(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌｉ２  Ｏ及びＡｌ２  Ｏ３  各１モルと、５〜１０モルのＳｉＯ２  との化合物からなる給湯器のドレンの中和剤であって、原料を９００〜１３００℃の温度に２〜８時間保持する第１の熱処理と、第１の熱処理の後８００〜９００℃の温度に１分間〜２時間保持する第２の熱処理とを１サイクルとする合成プロセスを２〜１０サイクル行うことにより得られることを特徴とする中和剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器から排出される酸性のドレンを中和する中和剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギーのために給湯器の熱効率を向上することが試みられており、例えば、排熱回収器を組み込んだ給湯器が提案されている。
【０００３】
前記排熱回収器を組み込んだ給湯器は、熱交換器の上方に排熱回収器を備える構成となっている。このような構成によれば、供給された水は、まず、排熱回収器で熱交換器の排熱により余熱された後、熱交換器で設定温度まで加熱されるので、前記熱交換器の排熱を回収して給湯器の熱効率を向上することができる。
【０００４】
前記給湯器では、前記のようにして排熱を回収することができるが、前記熱交換器の２００℃程度の排気から顕熱のみならず潜熱までも回収するので、前記排気に含まれる水蒸気が液化して多量のドレンが排出される。ところが、前記ドレンは、排気中のＮＯＸ  やＳＯＸ  が溶解してＨＮＯ３  やＨ２  ＳＯ４  を含むようになるためｐＨ３程度の強酸性となり、そのまま給湯器外に排出すると、排水経路や建築構造物、特にコンクリート等の腐食の原因になるとの問題がある。
【０００５】
そこで、前記排熱回収器で生じるドレンを受け皿で集めて給湯器内部で中和し、ドレンのｐＨが排水の排出規制値であるｐＨ５．７〜８．７の範囲になるように水質改善したのち、排出することが必要になる。前記水質改善のための中和剤として、従来、マグネシウムが使用されている。前記マグネシウムは、ＨＮＯ３  及びＨ２  ＳＯ４  と反応して硝酸マグネシウム（Ｍｇ（ＮＯ３  ）２  ）及び（ＭｇＳＯ４  ）となるので、前記強酸性のドレンを中和することができる。
【０００６】
しかしながら、マグネシウムは前記のようにして中和したのちさらに水と反応して、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２  ）を生成するため、ドレンがアルカリ性となり、前記排水の排出規制値の上限を超えるという不都合がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、給湯器のドレンを中和して、該ドレンのｐＨを長時間に亘り排水の排出規制値であるｐＨ５．７〜８．７の範囲に維持することができる中和剤を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
従来、Ｌｉ２  Ｏ、Ａｌ２  Ｏ３  及びＳｉＯ２  からなる化合物として下記式（１）で表されるβ−スポジューメンが知られている。
【０００９】
Ｌｉ２  Ｏ・Ａｌ２  Ｏ３  ・ｎＳｉＯ２                    …（１）
前記式（１）で示されるβ−スポジューメンはＳｉＯ２  を取り込んでその固溶体を形成するので、Ｌｉ２  Ｏ及びＡｌ２  Ｏ３  各１モルに対するＳｉＯ２  のモル比を調整することにより各種の特性が得られ、例えば、急激な熱変化でも破壊されない耐熱衝撃剤等の用途に使用されている。尚、前記式（１）でｎ＝４の場合には、天然に存在するリチウム鉱石である黝輝石として知られている。
【００１０】
本発明者らは、前記β−スポジューメンについて種々検討した結果、Ｌｉ２  Ｏ及びＡｌ２  Ｏ３  各１モルに対するＳｉＯ２  のモル比を特定の範囲とすることにより、前記給湯器のドレンの中和に好適な中和剤として使用でき、さらに製造条件を選択することにより、前記中和作用を長時間に亘って維持できる中和剤が得られることを見い出し、本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明の中和剤は、Ｌｉ２  Ｏ及びＡｌ２  Ｏ３  各１モルと、５〜１０モルのＳｉＯ２  との化合物からなる給湯器のドレンの中和剤であって、原料を９００〜１３００℃の温度に２〜８時間保持する第１の熱処理と、第１の熱処理の後８００〜９００℃の温度に１分間〜２時間保持する第２の熱処理とを１サイクルとする合成プロセスを２〜１０サイクル行うことにより得られることを特徴とする。
【００１２】
本発明の中和剤を構成するβ−スポジューメンは、ペタライト、粘土、炭酸リチウム及びシリカガラスを原料とし、所定の割合に混合された該原料に対して、前記第１及び第２の熱処理を施す合成プロセスに付すことにより、Ｌｉ２  Ｏ及びＡｌ２  Ｏ３  各１モルに対してＳｉＯ２  を５〜１０モルの範囲で含む固溶体として得ることができる。前記β−スポジューメンは、アルカリ金属の酸化物であるＬｉ２  Ｏを含むので、強酸性のドレンを中和する作用を示す。
【００１３】
また、β−スポジューメンは水に対して溶出しやすいガラス相を含むが、本発明の中和剤を構成するβ−スポジューメンは、前記原料に対して前記合成プロセスを２〜１０サイクル行うことにより得られたものであるので、前記ガラス相中に含まれるＬｉ２  Ｏの量が低減され、強酸性のドレンを中和してそのｐＨを排水の排出規制値であるｐＨ５．７〜８．７の範囲とする作用を長時間に亘って維持することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の一形態についてさらに詳しく説明する。図１は本発明の中和剤を用いる給湯器の一構成例を示す説明的断面図である。
【００１５】
図１示の給湯器１は、ガス管２を介して供給される燃料ガスを燃焼させるメインバーナ３の上方に熱交換器４と熱交換器４の排気を排出する排気管５とを備え、熱交換器４の上方の排気管５内に熱交換器４の排熱を回収する排熱回収器６が設けられている。給湯器１には、給水管７が熱交換器４の外周に設けられたコイル部８を経て、排熱回収器６、熱交換器４を通るように配設されており、給水管７の末端は図示しない給湯栓に接続されている。尚、排熱回収器６及び熱交換器４内の給水管７には、熱交換のために、多数のフィン９が取着されている。
【００１６】
また、排熱回収器６の下にはドレンを回収するために受け皿１０が設けられており、受け皿１０にはドレンを排出する排水管１１が接続されている。そして、排水管１１の途中には、本発明の中和剤が組み込まれた中和器１２が設けられている。
【００１７】
前記給湯器１によれば、給水管７により供給される水は、まずコイル部８及び排熱回収器６で、熱交換器４の排熱により余熱され、次いで、給水管７により熱交換器４に導入され、熱交換器４で設定温度まで加熱される。前記水は、前記排熱回収器６で余熱されることにより、熱交換器４の２００℃程度の排気から、顕熱のみならず潜熱まで回収するので、熱交換器４の排気に含まれる水蒸気が液化してドレンが発生するが、該ドレンには排気中のＮＯＸ  やＳＯＸ  が溶解してＨＮＯ３  やＨ２  ＳＯ４  を含むようになるので、該ドレンが強酸性になる。
【００１８】
前記給湯器１では、前記ドレンは、排熱回収器６の下方に設けられた受け皿１０により回収される。回収されたドレンは、排水管１１により中和器１２に導入されて中和されたのち、給湯器１外に排出される。
【００１９】
前記中和器１２に組み込まれる本発明の中和剤を構成するβ−スポジューメンは、Ｌｉ２  Ｏ及びＡｌ２  Ｏ３  各１モルと、５〜１０モルのＳｉＯ２  との化合物であり、ペタライト、粘土、炭酸リチウム及びシリカガラスからなる原料を９００〜１３００℃の温度に２〜８時間保持する第１の熱処理と、第１の熱処理の後８００〜９００℃の温度に１分間〜２時間保持する第２の熱処理とを１サイクルとする合成プロセスを２〜１０サイクル行うことにより得られたものである。
【００２０】
本発明の中和剤は、Ｌｉ２  Ｏ及びＡｌ２  Ｏ３  各１モルに対してＳｉＯ２  が５モル未満では組成全体に占めるＬｉ２  Ｏの割合が過大になり、排出されるドレンのｐＨが排水の排出規制値の上限より高くなる。また、ＳｉＯ２  が１０モルを超えると中和速度が遅くなって、排出されるドレンのｐＨが排水の排出規制値の範囲に達しない。
【００２１】
本発明の中和剤は、前記第１の熱処理が９００℃未満かつ２時間未満ではβ−スポジューメンが完全に生成せず、１３００℃より高い温度に８時間より長い時間保持したのではβ−スポジューメンの一部が溶融して水に対して溶出しやすいガラス相が増加する。また、前記第２の熱処理が８００℃未満かつ１分間未満ではβ−スポジューメン以外の副生成物が生じることとなり、９００℃より高い温度に２時間より長い時間保持したのでは一旦生成したβ−スポジューメンの量が低減する。
【００２２】
また、本発明の中和剤は、前記熱処理が２サイクル未満のときには排出されるドレンのｐＨが排水の排出規制値の上限より高くなり、１０サイクルを超えるとガラス相中に含まれるＬｉ２  Ｏの量が増加し、ドレンのｐＨを排水の排出規制値の範囲内とする作用を長時間に亘って維持することが望めない。
【００２３】
【実施例】
次に、添付の図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。図２及び図３は、図１示の給湯器に本発明の中和剤を用いたときのドレンのｐＨの経時変化を示すグラフである。
【００２４】
本実施例では、ペタライト、粘土、炭酸リチウム及びシリカガラスからなる原料を、下記式（２）で表されるＬｉ２  Ｏ及びＡｌ２  Ｏ３  各１モルと、ＳｉＯ２  ８モルとの固溶体が得られるように所定の割合で混合し、１１５０℃の温度で４時間保持する第１の熱処理と、第１の熱処理の後９００℃の温度に２時間保持する第１の熱処理とを１サイクルとする合成プロセスを、それぞれ１，２，３，５，１０サイクル行って５種類の中和剤を調製した。
【００２５】
Ｌｉ２  Ｏ・Ａｌ２  Ｏ３  ・８ＳｉＯ２                    …（２）
次に、前記５種類の中和剤をそれぞれ図１示の給湯器１の中和器１２に１ｋｇ組み込んで、ドレンの中和を行った。このとき、各中和剤により処理されたドレンのｐＨの経時変化のうち、初めの１５分間の変化を図２に、また中和開始から５０時間後までの変化を図３に示す。尚、中和前の前記ドレンはｐＨ３であり、その生成量は５０時間で３０リットルであった。
【００２６】
図２から、前記熱処理を１サイクルしか行わなかった中和剤では、中和処理を開始してから１０秒でドレンのｐＨが１０になり排出規制値の上限であるｐＨ８．７を超えるが、前記熱処理を２〜１０サイクル行った中和剤によれば、中和処理を開始してから１０秒でドレンのｐＨが排出規制値のｐＨ５．７〜８．７の範囲に達し、該範囲に維持されることが明らかである。また、図３から、前記熱処理を２〜１０サイクル行った中和剤によれば、その後、４８時間に亘ってドレンのｐＨを前記排出規制値の範囲に維持できることが明らかである。
【００２７】
さらに、図３から、前記中和剤によるドレンの平衡ｐＨ値は、熱処理を１サイクルしか行わなかった中和剤ではｐＨ１０であり、２，３，５，１０サイクルと熱処理の回数が増えるに従って、ｐＨ８．４，８．１，７．７，７．４と小さくなり、中和能力が高くなることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中和剤を用いる給湯器の一構成例を示す説明的断面図。
【図２】本発明の中和剤を用いたときのドレンのｐＨの経時変化を示すグラフ。
【図３】本発明の中和剤を用いたときのドレンのｐＨの経時変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１…給湯器、  ４…熱交換器、  ６…排熱回収器、  １０…受け皿、  １１…排水管、  １２…中和器。
【図１】
0003579153.tif 000002
【図２】
0003579153.tif 000003
【図３】
0003579153.tif 000004