JP3774989B2

JP3774989B2 - 脱気装置の運転方法

Info

Publication number: JP3774989B2
Application number: JP12174197A
Authority: JP
Inventors: 仁士白石; 誠二田井; 正明田口
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2017-04-23
Also published as: JPH10300012A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、省エネルギー効果を向上することができる脱気装置の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ボイラや冷却機等の冷熱機器類，あるいはビル等の給水配管への給水は、これらの機器類の腐食防止やビル等の給水配管系の腐食による赤水防止対策として脱気装置を組み込んでおく必要がある。たとえば、図６はビル給水系に脱気装置を設置したもので、同図におけるビル給水系は、高架水槽３１，負荷３２，給水ライン３３，脱気装置３４および脱気ライン３５により構成されている。これらの構成において、前記脱気装置３４の作用により、前記高架水槽３１内の水を前記脱気ライン３５を循環させながら脱気操作を行ない、必要に応じ、前記給水ライン３３を通して前記負荷３２へ水を供給するようになっている。したがって、前記給水ライン３３内は、常時、脱気水で満たされることになり、赤水の発生を防止することができる。そして、前記脱気ライン３５には、循環ポンプ３６およびバルブ３７が挿設されており、また前記高架水槽３１には、揚水ポンプ４０を挿設した原水供給ライン３９を介して受水槽３８が接続されている。
【０００３】
ところで、前記高架水槽３１内の水は、前記脱気ライン３５を介して循環しながら脱気しているので、ビル給水系への供給水量が減少した場合、前記高架水槽３１内の水は、過度の循環により脱気度が高くなり、前記脱気装置３４で脱気する溶存気体の排気量は減少する。したがって、脱気水を過度に循環させて脱気することは省エネルギー上問題である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記問題点に鑑み、脱気装置の省エネルギー効果の向上を図ることを目的とするものである。
【０００５】
【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あって、請求項１に記載の発明は、脱気手段３と真空ポンプ７とを真空吸引ライン１０を介して接続し、該真空ポンプ７により前記脱気手段３内の被脱気液を真空脱気する構成の脱気装置の運転方法であって、前記脱気手段３内または前記真空吸引ライン１０内の真空圧力を検出し、該検出値に基づいて前記真空ポンプ７の回転数を制御するとともに、前記検出値に基づいて前記真空吸引ライン１０へ導入する空気量および前記脱気手段３内へ供給する被脱気液の供給量を制御し、さらにこの供給量の制御が、被脱気液を供給するポンプ１８の回転数を制御することにより行われることを特徴としており、また請求項２に記載の発明は、前記検出値が予め設定した下限圧力値に到達したとき、前記真空ポンプ７および前記ポンプ１８を高速運転から低速運転に切り換えるとともに、前記真空吸引ライン１０へ所定の空気を導入し、また前記検出値が予め設定した上限圧力値に到達したとき、前記真空ポンプ７および前記ポンプ１８を低速運転から高速運転に切り換えるとともに、前記真空吸引ライン１０への空気の導入を停止することを特徴としており、また請求項３に記載の発明は、前記真空吸引ライン１０への空気の導入および停止と、前記真空ポンプ７の高，低速運転の切り換え時に、所定の時間差を設けることを特徴としており、さらに請求項４に記載の発明は、前記ポンプ１８の低速運転時における回転数を、前記下限圧力値と前記上限圧力値との間の真空圧が、単位時間当りに変化する変化速度に基づいて制御することを特徴としている。
【０００６】
【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、たとえばビル給水系等の赤水防止対策として設置される脱気装置において実現される。この脱気装置は、被脱気液を供給するポンプを備えた給水ラインと脱気液の排出ラインとを備えた脱気手段（たとえば、中空糸膜等の気体透過膜により形成した膜脱気モジュール）に真空吸引ラインを接続し、該真空吸引ラインの前記脱気手段側に真空圧力を検出する圧力センサを設け、この圧力センサの下流側に空気導入手段としての空気導入弁を設けるとともに、前記真空ポンプ，前記圧力センサ，前記空気導入弁および前記ポンプをそれぞれ信号線を介して制御器に接続した構成としている。また、前記脱気手段をたとえば脱気塔方式とし、該脱気塔に真空圧力を検出する圧力センサを設ける構成とすることもできる。
【０００７】
前記構成の脱気装置の運転方法によれば、前記真空吸引ライン内の真空圧力を前記圧力センサが検出し、該検出値が予め設定した下限圧力値（たとえば、４０torr）に到達すると、前記真空ポンプおよび前記ポンプを高速運転から低速運転（たとえば、インバータ制御で６０Ｈｚ→２０Ｈｚ）に切り換え、前記脱気手段へ供給する被脱気液の供給量を減量するとともに、前記空気導入弁を開いて前記真空吸引ラインへ所定の空気を導入する。また、前記検出値が予め設定した上限圧力値（たとえば、８０torr）に到達したとき、前記真空ポンプおよび前記ポンプを低速運転から高速運転（たとえば、インバータ制御で２０Ｈｚ→６０Ｈｚ）に切り換え、前記脱気手段へ供給する被脱気液の供給量を増量するとともに、前記空気導入弁を閉じて前記真空吸引ラインへの空気の導入を停止する。前記真空ポンプと前記ポンプの回転数の制御および前記空気導入弁の開閉は、前記圧力センサの検出信号に基づいて、前記制御器の制御信号により行なう。なお、前記両ポンプの回転数の制御は、前記制御器に内蔵したインバータにより行なう。
【０００８】
また、前記運転方法において、前記真空吸引ラインへの空気の導入および停止と、前記真空ポンプの高，低速運転の切り換え時に、それぞれの動作確認時間として所定の時間差を設けることも好適である。この時間差の設定は、前記制御器に内蔵したタイマにより行なう。
【０００９】
以上のように、この発明の運転方法によれば、前記脱気手段内または前記真空吸引ライン内の真空圧力を検出し、該検出値に基づいて前記両ポンプの回転数を制御するようにしたので、前記両ポンプの消費電力を大幅に低減することができる。また、前記真空ポンプを低速運転とした場合には、前記真空吸引ラインに適量の空気を導入することにより、過渡状態での騒音の発生を防止することができる。また、前記真空ポンプを高速運転とした場合には、前記真空吸引ラインへの空気の導入を停止することで、前記真空ポンプは定格運転となり、前記脱気手段内の真空圧力を下限までもっていくことができる。さらにまた、前記真空ポンプが低速運転になったときは、同時に前記脱気手段へ供給する被脱気液の供給量も減量されているので、脱気液の脱気度は変化しない。
【００１０】
つぎに、この発明の他の運転方法を説明すると、前記ポンプの低速運転時における回転数を、前記下限圧力値と前記上限圧力値との間の真空圧が、単位時間当りに変化する変化速度に基づいて制御する（たとえば、１分間に真空度の変化が１０torr以下のときは低速運転とし、１０torr以上のときは高速運転に切り換える。）方式である。この運転方法によれば、負荷側が要求する給水量が、通常よりも多くなったとき、直ちに対応することができる。前記運転方法における設定時間および演算は、前記制御器に内蔵したタイマおよび演算手段により行なう。
【００１１】
【実施例】
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、この発明を実施するに好適な脱気装置の第一実施例を概略的に示す説明図である。
【００１２】
図１は、この発明を実施するに好適な脱気装置の第一実施例の構成を概略的に説明するもので、この第一実施例は、この脱気装置を，たとえばビル給水系に適用したもので、貯水タンク１内の被脱気液を循環させて所定の脱気水とし、この脱気水を給水ライン２を介して負荷側（図示省略）へ給水する構成となっている。前記脱気装置の脱気手段３として、中空糸膜等の気体透過膜により形成された膜脱気モジュール４をもって構成した脱気装置についての実施例である。この膜脱気モジュール４の一側には、被脱気液を循環させるポンプ１８を備えた供給ライン５が接続されており、この供給ライン５の他端は、前記貯水タンク１に接続されている。そして、前記ポンプ１８は、信号線１５を介して制御器１６に接続されている。一方、前記膜脱気モジュール４の他側には、脱気液を取り出す排出ライン６が接続されており、この排出ライン６も前記貯水タンク１に接続し、循環ラインを形成している。
【００１３】
前記膜脱気モジュール４内を真空脱気する手段としては、たとえば水封式の真空ポンプ７があり、この真空ポンプ７の一般的な構成として、封水ライン８と排気ライン９とを備えている。この真空ポンプ７と前記膜脱気モジュール４とは、真空吸引ライン１０で接続されており、この真空吸引ライン１０に前記膜脱気モジュール４内の真空圧力を検出する圧力センサ１１が設けられている。この圧力センサ１１としては、無段階に圧力範囲を設定できるように構成された半導体式圧力センサが好適である。
【００１４】
さて、前記真空吸引ライン１０には、前記膜脱気モジュール４内の真空吸引作動の開始と停止を行なう電磁弁等の自動弁１２と、逆止弁１３と、空気導入手段としての空気導入弁１４とが設けられている。そして、前記圧力センサ１１，前記自動弁１２，前記空気導入弁１４および前記真空ポンプ７は、それぞれ信号線１５を介して前記制御器１６にそれぞれ接続されている。この制御器１６は、前記圧力センサ１１の検出信号に基づいて前記真空ポンプ７および前記ポンプ１８の回転数を制御するインバータ（図示省略）と、タイマ（図示省略）と、演算手段（図示省略）とを内蔵している。
【００１５】
ここで、前記膜脱気モジュール４内の真空圧力と被脱気液の脱気度（溶存酸素濃度，すなわちＤＯ値）の関係について説明すると、たとえば被脱気液として水道水を用いた場合を図２に示す。図２において、この水道水の当初の溶存酸素濃度を８ppm とし、この水道水の脱気後の所定溶存酸素濃度を０．５ppm と設定すると、前記膜脱気モジュール４内の真空圧力を約４０torr〜８０torrに設定すればよい。すなわち、前記膜脱気モジュール４内の真空圧力の下限値を４０torrとし、上限値を８０torrに設定する。
【００１６】
つぎに、この発明の運転方法について説明する。この運転方法は、前記真空吸引ライン１０内の真空圧力を前記圧力センサ１１が検出し、該検出値が下限圧力値４０torrに到達すると、前記真空ポンプ７と前記ポンプ１８の回転数を高速運転から低速運転（６０Ｈｚ→２０Ｈｚ）に前記制御器１６を介して切り換え、前記膜脱気モジュール４へ供給する被脱気液の供給量を減量するとともに、前記空気導入弁１４を開いて前記真空吸引ライン１０へ空気を導入する。また、前記検出値が上限圧力値８０torrに到達したとき、前記真空ポンプ７と前記ポンプ１８の回転数を低速運転から高速運転（２０Ｈｚ→６０Ｈｚ）に切り換え、前記膜脱気モジュール４へ供給する被脱気液の供給量を増量するとともに、前記空気導入弁１４を閉じて前記真空吸引ライン１０への空気の導入を停止する。さらに、前記真空吸引ライン１０への空気の導入および停止と、前記真空ポンプ７の高，低速運転の切り換え時に所定の時間差を設けている（図３および図４参照）。
【００１７】
前記運転方法によれば、前記真空吸引ライン１０内の真空圧力を検出し、該検出値に基づいて前記真空ポンプ７と前記ポンプ１８の回転数を制御するようにしたので、前記真空ポンプ７と前記ポンプ１８の消費電力を大幅に低減することができる。すなわち、前記真空ポンプ７と前記ポンプ１８の消費電力は、回転速度の３乗に比例するので、回転数を６０Ｈｚから下限回転数である２０Ｈｚ付近まで低下させる。したがって、低速運転時の消費電力は、高速運転時の約３．６％に低下するので省エネルギー効果は大である。
【００１８】
また、前記真空ポンプ７を低速運転としたときは、前記真空吸引ライン１０に適量の空気を導入することにより、過渡状態での騒音の発生を防止し、さらに高速運転としたときは、前記真空吸引ライン１０への空気の導入を停止するので、前記真空ポンプ７は定格運転となり、前記膜脱気モジュール４内の真空圧力を下限までもっていくことができる。そして、前記空気導入弁１４の開閉動作と、前記真空ポンプ７の回転数変化の開始タイミングの間に時間差を設けたので、それぞれの動作確認時間が設定されたことになり、より効果的に制御することができる。さらに、前記真空ポンプ７が低速運転になったときは、同時に前記膜脱気モジュール４へ供給する被脱気液の供給量も減量されるので、この被脱気液の脱気度は変化せず、したがって前記貯水タンク１内の脱気水の脱気度を安定させる効果がある。
【００１９】
つぎに、この発明を実施するに好適な脱気装置の第二実施例を図５に基づいて説明する。この第二実施例は、前記第一実施例で説明した脱気装置の脱気手段３を膜脱気モジュール４から機械式の脱気塔１７に変更したものであるから、前記脱気手段３以外の部材には前記第一実施例と同様の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２０】
図５は、第二実施例の脱気装置の構成を概略的に示す説明図である。図５において、脱気手段３として適用した脱気塔１７を設け、この脱気塔１７の上部に被脱気液を循環させるポンプ１８を備えた供給ライン５を接続し、先端部にスプレーノズル５ａを設け、他端は貯水タンク１に接続している。また、前記脱気塔１７の下部に脱気水を取り出す排出ライン６が接続されており、この排出ライン６も前記貯水タンク１に接続し、循環ラインを形成している。そして、前記ポンプ１８は、信号線１５を介して制御器１６に接続されている。
【００２１】
前記脱気塔１７内を真空脱気する手段として、たとえば水封式の真空ポンプ７を設け、この真空ポンプ７と前記脱気塔１７の上部との間を真空吸引ライン１０で接続している。また、前記脱気塔１７において、前記真空吸引ライン１０を接続した部位よりも下方の位置には、前記脱気塔１７内の真空圧力を検出する圧力センサ１１を設けている。前記真空吸引ライン１０には、電磁弁等の自動弁１２と、逆止弁１３と、空気導入手段としての空気導入弁１４とが設けられている。そして、前記圧力センサ１１，前記自動弁１２，前記空気導入弁１４および前記真空ポンプ７は、それぞれ信号線１５を介して前記制御器１６にそれぞれ接続されている。前記制御器１６は、前記第一実施例と同様に、前記圧力センサ１１の検出信号に基づいて、前記真空ポンプ７および前記ポンプ１８の回転数制御等の制御を行なう。
【００２２】
この発明の運転方法について、さらに他の実施例について説明する。すなわち、前記ポンプ１８の低速運転時における回転数を、前記真空吸引ライン１０内の真空圧力が、前記下限圧力値４０torrと前記上限圧力値８０torrとの間にあって、その真空圧力が単位時間当りに変化する変化速度に基づいて制御する（たとえば、１分間に真空度の変化が１０torr以下のときは低速運転とし、１０torr以上のときは高速運転に切り換える。）ようにしたものである。この運転方法によれば、負荷側が要求する給水量が、通常よりも多くなったとき、直ちに対応することができる。この運転方法における設定時間および演算は、前記制御器１６に内蔵したタイマおよび演算手段により行なう。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、脱気手段内または真空吸引ライン内の真空圧力を検出し、この検出値に基づいて、真空ポンプおよび脱気手段へ被脱気液を供給するポンプの回転数を制御するようにしたので、両ポンプの消費電力を大幅に低減することができる。また、前記検出値に基づいて、真空吸引ラインに設けた空気導入手段を制御するようにしたので、過渡状態での騒音の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施するに好適な脱気装置の第一実施例の構成を概略的に示す説明図である
。
【図２】図１の膜脱気モジュール内の真空圧力とＤＯ値の関係を示す説明図である。
【図３】図１の圧力センサの検出信号により、真空ポンプの回転数を制御する作動域を示す説明図である。
【図４】図３の作動域に時間差を設けて空気導入弁を開閉する状態を示す説明図である。
【図５】この発明を実施するに好適な脱気装置の第二実施例の構成を概略的に示す説明図である。
【図６】従来の脱気装置をビル給水系に設置した状態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
３脱気手段
４膜脱気モジュール
５供給ライン
６排出ライン
７真空ポンプ
１０真空吸引ライン
１１圧力センサ
１４空気導入弁（空気導入手段）
１５信号線
１６制御器
１７脱気塔
１８ポンプ

Claims

脱気手段３と真空ポンプ７とを真空吸引ライン１０を介して接続し、該真空ポンプ７により前記脱気手段３内の被脱気液を真空脱気する構成の脱気装置の運転方法であって、前記脱気手段３内または前記真空吸引ライン１０内の真空圧力を検出し、該検出値に基づいて前記真空ポンプ７の回転数を制御するとともに、前記検出値に基づいて前記真空吸引ライン１０へ導入する空気量および前記脱気手段３内へ供給する被脱気液の供給量を制御し、さらにこの供給量の制御が、被脱気液を供給するポンプ１８の回転数を制御することにより行なわれることを特徴とする脱気装置の運転方法。
前記検出値が予め設定した下限圧力値に到達したとき、前記真空ポンプ７および前記ポンプ１８を高速運転から低速運転に切り換えるとともに、前記真空吸引ライン１０へ所定の空気を導入し、また前記検出値が予め設定した上限圧力値に到達したとき、前記真空ポンプ７および前記ポンプ１８を低速運転から高速運転に切り換えるとともに、前記真空吸引ライン１０への空気の導入を停止することを特徴とする請求項１に記載の脱気装置の運転方法。
前記真空吸引ライン１０への空気の導入および停止と、前記真空ポンプ７の高，低速運転の切り換え時に、所定の時間差を設けることを特徴とする請求項２に記載の脱気装置の運転方法。
前記ポンプ１８の低速運転時における回転数を、前記下限圧力値と前記上限圧力値との間の真空圧が、単位時間当りに変化する変化速度に基づいて制御することを特徴とする請求項２に記載の脱気装置の運転方法。