(57)【要約】【課題】  配管や配管につながるタンク及び機器の気体溜まりの解消と脱気の排出又は分離において、流体を系統外に排出せず、圧送流体の圧力損失が無く気体溜まりの解消と流体の脱気と貯留放出を同一装置で行える装置。【解決手段】  本発明は、系統内の流体を排出せず、気体及び溶存気体（脱気）を排出又は分離する手段において、管体（圧力壁）の内側に通気層を設けさらに内側に分離膜を設け、通気層を真空引きする手段で、気体溜まり防止と脱気の同時排出又は分離及び貯留放出を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管又はタンク又は機器において管体又は圧力壁内周に通気層と分離膜を配置する三層構造を有し流体圧力及び温度にかかわらず通気層の負圧吸引による流体の気体溜まり解消及び流体の脱気及び流体の貯留放出を行える気液分離又は気体排出及び貯留放出構造
【請求項２】
請求項１であって圧力壁内周と通気層の間に加圧膜を配置する四層構造を有し流体圧力及び温度にかかわらず通気層の負圧吸引による流体の気体溜まり解消及び流体の脱気と貯留放出を行える気液分離又は気体排出及び流体貯留及び放出構造
【請求項３】
請求項１又は請求項２であって接続配管でキャッチタンクと真空引き手段と漏水検出手段を配置した気液分離又は気体排出及び流体貯留及び放出装置
【請求項４】
請求項３であって電磁波、振動波、音波を流体に照射して流体と気体の分離機能と触媒機能を強化してなる気液分離又は気体排出及び流体貯留及び放出装置
【請求項５】
請求項４であって配管又はタンク又は機器を連結してなる気液分離又は気体排出及び流体貯留及び放出装置
【請求項６】
請求項５であって配管又はタンク又は機器の端末に流体循環手段を配置してなる気液分離又は気体排出及び流体放出装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、流体搬送時の気体溜まり解消と流体中の脱気及び貯留放出に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、配管や配管につながるタンクや機器の気体（空気）溜まりを防ぐ方法としてフロート式自動空気抜き弁や流速に応じて開く弁の差圧を利用した空気溜まり搬送装置を使用している。フロート式自動空気抜き弁は系統外に気体を排出するので、系統内が不圧状態の時、空気を吸入してしまう構造である。また、気体排出時に多少の液体が排出されてしまい、故障及びゴミ詰まり時の系統外への排液対策（排水管）が必要であった。流速に応じて開く弁の差圧を利用した空気溜まり解消装置は系統外の排出はしないが次の配管や機器に空気溜まりを送ってしまう。【０００３】  また、脱気については個別の装置で液体をタンクや機器に入れ気層部分を作り、その気層部を負圧にして脱気している。【０００４】  配管や配管につながるタンクや機器の気体溜まりを気液分離し系統外への気体排出と脱気を同一装置で行う事が出来なかった。配管や配管につながるタンクや機器からの放出手段はポンプや空気封入圧にで取り出していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１５６１２号公報
【特許文献２】特開２００６−２６６５５３号公報
【特許文献３】特開Ｈ８−２１０７９５号公報
【０００６】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  配管や配管につながるタンク及び機器の気体溜まりの解消と流体の脱気を排出又は分離において、流体を系統外に排出せず、圧送流体の圧力損失が無く気体溜まりの解消と脱気を行える装置において貯留と放出を同一装置で行う。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明は、系統内の流体（液体）を排出せず、気体及び脱気（溶存気体）を排出又は分離する手段において、管体（圧力壁）の内側に加圧膜、通気層を設けさらに内側に分離膜を設け、通気層を真空引きする手段で、気体溜まり防止と脱気の同時排出又は分離を行う。なお、放出は加圧膜を加圧して流体を取り出す。
【発明の効果】
【０００９】  搬送流体を系統外に排出せず、弁等の可動部品が系統内に無いので故障が無く、流体中の気体（溶存を含む）を分離又は排出できる。また、中空糸膜の様な圧力損失も無い事から大型化及び長距離連結化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、上下に迂回した配管の気体溜まり部に排出口を配置した図面である。（実施例１）
【図２】図２は、配管又はタンク又は機器の外周部に排出口と内側に通気層と分離膜を配置した図面である。（実施例１）
【図３】図３は、配管又はタンクの連結をし、外周部に排出口と内側に通気層と分離膜を配置した図面である。（実施例２）
【図４】図４は、配管又はタンク又は機器を水中配置し循環手段を配置した図面である。（実施例３）
【図５】図５は、配管又はタンク又は機器にキャッチタンクと真空ポンプと流体水位センサーと検出回路を配置した図面である。（実施例２）
【図６】図６は、加圧手段を設けた４層構造の球形タンクの断面図である。（実施例４）
【図７】図７は、加圧手段を設けた４層構造の球形タンクの加圧中の断面図である。（実施例４）
【発明を実施するための形態】
【００１１】  流体中の気体を分離膜を使用し分離幕越しに気体を負圧吸引して抜き取り、気体の排出又は分離をすることで、気体溜まりを防止する。時間経過により、より多くの溶存気体も排出又は分離を行う。気液分離又は気体排出及び流体貯留及び流体放出装置による。
【実施例１】
【００１２】  図１は横断面図である。空気溜まりを表現するために上下に迂回した配管を表している。迂回部の４落差があり、上部には６気体が溜まりがあり、１流れ方向による７流体の流路が狭まり損出抵抗に成っている。図１には分離膜が無いので８排出口から気体だけを抜き取る場合、空気抜き弁やセンサー電磁弁などの気体排出手段が必要になる。弁類には躍動部があり故障を想定しなければならない。【００１３】  図２は横断面図である。４面体以上の多面体容器や球形や楕円体や円錐体や筒状が容器としては考えられるが図２は円筒状のタンクの断面において実施説明する。【００１４】  ２供給側（入口）から流体が５管体（圧力壁）と９接続フランジで区切られた部分に流れた場合、４落差部分に気体溜まりが発生し３消費側（出口）に流れる。５管体（圧力壁）内側に１０通気層とさらに内側に１１分離膜を設ける。５管体（圧力壁）には１２吸引口があり１０通気層とつながっている。【００１５】１０通気層は、気体を通気させる隙間のある材料であるが、布状（織物）、発砲樹脂、ダンボール状の紙や樹脂、軽石状の固体、不織布、樹脂やゴムに溝加工や逆の山型加工や凸凹状の梨地加工を施したシートがある。この１０通気層の材料は１１分離膜内の流体の圧力で加圧され、５管体（圧力壁）が内圧を受け持ち、挟まれた形で圧力を受け、厚さの収縮方向に圧力が加わっても、通気性がある事が条件になる。また、１１分離膜の１０通気層側表面に溝加工や凸凹状の梨地状の加工を施した１１分離膜でも通気層を確保できるが、しかし１１分離膜に市販のシリコーンゴムシートを使用し１０通気層側表面が梨地状の物で、流体に圧力を掛けると通気層が収縮して５管体（圧力壁）に密着し通気効率が極端に悪くなる。凸凹状の梨地の荒さを大きくする必要があるがシリコーンゴムシートの硬度や厚みを考慮する必要がある事や１０通気層に湿度を持った場合はさらに通気性能が低下することを考慮しなければならない。よって、１１分離膜の強度や破損率を考え、１０通気層は別材料が効率的であるが、いずれにしても５管体（圧力壁）、１０通気層、１１分離膜の三層構造が必要であり、５管体（圧力壁）の内周全面を三層構造とする。（９接続フランジ部を除く）【００１６】  １１分離膜は、内側に流体が流れ圧力にかかわらず１０通気層側に気体を透過できる材料である。似たような用途に中空糸膜があるが気体から気体を分離したり、液体から液体を分離している事が多く、分離圧力に高い圧力を必要としている。１１分離膜の材料としては、樹脂系、ゴム系、樹脂とゴムの複合材やフィルム状、シート状、メッシュ補強、表面コーティングの材料であるが気体透過性が高く吸水率の低い材料の他に、金、白金、銀、のナノ粒子など触媒効果のある微粒子を混合した機能材料がある。【００１７】  １１分離膜の選定は流体材料と混入気体の種類や温度により変わってくる。また、流体混入物を触媒機能によりガス化気体として排出分離する場合や触媒機能に加え電磁波（光を含む）、振動波、音波を流体に照射して触媒機能を強化する事から使用条件によりパラメータとして１１分離膜の選定を特定して説明する事を省く。【００１８】流体を水道水と仮定して動作説明をするが冷水から温��まで動作できる事から水温はさまざまあるので温度については説明を省く。１１分離膜の中に水道水が２供給側（入口）から流れ、水道圧が１０通気層と５管体（圧力壁）にかかっている。４落差部分に空気が溜まる構造である。２３真空ポンプを使い１２吸引口から１０通気層内の空気を吸引すると、１１分離膜（シリコーンゴムコーティングシートと仮定）を水道圧にかかわらず空気が透過する。この空気の成分の内、炭酸ガス、酸素、窒素、が大半である。透過率の違いはあるがすべて透過する。次第に１１分離膜内の空気溜まりは減少し、無くなる。同時に溶存空気も減少しているが、その後も負圧状態を継続すると水道水圧がある場合でも時間経過とともに水道水中の溶存空気が減少して行く。ミネラルは残った状態である。実験結果から総合塩素濃度の低下が負圧吸引しない場合よりも早く、臭気も減少している。減少速度はシリコーンゴムコーティングシートの面積と流体体積による。また、脱気水は溶存酸素が少ないなど効能は多々あるが説明を省く。また、原理の説明にとどめるが脱気水の製造装置は多々ある中で構造が簡単で部品点数や消耗部品も少なく、メンテナンス周期の長いものは無い。【００１９】  １１分離膜をシリコーンゴムコーティングシートとした場合の透過率は厚さ、密度、材質、添加物、製法によっても違いがあるので目的効能によって材質を選定して行く。
【実施例２】
【００２０】  図３は配管又はタンクの連結の断面図である。４落差はないが図２と部材の配置は同じであり、連結の部分の説明を行う。９接続フランジにより配管又はタンクを連結するが１３通気層分離接続部は１１分離膜と１０通気層が９接続フランジのパッキンあたり面で分割されている接続を表している。１４通気層連結接続は１１分離膜と１０通気層が９接続フランジのパッキンあたり面には関係無く内部連結している。１３通気層分離接続を区画ごとに設ける事で１１分離膜の破損による１０通気層への流体の混入を区画で防ぐことができる。【００２１】図５は、５管体（圧力壁）に１８キャッチタンクと２３真空ポンプと１９、電極又はフロートスイッチと２１検出回路を配置した図面である。１７接続配管１と２５接続配管２は前項の１３通気層分離接続で説明した区画ごとに設けてあることで１８キャッチタンクにより２３真空ポンプを１台にしている。また、１８キャッチタンクの役目としては、２３真空ポンプが一定負圧に達したら停止する構造の場合、自動発停を繰り返すが１０通気層の体積が少ないと頻繁に自動発停を繰り返すところを、キャッチタンクの体積を増やす事で自動発停の繰り返しサイクルを下げる効果がある。動作は２３真空ポンプが１８キャッチタンクを真空引きし、７接続配管１と２５接続配管２を通じ１２吸引口から１０通気層を負圧状態にして、流体内の空気及び溶存空気を透過排出または、分離しているが水道水は１１分離膜を透過できないので排出されない。また、系統内に弁を配置していなく躍動部が無いシンプルな構造である事から故障率が低いことも特徴である。【００２２】１１分離膜の破損故障時の動作を説明する。１１分離膜内の水道水が漏洩し１０通気層を満たし１２吸引口から１７接続配管１又は２５接続配管２を通じ１８キャッチタンク内に流れ、２４漏れ液面が１９電極又はフロートスイッチの水位まで溜まると１９電極又はフロートスイッチが反応し２０通信線を通じ２１検出回路が動作する。よって２３真空ポンプを停止し警報を出す動作を行う。
【実施例３】
【００２３】図４は、配管又はタンク又は機器を水中配置し循環手段を配置した図面である。１１分離膜と１０通気層の説明は省略する。図３の連結にも関連するが、フィールドを大きくして説明する。例えば連結を１，０００ｍとした場合送水抵抗を考慮しなければならないが本発明はなんら抵抗に成るものが無い。また、図５の２３真空ポンプと１８キャッチタンクを陸上又は船上に配置していれば連結部を水中に配置することも容易に考えられる。図４を海中に配置したとして説明する。たとえば、海中に天然ガスが存在し泡状のガスが海底から噴出している場合、２６ホッパーなどで噴出ガスをキャッチし連結配管に循環させる。ガスを海水中から分離し透過ガスとし、さらに別の分離手段で天然ガスを分離して陸上に運ぶなど使用用途は広い。爆発など危険を伴う工程を海中で行えば安全である。図４の１５ポンプ又はインペラーを端末に配置し海水を循環させるが海水の高低差が無いので１５ポンプ又はインペラーの能力を小さく出来る。これが陸上や船上に海水ごと汲み上げれば落差（損出水頭）になり１５ポンプ又はインペラーの能力を大きくしなくてはならない。また、１１分離膜の破損故障時は２３真空ポンプの負圧力（大気圧）では海面から最大でも１０ｍ以上には吸引できないので１８キャッチタンクを７ｍから１１ｍの間に配置しておけば海水が真空圧に応じた高さまで戻り確認もしやすい。至ってシンプルな故障の少ない分離装置として機能する。【００２４】  たとえば、噴出ガスをホッパーで集め大形のタンク内で自然分離したとして、分離膜は必要無いがタンクを大型化する事と耐圧に耐える強度が必要になる事や潮流などの影響を受けやすいので大形のシンカーが必要になり移設を想定した場合などコストが増大する懸念がある。その点配管型の連結は敷設も簡単で潮流の影響を受けにくい。また、１８キャッチタンクを配管型にすることで管路を形成し輸送が可能になる。
【実施例４】
【００２５】図６は、球形タンクの横断面図である。５管体（圧力壁）が球形であり、内に沿って２８加圧膜、１０通気層、１１分離膜が配置され４層構造となっている。内部に流体（液体）が充満してあり流れは２供給側（入口）から１流れ方向に７流体が充満し、２９流れ方向から３消費側（出口）に流れている。７流体の圧力はゼロ以上の圧力と仮定し説明する。微負圧でも機能するが説明が複雑化するため省くものとする。【００２６】球形タンクの内圧は５管体（圧力壁）が受け持っている。内側の２８加圧膜は流体の圧力により５管体（圧力壁）との３１加圧部分は密着している。さらに内側の１０通気層は内圧、外圧により圧縮されるが通気性を失わない材料である。さらに内側の１１分離膜が７流体と接し、７流体中の溶存気体や混入気泡を透過させ１０通気層の負圧吸引により分離している。負圧吸引は５管体（圧力壁）を通過し１０通気層に接続されている１２吸引口より排出又は分離されている。負圧は真空ポンプで保持されているものとする。【００２７】２８加圧膜、１０通気層、１１分離膜は３０伸縮部で構成され、５管体（圧力壁）に設けられた２７加圧口から３１加圧部分に液体又は気体を挿入し加圧する構造である。３０伸縮部は一体構造又は個別の配置でも機能するので形態は特定しないが柔軟性のある材料とする。【００２８】図７は、横断面図である。７流体を３１加圧部分の加圧で３０伸縮部が圧縮され取り出し中の姿を現している。加圧動作は２７加圧口より液体又は気体を３１加圧部分に送り込んで加圧するが、２供給側（入口）に逆止弁を配置し、７流体の圧力より高い圧力で３１加圧部分を加圧する必要がある。７流体は２９流れ方向に流れ、球形タンク内の７流体を３消費側（出口）から取り出している。【００２９】３層構造と４層構造の違いについて説明する。２８加圧膜の無い３層構造の場合１０通気層を負圧吸引しているがスイッチして１０通気層を加圧することで１１分離膜を圧縮し７流体を取出す事ができる。しかし、時間経過が大きいと１１分離膜を透過して気体が７流体に混入してしまう懸念がある。４層構造を説明する前に２８加圧膜について不す、２８加圧膜はガスバリア性の高い材料であって、ブチルゴム、金属の薄膜を塗布又は貼り合わせた樹脂シート（食品パックに使用されている）、ＥＶＯＨ樹脂などがあり、これらの材料を塗布又はコーティング又は複合又は貼り合せの柔軟性を持った材料である。【００３０】４層構造の大きな利点は、１０通気層を負圧吸引しながら（脱気しながら）３１加圧部分を加圧し７流体を取り出せる点にある。よって溶存気体や混入気泡の極少ない状態を維持し取り出せる。（脱気状態のまま取り出しできる）【００３１】４層構造の実施説明をする。各配置については前項で述べているので省く。５管体（圧力壁）は金属、樹脂、木、セラミックなど内圧に耐えうる材料であるが塩ビ管を使用して実験を行った。２８加圧膜はＥＶＯＨポリエチレンフィルムを使用した。１０通気層は不織布の複合材を使用した。１１分離膜は多種あるが通気性シートにシリコーンゴムをコーティングした物を使用し水道水を貯留し通気層を真空ポンプで負圧にして水道水の変化を測定した。まず残留塩素濃度の変化と溶存酸素の状態を負圧の有り無しで測定比較した場合、負圧吸引した方が明らかに低減速度が速い。分離膜の性能にも大きく関係するが膜の面積に比例して脱気時間は短くなる。特記すべきは３層構造、４層構造共に１０通気層の負圧状態では熱の遮断性が高く（魔法瓶：他社商品名）の様に保温、結露に効果が大きい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】  水道水などを長期保存する場合密閉容器が理想である。大型のタンクを設置しようとした場合、水道水の循環率が下がり、水道消費が少ない場合など、塩素保持が出来ない事から規定の循環率以上の容量の貯水層は設置できない。脱気水であれば塩素同様に雑菌の繁殖を控えられ長期に保存が可能になる。また、液体とガスの分離においても系外排出をせず安全に分離できる事や、食品分野に対する安全性が向上する。（脱気水は酸素が概ね無いことから、嫌気性雑菌以外の雑菌や微生物は死滅する傾向にある）また、保温性が高いので電気温水器などにも利用できる。安価に製造できれば使用用途は広く社会貢献度は大きい。
【符号の説明】
【００３３】  １、流れ方向
２、供給側（入口）
３、消費側（出口）
４、落差
５、管体（圧力壁）
６、気体溜まり
７、流体
８、排出口
９、接続フランジ
１０、通気層
１１、分離膜
１２、吸引口
１３、通気層分離接続
１４、通気層連結接続
１５、ポンプ又はインペラー
１６、液体水面
１７、接続配管１
１８、キャッチタンク
１９、電極又はフロートスイッチ
２０、通信線
２１、検出回路
２２、真空配管
２３、真空ポンプ
２４、漏れ液面
２５、接続配管２
２６、ホッパー
２７、加圧口
２８、加圧膜
２９、流れ方向
３０、伸縮部
３１、加圧部分
【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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