(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に気体を溶解させて、気体溶解液を生成するための装置であって、
液体と加圧気体が収容される加圧タンクと、
該加圧タンク内に、液体を供給する液体供給手段と、
該液体供給手段から供給された液体を、前記加圧タンク内に噴射するノズル部と、
前記加圧タンク内における気相部分に加圧気体を供給する気体供給手段と、
前記加圧タンクの下部に設けられ、該加圧タンク内で生成された気体溶解液を外部に排出する排出部とからなり、
前記ノズル部が、
その液体噴射口が、前記加圧タンク内の液体中にのみ位置し、
その液体噴射口の軸方向が、前記加圧タンクの上方から見たときに、該加圧タンクの半径方向と直交し、
かつ、該液体噴射口から前記加圧タンク内に液体を噴射すると、該加圧タンク内の液体に、液面が下方に略円錐状に凹む渦流が形成されるように配設されている
ことを特徴とする気体溶解装置。
【請求項２】
前記ノズル部が、その基端から先端に向かって下傾するように配設されており、
前記ノズル部の液体噴射口の軸方向が、水平方向に対してなす角度が、５〜１５度である
ことを特徴とする請求項１記載の気体溶解装置。
【請求項３】
前記ノズル部の液体噴射口と前記加圧タンクの内面との距離が、該加圧タンクの半径の３分の１の長さである
ことを特徴とする請求項１記載の気体溶解装置。
【請求項４】
前記ノズル部が、
前記加圧タンクの中心軸と同軸な螺旋状管部を有しており、
該螺旋状管部の先端に液体噴射口が設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の気体溶解装置。
【請求項５】
前記加圧タンクの内圧が、０.２Ｍｐa以下である
ことを特徴とする請求項１記載の気体溶解装置。
【請求項６】
前記排出部が、気体溶解液を排出する吐出口を備えており、
該排出部の吐出口から排出される気体溶解液の流量を制御する流量制御部を備えており、
該流量制御部が、
前記排出部の吐出口に設けられたバルブと、
前記加圧タンクの内圧を計測する圧力検知部と、
該圧力検知部の圧力に応じて、前記バルブの開度を調節するバルブ開度制御部とからなる
ことを特徴とする請求項１記載の気体溶解装置。
【請求項７】
前記排出部の吐出口が、複数箇所設けられており、
前記バルブ開度制御部が、複数の吐出口から排出される気体溶解液の流量が同一となるようにバルブの開度を調整する
ことを特徴とする請求項６記載の気体溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は気体溶解装置に関する。
水槽や、浄化槽等において、その下端部から多量の気体が溶解された水を供給すれば、水に溶解していた気体が気化して微細気泡が発生する。
本発明は、かかる多量の気体が溶解された水を生成することができる気体溶解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水処理等の分野において、多量の気体が溶解された加圧水を、大気開放された水中に供給することによって水中の汚れを除去する方法が一般に知られている。このような加圧水は、水と気体を混合した状態で加圧することによって生成されているため、加圧水を大気開放された水中に供給すれば、水中に溶解している気体が気化して微細な気泡が発生する。すると、水中の汚れ成分がこの微細気泡に付着し、微細気泡とともに汚れ成分が浮上するから、水から汚れ成分を分離して除去することができる。
【０００３】
上記のごとき加圧水を生成する装置として、以下に示す技術（従来例１：特許文献１参考）がある。
従来例１の装置は、ポンプ等で加圧された水をノズル部により加速し、筒状の加圧タンクの液面より上方から、加圧タンク外周部の接線方向斜め下方に噴射させるものである。
このため、「ノズル部から水が、タンク上部の空気を巻き込みながらタンク内に渦流を起こすように噴射されることから、水の深層までエアレーションを可能にして気泡の導入効果を高め、空気の溶解効率を従来に比し大幅に向上させることができる」との記載がある。
【特許文献１】
特許第３１５６１７３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来例１の装置では、加圧タンク内で噴射される水が水面に当たった時に発生する気泡が水に溶解せずに、大きな気泡として加圧タンク内の加圧水中に残留する。すると、大きな気泡は、加圧水とともに配管を通して加圧タンクから水槽等に送られるから、水槽等で微細気泡が発生しても、この微細気泡の一部は大きな気泡に吸収されてしまう。すると、水槽等に供給される微細気泡の量が減少するという問題がある。
加圧タンク内に０.３〜０.５Ｍｐaの高い圧力を加えれば、大きな気泡を圧力で強制的に圧縮して水に溶け込ませることはできる。しかし、加圧タンクの内圧を高くすれば、その高圧に耐えることができる大容量の加圧タンクを使用しなければならない。すると、加圧タンクの製作精度を上げることが困難であるし、加圧タンクの内圧が０.２Ｍｐaを超える場合には、圧力容器として法的な規制を受け、製造許可の取得、公的機関の完成品検査、定期的な保守点検といった安全対策が必要になる。
さらに、高圧の加圧タンク内に水を噴射するためには、ポンプも高圧式のポンプを使用しなければならず、設備が大型化するし、設備費やメンテナンス費用が増大する。
さらに、加圧水は、配管に設けられた圧力開放バルブを通して水槽等に供給されるが、従来例１の装置では、圧力開放バルブの開度によって加圧タンクの内圧をコントロールしているので、装置１基に対して圧力開放バルブを１個しか設けることができない。なぜなら、従来例１の装置に複数個の圧力開放バルブを設けた場合、全箇所のバルブのバランスを保った状態で開閉させることが困難となり微細気泡の吐出が１個所の吐出口に集中したり、バルブのバランスが崩れ、全く微細気泡が発生しないといった状態になるからである。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑み、タンク内が低圧であっても、気体溶解液中に大きな気泡が残留することを防ぐことができ、設備を小型化することができ、設備費やメンテナンス費用を安くすることができ、複数箇所から気体溶解液を同時に排出させても、排出された気体溶解液から微細気泡を確実に発生させることができる気体溶解装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の気体溶解装置は、液体に気体を溶解させて、気体溶解液を生成するための装置であって、液体と加圧気体が収容される加圧タンクと、該加圧タンク内に、液体を供給する液体供給手段と、該液体供給手段から供給された液体を、前記加圧タンク内に噴射するノズル部と、前記加圧タンク内における気相部分に加圧気体を供給する気体供給手段と、前記加圧タンクの下部に設けられ、該加圧タンク内で生成された気体溶解液を外部に排出する排出部とからなり、前記ノズル部が、その液体噴射口が、前記加圧タンク内の液体中にのみ位置し、その液体噴射口の軸方向が、前記加圧タンクの上方から見たときに、該加圧タンクの半径方向と直交し、かつ、該液体噴射口から前記加圧タンク内に液体を噴射すると、該加圧タンク内の液体に、液面が下方に略円錐状に凹む渦流が形成されるように配設されていることを特徴とする。
請求項２の気体溶解装置は、請求項１記載の発明において、前記ノズル部が、その基端から先端に向かって下傾するように配設されており、前記ノズル部の液体噴射口の軸方向が、水平方向に対してなす角度が、５〜１５度であることを特徴とする。
請求項３の気体溶解装置は、請求項１記載の発明において、前記ノズル部の液体噴射口と前記加圧タンクの内面との距離が、該加圧タンクの半径の３分の１の長さであることを特徴とする。
請求項４の気体溶解装置は、請求項１記載の発明において、前記ノズル部が、前記加圧タンクの中心軸と同軸な螺旋状管部を有しており、該螺旋状管部の先端に液体噴射口が設けられていることを特徴とする。
請求項５の気体溶解装置は、請求項１記載の発明において、前記加圧タンクの内圧が、０.２Ｍｐa以下であることを特徴とする。
請求項６の気体溶解装置は、請求項１記載の発明において、前記排出部が、気体溶解液を排出する吐出口を備えており、該排出部の吐出口から排出される気体溶解液の流量を制御する流量制御部を備えており、該流量制御部が、前記排出部の吐出口に設けられたバルブと、前記加圧タンクの内圧を計測する圧力検知部と、該圧力検知部の圧力に応じて、前記バルブの開度を調節するバルブ開度制御部とからなることを特徴とする。
請求項７の気体溶解装置は、請求項６記載の発明において、前記排出部の吐出口が、複数箇所設けられており、前記バルブ開度制御部が、複数の吐出口から排出される気体溶解液の流量が同一となるようにバルブの開度を調整することを特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、以下の（i）〜（iv）の効果を奏する。
（i）加圧気体が気相部分に供給されているから、加圧気体を供給したことによって加圧タンク内の液体中に大きな気泡が発生することを防ぐことができる。しかも、ノズル部の液体噴射口が、加圧タンク内の液体中にのみ位置するように配置されているから、加圧タンク内の液体中に渦流が発生しても、加圧タンク内の液体中に大きな気泡が発生することを防ぐことができる。
（ii）気体溶解水中には大きな気泡が存在しないから、気体溶解水を排出部から水槽等に送っても、水槽等に微細気泡を確実に供給することができる。しかも、加圧タンク内の液体中に大きな気泡が発生しないから、加圧タンクを小型化することができ、加圧タンクの設備費やメンテナンス費用を安くすることができる。
（iii）加圧タンク内の液体中に、液面が下方に略円錐状に凹むような渦流を発生するから、加圧気体と液体の接触面積を大きくすることができる。よって、加圧タンクを小型化しても、気体の溶解効率を高くすることができる。
（iv）液体と加圧タンク内面の間の摩擦抵抗によって、水平面内おいて、加圧タンクの内面近傍にある液体を液面に向けて移動させるような流れも発生する。つまり、同じ水平面内に位置する液体を、順次、気液接触面、つまり液面に位置させることができる。よって、気体溶解度の低い液体を、順次、液面に位置させることができるから気体の溶解速度を速めることができるし、加圧タンク内のほとんどの液体の気体溶解量を同じにすることができる。
請求項２の発明によれば、加圧タンク内の液体中に水平方向に対して傾いた流れを発生させることができるから、加圧タンク内に上下方向の流れも発生させることができる。つまり、加圧タンクの底近傍に位置していた気体溶解度の低い液体でも、加圧タンク上方に移動させて気体と接触させることができる。よって、気体溶解度の低い液体を、順次、液面に位置させることができるから気体の溶解速度を速めることができるし、加圧タンク内のほとんどの液体の気体溶解量を同じにすることができる。しかも、ノズル部の液体噴射口の軸方向が水平に対してなす角度が小さいので、水平面内における回転速度が低下することを防ぐことができる。よって、加圧気体と液体の接触面積をさらに大きくすることができるから、さらに気体の溶解効率を高くすることができる。
請求項３の発明によれば、ノズル部の液体噴射口を加圧タンク内側面から離しているので、噴射された液体と壁面との摩擦を少なくすることができる。よって、加圧タンク内に発生する渦流の回転速度が低下することを防ぐことができる。
請求項４の発明によれば、螺旋状管部内を流れる液体には加圧タンクを中心軸を中心とする遠心力が働くので、液体噴射口から噴射された液体による渦流形成効果を高めることができる。
請求項５発明によれば、加圧タンクの内圧が０.２Ｍｐa以下の低圧力状態で水に気体を溶解させるから、液体供給手段の容量を小型化することができ、設備費やメンテナンス費用を安くすることができる。しかも、加圧タンクが圧力容器としての法的規制を受けることがなく、そのため寸法および製作精度上の制限や公的検査、定期的な保守管理も不要となる。
請求項６の発明によれば、圧力検知部が計測する加圧タンクの内圧に応じて、バルブ開度制御部がバルブの開度を調整するから、加圧タンクの内圧をほぼ一定に保つことができる。つまり、液体に対する気体の溶解度が一定になるように調整することができるから、水槽や池などに気体溶解装置から気体溶解水を供給した場合、常に一定の気泡径の微細気泡を確実に発生させることができる。
請求項７の発明によれば、気体溶解装置１基で、水槽や池などに複数箇所から気体溶解水を供給することができる。しかも、各吐出口から吐出される気体溶解水の量を同一にすることができるから、各吐出口から気体溶解水が供給された場所において、均一な微細気泡を発生させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の気体溶解装置は、加圧タンク内において液体と加圧気体とを接触させて気体溶解液を生成する装置であり、加圧タンク内に液体を供給するノズル部の配置を最適化することによって、加圧タンク内が低圧であっても大きな気泡が存在しない気体溶解液を生成することができるようにしたことが特徴である。
なお、気体溶解液とは、溶解している気体の量が大気圧下において溶解している量よりも多い液体をいう。
【０００９】
図１は本実施形態の気体溶解装置１０の概略説明図である。図３は本実施形態の気体溶解装置１０を採用した洗米システムの概略説明図である。図３において、符号２は米と水を収容した洗米タンクを示している。また、符号１０は、洗米タンク２に気体溶解液を供給する、本実施形態の気体溶解装置を示している。
図１および図３に示すように、本実施形態の気体溶解装置１０は、気体溶解液を生成する加圧タンク１１と、この加圧タンク１１に加圧空気（以下では、加圧気体という）を供給するための気体供給手段１３と、加圧タンク１１で生成された気体溶解液を洗米タンク２に排出する排出部１４と、加圧タンク１１に洗米タンク２から吸引した水（以下では、液体という）を供給する液体供給手段１２とから構成されている。
【００１０】
加圧タンク１１は、その内部に、大気圧よりも高圧となるように加圧された液体と空気（以下では、気体という）を収容することができるものである。この加圧タンク１１には、その内圧を計測するための圧力検知部２３、および加圧タンク１１内の液面の高さを検知するレベルスイッチ11a が設けられているが、その理由は後述する。
【００１１】
この加圧タンク１１には、配管等を介して大気圧よりも高圧に加圧された加圧気体を加圧タンク１１に供給するための気体供給手段１３が連通されている。この気体供給手段１３は、例えば、加圧ポンプやボンベ、コンプレッサー等である。そして、気体供給手段１３は、加圧気体が加圧タンク１１の上端から供給されるように接続されている。つまり、気体供給手段１３は、加圧気体が加圧タンク１１の気相部分に供給されるように接続されている。
一方、加圧タンク１２の下端と洗米タンク２の下端との間には、加圧タンク１１内の液体、つまり気体溶解液を洗米タンク２に供給するための排出部１４の配管14a が設けられている。
【００１２】
このため、気体供給手段１３によって加圧タンク１１内に加圧気体を供給すれば、加圧タンク１１内の液体の液面ＬＳに大気圧以上の圧力が加わる。すると、加圧タンク１１内の液体には、大気圧下における飽和溶解量よりも大量の空気を溶解させることができるから、気体溶解液を生成することができる。つまり、加圧タンク１１内の液体に、最大で、加圧気体の気圧における空気の飽和溶解量まで、気体を液体に溶解させることができる。
しかも、気体供給手段１３によって、加圧タンク１１内の液体の液面ＬＳに加わる圧力、つまり、加圧タンク１１内の圧力が、排出部１４の配管14a との接続部における洗米装置等の内部の圧力よりも高くなるように加圧気体の圧力を調整すれば、この加圧気体の圧力によって加圧タンク１１内の液体、つまり気体溶解液を、加圧タンク１１から洗米装置等に供給することができる。
上記の排出部１４の配管14a において、洗米装置等との接続部分が、特許請求の範囲にいう吐出口である。
【００１３】
図１および図３に示すように、加圧タンク１１には、その先端が加圧タンク１１内に配設されたノズル部１５が設けられている。このノズル部１５の基端には、加圧ポンプ等、配管３を通して洗米タンク２内の液体を吸引し、加圧して加圧タンク２に供給する液体供給手段１２が接続されている。
【００１４】
このため、液体供給手段１２によってノズル部１５から加圧タンク１１内に液体を供給することができるから、液体供給手段１２から供給される液体の流量を排出部１４の配管14a を通して洗米装置等に供給される気体溶解液の流量と同じになるように調整しておけば、加圧タンク１１内の液体の量を一定に保つことができる。よって、生成される気体溶解液の状態、つまり気体の溶解量を一定に保つことができるから、常に一定の状態の気体溶解液を、連続して洗米装置等に供給することができる。
【００１５】
なお、本実施形態の気体溶解装置１０は、上記のごとき洗米装置に限られず、水処理装置等において、水槽等に気泡を気体溶解液を供給する装置としても使用することができる。
さらになお、本実施形態の気体溶解装置１０によって気体が溶解される液体は水に限られず、加圧タンク１１内において後述するような渦流を形成しうるような液体であればよい。そして、液体に溶解される気体は空気に限られず、酸素や二酸化炭素、オゾン等でもよい。つまり、本実施形態の気体溶解装置１０を使用すれば、任意の液体に任意の気体を溶解させることができるのである。
【００１６】
つぎに、本発明の特徴である加圧タンク１１内におけるノズル部１５の配置について説明する。
図１および図２に示すように、ノズル部１５は、その先端部分に、加圧タンク１１の中心軸と同軸な螺旋状に形成された螺旋状管部15a が設けられている。そして、この螺旋状管部15a の先端には、液体供給手段１２から供給された液体を加圧タンク１１内に噴射する液体噴射口15h が形成されている。
螺旋状管部15a は、液体噴射口15h が加圧タンク１１内の液体中に位置するように配置されている。具体的には、直径２００ｍｍ程度の加圧タンク１１であれば、ノズル部１５から液体を噴射させていない状態において、液面ＬＳよりも７０〜８０ｍｍ下方にノズル部１５の液体噴射口15h が配置される。
このため、液体供給手段１２から供給された液体は、螺旋状管部15a 内を通過した後、液体噴射口15h から加圧タンク１１内の液体中に噴射される。また、前述したように、加圧気体は加圧タンク１１内の気相部分に供給される。すると、加圧液体と加圧気体を加圧タンク１１内に供給しても、液体噴射口15h から噴射された液体が気体を巻き込むこともないし、液体噴射口15h から液体を噴射させたときに、液面ＬＳを波立たせることがない。そして、加圧タンク１１から供給される加圧気体によって直接液体中に気泡が供給されることもない。したがって、気体溶解水を排出部１４から洗米装置等に送っても、洗米装置等に微細気泡を確実に供給することができる。
【００１７】
そして、加圧タンク１１内の液体中に大きな気泡が発生しないから、加圧タンク１１に供給する加圧気体の圧力を低くすることができる。具体的には、加圧タンク１１の内圧を、０.２Ｍｐa以下に抑えることができる。
すると、加圧タンク１１に加わる負荷が小さくなるので、加圧タンク１１の強度などを高くしなくてもよいし液体供給手段１２も小型化することができる。よって、気体溶解装置１０の設備費やメンテナンス費用を安くすることができる。そして、加圧タンク１１が圧力容器としての法的規制を受ける必要がなくなるから、加圧タンク１１の寸法および製作精度上の制限や公的検査、定期的な保守管理も不要となる。
【００１８】
また、螺旋状管部15a は、その液体噴射口15h の軸方向、つまり噴射される液体の流動方向が、加圧タンク１１の半径方向と直交し、かつノズル部１５の液体噴射口15h と加圧タンク１１の内面との距離Ｌ１が、該加圧タンクの半径Ｌ２の３分の１の長さとなるように配設されている。
【００１９】
このため、液体噴射口15h から加圧タンク１１内に液体を噴射すると、加圧タンク１１内の液体には、液面ＬＳが下方に略円錐状に凹むような渦流が形成される（図２参照）。すると、液体の液面ＬＳが大きくなり、加圧気体と液体の接触面積が大きくなるので、加圧タンク１１を小型化しても、液体への気体の溶解効率を高くすることができる。しかも、液体が加圧タンク１の内面に沿って水平面内で回転すると、液体と加圧タンク１１内面の間の摩擦抵抗によって、凹んだ液面と加圧タンク１１内面との間には、加圧タンク１１の内面近傍にある液体を液面ＬＳに向けて移動させるような流れＶ２も発生する（図２（Ｂ）参照）。つまり、加圧タンク１１の内面近傍に位置する気体溶解度の低い液体を、順次、気液接触面、つまり液面ＬＳに位置させることができる。
【００２０】
さらに、螺旋状管部15a は、その液体噴射口15h の軸方向が水平方向に対してなす角度が、５〜１５度となるように、その基端から先端に向かって下傾しているから、加圧タンク１１内に発生する渦流は、その回転軸が水平方向に対して傾いた流れとなる。つまり、加圧タンク１１内には、水平方向だけでなく、上下方向の流れＶ１も発生させることができる。すると、加圧タンク１１の底近傍に位置していた気体溶解度の低い液体でも、加圧タンク１１の上方に移動させて液面ＬＳに位置させて、気体と接触させることができる。
【００２１】
したがって、加圧タンク１１内の気体溶解度の低い液体を、順次、液面ＬＳに位置させることができるから、気体の溶解速度を速めることができるし、加圧タンク１１内のほとんどの液体に気体を溶解させることができるから、加圧タンク１１の液体の気体溶解量の相違を少なくすることができる。
なお、螺旋状管部15a は、その液体噴射口15h の軸方向が水平になるように配設してもよいが、上記のごとき角度に下傾させれば、気体の溶解効果を高めることができる。
【００２２】
さらに、ノズル部１５が螺旋状管部15a を有しており、この螺旋状管部15a 内を流れる液体には加圧タンク１１を中心軸を中心とする遠心力が働くので、液体噴射口15h から噴射された液体による渦流形成効果を高めることができる。
【００２３】
なお、ノズル部１５に螺旋状管部15a を設けなくてもよく、図３に示すように、直管の先端に液体噴射口15h を設けてもよい。
【００２４】
また、図３に示すように、排出部１４の配管14a にバルブ２２を設けておけば、配管14a から洗米装置等に排出される気体溶解液の流量を調整することができる。すると、加圧タンク１１内の圧力が変動しても、配管14a から洗米装置等に排出される気体溶解液の流量を調整することによって、同時に加圧タンク１１内の圧力を調整することができる。
よって、加圧タンク１１内において、液体に対する気体の溶解度を一定に保つことができるから、洗米装置等に気体溶解装置１０から気体溶解水を供給したときに、一定の気泡径の微細気泡を発生させることができる。
【００２５】
そして、バルブ２２として、例えば電動式比例制御バルブ等のように、その開度を遠隔操作可能なバルブを使用し、このバルブ２２の開度を調整するバルブ開度制御部２１を設けておけば、加圧タンク１１に設けられている圧力検知部２３が計測する加圧タンク１１の内圧に応じて、自動的かつ連続的にバルブ２２の開度を調整することができる。
上記のバルブ開度制御部２１、バルブ２２および圧力検知部２３が、特許請求の範囲にいう流量制御部である。
【００２６】
また、排出部１４の配管14a を複数本設け、各配管14a をそれぞれに洗米装置等に接続し、各配管14a に上記のごとき遠隔操作可能なバルブ２２を設け、各バルブ２２と加圧タンク１１との間に、それぞれ流量センサー２４を介装しておく。そして、バルブ開度制御部２１によって、全てのバルブ２２の作動を制御すれば、バルブ２２の開閉操作だけで、全ての配管14a から同じ流量の気体溶解水を供給することができ、一定の気泡径の微細気泡を発生させることができる。以下にその手順を説明する。
【００２７】
まず、本実施形態の気体溶解装置１０の運転開始時には、流量センサー２４が検出する流量に基づいて、バルブ開度制御部２１が、全ての配管14a の流量が同じとなるように全てのバルブ２２の開度を調整する。
そして、全ての配管14a の流量が同じになると、圧力検知部２３が計測した加圧タンク１１内の圧力が、所望の気体溶解度の気体溶解水を生成しうる圧力となるように、全てのバルブ２２の開度を調整する。例えば、加圧タンク１１内の圧力が高い場合には、全てのバルブ２２をその開度が大きくなるように開いて加圧タンク１１内の圧力が所望の圧力まで低下させる。
このとき、全ての配管14a の流量が、常に同じ流量となるようにバルブ２２の開度を調整する。すると、全ての配管14a から一定の気泡径の微細気泡が発生している状態を維持しつつ、加圧タンク１１内の圧力を調整することができる。
【００２８】
上記のごとく、バルブ開度制御部２１によって全てのバルブ２２の作動を制御すれば、バルブ２２の開閉操作だけで、所望の気体溶解度の気体溶解水を、全ての配管14a から同じ量だけ洗米装置等に供給することができるから、どのバルブ２２から放出された気体溶解水からも、同じ状態、つまり同じ気泡径かつ同じ量の微細気泡を発生させることができる。
【００２９】
よって、本実施形態の気体溶解装置１０によれば、この装置１基で、洗米装置等に複数箇所から気体溶解水を供給することができ、しかも、気体溶解水が供給された場所において、均一な微細気泡を発生させることができる。
なお、本実施形態の気体溶解装置１０を用いれば、配管14a が接続された場所の深さが違っていても、同じ状態の微細気泡を発生させることも可能である。
【００３０】
【実施例】
本実施形態の気体溶解装置において、液体噴射口の軸方向を下傾させる角度が気体溶解率に与える影響を調べた。
本実施例で使用した加圧タンク１１は直径が250 ｍｍ、高さが500 ｍｍのものであり、その内部には約25ｌの水を収容しうるものである。
気体供給手段１３は、コンプレッサーを使用しており、加圧タンク１１の内圧が０.２〜０．３５Ｍｐaとなるように加圧気体を供給した。
なお、コンプレッサーから加圧タンク１１への加圧気体の供給は、レベルスイッチ11a と電磁弁13b によって制御されている。具体的には、加圧タンク１１内の水面が規定レベルより上がったことをレベルスイッチ11a が検出すると、電磁弁13b が開かれ加圧タンク１１内に加圧気体を供給するように制御されている。すると、加圧気体によって加圧タンク１１内の水面が規定水面まで押し下げることができるから、加圧タンク１１内の水の水面を規定レベル以下に保つことができる。
【００３１】
流体供給手段１２には、２.２ｋＷの汎用渦流ポンプを使用し、約０.５Ｍｐaに加圧した水を加圧タンク１１内に供給した。
ノズル部１５には、内径が12ｍｍの螺旋状管部15a を備えたものを使用した。そして、ノズル部１５は、液体噴射口15h が、加圧タンク１１の中心軸から８５ｍｍ、前記水面の規定レベルより１００ｍｍ下になるように配設した。
【００３２】
なお、本発明の気体溶解装置は、水槽などに供給したときに、その水槽内に微細気泡を発生させることができる気体溶解液を生成することを目的としている。このため、加圧タンク１１から排出された水中に気泡が混入するような条件、具体的には、液体噴射口15h の軸方向の下傾角度が３０度以上の場合は本実施例から除いている。
さらになお、加圧タンク１１から排出された水の量に対する加圧タンク１１に供給した気体の量の割合を気体溶解率とした。具体的には、１時間に1000lの水が排出されたときに、コンプレッサから２０ｌの空気が供給された場合には、気体溶解率を２％とした。
【００３３】
以下に、実験結果を示す。
図５は液体噴射口の軸方向の下傾角度を変化させたときにおける、加圧タンク内圧力と気体溶解率との関係を示した図である。同図に示すように、液体噴射口の軸方向の下傾角度に係わらず、加圧タンク内の圧力が上昇するにつれて気体溶解率が上昇する傾向にあることが確認できる。
そして、液体噴射口の軸方向の下傾角度を水平な状態、つまり０度から大きくしていくと気体溶解率が上昇し、５〜１５度の間で最大の気体溶解率を示している。そして、下傾角度が２０度となると気体溶解率は低下することが確認できる。
【００３４】
したがって、ノズル部の液体噴射口の軸方向を下傾させることによって気体溶解率を向上させることができ、そして、その下傾角度は５〜１５度が好適であることが確認できる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、水槽等に微細気泡を確実に供給することができ、加圧タンクを小型化することができ、加圧タンクの設備費やメンテナンス費用を安くすることができる。加圧タンクを小型化しても、気体の溶解効率を高くすることができ、気体の溶解速度を速めることができるし、加圧タンク内のほとんどの液体の気体溶解量を同じにすることができる。
請求項２の発明によれば、気体の溶解速度を速めることができるし、加圧タンク内のほとんどの液体の気体溶解量を同じにすることができ、しかも、加圧気体と液体の接触面積をさらに大きくすることができるから、さらに気体の溶解効率を高くすることができる。
請求項３の発明によれば、加圧タンク内に発生する渦流の回転速度が低下することを防ぐことができる。
請求項４の発明によれば、螺旋状管部内を流れる液体には加圧タンクを中心軸を中心とする遠心力が働くので、液体噴射口から噴射された液体による渦流形成効果を高めることができる。
請求項５の発明によれば、液体供給手段の容量を小型化することができ、設備費やメンテナンス費用を安くすることができ、しかも、加圧タンクが圧力容器としての法的規制を受けることがなく、そのため寸法および製作精度上の制限や公的検査、定期的な保守管理も不要となる。
請求項６の発明によれば、水槽や池などに気体溶解装置から気体溶解水を供給した場合、気体溶解水の流量に対して、常に一定の割合の微細気泡を発生させることができる。
請求項７の発明によれば、気体溶解装置１基で、水槽や池などに複数箇所から気体溶解水を供給することができ、各吐出口から気体溶解水が供給された場所において、均一な微細気泡を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本実施形態の気体溶解装置１０の概略説明図である。
【図２】    加圧タンク１１内の概略説明図である。
【図３】    他の実施形態のノズル部１５を採用したときにおける加圧タンク１１内の概略説明図である。
【図４】    本実施形態の気体溶解装置１０を採用した洗米システムの概略説明図である。
【図５】    液体噴射口の軸方向の下傾角度を変化させたときにおける、加圧タンク内圧力と気体溶解率との関係を示した図である。
【符号の説明】
１０      気体溶解装置
１１      加圧タンク
１２      液体供給手段
１３      気体供給手段
１４      排出部
１５      ノズル部
１５ａ    螺旋状管部
１５ｈ    液体噴射口
２１      バルブ開度制御部
２２      バルブ
２３      圧力検知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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