JP2015137289A - 洗浄キット、及び、洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中和処理を簡便にできる洗浄剤キット及び洗浄方法の提供。
【解決手段】循環水系で発生したスケールを除去するのに用いられ、炭酸カルシウムを溶解できる酸と、炭酸カルシウムの析出を抑制できるスケール析出抑制剤と、ｐＨ指示薬とを備える洗浄剤キット等を提供する。かかる洗浄キットによれば、ｐＨ指示薬を備えることにより、中和処理中に、循環水系内の酸廃水が充分に中和されているかを容易に確認することができる。前記酸が、スルファミン酸であり、前記スケール析出抑制剤が、Ｃａイオンに配位結合するエチレンジアミン四酢酸の様なキレート剤と、ポリアクリル酸系有機化合物を含有する、高分子分散剤と、を含む洗浄剤キット。酸を入れて炭酸カルシウムを溶解する洗浄工程、アルカリ剤を入れて中和する中和工程、すすぎ水を入れて系内をすすぐすすぎ工程で循環水系内を洗浄する方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、洗浄キット、及び、洗浄方法に関する。

従来、冷却塔を含む冷却水系で発生したスケールを除去するために種々の洗浄剤が用いられている。炭酸カルシウムが含まれるスケールに対しては、塩酸、クエン酸、スルファミン酸などの酸性物質を含有する洗浄剤が用いられている。
斯かる洗浄剤が冷却水系の洗浄に用いられた場合には、この洗浄により生じた酸廃水は、アルカリ剤で中和された後に下水道などに排出されている（例えば、特許文献１）。

特開２００４−２７７６７５号公報

しかし、酸廃水の中和を冷却水系内で行うと酸によって溶解した炭酸カルシウムがスケールとして析出し、再び冷却水系内に付着してしまうという問題がある。
従って、従来は、中和するための中和用タンクを冷却水系外に用意し、この中和用タンクにこの酸廃水を移送し、この中和用タンク内でこの酸廃水を中和することが行われている。

しかしながら、中和用タンクで酸廃水の中和を行う場合には、中和用タンク、冷却水系外から中和用タンクに移送するための移送管及び移送用ポンプ、中和用タンク内の酸廃水とアルカリ剤とを混合するための撹拌機、並びに、ｐＨ測定器（試験紙）が必要となるという問題がある。
また、中和処理は、通常は、専門業者に依頼していることが多く、これらの処理にコストがかかってしまうという問題もある。

また、このような問題は、冷却水系だけでなく、ボイラを有するボイラ水系などの他の循環水系においても生じうる問題である。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、中和処理を簡便にすることができる洗浄キット、及び、洗浄方法を提供することを課題とする。

本発明は、循環水系で発生したスケールを除去するのに用いられ、
炭酸カルシウムを溶解することができる酸と、炭酸カルシウムの析出を抑制することができるスケール析出抑制剤と、ｐＨ指示薬とを備える洗浄剤キットにある。

斯かる洗浄剤キットによれば、スケール析出抑制剤を備えることにより、循環水系内を酸洗浄した後に循環水系内で生じた酸廃水を中和した際に、炭酸カルシウムがスケールとして析出するのを抑制することができる。
また、斯かる洗浄剤キットによれば、酸廃水を循環水系内で中和することができるので、酸廃水を循環水系内で中和すれば、循環水系内に付着した酸を除去することができる。
さらに、斯かる洗浄剤キットによれば、ｐＨ指示薬を備えることにより、中和処理中に、循環水系内の酸廃水が十分に中和されているかを容易に確認することができる。
従って、斯かる洗浄剤キットによれば、中和処理を簡便にすることができる。

さらに、本発明は、炭酸カルシウムを溶解することができる酸を前記循環水系内の循環水に入れて酸含有循環水を得、該酸含有循環水を該循環水系内で循環させる洗浄工程と、
該洗浄工程後に、前記酸含有循環水にアルカリ剤を入れてアルカリ剤含有循環水を得、該アルカリ剤含有循環水を前記循環水系内で循環させる中和工程と、
該中和工程後に、前記アルカリ剤含有循環水を前記循環水系外に排出し、前記循環水系にすすぎ水を入れ、該すすぎ水を前記循環水系内で循環させるすすぎ工程と、を備えており、
前記中和工程前又は前記中和工程中に、炭酸カルシウムの析出を抑制することができるスケール析出抑制剤を前記循環水系内の循環水に入れ、且つ、前記スケール析出抑制剤と共に又は前記スケール析出抑制剤とは別にｐＨ指示薬を前記循環水系内の循環水に入れる洗浄方法にある。

以上のように、本発明によれば、中和処理を簡便にすることができる。

本実施形態の洗浄方法で洗浄する冷却水系の概略図。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。

まず、本実施形態の洗浄剤キットについて説明する。
本実施形態の洗浄剤キットは、循環水系に発生したスケールを除去するのに用いられる洗浄剤キットである。本実施形態の洗浄剤キットは、炭酸カルシウムを溶解できる酸と、炭酸カルシウムの析出を抑制することができるスケール析出抑制剤と、ｐＨ指示薬とを備える。

前記酸としては、スルファミン酸、クエン酸、シュウ酸、グルコン酸、リンゴ酸、酒石酸、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸等が挙げられる。
前記酸としては、中和処理において炭酸カルシウムが析出し難いという観点から、スルファミン酸が好ましい。

前記スケール析出抑制剤としては、カルシウムイオンに配位結合をすることができるキレート剤、高分子分散剤などが挙げられる。

前記スケール析出抑制剤としては、キレート剤や高分子分散剤が好ましい。キレート剤や高分子分散剤は、カルシウムイオンを取り込むことにより防錆剤となり、循環水系の配管などが錆びるのを抑制することができるという利点を有する。

前記キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ヘキサメタリン酸ナトリウム、１−ヒドロキシエタン−１−１−ジスルホン酸（ＨＥＤＰ）等が挙げられる。
前記キレート剤としては、中和処理において炭酸カルシウムの生成を抑制することができるという観点から、ＥＤＴＡが好ましい。

前記高分子分散剤は、炭酸カルシウムの凝集体どうしの凝集を抑制することができる。
前記高分子分散剤としては、ポリアクリル酸系有機化合物、ポリマレイン酸系酸系有機化合物等が挙げられる。
前記高分子分散剤としては、中和処理において炭酸カルシウムの凝集体どうしの凝集を抑制することができるという観点から、ポリアクリル酸系有機化合物が好ましい。
該ポリアクリル酸系有機化合物としては、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸等が挙げられる。
前記高分子分散剤の重量平均分子量は、１，０００〜１０，０００であることが好ましい。重量平均分子量は、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）によって測定した値を意味する。

前記ｐＨ指示薬としては、メチルレッド、ブロモクレゾールパープル、ブロモチモールブルー、フェノールレッド、ニュートラルレッド、ナフトールフタレイン、クレゾールレッド等が挙げられる。
前記ｐＨ指示薬としては、ｐＨ指示薬の変色域がｐＨ７に近いという観点や、ｐＨ指示薬の色調の変化を鮮明にすることができるという観点から、メチルレッドが好ましい。

本実施形態の洗浄剤キットは、酸、スケール析出抑制剤、及び、ｐＨ指示薬が混在した状態でこれらを備えてもよい。また、本実施形態の洗浄剤キットは、酸、スケール析出抑制剤、及び、ｐＨ指示薬を別々に備えてもよい。

本実施形態の洗浄剤キットは、酸、スケール析出抑制剤、及び、ｐＨ指示薬が混在した状態でこれらを備える場合には、以下の配合でこれらを含有することが好ましい。
即ち、本実施形態の洗浄剤キットは、酸を９０〜９８質量％備えることが好ましい。
また、本実施形態の洗浄剤キットは、スケール析出抑制剤を０．０１〜５質量％備えることが好ましい。本実施形態の洗浄剤キットは、キレート剤を０．１〜５質量％含有することが好ましい。本実施形態の洗浄剤キットは、高分子分散剤を０．０１〜０．１質量％含有することが好ましい。
さらに、本実施形態の洗浄剤キットは、ｐＨ指示薬を０．０００２〜０．０２質量％含有することが好ましい。

本実施形態の洗浄キットは、アルカリ剤を更に備え、前記酸と、前記アルカリ剤とを別々に備える。
該アルカリ剤としては、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等が挙げられる。
前記アルカリ剤としては、緩衝作用により酸の中和を比較的容易に行うことができるという観点から、炭酸ナトリウムが好ましい。

次に、本実施形態の洗浄方法について説明する。
本実施形態の洗浄方法は、洗浄工程と、中和工程と、すすぎ工程とを備える。
前記洗浄工程は、炭酸カルシウムを溶解することができる酸を前記循環水系内の循環水に入れて酸含有循環水を得、該酸含有循環水を該循環水系内で循環させる工程である。
前記中和工程は、該洗浄工程後に、前記酸含有循環水にアルカリ剤を入れてアルカリ剤含有循環水を得、該アルカリ剤含有循環水を前記循環水系内で循環させる工程である。
前記すすぎ工程は、該中和工程後に、前記アルカリ剤含有循環水を前記循環水系外に排出し、前記循環水系にすすぎ水を入れ、該すすぎ水を前記循環水系内で循環させる工程である。
また、本実施形態の洗浄方法は、前記中和工程前又は前記中和工程中に、炭酸カルシウムの析出を抑制することができるスケール析出抑制剤を前記循環水系内の循環水に入れ、且つ、前記スケール析出抑制剤と共に又は前記スケール析出抑制剤とは別にｐＨ指示薬を前記循環水系内の循環水に入れる方法である。

以下、図を参照しつつ、本実施形態の洗浄方法で洗浄する循環水系として冷却水系を例に挙げて、本実施形態の洗浄方法について説明する。
まず、本実施形態の洗浄方法で洗浄する冷却水系について説明する。
図１に示すように、本実施形態の洗浄方法で洗浄する冷却水系１は、熱交換器２と、冷却塔３と、第１移送経路４ａと、第２移送経路４ｂと、ポンプ５とを備える。

第１移送経路４ａは、熱交換器２で加温され熱交換器２から排出された冷却水たる循環水Ａを冷却塔３に移送する経路である。冷却塔３は、第１移送経路４ａから移送された循環水Ａを冷却する装置である。第２移送経路４ｂは、冷却塔３で冷却された循環水Ａを熱交換器２に移送する経路である。ポンプ５は、循環水Ａを熱交換器２から第１移送経路４ａに、第１移送経路４ａから冷却塔３に、冷却塔３から第２移送経路４ｂに、第２移送経路４ｂから熱交換器２に移送するための動力源である。
即ち、冷却水系１は、冷却水系１内を循環水Ａが循環するように構成されている。

前記冷却塔３は、ケーシング３１と、冷却部３２と、循環水供給部３３と、下部水槽３４と、送風機３５とを備える。

前記ケーシング３１は、筒状に形成されている。ケーシング３１は、側周面に外気取入口３１ａを複数有し、上面中央部に外気排出口３１ｂを１つ有する。

前記送風機３５は、外気排出口３１ｂに設けられている。送風機３５は、ケーシング３１内の空気Ｂを外気排出口３１ｂを通じてケーシング３１外に排出させるように構成されている。冷却塔３は、送風機３５によってケーシング３１内の空気Ｂをケーシング３１外に排出させることにより、新たな空気Ｂを外気取入口３１ａを通じてケーシング３１内に流入させることができるように構成されている。

前記冷却部３２は、循環水Ａを空気Ｂに接触させることにより、循環水Ａを冷却するように構成されている。前記冷却部３２は、ケーシング３１の側面内側に沿うように設けられている。
前記循環水供給部３３は、循環水Ａを冷却部３２に供給するように構成されている。
前記循環水供給部３３は、ケーシング３１内に設けられ、前記冷却部３２の上方に設けられている。前記循環水供給部３３は、水槽３３ａを備える。該水槽３３ａの下部には、複数の開口部３３ｂが設けられている。
前記冷却水系１は、循環水Ａを第１移送経路４ａを介して循環水供給部３３に移送することにより、前記循環水供給部３３の水槽３３ａに循環水Ａが一旦収容され、その後、水槽３３ａの下部の複数の開口部３３ｂを通じて循環水Ａが冷却部３２に移送され、循環水Ａが冷却部３２内を流下するように構成されている。
前記冷却塔３は、ケーシング３１の側面に設けられている外気取入口３１ａを通じて空気Ｂをケーシング３１内に流入させることにより、空気Ｂが冷却部３２に側方から供給され、冷却部３２内を流下する循環水Ａに空気Ｂが接触するように構成されている。そして、冷却塔３は、循環水Ａに接触した空気Ｂが外気排出口３１ｂを通じてケーシング３１外に排出されるように構成されている。

前記下部水槽３４は、前記冷却部３２で冷却された循環水Ａを収容する槽である。下部水槽３４は、冷却部３２の下方に設けられている。冷却塔３は、冷却部３２で冷却され且つ冷却部３２を流下した循環水Ａを下部水槽３４で収容するように構成されている。

前記第２移送経路４ｂは、冷却部３２で冷却された循環水Ａを下部水槽３４から熱交換器２に移送する経路である。
前記ポンプ５は、第２移送経路４ｂの途中に設けられている。

前記冷却水系１で用いる冷却水たる循環水Ａとしては、水道水、井水などが用いられる。水道水や井水には、通常、カルシウムイオン及び炭酸イオンが含まれている。

前記冷却水系１を用いて循環水Ａを空気Ｂと接触させて冷却すると、循環水Ａの一部は気化し空気Ｂとともに冷却水系１外に排出され、カルシウムイオン及び炭酸イオンが濃縮された循環水Ａが冷却水系１内に残る。これによって、冷却水系１内に炭酸カルシウムが析出してしまう。

本実施形態の洗浄方法は、この炭酸カルシウムを冷却水系１から除去するために実施される。
以下、酸、スケール析出抑制剤、及び、ｐＨ指示薬が混在した状態でこれらを含有し、且つ、ｐＨ指示薬としてメチルレッドを含有するＸ剤と、アルカリ剤を含有するＹ剤とを別々に備える洗浄キットを用いた場合を例に本実施形態の洗浄方法について説明する。

本実施形態の洗浄方法は、ポンプ５を稼動させることにより冷却水系１内の水を循環させた状態、且つ、送風機３５を停止させた状態で実施される。

前記洗浄工程では、下部水槽３４に前記Ｘ剤を少しずつ入れる。Ｘ剤の量が冷却水系１内のＸ剤を含めた循環水Ａのうち１〜２０質量％となるようにすることが好ましい。
前記洗浄工程では、循環水Ａを冷却水系１内で循環させたままＸ剤を下部水槽３４に入れるので、酸含有循環水Ａが冷却水系１内を循環する。前記洗浄工程では、前記循環を２〜５時間行うことが好ましい。
また、前記洗浄工程では、酸含有循環水ＡがｐＨ指示薬としてメチルレッドを含有しており、且つ、酸含有循環水Ａが酸性となっているので、酸含有循環水Ａが淡いピンク色を呈している。

前記中和工程では、下部水槽３４内のアルカリ剤含有循環水Ａが淡黄色から白色の間の色を呈するまで、下部水槽３４にＹ剤を少しずつ入れる。ｐＨ指示薬としてメチルレッドを用いているので、下部水槽３４内の水が淡黄色から白色の間の色を呈すれば、下部水槽３４内の水が中和された状態となっている。淡黄色から白色の間の色を呈した下部水槽３４内の水は、中和されているので、下水等に直接排出することができる。
前記中和工程では、前記スケール析出抑制剤を用いているので、炭酸カルシウムが析出するのを抑制することができる。
また、前記中和工程では、ｐＨ指示薬たるメチルレッドを用いているので、冷却水系１内の酸廃水が十分に中和されているかを容易に確認することができる。

前記すすぎ工程では、中和された循環水Ａを冷却水系１外に排出し、下部水槽３４内にすすぎ水を入れ、該すすぎ水を冷却水系１内で循環させる。該すすぎ水としては、水道水、井水などが挙げられる。
前記すすぎ工程では、更に、すすぎに用いたすすぎ水を排出し、下部水槽３４内に新たにすすぎ水を入れて、該すすぎ水を冷却水系１内で循環させても良い。
すすぎが十分に行われたか否かは、冷却水系１の水が無色透明となったか否かで判断することができる。
前記すすぎ工程では、ｐＨ指示薬たるメチルレッドを用いているので、すすぎ水の色が淡黄色〜白色の間の色から無色透明変わることにより、冷却水系１内のすすぎが十分になされているかを容易に確認することができる。

尚、本実施形態の洗浄剤キット、及び、洗浄方法は、上記構成により、上記利点を有するものであったが、本発明の洗浄キット、及び、洗浄方法は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。

例えば、本実施形態の洗浄方法では、酸、スケール析出抑制剤、及び、ｐＨ指示薬が混在した状態でこれらを含有するＸ剤を用いたが、酸、スケール析出抑制剤、及び、ｐＨ指示薬を別々に冷却水系に入れてもよい。

次に、実施例、参考例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。

（テストチューブの作製）
ビル空調用の冷却水として用いられる井水（循環水）が循環するための冷却水系の移送経路に、バイパス配管（鋼材で作製された配管）を設けた。
そして、このバイパス配管を設けた冷却水系を用いて、冷却水としての井水を１年間冷却させた。
その後、バイパス配管を冷却水系から取り外した。バイパス配管の内表面を目視で確認したところ、炭酸カルシウムがバイパス配管にスケールとして発生していることが確認された。
次に、炭酸カルシウムが発生したバイパス配管を切断することにより、複数のテストチューブ（内径：２２ｍｍ、長さ：５０ｍｍ）を作製した。これらの複数のテストチューブを目視で確認したところ、どのテストチューブにも同程度にスケールが形成されていたことが確認された。

（実施例１−１）
下記表１に示す配合割合の実施例１−１のＸ剤を作製した。
そして、容器に循環水５００ｍＬと、テストチューブ２つと、実施例１−１のＸ剤２５ｇとを入れ、この容器内を１２０分間撹拌した。
その後、この容器内の水の色が淡黄色から白色の間の色になるまで、この容器に炭酸ナトリウムを入れることにより、この容器内の水を中和させ、中和水を得た。

（実施例１−２〜１−５、及び、比較例１−１〜１−２）
下記表１に示す配合割合の実施例１−２〜１−５、及び、比較例１−１〜１−２のＸ剤を作製したこと以外は、実施例１−１と同様にして中和水を得た。
なお、比較例１−１〜１−２については、ｐＨメータを使用して中和水（ｐＨ：６．５）を得た。

＜沈殿時間の測定＞
実施例１−１〜１−５、及び、比較例１−１〜１−２の各中和水について、中和水５００ｍＬを５００ｍＬのメスシリンダーにいれ、懸濁物質のほとんどが該メスシリンダーの底部側に沈殿するまでの時間（沈殿時間）を測定した。なお、懸濁物質のほとんどが該メスシリンダーの底部側に沈殿したか否かは目視で判断した。
結果を下記表１に示す。

表１に示すように、本願発明の範囲内の実施例１−１〜１−５の洗浄キットを用いて得た中和水については、スケール析出抑制剤を含有しない比較例１−１〜１−２の洗浄キットを用いて得た中和水に比べて、中和による析出物が微細であり、沈殿時間が長かった。

（実施例２−１）
下記表２に示す配合割合の実施例２−１のＸ剤を作製した。
次に、ビル空調のために用いて炭酸カルシウムのスケールが発生した冷却水系（循環水の量：約５００Ｌ）の下部水槽に実施例２−１のＸ剤２５ｋｇを入れ、酸含有循環水を冷却水系内で２時間循環させた。
そして、この冷却水系内の水の色が淡黄色から白色の間の色になるまで、この冷却水系内の下部水槽に炭酸ナトリウムを入れることにより、この冷却水系内の水を中和させた。この中和処理は、冷却水系内の循環水を循環させたまま行った。
中和後、冷却水系内の循環水を停止し、停止した時から、懸濁物質のほとんどが該下部水槽の底部に沈殿するまでの時間（沈殿時間）を測定した。なお、懸濁物質のほとんどが該下部水槽の底部に沈殿したか否かは目視で判断した。

（実施例２−２〜２−３、及び、比較例２−１）
下記表２に示す配合割合の実施例２−２〜２−３、及び、比較例２−１のＸ剤を作製したこと以外は、実施例１−１と同様にして中和水を得、沈殿時間を測定した。
なお、比較例２−１については、ｐＨメータを使用して中和水（ｐＨ：６．５）を得た。

表２に示すように、本願発明の範囲内の実施例２−１〜２−３の洗浄キットを用いて得た中和水については、スケール析出抑制剤を含有しない比較例２−１の洗浄キットを用いて得た中和水に比べて、沈殿時間が長かった。
よって、実施例２−１〜２−３の洗浄キットを用いれば、懸濁物質が沈殿するまで３０分以上掛かっているので、中和水を冷却水系外に排出した際に、懸濁物質が冷却水系内に残り難いことがわかる。
また、比較例２−１の洗浄キットを用いて得た中和水を５００ｍＬ採取しビーカーに入れ、ビーカー内で中和水を２日間放置したところ、懸濁物質がビーカーの底部に沈殿し底部で結晶化（スケール化）していた。一方で、同様に、実施例２−１〜２−３の洗浄キットを用いて得た中和水を５００ｍＬ採取しビーカーに入れ、ビーカー内で中和水を２日間放置したところ、懸濁物質は、泥状のままであった。

以上より、本発明によれば、中和処理を簡便にすることができる。

１：冷却水系、２：熱交換器、３：冷却塔、４ａ：第１移送経路、４ｂ：第２移送経路、５：ポンプ、
３１：ケーシング、３１ａ：外気取入口、３１ｂ：外気排出口、３２：冷却部、３３：循環水供給部、３３ａ：水槽、３３ｂ：開口部、３４：下部水槽、３５：送風機、
Ａ：循環水、Ｂ：空気

Claims (10)

1. 循環水系で発生したスケールを除去するのに用いられ、
   炭酸カルシウムを溶解することができる酸と、炭酸カルシウムの析出を抑制することができるスケール析出抑制剤と、ｐＨ指示薬とを備える洗浄剤キット。
2. 前記酸が、スルファミン酸を含有する請求項１に記載の洗浄剤キット。
3. 前記スケール析出抑制剤が、カルシウムイオンに配位結合をすることができるキレート剤、及び、高分子分散剤の少なくとも何れか一方を含有する請求項１又は２に記載の洗浄剤キット。
4. 前記キレート剤が、エチレンジアミン四酢酸を含有する請求項３に記載の洗浄剤キット。
5. 前記高分子分散剤が、ポリアクリル酸系有機化合物を含有する請求項３又は４に記載の洗浄剤キット。
6. 前記ｐＨ指示薬が、メチルレッドを含有する請求項１〜５の何れか１項に記載の洗浄剤キット。
7. 前記循環水系が、冷却塔を有する冷却水系である請求項１〜６の何れか１項に記載の洗浄剤キット。
8. アルカリ剤を更に備え、前記酸と、前記アルカリ剤とを別々に備える請求項１〜７の何れか１項に記載の洗浄剤キット。
9. 前記アルカリ剤が、炭酸ナトリウムを含有する請求項８に記載の洗浄キット。
10. 炭酸カルシウムを溶解することができる酸を前記循環水系内の循環水に入れて酸含有循環水を得、該酸含有循環水を該循環水系内で循環させる洗浄工程と、
    該洗浄工程後に、前記酸含有循環水にアルカリ剤を入れてアルカリ剤含有循環水を得、該アルカリ剤含有循環水を前記循環水系内で循環させる中和工程と、
    該中和工程後に、前記アルカリ剤含有循環水を前記循環水系外に排出し、前記循環水系にすすぎ水を入れ、該すすぎ水を前記循環水系内で循環させるすすぎ工程と、を備えており、
    前記中和工程前又は前記中和工程中に、炭酸カルシウムの析出を抑制することができるスケール析出抑制剤を前記循環水系内の循環水に入れ、且つ、前記スケール析出抑制剤と共に又は前記スケール析出抑制剤とは別にｐＨ指示薬を前記循環水系内の循環水に入れる洗浄方法。

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