(57)【要約】【課題】処理水中に窒素ガスを注入して処理水内の溶存酸素を除去する脱酸素装置１において、脱酸素の効率を向上させた脱酸素装置を提供する。【解決手段】溶存酸素を含んだ原水を流路の一端に設けた原水入口２から供給し、溶存酸素を除去した脱酸素水を流路他端の脱酸素水取り出し口３から取り出すようにしている脱酸素装置であって、原水入口２と脱酸素水取り出し口３の間をつなぐ処理水流路の途中に窒素ガスを注入する窒素ガス噴射ノズル５を設置しておき、脱酸素装置内を流れる処理水中に窒素ガスを注入して処理水中の溶存酸素を除去するようにしている脱酸素装置において、処理水流路の窒素ガス噴射ノズルより下流側である脱酸素部６では、処理水流路の流路断面積が大きな流路拡大部７と流路面積の小さな流路縮小部８を交互に複数個設置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶存酸素を含んだ原水を流路の一端に設けた原水入口から供給し、溶存酸素を除去した脱酸素水を流路他端の脱酸素水取り出し口から取り出すようにしている脱酸素装置であって、原水入口と脱酸素水取り出し口の間をつなぐ処理水流路の途中に窒素ガスを注入する窒素ガス噴射ノズルを設置しておき、脱酸素装置内を流れる処理水中に窒素ガスを注入して処理水中の溶存酸素を除去するようにしている脱酸素装置において、処理水流路の窒素ガス噴射ノズルより下流側である脱酸素部では、処理水流路の流路断面積が大きな流路拡大部と流路面積の小さな流路縮小部を交互に複数個設置していることを特徴とする脱酸素装置。
【請求項２】
請求項１に記載の脱酸素装置において、窒素ガス噴射ノズルは脱酸素部の上方に設置し、脱酸素部では処理水は下向きに流す構成としていることを特徴とする脱酸素装置。
【請求項３】
請求項１に記載の脱酸素装置において、窒素ガス噴射ノズルは脱酸素部の下方に設置し、脱酸素部では処理水は上向きに流す構成とした場合、流路縮小部の下部を流路拡大部の上部に突出させる形状とすることで、流路拡大部の上部に気泡たまりを設けていることを特徴とする脱酸素装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素が溶存している原水中に窒素ガスを注入し、原水中の酸素を窒素に置き換えることで溶存酸素を除去するようにしている窒素置換式の脱酸素装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００１−１２９３０４号公報に記載があるように、ボイラの給水等において酸素が溶存している原水をそのまま供給すると、配管など水に接する金属材料での腐食が促進されるため、あらかじめ水中の溶存酸素を除去してから給水する脱酸素処理が広く行われている。
【０００３】
脱酸素処理の方法の一つとして、窒素置換式の脱酸素装置によるものがある。原水中に溶け込んでいる気体の分圧は、原水に接している気体の分圧によって変化する。窒素と酸素が溶け込んでいる水に窒素ガスを注入して窒素ガスによる無数の気泡を発生させると、窒素ガスによる気泡部と、窒素と酸素が一定の割合で溶け込んでいる液体部が接し合うことになる。この場合、窒素の気泡から処理水内への窒素の溶け込みと、処理水から気泡内への窒素と酸素の放出が行われ、最終的にはそれぞれでの窒素と酸素の分圧が同じになる。つまり、酸素を含んでいた原水中から、酸素分圧の低い窒素ガスの気泡内へ酸素が放出されることによって水中の溶存酸素量は減少する。
【０００４】
窒素置換式の脱酸素装置では、窒素と酸素をいかにして交換するか、つまり窒素を処理水中に溶け込ませて、酸素を処理水中から放出するかが重要である。窒素ガスを注入しても、窒素ガスの処理水中への溶け込み量が少なければ、処理水中の酸素は残ったままとなってしまう。特開２００１−１２９３０４号公報に記載の発明では、窒素ガスが注入された処理水を乱流混合するスタティックミキサーによって混合を行うようにしている。スタティックミキサーは流路内に設けたミキサーによって処理水の水流を分割することを繰り返して処理水を乱流混合させるものであり、流体の流れを利用するために駆動部が不要で省エネルギーなものとなる。窒素ガスと処理水を混合することによって、窒素ガスの処理水への溶け込みを促進することができるのであるが、スタティックミキサーを設置しただけでは十分な脱酸素効果が得られないということで、特開２００１−１２９３０４号公報の発明では、複数基のスタティックミキサーを直列に配置し、更に気液分離手段を設けることを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２９３０４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課題は、処理水中に窒素ガスを注入して処理水内の溶存酸素を除去する脱酸素装置において、脱酸素の効率を向上させた脱酸素装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、溶存酸素を含んだ原水を流路の一端に設けた原水入口から供給し、溶存酸素を除去した脱酸素水を流路他端の脱酸素水取り出し口から取り出すようにしている脱酸素装置であって、原水入口と脱酸素水取り出し口の間をつなぐ処理水流路の途中に窒素ガスを注入する窒素ガス噴射ノズルを設置しておき、脱酸素装置内を流れる処理水中に窒素ガスを注入して処理水中の溶存酸素を除去するようにしている脱酸素装置において、処理水流路の窒素ガス噴射ノズルより下流側である脱酸素部では、処理水流路の流路断面積が大きな流路拡大部と流路面積の小さな流路縮小部を交互に複数個設置していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記の脱酸素装置において、窒素ガス噴射ノズルは脱酸素部の上方に設置し、脱酸素部では処理水は下向きに流す構成としていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記の脱酸素装置において、窒素ガス噴射ノズルは脱酸素部の下方に設置し、脱酸素部では処理水は上向きに流す構成とした場合、流路縮小部の下部を流路拡大部の上部に突出させる形状とすることで、流路拡大部の上部に気泡たまりを設けていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明を実施することによって、窒素ガスと処理水の撹拌混合効果に加えて、水圧の変化による気体溶解度の増減によって気体の溶解と分離を繰り返し行うことになるため、窒素ガスの処理水への溶け込みと処理水からの酸素分の分離が促進され、処理水からの溶存酸素の放出効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一の実施例における断面図
【図２】図１の一部を拡大した断面拡大図
【図３】本発明の第二の実施例における断面図
【図４】図２の一部を拡大した断面拡大図
【図５】本発明の第三の実施例における断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の第一の実施例における脱酸素装置の構成を説明するための断面図、図２は図１の一部を拡大した断面拡大図である。図１の脱酸素装置１では、一方の端部から原水を供給し、他方の端部から脱酸素水を取り出すものであり、原水入口２と脱酸素水取り出し口３の間は一続きの流路で接続している。原水入口２は装置の上部、脱酸素水取り出し口３は装置の下部としており、脱酸素装置は小型でコンパクトなものでありながら処理水の流路は長くするため、下向き流路、上向き流路、下向き流路の順で蛇行させている。図１の実施例では、下向き流路部分が脱酸素部６となる。２本設置している下向き流路の上端に近い部分には、それぞれに窒素ガス噴射ノズル５を設置しておき、窒素ガスの注入は下向き流路の上端部に設けた窒素ガス噴射ノズル５から行う。下向き流路の部分には、管径を小さくした流路縮小部８と、管径を大きくした流路拡大部７を複数個、交互に設けている。流路の拡大と縮小は、管の一方の端部を絞り加工したレジューサや、径を異ならせた異径ソケットなどを用いることによって作ることができる。
【００１３】
２カ所の窒素ガス噴射ノズル５から処理水中に窒素ガスを噴射すると、処理水内には窒素による無数の気泡が発生し、脱酸素部６では処理水は下向きに流れているため、処理水内の気泡も処理水の流れ乗って下向きに流れていく。処理水と気泡は、接触しているだけでも気泡から処理水への気体成分の溶存と処理水から気泡への気体成分の放出が行われる。この場合、気泡から処理水へ溶け込む気体成分はほぼ窒素であり、処理水から気泡へ放出される気体成分は窒素と酸素が主体となる。そのため、処理水と気泡の間で気体成分の処理水中の酸素量は減少していくことになる。ただし、気泡が処理水とともに流れているだけでは、気体成分の溶存と放出の速度が低いため、溶存酸素の除去を十分に行うことができない。
【００１４】
そこで本発明では、脱酸素部での流路は、管径を小さくた流路縮小部８と、管径を大きした流路拡大部７を交互に設置している。このようにした場合の脱酸素部を流れる処理水は、流路拡大部７での流速低下と、流路縮小部８での流速増加を繰り返すことになる。流路拡大部７で処理水の流速が低下すると、気泡を押し下げる作用が低下する。気泡自体は水よりも比重が軽いために水中では浮上する力が働いているため、処理水の流速低下によって気泡押し下げの力が弱まる流路拡大部７の部分では、気泡のたまりが発生する。
【００１５】
この気泡たまりは流路拡大部で合流や分裂を繰り返しつつも止まり、止まっている気泡に対して流れている処理水が次々と接触していくため、気泡と処理水の間でのガスの交換効率が向上する。
【００１６】
また、脱酸素部での流路面積が変化し、そこを流れる処理水の流速が変化すると、そのたびに撹拌が行われ、このことによっても酸素除去の効率が向上する。
【００１７】
さらにまた、脱酸素部内を流れる処理水は、流路縮小部８で圧力が上昇し、流路拡大部７で圧力が下降することを繰り返すことでも、効率の向上が得られる。処理水の圧力が上昇した部分では、窒素ガスによる気泡の体積が小さくなるとともに、溶解度が上昇するために処理水に溶け込む窒素ガス量が増加する。逆に処理水の圧力が低下した部分では、処理水に溶け込んでいた気体が処理水内から放出されやすくなる。
【００１８】
そのため、流路拡大部７と流路縮小部８を交互に設置していると、処理水への気体成分の溶け込みと処理水からの気体成分の放出がより多く行われる。処理水中には窒素や酸素が溶け込んでおり、そこに窒素ガスの吹き込みを行った場合、処理水内から気泡内へ放出される気体成分は窒素と酸素であるが、気泡内から処理水内に入る気体成分は窒素が主体となる。そのため、処理水中には不活性なガスである窒素が入り込み、腐食を引き起こす酸素は処理水内から外へ放出される。脱酸素部においては処理水内への窒素の溶け込みと処理水内からの酸素の放出が繰り返し行われ、処理水内の酸素量は減少していく。
【００１９】
図３は本発明の第二の実施例における脱酸素装置の構成を説明するための断面図、図４は図３の一部を拡大した断面拡大図である。第二実施例の場合、一方の端部から原水を供給し、他方の端部から脱酸素水を取り出すものであって、原水入口２と脱酸素水取り出し口３の間は一続きの流路で接続している点は第一の実施例と同じである。しかし、原水入口２は装置の下部、脱酸素水取り出し口４は装置の上部としている点、流路は上向き流路、下向き流路、上向き流路となるように蛇行させている点では第一の実施例とは異なっている。第二実施例では、上向き流路部分が脱酸素部６となる。
【００２０】
第一の実施例の場合、脱酸素部６において、窒素ガスの気泡は処理水よりも比重が軽いために上方向の力が働くが、処理水の流れは下向きであるために処理水に押されて下向きの力もかかっており、そのために窒素ガスの気泡が流路拡大部で止まることになっていた。しかし脱酸素部において処理水を上向きに流した場合、気泡には上方向の力しか掛からないため、第一の実施例と同じ形状であると、窒素の気泡はすぐに流れてしまうことになり、その場合には脱酸素の作用をあまり得ることができない。そのため第二の実施例では、流路縮小部８の下部を流路拡大部７の上部に突出させる形状とし、流路拡大部７の上部に気泡たまりを設けている。
【００２１】
第二の実施例においても、止まっている気泡に対して流れている処理水が次々と接触していくため、気泡と処理水の間でのガスの交換効率が向上する。そして脱酸素部での流路は、管径を小さくた流路縮小部８と、管径を大きした流路拡大部７を交互に設置しているため、脱酸素部６を流れる処理水は流路拡大部７での流速低下と流路縮小部８での流速増加を繰り返し、そのたびに撹拌が行われるため、酸素除去の効率が向上する。
【００２２】
さらにまた、処理水流路断面積の拡大と縮小を繰り返すことで、処理水に溶け込む窒素ガス量の増加と、処理水からの酸素の放出が増加する。このことによっても処理水と気泡との間でのガスの置き換えが促進され、処理水中の酸素量を減少させる効果が高まることになる。
【００２３】
図５は本発明の第三の実施例における脱酸素装置の構成を説明するための断面図である。図５は第一の実施例と第二の実施例を組み合わせた形状としており、下向き流路では第一の実施例に記載している構造での流路拡大部７と流路縮小部８を設け、上向き流路部分では第二の実施例に記載している構造での流路拡大部７と流路縮小部８を設けている。この場合は、下向き流路と上向き流路の両方で脱酸素を行うことになる。
【００２４】
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  脱酸素装置    
２  原水入口    
３  脱酸素水取り出し口
４  処理水流路
５  窒素ガス噴射ノズル
６  脱酸素部
７  流路拡大部
８  流路縮小部
９  気泡たまり
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016159292.tif 000006
【図５】
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