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脱気・溶解装置 コモンズ 外国出願あり

国内特許コード P110005382
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2008-500552
登録番号 特許第5216996号
出願日 平成19年2月15日(2007.2.15)
登録日 平成25年3月15日(2013.3.15)
国際出願番号 JP2007052782
国際公開番号 WO2007094434
国際出願日 平成19年2月15日(2007.2.15)
国際公開日 平成19年8月23日(2007.8.23)
優先権データ
  • 特願2006-038465 (2006.2.15) JP
  • 特願2006-296719 (2006.10.31) JP
発明者
  • 鷲尾 誠一
出願人
  • 国立大学法人 岡山大学
発明の名称 脱気・溶解装置 コモンズ 外国出願あり
発明の概要

液体の脱気処理、または液体への気体の溶解処理を連続処理として行え、しかも、比較的低コストとした脱気・溶解装置及び脱気・溶解方法を提供する。
液体を送給する配管と、この配管の中途部に設けて液体を所定の流量で下流側に送給する流量調整部と、この流量調整部の下流側における配管の中途部に設けて液体に接する停留した空洞を形成する空洞形成部と、空洞内を加圧または減圧する加減圧部とを備え、加減圧部で空洞内を減圧した場合に液体を脱気し、加減圧部で空洞内に気体を送給して加圧した場合に液体に気体を溶解させる脱気・溶解装置及び脱気・溶解方法とする。

従来技術、競合技術の概要


従来、油圧回路などのように細い配管で液体を送給する際において、液体に溶存した気体の溶存率が大きい場合には、液体に加わっている圧力の変動にともなって気泡が発生することがある。この気泡は、液体の流通を阻害しやすく、振動や騒音の原因となったり、液体の送給障害や熱障害を発生させたりするおそれがある。そこで、油圧回路などでは、配管内に乗じた気泡を除去する気泡除去装置を別途設けたり、あらかじめ脱気処理を行って気体の溶存率を低下させた液体を用いたりしている。



一方で、食品産業では、昨今人気のある「酸素水」のように液体の機能性を高めるために、液体に酸素などの気体を通常の濃度以上に溶解させることも行われている。



このような脱気処理や気体の溶解処理は、一般的に、被処理液体を密封状態で収容可能な収容容器に貯留し、脱気処理の場合には、収容容器内を所定の真空度以下にまで減圧することによって行っており、溶解処理の場合には、収容容器内に被処理液体に溶存させる気体を圧入して所定の加圧状態とし、所定時間放置することによって行っている。



特に、溶解処理の場合には、被処理液体に対して溶解させる気体でのバブリングを行うことによって、より短時間で溶解処理を行うこともできる。また、溶解処理を行う場合には、あらかじめ液体の脱気処理を行って不要な気体を取り除くとともに、必要とする気体を溶け込ませやすくしておくことが望ましい。被処理液体への所定の気体の溶解処理は、注気処理と呼ばれることもある。



脱気処理の場合には、上記したバッチ式の処理ではなく、あらかじめ真空度を高くした真空槽と、この真空槽に液体を送給する配管とを備えた装置で、真空槽内に被処理液体を連続的に送給することによって脱気処理を行う装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。



また、他の脱気処理用の装置として、脱気処理される被処理液体にキャビテーションを生じさせることにより微小気泡を生じさせ、この微小気泡を除去することによって脱気処理を行う装置も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。



このような状況において、本発明者は、液体におけるキャビテーション現象を研究していた際に、キャビテーション現象の一形態であるスーパーキャビテーションが生じた場合に、液体が送給されている配管内に空洞が安定的に停留する現象を発見した(例えば、非特許文献1参照。)。



しかも、本発明者は、スーパーキャビテーションによって配管内に形成された空洞内が液体の蒸気圧に近い極めて低い圧力状態で安定に保たれることにより、この空洞に接した液体中に溶存していた気体が空洞に析出していること、すなわち、配管内に形成された空洞では液体の脱気が行われていることを知見した。



さらに、本発明者は、本来大気圧よりはるかに低い圧力に保たれている空洞を大気に開放してみたところ、空洞は消滅することなく安定な形状を保ちながら内部の圧力が大気圧まで上昇し、このときに空洞内に引き込まれた大気が液体に混じり、微小気泡となって空洞の後端から大量に放出される現象を発見し、この微小気泡の生成にともなって液体への大気の高速な溶け込みが生じていることを新たに知見した。

【特許文献1】特開平07-132201号公報

【特許文献2】特開平03-118803号公報

【非特許文献1】鷲尾誠一、他3名,「油のキャビテーション初生の観察」,日本機械学会論文集,社団法人日本機械学会,平成11年5月,65巻,633号,B編,p.139-147

産業上の利用分野


本発明は、液体の脱気処理または液体への気体の溶解処理に用いる脱気・溶解装置及び脱気・溶解方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
液体を送給する配管と、
この配管の中途部に設けて前記液体を所定の流量で下流側に送給する流量調整部と、
この流量調整部の下流側における前記配管の中途部に設けて前記液体に接する停留した空洞を形成する空洞形成部と、
前記空洞内を加圧または減圧する加減圧部と、
を備え、
前記加減圧部で前記空洞内を減圧した場合に前記液体を脱気し、前記加減圧部で前記空洞内に気体を送給して加圧した場合に前記液体に前記気体を溶解させる脱気・溶解装置であって、
前記空洞形成部には、流路内に設けて前記液体の流通面積を絞る遮蔽体により狭小とした第1の流路と、この第1の流路の流通面積よりも大きい流通面積とした第2の流路と、この第2の流路の流通面積よりは小さく、前記第1の流路の流通面積よりは大きい流通面積とした第3の流路を上流側からこの順で設けて、前記液体の送給にともなって前記第2の流路部分に空洞を形成するとともに、
前記空洞形成部には、前記空洞に連通させた貫通孔を設けて、この貫通孔を介して前記空洞内を加圧または減圧することを特徴とする脱気・溶解装置。

【請求項2】
前記加減圧部は、前記空洞内を減圧する減圧手段を備えることを特徴とする請求項1記載の脱気・溶解装置。

【請求項3】
前記加減圧部は、前記液体に溶け込ませる前記気体を所定の圧力として送給する加圧手段を備えることを特徴とする請求項1記載の脱気・溶解装置。

【請求項4】
前記配管は、両端をそれぞれ前記液体を貯留するタンクに接続して周回状の流路を構成し、前記加圧手段を、前記空洞に連通連結させるととともに前記タンクに連通連結させて、前記タンク内の中空空間に、前記加圧手段で送給される前記気体を充填したことを特徴とする請求項3記載の脱気・溶解装置。

【請求項5】
前記加減圧部は、前記空洞内を減圧する減圧手段を備えるとともに、前記空洞に前記加圧手段を連通連結させた状態と、前記空洞に前記減圧手段を連通連結させた状態との切り替えを行う切替弁を備えることを特徴とする請求項3記載の脱気・溶解装置。

【請求項6】
前記遮蔽体には、前記流体にスーパーキャビテーションを生じさせるため剥離点を設けたことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の脱気・溶解装置。
産業区分
  • 処理操作
  • 食品
  • 混合分離
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008500552thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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