JPH084731B2 - 気液混合装置 - Google Patents

気液混合装置

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JPH084731B2
JPH084731B2 JP23703586A JP23703586A JPH084731B2 JP H084731 B2 JPH084731 B2 JP H084731B2 JP 23703586 A JP23703586 A JP 23703586A JP 23703586 A JP23703586 A JP 23703586A JP H084731 B2 JPH084731 B2 JP H084731B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は気体を液体中に分散させる装置、特に空気
中の酸素を気泡含有流として放出して水中に溶解させる
のに適した気液混合装置に関する。
（従来の技術） 従来、気体を液体中に溶解させる装置として、例えば
水槽中に散気管を設置し、空気を吹き込むことにより、
空気中の酸素を水中に溶解させる装置、エジェクター機
構を用いてあらかじめ水と空気とを混合し、噴出するこ
とにより空気中の酸素を水中に溶解させる装置（例えば
実公昭57−42560号公報、特公昭57−41290号公報）等が
知られている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、これらの装置を用いる場合、散気管方
式では、生成する気泡が比較的大きく、このため空気中
の酸素の溶解効率（酸素供給量に対する溶解量の割合）
が低く、最大でも酸素溶解効率が７％、通常は２％程度
にしかならず、散気管を設置した水槽内の水中平均酸素
溶解度は極く低いものとなるものである。又、エジェク
ター方式は比較的微細な気泡を水平流として放出できる
もので散気管法や機械的曝気法に比べると酸素の溶解効
率は比較的高く、かつ被処理水全体に対して比較的均一
に散気することができるが、従来のエジェクターにおい
ては、微細な気泡を含む気泡含有量を放出できる空気と
水の混合比は高々1/1程度であり、供給する気体の量を
増加させるにつれて気泡の泡径が大きくなり、さらに気
泡同士が合体してより大きな気泡となり易く、水中へ気
泡の分散が極めて悪くなると同時に酸素の溶解効率が低
下し、気体の供給量をあまり増加させることはできなか
った。
この発明は、上記従来の技術の欠点を改良するもので
あって、極く微細な気泡を被処理水槽内の極く広い範囲
にわたって均一に供給し、酸素の溶解効率が高い気液混
合装置を得ようとするものである。
（課題を解決するための手段） この発明の要旨は、気体と液体を混在状態で外部ノズ
ルより噴出させる噴流させる噴流体発生機と、外部ノズ
ルから噴出した気泡含有流を周辺水と混合して放出口か
ら放出する管状の分散器とからなる気液混合装置であっ
て、噴流体発生機は液体入口、気体入口、外部ノズルと
内部ノズルとを有し、分散器はその入口から放出口に向
けて少なくとも途中まで内径が減少するような外管及び
外管の内部に該管と同軸に配された内管を有しており、
噴流体発生機の外部噴出用ノズルが該内管の一方の開口
部内に挿入されており、該内管がその入口から放出口に
向けて少なくとも途中まで内径が減少するように管形状
を有し、外管の入口と内管の入口とがほぼ揃って位置す
るように配置されてなるものである。
（実施例） 以下図面を用いてこの発明の気液混合装置をより詳し
く説明する。
第１図はこの発明の気液混合装置の実施態様を示した
模式断面図である。
この発明の気液混合装置は噴流体発生機（１）と分散
器（２）とから構成される。噴流体発生機（１）は液体
入口（12）、気体入口（13）、外部ノズル（11）と内部
ノズル（14）とを有している。各ノズルは細い直管状で
あってもよいが、ノズルの先端側が細くなるように口径
が連続的に変化しているものであることが好ましい。
又、図においては、２つのノズルが一直線状に配置され
ているが、必ずしもこのような配置である必要はなく、
例えば120度の角度をもって配置されていてもよい。
噴流体発生機（１）は図に示すように胴部分と内部ノ
ズル部分から構成されるが、一体化したものであっても
よい。
噴流体発生機（１）に供給される液体は、液体入口
（12）から内部ノズル（14）を経て噴流体発生機内部へ
噴射される。この液体は通常１〜40kg/cm G、好ましく
は1.5〜25kg/cm2Gの圧力で供給される。
又、この液体としては通常この気液混合装置が設置さ
れる水槽内の被処理水を循環ポンプ等により加圧したも
のが用いられるが、これに限定されるものではない。例
えば水槽へ液体を供給する場合はこの液体を用いてもよ
い。気体入口（13）は空気、純酸素、あるいは酸素富化
空気、オゾン等の酸素含有空気を導入するための入口で
あるが、酸素を高度に溶解した水を導入してもよい。内
部ノズルから噴射された液体は気体入口から導入された
気体又は気体溶解水と混合され、微細な気泡を含有した
液体が形成され、これが噴流体として外部ノズル（11）
から噴出される。気体入口（13）から導入される気体の
圧力は目的、用途に応じて適宜設定することができる。
噴流体発生機への液体の供給力を1.5〜25kg/cm2G、気
体の圧力を0.2〜7kg/cm2Gとすると液体中への気体の分
散溶解が良好に行われ、分散器から噴出する流体が非常
に微細な気泡を含有し、処理水槽内の非常に広い範囲に
わたって微小な気泡が分散するので好ましい。
分散器（２）は両端が開口した内管（３）と外管
（４）からなる。外管（４）は、入口（21）が最も内径
が大きくなっており、入口（21）から放出口（32）に向
けて少なくとも途中まで連続的に内径が減少しているも
のである。即ち、入口（21）から放出口（32）まで連続
的に内径が減少していてもよく、又、途中まで連続的に
内径が減少しているものでもよい。この場合、途中まで
連続的に内径が減少してればその先は直管状であって
も、逆に先が再び内径の大きくなる傾向にあってもよ
い。内管（３）は外管（４）と同様両端が開口した管か
らなり、入口（31）が最も内径が大きくなっており、入
口（31）から出口（32）にむけて少なくとも途中まで連
続的に内径が減少しているものである。外管（４）と内
管（３）とはほぼ同軸に配置され、外管の入口（21）と
内管の入口（31）とは図示されるようにほぼ揃って位置
する。
この発明の気液混合装置においては分散器（２）の内
管（３）と外管（４）とが上記したような管形状をして
いることが重要であり、このような形状をとることによ
り、気泡含有流の気体／液体の混合比を2/1〜3/1にまで
高めても合泡を生ずることがなく、気泡の微細化状態を
保ことができる。
分散器（２）の入口（21）から連続的に内径が減少し
ている部分は該分散器の全長Ｌの1/4以上であることが
好ましく、1/2〜1/3であることがより好ましい。分散器
の入口（21）の内径は分散器の最も内径の小さい部分の
内径（Ｂ）の1.4〜４倍程度であることが好ましい。
噴流体発生機（１）と分散器（２）の位置関係は、外
部ノズル（11）と分散器（２）とがほぼ同軸上に位置
し、外部ノズルの先端が分散器の入口（21）の近傍に位
置するように配置される。外部ノズルの先端が分散器の
内部の奥の方まで挿入される必要はなく、外部ノズルか
ら噴射された気泡含有流がもれなく分散器によって受け
入れられる状態にあればよい。極端な場合には、外部ノ
ズルの先端が分散器入口（21）よりやや外側にあっても
よいが、通常は分散器入口（21）よりやや分散器の内部
側に位置するように配置されるのが適当である。
又、この発明においては分散器の最も内径の小さい部
分の内径をＢとした時、A/Bの値が0.1〜0.5であり、か
つ分散器の全長Ｌが外部ノズルの内径Ａの20〜100倍で
ある必要がある。A/Bの値が0.1未満の場合には気泡の流
速が低下し、周囲からの水の吸引が極度に低下して分散
効果がなくなり、気泡径が大きくなり易い。又、0.5を
超える場合は内部での渦流が増加して気泡同志の衝突が
起こり、やはり気泡径が大きくなり易い。
分散器の全長ＬがＡの20倍未満の場合には気泡を周辺
の水と混合分散して合泡を防止し、かつ溶存酸素の局部
的なピークをなくして酸素の溶解効率を高めるという分
散器の役割が十分発揮できなくなる。又。該全長ＬがＡ
の100倍を超え、必要以上に長くなると、再度合泡が生
じ易くなり、かつ、分散器の放出口（22）から噴出され
る気泡含有流の流速が低下するため不適当である。
又、該内管の最も内径の小さい部分の内径をＣとした
時、C/Bが0.5〜0.75で、該内管（３）の全長Ｌ′が分散
器の全長Ｌより短く、かつＡの10〜50倍であるものであ
る。このような構造の分散器を用いると、気泡含有流の
噴出距離をさらに速くまで延ばせる利点がある。
分散器は各種材料を用いて形成できるが、その内面、
特に内径の最も狭い部分が平滑であることが好ましい。
噴流体発生機と分散器とは各々独立、一体化あるいは
共通基台の上に据え付けてあってもよい。
以下に実施例についてさらに説明する。
実施例１ 噴流体発生機（１）の内部ノズル（12）の内径が32m
m、外部ノズル（11）の内径Ａが50mm、分散器（２）と
して外管（４）に全長2000mm、分散器入口（21）の内径
250mm、入口（21）から放出口（22）にむけて途中まで
直線的に内径が減少しており、その先が直管となってお
り、直管部の長さ1000mm、直管部内径250mmのものを用
い、内管（３）に外管（４）と同軸で全長1000mm、入口
（31）の内径240mm、その端から他の端にむけて連続的
に内径が減少しており、先端部の内径150mmのものを設
けた第１図に示すような気液混合装置を用い、気体入口
に各々1.4N m3/分、2.1N m3/分、2.8N m3/分の空気を注
入してその結果を観察した。いずれの場合も、余剰空気
の逃散はなく、微細空気の水槽内への良好な分散が観測
された。
この時の水流は水深3mの前進軸方向で、分散器出口よ
り、3m先で0.8m/秒、4m先で1.5m/秒、5m先で1.0m/秒で
あり、2.1N m3/分の空気を注入した場合の7m先での酸素
溶解率は35％であった。
（発明の効果） 従来のエジェクターでは水／空気の混合比を1/1以上
とした時、充分な微細気泡を噴出分散させることが容易
ではなく、かつ、大部分の空気が合泡し、大気中に逃散
する現象を示し、エジェクターの先端から比較的短距離
までしか微細な気泡が分散しないという欠点を有してい
るが、以上のとおり、この発明の装置は分散器を内管、
外管に構成するため、水／空気の混合比が1/1以上であ
ってもこのような欠点を示すことなく、水／空気の混合
比の広い範囲において極く微細な気泡を相当の遠距離ま
で分散させることができ、酸素の溶解効率も高く、水槽
の溶存酸素を高度に高めることができ、被処理水の性状
に応じて噴流体発生機の液体入口に給水する水量、圧
力、気体入口に注入する気体等の流体の供給量、圧力を
調節することにより広い範囲で必要とする溶存酸素量と
することができるという優れた効果をもつものである。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の気液混合装置の実施態様を示した模
式断面図である。 １……噴流体発生機、２……分散器、３……内管、４…
…外管、11……外部ノズル、12……液体入口、13……気
体入口、14……内部ノズル、21……分散器の入口、31…
…内管の入口、32……出口

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】気体と液体とを混在状態で外部ノズルより
    噴出させる噴流体発生機と、外部ノズルから噴出した気
    泡含有流を周辺水と混合して放出口から放出する管状の
    分散器とからなる気液混合装置であって、噴流体発生機
    は液体入口、気体入口、外部ノズルと内部ノズルとを有
    し、分散器はその入口から放出口に向けて少なくとも途
    中まで内径が減少するような外管及び外管の内部に該管
    と同軸に配された内管を有しており、噴流体発生機の後
    段の外部噴出用ノズルが該内管の一方の開口部まで挿入
    されており、該内管がその入口から放出口にむけて少な
    くとも途中まで内径が減少するような管形状を有し、外
    管の入口と内管の入口とがほぼ揃って位置する気液混合
    装置。
  2. 【請求項２】外部ノズルの内径をＡ、外管の最も内径の
    小さい部分の内径をＢとした時、A/Bが0.1〜0.5であ
    り、分散器の全長ＬがＡの20〜100倍である特許請求の
    範囲第１項記載の気液混合装置。
  3. 【請求項３】外部ノズルの内径をA,外管の最も内径の小
    さい部分の内径をＢとし、内管の最も内径の小さい部分
    の内径をＣとした時、C/Bが0.5〜0.75で、該内管の全長
    Ｌ′が分散器の全長Ｌより短く、かつ、Ａの10〜50倍で
    ある特許請求の範囲第１項記載の気液混合装置。
JP23703586A 1985-10-11 1986-10-07 気液混合装置 Expired - Lifetime JPH084731B2 (ja)

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