傾斜した、一対の側壁３８を断面に
含むＶ字溝状流路３６と、該Ｖ字溝状流路３６に向けて
超音波を間欠的に照射する超音波ホーン４０と、該超音
波ホーン４０からの直接波と、側壁３８からの反射によ
る複数方向からの圧力波により破壊され、液化した泡沫
を、前記泡分離タンク３０に戻すための回収管４２より
構成されている。

【００３２】前記超音波ホーン４０とＶ字溝状流路３６
の間隔は、消泡量が大となるよう、適宜設定される。

【００３３】この実施例において、泡分離タンク３０内
で例えば液体の攪拌や気体の吹込みによって発生し、安
定化した泡沫は、導入口３２から上昇管３４に導入さ
れ、上部からＶ字溝状流路３６に連続的に供給される。
Ｖ字溝状流路３６内を流下する泡には、超音波ホーン４
０から超音波が間欠的に照射される。該超音波ホーン４
０からの直接波と、側壁３８からの反射による複数方向
からの圧力波により泡が破壊され、液化される。液化し
た泡は、そのまま下方に流下し、回収管４２で泡分離帯
タンク３０に戻される。

【００３４】次に、本発明の第２実施例を詳細に説明す
る。

【００３５】この第２実施例は、第１実施例と同様の装
置において、図９に示す如く、前記Ｖ字溝状流路３６
を、Ｖ字状の側壁３８が複数並置された多条溝としたも
のである。

【００３６】他の点については、前記第１実施例と同じ
であるので、説明は省略する。

【００３７】本実施例においては、泡流の深さ（厚さ）
が小さくなるため、泡層による弾性吸収効果が減り、一
層効果的に消泡することができる。

【００３８】次に、本発明の第３実施例を詳細に説明す
る。

【００３９】この第３実施例は、図１０及び図１１に示
す如く、断面がＶ字状の消泡容器５０を水平に配置し、
その底に、例えば０．５mm幅の開口スリット５２を形成
して、排液溝５４への排出口としたものである。消泡容
器５０に合せて、超音波ホーン４０も、水平に配置され
ている。

【００４０】この第３実施例において、泡導入口４８か
ら消泡容器５０に送り込まれた泡は、超音波ホーン４０
から照射される超音波によって液化され、開口スリット
５２から排液溝５４に排出される。

【００４１】次に、本発明の第４実施例を詳細に説明す
る。

【００４２】この第４実施例は、第３実施例と同様の装
置において、図１２に示す如く、前記消泡容器５０の断
面形状を、２つのＶ字からなるＷ字状としたものであ
る。

【００４３】他の点については、前記第３実施例と同じ
であるので、説明は省略する。

【００４４】この第３、第４実施例によれば、第１、第
２実施例に比べて、スリットにより消泡効果が増大する
ので、容器長を短縮して、装置をコンパクトにできる。
又、装置の配置構成の制約が無くなり、用途が拡大す
る。更に、装置の微調整も不要となる。又、ミストの発
生を最少限に抑えることができる。

【００４５】なお、前記実施例においては、いずれも、
消泡溝や容器の断面形状がＶ字形とされていたが、消泡
溝や容器の断面形状は、これに限定されず、図１３に示
すような、Ｖ字に近いＵ字形状や、図１４に示すよう
な、Ｖ字に近い台形状であってもよい。特に、第３実施
例のような消泡容器５０に場合には、図１５に示すよう
な逆円錐状とし、その水平底面に多数の排液用開口穴６
０を設けてもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、泡
に不必要な剪断力を与えることなく、瞬時に泡を破壊で
きるので、回収した液の再利用が可能となり、液の原単
位が向上する。又、超音波を利用しており、特殊な消泡
剤等が不要であるため、ランニングコストが少ない。更
に、構造が簡単で、効果が確実であり、既存設備にも容
易に適用できる等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な循環管路の構成を示す管路図

【図２】本発明の原理を確認するための消泡実験に用い
た角型溝の断面形状を示す線図

【図３】同じくＵ字形溝の断面形状を示す線図

【図４】同じく頂角９０°のＶ字形溝の断面形状を示す
線図

【図５】同じく頂角６０°のＶ字形溝の断面形状を示す
断面図

【図６】超音波を間欠的に照射している状態を示すタイ
ムチャート

【図７】本発明の第１実施例の全体構成を示す縦断面図

【図８】図７のVIII−VIII線に沿う横断面図

【図９】本発明の第２実施例における要部断面形状を示
す横断面図

【図１０】本発明の第３実施例の構成を示す縦断面図

【図１１】図１０のXI−XI線に沿う横断面図

【図１２】本発明の第４実施例の要部構成を示す横断面
図

【図１３】本発明に係る消泡溝又は容器の断面形状の他
の例を示す断面図

【図１４】同じく、更に他の例を示す断面図

【図１５】同じく、消泡容器の他の例を示す断面図

【符号の説明】

８…発泡性液体３０…泡分離タンク３４…上昇管３６…Ｖ字溝状流路３８…側壁４０…超音波ホーン４２…回収管４８…泡導入口５０…消泡容器５２…開口スリット５４…排液溝６０…開口穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液化すべき泡沫が供給される、中心線に対
して傾斜した側壁を断面に含む溝又は容器と、該溝又は容器の底に向けて超音波を照射する手段とを備
え、該超音波照射手段からの直接波と、側壁からの反射によ
る複数方向からの圧力波により、泡沫を破壊して液化す
ることを特徴とする泡沫の液化装置。
【請求項２】請求項１において、前記側壁の傾斜角度
が、中心線に対して２０°以上４５°以下であることを
特徴とする泡沫の液化装置。
【請求項３】請求項１において、前記溝が、泡沫の流れ
る流路とされていることを特徴する泡沫の液化装置。
【請求項４】請求項１において、前記溝又は容器の底
に、多数の開口穴、又は、多数の開口スリットが形成さ
れていることを特徴とする泡沫の液化装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記側壁が複数並置されていることを特徴とする泡沫の
液化装置。
【請求項６】発泡性液体から泡沫を分離するための泡分
離タンクと、該泡分離タンクによって分離された泡沫を上昇させる上
昇管と、該上昇管を上昇した泡沫が、上部から連続的に供給され
る、中心線に対して傾斜した側壁を断面に含む溝又は容
器と、該溝又は容器の底に向けて超音波を照射する手段と、該超音波照射手段からの直接波と、側壁からの反射によ
る複数方向からの圧力波により破壊され、液化した泡沫
を、前記分離タンクに戻すための回収管を備え、液化
した泡沫を回収し、再利用することを特徴とする泡沫の
液化装置。