JPH0518604U - 脱気用モジユール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体中に混入している気体を除去するにあた
り所定の濃度に処理できるまでの立ち上がり時間を短縮
する。 【構成】 ハウジング内に液体を通す中空膜を張り、液
体が流出する側に設けた液体出口室におけるキャップと
封止部材との間隔を、液体出口室の直径の０．５〜１０
％に設定して従来より小さくし、液体出口室に液体を滞
留させないようにした。このため、実際に処理できるま
での立ち上がり時間が短縮する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、液体中に溶存する気体や揮発性物質を除去もしくは回収する隔膜脱 気の脱気用モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】

液体中に溶存する気体を除去したり回収する場合は種々あり、水や水溶液から 酸素を除去する例としては、ボイラー用脱酸素水の製造、洗浄用脱酸素水の製造 、冷却水の配管腐食防止、吸収型冷却装置の冷媒の脱酸素、赤水防止、超純水の 脱酸素、貯蔵水の脱酸素、人口腮、液状食品の脱酸素等が挙げられ、また、水や 水溶液から溶存気体を除去する例としては、食品製造用脱気水の製造、写真現像 液の脱気、液体クロマトグラフ展開液の脱気等が行われている。さらに、水や水 溶液からその他の気体や揮発性液体を除去したり回収したりする例としては、超 純水の脱炭酸ガス、上水や排水からのトリクロロメタンその他のハロゲン化合物 の除去や回収、排水からの硫化水素の除去、排水からのアセトンなどの揮発性有 機溶剤の除去や回収等があり、他に、水以外の液体からの気体除去の例として、 食用油の脱酸素、硫化油の脱硫化水素、化学工業における原料液体の脱酸素等が 挙げられる。

【０００３】 このような、液体から気体や揮発性物質を除去もしくは回収（以後、特に断ら ないかぎり回収も含めて単に除去と言う）する場合に用いる手段として、気体や 揮発性物質の蒸気（以後、両者を含めて単に気体と言う）は透過するが液体は透 過しない膜の一方の側に液体を接触させ、他の側を真空ポンプなどの減圧手段を 用いて減圧するか、あるいは、膜の液体と接する側とは他の側に不活性ガス等の 除去すべき気体以外の気体を流すことにより、液体中に含まれる気体を除去する いわゆる隔膜脱気という方法があり、この方法を具現化するための装置として脱 気用モジュールというものが開発されている。

【０００４】 図１３および図１４の符号１は、従来の脱気用モジュールを示しており、この 脱気用モジュール１は、円筒状のハウジング２の液体流入端（図においては下端 ）に、液体流入口３を有する円盤状の流入側キャップ４が、液体流出端（図にお いては上端）に、液体流出口５を有する円盤状の流出側キャップ６がそれぞれ装 着され、前記ハウジング２内部の液体流入端および液体流出端に、ハウジング２ 内部に脱気室７を形成する樹脂製の流入側封止部材８および流出側封止部材９が 、前記流入側キャップ４および流出側キャップ６との間に液体入口室１０および 液体出口室１１をそれぞれ形成した状態で設けられ、これら封止部材８、９に、 液体入口室１０と液体出口室１１とを連通する中空糸状の分離膜１２が張設され 、さらに、ハウジング２の液体流出端側に、ハウジング２外部と脱気室７とを連 通する排気口１３が設けられた構成となっている。

【０００５】 この脱気用モジュール１によれば、排気口１３に真空ポンプ等の減圧手段（図 示せず）を接続してこの減圧手段により脱気室７内を減圧しながら、処理する液 体を、流入側キャップ４の液体流入口３より液体入口室１０に送り込んで分離膜 １２内に流し、分離膜１２内を流れる間に液体中に溶存する気体や揮発性液体等 を減圧作用により分離膜１２から脱気室７を経て排気口１３から除去し、液体出 口室１１を経て流出側キャップ６の液体流出口５から、脱気された液体を得る。

【０００６】 この脱気用モジュール１は、分離膜１２が中空糸状であることから中空糸膜モ ジュールと称される。この他に、平膜を用いた積層型、プリ−ツ型、スパイラル 型等の平膜モジュールがあるが、これらは膜の構造が異なるだけで、膜の支持や 液体出口室の構造は上記中空糸膜モジュールの脱気用モジュール１と同様である 。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記従来の脱気用モジュール１を用いて、溶存する気体濃度を処理 する液体の１％以下にまで除去するような高度の脱気を行う場合、真空度や流量 などを最適にしても、立ち上がり時間、即ち、処理する液体が所定の溶存気体濃 度に達するまでの時間、に長時間を要し、しかも、処理する液体中の溶存気体濃 度が低いほど、立ち上がり時間が長くなるという問題があった。例えば、酸素が ８重量ｐｐｍ（以下単にｐｐｍと表記する）含まれる水を１０重量ｐｐｂ（以下 単にｐｐｂと表記する）程度にまで除去する場合、立ち上がりに数時間を要して いた。そのため、この間の処理する液体が無駄になるばかりでなく、作業時間の 制約を受け、使用開始の数時間以上前に始動させる必要があった。

【０００８】 そこで考案者がこの問題を検討したところ、液体出口室１１や配管中における 気体の残留を別にすれば、未処理状態の、気体を高濃度含む液体が液体入口室１ １に滞留するとともに、この未処理液体に少しずつ処理済みの液体が混入し、こ の未処理液体が液体入口室１１に滞留することが原因であると考えられた。従来 の脱気用モジュール１においては、液体出口室１１の流出側キャップ６と流出側 封止部材９との間隔は、液体出口室１１の直径のおよそ２５％と比較的大きく、 したがって未処理液体の滞留量も多かった。

【０００９】 本考案は上記事情に鑑みてなされたものであって、特に、溶存気体濃度をモジ ュールに流入する源液の気体濃度の百分の一以下にまで高度に脱気する場合にお いて、所定の濃度に達する立ち上がり時間が短縮され、無駄な液体の量の低減が 図られる脱気用モジュールを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するためになされたものであって、請求項１として、 ハウジングの液体流入端に、液体流入口を有する流入側キャップを、液体流出端 に、液体流出口を有する流出側キャップをそれぞれ装着し、ハウジング内部の液 体流入端および液体流出端に、ハウジング内部に脱気室を形成する流入側封止部 材および流出側封止部材を、流入側キャップおよび流出側キャップとの間に液体 入口室および液体出口室をそれぞれ形成した状態で設け、これら封止部材に、液 体入口室と液体出口室とを連通する分離膜を設置し、さらに、ハウジング外部と 脱気室とを連通する排気口を設けてなり、液体流入口から液体入口室、分離膜、 液体出口室を経て液体を流すことにより、分離膜内を流れる液体中に溶存する気 体を排気口から除去して脱気された液体を得る脱気用モジュールにおいて、前記 液体出口室における前記流出側キャップと前記流出側封止部材との間隔を、液体 出口室の直径の０．５〜１０％に設定したことを特徴とし、請求項２として、前 記流出側キャップの前記液体出口室に面する内面を、前記ハウジングの径方向に 沿って略平面に形成したことを特徴とし、請求項３として、前記流出側キャップ の前記液体出口室に面する内面を、該内面と流出側キャップとの間隔が前記流出 口に向かうにしたがい大きくなる如く形成したことを特徴としている。また、請 求項４として、前記分離膜が、中空糸状もしくは管状であることを特徴とし、請 求項５として、前記分離膜は、フィルム状であることを特徴としている。

【００１１】

【実施例】

図１および図２は本考案の第１実施例、図３および図４は本考案の第２実施例 、図５および図６は本考案の第３実施例、図７および図８は本考案の第４実施例 、図９および図１０は本考案の第５実施例を示している。これら各図において図 １３に示した従来の脱気用モジュール１と同一の構成部材には同一の符号を符し てある。

【００１２】 第１実施例の脱気用モジュール２０について若干の説明を加えると、この脱気 用モジュール２０の流出側キャップ２１は、その中央に液体流出口２２が形成さ れ、液体出口室２３に面するその内面２１ａは、ハウジング２の径方向に沿って 平面に形成されている。なお、液体流出口２２の位置は中央にある必要は特にな く、例えば外周側に設置してもよい。

【００１３】 そして、液体出口室２３における流出側キャップ２１と流出側封止部材９との 間の一定である間隔ｄは、液体出口室２３の直径Ｄの０．５〜１０％に設定され ている。この比は、液体の滞留を極力抑えて立ち上がり時間の短縮が図られると ともに、液体の流路抵抗とならず、また、液体中の分散質により流路が閉塞しな い程度に配慮されて決定され、さらにこの条件を最適に満たすには、１〜５％が 好ましい。この比が１０％以上であると、立ち上がり時間の短縮効果がみられず 、０．５％未満であると、圧力損失の増加、分散質による流路の閉塞、製作時に 高度の寸法精度が要求される等の不具合が生じる。

【００１４】 なお、流出側キャップ２１に限らず、流入側キャップ４を含めて、これらキャ ップ４、６をハウジング２に装着する方法としては、接着、ネジ込み、押さえ具 を用いるなどが挙げられ、また、接着法の場合には必ずしも必要でないが液密性 を保持するため、パッキンやＯリングを使用すると好ましい。また、排気口１３ の数や位置は任意である。脱気室７に気体を流すタイプの場合には、排気口１３ はその気体の流入口および流出口となるため複数必要となる。 また、分離膜１２以外に、これよりも太い管状のものでもよく、これらを束状 としたり編組した構造のものを用いてもよい。このような中空糸状もしくは管状 の分離膜が、液体に対する接触面積をもっとも大きくできる。

【００１５】 第２実施例の脱気用モジュール３０においては、流出側キャップ３１は、その 中央に液体流出口３２が形成され、液体出口室３３に面するその内面３１ａは、 この内面３１ａと流出側キャップ３１との間隔が液体流出口３２に向かうにした がい大きくなる如く形成されている。そして、この間隔の平均値は、第１実施例 の脱気用モジュール２０における流出側キャップ２１と流出側封止部材９との間 隔ｄと同一となっている。そして、液体出口室２３における流出側キャップ２１ と流出側封止部材９との間の一定である間隔ｄは、液体出口室２３の直径Ｄの０ ．５〜１０％に設定されている。

【００１６】 第３実施例の脱気用モジュール４０は、第２実施例の脱気用モジュール３０に おける分離膜１２に代えて、平なフィルム状の分離膜をスパイラル状に巻いたス パイラル状分離膜４１を、各封止部材８、９で止めたものである。この分離膜４ １の中空部と分離膜４１の間には、通常、不織布等の液体透過性を有するスペー サ４２が設けられる。また、スパイラル状分離膜４１の片側をポリエステルフィ ルム等のバリヤフィルムに代えたものも使用可能である。この場合、脱気処理さ れる液体は、スパイラル状分離膜４１の中空部を流通するのが好ましい。

【００１７】 第４実施例の脱気用モジュール５０は、第３実施例の脱気用モジュール４０に おけるスパイラル状分離膜４１を、図８に示す如くギャザー状に設置し、各封止 部材８、９で止めたものである。この場合も第３実施例の脱気用モジュール４０ と同様に、分離膜４１の片側をバリヤフィルムに代えることができる。

【００１８】 第５実施例の脱気用モジュール６０は、第３実施例の脱気用モジュール４０に おけるスパイラル状分離膜４１が、中央部に設けられた脱気室７と連結され、脱 気室７および分離膜４１内が減圧されるが不活性ガスが流入され、分離膜４１の 外側を脱気される液体が流通する構造となっているものである。

【００１９】 なお、本考案では、上記各実施例の他に、１枚の平膜状分離膜を有する脱気用 モジュールや、第３実施例で用いる分離膜４１を折りたたんだ状態にし、四角形 状のハウジングに設置した脱気用モジュールとしても構成できる。

【００２０】 第１、第４および第５実施例のように、流出側キャップ２１の内面２１ａがハ ウジング２の径方向に沿って平面に形成されていることから、液体出口室２３の 外周部に気体が残存したり、処理済みの液体が滞留するようなデッドスペースが 生じておらず、脱気処理された液体はスムーズに液体流出口５から流出していく 。また、第２および第３実施例のように、流出側キャップ３１の内面３１ａが液 体流出口３２に向けて円錐状に形成されていれば、処理された液体はよりスムー ズに液体流出口３２から流出していく。これらの結果、立ち上がり時間の短縮が より図られる。

【００２１】 各脱気用モジュール２０（３０、４０、５０、６０）によって液体中の気体を 脱気するには、液体流入口３を下にしてハウジング２を鉛直あるいはそれに近い 状態に立て、排気口１３に真空ポンプ等の減圧手段（図示せず）を接続してこの 減圧手段により脱気室７内を減圧するか、不活性ガスを流入・排気しながら、処 理する液体を、流入側キャップ４の液体流入口３より液体入口室１０に送り込ん で分離膜１２（４１）内に流し、かつ必要に応じて不活性ガス等をともに流し、 分離膜１２（４１）内を流れる間に液体中に溶存する気体や揮発性液体等を減圧 作用により分離膜１２（４１）から脱気室７を経て排気口１３から除去し、液体 出口室１１（２３、３３）を経て流出側キャップ（２１、３１）の液体流出口（ ２２、３２）から、脱気された液体を得る。

【００２２】 ［試験例］ ・試験例１ ポリ４メチルペンテン１を素材とし、溶融成形法で製造した、気体透過定数１ ×１０Ｅ−５（ｃｍ３／ｃｍ２，ｓｅｃ，ｃｍＨｇ）、外径２５０μｍ、内径２ ００μｍの不均質中空糸５万本を、長さ５００ｍｍ、外径１００ｍｍ、内径９０ ｍｍの円筒型の塩化ビニル製ハウジングに、ポリウレタン樹脂からなる流入側お よび流出側封止部材で封止し、図３および図４に示したような脱気用モジュール を製作した。流出側および流入側キャップは塩化ビニル製で、ハウジングに液密 に接着固定した。液体出口室の直径Ｄは９０ｍｍ、流出側キャップと流出側封止 部材との間隔は、最小２ｍｍ、最大１０ｍｍの円錐状とした。間隔の平均値ｄは 約４．７ｍｍで、直径Ｄに対する比率は５．２％である。一方、液体入口室につ いては、その直径Ｄ＝９０ｍｍ、流入側キャップと流入側封止部材との間隔ｄ＝ １０〜２０ｍｍで平均値１８ｍｍとした。

【００２３】 この脱気用モジュールに、温度２０℃、溶存酸素濃度８．８ｐｐｍの水を２０ ０ｌ／ｈｒで流し、排気口にスクロ−ル型真空ポンプを接続して脱気室を１５ｔ ｏｒｒに減圧し、流出水の溶存酸素濃度の経時変化を測定した。結果を下記の比 較例１とともに図７に示した。処理した水の溶存酸素濃度が１０ｐｐｂまで低下 するのに要する時間は約１時間であった。

【００２４】 ・比較例１ 液体出口室が、上記試験例１における液体入口室と同形状であること以外は、 試験例１と同じ脱気用モジュールを作成し、試験例１と同様の実験を行った。溶 存酸素濃度が１０ｐｐｂに達するのに約５時間を要した。

【００２５】 ・試験例２ ポリスルホン製平膜型限外濾過膜をフッ素系撥水剤にて処理した平膜（分離膜 ）２枚と網状スペーサ２枚とを交互に重ねてスパイラル状に巻き、巻き初めと巻 き終り部分を袋状になるよう接着し試験例１で用いたものと同じハウジング内に 設けたポリウレタン樹脂からなる流入側および流出側封止部材に封止し、流入側 および流出側キャップをハウジングに接着固定して、図５および図６に示したよ うな脱気用モジュールを製作した。

【００２６】 この脱気用モジュールに、温度２０℃、溶存酸素濃度８．８ｐｐｍの水を５０ ｌ／ｈｒで流し、排気口にスクロ−ル型真空ポンプを接続して脱気室を１７ｔｏ ｒｒに減圧し、流出水の溶存酸素濃度の経時変化を測定した。結果を下記の比較 例２とともに図８に示した。約１．２時間で溶存酸素濃度が３０ｐｐｂに達した 。

【００２７】 ・比較例２ 液体出口室の形状が比較例１と同じであること以外は試験例２と同様の脱気用 モジュールを作成し、比較例２と同様の脱気試験を行った。溶存酸素濃度が３０ ｐｐｂに達するのに約５時間を要した。

【００２８】

【考案の効果】

本考案の脱気用モジュールによれば、大掛かりな装置や改造を要することなく 、かつコストがかかることなく、処理される液体の溶存気体濃度が所定値に達す るまでの立ち上がり時間が大幅に短縮され、かつこの立ち上がり時間が経過する 間の液体の無駄が防げるばかりでなく、作業時間の制約を無くし、使用開始の数 時間以上前に始動させる作業も不要となるといった種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例の側断面図である。

【図２】図１のＡーＡ線矢視図である。

【図３】本考案の第２実施例の側断面図である。

【図４】図３のＢーＢ線矢視図である。

【図５】本考案の第３実施例の側断面図である。

【図６】図５のＣーＣ線矢視図である。

【図７】本考案の第４実施例の側断面図である。

【図８】図７のＤーＤ線矢視図である。

【図９】本考案の第５実施例の側断面図である。

【図１０】図９のＥーＥ線矢視図である。

【図１１】試験例１および比較例１の実験結果を示すグ
ラフである。

【図１２】試験例２および比較例２の実験結果を示すグ
ラフである。

【図１３】従来構造の脱気用モジュールを示す側断面図
である。

【図１４】図１３のＦーＦ線矢視図である。

【符号の説明】

２ ハウジング ３ 液体流入口 ４ 流入側キャップ ７ 脱気室 ８ 流入側封止部材 ９ 流出側封止部材 １０ 液体入口室 １２、４１ 分離膜 １３ 排気口 ２０、３０、４０ 脱気用モジュール ２１、３１ 流出側キャップ ２１ａ、３１ａ 内面 ２２、３２ 液体流出口 ２３、３３ 液体出口室 ４２ スペーサ Ｄ 液体出口室の直径 ｄ 液体出口室における流出側キャップと流出側封止部
材との間隔

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの液体流入端に、液体流入口
   を有する流入側キャップが、液体流出端に、液体流出口
   を有する流出側キャップがそれぞれ装着され、ハウジン
   グ内部の液体流入端および液体流出端に、ハウジング内
   部に脱気室を形成する流入側封止部材および流出側封止
   部材が、流入側キャップおよび流出側キャップとの間に
   液体入口室および液体出口室をそれぞれ形成した状態で
   設けられ、これら封止部材に、液体入口室と液体出口室
   とを連通する分離膜が設置され、さらに、ハウジング外
   部と脱気室とを連通する排気口が設けられてなり、液体
   流入口から液体入口室、分離膜、液体出口室を経て液体
   を流すことにより、分離膜内を流れる液体中に溶存する
   気体を排気口から除去して脱気された液体を得る脱気用
   モジュールにおいて、前記液体出口室における前記流出
   側キャップと前記流出側封止部材との間隔が、液体出口
   室の直径の０．５〜１０％に設定されていることを特徴
   とする脱気用モジュール。
2. 【請求項２】 前記流出側キャップの前記液体出口室に
   面する内面が、前記ハウジングの径方向に沿って略平面
   に形成されていることを特徴とする請求項１記載の脱気
   用モジュール。
3. 【請求項３】 前記流出側キャップの前記液体出口室に
   面する内面が、該内面と流出側キャップとの間隔が前記
   流出口に向かうにしたがい大きくなる如く形成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の脱気用モジュール。
4. 【請求項４】 前記分離膜は、中空糸状もしくは管状で
   あることを特徴とする請求項１、請求項２および請求項
   ３記載の脱気用モジュール。
5. 【請求項５】 前記分離膜は、フィルム状であることを
   特徴とする請求項１、請求項２および請求項３記載の脱
   気用モジュール。