説明

高濃度気体溶解液の製造装置

【課題】旋回する気体と液体との相互作用によって液体中に気体を高効率で溶解できる装置を提供する。
【解決手段】円筒形の内側スペースを有する容器本体2の一端側が壁体2bで閉口され、他端側がその中央部に前記円筒形の内側スペースの内径より小さな径の開口5を有する壁体2cで覆われてなる容器本体2と、前記一端側の壁体2bに開設された被溶解気体導入孔3と、前記容器本体2の円筒部2aの内壁面の一部に円周の接線方向に開設された加圧液体導入口4とからなる旋回式気体溶解装置1の前記他端側の壁体2cの中央部の開口5に、一端部と他端部に開口部を有する壁体を備えた液体を貯留した別容器100の一端部を結合してなり、前記別容器他端部の開口部から高濃度気体溶解液を導出するようになした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、気体を高効率で溶解して、高濃度気体溶解液を製造する高濃度気体溶解液の製造装置の提供に係るものである。
【背景技術】
【0002】
従来、気体溶解装置としては、周知の通り種々のものが多数知られているが、簡易構造の高濃度気体溶解液の製造装置は提供されていなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の課題は、旋回する気体と液体との相互作用によって液体中に気体を高効率で溶解させ、高濃度気体溶解液を製造する装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明者らは上記課題を、下記の手段により解決した。
[1] 円筒形の内側スペースを有する容器本体(2)の一端側が壁体(2b)で閉口され、他端側がその中央部に前記円筒形の内側スペースの内径より小さな径の開口(5)を有する壁体(2c)で覆われてなる容器本体(2)と、前記一端側の壁体(2b)に開設された被溶解気体導入孔(3)と、前記容器本体(2)の円筒部(2a)の内壁面の一部に円周の接線方向に開設された加圧液体導入口(4)とからなる旋回式気体溶解装置の前記他端側の壁体(2c)の中央部の開口(5)に、一端部と他端部に開口部を有する壁体を備えた液体を貯留した別容器(100)の一端部を結合してなり、前記別容器他端部の開口部(101)から高濃度気体溶解液を導出するようになしたことを特徴とする高濃度気体溶解液の製造装置。
[2] 前記別容器の壁体の他端部の開口部が、多数個の透孔(102)であり、同多数個の透孔(102)から高濃度気体溶解液をシャワー状に導出するようになしたことを特徴とする前記[1]に記載の高濃度気体溶解液の製造装置。
【0005】
[3] 前記一端側の壁体(2b)に配設された気体導入孔(3)に長尺の気体吸入管を取着してなることを特徴とす前記[1]又は[2]のいずれか1項に記載の高濃度気体溶解液の製造装置。
[4] 前記一端側の壁体(2b)に配設された気体導入孔(3)に、又は同気体導入孔(3)に取着された長尺の気体吸入管(8)の後端部に、微小内径のマイクロチューブ(9)を接続し、該マイクロチューブ(9)の内径又は/及び長さの調整によって気体導入孔(3)からの気体導入量を制御するようにしてなることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれか1項に記載の高濃度気体溶解液の製造装置。
[5] 前記[1] 〜[4]のいずれか1項に記載の装置を用いて製造された高濃度気体溶解液が、化学工業用、電子工業用、食品工業用、医療用、、植物栽培用、発酵工業用、動物飼育用又は健康・美容用から選択されるいずれか1種に用いられるものであることを特徴とする高濃度気体溶解液。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、次のような効果が発揮される。
[1] 請求項1記載の本発明装置によれば、 円筒形の内側スペースを有する容器本体(2)の一端側が壁体(2b)で閉口され、他端側がその中央部に前記円筒形の内側スペースの内径より小さな径の開口(5)を有する壁体(2c)で覆われてなる容器本体(2)と、前記一端側の壁体(2b)に開設された被溶解気体導入孔(3)と、前記容器本体(2)の円筒部(2a)の内壁面の一部に円周の接線方向に開設された加圧液体導入口(4)とからなる旋回式気体溶解装置、によって、被溶解気体が溶解され、更に前記他端側の壁体(2c)の中央部の開口(5)に、一端部と他端部に開口部を有する壁体を備えた液体を貯留した別容器(100)内において気体が攪拌されながら滞留して気体が溶解されて高濃度の気体溶解液粒(GL)となる。
そうして得られた、高濃度気体溶解液が、前記別容器他端部の開口部(101)から導出されるのである。
[2] さらにまた、他端部の開口部が数個の透孔である別容器を結合してなる高濃度気体溶解液の製造装置によれば、同多数個の透孔から高濃度気体溶解液をシャワー状に導出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の第1例の高濃度気体溶解液の製造装置の構成断面図、
【図2】本発明の第2例の高濃度気体溶解液の製造装置の構成断面図、
【図3】本発明装置によって得られる酸素ガス溶解液の酸素ガス溶解濃度と従来公知のミスト製造装置によって得られる酸素ガス溶解液の酸素ガス溶解濃度の経時変化の比較グラフ図、
【図4】本発明装置によって得られる窒素ガス溶解液の窒素ガス溶解濃度と従来公知のミスト製造装置によって得られる窒素ガス溶解濃度の経時変化の比較グラフ図、
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の高濃度気体溶解液製造装置及びそれによる高濃度気体溶解液の製造方法を実施するための形態を、実施例の図に基づいて説明する。
図1は本発明の第1例の高濃度気体溶解液の製造装置の構成断面図である。
図において1は旋回気液混合体発生装置、2は容器本体、2aは円筒部、2bは一端側の壁体、2b’は円錐形の壁体、2cは他端側の壁体、4は加圧液体導入口、5は開口、100は別容器、101は高濃度気体溶解液粒放出口、GLは高濃度気体溶解液である。
【0009】
図1に示すごとく微細気泡を含む高濃度気体溶解液の製造装置によれば、別容器100内で高濃度気体溶解液を生成させることができるので、随時簡単に高濃度気体溶解液を製造・供給することができる。
なお、図1及び図2において、dの直径とLの長さ及びDの直径の関係として、L/d=2〜4、D/d=3〜6、S/d=1/4〜1/10が好ましい。
例えば、前記加圧液体導入口(4)に例えば0.3MPaの加圧水を導入して同円筒内で旋回させ、例えば加圧液体の円筒形の内側スペース(2a)内における回転数が300〜800回転/秒で旋回させ、その旋回液を前記中央部の開口(5)から別容器100内に導出させた後、高濃度気体溶解液粒放出口101から高濃度気体溶解液粒GLを放出させる。
実験の一例によれば、高濃度気体溶解液粒放出口101から放出される高濃度気体溶解液粒GLの粒径は10〜60μmで、かつその粒度分布のピークが25〜35μmであった。
【実施例】
【0010】
本願発明の実施例について説明する。
図1は本発明の高濃度気体溶解液の製造装置の構成断面図であり、
図において、1は気体溶解液粒発生装置、2は容器本体、2aは円筒部、2bは一端側の壁体、2b’は円錐形の壁体、2cは他端側の壁体、3は気体導入孔、4は加圧液体導入口、5は開口、8は気体導入チューブ、9はマイクロチュ−ブ、100は別容器、101は高濃度気体溶解液粒放出口、GLは高濃度気体溶解液を示す。

本願発明に係る気体溶解液製造装置(1)は、図1に示すように、円筒形の内側スペースを有する容器本体(2)の一端側が壁体(2b)で閉口され、他端側がその中央部に前記円筒形の内側スペースの内径より小さな径の開口(5)を有する壁体(2c)で覆われてる容器本体(2)と、前記一端側の壁体(2b)に開設された気体導入孔(3)と、前記容器本体(2)の円筒部(2a)の内壁面の一部に円周の接線方向に開設された加圧液体導入口(4)とから構成されており、気体溶解液粒を発生させるには、前記加圧液体導入口(4)に加圧液体を導入して同円筒内で旋回させ、例えば加圧液体の円筒形の内側スペース内における回転数が300〜800回転/秒で旋回させ、その旋回液を前記中央部の開口(5)から開口(5)から別容器100内に導出させた後、高濃度気体溶解液粒放出口101から高濃度気体溶解液粒GLを放出させる。
例えば高濃度気体溶解液粒の粒径が10〜60μmで、かつその粒度分布のピークが25〜35μmである高濃度気体溶解液粒(GL)となして高濃度気体溶解液粒放出口101から放出させるのである。
【0011】
図1において、気体導入孔(3)は一端側の円錐形に内側へ向けて突設された壁体(2b’)の先部に開口されているが、その形状は円筒部(2a)の一端側における旋回する液体流及び気体導入孔(3)から導入された気泡をその隅部に残留させることなく、よどみ部を形成させることなく、スムーズに他端側の壁体(2c)方向へ移送させ、かつ容器本体内で気液両方の旋回速度が増し、開口(5)から放出される。
そして、前記一端側の壁体(2b)に配設された気体導入孔(3)に気体導入チューブ(8)に接続できるよう構成されている。
また、前記気体導入孔(3)に接続される気体導入チューブ(8)の先に微細口径(例えば200〜500μm)のマイクロチューブ(9)を接続し、その内径と長さによって
気体導入孔(3)から円筒部(2a)内に導入される気体量を変化させるようにすること
も好ましい。
予め内径と長さの異なるマイクロチューブを複数種用意しておき、必要に応じて選択使用することも望ましい。
【0012】
さらに、図2は本願発明装置の他の例であり、別容器100の出口に多数の透孔102が設けられていて、それら透孔から高濃度気体溶解液粒が放出されるものであり、好ましい装置である。
【0013】
図3は本願発明装置(図2に示す装置)を用いて得られる気体溶解液の酸素ガス溶解度の経時変化と、従来の旋回ミスト製造装置(すなわち別容器100を備えていないもの)を用いて得られる気体溶解液の酸素ガス溶解度の経時変化を示すグラフである。
図から見て、本願発明装置による酸素ガス溶解度は、4分経過後においては、約2倍の溶解度(DO(mg/L))であって、非常に高濃度の酸素溶解液が得られていることが解る。
【0014】
図4は本願発明装置(図2に示す装置)を用いて得られる気体溶解液の窒素ガス溶解度の経時変化と、従来の旋回ミスト製造装置(すなわち別容器100を備えていないもの)を用いて得られる気体溶解液の窒素ガス溶解度の経時変化を示すグラフである。この場合、窒素ガスを気体導入孔(3)に接続される気体導入チューブ(8)から導入して溶解させたのであるが、窒素ガスの溶解度を測定することは至難であるため、酸素ガスの溶解濃度を測定して、窒素ガスの溶解濃度を間接的に示した。
窒素ガスの溶解濃度が高ければ、酸素ガス溶解度は、相対的に低くなるため、酸素ガス溶解度をもって、窒素ガス溶解度の経時変化と解釈した。
図から見て、本願発明装置による窒素ガス溶解度は、4分経過後においては、約2倍の溶解度(DN(mg/L))であって、非常に高濃度の酸素溶解液が得られていることが解る。
【産業上の利用可能性】
【0015】
本願発明により製造された高濃度気体溶解液は、化学工業用、電子工業用、食品工業用、医療用、、植物栽培用、発酵工業用、動物飼育用又は健康・美容用等として有利に利用できる。
【符号の説明】
【0016】
1:旋回気体溶解液粒発生装置
2:容器本体
2a:円筒部
2b:一端側の壁体
2b’:一端側の壁体に突設された円錐形の壁体
2c:他端側の壁体
3:気体導入孔
4:加圧液体導入口
5:開口
8:気体導入チューブ
9:マイクロチューブ
100:別容器
101:別容器の開口部
102:別容器の多数の透孔
GL:高濃度気体溶解液粒


【特許請求の範囲】
【請求項1】
円筒形の内側スペースを有する容器本体(2)の一端側が壁体(2b)で閉口され、他端側がその中央部に前記円筒形の内側スペースの内径より小さな径の開口(5)を有する壁体(2c)で覆われてなる容器本体(2)と、前記一端側の壁体(2b)に開設された被溶解気体導入孔(3)と、前記容器本体(2)の円筒部(2a)の内壁面の一部に円周の接線方向に開設された加圧液体導入口(4)とからなる旋回式気体溶解装置の前記他端側の壁体(2c)の中央部の開口(5)に、一端部と他端部に開口部を有する壁体を備えた液体を貯留した別容器(100)の一端部を結合してなり、前記別容器他端部の開口部(101)から高濃度気体溶解液を導出するようになしたことを特徴とする高濃度気体溶解液の製造装置。
【請求項2】
前記別容器の壁体の他端部の開口部が、多数個の透孔(102)であり、同多数個の透孔(102)から高濃度気体溶解液をシャワー状に導出するようになしたことを特徴とする前記請求項1に記載の高濃度気体溶解液の製造装置。
【請求項3】
前記一端側の壁体(2b)に配設された気体導入孔(3)に長尺の気体吸入管を取着してなることを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載の高濃度気体溶解液の製造装置。
【請求項4】
前記一端側の壁体(2b)に配設された気体導入孔(3)に、又は同気体導入孔(3)
に取着された長尺の気体吸入管(8)の後端部に、微小内径のマイクロチューブ(9)を接続し、該マイクロチューブ(9)の内径又は/及び長さの調整によって気体導入孔(3)からの気体導入量を制御するようにしてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の高濃度気体溶解液の製造装置。
【請求項5】
前記請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置を用いて製造された高濃度気体溶解液が、化学工業用、電子工業用、食品工業用、医療用、、植物栽培用、発酵工業用、動物飼育用又は健康・美容用から選択されるいずれか1種に用いられるものであることを特徴とする高濃度気体溶解液。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−52319(P2013−52319A)
【公開日】平成25年3月21日(2013.3.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−190149(P2011−190149)
【出願日】平成23年8月31日(2011.8.31)
【出願人】(510042297)株式会社ナノプラネット (2)
【Fターム(参考)】