JP3678506B2

JP3678506B2 - Gas-liquid reaction method and apparatus

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Publication number: JP3678506B2
Application number: JP22537196A
Authority: JP
Inventors: 友則川上
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: JPH1066849A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体を液体に溶解させる気液反応方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からある気液反応方法及び装置の一例として、特開平８−８９７７２号公報に開示されるものがある。この公報によれば、気液反応方法及び装置は、丸底フラスコの処理チャンバー内に収容した液体にチャンバーの外部から気泡を導入し、このチャンバーの球状部分の側部に取り付けた一対の振動子によってチャンバーの壁面に特定の周波数で振動波を与えてチャンバーを共鳴させ、このチャンバーの共鳴を利用して、液体内に定常波を形成させている。このとき、この定常波によって、液体に導入された気泡が圧縮され、気泡内の気体が液体に溶解される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した気液反応方法及び装置は、前述した構成を有していたので、以下のような課題を有していた。
【０００４】
即ち、気液反応方法及び装置では、気体溶解量の多い液体を用いた場合、外部から導入された気泡とは別に、脱気作用により液体自体から気泡が発生する。また、それ自体がキャビテーションを生じ易い液体を用いた場合、液体内の定常波により、液体内に局所的に減圧領域が生じて液体の一部が蒸発し易くなり、キャビテーションが発生し易くなる。従って、このような条件下において、液体内で振動波の伝搬効率が低下して振幅の大きい定常波が形成され難くなり、気体が液体に効率的に溶解され難くなっていた。
【０００５】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、効率的に気体を液体に溶解させることのできる気液反応方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による気液反応方法は、処理チャンバー内に収容した液体に気泡を導入し、液体内に形成させた定常波によりこの気泡内の気体を液体に溶解させる気液反応方法において、処理チャンバー内に収容した気体を加圧し、この加圧気体により液体を加圧する際に、処理チャンバーの液体収容部を包囲チャンバーで包囲して包囲チャンバー内を加圧し、この包囲チャンバー内の圧力を、処理チャンバー内の加圧液体の圧力と等しくさせたことを特徴としている。
【０００７】
この気液反応方法は、処理チャンバー内に収容した液体に気泡を導入し、液体内に形成させた定常波によりこの気泡内の気体を液体に溶解させて、処理チャンバー内に収容した気体を加圧させている。このとき、この加圧気体により液体に圧力が伝達され、この圧力によって処理チャンバーの液体収容部が内側から拡張される。一方、処理チャンバー内の加圧気体と等しい圧力で加圧された包囲チャンバー内の圧力は処理チャンバーに伝達され、外側から液体収容部を圧縮して、液体収容部の拡張を抑制する。
【０００８】
また、本発明による気液反応方法は、処理チャンバー内に充填させた未処理液体内に気泡を導入し、この気泡内の気体を定常波により未処理液体に溶解させる気液反応方法において、処理チャンバー内で気体を溶解させた処理液体を貯留チャンバーに送出し、送出された送出液体を貯留チャンバー内の加圧気体により加圧する際に、処理チャンバーを包囲した包囲チャンバーを加圧し、この包囲チャンバー内の圧力を、貯留チャンバー内の加圧気体の圧力と等しくさせたことを特徴としている。
【０００９】
この気液反応方法は、未処理液体を送出して、この未処理液体に気泡を導入し、処理チャンバー内の未処理液体に形成させた定常波により、この気泡内の気体を溶解処理させて貯留チャンバー内に送出させ、貯留チャンバー内の気体を加圧させている。このとき、この加圧気体の圧力は、送出された送出液体に伝達され、この圧力が、処理チャンバー内の未処理液体に伝達されて処理チャンバーの液体収容部を内側から拡張させる。一方、処理チャンバー内の加圧気体と等しい圧力で加圧された包囲チャンバー内の圧力は処理チャンバーに伝達され、外側から液体収容部を圧縮して、液体収容部の拡張を抑制する。
【００１０】
また、本発明による気液反応装置は、液体に気泡を導入し、液体内に形成させた定常波によりこの気泡内の気体を液体に溶解させる気液反応装置において、液体と液体に溶解させる気体とを収容する処理チャンバーと、処理チャンバー内の液体に気泡を導入する気泡導入手段と、処理チャンバーの液体収容部に振動波を与えて液体内に定常波を形成させ、液体に導入された気泡内の気体を液体に溶解させる振動子と、処理チャンバー内の気体を加圧して、この加圧気体により液体を加圧する第１加圧装置と、処理チャンバーの液体収容部および振動子を包囲する包囲チャンバーと、包囲チャンバー内を加圧して、この包囲チャンバー内の圧力を処理チャンバー内の気体の圧力と等しくさせる第２加圧装置とを備えることを特徴としている。
【００１１】
この気液反応装置は、処理チャンバー内の液体に気泡導入手段により気泡を導入し、この液体内に振動子により定常波を形成させて気泡内の気体を溶解させている。そして、第１加圧装置により処理チャンバー内に収容した気体を加圧している。このとき、加圧気体の圧力が液体に伝達され、この圧力によって液体収容部が内側から拡張される。一方、第２加圧装置により加圧されて、処理チャンバー内の加圧気体の圧力と等圧とされた包囲チャンバー内の圧力が処理チャンバーに伝達され、外側から液体収容部を圧縮して、液体収容部の拡張を抑制する。
【００１２】
また、本発明による気液反応装置は、第１加圧装置および第２加圧装置を単一の加圧手段で構成し、この加圧手段により処理チャンバーの気体と包囲チャンバー内とを加圧して、包囲チャンバー内の圧力を、処理チャンバー内の加圧気体の圧力と等しくさせることが好ましい。
【００１３】
また、本発明による気液反応装置は、未処理液体に気泡を導入し、この未処理液体内に形成させた定常波により気泡内の気体を未処理液体に溶解させる気液反応装置において、未処理液体を送出させる液体送出手段と、送出させた未処理液体に気泡を導入する気泡導入手段と、未処理液体を充填させる処理チャンバーと、
処理チャンバーの液体収容部に振動波を与えて未処理液体内に定常波を形成させ、処理チャンバー内の未処理液体に導入された気泡内の気体を未処理液体に溶解させる振動子と、処理チャンバーから送出される送出液体を貯留すると共に、未処理液体に溶解させる気体を収容する貯留チャンバーと、貯留チャンバー内の気体を加圧して、この加圧気体により送出液体を加圧する加圧装置と、処理チャンバーの液体収容部および振動子を包囲する包囲チャンバーと、包囲チャンバーと貯留チャンバーとを連通させると共に、貯留チャンバー内の加圧気体を包囲チャンバー内に導入させて、包囲チャンバー内の圧力を貯留チャンバー内の加圧気体の圧力と等しくさせる気体流通手段とを備えることを特徴としている。
【００１４】
この気液反応装置は、液体送出手段により未処理液体を送出して、気泡導入手段によりこの未処理液体に気泡を導入し、処理チャンバー内の未処理液体に振動子により形成させた定常波によってこの気泡内の気体を溶解処理させて貯留チャンバー内に送出させ、加圧装置によって貯留チャンバー内の気体を加圧している。このとき、この加圧気体の圧力は、送出された送出液体に伝達され、この圧力が、処理チャンバー内の未処理液体に伝達されて処理チャンバーの液体収容部を内側から拡張させる。また、貯留チャンバー内の加圧気体は、気体流通手段を通って、包囲チャンバー内に導入され、包囲チャンバー内の圧力を、貯留チャンバー内の圧力と等しくしている。そして、この加圧された包囲チャンバー内の圧力は処理チャンバーに伝達され、外側から液体収容部を圧縮して、液体収容部の拡張を抑制する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による気液反応装置の第１実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明による気液反応装置１０を示している。同図に示すように、気液反応装置１０は、石英製の丸底フラスコ型の処理槽１を有し、この処理槽１の内部には、処理チャンバー２が形成されている。この処理チャンバー２は、球状の液体収容部２ａを有し、この液体収容部２ａの内部には液体Ｌが充填されている。また、この液体収容部２ａには、一対の振動子３が液体収容部２ａの中心に対して対称に設けられ、この振動子３は、処理チャンバー２の液体収容部２ａの壁面に特定の周波数の振動波を与えて処理チャンバー２を共鳴させ、この共鳴を利用して、処理チャンバー２内の液体Ｌ内に定常波を形成させる。なお、この振動子３には、振動子３に電圧を印加して振動子３を振動させる振動子駆動装置１３が接続されている。
【００１７】
また、処理チャンバー２は、液体収容部２ａの上部に円柱状の気体収容部２ｂを有し、この気体収容部２ｂ内に液体Ｌに溶解させるための溶解ガスＧを充填させて、この溶解ガスＧを液体Ｌと接触させている。また、処理槽１には気泡導入手段５が設けられ、この気泡導入手段５は、気体収容部２ｂ内の溶解ガスＧを導出させて、この溶解ガスＧを液体収容部２ａ内の液体Ｌに導入して気泡を発生させるための装置である。気泡導入手段５は、例えば、ポンプ（例えば、ペリスターポンプ）５ｂと細管５ａ（内径５００μｍ）とで構成され、ペリスターポンプ５ｂで吸引させた溶解ガスＧを細管５ａを通して液体Ｌに導入させる。
【００１８】
また、気液反応装置１０には、処理チャンバー２の液体収容部２ａおよび振動子３を収納する包囲槽１４が気密に設けられ、この包囲槽１４は、包囲槽１４と処理槽１との間に、包囲チャンバー１５を形成させている。また、気液反応装置１０には、加圧手段としての加圧装置６が設けられ、この加圧装置６は、処理チャンバー２の気体収容部２ｂ内の溶解ガスＧを加圧して、この加圧ガスの加圧力により液体Ｌに圧力を加えると共に、包囲チャンバー１５内にガスを導入して、この加圧ガスの加圧力により包囲チャンバー１５内を加圧させる。ここで、加圧力とは、加圧装置６により加えられた圧力のことをいうものとする。
【００１９】
このような加圧装置６として、例えば、ガスボンベ７と圧力調整弁８とで構成させた装置が用いられる。ガスボンベ７には気体配管１６が接続され、分岐点１６ｃから分岐した２本の気体配管１６ａ，１６ｂが延びている。そして、分岐した一方の気体配管１６ａは、処理チャンバー２の気体収容部２ｂに接続され、分岐した他方の気体配管１６ｂは、包囲チャンバー１５に接続されている。なお、分岐した一方の気体配管１６ａには、三方コック１７が設けられ、この三方コック１７によって、包囲チャンバー１５および気体収容部２ｂのリークが行われる。
【００２０】
次に、前述した構成に基づき、気液反応装置１０の作用について説明する。
【００２１】
まず、処理チャンバー２内の溶解ガスＧを、気泡導入手段５のポンプ５ｂにより吸引し、細管５ａを通して液体収容部２ａ内の液体Ｌに導入して気泡を発生させる。そして、振動子３に特定周波数の振動波を液体収容部２ａに与え、液体Ｌ内に定常波を形成させて気泡内の溶解ガスＧを液体Ｌ内に溶解させる。それから、圧力調整弁８で一定圧力に調整したガスを、ガスボンベ７から気体配管１６内に導出させ、この一定圧力のガスを、分岐した気体配管１６ａ，１６ｂを通してそれぞれ包囲チャンバー１５及び処理チャンバー２内に送出させる。
【００２２】
このとき、気体配管１６ｂを通過したガスは、処理チャンバー２内に導入され、処理チャンバー２内の溶解ガスＧを加圧する。そして、この加圧ガスの加圧力は液体Ｌに伝達され、この圧力によって液体収容部２ａが内側から拡張される。
【００２３】
一方、気体配管１６ａを通過したガスは、包囲チャンバー１５内に導入されて充填される。そして、この加圧ガスの加圧力により包囲チャンバー１５内の圧力が処理チャンバー２に伝達され、内側から液体収容部２ａを拡張させる加圧力に抗して、外側から液体収容部２ａを圧縮する。このとき、内側から液体収容部２ａを拡張させる加圧力と、外側から圧縮する加圧力とが等しくなっているので、液体収容部２ａの拡張が抑制される。
【００２４】
図２は、前述した気液反応装置１０で、一例として、酸素を飽和溶解させた軽油を処理チャンバー２内で加圧させたときに、包囲チャンバー１５内を処理チャンバー２内の溶解ガスＧと等圧で加圧させた場合と、包囲チャンバー１５内を加圧させない場合とを比較した結果を示すグラフ図である。このグラフ図は、加圧力Ｐに対して、軽油内に形成される定常波の振幅強度を示している。この実験では、図１に示すように、処理チャンバー２の液体収容部２ａの底部にマイクロフォン９を設け、このマイクロフォン９に接続したオシロスコープ１１に表示された電圧波形により、マイクロフォン電圧Ｅとして定常波の強度を計測した。また、加圧力Ｐは、気体配管１６に取り付けた圧力計１２により計測した。また、実験は、球状の液体収容部２ａの内径を４０ｍｍとした処理チャンバー２に対して行い、振動子駆動装置１３の駆動電圧を７５０Ｖ_p-p にして行った。また、処理チャンバー２を共鳴させるための周波数ｆは、式ｆ＝Ｖ／Ｄ（Ｖ：振動波伝搬速度、Ｄ：液体収容部２ａの内径）で決定した。
【００２５】
この実験結果によれば、包囲チャンバー１５内を加圧させない場合でも加圧させた場合でも、Ｐ＝１気圧までは、加圧力Ｐの増加に伴ってマイクロフォン電圧Ｅは増加している。これは、加圧により、定常波によって形成される局所的な軽油の減圧が抑制され、軽油自体のキャビテーションが起こり難くなり、処理チャンバー２に与えられる振動波の伝搬効率が向上し、結果として、Ｑ値が向上して定常波の振幅が大きくなることを反映している。なお、Ｑ値とは、処理チャンバー２内に蓄積される振動波エネルギーの度合を示す値のことをいう。
【００２６】
また、Ｐ＝１気圧以上では、包囲チャンバー１５内を加圧させない場合、マイクロフォン電圧Ｅが減少している。これは、Ｐ＝１気圧以上になると、加圧力Ｐによる処理チャンバー２の液体収容部２ａの拡張が顕著になり、この液体収容部２ａの拡張により共鳴振動が阻害され、液体収容部２ａで振幅の大きい定常波が形成されなくなったことを示している。これに対して、包囲チャンバー１５内を加圧させた場合、マイクロフォン電圧Ｅは増加している。これは、包囲チャンバー１５の外側から液体収容部２ａを等圧で圧縮することにより、液体収容部２ａの拡張が抑制されて共鳴振動の阻害が抑制され、液体Ｌ内に振幅の大きい定常波が良好に形成されたことを示している。
【００２７】
次に、本発明に係る気液反応装置の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２８】
図３は、気液反応装置２０を示す概略図である。同図に示すように、気液反応装置２０には、気泡導入手段として、ポンプ２１ｂ（例えば、ペリスターポンプ）により包囲チャンバー１５内から導出させたガスを細管２１ａにより処理チャンバー２内の液体Ｌに導入させる気泡導入手段２１が設けられている点で第１実施形態の気液反応装置１０と異なっている。
【００２９】
この場合、第１実施形態と同様に、包囲チャンバー１５内の加圧力と、処理チャンバー２内の加圧力とを等しくさせているので、処理チャンバー２の液体収容部２ａの拡張が抑制され、液体Ｌ内に振幅の大きい定常波が形成される。
【００３０】
次に、本発明による気液反応装置の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３１】
気液反応装置２５は、第１加圧装置１８と、第２加圧装置とがそれぞれ独立に設けられている点で第１実施形態の気液反応装置１０と異なっている。図４に示すように、第１加圧装置１８は、気体配管１６ａを介して包囲槽１４に接続され、圧力調整弁１８ｂで一定圧力に調整してガスボンベ１８ａから送出させたガスにより、包囲槽１４内の包囲チャンバー１５を加圧させる。また、第２加圧装置１９は、気体配管１６，１６ｂを介して処理槽１に接続され、ガスボンベ７から送出させたガスにより、包囲チャンバー１５内の加圧力と等しい圧力で、気体収容部２ｂ内の溶解ガスＧを加圧させる。
【００３２】
この気液反応装置２５を用いた場合でも、包囲チャンバー１５内の加圧力と、処理チャンバー２内の加圧力とを等しくさせているので、処理チャンバー２の液体収容部２ａの拡張が抑制され、液体Ｌ内に振幅の大きい定常波が形成される。また、この気液反応装置２５によれば、第１加圧装置１８と第２加圧装置１９から異なった種類のガスを送出させることができる。この場合、例えば、第２加圧装置１９から送出させるガスを高価なガスにして、第１加圧装置１８から送出させるガスを安価なガスにすることでコストを低減させることができる。
【００３３】
次に、本発明に係る気液反応装置の第４実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３４】
図５に示すように、気液反応装置３０は、未処理液体槽３１を有し、この未処理液体槽３１内に未処理液体ＵＬを収容している。この未処理液体槽３１には液体送出手段３２（例えば、ペリスターポンプ）が接続され、この液体送出手段３２は、未処理液体ＵＬを吸引して、この未処理液体ＵＬを下流に向けて連続的に送出させる。この液体送出手段３２には処理槽３３が接続され、この処理槽３３内には処理チャンバー３４が形成され、この処理チャンバー３４の球状の液体収容部３４ａは、液体送出手段３２により送出された未処理液体ＵＬを内部に充填させている。この液体収容部３４ａの側部には、一対の振動子３が取り付けられ、この振動子３は液体収容部３４ａに特定の周波数の振動波を与え、未処理液体ＵＬ内に定常波を形成させる。また、気液反応装置３０には、液体収容部３４ａおよび振動子３を包囲する包囲槽３５が気密に設けられ、この包囲槽３５は、包囲槽３５と処理槽３３との間に包囲チャンバー３６を形成させている。
【００３５】
また、処理チャンバー３４には液体配管３７が接続され、この液体配管３７は、処理チャンバー３４で処理した液体ＴＬを液体配管３７内に充填させながら下流に向けて通過させる。この液体配管３７の先端には貯留槽３８が接続され、この貯留槽３８は、貯留槽３８内に形成させた貯留チャンバー３９内に、処理チャンバー３４内で処理させた送出液体を送出して貯留させる。また、貯留チャンバー３９内には、処理チャンバー３４内の未処理液体ＵＬに溶解させるための溶解ガスＧが収容されている。また、貯留チャンバー３９は、気体配管４０を介して加圧装置４１（例えば、ガスボンベと圧力調整弁とで構成されるもの）に接続され、この加圧装置４１は、貯留チャンバー３９内に溶解ガスＧを導入することで溶解ガスＧを加圧させる。なお、溶解ガスＧの加圧力は、気体配管４０に取り付けた圧力計１２により計測される。
【００３６】
また、貯留チャンバー３９には、気体流通手段としての気体配管４２が接続され、この気体配管４２は、貯留チャンバー３９と包囲チャンバー３６とを連通させている。この気体配管４２は、貯留チャンバー３９内で加圧された加圧ガスを包囲チャンバー３６内に導入させる。また、包囲槽３５の外部には、気泡導入手段５が設けられ、この気泡導入手段５は、気体配管４２を通って包囲チャンバー４２内に導入させた加圧ガスを外部に導出させ、この加圧ガスを液体収容部３４ａ内の未処理液体ＵＬに導入させて処理チャンバー３４の未処理液体ＵＬ内に気泡を発生させる。気泡導入手段５として、例えば、ペリスターポンプ５ｂと細管５ａとで構成させたものが用いられる。
【００３７】
なお、加圧装置４１は、気体配管４０から分岐した気体配管４３を介して未処理液体槽３１にも接続され、未処理液体槽３１内を溶解ガスＧで加圧している。この場合、未処理液体ＵＬは、加圧された溶解ガスＧによって加圧されるので、未処理液体ＵＬの圧力が向上し、液体送出手段３２は未処理液体ＵＬを吸引し易くなり、液体送出手段３２の負担が低減され、液体送出手段３２の出力を小さくさせることができる。
【００３８】
次に、前述した構成に基づき、気液反応装置３０の作用について説明する。
【００３９】
まず、加圧装置４１から気体配管４０を通して加圧ガスを導出させ、この加圧ガスを貯留槽３８の貯留チャンバー３９内に導入させる。このとき、貯留チャンバー３９内で加圧された溶解ガスＧは、気体配管４２を通って包囲チャンバー３６内に送出されて充填される。そして、充填された溶解ガスＧは、気泡導入手段５のポンプ５ｂにより吸引され、細管５ａを通って処理チャンバー３４内に導入される。
【００４０】
一方、処理チャンバー３４内に、液体送出手段３２によって、未処理液体槽３１から吸引した未処理液体ＵＬを送出させて充填させる。そして、処理チャンバー３４内の液体Ｌ内に気泡導入手段５により細管５ａから導入させた溶解ガスＧの気泡を、振動子３によって形成させた定常波により圧縮させて、気泡内の溶解ガスＧを未処理液体ＵＬ内に溶解処理させる。その後、この処理液体ＴＬを液体配管３７に送出し、この液体配管３７を通して貯留チャンバー３９内に送出させて処理液体ＴＬを貯留させる。
【００４１】
このとき、貯留チャンバー３９で加圧された溶解ガスＧによる加圧力は、貯留チャンバー３９内の壁面に均一に伝達され、この加圧力は液体配管３７内から送出される送出液体に伝達される。そして、この加圧力は、液体収容部３４ａ内の未処理液体ＵＬにも伝達されて処理チャンバー３４の液体収容部３４ａを内側から拡張させる。
【００４２】
一方、包囲チャンバー３９内には、貯留チャンバー３９内の加圧された溶解ガスＧが気体配管４２を通過して導入され、この加圧ガスの加圧力により包囲チャンバー３６内の圧力が処理チャンバー３４の壁面に伝達され、内側から液体収容部３４ａを拡張させる加圧力に抗して、外側から液体収容部３４ａを圧縮する。このとき、内側から液体収容部３４ａを拡張させる加圧力と、外側から圧縮する加圧力とが等しくなっているので、液体収容部３４ａの拡張が抑制される。
【００４３】
なお、気液反応装置３０では、気体配管４２に代えて、図６に示すように、貯留チャンバー３９に接続した気体配管４４を、分岐点４４ｃで気体配管４４ａ，４４ｂに分岐させたものを適用させてもよい。この場合、貯留チャンバー３９で加圧した溶解ガスＧを、気体配管４４，４４ａを通して包囲チャンバー３６内に導入させると共に、気体配管４４，４４ｂを通して、処理チャンバー３４の上流部４５に気泡として導入させる。このとき、処理チャンバー３４の上流位置４５で導入させた気泡は、処理チャンバー３４内に送出され、この処理チャンバー３４内で振動子３により形成させた定常波により圧縮されて、未処理液体ＵＬ内に溶解される。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による気液反応方法および装置は、前述したように構成されているので、以下に示す効果を有する。
【００４５】
即ち、本発明による気液反応方法は、処理チャンバー内に収容した気体を加圧し、この加圧気体により液体を加圧する際に、処理チャンバーの液体収容部を包囲チャンバーで包囲して包囲チャンバー内を加圧し、この包囲チャンバー内の圧力を、処理チャンバー内の加圧液体の圧力と等しくさせる構成としたので、液体の加圧により内側から拡張される液体収容部が、外側から圧縮され、液体収容部の拡張が抑制される。
【００４６】
このため、処理チャンバー内の液体の加圧により、液体内に気泡を発生させ難くすると共に液体自体のキャビテーションを起こり難くさせることができ、液体内での振動波の伝搬効率を向上させ、液体内に振幅の大きい定常波を形成し易くすることができる。しかも、包囲チャンバー内を、処理チャンバー内の気体の加圧力と等しい加圧力で加圧しているので、処理チャンバーの共鳴を阻害させることなく、良好に振幅の大きい定常波を液体内に形成させることができる。この結果、効率的に気体を液体に溶解させることができる。
【００４７】
また、本発明による気液反応方法は、処理チャンバー内で気体を溶解させた処理液体を貯留チャンバーに送出し、この送出された送出液体を貯留チャンバー内の加圧気体により加圧する際に、処理チャンバーを包囲チャンバーで包囲して包囲チャンバーを加圧し、この包囲チャンバー内の圧力を、貯留チャンバー内の加圧気体の圧力と等しくさせた構成としたので、効率的に気体を液体に溶解させることができると共に、未処理液体を連続的に溶解処理させることができる。
【００４８】
また、本発明による気液反応装置は、液体と液体に溶解させる気体とを収容する処理チャンバーと、処理チャンバー内の液体に気泡を導入する気泡導入手段と、処理チャンバーの液体収容部に振動波を与えて液体内に定常波を形成させ、液体に導入された気泡内の気体を液体に溶解させる振動子と、処理チャンバー内の気体を加圧して、この加圧気体により液体を加圧する第１加圧装置と、処理チャンバーの液体収容部および振動子を包囲する包囲チャンバーと、包囲チャンバー内を加圧して、この包囲チャンバー内の圧力を処理チャンバー内の気体の圧力と等しくさせる第２加圧装置とを備える構成としたので、液体の加圧により内側から拡張される液体収容部が、外側から圧縮され、液体収容部の拡張が抑制される。
【００４９】
このため、処理チャンバー内の液体の加圧により、液体内に気泡を発生させ難くすると共に液体自体のキャビテーションを起こり難くさせることができ、液体内での振動波の伝搬効率を向上させ、液体内に振幅の大きい定常波を形成し易くすることができる。しかも、包囲チャンバー内を、処理チャンバー内の気体の加圧力と等しい加圧力で加圧しているので、処理チャンバーの共鳴を阻害させることなく、良好に振幅の大きい定常波を液体内に形成させることができる。この結果、効率的に気体を液体に溶解させることができる。
【００５０】
また、本発明による気液反応装置は、未処理液体を送出させる液体送出手段と、送出させた未処理液体に気泡を導入する気泡導入手段と、未処理液体を充填させる処理チャンバーと、処理チャンバーの液体収容部に振動波を与えて未処理液体内に定常波を形成させ、処理チャンバー内の未処理液体に導入された気泡内の気体を未処理液体に溶解させる振動子と、処理チャンバーから送出される送出液体を貯留すると共に、未処理液体に溶解させる気体を収容する貯留チャンバーと、貯留チャンバー内の気体を加圧して、この加圧された加圧気体により送出液体を加圧する加圧装置と、処理チャンバーの液体収容部および振動子を包囲する包囲チャンバーと、包囲チャンバーと貯留チャンバーとを連通させると共に、貯留チャンバー内の加圧気体を包囲チャンバー内に導入させて、包囲チャンバー内の圧力を貯留チャンバー内の加圧気体の圧力と等しくさせる気体流通手段とを備える構成としたので、効率的に気体を液体に溶解させることができると共に、未処理液体を連続的に溶解処理させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による気液反応装置の第１実施形態を示す正面図である。
【図２】酸素を溶解させた軽油を加圧させたときに、包囲チャンバー内を加圧させない場合と、処理チャンバー内の溶解ガスと等圧で加圧させた場合とを示すグラフ図である。
【図３】本発明による気液反応装置の第２実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明による気液反応装置の第３実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明による気液反応装置の第４実施形態を示す概略図である。
【図６】本発明による気液反応装置の第５実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
２，３４…処理チャンバー、２ａ，３４ａ…液体収容部、３…振動子、５ａ，２１ａ…細管（気泡導入手段）、５ｂ，２１ｂ…ポンプ（気泡導入手段）、７…ガスボンベ（加圧装置、第２加圧装置）、８…圧力調整弁（加圧装置、第２加圧装置）、５，３６…包囲チャンバー、１８ａ…ガスボンベ（第１加圧装置）、１８ｂ…圧力調整弁（第１加圧装置）、３９…貯留チャンバー、４２，４４，４４ａ…気体流通手段、Ｌ…液体、Ｇ…溶解ガス、ＵＬ…未処理液体、ＴＬ…処理液体。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas-liquid reaction method and apparatus for dissolving a gas in a liquid.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventional gas-liquid reaction method and apparatus is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-87777. According to this publication, a gas-liquid reaction method and apparatus includes a pair of vibrators that introduce bubbles from the outside of a chamber into a liquid contained in a processing chamber of a round bottom flask and are attached to the side of a spherical portion of the chamber. Thus, a vibration wave is applied to the wall surface of the chamber at a specific frequency to resonate the chamber, and a stationary wave is formed in the liquid using the resonance of the chamber. At this time, the bubbles introduced into the liquid are compressed by the standing wave, and the gas in the bubbles is dissolved in the liquid.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the gas-liquid reaction method and apparatus described above have the above-described configuration, they have the following problems.
[0004]
That is, in the gas-liquid reaction method and apparatus, when a liquid with a large amount of dissolved gas is used, bubbles are generated from the liquid itself by a degassing action, in addition to the bubbles introduced from the outside. Further, when a liquid that itself tends to cause cavitation is used, a reduced pressure region is locally generated in the liquid due to a standing wave in the liquid, and a part of the liquid is easily evaporated, and cavitation is likely to occur. Therefore, under such conditions, the propagation efficiency of the vibration wave in the liquid is reduced and it is difficult to form a standing wave having a large amplitude, and it is difficult for the gas to be efficiently dissolved in the liquid.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a gas-liquid reaction method and apparatus capable of efficiently dissolving a gas in a liquid.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The gas-liquid reaction method according to the present invention is a gas-liquid reaction method in which bubbles are introduced into a liquid contained in a processing chamber, and the gas in the bubbles is dissolved in the liquid by a standing wave formed in the liquid. When pressurizing the contained gas and pressurizing the liquid with the pressurized gas, the liquid containing part of the processing chamber is surrounded by the surrounding chamber to pressurize the surrounding chamber, and the pressure in the surrounding chamber is changed to the inside of the processing chamber. The pressure is equal to the pressure of the pressurized liquid.
[0007]
In this gas-liquid reaction method, bubbles are introduced into the liquid stored in the processing chamber, the gas in the bubbles is dissolved in the liquid by a standing wave formed in the liquid, and the gas stored in the processing chamber is pressurized. I am letting. At this time, pressure is transmitted to the liquid by the pressurized gas, and the liquid storage portion of the processing chamber is expanded from the inside by the pressure. On the other hand, the pressure in the surrounding chamber pressurized with the same pressure as the pressurized gas in the processing chamber is transmitted to the processing chamber, compressing the liquid storage portion from the outside and suppressing the expansion of the liquid storage portion.
[0008]
The gas-liquid reaction method according to the present invention is a gas-liquid reaction method in which bubbles are introduced into an untreated liquid filled in a processing chamber, and the gas in the bubbles is dissolved in the untreated liquid by a standing wave. The processing liquid in which the gas is dissolved is sent to the storage chamber, and when the sent liquid is pressurized with the pressurized gas in the storage chamber, the surrounding chamber surrounding the processing chamber is pressurized, and the inside of the surrounding chamber is pressurized. The pressure is made equal to the pressure of the pressurized gas in the storage chamber.
[0009]
In this gas-liquid reaction method, an untreated liquid is delivered, bubbles are introduced into the untreated liquid, and the gas in the bubbles is dissolved and stored by a standing wave formed in the untreated liquid in the treatment chamber. The gas is delivered into the chamber and the gas in the storage chamber is pressurized. At this time, the pressure of the pressurized gas is transmitted to the delivered delivery liquid, and this pressure is transmitted to the untreated liquid in the processing chamber to expand the liquid storage portion of the processing chamber from the inside. On the other hand, the pressure in the surrounding chamber pressurized with the same pressure as the pressurized gas in the processing chamber is transmitted to the processing chamber, compressing the liquid storage portion from the outside and suppressing the expansion of the liquid storage portion.
[0010]
The gas-liquid reaction apparatus according to the present invention is a gas-liquid reaction apparatus that introduces bubbles into a liquid and dissolves the gas in the bubbles in the liquid by a standing wave formed in the liquid. , A bubble introducing means for introducing bubbles into the liquid in the processing chamber, a vibration wave is applied to the liquid storage portion of the processing chamber to form a stationary wave in the liquid, and the bubbles in the bubbles introduced into the liquid A vibrator that dissolves gas in a liquid, a first pressurizing device that pressurizes the gas in the processing chamber and pressurizes the liquid with the pressurized gas, and a surrounding chamber that surrounds the liquid storage portion of the processing chamber and the vibrator And a second pressurizing device that pressurizes the inside of the surrounding chamber and makes the pressure in the surrounding chamber equal to the pressure of the gas in the processing chamber.
[0011]
In this gas-liquid reaction apparatus, bubbles are introduced into the liquid in the processing chamber by bubble introducing means, and a standing wave is formed in the liquid by a vibrator to dissolve the gas in the bubbles. And the gas accommodated in the process chamber is pressurized by the 1st pressurization apparatus. At this time, the pressure of the pressurized gas is transmitted to the liquid, and the liquid container is expanded from the inside by this pressure. On the other hand, the pressure in the surrounding chamber, which is pressurized by the second pressurizing device and is equal to the pressure of the pressurized gas in the processing chamber, is transmitted to the processing chamber, compressing the liquid container from the outside, Suppresses expansion of the liquid container.
[0012]
In the gas-liquid reactor according to the present invention, the first pressurizing device and the second pressurizing device are constituted by a single pressurizing unit, and the gas in the processing chamber and the inside of the surrounding chamber are pressurized by the pressurizing unit. Thus, the pressure in the surrounding chamber is preferably made equal to the pressure of the pressurized gas in the processing chamber.
[0013]
The gas-liquid reactor according to the present invention is a gas-liquid reactor in which bubbles are introduced into an untreated liquid and the gas in the bubbles is dissolved in the untreated liquid by a standing wave formed in the untreated liquid. A liquid delivery means for delivering a liquid, a bubble introduction means for introducing bubbles into the delivered untreated liquid, a processing chamber for filling the untreated liquid,
A vibrator that applies a vibration wave to the liquid storage portion of the processing chamber to form a stationary wave in the untreated liquid and dissolves the gas in the bubbles introduced into the untreated liquid in the processing chamber in the untreated liquid, and the processing chamber A storage chamber for storing a liquid to be delivered from the storage chamber and containing a gas to be dissolved in an untreated liquid; a pressurizing device for pressurizing the gas in the storage chamber and pressurizing the delivery liquid with the pressurized gas; The enclosure chamber that surrounds the liquid storage part of the processing chamber and the vibrator, and the enclosure chamber and the storage chamber communicate with each other, and the pressurized gas in the storage chamber is introduced into the enclosure chamber to store the pressure in the enclosure chamber. It is characterized by comprising gas flow means for equalizing the pressure of the pressurized gas in the chamber.
[0014]
In this gas-liquid reaction apparatus, an untreated liquid is delivered by the liquid delivery means, bubbles are introduced into the untreated liquid by the bubble introduction means, and the stationary wave formed by the vibrator in the untreated liquid in the treatment chamber. The gas in the bubbles is dissolved and sent into the storage chamber, and the gas in the storage chamber is pressurized by a pressurizing device. At this time, the pressure of the pressurized gas is transmitted to the delivered delivery liquid, and this pressure is transmitted to the untreated liquid in the processing chamber to expand the liquid storage portion of the processing chamber from the inside. The pressurized gas in the storage chamber is introduced into the enclosure chamber through the gas flow means, and the pressure in the enclosure chamber is made equal to the pressure in the storage chamber. Then, the pressure in the pressurized surrounding chamber is transmitted to the processing chamber, and the liquid container is compressed from the outside to suppress the expansion of the liquid container.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a gas-liquid reactor according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows a gas-liquid reactor 10 according to the present invention. As shown in FIG. 1, the gas-liquid reaction apparatus 10 has a quartz round bottom flask type processing tank 1, and a processing chamber 2 is formed inside the processing tank 1. The processing chamber 2 has a spherical liquid container 2a, and the liquid L is filled in the liquid container 2a. In addition, a pair of vibrators 3 are provided symmetrically with respect to the center of the liquid container 2a in the liquid container 2a, and the vibrator 3 has a specific frequency on the wall surface of the liquid container 2a of the processing chamber 2. The processing chamber 2 is caused to resonate by applying the vibration wave, and a stationary wave is formed in the liquid L in the processing chamber 2 using this resonance. The vibrator 3 is connected to a vibrator driving device 13 that applies a voltage to the vibrator 3 to vibrate the vibrator 3.
[0017]
Further, the processing chamber 2 has a columnar gas storage portion 2b above the liquid storage portion 2a, and the gas storage portion 2b is filled with a dissolved gas G to be dissolved in the liquid L. G is in contact with the liquid L. In addition, the treatment tank 1 is provided with bubble introduction means 5, which introduces the dissolved gas G in the gas storage part 2 b and converts this dissolved gas G into the liquid L in the liquid storage part 2 a. It is an apparatus for introducing and generating bubbles. The bubble introducing means 5 is composed of, for example, a pump (for example, a peristaltic pump) 5b and a thin tube 5a (inner diameter 500 μm), and introduces the dissolved gas G sucked by the peristaltic pump 5b into the liquid L through the thin tube 5a.
[0018]
In addition, the gas-liquid reaction apparatus 10 is airtightly provided with a surrounding tank 14 for storing the liquid storage portion 2 a of the processing chamber 2 and the vibrator 3. The surrounding tank 14 is provided between the surrounding tank 14 and the processing tank 1. Then, an enclosure chamber 15 is formed. In addition, the gas-liquid reaction apparatus 10 is provided with a pressurizing device 6 as a pressurizing means, and the pressurizing device 6 pressurizes the dissolved gas G in the gas storage portion 2b of the processing chamber 2 and applies this pressure. A pressure is applied to the liquid L by the pressure of the pressurized gas, a gas is introduced into the surrounding chamber 15, and the inside of the surrounding chamber 15 is pressurized by the pressure of the pressurized gas. Here, the applied pressure refers to the pressure applied by the pressurizing device 6.
[0019]
As such a pressurizing device 6, for example, a device constituted by a gas cylinder 7 and a pressure regulating valve 8 is used. A gas pipe 16 is connected to the gas cylinder 7, and two gas pipes 16a and 16b branched from the branch point 16c extend. One branched gas pipe 16 a is connected to the gas accommodating portion 2 b of the processing chamber 2, and the other branched gas pipe 16 b is connected to the surrounding chamber 15. One branch of the gas pipe 16a is provided with a three-way cock 17, and the three-way cock 17 leaks the surrounding chamber 15 and the gas storage portion 2b.
[0020]
Next, the operation of the gas-liquid reactor 10 will be described based on the above-described configuration.
[0021]
First, the dissolved gas G in the processing chamber 2 is sucked by the pump 5b of the bubble introduction means 5 and introduced into the liquid L in the liquid storage part 2a through the thin tube 5a to generate bubbles. Then, a vibration wave having a specific frequency is applied to the vibrator 3 to the liquid storage portion 2a, and a standing wave is formed in the liquid L to dissolve the dissolved gas G in the bubbles in the liquid L. Then, the gas adjusted to a constant pressure by the pressure adjusting valve 8 is led out from the gas cylinder 7 into the gas pipe 16, and the gas at the constant pressure is passed through the branched gas pipes 16 a and 16 b in the surrounding chamber 15 and the processing chamber 2, respectively. To send.
[0022]
At this time, the gas that has passed through the gas pipe 16 b is introduced into the processing chamber 2 and pressurizes the dissolved gas G in the processing chamber 2. The pressurizing force of the pressurized gas is transmitted to the liquid L, and the liquid storage portion 2a is expanded from the inside by this pressure.
[0023]
On the other hand, the gas that has passed through the gas pipe 16 a is introduced into the enclosure chamber 15 and filled. Then, the pressure in the surrounding chamber 15 is transmitted to the processing chamber 2 by the pressure of the pressurized gas, and the liquid container 2a is compressed from the outside against the pressure that expands the liquid container 2a from the inside. At this time, the applied pressure for expanding the liquid storage portion 2a from the inside is equal to the applied pressure for compressing from the outside, so that the expansion of the liquid storage portion 2a is suppressed.
[0024]
FIG. 2 shows the gas-liquid reaction apparatus 10 described above. As an example, when gas oil in which oxygen is saturated and dissolved is pressurized in the processing chamber 2, the inside of the surrounding chamber 15 is dissolved with the dissolved gas G in the processing chamber 2. It is a graph which shows the result of having compared the case where it pressurizes by equal pressure, and the case where the inside of the surrounding chamber 15 is not pressurized. This graph shows the amplitude intensity of the standing wave formed in the light oil with respect to the pressure P. In this experiment, as shown in FIG. 1, a microphone 9 is provided at the bottom of the liquid container 2 a of the processing chamber 2, and the intensity of a standing wave is obtained as a microphone voltage E by a voltage waveform displayed on an oscilloscope 11 connected to the microphone 9. Was measured. The applied pressure P was measured by a pressure gauge 12 attached to the gas pipe 16. The experiment was performed on the processing chamber 2 in which the inner diameter of the spherical liquid container 2a was 40 mm, and the driving voltage of the vibrator driving device 13 was 750 V. _pp I went there. Further, the frequency f for resonating the processing chamber 2 was determined by the formula f = V / D (V: vibration wave propagation velocity, D: inner diameter of the liquid container 2a).
[0025]
According to this experimental result, the microphone voltage E increases with the increase of the pressure P up to P = 1 atm, regardless of whether the enclosure chamber 15 is pressurized or not. This is because the pressurization suppresses the local light oil pressure reduction formed by the standing wave, the cavitation of the light oil itself hardly occurs, and the propagation efficiency of the vibration wave given to the processing chamber 2 is improved. This reflects the fact that the value increases and the amplitude of the standing wave increases. The Q value refers to a value indicating the degree of vibration wave energy accumulated in the processing chamber 2.
[0026]
When P = 1 atm or more, the microphone voltage E decreases when the inside of the surrounding chamber 15 is not pressurized. This is because when P = 1 atm or more, expansion of the liquid storage portion 2a of the processing chamber 2 due to the pressure P becomes significant, and the expansion of the liquid storage portion 2a inhibits resonance vibration, and the liquid storage portion 2a has an amplitude. This shows that a large standing wave is no longer formed. On the other hand, when the inside of the surrounding chamber 15 is pressurized, the microphone voltage E increases. This is because the liquid container 2a is compressed with an equal pressure from the outside of the surrounding chamber 15, so that expansion of the liquid container 2a is suppressed and inhibition of resonance vibration is suppressed, and a standing wave with a large amplitude is good in the liquid L. It shows that it was formed.
[0027]
Next, a second embodiment of the gas-liquid reactor according to the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component which is the same as that of 1st Embodiment, or equivalent, and the description is abbreviate | omitted.
[0028]
FIG. 3 is a schematic view showing the gas-liquid reactor 20. As shown in the figure, in the gas-liquid reactor 20, as a bubble introduction means, a gas led out from the surrounding chamber 15 by a pump 21b (for example, a peristaltic pump) is used as a liquid L in the processing chamber 2 by a thin tube 21a. It differs from the gas-liquid reaction apparatus 10 of 1st Embodiment by the point by which the bubble introduction means 21 introduced into is provided.
[0029]
In this case, as in the first embodiment, the applied pressure in the surrounding chamber 15 and the applied pressure in the processing chamber 2 are made equal, so that the expansion of the liquid storage portion 2a of the processing chamber 2 is suppressed, and the liquid A standing wave having a large amplitude is formed in L.
[0030]
Next, a third embodiment of the gas-liquid reactor according to the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component which is the same as that of 1st Embodiment, or equivalent, and the description is abbreviate | omitted.
[0031]
The gas-liquid reaction device 25 is different from the gas-liquid reaction device 10 of the first embodiment in that the first pressurization device 18 and the second pressurization device are provided independently. As shown in FIG. 4, the first pressurizing device 18 is connected to the surrounding tank 14 via the gas pipe 16a, and is adjusted to a constant pressure by the pressure adjusting valve 18b and sent from the gas cylinder 18a. The enclosure chamber 15 in 14 is pressurized. The second pressurizing device 19 is connected to the treatment tank 1 via the gas pipes 16 and 16b, and the gas containing portion 2b is pressurized with a pressure sent from the gas cylinder 7 at a pressure equal to the pressure in the enclosure chamber 15. The dissolved gas G inside is pressurized.
[0032]
Even when this gas-liquid reaction device 25 is used, since the applied pressure in the surrounding chamber 15 and the applied pressure in the processing chamber 2 are made equal, expansion of the liquid storage portion 2a of the processing chamber 2 is suppressed, A standing wave having a large amplitude is formed in the liquid L. Further, according to the gas-liquid reaction device 25, different types of gases can be sent from the first pressurizing device 18 and the second pressurizing device 19. In this case, for example, the cost can be reduced by making the gas sent from the second pressurizing device 19 expensive and the gas sent from the first pressurizing device 18 cheap.
[0033]
Next, a fourth embodiment of the gas-liquid reactor according to the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component which is the same as that of 1st Embodiment, or equivalent, and the description is abbreviate | omitted.
[0034]
As shown in FIG. 5, the gas-liquid reaction apparatus 30 has an untreated liquid tank 31, and contains the untreated liquid UL in the untreated liquid tank 31. A liquid delivery means 32 (for example, a peristaltic pump) is connected to the untreated liquid tank 31. The liquid delivery means 32 sucks the untreated liquid UL and continuously directs the untreated liquid UL downstream. Be sent out. A treatment tank 33 is connected to the liquid delivery means 32, and a treatment chamber 34 is formed in the treatment tank 33, and the spherical liquid storage portion 34 a of the treatment chamber 34 has not been delivered by the liquid delivery means 32. The processing liquid UL is filled inside. A pair of vibrators 3 is attached to the side of the liquid container 34a, and the vibrator 3 applies a vibration wave having a specific frequency to the liquid container 34a to form a stationary wave in the untreated liquid UL. In addition, the gas-liquid reactor 30 is airtightly provided with an enclosing tank 35 that encloses the liquid storage portion 34 a and the vibrator 3, and the enclosing tank 35 is surrounded by an enclosing chamber 36 between the enclosing tank 35 and the processing tank 33. Is formed.
[0035]
Further, a liquid pipe 37 is connected to the processing chamber 34, and the liquid pipe 37 allows the liquid TL processed in the processing chamber 34 to pass downstream while filling the liquid pipe 37. A storage tank 38 is connected to the distal end of the liquid pipe 37, and the storage tank 38 sends and stores the delivery liquid processed in the processing chamber 34 into a storage chamber 39 formed in the storage tank 38. Let The storage chamber 39 contains a dissolved gas G for dissolving in the unprocessed liquid UL in the processing chamber 34. The storage chamber 39 is connected to a pressurizing device 41 (for example, a gas cylinder and a pressure regulating valve) via a gas pipe 40, and the pressurizing device 41 is dissolved in the storage chamber 39. The dissolved gas G is pressurized by introducing G. The applied pressure of the dissolved gas G is measured by a pressure gauge 12 attached to the gas pipe 40.
[0036]
The storage chamber 39 is connected with a gas pipe 42 as a gas flow means, and the gas pipe 42 communicates the storage chamber 39 with the surrounding chamber 36. The gas pipe 42 introduces the pressurized gas pressurized in the storage chamber 39 into the surrounding chamber 36. In addition, a bubble introducing means 5 is provided outside the surrounding tank 35. The bubble introducing means 5 leads the pressurized gas introduced into the surrounding chamber 42 through the gas pipe 42 to the outside, and adds this. The pressurized gas is introduced into the untreated liquid UL in the liquid storage portion 34 a to generate bubbles in the untreated liquid UL in the processing chamber 34. As the bubble introduction means 5, for example, one constituted by a peristaltic pump 5 b and a thin tube 5 a is used.
[0037]
The pressurizing device 41 is also connected to the untreated liquid tank 31 through a gas pipe 43 branched from the gas pipe 40 and pressurizes the untreated liquid tank 31 with the dissolved gas G. In this case, since the untreated liquid UL is pressurized by the pressurized dissolved gas G, the pressure of the untreated liquid UL is improved, and the liquid delivery means 32 can easily suck the untreated liquid UL, and the liquid delivery The burden on the means 32 is reduced, and the output of the liquid delivery means 32 can be reduced.
[0038]
Next, the operation of the gas-liquid reactor 30 will be described based on the above-described configuration.
[0039]
First, the pressurized gas is led out from the pressurizing device 41 through the gas pipe 40, and this pressurized gas is introduced into the storage chamber 39 of the storage tank 38. At this time, the dissolved gas G pressurized in the storage chamber 39 is sent into the enclosure chamber 36 through the gas pipe 42 and filled. The filled dissolved gas G is sucked by the pump 5b of the bubble introducing means 5 and introduced into the processing chamber 34 through the narrow tube 5a.
[0040]
On the other hand, the processing chamber 34 is filled with the untreated liquid UL sucked from the untreated liquid tank 31 by the liquid delivery means 32. Then, the bubbles of the dissolved gas G introduced from the thin tube 5a by the bubble introduction means 5 into the liquid L in the processing chamber 34 are compressed by the standing wave formed by the vibrator 3, so that the dissolved gas G in the bubbles is not compressed. Dissolve in the processing liquid UL. Thereafter, the processing liquid TL is sent out to the liquid pipe 37 and is sent into the storage chamber 39 through the liquid pipe 37 to store the processing liquid TL.
[0041]
At this time, the applied pressure by the dissolved gas G pressurized in the storage chamber 39 is uniformly transmitted to the wall surface in the storage chamber 39, and this applied pressure is transmitted to the delivery liquid delivered from the liquid pipe 37. The applied pressure is also transmitted to the unprocessed liquid UL in the liquid storage portion 34a to expand the liquid storage portion 34a of the processing chamber 34 from the inside.
[0042]
On the other hand, the pressurized dissolved gas G in the storage chamber 39 is introduced into the surrounding chamber 39 through the gas pipe 42, and the pressure in the surrounding chamber 36 is changed by the pressure of the pressurized gas. The liquid container 34a is compressed from the outside against the pressure force that is transmitted to the wall surface and expands the liquid container 34a from the inside. At this time, the applied pressure for expanding the liquid storage portion 34a from the inside is equal to the applied pressure for compressing from the outside, so that the expansion of the liquid storage portion 34a is suppressed.
[0043]
In the gas-liquid reactor 30, instead of the gas pipe 42, as shown in FIG. 6, a gas pipe 44 connected to the storage chamber 39 is branched to the gas pipes 44a and 44b at a branch point 44c. You may let them. In this case, the dissolved gas G pressurized in the storage chamber 39 is introduced into the surrounding chamber 36 through the gas pipes 44 and 44 a and introduced into the upstream portion 45 of the processing chamber 34 as bubbles through the gas pipes 44 and 44 b. At this time, the bubbles introduced at the upstream position 45 of the processing chamber 34 are sent into the processing chamber 34 and compressed by the standing wave formed by the vibrator 3 in the processing chamber 34 to enter the untreated liquid UL. Dissolved.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, the gas-liquid reaction method and apparatus according to the present invention are configured as described above, and thus have the following effects.
[0045]
That is, in the gas-liquid reaction method according to the present invention, when the gas accommodated in the processing chamber is pressurized and the liquid is pressurized by this pressurized gas, the liquid storage portion of the processing chamber is surrounded by the surrounding chamber, Since the pressure in the surrounding chamber is made equal to the pressure of the pressurized liquid in the processing chamber, the liquid container that is expanded from the inside by the pressure of the liquid is compressed from the outside, and the liquid is compressed. Expansion of the accommodating part is suppressed.
[0046]
For this reason, by pressurizing the liquid in the processing chamber, it is possible to make it difficult for bubbles to be generated in the liquid and to make it difficult for cavitation of the liquid itself to occur, improving the propagation efficiency of vibration waves in the liquid, It is possible to easily form a standing wave having a large amplitude. In addition, since the inside of the surrounding chamber is pressurized with a pressure equal to the pressure of the gas in the processing chamber, a standing wave having a large amplitude can be formed in the liquid without hindering the resonance of the processing chamber. it can. As a result, the gas can be efficiently dissolved in the liquid.
[0047]
Further, the gas-liquid reaction method according to the present invention sends a processing liquid in which a gas is dissolved in the processing chamber to the storage chamber, and the processing is performed when the supplied sending liquid is pressurized with the pressurized gas in the storage chamber. Since the chamber is surrounded by the surrounding chamber to pressurize the surrounding chamber, and the pressure in the surrounding chamber is made equal to the pressure of the pressurized gas in the storage chamber, the gas can be efficiently dissolved in the liquid. In addition, the untreated liquid can be continuously dissolved.
[0048]
Further, the gas-liquid reaction apparatus according to the present invention includes a processing chamber for storing a liquid and a gas to be dissolved in the liquid, bubble introduction means for introducing bubbles into the liquid in the processing chamber, and vibration waves in the liquid storage portion of the processing chamber. To form a standing wave in the liquid, a vibrator for dissolving the gas in the bubbles introduced into the liquid in the liquid, and pressurizing the gas in the processing chamber, and pressurizing the liquid with the pressurized gas. A pressurizing device, an enclosing chamber that surrounds the liquid container of the processing chamber and the vibrator, and pressurizing the inside of the enclosing chamber so that the pressure in the enclosing chamber is equal to the pressure of the gas in the processing chamber Therefore, the liquid container that is expanded from the inside by pressurization of the liquid is compressed from the outside, and the expansion of the liquid container is suppressed.
[0049]
For this reason, by pressurizing the liquid in the processing chamber, it is possible to make it difficult for bubbles to be generated in the liquid and to make it difficult for cavitation of the liquid itself to occur, improving the propagation efficiency of vibration waves in the liquid, It is possible to easily form a standing wave having a large amplitude. In addition, since the inside of the surrounding chamber is pressurized with a pressure equal to the pressure of the gas in the processing chamber, a standing wave having a large amplitude can be formed in the liquid without hindering the resonance of the processing chamber. it can. As a result, the gas can be efficiently dissolved in the liquid.
[0050]
The gas-liquid reaction apparatus according to the present invention includes a liquid delivery means for delivering an untreated liquid, a bubble introduction means for introducing bubbles into the delivered untreated liquid, a treatment chamber for filling the untreated liquid, and a treatment chamber. An oscillatory wave is applied to the liquid container to form a stationary wave in the untreated liquid, and a gas bubble introduced into the untreated liquid in the treatment chamber is dissolved in the untreated liquid, and the liquid is sent from the treatment chamber. A storage chamber for storing a gas to be delivered and storing a gas to be dissolved in an untreated liquid, and a pressurizing device for pressurizing the gas in the storage chamber and pressurizing the delivery liquid with the pressurized gas And an enclosure chamber that surrounds the liquid container of the processing chamber and the vibrator, and the enclosure chamber and the storage chamber communicate with each other, and the pressurized air in the storage chamber Is introduced into the surrounding chamber, and the gas flow means for making the pressure in the surrounding chamber equal to the pressure of the pressurized gas in the storage chamber is provided, so that the gas can be efficiently dissolved in the liquid. At the same time, the untreated liquid can be continuously dissolved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of a gas-liquid reactor according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are graphs showing a case where the inside of the surrounding chamber is not pressurized when pressurized with light oil in which oxygen is dissolved, and a case where the gas is pressurized at the same pressure as the dissolved gas in the processing chamber. .
FIG. 3 is a schematic view showing a second embodiment of the gas-liquid reactor according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing a third embodiment of the gas-liquid reactor according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing a fourth embodiment of the gas-liquid reactor according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing a fifth embodiment of the gas-liquid reactor according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2,34 ... Processing chamber, 2a, 34a ... Liquid storage part, 3 ... Vibrator, 5a, 21a ... Thin tube (bubble introduction means), 5b, 21b ... Pump (bubble introduction means), 7 ... Gas cylinder (pressurization device, Second pressure device), 8 ... Pressure regulating valve (pressurizing device, second pressure device), 5, 36 ... Enclosing chamber, 18a ... Gas cylinder (first pressure device), 18b ... Pressure regulating valve (first Pressurizing device), 39 ... storage chamber, 42, 44, 44a ... gas flow means, L ... liquid, G ... dissolved gas, UL ... untreated liquid, TL ... treated liquid.

Claims

In the gas-liquid reaction method in which bubbles are introduced into the liquid stored in the processing chamber, and the gas in the bubbles is dissolved in the liquid by a standing wave formed in the liquid,
When pressurizing the gas stored in the processing chamber and pressurizing the liquid with the pressurized gas, the liquid storage portion of the processing chamber is surrounded by an enclosing chamber to pressurize the enclosing chamber and A gas-liquid reaction method characterized in that the pressure in the chamber is made equal to the pressure of the pressurized liquid in the processing chamber.

In the gas-liquid reaction method of introducing bubbles into the untreated liquid filled in the processing chamber and dissolving the gas in the bubbles in the untreated liquid by a standing wave,
When the processing liquid in which the gas is dissolved in the processing chamber is sent out to the storage chamber, and the sent out liquid is pressurized with the pressurized gas in the storage chamber, the surrounding chamber surrounding the processing chamber is pressurized. The gas-liquid reaction method characterized in that the pressure in the enclosed chamber is equal to the pressure of the pressurized gas in the storage chamber.

In a gas-liquid reaction apparatus that introduces bubbles into a liquid and dissolves the gas in the bubbles in the liquid by a standing wave formed in the liquid,
A processing chamber containing the liquid and the gas to be dissolved in the liquid;
Bubble introducing means for introducing bubbles into the liquid in the processing chamber;
A vibrator for applying a vibration wave to the liquid storage portion of the processing chamber to form a stationary wave in the liquid, and dissolving the gas in the bubbles introduced into the liquid in the liquid;
A first pressurizing device that pressurizes the gas in the processing chamber and pressurizes the liquid with the pressurized gas;
An enclosing chamber for enclosing the liquid container and the vibrator of the processing chamber;
A second pressurizing device that pressurizes the surrounding chamber and causes the pressure in the surrounding chamber to be equal to the pressure of the pressurized gas in the processing chamber;
A gas-liquid reaction apparatus comprising:

The first pressurizing device and the second pressurizing device are constituted by a single pressurizing unit, and the pressurizing unit pressurizes the gas in the processing chamber and the inside of the surrounding chamber to thereby form an inside of the surrounding chamber. The gas-liquid reaction apparatus according to claim 3, wherein the pressure of the gas is made equal to the pressure of the pressurized gas in the processing chamber.

In a gas-liquid reaction apparatus that introduces bubbles into an untreated liquid and dissolves the gas in the bubbles in the untreated liquid by a standing wave formed in the untreated liquid.
Liquid delivery means for delivering untreated liquid;
Bubble introducing means for introducing the bubbles into the untreated liquid that has been sent out;
A processing chamber for filling the untreated liquid;
A vibration wave is applied to the liquid container of the processing chamber to form a stationary wave in the untreated liquid, and the gas in the bubbles introduced into the untreated liquid in the processing chamber is dissolved in the untreated liquid. A vibrator to be
A storage chamber for storing the gas to be dissolved in the unprocessed liquid, while storing a delivery liquid sent from the processing chamber;
A pressurizing device that pressurizes the gas in the storage chamber and pressurizes the delivery liquid with the pressurized gas;
An enclosing chamber for enclosing the liquid container and the vibrator of the processing chamber;
The enclosure chamber and the storage chamber communicate with each other, the pressurized gas in the storage chamber is introduced into the enclosure chamber, and the pressure in the enclosure chamber is changed to the pressure of the pressurized gas in the storage chamber. Gas flow means to equalize,
A gas-liquid reaction apparatus comprising: