JPH0768155A - 余剰気体分離型気液加圧反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気体が溶解した液体の圧送に際してポンプを
用いなくとも、容易且つ確実に気体溶解液の圧送を可能
にする。 【構成】 緩急を繰り返しながら段階的に上から下へ流
れる流路１２であって、加圧され又は高速の気液混合流
が流れる流路１２を設け、流路１２の下流側に上方へ突
き出して主流路から分岐した気体分離流路１６を形成す
る。気体分離流路１６の所定位置に気体分離流路１６中
に流入した液体の液面を検出するセンサ２２，２４を取
り付け、気体分離流路１６の先端側に絞り２８とセンサ
２２，２４の検知信号により開閉される電磁弁３０とを
設け、分岐点１４の主流路下流側に絞りノズル２０を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、気体と液体を加圧下
で反応させたり、気体が過飽和状態となって溶解してい
る気体溶解液を供給する余剰気体分離型気液加圧反応装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、気体と液体を反応させたり、気体
を液体に溶解させる方法として、気体の溶解等をさせた
い液体を加圧タンク内に収容し、この液体中に大量の気
体を送り込み、上記加圧タンク内で気液反応及び気体の
溶解を行なわせていた。そして、気体が溶解した液体を
圧送又は散水等する場合には、この気体溶解液を圧送ポ
ンプに送り込んで圧送していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場
合、従来の加圧反応装置では、反応装置へ液体を圧送す
る際にポンプを用い、溶解反応後の余剰気体の分離を行
う際に一旦大気圧下に減圧する必要があるため、液体を
圧送・散水する際にもさらに別のポンプを用いなければ
ならず、装置が複雑大型化するという問題があった。さ
らに、気体溶解反応後に使用するポンプは、気体が溶解
反応した液体の性質により材質が制限され、ポンプ材料
が高価なものや入手困難なものになるという問題もあっ
た。

【０００４】この発明は、上記従来技術の問題点に鑑み
て成されたもので、気体が溶解した或は気体と反応した
液体の圧送に際して、ポンプを用いなくとも、容易且つ
確実に気体溶解液あるいは反応後の処理液の圧送を可能
にする余剰気体分離型気液加圧反応装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、緩急を繰り
返しながら段階的に上から下へ流れる流路であって、加
圧され又は高速の気液混合流が流れる流路を設け、上記
流路の下流側に上方へ突き出して主流路から分岐した気
体分離流路を形成し、この気体分離流路の所定位置に気
体分離流路中に流入した液体の液面を検出するセンサを
取り付け、上記気体分離流路の先端側に絞りと上記セン
サの検知信号により開閉される電磁弁とを設け、上記分
岐点の主流路下流側に絞りノズルを設けた余剰気体分離
型気液加圧反応装置である。

【０００６】

【作用】この発明の余剰気体分離型気液加圧反応装置
は、緩急を繰り返しながら段階的に上から下に向う流路
を作り、この流路に気液混合流を流すことにより、上記
流路内では、流路上部に気体、流路下部に液体が流れる
状態になり、気液の接触面積が広い流れが得られる。そ
して、緩急を繰り返しながら段階的に上から下に流れ落
ちる流路の出口または、気体溶解液が流れる主流路の下
流に絞りを設けることによって、この流路内部の静圧を
高め気液の反応、溶解効率を高めるものである。この部
分の加圧は主流路下流に設けられた絞りノズルによって
調節する。さらに、分岐点で余剰気体と液体を正確に分
流することは困難であるため、気体分離流路側に気体だ
けではなく少量の液体が流入するよう設定し、この流路
内に液体が流入した際には、液体は密度が大きいために
下方に溜まる形になり、この液面をセンサで検出し、液
体が気体分離流路から外部に流出しないように気体分離
流路の先に取り付けた電磁弁を開閉する。この時、気体
は気体分離流路から上方へ流出して行くが、流出側に絞
りを設けてあるために加圧の低下がほとんど起こらな
い。

【０００７】

【実施例】以下この発明の余剰気体分離型気液加圧反応
装置の実施例について図面に基づいて説明する。図１、
図２はこの発明の第一実施例の余剰気体分離型気液加圧
反応装置１を示すもので、ポンプ等で圧送された気液混
合流が流入する流入口１０の後に、段階的に上から下に
流れ落ちる流路１２が形成されている。この段階的に上
から下に流れ落ちる流路１２の終端部に、上方に突きだ
した気体分離流路１６が分岐点１４で分岐して形成され
ている。また、分岐点１４の下流の流路１２の流出口１
１には、この気液混合流が流れる主流路１８が接続さ
れ、この主流路１８の基端部には、絞りノズル２０が設
けられている。また、気体分離流路１６の出口２６の後
に、絞り２８と電磁弁３０が接続され、気体分離流路１
６の側面には静電容量型の近接センサ２２、２４が配置
されている。この電磁弁３０が設けられた気体放出管路
３１には、有害気体を使用する場合、図示しない気体処
理装置、例えばオゾン処理装置等が接続され、放出され
る気体の処理を行っている。

【０００８】この実施例の気液加圧混合装置の動作は、
先ず、流入口１０より流路１２内に所定圧力に加圧され
た気液混合流１５を流入させると、流路１２の内部で気
体流れ３２と液体流れ３４に分かれる。そして、流路１
２の流出口１１に接続された流路１８の基端部の絞りノ
ズル２０により、流路１２の内部は加圧状態を維持す
る。ここで、この加圧と絞りノズル２０のとの関係は、
流路１２の内部の大きさを充分大きくとった場合、ベル
ヌーイの定理より次式で与えられる。 Ｐ＝ρｕ²／２ Ｐ：流路１２内での圧力 ρ：液体の密度 ｕ：絞りノズル２０での流速

【０００９】そして、分岐点１４で分岐した流れは、気
体分離流路１６側へも液体及び気体が流入し、比重の重
い液体が下方に留まり気体が気体分離流路１６の上方に
向かって流れる。気体分離流路１６内では、液体面がセ
ンサ２２，２４間にほぼ位置するように、絞りノズル２
０及び絞り２８の内径が調整されているものである。そ
して、液面の変動に対して、液体面がセンサ２４の位置
まで上昇すると図２に示すように、センサ２２．２４と
もＯＮし、電磁弁３０が閉じられる。これにより気体の
放出が止められ、気体分離流路１６内の上方に気体が充
満し液面が下降する。そして、液面がセンサ２２より下
方に下がると、センサ２２，２４ともにＯＦＦとなり、
電磁弁３０が開放され、再び液面が気体分離流路１６内
で上昇し始める。このようにして、気体分離流路１６よ
り余剰気体が外部に放出され、気体溶解液のみが流路１
８へ流れ込む。

【００１０】この実施例の余剰気体分離型気液加圧反応
装置の内部では、加圧状態の気体と液体との間で、互い
に広い接触面積が得られるため、気液反応や液体への気
体溶解が非常に良好に行われる条件となる。また、この
流路１２の内部では、流入口１０より低い位置に流出口
１１が設けられているために、気液混合流のうちの液体
流れ３４がより下方に流れ易く、気体流れ３２が流路１
２の上方部分に滞る状態になり、そのため、たとえこの
余剰気体分離型気液加圧反応装置に流入する気液混合流
の気体の割合が少なくても、装置内部では、気体の比率
が大きくなる。これにより、少量の気体でも効率よい気
液反応や液体への気体溶解を行うことができるものであ
る。そして、加圧状態のまま気体分離流路１６で余剰気
体の分離が行われ、気体が溶解した液体が加圧状態で流
路１８に送られるものである。

【００１１】この実施例の余剰気体分離型気液加圧反応
装置によれば、気液反応で生成した液体の散水・圧送
を、散水・圧送用のポンプなしで行うことができるもの
である。

【００１２】ここで、この実施例の余剰気体分離型気液
加圧反応装置は、気体と液体は、別々に流路１２に注入
しても良い。この場合少なくとも気体を所定の圧力に加
圧して注入する。さらに、絞りノズル２０ の取付位置
は、余剰気体分離型気液加圧反応装置のすぐ後でも良い
し、流出口１１の下流側に設けても良い。さらに、絞り
ノズル２０は、図１のような一つの穴を開けたもので
も、複数の穴を開けたものでも良く、また、この絞りノ
ズル２０の代わりに圧力調節バルブ等を取り付けて圧力
を可変にしたものでも良い。なお、この流路１２の設定
は、流路１２の形成面を必ずしも水平及び鉛直方向にす
る必要がなく傾斜していても良い。また、管路を蛇行さ
せたものでも良い。また、流入口１０より流出口１１が
低いという条件を満たしていれば、流路１２の途中の部
分が上昇していても良い。また散水器等の散水部分の絞
りで絞りノズル２０を代用しても良い。さらに、図１に
おいては、気体放出管路３１に、絞り２８、電磁弁３０
の順で配置したが、電磁弁３０、絞り２８の順で配置し
ても良い。また、絞り２８の代わりに圧力調節バルブ等
を使用しても良い。

【００１３】次にこの発明の第二実施例を図３に示す。
ここで、上述の実施例と同様の部材は同一符号を付して
説明を省略する。この実施例の余剰気体分離型気液加圧
反応装置は、上記第一実施例の余剰気体分離型気液加圧
反応装置１の流入口１０に気液混合器４２を取り付けた
ものである。この気液混合器４２は、図３に示すよう
に、混合器４２内に、絞り部であるのど部４６が中央部
に設けられたベンチュリ管状の流路４５が形成されてい
るものである。このベンチュリ管状の流路４５の下流側
には、のど部４６よりわずかに内径が大きい円筒状の気
体流入部４７が形成され、この気体流入部４７の下流側
に、滑らかにテーパ状に広がった広がり部４８が形成さ
れている。そして、この気体流入部４７には、気体を流
路４５中に混合させるための気体流入口５０が形成され
ている。気体流入口５０には、所定の気体を導く図示し
ない気体流入管路の先端部が接続されている。

【００１４】この実施例の余剰気体分離型気液加圧反応
装置は、流入管路４４から混合器４２に流入した液体
が、ベンチュリ管状の流路４５の喉部４６で加速され
て、一旦静圧が低下し、広がり部４８を経て流速が遅く
なり再び静圧が増大し気体が液体中に溶解していく。こ
こで、気体流入口５０は、喉部４６のわずかに下流側で
あり、この部分の静圧は相対的に負圧になっているた
め、気体が流路４５中に流入する。ここで形成された気
液混合流が、上記第一実施例と同様の余剰気体分離型気
液加圧反応装置１に流入するようにしている。これによ
り、より効率よく気液溶解反応が得られ、大量の気体溶
解液を製造することができるものである。

【００１５】尚、この発明のセンサは、液面の上限のみ
を検知するものにして、液面の上限検知により電磁弁を
閉じ、その後所定時間後に電磁弁を開くようにしても良
く、あるいは、液面の下限のみを検知するものにして、
液面の下限検知により電磁弁を開き、その後所定時間後
に電磁弁を閉じるようにしても良い。また、気体分離流
路の先端側に設けられた絞りと電磁弁とを兼用した電磁
弁にしても良いものである。

【００１６】

【発明の効果】この発明の余剰気体分離型気液加圧反応
装置を用いると、気体及び液体またはその混合流をこの
装置に圧送するだけで高効率で、しかも、連続的にこの
気液反応または気液の溶解を行わせることができる。そ
して、気液反応で生成した液体の散水・圧送等を、専用
のポンプなしで容易且つ確実に行うことができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施例の余剰気体分離型気液加
圧反応装置を示す縦断面図である。

【図２】上記第一実施例の余剰気体分離型気液加圧反応
装置のセンサ及び電磁弁の動作を示すタイミングチャー
トである。

【図３】この発明の第二実施例の余剰気体分離型気液加
圧反応装置を示す部分破断縦断面図である。

【符号の説明】

１ 余剰気体分離型気液加圧反応装置 １２ 流路 １４ 分岐点 １６ 気体分離流路 ２０ 絞りノズル ２２，２４ センサ ２８ 絞り ３０ 電磁弁

フロントページの続き (72)発明者 柏 雅一 大阪府大阪市淀川区三国本町１丁目10番40 号 和泉電気株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 緩急を繰り返した勾配に形成された流路
   であって、加圧され又は高速の気液混合流が流れる流路
   を設け、上記流路の下流で上方に突き出して主流路から
   分岐した気体分離流路を形成し、この気体分離流路の所
   定位置に気体分離流路中の液面を検出するセンサを取り
   付け、上記気体分離流路の先端側に絞りと上記センサの
   検知信号により開閉される電磁弁とを設け、上記分岐点
   の主流路下流側に絞りノズルを設けたことを特徴とする
   余剰気体分離型気液加圧反応装置。
2. 【請求項２】 上記センサは、上記気体分離流路内の液
   体面の少なくとも上限又は下限の一方を検知するもので
   あることを特徴とする請求項１記載の余剰気体分離型気
   液加圧反応装置。