JPH06210147A - 気液加圧混合方法及び気液加圧混合装置 - Google Patents

気液加圧混合方法及び気液加圧混合装置

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JPH06210147A
JPH06210147A JP2478693A JP2478693A JPH06210147A JP H06210147 A JPH06210147 A JP H06210147A JP 2478693 A JP2478693 A JP 2478693A JP 2478693 A JP2478693 A JP 2478693A JP H06210147 A JPH06210147 A JP H06210147A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ない気体流量で連続的に効率よく気液反応
や気液溶解を行うこと。 【構成】 気体と液体の混合流が緩急を繰り返して上か
ら下に流れ落ちるような勾配に形成された管路10を設
ける。管路10の出口または下流に絞り18を設け、こ
の管路10に加圧された気体と液体を流し込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、気体と液体を加圧下
で反応させたり、気体が過飽和状態となっている加圧水
を供給するための気液加圧混合方法及び気液加圧混合装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、気体と液体を反応させたり、気体
を液体に溶解させる方法として、気体の溶解等をさせた
い液体を加圧タンク内に収容し、この液体に大量の気体
を送り込み、上記加圧タンク内で気液反応及び気体の溶
解を行なわせる気液溶解混合方法があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の加圧
タンクを用いたものの場合、この加圧タンク内で液体が
止まった状態にあるため、加圧タンク内で気液を連続的
に反応又は溶解をさせることができなかった。また、こ
の加圧タンクを用いた装置において、液体に対する気体
の接触面積を大きくするには、大量の気体を液体中に送
り込む必要があり、少量の気体での反応が難しかった。
特に、高価な気体を用いる場合、その気体の無駄が多
く、効率の悪いものであった。
【0004】この発明は、上記従来技術の問題点に鑑み
て成されたもので、少ない気体流量でも連続的に効率よ
く気液反応や気液溶解を行うことのできる気液加圧混合
方法及び気液加圧混合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、気体と液体
の混合流が緩急を繰り返し上から下に流れ落ちるような
勾配に形成された流路を配置し、上記流路の出口または
下流に絞りを設け、上記流路に加圧された気体と液体を
流し込む気液加圧混合方法である。さらに、上記流路の
勾配は、段階的に緩急を繰り返す形状に形成され、上記
気液混合流が上から下に流れ落ちるものである。
【0006】またこの発明は、緩急を繰り返した勾配に
形成された流路を設け、この流路の出口または下流に絞
りを設けた気液加圧混合装置である。また、上記流路の
勾配は、段階的に緩急を繰り返す形状に形成されたもの
である。
【0007】さらに、上記段階的に流れ落ちる流路の上
部に排気口を設け、システム停止時に上記流路内で膨張
した気体の排気を行う気液加圧混合装置である。さら
に、上記段階的に形成された流路の途中に上記絞りと比
べて口径の大きい中間絞りを設け、上記流路内の少なく
とも上記中間絞りの出口側の圧力を測定する圧力測定手
段を設けた気液加圧混合装置である。さらに、上記段階
的に流れ落ちる流路と絞りの間に、上方に突き出した分
岐流路を設け、この分岐流路の先方にバルブ又は絞りを
取り付け、このバルブ又は絞りにより余剰空気の排気を
行い、バルブによって加圧の調節も可能な気液加圧混合
装置である。
【0008】
【作用】この発明の気液加圧混合方法及び気液加圧混合
装置は、緩急を繰り返しながら段階的に上から下に向か
った流路を作り、この流路に気液混合流を流すことによ
り、流路内では、流路上部に気体、流路下部に液体が流
れる状態になり、気液の接触面積が広い流れが得られ
る。そして、緩急を繰り返しながら段階的に上から下に
流れ落ちる流路の出口または、下流に絞りを設けること
によって、この流路内部の静圧を高め気液の反応、溶解
効率を高めるものである。また、気液混合流の入り口よ
り出口が低いため、上記流路内に気液混合流が滞る形に
なり、さらに、上記流路において、密度の大きい液体の
方が気体よりも流出が容易になるため、気体が液体より
も流路内により多く滞り、上記流路外部では低い気液比
であっても上記流路内では高い気液比が得られる。この
ため、気液加圧混合器内部で、高効率な気液反応や気体
溶解が行われる。
【0009】また、この発明の気液加圧混合装置は、流
路上部に気液混合流の流入停止時に気体抜き用の排気口
を設け、気液混合流の流入を止めた際に、加圧がなくな
るために流路内に滞っていた気体が膨張し流路から吹き
出していくことを防ぐものである。また、気液加圧混合
器の状態を調べるために、出口側の絞りより口径の大き
い中間絞りを流路の途中に設け、その後方の圧力を測定
し、気液加圧混合装置の非常事態をより正確に検知する
ことができるものである。また、分岐流路の先に設けら
れたバルブ調節により、流路内で余剰となった気体の排
出と加圧の調節を行うものである。
【0010】
【実施例】以下この発明の気液加圧混合方法及び気液加
圧混合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液加圧混合装置
1を示すもので、この実施例では流路を形成する管路1
0を、S字状に設け、この管路10の入口部12の位置
を出口部14の位置より高い位置に設置する。この入口
部12には、流入管路13が接続され、出口部14には
流出管路15が接続されている。この管路10の勾配
は、ほぼ水平の部分と垂直方向にカーブした部分とに形
成され、緩急を繰り返す勾配となっている。そして、管
路10には、図2に示すように、加圧された気液混合流
16が入口部12から注入される。そして、出口部14
に管路10内の静圧を高める絞り18が設けられてい
る。
【0011】この実施例の気液加圧混合法装置1は、先
ず管路10内に入口部12から所定圧力に加圧された気
液混合流16を注入すると、管路10の内部で気体流れ
20と液体流れ22に分かれる。そして、管路10の出
口部14に設けられた絞り18により、管路10の内部
がさらに加圧状態となるものである。ここで、この加圧
と絞り18のとの関係は、管路10の内部の大きさを充
分大きくとった場合、ベルヌーイの定理より次式で与え
られる。 P=ρu2/2 P:管路10内での圧力 ρ:液体の密度 u:絞り18での流速 この実施例の気液加圧混合装置1の内部では、加圧状態
の気体と液体との間で、互いに広い接触面積が得られる
ため、気液反応や液体への気体溶解が非常に良好に行わ
れる条件となる。また、気液加圧混合装置1の管路10
内部では、入口部12より低い位置に出口部14が設け
られているために、気液混合流のうちの液体流れ22が
より下方に流れ易く、気体流れ20が気液加圧混合装置
1の管路10の上方部分に滞る状態になり、そのため、
たとえ気液加圧混合装置1に流入する気液混合流の気体
の割合が少なくても、気液加圧混合装置1内部では、気
体の比率が大きくなる。これにより、少量の気体でも効
率よい気液反応や液体への気体溶解を行うことができる
ものである。
【0012】なお、この管路10の設定は、管路10の
形成面を必ずしも鉛直方向にする必要がなく傾斜してい
ても良い。また、蛇行している管路10は、必ずしも水
平面と並行な部分がある必要はない。さらに、図中では
便宜上管路10が3回の蛇行を行っているが、入口部1
2より出口部14が低いという条件さえ満たしていれば
蛇行回数は何回でも良い。また入口部12より出口部1
4が低いという条件を満たしていれば、管路10の途中
の部分が上昇していても良い。
【0013】また、気体と液体は、別々に管路10に注
入しても良い。この場合少なくとも気体を所定の圧力に
加圧して注入する。さらに、絞り18の取付位置は、気
液加圧混合装置のすぐ後でも良いし、出口部14の下流
に設けても良い。さらに、絞り18は、図2のような一
つの穴を開けたものでも、複数の穴を開けたものでも良
く、また、この絞り18に流量調節バルブ等を取り付け
て流量を可変にしたものでも良い。
【0014】次にこの発明の第二実施例を図3に示す。
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。この実施例の気液加圧混合装置2は、
箱型に組み込んで水平部10aと垂直部10bとから成
る管路10を設けたものである。ここでも、入口部12
よりも出口部14の位置が低くなるように設定したもの
であれば良い。このように構成することにより、気液加
圧混合装置2を小さく形成することができ、しかも、気
液の反応や溶解が効率よく行われる。
【0015】次にこの発明の第三実施例を図4に示す。
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。この実施例の気液加圧混合装置3は、
流入管路13の取り付け位置より、流出管路15の取り
付け位置を高く設置したものである。この場合には、気
液加圧混合装置3の内部に、上向き流路26を設け、こ
の上向き流路26の後に、上から下への流れを形成した
ものである。従って、この実施例の気液加圧混合装置3
においては、上記実施例の入口部12に相当する部分
は、上向き流路26の後の管路10の所定部分である。
【0016】次にこの発明の第四実施例を図5に示す。
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。この実施例の気液加圧混合装置4は、
排気管路28が設けられたものである。そして、排気管
路28の先にはバルブ30が取り付けられている。
【0017】これによって、気液加圧混合装置4への気
液混合流の流入を停止させた際、バルブ30を開くこと
により、気液加圧混合装置4内の加圧された気体流れ2
0の気体が膨張し流入管路13や流出管路15へ流れ出
すことを防止することができる。
【0018】次にこの発明の第五実施例を図6に示す。
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。この実施例の気液加圧混合装置5は、
気液加圧混合装置5の管路の途中に、中間絞り32を設
けたものである。中間絞り32は、気液加圧混合装置5
の出口部14に設けられた絞り18よりも口径の大きい
絞りである。中間絞り32を設けると、中間絞り32の
前の流路10cより中間絞り32の後の流路10dの圧
力が低い状態になる。そして、中間絞り32より前の流
路10cと中間絞り32の後の流路10dの加圧状態を
測定することにより、気液加圧混合装置5内の圧力が異
常に高くなる等の非常事態を感知することができ、気液
加圧混合装置5の破裂等を事前に防止することができ
る。ここで一般的には、中間絞り32の後の管路10d
の圧力が前の管路10cの圧力に近付いてくることによ
り、異常な事態であることが分かる。また、中間絞り3
2の前の管路10c内の圧力は、注入する気液混合流の
設定された圧力として予め分かるので、少なくとも、中
間絞り32の後の管路10dの圧力を測定することによ
っても、この気液加圧混合装置5の異常を検知すること
ができる。
【0019】次にこの発明の第六実施例を図7に示す。
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。この実施例の気液加圧混合装置6は、
気液加圧混合装置6の流路10と絞り18との間に上方
に突き出した分岐流路34を、管路35を介して分岐点
36から形成し、上記分岐流路34から配管37を介し
て流量調節弁38に接続している。気液加圧混合装置6
内を流れる気体は、密度が小さいために分岐点36に来
ると上方に突き出した流路34側に多くが流れ、配管3
7通って流量調整弁38へ流れて行く。これにより、流
量調整弁38を適当に調節してやることにより、余った
気体の排気と加圧状態の調節を同時に行うことができ
る。なお、気液加圧混合装置6内の圧力を固定にする場
合には、口径の一定な絞りを流量調節弁38の代わりに
用いることも可能である。
【0020】次にこの発明の第七実施例を図8に示す。
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。この実施例の気液加圧混合装置7は、
上記第四実施例から第六実施例に示した構成を全て取り
付けた装置の一例を示している。即ち、気液加圧混合装
置7の上方に、排気管路28及びバルブ30を設け、管
路10の途中に中間絞り32を取り付け、さらに、絞り
18が設けられた出口部14の直前に、分岐管路34を
設けたものである。この装置を用いてオゾンによる排水
処理の試験をしたところ、注入オゾンに対して消費され
たオゾンが99.4%と、非常に高いオゾン利用効率が
得られた。
【0021】次にこの発明の第八実施例を図9に示す。
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。この実施例の気液加圧混合装置8は、
管路10を、蛇行流路でなく階段状の流路形状に形成し
たものである。
【0022】次にこの発明の第九実施例を図10に示
す。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。この実施例の気液加圧混合装置9
は、管路10が一段だけの緩急の勾配に形成された流路
を経過して絞り18が設けられたものである。
【0023】
【発明の効果】この発明の気液加圧混合装置を用いる
と、気体及び液体またはその混合流をこの装置に圧送す
るだけで高効率で、しかも、連続的にこの気液反応また
は気液の溶解を行わせることができるものである。ま
た、気体の割合が少ない場合でも高効率な気液反応や気
体溶解を行うことができ、特に高価な気体の使用に際し
ては、気体の無駄がなく、気体の利用効率がきわめて良
いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第一実施例の気液加圧混合装置を示
す正面図である。
【図2】上記第一実施例の気液加圧混合装置の縦断面図
である。
【図3】この発明の第二実施例の気液加圧混合装置を示
す正縦断面図である。
【図4】この発明の第三実施例の気液加圧混合装置を示
す正縦断面図である。
【図5】この発明の第四実施例の気液加圧混合装置を示
す正縦断面図である。
【図6】この発明の第五実施例の気液加圧混合装置を示
す正縦断面図である。
【図7】この発明の第六実施例の気液加圧混合装置を示
す正縦断面図である。
【図8】この発明の第七実施例の気液加圧混合装置を示
す正縦断面図である。
【図9】この発明の第八実施例の気液加圧混合装置を示
す正縦断面図である。
【図10】この発明の第九実施例の気液加圧混合装置を
示す正縦断面図である。
【符号の説明】
1〜9 気液加圧混合装置 12 入口部 13 流入管路 14 出口部 15 流出管路 18 絞り 20 気体流れ 22 液体流れ 28 排気管路 32 中間絞り 34 分岐管路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 登紀男 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 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

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気体と液体の混合流が緩急を繰り返し上
    から下に流れ落ちるような勾配に形成された流路を配設
    し、上記流路の出口または下流に絞りを設け、上記流路
    に加圧された気体と液体を流し込むことを特徴とする気
    液加圧混合方法。
  2. 【請求項2】 上記流路の勾配は、段階的に緩急を繰り
    返す形状に形成され、上記気体は加圧され高速で上記流
    路に流入し、上から下に流れ落ちることを特徴とする請
    求項1記載の気液加圧混合方法。
  3. 【請求項3】 緩急を繰り返した勾配に形成された流路
    を設け、この流路の出口または下流に絞りを設けたたこ
    とを特徴とする気液加圧混合装置。
  4. 【請求項4】 上記流路の勾配は、段階的に緩急を繰り
    返す形状に形成されたことを特徴とする請求項3記載の
    気液加圧混合装置。
  5. 【請求項5】 上記流路内で膨張した気体の排気を行う
    排気口を、上記段階的に流れ落ちる流路の上部に設けた
    ことを特徴とする請求項4記載の気液加圧混合装置。
  6. 【請求項6】 上記段階的に形成された流路の途中に上
    記絞りと比べて口径の大きい中間絞りを設け、上記流路
    内の上記中間絞りの少なくとも出口側の流路の圧力を測
    定する圧力測定手段を設けたことを特徴とする請求項4
    記載の気液加圧混合装置。
  7. 【請求項7】 上記段階的に流れ落ちる流路と上記絞り
    の間に、上方に突き出した分岐流路を設け、この分岐流
    路の先方に、余剰空気の排気と加圧の調節を行うバルブ
    又は余剰空気の排気を行う絞りを取り付けたことを特徴
    とする請求項4記載の気液加圧混合装置。
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