JP6621024B2 - 気体溶解装置 - Google Patents

Description

本発明は、気体溶解装置に関する。

従来の気体溶解装置には、気体と液体を混合して気体を液体に溶解させる気体溶解装置がある（例えば、特許文献１）。

特許文献１の気体溶解装置は、気体を液体に溶解させるための溶解タンクを備える。溶解タンクの内部は複数の空間に仕切られており、液体と気体を混合した気液混合流体がこれらの空間を流れる過程で、気体が溶解した液体が生成される。このような構成において、特許文献１の気体溶解装置は、溶解タンクにおける未溶解の気体を外部に排出するためのフロート室が設けられている。

特開２０１３−６６８１５号公報

しかしながら、昨今では、気体溶解装置の信頼性を向上させることが求められている。特許文献１の気体溶解装置は、長期間使用する場合には、フロートを収容するフロート室内に汚れが溜まり、フロートの動作不良が生じるおそれがある等、気体溶解装置の信頼性を向上させるという観点では改善の余地があるといえる。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、信頼性を向上させた気体溶解装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の気体溶解装置は、液体に気体を混合した気液混合流体を流入させる流入口と、流入口から流入した気液混合流体の流路であって液体に気体を溶解させる溶解流路と、気体が溶解した液体を溶解流路から流出させる流出口とを有する溶解タンクと、流入口に接続され、溶解タンクに気液混合流体を流入させる流入路と、流出口に接続され、気体が溶解した液体を流出させる流出路と、溶解流路に連通し、溶解流路内の未溶解の気体を外部に排出するためのフロート室と、フロート室と溶解流路が連通する連通箇所とは別の箇所における溶解流路、又は、流入路若しくは流出路と、フロート室とを接続するバイパス流路と、を備える。

本発明の気体溶解装置によれば、信頼性を向上させることができる。

実施形態１にかかる気体溶解装置の概略図 実施形態１の変形例にかかる気体溶解装置の概略図 実施形態２にかかる気体溶解装置の概略図 実施形態２にかかる気体溶解装置の制御例を示す図 実施形態３にかかる気体溶解装置の概略図 実施形態３にかかる気体溶解装置の制御例を示す図 実施例にかかる気体溶解装置の溶解タンクの一部分解斜視図（表側） 実施例にかかる気体溶解装置の溶解タンクの一部分解斜視図（裏側） 実施例にかかる気体溶解装置の溶解タンクの平面図 実施例にかかる気体溶解装置の溶解タンクの縦断面図（図９のＡ−Ａ断面図） 実施例にかかる気体溶解装置の溶解タンクの縦断面図（図１０のＢ−Ｂ断面図）

以下に、本発明にかかる実施形態１−３および実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１にかかる気体溶解装置２の概略構成を示す図である。

図１に示す気体溶解装置２は、液体（例えば水）と気体（例えば空気）を混合した気液混合流体を流すとともに、後述する溶解タンク１０により液体に気体を溶解させる装置である。気体溶解装置２は、液体に溶解した気体を後述する減圧装置１４を用いて減圧することにより、微細気泡として発生させて、微細気泡を含む液体を浴槽等に供給するものである。

図１に示すように、実施形態１の気体溶解装置２は、流入路４と、気体供給機構６と、ポンプ８と、溶解タンク１０と、流出路１２と、減圧装置１４と、フロート室１６と、バイパス流路１８とを備える。このような構成において、液体と気体を混合した気液混合流体を流入路４から溶解タンク１０に流入させ、溶解タンク１０において気体を液体に溶解させる。その後、気体が溶解した液体を流出路１２へ流出するとともに、減圧装置１４により減圧することで微細気泡として発生させる。溶解タンク１０においては、液体に溶解しなかった未溶解の気体はフロート室１６に溜められ、溶解タンク１０外部に排出される。

実施形態１の気体溶解装置２では特に、フロート室１６内に流体を流入するためのバイパス流路１８を設けている。バイパス流路１８を設けることにより、流体の流れが通常生じないフロート室１６内に混合流体を流し、フロート室１６内を洗浄可能としている。これにより、フロート室１６内のフロート２６がフロート室１６内の汚れによって動作不良となることを防ぎ、気体溶解装置２の信頼性を向上させるものである。以下、気体溶解装置２の各構成について順に説明する。

流入路４は、溶解タンク１０に気液混合流体を流入するための流路である。流入路４は例えば配管により構成される。流入路４の上流側は液体の供給源（図示せず）に接続されており、流入路４内に液体を供給可能に構成される。流入路４の下流側は溶解タンク１０の流入口２０に接続されている。流入路４の途中には、気体供給機構６およびポンプ８が設けられている。

気体供給機構６は、流入路４内に気体を供給する機構である。気体供給機構６は例えば配管などを含んで構成されるが、実施形態１では、気体供給機構６の構成を簡略化して説明する。気体供給機構６は流入路４内に気体を供給することで、液体と気体を混合した気液混合流体を生成する。

ポンプ８は、気体供給機構６の下流側に設けられたポンプである。ポンプ８は、流入路４内の気液混合流体を溶解タンク１０の流入口２０に向けて圧送する。ポンプ８の運転は後述する制御装置によって制御される。ポンプ８の回転数を制御することで、溶解タンク１０に供給する気液混合流体の流量を調整可能である。

溶解タンク１０は、流入路４から供給されてくる気液混合流体を収容して気体を液体に溶解させるための容器である。溶解タンク１０は、前述した流入口２０と、溶解流路２２と、流出口２４とを有する。溶解流路２２は、流入口２０から流入した気液混合流体を流すための流路であり、溶解タンク１０の内壁によって形成されている。溶解流路２２は複数の空間によって構成されており、詳細な構成については後述する。溶解流路２２の上流端は流入口２０から始まり、溶解流路２２の下流端は流出口２４で終了する。流出口２４は、溶解流路２２において気体が溶解した液体を溶解タンク１０から流出するための出口である。流入口２０および流出口２４はともに溶解タンク１０の底部における開口として形成される。

流出路１２は、溶解タンク１０からの流体を浴槽などに流出するための流路である。流出路１２は例えば配管により構成される。流出路１２の上流端は溶解タンク１０の流出口２４に接続されており、下流端は浴槽などに接続されている。流出路１２における流出口２４に隣接する位置には減圧装置１４が設けられている。

減圧装置１４は、溶解タンク１０の流出口２４から流出してきた液体を減圧する装置である。減圧装置１４が液体を減圧することにより、液体に溶解していた気体を流出路１２において微細気泡として発生させることができる。減圧装置１４および流出路１２により、液体に溶解した気体を微細気泡化する微細化部が構成される。

フロート室１６は、溶解タンク１０において液体に溶解しなかった未溶解の液体を外部に排出するための機構である。実施形態１では、フロート室１６は溶解タンク１０内の溶解流路２２に連通するように、溶解タンク１０の上部に取り付けられている。フロート室１６は、溶解タンク１０内の溶解流路２２における下流側に連通させることが好ましい。本実施形態１では、図１に示すように、フロート室１６は、溶解タンク１０内の最も下流側の空間（後述する気液分離室４０）に連通するように設けられている。

フロート室１６は、フロート２６と、弁体２８と、排出口３０とを備える。フロート２６は、フロート室１６内の液面に浮かぶ部材である。フロート２６は、フロート室１６内の液面の高さ（水位）に準じて上下に移動する。フロート２６は、弁体２８に接続されている。弁体２８は、排出口３０を開閉可能に閉じる部材である。排出口３０は、フロート室１６内の気体を外部に排出するための開口部である。排出口３０はフロート室１６の上面に設けられており、フロート室１６の内部と外部とを連通する。このような構成において、フロート室１６内の水位が所定水位よりも高い場合には、弁体２８によって排出口３０が閉じられ、フロート室１６内の水位が所定水位よりも低い場合には、排出口３０が開かれるように機能する。フロート室１６の詳細な機能については後述する。

バイパス流路１８は、フロート室１６内に流体を供給する流路である。バイパス流路１８はフロート室１６内部に流体の流れを形成することで、フロート室１６内部に汚れがつくことを防止する、あるいは付着した汚れを洗浄するものである。実施形態１におけるバイパス流路１８は、フロート室１６の側壁と、フロート室１６よりも上流側における溶解タンク１０の外壁とを連通するように設けられている。フロート室１６とバイパス流路１８が接続される箇所（フロート室１６の側壁）は、フロート室１６が溶解タンク１０と連通する連通箇所（フロート室１６の底壁開口部（図示せず））とは別の箇所である。本実施形態１では、図１に示すように、バイパス流路１８は、溶解タンク１０内の最も上流側の空間（後述する気液混合室３６）に連通するように接続される。

次に、溶解タンク１０の内部構成について説明する。

溶解タンク１０は、複数の壁によって内部空間が仕切られている。具体的には、実施形態１における溶解タンク１０は、２つの仕切り壁３２、３４を備える。第１仕切り壁３２は、溶解タンク１０の内壁上端部から下方に延びる壁である。第１仕切り壁３２は溶解タンク１０の内壁下端部には到達しておらず、内壁下端部との間に隙間としての第１連通口３３を形成する。第２仕切り壁３４は、溶解タンク１０の内壁下端部から上方に延びる壁である。第２仕切り壁３４は溶解タンク１０の内壁上端部には到達しておらず、内壁上端部との間に隙間としての第２連通口３５を形成する。このような第１仕切り壁３２および第２仕切り壁３４によって、溶解タンク１０内の空間が複数の空間に仕切られている。当該空間によって溶解流路２２が形成されている。このような構成によれば、溶解タンク１０内の溶解流路２２として、第１仕切り壁３２の上流側の空間（気液混合室３６）と、第１仕切り壁３２と第２仕切り壁３４の間の空間（中間室３８）と、第２仕切り壁３４の下流側の空間（気液分離室４０）とに区画される。気液混合室３６と中間室３８は第１連通口３３にて連通し、中間室３８と気液分離室４０は第２連通口３５にて連通する。気液混合室３６の上流端は流入口２０に接続し、気液分離室４０の下流端は流出口２４に接続する。また、気液混合室３６にはバイパス流路１８の上流端部が接続され、気液分離室４０にはフロート室１６が連通する。

このような構成を有する溶解タンク１０の内部における気液混合流体の作用について説明する。

まず、ポンプ８が作動することにより、液体と気体が混合された気液混合流体が溶解タンク１０に供給される。気液混合流体は流入口２０を通じて気液混合室３６に入る。気液混合室３６に入った気液混合流体は、溶解タンク１０の内壁底部から上方に向かって噴出する。気液混合流体は、溶解タンク１０の内壁上端部や第１仕切り壁３２に衝突し、跳ね返る。溶解タンク１０の内壁上端部や第１仕切り壁３２に衝突し、跳ね返る気液混合流体は、気液混合室３６内の気液混合流体を撹拌する。このとき、気体供給機構６を通じて混合された気体および気液混合室３６にあらかじめ貯留していた気体が、溶媒である液体と激しく混合される。気液混合流体は撹拌され、加圧下で気体が液体中に溶解することで、気体が溶解した液体が生成される。このような気体の溶解は、撹拌による剪断によって、気液混合流体に気泡として混合されている気体が細分化され、液体と接触する表面積が大きくなることによって促進される。さらに、撹拌による均一化によって、液面付近における気体の溶解濃度が低減され、液体への気体の溶解速度が上昇することによっても促進される。

生成された気液混合流体は、第１仕切り壁３２の下端と溶解タンク１０の内壁底部との間の第１連通口３３を通って中間室３８に流出する。中間室３８に流出した液体は、第２仕切り壁３４の上端部から第２連通口３５を越流して気液分離室４０に流出する。気液分離室４０は、液体に溶解し切れない気体を気泡として液体から分離する空間である。気液界面である液面付近にまで液体の流れが持ち上げられるので、気泡は浮力によって上方へ移動し、フロート室１６に流入する。一方、気液分離室４０に流出した液体は、流出口２４を通じて流出路１２に流出する。流出口２４は気液分離室４０の底部に設けられているので、液面付近に存在する大きな気泡の外部への流出は防止される。

フロート室１６に流入した気体は、フロート室１６内の空間に溜まっていく。ポンプ８の運転が継続するにつれて、フロート室１６内に溜まる気体の量が増加し、それに伴いフロート室１６内の液面が下がる。フロート室１６内の液面の低下に応じてフロート２６も下降する。フロート２６に接続されている弁体２８は、フロート２６の高さ位置に応じて排出口３０の開閉を切り替える。具体的には、フロート室１６内の水位が高く、フロート２６の位置が所定位置よりも上方にあるときは、弁体２８は排出口３０を閉じる。一方で、フロート室１６内の水位が低くなり、フロート２６の位置が所定位置よりも下方にあるときは、弁体２８は排出口３０を開く。

このようなフロート２６および弁体２８の制御によれば、フロート室１６内に未溶解の気体が溜まり始めるうちは、排水口３０を通じて気体を排出せず、気体を溜めるように制御される。時間の経過とともにフロート室１６内に気体が溜まり、フロート室１６内の水位が下がると、フロート２６も下降する。フロート２６が所定位置まで下がると、弁体２８は排出口３０を開く。これにより、排出口３０を通じて気体が排出される。気体が排出されると、フロート室１６内の水位は再び上昇し、フロート２６も上方に移動する。これにより、排出口３０は再度閉じられる。このような動作により、気体を溜める動作と、気体を排出する動作とが交互に繰り返され、未溶解の気体をフロート室１６から間欠的に排出することができる。

さらに実施形態１では、フロート室１６と溶解タンク１０内の空間（気液混合室３６）とを接続するバイパス流路１８を設け、フロート室１６内に気液混合流体を流入可能としている。バイパス流路１８が設けられていない場合には、フロート室１６内において液面の上下動はあるものの液体の流れは基本的に生じない。このため、フロート室１６内部は汚れが溜まりやすく、例えば液体中の菌が死んでゼリー状の塊となったものがフロート室１６の側壁やフロート２６に付着する等、フロート２６の動作を妨げる場合がある。特に、気体溶解装置２が「浴槽」に液体を供給するために使用される場合には、液体にオイルなどの添加物を添加する場合があり、そのような場合にはフロート室１６内部がより汚れやすくなる。これを受けて、実施形態１ではバイパス流路１８を設け、フロート室１６内に気液混合流体を流入させる構成としている。これにより、フロート室１６に気液混合流体を流してフロート室１６内を洗浄することができ、フロート室１６内の壁面の汚れなどによってフロート２６が動作不良を起こすことを防止することができ、気体溶解装置２の信頼性を向上させることができる。

上述したように、実施形態１では、バイパス流路１８を溶解タンク１０内における最も上流側の空間である気液混合室３６と接続している。このため、気液混合室３６とフロート室１６との圧力差を利用して、上流側における圧力の高い気液混合流体をフロート室１６内に流入させることができ、フロート室１６に強い流れを生じさせることができる。これにより、フロート室１６を洗浄する洗浄力が向上し、気体溶解装置２の信頼性を向上させることができる。

さらに、実施形態１では、フロート室１６を溶解タンク１０内における最も下流側の空間である気液分離室４０と連通している。このため、バイパス流路１８における上流側と下流側で流体の圧力差が生じやすくなり、フロート室１６へより確実に気液混合流体を流すことができる。

（変形例）
実施形態１では、バイパス流路１８が気液混合室３６とフロート室１６を接続する場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、図２に示すような位置にバイパス流路５２を設けてもよい。図２に示す気体溶解装置５０におけるバイパス流路５２は、フロート室１６と気液分離室４０とを連通するように設けられている。より具体的には、フロート室１６と気液分離室４０が連通する連通箇所（フロート室１６の底壁開口部）よりも下流側の地点において、バイパス流路５２を気液分離室４０と連通するように接続している。このような場合であっても、フロート室１６と気液分離室４０との圧力差を利用して、圧力の高いフロート室１６から圧力の低い気液分離室４０へ気液混合流体を流すことができる。これにより、フロート室１６内に気液混合流体の流れを生じさせ、フロート室１６内を洗浄することができる。

前述した実施形態１では、バイパス流路１８においてフロート室１６が低圧側であり、溶解タンク１０内の空間（気液混合室３６）が高圧側である。よって、バイパス流路１８を通じてフロート室１６に常時流体を供給し、フロート室１６の洗浄が常時可能である。また、バイパス流路１８の高圧側は気液混合室３６に接続されているため、気体と液体が激しく混ざり合う気液混合室３６から、気泡を多く含む気液混合流体がフロート室１６に供給される。一方、上記変形例では、バイパス流路５２におけるフロート室１６が高圧側であり、溶解タンク１０内の空間（気液分離室４０）が低圧側である。よって、フロート室１６内においてバイパス流路１８の高さ位置まで水位が上がったときのみ、バイパス流路５２に流体が流れる。このように、フロート室１６の洗浄を常時行うものではなく、また、バイパス流路５２を流れる液体には気泡はほとんど含まれない。

上述した実施形態１および変形例で示すように、バイパス流路１８、５２は、溶解タンク１０における複数の空間のうち、最も上流側の空間（気液混合室３６）又は最も下流側の空間（気液分離室４０）とフロート室１６とを接続する。このような構成によれば、バイパス流路１８、５２に流れる流体に圧力差が生じやすくなり、フロート室１６に強い流れを生じさせることができる。これにより、フロート室１６を洗浄する洗浄力が向上し、気体溶解装置２、５０の信頼性を向上させることができる。

なお、実施形態１および変形例では、バイパス流路１８、５２をそれぞれ気液混合室３６および気液分離室４０と接続する場合について説明したが、このような場合に限らない。フロート室１６と溶解流路２２が連通する連通箇所とは別の箇所であれば、任意の位置にフロート室１６を接続してもよい。これにより、バイパス流路１８、５２の上流側と下流側で圧力差が生じるため、バイパス流路１８、５２を通じて流体を流し、フロート室１６を洗浄することができる。

（実施形態２）
次に、実施形態２にかかる気体溶解装置６０について、図３を用いて説明する。実施形態１および変形例では、バイパス流路１８、５２をフロート室１６と溶解タンク１０内の空間とを接続するように設けたが、実施形態２では、溶解タンク１０内の空間ではなく流入路４にバイパス流路６２を接続するものである。以下、実施形態１との相違点を中心に説明する。

図３に示すように、気体溶解装置６０は、流入路４とフロート室１６とを接続するバイパス流路６２を備える。バイパス流路６２の上流側は、流入路４におけるポンプ８の下流側の位置に接続される。バイパス流路６２の下流側は、実施形態１と同様にフロート室１６の側壁に接続される。

気体溶解装置６０はさらに、バイパス流路６２の途中に設けられる構成として、開閉弁６４と、逆止弁６６とを備える。気体溶解装置６０はさらに、制御装置６８と、スイッチ６９とを備える。

開閉弁６４は、バイパス流路６２の開閉を切り替える弁（バイパス流路開閉弁）である。開閉弁６４としては例えば、電磁弁あるいは電動弁が用いられる。バイパス流路６２における開閉弁６４の下流側に逆止弁６６が設けられている。逆止弁６６はバイパス流路６２内の逆流を防止する弁であり、流入路４からフロート室１６に向かって流れる方向にのみ気液混合流体を流すように作用する。

制御装置６８は、開閉弁６４およびポンプ８などの運転を制御するための装置である。制御装置６８は例えばマイクロコンピュータなどにより構成される。制御装置６８には、スイッチ６９が接続されている。スイッチ６９は、気体溶解装置６０の運転のＯＮ／ＯＦＦなどをユーザが操作するための部材である。

このような構成において、制御装置６８によるポンプ８および開閉弁６４の制御方法の一例を図４に示す。

図４に示す制御方法によれば、スイッチ６９によって気体溶解装置２のＯＮ信号が入力されることに応じて、ポンプ８の運転を開始する。具体的には、ポンプ８の回転数を所定回転数まで増加させるように運転し、その後、所定回転数にて維持するように制御する（第１運転）。この間、開閉弁６４は閉じた状態とする。すなわち、バイパス流路６２には気液混合流体を流さずに、流入路４から溶解タンク１０にのみ気液混合流体を流すように制御する。これにより、スイッチ６９による気体溶解装置２のＯＦＦ信号の入力を受信するまで、フロート室１６の洗浄を行わず、溶解タンク１０により液体に気体を溶解して減圧装置１４および流出路１２により微細気泡を発生させる第１運転を行う。

第１運転におけるポンプ８の始動時には、図４に示すように、時間の経過とともに徐々にポンプ８の回転数を増加させるように制御している。これにより、ポンプ８が大量の気体を急激に取り込まないように制御している。

その後、スイッチ６９から気体溶解装置２のＯＦＦ信号を受信すると、制御装置６８はポンプ８の運転を停止する。具体的には、ポンプ８の回転数を減少させながら、ポンプ８が停止するまで運転を行う（第２運転）。ここで、第２運転の間に開閉弁６４を開くように制御する。すなわち、気体溶解装置６０の運転が終了する直前にフロート室１６の洗浄を行う。このような制御によれば、微細気泡を発生させる第１運転では、フロート室１６には気液混合流体を供給せずに、第１運転後の第２運転においてポンプ８の回転数が減少している最中に洗浄を行う。これにより、微細気泡を発生させる第１運転では、所望の流量の気液混合流体を溶解タンク１０に供給しつつ、第１運転の終了に応じて、第１運転には影響しないフロート室１６の洗浄を実施することができる。このようにして、微細気泡を発生させる第１運転と、フロート室１６内の洗浄を行う第２運転とを効率良く両立させることができる。

なお、第１運転直後の溶解タンク１０内においては気体が圧縮されて液体の圧力が高くなっている状態であり、第２運転においてポンプ８の回転数を急激に低下させると、溶解タンク１０において気体が急激に膨張する。この場合、フロート室１６ではなく、流出路１２へ気体が流れこむ可能性がある。これを受けて、図４に示すように、第２運転においても、時間の経過とともにポンプ８の回転数を徐々に減少させるように制御している。これにより、前述した現象の発生を防止するようにしている。なお、図４に示す制御例では、第１運転の始動時におけるポンプ８の回転数の増加速度よりも、第２運転におけるポンプ８の回転数の減少速度を遅く制御している。これにより、前述した現象をより効果的に防止することができる。

上述したように、実施形態２における気体溶解装置６０は、バイパス流路６２を開閉する開閉弁（バイパス流路開閉弁）６４を備えている。これにより、所望の場合にバイパス流路６２に流体を流すという制御が可能となる。

また、実施形態２における気体溶解装置６０では、ポンプ８は、所定の回転数で運転される第１運転と、第１運転からポンプ８の回転数を減少させながら停止するまで運転される第２運転とを実行するように制御される。開閉弁６４は、ポンプ８の第２運転中に開くように制御される。このように、ポンプ８の第２運転の間に開閉弁６４を開いてフロート室１６の洗浄を実施することで、フロート室１６の洗浄に伴う第１運転への流量等の影響を低減することができる。これにより、気体溶解装置６０をより安定的に稼働させることができ、気体溶解装置６０の信頼性を向上させることができる。

また、実施形態２における気体溶解装置６０では、バイパス流路６２は、流入路４におけるポンプ８よりも下流側の位置とフロート室１６とを接続する。流入路４におけるポンプ８よりも下流側の位置からフロート室１６に流体を流すことで、ポンプ８による推進力を受けてフロート室１６に確実に流体を流すことができる。

（実施形態３）
次に、実施形態３にかかる気体溶解装置７０について、図５を用いて説明する。実施形態３では、気体供給機構６の詳細な構成として、気体供給路７２と、開閉弁７４と、逆止弁７６とを備える。その他の構成については実施形態２と共通するため、説明を省略する。

気体供給路７２は、流入路４に気体を供給するための気体の流路である。気体供給路７２は例えば配管により構成される。気体供給路７２の上流側は気体の供給源（図示せず）に接続されており、気体供給路７２の下流側は流入路４に接続されている。図５に示すように、気体供給路７２はポンプ８よりも上流側の位置で流入路４に接続されている。気体供給路７２の途中には、開閉弁７４と、逆止弁７６とが設けられている。

開閉弁７４は、気体供給路７２の開閉を切り替える弁（気体供給路開閉弁）である。開閉弁７４としては例えば、電磁弁あるいは電動弁が用いられる。気体供給路７２における開閉弁７４の上流側に逆止弁７６が設けられている。逆止弁７６は、気体供給路７２内の逆流を防止する弁であり、気体の供給源から流入路４に向かって流れる方向にのみ気体を流すように作用する。

このような構成において、制御装置６８は、ポンプ８および開閉弁６４に加えて開閉弁７４を制御する。制御装置６８によるポンプ８、開閉弁６４および開閉弁７４の制御方法の一例を図６に示す。

図６に示す制御方法は、ポンプ８および開閉弁６４の制御については実施形態２と共通し、開閉弁７４の制御のみが実施形態２と相違する。以下、相違点を中心に説明する。

図６に示すように、制御装置６８は、第１運転時には開閉弁７４を開くように制御する。一方で、第２運転時には開閉弁７４を閉じるように制御する。すなわち、微細気泡を発生させる運転である第１運転時には、流入路４に気体を供給して気液混合流体を生成する。また、フロート室１６の洗浄を行う第２運転時には、流入路４に気体を供給せずにバイパス流路６２に主に液体のみを供給するようにしている。このような制御方法によれば、第１運転時には所望の量の気体を含んだ気液混合流体を溶解タンク１０に供給しつつ、第２運転時には流入路４に気体を供給しないことで、気体が含まれることによるポンプ８の圧送性能の低下を防ぐことができる。これにより、第２運転時において、バイパス流路６２へ所望の流量の液体を供給することができ、フロート室１６の洗浄をより確実に実施することができる。

上述したように、実施形態３における気体溶解装置７０は、流入路４におけるポンプ８よりも上流側の位置に気体を供給する気体供給路７２と、気体供給路７２を開閉する開閉弁である開閉弁（気体供給路開閉弁）７４とを備える。開閉弁７４は、ポンプ８が第１運転の間に開き、第２運転の間に閉じるように制御される。このような制御によれば、第１運転時には気体を混合させて気液混合流体を供給する一方で、第２運転時には気体を混合させないことで、ポンプ８による出力を上昇させることができ、バイパス流路６２を通じてより強い流れを生じさせることができる。これにより、フロート室１６を洗浄する洗浄力が向上し、気体溶解装置７０の信頼性を向上させることができる。

なお、上述の実施形態２、３では、バイパス流路６２を流入路４と接続する場合について説明したが、このような場合に限らず、流出路１２と接続してもよい。このような場合であっても、バイパス流路の上流側と下流側で圧力差が生じるため、バイパス流路を通じて流体を流し、フロート室１６を洗浄することができる。

以上、実施形態１−３によれば、フロート室１６に流体の流れを生じさせるバイパス流路を形成するには、実施形態１のように、フロート室１６と溶解流路２２が連通する連通箇所とは別の箇所における溶解流路２２とフロート室１６を接続してもよい。また、実施形態２、３のように流入路４とフロート室１６とを接続する、あるいは、流出路１２とフロート室１６とを接続するようにしてもよい。

（実施例）
次に、本発明の実施例について、図７−図１１を用いて説明する。図７―図１１に示す実施例は、上述した実施形態１に基づく実施例である。図７、図８は、溶解タンク１０の一部分解斜視図（表側、裏側）であり、図９は、溶解タンク１０の平面図である。図１０は、図９におけるＡ−Ａ断面図であり、図１１は、図１０におけるＢ−Ｂ断面図である。

図７などに示すように、実施例における溶解タンク１０では、溶解タンク１０の外壁上面にフロート室１６が設けられるとともに、フロート室１６の側壁に接触するように、接触壁７８が設けられている。接触壁７８は、図１０に示すように、溶解タンク１０内の気液混合室３６を形成する外壁上面７９の一部である。このような構成により、フロート室１６と気液混合室３６とが接触壁７８を介して隣接する。

なお、溶解タンク１０内の中間室３８は、図９のＡ−Ａ断面とは異なる位置に設けられているため、図１０では図示されておらず、気液混合室３６および気液分離室４０のみが図示されている。

本実施例では、フロート室１６と接触壁７８を貫通する貫通孔が設けられている。貫通孔はフロート室１６と接触壁７８の側壁を横方向に貫通するものであり、当該貫通孔によってバイパス流路１８が形成される。図１０では、フロート室１６内の一時的な液面８０が図示されており、バイパス流路１８は液面８０付近に設けられている。

このような構成において、気液混合室３６とフロート室１６では流体の圧力差が存在し、圧力の高い気液混合室３６から圧力の低いフロート室１６への流れが生じる。これにより、バイパス流路１８を通じてフロート室１６へ気液混合流体を流し、フロート室１６内を洗浄することができる。図１０の矢印で示すように、フロート室１６内に流れ込んだ気液混合流体は、フロート２６とフロート室１６の内壁との間の空間を周方向に旋回するように流れている。

本実施例による気体溶解装置２によれば、溶解タンク１０における最も上流側の空間（気液混合室３６）を構成する溶解タンク１０の外壁（外壁上面７９）は、フロート室１６と接触する接触壁７８を有する。また、接触壁７８とフロート室１６を連通する貫通孔によってバイパス流路１８が形成される。このように、接触壁７８とフロート室１６を連通する貫通孔によってバイパス流路１８を形成することで、配管等の別部品を設けることなくバイパス流路１８を形成できるため、簡単な構成を採用して気体溶解装置２の製造コストを低減することができる。

以上、上述の実施形態１−３および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態１−３に限定されない。例えば、実施形態１−３では、バイパス流路をフロート室１６の側壁部分に接続する場合について説明したが、このような場合に限らない。フロート室１６内を洗浄するように流体を噴出できる位置であれば、任意の位置にバイパス流路を接続してもよい。なお、フロート室１６内においては、液面８０付近に汚れが最も付着しやすいため、バイパス流路をフロート室１６の側壁に接続して液面８０の近傍に流体を噴出するようにすることで、フロート室１６内をより効率的に洗浄することができる。

実施形態１−３では、溶解タンク１０の内部空間が２つの仕切り壁３２、３４によって仕切られ、溶解流路２２が３つの空間（気液混合室３６、中間室３８、気液混合室４０）によって形成される場合について説明したが、このような場合に限らない。溶解タンク１０の溶解流路２２において液体に気体を溶解させることができる構成であれば、任意の構造を採用してもよい。

また実施形態１−３では、フロート室１６を溶解タンク１０の最も下流側の空間である気液分離室４０に連通するように設ける場合について説明したが、このような場合に限らず、気液混合室３６よりも下流側であれば任意の位置に設けてもよい。

また実施形態１−３では、気体が溶解した液体を減圧して微細気泡を発生させる減圧装置１４を設ける場合について説明したが、減圧装置１４を設けない場合であってもよい。すなわち、微細気泡を発生させずに、気体が溶解した液体を生成しその液体を供給する用途にも気体溶解装置は適用可能である。例えば、物体を洗浄するための洗浄液を生成する手段として、あるいは、健康用途に用いる液体などを生成する手段として、気体溶解装置を利用することもできる。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明は、気体を液体に溶解させる気体溶解装置であれば適用可能である。

２ 気体溶解装置
４ 流入路
６ 気体供給機構
８ ポンプ
１０ 溶解タンク
１２ 流出路
１４ 減圧装置
１６ フロート室
１８ バイパス流路
２０ 流入口
２２ 溶解流路
２４ 流出口
２６ フロート
２８ 弁体
３０ 排出口
３２ 第１仕切り壁
３３ 第１連通口
３４ 第２仕切り壁
３５ 第２連通口
３６ 気液混合室
３８ 中間室
４０ 気液分離室
６０ 気体溶解装置
６２ バイパス流路
６４ 開閉弁（バイパス流路開閉弁）
６６ 逆止弁
６８ 制御装置
６９ スイッチ
７０ 気体溶解装置
７２ 気体供給路
７４ 開閉弁（気体供給路開閉弁）
７６ 逆止弁
７８ 接触壁
７９ 外壁上面
８０ 液面

Claims (10)

1. 液体に気体を混合した気液混合流体を流入させる流入口と、流入口から流入した気液混合流体の流路であって液体に気体を溶解させる溶解流路と、気体が溶解した液体を溶解流路から流出させる流出口とを有する溶解タンクと、
   流入口に接続され、溶解タンクに気液混合流体を流入させる流入路と、
   流出口に接続され、気体が溶解した液体を流出させる流出路と、
   溶解流路に連通し、溶解流路内の未溶解の気体を外部に排出するためのフロート室と、
   フロート室と溶解流路が連通する連通箇所とは別の箇所における溶解流路、又は、流入路若しくは流出路と、フロート室とを接続するバイパス流路と、
   を備える、気体溶解装置。
2. 溶解タンクの内部は、溶解流路を形成するように互いに連通する複数の空間によって区画されており、
   バイパス流路は、溶解タンクにおける複数の空間のうち、最も上流側又は最も下流側の空間とフロート室とを接続する、請求項１に記載の気体溶解装置。
3. フロート室は、溶解タンクにおける複数の空間のうち、最も下流側の空間と連通しており、
   バイパス流路は、溶解タンクにおける複数の空間のうち、最も上流側の空間とフロート室とを接続する、請求項２に記載の気体溶解装置。
4. 溶解タンクにおける最も上流側の空間を構成する溶解タンクの外壁は、フロート室と接触する接触壁を有し、接触壁とフロート室を連通する貫通孔によってバイパス流路が形成される、請求項３に記載の気体溶解装置。
5. バイパス流路を開閉する開閉弁をさらに備える、請求項１から３のいずれか１つに記載の気体溶解装置。
6. 流入路の途中に設けられ、流入口に向けて気液混合流体を送るポンプをさらに備え、
   バイパス流路は、流入路におけるポンプよりも下流側の位置とフロート室とを接続する、請求項１に記載の気体溶解装置。
7. バイパス流路を開閉する開閉弁であるバイパス流路開閉弁と、
   バイパス流路開閉弁およびポンプの運転を制御する制御装置とをさらに備え、
   制御装置は、ポンプを、所定の回転数で運転する第１運転と、第１運転からポンプの回転数を減少させながら停止するまで運転する第２運転とを実行するように制御し、かつ、バイパス流路開閉弁を、ポンプの第２運転の間に開くように制御する、請求項６に記載の気体溶解装置。
8. 流入路におけるポンプよりも上流側の位置に気体を供給する気体供給路と、
   気体供給路を開閉する開閉弁であり、制御装置によって運転を制御される気体供給路開閉弁と、をさらに備え、
   制御装置は、気体供給路開閉弁をポンプの第１運転の間に開き、第２運転の間に閉じるように制御する、請求項７に記載の気体溶解装置。
9. フロート室は、フロート室内の気体を排出する排出口と、排出口を開閉可能に閉じる弁体と、弁体に連結されたフロートとを有する、請求項１から８のいずれか１つに記載の気体溶解装置。
   
10. 液体に溶解した気体を減圧して流出路において微細気泡として発生させる減圧装置をさらに備える、請求項１から９のいずれか１つに記載の気体溶解装置。

Images