JPS6061012A - 液体の脱気法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体の脱ガス法に係る。

一般的にはこの方法は不要な気体が溶解して含まれてい
る液体に使用され、この気体の濃度を低減させて初期濃
度より低い最終濃度にすることを目的とする。より特定
的には、長い間大気と接触していた成る量の水に自然に
溶解された空気の濃度を大幅に低下させるのにしばしば
使用し得る。この場合は水及び大気間の空気交換が平衡
状態に達するまで行われており、従って初期濃度は大気
圧に対応した飽和濃度ということになる。実際、周知の
如く成る気体の溶解が可能な液体をこの気体が含まれて
いる気体媒質と接触させると液相及び気相間の界面を介
して気体交換が間断な（行われ、該液体中の前記気体の
濃度は常に飽和濃度に近づこうとする６また。この飽和
濃度が気体媒質内の当該気体の圧力の関数として増加し
、且つ前記界面を介して毎秒交換される気体の質量がこ
の界面の面積に比例することも知られている。

脱ガスの目的は様々であり１例えば溶解ガスが参与し得
る化学反応を制限するため、または液体に回転翼などに
おける局部的圧力降下が生じる虞れのあるガスポケット
の形成が余り容易に起らないよ５にするためなどである
。

公知の脱ガス法としては例えば１９８１年１１月４日発
行５ＯＶＩＥＴ　ＩＮＶＥＮＴＩＯＮ　ＩＬＬＵｓＴＲ
ＡＴＥＤＤｅｒｗｅｎｔ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｌｏｎ　Ｌ
ｔｄ、、　Ｗｅｅｋ　Ｄ３９　、ロンドン（英国）と、
１９６１年！月７日付ソ連特許明細書第７９３６００号
（ＳＨＬＥＩＦＥＲＡ、Ａ、）とに記載のものがある。

この方法は脱ガス処Ｗｆべき液体を自由表面を有する分
離容器内に入れ、減圧下で物質交換（ｍａｓｓ　ｅｘｃ
ｈａｎｇｅ　）を行うものであり。

液体上方の気体媒質を吸引して不要ガスの圧力を所望の
最終濃度に対応する飽和圧力より小さい説ガス値まで低
下させ、この脱ガス圧力な液相及び気相間の界面を介す
る物質交換により前記最終１ｌＳｌｆが得られるまで保
持する。

この方法では液相及び気相間の界面を脱ガスすべき液体
中に不要ガス自体の気泡を噴出させることにより拡大す
る。この公知方法を空気含有水に使用し。

気泡の噴射を公知方法で行うと時間がかかり、脱ガス容
器の水平方向寸法を過度に大きくしないで大量。

の水を脱ガス処理した（・時にはこの時間が著しく長（
なる。従ってこの方法は１条的使用には適さないと思わ
れる。

本発明の目的は脱ガス処３！！！を水平方向寸法の小さ
い簡単な構造の脱ガス容器内でより速く且つ低コストで
実施せしめることにある。

本発明は液体の脱ガス法に係るが、この脱ガス法は前述
した低圧力下での物質交換操作と、この物質交換操作の
間液相及び気相間の界面の面積を拡大し。

それによって物質交換を促進させるぺ（不要ガスの気泡
を脱ガスしていない液体中に噴出させる操作とを含み、
前記気泡の液体中での初期上昇速度が遅（なるよう、且
つ小さなガス噴射率で大きな界面面積が得られるようこ
れら気泡がほぼ５０から１００ムｍの範囲の直径をもつ
マイクロバブルであることを特徴とする。

以下添付図面に基づき非限定的具体例を挙げてより詳細
な説明を行う。これら図面に示されている種々の機素は
同一の機能をもつ別の機素に代え得るものと理解された
い。尚、全図面中門−機素には同一符号を付した。

第１図に非限定例として示した液圧回路は流体力学テス
ト用トンネルの回路であり、成る程度の速度で流れる水
がテスト中の液圧装置の模型と機械的に作用し合うよう
構成されている。これらの模型は実際に製造される液圧
装置より小さいため、実際の装置との接触によって生じ
得る空洞現象を正確にシミュレートするには使用する水
の溶解空気含量を減らさなければならない。

この回路の水は例えば大気圧下での飽和製置に該当する
溶解空気初期濃度を有する。テストを行うにはこの濃度
を８０憾低下させなければならない。従来技術を用〜・
るとこのような脱ガス処理には例えば２７０電　の水に
対し５０時間以上の時間がかかる、前記回路は４つの分
岐路１，２，３．４からなるテスト用の高出力ポンプ６
は分岐路１から１５ｍ下方の分岐路３に具備されている
。水は矢印Ｆ方向に循環する。脱ガス処理中水は例えは
０．５ｍ”／秒程鹿の低流量で前記方向に流れる。この
水は脱ガス処理すべき液体を構成し、この場合の不要ガ
スは空気である。

このような閉回路内の液体に使用し得る本発明の脱ガス
法は以下の操作を含む。

一前記液体の流量の一部を採取する操作。この採取分は
「噴出分」と称する。この噴出分は該具体例では流量が
例えば２０ｅ／秒であり、管路８内を流れる。

ｍ−前記「噴出分」の液体を前記脱ガス圧力の２倍より
大きい噴射圧力まで加圧する操作。この操作は該具体例
では２つの弁１２及び１３間に配置されたポンプ１０Ｖ
ｃより３バール又は４バールの絶対圧力で行われる。こ
れに対し分岐路１内の脱ガス圧力は０．１バールである
。

−「ガス添加分」と称する一部分を前記液体の流量から
採取する操作。この液体分は弁１６を具備した管路１４
内を流れる。

一前記「ガス添加分」にガスを加える操作。この操作は
前記不要ガスを受給し前記噴射圧力より大きいガス添加
圧力下におかれたガス添加容器１８内で行われる。この
操作は該液体内に不要ガスを初期ａ度の２倍より大きい
濃度で溶解させて該液体分を過剰ガス含有分にするため
のものである。より特定的には前記圧力はこの場合７バ
ールであり、ポンプ２０によって発生する。

このようにして得られる濃度は該液体を大気圧下で飽和
させた場合に得られる濃度の７倍である。

一前記過剰ガス含有分の圧力を徐々に且つ可調整的に緩
めて可調整的割合で前記「噴出分」と混合し、それによ
ってほぼ一定の不要ガス噴射濃度をもつ混合物を得る操
作。噴射圧力までのこ。

の減圧はここでは一連の弁２２によって行なわれる。こ
の減圧操作はこのようにしてガス濃度が過飽和に達した
液体中での時期早尚な気泡形成を回避すべく漸進的に行
わなければならない。

−マイクμバブルの噴射。この操作は５つの噴射器２４
によって行われる。これら噴射器は後述の如く前記混合
物を分岐路１の上流端に配置された噴射容器２６内へ噴
射口を介して導入せしめる。噴出したマイク覧バブルに
より形成される雲２７は観察窓（図示）を通して観察さ
れ。

これら雲の規模に応じて弁２２が調整される。

−低圧力下での物質交換。この操作は分岐路１の下流端
の数ｍ２の自由表面をもつ分離容器２８内で最終的に行
われる。この表面上方の気体媒質は空気と水蒸気とから
なり、脱ガス圧力を維持せしめるポンプ３０により吸引
される・噴射容器と脱ガス容器との間の水移送時間は該
具体側では例えは２０秒である。この水の移送には大き
な圧力降下が一切伴わないようにしなければならない。

第２図及び第３図に示されている如（各噴射器は毎秒当
りのマイクロバブル噴射数を多くすべく例えは３６個な
ど多数の噴射口Ｔ１を有している。

これら噴射器はより特定的には加圧噴射混合液を受容す
る導入管ＴＥと、該導入管を環状通路間隙ＩＰを残して
同軸的に包囲する転向管ＴＤとを備えており、前記導入
管は中実軸線ＡＣを中心どした回転円筒体の形状を有し
、その円筒状側壁が噴射壁を構成し、＃壁面上に複数の
噴射口ＴＩが配分されている。

前記転向管は各噴射口Ｔ１の前で転向面を構成する。鎖
管には前記通路用間隙内に噴射した液体を排出させるた
めの多数の排出口が配分されている。これら排出口は前
記噴射口から距離をおいて配置される。これら排出口の
合計排液断面は噴射ロアセンブリ周囲の通路用間隙の液
体通過断面の数倍（少なくとも２倍）である。勿論この
排液断面は個々の排出口に関しては２つの通過断面、即
ち該排出口の先端の通路間隙の断面と訪排出口の断面と
を比較した場合小さい方の断面を構成する。このように
すれば噴射した液体の流量が噴射口近傍で制限され、排
出口近傍では制限されない、 前記通路間隙の幅は噴射口Ｔ１の直径の−より小０ さいのが好ましく、排出口ＴＳアセンブリの合計通過断
面積は噴射ロアセンブリの合計通過断面積より大きいの
が好ましい。

また、゛噴射口Ｔ１は個々の直径が２から１０闘の間で
例えば３１１１１１であり、且つ導入管ＴＥの側面の少
なくとも一部分１例えば該面の全体に亘って規則的に配
分されるのが好ましい。導入管ＴＥと転向管ＴＤとの間
の通路間隙は０．１から０．５闘の間で例えは０．１５
．、のほぼ一定した幅を有する。

前述の如き寸法を選択するのは５間隙ＩＰが狭くなれば
なる程且つ噴射口Ｔ１の直径が小さくなればなる程空乏
率即ち気泡総体積対液体体積の比は太き（なるが１間隙
が狭すぎるか又は噴射口が小さすぎると閉塞の危険が増
大するためである。

排出口ＴＳは噴射口と向き合う転向管ＴＤ全全体亘って
規則的に配分され１例えば管ＴＥ及びＴＤの側方表面積
全体に亘って噴射口相互間に配置される。

噴射口は例えば中実軸線ＡＣの長さ方向に規則的間隔を
おいて一連の噴射口段が形成されるように配置され、各
段では相互間に一定の角距離をおいて前記軸線の周囲に
規則的に配分される。また排出口も一連の段を形成すべ
（配置され、各段では相互間に噴射口間の角距離と同一
の距離をおき且つこれら噴射口に対しでＴヒツチずれる
よう配分される。噴射口段の膜相互間間隔と排出口段の
それとは互に等しく、これら２種の連続段は図に示され
ている如く互に合致するか又は軸方向に−ピッチずらし
て配置される。排出口の直径は約１０朋である。

好ましくは各排出口ＴＳＱ前で転向管ＴＯに排出ガイド
ＧＳを固定してこれら排出口から流出するマイクロバブ
ル含有液の流れを中実軸線ＡＣの方向に近い方向へ誘導
する。

より詳細には、各排出口段毎に１つの排出ガイドＧＳＹ
前記軸線を中心とした回転円錐台状壁面で構成し、小さ
い方の円形底辺を当該段の排出口から距１ｉｆＩヲおい
て転向管に固定する。これらの段の円錐台状ガイドはい
ずれもほぼ同一の一頂角を有し、該角は４５°より小さ
い。

この−頂角は例えば約２０”である。

第３図には噴流分離部材・ＳＪも示されている。これら
部材は各排出ガイドＧＳと転向管ＴＤとを半径方向に接
続しており、互に角距離をおいて排出口ＴＳ相互間に配
置されている。

該噴射器はまた。中実軸線ＡＣを中心とした回転体から
なる円錐状受容部材ＣＲをも備えている。該受容部材は
排出ガイドＧＳアセンブリを包囲し、これらガイドの頂
角と同一方向で且つそれ以下の値をもつ頂角を有してお
り、排出口から流出する流れ全体を中実軸線ＡＣと平行
な平均方向に沿い容器ＥＣに向けて誘導する役割を果た
す。

該噴射器は更に中央線ＡＣを中心とした回転体からなる
円錐台状主要デフレクタＤＧをも有する。該デフレクタ
は小さい方の底辺が排出ガイドＧＳの下流で転回管ＴＤ
の側面に接続され、これらガイドの頂角と同一方向でそ
れより大きい値をもつ頂角を有し、前記円錐状受容部材
ＣＲから流出する流れを容器ＥＣ内に分配する役割を果
たす。

転向管ＴＤは噴射口ＴＩと鎖管ＴＤ及び導入管ＴＥ間の
通路間隙との洗浄を可能にすべく、導入管ＴＥに対して
中実軸線ＡＣを中心に回転し得るよう装着される。）こ
の回転は２つの環状パツキンＪＥ及びＪＦが噴射口及び
排出口の上流で夫々転向管ＴＤ及び固定支枝フレームＢ
Ｓ間と転向管及び導入管間とに具備されているため密封
性を損うことなく行われる。

前記主要デフレクタはこの転向管ＴＯの回転な容以上説
明してきた噴射器では１憾の空乏率が得られ、気泡直径
は約０．１．、である。また水の流量は３ｅ／秒である
。

従ってこの種の噴射器を５つ使用すれば水の総体積が２
７０　ｆｉ”の場合は約１時間で初期濃度の２０係に等
しい溶解空気最終濃度が得られる。

一般的にはこれら噴射器の合計流量Ｑｌ（ｍ”／秒）は
脱ガス処理すべき水の総体積Ｖ　（ｍ”　）の関数であ
り、概ねＱｌ−４，３Ｘ１０−’Ｖに従って計算される
。

絶対噴射圧力が４バールの場合、これら噴射器の開口数
は約２．２５Ｘ１０’Ｑｌである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を利用した液圧回路の説明図。 第２図は該回路のマイクロバブル噴射器を第３図の線ｎ
−ｎに沿って該噴射器の中実軸線を通る２つの平面によ
り切断した断面図、第３図は第２図の噴射器を第２図の
線ｍ−ｍに沿って該噴射器の中実軸線と直交する平面に
より切断した断面図である。 ６．１０，２０．３０・・・ポンプ。 １２．１６．２２・・・弁。 １８・・・ガス添加容器。 ２４・・・マイクロバブル噴射器。 ２６・・・噴射容器。 ２８・・・分離容器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１：　不要な溶解ガスを含む液体に用いられ、このガ
   スの濃度を初期濃度より低い最終濃度まで低減させる液
   体脱ガス法であって、低圧下での物質交換操作と前記不
   要ガス自体の気泡を脱ガスしていない液体中に噴出させ
   る操作とを含み。 前記物質交換操作では脱ガスすべき液体を自由表面をも
   つ分離容器内に入れ、該液体上方の気体媒質を吸引して
   不要ガスの圧力を前記最終濃度に該当する飽和圧力より
   小さい脱ガス値まで低下させ、この脱ガス圧力を前記液
   相及び気相間の界面を介する物質交換により前記最終濃
   度を得るに必要な時間だけ維持し、前記気泡噴射操作は
   この低圧下での物質交換操作の間液相及び気相間の界面
   の面積を拡大し、それによって物質交換を促進させる役
   割を果たし、前記気泡。 がほぼ５０から１００　ａｍの間の直径を有するマイク
   四バルブであり、そのためこれら２泡の液体中での初期
   上昇速度が低（、小さなガス噴出率で大きな界面面積が
   得られることを特徴とする脱ガス法。 （２）閉回路を循環する液体に使用し得、前記液体の流
   量の一部分を噴出分として採取する操作と。 この噴出分の液体を前記脱ガス圧力の２倍より大きい噴
   射圧力まで加圧する操作と、前記液体の流量の一部分を
   ガス添加分として採取する操作と、このガス添加分の液
   体に不要ガスを前記初期濃度の２倍より大きい濃度で溶
   解させてこの液体分を過剰ガス含有分に変換すべ（、前
   記不要ガスを受給し且つ噴射圧力より大きいガス添加圧
   力下におかれたガス添加容器内で該ガス添加分の液体に
   ガスを加える操作と、前記過剰ガス含有分を徐りに且つ
   可調整的に減圧してこれを可調整的割合で前記噴出分と
   混合し、はぼ一定した前記不要ガスの噴射濃度をもつ噴
   射混合物を調製する操作とを更に含み、前記液体中に気
   泡を噴出させる前記操作を該噴射混合物を受給し且つほ
   ぼ脱ガス圧力下の前記液体に連通した噴射口を介して行
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。 （３）前記噴射操作を前記分離容器の上流の噴射容器内
   で行うことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   方法。 （４）前記不要ガスが空気であり、前記液体カー水であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。