JP2554609B2 - 気体溶解液製造装置 - Google Patents
気体溶解液製造装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
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- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/45—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads
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- B01F25/452—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces
- B01F25/4521—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces the components being pressed through orifices in elements, e.g. flat plates or cylinders, which obstruct the whole diameter of the tube
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、液体中に気体を効率
よく溶解させ又は液体中に気泡を混合分散させた液体を
大量に製造する気体溶解液製造装置に関する。
よく溶解させ又は液体中に気泡を混合分散させた液体を
大量に製造する気体溶解液製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、液体中に気体を大量に分散及び溶
解させる装置としては、いわゆるエゼクター式気泡発生
装置と気泡塔を用いたものがある。これは、ノズルから
射出した液体噴流を、一旦、混合される気体中を通過さ
せて、上記ノズルと同軸に設けられ上記噴流とほぼ等し
い直径の絞りから気泡塔中に気体混合噴流を噴射し、液
体中に微小気泡を混合させることにより大量に気体を溶
解させ、所望の気体が溶解した液体を製造していた。一
方、気体と液体を加圧ポンプ中に送り込み加圧ポンプ内
で液体を加圧し、液体中の気泡から気体を液体中に溶解
させる様にしたものもある。
解させる装置としては、いわゆるエゼクター式気泡発生
装置と気泡塔を用いたものがある。これは、ノズルから
射出した液体噴流を、一旦、混合される気体中を通過さ
せて、上記ノズルと同軸に設けられ上記噴流とほぼ等し
い直径の絞りから気泡塔中に気体混合噴流を噴射し、液
体中に微小気泡を混合させることにより大量に気体を溶
解させ、所望の気体が溶解した液体を製造していた。一
方、気体と液体を加圧ポンプ中に送り込み加圧ポンプ内
で液体を加圧し、液体中の気泡から気体を液体中に溶解
させる様にしたものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の気泡
塔を用いた発生装置の場合、エゼクターの液体噴射ノズ
ルの中心と絞りの中心とを一致させなければならず、装
置の構造が複雑で製造が難しく、気体の混合割合や溶解
量も十分なものではなかった。また、気泡塔による気体
溶解は、気体が十分に溶解した液体を得るまでの立ち上
がり時間が長く、製造効率も良くないものであった。さ
らに、上記従来の技術の加圧ポンプを用いるものの場
合、加圧ポンプ内に気体と液体を一緒に送り込むため、
ポンプ内でキャビテーションが発生しやすく、ポンプの
材質や構造が制限されるという問題があり製造効率も良
くないものであった。
塔を用いた発生装置の場合、エゼクターの液体噴射ノズ
ルの中心と絞りの中心とを一致させなければならず、装
置の構造が複雑で製造が難しく、気体の混合割合や溶解
量も十分なものではなかった。また、気泡塔による気体
溶解は、気体が十分に溶解した液体を得るまでの立ち上
がり時間が長く、製造効率も良くないものであった。さ
らに、上記従来の技術の加圧ポンプを用いるものの場
合、加圧ポンプ内に気体と液体を一緒に送り込むため、
ポンプ内でキャビテーションが発生しやすく、ポンプの
材質や構造が制限されるという問題があり製造効率も良
くないものであった。
【０００４】この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑
みて成されたもので、簡単な構造で、効率よく気体を液
体中に溶解させることができ、容易に大量に気体溶解液
を製造することができるる気体溶解液製造装置を提供す
ることを目的とする。
みて成されたもので、簡単な構造で、効率よく気体を液
体中に溶解させることができ、容易に大量に気体溶解液
を製造することができるる気体溶解液製造装置を提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、気体を溶解
させる液体を所定の圧力で送り出す液体供給部と、この
液体供給部から圧送された液体と所定の気体とを混合す
る混合器とを設け、この混合器に、液体流路に設けられ
たベンチュリ管やオリフィス等の絞り部と、この絞り部
のわずかに下流側に設けられた気体流入口とを形成する
とともに、上記絞り部から続いて管路を徐々に広げた広
がり部と、この広がり部の下流に設けられ流路中の液体
と上記気体流入口から流入した気体とを上記気体流入口
での気体の静圧より高い圧力下で溶解混合する混合部
と、この混合部の出口に設けられ気液混合流を噴出し気
泡を剪断するとともに液体中に溶解した気体を析出させ
るノズル部とを上記混合器に設け、上記気体流入口から
流入する気体の圧力が上記ノズル部の出口の静圧以下で
ある場合、上記気体流入口の接続部位における上記広が
り部の断面積より上記ノズル部のノズル口の断面積の総
和の方が大きくなるように設定するとともに、上記気体
流入口から流入する気体の圧力より、上記気体流入口の
接続部位における上記広がり部での上記液体の静圧が低
くなるように、上記ノズル口の断面積の総和を設定し、
上記混合器の気体流入口に気体供給部を接続し、上記混
合器のノズル部が接続され上記混合部で気体が溶解した
液体が流入する液体収容部を設けた気体溶解液製造装置
である。
させる液体を所定の圧力で送り出す液体供給部と、この
液体供給部から圧送された液体と所定の気体とを混合す
る混合器とを設け、この混合器に、液体流路に設けられ
たベンチュリ管やオリフィス等の絞り部と、この絞り部
のわずかに下流側に設けられた気体流入口とを形成する
とともに、上記絞り部から続いて管路を徐々に広げた広
がり部と、この広がり部の下流に設けられ流路中の液体
と上記気体流入口から流入した気体とを上記気体流入口
での気体の静圧より高い圧力下で溶解混合する混合部
と、この混合部の出口に設けられ気液混合流を噴出し気
泡を剪断するとともに液体中に溶解した気体を析出させ
るノズル部とを上記混合器に設け、上記気体流入口から
流入する気体の圧力が上記ノズル部の出口の静圧以下で
ある場合、上記気体流入口の接続部位における上記広が
り部の断面積より上記ノズル部のノズル口の断面積の総
和の方が大きくなるように設定するとともに、上記気体
流入口から流入する気体の圧力より、上記気体流入口の
接続部位における上記広がり部での上記液体の静圧が低
くなるように、上記ノズル口の断面積の総和を設定し、
上記混合器の気体流入口に気体供給部を接続し、上記混
合器のノズル部が接続され上記混合部で気体が溶解した
液体が流入する液体収容部を設けた気体溶解液製造装置
である。
【０００６】さらに、この発明は、気体を溶解させる液
体を所定の圧力で送り出す液体供給部と、この液体供給
部から圧送された液体と所定の気体とを混合する混合器
とを設け、この混合器に、液体流路に設けられたベンチ
ュリ管やオリフィス等の絞り部と、この絞り部のわずか
に下流側に設けられた気体流入口とを形成するととも
に、上記絞り部から続いて管路を徐々に広げた広がり部
とこの広がり部の下流に設けられ流路中の液体と上記気
体流入口から流入した気体とを加圧下で溶解混合する混
合部と、この混合部の出口に設けられ気液混合流を噴出
させるとともに液体中に溶解した気体を析出させるノズ
ル部とを設け、上記混合器の気体流入口に気体供給部を
接続し、上記混合器のノズル部が接続され上記混合部で
気体が溶解した液体が流入する液体収容部とを備え、流
体力学上の連続の式及びベルヌーイの定理により以下の
式により与えられる上記気体流入口の接続部位における
上記広がり部での上記液体の静圧Ｐ Ａ は、ＳＡが気体流
入口の接続部位における上記広がり部の断面積、ＳＢは
ノズル口の断面積の総和、Ｐ１は上記気体流入口の接続
部位における上記広がり部の総圧、δＰは上記気体流入
口の接続部位における上記広がり部から上記ノズル部ま
での圧力損失、ＰＢは上記ノズル部の出口の静圧とする
と、 ＰＡ＝（１−Ｓ２ Ｂ／Ｓ２ Ａ）Ｐ１＋（δＰ＋ＰＢ）Ｓ２ Ｂ／Ｓ２ Ａ でありこのＰＡと上記気体流入口（４６）から流入する
気体の圧力ＰＧとが、 ＰＡ＜ＰＧ を満たす気体溶解液製造装置である。また、上記ノズル
部には、複数のノズル口が形成されているものである。
さらに、上記絞り部とノズル部とを、混合部を兼ねた管
路で接続したものである。
体を所定の圧力で送り出す液体供給部と、この液体供給
部から圧送された液体と所定の気体とを混合する混合器
とを設け、この混合器に、液体流路に設けられたベンチ
ュリ管やオリフィス等の絞り部と、この絞り部のわずか
に下流側に設けられた気体流入口とを形成するととも
に、上記絞り部から続いて管路を徐々に広げた広がり部
とこの広がり部の下流に設けられ流路中の液体と上記気
体流入口から流入した気体とを加圧下で溶解混合する混
合部と、この混合部の出口に設けられ気液混合流を噴出
させるとともに液体中に溶解した気体を析出させるノズ
ル部とを設け、上記混合器の気体流入口に気体供給部を
接続し、上記混合器のノズル部が接続され上記混合部で
気体が溶解した液体が流入する液体収容部とを備え、流
体力学上の連続の式及びベルヌーイの定理により以下の
式により与えられる上記気体流入口の接続部位における
上記広がり部での上記液体の静圧Ｐ Ａ は、ＳＡが気体流
入口の接続部位における上記広がり部の断面積、ＳＢは
ノズル口の断面積の総和、Ｐ１は上記気体流入口の接続
部位における上記広がり部の総圧、δＰは上記気体流入
口の接続部位における上記広がり部から上記ノズル部ま
での圧力損失、ＰＢは上記ノズル部の出口の静圧とする
と、 ＰＡ＝（１−Ｓ２ Ｂ／Ｓ２ Ａ）Ｐ１＋（δＰ＋ＰＢ）Ｓ２ Ｂ／Ｓ２ Ａ でありこのＰＡと上記気体流入口（４６）から流入する
気体の圧力ＰＧとが、 ＰＡ＜ＰＧ を満たす気体溶解液製造装置である。また、上記ノズル
部には、複数のノズル口が形成されているものである。
さらに、上記絞り部とノズル部とを、混合部を兼ねた管
路で接続したものである。
【０００７】
【作用】この発明の気体溶解液製造装置は、ポンプから
圧送された液体に対して、混合器のベンチュリ管ののど
部やオリフィス等の絞り部のわずか下流側の気体流入口
から気体を流れの中に流入させ、流れがおそくなり静圧
が増大した混合部で、流入した気体を液体中に加圧溶解
させ、さらに、出口のノズル部による流れの乱れによ
り、混合した気泡をせん断し細分化する様にしてリアル
タイムで気体溶解液を得るようにしたものである。
圧送された液体に対して、混合器のベンチュリ管ののど
部やオリフィス等の絞り部のわずか下流側の気体流入口
から気体を流れの中に流入させ、流れがおそくなり静圧
が増大した混合部で、流入した気体を液体中に加圧溶解
させ、さらに、出口のノズル部による流れの乱れによ
り、混合した気泡をせん断し細分化する様にしてリアル
タイムで気体溶解液を得るようにしたものである。
【０００８】
【実施例】以下この発明の気体溶解液製造装置の実施例
について図面に基づいて説明する。図１、図２はこの発
明の第一実施例の気体溶解液製造装置を示すもので、図
１に示すように、液体供給部である水槽１０と液体を圧
送するポンプ１２とが管路１４で接続されて設けられ、
ポンプ１２の出力側に管路１６を介して混合器１８が取
り付けられている。混合器１８は、気体が溶解した液体
を溜める液体収容部である水槽２０の底部に、この混合
器１８に設けられたノズル部２４が開口して取り付けら
れている。さらに混合器１８に気体を供給する管路２６
が、流量調整弁２８を介して気体タンク３０と接続され
ている。また、管路１６には、リリーフ弁３２を介して
水槽１０に接続された管路３４が接続されている。
について図面に基づいて説明する。図１、図２はこの発
明の第一実施例の気体溶解液製造装置を示すもので、図
１に示すように、液体供給部である水槽１０と液体を圧
送するポンプ１２とが管路１４で接続されて設けられ、
ポンプ１２の出力側に管路１６を介して混合器１８が取
り付けられている。混合器１８は、気体が溶解した液体
を溜める液体収容部である水槽２０の底部に、この混合
器１８に設けられたノズル部２４が開口して取り付けら
れている。さらに混合器１８に気体を供給する管路２６
が、流量調整弁２８を介して気体タンク３０と接続され
ている。また、管路１６には、リリーフ弁３２を介して
水槽１０に接続された管路３４が接続されている。
【０００９】液体中に気体を混合する混合器１８には、
絞り部を形成するのど部４０が中央部に設けられたベン
チュリ管４２が設けられている。このベンチュリ管４２
の下流側の広がり部４４には、のど部４０のわずか下流
側に、気体タンク３０から送られる気体を流路中に混合
させるための気体流入口４６が形成され、気体流入口４
６に管路２６の先端が接続されている。広がり部４４の
下流側には、気体流入口４６から流入した気体と流路中
の液体とを混合する混合部４８が形成されている。混合
部４８は、外径を加圧の程度に合わせて任意に設定し得
るものであり、ここでは広がり部４４の最大径から延長
した形状に形成され、この混合部４８の先端に、複数の
ノズル口５０が形成されたノズル部２４が取り付けられ
ている。
絞り部を形成するのど部４０が中央部に設けられたベン
チュリ管４２が設けられている。このベンチュリ管４２
の下流側の広がり部４４には、のど部４０のわずか下流
側に、気体タンク３０から送られる気体を流路中に混合
させるための気体流入口４６が形成され、気体流入口４
６に管路２６の先端が接続されている。広がり部４４の
下流側には、気体流入口４６から流入した気体と流路中
の液体とを混合する混合部４８が形成されている。混合
部４８は、外径を加圧の程度に合わせて任意に設定し得
るものであり、ここでは広がり部４４の最大径から延長
した形状に形成され、この混合部４８の先端に、複数の
ノズル口５０が形成されたノズル部２４が取り付けられ
ている。
【００１０】この実施例の気体溶解液製造装置の作用に
ついて以下に説明する。水槽１０の液体はポンプ１２で
混合器１８に圧送され、混合器１８の入口部５２に流入
した液体は、ベンチュリ管４２ののど部４０で加速され
て、一旦静圧が低下し、広がり部４４を経て流速が遅く
なり再び静圧が増大する。この時、気体流入口４６は、
のど部４０のわずかに下流側であり、この部分の静圧は
相対的に負圧になっているため、気体が流路中に流入す
る。この気体流入口４６をのど部４０に配置しないの
は、のど部４０が最も静圧が低くなる部分ではあるが、
のど部４０に気体流入口４６を設けると、気体の吸込み
が良くなく、流路が広がり始めた個所の方が気体が流入
しやすいためである。
ついて以下に説明する。水槽１０の液体はポンプ１２で
混合器１８に圧送され、混合器１８の入口部５２に流入
した液体は、ベンチュリ管４２ののど部４０で加速され
て、一旦静圧が低下し、広がり部４４を経て流速が遅く
なり再び静圧が増大する。この時、気体流入口４６は、
のど部４０のわずかに下流側であり、この部分の静圧は
相対的に負圧になっているため、気体が流路中に流入す
る。この気体流入口４６をのど部４０に配置しないの
は、のど部４０が最も静圧が低くなる部分ではあるが、
のど部４０に気体流入口４６を設けると、気体の吸込み
が良くなく、流路が広がり始めた個所の方が気体が流入
しやすいためである。
【００１１】気体流入口４６から流入した気体は、気泡
となって流路中の液体とともに混合部４８に流れ、気泡
となった気体は、混合部４８の静圧かのど部４０より高
いので液体中に溶解していく。そして、混合部４８から
ノズル口５０を経て気泡とともに液体が噴射される。ノ
ズル口５０を通過する際には、液体は再び加速されるの
で、その静圧は低くなり、液体中に溶解していた気体が
微小気泡として析出する。さらに、溶解しきらない気泡
も、ノズル口５０で加速される際に流れの乱れ等によ
り、細分化され、小径な気泡となって液体とともに噴射
される。混合器１８から噴射された気泡は、その噴流に
より水槽２０内の液体中に分散させられ、微小気泡に形
成されているので、長時間液体中に浮遊している。
となって流路中の液体とともに混合部４８に流れ、気泡
となった気体は、混合部４８の静圧かのど部４０より高
いので液体中に溶解していく。そして、混合部４８から
ノズル口５０を経て気泡とともに液体が噴射される。ノ
ズル口５０を通過する際には、液体は再び加速されるの
で、その静圧は低くなり、液体中に溶解していた気体が
微小気泡として析出する。さらに、溶解しきらない気泡
も、ノズル口５０で加速される際に流れの乱れ等によ
り、細分化され、小径な気泡となって液体とともに噴射
される。混合器１８から噴射された気泡は、その噴流に
より水槽２０内の液体中に分散させられ、微小気泡に形
成されているので、長時間液体中に浮遊している。
【００１２】ここで、リリーフ弁３２は、圧送される液
体の圧力を一定にするため、所定圧以上の場合に圧送さ
れた液体を管路３４を経て水槽１０に戻すためのもので
ある。また、流量調整弁２８は、液体中に効率よく微小
気泡が形成されるように気体流量を調整するためのもの
である。実験的には、気体流量が液体流量の１０〜３０
％の場合に、効率よく大量の小径気泡が液体中に得られ
た。尚、この実施例の気体溶解液製造装置において、液
体中に常時気泡を分散させておきたい場合等には、水槽
１０と水槽２０とを共用して液体を循環させる形に管路
１４，１６等を接続すれば良い。
体の圧力を一定にするため、所定圧以上の場合に圧送さ
れた液体を管路３４を経て水槽１０に戻すためのもので
ある。また、流量調整弁２８は、液体中に効率よく微小
気泡が形成されるように気体流量を調整するためのもの
である。実験的には、気体流量が液体流量の１０〜３０
％の場合に、効率よく大量の小径気泡が液体中に得られ
た。尚、この実施例の気体溶解液製造装置において、液
体中に常時気泡を分散させておきたい場合等には、水槽
１０と水槽２０とを共用して液体を循環させる形に管路
１４，１６等を接続すれば良い。
【００１３】この実施例の気液溶解混合装置の気体流入
口４６の接続部位における広がり部４４と、ノズル口５
０の断面積の総和との関係は、以下の式を満たすもので
あれば良い。 ＰＡ＜ＰＧ …（１） ＰＧは気体流入口４６から流入する気体の圧力。ＰＡは
流体力学上の連続の式及びベルヌーイの定理により、以
下の式により与えられる気体流入口１８の接続部位にお
ける広がり部４４での上記液体の静圧である。
口４６の接続部位における広がり部４４と、ノズル口５
０の断面積の総和との関係は、以下の式を満たすもので
あれば良い。 ＰＡ＜ＰＧ …（１） ＰＧは気体流入口４６から流入する気体の圧力。ＰＡは
流体力学上の連続の式及びベルヌーイの定理により、以
下の式により与えられる気体流入口１８の接続部位にお
ける広がり部４４での上記液体の静圧である。
【００１４】ＰＡ＝（１−Ｓ２ Ｂ／Ｓ２ Ａ）Ｐ１＋（δ
Ｐ＋ＰＢ）Ｓ２ Ｂ／Ｓ２ Ａ…（２）ここで、ＳＡは気体
流入口４６の接続部位における広がり部４４の断面積、
ＳＢはノズル口５０の断面積の総和、Ｐ１は気体流入口
４６の接続部位における広がり部４４の総圧、δＰは気
体流入口４６の接続部位における広がり部４４からノズ
ル口５０までの圧力損失、ＰＢはノズル口５０の出口の
静圧である。
Ｐ＋ＰＢ）Ｓ２ Ｂ／Ｓ２ Ａ…（２）ここで、ＳＡは気体
流入口４６の接続部位における広がり部４４の断面積、
ＳＢはノズル口５０の断面積の総和、Ｐ１は気体流入口
４６の接続部位における広がり部４４の総圧、δＰは気
体流入口４６の接続部位における広がり部４４からノズ
ル口５０までの圧力損失、ＰＢはノズル口５０の出口の
静圧である。
【００１５】従って、上記式（１）、（２）を満たす様
に気体流入口４６の接続部位における広がり部４４及び
ノズル口５０の大きさを設定することにより、液体中に
気体を効率的に混合し溶解させる最適な条件が得られる
ものである。具体的には、式（１）に式（２）を入れ、
さらにＰ Ｇ ＝ｋＰ Ｂ （ｋ＞０）とすると、以下の式
（３）を導くことができる。 ０＞δＰ・Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ ＋（Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ −ｋ）Ｐ
Ｂ ＋（１−Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ ）Ｐ １ ＝δＰ・Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ ＋（１−ｋ）Ｐ Ｂ ＋（１−Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ ）・（Ｐ １ −Ｐ Ｂ ）…（３） この式（３）において、圧力損失δＰは正の値であり第
１項は正の値である。また、通常、気体流入口４６から
流入する気体の圧力Ｐ Ｇ は、ノズル口５０の出口の静圧
Ｐ Ｂ 以下の値であり、その場合、上記ｋは０＜ｋ≦１で
ある。すると、上記式（３）の第２項も０以上である。
従って、式（３）の第３項が負にならなければならず、
その場合、気体流入口４６の接続部位における広がり部
４４の総圧Ｐ １ は、当然に下流側のノズル口５０の出口
の静圧Ｐ Ｂ よりも大きい値であることから、上記式
（３）の第３項の（１−Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ ）は負の値でな
ければならない。以上より、Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ ＞１であ
り、気体流入口４６の接続部位における広がり部４４の
断面積Ｓ Ａ より、ノズル口５０の断面積の総和Ｓ Ｂ の方
を大きく設定しなければならない。また、気体流入口４
６から流入する気体の圧力Ｐ Ｇ が、ノズル口５０の出口
の静圧Ｐ Ｂ より大きい場合（ｋ＞１）は、上記圧力損失
δＰ等を考慮して、式（３）を満たすように、適宜気体
流入口４６の接続部位における広がり部４４の断面積Ｓ
Ａ より、ノズル口５０の断面積の総和Ｓ Ｂ の方を小さく
してもよく、また逆でも良い。尚、 このノズル口５０の
設定には、ノズル口５０の口径が固定のノズル部２４を
複数種類用意してその中から適宜選択するものや、その
都度ノズル口５０を加工して形成するもの、又は可変式
のノズル口５０を有したノズル部２４を用いても良いこ
とは言うまでもない。また、混合部４８は、加圧下での
液体に気体が溶解し飽和するまでの気液の接触時間が得
られるものであればより好ましく、気液の接触時間は混
合部の体積に依存するので、混合部の長さがある程度長
い方が気体が飽和点にまで溶解する。また、飽和状態ま
で溶解させる必要がない場合は、この混合部４８は短い
ものであっても良い。
に気体流入口４６の接続部位における広がり部４４及び
ノズル口５０の大きさを設定することにより、液体中に
気体を効率的に混合し溶解させる最適な条件が得られる
ものである。具体的には、式（１）に式（２）を入れ、
さらにＰ Ｇ ＝ｋＰ Ｂ （ｋ＞０）とすると、以下の式
（３）を導くことができる。 ０＞δＰ・Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ ＋（Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ −ｋ）Ｐ
Ｂ ＋（１−Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ ）Ｐ １ ＝δＰ・Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ ＋（１−ｋ）Ｐ Ｂ ＋（１−Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ ）・（Ｐ １ −Ｐ Ｂ ）…（３） この式（３）において、圧力損失δＰは正の値であり第
１項は正の値である。また、通常、気体流入口４６から
流入する気体の圧力Ｐ Ｇ は、ノズル口５０の出口の静圧
Ｐ Ｂ 以下の値であり、その場合、上記ｋは０＜ｋ≦１で
ある。すると、上記式（３）の第２項も０以上である。
従って、式（３）の第３項が負にならなければならず、
その場合、気体流入口４６の接続部位における広がり部
４４の総圧Ｐ １ は、当然に下流側のノズル口５０の出口
の静圧Ｐ Ｂ よりも大きい値であることから、上記式
（３）の第３項の（１−Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ ）は負の値でな
ければならない。以上より、Ｓ ２ Ｂ ／Ｓ ２ Ａ ＞１であ
り、気体流入口４６の接続部位における広がり部４４の
断面積Ｓ Ａ より、ノズル口５０の断面積の総和Ｓ Ｂ の方
を大きく設定しなければならない。また、気体流入口４
６から流入する気体の圧力Ｐ Ｇ が、ノズル口５０の出口
の静圧Ｐ Ｂ より大きい場合（ｋ＞１）は、上記圧力損失
δＰ等を考慮して、式（３）を満たすように、適宜気体
流入口４６の接続部位における広がり部４４の断面積Ｓ
Ａ より、ノズル口５０の断面積の総和Ｓ Ｂ の方を小さく
してもよく、また逆でも良い。尚、 このノズル口５０の
設定には、ノズル口５０の口径が固定のノズル部２４を
複数種類用意してその中から適宜選択するものや、その
都度ノズル口５０を加工して形成するもの、又は可変式
のノズル口５０を有したノズル部２４を用いても良いこ
とは言うまでもない。また、混合部４８は、加圧下での
液体に気体が溶解し飽和するまでの気液の接触時間が得
られるものであればより好ましく、気液の接触時間は混
合部の体積に依存するので、混合部の長さがある程度長
い方が気体が飽和点にまで溶解する。また、飽和状態ま
で溶解させる必要がない場合は、この混合部４８は短い
ものであっても良い。
【００１６】この実施例の気体溶解液製造装置を用い
て、水にオゾンを溶解させた実験結果を表１に示す。こ
こで、オゾン発生量は１００００ｐｐｍ、混合器１８の
混合部４８には長さ０．７ｍのステンレスパイプを用い
たものである。
て、水にオゾンを溶解させた実験結果を表１に示す。こ
こで、オゾン発生量は１００００ｐｐｍ、混合器１８の
混合部４８には長さ０．７ｍのステンレスパイプを用い
たものである。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１で、始動時間とは、装置の起動後所定
濃度のオゾン水を連続的に製造することができるように
なるまでの立ち上がり時間であり、従来の気泡塔を用い
た場合には３０分程度の立ち上がり時間を要していたの
と比べると、この実施例の気体溶解液製造装置は、きわ
めて短時間で効率よく気体溶解水を製造することができ
るものである。
濃度のオゾン水を連続的に製造することができるように
なるまでの立ち上がり時間であり、従来の気泡塔を用い
た場合には３０分程度の立ち上がり時間を要していたの
と比べると、この実施例の気体溶解液製造装置は、きわ
めて短時間で効率よく気体溶解水を製造することができ
るものである。
【００１９】次にこの発明の第二実施例について図３を
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の気体
溶解液製造装置は、気泡の混合分散を要求されないもの
で、混合器１８は、絞り部を形成するベンチュリ管が設
けられた本体部５４とノズル口が形成されたノズル部５
６とが分離され、この両者を混合部を兼ねた管路５８で
接続されているものである。
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の気体
溶解液製造装置は、気泡の混合分散を要求されないもの
で、混合器１８は、絞り部を形成するベンチュリ管が設
けられた本体部５４とノズル口が形成されたノズル部５
６とが分離され、この両者を混合部を兼ねた管路５８で
接続されているものである。
【００２０】管路５８は、鋼管やフレキシブルな管路で
もよく、流れが乱流になる方がより効率よく気体と液体
が混合されるので、管路５８を螺旋状に設定したり、管
路５８のレイノルズ数を乱流になる値以上に条件を設定
しても良い。また、ノズル部５６の先端にチューブを接
続して、ノズル部５６から噴出する液体を減速させるよ
うにしても良い。
もよく、流れが乱流になる方がより効率よく気体と液体
が混合されるので、管路５８を螺旋状に設定したり、管
路５８のレイノルズ数を乱流になる値以上に条件を設定
しても良い。また、ノズル部５６の先端にチューブを接
続して、ノズル部５６から噴出する液体を減速させるよ
うにしても良い。
【００２１】この実施例の気体溶解液製造装置によれ
ば、ノズル部５６の位置を自由に設定することができ、
ノズル部５６のみを自由に移動させるようにすることも
でき、自由度が大きくなり、簡単に大量に気体溶解液を
製造することができるものである。
ば、ノズル部５６の位置を自由に設定することができ、
ノズル部５６のみを自由に移動させるようにすることも
でき、自由度が大きくなり、簡単に大量に気体溶解液を
製造することができるものである。
【００２２】次にこの発明の第三実施例について図４を
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の混合
器６０は、上記第二実施例の管路５８を本体部５４から
複数本引き出したものである。これによって、同時に多
数の水槽に気体溶解液を収容することが容易に可能であ
り、製造効率が極めてよいものである。
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の混合
器６０は、上記第二実施例の管路５８を本体部５４から
複数本引き出したものである。これによって、同時に多
数の水槽に気体溶解液を収容することが容易に可能であ
り、製造効率が極めてよいものである。
【００２３】尚、この発明の気体溶解液製造装置は、気
体を液体中に溶解させるとともに気泡を大量に液体中に
分散させることができるものであり、その使用方法は問
わない。また、絞り部は、ベンチュリ管を用いたものや
急激に細く絞ったオリフィス等、適宜設定できるもので
あり、ノズル部の形状や数も所定の条件に一致させて適
宜設定できるものである。また、気体供給部は、ポンプ
を設けたものの他、混合器に液体を送り出すものであれ
ば良く、水道水のように圧力のかかった液体が供給され
る場合も含むものである。
体を液体中に溶解させるとともに気泡を大量に液体中に
分散させることができるものであり、その使用方法は問
わない。また、絞り部は、ベンチュリ管を用いたものや
急激に細く絞ったオリフィス等、適宜設定できるもので
あり、ノズル部の形状や数も所定の条件に一致させて適
宜設定できるものである。また、気体供給部は、ポンプ
を設けたものの他、混合器に液体を送り出すものであれ
ば良く、水道水のように圧力のかかった液体が供給され
る場合も含むものである。
【００２４】
【発明の効果】この発明の気体溶解液製造装置は、混合
器の液体流路に設けられた絞り部のわずかに下流側で液
体中に気体を流入させ、上記絞り部に接続した広がり部
の下流で気体と液体を混合し、出口に設けられたノズル
部から気液混合流を噴出させるので、構成が簡単で小型
の製造装置により、リアルタイムで大量に効率よく気体
溶解液を製造することができるものである。さらに、従
来の気泡塔を用いた場合と比べて、気体がノズル部から
出るまでに大量に液体中に溶解しているので、気体を液
体に溶解させる時間を大幅に短縮することができるもの
であり、溶解用の大きな気泡塔も不要であり、立ち上が
り時間もきわめて短いものである。
器の液体流路に設けられた絞り部のわずかに下流側で液
体中に気体を流入させ、上記絞り部に接続した広がり部
の下流で気体と液体を混合し、出口に設けられたノズル
部から気液混合流を噴出させるので、構成が簡単で小型
の製造装置により、リアルタイムで大量に効率よく気体
溶解液を製造することができるものである。さらに、従
来の気泡塔を用いた場合と比べて、気体がノズル部から
出るまでに大量に液体中に溶解しているので、気体を液
体に溶解させる時間を大幅に短縮することができるもの
であり、溶解用の大きな気泡塔も不要であり、立ち上が
り時間もきわめて短いものである。
【００２５】また、この発明の気体溶解液製造装置は、
ノズル部の数や位置も自由に設定することができるの
で、製造が容易になり、さらに、ノズル部を混合器本体
部と分離した形状にすることにより、ノズル部の位置を
より自由に設定することができ、単体の混合器本体によ
り気体溶解液を複数のタンクに同時に製造する等、気体
溶解液の製造をより容易且つ安価なものにするものであ
る。
ノズル部の数や位置も自由に設定することができるの
で、製造が容易になり、さらに、ノズル部を混合器本体
部と分離した形状にすることにより、ノズル部の位置を
より自由に設定することができ、単体の混合器本体によ
り気体溶解液を複数のタンクに同時に製造する等、気体
溶解液の製造をより容易且つ安価なものにするものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の気体溶解液製造装置の第一実施例の
管路図である。
管路図である。
【図２】この実施例の気体溶解液製造装置の混合器の縦
断面図である。
断面図である。
【図３】この発明の気体溶解液製造装置の第二実施例の
管路図である。
管路図である。
【図４】この発明の気体溶解液製造装置の第三実施例の
混合器の概略正面図である。
混合器の概略正面図である。
１０，２０ 水槽 １２ ポンプ １４，１６，２６，３４ 管路 １８ 混合器 ２４ ノズル部 ３０ 気体タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柏 雅一 大阪府大阪市淀川区三国本町１丁目10番 40号 和泉電気株式会社内 (72)発明者 木下 隆行 大阪府大阪市淀川区三国本町１丁目10番 40号 和泉電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−280822（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−130735（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−122461（ＪＰ，Ｕ)
Claims (4)
- 【請求項１】 気体を溶解させる液体を所定の圧力で送
り出す液体供給部（１０）と、この液体供給部（１０）
から圧送された液体と所定の気体とを混合する混合器
（１８）とを設け、この混合器（１８）に、液体流路に
設けられた絞り部（４０）と、この絞り部（４０）のわ
ずかに下流側に設けられた気体流入口（４６）とを形成
するとともに、上記絞り部（４０）から続いて管路を徐
々に広げた広がり部（４４）と、この広がり部（４４）
の下流に設けられ流路中の液体と上記気体流入口（４
６）から流入した気体とを上記気体流入口（４６）での
気体の静圧より高い圧力下で溶解混合する混合部（４
８）と、この混合部（４８）の出口に設けられ気液混合
流を噴出し気泡を剪断するとともに液体中に溶解した気
体を析出させるノズル部（２４）とを上記混合器（１
８）に設け、上記気体流入口（４６）から流入する気体
の圧力が上記ノズル部（２４）の出口の静圧以下である
場合、上記気体流入口（４６）の接続部位における上記
広がり部（４４）の断面積より上記ノズル部（２４）の
ノズル口（５０）の断面積の総和の方が大きくなるよう
に設定するとともに、上記気体流入口（４６）から流入
する気体の圧力より、上記気体流入口（４６）の接続部
位における上記広がり部（４４）での上記液体の静圧が
低くなるように、上記ノズル口（５０）の断面積の総和
を設定し、上記混合器（１８）の気体流入口（４６）に
気体供給部（３０）を接続し、上記混合器（１８）のノ
ズル部（２４）が接続され上記混合部（４８）で気体が
溶解した液体が流入する液体収容部（２０）を設けたこ
とを特徴とする気体溶解液製造装置。 - 【請求項２】 気体を溶解させる液体を所定の圧力で送
り出す液体供給部と、この液体供給部（１０）から圧送
された液体と所定の気体とを混合する混合器（１８）と
を設け、この混合器（１８）に、液体流路に設けられた
絞り部（４０）と、この絞り部（４０）のわずかに下流
側に設けられた気体流入口（４６）とを形成するととも
に、上記絞り部（４０）から続いて管路を徐々に広げた
広がり部（４４）とこの広がり部（４４）の下流に設け
られ流路中の液体と上記気体流入口（４６）から流入し
た気体とを加圧下で溶解混合する混合部（４８）と、こ
の混合部（４８）の出口に設けられ気液混合流を噴出さ
せるとともに液体中に溶解した気体を析出させるノズル
部（２４）とを上記混合器（１８）に設け、上記混合器
（１８）の気体流入口（４６）に気体供給部（３０）を
接続し、上記混合器（１８）のノズル部（２４）が接続
され上記混合部（１８）で気体が溶解した液体が流入す
る液体収容部（２０）とを備え、流体力学上の連続の式
及びベルヌーイの定理により以下の式により与えられる
上記気体流入口（４６）の接続部位における上記広がり
部（４４）での上記液体の静圧ＰＡは、ＳＡが気体流入
口（４６）の接続部位における上記広がり部（４４）の
断面積、ＳＢはノズル口（５０）の断面積の総和、Ｐ１
は上記気体流入口（４６）の接続部位における上記広が
り部（４４）の総圧、δＰは上記気体流入口（４６）の
接続部位における上記広がり部（４４）から上記ノズル
部（２４）までの圧力損失、ＰＢは上記ノズル部（２
４）の出口の静圧とすると、 ＰＡ＝（１−Ｓ２ Ｂ／Ｓ２ Ａ）Ｐ１＋（δＰ＋ＰＢ）Ｓ２ Ｂ／Ｓ２ Ａ であり、このＰＡと上記気体流入口（４６）から流入す
る気体の圧力ＰＧとが、ＰＡ＜ＰＧを満たす気体溶解液
製造装置。 - 【請求項３】 上記ノズル部（２４）には、複数のノズ
ル口（５０）が形成されていることを特徴とする請求項
１又は２記載の気体溶解液製造装置。 - 【請求項４】 上記絞り部（４０）とノズル部（２４）
とを、混合部（４８）を兼ねた管路（５８）で接続した
ことを特徴とする請求項１又は２記載の気体溶解液製造
装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4149880A JP2554609B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 気体溶解液製造装置 |
| US08/090,108 US5514267A (en) | 1992-05-14 | 1993-05-12 | Apparatus for dissolving a gas into and mixing the same with a liquid |
| PCT/JP1993/000629 WO1993023340A1 (en) | 1992-05-14 | 1993-05-12 | Method and apparatus for dissolving a gas into and mixing the same with a liquid |
| DE1993629061 DE69329061T2 (de) | 1992-05-14 | 1993-05-12 | Vorrichtung zur lösung eines gases in bzw zur mischung einer flüssigkeit |
| EP19930910333 EP0639160B1 (en) | 1992-05-14 | 1993-05-12 | Apparatus for dissolving a gas into and mixing the same with a liquid |
| TW82109262A TW238259B (ja) | 1992-05-14 | 1993-11-05 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4149880A JP2554609B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 気体溶解液製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06285345A JPH06285345A (ja) | 1994-10-11 |
| JP2554609B2 true JP2554609B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=15484658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4149880A Expired - Lifetime JP2554609B2 (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-18 | 気体溶解液製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2554609B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4942434B2 (ja) * | 2006-06-20 | 2012-05-30 | シャープ株式会社 | 微細気泡発生器 |
| CN102125812A (zh) * | 2010-01-18 | 2011-07-20 | 厦门达合环保水暖器材有限公司 | 臭氧水制造装置 |
| US11612864B2 (en) * | 2016-08-05 | 2023-03-28 | Marmon Foodservice Technologies, Inc. | Apparatuses for mixing gases into liquids |
| NO347828B1 (no) * | 2019-12-13 | 2024-04-15 | Nordic Clean Pumps As | Apparat for forbedring av vannkvalitet og en fremgangsmåte for å drifte apparatet |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49122461U (ja) * | 1973-02-14 | 1974-10-19 | ||
| JPS55130735U (ja) * | 1979-03-09 | 1980-09-16 | ||
| GB8906483D0 (en) * | 1989-03-21 | 1989-05-04 | Boc Group Plc | Dissolution of gas |
-
1992
- 1992-05-18 JP JP4149880A patent/JP2554609B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06285345A (ja) | 1994-10-11 |
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|---|---|---|---|
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