CN104428054B - 气体溶解装置 - Google Patents

Abstract

气体溶解装置具备：气体排出阀，在底部具有气体导入部，设置在气液分离槽的上部；通气口，形成在气体导入部，向气体排出阀的内部导入蓄积在气液分离槽的上部的气体的一部分；以及排液口，形成在气体导入部，向气液分离槽排出进入到气体排出阀的内部的液体，通气口在溶解罐的高度方向上配置在比排液口高的位置，第2分隔壁及流出部被设置成，使得液体在气液分离槽中向水平方向流动。

Description

气体溶解装置

技术领域

本发明涉及一种在水等溶剂中溶解空气等气体的气体溶解装置。

背景技术

本申请人提出了一种气体溶解装置，能够实现小型化，能够抑制气液分离槽中发生紊流，能够抑制大的气泡流出(专利文献1)。

专利文献1所记载的气体溶解装置具备溶解罐，该溶解罐通过第1分隔壁及第2分隔壁这2个分隔壁，关于液体的流动从其上游侧到下游侧，内部依次划分为气液混合槽、大气泡流出防止槽及气液分离槽。在该气体溶解装置中，流入到溶解罐内的流体在气液混合槽中与气体混合，形成溶解有气体的液体，该液体依次流过大气泡流出防止槽、气液分离槽。

并且，在气体溶解装置中，在溶解罐中，在与气液分离槽的上端部对应的部分设置有气体排出阀，能够将没有溶解于流体而是积存在溶解罐内的上部等处的未溶解的气体的一部分提取到溶解罐的外部。将水和空气供给到气液混合槽，通过气体排出阀积极地排出未溶解的空气，由此来促进空气的更换。通过该空气的更换，能够较高地保持溶解罐内的氧浓度，其结果，能够将更多的氧溶解于水中。能够生成与所要求的效能等对应的氧溶解浓度足够高的氧溶解水。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开专利公报第2010-227782号

发明内容

发明要解决的课题

在这种气体溶解装置中，存在液体和积存在溶解罐内的上部等的未溶解的气体一起进入到气体排出阀内的情况，在这种情况下，需要将液体从气体排出阀向下方排出，以便容易排出气体。然而，若从用于未溶解的气体导入到气体排出阀内的通气口排出液体，则由于因表面张力而形成的液体的膜，存在无法顺利地进行未溶解的气体与液体的互换的情况。

本发明是鉴于以上状况而做出的，其课题在于，提供一种气体溶解装置，能够通过气体排出阀将积存在溶解罐的上部等的未溶解的气体的一部分顺利地向溶解罐的外部排出。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的一种气体溶解装置，其特征在于，具有：溶解罐，设置有能够供溶解有气体的液体流出的流出部；以及第1分隔壁及第2分隔壁，设置在溶解罐的内部，溶解罐的内部通过第1分隔壁及第2分隔壁，关于液体的流动从其上游侧到下游侧依次划分为气液混合槽、中间槽及气液分离槽，流入到溶解罐内的流体在气液混合槽中与气体混合，从而生成液体，该液体依次流过中间槽、气液分离槽，从溶解罐的流出部向溶解罐的外部流出。

此外，本发明的气体溶解装置的特征在于，气体排出阀，在底部具有气体导入部，设置在气液分离槽的上部；通气口，形成在气体导入部，向气体排出阀的内部导入蓄积在气液分离槽的上部的气体的一部分；以及排液口，形成在气体导入部，向气液分离槽排出进入到气体排出阀的内部的液体。

此外，本发明的气体溶解装置的特征在于，通气口在溶解罐的高度方向上配置在比排液口高的位置，第2分隔壁及流出部被设置成，使得液体在气液分离槽中向水平方向流动。

该气体溶解装置中，优选的是，第2分隔壁及流出部被设置成，使得液体沿着中间槽的外表面向水平方向流动。

该气体溶解装置中，优选的是，在第2分隔壁上，其上部被切割一部分而形成缺口部，流出部设置在气液分离槽的与缺口部远离的位置的底部。

该气体溶解装置中，优选的是，第2分隔壁被设置成，使得中间槽从由第1分隔壁划分出来的气液混合槽的外侧包围该气液混合槽的周围。

该气体溶解装置中，优选的是，第1分隔壁及上述第2分隔壁具有大致圆筒状的形状。

发明效果

根据本发明的气体溶解装置，能够通过气体排出阀将积存在溶解罐的上部等的未溶解的气体的一部分顺利地向溶解罐的外部排出。

附图说明

图1是表示本发明的气体溶解装置的一个实施方式的主视图。

图2是图1所示的气体溶解装置的纵截面图。

图3(a)(b)(c)分别是图2所示的气体溶解装置中的溶解罐的A-A截面图、B-B截面图、C-C截面图。

图4是图2所示的气体溶解装置中的溶解罐的局部切断立体图。

图5是表示纵向肋抑制气泡移动的示意图。

图6是图2所示的气体溶解装置中的溶解罐的D-D部分截面图。

图7是表示溶解罐中的气体循环配管的周边的局部切断立体图。

图8是图1所示的气体溶解装置中的溶解罐的分解立体图。

图9是图1所示的气体溶解装置中的溶解罐的分解立体图。

具体实施方式

图1是表示本发明的气体溶解装置的一个实施方式的主视图。图2是图1所示的气体溶解装置的纵截面图。图3(a)(b)(c)分别是图2所示的气体溶解装置中的溶解罐的A-A截面图、B-B截面图、C-C截面图。

图4是图2所示的气体溶解装置中的溶解罐的局部切断立体图。图5是表示纵向肋抑制气泡移动的示意图。图6是图2所示的气体溶解装置中的溶解罐的D-D部分截面图。

如图1及图2所示，气体溶解装置1具备：溶解罐4，设置有能够供溶解有气体的液体流出的流出部8；和设置在溶解罐4的内部的第1分隔壁12及第2分隔壁13。溶解罐4的内部由第1分隔壁12及第2分隔壁13，关于溶解有气体的液体的流动从其上游侧到下游侧依次划分为气液混合槽14、中间槽15及气液分离槽16。在气体溶解装置1中，流入到溶解罐4内的流体在气液混合槽14中与气体混合，从而生成溶解有气体的液体，该液体依次流过中间槽15、气液分离槽16，从溶解罐4的流出部8向溶解罐4的外部流出。

如图6所示，气体溶解装置1具备在底部具有气体导入部51、且设置在气液分离槽16的上部的气体排出阀20，且具备形成在气体导入部51上的通气口53及排液口54。通气口53将蓄积在气液分离槽16的上部的气体的一部分导入到气体排出阀20的内部，排液口54将进入到气体排出阀20的内部的液体向气液分离槽16排出。通气口53在溶解罐4的高度方向上配置在比排液口54高的位置。

此外，如图3(b)及图4所示，在气体溶解装置1中，第2分隔壁13及流出部8被设置成，使得液体在气液分离槽16中在水平方向上流动。

在这种气体溶解装置1中，具体地说，如图1及图2所示，在支架2的上方固定有泵3，在泵3的上方纵向安装有溶解罐4。泵3在加压下将水等溶剂向溶解罐4送给，在正面具备溶剂的吸入部5。吸入部5能够进行吸入配管(未图示)的连接。此外，泵3在上端部具备向上方突出的吐出部6。

如图1所示，溶解罐4在底部具备流入部7，流入部7与泵3的吐出部6连接。因此，通过泵3送给的溶剂从溶解罐4的底部向溶解罐4内流入。此外，溶解罐4在与流入部7不同位置的底部具备流出部8。流出部8是在溶解罐4内生成的液体从溶解罐4流出的部位，配置在溶解罐4的正面侧。流出部8能够连接将液体向供给目的地供给的流出配管(未图示)。

此外，在气体溶解装置1中，在其高度方向上延伸的气体吸引配管9与泵3的吸入部5连接。气体吸引配管9在前端连接有形成有气体吸引口10的气体吸入部11。由于通过泵3的工作产生的负压，溶解罐4的溶解对象且作为溶质的空气等气体从气体吸入部11的气体吸引口10被吸引，经过气体吸引配管9向泵3的吸入部5送入。送入到吸入部5的气体在水等溶剂中作为气泡而被混合，生成气液混合流体。该气液混合流体作为流体经过吐出部6及流入部7向溶解罐4内供给。

如图2所示，在溶解罐4的内部，设置有2个分隔壁即第1分隔壁12及第2分隔壁13，溶解罐4的内部由第1分隔壁12及第2分隔壁13划分为气液混合槽14、中间槽15及气液分离槽16。气液混合槽14关于在溶解罐4内生成的液体的流动位于最上游侧。中间槽15在气液混合槽14的外侧相邻配置。气液分离槽16关于液体的流动位于最下游侧，在中间槽15的外侧相邻。

第1分隔壁12及第2分隔壁13如图3(a)(b)(c)所示均具有大致圆筒状的形状。第1分隔壁12划分气液混合槽14和中间槽15，如图2所示，从溶解罐4的上表面向下方延伸。第1分隔壁12的下端没有达到溶解罐4的底面，与溶解罐4的底面之间形成有间隙。以该间隙为液体的流路，气液混合槽14与中间槽15彼此连通。

第2分隔壁13划分中间槽15和气液分离槽16，从溶解罐4的底面向上方延伸。第2分隔壁13被设置成，使得中间槽15将气液混合槽14的周围从其外侧进行包围。此外，在第2分隔壁13的上部，如图3(a)(c)及图4所示，其一部分被切成剖面大致圆弧状，形成有缺口部17。中间槽15与气液分离槽16经由缺口部17连通。缺口部17配置在与流出部8相反的一侧，流出部8位于与缺口部17分离的位置。此外，流出部8设置在气液分离槽16的底部，与气液分离槽16连通。

在这种溶解罐4中，如图2所示，若通过泵3的工作，气液混合流体供给到溶解罐4，则气液混合流体经过图1所示的流入部7向气液混合槽14，从溶解罐4的底部朝向上方喷出。气液混合流体与溶解罐4的上表面、第1分隔壁12碰撞并回弹，逐渐蓄积在气液混合槽14的底部。此外，与溶解罐4的上表面、第1分隔壁12碰撞并回弹的气液混合流体与从溶解罐4的底部朝向上方喷出的气液混合流体碰撞，并且与积存在气液混合槽14中的气液混合流体的液面碰撞而搅拌气液混合流体。此时，经过图1所示的气体吸引配管9而混合的气体及气液混合槽14中预先积存的气体与水等溶剂剧烈混合，此外，气液混合流体被搅拌，气体在加压下溶解在溶剂中，输出溶解有气体的液体。这是由如下状况引起的：即通过由搅拌引起的剪断，作为气泡而向气液混合流体混合的气体被细分化，与溶剂接触的表面积增大，此外，通过由搅拌引起的均匀化，液面附近的气体的溶解浓度降低，气体向溶剂的溶解速度上升。

所生成的液体经过第1分隔壁12的下端与溶解罐4的底面之间的间隙向中间槽15流出。流出到中间槽15的液体如图3(a)(c)及图4所示，从第2分隔壁13的缺口部17溢出而向气液分离槽16流出。气液分离槽16将没有溶解于液体的气体作为气泡而从液体分离。液体的流动被抬起到气液界面即液面附近，因此气泡通过浮力向上方移动。另一方面，流出到气液分离槽16的液体向不妨碍上述气泡上升的方向流动。如图3(b)及图4所示，液体在气液分离槽16中向水平方向流动。该液体的水平方向的流动沿着中间槽15的外表面，在气液分离槽16中向水平方向流动的液体从流出部8向溶解罐4的外部流出。流出部8设置在气液分离槽16的底部，因此能够抑制位于液面附近的大气泡流出。

这样，在溶解罐4中，第2分隔壁13及流出部8被设置成，使得液体在气液分离槽16中沿着中间槽15的外表面向水平方向流动，因此能够实现溶解罐4的进一步小型化，尤其是能够减小高度方向的尺寸。在溶解罐4的高度方向的尺寸的缩短化方面有效。并且，流出部8设置在与中间槽15的缺口部17分离的位置，因此能够延长用于气液分离的距离，能够延长气泡的上升时间。液体在气液分离槽16中向水平方向流动，从而能够在流动期间将未溶解的气体从液体分离，能够有效地进行气液分离。因此，能够抑制未溶解的气体从流出部8向溶解罐4的外部流出。

此外，在溶解罐4中，第2分隔壁13被设置成，使得中间槽15将气液混合槽14的周围从其外侧进行包围，因此能够抑制在液体生成时容易产生的噪音。进一步，第1分隔壁12及第2分隔壁13具有圆筒状的形状，因此液体的流动被均匀化，对于溶解罐4的进一步小型化是有效的。

另外，如图3(a)(c)及图4所示，优选的是，在气液分离槽16中，设置有从气液分离槽16的上表面向下方延伸的纵向肋18。纵向肋18形成为小片状，在液体流动的方向上隔着间隔设置有3个。

如图5所示，在气液分离槽16中在液体内向上方移动的气泡19被纵向肋18限制了朝向液体流动的水平方向的移动。气泡19只能沿着纵向肋18的长度方向上升，这样上升的多个气泡19逐渐合并。纵向肋18还促进气泡19的合并。因此，未溶解的气体有效地从液体分离，能够抑制大的气泡从气液分离槽16向流出部8流出。合并的气泡19在到达液面后破裂，未溶解的气体蓄积在气液分离槽16的上部。

为了将这样蓄积在气液分离槽16的上部的未溶解的气体从溶解罐4排出，在气体溶解装置1中，在溶解罐4的气液分离槽16的上部，如图2及图4所示设置有气体排出阀20。

如图6所示，气体排出阀20具有浮块50，追随气液分离槽16中的液体的液面的高度而沉浮，能够在上下方向上移动。浮块50伴随着液体的液面的高度的变化而上下移动，从而气体排出阀20进行气液分离槽16的上部所积存的气体的放出和停止放出。

气体排出阀20在其底部具有圆筒状的气体导入部51。在气体导入部51的内侧设置有周壁52，在周壁52上形成有向其内侧导入气体的通气口53、以及将进入到内侧的液体向气液分离槽16排出的排液口54。通气口53及排液口54均在周壁52的内外方向上贯通该周壁52。周壁52的内侧为中空，与在内部设置有浮块50的浮块室55连通。气体排出阀20将经过通气口53导入到气体导入部51的周壁52的内侧的未溶解的气体的一部分，经由浮块室55向溶解罐4的外部放出。

在这种气体排出阀20中，通气口53和排液口54在溶解罐4的高度方向上配置在不同高度上。即，在周壁52上，通气口53配置在比排液口54高的位置。这样，在气体排出阀20的气体导入部51中，在通气口53和排液口54的位置设置有高低差，因此能够对进入到周壁52的内侧的液体施加水头压(Water head pressure)。进入到周壁52的内侧的液体从在气体导入部51中比通气口53位于下侧、且水头压高的排液口54向气液分离槽16流出。此时，与从排液口54流出的液体互换，蓄积在气液分离槽16的上部的气体的一部分在气体排出阀20的气体导入部51中经过通气口53向周壁52的内侧导入，进入到浮块室55，向溶解罐4的外部排出。这样的气体排出阀20的气体导入部51中的液体与未溶解的气体的互换顺利地进行，在气液分离槽16的上部积存的未溶解的气体的一部分通过气体排出阀20顺利地向溶解罐4的外部排出。

另外，在溶解罐4中，为了再利用气液分离槽16的上部所蓄积的气体，优选的是，如图2及图3(a)(b)(c)所示，设置气体循环配管21。

图7是表示溶解罐中的气体循环配管的周边的局部切断立体图。

如图7所示，气体循环配管21在中间槽15的内部沿上下方向设置，下端与溶解罐4的流入部7连接。气体循环配管21的上端部如图3(c)所示沿着第2分隔壁13弯曲为大致圆弧状，被水平配置。气体循环配管21由橡胶等弹性体形成。如图2所示，气体循环配管21的上端部配置在溶解罐4的上表面与第2分隔壁13的上部之间，还作为密封件发挥功能。

在生成溶解有气体的液体时，在气体循环配管21的上端附近与下端附近之间产生压力差。气体循环配管21的上端附近的压力比下端附近的压力高。此外，在图7所示的流入部7中，气液混合流体的流速快，因此被减压。因此，蓄积在气液分离槽16的上部的未溶解的气体从气体循环配管21的上端被吸引，从下端向流入部7供给。送入到流入部7的气体再次与气液混合流体混合，在气液混合槽14中溶解于溶剂中。这样，在溶解罐4中，由于设置有将蓄积在气液分离槽16的上部的气体向流入溶解罐4内的气液混合流体供给的气体循环配管21，因此能够实现未溶解的气体的再利用，气体的溶解效率提高。

此外，气体循环配管21不限于设置在中间槽15的内部，还能够设置在气液分离槽16的内部。设置在气液分离槽16的内部的情况下，气体循环配管21与设置在中间槽15的内部的情况同样发挥功能。

此外，还优选的是，在溶解罐4的上部，如图1所示，形成有成下坡的倾斜面部22。通过倾斜面部22，蓄积在气液分离槽16的上部的气体向溶解罐4的中央部附近集中，能够顺利从气体循环配管21的上端吸引气体，能够将气体高效地供给到流入部7。

如上所述的溶解罐4如图1及图2所示能够在纵向上的中央部被二分割，由上侧的上部件23和下侧的下部件24这2个部件形成。

图8、图9分别是图1所示的气体溶解装置中的溶解罐的分解立体图，在图8、图9中从不同的方向图示溶解罐。

如图8及图9所示，在上部件23中，第1分隔壁12一体地形成，第1分隔壁12从上部件23的上表面向下方延伸。在下部件24中，第2分隔壁13一体地形成，第2分隔壁13从下部件24的底面向上方延伸。在下部件24中，在底部一体地设置有流入部7及流出部8。在上部件23的下端缘部及下部件24的上端缘部，设置有向外侧方突出延伸的凸缘部25、26。溶解罐4通过将凸缘部25、26重合，并在重合的凸缘部25、26的预定的部位用螺栓、螺母等适当的固定件紧固上部件23和下部件24来组装，成为一体。在进行该组装时，第1分隔壁12插入到第2分隔壁13的内侧，形成气液混合槽14、中间槽15及气液分离槽16。此外，图3(c)所示的由弹性体形成的气体循环配管21的上端部如图2所示夹入到上部件23的上表面与第2分隔壁13的上部之间。通过该气体循环配管21的夹入，气体循环配管21作为密封件发挥功能，上部件23的上表面与第2分隔壁13的上部之间实现水密。因此，能够抑制液体在第2分隔壁13的缺口部17以外的部分从中间槽15向气液分离槽16流出。这样的上部件23的上表面与第2分隔壁13的上部之间的水密性通过将蓄积在气液分离槽16的上部的气体向溶解罐4供给的气体循环配管21来实现，因此溶解罐4减少了部件数量。

本发明不限定于以上实施方式。泵及支架的结构及构造、气体排出阀的结构及构造等局部能够以各种方式来实现。

符号说明

1 气体溶解装置

4 溶解罐

8 流出部

12 第1分隔壁

13 第2分隔壁

14 气液混合槽

15 中间槽

16 气液分离槽

17 缺口部

20 气体排出阀

51 气体导入部

53 通气口

54 排液口

工业上的可利用性

本发明的气体溶解装置是将空气等气体溶解到水等溶剂中的气体溶解装置。本发明的气体溶解装置能够通过气体排出阀将积存在溶解罐的上部等的未溶解的气体的一部分顺利地向溶解罐的外部排出。

Claims (3)

1.一种气体溶解装置，具有：

溶解罐，设置有能够供溶解有气体的液体流出的流出部；以及

第1分隔壁及第2分隔壁，设置在该溶解罐的内部，

上述溶解罐的内部通过上述第1分隔壁及上述第2分隔壁，关于上述液体的流动从其上游侧到下游侧依次划分为气液混合槽、中间槽及气液分离槽，

流入到上述溶解罐内的流体在上述气液混合槽中与气体混合，从而生成上述液体，该液体依次流过上述中间槽、上述气液分离槽，从上述溶解罐的上述流出部向上述溶解罐的外部流出，

上述气体溶解装置的特征在于，

在上述气体溶解装置中，

上述气液分离槽与上述中间槽相邻配置；

上述第1分隔壁及上述第2分隔壁具有大致圆筒状的形状；

上述第1分隔壁从上述溶解罐的上表面向下方延伸，其下端部不到达上述溶解罐的底面；

上述第2分隔壁从上述溶解罐的上述底面向上方延伸，其上部的一部分被切割而形成缺口部；

上述中间槽从上述气液混合槽的外侧将该气液混合槽的周围包围；

上述缺口部配置在与上述流出部相反一侧；

上述第2分隔壁及上述流出部被设置成，使得上述液体在上述气液分离槽中向水平方向流动，

该气体溶解装置具备：

气体排出阀，具有在内部设置有追随上述液体的液面的高度而沉浮、能够在上下方向上移动的浮块的浮块室，且在底部具有气体导入部，该气体排出阀设置在上述气液分离槽的上部；

通气口，形成在上述气体导入部，向上述气体排出阀的内部导入蓄积在上述气液分离槽的上部的气体的一部分；以及

排液口，形成在上述气体导入部，向上述气液分离槽排出进入到上述气体排出阀的内部的上述液体，

上述通气口在上述溶解罐的高度方向上配置在比上述排液口高的位置。

2.根据权利要求1所述的气体溶解装置，其特征在于，

上述流出部设置在上述气液分离槽的与上述缺口部远离的位置的底部。

3.根据权利要求1或2所述的气体溶解装置，其特征在于，

上述第2分隔壁被设置成，使得上述中间槽从由上述第1分隔壁划分出来的上述气液混合槽的外侧包围该气液混合槽的周围。