(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバー内に収容した液体に気泡を導入し、前記液体内に形成させた定常波によりこの気泡内の気体を前記液体に溶解させる気液反応方法において、
前記処理チャンバー内に収容した前記気体を加圧し、この加圧気体により前記液体を加圧する際に、前記処理チャンバーの液体収容部を包囲チャンバーで包囲して前記包囲チャンバー内を加圧し、この包囲チャンバー内の圧力を、前記処理チャンバー内の加圧液体の圧力と等しくさせたことを特徴とする気液反応方法。
【請求項２】
処理チャンバー内に充填させた未処理液体内に気泡を導入し、この気泡内の気体を定常波により前記未処理液体に溶解させる気液反応方法において、
前記処理チャンバー内で前記気体を溶解させた処理液体を貯留チャンバーに送出し、送出された送出液体を貯留チャンバー内の加圧気体により加圧する際に、前記処理チャンバーを包囲した包囲チャンバーを加圧し、この包囲チャンバー内の圧力を、前記貯留チャンバー内の前記加圧気体の圧力と等しくさせたことを特徴とする気液反応方法。
【請求項３】
液体に気泡を導入し、前記液体内に形成させた定常波によりこの気泡内の気体を前記液体に溶解させる気液反応装置において、
前記液体と前記液体に溶解させる前記気体とを収容する処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内の前記液体に気泡を導入する気泡導入手段と、
前記処理チャンバーの液体収容部に振動波を与えて前記液体内に定常波を形成させ、前記液体に導入された前記気泡内の前記気体を前記液体に溶解させる振動子と、
前記処理チャンバー内の前記気体を加圧して、この加圧気体により前記液体を加圧する第１加圧装置と、
前記処理チャンバーの前記液体収容部および前記振動子を包囲する包囲チャンバーと、
前記包囲チャンバー内を加圧して、この包囲チャンバー内の圧力を前記処理チャンバー内の前記加圧気体の圧力と等しくさせる第２加圧装置と、
を備えることを特徴とする気液反応装置。
【請求項４】
前記第１加圧装置および前記第２加圧装置を単一の加圧手段で構成し、この加圧手段により前記処理チャンバーの前記気体と前記包囲チャンバー内とを加圧して、前記包囲チャンバー内の圧力を、前記処理チャンバー内の前記加圧気体の圧力と等しくさせたことを特徴とする請求項３記載の気液反応装置。
【請求項５】
未処理液体に気泡を導入し、この未処理液体内に形成させた定常波により前記気泡内の気体を前記未処理液体に溶解させる気液反応装置において、
未処理液体を送出させる液体送出手段と、
送出させた前記未処理液体に前記気泡を導入する気泡導入手段と、
前記未処理液体を充填させる処理チャンバーと、
前記処理チャンバーの液体収容部に振動波を与えて前記未処理液体内に定常波を形成させ、前記処理チャンバー内の前記未処理液体に導入された前記気泡内の前記気体を前記未処理液体に溶解させる振動子と、
前記処理チャンバーから送出される送出液体を貯留すると共に、前記未処理液体に溶解させる前記気体を収容する貯留チャンバーと、
前記貯留チャンバー内の前記気体を加圧して、この加圧気体により前記送出液体を加圧する加圧装置と、
前記処理チャンバーの前記液体収容部および前記振動子を包囲する包囲チャンバーと、
前記包囲チャンバーと前記貯留チャンバーとを連通させると共に、前記貯留チャンバー内の前記加圧気体を前記包囲チャンバー内に導入させて、前記包囲チャンバー内の圧力を前記貯留チャンバー内の前記加圧気体の圧力と等しくさせる気体流通手段と、
を備えたことを特徴とする気液反応装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体を液体に溶解させる気液反応方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からある気液反応方法及び装置の一例として、特開平８−８９７７２号公報に開示されるものがある。この公報によれば、気液反応方法及び装置は、丸底フラスコの処理チャンバー内に収容した液体にチャンバーの外部から気泡を導入し、このチャンバーの球状部分の側部に取り付けた一対の振動子によってチャンバーの壁面に特定の周波数で振動波を与えてチャンバーを共鳴させ、このチャンバーの共鳴を利用して、液体内に定常波を形成させている。このとき、この定常波によって、液体に導入された気泡が圧縮され、気泡内の気体が液体に溶解される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した気液反応方法及び装置は、前述した構成を有していたので、以下のような課題を有していた。
【０００４】
即ち、気液反応方法及び装置では、気体溶解量の多い液体を用いた場合、外部から導入された気泡とは別に、脱気作用により液体自体から気泡が発生する。また、それ自体がキャビテーションを生じ易い液体を用いた場合、液体内の定常波により、液体内に局所的に減圧領域が生じて液体の一部が蒸発し易くなり、キャビテーションが発生し易くなる。従って、このような条件下において、液体内で振動波の伝搬効率が低下して振幅の大きい定常波が形成され難くなり、気体が液体に効率的に溶解され難くなっていた。
【０００５】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、効率的に気体を液体に溶解させることのできる気液反応方法及び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】
本発明による気液反応方法は、処理チャンバー内に収容した液体に気泡を導入し、液体内に形成させた定常波によりこの気泡内の気体を液体に溶解させる気液反応方法において、処理チャンバー内に収容した気体を加圧し、この加圧気体により液体を加圧する際に、処理チャンバーの液体収容部を包囲チャンバーで包囲して包囲チャンバー内を加圧し、この包囲チャンバー内の圧力を、処理チャンバー内の加圧液体の圧力と等しくさせたことを特徴としている。
【０００７】
この気液反応方法は、処理チャンバー内に収容した液体に気泡を導入し、液体内に形成させた定常波によりこの気泡内の気体を液体に溶解させて、処理チャンバー内に収容した気体を加圧させている。このとき、この加圧気体により液体に圧力が伝達され、この圧力によって処理チャンバーの液体収容部が内側から拡張される。一方、処理チャンバー内の加圧気体と等しい圧力で加圧された包囲チャンバー内の圧力は処理チャンバーに伝達され、外側から液体収容部を圧縮して、液体収容部の拡張を抑制する。
【０００８】
また、本発明による気液反応方法は、処理チャンバー内に充填させた未処理液体内に気泡を導入し、この気泡内の気体を定常波により未処理液体に溶解させる気液反応方法において、処理チャンバー内で気体を溶解させた処理液体を貯留チャンバーに送出し、送出された送出液体を貯留チャンバー内の加圧気体により加圧する際に、処理チャンバーを包囲した包囲チャンバーを加圧し、この包囲チャンバー内の圧力を、貯留チャンバー内の加圧気体の圧力と等しくさせたことを特徴としている。
【０００９】
この気液反応方法は、未処理液体を送出して、この未処理液体に気泡を導入し、処理チャンバー内の未処理液体に形成させた定常波により、この気泡内の気体を溶解処理させて貯留チャンバー内に送出させ、貯留チャンバー内の気体を加圧させている。このとき、この加圧気体の圧力は、送出された送出液体に伝達され、この圧力が、処理チャンバー内の未処理液体に伝達されて処理チャンバーの液体収容部を内側から拡張させる。一方、処理チャンバー内の加圧気体と等しい圧力で加圧された包囲チャンバー内の圧力は処理チャンバーに伝達され、外側から液体収容部を圧縮して、液体収容部の拡張を抑制する。
【００１０】
また、本発明による気液反応装置は、液体に気泡を導入し、液体内に形成させた定常波によりこの気泡内の気体を液体に溶解させる気液反応装置において、液体と液体に溶解させる気体とを収容する処理チャンバーと、処理チャンバー内の液体に気泡を導入する気泡導入手段と、処理チャンバーの液体収容部に振動波を与えて液体内に定常波を形成させ、液体に導入された気泡内の気体を液体に溶解させる振動子と、処理チャンバー内の気体を加圧して、この加圧気体により液体を加圧する第１加圧装置と、処理チャンバーの液体収容部および振動子を包囲する包囲チャンバーと、包囲チャンバー内を加圧して、この包囲チャンバー内の圧力を処理チャンバー内の気体の圧力と等しくさせる第２加圧装置とを備えることを特徴としている。
【００１１】
この気液反応装置は、処理チャンバー内の液体に気泡導入手段により気泡を導入し、この液体内に振動子により定常波を形成させて気泡内の気体を溶解させている。そして、第１加圧装置により処理チャンバー内に収容した気体を加圧している。このとき、加圧気体の圧力が液体に伝達され、この圧力によって液体収容部が内側から拡張される。一方、第２加圧装置により加圧されて、処理チャンバー内の加圧気体の圧力と等圧とされた包囲チャンバー内の圧力が処理チャンバーに伝達され、外側から液体収容部を圧縮して、液体収容部の拡張を抑制する。
【００１２】
また、本発明による気液反応装置は、第１加圧装置および第２加圧装置を単一の加圧手段で構成し、この加圧手段により処理チャンバーの気体と包囲チャンバー内とを加圧して、包囲チャンバー内の圧力を、処理チャンバー内の加圧気体の圧力と等しくさせることが好ましい。
【００１３】
また、本発明による気液反応装置は、未処理液体に気泡を導入し、この未処理液体内に形成させた定常波により気泡内の気体を未処理液体に溶解させる気液反応装置において、未処理液体を送出させる液体送出手段と、送出させた未処理液体に気泡を導入する気泡導入手段と、未処理液体を充填させる処理チャンバーと、
処理チャンバーの液体収容部に振動波を与えて未処理液体内に定常波を形成させ、処理チャンバー内の未処理液体に導入された気泡内の気体を未処理液体に溶解させる振動子と、処理チャンバーから送出される送出液体を貯留すると共に、未処理液体に溶解させる気体を収容する貯留チャンバーと、貯留チャンバー内の気体を加圧して、この加圧気体により送出液体を加圧する加圧装置と、処理チャンバーの液体収容部および振動子を包囲する包囲チャンバーと、包囲チャンバーと貯留チャンバーとを連通させると共に、貯留チャンバー内の加圧気体を包囲チャンバー内に導入させて、包囲チャンバー内の圧力を貯留チャンバー内の加圧気体の圧力と等しくさせる気体流通手段とを備えることを特徴としている。
【００１４】
この気液反応装置は、液体送出手段により未処理液体を送出して、気泡導入手段によりこの未処理液体に気泡を導入し、処理チャンバー内の未処理液体に振動子により形成させた定常波によってこの気泡内の気体を溶解処理させて貯留チャンバー内に送出させ、加圧装置によって貯留チャンバー内の気体を加圧している。このとき、この加圧気体の圧力は、送出された送出液体に伝達され、この圧力が、処理チャンバー内の未処理液体に伝達されて処理チャンバーの液体収容部を内側から拡張させる。また、貯留チャンバー内の加圧気体は、気体流通手段を通って、包囲チャンバー内に導入され、包囲チャンバー内の圧力を、貯留チャンバー内の圧力と等しくしている。そして、この加圧された包囲チャンバー内の圧力は処理チャンバーに伝達され、外側から液体収容部を圧縮して、液体収容部の拡張を抑制する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による気液反応装置の第１実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明による気液反応装置１０を示している。同図に示すように、気液反応装置１０は、石英製の丸底フラスコ型の処理槽１を有し、この処理槽１の内部には、処理チャンバー２が形成されている。この処理チャンバー２は、球状の液体収容部２ａを有し、この液体収容部２ａの内部には液体Ｌが充填されている。また、この液体収容部２ａには、一対の振動子３が液体収容部２ａの中心に対して対称に設けられ、この振動子３は、処理チャンバー２の液体収容部２ａの壁面に特定の周波数の振動波を与えて処理チャンバー２を共鳴させ、この共鳴を利用して、処理チャンバー２内の液体Ｌ内に定常波を形成させる。なお、この振動子３には、振動子３に電圧を印加して振動子３を振動させる振動子駆動装置１３が接続されている。
【００１７】
また、処理チャンバー２は、液体収容部２ａの上部に円柱状の気体収容部２ｂを有し、この気体収容部２ｂ内に液体Ｌに溶解させるための溶解ガスＧを充填させて、この溶解ガスＧを液体Ｌと接触させている。また、処理槽１には気泡導入手段５が設けられ、この気泡導入手段５は、気体収容部２ｂ内の溶解ガスＧを導出させて、この溶解ガスＧを液体収容部２ａ内の液体Ｌに導入して気泡を発生させるための装置である。気泡導入手段５は、例えば、ポンプ（例えば、ペリスターポンプ）５ｂと細管５ａ（内径５００μｍ）とで構成され、ペリスターポンプ５ｂで吸引させた溶解ガスＧを細管５ａを通して液体Ｌに導入させる。
【００１８】
また、気液反応装置１０には、処理チャンバー２の液体収容部２ａおよび振動子３を収納する包囲槽１４が気密に設けられ、この包囲槽１４は、包囲槽１４と処理槽１との間に、包囲チャンバー１５を形成させている。また、気液反応装置１０には、加圧手段としての加圧装置６が設けられ、この加圧装置６は、処理チャンバー２の気体収容部２ｂ内の溶解ガスＧを加圧して、この加圧ガスの加圧力により液体Ｌに圧力を加えると共に、包囲チャンバー１５内にガスを導入して、この加圧ガスの加圧力により包囲チャンバー１５内を加圧させる。ここで、加圧力とは、加圧装置６により加えられた圧力のことをいうものとする。
【００１９】
このような加圧装置６として、例えば、ガスボンベ７と圧力調整弁８とで構成させた装置が用いられる。ガスボンベ７には気体配管１６が接続され、分岐点１６ｃから分岐した２本の気体配管１６ａ，１６ｂが延びている。そして、分岐した一方の気体配管１６ａは、処理チャンバー２の気体収容部２ｂに接続され、分岐した他方の気体配管１６ｂは、包囲チャンバー１５に接続されている。なお、分岐した一方の気体配管１６ａには、三方コック１７が設けられ、この三方コック１７によって、包囲チャンバー１５および気体収容部２ｂのリークが行われる。
【００２０】
次に、前述した構成に基づき、気液反応装置１０の作用について説明する。
【００２１】
まず、処理チャンバー２内の溶解ガスＧを、気泡導入手段５のポンプ５ｂにより吸引し、細管５ａを通して液体収容部２ａ内の液体Ｌに導入して気泡を発生させる。そして、振動子３に特定周波数の振動波を液体収容部２ａに与え、液体Ｌ内に定常波を形成させて気泡内の溶解ガスＧを液体Ｌ内に溶解させる。それから、圧力調整弁８で一定圧力に調整したガスを、ガスボンベ７から気体配管１６内に導出させ、この一定圧力のガスを、分岐した気体配管１６ａ，１６ｂを通してそれぞれ包囲チャンバー１５及び処理チャンバー２内に送出させる。
【００２２】
このとき、気体配管１６ｂを通過したガスは、処理チャンバー２内に導入され、処理チャンバー２内の溶解ガスＧを加圧する。そして、この加圧ガスの加圧力は液体Ｌに伝達され、この圧力によって液体収容部２ａが内側から拡張される。
【００２３】
一方、気体配管１６ａを通過したガスは、包囲チャンバー１５内に導入されて充填される。そして、この加圧ガスの加圧力により包囲チャンバー１５内の圧力が処理チャンバー２に伝達され、内側から液体収容部２ａを拡張させる加圧力に抗して、外側から液体収容部２ａを圧縮する。このとき、内側から液体収容部２ａを拡張させる加圧力と、外側から圧縮する加圧力とが等しくなっているので、液体収容部２ａの拡張が抑制される。
【００２４】
図２は、前述した気液反応装置１０で、一例として、酸素を飽和溶解させた軽油を処理チャンバー２内で加圧させたときに、包囲チャンバー１５内を処理チャンバー２内の溶解ガスＧと等圧で加圧させた場合と、包囲チャンバー１５内を加圧させない場合とを比較した結果を示すグラフ図である。このグラフ図は、加圧力Ｐに対して、軽油内に形成される定常波の振幅強度を示している。この実験では、図１に示すように、処理チャンバー２の液体収容部２ａの底部にマイクロフォン９を設け、このマイクロフォン９に接続したオシロスコープ１１に表示された電圧波形により、マイクロフォン電圧Ｅとして定常波の強度を計測した。また、加圧力Ｐは、気体配管１６に取り付けた圧力計１２により計測した。また、実験は、球状の液体収容部２ａの内径を４０ｍｍとした処理チャンバー２に対して行い、振動子駆動装置１３の駆動電圧を７５０Ｖp-p にして行った。また、処理チャンバー２を共鳴させるための周波数ｆは、式ｆ＝Ｖ／Ｄ（Ｖ：振動波伝搬速度、Ｄ：液体収容部２ａの内径）で決定した。
【００２５】
この実験結果によれば、包囲チャンバー１５内を加圧させない場合でも加圧させた場合でも、Ｐ＝１気圧までは、加圧力Ｐの増加に伴ってマイクロフォン電圧Ｅは増加している。これは、加圧により、定常波によって形成される局所的な軽油の減圧が抑制され、軽油自体のキャビテーションが起こり難くなり、処理チャンバー２に与えられる振動波の伝搬効率が向上し、結果として、Ｑ値が向上して定常波の振幅が大きくなることを反映している。なお、Ｑ値とは、処理チャンバー２内に蓄積される振動波エネルギーの度合を示す値のことをいう。
【００２６】
また、Ｐ＝１気圧以上では、包囲チャンバー１５内を加圧させない場合、マイクロフォン電圧Ｅが減少している。これは、Ｐ＝１気圧以上になると、加圧力Ｐによる処理チャンバー２の液体収容部２ａの拡張が顕著になり、この液体収容部２ａの拡張により共鳴振動が阻害され、液体収容部２ａで振幅の大きい定常波が形成されなくなったことを示している。これに対して、包囲チャンバー１５内を加圧させた場合、マイクロフォン電圧Ｅは増加している。これは、包囲チャンバー１５の外側から液体収容部２ａを等圧で圧縮することにより、液体収容部２ａの拡張が抑制されて共鳴振動の阻害が抑制され、液体Ｌ内に振幅の大きい定常波が良好に形成されたことを示している。
【００２７】
次に、本発明に係る気液反応装置の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２８】
図３は、気液反応装置２０を示す概略図である。同図に示すように、気液反応装置２０には、気泡導入手段として、ポンプ２１ｂ（例えば、ペリスターポンプ）により包囲チャンバー１５内から導出させたガスを細管２１ａにより処理チャンバー２内の液体Ｌに導入させる気泡導入手段２１が設けられている点で第１実施形態の気液反応装置１０と異なっている。
【００２９】
この場合、第１実施形態と同様に、包囲チャンバー１５内の加圧力と、処理チャンバー２内の加圧力とを等しくさせているので、処理チャンバー２の液体収容部２ａの拡張が抑制され、液体Ｌ内に振幅の大きい定常波が形成される。
【００３０】
次に、本発明による気液反応装置の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３１】
気液反応装置２５は、第１加圧装置１８と、第２加圧装置とがそれぞれ独立に設けられている点で第１実施形態の気液反応装置１０と異なっている。図４に示すように、第１加圧装置１８は、気体配管１６ａを介して包囲槽１４に接続され、圧力調整弁１８ｂで一定圧力に調整してガスボンベ１８ａから送出させたガスにより、包囲槽１４内の包囲チャンバー１５を加圧させる。また、第２加圧装置１９は、気体配管１６，１６ｂを介して処理槽１に接続され、ガスボンベ７から送出させたガスにより、包囲チャンバー１５内の加圧力と等しい圧力で、気体収容部２ｂ内の溶解ガスＧを加圧させる。
【００３２】
この気液反応装置２５を用いた場合でも、包囲チャンバー１５内の加圧力と、処理チャンバー２内の加圧力とを等しくさせているので、処理チャンバー２の液体収容部２ａの拡張が抑制され、液体Ｌ内に振幅の大きい定常波が形成される。また、この気液反応装置２５によれば、第１加圧装置１８と第２加圧装置１９から異なった種類のガスを送出させることができる。この場合、例えば、第２加圧装置１９から送出させるガスを高価なガスにして、第１加圧装置１８から送出させるガスを安価なガスにすることでコストを低減させることができる。
【００３３】
次に、本発明に係る気液反応装置の第４実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３４】
図５に示すように、気液反応装置３０は、未処理液体槽３１を有し、この未処理液体槽３１内に未処理液体ＵＬを収容している。この未処理液体槽３１には液体送出手段３２（例えば、ペリスターポンプ）が接続され、この液体送出手段３２は、未処理液体ＵＬを吸引して、この未処理液体ＵＬを下流に向けて連続的に送出させる。この液体送出手段３２には処理槽３３が接続され、この処理槽３３内には処理チャンバー３４が形成され、この処理チャンバー３４の球状の液体収容部３４ａは、液体送出手段３２により送出された未処理液体ＵＬを内部に充填させている。この液体収容部３４ａの側部には、一対の振動子３が取り付けられ、この振動子３は液体収容部３４ａに特定の周波数の振動波を与え、未処理液体ＵＬ内に定常波を形成させる。また、気液反応装置３０には、液体収容部３４ａおよび振動子３を包囲する包囲槽３５が気密に設けられ、この包囲槽３５は、包囲槽３５と処理槽３３との間に包囲チャンバー３６を形成させている。
【００３５】
また、処理チャンバー３４には液体配管３７が接続され、この液体配管３７は、処理チャンバー３４で処理した液体ＴＬを液体配管３７内に充填させながら下流に向けて通過させる。この液体配管３７の先端には貯留槽３８が接続され、この貯留槽３８は、貯留槽３８内に形成させた貯留チャンバー３９内に、処理チャンバー３４内で処理させた送出液体を送出して貯留させる。また、貯留チャンバー３９内には、処理チャンバー３４内の未処理液体ＵＬに溶解させるための溶解ガスＧが収容されている。また、貯留チャンバー３９は、気体配管４０を介して加圧装置４１（例えば、ガスボンベと圧力調整弁とで構成されるもの）に接続され、この加圧装置４１は、貯留チャンバー３９内に溶解ガスＧを導入することで溶解ガスＧを加圧させる。なお、溶解ガスＧの加圧力は、気体配管４０に取り付けた圧力計１２により計測される。
【００３６】
また、貯留チャンバー３９には、気体流通手段としての気体配管４２が接続され、この気体配管４２は、貯留チャンバー３９と包囲チャンバー３６とを連通させている。この気体配管４２は、貯留チャンバー３９内で加圧された加圧ガスを包囲チャンバー３６内に導入させる。また、包囲槽３５の外部には、気泡導入手段５が設けられ、この気泡導入手段５は、気体配管４２を通って包囲チャンバー４２内に導入させた加圧ガスを外部に導出させ、この加圧ガスを液体収容部３４ａ内の未処理液体ＵＬに導入させて処理チャンバー３４の未処理液体ＵＬ内に気泡を発生させる。気泡導入手段５として、例えば、ペリスターポンプ５ｂと細管５ａとで構成させたものが用いられる。
【００３７】
なお、加圧装置４１は、気体配管４０から分岐した気体配管４３を介して未処理液体槽３１にも接続され、未処理液体槽３１内を溶解ガスＧで加圧している。この場合、未処理液体ＵＬは、加圧された溶解ガスＧによって加圧されるので、未処理液体ＵＬの圧力が向上し、液体送出手段３２は未処理液体ＵＬを吸引し易くなり、液体送出手段３２の負担が低減され、液体送出手段３２の出力を小さくさせることができる。
【００３８】
次に、前述した構成に基づき、気液反応装置３０の作用について説明する。
【００３９】
まず、加圧装置４１から気体配管４０を通して加圧ガスを導出させ、この加圧ガスを貯留槽３８の貯留チャンバー３９内に導入させる。このとき、貯留チャンバー３９内で加圧された溶解ガスＧは、気体配管４２を通って包囲チャンバー３６内に送出されて充填される。そして、充填された溶解ガスＧは、気泡導入手段５のポンプ５ｂにより吸引され、細管５ａを通って処理チャンバー３４内に導入される。
【００４０】
一方、処理チャンバー３４内に、液体送出手段３２によって、未処理液体槽３１から吸引した未処理液体ＵＬを送出させて充填させる。そして、処理チャンバー３４内の液体Ｌ内に気泡導入手段５により細管５ａから導入させた溶解ガスＧの気泡を、振動子３によって形成させた定常波により圧縮させて、気泡内の溶解ガスＧを未処理液体ＵＬ内に溶解処理させる。その後、この処理液体ＴＬを液体配管３７に送出し、この液体配管３７を通して貯留チャンバー３９内に送出させて処理液体ＴＬを貯留させる。
【００４１】
このとき、貯留チャンバー３９で加圧された溶解ガスＧによる加圧力は、貯留チャンバー３９内の壁面に均一に伝達され、この加圧力は液体配管３７内から送出される送出液体に伝達される。そして、この加圧力は、液体収容部３４ａ内の未処理液体ＵＬにも伝達されて処理チャンバー３４の液体収容部３４ａを内側から拡張させる。
【００４２】
一方、包囲チャンバー３９内には、貯留チャンバー３９内の加圧された溶解ガスＧが気体配管４２を通過して導入され、この加圧ガスの加圧力により包囲チャンバー３６内の圧力が処理チャンバー３４の壁面に伝達され、内側から液体収容部３４ａを拡張させる加圧力に抗して、外側から液体収容部３４ａを圧縮する。このとき、内側から液体収容部３４ａを拡張させる加圧力と、外側から圧縮する加圧力とが等しくなっているので、液体収容部３４ａの拡張が抑制される。
【００４３】
なお、気液反応装置３０では、気体配管４２に代えて、図６に示すように、貯留チャンバー３９に接続した気体配管４４を、分岐点４４ｃで気体配管４４ａ，４４ｂに分岐させたものを適用させてもよい。この場合、貯留チャンバー３９で加圧した溶解ガスＧを、気体配管４４，４４ａを通して包囲チャンバー３６内に導入させると共に、気体配管４４，４４ｂを通して、処理チャンバー３４の上流部４５に気泡として導入させる。このとき、処理チャンバー３４の上流位置４５で導入させた気泡は、処理チャンバー３４内に送出され、この処理チャンバー３４内で振動子３により形成させた定常波により圧縮されて、未処理液体ＵＬ内に溶解される。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による気液反応方法および装置は、前述したように構成されているので、以下に示す効果を有する。
【００４５】
即ち、本発明による気液反応方法は、処理チャンバー内に収容した気体を加圧し、この加圧気体により液体を加圧する際に、処理チャンバーの液体収容部を包囲チャンバーで包囲して包囲チャンバー内を加圧し、この包囲チャンバー内の圧力を、処理チャンバー内の加圧液体の圧力と等しくさせる構成としたので、液体の加圧により内側から拡張される液体収容部が、外側から圧縮され、液体収容部の拡張が抑制される。
【００４６】
このため、処理チャンバー内の液体の加圧により、液体内に気泡を発生させ難くすると共に液体自体のキャビテーションを起こり難くさせることができ、液体内での振動波の伝搬効率を向上させ、液体内に振幅の大きい定常波を形成し易くすることができる。しかも、包囲チャンバー内を、処理チャンバー内の気体の加圧力と等しい加圧力で加圧しているので、処理チャンバーの共鳴を阻害させることなく、良好に振幅の大きい定常波を液体内に形成させることができる。この結果、効率的に気体を液体に溶解させることができる。
【００４７】
また、本発明による気液反応方法は、処理チャンバー内で気体を溶解させた処理液体を貯留チャンバーに送出し、この送出された送出液体を貯留チャンバー内の加圧気体により加圧する際に、処理チャンバーを包囲チャンバーで包囲して包囲チャンバーを加圧し、この包囲チャンバー内の圧力を、貯留チャンバー内の加圧気体の圧力と等しくさせた構成としたので、効率的に気体を液体に溶解させることができると共に、未処理液体を連続的に溶解処理させることができる。
【００４８】
また、本発明による気液反応装置は、液体と液体に溶解させる気体とを収容する処理チャンバーと、処理チャンバー内の液体に気泡を導入する気泡導入手段と、処理チャンバーの液体収容部に振動波を与えて液体内に定常波を形成させ、液体に導入された気泡内の気体を液体に溶解させる振動子と、処理チャンバー内の気体を加圧して、この加圧気体により液体を加圧する第１加圧装置と、処理チャンバーの液体収容部および振動子を包囲する包囲チャンバーと、包囲チャンバー内を加圧して、この包囲チャンバー内の圧力を処理チャンバー内の気体の圧力と等しくさせる第２加圧装置とを備える構成としたので、液体の加圧により内側から拡張される液体収容部が、外側から圧縮され、液体収容部の拡張が抑制される。
【００４９】
このため、処理チャンバー内の液体の加圧により、液体内に気泡を発生させ難くすると共に液体自体のキャビテーションを起こり難くさせることができ、液体内での振動波の伝搬効率を向上させ、液体内に振幅の大きい定常波を形成し易くすることができる。しかも、包囲チャンバー内を、処理チャンバー内の気体の加圧力と等しい加圧力で加圧しているので、処理チャンバーの共鳴を阻害させることなく、良好に振幅の大きい定常波を液体内に形成させることができる。この結果、効率的に気体を液体に溶解させることができる。
【００５０】
また、本発明による気液反応装置は、未処理液体を送出させる液体送出手段と、送出させた未処理液体に気泡を導入する気泡導入手段と、未処理液体を充填させる処理チャンバーと、処理チャンバーの液体収容部に振動波を与えて未処理液体内に定常波を形成させ、処理チャンバー内の未処理液体に導入された気泡内の気体を未処理液体に溶解させる振動子と、処理チャンバーから送出される送出液体を貯留すると共に、未処理液体に溶解させる気体を収容する貯留チャンバーと、貯留チャンバー内の気体を加圧して、この加圧された加圧気体により送出液体を加圧する加圧装置と、処理チャンバーの液体収容部および振動子を包囲する包囲チャンバーと、包囲チャンバーと貯留チャンバーとを連通させると共に、貯留チャンバー内の加圧気体を包囲チャンバー内に導入させて、包囲チャンバー内の圧力を貯留チャンバー内の加圧気体の圧力と等しくさせる気体流通手段とを備える構成としたので、効率的に気体を液体に溶解させることができると共に、未処理液体を連続的に溶解処理させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による気液反応装置の第１実施形態を示す正面図である。
【図２】酸素を溶解させた軽油を加圧させたときに、包囲チャンバー内を加圧させない場合と、処理チャンバー内の溶解ガスと等圧で加圧させた場合とを示すグラフ図である。
【図３】本発明による気液反応装置の第２実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明による気液反応装置の第３実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明による気液反応装置の第４実施形態を示す概略図である。
【図６】本発明による気液反応装置の第５実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
２，３４…処理チャンバー、２ａ，３４ａ…液体収容部、３…振動子、５ａ，２１ａ…細管（気泡導入手段）、５ｂ，２１ｂ…ポンプ（気泡導入手段）、７…ガスボンベ（加圧装置、第２加圧装置）、８…圧力調整弁（加圧装置、第２加圧装置）、５，３６…包囲チャンバー、１８ａ…ガスボンベ（第１加圧装置）、１８ｂ…圧力調整弁（第１加圧装置）、３９…貯留チャンバー、４２，４４，４４ａ…気体流通手段、Ｌ…液体、Ｇ…溶解ガス、ＵＬ…未処理液体、ＴＬ…処理液体。
【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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【図６】
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