JP2009178702A

JP2009178702A - 気液混合設備

Info

Publication number: JP2009178702A
Application number: JP2008022861A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Numata; 芳明沼田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2009-08-13

Abstract

【課題】液体中での大きな気泡の発生と液体から逃げる気体を抑えることができる簡単な装置からなる気液混合設備を提供する。
【解決手段】気体と液体を混合させる気液混合設備において、液体に混合する気体を供給する気体供給装置２と、気体を混合する液体を供給する液体供給装置１０，８と、気体供給装置から供給された気体と液体供給装置から供給された液体からマイクロバブル含有液体を生成するマイクロバブル発生装置１１，１３と、マイクロバブル発生装置から供給されたマイクロバブル含有液体と液体を旋回流で混合してマイクロバブルを溶解する混合装置１５を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気、酸素、オゾンなどの気体を液体に混合して溶解させるための気液混合設備に関する。

河川、湖沼、養殖用水槽等に供給して水中の溶存酸素量を高めて水質を改善するため、気体溶解装置により水等の液体に空気や酸素等の気体を溶解させることが知られている。また、気体溶解装置によりオゾンを溶解したオゾン水は、食品や医療の分野において有機物洗浄除去、殺菌、滅菌、脱色あるいは脱臭等に用いられ、高濃度のオゾン水は半導体のシリコンウェハー洗浄や酸化処理に使用されている。

気体溶解装置として、特許文献１には、通路内を流動する液体に気体を注入する気体注入部と、この気体注入部の下流側に配置され、液体に気体を注入した気液混合液に圧力を印加して気体の液体中への溶解を促進する加圧部と、加圧部に対して加えられた力学的エネルギーの一部を回収しながら気体を溶解させた気体溶解液の圧力を減少させる減圧部を有する気体溶解装置が記載されている。

また、特許文献２には、内部に収容した溶媒流体の上部に気体溜を有するタンクと、ガス生成装置とを備え、ガス生成装置で生成したガスをタンクの溶媒流体中に導入して溶解するとともに、気体溜に滞留したガス成分を含む気体を、流体中に再度導入し再度溶解可能にした流体混合装置において、ガス生成装置で生成したガスを前記タンク内圧との圧力差により、前記溶媒流体中へ直接導入可能にした流体混合装置が記載されている。

また、特許文献３には、各種の気体の気泡を液体中に分散させたり、加圧下の液体中で気体を反応させたり、溶解させるための気液溶解混合装置として、液体の流路に設けられた絞り部と、この絞り部につづいてこの流路を徐々に広げた広がり部と、上記絞り部内で液体の流れ方向に開口した気体流入管とを設け、広がり部の下流に設けられ流路中の液体と気体流入管から流入した気体とを混合する混合部と、この混合部の出口側に設けられた出口絞りとを備えた気液溶解混合装置が記載されている。
特開２００７−０８３１０９号公報特開２００２−２４８３２７号公報特開平１１−１９７４７５号公報

従来の気体溶解装置は、気体を高濃度に溶解させるために設備が複雑となって設備費などが高価となっていた。また、引用文献３記載の気体溶解装置では、気泡が発生するため、魚の養殖では魚のえらに気泡が付着するので利用できないという問題がある。

そこで本発明は、液体中での大きな気泡の発生と液体から逃げる気体を抑えることができる簡単な装置からなる気液混合設備を提供するものである。

本発明の気液混合設備は、気体と液体を混合させる気液混合設備において、液体に混合する気体を供給する気体供給装置と、気体を混合する液体を供給する液体供給装置と、気体供給装置から供給された気体と液体供給装置から供給された液体からマイクロバブル含有液体を生成するマイクロバブル発生装置と、マイクロバブル発生装置から供給されたマイクロバブル含有液体と液体を旋回流で混合してマイクロバブルを潰す混合装置を備えたことを特徴とする。

本発明の気液混合設備は、気体と液体からマイクロバブル含有液体を生成させ、生成されたマイクロバブル含有液体を液体と混合してマイクロバブルが消えた気体が溶解した混合液体を製造するものである。

本発明の気液混合設備は、気泡の発生を抑えることができるので、魚の養殖池において使用し、溶存酸素を高めることができる。

本発明の気液混合設備は、構造が簡単な装置からなる設備であるため、河川、湖沼、養殖用水槽等において使用しても目詰まりを抑えることができるので、安定した連続運転が可能となる。

本発明の気液混合設備により、水に溶けにくいオゾンでも容易に高濃度に溶解させることが可能となる。

本発明の気液混合設備で得られた気体溶解水は、酸素を溶解させた混合水では植物に散水することにより発芽を促進する作用があり、魚の養殖では魚のえらに付着する気泡がないので安全に使用することができる。

本発明による気液混合設備の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の気液混合設備による気液混合の原理の説明図である。

本発明の気液混合設備の原理は、図１のフローに示すように、まず、水などの液体に空気や酸素などの気体を取り込んでマイクロバブル含有液体を生成する。マイクロバブル含有液体は、例えば、気体を取り込んだ液体をポンプで加圧タンクへ圧送して取り込み、次いで加圧タンクの減圧弁で減圧してマイクロバブル含有液体を生成する。ついで、得られたマイクロバブル含有液体を混合装置に圧送し、水槽から循環させた液体と混合する。

なお、マイクロバブル含有液体の生成は、減圧弁を備えた加圧タンクで行う方式に限定されるものではなく、例えば、引用文献３に記載されているノズルを利用したものなどの他のマイクロバブル発生装置を利用することができる。

こうして、マイクロバブルで白濁した液体が液体と混合されて気泡の消えて溶解した液体が得られる。

図２は本発明の気液混合設備の全体図である。

図２において、液体に混合する気体を供給する気体供給装置は、液体に混合する気体に応じて、オゾンはオゾン発生器１から、Ｏ_２、Ｈ_２、ＣＯ_２あるいはＮ_２はガスボンベ２から、あるいは、空気は空気取入れ口３からそれぞれ供給可能に設ける。気体は、ハンドバルブ４や電磁弁５の開閉により切り替えて選択され、ボンベの気体流量は流量コントロール計６で監視しながら行う。供給する気体は、流量制御弁７で流量を制御する。

気体を混合する液体の供給装置は、本実施例では、自吸式渦流ポンプ８により水槽９から配管１０を通して水を吸い上げる自吸式渦流ポンプ８を備える。

気体を取り込んだ液体は、マイクロバブル発生装置へ送られる。本実施例では、減圧弁付の加圧タンク１１に圧送される。水槽９からストレーナー１２を介して配管１０を通して吸い上げられる水は、本発明の気液混合設備により気体を溶解させて貯水している水であるため、供給された気体が吸い込まれることにより、圧送する水の気体の濃度を上げる作用がある。なお、加圧タンク１１頂部には過剰な気体を逃がすためのエアベント弁が設けられる。

加圧タンク１１に圧入された気体を含む水は、減圧弁１３により減圧されて気体がマイクロバブルとなり、マイクロバブル含有液である白濁水となる。

白濁水は、配管１４を通って混合装置１５に送られる。混合装置１５には、白濁水と混合する水が水槽９からポンプ１６により水槽９からストレーナー１７、配管１８を通って吸い上げられて供給される。混合装置１４により、白濁水はマイクロバブルが潰されて水と混合され、溶解して透明な水となって、水槽９へ放出される。

図３（ａ）は混合装置の断面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は混合装置内の流体の状態を示す断面図である。

混合装置１５は、略円筒状の中空部１９を有する容器２０と、この容器２０内に水槽９からの水を導入する水導入口２１と、容器２０内に白濁水を導入する白濁水導入口２２と、マイクロバブルが潰されて気体が溶解した透明な水を吐き出す吐出口２３とを有する。

容器２０は、吐出口２３と対向する側の第１室２４と吐出口２３側の第２室２５とに仕切られている。第１室２４と第２室２５とは、連通孔２６により接続されている。

白濁水導入口２２は圧力タンク１１からの白濁水が供給される配管１４に接続され、第２室２５内に突き出すように配置される。また、水導入口２１がポンプ１６により送出される水槽９の水が供給される配管１８が接続される。水導入口２１は、配管１８から供給される水が、第１室２４内に水導入口２１から容器２０の壁面に沿って導入される方向、すなわち容器２０の断面円の接線方向に設けられている。

また、第１室２４と第２室２５の間には、両室２４，２５を連通する連通孔２６が形成された連通管２７が設けられている。連通管２７は、第１室２４の容積を二分する面の手前の位置まで延びている。

図３（ｃ）により混合装置の動作について説明する。

ポンプ１６を運転すると、水槽内の水はストレーナー１７を介して吸引され、配管１８を経て水導入口２１から容器２０の第１室２４内へと導入される。第１室２４内へ導入された水２９は、水導入口２１から容器２０の壁面に沿って導入されることにより、第１室２４内を旋回し、渦流２８を発生させる。このとき、吐出口２３では、この渦流２８によってその旋回軸（中心軸）に負圧部分が形成され、その旋回軸に吸引力が発生する。このとき、第２室２５内へ突き出すように配置された白濁水導入口２２からは渦流２８の中心軸の負圧によって白濁水３０が吸い込まれる。

また、容器２０が、第１室２４と第２室２５とに分けられ、連通管２７により接続されているので、第１室２４内で発生した渦流２８は第２室２５に入った際、吐出口２３へ向かって真っ直ぐに進行しようとする。このとき、第２室２５内の吐出口２３と連通孔２６とを結ぶ境界面よりも外側の空間内の水３１は、この境界面の渦流の流れによって第２室２５内で攪拌される。ここで、白濁水導入口２２から第２室２５内に供給される白濁水３０は、境界面に衝突した際に剪断されるとともに、境界面よりも外側の空間内の水３１内に浸入し、さらに攪拌、混合されるようになる。

こうして、白濁水のマイクロバブルは押しつぶされて水に溶解し透明な水となり、水から逃げていく気体を抑えることができる。

本発明の気液混合設備による気液混合の原理の説明図である。本発明の気液混合設備の全体図である。（ａ）は混合装置の断面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は混合装置内の流体の状態を示す断面図である。

符号の説明

１：オゾン発生器２：ガスボンベ
３：空気取入れ口４：ハンドバルブ
５：電磁弁６：流量コントロール計
７：流量制御弁８：自吸式渦流ポンプ
９：水槽１０：配管
１１：加圧タンク１２：ストレーナー
１３：減圧弁１４：配管
１５：混合装置１６：ポンプ
１７：ストレーナー１８：配管
１９：中空部２０：容器
２１：水導入口２２：白濁水導入口
２３：吐出口２４：第１室
２５：第２室２６：連通孔
２７：連通管２８：渦流
２９：水３０：白濁水
３１：周囲の水３２：混合物

Claims

気体と液体を混合させる気液混合設備において、
液体に混合する気体を供給する気体供給装置と、
気体を混合する液体を供給する液体供給装置と、
気体供給装置から供給された気体と液体供給装置から供給された液体からマイクロバブル含有液体を生成するマイクロバブル発生装置と、
マイクロバブル発生装置から供給されたマイクロバブル含有液体と液体を旋回流で混合してマイクロバブルを潰す混合装置を備えたことを特徴とする気液混合設備。
混合装置が、
略円筒状の中空部を有する容器と、
この容器内に渦流を発生させる方向に液体を導入する導入口と、
前記容器内に発生させる渦流の旋回軸上に設けられた吐出口とを有し、
前記容器は、前記液体導入口が設けられた第１室と、前記吐出口が設けられた第２室とから構成され、
前記第１室と第２室とが連通孔により接続され、
前記容器内に発生させる渦流の旋回軸上に向かってマイクロバブル含有液体を導入する導入口を有する混合装置であることを特徴とする請求項１記載の気液混合設備。