JP2009269026A - ガス溶解モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】嵩が小さくて、ガス溶解度を高めることのできるガス溶解モジュールを提供する。
【解決手段】溶解器本体１１０はガスを溶解させるための内部空間１１１を形成し、流入口１１２及び流出口１１３はそれぞれ液体の流入及び流出のために溶解器本体１１０に形成され、ガス注入口１１４及びガス排出口１１５はそれぞれガスの注入及び排出のために溶解器本体１１０に形成される。この時、循環パイプ１２０はガス排出口１１５と流入口１１２を連結するように形成され、溶解されていないガスが溶解器本体１１０内部に再注入される循環経路を形成する。ここでガスの溶解と溶解されていないガスの捕集を等しい空間で具現してガス溶解モジュールの嵩を減少することができ、溶解されていないガスを溶解器本体１１０内部に再注入することでガス溶解度を高めることができる。
【選択図】図２

Description

本発明はガス溶解モジュールに関するもので、さらに具体的には嵩が小さくて溶解度が高いガス溶解モジュールに関するものである。

炭酸温泉は自体温度で末梢血管を拡張させ、炭酸温泉に含有されている炭酸ガスは皮膚を通じて毛細管の拡張を起こして肌の血液循環を改善して身体機関の退化性病変及び末梢循環障害に治療効果があると知られている。ここに家庭で易しく炭酸浴ができるように炭酸塩と酸で構成された炭酸ガス生成物を混合した入浴剤が日本公開公報第2005−097238号に開示されている。しかし、このような炭酸ガス生成物によって発生する炭酸ガスは溶解度が微細で発生された炭酸ガスの量に比べてその效果はかなり小さいという短所がある。ここに炭酸ガスの溶解度を高めるための溶解器機が提案されていて、その事例として日本公開公報第1995-000779号に溶解器機が開示されている。

図１は、日本公開公報第1995-000779号に開示されている従来の炭酸水製造装置の概路図である。図１を参照すると、炭酸水製造装置は炭酸ガス貯蔵槽７、がス圧調整バルブ８、中空糸膜モジュール１０、炭酸水貯蔵容器１１の経路を持つ。この時、原水は水温調節機９、プレフィルター１２を経て中空糸膜モジュール１０に注入されるように原水の移動経路が提供されている。炭酸ガス貯蔵槽７には炭酸ガスが保存されていて、ガス圧調整バルブ８を通じて中空糸膜モジュール１０に移送される。この時、中空糸膜モジュール１０は多孔質物体に提供されて炭酸ガスを気泡で形成することで炭酸ガスを温水により易しく溶解させる。

ここに炭酸ガスが小さな気泡で温水に注入されることで炭酸ガスの溶解度が高くなるのに、溶解されていない炭酸ガスはそのまま炭酸水保存貯蔵容器１１にしばらく保存されていて、炭酸水を使うために使用者が最終バルブを開放すると温水に溶解されない炭酸ガスはそのまま大気中に放出される。

このような器機で溶解されていない炭酸ガスの回収は事実上不可能であり、炭酸ガスを回収して再使用するための別途の捕集装置を提供することは炭酸水製造装置全体嵩の過大増加とコストアップになる。

本発明は上述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的はガスの溶解空間内で液体の循環経路を延ばすことで、嵩が小さくてガスの溶解度を高めるガス溶解モジュールを提供することにある。

本発明の他の目的は溶解されていないガスを回収してガスの溶解空間に再注入することで、嵩が小さくてガスの溶解度を高めるガス溶解モジュールを提供することである。

上述した本発明の目的を果たすために、本発明の望ましい実施例によると、ガス溶解モジュールはガスを溶解させるための内部空間を形成する溶解器本体と、内部空間で液体が流入されるように溶解器本体に形成されている流入口と、内部空間から液体が流出されるように溶解器本体に形成されている流出口と、内部空間で液体に溶解されるガスが注入されるように溶解器本体に形成されているガス注入口と、内部空間から液体に溶解されていないガスが排出されるように溶解器本体に形成されているガス排出口と、ガス排出口と流入口を連結して溶解されていないガスを循環させる循環パイプとを含む。

内部空間を流入口が位置する流入口側空間及び流出口が位置する流出口側空間で区切る仕切りをさらに設けて、流入口側空間及び流出口側空間が部分的に連通されていることが望ましい。

流入口側空間及び流出口側空間は内部空間の上部で連通されていることが望ましい。流入口側空間にはガス注入口と繋がれた多孔質のガス排出体が位置するのが望ましい。流出口は流出口側空間の下部に形成されるが、仕切りの高さより低い位置に形成されることが望ましい。流入口は流入口側空間の下部に形成されることが望ましい。

溶解器本体の上部内側面の外郭が上向き陷沒されてガスが捕集される捕集室を形成するのが望ましい。ガス排出口は捕集室の上部に貫通形成されていることが望ましい。内部空間の中心にはガス注入口と繋がれた多孔質のガス排出体が位置するのが望ましい。

流出口は捕集室より低い位置に形成されることが望ましい。流入口は溶解器本体の下部に形成され、流出口は溶解期本体の上部に形成されるが、流入口は内部空間に流入される液体がガス排出体と溶解器本体の間に流入されるように形成されて溶解器本体に流入された液体が溶解器本体内面に沿って斜線で回転しながら上昇するのが望ましい。

ガス排出体は0.05から50μmの直径を持つ微細空を含むのが望ましい。循環パイプと流入口に液体を案内する液体パイプの交差地点に接した液体パイプの内部直径は徐々に小さくするのが望ましい。

本発明のガス溶解モジュールはガスの溶解空間内で液体の循環経路を延ばすことで、嵩が小さくてガスの溶解度を高めることである。また、本発明によるガス溶解モジュールはガスの溶解と溶解されていないガスの捕集を同じ空間で具現してガス溶解モジュールの嵩を減少することができ、溶解されていないガスの循環構造を通じてガス溶解効率を高めることができる。

日本公開公報第1995-000779号に開示されている従来の溶解器機を利用した炭酸水製造装置の概路図である。 本発明の第1実施例によるガス溶解モジュールの構成図である。 本発明の第2実施例によるガス溶解モジュールの構成図である。

以下添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施例を詳細に説明するが、本発明が実施例によって制限されたり限定されたりするものではない。

図2は、本発明の第1実施例によるガス溶解モジュールの構成図である。図2を参照するに、本発明によるガス溶解モジュール１００は溶解器本体１１０及び循環パイプ１２０を含む。溶解器本体１１０はガスを溶解させるための内部空間１１１を形成し、流入口１１２、流出口１１３、ガス注入口１１４及びガス排出口１１５が形成されている。

流入口１１２は外部で溶解器本体１１０の内部空間１１１に液体が流入されることができるように溶解器本体１１０に形成されていて、外部の液体供給源と直接パイプを通じて繋がれることができる。一つの例として、流入口１１２は家庭で一般的に使う水道管に繋ぐことができる。

流出口１１３は溶解器本体１１０の内部空間１１１から外部で液体が流出されるように溶解器本体１１０に形成されていて、一つの例としてガスが溶解された液体を使おうとする使用者に溶液を提供するシャワー器に繋ぐことができる。

ガス注入口１１４は溶解器本体１１０の内部空間１１１に液体が溶解されるガスが注入されるように溶解器本体１１０に形成されていて、一つの例として炭酸ガスを提供する炭酸保存槽と繋ぐことができ、他の例としては、酸素ガスを提供する酸素保存槽と繋ぐことができる。酸素ガスを提供する場合には酸素自体の浄化機能を利用して液体を浄化してこれを飲み水として使うことができる。

ガス排出口１１５は溶解器本体１１０の内部空間１１１から液体に溶解されない溶解されていないガスを外部で排出されるように溶解器本体１１０に形成されている。

この時、循環パイプ１２０はこのようなガス排出口１１５と流入口１１２を連結して溶解器本体１１０、内部に溶解されていないガスがガス排出口１１５を通って外部で排出された後再び溶解器本体１１０内部に再注入されるように循環経路を形成する。このような循環パイプ１２０上には別途のバルブが形成されていてガスの循環経路を選択的に開閉することができる。

また、溶解器本体１１０の内部空間１１１には仕切り１３０が位置し、仕切り１３０は内部空間１１１を流入口１１２が位置する流入口側空間１１６及び流出口１１３が位置する流出口側空間１１７で区切る。このような流入口側空間１１６及び流出口側空間１１７は部分的に連通されていて、本実施例では流入口側空間１１６及び流出口側空間１１７は内部空間１１１の上部で互いに連通されるように仕切り１３０が形成される。

また、流入口側空間１１６にはガス注入口１１４と繋がれた多孔質のガス排出体１４０が位置する。ガス排出体１４０は多数の微細多孔を持っていて,これは気泡の数を最大にふやして流入口１１２から流入される液体にガスが易しく溶解されるようにするためである。微細多孔の直径は0.05〜50μmの物を使うことができるが、供給されるガス圧力があまり高すぎないように、気泡の数を最大限増やすことが望ましいので、0.1〜5μmの物を使えば一般的に市中で供給する多くの種類のガス供給手段を通じて加圧することができる圧力条件である0.1〜10kgf/cm²水準で高濃度のガス溶解を試みることができる。

流入口１１２を通じて外部から液体が溶解器本体１１０内部で持続的に供給されれば、炭酸貯蔵槽のようなガス供給手段からガス注入口１１４を通じてガス排出体１４０の微細気孔を通過した微細気泡が液体と混合及び溶解されて仕切り１３０を越して流出口側空間１１７に移送される。すなわち、仕切り１３０によって液体が溶解器本体１１０内部で循環経路が延長される。

この時、ガスと混合した液体である溶液は流出口側空間１１７の下部で落下して流出口１１３を通じて排出されて、不十分に溶解された溶解されていないガスは溶解器本体１１０の上部に集まるようになる。

このような溶解されていないガスは連続供給される液体の流れによる圧力でガス排出口１１５を通じて排出されて、循環パイプ１２０を通じて流入口１１２側にまた戻る。

この時、循環パイプ１２０と流入口１１２で液体を案内する液体パイプの交差地点に接した液体パイプの内部直径は徐々に小くなるように形成され、これによって交差地点に接した部分で液体の流速が増加して,溶解されていないガスが液体とともに流入口１１２で易しく流入されることができる。

このように溶解されていないガスは捕集,排出及び再溶解の循環過程を通すことで,使うガス量を大きく減らすことができ経済的で,人体に有益でないガスを使う場合,溶解されていないガスの排出を最小化してその被害を減らすことができる。また,供給されるガスの圧力を一定にしても循環されたガスが追加供給されることでガス圧が一定部分高くなって溶解度の増加を期待することができる。

図3は、本発明の第2実施例によるガス溶解モジュールの構成図である。図3を参照するに、本発明によるガス溶解モジュール２００は溶解器本体２１０及び循環パイプ２２０を含む。溶解器本体２１０はガスを溶解させるための内部空間２１１を形成して,流入口２１２,流出口２１３,ガス注入口２１４及びガス排出口２１５が形成されている。

流入口２１２は外部で溶解器本体２１０の内部空間２１１で液体が流入されることができるように溶解器本体２１０に形成されているし,外部の液体供給源と直接パイプを通じて繋がれることができる。一例で,流入口２１２は家庭で一般的に使う水道管に繋ぐことができる。

流出口２１３は溶解器本体２１０の内部空間２１１から外部で液体が流出されるように溶解器本体２１０に形成されて,一例として,液体を使おうとする使用者に液体を提供するシャワー器に繋ぐことができる。

ガス注入口２１４は溶解器本体２１０の内部空間２１１で液体に溶解されるガスが注入されるように溶解器本体２１０に形成され,一例として,炭酸ガスを提供する炭酸貯蔵槽と繋ぐことができる。

本実施例の溶解器本体２１０は上部内側面の外郭が上向き陷沒されて溶解されていないガスが捕集される捕集室２１８が形成されているし,本実施例のガス排出口２１５は溶解器本体２１０の内部空間２１１から液体に溶解されない溶解されていないガスを外部で排出されるように溶解器本体２１０中の捕集室２１８の上部に貫通形成されている。

この時,循環パイプ２２０はこのようなガス排出口２１５と流入口２１２を連結して溶解器本体２１０内部に溶解されていないガスがガス排出口２１５を通じて外部で排出された後再び溶解器本体２１０内部に再注入されるように循環経路を形成する。このような,循環パイプ２２０上には別途のバルブが形成されていてガスの循環経路を選択的に開閉することができる。また,溶解器本体２１０中央にはガス注入口２１４と繋がれた多孔質のガス排出体２４０が位置する。

ガス排出体２４０は第1実施例で説明したガス排出体１４０と事実上同じで,ここに本実施例のガス排出体２４０に対する説明は第1実施例のガス排出体１４０に対する説明を参照することができるので、本実施例では省略する。

流入口２１２を通じて外部から液体が溶解器本体２１０内部で持続的に供給されれば,炭酸貯蔵槽のようなガス供給手段からガス注入口２１４を通じてガス排出体２４０の微細気孔を通過した微細気泡が液体と混合及び溶解される。この時,溶解器本体下部に形成された流入口２１２を通じて流入される液体はガス排出体２４０と溶解器本体２１０内壁の間に流入されるように流入口２１２の方向を調整して溶解器本体２１０に流入された液体が溶解器本体２１０内面に沿って斜線で回転しながらすなわち,中央のガス排出体２４０を螺旋形で絡みながら上昇するようになる。よって,液体が溶解器本体１１０内部で循環経路が延長される。

この時,ガスと混合した液体である溶液は溶解器本体１１０の上部に位置するが、捕集室よりは低い所に位置する流出口２１３を通じて排出されて,不十分に溶解された溶解されていないガスは溶解器本体２１０の上部に集まる。

このような溶解されていないガスは連続供給される液体の流れによる圧力でガス排出口２１５を通じて排出されて、循環パイプ２２０を通じて流入口２１２側にまた戻る。

この時,循環パイプ２２０と流入口２１２で液体を案内する液体パイプの交差地点に接した液体パイプの内部直径は徐々に小くなるように形成されるのに,これによって交差地点に接した部分で液体の流速が増加して,溶解されていないガスが液体とともに流入口２１２で易しく流入されることができる。

このように溶解されていないガスは捕集,排出及び再溶解の循環過程を通ることで,使うガス量をかなり低くして経済的で,人体によくないガスを使う場合,溶解されていないガスの排出を最小化してその被害を減らすことができる。また,供給されるガスの圧力を一定にしても循環されたガスが追加供給されることでガス圧が一定部分高くなって溶解度の増加を期待することができる。

上述したように,本発明の望ましい実施例を参照して説明したが該当技術分野の熟練された担当者なら下記の請求範囲に記載した本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることを理解することができる。

１００ ガス溶解モジュール
１１０ 溶解器本体
１１１ 内部空間
１１２ 流入口
１１３ 流出口
１１４ ガス注入口
１１５ ガス排出口
１１６ 流入口側空間
１１７ 流出口側空間
１２０ 循環パイプ
１３０ 仕切り
１４０ ガス排出体
２１８ 捕集室

Claims (15)

1. ガスを溶解させるための内部空間を形成する溶解器本体;
   上記内部空間で液体が流入されるように上記溶解器本体に形成されている流入口;
   上記内部空間から上記液体が流出されるように上記溶解器本体に形成されている流出口;
   上記内部空間で上記液体に溶解されるガスが注入されるように上記溶解器本体に形成されているガス注入口;
   上記内部空間から上記液体に溶解されていないガスが排出されるように上記溶解器本体に形成されているガス排出口; 及び
   上記ガス排出口と上記流入口を連結して上記溶解されていないガスを循環させる循環パイプ;
   を含むガス溶解モジュール。
2. 請求項１において,
   上記内部空間を上記流入口が位置する流入口側空間及び上記流出口が位置する流出口側空間で区切る仕切りをされに設けて,
   上記流入口側空間及び上記流出口側空間が部分的に連通されていることを特徴とするガス溶解モジュール。
3. 請求項２において,
   上記流入口側空間及び上記流出口側空間は上記内部空間の上部で連通されていることを特徴とするガス溶解モジュール。
4. 請求項２において,
   上記流入口側空間には上記ガス注入口と繋がれた多孔質のガス排出体が位置することを特徴とするガス溶解モジュール。
5. 請求項４において,
   上記ガス排出体は0.05から50μmの直径を持つ微細工を含むことを特徴とするガス溶解モジュール。
6. 請求項２において,
   上記流出口は上記流出口側空間の下部に形成されるが,上記仕切りの高さより低い位置に形成されることを特徴とするガス溶解モジュール。
7. 請求項２において,
   上記流入口は上記流入口側空間の下部に形成されることを特徴とするガス溶解モジュール。
8. 請求項１において,
   上記循環パイプと上記流入口で上記液体を案内する液体パイプの交差地点に接した上記液体パイプの内部直径は徐々に小くなることを特徴とするガス溶解モジュール。
9. 請求項１において,
   上記溶解器本体の上部内側面の外郭が上向き陷沒されて上記ガスが捕集される捕集室を形成することを特徴とするガス溶解モジュール。
10. 請求項９において,
    上記ガス排出口は上記捕集室の上部に貫通形成されていることを特徴とするガス溶解モジュール。
11. 請求項９において,
    上記内部空間の中心には上記ガス注入口と繋がれた多孔質のガス排出体が位置することを特徴とするガス溶解モジュール。
12. 請求項１１において,
    上記ガス排出体は0.05から50μmの直径を持つ微細工を含むことを特徴とするガス溶解モジュール。
13. 請求項９において,
    上記流出口は上記捕集室より低い位置に形成されることを特徴とするガス溶解モジュール。
14. 請求項１１において,
    上記流入口は上記溶解器本体の下部に形成されて,上記流出口は上記溶解器本体の上部に形成されるが,
    上記流入口は上記内部空間に流入される上記液体が上記ガス排出体と上記溶解器本体の間に流入されるように形成されて上記溶解器本体に流入された上記液体が上記溶解器本体内面に沿って斜線で回転しながら上昇することを特徴とするガス溶解モジュール。
15. 請求項９において,
    上記循環パイプと上記流入口で上記液体を案内する液体パイプの交差地点に接した上記液体パイプの内部直径は徐々に小くなることを特徴とするガス溶解モジュール。

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