氣體溶解裝置的製作方法

2023-07-04 20:28:06 1

專利名稱：氣體溶解裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體溶解裝置，可用於例如，在浴缸中產生細微氣泡、為 水產養殖供氧、淨化池塘或沼澤中的水質(浮泥)等。
背景技術：
常見的氣體溶解裝置包括一個氣體溶解池，在池中注入氣體和液體的混合 流體進行攪拌，以使氣體分散並溶解在液體中(例如，可參見日本專利特許公
開號2004-290803 )。這種傳統的氣體溶解裝置的氣體溶解池體積很大，佔用的 安裝空間也很大。因此，已提出了一種小型的氣體溶解裝置，該裝置不需要大 型的溶解池，降低了對空間的要求。該氣體溶解裝置利用一個存儲有氣體和液 體的管狀容器，然後在該管狀容器中注入氣體和液體的混合流體進行攪拌，以 使氣體分散並溶解在液體中。用於攪拌的流體從管狀容器底部的出口排出。
然而，具有上述管狀容器的氣體溶解裝置也存在不少問題。例如，若管狀 容器置於其長度方向與水平方向平行的位置，必然會使氣體和液體之間形成較 長的交界區，延伸至整個管狀容器，從而提供一個足夠大的區域以促進氣體溶 解在液體中。然而，管狀容器中存儲液體的液位較低，如大約只達到沿垂直於 管狀容器的長度方向截取所得的橫截面的半徑位置，以致於在氣體沒有充分地 分散及溶解在液體中或液體中存在大量大氣泡的情況下，氣液混合流體已從管 狀容器中排出。另一方面，若管狀容器置於其軸向與水平方向垂直的位置，氣 體和液體之間形成的交界區較小，最大約為沿垂直於管狀容器的長度方向截取 所得的橫截面區域；儘管這時管狀容器中的液位足以阻止，氣液混合流體在液 體中存在大量大氣泡的情況下從管狀容器中排出，但氣體在液體中的溶解效果 不佳。

發明內容
本發明的目的之一在於提供一種氣體溶解裝置，該氣體溶解裝置能夠在促 進氣體在液體中溶解的同時，避免氣液混合流體在液體中存在大量大氣泡的情況下從管狀容器中排出。
根據本發明的第一方面，利用如下氣體溶解裝置達到上述目的，該氣體溶 解裝置包括具有側壁且兩端密封的圓管狀容器，用於存儲氣體和液體；注入口，
用於將混合有氣體的液體的氣液混合流體注入管狀容器；以及液體出口，用於 將管狀容器中的液體向外排出；其中，所述管狀容器，置於傾斜位置，其中心 軸線傾斜於水平方向。所述管狀容器中的氣體和液體之間形成交界面，所述交 界面的中心點基本位於管狀容器的側壁長度方向的中心位置，在所述管狀容器 的內部空間中，所述交界面以上的部分為氣體存儲區，所述交界面及其以下的 部分為液體存儲區。所述注入口置於相同於或低於所述交界面的位置。所述液 體出口置於所述液體存儲區底部的附近。以及，將氣液混合流體注入所述管狀 容器，以對該氣液混合流體中及所述管狀容器中的氣體和液體進行攪拌，使得 氣體溶解在液體中。
本發明第一方面提供的氣體溶解裝置在管狀容器氣體和液體之間有足夠大 的交界面，促進氣體在液體中的溶解，並且液體具有足夠深的液位以避免液體 在其中存在大氣泡的情況下從液體出口排出。
優選的，當從垂直於管狀容器中心軸的橫剖面觀察時所述注入口置於管狀 容器的底部。通過氣液混合流體與側壁和交界面的碰撞對其進行攪拌，並將注 入流，作為注入的流體，對液體存儲區中的液體進行攪拌，以促進氣體在液體 中的溶解。
進一步，優選的，所述溶解裝置具有入口管，用於將氣液混合流體送入所 述管狀容器，所述入口管連接至所述注入口，並傾斜放置以靠近所述氣體存儲 區中管狀容器的端部，從而氣液混合流體能夠與氣體存儲區內表面中較廣的區 域進行碰撞，促進氣體在液體中的溶解。
進一步，優選的，當從垂直於管狀容器中心軸的橫剖面觀察時所述注入口 置於與管狀容器的底部有一定偏移的位置，。從注入口注入的氣液混合流體形成 渦流，沿著側壁內表面的一側朝向頂端移動，並與交界面猛烈碰撞，從而對流 體自身和液體存儲區中的液體都進行了有力地攪拌，促進了氣體在液體中的溶 解。進一步，優選的，所述氣體溶解裝置進一步包括杆狀構件，設置在管狀容 器的中心軸或附近，從至少與注入口相應的位置延伸到至少與液體出口相應的 位置。杆狀構件設置在易形成大氣泡的管狀容器的中心軸或附近，減少或消除 了大氣泡形成的空間。從而流體中的氣泡不易相互結合形成大氣泡或更大的氣 泡，避免了氣體和液體之間接觸區域的較少，並阻止了氣體在液體中溶解速度 的降低及流體在存在大氣泡的情況下從流體出口排出。
進一步，優選的，所述杆狀構件傾斜於所述管狀容器的中心軸，從而能夠 對管狀容器中心軸位置及其附近渦流中的氣液混合流體進行攪拌，避免了在中 心軸附近形成大氣泡。
進一步，優選的，所述杆狀構件由空心杆狀構件組成，所述空心杆狀構件 具有進氣口和出氣口，所述進氣口位於液體存儲區並與空心相通，所述出氣口 位於氣體存儲區並與空心相通。通過空心杆狀構件將液體中未溶解的大氣泡送
進一步，優選的，溶解裝置包含連接至注入口的入口管，用於將氣液混合 流體送入管狀容器，所述入口管具有直徑沿朝向所述注入口方向遞減的錐狀管 口，從而增大了從注入口注入的氣液混合流體的流量，以提高對氣體和液體的 攪拌效率，促進氣體在液體中的溶解。
根據本發明的第二方面，利用如下氣體溶解裝置達到上述目的， 一種氣體
溶解裝置，包括具有側壁且兩端密封的圓管狀容器，用於存儲氣體和液體； 注入口，用於將混合有氣體的液體的氣液混合流體注入管狀容器；以及液體出 口，用於將管狀容器中的液體向外排出，其中，所述管狀容器，置於傾斜位置， 其中心軸線傾斜於水平方向；所述管狀容器中的氣體和液體之間形成交界面， 其中心點基本位於管狀容器的側壁軸向的中心位置，在所述管狀容器的內部空 間中，所述交界面以上的部分為氣體存儲區，所述交界面及其以下的部分為液 體存儲區；所述注入口置於管狀容器的頂部，如垂直於管狀容器中心軸的橫剖 面所示；所述液體出口置於所述液體存儲區底部的附近；以及將氣液混合流體 注入所述管狀容器，以對該氣液混合流體中及所述管狀容器中的氣體和液體進 行攪拌，促進氣體在液體中的溶解。從注入口注入的氣液混合流體與注入口下方的交界面猛烈碰撞，對流體自身及液體存儲區中的液體都進行了有力的攪拌， 使得氣體溶解在液體中。


圖1為本發明實施例一提供的氣體溶解裝置的透視示意圖； 圖2為採用了氣體溶解裝置的浴缸系統示意圖3A為沿著經過圖1中的中心軸的平面的氣體溶解裝置的側截面示意圖3B為沿圖3A中C-C線的氣體溶解裝置的橫截面示意圖4為實施例一的改進實施方式一中提供的氣體溶解裝置側截面示意圖5A為實施例一的改進實施方式二中提供的氣體溶解裝置側截面示意圖5B為沿圖5A中C-C線的氣體溶解裝置的橫截面示意圖6A為實施例一的改進實施方式三中提供的氣體溶解裝置側截面示意圖6B為沿圖6A中D-D線的氣體溶解裝置的橫截面示意圖7為實施例一的改進實施方式四中提供的氣體溶解裝置側截面示意圖8為本發明實施例二提供的氣體溶解裝置的透視示意圖9A為沿經過圖8的中心軸L的平面的氣體溶解裝置的側截面示意圖9B為沿圖9A中C-C線的氣體溶解裝置的橫截面示意圖10為實施例二的改進實施方式一中提供的氣體溶解裝置橫截面示意圖IIA為實施例二的改進實施方式二中提供的氣體溶解裝置側截面示意圖IIB沿著圖11A中的C-C線的氣體溶解裝置的橫截面示意圖12為實施例二的改進實施方式三中提供的氣體溶解裝置側截面示意圖13為實施例二的改進實施方式四中提供的氣體溶解裝置側截面示意圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明優選的實施例進行描述。應當理解本發明的實施例 並沒有完全涵蓋和限制了本發明的保護範圍。應當注意到附圖中相同的附圖標 記指代相同的部件。 (實施例一)
參照圖1、圖2、圖3A及圖3B，下面以本發明實施例一中的氣體溶解裝1為例進行描述。圖1為氣體溶解裝置(以下簡稱溶解裝置)1的透視示意圖，
圖3A為沿著經過圖1中的中心軸L的平面的氣體溶解裝置的側截面示意圖，圖 3B為沿圖3A中C-C線的溶解裝置1的橫截面示意圖。另一方面，圖2為採用了 溶解裝置1的浴缸系統2的示意圖。可在溶解裝置1中注入氣體和液體的混合 流體(以下簡稱"流體")，將氣體分散和溶解在液體中，並將溶解有氣體的液 體向外排出。
溶解裝置1包含圓管狀容器15，該圓管狀容器15包含具有大致為圓形橫剖 面的圓柱狀側壁13,以及用來密封側壁13的長度方向(中心軸L方向)上的兩 端A和B的端壁14。圓管狀容器15置於傾斜的位置，其中心軸線L傾斜於水平 方向，或與水平方向M形成10至4O。的夾角^。上述為優選的角度取值範圍以達 到理想的效果，即在促進氣體在液體中溶解而避免流體從管狀容器15中排出的 同時，液體中中氣體是以大量未溶解的大氣泡的形式存在。應注意到只要傾斜
的位置有助於達到理想的效果，可以採用在上述角度取值範圍之外的角度。
管狀容器15中包含或存儲有氣體，如作為溶質的空氣，及液體，如作為溶 劑的水。任何其它適當的氣體和液體的組合也可被用作溶質與溶劑。在氣體和 液體之間形成一個交界面6，其中心點基本位於管狀容器15的側壁13長度方向 的中心位置。管狀容器15的內部空間中在交界面6以上的部分為氣體存儲區61， 交界面6及其以下的部分為液體存儲區62。在側壁13上部的內表面，靠近交界 面6或在交界面6之上的位置設置有氣體出口 18。
進一步，管狀容器15在側壁13上具有注入口 11，以向其中注入流體。由 圖3B中橫截面示意圖可看出，注入口 ll設置在側壁13或管狀容器15的底部， 相同於或低於交界面6的位置。考慮到氣體和液體攪拌的效率，優選的，注入 口 ll設置於低於交界面6的水平位置。注入管16連接至注入口 11，並沿著與 側壁13或管狀容器15的中心軸L垂直的方向延伸。為了排出管狀容器15中的 液體，在管狀容器15的側壁13上靠近液體存儲區62的底部進一步設置有液體 排出口 12,並且所述排出管17連接到排出口 12。
參照圖2對浴缸系統2進行描述。浴缸系統2中採用了溶解裝置1，包括浴 缸21;泵3，用於向浴缸21中汲取液體並將汲取的液體送入溶解裝置1;文氏管4，設置於溶解裝置1和浴缸21之間，用於釋放或降低來自於氣體溶解裝置
1中液體的壓力。泵3可以採用離心泵。泵3的泵入端通過管51與浴缸21的出 口 22相連，泵3的泵出端通過管52與溶解裝置1的注入口 11相連。另一方面， 溶解裝置1的液體出口 12通過管53與文氏管4的入口相連，文氏管4的出口 通過管54與浴缸21的入口 23相連。浴缸21的邊糹彖部24具有空氣吸入口 25。 空氣吸入口 25通過管55和管56連接至管52的中間點。在管55和管56的連 接處設置有止回閥57,用於阻止液體從管52流向空氣吸入口 25。
在浴缸系統2中，泵3從浴缸21的出口 22泵入浴缸21中的液體，將泵入 的液體通過管52送入溶解裝置1。同時，空氣通過空氣吸入口 25被吸入管52。 相應的，氣體和液體的混合流體從管52被注入溶解裝置1,以使氣體分散和溶 解在液體中。溶解有氣體的流體通過管52被送至文氏管4,以降低液體的壓力 (內部壓力)，從而當流體通過入口 2 3注入到浴缸21中的液體中時，混合在流 體中的氣體在液體中生成細微的氣泡。
下面對溶解裝置1的功能進行描述。在管狀容器15中，液體存儲區62和 氣體存儲區61分別出現有液體和氣體，流體通過注入口 11注入管狀容器15。 由上所述，注入口 11設置在側壁13中，相同於或低於交界面6的水平位置。 從而，來自注入口 11的流體，作為注入流，可被有力地注入管狀容器15而不 致於減速，並且與側壁13內表面的上部碰撞、回濺，形成渦流。然後，流體與 交界面6碰撞並在液體存儲區62與液體融合。
從流體與側壁13內表面的上部碰撞到流體與液體存儲區62中的液體融合 這段時間中，流體以液滴的形式在氣體存儲區61中短暫性地漂移。在這種短暫 性地漂移中，增大了流體的表面積，促進或加速了流體中氣體在液體中的溶解。 由於交界面6的中心基本位於管狀容器13的側壁13上長度方向的中心位置， 氣體存儲區61有足夠大的空間促進氣體的溶解。在從注入口 11注入流體的注 入到流體與液體的融合的過程中，流體被有力地進行了攪動以使氣體溶解在流 體中的液體中。另 一方面，流體存儲區62中的液體不但通過流體與液體的碰撞 被攪拌，而且:f皮通過由注入口 11向管狀容器15的流體的注入有力地進行了攪 拌。
9根據上述方法，在管狀容器15中存儲或出現的流體或液體中，氣體被分散 並溶解在流體中，並且，由於對流體自身的攪拌以及通過注入口 11將流體注入
管狀容器15的注入過程對管狀容器15中液體的攪拌以及流體和液體之間的碰 撞，促進了氣體在管狀容器15內流體和液體中的溶解。具體地說，是通過增大 氣泡與液體接觸的表面區域和抑制氣體和液體交界面6附近氣體的溶解度，來 促進氣體在液體中的溶解。
增大氣泡的表面區域是通過攪拌流體和液體實現的，因為對流體和液體的 攪拌會對流體和液體中的每個氣泡產生一個剪切力，以對氣泡(空氣)進行分
因為對液體的攪拌，均衡了液體中氣體的溶解度，這樣也就均衡抑制了由氣體 溶解在遠離交界面6的液體中造成的氣體在交界面6或靠近交界面6的液體上 部溶解度的增加，同時也均衡了氣體在液體下部的溶解度。
管狀容器15的液體存儲區62，存儲通過上述促進氣體在液體中溶解的方法 獲得的溶解有氣體的液體。液體存儲區62中的液體可能仍會存在許多未溶解的 氣泡。但這些氣泡幾乎未存在於液體存儲區62的底部或下部，而是大都存在於 液體存儲區62的上部區域。從而，通過液體出口 12和排出管17，溶解裝置1 將液體存儲區62底部溶解有氣體並不含大氣泡的液體排出管狀容器15(送入管 53 )。
根據本實施例，溶解裝置1的管狀容器15置於傾斜的位置，其中心軸L相 對於水平方向M傾斜。管狀容器15的傾斜姿態增加了管狀容器15中氣體和液 體之間的交界面6的區域，從而增加了液體和氣體混合好攪拌的效率，以達到 增強氣體在液體中的溶解的目的，同時，使其中的液體存儲區62保持足夠深的 液位以避免氣泡從管狀容器15中排出。
反之，如果管狀容器(15)置於長度方向與水平方向(M)平行的位置，液體存 儲區(62)中存儲液體的液位較低，如只達到管狀容器(15)橫截面的半徑位置。 儘管這時氣體和液體之間形成一個延伸至整個管狀容器(15)的交界區(6)，提供 了足夠的交界區(6)以促進氣體在液體中的溶解，然而氣液混合流體很可能就 在氣體沒有充分地分散及溶解在液體中，或液體中存在大量未溶解大氣泡的情況下，已從管狀容器(15)中排出。
另外，如果管狀容器(15)置於其長度方向與水平方向(M)垂直的位置， 氣體和液體之間形成的交界區(6)較小，最大約為管狀容器(15)的橫截面區 域；儘管這時液體存儲區(62)的液位足以阻止，氣液混合流體在液體中存在 大量大氣泡的情況下被排出，但氣體在液體中的混合和溶解效率較低。相比而 言，由上所述，本發明實施例一提供的管狀容器15具有傾斜姿態，交界區6足 夠大，液體存儲區62中的液位也足夠深，能夠提高流體混合和攪拌的效率，阻 止大氣泡被排出。進一步的，溶解裝置l結夠簡單，製造成本低廉；體積小， 對安裝空間要求低。
下面參照圖4至圖7對實施一中溶解裝置1的改進實施方式進行描述，其 中，圖4為改進實施方式一示意圖，圖5A和圖5B為改進實施方式二示意圖， 圖5C為改進實施方式二的再次改進實施方式示意圖，圖6A和圖6B為改進實施 方式三示意圖，圖7為改進實施方式四示意圖。下面主要對改進實施方式中與 基本實施方式不同的特徵進行描述。與圖3A相應，圖4為改進實施方式一提供 的溶解裝置la側截面示意圖。
參見圖4，溶解裝置la的入口管16a相連至注入口 11，傾斜於與管狀容器 15的側壁13垂直的方向，從而離管狀容器15中氣體存儲區61的端部A較近。 通過入口管16a由注入口 11，沿朝向管狀容器15的端部A而不是垂直於側壁 13的方向注入的流體，與側壁13內表面上部的相應區域碰撞，該區域位於入口 管16 (或其軸線)的延伸方向，與圖l及圖3A、 3B所示的實施例一中的基本實 施方式相比，更加接近於實施例一中溶解裝置1的端部A。
流體通過注入口 11注入溶解裝置la的管狀容器15，與側壁13內表面上位
於注入管16a延伸線方向的區域相碰撞及回賊。然後，流體與交界面6相碰撞，
與液體存儲區62中的液體融合。在從流體與側壁13內表面上部區域相碰撞到
流體與液體存儲區62中的液體相融合的這段時間中，與基本實施方式裡溶解裝
置1中的情況相似，流體以液滴的形式在氣體存儲區61中短暫性地漂移。改進
實施方式一中，溶解裝置la中的入口管16a傾斜於垂直側壁13的方向，從而
使溶解裝置la中流體與側壁13內表面上部相碰撞的區域，大於溶解裝置1中的相應區域。與溶解裝置1中的情況相比，液滴在溶解裝置la的氣體存儲區61
漂移的區域更廣，促進了流體中氣體在液體中的溶解。
參照圖5A和圖5B，對改進實施例二提供的溶解裝置lb進行描述。與圖3A 相應，圖5A為溶解裝置lb的側截面示意圖，圖5B為沿圖5A中C-C線的溶解 裝置lb的橫截面示意圖。如圖所示，在溶解裝置lb的側壁13上設置有注入口 llb。如圖5B中垂直於中心軸L方向的橫截面所示，注入口llb的位置與側壁 13或管狀容器15的底部之間有偏移。入口管16b連4妻至注入口 lib,與圖3A 和圖3B中入口管16延伸的方向平行。
當流體通過注入口 lib注入管狀容器15時，流體被強有力地注向位於入口 管16b延伸線方向上側壁3內表面的上部區域，並與該區域相碰撞。流體沿著 側壁13—側的內表面上部快速流動，流向內表面的頂端，然後回流，形成渦流 並與交界面6猛烈碰撞，融入液體存儲區62內的液體中。流體與側壁13內表 面上部碰撞形成液滴。該過程與基本實施例中的情況相似，對溶解裝置lb中的 流體自身和液體存儲區62中的液體都進行了攪拌，以促進氣體在液體中的溶解。
參照圖5C對改進實施方式二的再次改進實施方式進行描述。相應於圖3B 和圖5B,圖5C為溶解裝置lc的橫截面示意圖。可見，與圖3A和圖3B中所示 的基本實施例中的注入口 11相似，溶解裝置lc在側壁13或管狀容器15的底 部設置有注入口 11。入口管16c按一定的角度連接至注入口 11。與改進的實施 方式二中的情況相似，通過注入口 11向管狀容器15中注入流體時，流體被有 力地注向位於入口管16c延伸方向(軸線的)上側壁13內表面的上部區域並與 其碰撞。這從而形成渦流，該渦流又與交界面6猛烈石並撞後，與液體存儲區62 中的液體相融合。相應的，在該過程中，與基本實施例和改進的實施例二中的 情況相似，對溶解裝置1 c中的流體自身和液體存儲區6 2中的液體都進行了攪 拌，以促進氣體在液體中的溶解。
參照圖6A和圖6B，對改進的實施例三提供的溶解裝置ld進行描述。相應 於圖3A，圖6A為溶解裝置ld的側截面示意圖，圖6B為沿圖6A中D-D線的溶 解裝置ld的橫截面示意圖。如圖6B中的橫截面示意圖所示或從垂直於管狀容 器15中心軸L的橫向面可看出，溶解裝置ld在側壁13或管狀容器15的頂部設置有注入口 lld，入口管16d在側壁上按照一定的角度連接至注入口 lld。當 流體從入口管16d通過注入口 lld向下注入管裝容器15時，流體與交界面6猛 烈碰撞後，與液體存儲區62中的液體相融合。與基本實施例和上述改進的實施 例中的情況相似，對流體自身和液體存儲區62中的液體都進行了攪拌，以促進 氣體在液體中的溶解。
相應於圖3A，圖7為改進的實施例四提供的溶解裝置le的側截面示意圖。 可見，與以上所述的實施例(基本實施例和改進的實施例)不同，溶解裝置le 具有彎曲的管狀容器15e。更加具體的，管狀容器15的側壁13具有彼此以一定 角度的連接的兩根圓管，因此管狀容器15e的中心軸L同樣是彎曲的，管狀容 器15e的液體存儲區62e包含了兩根圓管的連接部分。這種彎曲結構的優勢在 於，與以上所述的實施例相比，本實施例中交界面6與液體出口 12之間的距離 較長，從而更加有效阻止了在管狀容器15的液體中存在大量大氣泡的情況下， 氣液混合流體從管狀容器15e的液體出口 12排出。同理，具有彎曲結構的管狀 容器可被應用於以上所述的實施例。 (實施例二)
下面參照圖8、圖9A和圖9B,對本發明實施例二提供的基本實施方式中的 溶解裝置lf進行描述。圖8為溶解裝置lf的透視示意圖，圖9A為沿經過圖8 的中心軸L的平面的溶解裝置lf的側截面示意圖，圖9B為沿圖9A中垂直於中 心軸L的C-C線的溶解裝置lf的橫截面示意圖。實施例一中的溶解裝置1與實 施例二中的溶解裝置lf相似，區別在於後者在沿著管狀容器15的中心軸L或 其附近的位置上額外設置有杆狀構件7。杆狀構件7從至少與注入口 ll相應的 位置延伸到至少與液體出口 12相應的位置。儘管圖中未示出，但杆狀構件7可 釆用任何合適的方式固定於管狀容器15的側壁13上。下面對杆狀構件7的有 益效果進行描述。
由注入口 11注入的流體中的氣泡很可能會相互結合形成大氣泡或更大的氣 泡。這種現象較易出現於靠近管狀容器15中心軸L的區域。若形成大氣泡，就 減小了氣體和液體之間的接觸區域，從而降低了氣體在液體中的溶解速度或速率。將杆狀構件7設置於中心軸L或其附近易形成大氣泡的位置，減小了形成排出。
相應於圖5B，圖10為實施例二的改進實施方式一提供的溶解裝置lg的橫 截面示意圖。可見，溶解裝置11在與側壁13底部有一定偏移的位置，設置有 注入口 llg。入口管16g連接至注入口 llb，平行於圖3A和圖3B中入口管16 延伸的方向進行延伸。當流體從注入口 llb注入管狀容器15時，與圖5B所示 的改進的實施例相似，流體形成渦流。由於渦流的離心力，氣體或氣泡易於聚 集在沿中心軸L的方向上。而杆狀構件7的擠壓減小了大氣泡形成的空間，阻 止了大氣泡的生成。進一步的，流體形成的渦流與液體存儲區62中的交界面6 猛烈碰撞，從而促進了對流體的攪拌和氣體在液體中的溶解。
相應於圖9A,圖IIA為實施例二的改進實施方式二提供的溶解裝置lh的側 截面示意圖。相應於圖9B,圖IIB為沿圖11A中的C-C線的溶解裝置lh的橫截 面的示意圖。溶解裝置lh與基本實施方式中的溶解裝置lf相似，區別在於溶 解裝置lh在側壁13或管狀容器15的沿著中心軸L上或其附近的位置，設置有 杆狀構件7 。杆狀構件7從至少與注入口 11相應的位置延伸到至少與液體出口 12相應的位置，相對傾斜於側壁13或管狀容器15的中心軸L的方向。杆狀構 件7分別位於管狀容器15的端部A和端部B的兩端， 一端位於高於中心軸L的 位置，另一端位於低於中心軸L的位置。杆狀構件7這種傾斜的姿態能夠對其 周圍渦流中的流體進行攪拌，從而阻止了杆狀構件7附近大氣泡的生成。
相應於圖9A，圖12為實施例二的改進實施方式三提供的溶解裝置lj的側 截面示意圖。可見，溶解裝置lj與基本實施方式中的溶解裝置lf相似，區別 在於採用了空心杆狀構件7j而不是杆狀構件7。儘管圖中未示出，但空心杆狀 構件7 j可採用任何合適的方式固定於管狀容器15的側壁13上。空心杆狀構件 7j上位於靠近液體存儲區62中管狀容器15的端部B的位置，設置有進氣口 71, 其開口向下並與空心杆狀構件7j的空洞相通。
空心杆狀構件7 j上位於靠近氣體存儲區62中管狀容器15的端部A的位置， 還設置有出氣口 72，其開口向上並與空心杆狀構件7j的空洞相通。空心杆狀構件7j使管狀容器15的液體存儲區62中形成的大氣泡通過進氣口 71進入空洞 中，在其中向上移動並從出氣口 72排出，從而被送回氣體存儲區71。空心杆狀 構件7j進一步阻止了在液體中未溶解的大氣泡從管狀容器15的液體排出口 12 排出。應注意到儘管空心杆狀構件7j為圖9A所示的改進實施方式，其也可具 有與圖11A中所示相似的傾斜姿態。
相應於圖9A，圖13為實施例二的改進實施方式四提供的溶解裝置lk的側 截面示意圖。可見，溶解裝置lk與基本實施方式中的溶解裝置lf相似，區別 在於溶解裝置lk具有管口為錐狀的錐形入口管16k。入口管16k可以是可轉動 的，其直徑沿著朝向管狀容器15注入口 ll的方向遞減。錐形入口管16k，特別 是其可轉動時，i"更於改變流體從注入口 11注入的方向，和/或增加了流經液體 的流量，從而增加了攪拌氣體和液體的效率。
應注意到本發明並不局限於上述實施例，在本發明構思和範圍內的任何變 化的實現方式都在本發明的保護範圍內。例如，優選的，注入口 11 (llb)設置 在略低於管狀容器15 (15e)內液體存儲區62 ( 62e)中氣體和液體交界面6的 位置，但注入口 11 (lib)也可設置在顯著低於交界面6的位置。進一步的，盡 管上述的圓管狀容器15或亂柱狀側壁13具有圓形的橫剖面，但不限於此，在 側壁13的內表面保證流體可有效地與其碰撞、形成渦流，到達交界面6的情況 下，上述4黃截面也可以是多邊形的。
以上參照附圖，通過上述實施例對本發明進行了描述，但本發明的保護範 圍並不局限於此，任何本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可 輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
本申請基於2006年5月26提交的，日本專利公開號為2006-147396和 2006-147397的專利，此專利的內容以引用的方式併入本文中。
1權利要求
1、一種氣體溶解裝置，包括具有側壁且兩端密封的圓管狀容器，用於存儲氣體和液體；注入口，用於將混合有氣體的液體的氣液混合流體注入管狀容器；以及液體出口，用於將管狀容器中的液體向外排出；其中，所述管狀容器，置於傾斜位置，其中心軸線傾斜於水平方向；所述管狀容器中的氣體和液體之間形成交界面，所述交界面的中心點基本位於管狀容器的側壁長度方向的中心位置，在所述管狀容器的內部空間的交界面以上的部分為氣體存儲區，所述交界面及其以下的部分為液體存儲區；所述注入口置於相同於或低於所述交界面的位置；所述液體出口置於所述液體存儲區底部的附近；以及，將氣液混合流體注入所述管狀容器，以對該氣液混合流體中及所述管狀容器中的氣體和液體進行攪拌，使得氣體溶解在液體中。
2、 根據權利要求1所述的氣體溶解裝置，其中，當從垂直於管狀容器中心 軸的橫剖面觀察時所述注入口置於管狀容器的底部。
3、 根據權利要求2所述的氣體溶解裝置，其中，所述溶解裝置具有入口管， 用於將氣液混合流體送入所述管狀容器，所述入口管連接至所述注入口，並傾 斜放置以靠近所述氣體存儲區中管狀容器的端部。
4、 根據權利要求1所述的氣體溶解裝置，其中，當從垂直於管狀容器中心 軸的橫剖面觀察時所述注入口置於與管狀容器的底部有一定偏移的位置。
5、 根據權利要求1所述的氣體溶解裝置，其中，所述氣體溶解裝置進一步 包括杆狀構件，該杆狀構件沿著或靠近管狀容器中心軸設置，並且從至少與注 入口相應的位置延伸到至少與液體出口相應的位置。
6、 根據權利要求5所述的氣體溶解裝置，其中，所述杆狀構件相對於所述 管狀容器的中心軸傾斜。
7、 根據權利要求5或6所述的氣體溶解裝置，其中， 所述杆狀構件由空心杆狀構件組成，所述空心杆狀構件具有進氣口和出氣口，所述進氣口位於液體存儲區並與空心相通，所述出氣口位於氣體存儲區並 與空心相通。
8、 根據權利要求5或6所述的氣體溶解裝置，其中，所述溶解裝置包含連接至注入口的入口管，用於將氣液混合流體送入管狀容 器，所述入口管具有直徑沿朝向所述注入口方向遞減的錐狀管口 。
9、 一種氣體溶解裝置，包括 具有側壁且兩端密封的圓管狀容器，用於存儲氣體和液體；注入口，用於用 於將混合有氣體的液體的氣液混合流體注入管狀容器；以及液體出口，用於將 管狀容器中的液體向外排出，其中，所述管狀容器，置於傾斜位置，其中心軸線傾斜於水平方向；所述管狀容器中的氣體和液體之間形成交界面，其中心點基本位於管狀容 器的側壁長度方向的中心位置，在所述管狀容器的內部空間中，所述交界面以 上的部分為氣體存儲區，所述交界面及其以下的部分為液體存儲區；所述注入口置於管狀容器的頂部，如垂直於管狀容器中心軸的橫剖面所示；所述液體出口置於所述液體存儲區底部的附近；以及將氣液混合流體注入所述管狀容器，以對該氣液混合流體中及所述管狀容 器中的氣體和液體進行攪拌，使得氣體溶解在液體中。
全文摘要
一種氣體溶解裝置(1)包含中心軸傾斜於水平方向且兩端密封的圓管狀容器(15)。容器(15)中氣體和液體之間交界面(6)的中心位於容器(15)的側壁(13)長度方向的中部。容器(15)在交界面上部和下部的兩個內部區域分別為氣體區(61)和液體區(62)。用於向容器(15)中注入氣液混合流體的注入口(11)，置於相同於或低於交界面(6)的位置。用於排出液體的液體出口(12)置於容器(15)液體區(62)底部附近。由於容器(15)是傾斜的，交界面(6)有足夠大的區域促進氣體在液體中的溶解。由於液體區(62)中的液位足夠深，可以阻止液體在其中存在大氣泡的情況下從液體出口(12)排出。
文檔編號B01F1/00GK101454070SQ20078001932
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月28日 優先權日2006年5月26日
發明者丹生貴也, 六嶼一雅, 前田康成, 北地範行, 北村仁史, 尹藤良泰, 山口重行, 柴田尚紀 申請人:松下電工株式會社