JPH11151403A - 脱気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱気装置の処理効率を上げて、給水量が多い
場合でも、安定して脱気水を給水管に送り出すことがで
き、しかもランニングコストの安い脱気装置を提供する
こと。 【解決手段】給水源に接続されており、内部の気密状態
を保持し得る脱気タンク１と、第１排気管２３を介して
前記脱気タンク１の上部に連通されており、脱気タンク
１内の圧力に応じて伸縮して内部の体積が変化する伸縮
タンク２と、該伸縮タンク２を伸長させる方向に付勢す
る付勢手段３と、第２排気管２４を介して前記伸縮タン
ク２に連通されている真空ポンプ４と、前記脱気タンク
１の下部と前記給水源とに接続された還送管２２に設け
られ、前記脱気タンク１から前記給水源へ送水を行う排
水ポンプ５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体中の溶存気体
を抜き取る脱気装置、特にビル、集合住宅等の建造物の
貯水槽に貯えられた水から溶存酸素を除去するのに適し
た脱気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビルや集合住宅の給水管を長年使用して
いると、いわゆる赤水が出ることがある。赤水の発生
は、水中に溶解しているいわゆる溶存酸素が、鉄や銅な
どでできた配管の内側を酸化して水酸化物を形成するた
めに起きる酸化現象である。この状態を放置している
と、配管内の腐食が進行して配管内が閉塞状態になり、
ついには継手などから水漏れが発生し、使用に耐えられ
なくなる。このような状態になると膨大な費用と時間を
かけて配管を取り替える必要がある。

【０００３】したがって、赤水が出る前に給水管内の腐
食を防止する必要がある。給水管の腐食を防止する方法
としては、半導体を利用したもの、膜を利用したもの、
カルシウムスケールを付着する方法、水を弱アルカリに
する方法等があった。半導体を使用するものは、特許第
１７４０３３１号に開示されている。これは基本的には
酸化還元作用を利用するものである。半導体セラミック
を管に入れて水を通し、鉄管を電極とする。鉄の溶出反
応により、鉄の表面に酸化皮膜が形成され、酸化皮膜が
腐食を防止する。しかし、この方法の場合、電位が下が
ると腐食が発生するので、たえず水を流して電位を保つ
必要がある。このため、水の使用量が少ない場合には効
果がない。また、セラミックの表面に塩素によるスケー
ルが付着すると導通しなくなり、腐食の進行を抑制する
ことができなくなる。

【０００４】膜を利用したものは、特殊な膜で空気は通
すが水は通過させない膜を使用して腐食の原因となる水
中溶存酸素を除去するものであるが、膜の目詰まりが生
じ易く、膜の破損時には補修に多大の費用がかかるとい
う問題があった。さらに、カルシウムスケールを付着す
る方法は、薬品を入れる定期的作業が必要であり、しか
も作業中には水道水の供給を止める必要があった。ま
た、水を弱アルカリにする方法は、人体に有害な薬剤を
水に入れるので飲料水用の給水管には適用できないとい
う問題があった。

【０００５】一方、配管の腐食を防止するには、水中に
溶解している溶存酸素を除去することが効果的であり、
減圧によって溶存酸素を気化させる装置が、実開平2-45
104号公報に開示されている。これは、図３に示されて
いるように、ビル等の貯水槽５１と、脱気を行う脱気槽
５２とを備えている。貯水槽５１の水は、順に連通管５
３、ノズル５４、脱気槽５２、ポンプ５８、還送管５６
を通って、再び貯水槽５１に戻る。

【０００６】この従来の脱気装置は、次のように作動す
る。（１）脱気槽５２上部の排気装置５５を開くと共
に、該脱気槽下部の吸引ポンプ５８を停止させる。貯水
槽５１からはノズル５４を通って一定量の水が供給され
ているので、脱気槽５２の水面は上昇する。（２）排気
装置５５を閉じて吸引ポンプ５８を作動させ、脱気槽５
２内の水を抜き取る。一方、連通管５３からは吸引ポン
プ５８による抜き取り量より少ない量の水が供給され
る。その結果、脱気槽５２内の圧力が減少し、脱気槽５
２内の水中溶存酸素がヘンリーの原理に基づいて気泡化
されて、水面上に捕集される。（３）排気装置５５を開
くと共に、吸引ポンプ５８を停止させる。連通管５３か
らは一定量の水が脱気槽５２内に供給されているので、
脱気槽５２内の水面が上昇する。この水面上昇により、
脱気槽５２の上部に捕集されていた溶存酸素が、排気装
置５５を通って、脱気装置の外に押し出される。

【０００７】このようにして、貯水槽５１の水は脱気槽
５２との間を循環し続け、循環を繰り返すうちに貯水槽
５１内のほぼ全ての水が、脱気された水と入れ換わる。
脱気処理後の水は給水管５７を通って給水される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
脱気装置は、脱気効率が低かった。ポンプ５８による水
抜き段階の初期においては、脱気槽５２内が減圧されて
いない。この段階で脱気槽５２に注入された水は、殆ど
脱気されないままポンプ５８から引き出されて、貯水槽
５１に戻っていた。

【０００９】また、吸引ポンプ５８による脱気槽５２内
の水の抜き取りにより、水面が脱気槽５２の半分程度の
高さよりも低くなって、脱気槽５２内部の減圧状態が進
み、脱気ができるようになっても、脱気槽５２内は、水
を抜いて減圧状態を作るという原理上、８０から７０ミ
リバール程度にしか減圧されなかった。８０から７０ミ
リバール程度の減圧状態では、水中の溶存酸素を十分に
取り除くことができない。

【００１０】即ち、脱気槽５２内の水位が高い場合は勿
論、水位が下がっても脱気槽５２を通過した後の水の中
にはかなりの溶存酸素が残っている。このように、従来
の脱気装置は、脱気槽５２の脱気効率が低いため、貯水
槽５１の水全てが脱気槽５２を一巡しただけでは、貯水
槽５１内の水の溶存酸素量が１ＰＰＭを越えていた。

【００１１】給水管内の腐食の進行を防止するために
は、貯水槽水の溶存酸素量を１ＰＰＭ以下にする必要が
ある。従来の装置では、脱気槽５２を何度も繰り返し通
すことによって初めて貯水槽水の溶存酸素量を１ＰＰＭ
以下にすることができた。このため、水の使用量が増え
ると、脱気処理が追いつかず、未脱気のまま給水される
場合があった。

【００１２】更に、従来の脱気装置では、水を抜いて減
圧状態を作っていたため、大型のポンプが必要であり、
ランニングコストも高かった。

【００１３】本発明は、脱気装置の処理効率を上げて、
給水量が多い場合でも、安定して脱気水を給水管に送り
出すことができ、しかもランニングコストの低い脱気装
置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、給水源に接続されており、内部の気密状
態を保持し得る脱気タンクと、第１排気管を介して前記
脱気タンクの上部に連通されており、脱気タンク内の圧
力に応じて伸縮して内部の体積が変化する伸縮タンク
と、該伸縮タンクを伸長させる方向に付勢する付勢手段
と、第２排気管を介して前記伸縮タンクに連通されてい
る真空ポンプと、前記脱気タンクの下部と前記給水源と
に接続された還送管に設けられ、前記脱気タンクから前
記給水源へ送水を行う排水ポンプとを備えていることを
特徴とする脱気装置を提供する。

【００１５】前記給水源としては、建造物に設けられた
貯水槽、貯水槽に接続された導入又は排出用の管とする
ことができる。

【００１６】本発明は、伸縮タンクと脱気タンクを組み
合わせているので、脱気タンク１内の圧力を５０ミリバ
ール以下に保つことができる。従って、溶存酸素量１Ｐ
ＰＭ以下の水を取り出すことができる。また、脱気タン
ク内の圧力が初めから低いので、連続的に安定した処理
ができる。

【００１７】好ましくは、前記還送管は貯水槽から延び
る給水管に接続されている。本発明に係る脱気装置は処
理能力が高いので、還送管を直接給水管に接続しても給
水をまかなうことができる。したがってこのような接続
が可能であり、この場合は、脱気処理直後の水を給水管
に流すことができる。

【００１８】好ましくは、前記第２排気管は開閉弁を備
えている。この場合は、真空ポンプを連続的に運転する
以外に、真空ポンプを断続的に運転することができ、真
空ポンプの運転に伴うコスト及び騒音を低減することが
できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて添付図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明
に係る脱気装置の構成を概略的に示したものである。脱
気装置は、一時タンク６、脱気タンク１、及び伸縮タン
ク２を備えている。一時タンク６は建物の貯水槽に接続
されており、貯水槽内の水が順次一時タンク６内に送ら
れる。一時タンク６に蓄えられた水は、弁８の開閉に応
じて、連通管２１を通り、脱気タンク１に取り付けられ
たノズル９に達する。ノズル９には複数の孔があり、ノ
ズル９に到達した水は、該孔から脱気タンク１の中へ噴
出する。ノズル９の目詰まりを防止するために、連通管
２１の途中にゴミ取り用のストレーナー７を取り付けて
おくことが望ましい。ノズル９は上昇した水面が到達し
ないタンク上部に設置するのが望ましい。

【００２０】脱気タンク１の下部には、還送管２２が取
り付けられ、該還送管２２には排水ポンプ５が配設さ
れ、水を貯水槽に戻すようになっている。脱気タンク１
の上部は、第１排気管２３及び第２排気管２４を介して
真空ポンプ４に接続されている。脱気タンク１と真空ポ
ンプ４との間には、伸縮タンク２及び弁１１が設けられ
ている。

【００２１】伸縮タンク２は、第１排気管２３の終端及
び第２排気管２４の始端に接続され、脱気タンク１及び
真空ポンプ４に連通している。伸縮タンク２の上面２５
はケーシング２７の天板２８に固定されており、伸縮タ
ンク２の底面２６には、バネ３の一端が取り付けられて
いる。バネ３の下端は、ケーシング２７の底面２９に固
定されている。このバネ３は伸縮タンク２の底面２６を
下方へ引っ張る役割を有している。

【００２２】この脱気装置は以下のように作動する。弁
１１を開き、真空ポンプ４を運転すると、脱気タンク１
内の圧力が減少すると共に、伸縮タンク２の中も減圧状
態となる。従って、伸縮タンク２内の圧力と大気圧との
差により、伸縮タンクが縮み、伸縮タンク２の底面２６
が上昇する。これに伴って、バネ３は上下方向に引き延
ばされる。脱気タンク１と伸縮タンク２の内圧が５０ミ
リバール以下になった後、弁８を開いて脱気タンク１内
に一時タンク６の水を注水し、後述する水位センサ３２
付近まで水を満たす。真空ポンプ４及び伸縮タンク２に
より脱気タンク１内の減圧状態が維持されているので、
脱気タンク１内の水の溶存酸素が除去される。

【００２３】脱気タンク１の圧力が約５０ミリバール以
下になった段階で、弁１１を閉じて、真空ポンプ４を停
止させることもできる。この制御を行うためには、例え
ば、脱気タンク１に圧力計１６を取り付けて、この測定
値に基づいて真空ポンプ４に停止信号を送ればよい。ま
た、伸縮タンク２の底面２６の高さによって真空ポンプ
４の起動及び停止を決定するようにしてもよい。

【００２４】真空ポンプ４を連続的に運転しないこのよ
うな場合においても、以下のようにして、伸縮タンク２
が減圧状態を維持する役割を果たす。真空ポンプ４の停
止後は、弁１１は閉じられ、この状態で、脱気タンク１
内の圧力は、伸縮タンク２内の圧力と等しい。脱気タン
ク１内の減圧状態により、脱気タンク１の水の溶存酸素
は、ヘンリーの原理に基づいて気化して、水中から出て
行く。これに伴って、脱気タンク内の気体量が増加し、
伸縮タンク２内の圧力が上昇すると、大気圧との差が減
少し、バネを引き延ばしていた上向きの力が減少する。
このため、伸縮タンク２の底面２６は下降し、小さくな
ったバネ力とつり合う高さで停止する。伸縮タンク２の
底面が下降するため、伸縮タンク２の体積は増加し、脱
気タンク１及び伸縮タンク２の圧力は減少する。このよ
うにして、平衡状態が保たれ、脱気タンク１の減圧状態
が保たれる。

【００２５】伸縮タンク２の底面２６が一定の高さより
低い位置になると、バネの引張力が小さくなり過ぎ、脱
気タンク内の減圧状態を維持することができなくなる。
この状態になると、弁１１を開いて真空ポンプ４を再び
運転する。これは、真空ポンプ４の停止時と同様に、例
えば、脱気タンク１に圧力メーター１６を取り付けるこ
とにより行うことができる。また、伸縮タンク２の底面
の高さを計測して真空ポンプ４の運転を再開するように
してもよい。弁１１及び真空ポンプ４のこのような操作
を繰り返して脱気タンク１内の脱気が十分行われる。

【００２６】本実施形態においては、脱気タンク１の３
個所に水位センサ３１、３２、３３を設けている。水位
センサ３２は、脱気タンク１の通常の水位を検出するた
めのものであり、水位センサ３１及び３３は、故障時に
おいてそれぞれ最高水位及び最低水位を検出し、脱気装
置の運転を停止するためのものである。脱気タンク１下
部に設けられた弁１４、排水ポンプ４及び弁８は、脱気
タンク内の水位を水位センサ３２付近に維持するように
制御される。

【００２７】脱気タンク１の空間と伸縮タンク２の和
は、水の量とほぼ同じにされており、連続運転すると排
水ポンプとの兼ね合いにより水位の変化があるので、適
宜脱気タンク１と伸縮タンク２の容積差を調整する。こ
の観点から、脱気タンク１と伸縮タンク２の容積差は４
０パーセント程度とするのが望ましい。

【００２８】脱気タンク１と伸縮タンク２との間の第１
排気管２３には、乾燥剤１０を入れて、水蒸気を除去す
るのが望ましい。また、伸縮タンク２と真空ポンプ４と
の間の第２排気管２４に乾燥剤１２を入れてもよい。

【００２９】また、図１に示されているように、脱気装
置内の水を抜くためのバルブ１５、伸縮タンク２を大気
圧に開放するバルブ３４を設けるとメンテナンスが容易
になる。

【００３０】次に、図２は本発明に係る脱気装置の設置
例を示している。集合住宅等の建物に設置されている貯
水槽４１には、貯水槽４１に水を送るための受水管４
２、蛇口に向けて水を送るための給水管４５、及び貯水
槽４１の清掃時に水を抜くための水抜き管４３が接続さ
れている。この設置例では、水抜き管４３と脱気装置４
４とを接続して脱気処理すべき水を導入している。脱気
装置４４の還送管２２は、逆止弁４６を介して給水管４
５に接続されている。脱気装置４４は、貯水槽４１と脱
気装置４４との高低差によって生ずる水圧が排水ポンプ
５によって生ずる水圧よりも弱くなる高さに設置され
る。

【００３１】水が使用されていない場合には、給水管４
５の蛇口側端が閉ざされている状態なので、排水ポンプ
５によって排水された脱気処理後の水は、給水管４５内
を上昇して貯水槽４１に戻る。水の使用量が脱気装置４
４の処理能力の範囲内である場合は、還送管２２を流れ
る水は、接合点４７から給水管４５を上る水と、接合点
４７から給水管４５を降りる水に分かれる。従って、通
常の状態で水が使用されている限り、給水管４５には脱
記処理直後の水だけが流れる。水の使用量が脱気装置の
処理能力を超えるときには、還送管２２からの水が全て
接合点４７から下へ向けて給水管４５内を流れ、貯水槽
４１からも水が給水管４５を通って下向きに流れる。

【００３２】本発明に係る脱気装置は、タイマーを用い
て自動制御することが望ましい。即ち、貯水槽の全ての
水を脱気処理した後は、脱気装置の運転を停止すること
が望ましい。

【００３３】本発明は、給水管のみならず、管を腐食さ
せるような気体が溶け込んだ液体を通す様々な管の腐食
防止のために使用することができる。例えば、床暖房等
の温水暖房機の配管に適用することもできる。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係る脱気装置は以下の効果を奏
する。すなわち、気密状態を保持し得る脱気タンクは、
上部に連通した第１排気管等を介して真空ポンプに接続
されているので、脱気タンク内の水量の増減に拘わら
ず、空気を排出することになり、真空ポンプの負担が水
の排出に比して極めて小さい。従って、比較的小型の真
空ポンプにより脱気タンク内を高い減圧状態（例えば、
５０ミリバール以下）に保つことができ、溶存酸素を十
分に除去した水が脱気タンク内に得られる（例えば、１
ｐｐｍ以下）。

【００３５】また、真空ポンプが水でなく空気を排出す
ることを利用して脱気タンクとの間に伸縮タンクを介在
させ、伸縮タンクには該伸縮タンクを伸長方向に付勢す
る付勢装置を設けているので、脱気タンク内を必要な減
圧状態とした後に真空ポンプを停止しても伸縮タンクに
より脱気タンク内の減圧状態がある程度維持される。こ
のように、比較的、小型のポンプを使用し、しかも連続
運転をする必要がないので、ランニングコストが非常に
低くなる。ポンプを連続運転する必要がないので、ポン
プの寿命も延びる。

【００３６】また、本発明に係る脱気装置で脱気した水
は、酸素を含んでいないので、細菌の繁殖を抑えること
ができ、食品加工給食センター等においても本発明を適
用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る脱気装置の一実施形態を一部断面
で概略的に示した正面図である。

【図２】本発明に係る脱気装置の設置例を示す正面図で
ある。

【図３】従来の脱気装置を一部断面で概略的に示した正
面図である。

【符号の説明】

１ 脱気タンク ２ 伸縮タンク ３ バネ ４ 真空ポンプ ５ 排水ポンプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給水源に接続されており、内部の気密状態
   を保持し得る脱気タンクと、 第１排気管を介して前記脱気タンクの上部に連通されて
   おり、脱気タンク内の圧力に応じて伸縮して内部の体積
   が変化する伸縮タンクと、 該伸縮タンクを伸長させる方向に付勢する付勢手段と、 第２排気管を介して前記伸縮タンクに連通されている真
   空ポンプと、 前記脱気タンクの下部と前記給水源とに接続された還送
   管に設けられ、前記脱気タンクから前記給水源へ送水を
   行う排水ポンプとを備えていることを特徴とする脱気装
   置。
2. 【請求項２】前記還送管は貯水槽から延びる給水管に接
   続されていることを特徴とする請求項１記載の脱気装
   置。
3. 【請求項３】前記第２排気管は開閉弁を備えていること
   を特徴とする請求項１又は２記載の脱気装置。