JP7101366B2 - 気体溶解装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体に気体を溶解させる気体溶解装置に関する。

液体に気体を溶解させる装置として、溶解タンク内にエジェクタで気液混合流体を導入する気体溶解装置が知られている（特許文献１～３参照）。

前記特許文献１には、液体中に高濃度の気体溶解を行なえる気体溶解装置として、密閉タンク内に上向きに気液混合エジェクタを設置し、気液混合エジェクタから噴射した気液混合噴射流を密閉タンク内の液面から気体室に噴出させて気体室内の気体中で飛沫化させる気体溶解装置が開示されている。

前記特許文献２には、密閉タンクに液体を供給する液体供給手段と、密閉タンクに気体を供給する気体供給手段と、密閉タンク内の気体溶解液を放出する液体放出手段と、密閉タンク内の気体を放出する気体放出手段とからなるユニットを複数有し、前段のユニットの各手段を後段のユニットの各手段に接続した気体溶解装置が開示されている。

また、前記特許文献３には、ポンプを必要とせず、気体圧力を利用して液体を移送してオゾンを溶解する高濃度オゾン水製造装置が開示されている。

特開２０１４－１０４４５９号公報 特開２００６－５５７７４号公報 特開２００２－１４３６５９号公報

しかしながら、前記特許文献１の気体溶解装置では、加圧された密閉タンク内に液体と気体を同時に送り込むため、気液混合エジェクタで双方の圧力バランスのコントロールが極めて複雑となる問題がある。また、特許文献２の気体溶解装置では、複数のユニットの各手段を接続するために全体の構造が複雑且つ大掛かりとなるという問題がある。また、前記特許文献３の気体溶解装置では、圧力差を利用するために圧力バランスおよび液面調整のコントロールが複雑となる欠点がある。

そこで、本発明は、溶解タンク内にエジェクタで気液混合流体を送りこんで溶解させる気体溶解装置において、簡易な構造でありながら溶解タンク上部の未溶解の気体を再溶解させることで溶解効率を上げることができる気体溶解装置を提供するものである。

本願請求項１の発明は、加圧された液体と、液体に溶解させる気体が導入されて、気液混合流体を吐出するエジェクタが溶解タンクの底部に接続され、上端が開口し、上部に溶解タンク内の気液混合流体が流入する気液混合流体流入口と、下部に気液混合流体が流出する気液混合流体流出口を備えた複数の溶解筒が溶解タンク内に間隔をおいて立設され、タンク上部に溜まった未溶解の気体を液中に巻き込みながら溶解させる噴流を各溶解筒内に噴出させるノズルが各溶解筒の上端直上に配置され、加圧液体導入管の加圧液体を噴流用液体としてノズルに導入する噴流用液体導入管が加圧液体導入管から分岐してノズルに接続されていることを特徴とする気体溶解装置である。

本願請求項２の発明は、溶解タンクの上部に、溶解タンク内の水位を一定に保持する定水位弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気体溶解装置である。

本願請求項３の発明は、溶解タンクの下部に、溶解タンク内の気液混合流体を吐出させる吐出管が接続され、吐出管に溶解タンク内の水位を一定に保持するトラップが設けられるとともに、溶解タンクの上部に排気管が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気体溶解装置である。

本願発明は、エジェクタで液体に気体を溶解させ、さらに溶解タンク上部に溜まった未溶解の気体を再溶解させる目的で、溶解筒内の限られた領域で噴流により気体が混合される簡易な構造とすることで、低圧でも十分な溶解効率を得られるとともに、イニシャルコストを抑えられ、またメンテナンスを不要とした装置が提供できる。

本発明の気体溶解装置の全体を示す図である。 本発明の気体溶解装置の図１のＡ－Ａ断面を示す。 本発明の気体溶解装置別実施例を示す図である。

本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。図１、図２において、溶解タンク１の底部に、気体と液体の気液混合流体を溶解タンク内に吐出するエジェクタ２が接続されている。

エジェクタ２には加圧液体導入管３と気体導入管４が接続され、加圧液体導入管３から加圧液体が導入され、気体導入管４には溶解させる気体が加圧ボンベまたはエジェクタ内部に発生する負圧によって送り込まれる。

溶解タンク１内には、複数の筒状の溶解筒５が一定間隔をおいて垂直に立設されている。溶解筒５には、上部側面に液体が流入する複数の気液混合流体流入口６が形成され、下部には気液混合流体が流出する気液混合流体流出口７が形成されている。

各溶解筒５の上端直上には、噴流を発生させるノズル８が発生した噴流を各溶解筒５内に噴出する方向に配置されている。ノズル８は加圧液体導入管３から分岐した噴流用液体導入管９に接続され、加圧された液体が噴流用液体としてノズル８から吐出される。ノズル８から吐出される液量は、加圧液体導入管３から導入される液体総量の５０％程度となるのが望ましく、ノズル８の口径は噴流速度を上げるためになるべく小径にするのが望ましい。

溶解タンク１の下部には、溶解タンク１から気体が溶解した液体を吐出させる吐出管１０が接続されている。また、溶解タンク１の上部には、水位を一定に保つために定水位弁１１が設けられている。なお、本発明の溶解タンク１を加圧条件下で使用する場合は定水位弁１１が必要であるが、大気圧で使用する場合は図３に示すように、吐出管１０にトラップを設け、溶解タンク上部の定水位弁１１に替えて排気管１２を設ける構造にしてもよい。

以上の構成からなる気体溶解装置の動作について説明する。

加圧液体導入管３から加圧液体を流すと、エジェクタ２には加圧ボンベまたはエジェクタ内部に発生する負圧によって気体導入管４から溶解させる気体が送り込まれ、気液混合流体となって溶解タンク１に供給される。

同時に、加圧液体は加圧液体導入管３から分岐した噴流用液体導入管９を流れ、ノズル８で絞られた噴流が、各溶解筒５内に直上から噴出される。

エジェクタ２の気体導入管４へ送り込まれた、または吸入された気体は液体とともに溶解タンク１に流入することで１次溶解が生じるが、溶解タンク上部には溶解しなかった未溶解の気体が溜まる。次に、ノズル８から溶解筒５内の液面に向かって吐出された噴流は、未溶解の気体を液面で巻き込みながら各溶解筒５内の限られた領域を下降することで気体の浮上が抑制されて液中での接触時間が延びるため、効率よく２次溶解を生じさせる。

エジェクタ２による気液混合流体の供給による１次溶解と噴流による２次溶解によってガスが十分に溶解した液体は、吐出管１０から吐出される。

本発明の溶解タンク１０を加圧条件下で使用する場合は定水位弁１１が必要であるが、大気圧で使用する場合は吐出管に図３のように溶解タンク１の水位を一定に保持するトラップを設けることで定水位弁１１を省くことが出来る。

１：溶解タンク
２：エジェクタ
３：加圧液体導入管
４：気体導入管
５：溶解筒
６：気液混合流体流入口
７：気液混合流体流出口
８：ノズル
９：噴流用液体導入管
１０：吐出管
１１：定水位弁
１２：排気管

Claims (3)

1. 加圧された液体と、液体に溶解させる気体が導入されて、気液混合流体を吐出するエジェクタが溶解タンクの底部に接続され、
   上端が開口し、上部に溶解タンク内の気液混合流体が流入する気液混合流体流入口と、下部に気液混合流体が流出する気液混合流体流出口を備えた複数の溶解筒が溶解タンク内に間隔をおいて立設され、
   タンク上部に溜まった未溶解の気体を液中に巻き込みながら溶解させる噴流を各溶解筒内に噴出させるノズルが各溶解筒の上端直上に配置され、加圧液体導入管の加圧液体を噴流用液体としてノズルに導入する噴流用液体導入管が加圧液体導入管から分岐してノズルに接続されていることを特徴とする気体溶解装置。
2. 溶解タンクの上部に、溶解タンク内の水位を一定に保持する定水位弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気体溶解装置。
3. 溶解タンクの下部に、溶解タンク内の気液混合流体を吐出させる吐出管が接続され、 吐出管に溶解タンク内の水位を一定に保持するトラップが設けられるとともに、溶解タンクの上部に排気管が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気体溶解装置。

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