(57)【要約】 【課題】  配管等に簡単に組み込めて、かつ低コストで必要な気体溶解度を得ることのできる液体・気体のミキシング装置を提供することにある。【解決手段】  被処理液の流入口１１と流出口１２とを有するホルダー１０の一部に、複数の中空糸膜エレメント２２を束ねた多管式中空糸膜２０を、該中空糸膜エレメントが被処理液の流れ方向に沿うように傾斜配置して、該多管式中空糸膜の一端から気体を供給し、各中空糸膜エレメントの他端から被処理液中に気体を供給するようにした。また、前記ホルダー１０の内部で、かつ前記多管式中空糸膜２０の配置場所よりも被処理液流路下流側にバッフル板２５を配置した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液の流入口と流出口とを有するホルダーの一部に、複数の中空糸膜エレメントを束ねた多管式中空糸膜を、該中空糸膜エレメントが処理液の流れ方向に沿うように傾斜配置して、該多管式中空糸膜の一端から気体を供給し、各中空糸膜エレメントの他端から処理液中に気体を供給するようにしたことを特徴とする液体・気体のミキシング装置。
【請求項２】
前記ホルダーの内部で、かつ前記多管式中空糸膜の配置場所よりも処理液流路下流側にバッフル板を配置したことを特徴とする請求項１記載の液体・気体のミキシング装置。
【請求項３】
前記中空糸膜エレメントは、フッ素樹脂にて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体・気体のミキシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中へ気体を溶解させるためのミキシング装置に関するもので、詳しくは多数の中空糸膜エレメントを束ねて被処理液の流れ中に配置し、中空糸膜エレメントの一方の端部から気体を供給して、他端の端部から被処理液中に気体を排出して被処理液中に気体を溶解させる液体・気体のミキシング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から行われている液体中への気体の溶解方法は、（１）ミキシングポンプを用いる方法、（２）ハニカム型ミキサーを用いる方法、（３）拡散膜型ミキサーを用いる方法、（４）エジェクターを用いる方法、（５）散気管を用いる方法などがある。
【０００３】
上記（１）に示す方法で用いるミキシングポンプとは、気体と液体とを混合する専用ポンプであり、サクション（吸引）側から気体を供給して高濃度の気体液を生成するためのものである（特許文献１参照）。
また、（２）に示す方法で用いるハニカム型ミキサーは、ハニカムエレメントを円筒内に組み込んだもので、この円筒内に気体・液体を混合させて通水し、液体中に気体を溶解させるものである。
（３）に示す拡散膜型ミキサーは、中空糸膜を用いたもので、中空糸膜の膜内に液体を通水し、その外側から膜内に気体を拡散させて気体液を生成する方法、或いはその逆の方法がある（特許文献２参照）。
（４）に示す方法で用いるエジェクターは、管体の側面に孔を形成して、管体通路に例えば液体を流すと、管体の側面の孔が負圧になることを利用して気体を吸い込ませて、液体中に気体を溶解させるようにしたものである（特許文献３参照）。
（５）に示す方法に用いる散気管は、極微細な気孔（最小５０μｍ〜８０μｍ）を有するアルミナ質の磁器製筒に、気体を供給して気体水液を生成するものであり、主に浄水場の処理タンク内に設置され使用されている。処理タンク内に散気管を介して直接気体を供給する場合は、気体の気泡をタンク内に均一に分散させることにより気体濃度が向上する（特許文献４参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３３３４７５号公報（全文）
【特許文献２】特開２００３−１０６６２号公報（発明の詳細な説明）
【特許文献３】特開平９−２０６９５１号公報（従来の技術）
【特許文献４】特開２００３−２２０３９６号公報（発明の詳細な説明）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述（１）の場合、大容量、高濃度の気体液を生成するには多数のポンプを必要とする。設置スペースやコストに問題がある。（２）の場合、ハニカム型ミキサーは液体に対し直角衝突、分散、合流、蛇行、渦流などを与えるため圧力損失が非常に大きくなるという問題がある。（３）の場合、例えば気体がオゾンガスの場合など、オゾンガスの吐き出し圧力が小さいため、液体に効率よく溶解できないという問題がある。（４）の場合、液体・気体のミキシング装置としても利用されているが、高いポンプ圧力を必要とする割には気体の溶解度が少なく、効率が悪い。（５）の場合、溶存気体濃度を高めるためには、液体を入れたタンク内の線流速を大きくする必要があるが、そのためには大容量のポンプが必要となり、問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、配管等に簡単に組み込めて、かつ低コストで必要な気体溶解度を得ることのできる液体・気体のミキシング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の液体・気体のミキシング装置は、被処理液の流入口と流出口とを有するホルダーの一部に、複数の中空糸膜エレメントを束ねた多管式中空糸膜を、該中空糸膜エレメントが被処理液の流れ方向に沿うように傾斜配置して、該多管式中空糸膜の一端から気体を供給し、各中空糸膜エレメントの他端から被処理液中に気体を供給するようにしたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の液体・気体のミキシング装置は、請求項１記載の発明において、前記ホルダーの内部で、かつ前記多管式中空糸膜の配置場所よりも被処理液流路下流側にバッフル板を配置したことを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の液体・気体のミキシング装置は、請求項１又は２記載の発明において、前記中空糸膜エレメントは、フッ素樹脂にて形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被処理液中への気体ミキシングの際、圧力損失が非常に小さい。また、中空糸膜が束ねられてハニカム構造なので、高濃度のガス水溶液の生成が可能となる。また、中空糸膜の材質がフッ素樹脂なので、耐薬品性が高く種々の被処理液に対応させることができる。更に、外形がホルダー形式になっているので配管の間に組み込みやすいので、種々の場所での使用に適する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に本発明に係る液体・気体のミキシング装置の実施の形態を示す。
液体・気体のミキシング装置１００は、図に示すように、被処理液の流入口１１と流出口１２とを有する円筒形のホルダー１０を備えており、これら流入口１１、流出口１２ともフランジ部１３が形成されていて、各フランジ部１３には他の配管のフランジ部と接続するためのボルト穴１３ａが設けられている。
【００１２】
また、ホルダー１０の中央部近傍外面には、被処理液の流路上流方向に傾斜させた分岐管１４が設けられており、該分岐管１４の端部には、中心部に気体流入用の穴１５ａを有する蓋状のフランジ１５が嵌合されている。また、該フランジ１５には気体導入用のノズル管１６が接続されているとともに、内部には多管式中空糸膜が着脱可能に構成された中空糸膜取り付け部１７が形成されている。
【００１３】
一方、多管式中空糸膜２０は、図２（ａ）の側面図、（ｂ）の底面図に示すように、小径の中空糸膜エレメント２２を多数平行に引き揃えて束ねて、その一端を筒状のヘッダー２４にて統合したものである。
この多管式中空糸膜２０のヘッダー２４を、上記中空糸膜取り付け部１７に取り付け固定することにより、蓋状のフランジ１５と一体化している。
【００１４】
各中空糸膜エレメント２２の寸法は、一例として、内径φ０．９ｍｍで長さ３００ｍｍで、これを１２５本を収束してヘッダ２４にて統合している。また、中空糸膜エレメント２２の材質は、この例ではフッ素樹脂にて構成されており、このようにして構成された中空糸膜エレメント２２の集合体である多管式中空糸膜２０が蓋状のフランジ１５とともにホルダー１０の分岐管１４内に先端部から導入され、中空糸膜エレメント２２がホルダー１０内の被処理液の流れ方向に糸長方向を沿わせて挿入されることになる。
【００１５】
また、ホルダー１０の内部で、かつ前記多管式中空糸膜２０の配置場所よりも被処理液流路下流側にバッフル板（邪魔板）２５を配置して、被処理液の流れに抵抗を与えている。
【００１６】
そして、気体がノズル管１６を経てヘッダー２４にて束ねられた各中空糸膜エレメント２２に供給され、それぞれの先端部から吹き出される。また、被処理液はホルダー１０の流入口１１から流入し、流出口１２へ抜けるが、この間にホルダー１０の分岐管１４との交差部から下流側において気体が混合され、バッフル板３０を経て更に混合され処理液中に気体が溶解される。なお、ホルダー１０内の圧力損失が大きい場合でも、多管式中空糸膜の先端部はホルダー１０の分岐管１４との交差部近傍で、被処理液の流出口方向を向くように挿入されているので、交差部近傍ではエジェクター効果（負圧効果）を期待することもできる。なお、中空糸膜エレメント２２の表面に形成されている微細孔から吹き出す気体は、この利用方法においては微少なので、気体溶解への効果は考えていない。
【００１７】
次に、この液体・気体のミキシング装置の用途について説明する。
被処理液中へ溶解する気体をオゾンガスとして、被処理液を殺菌、洗浄、化学物質の除染等に用いる。
図３にその概略を示す。酸素ガスボンベ３０からオゾン発生器３１を介して発生させたオゾンを、本実施形態に示す液体・気体のミキシング装置１００に接続されたノズル管１６に導入して、中空糸膜エレメント２２の先端部から吹き出させる。一方、液体・気体のミキシング装置１００のホルダー１０の流入口１１から水（又は純水など）を流入させ、オゾンを溶解させて流出口１２から流出され、洗浄室３２の天井から洗浄液としてシャワー状にして下方へ吹き付ける。
【００１８】
洗浄室３２内には、コンベア３３に載置された被洗浄物３４が通過し、洗浄液
によって洗浄される。
洗浄室３２の底に貯留した洗浄液は、配管を介してポンプ３５で抜かれ、ヒータ３６で加熱されて再びキシング装置１００のホルダー１０の流入口１１から被処理液としてオゾン溶解が繰り返される。
オゾンは殺菌・漂白・酸化作用があるので、水処理の最終段階などで飲料水の殺菌に用いられる外、上記のように構成して、医療用器具、食品容器等の殺菌、消毒が行われる。
また、半導体生産現場における有機汚染物質の除去や、オゾンの酸化力によって、原子力施設の配管、機器の放射性物質の除去として利用することができる。放射性物質の除去は、オゾンの酸化力によってステンレス鋼表面の耐食性被膜を水溶性の被膜に変換し、水洗浄により酸化被膜と放射性物質とを除去することができる。
【００１９】
次に、この液体・気体のミキシング装置の他の用途について説明する。
被処理液中へ溶解する気体を炭酸ガスとして、被処理液のｐＨコントロールとして用いる。
図４にその概略を示す。
【００２０】
炭酸ガスボンベ４０から炭酸ガスを本実施形態に示す液体・気体のミキシング装置１００に接続されたノズル管１６に導入して、中空糸膜エレメント２２の先端部から吹き出させる。一方、被処理液は処理槽４１の中に貯留させておき、処理槽４１に接続された配管４２からポンプ４３、流量計４４を介して液体・気体のミキシング装置１００のホルダー１０の流入口１１から流入させ、炭酸ガスを溶解させて流出口１２から流出され、処理槽４１へ戻る。これを繰り返すことにより被処理液のｐＨ値が小さく（酸度が高く）なる。
【００２１】
処理槽４１には、ｐＨメータが設置されており、目的のｐＨ値に達したらポンプ４３を止めると共に、炭酸ガスボンベ４０のバルブ４５を締めて、所望のｐＨ値の被処理液を得ることができる。
上記例では、オゾンガスや炭酸ガスの溶解に用いたが、これに限らず酸素を溶解させれば、活魚の輸送用水槽にも応用できるし、また他の気体を溶解させることも容易に可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、必要とする大量の液体・気体の混合液を効率的に得ることができるので、その気体にオゾンガスや炭酸ガスを用いることで、半導体、食品施設の配管、機器その他の構造部品の洗浄・殺菌等に利用でき、またオゾンガスの酸化作用を利用すれば、ＬＳＩ等に付着した有機汚染物質の除去や放射性物質の除去等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る液体・気体のミキシング装置の実施形態を示す図である。
【図２】多管式中空糸膜を示す図で，（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。
【図３】本発明に係る液体・気体のミキシング装置の利用例である。
【図４】本発明に係る液体・気体のミキシング装置の他の利用例である。
【符号の説明】
【００２４】
１０    ホルダー
１１    流入口
１２    流出口
１４    分岐管
１５    フランジ
１６    ノズル管
２０    多管式中空糸膜
２２    中空糸膜エレメント
２４    ヘッダー
２５    バッフル板（邪魔板）
１００    液体・気体のミキシング装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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