JP3060935B2 - 脱気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液体から溶存気
体を除去する脱気装置に関するもので、より詳細には、
溶存気体の除去手段として膜モジュールを用い、この膜
モジュール内の気相側を真空吸引する手段として水封式
真空ポンプを用いた膜式の脱気装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、液体から溶存気体を除去
する脱気装置は、酸化の主要因である溶存酸素を除去す
るため、種々の分野において用いられている。たとえ
ば、蒸気ボイラ，温水ボイラ，冷却塔等の冷熱機器自体
やそれらの給水配管の腐蝕防止として、またビル，マン
ション等の建造物における給水，給湯，空調設備等の配
管の腐蝕防止（いわゆる、赤水の防止）として、また電
子部品，機械部品等の洗浄工程における被洗浄物や製品
の酸化防止，腐蝕防止として、また食品，薬品，化粧品
等の製造工程における中間製品や製品の酸化防止，腐蝕
防止として、さらには液体飲料，医薬品，化粧品等の液
状製品の酸化による劣化の防止等である。

【０００３】このような脱気装置としては、気体透過膜
あるいは気体分離膜を用いた，いわゆる膜式脱気装置
が、コンパクトさや取扱の簡便さから多用されている。
この種の膜式脱気装置の一例を図３に基づいて説明す
る。図３に例示した脱気装置において、気体透過膜（図
示省略）は、管状，中空糸状，プリーツ状，スパイラル
形状（のり巻き形状）等の形状に成形し、この状態で適
宜の容器に収容して１個の構成部品とした，いわゆる膜
モジュール５１として使用されている。この膜モジュー
ル５１の内部は、液相側と気相側とに区画されており、
液相側には、脱気処理を行う原水（井戸水，水道水，各
種工業用水，その他液状製品等を含む）を供給する原水
供給ライン５２と脱気処理後の処理水を各ユースポイン
ト（図示省略）へ供給する処理水供給ライン５３が接続
されている。また、気相側には、この区画内を真空吸引
するための真空吸引ライン５４が接続されている。そし
て、膜モジュール５１内における原水の流通過程におい
て、気体透過膜を介して真空吸引することにより、原水
中の溶存気体を吸引除去し、脱気された処理水を処理水
供給ライン５３から各ユースポイントへ供給する。

【０００４】図３に示したように、従来の脱気装置にあ
っては、前記原水供給ライン５２に、給水ポンプ（図示
省略）により供給される原水中の塵芥等の不純物や夾雑
物を除去し、前記膜モジュール５１の目詰まりを防止す
るためのプレフィルタ５５を設けている。また、前記真
空吸引ライン５４には、真空吸引手段として、水封式真
空ポンプ５６が接続されている。この水封式真空ポンプ
５６は、排気とともに封水が排出されるため、封水を補
充する必要があり、封水の使用量が大量なものとなる。
このため、前記原水供給ライン５２から分岐した封水供
給ライン５７に封水を貯留する封水タンク５８を設け、
この封水タンク５８に水封式真空ポンプ５６の排気ライ
ン５９を接続し、封水を封水タンク５８と水封式真空ポ
ンプ５６との間で循環させ、封水の循環使用を図ってい
る。

【０００５】また、前記原水供給ライン５２には、封水
との熱交換を行う熱交換器６０が設けられている。すな
わち、この熱交換器６０に前記封水タンク５８から前記
水封式真空ポンプ５６へ循環する封水の循環ライン６１
が接続されている。この熱交換器６０は、循環使用する
封水が前記水封式真空ポンプ５６の回転熱によって昇温
するのを防止し、これに伴うポンプ能力が低下するのを
防止している。

【０００６】さらに、図３に示した従来の脱気装置にあ
っては、前記膜モジュール５１の目詰まりに対する対策
として、定期的に前記膜モジュール５１に対する原水の
通水方向を逆方向に切り換える手段を採用している。具
体的には、前記膜モジュール５１に対して、前記原水供
給ライン５２と前記処理水供給ライン５３を４個の切換
え弁６２，６３，６４および６５を介して、図３に示す
ように接続し、各切換え弁６２〜６５を選択的に開閉す
ることにより、前記膜モジュール５１に対する原水の流
通方向を逆転させている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
脱気装置においては、給水ポンプ，プレフィルタ，膜モ
ジュール，水封式真空ポンプ，熱交換器，封水タンク等
の主要構成要素の外、各種配管要素等の多数の独立した
構成部品が必要であり、実際の脱気装置としては、これ
らの独立した多数の構成部品を組み合わせて、１つの装
置として組み込んでおり、コスト（部品コスト，組立コ
スト等）の点や設置スペースの点において大きな問題点
を有している。

【０００８】また、脱気処理量に対応して、処理容量の
異なる数種類の脱気装置を製造する場合において、前記
のような従来の脱気装置においては、一般に、膜モジュ
ール，水封式真空ポンプ，熱交換器，封水タンク等を収
容した本体ユニットと、給水ポンプ，プレフィルタ，制
御器等を収容した送水ユニットとの２つのユニットで構
成している。しかし、このように、２つのユニットで構
成した場合においては、処理容量の小さい脱気装置であ
っても、必ず２つのユニットが必要で、設置スペースが
大きくなってしまい、かつ両ユニットを連結する配管工
事，配線工事等の工数も無視できないものとなってい
る。

【０００９】さらに、前記従来の脱気装置において、膜
モジュールの目詰まり対策のために、定期的に通水方向
を切り換える場合、この操作は、複数の切換え弁（前記
の例では４個の切換え弁）を組み合わせて、膜モジュー
ルへの原水供給ラインと膜モジュールからの処理水供給
ラインとを選択的に切換え操作することによって行って
いるが、このような複数の切換え弁の組合せでは操作が
非常に煩雑である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明
は、原水を供給する原水供給ラインと、供給された原水
を脱気処理する膜モジュールと、脱気処理された処理水
を各ユースポイントへ供給する処理水供給ラインと、前
記膜モジュール内を真空吸引する水封式真空ポンプとを
備えた脱気装置において、これら原水供給ライン，膜モ
ジュール，処理水供給ラインおよび水封式真空ポンプを
三重槽構造とした封水タンクを介して連通接続したこと
を特徴としており、また請求項２に記載の発明は、前記
封水タンクが、前記原水供給ラインおよび前記膜モジュ
ールと連通し、フィルタ部材を備えた原水濾過槽部と、
前記膜モジュールおよび前記処理水供給ラインと連通
し、処理水ガイド筒を備えた処理水貯留槽部と、前記水
封式真空ポンプと連通し、封水ガイド筒を備えた封水貯
留槽部とにより構成された三重槽構造であることを特徴
としており、また請求項３に記載の発明は、前記封水タ
ンクが、前記原水濾過槽部と前記封水貯留槽部との間に
前記処理水貯留槽部を介在させた構造であることを特徴
としており、また請求項４に記載の発明は、前記封水タ
ンクと前記膜モジュールとを四方弁を介して連通接続し
たことを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて説明すると、この発明は、気体透過膜あるいは気
体分離膜により構成した膜モジュールと、この膜モジュ
ール内の気相側を真空吸引する水封式真空ポンプとによ
り構成された膜式の脱気装置に適用されるものとして実
現される。この発明は、プレフィルタ，熱交換器および
封水タンクを１つのタンクユニットとして構成したこと
を特徴としている。すなわち、原水供給ライン，膜モジ
ュール，処理水供給ラインおよび水封式真空ポンプを三
重槽構造とした封水タンクを介して連通接続した脱気装
置となっている。この封水タンクは、原水供給ラインお
よび膜モジュールと連通し、フィルタ部材を備えた原水
濾過槽部と、膜モジュールおよび処理水供給ラインと連
通し、処理水ガイド筒を備えた処理水貯留槽部と、水封
式真空ポンプと連通し、封水ガイド筒を備えた封水貯留
槽部とにより構成された三重槽構造としたことによって
実現されている。そして、この発明における封水タンク
は、原水濾過槽部と封水貯留槽部との間に処理水貯留槽
部を介在させた構造となっている。この点において、原
水濾過槽部と封水貯留槽部は、処理水貯留槽部の内側あ
るいは外側のいずれであってもよく、原水濾過槽部が内
側の場合は、封水貯留槽部が外側となる構造として構成
し、また封水貯留槽部が内側の場合は、原水濾過槽部が
外側となる構造として構成する。したがって、三重槽構
造とした封水タンク内において、原水が濾過されて塵芥
等の不純物や夾雑物が除去され、また封水は処理水によ
って冷却される。すなわち、この発明においては、封水
タンク内において、原水濾過と封水冷却が行われる。

【００１２】そして、この発明は、三重槽構造とした封
水タンクと膜モジュールとを四方弁を介して連通接続し
た構成としており、これにより膜モジュール内の通水方
向を切り換えるようになっている。四方弁を操作するこ
とにより、原水が膜モジュール内を逆方向に通水し、膜
モジュールの目詰まりを解消している。この四方弁は、
封水タンクの下部ベース部材と一体的に形成することに
より、よりコンパクトなものとして実現できる。

【００１３】以下、この発明の具体的実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図１は、この発明に係る脱気装
置の基本的構成を概略的に示す説明図である。

【００１４】図１において、この発明に係る脱気装置
は、基本的構成として、脱気処理を行う原水（井戸水，
水道水，各種工業用水，その他液状製品等を含む）を給
水ポンプ（図示省略）により供給する原水供給ライン１
と、供給された原水を脱気処理する膜モジュール２と、
脱気処理された処理水を各ユースポイント（図示省略）
へ供給する処理水供給ライン３と、膜モジュール２内を
真空吸引する水封式真空ポンプ４とにより構成されてい
る。膜モジュール２は、中空糸状の気体透過膜（図示省
略）を容器に収容したものとして構成されており、膜モ
ジュール２の内部は気体透過膜により液相側と気相側に
区画されている。この膜モジュール２は、その液相側に
は原水供給ライン１が接続されており、またその気相側
には真空吸引ライン５を介して水封式真空ポンプ４が接
続されている。したがって、膜モジュール２内における
原水の流通過程において、水封式真空ポンプ４により気
体透過膜を介して膜モジュール２内を真空吸引し、原水
中の溶存気体を吸引除去し、脱気処理された処理水を処
理水供給ライン３を介して各ユースポイントへ供給する
構成となっている。

【００１５】さて、この発明の主要部を構成する封水タ
ンク６は、前記原水供給ライン１から供給された原水中
の塵芥等の不純物や夾雑物を除去する原水濾過槽部７
と、前記膜モジュール２によって脱気処理された処理水
を一時的に貯留するとともに、前記水封式真空ポンプ４
の封水を冷却する処理水貯留槽部８と、前記水封式真空
ポンプ４の封水を貯留する封水貯留槽部９とにより構成
されており、これらの各槽部が三重槽構造となってい
る。すなわち、原水濾過槽部７が内側槽であり、処理水
貯留槽部８が中間槽であり、封水貯留槽部９が外側槽と
なっており、下部のベース部材１０と上部の蓋部材１１
とにより１つのユニットとして構成されている（図２参
照）。

【００１６】まず、前記原水濾過槽部７について説明す
ると、この原水濾過槽部７は、図２に示すように、前記
封水タンク６内において、前記ベース部材１０上に立設
した内側筒１２によって画成されており、その内部に
は、前記原水濾過槽部７内を原水流入路１３と原水流出
路１４とに区画する流路区画筒１５が前記ベース部材１
０上に立設されている。この流路区画筒１５は、上方へ
適宜な高さをもって延在しており、その上端部にはフィ
ルタベース１６が装着されている。そして、このフィル
タベース１６には、筒状のフィルタ部材１７が載置され
た状態で装着されており、このフィルタ部材１７の上端
部は、前記蓋部材１１により着脱自在に固定されてい
る。さらに、前記ベース部材１０には、前記内側筒１２
により画成された区域内において、原水流入路１３と前
記原水供給ライン１とを連通接続する原水入口１８が設
けられているとともに、原水流出路１４と前記膜モジュ
ール２とを連通接続する原水出口１９が設けられてい
る。この構成により、前記原水供給ライン１から原水入
口１８を介して前記原水濾過槽部７内へ流入した原水
は、原水流入路１３内を上向流となって流通し、フィル
タ部材１７によって濾過され、その後下向流となって原
水流出路１４を流下し、原水出口１９を介して前記膜モ
ジュール２内へと流通する。このとき、原水流入路１３
に流入した原水は、流路区画筒１５によって案内され、
ショートパスすることなく、フィルタ部材１７により確
実に濾過され、原水流出路１４へ流入する。なお、前記
フィルタ部材１７の交換は、前記蓋部材１１を取り外す
ことによって容易に行うことができる。また、詳細な説
明および図示は省略するが、前記蓋部材１１には、前記
封水タンク６内の空気抜き手段が設けられている。

【００１７】つぎに、前記処理水貯留槽部８について説
明すると、この処理水貯留槽部８は、同じく図２に示す
ように、前記封水タンク６内において、前記内側筒１２
と適宜な間隔を保った状態で、前記ベース部材１０上に
立設した中間筒２０によって区画されており、その内部
には、前記処理水貯留槽部８内を処理水流入路２１と処
理水流出路２２とに区画する処理水ガイド筒２３が前記
ベース部材１０上に立設されている。この処理水ガイド
筒２３は、前記処理水貯留槽部８内へ流入する処理水の
流速を高め、中間筒２０を介して行われる封水との熱交
換を促進し、熱交換効率を高めるため、処理水の流路断
面積を縮小化する配置となっており、具体的には、中間
筒２０に近接した位置に配置されている。すなわち、こ
の処理水ガイド筒２３と中間筒２０との間隔が、処理水
ガイド筒２３と前記内側筒１２との間隔より狭くなって
おり、したがって処理水流入路２１が処理水流出路２２
より流路断面積が小さいものとなっている。そして、こ
の処理水ガイド筒２３は、前記処理水貯留槽部８の上部
付近まで延在しており、流入した処理水がショートパス
することなく、確実に熱交換に寄与する。さらに、前記
ベース部材１０には、前記中間筒２０により画成された
区域内において、処理水流入路２１と前記膜モジュール
２とを連通接続する処理水入口２４が設けられていると
ともに、処理水流出路２２と前記処理水供給ライン３と
を連通接続する処理水出口２５が設けられている。この
構成により、前記膜モジュール２において脱気処理され
た処理水は、処理水入口２４を介して前記処理水貯留槽
部８内へ流入し、処理水流入路２１内を上向流となって
流通し、この流通過程において前記中間筒２０を介して
封水と充分な熱交換を行い、処理水ガイド筒２３の上端
をオーバーフローして処理水流出路２２内へ流入し、そ
の後下向流となって処理水流出路２２を流下し、処理水
出口２５を介して前記処理水供給ライン３へと流通す
る。

【００１８】つぎに、前記封水貯留槽部９について説明
すると、この封水貯留槽部９も、同じく図２に示すよう
に、前記封水タンク６の外側筒２６によって画成されて
おり、この外側筒２６は、前記中間筒２０と適宜な間隔
を保った状態で、前記ベース部材１０上に立設されてい
る。この外側筒２６により画成された封水貯留槽部９の
内部には、その内部を封水流出路２７と封水貯留部２８
とに区画する封水ガイド筒２９が前記ベース１０上に立
設されている。この封水ガイド筒２９は、前記封水貯留
槽部８内から流出する封水の流速を高め、前記中間筒２
０を介して行われる処理水との熱交換を促進し、熱交換
効率を高めるため、封水の流路断面積を縮小化する配置
となっており、具体的には、前記中間筒２０に近接した
位置に配置されている。すなわち、この封水ガイド筒２
９と前記中間筒２０との間隔が、封水ガイド筒２９と前
記外側筒２６との間隔より狭くなっており、したがって
封水流出路２７が封水貯留部２８より流路断面積が小さ
いものとなっている。そして、この封水ガイド筒２９
は、前記封水貯留槽部９の上部から少し下がった地点ま
で延在しており、流出する封水がショートパスすること
なく、前記中間筒２０を介して処理水と確実に熱交換す
るようになっている。さらに、前記ベース部材１０に
は、前記外側筒２６により画成された区域内において、
封水流出路２７と前記水封式真空ポンプ４とを封水供給
ライン３０を介して連通接続する封水出口３１が設けら
れており、また前記封水貯留槽部９と前記水封式真空ポ
ンプ４とは封水還流ライン３２を介して連通接続されて
いる。この構成により、前記水封式真空ポンプ４が稼動
すると、前記水封式真空ポンプ４から排出された封水
は、封水還流ライン３２を介して前記封水貯留槽部９内
へ流入し、封水貯留部２８内において一時的に貯留さ
れ、前記水封式真空ポンプ４の吸引によって封水流出路
２７内を下向流となって流通し、この流通過程において
前記中間筒２０を介して処理水と充分な熱交換を行い、
その後封水出口３１および封水供給ライン３０を介して
前記水封式真空ポンプ４内へ流入する。

【００１９】なお、前記封水貯留槽部９には、貯留され
ている封水量の減少を防ぐため、封水を補給する補水ラ
イン３３が接続されている。この補水ライン３３は、前
記処理水供給ライン３から分岐したもので、前記ベース
部材１０に設けた補水入口３４を介して前記封水貯留部
２８と連通接続している。そして、この補水ライン３３
には、補水量を調節するバルブ３５が設けられている。
また、前記封水貯留槽部９には、封水が増量したときの
オーバーフロー配管３６が接続されている。

【００２０】ここで、前記封水タンク６の三重槽構造に
ついて、前記実施例以外の他の実施例について説明する
と、前記実施例にあっては、前記封水タンク６の内側か
ら前記原水濾過槽部７，処理水貯留槽部８および封水貯
留槽部９と配置し、処理水により封水を冷却する構成と
している。このように、処理水で封水を冷却する構成と
しては、前記処理水貯留槽部８を中間槽とすることによ
り、充分その機能を発揮するものであるから、前記処理
水貯留槽部８を中間槽とする限りにおいては、前記原水
濾過槽部７と前記封水貯留槽部９は、その配置がとくに
限定されるものではなく、前記実施例と逆の配置であっ
ても、同等の作用，効果を奏するものである。また、封
水を処理水で冷却する構成に限定されるものではなく、
封水を処理水と原水の両方で冷却する構成とすれば、封
水の冷却が一層効果的なものとなる。この場合は、前記
封水貯留槽部９を中間槽として配置し、この両側に前記
原水濾過槽部７と前記処理水貯留槽部８とを配置するこ
とにより実施することができる。

【００２１】さて、つぎに、前記封水タンク６と前記膜
モジュール２との接続構成について説明すると、前記膜
モジュール２内の通水方向を簡単な操作で切り換える手
段として、両者を四方弁３７を介して接続している。具
体的に説明すると、この四方弁３７の第一ポート３８
は、前記原水出口１９と原水流路３９を介して連通接続
しており、そして四方弁３７の第二ポート４０は、前記
膜モジュール２の一側２ａと第一配管４１を介して連通
接続しており、そして四方弁３７の第三ポート４２は、
前記膜モジュール２の他側２ｂと第二配管４３を介して
連通接続しており、さらに四方弁３７の第四ポート４４
は、前記処理水入口２４と処理水流路４５を介して接続
している。この構成において、通常の正通流路は、図１
の実線矢印で示すように、第一ポート３８と第二ポート
４０とが連通するとともに、第三ポート４２と第四ポー
ト４４とが連通した状態であり、原水は前記膜モジュー
ル２の一側２ａから流入し、脱気処理された処理水とな
って他側２ｂから流出する。また、四方弁３７を切り換
えた逆通流路のときは、図１の破線矢印で示すように、
第一ポート３８と第三ポート４２とが連通するととも
に、第二ポート４０と第四ポート４４とが連通した状態
であり、原水が前記膜モジュール２の他側２ｂから流入
し、脱気処理された処理水となって一側２ａから流出す
る。このように、この発明における接続構成にあって
は、四方弁３７を切り換えると云うきわめて簡単な操作
で通水方向を切り換えることができ、前記膜モジュール
２の目詰まりを未然に防止することができる。

【００２２】そして、前記四方弁３７は、前記ベース部
材１０に一体的に形成するものとして実現することが好
ましい。具体的には、詳細な説明および図示は省略する
が、前記ベース部材１０を図２の上下方向において２分
割し、両分割体を嵌合させることにより、前記原水流路
３９，前記処理水流路４５等を形成する。また、前記膜
モジュール２，前記水封式真空ポンプ４等との配管接続
用の各連通孔を穿設し、さらに四方弁として、流路を切
り換える弁体を有する弁部を設けることにより、前記ベ
ース部材１０と一体的に形成する。これにより、より一
層コンパクトになるとともに、前記膜モジュール２，前
記水封式真空ポンプ４等との配置取合いが良好なものと
なる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、プレ
フィルタ，熱交換器および封水タンクを１つのユニット
として構成したものであるから、別個の構成部材として
必要であったプレフィルタおよび熱交換器を省略するこ
とができ、脱気装置全体の簡素化を図ることができると
ともに、部品および製造コストの低減化が可能となる。
さらには、コンパクト化を達成することができ、メンテ
ナンス性にも優れたものとなり、この種の脱気装置にあ
っては、頗る効果的なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る脱気装置の基本的な構成を示す
概略的な説明図である。

【図２】この発明の要部をなす封水タンクの縦断面説明
図である。

【図３】従来の脱気装置の一例の全体構成を示す概略説
明図である。

【符号の説明】

１…原水供給ライン ２…膜モジュール ３…処理水供給ライン ４…水封式真空ポンプ ６…封水タンク ７…原水濾過槽部 ８…処理水貯留槽部 ９…封水貯留槽部 １０…ベース部材 １１…蓋部材 １２…内側筒 １５…流路区画筒 １７…フィルタ部材 ２０…中間筒 ２３…処理水ガイド筒 ２６…外側筒 ２９…封水ガイド筒 ３７…四方弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一色 克文 愛媛県松山市堀江町７番地 三浦工業株 式会社 内 (72)発明者 安部 元 愛媛県松山市堀江町７番地 三浦工業株 式会社 内 審査官 豊永 茂弘 (56)参考文献 特開 平９−42179（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−29232（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−214046（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−108255（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−121904（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−121903（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−185068（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−32792（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−122602（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 19/00 B01D 19/00 101

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水を供給する原水供給ライン１と、供
   給された原水を脱気処理する膜モジュール２と、脱気処
   理された処理水を各ユースポイントへ供給する処理水供
   給ライン３と、前記膜モジュール２内を真空吸引する水
   封式真空ポンプ４とを備えた脱気装置において、これら
   原水供給ライン１，膜モジュール２，処理水供給ライン
   ３および水封式真空ポンプ４を三重槽構造とした封水タ
   ンク６を介して連通接続したことを特徴とする脱気装
   置。
2. 【請求項２】 前記封水タンク６が、前記原水供給ライ
   ン１および前記膜モジュール２と連通し、フィルタ部材
   １７を備えた原水濾過槽部７と、前記膜モジュール２お
   よび前記処理水供給ライン３と連通し、処理水ガイド筒
   ２３を備えた処理水貯留槽部８と、前記水封式真空ポン
   プ４と連通し、封水ガイド筒２９を備えた封水貯留槽部
   ９とにより構成された三重槽構造であることを特徴とす
   る請求項１に記載の脱気装置。
3. 【請求項３】 前記封水タンク６が、前記原水濾過槽部
   ７と前記封水貯留槽部９との間に前記処理水貯留槽部８
   を介在させた構造であることを特徴とする請求項２に記
   載の脱気装置。
4. 【請求項４】 前記封水タンク６と前記膜モジュール２
   とを四方弁３７を介して連通接続したことを特徴とする
   請求項１または請求項２または請求項３に記載の脱気装
   置。