JP3464626B2 - 脱気殺菌装置 - Google Patents

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
発性気体成分を高度に脱気し且つ水中の微生物を高度に
滅菌するための脱気殺菌装置に関するものであり、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
有用な水の脱気殺菌装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン交換樹脂筒に水を通すことにより
炭酸塩硬度を下げて軟水化することは例えばボイラ給水
設備などでよく知られている。この場合、溶存酸化物が
存在するとイオン交換樹脂が酸化によって劣化するの
で、通水に際して水中に酸化物が存在する恐れがある場
合にはイオン交換樹脂に通水する前に水に脱スケールお
よび腐食防止などの目的で前処理を施すことが常識的に
行なわれている。

【０００３】最も一般的なこの種の前処理は、溶存酸素
除去用の毒性の強いヒドラジンなどの脱酸剤とｐＨを高
めるための清缶剤とを配合した薬品を水に投入する薬注
方式である。また、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も知られており、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。

【０００４】この他、中空糸膜脱気方式や超音波振動脱
気方式も知られており、更には例えば特公平２−１１３
１９号、特公平２−１２６４０号あるいは特公平６−３
８９５９号公報に開示されているように、静電場または
振動電場を与えるタンク中で水中のミネラル成分をイオ
ン解離させて浮遊スケールとして析出除去する際にタン
ク内を減圧して脱気することも知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】薬注方式は、脱酸剤の
毒性の問題から病院や食品工場での採用には適さないこ
とは勿論、イオン交換樹脂筒の上流で薬注を行なうとそ
の分だけ水中の不純物が増加し、イオン交換樹脂にとっ
ては負荷の増加となるばかりでなく、自然と薬注量が増
加する傾向があり、適正な薬品投入量の監視には管理面
で困難を伴うことや、薬品使用量がかさむなどの諸問題
があるので、薬剤使用に付加価値が見込まれる厳正に管
理された工場などでの用途以外には一般的ではない。

【０００６】真空脱気方式は衛生面からは問題ない方式
であるが、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】また中空糸膜脱気法をイオン交換樹脂筒の
上流で実行する方式も知られているが、この場合は、水
中の金属イオンが中空糸膜の表面で酸化され、この酸化
物が膜に付着して脱気通路の閉塞により機能不全に陥
り、膜の頻繁な交換を余儀なくされる結果、付加価値の
高い用途以外ではランニングコストが嵩んで経済的に引
き合わないという欠点がある。

【０００９】また、中空糸膜をイオン交換樹脂の下流で
使用することも単に溶存酸素の除去には効果があるが、
１パス処理における脱気後の溶存気体濃度は平均値でた
かだか０．９〜０．６ｐｐｍ程度までであり、これを例
えば０．１ｐｐｍ以下の極低濃度まで下げるには複数の
装置を直列に組み合わせる必要があり、設備コストおよ
び保守コストが膨大となる欠点がある。

【００１０】更に処理水に超音波振動を付与することに
よって脱気を促進すると或る程度の殺菌も行われること
が知られているが、この原理は振動エネルギーが水の圧
力や温度を上昇させて細菌を破壊することに基づいてお
り、マイクロ波に比べて超音波は波動エネルギーレベル
が低いため、発生する熱エネルギーによって充分な殺菌
効果は得られない。

【００１１】近年、脱気・脱スケールと共に水中の各種
微生物の滅菌又は殺菌、特にサルモネラ菌や毒性大腸菌
および腸炎ビブリオ菌などの食中毒原因細菌の殺菌をも
可能とする水処理設備が地下水を多く利用している食品
産業や精密電子部品産業をはじめ観光業界および学校給
食などからも強く要望されているが、比較的構成及び操
作が簡略で経費および環境対策のいずれもクリヤーでき
るものは未だ知られていない。

【００１２】尚、真空脱気処理に併用して処理水を加熱
沸騰することにより、水中のトリハロメタンやトリクロ
ロエチレン等の塩化物による発癌性物質またはＯ−１５
７をはじめとする有害菌を同時に除去することも知られ
ているが、給湯系での煮沸は可能であっても、冷水を供
給する給水系では煮沸・冷却のエネルギー消費を考える
と現実性に乏しい。

【００１３】従って本発明の課題は、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
装置としての脱気殺菌装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明による脱気殺菌装置は、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こと
を特徴としている。

【００１５】 本発明の好ましい一つの態様によれば、
前記真空脱気装置は、真空ポンプで減圧された円筒状の
脱気室と、該脱気室内に同軸状に配置され、給水口から
導入されて内部を満たした水に減圧低温沸騰と空洞化現
象を与えて前記脱気室に溢流させる導水筒と、導水筒の
内部の水に空洞化現象誘発のための超音波を照射する超
音波振動子と、脱気室内を内周室と外周室とに両者が下
部で連通するように仕切る仕切筒とを備え、前記外周室
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、例えば、溢流口が設けられている。

【００１６】本発明の更に好ましい一つの態様によれ
ば、前記循環脱気装置は、前記脱気室の外周を包囲して
前記導水手段を介して脱気室から脱気水の導入を受ける
円筒状の循環脱気タンクと、該循環脱気タンク内に貯え
られた脱気水を加圧送水する循環ポンプと、循環ポンプ
で加圧された脱気水を前記循環脱気タンク内の壁面に噴
射衝突させて瞬間断熱膨張させる噴射ノズル装置とを備
え、前記循環脱気タンク内は好ましくは真空脱気装置の
脱気室と共通の真空ポンプによって減圧されている。

【００１７】本発明の更に好ましい一つの態様では、前
記循環脱気タンクの周囲を囲む円筒状の保水タンクと、
前記循環ポンプの吐出ラインを前記噴射ノズル装置と前
記保水タンクとに切り換える例えば電磁弁などの弁手段
とを更に備え、前記保水タンクは処理水取出系に接続さ
れ、また該保水タンク内は好ましくは真空脱気装置の脱
気室と共通の真空ポンプによって減圧されている。

【００１８】本発明による脱気殺菌装置では、例えば或
る必要な量の給水を受けたときに給水と外部への送水を
停止し、循環ポンプを予め設定した流量で運転して複数
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
し、所定回数の循環脱気を終えたときにこの時限装置に
よって循環ポンプの吐出ラインを噴射ノズル装置から保
水タンクへ切り換えるようにする。これにより、複数回
の循環脱気による高度の脱気が果たされると同時に、循
環脱気系内での複数回の高圧への加圧と瞬間断熱膨張に
よる脱気水中の微生物の細胞破壊で高度の殺菌が果たさ
れ、前段の超音波低温沸騰による真空脱気と併せて消耗
保守部品を殆ど必要としない脱気殺菌装置を提供するこ
とができる。

【００１９】本発明の脱気殺菌装置では、先ず真空脱気
装置において減圧された脱気室内で導水筒内の水に減圧
低温沸騰と超音波による空洞化現象を誘発させ、水中の
溶存気体を水と共に気泡として脱気室に開放し、脱気室
から真空ポンプで吸引捕集して脱気するので、脱気のた
めの減圧を水の導入に利用できるほか、処理水を煮沸さ
せるための加熱エネルギーは不要である。

【００２０】冬季のように導水筒内の水温が低いときは
水の粘性が大きくなり、低温の水中で発生した気泡と水
は強い粘性力をもつので、速やかに且つ容易に脱気する
ことが困難になりがちであるが、本発明では、真空脱気
装置は超音波振動子によって導水筒の水に空洞化現象を
誘発するための超音波振動エネルギーを照射し、給水管
から導水筒内に導入された水にキャビテーションを生起
せしめている。

【００２１】従って水が真空圧のみにより減圧沸騰を起
こす場合よりも減圧の程度が少なくても、超音波振動エ
ネルギーによるキャビテーション現象で水に空洞化現象
が誘発され、この空洞に水中の溶存気体が気泡となって
捕捉され、それが上昇流に随伴して減圧下の脱気室内に
放出されることによって気体として脱気室に放散される
ので、脱気室に接続された真空ポンプから効果的に脱気
することができる。もちろん、脱気室の減圧を充分低圧
にし、それ自体で導水筒内の水に減圧沸騰を起こす場合
にも超音波の照射を併用することは効果的である。

【００２２】一般に超音波によるキャビテーションは、
音圧が大気圧を超えたときに発生する。そこで、超音波
の音圧を（ｐ）、処理対象の水の密度を（ρ）、粒子の
振動速度を（ｕ）、波の伝播速度を（ｃ）とすれば、ｐ
＝ρｃｕである。また、音波の強度、すなわちパワー密
度（Ｉ）は、Ｉ＝ρｃｕ^２である。

【００２３】処理対象の水の密度は水中の揮発性成分や
有機物などの不純物含有量で大きく影響を受けることか
ら、本発明では導水筒の好ましくは底面に複数の超音波
振動子を取り付け、振動子の稼動数と駆動電源の電圧電
流制御によって超音波の強度を制御し、真空度が脱気室
内の水の飽和水蒸気圧に達する前に導水筒内の水柱にキ
ャビテーションを発生させて水中の溶存気体を効率的に
気泡化し、この気泡を渦巻ポンプによる上昇回転渦流に
巻き込んでその軸心部に収束させながら導水筒上端から
半径方向に向けて脱気室内に放水飛散させ、この飛散に
よって水中に含まれる微細な気泡を脱気室における真空
脱気で除去するものであり、従って、このような脱気に
よって酸化力の極めて弱い脱気水としたうえで例えばイ
オン交換樹脂筒に送り込むことにより、イオン交換樹脂
の劣化を効果的に防止するようことも可能である。

【００２４】この超音波振動による脱気の効果の向上は
著しく、従来の一般的な受水槽における水面が大気に開
放された条件下での超音波加振方式とは異なり、本発明
では導水筒内の上部に連通する脱気室が減圧された条件
下で行なわれるので、脱気された水に大気から平衡分圧
に応じた量の気体が再び溶解してしまうことがなく、塩
素臭のないほぼ純水に近い高純度の脱気水を得ることが
できる。

【００２５】特に好ましくは、直立状態の導水筒の底部
から導水筒内に満たされた水に超音波振動の定在波が与
えられるように導水筒の寸法及び超音波振動の周波数を
選定することにより、導水筒内を満たす水柱には超音波
の定在波が形成され、水面で超音波の完全反射が起こる
ので最大の超音波振動エネルギーが伝達され、それによ
りキャビテーションが瞬時に発生し、溶存気体が盛んに
気泡となって水面で破裂し、導水筒内の減圧された上部
脱気空間から外部へ捕集除去され、従って脱気の効率が
更に高くなる。

【００２６】このようにして真空脱気装置で脱気処理さ
れた脱気水は導水筒を囲む脱気室の内周室に溢流し、ま
た脱気で生じる気体分はその上部空間から真空ポンプで
吸引捕集され、内周室内では底部の連通路を介して脱気
水が外周室に流入し、そこに貯留される間に脱気水が沈
静化されるので残留気泡は上昇して上部空間に放散さ
れ、同様に真空ポンプによって吸引捕集される。

【００２７】外周室内の脱気水は、脱気室の最外壁に設
けられた溢流口または配管系などの導水手段によって脱
気室の外周を囲む循環脱気タンクに送られ、そこから更
に循環ポンプに吸引されて高圧に加圧される。循環ポン
プで高圧に加圧された脱気水は、既に真空脱気装置によ
って水中の気体分が大半除去され、更に加圧によって圧
縮されているので、循環ポンプの吐出ラインにおける水
中には圧縮性の気体分は殆ど存在せず、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
ョン効果を得ることなく細胞内は高圧水で満たされるこ
とになる。このような状態でこの高圧水は噴射ノズルに
至り、該ノズルから減圧下の循環脱気タンク室内に高速
高圧で噴射されて循環脱気タンク内で衝合壁面に衝突さ
れ、これによって瞬間的な断熱膨張を受けることになる
ので、水中の微生物の細胞も高圧状態から急激に膨張さ
れて瞬時の破壊を余儀なくされる。

【００２８】上述のように噴射ノズル装置の出口に対面
するように循環脱気タンク内には噴射水に対する衝合壁
面があり、この壁面は循環脱気タンク自体の内壁面を利
用してもよく、或いは別体の衝合部材を配置して構成す
ることもできる。噴射ノズルから高圧高速で噴射される
水が衝合壁面に衝突すると、水に残存している極微細な
気泡も断熱膨張と衝突エネルギーによって瞬時に破壊さ
れ、これにより気泡中の気体が脱気室に開放されるので
減圧による気体の捕集が効果的となり、後述のように複
数回の循環脱気を行うことによって例えば０．１ｐｐｍ
以下の極めて低い残存気体濃度までの高度の脱気が可能
である。

【００２９】気泡の破裂で分離した気体は循環脱気タン
ク内の上部空間から真空ポンプに吸引捕集され、一方、
高度に脱気された水は自然落下で循環脱気タンク内に貯
まるが、この場合、脱気水が下部貯水面に穏やかに導入
されるように鎮静用の案内樋などを循環脱気タンク内に
配置しても良い。

【００３０】この循環ポンプ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
水分の脱気が終了した後に開始しても良い。この場合、
真空脱気装置で脱気しながら必要量の給水を受けたとき
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
件で装置を稼働させると、循環脱気タンク内に溜まった
水を繰り返し脱気処理することができるので、残留溶存
気体濃度が究極まで低くなった高脱気水を得ることが可
能となる。

【００３１】所定回数の循環脱気が終了するだけの時間
が経過したときにこの時限装置によって循環ポンプの吐
出ラインを噴射ノズル装置から保水タンクへ切り換える
と、複数回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
水が保水タンクに移される。保水タンクから外部への送
水は例えば水位センサーなどによる送水弁及び送水ポン
プの監視制御のもとに適宜行うことができる。また、循
環脱気タンク内及び保水タンク内は共に真空ポンプで減
圧されており、好ましくはこれらのタンク内の減圧は脱
気室内の減圧のための真空ポンプによって共通に行うの
がよい。

【００３２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の好適な実施の形態
を模式的に示しており、主装置は、導水筒３と円筒脱気
室８を備えた真空脱気装置と、脱気室８の外側を囲む円
筒循環脱気タンク１９と循環ポンプ１３及び噴射ノズル
装置１８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８、循環脱気タンク１９、及び後述する円
筒保水タンク２０は、導水筒３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４によって形成されている。

【００３３】真空脱気装置は、導水筒３内の水に対する
超音波エネルギーの付与によって被処理水の低温沸騰を
伴う真空脱気処理を行い、循環脱気装置は該真空脱気装
置によって脱気された脱気水を循環ポンプ１３で高圧に
加圧して減圧された循環脱気タンク１９内で断熱膨張さ
せる循環脱気処理を行う。

【００３４】 先ずはじめに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２２で内部を減
圧された円筒状の脱気室８と、該脱気室内に同軸状に縦
に配置された導水筒３と、導水室内の水に空洞化現象誘
発のための超音波を照射する超音波振動子３１と、脱気
室８内を内周室８ａと外周室８ｂとに両者が下部で連通
するように仕切る仕切筒７とを備え、外周室８ｂ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９が最外壁に設けられてい
る。（下線部分が今回補正した箇所です）

【００３５】導水筒３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２
３、入口電磁弁２４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
１を介して導入される水で内部が満たされ、この内部を
満たした水に減圧低温沸騰と空洞化現象を与える。この
導水筒３の底部には、導水筒内の水に超音波を照射して
空洞化現象を誘発するための超音波振動子３１が複数配
置されており、各振動子は図示しない励振制御装置によ
り駆動されるようになっている。

【００３６】導水筒３の頭部は端面が閉鎖されて周面に
複数の溢流口５が開口しており、この溢流口５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６が固定されている。従って導水筒３から溢流する
水は溢流口５を通過して脱気室８の内周室８ａに流入
し、さらにその底部の連通間隙を通過して外周室８ｂに
流入する用になっている。

【００３７】作動状態においては真空ポンプ２２によっ
て脱気室８内が高真空状態に保たれており、真空ポンプ
２２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２３および入口電磁弁２４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水が電極筒１内で
脱スケール処理された後、減圧状態下の導水筒３内に吸
引される。導水筒３内に水が満たされた状態で導水筒３
の底部に配置された超音波振動子３１から予め定められ
た周波数の超音波を導水筒内の水に照射すると、導水筒
３内の水にキャビテーションによる空洞化現象が誘起さ
れて水中に溶けている気体が気泡として分離する。この
気泡発生には減圧下における低温沸騰現象も寄与する。

【００３８】導水筒３内の水には真空ポンプ２２による
負圧によって上昇流が生じており、この上昇流に気泡が
巻込まれながら導水筒３の頭部の溢流口５から内周室８
ａに吹き出した水はさらに底部の連通間隙を通過して外
周室８ｂに流入する。内周室８ａの上部空間では、溢流
口５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２２に吸引捕集され、同様に外周室８
ｂ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９を介して真空ポンプ２２により吸引捕集され
る。

【００３９】このようにして脱気された水は高真空状態
の脱気室８内の内周室８ａと外周室８ｂ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６の下縁レベルとほぼ同等レベ
ルで脱気室８の最外壁に開口された溢流口９を超える
と、該溢流口９から循環脱気タンク１９内へ溢流するよ
うになっている。

【００４０】さて、循環脱気装置は、脱気室８の外周を
包囲して溢流口９を介して脱気室８から脱気水の導入を
受ける円筒状の循環脱気タンク１９と、該循環脱気タン
ク内に貯えられた脱気水を高圧に加圧して送水する循環
ポンプ１３と、循環ポンプで加圧された脱気水を前記循
環脱気タンク１９の内壁面に噴射衝突させて瞬間断熱膨
張させる噴射ノズル装置１８とを備えており、循環脱気
タンク１９内は真空脱気装置の脱気室８と共通の真空ポ
ンプ２２によって減圧されている。

【００４１】さらに循環脱気タンク１９の外周は環状保
水タンク２０によって囲まれ、また循環ポンプの吐出ラ
イン１４には、加圧された脱気水を噴射ノズル装置１８
へ送る時のみ開かれる電磁弁１５と、加圧された脱気水
を保水タンク２０へ送るときのみ開かれる電磁弁１６が
配置されている。保水タンク２０の出口は処理水取出系
を構成する送水ポンプ２１に接続され、送水ポンプ２１
の吐出口は逆止弁２５及びゲート弁２８を介して送水配
管に接続され、逆止弁２５とゲート弁２８との間には膨
張タンク２６及び圧力スイッチ２７が配置されている。
また保水タンク２０内は真空脱気装置の脱気室８及び循
環脱気タンク１９と共通の真空ポンプ２２によって減圧
されている。

【００４２】循環脱気タンク１９内の貯水空間１０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２０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２
４、循環ポンプ１３、電磁弁１５，１６、送水ポンプ２
１、ゲート弁２８を総合的に作動制御する。

【００４３】さて、外周室８ｂから溢流口９を介して脱
気水が循環脱気タンクに送られ、それが必要な水位に達
すると、循環ポンプ１３の作動によって脱気水が高圧に
加圧される。循環ポンプ１３で高圧に加圧された脱気水
はポンプ吐出ライン１４から電磁弁１５を通過して噴射
ノズル装置１８に送られるが、この高圧脱気水は既に真
空脱気装置によって水中の気体分が大半除去され、更に
加圧によって圧縮されているので、循環ポンプ１３の吐
出ライン１４における高圧脱気水中には圧縮性の気体分
は殆ど存在せず、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得ることな
く細胞内は高圧水で満たされることになる。このような
状態でこの高圧水は電磁弁１５を介して噴射ノズル装置
１８に至り、該ノズルから減圧下の循環脱気タンク室１
９内に高速高圧で噴射されて循環脱気タンク１９の内壁
面に衝突され、これによって瞬間的な断熱膨張を受ける
ことになるので、水中の微生物の細胞も高圧状態から急
激に膨張されて瞬時に破壊され、殺菌が果たされる。

【００４４】噴射ノズル装置１８から高圧高速で噴射さ
れた水が衝合壁面に衝突すると、水に残存している極微
細な気泡も断熱膨張と衝突エネルギーによって瞬時に破
壊され、これにより気泡中の気体が循環脱気タンク内の
上部空間に放散される。

【００４５】断熱膨張で分離した気体は循環脱気タンク
１９内の上部空間から真空ポンプ２２に吸引捕集され、
一方、高度に脱気された水は自然落下で循環脱気タンク
１９の貯水空間に貯まる。

【００４６】この循環ポンプ１３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１３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１３を稼働させると、循環脱気タンク１９内
に溜まった水を繰り返し脱気処理することができ、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。

【００４７】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１５は閉じて代わりに電磁弁１６が
開かれ、循環ポンプ１３の吐出ラインが噴射ノズル装置
１８から保水タンク２０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１３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２０に貯留される。保水タンク２０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２
１とゲート弁２８の監視制御により適正に行われる。こ
の場合、保水タンク２０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。

【００４８】尚、循環脱気タンク１９内及び保水タンク
２０内はいずれも共通の真空ポンプ２２で同時に減圧さ
れているが、これは真空ポンプ２２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。

【００４９】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明による脱気
殺菌装置は、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ているので、超音波低温沸騰
による効果的な真空脱気に加えて複数回の循環脱気によ
る高度の脱気が可能であり、しかも循環脱気系内での複
数回の高圧への加圧と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の殺菌処理も果たされるので大量
の殺菌済み衛生水を作ることができ、前段の超音波低温
沸騰による真空脱気と併せて消耗保守部品を殆ど必要と
しない運転及び保守の簡単な環境保全にも資する脱気殺
菌装置を提供することができると言う効果が得られる。

【００５０】また本発明による脱気殺菌装置は高真空と
超音波キャビテーションによる低温沸騰を利用した真空
脱気処理に加えて加圧と断熱膨張による循環脱気を効果
的に組み合わせた高度の脱気及び殺菌処理を行わせるの
で、殺菌と共に水中の溶存酸素だけでなく揮発性気体成
分をも効果的に脱気することが可能であり、水道水を酸
化腐蝕力の殆どない高脱気無菌清浄水に変えて配管の防
食と衛生水提供に寄与するだけでなく、溶存ガスや不純
物に敏感な例えば半導体ウエハやＩＣ装置の製造に利用
する高清浄水の製造にも利用でき、水資源の有効利用か
ら廃水浄化に至広い利用範囲に有効に対応できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施形態の一例を示す系統図で
ある。

【符号の説明】

３：導水筒 ７：仕切筒 ８：脱気室 ９：溢流口（導水手段） １３：循環ポンプ １５：電磁弁 １６：電磁弁 １８：噴射ノズル装置 １９：循環脱気タンク ２０：保水タンク ２１：送水ポンプ ２２：真空ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田淵 秀幸 北海道札幌市中央区宮の森２条６丁目３ 番２号 (56)参考文献 特開 昭47−2355（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−299709（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−135603（ＪＰ，Ａ) 登録実用新案3013544（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 19/00 - 19/04

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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ことを特徴とする脱気殺
   菌装置。
2. 【請求項２】 前記真空脱気装置が、真空ポンプで減圧
   された円筒状の脱気室と、該脱気室内に同軸状に配置さ
   れ、給水口から導入されて内部を満たした水に減圧低温
   沸騰と空洞化現象を与えて前記脱気室に溢流させる導水
   筒と、導水筒の内部の水に空洞化現象誘発のための超音
   波を照射する超音波振動子と、脱気室内を内周室と外周
   室とに両者が下部で連通するように仕切る仕切筒とを備
   え、前記外周室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が設けられていること
   を特徴とする請求項１に記載の脱気殺菌装置。
3. 【請求項３】 前記循環脱気装置が、前記脱気室の外周
   を包囲して前記導水手段を介して脱気室から脱気水の導
   入を受ける円筒状の循環脱気タンクと、該循環脱気タン
   ク内に貯えられた脱気水を高圧に加圧して送水する循環
   ポンプと、循環ポンプで加圧された脱気水を前記循環脱
   気タンク内の壁面に噴射衝突させて瞬間断熱膨張させる
   噴射ノズル装置とを備え、前記循環脱気タンク内は真空
   ポンプによって減圧されていることを特徴とする請求項
   ２に記載の脱気殺菌装置。
4. 【請求項４】 前記循環脱気タンクの周囲を囲む円筒状
   の保水タンクと、前記循環ポンプの吐出ラインを前記噴
   射ノズル装置と前記保水タンクとに切り換える弁手段と
   を更に備え、前記保水タンクは処理水取出系に接続さ
   れ、また該保水タンク内は真空ポンプによって減圧され
   ていることを特徴とする請求項３に記載の脱気殺菌装
   置。
5. 【請求項５】 循環ポンプの運転中は給水及び外部への
   送水を停止すると共に、この間に予め設定した所定回数
   分の循環脱気が終了したときに循環ポンプの吐出ライン
   を噴射ノズル装置から保水タンクへ切り換える時限装置
   を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載の脱気殺
   菌装置。