CN1723077A - 气体溶解装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种处理能力高，可有效地将气体溶于水中的气体溶解装置。气体溶解装置(1)具备：具有密闭空间的容器(2)；具有连接至容器(2)内的供给管(3b)，并经供给管(3b)向容器(2)内输送气体，将容器(2)内部的气体压力加压至大气压以上的供气机构(3)；具有连接至容器(2)内的供水管(4a、4b)，并经供水管(4a、4b)向容器(2)内供水的供水机构(4)；将贮存在容器(2)底部的气体溶解水排出到外部的排水管(5)；通过使水与气体在容器(2)内形成气液接触，将气体溶于水中。供水管(4a)在容器(2)内沿纵向配置，上端面具有用作排出口(4c)的开口，水从排出口(4c)向容器(2)的顶部方向排出。供给管(3b)与供水管(4a)相连，经供水管(4a)将气体输送至容器(2)内。

Description

气体溶解装置

技术领域

本发明涉及将气体溶于水的气体溶解装置。

背景技术

在湖沼、河流等水域中，流淌着由建在其周边的建筑工地或办公场所等各种设施排出的工业废水或普通家庭排出的生活废水，由于这些排出的废水中含磷化合物和氮化合物等有机物，因此会导致该水域被污染的水质污染问题。

近几年，有一种使用可分解有机物的微生物，从被污染的水(待净化水)中除去或减少过剩的有机物的改善被污染水的水质的方法。具体而言，向待净化水中的微生物(需氧微生物)供氧，使微生物活化，通过这种活化微生物的方法，促进有机物的分解，净化待净化水。此外，通过供氧，使微生物增殖，提高其分解能力。

这种向微生物供氧的方式，是通过使用下述氧溶解装置，将氧气溶于作为处理对象的取自湖沼河流等的水中，然后再使该含溶解氧的水回流至湖沼河流中(参照日本特开平6-23387号公报的图3、图5等，日本特开平9-899号公报的图2、图3等，日本特开2000-317479号公报的第0068段、图3等)。

如图12所示，该氧溶解装置100为具有耐压性和气密性的圆筒状构件，具有：下表面由安装部件109支撑并置于其上的容器102，向容器102内供氧的供氧机构103，向容器102内供给待净化水的供水机构104，排出容器102内的水的排水管105，设在容器102内的上半部的扩散板106、107，检测容器102内的水位的水位检测器108。另外，图12是现有例的氧溶解装置的简要结构剖面示意图。

所述供氧机构103包括：用于供氧的供氧源103a；一端与供氧源103a相连，而另一端与容器102的上部相连的供给管103b；用于调节由供氧源103a经供给管103b供给至容器102内的氧流量的供给阀103c，该供氧机构向容器102内供氧，将容器102内部的氧压力加压至大气压以上。

上述供水机构104包括用于供水的抽吸装置104a，和一端与抽吸装置104a相连，而另一端与容器102的上部中央相连的供水管104b。

上述排水管105的内径与供水管104b的内径大致相等，其上部连接在容器102上，下端则向容器102的底部延伸，使贮存在容器102底部的水利用该容器102内的氧压力排至容器102之外。

上述扩散板106、107由以预定间隔隔成的上下对置的平板状部件构成，并具有多个贯穿其内外的小孔106a、107a。且各贯穿孔106a与各贯穿孔107a形成在沿水平方向交错的位置上。

上述水位检测器108包括纵向沿上下方向设在容器102的外周面的导入管108a；配置在导入管108a内，并能在该导入管108a内升降的浮标(未图示)，以及分别设在导入管108a的上部附近和下部附近的容器102外周面上的用于检测浮标(未图示)的探测器108b、108c。

上述导入管108a由玻璃管或聚氯乙烯管制成，其上端和下端通向容器102内，上述浮标(未图示)随着容器102内的水位而升降。

使用该氧溶解装置100时，首先通过供氧机构103向容器102内供氧，将容器102内的氧压加至大气压以上。

然后，利用供水机构104将待净化水(氧溶解之前的水)由供水管104b输送至容器102内，所输送的水与扩散板106碰撞，通过上述各贯穿孔106a，形成许多水滴，再由该扩散板106滴下。然后，滴下的水与扩散板107碰撞，同样，通过上述各贯穿孔107a形成更小的许多水滴，再从该扩散板107滴下。

这样，水形成细小的水滴，增大了与氧的接触面积，从而在水滴下落的过程中，有效地将氧溶于其中。另外，通过提高容器102内的氧压，也能有效地将氧溶于水中。

于是，在氧环境气中下落的水被贮存在容器102的底部，所贮存的水(氧溶解之后的水)，利用容器102内的氧压力从排水管105排出。

此外，当贮存在容器102内的水的水位超过其上限或下限时，可利用水位检测器108检测到该变化。具体而言，当水位上升，浮标(未图示)上升时，则由上侧的探测器108b检测到该变化；而当水位下降，浮标(未图示)下降，则由下侧的探测器108c检测到该变化。

这样，当由探测器108b、108c检测到水位超过一定限度时，即通过调节供给阀103c的开度调节供氧量，从而调节容器102内的氧压力，进而调节排水量，使容器102内的氧与水的比例保持在一定范围之内。

但是，由于在上述现有氧溶解装置100中，其结构特征使得水从扩散板106、107的各贯穿孔106a、107a滴下，形成液滴(水滴)，换言之，因扩散板106、107的各贯穿孔106a、107a而使液体流量被限定在极小的数值，所以，存在着处理能力低(从容器102排出的氧溶解水的水量少)的问题。

并且，当上述扩散板106与扩散板107之间，或扩散板107与容器102的顶面之间充满了因扩散板106、107而受限的水时，由于无法向扩散板106、107更下方的空间供氧，就会导致该空间内的氧浓度降低，以致水中的氧溶解量降低的问题。特别是由于上述工业排水或生活排水中含有垃圾等异物，因此，该异物易于堵塞扩散板106、107的各贯穿孔106a、107a，进而易于发生如上所述的问题。

并且，当贯穿孔106a、107a内被异物堵塞，就需进行拆开容器102除去堵塞的异物的操作，为此，就会导致装置维护成本增加，而若将容器102制成可拆卸的结构，以满足除去异物的需要，就会出现构造趋于复杂，制造成本增加，容器102的气密性不足等问题。

此外，由于供水管104b及排水管105的内径大致相等，因此，尽管可使供水量与排水量大致相等，但是，当容器102内的氧压力因某种原因上升时，就易于导致排水量多于供水量，使贮存在容器102内的水量变少的问题。

另外，当通过水位检测器108检测到容器102内的水位下降至超过下限时，虽然可通过调节供给阀103c的开度调节排水量，但由于水位恢复需要一定的时间，因此有时会出现水位下降至排水管105的开口之下，以致容器102内的氧从排水管105漏到外部的问题。

本发明就是考虑到上述实际情况，以提供一种在将气体溶于水中时，与现有技术相比具有更高处理能力，并能更高效地溶解气体的气体溶解装置为目的。

发明内容

为达成上述目的，本发明提供一种气体溶解装置，它具备：具有密闭空间的容器；具有连接至所述容器内的供给管，并经该供给管向上述容器内输送气体，将该容器内部的气体压力加压至大气压以上的供气机构；具有连接至上述容器内的供水管，并经该供水管向上述容器内供水的供水机构；以及连接至上述容器内，以将贮存在该容器底部的气体溶解水排出的排水管。它通过使上述水与气体在上述容器内部形成气液接触，而将气体溶于水中，其特征在于，

上述供水管的一端沿纵向(上下方向)设在上述容器内，其上端面具有用作排出口的开口，使上述水由该排出口向上述容器的顶部方向排出。

根据本发明，首先，利用供气机构，经供给管向容器内供给预定气体(溶于水中的气体)，将该容器内部的气体压力加压至大气压以上。

然后，利用供水机构向供水管内供水(气体溶解前的水)，使所供水在从该供水管内流过后，从其排出口排至容器内。

将排出的水向容器顶部方向以喷泉状(以排出口为中心，呈放射状)向上排出，使其与顶面和内周面等容器内表面碰撞，然后沿该内表面流动，或溅起而落向容器的内部空间，或沿供水管的外周面流动，然后将其贮存在容器底部，而在该水在该气体环境中流动的过程中，将与该水接触的气体溶于水中。

此外，由于呈放射状向上喷射的水与气体接触的面积增大，因此，该水能更高效地溶解更多的气体，并且，即使提高容器内部的气体压力，仍可将气体有效地溶于该水中。

然后，利用容器内部的气体压力，将贮存在容器内的水(气体溶解后的水)从排水管排至容器外。

于是，根据本发明的气体溶解装置，就能因水从排出口呈放射状向上排出，而增大气体与水的接触面积，从而能更有效地将更多的气体溶于水中，也即，能生成溶有高浓度气体的水。

此外，由于本发明即使不似上述现有氧溶解装置一样在容器内设置扩散板，也能增加水与气体的接触面积，所以，不会因该扩散板而限制水的下落流量，从而能更有效地处理更多的水，而且也不会因受到扩散板限制的水而影响气体的供给。

此外，由于不会发生垃圾等异物堵塞扩散板的情况，因此，也无需进行除去异物的操作，所以，不仅能降低维护成本，而且由于无需设置扩散板，或为除去异物而将容器设计成可拆卸结构，因此，可简化容器的构造，降低制造成本，并提高容器的气密性。

此外，上述气体溶解装置优选为，还具有由上述容器的内表面向内侧突出的第1限流件，以使由上述排出口向上述容器顶部排出并沿上述容器的内表面流动的水，由该第1限流件的突出端向下流至上述容器的内部空间内。

这样，由于通过第1限流件控制沿容器的内面流动的水流，就可使水流从该第1限流件的突出端以薄膜态呈溪流状流下，并流至上述容器的内部空间内，所以，可使水膜的两面与气体接触，而能将更多的气体更有效地溶于该水中。

此外，所述气体溶解装置优选为，还具有从所述供水管的一端外周面向外侧突出的板状的第2限流件，以使由上述排出口向上述容器顶部排出并沿上述供水管的外周面流动的水，由该第2限流件的突出端向下流至上述容器的内部空间内。

这样，由于可同上所述地通过第2限流件控制沿供水管的外周面流动的水流，使水流从该第2限流件的突出端以薄膜态呈溪流状流下，并流至上述容器的内部空间内，因此，可使水膜的两面与气体接触，而能将更多的气体更有效地溶于该水中。

此外，上述第1限流件优选为由从上述容器的内周面向内侧突出的板状部件构成，而且还具有多个贯穿其表面和背面的贯穿孔。且上述第2限流件优选具有多个贯穿其表面和背面的贯穿孔。

这样，由于利用第1限流件或第2限流件而被限流(水流受到控制)的水不仅由该第1限流件或第2限流件的突出端流下，而且还由各贯穿孔流下，故能有效处理更多的水。而且，由于从各贯穿孔流下的水与各贯穿孔大小相应地呈大量水滴状下落，或以薄膜态呈溪流状流下，故增大了与气体的接触面积，使更多的气体有效地溶于水中。

此外，上述第1限流件和/或第2限流件优选为，平视其突出的端缘时，该端缘呈波浪状。由此就可增加该端缘的周长，从而可增加从该第1限流件和/或第2限流件的突出端以薄膜态呈溪流状流下的水的表面积，增加与气体的接触面积，从而可有效地使更多的气体溶于该水中。

此外，上述容器优选为其上述顶部形成向外或内突出的球状弯曲面。这样，就可使从排出口排出的与容器顶面碰撞的水，沿该顶面流至第1限流件，并由第1限流件限流，而向下流至容器的内部空间内，提高水的气体溶解量。

此外，上述排水管优选为，其内径小于或等于上述供水管的内径。这样，就可使贮存在容器内的水难以排出，故能使容器内的气体压力更高，并使更多的气体有效地溶于在该气体环境中流动的水中。

此外，即使容器内的气体压力因某种原因上升，容器内的水位也难以下降，因此可有效防止该水位下降至低于排水管的开口，以致容器内的气体从排水管漏到外部的不良效果。

此外，上述供气机构优选为，使上述供给管与上述供水管相连，从该供水管的排出口将上述气体与上述水一起排出。

这样，就可将水与气体混合，使它们互相接触，将气体溶于水中，同时使其在供水管内向排出口方向流动，因此，可更有效地将大量气体溶于水中。

此外，上述供水管优选为其横截面积由上述排出口而缩小。这样，就可提高排出压力，加快流速，所以就能使由排出口排出的水以放射状向更广的范围向上排出，从而能更有效地使大量气体溶于水中，或能使在供水管内与水混合的气体，更有效且更多地溶于水中。

附图说明

图1为本发明实施方式1的氧溶解装置的简要结构的剖面图；图2为沿图1中箭头A-A方向的剖面图；图3为沿图1中箭头B-B方向的剖面图；图4为沿图1中箭头C-C方向的剖面图；图5为实施方式1中的水流示意图；图6为本发明实施方式2的氧溶解装置的简要结构的剖面图；图7为沿图1中箭头D-D方向的剖面图；图8为实施方式2中的水流示意图；图9为本发明的其它实施方式中的第2限流板等的简要结构的平面图；图10为本发明的其它实施方式中的第2限流板等的简要结构的剖面图；图11为本发明的其它实施方式中的限流件等的简要结构的剖面图。图12为现有氧溶解装置的简要结构的剖面图。

具体实施方式

下面，为具体说明本发明，参照附图对其进行说明。

实施方式1

首先，参照图1～图5，说明本发明的实施方式1。其中，图1为本发明实施方式1的氧溶解装置的简要结构的剖面图；图2为沿图1中箭头A-A方向的剖面图；图3为沿图1中箭头B-B方向的剖面图；图4为沿图1中箭头C-C方向的剖面图；图5为实施方式1中的水流示意图。

如图1～图4所示，本实施方式的氧溶解装置1具备：具有密闭空间的容器2；向容器2内供氧的供氧机构3；检测容器2内部的氧压力的压力检测器(未图示)；向容器2内供水的供水机构4；将容器2内部的水排出的排水管5；设在容器2内的上部位置的第1、第2和第3限流板6、7、8；以及检测容器2内的水位的水位检测器9。

上述容器2由不锈钢或硬质合成树脂，例如FRP等具有耐腐蚀性的材料制成圆筒状，其下面置于安装部件90上，并由该安装部件支撑，即使内部压力加压至大气压以上时，也不会发生破损。

此外，容器2的顶部呈向外方突出的球状弯曲面，该顶部连接着用于连通容器2内部与外部的排气管10，该排气管10上设有通常控制在关闭状态的排气阀10a。

容器2的内表面还可涂敷树脂涂层，这样，就可提高其耐腐蚀性。

上述供氧机构3具有：供给氧的供氧源3a；一端与供氧源3a连接，而另一端与后述的第1供水管4a连接的供给管3b；以及用于调节从供氧源3a经供给管3b输送至容器2内的氧流量的供给阀3c，通过供给管3b和第1供水管4a向容器2内供给氧，将容器2内部的氧气压力加压至大气压以上。

上述供氧源3a可由从例如充满氧气的高压氧气瓶或空气中抽出氧气，对抽出的氧气加压并输送的氧生成装置等构成。

调节上述供给阀3c的开度，使得由上述压力检测器(未图示)测得的压力值和由水位检测器9测得的水位大致一定。

上述供给管3b由不锈钢或硬质合成树脂等制成，为提高其耐腐蚀性，优选在其外周面涂敷树脂涂层。

上述供水机构4具有：轴线沿纵向设置，并与容器2同轴，上端面与容器2的顶面有一定间隔的，设在容器2上部的第1供水管4a；一端贯穿容器2的外周面，通入容器2内，连接在上述第1供水管4a的上端部与下端部之间的第2供水管4b；以及经各供水管4b、4a，将取自湖沼和河流等的水(待净化水)输送至容器2内的与第2供水管4b的另一端连接的抽吸装置4e等。

上述第1供水管4a的上端面有开口，该开口是向上述装置顶部方向排水的排出口4c，该排出口4c的内径小于第1供水管4a的其它部分的内径D1。而在第1供水管4a的下端部，连接着上述供给管3b的另一端，该第1供水管4a的下端面由密封件4d适当密封。

上述第2供水管4b上，设有未图示的逆止阀，由该逆止阀不仅能防止流向容器2内的水倒流，还能防止由供给管3b供给的氧气外漏。

上述排水管5的一端贯穿容器2的底部外周面，进入容器2内部，利用该容器2内部的氧压力，将贮存在容器2内的底部的水(溶解氧气之后的水)排至容器2的外面(湖沼和河流等)。

此外，排水管5的内径D2小于或等于各供水管4a、4b的内径D1，该排水管5在上述一端面具有开口，该开口是用于排水的排水口5a。

此外，上述各供水管4a、4b及排水管5优选由不锈钢或硬质合成树脂等具有耐腐蚀性的材料制成，且其内面涂有树脂涂层，这样就可提高其耐腐蚀性能。

上述第1、第2和第3限流板6、7、8是沿纵向设置的具有特定间隔的环状平板形部件，第1限流板6的外周面嵌入并固定在容器2的上部内周面，而其内周面则外嵌在第1供水管4a的上端部。第2限流板7的内周面嵌入并固定在第1供水管4a的上端部，并位于第1限流板6的下方。第3限流板8的外周面嵌入并固定在容器2的上部内周面，并位于第2限流板7的下方。

此外，优选各限流板6、7、8由不锈钢和硬质合成树脂等材料制成，而且，为提高耐腐蚀性，其表面涂有树脂涂层。

上述第1限流板6的表面和背面具有4个扇形贯穿孔6a，对沿容器2的内周面、第1供水管4a的外周面流动的水，以及与容器2的顶面碰撞后溅起回落的水实施限流(控制水流)，使水由该第1限流板6的各贯穿孔6a，在容器2的内部空间以薄膜态呈溪流状流下。

上述第2限流板7的外周面(端缘)制成锯齿状，对由第1限流板6限流而流下的水、和通过第1限流板6的各贯穿孔6a的水实施限流，使水由该第2限流板7的外周部(突出端)，在容器2的内部空间以薄膜态呈溪流状流下。

上述第3限流板8的内周面(端缘)制成锯齿状，对由第1限流板6、第2限流板7限流而流下的水、和通过第1限流板6的各贯穿孔6a的水实施限流，使水由该第3限流板8的内周面(突出端)，在容器2的内部空间以薄膜态呈溪流状流下。

上述水位检测器9由玻璃或树脂等透光性材料制成，包括纵向沿上下方向设在容器2外周面的导入管9a，和上下并排设在导入管9a附近的容器2外周面的两个水位传感器9b、9c。

上述导入管9a的上端部和下端部与容器2内相通，该导入管9a内的液面位置随容器2内的水位升降，由上述水位传感器9b、9c检测上述液面位置。而导入管9a的上端部连接在容器2的第1限流板6与第2限流板7的中间位置，其下端部连接在容器2的排水管5的排水口5a的上方位置。

由此，利用该水位检测器9，容器2内的水位上升时，导入管9a内的液面位置上升，这可由上侧的水位传感器9b测得，当判断容器2内的水位超过上限时，则调节供给阀3c的开度，增加供氧量。这样，就提高了容器2内的氧压力，提高排水量，使容器2内的水位下降。

而容器2内的水位下降时，导入管9a内的液面位置下降，这可由下侧的水位传感器9c测得，当判断容器2内的水位超过下限时，则调节供给阀3c的开度，减少供氧量。这样，就降低了容器2内的氧压力，减少了排水量，使容器2内的水位上升。

采用上述结构的本实施方式的氧溶解装置1，首先，从供氧源3a经供给管3b和第1供水管4a向容器2内供给氧气，将容器2内的氧压力加压至大气压以上。

然后，利用抽吸装置4e，向第2供水管4b输送待净化水(氧溶解前的水)，所供给的水在流经第2供水管4b之后，在第1供水管4a内，与由供给管3b供给的氧混合，一面相互接触，一面在该第1供水管4a内流动，然后由排出口4c与氧一起被排出。

排出的水以喷泉状(以排出口4c为中心呈放射状)向容器顶部方向喷射(参照图5箭头C1)，由于排出口4c的内径小于第1供水管4a的其它部分，所以排出时的压力增高，流速变快，向上喷射的水的以良好态势，以更大范围呈放射状向上喷射。

从排出口4c向上喷射的水，与容器2的顶面和内周面相撞，或沿该顶面和内周面向下流动(参照箭头C2)，或溅起回流(未图示)，或沿第1供水管4a的外周面向下流动(未图示)，然后由第1限流板6被限流，从该第1限流板6的贯穿孔6a，在容器2的内部空间内，以薄膜态呈溪流状流下(参照箭头C3及C4)。

接着，将经第1限流板6限流而流下的水和溅起回流通过第1限流板6的各贯穿孔6a的水，由第2限流板7实施限流，由该第2限流板7的外周部，在容器2的内部空间内，以薄膜态呈溪流状流下(参照箭头C5)。

此后，将由第1限流板6和第2限流板7限流而流下的水和溅起回流通过第1限流板6的各贯穿孔6a的水，由第3限流板8实施限流，由第3限流板8的内周部，在容器2的内部空间内，以薄膜态呈溪流状流下(参照箭头C6)，并贮存在容器2的底部。

这样，就将水在第1供水管4a及容器2内流动过程中与水接触的氧溶于水中。此时，容器2内部的氧压力升高，有效地将氧溶于水中。

此后，因容器2内部的氧压力，贮存在容器2内的水(氧溶解后的水)就由排水管5排出。

当贮存在容器2内的水的水位超过其上限或下限时，可由水位检测器9测得，当水位超过上限时，由上侧的水位传感器9b测出导入管9a内的液面位置，当水位超过下限时，由下侧的水位传感器9c测出。

于是，当水位超过一定限度时，由水位传感器9b、9c测出，据此调节供给阀3c的开度，并调节供氧量，从而调节容器2内的氧压力，进而调节排水量，使容器2内的氧与水的比例保持在一定范围内。

此外，由于各供水管4a、4b及排水管5的内径关系是排水管5的内径D2小于或等于各供水管4a、4b的内径D1，所以容器2内的水难以排出(水易贮存在容器2内)，则容器2内部的氧压力会变得更高。

而且，当氧溶于水，根据亨利法则，原来含于水中的(溶解的)氮气等气体就从水中逸出，容器2内的氧浓度逐渐下降，水的氧溶解量也随之下降。因此，为使容器2内的氧浓度维持在特定值以上，要定期排出容器2内的氮气等气体。

具体而言，首先关闭供给阀3c，停止向容器2内供氧，然后打开排气管10的排气阀10a，使容器2的内部与外部连通。由此使容器2内部的气体压力降至与大气压相等，使贮存在容器2内的水不致从排水管5排出。

然后，再由各供水管4a、4b向容器2内供水，使该容器2内的水位上升，将容器2内的气体经排气管10排至容器2之外。

这样，根据本实施方式的氧溶解装置1，使水从排出口4c呈放射状向上喷射，能增大水与氧气的接触面积，所以能有效地将更多的氧溶于水。即，能生成溶有高浓度氧的水。

并且，即使不象上述现有氧溶解装置100一样在容器102内设置扩散板106、107，也可增大与氧的接触面积，所以，水的下落流量不会受限于扩散板106、107，故能有效处理大量的水，而且，当排出氮气等气体时，可使容器2内的水位迅速上升，迅速排出该气体。另外，也不会出现因受制于扩散板106、107的水影响供氧的情况。

此外，由于不会出现垃圾等异物堵塞扩散板106、107的情况，所以无需进行清除异物的操作，不仅能降低维护成本，还不必设置扩散板106、107，或为清除异物而将容器2设计成可拆卸的结构，所以能简化容器2的结构，降低制造成本，并提高容器2的气密性。

此外，由于利用各限流板6、7、8对水实施限流，使其在容器2的内部空间内，从各限流板6、7、8以薄膜态呈溪流状流下，故能使水膜的两面与氧接触，从而能有效地使更多的氧溶于水中。

此外，由于设有多块限流板6、7、8，增加了水的限流次数，改变了水的流动状态，增加了水与氧气的接触次数，通过该结构，也能更有效地将氧溶解。

此外，由于第2限流板7的外周面和第3限流板8的内周面呈锯齿状，故增加了该外周面及内周面的周长，增加了从第2限流板7及第3限流板8以薄膜态呈溪流状流下的水的表面积，增大了它与氧的接触面积，故能有效地将更多的氧溶于水中。

而且，由于容器2的上部形成向外突出的球状弯曲面，所以能使从排出口4c排出并与容器2的顶面碰撞的水，沿该顶面在第1限流板6侧流动，由该第1限流板6限流，而在容器2的内部空间流下，进而能提高水的氧溶解量。

此外，由于第1供水管4a的上端面设在容器2内的上部，所以在容器2内的上部，水从排出口4c排出，故能增加水从排出口4c排出后至贮存在容器2的底部的流动距离，进一步提高水的氧溶解量。

此外，由于排水管5的内径D2小于等于各供水管4a、4b的内径D1，所以，贮存在容器2内的水难以排出，能使容器2内的氧压力变得更高，从而能使更多的氧更有效地溶于流动在该氧环境中的水中。

此外，因为即使因某种原因导致容器2内的氧压力升高，容器2内的水位也难以下降，故能有效防止因该水位下降至排水管5的排水口5a以下而导致的容器2内的氧从排水管5向外部泄漏的问题。

此外，由于水与氧混合并相互接触，氧溶于水，并在第1供水管4a内向排出口4c流动，故能更有效地使更多的氧溶于水。

此外，由于排出口4c的内径小于第1供水管4a的其它部位，所以可增大排出时的压力，加快流速，故能使从排出口4c排出的水呈放射状地散布至更大范围，能更有效地使大量的氧溶于水中，或能将在第1供水管4a内与水混合的氧更有效地大量溶于该水中。

此外，由于第1供水管4a与容器2同轴配置，故能使从排出口4c排出的水均匀分散，并在容器2内流下，进而能有效进行该处理。

实施方式2

下面，参照图6～图8说明本发明的实施方式2。图6为本发明实施方式2的氧溶解装置的简要结构的剖面图；图7为沿图1中箭头D-D方向的剖面图；图8为实施方式2中的水流示意图。

如图6所示，本实施方式中氧溶解装置20具有，与上述实施方式1的氧溶解装置1中的供氧机构3、供水机构4、排水管5及各限流板6、7、8不同，而与氧溶解装置1相同的结构部分则标以相同的符号，并省略其详细说明。

如图6、图7所示，本实施方式的氧溶解装置20具备：上述容器2；向容器2内供氧的供氧机构21；上述压力检测器(未图示)；向容器2内供水的供水机构22；将容器2内的水排出的排水管23；设在容器2内的上部位置的第1、第2限流板24、25；以及上述水位检测器9。

上述供氧机构21具有：上述供氧源3a；一端与供氧源3a连接，而另一端与容器2的上部连接的供给管21a；上述供给阀3c；使容器2内部与外部连通的排气阀21b，通常情况下，将供给阀3c控制在预定开度下的打开状态，将排气阀21b控制在关闭状态。

上述供水机构22具有：一端贯穿容器2的底部外周面，通入其内部，在容器2内的中央部弯成L形，向该容器2的上部延伸的供水管22a；和连接供水管22a的另一端的上述抽吸装置4e等。

在上述供水管22a的上述一端(上端)的上端面有开口，该开口与容器2内的顶面具有预定间隔，它是排出口22b。该排出口22b指向容器2内的容器顶面方向，以便向该容器顶面方向排水。

供水管22a上，还设有未图示的逆止阀，该逆止阀(未图示)用于防止输向容器2内的水倒流。

上述排水管23的一端由外至内贯穿容器2的底部外周面，在容器2内弯成L形，并向该容器2的底面延伸，从而利用容器2内的氧压力，将贮存在容器2内底部的水(溶解了氧的水)排至容器2外。

此外，排水管23的上述一端(下端)与容器2内的底面有设定的间隔，且其下端面有开口，是用于排水的排水口23a。排水管23的内径D2小于或等于供水管22a的内径D1。

上述第1限流板24呈环形平板状，其外周面插入固定在容器2的上部内周面，与供水管22a的上端高度基本持平，对沿容器2内周面流动的水和与容器2顶面碰撞而溅起回流的水实施限流，使水在容器2的内部空间内，从该第1限流板24的内周部以薄膜态呈溪流状流下。

上述第2限流板25也呈环形平板状，位于第1限流板24下方，其内周面外嵌固定在供水管22a的上端外周面，对沿供水管22a外周面流动的水和与容器2的顶面碰撞而溅起回流的水限流，使水在容器2的内部空间内，从该第2限流板25的外周部以薄膜态呈溪流状流下。

采用上述结构的本实施方式的氧溶解装置20，首先由供氧机构21向容器2内供氧，将容器2内的压力加压至大气压以上。

然后用抽吸装置4e向供水管22a输送待净化水(氧溶解前的水)，在所供水流经该供水管22a内后，由其排出口22b排至容器2内。

排出水以喷泉状(以排出口22b为中心呈放射状)向容器顶面方向喷射(参照图8箭头C11)，与容器2的顶面和内周面相撞，沿该顶面和内周面流向下方(参照箭头C12)，或溅起回流(未图示)，或沿供水管22a的外周面流向下方(参照箭头C13)。

沿容器2的内周面流动的水，此后由第1限流板24限流，在容器2的内部空间内，从该第1限流板24的内周部以薄膜态呈溪流状流下(参照箭头C14)，而沿供水管22a的外周面流动的水，由第2限流板25限流，在容器2的内部空间内，从该第2限流板25的外周部以薄膜态呈溪流状流下(参照箭头C15)。

此外，上述溅起回流水的大部分，未经各限流板24、25限流，直接流入容器2的内部空间中。

然后，在氧环境中流下的水贮存在容器2的底部，所贮存的水(溶解了氧的水)利用容器2内部的氧压力由排水管23排出。

这样，由于利用本实施方式的氧溶解装置20也可使水从排出口22b呈放射状向上喷射，并能使沿容器2的内周面和供水管22a的外周面流动的水，从各限流板24、25以薄膜态呈溪流状流下，故能达到生成溶有高浓度氧的水等与上述氧溶解装置1相同的效果。

上文对本发明的一种实施方式进行了说明，但并不对本发明可采用何种具体实施方式构成限制。

例如，在上述实施方式2中，上述第2限流板25也可采用图9和图10所示的第2限流板26的结构。

如图9及图10所示，上述第2限流板26呈矩形平板状，其外周面呈锯齿状，并具有贯穿其表面和背面的多个贯穿孔26a以及形成于中央部的嵌插孔26b，使水能从外周部以薄膜态呈溪流状流下，并能使水从贯穿孔26a呈大量水滴状滴下。

上述贯穿孔26a形成于以嵌插孔26b为中心的同心圆上，位于内侧的贯穿孔26a与位于外侧的贯穿孔26a是沿圆周方向错开的贯穿孔。

而第2限流板26的嵌插孔26b的内周面外嵌固定在供水管22a的上端外周面上，四角由容器2的内周面支撑，并位于第1限流板24上方，与后者有预定间隔，而其外周面与容器2内周面之间有缝隙26c。

在具有上述结构的第2限流板26和第1限流板24的氧溶解装置中，水在容器2内以如下方式流动。

即，呈放射状向上喷射的水(参照箭头C21)与容器2的顶面和内周面相撞，或沿该顶面或内周面向下流动(参照箭头C22)，或溅起回流(未图示)，沿供水管22a的外周面向下流动(参照箭头C23)。

而此后，沿供水管22a的外周面流动的水和溅起回流的水由第2限流板26限流，由该第2限流板26的外周部以薄膜态呈溪流状流下，或呈大量水滴状从该第2限流板26的贯穿孔26a滴下(参照箭头C24)。

另一方面，沿容器2的内周面流动的水、溅起回流而通过缝隙26c的水、以及由第2限流板26限流的水，由第1限流板24限流，由该第1限流板24的内周部以薄膜态呈溪流状流下(参照箭头C25)。

采用该结构设置的各限流板24、26，也可使由排出口22b排出的水从各限流板24、26的内周部或外周部以薄膜态呈溪流状流下，还可使水从贯穿孔26a以大量水滴状滴下，故可达到能生成溶有高浓度氧的水等同上所述的效果。

而此时，上述缝隙26c的面积优选大于两倍的上述贯穿孔26a的面积。且上述缝隙26c的面积优选设定为容器2的横截面积的约5％以上，更优选为约10％以上。由此不仅能使垃圾等异物通过缝隙26c，有效防止异物堵塞，还能使水定量通过该缝隙26c，因此能处理更多的水。

而参照图5、图8及图10说明的水流(C1～C6、C11～C15、C21～C25)的一例中，水流随水的排出量和排出压力等变化。

而如图11所示，在上述氧溶解装置1中，使两端面开口的筒状限流件28的轴向沿上下方向设于容器2的顶面，也能使由排出口4c排出的沿该顶面流动的水，因限流件28而被限流，而在容器2的内部空间中，从该限流件28的下端部以薄膜态呈溪流状流下。这对上述氧溶解装置20也同样适用(未图示)。

而此时，当上述限流件28的内周面平视时呈锯齿状时，如上所述，不仅能增加该内周面的周长，还能增加从限流件28流下的水的表面积，增加与氧的接触面积，从而能使更多的氧有效地溶于水中。

此外，在上例中，未对各限流板6、7、8、24、25、26位置做出特别限定，优选设在容器2内的上部位置。例如，可将限流板6、25、26设在第1供水管4a或供水管22a的上端，也可在约小于排出口4c、22b内径3倍的范围内，设在从该上端向下的位置，而限流板8、24优选设在比排出口4c、22b更靠上的位置。

因这样能延长水从各限流板6、7、8、24、25、26流下后至到达容器2内的贮存水面的下落距离，故能使更多氧与水接触而溶于水中。

至于各限流板6、7、8、24、25、26的位置关系，可将任一个设在上方或下方，还可设在基本上等高的位置。

而对各限流板6、7、8、24、25、26的形状，例如，外周面和内周面的形状、贯穿孔6a、26a的形状、形成位置等也无特别限定。本实施方式外周面和内周面的形状为锯齿状，而除该锯齿状之外，也可为平滑曲线状，或方波状，或锯齿状、曲线状及方波状的组合形状。

对限流板6、7、8、24、25、26的设置数量也无限定，该限流板6、7、8、24、25、26中的部分或全部不设置，或比上例更多的限流板。

而且优选为供水管4a、22a的上端面设在容器2内的上部，这样可使水在容器2内的上部排出，故可延长水从排出口4c、22b排出后至贮存在容器2底部的流动距离，进一步提高水的气体溶解量。

在上例中，容器2内设置1根供水管4a、4b、22a，但也可设置多根供水管4a、4b、22a。而供水管4a、4b、22a的内径D 1除排出口4c部分之外为定值，排水管5、23的内径D2为定值，但也可适当变化。

在上例中，容器2的上部呈向外突出的球状弯曲面，但也不限于此。也可呈向内突出的球状弯曲面(未图示)。这样也能使与容器2顶面碰撞的水沿该顶面在容器2的内周面侧，即第1限流板6、24侧流动，使水由第1限流板6、24限流并流下，故能提高水的气体溶解量。

此外，在上例中，采用在水中溶解氧的方案，但溶于水中的气体也可为氮气、氩气或氦气等不活泼气体，对此并无特别限定。而在将上述不活泼气体溶于水中时，也可采用除去溶于水的氧(脱氧)的不活泼气体溶解装置的气体溶解装置。

另外，除氧气外，还可将臭氧溶于水(工业废水)，这样，通过处理该工业废水，就能有效除去或降低有害物质(如二噁英等)。

此外，在上例中，在水中溶解氧，以净化河川湖泊等的水质，但也不限于此，例如，也可将氧溶于养鱼池、或设在输送活鱼的卡车中的鱼槽内的水中。此外，该氧溶解装置1、20还可用于工业废水处理、畜牧污水处理、水(溶液)栽培等。

产业实用性

如上所述，本发明的气体溶解装置适用于将气体溶于水时的情况。

Claims (11)

1.一种气体溶解装置，它具备：具有密闭空间的容器；具有连接至所述容器内的供给管，并经所述供给管向所述容器内输送气体，将所述容器内部的气体压力加压至大气压以上的供气机构；具有连接至所述容器内的供水管，并经所述供水管向所述容器内供水的供水机构；以及连接至所述容器内，将贮存在所述容器底部的气体溶解水排出的排水管，它通过使所述气体与水在所述容器内形成气液接触，将气体溶于水中，其特征在于，

所述供水管的一端沿纵向设在所述容器内，所述供水管的上端面具有用作排出口的开口，使水由所述排出口向所述容器的容器顶部方向排出。

2.如权利要求1所述的气体溶解装置，其特征在于，还具有由所述容器的内表面向内侧突出的第1限流件，使得由所述排出口向所述容器顶部排出，并沿所述容器的内表面流动的水，由所述第1限流件的突出端向下流向所述容器的内部空间内。

3.如权利要求1或2所述的气体溶解装置，其特征在于，还具有从所述供水管的一端外周面向外侧突出的板状的第2限流件，使得由所述排出口向所述容器顶部排出，并沿所述供水管的外周面流动的水，由所述第2限流件的突出端向下流向所述容器的内部空间内。

4.如权利要求2所述的气体溶解装置，其特征在于，所述第1限流件由从所述容器的内周面向内侧突出的板状部件构成，并具有多个贯穿其表面和背面的贯穿孔。

5.如权利要求3所述的气体溶解装置，其特征在于，所述第2限流件具有多个贯穿其表面和背面的贯穿孔。

6.权利要求2或4所述的气体溶解装置，其特征在于，所述第1限流件的突出的端缘平视时呈波浪状。

7.如权利要求3或5所述的气体溶解装置，其特征在于，所述第2限流件的突出的端缘平视时呈波浪状。

8.如权利要求1～7任一项所述的气体溶解装置，其特征在于，所述容器的顶部呈向外或向内突出的球状弯曲面。

9.如权利要求1～8任一项所述的气体溶解装置，其特征在于，所述排水管的内径小于等于所述供水管的内径。

10.如权利要求1～9任一项所述的气体溶解装置，其特征在于，所述供气机构的所述供给管与所述供水管相连，从所述供水管的排出口将所述气体与所述水一起排出。

11.如权利要求1～10任一项所述的气体溶解装置，其特征在于，所述供水管的横截面积在所述排出口处缩小。

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