JPH0463104A

JPH0463104A - 隔膜脱気装置および脱気方法

Info

Publication number: JPH0463104A
Application number: JP17193490A
Authority: JP
Inventors: Takanori Anazawa; 穴沢　孝典
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-02-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、膜を隔てて被処理液体と減圧された気相とを
接触させることにより、該液体中に含まれる気体や揮発
性物質を膜を通して除去もしくは回収する事を目的とし
た隔膜真空脱気装置および方法に関するものである。

本発明は、水に溶解している気体を除去する用途として
、例えばボイラー供給水からの脱酸素、食品用水の脱酸
素、洗浄用水の酸素や炭酸ガスの除去などの分野に利用
でき、水中に溶解あるいは分散して存在する揮発性物質
、たとえばクロロホルム、トリクロロエチレン、メタノ
ール、アセトン、トルエンなどを除去する用途として、
排水処理や上水の浄化に利用できる。また、土中水に含
まれる悪臭物質を除去する用途や、水中に含まれる香気
成分の回収などの用途に使用できる。更に、有機液体か
らの脱気として、ビニル系単量体からの脱酸素や、食用
油からの脱酸素、硫化油からの硫化水素の除去などに使
用できる。

［従来の技術］隔膜真空脱気法は、気体や揮発性物質は透過するが、液
体は透過しない膜の一方の側に処理すべき液体を流し、
他方の側を真空ポンプなどで減圧することにより、液体
中に含まれる気体や揮発性物質を膜を通して減圧側に除
去または回収する方法である。

隔膜真空脱気の減圧手段としては、水封式真空ポンプ、
ピストン型真空ポンプ、油回転真空ポンプ、ダイヤフラ
ム真空ポンプ等の真空ポンプや、蒸気エジェクタ、水流
アスピレータなどのエジェクタなどが用いられる。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、これらの減圧手段はそれぞれ短所があり
、そのために隔膜脱気の限界があった。

即ち、例えば水から酸素などの気体や、トリクロロエチ
レンなどの揮発性物質を除去する場合、潤滑剤として潤
滑油を使用しているピストン型や油回転真空ポンプは、
潤滑油中に凝結水が混入することにより、水の蒸気圧が
真空度の下限となり、残存濃度をある限度以下に出来ず
、処理量も小さくなるという欠点があった。さらに錆つ
きや潤滑油量の増加などが生じ、長期間の使用が不可能
だった。ダイアフラム真空ポンプ、水封式真空ポンプ、
固体潤滑剤を用いたドライ型真空ポンプ、及びエジェク
タやアスピレータは多量の水蒸気の吸入には耐えるもの
の、ダイアフラム型やドライ型真空ポンプは減圧度（大
気圧から真空にいたる度合）が低い上、ひんばんな部品
交換を要する、水封式ポンプは排気量の大小に関わらず
水の蒸気圧付近までしか減圧できない上、封水を流す必
要がある、アスピレータは水の蒸気圧付近までしか減圧
出来ない上、排気容量が小さい、蒸気エジェクタは大が
かりで使用条件が限られる土エネルギー効率が悪い、等
の欠点を有していた。

又、空気エジェクタ付きの水封式ポンプは、非常に大き
な排気量のポンプが必要となり、装置及び運転コストの
上昇を招いていた。

又、水からクロロホルムやトリクロロエチレン等の揮発
性物質を除去する用途においても、潤滑油を用いるタイ
プは、長期間運転するとこれらの揮発性物質が潤滑油に
溶解し、減圧度が低下する為、除去能力の低下を招くと
いう問題があった。

例えば、水から脱酸素する用途において残留酸素濃度を
２０　ｐｐｂ　（ｐｐｂ　＝　１（１−＠）以下まで脱
気するには、真空ポンプは水の蒸気圧以下にまで減圧可
能なものである必要があり、又水から揮発性物質を除去
する用途に於いても、残留ＩＩ４度を下げ処理量を上げ
るためには、真空ポンプは十分低い圧力まで減圧でき、
長期間連続して使用する必要があるが、これらの目的に
合致する適当な真空ポンプは知られていなかった。

［課題を解決する手段］本発明は上記課題を解決するためになされたものであっ
て、隔膜脱気装置として、気体は透過し液体は透過しな
い隔膜を組み込んだ膜モジュール、減圧手段、および付
属する配管とから構成し、前記減圧手段として、スクロ
ール型真空ポンプを用いたことを特徴としている。

また脱気方法として、隔膜の一方の側に被処理液体を流
し、他の側に減圧手段を接続して減圧することにより、
該液体に含まれている気体や揮発性物質を、膜を通して
減圧側に除去することを特徴としている。

本発明をさらに詳細に説明する。本発明に用いるスクロ
ール型真空ポンプとは、駆動スクロールと、固定または
従動スクロールの、２枚の渦巻翼か組合わさっており、
モーターなとの動力により駆動スクロールを駆動するこ
とにより、２枚の渦巻翼の接触部が外周部より中心部へ
、または中心部より外周部へ移動し、それに伴い２枚の
渦巻翼間に形成される空間（圧縮部）か外周部より中心
部へ、または中心部より外周部へ移動することにより、
気体が圧縮されるタイプの真空ポンプを云つ。

潤滑剤としては、固体潤滑剤または真空ポンプ油などを
用いうる。

第１図に、実施例で使用する回転型スクロールポンプＰ
の構造を示す。

このポンプＰは、円筒状のケーシング１と、このケーシ
ング１の上部に固定されたモータ２と、このモータ２に
よって回転駆動されケーシング１内にこのケーシング１
と同軸的に延び、その内部に排気通路３ａが形成されて
いる駆動シャフト３と、この駆動シャフト３の下端に一
体に設けられた駆動スクロール４と、ケーシングｌの底
部に回転自在に装着された従動スクロール６とを備えて
いる。

駆動スクロール４は、第４図（ａ）に示すように、前記
シャフト３に一体化された基板４ａに渦巻翼４ｂが一体
に形成され、渦巻翼４ｂの先端には基板４ａに直交して
延びるピン４Ｃが一体に形成され、基板４ａの渦巻翼４
ｂが形成された面の外周部におけるピン４Ｃに対する１
８０°の位置に、基板４ａの径方向に延びガイド溝４ｄ
が形成され、さらに、基板４ａの中央には排気孔４ｅが
形成されてなるものである。

また、従動スクロール５は、第４図（ｂ）に示すように
、基板５ａに前記駆動スクロール４の渦巻翼４ｂとは逆
向きな渦巻翼５ｂが固定され、駆動スクロール４と同様
に、渦巻翼５ｂの先端にピン５ｃが、基板５ａにはガイ
ド溝５ｄが形成されてなるものである。

そして、従動スクロール５は、ケーシング１の底部に軸
７を介し、駆動スクロール４に対して偏芯してケーシン
グ１にセットされ、この状態で、第２図および第３図に
示すように、ピン４Ｃ１５Ｃが互いのガイド溝５ｄ、４
ｄに嵌合して相互の渦巻翼４ｂ、５ｂが組み合わせられ
ている。渦巻翼４ｂ、５ｂ間に生じる間隙は圧縮室７と
なっており、この圧縮室７は、駆動スクロール４の基板
４ａに形成された排気孔４ｅを介して前記駆動シャフト
３の排気通路３ａに連通している。

また、前記ケーシング１には、ケーシング１内に通じる
吸気口１ａおよび排気口１ｂがそれぞれ形成され、さら
に、上部給油栓８ａ、下部給油栓８ｂがそれぞれ設けら
れている。

上記ポンプＰによれば、モータ２を駆動すると、駆動シ
ャフト３を介して駆動スクロール４が回転し、駆動スク
ロール４のピン４Ｃが従動スクロール５のガイド溝５ｄ
に沿って移動することにより、従動スクロール５が駆動
スクロール４と同じ回転数で回転させられる。その際、
従動スクロール５のピン５Ｃは駆動スクロール４のガイ
ド溝４ｄに沿って移動する。

この両スクロール４．５の回転により、吸気口１ａから
低圧気体が吸気され、この低圧気体は、モータ２により
駆動される駆動スクロール４と、駆動スクロール４に対
して偏芯してセットされた従動スクロール５の各渦巻翼
４ｂ、５ｂ間の圧縮室７に入り、各スクロール４．５の
回転と共に圧縮室７の中心部へ圧縮され、そこから排気
孔４ｅ、排気通路３ａを通って排気口１ｂより外部へ排
出される。なお、本発明に使用するスクロール型真空ポ
ンプＰは、エアブリーダー機構を有することが好ましい
。

本発明者らは、隔膜真空脱気の減圧手段として上記のよ
うなスクロール型真空ポンプを用いると、水蒸気や揮発
性液体の蒸気を吸引しても十分な真空度まで減圧可能で
あり、高度の脱気が可能であること、かつ長期間の運転
にも支障が無いことを見いだした。例えば、実施例に見
られるように、圧力約ＩＱｔｏｒｒで運転することによ
り、水から酸素を効率よく除去し、残存酸素濃度を２０
　ｐｐｂ以下、条件により１　ｐｐｂ以下にすることが
可能であること、また同じ残存濃度の場合には、処理量
の増加を図れる事を見いだした。

本発明の隔膜は、気体や揮発性物質の蒸気は透過するが
、液体は液体のままでは透過しないものである。この様
な特性を持つ膜として、非多孔均質膜（例えば特公昭５
８−２０２６１）、非多孔層を有する不均質膜や複合膜
（例えば特開昭６３−２５８６０５）、疎水性素材で構
成された多孔質膜（例えば特開昭６３−２６４１２７）
などが知られており、本発明ではこれらの隔膜を使用し
得る。

しかし、本発明はこれらの中で非多孔均質膜や、非多孔
層を有する不均質膜や複合膜を用いた場合に、より特長
を発揮し得る。多孔質膜は、一般に液体の蒸気透過量が
過大となり、スクロール型真空ポンプをもってしても潤
滑油中に凝結水が蓄積するため油水分離が必要となる。

膜形状やモジュール形状は任意のものを使用しうる。例
えば隔膜として、平膜、管状膜、中空糸膜などを使用し
うるし、膜モジュールとして、積層型、スパイラル型、
外部かん流量、内部かん流量等を使用できる。

本発明の対象となる、処理すべき液体には特に制約はな
く、例えば水、水溶液、水を分散媒とする懸濁液、酸、
アルカリ、鉱油、植物油、動物油有機溶剤、等一般の液
体が対象となるが、中でも液体か、常温における蒸気圧
かＱ　、　ｌ　ｔｏｒｒ以上である液体である場合、お
よび水または水を含有する液体である場合に特に有用で
ある。常温における蒸気圧がＯ，１ｔｏｒｒ未満の液体
の場合は、広（使用されている油回転式真空ポンプが使
用できる。

本発明の対象となる気体または揮発性物質についても特
に制約はなく、例えば酸素、窒素、炭酸ガス、−酸化炭
素、メタンなどの炭化水素、塩素ナトのハロゲン、ヘリ
ウムなどの不活性気体、ハロゲン化水素、硫化水素、ア
ンモニア、アミン類、トリクロロエチレンなどのハロゲ
ン化炭化水素、フロンなどの含フツ素化合物、石油類、
有機溶剤、２メチルインボルネオールなどの臭気物質、
などが挙げられる。

［実施例］以下、実施例にて本発明を更に具体的に説明するが、こ
れらの例により本発明が限定されるものではない。

◆実施例１ポリ４メチルペンテン１を素材として溶融成形法により
製造した中空糸不均質膜は、外形２６０μｍ、内径２０
６μｍであり、ＡＳＴＭ　　Ｄ１４３４に準じて測定し
た気体透過特性は、酸素透過速度２　、　Ｉ　Ｘ　ｌ　
Ｏ−４ｃｍ３（ＳＴＰ）／ｃｍ２．　ｓｅｅ、　ｃｍＨ
ｇ、酸素／窒素分離係数１．２であった。

この中空糸膜を用いて有効面積１３ｍ２のモジュールを
作製した。そして、第１図に示したような、排気量２６
０１／ｗｉｎの回転スクロール型真空ポンプＰを用い、
第５図のような構成の脱気装置を組み立てた。

この脱気装置９は、モジュールケース１０の上下に液体
人口１１ａおよび液体出口１１ｂが、さらに減圧口１２
・１２が設けられ、モジュールケース１０の内部に、前
記中空糸膜１３を樹脂封止部１４により支持するよう構
成され、各減圧口１２に、前記ポンプＰの吸気口１ａが
接続される。

この装置に２５℃の上水道水をいくつかの流量で流し、
原水及び処理水の溶存酸素濃度（Ｄｏ）、およびその時
の減圧側の圧力を測定した。結果を比較例１と共に第１
表に示す。

◆比較例１真空ポンプとして、排気量５０１／ｗｉｎの水封式真空
ポンプを用い封水量１５０１／ｈｒで運転し、他は実施
例１と同様の試験を行った。結果を実施例１と共に第１
表に示す。

第１表 ◆実施例２実施例１の測定例１の実験を連続７２時間継続した時の
処理水のＤｏの様子を、第６図に比較例２と共に示す。

運転開始後約１時間で３０　ｐｐｂの安定状態に達した
後は、７２時間後も変化がみられない。又、７２時間後
の潤滑油のレベルに変化はみられなかった。

◆比較例２真空ポンプとして、排気量１５０１／ｍｉｎの油回転型
真空ポンプを用いた他は実施例１と同じ脱気装置を作製
し、原水流量２８０１／ｈｒにて連続７２時間連続して
運転した時の処理水のＤｏの変化を、第６図に実施例２
と共に示す。運転開始後約１時間で３０　ｐｐｂに到達
するが。その後徐々に残存濃度が増加し、７２時間後に
は約９０ｐｐｂまで悪化する。又、７２時間後、潤滑油
レベルの増加がみられた。

■。

◆実施例３実施例Ｉと同じ脱気装置を用い、原水として１゜０　ｐ
ｐｍのトリクロロエチレンを含有する２５℃の水を１０
０１／ｆｆ１ｉｎで流した時の、処理水中のトリクロロ
エチレニン残存濃度の時間的な変化を第７図に示す。運
転開始後約１時間てｏ、ｔｓｐｐｍの安定状態に達し、
７２時間経過後も変化がみられない。

◆比較例３真空ポンプとして、排気ｊｌ　ｌ　５０１／ｗｉｎの油
回転型真空ポンプを用いた他は実施例１と同じ脱気装置
を作製し、実施例３と同じ測定を行った。残存トリクロ
ロエチレン濃度は、運転開始後約１時間で実施例３と同
じ０．１５ｐｐｍに到達するが。

その後徐々に残存濃度が増加し、７２時間後には約０．
２ｐｐｍまで悪化し、更に増加する傾向がみられる。

［発明の効果］本発明の脱気装置及び脱気方法は、処理すべき液体が常
温で０　、　１　ｔｏｒｒを越える蒸気圧を示す液体、
特に水であったり、液体から除去すべき物質が常温で液
体であるような物質であっても、減圧側の減圧度の低下
が少なく、従って除去すべき物質の残存濃度を小さくす
ることができ、又同じ残存濃度では処理量を増すことが
出来る。例えば、水の脱酸素の場合、残存濃度を１　ｐ
ｐｂ以下まで′下げることができ、また同じ残存濃度、
例えば３０ｐｐｂにする場合には、−船釣に使用される
水封式真空ポンプを用いた場合に比べて、処理量を３倍
近くに増加させることが出来る。

また、上記の条件に於いても、潤滑油のひんばんな交換
や油水分離などの操作が不要で、腐食の進行も遅く、長
期間の運転が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で使用するスクロール型真空ポ
ンプの縦割断面図、第２図および第３図は要部側面図、
第４図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ該真空ポンプの駆動ス
クロールおよび従動スクロールの平面図、第５図は本発
明の脱気装置の構成を示す概念図、第６図は実施例２及
び比較例２の測定結果を示すグラフ、第７図は実施例３
及び比較例３の測定結果を示すグラフである。第６図４・・・・・・駆動スクロール、５・・・・・・従動ス
クロール、９・・・・・・脱気装置、Ｐ・・・・・スク
ロール型真空ポンプ。出願人　大日本インキ化学工業株式会社時間（ｈ「）第７図時間（ｈ「）第４図（ａ）（ｂ）ｈ第２図〈コ第３図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）気体は透過し液体は透過しない隔膜を組み込んだ
膜モジュール、減圧手段、および付属する配管とから構
成され、前記減圧手段として、スクロール型真空ポンプ
を用いたことを特徴とする隔膜脱気装置。
（２）隔膜の一方の側に被処理液体を流し、他の側に減
圧手段を接続して減圧することにより、該液体に含まれ
ている気体や揮発性物質を、膜を通して減圧側に除去す
ることを特徴とする脱気方法。