JP2014217813A - Gas introduction device and gas introduction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気体導入装置及び気体導入方法に関する。 The present invention relates to a gas introduction device and a gas introduction method.
近年、微細な気泡を溶液内で発生させることにより、気体を溶液に溶解させる技術が注目されている。例えば非特許文献1には、気体が通過可能な中空の超音波ホーンを用いて微細な気泡を溶液内で発生させることが記載されている。非特許文献1において、中空部の開放端は一つの孔になっている。 In recent years, attention has been paid to a technique for dissolving a gas in a solution by generating fine bubbles in the solution. For example, Non-Patent Document 1 describes that fine bubbles are generated in a solution using a hollow ultrasonic horn through which gas can pass. In Non-Patent Document 1, the open end of the hollow portion is a single hole.
本発明者は、溶液内の気泡をさらに微細化する方法を検討した。 The inventor studied a method for further miniaturizing bubbles in the solution.
本発明によれば、多孔質材料からなる排出部と、
前記排出部に接続され、気体を前記排出部に案内する配管と、
前記排出部に超音波振動を印加する超音波印加部と、
を備える気体導入装置が提供される。
According to the present invention, a discharge part made of a porous material;
A pipe connected to the discharge part and guiding gas to the discharge part;
An ultrasonic application unit for applying ultrasonic vibration to the discharge unit;
A gas introduction device is provided.
本発明によれば、多孔質材料からなる排出部と、前記排出部に接続されていて気体を前記排出部に案内する配管と、を備える装置を準備し、
前記排出部を溶液内に浸漬させた状態で、前記配管に気体を供給しつつ前記排出部に超音波振動を印加する気体導入方法が提供される。
According to the present invention, a device comprising a discharge portion made of a porous material and a pipe connected to the discharge portion and guiding gas to the discharge portion is prepared,
There is provided a gas introduction method for applying ultrasonic vibration to the discharge part while supplying gas to the pipe in a state where the discharge part is immersed in a solution.
本発明によれば、気体を溶液に導入させる際に、溶液内の気泡を微細化することができる。 According to the present invention, when the gas is introduced into the solution, the bubbles in the solution can be miniaturized.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る気体導入装置10の構成を示す図である。本図に示す気体導入装置10は、排出部110、配管130、及び超音波印加部140を備えている。排出部110は多孔質材料からなる。配管130は排出部110に接続されており、気体を排出部110に案内する。そして超音波印加部140は、排出部110に超音波振動を印加する。ここで加えられる超音波振動の周波数は、例えば20kHz以上である。以下詳細に説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
排出部110には、例えばエアーストーンとして販売されている材料を用いることができる。排出部110には、他の多孔質材料を用いても良い。排出部110を構成する多孔質材料の平均空孔径は、300μm以下であるのが好ましい。なお、この平均空孔径は、例えば多孔質材料の断面を観察することにより測定される。
The material sold as an air stone can be used for the
超音波印加部140には、振動子142が取り付けられている。振動子142は制御部150からの制御信号に基づいて、超音波領域の周波数で振動する。振動子142で発生した振動は、超音波印加部140を介して排出部110に伝達する。
A
気体導入装置10は、第1容器160を備えている。第1容器160は、気体が導入される溶液を保持している。そして排出部110は、第1容器160内の溶液に浸漬される。この状態で、超音波印加部140を用いて排出部110に超音波振動を加え、さらに配管130を介して排出部110に気体を供給する。すると、気体は、排出部110を介して溶液内に排出される。この際、排出部110は多孔質であるため、気体は、溶液に排出される際に、微細な気泡になる。さらにこの排出時において、排出部110には超音波振動が加えられている。このため、気体は、溶液に排出される際に、さらに微細な気泡になる。
The
なお、気体導入装置10が用いる溶媒は、例えば水であるが、他の液体であってもよい。また、気体導入装置10が溶媒に溶かす気体は、例えば酸素又はオゾンであるが、アンモニア、窒素、又は水素などの他の気体であっても良い。
The solvent used by the
例えば溶媒が水であり、気体がオゾンである場合、気体導入装置10を用いることにより、オゾン水を製造できる。オゾン水内におけるオゾンの溶存量は、一般的に急激に低下する。従って、オゾン水の保存可能期間は短い。しかし、本実施形態の方法を用いると、オゾン水内のオゾンは非常に微細な気泡として水の中に導入されているため、オゾン水の保存可能期間を長くすることができる。また、気体導入装置10は小型であるため、容易に持ち運びすることができる。
For example, when the solvent is water and the gas is ozone, ozone water can be produced by using the
また、第1容器160には、溶液の導入口及び排出口が設けられていても良い。この場合、気体が導入された(例えば溶解した)溶液を連続的に製造することができる。
Further, the
(第2の実施形態)
図2は、第2の実施形態に係る気体導入装置10の構成を示す図である。本実施形態に係る気体導入装置10は、第2容器170を有している点を除いて、第1の実施形態に係る気体導入装置10と同様の構成である。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
第2容器170の内部には冷媒、例えば冷却水が導入される。この冷媒は、導入管172から第2容器170の内部に導入され、さらに排出管174を介して第2容器170から排出される。冷媒は循環していても良い。そして、第1容器160は、第2容器170の内部に配置される。
A coolant such as cooling water is introduced into the
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。また、排出部110には超音波振動が加えられるため、第1容器160内において溶媒の温度が上昇する可能性が出てくる。溶媒の温度が上昇すると、溶媒内の気体の溶存量は減少しやすくなる。これに対して本実施形態では、第1容器160は第2容器170内の冷媒によって冷却される。従って、第1容器160内の溶媒の温度が上昇することを抑制できる。
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition, since ultrasonic vibration is applied to the
(第3の実施形態)
図3は、第3の実施形態に係る気体導入装置10の構成を示す図である。本実施形態に係る気体導入装置10は、超音波印加部140の位置を除いて、第1または第2の実施形態に係る気体導入装置10と同様の構成である。本図は、第2の実施形態と同様の場合を示している。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the
本実施形態において、超音波印加部140は、配管130のうち接続部120の近傍に位置する部分に接している。すなわち本実施形態では、超音波印加部140は、排出部110を直接振動させるのではなく、配管130及び接続部120を介して排出部110を振動させる。
In the present embodiment, the ultrasonic
本実施形態によっても、第1または第2の実施形態と同様の効果が得られる。また、排出部110に超音波印加部140を接触させる必要がないため、排出部110と溶媒の界面の面積を広くすることができる。従って、溶媒にさらに多くの気体を溶解させることができる。
According to this embodiment, the same effect as that of the first or second embodiment can be obtained. In addition, since it is not necessary to bring the ultrasonic
第2の実施形態に示した気体導入装置10を用いて、水に酸素を導入した。この際、超音波振動の出力を第1の出力とした場合(実施例1)と、第1の出力の50%とした場合(実施例2)の2通りの方法で酸素水を製造した。
Oxygen was introduced into water using the
また、比較例として、超音波印加部140を動作させなかった場合(比較例1)と、気体導入装置10を動作させずに酸素を全く導入しなかった場合(比較例2)のそれぞれにおいてもサンプルを作成した。
Further, as comparative examples, the case where the ultrasonic
図4は、実施例1,2及び比較例1,2のそれぞれにおける、製造過程における酸素の溶存量の経時変化を測定した結果を示している。本図から、気体導入装置10を用いることにより、水中の溶存酸素量が非常に多くなることが分かった。
FIG. 4 shows the results of measuring the change over time in the dissolved amount of oxygen in the production process in each of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. From this figure, it was found that the amount of dissolved oxygen in the water was greatly increased by using the
なお、本実施例で用いた溶存酸素の測定機器における測定可能範囲は、20mg/lであった。このため、実施例1において、2分以降の酸素溶存量の実際の値は、本グラフよりも大きいと推定される。 In addition, the measurable range in the measuring apparatus of dissolved oxygen used in the present example was 20 mg / l. For this reason, in Example 1, it is estimated that the actual value of oxygen dissolved amount after 2 minutes is larger than this graph.
図5は、実施例1において、装置を停止してからの溶存酸素量の経時変化を測定した結果を示す。本図から、気体導入装置10を用いて製造された酸素水は、溶存酸素量が低下しにくいことがわかった。
FIG. 5 shows the results of measuring the change over time in the amount of dissolved oxygen after the apparatus was stopped in Example 1. From this figure, it was found that the oxygen water produced using the
なお、上述した傾向は、酸素以外の気体を用いた場合でも同様である、と推定される。 In addition, it is estimated that the tendency mentioned above is the same also when using gases other than oxygen.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
10 気体導入装置
110 排出部
120 接続部
130 配管
140 超音波印加部
142 振動子
150 制御部
160 第1容器
170 第2容器
172 導入管
174 排出管
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記排出部に接続され、気体を前記排出部に案内する配管と、
前記排出部に超音波振動を印加する超音波印加部と、
を備える気体導入装置。 A discharge part made of a porous material;
A pipe connected to the discharge part and guiding gas to the discharge part;
An ultrasonic application unit for applying ultrasonic vibration to the discharge unit;
A gas introducing device comprising:
前記気体が導入する溶液を保持する第1容器を備え、
前記排出部は前記第1容器内に配置されている気体導入装置。 The gas introduction device according to claim 1,
A first container for holding a solution introduced by the gas;
The exhaust unit is a gas introduction device arranged in the first container.
冷媒が導入される第2容器を備え、
前記第1容器は前記第2容器内に配置されている気体導入装置。 The gas introduction device according to claim 2,
A second container into which the refrigerant is introduced;
The first container is a gas introduction device disposed in the second container.
前記溶液は水であり、
前記気体はオゾンである気体導入装置。 In the gas introducing device according to claim 2 or 3,
The solution is water;
The gas introducing device, wherein the gas is ozone.
前記多孔質材料の平均空孔径は、300μm以下である気体導入装置。 In the gas introduction device according to any one of claims 1 to 5,
The gas introducing device, wherein the porous material has an average pore diameter of 300 μm or less.
前記排出部を溶液内に浸漬させた状態で、前記配管に気体を供給しつつ前記排出部に超音波振動を印加する気体導入方法。 Preparing an apparatus comprising: a discharge portion made of a porous material; and a pipe connected to the discharge portion and guiding gas to the discharge portion,
A gas introduction method of applying ultrasonic vibration to the discharge part while supplying gas to the pipe in a state where the discharge part is immersed in the solution.
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