(57)【要約】【課題】    構造が簡単であり、かつ気体を液体に効果的に溶解させることができる液体への気体溶解装置を提供する。【解決手段】上下方向に沿った下端が閉じられた第１流路と、第１流路の上下方向に関し異なる位置である第１上位置と第１下位置とを連通させる連通流路と、連通流路に存する供給位置に液体を供給する液体供給手段と、連通流路に存する抜き出し位置から液体を抜き出す液体抜き出し手段と、第１上位置よりも下方の第１流路の位置である吹き込み位置に気体を吹き込むことで気体が第１流路中の液体内で形成する気泡の上昇力により、第１流路及び連通流路を含む循環流路を液体が循環する循環流を形成する吹き込み手段と、を備えてなり、循環流が吹き込み位置から抜き出し位置を通過した後、さらに供給位置を通過して再び吹き込み位置に戻るものである、液体への気体溶解装置である。【選択図】  図１
2014004554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に沿った下端が閉じられた第１流路と、
第１流路の上下方向に関し異なる位置である第１上位置と第１下位置とを連通させる連通流路と、
連通流路に存する供給位置に液体を供給する液体供給手段と、
連通流路に存する抜き出し位置から液体を抜き出す液体抜き出し手段と、
第１上位置よりも下方の第１流路の位置である吹き込み位置に気体を吹き込むことで気体が第１流路中の液体内で形成する気泡の上昇力により、第１流路及び連通流路を含む循環流路を液体が循環する循環流を形成する吹き込み手段と、
を備えてなり、
循環流が吹き込み位置から抜き出し位置を通過した後、さらに供給位置を通過して再び吹き込み位置に戻るものである、液体への気体溶解装置。
【請求項２】
吹き込み手段が、第１流路の第１下位置よりも下方に存する下方空間と第１流路とを気体が通過可能に仕切る仕切り板と、下方空間に気体を圧送する圧送手段と、を有してなる、請求項１に記載の液体への気体溶解装置。
【請求項３】
供給位置において液体供給手段により供給される液体の吐出方向が、循環流の供給位置における流動方向と略一致するものである、請求項１又は２に記載の液体への気体溶解装置。
【請求項４】
第１上位置が第１流路の閉じた上端である、請求項１乃至３のいずれか１に記載の液体への気体溶解装置。
【請求項５】
循環流を形成する液体の上面を開放する開放手段を備えてなる、請求項１乃至４のいずれか１に記載の液体への気体溶解装置。
【請求項６】
連通流路が、上下方向に沿って形成され、上端が開放され下端が閉じた第２流路を含んでなり、
第２流路の上下方向に関し異なる位置である、上端よりも下方に存する第２上位置と第２下位置とのうち第２上位置が第１上位置に連通すると共に第２下位置が第１下位置に連通し、
第２流路の開放された上端が開放手段を形成するものである、請求項５に記載の液体への気体溶解装置。
【請求項７】
抜き出し位置が第２上位置と第２下位置との間に存するものである、請求項６に記載の液体への気体溶解装置。
【請求項８】
連通流路が、第２下位置と第１下位置とを連通させる下連通流路を含んでなり、
供給位置が第２下位置と第１下位置との間に存するものである、請求項７に記載の液体への気体溶解装置。
【請求項９】
液体抜き出し手段が、下端が抜き出し位置に連通し上端が開放された抜き出し流路を含んでなり、
抜き出し流路内の液体が抜き出し流路の上端から溢流することで、液体を抜き出すものである、請求項１乃至８のいずれか１に記載の液体への気体溶解装置。
【請求項１０】
液体供給手段が、下端が供給位置に連通し上端が開放された供給流路を含んでなり、
供給流路に液体を供給することで液体への重力により連通流路の供給位置に液体を供給するものである、請求項１乃至９のいずれか１に記載の液体への気体溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体への気体溶解装置に関し、より詳細には、水等のような液体に空気等のような気体を接触させることで気体を液体に溶解させるための液体への気体溶解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以前から、液体への気体溶解装置は様々な分野で用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１は、「処理対象となる水にオゾン等の気体を十分に溶解することができる気液溶解装置を提供することを第１の目的とし、この気液溶解装置を用いることで水処理性能を大きく向上することができる水処理システム、及び水処理方法を提供することを第２の目的と」（特許文献１の段落番号０００５）してなされたものであり、その気液溶解装置は、「処理対象水に気体を注入する注入手段と、注入された気体を粉砕して処理対象水中に微細気泡を形成しつつ、当該処理対象水を圧送する加圧手段と、前記加圧手段から圧送された処理対象水を撹拌する第１の反応槽と、前記第１の反応槽から排出された処理対象水を所定時間滞留する第２の反応槽とを備えている」（特許文献１の段落番号０００６）ことによって、「注入された気体を微細気泡にしつつ加圧した後、第１の反応槽でこの処理対象水を撹拌している。これにより、第１の反応槽では、微細気泡のほとんどを処理対象水中に溶解することができる。そして、このような気体が溶解した処理対象水を第２の反応槽内で所定時間滞留すると、気体の溶解が確実になり、注入した気体はこの時点でほぼ完全に溶解する」（特許文献１の段落番号０００７）というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１３８４７号公報（例えば、要約、発明の詳細な説明中の段落番号０００４〜０００７、第１図、第２図等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の気液溶解装置（本発明にいう液体への気体溶解装置）は、注入手段と加圧手段と第１の反応槽と第２の反応槽とを有し構造が複雑であるため、製造や運転保守に要する費用が高額になったり、設置するための広い場所を要するといった問題を生じうる。
そこで、本発明では、構造が簡単であり、かつ気体を液体に効果的に溶解させることができる液体への気体溶解装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の液体への気体溶解装置（以下、「本装置」という）は、上下方向に沿った下端が閉じられた第１流路と、第１流路の上下方向に関し異なる位置である第１上位置と第１下位置とを連通させる連通流路と、連通流路に存する供給位置に液体を供給する液体供給手段と、連通流路に存する抜き出し位置から液体を抜き出す液体抜き出し手段と、第１上位置よりも下方の第１流路の位置である吹き込み位置に気体を吹き込むことで気体が第１流路中の液体内で形成する気泡の上昇力により、第１流路及び連通流路を含む循環流路を液体が循環する循環流を形成する吹き込み手段と、を備えてなり、循環流が吹き込み位置から抜き出し位置を通過した後、さらに供給位置を通過して再び吹き込み位置に戻るものである、液体への気体溶解装置である。
【０００６】
本装置は、第１流路と、連通流路と、液体供給手段と、液体抜き出し手段と、吹き込み手段と、を備えてなる。
第１流路は、上下方向に沿った流路であり、下端が閉じられている（下端を液体が通過できない）。
連通流路は、第１流路に存する第１上位置と第１下位置とを連通させる。第１上位置と第１下位置とは、第１流路の上下方向に関し異なる位置であり、流体（液体、気体）が第１流路に沿って流動する際の第１流路に沿った異なる２つの位置である。
液体供給手段は、連通流路に存する供給位置に液体（気体が溶解されるべき原料となる液体）を供給する。
液体抜き出し手段は、連通流路に存する抜き出し位置から液体を抜き出す。
吹き込み手段は、第１流路に存する位置である吹き込み位置に気体を吹き込む。吹き込み位置は、第１流路に存する位置であって第１上位置よりも下方の位置である。吹き込み手段により第１流路の吹き込み位置に吹き込まれた気体は、第１流路に存する液体内で気泡を形成し、この気泡が吹き込み位置から第１上位置に向かって液体中を上昇する。この吹き込み位置から第１上位置に向かう気泡の上昇力によって、気泡の周囲に存する液体も吹き込み位置から第１上位置に向かいさらに第１上位置から連通流路へ液体が流入することで（その後、連通流路に沿って流動した液体は第１流路の第１下位置に流入する）、第１流路及び連通流路を含む循環流路を液体が循環する循環流が形成される。
【０００７】
そして本装置においては、第１流路及び連通流路を含む循環流路を液体が循環する循環流が、吹き込み位置から抜き出し位置を通過した後、さらに供給位置を通過して再び吹き込み位置に戻るようにされる。これによって液体供給手段により連通流路の供給位置に供給された液体（気体の溶解濃度が小さい液体）は、吹き込み手段により第１流路の吹き込み位置にて吹き込まれた気体に接触することで気体が液体に溶解した後、この気体が溶解した液体は、液体抜き出し手段により連通流路の抜き出し位置から抜き出される（抜き出される液体は循環流を形成する液体の一部であり、残部は供給位置にて供給される液体と合流し再び吹き込み位置に戻る）。即ち、循環流における吹き込み位置、抜き出し位置及び供給位置を上述のように配置することで、気体溶解量の少ない液体供給手段により供給される液体が、吹き込み手段により吹き込まれた気体に接触せずに液体抜き出し手段から抜き出されることを防止又は減少させることができ、それによって気体が十分に溶解した液体を安定的に得ることができる。このように本装置は、第１流路及び連通流路を含む循環流路と、連通流路に液体を供給する液体供給手段と、連通流路から液体を抜き出す液体抜き出し手段と、第１流路に気体を吹き込む吹き込み手段と、を備え、構造が簡単でかつ気体を液体に効果的に溶解させることができる液体への気体溶解装置である。
なお、本装置における液体及び気体は、液体に気体が接触することで気体が液体に溶解するものであれば特に制限されないが、（液体、気体）の例としては、（水、空気）、（水、酸素）、（水、窒素）、（水、二酸化炭素）、（水、塩素）等を例示できる（ここにいう水とは、水を含む液体をいい、純水や精製水のようなもののみならず、海水、汚水、飲料水等も含む。）。
【０００８】
本装置においては、吹き込み手段が、第１流路の第１下位置よりも下方に存する下方空間と第１流路とを気体が通過可能に仕切る仕切り板と、下方空間に気体を圧送する圧送手段と、を有してなるものであってもよい。
こうすることで仕切り板が、第１流路と、第１流路の第１下位置よりも下方に存する下方空間と、を気体が通過可能に仕切る。そして圧送手段が下方空間に気体を圧送するので、下方空間に装入された気体は仕切り板を通過して第１流路へ流入する。このように気体が仕切り板を通過して第１流路へ流入するようにすることで、気体がうまく分散するような仕切り板（例えば、多数の小さな孔を分散させて形成した仕切り板）を用いることで、気体がうまく分散した状態で第１流路へ流入することから、吹き込み手段により吹き込まれた気体に液体が効果的に接触することで気体が十分に溶解した液体を形成することができる。
【０００９】
本装置においては、供給位置において液体供給手段により供給される液体の吐出方向が、循環流の供給位置における流動方向と略一致するものであってもよい。
こうすることで液体供給手段により供給される液体が供給位置において循環流に合流する際、液体供給手段による液体の吐出方向が、循環流の流動方向と略一致するので、液体供給手段による液体の供給を円滑かつ容易に行うことができる。
なお、液体の吐出方向が、循環流の流動方向と略一致するとは、液体の吐出方向を示すベクトルと、循環流の流動方向を示すベクトルと、のなす角が、好ましくは２０度以下であり、より好ましくは１０度以下であり、最も好ましくは５度以下であることをいう。
【００１０】
本装置においては、第１上位置が第１流路の閉じた上端であってもよい。
こうすることで、吹き込み手段により第１流路の吹き込み位置に吹き込まれた気体が形成する気泡とそれに同伴された液体とが第１上位置に達した後、液体が気泡に伴われて第１上位置から連通流路へ液体が円滑に流入することで、第１流路及び連通流路を含む循環流路を液体が循環する円滑な循環流が形成されやすい。この円滑な循環流によって、本装置を容易かつ安定して運転することができ、気体を液体に安定して溶解させることができる。
【００１１】
本装置においては、循環流を形成する液体の上面を開放する開放手段を備えてなるもの（以下、「開放手段具備本装置」という。）であってもよい。
吹き込み手段により吹き込み位置に吹き込まれた気体は、液体内で気泡を形成し、この気泡が吹き込み位置から第１上位置に向かって液体を同伴して上昇することで、第１流路及び連通流路を含む循環流路を液体が循環する循環流が形成される。このため十分な循環流量を得るためには、吹き込み手段により気体を十分吹き込むことを要するが、吹き込まれた気体のうち液体に溶解した気体を除いた液体に溶解しなかった気体は残留する。この残留分の気体がそのまま循環流路に保持されると循環流路の圧力が高くなって本装置の運転が困難になる等の問題が生じうるので、循環流を形成する液体の上面を開放する開放手段を設けることで、液体に溶解しなかった残留分の気体を開放手段から放出するようにしてもよく、そうすれば十分な循環流量を得るために必要な量の気体を自由に吹き込むことができる。
【００１２】
開放手段具備本装置の場合、連通流路が、上下方向に沿って形成され、上端が開放され下端が閉じた第２流路を含んでなり、第２流路の上下方向に関し異なる位置である、上端よりも下方に存する第２上位置と第２下位置とのうち第２上位置が第１上位置に連通すると共に第２下位置が第１下位置に連通し、第２流路の開放された上端が開放手段を形成するもの（以下、「第２流路具備本装置」という。）であってもよい。
こうすることで連通流路が含む第２流路は、上下方向に沿って形成され、上端が開放され下端が閉じられている（下端を液体が通過できない）。そして第２流路には、第２上位置（第２上位置は第２流路の上端よりも下方に存する）と第２下位置とが存しており、第２上位置と第２下位置とは、第２流路の上下方向に関し異なる位置であり、流体（液体、気体）が第２流路に沿って流動する際の第２流路に沿った異なる２つの位置である。第２上位置が第１上位置に連通すると共に第２下位置が第１下位置に連通するようになっているので、吹き込み手段により吹き込まれた気体が形成する気泡が吹き込み位置から第１上位置に向かって液体を同伴して上昇し、第１上位置に達した後、液体が気泡に伴われて第１上位置から第２流路の第２上位置へ流入する。第２流路に流入した液体と気泡との混合流は、一部が気液分離を生じ、気泡を形成していた気体が液体の上面から放出され、さらに第２流路の開放された上端から排気される。このような上端が開放された第２流路を形成すれば（第２流路の開放された上端が開放手段を形成する）、開放手段を格別構成する必要がなく、本装置の構成を簡単にすることができる。
【００１３】
第２流路具備本装置においては、抜き出し位置が第２上位置と第２下位置との間に存するもの（以下、「第２流路抜き出し本装置」という。）であってもよい。
こうすることで第２流路に流入した液体と気泡との混合流を構成していた気泡の一部は、気液分離され消滅するが（該一部を形成していた気体は液体の上面から放出され第２流路の開放された上端から排気される）、該混合流を構成していた気泡の残部は、循環流に伴い第２上位置から第２下位置への方向に液体と一緒に流動する。この第２上位置から第２下位置へ向かう液体と気泡との流動過程における気液接触によって液体にさらに気体が溶解する。このため液体抜き出し手段による液体の抜き出し位置を第２上位置から第２下位置方向に設ける方が、第２上位置から第２下位置への流動過程において更に気体が溶解した液体を抜き出すことができ、気体溶解濃度が高い液体を得ることができる。
なお、第２上位置から第２下位置までの第２流路の流路長をＬ１とし、第２上位置から抜き出し位置までの流路長をＬ２とすると、（Ｌ２／Ｌ１）は好ましくは０．４以上であり、より好ましくは０．５以上であり、最も好ましくは０．６以上である（無論、上限値は１である）。
【００１４】
第２流路抜き出し本装置の場合、連通流路が、第２下位置と第１下位置とを連通させる下連通流路を含んでなり、供給位置が第２下位置と第１下位置との間に存するものであってもよい。
こうすることで、連通流路が含む下連通流路が、第２下位置と第１下位置とを連通させ、供給位置が第２下位置と第１下位置との間に存するので、第２上位置と第２下位置との間に存する抜き出し位置と、第２下位置と第１下位置との間に存する供給位置と、の両位置を十分離すことができ、気体溶解量の少ない液体供給手段により供給位置に供給される液体が、吹き込み手段により吹き込まれた気体に接触せずに液体抜き出し手段により抜き出し位置から抜き出されることを効果的に防止又は減少させることができ、それによって気体が十分に溶解した液体を一層安定的に得ることができる。
なお、第２下位置から第１下位置までの下連通流路の流路長をＬ３とし、第２下位置から供給位置までの流路長をＬ４とすると、（Ｌ４／Ｌ３）は好ましくは０．１以上であり、より好ましくは０．２以上であり、最も好ましくは０．３以上である（無論、上限値は１である）。
【００１５】
本装置においては、液体抜き出し手段が、下端が抜き出し位置に連通し上端が開放された抜き出し流路を含んでなり、抜き出し流路内の液体が抜き出し流路の上端から溢流することで、液体を抜き出すものであってもよい。
こうすることで抜き出し流路の上端を液体が越えれば、液体が抜き出し流路の上端から溢流して抜き出されるので、液体の抜き出し量を制御する等の格別の手段を講じることなく、循環流路内の圧力をある範囲内にて保持するよう液体を抜き出すことができる。なお、抜き出し流路の上端は、循環流路内の液体上面よりも低すぎると循環流路中の循環流がうまく形成できなくなるし、あまり高いと循環流路中の圧力が高くなりすぎるので、これら両者を両立する程度の高さにされればよい。
【００１６】
本装置においては、液体供給手段が、下端が供給位置に連通し上端が開放された供給流路を含んでなり、供給流路に液体を供給することで液体への重力により連通流路の供給位置に液体を供給するものであってもよい。
こうすることで供給流路に液体を供給することで、液体への重力（液高）により連通流路の供給位置に液体が供給されるので、供給位置へ液体を圧送するための格別の手段（例えば、ポンプ）を要さない。なお、供給流路の上端は、循環流路内の液体上面よりも低いと液体を供給するための液高が確保できないし、あまり高いと循環流路中の圧力が高くなりすぎるので、これら両者を両立する程度の高さにされればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る気体溶解装置（本装置）を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。しかしながら、これらによって本発明は何ら制限されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る気体溶解装置（本装置）１を示す概念図である。図１を参照して、本装置１について説明する。
本装置１は、大まかには、第１パイプ１１と、第２パイプ２１と、第３パイプ３１と、第４パイプ４１と、原料水注水部５１と、気体溶解水抜き出し部７１と、分散板６１と、を備えてなる。ここでは本装置１は、海からポンプ５７により汲み上げられ圧送された海水を受け入れ、圧縮機６４（コンプレッサー）によって加圧された空気とこの海水とを接触させることで、水中の溶存酸素濃度を高めた処理水を生成させるためのものである。なお、ここでは溶存酸素濃度を高めた処理水は、魚（具体的には、ヒラメ）の養殖に用いるものである。
【００２０】
第１パイプ１１、第２パイプ２１、第３パイプ３１及び第４パイプ４１は、いずれも同じ内径（具体的には、内径１０７ｍｍ）の円筒状のプラスチックパイプにより形成されており、第１パイプ１１（長さ約１６００ｍｍ）及び第２パイプ２１（長さ約１９００ｍｍ）はいずれも鉛直方向に向かって立設されており、第３パイプ３１（長さ約２３０ｍｍ）及び第４パイプ４１（長さ約２３０ｍｍ）はいずれも水平方向に向かって配設されている（図中、鉛直方向を矢印Ａにて示し、水平方向を矢印Ｂにて示している。）。第１パイプ１１、第２パイプ２１、第３パイプ３１及び第４パイプ４１の中心軸（各パイプの内部空間１１ｃ、２１ｃ、３１ｃ、４１ｃが形成する円柱形状の中心軸）は一平面に属し（該一平面による断面を図１は示している）、第１パイプ１１及び第２パイプ２１の中心軸は互いに略平行であり、第３パイプ３１及び第４パイプ４１の中心軸は互いに略平行であり、そして第１パイプ１１及び第２パイプ２１の中心軸（ここでは鉛直）と第３パイプ３１及び第４パイプ４１の中心軸（ここでは水平）とは略垂直に交わるように各パイプ１１、２１、３１、４１は配設されている。
【００２１】
第１パイプ１１の内部空間１１ｃの上端と第３パイプ３１の内部空間３１ｃの一端とが連通するよう第１パイプ１１と第３パイプ３１とが接続されている（なお、第１パイプ１１の上端と下端とは閉じられている）。第１パイプ１１の内部空間１１ｃの下端近傍と第４パイプ４１の内部空間４１ｃの一端とが連通するよう第１パイプ１１と第４パイプ４１とが接続されている。
第１パイプ１１の内部空間１１ｃのうち第４パイプ４１の内部空間４１ｃの一端が連通する位置よりも下側に分散板６１が配設されている。分散板６１は、両主表面（上面、下面）が円形をなす円盤状のプラスチック製の板状部材（厚み約３ｍｍ）によって形成されており、分散板６１の外周縁は第１パイプ１１の内周面に液密的かつ気密的に取り付けられている。分散板６１には上面と下面とを連通させる貫通孔が多数穿設されている。具体的には、分散板６１の上面に７ｍｍ間隔で形成された縦平行線と、分散板６１の上面に縦平行線と垂直に交わる７ｍｍ間隔で形成された横平行線と、を考え、その縦平行線と横平行線との交点それぞれを中心とする直径３．５ｍｍの円形の貫通孔を上面から下面に向けて穿設している。
第１パイプ１１の内部空間１１ｃのうち分散板６１の下方（第１パイプ１１の閉じた下端と分散板６１下面との間）には、気体室６５が形成されている。圧縮機６４によって加圧された空気が流量制御弁６６により流量制御され気体室６５に導入されることで、気体室６５に導入された加圧空気は分散板６１の前記した多数の貫通孔を経て水９１中に小さな気泡８１を形成する。
【００２２】
第２パイプ２１は、上端が第１パイプ１１上端よりも高い位置（ここでは第２パイプ２１上端は第１パイプ１１上端よりも約３００ｍｍ高い）において外部１０１に開放されており、第２パイプ２１下端は第１パイプ１１下端とほぼ同じ高さで閉じられている。第２パイプ２１の内部空間２１ｃの下端近傍と第４パイプ４１の内部空間４１ｃの他端とが連通するよう第２パイプ２１と第４パイプ４１とが接続されている。第２パイプ２１の内部空間２１ｃのうち上端寄り（少なくとも第４パイプ４１の内部空間４１ｃと連通する位置よりも上方）と第３パイプ３１の内部空間３１ｃの他端とが連通するよう第２パイプ２１と第３パイプ３１とが接続されている。
第２パイプ２１の内部空間２１ｃのうち、第４パイプ４１の内部空間４１ｃと連通する位置と、第３パイプ３１の内部空間３１ｃと連通する位置と、の間には、後述する気体溶解水抜き出し部７１への水９１の抜出口２４が形成されている。
また、ここでは後述の原料水注水部５１が有する注水パイプ５３の先端５３ａが第４パイプ４１の内部空間４１ｃに位置するよう、注水パイプ５３が第２パイプ２１内部を通過している（無論、注水パイプ５３が第２パイプ２１の壁を貫通する部分Ｃは液密的に取り付けられている）。
【００２３】
原料水注水部５１は、前述の通り、海からポンプ５７により汲み上げられ流量制御弁５８により流量制御された海水を第４パイプ４１の内部空間４１ｃに注入するものである。原料水注水部５１は、大まかには、上端が開放された原料水保持パイプ５５と、原料水保持パイプ５５の下端に基端が連通するように取り付けられた注水パイプ５３と、を含んでなる。原料水保持パイプ５５は、ほぼ鉛直方向に立設された真っ直ぐな円筒形状のパイプにより形成されており、開放された上端には、流量制御弁５８により流量制御された海水を受け入れる。原料水保持パイプ５５に受け入れられた海水は、その液高による圧力により注水パイプ５３に送られ、注水パイプ５３の先端５３ａから第４パイプ４１の内部空間４１ｃに注入される。なお、注水パイプ５３の先端５３ａからの水の注入方向は、第２パイプ２１側から第１パイプ１１側に向かう方向（図１中、矢印Ｄ方向。ここでは第４パイプ４１の中心軸と略平行方向である。さらに、先端５３ａは第４パイプ４１の中心軸上にほぼ存している。）であり、第４パイプ４１の内部空間４１ｃを水９１が流動する方向と略一致しているので、円滑な注入ができる（第４パイプ４１内部空間４１ｃの水９１の流動が、注水パイプ５３の先端５３ａから水を吸い出すよう作用する）。
【００２４】
気体溶解水抜き出し部７１は、分散板６１の多数の貫通孔から生じる小さな気泡８１と接触することで空気が溶解した水９１を抜き出すためのものであり、大まかには、第２パイプ２１に形成された抜出口２４に一端が連通するように取り付けられた抜き出しパイプ７３と、抜き出しパイプ７３の他端に下端が連通するように取り付けられた縦パイプ７５（ここではほぼ鉛直方向に立設された真っ直ぐな円筒形状のパイプ）と、縦パイプ７５の開放された上端の近傍に取り付けられた横パイプ７７と、を含んでなる。
第２パイプ２１の抜出口２４から抜き出しパイプ７３に流出した水９１は、縦パイプ７５の下端から上方向に上昇し、横パイプ７７から溢流する（図１中、矢印Ｅ）。この溢流した水は、空気の小さな多数の気泡８１と接触することで空気が十分に溶解しており、魚の養殖等に好適に用いることができる。
【００２５】
本装置１の運転方法を簡単に説明する。
予め、海からポンプ５７により海水を汲み上げ、原料水注水部５１を経て第４パイプ４１内部空間４１ｃに注入して、第１パイプ１１の内部空間１１ｃのうち分散板６１上面よりも上側に存する上側内部空間１１ｃｄ、第２パイプ２１の内部空間２１ｃ、第３パイプ３１の内部空間３１ｃ及び第４パイプ４１の内部空間４１ｃが図１に示した程度に水９１（ここでは海水）により満たされるようにする。
そして、圧縮機６４を起動し、加圧空気を流量制御弁６６により流量制御しつつ気体室６５に導入する。これにより、気体室６５に導入された加圧空気は分散板６１の多数の貫通孔を経て水９１中で小さな多数の気泡８１を形成する。この水９１中の小さな多数の気泡８１は水９１中を上昇する。気泡８１の水９１中の上昇により、第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄに存する水９１を上方（第３パイプ３１側）へ移動させると共に、気泡８１と水９１との接触により気泡８１をなす空気が水９１へ溶解する（水９１の溶存酸素増加をもたらす）。
【００２６】
第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄ上端に達した水９１と気泡８１との混合物は、第３パイプ３１の内部空間３１ｃを一端から他端へと流動し、第２パイプ２１内部空間２１ｃへと流入する。第２パイプ２１内部空間２１ｃへ流入した該混合物は、一部が気液分離され、分離された気泡８１をなしていた空気が第２パイプ２１の開放された上端から排気される。該混合物のうち、気液分離されなかった気泡８１と水９１とは、気泡８１を同伴しつつ第２パイプ２１内部空間２１ｃを下方（第４パイプ４１側）へと流動する（第２パイプ２１内部空間２１ｃを下方へ流動する水９１に同伴される気泡８１は微細な気泡（水へ溶解しやすい）が多く、この下方への流動過程によって、更に水９１へ空気が溶解する（更なる溶存酸素濃度の上昇をもたらす）。
第２パイプ２１の抜出口２４の位置に達した水９１（十分に空気が溶解している）は、一部が抜き出しパイプ７３に流出し、この抜き出しパイプ７３に流出した水９１は縦パイプ７５の下端から上方向に上昇し、横パイプ７７から溢流し、魚の養殖等の用途に供される。抜き出しパイプ７３に流出しなかった残部の水９１はさらに第２パイプ２１内部空間２１ｃを下方へ流動し、第４パイプ４１の内部空間４１ｃを他端から一端へと流動する。この第４パイプ４１の内部空間４１ｃを他端から一端へ水９１が流動する際、注水パイプ５３の先端５３ａから噴出する原料水（溶存酸素低）と合流し混合される。
そして、第４パイプ４１の内部空間４１ｃの一端から第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄに流入した水９１は、前述の通り、分散板６１の多数の貫通孔から生じる小さな多数の気泡８１と接触することで水９１に空気が溶解すると共に、気泡８１の上昇により第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄを上方へ移動する。以下、この動作が繰り返される。
【００２７】
以上の通り、本装置１においては、原料水注水部５１により注水パイプ５３の先端５３ａから注入された原料水が、第４パイプ４１の内部空間４１ｃの他端から一端へ移動する水９１と混合され、この混合水が第１パイプ１１上側内部空間１１ｃｄに流入し、第１パイプ１１上側内部空間１１ｃｄにて分散板６１からの小さな多数の気泡８１と接触することで空気が溶解すると共に、気泡８１の上昇に伴って第１パイプ１１上側内部空間１１ｃｄを上方へ移動する。この気泡８１による第１パイプ１１上側内部空間１１ｃｄの水９１の上昇によって、水９１が第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄ（上昇流）、第３パイプ３１の内部空間３１ｃ（水平流）、第２パイプ２１の内部空間２１ｃ（下降流）、第４パイプ４１の内部空間４１ｃ（水平流）、第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄ（上昇流）、第３パイプ３１の内部空間３１ｃ（水平流）・・・・という循環流を格別の流動装置を用いることなく形成することができる。そして、該循環流中で水９１中の溶存酸素濃度がほぼ最高となる位置であると共に、原料水注水部５１からの原料水（溶存酸素濃度が低い）が混じり合わない位置に設けられた抜出口２４から水９１を抜き出すことで、安定して高溶存酸素濃度の水を製造できる。
加えて、本装置１においては、原料水注水部５１の流量制御弁５８により原料水供給量を流量制御することで、その供給量に等しい量の水９１が気体溶解水抜き出し部７１の横パイプ７７から溢流し抜き出されるので、抜き出し量を制御するための別個の手段を要することなく安定して運転することができる。
即ち、本装置１は、上述のような簡単な構造の装置において、原料水注水部５１への流量制御弁５８と、加圧空気の流量制御弁６６と、を管理することで、高い溶存酸素濃度の水を安定的かつ安価に製造できることに加え、原料水注水部５１への流量制御弁５８と、加圧空気の流量制御弁６６と、を制御することで、任意の溶存酸素濃度の水を造り出すことが出来る。
【００２８】
以上説明したように、本装置１は、上下方向に沿った下端が閉じられた第１流路（ここでは第１パイプ１１の内部空間１１ｃのうち分散板６１上面よりも上側に存する上側内部空間１１ｃｄ）と、第１流路（第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄ）の上下方向に関し異なる位置である第１上位置Ｐ１ａと第１下位置Ｐ１ｂとを連通させる連通流路（ここでは第３パイプ３１の内部空間３１ｃ、第２パイプ２１の内部空間２１ｃ、第４パイプ４１の内部空間４１ｃを含んでなる。）と、連通流路（第３パイプ３１の内部空間３１ｃ、第２パイプ２１の内部空間２１ｃ、第４パイプ４１の内部空間４１ｃ）に存する供給位置（注水パイプ５３の先端５３ａが存する位置）に液体（ここでは水）を供給する液体供給手段（ここでは原料水注水部５１）と、連通流路（第３パイプ３１の内部空間３１ｃ、第２パイプ２１の内部空間２１ｃ、第４パイプ４１の内部空間４１ｃ）に存する抜き出し位置（抜出口２４の位置）から液体（水）を抜き出す液体抜き出し手段（ここでは気体溶解水抜き出し部７１）と、第１上位置Ｐ１ａよりも下方の第１流路（第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄ）の位置である吹き込み位置（ここでは分散板６１の上面の位置）に気体（ここでは空気）を吹き込むことで気体（空気）が第１流路（第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄ）中の液体（水９１）内で形成する気泡８１の上昇力により、第１流路（第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄ）及び連通流路（第３パイプ３１の内部空間３１ｃ、第２パイプ２１の内部空間２１ｃ、第４パイプ４１の内部空間４１ｃ）を含む循環流路（第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄ、第３パイプ３１の内部空間３１ｃ、第２パイプ２１の内部空間２１ｃ、第４パイプ４１の内部空間４１ｃ）を液体（水）が循環する循環流を形成する吹き込み手段（ここでは圧縮機６４、流量制御弁６６、気体室６５、分散板６１を含んで形成されている）と、を備えてなり、循環流が吹き込み位置（分散板６１の上面の位置）から抜き出し位置（抜出口２４の位置）を通過した後、さらに供給位置（注水パイプ５３先端５３ａの位置）を通過して再び吹き込み位置（分散板６１の上面の位置）に戻るものである、液体（水）への気体（空気）溶解装置である。なお、上下方向に沿った第１流路とは、図１に示すような鉛直上下方向にまっすぐのびるような流路のみならず、流路に沿って流体（液体、気体）が流動する際の変位に応じて流体の高さが単調関数（例えば、単調増加）になるものであればよい。
【００２９】
本装置１においては、吹き込み手段（圧縮機６４、流量制御弁６６、気体室６５、分散板６１を含む）が、第１流路（第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄ）の第１下位置Ｐ１ｂよりも下方に存する下方空間（気体室６５）と第１流路（第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄ）とを気体（空気）が通過可能に仕切る仕切り板（分散板６１）と、下方空間（気体室６５）に気体（空気）を圧送する圧送手段（圧縮機６４、流量制御弁６６）と、を有してなる。
本装置１においては、供給位置（注水パイプ５３先端５３ａの位置）において液体供給手段（原料水注水部５１）により供給される液体（水）の吐出方向が、循環流の供給位置（注水パイプ５３先端５３ａの位置）における流動方向と略一致するものである。
本装置１においては、第１上位置Ｐ１ａが第１流路（第１パイプ１１の上側内部空間１１ｃｄ）の閉じた上端である。
【００３０】
本装置１においては、循環流を形成する液体（水）の上面を開放する開放手段（ここでは第２パイプ２１の内部空間２１ｃの開放された上端）を備えてなる。
本装置１においては、連通流路（第３パイプ３１の内部空間３１ｃ、第２パイプ２１の内部空間２１ｃ、第４パイプ４１の内部空間４１ｃ）が、上下方向に沿って形成され、上端が開放され下端が閉じた第２流路（第２パイプ２１の内部空間２１ｃ）を含んでなり、第２流路（第２パイプ２１の内部空間２１ｃ）の上下方向に関し異なる位置である、上端よりも下方に存する第２上位置Ｐ２ａと第２下位置Ｐ２ｂとのうち第２上位置Ｐ２ａが第１上位置Ｐ１ａに連通すると共に第２下位置Ｐ２ｂが第１下位置Ｐ１ｂに連通し、第２流路（第２パイプ２１の内部空間２１ｃ）の開放された上端が開放手段を形成するものである。なお、上下方向に沿った第２流路とは、図１に示すような鉛直上下方向にまっすぐのびるような流路のみならず、流路に沿って流体（液体、気体）が流動する際の変位に応じて流体の高さが単調関数（例えば、単調減少）になるものであればよい。
【００３１】
本装置１においては、抜き出し位置（抜出口２４の位置）が第２上位置Ｐ２ａと第２下位置Ｐ２ｂとの間に存するものである。
本装置１においては、連通流路（第３パイプ３１の内部空間３１ｃ、第２パイプ２１の内部空間２１ｃ、第４パイプ４１の内部空間４１ｃ）が、第２下位置Ｐ２ｂと第１下位置Ｐ１ｂとを連通させる下連通流路（第４パイプ４１の内部空間４１ｃ）を含んでなり、供給位置（注水パイプ５３先端５３ａの位置）が第２下位置Ｐ２ｂと第１下位置Ｐ１ｂとの間に存するものである。
本装置１においては、液体抜き出し手段（気体溶解水抜き出し部７１）が、下端が抜き出し位置（抜出口２４の位置）に連通し上端が開放された抜き出し流路（縦パイプ７５の内部空間のうち横パイプ７７が取り付けられた位置よりも下方に存する部分）を含んでなり、抜き出し流路（縦パイプ７５の内部空間のうち横パイプ７７が取り付けられた位置よりも下方に存する部分）内の液体（水９１）が抜き出し流路（縦パイプ７５の内部空間のうち横パイプ７７が取り付けられた位置よりも下方に存する部分）の上端から溢流することで（横パイプ７７に向けて流出する）、液体（水）を抜き出すものである。
本装置１においては、液体供給手段（原料水注水部５１）が、下端が供給位置（注水パイプ５３先端５３ａの位置）に連通し上端が開放された供給流路（原料水保持パイプ５５の内部空間）を含んでなり、供給流路（原料水保持パイプ５５の内部空間）に液体（水）を供給することで液体（水）への重力により連通流路（第３パイプ３１の内部空間３１ｃ、第２パイプ２１の内部空間２１ｃ、第４パイプ４１の内部空間４１ｃ）の供給位置（注水パイプ５３先端５３ａの位置）に液体（水）を供給するものである。
【符号の説明】
【００３２】
１                本装置
１１                第１パイプ
１１ｃ              内部空間
１１ｃｄ            上側内部空間
２１                第２パイプ
２１ｃ              内部空間
２４                抜出口
３１                第３パイプ
３１ｃ              内部空間
４１                第４パイプ
４１ｃ              内部空間
５１                原料水注水部
５３                注水パイプ
５３ａ              先端
５５                原料水保持パイプ
５７                ポンプ
５８                流量制御弁
６１                分散板
６４                圧縮機
６５                気体室
６６                流量制御弁
７１                気体溶解水抜き出し部
７３                抜き出しパイプ
７５                縦パイプ
７７                横パイプ
８１                気泡
９１                水
１０１                外部
【図１】
2014004554.tif 000003