(57)【要約】【課題】  効率が良く、地球環境にやさしい気体溶解装置を実現する。【解決手段】  密閉タンクに液体を供給する液体供給手段と、前記密閉タンクに気体を供給する気体供給手段と、前記密閉タンク内の気体溶解液を放出する液体放出手段と、前記密閉タンク内の気体を放出する気体放出手段とからなるユニットを複数有し、前段のユニットの前記液体放出手段を後段のユニットの前記液体供給手段に接続し後段のユニットの前記気体放出手段を前段のユニットの前記気体供給手段に接続し且つ最終ユニットの気体供給手段に所定の気体を供給するように構成したことを特徴とする気体溶解装置である。【選択図】                    図１
2006055774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉タンクに液体を供給する液体供給手段と、
前記密閉タンクに気体を供給する気体供給手段と、
前記密閉タンク内の気体溶解液を放出する液体放出手段と、
前記密閉タンク内の気体を放出する気体放出手段と
からなるユニットを複数有し、
前段のユニットの前記液体放出手段を後段のユニットの前記液体供給手段に接続し後段のユニットの前記気体放出手段を前段のユニットの前記気体供給手段に接続し
且つ最終ユニットの気体供給手段に所定の気体を供給するように構成したことを特徴とする気体溶解装置。
【請求項２】
前記液体供給手段から供給される前記液体に衝突するように前記密閉タンク内に配置された邪魔板
を具備した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】
前記密閉タンクの下部に且つ流入する前記液体が前記密閉タンク内で渦を巻くように配接された液体供給手段
を具備したことを特徴とする請求項１記載の気体溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、効率が良く、地球環境にやさしい気体溶解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気体溶解装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２０７１６２号公報
【０００４】
半導体プロセスではオゾンなどの気体を水などの液体中に溶解させ、機能水として使用している。
また、排水処理施設や汚れた河川・湖沼等においては、予め空気や酸素等の気体を溶解した水を水中に放出することにより水中の溶存酸素量を増大させて、微生物の活動を活発にして汚水の浄化を行う装置が知られている。
【０００５】
図６は従来より一般に使用されている従来例の構成説明図で、特開平１１−２０７１６２号公報に記載されている。。
図において、１は気密に加工された密閉タンクであり、気体を溶解すべき水が例えば８分目程度注入されている。
【０００６】
この密閉タンクの近傍には図では省略するが空気や酸素などを供給するためのポンプや気体ボンベ、ガス発生装置などの気体供給手段が配置されている。
２はノズルであり、このノズルの先端は密閉タンク１の外周付近に設けられ接線方向に沿って水面に対して斜め上方から水面に出射するように配置されている。
【０００７】
３は液体供給手段として機能するポンプであり、例えばストップ弁５を介して湖や河川６等から水を汲み上げて、ノズル２から密閉タンク１内に水を供給する。
４は調節弁であり、通常は開とされて密閉タンク内で気体が溶解された水を浄化すべき場所に放出するが、密閉タンク１内の水が所定レベル位置以下になった場合は開閉度を調節して水位を調整したり、気体調節弁７を閉として気体の供給を停止させることによって水位調整を行なう。
【０００８】
５は水の供給を停止するためのストップ弁である。
なお、図では省略するが密閉タンクには密閉タンク内の水量を測定するためのレベル計や密閉タンク１内の圧力を測定するための圧力計が取付けられている。
【０００９】
上記の構成において密閉タンク１の上方に所定の圧力に加圧された気体（例えば酸素，オゾン）が導入される。
気体の圧力が高いと水位が下降し、水は予め設定した水位以下になるが、その場合は所定の圧力レベルになるように気体調節弁７で気体の圧力を調節したり、液体調節弁４を調節して水位を制御する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような装置においては、供給された気体が十分に液体に溶解されることは、なかなか難しい。
また、供給された気体が、有害な気体である場合に、供給された気体が十分に液体に溶解されることは、なかなか難しいので、気体が放出された場合に、濃度が高い状態で放出されることになり、環境の悪化を招く。
【００１１】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、気体の溶解効率が良く、地球環境にやさしい気体溶解装置を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】
【００１２】
このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の気体溶解装置においては、
密閉タンクに液体を供給する液体供給手段と、前記密閉タンクに気体を供給する気体供給手段と、前記密閉タンク内の気体溶解液を放出する液体放出手段と、前記密閉タンク内の気体を放出する気体放出手段とからなるユニットを複数有し、前段のユニットの前記液体放出手段を後段のユニットの前記液体供給手段に接続し後段のユニットの前記気体放出手段を前段のユニットの前記気体供給手段に接続し且つ最終ユニットの気体供給手段に所定の気体を供給するように構成したことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項２においては、請求項１記載の気体溶解装置において、
前記液体供給手段から供給される前記液体に衝突するように前記密閉タンク内に配置された邪魔板を具備したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３においては、請求項１記載の気体溶解装置において、
前記密閉タンクの下部に且つ流入する前記液体が前記密閉タンク内で渦を巻くように配接された液体供給手段を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、次のような効果がある。
密閉タンクを直列に配置するようにして、第１のユニットの前記液体放出手段を第２のユニットの前記液体供給手段に接続し第２のユニットの前記気体放出手段を第１のユニットの前記気体供給手段に供給し、第２のユニットの前記液体放出手段を第３のユニットの前記液体供給手段に接続し第３のユニットの前記気体放出手段を第２のユニットの前記気体供給手段に供給し、以下順次同様に供給するようにし、且つ最終ユニットの気体供給手段に所定の気体を供給するようにしたので、供給された気体が十分に溶解されるので、供給気体の使用効率が良く、濃度の高い気体溶解液を供給できる気体溶解装置が得られる。
【００１６】
また、供給された気体が、有害な気体であっても、最終的には極めて濃度が低い気体が最終の密閉タンクに残留することになる為、この除害装置は小さくても良く、また直接大気中に放出したとしても害が少なくて済み、地球環境にやさしい気体溶解装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図である。
図において、第１のユニット１０ａは、液体供給手段１１ａ，密閉タンク１２ａ，エジェクタ１４ａ，気体供給手段１５ａと液体放出手段１６ａと気体放出手段１７ａとを有する。
【００１８】
液体供給手段１１ａは密閉タンク１２ａに液体を供給する。
この場合は、ポンプ１３が液体供給手段１１ａに液体を供給する。
エジェクタ１４ａは、液体供給手段１１ａの途中に設けられている。
【００１９】
気体供給手段１５ａは、気体を密閉タンク１２ａに供給する。この場合は、エジェクタ１４ａと液体供給手段１１ａの一部分とが利用され、実質的に気体供給手段１５ａが構成されている。
液体放出手段１６ａは、密閉タンク１２ａの気体溶解水を放出する。
気体放出手段１７ａは、密閉タンク１２ａ内の未溶解気体を放出する。
【００２０】
次に、第２のユニット１０ｂは、液体供給手段１１ｂ，密閉タンク１２ｂ，エジェクタ１４ｂ，気体供給手段１５ｂと液体放出手段１６ｂと気体放出手段１７ｂとを有する。
液体供給手段１１ｂは密閉タンク１２ｂに液体を供給する。
エジェクタ１４ｂは、液体供給手段１１ｂの途中に設けられている。
【００２１】
気体供給手段１５ｂは、気体を密閉タンク１２ｂに供給する。この場合は、エジェクタ１４ｂと液体供給手段１１ｂの一部分とが利用され、実質的に気体供給手段１５ｂが構成されている。
液体放出手段１６ｂは、密閉タンク１２ｂの気体溶解水を放出する。
気体放出手段１７ｂは、密閉タンク１２ｂ内の未溶解気体を放出する。
【００２２】
そして、第１のユニットの液体放出手段１６ａを第２のユニットの液体供給手段１１ｂに接続し、第２のユニットの気体放出手段１７ｂを第１のユニットの気体供給手段１５ａに接続する。この場合は、エジェクタ１４ａに供給する。
そして、最終ユニットである第２のユニットの気体供給手段１５ｂに所定の気体αを供給する。
【００２３】
なお、この場合、請求項１に記載された、前段のユニットには第１のユニット１０ａが相当し、後段のユニットには第２のユニット１０ｂが相当する。
次に、最終のユニットには第２のユニット１０ｂが相当する。
【００２４】
以上の構成において、供給気体αは、エジェクタ１４ｂから供給され、密閉タンク１２ｂ内で液体に溶解され、液体に溶解され残った供給気体αは、密閉タンク１２ｂの上部に残留する。
【００２５】
この密閉タンク１２ｂの上部に残留した気体αは、密閉タンク１２ａ内で液体に溶解され、液体に溶解され残った供給気体αは、密閉タンク１２ａの上部に残留する。
このようにして、密閉タンク１２ｂの上部に残留した供給気体αは、密閉タンク１２ａ内の液体に溶解され、最終的には極めて濃度が低い気体が最初の密閉タンク１２ａに残留する。
【００２６】
この結果、密閉タンク１２ａ，１２ｂを直列に配置すると共に、第２のユニット１０ｂの密閉タンク１２ｂの上部に溶解せずに残留する気体を、第１のユニット１０ａの気体供給手段１５ａに供給するようにした。
【００２７】
従って、供給された気体αは、密閉タンク１２ｂ，次に、密閉タンク１２ａで液体中に溶解する。このようにして、供給された気体αが十分に溶解されるので、供給気体αの使用効率が良く、また、溶解濃度の高い気体溶解液を供給得きる気体溶解装置が得られる。
【００２８】
また、供給された気体αが、有害な気体であっても、最終的には極めて濃度が低い気体が最初の密閉タンク１２ａに残留することになる為、この除害装置は小さくても良く、また直接大気中に放出したとしても害が少なくて済み、地球環境にやさしい気体溶解装置が得られる。
【００２９】
図２は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
図において、第１のユニット１０ａは、液体供給手段１１ａ，密閉タンク１２ａ，エジェクタ１４ａ，気体供給手段１５ａと液体放出手段１６ａと気体放出手段１７ａとを有する。
【００３０】
液体供給手段１１ａは密閉タンク１２ａに液体を供給する。
この場合は、ポンプ１３が液体供給手段１１ａに液体を供給する。
エジェクタ１４ａは、液体供給手段１１ａの途中に設けられている。
【００３１】
気体供給手段１５ａは、気体を密閉タンク１２ａに供給する。この場合は、エジェクタ１４ａと液体供給手段１１ａの一部分とが利用され、実質的に気体供給手段１５ａが構成されている。
液体放出手段１６ａは、密閉タンク１２ａの気体溶解水を放出する。
気体放出手段１７ａは、密閉タンク１２ａ内の未溶解気体を放出する。
【００３２】
次に、第２のユニット１０ｂは、液体供給手段１１ｂ，密閉タンク１２ｂ，エジェクタ１４ｂ，気体供給手段１５ｂと液体放出手段１６ｂと気体放出手段１７ｂとを有する。
液体供給手段１１ｂは密閉タンク１２ｂに液体を供給する。
エジェクタ１４ｂは、液体供給手段１１ｂの途中に設けられている。
【００３３】
気体供給手段１５ｂは、気体を密閉タンク１２ｂに供給する。この場合は、エジェクタ１４ｂと液体供給手段１１ｂの一部分とが利用され、実質的に気体供給手段１５ｂが構成されている。
液体放出手段１６ｂは、密閉タンク１２ｂの気体溶解水を放出する。
気体放出手段１７ｂは、密閉タンク１２ｂ内の未溶解気体を放出する。
【００３４】
次に、第３のユニット１０ｃは、液体供給手段１１ｃ，密閉タンク１２ｃ，エジェクタ１４ｃ，気体供給手段１５ｃと液体放出手段１６ｃと気体放出手段１７ｃとを有する。
液体供給手段１１ｃは密閉タンク１２ｃに液体を供給する。
エジェクタ１４ｃは、液体供給手段１１ｃの途中に設けられている。
【００３５】
気体供給手段１５ｃは、気体を密閉タンク１２ｃに供給する。この場合は、エジェクタ１４ｃと液体供給手段１１ｃの一部分とが利用され、実質的に気体供給手段１５ｃが構成されている。
液体放出手段１６ｃは、密閉タンク１２ｃの気体溶解水を放出する。
気体放出手段１７ｃは、密閉タンク１２ｃ内の未溶解気体を放出する。
【００３６】
そして、第１のユニットの液体放出手段１６ａを第２のユニットの液体供給手段１１ｂに接続し、第２のユニットの気体放出手段１７ｂを第１のユニットの気体供給手段１５ａに供給する。この場合は、エジェクタ１４ａに供給する。
そして、第２のユニットの液体放出手段１６ｂを、第３のユニットの液体供給手段１１ｃに接続し、第３のユニットの気体放出手段１７ｃを第２のユニットの気体供給手段１５ｂに供給しする。この場合は、エジェクタ１４ｂに供給する。
そして、最終ユニットである第３のユニットの気体供給手段１５ｃに所定の気体αを供給する。
【００３７】
なお、この場合、請求項１に記載された、前段のユニットに第１のユニット１０ａが相当するとすれば、後段のユニットには第２のユニット１０ｂが相当する。
また、前段のユニットに第２のユニット１０ｂが相当するとすれば、後段のユニットには第３のユニット１０ｃが相当する。
また、最終のユニットには第３のユニット１０ｃが相当する。
【００３８】
以上の構成において、気体αは、エジェクタ１４ｃから供給され、密閉タンク１２ｃ内で液体に溶解され、液体に溶解され残った気体αは、密閉タンク１２ｃの上部に残留する。
【００３９】
この密閉タンク１２ｃの上部に残留した気体αは、密閉タンク１２ｂ内で液体に溶解され、液体に溶解され残った気体αは、密閉タンク１２ｂの上部に残留する。
この密閉タンク１２ｂの上部に残留した供給気体αは、密閉タンク１２ａ内で液体に溶解され、液体に溶解され残った供給気体αは、密閉タンク１２ａの上部に残留する。
【００４０】
このようにして、密閉タンク１２ｃの上部に残留した供給気体αは、密閉タンク１２ｂ，１２ａ内の液体に溶解され、最終的には極めて濃度が低い気体が最初の密閉タンク１２ａに残留する。
【００４１】
この結果、密閉タンク１２ａ，１２ｂ，１２ｃを直列に配置すると共に、第３のユニット１０ｃの密閉タンク１２ｃの上部に溶解せずに残留する気体を、第２のユニット１０ｂの気体供給手段１５ｂに供給するようにし、第２のユニット１０ｂの密閉タンク１２ｂの上部に溶解せずに残留する気体を、第１のユニット１０ａの気体供給手段１５ａに供給するようにした。
【００４２】
従って、供給された気体αは、密閉タンク１２ｃ、次に、密閉タンク１２ｂ，次に、密閉タンク１２ａで液体中に溶解する。このようにして、供給された気体αが十分に溶解されるので、供給気体αの使用効率が良く、また、溶解濃度の高い気体溶解水を供給できる気体溶解装置が得られる。
【００４３】
即ち、第１のユニット１０ａに供給される液体は、未だ殆ど気体αが溶解していないため、濃度が薄い気体αが供給されても、十分に溶解が行われる。
第２のユニット１０ｂに供給される液体には、気体αがある程度溶解しているが、供給される気体αは未だ濃度が高いために、気体αが行われる。
【００４４】
従って、気体αの溶解効率が高く、かつ、気体αの溶解濃度が高い気体溶解液水を得ることが出来る。
要するに、液体と気体αが対向している構成になっていることが特徴である。
【００４５】
また、供給された気体αが、有害な気体であっても、最終的には極めて濃度が低い気体が最初の密閉タンク１２ａに残留することになる為、この除害装置は小さくても良く、また直接大気中に放出したとしても害が少なくて済み、地球環境にやさしい気体溶解装置が得られる。
【００４６】
なお、前述の実施例においては、供給気体αを第３のユニット１０ｃのエジェクタ１４ｃから供給し、第３のユニット１０ｃの密閉タンク１２ｃの上部に残留する気体αを第２のユニット１０ｂのエジェクタ１４ｂに供給し、第２のユニット１０ｂの密閉タンク１２ｂの上部に残留する気体αを第１のユニット１０ａのエジェクタ１４ａに供給すると説明したが、エジェクタ１４ａはなくても良いことは勿論である。要するに、気体圧力を利用して供給しても良く，あるいは、直接に密閉タンクに供給しても良い。
【００４７】
また、前述の実施例においては、ユニットは３個１０ａ，１０ｂ，１０ｃと説明したが、これに限ることはなく、多数ユニットが使用されても良いことは勿論である。
要するに、少なくとも、ユニットは２個以上であれば良い。
【００４８】
図３は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、ポンプを３個１３ａ，１３ｂ，１３ｃとして、液体を密閉タンク１２ａ，１２ｂ，１２ｃの底部側から供給するようにしたものである。
【００４９】
次に、密閉タンク１２ａ，１２ｂ，１２ｃの内部構成の一実施例について、密閉タンク１２ａの１個のみの要部を示して説明する。
図４は本発明の密閉タンクに邪魔板が設けられた実施例の要部構成説明図である。
図６とはノズル２の出射方向と邪魔板２１が設けられた点およびポンプ（給水手段）１３ａの前段と後段に気体注入手段を設けた点が異なっている。
この実施例ではノズル２は密閉タンクの天井付近に水面に対して直角方向に設けられ、このノズル出射方向の真下に、略水平に邪魔板２１０が配置されている。
【００５０】
上記の構成によれば、ノズル２から出射した水が邪魔板２１に衝突して水と固体の衝突圧力と水の飛沫が大量発生することにより密閉タンク１２ａ内に充満する気体（例えば酸素，空気，オゾン等）を溶解して水面に落下する。
この過程で水は気体を取り込んで密閉タンク１２ａに蓄積されることとなる。
この場合は、邪魔板２１が水面より下方に設けられた一例を示すもので、ノズル２から噴き出す水の勢いにもよるが噴き出す水が表面の水を押しのけて邪魔板２１に直接衝突する程度の深さとなるように、また、水の飛沫や泡が大量に発生するように制御する。
【００５１】
なお、図４に示すように、ポンプ１３ａの前段に気体を注入したり。後段にエジェクタを取付けて予め所定の気体αを注入しておけば効率的に気体を取り込むことが可能な気体溶解装置が得られる。
【００５２】
次に、密閉タンク１２ａ，１２ｂ，１２ｃの内部構成の他の実施例について、密閉タンク１２ａの１個のみの要部を示して説明する。
図５は本発明の密閉タンクを二重管にして、タンクの上部で発生するすり鉢状の液面が乱されないようにして渦の効果を十分に発揮させる構造にしたものである。
【００５３】
密閉タンク１２ａは、中央に設けた円筒形状の内側有底筒体３１と、この内側有底筒体３１の外側に所定の間隔を持って配置された外側有底筒体３２とからなる二重管で形成され、内側有底筒体３１から溢れた液体を外側有底筒体３２で受け入れるようにしたタンクである。
【００５４】
密閉タンク１２ａにおける内側有底筒体３１の下部側には、ポンプ１３ａからの液体供給手段１１ａが配設され、外側有底筒体３２の下部側には、液体を排出するための液体放出手段１６ａが配設されている。
【００５５】
このような構成からなる気体溶解装置においては、ポンプ１３ａから吐出された水は液体供給手段１１ａを介して、密閉タンク１２ａの内側有底筒体３１内に噴出され、渦を巻きながら上部方向に移動する。また、内側有底筒体３１から溢れた水は外側有底筒体３２に流れ込み、外側有底筒体３２の下部位置に設けられた液体放出手段１６ａを通して、気体溶解水として外部に排出される。
【００５６】
ここで、密閉タンク１２ａの内側有底筒体３１内では、渦の圧力を利用して、酸素の溶解を進めるので、渦を巻く速度は速い必要がある。
従って、ポンプ１３ａから吐出される水の流速から比べて内側有底筒体３１の径は小さい必要があるため、細長い形状となる。
【００５７】
内側有底筒体３１内では渦を巻いているため、気泡として残っている未溶解の酸素ガスは水より重さが軽いことから渦の中心部に集まり、未溶解ガスの分離が行われる。
なお、図５に示すように、密閉タンク１２ａの上部には未溶解ガスの気体溜まり３３ができる。
【００５８】
このように、密閉タンク１２ａを二重管とし、内側有底筒体３１の下部から水を噴出させ、外側有底筒体３２の下部から気体溶解水を排出するように構成すると、水の流路が延長出来、気体の溶解をさらに促進させることができる気体溶解装置が得られると共に、気体溜まり３３の液面位置に関係なく、安定した排出量の気体溶解水を得ることができる気体溶解装置が得られる。
【００５９】
なお、未溶解ガスの増加により気体溜まり３３の液面が低下しても、内側有底筒体３１内の液面は変化しないので、気体溜まり３３における液面の調整は、外側有底筒体３２における液面を監視することにより行なうことが出来る。
また、内側有底筒体３１内の液面が変化しないので、内側有底筒体３１内で発生する渦を利用して、安定に気体の溶解を行うことができる。
【００６０】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】本発明の他実施例の要部構成説明図である。
【図３】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図４】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図５】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図６】従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１        密閉タンク
２        ノズル
３        ポンプ
４        調節弁
５        ストップ弁
６        湖や河川
７        気体調節弁
１３      ポンプ
１０ａ    第１のユニット
１１ａ    液体供給手段
１２ａ    密閉タンク
１３ａ    ポンプ
１４ａ    エジェクタ
１５ａ    気体供給手段
１６ａ    液体放出手段
１７ａ    気体放出手段
１０ｂ    第２のユニット
１１ｂ    液体供給手段
１２ｂ    密閉タンク
１３ｂ    ポンプ
１４ｂ    エジェクタ
１５ｂ    気体供給手段
１６ｂ    液体放出手段
１７ｂ    気体放出手段
１０ｃ    第３のユニット
１１ｃ    液体供給手段
１２ｃ    密閉タンク
１３ｃ    ポンプ
１４ｃ    エジェクタ
１５ｃ    気体供給手段
１６ｃ    液体放出手段
１７ｃ    気体放出手段
２１      邪魔板
３１      内側有底筒体
３２      内側有底筒体
３３      気体溜まり
α        供給気体
【図１】
2006055774.tif 000003
【図２】
2006055774.tif 000004
【図３】
2006055774.tif 000005
【図４】
2006055774.tif 000006
【図５】
2006055774.tif 000007
【図６】
2006055774.tif 000008