JP4759553B2 - Gas-liquid dissolution tank in microbubble generator - Google Patents
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Description
本発明は、管路を流れる液体中に気体を加圧溶解させた後に、液槽内の液体中に微細気泡を噴出させて微細気泡を分散して含有する液体とする微細気泡発生装置に使用するための液体中に気体を加圧溶解させる気液溶解タンクに関する。 The present invention is used for a fine bubble generating apparatus in which a gas is pressurized and dissolved in a liquid flowing in a pipeline and then fine bubbles are ejected into the liquid in the liquid tank to disperse and contain the fine bubbles. The present invention relates to a gas-liquid dissolution tank in which a gas is dissolved under pressure in a liquid.
従来より、液槽内の液体を外部で循環させて液体中に気体を加圧溶解させた後、再び液槽内の微細気泡発生ノズルにて減圧により微細気泡を液槽内の液体中に噴出させて微細気泡を分散して液体とする微細気泡発生装置は知られている。この微細気泡発生装置は、液体が流れる流路と、この流路を流れる液体に空気を混合させて気液混合液体とする空気吸込口と、気液混合液体を加圧して流路に流すポンプと、気液混合液体が供給されて気体を液体に溶解させて気液溶解液体とするための気液溶解タンクと、得られた気液溶解液体を減圧することにより微細気泡を発生させ、液槽中の液体に微細気泡を含有させるための微細気泡発生ノズルから構成されている。ここで、微細気泡を含有した液体がその効果を発揮するものとするためには、多量の微細気泡を発生させて含有する必要がある。これは、気液溶解タンクと微細気泡発生ノズルに関係している。多くの場合、気液溶解液体内の気体の溶解量が重要に関わってくる、すなわち気液溶解タンクでの気体の液体への溶解効率が重要となってくる。 Conventionally, after the liquid in the liquid tank is circulated outside and the gas is pressurized and dissolved in the liquid, the fine bubbles are jetted into the liquid in the liquid tank again by reducing the pressure with the fine bubble generating nozzle in the liquid tank. There are known microbubble generators that disperse microbubbles into a liquid. The fine bubble generating device includes a flow path through which a liquid flows, an air suction port that mixes air with the liquid flowing through the flow path to form a gas-liquid mixed liquid, and a pump that pressurizes the gas-liquid mixed liquid and flows it into the flow path And a gas-liquid dissolution tank for supplying the gas-liquid mixed liquid to dissolve the gas in the liquid to make the gas-liquid dissolved liquid, and generating the fine bubbles by reducing the pressure of the obtained gas-liquid dissolved liquid, It is comprised from the fine bubble generation nozzle for making the liquid in a tank contain a fine bubble. Here, in order for the liquid containing fine bubbles to exert its effect, it is necessary to generate and contain a large amount of fine bubbles. This is related to the gas-liquid dissolution tank and the fine bubble generating nozzle. In many cases, the amount of gas dissolved in the gas-liquid dissolving liquid is important, that is, the gas dissolving efficiency in the gas-liquid dissolving tank is important.
上記の気液溶解手段として、気液混合液体を加圧送給するポンプに高圧ポンプを使用して高圧下で気体を液体に溶解させ、気液溶解タンクの内部にて、未溶解の余剰気体を分離し、気液溶解液体のみを微細気泡発生ノズル側へ送給させる手段や、あるいは気液混合液体を加圧送給するポンプに低圧ポンプを使用して低圧下で気体を液体に溶解させ、気液溶解タンク内の液面に気液溶解タンクの上方から噴射させることで、気体を液体に溶解させて微細気泡発生ノズル側へ送給させる手段などがある。 As the gas-liquid dissolving means, a high-pressure pump is used as a pump for pressure-feeding the gas-liquid mixed liquid to dissolve the gas in the liquid under high pressure, and the undissolved surplus gas is removed inside the gas-liquid dissolving tank. Separate the gas-liquid dissolved liquid to the fine bubble generation nozzle side, or use a low-pressure pump to pump the gas-liquid mixed liquid under pressure to dissolve the gas in the liquid under low pressure. There is a means for dissolving the gas in the liquid and feeding it to the fine bubble generating nozzle side by spraying the liquid surface in the liquid dissolution tank from above the gas-liquid dissolution tank.
ところで、上記の従来の気液溶解手段において、高圧化で気体を液体に溶解させる手段では、ポンプに高圧ポンプを使用しなければならないため、ポンプ自体が大型となる。その上に高圧下で使用されることから、気液溶解タンクを高強度の材料で製作する必要がある。このために微細気泡発生装置としても大型となり、コストが高いものとなる問題がある。 By the way, in the above conventional gas-liquid dissolving means, the means for dissolving the gas in the liquid by increasing the pressure has to use a high-pressure pump for the pump, so that the pump itself becomes large. In addition, since it is used under high pressure, it is necessary to manufacture the gas-liquid dissolution tank with a high-strength material. For this reason, there is a problem that the microbubble generator is large in size and high in cost.
さらに低圧ポンプを使用し、気液溶解タンクの上方から気液溶解タンク内の液面に気液混合液体を噴射させることで気体を液体に溶解させる手段では、低圧下で溶解効率を上げるためには、気液混合液体中の気体の液体への接触面積を大きくする必要がある。このために気液混合液体を気液溶解タンク内の液面以下の領域へ噴射しなければならない。このためには、気液溶解タンク自体の高さ方向の寸法が必要となる。そこで気液溶解タンク自体が大型のものとなり、その結果、微細気泡発生装置としても大型となる。そこで、これらの装置を設置するためには、場所の制約を受けることとなる問題がある。 In order to increase the dissolution efficiency under low pressure, the low-pressure pump is used to dissolve the gas in the liquid by injecting the gas-liquid mixed liquid from above the gas-liquid dissolution tank onto the liquid surface in the gas-liquid dissolution tank. Needs to increase the contact area of the gas in the gas-liquid mixed liquid to the liquid. For this purpose, the gas-liquid mixed liquid must be sprayed to a region below the liquid level in the gas-liquid dissolution tank. For this purpose, the height dimension of the gas-liquid dissolution tank itself is required. Therefore, the gas-liquid dissolution tank itself becomes large, and as a result, it becomes large as a fine bubble generator. Therefore, in order to install these devices, there is a problem that the location is restricted.
一方、従来の技術として、バブリング槽の液体の上方に設置の噴霧ノズルから液体を放射状に拡大して吹き込み、気液溶解液を生成するための気液溶解タンクが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、このものでは必ずしも、場所をとることなく、かつ気液溶解液を効率よく生成する装置として普遍化することはできない。 On the other hand, as a conventional technique, a gas-liquid dissolution tank has been proposed for generating a gas-liquid dissolution liquid by radially expanding and blowing liquid from a spray nozzle installed above the liquid in a bubbling tank (for example, a patent) Reference 1). However, this cannot necessarily be universalized as an apparatus that efficiently generates a gas-liquid solution without taking up space.
本発明は、上記の従来の高圧ポンプを使用するものや低圧ポンプを使用するものにおける問題点を解消して普遍化したものであって、気液溶解タンクの小型化を図りながら、低コストで、低圧でも気体の液体への溶解効率を向上することが可能となる気液溶解タンクを提供することである。 The present invention has been generalized by solving the problems in the above-described conventional high-pressure pumps and those using low-pressure pumps, and at low cost while reducing the size of the gas-liquid dissolution tank. Another object of the present invention is to provide a gas-liquid dissolution tank that can improve the dissolution efficiency of a gas into a liquid even at a low pressure.
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項1の発明では、タンク本体11と、タンク本体11の外部に吸込口14を有しかつタンク本体11の内部で上方へ向けた噴射口16aを有する噴射ノズル16と、タンク本体11の内部の液面17より下部で外部へ突出する吐出口19と、噴射口16aと対向配置されたタンク本体11の内部上方の衝突部20から形成した気液発生装置Aの気液溶解タンク8において、噴射ノズル16の噴射口16aの面積を吸込口14の面積よりも小さく、タンク本体11の内部上方の衝突部20をタンク本体11の上端部に嵌合の別部品からなるキャップ12の下部から形成していることを特徴とする気液発生装置Aにおける気液溶解タンク8である。
According to the first aspect of the present invention for solving the above-described problems, in the first aspect of the present invention, the tank
請求項2の発明では、キャップ12の下部から形成している衝突部20は、その面積がタンク本体11内の液面17の面積よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項1の手段の気液発生装置Aにおける気液溶解タンク8である。
In the invention of
請求項3の発明では、衝突部20は、高さが中央部で低く、周縁に向って順次高くなって傾斜した下向きの凹凸形状の下端面から形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2の手段の気液発生装置Aにおける気液溶解タンク8である。
According to a third aspect of the present invention, the
請求項4の発明では、タンク本体11は、その外部へ突出する吐出口19をタンク本体11の底部11aに形成していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項の手段の気液発生装置Aにおける気液溶解タンク8である。
According to a fourth aspect of the present invention, the
本発明は上記の手段としたことで、請求項1に係る発明では、噴射口の面積を吸込口の面積より小さくしているので、噴射口より噴出される液体の流速を大きくすることが可能となり、衝突部における局所的な高圧部分をさらに高圧にすることが可能となる。このことにより、気体の液体への溶解効率が向上する。 Since the present invention is the above-described means, in the invention according to claim 1, since the area of the injection port is made smaller than the area of the suction port, it is possible to increase the flow velocity of the liquid ejected from the injection port. Thus, the local high pressure portion in the collision portion can be further increased. Thus, it increases the dissolution efficiency of the gas into the liquid.
請求項2に係る発明では、請求項1に係る発明の効果に加えて、衝突部はその面積がタンク本体内の液面の面積より小さく形成されているので、タンク本体の内部上方の衝突部に衝突し、360度に分散した液体はタンク本体内の液面の面積より小さく形成された衝突部の周縁であるタンク本体の側壁面に再び衝突することで、気体が液体へ溶解する気液溶解効率がより向上する。
In the invention according to
請求項3に係る発明では、請求項2に係る発明の効果に加えて、タンク本体の内部上方の衝突部は高さが中央部で低く、周縁に向って順次高くなって傾斜した下向きの凹凸形状の下端面から形成されているので、噴射口より噴出された液体が衝突する面積が大きくなり、かつ、噴射口より噴出された液体が衝突後に分散することなく集められ、効率的に局所的な高圧部分を作ることができ、効率的に局所的な高圧部分を作ることが可能となる。このことより、気体の液体への溶解効率がさらに向上する。
In the invention according to
請求項4に係る発明では、請求項3に係る発明の効果に加えて、タンク本体11の外部へ突出する吐出口19をタンク本体11の底部11aに形成しているので、気液溶解タンクを小型にすることが可能となる。未溶解の気体の大きな気泡が気液溶解タンクから排出されると微細気泡が発生しにくくなるので、従来の気液溶解タンクではその吐出口を未溶解の大きな気泡の届かないところに設ける必要があり、そのため気液溶解タンク自体が大型となってしまうが、本発明では、噴射口から噴出された液体がタンク本体の内部上方の衝突部により跳ね返る構造であるので、タンク本体内の液面に着水するときの面積を大きくし、かつ、跳ね返りであるので液面への噴射圧力を抑制しているので、未溶解の大きな気泡が減少し、その結果、未溶解の大きな気泡がタンク本体の下部へ流動することが抑えられ、吐出口19をタンク本体11の底部11aに形成しても気液溶解タンク内における液面以下の深さを低減することができる。
In the invention according to claim 4, in addition to the effect of the invention according to
上述したように、気液溶解タンクの小型化を図りながら、低コストで、低圧でも気体を液体へ溶解する効率を向上することが可能な気液溶解タンクが得られる。さらに本発明の気液溶解タンクの使用により、微細気泡発生装置のポンプを小型化することが可能となるので、微細気泡発生装置自体を小型、軽量化でき、設置場所の制約が減少でき、コストが安くなるなど、従来にない優れた効果を奏するものである。 As described above, it is possible to obtain a gas-liquid dissolution tank capable of improving the efficiency of dissolving a gas into a liquid even at a low pressure while reducing the size of the gas-liquid dissolution tank. Furthermore, the use of the gas-liquid dissolution tank of the present invention makes it possible to miniaturize the pump of the microbubble generator, so that the microbubble generator itself can be reduced in size and weight, the restrictions on the installation location can be reduced, and the cost can be reduced. This is an excellent effect that has never been achieved.
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。本発明はこの実施形態に限定されるものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
添付の図面において、図1は本発明の気液溶解タンク8を有する微細気泡発生装置Aの概略的な回路図である。図2は本発明の基礎となる気液溶解タンク8の模式的断面図である。図3は本発明の第1の実施形態における気液溶解タンク8の構造を説明する模式的縦断面図である。図4は本発明の第1の実施形態におけるキャップの構造を説明する模式図で、(a)は断面で示す側面図、(b)は下面図である。図5は本発明の第2の実施形態における気液溶解タンク8の構造を説明する模式的断面図である。図6は本発明の第2の実施形態におけるキャップの構造を説明する模式図で、(a)は断面で示す側面図、(b)は下面図(模式的断面図)である。図7は本発明の第3の実施形態における気液溶解タンク8の構造を説明する模式的断面図である。図8は本発明の第3の実施形態におけるキャップの構造を説明する模式図で、(a)は断面で示す側面図、(b)は下面図である。図9は本発明の第4の実施形態における気液溶解タンク8の構造を説明する模式的断面図である。図10は本発明の第5の実施形態における空気抜弁を有する気液溶解タンク8の構造を説明する模式的断面図である。
In the accompanying drawings, FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a fine bubble generator A having a gas-
本発明の微細気泡発生ノズル3の実施形態として具体化した例を、図1に示す液槽1用の微細気泡発生装置Aとして適用した例に基づいて説明する。図1に示すように、液槽1の液体中に微細気泡発生ノズル3が設置されている。同じく液体中に設置の吸込口2には吸込管路4を介して液槽1の外部でポンプ5が連結されている。ポンプ5の吸込口側の吸込管路4には空気などの雰囲気の気体を吸い込む気体吸込口6を有する気体導入管7が配設されている。ポンプ5の下流側には、気体吸込口6から吸い込んだ気体を液体に溶解する気液溶解タンク8が配設されている。ポンプ5と気液溶解タンク8との間は流入管路9によって連通されている。気液溶解タンク8の下流側に吐出管路10によって液槽1内の液体中に設置の微細気泡発生ノズル3に液体が循環されて、微細気泡発生装置Aが形成されている。
An example embodied as an embodiment of the fine
ここでポンプ5の電源をONにすると、液槽1内の液体が吸込口2から吸込管路4によってポンプ5へと吸入されるが、そのとき、吸込管路4の途中に設置された気体導入管7の気体吸込口6より気体を吸入しているので、ポンプ5へと吸入された液体は気液混合状態となっている。このとき気体導入管7はエジェクター機構からなるので、特別な動力を必要とすることなく自然吸気される。さらに、この気液混合状態の液体はポンプ5により加圧され、流入管路9を通り気液溶解タンク8へと送液される。気液混合状態の液体は気液溶解タンク8内で加圧溶解されて気液溶解状態となり、吐出管路10によって微細気泡発生ノズル3へと送液される。ところで、微細気泡発生ノズル3において微細気泡を多く発生させるためには、気液溶解液体内の気体の溶解量が関わっている。つまり、気液溶解タンク8における気体の液体への溶解効率が重要である。この気体の液体への溶解効率を向上させるためには、気液溶解タンク8で高圧状態を作るかあるいは気体の液体への接触面積を増加させるかといったことが必要となってくる。
Here, when the power of the
図2に示す本発明の基礎となる気液溶解タンク8は、タンク本体11の天井部11bがタンク本体11と一体化して形成されているものである。流入管路9に接続する吸込口14を気液溶解タンク8の外部に有し、この吸込口14から伸びる噴出ノズル16が気液溶解タンク8の側壁から気液溶解タンク8内に配管されている。気液溶解タンク8内の噴出ノズル16の噴出口16aは上方に向けられている。この場合、噴射口16aは気液溶解タンク8内の液面より高い位置に配置されている。ところで、この基礎となるものはて噴射口16aの面積は、吸込口14の面積より小さく形成されている。この噴出口16aから噴出された液体はキャップ12の下面の衝突部20に衝突して周囲に拡がって下方へ噴出される。
The gas-
この基礎となる気液溶解タンク8の形態では、図1に示すポンプ5から送られた気液混合液体は、図2に示す吸込口14よりタンク本体11内に伸びる噴出ノズル16に吸入される。このタンク本体11内の噴出ノズル16には先絞り状のテーパー孔15を有し、このテーパー孔15を通って噴射口16aからタンク本体11内の上方に勢い良く噴出される。噴射口16aから噴出された液体は、天井部11bに有する衝突部20にて跳ね返り飛散した状態で下方の液面17に落ちて着水する。このタンク本体11内は、図1に示すポンプ5による送液により、加圧状態にあるので、気液混合液体中の気体はタンク本体11の上部に充満している。このため、上記の噴出から落ちて着水する過程において気体が液体に溶解することとなる。また、衝突部20に気液混合液体を衝突させることによって、局所的な高圧部分を容易に作りだしている。この高圧部分では、気体が液体へ溶解し易いので、気体の液体への溶解効率が向上される。さらに溶解効率を上げるためは気体の液体への接触面積を大きくする必要がある。そこで衝突部20における内面形状を、図2に示すように、中心側をやや高くしたドーム状にすることで飛散状態をやや絞って着水する液面へ満遍なく拡げている。このように液面17に着水するときの面積が満遍なく拡大されているので、気体の液体への接触面積を大きくした構造となっており、この点でも気体の液体への溶解効率が向上されている。
In the form of the gas-
そこで、図3に示す請求項1に係る発明の第1の実施形態の気液溶解タンク8は、タンク本体11とタンク本体11にねじ嵌合する別体からなるキャップ12にから構成され、このキャップ12の下面はタンク本体12の上端である天井部11bを形成している。この場合、別体からなるキャップ12は、以下請求項2に係る発明の第2から第4の実施形態形において、全て請求項1に係る発明の実施形態のものと同一である。キャップ12はタンク本体11とねじ螺合されてOリング13によりシールされている。流入管路9に接続する吸込口14を気液溶解タンク8の外部に有し、この吸込口14から伸びる噴出ノズル16が気液溶解タンク8の側壁から溶解タンク内に配管されている。溶解タンク8内の噴出ノズル16の噴出口16aは上方に向けられている。この場合、噴射口16aは気液溶解タンク8内の液面より高い位置に配置されている。ところで、請求項1に係る発明の実施形態のものとして噴射口16aの面積は吸込口14の面積より小さく形成されている。この噴出口16aから噴出された液体はキャップ12の下面の衝突部20に衝突して周囲に拡がって下方へ噴出される。
Therefore, the gas-
この第1の実施形態では、図1に示すポンプ5から送られた気液混合液体は、図3に示す吸込口14よりタンク本体11内に伸びる噴出ノズル16に吸入される。このタンク本体11内の噴出ノズル16には先絞り状のテーパー孔15を有し、このテーパー孔15を通って噴射口16aからタンク本体11内の上方に勢い良く噴出される。噴射口16aから噴出された液体は、衝突部20であるキャップ12の下面にて跳ね返り飛散した状態で下方の液面17に落ちて着水する。このタンク本体11内は、図1に示すポンプ5による送液により、加圧状態にあるので、気液混合液体中の気体はタンク本体11の上部に充満している。このため、上記の噴出から落ちて着水する過程において気体が液体に溶解することとなる。また、キャップ12の下面に気液混合液体を衝突させることによって局所的な高圧部分を容易に作りだしている。この高圧部分では、気体が液体へ溶解し易いので、気体の液体への溶解効率が向上される。さらに溶解効率を上げるために、気体の液体への接触面積を大きくする必要がある。そこでキャップ12の内面形状を、図4の(a)に示すように、ドーム状にすることで飛散状態を絞って着水する液面へ満遍なく拡げている。このように液面17に着水するときの面積が満遍なく拡大されているので、気体の液体への接触面積を大きくした構造となっており、この点でも気体の液体への溶解効率が向上されている。
In the first embodiment, the gas-liquid mixed liquid sent from the
ここで、未溶解の大きな気泡が、タンク本体11の底部11aに形成の吐出口19から、図1で示す、微細気泡発生ノズル3へと送られると、微細気泡発生ノズル3で微細気泡が発生しにくくなる。さらに、吐出口19を気液溶解液体が通過する際に発生される、騒音が大きくなる。そこで、従来の装置では、未溶解の大きな気泡が到達して吐出することがないように、深いところに吐出口19を設けなければならなかった。そのため、タンク本体11の底部11aまでの深さを大きした大型のものとする必要があった。これに反し、本発明のタンク本体11は、噴射口16aから噴出された液体が、キャップ12の下面で跳ね返る構造であり、タンク本体11内の液面17に着水するときの液面17の面積を上記のように拡大して液面17へ着水する噴射圧力を抑制していることから、未溶解の大きな気泡が、タンク本体11の下部の底部11aへ流動することが抑えられる。この結果、気液溶解タンク8のタンク本体11の液面17より下側の深さを低減して浅くすることができるので、気液溶解タンク8を小型にすることができる。この気液溶解タンク8で生成された気液溶解液体は、吐出口19から図1で示す微細気泡発生ノズル3へと送水され、微細気泡発生ノズル3により液槽1内の液体中に微細気泡を発生させる。
Here, when undissolved large bubbles are sent from the
図5に示す本発明の第2の実施形態の気液溶解タンク8は、図3に示したものと同様に、タンク本体11とキャップ12より構成され、キャップ12はタンク本体11とねじ螺合されてOリング13によりシールされている。この場合、請求項1に係る発明の実施形態として、噴射ノズル16の噴射口16aの面積は吸込口14の面積より小さくすることができる。さらにまた、請求項2に係る発明の実施形態として、気液溶解タンク8のタンク本体11内の噴出口16aから噴出された液体の衝突部20における面積は、タンク本体11内の液面17の面積より小さくすることができる。この第2の実施形態において、噴射ノズル16の噴射口16aはタンク本体11内の液面17より高いところに配置されている。また、タンク本体11内の上部を衝突部20とするキャップ12の内面は、図6に示すように、本発明の第2の実施形態として下向きの凹凸形状からなる複数の環状のリブ18が下向きに形成されている。この下向きに形成された複数の環状のリブ18の高さは中央部で低く、周縁に向かって順次高くなって下に伸び、傾斜した凹凸下端面を形成している。
The gas-
この第3の実施形態の気液溶解タンク8では、図1に示すポンプ5から送られた気液混合液体は、第2の実施形態と同様に、タンク本体11の吸込口14より吸入され、先絞り状のテーパー孔15を通って噴射口16aからタンク本体11内の上方に勢い良く噴出される。噴射口16aから噴出された液体は、衝突部20であるキャップ12の内面にて跳ね返り飛散した状態で下方の液面17に着水する。タンク本体11内は加圧状態であり、気体はタンク本体11の上部に充満しているため、噴出から落下着水する過程により気体が液体に溶解する。ここで、キャップ12の内面に衝突させることによって局所的な高圧部分を作ることができる。この高圧部分では、気体の液体への溶解が行われ易くなっているので、気体の液体への溶解効率が向上されている。
In the gas-
さらに第3の実施形態では、キャップ12の内面に下向きに形成の複数の環状のリブ18があり、これらの各リブ18の高さを中央部を低く、周縁に向かって順次高くなるように傾斜して設けているので、噴出された気液混合液体と中央部から周縁にかけての各リブ18との間に衝突が生じ、各リブ18に局所的な高圧部分を作ることが可能となって気体の液体への溶解効率がさらに向上されている。また、キャップ12の内面に下向きの複数の環状のリブ18を形成したことにより、衝突面積が制御されて液面17の大きさまで拡大され、飛散状態を拡大することが可能である。このようにタンク本体11内の液面17に着水するときの面積が満遍なく拡大されていることから、気体と液体の接触面積を大きくする構造となっている。この点でも気体の液体への溶解効率が向上されている。
Furthermore, in the third embodiment, there are a plurality of
ここで、未溶解の大きな気泡がタンク本体11の底部11aに形成の吐出口19から図1に示す微細気泡発生ノズル3へと送られると、微細気泡発生ノズル3で微細気泡が発生しにくくなる上に、さらに騒音も大きくなる。そこで、このような場合には、未溶解の大きな気泡がタンク本体11の底部11aに到達しないところに吐出口19を設けなければならないので、気液溶解タンク8のタンク本体11自体が大型となる。第3の実施形態の気液溶解タンク8のタンク本体11は、噴射口16aから噴出された液体がキャップ12の内面より跳ね返る構造であり、さらに気液溶解タンク8内の液面17に着水するときの面積が、複数の凹凸面からなる環状のリブ18により、液面17の大きさに拡大され、液面17への噴射圧力が抑制されているので、未溶解の大きな気泡がタンク本体11の底部11aへの流動を抑制しているので、タンク本体11内の液面17からの深さが低減できる。これにより気液溶解タンク8を小型にすることが一層に可能となる。得られた気液溶解液体は吐出口19から図1に示す液槽1内の液体中の微細気泡発生ノズル3へと送液され、微細気泡発生ノズル3から微細気泡を発生させる。
Here, if undissolved large bubbles are sent from the
図7に示す第3の実施形態の気液溶解タンク8では、図3に示したものと同様に、タンク本体11とキャップ12より構成されている。キャップ12はタンク本体11と螺合されてOリング13にてシールされている。タンク本体11内の噴射ノズル16の噴出口16aから噴出された液体の衝突部20の面積は、図8に見られるように、弧状のリブ18により狭められ、その結果、タンク本体11内の液面17の面積より小さくされている。また噴射口16aの面積は吸込口14の面積より小さくなっており、噴射口16aはタンク本体11内の液面より高いところに配置されている。すなわち、図8の(a)および(b)に見られるように、タンク本体11内の上部を衝突部20とするキャップ12の内面には、下向きの複数の劣弧からなる円弧状のリブ18が左右対称に形成されている。この下向きの複数の円弧状のリブ18の高さは中央部を低くし周縁に向かって順次高くして傾斜した凹凸下端面に設けている。
The gas-
図1に示すポンプ5から送られた気液混合液体は、図7のタンク本体11の吸込口14より吸入され、タンク本体11内の噴射ノズル16のテーパー孔15を通って噴射口16aからタンク本体11内で上向きに噴出される。噴射口16aから噴出された液体は、キャップ12の内面の衝突部20で跳ね返り、飛散した状態でタンク本体11内の液面17に着水する。タンク本体11内は加圧状態であり、気体は気液溶解タンク8上部に充満しているため、噴出から落下着水する過程により、気体が液体に溶解する。ここで、キャップ12の内面の衝突部20に衝突させることによって局所的な高圧部分を作ることが可能となり、この高圧部分では、気体混合液体に混合されている気体の液体への溶解が行われ易くなっているので、気体の液体への溶解効率が向上されている。さらに、この第3の実施形態の気液溶解タンク8では、キャップ12の内面に形成の円弧状のリブ18は、各リブ18の高さが中央部で低く周縁に向かって順次高くした傾斜した凹凸面に設けられているので、噴出された気液混合液体と中央部から周縁にかけての各リブ18との間で衝突が生じ、各リブ18に局所的な高圧部分を一層に作り、気体の液体への溶解効率が向上されている。また、キャップ12の内面に円弧状のリブ形状18を形成したことにより、衝突面積が円弧の弦方向に拡大され、飛散状態を大きくすることが可能となる。さらに液面17に着水するときの面積も大きくなるので、気体の液体への接触面積を大きくする構造となっている。この点でも気体の液体への溶解効率が向上されている。
The gas-liquid mixed liquid sent from the
ここで、未溶解の大きな気泡がタンク本体11の底部11aに形成の吐出口19から図1に示す微細気泡発生ノズル3へと送られると、微細気泡発生ノズル3で微細気泡が発生しにくくなる上に、吐出口19における騒音も大きくなる。そこで、このような従来の装置の場合には、未溶解の大きな気泡が底部11aに到達しないところにタンク本体11の吐出口19を設けなければならないので、タンク本体11が大型となる。これに反し、この第1の実施形態のタンク本体11では、噴射口16aから噴出された液体がキャップ12の内面より跳ね返る構造となっており、さらにタンク本体11内の液面17に着水するときの面積が大きくなって、液面17への噴射圧力が抑制されている。したがって、未溶解の大きな気泡がタンク本体11の底部11aへ流動することが抑えられ、タンク本体11内の液面17から下方の深さが低減できる。これにより気液溶解タンク8を小型にすることができる。生成された気液溶解液体は、吐出口18から図1に示す微細気泡発生ノズル3へと送液され、微細気泡発生ノズル3から液槽1内の液体中に微細気泡を発生させる。
Here, if undissolved large bubbles are sent from the
図9に示す本発明の請求項4の発明に係る実施例である第4の実施形態の気液溶解タンク8は、図3に示したものと同様に、タンク本体11とキャップ12より構成されている。図3の第1の実施形態のものと異なり、この図9に示したタンク本体11では、吸込口14から噴出口16aまでの噴射ノズル16は直線状とし、タンク本体11の下方より垂直に配設したものである。このものも、気液混合液体から気液溶融液体への変換効果は本発明の第1の実施形態の気液溶解タンク8と同等であった。
The gas-
図10に示す本発明の第5の施形態の気液溶解タンク8は、図5に示したタンク本体11とキャップ12にて構成された気液溶解タンク8に空気抜弁21を設けて構成されている。この空気抜弁21は気液溶解タンク8内の余剰気体を外方へ排出し、気液溶解タンク内の液面17の高さを一定に保つために設けられている。図1の気体吸込口6から取り入れられ、気体導入管7からポンプ5により気液溶解タンク8へ送られ、噴射ノズル16から噴射され、気液溶解タンク8内の余剰気体が多くなり、液面17が押し下げられて低下すると、気液混合液体から気液溶解液体への変換効果が低下する。本発明の第1〜5の実施形態の気液溶解タンクは、空気抜弁21を設けていないが、気体吸込口6からの気体吸入量が一定である場合、溶解タンク8内の液面17の変位はない。しかしながら、微細気泡発生装置の使用方法により、気体吸込口6からの気体吸入量が変化する場合、本実施形態のように、溶解タンク8空に気抜弁21を設けることにより、液面17の変位が抑制され、安定した気液混合液体から気液溶解液体への変換効果が得られる。このものは、気液混合液体から気液溶解液体への変換効果は本発明の第1の実施形態の気液溶解タンクと同等であった。
The gas-
これらの第1の実施形態から第5の実施形態における本発明の気液溶解タンク8を使用して気液混合液体から気液溶解液体への変換実験を行ったところ、全ての実施形態において気液混合液体から気液溶解液体への変換作用の効果を有することがわかった。なお、気液溶解液体の変換効果が最も良いのは、第2および第5の実施形態であり、次いで、第4の実施形態であり、次いで、第1の実施形態という結果であった。第3の実施形態の変換効果は第1の実施形態のものの変換効率と略同様であった。本発明は、気液溶解タンク8を上記した実施の形態の構造とすることで、タンク本体11の小型化を図りながら、低コストで、低圧でも気体の液体への溶解効率を向上することが可能な気液溶解タンク8が得られる。
The conversion experiment from the gas-liquid mixed liquid to the gas-liquid dissolved liquid was conducted using the gas-
1 液槽
2 吸込口
3 微細気泡発生ノズル
4 吸込管路
5 ポンプ
6 気体吸込口
7 気体導入管
8 気液溶解タンク
9 流入管路
10 吐出管路
11 タンク本体
11a 底部
11b 天井部
12 キャップ
13 Oリング
14 吸込口
15 テーパー孔
16 噴射ノズル
16a 噴射口
17 液面
18 リブ
19 吐出口
20 衝突部
21 空気抜弁
A 微細気泡発生装置
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