JPH0647068B2 - 異種流体接触混合溶解量調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は或る種の流体をこれと異なる種類の流体に混合
・溶解する装置に関するものである。

【従来の技術】

例えばオゾンは化学的に不安定なガスであるが、近年、
この不安定な性質、即ち酸化力を殺菌作用として広く有
効利用されている。 この殺菌作用を利用する場合、一定量のオゾンを含んだ
気体を処理物に吹きつけたり、オゾンを一定量溶解した
液体を殺菌液として利用するようにしている。 そして、処理物に吹きつけられた後、オゾンが残存して
いる気体からオゾンを回収して処理する場合、流体中の
オゾンを液体に溶解したり、加熱処理したり、活性炭に
吸着させて回収するようにしている。 ところで、気体を液体に溶解する装置として従来では、
例えば特開昭６１−２７１０１９号公報に示されるよう
に、縦長の有底筒状の容器に気体を溶解する為の液体を
貯留し、容器の底部に配設した気泡放出管から気体を気
泡状にして立ち登らせ、その間に気体を容器内の液体に
溶解させるようにした装置が一般的に知られている。

【発明が解決しようとする課題】

上記従来のような気体を液体に溶解させる一般的な溶解
装置では、気泡放出管から液体中に放出された気泡は液
体の水圧で押し潰された状態になっており、液体に接触
する気泡の表面積も小さく、溶解しようとする気体が液
体に充分に溶解する間も無く液面上に上昇してしまい、
その捕捉効率が低くなるだけでなく安定した気体の溶解
率を維持することが出来ないと言う問題があった。 また、上記従来装置を用いて気体を溶解する場合、完全
に溶解されなかった気泡が液面上に出て破裂すると、そ
のまま大気に放出されてしまい有害な気体を処理する装
置として使用することが出来ないと言う問題もある。 逆に、気泡の径を大きくして液体と接触する表面積を大
きくした場合には気泡の上昇速度が早くなり、気泡の中
心部分が液体と充分に接触し無い状態で上昇してしまい
充分に溶解させることが出来ないという問題もある。 また、一般的に液体を加圧するとその気体溶解率も高ま
ることから、溶解用液体を密封容器に入れ、加圧状態に
して溶解させる気体を密閉容器の底部から気泡状で上昇
さるようにしたものもあるが、この場合には加圧された
圧力のために気泡が更に小さく成り溶解効率を充分に向
上させることが出来ないと言う問題もある。 特に、オゾンを水等の液体に溶解する場合、その溶解率
により液体の物性が変化することを本出願人等が実験の
結果発見したが、従来の溶解装置では安定した溶解比率
を維持しにくいことから、所望する物性のオゾン水溶液
を得ることが出来ないと言う問題もある。 そこで、上記問題点を解決するものとして、例えば実開
昭５３−７８６７３号公報及び実開昭５４−８６７７７
号公報に示された構造のものが提案されている。 即ち、上記実開昭５３−７８６７３号公報に記載された
ものは、先細りテーパー状部分に形成したケーシング内
を吐出口に向けて通過する液体中に吐出口と同芯状に設
けられた小径のノズルから気体を供給して混合するよう
にしたものであり、実開昭５４−８６７７７号公報に示
されたものは圧力水供給管の前方にノズルを配設し、ノ
ズルの前方に方向の異なる整流翼を備えたディフューザ
ーを設け、ノズルから噴射された圧力水に吸気管から吸
入された気体を混合し、この気体が混合された圧力流体
をディフューザーの前後で旋回方向をことならせること
により撹拌混合させるようにしたものである。 ところが、実開昭５３−７８６７３号公報に記載された
ものでは、先ず、ケーシングが先細りテーパー状部分に
形成されているたに吐出口からの気・液混合体の吐出量
が少なく、処理能力が低いと言う問題があった。 しかも、小径のノズルから供給された少量の気体は吐出
口から吐出される大量の圧力流体に気泡の状態で入り、
その侭圧力流体とともに吐出口から吐出されるので、圧
力流体と小径のノズルから供給された気体との接触が少
なく、上記従来の問題点と同様に圧力水の有効利用効率
が低いと言う問題があった。 更に、吐出口から吐出される圧力流体と、これに混合さ
れる気体との溶解比率は、吐出口の口径と小径のノズル
の口径との比で設定されるが、圧力流体の流速の変動で
大きく変化してしまい、溶解比率を安定させるのが難し
いと言う問題もあった。 一方、実開昭５４−８６７７７号公報に記載されたもの
では、吸気管から吸入された気体を混入した圧力水をデ
ィフューザーの整流翼で旋回方向を異ならせて撹拌混合
するものであり、気体を混入した圧力水を旋回する場
合、気泡を多く含んだ圧力水は比重が軽く、ディフュー
ザーの中央部分を流れ易く、気泡が少ない圧力水に分整
流翼で旋回成分が付与されるために、ディフューザーの
撹拌効率が低く、これがために実用化するのが難しいと
言う問題があった。 本発明は上記問題点に鑑み提案されたもので、溶解する
気体等を良好に且つ所定の割合で常に安定して気体等に
溶解することが出来る異種流体接触混合溶解量調節装置
を提供できるようにすることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本発明の異種流体接触混合溶
解量調節装置は、高圧の圧力流体を形成する流体加圧手
段と、流体加圧手段で加圧された圧力流体を噴射する噴
射ノズルと、該噴射ノズルの前方に配設された混合管
と、混合管の噴射ノズル側部分に連結されて異種流体供
給路を形成する異種流体供給管と、噴射ノズルから噴射
されたジェット流により混合管内に発生する負圧力及び
／または噴射ノズルから噴射される圧力流体の流量乃至
は圧力を制御要素とする流量調節手段を異種流体供給路
中に設けたことを特徴とするとともに、噴射ノズルと混
合管との間に吸気口を形成し、噴射ノズルから噴射され
たジェット流に吸気口からの気体を混合させて混気ジェ
ット流を形成し、該混気ジェット流を混合管に噴射して
負圧を形成するように構成したことを特徴とするもので
ある。

【作用】

先ず、加圧ポンプ等からなる流体加圧手段で高圧にされ
た液体または気体等の圧力流体が噴射ノズルから混合管
内に噴射され、大小のミスト状で混合管内一杯に拡がっ
て流走すると、その圧力流体の上流側の混合管内にはキ
ャビテーションによる負圧が形成される。 そして、この負圧で混合管内の圧力流体に供給される気
体等の流体は、異種流体供給管内に発生する負圧及び／
または噴射ノズルから噴射される圧力流体の流量乃至は
圧力を制御要素として制御される流量調節手段で調量さ
れてから供給される。 こうして、負圧で混合管内に供給される溶解用の流体
は、混合管内一杯に拡がり、流走する大小のミストと吸
引された流体との速度差による吸引作用により、混合管
内を流走する大小のミストと吸引された流体とが余すと
ころなく接触混合される。 また、負圧で混合管内に供給される溶解用の流体は、混
合管内で突然負圧に曝される結果、常圧時より不安定な
状態になって圧力流体と接触するので、混合時にその溶
解度が一段と促進される。 従って、圧力流体の量に見合う量の溶解用の流体が供給
されることと良好な溶解とにより、溶解用の流体が無駄
無く溶解されるとともに、圧力流体に溶解用の流体を常
に所定比率で安定して溶解させることができるのであ
る。

【実施例】

以下、本発明に係る異種流体接触混合溶解量調節装置を
図面に基づいて説明する。 ＜実施例１＞（第１図・第２図参照） 第１図はオゾン等の気体を水等の溶解用液体に溶解する
ための異種流体接触混合溶解量調節装置であって、図中
符号１は装置を全体的に示す。 この異種流体接触混合溶解量調節装置１は、溶解用の水
２を貯留した貯水槽３と、貯水槽３の水２をストレーナ
４を介して吸引し加圧する加圧ポンプ（流体加圧手段）
５と、円筒状の混合管６と、加圧ポンプ５で加圧された
高圧の圧力流体の流量を制御する制御弁７と、後述の噴
射ノズル２０から混合管６に噴射して混合管６内に負圧
を形成する負圧形成手段８と、負圧形成手段８と混合管
６とを連結し内部に吸引室１０を形成する連結管１１
と、混合管６に発生したた負圧でオゾン供給源１２のオ
ゾンを吸引室１０に吸引する供給通路（異種流体供給
路）１３と、この供給通路１３に介在させた流量調節バ
ルブ１４と、この流量調節バルブ１４を制御する混合量
調節手段１５とを備えて構成されている。 上記負圧形成手段８は、先ず、供給通路１３に連通し、
且つ混合管６と略同径のオゾン供給管（異種流体供給
管）１６とを負圧作用空間１７を空けた状態で配設し、
一端が混合管の端部に固定された連結管１１をオゾン供
給管１６側にテーパー状に延出すると共に、その終端部
をオゾン供給管１６の外周面に固定し、オゾン供給管１
６の開口端部が吸引室１０内に突出する状態に固定す
る。 次に、オゾン供給管１６の開口端部の外周縁部分に外嵌
固定したノズル形成部材１８で連結管１１の吸引室１０
を区画して圧力流体室１９を形成し、第１図及び第２図
に示すようにノズル形成部材１８に小径の噴射ノズル２
０を複数個等間隔に穿設するとともに、圧力流体室１９
には加圧ポンプ５で加圧された高圧の圧力流体を供給す
る圧力流体供給路２３が連結されている。 上記混合量調節手段１５は、オゾンの供給通路１３に介
在させた流量調節バルブ１４と、負圧作用空間１７に設
けた負圧センサ２１と、負圧センサ２１の出力信号に基
づいて流量調節バルブ１４の開度量信号を出力する制御
装置２２とからなる。 上記のように構成された異種流体接触混合溶解量調節装
置１の作用を次に説明する。 先ず、貯水槽３内の溶解用の水２を加圧ポンプ５で昇圧
し、昇圧された圧力流体が圧力流体供給路２３から制御
弁７で流量調節された後、圧力流体室１９を経て複数の
噴射ノズル２０から混合管６の軸芯に収束するように噴
射され、この噴射ノズル２０から噴射されたジェット水
流２４が大小のミスト状となって飛翔し、混合管６内一
杯に広がると吸引室１０内にはキャビテーションによる
負圧が形成される。 この負圧でオゾン供給路１３を通じてオゾン供給源１２
のオゾンが吸引室１０に吸引され、ここから負圧作用空
間１７を経て混合管６内のジェット水流２４に混入さ
れ、撹拌される時に溶解するのである。 また、吸引室１０内の負圧で混合管６内に吸引された溶
解用のオゾンは、流走する大小のミストと吸引されたオ
ゾンとの速度差による吸引作用により、混合管６内を流
走する大小のミストと吸引された流体とが余すところな
く接触して混合される。 この時、オゾンの吸引室１０への供給量は、負圧作用空
間１７に設けた負圧センサ２１の出力信号に基づいて制
御装置２２で流量調節バルブ１４の開度量が演算され、
この開度量信号の出力で流量調節バルブ１４が制御され
るので、負圧作用空間１７の負圧が変動してもそれに応
じた量のオゾンが常時供給されるのである。 こうして、吸引室１０内に供給されたオゾンは、流量調
節バルブ１４から吸引室１０内に流入した時に突然負圧
に曝されることになる。その結果、常圧時より不安定な
状態になって混合管６内の大小のミスト状で流走するジ
ェット水流２４に接触するので、溶解が一段と促進され
るのである。 尚、制御装置２２の負圧センサ２１の出力信号に対する
流量調節バルブ１４の開度比率を変更することによりオ
ゾンの溶解率を任意に設定することができるのである。 ＜実施例２＞（第３図参照） この実施例に係る異種流体接触混合溶解量調節装置１
は、上記実施例１における制御装置２２の負圧センサ２
１に代えて圧力流体室１９の圧力を検出して出力する圧
力センサ２５を設け、この圧力センサ２５の圧力信号に
基づいて制御装置２２で流量調節バルブ１４の開度量が
演算され、この開度量信号の出力で流量調節バルブ１４
が制御されるように構成するとともに、加圧ポンプ５で
加圧された高圧の圧力流体が噴射ノズル２０から混合管
６内で収束するように噴射された時に、この噴射された
圧力流体２４と連結管１１の内面との間に生じた負圧に
より圧力流体２４の勢いが減衰されないようにするため
に負圧が発生する部分の連結管１１に空気を吸引する吸
気口２６を開口させて負圧形成手段８を構成するように
したもので、こうした場合、噴射ノズル２０から噴射さ
れた圧力流体２４はその中に吸気口２６から吸引された
空気が混入された所謂混気ジェットとなり、混合管６内
を突走することになる。 その他の構成及び作用は上記実施例１と同様である。 ＜実施例３＞（第４図参照） この実施例に係る異種流体接触混合溶解量調節装置１
は、１つの噴射ノズル２０の前方に保護管２７を同芯状
に配設し、保護管２７の前方には大径の混合管６を保護
管２７と同芯状に設け、保護管２７と混合管６との間に
負圧作用空間１７が介在する状態で両管６・２７を連結
管１１で連結するとともに、連結管１１には流量調節バ
ルブ１４を介在させたオゾン供給管１６を連結し、噴射
ノズル２０と保護管２７との間には噴射ノズル２０から
圧力流体が噴射された時に保護管２７内に発生する負圧
で圧力流体２４の勢いが減衰されないように、負圧に空
気を供給するための吸気口２６が開口させてある。 また、この実施例では加圧ポンプ５から噴射ノズル２０
に供給される高圧の圧力流体の流量を検出する流量検出
センサ２８を加圧ポンプ５と噴射ノズル２０の間の圧力
流体供給路２３に設け、この流量検出センサ２８の流量
検出信号に基づいて制御装置２２で流量調節バルブ１４
が制御されるように構成されている。 ＜実施例４＞（第５図参照） この実施例に係る異種流体接触混合溶解量調節装置１
は、混合管６を一端が開口する有底の円筒で形成し、そ
の底部６ａに１つの噴射ノズル２０を混合管６と同芯状
に突出形成させ、混合管６の底部６ａの近傍にオゾン供
給管１６を連結すると共に、加圧ポンプ５から噴射ノズ
ル２０に供給される高圧の圧力流体の圧力を検出する圧
力検出センサ３０を加圧ポンプ５と噴射ノズル２０との
間の圧力流体供給路２３に介在させ、この圧力検出セン
サ３０の圧力検出信号でに基づいて制御装置２２で流量
調節バルブ１４が制御されるように構成されたものであ
る。 ＜実施例５＞（第６図参照） この実施例に係る異種流体接触混合溶解量調節装置１は
１つの噴射ノズル２０の前方に負圧作用空間１７が介在
する状態に配設し、噴射ノズル２０と混合管６とを連結
管１１で連結し、連結管１１には流量調節バルブ１４を
介在させたオゾン供給管１６を連通するとともに、連結
管１１で接続された部分の混合管６の形状をディフュー
ザの形状に形成したものである。 ＜実施例６＞（第７図参照） この実施例に係る異種流体接触混合溶解量調節装置１
は、流量調節バルブ１４を手動調節式の開閉弁で形成す
るとともに、吸引室１０に負圧を検出する負圧ゲージ３
１を設けて構成したもので、作業者が負圧ゲージ３１の
負圧表示に基づいて流量調節バルブ１４の開度量を決定
し、流量調節バルブ１４を手動調節するようにしたもの
である。 尚、上記各実施例ではオゾン供給源１２のオゾンを吸引
室１０へ供給する量を、各種センサの出力信号に基づい
て制御装置２２で流量調節バルブ１４の開度量を演算
し、制御装置２２からの開度量信号の出力により流量調
節バルブ１４が制御されるようにしてあるが、本発明装
置はこうしたものに限られず、図示は省略したが例えば
負圧作用空間１７の負圧や圧力流体供給路２３の圧力に
感応して作動するダイヤフラムやピストン等のアクチュ
エータで直接流量調節バルブ１４を制御するようにして
も良いことは勿論である。 また、上記各実施例ではオゾン供給源１２のオゾンを貯
水槽３の水２に溶解する例で説明してあるが、例えば煤
煙から亜硫酸ガスやその他の有害成分を液体に溶解して
除去するのにも使用することが出来るのは言うに及ば
ず、液体同士や気体同士の攪拌混合等にも利用すること
ができるのは勿論である。 更に、上記流量調節バルブは固定又は可変オリフィスで
形成することもできるのは言うまでも無いことである。

【発明の効果】

本発明は以上に説明したように、混合管内の負圧でこの
圧力流体に供給される気体等の流体を、混合管内の負圧
力及び／または圧力流体の流量によってその圧力流体に
見合う量が供給するように構成してあるので、圧力流体
に供給された気体等の流体は、混合管内一杯に拡がり、
流走する大小のミストと吸引された流体との速度差によ
る吸引作用により、混合管内を流走する大小のミストと
吸引された流体とが余すところなく接触混合させて効率
良く混合・溶解させることが出来る。 これにより、例えば有害な気体等を溶解処理したりする
場合には、その溶解不良による有害な気体等が外部に放
出されるのをなくすことが出来るのである。 特にオゾンを水等に溶解する場合のように、その溶解比
率によって水の物性が変化してしまうものでも、常に一
定の溶解比率を維持して所望の物性を有するオゾンの水
溶液を安定して得ることができると言う利点もある。 更に、圧力流体とこれに溶解される流体とのとの溶解比
率は、圧力流体に溶解される流体が混合管内の負圧力及
び／または圧力流体の流量によってその圧力流体に見合
う量が供給するように構成してあるので、圧力流体の流
速が変動しても溶解比率を良好な状態に維持することが
できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明にかかる異種流体接触混合溶解量調節装置
の一実施例示すもので、第１図は実施例１にかかる異種
流体接触混合溶解量調節装置の１部切欠きの概略側面
図、第２図はそのII−II線断面図、第３図は実施例２に
かかる異種流体接触混合溶解量調節装置の１部切欠きの
概略側面図、第４図は実施例３にかかる異種流体接触混
合溶解量調節装置の１部切欠きの概略側面図、第５図は
実施例３にかかる異種流体接触混合溶解量調節装置の１
部切欠きの概略側面図、第６図は実施例５にかかる異種
流体接触混合溶解量調節装置の１部切欠きの概略側面
図、第７図は実施例６にかかる異種流体接触混合溶解量
調節装置の１部切欠きの概略側面図である。 １……異種流体接触混合溶解量調節装置、５……流体加
圧手段（加圧ポンプ）、６……混合管、１３……異種流
体供給路（オゾンの供給路）、１４……流量調節手段
（流量調節バルブ）、１６……異種流体供給管、２０…
…噴射ノズル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧の圧力流体を形成する流体加圧手段
   と、流体加圧手段で加圧された圧力流体を噴射する噴射
   ノズルと、該噴射ノズルの前方に配設された混合管と、
   混合管の噴射ノズル側部分に連結されて異種流体供給路
   を形成する異種流体供給管と、噴射ノズルから噴射され
   たジェット流により混合管内に発生する負圧力及び／ま
   たは噴射ノズルから噴射される圧力流体の流量乃至は圧
   力を制御要素とする流量調節手段を異種流体供給路中に
   設けたことを特徴とする異種流体接触混合溶解量調節装
   置。
2. 【請求項２】噴射ノズルと混合管との間に吸気口を形成
   し、噴射ノズルから噴射されたジェット流に吸気口から
   の気体を混合させて混気ジェット流を形成し、該混気ジ
   ェット流を混合管に噴射して負圧を形成するように構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の異
   種流体接触混合溶解量調節装置。