気液分離液体サイクロン及び気液分離システム
【課題】定置洗浄が可能であるとともに、第一出口側及び第二出口側の両方の流体流路の洗浄を過不足なく行える気液分離液体サイクロンを提供する。
【解決手段】液体分が取り出される第一接続路７３を遮断可能な第一弁７４と、気体分が取り出される第二接続路７５を遮断可能な第二弁７６とをそれぞれ設け、気液混合液を気液分離する通常運転状態においては、第一弁７４及び第二弁７６の両方を開状態に維持し、液入口７ｃから洗浄液を受け入れる洗浄運転状態においては、第一弁７４及び第二弁７６を交互に開状態とする弁制御手段７７を備える。
【解決手段】液体分が取り出される第一接続路７３を遮断可能な第一弁７４と、気体分が取り出される第二接続路７５を遮断可能な第二弁７６とをそれぞれ設け、気液混合液を気液分離する通常運転状態においては、第一弁７４及び第二弁７６の両方を開状態に維持し、液入口７ｃから洗浄液を受け入れる洗浄運転状態においては、第一弁７４及び第二弁７６を交互に開状態とする弁制御手段７７を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理対象液である気液混合液を受け入れる液入口と、前記気液混合液を遠心力により気液分離して、液体分を主とする第一成分を送り出す第一出口と、気体分を主とする第二成分を送り出す第二出口とを備えた気液分離液体サイクロン及びこの気液分離液体サイクロンを用いた気液分離システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の気液分離液体サイクロンは、例えば、特許文献１に示されるものがある。この特許文献１に記載のものも、本願と同様に例えば、飲用飲料の処理において、気液分離を良好に行おうとするものである。
気液分離液体サイクロンは、本願と同様に機器内で気液分離対象液の旋回流を発生させ、質量差にもとづいて、気体分と液体分とを分離するものである。この特許文献１に記載の気液分離液体サイクロンでは、液体分が多孔状に形態された分離円錐の外面に遠心力により押し付けられ、液体分のみがろ過分離され、上方に取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８５９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先にも示したように、気液分離液体サイクロンは、飲用飲料等の食品業界で使用される場合がある。食品業界では、例えば、一定品種を連続的に製造している場合は定期的に、異なった品種を製造する場合は、品種が変わる毎に、装置の洗浄を行う必要がある。
しかしながら、特許文献１に記載の気液分離液体サイクロンでは、当該装置が比較的複雑な構造を有するため、その洗浄は、気液分離液体サイクロンを製造ラインから取り外し、分解等して洗浄する必要があった。
このような所謂、非定置洗浄、分解洗浄は、装置の運転効率を低下させるとともに、余分な労力を必要とし、好ましくない。
さらに、気液分離液体サイクロンは、液体分の出口（本願にいう第一出口）と気体分の出口（本願にいう第二出口）との両方を備え、通常の運転状態では、その両方から何らかの成分が送り出される。これに対して、当該気液液体サイクロン内に洗浄液を送り込み、洗浄を定置で（製造ラインに取り付けたまま）行おうとすると、液分は主に液体分の取り出し側である第一出口側を流れるため第二出口側の洗浄が充分、行えない場合もある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、所謂、定置洗浄が可能であるとともに、その定置洗浄においても、第一出口側及び第二出口側の両方の流体流路の洗浄を過不足なく行える気液分離液体サイクロンを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係る、処理対象液である気液混合液を受け入れる液入口と、前記気液混合液を遠心力により気液分離して、液体分を主とする第一成分を送り出す第一出口と、気体分を主とする第二成分を送り出す第二出口とを備えた気液分離液体サイクロンの第１特徴構成は、前記第一出口の下流側に接続される第一接続路に、当該第一接続路を遮断可能な第一弁を、前記第二出口の下流側に接続される第二接続路に、当該第二接続路を遮断可能な第二弁をそれぞれ設け、
前記気液混合液を気液分離する通常運転状態においては、前記第一弁及び第二弁の両方を開状態に維持し、前記液入口から洗浄液を受け入れる洗浄運転状態においては、前記第一弁及び第二弁を交互に開状態とする弁制御手段を備えて構成した点にある。
【０００７】
上記第１特徴構成を備えた気液分離液体サイクロンは、弁制御手段の働きにより、通常運転時には、前記第一弁及び第二弁の両方を開状態に維持し、第一出口から液体分を主とする第一成分が送り出され、第二出口から気体分を主とする第二成分が送り出される。
一方、洗浄運転状態においては、洗浄液を気液分離液体サイクロン内に受け入れるのであるが、本願に係る気液分離液体サイクロンでは、弁制御手段の働きにより、少なくとも前記第一弁及び第二弁を交互に開状態とされる（他方の弁は閉状態とする）洗浄運転状態が実現される。この交互の開状態は、単一回だけ両方の弁が順に開状態とされる（他方の弁は閉状態とする）ものであってもよいし、開状態とする弁の切換えが繰り返されてもよい。前者の場合は、開状態に維持する時間を比較的長時間として、洗浄対象の部位の洗浄を確実に行える。一方、後者の場合は、洗浄液の脈動を利用して、汚れの剥離等を促すことができる。
【０００８】
本発明に係る気液分離液体サイクロンの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて構成され、前記上側本体部の内筒の口径ｄが前記下側本体部の最小口径ｃより大きい点にある。
このような構造を採用することにより、洗浄運転状態に制御される定置洗浄時に気液分離液体サイクロンにより発生する圧力損失が、通常運転状態に制御される製品運転時より大きくならないため、気液分離液体サイクロンより上流側の状態を製品運転時の設定のままで、良好に洗浄を行える。
【０００９】
本発明に係る気液分離液体サイクロンの第３特徴構成は、前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて構成され、前記上側本体部の外筒の口径ａ１に対する前記上側本体部の内筒の口径ｄの比であるｄ／ａ１が０．５以下の関係にある点にある。
このような構造を採用することにより、通常運転状態に制御される製品運転時において、第二出口からの液体分の極端な流出がないようにできる。
本発明に係る気液分離液体サイクロンの第４特徴構成は、前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて、前記上側本体部内の天面と内筒の交差部を曲面で構成した点にある。
このような構成を採用することにより、接液部の角（上側本体部の天面と内筒の交差部）に汚れが溜まりにくく、定置洗浄において良好に洗浄を行うことができる。
【００１０】
本発明に係る気液分離システムの第１特徴構成は、上記第１から第４の何れかの特徴構成を備えた気液分離液体サイクロンから送り出される前記第一成分及び前記第二成分の両方を受け入れる気液分離タンクを備え、
前記気液分離タンクに貯留される液体分のみを取り出し可能に構成されている点にある。
この気液分離システムでは、気液分離が比較的難しいマイクロバブルが含まれていても、そのマイクロバブルを気液分離タンクに形成される液面に良好に浮き上がらせて分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願に係る気液分離液体サイクロンを採用した殺菌・充填システムの構成を示す図
【図２】気液分離液体サイクロンの詳細構成を示す図
【図３】第一弁、第二弁の開閉タイミングを示すタイミングチャート
【図４】本願の別実施形態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の気液分離液体サイクロン７を、殺菌済みの処理対象液ａを充填機３に送り、当該処理対象液ａを容器２に充填する殺菌・充填システム１に使用した場合について、図１に基づいて説明する。
【００１３】
この殺菌・充填システム１は、調合タンク４に貯留されている処理対象液ａを、殺菌処理して充填機３に送り、容器２に充填するように構成されている。ここで、処理対象液ａとしては、ミネラルウオータ、コーヒー飲料、お茶飲料、果汁飲料等、水相当の粘度の飲料等を挙げることができる。一方、容器２としては、缶、ビン、ＰＥＴボトル等、前記処理対象液ａが充填される容器であればどのようなものでもよい。
【００１４】
図１に示すように、殺菌・充填システム１の入り側において、処理対象液ａは、調合タンク４、殺菌機バランスタンク５（バランスタンクの一例）に貯留されるため、処理対象液ａは、ほぼその飽和状態近くまで溶存ガスを含んだ状態となる。
【００１５】
殺菌・充填システム１は、処理対象液ａを昇圧するとともに昇温する第一処理機構１０１と、第一処理機構１０１により処理済みの昇圧・昇温状態にある処理対象液ａを、降温する第二処理機構１０２とを備え、前記第二処理機構１０２により降温された処理対象液ａを、弁機構６ａを介して常圧に戻して取り出し可能に構成されている。そして、前記弁機構６ａを介して送り出される処理対象液ａを受入れる気液分離液体サイクロン７と、この気液分離液体サイクロン７から送り出される液体分を主とする第一成分と気体分を主とする第二成分との両方を受入れる気液分離タンク８を備え、当該気液分離タンク８からタンク内の液体分を、取り出し可能に構成されている。ここで、当該気液分離タンク８からの液体分の取り出しは、クッションタンク送液ポンプ９により行われ、サージタンク１０で一旦貯留された後、充填機３に送り込まれる。図２に、気液分離液体サイクロン７の構造を示した。図２（ａ）が横断面図であり、図２（ｂ）が縦断面図である。
【００１６】
さらに具体的には、殺菌・充填システム１は、調合タンク４の下流側に、処理対象液ａを貯留する殺菌機バランスタンク５と、前記殺菌機バランスタンク５から取り出される処理対象液ａを昇圧する昇圧ポンプ１１としてのブースターポンプと、昇圧ポンプ１１により昇圧された処理対象液ａを液内の菌が殺菌される殺菌温度に昇温保持する昇温保持機構１２と、この昇温保持機構１２において殺菌された処理対象液ａを降温して弁機構６ａに送る降温機構１３とを備えて構成されている。弁機構６ａ及び後で説明する弁機構６ｂは設定された液圧で開放される弁からなり、流路を絞ることで液圧を調整するようになっている。
【００１７】
ここで、第一処理機構１０１には、前記昇圧ポンプ１１と前記昇温保持機構１２が含まれ、第二処理機構１０２には前記降温機構１３が含まれる。
【００１８】
さらに、殺菌機バランスタンク５から昇圧ポンプ１１に至る処理対象液ａの流路には、殺菌機バランスタンク５の下流側に送液ポンプ１４が設けられているとともに、この送液ポンプ１４の下流側で昇圧ポンプ１１までの間に、流路内の処理対象液ａをそのまま予熱することなく昇圧ポンプ１１に送る第一流路１５ａと、流路内の処理対象液ａを予熱して昇圧ポンプ１１に送る第二流路１５ｂとが並列に備えられ、第一流路１５ａと第二流路１５ｂとを流れる処理対象液ａの割合を調節する調節弁１６としての流量コントロールバルブが第一流路１５ａに設けられている。
【００１９】
この第二流路１５ｂを流れる処理対象液ａの予熱は、第一処理機構１０１で処理済みの処理対象液ａが保有する熱により実行される。この第二流路１５ｂを流れる処理対象液ａの予熱は、プレート式熱交換器１７において、最も低温側の低温側熱交換部１７ｃで行われる。
【００２０】
前記第一処理機構１０１は、昇圧ポンプ１１、プレート式熱交換器１７の最も高温側の高温側熱交換部１７ａとホールディングチューブ１８とを、記載順に処理対象液ａが送液される構成が採用されている。この第一処理機構１０１では、昇圧ポンプ１１で昇圧された処理対象液ａの温度を、高温側熱交換部１７ａで高温側熱媒体ｈ（蒸気もしくは温水）によって昇温し、その温度状態をホールディングチューブ１８で一定時間保持する。結果、第一処理機構１０１において、処理対象液ａを充分、殺菌することができる。
【００２１】
前記第一処理機構１０１で殺菌処理を終えた処理対象液ａは、降温機構１３である第二処理機構１０２を成す前述の低温側熱交換部１７ｃの給熱側流路に送られ、先に説明した第二流路１５ｂを流れる処理対象液ａに給熱することで、降温される。この位置でも、処理対象液ａは依然、昇圧状態に維持される。
【００２２】
前記第二処理機構１０２から弁機構６ａに至る処理対象液ａの流路が、流路内の処理対象液ａを気液分離液体サイクロン７に送る送り流路１９ａと、流路内の処理対象液ａを前記殺菌機バランスタンク５に戻す戻り流路１９ｂとに分岐されており、前記送り流路１９ａと前記戻り流路１９ｂとに処理対象液ａの流路を切替える切替弁２０が設けられている。そして、戻り流路１９ｂに弁機構６ｂが備えられている。さらに、前記戻り流路１９ｂは、プレート式熱交換器１７の中温熱交換部１７ｂの給熱側を通過するように構成されており、この戻り流路１９ｂを流れる処理対象液ａは、冷却媒体ｃとの熱交換により、適切に降温される。
【００２３】
先にも示したように、前記弁機構６ａの下流側には、気液分離液体サイクロン７及び気液分離タンク８としての給液クッションタンクが備えられているが、当該気液分離タンク８から取り出される液体分が、充填機３により容器２に充填される充填対象液となるように構成されている。なお、本実施例においては、充填機３はロータリ式充填機として構成されており、円周方向等間隔に複数の充填バルブを備えて、複数の容器２を周方向に連続搬送しながら順次充填バルブを開いて所定量の充填を行うようになっている。また、前記気液分離タンク８が、前記充填対象液を貯留する給液クッションタンクとして設けられるとともに、先にも示したように、前記給液クッションタンク８と前記充填機３との間に、クッションタンク側からクッションタンク送液ポンプ９、サージタンク１０が備えられている。この気液分離タンク８は、内部圧が大気圧よりわずかに高い圧力（絶対圧で０．１０８ＭＰａ程度）となるように無菌エアを給排して調整される微加圧タンクとして構成され、外気の流入は防止しながら充填対象液ａからの気体の放出は許可するようになっている。また、サージタンク１０は、内部圧が気液分離タンク８よりも高い所定圧力（絶対圧で０．１３７〜０．１７７ＭＰａ程度）に維持される加圧タンクとして構成され、供給圧の変動を抑えてほぼ一定の圧力で充填機３に充填対象液ａを供給するようになっている。
このようにして、充填機３へ殺菌済みの充填対象液を送ることができる。
【００２４】
以下、本願に係る気液分離液体サイクロン７の詳細構成について、図１、図２を参考にして説明する。
気液分離液体サイクロン７は、よく知られているように、処理対象液ａである気液混合液を受け入れる液入口７ｃと、気液混合液を遠心力により気液分離して、液体分を主とする第一成分を送り出す第一出口７ａと、気体分を主とする第二成分を送り出す第二出口７ｂとを備えて構成されており、液入口７ｃを側部に第二出口７ｂを上部に備えた二重円筒形状の上側本体部７１と、上側本体部７１の下に連結され、下部に第一出口７ａを備えた円錐形状の下側本体部７２とを備えて構成されている。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、液入口７ｃは、処理対象液ａを二重管として構成される上側本体部７１の外筒７１ａの内壁に沿った噴流として、上側本体部７１内へ導くように先窄まり形状の流路として構成されている。
本願の気液分離液体サイクロン７は、定置洗浄できるように、汚れの溜まりやすい部位のないようにするため、接液部の角が滑らかになるように各部のＲをとり、上側本体部７１内の天面と内筒７１ｂ及び外筒７１ａの内壁との交差部を０．５〜５．０程度のＲを取った曲面とし、接続機器との取り合い部は、へルール構成の接続部７２ｘ、７１ｙ、７１ｚとしている。
【００２６】
この気液分離液体サイクロン７の主要な特性及びディメンジョン（寸法）について説明すると、
気液分離を実行する通常運転状態において、所定の流量に設定した場合において、サイクロンとしての脱泡効果が発揮できるように、遠心効果Ｚ値が７０以上で且つ圧損が０．１５ＭＰａ以下になるように、上側本体部７１の外筒７１ａの口径ａ１に対する、下側本体部７２の最大口径部７２ｍａｘから最小口径部７２ｍｉｎまでの長さｂの比率（ｂ／ａ１）を４．０〜６．０とし、外筒７１ａの口径ａ１に対する下側本体部７２の最小口径部７２ｍｉｎの口径ｃの比率（ｃ／ａ１）を０．２〜０．５としている。
ここで、遠心効果Ｚ値は、以下のように定義される。
Ｚ＝２×ｕ2／（ｇ×ａ１）
ｇは『重力加速度』、ａ１は『上側本体部７１の外筒７１ａの口径』、ｕは『液入口７ｃの縮小部の流速』である。
【００２７】
さらに、図２からも判明するように、上側本体部７１の外筒７１ａの内側に位置する内筒７１ｂの口径ｄが下側本体部７２の最小口径ｃより大きく構成されるとともに、上側本体部７１の外筒７１ａの口径ａ１に対する上側本体部７１の内筒７１ｂの口径ｄの比であるｄ／ａ１が０．５以下とされている。具体的には、０．４程度である。
【００２８】
図１に示すように、第一出口７ａの下流側に接続される第一接続路７３に、当該第一接続路７３を遮断可能な第一弁７４を、第二出口７ｂの下流側に接続される第二接続路７５に、当該第二接続路７５を遮断可能な第二弁７６をそれぞれ設けている。そして、気液混合液ａを気液分離する通常運転状態においては、前記第一弁７４及び第二弁７６の両方を開状態に維持し、前記液入口７ｃから洗浄液を受け入れる洗浄運転状態においては、前記第一弁７４及び第二弁７６を交互に開状態とする弁制御手段７７を備えている。
【００２９】
図３に、上記の弁制御手段７７による、通常運転状態と洗浄運転状態とにおける各弁の開閉状態を示した。同図において、横軸は時間を縦軸は弁それぞれの開閉状態を示している。最も上段に通常運転状態のタイミングチャートを示し、中段に一回の切換えで洗浄を行う場合の洗浄運転状態でのタイミングチャートを示し、下段に複数回の切換えで洗浄を行う場合の洗浄運転状態でのタイミングチャートを示した。
【００３０】
以下、これまで説明してきた、殺菌・充填システム１の働きについて説明する。
〔通常運転状態〕
この状態では、上記した第一弁７４及び第二弁７６は常時開状態に維持される。
〔通常運転状態における殺菌・充填運転〕
処理対象液ａは常圧・常温の状態で調合タンク４より殺菌機バランスタンク５に供給され、殺菌機バランスタンク５から送液ポンプ１４によりプレート式熱交換器１７の液液熱交換部である低温側熱交換部１７ｃに処理対象液ａの一部が送液され、予熱され、その後、昇圧ポンプ１１に入る。
一方、低温側熱交換部１７ｃに入らない処理対象液ａは、そのまま昇圧ポンプ１１に送液される。昇圧ポンプ１１により送液された処理対象液ａは、高温側熱交換部１７ａにて１００℃を超える温度に加熱され、ホールディングチューブ１８にて、その加熱温度で一定時間保持され、降温機構１３で冷却温度９０℃まで冷却され、通常の運転時は充填機３側に送液する。
【００３１】
なお、高温側熱交換部１７ａでの加熱の熱媒ｈには、温水または蒸気が用いられ、温水の温度または流量、蒸気の流量より加熱温度を調節する。
【００３２】
また、降温機構１３により処理対象液ａを冷却する冷媒には、殺菌機バランスタンク５より送液される殺菌前の処理対象液ａが用いられ、調節弁１６により、殺菌前の処理対象液ａの低温側熱交換部１７ｃの第二流路１５ｂに入る割合が調節されることにより、降温機構１３での冷却温度を調節する。
【００３３】
この殺菌・充填システム１の運転立ち上げ時は、前述の切替弁２０を戻り流路１９ｂ側に選択し、送液ポンプ１４からの送液流量及び高温側熱交換部１７ａの加熱温度、降温機構１３の冷却温度が所定の条件になるように調節しなければならないため、上記した状態に安定するまで、処理対象液ａは充填機３側に送液せず、中温熱交換器１７ｂにて降温されて殺菌機バランスタンク５に戻す。
【００３４】
あるいは、通常運転時でも、気液分離タンク８である給液クッションタンクが満液となった場合は、処理対象液ａは充填機３側に送液されず、中温熱交換器１７ｂにて降温されて殺菌機バランスタンク５に戻す。
【００３５】
送り流路１９ａに設けられる弁機構６ａ及び戻り流路１９ｂに設けられる弁機構６ｂは、それぞれ高温側熱交換部１７ａでの加熱温度が１００℃を超えているために付属している。そのため、常に、双方の弁機構６ａ、６ｂが作動する。これら弁機構６ａ、６ｂの圧力は、通常、０．２〜０．３ＭＰａに設定されている。
【００３６】
一方、充填機３側に送液された処理対象液ａは、プレート式熱交換器１７に入る前は、常温で、飽和状態まで溶存ガスを含むが、充填機３側に出た後は、９０℃程度の温度のため、過飽和の状態になりマイクロバブル状の気泡を多く含む。その状態の処理対象液ａは、気液分離液体サイクロン７に送液され、マイクロバブル状のものを含む気泡が遠心効果により凝集される。気液分離液体サイクロン７の下の第一出口７ａからは、液体分を主とする第一成分が送り出され、上の第二出口７ｂからは、気体分を主とする第二成分が送り出される。
【００３７】
前記第一成分には、気泡が含まれているが、その気泡は気液分離液体サイクロン７内で生じた渦が下の第一出口７ａを出た後でも巻き続けているため、配管の曲がり、バルブ等が存在することにより、マイクロバブルより大きな気泡として処理対象液ａに含まれる。従って、この位置まで到達すると、その気泡はマイクロバブル状でないため、給液クッションタンク８に供給されてから液面に浮かび分離される。
【００３８】
また、気液分離液体サイクロン７の上の第二出口７ｂからは、サイクロン内部で、凝集、分離された気泡は多少の処理対象液ａを含むが、大きな気泡の状態で給液クッションタンク８へと供給され、同様に液面に浮かび上がり分離される。
【００３９】
本願に言う気液分離タンク８である給液クッションタンクにて、気泡を分離させた処理対象液（この液が充填対象液である）は、クッションタンク送液ポンプ９によりサージタンク１０に送液される。サージタンク１０に供給された充填対象液は充填機３へと送液される。
【００４０】
サージタンク１０からの充填機３への給液は、充填機３が備える充填バルブの開放数の変動に係らず、各充填バルブへの供給圧を一定に維持するために、タンク内を無菌エアで所定圧に加圧して送液するようになっている。
【００４１】
ここで、製品運転時の充填系（弁機構６ａより下流側）内には、殺菌後の処理対象液ａに外気が混入することにより菌に汚染されるのを防止するため、無菌エアの供給により、常に加圧状態に保つ必要があるが、圧力が高いと圧損の問題と気液分離できないという問題が生じるから、給液クッションタンク８内を大気圧よりわずかに圧力の高い微圧状態としている。
【００４２】
さらに、充填機３側への送液圧力が弁機構６ａの設定圧力を超えると、充填機３側に送液する場合と、殺菌機バランスタンク５に戻る場合とで、送液圧力の違いが生じ、殺菌機バランスタンク５への戻りと充填機３側への送液で切り換えた際に、送液流量が変化し、高温側熱交換部１７ａでの加熱温度及び降温機構１３での冷却温度が設定値から外れてしまうという制御上の問題がでる。
【００４３】
従って、気液分離液体サイクロン７の圧損が弁機構６ａの設定圧力を超えてしまうと、弁機構６ａより上流側で、上述のような運転制御上の問題が生じるため、気液分離液体サイクロン７の圧損と給液クッションタンクの圧力の合計は、弁機構６ａの設定圧力よりも低くなるように設定している。
【００４４】
〔洗浄運転状態〕
この状態では、上記した第一弁７４及び第二弁７６は図３の中段もしくは下段のタイミングチャートに従って開閉制御される。
さらに、図１に示す洗浄液導入部８０から洗浄液が、殺菌・充填システム１内に洗浄液が導入され、システム全体の洗浄を良好に実施することができる。この洗浄運転状態では、洗浄液の全体が、第一弁７４、第二弁７６の開閉状態に従って、開状態に保たれる弁側へ流れ、洗浄効果を発揮する。
【００４５】
〔別実施形態〕
上記の実施形態では、本願に係る気液分離液体サイクロン７、及びこの気液分離液体サイクロン７と気液分離タンク８とを組み合わせ構成される気液分離システムを、殺菌・充填システム１に採用する例を示したが、本願に係る気液分離液体サイクロン７は、例えば、飲料の調合を実行する調合システム２００に採用することもできる。
図４に、このような調合システム２００の例を示した。この例では混合機２０１において混合を行い、本願に係る気液分離液体サイクロン７と調合タンク２０２とで、システムを構成する例を示した。
この例の場合も、第一弁７４、第二弁７６と、これらを開閉操作制御する弁制御手段７７の働きにより、交互に弁を開閉制御して、洗浄を定置洗浄状態で（設備系に設備したままで）行える。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
定置洗浄が可能であるとともに、その定置洗浄においても、第一出口側及び第二出口側の両方の流体流路の洗浄を過不足なく行える気液分離液体サイクロンを提供することができた。
【符号の説明】
【００４７】
７ 気液分離液体サイクロン
７ａ 第一出口
７ｂ 第二出口
７ｃ 液入口
８ 気液分離タンク（給液クッションタンク）
７１ 上側本体部
７２ 下側本体部
７３ 第一接続路
７４ 第一弁
７５ 第二接続路
７６ 第二弁
７７ 弁制御手段
ａ 処理対象液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理対象液である気液混合液を受け入れる液入口と、前記気液混合液を遠心力により気液分離して、液体分を主とする第一成分を送り出す第一出口と、気体分を主とする第二成分を送り出す第二出口とを備えた気液分離液体サイクロン及びこの気液分離液体サイクロンを用いた気液分離システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の気液分離液体サイクロンは、例えば、特許文献１に示されるものがある。この特許文献１に記載のものも、本願と同様に例えば、飲用飲料の処理において、気液分離を良好に行おうとするものである。
気液分離液体サイクロンは、本願と同様に機器内で気液分離対象液の旋回流を発生させ、質量差にもとづいて、気体分と液体分とを分離するものである。この特許文献１に記載の気液分離液体サイクロンでは、液体分が多孔状に形態された分離円錐の外面に遠心力により押し付けられ、液体分のみがろ過分離され、上方に取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８５９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先にも示したように、気液分離液体サイクロンは、飲用飲料等の食品業界で使用される場合がある。食品業界では、例えば、一定品種を連続的に製造している場合は定期的に、異なった品種を製造する場合は、品種が変わる毎に、装置の洗浄を行う必要がある。
しかしながら、特許文献１に記載の気液分離液体サイクロンでは、当該装置が比較的複雑な構造を有するため、その洗浄は、気液分離液体サイクロンを製造ラインから取り外し、分解等して洗浄する必要があった。
このような所謂、非定置洗浄、分解洗浄は、装置の運転効率を低下させるとともに、余分な労力を必要とし、好ましくない。
さらに、気液分離液体サイクロンは、液体分の出口（本願にいう第一出口）と気体分の出口（本願にいう第二出口）との両方を備え、通常の運転状態では、その両方から何らかの成分が送り出される。これに対して、当該気液液体サイクロン内に洗浄液を送り込み、洗浄を定置で（製造ラインに取り付けたまま）行おうとすると、液分は主に液体分の取り出し側である第一出口側を流れるため第二出口側の洗浄が充分、行えない場合もある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、所謂、定置洗浄が可能であるとともに、その定置洗浄においても、第一出口側及び第二出口側の両方の流体流路の洗浄を過不足なく行える気液分離液体サイクロンを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係る、処理対象液である気液混合液を受け入れる液入口と、前記気液混合液を遠心力により気液分離して、液体分を主とする第一成分を送り出す第一出口と、気体分を主とする第二成分を送り出す第二出口とを備えた気液分離液体サイクロンの第１特徴構成は、前記第一出口の下流側に接続される第一接続路に、当該第一接続路を遮断可能な第一弁を、前記第二出口の下流側に接続される第二接続路に、当該第二接続路を遮断可能な第二弁をそれぞれ設け、
前記気液混合液を気液分離する通常運転状態においては、前記第一弁及び第二弁の両方を開状態に維持し、前記液入口から洗浄液を受け入れる洗浄運転状態においては、前記第一弁及び第二弁を交互に開状態とする弁制御手段を備えて構成した点にある。
【０００７】
上記第１特徴構成を備えた気液分離液体サイクロンは、弁制御手段の働きにより、通常運転時には、前記第一弁及び第二弁の両方を開状態に維持し、第一出口から液体分を主とする第一成分が送り出され、第二出口から気体分を主とする第二成分が送り出される。
一方、洗浄運転状態においては、洗浄液を気液分離液体サイクロン内に受け入れるのであるが、本願に係る気液分離液体サイクロンでは、弁制御手段の働きにより、少なくとも前記第一弁及び第二弁を交互に開状態とされる（他方の弁は閉状態とする）洗浄運転状態が実現される。この交互の開状態は、単一回だけ両方の弁が順に開状態とされる（他方の弁は閉状態とする）ものであってもよいし、開状態とする弁の切換えが繰り返されてもよい。前者の場合は、開状態に維持する時間を比較的長時間として、洗浄対象の部位の洗浄を確実に行える。一方、後者の場合は、洗浄液の脈動を利用して、汚れの剥離等を促すことができる。
【０００８】
本発明に係る気液分離液体サイクロンの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて構成され、前記上側本体部の内筒の口径ｄが前記下側本体部の最小口径ｃより大きい点にある。
このような構造を採用することにより、洗浄運転状態に制御される定置洗浄時に気液分離液体サイクロンにより発生する圧力損失が、通常運転状態に制御される製品運転時より大きくならないため、気液分離液体サイクロンより上流側の状態を製品運転時の設定のままで、良好に洗浄を行える。
【０００９】
本発明に係る気液分離液体サイクロンの第３特徴構成は、前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて構成され、前記上側本体部の外筒の口径ａ１に対する前記上側本体部の内筒の口径ｄの比であるｄ／ａ１が０．５以下の関係にある点にある。
このような構造を採用することにより、通常運転状態に制御される製品運転時において、第二出口からの液体分の極端な流出がないようにできる。
本発明に係る気液分離液体サイクロンの第４特徴構成は、前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて、前記上側本体部内の天面と内筒の交差部を曲面で構成した点にある。
このような構成を採用することにより、接液部の角（上側本体部の天面と内筒の交差部）に汚れが溜まりにくく、定置洗浄において良好に洗浄を行うことができる。
【００１０】
本発明に係る気液分離システムの第１特徴構成は、上記第１から第４の何れかの特徴構成を備えた気液分離液体サイクロンから送り出される前記第一成分及び前記第二成分の両方を受け入れる気液分離タンクを備え、
前記気液分離タンクに貯留される液体分のみを取り出し可能に構成されている点にある。
この気液分離システムでは、気液分離が比較的難しいマイクロバブルが含まれていても、そのマイクロバブルを気液分離タンクに形成される液面に良好に浮き上がらせて分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願に係る気液分離液体サイクロンを採用した殺菌・充填システムの構成を示す図
【図２】気液分離液体サイクロンの詳細構成を示す図
【図３】第一弁、第二弁の開閉タイミングを示すタイミングチャート
【図４】本願の別実施形態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の気液分離液体サイクロン７を、殺菌済みの処理対象液ａを充填機３に送り、当該処理対象液ａを容器２に充填する殺菌・充填システム１に使用した場合について、図１に基づいて説明する。
【００１３】
この殺菌・充填システム１は、調合タンク４に貯留されている処理対象液ａを、殺菌処理して充填機３に送り、容器２に充填するように構成されている。ここで、処理対象液ａとしては、ミネラルウオータ、コーヒー飲料、お茶飲料、果汁飲料等、水相当の粘度の飲料等を挙げることができる。一方、容器２としては、缶、ビン、ＰＥＴボトル等、前記処理対象液ａが充填される容器であればどのようなものでもよい。
【００１４】
図１に示すように、殺菌・充填システム１の入り側において、処理対象液ａは、調合タンク４、殺菌機バランスタンク５（バランスタンクの一例）に貯留されるため、処理対象液ａは、ほぼその飽和状態近くまで溶存ガスを含んだ状態となる。
【００１５】
殺菌・充填システム１は、処理対象液ａを昇圧するとともに昇温する第一処理機構１０１と、第一処理機構１０１により処理済みの昇圧・昇温状態にある処理対象液ａを、降温する第二処理機構１０２とを備え、前記第二処理機構１０２により降温された処理対象液ａを、弁機構６ａを介して常圧に戻して取り出し可能に構成されている。そして、前記弁機構６ａを介して送り出される処理対象液ａを受入れる気液分離液体サイクロン７と、この気液分離液体サイクロン７から送り出される液体分を主とする第一成分と気体分を主とする第二成分との両方を受入れる気液分離タンク８を備え、当該気液分離タンク８からタンク内の液体分を、取り出し可能に構成されている。ここで、当該気液分離タンク８からの液体分の取り出しは、クッションタンク送液ポンプ９により行われ、サージタンク１０で一旦貯留された後、充填機３に送り込まれる。図２に、気液分離液体サイクロン７の構造を示した。図２（ａ）が横断面図であり、図２（ｂ）が縦断面図である。
【００１６】
さらに具体的には、殺菌・充填システム１は、調合タンク４の下流側に、処理対象液ａを貯留する殺菌機バランスタンク５と、前記殺菌機バランスタンク５から取り出される処理対象液ａを昇圧する昇圧ポンプ１１としてのブースターポンプと、昇圧ポンプ１１により昇圧された処理対象液ａを液内の菌が殺菌される殺菌温度に昇温保持する昇温保持機構１２と、この昇温保持機構１２において殺菌された処理対象液ａを降温して弁機構６ａに送る降温機構１３とを備えて構成されている。弁機構６ａ及び後で説明する弁機構６ｂは設定された液圧で開放される弁からなり、流路を絞ることで液圧を調整するようになっている。
【００１７】
ここで、第一処理機構１０１には、前記昇圧ポンプ１１と前記昇温保持機構１２が含まれ、第二処理機構１０２には前記降温機構１３が含まれる。
【００１８】
さらに、殺菌機バランスタンク５から昇圧ポンプ１１に至る処理対象液ａの流路には、殺菌機バランスタンク５の下流側に送液ポンプ１４が設けられているとともに、この送液ポンプ１４の下流側で昇圧ポンプ１１までの間に、流路内の処理対象液ａをそのまま予熱することなく昇圧ポンプ１１に送る第一流路１５ａと、流路内の処理対象液ａを予熱して昇圧ポンプ１１に送る第二流路１５ｂとが並列に備えられ、第一流路１５ａと第二流路１５ｂとを流れる処理対象液ａの割合を調節する調節弁１６としての流量コントロールバルブが第一流路１５ａに設けられている。
【００１９】
この第二流路１５ｂを流れる処理対象液ａの予熱は、第一処理機構１０１で処理済みの処理対象液ａが保有する熱により実行される。この第二流路１５ｂを流れる処理対象液ａの予熱は、プレート式熱交換器１７において、最も低温側の低温側熱交換部１７ｃで行われる。
【００２０】
前記第一処理機構１０１は、昇圧ポンプ１１、プレート式熱交換器１７の最も高温側の高温側熱交換部１７ａとホールディングチューブ１８とを、記載順に処理対象液ａが送液される構成が採用されている。この第一処理機構１０１では、昇圧ポンプ１１で昇圧された処理対象液ａの温度を、高温側熱交換部１７ａで高温側熱媒体ｈ（蒸気もしくは温水）によって昇温し、その温度状態をホールディングチューブ１８で一定時間保持する。結果、第一処理機構１０１において、処理対象液ａを充分、殺菌することができる。
【００２１】
前記第一処理機構１０１で殺菌処理を終えた処理対象液ａは、降温機構１３である第二処理機構１０２を成す前述の低温側熱交換部１７ｃの給熱側流路に送られ、先に説明した第二流路１５ｂを流れる処理対象液ａに給熱することで、降温される。この位置でも、処理対象液ａは依然、昇圧状態に維持される。
【００２２】
前記第二処理機構１０２から弁機構６ａに至る処理対象液ａの流路が、流路内の処理対象液ａを気液分離液体サイクロン７に送る送り流路１９ａと、流路内の処理対象液ａを前記殺菌機バランスタンク５に戻す戻り流路１９ｂとに分岐されており、前記送り流路１９ａと前記戻り流路１９ｂとに処理対象液ａの流路を切替える切替弁２０が設けられている。そして、戻り流路１９ｂに弁機構６ｂが備えられている。さらに、前記戻り流路１９ｂは、プレート式熱交換器１７の中温熱交換部１７ｂの給熱側を通過するように構成されており、この戻り流路１９ｂを流れる処理対象液ａは、冷却媒体ｃとの熱交換により、適切に降温される。
【００２３】
先にも示したように、前記弁機構６ａの下流側には、気液分離液体サイクロン７及び気液分離タンク８としての給液クッションタンクが備えられているが、当該気液分離タンク８から取り出される液体分が、充填機３により容器２に充填される充填対象液となるように構成されている。なお、本実施例においては、充填機３はロータリ式充填機として構成されており、円周方向等間隔に複数の充填バルブを備えて、複数の容器２を周方向に連続搬送しながら順次充填バルブを開いて所定量の充填を行うようになっている。また、前記気液分離タンク８が、前記充填対象液を貯留する給液クッションタンクとして設けられるとともに、先にも示したように、前記給液クッションタンク８と前記充填機３との間に、クッションタンク側からクッションタンク送液ポンプ９、サージタンク１０が備えられている。この気液分離タンク８は、内部圧が大気圧よりわずかに高い圧力（絶対圧で０．１０８ＭＰａ程度）となるように無菌エアを給排して調整される微加圧タンクとして構成され、外気の流入は防止しながら充填対象液ａからの気体の放出は許可するようになっている。また、サージタンク１０は、内部圧が気液分離タンク８よりも高い所定圧力（絶対圧で０．１３７〜０．１７７ＭＰａ程度）に維持される加圧タンクとして構成され、供給圧の変動を抑えてほぼ一定の圧力で充填機３に充填対象液ａを供給するようになっている。
このようにして、充填機３へ殺菌済みの充填対象液を送ることができる。
【００２４】
以下、本願に係る気液分離液体サイクロン７の詳細構成について、図１、図２を参考にして説明する。
気液分離液体サイクロン７は、よく知られているように、処理対象液ａである気液混合液を受け入れる液入口７ｃと、気液混合液を遠心力により気液分離して、液体分を主とする第一成分を送り出す第一出口７ａと、気体分を主とする第二成分を送り出す第二出口７ｂとを備えて構成されており、液入口７ｃを側部に第二出口７ｂを上部に備えた二重円筒形状の上側本体部７１と、上側本体部７１の下に連結され、下部に第一出口７ａを備えた円錐形状の下側本体部７２とを備えて構成されている。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、液入口７ｃは、処理対象液ａを二重管として構成される上側本体部７１の外筒７１ａの内壁に沿った噴流として、上側本体部７１内へ導くように先窄まり形状の流路として構成されている。
本願の気液分離液体サイクロン７は、定置洗浄できるように、汚れの溜まりやすい部位のないようにするため、接液部の角が滑らかになるように各部のＲをとり、上側本体部７１内の天面と内筒７１ｂ及び外筒７１ａの内壁との交差部を０．５〜５．０程度のＲを取った曲面とし、接続機器との取り合い部は、へルール構成の接続部７２ｘ、７１ｙ、７１ｚとしている。
【００２６】
この気液分離液体サイクロン７の主要な特性及びディメンジョン（寸法）について説明すると、
気液分離を実行する通常運転状態において、所定の流量に設定した場合において、サイクロンとしての脱泡効果が発揮できるように、遠心効果Ｚ値が７０以上で且つ圧損が０．１５ＭＰａ以下になるように、上側本体部７１の外筒７１ａの口径ａ１に対する、下側本体部７２の最大口径部７２ｍａｘから最小口径部７２ｍｉｎまでの長さｂの比率（ｂ／ａ１）を４．０〜６．０とし、外筒７１ａの口径ａ１に対する下側本体部７２の最小口径部７２ｍｉｎの口径ｃの比率（ｃ／ａ１）を０．２〜０．５としている。
ここで、遠心効果Ｚ値は、以下のように定義される。
Ｚ＝２×ｕ2／（ｇ×ａ１）
ｇは『重力加速度』、ａ１は『上側本体部７１の外筒７１ａの口径』、ｕは『液入口７ｃの縮小部の流速』である。
【００２７】
さらに、図２からも判明するように、上側本体部７１の外筒７１ａの内側に位置する内筒７１ｂの口径ｄが下側本体部７２の最小口径ｃより大きく構成されるとともに、上側本体部７１の外筒７１ａの口径ａ１に対する上側本体部７１の内筒７１ｂの口径ｄの比であるｄ／ａ１が０．５以下とされている。具体的には、０．４程度である。
【００２８】
図１に示すように、第一出口７ａの下流側に接続される第一接続路７３に、当該第一接続路７３を遮断可能な第一弁７４を、第二出口７ｂの下流側に接続される第二接続路７５に、当該第二接続路７５を遮断可能な第二弁７６をそれぞれ設けている。そして、気液混合液ａを気液分離する通常運転状態においては、前記第一弁７４及び第二弁７６の両方を開状態に維持し、前記液入口７ｃから洗浄液を受け入れる洗浄運転状態においては、前記第一弁７４及び第二弁７６を交互に開状態とする弁制御手段７７を備えている。
【００２９】
図３に、上記の弁制御手段７７による、通常運転状態と洗浄運転状態とにおける各弁の開閉状態を示した。同図において、横軸は時間を縦軸は弁それぞれの開閉状態を示している。最も上段に通常運転状態のタイミングチャートを示し、中段に一回の切換えで洗浄を行う場合の洗浄運転状態でのタイミングチャートを示し、下段に複数回の切換えで洗浄を行う場合の洗浄運転状態でのタイミングチャートを示した。
【００３０】
以下、これまで説明してきた、殺菌・充填システム１の働きについて説明する。
〔通常運転状態〕
この状態では、上記した第一弁７４及び第二弁７６は常時開状態に維持される。
〔通常運転状態における殺菌・充填運転〕
処理対象液ａは常圧・常温の状態で調合タンク４より殺菌機バランスタンク５に供給され、殺菌機バランスタンク５から送液ポンプ１４によりプレート式熱交換器１７の液液熱交換部である低温側熱交換部１７ｃに処理対象液ａの一部が送液され、予熱され、その後、昇圧ポンプ１１に入る。
一方、低温側熱交換部１７ｃに入らない処理対象液ａは、そのまま昇圧ポンプ１１に送液される。昇圧ポンプ１１により送液された処理対象液ａは、高温側熱交換部１７ａにて１００℃を超える温度に加熱され、ホールディングチューブ１８にて、その加熱温度で一定時間保持され、降温機構１３で冷却温度９０℃まで冷却され、通常の運転時は充填機３側に送液する。
【００３１】
なお、高温側熱交換部１７ａでの加熱の熱媒ｈには、温水または蒸気が用いられ、温水の温度または流量、蒸気の流量より加熱温度を調節する。
【００３２】
また、降温機構１３により処理対象液ａを冷却する冷媒には、殺菌機バランスタンク５より送液される殺菌前の処理対象液ａが用いられ、調節弁１６により、殺菌前の処理対象液ａの低温側熱交換部１７ｃの第二流路１５ｂに入る割合が調節されることにより、降温機構１３での冷却温度を調節する。
【００３３】
この殺菌・充填システム１の運転立ち上げ時は、前述の切替弁２０を戻り流路１９ｂ側に選択し、送液ポンプ１４からの送液流量及び高温側熱交換部１７ａの加熱温度、降温機構１３の冷却温度が所定の条件になるように調節しなければならないため、上記した状態に安定するまで、処理対象液ａは充填機３側に送液せず、中温熱交換器１７ｂにて降温されて殺菌機バランスタンク５に戻す。
【００３４】
あるいは、通常運転時でも、気液分離タンク８である給液クッションタンクが満液となった場合は、処理対象液ａは充填機３側に送液されず、中温熱交換器１７ｂにて降温されて殺菌機バランスタンク５に戻す。
【００３５】
送り流路１９ａに設けられる弁機構６ａ及び戻り流路１９ｂに設けられる弁機構６ｂは、それぞれ高温側熱交換部１７ａでの加熱温度が１００℃を超えているために付属している。そのため、常に、双方の弁機構６ａ、６ｂが作動する。これら弁機構６ａ、６ｂの圧力は、通常、０．２〜０．３ＭＰａに設定されている。
【００３６】
一方、充填機３側に送液された処理対象液ａは、プレート式熱交換器１７に入る前は、常温で、飽和状態まで溶存ガスを含むが、充填機３側に出た後は、９０℃程度の温度のため、過飽和の状態になりマイクロバブル状の気泡を多く含む。その状態の処理対象液ａは、気液分離液体サイクロン７に送液され、マイクロバブル状のものを含む気泡が遠心効果により凝集される。気液分離液体サイクロン７の下の第一出口７ａからは、液体分を主とする第一成分が送り出され、上の第二出口７ｂからは、気体分を主とする第二成分が送り出される。
【００３７】
前記第一成分には、気泡が含まれているが、その気泡は気液分離液体サイクロン７内で生じた渦が下の第一出口７ａを出た後でも巻き続けているため、配管の曲がり、バルブ等が存在することにより、マイクロバブルより大きな気泡として処理対象液ａに含まれる。従って、この位置まで到達すると、その気泡はマイクロバブル状でないため、給液クッションタンク８に供給されてから液面に浮かび分離される。
【００３８】
また、気液分離液体サイクロン７の上の第二出口７ｂからは、サイクロン内部で、凝集、分離された気泡は多少の処理対象液ａを含むが、大きな気泡の状態で給液クッションタンク８へと供給され、同様に液面に浮かび上がり分離される。
【００３９】
本願に言う気液分離タンク８である給液クッションタンクにて、気泡を分離させた処理対象液（この液が充填対象液である）は、クッションタンク送液ポンプ９によりサージタンク１０に送液される。サージタンク１０に供給された充填対象液は充填機３へと送液される。
【００４０】
サージタンク１０からの充填機３への給液は、充填機３が備える充填バルブの開放数の変動に係らず、各充填バルブへの供給圧を一定に維持するために、タンク内を無菌エアで所定圧に加圧して送液するようになっている。
【００４１】
ここで、製品運転時の充填系（弁機構６ａより下流側）内には、殺菌後の処理対象液ａに外気が混入することにより菌に汚染されるのを防止するため、無菌エアの供給により、常に加圧状態に保つ必要があるが、圧力が高いと圧損の問題と気液分離できないという問題が生じるから、給液クッションタンク８内を大気圧よりわずかに圧力の高い微圧状態としている。
【００４２】
さらに、充填機３側への送液圧力が弁機構６ａの設定圧力を超えると、充填機３側に送液する場合と、殺菌機バランスタンク５に戻る場合とで、送液圧力の違いが生じ、殺菌機バランスタンク５への戻りと充填機３側への送液で切り換えた際に、送液流量が変化し、高温側熱交換部１７ａでの加熱温度及び降温機構１３での冷却温度が設定値から外れてしまうという制御上の問題がでる。
【００４３】
従って、気液分離液体サイクロン７の圧損が弁機構６ａの設定圧力を超えてしまうと、弁機構６ａより上流側で、上述のような運転制御上の問題が生じるため、気液分離液体サイクロン７の圧損と給液クッションタンクの圧力の合計は、弁機構６ａの設定圧力よりも低くなるように設定している。
【００４４】
〔洗浄運転状態〕
この状態では、上記した第一弁７４及び第二弁７６は図３の中段もしくは下段のタイミングチャートに従って開閉制御される。
さらに、図１に示す洗浄液導入部８０から洗浄液が、殺菌・充填システム１内に洗浄液が導入され、システム全体の洗浄を良好に実施することができる。この洗浄運転状態では、洗浄液の全体が、第一弁７４、第二弁７６の開閉状態に従って、開状態に保たれる弁側へ流れ、洗浄効果を発揮する。
【００４５】
〔別実施形態〕
上記の実施形態では、本願に係る気液分離液体サイクロン７、及びこの気液分離液体サイクロン７と気液分離タンク８とを組み合わせ構成される気液分離システムを、殺菌・充填システム１に採用する例を示したが、本願に係る気液分離液体サイクロン７は、例えば、飲料の調合を実行する調合システム２００に採用することもできる。
図４に、このような調合システム２００の例を示した。この例では混合機２０１において混合を行い、本願に係る気液分離液体サイクロン７と調合タンク２０２とで、システムを構成する例を示した。
この例の場合も、第一弁７４、第二弁７６と、これらを開閉操作制御する弁制御手段７７の働きにより、交互に弁を開閉制御して、洗浄を定置洗浄状態で（設備系に設備したままで）行える。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
定置洗浄が可能であるとともに、その定置洗浄においても、第一出口側及び第二出口側の両方の流体流路の洗浄を過不足なく行える気液分離液体サイクロンを提供することができた。
【符号の説明】
【００４７】
７ 気液分離液体サイクロン
７ａ 第一出口
７ｂ 第二出口
７ｃ 液入口
８ 気液分離タンク（給液クッションタンク）
７１ 上側本体部
７２ 下側本体部
７３ 第一接続路
７４ 第一弁
７５ 第二接続路
７６ 第二弁
７７ 弁制御手段
ａ 処理対象液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象液である気液混合液を受け入れる液入口と、前記気液混合液を遠心力により気液分離して、液体分を主とする第一成分を送り出す第一出口と、気体分を主とする第二成分を送り出す第二出口とを備えた気液分離液体サイクロンであって、
前記第一出口の下流側に接続される第一接続路に、当該第一接続路を遮断可能な第一弁を、前記第二出口の下流側に接続される第二接続路に、当該第二接続路を遮断可能な第二弁をそれぞれ設け、
前記気液混合液を気液分離する通常運転状態においては、前記第一弁及び第二弁の両方を開状態に維持し、前記液入口から洗浄液を受け入れる洗浄運転状態においては、前記第一弁及び第二弁を交互に開状態とする弁制御手段を備えた気液分離液体サイクロン。
【請求項２】
前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて構成され、前記上側本体部の内筒の口径ｄが前記下側本体部の最小口径ｃより大きい請求項１記載の気液分離液体サイクロン。
【請求項３】
前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて構成され、前記上側本体部の外筒の口径ａ１に対する前記上側本体部の内筒の口径ｄの比であるｄ／ａ１が０．５以下の関係にある請求項１又は２記載の気液分離液体サイクロン。
【請求項４】
前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて、前記上側本体部内の天面と内筒の交差部を曲面で構成した請求項１〜３のいずれか一項記載の気液分離液体サイクロン。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項記載の気液分離液体サイクロンから送り出される前記第一成分及び前記第二成分の両方を受け入れる気液分離タンクを備え、
前記気液分離タンクに貯留される液体分のみを取り出し可能に構成されている気液分離システム。
【請求項１】
処理対象液である気液混合液を受け入れる液入口と、前記気液混合液を遠心力により気液分離して、液体分を主とする第一成分を送り出す第一出口と、気体分を主とする第二成分を送り出す第二出口とを備えた気液分離液体サイクロンであって、
前記第一出口の下流側に接続される第一接続路に、当該第一接続路を遮断可能な第一弁を、前記第二出口の下流側に接続される第二接続路に、当該第二接続路を遮断可能な第二弁をそれぞれ設け、
前記気液混合液を気液分離する通常運転状態においては、前記第一弁及び第二弁の両方を開状態に維持し、前記液入口から洗浄液を受け入れる洗浄運転状態においては、前記第一弁及び第二弁を交互に開状態とする弁制御手段を備えた気液分離液体サイクロン。
【請求項２】
前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて構成され、前記上側本体部の内筒の口径ｄが前記下側本体部の最小口径ｃより大きい請求項１記載の気液分離液体サイクロン。
【請求項３】
前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて構成され、前記上側本体部の外筒の口径ａ１に対する前記上側本体部の内筒の口径ｄの比であるｄ／ａ１が０．５以下の関係にある請求項１又は２記載の気液分離液体サイクロン。
【請求項４】
前記液入口を側部に前記第二出口を上部に備えた二重円筒形状の上側本体部と、前記上側本体部の下に連結され、下部に前記第一出口を備えた円錐形状の下側本体部とを備えて、前記上側本体部内の天面と内筒の交差部を曲面で構成した請求項１〜３のいずれか一項記載の気液分離液体サイクロン。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項記載の気液分離液体サイクロンから送り出される前記第一成分及び前記第二成分の両方を受け入れる気液分離タンクを備え、
前記気液分離タンクに貯留される液体分のみを取り出し可能に構成されている気液分離システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２６００３３（Ｐ２０１０−２６００３３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１５０４０（Ｐ２００９−１１５０４０）
【出願日】平成２１年５月１１日（２００９．５．１１）
【出願人】（３９３０２８３５７）シブヤマシナリー株式会社 (77)
【出願人】（０００１２７２３７）株式会社イズミフードマシナリ (53)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１１日（２００９．５．１１）
【出願人】（３９３０２８３５７）シブヤマシナリー株式会社 (77)
【出願人】（０００１２７２３７）株式会社イズミフードマシナリ (53)
【Ｆターム（参考）】
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