JP2011092893A - Gas-dissolved liquid manufacturing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス溶解液製造システムに関する。 The present invention relates to a gas solution manufacturing system.
特定の目的をもって液体にガスを溶解させることは、広く一般に行われている。例えば、血管の拡張作用があるといわれる炭酸泉(炭酸水)を生成するために、水に二酸化炭素を溶解させることが行われており、これを実現する装置などが知られている。また、オゾン水を生成するために、水にオゾンガスを溶解させることも一般に行われている。さらに、血中酸素の中和に役立つといわれる水素水の生成方法も知られている。 Dissolving a gas in a liquid for a specific purpose is widely performed. For example, in order to generate a carbonated spring (carbonated water) that is said to have a vasodilatory action, carbon dioxide is dissolved in water, and devices that realize this are known. Moreover, in order to produce | generate ozone water, dissolving ozone gas in water is generally performed. Furthermore, a method for producing hydrogen water, which is said to be useful for neutralizing blood oxygen, is also known.
例えば、特許文献1においては、エジェクターの断面積縮小部における静圧減少作用を利用して、浴槽水に圧力タンク内の炭酸ガスを一次溶解させることが可能な装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an apparatus capable of primarily dissolving carbon dioxide in a pressure tank in bathtub water by using a static pressure reducing action in a cross-sectional area reducing portion of an ejector.
また、特許文献2においては、水を水面上に噴霧することにより、ガスボンベから供給された二酸化炭素と容器内の水との気液界面積を拡大して二酸化炭素を水に溶解させる装置が開示されている。 Moreover, in patent document 2, the apparatus which expands the gas-liquid interface area of the carbon dioxide supplied from the gas cylinder and the water in a container by spraying water on the water surface, and dissolves carbon dioxide in water is disclosed. Has been.
さらに、特許文献3においては、気密タンク内の水面上部の空間の炭酸ガスを水中に巻き込んで攪拌することにより水中に炭酸ガスを溶解させて炭酸泉を生成する装置が開示されている。 Furthermore, Patent Document 3 discloses an apparatus for generating a carbonated spring by dissolving carbon dioxide in water by stirring the carbon dioxide in the space above the water surface in the airtight tank.
しかしながら、特許文献1の装置においては、エジェクターの断面積縮小部おけるガス吸引効率(=吸引ガス流量/供給水流量)がせいぜい20%程度であると考えられ、高濃度のガス溶解液を製造することが難しいといえる。また、ガスが一次溶解される液体を圧力タンクに噴射送水する構成となっているため、圧力タンク内の液層は比較的静的であり、圧力タンク底部の溶液のガス濃度が低くなってしまうという問題があった。 However, in the apparatus of Patent Document 1, it is considered that the gas suction efficiency (= suction gas flow rate / feed water flow rate) in the reduced sectional area of the ejector is about 20% at most, and a high-concentration gas solution is produced. That is difficult. In addition, since the liquid in which the gas is primarily dissolved is jetted and sent to the pressure tank, the liquid layer in the pressure tank is relatively static, and the gas concentration of the solution at the bottom of the pressure tank is low. There was a problem.
また、特許文献2の装置においては、気液界面積を増大させるために液体を微細状態として噴霧する構成としているため、容器内の水についてガスを溶解させるのに長時間を要し、効率的に水にガスを溶解させているとはいえなかった。 Moreover, in the apparatus of patent document 2, since it is set as the structure which sprays a liquid in a fine state in order to increase a gas-liquid interface area, it takes a long time to dissolve gas about the water in a container, and it is efficient. The gas was not dissolved in the water.
また、特許文献3の装置においては、水面上部で炭酸ガスと水の攪拌を行うのみであるため、気密タンク底部の水に対して炭酸ガスを十分に溶解させることが困難であった。 Moreover, in the apparatus of Patent Document 3, since carbon dioxide gas and water are only stirred at the upper part of the water surface, it is difficult to sufficiently dissolve the carbon dioxide gas in the water at the bottom of the airtight tank.
以上の課題を解決するために、本発明は、ガス溶解液を保持する大気開放槽と、加圧状態の内部でガス溶解液を生成する加圧溶解槽と、大気開放槽の液体を加圧溶解槽に導く循環ポンプと、加圧溶解槽に加圧ガスを供給する加圧ガス供給源と、からなるガス溶解液製造システムであって、加圧溶解槽は、上部には加圧ガス供給源からのガスにより加圧状態とされるガス層及び、下部には同圧で加圧状態とされる液体層の両層を内部に保持するとともに、循環ポンプから導かれる加圧液体にガス層の加圧ガスを吸引混合して高速でガスを溶解させるように構成されたジェットポンプによってガス溶解度を上げた加圧ガス溶解液を液体層に吐出し、大気開放槽は、加圧溶解槽にて生成される加圧ガス溶解液を前記液体層から流入させるための制限オリフィスを有し、制限オリフィスを前記加圧ガス溶解液が通過することで略大気圧の状態となることにより発生する小さなガスバブルを含む液体であるバブル液体となったガス過飽和溶解液を保持するように構成されているガス溶解液製造システムを提案する。 In order to solve the above problems, the present invention provides an atmosphere open tank for holding a gas solution, a pressure dissolution tank for generating a gas solution inside a pressurized state, and pressurizing the liquid in the atmosphere open tank. A gas solution production system comprising a circulation pump that leads to a dissolution tank and a pressurized gas supply source that supplies pressurized gas to the pressurized dissolution tank. The gas layer that is pressurized by the gas from the source and the liquid layer that is pressurized at the same pressure are held inside, and the gas layer is added to the pressurized liquid led from the circulation pump. The pressurized gas solution whose gas solubility is increased by a jet pump configured to dissolve the gas at high speed by sucking and mixing the pressurized gas is discharged into the liquid layer. Restriction for inflow of pressurized gas solution generated from the liquid layer A gas supersaturated solution which has a refis and becomes a bubble liquid which is a liquid containing small gas bubbles generated when the pressurized gas solution passes through the restriction orifice and is brought into a state of substantially atmospheric pressure. We propose a gas solution manufacturing system constructed in
上記の構成をとる本発明では、高濃度のガス過飽和溶解液を効率的に製造することが可能になる。 In this invention which takes said structure, it becomes possible to manufacture a high concentration gas supersaturated solution efficiently.
以下、本発明の実施例を説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の態様で実施し得る。 Examples of the present invention will be described below. In addition, this invention is not limited to the following Examples at all, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof.
<概要>
本実施例のガス溶解液製造システムは、循環ポンプから導かれる加圧液体に加圧溶解槽の加圧ガスを吸引混合して高速でガスを溶解させるように構成されたジェットポンプを有する。当該ジェットポンプを用いることにより、加圧溶解槽の液体層に対して高濃度の加圧ガス溶解液を送出することが可能である。また、生成された高濃度の加圧ガス溶解液は、制限オリフィスを通過することで急激に圧力開放がなされて、マイクロバブルを含有するガス過飽和溶液として利用することが可能になる。
<Overview>
The gas solution manufacturing system of the present embodiment has a jet pump configured to suck and mix the pressurized gas in the pressurized dissolution tank with the pressurized liquid led from the circulation pump to dissolve the gas at high speed. By using the jet pump, it is possible to send a high-concentration pressurized gas solution to the liquid layer of the pressure dissolution tank. Further, the generated high-pressure pressurized gas solution is suddenly released by passing through the restriction orifice, and can be used as a gas supersaturated solution containing microbubbles.
<ガス溶解液製造システムの全体的な構成>
図1は、本実施例のガス溶解液製造システムの構成の一例を示す図である。この図に示すように、本実施例のガス溶解液製造システム10は、大気開放槽11(制限オリフィス16を含む)と、加圧溶解槽12(ジェットポンプ15を含む)と、循環ポンプ13と、加圧ガス供給源14と、から構成される。なお、これらの各装置は管状部材等を介して連結する構成とすることも可能であるが、直接的に連結する構成とすることも可能である。
<Overall configuration of gas solution manufacturing system>
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a gas solution manufacturing system according to the present embodiment. As shown in this figure, the gas
大気開放槽11は、ガス溶解液を保持する機能を有する。当該大気開放槽11の形状・材質は特に限定されるものではなく、適宜用途に合わせて選択することが可能である。例えば、全身浴用の湯船や足湯用の湯船とすることも可能である。制限オリフィス16等の内部の具体的な構成については以下で説明する。
The
また、加圧溶解槽12は、加圧状態の内部でガス溶解液を生成する機能を有する。当該加圧溶解槽12の形状・材質は特に限定されるものではないが、加圧状態に耐えられる耐圧性の高い材質を用いることが好適である。加圧溶解槽12には、適宜圧力を開放するための圧力弁を設けておくことも可能である。ジェットポンプ15等の内部の具体的な構成については以下で説明する。
Moreover, the
また、循環ポンプ13は、大気開放槽11の液体を加圧溶解槽12に導く機能を有する。当該循環ポンプ13としては、加圧溶解槽12の圧力を高くする場合はそれに見合う駆動力を有するものを用いる。例えば、加圧溶解槽12の圧力を0.2MPaとする場合は、当該加圧溶解槽12の内部に対してジェット水流を発生させるために0.4MPaの圧力で液体を加圧送出することが考えられる。循環ポンプ13は、DCモータなどから構成され、ポンプアップする水量などについて電圧制御可能な構成とすることが考えられる。また、循環ポンプ13は、循環が常時生じるように駆動することも可能であるが、所定のインターバルをもって循環するように駆動することも可能である。
The
加圧ガス供給源14は、加圧溶解槽12に加圧ガスを供給する機能を有する。加圧ガスを供給するものとしては、ガスを高圧下で保持する装置(ガスボンベ)やガスを生成する装置などが考えられる。
The pressurized
本実施例のガス溶解液製造システム10において生成するガス溶解液は、炭酸水やオゾン水とすることが可能であるが、その他のガスを任意の液体に溶かした種々のものが考えられる。炭酸水を生成する場合は、水に二酸化炭素を溶かす構成となり、オゾン水を生成する場合は水にオゾンガスを溶かす構成となる。また、液体に溶かすガスは一種類である必要はなく、複数の種類のガスとすることも可能である。
The gas solution generated in the gas
<加圧溶解槽の内部構成>
図1に示すように、加圧溶解槽12は、上部には加圧ガス供給源14からのガスAにより加圧状態とされるガス層B及び、下部には同圧で加圧状態とされる液体層Cの両層を内部に保持することが可能である。加圧の調整は、例えば加圧溶解槽12と加圧ガス供給源14の間に圧力レギュレータを配置して行うことも可能である。加圧溶解槽の上部には、圧力を開放することが可能な圧力開放弁を設ける構成も可能である。
<Internal configuration of pressure dissolution tank>
As shown in FIG. 1, the
なお、加圧溶解槽12の圧力は、0.1MPa以上0.3MPa以下とすることが好ましい。また、0.2MPa以上0.3MPa以下とすることがさらに好ましい。本実施例のガス溶解液製造システムにおいては、内部を0.1MPa又は0.2MPa以上の圧力とすることで、ガスの飽和溶解度が増大し、液体に溶けるガスの量を十分な値とすることが可能になる。当該高い圧力下において飽和状態又はその状態に近くなった加圧ガス溶解液は、大気圧下に急激に減圧されるとガス過飽和溶解液となり、小さなガスバブルを大量に発生させる。
In addition, it is preferable that the pressure of the
また、加圧溶解槽12は、循環ポンプ13から導かれる加圧液体Dにガス層Bの加圧ガスEを吸引混合して高速でガスを溶解させるように構成されたジェットポンプ15によってガス溶解度を上げた加圧ガス溶解液Fを液体層Cに吐出すことが可能である。ジェットポンプ15は、所定の流路から高圧流体をガス吸引室内に噴射し、ガス吸引室内の別の流体を伴って目的の場所に混合流体を送るものである。
Further, the
図2は、上記ジェットポンプ15の構成の一例を示す図である。この図で示すジェットポンプ15は、収束流路15aと、第一狭流路15bと、ガス吸引室15cと、ガス導入管15dと、第二狭流路15eと、拡散流路15fと、からなる。収束流路15aから第一狭流路15bに流れ込む加圧液体Dは、狭い流路に押し込められるため、高速のジェット水流となり、静水圧を下げる。ガス吸引室15cは、ガス吸引管15dを介して導入された加圧ガスEを包含した状態となる。ここで、高速のジェット水流は静水圧が低い状態となっているため、第一狭流路15bよりも広い幅を有する第二狭流路15dにジェット水流が流れ込む際にガス吸引室15cから加圧ガスEが供に吸いこまれる。さらに、拡散流路15fを経て、加圧ガスEが小さな気泡となって加圧液体Dに混入され、加圧ガス溶解液Fが生成されることになる。最後に、加圧ガス溶解液Fは液体層Cに送出される
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the
ジェットポンプ15の具体的な形状パラメータの一例として、収束流路15aの開き角を略90度、拡散流路15fの開き角を略20度とする。また、収束流路15a・第一狭流路15b・ガス吸引室15c・第二狭流路15e・拡散流路15fの水流方向の長さ比率を、略2:1:2:0.6:14とする。また、第一狭流路15bの長さを基準として、第一狭流路15b・ガス吸引室15c・第二狭流路15e・ガス吸引管15dの幅比率を、略0.5:2:0.8:0.4とする。ジェットポンプの上記各部の絶対的な大きさは、ジェットポンプ15に流れ込む加圧液体Dの水量に応じて適宜設定することが可能である。
As an example of specific shape parameters of the
上記ジェットポンプ15は、加圧液体Dに対して充分量の高圧ガスEを接触させるためのガス吸引室15cと、加圧液体Dに対して高圧ガスEを混入させる第二狭流路15e及び拡散流路15fを有しており、従来技術のエジェクターを用いるよりもはるかに高濃度のガスを液体中に溶解させることが可能になる。従来のエジェクターのガス吸引効率(=吸引ガス流量/供給水流量)が20%程度であるのに対して、上記ジェットポンプ15のガス吸引効率は100%以上となる。
The
なお、拡散流路の下流には、直線状に連結された攪拌回転翼等からなる攪拌部材を設ける構成も考えられる。当該構成とすることにより、水流中の気泡をさらに小さいサイズに破砕して、液体中に溶解させることが容易になる。 In addition, the structure which provides the stirring member which consists of a stirring rotary blade etc. linearly connected downstream from the diffusion flow path is also considered. By setting it as the said structure, it becomes easy to crush the bubble in a water flow into a further smaller size, and to make it melt | dissolve in a liquid.
また、ジェットポンプ15から吐出される高速のジェット水流Fは液体層Cに大局的な循環水流を生じさせ、加圧ガスEと液体層Cの混入させる効率を向上させる。つまり、高圧ガスEを液体層Cに一様に溶解させることが可能になる。特にジェットポンプの吐出口が加圧溶解槽の液体層中である場合は、その効果が顕著に現れる。
Further, the high-speed jet water flow F discharged from the
<大気開放槽の内部構成>
大気開放槽11は、加圧溶解槽12にて生成される加圧ガス溶解液Fを前記液体層Cから流入させるための制限オリフィス16を有する。制限オリフィス16は、単孔プレート又は多孔プレートのいずれも可能である。
<Internal configuration of open air tank>
The
また、大気開放槽11は、制限オリフィス16を前記加圧ガス溶解液Fが通過することで略大気圧の状態となることにより発生する小さなガスバブルGを含む液体であるバブル液体となったガス過飽和溶解液Hを保持する。ガス過飽和溶解液Hは、略大気圧下において溶解させることが可能なガスよりも多くのガスを溶解させている状態であるため、圧力が略大気圧まで急激に減圧されると多くのガスバブルGを発生することになる。なお、制限オリフィス16は多段階制限オリフィスとすることも可能であるが、圧力を急激に開放する作用を効率的に達成するためには、単体の制限オリフィスを用いる構成が望ましい。
In addition, the
上述のように、加圧溶解槽12にて生成される加圧ガス溶解液Fは略大気圧下において過飽和の状態となっているため、制限オリフィス16を通過すると溶けきれなくなったガスが小さなガスバブルGとして発生する。本実施例のガス溶解液製造システムにおいては、特に高い濃度でガスが溶解しているため、大量のガスバブルGが発生してガス過飽和溶解液Hは白濁した状態になることもある。
As described above, since the pressurized gas solution F generated in the
ここで、水に二酸化炭素を溶解させて炭酸泉(炭酸水)を生成した場合、ガスバブルにより白濁した状態の大気開放槽に体の全部又は一部を入れることで血行を促進し、健康の増進を図ることが可能になる。 Here, when carbon dioxide is dissolved in water and carbonated spring (carbonated water) is generated, blood circulation is promoted by putting all or part of the body into an open air tank that is clouded by gas bubbles, and promotes health. It becomes possible to plan.
<その他の構成>
ガス溶解液製造システムとして、前記ガス溶解液を加温することが可能な加温部をさらに設ける構成も可能である。加温部を配置する領域としては、大気開放槽や加圧溶解槽が主として考えられるが、特に位置は限定されるものではなく、複数の領域に配置する構成も可能である。加温部としては、通常用いられるヒーター等が考えられる。当該加温部を追加することにより、高温・高濃度のガス過飽和溶解液を製造することが可能になる。例えば、健康増進用の温水炭酸泉を容易に製造することが可能である。
<Other configurations>
As the gas solution manufacturing system, it is possible to further provide a heating unit capable of heating the gas solution. As a region where the heating unit is arranged, an atmospheric open tank or a pressurized dissolution tank is mainly considered, but the position is not particularly limited, and a configuration in which a plurality of areas are arranged is also possible. As the heating unit, a heater or the like that is usually used can be considered. By adding the heating unit, it becomes possible to produce a gas supersaturated solution having a high temperature and a high concentration. For example, it is possible to easily produce a hot water carbonated spring for health promotion.
また、ガス溶解液製造システムとして、前記加圧溶解槽や前記大気開放槽の水位を検出することが可能な水位検出センサーを設ける構成も可能である。前記循環ポンプは、当該水位センサーの水位に応じて大気開放槽から加圧溶解槽に導く水流量を変化させる水位調整手段をさらに有する構成も可能である。 Moreover, the structure which provides the water level detection sensor which can detect the water level of the said pressurization dissolution tank and the said air release tank as a gas solution manufacturing system is also possible. The circulation pump may further include a water level adjusting means for changing the flow rate of water led from the atmosphere open tank to the pressurized dissolution tank according to the water level of the water level sensor.
また、ガス溶解液製造システムとして、前記大気開放槽又は前記加圧溶解槽が配置される領域の所定のガス濃度を検出するガス濃度検出センサーを設ける構成も可能である。また、ガス濃度が所定の閾値よりも大きくなった場合又は小さくなった場合に警告出力を行うことが可能な警告装置を設ける構成も可能である。これらの装置をさらに設けることにより、ガス濃度の異常値を検知することが可能になる。 Further, the gas solution manufacturing system may be provided with a gas concentration detection sensor for detecting a predetermined gas concentration in a region where the atmosphere open tank or the pressure dissolution tank is disposed. Further, it is possible to provide a warning device capable of outputting a warning when the gas concentration becomes larger or smaller than a predetermined threshold value. By further providing these devices, it is possible to detect an abnormal value of the gas concentration.
<効果>
以上のようなガス溶解液製造システムにより、高濃度のガス過飽和溶解液を効率的に製造することが可能になる。
<Effect>
The gas solution production system as described above can efficiently produce a gas supersaturated solution having a high concentration.
10…ガス溶解液製造システム、11…大気開放槽、12…加圧溶解槽、13…循環ポンプ、14…加圧ガス供給源、15…ジェットポンプ、16…制限オリフィス、15a…収束流路、15b…第一狭流路、15c…ガス吸引室、15d…ガス導入管、15e…第二狭流路、15f…拡散流路、A…ガス供給源からのガス、B…加圧溶解槽のガス層、C…加圧溶解槽の液体層、D…循環ポンプからの加圧液体、E…ガス層からの加圧ガス、F…加圧ガス溶解液、G…ガスバブル、H…ガス過飽和溶解液
DESCRIPTION OF
Claims (6)
加圧溶解槽は、
上部には加圧ガス供給源からのガスにより加圧状態とされるガス層及び、
下部には同圧で加圧状態とされる液体層の両層を内部に保持するとともに、
循環ポンプから導かれる加圧液体にガス層の加圧ガスを吸引混合して高速でガスを溶解させるように構成されたジェットポンプによってガス溶解度を上げた加圧ガス溶解液を液体層に吐出し、
大気開放槽は、加圧溶解槽にて生成される加圧ガス溶解液を前記液体層から流入させるための制限オリフィスを有し、制限オリフィスを前記加圧ガス溶解液が通過することで略大気圧の状態となることにより発生する小さなガスバブルを含む液体であるバブル液体となったガス過飽和溶解液を保持するように構成されているガス溶解液製造システム。 An atmosphere open tank that holds the gas solution, a pressure solution tank that generates the gas solution inside the pressurized state, a circulation pump that guides the liquid in the air open tank to the pressure solution tank, and a pressure solution tank A gas solution production system comprising a pressurized gas supply source for supplying pressurized gas,
The pressure dissolution tank is
In the upper part, a gas layer that is pressurized by a gas from a pressurized gas supply source, and
While holding both layers of the liquid layer that is pressurized at the same pressure at the bottom,
A pressurized gas solution whose gas solubility is increased by a jet pump configured to suck and mix the pressurized gas in the gas layer with the pressurized liquid introduced from the circulation pump and dissolve the gas at high speed is discharged to the liquid layer. ,
The atmosphere open tank has a restriction orifice for allowing the pressurized gas solution generated in the pressure dissolution tank to flow from the liquid layer, and is substantially large when the pressurized gas solution passes through the restriction orifice. A gas solution manufacturing system configured to hold a gas supersaturated solution that has become a bubble liquid, which is a liquid containing small gas bubbles that are generated by being in an atmospheric pressure state.
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