(57)【要約】【課題】            従来、温泉水中を５％ＬＥＬ以下（ヘッドスペース法）にまでメタンガスの濃度を下げ、温泉水の酸化、雑菌の混入、スケールの発生を抑え、かつ、コンパクトな設計でメンテナンスも容易で、費用、経費的にも有利となり、環境省の規定に準拠し、改正された温泉法に適応することができる温泉水のガスセパレーターシステムは存在していなかったという点である。【解決手段】        エゼクターから供給される地下水を気水分離し、分離したガスの排気パイプを備えた気密な気水分離装置と、その気水分離装置で分離された地下水がパイプを通して送り込まれ、連接された減圧ポンプで内部に負圧を発生させる気密な負圧装置とを有し、その負圧装置内で地下水に溶存しているガスを気化し、その気化されたガスを前記エゼクターへ戻す戻しパイプと、負圧装置から使用場所へ地下水を送る送りパイプ中から分岐され、前記エゼクターの一次側へ地下水の一部を循環させる流量調整パイプとを有していることとする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エゼクターから供給される地下水を気水分離し、分離したガスの排気パイプを備えた気密な気水分離装置と、その気水分離装置で分離された地下水がパイプを通して送り込まれ、連接された減圧ポンプで内部に負圧を発生させる気密な負圧装置とを有し、その負圧装置内で地下水に溶存しているガスを気化し、その気化されたガスを前記エゼクターへ戻す戻しパイプと、負圧装置から使用場所へ地下水を送る送りパイプ中から分岐され、前記エゼクターの一次側へ地下水の一部を循環させる流量調整パイプとを有していることを特徴とする地下水のガスセパレーターシステム。
【請求項２】
前記したエゼクターはベンチュリー構造として地下水の流速を速めると共に、負圧を発生させるものとしたことを特徴とする請求項１に記載の地下水のガスセパレーターシステム。
【請求項３】
前記した気水分離装置はエゼクターと連結される地下水の流入管を本体の中程より上部に配置し、その流入管から流入する地下水の流れを受ける阻流壁を有し、前記した負圧装置へ送出する流出管は本体の下方位置に配置するとともに、前記阻流壁を貫通もしくは受入口を阻流壁より下側に位置させてあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地下水のガスセパレーターシステム。
【請求項４】
前記した気水分離装置から負圧装置へ地下水を送るパイプの途中には、内部に邪魔板を備えて流通する地下水を攪拌し、ガス発生を補助するためのスタティックミキサーを介在させてあることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の地下水のガスセパレーターシステム。
【請求項５】
前記した負圧装置における地下水の流入口は本体の上部で、円筒内壁面に沿って開口され、内部で地下水が旋回流を生じながら下降するものとし、上蓋の中央に前記エゼクターへガスを戻す戻しパイプの基端が連接されていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載の地下水のガスセパレーターシステム。
【請求項６】
前記した負圧装置からの地下水の流出口は気泡の吸い込みを防止した仕切用パンチングプレートを通過した底板に設けられていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載の地下水のガスセパレーターシステム。
【請求項７】
前記した気水分離装置及び負圧装置は脚体をもって設置場所の表面と間隔を置いて設置され、少なくとも気水分離装置の底面にはドレンパイプが設けられていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６に記載の地下水のガスセパレーターシステム。
【請求項８】
前記した気水分離装置から負圧装置へ地下水を送るパイプと負圧装置から使用場所へ地下水を送るパイプと、そのパイプからエゼクターの一次側へ地下水を送る流量調整パイプには各々比例弁が介在されていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６または請求項７に記載の地下水のガスセパレーターシステム。
【請求項９】
前記した戻しパイプには途中、透明もしくは半透明とした目視管が設けられていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７または請求項８に記載の地下水のガスセパレーターシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は地下水のガスセパレーターシステムに関し、特に温泉施設や飲料としての提供場所へ含有されているガス、特に燃焼、爆発性を有するメタンガスを爆発下限界以下に除去して供給することができる温泉水のガスセパレーターシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、地中より汲み上げられたり、湧出している温泉水には酸素は含まれておらず、多くの場合メタンガスが溶存している。従来は、かかる温泉水をまず、気水分離装置にかけて、ガスを温泉水から除去し、そのガスが除去された温泉水（湯）を貯湯槽に送り、この貯湯槽内の温泉水を滞留させる事で、未だ残存しているメタンガスの濃度を爆発下限界以下にし、これを施設に送り、浴槽に提供している。しかし、上記の貯湯槽内で空気に温泉水が接する事から雑菌の混入する虞があり、そのため滅菌が必要となり、６０℃以上の加温もしくは塩素剤等による滅菌が法により決められている。
【０００３】
しかしながら、この方法によると、塩素等を加えることで温泉水は酸化してしまい、源泉と質の異なるものとなってしまう。また、この貯湯槽滞留では２５％ＬＥＬ程度までの数値しか望めないものとなっている。
【０００４】
さらに、ガスの分離手段として空気曝気、空気接触方法があるが、これはポンプからパイプでエアを送ったり、噴水、シャワー等で、できるだけ空気に接触させエアを温泉水中に送り、気泡を作ることで攪拌作用を行ない、高濃度のメタンガスを希釈して濃度を下降させるもので、時間がかかり、格別な設備も必要となるので、効率的なものではない。また、この方法でも主目的は水中の酸素量を増加させることであって、やはり源泉と質の異なるものとなってしまう。加えて、雑菌の混入も考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０９５８５１号公報
【特許文献２】特開２００１−１４６７６７号公報
【特許文献３】特開２００６−２６５８５０号公報
【特許文献４】特開２００８−２８５５８３号公報
【特許文献５】登録実用新案第３０１５０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする問題点は、従来、温泉水中を５％ＬＥＬ以下（ヘッドスペース法）にまでメタンガスの濃度を下げ、温泉水の酸化、雑菌の混入、スケールの発生を抑え、かつ、コンパクトな設計でメンテナンスも容易で、費用、経費的にも有利となり、環境省の規定に準拠し、改正された温泉法に適応することができる温泉水のガスセパレーターシステムは存在していなかったという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明に係る地下水のガスセパレーターシステムはエゼクターから供給される地下水を気水分離し、分離したガスの排気パイプを備えた気密な気水分離装置と、その気水分離装置で分離された地下水がパイプを通して送り込まれ、連接された減圧ポンプで内部に負圧を発生させる気密な負圧装置とを有し、その負圧装置内で地下水に溶存しているガスを気化し、その気化されたガスを前記エゼクターへ戻す戻しパイプと、負圧装置から使用場所へ地下水を送る送りパイプ中から分岐され、前記エゼクターの一次側へ地下水の一部を循環させる流量調整パイプとを有していることを特徴とし、前記したエゼクターはベンチュリー構造として地下水の流速を速めると共に、負圧を発生させるものとしたことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係る地下水のガスセパレーターシステムは、前記した気水分離装置はエゼクターと連結される地下水の流入管を本体の中程より上部に配置し、その流入管から流入する地下水の流れを受ける阻流壁を有し、前記した負圧装置へ送出する流出管は本体の下方位置に配置するとともに、前記阻流壁を貫通もしくは受入口を阻流壁より下側に位置させてあることを特徴とし、前記した気水分離装置から負圧装置へ地下水を送るパイプの途中には、内部に邪魔板を備えて流通する地下水を攪拌し、ガス発生を補助するためのスタティックミキサーを介在させてあることを特徴とし、前記した負圧装置における地下水の流入口は本体の上部で、円筒内壁面に沿って開口され、内部で地下水が旋回流を生じながら下降するものとし、上蓋の中央に前記エゼクターへガスを戻す戻しパイプの基端が連接されていることを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明に係る地下水のガスセパレーターシステムは前記した負圧装置からの地下水の流出口は気泡の吸い込みを防止した仕切用パンチングプレートを通過した底板に設けられていることを特徴とし、前記した気水分離装置及び負圧装置は脚体をもって設置場所の表面と間隔を置いて設置され、少なくとも気水分離装置の底面にはドレンパイプが設けられていることを特徴とし、前記した気水分離装置から負圧装置へ地下水を送るパイプと負圧装置から使用場所へ地下水を送るパイプと、そのパイプからエゼクターの一次側へ地下水を送る流量調整パイプには各々比例弁が介在されていることを特徴とし、前記した戻しパイプには途中、透明もしくは半透明とした目視管が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る地下水のガスセパレーターシステムは上記のように構成されている。そのため、気水分離装置と負圧装置の組合せにより、可燃性ガスを精度よく分離させ、外気と接触させることがないので、酸化や雑菌の混入もなく、スケールの発生も抑えることができる。貯湯槽の存在は必要なく、可燃性ガス（メタンガス）の濃度も５％ＬＥＬ以下（ヘッドスペース法）と全く危険性のない値まで下げることが可能となり、その他の付設機構によって効率と精度を向上させることができ、動力も減圧ポンプのみで真空ポンプは使用しないので、メタンガスが着火源に接触することがなく、安全性が確保され、しかも設備はコンパクトで済むので大きなスペースは要らず、コスト的にも低廉化でき、ランニングコストやメンテナンス費も低額に抑えることができるものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る温泉水のガスセパレーターシステムを示すフロー図である。
【図２】平面図である。
【図３】正面図である。
【図４】側面図である。
【図５】気水分離装置への供給動作を示す図である。
【図６】ガス抜き動作を示す図である。
【図７】負圧装置を示す側面図である。
【図８】正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面として示し、実施例で説明したように構成したことで実現した。
【実施例１】
【００１３】
次に、本発明の好ましい実施の一例を図面を参照して説明する。図中１は揚水管Ｔとバルブを介して接続された給水パイプを示し、井戸設備Ｗから汲み上げポンプを組み込んだ汲み上げ装置Ｄによって汲み上げた温泉水を圧力調整弁を介し、エゼクター２を通して気水分離装置３内へ流入させる。
【００１４】
エゼクター２は流路の中程の径をすぼめたベンチュリー管構造となっており、温泉水の流速を速め、温泉水の通過によって負圧を発生させる効果を得るものとしている。
【００１５】
また、気水分離装置３内で気化したガス（メタンガス）は排気管４より大気中へ排出される。尚、この排気管４の排気口は地上より３ｍ程度の高位置に配置され、下部にトラップを備えたドレンを有し、結露が下降して水封現象を起こしてしまうことを未然に防止している。尚、気水分離装置３での気水分離及びガスの排気に関しては後に詳述する。
【００１６】
気水分離装置３内でガスを分離した温泉水は第一の自動比例弁を通りスタティックミキサー６を介して負圧装置７内へ送られる。このスタティックミキサー６は内部に邪魔板が設けられており、流通する温泉水を攪拌して、未だ残って溶存しているガスを発生させる（気化させる）補助作用を行なう。
【００１７】
この負圧装置７内では、その流路の二次側に配設されている減圧ポンプ９によって負圧が発生し、この減圧により発生したガスを含んだ温泉水は、上蓋の中央に連接されている戻しパイプ８によってエゼクター２へ戻され再度気水分離装置３で処理され、ガスは排気管４より大気中へ排出される。この戻しのパワーはエゼクター２の負圧により、このエゼクター２の負圧が負圧装置７より大きいことによって、負圧装置７からガスを含んだ温泉水をエゼクター２が吸引することとなる。従って、このエゼクター２の負圧は負圧装置７と比較して調整される。尚、戻しパイプ８に付設されている目視管１３は戻しパイプ８内にどのような状態の流体が流れているかを確認するためのもので、ガス入りの水が流れていれば正常、ガスのみであれば負圧装置７内の水面状態、即ち、圧力がエゼクターの圧力より低くなっていることが判断できる。
【００１８】
また、負圧装置７から気水分離処理された温泉水は、電磁流量計１１を通り、前記した減圧ポンプ９を通って、第二の自動比例弁５を介して、その温泉水の使用場所、例えば源泉掛け流し浴槽等の設備へ送水管１２により供給される。この送水管１２では介在される圧力調整弁の二次側で分岐された流量調整用パイプ１０がエゼクター２の一次側にある圧力調整弁一次側へと連結され、温泉水の一部を循環させるものとしている。尚、第二の自動比例弁５は負圧装置７内の圧力によって制御されている。
【００１９】
この流量調整パイプ１０は途中に第三の自動比例弁３を介在させており、エゼクター２の負圧（流入量）を一定にするため、例えば毎分２００リットルの流量とする場合、汲み上げ量が１８０リットルとすると、この流量調整パイプ１０により２０リットルを送り込み、還流させ増量することで調整を行なう。
【００２０】
こうしたガスセパレーターシステムによると、施設へ供給される温泉水口のガス濃度はヘッドスペース法によって５％ＬＥＬ未満のものとできる。この５％ＬＥＬの値は温泉法の基準により、施設に直接供給可能な状態とされている。ここで、ヘッドスペース法は最も温泉井戸に近い開口から温泉水及び温泉付随ガスを入れた容器内の気体中のメタン濃度を測定するもので、ホースと容器を用い、その容器に容量の５分の１（液相：気相＝１：４）程度となるよう採取し、容器を密閉し、強く振って後開栓し、携帯形可燃性ガス検知器の吸引部分を容器に挿し込み、気相のメタン濃度を測定することを大要とする。
【００２１】
尚、図中１４はシステムにおける制御盤を示し、１５はシステムへの流入口、１６は流出口、１７は排気管４のドレンパイプを示している。また、図中におけるＰは圧力計を示し、気水分離装置３及び負圧装置７におけるＰＳは圧力センサーを示している。
【００２２】
前記した気水分離装置３はベースプレートの下方に複数の脚を有し、地表と間隔を置いて設置される円筒状のものとなっており、上面開口は蓋体をボルト機構により締め付けた気密なものとされている。この気水分離装置３内にはエゼクター２を介して温泉水Ｓを流入させる供給パイプ１の先端が気密に挿通されている。そして、この供給パイプ１の開口に阻流壁（衝突板）１８が設けられている。この阻流壁１８は凹面側を供給パイプ１の開口に向けた湾曲板となっており、この左右縁は気水分離装置３の内壁面に固定されており、その上縁、下縁は気水分離装置３の上蓋やペースプレートと離されている。
【００２３】
また、気水分離装置３の上方寄りには前記した排気管４と連通するフロートバルブ１９が設置されている。このフロートバルブ１９は流入された温泉水面上に浮くフロート２０を有している。ガスを含んだ温泉水Ｓが気水分離装置３内に流入され、阻流壁１８に衝突すると、気泡は上昇し、気水分離装置３の上部へ溜っていく。この際、阻流壁１８への衝突はガスの気化を促進させる。また、この際に、気水分離装置３の下部で阻流壁１８を貫通もしくは阻流壁１８より下方に位置され、吸い込み口を阻流壁１８より奥方で下方に開口した送出管２１からガスが分離された温泉水Ｓが押し出されていく。この状態ではフロートバルブ１９は原理的には閉状態となっている。
【００２４】
そして、気水分離装置３の上部にガスが溜って温泉水の水面が下降すると、フロート２０が下がってフロートバルブ１９が開となり、溜ったガスが排気管４へと排出されていくこととなる。
【００２５】
一方、負圧装置７は複数本の脚７ａ、７ａ‥を有して、地表と間隔を置いて設置される円筒状のものとなっており、上面開口は蓋受のフランジ２２に蓋体２３をボルト機構により締め付けた気密なものとされている。スタティックミキサー６を介して気水分離装置３から温泉水を送り込むパイプ２１からの流入口２４は、その開口を負圧装置７の本体の内周壁面に沿ったものとされ、その内周壁面に対し、温泉水を送出することで、その温泉水が負圧装置７内で旋回流を生じるように図られている。尚、図中７ｂは脚７ａを支持するベースプレートである。
【００２６】
流入された温泉水は旋回流を生じながら、下降していく。下降した温泉水は途中に設けられた仕切り用のパンチングプレート２５を通過して負圧装置７の下部へと移行していき、前記した送水管１２と連通する流出口２６から流出されていく。尚、２７は底板、２８は受ピースを示し、２９はドレンパイプを示している。ドレンパイプ２９に接続されたバルブは定期的に開けられ、負圧装置７内に溜った汚れ等を取り出し、装置内の点検に使用する。
【００２７】
前記した温泉水の旋回流は遠心力を生じ、前記した減圧ポンプ９による減圧作用で気化したガスを負圧装置７の中央に集め、戻しパイプ８によってエゼクター２へ戻してやることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の実施例は上記のように構成されている。本実施例では井戸設備から汲み上げた温泉水を処理対象としているが、本発明はこれにこだわるものではなく、地表に湧出（自噴）している温泉水や冷泉についても応用実施することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１    給水パイプ
２    エゼクター
３    気水分離装置
４    排気管
５    第二の自動比例弁
６    スタティックミキサー
７    負圧装置
７ａ  脚
７ｂ  ベースプレート
８    戻しパイプ
９    減圧ポンプ
１０  流量調整用パイプ
１１  電磁流量計
１２  送水管
１３  目視管
１４  制御盤
１５  流入口
１６  流出口
１７  ドレンパイプ
１８  阻流壁（衝突板）
１９  フロートバルブ
２０  フロート
２１  パイプ
２２  フランジ
２３  蓋体
２４  流入口
２５  パンチングプレート
２６  流出口
２７  底板
２８  受ピース
２９  ドレンパイプ
Ｐ    圧力計
ＰＳ  圧力センサー
Ｗ    井戸設備
Ｄ    汲み上げ装置
Ｔ    揚水管
Ｓ    温泉水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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