JP2006167613A - ガス吸収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でガスを吸収させることができるガス吸収装置を提供する。
【解決手段】吸収液槽１内の吸収液を、吸収液供給路４を介して循環路２に供給し、循環路２内で循環させる。ガス供給路３からエゼクタ７を介して循環路２内に被処理ガスを供給する。循環路２において被処理ガスが混合された吸収液を、循環路２よりも断面積の小さい分岐路５を介して吸収液槽１側へと送り、マイクロバブル発生ノズル１６において処理（たとえば、圧力変化を伴う処理）することによってマイクロバブルを発生させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、吸収液中に被処理ガスを分散することにより被処理ガスを吸収液に吸収させるガス分散型のガス吸収装置に関する。

工場における排気ガスのように、人体に有害なガスや環境汚染を引き起こすおそれのあるガスなどの各種被処理ガスを吸収液に吸収させるができるガス吸収装置が知られている。ガス吸収装置としては、被処理ガス中に吸収液を分散することにより被処理ガスを吸収液に吸収させる液分散型のものと、吸収液中に被処理ガスを分散することにより被処理ガスを吸収液に吸収させるガス分散型のものとがある。通常、吸収液に吸収されやすい被処理ガスを吸収させる際には、液分散型のガス吸収装置が用いられ、吸収液に吸収されにくい被処理ガスを吸収させる際には、ガス分散型のガス吸収装置が用いられる。特許文献１には、ガス分散型のガス吸収装置の一例が開示されている。

ガス分散型のガス吸収装置としては、ジェットスクラバー、段塔、気泡塔および漏れ棚塔などが知られているが、いずれも、常圧で吸収液中に被処理ガスを接触させ分散させるものであるため、吸収液に特に吸収されにくい被処理ガスは、良好に吸収させることができない。
このように、吸収液に特に吸収されにくい被処理ガスを吸収させる方法として、タービンポンプなどの高圧ポンプで吸収液と被処理ガスとを同時に吸い込んで、混合、攪拌および加圧を行い、吐出側に設けられた加圧タンクで被処理ガスを吸収させる方法が知られている。
特開２０００−３０８８１１号公報

しかしながら、上記従来技術のような構成では、高圧ポンプや加圧タンクを設けなければならないため、構造が複雑になってしまう。
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、簡単な構成でガスを吸収させることができるガス吸収装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、吸収液槽（１）内に吸収液を貯め、その吸収液に被処理ガスを吸収させた後、上記吸収液槽内の吸収液を排出させるバッチ式のガス吸収装置であって、吸収液を循環させるための循環路（２）と、上記循環路に介装され、上記循環路内に吸収液および被処理ガスを流入させることができるエゼクタ（７）と、上記循環路に介装され、上記エゼクタを通過した被処理ガスが混合されている吸収液を加圧し、吸収液に被処理ガスを溶け込ませて上記循環路内を循環させるためのポンプ（６）と、上記循環路から分岐して上記吸収液槽内に連通し、上記循環路の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路（５）とを含むことを特徴とするガス吸収装置である。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、エゼクタから被処理ガスが混合された吸収液を循環路内で循環させることにより、ポンプで吸収液を攪拌、加圧して、被処理ガスの大部分を吸収液に吸収させることができる。そして、未吸収の被処理ガスのうち比較的小さな気泡を含む吸収液を、循環路の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路から吸収液槽内に流入させ、吸収液槽内の吸収液中を上昇する過程で、吸収液に吸収させることができる。

したがって、高圧ポンプや加圧タンクを設けることなく、簡単な構成で被処理ガスを吸収させることができる。
上記分岐路（５）の断面積は、上記循環路（２）の断面積の２０％以下（より好ましくは、１０％以下）であれば、吸収液中に吸収し切れなかった比較的小さな気泡のみを循環路から分岐路に流入させることができるので、気液分離槽を設けることなく、簡単な構成で被処理ガスを吸収させることができる。また、分岐路内の流速が速いため、気泡同士が合体し大型化することなく吸収液中に放出されるので、より良好に被処理ガスを吸収させることができる。

請求項２記載の発明は、吸収液槽（１）内に吸収液を貯めた状態で、上記吸収液槽内に所定の流量で吸収液を通過させつつ、その吸収液に被処理ガスを吸収させる連続式のガス吸収装置であって、吸収液を循環させるための循環路（２）と、上記循環路に介装され、上記循環路内に吸収液および被処理ガスを流入させることができるエゼクタ（７）と、上記循環路に介装され、上記エゼクタを通過した被処理ガスが混合されている吸収液を加圧し、吸収液に被処理ガスを溶け込ませて上記循環路内を循環させるためのポンプ（６）と、上記循環路から分岐して上記吸収液槽内に連通し、上記循環路の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路（５）とを含むことを特徴とするガス吸収装置である。

この構成によれば、エゼクタから被処理ガスが混合された吸収液を循環路内で循環させることにより、被処理ガスの大部分を吸収液に吸収させることができる。そして、未吸収の被処理ガスのうち比較的小さな気泡を含む吸収液を、循環路の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路から吸収液槽内に流入させ、吸収液槽内の吸収液中を上昇する過程で、吸収液に吸収させることができる。

したがって、高圧ポンプや加圧タンクを設けることなく、簡単な構成で被処理ガスを吸収させることができる。
上記分岐路（５）の断面積は、上記循環路（２）の断面積の２０％以下（より好ましくは、１０％以下）であれば、吸収液中に吸収し切れなかった比較的小さな気泡のみを循環路から分岐路に流入させることができるので、気液分離槽を設けることなく、簡単な構成で被処理ガスを吸収させることができる。また、分岐路内の流速が速いため、気泡同士が合体し大型化することなく吸収液中に放出されるので、より良好に被処理ガスを吸収させることができる。

請求項３記載の発明は、上記吸収液槽（１）には、その最上部から一定距離だけ下方に、上記吸収液槽内の吸収液をオーバーフローさせるための排出口（３３）が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のガス吸収装置である。
この構成によれば、吸収液槽内に所定量以上の吸収液が供給された場合に、その所定量以上の吸収液を排出口からオーバーフローさせることができるので、吸収液槽内に吸収液が過剰に供給されるのを防止できる。

請求項４記載の発明は、上記吸収液槽（１）には、その最上部から一定距離だけ下方に、上記吸収液槽内の吸収液をオーバーフローさせるための排出口（３３）が形成されており、上記排出口からオーバーフローする吸収液の流量を検知するためのオーバーフロー流量検知手段（３５）と、上記オーバーフロー流量検知手段で検知した流量分だけ上記エゼクタを介して上記循環路内に吸収液を供給する吸収液供給手段（２８，２９）とをさらに含むことを特徴とする請求項２記載のガス吸収装置である。

この構成によれば、吸収液槽内に所定量以上の吸収液が供給されると、その所定量以上の吸収液が排出口からオーバーフローされ、そのオーバーフローした吸収液の流量分だけ循環路内に吸収液が供給される。したがって、吸収液槽内に所定の流量で連続的に吸収液を通過させることができる。
請求項５記載の発明は、上記分岐路（５）を流れる被処理ガスが溶け込んだ吸収液を処理することにより、マイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生手段（１６）をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガス吸収装置である。

この構成によれば、マイクロバブル発生手段により吸収液槽内に流入する吸収液中にマイクロバブルを発生させることができる。吸収液槽内の吸収液中に供給された被処理ガスのマイクロバブルは微小であり、吸収液中をゆっくりと上昇するので、吸収液により吸収されやすい。したがって、さらに良好に被処理ガスを吸収させることができる。
上記マイクロバブル発生手段（１６）は、断面積が上流側に比べて縮小された絞り部（２０，２３）を含むような構成であってもよい。この場合、上記マイクロバブル発生手段（１６）は、上記絞り部（２０，２３）よりも大きい断面積を有し、上記絞り部の下流側に吸収液の流通方向に沿って断面積が拡大するように形成された流出部（２１，２４，４０，４１）をさらに含むような構成であることが好ましい。

この場合、上記流出部（２１，２４，４０，４１）は、断面積が徐々に大きくなるように形成された第１拡大部（４０Ａ，４１Ａ）を有するような構成であることが好ましい。
また、上記流出部（４０，４１）は、上記第１拡大部の下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された第１平行部（４０Ｂ，４１Ｂ）を有するような構成であることが好ましい。

さらに、上記流出部（４１）は、上記第１平行部（４１Ｂ）の下流側に、上記第１拡大部（４１Ａ）よりも大きい角度で拡がる第２拡大部（４１Ｃ）を有するような構成であることが好ましい。
さらにまた、上記流出部（４１）は、上記第２拡大部（４１Ｃ）の下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された第２平行部（４１Ｄ）を有するするような構成であることが好ましい。

請求項６記載の発明のように、上記マイクロバブル発生機構（１６）は、上記分岐路（５）よりも断面積が縮小された絞り部（２０，２３）を有し、上記絞り部の断面積は、上記循環路（２）内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように設定されていれば、吸収液槽内の吸収液中にマイクロバブルを良好に発生させることができるので、被処理ガスをより良好に吸収させることができる。

請求項７記載の発明は、上記吸収液槽（１）内の未吸収の被処理ガスを循環させ、上記エゼクタ（７）を介して上記循環路（２）内に流入させるガス循環路（３６）をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のガス吸収装置である。
この構成によれば、被処理ガスの気泡が、吸収液槽内の吸収液中を上昇する過程で吸収液に吸収されなかった場合に、その未吸収の被処理ガスを循環路内に流入させて、循環路内を循環する吸収液に吸収させることができる。したがって、被処理ガスをより良好に吸収させることができる。

請求項８記載の発明は、上記分岐路（５）は、上記循環路（２）から上方に向かって分岐していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のガス吸収装置である。
この構成によれば、気泡は浮力により上方に向かいやすいので、循環路から上方に向かって分岐する分岐路に気泡を流れやすくすることができる。したがって、吸収液中に吸収し切れなかった比較的小さな気泡を、より多く循環路から分岐路に流入させることができるので、ポンプにおいてエア噛みを生じにくくすることができる。

請求項９記載の発明は、上記循環路（２）内の吸収液の流量を検知するための循環流量検知手段（８）と、上記循環流量検知手段により検知される流量に基づいて、上記エゼクタ（７）を介して上記循環路内に流入させる被処理ガスの量を調整するガス量調整手段（１０）とをさらに含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のガス吸収装置である。

この構成によれば、循環流量検知手段により検知される吸収液の流量に基づいて、循環路内の被処理ガスの量を検知し、それに応じて、エゼクタを介して循環路内に流入させる被処理ガスの量を調整することができる。したがって、循環路内の被処理ガスの量が増加して、ポンプにおいてエア噛みが生じるのを防止できる。
また、ガス吸収装置を停止状態から再起動させたときは、再起動直後における循環路内の吸収液の流量が不安定となる。このとき、循環流量検知手段により検知される吸収液の流量が安定してから、エゼクタを介して循環路内に流入させる被処理ガスの量を増加させることにより、ポンプにおいてエア噛みが生じるのを防止できる。

請求項１０記載の発明は、上記エゼクタ（７）に接続され、上記エゼクタを介して上記循環路（２）内に被処理ガスを流入させるためのガス供給路（３）と、上記エゼクタに接続され、上記エゼクタを介して上記循環路内に吸収液を流入させるための吸収液供給路（４）とをさらに含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のガス吸収装置である。

この構成によれば、循環路内を流れる吸収液に対し、エゼクタを介して、ガス供給路から供給される被処理ガスおよび吸収液供給路から供給される吸収液を流入させることができる。
請求項１１記載の発明のように、上記分岐路（５）内の吸収液の流量を検知するための分岐流量検知手段（３０）、上記ガス供給路（３）内の被処理ガスの流量を検知するためのガス流量検知手段（１１）、および、上記吸収液供給路（４）内の吸収液の流量を検知するための吸収液流量検知手段（２７）のうちの少なくとも１つをさらに含むような構成であってもよい。

この場合、請求項１２記載の発明のように、上記分岐流量検知手段（３０）、上記ガス流量検知手段（１１）および上記吸収液流量検知手段（２７）のうちの少なくとも１つで検知される流量が所定範囲内でない場合に、上記ポンプ（６）の駆動を停止させる手段（１７）をさらに含むような構成であれば、分岐路、ガス供給路および吸収液供給路のうちの少なくとも１つが詰まった状態でポンプが駆動されるといった危険な状態を回避できる。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るガス吸収装置の構成を示すブロック図である。
図１を参照して、このガス吸収装置は、工場における排気ガスのように、人体に有害なガスや環境汚染を引き起こすおそれのあるガスなどの各種被処理ガスを吸収液に吸収させるためのものである。このガス吸収装置は、吸収液を貯めておくことができる吸収液槽１を備え、この吸収液槽１内に供給される吸収液中に被処理ガスを供給することにより、吸収液槽１内の吸収液中に被処理ガスのマイクロバブル（直径が数十μｍ以下の微小気泡）を発生させて、吸収液中に被処理ガスを吸収させることができる。

このガス吸収装置には、吸収液を循環させるための循環路２と、循環路２内に被処理ガスを流入させるためのガス供給路３と、吸収液槽１内の吸収液を循環路２に流入させるための吸収液供給路４と、循環路２から分岐して吸収液槽１内に至る分岐路５とが備えられている。
循環路２には、低圧力型（たとえば、吐出圧が０．１ＭＰａ程度）の循環ポンプ６が介装されている。すなわち、循環路２は、循環ポンプ６の吸込口と吐出口とを環状に接続している。循環ポンプ６を駆動させると、循環路２内の吸収液が吸込口から循環ポンプ６内に吸い込まれ、吐出口から吐出されることにより、循環路２内の吸収液が循環される。循環路２における循環ポンプ６の上流側（吸込口の上流側）には、吸収液供給路４から供給される吸収液およびガス供給路３から供給される被処理ガスを循環路２内に吸引するためのエゼクタ７が介装されている。循環路２における循環ポンプ６の下流側（吐出口の下流側）には、循環路２内を循環する吸収液の流量を検知するための流量計８が介装されている。

図２は、エゼクタ７の構成を示す断面図である。
図１および図２を参照して、エゼクタ７は、エゼクタ７に対して循環路２の上流側から吸収液が流入する流入部７Ａと、エゼクタ７に対して循環路２の下流側に吸収液を流出する流出部７Ｂとが一直線上に結合され、その結合部に、吸収液供給路４からの吸収液およびガス供給路３からの被処理ガスを吸引するための吸引部７Ｃが下方から略直角に結合した略Ｔ字形状を有している。吸引部７Ｃの断面積は、流入部７Ａや流出部７Ｂの断面積よりも小さく形成されている。流入部７Ａと流出部７Ｂとの結合部には、これらの流入部７Ａおよび流出部７Ｂの断面積よりも小さい断面積を有する絞り部７Ｄが形成されていて、この絞り部７Ｄに吸引部７Ｃが連通している。

このような構成により、流入部７Ａから流入した吸収液が絞り部７Ｄを介して流出部７Ｂへと噴出される際に、絞り部７Ｄ側に負圧が生じ、いわゆるベンチュリー管現象によって、吸引部７Ｃから絞り部７Ｄに吸収液および被処理ガスが吸引されて、循環路２内を流れる吸収液に混合されることとなる。
再び図１を参照して、吸収液供給路４は、その一端部がエゼクタ７の吸引部７Ｃに接続され、他端部が吸収液槽１の底部（底面）から吸収液槽１内に連通している。吸収液供給路４には、三方バルブ２５と、フィルタ２６と、フローセンサ２７と、ニ方バルブ２８とが、上流側（吸収液槽１側）から下流側（エジェクタ７側）に向かってこの順序で介装されている。フィルタ２６は、後述するマイクロバブル発生ノズル１６の内径よりも小さいごみを捕獲することができ、これにより、マイクロバブル発生ノズル１６内にごみが詰まるのを防止できるようになっている。

三方バルブ２５には、一端部が吸収液の入口（液入口２９Ａ）を構成する吸収液導入路２９の他端部が接続されており、三方バルブ２５の開閉状態によって、吸収液供給路４の三方バルブ２５に対して上流側と下流側とを連通させて吸収液槽１内の吸収液を循環路２に流入させることができる状態（吸収液循環状態）と、吸収液導入路２９と吸収液供給路４の三方バルブ２５に対して下流側とを連通させて液入口２９Ａから循環路２に吸収液を流入させることができる状態（吸収液導入状態）とに切り替えることができるようになっている。

フローセンサ２７は、吸収液供給路４内を流れる吸収液の流量を検知するためのものであり、三方バルブ２５が吸収液循環状態にあるときには、吸収液槽１から循環路２に循環される吸収液の流量を検知し、三方バルブ２５が吸収液導入状態にあるときには、液入口２９Ａから循環路２に導入される吸収液の流量を検知することができる。
二方バルブ２８は、吸収液供給路４を開閉するためのものであり、その開放量を調整することにより、吸収液供給路４を流れる吸収液の流量を調整できる。三方バルブ２５が吸収液循環状態にあるときには、ニ方バルブ２８の開閉状態を切り替えることにより、吸収液槽１から循環路２に循環される吸収液の流量を調整することができ、三方バルブ２５が吸収液導入状態にあるときには、ニ方バルブ２８の開閉状態を切り替えることにより、液入口２９Ａから循環路２に導入される吸収液の流量を調整することができる。

ガス供給路３は、その一端部が吸収液供給路４の途中部（より具体的には、二方バルブ２８とエゼクタ７との間）に接続されており、他端部が被処理ガスの入口（ガス入口３Ａ）を構成している。ガス供給路３には、フィルタ９と、ガス供給路３を開閉するための二方バルブ１０と、ガス供給路３内を流れる被処理ガスの流量を検知するためのフローセンサ１１と、上流側（ガス入口３Ａ側）から下流側（エゼクタ７側）への被処理ガスの流通を許容し、下流側から上流側への被処理ガス（および吸収液）の流通を阻止する逆止弁１２とが、上流側から下流側に向かってこの順序で介装されている。二方バルブ１０は、その開放量を調整することにより、ガス供給路３を流れる被処理ガスの流量を調整できる。フィルタ９は、後述するマイクロバブル発生ノズル１６の内径よりも小さいごみを捕獲することができ、これにより、マイクロバブル発生ノズル１６内にごみが詰まるのを防止できるようになっている。

分岐路５は、その一端部が循環路２の途中部（より具体的には、循環ポンプ６の下流側、特に、循環ポンプ６と流量計８との間）から上方に向かって分岐しており、他端部が吸収液槽１内に至っている。分岐路５の断面積は、循環路２の断面積よりも小さく形成されている。分岐路５には、分岐路５内を流れる吸収液の流量を検知するためのフローセンサ３０が介装されている。分岐路５の下流側の端部には、特殊形状を有するマイクロバブル発生ノズル１６が取り付けられている。エゼクタ７から吸引される吸収液および被処理ガスが混合された循環路２内の吸収液のうち、循環路２から分岐路５に流入した吸収液が、マイクロバブル発生ノズル１６を通過する過程で処理（たとえば、圧力変化を伴う処理）されることにより、吸収液槽１内の吸収液中にマイクロバブルが発生するようになっている。

図３は、マイクロバブル発生ノズル１６の構成例１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄを示す断面図である。
図３（ａ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ａは、その外形が略円筒状であって、軸線方向の一方側の端部には、その外径が縮小されることにより、分岐路５に嵌め込まれる挿入部１８が形成されている。

このマイクロバブル発生ノズル１６Ａの内部には、分岐路５から被処理ガスが溶け込んだ吸収液が流入する流入部１９と、この流入部１９の下流側に形成され、流入部１９よりも小さい断面積を有する絞り部２０と、この絞り部２０の下流側に形成され、絞り部２０よりも大きい断面積を有する流出部２１とが、軸線に沿って一直線上に形成されている。流入部１９には、このマイクロバブル発生ノズル１６Ａの入口を構成し、吸収液の流通方向に沿って断面積がほぼ一定の平行部１９Ａと、平行部１９Ａと絞り部２０とを接続し、吸収液の流通方向に沿って徐々に断面積が縮小された縮小部１９Ｂとが含まれる。絞り部２０は、その断面積が、循環路２内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように設定されている。流出部２１は、中心軸線に対して６°程度の角度で拡がるように、吸収液の流通方向に沿って徐々に断面積が拡大された拡大部を構成している。これにより、マイクロバブル発生ノズル１６Ａは、ベンチュリー管形状を有している。

このような構成によれば、絞り部２０を通過する際に加速された液体を、流出部（拡大部）２１の内壁面に沿わして良好に減速し、減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができる。したがって、マイクロバブルの発生量を多くすることができるとともに、発生するマイクロバブルの径を小さく（たとえば、２０〜４０μｍ）することができるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
図３（ｂ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ｂは、その外形が略円筒状であって、軸線方向の一方側の端部には、その外径が縮小されることにより、分岐路５に嵌め込まれる挿入部２２が形成されている。

このマイクロバブル発生ノズル１６Ｂには、その挿入部２２側の端面に、分岐路５の断面積よりも小さい入口（絞り部としてのノズル口２３）が形成されている。マイクロバブル発生ノズル１６Ｂの内部には、ノズル口２３よりも大きい断面積を有する流出部２４が、軸線に沿って一直線上に形成されている。ノズル口２３は、その断面積が、循環路２内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように設定されている。流出部２４は、中心軸線に対して６°程度の角度で拡がるように、吸収液の流通方向に沿って徐々に断面積が拡大された拡大部を構成している。これにより、マイクロバブル発生ノズル１６Ｂは、逆ノズル形状を有している。

このような構成によれば、ノズル口２３を通過する際に加速された液体を、流出部（拡大部）２４の内壁面に沿わして良好に減速し、減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができる。したがって、マイクロバブルの発生量を多くすることができるとともに、発生するマイクロバブルの径を小さく（たとえば、２０〜４０μｍ）することができるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。

図３（ｃ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ｃは、図３（ａ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ａの流出部２１側の端部を延長した形状を有している。このマイクロバブル発生ノズル１６Ｃは、流出部４０の構成以外は、図３（ａ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ａと同様のベンチュリー管形状の構成を有しているので、同様の構成については図に同一符号を付してその説明を省略することとする。

このマイクロバブル発生ノズル１６Ｃの流出部４０には、絞り部２０から下流側に、中心軸線に対して６°程度の角度で拡がるように、液体の流通方向に沿って徐々に断面積が拡大された拡大部４０Ａと、この拡大部４０Ａの下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された平行部４０Ｂとが一直線上に形成されている。これにより、流出部４０は、全体として、液体の流通方向に沿って拡大された形状を有している。

このような構成によれば、拡大部４０Ａで減速された内壁面寄りの液体の速度と中央寄りの液体の速度とを平行部４０Ｂで均一化することができる。このとき、中央寄りの液体の速度が減速されることにより減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。

ただし、平行部４０Ｂは、中心軸線に対して若干（たとえば、１°程度）拡がるように形成されることにより、金型成形を容易に行うことができるようになっていてもよい。
図３（ｄ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ｄは、図３（ｃ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ｃの流出部４０側の端部をさらに延長した形状を有している。このマイクロバブル発生ノズル１６Ｄは、流出部４１の構成以外は、図３（ａ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ａと同様のベンチュリー管形状の構成を有しているので、同様の構成については図に同一符号を付してその説明を省略することとする。

このマイクロバブル発生ノズル１６Ｄの流出部４１には、絞り部２０から下流側に、中心軸線に対して６°程度の角度で拡がるように、液体の流通方向に沿って徐々に断面積が拡大された拡大部４１Ａと、この拡大部４１Ａの下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された平行部４１Ｂと、この平行部４１Ｂの下流側に、拡大部４１Ａよりも大きい角度（たとえば、中心軸線に対して３０°程度）で拡がる拡大部４１Ｃと、この拡大部４１Ｃの下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された平行部４１Ｄとが一直線上に形成されている。これにより、流出部４１は、全体として、液体の流通方向に沿って拡大された形状を有している。

このような構成によれば、拡大部４１Ａで減速された内壁面寄りの液体の速度と中央寄りの液体の速度とを平行部４１Ｂで均一化することができる。このとき、中央寄りの液体の速度が減速されることにより減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。

また、平行部４１Ｂで速度が均一化された液体を、拡大部４１Ｃの内壁面に沿わして良好に減速し、減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができるので、さらに良好にマイクロバブルを発生させることができる。このとき、平行部４１Ｂから拡大部４１Ｃに流入する液体の速度は、絞り部２０から拡大部４１Ａに流入する速度よりも遅いので、拡大部４１Ｃを拡大部４１Ａよりも大きい角度で拡がるような構成とすることにより、拡大部４１Ｃの内壁面に沿って液体を良好に減速することができる。

さらに、拡大部４１Ｃで減速された内壁面寄りの液体の速度と中央寄りの液体の速度とを平行部４１Ｄで均一化することができる。このとき、中央寄りの液体の速度が減速されることにより減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
ただし、平行部４１Ｂ，４１Ｄは、中心軸線に対して若干（たとえば、１°程度）拡がるように形成されることにより、金型成形を容易に行うことができるようになっていてもよい。

この実施形態では、エゼクタ７から被処理ガスが混合された吸収液を循環路２内で循環させることにより、循環ポンプ６に備えられたポンプ羽根（図示せず）で吸収液を攪拌、加圧して、被処理ガスの大部分を吸収液に吸収させることができる。そして、未吸収の被処理ガスのうち比較的小さな気泡を含む吸収液を、循環路２の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路５から吸収液槽１内に流入させ、吸収液槽１内の吸収液中を上昇する過程で、吸収液に吸収させることができる。

したがって、高圧ポンプや加圧タンクを設けることなく、簡単な構成で被処理ガスを吸収させることができる。上記のように、絞り部２０またはノズル口２３の断面積を、循環路２内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように設定すれば、吸収液槽１内の吸収液中にマイクロバブルを良好に発生させることができるので、被処理ガスをより良好に吸収させることができる。

特に、この実施形態では、マイクロバブル発生ノズル１６から吸収液槽１内に流入する吸収液中にマイクロバブルを発生させることができる。吸収液槽１内の吸収液中に供給された被処理ガスのマイクロバブルは微小であり、吸収液中をゆっくりと上昇するので、吸収液により吸収されやすい。したがって、さらに良好に被処理ガスを吸収させることができる。

また、気泡は浮力により上方に向かいやすいので、循環路２から上方に向かって分岐する分岐路５に気泡を流れやすくすることができる。したがって、吸収液中に吸収し切れなかった比較的小さな気泡を、より多く循環路２から分岐路５に流入させることができるので、循環ポンプ６においてエア噛みを生じにくくすることができる。
分岐路５の断面積は、循環路２の断面積の２０％以下（より好ましくは、１０％以下）であれば、吸収液中に吸収し切れなかった比較的小さな気泡のみを循環路２から分岐路５に流入させることができるので、気液分離槽を設けることなく、簡単な構成で被処理ガスを吸収させることができる。また、分岐路５内の流速が速いため、気泡同士が合体し大型化することなく吸収液中に放出されるので、より良好に被処理ガスを吸収させることができる。

吸収液槽１の底部には、一端部が吸収液の出口（液出口３１Ａ）を構成する吸収液導出路３１の他端部が接続されている（図１参照）。吸収液導出路３１の途中部には、二方バルブ３２が介装されている。この二方バルブ３２を閉じた状態で、循環路２から分岐路５およびマイクロバブル発生ノズル１６を介して吸収液槽１内に吸収液を供給すれば、吸収液槽１内に吸収液を貯めることができる。一方、吸収液槽１内に吸収液を貯めた状態で二方バルブ３２を開けば、吸収液槽１内に貯められている吸収液を、吸収液導出路３１を介して液出口３１Ａから外部に流出させることができる。

吸収液槽１の側面には、その最上部から一定距離だけ下方に、吸収液槽１内の吸収液をオーバーフローさせるための排出口３３が形成されている。これにより、二方バルブ３２を閉じた状態で、循環路２から分岐路５およびマイクロバブル発生ノズル１６を介して吸収液槽１内に吸収液を供給している際、吸収液槽１内に所定量以上の吸収液が供給された場合に（排出口３３が形成されている高さまで吸収液が到達した場合に）、その所定量以上の吸収液を排出口３３からオーバーフローさせることができるので、吸収液槽１内に吸収液が過剰に供給されるのを防止できる。

排出口３３には、一端部が吸収液導出路３１の途中部（より具体的には、二方バルブ３２の下流側）に接続されたオーバーフロー流路３４の他端部が接続されている。オーバーフロー流路３４の途中部には、このオーバーフロー流路３４を流れる吸収液の流量、すなわち、排出口３３からオーバーフローする吸収液の流量を検知するためのフローセンサ３５が介装されている。

このガス吸収装置は、吸収液槽１内に吸収液を貯め、その吸収液に被処理ガスを吸収させた後、吸収液槽１内の吸収液を排出させるバッチ式のガス吸収装置としても使用できるし、吸収液槽１内に吸収液を貯めた状態で、吸収液槽１内に所定の流量で吸収液を通過させつつ、その吸収液に被処理ガスを吸収させる連続式のガス吸収装置としても使用できる。吸収液槽１内に吸収液が貯められていない状態で、二方バルブ２８を開くとともに二方バルブ１０，３２を閉じ、三方バルブ２５を吸収液導入状態として、循環ポンプ６を駆動させれば、液入口２９Ａから吸収液導入路２９、エゼクタ７、循環路２および分岐路５を介して、吸収液槽１内に吸収液を貯めることができる。

このガス吸収装置をバッチ式のガス吸収装置として使用する場合には、吸収液槽１内に吸収液を貯めた後、循環ポンプ６を駆動させることにより、吸収液供給路４からエゼクタ７を介して、循環路２内に吸収液槽１内の吸収液を流入（循環）させる。このとき、二方バルブ１０を開くことにより、吸収液供給路４からエゼクタ７を介して循環路２内に循環される吸収液中に、ガス供給路３から被処理ガスを流入させる。これにより、分岐路５およびマイクロバブル発生ノズル１６を介して、吸収液槽１内の吸収液中に被処理ガスのマイクロバブルを発生させることができる。このようにして吸収液に被処理ガスを吸収させた後、二方バルブ３２を開いて、吸収液槽１内の吸収液を、吸収液導出路３１を介して液出口３１Ａから排出させればよい。

このガス吸収装置を連続式のガス吸収装置として使用する場合には、吸収液槽１内に吸収液を貯めた後、続けて、三方バルブ２５を吸収液導入状態としたまま、循環ポンプ６を駆動させた状態を維持することにより、液入口２９Ａから吸収液導入路２９、エゼクタ７、循環路２および分岐路５を介して、吸収液槽１内に吸収液を流入させる。このとき、二方バルブ１０を開くことにより、液入口２９Ａから循環路２内に流入する吸収液中に、ガス供給路３から被処理ガスを流入させる。これにより、分岐路５およびマイクロバブル発生ノズル１６を介して、吸収液槽１内の吸収液中に被処理ガスのマイクロバブルを発生させることができる。

このようにして吸収液槽１内に連続的に吸収液を供給し、排出口３３からオーバーフローする吸収液の流量をフローセンサ３５で検知して、そのオーバーフローした吸収液の流量分だけ循環路２内に吸収液が供給されるように二方バルブ２８の開閉状態を調整すれば、吸収液槽１内に所定の流量で連続的に吸収液を通過させることができる。吸収液槽１から吸収液を抜くときには、二方バルブ３２を開いて、吸収液槽１内の吸収液を、吸収液導出路３１を介して液出口３１Ａから排出させればよい。

吸収液槽１の上部（排出口３３よりも上方、より好ましくは吸収液槽１の上面）には、一端部がガス供給路３（より具体的には、フィルタ９の上流側）に接続されたガス循環路３６の他端部が接続されている。被処理ガスのマイクロバブルの一部が、吸収液槽１内の吸収液中を上昇する過程で吸収液に吸収されず、吸収液槽１内の上部（排出口３３よりも上方の空間）に貯まった場合には、その未吸収の被処理ガスを、ガス循環路３６およびガス供給路３を介して循環路２内に流入させ、循環路２内を循環する吸収液に吸収させることができる。したがって、被処理ガスをより良好に吸収させることができる。

ガス循環路３６の途中部には、三方バルブ３７と、フローセンサ３８とが、上流側（吸収液槽１側）から下流側（ガス供給路３側）に向かってこの順序で介装されている。三方バルブ３７には、一端部が被処理ガスの出口（ガス出口３９Ａ）を構成するガス導出路３９の他端部が接続されており、三方バルブ３７の開閉状態によって、ガス循環路３６の三方バルブ３７に対して上流側と下流側とを連通させて吸収液槽１内の未吸収の被処理ガスを循環路２に流入させることができる状態（ガス循環状態）と、ガス導出路３９とガス循環路３６の三方バルブ３７に対して上流側とを連通させて吸収液槽１内の未吸収の被処理ガスをガス出口３９Ａから流出させることができる状態（ガス導出状態）とに切り替えることができるようになっている。

循環ポンプ６、流量計８、二方バルブ１０，２８，３２、三方バルブ２５，３７およびフローセンサ１１，２７，３０，３５，３８は、それぞれ、マイクロコンピュータを含む制御部１７に電気的に接続されている。制御部１７は、流量計８やフローセンサ１１，２７，３０，３５，３８からの入力信号などに基づいて、循環ポンプ６、二方バルブ１０，２８，３２および三方バルブ２５，３７などの動作を制御することとなる。

流量計８により検知される循環路２内を循環する吸収液の流量に基づいて、循環路２内の被処理ガスの量を検知し、それに応じて二方バルブ１０を開閉させて、エゼクタ７を介して循環路２内に流入させる被処理ガスの量を調整すれば、循環路２内の被処理ガスの量が増加して、循環ポンプ６においてエア噛みが生じるのを防止できる。
また、このガス吸収装置を停止状態から再起動させたときは、再起動直後における循環路２内の吸収液の流量が不安定となる。このとき、流量計８により検知される循環路２内を循環する吸収液の流量が安定してから、エゼクタ７を介して循環路２内に流入させる被処理ガスの量を増加させることにより、循環ポンプ６においてエア噛みが生じるのを防止できる。

フローセンサ１１，２７，３０のうちの少なくとも１つにおいて、被処理ガスまたは吸収液が所定の流量以上で流れていない（または、全く流れていない）と検知された場合には、循環ポンプ６の駆動を停止させるようになっていてもよい。このような構成によれば、分岐路５、ガス供給路３および吸収液供給路４のうちの少なくとも１つが詰まった状態で循環ポンプ６が駆動されるといった危険な状態を回避できる。

この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、マイクロバブル発生ノズル１６の流出部に形成された拡大部は、一定角度（たとえば、６°程度）で拡がるような形状に限らず、拡がる角度が徐々に変化するような形状であってもよい。

この発明の一実施形態に係るガス吸収装置の構成を示すブロック図である。 エゼクタの構成を示す断面図である。 マイクロバブル発生ノズルの構成例を示す断面図である。

符号の説明

１ 吸収液槽
２ 循環路
３ ガス供給路
４ 吸収液供給路
５ 分岐路
６ 循環ポンプ
７ エゼクタ
８ 流量計
１０ 二方バルブ
１１ フローセンサ
１６ マイクロバブル発生ノズル
１７ 制御部
２０ 絞り部
２３ ノズル口
２７ フローセンサ
２８ 二方バルブ
２９ 吸収液導入路
３０ フローセンサ
３３ 排出口
３５ フローセンサ
３６ ガス循環路

Claims (12)

1. 吸収液槽内に吸収液を貯め、その吸収液に被処理ガスを吸収させた後、上記吸収液槽内の吸収液を排出させるバッチ式のガス吸収装置であって、
   吸収液を循環させるための循環路と、
   上記循環路に介装され、上記循環路内に吸収液および被処理ガスを流入させることができるエゼクタと、
   上記循環路に介装され、上記エゼクタを通過した被処理ガスが混合されている吸収液を加圧し、吸収液に被処理ガスを溶け込ませて上記循環路内を循環させるためのポンプと、
   上記循環路から分岐して上記吸収液槽内に連通し、上記循環路の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路とを含むことを特徴とするガス吸収装置。
2. 吸収液槽内に吸収液を貯めた状態で、上記吸収液槽内に所定の流量で吸収液を通過させつつ、その吸収液に被処理ガスを吸収させる連続式のガス吸収装置であって、
   吸収液を循環させるための循環路と、
   上記循環路に介装され、上記循環路内に吸収液および被処理ガスを流入させることができるエゼクタと、
   上記循環路に介装され、上記エゼクタを通過した被処理ガスが混合されている吸収液を加圧し、吸収液に被処理ガスを溶け込ませて上記循環路内を循環させるためのポンプと、
   上記循環路から分岐して上記吸収液槽内に連通し、上記循環路の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路とを含むことを特徴とするガス吸収装置。
3. 上記吸収液槽には、その最上部から一定距離だけ下方に、上記吸収液槽内の吸収液をオーバーフローさせるための排出口が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のガス吸収装置。
4. 上記吸収液槽には、その最上部から一定距離だけ下方に、上記吸収液槽内の吸収液をオーバーフローさせるための排出口が形成されており、
   上記排出口からオーバーフローする吸収液の流量を検知するためのオーバーフロー流量検知手段と、
   上記オーバーフロー流量検知手段で検知した流量分だけ上記エゼクタを介して上記循環路内に吸収液を供給する吸収液供給手段とをさらに含むことを特徴とする請求項２記載のガス吸収装置。
5. 上記分岐路を流れる被処理ガスが溶け込んだ吸収液を処理することにより、マイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生手段をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガス吸収装置。
6. 上記マイクロバブル発生手段は、上記分岐路よりも断面積が縮小された絞り部を有し、
   上記絞り部の断面積は、上記循環路内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように設定されていることを特徴とする請求項５記載のガス吸収装置。
7. 上記吸収液槽内の未吸収の被処理ガスを循環させ、上記エゼクタを介して上記循環路内に流入させるガス循環路をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のガス吸収装置。
8. 上記分岐路は、上記循環路から上方に向かって分岐していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のガス吸収装置。
9. 上記循環路内の吸収液の流量を検知するための循環流量検知手段と、
   上記循環流量検知手段により検知される流量に基づいて、上記エゼクタを介して上記循環路内に流入させる被処理ガスの量を調整するガス量調整手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のガス吸収装置。
10. 上記エゼクタに接続され、上記エゼクタを介して上記循環路内に被処理ガスを流入させるためのガス供給路と、
    上記エゼクタに接続され、上記エゼクタを介して上記循環路内に吸収液を流入させるための吸収液供給路とをさらに含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のガス吸収装置。
11. 上記分岐路内の吸収液の流量を検知するための分岐流量検知手段、上記ガス供給路内の被処理ガスの流量を検知するためのガス流量検知手段、および、上記吸収液供給路内の吸収液の流量を検知するための吸収液流量検知手段のうちの少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載のガス吸収装置。
12. 上記分岐流量検知手段、上記ガス流量検知手段および上記吸収液流量検知手段のうちの少なくとも１つで検知される流量が所定範囲内でない場合に、上記ポンプの駆動を停止させる手段をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載のガス吸収装置。

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