特許 7677652 気液混合装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-05-07

(45)【発行日】2025-05-15

(54)【発明の名称】気液混合装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 23/232 20220101AFI20250508BHJP

   B01F 35/53 20220101ALI20250508BHJP

   B01F 35/75 20220101ALI20250508BHJP

   C02F 1/78 20230101ALI20250508BHJP

   B01F 21/20 20220101ALI20250508BHJP

   B01F 25/431 20220101ALI20250508BHJP

   B01F 23/80 20220101ALI20250508BHJP

   B01F 35/71 20220101ALI20250508BHJP

   B01F 23/70 20220101ALI20250508BHJP

   C02F 1/68 20230101ALI20250508BHJP

   C02F 1/72 20230101ALI20250508BHJP

   B01F 35/221 20220101ALI20250508BHJP

   B01F 101/48 20220101ALN20250508BHJP

   B01F 101/25 20220101ALN20250508BHJP

   B01F 101/14 20220101ALN20250508BHJP

【ＦＩ】

B01F23/232

B01F35/53

B01F35/75

C02F1/78

B01F21/20

B01F25/431

B01F23/80

B01F35/71

B01F23/70

C02F1/68 510A

C02F1/68 520B

C02F1/68 530C

C02F1/68 510B

C02F1/68 520C

C02F1/68 530A

C02F1/68 540H

C02F1/68 540Z

C02F1/72

B01F35/221

B01F101:48

B01F101:25

B01F101:14

【請求項の数】 42

(21)【出願番号】P 2022576745

(86)(22)【出願日】2022-01-20

(86)【国際出願番号】 JP2022002052

(87)【国際公開番号】W WO2022158540

(87)【国際公開日】2022-07-28

【審査請求日】2023-07-11

(31)【優先権主張番号】P 2021009087

(32)【優先日】2021-01-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和元年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、研究成果展開事業／研究成果最適展開支援プログラム 試験研究タイプ／「水道水と電気だけで促進酸化水を製造する水電解装置の開発」委託研究、産業技術力強化法第１７ 条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】501241645

【氏名又は名称】学校法人 工学院大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡田 文雄

【審査官】小久保 勝伊

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０４２６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３８１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１２２７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２３００６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０７５４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３０５９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０９０４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１３１８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０８２９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０４３１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３４６８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０９８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２２８５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０８０２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１４６５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１８１２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１８０８６４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｆ ２３／２３２

Ｂ０１Ｆ ３５／５３

Ｂ０１Ｆ ３５／７５

Ｃ０２Ｆ １／７８

Ｂ０１Ｆ ２１／２０

Ｂ０１Ｆ ２５／４３１

Ｂ０１Ｆ ２３／８０

Ｂ０１Ｆ ３５／７１

Ｂ０１Ｆ ２３／７０

Ｃ０２Ｆ １／６８

Ｃ０２Ｆ １／７２

Ｂ０１Ｆ ３５／２２１

Ｂ０１Ｆ １０１／４８

Ｂ０１Ｆ １０１／２５

Ｂ０１Ｆ １０１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気体及び液体を含む１０ L/min 以上の流量の流体の流入口が軸方向の一端部に形成されると共に、前記流体の流出口が前記軸方向の他端部に形成された筐体を備え、
前記筐体内にあって、前記流入口と前記流出口の間に介在された複数のメッシュ状の仕切部材であって、前記筐体の前記軸方向に間隔をあけて少なくとも３つ設けられ、前記筐体内を前記軸方向に仕切る複数の仕切部材と、
前記複数の仕切部材をそれぞれ、流体の前記軸方向の流れに対向して支持する複数の支持部材であって、前記仕切部材のメッシュよりも粗い網目又は前記仕切部材のメッシュよりも大きい隙間が形成され、前記仕切部材のたわみを抑制できる剛性を有し、エキスパンドメタル又はパンチングメタルで構成された複数の支持部材と、
前記軸方向に隣接する一方の仕切部材及び支持部材と他方の仕切部材及び支持部材の間の少なくとも２つの空間部であって、前記気体がトラップされてガス溜まりが形成されて、前記流体が、前記ガス溜まりの中を流れることにより、前記流体が前記気体を吸収するガス溜り室として機能する空間部に配置され、当該空間部の前記軸方向の間隔を保持するための保持部材と、
を備えた気液混合装置。

【請求項2】

前記支持部材は、パンチングメタル、メタルの格子板、メタルの網、メタルの十字金具、メタルの井形金具、メタルのロストル型金具、エキスパンドメタルである、
請求項１に記載の気液混合装置。

【請求項3】

前記筐体の内径は、８０ｍｍ以上である、
請求項２に記載の気液混合装置。

【請求項4】

前記筐体内にあって、前記流入口と、前記複数の仕切部材のうち流体の最も上流位置になる仕切部材との間に、前記軸方向に垂直又は略垂直となる方向であって、板面の内側から外周方向に向かう径方向に沿った流体の流れを形成する邪魔板を配置した、
請求項１から３のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項5】

前記筐体内の最も上部の空間と外部雰囲気とを連通するエア抜き孔が前記筐体に形成されている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項6】

前記流入口が上方に配置されると共に前記流出口が下方に配置されている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項7】

前記筐体内の最も上部の空間と外部雰囲気とを連通するエア抜き孔が前記筐体に形成され、
前記エア抜き孔は、前記筐体の最も上端に配置された上板部材を貫通する孔である、
請求項６に記載の気液混合装置。

【請求項8】

前記筐体内の最も上部の空間と外部雰囲気とを連通するエア抜き孔が前記筐体に形成され、
前記エア抜き孔の開閉の調整が行われるエア抜き弁が設けられている、
請求項５から７のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項9】

前記流入口が上方に配置されると共に前記流出口が下方に配置され、
前記流出口に連通する出口配管が、前記筐体の上端よりも高い位置に配置されている、
請求項１から８のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項10】

前記流入口に連通する入口配管に、入口配管中の異物を捕捉するストレーナが設けられている、
請求項１から９のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項11】

前記流体は、オゾンを含むオゾン水であり、前記流出口に連通する出口配管内に、過酸化水素を供給する過酸化水素供給部が設けられている、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項12】

前記過酸化水素供給部は、
前記出口配管に連通する供給路と、
前記供給路に過酸化水素を吐出するポンプと、
前記供給路に設けられ、前記出口配管に供給される過酸化水素の流量を制御する流量制御弁と、
を含む請求項１１に記載の気液混合装置。

【請求項13】

前記流体は、オゾンを含むオゾン水であり、
前記流出口に連通し、オゾン水が通過又は貯留される光反応部と、
前記光反応部内のオゾン水に紫外線を照射する紫外線光源と、
を備えた、請求項１から１２のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項14】

前記紫外線光源は、水銀ランプである、
請求項１３に記載の気液混合装置。

【請求項15】

水の供給源と前記流入口とを連通する入口配管と、
オゾンを含むオゾンガスが生成され、オゾンガス出口からオゾンガスが吐出されると共に、当該オゾンガス出口が前記入口配管に連通されるオゾナイザと、
を備えた、請求項１から１４のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項16】

流体が前記流出口に流れる様子を観察するための覗き窓が前記筐体に形成されている又は流体が前記流出口に流れる様子を観察するために前記筐体の一部又は全部が透明に構成されている、請求項１から１５のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項17】

液体の第１流入口が軸方向の一端部に形成され、当該第１流入口とは別に気体の第２流入口が軸方向の一端部又は軸方向の一端部側の側壁に形成されると共に、前記液体及び前記気体を含む１０ L/min 以上の流量の流体の流出口が前記軸方向の他端部に形成された筐体を備え、
前記筐体内にあって、前記第１流入口及び前記第２流入口と前記流出口の間に介在された複数のメッシュ状の仕切部材であって、前記筐体の前記軸方向に間隔をあけて少なくとも３つ設けられ、前記筐体内を前記軸方向に仕切る複数の仕切部材と、
前記複数の仕切部材をそれぞれ、流体の前記軸方向の流れに対向して支持する複数の支持部材であって、前記仕切部材のメッシュよりも粗い網目又は前記仕切部材のメッシュよりも大きい隙間が形成され、前記仕切部材のたわみを抑制できる剛性を有し、エキスパンドメタル又はパンチングメタルで構成された複数の支持部材と、
前記軸方向に隣接する一方の仕切部材及び支持部材と他方の仕切部材及び支持部材の間の少なくとも２つの空間部であって、前記気体がトラップされてガス溜まりが形成されて、前記流体が、前記ガス溜まりの中を流れることにより、前記流体が前記気体を吸収するガス溜り室として機能する空間部に配置され、当該空間部の前記軸方向の間隔を保持するための保持部材と、
を備えた気液混合装置。

【請求項18】

前記支持部材は、パンチングメタル、メタルの格子板、メタルの網、メタルの十字金具、メタルの井形金具、メタルのロストル型金具、エキスパンドメタルである、
請求項１７に記載の気液混合装置。

【請求項19】

前記筐体の内径は、８０ｍｍ以上である、
請求項１８に記載の気液混合装置。

【請求項20】

前記筐体内にあって、前記第１流入口と、前記複数の仕切部材のうち流体の最も上流位置になる仕切部材との間に、前記軸方向に垂直又は略垂直となる方向であって、板面の内側から外周方向に向かう径方向に沿った流体の流れを形成する邪魔板を配置した、
請求項１７から１９のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項21】

前記筐体内の最も上部の空間と外部雰囲気とを連通するエア抜き孔が前記筐体に形成されている、
請求項１７から２０のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項22】

前記第１流入口及び前記第２流入口が上方に配置されると共に前記流出口が下方に配置されている、
請求項１７から２１のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項23】

前記筐体内の最も上部の空間と外部雰囲気とを連通するエア抜き孔が前記筐体に形成され、
前記エア抜き孔は、前記筐体の最も上端に配置された上板部材を貫通する孔である、
請求項２２に記載の気液混合装置。

【請求項24】

前記筐体内の最も上部の空間と外部雰囲気とを連通するエア抜き孔が前記筐体に形成され、
前記エア抜き孔の開閉の調整が行われるエア抜き弁が設けられている、
請求項２１から２３のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項25】

前記エア抜き孔は、前記第２流入口として用いられる、
請求項２１から２４のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項26】

前記エア抜き孔は、前記第２流入口として用いられ、
前記エア抜き孔は、前記筐体の壁を貫通する孔である、
請求項２１、２２、２４、２５のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項27】

前記第２流入口に連通する筐体内配管が、前記筐体内に延設され、
前記筐体内配管の先端開口は、前記筐体の中心又は略中心に位置されている、
請求項１７から２６のいずれか一項に記載の気液混合装置

【請求項28】

前記第１流入口及び前記第２流入口が上方に配置されると共に前記流出口が下方に配置され、
前記流出口に連通する出口配管が、前記筐体の上端よりも高い位置に配置されている、
請求項１７から２７のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項29】

前記第１流入口に連通する入口配管に、入口配管中の異物を捕捉するストレーナが設けられている、
請求項１７から２８のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項30】

前記流体は、前記気体としてのオゾンを含むオゾン水であり、前記流出口に連通する出口配管内に、過酸化水素を供給する過酸化水素供給部が設けられている、
請求項１７から２９のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項31】

前記過酸化水素供給部は、
前記出口配管に連通する供給路と、
前記供給路に過酸化水素を吐出するポンプと、
前記供給路に設けられ、前記出口配管に供給される過酸化水素の流量を制御する流量制御弁と、
を含む請求項３０に記載の気液混合装置。

【請求項32】

前記流体は、前記気体としてのオゾンを含むオゾン水であり、
前記流出口に連通し、オゾン水が通過又は貯留される光反応部と、
前記光反応部内のオゾン水に紫外線を照射する紫外線光源と、
を備えた、請求項１７から３１のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項33】

前記紫外線光源は、水銀ランプである、
請求項３２に記載の気液混合装置。

【請求項34】

水の供給源と前記第１流入口とを連通する入口配管と、
オゾンを含むオゾンガスが生成され、オゾンガス出口からオゾンガスが吐出されると共に、当該オゾンガス出口が前記第２流入口に連通されるオゾナイザと、
を備えた、請求項１７から３３のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項35】

流体が前記流出口に流れる様子を観察するための覗き窓が前記筐体に形成されている又は流体が前記流出口に流れる様子を観察するために前記筐体の一部又は全部が透明に構成されている、請求項１７から３４のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項36】

流体が前記流出口に流れる際に発生する渦を抑制して前記筐体内の流体の流速を遅くするための渦発生抑制部材であって、
前記渦発生抑制部材は、
前記筐体内にあって前記流出口の周囲の床面に設けられた複数の脚部材を含んで構成されている、請求項１から３５のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項37】

前記流入口に流入される流体によって前記仕切部材又は前記保持部材又は支持部材が傾斜することを抑制するための傾斜抑制部材であって、
前記傾斜抑制部材は、
前記流入口と、最も上流位置になる仕切部材又は最も上流位置になる前記保持部材との間の前記筐体の内壁面に固定して設けられる共に、
前記最も上流位置になる仕切部材又は前記最も上流位置になる前記保持部材に当接して当該仕切部材又は保持部材を押さえる押さえ部材を有している、
請求項１から１６のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項38】

前記第１流入口に流入される液体によって前記仕切部材又は前記保持部材又は支持部材が傾斜することを抑制するための傾斜抑制部材であって、
前記傾斜抑制部材は、
前記第１流入口と、最も上流位置になる仕切部材又は最も上流位置になる前記保持部材との間の前記筐体の内壁面に固定して設けられる共に、
前記最も上流位置になる仕切部材又は前記最も上流位置になる前記保持部材に当接して当該仕切部材又は保持部材を押さえる押さえ部材を有している、
請求項１７から３６のいずれか一項に記載の気液混合装置。

【請求項39】

オゾンがトラップされてガス溜まりが形成されて、オゾン及び水を含む流体が、前記ガス溜まりの中を流れることにより、前記流体がオゾンを吸収するガス溜り室を備え、
前記ガス溜り室でオゾンと水を混合してオゾンを含むオゾン水を流出口から流出させる気液混合器と、
前記流出口に連通し、オゾン水が通過又は貯留される光反応部と、
前記光反応部内のオゾン水に紫外線を照射する紫外線光源と、
を備え、
前記光反応部で、溶存オゾンと過酸化水素が共存した促進酸化水が生成される、
気液混合装置。

【請求項40】

前記紫外線光源は、水銀ランプ又は紫外線発光ダイオード（UV-LED）である、
請求項３９に記載の気液混合装置。

【請求項41】

筐体内の気液混合部に、オゾンがトラップされてガス溜まりが形成されて、オゾン及び水を含む流体が、前記ガス溜まりの中を流れることにより、前記流体がオゾンを吸収するガス溜り室を備え、
前記ガス溜り室でオゾンと水を混合する気液混合器と、
前記筐体内の前記気液混合部と流出口の間の空間に設けられ、オゾン水に紫外線を照射する紫外線光源と、
を備え、
前記筐体内の前記気液混合部と流出口の間の空間で、溶存オゾンと過酸化水素が共存した促進酸化水が生成される、
気液混合装置。

【請求項42】

前記紫外線光源は、水銀ランプ又は紫外線発光ダイオード（UV-LED）である、
請求項４１に記載の気液混合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気液混合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

本出願人は、特許文献(特開２０１９－４２６２８号公報)に見られるように、高効率に気体と液体を混合できる気液混合装置に関する発明を特許出願している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

近年、オゾン水など、気体と液体が混合した流体を、気液混合装置を用いて大流量で製造したいとの要請がある。

【0004】

気液混合装置に大流量の流体を供給した場合、気液混合装置内で偏流が生じ、気体が液体中に溶解する効率が低下する虞がある。

【0005】

本発明は、偏流を抑制できる気液混合装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の態様は、気体及び液体を含む流体の流入口が軸方向の一端部に形成されると共に、前記流体の流出口が前記軸方向の他端部に形成された筐体を備え、前記筐体内にあって、前記流入口と前記流出口の間に介在された複数のメッシュ状の仕切部材であって、前記筐体の前記軸方向に間隔をあけて設けられ、前記筐体内を前記軸方向に仕切る複数の仕切部材と、前記複数の仕切部材をそれぞれ、流体の前記軸方向の流れに対向して支持する複数の支持部材であって、前記仕切部材のメッシュよりも粗い網目又は前記仕切部材のメッシュよりも大きい隙間が形成され、前記仕切部材のたわみを抑制できる剛性を有する複数の支持部材と、前記軸方向に隣接する一方の仕切部材及び支持部材と他方の仕切部材及び支持部材の間の空間部に配置され、当該空間部の前記軸方向の間隔を保持するための保持部材と、を備えた気液混合装置である。

【0007】

第２の態様は、第１の態様において、前記支持部材は、パンチングメタル、メタルの格子板、メタルの網、メタルの十字金具、メタルの井形金具、メタルのロストル型金具、エキスパンドメタルである、気液混合装置である。

【0008】

第３の態様は、第２の態様において、前記筐体の内径は、８０ｍｍ以上である、気液混合装置である。

【0009】

第４の態様は、第１から第３の態様のいずれかにおいて、前記筐体内にあって、前記流入口と、前記複数の仕切部材のうち流体の最も上流位置になる仕切部材との間に、前記軸方向に垂直又は略垂直となる方向であって、板面の内側から外周方向に向かう径方向に沿った流体の流れを形成する邪魔板を配置した、気液混合装置である。

【0010】

第５の態様は、第１から第４の態様のいずれかにおいて、前記筐体内の最も上部の空間と外部雰囲気とを連通するエア抜き孔が前記筐体に形成されている、気液混合装置である。

【0011】

第６の態様は、第１から第５の態様のいずれかにおいて、前記流入口が上方に配置されると共に前記流出口が下方に配置されている、気液混合装置である。

【0012】

第７の態様は、第６の態様において、前記筐体内の最も上部の空間と外部雰囲気とを連通するエア抜き孔が前記筐体に形成され、前記エア抜き孔は、前記筐体の最も上端に配置された上板部材を貫通する孔である、気液混合装置である。

【0013】

第８の態様は、第５から第７の態様のいずれかにおいて、前記筐体内の最も上部の空間と外部雰囲気とを連通するエア抜き孔が前記筐体に形成され、前記エア抜き孔の開閉の調整が行われるエア抜き弁が設けられている、気液混合装置である。

【0014】

第９の態様は、第１から第８の態様のいずれかにおいて、前記流入口が上方に配置されると共に前記流出口が下方に配置され、前記流出口に連通する出口配管が、前記筐体の上端よりも高い位置に配置されている、気液混合装置である。

【0015】

第１０の態様は、第１から第９の態様のいずれかにおいて、前記流入口に連通する入口配管に、入口配管中の異物を捕捉するストレーナが設けられている、気液混合装置である。

【0016】

第１１の態様は、第１から第１０の態様のいずれかにおいて、前記流体は、オゾンを含むオゾン水であり、前記流出口に連通する出口配管内に、過酸化水素を供給する過酸化水素供給部が設けられている、気液混合装置である。

【0017】

第１２の態様は、第１１の態様において、前記過酸化水素供給部は、前記出口配管に連通する供給路と、前記供給路に過酸化水素を吐出するポンプと、前記供給路に設けられ、前記出口配管に供給される過酸化水素の流量を制御する流量制御弁と、を含む気液混合装置である。

【0018】

第１３の態様は、第１から第１２の態様のいずれかにおいて、前記流体は、オゾンを含むオゾン水であり、前記流出口に連通し、オゾン水が通過又は貯留される光反応部と、前記光反応部内のオゾン水に紫外線を照射する紫外線光源と、を備えた、気液混合装置である。

【0019】

第１４の態様は、第１３の態様において、前記紫外線光源は、水銀ランプである、気液混合装置である。

【0020】

第１５の態様は、第１から第１４の態様のいずれかにおいて、水の供給源と前記流入口とを連通する入口配管と、オゾンを含むオゾンガスが生成され、オゾンガス出口からオゾンガスが吐出されると共に、当該オゾンガス出口が前記入口配管に連通されるオゾナイザと、を備えた、気液混合装置である。

【0021】

第１６の態様は、第１から第１５の態様のいずれかにおいて、流体が前記流出口に流れる様子を観察するための覗き窓が前記筐体に形成されている又は流体が前記流出口に流れる様子を観察するために前記筐体の一部又は全部が透明に構成されている、気液混合装置である。

【0022】

第１７の態様は、液体の第１流入口が軸方向の一端部に形成され、当該第１流入口とは別に気体の第２流入口が軸方向の一端部又は軸方向の一端部側の側壁に形成されると共に、前記液体及び前記気体を含む流体の流出口が前記軸方向の他端部に形成された筐体を備え、前記筐体内にあって、前記第１流入口及び前記第２流入口と前記流出口の間に介在された複数のメッシュ状の仕切部材であって、前記筐体の前記軸方向に間隔をあけて設けられ、前記筐体内を前記軸方向に仕切る複数の仕切部材と、前記複数の仕切部材をそれぞれ、流体の前記軸方向の流れに対向して支持する複数の支持部材であって、前記仕切部材のメッシュよりも粗い網目又は前記仕切部材のメッシュよりも大きい隙間が形成され、前記仕切部材のたわみを抑制できる剛性を有する複数の支持部材と、前記軸方向に隣接する一方の仕切部材及び支持部材と他方の仕切部材及び支持部材の間の空間部に配置され、当該空間部の前記軸方向の間隔を保持するための保持部材と、を備えた気液混合装置である。

【0023】

第１８の態様は、第１７の態様において、前記支持部材は、パンチングメタル、メタルの格子板、メタルの網、メタルの十字金具、メタルの井形金具、メタルのロストル型金具、エキスパンドメタルである、気液混合装置である。

【0024】

第１９の態様は、第１８の態様において、前記筐体の内径は、８０ｍｍ以上である、気液混合装置である。

【0025】

第２０の態様は、第１７から第１９の態様のいずれかにおいて、前記筐体内にあって、前記第１流入口と、前記複数の仕切部材のうち流体の最も上流位置になる仕切部材との間に、前記軸方向に垂直又は略垂直となる方向であって、板面の内側から外周方向に向かう径方向に沿った流体の流れを形成する邪魔板を配置した、気液混合装置である。

【0026】

第２１の態様は、第１７から第２０の態様のいずれかにおいて、前記筐体内の最も上部の空間と外部雰囲気とを連通するエア抜き孔が前記筐体に形成されている、気液混合装置である。

【0027】

第２２の態様は、第１７から第２１の態様のいずれかにおいて、前記第１流入口及び前記第２流入口が上方に配置されると共に前記流出口が下方に配置されている、気液混合装置である。

【0028】

第２３の態様は、第２２の態様において、前記筐体内の最も上部の空間と外部雰囲気とを連通するエア抜き孔が前記筐体に形成され、前記エア抜き孔は、前記筐体の最も上端に配置された上板部材を貫通する孔である、気液混合装置である。

【0029】

第２４の態様は、第２１から第２３の態様のいずれかにおいて、前記筐体内の最も上部の空間と外部雰囲気とを連通するエア抜き孔が前記筐体に形成され、前記エア抜き孔の開閉の調整が行われるエア抜き弁が設けられている、気液混合装置である。

【0030】

第２５の態様は、第２１から第２４の態様のいずれかにおいて、前記エア抜き孔は、前記第２流入口として用いられる、気液混合装置である。

【0031】

第２６の態様は、第２１、第２２、第２４、第２５の態様のいずれかにおいて、前記エア抜き孔は、前記第２流入口として用いられ、前記エア抜き孔は、前記筐体の壁を貫通する孔である、気液混合装置である。

【0032】

第２７の態様は、第１７から第２６の態様のいずれかにおいて、前記第２流入口に連通する筐体内配管が、前記筐体内に延設され、前記筐体内配管の先端開口は、前記筐体の中心又は略中心に位置されている、気液混合装置である。

【0033】

第２８の態様は、第１７から第２７の態様のいずれかにおいて、前記第１流入口及び前記第２流入口が上方に配置されると共に前記流出口が下方に配置され、前記流出口に連通する出口配管が、前記筐体の上端よりも高い位置に配置されている、気液混合装置である。

【0034】

第２９の態様は、第１７から第２８の態様のいずれかにおいて、前記第１流入口に連通する入口配管に、入口配管中の異物を捕捉するストレーナが設けられている、気液混合装置である。

【0035】

第３０の態様は、第１７から第２９の態様のいずれかにおいて、前記流体は、前記気体としてのオゾンを含むオゾン水であり、前記流出口に連通する出口配管内に、過酸化水素を供給する過酸化水素供給部が設けられている、気液混合装置である。

【0036】

第３１の態様は、第３０の態様において、前記過酸化水素供給部は、前記出口配管に連通する供給路と、前記供給路に過酸化水素を吐出するポンプと、前記供給路に設けられ、前記出口配管に供給される過酸化水素の流量を制御する流量制御弁と、を含む気液混合装置である。

【0037】

第３２の態様は、第１７から第３１の態様のいずれかにおいて、前記流体は、前記気体としてのオゾンを含むオゾン水であり、前記流出口に連通し、オゾン水が通過又は貯留される光反応部と、前記光反応部内のオゾン水に紫外線を照射する紫外線光源と、を備えた、気液混合装置である。

【0038】

第３３の態様は、第３２の態様において、前記紫外線光源は、水銀ランプである、気液混合装置である。

【0039】

第３４の態様は、第１７から第３３の態様のいずれかにおいて、水の供給源と前記第１流入口とを連通する入口配管と、オゾンを含むオゾンガスが生成され、オゾンガス出口からオゾンガスが吐出されると共に、当該オゾンガス出口が前記第２流入口に連通されるオゾナイザと、を備えた、気液混合装置である。

【0040】

第３５の態様は、第１７から第３４の態様のいずれかにおいて、流体が前記流出口に流れる様子を観察するための覗き窓が前記筐体に形成されている又は流体が前記流出口に流れる様子を観察するために前記筐体の一部又は全部が透明に構成されている、気液混合装置である。

【0041】

第３６の態様は、第１から第３５の態様のいずれかにおいて、流体が前記流出口に流れる際に発生する渦を抑制して前記筐体内の流体の流速を遅くするための渦発生抑制部材であって、前記渦発生抑制部材は、前記筐体内にあって前記流出口の周囲の床面に設けられた複数の脚部材を含んで構成されている、気液混合装置である。

【0042】

第３７の態様は、第１から第１６の態様のいずれかにおいて、前記流入口に流入される流体によって前記仕切部材又は前記保持部材又は支持部材が傾斜することを抑制するための傾斜抑制部材であって、前記傾斜抑制部材は、前記流入口と、最も上流位置になる仕切部材又は最も上流位置になる前記保持部材との間の前記筐体の内壁面に固定して設けられる共に、前記最も上流位置になる仕切部材又は前記最も上流位置になる前記保持部材に当接して当該仕切部材又は保持部材を押さえる押さえ部材を有している、気液混合装置である。

【0043】

第３８の態様は、第１７から第３６の態様のいずれかにおいて、前記第１流入口に流入される液体によって前記仕切部材又は前記保持部材又は支持部材が傾斜することを抑制するための傾斜抑制部材であって、前記傾斜抑制部材は、前記第１流入口と、最も上流位置になる仕切部材又は最も上流位置になる前記保持部材との間の前記筐体の内壁面に固定して設けられる共に、前記最も上流位置になる仕切部材又は前記最も上流位置になる前記保持部材に当接して当該仕切部材又は保持部材を押さえる押さえ部材を有している、気液混合装置である。

【0044】

第３９の態様は、オゾンと水を混合してオゾンを含むオゾン水を流出口から流出させる気液混合器と、前記流出口に連通し、オゾン水が通過又は貯留される光反応部と、前記光反応部内のオゾン水に紫外線を照射する紫外線光源と、を備えた気液混合装置である。

【0045】

第４０の態様は、第３９の態様において、前記紫外線光源は、水銀ランプ又は紫外線発光ダイオード（UV-LED）である、気液混合装置である。

【0046】

第４１の態様は、筐体内の気液混合部でオゾンと水を混合する気液混合器と、前記筐体内の前記気液混合部と流出口の間の空間に設けられ、オゾン水に紫外線を照射する紫外線光源と、を備えた気液混合装置である。

【0047】

第４２の態様は、第４１の態様において、前記紫外線光源は、水銀ランプ又は紫外線発光ダイオード（UV-LED）である、気液混合装置である。

【発明の効果】

【0048】

第１乃至第３８の態様によれば、偏流を抑制できる気液混合装置を提供することができる。

【0049】

第３９乃至第４２の態様によれば、オゾンと過酸化水素が共存する促進酸化水を生成する気液混合装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0050】

【図1】図１は、第１実施形態の気液混合装置１を用いた機能水製造システムを示す図である。

【図2】図２は、気液混合装置に含まれる気液混合器の構成例を示す断面図である。

【図3】図３は、促進酸化水を生成するための光反応部を示す図である。

【図4】図４は、気液混合器に供給される水流量と気液混合器で生成されるオゾン水中の溶存オゾン濃度の関係を示すグラフである。

【図5】図５は、気液混合器に供給される水流量と筐体の壁付近と中央の流量比の関係を示すグラフである。

【図6】図６は、促進酸化水を生成する実施例を説明するグラフで、促進酸化水中の溶存オゾンの吸収スペクトルを示すグラフである。

【図7】図７は、図１に対応する図で、第２実施形態の気液混合装置１を用いた機能水製造システムを示す図である。

【図8A】図８Ａは、図２に対応する図で、第２実施形態の気液混合器の構成例を示す断面図である。

【図8B】図８Ｂは、図２に対応する図で、第２実施形態の気液混合器の構成例を示す断面図である。

【図8C】図８Ｃは、図２に対応する図で、第２実施形態の気液混合器の構成例を示す断面図である。

【図9】図９は、渦発生抑制部材を示す斜視図である。

【図10A】図１０Ａは、傾斜抑制部材を示す斜視図である。

【図10B】図１０Ｂは、傾斜抑制部材の変形例を示す斜視図である。

【図11】図１１は、第２実施形態の気液混合器の酸素溶解効率の計測結果を比較例と対比して示すグラフである。

【図12】図１２は、第２実施形態の気液混合器の筐体内の流体の流速の計測結果を比較例と対比して示すグラフである。

【図13】図１３は、実施例６の気液混合器の断面を示す図である。

【図14】図１４は、実施例６の光反応部の断面を示す図である。

【図15】図１５は、実施例６の気液混合装置の全体構成を示す図である。

【図16】図１６は、表２に示す溶存オゾン濃度の定量に用いた吸収スペクトルを示すグラフである。

【図17】図１７は、実施例７の気液混合器の断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0051】

以下、本発明に係る気液混合装置の実施形態について説明する。

【0052】

（気液混合装置を用いた機能水製造システム）

【0053】

図１は、第１実施形態の気液混合装置１を用いた機能水製造システムを示す。なお、下記の第１実施形態では、機能水として、オゾン水又はオゾンと過酸化水素が共存する促進酸化水を想定する。

【0054】

図１に示すように、機能水製造システムは、大きくは、水の供給源１０と、オゾナイザ２０と、入口配管３０と、気液混合器１００と、出口配管４０と、過酸化水素供給部５０とを含んで構成されている。

【0055】

気液混合装置１は、気液混合器１００を含んで構成されている。

【0056】

水の供給源１０は、機能水としてのオゾン水、促進酸化水を生成する原料となる水を供給する供給源であり、例えば水道の蛇口である。水の供給源１０は入口配管３０に連通している。入口配管３０には、供給される水の流量を計測するフローメータ３１が設けられている。

【0057】

オゾナイザ２０は、酸素を含むオゾンガスを生成し、オゾンガス出口２１からオゾンガスを吐出する。オゾナイザ２０のオゾンガス出口２１は出口配管２１Ａを介して入口配管３０に連通されている。なお、オゾナイザ２０は、酸素ボンベ２２から供給路２３を介して所定流量の原料酸素が供給されることによりオゾンガスを生成する。供給路２３には、開閉弁２４、原料酸素の流量を調整する流量調整器２５が設けられている。

【0058】

なお、図１の２１Ａには、水がオゾナイザ２０に入ることを防止するための逆流防止弁、例えばチャック弁２１Ｂが設けられている。

【0059】

気液混合器１００は、気体としてのオゾン及び液体としての水を混合してオゾン水を生成する。気液混合器１００は、筐体２００を含んで構成されている。

【0060】

入口配管３０は、水の供給源１０と筐体２００に形成された流入口２１０とを連通する。入口配管３０には、ストレーナ８０が設けられている。ストレーナ８０は、入口配管３０中の鉄錆等の異物を捕捉する。ストレーナ８０は、フィルタ、スクリーン、メッシュ、多孔質の物質などで構成され、入口配管３０を流れる流体を通過させて流体中の鉄錆等の固体粒等の異物を取り除く。

【0061】

出口配管４０は、筐体２００に形成された流出口２２０に連通している。

【0062】

過酸化水素供給部５０は、出口配管４０内に過酸化水素を供給する。供給部５０の供給路５１は、出口配管４０に連通している。

【0063】

出口配管４０は、サンプルノズル９０に連通している。サンプルノズル９０は出口配管４０内の促進酸化水を濃度分析のために分注する。

【0064】

以下、実施形態の気液混合装置１について更に詳述する。

【0065】

（気液混合器）

【0066】

図２は、気液混合装置１に含まれる気液混合器１００の構成例を示す断面図である。

【0067】

気液混合器１００の筐体２００は、例えば円筒形状に形成されている。なお筐体２００の形状は円筒形状に限定されることなく、四角形、三角形、楕円形等であってもよい。

【0068】

筐体２００は、円筒部２５０と、円筒部２５０の図中上端部２５１に設けられた上フランジとしての上板部材２３０と、円筒部２５０の図中下端部２５２に設けられた下フランジとしての下板部材２４０とを含んで構成されている。上板部材２３０は、筐体２００の最も上端に配置された壁部材を構成する。

【0069】

気体としてのオゾン及び液体としての水を含む流体が流入される流入口２１０が軸方向（図２中上下方向）の一端部としての上板部材２３０に形成されると共に、流体の流出口２２０が軸方向の他端部としての下板部材２４０に形成されている。

【0070】

実施形態では、流入口２１０が筐体２００の上方に配置されると共に流出口２２０が筐体２００の下方に配置されている。なお、流入口２１０が筐体２００の下方に配置されると共に流出口２２０が筐体２００の上方に配置される実施も可能である。

【0071】

筐体２００の材料は、オゾン耐性のあるテフロン（登録商標）が好ましい。しかし、溶存オゾン濃度が低い場合には、筐体２００の材料をアクリルやポリプロピレン等の汎用樹脂で構成してもよい。特に、アクリル樹脂で筐体２００を構成した場合には、１０mg/L 程度の濃度のオゾン水に数年間さらされても劣化しない。またアクリル樹脂は、テフロン（登録商標）のように圧力によって変形することがないし、加工性もよいため筐体２００の材料に適している。筐体２００は、例えば透明なアクリル樹脂製で構成することができる。

【0072】

流入口２１０、流出口２２０にそれぞれ継ぎ手が接続され、継ぎ手に、剛性が高い管または可撓性を備えたチューブで構成された入口配管３０、出口配管４０がそれぞれ接続される。

【0073】

気液混合器１００は、筐体２００内の最も上流位置となる空間としての気液混合入口部１０１と、筐体２００内の最も下流位置となる空間としての気液混合出口部１０２を備えている。気液混合入口部１０１は、流入口２１０に連通している。気液混合出口部１０２は、流出口２２０に連通している。

【0074】

気液混合入口部１０１は、筐体２００内にあって、流入口２１０と、複数の仕切部材１１０のうち流体の最も上流位置になる仕切部材１１０との間の空間である。

【0075】

気液混合入口部１０１には、邪魔板１４０が配置されている。邪魔板１４０は、筐体２００の軸方向（図２中上下方向）に垂直又は略垂直となる方向であって、板面の内側から外周方向に向かう径方向に沿った流体の流れを形成する。

【0076】

上板部材２３０には、エア抜き孔１５０が形成されている。エア抜き孔１５０は、壁部材としての上板部材２３０を貫通するように形成されている。エア抜き孔１５０は、筐体２００内の最も上部の空間である気液混合入口部１０１と外部雰囲気とを連通している。

【0077】

エア抜き孔１５０は、エア抜き配管１５１を介して外部雰囲気に連通している。エア抜き配管１５１には、エア抜き孔１５０の開閉の調整が行われるエア抜き弁１６０が設けられている。

【0078】

気液混合器１００は、気液混合入口部１０１と気液混合出口部１０２との間に介在された複数の仕切り部材１１０を備えている。複数の仕切り部材１１０は、複数の開口１１０Ａを有している。

【0079】

複数の仕切部材１１０は、流入口２１０と流出口２２０の間に介在された複数のメッシュ状の仕切部材で構成されている。複数の仕切部材１１０は、筐体２００の軸方向に間隔をあけて設けられており、筐体２００内を軸方向に仕切っている。

【0080】

仕切部材１１０は、平織りあるいは綾織りのメッシュ、エキスパンドメタル、複数の貫通孔が形成された板状部材等を用いることができる。仕切部材１１０を、たとえばチタン（Ti）のメッシュを２枚重ねたもので構成することができる。

【0081】

筐体２００内には、複数の支持部材１２０が設けられている。複数の支持部材１２０は、複数の仕切部材１１０をそれぞれ、流体の軸方向の流れに対向して支持する。支持部材１２０は、仕切部材１１０のメッシュよりも粗い網目が形成され、仕切部材１１０のたわみを抑制できる剛性を有している。

【0082】

支持部材１２０は、エキスパンドメタルを用いることができる。また支持部材１２０は、パンチングメタルを用いてもよい。

【0083】

筐体２００の内径が、８０ｍｍ以上であるとき、支持部材１２０としてのエキスパンドメタルの厚さは０．５ｍｍ以上であることが望ましい。

【0084】

例えばチタン（Ti）メッシュの仕切部材１１０に対応して、０.５ｍｍ厚のチタン（Ti）あるいはステンレス製のマイクロエキスパンドメタルを支持部材１２０とすることができる。

【0085】

ここで、支持部材１２０としては、仕切部材１１０のメッシュよりも粗い網目が形成された部材又は仕切部材１１０のメッシュよりも大きい隙間が形成された部材であればよく、パンチングメタル、エキスパンドメタルに限定されることなく、メタルの格子板、メタルの網、メタルの十字金具、メタルの井形金具、メタルのロストル型金具などを使用してもよい。

【0086】

保持部材１３０は、軸方向に隣接する一方の仕切部材１１０及び支持部材１２０と他方の仕切部材１１０及び支持部材１２０の間の空間部１３１に配置されている。保持部材１３０は、空間部１３１の軸方向の間隔を保持する。なお保持部材１３０は流体の最も上流位置になる仕切部材１１０の上及びは流体の最も下流位置になる支持部材１２０の下にも設けられている。

【0087】

保持部材１３０は、Ｏ－リング、パッキンを用いることができる。保持部材１３０は、たとえばオゾン耐性のあるテフロン（登録商標）のＯ－リングで構成することができる。

【0088】

保持部材１３０の断面は、例えば円形状となっている。しかし、保持部材１３０の断面を角状、つまり正方形状、長方形状としてもよい。

【0089】

リング部材１０３は、複数の仕切部材１１０及び複数の支持部材１２０及び複数の保持部材１３０からなる気液混合器１００内の充填物を支持する。リング部材１０３と流出口２２０との空間は、気液混合出口部１０２を形成する。たとえば断面角状のリング部材１０３が筐体２００の円筒部３５０の内周面に、接着等により固定される。リング部材１０３の内径は、円筒部３５０の内径よりも小さくなる。リング部材１０３は、たとえばアクリル樹脂で構成することができる。リング部材１０３は、気液混合器２００の最下部に設けられた保持部材１３０に当接されている。これによりリング部材１０３は、複数の仕切部材１１０及び複数の支持部材１２０及び複数の保持部材１３０を下方より支持する支持部材として機能する。

【0090】

気液混合器１００の気液混合入口部１０１の径は、筐体２００の円筒部２５０の内径と等しくなっている。流入口２１０の径は、気液混合器１００の気液混合入口部１０１の径よりも小さくなっている。同様に気液混合器１００の気液混合出口部１０２の径は、筐体２００の円筒部２５０の内径と等しくなっている。流出口２２０の径は、気液混合器１００の気液混合出口部１０２の径よりも小さくなっている。

【0091】

水の供給源１０から原料水が吐出されると、原料水は入口配管３０に供給される。オゾナイザ２０でオゾンガスが生成されると、オゾンガスはオゾンガス出口２１、出口配管２１Ａを介して入口配管３０に供給される。気体としてのオゾン及び液体としての水を含む流体は入口配管３０を介して気液混合器１００の流入口２１０に流入される。

【0092】

流入口２１０に流入された流体は、邪魔板１４０の板面の内側から外周方向に向かう径方向に沿って流れ、板面の外周から図２中下方に落下する。

【0093】

気液混合器１００の流入口２１０に流入された流体は、気液混合入口部１０１の邪魔板１４０を介して、仕切部材１１０（例えば２枚のチタン（Ｔｉ）のメッシュ）の面に対して垂直方向に流れる。

【0094】

このため気液混合器１００の軸方向に隣接する両仕切部材１１０、１１０間の空間部１３１に、オゾンガスがトラップされてガス溜まりが形成される。気液混合器１００の仕切部材１１０を、液体を含む流体が通過すると、流体に含まれる液体が開口１１０Ａ（例えばメッシュ孔）により微滴化（細分化）される。微滴化（細分化）され、気液接触面積が大きくなった液体を含む流体が、ガス溜まりの中を流れることにより、流体に含まれる液体がオゾンガスを吸収する。

【0095】

複数の仕切部材１１０それぞれを液体を含む流体が通過する毎に流体に含まれる液体へのオゾンガスの吸収が行われ、オゾンガスと水との混合が促進され、高効率にオゾンガスが水に溶解する。

【0096】

高効率にオゾンガスが溶解されたオゾン水は、気液混合器１００の気液混合出口部１０２、流出口２２０を介して出口配管４０に流出される。

【0097】

（出口配管）

【0098】

気液混合器１００の流出口２２０に連通する出口配管４０は、全部または一部の箇所４０Ａが筐体２００の上端よりも高い位置に配置されている。

【0099】

（過酸化水素供給部）

【0100】

過酸化水素供給部５０は、出口配管４０に連通する供給路５１と、供給路５１に過酸化水素を吐出するポンプ５２と、供給路５１に設けられ、出口配管４０に供給される過酸化水素の流量を制御する流量制御弁５３とを含んで構成されている。

【0101】

出口配管４０に流量が制御された過酸化水素が供給されるため、出口配管４０内で、オゾンと過酸化水素が共存し過酸化水素の濃度が調整された促進酸化水を生成することができる。

【0102】

図３は、促進酸化水を生成するための光反応部６０を示す。図２に示す過酸化水素供給部５０に替えて、又は過酸化水素供給部５０に加えて、この光反応部６０を設けてもよい。

【0103】

同図３に示すように、気液混合器１００の流出口２２０に連通する出口配管４０の途中には、オゾン水が通過する光反応部６０が設けられる。なお、光反応部６０は、オゾン水を貯留する貯留部、例えばオゾン水を貯留するタンクとして構成してもよい。

【0104】

紫外線光源７０は、光反応部６０内のオゾン水に紫外線を照射する。紫外線光源７０は、例えば波長２５３．７nmの光を発振する低圧水銀ランプである。紫外線光源７０は、例えば光反応部６０内のオゾン水中に配置され、電源７１から供給される電力によって紫外線を発振する。なお紫外線光源７０は、オゾン水に光を照射することでオゾンの一部を過酸化水素に転換し得るものであればよく、紫外線（ＵＶ）光源または真空紫外線（ＵＶＵ）光源を広義に含むものとする。紫外線光源７０は、その目的に合致するものであれば高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、紫外線放射ダイオード、紫外線レーザーダイオード等任意のものを使用することができる。

【0105】

光反応部６０の上流の出口配管４０から、気液混合器１００で生成されたオゾン水が、光反応部６０内に流入される。光反応部６０内のオゾン水に、紫外線光源７０で出射された紫外線が照射されることによって、オゾンの一部が過酸化水素に転換され、光反応部６０内でオゾンと過酸化水素が共存する促進酸化水が生成される。生成された促進酸化水は、光反応部６０の下流の出口配管４０に流出される。

【0106】

（気液混合器の効果）

【0107】

以上のように構成された第１実施形態の気液混合器１００によれば、高効率にオゾンガスが水に溶解し、溶解度が大きいオゾン水を生成することができる。

【0108】

また、気液混合器１００の流路断面積は、筐体２００の円筒部２５０の内径から保持部材１３０の面積を除いた面積であるため、流路断面積が大きく圧力損失を低減することができる。このため小型の装置ながら大流量のオゾン水を生成できる。

【0109】

保持部材１３０（たとえばテフロン（登録商標）製Ｏ－リング）と仕切部材１１０（たとえば チタン（Ti）メッシュ）と支持部材１２０（たとえば０．５ｍｍ厚のマイクロエキスパンドメタル）の数としての段数（組数）は、生成しようとするオゾン水の濃度及び流量によって決定することができる。例えば、０.５ mg/L 程度の低濃度オゾン水を生成する場合には１２～１３段とすればよい。また、２mg/L 程度の中濃度オゾン水を生成する場合には、２０～２５段にすればよい。

【0110】

気液混合器１００の段数と内径を大きくすればするほど、ガスの溶解性能は向上する。

【0111】

流体が流出口２２０に流れる様子を観察するための覗き窓２９０を筐体２００に形成してもよい。覗き窓２９０は、筐体２００の流出口２２０に近い円筒部２５０に設けられる。覗き窓２９０から、筐体２００内でガスが溶解する様子を目視で確認することができる。覗き窓２９０は、筐体２００に開口部を形成し、開口部に透明のガラス、樹脂、拡大レンズなどの窓部を組み込んで構成することができる。また、流体が流出口２２０に流れる様子を観察するために筐体２００の一部又は全部を透明に構成してもよい。

【0112】

ガスが全溶解されていることを知る上で、一番確実な方法は、ガスが流出口２２０に引き込まれていないことを目視で確認することである。

【0113】

覗き窓２９０を介して、数mm径の気泡が時々流出口２２０に引き込まれるという現象、あるいはガスが時々竜巻状の流れを形成して流出口２２０に引き込まれるという現象を確認することができる。これにより所定の水流量においてオゾンが完全に溶存し得るオゾンガス流量の最大値を簡単に知ることができる。

【0114】

覗き窓２９０は他の装置、方法よりも下記の点で有用である。すなわち、流量が多い場合には、他の方法ではガスの溶け残りを定量し、把握することができないことがある。例えば溶存酸素計は誤差が大きい。大流量を流すと水上置換法でガスを水から分離して定量することが難しくなる。これは数 L/min の流量であると、水上置換法で未溶解のガス流量を計測できるが、流量が数十L/minになると、流速が大きいため、メスシリンダーなどにガスをトラップすることができなくなるからである。また気液混合器１００の流出口２２０の後流にガス分離槽を設置して、圧力制御をしながらガスを抜き出し、液面計を付けてオゾン水をポンプで抜き出すという方法も考えられる。しかし、この方法は、覗き窓２９０を設ける場合に比べてより大きなコストを要する。

【0115】

（実施例１）

【0116】

気液混合器１００の段数を５０段とした。筐体２００を内径２００mm、高さ６００mmの寸法で構成した。

【0117】

各段に、材質がＳＵＳ３０４、０．５ｍｍ厚のマイクロエキスパンドメタルの支持部材１２０を挿入した。

【0118】

水の供給源１０を水道の蛇口とし、水道の元圧で気液混合器１００に５０～１００ L/minの流量を供給した。なお、水道の元圧で気液混合器１００に１２０ L/minの流量を供給してオゾン水を生成することが可能である。

【0119】

放電式のオゾナイザ２０で、酸素とオゾンの混合ガス（オゾン濃度は１０％）を発生させた。この酸素とオゾンの混合ガス（オゾンガスという）を５０～１００ L/min の水道水と共に気液混合器１００に供給した。気液混合器１００に供給される水の流量（水流量；L/min）と気液混合器１００で生成されるオゾン水中の溶存オゾン濃度（mg/L）の関係を図４に示す。

【0120】

溶存オゾン濃度の目標値を１．３mg/Lに定め、オゾナイザ２０で、水流量に応じてオゾンガスの流量を調整した。

【0121】

この結果、５０～１００ L/minの水流量の全ての範囲で、溶存オゾン濃度を目標値である１．３mg/Lの誤差範囲内に調整することができた。

【0122】

５０～１００L/minの水流量の全ての範囲で、酸素ガス及びオゾンガスは、すべて水中に溶解しているため、有害な気相のオゾンガスは、気液混合器１００及び配管出口４０から発生しないことが確認された。

【0123】

気液混合器１００に流体を流し続けた状態で、気相オゾン濃度を計測したところ、気相オゾン濃度は、０.1 ppmv（環境基準値以下）であり、安全であるという結果が得られた。

【0124】

例えば １００L/minの流量の水が供給された場合に、０．６ L/min のオゾンガス（オゾン濃度は１０％）を発生させたところ、気液混合器１００に供給した全てのガスが水に溶けて、１.３mg/L の濃度のオゾン水を製造することができた。

【0125】

オゾンガス流量を調整して、１.３mg/L というオゾン溶存濃度に調整する実施は一例である。実施形態によれば、オゾンガス流量を調整するだけで任意の流量と濃度のオゾン水を生成することができる。気液混合器１００に供給した全てのガスが水に溶けるため、実際にオゾンがどの程度水中に溶存しているかを検出するための溶存濃度センサが不要となり、制御装置を簡易なものとすることができる。例えば実際の溶存オゾン濃度を検出し、目標溶存オゾン濃度と実際の溶存オゾン濃度との偏差をなくすように調整する制御装置を省略することができる。

【0126】

なお、ポンプを使って水道水の供給圧力を上げることで、水流量を２００ L/min 程度まで増加させることが可能である。２００ L/min 程度の範囲内で同様にしてオゾンガス流量を調整するだけで任意の流量、濃度のオゾン水を生成することが可能である。

【0127】

図２に示す気液混合器１００の性能と特徴を以下１）～４）にまとめる。

【0128】

１）気液混合器１００は気体を良く溶かす

【0129】

筐体２００の内径２００ｍｍの気液混合器１００に流量１００ L/minの水を供給すると共に、流量１.１L/minの酸素を供給したところ、酸素ガスを完全に溶解することができた。また内径を８０ｍｍにした気液混合器１００に流量５０L/minの水を供給すると共に、流量１６０m L/minの酸素を供給したところ、酸素ガスを完全に溶解することができた。

【0130】

また、内径を４４ｍｍにした気液混合器１００でも、米国Kenics社のスタティックミキサの２４エレメント品（比較機器）と比較して低流量領域で比較機器の２倍の酸素ガスを溶解することがわかった。

【0131】

２）気液混合器１００は圧力損失が小さい

【0132】

圧力損失が小さいため大流量の流体を気液混合器１００に供給してオゾン水を生成することができる。

【0133】

筐体２００の内径２００ｍｍの気液混合器１００には、水道の元圧で流量１００ L/minの水を供給してオゾン水を生成することができる。内径を４４ｍｍにした気液混合器１００でも、水道の元圧で流量１２ L/minの水を供給してオゾン水を生成することができる。比較機器には、その半分の流量にしか水を供給することができない。

【0134】

実施例１の気液混合器１００によれば、他に以下のような効果が得られる。

【0135】

３）腐食性のガスを酸やアルカリ性の液体へ溶解する用途に適用が可能である

【0136】

筐体２００、Ｏ-リングの保持部材１３０の材質をテフロン（登録商標）製とし、仕切部材１２０の材質をチタン（Ti）メッシュとし、筐体２００の内径を４４ｍｍにして構成された気液混合器１００は、１６０mg/L という高濃度オゾン水を生成することができる。気液混合器１００で高濃度オゾン水を連続して生成する耐久試験を行ったところ、気液混合器１００の各部は全く劣化することがなかった。このように実施例１の気液混合器１００は、耐腐食性が高く、耐久性に優れていることが実証されている。したがって気液混合器１００を、腐食性のガスを酸やアルカリ溶液に溶解する用途で使用したとしても、長期間劣化することなく使用し続けることが予測される。

【0137】

なお、腐食性が低い流体を気液混合器１００に流す用途では、例えば筐体２００をアクリル樹脂、仕切部材１２０をＳＵＳ３０４製のメッシュ、Ｏ-リングの保持部材１３０をシリコンゴムで構成することが、コストを抑制する上で望ましい。

【0138】

４）使用目的に応じて、様々な大きさの気液混合器１００を容易に製造することができる

【0139】

気液混合器１００は、生成しようとするオゾン水の濃度、流すべき流体の流量によって段数（組数）、内径を設定して製造すればよく、要求される仕様に応じて柔軟かつ容易に製造することができる。

【0140】

気液混合器１００の筐体２００の内径を８０ｍｍにすれば、０.５ mg/L の溶存オゾンのオゾン水を５０ L/minの流量で生成することができる。気液混合器１００の筐体２００の内径を２００ｍｍにすれば、１.５ mg/L の溶存オゾンのオゾン水を２００ L/minの流量で生成することができる。

【0141】

筐体２００の内径を４０ｍｍ～２００ｍｍの範囲で６種類の気液混合器１００を製造して、酸素とオゾンガスを水中に溶解する実験を行ったところ、いずれのタイプの気液混合器１００についても酸素ガス及びオゾンガスを完全に溶解し気相オゾンがほぼゼロであることが実証された。

【0142】

（支持部材の効果）

【0143】

気液混合器１００に支持部材１２０が設けられていないと仮定する。この場合、大流量の流体が筐体２００内を流れると、水流によってチタン（Ti）メッシュで構成された仕切部材２２０が凹んでしまい、偏流が生じる虞がある。筐体２００の内径が大きいとき偏流が生じやすくなる。偏流が生じるとガスの溶解効率が低下する虞がある。

【0144】

筐体２００の内径が８０ｍｍ以上の気液混合器１００は、支持部材１２０が設けられていないと、偏流が生じる虞があることが実験の結果明らかになった。流体の圧力により仕切部材１１０を構成するメッシュが流体の下流方向に撓んでしまい、流体が筐体２００の円筒部２５０の中心部にのみ流れてしまう現象が観察された。

【0145】

以下に支持部材１２０が偏流を抑制することを示す実験結果について説明する。

【0146】

図５は、筐体２００の内径が８０ｍｍ、筐体２００の高さが２４０ｍｍの気液混合器１００を用いた実験結果を示す。図５の横軸は、筐体２００内に供給される水流量（L/min ）を示し、図５の縦軸は、筐体２００の内壁付近の周囲４箇所を流れる水流量の平均値と、筐体２００の中央を流れる水流量との比率（流量比；壁付近周囲４箇所の流量平均値÷中央の流量）を示す。チタン（Ｔｉ）メッシュの仕切部材１１０、ステンレス（ＳＵＳ）メッシュの仕切部材１１０についてエキスパンドメタルで構成した支持部材１２０の効果を検証した。比較例を、チタン（Ｔｉ）メッシュの仕切部材１１０で支持部材１２０を設けない場合とした。図４中の「メタルあり」の表示は、エキスパンドメタルの支持部材１２０を挿入した場合のデータであり、「メタル無し」の表示は、エキスパンドメタルの支持部材１２０を挿入しない場合のデータである。エキスパンドメタルの厚さは０．５ｍｍとした。

【0147】

図５から、エキスパンドメタルの支持部材１２０が挿入されていない場合は、筐体２００内に供給される水流量によらず筐体２００の中央に集中して水が流れており偏流が生じていることがわかる。一方、エキスパンドメタルの支持部材１２０が挿入されると仕切部材１１０のメッシュの種類によらず、１０ L/min 以上の水流量を筐体２００に供給したときには流量比がほぼ１になっている。

【0148】

この結果から、エキスパンドメタルの支持部材１２０が挿入されると仕切部材１１０のメッシュの種類によらずに、１０ L/min 以上の水流量で、偏流を防止できたことがわかった。

【0149】

偏流を抑制するためには、筐体２００を、地面に対して垂直に設置することが望ましい。このため筐体２００を設置する際には、泡式水準器を用いて垂直を確認することが望ましい。

【0150】

また偏流を抑制するためには、筐体２００の高さに対する内径の比（高さ内径比；高さ/内径）の基準値を３に設定し、筐体２００の高さ内径比が基準値付近になるように設計することが望ましい。

【0151】

（邪魔板の効果）

【0152】

邪魔板１４０は、下記の理由から設置される。

【0153】

すなわち、筐体２００の内径が大きい大型の気液混合器１００は、流体を大流量で流しても圧力損失が小さく、流体の動圧を取り除くことができない。従って、流体は、上述したガス溜まり（気泡溜まり）を形成することなく気液混合器１００の流出口２２０へ流れてしまい、オゾンの水中への溶解性能が低下する。そこで、筐体２００の内径が大きい大型の気液混合器１００であったとしても、流体の動圧を取り除きガス溜まり（気泡溜まり）を形成して溶解効率を向上させるために、邪魔板１４０を設置した。邪魔板１４０の出口部は層流になるように設計することが望ましい。邪魔板１４０が設置されることにより、流体がガス溜まり（気泡溜まり）を形成することなく気液混合器１００の流出口２２０へ流れることがなくなり、溶解効率の低下を防ぐことが実験の結果確認された。

【0154】

（エア抜き孔の効果）

【0155】

エア抜き孔１５０の効果について以下説明する。

【0156】

例えば筐体２００の内径が２００ｍｍ、高さが６００ｍｍの大型の気液混合器１００は、１８L 程度の容積を持っている。この気液混合器１００の中に０．５ L/min 程度のオゾンガスを流して、筐体２００内の空気と置換するためには、３０～４０分程度の時間が必要となる。酸素を用いた溶解実験では、２時間程度経たないと酸素溶存濃度が一定とならないことがわかった。

【0157】

そこで、大型の気液混合器１００であったとしても溶存濃度が一定時間になるまでの時間を短縮するためにエア抜き穴１５０を設置した。

【0158】

気液混合器１００の運転開始に伴い、エア抜き弁１６０を開き、エア抜き配管１５１を介して気液混合入口部１０１を外部部雰囲気に連通させる。つぎに、水の供給源１０から入口配管３０、流入口２１０を介して、気液混合器１００の筐体２００内に水を供給して、気液混合器１００内の空気を排出させる。気液混合入口部１０１は外部部雰囲気に連通しているため、筐体２００内の空気を抜きながら水が筐体２００内に供給される。エア抜き配管１５１を介して少量の水が排出された段階でエア抜きを終了する。その後、水の供給源１０から入口配管３０、流入口２１０を介して、気液混合器１００の筐体２００内に水を供給すると共にオゾナイザ２０からオゾンガス出口２１、出口配管２１Ａ、入口配管３０、流入口２１０を介して、気液混合器１００の筐体２００内にオゾンガスを供給する。この結果、０．６ L/min のオゾン及び酸素の混合ガスと１００L/min の水を供給し始めてから５分以内という短時間で、オゾン溶存濃度が一定となる。

【0159】

（ストレーナの効果）

【0160】

ストレーナ８０の効果について以下説明する。

【0161】

大流量の水道水、例えば水道水が９０ L/min程度以上の流量で入口配管３０を流れると、管壁から鉄錆が剥がれることがある。

【0162】

入口配管３０にストレーナ８０が設置されているため、たとえ入口配管３０の管壁から鉄錆が剥がれることがあったとしても入口配管３０中の鉄錆がストレーナ８０で捕捉され、鉄錆が気液混合器１００内に入り込むことがない。このため鉄錆が仕切部材１１０のメッシュに詰まり、気液混合器１００の溶解効率が低下してしまうことを抑制することができる。

【0163】

（出口配管を筐体よりも高くした効果）

【0164】

出口配管４０の全部または一部の箇所４０Ａが筐体２００の上端よりも高い位置に配置されている効果について以下説明する。

【0165】

仮に、出口配管４０の全部が筐体２００の上端よりも低い位置を配置されている状態で大型の気液混合器１００に低水量を供給する運転を行うと、水が筐体２００の壁付近を流れてしまい偏流が生じてしまう。この結果、オゾンの溶解性能が低下してしまうことになる。

【0166】

これに対して出口配管４０の全部または一部の箇所４０Ａが筐体２００の上端よりも高い位置に配置された状態にすると、大型の気液混合器１００に低水量を供給する運転を行ったとしても、水が筐体２００の壁付近及び中央の両方を均一な流量で流れ偏流が抑制される。この結果、オゾンの溶解性能の低下が抑制される。また気液混合器１００の筐体２００内の空気が迅速に抜かれる。この結果、運転開始からオゾン溶存濃度が一定になるまでの時間が短縮される。

【0167】

（筐体の流入口を上に配置した効果）

【0168】

実施形態では、流入口２１０が筐体２００の上方に配置されると共に流出口２２０が筐体２００の下方に配置されている。

【0169】

実験を行った結果、流入口２１０を筐体２００の上方に配置して、筐体２００の上方から下方に流体を流す配置構成の方が、流入口２１０を筐体２００の下方に配置して、筐体２００の下方から上方に流体を流す配置構成の方よりも効率的にオゾンガスを水中に溶解できることがわかった。これは邪魔板１４０の設置の有無によらず同様である。その理由は、流体を筐体２００の下方から上方へ流すと、気泡が水と共に、ガス溜まり（気泡溜まり）となっている箇所から押し出されてしまうためである。

【0170】

（過酸化水素供給部又は光反応部の効果）

【0171】

過酸化水素供給部５０又は光反応部６０をシステムに付加することにより、オゾンと過酸化水素が共存した促進酸化水を生成するシステムとすることができる。

【0172】

（実施例２）

【0173】

気液混合器１００で、１００L/min の水道水に、１．０５ L/min のオゾンガスを溶解して、２．０mg/Lの溶存オゾン濃度のオゾン水を生成した。

【0174】

気液混合器１００の流出口２２０から流出され出口配管４０を流れるオゾン水に、過酸化水素供給部５０から、７０mg/L の濃度の過酸化水素を０．６８L/minの流量で添加した。

【0175】

この結果、 酸化水素供給部５０の下流の出口配管４０に、０．５ mg/Lの濃度の過酸化水素が含まれた促進酸化水を流出させることができた。

【0176】

促進酸化水中の溶存オゾンの吸収スペクトルを示すグラフを図６に示す。図６の横軸は波長（nm）で、縦軸は、吸収スペクトルの強度である。

【0177】

促進酸化水中の溶存オゾンの吸収スペクトルの強度から溶存オゾン濃度を計測したところ、溶存オゾン濃度は１．３９mg/Lであった。溶存オゾン濃度が、過酸化水素供給部５０の上流側の２．０mg/Lから、過酸化水素供給部５０の下流側の１．３９mg/Lまで低下しており、過酸化水素の添加によりＯＨラジカルを生成する反応が進行していることが確認された。

【0178】

実施形態では、機能水として、オゾン水又はオゾンと過酸化水素が共存する促進酸化水を想定したが、実施形態のシステム、気液混合装置、気液混合器は、酸素水、水素水を製造する場合に同様にして適用することができる。

【0179】

また、実施形態のシステム、気液混合装置、気液混合器は、機能水を製造する場合に限定されるわけではなく、以下の各用途に同様にして適用することができる。

【0180】

・排ガスの吸収、除去の用途

【0181】

排ガスと水やアミン水溶液を混合させてガスを吸収、除去する用途に適用することができる。

【0182】

排ガス中に含まれるオゾンO₃、硫化水素H₂S、硫黄酸化物SOｘ、窒素酸化物NOｘ、アンモニアNH₃等の有害ガスを水やアミン水溶液に吸収させることで、有害ガス成分を除去して大気に排出することが可能となる。またアミン水溶液を用いることにより二酸化炭素CO₂の吸収も可能であり、地球温暖化を抑制する技術としても有効である。

【0183】

・排水の浄化の用途

【0184】

排水とオゾンガスを混合させて排水を浄化する用途に適用することができる。

【0185】

工場等から出る排水にオゾンガス又はオゾンと過酸化水素を添加して気液混合器１００に流すことにより、促進酸化プロセス（酸化プロセスAOP）によって排水を浄化することができる。

【0186】

例えば、気液混合器１００の流入口２１０の前の入口配管３０内で、排水に過酸化水素を注入しておき、気液混合器１００内で、排水にオゾンガスを溶かしながら促進酸化プロセスを進行させて排水を浄化する構成とする。

【0187】

・水槽での養鰻や養殖の用途

【0188】

例えば酸素ボンベの酸素ガスあるいはPSAによって生成した酸素富化ガスを気液混合器１００で淡水あるいは海水に溶解させて、酸素富化水を製造する。製造された酸素富化水は養鰻や養殖のための水槽に供給される。

【0189】

・炭酸ガスを飲料水に溶解する用途

【0190】

炭酸ガスと飲料水を混合させて、ビール、コーラ等の炭酸飲料を製造する用途に適用することができる。気液混合器１００に、加圧の機能を付加することで実現可能である。

【0191】

また、実施形態の気液混合器１００を用いて、アミン溶液や膜分離等で濃縮された大気中の二酸化炭素を含んだガスと水を混合して炭酸水を生成し、この炭酸水を、ボロンドープダイアモンド触媒電極を含んで構成される水電解装置へ送り、炭酸水を水電解することにより陰極で一酸化炭素と水素を含んだ混合ガス、ギ酸、シュウ酸などの有機化合物等を生成することも可能である。

【0192】

（第２実施形態）

【0193】

図７は、図１に対応する図で、第２実施形態の気液混合装置１を用いた機能水製造システムを示す。

【0194】

図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、図２に対応する図で、第２実施形態の気液混合器１００の構成例を示す断面図である。

【0195】

図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃに示す気液混合器１００は、図２に示す気液混合器１００に替えて、図１に示す第１実施形態の機能水製造システムの一部を変更した図７に示す第２実施形態の機能水製造システムに組み込むことができる。

【0196】

以下の図７、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃの説明では、図１、図２、図３と異なる構成要素について説明し、第１実施形態と重複する構成要素について適宜説明を省略する。図７、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃにおいて、図１、図２と同一の機能の構成要素については同一の符号を付与して同一の機能を有するものとして適宜重複した説明を省略する。

【0197】

図７、図８Ａに示すように第２実施形態の気液混合器１００は、液体と気体の流入口がそれぞれ独立して設けられている。すなわち液体の第１流入口２１０Ａが軸方向の一端部に形成され、第１流入口２１０Ａとは別に気体の第２流入口１５０Ａが軸方向の一端部に形成されている。

【0198】

第１流入口２１０Ａには、液体として例えば水が流入される。第２流入口１５０Ａには、気体として例えばオゾンが流入される。

【0199】

図２におけるエア抜き孔１５０は、第２流入口１５０Ａとして用いられる。したがって第２流入口１５０Ａは、筐体２００内のエアを抜くエア抜き孔として機能すると共に筐体２００内に気体として例えばオゾンを流入する流入口として機能する。

【0200】

第２流入口１５０Ａは、筐体２００の上板部材２３０に形成されている。第２流入口１５０Ａは、壁部材としての上板部材２３０を貫通するように形成されている

【0201】

第２流入口１５０Ａは、エア抜き配管１５１を介して外部雰囲気に連通している。エア抜き配管１５１には、エア抜き孔１５０の開閉の調整が行われるエア抜き弁１６０が設けられている。

【0202】

エア抜き配管１５１には、オゾンガスの出口配管２１Ａが連通している。出口配管２１Ａには、開閉弁２１Ｃが設けられている。

【0203】

（オゾンガス流入時）

【0204】

オゾンガス流入時にはエア抜き弁１６０が閉じられ、開閉弁２１Ｃが開かれる。

【0205】

水の供給源１０から原料水が吐出されると、原料水は入口配管３０に供給される。オゾナイザ２０で、気体としての酸素を含むオゾンガス（以下、単にオゾンガスと称する）が生成されると、オゾンガスはオゾンガス出口２１、出口配管２１Ａを介してエア抜き配管１５１に供給される。このため液体としての水を含む流体は入口配管３０を介して気液混合器１００の第１流入口２１０Ａに流入されると共に、オゾンガスはエア抜き配管１５１を介して気液混合器１００の第２流入口１５０Ａに流入される。

【0206】

第１流入口２１０Ａに流入された液体としての水は、邪魔板１４０の板面の内側から外周方向に向かう径方向に沿って流れ、板面の外周から図８Ａ中下方に落下する。液体としての水は、仕切部材１１０（例えば２枚のチタン（Ti）のメッシュ）の面に対して垂直方向に流れる。

【0207】

一方、第２流入口１５０Ａに流入されたオゾンガスは、水と分離した状態で仕切部材１１０（例えば２枚のチタン（Ti）のメッシュ）の面に対して垂直方向に流れる。

【0208】

このためオゾンガスは、気液混合器１００の軸方向に隣接する両仕切部材１１０、１１０間の空間部１３１でトラップされてガス溜まりが形成される。

【0209】

一方、気液混合器１００の仕切部材１１０を液体としての水が通過すると、液体としての水が開口１１０Ａ（例えばメッシュ孔）により微滴化（細分化）される。微滴化（細分化）され、気液接触面積が大きくなった液体としての水が、オゾンガスのガス溜まりの中を流れることにより、液体としての水がオゾンガスを効率良く吸収する。

【0210】

複数の仕切部材１１０それぞれを液体としての水が通過する毎に液体としての水へのオゾンガスの吸収が行われ、オゾンガスと水との混合が促進され、高効率にオゾンガスが水に溶解する。

【0211】

高効率にオゾンガスが溶解されたオゾン水は、気液混合器１００の気液混合出口部１０２、流出口２２０を介して出口配管４０に流出される。

【0212】

（エア抜き時）

【0213】

気液混合器１００の運転開始時などのエア抜き時にはエア抜き弁１６０が開かれ、開閉弁２１Ｃが閉じられる。

【0214】

これにより気液混合入口部１０１は、第２流入口１５０Ａ、エア抜き配管１５１を介して外部雰囲気に連通する。つぎに、水の供給源１０から入口配管３０、第１流入口２１０Ａを介して、気液混合器１００の筐体２００内に水を供給して、気液混合器１００内の空気を排出させる。気液混合入口部１０１は外部雰囲気に連通しているため、筐体２００内の空気を抜きながら水が筐体２００内に供給される。エア抜き配管１５１を介して少量の水が排出された段階でエア抜きを終了する。

【0215】

その後、オゾンガスを気液混合器１００内に導入するためエア抜き弁１６０が閉じられ、開閉弁２１Ｃが開かれる。水の供給源１０から入口配管３０、第１流入口２１０Ａを介して、気液混合器１００の筐体２００内に水を供給すると共にオゾナイザ２０からオゾンガス出口２１、出口配管２１Ａ、エア抜き配管１５１、第２流入口１５０Ａを介して、気液混合器１００の筐体２００内にオゾンガスを供給する。この結果、０．６ L/min のオゾン及び酸素の混合ガスと１００L/min の水を供給し始めてから５分以内という短時間で、オゾン溶存濃度が一定となる。

【0216】

なお、筐体２００内の圧力を高圧、例えば２気圧以上に加圧して加圧溶解させたい場合には、オゾナイザ２０で発生したオゾンガスをコンプレッサで加圧してエア抜き配管１５１に吐出すればよい。これにより例えば２気圧以上に加圧されたオゾンガスを、エア抜き配管１５１、第２流入口１５０Ａを介して気液混合器１００の筐体２００内に供給することができる。

【0217】

なお、第１実施形態においても同様に、筐体２００内に例えば２気圧以上の高圧の水とオゾンガスからなる流体を供給させたい場合には、入口配管３０のうち出口配管２１Ａの連通箇所よりも下流に水加圧用ポンプの吸引口を連通させるように構成すればよい。上記水加圧用ポンプの吐出口から高圧の水とオゾンガスからなる流体が吐出され、高圧の水とオゾンガスからなる流体を、流入口２１０を介して気液混合器１００の筐体２００内に供給することができる。

【0218】

なお図８Ａにおいて第２流入口１５０Ａを、液体としての水を流入させる流入口としてのみ機能させ、エア抜き孔として機能させない実施も可能である。

【0219】

図８Ｂに示すように、第２流入口１５０Ａを筐体２００の軸方向の一端部側の側壁２５３に設けてもよい。第２流入口１５０Ａは、筐体２００の側壁２５３を貫通する孔として設けられる。図８Ｂは、図８Ａの実施例と同様に第２流入口１５０Ａをエア抜き孔としても機能させる実施例を示しているが、第２流入口１５０Ａを、流入口として機能させ、エア抜き孔１５０を第２流入口１５０Ａとは別に設ける実施も可能である。

【0220】

図８Ｃに示すように、図８Ｂの実施例と同様に第２流入口１５０Ａを筐体２００の軸方向の一端部側の側壁２５３に設け、更に第２流入口１５０Ａに連通する筐体内配管１５２を、筐体２００内に延設してもよい。第２流入口１５０Ａは、筐体２００の側壁２５３を貫通する孔として設けられる。筐体内配管１５２の先端開口１５２Ａは、筐体２００の中心又は略中心に位置されるよう配置される。

【0221】

図８Ｃは、図８Ａ、図８Ｂの実施例と同様に第２流入口１５０Ａをエア抜き孔としても機能させる実施例を示しているが、第２流入口１５０Ａを、流入口として機能させ、エア抜き孔１５０を第２流入口１５０Ａとは別に設ける実施も可能である。

【0222】

（渦発生抑制部材）

【0223】

気液混合器１００には、渦発生抑制部材３００が設けられている。渦発生抑制部材３００は、流体が流出口２２０に流れる際に発生する渦を抑制して、これによって筐体２００内の流体の流速を遅くして偏流を抑制するために設けられる。

【0224】

図９は、渦発生抑制部材３００を斜視図で示す。

【0225】

渦発生抑制部材３００は、筐体２００内にあって流出口２２０の周囲の床面２２０Ａに設けられた複数の脚部材３１０と当該複数の脚部材３１０によって支持される板部材３２０とから構成されている。脚部材３１０は板状部材で構成されており、脚部材３１０の幅方向３１０Ａが流出口中心２２０Ｃと外方を結ぶ半径方向Ｒに一致するように脚部材３１０が床面２２０Ａに配置されている。

【0226】

複数の脚部材３１０と板部材３２０は、床面２２０Ａと、流出口２２０の周方向に隣接する両脚部材３１０、３１０と板部材３２０によって仕切られる空間３００Ａによって外方から流出口２２０に向かう流体の流れを形成する。この結果、流体が流出口２２０に流れ込む際に発生し得る渦の発生を抑制することができる。これにより筐体２００内の流体の流速を渦発生抑制部材３００が設けられていない場合と比較して遅くすることができる。このためガスの溶解効率が渦発生抑制部材３００を設けていない場合と比較して向上する。実験結果については後述する。

【0227】

なお、図９に例示する渦発生抑制部材３００は、複数の板状の脚部材３１０によって支持される板部材３２０を設けた構成としている。しかし、この板部材３２０を省略して複数（例えば４本）の立設した板状の脚部材３１０を設けるだけで渦発生抑制部材３００を構成してもよい。すなわち渦発生抑制部材３００としては、少なくとも複数（例えば４本）の立設した板状の脚部材３１０を含んで構成されていればよい。また、脚部材３１０を板状ではなく細い棒状にして上部の板部材３２０を支えるように構成してもよい。なお、上部の板部材３２０は円形であることが好ましいが、渦が直接流出口２２０に達することを阻止出来ればよく上部の板部材３２０を角状の板で構成してもよい。

【0228】

（傾斜抑制部材）

【0229】

気液混合器１００には、傾斜抑制部材４００が設けられている。傾斜抑制部材４００は、第１流入口２１０Ａに流入される液体によって仕切部材１１０又は保持部材１３０又は支持部材１２０が傾斜することを抑制するために設けられる。

【0230】

図１０Ａは、傾斜抑制部材４００を斜視図で示す。

【0231】

傾斜抑制部材４００は、内壁固定部材４１０と、押さえ部材４２０から構成されている。内壁固定部材４１０と、押さえ部材４２０は一体に形成されている。

【0232】

内壁固定部材４１０は、第１流入口２１０Ａと、最も上流位置になる仕切部材１１０又は最も上流位置になる保持部材１３０との間の筐体２００の内壁面２００Ａに固定して設けられる。

【0233】

内壁固定部材４１０は、筐体２００の内径とほぼ同じ直径ＯＤの円形状の帯板部材４１１で構成されている。帯板部材４１１は、周方向両端部４１２Ａ、４１２Ｂ間に距離ＬＥの間隙を有している。帯板部材４１１は、直径ＯＤ方向に拡径及び縮径が可能な可撓性を有し、大流量の水流によって変形しない材質、厚さの材料で形成されている。

【0234】

帯板部材４１１の外周面４１１Ａは、筐体２００の内壁面２００Ａに当接される。帯板部材４１１の一方の周方向端部４１２Ａと他方の周方向端部４１２Ｂはそれぞれ、帯板部材４１１の周方向の各端面を内周面４１１Ｂ側に折り返すことで形成される。折り返し部４１３Ａ、４１３Ｂにはそれぞれ、雄ネジ４３０（例えばＭ４）が挿通されるスルーホール４１４Ａ、４１４Ｂが形成されている。折り返し部４１３Ａ、４１３Ｂ間に、間隙調整用ナット４３１を介在させて折り返し部４１３Ａ、４１３Ｂ間を拡長させると共に、折り返し部４１３Ａ、４１３Ｂ同士を、雄ネジ４３０と固定用ナット４３２で締結することで、帯板部材４１１を筐体２００の内壁面２００Ａに固定することができる。

【0235】

押さえ部材４２０は、最も上流位置になる仕切部材１１０又は最も上流位置になる保持部材１３０に当接して当該仕切部材１１０又は保持部材１３０を押さえるための部材である。

【0236】

押さえ部材４２０は、複数（例えば６つ）の爪４２１で構成されている。押さえ部材４２０は、帯板部材４１１の下方に形成された複数の凸面を、内周面４１１Ｂ側に水平になるように折り返すことで形成される。複数の爪４２１は、その押さえ面が最も上流位置になる仕切部材１１０又は最も上流位置になる保持部材１３０に当接し、かつ流体の流れを阻害しない大きさに形成されている。

【0237】

傾斜抑制部材４００を設けていない場合には、気液混合装置１の運転中に保持部材１３０が筐体２００の内壁面２００Ａから外れ浮き上がり、これに伴い仕切部材１１０、支持部材１２０が傾斜するおそれがある。このため偏流が生じガスの溶解効率が低下するおそれがある。

【0238】

第２実施形態によれば、傾斜抑制部材４００を設けているため、たとえ大流量の水を第１流入口２１０Ａに流入させ、水が激しく仕切部材１１０、支持部材１２０に衝突したとしても、それらが振動して保持部材１３０が筐体２００の内壁面２００Ａから外れ浮き上がってしまうことを抑制することができる。

【0239】

（実施例３）

【0240】

図１１は、第２実施形態の実施例の気液混合器１００の酸素溶解効率の計測結果を比較例と対比して示す。図１１の横軸は水流量（L/min）を示し、縦軸は酸素溶解度（％）を示す。図１１は、液体と気体の流入口をそれぞれ第１流入口２１０Ａ、第２流入口１５０Ａとして独立して設けた実施例（図１１に実線で示す）と、同一の流入口２１０に液体と気体を流入させた比較例（図１１に破線で示す）を対比して示す。

【0241】

実施例には、内径８０ｍｍ、高さ２４０ｍｍ の筐体２００を含んで構成される中型の気液混合器１００を用いた。筐体２００の上部フランジに形成された第２流入口１５０Ａに酸素ガスを直接投入して酸素溶解度を計測した。この実験では、酸素ガスをマスフローコントローラで１L/min の流量に設定した。

【0242】

比較例には同じ大きさの筐体２００を含んで構成される中型の気液混合器１００を使用した。気液混合器１００の流入口２１０の上流の入口配管３０に水と酸素ガスとを混合して同じ酸素ガス流量１L/minで供給し、酸素溶解度を計測した。実施例と比較例の酸素溶解度を図１１に示す。

【0243】

図１１から、流入口２１０の上流で酸素を供給して水との気液混合状態で気液混合器１００に流入させた比較例よりも、別々の第１流入口２１０Ａ、第２流入口１５０Ａからそれぞれ水と酸素を気液混合器１００に流入させた実施例の方が、ガス溜りの形成状態が良好となり、酸素溶解効率が上昇していることが明らかである。特に、水の流量が２０L/min 以上の場合には、入口配管３０に酸素を供給して水に合流させると、酸素の気泡が水から分離することなくそのまま筐体２００を通り抜け流出口２２０に達することがある。すなわち筐体２００内での気液分離が進まず筐体２００内に酸素のガス溜まりを形成することなく酸素の気泡が水と共に流出口２２０から排出されてしまい、酸素の水への溶解効率が上昇しない。特に水の流量が大きい場合（筐体２００内の流速が大きい場合）、例えば２０L/min 以上の大流量の場合には、溶解効率の低下が顕著となる。このため特に２０L/min 以上の大流量の場合には、実施例のように別々の第１流入口２１０Ａ、第２流入口１５０Ａからそれぞれ水と酸素を気液混合器１００に流入させることが、気体の水への溶解効率を向上させる上で重要となる。実施例のように別々の第１流入口２１０Ａ、第２流入口１５０Ａからそれぞれ水と酸素を気液混合器１００に流入させた場合には、筐体２００内に酸素のガス溜まりを容易に形成することができる。このため、実施例によれば、たとえ大流量の水を筐体２００内に供給したとしてもガスの溶解効率が比較例に比べて低下することがない。

【0244】

（実施例４）

【0245】

図１２は、第２実施形態の実施例の気液混合器１００の筐体２００内の流体の流速の計測結果を比較例と対比して示す。図１２の横軸は水流量（L/min）を示し、縦軸は筐体内流速（ｃｍ/ｓ）を示す。

【0246】

図１２は、気液混合器１００の筐体２００内に渦発生抑制部材３００を設けた実施例（図１２に破線で示す）と、気液混合器１００の筐体２００内に渦発生抑制部材３００を設けない比較例（図１２に実線で示す）を対比して示す。

【0247】

実施例は内径２００ｍｍの筐体２００を含んで構成される大型の気液混合器１００を用いた。実施例では、円板型のボルテックスブレーカ（Vortex Breaker）と称される渦発生抑制部材３００を用いた。

【0248】

気液混合器１００の筐体２００の内径が大きくなると、コリオリ（Coriolis）の力によりの流出口２２０の付近に渦巻きが発生する。これは、風呂の湯を抜く時に残り湯の水深が下がると湯が渦を巻いて空気と共に排水口に引き込まれていくときの現象と同じである。大型の気液混合器１００でもこの現象が発生し、渦の中心部にガスが引き込まれ、水に溶解しないままガスが流出口２２０から流出され、ガスの溶解効率が低下するおそれがある。

【0249】

実施例では、この影響を最小化するために渦発生抑制部材３００に以下の諸元の円板型のボルテックスブレーカを用いた。

【0250】

・円形の板部材３２０の直径Φは、流出口２２０の内径の３倍程度

【0251】

・円板の板部材３２０の高さＨは、流出口２２０が形成された床面２２０Ａから１～３ｃｍ 程度

【0252】

図９に示すように筐体２００の底の床面２２０Ａから２．５ｃｍ（脚部３１０の高さＨに相当）だけ上方の位置に直径Φが ７.５ｃｍ、厚さ１ｍｍ の円形状の板部材３２０が位置するように渦発生抑制部材３００を設置固定した。幅Ｗが２０ｍｍ、高さＨが２５ｍｍ、厚さが１ｍｍ の脚部材３１０を、流出口２２０の周囲に４枚、等間隔に設置し、板部材３２０を支持固定した。脚部材３１０と板部材３２０の材質は、例えばアクリル製である。

【0253】

なお、実験では気液混合器１００内の水の滞留時間、すなわち第１流入口２１０Ａに水が流入してから流出口２２０より水が排出されるまでの時間を濁度で確認するために、気体の代わりに牛乳を使用した。

【0254】

この大型の気液混合器１００に水を流し、上部の第２流入口１５０Ａから牛乳を注入した。牛乳を注入してから流出口２２０から牛乳が出始めるまでの排出時間を計測した。流出口２２０に流体が流れ込む際に渦巻きが発生すると、水の一部は短時間で流出口２２０から排出されてしまう。しかし渦発生抑制部材３００によって渦巻きの発生あるいは渦の回転強度が抑制されれば、気体とみなされる牛乳の排出時間が長くなる。排出時間を測定することでコリオリ（Coriolis）の力の抑制効果を評価できる。すなわち気体とみなされる牛乳の排出時間が長いほど気液混合器１００の気液混合効率が高くなる。

【0255】

気体とみなされる牛乳の排出開始までの時間は、濁度計（Hanna社、ポータブル多項目水質測定器GPS濁度キット、HI9829-11041）を用いて計測した。

【0256】

牛乳の排出開始までの所要時間と水流量から筐体２００内の水の流速（ｃｍ/ｓ）を計算することができる。渦発生抑制部材３００は、渦巻の流線に乗って速く排出されてしまうことがおそれがある水の流速を減じて、筐体２００内における水の滞留時間を長くすることを目的とする。このため排出時間で評価するより流速で評価する方が渦発生抑制部材３００の効果を認識しやすい。このような理由で実験結果を水の流量と筐体２００内における流体の流速の関係を計測して渦発生抑制部材３００の効果を評価した。

【0257】

図１２から、渦発生抑制部材３００を設置した実施例は、渦発生抑制部材３００を設置していない比較例に比べて、筐体内流速が小さくなり、筐体２００内に水がより長い時間留まっていることがわかる。このため実施例によれば比較例に比べて気液接触時間が増加し、ガスの溶解効率が向上する。

【0258】

（実施例５）

【0259】

図１０Ａに示す傾斜抑制部材４００の実施例の諸元を以下に示す。

【0260】

・内壁固定部材４１０の直径ＯＤ：２００ｍｍ（筐体２００の内径２００ｍｍ）

【0261】

・帯板部材４１１の幅ＷＡ：１５ｍｍ

【0262】

・帯板部材４１１の折り返し部４１３Ａ、４１３Ｂ間の距離ＬＥ：１５ｍｍ

【0263】

・帯板部材４１１の折り返し部４１３Ａ、４１３Ｂの折り返し長さＬＡ：１５ｍｍ

【0264】

・爪４２１の数：６

【0265】

・爪４２１の幅ＷＴ：１０ｍｍ

【0266】

・爪４２１の長さＬＴ：８ｍｍ

【0267】

・雄ネジ４３０：Ｍ４ネジ

【0268】

・間隙調整用ナット４３１、固定用ナット４３２：Ｍ４ナット

【0269】

・スルーホール４１４Ａ、４１４Ｂの直径：４ｍｍ（Ｍ４相当）

【0270】

・内壁固定部材４１０と押さえ部材４２０の材質：ＳＵＳ

【0271】

上記諸元の傾斜抑制部材４００が取り付けられた気液混合器１００（実施例）と傾斜抑制部材４００が取り付けられていない気液混合器１００（比較例）を用いて大流量の水を流入させて各部の振動状態、浮き上がり状態を対比する実験を行った。大流量の水を流入させたときの仕切部材１１０、支持部材１２０の振動状態、保持部材１３０の浮き上がりの状態を観察した。この結果、実施例は、比較例と比べて切部材１１０、支持部材１２０の振動、保持部材１３０の浮き上がりが抑制されているのが確認された。なお、保持部材１３０の材質がテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂、プラスチック、金属等いかなるものであっても傾斜抑制部材４００は比較例と比べて有効である。

【0272】

なお図１０Ａに示す傾斜抑制部材４００の構成例、実施例に示した諸元はあくまで一例であり、各種の変形例が可能である。例えば押さえ部材４２０を、複数の爪４２１で構成する代わりに、図１０Ｂに示すように押さえ部材４２０を一体の環状の部材４２０Ａで形成する実施も可能である。

【0273】

（実施例６）

【0274】

以下、光反応部６０が設けられた気液混合装置１の実施例６について説明する。

【0275】

実施例６は、上述した第１実施形態と組み合わせてもよく、第２実施形態と組合せてもよい。以下では第１実施形態と組み合わせた場合を例示すると共に実験結果について説明する。

【0276】

図１３は、実施例６の気液混合器１００の断面を示す図である。気液混合器１００のうち複数の仕切部材１１０、複数の支持部材１２０及び複数の保持部材１３０で構成された部分を本明細書において「気液混合部１００Ａ」と称する。複数の仕切部材１１０によって仕切られた空間部１３１の個数、つまり気液混合器１００の段数を５０段～６０段の間に設定した。各段に、０．５ｍｍ厚の材質ＳＵＳ３０４からなる1枚のエキスパンドメタル材で構成された支持部材１２０と、材質ＳＵＳからなる１００番の２枚のメッシュ材で構成された仕切部材１１０を用いた。

【0277】

筐体２００の内径２５０ＩＤを２００mm、円筒部２５０の長さ２５０Ｈを６００mmの寸法に設定して気液混合器１００を構成した。気液混合器１００の各部の寸法は下記のとおりである。

【0278】

・上板部材２３０の厚さ２３０ｔは、１５ｍｍ

【0279】

・円筒部２５０の上端部２５１の厚さ２５１ｔは、１０ｍｍ

【0280】

・円筒部２５０の長さ２５０Ｈは、６００ｍｍ

【0281】

・円筒部２５０の内径２５０ＩＤは、２００ｍｍ

【0282】

・円筒部２５０の外径２５０ＯＤは、２２０ｍｍ

【0283】

・円筒部２５０の壁の厚さ２５０ｔは、１０ｍｍ

【0284】

・円筒部２５０の下端部２５２の厚さ２５２ｔは、１０ｍｍ

【0285】

・下板部材２４０の厚さ２４０ｔは、１５ｍｍ

【0286】

・下板部材２４０の直径２４０ＯＤは、２８０ｍｍ

【0287】

筐体２００内の気液混合出口部１０２は、流出路２２１を介して流出口２２０に連通している。

【0288】

流出路２２１は下板部材２４０に形成されている。流出路２２１は、下流になるほど内径２２１ＩＤが徐々に小さくなる逆円錐形状に形成されている。

【0289】

水の供給源１０を水道の蛇口とし、水道の元圧で気液混合器１００に５０～１００ L/minの流量を供給した。なお、水道の元圧で気液混合器１００に１２０ L/minの流量の水を供給した。

【0290】

気液混合器１００は、気液混合部１００Ａでオゾンと水を混合してオゾンを含むオゾン水を流出口２２０から流出する。

【0291】

図１４は、実施例６の光反応部６０の断面を示す。

【0292】

光反応部６０は、出口配管４０の途中に設けられている。光反応部６０は、流出口２２０に連通し、オゾン水を通過又は貯留させる。

【0293】

光反応部６０の筐体６１は、円筒形状に形成されており、オゾン水を通過又は貯留させるための所定の容積６１Ｖを有している。筐体６１には、紫外線光源７０が設けられている。紫外線光源７０は筐体６１の外部に設けられた電源７１から供給される電力によって紫外線を発振する。紫外線光源７０には、２００nm～３００nmの波長の光を発振する低圧水銀ランプを用いた。なお低圧水銀ランプの代わりに紫外線発光ダイオード（UV-LED）を用いてもよい。紫外線発光ダイオード（UV-LED）は深紫外線発光ダイオード（DUV-LED）を含む。

【0294】

光反応部６０の各部の寸法を含む諸元は下記のとおりである。

【0295】

・筐体６１の内径６１ＩＤは、１４ｃｍ

【0296】

・筐体６１の円筒部の長さ６１Ｈは、４９．５ｃｍ

【0297】

・筐体６１の低圧水銀ランプを除いた容積６１Ｖは、６．７Ｌ

【0298】

・低圧水銀ランプの長さ７０Ｌは、７２ｃｍ

【0299】

・低圧水銀ランプの表面積７０Ｓは、３６２ｃｍ2

【0300】

・低圧水銀ランプの発振波長は、２５４nm

【0301】

・低圧水銀ランプの光照射強度は、２～３ｍＷ/ｃｍ2

【0302】

・低圧水銀ランプの光の出力は、約１Ｗ

【0303】

図１５は、実施例６の気液混合装置１の全体構成を示す図である。以下に実験条件、実験結果を示す。

【0304】

（実験条件）

【0305】

上述したように水道水を原料水として用い、オゾナイザ２０にはエコデザイン社製の型番ＬＯＧ-ＬＣ４０Ｇの放電式オゾナイザを使用した。下記表１に示すとおり気液混合器１００に供給する水流量は５０L/minであり、オゾナイザ２０に供給する原料酸素流量は４００mL/minであり、供給する水の水温は１６．３℃である。オゾナイザ２０から酸素とオゾンを含有したオゾンガスが吐出される。このオゾンガス中のオゾン濃度は１０vol％程度である。

【0306】

【表1】

（実験結果）

【0307】

下記表２のとおり、気液混合器１００で、オゾン濃度が１．６５mg/L のオゾン水を生成した。すなわち光反応前のオゾン水中のオゾン濃度は、１．６５mg/Lであった。このオゾン水を光反応部６０に通過させることにより０．８２mg/L の溶存オゾンと０．４４mg/Lの過酸化水素を含有した促進酸化水を生成することができた。すなわち光反応後の促進酸化水中のオゾン濃度は０．８２mg/Lであり、光反応後の促進酸化水中の過酸化水素濃度は０．４４mg/Lであった。

【0308】

【表2】

図１６は、表２に示す溶存オゾン濃度の定量に用いた吸収スペクトルを示す。吸収スペクトルは、光路長が１０ｃｍの分光セルを用いて計測した。

【0309】

図１６は、光反応前のオゾン水中の溶存オゾンの吸収スペクトルと光反応後の促進酸化水中の溶存オゾンの吸収スペクトルを対比して示す。図１６の横軸は波長（nm）で、縦軸は、吸光度、つまり吸収スペクトルの強度である。図１６に示す破線は光反応前のオゾン水中の溶存オゾンの吸収スペクトルであり、実線は光反応後の促進酸化水中の溶存オゾンの吸収スペクトルである。吸収スペクトルの強度は、光反応前の強度に比べて光反応後の強度の方が低くなっている。すなわち光反応部６０における光反応によってＯＨラジカルを生成する反応が進行しオゾンが過酸化水素に効率良く転化していることが確認された。しかも気相オゾンは全く生成しないことが確認された。

【0310】

また、光反応部６０の性能は、分解したオゾンの何％を過酸化水素に転化できるか、すなわち、以下の式で示される過酸化水素生成の量子収率で決まる。ここで、ΔＯ3とΔＨ2Ｏ2は、それぞれ光反応によって消失したオゾンと発生した過酸化水素のモル濃度 [mol/L] を示す。

【0311】

【数1】

【0312】

表２に示すオゾンの分解率と過酸化水素濃度から求めた過酸化水素生成の光量子収率は７５％であった。この実施例から光量子収率が高く、紫外線光源７０としての低圧水銀ランプから出力される光子が有効に過酸化水素生成に使用されていると判断することができる。

【0313】

実施例６の光反応部６０については種々の変形が可能である。光反応部６０の筐体６１の内壁に例えば材質がアルミニウムの反射板を取り付けて紫外線光源７０から出射されるＵＶ光を反射させるように構成してもよい。これにより紫外線光源７０から出射されるＵＶ光を過酸化水素生成に有効に利用することができ、光量子収率を更に高めることができる。

【0314】

また筐体６１のオゾン水を乱流にするよう攪拌する撹拌器や流路断面積を小さくするためのバッフルを設けてもよい。これにより筐体６１のオゾン水に対してＵＶ光が均一に照射され、光量子収率を更に高めることができる。

【0315】

なお紫外線光源７０を低圧水銀ランプとする代わりに紫外線発光ダイオード（UV-LED）（深紫外線発光ダイオード（DUV-LED）を含む）を用いた場合には、低圧水銀ランプに比べて光強度が安定するまでの時間を短縮することができる。また紫外線光源７０を低圧水銀ランプとする代わりに紫外線発光ダイオード（UV-LED）（深紫外線発光ダイオード（DUV-LED）を含む）を用いた場合には、低圧水銀ランプに比べて光強度の調整が容易となりオゾン分解率の調整を容易に行うことができる。

【0316】

（実施例７）

【0317】

以下、光反応部６０が設けられた気液混合装置１の実施例７について説明する。

【0318】

実施例７は、上述した第１実施形態と組み合わせてもよく、第２実施形態と組合せてもよい。以下では第１実施形態と組み合わせた場合を例示すると共に実験結果について説明する。

【0319】

図１７は、実施例７の気液混合器１００の断面を示す図である。

【0320】

実施例７の気液混合装置１では、光反応部６０が気液混合器１００の筐体２００内に設けられる。

【0321】

気液混合器１００の筐体２００内の気液混合部１００Ａでオゾンと水が混合される。

【0322】

筐体２００内の気液混合部１００Ａと流出口２２０の間の空間、つまり気液混合出口部１０２には、紫外線光源７０が設けられている。紫外線光源７０には、深紫外線発光ダイオード（DUV-LED）を用いることができる。深紫外線発光ダイオード（DUV-LED）の光の出力は、例えば１２Ｗである。

【0323】

実施例７の気液混合器１００の各部の寸法は、円筒部２５０の長さ２５０Ｈを除き実施例７の気液混合器１００の各部の寸法と同じ大きさにすることができる。円筒部２５０の長さ２５０Ｈは、気液混合出口部１０２に紫外線光源７０を配置するのに適した大きさに設定することが望ましい。例えば実施例７の気液混合器１００の円筒部２５０の長さ２５０Ｈを７００ｍｍに設定することができる。

【0324】

なお、実施例７において、紫外線光源７０を深紫外線発光ダイオード（DUV-LED）とする代わりに低圧水銀ランプを用いてもよい。

【0325】

更に実施例６、実施例７において、紫外線光源７０は、高圧水銀ランプとしてもよく、紫外線レーザーダイオードを使用してもよい。

【0326】

２０２１年１月２２日に出願された日本国特許出願２０２１－００９０８７の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。

【0327】

本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

【符号の説明】

【0328】

１ 気液混合装置
１００ 気液混合器
２００ 筐体
２１０ 流入口
２２０ 流出口
１１０ 仕切部材
１２０ 支持部材
１３０ 保持部材
２１０Ａ 第１流入口
１５０Ａ 第２流入口
３００ 渦発生抑制部材
４００ 傾斜抑制部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】