JP2022124122A - 噴射ノズルおよびこれを備えた気体溶解装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で効率良く気体を液体に溶解させることが可能な噴射ノズルおよびこれを備えた気体溶解装置の提供。【解決手段】液面Ｌの上に設けられ、下向きの噴射口１１Ａを備え、噴射口１１Ａから気液混合体を噴射する第１ノズル１１と、第１ノズル１１の噴射口１１Ａの真下の液面Ｌの下に支持される椀状の第１衝突部材１３であり、第１ノズル１１の噴射口１１Ａから噴射される気液混合体を衝突させる第１衝突部材１３と、第１ノズル１１の噴射口１１Ａの下方の周囲に高さを変えて液面Ｌの上に支持される複数の第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂであり、第１ノズル１１の噴射口１１Ａから噴射される気液混合体を衝突させる複数の第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂと、液面Ｌの上に設けられ、第１ノズル１１の噴射口１１Ａの周方向に沿うように複数の第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂよりも外側の液面に向かって斜め下向きに気液混合体を噴射する第２ノズル１２とを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、空気、酸素やオゾンなどの気体を液体に溶解させるための噴射ノズルおよびこれを備えた気体溶解装置に関する。

空気などの気体を液体に溶解させる装置として、例えば、特許文献１に記載の気液混合装置が知られている。この気液混合装置は、加圧タンク内に空間を形成し、この空間内にシャワー状に液体を噴出させることによって、従来のエジェクタなどの気液攪拌装置を一切必要とすることなく、かつ噴出された液体を、加圧タンクの液面に到達するまでの間に液面上に形成された気体に接触させて、液体内に酸素などの気体を効率良く溶解させるものである。

特開平１０－１６５７９２号公報

ところが、上記特許文献１に記載の気液混合装置では、液体と気体との接触が、液面上に形成された空間内にシャワー状に噴出された液体が加圧タンクの液面に到達するまでの間に行われるだけであるため、気体の溶解量が十分ではない。

そこで、本発明においては、簡単な構造で効率良く気体を液体に溶解させることが可能な噴射ノズルおよびこれを備えた気体溶解装置を提供することを目的とする。

本発明の噴射ノズルは、円筒状のタンクであり、液面の上に空間が形成されるタンク内の上部に設けられる噴射ノズルであって、液面の上に設けられる第１ノズルであり、下向きの噴射口を備え、噴射口から気液混合体を噴射する第１ノズルと、第１ノズルの噴射口の真下の液面の下に支持される椀状の第１衝突部材であり、第１ノズルの噴射口から噴射される気液混合体を衝突させる第１衝突部材と、第１ノズルの噴射口の下方の周囲に高さを変えて液面の上に支持される複数の第２衝突部材であり、第１ノズルの噴射口から噴射される気液混合体を衝突させる複数の第２衝突部材と、液面の上に設けられる第２ノズルであり、第１ノズルの噴射口の周方向に沿うように複数の第２衝突部材よりも外側の液面に向かって斜め下向きに気液混合体を噴射する第２ノズルとを含むものである。

本発明の噴射ノズルによれば、第１ノズルから噴射された気液混合体が第１ノズルの噴射口の真下の液面に衝突するとともにその下に支持される椀状の第１衝突部材に衝突して反射されることにより激しく攪拌され、液面上の空間内の気体を微細化しながら取り込むとともに、第１ノズルから噴射された気液混合体が第１ノズルの噴射口の下方の周囲に高さを変えて支持される複数の第２衝突部材に衝突して反射されることにより激しく攪拌され、液面上の空間内の気体を微細化しながら取り込むようになり、気体の溶解量が増える。さらに、本発明の噴射ノズルでは、第２ノズルから第１ノズルの噴射口の周方向に沿うように複数の第２衝突部材よりも外側の液面に向かって斜め下向きに気液混合体が噴射され、液面上の気体を取り込みながらタンク内の気体溶解液に衝突し、タンク内の気体溶解液に渦流を発生させて攪拌するので、さらに気体の溶解量が増える。

本発明の気体溶解装置は、円筒状のタンクであり、液面上に空間が形成されるタンクと、タンク内の上部に設けられた上記噴射ノズルとを含むものである。本発明の気体溶解装置によれば、効率良く気体を液体に溶解させた気体溶解液を得ることができる。

円筒状のタンクであり、液面の上に空間が形成されるタンク内の上部に設けられる噴射ノズルであって、液面の上に設けられる第１ノズルであり、下向きの噴射口を備え、噴射口から気液混合体を噴射する第１ノズルと、第１ノズルの噴射口の真下の液面の下に支持される椀状の第１衝突部材であり、第１ノズルの噴射口から噴射される気液混合体を衝突させる第１衝突部材と、第１ノズルの噴射口の下方の周囲に高さを変えて液面の上に支持される複数の第２衝突部材であり、第１ノズルの噴射口から噴射される気液混合体を衝突させる複数の第２衝突部材と、液面の上に設けられる第２ノズルであり、第１ノズルの噴射口の周方向に沿うように複数の第２衝突部材よりも外側の前記液面に向かって斜め下向きに気液混合体を噴射する第２ノズルとを含む噴射ノズルによれば、効率良く気体を液体に溶解させた気体溶解液を得ることができる。

本発明の実施の形態における気体溶解装置の概略構成図である。 図１の気体溶解装置のタンクの内部構造を示す図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。

図１は本発明の実施の形態における気体溶解装置の概略構成図、図２は図１の気体溶解装置のタンクの内部構造を示す図、図３は図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態における気体溶解装置１は、円筒状のタンク２と、下水などの液体を吸引するポンプ３と、ポンプ３により吸引した液体をタンク２へ供給する配管４と、配管４の途中に設けられたエジェクタ５とを有する。エジェクタ５は、ポンプ３により吸引した液体に、オゾンガスなどの気体を混合して気液混合体とするものである。

タンク２内の上部には、図２に示す噴射ノズル１０が設けられる。噴射ノズル１０は、配管４により供給される気液混合体を噴射する第１ノズル１１と、第１ノズル１１から分岐した第２ノズル１２と、第１ノズル１１の真下に支持された椀状の第１衝突部材１３と、第１ノズル１１の下方の周囲に高さを変えて支持される複数の第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂとを備える。

第１ノズル１１は液面Ｌの上に設けられる。第１ノズル１１は下向きの噴射口１１Ａを備える。第１衝突部材１３は、スチール板などにより形成された椀状（略半球状）の凹部である。第１衝突部材１３は、第１ノズル１１の噴射口１１Ａの真下の液面Ｌの下に支持される。図示例においては、第１衝突部材１３はタンク２内側面に橋渡して設けられた支持棒１３Ａにより、タンク３内に支持されている。

複数の第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂは液面Ｌの上に設けられる。複数の第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂは、第１ノズル１１の噴射口１１Ａの下方の周囲に高さを変えて支持される。第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂは、スチール板などにより形成された矩形状の邪魔板である。図示例においては、２つの第２衝突部材１４Ａが噴射口１１Ａの中心周りに１８０°の間隔で設けられている。また、２つの第２衝突部材１４Ｂは、第２衝突部材１４Ａとは異なる高さで噴射口１１Ａの中心周りに１８０°の間隔かつ第２衝突部材１４Ａとは噴射口１１Ａの中心周りに９０°の間隔で設けられている（図３参照。）。

第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂは、それぞれ第１ノズル１１にフレーム１５Ａ，１５Ｂにより支持されている。フレーム１５Ａ，１５Ｂは丸鋼などにより形成されている。なお、第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂの数は適宜増減することが可能であり、間隔および高さについても適宜変更することが可能である。

第２ノズル１２は、第１ノズル１１の噴射口１１Ａの周方向に沿うように複数の第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂよりも外側の液面Ｌに向かって斜め下向きに気液混合体を噴射するものである。

なお、タンク２内には第１ノズル１１より気液混合体が噴射されるため、液面Ｌ上には空間が形成される。タンク２には、液面計１６が備えられている。また、タンク２の下部には気体溶解液を排出するバルブ１７が備えられている。

上記構成の気体溶解装置１において、ポンプ３により下水などの液体を吸引し、エジェクタ５によりオゾンガスの気体を混合した気液混合体が、円筒状のタンク２内に第１ノズル１１から噴射される。この第１ノズル１１から噴射された気液混合体は第１ノズル１１の噴射口１１Ａの真下の液面Ｌに衝突するとともにその下に支持される椀状の第１衝突部材１３に衝突して反射されることにより激しく攪拌され、液面Ｌ上の空間内の気体を微細化しながら取り込む。また、第１ノズル１１の噴射口１１Ａから噴射された気液混合体は、第１ノズル１１の噴射口１１Ａの下方の周囲に高さを変えて支持される複数の第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂに衝突して反射されることにより激しく攪拌され、液面Ｌ上の空間の気体を微細化しながら取り込む。

すなわち、この気体溶解装置１では、第１ノズル１１から噴射され、液面Ｌに衝突するとともにその下部の椀状の第１衝突部材１３に衝突して反射された気液混合体により液面Ｌ上の空間内の気体を微細化して取り込むとともに、第１ノズル１１から噴射され、複数の第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂに衝突して反射されることにより激しく攪拌されることにより、第１ノズル１１から噴射された気液混合体は、液面Ｌ上の空間内の気体を微細化しながら取り込むようになり、気体の溶解量が増える。

さらに、この気体溶解装置１では、第２ノズル１２から第１ノズル１１の噴射口１１Ａの周方向に沿うように複数の第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂよりも外側の液面に向かって斜め下向きに気液混合体が噴射され、液面Ｌ上の気体を取り込みながらタンク２内の気体溶解液Ｗに衝突し、タンク２内の気体溶解液Ｗに渦流を発生させて攪拌するので、さらに気体の溶解量が増える。

以上のように、本実施形態における気液溶解装置１によれば、第１ノズル１１の噴射口１１Ａから噴射された気液混合体を第１衝突部材１３および複数の第２衝突部材１４Ａ，１４Ｂに上下に激しく不規則な運動をさせて衝突させることで、効率良く気体を液体に溶解させた気体溶解液Ｗを得ることができ、９８％の溶解効率を実現できる。

本発明の噴射ノズルおよび気体溶解装置は、空気、酸素やオゾンなどの気体を液体に溶解させるための噴射ノズルおよび気体溶解装置として有用である。

１ 気体溶解装置
２ タンク
３ ポンプ
４ 配管
５ エジェクタ
１０ 噴射ノズル
１１ 第１ノズル
１１Ａ 噴射口
１２ 第２ノズル
１３ 第１衝突部材
１３Ａ 支持棒
１４Ａ，１４Ｂ 第２衝突部材
１５Ａ，１５Ｂ フレーム
１６ 液面計
１７ バルブ
Ｌ 液面
Ｗ 気体溶解液

Claims (4)

1. 円筒状のタンクであり、液面の上に空間が形成されるタンク内の上部に設けられる噴射ノズルであって、
   前記液面の上に設けられる第１ノズルであり、下向きの噴射口を備え、前記噴射口から気液混合体を噴射する第１ノズルと、
   前記第１ノズルの噴射口の真下の前記液面の下に支持される椀状の第１衝突部材であり、前記第１ノズルの噴射口から噴射される気液混合体を衝突させる第１衝突部材と、
   前記第１ノズルの噴射口の下方の周囲に高さを変えて前記液面の上に支持される複数の第２衝突部材であり、前記第１ノズルの噴射口から噴射される気液混合体を衝突させる複数の第２衝突部材と、
   前記液面の上に設けられる第２ノズルであり、前記第１ノズルの噴射口の周方向に沿うように前記複数の第２衝突部材よりも外側の前記液面に向かって斜め下向きに前記気液混合体を噴射する第２ノズルと
   を含む噴射ノズル。
2. 前記複数の第２衝突部材を前記第１ノズルに支持するフレームを備えた請求項１記載の噴射ノズル。
3. 円筒状のタンクであり、液面上に空間が形成されるタンクと、
   前記タンク内の上部に設けられた請求項１または２に記載の噴射ノズルと
   を含む気体溶解装置。
4. 液体に気体を混合して前記気液混合体とするエジェクタを含む請求項３記載の気体溶解装置。

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