JPH0194928A - 気液混合装置 - Google Patents

気液混合装置

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JPH0194928A
JPH0194928A JP62254097A JP25409787A JPH0194928A JP H0194928 A JPH0194928 A JP H0194928A JP 62254097 A JP62254097 A JP 62254097A JP 25409787 A JP25409787 A JP 25409787A JP H0194928 A JPH0194928 A JP H0194928A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は液体に連続的に気体を混合溶解する気液混合装
置、特にその混合効果の改善に関する。
【従来の技術] 従来から、水中に酸素、オゾンなどを溶解したり、水中
に溶解している酸素などを除去するために、各種の気液
混合装置が提案されている。また、水中に混入する油分
や微小粒子を分離するために、加圧浮上装置が用いられ
ている。この加圧浮上装置は、水中に気体を3〜4)c
g/c−の加圧状態で溶解し、気体が多量に溶は込んだ
加圧水を生成し、この加圧水を大気圧状態に戻した時、
過飽和状態となった気体が微小気泡として析出し粒子等
に付着することを利用するものである。
なお、従来の気液混合装置としては、第9図に示すよう
な水中にエアストーンなどの散気装置1を配置し、ここ
から気体を気泡状態で供給する装置が知られている。
[発明が解決しようとする問題点] このような従来の気液混合装置にあっては、次のような
問題点があった。
(A)水中に散気装置から気体を導入するものにあって
は、気体が充分水中に溶解されないまま上方に抜けてし
まうため溶解効率が低い。
CB)気体の溶解効率を上げるため、散気装置を水深の
深い場所に設置しようとすると、装置全体が縦に長いも
のとなり、また散気装置への気体供給に大きなエネルギ
ーを消費することとなる。
(C)加圧浮上装置の場合、高圧状態で気体を溶解させ
るため高圧に耐え得る加圧タンクが必要となり、またこ
の加圧タンクに気体を供給するための゛エネルギーが大
きくなる。さらに、加圧タンクを高圧状態に保つために
はその下流側に減圧弁が必要となり粒子など含む被処理
液を直接加圧タンクに導入できない。
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたも
のであって、往復振動するエレメントにより気泡を微細
化し効果的に液体に気体を混合できる気液混合装置を提
供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明に係る気液混合装置は、 液体を流通させるハウジングと、 このハウジング内に収容されるエレメントと、このエレ
メントに接続され、このエレメントを往復振動させる駆
動部と、 上記ハウジングの上部に設けられ上記液体を導入する液
体導入部と、 上記ハウジングの下部に設けられ気体を導入する気体導
入部と、 上記ハウジングに設けられ上記気体と上記液体の混合液
を排出する混合液排出部と、 を有し、上記ハウジング内において上記気体及び液体を
向流接触させることを特徴とする。
[作用] 液体はハウジングの上部に設けられた液体導入部から導
入され、混合液排出部から排出される。
そして、この液体に気体が混合される訳であるが、この
気体はハウジングの下部の液体導入部から導入される。
そして、このハウジング内には駆動部によって往復振動
されるエレメントが配置されている。このため、液体中
に導入された気体はハウジング中を上昇する間にエレメ
ントの上下振動によって微細気泡とされ、かなりの部分
は液体中に溶解され気液混合液として排出部から排出さ
れる。
このようにして、効果的な気液混合が行える。
[実施例] 本発明の一実施例に係る気液混合装置について、図面に
基づいて説明する。
第1図はこの実施例に係る気液混合装置100の全体構
成図である。
ハウジング10は、上部10aと下部10bとで構成さ
れ、上下方向に配置されている。そして、このハウジン
グ10の上部には液体を導入する液体導入口12が設け
られ、下部には気体導入口14が設けられている。また
ハウジング10の下端には混合液排出口16が設けられ
、ここには混合液排出管18の一端が接続されている。
この混合液排出管18の他端からは混合液が排出される
ようになっているが、混合液排出管18は一旦立ち上げ
られ、ハウジング内の液面を所定の位置に維持するよう
になっている。
ハウジング10の内部にはエレメントフィン20a及び
エレメントシャフト20bからなるエレメント20が配
置されている。そして、このエレメントシャフト20b
の上端は駆動部22に接続されている。
ここで、エレメント20は、第2図に示すように所定の
径のエレメントシャフト20bの表面に植設された螺旋
状のエレメントフィン20aからなっている。そして、
このようなエレメント20がハウジング10内に挿入配
置されることによって、ハウジング10内は螺旋状の通
路に形成されている。
さらにエレメントフィン20bには、所定の間隔で開口
部20cが設けられている。この開口部20茶、第2図
Bに示すように内側からのびるものと外側からのびるも
のの2種類がある。そして、これら開口部は軸方向から
見て位相がずれるように配置されている。このため、ハ
ウジング10内は上記した螺旋通路とこの開口部20c
によるジグザグ通路の組合せたものとなっている。
このようにして、気体及び液体は、ハウジング10を短
絡することなく流通する。
また、駆動部22は、第3図に示すように一対のモータ
30とこのモータ30の回転を上下動に変換するカム機
構32によって構成されている。
つまりモータ30の回転軸30aには偏心した連結部3
0bが接続されこの連結部30bがカム軸32aに摺動
自在に連結されているため、モータ軸30aの回転がエ
レメントシャフト20bの上下動に変換される。なお、
駆動部22はハウジング10の上端にフランジ40を介
し固定されており、このフランジ40のエレメントシャ
フト20bの貫通部はフレキシブルバイブ状のダイヤフ
ラム42によってシールされている。またモータ32は
電力がインバータ44を介し供給される。このインバー
タ44は交流電力の周波数を変更するものである。
なお、駆動部22としては、上述のようなモータの回転
駆動を用いるものに代えて、電磁石によるリニアアクチ
エーター駆動によって行ってもよい。つまり、エレメン
トシャフト20bの上部に永久磁石を取付けるとともに
、この永久磁石を取囲むように電磁コイルを設ける。そ
して、この電磁コイルに交流電流を流し、N−S極をコ
イル中心部に交互に発生させることにより、ここにある
永久磁石を上下方向に振動させるのである。
このような気液混合装置にあっては、液体は液体導入口
12から供給されハウジング10内を下方に向けて流通
する。そして、気体例えば空気は、気体導入口14から
ハウジング内に供給され、ハウジング10内を上方に向
けて移動する。ここで、ハウジング10内には螺旋状の
エレメントフィン20bを有するエレメント20が配置
されている。
また、このエレメントフィン20bには、開口部20c
が意想をずらして設けである。このため、−気体導入口
14から供給された気泡は、このエレメントフィン20
bによって区分された螺旋状の通路をエレメントフィン
に沿って、または開口部20cを通って上昇することに
なる。
このエレメントフィンはモータ30の回転数に従った振
動数で上下方向に往復振動している。そこで、エレメン
トフィン20bに接触した気泡はエレメントフィン20
bの振動によって細分化される。そして、エレメント2
0の上部に至った気泡は非常に微細なものとなっている
また、液体は液体導入口12から導入され、エレメント
フィンで区分された通路を気泡とは逆に下方に向けて移
動する。そして、気泡の上昇速度はその直径に比例する
ため、微細な気泡の上昇速度は小さなものになっている
。そこで、液体の下降速度より小さい微細な気泡は上昇
することなく液体に伴って下方に移動する。そして、こ
のような気液の接触によって気体の大部分は液体中に溶
解される。
このようにして気体が溶解され、また微細な2泡を混入
した気液混合液は混合液排出部16から混合管18内に
移動し効果的な気液混合が達成される。
なお、モータ30はインバータ44によって、70〜1
400rpmで回転される。このため、ニレメン)20
の振動周波数は2〜23 Hzとなっている。
そして、気体の溶解を目的とする場合は、振動周波数を
大きくし、また気体を液体中に気泡状態で混合すること
を目的とする場合は振動周波数を小さくするとよい。
第4図には、本発明の一実施例に係る気液混合装置10
0を用いた気体溶解システムの全体構成図が示されてい
る。この例では、水道水に酸素ガスを溶解することを目
的としている。
水道水はバルブ50流量計52を介し定量的に気液混合
装置100の液体導入口12に導かれる。
また酸素ボンベ60内の酸素はバルブ62流量計64バ
ルブ66を介し気体導入口14に導かれる。
そして、気液混合装置100で混合された気液混合液は
、混合液排出口16から排出され脱気槽70で余剰の排
ガスを除去された後処理水槽72を介し排出される。ま
た、この処理水槽72にはDOメータ74が配置され、
処理水の溶存酸素濃度を計測するようになっている。
このようなシステムにおいて、DOメータ74の計測値
は、制御装置80に供給される。そして、この制御装置
は、この計測値によってバルブ50または66を制御す
る。これによって所定の溶存酸素濃度の処理水が得られ
る。
第5図に、上述のようなシステムにおいて酸素溶解の実
験を行った結果を示す。
図において、1で示す実線は、本発明の実施例、つまり
向流接触式の気液混合装置に水道水を2.5j!10+
1nの流速で流通させた場合の処理結果である。また、
2で示した実線及び3で示した実線は、それぞれ併流接
触式の気液混合装置において水道水を512/aln 
s  2.5j!/lll1nで流通した場合の処理結
果である。つまり、本発明の装置の液体導入口12と混
合液排出口16を反対にし、液体と気体の両方を上昇流
としたものである。さらに、4及び5で示した破線は、
それぞれ第9図に示した従来例の気液混合装置、つまり
散気装置より気体を導入するものに水道水を5j2/m
in 、  2.5f/m1nで流通した場合の処理結
果を示すものである。
なお、この実験において、本発明の気液混合装  −置
100は、ハウジング10の内径がほぼ5cm。
気体導入口14の水深がほぼ40cmのものを使用した
。また、従来例の装置においてはパイプの内径はほぼ5
cmと同様であるが、散気装置の水深は4mとかなり深
いものを使用している。
第5図から分るように本発明の実施例においては、処理
水の溶存酸素濃度を30ppmとした場合に、酸素の溶
解効率がほぼ35%と非常に高いものとできる。これに
対し、従来例の装置においては、溶存酸素濃度を20 
pI)fflとするためには溶解効率は20%以下とな
ってしまうことがわかる。
次に第6図に示したのは同様のシステムにおいて酸素ガ
スに変え、窒素ボンベからの窒素ガスを供給し水道水中
の溶存酸素を除去した実験である。
この結果からも分るように、酸素がほぼ飽和濃度まで溶
解した水道水、つまり溶存酸素濃度が8 ppm程度の
水道水に窒素ガスを導入し溶存酸素を減少する場合、本
発明の装置によれば水道水当りの窒素注入量が非常に少
なくても溶存酸素濃度を低濃度とできることがわかる。
第7図に本発明の他の実施例に係る気液混合装置を示す
。この例ではハウジング10を処理槽70内に浸漬配置
している。そしてハウジング10の下端は開放され、混
合液排出口16に形成されている。このような装置にお
いて、気体を多口に供給し、気泡を多量に含む気液混合
液を精製すれば槽70において効果的な浮上分離が行え
る。つまり、気液混合装置100に導入する液体として
、油や微細な粒子を含む汚水を用いればこれに多量の気
泡が混入され槽70内で浮上分離が行われる。
また、汚水を直接気液混合装置100に導入せず、汚水
は槽70に導入し気液混合装置100には水道水や浮上
分離によって得られた処理済水を導入しても良い。
第8図に示したのは、この発明のエレメントフィン20
の他の実施例である。この実施例では、エレメント20
は半円状の板材2つを異なる角度で対向させるとともに
、この対を複数位相をずらして所定間隔で配置したエレ
メントフィン20aを有している。
この例においては、気泡は板材の面に沿って移動すると
ともに両者の間を通って液中を上昇する。
そして、各板材の位相はそれぞれ異なって配置されてい
るため、気泡はジグザグに上昇し、その際に振動するエ
レメントフィン20aによって細分化される。°このた
め、上述の実施例と同様の効果が得られる。
[発明の効果] 以上のように本発明に係る気液混合装置によれば、エレ
メントの振動によって非常に効果的な気液混合が行える
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る気液混合装置の全体構
成を示す概略図、 第2図は同実施例のエレメント20の詳細を示す正面図
、 第3図は同実施例の駆動部22の詳細を示す一部断面図
、 第4図は本発明の気液混合装置を適用したシステムの構
成を示す概略図、 第5図及び第6図は本発明の気液混合装置を用いた実験
結果を示す特性図、 第7図は本発明の気液混合装置の他の実施例を示す概略
図、 第8図はこの発明の他の実施例に係るエレメント20の
構成を示す部分図、 第9図は従来の気液混合装置の一例を示す概略図である
。 10 ・・・ ハウジング 12 ・・・ 液体導入口 14 ・・・ 気体導入口 16 ・・・ 混合液排出口 20 ・・・ エレメント 20a  ・・・ エレメントフィン 20b  ・・・ エレメントシャフト22 ・・・ 
駆動部 100  ・・・ 気液混合装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)液体を流通させるハウジングと、 このハウジング内に収容されるエレメントと、このエレ
    メントに接続され、このエレメントを往復振動させる駆
    動部と、 上記ハウジングの上部に設けられ上記液体を導入する液
    体導入部と、 上記ハウジングの下部に設けられ気体を導入する気体導
    入部と、 上記ハウジングに設けられ上記気体と上記液体の混合液
    を排出する混合液排出部と、 を有し、上記ハウジング内において上記気体及び液体を
    向流接触させることを特徴とする気液混合装置。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載の装置において、上記
    エレメントは複数の開口が設けられた螺旋状のエレメン
    トフィンを有することを特徴とする気液混合装置。
  3. (3)特許請求の範囲第1項記載の装置において、上記
    エレメントは互いに異なる角度で対向された2つの半円
    状の板材を所定間隔で位相を変えて複数配置したエレメ
    ントフィンを有することを特徴とする気液混合装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002080802A (ja) * 2000-08-31 2002-03-22 Three M Innovative Properties Co アクリルフォーム粘着剤およびその製造方法
JP2004033861A (ja) * 2002-07-01 2004-02-05 Taisei Corp 高酸素水製造装置及び底質の浄化方法
JP2008173525A (ja) * 2007-01-16 2008-07-31 Yuji Nomura 水処理装置
JP2012153900A (ja) * 2012-04-10 2012-08-16 Three M Innovative Properties Co アクリルフォーム粘着剤およびその製造方法

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