JPH1110135A - 脱酸素脱気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】各種の民生用，産業用の水利施設における使用
水中に溶存している酸素による赤水発生や錆発生を確実
に防止する脱酸素脱気を実用性の高い装置を提供する。 【解決手段】１つのハウジング２１内にキャビテーショ
ン発生室２１' を設け、その外側に分散機構１８を介し
隔壁２１''の外側にサイドフロー室２１''' を設け、該
キャビテーション発生室２１' によりキャビテーション
作用を介し第一義的に脱気を行い、分散機構１８を介
し、第二義的に脱気を行い外側のサイドフロー室２１''
' で第三義的に脱気を行い、更に、循環通路１９を介
し、上部空間５１に設けたスプレー装置２０により霧状
に微細化された気泡を確実に第四義的に脱気作用を行っ
て確実に脱酸素脱気をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、家庭用の水道管や冷
却塔や各種工場のボイラー施設等の水利施設等における
赤水や発錆防止のための脱酸素脱気装置の構造の技術分
野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、市民生活の向上は各種産業
の隆盛に支えられているところが大であり、当該市民生
活や産業は両者相俟ってその質，量のアップが図られて
いる。

【０００３】而して、当該市民生活や産業施設において
も水道管や冷却塔等の生活施設は勿論のこと、産業施設
においてもボイラーや熱交換器等の各種の水利用施設が
広く用いられており、而して、当該水利用施設によって
使用される水は細菌等による汚染状態のない純粋で清浄
な水であることが強く求められて水利用の水利施設が用
いられているが、市水等の通常の水には数パーセントの
溶存酸素が残存しており（飲料水に含まれる溶存酸素量
は通常１０℃にて１０〜１１ppm ，２０℃にて８〜９pp
m あり、この水中に溶存した酸素を減らすことで酸化反
応を抑制することは分っている。）、かかる溶存酸素の
水利施設を流過して用いられるプロセスにおいては該溶
存酸素が所謂家庭用の水道管や貯水タンク等で発錆を生
じ、その結果、所謂赤水等が生じて飲用は勿論のこと、
一般の生活用途には用いることが不適切である場合があ
り、又、生産設備等にあっては当該溶存酸素によるボイ
ラー等の発錆による経年的に機能が損われるという致命
的な欠点があった。

【０００４】又、赤水は水道の鉄管が酸化して錆が出
来、水が赤く濁ったものであり、受水槽で水を一度貯め
るマンション等の集合住宅で被害が多く、特に、４０年
代のビル建築ラッシュ期に亜鉛メッキ鋼管を用いて配設
された水道施設を有する多くのビルに赤水発生の被害は
深刻である。

【０００５】その後、ライニング鋼管が開発され、近年
の給水管として使用もされているが、ネジで継ぎ合わせ
た先端部分は鉄が露出するのでライニング部分には異常
がなくても継ぎ目の僅かな鉄の露出部分が集中的に酸化
現象の発生が見られ、コブ状に錆が成長し（所謂コブ
錆）、赤水が発生するだけでなく、管路を狭くし、給水
量を低下させている。

【０００６】これに対し、溶存酸素を使用する市水等か
ら除去するべくさまざまな技術が開発され、例えば、磁
場処理法や静電処理法やイオン処理法や電子処理法や膜
式処理法が案出されているが、第一の処理方法は理論的
に不可能な部分が多く、設計的に実効不可能であり、
又、第二の処理方法にあっては処理する水の質によって
適用の可否の問題が多く、実用性に乏しいきらいがあ
り、第三の処理方法にあってはスケール分をコロイド状
とするスケール防止法であるが、水洗を常時保つ必要が
あり、さもないとスケールの付着が生じ、経時的機能劣
化を来たすネックがあり、第四の処理方法にあっては水
に電子を与えた後、金属腐蝕時に金属から奪う電子を少
くする方法であって腐蝕の主たる原因は脱気効果が薄い
というデメリットがあり、又、最後の第五の処理方法に
あっては膜の目詰りを生じることに対する前処理を必要
とし、膜の劣化が生じ、更に、膜が樹脂製等であるため
温度に弱く、したがって、膜の劣化が生じた場合に交換
の必要が生じ、結果的にコスト高になるという不具合が
ある。

【０００７】又、ボイラー水に対しヒドラジン等の薬剤
を投入して脱酸素を図る技術もあるが、該種薬剤は近時
発癌性が認められる等のために常用的な使用が妨げられ
る欠点がある。

【０００８】又、市水に対してはポリリン酸水溶液、及
び、メタケイ酸ソーダ（食品添加物して認可）を受水槽
に注入し、リン酸と鉄を反応させ赤い色を消す方法等も
あるが、常時薬品注入が必要，防錆管理責任者のもとで
の注入濃度管理が厳重に求められ、長期間の飲用は体内
のカルシウム減となり、骨がもろくなる可能性がある不
都合さがある。

【０００９】又、過密地帯の河川では工場排水，都市の
終末処理場からの放水と洗浄場の取水口が交互に存在す
る例が多く、そのために色々な細菌や有機物が水に混ざ
り、したがって、大量の殺菌用塩素剤等の投入がなされ
ることもあってクロロホルム系のトリハロメタンの成長
も指摘されている。

【００１０】そして、一旦赤水の発生や錆発生が生ずる
と、当該水利施設を全体的に交換しなければならず、当
該交換に要する工事や費用が極めてデメリットを生ずる
という不利点があった。

【００１１】そして、薬品投入処理にあっても薬害発生
の虞があるネックがあった。

【００１２】これに対処するに、水利施設に用いる水に
対し超音波によるキャビテーション作用を介し溶存酸素
を製造する技術等も開発されてはいる。

【００１３】しかしながら、該種開発された脱酸素脱気
装置の技術にあっては実効性が薄いという不具合があっ
た。

【００１４】即ち、該種在来技術に基づく脱酸素脱気装
置を略説すると、１つのハウジングの中央部にキャビテ
ーション発生室を設け、両側に隔壁を介しサイドフロー
室を併設し、キャビテーション発生室内に市水源からの
市水をポンプを介し通路を介して下側から供給口を介し
供給し、又、該キャビテーション発生室の下部に設けら
れた超音波発生装置により超音波を発生させて該キャビ
テーション発生室内の供給された市水にキャビテーショ
ンを付与し、該キャビテーション発生室の上部空間に対
してはバキュームポンプにより７００mmHg等に高度に真
空化させ、該上部空間から脱気作用を行い、更に、該キ
ャビテーション発生室の下部連通孔からアンダーフロー
させる水を両側のサイドフロー室の上部空間において制
御装置により電磁バルブを相互に交互に切り換えて４０
０mmHg等の低真空化状態にさせて脱酸素を助勢し、排水
ポンプを介し脱酸素水を取り出すようにしていた。

【００１５】而して、ハウジングの隔壁を介して隔成さ
れた各キャビテーション発生室、及び、サイドフロー室
の上部空間に対する真空度の調整と交互切り換えは、制
御装置による電磁バルブの所定プログラムによる切り換
えを介して通路を介し気水分離器を通して脱気された酸
素を排気するようにしていた。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、該種在
来態様で案出されている脱酸素脱気装置にあっては次の
ような実用性に乏しい問題があった。

【００１７】即ち、キャビテーション発生室に於ける超
音波発生装置を介してのキャビテーション作用による酸
素を含む気泡による溶存酸素の分離と所定濃度の殺菌剤
としての塩素の溶存を許容する利点はあるものの、キャ
ビテーション発生室の両側のサイドフロー室に於ける交
互の脱酸素の助勢を行うべく、上部の空間に対する電磁
バルブの切り換えを制御装置を介して行わねばならず、
その操作は勿論のこと、管理制御が煩瑣であり、装置構
造が複雑であるという欠点があり、したがって、当然初
期製造組付にかかわるイニシャルコストは勿論のこと、
メンテナンスコストも多くかかるというデメリットがあ
り、しかも、両サイドのサイドフロー室での脱酸素が交
互に電磁バルブを介して行わねばならず、又、キャビテ
ーション発生室に比し、当該両サイドのサイドフロー室
の真空度が低いために、脱酸素の助勢が好ましくなく、
ポンプを介しての排水の脱酸素の度合が設計通りにはい
かないという不都合さがあった。

【００１８】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく脱酸素水製造装置の問題点を解決すべき技術的課
題とし、キャビテーションを介し脱酸素脱気する利点を
有し、且つ、殺菌剤等の塩素の所定量の溶存を確実に許
容し、装置を一体化し、構造が簡単でコンパクト化し操
作制御管理がし易く、設計通りの溶存酸素を除去するこ
とが出来るようにして使い勝手が良く、しかも、低コス
トで操作が出来、耐久性も良好であるようにし、各種産
業における水利施設利用利用分野に益する優れた脱酸素
脱気装置を提供せんとするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上述目的に沿い先述特許
請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成は、前述
課題を解決するために、家庭用の水道水の配管や貯水槽
等の民生用の水利施設や工場のボイラー等の産業用水利
用施設において使用する利用水中に溶存している酸素に
よる赤水発生や発錆等を防止するべく、当該水利用施設
の利用水中の溶存酸素を除去するに際し、１つのハウジ
ング内の上部空間をバキュームポンプ等の真空排気装置
に接続させ、該ハウジング内の中央部にはキャビテーシ
ョン発生室が設けられてキャビテーション発生装置を下
部に設けると共に給水口を設け、該キャビテーション発
生装置として設置する機械的攪拌装置により、給水され
た水にキャビテーションを施して気泡発生作用を行わし
め、気泡の混在した給水を上昇させて上部の真空排気装
置に接続された空間部から第一義的に脱気を行わしめる
ようにさせ、当該利用水中に溶存している酸素のほとん
どを脱気し、而して、当該キャビテーション発生室の隔
壁を介して側設したサイドフロー室に対し該キャビテー
ション発生室からオーバーフローしたほとんどの溶存酸
素を脱気した水を分散装置の分散機構により表面積を大
きくし気泡の分離を促進して雨垂状に散水落下させてそ
のプロセスにおいて第二義的に脱気して、サイドフロー
室においても排出口に至るまで滞溜させている間に上部
の空間部がキャビテーション発生室の上部空間と同様に
同一真空排気装置に接続されて所定の真空状態にしてい
ることにより、助勢的な溶存酸素の脱気が第三義的にな
されるようにし、更に、両サイドフロー室からはポンプ
を介し１本の通路が上部の隔壁上の空間に設置されたス
プレー装置に接続されて各サイドフロー室からの水を循
環裡に上部空間でスプレーし、該スプレーのノズルから
微粒状に分散装置の全域をカバーするように噴出される
水が真空作用により第四義的に確実に溶存酸素を脱気す
るようにされて次段の利用機器類に排水されるようにし
上記サイドフロー室等の水レベルは水位計により最適レ
ベルに調整されるようにした技術的手段を講じたもので
ある。

【００２０】

【作用】上述構成において、１つのハウジングの中央部
に形成されたキャビテーション発生室中に給水された市
水等は該キャビテーション発生室の所定部位に設けた機
械的攪拌装置により攪拌作用を受けキャビテーションを
起こし気泡を発生し、キャビテーション作用を受けて上
部空間の真空排気装置に接続されている真空状態により
溶存酸素が第一義的に脱気され、更に、該キャビテーシ
ョン発生室から側部のサイドフロー室に対するオーバー
フロー的な流過プロセスにおいて各種の分散器具を充填
した分散機構により、生成した微粒気泡部分が細分化
し、上昇して第二義的に脱気され、アンダーフローして
隣位するサイドフロー室に於いて浮上する該気泡部分が
上部の真空空間において溶存酸素を第三義的に脱気する
ようにされ、更には、該サイドフロー室から他のポンプ
を介し上部空間に設けられたスプレー装置から上記分散
機構をカバーするようにスプレーされて細粒状の気泡部
分から確実に第四義的に最終的に溶存酸素が脱気され、
赤水や発錆現象が防止され、しかも、脱酸素脱気装置の
構造が簡単でイニシャルコストは勿論のこと、メンテナ
ンス等のランニングコストも安く済み、耐久性が良好で
操作管理制御が容易であり、メンテナンスが必要でない
ようにされている。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、この出願の発明の実施しよ
うとする形態を実施例の態様として図１〜図３に基づい
て説明すれば以下の通りである。

【００２２】図示実施例の態様は家庭用の水道管や浄水
タンク等の民生用水利施設の市水に対する脱酸素脱気の
態様である。

【００２３】図１に示す実施例の態様において、１' は
この出願の発明の要旨の中心を成す脱酸素脱気装置であ
り、そのタンクタイプのハウジング２１は全体として１
つだけ形成されており、その内側の中心部、又は、側部
にはキャビテーション発生室２１' がその外側に隔壁２
１''を有して設けられてその外側のサイドフロー室２１
''' がリング状に構成されている。

【００２４】尚、該キャビテーション発生室２１' の内
部にはキャビテーション発生装置としての機械的攪拌装
置２３が配設されて該キャビテーション発生室２１' の
市水を強制攪拌して微細気泡を発生させキャビテーショ
ンを起こさせるようにされている。

【００２５】そして、該キャビテーション発生室２１'
と隔壁２１''の下部にはスリット状のリング状間隙１７
が形成されてキャビテーション発生室２１' とその外側
のサイドフロー室２１''' とを下部で連通状態にしてお
り、更に、キャビテーション発生通路２１' の下側には
機械的攪拌装置２３の駆動装置のモーターＭがミッショ
ン１０' を介して配設され、該キャビテーション発生室
２１' の底部の側室部に市水タンク１１から当該市水１
１' をポンプ１２を介して供給する通路１３が開口して
接続されている。

【００２６】尚、該市水１１' は使用温度に対し飽和溶
存酸素、及び、殺菌剤としての塩素を数ppm 以上含有す
る市水である。

【００２７】そして、キャビテーション発生室２１' 内
に供給された市水に対し、キャビテーション１６が発生
するようにされており、又、該キャビテーション発生室
２１' とその外側の隔壁２１''との間には該キャビテー
ション発生室２１' からオーバーフローする気泡混じり
の水を分散する分散リングの図３に示す様に塔用充填物
等の分散機構１８の分散ピース群が介装されている。

【００２８】又、ハウジング２１の上部真空室５からは
真空排気通路６' が真空排気装置の排気ポンプ８により
気水分離器９を介し脱気された酸素を排気するようにさ
れている。

【００２９】そして、ハウジング２１の下部には水道の
蛇口や冷却塔等への所定の水処理装置へポンプ１５を介
し連通する通路が接続されている。

【００３０】したがって、当該実施例において明示され
ている如く、前述在来態様のように電磁バルブは真空排
気通路６' には１つも介装されてはいないものであり、
６''は上部真空室５の真空度を調整するバルブである。

【００３１】又、２４はハウジング２１内の水面を計測
する電極タイプ等の液面計であり、上部の端子箱２４'
に接続されてサイドフロー室２１''' の水面が分散機構
１８の分散ピース群よりは常に下位設定レベルにあるよ
うにし、且つ、サイドフロー室２１''' の水面が空にな
らないように低水位でコントロール出来るように端子箱
２４' の液面計と電磁弁１２' を連動し電磁弁１２' の
ＯＮ／ＯＦＦで供給と排水をコントロールするようにさ
れている。

【００３２】上述構成において、市水タンク１１から８
％程度の酸素を含有する市水１１'をポンプ１２を介し
キャビテーション発生室２１' 内へ機械的攪拌装置２３
を介して供給すると共に、該機械的攪拌装置２３が作動
され、キャビテーション１６が発生すると、供給された
市水１１' は該機械的攪拌装置２３によりキャビテーシ
ョン作用を介し微細気泡を発生し、該微細気泡はハウジ
ング２１の上部空間５１内の７００mmHg等の高真空によ
り第一義的に脱酸素されて排気ポンプ８を介し外気に排
気されていく。

【００３３】而して、連続的に供給される市水１１' は
キャビテーション発生室２１' の上部からオーバーフロ
ーしてその外側の隔壁２１''とのリング状空間内に介装
された分散機構１８の分散ピース群を介し脱気表面積を
大きくしながら、雨垂式に下降してそのプロセスにおい
て微細化された気泡混じりの水は第二義的に脱気され、
リング状の間隙１７からサイドフロー室２１''' 内へア
ンダーフローして供給され、該サイドフロー室２１'''
はその上部空間５１を介して上部真空室５に露呈されて
いるために、同様に７００mmHg等の高真空にされて分散
機構１８によりキャビテーション発生室２１' から充分
に脱酸素されなかった気泡部分をより細気泡に分散攪拌
された状態でサイドフロー室２１''' を滞溜中に於いて
上部の高度に真空化された空間５１において第三義的に
脱気され、ポンプ１５により脱酸素された市水が次段の
所定の水利施設に排出されて行く。

【００３４】而して、図２に示す実施例の態様において
は上述実施例の脱酸素をより更に効果的に行う態様であ
り、キャビテーション発生室２１' の外側のサイドフロ
ー室２１''' からポンプ１５''を介し循環通路１９を介
し上部空間に所定配設されたスプレーノズル２０にキャ
ビテーション発生室２１' ，２１''，２１''' で脱気さ
れた市水中に溶存する酸素気泡を含む市水１１' をスプ
レーして微細霧状に分散して上部空間５１に該スプレー
された微細霧状の酸素気泡を排気ポンプ８により通路６
' を介しより、更に、第四義的に脱気して完全に近く脱
酸素させ、設計通りの脱酸素された水をポンプ１５より
所定の水利施設に排水するようにされている態様であ
り、当該実施例においては分散機構１８とスプレーノズ
ル２０により設計通りの確実な脱酸素水が得られるもの
である。

【００３５】尚、この出願の発明の実施態様は上述各実
施例に限るものでないことは勿論であり、例えば、スプ
レーや分散機構は上下方向に二重三重に配設したりする
等種々の態様が採用可能である。

【００３６】又、設計変更的にはキャビテーション発生
室２１' はハウジング２１の中央部に設置するとは限ら
ず、所望位置に任意に配当することが出来る。

【００３７】又、キャビテーション発生装置としては機
械的攪拌装置のみならず、超音波発生装置や流体的発生
装置におきかえて使用することも可能である。

【００３８】そして、適用対象の水利施設は水道や冷却
塔等の民生機器やボイラー等の生産機器のみならず、医
療装置や原子力機関等に用いられる各種の水利施設に適
用出来ることは勿論のことである。

【００３９】そして、当該実施例における２０℃３０To
rr，４０℃９０Torrでのスプレー前の溶存酸素のグラフ
（イ）とスプレー処理されたグラフ（ロ），（ロ' ）の
図４に示すグラフ（横軸に排出量（l ／h ）を、縦軸に
溶存酸素（mmg ／l ）をとる）のように効果は明らかで
あることが実験的に分った。

【００４０】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に民生機器や産業施設等に用いる水利施設において利用
される市水等の水に含有される溶存酸素を設計通りに脱
酸素された水を製造することが出来るために、使用する
水による赤水の発生や各種の水利施設における発錆を防
止出来るという実用性がある脱酸素脱気が確実に製造出
来るという優れた効果が奏される。

【００４１】而して、この出願の発明における脱酸素脱
気装置は構造が簡単で多数の切換用の電磁バルブや水位
制御計等用いなくて済むために、製造が簡単で、しか
も、製造組付等のイニシャルコストは勿論のこと、機能
維持の耐久性が良好であるために、メンテナンスコスト
やランニングコストも安く、操作能率も極めて良いとい
う優れた効果が奏される。

【００４２】そして、構造が簡単であるためにそのサイ
ズ等もコンパクト化が出来るために、家庭用や小規模工
場や研究機関等は勿論のこと、大規模生産工場や研究所
等の各種施設に大型のものを用いることが出来る等の柔
軟性があるという利点もある。

【００４３】而して、タンクタイプの１基のハウジング
内にキャビテーション発生室を設け、その外側に隔壁を
介しサイドフロー室を設け、該隔壁とキャビテーション
発生室との間に分散ピース群を充填するような分散機構
が設けられていることにより、キャビテーション発生室
に下側から供給された市水等の水にキャビテーション発
生装置によりキャビテーションを介し酸素気泡を形成さ
せて上部空間の真空室で第一義的に吸引脱気し、しきれ
なかった微細な気泡を含有するキャビテーション発生水
を該分散機構を介し外側のサイドフロー室にサイドフロ
ー的に連通させて第二義的に脱酸素させ、更に、上部の
共通の高度真空空間において再度高度真空にさらすこと
により、第一義的，第二義的なキャビテーション発生室
に於ける脱酸素に加えて第三義的に確実に設計通りの脱
酸素が行われるという優れた効果が奏される。

【００４４】又、システムの稼働を間欠運転にし、上部
空間の真空室の真空の度合を調節することにより市水等
に溶存している塩素等の消毒剤の溶存状態を水道法に定
められている遊離残留塩素０．１ppm 以上に許容したま
ま残存させることが出来るという優れた効果が奏され
る。

【００４５】而して、外側のサイドフロー室から循環通
路を介し上部空間の真空室に設けられたスプレー装置に
上述第一義的に脱気、及び、第二義的，第三義的に脱気
された水を当該スプレーにより高度真空空間において第
四義的に脱気することが出来るために、設計通りの脱酸
素水が確実に得られるという効果があり、赤水や錆発生
の状態が確実に避けられるという優れた効果が奏され
る。

【００４６】加えて、塩素系殺菌剤の脱気も抑制され市
水等の衛生状態も保証されるという優れた効果が奏され
る。

【００４７】而して、水道水にあっては水道法に規定さ
れている遊離残留塩素０．１ppm 以上の保持を許容する
ように運転システムがとれる。

【００４８】この出願の発明の脱酸素脱気装置は酸素の
脱気のみならず、新しい用途として発癌性物質のトリハ
ロメタン，トリクロロエチレン等の揮発性成分、その他
の塩素の誘導する有害物質の除去にも効果が発揮され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の１実施例の全体概略断面図で
ある。

【図２】同他の実施例の全体概略断面図である。

【図３】分散機構の部分斜視図である。

【図４】この出願の発明の実施例と従来例の溶存酸素の
比較グラフ図である。

【符号の説明】

８ 排液装置（排気ポンプ） ２１ ハウジング ２１' キャビテーション発生室 １４' 給水口 ２１''' サイドフロー室 １' 脱酸素脱気装置 １８ 分散機構（分散充填物ピース群） ５１ 上部空間 ２０ スプレー装置 ２３ 機械的攪拌装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部が真空排気装置に接続されているハウ
   ジング内にキャビテーション発生室が形成され該キャビ
   テーション発生室の下部に給水口とキャビテーション発
   生装置とが設けられ、側部に排液装置を設けたサイドフ
   ロー室が設けられている脱酸素脱気装置において、上記
   キャビテーション発生室とサイドフロー室との間に分散
   機構が配設されていることを特徴とする脱酸素脱気装
   置。
2. 【請求項２】上記キャビテーション発生装置が超音波発
   生装置にされていることを特徴とする請求項１記載の脱
   酸素脱気装置。
3. 【請求項３】上記キャビテーション発生装置が機械的攪
   拌装置にされていることを特徴とする請求項１記載の脱
   酸素脱気装置。
4. 【請求項４】上記キャビテーション発生装置が流体的発
   生装置にされていることを特徴とする請求項１記載の脱
   酸素脱気装置。
5. 【請求項５】上部が真空排気装置に接続されているハウ
   ジング内にキャビテーション発生室が形成され、該キャ
   ビテーション発生室の下部に給水口とキャビテーション
   発生装置とが併設され側部に排液口を設けたサイドフロ
   ー室が設けられている脱酸素脱気装置において、上記キ
   ャビテーション発生室とサイドフロー室との間に分散機
   構が配設され、而して該サイドフロー室からの排液循環
   通路が上記ハウジング内のキャビテーション発生室の上
   部に設けられたスプレー装置に接続されていることを特
   徴とする脱酸素脱気装置。
6. 【請求項６】上記スプレー装置のスプレーノズルのスプ
   レー範囲が上記分散機構を全面的にカバーするように配
   設されていることを特徴とする請求項５記載の脱酸素脱
   気装置。