(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下方部からの液体の流入を防止する邪魔板１７を備えたインペラー１１の背面に導入管１６を通してガスを導入するガス溶解装置であって、前記インペラー１１は、上方の径が下方の径より小さくなるように切欠部１８を有し、前記インペラーの駆動軸１２と間隙を保つ筒体２０及びその下部に連続してインペラー１１の側面と上部を覆うガイド１５により形成されるガス溜１４の中で回転し、前記邪魔板１７の回転径は前記ガス溜１４の内径より大きく、前記ガス溜１４のガイド側面部から導入管１６を通して、前記インペラー１１の下方部よりも径の小さい上方のインペラーの背面部にガスを導入することを特徴とするガス溶解装置。
【請求項２】
ベアリング１９及びその上部に収容されたガスを溶解する液体１８により前記筒体２０の中をガスが流通するのを遮断する機構を備えている請求項１に記載のガス溶解装置。
【請求項３】
ガスがオゾン含有ガスまたは炭酸ガスである請求項１または２に記載のガス溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ガス溶解装置に関する。さらに詳しくいえば、オゾン含有ガス等の人体に有害な気体をも液体に効率よく溶解できるガス溶解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気や酸素ガス等の気体を液体中に効率よく溶解させる装置として、回転するインペラーの背面に生ずる負圧を利用した構造のものが知られている（特公昭62-34436号、同62-34437号、同63-221676号等）。これは、例えば図３に概要図を 示すように下部にインペラー１を有する駆動軸２、及び前記駆動軸２を包囲し前記インペラーの上端部１ａと間隙を保つ開口部３ａを下部に有する筒体３を備え、筒体３は容器の上部に出た状態で解放されており、気体はその解放された上部あるいは筒体の任意の位置に設けた気体取入口４から筒体と軸との空間部からなる導入管５を通って、回転するインペラー１の背面に生ずる負圧により気体が吸入される構造のものである。
【０００３】
上記の装置は、構成が簡単で空気などの酸素含有ガスを導入する装置としては威力を発揮するが、構造上、駆動軸と筒体との間隙部分が外部に開放されているため、周囲環境に悪影響を及ぼす恐れのあるガスを液体に混合するには不向きである。
オゾンガス等の人体に有害なガスを液体中に溶解させる装置として従来、提案されている方法は、主に溶解効率を高めるために圧力タンクを利用した加圧式反応塔が利用されているが、小形化や有害ガスのためのガス漏れを防ぐための密閉等に問題があり、相当なコスト高の装置となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、回転するインペラーの背面に生ずる負圧を利用してガスを液体に混合する構成の簡単な装置を、環境に悪影響を及ぼす恐れのあるオゾン含有ガス等の場合にも利用できる形に改良することにある。
【０００５】
【課題を解決する手段】
本発明者らは、駆動軸と筒体との間を密閉系にし、かつ、インペラーの背面に効率よくガスを運べるようにインペラー部分を覆うガス溜を形成するガイドの側面にガス導入口を取付け、インペラーの下方部からの液体の流入を阻止する邪魔板を設けて、前記導入口から運ばれるガスを横方向に拡散した後、上昇するようにしてガスの溶解効率を高めることににより前記の課題を解決した。
【０００６】
すなわち、本発明は、
１）下方部からの液体の流入を防止する邪魔板１７を備えたインペラー１１の背面に導入管１６を通してガスを導入するガス溶解装置であって、前記インペラー１１は、上方の径が下方の径より小さくなるように切欠部１８を有し、前記インペラーの駆動軸１２と間隙を保つ筒体２０及びその下部に連続してインペラー１１の側面と上部を覆うガイド１５により形成されるガス溜１４の中で回転し、前記邪魔板１７の回転径は前記ガス溜１４の内径より大きく、前記ガス溜１４のガイド側面部から導入管１６を通して、前記インペラー１１の下方部よりも径の小さい上方のインペラーの背面部にガスを導入することを特徴とするガス溶解装置、
【０００７】
２）  ベアリング１９及びその上部に収容されたガスを溶解する液体１８により前記筒体２０の中をガスが流通するのを遮断する機構を備えている請求項１に記載のガス溶解装置、及び
３）  ガスがオゾン含有ガスまたは炭酸ガスである請求項１または２に記載のガス溶解装置を提供する。
【０００８】
【発明の実施の態様】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の方法を具体的に説明する。
本発明によるガス溶解装置の１例の概略断面図を図１に示す。本装置１０はガス導入処理する液体の導入口２１と排出口１２とを有する容器に自吸式の気液混合装置８を設置してなる連続処理及びバッチ処理のいずれも可能なガス溶解装置である。
【０００９】
気液混合装置８は、上部に駆動モータ６、下部にインペラー１１を有する駆動軸１２、前記駆動軸１２を包囲する筒体２０とその筒体と連続して前記インペラーの上部及び側面部を覆うガイド１５により構成され、インペラー１１上にガス溜部１４が形成されている。ガイド１５の側面部にはガス導入管１６が設置されている。
【００１０】
駆動軸を外した状態のインペラー１１の斜視図を図２に示す。インペラー１１は、その回転時に背面に生ずる背圧に向かって下方部から液体が流入するのを防ぐ邪魔板１７を備え、その作用により液体は横方向からインペラー背面に流れ、同時に背面に導入されるガスを微細化して横方向へ拡散させる。
【００１１】
インペラー１１は上方の径が下方の径より小さい切欠部１８を有する。切欠部１８を覆いガス溜を形成するガイド１５は、前記インペラーの下方部（切り欠いていない部分）の回転径と同等あるいはそれより小さい内径を有するように形成されている。従って、ガイド１５はインペラーの切欠部１８を覆い、その側面の取付口に連結されたガス導入管１６からガスが導入される。
【００１２】
駆動軸１２と筒体２０との間隙は、そのインペラーの上方部でベアリング１９とその上部に収容された液体１８で構成されるガス流通遮断機構を備えている。ガス流通遮断機構用の液体としては、前記ベアリングの上部の筒体の孔２０ａから入るガスを溶解する対象液を利用できる。
本発明の装置は、ガスを効率よく溶解するのでオゾン含有ガスや炭酸ガス等の人体に有害なガスの溶解に適している。
【００１３】
【作用】
気液混合装置８の駆動モーター６の作動により駆動軸１２を回転させると、ガイド１５で覆われたインペラー１１の回転により過流を生じ、インペラー１１の回転方向の背面の液体中に負圧が生じ、ガイド側面部に連結されたガス導入管１６からガスが自動的に吸引され過流中に混入する。混入したガスは過流とインペラーの剪断力とにより微細気泡を多量に発生する。このとき、液体はインペラー１１底部にある邪魔板１７の作用により、インペラーの横方向から流入して微細気泡を横方向に拡散し、ガスの微細気泡は装置内の液体全体に広がり効率よく液体に溶解することになる。
【００１４】
導入するガスは、ガス源（図示せず）より導入管１６を経て供給され、ガイド１５の側面部から、回転するインペラー１１の背面に自動的に吸入される。ガイド１５に連続して形成されている駆動軸１２を覆う筒体２０と駆動軸１２との間は、ベアリング１９とその上部の液体により密封され、インペラーの回転が停止した際等にも、筒体と駆動軸の間をガスが通ることはない。したがって、人体に有害なオゾン含有ガス等あるいは炭酸ガスを液体に溶解する装置として適している。なお、本発明の装置を、人体あるいは環境に影響を与える恐れのあるガスの溶解に利用する場合には、必要によりガス溶解装置の容器にガスを逃がす排出口２３を設け、排出管を通してガス吸収塔に排ガスを導き処理するようにしてもよい。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の装置は下記の特長をもっている。
（１）形状がシンプルであり、小型で軽量化の装置にでき、加圧式反応塔等の付属装置が不要である。
（２）大気圧（常圧）の中で運転が可能のため、密閉系が安価に構築出来る。
（３）ガスの吸引流入口をインペラーのガイドの側面に取付けて駆動軸とベアリング押さえ、パイプ（二重管）の間からガスが上部の方へ漏れ流れを防ぐ液封部を設けたので、オゾン含有ガス、炭酸ガス等有害ガスの場合にも溶解機外部にガス漏れしない。
（４）インペラー背面圧を利用しガスを吸引し、各インペラーに均一にガスが吸引供給される様にガス溜を設けたので、各インペラーに均一にガスが供給される。
（５）高速回転するインペラー背面に発生するキャビテーション圧を利用し、ガスを液中に吸引し、インペラーそのものでガスを高速剪断するので、吸引されたガスは極微粒気泡となる。気泡は邪魔板の作用により横方向に拡散した後上昇し気液接触面積が大となり、高い効率で液体に溶解する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるガス溶解装置例の概要図である。
【図２】  インペラー部分の拡大斜視図である。
【図３】  従来のガス溶解装置例の概要図である。
【符号の説明】
１，１１  インペラー
２，１２  駆動軸
３，２０  筒体
４  ガス取入口
５  導入管
６  モータ
８  気液混合装置
１０  ガス溶解装置
１４  ガス溜
１５  ガイド
１６  導入管
１７  邪魔板
１８  切欠部
１９  ベアリング
２１  液体導入口
２２  液体排出口
２３  ガス排出口
【図１】
0003742165.tif 000002
【図２】
0003742165.tif 000003
【図３】
0003742165.tif 000004