JP2554608B2 - 気液溶解混合方法及び気液溶解混合装置 - Google Patents
気液溶解混合方法及び気液溶解混合装置Info
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Classifications
-
- 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
-
- 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
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/45—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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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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- Dispersion Chemistry (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、液体中に気泡を混合
分散させたり、気体を効率よく液体に溶解させる気液溶
解混合方法及び気液溶解混合装置に関する。
分散させたり、気体を効率よく液体に溶解させる気液溶
解混合方法及び気液溶解混合装置に関する。
【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水槽
中に気体混合噴流を噴射し、液体中に微小気泡を混合さ
せていた。また、同様の方法により微小気泡を分散させ
た気体を、気泡塔下部に注入し、微小気泡が液体中を上
昇する間に液体中に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水槽
中に気体混合噴流を噴射し、液体中に微小気泡を混合さ
せていた。また、同様の方法により微小気泡を分散させ
た気体を、気泡塔下部に注入し、微小気泡が液体中を上
昇する間に液体中に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】上記従来の技術のエゼ
クター式気泡発生装置の場合、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、気体の混合割合や用改良も十分な
ものではなかった。また、気泡塔を用いた気体溶解装置
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、製造効率の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った。
クター式気泡発生装置の場合、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、気体の混合割合や用改良も十分な
ものではなかった。また、気泡塔を用いた気体溶解装置
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、製造効率の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、効率よく微小気泡
を得ることができ、大量に気体を液体中に混合及び溶解
させることができる気液溶解混合方法及び気液溶解混合
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、効率よく微小気泡
を得ることができ、大量に気体を液体中に混合及び溶解
させることができる気液溶解混合方法及び気液溶解混合
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、液体流路の
一部をベンチュリ管やオリフィス等で絞り、この絞り部
の下流側で徐々に管路を広げるとともに、上記絞り部の
わずかに下流側で気体を流入させ、上記広げられた部分
の下流側で気体と液体を加圧下で溶解混合し、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とともに
液体中に溶解した気体を析出させる気液溶解混合方法で
ある。また、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、この絞り部につづいて管路を徐々
に広げた広がり部と、上記絞り部のわずかに下流側の広
がり部に設けられた気体流入口と、上記広がり部の下流
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圧力より高い圧力下
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備え、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、
上記気体流入口の接続部位における上記広がり部での静
圧より、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た気液溶解混合装置である。
一部をベンチュリ管やオリフィス等で絞り、この絞り部
の下流側で徐々に管路を広げるとともに、上記絞り部の
わずかに下流側で気体を流入させ、上記広げられた部分
の下流側で気体と液体を加圧下で溶解混合し、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とともに
液体中に溶解した気体を析出させる気液溶解混合方法で
ある。また、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、この絞り部につづいて管路を徐々
に広げた広がり部と、上記絞り部のわずかに下流側の広
がり部に設けられた気体流入口と、上記広がり部の下流
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圧力より高い圧力下
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備え、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、
上記気体流入口の接続部位における上記広がり部での静
圧より、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た気液溶解混合装置である。
【０００６】さらに、この発明は、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
る上記気体流入口の接続部位における上記広がり部での
静圧ＰＡ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、Ｐ
１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と上記気体流入口から流入する気体の
圧力ＰＧとがＰＡ＜ＰＧを満たすことを特徴とする気液
溶解混合装置である。また、上記のズル部は複数のノズ
ル口が形成されたものであり、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。
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
静圧ＰＡ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、Ｐ
１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と上記気体流入口から流入する気体の
圧力ＰＧとがＰＡ＜ＰＧを満たすことを特徴とする気液
溶解混合装置である。また、上記のズル部は複数のノズ
ル口が形成されたものであり、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】この発明の気液溶解混合方法及び気液溶解混合
装置は、ベンチュリ管ののど部等の絞り部のわずか下流
側の負圧部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加圧溶解
させ、さらに、出口のノズル部によって上記気液混合流
を加速させ、この時の流れの乱れにより、混合した気泡
をせん断し細分化するとともに、液体中から溶解した気
体を微小気泡として析出させることにより気泡を発生さ
せるようにしたものである。
装置は、ベンチュリ管ののど部等の絞り部のわずか下流
側の負圧部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加圧溶解
させ、さらに、出口のノズル部によって上記気液混合流
を加速させ、この時の流れの乱れにより、混合した気泡
をせん断し細分化するとともに、液体中から溶解した気
体を微小気泡として析出させることにより気泡を発生さ
せるようにしたものである。
【０００８】
【実施例】以下この発明の気液溶解混合方法及び気液溶
解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を示すもので、図１
に示すように、液体中に気体を混合する混合器１０に
は、絞り部であるのど部１２が中央部に設けられたベン
チュリ管１４が形成されている。このべンチュリ管１４
の下流側の広がり部１６には、のど部１２のわずか下流
側に、気体を流路中に混合させるための気体流入口１８
が形成されている。
解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を示すもので、図１
に示すように、液体中に気体を混合する混合器１０に
は、絞り部であるのど部１２が中央部に設けられたベン
チュリ管１４が形成されている。このべンチュリ管１４
の下流側の広がり部１６には、のど部１２のわずか下流
側に、気体を流路中に混合させるための気体流入口１８
が形成されている。
【０００９】広がり部１６の下流側には、気体流入口１
８から流入した気体と流路中の液体とを混合する混合部
２０が形成されている。混合部２０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１６の最大径から延長した形状に形成され、この
混合部２０の先端に、複数のノズル口２２が形成された
ノズル部２４が取り付けられている。
８から流入した気体と流路中の液体とを混合する混合部
２０が形成されている。混合部２０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１６の最大径から延長した形状に形成され、この
混合部２０の先端に、複数のノズル口２２が形成された
ノズル部２４が取り付けられている。
【００１０】この実施例の気液溶解混合装置の作用につ
いて以下に説明する。先ず、混合器１０の入口部２６に
流入した液体は、ベンチュリ管１４ののど部１２で加速
されて、一旦静圧が低下し、広がり部１６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１８
は、のど部１２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１８をのど部１２に配置しない
のは、のど部１２が最も静圧が低くなる部分ではある
が、のど部１２に気体流入口１８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。
いて以下に説明する。先ず、混合器１０の入口部２６に
流入した液体は、ベンチュリ管１４ののど部１２で加速
されて、一旦静圧が低下し、広がり部１６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１８
は、のど部１２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１８をのど部１２に配置しない
のは、のど部１２が最も静圧が低くなる部分ではある
が、のど部１２に気体流入口１８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１８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２０に流れ、気泡
となった気体は、混合部２０の静圧がのど部１２より高
いので液体中に溶解していく。そして、混合部２０から
ノズル口２２を経て気泡とともに液体が噴射される。ノ
ズル口２２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２２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。
となって流路中の液体とともに混合部２０に流れ、気泡
となった気体は、混合部２０の静圧がのど部１２より高
いので液体中に溶解していく。そして、混合部２０から
ノズル口２２を経て気泡とともに液体が噴射される。ノ
ズル口２２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２２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。
【００１２】この実施例の気液溶解混合装置の気体流入
口１８の接続部位における広がり部１６と、ノズル口２
２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１８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１６での上記液体の静圧である。
口１８の接続部位における広がり部１６と、ノズル口２
２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１８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１６での上記液体の静圧である。
【００１３】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１８の接続部位における広がり部１６の断面積、
ＳＢはノズル口２２の断面積の総和、Ｐ１は気体流入口
１８の接続部位における広がり部１６の総圧、δＰは気
体流入口１８の接続部位における広がり部１６からノズ
ル口２２までの圧力損失、ＰＢはノズル口２２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１８の接続部位における広がり部１６の断面積、
ＳＢはノズル口２２の断面積の総和、Ｐ１は気体流入口
１８の接続部位における広がり部１６の総圧、δＰは気
体流入口１８の接続部位における広がり部１６からノズ
ル口２２までの圧力損失、ＰＢはノズル口２２の出口の
静圧である。
【００１４】従って、上記式（１）、（２）を満たす様
に気体流入口１８の接続部位における広がり部１６及び
ノズル口２２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１８から
流入する気体の圧力Ｐ Ｇ は、ノズル口２２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１８の接続部位における広がり部
１６の総圧Ｐ １ は、当然に下流側のノズル口２２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１８の接続部位における広がり部１６の
断面積Ｓ Ａ より、ノズル口２２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１
８から流入する気体の圧力Ｐ Ｇ が、ノズル口２２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１８の接続部位における広がり部１６の断面積Ｓ
Ａ より、ノズル口２２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２２の
設定には、ノズル口２２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２２を加工して形成するもの、又は可変式
のノズル口２２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２０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２０は短い
ものであっても良い。
に気体流入口１８の接続部位における広がり部１６及び
ノズル口２２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１８から
流入する気体の圧力Ｐ Ｇ は、ノズル口２２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１８の接続部位における広がり部
１６の総圧Ｐ １ は、当然に下流側のノズル口２２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１８の接続部位における広がり部１６の
断面積Ｓ Ａ より、ノズル口２２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１
８から流入する気体の圧力Ｐ Ｇ が、ノズル口２２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１８の接続部位における広がり部１６の断面積Ｓ
Ａ より、ノズル口２２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２２の
設定には、ノズル口２２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２２を加工して形成するもの、又は可変式
のノズル口２２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２０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２０は短い
ものであっても良い。
【００１５】この実施例の気液溶解混合装置を用いた、
気体溶解水製造装置について図２に基づいて説明する。
この実施例の気体溶解水製造装置は、水槽３０と、液体
を圧送するポンプ３２が管路３４で接続されて設けら
れ、ポンプ３２の出力側に管路３６を介して混合器１０
が取り付けられている。混合器１０は、気体が溶解した
液体を溜める水槽３８の底部に、ノズル部２４が開口し
て取り付けられ、その気体流入口１８に、管路４０およ
び流量調整弁４２を介して気体タンク４４が接続されて
いる。また、管路３６には、リリーフ弁４６を介して水
槽３０に接続された管路４８が接続されている。
気体溶解水製造装置について図２に基づいて説明する。
この実施例の気体溶解水製造装置は、水槽３０と、液体
を圧送するポンプ３２が管路３４で接続されて設けら
れ、ポンプ３２の出力側に管路３６を介して混合器１０
が取り付けられている。混合器１０は、気体が溶解した
液体を溜める水槽３８の底部に、ノズル部２４が開口し
て取り付けられ、その気体流入口１８に、管路４０およ
び流量調整弁４２を介して気体タンク４４が接続されて
いる。また、管路３６には、リリーフ弁４６を介して水
槽３０に接続された管路４８が接続されている。
【００１６】この気体溶解水製造装置は、水槽３０の液
体をポンプ３２で混合器１０に圧送し、上述したよう
に、混合器１０中で、気体タンク４４から送られた気体
が混合器１０中の液体に混合され、大量に液体中に気体
が溶解し、ノズル２２から気泡とともに噴射される。こ
こで、リリーフ弁４６は、圧送される液体の圧力を一定
にするためのものであり、流量調整弁４２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。混合器１０から噴射された気泡は、そ
の噴流により水槽３８内の液体中に分散させられ、微小
気泡なので、長時間液体中に浮遊している。尚、この気
体溶解水製造装置において、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３０と水槽３８を同じに
した形に管路３４，３６等を接続すれば良い。
体をポンプ３２で混合器１０に圧送し、上述したよう
に、混合器１０中で、気体タンク４４から送られた気体
が混合器１０中の液体に混合され、大量に液体中に気体
が溶解し、ノズル２２から気泡とともに噴射される。こ
こで、リリーフ弁４６は、圧送される液体の圧力を一定
にするためのものであり、流量調整弁４２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。混合器１０から噴射された気泡は、そ
の噴流により水槽３８内の液体中に分散させられ、微小
気泡なので、長時間液体中に浮遊している。尚、この気
体溶解水製造装置において、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３０と水槽３８を同じに
した形に管路３４，３６等を接続すれば良い。
【００１７】この実施例の気液溶解混合装置を用いて、
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１０の混
合部２０には長さ０．７ｍのステンレスパイプを用いた
ものである。
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１０の混
合部２０には長さ０．７ｍのステンレスパイプを用いた
ものである。
【００１８】
【表１】
【００１９】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、この実施例の気液溶解混合装置は、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、この実施例の気液溶解混合装置は、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。
【００２０】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。この実施例の混合
器５０は、絞り部であるベンチュリ管１４が形成された
本体部５２とノズル口が形成されたノズル部５４とが分
離され、この両者をつなぐ管路５６が混合部となってい
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。この実施例の混合
器５０は、絞り部であるベンチュリ管１４が形成された
本体部５２とノズル口が形成されたノズル部５４とが分
離され、この両者をつなぐ管路５６が混合部となってい
るものである。
【００２１】管路５６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５６を螺旋状に設定したり、管
路５６のレイノルズ数を乱流になる値以上の条件に設定
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５６を螺旋状に設定したり、管
路５６のレイノルズ数を乱流になる値以上の条件に設定
しても良い。
【００２２】この実施例の気液溶解混合装置によれば、
ノズル部５４の位置を自由に設定することができ、ノズ
ル部５４のみを自由に移動させるようにすることもで
き、自由度が大きくなるものである。
ノズル部５４の位置を自由に設定することができ、ノズ
ル部５４のみを自由に移動させるようにすることもで
き、自由度が大きくなるものである。
【００２３】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、絞り部であるベンチュリ管１４ののど部１２
からつづいた広がり部６２を、段階的に同心円筒を重ね
た様に形成したものである。これによって、混合器の６
０の製造が容易になるものである。
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。この実施例の混合
器６０は、絞り部であるベンチュリ管１４ののど部１２
からつづいた広がり部６２を、段階的に同心円筒を重ね
た様に形成したものである。これによって、混合器の６
０の製造が容易になるものである。
【００２４】尚、この発明の気液溶解混合装置は、気泡
発生のみならず、気体を液体中に溶解させる装置にも利
用できるものである。また、絞り部は、ベンチュリ管に
より形成したものや、オリフィス状に急激に絞ったもの
でも良く、その形状は問わないものである。さらに、ノ
ズル部の形状やノズル口の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。
発生のみならず、気体を液体中に溶解させる装置にも利
用できるものである。また、絞り部は、ベンチュリ管に
より形成したものや、オリフィス状に急激に絞ったもの
でも良く、その形状は問わないものである。さらに、ノ
ズル部の形状やノズル口の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。
【００２５】
【発明の効果】この発明の気液溶解混合方法及び気液溶
解混合装置は、液体流路に設けられた絞り部のわずかに
下流側で気体を流入させ、上記絞り部から続く広がり部
の下流で気体と液体を混合し、出口に設けられたノズル
から気液混合流を噴出させるので、小型の装置で、大量
に効率よく気体を液体中に混合し、気泡を発生させるこ
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、ノズル部から出るまでに大量に気体が液
体中に溶解しているので、気体を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る。
解混合装置は、液体流路に設けられた絞り部のわずかに
下流側で気体を流入させ、上記絞り部から続く広がり部
の下流で気体と液体を混合し、出口に設けられたノズル
から気液混合流を噴出させるので、小型の装置で、大量
に効率よく気体を液体中に混合し、気泡を発生させるこ
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、ノズル部から出るまでに大量に気体が液
体中に溶解しているので、気体を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る。
【００２６】また、この発明の気液溶解混合装置は、ノ
ズル部の数や位置も自由に設定することができ、構造が
簡単で製造も容易になり、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る。
ズル部の数や位置も自由に設定することができ、構造が
簡単で製造も容易になり、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る。
【図１】この発明の気液溶解混合装置の第一実施例の混
合器の縦断面図である。
合器の縦断面図である。
【図２】この実施例の気液溶解混合装置を用いた気体溶
解水製造装置の管路図である。
解水製造装置の管路図である。
【図３】この発明の気液溶解混合装置の第二実施例の混
合器の概略正面図である。
合器の概略正面図である。
【図４】この発明の気液溶解混合装置の第三実施例の混
合器の部分縦断面図である。
合器の部分縦断面図である。
１０ 混合器 １２ のど部 １４ ベンチュリ管 １６ 広がり部 １８ 気体流入口 ２０ 混合部 ２２ ノズル口 ２４ ノズル部
───────────────────────────────────────────────────── 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49−122461（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−130735（ＪＰ，Ｕ)
Claims (5)
- 【請求項１】 液体流路の一部を絞り、この絞り部（１
２）の下流側で徐々に管路を広げるとともに、上記絞り
部（１２）のわずかに下流側で気体を流入させ、上記広
げられた部分（１６）の下流側で気体と液体を加圧下で
溶解混合し、出口に設けられたノズル部（２４）から気
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
析出させることを特徴とする気液溶解混合方法。 - 【請求項２】 液体流路に設けられた絞り部（１２）
と、この絞り部（１２）につづいて管路を徐々に広げた
広がり部（１６）と、上記絞り部（１２）のわずかに下
流側の広がり部（１６）に設けられた気体流入口（１
８）と、上記広がり部（１６）の下流に設けられ流路中
の液体と上記気体流入口（１８）から流入した気体とを
上記気体流入口（１８）での気体の圧力より高い圧力下
で溶解混合する混合部（２０）と、この混合部（２０）
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（２
４）とを備え、上記気体流入口（１８）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（１８）の接続部位における上
記広がり部（１６）の断面積より上記ノズル部（２４）
のノズル口（２２）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（１８）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たことを特徴
とする気液溶解混合装置。 - 【請求項３】 液体流路に設けられた絞り部（１２）
と、この絞り部（１２）につづいて管路を徐々に広げた
広がり部（１６）と、上記絞り部（１２）のわすかに下
流側の広がり部（１６）に設けられた気体流入口（１
８）と、上記広がり部（１６）の下流に設けられ流路中
の液体と上記気体流入口（１８）から流入した気体とを
加圧下で溶解混合する混合部（２０）と、この混合部
（２０）の出口に設けられたノズル部（２２）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（１８）の接
続部位における上記広がり部（１６）での上記液体の静
圧ＰＡは、ＳＡが気体流入口（１８）の接続部位におけ
る上記広がり部（１６）の断面積、ＳＢはノズル口（２
２）の断面積の総和、Ｐ１は上記気体流入口（１８）の
接続部位における上記広がり部（１６）の総圧、δＰは
上記気体流入口（１８）の接続部位における上記広がり
部（１６）から上記ノズル部（２４）までの圧力損失、
ＰＢは上記ノズル部（２４）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（１８）から流入す
る気体の圧力ＰＧとが、 ＰＡ＜ＰＧ を満たすことを特徴とする気液溶解混合装置。 - 【請求項４】 上記ノズル部（２４）には、複数のノズ
ル口（２２）が形成されていることを特徴とする請求項
２又は３記載の気液溶解混合装置。 - 【請求項５】 上記絞り部（１２）とノズル部（５４）
とを、混合部（２０）を兼ねた管路（５６）で接続した
ことを特徴とする請求項２又は３記載の気液溶解混合装
置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4148769A JP2554608B2 (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 気液溶解混合方法及び気液溶解混合装置 |
| 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 |
| EP19930910333 EP0639160B1 (en) | 1992-05-14 | 1993-05-12 | Apparatus for dissolving a gas into and mixing the same with a liquid |
| DE69329061T DE69329061T2 (de) | 1992-05-14 | 1993-05-12 | Vorrichtung zur lösung eines gases in bzw zur mischung einer flüssigkeit |
| TW82109262A TW238259B (ja) | 1992-05-14 | 1993-11-05 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4148769A JP2554608B2 (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 気液溶解混合方法及び気液溶解混合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06285344A JPH06285344A (ja) | 1994-10-11 |
| JP2554608B2 true JP2554608B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=15460250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4148769A Expired - Lifetime JP2554608B2 (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 気液溶解混合方法及び気液溶解混合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2554608B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2722373B2 (ja) | 1993-08-05 | 1998-03-04 | 和泉電気株式会社 | 微細泡沫製造方法及び製造装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007313437A (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Yamazaki Co Ltd | 気体混入水生成装置及び加湿装置 |
| KR100887293B1 (ko) * | 2007-04-23 | 2009-03-06 | 노복섭 | 마이크로버블 노즐 |
| KR101371366B1 (ko) * | 2013-11-05 | 2014-03-12 | 우광재 | 초미세기포 발생장치 및 이를 갖는 호소 정화장치 |
| KR101371367B1 (ko) * | 2013-11-05 | 2014-03-12 | 우광재 | 초미세기포 발생장치 및 이를 갖는 수처리설비 |
| JP7101366B2 (ja) * | 2018-07-18 | 2022-07-15 | 株式会社タムラテコ | 気体溶解装置 |
| KR101964828B1 (ko) * | 2018-08-23 | 2019-04-02 | 이에스피 주식회사 | 부상분리 수처리장치 |
| KR101964832B1 (ko) * | 2018-08-23 | 2019-04-02 | 이에스피 주식회사 | 부상분리 수처리장치 |
| JP7546921B2 (ja) * | 2021-12-10 | 2024-09-09 | 株式会社サイエンス | バブル発生装置、及びバブル発生器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5429120A (en) * | 1977-08-06 | 1979-03-05 | Jiyuntarou Ishihara | Tremorrsensitive closing apparatus for opening closing valve |
| GB8906483D0 (en) * | 1989-03-21 | 1989-05-04 | Boc Group Plc | Dissolution of gas |
-
1992
- 1992-05-14 JP JP4148769A patent/JP2554608B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2722373B2 (ja) | 1993-08-05 | 1998-03-04 | 和泉電気株式会社 | 微細泡沫製造方法及び製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06285344A (ja) | 1994-10-11 |
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