JP4364876B2

JP4364876B2 - 気体溶解装置

Info

Publication number: JP4364876B2
Application number: JP2006058979A
Authority: JP
Inventors: 晋平水野
Original assignee: 戸倉工業株式会社
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2026-03-06
Also published as: JP2007237009A

Description

この発明は、液体に気体を効果的に溶解させることで溶存気体を含む液体を製造する気体溶解装置に関するものである。

各種の目的で液体に気体を溶存させる場合、例えば、海水の淡水化において使用するオゾンガスを効果的に海水に溶解させることにより溶存酸素を多く含む飲料水を製造するシステムや、工業廃水、汚染された河川水、湖沼水、雨水などにオゾンガスを適用することで、オゾンガスの有する殺菌、脱色、脱臭効果などでこれらの水を清浄化するシステムなどにおいては、効果的に気体を液体中に溶存させるとともに、該気体が長い時間に亘って安定して溶存していることが望まれている。

従来、液体に気体を混合する方法としては、種々の方法が知られている。例えば特許文献１などにおいてバブリング法が提案されており、その一例を図９に示す。すなわち、気液混合筒３０内に液体配管３１によって液体３２を供給・収容し、一方、気液混合筒３０内下方に、気体配管３３を連結した気泡発生器３４を配置し、気泡発生器３４には気体配管３３によって気体を供給する。気体配管３３から供給される気体は気泡発生器３４によって気泡３５となって液体３２中に混合され、一部が気体中に混合・溶解され、残部は気体配管３６から気液混合筒３０外に排出されて気体を混合・溶解した液体が得られる。

また、その他の方法として、充填層溶解法が知られている。該方法では、図１０に示すように、気液混合筒４０内に、充填材４１によって充填層４２を設け、充填層４２上に液体配管４３を連結したシャワーヘッド４４を配置する。また、気液混合筒４０の下方に気体配管４５を連結し、気液混合筒４０の上方には気体配管４６を接続する。また、気液混合筒４０の下方には、気液混合液配管４７が接続されている。この装置では、気体配管４３からシャワーヘッド４４に供給される液体がシャワー状になって充填層４２に供給されて充填層４２中を下降する。一方、気体配管４５によって気液混合筒４０内に供給される気体は充填層４２中を上昇して気体配管４６によって気液混合筒４０外に排気される。充填層４２中では液体と気体とが向流状態で互いに接触し、液体中への気体の混合・溶解がなされる。気体が混合・溶解した気液混合液は、気液混合液配管４７によって気液混合筒４０外に取り出される。
さらに、その他の気液混合方法としては、エジェクタを用いたもの（例えば特許文献２参照）や、渦流ポンプを用いたもの（例えば特許文献３参照）が知られている。
特開平１１−１８８２５５号公報特開平１０−２９０９２８号公報特開２０００−１６１２７８号公報

しかし、従来の気液混合方法や混合装置は、気体を液体に混合させて搬送することを目的としており、液体中への気体の安定的な溶存は意図していないものが多い。このため従来装置では、気体の溶解効率が低く、溶解に時間がかかり効率が悪い。さらには液体から気体が分離（脱ガス）しやすく、溶存安定性が低いという問題もある。以上のように従来の方法や装置では、液体中に気体を効果的かつ効率よく溶解させるとともに、溶存気体を安定して保持したいという要望に十分に応えることができないという問題がある。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、液体に効果的に気体を溶解させることで溶存気体を多く含み、また、溶存気体が長時間に亘って安定して溶解し続けることができる液体を効率よく製造することができる気体溶解装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本発明の気体溶解装置のうち、請求項１記載の発明は、気液混合液を導入しつつ該気液混合液に乱流を生じさせることで前記気液混合液中への気体溶解を高めて、その気体溶解液を送出する気体溶解器と、該気体溶解器に連結された気体溶解液噴出口と、前記気体溶解液噴出口からタンク内部またはタンク内空間に噴射された前記気体溶解液を収容してタンク外部への給液を可能とする圧力タンクとを備え、前記気体溶解器は、導入された気液混合液が噴流する噴流管と、液体が通過する通過孔をそれぞれ有する２つの対向壁と該対向壁間を囲む周壁とを有する扁平ベース空間部を前記噴流が衝突して乱流を生じさせるバッフル部として備え、前記扁平ベース空間部は、上流側対向壁の通過孔と下流側対向壁の通過孔とが対向壁面方向において位置をずらして設けられており、かつ上流側対向壁の通過孔を通過した液体噴流が前記扁平ベース空間部内において下流側の対向壁面に衝突して急激な乱流を生ずるように構成され、前記扁平ベース空間部の前記下流側対向壁に複数の通過孔が設けられ、該通過孔に、並列された複数の細径噴流管がそれぞれ連結されており、該複数の細径噴流管の穴断面積の総和が、前記上流側対向壁の通過孔に連結された噴流管の穴断面積よりも小さくしてあることを特徴とする。

請求項２記載の気体溶解装置は、請求項１記載の発明において前記下流側対向壁に設けられた前記複数の通過孔は、周方向に沿って並列されていることを特徴とする。

請求項３記載の気体溶解装置の発明は、請求項２に記載の発明において、前記下流側対向壁の内面側中央には、前記複数の通過孔の内側に円柱状の凸部が形成されていることを特徴とする。

請求項４記載の気体溶解装置の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記扁平ベース空間部の下流側に、さらに、導入された気液混合液が噴流する噴流管と、液体が通過する通過孔をそれぞれ有する２つの対向壁と該対向壁間を囲む周壁とを有する扁平ベース空間部が連結されていることを特徴とする。

請求項５記載の気体溶解装置の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記気体溶解器の上流に気体と液体とを混合する気液混合部を備えることを特徴とする。

請求項６記載の気体溶解装置の発明は、請求項５記載の発明において、前記気液混合部が、気液混合ポンプであることを特徴とする。

請求項７記載の気体溶解装置の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記気体溶解液噴射口が、前記加圧タンク内に収容された気体溶解液の液面に向けて気体溶解液を噴射し、かつ該噴射の方向が加圧タンク内における気体溶解液の旋回方向に略沿うように配置されていることを特徴とする。

請求項８記載の気体溶解装置の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記加圧タンクが、タンク内の圧力を調整する圧力調整弁を備えることを特徴とする。

請求項９記載の気体溶解装置の発明は、請求項８記載の発明において、前記圧力調整弁は、圧力タンク内を大気圧超〜大気圧＋０．６ＭＰａの圧力に調整するものであることを特徴とする。

請求項１０記載の気体溶解装置の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、加圧タンク内の気体溶解液を前記気体溶解器の上流側に戻して環流させる返流管を備えることを特徴とする。

本発明では、気体溶解器に導入された気液混合液は、気体溶解器内を流れつつ乱流が生じることで混合されている気体がより細かく粉砕され、液体中への溶解が促進される。この気体溶解液は、気体溶解液噴射口を通してそのまま加圧タンクの内部に噴射されることで、溶存している気体を安定して維持する。また、気体溶解液を圧力タンクの内部空間に噴射すると空間に存在している気体をも取り込んで気体の溶存量を高める。特に、前記気体溶解液噴射口を、加圧タンク内に収容された気体溶解液の液面に向けて気体溶解液を噴射し、かつ該噴射の方向が加圧タンク内における気体溶解液の旋回方向に略沿うように配置することにより、液体溶解液の噴射力によって貯液されている気体溶解液に旋回流が生じ、気体溶存量を均一にするとともに、溶存量のバラツキが少ないことにより気体の溶存が安定化する。

なお、気体溶解液噴射口は、気体溶解器に備えるものであっても良く、また配管を介して気体溶解器に連結されるものであっても良いが、気体が溶存した状態でできるだけ速く圧力タンク内に噴射できるように気体溶解器またはその近傍に設けるのが望ましい。気体溶解液噴射口は、一つまたは複数でもよいが、それぞれが圧力タンク内の気体溶解液を旋回させる方向に略沿うように配置するのが望ましい。

気液混合液は、気体溶解器の上流側に設けた気液混合部によって得ることができる。気液混合部としては種々のものを用いることができ、既知のエジェクタやバブリングなどを利用したものを用いることもできるが、気液混合ポンプを用いるのが望ましい。これにより気体が加圧された状態で気体溶解器に導入され、気体溶解が促進される。また、圧力タンク内に気体溶解液が噴射された際に、圧力タンク内を常に加圧状態に維持することができ、圧力タンクを別の手段（気体ポンプなど）によって加圧することが不要になる。

前記バッフル部としては、液体が通過する通過孔をそれぞれ有する２つの対向壁と該対向壁間を囲む周壁とを有する扁平ベース空間部により構成することができる。この空間部では、上流側対向壁の通過孔と下流側対向壁の通過孔とが対向壁面方向において位置をずらしておくことによって、上流側対向壁の通過孔を通過した液体噴流が前記扁平ベース空間部内において下流側の対向壁面に衝突して急激な乱流を生ずることができる。

なお、上記通過孔は複数にしてそれぞれに細径の噴流管を接続することで、乱流の発生効率を高めることができる。なお、細径の噴流管は、上流側にある主となる噴流管に対し、合計の穴断面積を小さくして噴流の速度を高めることにより乱流の発生をより高めることができる。

圧力タンクは、前記した気体溶解噴射口から噴射された気体溶解液が貯液され、必要に応じて外部に気体溶解液を給液することができる。圧力タンクは、圧力ポンプなどによって液体に溶解させる気体を圧送することで圧力を高めても良いが、前述したように気液混合ポンプから供給される気液混合液によってタンク内圧力を得るものが望ましい。なお、加圧タンクでは、圧力調整弁を設けることでタンク内の圧力を適正値に調整することができる。調整する圧力としては、例えば大気圧超〜大気圧＋０．６ＭＰａを挙げることができる。大気圧は、圧力タンク設置場所における環境での圧力である。

なお、本発明で液体に溶解させる気体の種別は特に限定されるものではなく、オゾン、酸素、窒素などの適宜の気体を選定することができる。また、気体を溶解させる液体の種別も特に限定されるものではなく、上水の他に、海水、汚染水などの適宜の液体を対象にすることができる。また、本発明の気体溶解装置の適用分野も特に限定されるものではなく、気体を溶存させた液体を用いる種々の用途に適用することができる。

すなわち、本発明の気体溶解装置によれば、気液混合液を導入しつつ該気液混合液に乱流を生じさせることで前記気液混合液中への気体溶解を高めて、その気体溶解液を送出する気体溶解器と、該気体溶解器に連結された気体溶解液噴出口と、前記気体溶解液噴出口からタンク内部またはタンク内空間に噴射された前記気体溶解液を収容してタンク外部への給液を可能とする圧力タンクとを備え、前記気体溶解器は、導入された気液混合液が噴流する噴流管と、液体が通過する通過孔をそれぞれ有する２つの対向壁と該対向壁間を囲む周壁とを有する扁平ベース空間部を前記噴流が衝突して乱流を生じさせるバッフル部として備え、前記扁平ベース空間部は、上流側対向壁の通過孔と下流側対向壁の通過孔とが対向壁面方向において位置をずらして設けられており、かつ上流側対向壁の通過孔を通過した液体噴流が前記扁平ベース空間部内において下流側の対向壁面に衝突して急激な乱流を生ずるように構成され、前記扁平ベース空間部の前記下流側対向壁に複数の通過孔が設けられ、該通過孔に、並列された複数の細径噴流管がそれぞれ連結されており、該複数の細径噴流管の穴断面積の総和が、前記上流側対向壁の通過孔に連結された噴流管の穴断面積よりも小さくしてあるので、気体の吸収効率を高め、短時間（例えばワンパス）で飽和値まで溶解させ、長時間その状態を維持させることが可能となる。また、装置全体の小型化を実現し、装置を経済的に提供することが可能になる。

（実施形態１）
以下に、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
本実施形態の気体溶解装置１は、図１に示すように、オゾンなどの気体を溶解させる液体１０ａ（水など）を貯液する貯液槽２を備えており、該貯液槽２に送液管３が連結されている。該送液管３は、中途に給気管４が並列に接続されて、その下流側で気液混合ポンプ６が介設されている。給気管４では、空気の場合は、その端部を開放するものでもよく、また、オゾンなどの気体を給気する場合には、気体供給装置に接続する。
また、前記気液混合ポンプ６としては渦流ポンプなどを用いることができる。気液混合ポンプ６の上下流側近傍の送液管３には、それぞれ開閉バルブ５ａ、５ｂが設けられている。送液管３は、気液混合ポンプ６の下流側で圧力計７ａ、流量計７ｂが設けられており、さらに下流側は分岐して圧力タンク１１内に伸長している。なお、分岐した送液管３には、それぞれ開閉弁１２ａ、１２ｂが設けられている。

圧力タンク１１では、図１、２に示すように、分岐した送液管３の先端側にそれぞれ気体溶解器８、９が接続されている。気体溶解器８、９は、円筒形状の圧力タンク１１に対し、軸対象位置において斜め下方に向けて設置され、気体溶解器８、９の先端に気体溶解液噴射口が設けられている。すなわち圧力タンク１１内に収容された気体溶解液１０の旋回方向に気体溶解液の噴射方向が略沿うように配置されている。気体溶解器の詳細な構成は後述する。
なお、この実施形態では、気体溶解器を二つ有するものについて説明を行うが、本発明としては気体溶解器の個数が限定されるものではない。

圧力タンク１１には、圧力計１３と圧力調整弁１４とが設けられており、前記圧力計１３で圧力タンク１１内の圧力が監視でき、また、圧力調整弁１２によって圧力タンク１１内の圧力を設定圧力に調整することができる。なお、設定圧力は所望により変更調整することができるのが望ましい。
また、圧力タンク１１の下方部には、貯留した気体溶解液１０を圧力タンク１１外に取り出すための給液管１５が開閉バルブ１７を介して設けられており、さらに該給液管１５には、フィルタ１８、紫外線殺菌器１９を介して先端に給液口１６が設けられている。

次に、前記した気体溶解器の詳細について図３〜図６に基づいて説明する。なお、気体溶解器８、９は同一の構造を有するため、以下では気体溶解器８について説明をし、気体溶解器９の説明は省略するものとする。
気体溶解器８は、送液管７に連結される導入側噴流管８０を有し、該導入側噴流管８０の下流側に、バッフル部となる扁平ベース空間部８１、８３、８５、８７を順次有している。なお、扁平ベース空間部８１、８３間は、６本の細径噴流管８２…８２で連結され、扁平ベース空間部８３、８５間は、６本の細径噴流管８４…８４で連結され、扁平ベース空間部８５、８７間は、６本の細径噴流管８６…８６でそれぞれ連結されている。各細径噴流管の穴断面積は同一とされ、各組における６本の細径噴流管の穴断面積の総和は、導入側噴流管８０の穴断面積よりも小さくしてある。

上記扁平ベース空間部８１は、図５に詳細を示すように、ベース空間部材８００とベース空間部材８１０とによって構成されている。ベース空間部材８００は、円板状の対向壁８０１と該対向壁８０１の周縁に連続する周壁８０３とを有しており、対向壁８０１の中央に、主となる噴流管を連結する通過孔８０２が形成されている。一方、ベース空間部材８１０は、円板状の対向壁８１１と該対向壁８１１の周縁に連続する周壁８１３とを有しており、対向壁８１１に、細径噴流管を連結するための６個の通過孔８１２…８１２が周方向に沿って６０度の角度間隔で形成されている。また、対向壁８１１の内面側（周壁８１３で囲まれた側）中央には、前記通過孔８１２…８１２の内側に位置する円柱状の凸部８１４が周壁８１３の幅に至る厚さで形成されている。扁平ベース空間部８１では、図３、４に示すように、上記したベース空間部材８００、８１０を対向壁８０１、８１１が対向するように位置させて周壁８０３、８１３同士を隙間なく連結・固定することで構成されている。

扁平ベース空間部８３は、図５に詳細を示すように、ベース空間部材８１０、８１０によって構成されており、上記したベース空間部材８１０、８１０を対向壁８１１、８１１が対向するように、かつ互いの通過孔８１２、８１２が対向壁面方向に３０度の角度差でずれているように位置させて周壁８１３、８１３同士を隙間なく連結・固定していている。この際に、上下流側の凸部８１４の先端同士が密着して当接し、その周囲にリング状の空間を形成する。
なお、扁平ベース空間部８１の通過孔８１１に連結された細径噴流管８２…８２の他端側は、扁平ベース空間部８３の上流側にある通過孔８１１に連結されており、扁平ベース空間部８３の下流側にある通過孔８１１…８１１にはそれぞれ細径噴流管８４…８４が連結されている。

次に扁平ベース空間部８５も同様にベース空間部材８１０、８１０によって構成されており、上記したベース空間部材８１０、８１０を対向壁８１１、８１１が対向するように、かつ互いの通過孔８１２、８１２が対向壁面方向に３０度の角度差でずれているように位置させて周壁８１３、８１３同士を隙間なく連結・固定していている。この際に、上下流側の凸部８１４の先端同士が密着して当接し、その周囲にリング状の空間を形成する。
なお、扁平ベース空間部８３の下流側の通過孔８１１に連結された細径噴流管８４…８４の他端側は、扁平ベース空間部８５の上流側にある通過孔８１１に連結されている。また扁平ベース空間部８３の下流側にある通過孔８１１…８１１にはそれぞれ細径噴流管８６…８６が連結されている。

次に扁平ベース空間部８７は、ベース空間部材８１０、８００によって構成されており、上記したベース空間部材８１０、８００を対向壁８１１、８０１が対向するように位置させて周壁８１３、８０３同士を隙間なく連結・固定していている。
扁平ベース空間部８５の下流側の通過孔８１１に連結された細径噴流管８６…８６の他端側は、扁平ベース空間部８７の通過孔８１１に連結されている。また扁平ベース空間部８７の下流側にある通過孔８０１には下流側噴流管８８が連結されており、該下流側噴流管８８の先端が気体溶解液噴射口８９となっている。

次に、上記気体溶解装置１の作用について説明する。この実施形態では、海水にオゾンを溶存させるものとして説明する。
先ず、圧力調整弁１４によって圧力タンク１１内の設定圧力を定めておき、貯液槽２には、液体１０ａとして海水を貯水しておく。開閉弁１７を閉じておき、開閉弁５ａ、５ｂ、１２ａ、１２ｂを開いて気液混合ポンプ６を動作させるとともに、給気管４からはオゾンを導入する。
導入されたオゾンガスは、気液混合ポンプ６内で海水と混合され、海水中に溶け込みながら、気液混合液として送液管３によって下流側に送られる。この際に、気液混合液の圧力は圧力計７ａで測定され、流量は流量計７ｂによって測定されている。

送液管３で送られる気液混合液は、気体溶解器８、９に送られる。気体溶解器８、９の作用は同様であるので、気体溶解器８について説明をし、気体溶解器９についての説明は省略する。
導入側噴流管８０に導入された気液混合液は、扁平ベース空間部８１の通過孔８０２を通して内部空間に導入される。扁平ベース空間部８１内では、凸部８１４の外周側に導かれて対向壁８１１に衝突しながら通過孔８１２を通して細径噴流管８２…８２へと送液される。ここで、気液混合液が対向壁８１１に打ち当たる際に乱流が生じ、オゾンの気泡は一層微小化され海水中に溶け込んで気体溶解液が得られる。

細径噴流管８２…８２に送液された気体溶解液は速度を速め、扁平ベース空間部８３の上流側通過孔８１２…８１２を通してリング状の空間内に導入される。扁平ベース空間部内の空間をリング状にすることで、導入された気液混合液の速度低下を極力小さくする。該空間に導入された気液混合液は、下流側へと流れ、下流側の対向壁８１１へと衝突し、急激な乱流を生じつつ、下流側の通過孔８１２…８１２を通して細径噴流管８４へと流出する。この際に、上流側の通過孔と下流側の通過孔とが周方向において位置が十分かつ効果的にずれているので、噴流が確実に下流側の対向壁８１１に打ち当たり、効果的に乱流が生じてさらにオゾンの溶解が促進される。細径噴流管８４内に導入されて速度を増した気体溶解液は、扁平ベース空間部８５に導入され、扁平ベース空間部８３と同様にして急激な乱流発生によりオゾンが効果的に海水中に溶解する。扁平ベース空間部８５の気体溶解液は、さらに細径噴流管８６…８６によって扁平ベース空間部８７へと送液される。扁平ベース空間部８７に導入された気体溶解液は、凸部８１４の周囲から下流側へと流れ、対向壁８０１に打ち当たった後、通過孔８０２を通して下流側噴流管８８へと送液される。上記対向壁８０１に気体溶解液が打ち当たる際にも乱流が生じてオゾンの溶解が促進される。

下流側噴流管８８へと送液された気体溶解液は、その先端の液体溶解液噴射口８９から圧力タンク１１内に噴射される。圧力タンク１１内に気体溶解液１０が貯留されるようになると、２つの気体溶解器８、９から噴射される気体溶解液の噴射力によって気体溶解液１０に回転作用が与えられて旋回を始め、圧力タンク１１内の気体溶解液１０を均一化する。また、局所的に溶存量が多くてオゾンが放散されやすくなるのを回避でき、オゾンの溶存を安定にすることができる。

圧力タンク１１内では、海水中に溶解しきれないオゾンあるいはオゾンが分解した酸素によって加圧状態になり、圧力調整弁１４によって内部圧力が設定圧力に調整される。
圧力タンク１１において貯留されている気体溶解液１０を取り出す際には、開閉バルブ１７を開くことにより圧力タンク１１内から給液管１５を通して気体溶解液１０が取り出される。気体溶解液１０は、フィルタ１８によって異物などが取り除かれ、紫外線殺菌器１９によって殺菌がなされて気体溶解液給液口１６から給液される。得られた液は、溶存酸素、海水中の有用ミネラル分を多く含んでおり、清水用の後処理装置で処理を行うことで飲料用として用いることができる。
なお、上記実施形態においては説明をしなかったが、圧力タンク１１と貯液槽３との間に環流管２０を設け、圧力タンク１１内の気体溶解液１０を貯液槽３に返流しつつ気体溶解を行うことも可能である。これにより、より確実に溶存気体量を高めることが可能になる。

（実施形態２）
なお、上記実施形態１では、気体溶解器８を圧力タンク１１内の上方空間に配置して、その先端噴射口から圧力タンク１１内の空間を経て収容されている気体溶解液に噴射するものとしている。ただし、本発明としては、図７に示すように、気体溶解器８を圧力タンク１１外に配置して、該気体溶解器８の先端に接続した噴射管２０を圧力タンク１１の下方に接続し、噴射管２０の先端にある気体溶解液噴射口２０ａを気体溶解液１０内に臨ませても良い。なお、気体溶解器８の上流側は、上記実施形態１と同様の構成とすることができる。

以上、上記実施形態１、２に基づいて本発明について説明をしたが、本発明は、上記実施形態の説明に限定をされるものではなく、本発明の範囲内においては他の構成を採用することが可能である。

次に、本発明の実施例を比較例と対比しつつ説明する。
気体としては酸素を用い、酸素を溶解させる液体として水道水を用いた。
本発明の実施例１として上記実施形態で説明した気体溶解装置を用い、空気を導入することで酸素を水道水に溶解させた。実施例２として、上記実施形態における気体溶解器を圧力タンク外に置いて、その送液先を圧力タンクの下部に接続して圧力タンク内の貯留されている気体溶解液中に水道水を供給する装置を用意した。圧力タンク内の圧力は、大気圧＋０．２ＭＰａに調整した。
また、比較例として、気液混合ポンプを気液混合器とした装置を用意した。
上記各装置において、気体溶解または気液混合を行いつつ水中の溶存酸素量を隔膜式カ゛ルハ゛ニ電池法による溶存酸素計（東亜ディーケーケー株式会社製ＤＯ−２４Ｐ)によって所定の時間毎に測定をし、また、所定の時間後、気体溶解または気液混合を停止、その後、所定の時間毎に溶存空気量を測定した。
気体溶解処理中の溶存酸素量の変化を表１および図８（ａ）に示す。また、気体溶解処理停止後の溶存酸素量の結果を表２および図８（ｂ）に示す。
表１、２および図８（ａ）（ｂ）から明らかなように、本発明の気体溶解装置は、空気溶存量を大きくすることができるとともに、長い時間に亘って安定した溶存量を示すことができる。特に、気体溶解器の送出先を圧力タンク内の液上面とした実施例１は、空気溶存量をより大きくすることができる。

本発明の気体溶解装置は、例えば、海水の淡水化において、使用するオゾンガスを効果的に海水に混合（溶解）させることにより、結果として溶存酸素を多く含む飲料水を製造できるシステムに使用することができる。また、工業廃水、汚染された河川水、湖沼水、雨水などにオゾンガスを適用することで、オゾンガスの有する殺菌、脱色、脱臭効果などでこれらの水を清浄化するシステムに用いることができる。

本発明の一実施形態の気体溶解装置を示す全体概略図である。同じく、圧力タンク近傍を示す斜視図と平面断面図である。同じく、気体溶解器の一部断面正面図である。同じく、気体溶解器の斜視図である。同じく、扁平ベース空間部の分解図である。同じく、気体溶解器の組立斜視図である。本発明の他の実施形態における気体溶解装置の一部を示す概略図である。本発明の実施例における比較試験結果を示すグラフである。従来の気液混合気の一例を示す図である。従来の気液混合気の他の例を示す図である。

符号の説明

１気体溶解装置
２貯液槽
３送液管
４給気管
６気液混合ポンプ
８気体溶解器
９気体溶解器
８１、８３、８５、８７扁平ベース空間部
８９気体溶解液噴射口
１０気体溶解液
１１圧力タンク
１４圧力調整弁
１５給液管
２０ａ気体溶解液噴射口

Claims

気液混合液を導入しつつ該気液混合液に乱流を生じさせることで前記気液混合液中への気体溶解を高めて、その気体溶解液を送出する気体溶解器と、該気体溶解器に連結された気体溶解液噴出口と、前記気体溶解液噴出口からタンク内部またはタンク内空間に噴射された前記気体溶解液を収容してタンク外部への給液を可能とする圧力タンクとを備え、前記気体溶解器は、導入された気液混合液が噴流する噴流管と、液体が通過する通過孔をそれぞれ有する２つの対向壁と該対向壁間を囲む周壁とを有する扁平ベース空間部を前記噴流が衝突して乱流を生じさせるバッフル部として備え、前記扁平ベース空間部は、上流側対向壁の通過孔と下流側対向壁の通過孔とが対向壁面方向において位置をずらして設けられており、かつ上流側対向壁の通過孔を通過した液体噴流が前記扁平ベース空間部内において下流側の対向壁面に衝突して急激な乱流を生ずるように構成され、前記扁平ベース空間部の前記下流側対向壁に複数の通過孔が設けられ、該通過孔に、並列された複数の細径噴流管がそれぞれ連結されており、該複数の細径噴流管の穴断面積の総和が、前記上流側対向壁の通過孔に連結された噴流管の穴断面積よりも小さくしてあることを特徴とする気体溶解装置。
前記下流側対向壁に設けられた前記複数の通過孔は、周方向に沿って並列されていることを特徴とする請求項１記載の気体溶解装置。
前記下流側対向壁の内面側中央には、前記複数の通過孔の内側に円柱状の凸部が形成されていることを特徴とする請求項２記載の気体溶解装置。
前記扁平ベース空間部の下流側に、さらに、導入された気液混合液が噴流する噴流管と、液体が通過する通過孔をそれぞれ有する２つの対向壁と該対向壁間を囲む周壁とを有する扁平ベース空間部が連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の気体溶解装置。
前記気体溶解器の上流に気体と液体とを混合する気液混合部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の気体溶解装置。
前記気液混合部が、気液混合ポンプであることを特徴とする請求項５記載の気体溶解装置。
前記気体溶解液噴射口は、前記圧力タンク内に収容された気体溶解液の液面に向けて気体溶解液を噴射し、かつ該噴射の方向が圧力タンク内における気体溶解液の旋回方向に略沿うように配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の気体溶解装置。
前記圧力タンクは、タンク内の圧力を調整する圧力調整弁を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の気体溶解装置。
前記圧力調整弁は、圧力タンク内を大気圧超〜大気圧＋０．６ＭＰａの圧力に調整するものであることを特徴とする請求項８記載の気体溶解装置。
圧力タンク内の気体溶解液を前記気体溶解器の上流側に戻して環流させる返流管を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の気体溶解装置。