脱気装置
【課題】脱気効率の高い脱気装置を提供する。
【解決手段】空調用の冷温水Ｗを貯蔵する蓄熱槽２と、この蓄熱槽の冷温水を循環させる循環ポンプ１１と循環配管１０を有する循環系３と、循環ポンプから吐出される冷温水Ｗに、この冷温水Ｗの水圧よりも高い圧力の窒素ガスを注入する窒素注入系４と、注入された窒素ガスと冷温水Ｗを、これらの流路に配設された複数の流路抵抗体により撹拌混合する静止型ミキサ１６と、を具備している。
【解決手段】空調用の冷温水Ｗを貯蔵する蓄熱槽２と、この蓄熱槽の冷温水を循環させる循環ポンプ１１と循環配管１０を有する循環系３と、循環ポンプから吐出される冷温水Ｗに、この冷温水Ｗの水圧よりも高い圧力の窒素ガスを注入する窒素注入系４と、注入された窒素ガスと冷温水Ｗを、これらの流路に配設された複数の流路抵抗体により撹拌混合する静止型ミキサ１６と、を具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調用冷温水中の溶存酸素を除去して配管の腐食防止または抑制を図った脱気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱輸送媒体として水を使用する水方式の空調設備としては、例えば空調用の冷温水を貯蔵する大気開放型の蓄熱槽と、この冷温水を通水して空調する室内ユニットと、これら室内ユニットを介して蓄熱槽の冷温水を循環させる空調系配管等を具備している。
【０００３】
従来、この種の空調系配管では、蓄熱槽内の冷温水を複数の室内ユニットの熱交換器を通して再び蓄熱槽へ戻すように再循環させているために日常的な管理が乏しい上、環境保護の見地から冷温水中に防錆用薬剤の投入等をしない無処理運転が実状である。
【０００４】
しかし、冷温水がこのように大気開放の蓄熱槽を経て繰り返し循環するために、この冷温水中に大気中の酸素が混入、溶存し、配管に酸化腐食が発生する。この溶存酸素が腐食の最大の原因（例えば９５％以上）となる。
【０００５】
また、この空調系冷温水の温度差による溶存酸素濃度に差が生ずる濃淡現象や循環ポンプ等により水中の酸素が析出する現象により、一旦腐食した腐食酸化物は、長時間配管内を循環することになる。
【０００６】
このために、この腐食酸化物が配管内や熱交換器内に付着し腐食の進行を早めている。
【０００７】
なお、冷温水が室温から約８０℃までの間は、水温が１０℃上昇する毎に腐食速度は２倍になるが、８０℃を超えると、溶存酸素量は大幅に減少し、１００℃ではほぼゼロに減少するために腐食速度は遅くなる。
【０００８】
ところで、一般的に水中の溶存酸素を脱気する脱気装置としては、エゼクタにより減圧して水中に窒素を注入することにより、水中の溶存酸素を窒素に置換する脱気装置や、真空ポンプと膜を利用して水中の酸素と窒素の除去を図った脱気装置が従来から知られている。
【０００９】
しかし、これらは管理面に比較的高い技術を要すると共に、運転に多大の電力を消費しコスト高となる課題がある。
【００１０】
また、このエジェクタによる脱気装置では、その脱気後、すなわち、溶存酸素が窒素に置換された後、再び大気開放の貯水槽内に戻され、その貯水の水面が空気（外気）に接触すると、酸素の比重の方が窒素よりも重いことと、置換後の窒素の方が外気よりも負圧で水中に溶存しているために、水中の窒素が外気中の酸素に容易に再置換されてしまうので、脱気効率が低いという課題がある。
【００１１】
さらに、水中の溶存酸素を窒素に置換する場合、その一部は水中に溶存するが、その余剰分は水中にガス体として単に分散するに過ぎない。しかし、この窒素置換が減圧による場合には、この分散した余剰窒素ガスの気泡同士は干渉しにくく、互いに結合して大きく成長しにくいので、水中から脱気しにくい。このために、余剰分の窒素ガスが循環配管等の系内を循環すると、循環ポンプのポンプ効率の低下や系内のデッドスペースに貯まる等の課題も発生する。
【００１２】
また、真空ポンプと膜を使用した脱気装置では、脱気後の戻り水が空気に接触すると、水はもともと所定量のガス吸収容量があるために、空気中の酸素が再び取り込まれてしまうという再吸収率が高い。すなわち、脱気効率が低いという課題がある。
【００１３】
また、他の脱気装置としては、大気開放の貯水槽から水を脱気槽内へ流入させ、この脱気槽内が満水に達したときに、脱気槽内の貯水を、流入量よりも多い所定量で排水して満水面を降下させることにより減圧して間欠的に脱気し、この後、貯水槽から貯水が脱気槽内へ流入して上昇する水面により、脱気された酸素を押し上げ、外気へ排気させる脱気装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平４−１５２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、この特許文献１記載の脱気装置では、脱気槽内の間欠的減圧により溶存酸素を分離し脱気するので、その脱気された水は、大気開放の貯水槽内へ戻されたときに、その貯水槽等の常圧環境で再び酸素が混合し溶存し易い状態にあり、脱気効率が低いという課題がある。
【００１６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、脱気効率の高い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】
【００１７】
請求項１に係る脱気装置は、空調用の冷温水を貯蔵する蓄熱槽と、この蓄熱槽の冷温水を循環させる循環ポンプと循環配管を有する循環系と、前記循環ポンプから吐出される冷温水に、この冷温水の水圧よりも高い圧力の窒素を注入する窒素注入系と、前記注入された窒素と冷温水を、これらの流路に配設された複数の流路抵抗体により撹拌混合する静止型ミキサと、を具備していることを特徴とする。
【００１８】
蓄熱槽は、熱輸送媒体として水を使用する水方式の空調設備の一部を構成するものであり、蓄熱槽内の水を冷暖房運転に応じて所要の温度に加熱または冷却して冷暖房用冷温水にする加熱冷却手段を有する。
【００１９】
循環ポンプの吐出側では、この吐出される冷温水に、この冷温水の圧力よりも高い圧力の窒素が窒素注入系により注入され、さらに、静止型ミキサにより混合撹拌される。このために、窒素が高効率で冷温水中へ混合される。このために、ヘンリーの法則により、溶存酸素が高い圧力の窒素に置換されて分離され、再び蓄熱槽内へ戻される。
【００２０】
蓄熱槽内へ戻された冷温水は、その水中の酸素が細かい気泡となって上昇し、蓄熱槽の冷温水の水面上に分離し、外気へ放出される。一方、冷温水中の窒素ガスは溶存酸素よりも高い圧力で水中に溶存しているので、その溶存状態は引き続き維持される。
【００２１】
このような冷温水の循環を循環ポンプにより繰り返すことにより、時間の経過とともに、溶存酸素の窒素への置換が進行し、溶存酸素の脱気効率を向上させることができる。
【００２２】
また、水中に分散された余剰の窒素ガスはその水圧よりも高い圧力で水中に気泡として分散しているので、この窒素ガスの気泡同士が干渉して互いに結合し易い。このために、溶存酸素が窒素に置換された後の戻り水が再び大気開放の蓄熱槽内の貯水に戻されると、その貯水中で、余剰窒素ガス同士の気泡が互いに干渉して結合し大きく成長し易いので、この余剰窒素ガスが水中から気泡として上昇し、外気へ放出される。
【００２３】
このために、余剰窒素ガスが循環系を水と共に循環してポンプ効率の低下やデッドスペースへの貯溜を招くという課題を防止または低減できる。
【００２４】
請求項２に係る脱気装置は、前記循環配管が、前記循環ポンプの上流側に、前記冷温水の流路およびその流路の外側に配設された電気化学的電位の異なる２種の導電性物質からなる一対の電極を有し、この流路を流れる冷温水をイオン化する自己起電式の流体処理装置を介装していることを特徴とする。
【００２５】
流体処理装置は、蓄熱槽内の貯水を通水させることによりこの通水を一対の電極が無電源でイオン化してカルシウムやマグネシウム等のスケールの付着を低減ないし抑制することができる。なお、一対の電極とは、例えば正，負極一対の電極等を示し、正，負の各電極が各々複数個あってもよく、電気化学的電位の異なる２種の導電性物質からなる電極であればよい。
【００２６】
請求項３に係る脱気装置は、前記窒素注入系が、外気を取り入れ、その外気から酸素を除去して窒素を発生させる窒素発生装置と、この窒素発生装置からの窒素を前記循環ポンプ吐出側の冷温水の水圧よりも高い所定圧に調整するレギュレータと、を具備していることを特徴とする。
【００２７】
請求項４に係る脱気装置は、前記窒素発生装置が、取り入れた外気を、酸素を吸着する吸着剤を内蔵した酸素吸着剤容器内に複数回通気させることにより酸素を吸着させ、窒素を分離させるように構成されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項５に係る脱気装置は、前記窒素注入系がは、外気を取り入れて圧縮するコンプレッサと、このコンプレッサからの圧縮空気を貯蔵する一方、この圧縮空気を外気として前記窒素発生装置に供給する圧力タンクと、を具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１に係る脱気装置によれば、蓄熱槽内の冷温水が循環系を循環することにより、冷温水中の溶存酸素がこれよりも高い圧力の窒素ガスに置換されて行き、溶存酸素が分離除去される。このために、循環系の循環の繰返しにより冷温水中の殆どの溶存酸素が除去され、窒素に置換される。これにより、冷温水が通水する空調系を含む配管等の流体機器の溶存酸素による酸化、錆を防止または抑制することができる。
【００３０】
請求項２に係る脱気装置によれば、蓄熱槽内の冷温水が循環系を循環する際に流体処理装置によりスケールの付着を防止または抑制できる。また、このために、溶存酸素によるスケールの酸化を防止または低減できるので、スケールの腐食酸化物の発生を防止または低減できる。これにより、腐食酸化物の空調系や循環系の配管等への付着に起因する腐食を防止または抑制できる。そのために、脱気効率をさらに向上させることができる。
【００３１】
請求項３に係る脱気装置によれば、窒素発生装置により、外気から酸素を分離し窒素を発生させるので、窒素ボンベが不用であり、窒素ボンベの交換が必要である。その分、メンテナンスの容易性を向上させることができる。
【００３２】
請求項４に係る脱気装置によれば、窒素発生装置が、外気を酸素吸着剤容器内に複数回通気させることにより、酸素を吸着させて窒素ガスを分離し、窒素ガスを作製するので、高純度の窒素ガスを迅速かつ効率的に発生させることができる。
【００３３】
請求項５に係る脱気装置によれば、大量の外気をコンプレッサにより圧縮し、この圧縮空気を圧力タンクにより一旦貯蔵してから窒素発生装置に供給するので、大量の外気を短時間に窒素発生装置に安定的に供給することができる。
【００３４】
このために、窒素発生装置による短時間当りの窒素発生量を安定的に増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る脱気装置の全体構成図。
【図２】図１で示す静止型ミキサの一部切欠側面図。
【図３】図１で示す静止型ミキサの一単位である抵抗体エレメントの側断面図。
【図４】図１で示す脱気装置の外観正面図。
【図５】図４で示す脱気装置の正面扉の開扉状態を示す正面図。
【図６】図５で示す脱気装置の要部平面図。
【図７】図１〜図６で示す脱気装置を、循環水量３ｍ３／ｈ等により運転実験したときの水中溶存酸素減少曲線Ａを示すグラフ。
【図８】図１〜図６で示す脱気装置を、循環水量６ｍ３／ｈ等により運転実験したときの水中溶存酸素減少曲線Ｂを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を複数の添付図面に基づいて説明する。なお、これら添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００３７】
図１は本発明の一実施形態に係る脱気装置１の全体構成図、図４〜図６はこの脱気装置１の脱気装置本体１Ａの外観正面図、同開扉状態の外観正面図、同外観平面図である。
【００３８】
図１に示すように脱気装置１は、図４〜図６でも示す脱気装置本体１Ａを具備している。脱気装置本体１Ａは、角筒状のキャビネット１２内に、蓄熱槽２内に貯蔵される冷温水Ｗを吸い込み、再び蓄熱槽２内へ戻す循環系３と、この循環系３を循環する冷温水Ｗ中に窒素を注入する窒素注入系４と、を収容している。
【００３９】
蓄熱槽２は、熱輸送媒体として水を使用する水方式の空調設備の一部を構成する蓄熱槽であり、例えば貯蔵水量が１５００ｔ、深さ１．５ｍ〜２ｍ、複数の間仕切り９，９，９，…により仕切られている。また、蓄熱槽２は、例えばビル等の建屋の地下等に配設され、冷暖房用の冷温水Ｗを例えば断熱状態で所要量貯蔵する貯水槽であり、その貯水をビルの冷暖房運転に応じて所要温度に冷却し、または加熱する図示しない冷却加熱装置を具備している。
【００４０】
また、蓄熱槽２には、空調設備の空調系配管５とその予備配管６を具備している。空調系配管５は、ラインポンプ７を有し、その吸込側端部を、蓄熱槽２内の冷温水Ｗ中に配設する一方、その吐出端側を、図示しない複数の室内ユニットの熱交換器にそれぞれ介装させた後、再び冷温水Ｗを蓄熱槽２内へ戻すように構成されている。室内ユニットは冷暖房しようとする部屋等の空調空間に配設され、冷温水Ｗを通水させる熱交換器を具備している。予備配管５も予備のラインポンプ８を具備している。
【００４１】
そして、循環系３は、蓄熱槽２内の冷温水Ｗを循環させる循環配管１０を具備しており、後述するようにこの循環配管１０の吸込側端部と吐出側端部を共に蓄熱槽２内へ配設している。循環配管１０の途中には、例えば２．２ｋＷ、自吸式ポンプ（３ｍ３／ｈまたは６ｍ３／ｈ）の循環ポンプ１１を介装している。循環配管１０は、循環ポンプ１１の吸込側に、吸込管１０ａを接続する一方、その吐出側に吐出管１０ｂを接続している。これら吸込管１０ａと吐出管１０ｂは、その先端部を、吸込側フランジ１０ａａと吐出側フランジ１０ｂｂにそれぞれ形成している。これら吸込側，吐出側フランジ１０ａａ，１０ｂｂは、図１中破線で示すキャビネット１２の壁面に内外を貫通する状態で固着されている。吸込側フランジ１０ａａには吸込ライン１３が接続され、吐出側フランジ１０ｂｂには吐出ライン１４が接続されている。これら吸込ライン１３と吐出ライン１４の一端部（図１では下端部）は蓄熱槽２内の冷温水Ｗ中に水没した状態で配設される。吐出ライン１４は、その吐出端部１４ａを、吸込ライン１３の吸込端部１３ａよりも深い位置まで延在されている。
【００４２】
そして、吸込管１０ａは、その途中に、流体処理装置の一例である水処理装置１５を介装している。水処理装置１５は、冷温水Ｗを通水する管状部材を有し、その外周面に、電気化学的電位の異なる２種の導電材からなる正極と負極とを電極として離間配置することにより構成され、この管状部材内を冷温水Ｗが通水することにより、この冷温水Ｗが電極によりイオン化されてカルシウムやマグネシウム等のスケールの配管等への付着が低減され、または抑制されるものである。この水処理装置１５の一例としては特許第３０９７８１３号掲載公報に記載された液体処理装置を使用することができる。一方、循環配管１０は、その吐出管１０ｂの途中に静止型ミキサ１６を介装している。
【００４３】
図２は静止型ミキサ１６の一部切欠側面図である。このミキサ１６は、図３で示す抵抗体エレメント１６ａの複数個を軸方向に同心状に一体に連成して構成されている。抵抗体エレメント１６ａは、冷温水Ｗを図中矢印方向に通水させる円管１６ｂの内周面に、図３中、上下一対の流路抵抗体１６ｂ，１６ｃを、ほぼハ字形状をなすように円管１６ｂの互いに対向する内周面から下流側に傾斜した状態で舌状に突出させ、かつその一方の抵抗体、例えば１６ｃが円管１６ｂの中心線Ｏと交差するように他方の抵抗体１６ｄよりも長くなるように形成されている。
【００４４】
そして、図２に示すように、これら複数の抵抗体エレメント１６ａを、この円管１６ｂの周方向に順次所定角度（例えば４５°）ずつずらしながら筒状体の軸線方向に同心状に並べて一体に連結連成している。
【００４５】
なお、各抵抗体エレメント１６ａの軸長の寸法を円管１６ｂの直径Ｄに対して約０．９５Ｄに形成してもよい。
【００４６】
ミキサ１６は、円管１６ｂ内を図２，図３中、矢印方向に通水する冷温水Ｗを分散、剪断、スライド重混合、反転させることにより、この冷温水Ｗ中に後述する窒素ガスを高効率で混合し、溶存酸素を窒素に高効率で置換させることにより、溶存酸素を除去させるミキサである。
【００４７】
また、このミキサ１６では、上記抵抗体エレメント１６ａの接続数を増加させることにより窒素ガスの混合効率を向上させることができる。例えば、抵抗体エレメント１６ａの数をｎとすると、５のｎ乗（５ｎ）で混合効率を向上させることができる。
【００４８】
一方、窒素注入系４は、窒素発生装置１７とその吐出口側に接続された窒素注入管１７ａとを有し、この窒素注入管１７ａの吐出端１７ａａを、循環配管１０の吐出管１０ｂの軸方向途中の連結部ｃに連結し、この吐出管１０ｂには、例えば０．２ＭＰａの冷温水Ｗに、これよりも高圧の例えば０．３ＭＰａの窒素を注入させる。
【００４９】
窒素発生装置１７は、例えば圧縮空気中の酸素を吸着する酸素吸着剤を収容した酸素吸着剤筒内に圧縮空気を通すことにより、空気中の酸素を酸素吸着剤により吸着させて窒素を分離捕集し、高純度の窒素を窒素吐出管１７ａへ吐出するものである。窒素発生装置１７の一例としては、２台の酸素吸着剤筒を有し、圧縮空気をこれら２台の酸素吸着剤筒内に交互にかつ複数回繰返し通気させることにより、空気中から酸素を吸着剤に吸着させて外気へ排気し、窒素を分離捕集することにより高純度（例えば９９％〜９９．９９％）の窒素を窒素吐出管１７に吐出するＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）式等がある。窒素発生装置１７は、その内部で発生したドレンを外部へ自動的に排水するオートドレン装置Ｄａを具備している。
【００５０】
窒素吐出管１７ａは、その途中に、窒素発生装置１７側から窒素吐出端１７ａａ側に向けて、フィルタ１８、流量調節器１９、窒素圧力調整手段であるレギュレータ２０、圧力スイッチ２１、電磁弁２２、チェック弁２３を順次この順に介装している。
【００５１】
フィルタ１８は窒素を通すことにより塵埃等異物を捕捉して窒素を浄化するガスフィルタである。流量調節器１９はその弁開度を手動操作等により予め設定しておくことにより、窒素の流量を制御する。
【００５２】
圧力スイッチ２１は窒素の圧力が予め設定されている過圧を検出したときに、後述するコンプレッサ２４の運転を停止させ、電磁弁２２を閉弁する。
【００５３】
窒素発生装置１７は、その空気入口端に、圧縮空気を通す空気管２４を介して圧力タンク２６の空気出口端を接続している。空気管２５の途中にはエアーフィルタ２７、圧縮空気の圧力を所要圧に制御するエアーレギュレータ２８を介装している。圧力タンク２６は、その入口端部に、連結管２９を介してコンプレッサ２４の圧縮空気出口端部を連結しており、コンプレッサ２４から吐出される所要圧の圧縮空気を所要量貯蔵して静圧を回復させてから窒素発生装置１７に供給するように構成されている。これら圧力タンク２６とコンプレッサ２４にも上記オートドレン装置Ｄｂ，Ｄｃが設けられている。これらオートドレン装置Ｄｂ，Ｄｃには上記オートドレン装置Ｄａと同様に、排水管３０が接続されている。
【００５４】
コンプレッサ２４は、図示省略の外気取入口から外気を吸い込み、圧縮して所要圧（例えば１５０気圧）の圧縮空気を圧力タンク２６に圧送する、例えばオイルフリーパッケージ型のコンプレッサであり、２．２ｋＷのコンプレッサ用モータとエアードライヤを具備している。これら圧力タンク２６とコンプレッサ２４は、上記脱気装置本体１Ａのキャビネット１２とは別体のキャビネット２６ａ，２４ａ内にそれぞれ収容されている。
【００５５】
一方、図２に示すように脱気装置本体１Ａのキャビネット１２は、その正面に、開閉自在の図中左右一対の扉１２ａ，１２ｂを設け、キャビネット１２内部には、図３，図４に示すように、上記循環系３と窒素注入系４の機器を収容している。なお、図２中、符号１２ｃは一方の扉１２ａに形成された窓であり、図３中、符号３１は制御盤である。
【００５６】
次に、この脱気装置１の作用を説明する。
【００５７】
まず、制御盤３１に設けた図示省略の運転スイッチがＯＮに投入されると、まずコンプレッサ２４が運転され、所定時間経過後、循環ポンプ１１が運転される。
【００５８】
このために、コンプレッサ２４は、外気を吸い込み、圧縮して例えば１５０気圧の圧縮空気を吐出する。この圧縮空気は図示しないエアードライヤにより除湿、乾燥され、その際に発生するドレンはオートドレン装置Ｄｃにより排水管３０へ排水される。
【００５９】
コンプレッサ２４で圧縮された圧縮空気は連結管２９を通して圧力タンク２６内に圧送され、ここで所定量、一旦貯蔵されることにより静圧を回復する。この圧力タンク２６内で発生したドレンもオートドレン装置Ｄｂにより排水管３０へ排水される。
【００６０】
圧力タンク２６内の圧縮空気は空気管２５を通して窒素発生装置１７内へ圧送されるが、その前に、エアーフィルタ２７を通気する際に圧縮空気中の塵埃等異物が除去されて浄化され、レギュレータ２８により圧力が所定圧に制御される。
【００６１】
窒素発生装置１７では、供給された圧縮空気が、例えば複数台の酸素吸着剤筒内に交互に、かつ複数回繰返し通気される。その際に、空気中の酸素が酸素吸着剤により繰返し吸着され、窒素と分離されて捕集され、高純度（例えば９９％）の窒素ガスが生成される。分離された酸素は図示しない排気管により外気へ排気される。
【００６２】
窒素発生装置１７により生成された窒素ガスは、注入系４のエアーフィルタ１８を通気する際に再度浄化され、さらに流量調節器１９により所定流量に調節され、レギュレータ２０により所定圧に調整される。この所定圧は、循環ポンプ１１から吐出される冷温水Ｗの圧力（例えば０．２ＭＰａ）よりも高い圧力（例えば０．３ＭＰａ）である。このレギュレータ２０を通過した窒素のガス圧が所定の上限値よりも高い過圧を圧力スイッチ２１により検出したときは、脱気装置１の保護と安全性確保のためにコンプレッサ２４や窒素発生装置１７、循環ポンプ１１等の運転を停止させる。
【００６３】
一方、このとき、循環系３では、循環ポンプ１１の運転により、蓄熱槽２内の冷温水Ｗが吸込ライン１３と吸込管１０ａを通して水処理装置１５内を流入される。水処理装置１５では、これを通水する冷温水Ｗが電極によりイオン化されてスケールの付着が抑制され、循環ポンプ１１内へ吸い込まれ、ここで所定圧、例えば０．２ＭＰａに昇圧されてから吐出管１０ｂへ吐出される。
【００６４】
この吐出管１０ｂの連結部ｃでは窒素注入管１７ａから冷温水Ｗの水圧（例えば０．２ＭＰａ）よりも高圧の（例えば０．３ＭＰａ）の窒素ガスが所定流量で注入され、静止型ミキサ１６で冷温水Ｗと混合される。
【００６５】
この静止型ミキサ１６では、その内部を冷温水Ｗと窒素ガスが通水する際に、これらは複数の流路抵抗体１６ｂ，１６ｃ，…により分散、剪断、スライド重混合等の種々の作用を受けて高効率で混合される。これにより、冷温水Ｗ中の溶存酸素がヘンリーの法則によりガス体気泡化されて分離される一方、窒素ガスが冷温水Ｗ中に溶存し、酸素と置換される。
【００６６】
こうして溶存酸素が気泡化されて分離され窒素と置換された冷温水Ｗは吐出管１０ｂと吐出ライン１４を通して再び蓄熱槽２内の冷温水Ｗ中に戻される。ここで、戻された冷温水Ｗ中に分離されて細かく気泡化された酸素が冷温水Ｗ中を上昇し、その水面上方の常圧空間へ排気され、外気へ放出される。一方、冷温水Ｗ中の窒素ガスは溶存酸素よりも高圧であるので、冷温水Ｗ中に溶存した状態を長時間保持する。
【００６７】
したがって、以上の脱気装置１の運転を繰り返すことにより、蓄熱槽２内の冷温水Ｗ中の溶存酸素の殆どが窒素に置換される。
【００６８】
また、水中に分散された余剰の窒素ガスはその水圧よりも高い圧力で水中に気泡として分散しているので、この窒素ガスの気泡同士が干渉して互いに結合し易い。このために、溶存酸素が窒素に置換された後の戻り水が再び大気開放の蓄熱槽内の貯水に戻されると、その貯水中で、余剰窒素ガス同士の気泡が互いに干渉して結合し大きく成長し易いので、この余剰窒素ガスが水中から気泡として上昇し、外気へ放出される。
【００６９】
このために、余剰窒素ガスが循環系を水と共に循環してポンプ効率の低下やデッドスペースへの貯溜を防止または低減できる。
【００７０】
このために、この蓄熱槽２内の冷温水Ｗを通水させる空調系の空調系配管５や、その予備配管６、その他脱気装置１の種々の配管等の溶存酸素による酸化、錆の発生を防止または抑制することができる。また、水処理器１５により配管へのスケールの付着を防止または抑制することができる。
【００７１】
図７はこの脱気装置１を次の条件で実験した場合に、この脱気装置１の運転時間（分）と、水中の溶存酸素量（ＤＯｍｇ／Ｌ）の減少との相対関係を曲線Ａにより示している。
【００７２】
・蓄熱槽２として使用した試験水槽：１０００×１０００×１２００ｍｍ／Ｈ（有効１０００Ｌ）
・原水温度：１１℃（飽和溶存酸素量１０．６７ｍｇ／Ｌ）
・循環水量：３ｍ３／ｈ、窒素置換量：８．３Ｌ／ｍｉｎ
・窒素置換圧力：０．３ＭＰａ
【００７３】
同じく図８は、図７で示す実験条件を、その中の循環水量を６ｍ３／ｈに、窒素置換量を１６．６Ｌ／ｍｉｎにそれぞれ変更し、それ以外は同一条件の場合に、脱気装置１の運転時間（分）と水中の溶存酸素量（ＤＯｍｇ／Ｌ）の減少との相対関係を曲線Ｂにより示している。
【００７４】
これら実験によれば、脱気装置１を、例えば４３分間や２２分間運転することにより、水中の溶存酸素を窒素ガスにほぼ置換し、溶存酸素をほぼゼロに減少させることができる。
【００７５】
また、蓄熱槽２内の冷温水が循環系３の循環配管１０を循環する際に水処理装置１５によりスケールの付着を防止または抑制できる。また、このために、溶存酸素によるスケールの酸化を防止または低減できるので、スケールの腐食酸化物の発生を防止または低減できる。これにより、腐食酸化物の空調系や循環系の配管等への付着に起因する腐食を防止または抑制できる。そのために、脱気効率をさらに向上させることができる。
【００７６】
さらに、窒素発生装置１７により外気から酸素を分離し窒素を発生させるので、窒素ボンベが不用であり、窒素ボンベの交換が必要である。その分、メンテナンスの容易性を向上させることができる。
【００７７】
また、窒素発生装置１７は、外気を酸素吸着剤容器内に複数回通気させることにより、酸素を吸着させて窒素ガスを分離し、窒素ガスを生成させるので、高純度の窒素ガスを短時間で効率的に発生させることができる。
【００７８】
さらに、大量の外気をコンプレッサ２４により圧縮し、この圧縮空気を圧力タンク２６により一旦貯蔵してから窒素発生装置１７に供給するので、大量の外気を短時間に窒素発生装置１７に安定的に供給することができる。
【００７９】
このために、窒素発生装置１７による短時間当りの窒素発生量を安定的に増大させることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１…脱気装置、１Ａ…脱気装置本体、２…蓄熱槽、３…循環系、４…窒素注入系、５…空調系配管、１０…循環配管、１１…循環ポンプ、１５…水処理装置、１６…静止型ミキサ、１７…窒素発生装置、２４…コンプレッサ、２６…圧力タンク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調用冷温水中の溶存酸素を除去して配管の腐食防止または抑制を図った脱気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱輸送媒体として水を使用する水方式の空調設備としては、例えば空調用の冷温水を貯蔵する大気開放型の蓄熱槽と、この冷温水を通水して空調する室内ユニットと、これら室内ユニットを介して蓄熱槽の冷温水を循環させる空調系配管等を具備している。
【０００３】
従来、この種の空調系配管では、蓄熱槽内の冷温水を複数の室内ユニットの熱交換器を通して再び蓄熱槽へ戻すように再循環させているために日常的な管理が乏しい上、環境保護の見地から冷温水中に防錆用薬剤の投入等をしない無処理運転が実状である。
【０００４】
しかし、冷温水がこのように大気開放の蓄熱槽を経て繰り返し循環するために、この冷温水中に大気中の酸素が混入、溶存し、配管に酸化腐食が発生する。この溶存酸素が腐食の最大の原因（例えば９５％以上）となる。
【０００５】
また、この空調系冷温水の温度差による溶存酸素濃度に差が生ずる濃淡現象や循環ポンプ等により水中の酸素が析出する現象により、一旦腐食した腐食酸化物は、長時間配管内を循環することになる。
【０００６】
このために、この腐食酸化物が配管内や熱交換器内に付着し腐食の進行を早めている。
【０００７】
なお、冷温水が室温から約８０℃までの間は、水温が１０℃上昇する毎に腐食速度は２倍になるが、８０℃を超えると、溶存酸素量は大幅に減少し、１００℃ではほぼゼロに減少するために腐食速度は遅くなる。
【０００８】
ところで、一般的に水中の溶存酸素を脱気する脱気装置としては、エゼクタにより減圧して水中に窒素を注入することにより、水中の溶存酸素を窒素に置換する脱気装置や、真空ポンプと膜を利用して水中の酸素と窒素の除去を図った脱気装置が従来から知られている。
【０００９】
しかし、これらは管理面に比較的高い技術を要すると共に、運転に多大の電力を消費しコスト高となる課題がある。
【００１０】
また、このエジェクタによる脱気装置では、その脱気後、すなわち、溶存酸素が窒素に置換された後、再び大気開放の貯水槽内に戻され、その貯水の水面が空気（外気）に接触すると、酸素の比重の方が窒素よりも重いことと、置換後の窒素の方が外気よりも負圧で水中に溶存しているために、水中の窒素が外気中の酸素に容易に再置換されてしまうので、脱気効率が低いという課題がある。
【００１１】
さらに、水中の溶存酸素を窒素に置換する場合、その一部は水中に溶存するが、その余剰分は水中にガス体として単に分散するに過ぎない。しかし、この窒素置換が減圧による場合には、この分散した余剰窒素ガスの気泡同士は干渉しにくく、互いに結合して大きく成長しにくいので、水中から脱気しにくい。このために、余剰分の窒素ガスが循環配管等の系内を循環すると、循環ポンプのポンプ効率の低下や系内のデッドスペースに貯まる等の課題も発生する。
【００１２】
また、真空ポンプと膜を使用した脱気装置では、脱気後の戻り水が空気に接触すると、水はもともと所定量のガス吸収容量があるために、空気中の酸素が再び取り込まれてしまうという再吸収率が高い。すなわち、脱気効率が低いという課題がある。
【００１３】
また、他の脱気装置としては、大気開放の貯水槽から水を脱気槽内へ流入させ、この脱気槽内が満水に達したときに、脱気槽内の貯水を、流入量よりも多い所定量で排水して満水面を降下させることにより減圧して間欠的に脱気し、この後、貯水槽から貯水が脱気槽内へ流入して上昇する水面により、脱気された酸素を押し上げ、外気へ排気させる脱気装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平４−１５２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、この特許文献１記載の脱気装置では、脱気槽内の間欠的減圧により溶存酸素を分離し脱気するので、その脱気された水は、大気開放の貯水槽内へ戻されたときに、その貯水槽等の常圧環境で再び酸素が混合し溶存し易い状態にあり、脱気効率が低いという課題がある。
【００１６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、脱気効率の高い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】
【００１７】
請求項１に係る脱気装置は、空調用の冷温水を貯蔵する蓄熱槽と、この蓄熱槽の冷温水を循環させる循環ポンプと循環配管を有する循環系と、前記循環ポンプから吐出される冷温水に、この冷温水の水圧よりも高い圧力の窒素を注入する窒素注入系と、前記注入された窒素と冷温水を、これらの流路に配設された複数の流路抵抗体により撹拌混合する静止型ミキサと、を具備していることを特徴とする。
【００１８】
蓄熱槽は、熱輸送媒体として水を使用する水方式の空調設備の一部を構成するものであり、蓄熱槽内の水を冷暖房運転に応じて所要の温度に加熱または冷却して冷暖房用冷温水にする加熱冷却手段を有する。
【００１９】
循環ポンプの吐出側では、この吐出される冷温水に、この冷温水の圧力よりも高い圧力の窒素が窒素注入系により注入され、さらに、静止型ミキサにより混合撹拌される。このために、窒素が高効率で冷温水中へ混合される。このために、ヘンリーの法則により、溶存酸素が高い圧力の窒素に置換されて分離され、再び蓄熱槽内へ戻される。
【００２０】
蓄熱槽内へ戻された冷温水は、その水中の酸素が細かい気泡となって上昇し、蓄熱槽の冷温水の水面上に分離し、外気へ放出される。一方、冷温水中の窒素ガスは溶存酸素よりも高い圧力で水中に溶存しているので、その溶存状態は引き続き維持される。
【００２１】
このような冷温水の循環を循環ポンプにより繰り返すことにより、時間の経過とともに、溶存酸素の窒素への置換が進行し、溶存酸素の脱気効率を向上させることができる。
【００２２】
また、水中に分散された余剰の窒素ガスはその水圧よりも高い圧力で水中に気泡として分散しているので、この窒素ガスの気泡同士が干渉して互いに結合し易い。このために、溶存酸素が窒素に置換された後の戻り水が再び大気開放の蓄熱槽内の貯水に戻されると、その貯水中で、余剰窒素ガス同士の気泡が互いに干渉して結合し大きく成長し易いので、この余剰窒素ガスが水中から気泡として上昇し、外気へ放出される。
【００２３】
このために、余剰窒素ガスが循環系を水と共に循環してポンプ効率の低下やデッドスペースへの貯溜を招くという課題を防止または低減できる。
【００２４】
請求項２に係る脱気装置は、前記循環配管が、前記循環ポンプの上流側に、前記冷温水の流路およびその流路の外側に配設された電気化学的電位の異なる２種の導電性物質からなる一対の電極を有し、この流路を流れる冷温水をイオン化する自己起電式の流体処理装置を介装していることを特徴とする。
【００２５】
流体処理装置は、蓄熱槽内の貯水を通水させることによりこの通水を一対の電極が無電源でイオン化してカルシウムやマグネシウム等のスケールの付着を低減ないし抑制することができる。なお、一対の電極とは、例えば正，負極一対の電極等を示し、正，負の各電極が各々複数個あってもよく、電気化学的電位の異なる２種の導電性物質からなる電極であればよい。
【００２６】
請求項３に係る脱気装置は、前記窒素注入系が、外気を取り入れ、その外気から酸素を除去して窒素を発生させる窒素発生装置と、この窒素発生装置からの窒素を前記循環ポンプ吐出側の冷温水の水圧よりも高い所定圧に調整するレギュレータと、を具備していることを特徴とする。
【００２７】
請求項４に係る脱気装置は、前記窒素発生装置が、取り入れた外気を、酸素を吸着する吸着剤を内蔵した酸素吸着剤容器内に複数回通気させることにより酸素を吸着させ、窒素を分離させるように構成されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項５に係る脱気装置は、前記窒素注入系がは、外気を取り入れて圧縮するコンプレッサと、このコンプレッサからの圧縮空気を貯蔵する一方、この圧縮空気を外気として前記窒素発生装置に供給する圧力タンクと、を具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１に係る脱気装置によれば、蓄熱槽内の冷温水が循環系を循環することにより、冷温水中の溶存酸素がこれよりも高い圧力の窒素ガスに置換されて行き、溶存酸素が分離除去される。このために、循環系の循環の繰返しにより冷温水中の殆どの溶存酸素が除去され、窒素に置換される。これにより、冷温水が通水する空調系を含む配管等の流体機器の溶存酸素による酸化、錆を防止または抑制することができる。
【００３０】
請求項２に係る脱気装置によれば、蓄熱槽内の冷温水が循環系を循環する際に流体処理装置によりスケールの付着を防止または抑制できる。また、このために、溶存酸素によるスケールの酸化を防止または低減できるので、スケールの腐食酸化物の発生を防止または低減できる。これにより、腐食酸化物の空調系や循環系の配管等への付着に起因する腐食を防止または抑制できる。そのために、脱気効率をさらに向上させることができる。
【００３１】
請求項３に係る脱気装置によれば、窒素発生装置により、外気から酸素を分離し窒素を発生させるので、窒素ボンベが不用であり、窒素ボンベの交換が必要である。その分、メンテナンスの容易性を向上させることができる。
【００３２】
請求項４に係る脱気装置によれば、窒素発生装置が、外気を酸素吸着剤容器内に複数回通気させることにより、酸素を吸着させて窒素ガスを分離し、窒素ガスを作製するので、高純度の窒素ガスを迅速かつ効率的に発生させることができる。
【００３３】
請求項５に係る脱気装置によれば、大量の外気をコンプレッサにより圧縮し、この圧縮空気を圧力タンクにより一旦貯蔵してから窒素発生装置に供給するので、大量の外気を短時間に窒素発生装置に安定的に供給することができる。
【００３４】
このために、窒素発生装置による短時間当りの窒素発生量を安定的に増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る脱気装置の全体構成図。
【図２】図１で示す静止型ミキサの一部切欠側面図。
【図３】図１で示す静止型ミキサの一単位である抵抗体エレメントの側断面図。
【図４】図１で示す脱気装置の外観正面図。
【図５】図４で示す脱気装置の正面扉の開扉状態を示す正面図。
【図６】図５で示す脱気装置の要部平面図。
【図７】図１〜図６で示す脱気装置を、循環水量３ｍ３／ｈ等により運転実験したときの水中溶存酸素減少曲線Ａを示すグラフ。
【図８】図１〜図６で示す脱気装置を、循環水量６ｍ３／ｈ等により運転実験したときの水中溶存酸素減少曲線Ｂを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を複数の添付図面に基づいて説明する。なお、これら添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００３７】
図１は本発明の一実施形態に係る脱気装置１の全体構成図、図４〜図６はこの脱気装置１の脱気装置本体１Ａの外観正面図、同開扉状態の外観正面図、同外観平面図である。
【００３８】
図１に示すように脱気装置１は、図４〜図６でも示す脱気装置本体１Ａを具備している。脱気装置本体１Ａは、角筒状のキャビネット１２内に、蓄熱槽２内に貯蔵される冷温水Ｗを吸い込み、再び蓄熱槽２内へ戻す循環系３と、この循環系３を循環する冷温水Ｗ中に窒素を注入する窒素注入系４と、を収容している。
【００３９】
蓄熱槽２は、熱輸送媒体として水を使用する水方式の空調設備の一部を構成する蓄熱槽であり、例えば貯蔵水量が１５００ｔ、深さ１．５ｍ〜２ｍ、複数の間仕切り９，９，９，…により仕切られている。また、蓄熱槽２は、例えばビル等の建屋の地下等に配設され、冷暖房用の冷温水Ｗを例えば断熱状態で所要量貯蔵する貯水槽であり、その貯水をビルの冷暖房運転に応じて所要温度に冷却し、または加熱する図示しない冷却加熱装置を具備している。
【００４０】
また、蓄熱槽２には、空調設備の空調系配管５とその予備配管６を具備している。空調系配管５は、ラインポンプ７を有し、その吸込側端部を、蓄熱槽２内の冷温水Ｗ中に配設する一方、その吐出端側を、図示しない複数の室内ユニットの熱交換器にそれぞれ介装させた後、再び冷温水Ｗを蓄熱槽２内へ戻すように構成されている。室内ユニットは冷暖房しようとする部屋等の空調空間に配設され、冷温水Ｗを通水させる熱交換器を具備している。予備配管５も予備のラインポンプ８を具備している。
【００４１】
そして、循環系３は、蓄熱槽２内の冷温水Ｗを循環させる循環配管１０を具備しており、後述するようにこの循環配管１０の吸込側端部と吐出側端部を共に蓄熱槽２内へ配設している。循環配管１０の途中には、例えば２．２ｋＷ、自吸式ポンプ（３ｍ３／ｈまたは６ｍ３／ｈ）の循環ポンプ１１を介装している。循環配管１０は、循環ポンプ１１の吸込側に、吸込管１０ａを接続する一方、その吐出側に吐出管１０ｂを接続している。これら吸込管１０ａと吐出管１０ｂは、その先端部を、吸込側フランジ１０ａａと吐出側フランジ１０ｂｂにそれぞれ形成している。これら吸込側，吐出側フランジ１０ａａ，１０ｂｂは、図１中破線で示すキャビネット１２の壁面に内外を貫通する状態で固着されている。吸込側フランジ１０ａａには吸込ライン１３が接続され、吐出側フランジ１０ｂｂには吐出ライン１４が接続されている。これら吸込ライン１３と吐出ライン１４の一端部（図１では下端部）は蓄熱槽２内の冷温水Ｗ中に水没した状態で配設される。吐出ライン１４は、その吐出端部１４ａを、吸込ライン１３の吸込端部１３ａよりも深い位置まで延在されている。
【００４２】
そして、吸込管１０ａは、その途中に、流体処理装置の一例である水処理装置１５を介装している。水処理装置１５は、冷温水Ｗを通水する管状部材を有し、その外周面に、電気化学的電位の異なる２種の導電材からなる正極と負極とを電極として離間配置することにより構成され、この管状部材内を冷温水Ｗが通水することにより、この冷温水Ｗが電極によりイオン化されてカルシウムやマグネシウム等のスケールの配管等への付着が低減され、または抑制されるものである。この水処理装置１５の一例としては特許第３０９７８１３号掲載公報に記載された液体処理装置を使用することができる。一方、循環配管１０は、その吐出管１０ｂの途中に静止型ミキサ１６を介装している。
【００４３】
図２は静止型ミキサ１６の一部切欠側面図である。このミキサ１６は、図３で示す抵抗体エレメント１６ａの複数個を軸方向に同心状に一体に連成して構成されている。抵抗体エレメント１６ａは、冷温水Ｗを図中矢印方向に通水させる円管１６ｂの内周面に、図３中、上下一対の流路抵抗体１６ｂ，１６ｃを、ほぼハ字形状をなすように円管１６ｂの互いに対向する内周面から下流側に傾斜した状態で舌状に突出させ、かつその一方の抵抗体、例えば１６ｃが円管１６ｂの中心線Ｏと交差するように他方の抵抗体１６ｄよりも長くなるように形成されている。
【００４４】
そして、図２に示すように、これら複数の抵抗体エレメント１６ａを、この円管１６ｂの周方向に順次所定角度（例えば４５°）ずつずらしながら筒状体の軸線方向に同心状に並べて一体に連結連成している。
【００４５】
なお、各抵抗体エレメント１６ａの軸長の寸法を円管１６ｂの直径Ｄに対して約０．９５Ｄに形成してもよい。
【００４６】
ミキサ１６は、円管１６ｂ内を図２，図３中、矢印方向に通水する冷温水Ｗを分散、剪断、スライド重混合、反転させることにより、この冷温水Ｗ中に後述する窒素ガスを高効率で混合し、溶存酸素を窒素に高効率で置換させることにより、溶存酸素を除去させるミキサである。
【００４７】
また、このミキサ１６では、上記抵抗体エレメント１６ａの接続数を増加させることにより窒素ガスの混合効率を向上させることができる。例えば、抵抗体エレメント１６ａの数をｎとすると、５のｎ乗（５ｎ）で混合効率を向上させることができる。
【００４８】
一方、窒素注入系４は、窒素発生装置１７とその吐出口側に接続された窒素注入管１７ａとを有し、この窒素注入管１７ａの吐出端１７ａａを、循環配管１０の吐出管１０ｂの軸方向途中の連結部ｃに連結し、この吐出管１０ｂには、例えば０．２ＭＰａの冷温水Ｗに、これよりも高圧の例えば０．３ＭＰａの窒素を注入させる。
【００４９】
窒素発生装置１７は、例えば圧縮空気中の酸素を吸着する酸素吸着剤を収容した酸素吸着剤筒内に圧縮空気を通すことにより、空気中の酸素を酸素吸着剤により吸着させて窒素を分離捕集し、高純度の窒素を窒素吐出管１７ａへ吐出するものである。窒素発生装置１７の一例としては、２台の酸素吸着剤筒を有し、圧縮空気をこれら２台の酸素吸着剤筒内に交互にかつ複数回繰返し通気させることにより、空気中から酸素を吸着剤に吸着させて外気へ排気し、窒素を分離捕集することにより高純度（例えば９９％〜９９．９９％）の窒素を窒素吐出管１７に吐出するＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）式等がある。窒素発生装置１７は、その内部で発生したドレンを外部へ自動的に排水するオートドレン装置Ｄａを具備している。
【００５０】
窒素吐出管１７ａは、その途中に、窒素発生装置１７側から窒素吐出端１７ａａ側に向けて、フィルタ１８、流量調節器１９、窒素圧力調整手段であるレギュレータ２０、圧力スイッチ２１、電磁弁２２、チェック弁２３を順次この順に介装している。
【００５１】
フィルタ１８は窒素を通すことにより塵埃等異物を捕捉して窒素を浄化するガスフィルタである。流量調節器１９はその弁開度を手動操作等により予め設定しておくことにより、窒素の流量を制御する。
【００５２】
圧力スイッチ２１は窒素の圧力が予め設定されている過圧を検出したときに、後述するコンプレッサ２４の運転を停止させ、電磁弁２２を閉弁する。
【００５３】
窒素発生装置１７は、その空気入口端に、圧縮空気を通す空気管２４を介して圧力タンク２６の空気出口端を接続している。空気管２５の途中にはエアーフィルタ２７、圧縮空気の圧力を所要圧に制御するエアーレギュレータ２８を介装している。圧力タンク２６は、その入口端部に、連結管２９を介してコンプレッサ２４の圧縮空気出口端部を連結しており、コンプレッサ２４から吐出される所要圧の圧縮空気を所要量貯蔵して静圧を回復させてから窒素発生装置１７に供給するように構成されている。これら圧力タンク２６とコンプレッサ２４にも上記オートドレン装置Ｄｂ，Ｄｃが設けられている。これらオートドレン装置Ｄｂ，Ｄｃには上記オートドレン装置Ｄａと同様に、排水管３０が接続されている。
【００５４】
コンプレッサ２４は、図示省略の外気取入口から外気を吸い込み、圧縮して所要圧（例えば１５０気圧）の圧縮空気を圧力タンク２６に圧送する、例えばオイルフリーパッケージ型のコンプレッサであり、２．２ｋＷのコンプレッサ用モータとエアードライヤを具備している。これら圧力タンク２６とコンプレッサ２４は、上記脱気装置本体１Ａのキャビネット１２とは別体のキャビネット２６ａ，２４ａ内にそれぞれ収容されている。
【００５５】
一方、図２に示すように脱気装置本体１Ａのキャビネット１２は、その正面に、開閉自在の図中左右一対の扉１２ａ，１２ｂを設け、キャビネット１２内部には、図３，図４に示すように、上記循環系３と窒素注入系４の機器を収容している。なお、図２中、符号１２ｃは一方の扉１２ａに形成された窓であり、図３中、符号３１は制御盤である。
【００５６】
次に、この脱気装置１の作用を説明する。
【００５７】
まず、制御盤３１に設けた図示省略の運転スイッチがＯＮに投入されると、まずコンプレッサ２４が運転され、所定時間経過後、循環ポンプ１１が運転される。
【００５８】
このために、コンプレッサ２４は、外気を吸い込み、圧縮して例えば１５０気圧の圧縮空気を吐出する。この圧縮空気は図示しないエアードライヤにより除湿、乾燥され、その際に発生するドレンはオートドレン装置Ｄｃにより排水管３０へ排水される。
【００５９】
コンプレッサ２４で圧縮された圧縮空気は連結管２９を通して圧力タンク２６内に圧送され、ここで所定量、一旦貯蔵されることにより静圧を回復する。この圧力タンク２６内で発生したドレンもオートドレン装置Ｄｂにより排水管３０へ排水される。
【００６０】
圧力タンク２６内の圧縮空気は空気管２５を通して窒素発生装置１７内へ圧送されるが、その前に、エアーフィルタ２７を通気する際に圧縮空気中の塵埃等異物が除去されて浄化され、レギュレータ２８により圧力が所定圧に制御される。
【００６１】
窒素発生装置１７では、供給された圧縮空気が、例えば複数台の酸素吸着剤筒内に交互に、かつ複数回繰返し通気される。その際に、空気中の酸素が酸素吸着剤により繰返し吸着され、窒素と分離されて捕集され、高純度（例えば９９％）の窒素ガスが生成される。分離された酸素は図示しない排気管により外気へ排気される。
【００６２】
窒素発生装置１７により生成された窒素ガスは、注入系４のエアーフィルタ１８を通気する際に再度浄化され、さらに流量調節器１９により所定流量に調節され、レギュレータ２０により所定圧に調整される。この所定圧は、循環ポンプ１１から吐出される冷温水Ｗの圧力（例えば０．２ＭＰａ）よりも高い圧力（例えば０．３ＭＰａ）である。このレギュレータ２０を通過した窒素のガス圧が所定の上限値よりも高い過圧を圧力スイッチ２１により検出したときは、脱気装置１の保護と安全性確保のためにコンプレッサ２４や窒素発生装置１７、循環ポンプ１１等の運転を停止させる。
【００６３】
一方、このとき、循環系３では、循環ポンプ１１の運転により、蓄熱槽２内の冷温水Ｗが吸込ライン１３と吸込管１０ａを通して水処理装置１５内を流入される。水処理装置１５では、これを通水する冷温水Ｗが電極によりイオン化されてスケールの付着が抑制され、循環ポンプ１１内へ吸い込まれ、ここで所定圧、例えば０．２ＭＰａに昇圧されてから吐出管１０ｂへ吐出される。
【００６４】
この吐出管１０ｂの連結部ｃでは窒素注入管１７ａから冷温水Ｗの水圧（例えば０．２ＭＰａ）よりも高圧の（例えば０．３ＭＰａ）の窒素ガスが所定流量で注入され、静止型ミキサ１６で冷温水Ｗと混合される。
【００６５】
この静止型ミキサ１６では、その内部を冷温水Ｗと窒素ガスが通水する際に、これらは複数の流路抵抗体１６ｂ，１６ｃ，…により分散、剪断、スライド重混合等の種々の作用を受けて高効率で混合される。これにより、冷温水Ｗ中の溶存酸素がヘンリーの法則によりガス体気泡化されて分離される一方、窒素ガスが冷温水Ｗ中に溶存し、酸素と置換される。
【００６６】
こうして溶存酸素が気泡化されて分離され窒素と置換された冷温水Ｗは吐出管１０ｂと吐出ライン１４を通して再び蓄熱槽２内の冷温水Ｗ中に戻される。ここで、戻された冷温水Ｗ中に分離されて細かく気泡化された酸素が冷温水Ｗ中を上昇し、その水面上方の常圧空間へ排気され、外気へ放出される。一方、冷温水Ｗ中の窒素ガスは溶存酸素よりも高圧であるので、冷温水Ｗ中に溶存した状態を長時間保持する。
【００６７】
したがって、以上の脱気装置１の運転を繰り返すことにより、蓄熱槽２内の冷温水Ｗ中の溶存酸素の殆どが窒素に置換される。
【００６８】
また、水中に分散された余剰の窒素ガスはその水圧よりも高い圧力で水中に気泡として分散しているので、この窒素ガスの気泡同士が干渉して互いに結合し易い。このために、溶存酸素が窒素に置換された後の戻り水が再び大気開放の蓄熱槽内の貯水に戻されると、その貯水中で、余剰窒素ガス同士の気泡が互いに干渉して結合し大きく成長し易いので、この余剰窒素ガスが水中から気泡として上昇し、外気へ放出される。
【００６９】
このために、余剰窒素ガスが循環系を水と共に循環してポンプ効率の低下やデッドスペースへの貯溜を防止または低減できる。
【００７０】
このために、この蓄熱槽２内の冷温水Ｗを通水させる空調系の空調系配管５や、その予備配管６、その他脱気装置１の種々の配管等の溶存酸素による酸化、錆の発生を防止または抑制することができる。また、水処理器１５により配管へのスケールの付着を防止または抑制することができる。
【００７１】
図７はこの脱気装置１を次の条件で実験した場合に、この脱気装置１の運転時間（分）と、水中の溶存酸素量（ＤＯｍｇ／Ｌ）の減少との相対関係を曲線Ａにより示している。
【００７２】
・蓄熱槽２として使用した試験水槽：１０００×１０００×１２００ｍｍ／Ｈ（有効１０００Ｌ）
・原水温度：１１℃（飽和溶存酸素量１０．６７ｍｇ／Ｌ）
・循環水量：３ｍ３／ｈ、窒素置換量：８．３Ｌ／ｍｉｎ
・窒素置換圧力：０．３ＭＰａ
【００７３】
同じく図８は、図７で示す実験条件を、その中の循環水量を６ｍ３／ｈに、窒素置換量を１６．６Ｌ／ｍｉｎにそれぞれ変更し、それ以外は同一条件の場合に、脱気装置１の運転時間（分）と水中の溶存酸素量（ＤＯｍｇ／Ｌ）の減少との相対関係を曲線Ｂにより示している。
【００７４】
これら実験によれば、脱気装置１を、例えば４３分間や２２分間運転することにより、水中の溶存酸素を窒素ガスにほぼ置換し、溶存酸素をほぼゼロに減少させることができる。
【００７５】
また、蓄熱槽２内の冷温水が循環系３の循環配管１０を循環する際に水処理装置１５によりスケールの付着を防止または抑制できる。また、このために、溶存酸素によるスケールの酸化を防止または低減できるので、スケールの腐食酸化物の発生を防止または低減できる。これにより、腐食酸化物の空調系や循環系の配管等への付着に起因する腐食を防止または抑制できる。そのために、脱気効率をさらに向上させることができる。
【００７６】
さらに、窒素発生装置１７により外気から酸素を分離し窒素を発生させるので、窒素ボンベが不用であり、窒素ボンベの交換が必要である。その分、メンテナンスの容易性を向上させることができる。
【００７７】
また、窒素発生装置１７は、外気を酸素吸着剤容器内に複数回通気させることにより、酸素を吸着させて窒素ガスを分離し、窒素ガスを生成させるので、高純度の窒素ガスを短時間で効率的に発生させることができる。
【００７８】
さらに、大量の外気をコンプレッサ２４により圧縮し、この圧縮空気を圧力タンク２６により一旦貯蔵してから窒素発生装置１７に供給するので、大量の外気を短時間に窒素発生装置１７に安定的に供給することができる。
【００７９】
このために、窒素発生装置１７による短時間当りの窒素発生量を安定的に増大させることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１…脱気装置、１Ａ…脱気装置本体、２…蓄熱槽、３…循環系、４…窒素注入系、５…空調系配管、１０…循環配管、１１…循環ポンプ、１５…水処理装置、１６…静止型ミキサ、１７…窒素発生装置、２４…コンプレッサ、２６…圧力タンク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調用の冷温水を貯蔵する蓄熱槽と、
この蓄熱槽の冷温水を循環させる循環ポンプと循環配管を有する循環系と、
前記循環ポンプから吐出される冷温水に、この冷温水の水圧よりも高い圧力の窒素を注入する窒素注入系と、
前記注入された窒素と冷温水を、これらの流路に配設された複数の流路抵抗体により撹拌混合する静止型ミキサと、
を具備していることを特徴とする脱気装置。
【請求項２】
前記循環配管は、前記循環ポンプの上流側に、前記冷温水の流路およびその流路の外側に配設された電気化学的電位の異なる２種の導電性物質からなる一対の電極を有し、この流路を流れる冷温水をイオン化する自己起電式の流体処理装置を介装していることを特徴とする請求項１記載の脱気装置。
【請求項３】
前記窒素注入系は、外気を取り入れ、その外気から酸素を除去して窒素を発生させる窒素発生装置と、この窒素発生装置からの窒素を前記循環ポンプ吐出側の冷温水の水圧よりも高い所定圧に調整するレギュレータと、
を具備していることを特徴とする請求項１または２記載の脱気装置。
【請求項４】
前記窒素発生装置は、取り入れた外気を、酸素を吸着する吸着剤を内蔵した酸素吸着剤容器内に複数回通気させることにより酸素を吸着させ、窒素を分離させるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の脱気装置。
【請求項５】
前記窒素注入系は、外気を取り入れて圧縮するコンプレッサと、
このコンプレッサからの圧縮空気を貯蔵する一方、この圧縮空気を外気として前記窒素発生装置に供給する圧力タンクと、
を具備している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１】
空調用の冷温水を貯蔵する蓄熱槽と、
この蓄熱槽の冷温水を循環させる循環ポンプと循環配管を有する循環系と、
前記循環ポンプから吐出される冷温水に、この冷温水の水圧よりも高い圧力の窒素を注入する窒素注入系と、
前記注入された窒素と冷温水を、これらの流路に配設された複数の流路抵抗体により撹拌混合する静止型ミキサと、
を具備していることを特徴とする脱気装置。
【請求項２】
前記循環配管は、前記循環ポンプの上流側に、前記冷温水の流路およびその流路の外側に配設された電気化学的電位の異なる２種の導電性物質からなる一対の電極を有し、この流路を流れる冷温水をイオン化する自己起電式の流体処理装置を介装していることを特徴とする請求項１記載の脱気装置。
【請求項３】
前記窒素注入系は、外気を取り入れ、その外気から酸素を除去して窒素を発生させる窒素発生装置と、この窒素発生装置からの窒素を前記循環ポンプ吐出側の冷温水の水圧よりも高い所定圧に調整するレギュレータと、
を具備していることを特徴とする請求項１または２記載の脱気装置。
【請求項４】
前記窒素発生装置は、取り入れた外気を、酸素を吸着する吸着剤を内蔵した酸素吸着剤容器内に複数回通気させることにより酸素を吸着させ、窒素を分離させるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の脱気装置。
【請求項５】
前記窒素注入系は、外気を取り入れて圧縮するコンプレッサと、
このコンプレッサからの圧縮空気を貯蔵する一方、この圧縮空気を外気として前記窒素発生装置に供給する圧力タンクと、
を具備している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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１１１００（Ｐ２０１１−１１１００Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５４６４２（Ｐ２００９−１５４６４２）
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（３９１０３６３２３）株式会社サンワード (4)
【出願人】（０００１７４５２９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（３９１０３６３２３）株式会社サンワード (4)
【出願人】（０００１７４５２９）
【Ｆターム（参考）】
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