JP2009112909A - 微細気泡発生装置における気液溶解タンク - Google Patents

Abstract

【課題】 気液溶解タンクの小型化を図りながら、低コストで、かつ、低圧でも気体の液体への溶解効率を向上することができる気液溶解タンクを提供することである。
【解決手段】 気液溶解タンク８は、密閉状のタンク本体１１と、タンク本体１１の外部に吸込口１４を有し、かつタンク本体１１の内部で上方へ向けた噴射口１６ａを有する噴射ノズル１６を有し、さらにタンク本体１１の液面１７より下部に外部へタンク本体１１内の液体を吐出する吐出口１９を有し、さらに噴射口１６ａと対向配置したタンク本体１１の内部の上方の天井部１１ｂの下面である衝突部２０を有し、噴射口１６ａから気液混合液体を衝突部２０に衝突させて気液溶解液体とするための装置であり、微細気泡発生装置Ａに使用される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、管路を流れる液体中に気体を加圧溶解させた後に、液槽内の液体中に微細気泡を噴出させて微細気泡を分散して含有する液体とする微細気泡発生装置に使用するための液体中に気体を加圧溶解させる気液溶解タンクに関する。

従来より、液槽内の液体を外部で循環させて液体中に気体を加圧溶解させた後、再び液槽内の微細気泡発生ノズルにて減圧により微細気泡を液槽内の液体中に噴出させて微細気泡を分散して液体とする微細気泡発生装置は知られている。この微細気泡発生装置は、液体が流れる流路と、この流路を流れる液体に空気を混合させて気液混合液体とする空気吸込口と、気液混合液体を加圧して流路に流すポンプと、気液混合液体が供給されて気体を液体に溶解させて気液溶解液体とするための気液溶解タンクと、得られた気液溶解液体を減圧することにより微細気泡を発生させ、液槽中の液体に微細気泡を含有させるための微細気泡発生ノズルから構成されている。ここで、微細気泡を含有した液体がその効果を発揮するものとするためには、多量の微細気泡を発生させて含有する必要がある。これは、気液溶解タンクと微細気泡発生ノズルに関係している。多くの場合、気液溶解液体内の気体の溶解量が重要に関わってくる、すなわち気液溶解タンクでの気体の液体への溶解効率が重要となってくる。

上記の気液溶解手段として、気液混合液体を加圧送給するポンプに高圧ポンプを使用して高圧下で気体を液体に溶解させ、気液溶解タンクの内部にて、未溶解の余剰気体を分離し、気液溶解液体のみを微細気泡発生ノズル側へ送給させる手段や、あるいは気液混合液体を加圧送給するポンプに低圧ポンプを使用して低圧下で気体を液体に溶解させ、気液溶解タンク内の液面に気液溶解タンクの上方から噴射させることで、気体を液体に溶解させて微細気泡発生ノズル側へ送給させる手段などがある。

ところで、上記の従来の気液溶解手段において、高圧化で気体を液体に溶解させる手段では、ポンプに高圧ポンプを使用しなければならないため、ポンプ自体が大型となる。その上に高圧下で使用されることから、気液溶解タンクを高強度の材料で製作する必要がある。このために微細気泡発生装置としても大型となり、コストが高いものとなる問題がある。

さらに低圧ポンプを使用し、気液溶解タンクの上方から気液溶解タンク内の液面に気液混合液体を噴射させることで気体を液体に溶解させる手段では、低圧下で溶解効率を上げるためには、気液混合液体中の気体の液体への接触面積を大きくする必要がある。このために気液混合液体を気液溶解タンク内の液面以下の領域へ噴射しなければならない。このためには、気液溶解タンク自体の高さ方向の寸法が必要となる。そこで気液溶解タンク自体が大型のものとなり、その結果、微細気泡発生装置としても大型となる。そこで、これらの装置を設置するためには、場所の制約を受けることとなる問題がある。

一方、従来の技術として、バブリング槽の液体の上方に設置の噴霧ノズルから液体を放射状に拡大して吹き込み、気液溶解液を生成するための気液溶解タンクが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、このものでは必ずしも、場所をとることなく、かつ気液溶解液を効率よく生成する装置として普遍化することはできない。

特開２００５−９５８７８号公報

本発明は、上記の従来の高圧ポンプを使用するものや低圧ポンプを使用するものにおける問題点を解消して普遍化したものであって、気液溶解タンクの小型化を図りながら、低コストで、低圧でも気体の液体への溶解効率を向上することが可能となる気液溶解タンクを提供することである。

上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、タンク本体１１と、タンク本体１１の外部に吸込口１４を有しかつタンク本体１１の内部で上方へ向けた噴射口１６ａを有する噴射ノズル１６と、タンク本体１１の内部の液面１７より下部で外部へ突出する吐出口１９と、噴射口１６ａと対向配置されたタンク本体１１の内部上方の衝突部２０から形成されていることを特徴とする微細気泡発生装置Ａにおける気液溶解タンク８である。

請求項２の発明では、タンク本体１１の内部上方の衝突部２０は、タンク本体１１の上端部に嵌合の別部品からなるキャップ１２の下部から形成されていることを特徴とする請求項１の手段の微細気泡発生装置Ａにおける気液溶解タンク８である。

請求項３の発明では、噴射ノズル１６の噴射口１６ａは、その面積が吸込口１４の面積より小さいことを特徴とする請求項１または２の手段の微細気泡発生装置Ａにおける気液溶解タンク８である。

請求項４の発明では、衝突部２０はその面積は、タンク本体１１内の液面１７の面積より小さく形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項の手段の微細気泡発生装置Ａにおける気液溶解タンク８である。

請求項５の発明では、衝突部２０は、下向きの凹凸形状から形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項の手段の微細気泡発生装置Ａにおける気液溶解タンク８である。

請求項６の発明では、衝突部２０に形成の下向きの凹凸形状は、その高さが中央部で低く、周縁に向かって順次高くなって傾斜した凹凸形状の下端面を有することを特徴とする請求項５の手段の微細気泡発生装置Ａにおける気液溶解タンク８である。

請求項７の発明では、タンク本体１１の外部へ突出する吐出口１９は、タンク本体１１の底部１１ａに形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項の手段の微細気泡発生装置Ａにおける気液溶解タンク８である。

本発明は上記の手段としたことで、請求項１に係る発明では、気液混合液体を噴射口より気液溶解タンクの内部で上方に向けて上方の衝突部に噴射して衝突させることにより、局所的な気体の高圧部分が気液溶解タンク内の上部に充満され、この充満された高圧気体は液体へ溶解し易くなっているので、液体への溶解効率が向上されている。さらに、噴射口から噴出された液体がタンク本体の内部上方の衝突部により跳ね返る構造であるので、飛散した状態となることから、タンク本体内の液面に着水するときの面積が大きくなり、つまり、気体の液体への接触面積を大きくしていることにより、液体への溶解効率が向上されている。

請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明の効果に加えて、タンク本体上端部に、別部品として形成のキャップを有するので、下面に様々な複雑な形状の凹凸形状を有するキャップの製作をタンク本体の製作と切り離して製作できるので、低コスト化が可能となり、またキャップを外して交換や補修ができるので、メンテナンス性も向上できる。

請求項３に係る発明では、請求項２に係る発明の効果に加えて、噴射口の面積を吸込口の面積より小さくしているので、噴射口より噴出される液体の流速を大きくすることが可能となり、衝突部における局所的な高圧部分をさらに高圧にすることが可能となる。このことにより、気体の液体への溶解効率をさらに向上することが可能となる。

請求項４に係る発明では、請求項３に係る発明の効果に加えて、衝突部はその面積がタンク本体内の液面の面積より小さく形成されているので、タンク本体の内部上方の衝突部に衝突し、３６０度に分散した液体はタンク本体内の液面の面積より小さく形成された衝突部の周縁であるタンク本体の側壁面に再び衝突することで、気体が液体へ溶解する気液溶解効率がより向上する。

請求項５に係る発明では、請求項４に係る発明の効果に加えて、タンク本体の内部上方の衝突部は下向きの凹凸形状からなるので、噴射口より噴出された液体が衝突する面積が大きくなり、効率的に局所的な高圧部分を作ることが可能となる。このことより、気体の液体への溶解効率をさらに向上する。

請求項６に係る発明では、請求項５に係る発明の効果に加えて、衝突部に形成の下向きの凹凸形状の高さが中央部で低く、周縁に向かって順次高くなって傾斜した凹凸形状の下端面を有するので、噴射口より噴出された液体が衝突後に分散することなく集められ、効率的に局所的な高圧部分を作ることができ、気体の液体への溶解効率をさらに向上する。

請求項７に係る発明では、請求項６に係る発明の効果に加えて、タンク本体１１の外部へ突出する吐出口１９をタンク本体１１の底部１１ａに形成されているので、気液溶解タンクを小型にすることが可能となる。未溶解の気体の大きな気泡が気液溶解タンクから排出されると微細気泡が発生しにくくなるので、従来の気液溶解タンクではその吐出口を未溶解の大きな気泡の届かないところに設ける必要があり、そのため気液溶解タンク自体が大型となってしまうが、本発明では、噴射口から噴出された液体がタンク本体の内部上方の衝突部により跳ね返る構造であるので、タンク本体内の液面に着水するときの面積を大きくし、かつ、跳ね返りであるので液面への噴射圧力を抑制しているので、未溶解の大きな気泡がタンク本体の下部へ流動することが抑えられ、気液溶解タンク内における液面以下の深さを低減することができる。

上述したように、気液溶解タンクの小型化を図りながら、低コストで、低圧でも気体を液体へ溶解する効率を向上することが可能な気液溶解タンクが得られる。さらに本発明の気液溶解タンクの使用により、微細気泡発生装置のポンプを小型化することが可能となるので、微細気泡発生装置自体を小型、軽量化でき、設置場所の制約が減少でき、コストが安くなるなど、従来にない優れた効果を奏するものである。

本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。

添付の図面において、図１は本発明の気液溶解タンク８を有する微細気泡発生装置Ａの概略的な回路図である。図２は本発明の第１の実施形態における気液溶解タンク８の模式的断面図である。図３は本発明の第２の実施形態における気液溶解タンク８の構造を説明する模式的縦断面図である。図４は本発明の第２の実施形態におけるキャップの構造を説明する模式図で、（ａ）は断面で示す側面図、（ｂ）は下面図である。図５は本発明の第３の実施形態における気液溶解タンク８の構造を説明する模式的断面図である。図６は本発明の第３の実施形態におけるキャップの構造を説明する模式図で、（ａ）は断面で示す側面図、（ｂ）は下面図（模式的断面図）である。図７は本発明の第４の実施形態における気液溶解タンク８の構造を説明する模式的断面図である。図８は本発明の第４の実施形態におけるキャップの構造を説明する模式図で、（ａ）は断面で示す側面図、（ｂ）は下面図である。図９は本発明の第５の実施形態における気液溶解タンク８の構造を説明する模式的断面図である。図１０は本発明の第６の実施形態における気液溶解タンク８の模式的断面図である。図１１は本発明の第７の実施形態における気液溶解タンク８の構造を説明する模式的断面図である。

本発明の微細気泡発生ノズル３の実施の形態として具体化した例を、図１に示す液槽１用の微細気泡発生装置Ａとして適用した例に基づいて説明する。図１に示すように、液槽１の液体中に微細気泡発生ノズル３が設置されている。同じく液体中に設置の吸込口２には吸込管路４を介して液槽１の外部でポンプ５が連結されている。ポンプ５の吸込口側の吸込管路４には空気などの雰囲気の気体を吸い込む気体吸込口６を有する気体導入管７が配設されている。ポンプ５の下流側には、気体吸込口６から吸い込んだ気体を液体に溶解する気液溶解タンク８が配設されている。ポンプ５と気液溶解タンク８との間は流入管路９によって連通されている。気液溶解タンク８の下流側に吐出管路１０によって液槽１内の液体中に設置の微細気泡発生ノズル３に液体が循環されて、微細気泡発生装置Ａが形成されている。

ここでポンプ５の電源をＯＮにすると、液槽１内の液体が吸込口２から吸込管路４によってポンプ５へと吸入されるが、そのとき、吸込管路４の途中に設置された気体導入管７の気体吸込口６より気体を吸入しているので、ポンプ５へと吸入された液体は気液混合状態となっている。このとき気体導入管７はエジェクター機構からなるので、特別な動力を必要とすることなく自然吸気される。さらに、この気液混合状態の液体はポンプ５により加圧され、流入管路９を通り気液溶解タンク８へと送液される。気液混合状態の液体は気液溶解タンク８内で加圧溶解されて気液溶解状態となり、吐出管路１０によって微細気泡発生ノズル３へと送液される。ところで、微細気泡発生ノズル３において微細気泡を多く発生させるためには、気液溶解液体内の気体の溶解量が関わっている。つまり、気液溶解タンク８における気体の液体への溶解効率が重要である。この気体の液体への溶解効率を向上させるためには、気液溶解タンク８で高圧状態を作るかあるいは気体の液体への接触面積を増加させるかといったことが必要となってくる。

図２に示す本発明の第１の実施形態の気液溶解タンク８は、タンク本体１１の天井部１１ｂがタンク本体１１と一体化して形成されているものである。流入管路９に接続する吸込口１４を気液溶解タンク８の外部に有し、この吸込口１４から伸びる噴出ノズル１６が気液溶解タンク８の側壁から気液溶解タンク８内に配管されている。気液溶解タンク８内の噴出ノズル１６の噴出口１６ａは上方に向けられている。この場合、噴射口１６ａは気液溶解タンク８内の液面より高い位置に配置されている。ところで、請求項３に係る発明の実施の形態のものとして噴射口１６ａの面積は、吸込口１４の面積より小さく形成されている。この噴出口１６ａから噴出された液体はキャップ１２の下面の衝突部２０に衝突して周囲に拡がって下方へ噴出される。

この第１の実施の形態では、図１に示すポンプ５から送られた気液混合液体は、図２に示す吸込口１４よりタンク本体１１内に伸びる噴出ノズル１６に吸入される。このタンク本体１１内の噴出ノズル１６には先絞り状のテーパー孔１５を有し、このテーパー孔１５を通って噴射口１６ａからタンク本体１１内の上方に勢い良く噴出される。噴射口１６ａから噴出された液体は、衝突部２０にて跳ね返り飛散した状態で下方の液面１７に落ちて着水する。このタンク本体１１内は、図１に示すポンプ５による送液により、加圧状態にあるので、気液混合液体中の気体はタンク本体１１の上部に充満している。このため、上記の噴出から落ちて着水する過程において気体が液体に溶解することとなる。また、衝突部２０に気液混合液体を衝突させることによって、局所的な高圧部分を容易に作りだしている。この高圧部分では、気体が液体へ溶解し易いので、気体の液体への溶解効率が向上される。さらに溶解効率を上げるためは気体の液体への接触面積を大きくする必要がある。そこで衝突部２０における内面形状を、図２に示すように、中心側をやや高くしたドーム状にすることで飛散状態をやや絞って着水する液面へ満遍なく拡げている。このように液面１７に着水するときの面積が満遍なく拡大されているので、気体の液体への接触面積を大きくした構造となっており、この点でも気体の液体への溶解効率が向上されている。

そこで、図３に示す第２の実施形態の気液溶解タンク８は、タンク本体１１とタンク本体１１にねじ嵌合する別体からなるキャップ１２にから構成され、このキャップ１２の下面はタンク本体１２の上端である天井部１１ｂを形成している。この場合、別体からなるキャップ１２は、以下本発明の第２から第７の実施形態形において、全て請求項２に係る発明の実施の形態のものである。キャップ１２はタンク本体１１とねじ螺合されてＯリング１３によりシールされている。流入管路９に接続する吸込口１４を気液溶解タンク８の外部に有し、この吸込口１４から伸びる噴出ノズル１６が気液溶解タンク８の側壁から溶解タンク内に配管されている。溶解タンク８内の噴出ノズル１６の噴出口１６ａは上方に向けられている。この場合、噴射口１６ａは気液溶解タンク８内の液面より高い位置に配置されている。ところで、請求項３に係る発明の実施の形態のものとして噴射口１６ａの面積は吸込口１４の面積より小さく形成されている。この噴出口１６ａから噴出された液体はキャップ１２の下面の衝突部２０に衝突して周囲に拡がって下方へ噴出される。

この第２の実施の形態では、図１に示すポンプ５から送られた気液混合液体は、図３に示す吸込口１４よりタンク本体１１内に伸びる噴出ノズル１６に吸入される。このタンク本体１１内の噴出ノズル１６には先絞り状のテーパー孔１５を有し、このテーパー孔１５を通って噴射口１６ａからタンク本体１１内の上方に勢い良く噴出される。噴射口１６ａから噴出された液体は、衝突部２０であるキャップ１２の下面にて跳ね返り飛散した状態で下方の液面１７に落ちて着水する。このタンク本体１１内は、図１に示すポンプ５による送液により、加圧状態にあるので、気液混合液体中の気体はタンク本体１１の上部に充満している。このため、上記の噴出から落ちて着水する過程において気体が液体に溶解することとなる。また、キャップ１２の下面に気液混合液体を衝突させることによって局所的な高圧部分を容易に作りだしている。この高圧部分では、気体が液体へ溶解し易いので、気体の液体への溶解効率が向上される。さらに溶解効率を上げるために、気体の液体への接触面積を大きくする必要がある。そこでキャップ１２の内面形状を、図４の（ａ）に示すように、ドーム状にすることで飛散状態を絞って着水する液面へ満遍なく拡げている。このように液面１７に着水するときの面積が満遍なく拡大されているので、気体の液体への接触面積を大きくした構造となっており、この点でも気体の液体への溶解効率が向上されている。

ここで、未溶解の大きな気泡が、タンク本体１１の底部１１ａに形成の吐出口１９から、図１で示す、微細気泡発生ノズル３へと送られると、微細気泡発生ノズル３で微細気泡が発生しにくくなる。さらに、吐出口１９を気液溶解液体が通過する際に発生される、騒音が大きくなる。そこで、従来の装置では、未溶解の大きな気泡が到達して吐出することがないように、深いところに吐出口１９を設けなければならなかった。そのため、タンク本体１１の底部１１ａまでの深さを大きした大型のものとする必要があった。これに反し、本発明のタンク本体１１は、噴射口１６ａから噴出された液体が、キャップ１２の下面で跳ね返る構造であり、タンク本体１１内の液面１７に着水するときの液面１７の面積を上記のように拡大して液面１７へ着水する噴射圧力を抑制していることから、未溶解の大きな気泡が、タンク本体１１の下部の底部１１ａへ流動することが抑えられる。この結果、気液溶解タンク８のタンク本体１１の液面１７より下側の深さを低減して浅くすることができるので、気液溶解タンク８を小型にすることができる。この気液溶解タンク８で生成された気液溶解液体は、吐出口１９から図１で示す微細気泡発生ノズル３へと送水され、微細気泡発生ノズル３により液槽１内の液体中に微細気泡を発生させる。

図５に示す本発明の第３の実施形態の気液溶解タンク８は、図３に示したものと同様に、タンク本体１１とキャップ１２より構成され、キャップ１２はタンク本体１１とねじ螺合されてＯリング１３によりシールされている。この場合、請求項３に係る発明の実施の形態として、噴射ノズル１６の噴射口１６ａの面積は吸込口１４の面積より小さくすることができる。さらにまた、請求項４に係る発明の実施の形態として、気液溶解タンク８のタンク本体１１内の噴出口１６ａから噴出された液体の衝突部２０における面積は、タンク本体１１内の液面１７の面積より小さくすることができる。この第３の実施の形態において、噴射ノズル１６の噴射口１６ａはタンク本体１１内の液面１７より高いところに配置されている。また、タンク本体１１内の上部を衝突部２０とするキャップ１２の内面は、図６に示すように、請求項５に係る発明の実施の形態として下向きの凹凸形状からなる複数の環状のリブ１８が下向きに形成されている。この下向きに形成された複数の環状のリブ１８の高さは中央部で低く、周縁に向かって順次高くなって下に伸び、傾斜した凹凸下端面を形成している。

この第３の実施形態の気液溶解タンク８では、図１に示すポンプ５から送られた気液混合液体は、第２の実施形態と同様に、タンク本体１１の吸込口１４より吸入され、先絞り状のテーパー孔１５を通って噴射口１６ａからタンク本体１１内の上方に勢い良く噴出される。噴射口１６ａから噴出された液体は、衝突部２０であるキャップ１２の内面にて跳ね返り飛散した状態で下方の液面１７に着水する。タンク本体１１内は加圧状態であり、気体はタンク本体１１の上部に充満しているため、噴出から落下着水する過程により気体が液体に溶解する。ここで、キャップ１２の内面に衝突させることによって局所的な高圧部分を作ることができる。この高圧部分では、気体の液体への溶解が行われ易くなっているので、気体の液体への溶解効率が向上されている。

さらに第３の実施形態では、キャップ１２の内面に下向きに形成の複数の環状のリブ１８があり、これらの各リブ１８の高さを中央部を低く、周縁に向かって順次高くなるように傾斜して設けているので、噴出された気液混合液体と中央部から周縁にかけての各リブ１８との間に衝突が生じ、各リブ１８に局所的な高圧部分を作ることが可能となって気体の液体への溶解効率がさらに向上されている。また、キャップ１２の内面に下向きの複数の環状のリブ１８を形成したことにより、衝突面積が制御されて液面１７の大きさまで拡大され、飛散状態を拡大することが可能である。このようにタンク本体１１内の液面１７に着水するときの面積が満遍なく拡大されていることから、気体と液体の接触面積を大きくする構造となっている。この点でも気体の液体への溶解効率が向上されている。

ここで、未溶解の大きな気泡がタンク本体１１の底部１１ａに形成の吐出口１９から図１に示す微細気泡発生ノズル３へと送られると、微細気泡発生ノズル３で微細気泡が発生しにくくなる上に、さらに騒音も大きくなる。そこで、このような場合には、未溶解の大きな気泡がタンク本体１１の底部１１ａに到達しないところに吐出口１９を設けなければならないので、気液溶解タンク８のタンク本体１１自体が大型となる。第３の実施の形態の気液溶解タンク８のタンク本体１１は、噴射口１６ａから噴出された液体がキャップ１２の内面より跳ね返る構造であり、さらに気液溶解タンク８内の液面１７に着水するときの面積が、複数の凹凸面からなる環状のリブ１８により、液面１７の大きさに拡大され、液面１７への噴射圧力が抑制されているので、未溶解の大きな気泡がタンク本体１１の底部１１ａへの流動を抑制しているので、タンク本体１１内の液面１７からの深さが低減できる。これにより気液溶解タンク８を小型にすることが一層に可能となる。得られた気液溶解液体は吐出口１９から図１に示す液槽１内の液体中の微細気泡発生ノズル３へと送液され、微細気泡発生ノズル３から微細気泡を発生させる。

図７に示す第４の実施形態の気液溶解タンク８では、図３に示したものと同様に、タンク本体１１とキャップ１２より構成されている。キャップ１２はタンク本体１１と螺合されてＯリング１３にてシールされている。タンク本体１１内の噴射ノズル１６の噴出口１６ａから噴出された液体の衝突部２０の面積は、図８に見られるように、弧状のリブ１８により狭められ、その結果、タンク本体１１内の液面１７の面積より小さくされている。また噴射口１６ａの面積は吸込口１４の面積より小さくなっており、噴射口１６ａはタンク本体１１内の液面より高いところに配置されている。すなわち、図８の（ａ）および（ｂ）に見られるように、タンク本体１１内の上部を衝突部２０とするキャップ１２の内面には、下向きの複数の劣弧からなる円弧状のリブ１８が左右対称に形成されている。この下向きの複数の円弧状のリブ１８の高さは中央部を低くし周縁に向かって順次高くして傾斜した凹凸下端面に設けている。

図１に示すポンプ５から送られた気液混合液体は、図７のタンク本体１１の吸込口１４より吸入され、タンク本体１１内の噴射ノズル１６のテーパー孔１５を通って噴射口１６ａからタンク本体１１内で上向きに噴出される。噴射口１６ａから噴出された液体は、キャップ１２の内面の衝突部２０で跳ね返り、飛散した状態でタンク本体１１内の液面１７に着水する。タンク本体１１内は加圧状態であり、気体は気液溶解タンク８上部に充満しているため、噴出から落下着水する過程により、気体が液体に溶解する。ここで、キャップ１２の内面の衝突部２０に衝突させることによって局所的な高圧部分を作ることが可能となり、この高圧部分では、気体混合液体に混合されている気体の液体への溶解が行われ易くなっているので、気体の液体への溶解効率が向上されている。さらに、この第４の実施形態の気液溶解タンク８では、キャップ１２の内面に形成の円弧状のリブ１８は、各リブ１８の高さが中央部で低く周縁に向かって順次高くした傾斜した凹凸面に設けられているので、噴出された気液混合液体と中央部から周縁にかけての各リブ１８との間で衝突が生じ、各リブ１８に局所的な高圧部分を一層に作り、気体の液体への溶解効率が向上されている。また、キャップ１２の内面に円弧状のリブ形状１８を形成したことにより、衝突面積が円弧の弦方向に拡大され、飛散状態を大きくすることが可能となる。さらに液面１７に着水するときの面積も大きくなるので、気体の液体への接触面積を大きくする構造となっている。この点でも気体の液体への溶解効率が向上されている。

ここで、未溶解の大きな気泡がタンク本体１１の底部１１ａに形成の吐出口１９から図１に示す微細気泡発生ノズル３へと送られると、微細気泡発生ノズル３で微細気泡が発生しにくくなる上に、吐出口１９における騒音も大きくなる。そこで、このような従来の装置の場合には、未溶解の大きな気泡が底部１１ａに到達しないところにタンク本体１１の吐出口１９を設けなければならないので、タンク本体１１が大型となる。これに反し、この第３の実施の形態のタンク本体１１では、噴射口１６ａから噴出された液体がキャップ１２の内面より跳ね返る構造となっており、さらにタンク本体１１内の液面１７に着水するときの面積が大きくなって、液面１７への噴射圧力が抑制されている。したがって、未溶解の大きな気泡がタンク本体１１の底部１１ａへ流動することが抑えられ、タンク本体１１内の液面１７から下方の深さが低減できる。これにより気液溶解タンク８を小型にすることができる。生成された気液溶解液体は、吐出口１８から図１に示す微細気泡発生ノズル３へと送液され、微細気泡発生ノズル３から液槽１内の液体中に微細気泡を発生させる。

図９に示す本発明の第５の実施形態の気液溶解タンク８は、図３に示したものと同様に、タンク本体１１とキャップ１２より構成されている。図３の第１の実施の形態のものと異なり、この図９に示したタンク本体１１では、吸込口１４から噴出口１６ａまでの噴射ノズル１６は直線状とし、タンク本体１１の下方より垂直に配設したものである。このものも、気液混合液体から気液溶融液体への変換効果は本発明の第２の実施形態の気液溶解タンク８と同等であった。

図１０に示す本発明の第６の実施形態の気液溶解タンク８は、タンク本体１１とキャップ１２より構成されている。噴射ノズル１６の噴出口１６ａから噴出された気液混合液体が衝突する衝突部２０の部分を下向きの一重の長い突起からなるリブ１８で囲み、このリブ１８の範囲内に衝突空間の面積を小さく限定したものである。このものも気液混合液体から気液溶融液体への変換効果は本発明の第２の実施形態の気液溶解タンク８と同等であった。

図１０に示す本発明の第６の実施形態の気液溶解タンク８は、本発明の第１の実施形態におけるタンク本体１１とねじ螺合するキャップ１２からなる請求項２に係る発明の実施形態におけるタンク本体１１とキャップ１２とが別体のものと異なり、タンク本体１１の天井部１１ｂがタンク本体１１と一体化して形成されているものである。このものも気液混合液体から気液溶融液体への変換効果は本発明の第２の実施形態の気液溶解タンク８とほぼ同等であった。

図１１に示す本発明の第７の実施形態の気液溶解タンク８は、図５に示したタンク本体１１とキャップ１２にて構成された気液溶解タンク８に空気抜弁２１を設けて構成されている。気液溶解タンク８内の余剰気体を外方へ排出し、気液溶解タンク内の液面１７の高さを一定に保つために設けられている。図１の気体吸込口６から取り入れられ、気体導入管７からポンプ５により気液溶解タンク８へ送られ、噴射ノズル１６から噴射され、気液溶解タンク８内の余剰気体が多くなり、液面１７が押し下げられて低下すると、気液混合液体から気液溶解液体への変換効果が低下する。本発明の第１〜６の実施形態の気液溶解タンクは、空気抜弁２１を設けていないが、気体吸込口６からの気体吸入量が一定である場合、溶解タンク８内の液面１７の変位はない。しかしながら、微細気泡発生装置の使用方法により、気体吸込口６からの気体吸入量が変化する場合、本実施形態のように、溶解タンク８空に気抜弁２１を設けることにより、液面１７の変位が抑制され、安定した気液混合液体から気液溶解液体への変換効果が得られる。このものは、気液混合液体から気液溶解液体への変換効果は本発明の第２の実施形態の気液溶解タンクと同等であった。

これらの第１の実施の形態から第７の実施の形態における本発明の気液溶解タンク８を使用して気液混合液体から気液溶解液体への変換実験を行ったところ、全ての実施の形態において気液混合液体から気液溶解液体への変換作用の効果を有することがわかった。なお、気液溶解液体の変換効果が最も良いのは、第３および第７の実施の形態であり、次いで、第４の実施の形態であり、次いで、第２の実施の形態という結果であった。第１の実施の形態、第５の実施の形態および第６の実施の形態のものの変換効果は第２の実施形態のものの変換効率と略同様であった。本発明は、気液溶解タンク８を上記した実施の形態の構造とすることで、タンク本体１１の小型化を図りながら、低コストで、低圧でも気体の液体への溶解効率を向上することが可能な気液溶解タンク８が得られる。

本発明を具体化した一実施例の微細気泡発生装置の概略的な回路図である。 本発明の第１の実施形態における気液溶解タンクの構造を説明する模式的断面図である。 本発明の第２の実施形態における気液溶解タンクの構造を説明する模式的断面図である。 本発明の第２の実施形態におけるキャップの構造を説明する模式図であり、（ａ）は断面で示す側面図、（ｂ）は下面図である。 本発明の第３の実施形態における気液溶解タンクの構造を説明する模式的断面図である。 本発明の第３の実施形態におけるキャップの構造を説明する模式図であり、（ａ）は断面で示す側面図、（ｂ）は下面図である。 本発明の第４の実施形態における気液溶解タンクの構造を説明する模式図であり、（ａ）は断面で示す側面図、（ｂ）は下面図である。 本発明の第４の実施形態におけるキャップの構造を説明する模式的断面図である。 本発明の第５の実施形態における気液溶解タンクの構造を説明する模式的断面図である。 本発明の第６の実施形態における気液溶解タンクの構造を説明する模式的断面図である。 本発明の第７の実施形態における気液溶解タンクの構造を説明する模式的断面図である。

符号の説明

１ 液槽
２ 吸込口
３ 微細気泡発生ノズル
４ 吸込管路
５ ポンプ
６ 気体吸込口
７ 気体導入管
８ 気液溶解タンク
９ 流入管路
１０ 吐出管路
１１ タンク本体
１１ａ 底部
１１ｂ 天井部
１２ キャップ
１３ Ｏリング
１４ 吸込口
１５ テーパー孔
１６ 噴射ノズル
１６ａ 噴射口
１７ 液面
１８ リブ
１９ 吐出口
２０ 衝突部
２１ 空気抜弁
Ａ 微細気泡発生装置

Claims (7)

1. タンク本体（１１）と、タンク本体（１１）の外部に吸込口（１４）を有しかつタンク本体（１１）の内部で上方へ向けた噴射口（１６ａ）を有する噴射ノズル（１６）と、タンク本体（１１）の内部の液面（１７）より下部で外部へ突出する吐出口（１９）と、噴射口（１６ａ）と対向配置されたタンク本体（１１）の内部上方の衝突部（２０）から形成されていることを特徴とする微細気泡発生装置（Ａ）における気液溶解タンク（８）。
2. タンク本体（１１）の内部上方の衝突部（２０）は、タンク本体（１１）の上端部に嵌合の別部品からなるキャップ（１２）の下部から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生装置（Ａ）における気液溶解タンク（８）。
3. 噴射ノズル（１６）の噴射口（１６ａ）は、その面積が吸込口（１４）の面積より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の微細気泡発生装置（Ａ）における気液溶解タンク（８）。
4. 衝突部（２０）は、その面積がタンク本体（１１）内の液面（１７）の面積より小さく形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細気泡発生装置（Ａ）における気液溶解タンク（８）。
5. 衝突部（２０）は、下向きの凹凸形状から形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の微細気泡発生装置（Ａ）における気液溶解タンク（８）。
6. 衝突部（２０）に形成の下向きの凹凸形状は、その高さが中央部で低く、周縁に向かって順次高くなって傾斜した凹凸形状の下端面を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細気泡発生装置（Ａ）における気液溶解タンク（８）。
7. タンク本体（１１）の外部へ突出する吐出口（１９）は、タンク本体（１１）の底部（１１ａ）に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の微細気泡発生装置（Ａ）における気液溶解タンク（８）。

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