(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視の内部断面形状を円形にした気泡分離用の容器を設けるとともに、液供給路を通じて前記容器に流入させる処理対象液に対し置換用ガスを混合するガス混合手段を設け、
前記容器に、平面視において処理対象液を容器内周面に沿わせる状態で容器内周面の接線方向に流入させる流入口と、この流入口よりも低位置で容器内の液を容器外へ流出させる流出口と、容器内の液から分離した分離ガスを容器外へ排出するガス排出口とを設けてある溶存酸素除去装置を用いた熱媒水循環設備であって、
膨張タンクを装備した熱媒水循環路、又は、その循環路に循環させる熱媒水の一部流量を循環路の一部分に対してバイパスさせるバイパス路に、それら循環路又はバイパス路の流通熱媒水を前記処理対象液とする形態で前記ガス混合手段及び前記容器を介装し、
前記ガス排出口から排出される分離ガスを前記膨張タンクに給送して膨張タンク内の気相域に充満させる構成にしてある熱媒水循環設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液中から溶存酸素を除去する溶存酸素除去装置（特にバブリング式と称される溶存酸素除去装置）、及び、それを用いた熱媒水循環設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来におけるバブリング式の溶存酸素除去装置を示し、７は気泡分離用の容器、６は液供給路１を通じて容器７に流入させる処理対象液Ｗに対し窒素ガスＮ2 などの置換用ガスＧを混合するガス混合手段、７Ａは置換用ガスＧを混合した処理対象液Ｗを容器７に送る途中で攪拌する攪拌装置であり、この攪拌装置７Ａには、管内に旋回羽根を固定したラインミキサ、あるいは、スタティックミキサやインペラタイプの装置などを用いる（特開２００１−３４７１０２号公報参照）。
【０００３】
すなわち、この装置では、置換用ガスＧを処理対象液Ｗに混合することで、その置換用ガスＧを液Ｗ中の溶存酸素と置換させて溶存酸素をガス化し、そして、容器７内において流入液Ｗ中の気泡（すなわち、ガス化した酸素Ｏ2 と余剰の置換ガスＧとの混合ガスＧ′からなる気泡）を液面上へ浮上させて液Ｗから分離することで、処理対象液Ｗ中の溶存酸素を除去する。
【０００４】
また、この装置では、置換用ガスＧを混合した処理対象液Ｗを容器７への給送過程で攪拌装置７Ａにより攪拌することで、液Ｗ中における置換用ガスＧ，Ｇ′の気泡を微細化して置換用ガスＧと溶存酸素との置換を効率化し、さらに、容器７内では液Ｗの流れを堰７ｄにより停滞させることで気泡の浮上分離を容易化している。
【０００５】
７ｃは容器７内の分離ガスＧ′を容器外へ排出するガス排出口、７ｂは溶存酸素を除去した液Ｗを容器外へ送出する流出口である。
【０００６】
ところで従来、この種の溶存酸素除去装置における気泡分離用の容器７は、同図６に示す如く、単純に気泡をその浮力により液面上へ浮上させることだけで気泡分離を行なうものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、容器７内での液Ｗの流れを停滞させて気泡の浮上分離を容易化するにしても、単純に気泡をその浮力により液面上へ浮上させることだけで気泡を分離するのでは、その分離能率に限度があり、また、容器７内の流れを停滞させる為に容器７の単位時間当たりの液流出入量も制限され、これらのことから、上記した従来装置では、所要の処理能力を得るのに気泡分離用の容器７に大型なものが必要になって装置が大型化する問題があった。
【０００８】
また、上記の従来装置では、置換用ガスＧと溶存酸素との置換を効率化するのに、気泡分離用の容器７とは別に攪拌装置７Ａを液送給路１に付加装備する為、その付加装備により装置がさらに大型して、装置コストの一層の増大を招くとともに、溶存酸素除去を要する諸設備への装備性が一層低くなる問題もあった。
【０００９】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、バブリング式の溶存酸素除去において合理的な気泡分離方式を採用することにより、上記問題を効果的に解消する点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
〔１〕請求項１に係る発明は溶存酸素除去装置を用いた熱媒水循環設備に係り、その特徴は、
平面視の内部断面形状を円形にした気泡分離用の容器を設けるとともに、液供給路を通じて前記容器に流入させる処理対象液に対し置換用ガスを混合するガス混合手段を設け、
前記容器に、平面視において処理対象液を容器内周面に沿わせる状態で容器内周面の接線方向に流入させる流入口と、この流入口よりも低位置で容器内の液を容器外へ流出させる流出口と、容器内の液から分離した分離ガスを容器外へ排出するガス排出口とを設けてある溶存酸素除去装置を用いた熱媒水循環設備であって、
膨張タンクを装備した熱媒水循環路、又は、その循環路に循環させる熱媒水の一部流量を循環路の一部分に対してバイパスさせるバイパス路に、それら循環路又はバイパス路の流通熱媒水を前記処理対象液とする形態で前記ガス混合手段及び前記容器を介装し、
前記ガス排出口から排出される分離ガスを前記膨張タンクに給送して膨張タンク内の気相域に充満させる構成にしてある点にある。
【００１１】
つまり、この構成によれば、気泡分離用の容器において、流入口からの液流入、及び、平面視円形の容器内部断面形状による案内により、容器内の液を平面視において容器中心軸芯周りで旋回させ、この旋回により、流入液中の気泡（すなわち、置換用ガスとの置換によりガス化した酸素と余剰置換ガスとの混合ガスからなる気泡）を液との旋回慣性の差で容器内液の旋回中心部に効率的に集合させて液との分離を促進した状態で、それら気泡を液面上へ浮上させることができ、これにより、流出口を流入口よりも低位置に配置して流出口からの流出液に気泡が随伴するのを防止した状態の下で、流入液から液中の気泡を能率良く分離除去することができる。
【００１２】
すなわち、このように旋回慣性の差を利用して気泡を分離することで、従来装置の如く単純に気泡をその浮力により液面上へ浮上させることだけで液から分離するのに比べ、気泡分離の能率を効果的に高めることができ、また、気泡の浮上を容易化する為に容器内において液の流れを停滞させる必要も無く、むしろ逆に容器内での旋回流の形成を促進する上で容器の単位時間当たりの液流出入量も大きく確保することができ、これらのことから、所要の処理能力を得るのに、先述した従来装置に比べ、気泡分離用の容器を小型なもので済ませることができて、装置を効果的に小型化することができる。
【００１３】
しかも、容器内の液を旋回させることにより、その旋回に伴う攪拌で気泡（置換用ガス）と処理対象液との接触効率を高めて、置換用ガスと溶存酸素との置換を効果的に促進することができ、これにより、気泡分離用の容器とは別の攪拌装置の付加装備を不要にする、ないしは、付加装備するにしてもその攪拌装置を簡略で小型なもので済ませることができ、このことからも、装置の小型化を一層効果的に達成することができて、従来装置に比べ装置コストを効果的に低減することができ、また、溶存酸素除去を要する設備への装備性を効果的に高めることができる。
そして、この構成によれば、上記の如く熱媒水循環路又は上記バイパス路における流通熱媒水を処理対象液とする形態で前記ガス混合手段及び前記容器を装備することにより、その熱媒循環路における循環熱媒水から溶存酸素を効率良く分離除去することができ、また、気泡分離用の容器において熱媒水中の気泡（置換用ガスの混合で生じる気泡に限らず、それ以外の原因で熱媒水中に含まれる気泡も含む）を分離除去することにより、熱媒水循環において熱媒水中の気泡が原因で生じる振動や騒音、ポンプの運転支障、あるいは、熱交換機器の性能低下なども併せて防止することができる。
そしてまた、気泡分離用の容器においてガス排出口から排出される分離ガス（すなわち、余剰の置換用ガスを未だ相当量に含むガス）を、その熱媒水循環路の膨張タンクに給送して膨張タンク内の気相域に充満させることにより、膨張タンク内での気液接触による熱媒水中へ酸素溶解も併せて防止することができ、このことにより、単にガス混合手段及び気泡分離用容器を装備するだけに比べ、熱媒水循環路における熱媒水中の溶存酸素濃度を一層低く保つことができて、循環路を形成する配管や循環路におけるポンプなどの機器類の溶存酸素による腐食劣化を一層効果的に防止することができる。
【００１４】
また、前記流出口を、平面視において前記流入口からの液流入により容器中心軸芯周りで旋回する容器内の液をその旋回方向で容器内周面に沿わせながら容器内周面の接線方向に流出させる構造にしてもよい。
【００１５】
このような構造にすれば、前述の如く処理対象液を平面視において流入口から容器内周面に沿わせる状態で容器内周面の接線方向に流入させることと、上記の如く容器内の液を平面視において流出口から容器内液の旋回方向で容器内周面に沿わせながら容器内周面の接線方向に流出させることとの協働により、偶力的な作用をもって容器内における旋回流の形成を一層効果的かつ安定的なものにすることができ、これにより、その容器内旋回により得られる前述の効果を一層顕著かつ安定的に得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は熱媒水循環設備を示し、熱媒水Ｗの循環路１には、循環熱媒水Ｗを冷却又は加熱する冷凍機やボイラ等の熱源機器２、その熱源機器２から供給される循環熱媒水Ｗを用いて冷房や暖房を行なうエアハンドリングユニットやファンコイルユニット等の負荷機器３、及び、循環ポンプ４を介装してある。
【００２０】
また、循環路１には通気管５ａを備える大気開放型の膨張タンク５を循環路１よりも上方に配置して接続し、循環路１の適当箇所（本実施形態では膨張タンク接続箇所の上流側近傍箇所）には、循環熱媒水Ｗ中で置換用ガスＧ（本実施形態では窒素ガスＮ2 ）を散気して循環熱媒水Ｗに置換用ガスＧを混合するガス混合手段としての散気装置６、及び、気泡分離用の容器７を直列的に介装してある。
【００２１】
気泡分離用の容器７は、図２，図３に示す如く、上底及び下底を有する円柱状容器であり、この容器７には、平面視において循環熱媒水Ｗを容器内周面に沿わせる状態で容器内周面の接線方向に流入させる流入口７ａ、及び、同じく平面視において流入口７ａからの流入により容器中心軸芯周りで旋回する容器内の熱媒水Ｗをその旋回方向で容器内周面に沿わせながら流入口７ａよりも低位置で容器内周面の接線方向（本実施形態では流入口７ａからの熱媒水流入方向と一致する方向）に流出させる流出口７ｂを設けてある。
【００２２】
また、容器７の頂部にはガス排出口７ｃを設け、このガス排出口７ｃには、容器７内からの熱媒水Ｗの流出は阻止した状態で容器７内のガスＧ′のみを自動的に排出する自動ガス抜き弁８を装備してある。
【００２３】
そして、この熱媒水循環設備では、自動ガス抜き弁８と膨張タンク５とを排ガス路９により接続することで、自動ガス抜き弁８により容器７内から排出されるガス（後述の分離ガスＧ′）を排ガス路９を通じ膨張タンク５に導いてタンク内の気相域に充満させるようにしてある。
【００２４】
すなわち、この熱媒水循環設備では、散気装置６により置換用ガスＧを循環熱媒水Ｗに混合することで、その置換用ガスＧを熱媒水Ｗ中の溶存酸素と置換させて溶存酸素をガス化し、これに対し、気泡分離用の容器７において流入熱媒水Ｗ中の気泡（すなわち、ガス化した酸素Ｏ2 と余剰の置換ガスＧとの混合ガスＧ′からなる気泡）を水面上へ浮上させて熱媒水Ｗから分離することで、循環路１を形成する配管や循環路１における機器類の腐食原因となる循環熱媒水Ｗ中の溶存酸素を除去する。
【００２５】
また、この溶存酸素除去において、気泡分離用の容器７では、流入口７ａからの熱媒水Ｗの流入、及び、平面視円形の容器内部断面形状による案内により、容器７内の熱媒水Ｗを平面視において容器中心軸芯周りで旋回させ、この旋回により、流入熱媒水Ｗ中の気泡を熱媒水Ｗとの旋回慣性の差で容器内熱媒水Ｗの旋回中心部に効率的に集合させて熱媒水Ｗと気泡との分離を促進し、これにより、流出口７ｂを流入口７ａよりも低位置に配置して流出口７ｂからの流出熱媒水Ｗ′（すなわち、溶存酸素を除去した熱媒水）に気泡が随伴するのを防止した状態の下で、流入熱媒水Ｗから水中の気泡を能率良く分離除去し、さらにまた、その旋回に伴う攪拌により置換用ガスＧを含む気泡と熱媒水Ｗとの接触効率を高めて置換用ガスＧと溶存酸素との置換を促進する。
【００２６】
そしてまた、この気泡分離に伴い容器７のガス排出口７ｃから排出される分離ガスＧ′（すなわち、余剰の置換用ガスを未だ相当量に含むガス）を膨張タンク５に給送してタンク内の気相域に充満させることにより、膨張タンク５内での気液接触による熱媒水Ｗ中へ酸素溶解も併せて防止し、これにより、循環路１における熱媒水Ｗ中の溶存酸素濃度を一層低く保つようにする。
【００２７】
なお、気泡分離用の容器７では、置換用ガスＧの混合で生じる気泡に限らず、それ以外の原因で循環熱媒水Ｗ中に含まれる気泡も分離除去され、これにより、熱媒水Ｗ中の気泡が原因で生じる振動や騒音、ポンプ４の運転支障、あるいは、熱源機器２や負荷機器３といった熱交換機器の性能低下などが防止される。
【００２８】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を列記する。
【００２９】
前述の実施形態では、ガス混合手段６による置換用ガスＧの混合とそれに続く気泡分離用容器７での気泡分離とを循環熱媒水Ｗの全流量に対して施す例を示したが、図４に示す如く、循環路１にバイパス路１ａを設けて、このバイパス路１ａにガス混合手段６と気泡分離用容器７とを直列的に介装し、これにより、循環熱媒水Ｗの一部流量に対してガス混合手段６による置換用ガスＧの混合とそれに続く気泡分離用容器７での気泡分離とを施すようにしてもよい。
【００３０】
また、前述の実施形態では、大気開放型の膨張タンク５を備える熱媒水循環路１への適用を示したが、溶存酸素除去装置を熱媒水循環設備に適用するのに、図５に示す如く、密閉型の膨張タンク５′を介装した密閉式の熱媒水循環路１′（あるいは、その密閉式循環路１′に設けたバイパス路）に、ガス混合手段６と気泡分離用容器７とを直列的に介装するようにしてもよい。
【００３１】
溶存酸素除去装置は、循環熱媒水Ｗからの溶存酸素除去に限らず、種々の液体からの溶存酸素除去に適用でき、種々の機器等に対して一過的に供給する液体からの溶存酸素除去に適用してもよい。
【００３２】
液供給路（すなわち、前述の実施形態では容器７よりも上流側の循環路部分）を通じて気泡分離用の容器７に流入させる処理対象液Ｗに対し置換用ガスＧを混合するガス混合手段は、前述の実施形態で示した散気装置６の如き構造のものに限られるものでなく、加圧した置換用ガスＧを単数ないし複数のノズルから液中に噴出する方式のものや、エゼクタを利用して処理対象液Ｗ中に置換用ガスＧを吸入する方式のものなど、種々の混合方式及び構造のものを使用できる。
【００３３】
また、処理対象液Ｗ中の溶存酸素と置換させる置換用ガスＧにも、窒素ガスなどの不活性ガスを初め、種々の気体を使用できる。
【００３４】
気泡分離用容器７における流出口７ｂは、平面視において流入口７ａからの液流入により容器中心軸芯周りで旋回する容器内の液Ｗをその旋回方向で容器内周面に沿わせながら容器内周面の接線方向に流出させる口構造に限られるものではなく、場合によっては、容器内の液Ｗを容器７の底部から下方へ流出させるものや、容器内の液Ｗを容器壁に対して垂直な方向に流出させるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱媒水循環設備の設備構成図
【図２】気泡分離用容器の側面図
【図３】気泡分離用容器の平面図
【図４】別実施形態を示す熱媒水循環設備の設備構成図
【図５】他の別実施形態を示す熱媒水循環設備の設備構成図
【図６】従来装置の装置構成図
【符号の説明】
１              熱媒水循環路
１′            バイパス路
５              膨張タンク
６              ガス混合手段
７              気泡分離用の容器
７ａ            流入口
７ｂ            流出口
７ｃ            ガス排出口
Ｇ              置換用ガス
Ｇ′            分離ガス
Ｗ              処理対象液，熱媒水
【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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