JP2003117364A - 液体に気体を溶解させる装置及び方法並びに気体溶解済み液の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クッションタンクが小型であり、かつ、払い
出される製品流体の流量減少ないし増大に広く対応で
き、しかも原料液体と原料気体の供給を止めた状態にお
いても配管中の液の気体溶解量がばらつきにくい気液溶
解装置及び方法を提供する。 【解決手段】 製品液体払い出し用の配管２１ｃを分岐
して、その一部または全部を還流配管３１によって気液
溶解部２５の前流に還流し、かつ、原料液体供給量と製
品液体払い出し流量とが等しくなるように還流の流量を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸飲料製造機械
などに適用可能な、液体流に気体を溶解させる方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】飲料水、ジュース、酒類などの液体に、
炭酸ガスを溶解させて炭酸飲料を得る方法と装置として
は、タンク式のカーボネータを用いるカーボネーション
技術と、タンク式のカーボネータを用いないインライン
式のカーボネーション技術とが公知である。いずれの技
術を用いても、一定量の原料液体と一定量の原料気体と
を連続的に供給すれば、原料気体が原料液体に溶け込ん
だ一定量の製品液体を連続的に払いだすことができる。
また、インライン式のカーボネーション技術として、特
許第２６８１７１１号が公知である。特許第２６８１７
１１号では、気液溶解を追及するべく、溶解していない
気体成分を液体から分離して前記気体成分を還流するた
めの方法と装置が開示されている。

【０００３】ここに、連続的に払い出したい製品液体の
流量を増加または減少させたい場合は、原料液体と原料
気体との供給量を増加または減少させることである程度
は対応することができる。しかし、流量が大きすぎると
装置内部の流速が大きくなりすぎ、配管の磨耗が促進し
て装置寿命が縮まることとなる。逆に、流量が小さすぎ
ると装置内部の流速が低くなりすぎて気液の分布が偏
り、気液の接触面積が小さくなって、気体の溶解が困難
になる。そのため、ひとつのカーボネーション装置に対
しては、好適な流量の上限と下限とがある程度定められ
ることとなる。

【０００４】払い出された製品流体は、通常は充填機に
よって瓶や缶などの容器に充填される。ところが、充填
される容器の容量や、充填機の運転速度などの運転条件
は都度変更されることが多く、カーボネーション装置に
固有の好適な流量の上限ないし下限を超えることがあ
る。この問題を避けるためには、カーボネーション装置
と充填機との間にクッションタンクを設けることが行わ
れている。これによれば、カーボネーション装置に好適
な流量範囲内の原料液体と原料気体とを供給しつづけた
まま、クッションタンクの液面上昇ないし下降によっ
て、払い出される製品流体の流量減少ないし増大に広く
対応することができる。

【０００５】しかし、前記した従来の方法は、充填機側
の幅広い運転条件変動に対応するために、クッションタ
ンクが大型になるといった課題がある。これは、装置の
製造コストが高くなり、かつ、装置の占有面積も大きく
なるので不利である。また、大型のクッションタンクを
用いると、クッションタンクの液面が上下する際に、ク
ッションタンク内における気相部の気体の消費量が多く
なり、運転上も不利である。

【０００６】さらに、従来の方法では充填機側の一時停
止時、あるいはクッションタンク液面が上昇してアッパ
ーレベルまで到達したときなどには、カーボネーション
装置の運転を停止しなければならない。カーボネーショ
ン装置の運転を停止するには、原料液体と原料気体の供
給を止めればよい。しかし、その結果として装置配管の
流量がゼロとなり、配管内の未溶解の気体が浮力で上昇
して不均一な状態となり、配管中の液の気体溶解量がば
らつくこととなる。そのため、カーボネーション装置を
再起動した直後の製品流体の物性がばらつきやすい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、クッション
タンクが小型であり、かつ、払い出される製品流体の流
量減少ないし増大に広く対応できるカーボネーション装
置を提供することを目的とする。また、本発明は、原料
液体と原料気体の供給を止めた状態においても配管中の
液の気体溶解量がばらつきにくいカーボネーション装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、クッションタ
ンクと払い出し手段との間の製品液体が流れる配管を分
岐し、その一部ないし全部をカーボネーション装置の前
流に還流し、残部を払い出し手段に送ることを特徴とす
る。これにより、還流量の増大または減少によって、製
品流体の払い出し量の減少または増大に対応できる。そ
のため、クッションタンクの負荷変動緩衝能力の一部を
代替することができて、クッションタンクを小さく設計
することができる。また、原料液体と原料気体の供給量
と、製品流体の払い出し量とがゼロになった場合であっ
ても、製品液体の全部をカーボネーション装置の前流に
還流することによって、装置の配管内の流量を一定に保
つことができる。そのため、配管内の未溶解の気体が浮
力で上昇して不均一な状態になるといった現象は起こら
ず、再起動直後から気液溶解のばらついていない製品流
体を払い出すことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明による液体に気体
を溶解させる装置及び方法の実施の形態を詳細に説明す
る。

【００１０】本発明では、原料気体を受け入れる気体受
け入れ手段と、原料液体を受け入れる液体受け入れ手段
と、前記原料気体と前記原料液体とを相互に分散させる
気液相互分散手段と、前記気液相互分散手段から送出さ
れる送出流体を貯留する貯留手段と、前記貯留手段で貯
留された送出液体の任意の量を系外に払い出す払い出し
手段と、前記送出流体の残部は前記気体受け入れ手段を
除く前記気液相互分散手段の前流へ還流される還流手段
とを含むことを特徴とする。気液相互分散手段として
は、スタティックミキサなどによる公知の静的混合装置
を利用できる。気液相互分散により、液体に溶解性の気
体が、液体中に溶解する。また、必要に応じて静的混合
装置と貯留装置の間の配管を長く設計して、前記配管に
溶解区間としての機能を持たせ、静的混合装置の補助を
行うことができる。貯留手段としては、食品プラントで
通常用いられるクッションタンクを用いることができ
る。

【００１１】本発明では、原料気体と原料液体とを別系
統で気液相互分散手段に供給する形態を実施できる。ま
た、原料気体と原料液体とをあらかじめ合流した後に一
系統で気液相互分散手段に供給する形態を実施すること
もできる。いずれの形態を実施するかは、原料気体と原
料液体の種類や流量比、あるいは目標とする気体溶かし
込み濃度などの条件を検討して決定する。

【００１２】本発明では、気体押し込み手段と気体解放
手段と圧力検出手段と圧力演算手段とを前記貯留手段に
付随して設ける形態を実施することができる。この実施
形態によれば、貯留手段の圧力を一定にできるので、溶
解飽和に適した圧力に保つことができる。

【００１３】本発明では、前記原料液体受け入れ手段に
付加された原料液体流量検出手段と原料液体流量調節手
段と、前記払い出し手段に付加された払い出し流量検出
手段と、前記還流手段に付加された還流量調節手段と、
前記原料液体流量検出手段と前記原料液体流量調節手段
と前記払い出し流量検出手段と前記還流量調節手段とに
接続された還流量演算手段とを設ける形態を実施するこ
とができる。この実施形態によれば、還流量を調節する
ことによって前記気液相互分散手段の流量を一定に保っ
たまま前記原料流体の流量を任意に変更できる環境を実
現できる。

【００１４】本発明では、前記気体受け入れ手段に付加
された気体受け入れ量調節手段と、前記気体受け入れ手
段に付加された気体受け入れ量検出手段と、前記液体受
け入れ手段に付加された原料液体流量調節手段と、前記
液体受け入れ手段に付加された原料液体流量検出手段
と、前記気体受け入れ量調節手段と前記気体前記気体受
け入れ量検出手段と前記原料液体流量調節手段と前記原
料液体流量検出手段とに接続された気液混合演算手段と
を設ける形態を実施することができる。この実施形態に
よれば、原料液体の流量が変更された場合においても、
原料液体と原料気体との混合比を一定に保つことができ
る。

【００１５】本発明では、前記払い出し流量検出手段
と、前記還流量調節手段と、前記気液相互分散手段の入
口部分に付加された気体溶解圧力検出手段と、前記払い
出し流量検出手段と前記還流量調節手段と前記気体溶解
圧力検出手段とに接続された気体溶解圧力演算手段とを
設ける形態を実施することができる。この実施形態によ
れば、還流量の増減が、気体溶解圧力の増減として反映
されるため、前記気体溶解圧力検出手段を流量検出手段
として代用することができる。

【００１６】本発明では、前記貯留手段に付加された貯
留液面検出手段と、前記原料液体流量調節手段と、前記
原料液体流量検出手段と、前記貯留液面検出手段と前記
原料液体流量調節手段と前記原料液体流量検出手段とに
接続された貯留液面演算手段とを設ける形態を実施する
ことができる。この実施形態によれば、貯留手段の液面
上昇または下降を打ち消す方向に液体受け入れ量を減少
または増加させ、貯留手段の液面を一定に保つ液面制御
ができる。液面検出手段としては、公知のレベルゲージ
やレベルスイッチなどを利用できる。

【００１７】本発明では、前記気液溶解手段の後流かつ
前記貯留手段の前流の位置に、流路制限手段を設ける形
態を実施することができる。この実施形態によれば、流
路制限手段の作用によって、気液溶解手段内部の圧力を
上昇させることができ、気体を溶解させやすい方向に気
液溶解平衡を動かすことができる。

【００１８】本発明では、前記液体受け入れ手段を複数
設ける形態を実施することができる。この実施形態によ
れば、複数の原料液体を混合して用いることができる。
また、この実施形態によれば、単一の原料液体を複数系
統接続して、一部の系統を予備系統として用いることが
できる。

【００１９】本発明では、前記払い出し流量検出手段
と、前記還流量調節手段と、前記原料液体流量調節手段
と、時間計測手段と、前記払い出し流量検出手段と前記
還流量調節手段と前記原料液体流量調節手段と前記時間
計測手段とを接続した時間流量演算手段とを設ける形態
を実施することができる。この実施形態によれば、前記
払い出し工程に流れる送出流体の量がゼロとなった場合
において、前記液体受け入れ工程で受け入れられる原料
液体の流量をゼロとし、かつ、前記送出流体の全部を前
記還流工程によって還流することができるので、装置内
部の流動状態を保ったまま払い出しを一時的に中断する
ことができる。このため、再起動直後から安定した品質
の製品流体を払い出すことができる。なお、任意の時間
が経過した時点で還流を止め、装置を完全停止できるこ
とは言うまでもない。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２１】（第一の実施例）図1は、本発明の第一の
実施例にかかる概念図である。主配管２１は、原料液体
を供給する配管である。ここで、原料液体に、不純物と
して酸素等の気体が含まれていると、酸化等により液体
が劣化する等の問題が発生する場合がある。これを防ぐ
ために、原料液体は通常、図示しない公知の脱気装置に
よってあらかじめ気体を含まない状態として供給され
る。原料液体は流量計４１によって流量を測定されなが
らポンプ４２によって流動の駆動力を与えられる。原料
液体は流量調整弁４３を操作することによって流量を調
節されながら気液溶解部２５に導入される。

【００２２】一方、原料気体は気体供給配管２２から供
給される。原料気体は図示しないブロアによって昇圧さ
れているか、あるいはボンベから供給されることによ
り、自らの圧力で流動性をもっているものとする。この
原料気体は流量計４４によって流量を測定され、また、
流量調整弁４５によって流量を調整されて、気液溶解部
２５へ導入される。

【００２３】ここに、原料気体は原料液体と合流した後
に気液溶解部２５に導入される形態と、原料気体と原料
液体とが気液溶解部２５の内部で混合される形態と、両
方の形態を実施可能である。図１において、流量調整弁
４５から伸びるラインが２本に分岐しているのは、上記
した両方の形態を示すものである。

【００２４】原料液体と原料気体との混合比は、コント
ローラ４７によって一定に制御される。この図では、流
量計４１と流量計４４とによって両者の流量を比較し、
流量調整弁４３と流量調製弁４５との一方または両方を
コントローラ４７が制御するようになっている。前記し
た混合比は、目標とする気体溶かし込み濃度によって区
々設定されるものである。気体溶かし込み濃度は、気液
溶解飽和濃度、あるいは気液溶解飽和濃度以下の任意の
濃度とすることができる。

【００２５】気液溶解部２５は、たとえば公知のスタテ
ィックミキサであり、原料液体及び原料気体の流動力自
体を気液相互分散のための必要動力としている。気液が
相互に分散する結果、可溶な原料気体は原料液体に溶け
込む。

【００２６】気液溶解部２５からは、気液溶解済みの液
が接続配管２１ｂによってクッションタンク３０へと送
られる。接続配管２１ｂは溶解区間としての機能を持っ
ている。十分な溶解性能を得る必要があれば、接続配管
２１ｂを長く確保すればよく、気液溶解部２５のみで十
分な溶解性能が得られる場合は接続配管２１ｂを短く設
計すればよい。なお、クッションタンクの大きさは、還
流液体を気液溶解部２５へ還流させない場合に比べて、
たとえば、４分の１になる。これは、０．５ｍ ³／分の
能力を有する気液溶解装置におけるクッションタンク３
０の大きさが６ｍ³程度であることを考えると、相当の
スペースがセーブできることになる。

【００２７】絞り２６は、接続配管２１ｂの途中に設け
られる流路制限手段の一つの例である。絞り２６のほか
にも、レデューサ、ダイヤフラム、オリフィスなどの各
種の流路制限手段を用いることができる。ただし、本発
明を飲料水製造の目的で使用する場合は汚染防止の観点
から、なるべく液が滞留しにくい構造を有するものから
選択することが望ましい。これらの流路制限手段は、そ
の上流側、すなわち気液溶解部２５内部の圧力を高め、
気体の溶かし込みを促進する効果を有する。

【００２８】上記した気液溶解部２５と、接続配管２１
ｂと、場合によって設けられる絞り２６とを総称したも
のが気液相互溶解手段である。なお、気液の飽和溶解特
性及び目標とする気体溶かし込み濃度に余裕のある場合
は気液溶解部２５と絞り２６とを省略し、接続配管２１
ｂ単独で気液相互溶解手段を構成することも可能であ
る。

【００２９】クッションタンク３０は気液相互溶解手段
から送られる気体溶解ずみの液を一時的に貯留し、装置
の負荷変動を吸収することができる。クッションタンク
３０内において気液溶解平衡を崩さないために、気体を
供給する自動弁３０ａと、気体を解放する自動弁３０ｂ
とを設けてクッションタンク３０内部の圧力を一定に保
てるようになっている。たとえば、気体を溶解飽和濃度
まで溶解させたい場合には、クッションタンク３０内部
を気体の飽和圧力に保つ。ここに、自動弁３０ａを経由
して供給する気体としては原料気体と同じ気体、あるい
は原料気体と同じ気体を飽和圧力分だけ含んだ不活性な
気体が用いられる。

【００３０】クッションタンク３０には、必要に応じて
液面検出手段として液面検出器３３が取り付けられる。
液面検出器３３は前記コントローラ４７に液面信号を出
力する。コントローラ４７は液面の上昇または下降を打
ち消す方向に流量調整弁４３を制御して原料液体の流入
を調整することができる。

【００３１】気液溶解装置が定常運転を行っている間
は、クッションタンク３０に貯留された気体溶解済み液
は、その一部または全部が送出配管２１ｃを経由して外
部に払い出される。払い出し流量は流量計４６によって
計測することができる。下流側機器３５は、気体溶解済
み液が払い出される先であり、具体的には瓶詰め機械や
缶詰め機械などの充填機械や、カップやグラスなどの開
放系容器に注入する機械である。

【００３２】流量計４６は前記コントローラ４７に流量
信号を出力する。コントローラ４７は、必要に応じて液
面検出器３３から得られる液面信号と流量計４６から得
られる流量信号とを参照しながら流量調整弁４３を制御
して、最適な原料液体注入量を保つことができる。

【００３３】クッションタンク３０に貯留された気体溶
解済み液の残りは、送出配管２１ｃから分岐して還流配
管３１に送られる。還流配管３１の途中には流量計５１
とポンプ５２と流量調整弁５３とが設置されている。流
量計５１はコントローラ５４に流量信号を出力し、必要
な開度をコントローラ５４が計算し、流量調整弁５３に
出力することにより、還流配管３１を流れる還流流量を
所定の値に制御することができる。より好ましくは、気
体溶解部２５を流れる液体流量を一定に保つように還流
流量を制御する。そのためには、流量計４１から得られ
る液供給配管２１ａを流れる供給液流量と、流量計５１
から得られる還流流量とを加えた流量が、気体溶解部２
５の設定流量と等しくなるように流量調整弁５３を制御
する。ここに、気体溶解部２５の設定流量は下流側機器
３５の払い出し流量の最大値とし、気体溶解部２５はこ
の設定流量が流れたときに気液溶解が最も効率よく行わ
れるように設計されている。

【００３４】なお、還流すべき流体は、気液溶解部２
５、絞り２６、流量調整弁５３などの圧力損失により圧
力が低下しているため、少なくともこの圧力損失分を回
復させるためにポンプ５２を設けている。また、ポンプ
５２は、還流配管３１が気液溶解部２５のバイパスにな
ることを防ぐ働きも有する。還流配管３１が気液溶解部
２５のバイパスになることを防ぐためには、還流配管３
１の途中に図示しない逆止弁を設置すると、より確実で
ある。

【００３５】還流配管３１の送り先は、気体溶解部２５
の前流である。なお、還流配管から還流される気液溶解
済み液が原料液体の制御と干渉しないよう、還流配管３
１の送り先は流量計４１とポンプ４２と流量調整弁４３
のいずれに対しても後流である位置とする。

【００３６】下流側機器３５の払い出し流量が最大のと
き、液供給配管２１ａを通る原料液体供給流量は、前述
の通り払い出し流量と供給流量とを等しくするように制
御されているため、下流側機器３５の払い出し流量の最
大値、すなわち気体溶解部２５の設定流量と等しくな
る。一方、還流流量は気体溶解部２５の設定流量から供
給液流量を差し引いた値となるため、このときの還流流
量は最小値、すなわちゼロとなる。この場合のコントロ
ーラ５４は、ポンプ５２に対して停止指令と、流量調整
弁５３に対して全閉指令とを出力する。

【００３７】下流側機器３５の払い出し流量が最大値よ
りも少なくなったとき、例えば下流側機器３５が充填機
であって、充填する容器が小容量のものに変更された
り、充填機が部分負荷となったりしたときは、液供給配
管２１ａを通る供給液流量は少なくなる。これは、前述
の通り払い出し流量と供給液流量とを等しくするように
制御されているためである。このとき、還流流量は、気
体溶解部２５の設定流量から供給液流量を差し引いた値
となる。ここに、供給液流量と払い出し流量とが等しく
するように制御されていることから、払い出し流量を測
っている流量計４６から、あるいはコントローラ４７か
ら、供給液流量の情報を取り出すことができる。

【００３８】下流側機器３５が停止し、払い出し流量が
ゼロとなったときには、原料液体供給流量がゼロとな
り、同時に供給気体の流量もゼロとなる。このときは、
前述の制御により、還流流量は気体溶解部２５の設定流
量となる。そのため、気体溶解部２５には設定流量を流
し続け、気体溶解部２５にある未溶解の気体を進めるこ
とができる。還流配管３１を利用した液循環は、気体の
溶解が進んだ適宜の時間経過後に停止することができ
る。なお、配管中の未溶解の気体が溶解した分だけ体積
は減少するが、これの減少分はクッションタンク３０の
液面が下がって補われる。

【００３９】また、供給液流量と払い出し流量とを等し
くするように制御している結果、下流側機器３５の負荷
変動に対してもクッションタンク３０の液面の変動は抑
えることができ、かつ、クッションタンク３０内部の圧
力を一定に保つための気体の消費量も抑えることができ
る。

【００４０】制御の誤差などによって、供給液流量と払
い出し流量とに差が生じた場合には、クッションタンク
３０の液面も変動する。しかし、コントローラ４７には
液面検出計３３からクッションタンク３０の液面位置に
かかる情報が入力されるため、タンク液面が上昇した場
合には原料液体供給流量を消費液量よりも少なく制御し
て、タンク液面を下降させ、液面の変動を抑えることが
できる。逆に、タンク液面が下降した場合には原料液体
供給流量を消費液量よりも多く制御して、タンク液面を
上昇させ、やはり液面の変動を抑えることができる。

【００４１】（第二の実施例）図２は、本発明の第二の
実施例にかかる概念図である。この実施例では、図１に
おける気体溶解部２５として、特許第２６８１７１１号
に示される気液溶解装置を用いている。この実施例で
は、溶解区間５ａと絞り２６との間に、液体サイクロン
などの分離装置６が設置されている。分離装置６は、泡
のない気液溶解済み液を配管部分１ｂによってクッショ
ンタンク３０に送る一方、分離された気液２相流を配管
７によって、スタティックミキサなどの静的混合装置５
の前流側に戻している。搬送装置８は、静的混合装置５
などによる圧力損失を補う働きをする。また、配管７は
原料気体を供給する気体供給配管２２と合流するように
接続されている。ここでは、静的混合装置５と溶解区間
５ａと分離装置６と配管７と搬送装置８とを総称したも
のが気液溶解部６０となる。

【００４２】この実施形態では、溶解していない気体成
分を液体から分離して、気体の還流を繰り返す原理を一
貫して実現する結果、気液の接触機会が増して、より効
率的な気液溶解を図ることができる。そのため、目標と
する気体の溶かし込み濃度が高い場合に有利である。そ
の他の作用は第一の実施例と同様である。

【００４３】(第三の実施例)図３は、本発明の第三の実
施例にかかる概念図である。この実施形態は、図２に示
す第二の実施例から分離装置６と配管７と搬送装置８と
を取り除いたものであり、気液溶解部６１の内部に気液
二相流の還流を行っていない。

【００４４】この実施例では、気液二相流を前流に戻す
配管７がないため、気体溶解部６１の内部において原料
気体は液体中に均一に分散しているか、あるいは液体中
に溶解しているかのいずれかであって、気液が不均一に
存在する部分がない。そのため、第二の実施例では下流
側機器３５が停止して供給液流量がゼロとなって還流配
管３１の還流流量が最大となったときに配管７の内部に
不均一に存在した気体によって溶解濃度が変化する問題
があるところ、第三の実施例ではそのような問題が生じ
ない。そのため、下流機器３５の停止及び再起動が頻繁
である場合に有利である。その他の作用は第二の実施例
と同様である。

【００４５】(第四の実施例)図４は、本発明の第四の実
施例にかかる概念図である。この実施例では、図１、図
２及び図３における、還流流量を測定する流量計５１を
省略し、代わりに、気体溶解部２５の入口部分に圧力検
出器６２を設置し、圧力検出器６２からコントローラ５
４に対して圧力信号を出力している。

【００４６】コントローラ５４は、気体溶解部２５の入
口部分の圧力が一定になるように、還流流量を調整する
流量調整弁５３を制御する。ここで、クッションタンク
３０内部の圧力は自動弁３０ａと３０ｂとの作用によっ
て一定に保たれているので、気体溶解部２５からクッシ
ョンタンク３０にいたるまでの圧力損失は一定となり、
気体溶解部２５を流れる液の流量を、流量計５１を用い
ずに一定に保つことができる。これは、圧力損失が流量
を変数とした関数であることに起因する。一般に、圧力
計は流量計よりも安価であるので、この実施例は経済的
に有利である。その他の作用第三の実施例と同様であ
る。

【００４７】(第五の実施例)図５は、第五の実施例の概
念図である。この実施例では図１から図４に示す払い出
し流量を測定する流量計４６を省略し、代わりに液面検
出器３３によってクッションタンク３０の液面情報をコ
ントローラ４７に出力し、原料液体供給量を調整する流
量調整弁４１を制御する。

【００４８】クッションタンク３０の液面が上昇した場
合は流量調整弁４１を絞る方向に制御して、液面を戻す
操作を行う。逆に、クッションタンク３０の液面が下降
した場合は流量調整弁４１を開く方向に制御して、やは
り液面を戻す操作を行う。この実施例においても、流量
計を省略することができる。

【００４９】(第六の実施例)図６は、第六の実施例の概
念図である。ここでは、複数系統（図６では２系統の場
合を示す）の液体を原料液体として用いている。原料液
体ＡはＡ液タンク６５に貯留されており、ポンプ６９に
よって流動力を与えられ、流量計７０によって流量を計
測され、流量調整弁７１によって流量を調整される。原
料液体Ｂも同様に、Ｂ液タンク６６に貯留されており、
ポンプ７２によって流動力を与えられ、流量計７３によ
って流量を計測され、流量調整弁７４によって流量を調
整される。流量計７０と流量計７３はそれぞれコントロ
ーラ４７’に流量情報を出力し、コントローラ４７’は
必要に応じて他の情報も参照しながら流量調整弁７１及
び流量調整弁７４を制御可能である。

【００５０】これにより、Ａ液とＢ液との混合比を一定
に保つことも、任意に変更することも可能である。ま
た、Ａ液タンク６５とＢ液タンク６６に同一の液体を貯
留しておいて、一方のタンクが空となった場合でも他方
のタンクから原料液体の供給を続け、その間に、空にな
ったほうのタンクに原料液体を外部から補充する使用法
もできる。なお、特に必要がある場合はＡ液タンクとＢ
液タンクは気液溶解部２５などに対して十分高い場所に
設置して位置エネルギーを利用すれば、ポンプ６９及び
ポンプ７２を省略することも可能である。その他の作用
は第一の実施例と同様である。

【００５１】

【発明の効果】本発明では、気体溶解部の流量を設計流
量に保つことができるので、流量過大による配管磨耗を
防ぐことができ、流量過小による気液溶かし込み不良を
防ぐことができる。また、本発明によれば、下流側機器
の払い出し流量が気体溶解部の流量と異なる場合にも、
気体溶解部の流量を一定に保ちながら供給液流量を払い
出し流量に合わせることができるため、クッションタン
クを小さく設計できる。また、クッションタンク内部の
圧力を一定に保つための気体の消費量も少なくできる。
また、本発明によれば、下流側機器の停止時にも、気体
溶解部に残っている未溶解の気体の溶解を進めることが
できるため、気体溶解部の液の流れを止めたときに配管
内に残る気体の量を減少あるいは無くすことができ、配
管中における液の気体溶解量のばらつき要因を大幅に減
らすことができる。これにより、下流側機器を再起動す
るときに、気体溶解量のばらつきの少ない液を払いだす
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる第一の実施例を示す概念図であ
る。

【図２】本発明にかかる第二の実施例を示す概念図であ
る。

【図３】本発明にかかる第三の実施例を示す概念図であ
る。

【図４】本発明にかかる第四の実施例を示す概念図であ
る。

【図５】本発明にかかる第五の実施例を示す概念図であ
る。

【図６】本発明にかかる第六の実施例を示す概念図であ
る。

【符号の説明】

１ａ 配管部分 １ｂ 配管部分 ５ 静的混合装置 ５ａ 溶解区間 ６ 分離装置 ７ 配管 ８ 搬送装置 ２１ 主配管 ２１ａ 原料液体供給配管 ２１ｂ 接続配管 ２１ｃ 送出配管 ２２ 原料気体供給配管 ２５ 気体溶解部 ２６ 絞り ３０ クッションタンク ３０ａ 自動弁 ３０ｂ 自動弁 ３１ 還流配管 ３３ 液位検出器 ３５ 下流側機器 ４１ 流量計 ４２ ポンプ ４３ 流量調整弁 ４４ 流量計 ４５ 流量調整弁 ４６ 流量計 ４７ コントローラ ４７’ コントローラ ５１ 流量計 ５２ ポンプ ５３ 流量調整弁 ５４ コントローラ ６０ 気体溶解部 ６１ 気体溶解部 ６２ 圧力検出器 ６５ Ａ液タンク ６６ Ｂ液タンク ６７ 配管 ６８ 配管 ６９ ポンプ ７０ 流量計 ７１ 流量調整弁 ７２ ポンプ ７３ 流量計 ７４ 流量調整弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 卓 愛知県名古屋市中村区岩塚町字九反所60番 地の１ 中菱エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4B017 LC09 LE10 LK04 LK27 LP10 LT01 4G035 AA05 AC29 AE02

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続操作により気体を液体に溶解させる
   気体溶解方法であって、原料気体を受け入れる気体受け
   入れ工程と、原料液体を受け入れる液体受け入れ工程
   と、前記原料気体と前記原料液体とを相互に分散させる
   気液相互分散工程と、前記気液相互分散工程から送出さ
   れる送出流体を貯留する貯留工程と、前記貯留工程で貯
   留された送出流体の任意の量を系外に払い出す払い出し
   工程と、前記送出流体の残部を前記液体受け入れ工程と
   前記気液相互分散工程の間へと還流する還流工程とを含
   むことを特徴とする気体溶解方法。
2. 【請求項２】 前記気体受け入れ工程で受け入れた原料
   気体と前記液体受け入れ工程で受け入れた原料液体とを
   前記気液相互分散工程の前において合流させる合流工程
   をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の気体溶
   解方法。
3. 【請求項３】 前記貯留工程を一定の圧力に保つことを
   特徴とする請求項１または２に記載の気体溶解方法。
4. 【請求項４】 前記気液相互分散工程の流量を一定に保
   ったまま前記原料液体の流量を調節することを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれかに記載の気体溶解方法。
5. 【請求項５】 前記気体受け入れ工程で受け入れられる
   原料気体の量と、前記液体受け入れ工程で受け入れられ
   る原料液体の量との比を一定に保つことを特徴とする請
   求項１ないし４のいずれかに記載の気体溶解方法。
6. 【請求項６】 前記気液相互分散工程の入口における圧
   力を測定する入口圧力測定工程と、前記還流工程の流量
   を調節する還流量調節工程と、前記還流工程の流量を調
   節して前記気液相互分散工程の入口における圧力を一定
   に制御する圧力制御工程とをさらに含むことを特徴とす
   る請求項１ないし５のいずれかに記載の気体溶解方法。
7. 【請求項７】 前記貯留工程における液面を検出する液
   面検出工程と、前記液体受け入れ工程で受け入れる原料
   液体の流量を調節して前記貯留工程における液面を一定
   に制御する液面制御工程とをさらに含むことを特徴とす
   る請求項１ないし６のいずれかに記載の気体溶解方法。
8. 【請求項８】 前記気液相互分散工程における圧力を、
   前記貯留工程における圧力よりも高く保つことを特徴と
   する請求項１ないし７のいずれかに記載の気体溶解方
   法。
9. 【請求項９】 前記液体受け入れ工程が、２系列以上の
   原料液体を受け入れることを特徴とする請求項１ないし
   ８のいずれかに記載の気体溶解方法。
10. 【請求項１０】 前記払い出し工程に流れる送出流体の
    量がゼロとなった場合において、前記液体受け入れ工程
    で受け入れられる原料液体の量をゼロとし、かつ、前記
    送出流体の全部を前記還流工程によって還流することを
    特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の気体溶
    解方法。
11. 【請求項１１】 気体受け入れ手段と、液体受け入れ手
    段と、前記気体受け入れ手段及び前記液体受け入れ手段
    に接続した気液相互分散手段と、前記気液相互分散手段
    に接続した貯留手段と、前記貯留手段に接続した第一及
    び第二の流出路を有する分岐手段と、前記分岐手段の第
    一の流出路に接続した払い出し手段と、前記液体受け入
    れ手段と前記気液相互分散手段の間に前記分岐手段の第
    二の流出路を接続する還流手段とを含むことを特徴とす
    る気体溶解装置。
12. 【請求項１２】 前記気液相互分散手段の前流におい
    て、前記気体受け入れ手段と前記液体受け入れ手段とを
    接続して設けることを特徴とする請求項１１に記載の気
    体溶解装置。
13. 【請求項１３】 前記貯留手段に付加された貯留圧力検
    出手段と、前記貯留手段に付加された気体押し込み手段
    と、前記貯留手段に付加された気体解放手段と、前記貯
    留圧力検出手段及び前記気体押し込み手段及び前記気体
    解放手段に接続された貯留圧力演算手段とをさらに設け
    たことを特徴とする請求項１１または１２に記載の気体
    溶解装置。
14. 【請求項１４】 前記液体受け入れ手段に付加された原
    料液体流量検出手段及び原料液体流量調節手段と、前記
    払い出し手段に付加された払い出し流量検出手段と、前
    記還流手段に付加された還流量調節手段と、前記原料液
    体流量検出手段及び前記原料液体流量調節手段及び前記
    払い出し流量検出手段及び前記還流量調節手段に接続さ
    れた還流量演算手段とをさらに設けたことを特徴とする
    請求項１１ないし１３のいずれかに記載の気体溶解装
    置。
15. 【請求項１５】 前記気体受け入れ手段に付加された気
    体受け入れ量調節手段と、前記気体受け入れ手段に付加
    された気体受け入れ量検出手段と、前記気体受け入れ量
    調節手段及び前記気体受け入れ量検出手段及び前記原料
    液体流量調節手段及び前記原料液体流量検出手段に接続
    された気液混合演算手段とをさらに設けたことを特徴と
    する請求項１４に記載の気体溶解装置。
16. 【請求項１６】 前記気液相互分散手段の入口部分に付
    加された気体溶解圧力検出手段と、前記払い出し流量検
    出手段及び前記還流量調節手段及び前記気体溶解圧力検
    出手段に接続された気体溶解圧力演算手段とをさらに設
    けたことを特徴とする請求項１４ないし１５のいずれか
    に記載の気体溶解装置。
17. 【請求項１７】 前記貯留手段に付加された貯留液面検
    出手段と、前記貯留液面検出手段及び前記原料液体流量
    調節手段及び前記原料液体流量検出手段に接続された貯
    留液面演算手段とをさらに設けたことを特徴とする請求
    項１４ないし１６のいずれかに記載の気体溶解装置。
18. 【請求項１８】 前記気液相互分散手段と前記貯留手段
    の間に、流路制限手段をさらに設けたことを特徴とする
    請求項１１ないし１７のいずれかに記載の気体溶解装
    置。
19. 【請求項１９】 前記液体受け入れ手段が複数設けられ
    ていることを特徴とする請求項１１ないし１８のいずれ
    かに記載の気体溶解装置。
20. 【請求項２０】 時間計測手段と、前記払い出し流量検
    出手段及び前記還流量調節手段及び前記原料液体流量調
    節手段及び前記時間計測手段に接続した時間流量演算手
    段とをさらに設けたことを特徴とする請求項１４ないし
    １９のいずれかに記載の気体溶解装置。
21. 【請求項２１】 前記原料気体が炭酸ガスであり、前記
    原料液体が水であり、請求項１ないし１０のいずれかに
    記載の方法で製造することを特徴とする炭酸水の製造方
    法。
22. 【請求項２２】 前記原料気体が炭酸ガスであり、前記
    原料液体が水溶液であり、請求項１ないし１０のいずれ
    かに記載の方法で製造することを特徴とする含炭酸液の
    製造方法。