JP2001129377A - 気液混合溶解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体に対する気体の溶解比率が良く、溶解時
間が短縮でき、小型化が可能な気液混合溶解装置を提供
する。 【解決手段】 上方中央部に流入口20を形成し下方側に
吐出口22を形成した縦長円筒形の溶解タンク13を設け
る。の流入口20から下方に向けて液体12および気体14を
混合した気液混合体15を噴出し気体14を液体12に溶解す
る噴出手段16を設ける。噴出手段16は、溶解タンク13の
内部11に乱流泡渦24を発生し、気体14による気泡を微細
化して微細気泡27を形成し、内部11に滞留する液体12の
略全体に微細気泡27が発生した状態を形成する。液体12
と気体14との接触面積及び接触時間が確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、曝気装置、気液反
応装置、脱酸装置などに用いられるポンプを用いた気液
混合溶解装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の気液混合溶解装置として
は、例えば図６に示す構成のものが知られている。

【０００３】この図６に示す気液混合溶解装置1aは、タ
ンク時間加圧方式が採られており、例えば渦流ポンプな
どのポンプ２にて加圧された水などによる液体が溶解タ
ンク３に流出される以前の状態で、コンプレッサ４にて
加圧された空気などによる気体が前記液体に流入されて
攪拌混合され、そして、この気体と前記液体とが攪拌混
合された気液混合体が前記溶解タンク３の上方側方部に
形成されている流入口５から前記溶解タンク３の内部６
に流入され、この溶解タンク３の内部６にて前記気体が
前記液体に溶解される構成が採られている。

【０００４】

【表１】 そして、上記気液混合溶解装置1aは、表１に示すよう
に、流速２３．０l/minにて液温２４．０℃の前記液体
（水）を流出させる内容量２１０ｌの前記ポンプ２、お
よび、注入量４．７Nl/minにて前記気体（空気）を流入
させる前記コンプレッサ４を用いて、前記溶解タンク３
の内部６に前記液体に対する前記気体の混合比率、すな
わち気液混合比率２０％の気液混合体を９分間滞留させ
て、この溶解タンク３の内部６を０．４ＭPaに加圧した
場合には、前記溶解液体１．０ｌ中から抽出される前記
気体の抽出量が１３．０ml/lであった。よって、水温２
４．０℃における飽和溶解量に対する溶解比率は１９．
１％である。

【０００５】さらに、前記気液混合溶解装置1aのコンプ
レッサ４による前記気体の注入量が９．１Nl/minと設定
され、前記液体の液温が２４．５℃である気液混合比率
４０％の気液混合体を溶解タンク３の内部６に滞留させ
た場合には、前記溶解液体１．０ｌ中から抽出される前
記気体の抽出量が１７．０ml/lであった。よって、水温
２４．５℃における飽和溶解量に対する溶解比率は２
５．１％である。

【０００６】また、図７に示す構成の気液混合溶解装置
も知られている。

【０００７】この図７に示す気液混合溶解装置1bは、ス
タティックミキサ７を用いた時間加圧方式が採られてお
り、ポンプ２にて加圧された液体が前記スタティックミ
キサ７に流入される以前の状態で、コンプレッサ４にて
加圧された気体が前記液体に流入されて攪拌混合され、
そして、この気体と前記液体とが攪拌混合された気液混
合体が前記スタティックミキサ７に流入され、さらに、
溶解タンク３の流入口５からこの溶解タンク３の内部６
に前記気液混合体が流入され、この溶解タンク３の内部
６にて前記気体が前記液体に溶解される構成が採られて
いる。

【０００８】

【表２】 そして、上記気液混合溶解装置1bは、表２に示すよう
に、流速２３．０l/minにて液温２３．０℃の前記液体
（水）を流出させる内容量２１０ｌの前記ポンプ２、お
よび、注入量２．３Nl/minにて前記気体（空気）を流入
させる前記コンプレッサ４を用いて、前記溶解タンク３
の内部６に気液混合比率１０％の気液混合体を９分間滞
留させて、この溶解タンク３の内部６の圧力を０．４Ｍ
Paに加圧した場合には、前記溶解液体１．０ｌ中から抽
出される前記気体の抽出量が１８．０ml/lであった。よ
って、水温２３．０℃における飽和溶解量に対する溶解
比率は２６．０％である。

【０００９】また、前記気液混合溶解装置1bのコンプレ
ッサ４による前記気体の注入量が４．７Nl/minと設定さ
れ気液混合比率２０％の気液混合体の場合には、前記溶
解液体１．０ｌ中から抽出される前記気体の抽出量が２
６．５ml/lであった。よって、水温２３．０℃における
飽和溶解量に対する溶解比率は３８．３％である。

【００１０】次いで、前記気液混合溶解装置1bのコンプ
レッサ４による前記気体の注入量が６．９Nl/minと設定
され気液混合比率３０％の気液混合体の場合には、前記
溶解液体１．０ｌ中から抽出される前記気体の抽出量が
３１．０ml/lであった。よって、水温２３．０℃におけ
る飽和溶解量に対する溶解比率は４４．８％である。

【００１１】同様に、前記気液混合溶解装置1bのコンプ
レッサ４による前記気体の注入量が９．１Nl/minと設定
され気液混合比率４０％の気液混合体の場合には、前記
溶解液体１．０ｌ中から抽出される前記気体の抽出量が
３７．０ml/lであった。よって、水温２４．０℃におけ
る飽和溶解量に対する溶解比率は５４．４％である。

【００１２】さらに、前記気液混合溶解装置1bのコンプ
レッサ４による前記気体の注入量が１１．６Nl/minと設
定され気液混合比率５０％の気液混合体の場合には、前
記溶解液体１．０ｌ中から抽出される前記気体の抽出量
が４０．０ml/lであった。よって、水温２４．０℃にお
ける飽和溶解量に対する溶解比率は５８．８％である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６お
よび図７に示す気液混合溶解装置1a，1bは、前記溶解タ
ンク３の流入口５から前記液体を流入させる以前の状態
で、前記気体を前記コンプレッサ４にて加圧して前記液
体中に流入させ、さらにこの液体と気体とが混合された
前記気液混合体が前記溶解タンク３の内部６に流入され
て高圧化にてこの溶解タンク３の内部６で前記液体に前
記気体を溶解させる構成である。

【００１４】このため、前記液体に対する前記気体の溶
解比率が比較的低いものであった。よって、前記液体に
前記気体を溶解させる際における溶解比率を向上させる
ことが切望されており、さらには、高濃度に前記液体に
前記気体が溶解した溶解液体を製造することが困難であ
った。

【００１５】また、前記気液混合溶解装置1a，1bを用い
て前記液体に対する前記気体の溶解比率を向上させるた
めには、前記溶解タンク３の内部６における前記液体と
前記気体との接触時間を確保する必要がある。

【００１６】よって、前記溶解タンクの内部６に滞留さ
れる前記液体および気体の量を多大に確保することが必
要であるため、この溶解タンク３の容量を大きくする、
すなわちこの溶解タンク３を大型化しなければならない
という問題を有していた。

【００１７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、液体に対する気体の溶解比率が良く、溶解時間が短
縮でき、小型化が可能な気液混合溶解装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の気液混合
溶解装置は、上方略中央部に形成された流入口、および
下方側に形成された吐出口を備えた略円筒形の溶解タン
クと、この溶解タンクの流入口から下方に向けて液体お
よび気体が混合された気液混合体を噴出させ、この溶解
タンクの内部に乱流泡渦を発生させてこの溶解タンクの
内部にて形成される気泡を微細化させ、この溶解タンク
の内部に滞留される前記液体の略全体に微細化された微
細気泡が発生した状態を形成し、前記気体を前記液体に
溶解させる噴出手段とを具備するものである。

【００１９】そして、液体と気体とが混合された気液混
合体を、溶解タンクの流入口からこの溶解タンクの下方
に向けて噴出手段にて噴出させると、気液混合体が溶解
タンクの内部に滞留される。このとき、溶解タンクの内
部においては、噴出手段にて噴出されたき気液混合体に
て乱流泡渦が発生されて、この溶解タンクの内部に滞留
されている液体中に気体による気泡が形成される。さら
に、この溶解タンクの内部に滞留されている液体中で
は、気体による気泡が微細化されている。そして、この
溶解タンクの内部では、この溶解タンクにて滞留された
液体の略全体に微細化された微細気泡が発生している状
態が形成されている。このとき、液体中に気体が溶解さ
れている。さらに、この溶解タンクの内部にて液体に気
体が溶解された溶解液体が溶解タンクの吐出口から吐出
される。よって、溶解タンクの内部に滞留される液体の
略全体に微細気泡が発生した状態が形成されるため、液
体と気体との接触面積及び接触時間が十分に確保されて
液体に対する気体の溶解比率が向上されるとともに、液
体に対する気体の溶解時間が短縮される。このため、高
濃度に液体中に気体が溶解した溶解液体が製造される。
さらには、容量の小さい小型な溶解タンクを用いること
ができるため、装置本体が小型化される。

【００２０】請求項２記載の気液混合溶解装置は、上方
略中央部に形成された流入口、下方側に形成された吐出
口、および上方側に形成された気体流入口を備えた略円
筒状の溶解タンクと、この溶解タンクの気体流入口から
気体をこの溶解タンクの内部に流入させる気体流入手段
と、前記溶解タンクの流入口から下方に向けて液体を噴
出させ、この溶解タンクの内部に乱流泡渦を発生させて
この溶解タンクの内部にて形成される気泡を微細化さ
せ、この溶解タンクに滞留される前記液体の略全体に微
細化された微細気泡が発生した状態を形成し、前記気体
を前記液体に溶解させる液体噴出手段とを具備するもの
である。

【００２１】そして、溶解タンクの流入口から液体を液
体噴出手段にてこの溶解タンクの内部の下方に向けて噴
出するとともに、溶解タンクの気体流入口から気体を気
体流入手段にてこの溶解タンクの内部に流入すると、こ
の溶解タンクの内部に液体および気体が滞留される。こ
のとき、溶解タンクの内部においては、この溶解タンク
に滞留されている液体中に乱流泡渦が発生され、この溶
解タンクの内部にて形成される気体による気泡が微細化
される。さらに、この溶解タンクの内部では、この溶解
タンクの内部に滞留されている液体の略全体に微細化さ
れた微細気泡が発生する状態が形成される。そして、こ
の状態のとき、液体に気体が溶解している。よって、溶
解タンクの内部に滞留される液体の略全体に微細気泡が
発生した状態が形成されるため、液体と気体との接触面
積及び接触時間が十分に確保され、液体に対する気体の
溶解比率が向上されるとともに、液体に対する気体の溶
解時間が短縮される。このため、高濃度に液体中に気体
が溶解した溶解液体が製造される。さらには、容量の小
さい小型な溶解タンクを用いることができるため、装置
本体が小型化される。

【００２２】請求項３記載の気液混合溶解装置は、請求
項１または２記載の気液混合溶解装置において、略中央
部に流出口が少なくとも一つ以上開口形成された略板状
の仕切部を溶解タンクの内部に少なくとも一つ以上配設
し、この溶解タンクの内部を直列多段式に形成するもの
である。

【００２３】そして、流出口が少なくとも一つ以上開口
形成されている仕切部を少なくとも一つ以上溶解タンク
の内部に配設し、この溶解タンクの内部を直列多段式に
形成した場合には、溶解タンクの内部に噴出された液体
は、まず溶解タンクの流入口側に形成されている第１の
層に滞留され、この第１の層にて液体中に気体が溶解さ
れる。次いで、第１の層の下方に配設されている仕切部
の流出口から第１の層にて気体が液体に溶解された溶解
液体が流出され、この第１の層の下方に形成されている
第２の層に滞留されるとともに、第１の層にて液体に溶
解されなかった気体が仕切部の流出口から第２の層に流
出される。そして、この第２の層にて再度この溶解液中
に気体が溶解される。よって、液体と気体との接触面積
及び接触時間がさらに十分に確保されるため、液体に対
する気体の溶解比率がさらに向上されるとともに、液体
に気体を一定量溶解させるために必要な溶解時間が短縮
される。このため、高濃度に液体中に気体が溶解した溶
解液体がさらに容易に製造される。また、液体に対する
気体の溶解比率がさらに向上されるため、容量の小さい
小型な溶解タンクを用いることができ、装置本体が小型
に成形される。

【００２４】請求項４記載の気液混合溶解装置は、請求
項１ないし３いずれかに記載の気液混合溶解装置におい
て、下方側に形成された副吐出口と、上方略中央部に形
成され溶解タンクの吐出口または前記副吐出口に接続さ
れた副流入口とを備えた副溶解タンクを少なくとも一つ
以上具備するものである。

【００２５】そして、溶解タンクの吐出口を副溶解タン
クの副流入口に接続して、この溶解タンクの内部に液体
を噴出させるとともに、気体を流入させると、この溶解
タンクの内部にて液体中に気体が溶解された溶解液体、
およびこの溶解タンクの内部にて液体中に溶解されなか
った気体が、溶解タンクの吐出口から吐出されて副溶解
タンクの副流入口から流入される。そして、この副溶解
タンクの内部では、溶解タンクの内部にて気体が溶解さ
れた溶解液体に、再度この副溶解タンクに流入された気
体が溶解される。よって、液体と気体との接触面積及び
接触時間がさらに十分に確保され、液体に対する気体の
溶解比率がさらに向上される。このため、高濃度に液体
中に気体が溶解した溶解液体がさらに容易に製造され
る。

【００２６】請求項５記載の気液混合溶解装置は、請求
項１ないし４いずれかに記載の気液混合溶解装置におい
て、溶解タンクまたは副溶解タンクの底部の略中央部に
は、中心からこの溶解タンクの流入口または前記副溶解
タンクの副流入口に向けて湾曲する乱流促進板が内設さ
れているものである。

【００２７】そして、中心から溶解タンクの流入口また
は副溶解タンクの副流入口に向けて湾曲する乱流促進板
を溶解タンクまたは副溶解タンクに配設することによ
り、溶解タンクまたは副溶解タンクの内部に滞留された
液体中に形成される乱流泡渦の相がより長く形成され
る。よって、溶解タンクまたは副溶解タンクの内部にお
ける液体中の微細気泡の攪拌作用が向上されるので、溶
解タンクまたは副溶解タンクの内部における液体に対す
る気体の溶解比率がさらに向上されるとともに、溶解タ
ンクまたは副溶解タンクの内部における液体に、気体が
一定量溶解するために必要な溶解時間が短縮される。

【００２８】請求項６記載の気液混合溶解装置は、請求
項１ないし４いずれかに記載の気液混合溶解装置におい
て、溶解タンクまたは副溶解タンクの底部の略中央部に
は、中心からこの溶解タンクの吐出口または前記副溶解
タンクの副吐出口に向けて拡開する乱流促進板が内設さ
れているものである。

【００２９】そして、中心から溶解タンクの吐出口また
は副溶解タンクの副吐出口に向けて拡開する乱流促進板
を溶解タンクまたは副溶解タンクに配設することによ
り、溶解タンクまたは副溶解タンクの内部に滞留された
液体中に形成される乱流泡渦の相がより長く形成され
る。よって、溶解タンクまたは副溶解タンクの内部にお
ける液体中の微細気泡の攪拌作用が向上されるので、溶
解タンクまたは副溶解タンクの内部における液体に対す
る気体の溶解比率がさらに向上されるとともに、溶解タ
ンクまたは副溶解タンクの内部における液体に、気体が
一定量溶解するために必要な溶解時間が短縮される。

【００３０】請求項７記載の気液混合溶解装置は、請求
項１ないし６いずれかに記載の気液混合溶解装置におい
て、溶解タンクの内径寸法および高さ寸法に対して、こ
の溶解タンクの内部にて形成される液体の乱流泡渦の相
がより長く形成されるように、前記溶解タンクの流入口
から噴出される前記液体の噴出流速と、この溶解タンク
の内部における前記液体の滞留時間とが調節されている
ものである。

【００３１】そして、溶解タンクの内部にて形成される
乱流泡渦の相がより長く形成されるように、溶解タンク
の内径寸法および高さ寸法に対して、この溶解タンクの
流入口から噴出される液体の噴出流速と、前記溶解タン
クの内部における前記液体の滞留時間とを適宜に調節す
る。この結果、溶解タンクの内部に滞留される液体に対
する気体の溶解比率が向上されるとともに、一定量の液
体中に一定量の気体が溶解するために必要な溶解時間が
短縮される。よって、高濃度に液体中に気体が溶解され
た溶解液体が容易に製造される。

【００３２】請求項８記載の気液混合溶解装置は、請求
項７記載の気液混合溶解装置において、溶解タンクの流
入口から噴出される液体の噴出流速を約２．０m/s 以上
とし、前記溶解タンクの内部における前記液体の滞留時
間を約５．０sec 以上、２４．０sec 以下とし、前記溶
解タンクの高さ寸法をこの溶解タンクの内径寸法の約２
倍以上、５倍以下とするものである。

【００３３】そして、内径寸法の約２倍以上、５倍以下
の高さ寸法を有する溶解タンクの内部に噴出される液体
の噴出流速を約２．０m/s 以上とし、この溶解タンクの
内部における液体の滞留時間を約５．０sec 以上、２
４．０sec 以下と設定すると、溶解タンクの内部に滞留
される液体中に気体が溶解する際における溶解比率がさ
らに向上されるとともに、一定量の液体中に一定量の気
体が溶解するために必要な溶解時間がさらに短縮され
る。よって、高濃度に液体中に気体が溶解された溶解液
体がさらに容易に製造される。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の気液混合溶解装置
における実施の一形態の構成について図面を参照して説
明する。

【００３５】図１において、10は気液混合溶解装置で、
この気液混合溶解装置10は、内部11に例えば水などの液
体12が滞留される略縦長円筒形状の溶解塔13a としての
溶解タンク13と、この溶解タンク13に前記液体12および
例えば空気などの気体14が攪拌混合された気液混合体15
を噴出させる噴出手段16とを具備している。さらに、こ
の気液混合溶解装置10は、前記溶解タンク13にて前記液
体12中に前記気体14が溶解された溶解液体17、およびこ
の溶解タンク13の内部11にて前記液体12中に溶解されな
かった前記気体14中における残留気体18が流入される副
溶解タンク19a，19b を、例えば２基具備している。

【００３６】また、この気液混合溶解装置10は、例え
ば、加圧浮上用溶解装置（微細気泡発生装置）、曝気装
置、気液反応装置、脱酸装置およびその他気液溶解槽な
どに用いられる装置であり、前記液体12に前記気体14を
混合溶解させるためのものである。

【００３７】そして、前記溶解タンク13は、この溶解タ
ンク13の上方略中央部に位置するとともにこの溶解タン
ク13の下方に向けて開口形成された流入口20と、この溶
解タンク13の下方側に位置する底部21の略中央部に開口
形成された吐出口22とを備えている。また、この溶解タ
ンク13は、前記流入口20から前記気液混合体15が噴出さ
れた際に、この溶解タンク13の内部11に前記気液混合体
15が一定量滞留されてこの溶解タンク13の内部11が約
０．４ＭPaに加圧された状態となるように構成されてお
り、さらに、前記溶解液体17および前記残留気体18が前
記吐出口22から流出するように構成されている。

【００３８】さらに、前記溶解タンク13の底部21の略中
央部には、中心からこの溶解タンク13の流入口20に向け
て湾曲する凹弧面状の乱流促進板23が内設されている。
この乱流促進板23は、前記溶解タンク13の内部11にて形
成される乱流泡渦24の相、すなわちこの乱流泡渦24の高
さおよび大きさがより長く形成される凹弧面状に形成さ
れている。また、前記溶解タンク13は、この溶解タンク
13の高さ寸法が、この溶解タンク13の内径寸法の約２倍
以上、５倍以下となるように構成されている。

【００３９】次いで、前記噴出手段16は、前記液体12を
加圧して前記溶解タンク13の流入口20から前記液体12を
噴出させる、例えば渦流ポンプなどのポンプ25と、前記
気体14を加圧して前記液体12が前記溶解タンク13の内部
11に噴出される以前の状態で、前記液体12に前記気体14
を攪拌混合させるコンプレッサ26とを備えている。

【００４０】そして、この噴出手段16は、前記ポンプ25
にて加圧された前記液体12に、前記コンプレッサ26にて
加圧された前記気体14を攪拌混合させて前記気液混合体
15を形成し、この気液混合体15を前記溶解タンク13の流
入口20から下方に向けて噴出させ、さらに、この溶解タ
ンク13の内部11に滞留されている前記気液混合体15中に
前記乱流泡渦24を発生させてこの溶解タンク13の内部11
にて形成される気泡を微細化させて、例えば４mmから５
mm程度の微細気泡27を形成し、この溶解タンク13の内部
11に滞留されている前記液体12の略全体に前記微細気泡
27が発生している状態を形成するように構成されてい
る。

【００４１】ここで、前記微細気泡27は、前記溶解タン
ク13の内部11で前記乱流泡渦24にて、例えば蛙の卵のよ
うに、この微細気泡27が十分に満たされた状態となり、
さらには、激しく乱流されている。

【００４２】また、前記流入口20は、前記溶解タンク13
の内部11にて形成される前記乱流泡渦24の相がより長く
形成されるように、この溶解タンク13の内径寸法および
高さ寸法に対して、この溶解タンク13の流入口20から噴
出される前記液体12の噴出流速と、この溶解タンク13の
内部11における前記液体12の滞留時間とが適宜に調節さ
れている。さらに、この流入口20は、前記液体12の噴出
流速が約２．０m/s 以上となり、さらに、前記液体12の
滞留時間が約５．０sec 以上、２４．０sec 以下となる
ように設定されている。

【００４３】さらに、前記副溶解タンク19a ，19b は、
この副溶解タンク19a ，19b の上方略中央部に位置する
とともにこの副溶解タンク19a ，19b の下方に向けて開
口形成された副流入口30a ，30b と、この副溶解タンク
19a ，19b の下方側に位置する底部29a ，29b の略中央
部に開口形成された副吐出口31a ，31b とを備えてい
る。

【００４４】そして、この副溶解タンク19a ，19b の底
部29a ，29b の略中央部には、中心からこの副溶解タン
ク19a ，19b の副流入口30a ，30b に向けて湾曲する凹
弧面状の前記乱流促進板23が内設されている。また、こ
の副溶解タンク19a ，19b は、図１に示すように、２基
設置されており、一方の前記副溶解タンク19a の副流入
口30a が前記溶解タンク13の吐出口22に接続され、他方
の前記副溶解タンク19b の副流入口30b が前記一方の副
溶解タンク19a の副吐出口31a に接続されている。

【００４５】そして、前記一方の副溶解タンク19a は、
前記溶解タンク13にて前記液体12中に前記気体14が溶解
された際における前記溶解液体17、および前記溶解タン
ク13にて前記液体12中に前記気体14を溶解されなかった
前記残留気体18が、前記溶解タンク13の吐出口22から吐
出されこの一方の副溶解タンク19a の副流入口30a に流
入されるように構成されている。また、この一方の副溶
解タンク19a は、この一方の副溶解タンク19a の内部32
a に流入された前記溶解液体17に前記残留気体18が溶解
されるように構成されている。

【００４６】また、前記他方の副溶解タンク19b は、前
記一方の副溶解タンク19a にて前記溶解液体17に前記残
留気体18が溶解された際における濃溶解液体33、および
前記一方の副溶解タンク19a にて前記溶解液体17中に前
記残留気体18を溶解されなかった希残留気体34が、前記
一方の副溶解タンク19a の副吐出口31a から吐出されこ
の他方の副溶解タンク19b の副流入口30b に流入される
ように構成されている。

【００４７】さらに、この他方の副溶解タンク19b は、
この他方の副溶解タンク19b の内部32b に流入された前
記濃溶解液体33に、前記希残留気体34が溶解されて高濃
度溶解液体35が形成され、かつこの他方の副溶解タンク
19b の内部32b に希薄残留気体36が残留排出するように
構成されている。

【００４８】次に、上記実施の一形態における気液混合
溶解装置の作用について説明する。

【００４９】まず、噴出手段16のポンプ25にて液体12が
加圧されて溶解タンク13に送られる。このとき、液体12
が溶解タンク13に送られる以前の状態で、噴出手段16の
コンプレッサ26にて加圧された気体14が液体12に流入さ
れる。そしてこの状態で、液体12に気体14が攪拌混合さ
れて気液混合体15が形成される。さらに、この気液混合
体15が溶解タンク13の流入口20からこの溶解タンク13の
内部11に下方に向けて噴出される。

【００５０】この気液混合体15が溶解タンク13に下方に
向けて噴出されると、この溶解タンク13の内部11には、
一定量の気液混合体15が滞留される。そして、溶解タン
ク13に滞留されている液体12中には、この溶解タンク13
の内部11の略中央部で上方から下方に向けて流れ、さら
に溶解タンク13の内部11の周辺部で下方から上方に向け
て流れる乱流泡渦24が発生する。また、この溶解タンク
13の内部11に滞留されている液体12中には、気体14が気
泡として形成されており、この気泡14が微細化されて微
細気泡27が形成される。

【００５１】さらに、この溶解タンク13の内部11には、
この溶解タンク13の内部11に滞留されている液体12の略
全体に微細気泡27が発生した状態が形成される。このと
き、液体12に気体14が溶解されて溶解液体17が形成さ
れ、さらに液体12に溶解されなかった気体14が残留気体
18となる。

【００５２】そして、この溶解液体17および残留気体18
が溶解タンク13の吐出口22から流出され、一方の副溶解
タンク19a の副流入口30a から下方に向けてこの一方の
副溶解タンク19a の内部32a に流入される。

【００５３】このとき、この一方の副溶解タンク19a の
内部32a では、溶解液体17および残留気体18が一定量滞
留され、溶解タンク13の場合とほぼ同様に、乱流泡渦24
が発生して残留気体18が気泡となり、さらにこの気泡が
微細化されて微細気泡27が形成され、この一方の副溶解
タンク19a の内部32a に滞留される溶解液体17の略全体
に微細気泡27が発生した状態が形成される。また、この
状態で溶解液体17に残留気体18が溶解されて濃溶解液体
33が形成され、さらにこの溶解液体17に溶解されなかっ
た残留気体18が希残留気体34となる。

【００５４】さらに、この濃溶解液体33および希残留気
体34が一方の副溶解タンク19a の副吐出口31a から流出
され、他方の副溶解タンク19b の副流入口30b から下方
に向けてこの他方の副溶解タンク19b の内部32b に流入
される。

【００５５】このとき、この他方の副溶解タンク19b の
内部32b では、濃溶解液体33および希残留気体34が一定
量滞留され、乱流泡渦24が発生して希残留気体34が気泡
となり、さらにこの気泡が微細化されて微細気泡27が形
成され、この他方の副溶解タンク19b の内部32b に滞留
される濃溶解液体33の略全体に微細気泡27が発生した状
態が形成される。またこの状態で、濃溶解液体33に希残
留気体34が溶解されて高濃度溶解液体35が形成される。

【００５６】そして、この高濃度溶解液体35が他方の副
溶解タンク19b の副吐出口31b から流出される。またこ
のとき、高濃度溶解液体35に溶解されなかった希薄残留
気体36は外部に取り除かれる。

【００５７】上述したように、上記実施の一形態では、
ポンプ25にて加圧された液体12に、コンプレッサ26にて
加圧された気体14を流入させ、この液体12と気体14とを
攪拌混合させ、気液混合体15を溶解タンク13の流入口20
からこの溶解タンク13の内部11に噴出させると、この溶
解タンク13の内部11では、気液混合体15が一定量滞留さ
れ、この気液混合体15中に乱流泡渦24が発生し、この溶
解タンク13の内部11に滞留された液体12の略全体に微細
気泡27が発生した状態が形成される。

【００５８】このため、液体12と気体14との攪拌混合性
能が良いので、液体12と気体14との反応速度が良く、反
応時間の短縮化が可能となるとともに、液体12に対する
気体14の溶解比率を向上できる。よって、高濃度に液体
12中に気体14が溶解した高濃度溶解液体35が製造でき
る。

【００５９】さらには、容量の小さい小型な溶解タンク
13を用いることができるため、装置本体を小型に形成す
ることができ、設置面積が削減できる。また、噴出手段
16のポンプ25およびコンプレッサ26なども通常用いられ
るのもので足りるため、構成が簡略となり、省エネルギ
で済み、構成が簡単で陸上に設置するタイプであるた
め、メンテナンスが容易である。さらに、液体中に投げ
込むタイプに比べると、装置本体が投げ込む深さなどに
影響されないため、取り扱いが容易である。

【００６０】また、溶解タンク13にて液体12に気体14が
溶解された溶解液体17および残留気体18が、この溶解タ
ンク13の吐出口22から流出されて一方の副溶解タンク19
a の副流入口30a から流入され、この一方の副溶解タン
ク19a にて溶解液体17に残留気体18が溶解された濃溶解
液体33および希残留気体34が、この一方の副溶解タンク
19a の副吐出口31a から流出されて他方の副溶解タンク
19b の副流入口30b から流入され、さらに、この他方の
副溶解タンク19b にて濃溶解液体33に希残留気体34が溶
解された高濃度溶解液体35が、この他方の副溶解タンク
19b の副吐出口31b から流出される。

【００６１】よって、液体12と気体14との接触面積及び
接触時間がさらに十分に確保できるので、液体12に対す
る気体14の溶解比率をさらに向上できる。このため、高
濃度に液体12中に気体14が溶解した高濃度溶解液体35が
さらに容易に製造できる。

【００６２】そして、溶解タンク13および副溶解タンク
19a ，19b には、乱流促進板23が内設されている。この
ため、溶解タンク13の内部11および副溶解タンク19a ，
19bの内部32a ，32b にて形成される乱流泡渦24の相が
より長く形成される。よって、溶解タンク13の内部11お
よび副溶解タンク19a ，19b の内部32a ，32b における
微細気泡27の攪拌作用を向上できるので、この溶解タン
ク13の内部11および副溶解タンク19a ，19b の内部32a
，32b における液体12に対する気体14の溶解比率を向
上できるとともに、液体12に気体14が一定量溶解するた
めに必要な溶解時間を短縮できる。

【００６３】さらに、内径寸法の約２倍以上、５倍以下
の高さ寸法を有する溶解タンク13の内部11に噴出される
気液混合体15中の液体12の噴出流速を約２．０m/s 以上
とし、この溶解タンク13の内部11における液体12の滞留
時間を約５．０sec 以上、２４．０sec 以下と設定する
と、溶解タンク13の内部11において、微細気泡27の浮力
にてこの溶解タンク13の内部11に滞留されている液体12
の液面に微細気泡27が浮上することなく、この微細気泡
27が乱流する液体12中における範囲が狭くなることな
く、かつこの溶解タンク13の内部11に必要以上の気体溜
まりが形成されることなく、この溶解タンク13の内部11
において乱流泡渦24が発生し液体12の略全体に微細気泡
27が発生した状態が形成される。

【００６４】このため、溶解タンク13の内部11に滞留さ
れる液体12中に気体14が溶解する際における溶解比率を
さらに向上できるとともに、一定量の液体12中に一定量
の気体14が溶解するために必要な溶解時間をさらに短縮
できる。よって、高濃度に液体12中に気体14が溶解され
た高濃度溶解液体35がさらに容易に製造できる。

【００６５】また、溶解タンク13の内径寸法および高さ
寸法に対して、溶解タンク13の流入口20から噴出される
気液混合体15中の液体12の流入量および噴出流速と、こ
の溶解タンク13の内部11における液体12の流速とを適宜
に調節すると、この溶解タンク13の内部11にて形成され
る乱流泡渦24の相がより長く形成される。

【００６６】このため、溶解タンク13の内部11に滞留さ
れる液体12に対する気体14の溶解比率を向上できるとと
もに、一定量の液体12に一定量の気体14が溶解するため
に必要な溶解時間を短縮できる。よって、高濃度に液体
12に気体14が溶解した高濃度溶解液体35を容易に製造で
きる。

【００６７】なお、上記実施の一形態では、溶解タンク
13および副溶解タンク19a ，19b に乱流促進板23が内設
されているが、この乱流促進板23は、この乱流促進板23
の下方に微細気泡27が十分に通過し、かつ溶解タンク13
の吐出口22および副溶解タンク19a ，19b の副吐出口31
a ，31b から微細気泡27が十分に流出される形状に形成
されていることが望ましい。

【００６８】そして、上記のように乱流促進板23を形成
することにより、溶解タンク13の内部11および副溶解タ
ンク19a ，19b の内部11の上方に気体14による気体溜ま
りの形成が解消できる。

【００６９】また、溶解タンク13および副溶解タンク19
a ，19b には乱流促進板23が内設されているが、このよ
うな構成に限定されることはなく、溶解タンク13の底部
21および副溶解タンク19a ，19b の底部29a ，29b の形
状を、乱流促進板23と同様の凹弧面状に形成することも
できる。これにより、溶解タンク13の内部11および副溶
解タンク19a ，19b の内部32a ，32b にて形成される乱
流泡渦24および微細気泡27が効率良く形成されるため、
液体12に対する気体14の溶解比率を向上できる。

【００７０】次に、本発明の気液混合溶解装置における
他の実施の形態について図２を参照して説明する。

【００７１】この図２に示す気液混合溶解装置10は、内
部11に液体12および気体14が滞留される直列多段式の略
縦長円筒形状の溶解タンク13と、この溶解タンク13の内
部11に前記気体14を流入させる気体流入手段40と、この
溶解タンク13の内部11に前記液体12を噴出させる液体噴
出手段41とを具備している。

【００７２】そして、前記溶解タンク13は、略中央部に
流出口42が開口形成された略板状の仕切部43がこの溶解
タンク13の内部11に、例えば２枚配設されており、この
溶解タンク13の内部11が第１の層44、第２の層45および
第３の層46を有する直列３段式に形成されている。ま
た、この溶解タンク13は、この溶解タンク13の上方略中
央部に流入口20が開口形成されているとともに、この溶
解タンク13の底部21の略中央部に吐出口22が開口形成さ
れている。さらに、前記溶解タンク13は、この溶解タン
ク13の上方側の側方部に気体流入口47が開口形成されて
いる。

【００７３】また、この溶解タンク13の第１の層44、第
２の層45および第３の層46それぞれにおける下方略中央
部には、中心からこの溶解タンク13の吐出口22に向けて
拡開する、すなわち中心部が上方に向けて突出した、例
えば円錐状の乱流促進板23が内設されている。そして、
前記第３の層46の下方に配設されている前記乱流促進板
23は、前記溶解タンク13の吐出口22から流出された前記
気体14にて形成される気泡が、この気泡による浮力によ
り再び前記第３の層46に戻り、この第３の層46の気体溜
まりを増加させないように構成されている。

【００７４】さらに、前記第１の層44は、この第１の層
44に流入される前記液体12および前記気体14を攪拌混合
させる気液混合塔48として構成されている。また、前記
第２の層45は、この第２の層45に流入される溶解液体17
に残留気体18を溶解させる溶解塔13a として構成されて
いる。そして、前記第３の層46は、この第３の層46に流
入されて溶解された高濃度溶解液体35と、この第３の層
にて残留している希薄残留気体36とを分離させる分離塔
49として構成されている。

【００７５】また、前記気体流入手段40は、コンプレッ
サ26にて加圧された前記気体14を前記溶解タンク13の気
体流入口47からこの溶解タンク13の第1の層44に流入さ
せるように構成されている。

【００７６】そして、前記液体噴出手段41は、ポンプ25
にて加圧された前記液体12を前記溶解タンク13の流入口
20からこの溶解タンク13の第1の層44に下方に向けて前
記液体12を噴出させるように構成されている。また、こ
の液体噴出手段41は、前記溶解タンク13の第１の層44、
第２の層45および第３の層46それぞれに滞留される前記
液体12中に乱流泡渦24を発生させ、この溶解タンク13の
第１の層44、第２の層45および第３の層46それぞれにて
形成される前記気体14による気泡を微細化させ、さら
に、この溶解タンク13の第１の層44、第２の層45および
第３の層46それぞれに滞留される前記液体12の略全体に
微細化された微細気泡27が発生した状態を形成し、前記
気体14を前記液体12に溶解させ高濃度溶解液体35が形成
されるように構成されている。

【００７７】ここで、上記に示す気液混合溶解装置10に
おける構成以外については、図１に示す気液混合溶解装
置10と同一であるため、その説明を省略する。

【００７８】次に、上記気液混合溶解装置における作用
について説明する。

【００７９】まず、気体流入手段40のコンプレッサ26に
て気体14を加圧して溶解タンク13の気体流入口47からこ
の溶解タンク13の第１の層44に気体14が流入されるとと
もに、液体噴出手段41のポンプ25にて液体12が加圧され
て溶解タンク13の流入口20からこの溶解タンク13の第１
の層44に液体12が下方に向けて噴出される。

【００８０】このとき、溶解タンク13の第１の層44で
は、液体12と気体14とが攪拌混合されて気液混合体15が
形成され、この気液混合体15が一定量滞留される。ま
た、溶解タンク13の第１の層44に滞留されている液体12
中には、乱流泡渦24が発生して液体12中における気泡が
微細化されて微細気泡27が形成され、この微細気泡27が
液体12の略全体に発生した状態が形成される。この状態
で、液体12に気体14が溶解されて溶解液体17が形成され
るとともに、液体12に溶解されなかった気体14が残留気
体18となる。

【００８１】そして、溶解液体17および残留気体18が第
１の層44の下方に配設されている仕切部43の流出口42か
ら溶解タンク13の第２の層45に流入される。

【００８２】このとき、この第２の層45では、溶解液体
17および残留気体18が攪拌混合されて一定量滞留され
る。また、この第２の層45に滞留される溶解液体17中に
は、乱流泡渦24が発生し、気泡が微細化されて微細気泡
27が形成され、この微細気泡27が溶解液体17の略全体に
発生した状態が形成される。

【００８３】この状態で、溶解液体17に残留気体18が溶
解されて濃溶解液体33が形成されるとともに、溶解液体
17に溶解されなかった残留気体18が希残留気体34とな
る。

【００８４】次いで、濃溶解液体33および希残留気体34
が第２の層45の下方に配設されている仕切部43の流出口
42から溶解タンク13の第３の層46に流入される。

【００８５】このとき、この第３の層46では、濃溶解液
体33および希残留気体34が攪拌混合されて一定量滞留さ
れる。また、この第３の層46に滞留される濃溶解液体33
中には、乱流泡渦24が発生し、気泡が微細化されて微細
気泡27が形成され、この微細気泡27が濃溶解液体33の略
全体に発生した状態が形成される。

【００８６】この状態で、濃溶解液体33に希残留気体34
が溶解されて高濃度溶解液体35が形成され、かつこの高
濃度溶解液体35に溶解されなかった気体14が希薄残留気
体36となる。

【００８７】さらに、高濃度溶解液体35が第３の層46の
下方に配設されている仕切部43の流出口42から流出さ
れ、さらに溶解タンク13の吐出口22から流出されて、こ
の高濃度溶解液体35が取得される。

【００８８】上述したように、上記実施の形態では、気
体流入手段40のコンプレッサ26にて加圧された気体14を
溶解タンク13の気体流入口47から第１の層44に流入させ
るとともに、液体噴出手段41のポンプ25にて加圧された
液体12を溶解タンク13の流入口20から下方に向けて噴出
させると、この溶解タンク13の吐出口22から高濃度溶解
液体35が吐出されるように構成されている。このため、
図１に示す気液混合溶解装置10と同様の作用効果を有す
る。

【００８９】また、溶解タンク13が仕切部43にて直列多
段式に形成されているため、液体12と気体14との接触面
積及び接触時間がさらに十分に確保できる。よって、液
体12に対する気体14の溶解比率をさらに向上できるとと
もに、一定量の液体12に一定量の気体14を溶解させるた
めに必要な溶解時間を短縮できる。

【００９０】このため、高濃度に液体12中に気体14が溶
解した高濃度溶解液体35をさらに容易に製造できる。さ
らに、液体12に対する気体14の溶解比率をさらに向上で
きるため、容量の小さい小型な溶解タンク13を用いるこ
とができ、装置本体をさらに小型に成形できる。

【００９１】なお、上記実施の形態では、溶解タンク13
の第１の層44、第２の層45および第３の層46それぞれの
下方略中央部に、円錐状の乱流促進板23が内設されてい
るが、このような構成に限定されることはなく、仕切部
43および溶解タンク13の底部21の形状を凹弧面状に形成
することにより、溶解タンク13の第１の層44、第２の層
45および第３の層46にて形成される乱流泡渦24の相をよ
り長く形成することができる。このため、乱流促進板23
を内設した場合に比べると、効率は良くないが、液体12
に対する気体14の溶解比率を向上できる。

【００９２】さらに、乱流促進板23が円錐状に形成され
ている構成について説明したが、このような構成に限定
されることはなく、溶解タンク13に内設された状態で、
中心からこの溶解タンク13の吐出口22に向けて拡開する
形状であればどのような形状であっても、上記実施の形
態と同様の効果を有する。よって、乱流促進板23は、例
えば、角錐状、円錐台状、角錐台状、および、これらが
段階的に拡開された形状であってもよい。

【００９３】また、溶解タンク13の内部11には、２枚の
仕切部43が配設され第１の層44、第２の層45および第３
の層46を有する直列三段式に形成されているが、このよ
うな構成に限定されることはなく、少なくとも１枚以上
の仕切部43が配設されて溶解タンク13の内部11が直列多
段式に形成されている構成であればよい。例えば、溶解
タンク13の内部11に４枚の仕切部43が配設され第１の層
44、第２の層45、第３の層46、第４の層50および第５の
層51を有する直列５段式に形成することもできる。そし
て、このように構成することにより、さらに液体12に対
する気体14の溶解比率をさらに向上できる。

【００９４】

【実施例】以下、本発明の気液混合溶解装置における実
施例について図３を参照して説明する。

【００９５】この図３に示す気液混合溶解装置10は、底
部21に乱流促進板23が内設されていない直列多段式の溶
解タンク13が用いられている。また、この気液混合溶解
装置10は、内径寸法φ１００mmの溶解タンク13の流入口
20から気液混合体15を気液混合比率１０％、すなわち、
ポンプ25にて液体12（水）が２１．０l/min で噴出され
るとともに、コンプレッサ26にて気体14（空気）が２．
１Nl/minで流入され、かつ溶解タンク13の内部11が０．
４ＭPaに加圧されるように構成されている。

【００９６】そして、図３（ａ）に示すように、溶解タ
ンク13の流入口20が内径寸法３／８Ｂ、すなわちφ１２
mm程度に形成され、この溶解タンク13における溶解塔13
a としての第１の層44の高さ寸法は８８０mmで、分離塔
49としての第２の層45の高さ寸法は４４０mmであり、か
つ第１の層44と第２の層45との間に配設された仕切部43
に内径寸法φ４．０mmの流出口42が９つ開口されている
気液混合溶解装置10に、液温２５．５℃の液体12を噴出
させた場合には、１．０ｌの溶解液体17中からのにおけ
る気体14の溶解量が５４．０ml/lであった。よって、上
記条件下における溶解比率は、８１．３％となる。

【００９７】また、図３（ｂ）に示すように、溶解タン
ク13の流入口20が内径寸法３／８Ｂ、すなわちφ１２mm
程度に形成され、この溶解タンク13における溶解塔13a
としての第１の層44の高さ寸法は４４０mmで、溶解塔13
a としての第２の層45の高さ寸法は４４０mmで、分離塔
49としての第３の層46の高さ寸法は４４０mmであり、第
１の層44と第２の層45との間に配設された仕切部43に内
径寸法φ１２．０mmの流出口42が１つ開口され、かつ第
２の層45と第３の層46との間に配設された仕切部43に内
径寸法φ４．０mmの流出口42が９つ開口されている気液
混合溶解装置10に、液温２５．０℃の液体12を噴出させ
た場合には、１．０ｌの濃溶解液体33中における気体14
の溶解量が６３．５ml/lであった。よって、上記条件下
における溶解比率は、９５．１％となる。

【００９８】さらに、図３（ｃ）に示すように、溶解タ
ンク13の流入口20が内径寸法３／８Ｂ、すなわちφ１２
mm程度に形成され、この溶解タンク13における溶解塔13
a としての第１の層44の高さ寸法は４４０mmで、溶解塔
13a としての第２の層45の高さ寸法は４４０mmで、分離
塔49としての第３の層46の高さ寸法は４４０mmであり、
第１の層44と第２の層45との間に配設された仕切部43お
よび第２の層45と第３の層46との間に配設された仕切部
43に内径寸法φ４．０mmの流出口42がそれぞれ９つ開口
されている気液混合溶解装置10に、液温２５．５℃の液
体12を噴出させた場合には、１．０ｌの濃溶解液体33中
における気体14の溶解量が６１．０ml/lであった。よっ
て、上記条件下における溶解比率は、９１．９％とな
る。

【００９９】そして、図３（ｄ）に示すように、溶解タ
ンク13の流入口20が内径寸法１／２Ｂ、すなわちφ１６
mm程度に形成され、この溶解タンク13における気液混合
塔48としての第１の層44の高さ寸法は９０mmで、溶解塔
13a としての第２の層45の高さ寸法は１５０mmで、溶解
塔13a としての第３の層46の高さ寸法は２２０mmで、分
離塔49としての第４の層50の高さ寸法は４４０mmであ
り、第１の層44と第２の層45との間に配設された仕切部
43および第３の層46と第４の層50との間に配設された仕
切部43に内径寸法φ４．０mmの流出口42がそれぞれ９つ
開口され、かつ第２の層45と第３の層46との間に配設さ
れた仕切部43に内径寸法φ１０．５mmの流出口42が１つ
開口されている気液混合溶解装置10に、液温２２．５℃
の液体12を噴出させた場合には、１．０ｌの濃溶解液体
33中における気体14の溶解量が４８．５ml/lであった。
よって、上記条件下における溶解比率は、６８．９％と
なる。

【０１００】さらに、図３（ｅ）に示すように、溶解タ
ンク13の流入口20が内径寸法３／８Ｂ、すなわちφ１２
mm程度に形成され、この溶解タンク13における溶解塔13
a としての第１の層44の高さ寸法は２２０mmで、溶解塔
13a としての第２の層45の高さ寸法は３２０mmで、溶解
塔13a としての第３の層46の高さ寸法は４４０mmで、分
離塔49としての第４の層50の高さ寸法は４４０mmであ
り、第１の層44と第２の層45との間に配設された仕切部
43および第２の層45と第３の層46との間に配設された仕
切部43に内径寸法φ１２．０mmの流出口42がそれぞれ１
つ開口され、かつ第３の層46と第４の層50との間に配設
された仕切部43に内径寸法φ４．０mmの流出口42が９つ
開口されている気液混合溶解装置10に、液温２６．０℃
の液体12を噴出させた場合には、１．０ｌの高濃度溶解
液体35中における気体14の溶解量が６４．０ml/lであっ
た。よって、上記条件下における溶解比率は、９７．６
％となる。

【０１０１】上述したように、上記実施例では、仕切部
43にて溶解タンク13の内部11をより直列多段式に形成す
ることにより、液体12に対する気体14の溶解比率を向上
させることができる。また、溶解タンク13の内部11に形
成されている溶解塔13a としての各層は、適度な高さ寸
法を有するように設けることによって溶解比率を向上で
きる。

【０１０２】次に、本発明の気液混合溶解装置における
他の実施例について図４を参照して説明する。

【０１０３】この図４に示す気液混合溶解装置10は、底
部21に乱流促進板23が内設されている直列多段式の溶解
タンク13が用いられている。また、この気液混合溶解装
置10は、図３と同様に、内径寸法φ１００mmの溶解タン
ク13の流入口20から気液混合体15を気液混合比率１０
％、すなわち、ポンプ25にて液体12（水）が２１．０l/
min で噴出されるとともに、コンプレッサ26にて気体14
（空気）が２．１Nl/minで流入され、かつ溶解タンク13
の内部11が０．４ＭPaに加圧されるように構成されてい
る。

【０１０４】そして、図４（ａ）に示すように、溶解タ
ンク13の流入口20が内径寸法１／２Ｂ、すなわちφ１６
mm程度に形成され、この溶解タンク13における気液混合
塔48としての第１の層44の高さ寸法は９０mmで、溶解塔
13a としての第２の層45の高さ寸法は１５０mmで、溶解
塔13a としての第３の層46の高さ寸法は３２０mmで、分
離塔49としての第４の層50の高さ寸法は４４０mmであ
り、第１の層44と第２の層45との間に配設された仕切部
43および第３の層46と第４の層50との間に配設された仕
切部43に内径寸法φ４．０mmの流出口42が９つ開口さ
れ、第２の層45と第３の層46との間に配設された仕切部
43に内径寸法φ１２．０mmの流出口42が１つ開口され、
かつ第２の層45と第３の層46との間および第３の層46と
第４の層50との間それぞれに乱流促進板23が配設されて
いる気液混合溶解装置10に、液温２７．０℃の液体12を
噴出させた場合には、１．０ｌの濃溶解液体33中におけ
る気体14の溶解量が６３．５ml/lであった。よって、上
記条件下における溶解比率は、９８．０％となる。

【０１０５】また、図４（ｂ）に示すように、溶解タン
ク13の流入口20が内径寸法１／２Ｂ、すなわちφ１６mm
程度に形成され、この溶解タンク13における気液混合塔
48としての第１の層44の高さ寸法は９０mmで、溶解塔13
a としての第２の層45の高さ寸法は１５０mmで、溶解塔
13a としての第３の層46の高さ寸法は２２０mmで、分離
塔49としての第４の層50の高さ寸法は４４０mmであり、
第１の層44と第２の層45との間に配設された仕切部43お
よび第３の層46と第４の層50との間に配設された仕切部
43に内径寸法φ４．０mmの流出口42が９つ開口され、第
２の層45と第３の層46との間に配設された仕切部43に内
径寸法φ１０．５mmの流出口42が１つ開口され、かつ第
２の層45と第３の層46との間および第３の層46と第４の
層50との間それぞれに乱流促進板23が配設されている気
液混合溶解装置10に、液温２２．０℃の液体12を噴出さ
せた場合には、１．０ｌの濃溶解液体33中における気体
14の溶解量が６４．０ml/lであった。よって、上記条件
下における溶解比率は、９０．４％となる。

【０１０６】さらに、図４（ｃ）に示すように、溶解タ
ンク13の流入口20が内径寸法１／２Ｂ、すなわちφ１６
mm程度に形成され、この溶解タンク13における気液混合
塔48としての第１の層44の高さ寸法は９０mmで、溶解塔
13a としての第２の層45の高さ寸法は２５０mmで、溶解
塔13a としての第３の層46の高さ寸法は２２０mmで、分
離塔49としての第４の層50の高さ寸法は４４０mmであ
り、第１の層44と第２の層45との間に配設された仕切部
43および第２の層45と第３の層46との間に配設された仕
切部43に内径寸法φ１０．５mmの流出口42が１つ開口さ
れ、第３の層46と第４の層50との間に配設された仕切部
43に内径寸法φ４．０mmの流出口42が９つ開口され、か
つ第２の層45と第３の層46との間および第３の層46と第
４の層50との間それぞれに乱流促進板23が配設されてい
る気液混合溶解装置10に、液温２３．０℃の液体12を噴
出させた場合には、１．０ｌの濃溶解液体33中における
気体14の溶解量が６５．０ml/lであった。よって、上記
条件下における溶解比率は、９３．９％となる。

【０１０７】そして、図４（ｄ）に示すように、溶解タ
ンク13の流入口20が内径寸法１／２Ｂ、すなわちφ１６
mm程度に形成され、この溶解タンク13における気液混合
塔48としての第１の層44の高さ寸法は９０mmで、溶解塔
13a としての第２の層45の高さ寸法は１５０mmで、溶解
塔13a としての第３の層46の高さ寸法は３２０mmで、溶
解塔13a としての第４の層50の高さ寸法および分離塔49
としての第５の層51の高さ寸法は４４０mmであり、第１
の層44と第２の層45との間に配設された仕切部43および
第４の層50と第５の層51との間に配設された仕切部43に
内径寸法φ４．０mmの流出口42がそれぞれ９つ開口さ
れ、第２の層45と第３の層46との間に配設された仕切部
43および第３の層46と第４の層50との間に配設された仕
切部43に内径寸法φ１０．５mmの流出口42がそれぞれ１
つ開口され、かつ第２の層45と第３の層46との間および
第３の層46と第４の層50との間それぞれに乱流促進板23
が配設されている気液混合溶解装置10に、液温２６．５
℃の液体12を噴出させた場合には、１．０ｌの高濃度溶
解液体35中における気体14の溶解量が６５．５ml/lであ
った。よって、上記条件下における溶解比率は、９９．
８％となる。

【０１０８】上述したように、上記実施例では、溶解タ
ンク13の内部11の各溶解塔13a に乱流促進板23をそれぞ
れ配設することにより溶解比率を向上できる。

【０１０９】次に、本発明の気液混合溶解装置における
さらに他の実施例について表３を参照して説明する。

【０１１０】

【表３】 この実施例における気液混合溶解装置10は、溶解タンク
13および２基の副溶解タンク19a ，19b それぞれに乱流
促進板23が内設され、溶解タンク13の吐出口22に一方の
副溶解タンク19a の副流入口30a が接続され、かつこの
一方の溶解タンク19a の副吐出口31a に他方の副溶解タ
ンク19b の副流入口30b が接続されている。また、この
気液混合溶解装置10は、表３に示すように、溶解タンク
13および２基の副溶解タンク19a ，19b の内部容量が
３．５ｌであり、これら溶解タンク13および２基の副溶
解タンク19a ，19b の内部がそれぞれ０．５min に亘り
４．０気圧に加圧され、かつポンプ25にて液体12（水）
が２３．０l/min で噴出されるように構成されている。

【０１１１】そして、コンプレッサ26にて気体14（空
気）が、２．３Nl/minで液温２４．５℃の液体12に流入
され、気液混合比率１０％の気液混合体15が溶解タンク
13の流入口20から噴出される場合には、１．０ｌの高濃
度溶解液体35中からの気体14の抽出量が６２．０ml/lで
あった。よって、上記条件下における液体12に対する気
体14の溶解比率は、９１．７％となる。

【０１１２】また、コンプレッサ26にて気体14（空気）
が、４．７Nl/minで液温２４．５℃の液体12に流入さ
れ、気液混合比率２０％の気液混合体15が溶解タンク13
の流入口20から噴出される場合には、１．０ｌの高濃度
溶解液体35中からの気体14の抽出量が６４．０ml/lであ
った。よって、上記条件下における液体12に対する気体
14の溶解比率は、９４．７％となる。

【０１１３】さらに、コンプレッサ26にて気体14（空
気）が、６．９Nl/minで液温２５．０℃の液体12に流入
され、気液混合比率３０％の気液混合体15が溶解タンク
13の流入口20から噴出される場合には、１．０ｌの高濃
度溶解液体35中からの気体14の抽出量が６３．５ml/lで
あった。よって、上記条件下における液体12に対する気
体14の溶解比率は、９５．１％となる。

【０１１４】上述したように、上記実施例では、液体12
に対する気体14の気液混合比率を増加させることにより
溶解比率を向上できる。

【０１１５】次に、本発明の気液混合溶解装置における
さらに他の実施例について図５を参照して説明する。

【０１１６】

【表４】 まず、表４は、気液混合溶解装置10に、透明な材質にて
成形された溶解タンク13が用いられており、この溶解タ
ンク13の内径寸法および内部容量と、この溶解タンク13
の流入口20から噴出される液体12（水）の流量と、この
流入口20の内径寸法とを適宜に調節した際における液体
12に対する気体14（空気）の飽和溶解量に対する測定溶
解量値比率、すなわち溶解比率を測定したものである。

【０１１７】また、この表４には、内部容量が３．７ｌ
であり、かつ径寸法が１００Ａ、すなわち内径寸法が１
００mm、高さ寸法が４５０mm、または、内部容量が７．
８ｌであり、かつ径寸法が１５０Ａ、すなわち内径寸法
が１１０mm、高さ寸法が４５０mmである溶解タンク13の
流入口20の噴出ノズル径を、それぞれ１０Ａすなわち内
径１２．７mm、１５Ａすなわち内径１６．１mm、２０Ａ
すなわち内径２１．６mm、および２５Ａすなわち内径２
７．６mmとした場合に対して、この流入口20から噴出さ
れる液体12の流量を、それぞれ２０l/min 、３０l/min
、４０l/min 、５０l/min 、６０l/min 、および７０l
/min とした場合の溶解比率がそれぞれ測定されてい
る。

【０１１８】したがって、この気液混合溶解装置10で
は、溶解タンク13の内部11における液体12の滞留時間が
短い場合には、この溶解タンク13の内部11にて形成され
る微細気泡27が激しく乱舞する攪拌混合時間が短いの
で、溶解比率が低下してしまう。

【０１１９】また、溶解タンク13の内部11における液体
12の滞留時間が長すぎる場合には、この溶解タンク13の
内部11での液体12の流速が遅すぎるので、微細気泡27が
液体12に巻き込まれて吐出口22から吐出されにくい。こ
のため、溶解タンク13の内部11の微細気泡27は、浮力に
よりこの溶解タンク13の上部に気体14として滞留されて
しまい、この微細気泡27が乱舞する領域が狭くなってし
まう。よって、溶解比率が低下してしまう。

【０１２０】さらに、溶解タンク13の流入口20から噴出
される液体12の流量が適度に多い場合には、溶解タンク
13の内部５に滞留されている液体12の水面よりさらに深
い位置まで微細気泡27が噴入するので、この微細気泡27
が液体12中を乱舞する領域が広くなり、溶解比率が向上
する。

【０１２１】また、溶解タンク13の流入口20から噴出さ
れる液体12の流量が適度に少ない場合には、溶解タンク
13の内部11に滞留されている液体12の水面より浅い位置
までしか微細気泡27が噴入しないので、この微細気泡27
が液体12中を乱舞する領域が狭くなってしまい、溶解比
率が低下してしまう。

【０１２２】よって、溶解タンク13の内部11に滞留され
ている液体12全域で微細気泡27が激しく乱舞する状態と
なるように設定することによって、溶解比率を向上でき
る。

【０１２３】

【表５】 次いで、表５は、溶解タンク13の内径寸法および内部容
量と、流入口20からの液体12の流量と、この流入口20の
内径寸法とを表４の場合と同様に変更し、溶解タンク13
の内部11における液体12の滞留時間を測定したもの、す
なわち表４から液体12の滞留時間を計算したものであ
る。

【０１２４】したがって、表４と表５を対比することに
より、溶解比率が７０％以上となる場合における液体12
の滞留時間は、５．６sec 以上、２３．４sec 以下であ
ることが理解できる。

【０１２５】また、液体12の滞留時間が５．６sec 以下
となると、溶解比率が低下するとともに、２３．４sec
以上となった場合にも、溶解比率が低下するので、液体
12の滞留時間の下限および上限は、有効数字を考慮する
ことにより、５．０sec 以上、２４．０sec 以下とな
る。

【０１２６】ここで、液体12の滞留時間が５．６sec か
ら２３．４sec までの範囲内であっても、流入口20の噴
出ノズル径が、２０Ａおよび２５Ａである場合には、溶
解タンク13の内部11に噴入する際の液体12の流速が遅く
なりすぎてしまうため、溶解タンク13の内部11に滞留し
ている液体12に対する微細気泡27の乱舞領域が低下して
しまい、溶解比率が低下してしまう。

【０１２７】

【表６】 さらに、表６は、表４および表５の場合と同様に、溶解
タンク13の内径寸法および内部容量と、流入口20からの
液体12の流量と、この流入口20の内径寸法とを変更し、
流入口20から噴出される液体12の噴出流速を測定したも
の、すなわち表４から液体12の噴出流速を計算したもの
である。

【０１２８】したがって、表４と表６とを対比すること
により、溶解比率が７０％以上となる場合の流入口20に
おける液体12の噴出流速は、内部容量３．７ｌ、径寸法
１００Ａの溶解タンク13の場合で、２．５１m/s 以上、
５．０１m/s 以下となるとともに、内部容量７．８ｌ、
径寸法１５０Ａの溶解タンク13の場合で、２．５１m/s
以上、５．８０m/s 以下となることが理解できる。

【０１２９】ここで、噴出流速を２．５１m/s 以下とし
た場合には、溶解比率が７０％以下となってしまうが、
この噴出流速を２．５１m/s 以上と設定した場合であっ
ても、表５に示す滞留時間が５．６sec 以下である場合
には、溶解比率が低くなってしまう。

【０１３０】

【表７】

【表８】

【表９】

【表１０】

【表１１】

【表１２】

【表１３】

【表１４】 さらに、図５に示す気液混合溶解装置10を用いて、溶解
タンク13の流入口20での圧力損失を測定した場合には、
表７ないし表１４に示すように、噴出流速を高めること
により、溶解タンク13に対する流入口20の接合部におけ
る圧力損失が増加する。このため、過大に噴出流速を高
めることは、液体12を噴出するポンプ25の動力が過大に
なるおそれがあるので、噴出流速を必要最小限に留めて
設定する必要がある。

【０１３１】よって、液体12の噴出流速が２．５１m/s
以下となった場合には、溶解比率が７０％以下となるの
で、液体12の適正滞留時間、および、有効数字を考慮す
ると、液体12の適正噴出流速は、液体12の滞留時間が
５．０sec 以上、２４．０sec以下である場合におい
て、２．０m/s 以上となる。

【０１３２】さらに、内部容量が３．７ｌであり、かつ
径寸法１００Ａ、高さ寸法４５０mmの溶解タンク13は、
内径寸法×４．５倍の高さ寸法を有するとともに、内部
容量が７．８ｌであり、かつ径寸法１５０Ａ、高さ寸法
が４５０mmである溶解タンク13は、内径寸法×４．１倍
の高さ寸法を有する。

【０１３３】このため、溶解タンク13の内部11に滞留さ
れた液体12中での微細気泡27の激しい攪拌乱流状態を長
時間確保することにより、溶解比率を向上できる。よっ
て、溶解タンク13の高さ寸法は、この溶解タンク13の内
部容量、すなわちこの溶解タンク13の内部11における液
体12および気体14の滞留時間と相関関係があるので、こ
の溶解タンク13の高さ寸法は、この溶解タンク13の製作
コスト、および有効数字等を考慮して、内径寸法の３倍
以上、５倍以下の高さ寸法を範囲とし、溶解タンク13の
内部11の液体12の滞留時間を勘案して設定される。

【０１３４】

【発明の効果】請求項１記載の気液混合溶解装置によれ
ば、溶解タンクの内部に滞留される液体の略全体に微細
気泡が発生した状態が形成されるため、液体と気体との
接触面積及び接触時間が十分に確保でき液体に対する気
体の溶解比率を向上できるとともに、液体に対する気体
の溶解時間を短縮できるので、高濃度に液体中に気体が
溶解した溶解液体が製造でき、さらには、容量の小さい
小型な溶解タンクを用いることができるので、装置本体
を小型化できる。

【０１３５】請求項２記載の気液混合溶解装置によれ
ば、溶解タンクの内部に滞留される液体の略全体に、液
体流入手段により流入された気体による微細気泡が発生
した状態が形成されるので、液体と気体との接触面積及
び接触時間が十分に確保でき液体に対する気体の溶解比
率を向上できるとともに、液体に対する気体の溶解時間
を短縮できるため、高濃度に液体中に気体が溶解した溶
解液体が容易に製造でき、さらには、容量の小さい小型
な溶解タンクを用いることができるため、装置本体を小
型化できる。

【０１３６】請求項３記載の気液混合溶解装置によれ
ば、請求項１または２記載の気液混合溶解装置の効果に
加え、溶解タンクを仕切部にて直列多段式に形成するこ
とにより、液体と気体との接触面積及び接触時間をさら
に十分に確保できるので、液体に対する気体の溶解比率
をさらに向上できるとともに、液体に気体を一定量溶解
させるために必要な溶解時間を短縮でき、高濃度に液体
中に気体が溶解した溶解液体をさらに容易に製造でき、
また、液体に対する気体の溶解比率をさらに向上できる
ので、容量の小さい小型な溶解タンクを用いることがで
き、装置本体を小型に成形できる。

【０１３７】請求項４記載の気液混合溶解装置によれ
ば、請求項１ないし３いずれかに記載の気液混合溶解装
置の効果に加え、溶解タンクに副溶解タンクを少なくと
も一つ以上接続することにより、液体と気体との接触面
積及び接触時間をさらに十分に確保できるので、液体に
対する気体の溶解比率をさらに向上でき、高濃度に液体
中に気体が溶解した溶解液体をさらに容易に製造でき
る。

【０１３８】請求項５記載の気液混合溶解装置によれ
ば、請求項１ないし４いずれかに記載の気液混合溶解装
置の効果に加え、中心からこの溶解タンクの流入口また
は副溶解タンクの副流入口に向けて湾曲する乱流促進板
を溶解タンクおよび副容器タンクに内設することによ
り、溶解タンクまたは副溶解タンクの内部における液体
中の微細気泡の攪拌作用を向上できるので、溶解タンク
または副溶解タンクの内部における液体に対する気体の
溶解比率をさらに向上できるとともに、溶解タンクまた
は副溶解タンクの内部における液体に、気体が一定量溶
解するために必要な溶解時間を短縮できる。

【０１３９】請求項６記載の気液混合溶解装置によれ
ば、請求項１ないし４いずれかに記載の気液混合溶解装
置の効果に加え、中心からこの溶解タンクの吐出口また
は副溶解タンクの副吐出口に向けて拡開する乱流促進板
を溶解タンクおよび副溶解タンクに内設することによ
り、溶解タンクまたは副溶解タンクの内部における液体
中の微細気泡の攪拌作用を向上できるので、溶解タンク
または副溶解タンクの内部における液体に対する気体の
溶解比率をさらに向上できるとともに、溶解タンクまた
は副溶解タンクの内部における液体に、気体が一定量溶
解するために必要な溶解時間を短縮できる。

【０１４０】請求項７記載の気液混合溶解装置によれ
ば、請求項１ないし６いずれかに記載の気液混合溶解装
置の効果に加え、溶解タンクの内部にて形成される乱流
泡渦の相がより長く形成されるように、溶解タンクの内
径寸法および高さ寸法に対して、溶解タンクの流入口か
ら噴出される液体の噴出流速と、前記溶解タンクの内部
における前記液体の滞留時間とを適宜に調節することに
より、溶解タンクの内部に滞留される液体に対する気体
の溶解比率を向上できるとともに、一定量の液体中に一
定量の気体が溶解するために必要な溶解時間を短縮でき
るので、高濃度に液体中に気体が溶解された溶解液体を
容易に製造できる。

【０１４１】請求項８記載の気液混合溶解装置によれ
ば、請求項７記載の気液混合溶解装置の効果に加え、内
径寸法の約２倍以上、５倍以下の高さ寸法を有する溶解
タンクの内部に噴出される液体の噴出流速を約２．０m/
s 以上とし、この溶解タンクの内部における液体の滞留
時間を約５．０sec 以上、２４．０sec 以下と設定する
ことにより、溶解タンクの内部に滞留される液体中に気
体が溶解する際の溶解比率をさらに向上できるととも
に、一定量の液体中に一定量の気体が溶解するために必
要な溶解時間をさらに短縮できるので、高濃度に液体中
に気体が溶解された溶解液体をさらに容易に製造でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気液混合溶解装置における実施の一形
態を示す一部を切り欠いた説明図である。

【図２】本発明の気液混合溶解装置における他の実施の
形態を示す一部を切り欠いた説明図である。

【図３】同上気液混合溶解装置の溶解タンクに乱流促進
板を内設しない場合における実施例を示す説明図であ
る。 （ａ）分離塔を有する直列二段式の溶解タンクにおける
実施例を示す説明図 （ｂ）分離塔を有する直列三段式の溶解タンクにおける
実施例を示す説明図 （ｃ）分離塔を有する直列三段式の溶解タンクにおける
実施例を示す説明図 （ｄ）気液混合塔および分離塔を有する直列四段式の溶
解タンクにおける実施例を示す説明図 （ｅ）分離塔を有する直列四段式の溶解タンクにおける
実施例を示す説明図

【図４】同上気液混合溶解装置の溶解タンクに乱流促進
板を内設した場合における実施例を示す平説明図であ
る。 （ａ）気液混合塔および分離塔を有する直列四段式の溶
解タンクにおける実施例を示す説明図 （ｂ）気液混合塔および分離塔を有する直列四段式の溶
解タンクにおける実施例を示す説明図 （ｃ）気液混合塔および分離塔を有する直列四段式の溶
解タンクにおける実施例を示す説明図 （ｄ）気液混合塔および分離塔を有する直列五段式の溶
解タンクにおける実施例を示す説明図

【図５】本発明の気液混合溶解装置におけるさらに他の
実施の形態を示す説明図である。

【図６】従来の気液混合溶解装置を示す説明図である。

【図７】従来の他の気液混合溶解装置を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

10 気液混合溶解装置 11 内部 12 液体 13 溶解タンク 14 気体 15 気液混合体 16 噴出手段 19a ，19b 副溶解タンク 20 流入口 21 溶解タンク13の底部 22 吐出口 23 乱流促進板 24 乱流泡渦 27 微細気泡 29a ，29b 副溶解タンク19a ，19b の底部 30a ，30b 副流入口 31a ，31b 副吐出口 40 気体流入手段 41 液体噴出手段 42 流出口 43 仕切部 47 気体流入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 幸雄 神奈川県川崎市高津区久地843番地５ 株 式会社ニクニ内 Ｆターム(参考） 4D020 AA10 BA23 CB02 CB03 CB32 CC01 CC07 CC08 DA02 DB02 DB03 DB04 DB05 4G035 AB05 AC15 AE13 4G075 AA15 BB03 BD27 CA05 DA02 DA13

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上方略中央部に形成された流入口、およ
   び下方側に形成された吐出口を備えた略円筒形の溶解タ
   ンクと、 この溶解タンクの流入口から下方に向けて液体および気
   体が混合された気液混合体を噴出させ、この溶解タンク
   の内部に乱流泡渦を発生させてこの溶解タンクの内部に
   て形成される気泡を微細化させ、この溶解タンクの内部
   に滞留される前記液体の略全体に微細化された微細気泡
   が発生した状態を形成し、前記気体を前記液体に溶解さ
   せる噴出手段とを具備することを特徴とした気液混合溶
   解装置。
2. 【請求項２】 上方略中央部に形成された流入口、下方
   側に形成された吐出口、および上方側に形成された気体
   流入口を備えた略円筒状の溶解タンクと、 この溶解タンクの気体流入口から気体をこの溶解タンク
   の内部に流入させる気体流入手段と、 前記溶解タンクの流入口から下方に向けて液体を噴出さ
   せ、この溶解タンクの内部に乱流泡渦を発生させてこの
   溶解タンクの内部にて形成される気泡を微細化させ、こ
   の溶解タンクに滞留される前記液体の略全体に微細化さ
   れた微細気泡が発生した状態を形成し、前記気体を前記
   液体に溶解させる液体噴出手段とを具備することを特徴
   とした気液混合溶解装置。
3. 【請求項３】 略中央部に流出口が少なくとも一つ以上
   開口形成された略板状の仕切部を溶解タンクの内部に少
   なくとも一つ以上配設し、この溶解タンクの内部を直列
   多段式に形成することを特徴とした請求項１または２記
   載の気液混合溶解装置。
4. 【請求項４】 下方側に形成された副吐出口と、上方略
   中央部に形成され溶解タンクの吐出口または前記副吐出
   口に接続された副流入口とを備えた副溶解タンクを少な
   くとも一つ以上具備することを特徴とした請求項１ない
   し３いずれかに記載の気液混合溶解装置。
5. 【請求項５】 溶解タンクまたは副溶解タンクの底部の
   略中央部には、中心からこの溶解タンクの流入口または
   前記副溶解タンクの副流入口に向けて湾曲する乱流促進
   板が内設されていることを特徴とした請求項１ないし４
   いずれかに記載の気液混合溶解装置。
6. 【請求項６】 溶解タンクまたは副溶解タンクの底部の
   略中央部には、中心からこの溶解タンクの吐出口または
   前記副溶解タンクの副吐出口に向けて拡開する乱流促進
   板が内設されていることを特徴とした請求項１ないし４
   いずれかに記載の気液混合溶解装置。
7. 【請求項７】 溶解タンクの内径寸法および高さ寸法に
   対して、この溶解タンクの内部にて形成される液体の乱
   流泡渦の相がより長く形成されるように、前記溶解タン
   クの流入口から噴出される前記液体の噴出流速と、この
   溶解タンクの内部における前記液体の滞留時間とが調節
   されていることを特徴とした請求項１ないし６いずれか
   に記載の気液混合溶解装置。
8. 【請求項８】 溶解タンクの流入口から噴出される液体
   の噴出流速を約２．０m/s 以上とし、 前記溶解タンクの内部における前記液体の滞留時間を約
   ５．０sec 以上、２４．０sec 以下とし、 前記溶解タンクの高さ寸法をこの溶解タンクの内径寸法
   の約２倍以上、５倍以下とすることを特徴とした請求項
   ７記載の気液混合溶解装置。