JP6311139B2 - 中和剤モジュール及びこれを用いた酸性液の中和処理器 - Google Patents

Description

本発明は、中和剤モジュール及びこれを用いた酸性液の中和処理器に関する。

潜熱回収型給湯装置等の潜熱回収型熱交換器には、窒素酸化物（ＮＯｘ）やイオウ酸化物（ＳＯｘ）を含む燃料ガスを燃焼することによって生じる酸性のドレン水を中和処理するための中和処理器が備えられる。

従来、この種の中和処理器としては、未処理のドレン水（酸性液）の導入口と、導入口から流入した未処理のドレン水を中和剤で中和する処理槽と、処理槽から流出する処理済みのドレン水（処理済み液）を外部に排出する排出口を有し、中和剤として粒状の炭酸カルシウムを粒状のまま処理槽内に収納したものが知られている（特許文献１、２参照）。また、この種の中和処理器においては、処理槽が複数の小室に分割されているもの、及び、器内の細菌の増殖を抑制してバイオフィルムやゲル状粘性物の生成を防止するため、器内のドレン水に殺菌性金属イオンを供給するイオン供給部を備える技術も知られている（特許文献２参照）。なお、粒状の炭酸カルシウムとしては、寒水石等と呼ばれる天然の白色石灰石の砕石が一般的に用いられている。

従来の中和処理器は、処理槽内に粒状の中和剤をそのままの状態で収納するだけの構成であるので、比較的低コストに実施できる。また、イオン供給部を備えたものは、器内での細菌の増殖を抑制できるので、細菌で汚染された処理済み液の排出を防止できると共に、器内でのバイオフィルムやゲル状粘性物の生成を防止できるので、中和処理器の目詰まりを防止できて、酸性液の逆流や、処理槽内における水位の異常上昇に起因する潜熱回収型熱交換器のエラー停止を防止できる。

特開２００５−０６９６３５号公報 特開２００９−２９１７２７号公報

しかしながら、従来の中和処理器は、処理槽内に粒状の中和剤をそのままの状態で収納しているので、処理槽にのみ所定量の中和剤を正確かつ効率良く投入することが困難で、組立効率が悪いという問題がある。特に、特許文献２に記載の中和処理器のように、中和反応に必要な酸性液の流路を長くするため、処理槽内を複数の小室に分割して酸性液の流路を複雑に入り組ませ、小室毎に所定量の中和剤を個別に投入するタイプの中和処理器では、このような不都合が顕著になる。

また、従来の中和処理器は、処理槽内に比較的粒径の大きな中和剤が収納されるので、中和処理器の小型化に限界がある。即ち、従来の中和処理器の設計においては、処理槽からの中和剤の流出を抑制できて処理済み液排出流路の目詰まりを防止できること、及び、必要な中和速度が得られる表面積を有すること、を考慮して使用する中和剤の粒径が選択されており、一般的には平均粒径が１０ｍｍ〜２５ｍｍの中和剤が用いられている。このように、従来の中和処理器においては、使用する中和剤の粒径、ひいては処理槽内に収納された中和剤のかさ密度が一義的に定まるので、その小型化を図ることが困難である。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、中和器に収納しやすい中和剤モジュールを提供すること、及び、小型にして組立効率が高く、しかも小型化した場合にも従来品と同等かそれ以上の中和効率が得られる酸性液の中和処理器を提供することにある。

本発明は、従来技術の課題を解決するため、酸性液の処理槽内に、酸性液を中和処理する個々の粒状中和剤をバインダを介して一体に結合し、所要形状の成形体とした中和剤モジュールを収納してなる酸性液の中和処理器において、前記処理槽及び処理済み液の排出口が形成された有底筒状の本体部と、酸性液の導入口が形成された蓋部と、前記処理槽内に収納された前記中和剤モジュールの上面と前記蓋部の下面との間に配置され、前記導入口から前記本体部内に流入した酸性液を前記中和剤モジュールの上面の面方向に均等に分配する拡散プレートとを備え、前記本体部の底板から上向きに、下端部が前記処理済み液の排出口と連通する第１管体を形成すると共に、前記拡散プレートの下面から下向きに、内径が前記第１管体の外径よりも大きな第２管体を形成し、前記第１管体の外面と前記第２管体の内面との間に、前記処理槽から流出した処理済み液を下から上に流して前記第１管体に導く処理済み液の流通経路を形成したことを特徴とする。

本構成によると、予め所定の形状及び大きさに成形された中和剤モジュールを処理槽内に収納するという方法で中和処理器を製造できるので、処理槽内に粒状中和剤をそのままの状態で投入する場合のように、中和処理器の組立時に作業員が処理槽内への粒状中和剤の投入量を加減したり、処理槽以外の部分に粒状中和剤が入り込まないように注意する必要がなく、中和処理器の組立効率を高めることができる。特に、中和剤モジュールは、任意の形状及び大きさに成形可能であるので、処理槽が複数の小室に分割され、各小室内に中和剤を収納するタイプの中和処理器の組立効率を格段に高めることができる。また、バインダを用いて複数の中和剤を一体に結合すると、個々の中和剤が中和処理の進行に伴って微細化した場合にも、個々の中和剤どうしの結合が保たれるので、外部への流出が防止され、中和剤の寿命を延長することができる。さらに、中和剤の流出を防止できることから、微細化した中和剤を最後まで中和反応に寄与させることができ、中和剤の無駄を防止できると共に、処理済み液排出流路の目詰まりを防止できる。加えて、本構成によると、本体部、蓋部及び拡散プレートを組み合わせることにより、中和剤モジュールを収納するための１つの処理槽が形成されるので、用意すべき中和剤モジュールの数及び処理槽内への中和剤モジュールの挿入作業数を最小にすることができ、中和処理器の低コスト化を図ることができる。また、本体部の底板から上向きに形成した第１管体と、拡散プレートの下面から下向きに形成した第２管体との間に、処理槽から流出した処理済み液を下から上に流して第１管体に導く処理済み液の流通経路を形成したので、仮に中和剤モジュールから分解の進んだ粒状中和剤が脱落した場合にも、脱落した粒状中和剤は本体部の底面に溜まり、第１管体と第２管体との間に形成される処理済み液の流通経路内に入り込むことがない。このため、処理済み液の流通経路に目詰まりが生じにくく、所要の中和性能を長期間にわたって発揮できる。

また本発明は、前記構成の中和剤モジュールにおいて、前記粒状中和剤は、予め定められた粒径の範囲毎に分級されたものであり、前記成形体は、異なる級に分類される２種類以上の前記粒状中和剤を含むことを特徴とする。

上記したように、潜熱回収型熱交換器に備えられる中和処理器においては、天然の白色石灰石の砕石が中和剤として一般的に用いられているが、この種の砕石は、予め定められた粒径の範囲毎に分級されたものが市販されているので、異なる級に分類される２種類以上の粒状中和剤を容易に混合できる。そして、異なる級に分類される２種類以上の砕石を混合すると、平均粒径が大きな級に属する砕石間に形成される隙間に、平均粒径が小さな級に属する砕石を入れ込むことができるので、平均粒径が大きな級に属する１種類の砕石を用いる場合に比べて、処理槽内に収納された砕石のかさ密度を高めることができる。よって、同一重量の砕石を処理槽内に収納する場合、径金粒径が大きな級に属する砕石のみを用いる場合に比べて、中和処理器を小型化できる。また、同一重量の砕石を比較した場合、平均粒径が小さな級に属する複数の砕石の総表面積は、平均粒径が大きな級に属する１又は複数の砕石の総表面積よりも大きいので、平均粒径が大きな級に属する１種類の砕石を単体で用いる場合に比べて、酸性液の中和処理速度を高めることができる。なお、酸性液の中和剤としては、炭酸カルシウム以外にも、消石灰、苛性ソーダ、ソーダ灰、生石灰、石灰石、苦土石灰、酸化マグネシウムなどがあり、これらの中和剤を用いる場合にも、天然の白色石灰石の砕石を用いる場合と同様に、予め定められた粒径の範囲毎に分級されたものが用いられる。また、材質が異なる２種類以上の中和剤を混合して用いることもできる。

また本発明は、前記構成の中和剤モジュールにおいて、前記粒状中和剤として、平均粒径が異なる級に分類される２種類以上の粒状中和剤を用い、前記平均粒径が最も大きな級に分類される粒状中和剤の平均粒径をＲｍａｘ、前記平均粒径が最も小さな級に分類される粒状中和剤の平均粒径をＲｍｉｎとしたとき、Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ≧５となるように前記２種類以上の粒状中和剤を組み合わせたことを特徴とする。

平均粒径が異なる級に分類される２種類以上の粒状中和剤を混合する場合、各粒状中和剤の平均粒径の差が大きいほど、平均粒径が大きな級に属する砕石間に形成される隙間に多くの平均粒径が小さな級に属する砕石を入れ込むことができるので、処理槽内に収納された砕石のかさ密度を高めることができ、中和処理器を小型化できる。実験によると、Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ≧５となるように大小２種類の粒状中和剤を組み合わせると、平均粒径が大きな級に分類される粒状中和剤のみを単体で処理槽内に収納した中和処理器に比べて、その容積を１５％以上小型化できる。

また本発明は、前記構成の中和剤モジュールにおいて、前記平均粒径が最も小さな級に分類される粒状中和剤の総重量が、前記粒状中和剤の全重量の３０％〜７０％となるように、前記２種類以上の粒状中和剤を混合したことを特徴とする。

実験によると、平均粒径が異なる２種類以上の中和剤を混合した中和剤モジュールは、平均粒径が最も小さな級に分類される粒状中和剤の総重量を３０％〜７０％の範囲としたときにかさ密度が最大になると共に、中和剤モジュールに含まれる粒状中和剤の総表面積が最大値に近い値になる。従って、中和剤モジュールに含まれる平均粒径が最も小さな級に分類される粒状中和剤の混合率をこの範囲に調整することにより、中和処理器の容積を最小化できると共に、酸性液の中和反応速度を高めることができる。

また本発明は、前記構成の中和剤モジュールにおいて、前記中和剤モジュールに、酸性液の導入側から処理済み液の排出側に貫通する複数の貫通孔を開設したことを特徴とする。

本構成によると、酸性液が貫通孔を通って中和剤モジュールに浸透するので、仮に酸性液中に塵埃等が混入している場合にも、中和剤モジュールの目詰まりを防止できる。また、酸性液と中和剤モジュールの接触面積を拡大できるので、酸性液を効率よく中和処理できる。

また本発明は、前記構成の中和剤モジュールにおいて、前記バインダ中に、抗菌・防カビ剤を分散したことを特徴とする。

本構成によると、バインダ中に抗菌・防カビ剤を分散するだけで、中和処理器内における菌やカビの発生を防止又は抑制できるので、抗菌・防カビ用のイオン発生器を備える場合に比べて、抗菌・防カビ機能を有する中和処理器を小型かつ低コストに実施できる。

また本発明は、前記構成の中和剤モジュールは、多孔質であることを特徴とする。

中和剤モジュールを多孔質化すると、非多孔質の中和剤モジュールを用いる場合に比べて、中和剤モジュール中の粒状中和剤と酸性液との接触を増加できるので、酸性液の中和処理をより効率的に行うことができる。

また本発明は、前記構成の中和剤モジュールにおいて、前記バインダ中に、繊維材料を添加したことを特徴とする。

前記バインダ中に繊維材料を添加すると、繊維材料の補強効果により、中和剤モジュール中に含まれる粒状中和剤の結合強度が高められる。また、バインダの適用量を低減できるので、中和処理の効率化が図れる。

また本発明は、前記構成の酸性液の中和処理器において、前記拡散プレートは、前記第２管体の形成部を中心として、その周縁部が下向きに湾曲されており、前記中和剤モジュールの上面と対向する部分には、酸性液流通孔が開設されていて、前記第２管体の形成部と前記蓋部に形成された酸性液の導入口とが対向に配置されていることを特徴とする。

本構成によると、拡散プレートの周縁部が下向きに湾曲しているので、導入口から導入された酸性液を拡散プレートの中心部分から周縁部に向けて展開できる。また、中和剤モジュールの上面と対向する部分に所要の配列で酸性液流通孔を開設することにより、中和剤モジュールの上面の各部に流入する酸性液の量を適宜調整できる。よって、中和剤モジュールの上面の偏った消耗を防止することが可能になり、長期間にわたって安定な中和性能を発揮できる。

また本発明は、前記構成の酸性液の中和処理器において、前記中和剤モジュールの外周面と前記処理槽の内壁面との間に、充填物を充填したことを特徴とする。

中和剤モジュールの外周面と処理槽の内壁面との間に流入した酸性液は、中和剤モジュールと接触しにくいので、中和剤による中和処理が不十分になって、未処理の酸性液が外部に漏出しやすい。これに対して、中和剤モジュールの外周面と処理槽の内壁面との間に充填物を充填すると、中和剤モジュールの外周面と処理槽の内壁面との間への酸性液の流入を防止又は抑制できるので、未処理の酸性液の漏出を防止又は抑制できる。

本発明の中和剤モジュールは、多数の粒状中和剤をバインダを介して一体に結合すると共に、その外観形状を所要の形状に成形するので、酸性液の中和処理器に設けられた処理槽内への中和剤の収納を容易化でき、中和処理器の組立効率を改善できる。

本発明の酸性液の中和器は、多数の粒状中和剤の結合体である中和剤モジュールを処理槽内に収納したので、小型にして組立効率が高く、しかも小型化した場合にも従来品と同等かそれ以上の中和効率を得ることができる。

実施の形態に係る中和剤モジュールの構成を模式的に示す拡大断面図である。 中和剤の粒径と酸性液の中和反応速度との関係を示すグラフ図である。 実施の形態に係る中和剤モジュールの効果を導くための実験データを示すグラフ図である。 実施の形態に係る中和剤モジュールの効果を示すグラフ図である。 実施の形態に係る中和処理器の断面図である。 実施の形態に係る中和処理器の分解斜視図である。 実施の形態に係る本体部の平面図である。 実施の形態に係る中和処理器の他の例を示す断面図である。 実施の形態に係るフロート式残量検出装置の構成と動作を模式的に示す要部断面図である。 実施の形態に係るオーバーフロー検知センサのオーバーフロー検知状態を示す要部断面図である。

〈中和剤モジュール〉
以下、本発明に係る中和剤モジュールの実施の形態を、図を用いて説明する。なお、以下に記載する実施の形態は、本発明を具体化する際の一例を示すものであって、本発明の範囲をその記載の範囲に限定するものではない。従って、本発明は、以下に記載する実施の形態に種々の変更を加えて実施することができる。

中和剤モジュール４０は、図１に模式的に示すように、粒径が大きな粒状中和剤４１と粒径が小さな粒状中和剤４２をバインダ４３で一体に結合したものであり、所要の形状に成形されている。なお、図１の例では、粒径が異なる２種類の粒状中和剤４１、４２の混合体をもって中和剤モジュール４０が構成されているが、３種類以上の粒状中和剤の混合体をもって中和剤モジュール４０を構成することも可能である。

酸性液の中和剤４１、４２としては、炭酸カルシウム、消石灰、苛性ソーダ、ソーダ灰、生石灰、石灰石、苦土石灰、酸化マグネシウム等を挙げることができる。これらの材質が異なる中和剤は、単体で用いることもできるし、混合して用いることもできる。酸性液の中和剤４１、４２として炭酸カルシウムを用いる場合には、寒水石等と呼ばれる白色石灰石の砕石を用いることができ、白色石灰石の砕石としては、予め定められた粒径毎に分級されて市販されているものを利用できる。従って、中和剤４１、４２として白色石灰石の砕石を用いる場合、大きさが異なる粒状中和剤４１、４２とは、異なる級に分類される白色石灰石の砕石を意味する。なお、予め定められた粒径とは、砕石を分級する際のメッシュの大きさを意味し、１つの級に含まれる砕石の中にも、大きさが異なる砕石が含まれる。このため、本明細書においては、各級に属する砕石の大きさを平均粒径で表記する。

即ち、白色石灰石の砕石は、従来、例えば１０分、５分、３分、２分、１分５厘、１分２厘、１分、８厘、６厘、５厘、３厘、２厘、１厘等の各呼び寸法に分級されたものが市販されており、これら各級の砕石の中から所要の大きさのものを選択して用いることができる。各級の砕石には、例えば呼び寸法が３分の級には７．０ｍｍ〜１０．０ｍｍの砕石が含まれ、呼び寸法が１分５厘の級には５．０ｍｍ〜７．０ｍｍの砕石が含まれるという具合に、大きさが異なる各種の砕石が含まれる。

いずれの級に属する白色石灰石の砕石をどの程度の割合で混合するかは、中和剤モジュール４０のかさ密度と総表面積を考慮して選択される。中和剤モジュール４０のかさ密度が大きいほど、中和処理器の小型化を図ることができるし、中和剤モジュール４０の総表面積が大きいほど、酸性液の中和処理速度を速くできて、酸性液の中和効率が高められるからである。図２に、白色石灰石の砕石の粒径と、ｐＨ２．５の酸性液が下水道法で定められた下水道に排水可能な最低基準であるｐＨ５．８の処理済み液になるまでに要する時間（酸性液中への砕石の浸漬時間）を示す。この図から明らかなように、粒径が２０〜２５ｍｍの砕石を用いた場合には、ｐＨ５．８に達するのに約５０分間かかるのに対して、粒径が１０〜１５ｍｍの砕石を用いた場合には約１０分間、粒径が１〜２ｍｍの砕石を用いた場合には約２分間でｐＨ５．８に達する。図２のデータから、粒径が小さな白色石灰石の砕石を用いるほど、酸性液の中和効率が高められることが判る。

平均粒径が大きな級に分類される粒状中和剤４１と平均粒径が小さな級に分類される粒状中和剤４２の２種類を用いて中和剤モジュール４０を構成する場合においては、平均粒径が大きな級に分類される粒状中和剤４１の平均粒径をＲｍａｘ、平均粒径が小さな級に分類される粒状中和剤４２の平均粒径をＲｍｉｎとしたとき、Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ≧５となるように２種類の粒状中和剤を組み合わせる。また、この場合においては、中和剤モジュール４０中に含まれる平均粒径が小さな級に分類される粒状中和剤４２の総重量が、中和剤モジュール４０中に含まれる粒状中和剤４１、４２の全重量の３０％〜７０％となるように、各粒状中和剤４１、４２の混合比を調整することが望ましい。その理由を以下に説明する。

現状において、潜熱回収型給湯装置等の潜熱回収型熱交換器に適用される中和処理器には、容積比で１５％以上の小型化が求められている。中和処理器を容積比で１５％以上小型化するためには、１つの級に属する１種類の砕石を中和剤として用いたときの中和剤モジュール４０のかさ密度に対する、平均粒径が異なる２つの級に属する２種類の砕石の混合体を中和剤として用いたときの中和剤モジュール４０のかさ密度との比を、１１５％以上とする必要がある。また、実用的な中和剤モジュール４０とするためには、総表面積についても十分に高いものとする必要がある。そこで出願人は、１つの級に属する１種類の砕石を中和剤として用いたときの中和剤モジュール４０のかさ密度及び総表面積と、平均粒径が異なる２つの級に属する２種類の砕石の混合体を中和剤として用いたときの中和剤モジュール４０のかさ密度及び総表面積とを実験やシミュレーションにより求めて図３（ａ）〜（ｈ）に示すデータを得た。

なお、中和剤モジュール４０のかさ密度は、以下に記載の方法で求めた。まず、１種類の砕石からなる中和剤モジュール４０については、１００ｍｌのビーカに砕石を摺り切りに入れて重量を測定する作業を３回繰り返し平均値を求めた。そして、水の密度を１ｇ／ｃｍ^３とし、１００ｍｌのビーカに摺り切りに入れた砕石の重量と１００ｍｌの水の重量の比から、中和剤モジュールのかさ密度を求めた。一方、平均粒径が異なる２種類の砕石からなる中和剤モジュール４０については、平均粒径が大きな砕石と平均粒径が小さな砕石との混合体であって、平均粒径が小さい砕石の混合率が２０重量％、４０重量％、５０重量％、６０重量％、８０重量％である混合体を作製し、それぞれについて上記の方法で中和剤モジュール４０のかさ密度を求めた。

また、総表面積については、以下に記載の方法で求めた。まず、重量が測定された１０個のガラスビーズ（株式会社コスモスビート社製のガラスビーズＮｏ．１５、φ１４．５〜１５．５ｍｍ）を流動パラフィンに浸漬し、取り出されたガラスビーズの重量を測定して、その平均値を出す。同じように、重量が測定された１０個の白色石灰石の砕石を流動パラフィンに浸漬し、取り出された砕石の重量を測定して、その平均値を出す。ガラスビーズの表面積と、ガラスビーズの表面に付いた流動パラフィンの重量を基準として、それぞれの砕石の表面に付いた流動パラフィンの重量から、砕石の表面積を算出する。試験は平均粒径が５ｍｍ、１０ｍｍ、２５ｍｍの砕石について行い、平均粒径が１ｍｍ、４ｍｍ、１５ｍｍの砕石については、上記試験結果に基づいて計算により求めた。

図３（ａ）は、１つの級に属する１種類の砕石を単独で用いたときの砕石の平均粒径と中和剤モジュール４０のかさ密度及び総表面積との関係を示すデータである。この図から明らかなように、砕石の平均粒径と中和剤モジュール４０のかさ密度及び総表面積との間には明確な相関があり、平均粒径が１５ｍｍの砕石を用いた場合に中和剤モジュール４０のかさ密度が最も小さくなり、その前後では中和剤モジュール４０のかさ密度が大きくなる。砕石の平均粒径と中和剤モジュール４０の総表面積との関係もこれとほぼ同様であり、平均粒径が１５ｍｍ〜２０ｍｍの砕石を用いた場合に中和剤モジュール４０の総表面積が最も小さくなり、その前後では中和剤モジュール４０の総表面積が大きくなる。

図３（ｂ）〜（ｈ）は、異なる級に分類される２種類の砕石を混合して用いたときのデータである。図３（ｂ）は、平均粒径が５ｍｍの砕石と平均粒径が１０ｍｍの砕石の混合体中に占める平均粒径が５ｍｍの砕石の割合（重量比）と、中和剤モジュール４０のかさ密度及び総表面積との関係を示している。図３（ｃ）は、平均粒径が４ｍｍの砕石と平均粒径が１０ｍｍの砕石の混合体中に占める平均粒径が４ｍｍの砕石の割合と、中和剤モジュール４０のかさ密度及び総表面積との関係を示している。図３（ｄ）は、平均粒径が１０ｍｍの砕石と平均粒径が２５ｍｍの砕石の混合体中に占める平均粒径が１０ｍｍの砕石の割合と、中和剤モジュール４０のかさ密度及び総表面積との関係を示している。図３（ｅ）は、平均粒径が１ｍｍの砕石と平均粒径が４ｍｍの砕石の混合体中に占める平均粒径が１ｍｍの砕石の割合と、中和剤モジュール４０のかさ密度及び総表面積との関係を示している。図３（ｆ）は、平均粒径が１ｍｍの砕石と平均粒径が５ｍｍの砕石の混合体中に占める平均粒径が１ｍｍの砕石の割合と、中和剤モジュール４０のかさ密度及び総表面積との関係を示している。図３（ｇ）は、平均粒径が５ｍｍの砕石と平均粒径が２５ｍｍの砕石の混合体中に占める平均粒径が５ｍｍの砕石の割合と、中和剤モジュール４０のかさ密度及び総表面積との関係を示している。図３（ｈ）は、平均粒径が１ｍｍの砕石と平均粒径が１０ｍｍの砕石の混合体中に占める平均粒径が１ｍｍの砕石の割合と、中和剤モジュール４０のかさ密度及び総表面積との関係を示している。図３（ｂ）〜（ｈ）のデータから明らかなように、異なる級に分類される２種類の砕石を混合した場合、中和剤モジュール４０のかさ密度は、平均粒径が大きな砕石と平均粒径が小さな砕石の混合比率を約５０重量％としたときに最も大きくなる。また、このときに中和剤モジュール４０の総表面積も最大値に近い値となる。

図３（ａ）のデータと図３（ｂ）〜（ｈ）のデータとから、１つの級に属する１種類の砕石を中和剤として用いたときの中和剤モジュール４０のかさ密度と、平均粒径が異なる２つの級に属する２種類の砕石を５０重量％ずつ混合してなる混合体を中和剤として用いたときの中和剤モジュール４０のかさ密度との比を求めることができる。そこで、この比を縦軸とし、Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎの値を横軸とするグラフに図３（ｂ）〜（ｈ）のデータをプロットすると、図４のデータが得られる。このデータから明らかなように、Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ≧５とすることにより、容積比で１５％以上のかさ密度の低下ひいては中和処理器の小型化を図ることができることが判る。

なお、上記の実施の形態では、平均粒径が大きな級に分類される粒状中和剤と平均粒径が小さな級に分類される粒状中和剤を重量比で５０％ずつ混合したが、図３のデータから明らかなように、中和剤モジュール４０中に含まれる粒状中和剤の全重量に対する平均粒径が小さな級に分類される粒状中和剤の混合比が３０％〜７０％の範囲にあれば、ほぼ同様の効果が得られる。また、上記の実施の形態では、平均粒径が大きな級に分類される粒状中和剤と平均粒径が小さな級に分類される粒状中和剤の２種類を混合した場合を例にとって説明したが、平均粒径が異なる３種類以上の粒状中和剤を混合した場合にも、ほぼ同様の結果が得られる。

酸性液の中和剤４１、４２として、消石灰、苛性ソーダ、ソーダ灰、生石灰、石灰石、苦土石灰、酸化マグネシウム等を用いる場合にも、予め定められた粒径毎に分級されたものが用いられる。

バインダ４３としては、粒状中和剤４１、４２を連結可能で、酸性液中で使用可能な耐水性及び耐酸性を有し、かつ、酸性液と粒状中和剤４１、４２との接触を阻害しないようにするため、親水性を有するものが用いられる、この種のバインダとしては、石膏、セメント、弱アルカリセメント、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）等の無機系接着剤、でんぷんのり、ふのり、膠等の天然系有機接着剤、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブリラール樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、セルロース樹脂、変性シリコーン樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。

バインダ４３には、本体部２内における菌やカビの繁殖を防止するため、抗菌・防カビ剤を添加することが望ましい。抗菌・防カビ剤には、無機系、有機系、天然有機系の３種がある。無機系の抗菌・防カビ剤としては、金属及び金属化合物、酸化物の光触媒がある。合成有機系の抗菌・防カビ剤としては、含窒素複素環系、アルデヒド系、フェノール系、ビグアナイド系、ニトリル系、ハロゲン系、アニリド系、ジスルフィド系、チオカーバメート系、有機ケイ素四級アンモニウム塩系、四級アンモニウム塩系、アミノ酸系、有機金属系、アルコール系、カルボン酸系、エステル系がある。天然有機系の抗菌・防カビ剤としては、ヒノキチオール系、キトサン系、カラシ抽出物系、ユーカリ系がある。中和処理器には、これらの中から選択される１種又は複数種の抗菌・防カビ剤を用いることができる。バインダ４３中に抗菌・防カビ剤を添加することにより、中和処理器内における菌やカビの繁殖を防止又は抑制できるので、菌やカビに汚染された処理済み液Ｂの排出を防止できると共に、中和処理器内におけるバイオフィルムやゲル状粘性物の生成を防止できて、中和剤モジュール４０の目詰まりを防止できる。

なお、無機系の抗菌・防カビ剤は、菌に対する即効性には優れるものの、カビに対しては効果が低く、抗菌効果の持続期間も３年程度と短い。また、無機系の抗菌・防カビ剤は、中和処理器の排水ラインを変色させる虞がある。これに対して、有機系の抗菌・防カビ剤は、菌及びカビの双方に高い効果を発揮し、効果の持続期間も長く、排水ラインを変色させることもない。よって、菌及びカビの双方に有効であること、長寿命であること、環境保護効果が高いことが要求される中和処理器については、有機系抗菌・防カビ剤を用いることが特に望ましい。また、徐放性の有機系抗菌・防カビ剤をバインダ４３中に添加することにより、有効成分の減少をコントロールできるので、中和処理器について、１０年〜３０年の長寿命を実現できる。

また、バインダ４３には、繊維材料を添加することもできる。バインダ４３中に繊維材料を添加すると、繊維材料の補強効果により、中和剤モジュール４０中に含まれる粒状中和剤の結合強度が高められる。また、バインダの適用量を低減できるので、中和処理の効率化が図れる。

中和剤モジュール４０は、多孔質に形成することができる。中和剤モジュール４０を多孔質化すると、酸性液と粒状中和剤４１、４２の接触面積を増加できるので、酸性液の中和効率をより高めることができる。中和剤モジュール４０の多孔質化は、粒状中和剤４１、４２として多孔質の粒状中和剤を用いる方法と、バインダ４３を多孔質化する方法とがある。バインダ４３を多孔質化する方法には、液状のバインダ材料中に塩や石膏、発泡剤を添加して発泡させる方法、液状のバインダ材料の使用量を制限して、隣接して配置される粒状中和剤４１、４２の間に隙間を形成する方法、及び、微粒子状のバインダ樹脂を用いて、隣接して配置される粒状中和剤４１、４２を局部的に接合する方法等がある。なお、多孔質のバインダ４３中に繊維材料を添加することも勿論可能である。

〈酸性液の中和器〉
次に、本発明に係る酸性液の中和処理器の実施の形態を、図を用いて説明する。酸性液の中和処理器についても、以下に記載する実施の形態は、本発明を具体化する際の一例を示すものであって、本発明の範囲をその記載の範囲に限定するものではない。従って、本発明は、以下に記載する実施の形態に種々の変更を加えて実施することができる。

図５及び図６に示すように、実施の形態に係る酸性液の中和処理器１は、有底の筒状に形成された本体部２と、本体部２の上部開口端に被着される蓋部３と、本体部２内に収納される主中和剤モジュール４と、主中和剤モジュール４の寿命を検知するフロート式残量センサ５と、フロート式残量センサ５による主中和剤モジュール４の寿命検知タイミングを調整する寿命検知用中和剤モジュール６と、蓋部３と主中和剤モジュール４との間に配置され、蓋部３側から本体部２内に流入した酸性液（未処理液）Ａを主中和剤モジュール４の上面の面方向に均等に分配する拡散プレート７と、本体部２内における酸性液Ａのオーバーフローを検知するオーバーフロー検知センサ８とから主に構成される。

本体部２は、所要の容積を有する直方状に形成されており、底板の中央部には、処理済み液Ｂの排出口２１ａを有する排出管２１が下向きに突設されると共に、排出口２１ａに連通する中央開口２２ａを有する第１管体２２が上向きに突設されている。また、本体部２の内面における底板の周縁部分には、主中和剤モジュール４を載置するための段部２３が形成されている。さらに、本体部２の内面の一隅部には、図５、図６及び図７に示すように、フロート式残量センサ５のフロート部５１及び寿命検知用中和剤モジュール６を上下方向に案内する３本のガイド部材２４が形成されており、これら３本のガイド部材２４で囲まれた円形の部分が、フロート部５１及び寿命検知用中和剤モジュール６の収納空間２５になっている。

蓋部３は、図５及び図６に示すように、本体部２の上部開口端を遮閉可能な大きさを有する矩形の板状に形成されており、その中央部には、酸性液Ａの導入口３１ａを有する導入管３１が上向きに突設されている。また、本体部２に形成されたガイド部材２４と対向する蓋部３の一部には、フロート式残量センサ５を構成する２本の電極棒５２を着脱可能に取り付ける第１電極取付部３２が形成されると共に、酸性液の導入管３１を介してその反対側には、オーバーフロー検知センサ８を構成する２本の電極棒８１を着脱可能に取り付ける第２電極取付部３３が形成されている。フロート式残量センサ５を構成する２本の電極棒５２は、所要の間隔を隔てて第１電極取付部３２に取り付けられ、オーバーフロー検知センサ８を構成する２本の電極棒８１は、所要の間隔を隔てて第２電極取付部３３に取り付けられる。

主中和剤モジュール４及び寿命検知用中和剤モジュール６としては、〈中和剤モジュール〉の欄で説明した中和剤モジュール４０をそれぞれ所要の形状に成形したものが用いられる。

即ち、主中和剤モジュール４は、図５及び図６に示すように、処理槽２６内に密に収納可能な形状及び大きさに成形されており、フロート部５１及び寿命検知用中和剤モジュール６の収納空間２５に相当する部分には切欠部４４が設けられ、第２管体７１に相当する部分には上下に貫通するセンタ孔４５が開設されている。また、切欠部４４及びセンタ孔４５を除く他の部分には、複数の上下に貫通するセンタ孔４５よりも小径の貫通孔４６が等分に開設されている。主中和剤モジュール４に貫通孔４６を開設すると、主中和剤モジュール４の上方に配置された酸性液の導入口３１ａから処理槽２６内に流入した酸性液は、貫通孔４６を通って主中和剤モジュール４に浸透し、中和される。また、仮に導入口３１ａから処理槽２６内に流入した酸性液中に塵埃等の異物が混入している場合には、その異物を貫通孔４６を通して処理槽２６外に排出できるので、主中和剤モジュール４の目詰まりを防止でき、長期間にわたって高い中和効率を維持できる。さらに、酸性液Ａと主中和剤モジュール４の接触面積を拡大できるので、酸性液Ａを効率よく中和処理できる。

なお、主中和剤モジュール４を構成する中和剤の重量は、実施の形態に係る中和処理器１が適用される潜熱回収型熱交換器が寿命年数に達したとき、処理槽２６内に少なくともドレン水を中和処理するに必要な最小限度の中和剤を残すことができる重量に調整される。必要な中和剤の重量は、実験やシミュレーションによって求める。

一方、寿命検知用中和剤モジュール６は、本体部２に形成されたフロート部５１及び寿命検知用中和剤モジュール６の収納空間２５内に収納可能な形状に形成される。寿命検知用中和剤モジュール６を構成する中和剤の重量は、実施の形態に係る中和処理器１が適用される潜熱回収型熱交換器の寿命を、フロート式残量センサ５が正確に検出可能な重量に調整される。必要な中和剤の重量は、実験やシミュレーションによって求める。なお、寿命検知用中和剤モジュール６については、長さ方向に直交する面の断面積が小さく、貫通孔４６を開設しても、導入口３１ａから流入した酸性液Ａの受け入れ量の増加にほとんど貢献できないので、貫通孔４６の開設を省略することもできる。

主中和剤モジュール４の外周と処理槽２６の内壁面との間には、図８に示すように、充填物９０を充填することもできる。その他の部分については、実施の形態に係る中和処理器１と同じであるので、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。

主中和剤モジュール４は、処理槽２６内に収納したときに、その外周面が処理槽２６の内壁面に密着するように成形されることが理想的である。その理由は、主中和剤モジュール４の外周面と処理槽２６の内壁面との間に隙間が生じていると、当該隙間内を酸性液Ａが流通して、未処理の酸性液Ａが外部に漏出しやすくなるからである。しかしながら、主中和剤モジュール４は、白色石灰石の砕石４１、４２をバインダ４３で結合したものからなるので、主中和剤モジュール４の外周面を高精密に成形することは実際上困難であり、主中和剤モジュール４の外周面と処理槽２６の内壁面との間には、隙間が生じやすい。そこで、主中和剤モジュール４の外周と処理槽２６の内壁面との間に充填物９０を充填すると、前記隙間内への酸性液Ａの侵入を防止又は抑制できるので、未処理の酸性液の漏出を防止又は抑制できる。なお、充填物９０は、必ずしも不透水性材料からなるものだけでなく、透水性材料からなるものを用いることもできる。前記隙間内への酸性液Ａの侵入を抑制できれば、実用上十分な効果が得られるからである。

以下、フロート式残量センサ５、オーバーフロー検知センサ８及び拡散プレート７の構成及び効果について説明する。

フロート式残量センサ５は、前出のフロート部５１及び２本の電極棒５２と、これら２本の電極棒５２の導通状態を検出する検出器５３とから構成される。フロート部５１は、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、酸性液Ａ及び処理済み液Ｂよりも比重が小さい気体、例えば空気が封入されたフロート本体５１ａと、フロート本体５１ａの上部に形成された液溜めカップ５１ｂとから構成されており、液溜めカップ５１ｂを上向きにして収納空間２５内に設定される。初期状態においては、図９（ａ）に示すように、フロート部５１の上方に長大な寿命検知用中和剤モジュール６が配置されており、フロート部５１の浮力よりも寿命検知用中和剤モジュール６の重量の方が勝っているので、フロート部５１は本体部２の底部に位置している。これに対して、酸性液Ａの中和処理が進行し、中和剤の消費に伴って寿命検知用中和剤モジュール６の重量が減少すると、寿命検知用中和剤モジュール６の重量よりもフロート部５１の浮力が勝った段階で、フロート部５１が浮上し、図９（ｂ）に示すように、液溜めカップ５１ｂ内に２本の電極棒５２が入る。液溜めカップ５１ｂ内には酸性液Ａが溜められているので、これによって２本の電極棒５２が電気的に導通する。主中和剤モジュール４と寿命検知用中和剤モジュール６は、共に本体部２内に収納されているので、主中和剤モジュール４も寿命検知用中和剤モジュール６と同一の比率で消費される。よって、電極棒５２の導通状態を検出器５３で検出することにより、主中和剤モジュール４の寿命を検知することができる。

一方、オーバーフロー検知センサ８は、前出の２本の電極棒８１と、これら２本の電極棒８１の導通状態を検出する検出器８２とから構成される。実施の形態に係る中和処理器１は、潜熱回収型給湯装置等の潜熱回収型熱交換器に適用されるものであり、潜熱回収型熱交換器の排ガスから分離された酸性のドレン水（酸性液）を中和処理して、下水道法に定められたｐＨ値（５．８〜８．６）の処理済み液にして排出するものである。潜熱回収型熱交換器を稼働したときのドレン水の発生量は既知であり、本体部２の容積は、最大流量のドレン水が発生した場合にもオーバーフローしないように設計される。しかし、例えば主中和剤モジュール４の目詰まり等の予期しない事態の発生により、本体部２内でドレン水がオーバーフローする場合も考えられる。ドレン水がオーバーフローした場合、潜熱回収型熱交換器は、エラー停止するように設計されており、エラー停止を解除するためには、メーカにサービスマンの派遣を依頼する等の手続が必要となる。オーバーフロー検知センサ８は、この潜熱回収型熱交換器のエラー停止を防止するためのものであり、ドレン水がオーバーフローすると、図１０に示すように、２本の電極棒８１がドレン水中に浸漬されて導通するので、これら２本の電極棒８１の導通状態を検出器８２で検出することにより、ドレン水のオーバーフローを検知することができる。

拡散プレート７は、図５及び図６に示すように、第２管体７１の形成部を中心として、周縁部が下向きに湾曲している。拡散プレート７の周縁部は、拡散プレート７を本体部２内の所定位置に収納したとき、本体部２に形成されたフロート部５１及び寿命検知用中和剤モジュール６の収納空間２５と対向する部分を除いて、本体部２の内壁に密着するように形成される。そして、拡散プレート７を本体部２内に収納したときに主中和剤モジュール４の上面と対向する部分には、複数の酸性液流通孔７２が開設されている。これら複数の酸性液流通孔７２は、主中和剤モジュール４の上面に酸性液を均等に分配できるように開設される。また、主中和剤モジュール４の上面に酸性液を均等に分配できるようにするため、拡散プレート７の上面に溝を形成することもできる。一方、第２管体７１は、その下端部を本体部２の底板に突き当てたときに、拡散プレート７を蓋部３と主中和剤モジュール４の間の所定の高さ位置に保持可能な長さに形成される。また、第２管体７１は、その内径が、本体部２に形成された第１管体２２の外径よりも大きく形成されており、図５に示すように、第１管体２２の外周に配置される。さらに、第２管体７１の下端部には、図６に明瞭に図示されているように、処理済み液Ｂの流通口となる切欠部７３が第２管体７１の周方向に等分に形成される。切欠部７３の長さは、図５に示すように、本体部２に形成された段部２３の高さと同等とする。

従って、第１管体２２と第２管体７１を同心に配置したとき、本体部２の内壁と、段部２３の上面と、第２管体７１の外周面とをもって、主中和剤モジュール４の収納部である処理槽２６が形成される。また、処理槽２６の下方の段部２３の周面と、本体部２の底板と、第２管体７１の外周面とをもって、処理済み液Ｂの貯留部２７が形成される。さらに、第１管体２２の外周面と第２管体７１の内周面との間には、処理済み液Ｂが下から上に流れる処理済み液の流通路２８が形成される。処理済み液の貯留部２７と流通路２８は、切欠部７３を介して連通される。

本体部２、蓋部３及び拡散プレート７は、適度の硬度と成形性を有する任意の材料を用いて製造可能であるが、比較的安価にして任意の形状を容易に成形可能であることから、プラスチック材料を用いて製造することが特に好ましい。また、本体部２及び蓋部３は、ボルトを用いて開閉可能に結合することもできるし、超音波融着、接着、溶接等の手段を用いて開閉不能に結合することもできる。

実施の形態に係る中和処理器１は、上記のように構成されているので、蓋部３に開設された導入口３１ａを通って本体部２内に流入した酸性液Ａは、拡散プレート７の上面に沿ってその周縁方向に拡散され、拡散プレート７に開設された酸性液流通孔７２を通って処理槽２６内に入り、主中和剤モジュール４の上面に至る。主中和剤モジュール４の上面に至った酸性液Ａは、主中和剤モジュール４に開設された貫通孔４６内に入り、主中和剤モジュール４内に浸透する。そして、貫通孔４６内に受け入れられた酸性液Ａが主中和剤モジュール４内を上から下に流れる過程で、主中和剤モジュール４を構成する中和剤によって中和され、中性の処理済み液Ｂとなる。処理済み液Ｂは酸性液Ａよりも比重が大きいので、主中和剤モジュール４の下方に移動して、貯留部２７に溜められる。貯留部２７内に溜められた処理済み液Ｂは、第２管体７１の下端部に形成された切欠部７３を通って、流通路２８を下から上に流れ、第１管体２２の上端に至る。そして、第１管体２２の上端に至った処理済み液Ｂは、第１管体２２の中央開口２２ａ内を上から下に流れ、排出口２１ａから外部に排出される。このように、実施の形態に係る中和処理器１は、処理済み液Ｂの流通経路が、いわゆるベルトラップ構造になっているので、処理済み液Ｂの流通経路に目詰まりが生じにくく、所要の中和性能を長期間にわたって発揮できる。

本発明は、潜熱回収型給湯装置等の潜熱回収型熱交換器に適用され、潜熱回収型熱交換器に生じるドレン水を中和処理して外部に排出する中和処理器に利用できる。

１…中和処理器、２…本体部、３…蓋部、４…主中和剤モジュール、５…フロート式残量センサ、６…寿命検知用中和剤モジュール、７…拡散プレート、８…オーバーフロー検知センサ、２１…排出管、２１ａ…処理済み液の排出口、２２…第１管体、２２ａ…中央開口、２３…段部、２４…ガイド部材、２５…収納空間、２６…処理槽、２７…処理済み液の貯留部、２８…処理済み液の流通路、３１…導入管、３１ａ…酸性液の導入口、３２…第１電極取付部、３３…第２電極取付部、４０…中和剤モジュール、４１、４２…粒状中和剤、４３…バインダ、４４…切欠部、４５…センタ孔、４６…貫通孔、５１…フロート部、５１ａ…フロート本体、５１ｂ…液溜めカップ、５２…電極棒、５３…検出器、７１…第２管体、７２…酸性液流通孔、７３…切欠部、８１…電極棒、８２…検出器、９０…不透水性の充填物、Ａ…酸性液、Ｂ…処理済み液

Claims (10)

1. 酸性液の処理槽内に、酸性液を中和処理する個々の粒状中和剤をバインダを介して一体に結合し、所要形状の成形体とした中和剤モジュールを収納してなる酸性液の中和処理器において、
   前記処理槽及び処理済み液の排出口が形成された有底筒状の本体部と、酸性液の導入口が形成された蓋部と、前記処理槽内に収納された前記中和剤モジュールの上面と前記蓋部の下面との間に配置され、前記導入口から前記本体部内に流入した酸性液を前記中和剤モジュールの上面の面方向に均等に分配する拡散プレートとを備え、前記本体部の底板から上向きに、下端部が前記処理済み液の排出口と連通する第１管体を形成すると共に、前記拡散プレートの下面から下向きに、内径が前記第１管体の外径よりも大きな第２管体を形成し、前記第１管体の外面と前記第２管体の内面との間に、前記処理槽から流出した処理済み液を下から上に流して前記第１管体に導く処理済み液の流通経路を形成したことを特徴とする酸性液の中和処理器。
2. 前記粒状中和剤は、予め定められた粒径の範囲毎に分級されたものであり、前記成形体は、異なる級に分類される２種類以上の前記粒状中和剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の酸性液の中和処理器。
3. 前記粒状中和剤として、平均粒径が異なる級に分類される２種類以上の粒状中和剤を用い、前記平均粒径が最も大きな級に分類される粒状中和剤の平均粒径をＲｍａｘ、前記平均粒径が最も小さな級に分類される粒状中和剤の平均粒径をＲｍｉｎとしたとき、Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ≧５となるように前記２種類以上の粒状中和剤を組み合わせたことを特徴とする請求項２に記載の酸性液の中和処理器。
4. 前記平均粒径が最も小さな級に分類される粒状中和剤の総重量が、前記粒状中和剤の全重量の３０％〜７０％となるように、前記２種類以上の粒状中和剤を混合したことを特徴とする請求項３に記載の酸性液の中和処理器。
5. 前記中和剤モジュールに、酸性液の導入側から処理済み液の排出側に貫通する複数の貫通孔を開設したことを特徴とする請求項１に記載の酸性液の中和処理器。
6. 前記バインダ中に、抗菌・防カビ剤を分散したことを特徴とする請求項１に記載の酸性液の中和処理器。
7. 前記中和剤モジュールは、多孔質であることを特徴とする請求項１に記載の酸性液の中和処理器。
8. 前記バインダ中に、繊維材料を添加したことを特徴とする請求項１に記載の酸性液の中和処理器。
9. 前記拡散プレートは、前記第２管体の形成部を中心として、その周縁部が下向きに湾曲されており、前記中和剤モジュールの上面と対向する部分には、酸性液流通孔が開設されていて、前記第２管体の形成部と前記蓋部に形成された酸性液の導入口とが対向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の酸性液の中和処理器。
10. 前記中和剤モジュールの外周面と前記処理槽の内壁面との間に、充填物を充填したことを特徴とする請求項１に記載の酸性液の中和処理器。