JP2003300063A - 溶存酸素除去装置、及び、それを用いた熱媒水循環設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高効率で小型な溶存酸素除去装置を提供す
る。 【解決手段】 平面視の内部断面形状を円形にした気泡
分離用の容器７を設けるとともに、液供給路１を通じて
容器７に流入させる処理対象液Ｗに対し置換用ガスＧを
混合するガス混合手段６を設け、容器７に、平面視にお
いて処理対象液Ｗを容器内周面に沿わせる状態で容器内
周面の接線方向に流入させる流入口７ａと、この流入口
７ｂよりも低位置で容器内の液Ｗを容器外へ流出させる
流出口７ｂと、容器内の液Ｗから分離した分離ガスＧ′
を容器外へ排出するガス排出口７ｃとを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液中から溶存酸素
を除去する溶存酸素除去装置（特にバブリング式と称さ
れる溶存酸素除去装置）、及び、それを用いた熱媒水循
環設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来におけるバブリング式の溶存
酸素除去装置を示し、７は気泡分離用の容器、６は液供
給路１を通じて容器７に流入させる処理対象液Ｗに対し
窒素ガスＮ₂ などの置換用ガスＧを混合するガス混合手
段、７Ａは置換用ガスＧを混合した処理対象液Ｗを容器
７に送る途中で攪拌する攪拌装置であり、この攪拌装置
７Ａには、管内に旋回羽根を固定したラインミキサ、あ
るいは、スタティックミキサやインペラタイプの装置な
どを用いる（特開２００１−３４７１０２号公報参
照）。

【０００３】すなわち、この装置では、置換用ガスＧを
処理対象液Ｗに混合することで、その置換用ガスＧを液
Ｗ中の溶存酸素と置換させて溶存酸素をガス化し、そし
て、容器７内において流入液Ｗ中の気泡（すなわち、ガ
ス化した酸素Ｏ₂ と余剰の置換ガスＧとの混合ガスＧ′
からなる気泡）を液面上へ浮上させて液Ｗから分離する
ことで、処理対象液Ｗ中の溶存酸素を除去する。

【０００４】また、この装置では、置換用ガスＧを混合
した処理対象液Ｗを容器７への給送過程で攪拌装置７Ａ
により攪拌することで、液Ｗ中における置換用ガスＧ，
Ｇ′の気泡を微細化して置換用ガスＧと溶存酸素との置
換を効率化し、さらに、容器７内では液Ｗの流れを堰７
ｄにより停滞させることで気泡の浮上分離を容易化して
いる。

【０００５】７ｃは容器７内の分離ガスＧ′を容器外へ
排出するガス排出口、７ｂは溶存酸素を除去した液Ｗを
容器外へ送出する流出口である。

【０００６】ところで従来、この種の溶存酸素除去装置
における気泡分離用の容器７は、同図６に示す如く、単
純に気泡をその浮力により液面上へ浮上させることだけ
で気泡分離を行なうものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、容器７内での
液Ｗの流れを停滞させて気泡の浮上分離を容易化するに
しても、単純に気泡をその浮力により液面上へ浮上させ
ることだけで気泡を分離するのでは、その分離能率に限
度があり、また、容器７内の流れを停滞させる為に容器
７の単位時間当たりの液流出入量も制限され、これらの
ことから、上記した従来装置では、所要の処理能力を得
るのに気泡分離用の容器７に大型なものが必要になって
装置が大型化する問題があった。

【０００８】また、上記の従来装置では、置換用ガスＧ
と溶存酸素との置換を効率化するのに、気泡分離用の容
器７とは別に攪拌装置７Ａを液送給路１に付加装備する
為、その付加装備により装置がさらに大型して、装置コ
ストの一層の増大を招くとともに、溶存酸素除去を要す
る諸設備への装備性が一層低くなる問題もあった。

【０００９】この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、
バブリング式の溶存酸素除去において合理的な気泡分離
方式を採用することにより、上記問題を効果的に解消す
る点にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】〔１〕請求項１に係る発
明は溶存酸素除去装置に係り、その特徴は、平面視の内
部断面形状を円形にした気泡分離用の容器を設けるとと
もに、液供給路を通じて前記容器に流入させる処理対象
液に対し置換用ガスを混合するガス混合手段を設け、前
記容器に、平面視において処理対象液を容器内周面に沿
わせる状態で容器内周面の接線方向に流入させる流入口
と、この流入口よりも低位置で容器内の液を容器外へ流
出させる流出口と、容器内の液から分離した分離ガスを
容器外へ排出するガス排出口とを設けてある点にある。

【００１１】つまり、この構成によれば、気泡分離用の
容器において、流入口からの液流入、及び、平面視円形
の容器内部断面形状による案内により、容器内の液を平
面視において容器中心軸芯周りで旋回させ、この旋回に
より、流入液中の気泡（すなわち、置換用ガスとの置換
によりガス化した酸素と余剰置換ガスとの混合ガスから
なる気泡）を液との旋回慣性の差で容器内液の旋回中心
部に効率的に集合させて液との分離を促進した状態で、
それら気泡を液面上へ浮上させることができ、これによ
り、流出口を流入口よりも低位置に配置して流出口から
の流出液に気泡が随伴するのを防止した状態の下で、流
入液から液中の気泡を能率良く分離除去することができ
る。

【００１２】すなわち、このように旋回慣性の差を利用
して気泡を分離することで、従来装置の如く単純に気泡
をその浮力により液面上へ浮上させることだけで液から
分離するのに比べ、気泡分離の能率を効果的に高めるこ
とができ、また、気泡の浮上を容易化する為に容器内に
おいて液の流れを停滞させる必要も無く、むしろ逆に容
器内での旋回流の形成を促進する上で容器の単位時間当
たりの液流出入量も大きく確保することができ、これら
のことから、所要の処理能力を得るのに、先述した従来
装置に比べ、気泡分離用の容器を小型なもので済ませる
ことができて、装置を効果的に小型化することができ
る。

【００１３】しかも、容器内の液を旋回させることによ
り、その旋回に伴う攪拌で気泡（置換用ガス）と処理対
象液との接触効率を高めて、置換用ガスと溶存酸素との
置換を効果的に促進することができ、これにより、気泡
分離用の容器とは別の攪拌装置の付加装備を不要にす
る、ないしは、付加装備するにしてもその攪拌装置を簡
略で小型なもので済ませることができ、このことから
も、装置の小型化を一層効果的に達成することができ
て、従来装置に比べ装置コストを効果的に低減すること
ができ、また、溶存酸素除去を要する設備への装備性を
効果的に高めることができる。

【００１４】〔２〕請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の実施に好適な実施形態を特定するものであ
り、その特徴は、前記流出口を、平面視において前記流
入口からの液流入により容器中心軸芯周りで旋回する容
器内の液をその旋回方向で容器内周面に沿わせながら容
器内周面の接線方向に流出させる構造にしてある点にあ
る。

【００１５】つまり、この構成によれば、前述の如く処
理対象液を平面視において流入口から容器内周面に沿わ
せる状態で容器内周面の接線方向に流入させることと、
上記の如く容器内の液を平面視において流出口から容器
内液の旋回方向で容器内周面に沿わせながら容器内周面
の接線方向に流出させることとの協働により、偶力的な
作用をもって容器内における旋回流の形成を一層効果的
かつ安定的なものにすることができ、これにより、その
容器内旋回により得られる前述の効果を一層顕著かつ安
定的に得ることができる。

【００１６】〔３〕請求項３に係る発明は、請求項１又
は２に係る発明の溶存酸素除去装置を用いた熱媒水循環
設備に係り、その特徴は、膨張タンクを装備した熱媒水
循環路、又は、その循環路に装備したバイパス路に、そ
れら循環路又はバイパス路の流通熱媒水を前記処理対象
液とする形態で前記ガス混合手段及び前記容器を介装
し、前記ガス排出口から排出される分離ガスを前記膨張
タンクに給送して膨張タンク内の気相域に充満させる構
成にしてある点にある。

【００１７】つまり、この構成によれば、上記の如く熱
媒水循環路又はそれに装備したバイパス路における流通
熱媒水を処理対象液とする形態で前記ガス混合手段及び
前記容器を装備することにより、その熱媒循環路におけ
る循環熱媒水から溶存酸素を効率良く分離除去すること
ができ、また、気泡分離用の容器において熱媒水中の気
泡（置換用ガスの混合で生じる気泡に限らず、それ以外
の原因で熱媒水中に含まれる気泡も含む）を分離除去す
ることにより、熱媒水循環において熱媒水中の気泡が原
因で生じる振動や騒音、ポンプの運転支障、あるいは、
熱交換機器の性能低下なども併せて防止することができ
る。

【００１８】そしてまた、気泡分離用の容器においてガ
ス排出口から排出される分離ガス（すなわち、余剰の置
換用ガスを未だ相当量に含むガス）を、その熱媒水循環
路の膨張タンクに給送して膨張タンク内の気相域に充満
させることにより、膨張タンク内での気液接触による熱
媒水中へ酸素溶解も併せて防止することができ、このこ
とにより、単にガス混合手段及び気泡分離用容器を装備
するだけに比べ、熱媒水循環路における熱媒水中の溶存
酸素濃度を一層低く保つことができて、循環路を形成す
る配管や循環路におけるポンプなどの機器類の溶存酸素
による腐食劣化を一層効果的に防止することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は熱媒水循環設備を示し、熱
媒水Ｗの循環路１には、循環熱媒水Ｗを冷却又は加熱す
る冷凍機やボイラ等の熱源機器２、その熱源機器２から
供給される循環熱媒水Ｗを用いて冷房や暖房を行なうエ
アハンドリングユニットやファンコイルユニット等の負
荷機器３、及び、循環ポンプ４を介装してある。

【００２０】また、循環路１には通気管５ａを備える大
気開放型の膨張タンク５を循環路１よりも上方に配置し
て接続し、循環路１の適当箇所（本実施形態では膨張タ
ンク接続箇所の上流側近傍箇所）には、循環熱媒水Ｗ中
で置換用ガスＧ（本実施形態では窒素ガスＮ₂ ）を散気
して循環熱媒水Ｗに置換用ガスＧを混合するガス混合手
段としての散気装置６、及び、気泡分離用の容器７を直
列的に介装してある。

【００２１】気泡分離用の容器７は、図２，図３に示す
如く、上底及び下底を有する円柱状容器であり、この容
器７には、平面視において循環熱媒水Ｗを容器内周面に
沿わせる状態で容器内周面の接線方向に流入させる流入
口７ａ、及び、同じく平面視において流入口７ａからの
流入により容器中心軸芯周りで旋回する容器内の熱媒水
Ｗをその旋回方向で容器内周面に沿わせながら流入口７
ａよりも低位置で容器内周面の接線方向（本実施形態で
は流入口７ａからの熱媒水流入方向と一致する方向）に
流出させる流出口７ｂを設けてある。

【００２２】また、容器７の頂部にはガス排出口７ｃを
設け、このガス排出口７ｃには、容器７内からの熱媒水
Ｗの流出は阻止した状態で容器７内のガスＧ′のみを自
動的に排出する自動ガス抜き弁８を装備してある。

【００２３】そして、この熱媒水循環設備では、自動ガ
ス抜き弁８と膨張タンク５とを排ガス路９により接続す
ることで、自動ガス抜き弁８により容器７内から排出さ
れるガス（後述の分離ガスＧ′）を排ガス路９を通じ膨
張タンク５に導いてタンク内の気相域に充満させるよう
にしてある。

【００２４】すなわち、この熱媒水循環設備では、散気
装置６により置換用ガスＧを循環熱媒水Ｗに混合するこ
とで、その置換用ガスＧを熱媒水Ｗ中の溶存酸素と置換
させて溶存酸素をガス化し、これに対し、気泡分離用の
容器７において流入熱媒水Ｗ中の気泡（すなわち、ガス
化した酸素Ｏ₂ と余剰の置換ガスＧとの混合ガスＧ′か
らなる気泡）を水面上へ浮上させて熱媒水Ｗから分離す
ることで、循環路１を形成する配管や循環路１における
機器類の腐食原因となる循環熱媒水Ｗ中の溶存酸素を除
去する。

【００２５】また、この溶存酸素除去において、気泡分
離用の容器７では、流入口７ａからの熱媒水Ｗの流入、
及び、平面視円形の容器内部断面形状による案内によ
り、容器７内の熱媒水Ｗを平面視において容器中心軸芯
周りで旋回させ、この旋回により、流入熱媒水Ｗ中の気
泡を熱媒水Ｗとの旋回慣性の差で容器内熱媒水Ｗの旋回
中心部に効率的に集合させて熱媒水Ｗと気泡との分離を
促進し、これにより、流出口７ｂを流入口７ａよりも低
位置に配置して流出口７ｂからの流出熱媒水Ｗ′（すな
わち、溶存酸素を除去した熱媒水）に気泡が随伴するの
を防止した状態の下で、流入熱媒水Ｗから水中の気泡を
能率良く分離除去し、さらにまた、その旋回に伴う攪拌
により置換用ガスＧを含む気泡と熱媒水Ｗとの接触効率
を高めて置換用ガスＧと溶存酸素との置換を促進する。

【００２６】そしてまた、この気泡分離に伴い容器７の
ガス排出口７ｃから排出される分離ガスＧ′（すなわ
ち、余剰の置換用ガスを未だ相当量に含むガス）を膨張
タンク５に給送してタンク内の気相域に充満させること
により、膨張タンク５内での気液接触による熱媒水Ｗ中
へ酸素溶解も併せて防止し、これにより、循環路１にお
ける熱媒水Ｗ中の溶存酸素濃度を一層低く保つようにす
る。

【００２７】なお、気泡分離用の容器７では、置換用ガ
スＧの混合で生じる気泡に限らず、それ以外の原因で循
環熱媒水Ｗ中に含まれる気泡も分離除去され、これによ
り、熱媒水Ｗ中の気泡が原因で生じる振動や騒音、ポン
プ４の運転支障、あるいは、熱源機器２や負荷機器３と
いった熱交換機器の性能低下などが防止される。

【００２８】〔別実施形態〕次に別実施形態を列記す
る。

【００２９】前述の実施形態では、ガス混合手段６によ
る置換用ガスＧの混合とそれに続く気泡分離用容器７で
の気泡分離とを循環熱媒水Ｗの全流量に対して施す例を
示したが、請求項３に係る発明を実施するのに、あるい
は、請求項１又は２に係る発明を熱媒水循環設備に適用
するのに、図４に示す如く、循環路１にバイパス路１ａ
を設けて、このバイパス路１ａにガス混合手段６と気泡
分離用容器７とを直列的に介装し、これにより、循環熱
媒水Ｗの一部流量に対してガス混合手段６による置換用
ガスＧの混合とそれに続く気泡分離用容器７での気泡分
離とを施すようにしてもよい。

【００３０】また、前述の実施形態では、大気開放型の
膨張タンク５を備える熱媒水循環路１への適用を示した
が、請求項１又は２に係る発明の溶存酸素除去装置を熱
媒水循環設備に適用するのに、図５に示す如く、密閉型
の膨張タンク５′を介装した密閉式の熱媒水循環路１′
（あるいは、その密閉式循環路１′に設けたバイパス
路）に、ガス混合手段６と気泡分離用容器７とを直列的
に介装するようにしてもよい。

【００３１】請求項１又は２に係る発明の溶存酸素除去
装置は、循環熱媒水Ｗからの溶存酸素除去に限らず、種
々の液体からの溶存酸素除去に適用でき、種々の機器等
に対して一過的に供給する液体からの溶存酸素除去に適
用してもよい。

【００３２】請求項１又は２に係る発明の実施におい
て、液供給路（すなわち、前述の実施形態では容器７よ
りも上流側の循環路部分）を通じて気泡分離用の容器７
に流入させる処理対象液Ｗに対し置換用ガスＧを混合す
るガス混合手段は、前述の実施形態で示した散気装置６
の如き構造のものに限られるものでなく、加圧した置換
用ガスＧを単数ないし複数のノズルから液中に噴出する
方式のものや、エゼクタを利用して処理対象液Ｗ中に置
換用ガスＧを吸入する方式のものなど、種々の混合方式
及び構造のものを使用できる。

【００３３】また、処理対象液Ｗ中の溶存酸素と置換さ
せる置換用ガスＧにも、窒素ガスなどの不活性ガスを初
め、種々の気体を使用できる。

【００３４】請求項１に係る発明の実施において、気泡
分離用容器７における流出口７ｂは、平面視において流
入口７ａからの液流入により容器中心軸芯周りで旋回す
る容器内の液Ｗをその旋回方向で容器内周面に沿わせな
がら容器内周面の接線方向に流出させる口構造に限られ
るものではなく、場合によっては、容器内の液Ｗを容器
７の底部から下方へ流出させるものや、容器内の液Ｗを
容器壁に対して垂直な方向に流出させるものであっても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱媒水循環設備の設備構成図

【図２】気泡分離用容器の側面図

【図３】気泡分離用容器の平面図

【図４】別実施形態を示す熱媒水循環設備の設備構成図

【図５】他の別実施形態を示す熱媒水循環設備の設備構
成図

【図６】従来装置の装置構成図

【符号の説明】

１ 熱媒水循環路 １′ バイパス路 ５ 膨張タンク ６ ガス混合手段 ７ 気泡分離用の容器 ７ａ 流入口 ７ｂ 流出口 ７ｃ ガス排出口 Ｇ 置換用ガス Ｇ′ 分離ガス Ｗ 処理対象液，熱媒水

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面視の内部断面形状を円形にした気泡
   分離用の容器を設けるとともに、 液供給路を通じて前記容器に流入させる処理対象液に対
   し置換用ガスを混合するガス混合手段を設け、 前記容器に、 平面視において処理対象液を容器内周面に沿わせる状態
   で容器内周面の接線方向に流入させる流入口と、 この流入口よりも低位置で容器内の液を容器外へ流出さ
   せる流出口と、 容器内の液から分離した分離ガスを容器外へ排出するガ
   ス排出口とを設けてある溶存酸素除去装置。
2. 【請求項２】 前記流出口を、平面視において前記流入
   口からの液流入により容器中心軸芯周りで旋回する容器
   内の液をその旋回方向で容器内周面に沿わせながら容器
   内周面の接線方向に流出させる構造にしてある請求項１
   記載の溶存酸素除去装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の溶存酸素除去装置
   を用いた熱媒水循環設備であって、 膨張タンクを装備した熱媒水循環路、又は、その循環路
   に装備したバイパス路に、それら循環路又はバイパス路
   の流通熱媒水を前記処理対象液とする形態で前記ガス混
   合手段及び前記容器を介装し、 前記ガス排出口から排出される分離ガスを前記膨張タン
   クに給送して膨張タンク内の気相域に充満させる構成に
   してある熱媒水循環設備。