CN1089883A - 气液溶解混合方法及气液溶解混合装置 - Google Patents

气液溶解混合方法及气液溶解混合装置 Download PDF

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Abstract

一种用于使气体混合分散于液体中、有效地溶解 气体于液体中的气液溶解混合方法和装置。该装置 和方法设有：设于液体流道上的缩颈部(12)；形成于 紧靠缩颈部(12)下游侧的气体流入口(18)；设于从缩 颈部(12)连续的扩口部(16)下游、将流道中的液体和 自气体流入口(18)流入的气体加以混合的混合部 (20)；及设于混合部(20)出口处的喷嘴部(24)。该气 液溶解混合方法和装置用于将臭氧等气体溶于液体 中的装置和用于分散气泡于水中形成微气泡、或由该 气泡微粒子上浮的装置。

Description

本发明涉及一种用于将气泡混合分散于液体中，或使气体高效地溶解于液体的气液溶解混合的方法和装置。
以往，作为使气体大量分散及溶解于液体中的装置有所谓的喷射式气泡发生装置。这种装置是使从喷嘴喷射出的液体射流一旦从混合的气体中通过，就将其周围的气体带进该液体射流中。而且，该装置从与上述喷嘴作同轴设计的、与上述射流大致等直径的缩颈口处将气体混合射流喷射入液体中，制造出含有微小气泡的液体。另外，也有的装置根据上述的方法，将分散有微小气泡的射流注入一个气泡能不断上升、分散的水罐下部，微小气泡在水罐内的液体中上升期间，大量的气体溶入液体中，形成溶有所需气体的液体。
另一方面，也有的装置是将气体和液体送入加压泵中，在加压泵内，对液体及气体进行加压，使气体溶于液体中，然后，将溶有气体的液体减压，析出溶解了的气体，在液体中形成气泡。
在使用上述已有技术的喷射式气泡发生装置时，液体喷射喷嘴的中心须与缩颈口处的中心一致，这样，该装置的结构复杂，组装困难。另外，使用了气泡罐的气体溶解装置，要得到气体充分溶解了的液体时，气体上升时间很长，其制造效率不高。
又，在使用上述已有技术的加压泵时，还有这样的问题：因为是将气体和液体一起送入加压泵内，在泵内易发生气蚀（穴），为了防止气蚀（穴）的产生，泵的材料性质和结构就受到了限制。再有，在以加压溶解发生气泡时，析离出的气泡仅是一种加压状态下溶解了的气体，而不可能在减压下产生在该气体对液体的溶解限度以上的气泡。从而，要发生大量的气泡就必须作成相当高的高压，装置就要大型化，也更易发生如上所述的气蚀（穴）。
本发明是鉴于上述已有技术中存在的问题而作成。本发明的目的在于，提供一种气液溶解混合方法及气液溶解混合装置，该方法和装置可以简单的结构，连续、高效地在液体中形成微小的气泡，使大量的气体混合并溶解于液体中。
本发明是这样一种气液溶解混合方法，该方法用汾丘里管和节流孔等使液体流道的一部分形成颈缩，在该缩颈部分的下游侧渐渐扩大流道，同时，在紧靠近上述缩颈部的下游侧使气体通入流于上述管道中的液体中，在上述扩大部分的下游一侧混合该气体和管道中的液体，再将该气液混合流从设于出口处的喷嘴部喷射出。
本发明又是这样一种气液溶解混合装置，该装置由以下这些部分组成：设于液体通道上的汾丘里管和节流孔等的缩颈部;接于该缩颈部、渐渐扩大管道（截面）的扩口部;设于紧挨着上述缩颈部的下游侧的上述扩口部上的气体流入口;设于上述扩口部的下游侧、混合流道中的液体和自上述气体流入口通入的气体的混合部以及设于该混合部出口处的喷嘴部。
本发明的气液溶解混合的方法和装置通过将气体从紧靠汾丘里管的喉部等的缩颈部的下游一侧的负压部通入液流中，在液流流速减慢、静压增大的混合部加压、溶解流入的气体，再由出口处的喷嘴部加速上述气液混合流，此时的气液流发生紊乱（湍流），由此剪切并分割混合的气泡，同时，通过从液体中析离出溶解了的气体的微小气泡，形成气泡。
本发明是这样一种气液溶解混合装置，其特征在于，该装置设置有以一定的压力送出溶解了气体的液体的液体供给部及混合从该液体供给部加压送出的液体和一定的气体的混合器;在这混合器中形成有以设于液体流道的汾丘里管和节流孔等构成的缩颈部及设于紧挨该缩颈部的下游一侧的气流流入口;上述混合器中还设有从该缩颈部延伸、管道渐渐扩大的扩口部，设于该扩口部的下游、混合流道中的液体和从上述气体流入口流入的气体的混合部及设于该混合部出口处的喷嘴部;连接于上述混合器的气体流入口的气体供给部;连接有上述混合器的喷嘴部、通入在上述混合部溶解了气体的液体的液体盛放部。
又，本发明的气液溶解混合装置在一段液体流道中设置了汾丘里管和节流孔等的第一缩颈部，接于该第一缩颈部，在其下游侧形成了流道渐渐扩大的扩口部，在紧挨上述第一缩颈部的下游侧的扩口部形成了气体流入口，在上述扩口部的下游设置有混合流道中的液体和从上述气体流入口流入的气体的混合部，在该混合部的下游侧，通过液体管道设置了具有许多喷嘴孔的喷嘴部，在该喷嘴部近前又形成了第二缩颈部。
本发明的气液溶解混合装置在液体流道的一部分中设置了汾丘里管和节流孔等的第一缩颈部;接续于该缩颈部，在其下游侧设置有渐渐扩大流道的扩口部;在紧挨上述第一缩颈部的下游侧的扩口部上形成了气体流入口;在上述扩口部的下游设置在混合流道中的液体和从上述气体流入口流入的气体的混合部;在该混合部的下游侧连接有具有分支点的液体管道;在该分支点的下游侧各设有喷嘴部;在上述分支点的近前形成了第二缩颈部。
本发明的气液溶解混合装置在将气体从气体流入口的负压部通入流道中，溶解并混合气体在静压增大了的混合部的液体中的同时，即使混合的气泡在流体管道中呈不均匀的分布状态，也在第二缩颈部再次混合气泡和液体，使液体中的气泡分布均匀，从喷嘴部的各个喷嘴孔喷射出气泡比例均匀的液体。再有，混合了该气泡的液体从喷嘴口喷出时，在剪切和分割该混合的气泡同时，本发明的装置也使溶解的气体析离出来形成微小气泡。同样，本发明的装置由在液体流道的分支点之前设置第二混合部，使气泡均匀地分散于分道的液体中，流体被分开，均匀地混合了气体的液体从喷嘴部喷射出。
本发明的气液溶解混合装置系通过汾丘里管和节流孔使一部分流体流道形成缩颈，在该缩颈部的下游侧设有扩大管道的扩口部;在紧挨该缩颈部的下游侧形成可通入气体的气体流入口;在上述扩口部的下游侧，配置有急缓相间的梯形的、流体自上流向下的加压混合流道;在这加压混合流道的出口或下游处设置有喷嘴口。另外，在上述加压混合流道中途，设有截面积比上述喷嘴口大的中间缩颈口，并设置有测量上述加压混合流道内的上述中间缩颈口的至少是出口侧流道的压力的压力测定装置。
本发明的气液溶解混合装置将气体从紧挨于缩颈部的下游侧的气体流入口通入液流中;在液流流速变慢的扩口部，使混合气体和液体的同时，将流入的气体加压溶解于液体中;这样，气体流经加压混合流道的流道上部，液体流于该流道下部，气液接触面积增大。又，通过在自上而下流向的加压混合流道的出口处或下游处设置喷嘴，可以提高该加压混合流道内的静压，提高反应和溶解的效率。再由于流出口位置低于流入口处，气液混合流滞留于上述加压混合流道内，密度较大的液体比气体更易流出。因此，滞留的气体比液体多，即使流入加压混合流道的气液混合流中的气体比率较低，在上述加压混合流道内的气体比率还是增高。
本发明的气液溶解混合装置设置了混合液体和气体的气液溶解混合器，在该气液溶解混合器中，形成了由设于液体流道中的汾丘里管和节流孔等形成的缩颈部;设于紧挨于该缩颈部的下游侧的气体流入口及从上述缩颈部延伸、管道渐渐扩大的扩口部;设置了设于该扩口部的下游、混合流道中的液体和自上述气体流入口流入的气体的混合部;设于该混合部的出口侧、可向存在浮游粒子的液体中喷射大小为数μm-数百μm的气泡的喷嘴部。
本发明的装置将在缩颈部附近的负压部分混合于液体中的气体，在混合部混合，加压溶解，从喷嘴部喷出液体及气体，剪切并分割气体。同时，析离出溶解了的气体，在液体中形成大小在数μm至数百μm的宽范围的气泡。由此，可使比较大的气泡捕捉液体中的浮游粒子后上浮，在上浮的粒子及气泡内，较大的气泡从粒子上剥离，逸入大气;而较小的粒子无法从粒子上剥离，靠其浮力使上浮的粒子保持于浮上的位置。
另外，本发明的气液溶解混合装置设有设置于流道上的汾丘里管和节流孔等的缩颈部;连接于该缩颈部、设于下游侧、流道向面积为等截面积的气体流入部;在该气体流入部形成有从外部通入气体的气体流入口;在上述气体流入部的下游侧设有流道渐渐扩大的扩口部;在上述扩口部的下游设有混合流道中的液体和自上述气体流入口流入的气体的混合部;在该混合部的出口侧备有喷嘴。
本发明的气液溶解混合装置使气体从紧靠汾丘里管的喉部等的缩颈部的下游侧的负压部流入液体流中，在静压较大的混合部，将气体加压溶解于液体中。然后，由出口处的喷嘴处，先加速上述气液混合流，再降低静压，从液体中析离出溶解了的气体的微小气泡。特别是，气体流入口形成于其流道方向上的截面积为恒定的气体流入部，可稳定、高效地将气体吸引入流体中。
另外，本发明系一种制造微细泡沫的方法，该方法由设于流道中的汾丘里管和节流孔等的缩颈部而缩小一部分流道的截面，在该缩颈部的下游渐渐扩大流道（截面积）的同时，在紧挨上述缩颈部的下游侧通入气体，形成气液混合流，由设置于流道下游的喷嘴升高该喷嘴上游一侧流道内的压力，使气体在该流道内溶于液体，使溶解了气体的气液混合流由通过上述喷嘴减压，将这些含微小气泡的气液混合流排放于盛放液体部件内的液体中，析离出微小气泡的加压溶解了的气体;同时，通过上述喷嘴形成的液流的紊乱（湍流）将未溶解尽的气体剪切成微气泡，使上述微气泡在该盛放液体部件内上升，由此在液体盛放器件内的液面上部形成微小泡沫层。
图1为本发明的气液溶解混合装置的第一实施例的混合器的纵截面图。图2为使用了该实施例的气液溶解混合装置的溶解了气体的水制造装置的管道图。图3为本发明的气液溶解混合装置的第二实施例的混合器的正视简图。图4为本发明的气液溶解混合装置的第三个实施例的混合器的局部纵截面图。图5为使用了本发明的第四个实施例的气液溶解混合装置的溶解了气体的水制造装置的管道图。图6为本发明的气液溶解混合装置的第五个实施例的管道简图。图7为本发明的第五个实施例的气液溶解混合装置的混合器的纵截面图。图8为本发明的气液溶解混合装置的第五个实施例的再分配装置及喷嘴部的纵截面图。图9为本发明的气液溶解混合装置的第六个实施例的管道简图。图10为本发明的气液溶解混合装置的第七个实施例的部分管道折断截面图。图11为本发明的第八个实施例的气液溶解混合装置的纵截面图。图12为本发明的第九个实施例的气液溶解混合装置的管道简图。图13为本发明的第十个实施例的气液溶解混合器的纵截面图。图14所示为根据本发明的第十个实施例上浮的浮游粒子图。图15所示为根据该实施例已上浮的浮游粒子图。图16为本发明的第十个实施例的浮游粒子上浮分离装置的简图。图17为本发明的第十一个实施例的简图。图18为本发明的第十二个实施例的浮游粒子上浮分离装置的简图。图19为本发明的第十二个实施例的浮游粒子上浮分离装置的纵截面图。图20为本发明的气液溶解混合装置的第十三实施例的混合器的纵截面图。图21为本发明的第十三个实施例的气液溶解混合装置的混合器的局部放大截面图。图22为本发明的第十四个实施例的气液溶解混合装置的混合槽的纵截面图。图23为本发明的第十五个实施例的气液溶解混合器的喷嘴部分的局部纵截面图。图24为本发明的第十五个实施例的气液溶解混合装置的中间喷嘴部分的局部纵向截面图。图25为本发明的第十五个实施例的气液溶解混合装置的混合器的纵截面图。图26为本发明的第十六个实施例的剩余气体分离型的气液溶解混合装置的纵截面图。图27所示为上述第十六个实施例的剩余气体分离型的气液溶解混合装置的传感器及电磁阀动作的计时图表。图28为表示本发明的第十六个实施例的剩余气体分离型的气液溶解混合装置的使用例子的局部纵截面图。图29所示为使用了本发明的气液溶解混合装置的第十七个实施例的微泡沫发生装置的简图。图30为本发明的第十七个实施例的混合器的纵截面图。图31为第十七个实施例的微泡沫发生装置的其它混合器的纵截面图。图32为该实施例的微泡沫发生装置的其它混合器的局部纵截面图。图33为表示本发明的第十七个实施例的其它的微泡沫发生装置的简图。图34为本发明的第十七个实施例的其它的微泡沫发生装置的气液混合槽的纵截面图。
以下，根据附图，就本发明的气液溶解混合方法及气液溶解混合装置的实施例进行说明。图1、图2所示为本发明的第一实施例。如图1所示，在将气体混合于液体的混合器10中，形成了汾丘里管14，作为缩颈部的喉部12设置于该汾丘里管的中央部位。在该汾丘里管14的下游侧的扩口部16，紧位于喉部12的下游侧，形成有用于使气体混合于流道中的气体流入口18。
在扩口部16下游侧，形成有混合自气体流入口18流入的气体和流道中的液体的混合部20。混合部20的外径可根据加压的程度作任意的设定，这里形成了从扩口部16的最大直径处延展出去的形状。在该混合部的前端装置有形成了许多喷嘴口22的喷嘴部24。
以下，就本实施例的气液溶解混合装置的作用进行说明。首先，流入混合器10的入口部26的液体在汾丘里管14的喉部12被加速，一旦静压降低，液流流经扩口部16的流速减慢，则静压再次上升。此时，由于气体流入口18位于紧靠喉部12的下游，该部分的静压相对地成为负压，而使气体流入流道中。之所以不将该气体流入口18设置于喉部12，是因为，喉部12虽是静压最低的部分，但在喉部12设置气体流入口18，则在实际上气体的吸入不良，流道开始扩口的地方反而易流入气体。
从气体流入口18流入的气体成为气泡，和流道中的液体一起流于混合部20，因混合部20的静压高于喉部12，成为气泡的气体溶入液体中。而且，液体与气泡一起经喷嘴口22从混合部20喷射出。在经过喷嘴口22时，液体再次被加速，其静压较低，溶于液体中的气体以微小气泡析离出来。而没有溶尽的气泡也由通过在喷嘴口22加速时产生的湍流而被分割成小直径的气泡，与液体一起喷出。
本实施例中的、在气液溶解混合装置的气体流入口18的连接部位上的扩口部16和喷嘴口22的面积总和的关系满足下式即可。
PA＜PG……（1）
PG表示从气体流入口18流入的气体的压力。
PA为根据流体力学的连续公式及伯努利定理，为位于以下式给出的气体流入口18的连接部位上的扩口部16上的静压。
PA＝（1-S2 B/S2 A）P1+（δP+PB）S2 B/S2 A……（2）
这里，SA为位于气体流入口18的连接部位的扩口部16的截面积，SB为喷嘴口22的截面积的总和，P1为位于气体流入口18的连接部位的扩口部16的总压，δP为从位于气体流入口18的连接部位的扩口部16至喷嘴部22之间的压力损耗，PB为喷嘴口22出口处的静压。
从而，通过设定满足上式（1），（2）的、位于气体流入口18的连接部位的扩口部16及喷嘴部22的大小，即可得到有效地混合、溶解气体于液体中的最佳条件。另外，混合部20的设计如能得到使气体在加压下溶解于该液体并达到饱和时的气液接触时间则更好，气液的接触时间依赖于混合部的体积，混合部长度一定时，则其长度越长，则气体更易溶解至饱和点。又，在没有必要溶解气体至饱和状态时，该混合部20也可以短些。
根据图2，就使用了该实施例的气液溶解混合装置的溶解了气体的水制造装置作一说明。该实施例的溶解了气体的水制造装置以管道34连接设置了水槽30和加压输送液体的泵32，通过管道36在泵32的输出一侧装置了混合器10。混合器10在盛放溶解了气体的液体的水槽38之底部安装了开口的喷嘴部24。通过管道40及流量调节阀42，气罐44连接于混合器10的气体流入口18。另外，连接于水槽30的管道48通过溢流阀（安全阀）46连接于管道36。
该溶解了气体的水制造装置以泵32将水槽30中的液体打入混合器10，如上所述，在混合器中，从气罐44送出的气体混合于混合器10中的液体，大量的气体溶于液体中，和气泡一起从喷嘴22喷射出。这里，溢流阀46是为使泵送的液体压力保持一定，流量调节阀42是为了调节气体流量，以使微小气泡有效地形成于液体中。实验中，当气体流量为液体流量的10-30%时，即可有效地得到在液体中的大量的小直径气泡。从混合器10喷射出来的气泡因喷流而分散于水槽38内的液体中，成为微小气泡而可长时间地浮游于液体中。再有，在该溶解了气体的水制造装置中，如欲使气泡经常分散于液体中，则将管道34、36等连接成共用水槽30和水槽38的形式即可。
使用该实施例的气液溶解混合装置，作将臭氧溶于水的实验，其结果示于表1。这里，臭氧发生量为10000ppm，在混合器10的混合部20中使用了长0.7m的不锈钢管。
表1
吸引气体量（升／分） 臭氧水浓度（ppm） 臭氧水制造量（升／分） 起动时间（秒） 水温（℃）
250 2.0 1.54 30 14
500 4.5 1.50 30 16
750 5.5 1.50 30 16
在表1中，所谓起动时间即指，从装置起动后，到可连续制造达所定浓度的臭氧水所需的起始时间。使用已有的气泡罐需要30分钟左右的起始时间，与其相比，该实施例的气液溶解混合装置可在极短的时间内高效地发生溶解气体的水。
下面根据图3说明本发明的第二实施例。这里，与上述实施例相同的部件标以同一符号，省去说明。该实施例的混合器50中，作为缩颈部的汾丘里管14形成的主体部52和由喷嘴口形成的喷嘴部54被分离，管道56连接该二者而成为混合部。
管道56可以是钢管和挠性管的管道，因液流可成紊乱（湍流）的管道更易有效的混合气体和液体，可将管道56设计为螺旋状，或将管道56的雷诺数设计为可达湍流以上的数值。
根据该实施例的气液溶解混合装置，可以自由设定喷嘴部54的位置，也可以仅将喷嘴部54自由移动，自由度变大。
下面，根据图4说明本发明的第三实施例。这里，与上述实施例相同的部件标以同一符号，省去说明。该实施例的混合器60中，从作为缩颈部的汾丘里管14的喉部12延伸的扩口部62作成多个阶梯状重叠的同心圆筒。从而，使得混合器60的制造容易。
下面，根据图4，就本发明的第四实施例作一说明。这里，与上述实施例相同的部件标以同一符号，省去说明。该实施例的气液溶解混合装置仅以气体的溶解为目的，而不要求气泡的混合分散。在混合器60中，设置有形成了缩颈部的汾丘里管的主体部64和形成了喷嘴口的喷嘴部66分开，兼用作混合部的管道68连接此二部分。
管道68可以是钢管和挠性管，因液流的紊乱可更有效的混合气体和液体，可将管道68设计成螺旋状，或也可将管道68的雷诺数设定为可达湍流以上的值。另外，喷嘴部66也可连接管子，以使从喷嘴部66喷出的液体减速。
根据实施例的气液溶解混合装置，可自由设定喷嘴部66的位置，也可以仅使该喷嘴部66作自由移动，自由度变大，可以简单而大量地制造出气体溶解液。
下面，根据图6-图8说明本发明的第五个实施例。如图6所示，混合气体于液体中的混合器112连接于供应液体的液体流道的管道110，在混合器112的下游侧连接有管道113，在管道113的前端，通过再分配装置114设置有喷嘴部115。喷嘴部115安装于水槽116的侧壁部，许多喷嘴孔117向着水槽116内开口。水槽116内盛放有分散混合了气泡的液体118。管道110，113可以是钢管等的固定的管道，或是由挠性管组成的管道，也可以是二者的组合。
如图7所示，在混合器112中，形成有汾丘里管121，作为将液体流道中途面积缩小的缩颈部的喉部120设于该汾丘里管的中央部位。在该汾丘里管121的下游侧的扩口部122上，在紧挨喉部120的下游侧形成有用于将气体混合于流道中的气体流入口123。在该扩口部122的下游侧设置有混合自气体流入口123流入的气体和流道中的液体的混合部124。混合部124可根据加压的程度任意设定，这里，从扩口部122最大直径处延伸的管道113的基部作为混合部124。
又，如图8所示，在混合器112的下游侧，通过管道113设置的再分配装置114上也形成了汾丘里管131，作为缩小液体流道中途截面积的缩颈部的喉部130设于汾丘里管131的中央部位。在汾丘里管131的下游侧，连接着喷嘴部115，在该喷嘴部115上，经其内部空间的通道132，其端面上设有喷嘴孔117。这里，从喷嘴孔117至喉部130的距离最好是在通道132直径的约2倍-10倍。这是因为，从喉部130至喷嘴孔117，如其距离过近，则不能充分再混合气泡和液体;如其距离过远，则再混合了的液体中的气泡分布状态再度变得不均匀。另外，再分配装置114的喉部130的截面积，经实验，在喷嘴孔117的总截面积的约1.5倍左右时，可获得良好的气液分散混合液。
下面，就该实施例的气液溶解混合装置的作用作一说明。首先，流入混合器112的液体，在汾丘里管121的喉部120被加速，当静压下降时，（液流）经扩口部122，流速减慢，静压再次上升。此时，因气体流入口123位于紧靠喉部120的下游侧，该部分的静压成为相对的负压，气体流入流道中。
从气体流入口123流入的气体成为微小气泡，和流道中的液体一起流于混合部124。由于混合部124的静压高于喉部120，成为气泡的气体就溶入液体中。在混合部124混合了的气泡和液体通过管道113，流于再分配装置114。此时，在通过管道113时，液体中的气泡慢慢浮向上方，许多气泡集于管道上方。而且，到达管道113前端的再分配装置114的液体和气泡由于该喉部130而再度加速，再次混合于通道132内，以气泡均匀分布于液体内的状态，从许多喷嘴孔117中，分别喷出气泡均匀混合的喷射液流。又因为，当气泡通过喷孔117时，液体再次被加速，其静压降低，溶于液体中的气体以微小气泡析出。未被溶尽的气泡也由于液流在喷嘴孔117被加速时产生的湍流而被分割，成为小直径气泡，和液体共同喷射出来。
根据该实施例的气液溶解混合装置，在气液混合流通过管道113时，在混合器112，混合于液体中的气泡的分布即使产生偏差，但由于再分配装置114，气泡在液流从喷嘴孔117喷射出来之前，即均匀地分散，混合于液体中，因此，从该多个喷嘴孔117中的任一个喷孔117中喷射出的液流中，都同样地均匀分散了气泡。
特别是在该实施例的气液溶解混合装置中，混合器112与喷嘴部是分离的，供应气体的管道连接于混合器112，可将管道113作成挠性的，使喷嘴部115不固定于水槽116上，而设计成可在液体118中移动。由此，可在液体118中移动喷嘴部115的同时，容易地从喷嘴孔117射出气液混合流，而气体供应管道因不在喷嘴部，其操作也方便。
下面根据图9说明本发明的第六实施例。这里，与上述第五实施例相同的部件标以同一符号，省去说明。该实施例的气液溶解混合装置在管道113的前端部形成了分支点133。在分支点133的近前安装了再分配装置144，在分支点133的下游连接着2根管道134和135。在管道134的前端，通过再分配装置114设置有具多个喷嘴孔117的喷嘴部115;在管道135的前端，安装有仅具有一个喷嘴孔的喷嘴部136。仅具单个的喷嘴孔的喷嘴136并不会因喷嘴孔的原因使气液分布不一，因此无须设置再分配装置114。喷嘴部115和136各安装于水槽116上，又因连接于挠性管道113，134和135上，也可将（喷嘴部）设计成可在水槽116内移动。
下面，根据图10说明本发明的第七实施例。这里，与上述第五个实施例相同的部件标以同一符号，省去说明。该实施例的气液溶解混合装置在其管道113的前部形成分支点133，又在分支的管道141的前部设有分支点143。而且，在分支点133和143的近前，各装设有再分配装置114。在分支点143的下游连接有二根管道144和155。
下面，根据图11说明本发明的第八实施例。该实施例的气液溶解混合装置设有连接了供应液体的液体流入管道202的混合器204，该混合器204安装于气液溶解混合器212的入口处211。在混合器204中，形成了汾丘里管，该管中央设有管道变狭窄的缩颈部的喉部206，在该喉部206下游的扩口部210上形成有紧靠喉部206下游的、使气体混合于管道中的气体流入口208。
气液加压混合器212形成为箱形组合的加压混合流道213。其中设置有交换成阶梯状的水平流道部分213a和垂直流道部分213b。在该加压混合流道213中，其上部形成有排气口214，在其中间安装有中间缩颈部216，在其出口处218设置有喷嘴口220。另外，在出口处218的近前上方，形成了分支的分支流道224，在分支流道224的上部，设有排出剩余气体的剩余气体抽气口226。
在安装于气液加压混合器212上部的排气口214的前方，安装有通过管道228的阀门230。当气液混合流停止流入时，为了防止加压了的气体膨胀而流出至流入管道202和气体流入口208以及流出管道222等，排气口214及阀门230便用于气液混合流的流入停止时打开阀门230，经排气口214向外排放出气体。在不需要该排气口214时，也可作适当省略。
设于气液加压混合器212内的流道途中的中间缩颈216的总截面积大于设于该气流加压混合器212的出口处218的喷嘴口220的总截面积。而且，由设置中间缩颈216，中间缩颈216后面的流道压力处于低于中间缩颈216前面的流道压力的状态。由此，通过测量中间缩颈216前的流道和中间缩颈216后的流道的加压状态，即可探知加压混合流道213内压力升高异常等的非常状态，可事先防止气液加压混合器212发生破裂。这里，通常地，当中间缩颈216后的流道压力接近其前面的流道压力时，即可明白发生了异常情况。这里，因为中间缩颈216前的流道内的压力可理解为注入的气液混合流的压力，可用压力传感器250测得中间缩颈216后的流道压力，由此，可以检测出该气液加压混合器212有否异常。在不需要的场合也可适当省去该中间缩颈216。
在气液加压混合器212的喷嘴口220近前的、向上方突起的分支流道224在加压混合流道213的终点处的分支点232分支，经分支流道224及剩余气体抽气口226，籍管道234连接于流量调节阀236。流经加压混合流道213内部的气体因密度小，当来到分支点232处时即流入伸出于上方的分支流道224，经管道234流入流量调节阀236。而且，由适当调节流量调节阀236，可同时进行剩余气体的排气和加压值的调节。当然，不需要的场合也可适当省去该分支流道224。另外，在不须调节加压混合流道213内的压力时，也可将流量调节阀236作成固定的缩颈。
下面，就该实施例的气液溶解混合装置的作用作一说明。首先，以一定的压力从流入管道202流入混合器204的液体在汾丘里管喉部206被加速，当静压下降时，（液流）经扩口部210，流速减缓，静压再次升高。此时，由于气体流入口208位于紧靠喉部206的下游侧，该部分的静压相对地成为负压，气体流入流道中。
在混合器204中混合了气体的气液混合流在气液加压混合器212内分离为气体流240和液体流242的流体而流动。此时，气体和液体处于在加压下互相以大面积接触的高接触状态，促进了气液反应和气体向液体的溶解。其后，气液混合流通过喷嘴口220自流出管道222流出。此时，由于流出管道222的设置低于流入管道202，气液混合流滞留于加压混合流道213内。再由于，液体密度比气体高，使得液体易于流出而气体难于流出，这样，气体将更易滞留。因此，即使流入气液加压混合器212的气液混合流中的气体比例较低，但在气液加压混合器212内气体比例增高。
在该实施例的气液溶解混合装置中，位于气体流入口208的连接部位的扩口部210和喷嘴口220之间的各自总截面积的关系以满足下式即可。
PA＜PG（1）
PA＝（1-S2 b/Sa2）P1+（σP+Pb）S2 b/S2 a（2）
PG为从气体流入口208流入的气体压力;
PA为由流体力学的伯努利定理和连续公式给出、位于气体流入口208的连接部位的扩口部210的静压;
Sa为位于气体流入口208的连接部位上的扩口部210的截面积;
Sb为喷嘴口220的总截面积;
P1为位于气体流入口208的连接部位上的扩口部210的总压力;
σP为从位于气体流入口208的连接部位的扩口部210至喷嘴口220的压力损耗;
Pb为喷嘴口220的静压;
使用本装置在进行臭氧的废水处理试验时，相对于注入的臭氧量，消耗的臭氧为99.4%，得到非常高的臭氧利用效率。又，该实施例的气液加压混合器212因是成箱状地形成了加压混合流道213，其结构简单，气、液体可作高效率的混合，且装置也可作成很小。
下面，说明本发明的第九实施例。如图12所示，该实施例的混合器204是经管道244连接于气液加压混合器212上。另外，喷嘴220也可以是设置于流出管道222的前端和途中。气液加压混合器212的加压混合流道213也可用圆筒管作成蛇行状，只要能使气液混合流经过具有多道急缓相间的梯度的流道而流动即可。
下面，根据图13-图16，说明本发明的第十实施例。在将空气等气体混合于水等的液体中的气液溶解混合器310中形成了汾丘里管314，在该汾丘里管中央部设置了形成缩颈部的喉部312。在该汾丘里管314下游侧的扩口部316上，紧靠喉部312的下游侧，形成了用于将外部送入的空气混合于流道中的气体流入口318，气体流入口318连接管道320的前端。在扩口部316的下游连接有输送混合的气体和液体的部分的管道322，该管道部分同时也是在加压状态下，对自气体流入口318流入的气体和流道中的液体作相对的混合的混合部。管道322可以是钢管或挠性管，其外径可根据其与喉部312的压力差而作任意的设定，这里形成了从扩口部316的最大直径处延伸的形状。在该管道322的前端安装有由多个喷嘴口324形成的喷嘴部326。
如图16所示，该实施例的气液溶解混合装置系将气液溶解混合器310安装于船体330，浮于湖沼等上，用作浮游粒子的上浮分离装置;用泵332，通过吸入管道334，吸入湖水336，送入气液溶解混合器310。另外，设于管道332前端的喷嘴部326下沉于分布着浮游粒子的水中的下层。沉入水中的部分也可以不是喷嘴部326，而是用钢管或挠性管道等从该喷嘴部326延伸的气液排放部。
下面，说明使用了该实施例的气液溶解混合装置的浮游粒子上浮分离装置的动作作用。首先，为制得气液混合液，用泵332，通过吸入管道334，将湖水泵送至气液溶解混合器310。流入气液溶解混合器310的液体在汾丘里管314的喉部312处被加速，当静压下降，（液流）经扩口部316，流速减缓，静压再升高。此时，因气体流入口318位于紧靠喉部312的下游侧，该部分的静压成为相对的负压，气体流入流道中。
自气体流入口318流入的气体成为气泡，和流道中的液体一起流入管道322，因为管道322的静压高于喉部312，成为气泡的气体便溶入液体中。而且，液体从管道322经喷嘴口324和气泡一起喷出。由于液体在经喷嘴口324时再次被加速，其静压降低，溶于液体中的气体以数μm-数十μm的微小气泡析出。而未溶尽的气泡也由在喷嘴324处加速时产生的湍流而被分割成为数十μm-数百μm的小直径的气泡、与液体一起喷出。从而，从气液溶解混合器10喷出的气泡以数十μm-数百μm的宽范围直径的微小气泡分散于湖水336中。
放出于湖水336中的气泡如图14所示，附着于浮游粒子338上。附着于浮游粒子338的气泡，其大小不一，如图所示，从较大的气泡340至较小的气泡342，各种气泡都附着于浮游粒子338。粘附了气泡340，342的浮游粒子338因较大气泡340的浮力迅速上浮，升于水面附近。而大气泡340又如图15所示，一到达水面344，即离开浮游粒子338而消失于大气中。但由于在浮游粒子338上仍附着有小气泡342，因此该浮游粒子仍可长时间漂浮于近水表面。
利用该实施例的浮游粒子上浮分离装置，进行绿藻（ァオコ）上浮试验，在视频显微镜下观察，可以看到，绿藻被大气泡牵引迅速上升至水面，其后，大气泡分离，绿藻粒子因附着于其下部的小气泡而定位于水表面下的情况。
根据该实施例的浮游粒子上浮分离装置，使用气液溶解混合器310，可在水中生成从微小气泡至相对较大气泡的范围较大的气泡，有效地使浮游粒子上浮。另外，也可以使上浮的浮游粒子稳定地保持于近水表面下，有效地除去浮游粒子。
下面，根据图17说明本发明的第十一实施例。这里，与上述实施例相同的部件标以同一符号，省去说明。该实施例的浮游粒子上浮分离装置在陆上346设置气液溶解混合器310，通过管道322将喷嘴部326置于水中。另外，也可将喷嘴部326设置于陆上或水面上，在其前端连接管道，在该管道前端设置喷射气液混合液的排放部，并将该排入部置于水中，管道可以是钢管或挠性管形成。
下面，根据图18，图19说明本发明的第十二实施例。这里，与上述实施例相同的部件标以同一符号，省去说明。该实施例的浮游粒子上浮分离装置是在沉于水中的本体350中，形成有液体流入口352，泵332，喉部312，扩口部316及混合气液的混合部354，在混合部354的前端设有喷嘴孔324。与上述同样，在扩口部316上形成有连接于气体吸管356端部的气体流入口318。
根据该实施例的浮游粒子上浮分离装置，可将整个装置作得很小。又，由于气泵是内置于本体350中，可以省去气体吸管。另外，因该实施例的浮游粒子上浮分离装置靠气液混合液的喷射产生的反作用，其行进方向与喷射方向相反，可以有效地吸入液体。也可装上舵，使其在水中自由航行。
图20，图21所示为本发明的第十三实施例。如图20所示，该实施例的气液溶解混合装置在液体中置有混合气体的混合器420，在该混合器420的入口部423安装有未图示的液体管道的前端部分。在混合器420内，如图20所示，形成有汾丘里管的流道424，作为缩颈部的喉部422设于该汾丘里管中央。在该汾丘里管状流道424的下游侧，形成有内径仅略大于喉部422的圆筒状气体流入部427，在该气体流入部427的下游侧形成了平滑、圆锥状扩大截面积的扩口部426。而且，在该气体流入部427上形成有用于将气体混合于流道424中去的气体流入口428。在气体流入口428上连接着导引所定的气体的气体流入管道（未图示）的前端部。这里，由于从喉部422喷出的液体流是通过喉部422后作锥状扩口，气体流入口427的长度就有限制。即，来自喉部的流体以一定的角度扩大，该流体抵达气体流入部427的壁面的长度可看作最大值。实验上，如图21所示，可以看到，如果喉部422和气体流入部427的阶差a和平行部分的长度b的关系满足下式，
b＜9.5a
则可以稳定地吸入气体。
在扩口部426的下游侧，设有混合自气体流入口428流入的气体和流道中的液体的混合部430。混合部430可根据加压程度而任意设定其外径，此处，该混合部形成为其内径略大于扩口部426的最大直径的圆筒状。在该混合部430的前端设置有由多个喷嘴口432形成的喷嘴434。而且，喷嘴434连接于盛放了一定液体的水槽等的底部，喷嘴口432开口在液体内。
下面，说明该实施例的气液溶解混合装置的作用。首先，流入混合器420的入口部423的液体在汾丘里管的喉部422处被加速，当静压降低，液流流经气体流入部427，扩口部426，流速减缓，静压再次上升。此时，设于气体流入部427的气体流入口428紧挨喉部422的下游，该部分成为相对的负压，气体由气体流入口428流入流道中。
自气体流入口428流入的气体成为气泡流经流道中，与液体一起流入混合部430，因混合部430的静压高于喉部422，该气体溶解入液体中。而且，液体自混合部流出口经喷嘴口432，与气泡一起喷出。当气液混合流通过喷嘴口432时，被再加速，其静压降低，溶解于液体中的气体成为微小气泡析出。又，未被溶尽的气泡由于在喷嘴口432处加速时的湍流作用，被分割成小气泡，与液体共同喷射出来。
该实施例的混合器420的气体流入部427和喷嘴434的嘴嘴口432的面积总和的关系满足下式即可。
PA＜PG…（1）
PG表示从气体流入口428流入的气体的压力。
PA为根据流体力学的连续公式及伯努利定理，为位于以下式给出的气体流入部427上的静压。
PA＝（1-S2 B/S2 A）P1+（δP+PB）S2 B/S2 A…（2）
这里，SA为气体流入部427的截面积，SB为喷嘴口432的截面积总和，P1为气体流入部427的总压，δP为自气体流入部427至喷嘴口432的压力损耗，PB为喷嘴口432出口处的静压。
因此，由设定满足上式（1）、（2）的气体流入部427及喷嘴口432的内径，可以得到在液体中有效的混合，溶解气体的最佳条件。又，混合部430以能得到在加压下气体溶解于液体至饱和时的气液接触时间则更好，因为气液接触时间取决于混合部的体积，故混合部的长度达到一定长度，则其中气体溶解可达饱和点。
根据该实施例的气液溶解混合装置，以混合部430的处理流量160升/分进行试验，可得到气体体积以对液体流量20%以上的比率混合的高吸入高加压状态的气液混合。由此可证明该装置的处理量显著大于已往的装置。
下面，根据图22，说明本发明的第十四实施例。这里，与上述实施例相同的部件标以同一符号，省去说明。该实施例的气液溶解混合装置如图22所示，设计了形成为自上而下流向的落流流道438的气液混合槽440作为上述第十三实施例的混合部。因此，在流道438的入口处安装有混合器420，通过流道438出口处管443设置了喷嘴444。
该实施例的气液混合槽440，具有多道缓急相间的阶梯状的、液体从上流向下的流道438，由在该流道438中流入气液混合流，可在流道438内的上部流气体，在其下部流液体、气液接触面积大的流动状态。而且，通过在具多道缓急相间的阶梯状的、液体自上流向下的流道438出口处管道443的前端设置喷此444，可以提高该流道内部的静压和气液的反应、溶解效率。另外，由于出口处管道443的位置低于气液混合流的流入管道入口处，气液混合流便滞留于流道438内。再由于，密度高的液体比气体更易于流出，这样，气体将比液体更多地滞留于流道438内，既使是在流入阶段，气体比率较低的场合，流道438内气体比率也增高。因此，在气液混合槽440内部可进行高效的气体溶解。
下面，根据图23、图24、图25说明本发明的第十五实施例。这里，与上述第十三实施例相同的部件标以同一符号，省去说明。在该实施例中，为只获得更微小的气泡，不是在喷嘴434的喷嘴口432处剪切在混合部未溶尽的气泡，而是从喷嘴434近前的分支点445向其上方设置分支道446，由此向外部排放出剩余气体。这样，只有析离出的气泡才能排放于液体中，可以制得仅含有更微小气泡的液体。
又，在将气液混合流从混合器送入的管道447和448之间，设置了中间喷嘴450。该管道447和448兼作气液的混合部，可以是钢管和挠性管。因液流的紊乱可更有效地混合气体和液体，可将该管道设计成螺旋状，或也可将该管道雷诺数设定的可达湍流以上的值。
再有，作为混合器的其它例子，有混合器460的扩口部456形成为阶梯状。由此，气体流入部427及扩口部456的加工便极其容易，生产效率更高。另外，扩口部456的阶梯数可任意设定，至少（在其）至混合部430之间，设置1级以上阶梯即可。成阶梯状扩大的扩口部456及气体流入部427的各阶差部分也可以形成为以一定角度倾斜的面。
本发明的气液溶解混合装置，可由简单的装置连续、稳定、高效地形成微小气泡;可以得到吸入液体中的气体的高加压、高吸入状态;其最大处理流量可达以往的数倍以上。另外，在装置制作上，混合器结构简单，加工容易。
下面，根据图26-图28说明本发明的第十六个实施例。该实施例说明了本发明的可分离剩余气体的气液加压反应装置。在以泵输送的气液混合流流入的流入口510后面，形成了阶梯状的自上而下流向的流道512。在该阶梯状、自上而下流自流道512的终端处，在分支点514分支形成了向上方突起的气体分离流道516。另外，在分支点514下游流道512的流出口511上连接着该气液混合流流动的主流道518，在该主流道518的基端部设有节流喷嘴520。又，在气体分离流道516的侧面配备有静电电容式的非接触式传感器522，524。在设置了该电磁阀530的气体排放管道531上，当使用有害气体时，连接有未图示的气体处理装置，例如臭氧处理装置等，对排放的气体进行处理。
该实施例的气液加压混合装置的运行如下，首先，从流入口510，将由一定压力加压的气液混合流515流入流道512内，在流道512内分为气体流532和液体流534。而且，由于连接于流道512的流出口511的、流道518基端部的节流喷嘴520，使流道512的内部保持加压状态。这里，该加压和节流喷嘴520的关系，在取流道512内径充分大的场合，根据伯努利定理由下式给出。
P+ρu2/2
P：流道512内的压力
ρ：液体密度
u：节流喷嘴520处的流速
在分支点514处分支的流体向着气体分离流道516流入液体及气体，比重大的液体滞留下方，气体流向气体分离流道516的上方。在气体分离流道516内，调节节流喷嘴520及缩颈处528的内径，以使液面大致位于传感器522和524之间。而且，对于液面的变动，当液面升至传感器524的位置时，如图27所示，传感器522，524都打开，电磁阀530关闭。由此停止排放气体，气体充满于气体分离流道516内部上方，液面下降。当液面下降至传感器522下方的，传感器522，524皆关闭，电磁阀530打开，液面在气体分离流道516内再次开始上升。如此，剩余气体由气体分离流道516排出于外部，而只有气体溶解的液体流进流道518。
在该实施例的剩余气体分离式气液加压反应装置内，在加压状态下的气体和液体之间，因能形成相互之间大的接触面积，这就成为很好地进行气液反应和气体向液体的溶解工序的条件。又，在该流道512内，用流出口511设于低于流入口512的位置处，气液混合流中液体流534更易流向下方，而气体流532处于滞留于流道512上方部分的状态。因此，即使流入该剩余气体分离型气液加压反应装置的气液混合流中气体的比率较少，该气体比率在装置内也会增大。从而，以少量的气体也可以进行有效的气液反应和气体对液体的溶解。而且，可以在加压状态不变的环境下，在气体分离流道516上进行剩余气体的分离，溶解了气体的液体可在加压状态下送入流道518。
根据该实施例的剩余气体分离式气液加压反应装置，可以不用喷水、压水用的泵将气液反应中生成的液体喷洒和加压输送。
这里，该实施例的剩余气体分离式气液加压反应装置中，气体和液体也可分别注入流道512中。此时，至少须将气体加压至一定的压力后注入。另外，节流喷嘴520的安装位置也可以在紧挨剩余气体分离式气液加压反应装置之后，也可以设置于流出口511的下游。再有，节流喷嘴520可开一个如图26所示的一个孔，或多个孔。而且，也可安装压力调节阀等以取代节流喷嘴520，变换压力。流道512的设定不必使该道的形成面成水平或垂直方向，也可作成倾斜。也可使管道蛇行，只要满足流出口511低于流入口510的条件，流道512的中途部分也可以上升。又，可用洒水器等的喷水部分的颈缩部取代节流喷嘴520。在图26中，气体排放管道531上，是以颈缩部528，电磁阀530的顺序配置，但也可以电磁阀530，颈缩部528的顺序设置。也可用压力调节阀等取代颈缩部528。
另外，如图28所示，在流入口510上可安装上述第十三实施例中所示的气液混合器。该气液混合器542，如图28所示，在其内部形成有汾丘里管状的流道545，在汾丘里管中央设有缩颈部的喉部546。在该汾丘里管状流道545下游侧，形成有内径略大于喉部546的圆筒状气体流入部547，在该气体流入部547的下游侧，形成有平滑锥状扩大的扩口部548。而且，在该气体流入部547上形成有用于混合气体于流道545中的气体流入口550。在气体流入口550上连接有引导所定的气体的气体流入管道（未图示）的前端部。
由此，可更有效地形成气流溶解反应，得到大量的气体溶解液。
该实施例中的传感器为可设计成仅检测液面上限，由检测液面上限关闭电磁阀，然后，隔一定的时间再打开电磁阀;或者，也可设计成仅检测液面的下限，由检测得液面下限打开电磁阀，然后，过一定的时间后关闭电磁阀。另外，也可设计成可兼用作设于气体分离流道的前端一侧的颈缩部和电磁阀的电磁阀。
下面，根据图29-图34说明本发明的第十七实施例。该实施例所示为使用了本发明的气液溶解混合装置的微泡沫制造装置。如图29所示，该实施例的微泡沫制造装置具有混合气体于液体中的混合器610，在该混合器610的流入口613处安装有液体管道611的前端部。在混合器610内，如图30所示，形成了汾丘里管状的流道614，在该汾丘里管中央设有作为颈缩部的喉部612。在该汾丘里管状流道614的下游侧，形成有扩口部616，在喉部部612和扩口部616之间，形成有内径略大于喉部612的圆筒状气体流入部617，在该气体流入部617上，形成有用于混合气体于流道614中的气体流入口618。在气体流入口618上连接有引导所定气体的气体流入管道619的前端。
在扩口部616的下游侧，设置有混合自气体流入口618流入的气体和流道中的液体的混合部620。混合部620的外径可根据加压程度作任意的设计，这里，混合部620形成为内径略大于扩口部616最大直径的圆筒状。在该混合部620。前端安装有由多个喷嘴口622形成的喷嘴部624。而且，喷嘴624连接着作为盛放一定的液体626的液体盛放器件的水槽628的底部，喷嘴口622开口于液体626内。
下面，说明本实施例的微泡沫制造方法及微泡沫制造装置。首先，自液体管道611流入混合器610的流入口613的液体在流道614喉部612处被加速，与上述实施例一样，当静压下降，液流流经扩口部616，流速减缓，静压再次上升。这里，气体从气体流入口618被吸入于流道614的气体流入部617。该由气体流入口618形成的气体流入部617在喉部612下游侧，内径仅略大于喉部，但由于这部分上的流体的静压相对地小于混合部620，而成为负压。因此，气体流入流道614中。该气体流入口618之所以不在静压最低的喉部612处开口，是因为，喉部612虽然是静压最低的部分，但，如将气体流入口开口于喉部612处，则气体的流入即不好，气体易流入流道若干处开始扩大的地方。
自气体流入口618流入的气体成为气泡，与流道614中的液体一起流入混合部，成为气泡的气体因混合部620的静压大于喉部612，所以溶入液体中。而且，溶解了气体的液体从混合部620，经喷嘴口622，和气泡一起被喷射于水槽628的液体626中。当该气液混合流通过喷嘴口622时，因液体再被加速，其静压降低，溶于液体中的气体以微小气泡析出。再有，未溶尽的气泡在喷嘴口422处加速时，也由于液流的紊乱（湍流）而被分割，成为微小气泡与液体共同喷射出来。在水槽628的液体626中，这些微小气泡靠其自身的浮力，从液体626中升向水面630，在水面630上形成微小泡沫632的层。
在混合部620中，如能得到直至气体溶解于加压下的液体中而达到饱和时的、气液接触时间则更好。因为，气液的接触时间依赖于混合部的体积，当混合部长度具一定长度时，则气体能溶解至饱和点。另外，在欲使如牛奶那样的、含表面活性剂的液体发泡沫的场合，也可以使用该微泡沫发生装置。在用牛奶以该微泡沫发生装置作发泡实验时，在牛奶表面形成了数厘米的微细泡沫层。另一方面，在被发泡液具有难以保持气泡特性的场合，也可对该被发泡液添加适当的表面活性剂。例如，在实验中将市售洗涤剂作为表面活性剂少量加入水中，即可在水表面形成约2cm多的微细泡沫层。另外，变换洗涤剂种类，也可形成数十cm以上的微细泡沫层，根据用途不同，可选择不同的表面活性剂种类。
根据该实施例的微细泡沫的形成方法和装置，可连续、有效地形成任意气体的气泡，混合器610的维修管理也方便。特别是，该实施例的混合器610中，形成了圆筒状的、平行于液流的气体流入部617，因此，气体的流入稳定，可更有效地进行气体的溶解混合。
另外，如同上述第一实施例及图31所示的混合器640，本实施例的混合器也可以采用气体流入部627形成于扩口部616上游侧的一部分。
又，如图32所示的混合器650，为了获得更微细的泡沫，也可以不在喷嘴部624的喷嘴口622处剪切未在混合部620溶尽的气泡，而是将其作为剩余气体从作为设于喷嘴624近前的分支流道剩余气体排放口652排放出。剩余气体排放口652因气体在混合器620内是位于其上部，所以形成于混合器620的上部，由此，即可制得更微细的泡沫。
另外，如同图33的混合器660，通过管道662将多个喷嘴624设于一个混合器610上，可以将该些多个喷嘴624开口于水槽628的侧下方。管道662兼作气液的混合部，可以是钢管和挠性管的管道，因液流可成紊乱（湍流）的管道更易有效的混合气体和液体，可将管道662设计为螺旋状，或将管道662的雷诺数设计为可达湍流以上的数值。
如上述第十六实施例及图34所示，也可设置形成了自上而下地液体流下的流道672的气液混合槽670。由此，在流道672入口处的流入管道676上形成了设有未图示的颈缩部的流道及紧挨着该流道的颈缩部之后连接的气体流入口，在流道672出口处的流出管道674的前端，设有未图示的喷嘴。
在该实施例的气液混合槽670中，设有多道缓急相间阶梯状的、液体自上向下流动的流道672，气液混合液流经该流道672。由此，在流道672内，气体流于流道672的上部，液体流于其下部，在此状态下可得到气液接触面积很大的流体。而且，通过在具多道缓急相间的阶梯状的、自上向下流向的流道672的出口处流出管道674上设置作为颈缩的喷嘴，可以提高该流道内的静压、气液反应及溶解效率。另外，由于流出管道的位置低于气液混合流的流入管道676的入口处，气液混合流即滞留于流道672内;又由于在流道672内，密度较大的液体比气体更容易流出，即使在流入管道676的阶段中，气体比率较低的场合，气体在流道672内的比率还是增高。
根据本实施例的微泡沫制造装置形成的微细泡沫，除直接使用的场合之外，也可经干燥，冻结或烧结后作成固体使用，也可加入凝固剂固化使用。
本发明的气液溶解混合装置不光可用于发生气泡，也可用作将气体溶入液体中的装置。且，其颈缩部可由汾丘里管形成，也可由节流孔作大幅度的截面缩小而成，形状无限制。再者，喷嘴部的形状和喷嘴口数也可使之符合所定条件作适当设定。
本发明的气液溶解混合方法及气液溶解混合装置可利用作制造臭氧水，或是将臭氧等的气体溶于废液中作废液处理的装置;及将大量气泡分散于液体中的装置等。与已有的气液溶解混合装置比较起来，本发明的方法和装置可极有效地使气体溶于液体中，或在液体中形成气泡。另外，本发明的方法和装置也可利用作将微小气泡分散于水中，使水中的浮游粒子上浮，分离的装置。例如，可用于去除印墨及涂料中的色素粒子及去除再生低的制造工艺中的油墨等。另外，也可以在液体中，将凝聚剂、浮选用表面活性剂及中和剂等的药剂与气泡同时混合。也可以用供给气体用的管道使该些药剂与气体共同吸入于液体中。为了注入药剂，也可以设置多个气体流入口或药剂注入口等。
本发明的气液溶解混合装置以简单的装置可连续、稳定、高效地形成微细的气泡;使吸入液体中的气体处于高加压、高吸入状态;其最大的处理流量可达到已往技术的数倍以上。而且，在本发明装置的制造中，其混合器结构简单，加工容易。

Claims (19)

1、一种气液溶解混合方法，其特征在于，使液体流道的一部分形成缩颈，在该缩颈部分的下游侧渐渐扩大流道，同时，在紧靠近上述缩颈部的下游侧使气体流入，在上述扩大部分的下游一侧混合该气体和液体，再使该气液混合流从设于出口处的喷嘴部喷射出。
2、一种气液溶解混合方法，其特征在于，使流通的一部分形成缩颈;在该缩颈部的下游侧渐渐扩大流道的同时，在紧挨上述颈缩部的下游侧通入气体，形成气液混合流;由设置于流道下游的喷嘴升高该喷嘴上游一侧流道内的压力，使气体在该流道内溶于液体;使溶解了气体的气液混合流由通过上述喷嘴减压，将这些含微小气泡的气液混合流排放于盛放液体部件内的液体中，析离出微小气泡状的加压溶解了的气体;上述微气泡在该盛放液体的部件的液体中上升，由此在盛放液体部件内的液面上部形成微小泡沫层。
3、一种气液溶解混合装置，其特征在于，所述装置装备有以下这些组成部分：
设于液体通道上的缩颈部（12）;连接于该缩颈部（12）、渐渐扩大管道截面的扩口部（16）;设于紧挨着上述缩颈部（12）的下游侧的上述扩口部（16）上的气体流入口（18）;设于上述扩口部（16）的下游侧、混合流道中的液体和自上述气体流入口（18）通入的气体的混合部（20）以及设于该混合部（20）出口处的喷嘴部（24）。
4、一种气液溶解混合装置，其特征在于，所述装置装备有：
设置于流道的缩颈部（422）;连接于该缩颈部（422）、形成内径仅略大于该缩颈部（422）、具一定长度，截面积一定的气体流入部（427）;连接于该气体流入部（427）而设、向着下游则侧扩大流道的扩口部（426）;设于上述气体流入部（427）的气体流入口（428）;设于上述扩口部（426）的下游、混合流道中的液体和自上述气体流入口（428）流入的气体的混合部（430）及设于该混合部（430）的出口侧的喷嘴部（434）。
5、如权利要求3或4所述的气液溶解混合装置，其特征还在于，在所述喷嘴部上形成有多个喷嘴口。
6、如权利要求3所述的气液溶解混合装置，其特征还在于，上述喷嘴部喷射出的气泡为浮游粒子存在于液体中的、大小为数μm-数百μm的气泡。
7、如权利要求3或4所述的气液溶解混合装置，其特征还在于，所述装置以兼作混合部的管道连接上述缩颈部和喷嘴部。
8、一种气液溶解混合装置，其特征在于，所述装置设有：以一定的压力送出溶解了气体的液体的液体供给部（30）及混合从该液体供给部（30）加压送出的液体和一定的气体的混合器（10）;在这混合器中形成有设于液体流道的缩颈部（12）;设于紧挨该缩颈部（12）的下游一侧的气流流入口（18）;从该缩颈部（12）连接出、管道截面渐渐扩大的扩口部（16）;设于该扩口部（16）的下游、混合流道中的液体和从上述气体流入口（18）流入的气体的混合部（20）及设于该混合部（20）出口处的喷嘴部（24）;在上述混合器（10）的气体流入口（18）上连接着气体供给部（44）;连接上述混合器（10）的喷嘴部（24）、流入在上述混合部（20）溶解了气体的液体的液体盛放部（38）。
9、如权利要求8所述的气液溶解混合装置，其特征还在于，上述混合器（10）由设有缩颈部（12）的主体部（52）和上述喷嘴部（54）构成，以兼作混合部（20）的管道（56）连接上述主体部（52）和上述喷嘴部（54）。
10、一种气液溶解混合装置，其特征在于，所述装置在液体流道的一部分中设置了缩小流道截面积的第一缩颈部（120）;从该第一缩颈部（120）延伸连接，形成有在其下游侧流道渐渐扩大的扩口部（122）;在紧挨上述第一缩颈部（120）的下游侧的扩口部（122）上形成了气体流入口（123）;在上述扩口部（122）的下游设置有混合流道中的液体和从上述气体流入口（123）流入的气体的混合部（124）;在该混合部（124）的下游侧连接有液体管道（113）;在该液体管道（113）的前端部设置了具有多个喷嘴孔（117）的喷嘴部（115）;同时在该喷嘴部（115）的近前设有流道截面积缩小的第二缩颈部（130）。
11、如权利要求10所述的气液溶解混合装置，其特征还在于，在所述的喷嘴部（115）上形成有多个喷嘴孔（117），该喷嘴部（115）设于前端部的液体管道以挠性管道（134）形成。
12、一种气液溶解混合装置，其特征在于，所述装置在液体流道的一部分中设置流道截面积缩小的第一缩颈部（120）;从该第一缩颈部（120）延伸连接，在其下游侧形成有流道渐渐扩大了的扩口部（122），在紧挨上述第一缩颈部（120）的下游侧的扩口部（122）上设有气体流入口（123）;在上述扩口部（122）的下游设置有混合流道中的液体和从上述气体流入口（123）流入的气体的混合部（124）;在该混合部（124）的下游侧连接有具有分支点（133）的液体管道（134）;在该分支点（133）的下游侧各设有喷嘴部（115）;在上述分支点（133）的近前设置了流道截面积缩小的第二缩颈部（130）。
13、如权利要求12所述的气液溶解混合装置，其特征还在于，在上数喷嘴部（115）上形成了多个喷嘴孔（117），该喷嘴部（115）设于前端部的液体管道以挠性管道（134）形成。
14、一种气液溶解混合装置，其特征在于，所述装置设置有：
缩小一部分流体流道截面的缩颈部（206）;在该缩颈部（206）下游侧的、管道渐渐扩大的扩口部（210）;在紧靠上述扩口部（210）的下游侧，形成有通入气体的气体流入口（226）;在上述扩口部（210）的下游侧，配置了多道缓急相间的梯状、流体可自上向下流动的加压混合流道（213）;在该加压混合流道（213）的出口处或下游处设有喷嘴口（220）。
15、如权利要求14所述的气液溶解混合装置，其特征还在于，在所述加压混合流道（213）的中途设有截面积比上述喷嘴口（220）大的中间缩颈（216）;设有测量上述加压混合流道（213）中的上述中间缩颈（216）的至少是出口侧的流道压力的压力测定装置（250）。
16、如权利要求3、4、8、10、12或14所述的气液溶解混合装置，其特征还在于，所述扩口部，其流道形成为平滑锥状。
17、如权利要求3、4、8、10、12或14所述的气液溶解混合装置，其特征还在于，所述扩口部，其流道形成阶梯状，向着下游侧，其内径增大。
18、一种剩余气体分离型气液溶解混合装置，其特征在于，所述装置设置有形成为多道缓急相间的梯状流道的、可流动经加压或高速的气液混合流的流道（512）;在该流道（512）的下游形成有突向上方，从主流道分支的、分离剩余气体的剩余气体分离流道（516）;在该气体分离流道（516）的一定位置处装有检测气体分离流道中（516）的液面的传感器（522，524）;在上述气体分离流道（516）的前端设有根据缩颈（528）和上述传感器（522，524）的检测信号进行开、闭的电磁阀（530），在上述分支点的主流道下游侧设有节流喷嘴（520）。
19、如权利要求18所述的气液溶解混合装置，其特征在于，所述传感器（522，524）至少检测所述气体分离流道（516）内的液面的上限或下限中之一。
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