JP5001327B2 - Gas dissolving device - Google Patents

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Description

本発明は、微細気泡が発生する湯水の生成などに利用可能な気体溶解装置に関する。   The present invention relates to a gas dissolving apparatus that can be used for producing hot water in which fine bubbles are generated.

下記特許文献１に、液体中により多くの気体を溶解させることのできる微細気泡発生装置を記載している。この微細気泡発生装置では、浴湯と空気を混合した気液混合流体を噴霧ノズルから気液溶解タンク内の気液溶解浴水に噴霧し、気液溶解浴水に空気を溶解させる。また、噴霧ノズルを略水平面内において旋回させ、溶解タンク内の気液溶解浴水に渦流を発生させ、空気と浴湯の接触距離と時間を長くし、空気の溶解量を増大させる。   Patent Document 1 listed below describes a microbubble generator that can dissolve more gas in a liquid. In this fine bubble generating device, a gas-liquid mixed fluid obtained by mixing bath water and air is sprayed from the spray nozzle onto the gas-liquid dissolving bath water in the gas-liquid dissolving tank to dissolve the air in the gas-liquid dissolving bath water. Further, the spray nozzle is swung in a substantially horizontal plane to generate a vortex in the gas-liquid dissolution bath water in the dissolution tank, to increase the contact distance and time of the air and bath water, and to increase the amount of dissolution of air.

しかしながら、特許文献１に記載した微細気泡発生装置では、溶解タンク内の気液溶解浴水に渦流を発生させるために、噴霧ノズルからの気液混合流体の噴射水圧を、気液溶解タンク内の気液溶解浴水の水面、さらに気液溶解タンクの底面に届くほどに高くする必要がある。このため、浴湯を循環させる循環ポンプの消費電力が大きく、また、より一層空気の溶解速度を高めるためには装置の大型化が避けられない。   However, in the fine bubble generating device described in Patent Document 1, in order to generate a vortex in the gas-liquid dissolution bath water in the dissolution tank, the jet water pressure of the gas-liquid mixed fluid from the spray nozzle is set in the gas-liquid dissolution tank. It is necessary to make it high enough to reach the water surface of the gas-liquid dissolution bath water and the bottom surface of the gas-liquid dissolution tank. For this reason, the power consumption of the circulating pump for circulating the hot water is large, and in order to further increase the dissolution rate of the air, it is inevitable to enlarge the apparatus.

特開２００５−３２９１００号公報JP-A-2005-329100

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、気液接触面積を増大させて気体の溶解効率を高め、循環ポンプの消費電力の低減と装置の小型化を図ることのできる気体溶解装置を提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and can increase the gas-liquid contact area to increase the gas dissolution efficiency, thereby reducing the power consumption of the circulation pump and reducing the size of the apparatus. It is an object to provide a gas dissolving device.

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の特徴を有している。   The present invention has the following features in order to solve the above problems.

第１の発明は、溶解タンクを備え、溶解タンク内で流体を気体と混合し、気体が溶解した液体を生成する気体溶解装置において、流体の供給管が溶解タンクの底部に接続され、溶解タンク内には、底部に、溶解タンク内の液体の液面よりも上方に配置された先端から気液混合流体をミスト状として噴霧する超音波発信器を備えた噴霧ノズルが配設されているとともに、液体の液面付近に、溶解タンク内に残留する未溶解の気体を排気する排気手段が配設され、気液混合流体の供給にともなって溶解タンクの底部に貯留する気液混合流体を超音波発信器により加振して、噴霧ノズル先端から上方に、平均粒径３〜５μｍの気液混合流体のミストを噴霧し、気液混合流体のミストに溶解タンク内の気体を溶解させることを特徴としている。 1st invention is equipped with a dissolution tank, mixes a fluid with gas in a dissolution tank, and generates a liquid which gas dissolved, a fluid supply pipe is connected to the bottom of a dissolution tank , and a dissolution tank the inside, on the bottom, together with the spray nozzle a gas-liquid mixed fluid comprising an ultrasonic transmitter for spraying a mist from the liquid surface of the liquid in the dissolution tank is disposed above the tip is disposed , in the vicinity of the liquid surface of the liquid, exhaust means for exhausting undissolved gas remaining in dissolution tank is arranged, the gas-liquid mixture fluid reservoir in the bottom of the dissolving tank with the supply of the gas-liquid mixed fluid super and vibrated by acoustic transmitter, upwardly from the spray nozzle tip, spray mist of the gas-liquid mixed fluid having an average particle diameter of 3 to 5 [mu] m, dissolving the gas of dissolving tank to the mist of the gas-liquid mixed fluid It is characterized by.

上記第１の発明によれば、流体をミスト状として噴霧する噴霧ノズルが、溶解タンクに、内部の液体の液面よりも上方に配設されているので、溶解タンク内に流体を微細なミスト状として供給することができる。流体のミストは粒径が十分小さく、気体との接触面積が増大し、また、溶解タンク内で浮遊するミストは、気体との接触時間が長くなる。さらに、ミストは、溶解タンク内の気体中で気体と混合される。このため、液体への気体の溶解量が十分となり、気体の溶解効率が高くなる。したがって、装置の小型化を図ることが可能となり、また、溶解タンク内への流体の供給圧力を低減させることができ、循環ポンプにおける消費電力の削減が可能となる。   According to the first aspect, since the spray nozzle for spraying the fluid in the form of a mist is disposed in the dissolution tank above the liquid level of the liquid inside, the fluid is finely mist in the dissolution tank. It can be supplied as a shape. The mist of the fluid has a sufficiently small particle size, the contact area with the gas increases, and the mist floating in the dissolution tank has a long contact time with the gas. Furthermore, the mist is mixed with the gas in the gas in the dissolution tank. For this reason, the amount of gas dissolved in the liquid becomes sufficient, and the gas dissolution efficiency increases. Therefore, it is possible to reduce the size of the apparatus, reduce the supply pressure of the fluid into the dissolution tank, and reduce the power consumption in the circulation pump.

さらに、流体が気液混合流体であるので、溶媒単独を噴霧する場合に比べ、粒径のより小さなミストを発生させることができる。このため、気体の溶解効率がより一層高くなる。 Furthermore, since the fluid is a gas-liquid mixed fluid, it is possible to generate a mist having a smaller particle diameter compared to the case where the solvent alone is sprayed. For this reason, the dissolution efficiency of gas becomes still higher.

さらに、排気手段によって溶解タンク内に残留する過剰な未溶解の気体を排気することにより、溶解タンクからの大泡の流出が抑制され、減圧後に発生する微細気泡量の低下を抑えることができる。しかも、溶解タンク内における気体の溶解にかかわる部分の容積を一定に保つことが可能となり、気体の溶解量を一定に保つことができる。 Furthermore, by exhausting excess undissolved gas remaining in the dissolution tank by the exhaust means, the outflow of large bubbles from the dissolution tank is suppressed, and the reduction in the amount of fine bubbles generated after decompression can be suppressed. In addition, it is possible to keep the volume of the part involved in the gas dissolution in the dissolution tank constant, and the gas dissolution amount can be kept constant.

さらに、噴霧ノズルが溶解タンクの下側に配設され、液体の液面よりも上方に配置されるノズル先端から流体のミストを噴霧するので、流体のミストは、溶解タンク内で一旦上昇した後、下降する。このため、溶解タンク内にミストが浮遊する時間が長くなり、これにともなって気体との接触時間が長くなり、気体の溶解効率はさらに高くなる。 Further, since the spray nozzle is disposed below the dissolution tank and sprays the fluid mist from the tip of the nozzle disposed above the liquid level, the fluid mist once rises in the dissolution tank. , Descend. For this reason, the time for the mist to float in the dissolution tank becomes longer, and accordingly, the contact time with the gas becomes longer, and the gas dissolution efficiency is further increased.

さらに、超音波発振器を備えた噴霧ノズルが溶解タンク内の底部に配設されるので、超音波発振器による加振によって流体のミストが溶解タンク内に噴霧され、このときのミストの粒径はより一層小さく、気体の溶解効率がさらに一層高くなる。また、流体の供給における圧力損失を十分抑えることができ、溶解タンク内に流体を供給する循環ポンプに要求される能力を引き下げることができる。このことも装置の小型化に寄与する。 Furthermore, since a spray nozzle equipped with an ultrasonic oscillator is disposed at the bottom of the dissolution tank, fluid mist is sprayed into the dissolution tank by vibration by the ultrasonic oscillator. Even smaller, the gas dissolution efficiency is even higher. Moreover, the pressure loss in the fluid supply can be sufficiently suppressed, and the capacity required for the circulation pump that supplies the fluid into the dissolution tank can be reduced. This also contributes to downsizing of the apparatus.

本発明の気体溶解装置の第１実施形態を、その周辺の機器構成を含めて示した構成図である。It is the block diagram which showed 1st Embodiment of the gas dissolving apparatus of this invention including the apparatus structure of the periphery. ミスト径と比表面積の関係をシミュレートしたグラフである。It is the graph which simulated the relationship between a mist diameter and a specific surface area. 本発明の気体溶解装置の第２実施形態を示した構成図である。It is the block diagram which showed 2nd Embodiment of the gas dissolving apparatus of this invention. 本発明の気体溶解装置の第３実施形態を示した構成図である。It is the block diagram which showed 3rd Embodiment of the gas dissolving apparatus of this invention.

＜第１実施形態＞
図１に示した気体溶解装置１は、内部で流体と気体を混合し、気体が溶解した液体１０を生成する溶解タンク２を備えている。溶解タンク２は、供給管３を介して浴槽などの、液体１０における溶媒（水など）の供給源４と連通している。供給管３を流れる溶媒の流れの方向を図１図中に矢印で示している。溶媒の流れに関して供給管３の末端は、溶解タンク２の上端部に接続されている。 <First Embodiment>
The gas dissolution apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a dissolution tank 2 that mixes fluid and gas inside and generates a liquid 10 in which the gas is dissolved. The dissolution tank 2 communicates with a supply source 4 of a solvent (water or the like) in the liquid 10 such as a bathtub via a supply pipe 3. The direction of the flow of the solvent flowing through the supply pipe 3 is indicated by an arrow in FIG. With respect to the flow of the solvent, the end of the supply pipe 3 is connected to the upper end of the dissolution tank 2.

また、供給管３には、管路途中に、循環ポンプ５および気体導入部６が配設されている。循環ポンプ５は、溶媒の流れに関して気体導入部６よりも下流側に配置されている。循環ポンプ５は、その運転によって負圧を発生させ、供給源４から溶媒を吸い込み、溶解タンク２側へ吐出する。気体導入部６は、上記液体における溶質である空気などの気体を吸い込む吸引口６ａを備え、循環ポンプ５の運転にともなう真空圧によって吸引される気体を取り込み、供給管３の管路途中で気体を溶媒に導入する。このように気体が導入された溶媒は、気液混合流体となって供給管３を通じて溶解タンク２に供給される。循環ポンプ５には、たとえば遠心ポンプが、気体導入部６には、たとえばエジェクタなどが例示される。また、気体導入部６は、圧縮ポンプなどを付設し、その圧力によって気体の導入を行うようにすることもできる。   The supply pipe 3 is provided with a circulation pump 5 and a gas introduction unit 6 in the middle of the pipeline. The circulation pump 5 is disposed downstream of the gas introduction unit 6 with respect to the solvent flow. The circulation pump 5 generates a negative pressure by its operation, sucks the solvent from the supply source 4, and discharges it to the dissolution tank 2 side. The gas introduction unit 6 includes a suction port 6 a that sucks in a gas such as air that is a solute in the liquid, takes in a gas sucked by a vacuum pressure accompanying the operation of the circulation pump 5, and gas in the middle of the supply pipe 3 Is introduced into the solvent. The solvent into which the gas is introduced in this way is supplied to the dissolution tank 2 through the supply pipe 3 as a gas-liquid mixed fluid. Examples of the circulation pump 5 include a centrifugal pump, and examples of the gas introduction unit 6 include an ejector. Moreover, the gas introduction part 6 can also be provided with a compression pump etc., and can introduce | transduce gas with the pressure.

溶解タンク２には、上端部に、供給管３の上記末端に連通する噴霧ノズル７が配設されている。噴霧ノズル７は、循環ポンプ５の運転によって供給管３を通じて送り込まれる気液混合流体を溶解タンク２内にミスト８状として噴霧する。   The dissolution tank 2 is provided with a spray nozzle 7 communicating with the end of the supply pipe 3 at the upper end. The spray nozzle 7 sprays the gas-liquid mixed fluid fed through the supply pipe 3 by the operation of the circulation pump 5 as a mist 8 into the dissolution tank 2.

一般に、気体の溶解速度は、気液の接触面積と気体の濃度勾配の積として次式のとおりに表される。   In general, the gas dissolution rate is expressed as the following equation as the product of the gas-liquid contact area and the gas concentration gradient.

Ｃｖ（ｔ）＝ＫＬ・α・（Ｃ＊−Ｃ）dt
Ｃｖ（ｔ）：溶解速度
ＫＬ：総括物質移動係数
α：接触面積
Ｃ＊：飽和溶存気体濃度
Ｃ：溶存気体濃度
つまり、気体の溶解速度Ｃｖ（ｔ）は、接触面積αに依存している。接触面積αが大きいと、気体の溶解速度Ｃｖ（ｔ）が増大し、その結果、液体１０中に溶解する気体量が増大する。そこで、噴霧ノズル７から溶解タンク２内に噴霧する気液混合流体のミスト８の平均粒径は、１ｍｍ以下を目安としている。 C v (t) = K L · α · (C * −C) dt
C v (t): dissolution rate
K L: overall mass transfer coefficient
α: Contact area
C * : Saturated dissolved gas concentration
C: Dissolved gas concentration That is, the gas dissolution rate C v (t) depends on the contact area α. When the contact area α is large, the gas dissolution rate C v (t) increases, and as a result, the amount of gas dissolved in the liquid 10 increases. Therefore, the average particle diameter of the mist 8 of the gas-liquid mixed fluid sprayed from the spray nozzle 7 into the dissolution tank 2 is set to 1 mm or less.

一方、ミスト径と比表面積の関係を図２に示したように、粒径１ｍｍのミストを基準とした場合、ミスト径が１/１０になると、比表面積が１０倍になることが確認される。このことから、噴霧ノズル７から溶解タンク２内に噴霧する気液混合流体のミスト８の平均粒径については、５００μｍ以下の範囲が好ましく、１００μｍ以下の範囲がより好ましいものとして例示される。なお、平均粒径は小さいほど好ましいため、下限は特にないが、あまり小さいとミスト形成のための装置が大型化するため、０．５μｍ以上が現実的である。   On the other hand, as shown in FIG. 2 for the relationship between the mist diameter and the specific surface area, when the mist having a particle diameter of 1 mm is used as a reference, it is confirmed that the specific surface area becomes 10 times when the mist diameter becomes 1/10. . From this, the average particle diameter of the mist 8 of the gas-liquid mixed fluid sprayed from the spray nozzle 7 into the dissolution tank 2 is preferably in the range of 500 μm or less, and more preferably in the range of 100 μm or less. Since the average particle size is preferably as small as possible, there is no particular lower limit. However, if it is too small, the apparatus for mist formation becomes large, so 0.5 μm or more is realistic.

噴霧ノズル７が溶解タンク２の上端部に配設されているのは、溶解タンク２内でミスト８に気体と十分接触させるためである。噴霧にともなって溶解タンク２内では、溶媒に溶質が溶解して気体が溶解した液体１０が生成され、液体１０は溶解タンク２内の下部に溜まっていく。したがって、溶解タンク２内に貯留する液体１０の液面１０ａよりも上方において気液混合流体のミスト８を噴霧することにより、溶解タンク２内における気体との接触時間が確保され、液体１０中の気体の溶解量を高めることができる。   The reason why the spray nozzle 7 is disposed at the upper end of the dissolution tank 2 is to make the mist 8 sufficiently contact with the gas in the dissolution tank 2. Along with the spraying, in the dissolution tank 2, the solute is dissolved in the solvent to generate the liquid 10 in which the gas is dissolved, and the liquid 10 accumulates in the lower part of the dissolution tank 2. Therefore, by spraying the mist 8 of the gas-liquid mixed fluid above the liquid level 10a of the liquid 10 stored in the dissolution tank 2, the contact time with the gas in the dissolution tank 2 is ensured, and the liquid 10 The amount of gas dissolved can be increased.

溶解タンク２の底部には、微細気泡の供給先（たとえば、微細気泡発生浴槽では、供給源４と同じ浴槽）に連通する流出管９が接続されている。流出管９は、溶解タンク２内で生成される液体１０を供給先に取り出すものであり、微細気泡発生部１１にも接続されている。流出管９を流れる液体１０の流れの方向は、図１図中に示した矢印のとおりである。流出管９が溶解タンク２の底部に接続されているのは、液体１０の生成に際し発生するおそれのある大泡が、液体１０とともに流出管９に流出するのを抑制するためである。大泡は、溶解タンク２内に貯留する液体１０の液面１０ａ近くに集まる傾向にある。したがって、溶解タンク２の底部に流出管９を接続することによって大泡の流出が抑制され、微細気泡発生部１１における微細気泡発生量を十分に確保することができる。   The bottom of the dissolution tank 2 is connected to an outflow pipe 9 that communicates with a supply destination of fine bubbles (for example, in a fine bubble generation bathtub, the same bathtub as the supply source 4). The outflow pipe 9 takes out the liquid 10 generated in the dissolution tank 2 to the supply destination, and is also connected to the fine bubble generating unit 11. The direction of the flow of the liquid 10 flowing through the outflow pipe 9 is as shown by the arrows shown in FIG. The reason why the outflow pipe 9 is connected to the bottom of the dissolution tank 2 is to prevent large bubbles that may be generated when the liquid 10 is generated from flowing out into the outflow pipe 9 together with the liquid 10. Large bubbles tend to collect near the liquid surface 10 a of the liquid 10 stored in the dissolution tank 2. Therefore, by connecting the outflow pipe 9 to the bottom of the dissolution tank 2, the outflow of large bubbles is suppressed, and a sufficient amount of fine bubbles generated in the fine bubble generation unit 11 can be secured.

微細気泡発生部１１は、たとえばベンチュリなどの液体１０の圧力を急速に低下させるものであり、圧力の急速な低下によって液体１０中に溶解している気体は、キャビテーションにしたがって析出し、平均気泡径１〜５０μｍ程度の微細気泡１２が大量に発生する。   The fine bubble generating unit 11 rapidly decreases the pressure of the liquid 10 such as a venturi, for example, and the gas dissolved in the liquid 10 due to the rapid decrease in pressure precipitates according to cavitation, and the average bubble diameter A large amount of fine bubbles 12 of about 1 to 50 μm are generated.

なお、微細気泡発生部１１は、必ずしもベンチュリなどの液体１０の圧力を強制的に急速低下させるものでなくともよく、たとえば微細気泡発生浴槽では、微細気泡発生部１１を単に浴槽内に開放する吐出口などとしてもキャビテーションは十分起こる。   Note that the fine bubble generating unit 11 does not necessarily need to force the pressure of the liquid 10 such as the venturi to rapidly decrease. For example, in a fine bubble generating bath, the fine bubble generating unit 11 simply opens the fine bubble generating unit 11 into the bathtub. Cavitation occurs sufficiently as an exit.

また、溶解タンク２には、液体１０のほぼ液面１０ａの高さに排気手段１３が配設されている。排気手段１３は、液体１０の生成に際し、ミスト８中に溶けきれず、溶解タンク２内に残留する未溶解の気体を溶解タンク２の外部に排気するものである。たとえば、気体放出弁を有するものとして構成することができ、気体放出弁はフロートを備えることができる。液体１０の液面１０ａの変化にともないフロートが浮沈することによって気体放出弁は開閉し、溶解タンク２内に残留する気体の放出と停止を行うことができる。   Further, in the dissolution tank 2, an exhaust means 13 is disposed at a height substantially at the level of the liquid 10 a. The exhaust means 13 exhausts undissolved gas remaining in the dissolution tank 2 to the outside of the dissolution tank 2 without being completely dissolved in the mist 8 when the liquid 10 is generated. For example, it can be configured as having a gas release valve, and the gas release valve can comprise a float. As the float rises and falls as the liquid level 10a of the liquid 10 changes, the gas release valve opens and closes, and the gas remaining in the dissolution tank 2 can be released and stopped.

上記のとおりの気体溶解装置１では、循環ポンプ５の運転によって供給源４から溶媒を吸い込み、供給管３の管路途中で気体導入部６を通じて吸引された気体と混合され、気液混合流体が、溶解タンク２に配設された噴霧ノズル７に供給される。気液混合流体は、噴霧ノズル７からミスト８として溶解タンク２内に噴霧される。ミスト８は、溶解タンク２内で気体と接触し、溶解タンク２内の気体中でミスト８に気体が溶解する。気体が溶解したミスト８は落下し、溶解タンク２内に溜まっていく。溶解タンク２内に貯留する液体１０は、溶質としての気体が溶解した液体であり、液体１０の一部は流出管９を通じて溶解タンク２の外部に取り出され、微細気泡発生部１１へ送り出される。微細気泡発生部１１において圧力の急速な低下にともない微細気泡１２が発生し、供給先に供給される。   In the gas dissolving apparatus 1 as described above, the solvent is sucked from the supply source 4 by the operation of the circulation pump 5 and mixed with the gas sucked through the gas introduction part 6 in the middle of the supply pipe 3. , And supplied to the spray nozzle 7 disposed in the dissolution tank 2. The gas-liquid mixed fluid is sprayed into the dissolution tank 2 as a mist 8 from the spray nozzle 7. The mist 8 contacts the gas in the dissolution tank 2, and the gas is dissolved in the mist 8 in the gas in the dissolution tank 2. The mist 8 in which the gas is dissolved falls and accumulates in the dissolution tank 2. The liquid 10 stored in the dissolution tank 2 is a liquid in which a gas as a solute is dissolved, and a part of the liquid 10 is taken out of the dissolution tank 2 through the outflow pipe 9 and sent to the fine bubble generation unit 11. The fine bubbles 12 are generated in the fine bubble generator 11 as the pressure rapidly decreases, and are supplied to the supply destination.

このように、気液混合流体を噴霧ノズル７によってミスト８状として溶解タンク２内に噴霧するため、気液混合流体のミスト８の粒径は十分小さく、気体との接触面積が増大する。また、噴霧は、溶解タンク２内の液体１０の液面１０ａよりも上方において行われるので、溶解タンク２内で浮遊するミスト８は、気体との接触時間も長くなる。さらに、ミスト８は、溶解タンク２内の気体中で気体と混合される。このため、液体１０中に溶解する気体の溶解量は十分となり、気体の溶解効率が高くなる。したがって、装置の小型化を図ることが可能となり、また、液体１０の液面１０ａを攪拌する必要がないため、溶解タンク２内への気液混合流体の供給圧力を低減させることができ、循環ポンプ５における消費電力の削減が可能となる。   Thus, since the gas-liquid mixed fluid is sprayed into the dissolution tank 2 in the form of mist 8 by the spray nozzle 7, the particle size of the mist 8 of the gas-liquid mixed fluid is sufficiently small, and the contact area with the gas increases. Moreover, since spraying is performed above the liquid level 10a of the liquid 10 in the dissolution tank 2, the mist 8 floating in the dissolution tank 2 also has a longer contact time with the gas. Furthermore, the mist 8 is mixed with gas in the gas in the dissolution tank 2. For this reason, the amount of gas dissolved in the liquid 10 is sufficient, and the gas dissolution efficiency is increased. Therefore, it is possible to reduce the size of the apparatus, and since it is not necessary to stir the liquid surface 10a of the liquid 10, the supply pressure of the gas-liquid mixed fluid into the dissolution tank 2 can be reduced, and the circulation The power consumption in the pump 5 can be reduced.

溶解タンク２内で噴霧する流体は、必ずしも上記のとおりの気液混合流体ではなく、溶媒単独とし、溶解タンク２内に気体を供給しながら溶媒単独のミストと気体を混合することも可能である。ただ、気液混合流体を噴霧ノズル７から溶解タンク２内に噴霧すると、溶媒単独を噴霧する場合に比べ、粒径のより小さなミストを発生させることができる。気体との接触面積が増大するため、気体の溶解効率が、溶媒単独を噴霧する場合に比べ、より一層高くなる。   The fluid sprayed in the dissolution tank 2 is not necessarily a gas-liquid mixed fluid as described above, but a solvent alone, and it is also possible to mix the mist of the solvent alone and the gas while supplying the gas into the dissolution tank 2. . However, when the gas-liquid mixed fluid is sprayed from the spray nozzle 7 into the dissolution tank 2, it is possible to generate a mist having a smaller particle diameter than when spraying the solvent alone. Since the contact area with the gas increases, the dissolution efficiency of the gas becomes even higher than when the solvent alone is sprayed.

また、気体溶解装置１では、排気手段１３によって溶解タンク２内に残留する過剰な未溶解の気体を排気することにより、溶解タンク２からの大泡の流出が抑制され、減圧後に発生する微細気泡量の低下を抑えることができる。しかも、溶解タンク２内における気体の溶解にかかわる部分の容積を一定に保つことが可能となり、気体の溶解量を一定に保つことができる。未溶解の気体の排気は、たとえば、一定の時間毎に行うなど、適宜なタイミングで行うことができる。   Moreover, in the gas dissolving apparatus 1, the exhaust means 13 exhausts excess undissolved gas remaining in the dissolution tank 2, thereby suppressing the outflow of large bubbles from the dissolution tank 2 and generating fine bubbles after decompression. A decrease in the amount can be suppressed. In addition, it is possible to keep the volume of the portion involved in the gas dissolution in the dissolution tank 2 constant, and the gas dissolution amount can be kept constant. Undissolved gas can be exhausted at an appropriate timing, for example, at regular intervals.

なお、気体溶解装置１では、液体１０の生成に先立ち、溶媒に溶解する気体と同種の気体をあらかじめ溶解タンク２内に導入しておくことができる。気体の導入は、気液混合流体を噴霧する場合にも行うことができる。液体１０の生成に先立って溶解タンク２内に気体を導入しておくことにより、噴霧ノズル７から噴霧したミスト８に接触する気体の量が多くなり、気体中での気体の溶解を促進させることができる。また、溶解タンク２内には気体を加圧して導入することもできる。圧力が高いことから、ミスト８に溶解する気体の量は、ヘンリーの法則にしたがって増大する。
＜第２実施形態＞
図３に示した気体溶解装置１は、溶解タンク２内における噴霧ノズル７の配置位置において図１に示した気体溶解装置１と相違している。また、噴霧ノズル７の配置位置の相違にともなって、溶解タンク２への供給管３の接続位置が相違している。その他については、図１に示した気体溶解装置１と同様である。したがって、図３には、図１に示した気体溶解装置１と共通する部分に同一の符号を付している。また、以下において、同一の符号を付した部分については説明を省略する。 In the gas dissolving device 1, a gas of the same type as the gas dissolved in the solvent can be introduced into the dissolving tank 2 in advance before the liquid 10 is generated. The gas can be introduced also when the gas-liquid mixed fluid is sprayed. By introducing the gas into the dissolution tank 2 prior to the generation of the liquid 10, the amount of gas that contacts the mist 8 sprayed from the spray nozzle 7 increases, and the dissolution of the gas in the gas is promoted. Can do. Further, a gas can be pressurized and introduced into the dissolution tank 2. Due to the high pressure, the amount of gas dissolved in the mist 8 increases according to Henry's law.
Second Embodiment
The gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. 3 is different from the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. 1 in the arrangement position of the spray nozzle 7 in the dissolving tank 2. Further, the connection position of the supply pipe 3 to the dissolution tank 2 is different with the difference in the arrangement position of the spray nozzle 7. About others, it is the same as that of the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. Therefore, in FIG. 3, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is common in the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. In addition, in the following, the description of the parts denoted by the same reference numerals is omitted.

図３に示した気体溶解装置１では、噴霧ノズル７が溶解タンク２の下側に配設されている。このため、噴霧ノズル７に気液混合流体や溶媒単独を供給する供給管３は、溶解タンク２の底部に接続されている。そして、図３に示した気体溶解装置１では、液体１０の液面１０ａよりも上方に配置されるノズル先端７ａからミスト８を上方に噴霧する。   In the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. 3, the spray nozzle 7 is disposed below the dissolution tank 2. For this reason, the supply pipe 3 for supplying the gas-liquid mixed fluid or the solvent alone to the spray nozzle 7 is connected to the bottom of the dissolution tank 2. In the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. 3, the mist 8 is sprayed upward from the nozzle tip 7 a disposed above the liquid level 10 a of the liquid 10.

このように、噴霧ノズル７が溶解タンク２の下側に配設され、液体１０の液面１０ａよりも上方に配置されるノズル先端７ａから流体（気液混合流体または溶媒単独）のミスト８を噴霧するので、ミスト８は、溶解タンク２内で一旦上昇した後、下降する。このため、溶解タンク２内にミスト８が浮遊する時間が長くなり、これにともなって気体との接触時間が長くなり、気体の溶解量が増大する。その結果、気体の溶解効率はさらに高くなる。   In this way, the spray nozzle 7 is disposed below the dissolution tank 2, and a mist 8 of fluid (gas-liquid mixed fluid or solvent alone) is discharged from the nozzle tip 7 a disposed above the liquid level 10 a of the liquid 10. Since it is sprayed, the mist 8 once rises in the dissolution tank 2 and then descends. For this reason, the time for the mist 8 to float in the dissolution tank 2 becomes longer, and accordingly, the contact time with the gas becomes longer, and the amount of dissolved gas increases. As a result, the gas dissolution efficiency is further increased.

また、図３に示した気体溶解装置１では、流体の供給圧力によって溶解タンク２内の気体が圧縮されることから液面１０ａが上昇し、流出管９への気体の流出を抑制することができる。   Further, in the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. 3, the gas in the dissolution tank 2 is compressed by the supply pressure of the fluid, so that the liquid level 10a rises and the outflow of gas to the outflow pipe 9 is suppressed. it can.

＜第３実施形態＞
図４に示した気体溶解装置１は、噴霧ノズル７が超音波発振器１４を備えている点において図３に示した気体溶解装置１と相違している。その他については、図３に示した気体溶解装置１とほぼ同様である。したがって、図４には、図３に示した気体溶解装置１と共通する部分に同一の符号を付している。また、以下において、同一の符号を付した部分については説明を省略する。 <Third Embodiment>
The gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. 4 is different from the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. 3 in that the spray nozzle 7 includes an ultrasonic oscillator 14. About others, it is substantially the same as the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. Therefore, in FIG. 4, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is common in the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. In addition, in the following, the description of the parts denoted by the same reference numerals is omitted.

図４に示した気体溶解装置１では、超音波発振器１４を備えた噴霧ノズル７が溶解タンク２内の底部に配設されている。また、噴霧ノズル７には、フロートスイッチ１５が配設され、超音波発振器１４の作動および停止が、フロートスイッチ１５が検出する液面１０ａの高さに基づいて行われる。   In the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. 4, the spray nozzle 7 provided with the ultrasonic oscillator 14 is disposed at the bottom of the dissolution tank 2. The spray nozzle 7 is provided with a float switch 15, and the ultrasonic oscillator 14 is activated and stopped based on the height of the liquid level 10 a detected by the float switch 15.

なお、溶解タンク２の底部に接続された流体の供給管３は、流出管９と同じ側に配置されている。   The fluid supply pipe 3 connected to the bottom of the dissolution tank 2 is disposed on the same side as the outflow pipe 9.

図４に示した気体溶解装置１では、供給管３を通じての流体の供給にともなって溶解タンク２内の気体が圧縮され、液面１０ａが上昇し、所定の高さになると、フロートスイッチ１５がＯＮとなり、超音波発振器１４が作動する。超音波発振器１４は、初期状態においては溶解タンク２内に供給されて貯留する流体１６を、また、定常状態では溶解タンク２内の底部に貯留する液体１０と混合される流体１６を加振する。加振された流体１６は、噴霧ノズル７からミスト８となって上方に噴霧される。   In the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. 4, the gas in the dissolution tank 2 is compressed as the fluid is supplied through the supply pipe 3, the liquid level 10 a rises, and the float switch 15 is moved to a predetermined height. It becomes ON and the ultrasonic oscillator 14 operates. The ultrasonic oscillator 14 vibrates the fluid 16 supplied and stored in the dissolution tank 2 in the initial state, and the fluid 16 mixed with the liquid 10 stored in the bottom of the dissolution tank 2 in the steady state. . The excited fluid 16 becomes a mist 8 from the spray nozzle 7 and is sprayed upward.

したがって、図４に示した気体溶解装置１も、図３に示した気体溶解装置１と同様な作用効果を奏する。   Therefore, the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. 4 also has the same effects as the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG.

加えて図４に示した気体溶解装置１では、超音波発振器１４による加振によって流体１６のミスト８の粒径が、平均粒径で３〜５μｍ程度まで小さくすることができ、気体との接触面積がさらに増大される。このため、液体１０中の気体の溶解量はさらに十分となり、気体の溶解効率がさらに一層高くなる。また、流体１６の供給における圧力損失を十分抑えることができ、溶解タンク２内に流体１６を供給する、図１に示したような循環ポンプ５に要求される能力を引き下げることができる。このことは、装置の小型化に有効となる。さらに、排気手段１３によって溶解タンク２内に残留する未溶解の気体を排気することにより、溶解タンク２内における気体の溶解にかかわる部分の容積が一定に保たれ、液面１０ａを所定の高さに保つことができ、超音波発振器１４によるミスト８の噴霧を連続して行うことが可能となる。   In addition, in the gas dissolving apparatus 1 shown in FIG. 4, the particle diameter of the mist 8 of the fluid 16 can be reduced to about 3 to 5 μm in average particle diameter by vibration by the ultrasonic oscillator 14, and contact with the gas The area is further increased. For this reason, the dissolution amount of the gas in the liquid 10 is further sufficient, and the dissolution efficiency of the gas is further increased. Moreover, the pressure loss in the supply of the fluid 16 can be sufficiently suppressed, and the capacity required for the circulation pump 5 as shown in FIG. 1 for supplying the fluid 16 into the dissolution tank 2 can be reduced. This is effective for downsizing of the apparatus. Further, by evacuating the undissolved gas remaining in the dissolution tank 2 by the exhaust means 13, the volume of the portion related to the dissolution of the gas in the dissolution tank 2 is kept constant, and the liquid level 10a is kept at a predetermined height. The mist 8 can be continuously sprayed by the ultrasonic oscillator 14.

なお、本発明は、以上の実施形態によって限定されるものではなく、溶解タンクの構造、供給管および流出管との接続構造、噴霧ノズルの構造などの細部については、上記作用効果が得られる限りにおいて、従来公知のものを含め、様々な態様が可能である。   The present invention is not limited to the above embodiment, and details such as the structure of the dissolution tank, the connection structure with the supply pipe and the outflow pipe, and the structure of the spray nozzle are as long as the above-described effects can be obtained. In the embodiment, various modes including those conventionally known are possible.

１ 気体溶解装置
２ 溶解タンク
３ 供給管
７ 噴霧ノズル
７ａ ノズル先端
８ ミスト
１０ 液体
１０ａ 液面
１３ 排気手段
１４ 超音波発振器
１６ 流体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas dissolution apparatus 2 Dissolution tank 3 Supply pipe 7 Spray nozzle 7a Nozzle tip 8 Mist 10 Liquid 10a Liquid surface 13 Exhaust means 14 Ultrasonic oscillator 16 Fluid

Claims (1)

溶解タンクを備え、溶解タンク内で流体を気体と混合し、気体が溶解した液体を生成する気体溶解装置において、
流体の供給管が溶解タンクの底部に接続され、
溶解タンク内には、底部に、溶解タンク内の液体の液面よりも上方に配置された先端から気液混合流体をミスト状として噴霧する超音波発信器を備えた噴霧ノズルが配設されているとともに、液体の液面付近に、溶解タンク内に残留する未溶解の気体を排気する排気手段が配設され、
気液混合流体の供給にともなって溶解タンクの底部に貯留する気液混合流体を超音波発信器により加振して、噴霧ノズル先端から上方に、平均粒径３〜５μｍの気液混合流体のミストを噴霧し、気液混合流体のミストに溶解タンク内の気体を溶解させることを特徴とする気体溶解装置。 In a gas dissolution apparatus that includes a dissolution tank, mixes a fluid with a gas in the dissolution tank, and generates a liquid in which the gas is dissolved.
A fluid supply pipe is connected to the bottom of the dissolution tank;
The dissolution tank, the bottom, and a spray nozzle with an ultrasonic oscillator for spraying a gas-liquid mixed fluid as mist is disposed from the liquid surface of the liquid in the dissolution tank is disposed above the tip together are, in the vicinity of the liquid surface of the liquid, exhaust means for exhausting undissolved gas remaining in dissolution tank is arranged,
Along with the supply of the gas-liquid mixed fluid, the gas-liquid mixed fluid stored at the bottom of the dissolution tank is vibrated by an ultrasonic transmitter, and the gas-liquid mixed fluid having an average particle diameter of 3 to 5 μm is upwardly directed from the tip of the spray nozzle spraying the mist, the gas dissolution apparatus characterized by dissolving the gas of dissolving tank to the mist of the gas-liquid mixed fluid.
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