(57)【要約】【課題】短時間で高濃度に気体を液体に溶解させることができる。【解決手段】循環ポンプ１５を作動させて、混合タンク１１内の液体を循環させて、液体を噴射ノズル１３により混合タンク１１内に噴射する。噴射された液体に混合タンク１１内の気体は巻き込まれ、この巻き込まれた気体は混合タンク１１に貯留された液体と混ざり合う。混合タンク１１に貯留された液体の液面に浮かべられた磁石内蔵フロート１２の磁石１２ｃの磁力の作用によって、気体が液体に溶解しやすくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に気体を混合させ溶解させる気液混合装置であって、
液体を貯留するとともに気体が封入されるタンクと、該タンクに貯留された液体を循環させる循環ポンプと、前記タンクの上方に設けられるとともに前記循環された液体を前記タンク内に噴射する噴射手段と、中央の貫通孔を囲むように配置された磁石を内蔵するとともに前記タンクに貯留された液体の液面に浮かぶリング状のフロートとを備えたことを特徴とする気液混合装置。
【請求項２】
前記磁石はリング状に形成されるとともに、Ｎ極とＳ極が交互に円周方向に着磁され、Ｎ極とＳ極が対向するように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の気液混合装置。
【請求項３】
前記磁石は、Ｎ極の磁石とＳ極の磁石が対向するように、円周方向に交互に配置されて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の気液混合装置。
【請求項４】
前記フロートの下部に配置されるとともに、逆漏斗状に形成された気体収集部を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の気液混合装置。
【請求項５】
前記フロートには、底面に前記貫通孔へと向かって縮径するテーパ孔が形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の気液混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に気体を混合させ溶解させる気液混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体に気体を混合させ、溶解させる気液混合装置は、例えば、水中に水素ガスを混合させ、溶解させる場合に用いられる。
水素ガスが水に溶解した水素水は、水素水中の抗酸化作用を有する水素分子が体内に取り込まれた活性酸素を還元して除去することから、飲料等として健康増進に役立つとして注目されている。
水素水中の水素ガスの溶存濃度が十分でないと活性酸素を除去する効果を得ることができないために、水中に水素ガスを高濃度に溶解させる必要がある。
【０００３】
液体に気体を混合、溶解させる気液混合装置としては、例えば、被処理水が通過する管路に、ガス注入手段によりガスが注入される装置であって、ガス注入手段の上流側、下流側、またはその両側の管路に永久磁石が装着された装置が特許文献１に開示されている。この装置は、被処理水を永久磁石の磁界を貫くように管路内を通過させて、被処理水のクラスターを細分化し、ガス注入手段により注入されたガスを被理水に溶け込みやすくすることを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１９４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１の装置では、被処理水にガスを散気させるためのガス注入手段とは離れた上流側、下流側などの管路に永久磁石が配置されているので、ガスを被理水に溶け込みやすくするための永久磁石による被処理水への効果が弱まってしまい、被処理水に高濃度にガスを溶解させることが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、短時間で高濃度に気体を液体に溶解させることができる気液混合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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の気液混合装置は、
液体に気体を混合させ溶解させる気液混合装置であって、
液体を貯留するとともに気体が封入されるタンクと、該タンクに貯留された液体を循環させる循環ポンプと、前記タンクの上方に設けられるとともに前記循環された液体を前記タンク内に噴射する噴射手段と、中央の貫通孔を囲むように配置された磁石を内蔵するとともに前記タンクに貯留された液体の液面に浮かぶリング状のフロートとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記磁石はリング状に形成されるとともに、Ｎ極とＳ極が交互に円周方向に着磁され、Ｎ極とＳ極が対向するように配置されるようにしてもよい。
【０００９】
前記磁石は、Ｎ極の磁石とＳ極の磁石が対向するように、円周方向に交互に配置されて構成されるようにしてもよい。
【００１０】
前記フロートの下部に配置されるとともに、逆漏斗状に形成された気体収集部を備えるようにしてもよい。
【００１１】
前記フロートには、底面に前記貫通孔へと向かって縮径するテーパ孔が形成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、短時間で高濃度に気体を液体に溶解させることができる気液混合装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る気液混合装置の概略構成図である。
【図２】（Ａ）が図１に示した気液混合装置が有する磁石内蔵フロートの平面図であり、（Ｂ）が（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る気液混合装置が有する磁石の変形例の概略構成図である。
【図４】（Ａ）が発明の実施の形態に係る気液混合装置が有する磁石内蔵フロートの変形例の平面図であり、（Ｂ）が（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る気液混合装置について、以下図面を参照して説明する。
気液混合装置１は、例えば水等の液体に水素ガス等の気体を混合させて溶解させ、水素水を生成する気液混合装置であって、図１に示すように、混合タンク１１と、磁石内蔵フロート１２と、噴射ノズル１３と、底板１４と、循環ポンプ１５と、混合タンク１１と循環ポンプ１５との間に接続された配管１６とを有する。
【００１５】
混合タンク１１は中空円柱状であり、混合タンク１１内で気体が液体に混合され溶解される。混合タンク１１内には所定の量の液体が供給され貯留される。混合タンク１１内に貯留した液体は、混合タンク１１の上部と下部に接続された配管１６を介して循環ポンプ１５により循環される。混合タンク１１の上部の液体流出口には液体を噴射する噴射ノズル１３が設けられている。混合タンク１１の上部に接続された配管１６には図示しない三方弁が設けられ、この三方弁の切り替えによって液体を混合タンク内に供給することができる。また、混合タンク１１の下部に接続された配管１６にも図示しない三方弁が設けられ、この三方弁の切り替えによって混合タンク内の液体を排出することができる。
【００１６】
また、混合タンク１１の側面の上方には、混合する気体を供給するための配管１７が接続されており、配管１７を介して所定の量の気体が混合タンク１１内に供給され、封入される。混合タンク１１内への所定の量の気体の供給が終了すると、配管１７はバルブ１７ａにより閉じられる。なお、混合タンク１１は、上下の蓋部１８などにより密閉される。
【００１７】
磁石内蔵フロート１２は、混合タンク１１内に貯留された液体の液面に浮かべられる。磁石内蔵フロート１２は、図２に示すように、リング状に形成された基部１２ａと、基部１２ａの下部に設けられ、逆漏斗状に形成された気体収集部１２ｂとにより構成されている。
【００１８】
リング状の基部１２ａには、中央に形成された貫通孔１２１ａを囲むように配置されたリング状の磁石１２ｃが内蔵されている。リング状の磁石１２ｃは、Ｎ極とＳ極が交互に所定の角度で円周方向に着磁され、Ｎ極とＳ極が対向するように配置されている。なお、基部１２ａは樹脂等の材料で形成されており、磁石１２ｃは基部１２ａ内に封入されている。磁石１２ｃは、基部１２ａ内に封入されることにより、液体に触れることを防止できる。
【００１９】
磁石１２ｃにより磁力が作用することによって、貫通孔１２１ａを通過する例えば水等の液体について、クラスターが細かくなる等の性質改善が生じ、気体が液体に溶解しやすくなる。磁石１２ｃは、磁石内蔵フロート１２が液面上を浮くために、混合タンク１１内の液位の変動にかかわらず、気体と液体が混ざり合う領域に常に留まらせておくことができるので、効率的に気体の溶存濃度を高めることができる。なお、磁石１２ｃは、溶解タンク１１内に貯留された液体の液面よりもやや沈んだ位置に配置するのがよい。
【００２０】
逆漏斗状に形成された気体収集部１２ｂは、上方の小径の貫通孔１２１ｂが基部１２ａの貫通孔１２１ａと連通するように設けられる。気体収集部１２ｂは、逆漏斗状に形成されているために、混合タンク１１内の液中から溶解せずに上昇してくる気体が基部１２ａの貫通孔１２１ａ付近に収集されやすくなる。貫通孔１２１ａ付近に収集された気体についても、磁石１２ｃの磁力の作用によって、気体が溶解しやすくなった液体に混合させることができるために、より効率的に気体の溶存濃度を高めることができる。
【００２１】
なお、底板１４は、混合タンク１１内で発生した気泡が下部に接続された配管１６へ流出することを防ぐための板である。
【００２２】
ここで、気液混合装置１により、液体に気体を混合させて溶解させる方法について説明する。まず、液体を配管１６を介して混合タンク１１に供給し、混合タンク１１に液体を充填することにより混合タンク１１内の不要な気体をすべて排出する。その後、混合タンク１１からすべての液体を配管１６を介して排出する。
【００２３】
次に、混合タンク１１に気液混合を行うための所定の量の液体を混合タンク１１に供給して混合タンク１１内に貯留する。所定の量の液体が混合タンク１１に貯留された後、気液混合を行うための所定の量の気体をバルブ１７ａを開いて配管１７を介して混合タンク１１に供給して封入する。なお、気体の所定の量は、混合タンク１１内において、噴射ノズル１３から噴射される液体が気体を巻き込むことができるように、ある程度の空間を確保できる量とされる。
【００２４】
そして、循環ポンプ１５を作動させて、混合タンク１１内の液体を循環させて、液体を噴射ノズル１３により混合タンク１１内に噴射する。噴射された液体に混合タンク１１内の気体は巻き込まれ、この巻き込まれた気体は混合タンク１１に貯留された液体と混ざり合う。気体と液体が混ざり合う領域である混合タンク１１に貯留された液体の液面に浮かべられた磁石内蔵フロート１２の磁石１２ｃの磁力の作用によって、気体が液体に溶解しやすくなる。
【００２５】
また、逆漏斗状に形成された気体収集部１２ｂにより、液体に溶解せずに混合タンク１１内の液中から上昇してくる気体を基部１２ａの貫通孔１２１ａ付近に収集し、磁石１２ｃの磁力の作用によって、液体に溶解しやすくする。
【００２６】
このように本実施の形態の気液混合装置では、気体と液体が混ざり合う領域に磁石内蔵フロート１２の磁石１２ｃを留まらせることができるようにしたので、磁石１２ｃの磁力の作用により、短時間で高濃度に気体を液体に溶解させることができる。
【００２７】
また、本実施の形態の気液混合装置では、逆漏斗状に形成された気体収集部１２ｂにより、混合タンク１１内の液中から上昇してくる気体を、磁石１２ｃが囲むように配置された貫通孔１２１ａ付近に収集するようにしたので、磁石１２ｃの磁力の作用によって、より短時間で高濃度に気体を液体に溶解させることができる。
【００２８】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、磁石内蔵フロート１２の磁石１２ｃはリング状に形成され、Ｎ極とＳ極が交互に所定の角度で円周方向に着磁された例について説明したが、磁石２２ｃは、図３に示すように、必ずしもリング状に一体に形成されなくてもよく、複数の平板状のＮ極の磁石とＳ極の磁石により構成してもよい。Ｎ極の磁石とＳ極の磁石は、円周方向に交互に貫通孔１２１ａを囲むように配置され、Ｎ極の磁石とＳ極の磁石が対向するように配置される。
【００２９】
また、上記実施の形態では、磁石内蔵フロート１２がリング状に形成された基部１２ａと、逆漏斗状に形成された気体収集部１２ｂとにより構成された例について説明したが、
磁石内蔵フロート２２は、図４に示すように、樹脂等により一体に形成されるようにしてもよい。磁石内蔵フロート２２の底面には、中央に形成された貫通孔２２１ａへと向かって縮径するテーパ孔２２２ａが形成されている。この磁石内蔵フロート２２の底面に形成されたテーパ孔２２２ａにより、混合タンク１１内の液中から上昇してくる気体が貫通孔２２１ａ付近に収集されやすくなる。
【００３０】
また、上記実施の形態では、気液混合装置１が磁石内蔵フロート１２及び気体収集部１２ｂを有する例について説明したが、気体収集部１２ｂを有さず磁石内蔵フロート１２のみを有するようにしても、十分に気体の溶存濃度を高めることができる。
【００３１】
また、上記実施の形態では、磁石内蔵フロート１２の基部１２、および、磁石内蔵フロート２２をリング状に形成する例について説明したが、必ずしもリング状である必要はなく、例えば中心に貫通孔が形成された多角板状等であってもよい。また、上記実施の形態では、貫通孔１２１ａ，２２１ａが円形状である例について説明したが、貫通孔１２１ａ，２２１ａの形状は必ずしも円形状である必要はなく、多角形状等であってもよい。
【００３２】
また、上記実施の形態では、磁石１２ｃ，２２ｃについて、6極の磁石で構成しているが、Ｎ極とＳ極が対向するように配置できるものであればよく、極数は6極に限られない。
【００３３】
また、上記実施の形態では、混合タンク１１が中空円柱状である例について説明したが、混合タンク１１は気液混合が行えるものであればよく、必ずしも中空円柱状である必要はなく、例えば中空多角柱状等であってもよい。
【００３４】
また、上記実施の形態では、混合タンク１１の側面の上方に混合する気体を供給するための配管１７を接続する例について説明したが、混合タンク１１の側面の下方に配管１７を接続するようにしてもよい。
この場合には、気液混合装置１により液体に気体を混合させて溶解させる方法において、混合タンク１１に液体を充填して混合タンク１１内の不要な気体をすべて排出した後に、気液混合を行うための所定の量の気体を配管１７を介して混合タンク１１内の液体に向かって供給していく。気体の供給により余剰になった液体を配管１６を介して排出していき、所定の量の液体を混合タンク１１内に貯留するようにする。
【００３５】
また、本発明の気液混合装置は、水素ガス以外にも炭酸ガス、酸素ガス、オゾンガス、窒素ガス等の気体を水等の液体に混合させて溶解させることが可能である。
【実施例】
【００３６】
以下に実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００３７】
気液混合装置１が磁石内蔵フロート１２及び気体収集部１２ｂを有しない場合、磁石内蔵フロート１２のみを有する場合、磁石内蔵フロート１２及び気体収集部１２ｂを有する場合で、水に水素ガスを混合させ、水素の溶存濃度を測定した。測定条件は、混合タンク１１の容量を1.2リットル、混合タンク１１内の圧力を0.02MPa、混合時間を10分とした。この測定結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
気体混合装置１では、磁石内蔵フロート１２を有する場合には、効率的に気体の溶存濃度を高めることができ、さらに気体収集部１２ｂを有する場合には、より効率的に気体の溶存濃度が高められるという結果が得られた。
【符号の説明】
【００４０】
１                  気液混合装置
１１                混合タンク
１２，２２          磁石内蔵フロート
２２２ａ            テーパ孔
１２ａ              基部
１２１ａ，２２１ａ  貫通孔
１２ｂ              気体収集部
１２ｃ，２２ｃ      磁石
１３                噴射ノズル
１４                底板
１５                循環ポンプ
１６，１７          配管
１７ａ              バルブ
１８                蓋部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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