JP7195718B1 - シリカスケール問題を解決する水処理剤の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 上下の表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラックが入った水溶性アモルファスの塊状のシリカスケール問題を解決する水処理剤の製造方法を提供する。【解決手段】以下のａ．～ｇ．の工程からなる水処理剤の製造方法。ａ．金型を上部を残して流水中に配置することにより、金型を継続して流水冷却する。ｂ．酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を主成分とし、必要に応じて酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）又は酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）の一種又は複数種を混合し、これを１２００℃～１３００℃に加熱して溶融し、金型内に収容する。材料の注入にあたっては、金型におけるキャビティの上辺より少し下がった位置まで入れるようにする。ｃ．次に、金型に収容してから１０秒～２０秒経った後に、収容した材料の上方より均一になるように冷却水をシャワーのように浴びせ、材料の温度を８００℃近辺まで冷却し、固化させる。ｄ．次に、金型を逆転して、固化した材料を網の上に落とす。ｅ．その後、これに再度上方及び下方より冷却水を３０秒～４０秒間浴びせ、５００℃近辺まで冷却する。ｆ．次いで、これを別の網上に移し、再度上方及び下方より冷却水を３０秒～４０秒間浴びせ、１００℃近辺まで冷却する。ｇ．その後、自然乾燥・自然冷却する。これにより、上下の表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラックが入った水溶性アモルファスの塊状の水処理剤が完成する。【選択図】 なし
Description
本発明は、シリカスケール問題を解決する水処理剤の製造方法に関し、更に詳細には、上下の表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラックが入った水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤の製造方法に係わる。
空調設備や冷凍装置、熱交換器等に冷却水等を供給する水路系統においては、その使用に伴ってスケールが発生する。そして、これらが水路系統の内面に付着することによって、局部腐食や水路系統の詰まり、熱交換率の低下、圧力損失の増大等、様々な不具合が惹き起こされることになる。
そこで、上記水路系統における不具合を防止するために、水路系統内の水を定期的に交換すると同時に水路系統内を洗浄し、さらに、水路系統内の水に薬剤を投入することが行われている。そしてまた、斯かる薬剤としては、そのほとんどが有機化合物よりなるものである。
そこで、この水路系統を構成する配管内や熱交換器内のプレートの表面等への熱伝導阻害物質（スケール）、特にシリカスケールの付着を、装置の運転を停止することなく防止することが喫緊の課題となっている。
また、スケール成分のうちシリカとカルシウムでは、熱伝導率の低下の面において、同じ厚みとしてシリカはカルシウムの２倍であり、従来は水路系統において、それを構成する配管等の内面へのスケールの付着の防止及び配管内に堆積したシリカスケールを効率よく除去することが喫緊の課題であった。
従来における斯かるスケール対策としては、防止と除去の２つの方法があり、１つはスケール生成の防止で、もう１つは配管内や熱交換器内のプレート等に生成されたスケールの除去である。
具体的手段として、スケール防止対策としては、カルシウムスケール等の場合には、スケールの元となる微細粒子に、ホスホン酸系やポリアクリル酸系又はポリマレイン酸系の高分子凝集剤等を使用して、これを水路系内に注入して、スケールの元となる、微小粒子を粗大フロック化させて排水と伴に冷却水系外に排出することが一般的である。また、一般的には、膜やストレーナー及び砂やアンスラサイト等を利用した濾過器が使用されることが多い。しかし、シリカスケールに対してはこれらの高分子凝集剤では充分な効果がないのが実情である。
一方、配管内や熱交換器内のプレート等に生成されたスケールの除去の方法としては、システムの稼働を停止して熱交換器のプレート部分の循環水系に薬品（希塩酸、希硫酸等）を投入し、循環洗浄してカルシウムスケール等のスケールを除去する方法（無開放洗浄）が行われ、その廃液を薬品処理して廃棄している。
しかし、シリカスケールの除去に対しては、無開放洗浄での薬品洗浄では充分な効果が得られず、稼働率の大幅な低下が大きな問題となっている。
そのため、シリカスケールを除去するためには、一般的にはこの無開放洗浄を行わず、システムの稼働を停止して数Ｋｇから数十Ｋｇという重量の大きなプレートを分解して取り出し、これを一枚一枚危険性の高い薬品（２フッ化アンモニウム等）を使用して洗浄しなければならず、そのため熱交換器のプレートが腐食してしまう。
そのため、所謂プレートローテーションシステムといわれる、別途用意しておいた新品又はブラシ洗浄など物理的洗浄等によって前もって洗浄された別のプレートと交換する方法がとられている。
シリカスケールを除去する手段としては、カルシウムスケール除去と異なり、多大な手間とその経済的な負担は計り知れないものがあった。
尚、熱交換器としてプレート式を中心に説明したが、一般的に多く使用されているシェルアンドチューブ式熱交換器においても同様の問題を抱えている。
上記の如く、従来にあっては、水路系統内でのスケールの発生と付着を防ぐことにより、水路系統における不具合を防止すべく、水路系統内の水を定期的に交換すると同時に水路系統内を洗浄し、さらに、水路系統内の水に薬剤を投入することが行われているが、水路系統の状態を常に良好に保つためには、この煩雑な水路系統のメンテナンスを頻繁に行わなければならず、さらに、上記作業の際に水路系統内の水に投入される有機化合物よりなる薬剤は危険性が高く、作業者や周辺環境に対して悪影響を及ぼす心配があると共に、その濃度を間違えると水路系統を損傷してしまう心配もあった。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、水路系統における不具合を防止するために行われるメンテナンスが容易であり、しかも、その作業を安全に行うことができると共に、環境に悪影響を及ぼさず、且つまた水路系統を損傷する心配がなく、加えて、水路系統内の水の中において、短期間で溶解することなく、約３か月～４か月程度のある程度の期間消失しないようになした、水処理剤の製造方法を提供しようとするものである。
本発明の製造方法によって製造される水処理剤は、喫緊の課題であったシリカスケールを溶解することを可能とすることにより、従来の凝集剤系の水処理剤ではなし得なかったシリカスケールを装置の稼働を停止することなく自動的に溶解除去することを可能にした、今までに無い水処理剤の製造方法を提供しようとするものである。
本水処理剤は、従来の水処理剤で不可能であったシリカスケールの抑制、除去を可能にした水処理剤であるが、シリカスケール以外の例えばカルシウムスケール等に対しても充分な抑制効果を有している。
而して、本発明の要旨とするところは、以下ａ．～ｇ．の工程からなることを特徴とするシリカスケールの抑制、除去を可能にした水処理剤の製造方法にある。
ａ．金型を上部を残して流水中に配置することにより、金型を継続して流水冷却する。
ｂ．酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を主成分とし、必要に応じて酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）又は酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）の一種又は複数種を混合し、これを１２００℃～１３００℃に加熱して溶融し、金型内に収容する。材料の注入にあたっては、金型におけるキャビティの上辺より少し下がった位置まで入れるようにする。
ｃ．次に、金型に収容してから１０秒～２０秒経った後に、収容した材料の上方より均一になるように冷却水をシャワーのように浴びせ、材料の温度を８００℃近辺まで冷却し、固化させる。
ｄ．次に、金型を逆転して、固化した材料を網の上に落とす。
ｅ．その後、これに再度上方及び下方より冷却水を３０秒～４０秒間浴びせ、５００℃近辺まで冷却する。
ｆ．次いで、これを別の網上に移し、再度上方及び下方より冷却水を３０秒～４０秒間浴びせ、１００℃近辺まで冷却する。
ｇ．その後、自然乾燥・自然冷却する。これにより、上下の表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラックが入った水溶性アモルファスの塊状のシリカスケールの抑制、除去を可能にした水処理剤が完成する。
ａ．金型を上部を残して流水中に配置することにより、金型を継続して流水冷却する。
ｂ．酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を主成分とし、必要に応じて酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）又は酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）の一種又は複数種を混合し、これを１２００℃～１３００℃に加熱して溶融し、金型内に収容する。材料の注入にあたっては、金型におけるキャビティの上辺より少し下がった位置まで入れるようにする。
ｃ．次に、金型に収容してから１０秒～２０秒経った後に、収容した材料の上方より均一になるように冷却水をシャワーのように浴びせ、材料の温度を８００℃近辺まで冷却し、固化させる。
ｄ．次に、金型を逆転して、固化した材料を網の上に落とす。
ｅ．その後、これに再度上方及び下方より冷却水を３０秒～４０秒間浴びせ、５００℃近辺まで冷却する。
ｆ．次いで、これを別の網上に移し、再度上方及び下方より冷却水を３０秒～４０秒間浴びせ、１００℃近辺まで冷却する。
ｇ．その後、自然乾燥・自然冷却する。これにより、上下の表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラックが入った水溶性アモルファスの塊状のシリカスケールの抑制、除去を可能にした水処理剤が完成する。
本発明の製造方法によれば、上下の表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラックが入った水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤を製造することができるものである。
そして、本発明によって製造する水処理剤は、水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤であり、組成中に酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を主成分とし、これに必要に応じ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）等を含んでなるものである。そして、この水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤を水中に投入すると、これが徐々に溶解すると共に、ナトリウムイオン、ケイ素イオン、アルミニウムイオン、ホウ素イオン等が徐々に溶出する。そして、このうちのナトリウムイオンの働きによって、水路系統内でのスケールの発生が事前に防止されると同時に、既に水路系統内に付着しているスケールが軟化・剥離されるものである。
次に、水路系統内の水に溶解した水処理剤による水路系統内でのナトリウムイオンによるスケールの除去のメカニズムについて説明する。
熱交換器や配管に生成したスケールは、主にケイ素（Ｓｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）等の元素から成り立っている。他方、水溶性アモルファスの塊状の水処理剤が水路系統内の水に溶解することによって、水中に溶出したナトリウム（Ｎａ）が、水と反応して水酸化ナトリウム（２ＮａＯＨ）になり、この水酸化ナトリウムは、スケール成分のケイ素（Ｓｉ）を溶解させる。
スケール成分のうちのバインダーであるケイ素（Ｓｉ）が溶解して水に溶け出してしまうため、この他のスケール成分であるカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）等も一緒に水の中に溶解する。このとき、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）等は水酸化ナトリウムによって溶解しないが、細かい凝集物のまま脱落していく。したがって、水路系統（配管や熱交換器の内部のプレート）に生成したスケールが２μｍ～２０μｍのカルシウムやマグネシウムの凝集物となって徐々に除去されるものである。
また、本発明によって製造する水処理剤は、水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤であり、組成中に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を主成分とし、更に必要に応じて酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）の一種又は複数種を含んでなるものである。そして、これらの材料は無機化合物よりなるものであるから、作業者や周辺環境に悪影響を及ぼす心配がなく、水路系統に対して損傷を与える心配もないものである。
加えて、本発明によって製造する水処理剤は、水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤であり且つ上下の表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラックが入ったものであるから、水路系統内の水に投入したとき、短期間で溶出することなく、約３か月～４か月程度の期間消失しないで薬効を保持することができるようになるものである。
即ち、水処理剤を水路系統内の水に投入したとき、該水処理剤の表面が完全な平面であるとすると、水との接触面積が少ないから溶解して消失するまでの期間は長くなるが、成分の水中への溶出量は少ない。したがって、充分な薬効が得られない。また、反対に、水処理剤の表面に深いクラックがあると、水との接触面積が増大することにより、成分の水中への溶出量も増えるが、クラックから崩壊して粉々になったり、溶解して消失するまでの期間もきわめて短くなる。即ち、寿命が短くなる。
而して、本発明によって製造する水処理剤は、上下の表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラックが入ったものであるから、表面が平面であるものよりも水との接触面積が大きくなり、よって成分の水中への溶出量も増えると共に、崩壊することもないから深いクラックが入った場合に比して、溶解して消失するまでの期間を長くすることができるものである。
以下、本発明に係る水処理剤の製造方法について、図面を参照して説明する。
図中、１は本発明に係る水処理剤の製造方法において用いる金型である。尚、該金型１は、その材料として、鋳鉄又は１３００℃の温度にも耐えられる金属を用いる。また、該金型１は、本実施形態においては、一度に多数の水処理剤を製造することができるように、多数のキャビティ２、２、２・・・を適宜の配列で設けている。また、各キャビティ２は、その底部２ａが上に凸の曲面となっており（図２及び図３参照。）、これにより、周囲部２ｃも効率よく冷却することができる。また、底部２ａから上辺までは斜面２ｂとなって拡径している。これにより、金型１を逆転して材料を取り出すときにスムーズにこれを行うことができる。尚、本発明のキャビティ２は、この形状に限定されるものではなく、材料が抜け出る形状であれば適宜の形状を採用することができるものである。また、図１に示す如く、金型１を上部を残して流水中に配置することにより、水処理剤の製造中金型１を継続して流水冷却するものである。
また、３は本発明の製造方法によって製造した水処理剤を水中に投入する際に用いる通水性容器である（図６参照。）。また、該通水性容器３は、プラスチック製で、周面に無数の穴３ａ、３ａ、３ａ・・・が形成されている。また、４は金型から取り出した固化した材料を載せる網である。
而して、本発明に係る水処理剤の製造方法は、前記金型１を用いて行うものであり、次の工程からなるものである。
ａ．金型を上部を残して流水中に配置することにより、金型を継続して流水冷却する（図１参照。）。
ｂ．酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を主成分とし、必要に応じて酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）又は酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）の一種又は複数種を混合し、これを１２００℃～１３００℃に加熱して溶融し、金型内に収容する。材料の注入にあたっては、金型におけるキャビティの上辺より少し下がった位置まで入れるようにする（図３参照。）。
ｃ．次に、金型に収容してから１０秒～２０秒経った後に、収容した材料の上方より均一になるように冷却水をシャワーのように浴びせ、材料の温度を８００℃近辺まで冷却し、固化させる。
ｄ．次に、金型を逆転して、固化した材料を網の上に落とす（図４参照。）。
ｅ．その後、これに再度上方及び下方より冷却水を３０秒～４０秒間浴びせ、５００℃近辺まで冷却する。
ｆ．次いで、これを別の網上に移し、再度上方及び下方より冷却水を３０秒～４０秒間浴びせ、１００℃近辺まで冷却する。
ｇ．その後、自然乾燥・自然冷却する。これにより、上下の表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラックが入った水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤が完成する（図５参照。）。
ｂ．酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を主成分とし、必要に応じて酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）又は酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）の一種又は複数種を混合し、これを１２００℃～１３００℃に加熱して溶融し、金型内に収容する。材料の注入にあたっては、金型におけるキャビティの上辺より少し下がった位置まで入れるようにする（図３参照。）。
ｃ．次に、金型に収容してから１０秒～２０秒経った後に、収容した材料の上方より均一になるように冷却水をシャワーのように浴びせ、材料の温度を８００℃近辺まで冷却し、固化させる。
ｄ．次に、金型を逆転して、固化した材料を網の上に落とす（図４参照。）。
ｅ．その後、これに再度上方及び下方より冷却水を３０秒～４０秒間浴びせ、５００℃近辺まで冷却する。
ｆ．次いで、これを別の網上に移し、再度上方及び下方より冷却水を３０秒～４０秒間浴びせ、１００℃近辺まで冷却する。
ｇ．その後、自然乾燥・自然冷却する。これにより、上下の表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラックが入った水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤が完成する（図５参照。）。
５は前記本発明の製造方法によって製造した水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤であり台形をしている。尚、該水処理剤５の形状は図示したものに限定されるものではなく、金型の凹部の形状に変更を加えることにより他の形状となしてもよい。また、水処理剤の厚みも、図示したものよりも薄くなしてもよい。そして、図５に示す如く、その上下の面には、表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さ（Ｄ）のクラック６、６、６・・・が無数に入っている。
尚、水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤５の上下の表面にクラック６、６、６・・・が入るのは、急激な温度差によるものであり、これを上記の通り行うことにより、表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラック６、６、６・・・を入れることができるのである。
また、上記本発明の製造方法によって製造した水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤５は、空調設備や冷凍装置、熱交換器等に冷却水等を供給する水路系統（循環系・非循環系を問わない。）に用いられるものであり、本実施形態においてはクーリングタワーを用いた冷却装置を用いた場合を示す。
図７に示す如く、クーリングタワーＣと熱交換器Ｂとの間に配設された水路系統Ｌに投入されるものである。上記水路系統Ｌは、クーリングタワーＣ内上部の放水部Ｃ１と、その下方に位置する貯溜部Ｃ２との間を熱交換器Ｂを介して繋ぐものであり、ポンプＰによって水路系統Ｌ内の水が循環するように構成されているものであり、本発明の製造方法によって製造した水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤５は、通水性容器３に入れて貯溜部Ｃ２に投入されるものである。尚、図中矢印Ａは空気の流れ、矢印Ｗは水の流れを示すものである。
以上の如く、水路系統内でのシリカスケールの発生と付着の抑制、及びそれらの除去が、本発明の製造方法によって製造した水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤５の投入期間中、常に継続して行われることになるので、水路系統のメンテナンスを容易にすることができると同時に、水路系統内へのスケールの付着が可及的に少なくなるので、水路系統の圧力損失が減少すると共に、熱の伝達効率を向上させることができ、経済的な運用が可能となるものである。
更に、本発明の製造方法によって製造した水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤５は、その組成中に酸化ナトリウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ホウ素等を含んでなるものであり、そしてこれの材料は無機化合物よりなるものであるから、作業者や周辺環境に悪影響を及ぼす心配がなく、水路系統に対して損傷を与える虞もないものである。
加えて、本発明によって製造する水処理剤５は、水溶性アモルファスの塊状又は粒状の水処理剤であり且つ上下の表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラックが入ったものであるから、水路系統内の水に投入したとき、短期間で溶解することなく、約３か月～４か月程度のある程度の期間消失しないで薬効を保持することができるようになるものである。
即ち、本水処理剤を水路系統内の水に投入したとき、該水処理剤の表面が平面であるとすると、水との接触面積が少ないから、溶解して消失するまでの期間は長くなるが、成分の水中への溶出量は少ない。したがって、充分な薬効が得られない。また、反対に、水処理剤の表面に深いクラックがあると、水との接触面積が増大することにより、成分の水中への溶出量も増えるが、溶解して消失するまでの期間もきわめて短くなる。即ち、水処理剤の寿命も短くなる。また、場合によってはバラバラに分解してしまうこともある。
而して、本発明によって製造する水処理剤５は、上下の表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラックが入ったものであるから、表面が平面であるものよりも水との接触面積が大きくなり、よって成分の水中への溶出量も増えると共に、深いクラックが入った場合に比して溶解して消失するまでの期間を長くすることができるものである。
１ 金型
２ キャビティ
３ 通水性容器
４ 網
５ 水処理剤
６ クラック
２ キャビティ
３ 通水性容器
４ 網
５ 水処理剤
６ クラック
Claims (1)
- 以下のａ．～ｇ．の工程からなることを特徴とするシリカスケールの抑制、除去を可能にした水処理剤の製造方法。
ａ．金型を上部を残して流水中に配置することにより、金型を継続して流水冷却する。
ｂ．酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）を主成分とし、必要に応じて酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）又は酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）の一種又は複数種を混合し、これを１２００℃～１３００℃に加熱して溶融し、金型内に収容する。材料の注入にあたっては、金型におけるキャビティの上辺より少し下がった位置まで入れるようにする。
ｃ．次に、金型に収容してから１０秒～２０秒経った後に、収容した材料の上方より均一になるように冷却水をシャワーのように浴びせ、材料の温度を８００℃近辺まで冷却し、固化させる。
ｄ．次に、金型を逆転して、固化した材料を網の上に落とす。
ｅ．その後、これに再度上方及び下方より冷却水を３０秒～４０秒間浴びせ、５００℃近辺まで冷却する。
ｆ．次いで、これを別の網上に移し、再度上方及び下方より冷却水を３０秒～４０秒間浴びせ、１００℃近辺まで冷却する。
ｇ．その後、自然乾燥・自然冷却する。これにより、上下の表面から１．０ｍｍ～１．５ｍｍの深さのクラックが入った水溶性アモルファスの塊状のシリカスケールの抑制、除去を可能にした水処理剤が完成する。
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