KR20150003375A

KR20150003375A - 기체 용해 장치

Info

Publication number: KR20150003375A
Application number: KR1020147033086A
Authority: KR
Inventors: 마에다　야스나리; 요시히로 이토; 기타무라　히토시; 교코 쓰쓰미; 나오키 시바타; 도모히로 아키타
Original assignee: 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-01-08
Also published as: EP2870995A4; CN104428054A; JP5975385B2; CN104428054B; WO2014006865A1; EP2870995A1; JP2014012258A; KR101641116B1

Abstract

기체 용해 장치는, 바닥부에 기체 도입부를 가지고, 기액 분리조의 상부에 설치된 기체 방출 밸브와, 기체 도입부에 형성되고, 기액 분리조의 상부에 모이는 기체의 일부를 기체 방출 밸브의 내부에 도입하는 통기구와 기체 도입부에 형성되고, 기체 방출 밸브의 내부에 진입한 액체를 기액 분리조에 배출하는 배액구를 구비하고, 통기구는, 용해 탱크의 높이 방향에 대하여 배액구보다 높은 위치에 배치되고, 제2 칸막이벽 및 유출부는, 액체가 수평 방향으로 기액 분리조를 흐르도록 설치되어 있다.

Description

기체 용해 장치{GAS DISSOLVER}

본 발명은, 물 등의 용매에 공기 등의 기체를 용해시키는 기체 용해 장치에 관한 것이다.

본 출원인은, 소형화 가능하며, 기액(氣液) 분리조에서의 난류의 발생을 억제하고, 큰 기포의 유출을 억제할 수 있는 기체 용해 장치를 제안하고 있다(특허 문헌 1).

특허 문헌 1에 기재된 기체 용해 장치는, 제1 칸막이벽 및 제2 칸막이벽의 2개의 칸막이벽에 의해 내부가, 액체의 흐름에 대하여 그 상류측으로부터 하류측에 걸쳐, 기액 혼합조, 큰 거품 유출 방지조, 기액 분리조의 순으로 구획된 용해 탱크를 구비하고 있다. 이 기체 용해 장치에서는, 용해 탱크 내에 유입되는 유체가 기액 혼합조에 있어서 기체와 혼합되고, 기체가 용해된 액체가 생성되고, 이 액체는, 큰 거품 유출 방지조, 기액 분리조를 순차적으로 흐른다.

그리고, 기체 용해 장치에서는, 용해 탱크에 있어서, 기액 분리조의 상단부에 대응하는 부분에 기체 방출 밸브가 설치되고, 유체에 용해되지 못하여 잔존하고, 용해 탱크 내의 상부 등에 저류(貯留)하는 미용해 기체의 일부를 용해 탱크의 외부로 빼낼 수 있도록 하고 있다. 물과 공기를 기액 혼합조에 공급하고, 기체 방출 밸브에 의해 미용해 공기를 적극적으로 배기함으로써 공기의 교체를 촉진시킨다. 이 공기의 교체에 의해, 용해 탱크 내의 산소 농도를 높게 유지할 수 있고, 그 결과, 보다 많은 산소를 물에 용해시킬 수 있다. 요구되는 효능 등에 대응한, 산소의 용해 농도가 충분히 높은 산소 용해수의 생성이 가능하게 된다.

일본 공개 특허 공보 제2010-227782호

이와 같은 기체 용해 장치에서는, 용해 탱크 내의 상부 등에 저류하는 미용해 기체와 함께 액체가 기체 방출 밸브 내에 진입할 경우가 있고, 이 경우에, 액체를 기체 방출 밸브로부터 아래쪽으로 배출하여 기체를 빼내기 쉽게 할 필요가 있다. 그러나, 미용해 기체가 기체 방출 밸브 내에 도입되는 통기구(通氣口)로부터 액체를 배출하면, 표면 장력에 의해 형성되는 액체의 막에 의해 미용해 기체와 액체의 교체가 원활하게 행해지지 않게 되는 경우가 있다.

본 발명은, 전술한 바와 같은 사정을 감안되어 이루어진 것이며, 용해 탱크의 상부 등에 저류하는 미용해 기체의 일부를 기체 방출 밸브에 의해 용해 탱크의 외부에 원활하게 배기할 수 있는 기체 용해 장치를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 기체 용해 장치는, 기체가 용해된 액체가 유출 가능하게 된 유출부가 설치된 용해 탱크와, 용해 탱크의 내부에 설치된 제1 칸막이벽 및 제2 칸막이벽을 가지고, 용해 탱크의 내부가, 제1 칸막이벽 및 제2 칸막이벽에 의해, 액체의 흐름에 대하여 그 상류측으로부터 하류측에 걸쳐, 기액 혼합조, 중간조, 기액 분리조의 순으로 구획되어 있고, 용해 탱크 내에 유입되는 유체가 기액 혼합조에 있어서 기체와 혼합됨으로써, 액체가 생성되고, 이 액체는, 중간조, 기액 분리조를 순차적으로 흐르고, 용해 탱크의 유출부로부터 용해 탱크의 외부로 유출하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 기체 용해 장치는, 바닥부에 기체 도입부를 가지고, 기액 분리조의 상부에 설치된 기체 방출 밸브와, 기체 도입부에 형성되고, 기액 분리조의 상부에 모이는 기체의 일부를 기체 방출 밸브의 내부에 도입하는 통기구와 기체 도입부에 형성되고, 기체 방출 밸브의 내부에 진입한 액체를 기액 분리조에 배출하는 배액구(排液口)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 기체 용해 장치는, 통기구는, 용해 탱크의 높이 방향에 대하여 배액구보다 높은 위치에 배치되고, 제2 칸막이벽 및 유출부는, 액체가 기액 분리조를 수평 방향으로 흐르도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 기체 용해 장치에 있어서는, 제2 칸막이벽 및 유출부는, 액체가 중간조의 외면을 따라 수평 방향으로 흐르도록 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이 기체 용해 장치에 있어서는, 제2 칸막이벽에서는, 그 상부가 일부 절결(切缺)되어 절결부가 형성되고, 유출부는, 절결부로부터 이격된 위치의 기액 분리조의 바닥부에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이 기체 용해 장치에 있어서는, 제2 칸막이벽은, 제1 칸막이벽에 의해 구획되는 기액 혼합조의 주위를 그 외측으로부터 중간조가 에워싸도록 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이 기체 용해 장치에 있어서는, 제1 칸막이벽 및 제2 칸막이벽은, 대략 원통형의 형상을 가지고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 기체 용해 장치에 의하면, 용해 탱크의 상부 등에 저류하는 미용해 기체의 일부를 기체 방출 밸브에 의해 용해 탱크의 외부에 원활하게 배기할 수 있다.

도 1은 본 발명의 기체 용해 장치의 일실시형태를 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 기체 용해 장치의 종단면도이다.
도 3의 (a), (b) 및 (c)는, 각각, 도 2에 나타낸 기체 용해 장치에서의 용해 탱크의 A-A선을 따라 절단한 단면도, B-B선을 따라 절단한 단면도, C-C선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 기체 용해 장치에서의 용해 탱크의 일부 절결 사시도이다.
도 5는 세로 리브에 의한 기포의 이동 억제에 대하여 나타낸 모식도이다.
도 6은 도 2에 나타낸 기체 용해 장치에서의 용해 탱크의 D-D선을 따라 절단한 부분 단면도이다.
도 7은 용해 탱크에서의 기체 순환 배관의 주변을 나타낸 일부 절결 사시도이다.
도 8은 도 1에 나타낸 기체 용해 장치에서의 용해 탱크의 분해 사시도이다.
도 9는 도 1에 나타낸 기체 용해 장치에서의 용해 탱크의 분해 사시도이다.

도 1은, 본 발명의 기체 용해 장치의 일실시형태를 나타낸 정면도이다. 도 2는, 도 1에 나타낸 기체 용해 장치의 종단면도이다. 도 3의 (a), (b), 및 (c)는, 각각, 도 2에 나타낸 기체 용해 장치에서의 용해 탱크의 A-A선을 따라 절단한 단면도, B-B선을 따라 절단한 단면도, C-C선을 따라 절단한 단면도이다.

도 4는, 도 2에 나타낸 기체 용해 장치에서의 용해 탱크의 일부 절결 사시도이다. 도 5는, 세로 리브에 의한 기포의 이동 억제에 대하여 나타낸 모식도이다. 도 6은, 도 2에 나타낸 기체 용해 장치에서의 용해 탱크의 D-D선을 따라 절단한 부분 단면도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 기체 용해 장치(1)는, 기체가 용해된 액체가 유출 가능하게 된 유출부(8)가 설치된 용해 탱크(4)와, 용해 탱크(4)의 내부에 설치된 제1 칸막이벽(12) 및 제2 칸막이벽(13)을 가지고 있다. 용해 탱크(4)의 내부는, 제1 칸막이벽(12) 및 제2 칸막이벽(13)에 의해, 기체가 용해된 액체의 흐름에 대하여 그 상류측으로부터 하류측에 걸쳐, 기액 혼합조(14), 중간조(15), 기액 분리조(16)의 순으로 구획되어 있다. 기체 용해 장치(1)에서는, 용해 탱크(4) 내에 유입되는 유체가 기액 혼합조(14)에 있어서 기체와 혼합됨으로써, 기체가 용해된 액체가 생성되고, 이 액체는, 중간조(15), 기액 분리조(16)를 순차적으로 흐르고, 용해 탱크(4)의 유출부(8)로부터 용해 탱크(4)의 외부로 유출한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 기체 용해 장치(1)는, 바닥부에 기체 도입부(51)를 가지고, 기액 분리조(16)의 상부에 설치된 기체 방출 밸브(20)를 구비하고, 또한 기체 도입부(51)에 형성된 통기구(53) 및 배액구(54)를 구비하고 있다. 통기구(53)는, 기액 분리조(16)의 상부에 모이는 기체의 일부를 기체 방출 밸브(20)의 내부에 도입하고, 배액구(54)는, 기체 방출 밸브(20)의 내부에 진입한 액체를 기액 분리조(16)에 배출한다. 통기구(53)는, 용해 탱크(4)의 높이 방향에 대하여 배액구(54)보다 높은 위치에 배치되어 있다.

또한, 도 3(b) 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 기체 용해 장치(1)에서는, 제2 칸막이벽(13) 및 유출부(8)는, 기액 분리조(16)를 액체가 수평 방향으로 흐르도록 설치되어 있다.

이와 같은 기체 용해 장치(1)에서는, 구체적으로는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 가대(架臺)(2) 상에 펌프(3)가 고정되고, 펌프(3) 상에 용해 탱크(4)가 세로로 장착되어 있다. 펌프(3)는, 물 등의 용매를 가압 하에 용해 탱크(4)에 송급(送給)하는 것이며, 정면에 용매의 흡입부(5)를 구비하고 있다. 흡입부(5)는, 흡입 배관 (도시하지 않음)의 접속이 가능하도록 되어 있다. 또한, 펌프(3)는, 상단부에 위쪽으로 돌출하는 토출부(6)를 구비하고 있다.

용해 탱크(4)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 바닥부에 유입부(7)를 구비하고, 유입부(7)는, 펌프(3)의 토출부(6)에 접속되어 있다. 따라서, 펌프(3)에 의해 송급되는 용매는, 용해 탱크(4)의 바닥부로부터 용해 탱크(4) 내에 유입된다. 또한, 용해 탱크(4)는, 유입부(7)와 상이한 위치의 바닥부에 유출부(8)를 구비하고 있다. 유출부(8)는, 용해 탱크(4) 내에서 생성되는 액체가 용해 탱크(4)로부터 유출하는 부위이며, 용해 탱크(4)의 정면측에 배치되어 있다. 유출부(8)는, 액체를 공급할 곳에 공급하는 유출 배관 (도시하지 않음)의 접속이 가능하도록 되어 있다.

또한, 기체 용해 장치(1)에서는, 그 높이 방향으로 연장되는 기체 흡인 배관(9)이 펌프(3)의 흡입부(5)에 접속되어 있다. 기체 흡인 배관(9)은, 선단에, 기체 흡인구(10)가 형성된 기체 흡입부(11)가 접속되어 있다. 펌프(3)의 작동에 의해 생기는 부압(負壓)에 의해, 용해 탱크(4)에서의 용해 대상이며, 용질로 되는 공기 등의 기체가, 기체 흡입부(11)의 기체 흡인구(10)로부터 흡인되고, 기체 흡인 배관(9)을 통해 펌프(3)의 흡입부(5)에 이송된다. 흡입부(5)에 이송된 기체는, 물 등의 용매 중에 기포로서 혼합되어, 기액 혼합 유체가 생성된다. 이 기액 혼합 유체가, 유체로서 토출부(6) 및 유입부(7)를 통하여 용해 탱크(4) 내에 공급된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 용해 탱크(4)의 내부에는, 2개의 칸막이벽, 즉 제1 칸막이벽(12) 및 제2 칸막이벽(13)이 설치되고, 용해 탱크(4)의 내부는, 제1 칸막이벽(12) 및 제2 칸막이벽(13)에 의하여, 기액 혼합조(14), 중간조(15) 및 기액 분리조(16)에 구획되어 있다. 기액 혼합조(14)는, 용해 탱크(4) 내에서 생성되는 액체의 흐름에 대하여 가장 상류측에 위치하고 있다. 중간조(15)는, 기액 혼합조(14)의 외측에 인접하여 배치되어 있다. 기액 분리조(16)는, 액체의 흐름에 대하여 가장 하류측에 위치하고, 중간조(15)의 외측에 인접하고 있다.

제1 칸막이벽(12) 및 제2 칸막이벽(13)은, 도 3의 (a), (b), 및 (c)에 나타낸 바와 같이, 모두 대략 원통형의 형상을 가지고 있다. 제1 칸막이벽(12)은, 기액 혼합조(14)와 중간조(15)를 구획하는 것이며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 용해 탱크(4)의 상면으로부터 아래쪽으로 연장되어 있다. 제1 칸막이벽(12)의 하단은, 용해 탱크(4)의 바닥면까지는 달하지 않으며, 용해 탱크(4)의 바닥면과의 사이에 간극이 형성되어 있다. 이 간극을 액체의 유로로 하여 기액 혼합조(14)와 중간조(15)는 서로 연통되어 있다.

제2 칸막이벽(13)은, 중간조(15)와 기액 분리조(16)를 구획하는 것이며, 용해 탱크(4)의 바닥면으로부터 위쪽으로 연장되어 있다. 제2 칸막이벽(13)은, 기액 혼합조(14)의 주위를 그 외측으로부터 중간조(15)가 에워싸도록 설치되어 있다. 또한, 제2 칸막이벽(13)의 상부에서는, 도 3의 (a), (c) 및 도 4에도 나타낸 바와 같이, 그 일부가, 단면(斷面) 대략 원호형으로 절결되어, 절결부(17)가 형성되어 있다. 절결부(17)를 통하여 중간조(15)와 기액 분리조(16)는 연통되어 있다. 절결부(17)는, 유출부(8)와 반대측에 배치되어 있고, 유출부(8)는, 절결부(17)로부터 이격된 곳에 위치하고 있다. 또한, 유출부(8)는, 기액 분리조(16)의 바닥부에 설치되고, 기액 분리조(16)와 연통되어 있다.

이와 같은 용해 탱크(4)에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 펌프(3)의 작동에 의해 기액 혼합 유체가 용해 탱크(4)에 공급되면, 기액 혼합 유체는, 도 1에 나타낸 유입부(7)를 통해 기액 혼합조(14)에, 용해 탱크(4)의 바닥부로부터 위쪽을 향해 분출한다. 기액 혼합 유체는, 용해 탱크(4)의 상면이나 제1 칸막이벽(12)에 충돌하여, 튀게 되고, 점차 기액 혼합조(14)의 바닥부에 모이게 된다. 또한, 용해 탱크(4)의 상면이나 제1 칸막이벽(12)에 충돌하여, 튀게 되는 기액 혼합 유체는, 용해 탱크(4)의 바닥부로부터 위쪽을 향해 분출하는 기액 혼합 유체에 충돌하고, 나아가서는 기액 혼합조(14)에 저류하는 기액 혼합 유체의 액면에 충돌하여 기액 혼합 유체를 교반한다. 이 때, 도 1에 나타낸 기체 흡인 배관(9)을 통해 혼합된 기체 및 기액 혼합조(14)에 사전에 저류되어 있던 기체가, 물 등의 용매와 격렬하게 혼합되고, 또한, 기액 혼합 유체는 교반되어 기체가 용매 중에 가압 하에서 용해하여 기체가 용해된 액체가 생성된다. 이는, 교반에 의한 전단(剪斷)에 의해 기액 혼합 유체에 기포로서 혼합되는 기체가 세분화되어 용매와 접촉하는 표면적이 커지고, 또한, 액면 부근에서의 기체의 용해 농도가 교반에 의한 균일화에 의해 저감되고, 기체의 용매로의 용해 속도가 상승하는 것에 의해 기인한다.

생성된 액체는, 제1 칸막이벽(12)의 하단과 용해 탱크(4)의 바닥면의 사이의 간극을 통하여 중간조(15)에 유출한다. 중간조(15)에 유출된 액체는, 도 3의 (a), (c) 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 칸막이벽(13)의 절결부(17)로부터 넘어서 흐르게 되어 기액 분리조(16)에 유출한다. 기액 분리조(16)는, 액체에 미처 용해되지 않은 기체를 기포로서 액체로부터 분리한다. 액체의 흐름이 기액 계면인 액면 부근에까지 올려지므로, 기포는, 부력에 의해 위쪽으로 이동한다. 한편, 기액 분리조(16)에 유출된 액체는, 이와 같은 기포의 상승을 방해하지 않는 방향으로 흐른다. 도 3의 (b) 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 액체는, 기액 분리조(16)를 수평 방향으로 흐른다. 이 액체의 수평 방향의 흐름은, 중간조(15)의 외면을 따르게 되고, 기액 분리조(16)를 수평 방향으로 흐르는 액체는, 유출부(8)로부터 용해 탱크(4)의 외부로 유출한다. 유출부(8)는, 기액 분리조(16)의 바닥부에 형성되어 있으므로, 액면 부근에 존재하는 큰 기포의 유출이 억제된다.

이와 같이, 용해 탱크(4)에서는, 제2 칸막이벽(13) 및 유출부(8)가, 기액 분리조(16)를 액체가 중간조(15)의 외면을 따라 수평 방향으로 흐르도록 형성되어 있으므로, 용해 탱크(4)보다 더 한층 소형화가 가능하며, 특히 높이 방향의 사이즈를 작게 할 수 있다. 따라서, 용해 탱크(4)의 높이 방향 사이즈의 단축화에 유효하게 된다. 또한, 유출부(8)가 중간조(15)의 절결부(17)로부터 이격된 위치에 형성되어 있으므로, 기액 분리를 위한 거리를 길게 할 수 있어 기포의 상승 시간을 길게 할 수 있다. 액체가 기액 분리조(16)를 수평 방향으로 흐름으로써, 흐르고 있는 동안에 미용해 기체를 액체로부터 분리할 수 있고, 기액 분리를 효율적으로 행할 수 있다. 그러므로, 미용해 기체가 유출부(8)로부터 용해 탱크(4)의 외부로 유출하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 용해 탱크(4)에서는, 제2 칸막이벽(13)이, 기액 혼합조(14)의 주위를 그 외측으로부터 중간조(15)가 에워싸도록 형성되어 있으므로, 액체 생성시에 발생하기 쉬운 소음을 억제할 수 있다. 또한, 제1 칸막이벽(12) 및 제2 칸막이벽(13)은 원통형의 형상을 가지고 있으므로, 액체의 흐름이 균질화되어 용해 탱크(4)보다 더 한층의 소형화에 유효하게 된다.

그리고, 도 3의 (a), (c) 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 기액 분리조(16)에서는, 기액 분리조(16)의 상면보다 아래쪽으로 연장되는 세로 리브(18)가 설치되는 것이 바람직하다. 세로 리브(18)는, 소편형(小片形)으로 형성되고, 액체가 흐르는 방향으로 간격을 두고 3개 설치되어 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 기액 분리조(16)에 있어서 액체 내를 위쪽으로 이동하는 기포(19)는, 세로 리브(18)에 의하여, 액체가 흐르는 수평 방향으로의 이동이 규제된다. 기포(19)는, 세로 리브(18)의 길이 방향으로 상승할 수 있을 뿐이며, 이와 같이 상승하는 복수의 기포(19)는 점차 합체한다. 세로 리브(18)는, 기포(19)의 합체를 촉진시키는 것이기도 하다. 그러므로, 미용해 기체가 액체보다 효율적으로 분리되고, 큰 기포가 기액 분리조(16)로부터 유출부(8)로 유출하는 것을 억제할 수 있다. 합체된 기포(19)는, 액면에 도달하면 터지고, 미용해 기체는, 기액 분리조(16)의 상부에 모인다.

이와 같이 기액 분리조(16)의 상부에 모이는 미용해 기체를 용해 탱크(4)로부터 배출하기 위하여, 기체 용해 장치(1)에서는, 용해 탱크(4)의 기액 분리조(16)의 상부에, 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 기체 방출 밸브(20)가 설치되어 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 기체 방출 밸브(20)는, 기액 분리조(16)에서의 액체의 액면의 높이에 추종하여 떴다 가라앉았다 하며, 상하 방향으로 이동 가능한 플로우트(float)(50)를 가지고 있다. 액체의 액면의 높이의 변화에 따라 플로우트(50)가 상하 이동함으로써, 기체 방출 밸브(20)는, 기액 분리조(16)의 상부에 저류하는 기체의 방출 및 정지를 행한다.

기체 방출 밸브(20)는, 그 바닥부에 원통형의 기체 도입부(51)를 가지고 있다. 기체 도입부(51)의 내측에는 주위벽(52)이 설치되고, 주위벽(52)에는, 그 내측에 기체를 도입하는 통기구(53)와, 내측에 진입한 액체를 기액 분리조(16)에 배출하는 배액구(54)가 형성되어 있다. 통기구(53) 및 배액구(54)는 모두, 주위벽(52)을 그 내외 방향으로 관통하고 있다. 주위벽(52)의 내측은, 중공(中空)이며, 플로우트(50)를 내부에 구비한 플로우트 실(55)과 연통되어 있다. 기체 방출 밸브(20)는, 통기구(53)를 통해 기체 도입부(51)의 주위벽(52)의 내측에 도입된 미용해 기체 중 일부를 플로우트 실(55)을 거쳐 용해 탱크(4)의 외부에 방출한다.

이와 같은 기체 방출 밸브(20)에서는, 통기구(53)와 배액구(54)가, 용해 탱크(4)의 높이 방향에 대하여 상이한 높이에 배치되어 있다. 즉, 주위벽(52)에 있어서, 통기구(53)는, 배액구(54)보다 높은 위치에 배치되어 있다. 이와 같이, 기체 방출 밸브(20)의 기체 도입부(51)에서는, 통기구(53)와 배액구(54)의 위치에 고저차를 두고 있으므로, 주위벽(52)의 내측에 진입한 액체에 수두압(水頭壓)을 가할 수 있다. 주위벽(52)의 내측에 진입한 액체는, 기체 도입부(51)에 있어서 통기구(53)보다 하측에 위치하고, 수두압이 높은 배액구(54)로부터 기액 분리조(16)에 유출한다. 이 때, 배액구(54)로부터 유출하는 액체와 교체되어, 기액 분리조(16)의 상부에 고인 기체의 일부가, 기체 방출 밸브(20)의 기체 도입부(51)에 있어서 통기구(53)를 통해 주위벽(52)의 내측에 도입되고, 플로우트 실(55)에 진입하고, 용해 탱크(4)의 외부에 배기된다. 이와 같은 기체 방출 밸브(20)의 기체 도입부(51)에서의 액체와 미용해 기체의 교체는 원활하게 행해지고, 기액 분리조(16)의 상부에 저류하는 미용해 기체의 일부는, 기체 방출 밸브(20)에 의해 용해 탱크(4)의 외부에 원활하게 배기된다.

그리고, 용해 탱크(4)에서는, 기액 분리조(16)의 상부에 모이는 기체를 재이용하기 위하여, 도 2 및 도 3의 (a), (b), 및 (c)에 나타낸 바와 같이, 기체 순환 배관(21)이 설치되는 것도 바람직하다.

도 7은, 용해 탱크에서의 기체 순환 배관의 주변을 나타낸 일부 절결 사시도이다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 기체 순환 배관(21)은 중간조(15)의 내부에 상하 방향으로 설치되고, 하단은, 용해 탱크(4)의 유입부(7)에 접속되어 있다. 기체 순환 배관(21)의 상단부는, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 제2 칸막이벽(13)을 따라 대략 원호형으로 만곡되고, 수평으로 배치되어 있다. 기체 순환 배관(21)은, 고무 등의 탄성체로 형성되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 기체 순환 배관(21)의 상단부는, 용해 탱크(4)의 상면과 제2 칸막이벽(13)의 상부의 사이에 배치되어, 패킹로서도 기능한다.

기체가 용해된 액체를 생성할 때에는, 기체 순환 배관(21)의 상단 부근과 하단 부근의 사이에 압력차가 생긴다. 기체 순환 배관(21)의 상단 부근의 압력은 하단 부근의 압력보다 높다. 또한, 도 7에 나타낸 유입부(7)에서는, 기액 혼합 유체의 유속(流速)이 빠르기 때문에, 감압되고 있다. 따라서, 기액 분리조(16)의 상부에 모이는 미용해 기체는, 기체 순환 배관(21)의 상단으로부터 흡인되고, 하단으로부터 유입부(7)에 공급된다. 유입부(7)에 보내어된 기체는, 기액 혼합 유체에 다시 혼합되어 기액 혼합조(14)에 있어서 용매 중에 용해된다. 이와 같이, 용해 탱크(4)에서는, 기액 분리조(16)의 상부에 모이는 기체를 용해 탱크(4) 내에 유입되는 기액 혼합 유체에 공급하는 기체 순환 배관(21)이 형성되어 있으므로, 미용해 기체의 재이용이 가능하여, 기체의 용해 효율이 향상된다.

또한, 기체 순환 배관(21)은, 중간조(15)의 내부에 한정되지 않고, 기액 분리조(16)의 내부에 설치하는 것도 가능하다. 기액 분리조(16)의 내부에 설치해도, 기체 순환 배관(21)은, 중간조(15)의 내부에 설치하는 경우와 동일하게 기능한다.

또한, 용해 탱크(4)의 상부에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 하향 구배(勾配)의 경사면부(22)가 형성되는 것도 바람직하다. 경사면부(22)에 의해, 기액 분리조(16)의 상부에 모이는 기체는, 용해 탱크(4)의 중앙부 쪽으로 모아지고, 기체 순환 배관(21)의 상단으로부터의 기체의 흡인이 원활하게 행해지고, 기체를 유입부(7)에 효율적으로 공급할 수 있다.

상기한 바와 같은 용해 탱크(4)는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 세로 방향의 중앙부에 있어서 2개로 분할되고, 상측의 상 부품(23)과 하측의 하 부품(24)의 2개의 부품으로 형성할 수 있다.

도 8, 도 9는, 각각, 도 1에 나타낸 기체 용해 장치에서의 용해 탱크의 분해 사시도이며, 도 8, 도 9에서는, 용해 탱크를 상이한 방향으로부터 도시하고 있다.

도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 상 부품(23)에서는, 제1 칸막이벽(12)이 일체로 형성되고, 제1 칸막이벽(12)은, 상 부품(23)의 상면으로부터 아래쪽으로 연장되어 있다. 하 부품(24)에서는, 제2 칸막이벽(13)이 일체로 형성되고, 제2 칸막이벽(13)은, 하 부품(24)의 바닥면으로부터 위쪽으로 연장되어 있다. 하 부품(24)에는, 바닥부에 유입부(7) 및 유출부(8)가 일체로 설치되어 있다. 상 부품(23)의 하단 둘레부 및 하 부품(24)의 상단 둘레부에는, 외측으로 돌출되어 연장되는 플랜지부(25, 26)가 설치되어 있다. 용해 탱크(4)는, 플랜지부(25, 26)를 중첩시키고, 중첩되는 플랜지부(25, 26)의 소정의 부위에 있어서 볼트, 너트 등의 적절한 고착구에 의해 상 부품(23)과 하 부품(24)을 체결함으로써 조립하고, 일체로 된다. 이 조립 시에, 제1 칸막이벽(12)이 제2 칸막이벽(13)의 내측에 삽입되고, 기액 혼합조(14), 중간조(15) 및 기액 분리조(16)가 형성된다. 또한, 도 3의 (c)에 나타낸 탄성체로 형성된 기체 순환 배관(21)의 상단부가, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상 부품(23)의 상면과 제2 칸막이벽(13)의 상부의 사이에 끼워넣어진다. 이 기체 순환 배관(21)가 끼워넣어짐으로써, 기체 순환 배관(21)이 패킹로서 기능하고, 상 부품(23)의 상면과 제2 칸막이벽(13)의 상부의 사이가 수밀(水密)하게 된다. 그러므로, 액체가, 제2 칸막이벽(13)의 절결부(17) 이외의 부분에 있어서 중간조(15)로부터 기액 분리조(16)에 유출하는 것을 억제할 수 있다. 이와 같은 상 부품(23)의 상면과 제2 칸막이벽(13)의 상부의 사이의 수밀성(水密性)이, 기액 분리조(16)의 상부에 모이는 기체를 용해 탱크(4)에 공급하는 기체 순환 배관(21)에 의해 실현되고 있으므로, 용해 탱크(4)는, 부품수가 감소하게 된다.

본 발명은, 이상의 실시형태에 따라서 한정되는 것은 아니다. 펌프 및 가대의 구성이나 구조, 기체 방출 밸브의 구성이나 구조 등의 세부적인 것은 다양한 태양이 실현 가능하다.

[산업상 이용가능성]

본 발명의 기체 용해 장치는, 물 등의 용매에 공기 등의 기체를 용해시키는 기체 용해 장치이다. 본 발명의 기체 용해 장치는, 용해 탱크의 상부 등에 저류하는 미용해 기체 중 일부를 기체 방출 밸브에 의해 용해 탱크의 외부에 원활하게 배기할 수 있다.

1: 기체 용해 장치 4: 용해 탱크
8: 유출부 12: 제1 칸막이벽
13: 제2 칸막이벽 14: 기액 혼합조
15: 중간조 16: 기액 분리조
17: 절결부 20: 기체 방출 밸브
51: 기체 도입부 53: 통기구
54: 배액구

Claims

기체가 용해된 액체가 유출 가능하게 된 유출부가 설치된 용해 탱크; 및
상기 용해 탱크의 내부에 설치된 제1 칸막이벽 및 제2 칸막이벽;
을 포함하고,
상기 용해 탱크의 내부가, 상기 제1 칸막이벽 및 상기 제2 칸막이벽에 의해, 상기 액체의 흐름에 대하여 그 상류측으로부터 하류측에 걸쳐, 기액(氣液) 혼합조(混合槽), 중간조, 기액 분리조의 순으로 구획되어 있고,
상기 용해 탱크 내에 유입되는 유체가 상기 기액 혼합조에 있어서 기체와 혼합됨으로써, 상기 액체가 생성되고, 이 액체는, 상기 중간조, 상기 기액 분리조를 순차적으로 흐르고, 상기 용해 탱크의 상기 유출부로부터 상기 용해 탱크의 외부로 유출하는 기체 용해 장치로서,
상기 기체 용해 장치는,
바닥부에 기체 도입부를 가지고, 상기 기액 분리조의 상부에 설치된 기체 방출 밸브;
상기 기체 도입부에 형성되고, 상기 기액 분리조의 상부에 모이는 기체의 일부를 상기 기체 방출 밸브의 내부에 도입하는 통기구(通氣口); 및
상기 기체 도입부에 형성되고, 상기 기체 방출 밸브의 내부에 진입한 상기 액체를 상기 기액 분리조에 배출하는 배액구(排液口)
를 포함하고,
상기 통기구는, 상기 용해 탱크의 높이 방향에 대하여 상기 배액구보다 높은 위치에 배치되고,
상기 제2 칸막이벽 및 상기 유출부는, 상기 액체가 상기 기액 분리조를 수평 방향으로 흐르도록 설치되어 있는,
기체 용해 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 칸막이벽 및 상기 유출부는, 상기 액체가 상기 중간조의 외면을 따라 수평 방향으로 흐르도록 설치되어 있는, 기체 용해 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 칸막이벽에서는, 그 상부가 일부 절결(切缺)되어 절결부가 형성되고, 상기 유출부는, 상기 절결부로부터 이격된 위치의 상기 기액 분리조의 바닥부에 설치되어 있는, 기체 용해 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 칸막이벽은, 상기 제1 칸막이벽에 의해 구획되는 상기 기액 혼합조의 주위를 그 외측으로부터 상기 중간조가 에워싸도록 설치되어 있는, 기체 용해 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 칸막이벽 및 상기 제2 칸막이벽은, 대략 원통형의 형상을 가지고 있는, 기체 용해 장치.