(57)【要約】      （修正有）【課題】分離槽内の液体にマイクロバブルが発生するのを防止し、液体中の気体の過飽和度を低下させることなく維持できる過飽和気体溶存液製造装置を提供する。【解決手段】過飽和気体溶存液製造装置１０Ａは、水槽１と混合部２と加圧部３と分離部４とを備え、分離部４の排気弁部４２が、気体流通管４３と液体流通管４４とをそれぞれ介して分離槽４１に連通しており、気体流通管４３は、排気口４２１の高さ位置より高い位置まで延びた後に分離槽４１の上部に至る形態を、有しており、液体流通管４４は、気体流通管４３と分離槽４１との連通位置より低い位置で、且つ、排気口４２１の高さ位置より低い位置で、且つ、所定の第１高さ位置より低い位置で、分離槽４１に連通しており、所定の第１高さ位置は、分離部４の作動中の分離槽４１内における液体の液面の変動する高さ位置の内の、最も低い位置に、設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を液体に混合する混合部と、
前記混合部を経た前記液体に前記気体を溶解させるために、前記液体を加圧する加圧部と、
前記加圧部を経た前記液体から未溶解の前記気体を浮上させることによって分離する分離槽と、分離された未溶解の前記気体を排気口から放出する排気弁部と、を有する分離部と、
を備えており、前記気体が前記液体に溶解してなる過飽和気体溶存液を製造する装置において、
前記分離部の前記排気弁部が、気体流通管と液体流通管とをそれぞれ介して前記分離槽に連通しており、
前記気体流通管は、前記排気口の高さ位置より高い位置まで延びた後に前記分離槽の上部に至る形態を、有しており、
前記液体流通管は、前記気体流通管と前記分離槽との連通位置より低い位置で、且つ、前記排気口の高さ位置より低い位置で、且つ、所定の第１高さ位置より低い位置で、前記分離槽に連通しており、
前記所定の第１高さ位置は、前記分離部の作動中の前記分離槽内における前記液体の液面の変動する高さ位置の内の、最も低い位置に、設定されている、
ことを特徴とする過飽和気体溶存液製造装置。
【請求項２】
前記液体流通管の径が、前記気体流通管の径より大きく設定されている、
請求項１記載の過飽和気体溶存液製造装置。
【請求項３】
前記液体流通管の容積と、前記気体流通管の、前記排気弁部から最も高い位置までの部分の、容積と、の和が、前記排気弁部の水容積よりも大きくなるように設定されている、
請求項１又は２に記載の過飽和気体溶存液製造装置。
【請求項４】
前記排気弁部が、フロート弁である、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の過飽和気体溶存液製造装置。
【請求項５】
前記排気弁部が、前記分離槽内の前記液体の液面を検知する液面センサーと、前記液面センサーからの検知信号を受けて弁が開閉する弁本体と、からなっており、
前記弁本体は、前記液面検知センサーが前記所定の第１高さ位置の液面を検知すると、前記弁が開き、前記液面検知センサーが前記所定の第１高さ位置より高い任意の位置の液面を検知すると、前記弁が閉じるようになっている、
請求項１又は２に記載の過飽和気体溶存液製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体が過飽和状態で溶解している液体を、製造する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、農業、水産養殖業、及び鉱工業等においては、浄水のために、水中の酸素濃度を高めることが行われており、そのために、水中における空気又は純酸素の曝気が行われている。そして、近年では、気体をマイクロバブルとして供給することにより、供給量を増大させて、水中の気体濃度を更に高めることも、行われている。しかるに、マイクロバブルは、水中で合体して大きな気泡に成長し、水面に浮上して消失しやすいので、高い気体濃度を確保するのが困難であった。
【０００３】
一方、図１１に示されるような過飽和気体溶存液製造装置が知られている。この装置１０Ｂは、気体を液体に混合し、その液体を加圧することによって、気体を液体に溶解させ、未溶解の気体を分離部４において液体から分離して放出するようになっている。分離部４は、液体から未溶解の気体を浮上させることによって分離する分離槽４１と、分離された気体を排気口４２１から放出する排気弁部４２と、を有している。排気弁部４２は、分離槽４１の上面４１１に連結されている。また、排気弁部４２としては、フロート弁を用いている。なお、このような装置に関する技術は、例えば特許文献１〜８に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２０１０−０２３９７７号公報
【特許文献２】特開２００８−１１９６１１号公報
【特許文献３】特開２００１−１３７８６２号公報
【特許文献４】特開２０００−３３１１３号公報
【特許文献５】特開２００５−２１７９８号公報
【特許文献６】特開２０１０−７５９１９号公報
【特許文献７】特開２０１０−１５５１９２号公報
【特許文献８】特開２００２−３０１３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１１の装置１０Ｂにおいて、分離槽４における分離作動中にマイクロバブルが発生した場合には、マイクロバブルは、浮力が小さいために、分離されることなく、水流に押し流されて、次段の水槽１に供給される。一方、加圧下で液体に溶解している気体は、過飽和状態に近いので、物理的衝撃を受けると発泡しやすいという特性を有している。
【０００６】
ところで、図１１の装置１０Ｂにおいては、排気弁部４２が閉じている状態において、図１２に示されるように、未溶解の気体Ａが浮上していくと、排気弁部４２内の液面が下がっていき、排気弁部４２が開く。排気弁部４２が開くと、図１３に示されるように、分離された気体Ａが排気弁部４２から放出され、排気弁部４２内が液体に置換されて排気弁部４２が閉じると共に、排気弁部４２内の液体が、液滴９のようになって、分離槽４１内の液体の液面Ｐに落下する。この落下による物理的衝撃を液体が受けると、液体中にマイクロバブルが発生する。発生したマイクロバブルは、液体と共に水槽１に供給され、水槽１中で、液体に溶解している気体を取り込んで成長し、浮上して消失する。これにより、液体中の気体の過飽和度が低下していく。すなわち、図１１の装置１０Ｂでは、液体中の気体の過飽和度を維持できないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、気体を液体に混合する混合部と、前記混合部を経た前記液体に前記気体を溶解させるために、前記液体を加圧する加圧部と、前記加圧部を経た前記液体から未溶解の前記気体を浮上させることによって分離する分離槽と、分離された未溶解の前記気体を排気口から放出する排気弁部と、を有する分離部と、を備えており、前記気体が前記液体に溶解してなる過飽和気体溶存液を製造する装置において、前記分離部の前記排気弁部が、気体流通管と液体流通管とをそれぞれ介して前記分離槽に連通しており、前記気体流通管は、前記排気口の高さ位置より高い位置まで延びた後に前記分離槽の上部に至る形態を、有しており、前記液体流通管は、前記気体流通管と前記分離槽との連通位置より低い位置で、且つ、前記排気口の高さ位置より低い位置で、且つ、所定の第１高さ位置より低い位置で、前記分離槽に連通しており、前記所定の第１高さ位置は、前記分離部の作動中の前記分離槽内における前記液体の液面の変動する高さ位置の内の、最も低い位置に、設定されている、ことを特徴としている。
【０００８】
本発明の過飽和気体溶存液製造装置においては、更に、次の限定構成を適宜採用するのが好ましい。
（ａ）前記液体流通管の径が、前記気体流通管の径より大きく設定されている。
（ｂ）前記液体流通管の容積と、前記気体流通管の、前記排気弁部から最も高い位置までの部分の、容積と、の和が、前記排気弁部の水容積よりも大きくなるように設定されている。
（ｃ）前記排気弁部が、フロート弁である。
（ｄ）前記排気弁部が、前記分離槽内の前記液体の液面を検知する液面センサーと、前記液面センサーからの検知信号を受けて弁が開閉する弁本体と、からなっており、前記弁本体は、前記液面検知センサーが前記所定の第１高さ位置の液面を検知すると、前記弁が開き、前記液面検知センサーが前記所定の第１高さ位置より高い任意の位置の液面を検知すると、前記弁が閉じるようになっている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、排気弁部から分離槽へ戻る液体を、分離槽内の液体中に戻すことができるので、分離槽へ戻る液体が分離槽内の液体の液面に落下するのを防止できる。それ故、分離槽内の液体にマイクロバブルが発生するのを防止できる。したがって、液体中の気体の過飽和度を、低下させることなく、維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の過飽和気体溶存液製造装置の正面略図である。
【図２】排気弁部と分離槽との連通構造の拡大断面図である。
【図３】排気弁部の作動を示す拡大部分図である。
【図４】排気弁部の作動を示す拡大部分図である。
【図５】本発明装置によって製造された過飽和気体溶存液と、従来装置によって製造された過飽和気体溶存液と、における酸素溶解濃度を比較したグラフに係る図である。
【図６】変形構造の第１例の作動を示す拡大部分図である。
【図７】変形構造の第１例の作動を示す拡大部分図である。
【図８】変形構造の第２例の作動を示す拡大部分図である。
【図９】変形構造の第２例の作動を示す拡大部分図である。
【図１０】変形構造の第３例の作動を示す拡大部分図である。
【図１１】従来の過飽和気体溶存液製造装置の正面略図である。
【図１２】従来装置の排気弁部の作動を示す拡大部分図である。
【図１３】従来装置の排気弁部の作動を示す拡大部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態の過飽和気体溶存液製造装置の正面略図である。この装置１０Ａは、水槽１から、混合部２、加圧部３、及び分離部４を経て、水槽１に至る、循環経路１００において、液体を循環させながら、過飽和気体溶存液を製造するようになっている。
【００１２】
水槽１の底部からは、供給配管１１がポンプ３１まで延びている。混合部２は、供給配管１１の途中に、気体供給管２１を通して、気体を供給するようになっている。加圧部３は、混合部２を経た液体を、ポンプ３１によって、加圧状態で、供給配管３２を通して、分離部４に供給するようになっている。分離部４は、分離槽４１と排気弁部４２と気体流通管４３と液体流通管４４とを有している。分離槽４１は、加圧部３を経た液体から、未溶解の気体を、浮上させることによって分離するようになっている。排気弁部４２は、分離された未溶解の気体を排気口４２１から放出するようになっている。
【００１３】
図２は、排気弁部４２と分離槽４１との連通構造の拡大断面図である。排気弁部４２は、フロート弁であり、排気口４２１をフロート４２２によって開閉するようになっている。排気弁部４２は、分離槽４１に対して、次のように連通している。すなわち、排気弁部４２は、気体流通管４３と液体流通管４４とをそれぞれ介して分離槽４１に連通している。気体流通管４３は、排気口４２１の高さ位置Ｈ１より高い位置Ｈ２まで延びた後に分離槽４１の上面４１１に至る形態を、有している。液体流通管４４は、気体流通管４３と分離槽４１との連通位置Ｈ３より低い位置で、且つ、排気口４２１の高さ位置Ｈ１より低い位置で、且つ、所定の第１高さ位置Ｈ４より低い位置で、分離槽４１に連通している。そして、所定の第１高さ位置Ｈ４は、分離部４の作動中の分離槽４１内における液体の液面Ｐの変動する高さ位置の内の、最も低い位置に、設定されている。
【００１４】
また、液体流通管４４の径Ｄ１は、気体流通管４３の径Ｄ２より大きく設定されている。
【００１５】
更に、気体流通管４３及び液体流通管４４の各容積は、次のように設定されている。すなわち、液体流通管４４の容積Ｖ１と、気体流通管４３の、排気弁部４２から最も高い位置Ｈ２までの部分４３１の、容積Ｖ２と、の和Ｖ１２が、排気弁部４２の水容積Ｖ３よりも、大きくなるように設定されている。
【００１６】
前記構成の装置１０Ａは、次のように作動する。すなわち、まず、水槽１から供給配管１１を通して供給される液体に、気体供給管２１を通して気体が供給される。これにより、混合部２において、液体に気体が混合される。次に、混合部２を経た液体が、ポンプ３１によって、加圧状態で、供給配管３２を通して、分離部４に供給される。これにより、加圧部３においては、液体への気体の溶解が促進される。そして、加圧部３を経た液体は、未溶解の気体を含んだまま、連続的に分離槽４１に流入する。また、分離槽４１の底部からは、液体が水槽１に供給される。こうして、気体が過飽和状態で溶解された液体、すなわち、過飽和気体溶存液が、循環経路１００内を循環する。
【００１７】
そして、前記作動において、分離部４は、特に次のように作動する。すなわち、排気弁部４２が閉じている状態では、図３に示されるように、未溶解の気体Ａが浮上することによって液体から分離されていき、排気弁部４２内の液面が下がっていき、排気弁部４２が開く。排気弁部４２が開くと、図４に示されるように、分離された気体Ａが気体流通管４３を通って排気弁部４２から放出される。気体Ａが排気弁部４２から放出されると、排気弁部４２内に液体が流入して排気弁部４２が閉じると共に、排気弁部４２内の液体が液体流通管４４を通って分離槽４１内に戻る。このような排気弁部４２の開閉作動が間欠的に繰り返されることにより、液体から未溶解の気体が除去される。
【００１８】
ところで、前記構成の装置１０Ａにおいては、分離部４の液体流通管４４が、所定の第１高さ位置Ｈ４より低い位置にて、分離槽４１に連通しているので、排気弁部４２から分離槽４１に戻る液体は、分離槽４１内の液体の液面Ｐに落下することなく、分離槽４１内の液体中に緩やかに戻る。それ故、分離槽４１内の液体にマイクロバブルは発生しない。したがって、液体中の気体の過飽和度は、低下することなく、維持される。
【００１９】
しかも、液体流通管４４の径Ｄ１が気体流通管４３の径Ｄ２より大きいので、排気弁部４２から分離槽４１に戻る液体は、気体流通管４３よりも液体流通管４４を通りやすい。それ故、排気弁部４２から分離槽４１に戻る液体は、優先的に液体流通管４４を通って分離槽４１に戻る。したがって、マイクロバブルの発生をより確実に防止できる。
【００２０】
更に、容積Ｖ１２が容積Ｖ３より大きいので、排気弁部４２から液体が分離槽４１に戻る際に、液体は、気体流通管４３の位置Ｈ２を乗り越えない。すなわち、排気弁部４２から分離槽４１に戻る液体は、確実に液体流通管４４を通って分離槽４１に戻る。したがって、マイクロバブルの発生を確実に防止できる。
【００２１】
また、排気弁部４２がフロート弁であるので、分離部４の構成を簡素化できる。
【００２２】
図５は、純酸素が溶解した水を、図１１の従来装置１０Ｂを用いて製造した場合と、図１の本発明の装置１０Ａを用いて製造した場合と、において、水槽１中の水における酸素溶解濃度を比較して示している。図５からわかるように、本発明の装置１０Ａを用いた場合には、従来装置１０Ｂを用いた場合に比して、水中の酸素溶解濃度が約２０％増大している。
【００２３】
［変形構造］
（１）前記実施形態では、気体流通管４３は分離槽４１の上面４１１に連通しているが、気体流通管４３は、図６及び図７に示されるように、分離槽４１の側面４１２に連通してもよい。この構造によっても、前記実施形態と同様に作動する。すなわち、図６に示される作動は、図３の場合と同様であり、図７に示される作動は、図４の場合と同様である。
【００２４】
（２）排気弁部４２は、図８及び図９に示されるように、分離槽４１内の液体の液面Ｐを検知する液面センサー４２５と、液面センサー４２５からの検知信号を受けて弁が開閉する弁本体４２６と、からなっているものでもよい。この場合、弁本体４２６では、液面センサー４２５が所定の第１高さ位置Ｈ４の液面Ｐを検知すると、弁が開き、液面センサー４２５が所定の第１高さ位置Ｈ４より高い任意の位置Ｈ６の液面Ｐを検知すると、弁が閉じるようになっている。
【００２５】
この場合、弁本体４２６が閉じている状態では、図８に示されるように、未溶解の気体Ａが浮上していき、分離槽４１内の液体の液面Ｐが下がっていく。液面Ｐが高さ位置Ｈ４まで下がると、液面センサー４２５がそれを検知し、弁本体４２６の弁が開く。弁が開くと、図９に示されるように、分離された気体Ａが気体流通管４３を通って弁本体４２６から放出される。気体が弁本体４２６から放出されると、分離槽４１内の液体の液面Ｐが上昇していく。そして、液面Ｐが任意の高さ位置Ｈ６まで上昇すると、液面検知センサー４２５がそれを検知し、弁本体４２６の弁が閉じる。その際、気体流通管４３や液体流通管４４内に存在していた液体が、液体流通管４４を通って、分離槽４１内の液体の液面に落下することなく、分離槽４１内の液体中に緩やかに戻る。
【００２６】
この構造によれば、分離部４における気体放出のタイミングを比較的任意に設定できる。
【００２７】
なお、液面センサーとしては、種々のタイプのセンサーを使用でき、例えば、フロート式、超音波式、静電容量式等のセンサーを使用できる。また、弁本体としては、例えば、電動弁、空圧弁等を使用できる。
【００２８】
（３）分離槽４１は、図１０に示されるような、横部４１５と縦部４１６とからなるＬ型分離槽でもよい。この場合でも、排気弁部４２から分離槽４１に戻る液体は、分離槽４１内の液体の液面に落下することなく、分離槽４１内の液体中に緩やかに戻る。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の過飽和気体溶存液製造装置は、液体中の気体の過飽和度を、低下させることなく、維持できるので、産業上の利用価値が大である。
【符号の説明】
【００３０】
２  混合部  ３  加圧部  ４  分離部  ４１  分離槽  ４２  排気弁部
４２１  排気口  ４２５  液面センサー  ４２６  弁本体  ４３  気体流通管
４４  液体流通管  １０Ａ  過飽和気体溶存液製造装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2013123700.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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