JP2016073918A - 気体溶解装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶解タンクの内部を洗浄し、溶解タンクの内部に発生し得る微生物等を除去し、溶解タンクの内部を清潔に保つことができる気体溶解装置を提供すること。【解決手段】気体溶解装置１は、ポンプ２および溶解タンク３を備え、ポンプ２に設けられた吐出部４から溶解タンク３の底部に設けられた流入部５を通して溶解タンク３の内部に流入する流体が気体と混合され、気体が溶解した液体が生成され、この液体は、溶解タンク３に設けられた流出部６から溶解タンク３の外部に流出する。ポンプ２は、切替弁７を有する吸込部８を備え、吸込部８には、少なくとも、流体を供給する吸込配管９が接続され、流体と溶解タンク３の内部を洗浄する洗浄液とが、切替弁７によって切り替え可能に溶解タンク３に供給される。【選択図】図１

Description

本発明は、水等の溶媒に空気等の気体を溶解させる気体溶解装置に関する。

本出願人は、気体を液体中に溶解させ、気体が溶解した液体を生成する溶解タンクにおいて、未溶解の気体の分離が可能であり、設置のレイアウトが容易な構成を提案している（特許文献１）。

特開２０１３−１８４１２９号公報

しかしながら、このような溶解タンクにおいては、溶解タンクの内部に液体が残留することで、微生物等が発生する可能性があることが懸念されるようになっていた。そして、溶解タンクの内部に微生物等が発生した状態で溶解タンクの使用を継続すると、気体が溶解した液体と一緒に微生物等が溶解タンクの外部に流出すると考えられるため、このような観点からさらなる改良の余地があった。

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、溶解タンクの内部を洗浄し、溶解タンクの内部に発生し得る微生物等を除去し、溶解タンクの内部を清潔に保つことができる気体溶解装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために、本発明の気体溶解装置は、
ポンプおよび溶解タンクを備え、前記ポンプに設けられた吐出部から前記溶解タンクの底部に設けられた流入部を通して溶解タンクの内部に流入する流体が気体と混合され、気体が溶解した液体が生成され、この液体は、前記溶解タンクに設けられた流出部から溶解タンクの外部に流出する気体溶解装置であって、
前記ポンプは、切替弁を有する吸込部を備え、
前記吸込部には、少なくとも、前記流体を供給する吸込配管が接続され、
前記流体と溶解タンクの内部を洗浄する洗浄液とが、前記切替弁によって切り替え可能に前記溶解タンクに供給される
ことを特徴とする。

本発明によれば、溶解タンクの内部を洗浄し、溶解タンクの内部に発生し得る微生物等を除去し、溶解タンクの内部を清潔に保つことができる気体溶解装置が提供される。

本発明の気体溶解装置の第一の実施形態を概略的に示した断面図である。 本発明の気体溶解装置の第二の実施形態を概略的に示した断面図である。

以下、本発明の気体溶解装置の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の気体溶解装置の第一の実施形態を概略的に示した断面図である。図１に示した気体溶解装置１は、ポンプ２および溶解タンク３を備え、ポンプ２に設けられた吐出部４から溶解タンク３の底部に設けられた流入部５を通して溶解タンク３の内部に流入する流体が気体と混合され、気体が溶解した液体が生成される。この液体は、溶解タンク３に設けられた流出部６から溶解タンク３の外部に流出し、ポンプ２は、切替弁７を有する吸込部８を備えている。吸込部８には、少なくとも、流体を供給する吸込配管９が接続され、流体と溶解タンク３の内部を洗浄する洗浄液とが、切替弁７によって切り替え可能に溶解タンク３に供給される。

より具体的には、第一の実施形態の気体溶解装置１では、ポンプ２の上に溶解タンク３が取り付けられている。ポンプ２は、気液混合流体や洗浄液を加圧下に溶解タンク３に供給するものであり、気液混合流体や洗浄液を取り込むための吸込部８を備えている。また、ポンプ２は、上端部に上方に突出する吐出部４を備えている。

吸込部８には、少なくとも、流体を供給する吸込配管９が接続される。本実施形態では、吸込配管９が、気液混合流体を供給する第１吸込配管９ａ、および洗浄液を供給する第２吸込配管９ｂからなり、気液混合流体と洗浄液とが、切替弁７によって切り替え可能にポンプ２に供給され、溶解タンク３に供給される。

溶解タンク３は、図１に示したように、縦長の形状を有し、底部に、流入部５を備えている。流入部５には、ポンプ２の吐出部４が挿入されている。ポンプ２により送給される流体は、溶解タンク３の底部から溶解タンク３の内部に流入する。なお、溶解タンク３の流入部５とポンプ２の吐出部４とは、流入管（図示せず）を介して接続されていてもよい。

また、溶解タンク３は、溶解タンク３の内部で生成される液体の流れに関して下流側の側面部に流出部６を備えている。流出部６は、溶解タンク３において流入部５と離間して配置されている。流出部６は、溶解タンク３の内部で生成される液体が溶解タンク３から外部の浴槽等の供給先に流出する部位である。流出部６には、流出配管（図示せず）が接続される。また、流出部６は、流出弁１０を備えており、流出弁１０によって溶解タンク３から外部への液体の流出を調節することができる。

そして、溶解タンク３は、上部に、洗浄液供給部１１を備えている。溶解タンク３は、溶解タンク３の内部で生成される液体の流れに関して下流側に位置する気液分離槽１２（後記）に対応する上部に、洗浄液供給部１１を備えていることが好ましい。洗浄液供給部１１と吐出部４とは、洗浄液供給弁１３を備えた洗浄液供給配管１４を通じて連結されており、洗浄液は、洗浄液供給配管１４を通じて洗浄液供給部１１から溶解タンク３の内部に供給される。なお、洗浄液供給部１１は、洗浄液を霧状に噴霧可能とするように、さらに、霧化部（図示せず）を備えていてもよい。

洗浄液供給配管１４は、洗浄液供給弁１３によって開閉可能に構成されている。溶解タンク３の内部で気体が溶解した液体を生成する場合には、洗浄液供給弁１３は閉鎖状態にある。一方、溶解タンク３の内部を洗浄する場合には、洗浄液供給弁１３を開放状態にすることによって、ポンプ２の吐出部４から送給された洗浄液が、洗浄液供給配管１４および洗浄液供給部１１を通じて、溶解タンク３の内部に供給される。

さらに、溶解タンク３は、流入部５および流出部６と異なる位置の底部に洗浄液排出部１５を備えている。洗浄液排出部１５は、洗浄液を溶解タンク３から外部に排出する部位である。洗浄液排出部１５は１箇所であっても、２箇所以上であってもよい。洗浄液排出部１５には、排出配管（図示せず）が接続される。また、洗浄液排出部１５は、洗浄液排出弁１６を備えており、洗浄液排出弁１６によって溶解タンク３から外部への洗浄液の排出を調節することができる。

気体溶解装置１では、図１に示したように、溶解タンク３の内部に、２つの仕切り壁、すなわち、第１仕切り壁１７および第２仕切り壁１８が設けられている。そして、溶解タンク３の内部は、第１仕切り壁１７および第２仕切り壁１８によって、３つの室、すなわち、第１室１９、第２室２０および第３室２１が形成されている。

第１室１９は、溶解タンク３の内部で生成される液体の流れに関し最も上流側に位置している。第２室２０は、第１室１９に隣接して配置されている。第３室２１は、液体の流れに関し最も下流側に位置し、第２室２０に隣接している。

第１仕切り壁１７は、溶解タンク３の流入部５側に配置され、溶解タンク３の内部の上面部から垂下して設けられている。第１仕切り壁１７の下端は、溶解タンク３の内部の底面までは達しておらず、溶解タンク３の内部の底面との間に隙間が形成されている。この隙間を液体の流路として、第１室１９と第２室２０は互いに連通している。

第２仕切り壁１８は、溶解タンク３の流出部６側に配置され、溶解タンク３の内部の底面部から垂直上方に立設されている。第２仕切り壁１８の上端は、溶解タンク３の内部の上面までは達しておらず、溶解タンク３の内部の上面との間に隙間が形成されている。この隙間を液体の流路として、第２室２０と第３室２１は互いに連通している。

このような溶解タンク３では、気液混合流体が供給されると、第１室１９が、気液混合槽２２として機能し、第２室２０および第３室２１が、気液分離槽１２として機能する。すなわち、ポンプ２の作動によって第１吸込配管９ａから供給された気液混合流体が溶解タンク３に供給されると、気液混合流体は、流入部５を通じて第１室１９に、溶解タンク３の底部から上方に向かって噴出して流入する。このとき、気液混合流体は、溶解タンク３の内部の上面や第１仕切り壁１７に衝突し、跳ね返り、次第に第１室１９の底部に溜まっていく。また、溶解タンク３の内部の上面や第１仕切り壁１７に衝突し、跳ね返る気液混合流体は、溶解タンク３の底部から上方に向かって噴出する気液混合流体に衝突し、しかも、第１室１９に貯留する気液混合流体の液面に衝突して気液混合流体を撹拌する。このとき、気液混合流体に気泡として混合されていた気体および第１室１９にあらかじめ貯留していた気体が、気液混合流体中の水等の溶媒と激しく混合され、また、気液混合流体は撹拌され、気体が溶媒中に加圧下で溶解し、気体が溶解した液体が生成される。これは、撹拌や衝突圧による剪断によって気液混合流体に気泡として混合される気体が細分化され、溶媒と接触する表面積が大きくなり、また、液面付近における気体の溶解濃度が撹拌による均一化によって低減され、気体の溶媒への溶解速度が上昇することによる。

このようにして生成した液体は、第１仕切り壁１７の下端と溶解タンク３の内部の底面との間の隙間を通って第２室２０に流出し、第２仕切り壁１８の上端と溶解タンク３の内部の上面との間の隙間を通って第３室２１に流出する。

第２室２０および第３室２１の気液分離槽１２では、液体に溶解し切れない気体を気泡として液体から分離する。溶解タンク３では、第２仕切り壁１８によって、気体が溶解した液体が第２室２０から第３室２１に流出する前に、気体が溶解した液体の流れが気液界面である液面付近にまで持ち上げられるので、気泡は、浮力によって上方へ移動する。そして、気体が溶解した液体の流れは、第２仕切り壁１８の上端を乗り越える流れとなるため、液面を通過する流れとなり、気体が溶解した液体が第２仕切り壁１８を乗り越えるときに気液分離が促進される。このようにして気液分離が行われた後の気体が溶解した液体は、溶解タンク３の流出部６を通じて溶解タンク３の外部に流出し、取り出される。取り出された気体が溶解した液体は、大きな気泡の混入が抑制された品質に優れたものとして浴槽等の供給先へ送り出される。

溶解タンク３では、気液分離槽１２に対応して、第２室２０または第３室２１の上部に、気体放出弁２３を備えた排気部２４が設けられている。例えば、気体放出弁２３は、気液分離槽１２における液体の液面の高さに追随して浮沈し、上下方向に移動可能なフロートを有している。液体の液面の高さの変化にともないフロートが上下動することによって、気体放出弁２３は、気液分離槽１２（第２室２０と第３室２１）の上部に貯留する気体の放出と停止を行う。

このような気体溶解装置１では、溶解タンク３の内部を洗浄する際には、流出弁１０を閉鎖状態にすることで、液体の供給先である浴槽等に洗浄液が流出しないようにする。そして、切替弁７によって、吸込部８から取り込む流体を第１吸込配管９ａから第２吸込配管９ｂに切り替え、ポンプ２に洗浄液を取り込む。また、洗浄液供給弁１３を開放状態として、洗浄液供給部１１から溶解タンク３の内部への洗浄液の供給を可能にする。この洗浄液としては、洗剤やオゾン等の酸化剤を含有した水が挙げられる。また、気泡を含まない水を洗浄液として使用することもできる。

ポンプ２の作動によって洗浄液が溶解タンク３に供給されると、洗浄液は、流入部５を通じて第１室１９に、溶解タンク３の底部から上方に向かって噴出して流入する。このとき、洗浄液は、溶解タンク３の内部の上面、側面および第１仕切り壁１７に衝突し、跳ね返りながら溶解タンク３の内部を洗浄し、次第に第１室１９の底部に溜まっていく。また、溶解タンク３の内部の上面、側面および第１仕切り壁１７に衝突し、跳ね返る洗浄液は、溶解タンク３の底部から上方に向かって噴出する洗浄液に衝突する。さらに、このようにして跳ね返る洗浄液は、第１室１９に貯留する洗浄液の液面にも衝突して洗浄液を撹拌しながら、溶解タンク３の内部を洗浄する。そして、洗浄液は、第１仕切り壁１７の下端と溶解タンク３の内部の底面との間の隙間を通って第２室２０に流出し、第２仕切り壁１８の上端と溶解タンク３の内部の上面との間の隙間を通って第３室２１に流出しながら、溶解タンク３の内部を洗浄する。

さらに、ポンプ２の作動によって供給される洗浄液は、吐出部４から洗浄液供給配管１４および洗浄液供給部１１を通じて、溶解タンク３の上部から下方に向かって噴出して流入する。溶解タンク３では、洗浄液供給部１１が第３室２１の上部に設けられているので、洗浄液は溶解タンク３の内部の底面、側面、第１仕切り壁１７および第２仕切り壁１８に衝突し、跳ね返りながら溶解タンク３の内部を洗浄する。そして、洗浄液は、次第に第３室２１および第２室２０の底部に溜まっていく。また、溶解タンク３の内部の底面、側面、第１仕切り壁１７および第２仕切り壁１８に衝突し、跳ね返る洗浄液は、溶解タンク３の上部から下方に向かって噴出する洗浄液に衝突する。さらに、このようにして跳ね返る洗浄液は、第３室２１および第２室２０に貯留する洗浄液の液面に衝突して洗浄液を撹拌しながら、溶解タンク３の内部を洗浄する。

なお、溶解タンク３を洗浄する際には、ポンプ２の圧力を調節して、洗浄液をより高圧下で溶解タンク３の内部に供給するようにしてもよい。

また、洗浄液供給部１１は、溶解タンク３の第２室２０の上部に設けることも可能である。この場合、溶解タンク３の上部から下方に向かって噴出して流入する洗浄液は、第２仕切り壁１８ばかりでなく、第１仕切り壁１７にも衝突する。

このようにして溶解タンク３の内部を洗浄した後の洗浄液は、洗浄液排出弁１６を開放状態にすることで、溶解タンク３の外部に排出される。

このように、気体溶解装置１では、第１吸込配管９ａから供給される気液混合流体と第２吸込配管９ｂから供給される洗浄液とが、切替弁７によって切り替え可能に溶解タンク３に供給されるので、溶解タンク３の内部を洗浄することができる。これにより、溶解タンク３の内部に発生し得る微生物等を除去し、溶解タンク３の内部を清潔に保つことができる。

また、溶解タンク３は上部に洗浄液供給部１１を備えており、溶解タンク３の上部から洗浄液が供給されるので、溶解タンク３の内部の全体に渡ってより効果的に洗浄することができる。特に、気体放出弁２３を備えた排気部２４が溶解タンク３の上部に設けられている場合、流入部５から流入する洗浄液だけでは排気部２４の洗浄が不十分となりやすい。この点、気体溶解装置１では、洗浄液供給部１１が、気液分離槽１２に対応する上部に設けられているので、排気部２４にも直接的に洗浄液を供給することができるので、効果的に洗浄することができる。

そして、溶解タンク３は、洗浄液排出部１５を備えているので、洗浄後の洗浄液を溶解タンク３の外部へ排出し、溶解タンク３の内部に洗浄液が残ることに起因する微生物等の再発生をより効果的に防止することができる。また、溶解タンク３の上部に気体放出弁２３を備えた排気部２４が設けられているので、溶解タンク３の内部の洗浄中または洗浄後に、溶解タンク３の内部に滞留する気体を外部に排出し、溶解タンク３の内部を換気することができる。

このような気体溶解装置１では、さらに、溶解タンク３の内部の洗浄を適切なタイミングで実施することを可能とする制御プログラム（図示せず）を設けてもよい。例えば、気体溶解装置１の使用後や使用前に、洗浄時間、洗浄液の水流強度等を設定した洗浄プログラムを実行することで、より効果的に溶解タンク３の内部を清潔に保つことができる。

図２は、本発明の気体溶解装置の第二の実施形態を概略的に示した断面図である。

第二の実施形態において、図１に示した第一の実施形態と共通する部位には同一の符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図２に示した気体溶解装置１ａでは、吸込配管９は、洗浄液の供給も可能とされ、吸込部８には、気体を供給する気体吸込配管２５も接続されている。気体溶解装置１ａでは、切替弁７が開放状態のときには、気体がポンプ２に供給され、吸込配管９を通じて供給される流体と混合されて気液混合流体が生成され、溶解タンク３に供給される。一方、切替弁７が閉鎖状態のときには、洗浄液が吸込配管９を通じてポンプ２に供給され、溶解タンク３に供給される。

より具体的には、第二の実施形態の気体溶解装置１ａでは、ポンプ２の吸込部８は、吸込配管９から供給される水等の溶媒または洗浄液を吸い込むための第１吸込部８ａ、および気体を吸い込むための第２吸込部８ｂからなる。

第２吸込部８ｂには、気体吸込配管２５が接続されている。また、第２吸込部８ｂは、切替弁７としての気体吸込切替弁７ａを備えており、気体吸込切替弁７ａによって気体吸込配管２５が開閉可能に構成されている。気体吸込切替弁７ａが開放状態のときには、気体吸込配管２５から気体がポンプ２に供給され、吸込配管９を通じて供給される水と混合されて気液混合流体が生成され、溶解タンク３に供給される。一方、気体吸込切替弁７ａが閉鎖状態のときには、洗浄液として気泡を含まない水が吸込配管９を通じてポンプ２に供給され、溶解タンク３に供給される。

気体吸込配管２５には、吸込方向の上流端に、気体吸込部（図示せず）が接続されている。ポンプ２の作動により生じる負圧によって、空気等の気体が気体吸込部から吸引され、気体吸込配管２５を通じてポンプ２の第２吸込部８ｂに送り込まれる。第２吸込部８ｂに送り込まれた気体は、ポンプ２の内部で水等の溶媒中に気泡として混合され、気液混合流体が生成される。この気液混合流体が、吐出部４および流入部５を通じて溶解タンク３の内部に供給される。

このような気体溶解装置１ａでは、溶解タンク３を洗浄する際には、流出弁１０を閉鎖状態とすることで、液体の供給先である浴槽等に洗浄液が流出しないようにする。また、気体吸込切替弁７ａを閉鎖状態にすることによって、気体がポンプ２の第２吸込部８ｂに送り込まれるのを停止する。そして、吸込配管９からポンプ２に洗浄液を供給し、洗浄液供給弁１３を開放状態として、洗浄液供給部１１からの洗浄液の供給を可能にする。

このように、気体溶解装置１ａでは、ポンプ２の構成が第一の実施形態と異なっているが、第一の実施形態の気体溶解装置１と同様な機能および効果を実現することができる。

以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な形態はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、洗浄液供給配管１４を設けずに、流入部５から噴出して流入する洗浄液のみで溶解タンク３の内部を洗浄するようにしてもよい。また、第１吸込配管９ａと第２吸込配管９ｂにそれぞれポンプ２を設け、切替弁７の切り替えと合わせてポンプ２の動作を切り替えるようにしてもよい。また、溶解タンク３の内部には、第１仕切り壁１７や第２仕切り壁１８を設けず、一つの槽として形成してもよく、３つ以上の仕切り壁で分離するようにしてもよい。

１、１ａ 気体溶解装置
２ ポンプ
３ 溶解タンク
４ 吐出部
５ 流入部
６ 流出部
７ 切替弁
８ 吸込部
９ 吸込配管
９ａ 第１吸込配管
９ｂ 第２吸込配管
１１ 洗浄液供給部
１２ 気液分離槽
１４ 洗浄液供給配管
１５ 洗浄液排出部

Claims (6)

1. ポンプおよび溶解タンクを備え、前記ポンプに設けられた吐出部から前記溶解タンクの底部に設けられた流入部を通して溶解タンクの内部に流入する流体が気体と混合され、気体が溶解した液体が生成され、この液体は、前記溶解タンクに設けられた流出部から溶解タンクの外部に流出する気体溶解装置であって、
   前記ポンプは、切替弁を有する吸込部を備え、
   前記吸込部には、少なくとも、前記流体を供給する吸込配管が接続され、
   前記流体と溶解タンクの内部を洗浄する洗浄液とが、前記切替弁によって切り替え可能に前記溶解タンクに供給される
   ことを特徴とする気体溶解装置。
2. 前記吸込配管が、気液混合流体を供給する第１吸込配管、および前記洗浄液を供給する第２吸込配管からなり、
   前記気液混合流体と前記洗浄液とが、前記切替弁によって切り替え可能に前記ポンプに供給され、前記溶解タンクに供給される
   ことを特徴とする請求項１に記載の気体溶解装置。
3. 前記吸込配管は、前記洗浄液の供給も可能とされ、前記吸込部には、前記気体を供給する気体吸込配管も接続され、
   前記切替弁が開放状態のとき、前記気体が前記ポンプに供給され、前記流体と混合されて気液混合流体が生成されて、前記溶解タンクに供給され、
   前記切替弁が閉鎖状態のとき、前記洗浄液が前記ポンプに供給され、前記溶解タンクに供給される
   ことを特徴とする請求項１に記載の気体溶解装置。
4. 前記溶解タンクは、上部に、洗浄液供給部を備えており、前記洗浄液供給部と前記吐出部は、洗浄液供給弁を備えた洗浄液供給配管を通じて連結されており、
   前記洗浄液は、前記洗浄液供給配管を通じて前記洗浄液供給部から前記溶解タンクの内部に供給される
   ことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の気体溶解装置。
5. 前記溶解タンクは、前記溶解タンクの内部で生成される液体の流れに関して下流側に位置する気液分離槽に対応する上部に、前記洗浄液供給部を備えていることを特徴とする請求項４に記載の気体溶解装置。
6. 前記溶解タンクは、洗浄液排出部を備えており、前記洗浄液は、前記洗浄液排出部から溶解タンクの外部に排出されることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の気体溶解装置。
   

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