JPH10286446A - 気液混合方法と気液混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濃度を高めた溶解液を製造することができる
気液混合方法を提供すること。 【解決手段】 気液混合方法は、予備混合工程、第１溶
解工程、及び、第２溶解工程を経て、所定の液体Ｌに所
定の気体Ｇを溶解させて、気体Ｇの溶解液Ｗを製造す
る。予備混合工程では、エジェクタ６によって、気体Ｇ
の気泡を液体Ｌ中に混在させた予備混合液Ｐ１を製造す
る。第１溶解工程では、予備混合液Ｐ１に圧力を加え
て、気体Ｇを液体Ｌに溶解させる。第２溶解工程では、
第１溶解工程を経た気液混合液Ｐ２を、渦巻き流を生ず
るように混合容器１内に流し、残っていた気泡Ｂの状態
の気体Ｇを液体Ｌに溶解させて、溶解液Ｗを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の液体に所定
の気体を溶解させて、気体の溶解液を製造する気液混合
方法、及び、その気液混合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来、水にオゾンを溶解さ
せたオゾン水は、殺菌・脱臭効果を有しており、例え
ば、スーパー等の大型店舗等で、牛・豚・鳥・魚等の肉
や野菜等の洗浄や解凍を行なう際に使用されていた。

【０００３】そして、従来のオゾン水の製造は、タンク
の中に水を流入させるとともに、そのタンクの底部に配
置させた散気管からオゾンを吐出させ、オゾンを溶解さ
せて、オゾン水を製造していた。

【０００４】しかし、従来のオゾン水の製造では、単
に、水の中にオゾンを吐出しているだけであり、オゾン
の濃度が、０．１ppm/Vol 程度で低く、十分な殺菌・脱
臭効果を得難かった。

【０００５】本発明は、上述の課題を解決するものであ
り、濃度を高めた溶解液を製造することができる気液混
合方法、及び、その方法を簡単な機構で実施できる気液
混合装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る気液混合方
法は、所定の液体に所定の気体を溶解させて、前記気体
の溶解液を製造する気液混合方法であって、前記気体の
気泡を前記液体中に混在させた予備混合液を製造する予
備混合工程と、前記予備混合液に圧力を加えて、前記気
体を前記液体に溶解させる第１溶解工程と、該第１溶解
工程を経た気液混合液を、渦巻き流を生ずるように混合
容器内に流して、残っていた前記気体の気泡を前記液体
に溶解させる第２溶解工程と、を経て製造することを特
徴とする。

【０００７】本発明に係る気液混合装置は、所定の液体
に所定の気体を溶解させて、前記気体の溶解液を製造す
る気液混合装置であって、前記気体の流入口と前記液体
の流入口とを有して前記気体と前記液体とを予備混合さ
せて排出口から排出させるエジェクタと、該エジェクタ
の排出口に結合されて混合容器内の底部まで延びるパイ
プと、該パイプの先端に接合されるとともに、前記混合
容器内における底部付近の周壁に沿うように軸線を配置
させて、前記パイプ内に内圧を加えて気液混合液を排出
可能な、前記パイプの内径より絞られた開口径としたノ
ズルと、前記混合容器の上部に配置されて、前記液体に
溶解されなかった前記気体を排出可能な排出流路と、前
記混合容器の上部に配置されて、前記溶解液を流出可能
な流出流路と、を備えて構成されていることを特徴とす
る。

【０００８】前記エジェクタと前記ノズルを備えたパイ
プとは、前記混合容器に対して、複数組、配設させても
良く、さらに、前記パイプは、蛇腹パイプから形成して
も良い。

【０００９】また、前記液体に水を使用し、前記気体に
オゾンを使用するようにしても良い。

【００１０】

【発明の効果】本発明に係る気液混合方法では、まず、
気体が液体に溶解し易いように、予備混合工程におい
て、気体の気泡を液体中に混在させて予備混合液を製造
し、ついで、気体を積極的に溶解させるように、第１溶
解工程において、予備混合液に圧力を加えて、気泡を液
体中に吸収させるように溶解させ、さらに、気体の液体
との接触時間を長くして、気体の溶解が進むように、第
２溶解工程において、渦巻き流を生ずるように気液混合
液を混合容器内に流して、残っていた気体の気泡を液体
中に溶解させている。

【００１１】すなわち、本発明に係る気液混合方法で
は、予備混合工程・第１・２溶解工程の３段階で、溶解
液を製造しており、従来の、液体中に単に散気管で所定
の気体を吐出させて、溶解液を製造する場合に比べて、
気体の濃度を高めて溶解液を製造することができる。

【００１２】そして、本発明に係る気液混合装置では、
エジェクタが、所定の２つの流入口と排出口とを備え
て、気体と液体とを予備混合させて排出することができ
るため、容易に、予備混合工程を行なえる。

【００１３】また、本発明の気液混合装置では、パイプ
がエジェクタの排出口に結合されて混合容器内の底部ま
で延び、ノズルが、パイプの先端に接合されるととも
に、パイプ内に内圧を加えて気液混合液を排出可能に、
パイプの内径より絞られた開口径を有しているため、エ
ジェクタからの予備混合液をパイプに導いて、ノズルか
ら混合容器内に排出させれば、容易に、予備混合液に圧
力を加えて気体を液体に溶解させる第１溶解工程を行な
える。

【００１４】さらに、本発明の気液混合装置では、気液
混合液を排出するノズルが、混合容器内における底部付
近の周壁に沿うように軸線を配置させているため、ノズ
ルから排出される気液混合液は、円滑に渦巻き流を生じ
つつ上向きに混合容器内を流れて、残っていた気泡の状
態の気体を液体に溶解させる第２溶解工程を、容易に行
なえることとなる。

【００１５】そして、液体に溶解されなかった気体は、
排出流路から排出され、溶解液は、流出流路から流出さ
れることとなる。

【００１６】なお、気液混合液を排出するノズルが、混
合容器内における底部付近の周壁に沿うように軸線を配
置させずに、例えば、軸線を周壁と直交させるように、
ノズルを配置させた場合には、気液混合液が、混合容器
内で最終的に渦巻き流として流れたとしても、ノズルか
ら流出された直後の気液混合液が円滑に流れずに混合容
器と強く干渉して、その気液混合液中の溶解していた気
体が混合液中から分離・分解してしまい、気体の濃度を
低下させてしまう虞れが生ずるため、望ましくない。

【００１７】したがって、本発明に係る気液混合装置で
は、エジェクタ、パイプ、ノズル、及び、所定の排出流
路と流出流路とを備えた混合容器、の簡単な機構で、濃
度を高めた溶解液を容易に製造することができる。

【００１８】そして、混合容器に対して、エジェクタと
ノズルを備えたパイプとを、複数組、配設させれば、溶
解液の供給量を多くすることができ、さらに、パイプ
を、蛇腹パイプから形成すれば、パイプ内を流れる予備
混合液が、パイプ内周面の凹凸と干渉して乱流状態を招
き、気体の気泡と液体との接触時間を長くさせ、気液混
合液中の溶解された気体の濃度を上昇させることに寄与
できる。

【００１９】また、液体に水を使用し、気体にオゾンを
使用すれば、オゾン濃度を高して、殺菌・脱臭効果の優
れたオゾン水を簡単に製造することができることとな
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００２１】実施形態で使用する気液混合装置は、図１
・２に示すように、オゾン水Ｗを製造するオゾン水製造
装置Ｍであり、混合容器１と、エジェクタ６と、ノズル
１２を接続させたパイプ１０と、を備えて構成されてい
る。

【００２２】混合容器１は、密封された円筒形状とし
て、底壁１ａ、底壁１ａの周縁から上方へ延びる周壁１
ｂ、及び、周壁１ｂの上端を塞ぐ天井壁１ｃ、を備えて
構成されている。なお、実施形態の場合には、混合容器
１の内容積は、２５リットルとしている。

【００２３】天井壁１ｃには、オゾンＧは排出させるた
めの排出流路２を形成するホース１７、オゾン水Ｗを流
出させるための流出流路３を形成するホース２０、さら
に、パイプ１０・１０、が気密性を有して結合されてい
る。

【００２４】ホース１７には、オゾンＧを大気中に放出
しないように、活性炭等を充填させたオゾン吸着筒１８
が配設されている。ホース２０は、牛肉や魚肉等を洗浄
する洗浄槽２１まで延びている。

【００２５】各エジェクタ６は、図４に示すように、２
枚の隔壁７・８で直列的に３室が配設されるように構成
されるとともに、上端側の部屋Ｒ１に、水Ｌを流入させ
るためのホース１４を接続させた流入口６ａが開口さ
れ、隔壁７・８間の部屋Ｒ２に、オゾンＧを流入させる
ためのホース１５を接続させた流入口６ｂが開口され、
さらに、流入口６ａの反対側の下端側の部屋Ｒ３に、水
ＬとオゾンＧとを混合させた予備混合液Ｐ１を排出させ
るための排出口６ｃが開口されて構成されている。隔壁
７・８には、それぞれ、所定形状の開口７ａ・８ａが形
成されている。

【００２６】なお、ホース１４は、先端側で２つのエジ
ェクタ６に水Ｌを供給できるように、二又状に分岐され
ているが、元部側では、１つとされて、水Ｌを供給する
ための図示しないポンプ等を備えた水供給源に接続され
ている。また、実施形態の場合には、図示しない水供給
源からの水Ｌの供給量は、０．９Kgf/cm² の圧力で、６
リットル／min.と設定されている。

【００２７】また、各ホース１５も、図示しない元部側
で１つとされて、オゾンＧを供給するためのオゾン発生
装置に接続されている。このオゾン発生装置は、無声放
電を利用した汎用の装置である。そして、実施形態の場
合、図示しないオゾン発生装置からのオゾンＧの供給量
は、１．５Kgf/cm² の圧力で、１リットル／min.と設定
されている。

【００２８】各パイプ１０は、ステンレス製の蛇腹パイ
プから形成されており、図４に示すように、エジェクタ
６の排出口６ｃに接続され、先端側に、図１〜３に示す
ように、ノズル１２を結合させて構成されている。ま
た、各パイプ１０は、混合容器１の天井壁１ｃを嵌挿し
て、底壁１ａ付近まで周壁１ｂに沿って螺旋状に延びる
ように配設されている。

【００２９】そして、各パイプ１０の下端側は、ノズル
１２の軸線を、混合容器１の底壁１ａ付近の周壁１ｂに
沿わせるように、配設されている。

【００３０】また、各ノズル１２は、エジェクタ６の排
出口６ｃからノズル１２までのパイプ１０内で、予備混
合液Ｐ１にオゾンＧを溶解させて気液混合液Ｐ２を形成
できるように、内圧をかけるために、開口径をパイプ１
０の最小内径より小さく開口されている。

【００３１】ちなみに、実施形態の場合には、ノズル１
２の開口径は２φ、パイプ１０の最小内径は、１２φと
している。また、各パイプ１０の長さは、予備混合液Ｐ
１にオゾンＧを溶解させるための時間を長く確保できる
ように、約１．５ｍとしている。なお、ノズル１２は、
開口径を０．８〜４．０φとしたものに、適宜、交換し
て、パイプ１０内の内圧を調整することができる。

【００３２】さらに、実施形態の場合、２つのノズル１
２の配置は、図４に示すように、各ノズル１２から吐出
される気液混合液Ｐ２が同一方向の渦巻き流となるよう
に、混合容器１の周壁１ｂに沿って同一方向に配置され
ている。

【００３３】実施形態のオゾン水製造装置Ｍの作動態様
について述べると、図示しない水供給源とオゾン発生装
置とを作動させれば、流入口６ａ・６ｂから各エジェク
タ６内にオゾンＧ・水Ｌが流入されて、各エジェクタ６
内で、オゾンＧの気泡が水Ｌ中に混在された予備混合液
Ｐ１を形成する予備混合工程が行なわれ、各排出口６ｃ
からそれぞれのパイプ１０へ予備混合液Ｐ１が排出され
ることとなる。

【００３４】ついで、予備混合液Ｐ１が流入された各パ
イプ１０内では、出口側のノズル１２がその開口径をパ
イプ１０の内径より小さくして絞ってあるため、予備混
合液Ｐ１に圧力が加わり、気泡状態のオゾンＧが予備混
合液Ｐ１に溶解して、気液混合液Ｐ２を形成する第１溶
解工程が行なわれ、各ノズル１２から混合容器１内へ気
液混合液Ｐ２が排出されることとなる。

【００３５】その後、混合容器１内では、各ノズル１２
が、底壁１ａ付近に配置されるとともに周壁１ｂに沿う
ように軸線を配置させているため、ノズル１２から排出
される気液混合液Ｐ２は、渦巻き流を生じて上方へ螺旋
状に円滑に上昇することとなり、残っていた気泡Ｂの状
態のオゾンＧが気液混合液Ｐ２に溶解することとなっ
て、溶解液Ｗを形成する第２溶解工程が行なわれること
となる。

【００３６】そして、混合容器１の上部では、水Ｌに溶
解されなかったオゾンＧが、排出流路２としてのホース
１７から排出されてオゾン吸着筒１８内に吸着され、所
定時間の経過後、無害な酸素に分解され、また、オゾン
水Ｗは、流出流路３としてのホース２０から流出され、
所定の洗浄槽２１に流入され、牛肉・魚肉・野菜等の洗
浄・解凍等に使用されることとなる。なお、ホース１７
から排出されるオゾンＧやホース２０から流出されるオ
ゾン水Ｗは、混合容器１内に予備混合液Ｐ１の流入圧が
かかっているため、別途、ポンプを利用することなく、
自動的にオゾン吸着筒１８や洗浄槽２１まで流れること
となる。

【００３７】以上のように、実施形態では、予備混合工
程・第１・２溶解工程の３段階で、溶解液Ｗを製造して
おり、従来の、液体中に単に散気管で所定の気体を吐出
させて、溶解液を製造する場合に比べて、オゾンＧの濃
度を高めてオゾン水Ｗを製造することができる。ちなみ
に、実施形態の工程で製造したオゾン水Ｗは、オゾンＧ
の濃度を３ppm/Vol として、従来（０．１ppm/Vol ）の
３０倍程度まで上昇させることができた。

【００３８】また、実施形態の装置Ｍでは、エジェクタ
６、パイプ１０、ノズル１２、及び、所定の排出流路２
と流出流路３とを備えた混合容器１、の簡単な機構で、
濃度を高めたオゾン水Ｗを容易に製造することができ
る。さらに、実施形態の場合には、エジェクタ６・６に
流入する水ＬとオゾンＧとの圧力を通じて、混合容器１
内に予備混合液Ｐ１の流入圧がかかっているため、別
途、ポンプを利用することなく、自動的に、オゾン水Ｗ
や不要なオゾンＧを所定位置まで搬送できるため、一
層、簡単な機構で、濃度を高めたオゾン水Ｗを製造する
ことができる。

【００３９】さらにまた、実施形態のオゾン水製造装置
Ｍでは、１つの混合容器１に対して、エジェクタ６とノ
ズル１２を備えたパイプ１０とからなる溶解ライン５
を、２組配設させているため、オゾン水Ｗの供給量を多
くすることができる。

【００４０】さらに、実施形態のオゾン水製造装置Ｍで
は、パイプ１０を、蛇腹パイプから形成しており、パイ
プ１０内を流れる予備混合液Ｐ１が、図４に示すよう
に、パイプ内周面の凹凸１０ａと干渉して乱流状態を招
き、オゾンＧの気泡と水Ｌとの接触時間を長くさせ、気
液混合液Ｐ２中の溶解されたオゾンＧの濃度を上昇させ
ることに寄与することができる。

【００４１】なお、実施形態では、エジェクタ６とノズ
ル１２を備えたパイプ１０とからなる溶解ライン５を、
２組配設させた場合を示したが、さらに、溶解液として
のオゾン水Ｗの供給量を増大させる場合には、さらに、
溶解ライン５を配設させても良い。その場合、ノズル１
２から吐出される気液混合液Ｐ２が乱流となるように、
周壁１ｂに衝突したり、あるいは、他のノズル１２から
吐出される気液混合液Ｐ２と干渉し合って、溶解してい
たオゾンＧが分解されないように、ノズル１２の軸線方
向を、他のノズル１２と同一方向となるように、周壁１
ｂに沿って同様に配置させる必要が生ずる。勿論、逆
に、オゾン水Ｗの供給量を減少させる場合には、１組の
溶解ライン５の使用にすれば良い。

【００４２】また、実施形態では、溶解ライン５を混合
容器１内に配設させた場合を示したが、その軸線を周壁
１ｂに沿うように配置させて、ノズル１２だけを、底壁
１ａ付近の混合容器１内に挿入させるようにして、パイ
プ１０を混合容器１内に配設させないように構成しても
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すオゾン水製造装置を
示す概略図である。

【図２】同実施形態の混合容器を示す縦断面図である。

【図３】同実施形態の混合容器の横断面であり、図２の
III −III 部位に対応する。

【図４】同実施形態に使用するエジェクタの断面図であ
る。

【符号の説明】

１…混合容器、 ２…排出流路、 ３…流出流路、 ６…エジェクタ、 ６ａ・６ｂ…流入口、 ６ｃ…排出口、 １０…パイプ、 １２…ノズル、 Ｗ…（溶解液）オゾン水、 Ｇ…（気体）オゾン、 Ｌ…（液体）水、 Ｐ１…予備混合液、 Ｐ２…気液混合液、 Ｍ…（気液混合装置）オゾン水製造装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の液体に所定の気体を溶解させて、
   前記気体の溶解液を製造する気液混合方法であって、 前記気体の気泡を前記液体中に混在させた予備混合液を
   製造する予備混合工程と、 前記予備混合液に圧力を加えて、前記気体を前記液体に
   溶解させる第１溶解工程と、 該第１溶解工程を経た気液混合液を、渦巻き流を生ずる
   ように混合容器内に流して、残っていた前記気体の気泡
   を前記液体に溶解させる第２溶解工程と、 を経て製造することを特徴とする気液混合方法。
2. 【請求項２】 所定の液体に所定の気体を溶解させて、
   前記気体の溶解液を製造する気液混合装置であって、 前記気体の流入口と前記液体の流入口とを有して前記気
   体と前記液体とを予備混合させて排出口から排出させる
   エジェクタと、 該エジェクタの排出口に結合されて混合容器内の底部ま
   で延びるパイプと、 該パイプの先端に接合されるとともに、前記混合容器内
   における底部付近の周壁に沿うように軸線を配置させ
   て、前記パイプ内に内圧を加えて気液混合液を排出可能
   な、前記パイプの内径より絞られた開口径としたノズル
   と、 前記混合容器の上部に配置されて、前記液体に溶解され
   なかった前記気体を排出可能な排出流路と、 前記混合容器の上部に配置されて、前記溶解液を流出可
   能な流出流路と、 を備えて構成されていることを特徴とする気液混合装
   置。
3. 【請求項３】 前記エジェクタと前記ノズルを備えたパ
   イプとが、前記混合容器に対して、複数組、配設されて
   いることを特徴とした請求項２記載の気液混合装置。
4. 【請求項４】 前記パイプが、蛇腹パイプから形成され
   ていることを特徴とする請求項２及び請求項３記載の気
   液混合装置。
5. 【請求項５】 前記液体に水が使用され、前記気体にオ
   ゾンが使用されていることを特徴とする請求項２乃至請
   求項４記載の気液混合装置。