気泡径制御装置

【課題】ガスの導入量に左右されずに、発生気泡径を制御する。
【解決手段】容器１内にガス放出ノズル１３を設け、該ガス放出ノズル１３のガス放出面１８に対して少なくとも１枚の攪拌回転板３を設け、前記ガス放出面１８から液中に放出される気泡ｂが成長する前に、前記気泡ｂを攪拌回転板３によって強制的に刈り取る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気泡径を制御することができる気泡径制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスハイドレート製造装置は、図６に示すように、生成器１０１に、水Ｗを攪拌する攪拌機１１１と、原料ガスＧを抜き出す循環ガスブロワー１１２を設け、更に、循環ガスブロワー１１２の吐出口を、容器内の底部に配置したノズル１１３に接続している。また、ガスハイドレートの生成は、発熱を伴うことから、容器底部に循環スラリーポンプ１１５を連結してガスハイドレートスラリーを抜き出し、冷却器１１６を介して容器上部に戻すように構成し、生成器１０１内の温度を設定温度に保持するようにしている。そして、生成器１０１で生成したガスハイドレートは、生成器１０１の底部からスラリー移送ポンプ１２０によって連続的に抜き出して、脱水塔（図示せず）の下部に供給している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記ノズル１１３は、大量の原料ガスを気泡化することができるので、実用上、有益であるが、図７のように、ノズル孔１１３ａの直径ｄに比べて気泡ｂの直径Ｄが大きくなるばかりでなく、図８のように、隣接するノズル孔１１３ａ，１１３ａの間隔Ｌが狭い場合には、気泡ｂ’，ｂ’どうしが結合して一つの大きな気泡ｂ”になるので、原料ガスと水とが反応してガスハイドレートになる反応効率の低下が懸念されている。
【０００４】
他方、気泡を微細化する装置として、図９のように、オーディオスピーカー２０１、導管２０２、信号発生器２０３などからなり、信号発生器２０３で生成した任意波形をオーディオスピーカー２０１で音波に変え、その圧力変動を利用して気泡の発生を制御するようにしたものが知られているが、大量のガス処理には不向きで工業的に使用できるものではない。尚、導管２０２の側面には、２００μｍ程度の穴を開けている。また、図中、符号２０４はオーディオアンプ、２０５は圧力コントローラ、２０６はガスボンベを示している（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
また、ベンチュリータイプの微細気泡発生機構では、ガスの導入量に制限がある。また、最適運転条件範囲が狭く、工業的に利用し難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−９５４１７号公報
【非特許文献１】真田俊之、”サブミリスケールの気泡発生制御とその計測”、ニューズレター流れ、2008年4 月号（静岡大学発行）、［online］、［2009.02.24検索」、インターネット＜URL:http://www.jsme-fed.org/newsletters/2008 4/no3.html ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ガスの導入量に左右されずに、発生気泡径を制御可能な気泡径制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る気泡径制御装置は、容器内にガス放出ノズルを設け、該ガス放出ノズルのガス放出面に対して少なくとも１枚の攪拌回転板を設け、前記ガス放出面から液中に放出される気泡が成長する前に、前記気泡を攪拌回転板によって強制的に刈り取ることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る気泡径制御装置は、ガス放出ノズルのガス放出面に対して攪拌回転板の底辺又は側面を対向させたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る気泡径制御装置は、容器内に少なくとも１個のガス放出ノズルを設け、該ガス放出ノズルの上方を樋形の覆いで覆うと共に、前記覆いの入り口から出口に向けて容器内の液を噴射して、前記ガス放出ノズルのガス放出面から液中に放出される気泡が成長する前に、前記気泡をジェット流によって強制的に吹き払うことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る気泡径制御装置は、ガス放出ノズルのガス放出面の目開きを２〜１００μとすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ガス放出ノズルのガス放出面の目開き及び攪拌板による攪拌速度又はジェット水流速により、気泡発生径を制御可能である。また、大量のガスを導入した際に、気泡径を制御可能である。更に、気泡成長を起こす前に、気泡離脱を行うので、焼結エレメント単独の発生気泡径より細かな気泡径にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の気泡径制御装置を備えたガスハイドレート製造装置の概略構成図である。
【図２】本発明の気泡径制御装置の一例を示す一部断面側面図である。
【図３】本発明の気泡径制御装置の作用説明図である。
【図４】本発明の気泡径制御装置の他の一例を示す一部断面側面図である。
【図５】本発明の気泡径制御装置の更に他の一例を示す一部断面側面図である。
【図６】図５の気泡径制御装置の正面図である。
【図７】従来のガスハイドレート製造装置の概略構成図である。
【図８】ノズル孔と気泡との関係を示す説明図である。
【図９】ノズル間隔と気泡との関係を示す説明図である。
【図１０】気体圧力変動を利用した気泡発生制御装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
尚、この例では、気泡径制御装置をガスハイドレート製造装置に適用した場合について説明するが、これに限らず、本発明の気泡径制御装置は、物質移動の促進等に適用することができる。
【００１５】
図１に示すように、本発明のガスハイドレート製造装置は、ガスハイドレート生成器１に、水Ｗの攪拌を兼ねる気泡径制御装置１１と、原料ガスＧを抜き出す循環ガスブロワー１２を設け、更に、前記循環ガスブロワー１２の吐出口を、容器内の底部に配置したガス放出ノズル１３に接続している。また、ガスハイドレートの生成は、発熱を伴うことから、容器底部に循環スラリーポンプ１５を連結してガスハイドレートスラリーを抜き出し、冷却器１６を介して容器上部に戻すように構成し、ガスハイドレート生成器１内の温度を設定温度に保持するようにしている。そして、ガスハイドレート生成器１で生成したガスハイドレートは、ガスハイドレート生成器１の底部からスラリー移送ポンプ２０によって連続的に抜き出して、脱水塔（図示せず）の下部に供給している。
【００１６】
図２に示すように、気泡径制御装置１１は、回転軸２に２枚の長方形の攪拌回転翼３ａと、攪拌回転翼３ａと同じ高さの２枚の直角三角形の攪拌回転翼３ｂと、攪拌回転翼３ｂより低い２枚の直角三角形の攪拌回転翼３ｃとを時計方向又は反時計方向に６０度ずつ間隔をずらして放射状に設けた構造になっている。そして、攪拌回転翼３ａ〜３ｃの底辺４がガス放出ノズル１３の上面（ガス放出面）に対向するようになっている。回転軸２は、電動モータ６によって駆動されるようになっている。攪拌回転翼の枚数は、１枚でも良いし、３〜４枚でも良い。つまり、攪拌回転翼の枚数は、少なくとも１枚あれば良い。
【００１７】
回転軸２の回転数としては、８００〜２，０００ｒｐｍの範囲で、回転数の高い方が好ましいが、攪拌動力も考慮すると、９００〜１，２００ｒｐｍの範囲が好ましい。
【００１８】
ガス放出ノズル１３は、有底無蓋の容器７内に板状の焼結エレメント８を装着したものであり、容器底部に原料ガス供給管９を設けている。焼結エレメントとしては、目開きが２〜１００μの範囲のものが好ましい。更には、２〜１０μの範囲のものがより好ましい。
【００１９】
また、攪拌回転翼３ａ〜３ｃの底辺４は、焼結エレメント８の上面（ガス放出面）に接近させることが重要であるが、接触による摩耗、或いは損傷等を考慮すると、攪拌回転翼３ａ〜３ｃの底辺４と、焼結エレメント８の上面（ガス放出面）との隙間Δｔは、５ｍｍ以下が好ましい。更に、１〜２ｍｍの範囲がより好ましい。また、所望により、各攪拌翼３ａ〜３ｃの底辺４に、軟質の合成樹脂等からなる可撓性のへら状部材を取り付けても良い。
【００２０】
今、気泡発生制御装置１１の攪拌回転翼３ａ〜３ｃを所定の回転数で回転させながら、ガス供給管９からガス放出ノズル１３に原料ガスＧを供給すると、図３に示すように、焼結エレメント８の微細孔１９から水Ｗの中に放出される気泡ｂが成長しない内に、攪拌回転翼３によって刈り取られので、焼結エレメント単独の発生気泡径より細かな気泡径にすることができる。この結果、原料ガスＧと水Ｗとの反応効率がアップする。
【００２１】
以上の説明では、攪拌回転翼３ａ〜３ｃの底辺４をガス放出ノズル１３の焼結エレメント８に対向させた気泡径制御装置１１について説明したが、これに限らず、例えば、図４に示すように、攪拌回転翼３ａの側面５をガス放出ノズル１３の焼結エレメント８に対向させても良い。図４の場合は、攪拌回転翼に長方形の攪拌回転翼３ａを使用する。
【００２２】
また、気泡径制御装置１１としては、図５に示すように、断面正方形の角筒体２１の４面にガス放出ノズル１３を設けると共に、角筒体２１内に４角錐形の分散体２４を設け、角筒体２１の入り口２２から出口２３に向けてガスハイドレート生成器１内の水Ｗを噴射して焼結エレメント８の上面（ガス放出面）１８の気泡をジェット水流によって吹き払うようにしても良い。尚、角筒体の断面形状は、正方形に限らず、任意の形状を選択することができる。また、分散体２４の形状は、角筒体の断面形状に合わせる必要がある。
【符号の説明】
【００２３】
１容器
３攪拌回転板
１３ガス放出ノズル
ｂ気泡

【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内にガス放出ノズルを設け、該ガス放出ノズルのガス放出面に対して少なくとも１枚の攪拌回転板を設け、前記ガス放出面から液中に放出される気泡が成長する前に、前記気泡を攪拌回転板によって強制的に刈り取ることを特徴とする気泡径制御装置。
【請求項２】
ガス放出ノズルのガス放出面に対して攪拌回転板の底辺又は側面を対向させたことを特徴とする請求項１記載の気泡径制御装置。
【請求項３】
角筒体の側面にガス放出ノズルを設けると共に、角筒体内に角錐形の分散体を設け、角筒体の入口から出口に向けてガスハイドレート生成器内の水を噴射して、前記ガス放出ノズルのガス放出面から液中に放出される気泡が成長する前に、前記気泡をジェット水流によって強制的に吹き払うことを特徴とする気泡径制御装置。

【図１】