JP5844577B2

JP5844577B2 - 高濃度気体溶解液の製造装置

Info

Publication number: JP5844577B2
Application number: JP2011190149A
Authority: JP
Inventors: 博音大成; 由音大成; 京子大成; 由奈大成; 水晶大成
Original assignee: NANOPLANET CO., LTD.
Current assignee: NANOPLANET CO., LTD.
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: JP2013052319A

Description

本発明は、気体を高効率で溶解して、高濃度気体溶解液を製造する高濃度気体溶解液の製造装置の提供に係るものである。

従来、気体溶解装置としては、周知の通り種々のものが多数知られているが、簡易構造の高濃度気体溶解液の製造装置は提供されていなかった。

本発明の課題は、旋回する気体と液体との相互作用によって液体中に気体を高効率で溶解させ、高濃度気体溶解液を製造する装置の提供を課題とする。

本発明者らは上記課題を、下記の手段により解決した。
[１] 円筒形の内側スペースを有する容器本体（２）の一端側が壁体（２ｂ）で閉口され、他端側がその中央部に前記円筒形の内側スペースの内径より小さな径の開口（５）を有する壁体（２ｃ）で覆われてなる容器本体（２）と、前記一端側の壁体（２ｂ）に開設された被溶解気体導入孔（３）と、前記容器本体（２）の円筒部（２ａ）の内壁面の一部に円周の接線方向に開設された加圧液体導入口（４）とからなる旋回式気体溶解装置と、その前記他端側の壁体（２ｃ）の外面側に、一端部に前記小さな径の開口（５）を取り囲む大きさの開口部と他端部に多数個の透孔（１０２）よりなる多数の開口部（１０２）を有する壁体を備えた液体を貯留した別容器（１００）の同一端部を結合してなり、
前記別容器は、前記別容器の長さＬと前記容器本体の開口（５）の直径ｄの関係がＬ／ｄ＝２〜４であり、前記別容器の直径Ｄと前記容器本体の開口（５）の直径ｄの関係がＤ／ｄ＝３〜６であり、前記多数の開口部（１０２）の直径Ｓと前記容器本体の開口（５）の直径ｄの関係が、Ｓ／ｄ＝１／４〜１／１０であって、
前記別容器の一端部の開口（５）から導入された気体溶解液を他端部の開口部の同多数個の透孔（１０２）から高濃度気体溶解液としてシャワー状に導出するようになしたことを特徴とする高濃度気体溶解液の製造装置。

[２] 前記一端側の壁体（２ｂ）に配設された気体導入孔（３）に長尺の気体吸入管を取着してなることを特徴とす前記[１]に記載の高濃度気体溶解液の製造装置。
[３] 前記一端側の壁体（２ｂ）に配設された気体導入孔（３）に、又は同気体導入孔（３）に取着された長尺の気体吸入管（８）の後端部に、微小内径のマイクロチューブ（９）を接続し、該マイクロチューブ（９）の内径又は／及び長さの調整によって気体導入孔（３）からの気体導入量を制御するようにしてなることを特徴とする前記[１]又は[２]に記載の高濃度気体溶解液の製造装置。

本発明によれば、次のような効果が発揮される。
[１] 請求項１記載の本発明装置によれば、円筒形の内側スペースを有する容器本体（２）の一端側が壁体（２ｂ）で閉口され、他端側がその中央部に前記円筒形の内側スペースの内径より小さな径の開口（５）を有する壁体（２ｃ）で覆われてなる容器本体（２）と、前記一端側の壁体（２ｂ）に開設された被溶解気体導入孔（３）と、前記容器本体（２）の円筒部（２ａ）の内壁面の一部に円周の接線方向に開設された加圧液体導入口（４）とからなる旋回式気体溶解装置、によって、被溶解気体が溶解され、更に前記他端側の壁体（２ｃ）の中央部の開口（５）に、一端部と他端部に多数個の透孔の開口部を有する壁体を備えた液体を貯留した別容器（１００）内において気体が攪拌されながら滞留して気体が溶解されて高濃度の気体溶解液粒（ＧＬ）となって放出される。
そうして得られた、高濃度気体溶解液が、前記別容器他端部の多数個の透孔の開口部（１０２）から高濃度気体溶解液をシャワー状に導出させることができる。

本発明の説明用参考例の高濃度気体溶解液の製造装置の構成断面図、本発明の実施例の高濃度気体溶解液の製造装置の構成断面図、本発明装置によって得られる酸素ガス溶解液の酸素ガス溶解濃度と従来公知のミスト製造装置によって得られる酸素ガス溶解液の酸素ガス溶解濃度の経時変化の比較グラフ図、本発明装置によって得られる窒素ガス溶解液の窒素ガス溶解濃度と従来公知のミスト製造装置によって得られる窒素ガス溶解濃度の経時変化の比較グラフ図、

本発明の高濃度気体溶解液製造装置及びそれによる高濃度気体溶解液の製造方法を実施するための形態を、実施例の図に基づいて説明する。
図１は本発明の説明用参考例の高濃度気体溶解液の製造装置の構成断面図である。
図において１は旋回気液混合体発生装置、２は容器本体、２ａは円筒部、２ｂは一端側の壁体、２ｂ’は円錐形の壁体、２ｃは他端側の壁体、４は加圧液体導入口、５は開口、１００は別容器、１０１は高濃度気体溶解液粒放出口、ＧＬは高濃度気体溶解液である。

図１に示すごとく微細気泡を含む高濃度気体溶解液の製造装置によれば、別容器１００内で高濃度気体溶解液を生成させることができるので、随時簡単に高濃度気体溶解液を製造・供給することができる。
なお、図１及び図２において、ｄの直径とＬの長さ及びＤの直径の関係として、Ｌ／ｄ＝２〜４、Ｄ／ｄ＝３〜６、Ｓ／ｄ＝１／４〜１／１０が好ましい。
例えば、前記加圧液体導入口（４）に例えば０．３ＭＰａの加圧水を導入して同円筒内で旋回させ、例えば加圧液体の円筒形の内側スペース（２ａ）内における回転数が３００〜８００回転／秒で旋回させ、その旋回液を前記中央部の開口（５）から別容器１００内に導出させた後、高濃度気体溶解液粒放出口１０１から高濃度気体溶解液粒ＧＬを放出させる。
実験の一例によれば、高濃度気体溶解液粒放出口１０１から放出される高濃度気体溶解液粒ＧＬの粒径は１０〜６０μｍで、かつその粒度分布のピークが２５〜３５μｍであった。

本願発明の説明用参考例及び実施例について説明する。
図１は本発明の説明用参考例の高濃度気体溶解液の製造装置の構成断面図であり、
図において、１は気体溶解液粒発生装置、２は容器本体、２ａは円筒部、２ｂは一端側の壁体、２ｂ’は円錐形の壁体、２ｃは他端側の壁体、３は気体導入孔、４は加圧液体導入口、５は開口、８は気体導入チューブ、９はマイクロチュ−ブ、１００は別容器、１０１は高濃度気体溶解液粒放出口、ＧＬは高濃度気体溶解液を示す。
本願発明に係る気体溶解液製造装置（１）は、図１に示すように、円筒形の内側スペースを有する容器本体（２）の一端側が壁体（２ｂ）で閉口され、他端側がその中央部に前記円筒形の内側スペースの内径より小さな径の開口（５）を有する壁体（２ｃ）で覆われてる容器本体（２）と、前記一端側の壁体（２ｂ）に開設された気体導入孔（３）と、前記容器本体（２）の円筒部（２ａ）の内壁面の一部に円周の接線方向に開設された加圧液体導入口（４）とから構成されており、気体溶解液粒を発生させるには、前記加圧液体導入口（４）に加圧液体を導入して同円筒内で旋回させ、例えば加圧液体の円筒形の内側スペース内における回転数が３００〜８００回転／秒で旋回させ、その旋回液を前記中央部の開口（５）から開口（５）から別容器１００内に導出させた後、高濃度気体溶解液粒放出口１０１から高濃度気体溶解液粒ＧＬを放出させる。
例えば高濃度気体溶解液粒の粒径が１０〜６０μｍで、かつその粒度分布のピークが２５〜３５μmである高濃度気体溶解液粒（ＧＬ）となして高濃度気体溶解液粒放出口１０１から放出させるのである。

図１において、気体導入孔（３）は一端側の円錐形に内側へ向けて突設された壁体（２ｂ’）の先部に開口されているが、その形状は円筒部（２ａ）の一端側における旋回する液体流及び気体導入孔（３）から導入された気泡をその隅部に残留させることなく、よどみ部を形成させることなく、スムーズに他端側の壁体（２ｃ）方向へ移送させ、かつ容器本体内で気液両方の旋回速度が増し、開口（５）から放出される。
そして、前記一端側の壁体（２ｂ）に配設された気体導入孔（３）に気体導入チューブ（８）に接続できるよう構成されている。
また、前記気体導入孔（３）に接続される気体導入チューブ（８）の先に微細口径（例えば２００〜５００μｍ）のマイクロチューブ（９）を接続し、その内径と長さによって
気体導入孔（３）から円筒部（２ａ）内に導入される気体量を変化させるようにすること
も好ましい。
予め内径と長さの異なるマイクロチューブを複数種用意しておき、必要に応じて選択使用することも望ましい。

さらに、図２は本願発明装置の実施例であり、別容器１００の出口に多数の透孔１０２が設けられていて、それら透孔から高濃度気体溶解液粒が放出されるものであり、好ましい装置である。

図３は本願発明装置（図２に示す装置）を用いて得られる気体溶解液の酸素ガス溶解度の経時変化と、従来の旋回ミスト製造装置（すなわち別容器１００を備えていないもの）を用いて得られる気体溶解液の酸素ガス溶解度の経時変化を示すグラフである。
図から見て、本願発明装置による酸素ガス溶解度は、４分経過後においては、約２倍の溶解度（ＤＯ（ｍｇ／Ｌ））であって、非常に高濃度の酸素溶解液が得られていることが解る。

図４は本願発明装置（図２に示す装置）を用いて得られる気体溶解液の窒素ガス溶解度の経時変化と、従来の旋回ミスト製造装置（すなわち別容器１００を備えていないもの）を用いて得られる気体溶解液の窒素ガス溶解度の経時変化を示すグラフである。この場合、窒素ガスを気体導入孔（３）に接続される気体導入チューブ（８）から導入して溶解させたのであるが、窒素ガスの溶解度を測定することは至難であるため、酸素ガスの溶解濃度を測定して、窒素ガスの溶解濃度を間接的に示した。
窒素ガスの溶解濃度が高ければ、酸素ガス溶解度は、相対的に低くなるため、酸素ガス溶解度をもって、窒素ガス溶解度の経時変化と解釈した。
図から見て、本願発明装置による窒素ガス溶解度は、４分経過後においては、約２倍の溶解度（ＤＮ（ｍｇ／Ｌ））であって、非常に高濃度の酸素溶解液が得られていることが解る。

本願発明により製造された高濃度気体溶解液は、化学工業用、電子工業用、食品工業用、医療用、、植物栽培用、発酵工業用、動物飼育用又は健康・美容用等として有利に利用できる。

１：旋回気体溶解液粒発生装置
２：容器本体
２ａ：円筒部
２ｂ：一端側の壁体
２ｂ’：一端側の壁体に突設された円錐形の壁体
２ｃ：他端側の壁体
３：気体導入孔
４：加圧液体導入口
５：開口
８：気体導入チューブ
９：マイクロチューブ
１００：別容器
１０１：別容器の開口部
１０２：別容器の多数の透孔
ＧＬ：高濃度気体溶解液粒

Claims

円筒形の内側スペースを有する容器本体（２）の一端側が壁体（２ｂ）で閉口され、他端側がその中央部に前記円筒形の内側スペースの内径より小さな径の開口（５）を有する壁体（２ｃ）で覆われてなる容器本体（２）と、前記一端側の壁体（２ｂ）に開設された被溶解気体導入孔（３）と、前記容器本体（２）の円筒部（２ａ）の内壁面の一部に円周の接線方向に開設された加圧液体導入口（４）とからなる旋回式気体溶解装置と、その前記他端側の壁体（２ｃ）の外面側に、一端部に前記小さな径の開口（５）を取り囲む大きさの開口部と他端部に多数個の透孔（１０２）よりなる多数の開口部（１０２）を有する壁体を備えた液体を貯留した別容器（１００）の同一端部を結合してなり、
前記別容器は、前記別容器の長さＬと前記容器本体の開口（５）の直径ｄの関係がＬ／ｄ＝２〜４であり、前記別容器の直径Ｄと前記容器本体の開口（５）の直径ｄの関係がＤ／ｄ＝３〜６であり、前記多数の開口部（１０２）の直径Ｓと前記容器本体の開口（５）の直径ｄの関係が、Ｓ／ｄ＝１／４〜１／１０であって、
前記別容器の一端部の開口（５）から導入された気体溶解液を他端部の開口部の同多数個の透孔（１０２）から高濃度気体溶解液としてシャワー状に導出するようになしたことを特徴とする高濃度気体溶解液の製造装置。
前記一端側の壁体（２ｂ）に配設された気体導入孔（３）に長尺の気体吸入管を取着してなることを特徴とする請求項１に記載の高濃度気体溶解液の製造装置。
前記一端側の壁体（２ｂ）に配設された気体導入孔（３）に、又は同気体導入孔（３）に取着された長尺の気体吸入管（８）の後端部に、微小内径のマイクロチューブ（９）を接続し、該マイクロチューブ（９）の内径又は／及び長さの調整によって気体導入孔（３）からの気体導入量を制御するようにしてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の高濃度気体溶解液の製造装置。