JP2010051846A

JP2010051846A - 気体溶解装置

Info

Publication number: JP2010051846A
Application number: JP2008216695A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tsuji; 敦志辻; Shinya Hirota; 伸也広田; Naoharu Nakagawa; 尚治中川
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-03-11

Abstract

【課題】バッチ式のものにおいて気泡の発生を防止して安定した高濃度の気体溶解液を得ることができる気体溶解装置を提供する。
【解決手段】気体溶解装置において、液体１６を貯留する密閉タンクで形成される加圧溶解部３と、加圧溶解部３に気体１９を注入する気体注入部２と、加圧溶解部３で気体１９を溶解させた気体溶解液１０の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４と、を備え、加圧溶解部３はバッチ式で気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させ、加圧溶解部３から減圧部４へ気体溶解液１０を定量で送るようにしている。
【選択図】図１

Description

本願発明は、気体を高濃度で溶解した気体溶解液を得るために用いられる気体溶解装置に関するものである。

従来から、特開２００２−３４６３５１号公報に示されるように、気体を高濃度に溶解した気体溶解液を製造する気体溶解装置が知られている。この気体溶解装置は、図１１に示すように、密閉タンクで形成された加圧溶解部３に液体を供給する加圧部１と、気体を供給する気体注入部と、加圧溶解部３内に設けられた邪魔板２５とからなり、邪魔板２５を加圧部１から供給される液体に衝突するように配置している。

この場合、加圧溶解部３に液体と気体を供給し、加圧溶解部３内に設けた邪魔板２５に液体を衝突させて、液体の飛沫を多量に発生させることによって、液体の飛沫に気体を溶解させるようにしたものである。
特開２００２−３４６３５１号公報

しかしながら、上記従来例である気体溶解装置にあっては、気体を高濃度で溶解させた気体溶解液を加圧溶解部３から取り出す際に、圧力の急激な低下で気体溶解液中に気泡が発生し、気体溶解量が減少するという問題があった。

本願発明は、上記背景技術に鑑みてなしたものであり、その目的は、バッチ式のものにおいて気泡の発生を防止して安定した高濃度の気体溶解液を得ることができる気体溶解装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本願請求項１に記載の発明は、気体溶解装置において、液体を貯留する密閉タンクで形成される加圧溶解部と、加圧溶解部に気体を注入する気体注入部と、加圧溶解部で気体を溶解させた気体溶解液の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部と、を備え、加圧溶解部はバッチ式で気体注入による加圧で液体に気体を溶解させ、加圧溶解部から減圧部へ気体溶解液を定量で送るようになしている。

本願請求項２記載の発明は、上記請求項１に記載の気体溶解装置において、加圧溶解部に液体を圧送する加圧部を備え、加圧溶解部はバッチ式で液体が加圧部で圧送されることによる加圧と気体注入による加圧で液体に気体を溶解させてなることを特徴としている。

本願請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２に記載の気体溶解装置において、加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に定量バルブを備えてなることを特徴としている。

本願請求項４記載の発明は、上記請求項１又は２に記載の気体溶解装置において、加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に気体溶解液を圧送する定量ポンプを備えてなることを特徴としている。

本願請求項５記載の発明は、上記請求項１又は２に記載の気体溶解装置において、加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に気体溶解液を圧送するポンプと定量バルブを備えてなることを特徴としている。

本願請求項６記載の発明は、上記請求項１乃至５のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、加圧溶解部で液体に溶解しない余剰気体を排出する余剰気体排出部を備えてなることを特徴としている。

本願請求項７記載の発明は、上記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、減圧部を、気体溶解液の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁で構成してなることを特徴としている。

本願請求項８記載の発明は、上記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、減圧部を、気体溶解液の流れの上流側から下流側へと徐々に流路断面積が小さくなるように形成してなることを特徴としている。

本願請求項９記載の発明は、上記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、減圧部を、気体溶解液の流れの上流側から下流側へと流路断面積が一定となるように形成し、気体溶解液の圧力が大気圧になるまで連続的に減圧するように流路長さを設定してなることを特徴としている。

本願請求項１０記載の発明は、上記請求項１乃至９のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、減圧した気体溶解液を冷却する冷却部を備え、液体が水であることを特徴としている。

本願請求項１記載の発明の気体溶解装置においては、加圧溶解部を密閉タンクで形成し、液体を貯留してバッチ式とすることにより、高濃度に溶解した気体溶解液を多量に生成することができるものである。また、気体を溶解した気体溶解液を減圧部で順次大気圧まで減圧するようにしているので、気体溶解液に気泡が発生することを防止して安定した高濃度の気体溶解液を得ることができるものである。

本願請求項２記載の発明の気体溶解装置においては、特に、加圧溶解部に液体を圧送する加圧部を備えることにより、加圧溶解部への液体の充填が容易になるとともに、液体が加圧部で圧送されることによる加圧と気体注入による加圧で液体に気体を溶解させるものであるから、効率良く気体溶解液を得ることができるものである。

本願請求項３記載の発明の気体溶解装置においては、特に、加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に定量バルブを備えることにより、加圧溶解部から気体溶解液を排出する際に、気体注入部より気体を供給しなくてもよいので、気体の使用量を少なくすることができるものである。

本願請求項４記載の発明の気体溶解装置においては、特に、加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に気体溶解液を圧送する定量ポンプを備えているので、定量ポンプの吸引作用により、加圧溶解部内の気体溶解液を確実に減圧部へ供給することができるものである。

本願請求項５記載の発明の気体溶解装置においては、特に、加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に気体溶解液を圧送するポンプと定量バルブを備えているので、高価な定量ポンプを用いることなく、汎用ポンプで加圧溶解部内の気体溶解液を確実に減圧部へ供給することができるものである。

本願請求項６記載の発明の気体溶解装置においては、特に、加圧溶解部で液体に溶解しない余剰気体を排出する余剰気体排出部を備えることにより、加圧溶解部内の気体と液体の比率が余剰気体の残留で変わることがなく、安定させて圧力変動を防ぐことができ、気体の溶解効率を高く維持することができるものである。

本願請求項７記載の発明の気体溶解装置においては、特に、減圧部を、気体溶解液の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁で構成することにより、圧力調整弁による圧力調整で気体溶解液の圧力を下げることができ、加圧溶解部における圧力に応じて圧力調整弁で減圧調整することによって、気体溶解液に気泡が発生することを安定して防ぐことができるものである。

本願請求項８記載の発明の気体溶解装置においては、特に、減圧部を、気体溶解液の流れの上流側から下流側へと徐々に流路断面積が小さくなるように形成することにより、気体溶解液の圧力を下げることができ、装置の構造を簡単なものにすることができるものである。

本願請求項９記載の発明の気体溶解装置においては、特に、減圧部を、気体溶解液の流れの上流側から下流側へと流路断面積が一定となるように形成し、気体溶解液の圧力が大気圧になるまで連続的に減圧するように流路長さを設定することにより、装置構成が複雑になることがないものである。

本願請求項１０記載の発明の気体溶解装置においては、特に、液体として水を用い、減圧した気体溶解液を冷却する冷却部を備えることにより、高濃度に気体を溶解した気体溶解液からガスハイドレートを生成することができ、ガスハイドレートの溶存気体濃度を高めることができるものである。

図１及び図２は、本願発明の第１の実施形態である気体溶解装置を示している。この気体溶解装置は、図１に示すように、液体１６を貯留する密閉タンクで形成される加圧溶解部３と、加圧溶解部３に気体１９を注入する気体注入部２と、加圧溶解部３で気体１９を溶解させた気体溶解液１０の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４と、を備え、加圧溶解部３はバッチ式で気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させ、加圧溶解部３から減圧部４へ気体溶解液１０を定量で送るようにしている。また、加圧溶解部３で液体１６に溶解しない余剰気体１９を排出する余剰気体排出部５を備え、減圧部４を、気体溶解液１０の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁７で構成している。さらに、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に開閉バルブ９を備えている。加えて、加圧溶解部３に撹拌翼１１を備えている。

以下、この実施形態の気体溶解装置を、より具体的詳細に説明する。図１に示すように、加圧溶解部３の流出側に配管で形成される流路６が接続してある。流出側の流路６は、一端を加圧溶解部３に接続し、他端には吐出部１２が設けてある。また、この流路６には減圧部４が設けてある。

気体注入部２は、気体１９を加圧溶解部３に供給して注入するためのものであり、気体１９として、天然ガス、メタン、ブタン、エタン、プロパン等の炭化水素ガス、酸素ガス、窒素ガス、水素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス、オゾン等を供給する場合には、これらの気体１９を封入したボンベなどを加圧溶解部３に接続して気体注入部２を形成するようにしてある。ここで、気体注入部２は、加圧溶解部３で気体溶解液１０を生成する際と加圧溶解部３から気体溶解液１０を排出する際に運転するようにしてある。

加圧溶解部３は、密閉タンクで形成され、気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させるものである。ここで、効率的に気体１９を液体１６に溶解させるために撹拌翼１１で撹拌してもよい。さらに、加圧溶解部３には余剰気体排出部５が設けてある。余剰気体排出部５は、例えば、一端を大気に開放した管体を、加圧溶解部３内の気圧が所定の圧力以上になると開口するガス抜き弁などを介して加圧溶解部３に接続することによって、形成してある。

減圧部４は、図２に示すように、加圧溶解部３に接続される流路６に、気体溶解液１０の流れ方向に沿って複数の圧力調整弁７（７ａ，７ｂ，７ｃ）を設けるようにしてある。このように減圧部４を複数の圧力調整弁７を備えて形成することによって、気泡が発生しない減圧度で気体溶解液１０の圧力を段階的に徐々に下げることができるものである。

各圧力調整弁７ａ，７ｂ，７ｃは、気体溶解液１０に気泡が発生しない減圧度で減圧するように設定されているものであり、この減圧度は予め計算や測定で求めた数値に設定されるものである。例えば、加圧溶解部３から流路６に送り出された気体溶解液１０の加圧圧力が０．５ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．１２ＭＰａであると測定によって判明しているとすると、圧力調整弁７ａで気体溶解液１０の圧力を０．１２ＭＰａ減圧して、０．３８ＭＰａに落とす。また、気体溶解液１０の加圧圧力が０．３８ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．１６ＭＰａであると測定によって判明しているとすると、次の圧力調整弁７ｂで気体溶解液１０の圧力を０．１６ＭＰａ減圧して、０．２２ＭＰａに落とす。さらに、気体溶解液１０の加圧圧力が０．２２ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．２２ＭＰａ以上であると測定によって判明しているとすると、次の圧力調整弁７ｃで気体溶解液１０の圧力を０．２２ＭＰａ減圧して、加圧圧力を０ＭＰａに落とし、大気圧まで減圧することができるものである。なお、圧力調整弁７による減圧量は、液体１６の種類、温度、気体１９の種類、溶解濃度、加圧溶解部３内の圧力、流路６の径などに応じて変動するものであり、装置毎に、計算や測定をして、適宜設定されるものである。

開閉バルブ９は、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に備えられ、加圧溶解部３から減圧部４へ気体溶解液１０を供給するものである。

次に、気体溶解装置の動作について説明する。上記のように形成される気体溶解装置にあって、まず、開閉バルブ９を閉め、加圧溶解部３に液体１６を充填し、気体注入部２より気体１９を供給する。ここで、加圧溶解部３は気体注入による押し込み力で高圧になる。このように加圧溶解部３内で液体１６と気体１９を加圧することによって、液体１６に気体１９を効率良く、加圧下の飽和量まで溶解させることができる。そして、開閉バルブ９を開け、加圧下の飽和量まで溶解した気体溶解液１０を減圧部４で順次大気圧まで減圧すると、大気圧下の飽和量以上に気体１９が溶解した気体溶解液１０を得ることができるものである。つまり、バッチ式で液体１６に気体１９を溶解させ、加圧溶解部３で多量の気体溶解液１０を生成、貯留できるとともに、必要に応じて気体溶解液１０を減圧部４で順次大気圧まで減圧することができるものである。

ここで、気体１９の全量が液体１６に溶解しないと、加圧溶解部３内で液体１６に溶解しない余剰気体１９が生じるが、加圧溶解部３に余剰気体排出部５を設け、気体１９の溶解飽和量以上の溶解できない余剰気体１９を加圧溶解部３から排出することによって、加圧溶解部３内の気体１９と液体１６の比率を安定させて圧力変動を防ぐことができ、気体１９の溶解効率を高く維持することができるものである。

そして、上記のように加圧溶解部３で生成された気体溶解液１０は、開閉バルブ９を開け、流路６を通して送り出されるが、加圧溶解部３内で気体溶解液１０は高圧に加圧された状態にあるので、そのまま大気圧下にある外部に排出されると、急激な圧力低下によって、気体溶解液１０中に気泡が発生するおそれがあり、気体溶解量が減少することがある。

このために本願発明では、流路６に減圧部４を設け、加圧溶解部３内で加圧された状態の気体溶解液１０を流路６を通して送り出す際に、気体溶解液１０を定量で送るようにし、減圧部４で大気圧まで気泡を発生させることなく減圧をした後に吐出するようにしてある。ここで、開閉バルブ９を開け、気体溶解液１０を減圧部４に定量で送るためには、気体注入部２より気体１９を供給し、加圧溶解部３内の圧力を一定にする必要がある。

さらに、加圧溶解部３内で生成されるのと同じ濃度の気体溶解液１０について、加圧溶解部３内で加圧されている圧力と同じ圧力から大気圧まで減圧する際に、気泡が発生しない減圧度を、予め計算や測定で求めておき、減圧部４をこの予め求めた減圧度で、気体溶解液１０がその流入側から流出側に向かって、気体溶解液１０の圧力を段階的に、順次大気圧まで減圧できるように設定してある。よって、加圧溶解部３内で加圧された気体溶解液１０を減圧部４において気泡が発生しない減圧度で徐々に大気圧まで減圧した後に吐出することによって、気体溶解液１０に気泡が発生することなく吐出部１２から気体溶解液１０を吐出することができるものである。また、加圧溶解部３で加圧下の飽和量まで気体１９が溶解された気体溶解液１０を減圧部４で順次大気圧まで減圧することにより、大気圧下の飽和量以上に気体１９が溶解した気体溶解液１０を、安定した状態のまま吐出部１２から取り出して利用することが可能になるものである。

したがって、加圧溶解部３を密閉タンクで形成し、液体１６を貯留してバッチ式とすることにより、高濃度に溶解した気体溶解液１０を多量に生成することができるものである。また、気体１９を溶解した気体溶解液１０を減圧部４で順次大気圧まで減圧するようにしているので、気体溶解液１０に気泡が発生することを防止して安定した高濃度の気体溶解液１０を得ることができるものである。

図３は、本願発明の第２の実施形態である気体溶解装置を示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。この気体溶解装置は、図３に示すように、液体１６を貯留する密閉タンクで形成される加圧溶解部３と、加圧溶解部３に気体１９を注入する気体注入部２と、加圧溶解部３で気体１９を溶解させた気体溶解液１０の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４と、を備え、加圧溶解部３はバッチ式で気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させ、加圧溶解部３から減圧部４へ気体溶解液１０を定量で送るようにしている。また、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に定量バルブ８と開閉バルブ９とを備えている。

ここで、気体注入部２は、加圧溶解部３で気体溶解液１０を生成する際に運転するようにしてあり、加圧溶解部３から気体溶解液１０を排出する際には運転しないようにしてある。

定量バルブ８は、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に備えられ、減圧部４へ供給する気体溶解液１０の流量を一定にするものである。なお、図３に示すように、開閉バルブ９を定量バルブ８より上流側の流路６に接続するようにしても、あるいは開閉バルブ９を定量バルブ８より下流側の流路６に接続するようにしてもよい。

この場合、開閉バルブ９を開け、気体溶解液１０を減圧部４に定量で送るために定量バルブ８を用いるので、気体溶解液１０の排出時に気体注入部２より気体１９を供給しなくてもよい。

したがって、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に定量バルブ８を備えることにより、加圧溶解部３から気体溶解液１０を排出する際に、気体注入部２より気体１９を供給しなくてもよいので、気体１９の使用量を少なくすることができるものである。

図４は、本願発明の第３の実施形態である気体溶解装置を示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。この気体溶解装置は、図４に示すように、液体１６を貯留する密閉タンクで形成される加圧溶解部３と、加圧溶解部３に気体１９を注入する気体注入部２と、加圧溶解部３で気体１９を溶解させた気体溶解液１０の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４と、を備え、加圧溶解部３はバッチ式で気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させ、加圧溶解部３から減圧部４へ気体溶解液１０を定量で送るようにしている。また、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に気体溶解液１０を圧送する定量ポンプ１４を備えている。

定量ポンプ１４は、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に備えられ、減圧部４へ供給する気体溶解液１０の流量を一定にするものである。なお、図４に示すように、開閉バルブ９を定量ポンプ１４より上流側の流路６に接続するようにしても、あるいは開閉バルブ９を定量ポンプ１４より下流側の流路６に接続するようにしてもよい。

この場合、開閉バルブ９を開け、気体溶解液１０を減圧部４に定量で送るために定量ポンプ１４を用いるので、気体溶解液１０の排出時に気体注入部２より気体１９を供給しなくてもよい。

したがって、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に気体溶解液を圧送する定量ポンプ１４を備えているので、定量ポンプ１４の吸引作用により、加圧溶解部３内の気体溶解液１０を確実に減圧部４へ供給することができるものである。

図５は、本願発明の第４の実施形態である気体溶解装置を示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。この気体溶解装置は、図５に示すように、液体１６を貯留する密閉タンクで形成される加圧溶解部３と、加圧溶解部３に気体１９を注入する気体注入部２と、加圧溶解部３で気体１９を溶解させた気体溶解液１０の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４と、を備え、加圧溶解部３はバッチ式で気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させ、加圧溶解部３から減圧部４へ気体溶解液１０を定量で送るようにしている。また、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に定量バルブ８と開閉バルブ９とポンプ１８を備えている。

定量バルブ８は、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に備えられ、減圧部４へ供給する気体溶解液１０の流量を一定にするものである。

ポンプ１８は、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に備えられ、減圧部４へ供給する気体溶解液１０を圧送するものである。

なお、本実施形態では、図５に示すように、開閉バルブ９、ポンプ１８、定量バルブ８を流路６の上流側から下流側に向けて順番に配置しているが、これらの順番は特に限定されるものではない。

この場合、開閉バルブ９を開け、気体溶解液１０を減圧部４に定量で送るために定量バルブ８とポンプ１８を用いるので、気体溶解液１０の排出時に気体注入部２より気体１９を供給しなくてもよい。

したがって、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に定量バルブ８とポンプ１８を備えることにより、加圧溶解部３から気体溶解液１０を排出する際に、高価な定量ポンプ１４を用いることなく、汎用ポンプ１８で加圧溶解部３内の気体溶解液１０を確実に減圧部４へ供給することができるものである。

図６は、本願発明の第５の実施形態である気体溶解装置を示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。この気体溶解装置は、図６に示すように、液体１６を貯留する密閉タンクで形成される加圧溶解部３と、加圧溶解部３に液体１６を圧送する加圧部１と、加圧溶解部３に気体１９を注入する気体注入部２と、加圧溶解部３で気体１９を溶解させた気体溶解液１０の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４と、を備え、加圧溶解部３はバッチ式で液体１６が加圧部１で圧送されることによる加圧と気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させ、加圧溶解部３から減圧部４へ気体溶解液１０を定量で送るようにしている。

加圧溶解部３の流入側と流出側にそれぞれ配管で形成される流路１５、６が接続してある。流入側の流路１５は一端を加圧溶解部３に、他端を水などの液体１６を貯留する液体槽１７に接続してあり、この流路１５の途中に加圧部１が設けてある。加圧部１は、例えば、液体槽１７から液体１６を吸い上げて加圧溶解部３に圧送するポンプなどで形成されるものであり、加圧溶解部３に液体１６を充填するために使用される。

加圧溶解部３は、密閉タンクで形成され、液体１６が加圧部１で圧送されることによる加圧と気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させるものである。ここで、効率的に気体１９を液体１６に溶解させるために撹拌翼１１で撹拌してもよい。

したがって、加圧溶解部３に液体１６を圧送する加圧部１を備えることにより、加圧溶解部３への液体１６の充填が容易になるとともに、液体１６が加圧部１で圧送されることによる加圧と気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させるものであるから、効率良く気体溶解液１０を得ることができるものである。

図７は、本願発明の第６の実施形態である気体溶解装置を示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。この気体溶解装置は、図７に示すように、減圧部４を気体溶解液の流れの上流側から下流側へと徐々に流路断面積が小さくなるように、流路断面積が異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃで形成されるようにしてある。

図７（ａ）の実施形態では、流路断面積が異なる、つまり内径の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一体に連ねるようにしてあり、気体溶解液１０の流れの上流側から下流側へと、徐々に管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの径が小さくなるようにしてある。また、図７（ｂ）の実施形態では、内径の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃをレジューサ２１を介して接続して連ねるようにしてあり、気体溶解液１０の流れの上流側から下流側へと、徐々に管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの径が小さくなるようにしてある。さらに、図７（ｃ）の実施形態では、気体溶解液１０の流れの上流側から下流側へと連続的に径が小さくなる管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一体に連ねるようにしてある。

図７（ｃ）の実施形態にあって、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの内径はφｄ₁＞φｄ₂＞φｄ₃であるので、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内の気体溶解液の流速はＶ₁＜Ｖ₂＜Ｖ₃となり、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内の気体溶解液の圧力はＰ₁＞Ｐ₂＞Ｐ₃となる。

したがって、加圧溶解部３から送り出される気体溶解液１０の圧力Ｐ₁を気泡が発生しない減圧度で、図７（ａ）、（ｂ）の実施形態では段階的に減圧して、また図７（ｃ）の実施形態では連続的に減圧して、Ｐ₃の大気圧まで徐々に下げることができるものである。

図８は、本願発明の第７の実施形態である気体溶解装置を示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。この気体溶解装置は、図８に示すように、減圧部４を、気体溶解液１０の流れの上流側から下流側へと流路断面積が一定となるように形成し、気体溶解液１０の圧力が大気圧になるまで連続的に減圧するように流路長さを設定している。

減圧部４は、流路６内を気体溶解液１０が流れる際の圧力損失によって、気体溶解液１０に気泡が発生しない減圧速度で気体溶解液１０の圧力を徐々に連続的に低下させ、気体溶解液１０の圧力を大気圧にまで低下させるようにしてある。

したがって、本実施形態では、加圧溶解部３内での圧力がＰ₁の気体溶解液１０を、流路６内を通過させる際にＰ₂〜Ｐ_n-1へと、気体溶解液１０に気泡が発生しない減圧速度で徐々に連続的に圧力を低下させ（Ｐ₁＞Ｐ₂＞Ｐ_n-1）、流路６の終端では気体溶解液１０の圧力Ｐ_nが大気圧にまで低下するように、流路６の流路断面積と管路長Ｌを設定するようにしてあり、このような流路断面積と管路長さＬを有する流路６によって減圧部４が形成されるものである。

この管路長さＬは、次の式から設定することができる。すなわち、
Ｐ＝λ・（Ｌ／ｄ）・（ｖ²／２ｇ）
［Ｐは加圧溶解部３内の圧力、λは管摩擦係数、ｄは流路６の内径、ｖは気体溶解液１０の流速、ｇは重力加速度]
から、Ｌ＝（Ｐ・ｄ・２ｇ）／（λ・ｖ²）を導くことができ、この式から計算して流路６の管路長さＬを求めることができるものである。このように、流路６の管路長さＬを所定長さに形成するだけで減圧部４を形成することができるものであり、気体溶解装置の構造をより簡単なものにすることができるものである。このような管路長さＬが長い流路６で形成される減圧部４は、例えば図８（ｂ）のような長いホース４ａで形成することができる。

図９は、本願発明の第８の実施形態である気体溶解装置を示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。この気体溶解装置は、図９に示すように、液体１６を貯留する密閉タンクで形成される加圧溶解部３と、加圧溶解部３に気体１９を注入する気体注入部２と、加圧溶解部３で気体１９を溶解させた気体溶解液１０の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４と、減圧した気体溶解液１０を冷却する冷却部１３と、を備え、加圧溶解部３はバッチ式で気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させ、加圧溶解部３から減圧部４へ気体溶解液１０を定量で送るようにしている。ここで、冷却部１３は、冷却用熱交換器２３を備えた容器として形成している。

加圧溶解部３の流出側に配管で形成される流路６が接続してある。流出側の流路６は、一端を加圧溶解部３に接続し、他端を冷却部１３に接続してある。冷却部１３は、例えば上面が開放された容器で形成してあり、冷媒を通すジャケットなどで形成される冷却用熱交換器２３が設けてある。さらに、この流路６には、加圧溶解部３への接続部と冷却部１３への接続部の間において減圧部４が設けてある。

液体１６として水を用いると、高濃度に気体１９を溶解した気体溶解液１０を冷却部１３にて冷却することにより、ガスハイドレートを生成することができるものである。

この場合、冷却部１３を冷却用熱交換器２３を備えた容器として形成しているので、減圧部４を通して大気圧まで減圧した気体溶解液１０を冷却部１３に所定量になるまで供給した後、冷却してガスハイドレートを生成するものであり、ガスハイドレートの生成はバッチ式になる。

したがって、液体１６として水を用い、減圧した気体溶解液１０を冷却する冷却部１３を冷却用熱交換器２３を備えた容器として形成することにより、高濃度に気体１９を溶解した気体溶解液１０からガスハイドレートをバッチ式で生成することができるものである。

図１０は、本願発明の第９の実施形態である気体溶解装置を示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。この気体溶解装置は、図１０に示すように、液体１６を貯留する密閉タンクで形成される加圧溶解部３と、加圧溶解部３に気体１９を注入する気体注入部２と、加圧溶解部３で気体１９を溶解させた気体溶解液１０の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４と、減圧した気体溶解液１０を冷却する冷却部１３と、を備え、加圧溶解部３はバッチ式で気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させ、加圧溶解部３から減圧部４へ気体溶解液１０を定量で送るようにしている。ここで、冷却部１３は、冷却用熱交換器２３を備え、減圧部４よりも下流側の流路６に設けられている。

加圧溶解部３の流出側に配管で形成される流路６が接続してある。流出側の流路６は、一端を加圧溶解部３に接続し、他端には吐出部１２が設けてある。また、この流路６には減圧部４が設けてあり、減圧部４よりも下流側の位置において流路６に冷却部１３を設けるようにしてある。この冷却部１３としては、例えば、流路６を形成する管の外周に冷媒を通すジャケットなどで形成される冷却用熱交換器２３を巻き付けて取り付けるなどして形成することができる。

そして、本実施形態にあって、加圧溶解部３で生成された気体溶解液１０は、流路６を通して減圧部４へ連続的に送り出され、気体溶解液１０が減圧部４を通過する際に徐々に大気圧にまで減圧される。このように大気圧に減圧された気体溶解液１０は減圧部４から連続的に流路６を通して冷却部１３に送られ、冷却部１３を通過する際に冷却されてガスハイドレートが生成される。気体溶解液１０はこのように冷却部１３を連続して通過する際に冷却されるため、連続的にガスハイドレートを生成することができるものであり、ガスハイドレートの生産効率を高めることができるものである。この場合、ガスハイドレートは冷却部１３を通過する際や通過したあとも流動状態であることが必要であるので、流動性を有するガスハイドレートスラリーとして生成されるようにするのが望ましい。冷却部１３を通過して生成されたガスハイドレートは回収容器２４に回収されるようになっている。

したがって、液体１６として水を用い、減圧した気体溶解液１０を冷却する冷却部１３を減圧部４よりも下流側の位置において流路６に備えることにより、高濃度に気体１９を溶解した気体溶解液１０からガスハイドレートを連続式で生成することができるものである。

本願発明の第１の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。同気体溶解装置の減圧部を示す概略図である。本願発明の第２の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。本願発明の第３の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。本願発明の第４の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。本願発明の第５の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。本願発明の第６の実施形態である気体溶解装置の減圧部を示し、（ａ）、（ｂ）は段階的に減圧し、（ｃ）は連続的に減圧する一例をそれぞれ示す概略図である。本願発明の第７の実施形態である気体溶解装置の減圧部を示し、（ａ）、（ｂ）は一例をそれぞれ示す概略図である。本願発明の第８の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。本願発明の第９の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。従来例である気体溶解装置を示す概略図である。

符号の説明

１加圧部
２気体注入部
３加圧溶解部
４減圧部
５余剰気体排出部
６流路
７圧力調整弁
８定量バルブ
１０気体溶解液
１３冷却部
１４定量ポンプ
１６液体
１８ポンプ
１９気体

Claims

液体を貯留する密閉タンクで形成される加圧溶解部と、加圧溶解部に気体を注入する気体注入部と、加圧溶解部で気体を溶解させた気体溶解液の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部と、を備え、加圧溶解部はバッチ式で気体注入による加圧で液体に気体を溶解させ、加圧溶解部から減圧部へ気体溶解液を定量で送るようにしてなることを特徴とする気体溶解装置。
加圧溶解部に液体を圧送する加圧部を備え、加圧溶解部はバッチ式で液体が加圧部で圧送されることによる加圧と気体注入による加圧で液体に気体を溶解させるものであることを特徴とする請求項１に記載の気体溶解装置。
加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に定量バルブを備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の気体溶解装置。
加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に気体溶解液を圧送する定量ポンプを備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の気体溶解装置。
加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に気体溶解液を圧送するポンプと定量バルブを備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の気体溶解装置。
加圧溶解部で液体に溶解しない余剰気体を排出する余剰気体排出部を備えてなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
減圧部を、気体溶解液の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁で構成してなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
減圧部を、気体溶解液の流れの上流側から下流側へと徐々に流路断面積が小さくなるように形成してなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
減圧部を、気体溶解液の流れの上流側から下流側へと流路断面積が一定となるように形成し、気体溶解液の圧力が大気圧になるまで連続的に減圧するように流路長さを設定してなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
減圧した気体溶解液を冷却する冷却部を備え、液体が水であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の気体溶解装置。