JP2003320231A

JP2003320231A - 気液溶解方法および装置

Info

Publication number: JP2003320231A
Application number: JP2002127362A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Shiyakouchi; 敏彦社河内; Atsushi Shinohara; 淳篠原
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2003-11-11
Anticipated expiration: 2022-04-26
Also published as: JP3897636B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大型化を招来することなく液体に対する気体
の溶解効率を向上させること。【解決手段】液体とこれに溶解させる気体とを混合し
た後、この気液混合流体を噴射する気液混合噴射部２３
０と、横断面が長辺Ｗと短辺Ｈとからなる長方形状の内
部空間を有し、気液混合噴射部２３０によって噴射され
た気液混合流体を自励発振させる気液溶解部２１０とを
備えて気液溶解装置２００を構成している。気液混合噴
射部２３０は、液体を気液溶解部２１０に噴射させる液
体通路２３１と、多孔質材料によって円筒状に構成し、
その中心孔に液体を通過させる態様で液体通路２３１に
配設した多孔質体２３３と、多孔質体２３３を介して液
体通路２３１に気体を供給する気体通路２３２とを備え
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、気液溶解方法およ
び装置に関するもので、特に、カップ式飲料自動販売機
や飲料ディスペンサ等の自動販売機において炭酸水を生
成するためのカーボネータとして好適な気液溶解方法お
よび装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、一般的な飲料ディスペンサの炭
酸飲料供給系を示したものである。ここで例示する飲料
ディスペンサは、カップ１が載置されるベンドステージ
２の上方に飲料ノズル３を備えている。この飲料ノズル
３には、シロップ供給ライン１０を通じてシロップタン
ク１１が接続されているとともに、炭酸水供給ライン２
０を通じてカーボネータ２１が接続されている。シロッ
プタンク１１は、内部に濃縮シロップを貯留するもの
で、炭酸ガスボンベ３０から供給される炭酸ガスによっ
て加圧されている。シロップ供給ライン１０には、その
上流側からシロップ冷却コイル１２、シロップ流量調節
器１３およびシロップ弁１４が設けられている。カーボ
ネータ２１は、飲料水に炭酸ガスを溶解させて炭酸水を
生成するための気液溶解装置であり、炭酸ガスボンベ３
０から供給される炭酸ガスによって常時加圧された状態
に保持されている。このカーボネータ２１には、飲料水
供給ライン２２および炭酸ガス供給ライン２３が接続さ
れている。飲料水供給ライン２２には、その上流側から
給水弁２４、送水ポンプ２５および水冷却コイル２６が
設けられている。炭酸水供給ライン２０には、その上流
側から炭酸水流量調節器２７および炭酸水弁２８が設け
られている。

【０００３】上述したカーボネータ２１、シロップ冷却
コイル１２および水冷却コイル２６は、それぞれ冷却水
槽４０の水中に浸漬した状態で配置されている。冷却水
槽４０には、冷凍機４１の蒸発コイル４１ａが配管され
ているとともに、該蒸発コイル４１ａの周囲にアイスバ
ンク４２が形成されている。

【０００４】上記のように構成された飲料ディスペンサ
では、ベンドステージ２にカップ１を載置した状態で、
例えば販売ボタンのＯＮ操作やコイン投入後における飲
料選択ボタンのＯＮ操作によって飲料供給指令が与えら
れると、図示していない制御部からの制御信号に応じて
シロップ弁１４および炭酸水弁２８が開成する。この結
果、シロップタンク１１に貯留された濃縮シロップが炭
酸ガスボンベ３０から供給される炭酸ガスの圧力によ
り、シロップ供給ライン１０を通じて飲料ノズル３に供
給されるとともに、カーボネータ２１で生成された炭酸
水が炭酸水供給ライン２０を通じて飲料ノズル３に供給
され、これら濃縮シロップと炭酸水との混合流体が炭酸
飲料としてカップ１に抽出されることになる。

【０００５】炭酸飲料の抽出に伴ってカーボネータ２１
に貯留された炭酸水の水位が規定値以下に低下すると、
図示していないフロートスイッチからの検出信号に応じ
て給水弁２４が開成するとともに、送水ポンプ２５が駆
動し、カーボネータ２１に対して飲料水が噴射供給され
る。この際、カーボネータ２１には、炭酸ガスボンベ３
０から一定圧の炭酸ガスが常時供給されているため、上
述した飲料水に炭酸ガスが溶解され、炭酸水としてその
内部に貯留されることになる。飲料水に対する炭酸ガス
の溶解量は、温度が低いほど大きなものとなる。従っ
て、上述したように、カーボネータ２１を冷却水槽４０
に浸漬させてその冷却を図ることは、炭酸水を生成する
上で有効な方法となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のカーボネータ２１は、予め内部に炭酸ガスを充満さ
せておき、飲料水を注入した際に両者を混合させて炭酸
水を生成するものである。従って、こうした方法によっ
て炭酸水を効率良く生成するためには、炭酸ガスと飲料
水との接触面積、並びに接触時間をできるだけ多く確保
してやる必要がある。ここで、炭酸ガスと飲料水との接
触面積を増大させるための方法としては、例えば、従来
においても、カーボネータ２１に飲料水を高速注入する
ことによって両者の衝突を利用したり、噴射ノズルから
カーボネータ２１に微細化した飲料水を噴射注入する
等、種々の技術が提供されている。

【０００７】しかしながら、炭酸ガスと飲料水との接触
時間を確保するための方法としては、より長大な容積を
有したカーボネータ２１を用意せざるを得ないのが実情
である。この結果、カーボネータ２１を設置するための
スペースも長大なものとなり、当該カーボネータ２１を
適用する自動販売機の大型化、さらには製造コストの増
大といった問題を招来するようになる。特に、カーボネ
ータ２１を冷却水槽４０において保冷するようにした自
動販売機にあっては、カーボネータ２１のみならず、冷
却水槽４０としても長大化したものを設ける必要があ
り、上述した問題が一層顕著となる。

【０００８】本発明は、上記実情に鑑みて、大型化を招
来することなく液体に対する気体の溶解効率を向上させ
ることのできる気液溶解方法および装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る気液溶解方
法は、液体とこれに溶解させる気体とを混合した後、こ
の気液混合流体を横断面が所定形状の内部空間に噴射す
ることにより、該気液混合流体を自励発振させることを
特徴とする（請求項１）。

【００１０】また、本発明に係る気液溶解装置は、液体
とこれに溶解させる気体とを混合した後、この気液混合
流体を噴射する気液混合噴射手段と、横断面が所定形状
の内部空間を有し、前記気液混合噴射手段によって噴射
された気液混合流体を自励発振させる発振容器とを備え
たことを特徴とする（請求項２）。

【００１１】前記気液混合噴射手段としては、液体を前
記発振容器に噴射させる液体通路と、多孔質材料によっ
て円筒状に構成し、その中心孔に液体を通過させる態様
で前記液体通路に配設した多孔質体と、前記多孔質体を
介して前記液体通路に気体を供給する気体通路とを備え
るもの（請求項３）、あるいは、液体を前記発振容器に
噴射させる液体通路と、スリットを介して前記液体通路
に気体を供給する気体通路とを備えたもの（請求項４）
であることが好ましい。

【００１２】また、前記発振容器で自励発振した後の気
液混合流体を所定の圧力下で貯留する貯留部をさらに備
えることが好ましい（請求項５）。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、本発
明に気液溶解方法および装置の好適な実施の形態を詳細
に説明する。

【００１４】図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本発明の実施
の形態である気液溶解装置を示したものである。ここで
例示する気液溶解装置２００は、図２に示すように、飲
料ディスペンサにおいて飲料水と炭酸ガスとから炭酸水
を生成するカーボネータとして用いられるもので、内部
に気液溶解部（発振容器）２１０と安定貯留部２２０と
を有した容器２０１を備えている。気液溶解部２１０お
よび安定貯留部２２０は、容器２０１の内部に仕切壁２
０２を設けることによって互いに隣接するように画成し
たもので、該仕切壁２０２の下端部に確保した連絡孔２
０３を通じてのみ相互に連通している。

【００１５】図からも明らかなように、気液溶解部２１
０は、長辺Ｗと短辺Ｈとを有した長方形状の横断面を有
するとともに、これら長辺Ｗおよび短辺Ｈに比べて十分
に大きな高さＬを有した直方状に構成したものである。
具体的な例を示せば、横断面の長辺Ｗが４０ｍｍで短辺
Ｈが２０ｍｍに設定してあるとともに、気液溶解部２１
０の高さＬが２１０ｍｍに設定してある。

【００１６】この気液溶解部２１０には、容器２０１の
上面に気液混合噴射部２３０を設けてある。気液混合噴
射部２３０は、液体と気体とを互いに混合させた状態で
容器２０１の気液溶解部２１０に噴射供給するためのも
ので、液体通路２３１と気体通路２３２とを有してい
る。

【００１７】液体通路２３１は、気液溶解部２１０の下
方に向けて液体を噴射供給する部分であり、容器２０１
の上面において気液溶解部２１０のほぼ中央となる位置
から上方に向けて延設してある。この液体通路２３１
は、気液溶解部２１０のディメンションが上述した値の
場合に、３ｍｍの直径ｄを有するように構成してある。

【００１８】また、上記液体通路２３１には、その内周
部分に多孔質体２３３を配設してある。多孔質体２３３
は、中心孔の内径が液体通路２３１の内径とほぼ一致
し、かつ径方向に沿って気体を通過し得る程度の多数の
孔、好ましくは５〜１０μｍ程度の孔を有した円筒状部
材であり、中心孔の軸心を液体通路２３１の軸心に合致
させた状態で配置してある。本実施の形態では、この多
孔質体２３３として、燒結金属によって構成したものを
適用している。

【００１９】気体通路２３２は、液体通路２３１を通過
する液体に対して気体を混合させるためのもので、液体
通路２３１において多孔質体２３３を配設した部分から
外周方向に向けて延設してある。この気体通路２３２と
多孔質体２３３との間には、環状の間隙２３４が確保し
てある。この間隙２３４は、気体通路２３２から吐出さ
れた気体を多孔質体２３３の外周面全周に行き渡らせる
ためのものである。

【００２０】一方、安定貯留部２２０は、上述した気液
溶解部２１０と同様に、長辺と短辺とを有した長方形状
の横断面を有するとともに、これら長辺および短辺に比
べて十分に大きな高さを有した直方状を成しているもの
の、当該気液溶解部２１０よりも大きな容積を確保する
ように構成してある。

【００２１】この安定貯留部２２０には、容器２０１の
上面に気液混合吐出部２４０を設けてある。気液混合吐
出部２４０は、安定貯留部２２０に貯留された液体を外
部に吐出するための通路であり、容器２０１の上面にお
いて安定貯留部２２０のほぼ中央となる位置から上方に
向けて延設してある。

【００２２】上記のように構成した気液溶解装置２００
は、図２に示すように、冷却水槽４０に浸漬させた状態
で飲料ディスペンサの内部に設置され、液体通路２３１
に飲料水供給ライン２２を接続するとともに、気体通路
２３２に炭酸ガス供給ライン２３を接続し、さらに気液
混合吐出部２４０に炭酸水供給ライン２０を接続するこ
とにより、当該飲料ディスペンサのカーボネータとして
使用に供される。

【００２３】以下、上述した気液溶解装置２００を適用
し、飲料水と炭酸ガスとから炭酸水が生成される手順に
ついて説明する。なお、図２において、図８に示した飲
料ディスペンサと同様の構成に関しては、同一の符号を
付してそれぞれの詳細説明を省略する。

【００２４】まず、飲料ディスペンサに設置された気液
溶解装置２００においては、炭酸ガスボンベ３０から供
給される炭酸ガスが気液混合噴射部２３０の気体通路２
３２および液体通路２３１を通じて容器２０１の内部に
充填され、当該容器２０１の内部が常に一定の圧力に保
持されることになる。

【００２５】この状態から炭酸水弁２８および給水弁２
４を開成するとともに、送水ポンプ２５を駆動すると、
飲料水供給ライン２２から供給される飲料水が気液混合
噴射部２３０の液体通路２３１を通じて気液溶解部２１
０の下方に向けて噴射供給される。このとき、気液混合
噴射部２３０の液体通路２３１を飲料水が高速で通過す
ると、液体通路２３１の圧力が低下し、気体通路２３２
の炭酸ガスが多孔質体２３３の孔を通じて外周部全域か
ら液体通路２３１の飲料水にほぼ均一に引き込まれるよ
うになる。この結果、気液溶解部２１０に対しては、飲
料水と炭酸ガスとの気液混合流体が噴射供給されること
になる。

【００２６】ここで、気液溶解部２１０においては、そ
の内部空間の横断面が長辺Ｗと短辺Ｈとを有した長方形
であり、しかも両辺Ｗ，Ｈが後述する所定の条件を満た
したものであるため、図３（ａ）乃至図３（ｄ）に示す
ように、噴射供給された飲料水と炭酸ガスとの気液混合
流体に自励発振現象が生起し、この自励発振現象によっ
て飲料水と炭酸ガスとが継続的、かつ激しく接触するこ
とになる。

【００２７】すなわち、図３（ａ）に示すように、気液
混合噴射部２３０の液体通路２３１から噴射供給された
気液混合流体は、当初、気液溶解部２１０の上流側にお
いていずれか一方の側壁Ｃ側に低圧となる渦領域Ａを生
成して当該一方の側壁Ｃに付着するようになる。このと
き、気液溶解部２１０の下流側においては、他方の側壁
Ｄ側に渦領域Ａよりも高圧となる渦領域Ｂが生成され
る。これら渦領域Ａ，Ｂは、いずれも飲料水と炭酸ガス
との混合流体であるが、渦領域Ａにおいては炭酸ガスの
割合が多くなっている一方、渦領域Ｂにおいては飲料水
の割合が多くなっている。

【００２８】次いで、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示
すように、液体通路２３１の直径ｄを後述する所定の条
件を満たすようにすると、該直径ｄが気液溶解部２１０
の短辺Ｈよりも小さいため、噴射された気液混合流体の
端と壁面との間を通って高圧の渦領域Ｂから低圧の渦領
域Ａに向けて気液溶解部２１０の流体に矢印のような流
れが生じるようになり、該渦領域Ａの圧力が漸次増大す
る一方、渦領域Ｂの圧力が低下する。この結果、渦領域
Ａと渦領域Ｂとの関係が、図３（ａ）に示した状態と逆
転、つまり渦領域Ａが渦領域Ｂよりも圧力が高い状態と
なり、気液混合噴射部２３０の液体通路２３１から噴射
供給された気液混合流体の付着する側壁が一方Ｃから他
方Ｄに切り替わる。

【００２９】やがて、図３（ｄ）に示すように、今度
は、高圧の渦領域Ａから低圧の渦領域Ｂに向けて気液溶
解部２１０の流体に矢印のような流れが生じるようにな
り、該渦領域Ａの圧力が漸次増大する一方、渦領域Ｂの
圧力が低下する。

【００３０】以降、気液混合噴射部２３０の液体通路２
３１から気液混合流体が噴射供給されている間、図３
（ａ）〜図３（ｄ）を１／２周期として上述した状態が
繰り返し発生し（自励発振現象）、飲料水と炭酸ガスと
が継続的、かつ激しく接触する。さらに、気液溶解部２
１０へ噴射供給された後に一旦溶け残りとなった炭酸ガ
スに関しても、上述した自励発振現象によってこれが再
び飲料水に接触することになる。これらの結果、炭酸ガ
スに対して単に飲料水を噴射供給するようにした従来の
カーボネータに比べて、飲料水に対する炭酸ガスの溶解
効率を著しく向上させることが可能になる。

【００３１】しかも、こうした気液混合流体の自励発振
現象を利用した気液溶解装置２００においては、気液溶
解部２１０の容積を長大化させずとも、当該自励発振現
象によって飲料水と炭酸ガスとの接触時間が十分に確保
されることになる。従って、気液溶解装置２００の小型
化やコンパクト化を図ることができるようになり、これ
を収容する冷却水槽４０、並びに飲料ディスペンサを小
型化し、その製造コストを大幅に低減することが可能と
なる。

【００３２】さて、上記のようにして気液溶解部２１０
で生成された炭酸水は、炭酸水弁２８および給水弁２４
が開成し、かつ送水ポンプ２５が駆動している間、連絡
孔２０３を通じて安定貯留部２２０に至る。さらに安定
貯留部２２０から気液混合吐出部２４０を通じて外部に
吐出された後、炭酸水供給ライン２０を通じて飲料ノズ
ル３に供給されることになり、シロップ供給ライン１０
を通じて供給された濃縮シロップとともに、炭酸飲料と
してカップ１に抽出されることになる。

【００３３】一方、炭酸水弁２８および給水弁２４を閉
成し、かつ送水ポンプ２５を停止させた後においては、
気液溶解部２１０で生成された炭酸水が、炭酸ガスボン
ベ３０から供給される炭酸ガスの圧力によって安定貯留
部２２０に貯留される。つまり、炭酸水弁２８および給
水弁２４を開成し、かつ送水ポンプ２５を停止させた後
においては、気液溶解部２１０で生成された炭酸水が所
定の圧力を加えた状態で安定貯留部２２０に貯留される
ことになるため、炭酸水に対する炭酸ガスの溶解量がさ
らに増えるようになる。実験によれば、飲料水に対する
炭酸ガスの溶解量が１割程度増えることが判明してい
る。従って、こうした安定貯留部２２０を気液溶解部２
１０の下流側に設けるようにした気液溶解装置２００に
よれば、当該安定貯留部２２０での溶解量を加味した炭
酸水を飲料ノズル３に供給することができるため、気液
溶解部２１０の更なる小型化を図ることも可能となる。

【００３４】図４および図５は、噴射供給した気液混合
流体に自励発振現象を生起させる気液溶解部２１０の条
件を説明するためのもので、図４は気液混合流体を噴射
する内部空間のディメンションを示す斜視図、図５は内
部空間のディメンションに対する気液混合流体の自励発
振領域分布を示す実験結果のグラフである。

【００３５】図５に示すように、気液混合流体に自励発
振現象を生起させるためには、少なくとも液体通路２３
１の直径ｄに対する気液溶解部２１０の長辺Ｗの割合
（以下、単にＷ／ｄと記載する）を約４．９以上に設定
するとともに、短辺Ｈに対する液体通路２３１の直径ｄ
の割合（以下、単にｄ／Ｈと記載する）を約０．６６以
下に設定する必要がある。より詳細には、Ｗ／ｄを４．
９〜８の範囲に設定した場合には、ｄ／Ｈを０．６６に
設定する。Ｗ／ｄを約８以上に設定した場合には、該Ｗ
／ｄを増加させるに従ってｄ／Ｈを漸次減少させる必要
がある。より安定した自励発振現象を生起させるために
は、Ｗ／ｄを約５．５以上に設定するとともに、ｄ／Ｈ
を約０．６以下に設定することが好ましい。上述した実
施の形態で示した気液溶解装置２００の気液溶解部２１
０では、Ｗ／ｄ＝１３．３、ｄ／Ｈ＝０．５であり、安
定した自励発振現象を生起するための条件を満たしてい
ることが分かる。

【００３６】図６は、上述した気液溶解装置に適用され
る気液混合噴射部の第１変形例を示した要部拡大断面図
である。この第１変形例に示した気液混合噴射部３３０
も、液体と気体とを互いに混合させた状態で容器２０１
の気液溶解部２１０に噴射供給するためのもので、液体
通路３３１と気体通路３３２とを有している。

【００３７】液体通路３３１は、気液溶解部２１０の下
方に向けて液体を噴射供給する部分であり、容器２０１
の上面において気液溶解部２１０のほぼ中央となる位置
から上方に向けて延設してある。この液体通路３３１
は、先端部３３１ａの内径を基端部よりも細径に構成し
てある。

【００３８】また、上記液体通路３３１には、その内周
部分に多孔質体３３３を配設してある。多孔質体３３３
は、中心孔の内径が液体通路３３１の基端部内径とほぼ
一致し、かつ径方向に沿って気体を通過し得る程度の多
数の孔、好ましくは５〜１０μｍ程度の孔を有した円筒
状部材であり、中心孔の軸心を液体通路３３１の軸心に
合致させた状態で配置してある。この第１変形例では、
この多孔質体３３３として、セラミックによって構成し
たものを適用している。

【００３９】気体通路３３２は、液体通路３３１を通過
する液体に対して気体を混合させるためのもので、液体
通路３３１において多孔質体３３３を配設した部分から
外周方向に向けて延設してある。この気体通路３３２と
多孔質体３３３との間には、環状の間隙３３４が確保し
てある。この間隙３３４は、気体通路３３２から吐出さ
れた気体を多孔質体３３３の外周面全周に行き渡らせる
ためのものである。

【００４０】上記のように構成した気液混合噴射部３３
０においても、炭酸水弁２８および給水弁２４を開成す
るとともに、送水ポンプ２５を駆動すると、飲料水供給
ライン２２から供給される飲料水が気液混合噴射部３３
０の液体通路３３１を通じて気液溶解部２１０の下方に
向けて噴射供給される。このとき、気液混合噴射部３３
０の液体通路３３１を飲料水が高速で通過すると、液体
通路３３１の圧力が低下し、気体通路３３２の炭酸ガス
が多孔質体３３３の孔を通じて外周部全域から液体通路
３３１の飲料水にほぼ均一に引き込まれるようになる。
この結果、気液溶解部２１０に対しては、飲料水と炭酸
ガスとの気液混合流体が噴射供給されることになる。

【００４１】図７は、上述した気液溶解装置に適用され
る気液混合噴射部の第２変形例を示した要部拡大断面図
である。この第２変形例に示した気液混合噴射部４３０
も、液体と気体とを互いに混合させた状態で容器２０１
の気液溶解部２１０に噴射供給するためのもので、液体
通路４３１と気体通路４３２とを有している。

【００４２】液体通路４３１は、気液溶解部２１０の下
方に向けて液体を噴射供給する部分であり、容器２０１
の上面において気液溶解部２１０のほぼ中央となる位置
から上方に向けて延設してある。図からも明らかなよう
に、この第２変形例の液体通路４３１は、飲料水供給ラ
イン２２に接続する円筒状の基部通路４３１ａと、容器
２０１の気液溶解部２１０に接続する円筒状の先端部通
路４３１ｂとを有して構成したもので、これら基部通路
４３１ａと先端部通路４３１ｂとの間にスリット４３１
ｃを有している。

【００４３】気体通路４３２は、液体通路４３１を通過
する液体に対して気体を混合させるためのもので、液体
通路４３１の基部通路４３１ａを配設した部分から外周
方向に向けて延設してある。この気体通路４３２と基部
通路４３１ａとの間には、環状の間隙４３４が確保して
ある。この間隙４３４は、気体通路４３２から吐出され
た気体をスリット４３１ｃの外周面全周に行き渡らせる
ためのものである。

【００４４】上記のように構成した気液混合噴射部４３
０においても、炭酸水弁２８および給水弁２４を開成す
るとともに、送水ポンプ２５を駆動すると、飲料水供給
ライン２２から供給される飲料水が気液混合噴射部４３
０の液体通路４３１を通じて気液溶解部２１０の下方に
向けて噴射供給される。このとき、気液混合噴射部４３
０の液体通路４３１を飲料水が高速で通過すると、液体
通路４３１の圧力が低下し、気体通路４３２の炭酸ガス
がスリット４３１ｃを通じて外周部全域から液体通路４
３１の飲料水にほぼ均一に引き込まれるようになる。こ
の結果、気液溶解部２１０に対しては、飲料水と炭酸ガ
スとの気液混合流体が噴射供給されることになる。

【００４５】この場合、第２変形例の気液混合噴射部４
３０によれば、高速で通過する飲料水に対して非常に狭
い間隔から炭酸ガスが吹き込まれることになるため、当
該炭酸ガスが微細な気泡となって飲料水中に混合される
ようになる。この結果、炭酸ガスが微細な気泡となるこ
とで飲料水との接触面積が増大し、気液混合流体中に含
まれる炭酸ガスの割合が著しく高まるようになる。

【００４６】また、第２変形例の気液混合噴射部４３０
によれば、上述した実施の形態および第２変形例のもの
に比べて構造の単純化を図ることができ、より小型のも
のを容易に、かつ安価に作成することができるようにな
る。

【００４７】なお、上述した実施の形態並びに第１およ
び第２変形例では、飲料水に対して炭酸ガスを溶解させ
る方法および装置を例示しているが、飲料水と炭酸ガス
とに限定されず、その他の液体にその他の気体を溶解さ
せるものにももちろん適用することが可能である。

【００４８】また、上述した実施の形態並びに第１およ
び第２変形例では、発振容器となる気液溶解部２１０
と、貯留部である安定貯留部２２０とをひとつの容器２
０１に設けるようにしているため、気液溶解装置２００
をより小型化することができるが、発振容器と貯留部と
を個別の容器に設けるようにしてももちろん構わない。
また、発振容器に対して気液混合流体をその上部から噴
射させるようにしているため、溶け残った気体が下流側
にそのまま漏出する事態を可及的に防止することが可能
になるが、必ずしも上部から噴射させる必要はない。

【００４９】さらに、発振容器として横断面の長辺Ｗが
４０ｍｍで短辺Ｈが２０ｍｍに設定してあるとともに、
高さＬが２１０ｍｍのものを例示しているが、上述した
図５に示す条件を満たせば、その他の値に設定しても良
いのはいうまでもない。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る気液溶解方法によれば、液体とこれに溶解させる
気体とを混合した後、この気液混合流体を横断面が所定
形状の内部空間に噴射することにより、該気液混合流体
を自励発振させるようにしているため、この自励発振に
よって液体と気体とが継続的、かつ激しく接触するよう
になり、大型化をせずとも液体に対する気体の溶解効率
を著しく向上させることが可能になる。

【００５１】また、本発明の請求項２に係る気液溶解装
置によれば、液体とこれに溶解させる気体とを混合した
後、この気液混合流体を噴射する気液混合噴射手段と、
横断面が所定形状の内部空間を有し、前記気液混合噴射
手段によって噴射された気液混合流体を自励発振させる
発振容器とを備えるようにしているため、自励発振によ
って液体と気体とが継続的、かつ激しく接触するように
なり、発振容器を大型化をせずとも液体に対する気体の
溶解効率を著しく向上させることが可能になる。

【００５２】また、本発明の請求項３に係る気液溶解装
置によれば、前記気液混合噴射手段として、液体を前記
発振容器に噴射させる液体通路と、多孔質材料によって
円筒状に構成し、その中心孔に液体を通過させる態様で
前記液体通路に配設した多孔質体と、前記多孔質体を介
して前記液体通路に気体を供給する気体通路とを備える
ものを適用しているため、液体に対して気体を均一に混
合させることができるようになる。

【００５３】また、本発明の請求項４に係る気液溶解装
置によれば、前記気液混合噴射手段として、液体を前記
発振容器に噴射させる液体通路と、スリットを介して前
記液体通路に気体を供給する気体通路とを備えるものを
適用しているため、液体に対して気体を均一に混合させ
ることができるようになる。

【００５４】また、本発明の請求項５に係る気液溶解装
置によれば、前記発振容器で自励発振した後の気液混合
流体を所定の圧力下で貯留する貯留部をさらに備えるよ
うにしているため、当該貯留部での溶解量を加味するこ
とができるため、発振容器の更なる小型化を図ることも
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である気液溶解装置を示し
たもので、（ａ）は断面正面図、（ｂ）は側面図、
（ｃ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。

【図２】図１に示した気液溶解装置をカーボネータとし
て適用した飲料ディスペンサの炭酸飲料供給系を示す図
である。

【図３】気液混合流体に発生する自励発振のメカニズム
を順に示すもので、（ａ）は気液混合流体を噴射した状
態を示す概念図、（ｂ）は１／６周期経過後の状態を示
す概念図、（ｃ）は１／３周期経過後の状態を示す概念
図、（ｄ）は１／２周期経過後の状態を示す概念図であ
る。

【図４】気液混合流体を噴射する内部空間のディメンシ
ョンを示す斜視図である。

【図５】内部空間のディメンションに対する気液混合流
体の自励発振領域分布を示すグラフである。

【図６】図１に示した気液混合噴射部の第１変形例を示
した要部拡大断面図である。

【図７】図１に示した気液混合噴射部の第２変形例を示
した要部拡大断面図である。

【図８】一般的な飲料ディスペンサの炭酸飲料供給系を
示す図である。

【符号の説明】

１カップ２ベンドステージ３飲料ノズル１０シロップ供給ライン１１シロップタンク１２シロップ冷却コイル１３シロップ流量調節器１４シロップ弁２０炭酸水供給ライン２２飲料水供給ライン２３炭酸ガス供給ライン２４給水弁２５送水ポンプ２６水冷却コイル２７炭酸水流量調節器２８炭酸水弁３０炭酸ガスボンベ４０冷却水槽４１冷凍機４１ａ蒸発コイル４２アイスバンク２００気液溶解装置２０１容器２０２仕切壁２０３連絡孔２１０気液溶解部２２０安定貯留部２３０気液混合噴射部２３１液体通路２３２気体通路２３３多孔質体２３４間隙２４０気液混合吐出部３３０気液混合噴射部３３１液体通路３３１ａ先端部３３２気体通路３３３多孔質体３３４間隙４３０気液混合噴射部４３１液体通路４３１ａ基部通路４３１ｂ先端部通路４３１ｃスリット４３２気体通路４３４間隙Ａ，Ｂ渦領域Ｃ，Ｄ側壁Ｈ短辺Ｗ長辺ｄ直径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/68 ５３０Ｃ０２Ｆ 1/68 ５３０Ｌ５４０Ｚ５４０Ｇ０７Ｆ 13/06 ＥＧ０７Ｆ 13/06 Ｂ６７Ｄ 1/08 Ｚ (72)発明者篠原淳神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内Ｆターム(参考） 3E047 BA04 DC04 DC05 DC08 EB01 FA04 3E082 AA04 BB02 CC10 DD20 4G035 AA04 AB15 AB16 AB20 AC15 AC23 AE15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体とこれに溶解させる気体とを混合し
た後、この気液混合流体を横断面が所定形状の内部空間
に噴射することにより、該気液混合流体を自励発振させ
ることを特徴とする気液溶解方法。
【請求項２】液体とこれに溶解させる気体とを混合し
た後、この気液混合流体を噴射する気液混合噴射手段
と、横断面が所定形状の内部空間を有し、前記気液混合噴射
手段によって噴射された気液混合流体を自励発振させる
発振容器とを備えたことを特徴とする気液溶解装置。
【請求項３】前記気液混合噴射手段は、液体を前記発振容器に噴射させる液体通路と、多孔質材料によって円筒状に構成し、その中心孔に液体
を通過させる態様で前記液体通路に配設した多孔質体
と、前記多孔質体を介して前記液体通路に気体を供給する気
体通路とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の気
液溶解装置。
【請求項４】前記気液混合噴射手段は、液体を前記発振容器に噴射させる液体通路と、スリットを介して前記液体通路に気体を供給する気体通
路とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の気液溶
解装置。
【請求項５】前記発振容器で自励発振した後の気液混
合流体を所定の圧力下で貯留する貯留部をさらに備える
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の
気液溶解装置。