JP3814262B2 - 気体溶解分離装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体を液体中に溶解させて高濃度溶解液を分離生成する気体溶解分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の気体溶解分離装置は、複数のタンクを直列に接続し、前段のタンク内で、気液混合体を攪拌して、液体中への気体の溶解量を増大させるようにし、後段のタンク内で、液中に溶解しなかった余剰気体を高濃度溶解液から分離し、高濃度溶解液のみを取出すようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１２９３７７号公報（第６−８頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の気体溶解分離装置は、液体中へ気体を溶解させるための前段のタンクと、液体中に溶解しなかった余剰気体を高濃度溶解液から分離するための後段のタンクとをそれぞれ設け、前段のタンクの下部から吐出された液を後段のタンクの上部に順次供給するので、タンクを圧力容器として耐圧構造にしなければならないとともに、その認定を受ける必要があり、装置が大型化するとともに、安価に提供することが困難である。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、圧力容器としての耐圧構造を要求されないとともに、液体中に溶解されなかった余剰気体を効率良く分離できる小型で安価な気体溶解分離装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、タンク本体と、このタンク本体の上部内に気体と液体とが混合された気液混合体を下向きに噴入する気液混合体噴入管と、この気液混合体噴入管の噴入口に対向して上記タンク本体内に設けられた反射板と、この反射板の上側に仕切形成され反射板により気液混合体の噴入流を反射して発生した乱流により気体と液体とを攪拌することで気体を液体中に溶解させて高濃度溶解液を作る気体溶解室と、この気体溶解室の上側に位置する上記タンク本体の上端に設けられ液体中に溶解されなかった余剰気体を外部へ排出する余剰気体排出手段と、上記反射板の下側に上記気体溶解室と連通可能に仕切形成され上記気体溶解室から上記反射板を経て下側へ透過させた高濃度溶解液を収容する高濃度溶解液室と、この高濃度溶解液室から高濃度溶解液を外部へ取出す液取出口部とを具備し、余剰気体排出手段は、余剰気体の抜気量を調整できる抜気量調整弁を備え、この抜気量調整弁は、最も閉じ操作された状態でも開弁状態を保つ通気穴を有する気体溶解分離装置である。
【０００７】
そして、タンク本体の上部内に気液混合体を下向きに噴入する気液混合体噴入管の噴入口と対向する反射板の上側に気体溶解室を仕切形成し、この気体溶解室のさらに上側に位置するタンク本体の上端に余剰気体排出手段を設け、気体溶解室内の液体中に溶解されなかった余剰気体をこの余剰気体排出手段により外部へ排出するので、タンク本体に圧力容器としての耐圧構造が要求されないとともに、気体溶解室内の余剰気体を効率良く分離できるので、溶解用のタンクのほかに分離用のタンクを設置する必要がなく、小型で安価な気体溶解分離装置を提供できる。特に、抜気量調整弁の開度を調整することで、余剰気体の浮上速度を調整できるので、この浮上速度が、高濃度溶解液の高濃度溶解液室への下降速度より大きくなるように、抜気量調整弁の開度を調整することにより、余剰気体が反射板を透過して高濃度溶解液室へ入り込むことを防止できる。このとき、抜気量調整弁を誤って最も閉じ操作しても、その通気穴により開弁状態が保たれるので、余剰気体を外部へ排出する機能を維持できる。また、１つのタンク本体内に反射板により上側の気体溶解室と下側の高濃度溶解液室とをコンパクトに分離形成でき、気体溶解室にて、気液混合体噴入管から噴入された気液混合体の噴入流を反射板により反射させることで発生した乱流により気体と液体とを攪拌することで、気体を液体中に効率良く溶解させて高濃度溶解液を作ることができるとともに、この高濃度溶解液のみを高濃度溶解液室から液取出口部を経て取出すことができる。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の気体溶解分離装置における反射板が、上面が凹状に彎曲形成された円板の中央部に形成され気液混合体の噴入流を反射する凹状反射面部と、上記円板の周縁部に沿って設けられ気体溶解室の高濃度溶解液を高濃度溶解液室に透過させる液透過部とを具備したものであり、気液混合体噴入管から噴入された気液混合体の噴入流を反射板の円板の中央部の凹状反射面部に衝突させることで、気体溶解室内に激しい攪拌作用を伴なう乱流を発生させるので、この気体溶解室内で高濃度溶解液を効率良く生成できるとともに、この気体溶解室で生成された高濃度溶解液のみを、反射板の円板の周縁部に沿って設けられた液透過部を経て下側の高濃度溶解液室に透過させ、液取出口部から外部へ取出すことができる。
【０００９】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載の気体溶解分離装置において、タンク本体の上端に設けられ設定圧力で余剰気体および液体の少なくとも一方を外部へ排出する安全弁を具備したものであり、タンク本体内からの流出量に対しタンク本体内への流入量が増大してタンク本体内の圧力が上昇しようとする場合でも、安全弁により自動的に余剰気体または液体を外部へ排出することで、タンク本体内の異常な圧力上昇を防止でき、タンク本体が圧力容器となることを確実に回避できるとともに、余剰気体を確実に抜気できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図１乃至図５に示された一実施の形態、図６および図７に示された他の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
先ず、図１乃至図５に示された一実施の形態を説明すると、図４に示されるように、気液混合手段としての渦流ポンプ11における液体吸込口12に、吸込側圧力計13および吸込圧力調整弁14を経て液体を供給する管路15が接続されるとともに、空気などの気体を吸込むための気体吸込手段16も、この渦流ポンプ11における液体吸込口12に接続されている。
【００１２】
気体吸込手段16は、渦流ポンプ11の液体吸込口12に挿入された吸込ノズル16aに、気体吸引管16bが接続され連通されている。この気体吸引管16bは、例えば気体として空気を吸引する場合は、垂直に設けられた上端開放の管である。
【００１３】
さらに、渦流ポンプ11にて液体中に気体が混合された気液混合体を吐出する気液吐出口17より管路18が引出され、この管路18は、気体溶解分離装置19に接続されている。
【００１４】
図５に示されるように、渦流ポンプ11は、ポンプ本体32内に環状の昇圧通路33が形成され、この昇圧通路33の入口部34に液体吸込口12が連通形成されているとともに、昇圧通路33の出口部35に気液吐出口17が連通形成され、昇圧通路33の入口部34と出口部35との間には隔離部36が形成されている。
【００１５】
ポンプ本体32内に羽根車37が回転可能に嵌合されており、この羽根車37の外周部には、所定ピッチで形成された径方向の小羽根38と、これらの小羽根38間の羽根溝39が設けられており、羽根車37の中心に嵌着された回転軸40を外部のモータなどで回動することにより、これらの小羽根38および羽根溝39は、羽根車37と同心円の昇圧通路33内を回転する。
【００１６】
渦流ポンプ11の液体吸込口12を形成する部分には、吸込ノズル16aが螺入されて固定されており、この吸込ノズル16aの先端部分は昇圧通路33の入口部34まで挿入され、この吸込ノズル16aから昇圧通路33の入口部34に気体が吸込まれる。
【００１７】
図１に示されるように、この気体溶解分離装置19は、脚部41によって立形に設置された縦長状のタンク本体42を中心に設けられている。
【００１８】
このタンク本体42の上部内には、上記管路18に接続される気液混合体噴入管43が側方から挿入して固定され、この気液混合体噴入管43の先端には、気体と液体とが混合された気液混合体Ａをタンク本体42の上部内に下向きに噴入する噴入口44が開口されている。
【００１９】
この気液混合体噴入管43の噴入口44に対向して、上記タンク本体42内に、上面凹状に彎曲形成された反射板45が設けられ、この反射板45の上側に気体溶解室46が仕切形成されている。
【００２０】
この気体溶解室46は、反射板45により気液混合体Ａの噴入流を反射して発生した乱流により気体と液体とを攪拌することで気体を液体中に溶解させて高濃度溶解液を作る室である。
【００２１】
この気体溶解室46の上側に位置するタンク本体42の上端には、液体中に溶解されなかった微細な気泡状の余剰気体Ｂを外部へ排出する余剰気体排出手段としての抜気量調整弁47および安全弁48が、それぞれ設けられている。
【００２２】
抜気量調整弁47は、手動調整された所定の弁開度で、外部へ排出される余剰気体Ｂの抜気量を調整できるとともに、抜気に伴なう微量の液を外部へ排出する弁であり、一方、安全弁48は、タンク本体42の上部内の圧力が設定圧力を超えたときに自動的に開弁動作して、余剰気体Ｂおよび液体の少なくとも一方を外部へ排出する弁である。
【００２３】
上記反射板45の下側には、上記気体溶解室46と連通可能な高濃度溶解液室49が仕切形成され、この高濃度溶解液室49に、上記気体溶解室46から上記反射板45を経て下側へ透過させた高濃度溶解液Ｃが収容される。タンク本体42の下部の側面には、この高濃度溶解液室49から高濃度溶解液Ｃを外部へ取出す液取出口部50が突設されている。
【００２４】
図２に示されるように、抜気量調整弁47は、弁本体51の内部にハンドル52の回動により開閉操作される可動弁体53が設けられ、この可動弁体53には、図示されるように最も閉じ操作された状態でも開弁状態を保つ通気穴54が穿設されている。
【００２５】
図３に示されるように、上記反射板45は、上面が凹状に彎曲形成された円板55の中央部に、気液混合体Ａの噴入流を反射する凹状反射面部56が形成され、また、上記円板55の周縁部に沿って、気体溶解室46から高濃度溶解液室49に高濃度溶解液Ｃを透過させる多数の透孔状の液透過部57が設けられている。
【００２６】
次に、図示された渦流ポンプ11および気体溶解分離装置19の作用を説明する。
【００２７】
管路15より液体を渦流ポンプ11の液体吸込口12に吸引する。渦流ポンプ11の液体吸込口12に吸込まれた液体は、羽根車37と共に昇圧通路33をほぼ一周し、その間、液体は、羽根車37の各羽根溝39内と昇圧通路33との間で渦流となり、これが各羽根溝39で同時に行なわれながら昇圧通路33内を進み、昇圧通路33を進むにつれて昇圧されて、気液吐出口17から吐出される。
【００２８】
このとき同時に、吸込側圧力計13を見ながら吸込圧力調整弁14を絞り、渦流ポンプ11の液体吸込口12を負圧にして、気体吸引管16bから吸込ノズル16aを経て空気などの気体を吸引する。
【００２９】
よって、液体吸込口12から昇圧通路33内に液体が吸込まれる際に、吸込ノズル16aから昇圧通路33の入口部34に気体も吸込まれ、液体と気体とが一緒に羽根車37と昇圧通路33との間で生じる渦流によって攪拌され、液体中に微細な気泡を混合された気液混合体が作られる。
【００３０】
この渦流ポンプ11で昇圧された気液混合体は、気液吐出口17から管路18に吐出され、この管路18を経て気体溶解分離装置19に供給される。
【００３１】
この気体溶解分離装置19では、気液混合体噴入管43の噴入口44より気体溶解室46内に気液混合体Ａが噴入され、この気体溶解室46内で気液混合体Ａが乱流攪拌され、液体中への気体の溶解量を増大させることができる。
【００３２】
すなわち、気液混合体噴入管43の噴入口44から気体溶解室46内に噴入された気液混合体Ａの噴入流を反射板45の凹状反射面部56により反射させることで発生した乱流により気体と液体とを激しく攪拌することで、気体を液体中に効率良く高濃度に溶解させて高濃度溶解液を作ることができる。
【００３３】
このとき、液体中に溶解されなかった余剰気体Ｂと液体との間には比重差があり、微細な気泡状の余剰気体Ｂには浮力が作用するので、余剰気体Ｂは、タンク本体42の上部に向かって浮上し、少なくとも抜気量調整弁47より、また場合によっては安全弁48より外部へ排出される。
【００３４】
一方、気体溶解室46内の高濃度溶解液は、より低圧の高濃度溶解液室49に向って移動し、反射板45の周縁部の液透過部57を透過して高濃度溶解液室49に入り、この高濃度溶解液室49内の高濃度溶解液Ｃは、液取出口部50より外部へ流出する。
【００３５】
次に、図１乃至図３に示された実施形態の効果を説明する。
【００３６】
タンク本体42の上部内に気液混合体Ａを下向きに噴入する気液混合体噴入管43の噴入口44と対向する反射板45の上側に気体溶解室46を仕切形成し、この気体溶解室46のさらに上側に位置するタンク本体42の上端に抜気量調整弁47を設け、気体溶解室46内の液体中に溶解されなかった余剰気体Ｂをこの抜気量調整弁47により外部へ排出するので、タンク本体42に圧力容器としての耐圧構造が要求されないとともに、気体溶解室46内の余剰気体Ｂを効率良く分離できるので、溶解用のタンクのほかに分離用のタンクを設置する必要がなく、小型で安価な気体溶解分離装置19を提供できる。
【００３７】
また、１つのタンク本体42内に、反射板45により、上側の気体溶解室46と下側の高濃度溶解液室49とをコンパクトに分離形成でき、気体溶解室46では、気液混合体噴入管43から噴入された気液混合体Ａの噴入流を反射板45の中央部の凹状反射面部56に衝突させ反射させることで、気体溶解室46内に激しい攪拌作用を伴なう乱流を発生させるので、この乱流中で気体を液体中に効率良く溶解させて高濃度溶解液Ｃを効率良く生成できるとともに、この気体溶解室46で生成された高濃度溶解液Ｃのみを、反射板45の周縁部に沿って設けられた液透過部57を経て下側の高濃度溶解液室49に透過させ、この高濃度溶解液室49から液取出口部50を経て外部へ取出すことができる。
【００３８】
さらに、抜気量調整弁47の開度を調整することで、余剰気体Ｂの浮上速度を調整できるので、この浮上速度が、高濃度溶解液Ｃの高濃度溶解液室49への下降速度より大きくなるように、抜気量調整弁47の開度を調整することにより、余剰気体Ｂが反射板45の液透過部57に吸込まれて高濃度溶解液室49へ入り込むことを防止できる。
【００３９】
このとき、抜気量調整弁47を誤って最も閉じ操作しても、その通気穴54により開弁状態が保たれるので、余剰気体Ｂを外部へ排出する機能を維持できる。
【００４０】
その上、タンク本体42内からの流出量に対しタンク本体42内への流入量が増大してタンク本体42内の圧力が上昇しようとする場合でも、安全弁48により自動的に余剰気体Ｂまたは液体を外部へ排出することで、タンク本体42内の異常な圧力上昇を防止でき、タンク本体42が圧力容器となることを確実に回避できるとともに、余剰気体Ｂを確実に抜気できる。
【００４１】
次に、図６および図７に示された他の実施の形態を説明する。なお、図１乃至図３に示された実施の形態と同様の部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４２】
図６に示されるように、タンク本体42の上部内には、図４に示された管路18に接続される気液混合体噴入管43aがタンク上面部から挿入して固定され、この気液混合体噴入管43aの下端には、気体と液体とが混合された気液混合体Ａをタンク本体42の上部内に下向きに噴入する噴入口44aが開口されている。
【００４３】
また、タンク本体42内の高濃度溶解液室49から高濃度溶解液Ｃを外部へ取出す液取出口部50aは、タンク本体42の最下部からいったん真下に引出された後、側方へ折曲されている。
【００４４】
さらに、気液混合体噴入管43aの噴入口44aに対向して、上記タンク本体42内に、上面凹状に彎曲形成された反射板45aが設けられ、この反射板45aは、図７に示されるように、上面が凹状に彎曲形成された円板55の中央部に、気液混合体Ａの噴入流を反射する凹状反射面部56が形成され、また、円板55の外周部に複数の凸部57aが等ピッチで突設され、これらの各凸部57aをタンク本体42の内壁面に当接させることで、各凸部57a，57a間に隙間状の液透過部57bが上記円板55の周縁部に沿って設けられ、これらの液透過部57bを経て気体溶解室46から高濃度溶解液室49に高濃度溶解液Ｃが透過される。
【００４５】
なお、この気体溶解分離装置19は、液体に空気、酸素またはオゾンなどの各種気体を混合溶解させるもので、本装置には、微細気泡発生装置、酸素富化装置またはオゾン溶解装置などが含まれる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、タンク本体の上部内に気液混合体を下向きに噴入する気液混合体噴入管の噴入口と対向する反射板の上側に気体溶解室を仕切形成し、この気体溶解室のさらに上側に位置するタンク本体の上端に余剰気体排出手段を設け、気体溶解室内の液体中に溶解されなかった余剰気体をこの余剰気体排出手段により外部へ排出するので、タンク本体に圧力容器としての耐圧構造が要求されないとともに、気体溶解室内の余剰気体を効率良く分離できるので、溶解用のタンクのほかに分離用のタンクを設置する必要がなく、小型で安価な気体溶解分離装置を提供できる。特に、抜気量調整弁の開度を調整することで、余剰気体の浮上速度を調整できるので、この浮上速度が、高濃度溶解液の高濃度溶解液室への下降速度より大きくなるように、抜気量調整弁の開度を調整することにより、余剰気体が反射板を透過して高濃度溶解液室へ入り込むことを防止できる。このとき、抜気量調整弁を誤って最も閉じ操作しても、その通気穴により開弁状態が保たれるので、余剰気体を外部へ排出する機能を維持できる。また、１つのタンク本体内に反射板により上側の気体溶解室と下側の高濃度溶解液室とをコンパクトに分離形成でき、気体溶解室にて、気液混合体噴入管から噴入された気液混合体の噴入流を反射板により反射させることで発生した乱流により気体と液体とを攪拌することで、気体を液体中に効率良く溶解させて高濃度溶解液を作ることができるとともに、この高濃度溶解液のみを高濃度溶解液室から液取出口部を経て外部へ取出すことができる。
【００４７】
請求項２記載の発明によれば、気液混合体噴入管から噴入された気液混合体の噴入流を反射板の円板の中央部の凹状反射面部に衝突させることで、気体溶解室内に激しい攪拌作用を伴なう乱流を発生させるので、この気体溶解室内で高濃度溶解液を効率良く生成できるとともに、この気体溶解室で生成された高濃度溶解液のみを、反射板の円板の周縁部に沿って設けられた液透過部を経て下側の高濃度溶解液室に透過させ、液取出口部から外部へ取出すことができる。
【００４８】
請求項３記載の発明によれば、タンク本体内からの流出量に対しタンク本体内への流入量が増大してタンク本体内の圧力が上昇しようとする場合でも、安全弁により自動的に余剰気体または液体を外部へ排出することで、タンク本体内の異常な圧力上昇を防止でき、タンク本体が圧力容器となることを確実に回避できるとともに、余剰気体を確実に抜気できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る気体溶解分離装置の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】 同上気体溶解分離装置に用いられている抜気量調整弁の平面図である。
【図３】 同上気体溶解分離装置に用いられている反射板の平面図である。
【図４】 同上気体溶解分離装置に気液混合用の渦流ポンプを接続した回路の概要図である。
【図５】 同上渦流ポンプの断面図である。
【図６】 本発明に係る気体溶解分離装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】 同上気体溶解分離装置に用いられている反射板の平面図である。
【符号の説明】
42 タンク本体
43 気液混合体噴入管
44 噴入口
45 反射板
46 気体溶解室
47 余剰気体排出手段としての抜気量調整弁
48 余剰気体排出手段としての安全弁
49 高濃度溶解液室
50 液取出口部
54 通気穴
55 円板
56 凹状反射面部
57 液透過部
Ａ 気液混合体
Ｂ 余剰気体
Ｃ 高濃度溶解液
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体を液体中に溶解させて高濃度溶解液を分離生成する気体溶解分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の気体溶解分離装置は、複数のタンクを直列に接続し、前段のタンク内で、気液混合体を攪拌して、液体中への気体の溶解量を増大させるようにし、後段のタンク内で、液中に溶解しなかった余剰気体を高濃度溶解液から分離し、高濃度溶解液のみを取出すようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１２９３７７号公報（第６−８頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の気体溶解分離装置は、液体中へ気体を溶解させるための前段のタンクと、液体中に溶解しなかった余剰気体を高濃度溶解液から分離するための後段のタンクとをそれぞれ設け、前段のタンクの下部から吐出された液を後段のタンクの上部に順次供給するので、タンクを圧力容器として耐圧構造にしなければならないとともに、その認定を受ける必要があり、装置が大型化するとともに、安価に提供することが困難である。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、圧力容器としての耐圧構造を要求されないとともに、液体中に溶解されなかった余剰気体を効率良く分離できる小型で安価な気体溶解分離装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、タンク本体と、このタンク本体の上部内に気体と液体とが混合された気液混合体を下向きに噴入する気液混合体噴入管と、この気液混合体噴入管の噴入口に対向して上記タンク本体内に設けられた反射板と、この反射板の上側に仕切形成され反射板により気液混合体の噴入流を反射して発生した乱流により気体と液体とを攪拌することで気体を液体中に溶解させて高濃度溶解液を作る気体溶解室と、この気体溶解室の上側に位置する上記タンク本体の上端に設けられ液体中に溶解されなかった余剰気体を外部へ排出する余剰気体排出手段と、上記反射板の下側に上記気体溶解室と連通可能に仕切形成され上記気体溶解室から上記反射板を経て下側へ透過させた高濃度溶解液を収容する高濃度溶解液室と、この高濃度溶解液室から高濃度溶解液を外部へ取出す液取出口部とを具備し、余剰気体排出手段は、余剰気体の抜気量を調整できる抜気量調整弁を備え、この抜気量調整弁は、最も閉じ操作された状態でも開弁状態を保つ通気穴を有する気体溶解分離装置である。
【０００７】
そして、タンク本体の上部内に気液混合体を下向きに噴入する気液混合体噴入管の噴入口と対向する反射板の上側に気体溶解室を仕切形成し、この気体溶解室のさらに上側に位置するタンク本体の上端に余剰気体排出手段を設け、気体溶解室内の液体中に溶解されなかった余剰気体をこの余剰気体排出手段により外部へ排出するので、タンク本体に圧力容器としての耐圧構造が要求されないとともに、気体溶解室内の余剰気体を効率良く分離できるので、溶解用のタンクのほかに分離用のタンクを設置する必要がなく、小型で安価な気体溶解分離装置を提供できる。特に、抜気量調整弁の開度を調整することで、余剰気体の浮上速度を調整できるので、この浮上速度が、高濃度溶解液の高濃度溶解液室への下降速度より大きくなるように、抜気量調整弁の開度を調整することにより、余剰気体が反射板を透過して高濃度溶解液室へ入り込むことを防止できる。このとき、抜気量調整弁を誤って最も閉じ操作しても、その通気穴により開弁状態が保たれるので、余剰気体を外部へ排出する機能を維持できる。また、１つのタンク本体内に反射板により上側の気体溶解室と下側の高濃度溶解液室とをコンパクトに分離形成でき、気体溶解室にて、気液混合体噴入管から噴入された気液混合体の噴入流を反射板により反射させることで発生した乱流により気体と液体とを攪拌することで、気体を液体中に効率良く溶解させて高濃度溶解液を作ることができるとともに、この高濃度溶解液のみを高濃度溶解液室から液取出口部を経て取出すことができる。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の気体溶解分離装置における反射板が、上面が凹状に彎曲形成された円板の中央部に形成され気液混合体の噴入流を反射する凹状反射面部と、上記円板の周縁部に沿って設けられ気体溶解室の高濃度溶解液を高濃度溶解液室に透過させる液透過部とを具備したものであり、気液混合体噴入管から噴入された気液混合体の噴入流を反射板の円板の中央部の凹状反射面部に衝突させることで、気体溶解室内に激しい攪拌作用を伴なう乱流を発生させるので、この気体溶解室内で高濃度溶解液を効率良く生成できるとともに、この気体溶解室で生成された高濃度溶解液のみを、反射板の円板の周縁部に沿って設けられた液透過部を経て下側の高濃度溶解液室に透過させ、液取出口部から外部へ取出すことができる。
【０００９】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載の気体溶解分離装置において、タンク本体の上端に設けられ設定圧力で余剰気体および液体の少なくとも一方を外部へ排出する安全弁を具備したものであり、タンク本体内からの流出量に対しタンク本体内への流入量が増大してタンク本体内の圧力が上昇しようとする場合でも、安全弁により自動的に余剰気体または液体を外部へ排出することで、タンク本体内の異常な圧力上昇を防止でき、タンク本体が圧力容器となることを確実に回避できるとともに、余剰気体を確実に抜気できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図１乃至図５に示された一実施の形態、図６および図７に示された他の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
先ず、図１乃至図５に示された一実施の形態を説明すると、図４に示されるように、気液混合手段としての渦流ポンプ11における液体吸込口12に、吸込側圧力計13および吸込圧力調整弁14を経て液体を供給する管路15が接続されるとともに、空気などの気体を吸込むための気体吸込手段16も、この渦流ポンプ11における液体吸込口12に接続されている。
【００１２】
気体吸込手段16は、渦流ポンプ11の液体吸込口12に挿入された吸込ノズル16aに、気体吸引管16bが接続され連通されている。この気体吸引管16bは、例えば気体として空気を吸引する場合は、垂直に設けられた上端開放の管である。
【００１３】
さらに、渦流ポンプ11にて液体中に気体が混合された気液混合体を吐出する気液吐出口17より管路18が引出され、この管路18は、気体溶解分離装置19に接続されている。
【００１４】
図５に示されるように、渦流ポンプ11は、ポンプ本体32内に環状の昇圧通路33が形成され、この昇圧通路33の入口部34に液体吸込口12が連通形成されているとともに、昇圧通路33の出口部35に気液吐出口17が連通形成され、昇圧通路33の入口部34と出口部35との間には隔離部36が形成されている。
【００１５】
ポンプ本体32内に羽根車37が回転可能に嵌合されており、この羽根車37の外周部には、所定ピッチで形成された径方向の小羽根38と、これらの小羽根38間の羽根溝39が設けられており、羽根車37の中心に嵌着された回転軸40を外部のモータなどで回動することにより、これらの小羽根38および羽根溝39は、羽根車37と同心円の昇圧通路33内を回転する。
【００１６】
渦流ポンプ11の液体吸込口12を形成する部分には、吸込ノズル16aが螺入されて固定されており、この吸込ノズル16aの先端部分は昇圧通路33の入口部34まで挿入され、この吸込ノズル16aから昇圧通路33の入口部34に気体が吸込まれる。
【００１７】
図１に示されるように、この気体溶解分離装置19は、脚部41によって立形に設置された縦長状のタンク本体42を中心に設けられている。
【００１８】
このタンク本体42の上部内には、上記管路18に接続される気液混合体噴入管43が側方から挿入して固定され、この気液混合体噴入管43の先端には、気体と液体とが混合された気液混合体Ａをタンク本体42の上部内に下向きに噴入する噴入口44が開口されている。
【００１９】
この気液混合体噴入管43の噴入口44に対向して、上記タンク本体42内に、上面凹状に彎曲形成された反射板45が設けられ、この反射板45の上側に気体溶解室46が仕切形成されている。
【００２０】
この気体溶解室46は、反射板45により気液混合体Ａの噴入流を反射して発生した乱流により気体と液体とを攪拌することで気体を液体中に溶解させて高濃度溶解液を作る室である。
【００２１】
この気体溶解室46の上側に位置するタンク本体42の上端には、液体中に溶解されなかった微細な気泡状の余剰気体Ｂを外部へ排出する余剰気体排出手段としての抜気量調整弁47および安全弁48が、それぞれ設けられている。
【００２２】
抜気量調整弁47は、手動調整された所定の弁開度で、外部へ排出される余剰気体Ｂの抜気量を調整できるとともに、抜気に伴なう微量の液を外部へ排出する弁であり、一方、安全弁48は、タンク本体42の上部内の圧力が設定圧力を超えたときに自動的に開弁動作して、余剰気体Ｂおよび液体の少なくとも一方を外部へ排出する弁である。
【００２３】
上記反射板45の下側には、上記気体溶解室46と連通可能な高濃度溶解液室49が仕切形成され、この高濃度溶解液室49に、上記気体溶解室46から上記反射板45を経て下側へ透過させた高濃度溶解液Ｃが収容される。タンク本体42の下部の側面には、この高濃度溶解液室49から高濃度溶解液Ｃを外部へ取出す液取出口部50が突設されている。
【００２４】
図２に示されるように、抜気量調整弁47は、弁本体51の内部にハンドル52の回動により開閉操作される可動弁体53が設けられ、この可動弁体53には、図示されるように最も閉じ操作された状態でも開弁状態を保つ通気穴54が穿設されている。
【００２５】
図３に示されるように、上記反射板45は、上面が凹状に彎曲形成された円板55の中央部に、気液混合体Ａの噴入流を反射する凹状反射面部56が形成され、また、上記円板55の周縁部に沿って、気体溶解室46から高濃度溶解液室49に高濃度溶解液Ｃを透過させる多数の透孔状の液透過部57が設けられている。
【００２６】
次に、図示された渦流ポンプ11および気体溶解分離装置19の作用を説明する。
【００２７】
管路15より液体を渦流ポンプ11の液体吸込口12に吸引する。渦流ポンプ11の液体吸込口12に吸込まれた液体は、羽根車37と共に昇圧通路33をほぼ一周し、その間、液体は、羽根車37の各羽根溝39内と昇圧通路33との間で渦流となり、これが各羽根溝39で同時に行なわれながら昇圧通路33内を進み、昇圧通路33を進むにつれて昇圧されて、気液吐出口17から吐出される。
【００２８】
このとき同時に、吸込側圧力計13を見ながら吸込圧力調整弁14を絞り、渦流ポンプ11の液体吸込口12を負圧にして、気体吸引管16bから吸込ノズル16aを経て空気などの気体を吸引する。
【００２９】
よって、液体吸込口12から昇圧通路33内に液体が吸込まれる際に、吸込ノズル16aから昇圧通路33の入口部34に気体も吸込まれ、液体と気体とが一緒に羽根車37と昇圧通路33との間で生じる渦流によって攪拌され、液体中に微細な気泡を混合された気液混合体が作られる。
【００３０】
この渦流ポンプ11で昇圧された気液混合体は、気液吐出口17から管路18に吐出され、この管路18を経て気体溶解分離装置19に供給される。
【００３１】
この気体溶解分離装置19では、気液混合体噴入管43の噴入口44より気体溶解室46内に気液混合体Ａが噴入され、この気体溶解室46内で気液混合体Ａが乱流攪拌され、液体中への気体の溶解量を増大させることができる。
【００３２】
すなわち、気液混合体噴入管43の噴入口44から気体溶解室46内に噴入された気液混合体Ａの噴入流を反射板45の凹状反射面部56により反射させることで発生した乱流により気体と液体とを激しく攪拌することで、気体を液体中に効率良く高濃度に溶解させて高濃度溶解液を作ることができる。
【００３３】
このとき、液体中に溶解されなかった余剰気体Ｂと液体との間には比重差があり、微細な気泡状の余剰気体Ｂには浮力が作用するので、余剰気体Ｂは、タンク本体42の上部に向かって浮上し、少なくとも抜気量調整弁47より、また場合によっては安全弁48より外部へ排出される。
【００３４】
一方、気体溶解室46内の高濃度溶解液は、より低圧の高濃度溶解液室49に向って移動し、反射板45の周縁部の液透過部57を透過して高濃度溶解液室49に入り、この高濃度溶解液室49内の高濃度溶解液Ｃは、液取出口部50より外部へ流出する。
【００３５】
次に、図１乃至図３に示された実施形態の効果を説明する。
【００３６】
タンク本体42の上部内に気液混合体Ａを下向きに噴入する気液混合体噴入管43の噴入口44と対向する反射板45の上側に気体溶解室46を仕切形成し、この気体溶解室46のさらに上側に位置するタンク本体42の上端に抜気量調整弁47を設け、気体溶解室46内の液体中に溶解されなかった余剰気体Ｂをこの抜気量調整弁47により外部へ排出するので、タンク本体42に圧力容器としての耐圧構造が要求されないとともに、気体溶解室46内の余剰気体Ｂを効率良く分離できるので、溶解用のタンクのほかに分離用のタンクを設置する必要がなく、小型で安価な気体溶解分離装置19を提供できる。
【００３７】
また、１つのタンク本体42内に、反射板45により、上側の気体溶解室46と下側の高濃度溶解液室49とをコンパクトに分離形成でき、気体溶解室46では、気液混合体噴入管43から噴入された気液混合体Ａの噴入流を反射板45の中央部の凹状反射面部56に衝突させ反射させることで、気体溶解室46内に激しい攪拌作用を伴なう乱流を発生させるので、この乱流中で気体を液体中に効率良く溶解させて高濃度溶解液Ｃを効率良く生成できるとともに、この気体溶解室46で生成された高濃度溶解液Ｃのみを、反射板45の周縁部に沿って設けられた液透過部57を経て下側の高濃度溶解液室49に透過させ、この高濃度溶解液室49から液取出口部50を経て外部へ取出すことができる。
【００３８】
さらに、抜気量調整弁47の開度を調整することで、余剰気体Ｂの浮上速度を調整できるので、この浮上速度が、高濃度溶解液Ｃの高濃度溶解液室49への下降速度より大きくなるように、抜気量調整弁47の開度を調整することにより、余剰気体Ｂが反射板45の液透過部57に吸込まれて高濃度溶解液室49へ入り込むことを防止できる。
【００３９】
このとき、抜気量調整弁47を誤って最も閉じ操作しても、その通気穴54により開弁状態が保たれるので、余剰気体Ｂを外部へ排出する機能を維持できる。
【００４０】
その上、タンク本体42内からの流出量に対しタンク本体42内への流入量が増大してタンク本体42内の圧力が上昇しようとする場合でも、安全弁48により自動的に余剰気体Ｂまたは液体を外部へ排出することで、タンク本体42内の異常な圧力上昇を防止でき、タンク本体42が圧力容器となることを確実に回避できるとともに、余剰気体Ｂを確実に抜気できる。
【００４１】
次に、図６および図７に示された他の実施の形態を説明する。なお、図１乃至図３に示された実施の形態と同様の部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４２】
図６に示されるように、タンク本体42の上部内には、図４に示された管路18に接続される気液混合体噴入管43aがタンク上面部から挿入して固定され、この気液混合体噴入管43aの下端には、気体と液体とが混合された気液混合体Ａをタンク本体42の上部内に下向きに噴入する噴入口44aが開口されている。
【００４３】
また、タンク本体42内の高濃度溶解液室49から高濃度溶解液Ｃを外部へ取出す液取出口部50aは、タンク本体42の最下部からいったん真下に引出された後、側方へ折曲されている。
【００４４】
さらに、気液混合体噴入管43aの噴入口44aに対向して、上記タンク本体42内に、上面凹状に彎曲形成された反射板45aが設けられ、この反射板45aは、図７に示されるように、上面が凹状に彎曲形成された円板55の中央部に、気液混合体Ａの噴入流を反射する凹状反射面部56が形成され、また、円板55の外周部に複数の凸部57aが等ピッチで突設され、これらの各凸部57aをタンク本体42の内壁面に当接させることで、各凸部57a，57a間に隙間状の液透過部57bが上記円板55の周縁部に沿って設けられ、これらの液透過部57bを経て気体溶解室46から高濃度溶解液室49に高濃度溶解液Ｃが透過される。
【００４５】
なお、この気体溶解分離装置19は、液体に空気、酸素またはオゾンなどの各種気体を混合溶解させるもので、本装置には、微細気泡発生装置、酸素富化装置またはオゾン溶解装置などが含まれる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、タンク本体の上部内に気液混合体を下向きに噴入する気液混合体噴入管の噴入口と対向する反射板の上側に気体溶解室を仕切形成し、この気体溶解室のさらに上側に位置するタンク本体の上端に余剰気体排出手段を設け、気体溶解室内の液体中に溶解されなかった余剰気体をこの余剰気体排出手段により外部へ排出するので、タンク本体に圧力容器としての耐圧構造が要求されないとともに、気体溶解室内の余剰気体を効率良く分離できるので、溶解用のタンクのほかに分離用のタンクを設置する必要がなく、小型で安価な気体溶解分離装置を提供できる。特に、抜気量調整弁の開度を調整することで、余剰気体の浮上速度を調整できるので、この浮上速度が、高濃度溶解液の高濃度溶解液室への下降速度より大きくなるように、抜気量調整弁の開度を調整することにより、余剰気体が反射板を透過して高濃度溶解液室へ入り込むことを防止できる。このとき、抜気量調整弁を誤って最も閉じ操作しても、その通気穴により開弁状態が保たれるので、余剰気体を外部へ排出する機能を維持できる。また、１つのタンク本体内に反射板により上側の気体溶解室と下側の高濃度溶解液室とをコンパクトに分離形成でき、気体溶解室にて、気液混合体噴入管から噴入された気液混合体の噴入流を反射板により反射させることで発生した乱流により気体と液体とを攪拌することで、気体を液体中に効率良く溶解させて高濃度溶解液を作ることができるとともに、この高濃度溶解液のみを高濃度溶解液室から液取出口部を経て外部へ取出すことができる。
【００４７】
請求項２記載の発明によれば、気液混合体噴入管から噴入された気液混合体の噴入流を反射板の円板の中央部の凹状反射面部に衝突させることで、気体溶解室内に激しい攪拌作用を伴なう乱流を発生させるので、この気体溶解室内で高濃度溶解液を効率良く生成できるとともに、この気体溶解室で生成された高濃度溶解液のみを、反射板の円板の周縁部に沿って設けられた液透過部を経て下側の高濃度溶解液室に透過させ、液取出口部から外部へ取出すことができる。
【００４８】
請求項３記載の発明によれば、タンク本体内からの流出量に対しタンク本体内への流入量が増大してタンク本体内の圧力が上昇しようとする場合でも、安全弁により自動的に余剰気体または液体を外部へ排出することで、タンク本体内の異常な圧力上昇を防止でき、タンク本体が圧力容器となることを確実に回避できるとともに、余剰気体を確実に抜気できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る気体溶解分離装置の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】 同上気体溶解分離装置に用いられている抜気量調整弁の平面図である。
【図３】 同上気体溶解分離装置に用いられている反射板の平面図である。
【図４】 同上気体溶解分離装置に気液混合用の渦流ポンプを接続した回路の概要図である。
【図５】 同上渦流ポンプの断面図である。
【図６】 本発明に係る気体溶解分離装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】 同上気体溶解分離装置に用いられている反射板の平面図である。
【符号の説明】
42 タンク本体
43 気液混合体噴入管
44 噴入口
45 反射板
46 気体溶解室
47 余剰気体排出手段としての抜気量調整弁
48 余剰気体排出手段としての安全弁
49 高濃度溶解液室
50 液取出口部
54 通気穴
55 円板
56 凹状反射面部
57 液透過部
Ａ 気液混合体
Ｂ 余剰気体
Ｃ 高濃度溶解液
Claims (3)
- タンク本体と、
このタンク本体の上部内に気体と液体とが混合された気液混合体を下向きに噴入する気液混合体噴入管と、
この気液混合体噴入管の噴入口に対向して上記タンク本体内に設けられた反射板と、
この反射板の上側に仕切形成され反射板により気液混合体の噴入流を反射して発生した乱流により気体と液体とを攪拌することで気体を液体中に溶解させて高濃度溶解液を作る気体溶解室と、
この気体溶解室の上側に位置する上記タンク本体の上端に設けられ液体中に溶解されなかった余剰気体を外部へ排出する余剰気体排出手段と、
上記反射板の下側に上記気体溶解室と連通可能に仕切形成され上記気体溶解室から上記反射板を経て下側へ透過させた高濃度溶解液を収容する高濃度溶解液室と、
この高濃度溶解液室から高濃度溶解液を外部へ取出す液取出口部とを具備し、
余剰気体排出手段は、余剰気体の抜気量を調整できる抜気量調整弁を備え、
この抜気量調整弁は、最も閉じ操作された状態でも開弁状態を保つ通気穴を有する
ことを特徴とする気体溶解分離装置。 - 反射板は、
上面が凹状に彎曲形成された円板の中央部に形成され気液混合体の噴入流を反射する凹状反射面部と、
上記円板の周縁部に沿って設けられ気体溶解室の高濃度溶解液を高濃度溶解液室に透過させる液透過部と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の気体溶解分離装置。 - タンク本体の上端に設けられ設定圧力で余剰気体および液体の少なくとも一方を外部へ排出する安全弁
を具備したことを特徴とする請求項１または２記載の気体溶解分離装置。
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