気体溶解装置
【課題】水などの液体の流下速度や通過流量の低下を抑制すると共に、かかる液体への酸素の溶解を効率よく行い得る気体溶解装置を提供すること。
【解決手段】本発明の気体溶解装置によれば、容器体内を流下する液体は、第１整流板によって整流された結果、略螺旋状に流下するので、容器体内の天井から底部へ向かう方向に直下する流下する場合に比べて、容器体内に充填される気体と該容器体内を流下する液体との接触時間を増やすことができる。また、第１整流板によって整流された結果、その端縁部を伝うことにより、薄い液膜の滝状に流下されるので、液体が第１整流板により整流されることなく流下する場合に比べ、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積が増大される。よって、液体への気体の溶解量をより有効に向上させることができる。
【解決手段】本発明の気体溶解装置によれば、容器体内を流下する液体は、第１整流板によって整流された結果、略螺旋状に流下するので、容器体内の天井から底部へ向かう方向に直下する流下する場合に比べて、容器体内に充填される気体と該容器体内を流下する液体との接触時間を増やすことができる。また、第１整流板によって整流された結果、その端縁部を伝うことにより、薄い液膜の滝状に流下されるので、液体が第１整流板により整流されることなく流下する場合に比べ、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積が増大される。よって、液体への気体の溶解量をより有効に向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に気体を溶解させる気体溶解装置に関し、特に、液体の流下速度や通過流量の低下を抑制して、十分な量の液体を効率よく処理することができる気体溶解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川や湖沼などの水域では、その周辺地域に建設される工事や事業所などの各種施設から排出される産業排水や一般家庭から排出される生活排水に含まれるリン化合物や窒素化合物などの有機物が過剰に蓄積し、この蓄積によりヘドロ等の有害な堆積有機物が大量発生して、その水が汚濁する水質汚染が問題となっている。
【０００３】
このような水域における水質の改善を図る方法として、近年、有機物を分解する微生物によって水質汚染が進行した水域から、過剰な有機物を除去又は減少させる方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特開２０００−３１７４７９号公報（特許文献１）には、被浄化水域から取水した水を浄化通路に通し、その浄化通路において微生物を供給し、かかる微生物によって浄化流路を通過する水に含まれる有機物を分解し、有機物の低減された水を被浄化水域へ送水することによって、被浄化水域の浄化を図る方法が記載されている。
【０００５】
ところで、特許文献１に記載される方法では、微生物だけでなく酸素を浄化流路に供給し、浄化流路内にて微生物を増殖させることによって、有機物の効率的な分解を図っている。特許文献１では、浄化流路内を流通する水を取水し、取水した水を酸素溶解装置（気体溶解装置）に通すことによって、水中に酸素（気体）を高濃度に溶解させ、その高濃度に酸素が溶解された処理水（酸素溶解水）を再度浄化流路内に送水することによって行われている。
【０００６】
ここで、従来の酸素溶解装置について説明する。図７は、従来の酸素溶解装置１００の部分断面図である。酸素溶解装置１００は、耐圧性を有する容器体１０２を備え、その容器体１０２の上部左側には、酸素供給源（図示せず）に一端側が連結される酸素供給パイプ１０３の他端側が連結されている。このため、容器体１０２内へ酸素供給源からの酸素（酸素ガス）の供給が酸素供給パイプ１０３を経由して開始されると、かかる酸素供給により容器体１０２内が大気圧以上に加圧される。
【０００７】
容器体１０２の上部略中央には、水（例えば、被浄化水域としての河川や湖沼などから取水した水）を容器体１０２内へ流入させるための流入管１０４が連結されている。流入口１０４ａは、流入管１０４を通過した水を容器体１０２内へ流入させるための開口である。
【０００８】
また、容器体１０２の上部右側には、容器体１０２の底部に貯留した水を容器体１０２の外へ流出させるための流出管１０５が連結されており、容器体１０２の底部へ向けて演出された流出管１０５の下端には、流出口１０５ａが開口されている。容器体１０２の底部に貯留された水は、この流出口１０５ａから、流出管１０５を通過して流出される。
【０００９】
一方、容器体１０２内の上部には、所定間隔を隔てつつ互いに対向する上下一対の拡散板１０６，１０７が配設されている。これら一対の拡散板１０６，１０７には、その厚さ方向に多数の小孔１０６ａ，１０７ａが穿設されており、一方の拡散板１０６における各小孔１０６ａは、他方の拡散板１０７における各小孔１０７ａの穿設位置とずれた位置にそれぞれ穿設されている。
【００１０】
なお、容器体１０２の側部右側には、液面高さ検出器１０８が配設されている。この液面高さ検出器１０８は、容器体１０２の側壁外面に縦方向に配設されたガラス管や塩ビ管から構成される水位ゲージ１０８ａを備え、その水位ゲージ１０８ａ内には、フロート（図示せず）が設けられている。
【００１１】
容器体１０２内に貯留される水の液面高さに応じてフロートが水位ゲージ１０８ａ内を上昇又は下降し、そのフロートの位置を検出器１０８ｂ，１０８ｃのいずれか一方が検出した場合には、容器体１０２内の圧力を調整するか、流出管１０５の開閉バルブ（図示せず）で流出流路を開閉することにより、水の流出量を調節する。これにより、容器体１０２内の水の液面高さ、即ち、容器体１０２内の空間を占有する酸素（気体）と水（液体）との割合を一定に保ち、得られる処理水における溶存酸素濃度を安定化すると共に、酸素が流出口１０５ａから漏れ出すことを防止する。
【００１２】
この酸素溶解装置１００によれば、流入口１０４ａから水が容器体１０２内へ流入されると、かかる流入口１０４ａから落下した水が拡散板１０６へ衝突し、その拡散板１０６の各小孔１０６ａの縁部を伝って多数の水滴となって、拡散板１０６から滴下される。この拡散板１０６から滴下した水は、同様に、拡散板１０７へ衝突し、その拡散板１０７の各小孔１０７ａの縁部を伝ってさらに細かな多数の水滴となって、容器体１０２の底部へ滴下される。
【００１３】
このように、流入口１０４ａから流入した水が拡散板１０６，１０７により細かな水滴とされることにより、かかる水と容器体１０２内の酸素との接触面積が拡大されるので、かかる水に溶解される酸素量を向上させることができ、結果として、得られる処理水（酸素溶解水）中の溶存酸素濃度を向上させることができるのである。しかも、容器体１０２内は、酸素により加圧されているので、かかる加圧により容器体１０２内の水に溶解される酸素量を更に向上させることができる。
【特許文献１】特開２０００−３１７４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述した酸素溶解装置１００のように、水を細かな水滴として、該水滴に溶解される酸素量を向上させるために、容器体１０２内に拡散板１０６，１０７を配設する構成では、流入口１０４ａから流入させる水量が適量を超えてしまうと、小孔１０６ａ，１０７ａを通過した水は、水滴ではなく、水滴の連なりによる水柱として容器体１０２の底部へ落下することになる。このように、容器体１０２の底部へ落下する水の形状が水滴から水柱状となってしまった場合には、酸素との接触面積が減少するため、水へ溶解される酸素量が低減し、得られる処理水（酸素溶解水）中の溶存酸素濃度が低下するという問題点があった。
【００１５】
その一方で、小孔１０６ａ，１０７ａを通過した水を、水滴として容器体１０２の底部へ滴下されるためには、流入口１０４ａから流入させる水量を適量に制限する必要があり、かかる制限によって、酸素溶解水の生成効率が悪いという問題点があった。
【００１６】
さらに、流入口１０４ａから流入した水が拡散板１０６，１０７により堰き止められ、水の通過が制限されるので、その分、水の流下速度及び通過流量が低下して、十分な水量を処理することができないという問題点があった。
【００１７】
また、流入口１０４ａから流入した水が拡散板１０６，１０７により堰き止められ、拡散板１０６，１０７と容器体１０２内の天井との間の空間が水により充満された場合には、この充満する水により酸素供給パイプ１０３の供給口が塞がれて、容器体１０２内へ酸素を供給することができないという問題点があった。その結果、容器体２内における酸素濃度（酸素ガスの濃度）の低下によって水滴に溶解される酸素量が低減し、得られる処理水（酸素溶解水）中の溶存酸素濃度が低下するという問題点があった。
【００１８】
さらに、河川や湖沼などから取水した水には、ゴミなどの異物が含まれているため、かかる異物が拡散板１０６，１０７の各小孔１０６ａ，１０７ａに引っ掛かり、拡散板１０６，１０７が目詰まりするという問題点があった。
【００１９】
拡散板１０６，１０７に目詰まりが生じた場合には、容器体１０２を開封して異物の除去作業を行う必要があるため、その分、酸素溶解装置１００の維持コストが嵩むという問題点があった。また、容器体１０２を開封可能に構成した場合には、構造が複雑となるため、その分、容器体１０２の製造コストが嵩むばかりか、酸素を加圧して充填するという耐圧密閉容器としての信頼性が低下するという問題点があった。
【００２０】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、水などの液体の流下速度や通過流量の低下を抑制すると共に、かかる液体への酸素の溶解を効率よく行い得る気体溶解装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この目的を達成するために、請求項１記載の気体溶解装置は、気体が大気圧以上に加圧されて充填される容器体と、その容器体内に外部から液体を流入させ前記気体を前記容器体内で気液接触させる流入管と、前記気液接触によって前記気体が溶解し前記容器体の底部に落下した気体溶解液を外部へ流出させる流出管とを備えたものであって、前記流入管に連通され前記容器体内へ前記液体を吐出する吐出口と、その吐出口から吐出された前記液体の流路であって、前記容器体の天井から底部へ向かう流路を遮るように配置された第１整流板とを備え、その第１整流板は、前記容器体の天井から底部へ向かう方向に流下する前記液体を、略螺旋状の軌跡に流下させるように構成されている。
【００２２】
請求項２記載の気体溶解装置によれば、請求項１記載の気体溶解装置において、前記吐出口は、前記容器体内の天井方向を指向して開口され、前記液体を前記容器体内の天井方向へ向けて噴き上げるように構成されており、前記第１整流板は、前記流入管の外周壁から突出して形成されている。
【００２３】
請求項３記載の気体溶解装置によれば、請求項２記載の気体溶解装置において、前記吐出口は、先端へ向けて先細りするテーパー状に形成されている。
【００２４】
請求項４記載の気体溶解装置は、請求項２又は３に記載の気体溶解装置において、前記容器体内の天井は、略球状に湾曲して形成されている。
【００２５】
請求項５記載の気体溶解装置は、請求項１から４のいずれかに記載の気体溶解装置において、前記第１整流板は、下降傾斜する少なくとも１枚の羽根部を備えるものであり、前記第１整流板が複数配設される場合、隣接する前記第１整流板における前記羽根部は、それぞれ、互いに反対方向の下降傾斜を有している。
【００２６】
請求項６記載の気体溶解装置は、請求項１から５のいずれかに記載の気体溶解装置において、前記容器体の内周壁からフランジ状に突出して形成される第２整流板を備えている。
【００２７】
請求項７記載の気体溶解装置は、請求項６記載の気体溶解装置において、前記吐出口は、前記容器体内の天井方向を指向して開口され、前記液体を前記容器体内の天井方向へ向けて噴き上げるように構成されており、前記第１整流板は、前記流入管の外周壁から突出して形成されており、前記容器体における天井に最も近い高さ位置に前記第２整流板を配設し、その第２整流板に隣接させて、該第２整流板の内周の径より大きい外径を有する第１整流板を配設する。
【００２８】
請求項８記載の気体溶解装置は、請求項６又は７に記載の気体溶解装置において、前記第１整流板と前記第２整流板との両方を備える場合、前記容器体における底部に最も近い高さ位置に前記第２整流板を配設する。
【００２９】
請求項９記載の気体溶解装置は、請求項１から８のいずれかに記載の気体溶解装置において、前記第１整流板又は前記第２整流板の端縁部は、上面視において、略波形状に曲折している。
【００３０】
請求項１０記載の気体溶解装置は、請求項１から９のいずれかに記載の気体溶解装置において、前記容器体の断面方向に配設され、液体不透過領域とその液体不透過領域より小さい液体透過領域とを有する液溜まり部材を備え、その液溜まり部材は、前記容器体の底部に貯留される前記気体溶解液の液面高さの上限と、前記容器体の底面に最も近い前記第１整流板又は前記第２整流板との間であって、前記容器体の底面に最も近い前記第１整流板又は前記第２整流板より、前記容器体の底部に貯留される前記気体溶解液の液面高さの上限に近い高さ位置に位置される。
【００３１】
請求項１１記載の気体溶解装置は、請求項１０記載の気体溶解装置において、前記液溜り部材における前記液体不透過領域が、前記容器体における断面方向略中央領域を占有する。
【００３２】
請求項１２記載の気体溶解装置は、請求項１から１１のいずれかに記載の気体溶解装置において、前記容器体の底面は、周縁から中央に向けて隆起する隆起部を有する。
【００３３】
請求項１３記載の気体溶解装置は、請求項１２記載の気体溶解装置において、前記流出管に連通され前記容器体内の底部に貯留された前記気体溶解液を該流出管へ導入する流出口を備え、前記流出口は、前記容器体の底面における前記隆起部の上方に位置される。
【００３４】
請求項１４記載の気体溶解装置は、請求項１から１３のいずれかに記載の気体溶解装置において、前記流入管又は前記流出管の少なくとも一方は、前記容器体の側壁から該容器体内へ貫入され、その貫入部から前記容器体内の天井方向へ向けて延出されている。
【発明の効果】
【００３５】
請求項１記載の気体溶解装置によれば、流入管を通過した液体は、該流入管に連通された吐出口から、気体が大気圧以上に加圧されて充填される容器体内へ吐出される。ここで、容器体内へ吐出された液体の流路であって、容器体の天井から底部へ向かう流路には、その流路を遮るように第１整流板が配置されており、吐出口から吐出されて容器体の天井から底部へ向けて流下する液体は、該第１整流板によって略螺旋状の軌跡に流下される。
【００３６】
よって、容器体内を流下する液体は、容器体内の天井から底部へ向かう方向に直下する流下する場合に比べて、移動距離及び滞空時間が増える。その結果、容器体内に大気圧以上に加圧されて充填される気体と、該容器体内を流下する液体との接触時間を増やすことができるので、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるという効果がある。
【００３７】
また、容器体内における天井から底部へ向かう方向に流下する液体は、第１整流板によって整流され、その端縁部を伝うことにより、薄い液膜の滝状に流下される。このように、第１整流板による整流によって、容器体内を流下する液体が薄い液膜の滝状として流下されるので、液体が第１整流板により整流されることなく流下する場合に比べ、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積が増大されるので、液体への気体の溶解量をより有効に向上させることができるという効果がある。
【００３８】
そのため、多数の小孔が穿設された拡散板を容器体内へ設けなくても、液体と気体との接触面積を確保して、気体を液体に高濃度に溶解させることができる、よって、拡散板を省略した場合には、ゴミなどの異物が引っ掛かり目詰まりすることもないので、目詰まりを解消するためのメンテナンスを不要として、その分、気体溶解装置の維持コストを抑制することができるという効果がある。
【００３９】
また、拡散板を省略した場合には、従来の気体溶解装置のように、拡散板により液体（水）の通過が制限されて、液体（水）の流下速度及び通過流量が低下することがないので、十分な量の液体を効率良く処理することができるという効果がある。また、拡散板の目詰まりを解消するべく容器体を開封可能に構成することがないので、容器体の構造を簡素化して、製造コストを抑制することができるという効果があると共に、耐圧密閉容器としての信頼性を確保することができるという効果がある。
【００４０】
請求項２記載の気体溶解装置によれば、請求項１記載の気体溶解装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。流入管を通過した液体は、吐出口から容器体内の天井方向へ向けて吐出される。このように、液体が吐出口から容器体内の天井方向へ向けて吐出される場合、吐出口から吐出される液体の少なくとも一部は、吐出口の口径よりも拡がりつつ、気体の充填された容器体の天井方向へ向けて略噴水状に噴き上げられる。かかる噴き上げの結果、液体と容器体内に充填された気体との接触面積が増大され、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるという効果がある。
【００４１】
なお、従来の気体溶解装置では、容器体内に貯留される水の液面高さが何らかの理由により上昇し、複数の小孔が穿設された拡散板が水没すると、流入口から流入した水を水滴状とすることができなくなるため、その水へ気体を十分に溶解させることが困難であった。これに対し、請求項２記載の気体溶解装置によれば、吐出口が容器体内の天井方向を指向して開口されているので、容器体内に貯留される液面高さが何らかの理由により上昇して、吐出口が液中に沈没したとしても、かかる吐出口から液体を吐出させることにより、液体を容器体の天井方向へ向けて略噴水状に噴き上げることができるので、液体と容器体内に充填された気体との接触面積が増大され、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるのである。
【００４２】
また、第１整流板が流入管の外周壁から突出して形成されているので、吐出口から上方へ噴き上げられず、吐出口の周縁部から溢れ出て、流入管の外周壁を伝って流下される液体は、この第１整流板によって整流され、該第１整流板の端縁部を伝うことにより、薄い液膜の滝状となって流下される。よって、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積が増大されるので、液体と容器体内に充填された気体との接触面積が増大され、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができると共に、流入管から容器体内へ流入した液体を無駄なく処理することができるという効果がある。
【００４３】
請求項３記載の気体溶解装置によれば、請求項２記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。吐出口が、先端へ向けて先細りするテーパー状に形成されているので、かかる吐出口からは液体が広く拡散しつつ容器体内へ吐出される。よって、略同一径の筒状である吐出口を用いた場合に比べ、容器体内へ吐出された水と容器体内に充填される気体との接触面積が増大されるので、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるという効果がある。
【００４４】
また、吐出口が略同一径の筒状である場合に比べ、液体の吐出速度が増加するので、吐出の際における液体の飛距離が増大し、吐出された液体と容器体内に充填される気体との接触時間が確保され、その結果として、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるという効果がある。
【００４５】
また、例えば、容器体の内周壁からフランジ状に突出する第２整流板が形成されている場合には、容器体内の天井へ到達し容器体の内壁に沿って流下された液体が、該第２整流板によって整流され、該第１整流板の端縁部を伝うことにより、薄い液膜の滝状となって流下されることになる。よって、吐出速度の向上の結果、吐出口から吐出された液体を容器体内の天井へ確実に到達させることができるので、天井に到達することなく落下する液体が低減され、第２整流板による整流により薄い液膜の滝状となって流下される液体が増加されることになり、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積が増大され、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができる。
【００４６】
請求項４記載の気体溶解装置によれば、請求項２又は３に記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体内の天井が略球状に湾曲して形成されているので、吐出口から噴き上げられた液体が容器体内の天井に衝突した場合には、かかる液体を略球状の湾曲によって案内し、内周壁へ向けて移動させることができるという効果がある。ここで、例えば、容器体の内周壁からフランジ状に突出する第２整流板が形成されている場合には、吐出口から吐出された液体をかかる第２整流板による整流によって薄い液膜の滝状となって流下させることができるので、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積が増大され、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができる。
【００４７】
請求項５記載の気体溶解装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。第１整流板が複数配設される場合には、隣接する第１整流板に設けられている下降傾斜する少なくとも１枚の羽根部が、それぞれ、互いに反対方向の下降傾斜に構成されているので、隣接した第１整流板における上方の第１整流板によって略螺旋状に流下する液体は、該上方の第１整流板の羽根部の下降傾斜とは反対方向に下降傾斜する下方の第１整流板の羽根部によって受け止められる。その結果、下方の第１整流板の羽根部によって受け止められた液体は、該下方の第１整流板によって再度整流されて、薄い液膜の滝状として略螺旋状の軌跡に流下される。よって、容器体内を流下する液体との接触時間が確実に確保され、液体への気体の溶解量をより有効に向上させることができるという効果がある。
【００４８】
なお、請求項５における「隣接する第１整流板」とは、第１整流板のみの関係において隣接するということを意図するものであり、例えば、２枚の第１整流板の間に他の整流板が介在されている場合であっても、これらの２枚の第１整流板が「隣接する第１整流板」であることを意図する。
【００４９】
請求項６記載の気体溶解装置によれば、請求項１から５のいずれかに記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体内には、該容器体の内周壁からフランジ状に突出する第２整流板が形成されているので、容器体内の内周壁に沿って流下する液体は、第２整流板によって整流され、該第２整流板の端縁部を伝うことにより、薄い液膜の滝状となって流下されることになる。その結果、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積が増大され、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるという効果がある。
【００５０】
請求項７記載の気体溶解装置によれば、請求項６記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体の内周壁からフランジ状に突出する第２整流板は、容器体における天井に最も近い高さ位置に配設されている。そして、かかる第２整流板に隣接して、流入管の外周壁から突出して形成される第１整流板が配設されている。ここで、該第１整流板の外径は、容器体内における上方（天井側）に隣接する第２整流板の内周の径より大きいので、第２整流板の端縁部を伝って流下する液体の少なくとも一部は、第１整流板によって受け止められ、第１整流板によって再度整流される。
【００５１】
よって、流入管の吐出口から天井方向に噴き上げられた液体の少なくとも一部は、容器体内の天井へ到達すると該容器体の内壁に沿って流下されて、第２整流板によって整流された後、第１整流板によって整流され、薄い液膜の滝状として略螺旋状の軌跡に流下されるという経路を辿る。よって、容器体内を流下する液体との接触時間が確実に確保され、液体への気体の溶解量をより有効に向上させることができるという効果がある。
【００５２】
請求項８記載の気体溶解装置によれば、請求項６又は７に記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体内に第１整流板と第２整流板との両方を設ける場合には、該容器体における底部に最も近い高さ位置に第２整流板を配設されるので、容器体内の内周壁を伝って流下する液体を、最終的に、第２整流板によって整流し、薄い液膜の滝状に流下させることができる。よって、容器体内の内周壁を伝って流下する液量を低減させて、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積を増大させることができ、その結果、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるという効果がある。
【００５３】
請求項９記載の気体溶解装置によれば、請求項１から８のいずれかに記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。第１整流板又は前記第２整流板の端縁部は、上面視において、略波形状に曲折されているので、端縁部が曲折されていない場合に比べ、端縁部の長さをより長くすることができる。その結果、そのように長くなった長さの分だけ、端縁部を伝って滝状に流下する液膜の幅が広くなり、結果として、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積を増大させることができる。よって、液体への気体の溶解量をより有効に向上させることができるという効果がある。
【００５４】
請求項１０記載の気体溶解装置によれば、請求項１から９のいずれかに記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体内には、液体不透過領域とその液体不透過領域より小さい液体透過領域とを有する液溜まり部材が該容器体の断面方向に配設されている。ここで、かかる液溜まり部材は、容器体内の底部に貯留される気体溶解液の液面高さの上限と、該容器体の底面に最も近い第１整流板又は第２整流板との間であって、該容器体の底面に最も近い第１整流板又は第２整流板より、容器体の底部に貯留される気体溶解液の液面高さの上限に近い高さ位置に配設されているので、容器体の底面に最も近い第１整流板又は第２整流板を伝って流下する液体（気体溶解液）の多くは、この液溜まり部材の多くを占める液体不透過領域によって一旦受け止められた後、液体透過領域から落下し、容器体内の底部に貯留される。
【００５５】
よって、容器体の天井から底部へ向かう方向に流下する液体と該容器体の底部に既に貯留されている液体との衝突エネルギーが緩和されるので、容器体の底部に既に貯留されている液体に溶解されている気体（溶存気体）が強い衝突エネルギーの付与によって液相から気相へ放出されてしまうことを防止でき、その結果として、高濃度に気体が溶解された気体溶解液を得ることができるという効果がある。
【００５６】
請求項１１記載の気体溶解装置によれば、請求項１０記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。液溜まり部材における液体不透過領域は、容器体における断面方向略中央領域を占有するように設けられている。一般的に、第１整流板による整流によって略螺旋状の軌跡で流下される液体は、鉛直方向に下降するにつれて、螺旋における旋回半径が次第に減少する傾向にあるので、液溜まり部材における液体不透過領域を容器体における断面方向略中央領域を占有するように設けることによって、下降に伴う旋回半径の減少によって液体が一箇所近傍に集中して衝突することを防止することができる。よって、容器体の底部に既に貯留されている気体溶解液に溶解されている気体（溶存気体）が強い衝突エネルギーの付与によって液相から気相へ放出されてしまうことを防止でき、その結果として、高濃度に気体が溶解された気体溶解液を得ることができるという効果がある。
【００５７】
請求項１２記載の気体溶解装置によれば、請求項１から１１のいずれかに記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体の底面には、周縁から中央に向けて隆起する隆起部が形成されている。容器体内の圧力によってかかる隆起部を凹ませることが可能となるので、底部の耐圧性を高めることができるという効果がある。
【００５８】
請求項１３記載の気体溶解装置によれば、請求項１２記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体の底面に形成されている隆起部の上方に、容器体内の底部に貯留された気体溶解液を流出管へ導入するための流出口が位置されている。よって、流入管から流入される液体にゴミなどの異物が含まれている場合には、かかるゴミは、底面の隆起部の周囲に形成される凹部に蓄積され、隆起部の上方に位置する流出口からゴミなどの異物を排出することを防止できるという効果がある。
【００５９】
請求項１４記載の気体溶解装置によれば、請求項１から１３のいずれかに記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。流入管又は流出管の少なくとも一方は、容器体の側壁から該容器体内へ貫入されているので、流入管や流出管が容器体の天井から貫入されていた従来の気体溶解装置に比べ、気体溶解装置全体としての重心を低くすることができる。その結果、気体溶解装置の設置状態を安定化させることができるので、かかる気体溶解装置の土台となるベースを小型化することが可能となる。よって、ベースが小型化される分、材料コストを低減することができ、気体溶解装置全体としての製造コストを低減することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１〜図３を参照して、酸素溶解装置１の全体構成について説明する。
【００６１】
図１は、本発明の気体溶解装置である酸素溶解装置１の部分断面図であり、図２は、酸素溶解装置１の部分断面斜視図である。また、図３（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、図１におけるＩＩＩａ−ＩＩＩａ線、ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線、ＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線、ＩＩＩｄ−ＩＩＩｄ線、およびＩＩＩｅ−ＩＩＩｅ線を通る断面を上面視した場合の断面図である。なお、図１では、流入管４及び流出管５を容器体２内に支持し固定する固定部材の図示が省略されおり、図２では、流出管５の図示が省略されている。
【００６２】
酸素溶解装置１は、例えば、河川や湖沼などの被浄化水域から取水した水（汚濁水）に、酸素を高濃度に溶解させ、得られた処理水（以下、酸素溶解装置１によって処理されて得られた処理水を「酸素溶解水」と称する）を再び被浄化水域へ供給（流出、送水）するための装置である。この酸素溶解装置１を用いて被浄化水域へ酸素溶解水を供給した場合、該被浄化水域における溶存酸素（ＤＯ）量が増加し、該被浄化水域における微生物（特に、好気性微生物）が活性化される。そして、その結果、該被浄化水域における有機物の分解が促進されて、該被浄化水域の水質を向上させることができる。
【００６３】
ところで、河川や湖沼などから取水した水には、例えば、枯木などの自然物だけでなく布きれなどの人工的なゴミなど種々の異物が含まれているため、従来の酸素溶解装置１００（図６参照）では、異物による拡散板１０６，１０７の目詰まりが問題となっていたが、本発明の気体溶解装置である酸素溶解装置１は、異物の目詰まりに起因する不具合を解消しつつも、水への酸素の溶解量を向上させ、高濃度に酸素が溶存する酸素溶解水を大量に供給することができるように構成されている。
【００６４】
この酸素溶解装置１は、土台となるベースＢ上に設置される装置であり、ステンレス鋼材や硬質合成樹脂（例えば、ＦＲＰなど）などの耐腐食性を有する材料で略中空円筒状に形成され、かつ、その内部の圧力を大気圧以上に加圧しても破損することのない耐圧性を有する容器体２を備えている。なお、容器体２の内面側には、樹脂コーティングを施してもよい。これにより、耐腐食性のより一層の向上を図ることができる。
【００６５】
図１に示すように、この容器体２の上部（図１上側）左側には、酸素供給源（図示せず）に一端側が連結される酸素供給パイプ３の他端側が連結されている。そのため、酸素供給源からの酸素供給が開始されると、酸素供給源から酸素供給パイプ３を経由して容器体２内へ酸素（酸素ガス）が供給される。なお、この酸素供給パイプ３には、電磁バルブから構成される酸素供給弁３ａが設けられている。
【００６６】
また、容器体２の上部（図１上側）の略中央には、排気口（図示せず）を一端とする排気パイプ１３の他端側が連結されており、必要に応じて容器体２内の気体を排気できるように構成されている。なお、この排気パイプ１３には、電磁バルブから構成される排気弁１３ａが設けられている。
【００６７】
容器体２内へ酸素（酸素ガス）を供給する場合には、排気弁１３ａを閉じた状態で、酸素供給弁３ａの開度を調整して行う。また、酸素供給弁３ａを閉じる一方で、排気弁１３ａを開放し、容器体２の底部に貯留された水（酸素溶解水）の液面高さを上昇させることによって、酸素溶解装置１による水処理に伴って生じた気体（例えば、窒素（窒素ガス）など）を排出する。
【００６８】
また、本実施形態の酸素溶解装置１では、上述のように酸素供給パイプ３が容器体２の上部（図１上側）に連結されているので、容器体２の上方における気体が占有する空間に酸素（酸素ガス）を偏りなく充填することができ、かかる気体占有空間を水へ酸素（酸素ガス）を有効に溶解する場として利用することができる。
【００６９】
なお、酸素供給源としては、例えば、酸素が圧入された高圧酸素ボンベなどが例示される。但し、必ずしもこれに限られるわけでなく、酸素供給源として、例えば、大気中の酸素（酸素ガス）を抽出して、かかる酸素を加圧して供給することができる酸素発生装置などを使用してもよい。
【００７０】
また、容器体２の側壁部２ｂにおける略中央部には、河川や湖沼などの被浄化水域から取水した水（汚濁水）を容器体２内へ流入させるための流入管４が連結（貫入）されている。この流入管４は、図１に示すように、容器体２内で略Ｌ字状に屈曲され、その上端側（図１上側）が容器体２内の天井面２ａへ向けて延出されている。
【００７１】
このように、流入管４は、容器体２の側壁部２ｂにおける略中央部から該容器体２内へ貫入されているので、流入管が容器体の天井から貫入されていた従来の気体溶解装置に比べ、酸素溶解装置１全体としての重心が低くなるため、設置状態を安定化させることができる。その結果、酸素溶解装置１の土台となるベースＢを小型化することが可能となり、その分、材料コストを低減することができ、酸素溶解装置１全体としての製造コストを低減することができる。
【００７２】
流入管４は、図１に示すように、その上端側が容器体２内の天井面２ａと所定の間隔を隔てて配設されており、その上端に吐出口４ａが開口形成されている。この吐出口４ａは、流入管４を通過した水を容器体２内へ吐出するための開口である。
【００７３】
このように、本実施形態の酸素溶解装置１によれば、図１に示すように、吐出口４ａが容器体２内の天井面２ａを指向して開口されているので、水を容器体２内の天井面２ａへ向けて略噴水状に噴き上げることができる。詳細は後述するが、略噴水状に噴き上げられつつ容器体２内へ水を流入させることにより、吐出口４ａから吐出された水と容器体２内に充填された酸素（酸素ガス）との接触面積が増大するので、かかる水への酸素の溶解量を向上させることができ、結果として、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【００７４】
そのため、本実施形態の酸素溶解装置１によれば、従来の酸素溶解装置１００のように、水を水滴状とするために設けられている拡散板１０６，１０７（図６参照）の小孔１０６ａ，１０７ａにゴミなどの異物が引っ掛かり、拡散板１０６，１０７が目詰まりすることもないので、目詰まりを解消するためのメンテナンスを不要として、その分、酸素溶解装置１の維持コストを抑制することができる。
【００７５】
更に、本実施形態の酸素溶解装置１によれば、従来の酸素溶解装置１００のように、拡散板１０６，１０７により水が堰き止められて、水の通過が制限されることにより、水の流下速度が低下することがないので、大量の水を効率良く処理することができる。また、拡散板１０６，１０７の目詰まりを解消するべく容器体２を開封可能に構成する必要がないので、容器体２の構造を簡素化して、その製造コストを抑制することができると共に、耐圧密閉容器としての信頼性を確保することができる。
【００７６】
ここで、従来の酸素溶解装置１００では、容器体１０２に貯留される水の液面高さが何らかの理由により上昇し、複数の小孔１０６ａ，１０７ａが穿設された拡散板１０６，１０７が水没すると、流入口１０４ａから流入した水を水滴状とすることができず、その水に酸素を十分に溶解させることが不可能であった。
【００７７】
これに対し、本実施形態の酸素溶解装置１によれば、吐出口４ａが容器体２内の天井面２ａを指向して開口されているので、容器体２内に貯留される水の液面高さが何らかの理由により上昇して、吐出口４ａが水没したとしても、かかる吐出口４ａから水を容器体２の天井面２ａへ向けて略噴水状に噴き上げることができるので、水と酸素との接触面積を確保して、水に酸素を高濃度に溶解させることができる。
【００７８】
なお、吐出口４ａは、図１に示すように、断面略円形に形成される容器体２の略中心部に配設させると共に、容器体２内の天井面２ａの略中心部を指向して開口されているので、水を容器体２の径方向（図１左右方向や紙面垂直方向など）の一方に偏らせることなく均等に噴き上げさせることができる。
【００７９】
そのため、噴き上げられた水が容器体２内の内周壁に沿って流下する水量は、容器体２の周方向全周にわたって略均等とされるので、後述する整流板６の端縁部６ａのほぼ全域を使用して水を流下させることができ、その分、整流板６の端縁部６ａを伝って薄い水膜となって流下される水の表面積を確保することができる。その結果、容器体２内を流下する水と容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）との接触面積を広く確保することができ、それによって、水への酸素の溶解量が向上されるので、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【００８０】
また、図１に示すように、流入管４の吐出口４ａは、先端へ向けて先細りするテーパー形状を有している。即ち、吐出口４ａの先端の内径Ｄ２は、流入管４における流入側（吐出口４ａとは他端側）の内径Ｄ１より小さく構成されている。
【００８１】
このように、吐出口４ａをテーパー形状とすることによって、流入管４から流入する水は、吐出口４ａから広く拡散しつつ容器体２内へ吐出されることになる。よって、流入管４の内径を、吐出口４ａを含めて略同一の筒状に構成した場合に比べ、容器体２内へ吐出された水と容器体２内に充填されている酸素との接触面積が増大し、その結果として、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【００８２】
また、吐出口４ａをテーパー形状とすることによって、流入管４の内径を、吐出口４ａを含めて略同一の筒状に構成した場合に比べ、吐出口４ａから吐出される水の吐出速度（噴射速度）を上げることができる。
【００８３】
かかる吐出速度の向上によって、吐出の際における水の飛距離を増大させることができるので、吐出口４ａから吐出された水と容器体２内に充填される酸素との接触時間が確保され、液体への気体の溶解量が向上され、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【００８４】
また、吐出速度の向上の結果、吐出される水を容器体２の天井面２ａに確実に水を到達させ、天井面２ａに到達することなく落下する水量を低減することができるので、後述する整流板６の端縁部６ａのほぼ全域を使用して水を流下させることができ、その分、整流板６の端縁部６ａを伝って薄い水膜となって流下される水の表面積を確保することができる。その結果、容器体２内を流下する水と容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）との接触面積を広く確保することができ、水への酸素の溶解量が向上されるので、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【００８５】
図１に示すように、容器体２内の上部（図１上側）であって、流入管４の吐出口４ａとほぼ同じ高さ位置には、整流板６が、容器体２の内周壁全周にわたって形成されている。この整流板６は、図２に示すように、容器体２の内周壁からフランジ状に突出して形成されており、その整流板６の端縁部６ａ、即ち、整流板６の内周部は、図３（ａ）に示すように、上面視において、略円形に構成されている。
【００８６】
よって、この整流板６によれば、上述した吐出口４ａから噴き上げられた水は、容器体２の内周壁に沿って流下し、整流板６に到達すると、その整流板６の端縁部６ａを伝って薄い水膜の滝状となって流下するので（図４参照）、容器体２内を流下する水と容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）との接触面積を増大することができる、その結果、水への酸素の溶解量が向上されるので、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【００８７】
なお、この整流板６は、吐出口４ａより高い位置に配設してもよい。その分、整流板６の端縁部６ａから、容器体２の底部に貯留された水の液面までの距離、即ち、水の落下距離（流下する距離）を長くすることができ、その結果、薄い水膜として流下する水と酸素（酸素ガス）との接触時間が増え、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【００８８】
また、図１に示すように、整流板６の下方であって、流入管４における吐出口４ａの下方には、整流板７が流入管４の外周壁から突出して形成されている。この整流板７は、図２および図３（ｂ）に示すように、各々が流入管４の外周壁から突出する８枚の羽根７ａから構成される。この羽根７ａの上面（図２上側を向く面）は、容器体２の底部へ向けて傾斜する下降傾斜面として形成されている。
【００８９】
ここで、この整流板７は、図３（ｂ）に示すように、全体として、上面視において、略円形に構成されており、図１に示すように、整流板７の径は、整流板７の上方（図１上側）に位置する整流板６の端縁部６ａの径より大きく構成されている。
【００９０】
よって、この整流板７によれば、整流板６を伝って薄い水膜として流下する水が整流板７に到達すると、その水は、各羽根７ａの下降傾斜面に沿って流れ、各羽根７ａの周方向の端縁部７ａ１又は下降傾斜面下端の端縁部７ａ２を伝って薄い水膜の滝状となって流下する（図４参照）。
【００９１】
一方、上述した吐出口４ａから水を噴き上げたものの、天井面２ａに到達することなく、整流板６の端縁部６ａの内側を通って落下した水や、吐出口４ａから上方に噴き出されずに吐出口４ａの周縁部から溢れ出し、流入管４の外周壁を伝って流下した水もまた、整流板７により整流され、端縁部７ａ１又は端縁部７ａ２を伝って薄い水膜の滝状となって流下する（図４参照）。
【００９２】
その結果、容器体２を流下する水と容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）との接触面積を増大させることによって、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができると共に、流入管４から容器体２内へ流入した水を無駄なく処理することができる。
【００９３】
ここで、羽根７ａにおける下降傾斜面下端の端縁部７ａ２は、上面視において、流入管４の外周壁に対して略放射状に延びているので、端縁部７ａ２を伝って流下する水膜は、流入管４周りに略螺旋状（スパイラル状）に回旋しつつ流下する。
【００９４】
よって、水（水膜）が鉛直方向に落下する場合に比べて、流下する水（水膜）の移動距離及び滞空時間が増えるので、流下する水膜と酸素（酸素ガス）との接触時間を増やすことができる。その結果、酸素溶解水中の溶存酸素濃度が効率的に向上されるので、高濃度に酸素が溶存される酸素溶解水を生成することができる。
【００９５】
なお、整流板７の形成位置は、吐出口４ａにより近い位置とすることが好ましい。例えば、流入管４の先端（図１上側）に形成してもよく、あるいは、流入管４の先端から吐出口４ａの直径の略３倍以下の範囲内に形成してもよい。その分、その整流板７から、容器体２の底部に貯留された水の液面までの距離、即ち、水の落下距離（流下する距離）を長くすることができ、その結果、薄い水膜として流下する水と酸素（酸素ガス）との接触時間が増え、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【００９６】
また、図１に示すように、整流板７の下方には、整流板８が、容器体２の内周壁全周にわたって、該内周壁からフランジ状に突出して形成されている。なお、この整流板８は、上述した整流板６と同様の形状を有している。
【００９７】
よって、整流板７における各羽根７ａの周方向の端縁部７ａ１を伝って流下する水（水膜）や、容器体２の内周壁に沿って流下する水は、整流板８によって整流され、整流板８の端縁部８ａを伝って薄い水膜の滝状となって流下する（図４参照）。即ち、容器体２内を流下する水は、この整流板８によって再度整流されて薄い水膜とされるので、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【００９８】
また、図１に示すように、整流板８の下方には、整流板９が流入管４の外周壁から突出して形成されている。この整流板９は、図２および図３（ｃ）に示すように、各々が流入管４の外周壁から突出する８枚の羽根９ａから構成されている。この羽根９ａの上面（図２上側を向く面）は、容器体２の底部へ向けて傾斜する下降傾斜面として形成されている。ここで、図２に示すように、この整流板９における各羽根９ａの下降傾斜面は、上述した整流板７における各羽根７ａの下降傾斜面の下降方向とは反対方向に下降傾斜している。
【００９９】
よって、整流板７によって整流され、流入管４周りに略螺旋状に回旋しつつ流下する水（水膜）は、整流板９における各羽根９ａの下降傾斜面によって受け止められる。その結果、かかる下降傾斜面によって受け止められた水は、該下降傾斜面に沿って流れ、各羽根９ａの周方向の端縁部９ａ１又は下降傾斜面下端の端縁部９ａ２を伝って薄い水膜の滝状となって流下する（図４参照）。
【０１００】
なお、整流板９における各羽根９ａの下降傾斜面下端の端縁部９ａ２を伝って流下する水（水膜）は、上述した整流板７の場合と同様に、流入管４周りに略螺旋状（スパイラル状）に回旋しつつ流下する。
【０１０１】
よって、容器体２内を流下する水は、この整流板９によって再度整流され、流入管４周りに略螺旋状に回旋しつつ流下する薄い水膜とされるので、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができるのである。
【０１０２】
また、図１に示すように、整流板９の下方には、整流板１０が、容器体２の内周壁全周にわたって形成されている。この整流板１０は、容器体２の内周壁からフランジ状に突出して形成されており、その整流板１０の端縁部１０ａ、即ち、整流板１０の内周部は、図３（ｄ）に示すように、上面視において、略円形に構成されている。
【０１０３】
容器体２の内周壁に沿って流下する水が整流板１０に到達すると、その水は、整流板１０の端縁部１０ａを伝って薄い水膜の滝状となって流下する（図４参照）。ここで、この整流板１０は、酸素溶解装置１に配設される５枚の整流板６〜１０の中で、最も下方（図１下側）に配設される整流板である。そのため、整流板９による整流の結果として容器体２の内周壁へ飛散した水など、容器体２の内周壁を伝って流下する水は、最終的に、この整流板１０によって整流されて、薄い水膜として、容器体２内を流下されることになる。
【０１０４】
容器体２の内周壁を伝って流下する水は、酸素（酸素ガス）を溶解させる上で効率が悪いが、容器体２において最も下方（図１下側）整流板１０を配置することによって、容器体２の内周壁を伝って流下する水が、酸素（酸素ガス）を溶解させる上で効率のよい薄い水膜として流下されることになる。その結果、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができ、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【０１０５】
なお、整流板１０の端縁部１０ａは、図３（ｄ）に示すように、上面視において、略波形状に曲折して構成されている。そのため、整流板１０の端縁部１０ａが曲折部を含むことのない単純な円周である場合に比べ、端縁部１０ａの長さをより長くすることができる。すると、そのようにより長くなった長さの分だけ、端縁部１０ａを伝って滝状に流下する水膜の幅が広くなり、結果として、容器体２内を流下する水と容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）との接触面積が増大するので、水への酸素の溶解量をさらに効率的に向上させることができるのである。
【０１０６】
なお、端縁部１０ａを「略波形状」に構成するとは、その端縁部１０ａを上面視において複数の曲線で滑らかに繋ぐ場合や、略三角形状を繋いで鋸刃状に構成する場合、あるいは、これらを組み合わせて構成する場合なども含まれる。
【０１０７】
また、図１に示すように、整流板１０の下方であり、かつ、後述する水位センサ１８ｂにより規定される液面高さの上限Ｌｈの上方には、水溜り板１１が、容器体２の内周全体にわたって形成されている。この水溜り板１１は、図１および図３（ｅ）に示すように、周縁近傍に８個の貫通孔１１ａが穿孔されている。吐出口４ａからの流入によって、容器体２の上方から底部へ向けて（図１上側から下側へ向けて）流下する水は、最終的に、この水溜り板１１における貫通孔１１ａを通過することによって、容器体２の底部へと落下（流下）して、該底部に貯留される。
【０１０８】
ここで、上述したように、この水溜り板１１は８個の貫通孔１１ａを有しており、換言すれば、これらの貫通孔１１以外の部分が、水を不透過とする構成とされている。かかる構成によって、容器体２の上方から底部へ向けて（図１上側から下側へ向けて）流下する水は、水透過領域である貫通孔１１ａを直接通過する一部の水を除き、水溜り板１１における略中央領域などの水不透過領域１１ｂによって一旦受け止められた後、貫通孔１１ａを介して容器体２の底部へと落下（流下）される。
【０１０９】
このように、水溜り板１１は、容器体２の上方から底部へ向けて流下してきた水の多くを、一旦、水不透過領域１１ｂによって受け止めることにより、上方から流下する水と容器体２の底部に既に貯留されている水（酸素溶解水）との衝突エネルギーを緩和することができる。よって、強い衝突エネルギーの付与によって、容器体２の底部に貯留されている酸素溶解水に溶解されている溶存酸素が、水相（液相）から気相へ放出されてしまうことを抑制することができ、結果として、高濃度に溶存酸素を含有する酸素溶解液を得ることができるのである。
【０１１０】
なお、上方から流下する水と容器体２の底部に既に貯留されている水（酸素溶解水）との衝突エネルギーを緩和するという目的において、水溜まり板１１の高さ位置を、整流板１０よりも水位センサ１８ｂにより規定される液面高さの上限Ｌｈに近い高さ位置とすることが好ましく、図１に示すように、液面高さＬｈ近傍とすることがより好ましい。
【０１１１】
また、整流板９による整流により流入管４周りに略螺旋状に回旋しつつ流下する水は、一般的に、鉛直方向（底部へ向かう方向）に下降するにつれて、その旋回半径が減少する傾向にある。よって、水不透過領域１１ｂが水溜り部材１１の略中央領域を占有するように設けられていることにより、下降に伴う旋回半径の減少によって、流下する水が、容器体２の底部に既に貯留されている水の一箇所近傍に集中して衝突することを防止することができる。その結果、容器体２の底部に貯留されている酸素溶解水に溶解されている溶存酸素が、水相から気相へ放出されてしまうことを有効に抑制することができる。
【０１１２】
図１に示すように、容器体２の側壁部２ｂであって、容器体の底部（図１下側）近傍には、流出管５が連結（貫入）されている。この流出管５は、容器体２の底部に貯留された水（酸素溶解水）を、容器体２の外（被浄化水域など）へ排出（供給）するためのものであり、容器体２内で略Ｌ字状に屈曲され、下端側（図１下側）が容器体２の底部２へ向けて延出されている。その下端側は、容器体２の底面２ｃと所定の間隔を隔てて配設されており、その下端に流出口５ａが開口されている。
【０１１３】
ここで、図１に示すように、容器体２の底面２ｃは、周囲から略中央へ向けて隆起した形状（隆起部２ｃ１）を有する板状部材から構成されている。かかる隆起部２ｃ１の形成により、底面２ｃとベースＢとの間には空間が形成される。よって、容器体２内の圧力が大きくなった場合には、隆起部２ｃ１が空間側に凹むので、底部の耐圧性を高めることができる。
【０１１４】
また、流出管５の流出口５ａは、底面２ｃの隆起部２ｃ１の上方に位置させるべく、上面視において、底面２ｃの略中央となるように配置されている。容器体２の底面２ｃは、周囲から略中央へ向けて隆起しているので、流出管４から流入された水にゴミなどの異物が含まれている場合には、かかる異物が底面２ｃの周囲に形成される凹部に蓄積される。一方で、流出管５の流出口５ａは、上述したように、底面２ｃの隆起部２ｃ１の上方に位置するので、ゴミなどの異物が流出口５ａから流出管５および外（被浄化水域など）へ流出されることを低減できる。
【０１１５】
また、図１に示すように、容器体２の側壁部２ｂの外面であって、流入管４と反対側（図１左側）には、容器体２内の水の水面高さを検出する液面高さ検出器１８が配設されている。液面高さ検出器８は、容器体２の側壁部２ｂの外面に縦方向（図１上下方向）に配設され、ガラスや樹脂などの光透過性材料からなる水位ゲージ１８ａと、その水位ゲージ１８ａ内の液面位置を検出する１つの水位センサ１８ｂとを主に備えて構成されている。
【０１１６】
水位ゲージ１８ａの上下端は、容器２内と連通されており、容器体２内の底部に貯留される水の液面高さが上昇又は下降した場合には、その変化に応じて水位ゲージ１８ａ内の液面が上昇又は下降される。よって、酸素溶解装置１は、この水位ゲージ１８ａ内の液面位置を水位センサ１８ｂにより検出することにより、容器体２内の液面高さを検出することができる。なお、水位ゲージ１８ａの上端は、吐出口４ａより若干下方に配設されると共に、水位ゲージ１８ａの下端は、流出口５ａよりも若干上方に配設されている。
【０１１７】
水位センサ１８ｂは、容器体２の底部に貯留される水（酸素溶解水）の液面高さの上限Ｌｈ（図１参照）に相当する高さに配置されており、容器体２の底部に貯留される水（酸素溶解水）の液面高さが、上限Ｌｈより低い場合にはオフ状態にあり、該液面高さが上限Ｌｈに到達するとオンされる。
【０１１８】
容器体２の底部に貯留される水（酸素溶解水）の液面高さが上限Ｌｈに到達したことによって、水位センサ１８ｂがオンされると、容器体２の底部に貯留された水（酸素溶解水）を流出管５から排水して液面高さを下降させると共に、排気弁１３ａを閉じた状態で、酸素供給弁３ａを開放し、容器体２内に酸素を供給する。かかる制御は、タイマ（図示せず）による計時によって所定時間行われる。
【０１１９】
このように、水位センサ１８ｂによる検出結果に応じて、酸素供給源からの酸素供給量を調整することにより、容器体２の底部に貯留される水（酸素溶解水）の液面高さ、即ち、容器体２内の空間を占有する酸素（酸素ガス）と水（酸素溶解水）との割合を一定に保ち、被浄化水域から取水した水へ溶解される酸素（酸素ガス）の量を安定化することができる。
【０１２０】
ここで、従来の酸素溶解装置１００（図６参照）では、容器体１０２内に貯留される水の液面高さが液面高さ検出器１０８における上側（図６上側）の検出器１０８ｂによって検出された場合に、排気弁１０３ｂを閉鎖した状態で酸素供給弁１０３ａを開放して、容器体１０２内への酸素の供給によって、容器体１０２内に貯留される水の液面高さを下降させている。一方で、容器体１０２内に貯留される水の液面高さが液面高さ検出器１０８における下側（図６下側）の検出器１０８ｃによって検出された場合に、酸素供給弁１０３ａを閉鎖した状態で排気弁１０３ｂを開放して、容器体１０２内から気体を排気することによって、容器体１０２内に貯留される水の液面高さを上昇させている。
【０１２１】
即ち、従来の酸素溶解装置１００（図６参照）では、容器体１０２内に貯留される水の液面高さが、検出器１０８ｂにより検出される液面高さから、検出器１０８ｃにより検出される液面高さまでの範囲で大きく移動されることになる。よって、容器体１０２内に貯留される水の液面高さの変化に応じて、容器体１０２内における酸素（酸素ガス）が占有する空間の大きさもまた大きく変化され、結果として、被浄化水域から供給された水と酸素（酸素ガス）との接触時間も大きく変化されるので、水へ溶解する酸素量もまた大きく変化することになる。
【０１２２】
しかし、本実施形態の酸素溶解装置１では、１つの水位センサ１８ｂを用いて、容器体２の底部に貯留される水（酸素溶解水）の液面高さを調整するので、容器体２内における酸素（酸素ガス）が占有する空間の大きさの変動が少なく、結果として、被浄化水域から供給された水と酸素（酸素ガス）との接触時間の変動も少ないので、溶存酸素濃度の安定した酸素溶解水を得ることができるのである。
【０１２３】
次に、図４を参照して、上記のように構成された酸素溶解装置１によって、酸素溶解水が生成される態様について説明する。図４は、酸素溶解装置１の部分断面図である。なお、図４における２点鎖線矢印は、容器体２内における水の移動経路Ｃ１〜Ｃ８をそれぞれ表している。
【０１２４】
本実施形態の酸素溶解装置１によれば、吐出口４ａから水が容器体２内へ吐出されると、かかる水の少なくとも一部は、吐出口４ａの口径Ｄ２（図１参照）よりも拡がりつつ、容器体２内の天井面２ａ方向へ向けて略噴水状に噴き上げられる（移動経路Ｃ１）。その結果、容器体２内に充填された酸素（酸素ガス）との接触面積が増大し、水への酸素の溶解量を向上させることができる。
【０１２５】
吐出口４ａから噴き上げられた水は、容器体２内の天井面２ａ又は内周壁へ衝突すると、内周壁に沿って容器体２内を流下される（移動経路Ｃ２）。そして、内周壁に沿って流下される水は、整流板６によって整流され、その整流板６の端縁部６ａを伝うことによって、薄い水膜の滝状となって流下される（移動経路Ｃ３）。その結果、薄い水膜とされた水の両面を酸素（酸素ガス）に接触させることができるので、容器体２内に充填された酸素（酸素ガス）との接触面積が増大し、水への酸素の溶解量をより向上させることができる。
【０１２６】
ここで、容器体２内の天井面２ａは、図４に示すように、略球状に湾曲して形成されているので、吐出口４ａから噴き上げられた水（移動経路Ｃ１）が、容器体２の天井面２ａに衝突した場合には、かかる水を略球状の湾曲によって外方（例えば、図４左右方向）へ案内し、内周壁へ向けて移動させることができる。その結果、容器体２の天井面２ａに衝突した後、整流板６を通過せずに容器体２の底部へ直接落下する水の量を減少させることができる。
【０１２７】
換言すれば、整流板６を通過する水の量、即ち、薄い水膜の滝状となって流下する水の量を増大させることができるので、その分、容器体２内を流下する水と容器体２内に充填された酸素（酸素ガス）との接触面積を確実に確保して、その水への酸素（酸素ガス）の溶解量を向上させることができるのである。
【０１２８】
容器体２内を流下する水が、整流板６の下方（図４下側）に位置する整流板７に到達すると、かかる水は、その整流板７に設けられている８枚の羽根７ａの各々における下降傾斜面に沿って流れ、かかる下降傾斜面の下端の端縁部７ａ２（図３（ｂ）参照）を伝って薄い水膜の滝状となって流下される（移動経路Ｃ４）。その一方で、一部の水は、各羽根７ａの周方向の端縁部７ａ１を伝って薄い水膜の滝状となって流下される（図示せず）。
【０１２９】
ここで、整流板７に到達する水としては、例えば、整流板６によって移動経路Ｃ３方向に流下された水や、吐出口４ａから水を噴き上げたものの、天井面２ａに到達することなく、整流板６の端縁部６ａの内側を通って落下した水（図示せず）や、吐出口４ａから上方に噴出されずに吐出口４ａの周縁から溢れ出し、流入管４の外周壁を伝って流下した水（図示せず）などが含まれる。
【０１３０】
このように、整流板７により整流された結果、薄い水膜の滝状となった水の両面が酸素（酸素ガス）と接触されるので、容器体２内に充填された酸素（酸素ガス）との接触面積が増大し、水への酸素の溶解量をより向上させることができる。また、吐出口４ａから溢れ出る水なども無駄なく処理することができる。
【０１３１】
ここで、上述したように、移動経路Ｃ４方向に流下される水は、流入管４周りに略螺旋状（スパイラル状）に回旋しつつ流下される。よって、水（水膜）が鉛直方向に落下する場合に比べて、流下する水（水膜）の移動距離及び滞空時間が増えるので、流下する水膜と酸素（酸素ガス）との接触時間を増やすことができる。その結果、酸素溶解水中の溶存酸素濃度が効率的に向上されるので、高濃度に酸素が溶存される酸素溶解水を生成することができる。
【０１３２】
容器体２内を流下する水が、整流板７の下方（図４下側）に位置する整流板８に到達すると、かかる水は、その整流板８によって整流され、整流板８の端縁部８ａを伝うことによって、薄い水膜の滝状となって流下される（移動経路Ｃ５）。なお、整流板８に到達する水としては、例えば、整流板７における各羽根７ａの周方向の端縁部７ａ１を伝って流下される水（図示せず）や、容器体２の内周壁に沿って流下される水（図示せず）などが含まれる。このように、容器体２内を流下する水が、整流板８によって再度薄い水膜として整流されるので、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【０１３３】
容器体２内を流下する水が、整流板８の下方（図４下側）に位置する整流板９に到達すると、かかる水は、その整流板９に設けられている８枚の羽根９ａの各々における下降傾斜面に沿って流れ、かかる下降傾斜面の下端の端縁部９ａ２（図３（ｃ）参照）を伝って薄い水膜の滝状となって流下される（移動経路Ｃ６）。また、一部の水は、各羽根７ａの周方向の端縁部７ａ１を伝って薄い水膜の滝状となって流下される（図示せず）。その一方で、一部の水は、各羽根９ａの周方向の端縁部９ａ１を伝って薄い水膜の滝状となって流下される（図示せず）。なお、整流板９に到達する水としては、例えば、整流板７の端縁部７ａ２を伝って略螺旋状（移動経路Ｃ４）方向に流下される水などが含まれる。
【０１３４】
ここで、整流板９における各羽根９ａの下降傾斜面は、整流板７における各羽根７ａの下降傾斜面の下降方向とは反対方向に下降傾斜するように構成されているので、移動経路Ｃ４方向、即ち、略螺旋状に流下される水（水膜）は、整流板９における各羽根９ａの下降傾斜面によって受け止められる。その結果、かかる下降傾斜面によって受け止められた水は、該下降傾斜面に沿って流れ、再度薄い水膜として整流される。よって、容器体２内を流下する水が、整流板９によって再度薄い水膜として整流されるので、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【０１３５】
また、整流板９における各羽根９ａの下降傾斜下端の端縁部９ａ２を伝って移動経路Ｃ６方向に流下される水（水膜）は、上述した整流板７から移動経路Ｃ４方向に流下する水と同様に、流入管４周りに略螺旋状に回旋しつつ流下される。よって、流下される水膜と酸素（酸素ガス）との接触時間を効率的に増やすことができ、その結果、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【０１３６】
容器体２の内周壁を流下される水（移動経路Ｃ７）は、酸素溶解装置１に配設される５枚の整流板６〜１０の中で最も下方（図４下側）に配設される整流板である整流板１０によって整流され、その整流板１０の端縁部１０ａを伝うことによって、薄い水膜の滝状となって流下される（移動経路Ｃ８）。ここで、容器体２の内周壁を流下し整流板１０に到達する水（移動経路Ｃ７）としては、例えば、整流板９による整流の結果として容器体２の内周壁へ飛散した水（図示せず）などが含まれる。
【０１３７】
このように、容器体２の内周壁を伝って流下していた水は、最終的に、この整流板１０によって整流されて、薄い水膜の滝状とされて容器体２内を流下される。即ち、容器体２の内周壁を伝って流下する水のように酸素（酸素ガス）を溶解させる上で効率が悪い流下形態が、整流板１０による整流によって、酸素（酸素ガス）を溶解させる上で効率のよい流下形態に変化される。その結果として、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができるのである。
【０１３８】
移動経路Ｃ１〜Ｃ８を経由した後、容器体２の底部に貯留された水、即ち、高濃度に酸素が溶解された水（酸素溶解水）は、その液面に加わる容器体２内の気体の圧力により、流出管５の流出口５内へ圧入される。そして、流出口５ａ内へ圧入された水は、流出管５を経由して、被浄化水域（河川、湖沼など）へと供給される。
【０１３９】
なお、上述した移動経路Ｃ１〜Ｃ８は、水の移動経路を模式的に表したものであり、かかる移動経路は、水の処理量やポンプ装置の出力などによって当然変動するものである。
【０１４０】
また、上述のように、容器体２内に流入した水に酸素が溶解されると、その水からは、自然状態において含まれていた（溶解されていた）窒素などの気体が放出される。かかる気体の放出の結果、容器体２内の酸素（酸素ガス）の濃度が低下する。特に、井戸水では、溶解されている気体のほぼ１００％を窒素が占めるため、この傾向が強い。そのため、酸素溶解装置１では、水への酸素の溶解量を一定値以上に確保するべく、容器体２内に放出された窒素（窒素ガス）などを含有する気体を定期的に放出する。
【０１４１】
具体的には、まず、酸素供給パイプ３の酸素供給弁３ａを閉じて、容器体２内への酸素供給を停止する。次いで、排気パイプ１３の排気弁１３ａを開放する。これにより、容器体２内を、酸素供給パイプ３を介して、外気と連通させる。
【０１４２】
ここで、従来の酸素溶解装置１００（図６参照）においても、容器体１０２内の気体を排出する方法は、上記と同様である。即ち、酸素供給弁１０３ａを閉じ、排気弁１０３ｂを開放した後、流入口１０４ａから水を流入させることにより、容器体２内に貯留される水の液面高さを上昇させ、これにより、容器体２内の気体を、酸素供給パイプ１０３を介して外部に押し出して排出する。
【０１４３】
しかし、従来の酸素溶解装置１００では、流入口１０４ａから流入した水が拡散板１０６，１０７により堰き止められ易く、拡散板１０６，１０７の上方の空間（容器体１０２内の天井との間の空間）に水が充填された場合には、拡散板１０６，１０７の下方の空間には未だに気体が存在するにもかかわらず、酸素供給パイプ１０３からは、上方の空間に充満された水のみが外部に排出されてしまい、下方の空間の気体を容器体１０２内から迅速に排出することができないという問題点があった。
【０１４４】
これに対し、本発明の酸素溶解装置１によれば、容器体２内の気体を排出する場合には、大量の水を容器体２内へ流入させても、従来の酸素溶解装置１００のように、拡散板１０６，１０７により水が堰き止められることがないので、容器体２内に貯留される水の液面高さを迅速に上昇させ、容器体２内の気体を酸素供給パイプ３から外部へ高効率に排出することができる。
【０１４５】
以上説明したように、本実施形態の酸素溶解装置１によれば、整流板６〜１０による整流によって薄い水膜として、容器体２内の酸素（酸素ガス）と接触させることにより、水への酸素（酸素ガス）の溶解量を向上させ、その結果として、高濃度に酸素が溶解された水（酸素溶解水）を生成することができる。
【０１４６】
特に、整流板７における各羽根７ａの下降傾斜面下端の端縁部７ａ２を伝って流下する水、及び、整流板９における各羽根９ａの下降傾斜面下端の端縁部９ａ２を伝って流下する水は、略螺旋状に回旋しつつ流下される。このように、水が略螺旋状に回旋しつつ流下する場合には、鉛直方向に直下する水に比べ、水の移動距離（滞空時間）が増え、水と酸素（酸素ガス）との接触時間を増やすことができるので、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【０１４７】
本実施形態の酸素溶解装置１によれば、このように水へ溶解される酸素量が向上されたことによって、容器体２内の圧力が大気圧に比較的近い圧力（例えば、大気圧＋（０．００１〜０．１ＭＰａ）程度）であっても、高濃度に酸素が溶解された水（酸素溶解水）を生成することができる。高圧下で酸素を水に溶解させた場合、生成された酸素溶解水を大気圧下に排出すると、水が激しく発泡するという問題が生じるが、比較的大気圧に近い圧力下で酸素溶解水を生成した場合には、かかる問題を回避することができ、好適に酸素溶解水を得ることができる。
【０１４８】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【０１４９】
例えば、上記実施形態では、本発明の気体溶解装置の一例として、水に酸素を溶解する酸素溶解装置１について説明したが、本発明の気体溶解装置を、水に酸素以外の気体を溶解させる装置として構成してもよい。例えば、容器体２内に不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムなど）を充填し、かかる不活性ガスを水に溶解させるように構成してもよい。この場合には、本発明の気体溶解装置は、自然状態において水に溶解されている酸素を除去（脱酸素）する不活性ガス溶解装置として構成される。
【０１５０】
あるいは、酸素に換えて、容器体２内にオゾンを充填し、かかるオゾンを水に溶解させるように構成してもよい。このように、オゾンを水に溶解させる装置（気体溶解装置）を用いて産業排水を処理することにより、有害物質（例えば、ダイオキシンなど）を効率的に除去又は減少させることができる。
【０１５１】
また、本発明の気体溶解装置において、酸素などの気体が溶解される媒体は、上記実施形態において例示した水に限定されず、種々の液体（例えば、重油などの油類）を使用してもよい。
【０１５２】
なお、本発明の気体溶解装置は、上述したように、水などの液体に、酸素や窒素、アルゴンなどの各種気体を溶解させるものであるが、換言すれば、例えば、水（液体）に酸素（気体）を溶解させることにより、その水に元々溶解されていた気体（例えば、窒素）を放出させる、即ち、水中（液体中）の気体を置換するものである。従って、気体溶解装置は、「液体中に含まれる気体の置換装置」と言い換えることもできる。
【０１５３】
また、上記実施形態では、酸素溶解装置１を、河川や湖沼などの水質浄化に使用する場合（即ち、河川湖沼浄化）を説明したが、必ずしもこの用途に限定されるものではなく、例えば、魚の養殖池や活魚を搬送するトラックに設置された養魚水槽への酸素供給用（即ち、水産養殖）に使用してもよい。あるいは、産業排水処理、畜産汚水処理、水耕（養液）栽培などに使用してもよい。
【０１５４】
例えば、本発明の気体溶解装置（酸素溶解装置１）と好気性微生物を用いることにより、排水の臭気防止を図ることができる。つまり、本発明の気体溶解装置（酸素溶解装置１）によって生成された酸素溶解水を排水中に排出し、排水中に含まれる好気性微生物を活性化させることによって、臭気源である硫化水素及びメチルメルカプタンの発生を抑制することができる。ここで、上記実施形態の酸素溶解装置１を用いて工場排水に対する臭気防止処理を行った際の結果を表１に示す。
【０１５５】
【表１】
表１に示すように、上記実施形態の酸素溶解装置１による２０分の処理によって、臭気源である硫化水素及びメチルメルカプタンの量は、いずれも、処理前の約１／１０及び約３／２０に低減した。この結果は、上記実施形態の酸素溶解装置１に優れた臭気防止作用があることを示している。
【０１５６】
また、上記実施形態の酸素溶解装置１は、図１に示すように、酸素供給パイプ３が容器体２の上部に連結される構成であったが、酸素供給パイプ３の連結位置は、容器体２の上部に限定されるものではない。図５は、酸素溶解装置１の変形例を説明するための部分断面図である。図５に示すように、酸素供給パイプ３を、容器体２の側壁部２ｂにおける流入管４の連結（貫入）位置の近傍に配設するように構成してもよい。
【０１５７】
また、上記実施形態の酸素溶解装置１は、図１に示すように、流入管４は、容器体２の側壁部２ｂの略中央部から貫入される構成としたが、流入管４の貫入位置は容器体２の側壁部２ｂの略中央部に限定されるものではない。図６は、酸素溶解装置１の変形例を説明するための部分断面図である。図６に示すように、流入管４は、天井面２ａから貫入される構成であってもよい。このように、流入管４を天井面２ａ側から貫入させる構造とした場合、容器体２内へ水を供給するためのタンクを上方に配置することができるので、タンクが上にある場合にはかかるタンクを下ろす必要がなくなり、設置コストを抑制することができる。また、容器体２内部において流入管４をＬ字構造にする必要がないなど、構造が簡略化されるので、製造コストを抑制することができる。なお、かかる構成とする場合には、羽根を有する整流板７，９は、例えば、容器体２の内壁（図６に示した例では、側壁部２ｂの略中央部）に連結（接続）された支持部材４０の外周壁から突出する構成とすることができる。
【０１５８】
また、上記実施形態では、容器体２内に整流板６〜１０を設けて酸素溶解装置１を構成する場合を説明したが、これらは例示であり、必ずしもこの構成に限定されるものではない。即ち、整流板６〜１０のうちの一部の整流板を容器体２内に配設することなく酸素溶解装置１を構成することや、整流板６〜１０の他に、容器体２の内周壁からフランジ状に突出する整流板又は流入管４の外周壁から突出する整流板７，９と同様の整流板を設けて酸素溶解装置１を構成することは当然可能である。
【０１５９】
また、上記実施形態では、容器体２内において、整流板６〜１０は、上から順に、整流板６、整流板７、整流板８、整流板９、整流板１０の順に設けるように構成したが、必ずしもこの順序に限定されるものではなく、適宜順序を入れ替えて配置される構成であってもよい。
【０１６０】
また、上記実施形態では、整流板６，８，１０のように容器体２の内周壁からフランジ状に突出する整流板と、整流板７，９のように流入管４の外周壁から突出する整流板とが交互に配置されるように構成したが、この構成に限定されるものではなく、容器体２の内周壁からフランジ状に突出する２枚の整流板の間に流入管４の外周壁から突出する整流板が配置されない部分や、流入管４の外周壁から突出する２枚の整流板の間に容器体２の内周壁からフランジ状に突出する整流板が配置されない部分を含む配置構成であってもよい。
【０１６１】
また、上記実施形態では、整流板６，８の端縁部６ａ，８ａは、上面視において、略円形に構成されるものとしたが、整流板１０の端縁部１０ａと同様に、上面視において、略波形状に曲折して構成してもよい。このように、水が伝わる端縁部６ａ，８ａを略波形状に曲折して構成することによって、端縁部６ａ，８ａの長さをより長くすることができ、そのようにより長くなった長さの分だけ、端縁部６ａ，８ａを伝って流下する水膜の幅が広くなるので、容器体２内を流下する水と容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）との接触面積が増大し、水への酸素の溶解量をさらに効率的に向上させることができる。なお、整流板７の端縁部７ａ１，７ａ２や、整流板９の端縁部９ａ１，９ａ２についても同様である。
【０１６２】
なお、上記実施形態及び特許請求の範囲において、「フランジ状に突出して形成される」とは、例えば、整流板６，８，１０のように、必ずしも上面視略円弧状に形成されている必要はなく、上面視多角形状であったり、一部が切り欠かれていたりする形状も含むという趣旨である。
【０１６３】
また、上記実施形態では、整流板７及び整流板９は、いずれも８枚の羽根７ａ，９ａから構成されるものとしたが、羽根の数はこれに限定されず、少なくとも１枚の羽根から構成することができる。
【０１６４】
また、上記実施形態では、整流板７における羽根７ａ及び整流板９における羽根９ａは、互いに反対方向に下降傾斜する下降傾斜面を有するものとして構成したが、同じ方向に下降傾斜する下降傾斜面を有するものとして構成してもよい。即ち、流入管４の外周壁から突出する整流板のみの関係において隣接する位置関係にある整流板の下降傾斜面の傾斜方向は、上記実施形態として例示したように、互いに反対方向に下降傾斜することに限定されず、同じ方向に下降傾斜していてもよい。
【０１６５】
また、上記実施形態では、整流板６，８，１０を、容器体２の内周壁からフランジ状に突出する整流板として構成したが、容器体２の内周壁から突出する整流板を、該整流板を伝って流下する水が流入管４回りを略螺旋状に回旋する軌跡を描くように下降傾斜する少なくとも１枚の羽根から構成されるものとして構成してもよい。
【０１６６】
また、上記実施形態では、水溜り板１１として、図３（ｅ）に示す形状を例示したが、この形状に限定されるものではない。例えば、水溜まり板の周囲に切り欠けを形成し、この切り欠け部と容器体２の内周壁とによって形成される貫通部分から水を落下させるように構成してもよい。また、水溜まり板１１は平板に限定されず、略中央領域から貫通孔１１ａへ向けて傾斜する形状としてもよい。
【０１６７】
また、上記実施形態の酸素溶解装置１において、水溜り板１１の高さ位置は、図１に示すように、整流板１０と水位センサ１８ｂにより規定される液面高さの上限Ｌｈとの間であって、液面高さＬｈ近傍の高さとしたが、これに限定されず、整流板１０と水位センサ１８ｂにより規定される液面高さの上限Ｌｈとの間に配置されていればよい。なお、上方から流下する水と容器体２の底部に既に貯留されている水（酸素溶解水）との衝突エネルギーを緩和するという目的において、水溜り板１１は、整流板１０と水位センサ１８ｂにより規定される液面高さの上限Ｌｈとの間における、整流板１０より液面高さの上限Ｌｈに近い高さ位置であることが好ましく、液面高さの上限Ｌｈ近傍の高さ位置であることがより好ましい。即ち、水溜り板１１の高さ位置は、液面高さの上限Ｌｈより上方であれば、該液面高さの上限Ｌｈに近ければ近いほど好ましい。
【０１６８】
また、上記実施形態では、流入管４の吐出口４ａの配設位置を整流板６とほぼ同じ高さとする場合を説明したが、必ずしもこれに限られるわけではなく、吐出口４ａを整流板６の高さ位置よりも上方に配置してもよく、あるいは、下方に配置してもよい。また、吐出口４ａを、整流板７や整流板９より下方位置に配設してもよい。なお、この場合には、整流板７や整流板９における吐出口４ａに対応する位置に開口を設け、吐出口４ａから噴き上げられた水を、かかる開口を介して、整流板７や整流板９の上方へ流出させる。
【０１６９】
また、上記実施形態の酸素溶解装置１では、流入管４を、容器体２の側壁部２ｂにおける略中央部に連結（貫入）するように構成したが、流入管４の連結（貫入）位置をさらに下げて、容器体２の底部近傍とするように構成してもよい。なお、流入管４の連結（貫入）位置が、水溜り板１１より下方となる場合には、水溜り板１１における流入管４に対応する位置に開口を設けて、その開口に流入管４を挿通させる。このように、容器体２への流入管４の連結（貫入）位置を容器体２の底部近傍とした場合、酸素溶解装置１全体としての重心がさらに低くなり、その設置状態をさらに安定化させることができる。
【０１７０】
また、上記実施形態では、流入管４において吐出口４ａをテーパー形状に構成したが、これに限定されるものではなく、流入管４ａにおける内径を、吐出口４ａを含めて一様の内向とするように構成してもよい。
【０１７１】
また、上記実施形態では、流入管４（吐出口４ａ近傍を除く）及び流出管５がほぼ等しい内径を有するものとして構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、流出管５の内径が、吐出口４ａ近傍を除く流入管４の内径Ｄ１（図１参照）よりも小さくなるように構成してもよい。このように、流出管５の内径を流出管４の内径Ｄ１よりも小径に構成することにより、流入管４による容器体２内への水の流入量に対して、流出管５による容器体２内からの水の流出量を抑制することができるので、容器体２内に水が貯留され易い状態を形成することができる。その結果、容器体２内の水を流出口５ａに圧入して流出量を増大させるべく、容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）圧を上げることができ、容器体２内において水への酸素の溶解量の向上を図ることができる。
【０１７２】
また、容器体２内の気体の圧力が何らかの理由により加圧方向へ遷移した場合でも、容器体２の底部に貯留される水の液面高さが流出口５ａよりも下降し難くすることができるので、流出口５ａが酸素雰囲気中に露出して、その流出口５ａから酸素（酸素ガス）が外部へ漏れ出してしまうという不具合を未然に防止することができる。
【０１７３】
また、上記実施形態では、流入管４及び流出管５の材料について特に説明しなかったが、ステンレス鋼材や硬質合成樹脂（例えば、ＦＲＰや塩ビなど）等の耐腐食性を有する材料で構成することが好ましい。また、流入管４及び流出管５の内面側には、樹脂コーティングを施してもよい。これにより、耐腐食性を向上させることができる。
【０１７４】
なお、酸素供給パイプ３、排気パイプ１３、整流板６〜１０、水溜り板１１の材質についても同様であり、ステンレス鋼材や硬質合成樹脂（例えば、ＦＲＰや塩ビなど）等の耐腐食性を有する材料で構成することが好ましい。また、酸素供給パイプ３及び排気パイプ１３の内面側や、整流板６〜１０及び水溜り板１１の表面には、耐腐食性を向上させるために樹脂コーティングを施すことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】本発明の気体溶解装置である酸素溶解装置の部分断面図である。
【図２】酸素溶解装置の部分断面斜視図である。
【図３】（ａ）は、図１におけるＩＩＩａ−ＩＩＩａ線を通る断面を上面視した場合の断面図であり、（ｂ）は、図１におけるＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線を通る断面を上面視した場合の断面図であり、（ｃ）は、図１におけるＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線を通る断面を上面視した場合の断面図であり、（ｄ）は、図１におけるＩＩＩｄ−ＩＩＩｄ線を通る断面を上面視した場合の断面図であり、（ｅ）は、図１におけるＩＩＩｅ−ＩＩＩｅ線を通る断面を上面視した場合の断面図である。
【図４】酸素溶解装置の部分断面図である。
【図５】酸素溶解装置の変形例を説明するための部分断面図である。
【図６】酸素溶解装置の変形例を説明するための部分断面図である。
【図７】従来の酸素溶解装置の部分断面図である。
【符号の説明】
【０１７６】
１ 酸素溶解装置（気体溶解装置）
２ 容器体
２ａ 天井面（天井）
２ｃ１ 隆起部
４ 流入管
４ａ 吐出口
５ 流出管
５ａ 流出口
６ 整流板（第２整流板）
７ 整流板（第１整流板）
７ａ 羽根（羽根部）
８ 整流板（第２整流板）
９ 整流板（第１整流板）
９ａ 羽根（羽根部）
１０ 整流板（第２整流板）
１０ａ 端縁部
１１ 水溜まり部材（液溜まり部材）
１１ａ 貫通孔（液体透過領域）
１１ｂ 水不透過領域（液体不透過領域）
Ｌｈ 液面高さの上限
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に気体を溶解させる気体溶解装置に関し、特に、液体の流下速度や通過流量の低下を抑制して、十分な量の液体を効率よく処理することができる気体溶解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川や湖沼などの水域では、その周辺地域に建設される工事や事業所などの各種施設から排出される産業排水や一般家庭から排出される生活排水に含まれるリン化合物や窒素化合物などの有機物が過剰に蓄積し、この蓄積によりヘドロ等の有害な堆積有機物が大量発生して、その水が汚濁する水質汚染が問題となっている。
【０００３】
このような水域における水質の改善を図る方法として、近年、有機物を分解する微生物によって水質汚染が進行した水域から、過剰な有機物を除去又は減少させる方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特開２０００−３１７４７９号公報（特許文献１）には、被浄化水域から取水した水を浄化通路に通し、その浄化通路において微生物を供給し、かかる微生物によって浄化流路を通過する水に含まれる有機物を分解し、有機物の低減された水を被浄化水域へ送水することによって、被浄化水域の浄化を図る方法が記載されている。
【０００５】
ところで、特許文献１に記載される方法では、微生物だけでなく酸素を浄化流路に供給し、浄化流路内にて微生物を増殖させることによって、有機物の効率的な分解を図っている。特許文献１では、浄化流路内を流通する水を取水し、取水した水を酸素溶解装置（気体溶解装置）に通すことによって、水中に酸素（気体）を高濃度に溶解させ、その高濃度に酸素が溶解された処理水（酸素溶解水）を再度浄化流路内に送水することによって行われている。
【０００６】
ここで、従来の酸素溶解装置について説明する。図７は、従来の酸素溶解装置１００の部分断面図である。酸素溶解装置１００は、耐圧性を有する容器体１０２を備え、その容器体１０２の上部左側には、酸素供給源（図示せず）に一端側が連結される酸素供給パイプ１０３の他端側が連結されている。このため、容器体１０２内へ酸素供給源からの酸素（酸素ガス）の供給が酸素供給パイプ１０３を経由して開始されると、かかる酸素供給により容器体１０２内が大気圧以上に加圧される。
【０００７】
容器体１０２の上部略中央には、水（例えば、被浄化水域としての河川や湖沼などから取水した水）を容器体１０２内へ流入させるための流入管１０４が連結されている。流入口１０４ａは、流入管１０４を通過した水を容器体１０２内へ流入させるための開口である。
【０００８】
また、容器体１０２の上部右側には、容器体１０２の底部に貯留した水を容器体１０２の外へ流出させるための流出管１０５が連結されており、容器体１０２の底部へ向けて演出された流出管１０５の下端には、流出口１０５ａが開口されている。容器体１０２の底部に貯留された水は、この流出口１０５ａから、流出管１０５を通過して流出される。
【０００９】
一方、容器体１０２内の上部には、所定間隔を隔てつつ互いに対向する上下一対の拡散板１０６，１０７が配設されている。これら一対の拡散板１０６，１０７には、その厚さ方向に多数の小孔１０６ａ，１０７ａが穿設されており、一方の拡散板１０６における各小孔１０６ａは、他方の拡散板１０７における各小孔１０７ａの穿設位置とずれた位置にそれぞれ穿設されている。
【００１０】
なお、容器体１０２の側部右側には、液面高さ検出器１０８が配設されている。この液面高さ検出器１０８は、容器体１０２の側壁外面に縦方向に配設されたガラス管や塩ビ管から構成される水位ゲージ１０８ａを備え、その水位ゲージ１０８ａ内には、フロート（図示せず）が設けられている。
【００１１】
容器体１０２内に貯留される水の液面高さに応じてフロートが水位ゲージ１０８ａ内を上昇又は下降し、そのフロートの位置を検出器１０８ｂ，１０８ｃのいずれか一方が検出した場合には、容器体１０２内の圧力を調整するか、流出管１０５の開閉バルブ（図示せず）で流出流路を開閉することにより、水の流出量を調節する。これにより、容器体１０２内の水の液面高さ、即ち、容器体１０２内の空間を占有する酸素（気体）と水（液体）との割合を一定に保ち、得られる処理水における溶存酸素濃度を安定化すると共に、酸素が流出口１０５ａから漏れ出すことを防止する。
【００１２】
この酸素溶解装置１００によれば、流入口１０４ａから水が容器体１０２内へ流入されると、かかる流入口１０４ａから落下した水が拡散板１０６へ衝突し、その拡散板１０６の各小孔１０６ａの縁部を伝って多数の水滴となって、拡散板１０６から滴下される。この拡散板１０６から滴下した水は、同様に、拡散板１０７へ衝突し、その拡散板１０７の各小孔１０７ａの縁部を伝ってさらに細かな多数の水滴となって、容器体１０２の底部へ滴下される。
【００１３】
このように、流入口１０４ａから流入した水が拡散板１０６，１０７により細かな水滴とされることにより、かかる水と容器体１０２内の酸素との接触面積が拡大されるので、かかる水に溶解される酸素量を向上させることができ、結果として、得られる処理水（酸素溶解水）中の溶存酸素濃度を向上させることができるのである。しかも、容器体１０２内は、酸素により加圧されているので、かかる加圧により容器体１０２内の水に溶解される酸素量を更に向上させることができる。
【特許文献１】特開２０００−３１７４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述した酸素溶解装置１００のように、水を細かな水滴として、該水滴に溶解される酸素量を向上させるために、容器体１０２内に拡散板１０６，１０７を配設する構成では、流入口１０４ａから流入させる水量が適量を超えてしまうと、小孔１０６ａ，１０７ａを通過した水は、水滴ではなく、水滴の連なりによる水柱として容器体１０２の底部へ落下することになる。このように、容器体１０２の底部へ落下する水の形状が水滴から水柱状となってしまった場合には、酸素との接触面積が減少するため、水へ溶解される酸素量が低減し、得られる処理水（酸素溶解水）中の溶存酸素濃度が低下するという問題点があった。
【００１５】
その一方で、小孔１０６ａ，１０７ａを通過した水を、水滴として容器体１０２の底部へ滴下されるためには、流入口１０４ａから流入させる水量を適量に制限する必要があり、かかる制限によって、酸素溶解水の生成効率が悪いという問題点があった。
【００１６】
さらに、流入口１０４ａから流入した水が拡散板１０６，１０７により堰き止められ、水の通過が制限されるので、その分、水の流下速度及び通過流量が低下して、十分な水量を処理することができないという問題点があった。
【００１７】
また、流入口１０４ａから流入した水が拡散板１０６，１０７により堰き止められ、拡散板１０６，１０７と容器体１０２内の天井との間の空間が水により充満された場合には、この充満する水により酸素供給パイプ１０３の供給口が塞がれて、容器体１０２内へ酸素を供給することができないという問題点があった。その結果、容器体２内における酸素濃度（酸素ガスの濃度）の低下によって水滴に溶解される酸素量が低減し、得られる処理水（酸素溶解水）中の溶存酸素濃度が低下するという問題点があった。
【００１８】
さらに、河川や湖沼などから取水した水には、ゴミなどの異物が含まれているため、かかる異物が拡散板１０６，１０７の各小孔１０６ａ，１０７ａに引っ掛かり、拡散板１０６，１０７が目詰まりするという問題点があった。
【００１９】
拡散板１０６，１０７に目詰まりが生じた場合には、容器体１０２を開封して異物の除去作業を行う必要があるため、その分、酸素溶解装置１００の維持コストが嵩むという問題点があった。また、容器体１０２を開封可能に構成した場合には、構造が複雑となるため、その分、容器体１０２の製造コストが嵩むばかりか、酸素を加圧して充填するという耐圧密閉容器としての信頼性が低下するという問題点があった。
【００２０】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、水などの液体の流下速度や通過流量の低下を抑制すると共に、かかる液体への酸素の溶解を効率よく行い得る気体溶解装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この目的を達成するために、請求項１記載の気体溶解装置は、気体が大気圧以上に加圧されて充填される容器体と、その容器体内に外部から液体を流入させ前記気体を前記容器体内で気液接触させる流入管と、前記気液接触によって前記気体が溶解し前記容器体の底部に落下した気体溶解液を外部へ流出させる流出管とを備えたものであって、前記流入管に連通され前記容器体内へ前記液体を吐出する吐出口と、その吐出口から吐出された前記液体の流路であって、前記容器体の天井から底部へ向かう流路を遮るように配置された第１整流板とを備え、その第１整流板は、前記容器体の天井から底部へ向かう方向に流下する前記液体を、略螺旋状の軌跡に流下させるように構成されている。
【００２２】
請求項２記載の気体溶解装置によれば、請求項１記載の気体溶解装置において、前記吐出口は、前記容器体内の天井方向を指向して開口され、前記液体を前記容器体内の天井方向へ向けて噴き上げるように構成されており、前記第１整流板は、前記流入管の外周壁から突出して形成されている。
【００２３】
請求項３記載の気体溶解装置によれば、請求項２記載の気体溶解装置において、前記吐出口は、先端へ向けて先細りするテーパー状に形成されている。
【００２４】
請求項４記載の気体溶解装置は、請求項２又は３に記載の気体溶解装置において、前記容器体内の天井は、略球状に湾曲して形成されている。
【００２５】
請求項５記載の気体溶解装置は、請求項１から４のいずれかに記載の気体溶解装置において、前記第１整流板は、下降傾斜する少なくとも１枚の羽根部を備えるものであり、前記第１整流板が複数配設される場合、隣接する前記第１整流板における前記羽根部は、それぞれ、互いに反対方向の下降傾斜を有している。
【００２６】
請求項６記載の気体溶解装置は、請求項１から５のいずれかに記載の気体溶解装置において、前記容器体の内周壁からフランジ状に突出して形成される第２整流板を備えている。
【００２７】
請求項７記載の気体溶解装置は、請求項６記載の気体溶解装置において、前記吐出口は、前記容器体内の天井方向を指向して開口され、前記液体を前記容器体内の天井方向へ向けて噴き上げるように構成されており、前記第１整流板は、前記流入管の外周壁から突出して形成されており、前記容器体における天井に最も近い高さ位置に前記第２整流板を配設し、その第２整流板に隣接させて、該第２整流板の内周の径より大きい外径を有する第１整流板を配設する。
【００２８】
請求項８記載の気体溶解装置は、請求項６又は７に記載の気体溶解装置において、前記第１整流板と前記第２整流板との両方を備える場合、前記容器体における底部に最も近い高さ位置に前記第２整流板を配設する。
【００２９】
請求項９記載の気体溶解装置は、請求項１から８のいずれかに記載の気体溶解装置において、前記第１整流板又は前記第２整流板の端縁部は、上面視において、略波形状に曲折している。
【００３０】
請求項１０記載の気体溶解装置は、請求項１から９のいずれかに記載の気体溶解装置において、前記容器体の断面方向に配設され、液体不透過領域とその液体不透過領域より小さい液体透過領域とを有する液溜まり部材を備え、その液溜まり部材は、前記容器体の底部に貯留される前記気体溶解液の液面高さの上限と、前記容器体の底面に最も近い前記第１整流板又は前記第２整流板との間であって、前記容器体の底面に最も近い前記第１整流板又は前記第２整流板より、前記容器体の底部に貯留される前記気体溶解液の液面高さの上限に近い高さ位置に位置される。
【００３１】
請求項１１記載の気体溶解装置は、請求項１０記載の気体溶解装置において、前記液溜り部材における前記液体不透過領域が、前記容器体における断面方向略中央領域を占有する。
【００３２】
請求項１２記載の気体溶解装置は、請求項１から１１のいずれかに記載の気体溶解装置において、前記容器体の底面は、周縁から中央に向けて隆起する隆起部を有する。
【００３３】
請求項１３記載の気体溶解装置は、請求項１２記載の気体溶解装置において、前記流出管に連通され前記容器体内の底部に貯留された前記気体溶解液を該流出管へ導入する流出口を備え、前記流出口は、前記容器体の底面における前記隆起部の上方に位置される。
【００３４】
請求項１４記載の気体溶解装置は、請求項１から１３のいずれかに記載の気体溶解装置において、前記流入管又は前記流出管の少なくとも一方は、前記容器体の側壁から該容器体内へ貫入され、その貫入部から前記容器体内の天井方向へ向けて延出されている。
【発明の効果】
【００３５】
請求項１記載の気体溶解装置によれば、流入管を通過した液体は、該流入管に連通された吐出口から、気体が大気圧以上に加圧されて充填される容器体内へ吐出される。ここで、容器体内へ吐出された液体の流路であって、容器体の天井から底部へ向かう流路には、その流路を遮るように第１整流板が配置されており、吐出口から吐出されて容器体の天井から底部へ向けて流下する液体は、該第１整流板によって略螺旋状の軌跡に流下される。
【００３６】
よって、容器体内を流下する液体は、容器体内の天井から底部へ向かう方向に直下する流下する場合に比べて、移動距離及び滞空時間が増える。その結果、容器体内に大気圧以上に加圧されて充填される気体と、該容器体内を流下する液体との接触時間を増やすことができるので、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるという効果がある。
【００３７】
また、容器体内における天井から底部へ向かう方向に流下する液体は、第１整流板によって整流され、その端縁部を伝うことにより、薄い液膜の滝状に流下される。このように、第１整流板による整流によって、容器体内を流下する液体が薄い液膜の滝状として流下されるので、液体が第１整流板により整流されることなく流下する場合に比べ、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積が増大されるので、液体への気体の溶解量をより有効に向上させることができるという効果がある。
【００３８】
そのため、多数の小孔が穿設された拡散板を容器体内へ設けなくても、液体と気体との接触面積を確保して、気体を液体に高濃度に溶解させることができる、よって、拡散板を省略した場合には、ゴミなどの異物が引っ掛かり目詰まりすることもないので、目詰まりを解消するためのメンテナンスを不要として、その分、気体溶解装置の維持コストを抑制することができるという効果がある。
【００３９】
また、拡散板を省略した場合には、従来の気体溶解装置のように、拡散板により液体（水）の通過が制限されて、液体（水）の流下速度及び通過流量が低下することがないので、十分な量の液体を効率良く処理することができるという効果がある。また、拡散板の目詰まりを解消するべく容器体を開封可能に構成することがないので、容器体の構造を簡素化して、製造コストを抑制することができるという効果があると共に、耐圧密閉容器としての信頼性を確保することができるという効果がある。
【００４０】
請求項２記載の気体溶解装置によれば、請求項１記載の気体溶解装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。流入管を通過した液体は、吐出口から容器体内の天井方向へ向けて吐出される。このように、液体が吐出口から容器体内の天井方向へ向けて吐出される場合、吐出口から吐出される液体の少なくとも一部は、吐出口の口径よりも拡がりつつ、気体の充填された容器体の天井方向へ向けて略噴水状に噴き上げられる。かかる噴き上げの結果、液体と容器体内に充填された気体との接触面積が増大され、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるという効果がある。
【００４１】
なお、従来の気体溶解装置では、容器体内に貯留される水の液面高さが何らかの理由により上昇し、複数の小孔が穿設された拡散板が水没すると、流入口から流入した水を水滴状とすることができなくなるため、その水へ気体を十分に溶解させることが困難であった。これに対し、請求項２記載の気体溶解装置によれば、吐出口が容器体内の天井方向を指向して開口されているので、容器体内に貯留される液面高さが何らかの理由により上昇して、吐出口が液中に沈没したとしても、かかる吐出口から液体を吐出させることにより、液体を容器体の天井方向へ向けて略噴水状に噴き上げることができるので、液体と容器体内に充填された気体との接触面積が増大され、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるのである。
【００４２】
また、第１整流板が流入管の外周壁から突出して形成されているので、吐出口から上方へ噴き上げられず、吐出口の周縁部から溢れ出て、流入管の外周壁を伝って流下される液体は、この第１整流板によって整流され、該第１整流板の端縁部を伝うことにより、薄い液膜の滝状となって流下される。よって、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積が増大されるので、液体と容器体内に充填された気体との接触面積が増大され、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができると共に、流入管から容器体内へ流入した液体を無駄なく処理することができるという効果がある。
【００４３】
請求項３記載の気体溶解装置によれば、請求項２記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。吐出口が、先端へ向けて先細りするテーパー状に形成されているので、かかる吐出口からは液体が広く拡散しつつ容器体内へ吐出される。よって、略同一径の筒状である吐出口を用いた場合に比べ、容器体内へ吐出された水と容器体内に充填される気体との接触面積が増大されるので、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるという効果がある。
【００４４】
また、吐出口が略同一径の筒状である場合に比べ、液体の吐出速度が増加するので、吐出の際における液体の飛距離が増大し、吐出された液体と容器体内に充填される気体との接触時間が確保され、その結果として、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるという効果がある。
【００４５】
また、例えば、容器体の内周壁からフランジ状に突出する第２整流板が形成されている場合には、容器体内の天井へ到達し容器体の内壁に沿って流下された液体が、該第２整流板によって整流され、該第１整流板の端縁部を伝うことにより、薄い液膜の滝状となって流下されることになる。よって、吐出速度の向上の結果、吐出口から吐出された液体を容器体内の天井へ確実に到達させることができるので、天井に到達することなく落下する液体が低減され、第２整流板による整流により薄い液膜の滝状となって流下される液体が増加されることになり、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積が増大され、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができる。
【００４６】
請求項４記載の気体溶解装置によれば、請求項２又は３に記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体内の天井が略球状に湾曲して形成されているので、吐出口から噴き上げられた液体が容器体内の天井に衝突した場合には、かかる液体を略球状の湾曲によって案内し、内周壁へ向けて移動させることができるという効果がある。ここで、例えば、容器体の内周壁からフランジ状に突出する第２整流板が形成されている場合には、吐出口から吐出された液体をかかる第２整流板による整流によって薄い液膜の滝状となって流下させることができるので、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積が増大され、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができる。
【００４７】
請求項５記載の気体溶解装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。第１整流板が複数配設される場合には、隣接する第１整流板に設けられている下降傾斜する少なくとも１枚の羽根部が、それぞれ、互いに反対方向の下降傾斜に構成されているので、隣接した第１整流板における上方の第１整流板によって略螺旋状に流下する液体は、該上方の第１整流板の羽根部の下降傾斜とは反対方向に下降傾斜する下方の第１整流板の羽根部によって受け止められる。その結果、下方の第１整流板の羽根部によって受け止められた液体は、該下方の第１整流板によって再度整流されて、薄い液膜の滝状として略螺旋状の軌跡に流下される。よって、容器体内を流下する液体との接触時間が確実に確保され、液体への気体の溶解量をより有効に向上させることができるという効果がある。
【００４８】
なお、請求項５における「隣接する第１整流板」とは、第１整流板のみの関係において隣接するということを意図するものであり、例えば、２枚の第１整流板の間に他の整流板が介在されている場合であっても、これらの２枚の第１整流板が「隣接する第１整流板」であることを意図する。
【００４９】
請求項６記載の気体溶解装置によれば、請求項１から５のいずれかに記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体内には、該容器体の内周壁からフランジ状に突出する第２整流板が形成されているので、容器体内の内周壁に沿って流下する液体は、第２整流板によって整流され、該第２整流板の端縁部を伝うことにより、薄い液膜の滝状となって流下されることになる。その結果、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積が増大され、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるという効果がある。
【００５０】
請求項７記載の気体溶解装置によれば、請求項６記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体の内周壁からフランジ状に突出する第２整流板は、容器体における天井に最も近い高さ位置に配設されている。そして、かかる第２整流板に隣接して、流入管の外周壁から突出して形成される第１整流板が配設されている。ここで、該第１整流板の外径は、容器体内における上方（天井側）に隣接する第２整流板の内周の径より大きいので、第２整流板の端縁部を伝って流下する液体の少なくとも一部は、第１整流板によって受け止められ、第１整流板によって再度整流される。
【００５１】
よって、流入管の吐出口から天井方向に噴き上げられた液体の少なくとも一部は、容器体内の天井へ到達すると該容器体の内壁に沿って流下されて、第２整流板によって整流された後、第１整流板によって整流され、薄い液膜の滝状として略螺旋状の軌跡に流下されるという経路を辿る。よって、容器体内を流下する液体との接触時間が確実に確保され、液体への気体の溶解量をより有効に向上させることができるという効果がある。
【００５２】
請求項８記載の気体溶解装置によれば、請求項６又は７に記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体内に第１整流板と第２整流板との両方を設ける場合には、該容器体における底部に最も近い高さ位置に第２整流板を配設されるので、容器体内の内周壁を伝って流下する液体を、最終的に、第２整流板によって整流し、薄い液膜の滝状に流下させることができる。よって、容器体内の内周壁を伝って流下する液量を低減させて、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積を増大させることができ、その結果、液体への気体の溶解量を有効に向上させることができるという効果がある。
【００５３】
請求項９記載の気体溶解装置によれば、請求項１から８のいずれかに記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。第１整流板又は前記第２整流板の端縁部は、上面視において、略波形状に曲折されているので、端縁部が曲折されていない場合に比べ、端縁部の長さをより長くすることができる。その結果、そのように長くなった長さの分だけ、端縁部を伝って滝状に流下する液膜の幅が広くなり、結果として、容器体内を流下する液体と容器体内に充填される気体との接触面積を増大させることができる。よって、液体への気体の溶解量をより有効に向上させることができるという効果がある。
【００５４】
請求項１０記載の気体溶解装置によれば、請求項１から９のいずれかに記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体内には、液体不透過領域とその液体不透過領域より小さい液体透過領域とを有する液溜まり部材が該容器体の断面方向に配設されている。ここで、かかる液溜まり部材は、容器体内の底部に貯留される気体溶解液の液面高さの上限と、該容器体の底面に最も近い第１整流板又は第２整流板との間であって、該容器体の底面に最も近い第１整流板又は第２整流板より、容器体の底部に貯留される気体溶解液の液面高さの上限に近い高さ位置に配設されているので、容器体の底面に最も近い第１整流板又は第２整流板を伝って流下する液体（気体溶解液）の多くは、この液溜まり部材の多くを占める液体不透過領域によって一旦受け止められた後、液体透過領域から落下し、容器体内の底部に貯留される。
【００５５】
よって、容器体の天井から底部へ向かう方向に流下する液体と該容器体の底部に既に貯留されている液体との衝突エネルギーが緩和されるので、容器体の底部に既に貯留されている液体に溶解されている気体（溶存気体）が強い衝突エネルギーの付与によって液相から気相へ放出されてしまうことを防止でき、その結果として、高濃度に気体が溶解された気体溶解液を得ることができるという効果がある。
【００５６】
請求項１１記載の気体溶解装置によれば、請求項１０記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。液溜まり部材における液体不透過領域は、容器体における断面方向略中央領域を占有するように設けられている。一般的に、第１整流板による整流によって略螺旋状の軌跡で流下される液体は、鉛直方向に下降するにつれて、螺旋における旋回半径が次第に減少する傾向にあるので、液溜まり部材における液体不透過領域を容器体における断面方向略中央領域を占有するように設けることによって、下降に伴う旋回半径の減少によって液体が一箇所近傍に集中して衝突することを防止することができる。よって、容器体の底部に既に貯留されている気体溶解液に溶解されている気体（溶存気体）が強い衝突エネルギーの付与によって液相から気相へ放出されてしまうことを防止でき、その結果として、高濃度に気体が溶解された気体溶解液を得ることができるという効果がある。
【００５７】
請求項１２記載の気体溶解装置によれば、請求項１から１１のいずれかに記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体の底面には、周縁から中央に向けて隆起する隆起部が形成されている。容器体内の圧力によってかかる隆起部を凹ませることが可能となるので、底部の耐圧性を高めることができるという効果がある。
【００５８】
請求項１３記載の気体溶解装置によれば、請求項１２記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。容器体の底面に形成されている隆起部の上方に、容器体内の底部に貯留された気体溶解液を流出管へ導入するための流出口が位置されている。よって、流入管から流入される液体にゴミなどの異物が含まれている場合には、かかるゴミは、底面の隆起部の周囲に形成される凹部に蓄積され、隆起部の上方に位置する流出口からゴミなどの異物を排出することを防止できるという効果がある。
【００５９】
請求項１４記載の気体溶解装置によれば、請求項１から１３のいずれかに記載の気体溶解装置の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。流入管又は流出管の少なくとも一方は、容器体の側壁から該容器体内へ貫入されているので、流入管や流出管が容器体の天井から貫入されていた従来の気体溶解装置に比べ、気体溶解装置全体としての重心を低くすることができる。その結果、気体溶解装置の設置状態を安定化させることができるので、かかる気体溶解装置の土台となるベースを小型化することが可能となる。よって、ベースが小型化される分、材料コストを低減することができ、気体溶解装置全体としての製造コストを低減することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１〜図３を参照して、酸素溶解装置１の全体構成について説明する。
【００６１】
図１は、本発明の気体溶解装置である酸素溶解装置１の部分断面図であり、図２は、酸素溶解装置１の部分断面斜視図である。また、図３（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、図１におけるＩＩＩａ−ＩＩＩａ線、ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線、ＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線、ＩＩＩｄ−ＩＩＩｄ線、およびＩＩＩｅ−ＩＩＩｅ線を通る断面を上面視した場合の断面図である。なお、図１では、流入管４及び流出管５を容器体２内に支持し固定する固定部材の図示が省略されおり、図２では、流出管５の図示が省略されている。
【００６２】
酸素溶解装置１は、例えば、河川や湖沼などの被浄化水域から取水した水（汚濁水）に、酸素を高濃度に溶解させ、得られた処理水（以下、酸素溶解装置１によって処理されて得られた処理水を「酸素溶解水」と称する）を再び被浄化水域へ供給（流出、送水）するための装置である。この酸素溶解装置１を用いて被浄化水域へ酸素溶解水を供給した場合、該被浄化水域における溶存酸素（ＤＯ）量が増加し、該被浄化水域における微生物（特に、好気性微生物）が活性化される。そして、その結果、該被浄化水域における有機物の分解が促進されて、該被浄化水域の水質を向上させることができる。
【００６３】
ところで、河川や湖沼などから取水した水には、例えば、枯木などの自然物だけでなく布きれなどの人工的なゴミなど種々の異物が含まれているため、従来の酸素溶解装置１００（図６参照）では、異物による拡散板１０６，１０７の目詰まりが問題となっていたが、本発明の気体溶解装置である酸素溶解装置１は、異物の目詰まりに起因する不具合を解消しつつも、水への酸素の溶解量を向上させ、高濃度に酸素が溶存する酸素溶解水を大量に供給することができるように構成されている。
【００６４】
この酸素溶解装置１は、土台となるベースＢ上に設置される装置であり、ステンレス鋼材や硬質合成樹脂（例えば、ＦＲＰなど）などの耐腐食性を有する材料で略中空円筒状に形成され、かつ、その内部の圧力を大気圧以上に加圧しても破損することのない耐圧性を有する容器体２を備えている。なお、容器体２の内面側には、樹脂コーティングを施してもよい。これにより、耐腐食性のより一層の向上を図ることができる。
【００６５】
図１に示すように、この容器体２の上部（図１上側）左側には、酸素供給源（図示せず）に一端側が連結される酸素供給パイプ３の他端側が連結されている。そのため、酸素供給源からの酸素供給が開始されると、酸素供給源から酸素供給パイプ３を経由して容器体２内へ酸素（酸素ガス）が供給される。なお、この酸素供給パイプ３には、電磁バルブから構成される酸素供給弁３ａが設けられている。
【００６６】
また、容器体２の上部（図１上側）の略中央には、排気口（図示せず）を一端とする排気パイプ１３の他端側が連結されており、必要に応じて容器体２内の気体を排気できるように構成されている。なお、この排気パイプ１３には、電磁バルブから構成される排気弁１３ａが設けられている。
【００６７】
容器体２内へ酸素（酸素ガス）を供給する場合には、排気弁１３ａを閉じた状態で、酸素供給弁３ａの開度を調整して行う。また、酸素供給弁３ａを閉じる一方で、排気弁１３ａを開放し、容器体２の底部に貯留された水（酸素溶解水）の液面高さを上昇させることによって、酸素溶解装置１による水処理に伴って生じた気体（例えば、窒素（窒素ガス）など）を排出する。
【００６８】
また、本実施形態の酸素溶解装置１では、上述のように酸素供給パイプ３が容器体２の上部（図１上側）に連結されているので、容器体２の上方における気体が占有する空間に酸素（酸素ガス）を偏りなく充填することができ、かかる気体占有空間を水へ酸素（酸素ガス）を有効に溶解する場として利用することができる。
【００６９】
なお、酸素供給源としては、例えば、酸素が圧入された高圧酸素ボンベなどが例示される。但し、必ずしもこれに限られるわけでなく、酸素供給源として、例えば、大気中の酸素（酸素ガス）を抽出して、かかる酸素を加圧して供給することができる酸素発生装置などを使用してもよい。
【００７０】
また、容器体２の側壁部２ｂにおける略中央部には、河川や湖沼などの被浄化水域から取水した水（汚濁水）を容器体２内へ流入させるための流入管４が連結（貫入）されている。この流入管４は、図１に示すように、容器体２内で略Ｌ字状に屈曲され、その上端側（図１上側）が容器体２内の天井面２ａへ向けて延出されている。
【００７１】
このように、流入管４は、容器体２の側壁部２ｂにおける略中央部から該容器体２内へ貫入されているので、流入管が容器体の天井から貫入されていた従来の気体溶解装置に比べ、酸素溶解装置１全体としての重心が低くなるため、設置状態を安定化させることができる。その結果、酸素溶解装置１の土台となるベースＢを小型化することが可能となり、その分、材料コストを低減することができ、酸素溶解装置１全体としての製造コストを低減することができる。
【００７２】
流入管４は、図１に示すように、その上端側が容器体２内の天井面２ａと所定の間隔を隔てて配設されており、その上端に吐出口４ａが開口形成されている。この吐出口４ａは、流入管４を通過した水を容器体２内へ吐出するための開口である。
【００７３】
このように、本実施形態の酸素溶解装置１によれば、図１に示すように、吐出口４ａが容器体２内の天井面２ａを指向して開口されているので、水を容器体２内の天井面２ａへ向けて略噴水状に噴き上げることができる。詳細は後述するが、略噴水状に噴き上げられつつ容器体２内へ水を流入させることにより、吐出口４ａから吐出された水と容器体２内に充填された酸素（酸素ガス）との接触面積が増大するので、かかる水への酸素の溶解量を向上させることができ、結果として、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【００７４】
そのため、本実施形態の酸素溶解装置１によれば、従来の酸素溶解装置１００のように、水を水滴状とするために設けられている拡散板１０６，１０７（図６参照）の小孔１０６ａ，１０７ａにゴミなどの異物が引っ掛かり、拡散板１０６，１０７が目詰まりすることもないので、目詰まりを解消するためのメンテナンスを不要として、その分、酸素溶解装置１の維持コストを抑制することができる。
【００７５】
更に、本実施形態の酸素溶解装置１によれば、従来の酸素溶解装置１００のように、拡散板１０６，１０７により水が堰き止められて、水の通過が制限されることにより、水の流下速度が低下することがないので、大量の水を効率良く処理することができる。また、拡散板１０６，１０７の目詰まりを解消するべく容器体２を開封可能に構成する必要がないので、容器体２の構造を簡素化して、その製造コストを抑制することができると共に、耐圧密閉容器としての信頼性を確保することができる。
【００７６】
ここで、従来の酸素溶解装置１００では、容器体１０２に貯留される水の液面高さが何らかの理由により上昇し、複数の小孔１０６ａ，１０７ａが穿設された拡散板１０６，１０７が水没すると、流入口１０４ａから流入した水を水滴状とすることができず、その水に酸素を十分に溶解させることが不可能であった。
【００７７】
これに対し、本実施形態の酸素溶解装置１によれば、吐出口４ａが容器体２内の天井面２ａを指向して開口されているので、容器体２内に貯留される水の液面高さが何らかの理由により上昇して、吐出口４ａが水没したとしても、かかる吐出口４ａから水を容器体２の天井面２ａへ向けて略噴水状に噴き上げることができるので、水と酸素との接触面積を確保して、水に酸素を高濃度に溶解させることができる。
【００７８】
なお、吐出口４ａは、図１に示すように、断面略円形に形成される容器体２の略中心部に配設させると共に、容器体２内の天井面２ａの略中心部を指向して開口されているので、水を容器体２の径方向（図１左右方向や紙面垂直方向など）の一方に偏らせることなく均等に噴き上げさせることができる。
【００７９】
そのため、噴き上げられた水が容器体２内の内周壁に沿って流下する水量は、容器体２の周方向全周にわたって略均等とされるので、後述する整流板６の端縁部６ａのほぼ全域を使用して水を流下させることができ、その分、整流板６の端縁部６ａを伝って薄い水膜となって流下される水の表面積を確保することができる。その結果、容器体２内を流下する水と容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）との接触面積を広く確保することができ、それによって、水への酸素の溶解量が向上されるので、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【００８０】
また、図１に示すように、流入管４の吐出口４ａは、先端へ向けて先細りするテーパー形状を有している。即ち、吐出口４ａの先端の内径Ｄ２は、流入管４における流入側（吐出口４ａとは他端側）の内径Ｄ１より小さく構成されている。
【００８１】
このように、吐出口４ａをテーパー形状とすることによって、流入管４から流入する水は、吐出口４ａから広く拡散しつつ容器体２内へ吐出されることになる。よって、流入管４の内径を、吐出口４ａを含めて略同一の筒状に構成した場合に比べ、容器体２内へ吐出された水と容器体２内に充填されている酸素との接触面積が増大し、その結果として、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【００８２】
また、吐出口４ａをテーパー形状とすることによって、流入管４の内径を、吐出口４ａを含めて略同一の筒状に構成した場合に比べ、吐出口４ａから吐出される水の吐出速度（噴射速度）を上げることができる。
【００８３】
かかる吐出速度の向上によって、吐出の際における水の飛距離を増大させることができるので、吐出口４ａから吐出された水と容器体２内に充填される酸素との接触時間が確保され、液体への気体の溶解量が向上され、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【００８４】
また、吐出速度の向上の結果、吐出される水を容器体２の天井面２ａに確実に水を到達させ、天井面２ａに到達することなく落下する水量を低減することができるので、後述する整流板６の端縁部６ａのほぼ全域を使用して水を流下させることができ、その分、整流板６の端縁部６ａを伝って薄い水膜となって流下される水の表面積を確保することができる。その結果、容器体２内を流下する水と容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）との接触面積を広く確保することができ、水への酸素の溶解量が向上されるので、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【００８５】
図１に示すように、容器体２内の上部（図１上側）であって、流入管４の吐出口４ａとほぼ同じ高さ位置には、整流板６が、容器体２の内周壁全周にわたって形成されている。この整流板６は、図２に示すように、容器体２の内周壁からフランジ状に突出して形成されており、その整流板６の端縁部６ａ、即ち、整流板６の内周部は、図３（ａ）に示すように、上面視において、略円形に構成されている。
【００８６】
よって、この整流板６によれば、上述した吐出口４ａから噴き上げられた水は、容器体２の内周壁に沿って流下し、整流板６に到達すると、その整流板６の端縁部６ａを伝って薄い水膜の滝状となって流下するので（図４参照）、容器体２内を流下する水と容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）との接触面積を増大することができる、その結果、水への酸素の溶解量が向上されるので、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【００８７】
なお、この整流板６は、吐出口４ａより高い位置に配設してもよい。その分、整流板６の端縁部６ａから、容器体２の底部に貯留された水の液面までの距離、即ち、水の落下距離（流下する距離）を長くすることができ、その結果、薄い水膜として流下する水と酸素（酸素ガス）との接触時間が増え、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【００８８】
また、図１に示すように、整流板６の下方であって、流入管４における吐出口４ａの下方には、整流板７が流入管４の外周壁から突出して形成されている。この整流板７は、図２および図３（ｂ）に示すように、各々が流入管４の外周壁から突出する８枚の羽根７ａから構成される。この羽根７ａの上面（図２上側を向く面）は、容器体２の底部へ向けて傾斜する下降傾斜面として形成されている。
【００８９】
ここで、この整流板７は、図３（ｂ）に示すように、全体として、上面視において、略円形に構成されており、図１に示すように、整流板７の径は、整流板７の上方（図１上側）に位置する整流板６の端縁部６ａの径より大きく構成されている。
【００９０】
よって、この整流板７によれば、整流板６を伝って薄い水膜として流下する水が整流板７に到達すると、その水は、各羽根７ａの下降傾斜面に沿って流れ、各羽根７ａの周方向の端縁部７ａ１又は下降傾斜面下端の端縁部７ａ２を伝って薄い水膜の滝状となって流下する（図４参照）。
【００９１】
一方、上述した吐出口４ａから水を噴き上げたものの、天井面２ａに到達することなく、整流板６の端縁部６ａの内側を通って落下した水や、吐出口４ａから上方に噴き出されずに吐出口４ａの周縁部から溢れ出し、流入管４の外周壁を伝って流下した水もまた、整流板７により整流され、端縁部７ａ１又は端縁部７ａ２を伝って薄い水膜の滝状となって流下する（図４参照）。
【００９２】
その結果、容器体２を流下する水と容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）との接触面積を増大させることによって、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができると共に、流入管４から容器体２内へ流入した水を無駄なく処理することができる。
【００９３】
ここで、羽根７ａにおける下降傾斜面下端の端縁部７ａ２は、上面視において、流入管４の外周壁に対して略放射状に延びているので、端縁部７ａ２を伝って流下する水膜は、流入管４周りに略螺旋状（スパイラル状）に回旋しつつ流下する。
【００９４】
よって、水（水膜）が鉛直方向に落下する場合に比べて、流下する水（水膜）の移動距離及び滞空時間が増えるので、流下する水膜と酸素（酸素ガス）との接触時間を増やすことができる。その結果、酸素溶解水中の溶存酸素濃度が効率的に向上されるので、高濃度に酸素が溶存される酸素溶解水を生成することができる。
【００９５】
なお、整流板７の形成位置は、吐出口４ａにより近い位置とすることが好ましい。例えば、流入管４の先端（図１上側）に形成してもよく、あるいは、流入管４の先端から吐出口４ａの直径の略３倍以下の範囲内に形成してもよい。その分、その整流板７から、容器体２の底部に貯留された水の液面までの距離、即ち、水の落下距離（流下する距離）を長くすることができ、その結果、薄い水膜として流下する水と酸素（酸素ガス）との接触時間が増え、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【００９６】
また、図１に示すように、整流板７の下方には、整流板８が、容器体２の内周壁全周にわたって、該内周壁からフランジ状に突出して形成されている。なお、この整流板８は、上述した整流板６と同様の形状を有している。
【００９７】
よって、整流板７における各羽根７ａの周方向の端縁部７ａ１を伝って流下する水（水膜）や、容器体２の内周壁に沿って流下する水は、整流板８によって整流され、整流板８の端縁部８ａを伝って薄い水膜の滝状となって流下する（図４参照）。即ち、容器体２内を流下する水は、この整流板８によって再度整流されて薄い水膜とされるので、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【００９８】
また、図１に示すように、整流板８の下方には、整流板９が流入管４の外周壁から突出して形成されている。この整流板９は、図２および図３（ｃ）に示すように、各々が流入管４の外周壁から突出する８枚の羽根９ａから構成されている。この羽根９ａの上面（図２上側を向く面）は、容器体２の底部へ向けて傾斜する下降傾斜面として形成されている。ここで、図２に示すように、この整流板９における各羽根９ａの下降傾斜面は、上述した整流板７における各羽根７ａの下降傾斜面の下降方向とは反対方向に下降傾斜している。
【００９９】
よって、整流板７によって整流され、流入管４周りに略螺旋状に回旋しつつ流下する水（水膜）は、整流板９における各羽根９ａの下降傾斜面によって受け止められる。その結果、かかる下降傾斜面によって受け止められた水は、該下降傾斜面に沿って流れ、各羽根９ａの周方向の端縁部９ａ１又は下降傾斜面下端の端縁部９ａ２を伝って薄い水膜の滝状となって流下する（図４参照）。
【０１００】
なお、整流板９における各羽根９ａの下降傾斜面下端の端縁部９ａ２を伝って流下する水（水膜）は、上述した整流板７の場合と同様に、流入管４周りに略螺旋状（スパイラル状）に回旋しつつ流下する。
【０１０１】
よって、容器体２内を流下する水は、この整流板９によって再度整流され、流入管４周りに略螺旋状に回旋しつつ流下する薄い水膜とされるので、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができるのである。
【０１０２】
また、図１に示すように、整流板９の下方には、整流板１０が、容器体２の内周壁全周にわたって形成されている。この整流板１０は、容器体２の内周壁からフランジ状に突出して形成されており、その整流板１０の端縁部１０ａ、即ち、整流板１０の内周部は、図３（ｄ）に示すように、上面視において、略円形に構成されている。
【０１０３】
容器体２の内周壁に沿って流下する水が整流板１０に到達すると、その水は、整流板１０の端縁部１０ａを伝って薄い水膜の滝状となって流下する（図４参照）。ここで、この整流板１０は、酸素溶解装置１に配設される５枚の整流板６〜１０の中で、最も下方（図１下側）に配設される整流板である。そのため、整流板９による整流の結果として容器体２の内周壁へ飛散した水など、容器体２の内周壁を伝って流下する水は、最終的に、この整流板１０によって整流されて、薄い水膜として、容器体２内を流下されることになる。
【０１０４】
容器体２の内周壁を伝って流下する水は、酸素（酸素ガス）を溶解させる上で効率が悪いが、容器体２において最も下方（図１下側）整流板１０を配置することによって、容器体２の内周壁を伝って流下する水が、酸素（酸素ガス）を溶解させる上で効率のよい薄い水膜として流下されることになる。その結果、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができ、酸素溶解水中の溶存酸素濃度を向上させることができる。
【０１０５】
なお、整流板１０の端縁部１０ａは、図３（ｄ）に示すように、上面視において、略波形状に曲折して構成されている。そのため、整流板１０の端縁部１０ａが曲折部を含むことのない単純な円周である場合に比べ、端縁部１０ａの長さをより長くすることができる。すると、そのようにより長くなった長さの分だけ、端縁部１０ａを伝って滝状に流下する水膜の幅が広くなり、結果として、容器体２内を流下する水と容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）との接触面積が増大するので、水への酸素の溶解量をさらに効率的に向上させることができるのである。
【０１０６】
なお、端縁部１０ａを「略波形状」に構成するとは、その端縁部１０ａを上面視において複数の曲線で滑らかに繋ぐ場合や、略三角形状を繋いで鋸刃状に構成する場合、あるいは、これらを組み合わせて構成する場合なども含まれる。
【０１０７】
また、図１に示すように、整流板１０の下方であり、かつ、後述する水位センサ１８ｂにより規定される液面高さの上限Ｌｈの上方には、水溜り板１１が、容器体２の内周全体にわたって形成されている。この水溜り板１１は、図１および図３（ｅ）に示すように、周縁近傍に８個の貫通孔１１ａが穿孔されている。吐出口４ａからの流入によって、容器体２の上方から底部へ向けて（図１上側から下側へ向けて）流下する水は、最終的に、この水溜り板１１における貫通孔１１ａを通過することによって、容器体２の底部へと落下（流下）して、該底部に貯留される。
【０１０８】
ここで、上述したように、この水溜り板１１は８個の貫通孔１１ａを有しており、換言すれば、これらの貫通孔１１以外の部分が、水を不透過とする構成とされている。かかる構成によって、容器体２の上方から底部へ向けて（図１上側から下側へ向けて）流下する水は、水透過領域である貫通孔１１ａを直接通過する一部の水を除き、水溜り板１１における略中央領域などの水不透過領域１１ｂによって一旦受け止められた後、貫通孔１１ａを介して容器体２の底部へと落下（流下）される。
【０１０９】
このように、水溜り板１１は、容器体２の上方から底部へ向けて流下してきた水の多くを、一旦、水不透過領域１１ｂによって受け止めることにより、上方から流下する水と容器体２の底部に既に貯留されている水（酸素溶解水）との衝突エネルギーを緩和することができる。よって、強い衝突エネルギーの付与によって、容器体２の底部に貯留されている酸素溶解水に溶解されている溶存酸素が、水相（液相）から気相へ放出されてしまうことを抑制することができ、結果として、高濃度に溶存酸素を含有する酸素溶解液を得ることができるのである。
【０１１０】
なお、上方から流下する水と容器体２の底部に既に貯留されている水（酸素溶解水）との衝突エネルギーを緩和するという目的において、水溜まり板１１の高さ位置を、整流板１０よりも水位センサ１８ｂにより規定される液面高さの上限Ｌｈに近い高さ位置とすることが好ましく、図１に示すように、液面高さＬｈ近傍とすることがより好ましい。
【０１１１】
また、整流板９による整流により流入管４周りに略螺旋状に回旋しつつ流下する水は、一般的に、鉛直方向（底部へ向かう方向）に下降するにつれて、その旋回半径が減少する傾向にある。よって、水不透過領域１１ｂが水溜り部材１１の略中央領域を占有するように設けられていることにより、下降に伴う旋回半径の減少によって、流下する水が、容器体２の底部に既に貯留されている水の一箇所近傍に集中して衝突することを防止することができる。その結果、容器体２の底部に貯留されている酸素溶解水に溶解されている溶存酸素が、水相から気相へ放出されてしまうことを有効に抑制することができる。
【０１１２】
図１に示すように、容器体２の側壁部２ｂであって、容器体の底部（図１下側）近傍には、流出管５が連結（貫入）されている。この流出管５は、容器体２の底部に貯留された水（酸素溶解水）を、容器体２の外（被浄化水域など）へ排出（供給）するためのものであり、容器体２内で略Ｌ字状に屈曲され、下端側（図１下側）が容器体２の底部２へ向けて延出されている。その下端側は、容器体２の底面２ｃと所定の間隔を隔てて配設されており、その下端に流出口５ａが開口されている。
【０１１３】
ここで、図１に示すように、容器体２の底面２ｃは、周囲から略中央へ向けて隆起した形状（隆起部２ｃ１）を有する板状部材から構成されている。かかる隆起部２ｃ１の形成により、底面２ｃとベースＢとの間には空間が形成される。よって、容器体２内の圧力が大きくなった場合には、隆起部２ｃ１が空間側に凹むので、底部の耐圧性を高めることができる。
【０１１４】
また、流出管５の流出口５ａは、底面２ｃの隆起部２ｃ１の上方に位置させるべく、上面視において、底面２ｃの略中央となるように配置されている。容器体２の底面２ｃは、周囲から略中央へ向けて隆起しているので、流出管４から流入された水にゴミなどの異物が含まれている場合には、かかる異物が底面２ｃの周囲に形成される凹部に蓄積される。一方で、流出管５の流出口５ａは、上述したように、底面２ｃの隆起部２ｃ１の上方に位置するので、ゴミなどの異物が流出口５ａから流出管５および外（被浄化水域など）へ流出されることを低減できる。
【０１１５】
また、図１に示すように、容器体２の側壁部２ｂの外面であって、流入管４と反対側（図１左側）には、容器体２内の水の水面高さを検出する液面高さ検出器１８が配設されている。液面高さ検出器８は、容器体２の側壁部２ｂの外面に縦方向（図１上下方向）に配設され、ガラスや樹脂などの光透過性材料からなる水位ゲージ１８ａと、その水位ゲージ１８ａ内の液面位置を検出する１つの水位センサ１８ｂとを主に備えて構成されている。
【０１１６】
水位ゲージ１８ａの上下端は、容器２内と連通されており、容器体２内の底部に貯留される水の液面高さが上昇又は下降した場合には、その変化に応じて水位ゲージ１８ａ内の液面が上昇又は下降される。よって、酸素溶解装置１は、この水位ゲージ１８ａ内の液面位置を水位センサ１８ｂにより検出することにより、容器体２内の液面高さを検出することができる。なお、水位ゲージ１８ａの上端は、吐出口４ａより若干下方に配設されると共に、水位ゲージ１８ａの下端は、流出口５ａよりも若干上方に配設されている。
【０１１７】
水位センサ１８ｂは、容器体２の底部に貯留される水（酸素溶解水）の液面高さの上限Ｌｈ（図１参照）に相当する高さに配置されており、容器体２の底部に貯留される水（酸素溶解水）の液面高さが、上限Ｌｈより低い場合にはオフ状態にあり、該液面高さが上限Ｌｈに到達するとオンされる。
【０１１８】
容器体２の底部に貯留される水（酸素溶解水）の液面高さが上限Ｌｈに到達したことによって、水位センサ１８ｂがオンされると、容器体２の底部に貯留された水（酸素溶解水）を流出管５から排水して液面高さを下降させると共に、排気弁１３ａを閉じた状態で、酸素供給弁３ａを開放し、容器体２内に酸素を供給する。かかる制御は、タイマ（図示せず）による計時によって所定時間行われる。
【０１１９】
このように、水位センサ１８ｂによる検出結果に応じて、酸素供給源からの酸素供給量を調整することにより、容器体２の底部に貯留される水（酸素溶解水）の液面高さ、即ち、容器体２内の空間を占有する酸素（酸素ガス）と水（酸素溶解水）との割合を一定に保ち、被浄化水域から取水した水へ溶解される酸素（酸素ガス）の量を安定化することができる。
【０１２０】
ここで、従来の酸素溶解装置１００（図６参照）では、容器体１０２内に貯留される水の液面高さが液面高さ検出器１０８における上側（図６上側）の検出器１０８ｂによって検出された場合に、排気弁１０３ｂを閉鎖した状態で酸素供給弁１０３ａを開放して、容器体１０２内への酸素の供給によって、容器体１０２内に貯留される水の液面高さを下降させている。一方で、容器体１０２内に貯留される水の液面高さが液面高さ検出器１０８における下側（図６下側）の検出器１０８ｃによって検出された場合に、酸素供給弁１０３ａを閉鎖した状態で排気弁１０３ｂを開放して、容器体１０２内から気体を排気することによって、容器体１０２内に貯留される水の液面高さを上昇させている。
【０１２１】
即ち、従来の酸素溶解装置１００（図６参照）では、容器体１０２内に貯留される水の液面高さが、検出器１０８ｂにより検出される液面高さから、検出器１０８ｃにより検出される液面高さまでの範囲で大きく移動されることになる。よって、容器体１０２内に貯留される水の液面高さの変化に応じて、容器体１０２内における酸素（酸素ガス）が占有する空間の大きさもまた大きく変化され、結果として、被浄化水域から供給された水と酸素（酸素ガス）との接触時間も大きく変化されるので、水へ溶解する酸素量もまた大きく変化することになる。
【０１２２】
しかし、本実施形態の酸素溶解装置１では、１つの水位センサ１８ｂを用いて、容器体２の底部に貯留される水（酸素溶解水）の液面高さを調整するので、容器体２内における酸素（酸素ガス）が占有する空間の大きさの変動が少なく、結果として、被浄化水域から供給された水と酸素（酸素ガス）との接触時間の変動も少ないので、溶存酸素濃度の安定した酸素溶解水を得ることができるのである。
【０１２３】
次に、図４を参照して、上記のように構成された酸素溶解装置１によって、酸素溶解水が生成される態様について説明する。図４は、酸素溶解装置１の部分断面図である。なお、図４における２点鎖線矢印は、容器体２内における水の移動経路Ｃ１〜Ｃ８をそれぞれ表している。
【０１２４】
本実施形態の酸素溶解装置１によれば、吐出口４ａから水が容器体２内へ吐出されると、かかる水の少なくとも一部は、吐出口４ａの口径Ｄ２（図１参照）よりも拡がりつつ、容器体２内の天井面２ａ方向へ向けて略噴水状に噴き上げられる（移動経路Ｃ１）。その結果、容器体２内に充填された酸素（酸素ガス）との接触面積が増大し、水への酸素の溶解量を向上させることができる。
【０１２５】
吐出口４ａから噴き上げられた水は、容器体２内の天井面２ａ又は内周壁へ衝突すると、内周壁に沿って容器体２内を流下される（移動経路Ｃ２）。そして、内周壁に沿って流下される水は、整流板６によって整流され、その整流板６の端縁部６ａを伝うことによって、薄い水膜の滝状となって流下される（移動経路Ｃ３）。その結果、薄い水膜とされた水の両面を酸素（酸素ガス）に接触させることができるので、容器体２内に充填された酸素（酸素ガス）との接触面積が増大し、水への酸素の溶解量をより向上させることができる。
【０１２６】
ここで、容器体２内の天井面２ａは、図４に示すように、略球状に湾曲して形成されているので、吐出口４ａから噴き上げられた水（移動経路Ｃ１）が、容器体２の天井面２ａに衝突した場合には、かかる水を略球状の湾曲によって外方（例えば、図４左右方向）へ案内し、内周壁へ向けて移動させることができる。その結果、容器体２の天井面２ａに衝突した後、整流板６を通過せずに容器体２の底部へ直接落下する水の量を減少させることができる。
【０１２７】
換言すれば、整流板６を通過する水の量、即ち、薄い水膜の滝状となって流下する水の量を増大させることができるので、その分、容器体２内を流下する水と容器体２内に充填された酸素（酸素ガス）との接触面積を確実に確保して、その水への酸素（酸素ガス）の溶解量を向上させることができるのである。
【０１２８】
容器体２内を流下する水が、整流板６の下方（図４下側）に位置する整流板７に到達すると、かかる水は、その整流板７に設けられている８枚の羽根７ａの各々における下降傾斜面に沿って流れ、かかる下降傾斜面の下端の端縁部７ａ２（図３（ｂ）参照）を伝って薄い水膜の滝状となって流下される（移動経路Ｃ４）。その一方で、一部の水は、各羽根７ａの周方向の端縁部７ａ１を伝って薄い水膜の滝状となって流下される（図示せず）。
【０１２９】
ここで、整流板７に到達する水としては、例えば、整流板６によって移動経路Ｃ３方向に流下された水や、吐出口４ａから水を噴き上げたものの、天井面２ａに到達することなく、整流板６の端縁部６ａの内側を通って落下した水（図示せず）や、吐出口４ａから上方に噴出されずに吐出口４ａの周縁から溢れ出し、流入管４の外周壁を伝って流下した水（図示せず）などが含まれる。
【０１３０】
このように、整流板７により整流された結果、薄い水膜の滝状となった水の両面が酸素（酸素ガス）と接触されるので、容器体２内に充填された酸素（酸素ガス）との接触面積が増大し、水への酸素の溶解量をより向上させることができる。また、吐出口４ａから溢れ出る水なども無駄なく処理することができる。
【０１３１】
ここで、上述したように、移動経路Ｃ４方向に流下される水は、流入管４周りに略螺旋状（スパイラル状）に回旋しつつ流下される。よって、水（水膜）が鉛直方向に落下する場合に比べて、流下する水（水膜）の移動距離及び滞空時間が増えるので、流下する水膜と酸素（酸素ガス）との接触時間を増やすことができる。その結果、酸素溶解水中の溶存酸素濃度が効率的に向上されるので、高濃度に酸素が溶存される酸素溶解水を生成することができる。
【０１３２】
容器体２内を流下する水が、整流板７の下方（図４下側）に位置する整流板８に到達すると、かかる水は、その整流板８によって整流され、整流板８の端縁部８ａを伝うことによって、薄い水膜の滝状となって流下される（移動経路Ｃ５）。なお、整流板８に到達する水としては、例えば、整流板７における各羽根７ａの周方向の端縁部７ａ１を伝って流下される水（図示せず）や、容器体２の内周壁に沿って流下される水（図示せず）などが含まれる。このように、容器体２内を流下する水が、整流板８によって再度薄い水膜として整流されるので、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【０１３３】
容器体２内を流下する水が、整流板８の下方（図４下側）に位置する整流板９に到達すると、かかる水は、その整流板９に設けられている８枚の羽根９ａの各々における下降傾斜面に沿って流れ、かかる下降傾斜面の下端の端縁部９ａ２（図３（ｃ）参照）を伝って薄い水膜の滝状となって流下される（移動経路Ｃ６）。また、一部の水は、各羽根７ａの周方向の端縁部７ａ１を伝って薄い水膜の滝状となって流下される（図示せず）。その一方で、一部の水は、各羽根９ａの周方向の端縁部９ａ１を伝って薄い水膜の滝状となって流下される（図示せず）。なお、整流板９に到達する水としては、例えば、整流板７の端縁部７ａ２を伝って略螺旋状（移動経路Ｃ４）方向に流下される水などが含まれる。
【０１３４】
ここで、整流板９における各羽根９ａの下降傾斜面は、整流板７における各羽根７ａの下降傾斜面の下降方向とは反対方向に下降傾斜するように構成されているので、移動経路Ｃ４方向、即ち、略螺旋状に流下される水（水膜）は、整流板９における各羽根９ａの下降傾斜面によって受け止められる。その結果、かかる下降傾斜面によって受け止められた水は、該下降傾斜面に沿って流れ、再度薄い水膜として整流される。よって、容器体２内を流下する水が、整流板９によって再度薄い水膜として整流されるので、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【０１３５】
また、整流板９における各羽根９ａの下降傾斜下端の端縁部９ａ２を伝って移動経路Ｃ６方向に流下される水（水膜）は、上述した整流板７から移動経路Ｃ４方向に流下する水と同様に、流入管４周りに略螺旋状に回旋しつつ流下される。よって、流下される水膜と酸素（酸素ガス）との接触時間を効率的に増やすことができ、その結果、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【０１３６】
容器体２の内周壁を流下される水（移動経路Ｃ７）は、酸素溶解装置１に配設される５枚の整流板６〜１０の中で最も下方（図４下側）に配設される整流板である整流板１０によって整流され、その整流板１０の端縁部１０ａを伝うことによって、薄い水膜の滝状となって流下される（移動経路Ｃ８）。ここで、容器体２の内周壁を流下し整流板１０に到達する水（移動経路Ｃ７）としては、例えば、整流板９による整流の結果として容器体２の内周壁へ飛散した水（図示せず）などが含まれる。
【０１３７】
このように、容器体２の内周壁を伝って流下していた水は、最終的に、この整流板１０によって整流されて、薄い水膜の滝状とされて容器体２内を流下される。即ち、容器体２の内周壁を伝って流下する水のように酸素（酸素ガス）を溶解させる上で効率が悪い流下形態が、整流板１０による整流によって、酸素（酸素ガス）を溶解させる上で効率のよい流下形態に変化される。その結果として、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができるのである。
【０１３８】
移動経路Ｃ１〜Ｃ８を経由した後、容器体２の底部に貯留された水、即ち、高濃度に酸素が溶解された水（酸素溶解水）は、その液面に加わる容器体２内の気体の圧力により、流出管５の流出口５内へ圧入される。そして、流出口５ａ内へ圧入された水は、流出管５を経由して、被浄化水域（河川、湖沼など）へと供給される。
【０１３９】
なお、上述した移動経路Ｃ１〜Ｃ８は、水の移動経路を模式的に表したものであり、かかる移動経路は、水の処理量やポンプ装置の出力などによって当然変動するものである。
【０１４０】
また、上述のように、容器体２内に流入した水に酸素が溶解されると、その水からは、自然状態において含まれていた（溶解されていた）窒素などの気体が放出される。かかる気体の放出の結果、容器体２内の酸素（酸素ガス）の濃度が低下する。特に、井戸水では、溶解されている気体のほぼ１００％を窒素が占めるため、この傾向が強い。そのため、酸素溶解装置１では、水への酸素の溶解量を一定値以上に確保するべく、容器体２内に放出された窒素（窒素ガス）などを含有する気体を定期的に放出する。
【０１４１】
具体的には、まず、酸素供給パイプ３の酸素供給弁３ａを閉じて、容器体２内への酸素供給を停止する。次いで、排気パイプ１３の排気弁１３ａを開放する。これにより、容器体２内を、酸素供給パイプ３を介して、外気と連通させる。
【０１４２】
ここで、従来の酸素溶解装置１００（図６参照）においても、容器体１０２内の気体を排出する方法は、上記と同様である。即ち、酸素供給弁１０３ａを閉じ、排気弁１０３ｂを開放した後、流入口１０４ａから水を流入させることにより、容器体２内に貯留される水の液面高さを上昇させ、これにより、容器体２内の気体を、酸素供給パイプ１０３を介して外部に押し出して排出する。
【０１４３】
しかし、従来の酸素溶解装置１００では、流入口１０４ａから流入した水が拡散板１０６，１０７により堰き止められ易く、拡散板１０６，１０７の上方の空間（容器体１０２内の天井との間の空間）に水が充填された場合には、拡散板１０６，１０７の下方の空間には未だに気体が存在するにもかかわらず、酸素供給パイプ１０３からは、上方の空間に充満された水のみが外部に排出されてしまい、下方の空間の気体を容器体１０２内から迅速に排出することができないという問題点があった。
【０１４４】
これに対し、本発明の酸素溶解装置１によれば、容器体２内の気体を排出する場合には、大量の水を容器体２内へ流入させても、従来の酸素溶解装置１００のように、拡散板１０６，１０７により水が堰き止められることがないので、容器体２内に貯留される水の液面高さを迅速に上昇させ、容器体２内の気体を酸素供給パイプ３から外部へ高効率に排出することができる。
【０１４５】
以上説明したように、本実施形態の酸素溶解装置１によれば、整流板６〜１０による整流によって薄い水膜として、容器体２内の酸素（酸素ガス）と接触させることにより、水への酸素（酸素ガス）の溶解量を向上させ、その結果として、高濃度に酸素が溶解された水（酸素溶解水）を生成することができる。
【０１４６】
特に、整流板７における各羽根７ａの下降傾斜面下端の端縁部７ａ２を伝って流下する水、及び、整流板９における各羽根９ａの下降傾斜面下端の端縁部９ａ２を伝って流下する水は、略螺旋状に回旋しつつ流下される。このように、水が略螺旋状に回旋しつつ流下する場合には、鉛直方向に直下する水に比べ、水の移動距離（滞空時間）が増え、水と酸素（酸素ガス）との接触時間を増やすことができるので、水への酸素の溶解量を効率的に向上させることができる。
【０１４７】
本実施形態の酸素溶解装置１によれば、このように水へ溶解される酸素量が向上されたことによって、容器体２内の圧力が大気圧に比較的近い圧力（例えば、大気圧＋（０．００１〜０．１ＭＰａ）程度）であっても、高濃度に酸素が溶解された水（酸素溶解水）を生成することができる。高圧下で酸素を水に溶解させた場合、生成された酸素溶解水を大気圧下に排出すると、水が激しく発泡するという問題が生じるが、比較的大気圧に近い圧力下で酸素溶解水を生成した場合には、かかる問題を回避することができ、好適に酸素溶解水を得ることができる。
【０１４８】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【０１４９】
例えば、上記実施形態では、本発明の気体溶解装置の一例として、水に酸素を溶解する酸素溶解装置１について説明したが、本発明の気体溶解装置を、水に酸素以外の気体を溶解させる装置として構成してもよい。例えば、容器体２内に不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムなど）を充填し、かかる不活性ガスを水に溶解させるように構成してもよい。この場合には、本発明の気体溶解装置は、自然状態において水に溶解されている酸素を除去（脱酸素）する不活性ガス溶解装置として構成される。
【０１５０】
あるいは、酸素に換えて、容器体２内にオゾンを充填し、かかるオゾンを水に溶解させるように構成してもよい。このように、オゾンを水に溶解させる装置（気体溶解装置）を用いて産業排水を処理することにより、有害物質（例えば、ダイオキシンなど）を効率的に除去又は減少させることができる。
【０１５１】
また、本発明の気体溶解装置において、酸素などの気体が溶解される媒体は、上記実施形態において例示した水に限定されず、種々の液体（例えば、重油などの油類）を使用してもよい。
【０１５２】
なお、本発明の気体溶解装置は、上述したように、水などの液体に、酸素や窒素、アルゴンなどの各種気体を溶解させるものであるが、換言すれば、例えば、水（液体）に酸素（気体）を溶解させることにより、その水に元々溶解されていた気体（例えば、窒素）を放出させる、即ち、水中（液体中）の気体を置換するものである。従って、気体溶解装置は、「液体中に含まれる気体の置換装置」と言い換えることもできる。
【０１５３】
また、上記実施形態では、酸素溶解装置１を、河川や湖沼などの水質浄化に使用する場合（即ち、河川湖沼浄化）を説明したが、必ずしもこの用途に限定されるものではなく、例えば、魚の養殖池や活魚を搬送するトラックに設置された養魚水槽への酸素供給用（即ち、水産養殖）に使用してもよい。あるいは、産業排水処理、畜産汚水処理、水耕（養液）栽培などに使用してもよい。
【０１５４】
例えば、本発明の気体溶解装置（酸素溶解装置１）と好気性微生物を用いることにより、排水の臭気防止を図ることができる。つまり、本発明の気体溶解装置（酸素溶解装置１）によって生成された酸素溶解水を排水中に排出し、排水中に含まれる好気性微生物を活性化させることによって、臭気源である硫化水素及びメチルメルカプタンの発生を抑制することができる。ここで、上記実施形態の酸素溶解装置１を用いて工場排水に対する臭気防止処理を行った際の結果を表１に示す。
【０１５５】
【表１】
表１に示すように、上記実施形態の酸素溶解装置１による２０分の処理によって、臭気源である硫化水素及びメチルメルカプタンの量は、いずれも、処理前の約１／１０及び約３／２０に低減した。この結果は、上記実施形態の酸素溶解装置１に優れた臭気防止作用があることを示している。
【０１５６】
また、上記実施形態の酸素溶解装置１は、図１に示すように、酸素供給パイプ３が容器体２の上部に連結される構成であったが、酸素供給パイプ３の連結位置は、容器体２の上部に限定されるものではない。図５は、酸素溶解装置１の変形例を説明するための部分断面図である。図５に示すように、酸素供給パイプ３を、容器体２の側壁部２ｂにおける流入管４の連結（貫入）位置の近傍に配設するように構成してもよい。
【０１５７】
また、上記実施形態の酸素溶解装置１は、図１に示すように、流入管４は、容器体２の側壁部２ｂの略中央部から貫入される構成としたが、流入管４の貫入位置は容器体２の側壁部２ｂの略中央部に限定されるものではない。図６は、酸素溶解装置１の変形例を説明するための部分断面図である。図６に示すように、流入管４は、天井面２ａから貫入される構成であってもよい。このように、流入管４を天井面２ａ側から貫入させる構造とした場合、容器体２内へ水を供給するためのタンクを上方に配置することができるので、タンクが上にある場合にはかかるタンクを下ろす必要がなくなり、設置コストを抑制することができる。また、容器体２内部において流入管４をＬ字構造にする必要がないなど、構造が簡略化されるので、製造コストを抑制することができる。なお、かかる構成とする場合には、羽根を有する整流板７，９は、例えば、容器体２の内壁（図６に示した例では、側壁部２ｂの略中央部）に連結（接続）された支持部材４０の外周壁から突出する構成とすることができる。
【０１５８】
また、上記実施形態では、容器体２内に整流板６〜１０を設けて酸素溶解装置１を構成する場合を説明したが、これらは例示であり、必ずしもこの構成に限定されるものではない。即ち、整流板６〜１０のうちの一部の整流板を容器体２内に配設することなく酸素溶解装置１を構成することや、整流板６〜１０の他に、容器体２の内周壁からフランジ状に突出する整流板又は流入管４の外周壁から突出する整流板７，９と同様の整流板を設けて酸素溶解装置１を構成することは当然可能である。
【０１５９】
また、上記実施形態では、容器体２内において、整流板６〜１０は、上から順に、整流板６、整流板７、整流板８、整流板９、整流板１０の順に設けるように構成したが、必ずしもこの順序に限定されるものではなく、適宜順序を入れ替えて配置される構成であってもよい。
【０１６０】
また、上記実施形態では、整流板６，８，１０のように容器体２の内周壁からフランジ状に突出する整流板と、整流板７，９のように流入管４の外周壁から突出する整流板とが交互に配置されるように構成したが、この構成に限定されるものではなく、容器体２の内周壁からフランジ状に突出する２枚の整流板の間に流入管４の外周壁から突出する整流板が配置されない部分や、流入管４の外周壁から突出する２枚の整流板の間に容器体２の内周壁からフランジ状に突出する整流板が配置されない部分を含む配置構成であってもよい。
【０１６１】
また、上記実施形態では、整流板６，８の端縁部６ａ，８ａは、上面視において、略円形に構成されるものとしたが、整流板１０の端縁部１０ａと同様に、上面視において、略波形状に曲折して構成してもよい。このように、水が伝わる端縁部６ａ，８ａを略波形状に曲折して構成することによって、端縁部６ａ，８ａの長さをより長くすることができ、そのようにより長くなった長さの分だけ、端縁部６ａ，８ａを伝って流下する水膜の幅が広くなるので、容器体２内を流下する水と容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）との接触面積が増大し、水への酸素の溶解量をさらに効率的に向上させることができる。なお、整流板７の端縁部７ａ１，７ａ２や、整流板９の端縁部９ａ１，９ａ２についても同様である。
【０１６２】
なお、上記実施形態及び特許請求の範囲において、「フランジ状に突出して形成される」とは、例えば、整流板６，８，１０のように、必ずしも上面視略円弧状に形成されている必要はなく、上面視多角形状であったり、一部が切り欠かれていたりする形状も含むという趣旨である。
【０１６３】
また、上記実施形態では、整流板７及び整流板９は、いずれも８枚の羽根７ａ，９ａから構成されるものとしたが、羽根の数はこれに限定されず、少なくとも１枚の羽根から構成することができる。
【０１６４】
また、上記実施形態では、整流板７における羽根７ａ及び整流板９における羽根９ａは、互いに反対方向に下降傾斜する下降傾斜面を有するものとして構成したが、同じ方向に下降傾斜する下降傾斜面を有するものとして構成してもよい。即ち、流入管４の外周壁から突出する整流板のみの関係において隣接する位置関係にある整流板の下降傾斜面の傾斜方向は、上記実施形態として例示したように、互いに反対方向に下降傾斜することに限定されず、同じ方向に下降傾斜していてもよい。
【０１６５】
また、上記実施形態では、整流板６，８，１０を、容器体２の内周壁からフランジ状に突出する整流板として構成したが、容器体２の内周壁から突出する整流板を、該整流板を伝って流下する水が流入管４回りを略螺旋状に回旋する軌跡を描くように下降傾斜する少なくとも１枚の羽根から構成されるものとして構成してもよい。
【０１６６】
また、上記実施形態では、水溜り板１１として、図３（ｅ）に示す形状を例示したが、この形状に限定されるものではない。例えば、水溜まり板の周囲に切り欠けを形成し、この切り欠け部と容器体２の内周壁とによって形成される貫通部分から水を落下させるように構成してもよい。また、水溜まり板１１は平板に限定されず、略中央領域から貫通孔１１ａへ向けて傾斜する形状としてもよい。
【０１６７】
また、上記実施形態の酸素溶解装置１において、水溜り板１１の高さ位置は、図１に示すように、整流板１０と水位センサ１８ｂにより規定される液面高さの上限Ｌｈとの間であって、液面高さＬｈ近傍の高さとしたが、これに限定されず、整流板１０と水位センサ１８ｂにより規定される液面高さの上限Ｌｈとの間に配置されていればよい。なお、上方から流下する水と容器体２の底部に既に貯留されている水（酸素溶解水）との衝突エネルギーを緩和するという目的において、水溜り板１１は、整流板１０と水位センサ１８ｂにより規定される液面高さの上限Ｌｈとの間における、整流板１０より液面高さの上限Ｌｈに近い高さ位置であることが好ましく、液面高さの上限Ｌｈ近傍の高さ位置であることがより好ましい。即ち、水溜り板１１の高さ位置は、液面高さの上限Ｌｈより上方であれば、該液面高さの上限Ｌｈに近ければ近いほど好ましい。
【０１６８】
また、上記実施形態では、流入管４の吐出口４ａの配設位置を整流板６とほぼ同じ高さとする場合を説明したが、必ずしもこれに限られるわけではなく、吐出口４ａを整流板６の高さ位置よりも上方に配置してもよく、あるいは、下方に配置してもよい。また、吐出口４ａを、整流板７や整流板９より下方位置に配設してもよい。なお、この場合には、整流板７や整流板９における吐出口４ａに対応する位置に開口を設け、吐出口４ａから噴き上げられた水を、かかる開口を介して、整流板７や整流板９の上方へ流出させる。
【０１６９】
また、上記実施形態の酸素溶解装置１では、流入管４を、容器体２の側壁部２ｂにおける略中央部に連結（貫入）するように構成したが、流入管４の連結（貫入）位置をさらに下げて、容器体２の底部近傍とするように構成してもよい。なお、流入管４の連結（貫入）位置が、水溜り板１１より下方となる場合には、水溜り板１１における流入管４に対応する位置に開口を設けて、その開口に流入管４を挿通させる。このように、容器体２への流入管４の連結（貫入）位置を容器体２の底部近傍とした場合、酸素溶解装置１全体としての重心がさらに低くなり、その設置状態をさらに安定化させることができる。
【０１７０】
また、上記実施形態では、流入管４において吐出口４ａをテーパー形状に構成したが、これに限定されるものではなく、流入管４ａにおける内径を、吐出口４ａを含めて一様の内向とするように構成してもよい。
【０１７１】
また、上記実施形態では、流入管４（吐出口４ａ近傍を除く）及び流出管５がほぼ等しい内径を有するものとして構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、流出管５の内径が、吐出口４ａ近傍を除く流入管４の内径Ｄ１（図１参照）よりも小さくなるように構成してもよい。このように、流出管５の内径を流出管４の内径Ｄ１よりも小径に構成することにより、流入管４による容器体２内への水の流入量に対して、流出管５による容器体２内からの水の流出量を抑制することができるので、容器体２内に水が貯留され易い状態を形成することができる。その結果、容器体２内の水を流出口５ａに圧入して流出量を増大させるべく、容器体２内に充填される酸素（酸素ガス）圧を上げることができ、容器体２内において水への酸素の溶解量の向上を図ることができる。
【０１７２】
また、容器体２内の気体の圧力が何らかの理由により加圧方向へ遷移した場合でも、容器体２の底部に貯留される水の液面高さが流出口５ａよりも下降し難くすることができるので、流出口５ａが酸素雰囲気中に露出して、その流出口５ａから酸素（酸素ガス）が外部へ漏れ出してしまうという不具合を未然に防止することができる。
【０１７３】
また、上記実施形態では、流入管４及び流出管５の材料について特に説明しなかったが、ステンレス鋼材や硬質合成樹脂（例えば、ＦＲＰや塩ビなど）等の耐腐食性を有する材料で構成することが好ましい。また、流入管４及び流出管５の内面側には、樹脂コーティングを施してもよい。これにより、耐腐食性を向上させることができる。
【０１７４】
なお、酸素供給パイプ３、排気パイプ１３、整流板６〜１０、水溜り板１１の材質についても同様であり、ステンレス鋼材や硬質合成樹脂（例えば、ＦＲＰや塩ビなど）等の耐腐食性を有する材料で構成することが好ましい。また、酸素供給パイプ３及び排気パイプ１３の内面側や、整流板６〜１０及び水溜り板１１の表面には、耐腐食性を向上させるために樹脂コーティングを施すことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】本発明の気体溶解装置である酸素溶解装置の部分断面図である。
【図２】酸素溶解装置の部分断面斜視図である。
【図３】（ａ）は、図１におけるＩＩＩａ−ＩＩＩａ線を通る断面を上面視した場合の断面図であり、（ｂ）は、図１におけるＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線を通る断面を上面視した場合の断面図であり、（ｃ）は、図１におけるＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線を通る断面を上面視した場合の断面図であり、（ｄ）は、図１におけるＩＩＩｄ−ＩＩＩｄ線を通る断面を上面視した場合の断面図であり、（ｅ）は、図１におけるＩＩＩｅ−ＩＩＩｅ線を通る断面を上面視した場合の断面図である。
【図４】酸素溶解装置の部分断面図である。
【図５】酸素溶解装置の変形例を説明するための部分断面図である。
【図６】酸素溶解装置の変形例を説明するための部分断面図である。
【図７】従来の酸素溶解装置の部分断面図である。
【符号の説明】
【０１７６】
１ 酸素溶解装置（気体溶解装置）
２ 容器体
２ａ 天井面（天井）
２ｃ１ 隆起部
４ 流入管
４ａ 吐出口
５ 流出管
５ａ 流出口
６ 整流板（第２整流板）
７ 整流板（第１整流板）
７ａ 羽根（羽根部）
８ 整流板（第２整流板）
９ 整流板（第１整流板）
９ａ 羽根（羽根部）
１０ 整流板（第２整流板）
１０ａ 端縁部
１１ 水溜まり部材（液溜まり部材）
１１ａ 貫通孔（液体透過領域）
１１ｂ 水不透過領域（液体不透過領域）
Ｌｈ 液面高さの上限
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体が大気圧以上に加圧されて充填される容器体と、その容器体内に外部から液体を流入させ前記気体を前記容器体内で気液接触させる流入管と、前記気液接触によって前記気体が溶解し前記容器体の底部に落下した気体溶解液を外部へ流出させる流出管とを備えた気体溶解装置において、
前記流入管に連通され前記容器体内へ前記液体を吐出する吐出口と、
その吐出口から吐出された前記液体の流路であって、前記容器体の天井から底部へ向かう流路を遮るように配置された第１整流板とを備え、
その第１整流板は、前記容器体の天井から底部へ向かう方向に流下する前記液体を、略螺旋状の軌跡に流下させるように構成されていることを特徴とする気体溶解装置。
【請求項２】
前記吐出口は、前記容器体内の天井方向を指向して開口され、前記液体を前記容器体内の天井方向へ向けて噴き上げるように構成されており、
前記第１整流板は、前記流入管の外周壁から突出して形成されている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】
前記吐出口は、先端へ向けて先細りするテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項２記載の気体溶解装置。
【請求項４】
前記容器体内の天井は、略球状に湾曲して形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の気体溶解装置。
【請求項５】
前記第１整流板は、下降傾斜する少なくとも１枚の羽根部を備えるものであり、
前記第１整流板が複数配設される場合、隣接する前記第１整流板における前記羽根部は、それぞれ、互いに反対方向の下降傾斜を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の気体溶解装置。
【請求項６】
前記容器体の内周壁からフランジ状に突出して形成される第２整流板を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の気体溶解装置。
【請求項７】
前記吐出口は、前記容器体内の天井方向を指向して開口され、前記液体を前記容器体内の天井方向へ向けて噴き上げるように構成されており、
前記第１整流板は、前記流入管の外周壁から突出して形成されており、
前記容器体における天井に最も近い高さ位置に前記第２整流板を配設し、その第２整流板に隣接させて、該第２整流板の内周の径より大きい外径を有する第１整流板を配設することを特徴とする請求項６記載の気体溶解装置。
【請求項８】
前記第１整流板と前記第２整流板との両方を備える場合、前記容器体における底部に最も近い高さ位置に前記第２整流板を配設することを特徴とする請求項６又は７に記載の気体溶解装置。
【請求項９】
前記第１整流板又は前記第２整流板の端縁部は、上面視において、略波形状に曲折していることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の気体溶解装置。
【請求項１０】
前記容器体の断面方向に配設され、液体不透過領域とその液体不透過領域より小さい液体透過領域とを有する液溜まり部材を備え、
その液溜まり部材は、前記容器体の底部に貯留される前記気体溶解液の液面高さの上限と、前記容器体の底面に最も近い前記第１整流板又は前記第２整流板との間であって、前記容器体の底面に最も近い前記第１整流板又は前記第２整流板より、前記容器体の底部に貯留される前記気体溶解液の液面高さの上限に近い高さ位置に位置されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の気体溶解装置。
【請求項１１】
前記液溜り部材における前記液体不透過領域が、前記容器体における断面方向略中央領域を占有することを特徴とする請求項１０記載の気体溶解装置。
【請求項１２】
前記容器体の底面は、周縁から中央に向けて隆起する隆起部を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の気体溶解装置。
【請求項１３】
前記流出管に連通され前記容器体内の底部に貯留された前記気体溶解液を該流出管へ導入する流出口を備え、
前記流出口は、前記容器体の底面における前記隆起部の上方に位置されることを特徴とする請求項１２記載の気体溶解装置。
【請求項１４】
前記流入管又は前記流出管の少なくとも一方は、前記容器体の側壁から該容器体内へ貫入され、その貫入部から前記容器体内の天井方向へ向けて延出されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の気体溶解装置。
【請求項１】
気体が大気圧以上に加圧されて充填される容器体と、その容器体内に外部から液体を流入させ前記気体を前記容器体内で気液接触させる流入管と、前記気液接触によって前記気体が溶解し前記容器体の底部に落下した気体溶解液を外部へ流出させる流出管とを備えた気体溶解装置において、
前記流入管に連通され前記容器体内へ前記液体を吐出する吐出口と、
その吐出口から吐出された前記液体の流路であって、前記容器体の天井から底部へ向かう流路を遮るように配置された第１整流板とを備え、
その第１整流板は、前記容器体の天井から底部へ向かう方向に流下する前記液体を、略螺旋状の軌跡に流下させるように構成されていることを特徴とする気体溶解装置。
【請求項２】
前記吐出口は、前記容器体内の天井方向を指向して開口され、前記液体を前記容器体内の天井方向へ向けて噴き上げるように構成されており、
前記第１整流板は、前記流入管の外周壁から突出して形成されている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】
前記吐出口は、先端へ向けて先細りするテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項２記載の気体溶解装置。
【請求項４】
前記容器体内の天井は、略球状に湾曲して形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の気体溶解装置。
【請求項５】
前記第１整流板は、下降傾斜する少なくとも１枚の羽根部を備えるものであり、
前記第１整流板が複数配設される場合、隣接する前記第１整流板における前記羽根部は、それぞれ、互いに反対方向の下降傾斜を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の気体溶解装置。
【請求項６】
前記容器体の内周壁からフランジ状に突出して形成される第２整流板を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の気体溶解装置。
【請求項７】
前記吐出口は、前記容器体内の天井方向を指向して開口され、前記液体を前記容器体内の天井方向へ向けて噴き上げるように構成されており、
前記第１整流板は、前記流入管の外周壁から突出して形成されており、
前記容器体における天井に最も近い高さ位置に前記第２整流板を配設し、その第２整流板に隣接させて、該第２整流板の内周の径より大きい外径を有する第１整流板を配設することを特徴とする請求項６記載の気体溶解装置。
【請求項８】
前記第１整流板と前記第２整流板との両方を備える場合、前記容器体における底部に最も近い高さ位置に前記第２整流板を配設することを特徴とする請求項６又は７に記載の気体溶解装置。
【請求項９】
前記第１整流板又は前記第２整流板の端縁部は、上面視において、略波形状に曲折していることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の気体溶解装置。
【請求項１０】
前記容器体の断面方向に配設され、液体不透過領域とその液体不透過領域より小さい液体透過領域とを有する液溜まり部材を備え、
その液溜まり部材は、前記容器体の底部に貯留される前記気体溶解液の液面高さの上限と、前記容器体の底面に最も近い前記第１整流板又は前記第２整流板との間であって、前記容器体の底面に最も近い前記第１整流板又は前記第２整流板より、前記容器体の底部に貯留される前記気体溶解液の液面高さの上限に近い高さ位置に位置されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の気体溶解装置。
【請求項１１】
前記液溜り部材における前記液体不透過領域が、前記容器体における断面方向略中央領域を占有することを特徴とする請求項１０記載の気体溶解装置。
【請求項１２】
前記容器体の底面は、周縁から中央に向けて隆起する隆起部を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の気体溶解装置。
【請求項１３】
前記流出管に連通され前記容器体内の底部に貯留された前記気体溶解液を該流出管へ導入する流出口を備え、
前記流出口は、前記容器体の底面における前記隆起部の上方に位置されることを特徴とする請求項１２記載の気体溶解装置。
【請求項１４】
前記流入管又は前記流出管の少なくとも一方は、前記容器体の側壁から該容器体内へ貫入され、その貫入部から前記容器体内の天井方向へ向けて延出されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の気体溶解装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−８６８９６（Ｐ２００８−８６８９６Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７０１１４（Ｐ２００６−２７０１１４）
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（５９９０６４０９６）大栄株式会社 (5)
【出願人】（５９２２４５９０４）株式会社ハマネツ (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（５９９０６４０９６）大栄株式会社 (5)
【出願人】（５９２２４５９０４）株式会社ハマネツ (11)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]