JPWO2010023977A1 - 気体溶解装置 - Google Patents

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Abstract

気体溶解液に残存する気泡を取り除いて、安定した高濃度の気体溶解液を得ることができる気体溶解装置を提供する。気体溶解装置において、液体１６に気体１９を注入する気体注入部２と、液体１６を圧送する加圧部１と、気体１９を注入された液体１６が加圧部１で圧送されることによる加圧で液体１６に気体１９を溶解させる加圧溶解部３と、加圧溶解部３で気体１９を溶解させた気体溶解液１０に残存する気泡１１を取り除く脱気泡部８と、気体溶解液１０の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４と、を備えるものとする。脱気泡部８の上流側を加圧溶解部３と接続し、脱気泡部８の下流側を減圧部４と接続する。脱気泡部８は、気体溶解液１０に残存する気泡１１をその浮力によって液面まで上昇させて気泡１１を取り除くようにしている。

Description

本願発明は、気体を高濃度で溶解した気体溶解液を得るために用いられる気体溶解装置に関するものである。
従来から、特開２００８−１１４２１４号公報に示されるように、気体溶解液を用いた洗浄装置（気体溶解装置）が知られている。この洗浄装置は、図２４に示すように、液体１６に気体１９を注入する気体注入部２と、液体１６を圧送する加圧部１と、気体１９を注入された液体１６が加圧部１で圧送されることによる加圧で液体１６に気体１９を溶解させる加圧溶解部３と、加圧溶解部３で気体１９を溶解させた気体溶解液１０の圧力を、その流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４と、加圧溶解部３で液体１６に溶解しない余剰気体を排出する余剰気体排出部５と、減圧部４で減圧された気体溶解液１０を吐出する吐出部１２とを備えている。
この洗浄装置は、加圧溶解部３の流入側と流出側にそれぞれ配管で形成される流路１５、６が接続してあり、ポンプ１８で形成される加圧部１を作動させ、液体槽１７から液体１６を吸い上げ、流路１５を通して加圧溶解部３へ液体１６を圧送して供給する。そして、加圧部１、気体注入部２、加圧溶解部３の各部を運転させて、減圧部４に気体溶解液１０を連続的に供給するものである。
特開２００８−１１４２１４号公報
しかしながら、上記従来例である洗浄装置にあっては、加圧溶解部３で液体１６に気体を溶解させ、そのまま減圧部４に気体溶解液１０を導くと、気体溶解液１０に残存する気泡１１が減圧部４に入ってしまうという問題があった。そのため、減圧部４にて残存した気泡１１が大きく成長したり気泡同士が合体したりして気体溶解液１０から気泡１１が分離し気体溶解液１０の気体溶解濃度が低下するおそれがあるといった問題があった。
本願発明は、上記背景技術に鑑みてなしたものであり、その目的は、気体溶解液に残存する気泡を減圧部へ導入する前に取り除いて、安定した高濃度の気体溶解液を得ることができる気体溶解装置を提供することである。
上記課題を解決するために、本願請求項１に記載の発明は、気体溶解装置において、液体１６に気体１９を注入する気体注入部２と、液体１６を圧送する加圧部１と、気体１９を注入された液体１６が加圧部１で圧送されることによる加圧で液体１６に気体１９を溶解させる加圧溶解部３と、加圧溶解部３で気体１９を溶解させた気体溶解液１０に残存する気泡１１を取り除く脱気泡部８と、気体溶解液１０の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４と、を備え、脱気泡部８の上流側を加圧溶解部３と接続し、脱気泡部８の下流側を減圧部４と接続して、脱気泡部８は、気体溶解液１０に残存する気泡１１をその浮力によって液面まで上昇させて気泡１１を取り除き、加圧部１、気体注入部２、加圧溶解部３の各部を運転させて、減圧部４に気体溶解液１０を連続的に供給するようになしている。
本願請求項２記載の発明は、上記請求項１に記載の気体溶解装置において、脱気泡部８と加圧溶解部３の内部圧力が等しくなるように、脱気泡部８と加圧溶解部３を連続して形成してなることを特徴としている。
本願請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２に記載の気体溶解装置において、加圧溶解部３での気体溶解液１０の流れ方向を略水平とし、脱気泡部８での気体溶解液１０の流れ方向を下方としてなることを特徴としている。
本願請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、加圧溶解部３で液体１６に溶解しない余剰気体１９を排出する余剰気体排出部５を備えてなることを特徴としている。
本願請求項５記載の発明は、上記請求項４に記載の気体溶解装置において、余剰気体排出部５から余剰気体１９を気体注入部２に供給する連結部２３を備えて成ることを特徴としている。
本願請求項６記載の発明は、上記請求項１乃至５のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、脱気泡部８で取り除いた気泡１１を気体１９として排出する気体排出部９を備えてなることを特徴としている。
本願請求項７記載の発明は、上記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、減圧部４を、気体溶解液１０の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁７で構成してなることを特徴としている。
本願請求項８記載の発明は、上記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、減圧部４を、気体溶解液１０の流れの上流側から下流側へと徐々に流路断面積が小さくなるように形成してなることを特徴としている。
本願請求項９記載の発明は、上記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、減圧部４を、気体溶解液１０の流れの上流側から下流側へと流路断面積が一定となるように形成し、気体溶解液１０の圧力が大気圧になるまで連続的に減圧するように流路長さを設定してなることを特徴としている。
本願請求項１０記載の発明は、上記請求項１乃至９のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出す流路６の圧力損失とこの流路６に付加した延長流路２２の圧力損失の和が、加圧部１で圧送される液体１６と気体１９の押し込み圧によって加圧溶解部３内で液体１６と気体１９を加圧するのに必要な圧力となるように、流路に延長流路２２を付加して成ることを特徴としている。
本願請求項１１記載の発明は、上記請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、気体溶解液１０の気体溶解濃度を測定すると共に、測定結果に基づいて加圧部１で圧送される液体１６の圧力と、加圧部１で圧送される液体１６の流量と、気体注入部２の気体１９の注入量とから選ばれる少なくとも一つを制御する気体濃度検出制御部１３を備えて成ることを特徴としている。
本願請求項１２記載の発明は、上記請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、ポンプ１８で液体１６を圧送すると共に気体注入部２をポンプ１８の前段に設けて、ポンプ１８による液体１６の攪拌作用で気体１９を液体１６に溶解させるようにすることによって、ポンプ１８で加圧部１と気体溶解部３を兼用させるようにして成ることを特徴としている。
本願請求項１３記載の発明は、上記請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、加圧部１を、気体注入部２に水を圧送する水道配管２４で形成して成ることを特徴としている。
本願請求項１４記載の発明は、上記請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、加圧溶解部３を密閉タンクで形成して成り、加圧溶解部３はバッチ式で気体注入２による加圧で液体１６に気体１９を溶解させ、加圧溶解部３から減圧部４へ気体溶解液１０を定量で送るようにしてなることを特徴としている。
本願請求項１５記載の発明は、上記請求項１４に記載の気体溶解装置において、加圧溶解部３はバッチ式で液体１６が加圧部１で圧送されることによる加圧と気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させるものであることを特徴としている。
本願請求項１６記載の発明は、上記請求項１４又は１５に記載の気体溶解装置において、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に定量バルブ２７を備えてなることを特徴としている。
本願請求項１７記載の発明は、上記請求項１４又は１５に記載の気体溶解装置において、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に気体溶解液１０を圧送する定量ポンプ２８を備えてなることを特徴としている。
本願請求項１８記載の発明は、上記請求項１７に記載の気体溶解装置において、定量ポンプ２８を加圧溶解部３の下流側かつ脱気泡部８の上流側に設けることを特徴としている。
本願請求項１９記載の発明は、上記請求項１４又は１５に記載の気体溶解装置において、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に気体溶解液１０を圧送するポンプ２９と定量バルブ２７を備えてなることを特徴としている。
本願請求項２０記載の発明は、上記請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の気体溶解装置において、減圧した気体溶解液１０を冷却する冷却部３３を備え、液体１６が水であることを特徴としている。
本願請求項２１記載の発明は、気体溶解液１０の製造方法において、液体１６を圧送し、圧送された液体１６に気体１９を注入し、気体１９を注入された液体１６が圧送されることによる加圧で液体１６に気体１９を溶解し、気体１９を溶解させた液体１６に残存する気泡１１を、その浮力によって液面まで上昇させて取り除き、気体１９が溶解されると共に気泡１１が取り除かれた液体１６を送りながらその圧力を順次大気圧まで減圧することにより、気体溶解液１０を連続的に生成することを特徴としている。
本願請求項２２記載の発明は、上記請求項２１に記載の気体溶解液１０の製造方法において、気体１９が溶解されると共に気泡１１が取り除かれ大気圧まで減圧された液体１６を冷却することを特徴としている。
本願請求項２３記載の発明は、上記請求項２２に記載の気体溶解液１０の製造方法において、気体１９が溶解されると共に気泡１１が取り除かれ大気圧まで減圧された液体１６を送りながら冷却することを特徴としている。
本願請求項１記載の発明の気体溶解装置においては、脱気泡部を備えることにより、減圧部へ導入する前に気体溶解液に残存する気泡を効率的に取り除くことができるものである。そして、気泡が取り除かれた気体溶解液を減圧部で順次大気圧まで減圧するため、気体溶解液に残存した気泡が大きく成長したり気泡同士が合体し気体溶解液から気体が分離することを防止して安定した高濃度の気体溶解液を得ることができるものである。また、脱気泡部は、気体溶解液に残存する気泡をその浮力によって液面まで上昇させて気泡を取り除くようにするものであるから、気泡の浮力を利用しており、動力源を別途設ける必要がなく、装置規模を小さくすることができるものである。
本願請求項２記載の発明の気体溶解装置においては、特に、脱気泡部と加圧溶解部の内部圧力が等しくなるよう連続して形成することにより、脱気泡部と加圧溶解部の圧力差をなくし、減圧差による気泡の発生による気体溶解液からの気体の分離を防止することができるものである。
本願請求項３記載の発明の気体溶解装置においては、特に、加圧溶解部での気体溶解液の流れ方向を略水平とし、脱気泡部での気体溶解液の流れ方向を下方とすることにより、気泡をゆっくりと上昇させ、残存する気泡を取り除くことが可能となり、減圧部での残存気泡が大きく成長したり、気泡同士が合体することで気体溶解液から気体の分離を防止することができるものである。また、脱気泡部と加圧溶解部の装置構成をコンパクトにすることができるものである。
本願請求項４記載の発明の気体溶解装置においては、特に、加圧溶解部で液体に溶解しない余剰気体を排出する余剰気体排出部を備えることにより、加圧溶解部内の気体と液体の比率が余剰気体の残留で変わることがなく、安定させて圧力変動を防ぐことができ、気体の溶解効率を高く維持することができるものである。
本願請求項５記載の発明の気体溶解装置においては、特に、加圧溶解部で液体に溶解しない余剰気体を気体注入部で再度液体に注入することができ、余剰気体の無駄がなくなるものである。また、気体が有害なものである場合には、有害な気体が外部に漏れて環境が汚染されることを防ぐことができるものである。
本願請求項６記載の発明の気体溶解装置においては、特に、脱気泡部で取り除いた気泡を気体として排出する気体排出部を備えることにより、脱気泡部内の圧力変動を防ぐことができ、気泡の除去効率を高く維持することができるものである。
本願請求項７記載の発明の気体溶解装置においては、特に、減圧部を、気体溶解液の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁で構成することにより、圧力調整弁による圧力調整で気体溶解液の圧力を下げることができ、加圧溶解部における圧力に応じて圧力調整弁で減圧調整することによって、気体溶解液に気泡が発生することを安定して防ぐことができるものである。
本願請求項８記載の発明の気体溶解装置においては、特に、減圧部を、気体溶解液の流れの上流側から下流側へと徐々に流路断面積が小さくなるように形成することにより、気体溶解液の圧力を下げることができ、装置の構造を簡単なものにすることができるものである。
本願請求項９記載の発明の気体溶解装置においては、特に、減圧部を、気体溶解液の流れの上流側から下流側へと流路断面積が一定となるように形成し、気体溶解液の圧力が大気圧になるまで連続的に減圧するように流路長さを設定することにより、装置構成が複雑になることがないものである。
本願請求項１０記載の発明の気体溶解装置においては、流路に延長流路を付加することによって、絞り弁を用いる必要なく、加圧部からの押し込み圧で加圧溶解部内の圧力を確保することができ、この圧力で液体に気体を溶解させることができるものである。
本願請求項１１記載の発明の気体溶解装置においては、気体濃度検出制御部で測定された気体溶解濃度に基づいて、気体の注入量をフィードバック制御することによって、必要とされる気体濃度に調整しながら気体溶解液を生成することができるものである。
本願請求項１２記載の発明の気体溶解装置においては、加圧部と加圧溶解部をポンプで兼用して形成することができるため、装置の構造を簡単なものに形成することができるものである。
本願請求項１３記載の発明の気体溶解装置においては、所定の圧力で水道水が供給される水道配管を利用して気体注入部に水を圧送することができ、気体注入部に水を圧送するための動力が不要になるものである。
本願請求項１４記載の発明の気体溶解装置においては、加圧溶解部を密閉タンクで形成し、液体を貯留してバッチ式とすることにより、高濃度に溶解した気体溶解液を多量に生成することができるものである。
本願請求項１５記載の発明の気体溶解装置においては、液体が加圧部で圧送されることによる加圧と気体注入による加圧で液体に気体を溶解させるものであるから、効率良く気体溶解液を得ることができるものである。
本願請求項１６記載の発明の気体溶解装置においては、加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に定量バルブを備えることにより、加圧溶解部から気体溶解液を排出する際に、気体注入部より気体を供給しなくてもよいので、気体の使用量を少なくすることができるものである。
本願請求項１７記載の発明の気体溶解装置においては、加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に気体溶解液を圧送する定量ポンプを備えているので、定量ポンプの吸引作用により、加圧溶解部内の気体溶解液を確実に減圧部へ供給することができるものである。
本願請求項１８記載の発明の気体溶解装置においては、定量ポンプを加圧溶解部の下流側かつ脱気泡部の上流側に設けているので、定量ポンプの吸引作用により、加圧溶解部内の気体溶解液を確実に減圧部へ供給することができるものである。
本願請求項１９記載の発明の気体溶解装置においては、加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に気体溶解液を圧送するポンプと定量バルブを備えているので、高価な定量ポンプを用いることなく、汎用ポンプで加圧溶解部内の気体溶解液を確実に減圧部へ供給することができるものである。
本願請求項２０記載の発明の気体溶解装置においては、液体として水を用い、減圧した気体溶解液を冷却する冷却部を備えることにより、高濃度に気体を溶解した気体溶解液からガスハイドレートを生成することができ、ガスハイドレートの溶存気体濃度を高めることができるものである。また、水に溶解したガスが逃げない状態でガスハイドレートを生成することができるので、効率良くガスハイドレートを製造することができるものである。
本願請求項２１記載の発明の気体溶解液の製造方法においては、液体が圧送されて気体が溶解された気体溶解液を減圧する前に、この気体溶解液に残存する気泡を効率的に取り除くことができるものである。そして、気泡が取り除かれた気体溶解液を送りながら順次大気圧まで減圧するため、気体溶解液に残存した気泡が大きく成長したり気泡同士が合体し気体溶解液から気体が分離することを防止して安定した高濃度の気体溶解液を得ることができるものである。また、気体溶解液に残存する気泡をその浮力によって液面まで上昇させて気泡を取り除くようにしているので、気泡の浮力を利用しており、動力源を別途設ける必要がなく、小規模な装置で製造することができるものである。
本願請求項２２記載の発明の気体溶解液の製造方法においては、減圧された気体溶解液を冷却することにより、高濃度に気体を溶解した気体溶解液からガスハイドレートを生成することができ、ガスハイドレートの溶存気体濃度を高めることができるものである。また、液体に溶解したガスが逃げない状態でガスハイドレートを生成することができるので、効率良くガスハイドレートを製造することができるものである。
本願請求項２３記載の発明の気体溶解液の製造方法においては、減圧された気体溶解液を送りながら冷却することにより、液体に溶解したガスが逃げない状態でガスハイドレートを連続的に生成することができるので、より効率良くガスハイドレートを製造することができるものである。
本願発明の第１の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。 同気体溶解装置の一部を示す概略図である。 同気体溶解装置の脱気泡部を示す概略図である。 本願発明の第２の実施形態である気体溶解装置の一部を示す概略図である。 本願発明の第３の実施形態である気体溶解装置の一部を示す概略図である。 本願発明の第４の実施形態である気体溶解装置の減圧部を示し、（ａ）、（ｂ）は段階的に減圧する各一例、（ｃ）は連続的に減圧する一例をそれぞれ示す概略図である。 本願発明の第５の実施形態である気体溶解装置の減圧部を示し、（ａ）、（ｂ）は一例をそれぞれ示す概略図である。 本願発明の第６の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。 本願発明の第７の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。 本願発明の第８の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。 本願発明の第９の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。 本願発明の第１０の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。 本願発明の第１１の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。 本願発明の第１２の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。 本願発明の第１２の実施形態である気体溶解装置の他の例を示す概略図である。 本願発明の第１３の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。 本願発明の第１４の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。 本願発明の第１５の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。 本願発明の第１６の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。 本願発明の第１７の実施形態である気体溶解装置を示す概略図である。 本願発明の第１８の実施形態である気体溶解装置の具体的な一例を示し、（ａ）は装置の背面側、（ｂ）は装置の正面側をそれぞれ示す斜視図である。 酸素溶解水の酸素濃度と温度との関係を示すグラフである。 （ａ）は酸素溶解水の酸素濃度と経過時間との関係を示すグラフ、（ｂ）は酸素溶解水の酸素濃度と温度との関係を示すグラフである。 従来例である洗浄装置を示す概略図である。
符号の説明
１ 加圧部
２ 気体注入部
３ 加圧溶解部
４ 減圧部
５ 余剰気体排出部
６ 流路
７ 圧力調整弁
８ 脱気泡部
９ 気体排出部
１０ 気体溶解液
１１ 気泡
１３ 気体濃度検出制御部
１６ 液体
１８ ポンプ
１９ 気体
２２ 延長流路
２３ 連結部
２４ 水道配管
２７ 定量バルブ
２８ 定量ポンプ
２９ ポンプ
３３ 冷却部
図１乃至図３は、本願発明の第１の実施形態である気体溶解装置を示している。この気体溶解装置は、図１に示すように、液体１６に気体１９を注入する気体注入部２と、液体１６を圧送する加圧部１と、気体１９を注入された液体１６が加圧部１で圧送されることによる加圧で液体１６に気体１９を溶解させる加圧溶解部３と、加圧溶解部３で気体１９を溶解させた気体溶解液１０に残存する気泡１１を取り除く脱気泡部８と、気体溶解液１０の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４と、を備えている。そして、脱気泡部８の上流側を加圧溶解部３と接続し、脱気泡部８の下流側を減圧部４と接続して、脱気泡部８は、気体溶解液１０に残存する気泡１１をその浮力によって液面まで上昇させて気泡１１を取り除くようにしている。そして、加圧部１、気体注入部２、加圧溶解部３の各部を運転させて、減圧部４に気体溶解液１０を連続的に供給するようにしている。
また、脱気泡部８と加圧溶解部３の内部圧力が等しくなるように、脱気泡部８と加圧溶解部３を連続して形成している。さらに、加圧溶解部３で液体１６に溶解しない余剰気体１９を排出する余剰気体排出部５と、脱気泡部８で取り除いた気泡１１を気体１９として排出する気体排出部９とを備え、減圧部４を、気体溶解液１０の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁７で構成している。
以下、この実施形態の気体溶解装置を、より具体的詳細に説明する。図１に示すように、加圧溶解部３の流入側と流出側にそれぞれ配管で形成される流路１５、６が接続してある。流入側の流路１５は一端を加圧溶解部３に、他端を水、水溶液および油などの液体１６を貯留する液体槽１７に接続してあり、この流路１５の途中に加圧部１が設けてある。加圧部１は、例えば、液体槽１７から液体１６を吸い上げて加圧溶解部３に圧送するポンプ１８などで形成されるものである。また、後述する図２０の実施形態が示すように、加圧部１を水道配管２４で形成することもできる。その場合、ポンプ１８などの動力が不要になり、また容器などを用いて加圧溶解部３を形成する必要もなく、例えば加圧溶解部３を流路１５にて構成できるので、装置の製造コストを一層低減することができるものである。
加圧溶解部３の流入側の流路１５には気体注入部２が接続してある。気体注入部２は気体１９を流路１５に供給して注入するためのものであり、例えば気体１９として空気を供給する場合には、一端を大気中に開放させた管体の他端を流路１５に接続して気体注入部２を形成するようにしてある。あるいは、気体１９として、天然ガス、メタン、ブタン、エタン、プロパン等の炭化水素ガス、酸素ガス、窒素ガス、水素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス、オゾン、ヘリウムガス等を供給する場合には、これらの気体１９を封入したボンベなどを流路１５に接続して気体注入部２を形成するようにしてある。また液体１６としては、水道水、純水、イオン交換水、軟水などの水をはじめ、塩化ナトリウムや界面活性剤などが水などの溶媒に溶解された溶液や、ガソリンなどの油類などを用いることができる。流路１５への気体注入部２の接続位置は、加圧溶解部３より上流側の位置であればよく、図１に示すように、加圧部１より上流側の流路１５に接続するようにしても、あるいは加圧部１より下流側の流路１５に接続するようにしてもいずれでもよい。
一方、流出側の流路６は、一端を脱気泡部８を介して加圧溶解部３に接続し、他端には吐出部１２が設けてある。また、この流路６には減圧部４が設けてある。さらに、加圧溶解部３には余剰気体排出部５が設けてある。余剰気体排出部５は、例えば、一端を大気に開放した管体を、加圧溶解部３内の気圧が所定の圧力以上になると開口するガス抜き弁などを介して加圧溶解部３に接続することによって、形成してある。
本実施形態では加圧部１によって液体１６と気体１９を加圧溶解部３に圧送し、この際の押し込み圧によって加圧溶解部３内で液体１６と気体１９を加圧して気体１９を溶解させるようにしているが、この押し込み圧を受けて加圧溶解部３内に必要な圧力が発生するようにする必要がある。そこで本実施形態では、減圧部４より下流側の流路６の長さを変えることにより、流路６の圧力損失を利用して、加圧溶解部３が受ける押し込み圧力を調整することができるようにしている。
減圧部４は、図２に示すように本実施形態では、脱気泡部８を介して加圧溶解部３に接続される流路６に、気体溶解液１０の流れ方向に沿って複数の圧力調整弁７（７ａ，７ｂ，７ｃ）を設けるようにしてある。このように減圧部４を複数の圧力調整弁７を備えて形成することによって、気泡１１が発生しない減圧度で気体溶解液１０の圧力を段階的に徐々に下げることができるものである。
各圧力調整弁７ａ，７ｂ，７ｃは、気体溶解液１０に気泡１１が発生しない減圧度で減圧するように設定されているものであり、この減圧度は予め計算や測定で求めた数値に設定されるものである。例えば、加圧溶解部３から流路６に送り出された気体溶解液１０の加圧圧力が０．５ＭＰａであるとき、気泡１１が発生しない減圧量が０．１２ＭＰａであると測定によって判明しているとすると、圧力調整弁７ａで気体溶解液１０の圧力を０．１２ＭＰａ減圧して、０．３８ＭＰａに落とす。また、気体溶解液１０の加圧圧力が０．３８ＭＰａであるとき、気泡１１が発生しない減圧量が０．１６ＭＰａであると測定によって判明しているとすると、次の圧力調整弁７ｂで気体溶解液１０の圧力を０．１６ＭＰａ減圧して、０．２２ＭＰａに落とす。さらに、気体溶解液１０の加圧圧力が０．２２ＭＰａであるとき、気泡１１が発生しない減圧量が０．２２ＭＰａ以上であると測定によって判明しているとすると、次の圧力調整弁７ｃで気体溶解液１０の圧力を０．２２ＭＰａ減圧して、加圧圧力を０ＭＰａに落とし、大気圧まで減圧することができるものである。なお、圧力調整弁７による減圧量は、液体１６の種類、温度、気体１９の種類、溶解濃度、加圧溶解部３内の圧力、流路６の径などに応じて変動するものであり、装置毎に、計算や測定をして、適宜設定されるものである。
脱気泡部８は、図３に示すように本実施形態では、加圧溶解部３の内部圧力と等しくなるように、加圧溶解部３と連続して形成し、気体溶解液１０に発生する気泡１１をその浮力によって液面まで上昇させて気泡１１を取り除くようにしている。加圧溶解部３と一体化した脱気泡部８では、気体溶解液１０の流れ方向を略水平とし、加圧溶解部３と脱気泡部８を合わせた水平方向の長さＬは、気体溶解液１０の深さＨに対して気泡１１が液面まで上昇する時間を算出して、決定するようにしてある。なお、流れ方向が略水平とは、地表面に対して略平行である、すなわち重力方向に対して略垂直な平面上にあることをいう。
ここで、気泡１１の上昇速度ベクトルｖ３は、気泡１１の浮力による上昇速度ベクトルｖ１と気体溶解液１０の流速ベクトルｖ２から求められるものである。よって、脱気泡部８と加圧溶解部３の内部圧力が等しくなるよう連続して形成することにより、脱気泡部８と加圧溶解部３の圧力差をなくし、減圧差による気泡１１の発生を防止することができるものである。また、脱気泡部８は、気体溶解液１０に発生する気泡１１をその浮力によって液面まで上昇させて気泡１１を取り除くようにするものであるから、気泡１１の浮力を利用しており、動力源を別途設ける必要がなく、装置規模を小さくすることができるものである。
なお、加圧溶解部３と一体化した脱気泡部８の断面形状は、円、楕円、正方形、長方形等、必要に応じて、適宜選択されるものである。また、加圧溶解部３と脱気泡部８を合わせた水平方向の長さＬを確保するために、水平面に沿って、加圧溶解部３と一体化した脱気泡部８を折り曲げてもよい。その際、折り曲げ形状は特に限定されず、例えば、平面視において、く字状、L字状、レ字状、U字状等の他、これらが複数組み合わされ複数個所折り曲げた形状とすることができる。さらに、ここでは、加圧溶解部３と脱気泡部８を一体化したものについて説明しているが、加圧溶解部３と脱気泡部８での気体溶解液１０の流れ方向をともに略水平とし、別体にて形成してもよい。
本実施形態では、さらに、脱気泡部８には気体排出部９が設けてある。ここでは、加圧溶解部３と脱気泡部８とを連続して形成しているので、気体排出部９は、余剰気体排出部５と兼用してもよい。このように、脱気泡部８で取り除いた気泡１１を気体１９として排出する気体排出部９を備えることにより、脱気泡部８内の圧力変動を防ぐことができ、気泡１１の除去効率を高く維持することができるものである。
次に、気体溶解装置の動作について説明する。上記のように形成される気体溶解装置にあって、ポンプ１８で形成される加圧部１を作動させ、液体槽１７から液体１６を吸い上げ、流路１５を通して加圧溶解部３へ液体１６を圧送して供給する。このように流路１５内を液体１６が流れる際に、気体注入部２から気体１９が流路１５内に吸引されて液体１６に気体１９が注入される。そして、このように気体１９が注入された液体１６を加圧部１で加圧溶解部３へ圧送して送り込むことによって、この圧送による押し込み力で加圧溶解部３内において液体１６と気体１９に圧力が加わって高圧になる。
このように加圧溶解部３内で液体１６と気体１９を加圧することによって、液体１６に気体１９を効率良く溶解させることができる。そして、その気体溶解液１０を送りながら減圧部４で順次大気圧まで減圧することにより、大気圧下の飽和量以上に気体１９が溶解した気体溶解液１０を得ることができるものである。
また、上記のように加圧溶解部３内において液体１６と気体１９を加圧して強制的に効率良く溶解させ、高濃度で気体１９が溶解した気体溶解液１０を短時間で生成することができるため、加圧溶解部３内で生成された気体溶解液１０を流路６を通して送り出しながら、加圧溶解部３内で液体１６に気体１９を溶解させるようにすることができるものである。したがって、加圧溶解部３をタンクのような容積の大きなもので形成する必要がなくなるものであり、装置規模を小さくして装置のコストを低減することが可能になるものである。
ここで、気体１９の全量が液体１６に溶解しないと、加圧溶解部３内で液体１６に溶解しない余剰気体１９が生じるが、加圧溶解部３に余剰気体排出部５を設け、余剰気体１９を加圧溶解部３から排出することによって、加圧溶解部３内の気体１９と液体１６の比率を安定させて圧力変動を防ぐことができ、気体１９の溶解効率を高く維持することができるものである。
そして、上記のように加圧溶解部３で生成された気体溶解液１０は、流路６を通して送り出されるが、加圧溶解部３内で気体溶解液１０は高圧に加圧された状態にあるので、そのまま大気圧下にある外部に排出されると、急激な圧力低下によって、気体溶解液１０中に気泡１１が発生し気体溶解液１０から気体が分離するおそれがあり、気体溶解量が減少することがある。また、加圧溶解部３で液体１６に気体１９を溶解させ、そのまま減圧部４に気体溶解液１０を導くと、気体溶解液１０に残存する気泡１１が減圧部４に入ってしまうことがある。
このために本願発明では、流路６に減圧部４を設け、加圧溶解部３内で加圧された状態の気体溶解液１０を流路６を通して送り出す際に、脱気泡部８を介して、減圧部４で大気圧まで気泡１１を発生させることなく減圧をした後に吐出するようにしてある。すなわち、脱気泡部８にて、気体溶解液１０に残存する気泡１１を減圧部４へ導入する前に取り除き、次いで、減圧部４で大気圧まで気泡１１を発生し気体溶解液１０から気体を分離させることなく減圧をして、安定した高濃度の気体溶解液１０を得るようにしてある。
ここで、加圧溶解部３内で生成されるのと同じ濃度の気体溶解液１０について、加圧溶解部３内で加圧されている圧力と同じ圧力から大気圧まで減圧する際に、気泡１１が発生しない減圧度を、予め計算や測定で求めておき、減圧部４をこの予め求めた減圧度で、気体溶解液１０がその流入側から流出側に向かって、気体溶解液１０の圧力を段階的に、順次大気圧まで減圧できるように設定してある。よって、加圧溶解部３内で加圧された気体溶解液１０を減圧部４において気泡１１が発生しない減圧度で徐々に大気圧まで減圧した後に吐出することによって、大気圧下の飽和量以上に気体１９が溶解した気体溶解液１０を、安定した状態のまま吐出部１２から取り出して利用することが可能になるものである。
さらに、脱気泡部８を備えることにより、減圧部４へ導入する前に気体溶解液１０に残存する気泡１１を効率的に取り除くことができるものである。そして、気泡１１が取り除かれた気体溶解液１０を減圧部４で減圧するため、気体溶解液１０に残存した気泡１１が大きく成長したり気泡同士が合体したりして気体溶解液１０から気体が分離することを防止して安定した高濃度の気体溶解液１０を得ることができるものである。また、脱気泡部８と加圧溶解部３の内部圧力が等しくなるように、脱気泡部８と加圧溶解部３を連続して形成し、気体溶解液１０に発生する気泡１１をその浮力によって液面まで上昇させて気泡１１を取り除くようにしているので、気泡１１の浮力を利用しており、動力源を別途設ける必要がなく、装置規模を小さくすることができるものである。
図４は、本願発明の第２の実施形態である気体溶解装置を示しており、図ではその一部を図示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
この気体溶解装置は、図４に示すように、加圧溶解部３での気体溶解液１０の流れ方向を略水平とすると共に、脱気泡部８での気体溶解液１０の流れ方向を下方（重力方向と略同方向）とし、脱気泡部８と加圧溶解部３の内部圧力が等しくなるように、脱気泡部８と加圧溶解部３を連続して形成しており、脱気泡部８と加圧溶解部３とを合わせた形状が、正面視逆Ｌ字型になるように形成している。
脱気泡部８は、加圧溶解部３の内部圧力と等しくなるように、加圧溶解部３と連続して形成し、気体溶解液１０に発生する気泡１１をその浮力によって液面まで上昇させて気泡１１を取り除くようにしている。脱気泡部８では気泡１１の浮力に伴う上昇速度が気体溶解液１０の流速より早くなるよう、脱気泡部８の断面積Ａを設定するようにしている。
具体的に説明すると、気泡１１の浮力による上昇速度ベクトルｖ４は、
ｖ４＝２ｒ２・ρ・ｇ／９η
［ｖ４は気泡１１の浮力による上昇速度、ｒは気泡１１の半径、ρは気体溶解液１０の密度、ηは気体溶解液１０の粘性係数、ｇは重力加速度]
より求められる。
また、気体溶解液１０の流速ベクトルｖ５は、
ｖ５＝Ｑ／Ａ
［ｖ５は気体溶解液１０の流速、Ｑは気体溶解液１０の流量、Ａは脱気泡部８の断面積]
より求められる。
よって、脱気泡部８での気泡１１の浮力による上昇速度ベクトルｖ４がｖ４＞ｖ５であるならば、脱気泡部８では、半径ｒ以上の気泡１１は液面まで上昇する。
このように、脱気泡部８を、加圧溶解部３と連続して形成することにより、脱気泡部８と加圧溶解部３の圧力差をなくし、減圧差による気泡１１の発生を防止することができるものである。また、脱気泡部８は、気体溶解液１０に発生する気泡１１をその浮力によって液面まで上昇させて気泡１１を取り除くようにするものであるから、気泡１１の浮力を利用しており、動力源を別途設ける必要がなく、装置規模を小さくすることができるものである。なお、加圧溶解部３と一体化した脱気泡部８の断面形状は、円、楕円、正方形、長方形等、必要に応じて、適宜選択されるものである。また、加圧溶解部３と脱気泡部８は、連続して正面視逆Ｌ字型に形成するものに限定されるものではなく、正面視Ｔ字型やすり鉢状等の形状にしてもよい。
本実施形態では、さらに、脱気泡部８には気体排出部９が設けてある。ここでは、加圧溶解部３と脱気泡部８とを連続して形成しているので、気体排出部９は、余剰気体排出部５と兼用してもよい。よって、脱気泡部８で取り除いた気泡１１を気体１９として排出する気体排出部９を備えることにより、脱気泡部８内の圧力変動を防ぐことができ、気泡１１の除去効率を高く維持することができるものである。
そしてさらに本実施形態では、加圧溶解部３での気体溶解液１０の流れ方向を略水平とし、脱気泡部８での気体溶解液１０の流れ方向を下方とすることにより、気泡１１をゆっくりと上昇させ、残存する気泡１１を取り除くことが可能となり、減圧部での残存気泡１１が大きく成長したり気泡同士が合体し気体溶解液１０から気体１９の分離を防止することができるものである。また、脱気泡部８と加圧溶解部３の装置構成をコンパクトにすることができるものである。
図５は、本願発明の第３の実施形態である気体溶解装置を示しており、図ではその一部を図示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
この気体溶解装置の脱気泡部８は、図５に示すように、加圧溶解部３での気体溶解液１０の流れ方向を略水平とし、脱気泡部８での気体溶解液１０の流れ方向を下方とし、脱気泡部８を、加圧溶解部３と減圧部４との間に別体で形成するようにしている。
脱気泡部８は、加圧溶解部３と減圧部４との間に別体で形成し、気体溶解液１０を滞留させて、気体溶解液１０に残存する気泡１１をその浮力によって液面まで上昇させて気泡１１を取り除くようにしている。脱気泡部８では気泡１１の浮力に伴う上昇速度が気体溶解液１０の流速より早くなるよう、脱気泡部８の断面積Ａを設定するようにしている。
具体的に説明すると、気泡１１の浮力による上昇速度ベクトルｖ４は、
ｖ４＝２ｒ２・ρ・ｇ／９η
［ｖ４は気泡１１の浮力による上昇速度、ｒは気泡１１の半径、ρは気体溶解液１０の密度、ηは気体溶解液１０の粘性係数、ｇは重力加速度]
より求められる。
また、気体溶解液１０の流速ベクトルｖ５は、
ｖ５＝Ｑ／Ａ
［ｖ５は気体溶解液１０の流速、Ｑは気体溶解液１０の流量、Ａは脱気泡部８の断面積]
より求められる。
よって、脱気泡部８での気泡１１の浮力による上昇速度ベクトルｖ４がｖ４＞ｖ５であるならば、脱気泡部８では、半径ｒ以上の気泡１１は液面まで上昇する。そして、脱気泡部８で取り除いた気泡１１は気体１９として気体排出部９より排出される。
このように、脱気泡部８は、気体溶解液１０に残存する気泡１１をその浮力によって液面まで上昇させて気泡１１を取り除くようにするものであるから、気泡１１の浮力を利用しており、動力源を別途設ける必要がなく、装置規模を小さくすることができるものである。なお、脱気泡部８の断面形状は、円、楕円、正方形、長方形等、必要に応じて、適宜選択されるものである。
そして本実施形態では、脱気泡部８を、加圧溶解部３と減圧部４との間に別体で形成することにより、脱気泡部８の容積を大きくすることができ、脱気泡部８に気体溶解液１０を滞留させ、より確実に気泡１１を取り除くことができるものである。
図６は、本願発明の第４の実施形態である気体溶解装置を示しており、図ではその一部を図示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
この気体溶解装置は、図６に示すように、減圧部４を気体溶解液の流れの上流側から下流側へと徐々に流路断面積が小さくなるように、流路断面積が異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃで形成されるようにしてある。
図６（ａ）の実施形態では、流路断面積が異なる、つまり内径の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一体に連ねるようにしてあり、気体溶解液１０の流れの上流側から下流側へと、徐々に管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの径が小さくなるようにしてある。また、図６（ｂ）の実施形態では、内径の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃをレジューサ２１を介して接続して連ねるようにしてあり、気体溶解液１０の流れの上流側から下流側へと、徐々に管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの径が小さくなるようにしてある。さらに、図６（ｃ）の実施形態では、気体溶解液１０の流れの上流側から下流側へと連続的に径が小さくなる管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一体に連ねるようにしてある。
図６（ａ）〜（ｃ）の実施形態にあって、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの内径はφｄ１＞φｄ２＞φｄ３であるので、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内の気体溶解液の流速はＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３となり、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内の気体溶解液の圧力はＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３となる。
したがって、加圧溶解部３から送り出される気体溶解液１０の圧力Ｐ１を気泡１１が発生しない減圧度で、図６（ａ）、（ｂ）の実施形態では段階的に減圧して、また図６（ｃ）の実施形態では連続的に減圧して、Ｐ３の大気圧まで徐々に下げることができるものである。
図７は、本願発明の第５の実施形態である気体溶解装置を示しており、図ではその一部を図示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
この気体溶解装置は、図７に示すように、減圧部４を、気体溶解液１０の流れの上流側から下流側へと流路断面積が一定となるように形成し、気体溶解液１０の圧力が大気圧になるまで連続的に減圧するように流路長さを設定している。
すなわち、減圧部４は、流路６内を気体溶解液１０が流れる際の圧力損失によって、気体溶解液１０に気泡１１が発生しない減圧速度で気体溶解液１０の圧力を徐々に連続的に低下させ、気体溶解液１０の圧力を大気圧にまで低下させるようにしてある。
したがって、本実施形態では、加圧溶解部３内での圧力がＰ１の気体溶解液１０を、流路６内を通過させる際にＰ２〜Ｐｎ−１へと、気体溶解液１０に気泡１１が発生しない減圧速度で徐々に連続的に圧力を低下させ（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐｎ−１）、流路６の終端では気体溶解液１０の圧力Ｐｎが大気圧にまで低下するように、流路６の流路断面積と管路長Ｌを設定するようにしてあり、このような流路断面積と管路長さＬを有する流路６によって減圧部４が形成されるものである。
この管路長さＬは、次の式から設定することができる。すなわち、
Ｐ＝λ・（Ｌ／ｄ）・（ｖ２／２ｇ）
［Ｐは加圧溶解部３内の圧力、λは管摩擦係数、ｄは流路６の内径、ｖは気体溶解液１０の流速、ｇは重力加速度]
から、Ｌ＝（Ｐ・ｄ・２ｇ）／（λ・ｖ２）を導くことができ、この式から計算して流路６の管路長さＬを求めることができるものである。
このように、流路６の管路長さＬを所定長さに形成するだけで減圧部４を形成することができるものであり、気体溶解装置の構造をより簡単なものに形成することができるものである。このような管路長さＬが長い流路６で形成される減圧部４は、例えば図７（ｂ）のような長いホース４ａで形成することができる。
図８は、本願発明の第６の実施形態である気体溶解装置を示しており、図ではその一部を図示している。
上記のように本発明では加圧部１によって液体１６と気体１９を加圧溶解部３に圧送し、この際の押し込み圧によって加圧溶解部３内で液体１６と気体１９を加圧して気体１９を溶解させるようにしているが、この押し込み圧を受けて加圧溶解部３内に必要な圧力が発生するようにする必要がある。このように加圧部１からの押し込み圧を受ける圧力を確保するために、加圧溶解部３の流出側の流路６に絞り弁などの絞り部を設けることが考えられるが、このように絞り部を流路６に設けると、加圧溶解部３で生成された気体溶解液１０を流路６に送り出して排出する際に、絞り部の前後で大きな圧力差が生じ、気体溶解液１０が急激に減圧されることになり、気体溶解液１０に気泡１１が発生するおそれがある。
そこで、本実施形態では、流路６の圧力損失を利用して、流路６に絞り部を設ける必要なく、押し込み圧を受ける圧力を確保するようにしている。このとき、上記各実施形態の流路６の長さでは、流路６の圧力損失で押し込み圧を受ける圧力を確保することは難しいので、流路６の加圧溶解部３と反対側の端部に延長流路２２を付加するようにしてある。すなわち、流路６の減圧部４も含めた全体の圧力損失を算出し、加圧部１からの押し込み圧によって加圧溶解部３内で液体１６と気体１９を加圧するのに必要な圧力と、この流路６の圧力損失との差を算出し、さらにこの差の圧力損失が生じる管路の長さを上記の式から算出して、この管路長さの延長流路２２を流路６に付加するようにしてある。このように、流路６の圧力損失と延長流路２２の圧力損失の和が、加圧部１で圧送される気体１９と液体１６の押し込み圧によって加圧溶解部３内で液体１６と気体１９を加圧するのに必要な圧力となるように、流路６に延長流路２２を付加することによって、絞り弁などの絞り部を用いる必要なく、加圧部１からの押し込み圧で加圧溶解部３内の加圧力を確保して、液体１６に気体１９を溶解させることができるものである。
図９は本願発明の第７の実施形態を示すものであり、減圧部４よりも液体１６の流れの下流側において流路６に気体濃度計によって形成される濃度検出部３７が設けてある。この濃度検出部３７は制御部３８に電気的に接続してあり、さらに制御部３８は加圧部１に電気的に接続してあり、制御部３８によって加圧部１の作動を制御することができるようにしてある。この濃度検出部３７と制御部３８によって気体濃度検出制御部１３が形成されるものである。その他の構成は図１のものと同じである。
このものにあって、上記のように減圧部４で圧力が減圧された気体溶解液１０が流路６を通過する際に、濃度検出部３７によって気体溶解液１０の気体溶解濃度が測定されるようになっており、濃度検出部３７で測定された気体濃度のデータは制御部３８に入力されるようになっている。制御部３８はＣＰＵやメモリー等を備えて形成されるものであり、濃度検出部３７から入力された気体濃度値に基づいて、加圧部１で圧送される液体１６の圧力と、加圧部１で圧送される液体１６の流量と、気体注入部２の気体１９の気体量とから選ばれる少なくとも一つを制御するようにしてある。すなわち、濃度検出部３７で測定される気体濃度が制御部３８のメモリーに登録された値より小さいときには、制御部３８で加圧部１の作動を制御して、圧送される液体１６の圧力を高めたり、圧送される液体１６の流量を少なくしたり、気体注入部２から注入する気体１９の気体量を多くしたりすることによって、加圧溶解部３で溶解される気体１９の溶解濃度を高め、また、濃度検出部３７で測定される気体濃度が制御部３８のメモリーに登録された値より大きいときには、制御部３８で加圧部１の作動を制御して、圧送される液体１６の圧力を低くしたり、圧送される液体１６の流量を多くしたり、気体注入部２から注入する気体１９の気体量を少なくしたりすることによって、加圧溶解部３で溶解される気体１９の濃度を低下させ、制御部３８のメモリーに登録された気体濃度の値に気体溶解液１０の濃度を調整するものである。このようにして制御部３８のメモリーに登録された気体濃度の値に気体溶解液１０の気体濃度を調整することができるものである。従って、用途に応じて気体溶解液１０において必要とされる気体濃度は異なるが、必要な気体濃度のデータを制御部３８のメモリーに登録しておくことによって、必要とされる気体濃度に調整しながら気体溶解液１０を生成することができるものである。
図１０は本願発明の第８の実施形態を示すものであり、気体濃度検出制御部１３の制御部３８は気体注入部２に電気的に接続してあり、制御部３８によって気体注入部２の作動を制御することができるようにしてある。その他の構成は図９のものと同じである。
このものにあって、制御部３８は、濃度検出部３７から入力された気体濃度値に基づいて、気体注入部２からの気体１９の注入を制御するようにしてある。すなわち、濃度検出部３７で測定される気体濃度が制御部３８のメモリーに登録された値より小さいときには、制御部３８による制御で、気体注入部２の弁を開くなどして気体１９を注入し、加圧溶解部３で溶解される気体１９の溶解濃度を高めるようにするものであり、また、濃度検出部３７で測定される気体濃度が制御部３８のメモリーに登録された値より大きいときには、制御部３８による制御で、気体注入部２の弁を絞ったり閉じたりするなどして、気体注入部２から液体１６に注入される気体１９の量を減らして、加圧溶解部３で溶解される気体１９の溶解濃度を低下させるようにするものである。このようにして制御部３８のメモリーに登録された気体濃度の値に気体溶解液１０の気体濃度を調整することができるものである。従って、用途に応じて気体溶解液１０において必要とされる気体濃度は異なるが、必要な気体濃度のデータを制御部３８のメモリーに登録しておくことによって、必要とされる気体濃度に調整しながら気体溶解液１０を生成することができるものである。
上記の各実施形態においては、ポンプ１８で加圧部１を形成するようにし、このポンプ１８よりも上流側（ポンプ１８の前段）において流路１５に気体注入部２を設けるようにしてある。
ここで、図１１は本願発明の第９の実施形態を示すものであり、ポンプ１８よりも下流側において流路１５に気体注入部２を設けるようにした例であるが、上記各実施形態は、図１１の例のものよりも簡単な構成にできるものである。
すなわち、ポンプ１８を作動させて流路１５内の液体１６をポンプ１８へと吸引すると、流路１５内を液体１６が流れる際に気体注入部２から気体１９が流路１５内に吸引されて液体１６に気体１９が注入される。そしてこのように気体１９が注入された液体１６がポンプ１８に吸引されると、ポンプ１８内での液体１６の攪拌作用と、ポンプ１８から圧送される液体１６の圧力とによって、液体１６に気体１９が効率よく溶解される。また気体１９の溶解できない余剰気体１９は余剰気体排出部５から排出される。このように気体１９が高濃度で溶解された気体溶解液１０は減圧部４に供給されて大気圧にまで減圧される。
従って、ポンプ１８で、液体１６を圧送する加圧部１と、気体１９を注入された液体１６を圧送する加圧で液体１６に気体１９を高濃度に溶解させる加圧溶解部３を形成することができるものである。つまり、加圧部１と加圧溶解部３をポンプ１８で兼用して形成することができるものであり、装置の構成を簡単なものにすることができるものである。
図１２は本願発明の第１０の実施形態を示すものであり、加圧溶解部３を密閉タンクで形成しており、加圧溶解部３はバッチ式で気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させ、加圧溶解部３から減圧部４へ気体溶解液１０を定量で送るようにしている。また、気体注入部２は、加圧溶解部３で気体溶解液１０を生成する際と加圧溶解部３から気体溶解液１０を排出する際に運転するようにしてある。
開閉バルブ２６は、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６の脱気泡部８よりも下流側に備えられ、脱気泡部８を介して加圧溶解部３から減圧部４へ気体溶解液１０を供給するものである。
次に、本実施形態の気体溶解装置の動作について説明する。上記のように形成される気体溶解装置にあって、まず、開閉バルブ２６を閉め、ポンプ１８で形成される加圧部１を作動させ、加圧溶解部３に液体１６を圧送して充填する。次に、気体注入部２より気体１９を供給する。ここで、加圧溶解部３は気体注入による押し込み力で高圧になる。このように加圧溶解部３内で液体１６と気体１９を加圧することによって、液体１６に気体１９を効率良く、加圧下の飽和量まで溶解させることができる。ここで、効率的に気体１９を液体１６に溶解させるために撹拌翼３２で撹拌してもよい。
また、液体１６が加圧部１で圧送されることによる加圧と気体注入による加圧で液体１６に気体１９を溶解させるようにすることもできる。その場合、簡単に液体１６と気体１９とを加圧することができ、効率良く気体溶解液１０を得ることができるものである。
そして、開閉バルブ２６を開け、加圧下の飽和量まで溶解した気体溶解液１０を減圧部４で順次大気圧まで減圧すると、大気圧下の飽和量以上に気体１９が溶解した気体溶解液１０を得ることができる。つまり、バッチ式で液体１６に気体１９を溶解させ、加圧溶解部３で多量の気体溶解液１０を生成、貯留できるとともに、必要に応じて気体溶解液１０を減圧部４で順次大気圧まで減圧することができるものである。
ここで、本実施形態では、加圧溶解部３内で液体１６に溶解しない余剰気体１９を排出する余剰気体排出部５を密閉タンクに設けるにようにしてあり、加圧溶解部３内の気体１９と液体１６の比率を安定させて圧力変動を防ぐことができ、気体１９の溶解効率を高く維持することができるものである。
そして、上記のように加圧溶解部３で生成された気体溶解液１０は、開閉バルブ２６を開け、流路６を通して送り出されるが、加圧溶解部３内で気体溶解液１０は高圧に加圧された状態にあるので、そのまま大気圧下にある外部に排出されると、急激な圧力低下によって、気体溶解液１０中に気泡１１が発生するおそれがあり、気体溶解量が減少することがある。
このために、流路６に減圧部４を設け、加圧溶解部３内で加圧された状態の気体溶解液１０を流路６を通して送り出す際に、気体溶解液１０を定量で送るようにし、減圧部４で大気圧まで気泡を発生させることなく減圧をした後に吐出するようにしてある。ここで、開閉バルブ２６を開け、気体溶解液１０を減圧部４に定量で送るためには、気体注入部２より気体１９を供給し、加圧溶解部３内の圧力を一定にする必要がある。
さらに、本実施形態においても、加圧溶解部３の下流側には、気体溶解液１０に残存する気泡１１をその浮力によって液面まで上昇させて気泡１１を取り除く脱気泡部８が形成されており、また脱気泡部８には、脱気泡部８で取り除いた気泡１１を気体１９として排出する気体排出部９が形成されており、気泡１１の除去効率を高く維持することができるものである。
このように、本実施形態では、加圧溶解部３を密閉タンクで形成し、液体１６を貯留してバッチ式とすることにより、高濃度に溶解した気体溶解液１０を多量に生成することができるものである。
すなわち、加圧溶解部３で気体１９を高濃度に溶解した気体溶解液１０を生成するにあたって、多量の気体溶解液１０を生成することが必要になると、加圧溶解部３内に液体１６を通過させながら液体１６に気体１９を溶解させる方法では、加圧部１を形成するポンプ１８として高圧・高流量のものが必要になり、効率が悪くなる。そこで本実施形態では、加圧溶解部３を容積の大きな密閉タンクで形成し、密閉タンクに気体注入部２を設けて密閉タンク内に気体１９を供給するようにしたものである。つまり、加圧部１のポンプ１８で圧送された液体１６は加圧溶解部３を形成する密閉タンクに送り込まれ、密閉タンク内に滞留した液体１６に気体１９が溶解され、密閉タンク内で気体溶解液１０が生成されるものであり、多量に気体溶解液１０を生成することができるものである。また、密閉タンク内に滞留させた状態で気体１９を溶解させればよいので、ポンプ１８を小型化することが可能になるものである。
また、脱気泡部８で気泡１１を除去すると共に、気体１９を溶解した気体溶解液１０を減圧部４で順次大気圧まで減圧するようにしているので、気体溶解液１０に気泡１１が発生することを防止して安定した高濃度の気体溶解液１０を得ることができるものである。
図１３は本願発明の第１１の実施形態を示すものであり、図１２の実施形態の構成に加えて、定量バルブ２７が、加圧溶解部３の下流側かつ減圧部４の上流側に設けられている。その他の構成は、図１２のものと同じである。
定量バルブ２７は、脱気泡部８を介して加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に備えられ、減圧部４へ供給する気体溶解液１０の流量を一定にするものである。なお、図示の例のように、開閉バルブ２６を定量バルブ２７より上流側の流路６に接続するようにしても、あるいは開閉バルブ２６を定量バルブ２７より下流側の流路６に接続するようにしてもよい。
ここで、気体注入部２は、加圧溶解部３で気体溶解液１０を生成する際に運転するようにしてあり、加圧溶解部３から気体溶解液１０を排出する際には運転しないようにしてある。
すなわち、本実施形態の場合、開閉バルブ２６を開け、気体溶解液１０を減圧部４に定量で送るために定量バルブ２７を用いるので、気体溶解液１０の排出時に気体注入部２より気体１９を供給しなくてもよい。
したがって、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に定量バルブ２７を備えることにより、加圧溶解部３から気体溶解液１０を排出する際に、気体注入部２より気体１９を供給しなくてもよいので、気体１９の使用量を少なくすることができるものである。
図１４は本願発明の第１２の実施形態を示すものであり、図１２の実施形態の構成に加えて、定量ポンプ２８が、加圧溶解部３の下流側かつ減圧部４の上流側に設けられている。その他の構成は、図１２のものと同じである。
定量ポンプ２８は、脱気泡部８を介して加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に備えられ、減圧部４へ供給する気体溶解液１０の流量を一定にするものである。なお、図示の例のように、開閉バルブ２６を定量ポンプ２８より上流側の流路６に接続するようにしても、あるいは開閉バルブ２６を定量ポンプ２８より下流側の流路６に接続するようにしてもよい。
また、定量ポンプ２８を加圧溶解部３の下流側かつ脱気泡部８の上流側に設けてもよく、図１５はこのように形成した第１２の実施形態の変形例である。
ここで、気体注入部２は、加圧溶解部３で気体溶解液１０を生成する際に運転するようにしてあり、加圧溶解部３から気体溶解液１０を排出する際には運転しないようにしてある。
すなわち、本実施形態の場合、開閉バルブ２６を開け、気体溶解液１０を減圧部４に定量で送るために定量ポンプ２８を用いるので、気体溶解液１０の排出時に気体注入部２より気体１９を供給しなくてもよい。したがって、気体１９の使用量を少なくすることができるものである。
このように本実施形態では、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に気体溶解液１０を圧送する定量ポンプ２８を備えているので、定量ポンプ２８の吸引作用により、加圧溶解部３内の気体溶解液１０を確実に減圧部４へ供給することができるものである。
図１６は本願発明の第１３の実施形態を示すものであり、図１２の実施形態の構成に加えて、定量バルブ２７及びポンプ２９が、加圧溶解部３の下流側かつ減圧部４の上流側に設けられている。その他の構成は、図１２のものと同じである。
定量バルブ２７は、脱気泡部８を介して加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に備えられ、減圧部４へ供給する気体溶解液１０の流量を一定にするものである。
ポンプ２９は、脱気泡部８を介して加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に備えられ、減圧部４へ供給する気体溶解液１０を圧送するものである。ポンプ２９としては汎用のものを使用することができる。
なお、本実施形態では、図示の例のように、開閉バルブ２６、ポンプ２９、定量バルブ２７を流路６の上流側から下流側に向けて順番に配置しているが、これらの順番は特に限定されるものではない。
ここで、気体注入部２は、加圧溶解部３で気体溶解液１０を生成する際に運転するようにしてあり、加圧溶解部３から気体溶解液１０を排出する際には運転しないようにしてある。
すなわち、本実施形態の場合、開閉バルブ２６を開け、気体溶解液１０を減圧部４に定量で送るために定量バルブ２７とポンプ２９を用いるので、気体溶解液１０の排出時に気体注入部２より気体１９を供給しなくてもよい。したがって、気体１９の使用量を少なくすることができるものである。
このように本実施形態では、加圧溶解部３から気体溶解液１０を送り出し、減圧部４へ気体溶解液１０を供給する流路６に定量バルブ２７とポンプ２９を備えることにより、加圧溶解部３から気体溶解液１０を排出する際に、高価な定量ポンプ２８を用いることなく、汎用のポンプ２９で加圧溶解部３内の気体溶解液１０を確実に減圧部４へ供給することができるものである。
図１７は、本願発明の第１４の実施形態である気体溶解装置を示している。ここでは、上記の各実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
この気体溶解装置は、図１７に示すように、第１の実施形態の構成に加えて、減圧した気体溶解液１０を冷却する冷却部３３を備えている。本実施形態では、冷却部３３は、冷却用熱交換器３４を備えた容器として形成している。
加圧溶解部３の流出側に形成された流路６は、下流側の一端を冷却部３３に接続してある。冷却部３３は、例えば上面が開放された容器で形成してあり、冷媒を通すジャケットなどで形成される冷却用熱交換器３４が設けてある。また上記の各実施形態と同様、この流路６には、加圧溶解部３への接続部と冷却部１３への接続部の間において減圧部４が設けてあり、加圧溶解部３の下流側には脱気泡部８が形成してある。
なお、本実施形態では、第１の実施形態の構成に追加して、冷却部３３を備えた例を示すが、本発明はこれに限られず、上記の各実施形態に冷却部３３を備えた構成、すなわち例えば、加圧溶解部３が密閉タンクで形成されたような気体溶解装置において、冷却部３３を備えたものとすることができる。
このものにあっては、液体１６として水を用いると、高濃度に気体１９を溶解した気体溶解液１０を冷却部３３にて冷却することにより、ガスハイドレート４０を生成することができる。すなわち、上記のように過飽和状態にまで高濃度で気体１９が溶解された気体溶解液１０が冷却部３３に供給されると、冷却部３３に設けられた冷却用熱交換器３４で気体溶解液１０が冷却され、ガスハイドレート４０が生成されるものである。
ここで、冷却部３３における気体溶解液１０の冷却温度は、特に制限されるものではなく、例えば１〜３℃程度の温度で冷却すると、水中にガスハイドレート４０が分散されたガスハイドレートスラリーを得ることができるものであり、また−５℃程度以下の温度で冷却すると、水からなる氷中にガスハイドレート４０が閉じ込められた固形物を得ることができるものである。
本実施形態の場合、冷却部３３を、冷却用熱交換器３４を備えた容器として形成しているので、減圧部４を通して大気圧まで減圧した気体溶解液１０を冷却部３３に所定量になるまで供給した後、冷却してガスハイドレートを生成するものであり、ガスハイドレート４０の生成はバッチ式になる。
したがって、液体１６として水を用い、減圧した気体溶解液１０を冷却する冷却部３３を冷却用熱交換器３４を備えた容器として形成することにより、高濃度に気体１９を溶解した気体溶解液１０からガスハイドレート４０をバッチ式で生成することができるものである。
図１８は、本願発明の第１５の実施形態である気体溶解装置を示している。ここでは、上記の各実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
この気体溶解装置は、図１８に示すように、第１の実施形態の構成に加えて、減圧した気体溶解液１０を冷却する冷却部３３を備えている。本実施形態では、冷却部３３は、冷却用熱交換器３４を備え、減圧部４よりも下流側の流路６に設けられている。
加圧溶解部３の流出側に形成された流路６の下流側の一端には、吐出部１２が設けてある。流路６には減圧部４が設けてあり、減圧部４よりも下流側の位置において流路６に冷却部３３を設けるようにしてある。この冷却部３３としては、例えば、流路６を形成する管の外周に冷媒を通すジャケットなどで形成される冷却用熱交換器３４を巻き付けて取り付けるなどして形成することができる。また上記の各実施形態と同様、加圧溶解部３の下流側には脱気泡部８が形成してある。
なお、本実施形態では、第１の実施形態の構成に追加して、冷却部３３を備えた例を示すが、本発明はこれに限られず、上記の各実施形態に冷却部３３を備えた構成、すなわち例えば、加圧溶解部３が密閉タンクで形成されたような気体溶解装置において、冷却部３３を備えたものとすることができる。
このものにあっては、液体１６として水を用いると、高濃度に気体１９を溶解した気体溶解液１０を送りながら冷却部３３にて冷却することにより、ガスハイドレート４０を生成することができるものである。
そして、本実施形態にあって、加圧溶解部３で生成された気体溶解液１０は、流路６を通して減圧部４へ連続的に送り出され、気体溶解液１０が減圧部４を通過する際に徐々に大気圧にまで減圧される。このように大気圧に減圧された気体溶解液１０は減圧部４から連続的に流路６を通して冷却部３３に送られ、冷却部３３を通過する際に冷却されてガスハイドレート４０が生成される。気体溶解液１０はこのように冷却部３３を連続して通過する際に冷却されるため、連続的にガスハイドレート４０を生成することができるものであり、ガスハイドレート４０の生産効率を高めることができるものである。この場合、ガスハイドレート４０は冷却部３３を通過する際や通過したあとも流動状態であることが必要であるので、流動性を有するガスハイドレートスラリーとして生成されるようにするのが望ましい。したがって、冷却部３３における気体溶解液１０の冷却温度は、水中にガスハイドレート４０が分散されたガスハイドレートスラリーを得ることができる温度、例えば１〜３℃程度の温度での冷却条件にすることができる。そして、冷却部３３を通過して生成されたガスハイドレート４０は回収容器３５に回収されるようになっている。
このように本実施形態では、液体１６として水を用い、減圧した気体溶解液１０を冷却する冷却部１３を減圧部４よりも下流側の位置において流路６に備えることにより、高濃度に気体１９を溶解した気体溶解液１０からガスハイドレート４０を連続式で生成することができるものである。
図１９は、本願発明の第１６の実施形態である気体溶解装置を示している。ここでは、上記の各実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
この気体溶解装置は、図１９に示すように、第１の実施形態の構成に加えて、連結部２３を備えており、余剰気体排出部５が連結部２３によって気体注入部２に連通接続してある。なお、脱気泡部８については図４や図５のものを用いてもよく、減圧部４については図６や図７のものを用いてもよい。また、図８のように延長流路２２を設けたり、図９や図１０のように気体濃度検出制御部１３を設けたり、図１１のようにポンプ１８よりも下流側の流路１５に気体注入部２を設けるようにしたりしてもよい。
このものにあっては、余剰気体排出部５から排出された余剰気体１９は連結部２３を通して気体注入部２に返送し、気体注入部２から再度、液体１６に注入するようにしてある。従って、加圧溶解部３で溶解しなかった気体１９を捨てることなく有効利用することができるものである。さらに、気体１９が有害なものである場合には、有害な気体１９が外部に漏れて環境が汚染されることを防ぐことができるものである。このとき、余剰気体排出部５から返送された余剰気体１９だけでは気体注入部２で注入するガス圧が不足することがあるので、気体注入部２から注入する圧力を調整して気体１９を注入するようにしてある。
このように本実施形態では、気体１９を無駄なく効率よく液体１６に溶解させることができ、外部への気体１９の漏れも防ぐことができるものである。
図２０は、本願発明の第１７の実施形態である気体溶解装置を示している。ここでは、上記の各実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
この気体溶解装置は、図２０に示すように、第１の実施形態の構成の一部が変更されており、加圧部１が水道配管２４で形成されている。なお、脱気泡部８については図４や図５のものを用いてもよく、減圧部４については図６や図７のものを用いてもよい。また、図８のように延長流路２２を設けたり、図９や図１０のように気体濃度検出制御部１３を設けたりしたりしてもよい。また、気体濃度検出制御部１３を水道配管２４の蛇口等と接続して水の流量を調整することもできる。
このものにあっては、水道配管２４に接続される流路１５で加圧溶解部３を形成するようにしてあり、流路１５のうち、流路１５に接続した気体注入部２と、流路１５に接続された脱気泡部８との間の部分が、加圧溶解部３となるものである。流路１５で形成される加圧溶解部３には、必要に応じて余剰気体排出部５を設ければよい。このように水道配管２４は所定の水圧で水を供給するので、水を加圧溶解部３に送り込むことによる押し込み圧で、加圧溶解部３内を加圧することができるものである。また、水道配管２４の蛇口などを流路１５に接続すると、水道配管２４から水を流路１５に送り込むことによる押し込み圧で、流路１５内を加圧することができ、流路１５自体で加圧溶解部３を形成できるので、装置をより簡単にすることができるものである。
このように本実施形態では、所定の圧力で水道水が供給される水道配管２４を利用して気体注入部２に水を圧送することができ、気体注入部２に水を圧送するための動力が不要になるものである。
図２１は、本願発明の第１８の実施形態である気体溶解装置の具体的な一例を示すものであり、液体槽１７から供給される液体１６は流路１５に導入口３０から導入される。図示のものでは、気体注入部２の一端４１は大気に開放してあり、この気体注入部２の一端４１から酸素を含む空気が吸入される。また、気体注入部２の一端４１を気体１９のボンベに接続することにより、空気以外の気体１９を吸入することもできる。この気体注入部２は流路１５に接続してあり、酸素を含む空気が注入された液体１６はポンプで形成される加圧部１によって、小容量のタンクで形成される加圧溶解部３に圧送される。液体１６としては例えば水を用いれば高濃度の酸素溶解水を得ることができる。このように酸素を含む空気が注入された液体１６が加圧溶解部３に圧送されることによって、加圧溶解部３内で液体１６に酸素を含む空気が溶解された気体溶解液１０が生成される。そしてこの気体溶解液１０は加圧溶解部３から脱気泡部８に入り気泡１１が取り除かれてさらに流路６に送り出され、流路６の先端の吐出口３１から送り出される。この流路６には減圧部４が設けてあり、脱気泡部８から送り出された気体溶解液１０は大気圧まで減圧された後に吐出口３１から吐出され、気泡が発生しない状態で気体溶解液１０を送り出すことができる。この実施の形態では、減圧部４は、図６（ａ）の内径が異なる管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを連ねたもので形成してある。なお、図示のものでは気体排出部９と余剰気体排出部５は兼用されている。
この装置にあって、ポンプで形成される加圧部１を連続運転することによって、気体注入部２、加圧溶解部３、脱気泡部８を連続的に運転させて、減圧部４に気体溶解液１０を連続的に供給するようにすることができるものであり、減圧部４の流出側である吐出口３１から気泡の発生のない気体溶解液１０を連続的に吐出させることができるものである。また、減圧部４は加圧溶解部３から脱気泡部８を介して気体溶解液１０を送り出す流路６の一部として設けられており、そしてこの減圧部４は気体溶解液１０の圧力を流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧するものであるため、減圧部４を例えば内径２〜５０ｍｍ程度の比較的大きい流路として形成することができるものであり、異物が混入しても減圧部４内が詰まるようなことがないものである。さらにこのような構成の減圧部４を設けることによって、減圧部４を流れる気体溶解液１０のレイノルズ数が臨界レイノルズ数（Ｒｅ＝２３２０）より小さなレイノズル数である層流状態だけではなく、臨界レイノルズ数より大きなレイノルズ数である乱流状態でも対応することが可能になるものである。さらに、減圧部４をこのように内径の大きな流路として形成することによって、気体溶解液１０の供給量を多くすることができ、減圧部４を一つの流路のみで形成することが可能になるものであり、装置構成を簡単なものに形成することができるものである。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
ポンプ１８としてベーンポンプを用い、イオン交換水（電気伝導度１μＳ／ｃｍ）を内径１２ｍｍのホースにて流量６Ｌ／分で圧送するとともに、気体注入部２から空気を６Ｌ／分で注入した。このとき加圧溶解部３内の圧力を０．５ＭＰａとするために、減圧部４より下流側の流路６と延長流路２２を合わせて内径４ｍｍのホースで長さ１．５ｍに形成した。また脱気泡部８と加圧溶解部３とを合わせた形状を、正面視逆Ｌ字型とし、脱気泡部８の断面積を０．０２ｍ２とした。減圧部４は図６（ａ）と同様のものを用い、管体２０ａに内径１２ｍｍの配管を、管体２０ｂに内径８ｍｍの配管を、管体２０ｃに内径４ｍｍの配管をそれぞれ用いて一体に連ねるようにした。さらに気体溶解液１０に気泡１１が発生しないよう、減圧部４を形成する管体２０ａ、管体２０ｂ、管体２０ｃの終端圧力をそれぞれ０．３８ＭＰａ、０．２２ＭＰａ、０．１ＭＰａとした。
ここで、脱気泡部８から減圧部４へ流入する気体溶解液１０について、顕微鏡と高速度カメラを用いて気泡１１の発生がないか脱気泡部８の下流側かつ減圧部４の上流側にて確認したところ、直径１００μｍ以上の気泡１１が水から分離されたことを確認した。また減圧部４から流出された気体溶解液１０について、顕微鏡と高速度カメラを用いて気泡発生の有無を確認したところ、気泡１１の発生がないことを確認した。
図２２は、流量一定条件下で、加圧部１を制御して所定圧力において加圧溶解部３で生成した気体溶解液１０すなわち空気中の酸素が溶解した酸素溶解水を、減圧部４で気泡を発生させることなく大気圧にまで減圧したときの、酸素溶解水の酸素濃度と水温との関係を示すグラフである。流量が一定であれば、酸素濃度は水の温度に依存する相関関係があり、再現性もある。従って、必要とされる酸素濃度の酸素溶解水を得るには、水温を測定してその水温に応じて加圧部１による加圧を所要圧力に制御すれば、再現性高く所定濃度の酸素溶解水を得ることができるものである。例えば、２０℃の水に対して、インバータ等を使って加圧部１のポンプ１８の圧力特性を０．５ＭＰａに設定し、この０．５ＭＰａの加圧下で酸素を溶解させると、４５ｍｇ／Ｌの酸素溶解濃度の酸素溶解水を得ることができるものであり、また０．３ＭＰａの圧力に変更すると、２７ｍｇ／Ｌの酸素溶解濃度の酸素溶解水を得ることができるものである。
ここで、本発明において得られる酸素溶解水は、微小気泡を吹き込んだようなものではなく、上記のように加圧部１による加圧によって加圧溶解部３で水に酸素を溶解させるようにしているために、酸素を均一に且つ高濃度に溶解させることができるものであり、しかもこの加圧状態の酸素溶解水の圧力を減圧部４で気泡が発生しないように大気圧まで減圧するようにしているため、酸素が均一に且つ高濃度に溶解したままの酸素溶解水を得ることができるものである。
図２３（ａ）は、上記のようにして製造された酸素溶解水を４℃の大気圧下に保存したときの、溶存酸素濃度（ＤＯ）と経過時間との関係を示すものであり、７００時間を経過しても、３０ｍｇ／Ｌ程度の高い溶存酸素濃度を維持していることがわかる。また図２３（ｂ）は、加圧溶解部３において淡水に０．５ＭＰａの加圧状態で酸素を溶解し、酸素溶解水を減圧部４で大気圧にまで減圧したきの、水の水温と酸素濃度の関係を示すものであり、水が高温であっても３０ｍｇ／Ｌ程度の高い酸素濃度を示すことがわかる。

Claims (23)

  1. 液体に気体を注入する気体注入部と、液体を圧送する加圧部と、気体を注入された液体が加圧部で圧送されることによる加圧で液体に気体を溶解させる加圧溶解部と、加圧溶解部で気体を溶解させた気体溶解液に残存する気泡を取り除く脱気泡部と、気体溶解液の圧力をその流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部と、を備え、脱気泡部の上流側を加圧溶解部と接続し、脱気泡部の下流側を減圧部と接続して、脱気泡部は、気体溶解液に残存する気泡をその浮力によって液面まで上昇させて気泡を取り除き、加圧部、気体注入部、加圧溶解部の各部を運転させて、減圧部に気体溶解液を連続的に供給するようになしたことを特徴とする気体溶解装置。
  2. 脱気泡部と加圧溶解部の内部圧力が等しくなるように、脱気泡部と加圧溶解部を連続して形成してなることを特徴とする請求項１に記載の気体溶解装置。
  3. 加圧溶解部での気体溶解液の流れ方向を略水平とし、脱気泡部での気体溶解液の流れ方向を下方としてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の気体溶解装置。
  4. 加圧溶解部で液体に溶解しない余剰気体を排出する余剰気体排出部を備えてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
  5. 余剰気体排出部から余剰気体を気体注入部に供給する連結部を備えて成ることを特徴とする請求項４に記載の気体溶解装置。
  6. 脱気泡部で取り除いた気泡を気体として排出する気体排出部を備えてなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
  7. 減圧部を、気体溶解液の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁で構成してなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
  8. 減圧部を、気体溶解液の流れの上流側から下流側へと徐々に流路断面積が小さくなるように形成してなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
  9. 減圧部を、気体溶解液の流れの上流側から下流側へと流路断面積が一定となるように形成し、気体溶解液の圧力が大気圧になるまで連続的に減圧するように流路長さを設定してなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
  10. 加圧溶解部から気体溶解液を送り出す流路の圧力損失とこの流路に付加した延長流路の圧力損失の和が、加圧部で圧送される液体と気体の押し込み圧によって加圧溶解部内で液体と気体を加圧するのに必要な圧力となるように、流路に延長流路を付加して成ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
  11. 気体溶解液の気体溶解濃度を測定すると共に、測定結果に基づいて加圧部で圧送される液体の圧力と、加圧部で圧送される液体の流量と、気体注入部の気体の注入量とから選ばれる少なくとも一つを制御する気体濃度検出制御部を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
  12. ポンプで液体を圧送すると共に気体注入部をポンプの前段に設けて、ポンプによる液体の攪拌作用で気体を液体に溶解させるようにすることによって、ポンプで加圧部と気体溶解部を兼用させるようにして成ることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
  13. 加圧部を、気体注入部に水を圧送する水道配管で形成して成ることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
  14. 加圧溶解部を密閉タンクで形成して成り、加圧溶解部はバッチ式で気体注入による加圧で液体に気体を溶解させ、加圧溶解部から減圧部へ気体溶解液を定量で送るようにしてなることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
  15. 加圧溶解部はバッチ式で液体が加圧部で圧送されることによる加圧と気体注入による加圧で液体に気体を溶解させるものであることを特徴とする請求項１４に記載の気体溶解装置。
  16. 加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に定量バルブを備えてなることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の気体溶解装置。
  17. 加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に気体溶解液を圧送する定量ポンプを備えてなることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の気体溶解装置。
  18. 定量ポンプを加圧溶解部の下流側かつ脱気泡部の上流側に設けることを特徴とする請求項１７に記載の気体溶解装置。
  19. 加圧溶解部から気体溶解液を送り出し、減圧部へ気体溶解液を供給する流路に気体溶解液を圧送するポンプと定量バルブを備えてなることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の気体溶解装置。
  20. 減圧した気体溶解液を冷却する冷却部を備え、液体が水であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の気体溶解装置。
  21. 液体を圧送し、圧送された液体に気体を注入し、気体を注入された液体が圧送されることによる加圧で液体に気体を溶解し、気体を溶解させた液体に残存する気泡を、その浮力によって液面まで上昇させて取り除き、気体が溶解されると共に気泡が取り除かれた液体を送りながらその圧力を順次大気圧まで減圧することにより、気体溶解液を連続的に生成することを特徴とする気体溶解液の製造方法。
  22. 気体が溶解されると共に気泡が取り除かれ大気圧まで減圧された液体を冷却することを特徴とする請求項２１に記載の気体溶解液の製造方法。
  23. 気体が溶解されると共に気泡が取り除かれ大気圧まで減圧された液体を送りながら冷却することを特徴とする請求項２２に記載の気体溶解液の製造方法。
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