JP2001246363A - 脱気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波エネルギーの発生に電力による駆動を
要することなく効果的で連続的な高度の脱気と滅菌とを
可能とする脱気装置を提供する。 【解決手段】 被処理水を圧縮する加圧手段と、真空ポ
ンプによって水の沸点圧より高い真空圧に減圧された脱
気タンクと、加圧手段で圧縮された被処理水を高真空圧
に減圧された脱気タンク内に噴射して該タンク内の衝合
部材に衝突させることにより瞬間的に断熱膨張させる脱
気ノズルと、脱気ノズルの噴射口で被処理水の流体圧力
を利用した振動作用により被処理水に超音波振動を与え
る励振手段とを備えた脱気装置。被処理水の噴流が持つ
流体エネルギーを利用して励起した超音波による効果を
減圧環境下における圧縮水の噴流衝合による脱気効果に
組み合わせ、圧縮と瞬間断熱膨張により高度の脱気と共
に水中微生物の細胞を破壊して高度の殺菌処理も果た
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中に溶存する揮
発性気体成分、酸素ガス、炭酸ガス、塩素ガス、窒素ガ
スなどの溶存気体を高度に脱気し、且つ水中の微生物を
も高度に滅菌するための脱気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の脱気装置の一例は特開平１１−
１３７９０８号公報に示されている。この公知の脱気装
置は、季節変化などの環境条件に左右されずに減圧容器
内での低温沸騰と超音波によるキャビテーションとの相
乗効果によってほぼ連続的な通水脱気を可能とし、薬注
或いは加熱することなく溶存気体の除去と滅菌とを果た
すことができる。

【０００３】また、本発明者は先に、薬注処理は勿論、
中空糸膜などの濾過膜やイオン交換膜を使用することな
く効果的に高度の脱気と滅菌とを可能とする簡易水処理
装置として、超音波エネルギーの付与による被処理水の
低温沸騰を伴う真空脱気装置と、該真空脱気装置によっ
て脱気された脱気水を加圧して減圧容器内で断熱膨張さ
せる循環脱気装置とを備えた脱気装置を提案している
（特願平１１−１３５５９０）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの先行する脱気
装置は、例えば給水配管の腐食防止をはじめ、食中毒を
誘発する細菌類の殺菌、給食産業における食品腐敗の防
止、酒造におけるむれ香の防止、機関および機械の冷却
系の腐食防止、半導体ウエハおよび半導体装置製造にお
ける洗浄水汚染の防止、各種処理水の無薬注化など、種
々の用途に有用であるが、いずれも超音波エネルギーを
電気・機械変換素子である振動子によって付与する必要
があるため、長期連続運転における電力消費や保守の面
で一層の改善策が求められている。

【０００５】一方、薬注によらない方式として、水中に
溶存している酸素・炭酸ガス・遊離塩素などを高真空度
の容器内で脱気する真空脱気方式は一般に知られてお
り、バッチ処理方式だけでなく、大量処理のためにエジ
ェクターとサイクロンを組み合わせた多段連続真空脱気
方式も知られている。

【０００６】真空脱気方式は衛生面からは問題がない
が、生活給水の水処理やビル建物等での赤水対策として
は真空度の管理に難点があり、例えば、水中の溶存酸素
は大気圧と水温又は気温などが季節によって大きく変化
するため、常に一定の脱気圧性能を維持させるには、真
空圧力の調整だけでは管理ができない。このため、真空
脱気方式は未だ広く普及するには至っていないが、比較
的容易に扱えるのはバッチ処理方式の真空脱気装置であ
る。しかしながら、バッチ処理方式の真空脱気装置は、
処理が非連続であるので処理量が限られ、多量の水を処
理する必要がある場合には大規模な設備としなければな
らず、設備維持費用が多額となるので一般的ではない。

【０００７】一方、例えば食品工場などのように連続多
量処理が要求される場合には、運転操作および保守に専
門的な煩雑さが要求されるエジェクターとサイクロンを
組み合わせた多段連続真空脱気方式が採用され、時間当
たりの処理量も充分な設備が実用化されているが、設置
面積が大きく、設備費用及び維持費用が大きいので、処
理による付加価値が見込める産業用途向きであり、一般
の共同住宅やオフィスビルなどにおける水処理設備の脱
気装置としては管理面も含めて経済的に引き合わず、採
用は現実的ではない。

【０００８】従って本発明の課題は、超音波エネルギー
の発生に電力による駆動を要することなく効果的で連続
的な高度の脱気と滅菌とを可能とする脱気装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明による脱気装置は、被処理水を圧縮する加圧
手段と、真空ポンプによって水の沸点圧より高い真空圧
に減圧された脱気タンクと、加圧手段で圧縮された被処
理水を高真空圧に減圧された脱気タンク内に噴射して該
タンク内の衝合部材に衝突させることにより瞬間的に断
熱膨張させる脱気ノズルと、脱気ノズルの噴射口で被処
理水の流体圧力を利用した振動作用により被処理水に超
音波振動を与える励振手段とを備えたことを特徴として
いる。

【００１０】本発明の好ましい一つの態様によれば、前
記励振手段は、脱気ノズルに供給される被処理水に周期
的な圧力の脈動を付与する手段を含んでいる。

【００１１】本発明の別の好ましい一つの態様によれ
ば、前記励振手段は、脱気ノズル内を流れる被処理水の
流体エネルギーにより作動するベンチュリーとして脱気
ノズルの噴射口の上流位置に設けられた笛口を含んでい
る。

【００１２】本発明の更に好ましい一つの態様では、前
記脱気ノズルは被処理水を層流として噴射するフラット
ノズル形状の噴射口を有している。

【００１３】本発明の更に好ましい一つの態様では、前
記脱気タンク内の衝合部材は脱気ノズルからの噴流に随
伴する超音波振動に対する共振構造を有している。

【００１４】本発明においては、加圧により圧縮された
被処理水を脱気ノズルから減圧下の脱気タンク内に噴射
して衝合部材に衝突させることにより習慣的な断熱膨張
を生起させて脱気及び滅菌を行うものであり、このよう
なノズルを利用した気液分離技術は、従来の均一な微細
粒径の噴霧を狙ったアトマイザーとしてのスプレーノズ
ルとは全く異なる新規な思想に基づくものである。

【００１５】即ち、本発明による脱気装置によれば、水
の沸点圧より高い真空圧に減圧された脱気タンク内に予
め加圧手段によって圧縮された被処理水を脱気ノズルか
ら噴射したときに瞬間的な断熱膨張が生じ、これによっ
て被処理水中の溶存気体成分と水との減圧膨張率の差異
により、水は脱気タンク内の圧力が水の沸点圧未満であ
るので気化は起き難く、溶存気体成分のみ膨張して気泡
となって分離され、真空ポンプに吸引されて系外に除去
される。

【００１６】また、この分離作用に加えて、脱気ノズル
から超音波で励起された高エネルギー被処理水噴流が脱
気タンク内の衝合部材、例えば脱気タンク自体の内壁面
もしくは別に設置した衝合壁に衝合することにより、噴
流の流速、噴流中の超音波伝搬速度、及び水の圧力の積
に比例する衝突エネルギーで被処理水中の微細な気泡及
び芽胞菌が一旦強い圧縮圧を受けた直後に減圧環境下で
圧力が開放されることから内圧により瞬時に断熱膨張を
起こして内部から破裂し、被処理水中の溶存気体の高度
の脱気と共に被処理水中の微生物も細胞破壊を起こして
高度に殺菌される。

【００１７】本発明の脱気殺菌装置装置では、脱気ノズ
ルの噴射口で励振手段が被処理水の流体圧力を利用した
振動作用により被処理水に超音波振動を与えるので、電
気・機械変換系としての超音波振動子とその駆動のため
の電源装置は原則的に不要である。励振手段としては、
脱気ノズルに供給される被処理水に周期的な圧力の脈動
を付与してサイレン作用により超音波振動を生起する手
段、或いは脱気ノズル内を流れる被処理水の流体エネル
ギーによりベンチュリーとして超音波振動を生起するよ
うに脱気ノズルの噴射口の上流位置に設けられた笛口を
採用することができる。

【００１８】本発明で使用する脱気ノズルとしては種々
の構成のものが利用できるが、好ましくは脱気ノズルは
噴射口近傍における超音波振動が噴射流に効率良く伝搬
されるように被処理水を薄形平板状の直進する層流とし
て噴射するフラットノズル形状の噴射口を有するものと
する。

【００１９】また脱気タンク内の衝合部材は、脱気タン
ク自体の内壁面もしくは別に設置した衝合壁によって構
成できるが、噴流の超音波エネルギーを瞬間断熱膨張に
有効に利用するためには、脱気ノズルからの噴流に随伴
する超音波振動に対して共振する構造を有していること
が望ましい。

【００２０】真空ポンプによる脱気タンク内の減圧は水
の沸騰圧より高い圧力値の真空圧とするが、これは被処
理水の水温に応じて調整することが好ましく、例えば水
温が５℃では約20torr（26660Pa）程度、水温10℃では
約40torr（53320Pa）程度の真空圧とすればよい。

【００２１】超音波で励振された被処理水の噴流が脱気
タンク内の衝合部材に衝突するときに噴流が受ける破壊
圧力（音圧）ｐは、処理対象の水の密度をρ、脱気ノズ
ルからの被処理水の射出速度をｖ、音波の水中の伝播速
度をｃとすれば、ｐ＝ρｃｖである。水中における音波
の伝搬速度は水温20℃で1480 m/s程度であり、従って衝
撃圧の動圧は噴流の流速に応じて充分大きくすることが
でき、衝合部材表面で水中の微細気泡や微生物が受ける
圧力はこれらを破壊するに充分な大きさとすることがで
きる。この作用は高真空環境下の脱気タンク内で起き、
従って水が衝撃圏外に至るか射出が停止した瞬間には、
気泡は勿論、微生物の細胞内の水も瞬時に膨張を起こし
て破裂する。

【００２２】即ち、被処理水は脱気ノズルに供給される
際に加圧されて圧縮されており、圧縮された水の浸透圧
は常圧水のそれよりも高いので被処理水中の細菌等の微
生物のスポアコート内の水は速やかに圧縮水に入れ替わ
り、これが脱気ノズルから高真空環境下に噴射されて圧
縮圧が除去されると瞬時に膨張し、スポアコートは内圧
に対して脆弱であるので細胞内部から破壊されて殺菌が
果たされる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施形態に
よる脱気装置の構成を模式的に示している。この脱気装
置は、真空ポンプ１７で内部を減圧された脱気タンク７
と、脱気タンク内に縦に配置された導水筒１５と、導水
筒の頂部に設置された立軸形渦巻ポンプ３と、渦巻ポン
プ３の吐出口を構成する複数の脱気ノズル４とを備え、
給水管９から電磁弁１８、イゼクター１３及び手動開閉
バルブ２６を介して導水筒１５に導入された水を渦巻ポ
ンプ３により脱気ノズル４を介して脱気タンク７内に噴
射して送り込み、脱気タンク７内に蓄えられた脱気水を
送水ポンプ１０によって外部へ送水し、その一部を分配
筐２２から手動開閉バルブ２７を介してイゼクター１３
により給水系へ戻して循環系を形成している。

【００２４】導水筒１５は、その底面よりも上方に距離
をおいた位置に下部給水口２５を備えた略裁頭円錐形の
ものであり、給水管９から止水弁１８、イゼクター１３
及びバルブ２６を介して導入される水で内部が満たされ
る。

【００２５】渦巻ポンプ３は、導水筒１５の頂部に直接
取付けられた円筒状のローターケーシング２内で回転す
るローター（羽根車）１を備えており、このローター１
は上面が閉鎖円板２０で閉鎖された下面開放型の羽根車
からなり、図２に示すように放射状配置の複数枚（図示
の例では４枚）の羽根を有している。尚、図２は図１の
Ａ−Ａ線矢視横断面図に対応している。ローター１は導
水筒１５と同軸の軸心でモーター６によって回転駆動さ
れ、このモーター６は例えばインバータ制御電源１９に
よって回転数制御されるマグネットモーターなどの可変
速度電動機である。ケーシング２の周壁には等間隔で複
数（図示の例では４個）の吐出口が設けられており、各
吐出口は90度間隔で放射状に指向配置された脱気ノズル
４の入口となっている。

【００２６】各脱気ノズル４は図３に示すようなノズル
チップからなり、円筒形の入口部４ａから先端の横長矩
形開口形状の噴射口４ｃへ向かって内部で渦流を生じる
ことがないように滑らかに流路断面形状を変化させて噴
射口４ｃから平板状の層流として水を噴射できるように
してある。入口部４ａは上述のようにケーシング２の周
壁の吐出口に接合されており、噴射口４ｃから吐出され
る平板状層流の噴流が脱気タンク７内に直接放射され、
脱気タンクの内周壁面に直線状の軌跡で噴射水流が衝突
するようになっている。即ち、本実施例では脱気タンク
の内周壁面が衝合部材を構成している。

【００２７】本実施例の渦巻ポンプ３は、モーター６に
よって回転するローター１の羽根車によって導水筒１５
の内部の水に対して導水筒のほぼ軸方向に沿った軸心の
上昇回転渦流を発生させつつ導水筒上端の軸心近傍領域
から水を吸い上げ、吸い上げた水を遠心力によりケーシ
ング２の内周壁面に沿って圧縮しながら、この圧縮され
た水をケーシング２の内周壁面に等間隔で入口が配置さ
れている複数の脱気ノズル４から脱気タンク７内に直接
噴射する立軸形のタービンポンプであるが、そのロータ
ー１が放射状配置の複数枚の羽根を有することと、ケー
シング２には周方向に等間隔を置いて複数の吐出口、即
ち脱気ノズル４の入口が開口していることから、モータ
ー６によるローター１の回転数の上昇に応じて水の圧縮
度は上昇し、また羽根およびノズル入口の数及び形状寸
法などの構造パラメータで定まる或る固有のローター回
転数に達すると羽根車とノズル入口との間で流体エネル
ギーによるサイレン作用が生じ、噴射流速が一定速度に
達するとノズル４の噴射口先端口唇部４ｂが振動を生じ
て超音波を生起する。即ち、本実施例ではこのようなロ
ーター１及びノズルの構成と配置が超音波励振手段を構
成している。

【００２８】ノズル４の口唇部４ｂで生じた超音波は、
口唇部４ｂが図３に示すように平板状であるため平板状
層流の噴射流中に効率よく伝搬され、このようにして超
音波振動の乗った噴流が脱気タンク７の内周壁面に直進
状の軌跡で衝突することになる。

【００２９】本装置は作動状態においては真空ポンプ１
７によって脱気タンク７内が水の沸点圧より高い真空圧
状態に保たれており、真空ポンプ１７からの排気は大気
中に放散されている。この状態で電磁弁１８を開くと、
図示しない受水槽から給水管９を経て送られてくる水が
イゼクター１３とバルブ２６を介して給水口２５から減
圧状態下の導水筒１５内に吸引される。

【００３０】このとき渦巻ポンプ３をモーター６によっ
て動作させると、ローター１の回転によって導水筒１５
内の水に導水筒の軸方向に沿った軸心の上昇回転渦流が
発生し、この渦流がローター１の軸心近傍から吸引され
てローターの閉鎖円板２０に沿って径方向へ向かい、ロ
ーター１の回転に基づく遠心力によってケーシング２の
周壁の複数の吐出口からそれぞれ脱気ノズル４を介して
高速の直進平板状層流噴流となって脱気タンク７内へ放
射される。このとき、前記励振手段によって励起された
超音波振動が噴射流に与えられることは前述の通りであ
る。

【００３１】脱気ノズル４から超音波で励起された高エ
ネルギー被処理水噴流が減圧環境下の脱気タンク７内に
噴射されると、噴流は直ちに圧縮状態から開放されるの
で噴流中の溶存気体成分が膨張により気泡となって分離
される。更に噴流がタンク内壁面に衝突すると、噴流の
流速、噴流中の超音波伝搬速度、及び水の圧力の積に比
例する衝突エネルギーで被処理水中の微細な気泡及び芽
胞菌が一旦強い圧縮圧を受けた直後に減圧環境下で圧力
が開放されることから内圧により瞬時に断熱膨張を起こ
して内部から破裂し、被処理水中の溶存気体が更に高度
に分離されると共に被処理水中の微生物も細胞破壊を起
こして高度に殺菌される。脱気タンク７内で噴流から分
離された気体は真空ポンプ１７により吸引捕集されて装
置外へ排気される。

【００３２】このようにして脱気及び滅菌された水は高
真空状態の脱気タンク７内の下部貯水室２１に一時的に
蓄えられる。この貯水室２１には三つの高さレベルで水
位検出器ａ，ｂ，ｃが設けられており、外部制御装置１
６によってこれらの水位が監視制御されている。即ち、
検出器ａは送水ポンプ１０の停止水位検出用のもの、検
出器ｂは送水ポンプ１０の始動水位検出用のもの、そし
て検出器ｃは電磁弁１８の閉鎖水位検出用のものであ
る。

【００３３】制御装置１６は、脱気水の水位が検出器ｂ
の水位を越えていれば送水ポンプ１０を動作状態にし、
これにより貯水室２１から配管１１を介してポンプ１０
により外部および循環系に脱気水が送られる。又、貯水
室２１内の水位が検出器ａの水位より低下した場合は送
水ポンプ１０は水位が検出器ｂの水位に回復するまで制
御装置１６によって停止され、更に貯水室２１内の水位
が検出器ｃの水位を越えると制御装置１６によって電磁
弁が閉じられ、新水の供給が停止される。

【００３４】このようにして脱気水が送水ポンプ１０か
ら送り出されると、分配筐２２によって外部へ送られる
水の一部がバルブ２７を介して循環配管２３に送られ、
給水取り入れ用のイゼクター１３及びバルブ２６を介し
て導水筒１５の給水口２５に送られる。イゼクター１３
では循環配管２３からの循環水（脱気水）が高速で通過
する時に生じる負圧で電磁弁１８からの給水が吸引され
て取り込まれ、装置内の減圧による負圧と送水ポンプ１
０の押込圧との和による圧力で導水筒１５に水が吸引さ
れることになる。

【００３５】図４は本発明の第２の実施形態による脱気
装置の構成を模式的に示している。この装置は、導水筒
３３と円筒脱気室３８を備えた予備真空脱気装置と、予
備脱気室３８の外側を囲む円筒循環脱気タンク４９、循
環ポンプ４３、及び脱気ノズル１４を備えた循環脱気装
置とによって構成され、これらの脱気室３８、循環脱気
タンク４９、及び後述する円筒保水タンク５０は、導水
筒３３を中心とする同心状の３つの主要な環状空間を内
包する一体の多重円筒気密タンク３４によって形成され
ている。

【００３６】予備真空脱気装置は、導水筒３３内から真
空圧による吸引でオーバーフローする被処理水に対する
減圧曝気による予備的な脱気を行い、必要に応じて導水
筒３３の底面から図示しない超音波振動子によって超音
波エネルギーを付与することにより被処理水の低温沸騰
を伴う真空脱気処理を行うようにしてもよい。一方、循
環脱気装置は、前記予備真空脱気装置によって脱気され
た被処理水を本発明に従って循環ポンプ４３で加圧圧縮
し、これを脱気ノズルを介して超音波振動で励起しなが
ら循環脱気タンク４９内の高真空圧環境下に噴射して断
熱膨張させることにより高度の循環脱気・滅菌処理を行
う。

【００３７】先ずはじめに予備真空脱気装置について述
べると、この真空脱気装置は、真空ポンプ５２で内部を
減圧された円筒状の３脱気室８と、該脱気室内に同軸状
に縦に配置された導水筒３３と、脱気室３８内を下部で
連通する内周室３８ａと外周室３８ｂに仕切る仕切筒３
７とを備え、外周室３８ｂにはその内部に貯留された脱
気水を前記循環脱気装置へ送り込む導水手段としての溢
流口３９が最外壁に設けられている。

【００３８】導水筒３３は、その底面よりも上方に距離
をおいた位置に下部給水口を備え、給水管から止水弁５
３、入口電磁弁５４および例えば特公平６−３８９５９
号公報に開示されているようなスケール除去用の電極筒
３１を介して導入される被処理水で内部が満たされる。

【００３９】導水筒３３の頭部は端面が閉鎖されて周面
に複数の溢流口３５が開口し、この溢流口３５から間隔
をあけて導水筒頭部には周囲を囲む飛沫防止用の筒状カ
ラー３６が固定されている。従って導水筒３３から溢流
する水は溢流口３５を通過して脱気室３８の内周室３８
ａに流入し、さらにその底部の連通間隙を通過して外周
室３８ｂに流入するようになっている。

【００４０】作動状態においては真空ポンプ５２によっ
て脱気室３８内が高真空状態に保たれており、真空ポン
プ５２からの排気は大気中に放散されている。この状態
で止水弁５３および入口電磁弁５４を開くと、図示しな
い受水槽から給水管を経て送られてくる被処理水が電極
筒３１内で脱スケール処理された後、減圧状態下の導水
筒３３内に吸引される。

【００４１】導水筒３３内の水には真空ポンプ５２によ
る負圧によって上昇流が生じ、この上昇流によって導水
筒３３の頭部の溢流口３５から内周室３８ａに溢流した
水はさらに底部の連通間隙を通過して外周室３８ｂに流
入する。内周室３８ａの上部空間では、溢流口３５から
吹き出した際に気泡の破裂放散によって生じた気体が真
空ポンプ５２に吸引捕集され、同様に外周室３８ｂの上
部空間でも水中を浮上して水面で放散された気体が溢流
口３９を介して真空ポンプ５２により吸引捕集される。

【００４２】このようにして予備脱気された水は高真空
状態の脱気室３８内の内周室３８ａと外周室３８ｂの互
いに下部で連通した貯水空間に蓄えられ、本実施例では
その水位が飛散防止用の円筒カラー３６の下縁レベルと
ほぼ同等レベルで脱気室３８の最外壁に開口された溢流
口３９を超えると、該溢流口３９から循環脱気タンク４
９内へ溢流するようになっている。

【００４３】さて、循環脱気装置は、脱気室３８の外周
を包囲して溢流口３９を介して脱気室３８から被処理水
の導入を受ける円筒状の循環脱気タンク４９と、該循環
脱気タンク内に貯えられた被処理水を圧縮して送水する
循環ポンプ４３と、循環ポンプによる加圧で圧縮された
被処理水を前記循環脱気タンク４９の内壁面に噴射衝突
させて瞬間断熱膨張させる複数の脱気ノズル１４とを備
えており、これら脱気ノズル１４は分配筒４８の円周壁
面からほぼ水平方向に放射状に配置され、真空脱気装置
の脱気室３８と共通の真空ポンプ５２によって減圧され
た脱気タンク４９内の内周壁面に指向している。

【００４４】各脱気ノズル１４は図５及び図６に示すよ
うなノズルチップからなり、円筒形の入口部１４ａから
先端の横長矩形開口形状の噴射口１４ｃへ向かって内部
で渦流を生じることがないように滑らかに流路断面形状
を変化させて噴射口１４ｃから平板状の層流として水を
噴射できるようにしてある。入口部１４ａは上述のよう
に分配筒４８の周壁の開口に接合され、噴射口１４ｃか
ら吐出される平板状層流の噴流が脱気タンク４９内に直
接放射され、脱気タンクの内周壁面に直線状の軌跡で噴
射水流が衝突するようになっている。即ち、本実施例で
は脱気タンク４９の内周壁面が衝合部材を構成してい
る。

【００４５】本実施例では循環ポンプ４３で圧縮された
水を分配筒４８の周壁に配置されている複数の脱気ノズ
ル１４から脱気タンク４９内に直接噴射するが、各脱気
ノズル１４には先端口唇部１４ｂ近傍の上面に笛口１４
ｄが設けられており、この笛口１４ｄが脱気ノズル１４
内を流れる被処理水の流体エネルギーによりベンチュリ
ーとして超音波振動を生起する。即ち、本実施例ではこ
のような笛口１４ｄを有するノズルの構成と配置が超音
波励振手段を構成している。

【００４６】ノズル１４の笛口１４ｄで生じた超音波
は、口唇部１４ｂが図５に示すように平板状であるため
平板状層流の噴射流中に効率よく伝搬され、このように
して超音波振動の乗った噴流が脱気タンク４９の内周壁
面に直進状の軌跡で衝突することになる。

【００４７】さらに循環脱気タンク４９の外周は環状保
水タンク５０によって囲まれ、また循環ポンプ４３の吐
出ライン４４には、吐出水を分配筒４８及び各脱気ノズ
ル１４へ送る時のみ開かれる電磁弁４５と、吐出水を保
水タンク５０へ送るときのみ開かれる電磁弁４６が配置
されている。保水タンク５０の出口は処理水取出系を構
成する送水ポンプ５１に接続され、送水ポンプ５１の吐
出口は安全弁５５及びゲート弁５８を介して送水配管に
接続され、安全弁５５とゲート弁５８との間には膨張タ
ンク５６及び圧力スイッチ５７が配置されている。また
保水タンク５０内は真空脱気装置の脱気室３８及び循環
脱気タンク４９と共通の真空ポンプ５２によって減圧さ
れている。

【００４８】循環脱気タンク４９内の貯水空間４０の水
位は水位検出器３０ａにより検出される二つの水位レベ
ルで監視制御され、また保水タンク５０内の水位も水位
検出器３０ｂおよび３０ｃにより検出される四つの水位
レベルで監視制御される。図示しない外部の制御装置が
これらの水位検出器からの信号に基づいて入口電磁弁５
４、循環ポンプ４３、電磁弁４５，４６、送水ポンプ５
１、ゲート弁５８を総合的に作動制御する。

【００４９】さて、外周室３８ｂから溢流口３９を介し
て被処理水が循環脱気タンク４９に送られ、それが必要
な水位に達すると、循環ポンプ４３の作動によって水が
高圧に加圧されて圧縮される。循環ポンプ４３で圧縮さ
れた被処理水はポンプ吐出ライン４４から電磁弁４５を
通過し、分配筒４８を介して各脱気ノズル１４に送られ
るが、この圧縮水は既に真空脱気装置によって水中の気
体成分が予備的に脱気され、更に加圧によって圧縮され
ているので、循環ポンプ４３の吐出ライン４４における
被処理水中には圧縮性の気体成分は少なくなっており、
従って１気圧で生息していた微生物の細胞は水中溶存気
体によるクッション効果を充分に得ることなく細胞内は
圧縮水で満たされることになる。このような状態でこの
圧縮水は電磁弁４５を介して各脱気ノズル１４に至り、
該ノズルから超音波振動で励起された状態で減圧下の循
環脱気タンク室４９内に噴射されて循環脱気タンク４９
の内壁面に衝突される。

【００５０】脱気ノズル１４から超音波で励起された高
エネルギーの被処理水噴流が減圧環境下の脱気タンク４
９内に噴射されると、噴流は直ちに圧縮状態から開放さ
れるので噴流中の溶存気体成分が膨張により気泡となっ
て分離される。更に噴流がタンク内壁面に衝突すると、
噴流の流速、噴流中の超音波伝搬速度、及び水の圧力の
積に比例する衝突エネルギーで被処理水中の微細な気泡
及び芽胞菌が一旦強い圧縮圧を受けた直後に減圧環境下
で圧力が開放されることから内圧により瞬時に断熱膨張
を起こして内部から破裂し、被処理水中の溶存気体が更
に高度に分離されると共に被処理水中の微生物も細胞破
壊を起こして高度に殺菌される。

【００５１】脱気タンク４９内で分離された気体は循環
脱気タンク４９内の上部空間から真空ポンプ５２に吸引
捕集され、一方、高度に脱気および滅菌された水は自然
落下で循環脱気タンク４９の貯水空間に貯まる。

【００５２】この循環ポンプ４３の作動による循環脱気
殺菌処理は、真空脱気装置によって例えば或る必要な量
の給水分の予備脱気が終了した後に開始される。即ち、
真空脱気装置で必要量の給水を予備脱気処理し終えたと
きに給水系と外部への送水系を作動停止し、循環ポンプ
４３を予め設定した定吐出量で運転して複数回分の循環
脱気を例えばタイマーなどの時限装置で管理する。例え
ば循環ポンプの吸込量Ｑを給水口への新水の単位時間当
たりの給水量Ｑ１と循環系に流れる循環水の単位時間当
たりの循環流量Ｑ２との和に等しく設定し（即ち、Ｑ＝
Ｑ１＋Ｑ２）、新水の給水量Ｑ１と循環流量Ｑ２との比
ｍ（但し、ｍ＝Ｑ２／Ｑ１）が１より大きくなるような
条件で循環ポンプ４３を稼働させると、循環脱気タンク
４９内に溜まった水を繰り返し脱気処理することがで
き、それにより残留溶存気体濃度を例えば０．１ｐｐｍ
以下の極めて低い値に処理した高脱気水を得ることが可
能である。

【００５３】例えば目標の溶存気体濃度まで低濃度とす
るに要する循環脱気の所要時限をＴとすると、この時限
Ｔが経過したときに外部シーケンサーなどの時限装置の
動作によって電磁弁４５は閉じて代わりに電磁弁４６が
開かれ、循環ポンプ４３の吐出ラインが噴射ノズル装置
４８から保水タンク５０へ切り換えられる。これによっ
て水位検出器３０ａにより低水位レベルまでの水位低下
が検出されると循環ポンプ４３が停止され、所要循環回
数の循環脱気によって高度に脱気され且つ循環脱気系内
での複数回の高圧への加圧・瞬間断熱膨張による脱気水
中の微生物の細胞破壊で高度に殺菌された処理水が保水
タンク５０に貯留される。保水タンク５０から外部への
送水は水位検出器３０ｂ及び３０ｃによる送水ポンプ５
１とゲート弁５８の監視制御により適正に行われる。こ
の場合、保水タンク５０の貯水量を毎分当たりの給水量
の少なくとも２ＴＱ倍以上に設定しておくことにより、
外部への送水量と給水量とを等量とする連続脱気殺菌処
理運転を実現することもできる。

【００５４】尚、循環脱気タンク４９内及び保水タンク
５０内はいずれも共通の真空ポンプ５２で同時に減圧さ
れているが、これは真空ポンプ５２に分岐管路を介して
個々に独立した電磁弁で選択的に減圧したり、或いはそ
れぞれに独立した別個の真空ポンプを用意したり、種々
の変形が可能である。

【００５５】また、本実施例では加圧手段として循環ポ
ンプ４３を利用しているが、非循環系での本発明の適用
に際してはポンプ以外にも高架水槽からの水頭を利用す
るようにしてもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明による脱気
装置は、噴流の流体エネルギーを利用して励起した超音
波による効果を減圧環境下における圧縮水の噴流衝合に
よる脱気効果に組み合わせたことにより、電気的な超音
波励振を行わずとも水中の溶存気体成分を効果的に脱気
しつつ滅菌も可能であり、保守が煩雑な超音波振動子お
よびその駆動装置を不要として信頼性の高い処理システ
ムを実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による脱気装置の構成
を示す系統図である。

【図２】本発明の脱気装置に用いる加圧手段としての渦
巻ポンプと脱気ノズルの構成例を示す模式横断面図であ
る。

【図３】脱気ノズルの構成の一例を示す模式斜視図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施形態による脱気装置の構成
を示す系統図である。

【図５】脱気ノズルの構成の別の一例を示す模式斜視図
である。

【図６】図５の脱気ノズルの先端部の構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

３：渦巻ポンプ（加圧手段） ４：脱気ノズル ７：脱気タンク １７：真空ポンプ １４：脱気ノズル １４ｄ：笛口（励振手段） ４３：循環ポンプ（加圧手段） ４９：循環脱気タンク ５０：保水タンク ５１：送水ポンプ ５２：真空ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D037 AA02 AB03 AB11 AB12 AB14 BA23 BA26 BB07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理水を圧縮する加圧手段と、真空ポ
   ンプによって水の沸点圧より高い真空圧に減圧された脱
   気タンクと、加圧手段で圧縮された被処理水を高真空圧
   に減圧された脱気タンク内に噴射して該タンク内の衝合
   部材に衝突させることにより瞬間的に断熱膨張させる脱
   気ノズルと、脱気ノズルの噴射口で被処理水の流体圧力
   を利用した振動作用により被処理水に超音波振動を与え
   る励振手段とを備えたことを特徴とする脱気装置。
2. 【請求項２】 励振手段が、脱気ノズルに供給される被
   処理水に周期的な圧力の脈動を付与する手段を含むこと
   を特徴とする請求項１に記載の脱気装置。
3. 【請求項３】 励振手段が、脱気ノズル内を流れる被処
   理水の流体エネルギーにより作動するベンチュリーとし
   て脱気ノズルの噴射口の上流位置に設けられた笛口を含
   むことを特徴とする請求項１に記載の脱気装置。
4. 【請求項４】 脱気ノズルが被処理水を層流として噴射
   するフラットノズル形状の噴射口を有することを特徴と
   する請求項２または３に記載の脱気装置。
5. 【請求項５】 脱気タンク内の衝合部材が脱気ノズルか
   らの噴流に随伴する超音波振動に対する共振構造を有す
   ることを特徴とする請求項５に記載の脱気装置。