(57)【要約】【課題】コンプレッサや耐圧容器などの設備が不要で、常温・常圧下で効率よく脱気できる。【解決手段】加圧気液を導入する第１の導入部と気液分離空間とを有する気液分離ノズル４２０と、気液分離ノズルの吐出側から吐出される分離気液を偏倚して導入する分離気液導入孔４３１と、気体凝集筒４３４とを備えた気体凝集部４３０と、気体凝集部の旋回流発生筒４３２の頂部に貫通して設けられた気液上昇管４３６と、この気液上昇管が底部に貫通して内部に挿通される気体回収部４４０と、加圧液体を導入する加圧液体導入孔を形成した第２の導入部と、第２の導入部の返送液体吸引圧力発生空間に一端が開口し、第２の導入部の側部に他端が開口する返送液体導入孔とを有する気体回収部圧力減圧用ノズル４５０と、気体回収部の底部と気体回収部圧力減圧用ノズルの返送液体導入孔とを連結する気体回収部圧力調節管４０９とを備える。【選択図】図１
2007289958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を含む液体を導入する加圧気液導入孔を形成した第１の導入部と、この加圧気液導入孔の吐出側において加圧気液導入孔の総面積よりも断面積を大きくした気液分離空間とを有する気液分離ノズルと、
頂部がドーム状の有底の旋回流発生筒の底部近傍に前記気液分離ノズルの吐出側から吐出される分離気液を中心軸線に対して偏倚して導入する分離気液導入孔と、
前記旋回流発生筒の底部を貫通して中心軸線と同軸に設けられた気体凝集筒とを備えた気体凝集部と、前記気体凝集部の旋回流発生筒の頂部に貫通して設けられた気液上昇管と、
この気液上昇管が底部に貫通して内部に挿通される気体回収部と、
前記気体凝集筒の下端にバルブを介して接続され、排出される加圧液体を導入する加圧液体導入孔を形成した第２の導入部と、
この加圧液体導入孔の吐出側において加圧液体導入孔の総面積よりも断面積を大きくした返送液体吸引圧力発生空間と、
前記第２の導入部の前記返送液体吸引圧力発生空間に一端が開口し、前記第２の導入部の側部に他端が開口する返送液体導入孔とを有する気体回収部圧力減圧用ノズルと、
前記気体回収部の底部と前記気体回収部圧力減圧用ノズルの返送液体導入孔とを連結する気体回収部圧力調節管とを備えた脱気装置。
【請求項２】
前記気液分離ノズルの加圧気液の導入部に複数の加圧気液導入孔を穿設し、前記複数の加圧気液導入孔の吐出側開口を、前記導入部の吐出側に形成した共通の気液分離空間に連通させた請求項１記載の脱気装置。
【請求項３】
気液分離ノズルの加圧気液導入孔を下流側に行くにつれて不連続的に径が大きくなる段差部を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の脱気装置。
【請求項４】
気液分離ノズルの加圧気液導入孔の内壁に、断面の三角形状の山の位置が、加圧気液の流れ方向の下流側に偏倚しているタップを形成した請求項１又は２記載の脱気装置。
【請求項５】
気体回収管、気体回収部圧力調節管及び気体凝集筒下流に接続された各々のバルブを電気的制御により行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱気装置。
【請求項６】
気体回収管に真空ポンプ等の減圧装置を取り付けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の脱気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を含む液体を脱気する脱気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水の中に酸素が含まれていると、ボイラ缶の内壁が酸化し、錆が出て腐食してしまう。これを防ぐために、従来はＣａを水に入れてボイラ缶の内壁に付着させ、防護膜を形成していたが、Ｃａが付着しすぎるとＣａ膜は断熱材料であるため、ボイラの熱効率が低下する。そのため、定期的にＣａ膜を除去する必要があった。
【０００３】
このような酸素等の溶存気体を液体から脱気する技術としては、（１）真空にして液の中の気体を分離する方法と、（２）液の温度を上げて沸騰させて気体を分離する方法があった。
【０００４】
しかしながら、真空にする方法は、大型のコンプレッサや耐圧容器等の機器が必要で、設備とコストが大掛かりになるという問題があり、沸騰させる方法では、液によっては温度を上げられないという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、コンプレッサや耐圧容器などの設備が不要で、常温・常圧下で効率よく脱気できる脱気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の脱気装置は、気体を含む液体を導入する加圧気液導入孔を形成した第１の導入部と、この加圧気液導入孔の吐出側において加圧気液導入孔の総面積よりも断面積を大きくした気液分離空間とを有する気液分離ノズルと、頂部がドーム状の有底の旋回流発生筒の底部近傍に前記気液分離ノズルの吐出側から吐出される分離気液を中心軸線に対して偏倚して導入する分離気液導入孔と、前記旋回流発生筒の底部を貫通して中心軸線と同軸に設けられた気体凝集筒とを備えた気体凝集部と、前記気体凝集部の旋回流発生筒の頂部に貫通して設けられた気液上昇管と、この気液上昇管が底部に貫通して内部に挿通される気体回収部と、前記気体凝集筒の下端にバルブを介して接続され、排出される加圧液体を導入する加圧液体導入孔を形成した第２の導入部と、この加圧液体導入孔の吐出側において加圧液体導入孔の総面積よりも断面積を大きくした返送液体吸引圧力発生空間と、前記第２の導入部の前記返送液体吸引圧力発生空間に一端が開口し、前記第２の導入部の側部に他端が開口する返送液体導入孔とを有する気体回収部圧力減圧用ノズルと、前記気体回収部の底部と前記気体回収部圧力減圧用ノズルの返送液体導入孔とを連結する気体回収部圧力調節管とを備えている。
【０００７】
前記気液分離ノズルの加圧気液の導入部に複数の加圧気液導入孔を穿設し、前記複数の加圧気液導入孔の吐出側開口を、前記導入部の吐出側に形成した共通の気液分離空間に連通させたことを特徴としている。
【０００８】
また、気液分離ノズルの加圧気液導入孔を下流側に行くにつれて不連続的に径が大きくなる段差部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
この脱気装置において、気液分離ノズルの気液分離管の内壁に偏倚したタップを形成することにより、気液分離管の壁面でもキャビテーションが生じる。このキャビテーション現象は、タップ断面の三角形状の山の位置を、加圧気液の流れ方向の下流側に偏倚して形成することにより、さらに顕著になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の脱気装置により、コンプレッサや耐圧容器などの設備が不要で、常温・常圧下で効率よく脱気できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の脱気装置の構造を示す断面図である。図２（ａ）は上面の加圧液体流入側から見た導入部４２１の形態を示す平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は下面から見た図、（ｄ）は（ｃ）の拡大図、（ｅ）は気液分離管４２３の拡大断面図である。図３は本発明の気液凝集部の実施例を示す図１のＡ−Ｂ断面図である。図４は本発明の気体回収部の実施例を示す図１のＣ−Ｄ断面図である。図５は本発明の気体回収部圧力減圧用ノズルの実施例を示す図である。
【００１２】
図１において、脱気装置４００は、外部から脱気を必要とする加圧液体が、接続管４０１を介して気液分離ノズル４２０に導入される。気液分離ノズル４２０は、図２に示す構造となっている。図中４０４は気体回収用電動弁、４０６は気体回収部圧力調節電動弁、４０８は気体凝集部内圧力調節電動弁、４７０は制御盤、４７１はフロートレス液面リレー、４７２は計装配線である。
【００１３】
図２（ｂ）に示すように、気液分離ノズル４２０は、加圧気液の導入部４２１と、気液分離空間４２４を有する。図においては、導入部４２１と気液分離空間４２４を形成した気液分離空間形成筒４２５は一体に形成した構造を示しているが、別体に形成することもできる。
【００１４】
この導入部４２１内には、その上面に開口する加圧気液導入孔４２２を形成し、気液分離管４２３として導入部４２１の下に形成した気液分離空間４２４に開口している。この加圧気液導入孔４２２は、円、もしくは楕円の形状をなし、径の大きさと数は、加圧気液の圧力と種類によっても異なるが、図２（ａ）に示すように、複数本（この場合は３１個）を端面でそれぞれが点対称位置になるように開口し、導入部４２１内を貫通した気液分離管４２３として気液分離空間４２４に開口している。また加圧気液導入孔４２２の流入側開口の周囲４２２ａは、流入する液体の流れを円滑にするため、アールを取っている。
【００１５】
この気液分離ノズル４２０に導入された加圧気液は、下流側に行くにつれて不連続的に径が大きくなる段差部を設けた気液分離管４２３を通って、断面積が急激に広くなる気液分離空間４２４に排出される際、気液分離管４２３内部と気液分離空間４２４の上底壁面４２４ａにおいてキャビテーションが生じ、液体中の気体が霧状となって、液体と分離された状態となる。
【００１６】
なお、気液分離管４２３は、図２（ｅ）に示すように、内壁に偏倚したタップが形成されており、これにより、気液分離管の壁面でもキャビテーションが生じる。このキャビテーション現象は、タップ断面の三角形状の山の位置を、加圧気液の流れ方向の下流側に偏倚して形成することにより、さらに顕著になる。
【００１７】
図１に戻って、気液分離ノズル４２０から吐出された分離気液は、分離気液導入用接続管４０２により、気体凝集部４３０内部に導入される。このとき、分離気液導入用接続管４０２の内面には、気液分離ノズル４２０の端面外周との間で乱流が起きないための乱流防止ツバ４０３が形成されている。
【００１８】
気体凝集部４３０は頂部がドーム状の旋回流発生筒４３２とその旋回流発生筒４３２の底部から貫通して同心状に設けられている気体凝集筒４３４とを有しており、図３に示すように、分離気液導入用接続管４０２は、分離気液が旋回流発生筒４３２に旋回流を生じながら導入されるように、旋回流発生筒４３２の中心軸とは偏倚した位置（接線方向）に分離気液導入孔４３１を有している。なお、図３には、流体の進行方向に向かって左向き（反時計回り）に旋回流を生じる向きに分離気液導入孔４３１を設けているが、反対側に設けて右向きに旋回流を生じるようにしてもよい。
【００１９】
気体凝集部４３０の旋回流発生筒４３２の頂部は、気液上昇管４３６が貫通して設けられており、気液上昇管４３６の上部は、気体回収部４４０の底部に貫通して設けられている。気体回収部４４０の中ほどには、図４に示すように、気体逆流防止用縮径部４４３が形成されており、この気体逆流防止用縮径部４４３よりも上位に気液上昇管４３６の上端が位置するように構成されている。気体回収部４４０の上部には、気体の回収状態を検知するフロートレス液面リレー及び気体回収用バルブ４０４を介して気体回収管４０５が設けられており、装置の連続運転を可能にするため、減圧装置４７３に接続されている。
【００２０】
一方、気体凝集筒４３４の下端には気体凝集部内圧力調節バルブ４０８及び回収部圧力減圧用ノズル接続管４０９を介して気体回収部圧力減圧用ノズル４５０が接続されている。
【００２１】
この気体回収部圧力減圧用ノズル４５０の構造を図５に示す。図５（ａ）は上面の加圧液体流入側から見た導入部４５１の形態を、（ｂ）は縦断面を、（ｃ）は下面の加圧液体吐出口側から見た図を示す。
【００２２】
図５（ｂ）に示すように、ノズル４５０は、加圧気液の導入部４５１と、返送液体吸引圧力発生空間４５７を有する。図５においては、導入部４５１と返送液体吸引圧力発生空間４５７を形成した返送液体吸引圧力発生筒体４５６は別体に形成し、それぞれを嵌合して一体化した構造を示しているが、当初から一体に形成することもできる。
【００２３】
この導入部４５１内には、その上面に開口する加圧液体導入孔４５２を形成し、導入部４５１の下に形成した返送液体吸引圧力発生空間４５７に開口している。この加圧液体導入孔４５２は、円、楕円もしくは導入部４５１の上面を底面とする円錐台または楕円錘台の形状をなし、径の大きさと数は、このノズルの使用用途と加圧液体の種類によっても異なるが、図５（ａ）に示すように、端面に対し、返送液体吸引圧力発生空間４５７の開口断面積が１０〜４０％になる程度の複数本（この場合は３個）を端面でそれぞれが点対称位置になるように開口し、導入部４５１内を貫通し、返送液体吸引圧力発生空間４５７に開口している。また加圧液体導入孔４５２の流入側開口の周囲４５２ａは、流入する液体の流れを円滑にするため、アールを取っている。４５３は返送液体導入孔を示す。
【００２４】
この返送液体導入孔４５３は、側面の開口から導入部４５１の返送液体導入孔４５３に挿入された返送液体導入管４５４によって形成され、返送液体吸引圧力発生空間４５７に放射状または中央に１個（この場合は中央に１個）開口されている。
【００２５】
なお、４５５は返送液体導入孔４５３内部を掃除する場合必要とされる孔を塞ぐための返送液体導入孔メクラビス、４５８は返送液体吸引圧力発生筒体４５６内面に形成された、加圧液体導入孔４５２に連通する円弧状の加圧液体誘導溝、４５９は返送液体吸引圧力発生筒体４５６の端部に形成された接合用凸部、４６０は導入部４５１と返送液体吸引圧力発生筒体４５６とを接合する接合用止具である。
【００２６】
次に、本発明の脱気装置による脱気のプロセスについて説明する。
【００２７】
１．気液分離ノズル４２０に導入された加圧気液は、気液分離ノズル４２０内のキャビテーション現象により真空に近い状態が生じ、液体中の気体が霧状になって分離される。
【００２８】
２．分離された気液は分離気液導入孔４３１より気体凝集部４３０へ旋回流として送り込まれる。
【００２９】
３．送り込まれた気液は旋回流を伴い、ドーム部上部に達し、気体凝集筒４３４を旋回流を加速させ降下してくる。このとき、気体凝集空間４３５の中央部に気体が凝集し、竜巻状になる。
【００３０】
４．液体は流れ方向にある気体凝集部４３０下方の圧力調節バルブ４０８に流れて行くが、前記のように竜巻状になった気体はエアーリフトの作用（液体中における気体の浮上作用）により気体凝集空間４３５の中央部に留まる。
【００３１】
５．この中央部に留まった気体は、気体回収部圧力減圧用ノズル４５０の返送液体導入管４５４に接続されている気体回収部圧力調節管４０７により気体回収部４４０内が減圧され、気体回収部４４０に送られる。すなわち、脱気装置４１０最下部の脱気水吐出口前部に取り付けた気体回収部圧力減圧用ノズル４５０の導入部４５１に流入する加圧液体の有する負圧発生効果が返送液体導入孔４５３に発生し、これにより、気体回収部４４０内の圧力が減圧され、竜巻状になった気体の浮上を促す。
【００３２】
６．浮上した気泡は気液上昇管４３６内を通り、気体回収部４４０内の気体回収空間４４１に集まる。
【００３３】
７．気体回収が進むと気体回収空間４４１内のフロートレス液面リレー４７１が液面低下を検知し、制御盤４７０に信号を送る。
【００３４】
８．液面低下の信号を受けると、電動弁４０４は開、電動弁４０６は閉作動をする。同時に気体凝集筒４３４下部に設けた電動弁４０８を閉方向に作動させ、減圧装置４７３により気体回収空間４４１内の気体を強制的に回収することによって、気液上昇管４３６内の流れを気体回収部４４０に強制的に導き内部液面を上昇させる。
【００３５】
９．液面が上限に達するとフロートレス液面リレー４７１が検知し、制御盤４７０に信号を送る。
【００３６】
１０．液面上昇の信号を受けると、減圧装置は停止し、電動弁４０４は閉、電動弁４０６は開作動をする。
【００３７】
１１．同時に気体凝集筒下部の電動弁４０８を開方向に作動させ、気体回収を行う。
【００３８】
１２．上記プロセスにより、装置の連続運転下における気体回収を行う。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の脱気装置の実施例を示す図である。
【図２】本発明の気液分離ノズルの実施例を示す図である。
【図３】本発明の気液凝集部の実施例を示す図１のＡ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の気体回収部の実施例を示す図１のＣ−Ｄ断面図である。
【図５】本発明の気体回収部圧力減圧用ノズルの実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
４００：脱気装置
４０１：接続管
４０２：分離気液導入用接続管
４０４：気体回収用電動弁
４０５：気体回収管
４０６：気体回収部圧力調節電動弁
４０８：気体凝集部内圧力調節電動弁
４０９：回収部圧力減圧用ノズル接続管
４２０：気液分離ノズル
４２１：導入部
４２２：加圧気液導入孔
４２３：気液分離管
４２４：気液分離空間
４２５：気液分離空間形成筒
４３０：気体凝集部
４３１：分離気液導入孔
４３２：旋回流発生筒
４３４：気体凝集筒
４３６：気液上昇管
４４０：気体回収部
４４１：気体回収空間
４４３：気体逆流防止用縮径部
４５０：気体回収部圧力減圧用ノズル
４５１：導入部
４５２：加圧液体導入孔
４５３：返送液体導入孔
４５４：返送液体導入管
４５５：返送液体導入孔メクラビス
４５６：返送液体吸引圧力発生筒体
４５７：返送液体吸引圧力発生空間
４５８：円弧状の加圧液体誘導溝
４５９：接合用凸部
４７０：制御盤
４７１：フロートレス液面リレー
４７２：計装配線
４７３：減圧装置
【図１】
2007289958.tif 000003
【図２】
2007289958.tif 000004
【図３】
2007289958.tif 000005
【図４】
2007289958.tif 000006
【図５】
2007289958.tif 000007