(57)【要約】      （修正有）【課題】装置の小型化及び処理時間の削減化を図ると共に配管の腐食を確実に抑制する腐食性アニオン除去装置の提供。【解決手段】配管１３内に供給する水に含まれる腐食性アニオンを防食性アニオンに置換してアニオン交換処理水を生成するアニオン交換樹脂１１を有する腐食性アニオン除去装置１０であって、アニオン交換樹脂１１は、該アニオン交換樹脂１１を通過後のアニオン交換処理水のｐＨが７〜７．５の範囲に入るように炭酸水素ナトリウムと炭酸ナトリウムを所定の割合で混合した水溶液を通水することで再生処理されている腐食性アニオン除去装置１０。前記炭酸水素ナトリウムに対する前記炭酸ナトリウムの重量比が、０．１５〜０．７２の割合である腐食性アニオン除去装置１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内に供給する水に含まれる腐食性アニオンを防食性アニオンに置換してアニオン交換処理水を生成するアニオン交換樹脂を有する腐食性アニオン除去装置であって、
前記アニオン交換樹脂は、該アニオン交換樹脂を通過後のアニオン交換処理水のｐＨが７〜７．５の範囲に入るように炭酸水素ナトリウムと炭酸ナトリウムを所定の割合で混合した水溶液を通水することで再生処理されていることを特徴とする腐食性アニオン除去装置。
【請求項２】
前記所定の割合は、前記炭酸水素ナトリウムに対する前記炭酸ナトリウムの重量比が０．１５〜０．７２の範囲に含まれる割合であることを特徴とする請求項１に記載の腐食性アニオン除去装置。
【請求項３】
前記アニオン交換樹脂に水を補給する補給水路と、
前記アニオン交換樹脂で生成されたアニオン交換処理水を前記配管に供給する給水路と、
前記給水路から分岐して前記補給水路へ合流する循環路と、
前記給水路から前記循環路への分岐点より上流側の該給水路内の処理水のｐＨを測定するｐＨ測定器と、
前記ｐＨ測定器で測定されたアニオン交換処理水のｐＨが７未満の場合には該アニオン交換処理水を前記循環路に導いて前記アニオン交換樹脂に供給し、前記ｐＨ測定器で測定されたアニオン交換処理水のｐＨが７以上の場合には該アニオン交換処理水を前記給水路に導いて前記配管内に供給するように制御する制御装置と、
を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の腐食性アニオン除去装置。
【請求項４】
腐食性アニオン除去装置に設けられるアニオン交換樹脂の再生方法であって、
前記腐食性アニオン除去装置の設置場所とは別の場所において、前記アニオン交換樹脂を通過後のアニオン交換処理水のｐＨが７〜７．５の範囲に入るように炭酸水素ナトリウムと炭酸ナトリウムを所定の割合で混合した水溶液を通水させることで前記アニオン交換樹脂を再生処理することを特徴とするアニオン交換樹脂の再生方法。
【請求項５】
前記所定の割合は、前記炭酸水素ナトリウムに対する前記炭酸ナトリウムの重量比が０．１５〜０．７２の範囲に含まれる割合であることを特徴とする請求項４に記載のアニオン交換樹脂の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管内に供給する水に含まれる腐食性アニオンを防食性アニオンに置換するアニオン交換樹脂を有する腐食性アニオン除去装置及びアニオン交換樹脂の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷凍機、冷温水配管、冷却水配管等の空調設備用の配管や生産プロセス用の配管では、配管気密試験等で配管内に水を張った直後に局部腐食の起点が発生する虞がある。この種の局部腐食の起点の発生には水張り直後の水質や運転状態が大きく影響しており、配管内の水の流れがない箇所やエルボや弁等の下流側で発生し易いことが知られている。
【０００３】
従来、このような配管腐食を防止するため、配管内に供給する水に含まれる腐食性アニオンをアニオン交換樹脂により防食性アニオンに置換してアニオン交換処理水を生成する腐食性アニオン除去装置が知られている。
【０００４】
従来のこの種の腐食性アニオン除去装置としては、例えば、アニオン交換樹脂により生成されたアニオン交換処理水を貯留する処理水槽と、処理水槽内の水のｐＨを測定するｐＨ測定器と、ｐＨ測定器が測定したｐＨが７以上になるまで処理水槽内のアニオン交換処理水を空気と接触させながら循環させる曝気循環路と、ｐＨ測定器が測定したｐＨが７以上になると前記処理水槽内のアニオン交換処理水を前記配管内に供給する給水路と、アニオン交換樹脂の再生時に水道水で希釈したＮａＨＣＯ３水溶液だけを該アニオン交換樹脂に接触させる再生路と、を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６１１４４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来の腐食性アニオン除去装置では、ｐＨが７以上になるまでアニオン交換処理水を曝気させる必要があるため、処理水槽や脱気装置を設ける必要がある。そのため、腐食性アニオン除去装置が大型化し、十分な設置スペースが必要となる虞や、アニオン交換処理水を実際の配管系に供給するまでに時間が掛かる虞もある。
【０００７】
また、アニオン交換樹脂の再生時に炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）のみを使用しているため、再生処理されたアニオン交換樹脂を通った後のアニオン交換処理水のｐＨが７より低くなる虞もあり、金属材料の配管に対して腐食を完全に防止するのは難しい。
【０００８】
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、装置の小型化及び処理時間の削減化を図ることができると共に配管の腐食を確実に抑制することのできる腐食性アニオン除去装置及びアニオン交換樹脂の再生方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、配管内に供給する水に含まれる腐食性アニオンを防食性アニオンに置換してアニオン交換処理水を生成するアニオン交換樹脂を有する腐食性アニオン除去装置であって、前記アニオン交換樹脂は、該アニオン交換樹脂を通過後のアニオン交換処理水のｐＨが７〜７．５の範囲に入るように炭酸水素ナトリウムと炭酸ナトリウムを所定の割合で混合した水溶液を通水することで再生処理されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る腐食性アニオン除去装置において、前記所定の割合は、前記炭酸水素ナトリウムに対する前記炭酸ナトリウムの重量比が０．１５〜０．７２の範囲に含まれる割合であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る腐食性アニオン除去装置は、前記アニオン交換樹脂に水を補給する補給水路と、前記アニオン交換樹脂で生成されたアニオン交換処理水を前記配管に供給する給水路と、前記給水路から分岐して前記補給水路へ合流する循環路と、前記給水路から前記循環路への分岐点より上流側の該給水路内の処理水のｐＨを測定するｐＨ測定器と、前記ｐＨ測定器で測定されたアニオン交換処理水のｐＨが７未満の場合には該アニオン交換処理水を前記循環路に導いて前記アニオン交換樹脂に供給し、前記ｐＨ測定器で測定されたアニオン交換処理水のｐＨが７以上の場合には該アニオン交換処理水を前記給水路に導いて前記配管内に供給するように制御する制御装置と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、腐食性アニオン除去装置に設けられるアニオン交換樹脂の再生方法であって、前記腐食性アニオン除去装置の設置場所とは別の場所において、前記アニオン交換樹脂を通過後のアニオン交換処理水のｐＨが７〜７．５の範囲に入るように炭酸水素ナトリウムと炭酸ナトリウムを所定の割合で混合した水溶液を通水させることで前記アニオン交換樹脂を再生処理することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るアニオン交換樹脂の再生方法において、前記所定の割合は、前記炭酸水素ナトリウムに対する前記炭酸ナトリウムの重量比が０．１５〜０．７２の範囲に含まれる割合であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、装置の小型化及び処理時間の削減化を図ることができると共に配管の腐食を確実に抑制することができる等、種々の優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る腐食性アニオン除去装置を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る腐食性アニオン除去装置の作用を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る腐食性アニオン除去装置の作用を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る腐食性アニオン除去装置において、アニオン交換樹脂を再生処理した際に使用された水溶液別に、アニオン交換樹脂出口のアニオン交換処理水のｐＨとアニオン交換樹脂に通水した水の積算流量との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る腐食性アニオン除去装置において、アニオン交換樹脂を通過後のアニオン交換処理水のｐＨと炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）に対する炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）の重量比との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明の実施の形態に係る腐食性アニオン除去装置において生成したアニオン交換処理水を、空調設備用の炭素鋼鋼管や亜鉛めっき鋼管製の配管に供給する場合について例示して説明する。
【００１７】
（腐食性アニオン除去装置の構成）
まず、図１により、本発明の実施の形態に係る腐食性アニオン除去装置１０の構成について説明する。ここで、図１は腐食性アニオン除去装置１０を示す概略図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る腐食性アニオン除去装置１０は、アニオン交換処理水を生成するアニオン交換樹脂１１と、補給水源である水道からアニオン交換樹脂１１まで形成される補給水路１２と、アニオン交換樹脂１１から配管１３まで形成される給水路１４と、給水路１４から分岐して補給水路１２に合流するように形成される循環路１５と、を備えて構成されている。
【００１９】
アニオン交換樹脂１１は、配管１３において発生する金属材料の腐食を抑制するために、腐食性アニオン（塩化物イオンや硫酸イオン）を防食性アニオン（炭酸水素イオン）に置換してアニオン交換処理水を生成する処理を行う。アニオン交換樹脂１１は、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）と炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を所定の割合で混合した水溶液によって再生処理されたものが使用される。なお、アニオン交換樹脂１１の再生処理については後述する。
【００２０】
補給水路１２には、アニオン樹交換樹脂１１に近接した位置に第１分岐点１６が設けられている。給水路１４には、アニオン交換樹脂１１に近接した上流側から下流側に向かって順に、流量計１７、ｐＨ測定器１８、給水ポンプ１９、第２分岐点２０、及び第１の二方電磁弁２１が設けられている。ｐＨ測定器１８及び第１の二方電磁弁２１は、制御装置２２にそれぞれ電気的に接続されており、第１の二方電磁弁２１は、ｐＨ測定器１８の計測結果に基づき制御装置２２によって開閉制御される。制御装置２２にはモニターや記録装置などが電気的に接続されている。
【００２１】
循環路１５は、第１分岐点１６と第２分岐点２０とを結ぶように形成されている。循環路１５には、第１分岐点１６に近接した位置に第２の二方電磁弁２３が設けられている。第２の二方電磁弁２３は、制御装置２２に電気的に接続されており、ｐＨ測定器１８の計測結果に基づき制御装置２２によって開閉制御される。
（腐食性アニオン除去装置の作用）
【００２２】
次に、図２及び図３を参照しつつ、上記した構成を備えた腐食性アニオン除去装置１０の作用について説明する。ここで、図２は腐食性アニオン除去装置１０がアニオン交換処理及びｐＨ調整を行っている状態を示す概略図、図３は腐食性アニオン除去装置１０が配管１２にアニオン交換処理水を供給している状態を示す概略図である。
【００２３】
補給水源である水道から補給水路１２を通って供給された水道水がアニオン交換処理路１１を通過すると、水中の腐食性アニオン（塩化物イオンや硫酸イオン）が防食性アニオン（炭酸水素イオン）に置換されてアニオン交換処理水が生成される。
【００２４】
アニオン交換樹脂１１により生成されたアニオン交換処理水は、流量計１７によって流量が計測されると共に、ｐＨ測定器１８によってｐＨが測定される。そして、ｐＨ測定器１８で測定されたアニオン交換処理水のｐＨが７未満の場合には、制御装置２２は第１の二方電磁弁２１を閉鎖すると共に第２の二方電磁弁２３を開放する。これにより、図２において太線で示されているように、アニオン交換処理水は循環路１５に導かれ、再び、アニオン交換樹脂１１に供給される。
【００２５】
一方、ｐＨ測定器１８で測定されたアニオン交換処理水のｐＨが７以上の場合には、制御装置２２は第１の二方電磁弁２１を開放すると共に第２の二方電磁弁２３を閉鎖する。これにより、図３において太線で示されているように、アニオン交換処理水は給水路１４を通り、配管１３系へ供給される。
【００２６】
一般に、アニオン交換樹脂１１に供給される水道水には、塩化物イオン、硫酸イオン、炭酸水素イオンなど、様々なイオンが含まれており、塩化物イオンと硫酸イオンは腐食を促進させ、炭酸水素イオンは腐食を抑制させる。したがって、塩化物イオンと硫酸イオンをアニオン交換樹脂１１によって炭酸水素イオンに置換することで、腐食の進行を抑制することができる。
【００２７】
（アニオン交換樹脂の再生処理）
次に、アニオン交換樹脂１１の再生処理について説明する。
【００２８】
（１）アニオン交換樹脂１１の再生時期
アニオン交換樹脂１１について再生処理を行う時期は、供給水源から供給される水道水の水質に依存する。例えば、アニオン交換樹脂１１（三菱化学製、ダイアイオンＳＡ２０ＡＰ、容量１０Ｌ）で東京都の水道水を処理する場合には、アニオン交換樹脂１１に２５００Ｌ通水させた時に再生処理を行う。
【００２９】
（２）アニオン交換樹脂１１の再生場所
アニオン交換樹脂１１の再生処理は、腐食性アニオン除去装置１０の設置場所とは別の場所で行う（オフサイト再生）。
【００３０】
（３）アニオン交換樹脂１１の再生手順
アニオン交換樹脂１１（三菱化学製、ダイアイオンＳＡ２０ＡＰ、容量１０Ｌ）を使用した場合の再生手順を以下の表１に示す。
【００３１】
【表１】
2019013872.tif 000003
【００３２】
先ず、手順１の逆洗工程では、アニオン交換樹脂１１に対して、通常処理時の流れとは逆方向に、５０Ｌ／分以上の流量の補給水（水道水）を１５分間以上に亘って通水し、アニオン交換樹脂１１に蓄積された懸濁物を排除する。
【００３３】
次に、手順２の再生１工程では、アニオン交換樹脂１１に対して、通常処理時の流れと同方向に、５Ｌ／分以下の流量の再生剤を１５０分間以上に亘って通水し、アニオン交換樹脂１１に吸着された塩化物イオン（Ｃｌ−）と硫酸イオン（ＳＯ４２−）を炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）と炭酸イオン（ＣＯ３２−）に置換する。
【００３４】
次に、手順３の再生２工程では、アニオン交換樹脂１１に対して、通常処理時の流れと同方向に、５Ｌ／分以下の流量の補給水（水道水）を３０分間以上に亘って通水し、未反応の前記再生剤をアニオン交換樹脂１１と反応させる。
【００３５】
最後に、手順４の水洗工程では、アニオン交換樹脂１１に対して、通常処理時の流れと同方向に、１５Ｌ／分以上の流量の補給水（水道水）を５０分間以上に亘って通水し、残存している前記再生剤をすべて洗浄する。
【００３６】
（４）再生剤の混合割合
アニオン交換樹脂１１の再生処理の手順２で使用する前記再生剤は、アニオン交換処理水のｐＨが７〜７．５の範囲に入るように、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）と炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を所定の割合で混合した水溶液を使用する。アニオン交換処理水のｐＨの目標値を７〜７．５の範囲に設定するのは、ｐＨが７未満では金属材料の配管が腐食し易くなり、ｐＨが７．５を超えると炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）が析出する虞があるからである。
【００３７】
図４はアニオン交換樹脂１１を再生処理した際に使用された水溶液別に、アニオン交換樹脂１１出口のアニオン交換処理水のｐＨとアニオン交換樹脂１１に通水した水の積算流量との関係を示す図である。図４によれば、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）と炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）の混合割合（重量比）が３対１の場合に、アニオン交換樹脂１１に通水された水の積算流量に拘わらず、アニオン交換樹脂１１出口のアニオン交換処理水のｐＨが７〜７．５の範囲に入るのが分かる。一方、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）と炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）の混合割合（重量比）が１０対１の場合や炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）のみの場合には、アニオン交換樹脂１１出口のアニオン交換処理水のｐＨが７未満となり、該混合割合（重量比）が１対１の場合にはアニオン交換樹脂１１出口のアニオン交換処理水のｐＨが７．５を超えることが分かる。
【００３８】
また、図５はアニオン交換樹脂１１を通過後のアニオン交換処理水のｐＨと炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）に対する炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）の重量比との関係を示す図である。図５によれば、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）に対する炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）の重量比が０．１５〜０．７２の範囲の場合に、アニオン交換樹脂１１を通過後のアニオン交換処理水のｐＨが７〜７．５の範囲になることが分かる。
【００３９】
したがって、アニオン交換樹脂１１を再生処理する場合には、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）に対する炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）の重量比が０．１５〜０．７２の範囲になるような割合で混合した水溶液を再生剤として使用して、アニオン交換樹脂１１に通水させることが好ましい。
【００４０】
また、一般に、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）の水への溶解量は、室温の環境において、概ね１０％程度であり、溶解量が多い程、アニオン交換樹脂１１の再生処理は容易になる。一方、再生剤が残ると炭酸カルシウムなどのスケール障害の原因になる虞があるので、過剰に添加することは避ける必要がある。このような事情を考慮しつつ、実験で確認した結果、再生剤の濃度は、８％程度が最も管理しやすい濃度であると判断した。
【００４１】
上記したように炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）と炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を所定の割合で混合した水溶液を通水してアニオン交換樹脂１１を再生処理した場合、アニオン交換樹脂１１を通過したアニオン交換処理水中には、表２に示すように、炭酸イオン（ＣＯ３２−）が増加することで、水素イオン（Ｈ＋）の増加を抑制することができるため、アニオン交換処理水のｐＨを中性状態（ｐＨ７〜７．５）に保持することができ、金属材料の配管の腐食を防止することができる。
【００４２】
【表２】
2019013872.tif 000004
【００４３】
一方、従来技術のように炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）のみでアニオン交換樹脂１１を再生処理した場合、アニオン交換樹脂１１を通過したアニオン交換処理水中には、表２に示すように、炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）が増加することで、水素イオン（Ｈ＋）が増加し、アニオン交換処理水のｐＨが酸性になる虞がある。
【００４４】
【表３】
2019013872.tif 000005
【００４５】
また、いずれも、処理水量が２００Ｌ／Ｈ、容量が１０Ｌ、積算通水流量が２５００Ｌのアニオン交換樹脂を有する本発明と従来技術（特許文献１に記載の発明）について、腐食性アニオン除去装置の重量、設置スペース、及び処理時間をそれぞれ比較すると、表３に示すような試算結果を得た。この試算によれば、本発明の腐食性アニオン除去装置１０は、従来技術の腐食性アニオン除去装置と比較して、装置重量で約４０％、設置スペースで約６０％、処理時間で約２０％、それぞれ削減可能であることが分かる。なお、表３中における本発明の（）内の数字は、従来技術を１００としたときの比率を示している。
【００４６】
なお、上記した本発明の実施の形態の説明では、本発明を、空調設備用の炭素鋼や亜鉛メッキ鋼管製の配管に対して適用した場合について説明したが、これは単なる例示に過ぎず、本発明は、生産プロセス用の配管等、他の用途の配管にも適用可能である。
【００４７】
また、上記した本発明の実施の形態の説明は、本発明に係る腐食性アニオン除去装置における好適な実施の形態を説明しているため、材質、寸法、構造等、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００４８】
１０  腐食性アニオン除去装置
１１  アニオン交換樹脂
１２  補給水路
１３  配管
１４  給水路
１５  循環路
１８  ｐＨ測定器
２２  制御装置
【図１】
2019013872.tif 000006
【図２】
2019013872.tif 000007
【図３】
2019013872.tif 000008
【図４】
2019013872.tif 000009
【図５】
2019013872.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月23日(2018.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内に供給する水に含まれる腐食性アニオンを防食性アニオンに置換してアニオン交換処理水を生成するアニオン交換樹脂を有する腐食性アニオン除去装置であって、
前記アニオン交換樹脂に水を補給する補給水路と、
前記アニオン交換樹脂で生成されたアニオン交換処理水を前記配管に供給する給水路と、
前記給水路から分岐して前記補給水路へ合流する循環路と、
前記給水路から前記循環路への分岐点より上流側の該給水路内の処理水のｐＨを測定するｐＨ測定器と、
前記ｐＨ測定器で測定されたアニオン交換処理水のｐＨが７未満の場合には該アニオン交換処理水を前記循環路に導いて前記アニオン交換樹脂に供給し、前記ｐＨ測定器で測定されたアニオン交換処理水のｐＨが７以上の場合には該アニオン交換処理水を前記給水路に導いて前記配管内に供給するように制御する制御装置と、
を備え、
前記アニオン交換樹脂は、該アニオン交換樹脂を通過後のアニオン交換処理水のｐＨが７〜７．５の範囲に入るように炭酸水素ナトリウムと炭酸ナトリウムを所定の割合で混合した水溶液を通水することで再生処理されていることを特徴とする腐食性アニオン除去装置。
【請求項２】
前記所定の割合は、前記炭酸水素ナトリウムに対する前記炭酸ナトリウムの重量比が０．１５〜０．７２の範囲に含まれる割合であることを特徴とする請求項１に記載の腐食性アニオン除去装置。