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公開番号2025014829
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023117705
出願日2023-07-19
発明の名称液体酸素溶解装置
出願人個人
代理人
主分類B01F 21/20 20220101AFI20250123BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】単純な部品構成で、大気中の酸素を大量の液体に効率的に、省エネルギーで溶解できる液体酸素溶解装置を提供すること。
【解決手段】屈曲中空パイプ2の位置14に液体1eを衝突させて大気を気泡として液体1eに取り込んだ混合流1h、1i、1jを生成し、屈曲中空パイプ2内の空間を3つの空洞2i、2j、2kに変える。混合流1h、1i、1jを空間に放出させて気泡と液塊に分離し、重力の作用で気泡と液塊を下方に落下させ、気泡と液塊の質量差を利用して気泡を空洞2i、2j、2kに留まらせ、空洞2i、2j、2k内を気泡が満たした後、気泡が混合流に移動して、混合流中の液体に気泡から大量に酸素が溶解する。液体1eの流速増加に、液体注水口1bと屈曲中空パイプとの鉛直距離H4を自由落下する液体の自由落下速度を加算し、省エネルギーで気泡の生成、液体への気泡からの酸素溶解を可能にする液体酸素溶解装置である。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
液体注水部位を備えた屈曲中空パイプで構成することを特徴とする液体酸素溶解装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
液体注水部位は水平位置、鉛直位置、回転角度、液体注水流速、液体注水量が可変でき、屈曲中空パイプは屈曲個所を有し、水平位置、鉛直位置、回転角度が可変できることを特徴とする請求項１に記載の液体酸素溶解装置。
【請求項３】
屈曲中空パイプの一方の開口部を液体注水口として上方に、屈曲中空パイプのもう一方の開口部を液体排出口として下方に配置し、液体注水部位の水平位置、鉛直位置、回転角度と屈曲中空パイプの水平位置、鉛直位置、回転角度を個別に可変し、液体注水部位の液体注水口から注水する液体が屈曲中空パイプの上方縦パイプ外郭内壁に衝突する位置と衝突角度を決め、液体注水口から液体を注水すると、注水した液体が屈曲中空パイプの上方縦パイプ外郭内壁に衝突して流れる方向を変え、流れる方向を反転し、屈曲中空パイプ内を流れる液体と屈曲中空パイプ外郭内壁が、外周を形成する空洞に変える作用を有することを特徴とする液体酸素溶解装置。
【請求項４】
液体を屈曲中空パイプの上方縦パイプ外郭内壁に衝突させ、液体を分裂させて液塊の集合体に変え、屈曲中空パイプ内の空間にある気体を液塊の集合体内に気泡として取り込み、液体を気泡が混入した混合流に変え、混合流を屈曲中空パイプ内の内壁に衝突させて混合流の流れる方向を変えて空間に放出し、混合流を分裂させて液塊と気泡に分離し、重力の作用で液塊と気泡を下方に落下させ、混合流より質量の小さい気泡のみを混合流と屈曲中空パイプ外郭内壁が、外周を形成する空洞に留まらせ、空洞を気泡で満たし、空洞が気泡で満たされると、空洞に溜まった気泡が屈曲中空パイプ内を流れる混合流中に供給され、また混合流中から空洞に気泡が供給されることが連続し、空洞と混合流の間を相互に気泡が移動し、混合流中で気泡と液体の混合、攪拌が促進され、気泡と液体の接触面積を増大させて、気泡内の酸素が混合流中の液体に効率的に溶解する作用を有することを特徴とする液体酸素溶解装置。
【請求項５】
液体注水部位の液体注水口から屈曲中空パイプ内に注水する液体の流速に、液体が液体注水口から屈曲中空パイプの上方縦パイプ外郭内壁に衝突するまでの自由落下速度が加算でき、液体が屈曲中空パイプの上方縦パイプ外郭内壁に衝突する運動量が増加し、液体が屈曲中空パイプの上方縦パイプ外郭内壁に衝突することで生成される気泡の量が増し、混合流中の液体に気泡内の酸素が溶解する量が増加できる作用を有することを特徴とする液体酸素溶解装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ため池、ダム湖、湖沼、沿岸などの広域閉鎖水域に発生する貧酸素水塊、貧酸素水域の水中に酸素を溶解し、水中に生息する微生物の活性化による水質改善、水中植物や魚類など、生物の生息に必要な環境保持や改善を可能にするものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【０００２】
特に、鉛直、水平、回転角度、注水流速、注水量が可変できる液体注水部位と液体注水部位から注水する液体が特徴ある流れをつくる屈曲中空パイプによって、気泡の生成、液体中への気泡の取り込みによる混合流の生成、混合流と屈曲中空パイプ外郭内壁が、外周を形成する空洞形成、空洞に溜まる気泡と混合流との間で気泡の相互移動促進によって、混合流中の気泡内の酸素を液体に効率的に溶解できる。
【０００３】
さらに、液体注水部位から注水する液体が屈曲中空パイプ外郭の内壁に衝突するときの液体の流速増加に、重力の作用を利用することで酸素溶解に係るエネルギーを低減できる液体酸素溶解装置である。
【背景技術】
【０００４】
従来、ため池、ダム湖、湖沼、沿岸などの広域閉鎖水域で発生する貧酸素水塊や貧酸素水域の解消を目的に、水中に酸素を溶解するいくつかの技術が利用されている。貧酸素水塊や貧酸素水域の水中に酸素を供給する代表的技術は、気泡を利用する方法がある。また、噴水や羽根車を有する強制攪拌装置によって、水面の水を攪拌して水と大気との接触面積を増大させて、水中に酸素を溶解する方法がある。
【０００５】
例えば、気泡を利用する方法として、多孔質、小径の孔を有する散気装置に圧縮空気を送気し、水中に気泡を供給して気泡中の酸素を水に溶解する方法がある。ファインバブルを水中に供給し、ファインバブル中の酸素を水に溶解する方法がある。羽根車を水面付近で回転させて水と大気を攪拌し、水と大気の接触面積を増大させて水中に酸素を溶解する方法がある。噴水を水面付近に設けて水を空中に飛ばして水と大気との接触面積を増やし、水に大気中の酸素を溶解し、さらに酸素が溶解した水塊が水面にたたきつけられて水面を攪拌し、水と大気との接触面積を増やして水に酸素を供給する方法がある。
【０００６】
しかし、上記の技術では、気体を圧縮するためのコンプレッサーやコンプレッサー駆動用モータなど大掛かりな装置を必要とし、電力消費量やメンテナンスなどに労力と費用を必要とする。ファインバブルを発生させる装置では、ナノからマイクロサイズの気泡を発生させるための多孔質、小径の孔を有する散気装置に異物や水中植物の付着によって孔が詰まり、気泡の生成量が低下するため酸素供給量の低下をきたし、メンテナンスの手間が膨大になる。羽根車を水面で回転させることで水と大気を攪拌、混合させるための装置が大型でない場合、多数の装置を設置する必要があり、羽根車駆動用モータ等大掛かりな装置を必要とし、電力消費量やメンテナンス等の手間に膨大な費用と労力を必要とする。噴水などの利用についても上記と同様な課題がある。
【０００７】
上記で説明した水中酸素溶解技術は効率性の改善、メンテナンス性の改善、消費電力量の低減などの課題解決が必要でありながら、現状では効率性、メンテナンス性、消費電力量の低減などの課題を解決できる具体的な技術が存在しないため利用されている。加えて、ため池、ダム湖、湖沼、沿岸などの広域閉鎖水域に発生する貧酸素水塊、貧酸素水域に存在する大量の貧酸素水に対して上記の技術では効率的、かつ少エネルギーで大量の酸素を水中に溶解することが困難である。
【０００８】
上記の課題を解決する方法として、大気圧より大きな圧力を保った密閉容器内に気体と水を混合した混合体を噴射させ、かつ容器の底に噴射した混合体を衝突させることで気泡を大量に生成し、時間の経過に伴い生成した気泡を液泡に成長させ、成長した液泡の外膜水に密閉容器内の大気圧以上の圧力の作用で気体を溶解させ、その液泡を下方に存在する液体に投入することで、効率的かつ大量に酸素を液体に溶解させる技術が特開２００６－８３６／特願２００４－２０６５９０気泡含有水流発生器及びそれを備えた汚濁物除去装置として開示されている。
【０００９】
特開２００６－８３６／特願２００４－２０６５９０に記載の実施形態における気泡含有水流発生器を備えた汚濁物除去装置１の課題について説明する。気体を溶解させる気体溶解量調整器４、図－２記載の気体溶解量調整器４の拡大正面断面図を参照して説明する。
【００１０】
ポンプ２０を作動させて、湖沼内の水Ｗを吸引管２０ａで吸引することで、吸引管２０ａ内に発生する負圧を利用して、気体自吸管２０ｂの細孔部分から気体Ｘを、タンク２１内において溶解される気体Ｘの量より若干多く調整弁２０ｃで自吸させ、ポンプ２０の吐出し側に気体Ｘと水Ｗの混合圧力水を作り、閉ざされたタンク２１内の上部に配置されたノズル２２から液泡生成容器２３内の中央底に向かって噴射させることで、図２ａに記載した液泡生成容器２３内の気泡と液泡の流動拡大図ように、タンク内の気体Ｘを多量に巻き込み液泡生成容器２３内の底部分に多量の気泡を発生させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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