JP5870262B2

JP5870262B2 - 気体溶解タンク

Info

Publication number: JP5870262B2
Application number: JP2012052225A
Authority: JP
Inventors: 恭子堤; 仁史北村; 前田　康成; 康成前田; 伊藤　良泰; 良泰伊藤; 尚紀柴田; 朋弘穐田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2032-03-08
Also published as: JP2013184130A

Description

本発明は、液体中に気体を溶解させる気体溶解タンクに関する。

気体溶解タンクでは、水などの液体中に加圧状態において空気などの気体を溶解させ、気体が溶解した液体を生成する。この液体の生成に際し、溶解しきれなかった気体が大きな気泡として溶解タンクの外部に流出しないように、未溶解の気体を分離し、分離した気体を液体の生成に再利用したり、溶解タンクの外部に排出したりしている。

たとえば、下記特許文献１には、気液溶解液を生成する一次側槽と、この一次側槽内の余剰気体を分離する二次側槽とを備え、下部側に、一次側槽と二次側槽を連通し、一次側槽内で形成される気泡が通過する気泡通過部が設けられた気液溶解タンクが記載されている。この気液溶解タンクでは、また、二次側槽に、気液溶解液を排出する排出口が下部側に設けられ、その排出口が上記通過部よりも下方に形成されている。

上記気液溶解タンクでは、一次側槽で生成した気液溶解液が二次側槽に移動する間に微細でない気泡が二次側槽内で自然に上昇して気泡を分離する時間を増やすことができ、未溶解の気体の外部への流出を抑制することができる。

特開２００５−９５８７８号公報

このように、特許文献１に記載された気液溶解タンクは、気体の溶解した液体を生成する際に、未溶解の気体を分離し、外部への流出を抑制することができる。しかしながら、その一方で、気泡の上昇時間をかせいで気泡を分離するために、排出口が、気泡通過部よりも下方に形成され、排出口の周辺部分である排出部が、気液溶解タンクの底部から下方に突出している。このため、気液溶解タンクでは、その高さ方向の寸法が、排出部の分だけ長くなっており、たとえば浴室などへの設置に際し、レイアウトに配慮が必要とされるという問題が指摘される。

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、未溶解の気体の分離が可能であり、しかも設置の際のレイアウトが容易である気体溶解タンクを提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために、本発明の気体溶解タンクは、気体を液体中に溶解させ、気体が溶解した液体を生成する気体溶解タンクにおいて、この気体溶解タンクの内部に第１仕切り壁および第２仕切り壁が設けられ、これらの第１仕切り壁および第２仕切り壁によって、前記気体溶解タンクの内部は、流体の流入側から気体が溶解した液体の流出側にかけて気液混合槽、中間槽、気液分離槽の順に区画され、前記気液混合槽と前記中間槽が互いに連通し、前記中間槽と前記気液分離槽が互いに連通し、前記中間槽における下流側に位置する部分の断面積が、この部分よりも上流側に位置する部分の断面積よりも大きくなっており、かつ、上壁部から底壁部に向かって下方にすぼむ断面略逆台形状の形状を有していることを特徴とする。

この気体溶解タンクにおいては、第１仕切り壁が、気体溶解タンクの上壁部から底壁部に向かって延び、気液混合槽と中間槽を区画し、気液混合槽と中間槽は、気体溶解タンクの底部において互いに連通し、第１仕切り壁は、下側に下がるにつれて中間槽側に向かって斜めに傾斜していることが好ましい。

この気体溶解タンクにおいては、第１仕切り壁の下端部が、中間槽に向かって湾曲していることが好ましい。

この気体溶解タンクにおいては、第２仕切り壁が、溶解タンクの底壁部から上壁部に向かって延び、中間槽と気液分離槽を区画し、中間槽と気液分離槽は、気体溶解タンクの上部において互いに連通し、第２仕切り壁は、上側に上がるにつれて気液分離槽側に向かって斜めに傾斜していることが好ましい。

本発明の気体溶解タンクによれば、未溶解の気体の分離が可能であり、しかも設置の際のレイアウトが容易となる。

本発明の気体溶解タンクの第１実施形態を概略的に示した断面図である。本発明の気体溶解タンクの第２実施形態を概略的に示した断面図である。本発明の気体溶解タンクの第３実施形態を概略的に示した断面図である。本発明の気体溶解タンクの第４実施形態を概略的に示した断面図である。

図１は、本発明の気体溶解タンクの第１実施形態を概略的に示した断面図である。

図１に示した気体溶解タンク１は、略直方体形状を有し、底壁部２に、気体が溶解した液体３の溶媒となる水などの液体の単独または溶質となる空気などの気体と液体の気液混合流体である流体４が流入する流体流入部５が形成されている。また、底壁部２には、気体が溶解した液体３を気体溶解タンク１の外部に取り出す液体流出部６が形成されており、液体流出部６は、底壁部２において流体流入部５と離間して配置されている。流体流入部５は、流体４を圧送するポンプの吐出側に一端部が接続された流入管の他端部の接続が可能とされている。液体流出部６は、浴槽などの、気体が溶解した液体３の供給先に一端部が接続された流出管の他端部が接続可能とされている。

気体溶解タンク１では、内部に第１仕切り壁７および第２仕切り壁８が設けられている。第１仕切り壁７は流体流入部５側に配置され、第２仕切り壁８は液体流出部６側に配置されている。また、第１仕切り壁７は、気体溶解タンク１の上壁部９から底壁部２に向かって延び、第２仕切り壁８は、底壁部２から上壁部９に向かって延びている。これらの第１仕切り壁７および第２仕切り壁８によって、気体溶解タンク１の内部は、流体４の流入側から気体が溶解した液体３の流出側にかけて気液混合槽１０、中間槽１１、気液分離槽１２の順に区画されている。

第１仕切り壁７は、下側に下がるにつれて中間槽１１側に向かって斜めに傾斜している。第１仕切り壁７の下端７ａは、気体溶解タンク１の底壁部２までは達していなく、このため、気液混合槽１０と中間槽１１は、気体溶解タンク１の底部において互いに連通している。第２仕切り壁８は、気体溶解タンク１の底壁部２に対しほぼ垂直に配置され、第２仕切り壁８の上端８ａは、気体溶解タンク１の上壁部９までは達していない。このため、中間槽１１と気液分離槽１２は、気体溶解タンク１の上部において互いに連通している。

また、気体溶解タンク１では、気液分離槽１２における上壁部９に、フロートなどを有する気体放出弁を備えた排気部１３が設けられている。排気部１３は、中間槽１１および気液分離槽１２と連通している。

このような気体溶解タンク１では、気体が溶解した液体３において空気などの溶質となる気体が、あらかじめ内部に貯留されている。ポンプにより圧送される流体４は、流体流入部５を通じて気液混合槽１０に、気体溶解タンク１の上壁部９の内面に向かって噴出して流入する。このとき、流体４は、気体溶解タンク１の上壁部９や第１仕切り壁７に衝突し、はね返り、次第に気液混合槽１０に溜まっていく。また、上壁部９の内面に衝突し、はね返る流体４は、気液混合槽１０に貯留する流体の液面に衝突し、流体を撹拌する。

このときの撹拌などによって、気体溶解タンク１の内部に貯留していた気体と流体４が混合され、また、流体４が気液混合流体であるときには、気液混合流体中の気体も併せて混合され、気体の液体への溶解が促進され、気体が溶解した液体３が生成する。これは、撹拌による剪断によって流体に気泡として混合される気体が細分化され、流体と接触する表面積が大きくなるのに加え、液面付近における気体の溶解濃度が撹拌による均一化によって低減され、気体の液体への溶解速度が上昇することによる。

このようにして生成した気体が溶解した液体３は、第１仕切り壁７の下端７ａと気体溶解タンク１の底壁部２との間の隙間を流路として中間槽１１に流入し、次第に中間槽１１に溜まっていく。気体が溶解した液体３は、気体溶解タンク１の底部において中間槽１１に流入するため、気体が溶解した液体３では、大きな気泡の混入が抑制される。しかも、中間槽１１では、第１仕切り壁７が、下側に下がるにつれて中間槽１１側に向かって斜めに傾斜しているので、下流側に位置する部分の断面積が、この部分よりも上流側に位置する部分の断面積よりも大きくなっている。このため、気体が溶解した液体３の流速が、中間槽１１において下流側から上流側に向かうにしたがって遅くなり、気体が溶解した液体３中に溶解しきれずに残った未溶解の気体による気泡が、中間槽１１を上昇するにつれて寄せ集まり、合体し、大きな気泡となる。大きな気泡に作用する浮力は大きいので、未溶解の気体は、中間槽１１において液面から上方に抜けやすい。液面に浮上した大きな気泡は破裂し、気液分離が行われ、未溶解の気体は、気体溶解タンク１の上部に滞留する。

中間槽１１において、気体が溶解した液体３の液面が第２仕切り壁８の上端８ａを超えると、気体が溶解した液体３は気液分離槽１２に流入する。このように、気液分離槽１２では、第２仕切り壁８によって、気体が溶解した液体３が気体溶解タンク１から外部に流出する前に、気体が溶解した液体３の流れが気液界面である液面付近にまで持ち上げられるので、大きな気泡の浮力による上昇が促進される。しかも、気体が溶解した液体３の流れは、第２仕切り壁８の上端８ａを乗り越える流れとなるため、液面を通過する流れとなり、気体が溶解した液体３が第２仕切り壁８を乗り越えるときにも気液分離が促進される。

このようにして気液分離が行われた後の気体が溶解した液体３は、気体溶解タンク１の底部から液体流出部６を通じて気体溶解タンク１の外部に流出し、取り出される。取り出された気体が溶解した液体３は、大きな気泡の混入が抑制された品質に優れたものとして浴槽などの供給先へ送り出される。

このように、気体溶解タンク１では、中間槽１１における下流側に位置する部分の断面積が、この部分よりも上流側に位置する部分の断面積よりも大きくなっているので、中間槽１１において気体が溶解した液体３の流速を遅くすることができる。このため、溶解しきれずに気体が溶解した液体３中に残る未溶解の気体による気泡を寄せ集め、大きな気泡として浮力により上昇させて液面に向かわせ、液面から上方に抜くことができる。未溶解の気体の分離が、中間槽１１および気液分離槽１２の底部を下方に突出させることなく可能となる。気体溶解タンク１は、その形状が特に特殊なものではなく、浴室などへの設置に特別の配慮は必要ない。気体溶解タンク１は、設置の際のレイアウトが容易なものである。しかも、第１仕切り壁７の中間槽１１側へ向かう斜めの傾斜によって、中間槽１１における下流側に位置する部分の断面積を、この部分よりも上流側に位置する部分の断面積よりも大きくするのを容易に実現することができる。

なお、気泡が抜けることにより、中間槽１１および気液分離槽１２の上部に滞留する気体は、排気部１３から気体溶解タンク１の外部に排気することができる。排気部１３から排気した気体は、気体が溶解した液体３の生成に再利用することもできる。

図２は、本発明の気体溶解タンクの第２実施形態を概略的に示した断面図である。図２図中において、図１に示した第１実施形態に対応する部位には同一の符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図２に示した気体溶解タンク２１では、図１に示した気体溶解タンク１と形状が異なっている。すなわち、図２に示した気体溶解タンク２１は、上壁部９から底壁部２に向かって下方にすぼむ断面略逆台形状の形状を有している。このような気体溶解タンク２１の形状によって、気液混合槽１０から中間槽１１に向かって流れる、気体が溶解した液体３の流速を遅くすることができ、気体が溶解した液体３中に残存する未溶解の気体による気泡が中間槽１１において会合しやすくなる。しかも、断面略逆台形状の形状であるため、気体溶解タンク２１の底部付近にゆとりとなるスペースが形成可能となり、設置の際のレイアウトが一層容易となる。

図３は、本発明の気体溶解タンクの第３実施形態を概略的に示した断面図である。図３図中において、図１に示した第１実施形態に対応する部位には同一の符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図３に示した気体溶解タンク３１は、第１仕切り壁７１の下端部７１ａの形状において、図１に示した気体溶解タンク１と異なっている。すなわち、図３に示した気体溶解タンク３１では、第１仕切り壁７１の下端部７１ａが、中間槽１１に向かって湾曲している。湾曲部７１ｂの配設により、第１仕切り壁７１の下端部７１ａにおいて気液混合槽１０側の部分１４に気泡が溜まりにくくなり、未溶解の気体による気泡を中間槽１１に流しやすくすることができる。このため、気体溶解タンク３１では、中間槽１１における未溶解の気体の分離を促進させることができる。

図４は、本発明の気体溶解タンクの第４実施形態を概略的に示した断面図である。図４図中において、図１に示した第１実施形態に対応する部位には同一の符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図４に示した気体溶解タンク４１は、第２仕切り壁８１において、図１に示した気体溶解タンク１と異なっている。すなわち、図４に示した気体溶解タンク４１では、第２仕切り壁８１が、上側に上がるにつれて気液分離槽１２側に向かって斜めに傾斜している。このような上側に上がるにつれて気液分離槽１２側に向かって斜めに傾斜する第２仕切り壁８１によって、気体溶解タンク４１では、中間槽１１における下流側に位置する部分の断面積を、この部分よりも上流側に位置する部分の断面積よりも一層大きくすることができる。このため、気体が溶解した液体３中に残存する未溶解の気体による気泡が中間槽１１において会合しやすくなり、中間槽１１における未溶解の気体の分離が促進される。

なお、図４図中の符号８１ａは、第２仕切り壁８１の先端を示している。

なお、本発明は、以上の実施形態によって限定されるものではない。第１仕切り壁および第２仕切り壁は、傾斜ばかりでなく、第２仕切り壁の上端部を気液分離槽側に向かって折り曲がるような形状とすることもできる。中間槽における下流側に位置する部分の断面積が、この部分よりも上流側に位置する部分の断面積よりも大きくすることができる限り、第１仕切り壁および第２仕切り壁の形状などについては様々なものを採用することができる。

１、２１、３１、４１気体溶解タンク
２底壁部
３気体が溶解した液体
４流体
７、７１第１仕切り壁
７１ａ下端部
８、８１第２仕切り壁
９上壁部
１０気液混合槽
１１中間槽
１２気液分離槽

Claims

気体を液体中に溶解させ、気体が溶解した液体を生成する気体溶解タンクにおいて、この気体溶解タンクの内部に第１仕切り壁および第２仕切り壁が設けられ、これらの第１仕切り壁および第２仕切り壁によって、前記気体溶解タンクの内部は、流体の流入側から気体が溶解した液体の流出側にかけて気液混合槽、中間槽、気液分離槽の順に区画され、前記気液混合槽と前記中間槽が互いに連通し、前記中間槽と前記気液分離槽が互いに連通し、前記中間槽における下流側に位置する部分の断面積が、この部分よりも上流側に位置する部分の断面積よりも大きくなっており、かつ、上壁部から底壁部に向かって下方にすぼむ断面略逆台形状の形状を有していることを特徴とする気体溶解タンク。
前記第１仕切り壁が、前記気体溶解タンクの上壁部から底壁部に向かって延び、前記気液混合槽と前記中間槽を区画し、前記気液混合槽と前記中間槽は、前記気体溶解タンクの底部において互いに連通し、前記第１仕切り壁は、下側に下がるにつれて前記中間槽側に向かって斜めに傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の気体溶解タンク。
前記第１仕切り壁の下端部が、前記中間槽に向かって湾曲していることを特徴とする請求項１または２に記載の気体溶解タンク。
前記第２仕切り壁が、前記溶解タンクの前記底壁部から前記上壁部に向かって延び、前記中間槽と前記気液分離槽を区画し、前記中間槽と前記気液分離槽は、前記気体溶解タンクの上部において互いに連通し、前記第２仕切り壁は、上側に上がるにつれて前記気液分離槽側に向かって斜めに傾斜していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の気体溶解タンク。