(57)【要約】      （修正有）【課題】密閉や圧力コントロール等を要せず，比較的簡便な原理・構成でメタンガスを効率的に除去することができる開放系メタンガス除去機構ないしこの機構を備えた装置の開発【解決手段】温泉水中のメタンを除去するメタンガス除去機構１であって，温泉水を流入させる温泉水流入部と，流入した温泉水を溜める温泉水貯水部４と，温泉水貯水部中の温泉水に空気バブリングを行う空気バブリング部５と，バブリングにより空気中に放出されたメタン等を外気に放出するメタンガス排出孔と，温泉水を送り出すための温泉水流出部８を備え，前記温泉水貯水部から温泉水流出部までの流路において，高低差を備え温泉水が流路下部を通過後，流路上部を通過する流路高低部６を備えることにより，温泉水中のメタンガスを除去することを特徴とするメタンガス除去機構【選択図】図１
2015058377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温泉水中のメタンを除去する開放系メタンガス除去機構であって，
温泉水を流入させる温泉水流入部と，
流入した温泉水を溜める温泉水貯水部と，
温泉水貯水部中の温泉水に空気バブリングを行う空気バブリング部と，
バブリングにより空気中に放出されたメタン等を外気に放出するメタンガス排出孔と，
温泉水を送り出すための温泉水流出部を備え，
前記温泉水貯水部から温泉水流出部までの流路において，高低差を備え温泉水が流路下部を通過後，流路上部を通過する流路高低部を備えることにより，温泉水中のメタンガスを除去することを特徴とする開放系メタンガス除去機構
【請求項２】
前記流路高低部が，間仕切り部からなり，さらに，
温泉水が間仕切り部底部を通過するための一次間仕切り壁と，
一次間仕切り壁下部を通過後，温泉水が間仕切り部上部を通過するための二次間仕切り壁とからなることを特徴とする請求項１に記載の開放系メタンガス除去装置
【請求項３】
温泉水貯水部上部に温泉水流入部を有し，温泉水流入部を通過して落下する温泉水を受けるための衝撃緩和部をさらに有することを特徴とする請求項１ないし２に記載の開放系メタンガス除去機構
【請求項４】
前記衝撃緩和部材が，多孔質部材からなることを特徴とする請求項３に記載の開放系メタンガス除去機構
【請求項５】
前記多孔質部材が，御影石であることを特徴とする請求項４に記載の開放系メタンガス除去機構
【請求項６】
請求項１ないし５に記載のメタンガス除去機構を備えた開放系メタンガス除去装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，開放系バブリング式メタンガス除去機構等に関する。
【背景技術】
【０００２】
温泉は，日本が誇る天然資源の一つであり，都市部や地方を問わず，全国各地に28,000ヶ所を超える泉源がある。温泉を掘削する際には，500から2000メートル程度の掘削を行い，湧水層の発見を行う必要がある。発見された湧水層について，配水管を設置したり，動力ポンプ等の構造設備を設置して，湧水層から温泉を汲み出すことが可能となる。
【０００３】
このようにして汲み出された温泉水には，メタン等の可燃性ガス（以下，単に「メタンガス」と略する）が含まれていることが通常である。このメタンガスが施設中に蓄積し，このことが原因で，爆発が起こるなどの事故が発生している。そのため，温泉水中のメタンガスを効率的に除去することはもちろん，施設内のメタンガスの蓄積を防ぐ技術が求められている。加えて，法的規制の面からも温泉水の残留メタンガス濃度が定められており，0.25%未満とすることが必要である。このようなメタンガス除去の要件を満たすべく，種々の技術が開示されている（特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２５８３８
【特許文献２】特開２０１２−１８７５７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には，温泉水にメタンガスが分離される温泉水を吹き込み，温泉水中に空気泡を形成することを特徴とする温泉水中のメタンガス分離方法ないし装置が開示されている。また，特許文献２には，省設置スペースで生産性低下やランニングコスト上昇を極力回避し，効率的に被処理水から溶存ガスを除去することが可能な液体処理装置が開示されている。
【０００６】
これら先行技術は，いずれも温泉水中に空気（気泡）を混合ないし発生させ，密閉もしくは圧力コントロール下，温泉水からメタンガスを除去する技術であり，メタンガスを除去するという点において有用な技術である。しかしながらこれらの先行技術は，密閉ないし圧力コントロールを要するため，装置としての管理を厳格に行う必要があり，構造も複雑なものとなっている。結果として，設置や維持・管理のコストを押し上げてしまいかねない点において不利である。
【０００７】
上記事情を背景として，本発明では，密閉や圧力コントロール等を要せず，比較的簡便な原理・構成でメタンガスを効率的に除去することができる開放系メタンガス除去機構ないしこの機構を備えた装置の開発を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は，鋭意研究の結果，温泉水中に空気を混合させるとともに，空気が混合された温泉水の流路に高低差を設けることにより，比重が軽いメタンガスを含んだ温泉水が最終流路から流れ出ず，メタンガスがほとんど除去された比重の重い温泉水のみが最終流路から放出される開放系メタンガス除去機構の発明を完成させた。
【０００９】
本発明は，以下の構成からなる。
本発明の第一の構成は，温泉水中のメタンを除去する開放系メタンガス除去機構であって，温泉水を流入させる温泉水流入部と，流入した温泉水を溜める温泉水貯水部と，温泉水貯水部中の温泉水に空気バブリングを行う空気バブリング部と，バブリングにより空気中に放出されたメタン等を外気に放出するメタンガス排出孔と，温泉水を送り出すための温泉水流出部を備え，前記温泉水貯水部から温泉水流出部までの流路において，高低差を備え温泉水が流路下部を通過後，流路上部を通過する流路高低部を備えることにより，温泉水中のメタンガスを除去することを特徴とする開放系メタンガス除去機構である。
【００１０】
本発明の第二の構成は，前記流路高低部が，間仕切り部からなり，さらに，温泉水が間仕切り部底部を通過するための一次間仕切り壁と，一次間仕切り壁下部を通過後，温泉水が間仕切り部上部を通過するための二次間仕切り壁とからなることを特徴とする第一の構成に記載の開放系メタンガス除去機構である。
【００１１】
本発明の第三の構成は，温泉水貯水部上部に温泉水流入部を有し，温泉水流入部を通過して落下する温泉水を受けるための衝撃緩和部をさらに有することを特徴とする第一ないし第二の構成に記載の開放系メタンガス除去機構である。
本発明の第四の構成は，前記衝撃緩和部材が，多孔質部材からなることを特徴とする第三の構成に記載の開放系メタンガス除去機構である。
本発明の第五の構成は，前記多孔質部材が，御影石であることを特徴とする第四の構成に記載の開放系メタンガス除去機構である。
【００１２】
本発明の第六の構成は，第一ないし第五の構成に記載のメタンガス除去機構を備えた開放系メタンガス除去装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により，密閉や圧力コントロール等を要せず，比較的簡便な原理でメタンガスを効率的に除去することができる開放系メタンガス除去機構ないしこの機構を備えた装置の提供が可能となった。
本発明は，空気を混合させるための装置であるエアーポンプを除き，特別な動力機構を必要とせず，その構成も簡便であり，密閉や圧力管理なども不要である。結果として，本発明は，設置や維持・管理が容易であり，かつ，これらにかかるコストを低く抑えることが可能であり，さらには温泉水中のメタンガスを法的規制値以下まで除去することできるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】開放系メタンガス除去機構の例を示した図（平面図）
【図２】開放系メタンガス除去機構の例を示した図（側面図）
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下，本発明の開放系メタンガス除去機構等について，図面を例にとり説明を行うが，当然のことながら，本発明を以下の記載に限定して解釈すべきでないことはいうまでもない。
【００１６】
＜＜Ｉ．開放系メタンガス除去機構の概要・原理＞＞
１．本発明の開放系メタンガス除去機構は，温泉水流入部と，温泉水貯水部と，空気バブリング部と，メタンガス排出孔と，温泉水流出部を必須の構成とする。さらに温泉水貯水部から温泉水流出部までにおける流路において，流路高低部を備える。
２．本発明の開放系メタンガス除去機構において，各種構成部は，温泉水ないし温泉蒸気と接触することとなる。温泉水は，腐食性を有することが通常であることから，各種構成部は，耐腐食性を有する素材で構成することが好ましい。これにより，本発明のメタンガス除去機構ないし装置の耐久性を向上させる効果を有する。このような耐腐食性素材として，例えば，ステンレスなどが挙げられる。
【００１７】
３．本発明の開放系メタンガス除去機構の例を図１，図２に示す。温泉水流入部２から流入する温泉水が，重力に応じて，衝撃緩和部３に落下する。
(1)  衝撃緩和部３は任意の構成であるが，本発明の開放系メタンガス除去機構において，これを備えることが好ましい。これにより，衝撃緩和部に直撃した温泉水が飛散することとなり，温泉水中に含まれるメタンガスの一部が空気中に放出されるため，本発明の開放系メタンガス除去機構のメタンガス除去効率を向上させる効果を有する。さらには，温泉水が衝突した際の衝突音を減弱させる効果を有する。
(2)  衝撃緩和部材は，小さな穴が無数に空いた多孔質部材からなることが好ましい。これにより，複雑な機構等を備えることなく，安価かつ簡便に，落下した温泉水を飛散させることが可能となるという効果を有する。
(3)  多孔質部材の好ましい例として，御影石が挙げられる。これにより，優れた温泉水飛散効果を発揮するとともに，経済性および耐久性にも優れるという効果を有する。
【００１８】
４．衝撃緩和部３に落下し，飛散した温泉水はそのまま，温泉水貯水部４に溜まっていく。この溜まった温泉水は，空気バブリング部５により，バブリングされ放出される空気にさらされながら，温泉流出部８に向けて流れていく。
５．空気バブリング部５は，エアーポンプ５１につながっている。エアーポンプ５１から供給される空気は，空気管５２ないし空気管５３に空いている無数の空気孔（不図示）を通じて，温泉水中にバブリングされる。
６．バブリングされた温泉水において，空気中にメタンガスが溶解ないし空気分圧が上がるなどにより，空気と共にメタンガスが温泉水中から放出され，メタンガス排出孔７を通じて外気に放出される。
【００１９】
７．空気バブリングにさらされながら温泉水は，流路高低部を通じて，温泉流出部８に流れていく。図１ないし２は，流路高低部が間仕切り部６として構成されている例である。(1)  間仕切り部６では，一次間仕切り壁６１の下部が温泉水の入口となり，それ以降に温泉水が流れていく仕組みとなっている。
(2)  間仕切り部６まで到達した温泉水では，多くのメタンガスは除去されているが，ここで一次間仕切り壁６１の下部を通過する温泉水は，比較的比重の重い温泉水である。すなわち，メタンガスをより少なく含んだ比重の重い温泉水のみが一次間仕切り壁６１の下部を通過することとなる。
(3)  メタンガスが比較的多く含まれている温泉水は，一次間仕切り壁６１下部を通過することがほとんどできず，一次間仕切り壁６１付近にて空気バブリングにさらされることとなる。空気バブリングにさらされメタンガスがより少なくなると温泉水の比重が重くなり，一次間仕切り壁６１下部を通過できるようになる。
(4)  このようにメタンガスをより少なく含む温泉水が，効率的に一次間仕切り壁６１下部を通過できる仕組みを担保するための構成として，二次間仕切り壁６２が間仕切り部６に設置されている。
８．一次間仕切り壁６１下部を通過後の温泉水は，メタンガスがほとんど除去されており，二次間仕切り壁６２の上部を通過し，温泉水流出部８を通じて，温泉水を入浴施設等に提供することとなる。
９．図１等に示す開放系メタンガス除去機構により，温泉水流出部８から流出する温泉水中のメタンガス濃度は2.0%未満であり，法的規制をクリアしていることから，本発明の有用性が確認された。
【００２０】
＜＜ＩＩ．開放系メタンガス除去機構の各種構成＞＞
［温泉流入部］
１．温泉流入部は，地下から汲み上げられた温泉水を，メタンガス除去機構ないし装置内に，流入させる役割を有する。温泉流入部は，この温泉水を流入させる役割を果たす限り特に限定する必要はなく，種々の構成を採用することができる。
２．温泉流入部は，後述する温泉貯水部に直接通じるような構成とすることもできるし，図１等に示すように，温泉貯水部上部に設けるような構成とすることもできる。
３．温泉流入部は，図１等に示すように，温泉貯水部上部に設けることが好ましい。これにより，温泉水を重力に応じて落下させる構成を採用することができ，後述する衝撃緩和部を合わせて設けることにより，本発明の開放系メタンガス除去機構のメタンガス除去効率を向上させる効果を有する。
【００２１】
［温泉水貯水部］
１．温泉水貯水部は，温泉流入部から流入した温泉水を溜めるとともに，後述する温泉水流出部までの流路としての役割を果たし，かつ，その流路の途中で空気バブリングを行うための場としての役割を有する。これらの役割を果たすため温泉水貯水部は，ある程度の大きさ・深さを有する必要があるが，その他については種々の構成を採用することができる。
２．温泉水貯水部は，図１等に示すようにその内部に温泉水流出部までの流路を形成し，後述する流路高低部と一体となった構成を採用することができる。これにより，メタンガス除去機構ないし装置をコンパクトかつより部品の少ない簡易な構造とすることが可能となり，メタンガス除去機構ないし装置の経済性，組立てやすさを向上させる効果を有する。
【００２２】
［空気バブリング部］
１．空気バブリング部は，温泉水貯水部に流れる温泉水に，空気を噴出することにより，温泉水中のメタンガスを除去する役割を有する。空気バブリング部は，この役割を有する限り特に限定する必要はなく，種々の構成を採用することができる。
２．空気バブリング部は，例えば，図１等に示すように，エアーポンプ５１とバブリング管５２ないし５３の構成を採用することにより，温泉貯水部のすみずみに空気の噴出が可能となる。
【００２３】
［メタンガス排出孔］
１．メタンガス排出孔は，温泉水から除去されたメタンガスを，機構ないし装置の外へ排出するための役割を果たす。メタンガス排出孔は，この役割を果たす限り特に限定する必要はなく，種々の構成を採用することができる。
２．メタンガスは，空気より比重が軽い。そのため，メタンガス排出孔は，メタンガス除去機構ないし装置の上部に設けることが好ましい。これにより，メタンガスの外気への放出が効率的となり，機構ないし装置内でのメタンガスの滞留を防止できるという効果を有する。
【００２４】
［流路高低部］
１．流路高低部は，空気バブリングを通じてメタンガスが除去された温泉水を，高低差を利用し比重に応じて温泉水流出部へ送る役割を有する。そのため流路高低部は，流路内に段差を設ける必要があり，これにより温泉水が低い位置を流れ，続いてこの位置より高い位置を流れる構成を設ける必要がある。また，流路高低部は，温泉水貯水部内に設けてもよいし，温泉水貯水部と異なる構成としてもよい。
２．流路高低部は，図１等に示すように，間仕切り部として構成し，この間仕切り部が一次間仕切り壁と二次間仕切り壁を有する構成とすることが好ましい。これにより，簡便な構成で流路高低部を構成することが可能となり，メタンガス除去装置の経済性や組立てやすさを向上させる効果を有する。
【符号の説明】
【００２５】
１…メタンガス除去機構
２…温泉水流入部，３…衝撃緩和部，４…温泉水貯水部
５…空気バブリング部，５１…エアーポンプ，５２・５３…空気管
６…流路高低部（間仕切り部），６１…一次間仕切り壁，６２…二次間仕切り壁
７…メタンガス排出孔，８…温泉水流出部
【図１】
2015058377.tif 000003
【図２】
2015058377.tif 000004