CN104507557A - 气体溶解装置 - Google Patents

Abstract

气体溶解装置具备：气体释放阀，在底部具有气体导入部，并设置在气液分离槽的上部；通气口，形成于气体导入部，将聚集在气液分离槽的上部的一部分气体向气体释放阀的内部导入；以及壁部，形成在通气口的外侧，抑制液体向气体导入部的内部流入。

Description

气体溶解装置

技术领域

本发明涉及一种气体溶解装置，使空气等气体溶解于水等溶剂。

背景技术

本申请人提出了一种气体溶解装置，能够小型化，并能够抑制气液分离槽中产生紊流，且抑制较大的气泡流出(专利文献1)。

专利文献1所记载的气体溶解装置具备溶解箱，该溶解箱的内部由第一分隔壁及第二分隔壁这2个分隔壁相对于液体的流动而从其上游侧直到下游侧，按顺序划分出气液混合槽、大泡流出防止槽和气液分离槽。在该气体溶解装置中，向溶解箱内流入的流体在气液混合槽中与气体混合，生成溶解了气体的液体，该液体依次流入大泡流出防止槽、气液分离槽。

而且，在气体溶解装置中，在溶解箱中，在与气液分离槽的上端部对应的部分设置气体释放阀，能够将未完全溶解于流体而残余并存积在溶解箱内的上部等的未溶解的一部分气体向溶解箱的外部排出。通过向气液混合槽供给水和空气，并利用气体释放阀将未溶解的空气积极地排气，由此促进空气的交换。通过该空气的交换，能够将溶解箱内的氧浓度保持得较高，作为其结果，能够使更多的氧溶解于水。通过利用气体释放阀将未溶解的气体积极地排气，由此例如水中的溶存氧浓度成为过饱和状态，溶解箱内的氧分压变高，能够使更多的氧溶解于水。能够生成与所要求的效能等对应的、氧的溶解浓度足够高的氧溶解水。

专利文献1：日本公开专利公报第2010-227784号

然而，从大泡流出防止槽向气液分离槽流入的液体往往由于其流动，会堵塞位于气体释放阀的下侧的用于导入气体的开口部。在这种情况下，存积于溶解箱内的上部等的未溶解的气体，难以朝向气体释放阀移动，此外，当混入液体中时，成为气泡而在液体中浮起，难以从气体释放阀排出未溶解的气体。

发明内容

本发明是鉴于以上所述的情况而做出的，其课题在于提供一种气体溶解装置，能够将存积在溶解箱的上部等的未溶解的一部分气体通过气体释放阀向溶解箱的外部顺畅地排气。

为了解决上述课题，本发明的气体溶解装置的特征在于，具有：溶解箱，设置有供溶解了气体的液体能够流出的流出部；以及设置于该溶解箱的内部的第一分隔壁和第二分隔壁，相对于液体的流动从该流动的上游侧一直到下游侧，溶解箱的内部由第一分隔壁以及第二分隔壁按顺序划分出气液混合槽、中间槽和气液分离槽，向溶解箱内流入的流体在气液混合槽中与气体混合，由此生成液体，该液体依次流过中间槽、气液分离槽，并从溶解箱的流出部向溶解箱的外部流出。

此外，本发明的气体溶解装置的特征在于，具备：气体释放阀，在底部具有气体导入部，并设置在气液分离槽的上部；通气口，形成于气体导入部，将聚集在气液分离槽的上部的一部分气体向气体释放阀的内部导入；以及壁部，形成在该通气口的外侧，抑制液体向气体导入部的内部流入。

在该气体溶解装置中优选为，壁部设置为从外侧包围通气口。

在该气体溶解装置中优选为，通气口形成为将气体从侧方向气体导入部导入。

在该气体溶解装置中优选为，第二分隔壁和流出部设置为使液体在气液分离槽中沿水平方向流动。

发明的效果

根据本发明的气体溶解装置，能够将存积在溶解箱的上部等的未溶解的一部分气体通过气体释放阀向溶解箱的外部顺畅地排气。

附图说明

图1是表示本发明的气体溶解装置的一个实施方式的主视图。

图2是图1所示的气体溶解装置的纵截面图。

图3的(a)(b)(c)分别是图2所示的气体溶解装置的溶解箱的A-A截面图、B-B截面图、C-C截面图。

图4是图2所示的气体溶解装置的溶解箱的局部切除立体图。

图5是表示纵肋对气泡的移动进行抑制的示意图。

图6是表示溶解箱中的气体循环配管的周边的局部切除立体图。

图7是图1所示的气体溶解装置的溶解箱的分解立体图。

图8是图1所示的气体溶解装置的溶解箱的分解立体图。

图9是从里侧观察图7以及图8所示的气体溶解箱的上部部件的立体图。

图10是图2所示的气体溶解装置的溶解箱的D-D局部截面图。

具体实施方式

图1是表示本发明的气体溶解装置的一个实施方式的主视图。图2是图1所示的气体溶解装置的纵截面图。图3的(a)(b)(c)分别是图2所示的气体溶解装置的溶解箱的A-A截面图、B-B截面图、C-C截面图。图4是图2所示的气体溶解装置的溶解箱的局部切除立体图。

图7是图1所示的气体溶解装置的溶解箱的分解立体图。图8是图1所示的气体溶解装置的溶解箱的分解立体图。图9是从里侧观察图7以及图8所示的气体溶解箱的上部部件的立体图。图10是图2所示的气体溶解装置的溶解箱的D-D局部截面图。

如图1以及图2所示，气体溶解装置1具有：溶解箱4，设置有供溶解了气体的液体能够流出的流出部8；以及设置于溶解箱4的内部的第一分隔壁12以及第二分隔壁13。相对于溶解有气体的液体的流动，从其上游侧直到下游侧，溶解箱4的内部由第一分隔壁12以及第二分隔壁13按顺序划分出气液混合槽14、中间槽15和气液分离槽16。在气体溶解装置1中，向溶解箱4内流入的流体在气液混合槽14中与气体混合，由此生成溶解有气体的液体，该液体依次流过中间槽15、气液分离槽16，并从溶解箱4的流出部8向溶解箱4的外部流出。

如图9以及10所示，气体溶解装置1具备气体释放阀20、通气口29和壁部30，该气体放出阀20在底部具有气体导入部28，并设置在气液分离槽16的上部。通气口29形成于气体导入部28，将聚集在气液分离槽16的上部的一部分气体向气体释放阀20的内部导入。壁部30形成于通气口29的外侧，抑制液体向气体导入部28的内部流入。

在这种气体溶解装置1中，具体地说，如图1以及图2所示，在架台2上固定有泵3，在泵3上以纵向放置的方式安装有溶解箱4。泵3用于将水等溶剂在加压状态下向溶解箱4供给，泵3的正面具备溶剂的吸入部5。吸入部5能够用于与吸入配管(未图示)连接。此外，泵3在上端部具有向上方突出的排出部6。

如图1所示，溶解箱4在底部具备流入部7，流入部7与泵3的排出部6连接。由此，通过泵3供给的溶剂从溶解箱4的底部向溶解箱4内流入。此外，溶解箱4在底部在与流入部7不同的位置具备流出部8。流出部8是供溶解箱4内生成的液体从溶解箱4流出的部位，配置在溶解箱4的正面侧。流出部8能够用于与将液体向供给目的地供给的流出配管(未图示)连接。

此外，在气体溶解装置1中，沿其高度方向延伸的气体吸引配管9与泵3的吸入部5连接。气体吸引配管9在前端连接着形成有气体吸引口10的气体吸入部11。利用通过泵3的工作而产生的负压，从气体吸入部11的气体吸引口10吸引作为溶解箱4中的溶解对象的、成为溶质的空气等气体，并通过气体吸引配管9向泵3的吸入部5送入。送入了吸入部5的气体，作为气泡而混合到水等溶剂中，生成气液混合流体。该气液混合流体作为流体通过排出部6以及流入部7向溶解箱4内供给。

如图2所示，在溶解箱4的内部设置有两个分隔壁、即第一分隔壁12以及第二分隔壁13，溶解箱4的内部由第一分隔壁12以及第二分隔壁13划分为气液混合槽14、中间槽15以及气液分离槽16。气液混合槽14相对于在溶解箱4内生成的液体的流动而位于最上游侧。中间槽15与气液混合槽14的外侧相邻地配置。气液分离槽16相对于液体的流动而位于最下游侧，与中间槽15的外侧相邻。

如图3的(a)(b)(c)所示，第一分隔壁12以及第二分隔壁13都具有大致圆筒状的形状。第一分隔壁12用于划分气液混合槽14和中间槽15，如图2所示，从溶解箱4的上表面向下方延伸。第一分隔壁12的下端未达到溶解箱4的底面，在与溶解箱4的底面之间形成有间隙。将该间隙作为液体的流路，从而气液混合槽14与中间槽15相互连通。

第二分隔壁13用于划分中间槽15和气液分离槽16，从溶解箱4的底面向上方延伸。第二分隔壁13设置为使中间槽15从气液混合槽14的外侧包围该气液混合槽14的周围。此外，如图3的(a)(c)以及图4所示，在第二分隔壁13的上部，其一部分以截面大致圆弧状被切除，形成切除部17。通过切除部17，中间槽15与气液分离槽16连通。切除部17配置在与流出部8相反的一侧，流出部8位于远离切除部17的位置。此外，流出部8设置于气液分离槽16的底部，与气液分离槽16连通。

如图2所示，在这种溶解箱4中，当通过泵3的工作而将气液混合流体向溶解箱4供给时，气液混合流体通过图1所示的流入部7，从溶解箱4的底部朝向上方而向气液混合槽14喷出。气液混合流体与溶解箱4的上表面和第一分隔壁12碰撞、反弹，并逐渐在气液混合槽14的底部聚集。此外，与溶解箱4的上表面和第一分隔壁12碰撞、反弹的气液混合流体，与从溶解箱4的底部朝向上方喷出的气液混合流体碰撞，并且与气液混合槽14中存积的气液混合流体的液面碰撞，从而搅拌气液混合流体。此时，通过图1所示的气体吸引配管9而混合的气体以及气液混合槽14中预先存积的气体，与水等溶剂剧烈地混合，并且气液混合流体被搅拌，气体在加压状态下溶解于溶剂中，生成溶解了气体的液体。这是由于通过基于搅拌的剪切，将作为气泡混合于气液混合流体的气体细分化，与溶剂接触的表面积变大，并且，液面附近的气体的溶解浓度由于基于搅拌的均匀化而降低，气体向溶剂的溶解速度上升。

生成的液体通过第一分隔壁12的下端与溶解箱4的底面之间的间隙向中间槽15流出。如图3的(a)(c)以及图4所示，流出到中间槽15的液体从第二分隔壁13的切除部17越过而向气液分离槽16流出。气液分离槽16将未完全溶解于液体的气体作为气泡从液体进行分离。液体的流动被抬高到作为气液界面的液面附近，因此气泡通过浮力而向上方移动。另一方面，流出到气液分离槽16的液体，向不妨碍这种气泡上升的方向流动。如图3的(b)以及图4所示，液体在气液分离槽16中沿水平方向流动。该液体的水平方向的流动是沿着中间槽15的外表面的流动，在气液分离槽16中沿水平方向流动的液体从流出部8向溶解箱4的外部流出。流出部8设置于气液分离槽16的底部，因此在液面附近存在的较大的气泡的流出得到抑制。

如此，在溶解箱4中，第二分隔壁13以及流出部8被设置为使液体在气液分离槽16中沿着中间槽15的外表面沿水平方向流动，因此能够实现溶解箱4的进一步小型化，特别是能够减小纵向的尺寸。对于溶解箱4的纵向尺寸的缩短化是有效的。并且，由于流出部8设置在中间槽15的远离切除部17的位置上，因此能够使用于进行气液分离的距离变长，能够使气泡的上升时间变长。液体在气液分离槽16中沿水平方向流动，由此在流动的期间能够将未溶解的气体从液体分离，能够高效地进行气液分离。因此，能够抑制未溶解的气体从流出部8向溶解箱4的外部流出。

此外，在溶解箱4中，通过第二分隔壁13，中间槽15被配置为从气液混合槽14的外侧包围该气液混合槽14的周围，因此能够抑制在液体生成时容易产生的噪声。并且，第一分隔壁12以及第二分隔壁13具有圆筒状的形状，因此液体的流动被均质化，对于溶解箱4的进一步小型化较有效。

此外，如图3的(a)(c)以及图4所示，在气液分离槽16中，设置有从气液分离槽16的上表面向下方延伸的纵肋18。纵肋18形成为小片状，在液体流动的方向上隔开间隔地设置有3个。

图5是表示纵肋对气泡的移动进行抑制的示意图。

在气液分离槽16中在液体内向上方移动的气泡19，其向液体流动的水平方向的移动被纵肋18限制。气泡19仅能够沿纵肋18的长度方向上升，如此上升的多个气泡19逐渐合体。纵肋18也是促进气泡19合体的部件。因此，未溶解的气体能够从液体高效地分离，并且能够抑制大的气泡从气液分离槽16向流出部8流出。合体后的气泡19当达到液面时就破裂，未溶解的气体聚集于气液分离槽16的上部。如图2以及图4所示，为了将如此聚集于气液分离槽16的上部的未溶解的气体从溶解箱4排出，在溶解箱4的气液分离槽16的上部设置有气体释放阀20。

此外，如图2以及图3的(a)(b)(c)所示，在溶解箱4中，为了对聚集于气液分离槽16的上部的气体进行再利用，还设置有气体循环配管21。

图6是表示溶解箱中的气体循环配管的周边的局部切除立体图。

如图6所示，气体循环配管21在中间槽15的内部沿上下方向设置，下端与溶解箱4的流入部7连接。如图3的(c)所示，气体循环配管21的上端部沿着第二分隔壁13弯曲为大致圆弧状，并水平地配置。气体循环配管21由橡胶等弹性体形成。如图2所示，气体循环配管21的上端部配置在溶解箱4的上表面与第二分隔壁13的上部之间，还作为密封件起作用。

在溶解了气体的液体生成时，在气体循环配管21的上端附近与下端附近之间产生压力差。气体循环配管21的上端附近的压力高于下端附近的压力。此外，在图6所示的流入部7，气液混合流体的流速快，因此被减压。由此，聚集在气液分离槽16的上部的未溶解的气体，由气体循环配管21的上端吸引，并从下端向流入部7供给。送入到流入部7的气体再次与气液混合流体混合，在气液混合槽14中溶解于溶剂中。如此，在溶解箱4中，由于设置有将聚集在气液分离槽16的上部的气体向流入溶解箱4内的气液混合流体中供给的气体循环配管21，因此能够进行未溶解的气体的再利用，气体的溶解效率提高。

此外，气体循环配管21并不局限于设置在中间槽15的内部，也能够设置在气液分离槽16的内部。即使设置在气液分离槽16的内部，气体循环配管21也能够与设置在中间槽15内部的情况同样地起作用。此外，如图1所示，在溶解箱4的上部形成有下坡梯度的倾斜面部22。通过倾斜面部22，聚集在气液分离槽16的上部的气体向溶解箱4的中央部附近集中，能够顺畅地由气体循环配管21的上端吸引气体，能够将气体向流入部7高效地供给。

如图1以及图2所示，如上述那样的溶解箱4在纵向的中央部被分割为两部分，由上侧的上部部件23和下侧的下部部件24这2个部件形成。

图7是图1所示的气体溶解装置中的溶解箱的分解立体图。图8是图1所示的气体溶解装置中的溶解箱的分解立体图。在图7、图8中，从不同方向图示溶解箱。

如图7以及图8所示，在上部部件23上一体地形成有第一分隔壁12，第一分隔壁12从上部部件23的上表面向下方延伸。在下部部件24上一体地形成有第二分隔壁13，第二分隔壁13从下部部件24的底面向上方延伸。在下部部件24中，在底部一体地设置有流入部7以及流出部8。在上部部件23的下端缘部以及下部部件24的上端缘部，设置有向外侧方突出并延伸的凸缘部25、26。溶解箱4是通过使凸缘部25、26重合，并在重合的凸缘部25、26的规定部位用螺栓、螺母等适当的固定工具将上部部件23和下部部件24紧固，由此进行组装而成为一体的。在该组装时，第一分隔壁12***第二分隔壁13的内侧，形成气液混合槽14、中间槽15以及气液分离槽16。此外，如图2所示，图3的(c)所示的由弹性体形成的气体循环配管21的上端部被夹入在上部部件23的上表面与第二分隔壁13的上部之间。通过夹入该气体循环配管21，气体循环配管21作为密封件起作用，从而上部部件23的上表面与第二分隔壁13的上部之间变得水密。因此，能够抑制液体在第二分隔壁13的切除部17以外的部分从中间槽15向气液分离槽16流出。这样的上部部件23的上表面与第二分隔壁13的上部之间的水密性，通过将聚集在气液分离槽16的上部的气体向溶解箱4供给的气体循环配管21来实现，因此溶解箱4的部件个数能够减少。

此外，如图9以及图10所示，在气体溶解装置1中，在溶解箱4的气液分离槽16的上部设置的气体释放阀20，具有能够追随气液分离槽16中的液体液面的高度而沉浮、在上下方向上移动的浮子27。浮子27随着液体的液面的高度变化而上下运动，由此气体释放阀20进行存积于气液分离槽16的上部的气体的释放和停止。

气体释放阀20在其底部具有气体导入部28。气体导入部28的下端开口，且在内侧具有两个向气体导入部28的侧方开口的通气口29，2个通气口29相互对置地配置。聚集在气液分离槽16的上部的一部分气体，通过下端的开口以及通气口29向气体释放阀20的内部导入。此外，在气体导入部28上，以位于通气口29的侧方外侧、从外侧包围通气口29的方式设置有壁部30。如此，壁部30在气体导入部28中从外侧包围通气口29，因此通气口29由壁部30从前方覆盖。如图9所示，壁部30具有圆筒状的形状。

气体释放阀20的内部是中空的，在其一部分形成有在内部具备浮子27的浮子室31。气体释放阀20将从气体导入部28的下端的开口通过通气口29导入到浮子室31的未溶解的一部分气体向溶解箱4的外部释放。

在气体导入部28中，即使液体在越过第二分隔壁13时水平地流动、或者在气液分离槽16内沿着中间槽15的外面沿水平方向流动，也能够通过壁部30，来抑制液体向气体导入部28的内部流入的流动。液体由于壁部30而以向壁部30的下方潜入的方式改变流动方向，因此能够抑制气体导入部28下端的开口被液体堵塞。作为其结果，聚集在气液分离槽16的上部的一部分气体，能够通过开口向气体导入部28的内部流入。聚集在气液分离槽16的上部的未溶解的一部分气体，通过气体导入部28以及气体释放阀20而向溶解箱4的外部顺畅地排气。

此外，壁部30被设置为从外侧包围通气口29，因此能够将气体集中于气体导入部28的内部。集中到气体导入部28的内部的气体，通过通气口29进入浮子室31，并向溶解箱4的外部排气。由此，能够更顺畅、且稳定地实现存积在气液分离槽16的上部的未溶解的一部分气体排气。

而且，通气口29在气体导入部28中向侧方开口，因此即使万一在气液分离槽16中流动的液体的液面变高，也能够抑制液体通过通气口29向气体导入部28的内部流入。存积在气液分离槽16的上部的未溶解的一部分气体，不会被在气液分离槽16中流动的液体的流动阻碍，而能够通过通气口29进入气体释放阀20的浮子室31。能够进一步顺畅地实现未溶解的气体的排气。

本发明不限定于以上的实施方式。泵以及架台的结构和构造、第一分隔壁以及第二分隔壁的结构和构造、气体释放阀的结构和构造等的细节，能够具有各种方式。

符号的说明

1  气体溶解装置

4  溶解箱

8  流出部

12 第一分隔壁

13 第二分隔壁

14 气液混合槽

15 中间槽

16 气液分离槽

20 气体释放阀

28 气体导入部

29 通气口

30 壁部

工业上的可利用性

本发明的气体溶解装置是使空气等气体溶解于水等溶剂的气体溶解装置。本发明的气体溶解装置能够将存积在溶解箱的上部等的未溶解的一部分气体通过气体释放阀而向溶解箱的外部顺畅地排气。

Claims (4)

1.一种气体溶解装置，具有：

溶解箱，设置有供溶解了气体的液体能够流出的流出部；以及

设置于该溶解箱的内部的第一分隔壁和第二分隔壁，

相对于上述液体的流动从该流动的上游侧一直到下游侧，上述溶解箱的内部由上述第一分隔壁以及上述第二分隔壁按顺序划分出气液混合槽、中间槽和气液分离槽，

向上述溶解箱内流入的流体在上述气液混合槽中与气体混合，由此生成上述液体，该液体依次流过上述中间槽、上述气液分离槽，并从上述溶解箱的上述流出部向上述溶解箱的外部流出，

该气体溶解装置的特征在于，具备：

气体释放阀，在底部具有气体导入部，并设置在上述气液分离槽的上部；

通气口，形成于上述气体导入部，将聚集在上述气液分离槽的上部的一部分气体向上述气体释放阀的内部导入；以及

壁部，形成在该通气口的外侧，抑制上述液体向上述气体导入部的内部流入。

2.如权利要求1记载的气体溶解装置，其特征在于，

上述壁部设置为从外侧包围上述通气口。

3.如权利要求1或者2记载的气体溶解装置，其特征在于，

上述通气口形成为将上述气体从侧方向上述气体导入部导入。

4.如权利要求1至3任一项记载的气体溶解装置，其特征在于，

上述第二分隔壁和上述流出部设置为使上述液体在上述气液分离槽中沿水平方向流动。