【手続補正書】
【提出日】平成15年12月1日(2003.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】冷却塔におけるスケールの溶解、除去方法とその装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】ａ）冷却塔本体から外した冷却塔用部品を処理槽内に貯留されている塩酸系の水溶液内に浸し、この塩酸系の水溶液を加温すると共に、前記処理槽底部から気体を塩酸系の水溶液内に吹き込み多数の気泡を前記冷却塔用部品に沿い上昇させながらこの塩酸系の水溶液を攪拌し、カルシウム系スケールに塩酸系の水溶液を強制的に接触させ、化学反応により、カルシウム系スケールを冷却塔用部品から溶解し除去させる工程。
ｂ）処理槽内に酸性フッ化アンモニウムの水溶液を貯留し、この酸性フッ化アンモニウムの水溶液を加温すると共に、前記処理槽底部から気体をこの酸性フッ化アンモニウムの水溶液内に気体を吹き込み多数の気泡を前記冷却塔用部品に沿い上昇させながらこの酸性フッ化アンモニウムの水溶液を攪拌し、シリカ系スケールに酸性フッ化アンモニウムの水溶液を強制的に接触させ、化学反応により、シリカ系スケールを冷却塔用部品から溶解し除去させる工程。
前記ａ）、b）の工程を含むことを特徴とする冷却塔におけるスケールの溶解、除去方法。
【請求項２】前記ａ）工程とｂ）工程を同一の処理槽で同時に行うことを特徴とする請求項１記載の冷却塔におけるスケールの溶解、除去方法。
【請求項３】前記ａ）工程とｂ）工程を別の処理槽で前後して行うことを特徴とする請求項１記載の冷却塔におけるスケールの溶解、除去方法。
【請求項４】前記ａ）工程とｂ）工程の後で、スケールを溶解し除去された冷却塔用部品を水洗いするｃ）工程を更に含む請求項１、２または３記載の冷却塔におけるスケールの溶解、除去方法。
【請求項５】前記ａ）工程とｂ）工程の終了後、またはｃ）工程終了後、スケールの溶解、除去済みの前記冷却塔用部品を防錆処理するｄ）工程を更に含むことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の冷却塔におけるスケールの溶解、除去方法。
【請求項６】前記ａ）工程の前に、前記冷却塔用部品から高圧の噴射液体でカルシウム系スケールを機械的に除去するｅ）工程を更に含むことを特徴とする冷却塔における請求項１、２、３、４または５記載の冷却塔におけるスケールの溶解、除去方法。
【請求項７】前記冷却塔用部品を、冷却塔本体から外した波形で合成樹脂製のフィルム状充填板、フィン付き熱交換コイル、フィンのない熱交換コイルのうちの一種である充填材、ルーバー、ストレーナー、エリミネータのうちの少なくとも１つとし、付着している前記カルシウム系スケールおよびシリカ系スケールを溶解し除去することを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の冷却塔におけるスケールの溶解、除去方法。
【請求項８】冷却塔におけるスケールの溶解、除去装置において、塩酸系の水溶液と、酸性フッ化アンモニウムの水溶液が供給される処理槽が設けてあり、この処理槽には前記水溶液を加温する加温部が配置してあり、前記処理槽の底部には、この処理槽の内部に供給され貯留された塩酸系の水溶液乃至は酸性フッ化アンモニウムの水溶液内に上向きで気体を突沸する気泡発生部材が配置されていることを特徴とする冷却塔におけるスケールの溶解、除去装置。
【請求項９】前記気泡発生部材は多数の小穴を上側に設けたパイプ乃至ホース、小穴を上側に分布して設けた扁平中空体のうちの一種としてあることを特徴とする請求項８記載の冷却塔におけるスケールの溶解、除去装置。
【請求項１０】前記処理槽の側面及び底面の外側は断熱層で被覆してあり、少なくとも前記底面に沿って、ヒーターが設けてあることを特徴とする請求項８または９記載の冷却塔におけるスケールの溶解、除去装置。
【請求項１１】前記パイプ乃至ホースは、熱交換コイルと類似の蛇行管、渦巻管、櫛歯状管のうちの一種からなることを特徴とする請求項９または１０記載の冷却塔におけるスケールの溶解、除去装置。
【請求項１２】前記の気泡発生部材は前記冷却塔部品を載置するパレットを兼用乃至パレットに埋設してあることを特徴とする請求項９、１０または１１記載の冷却塔におけるスケールの溶解、除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷却塔におけるスケールの溶解、除去方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記冷却塔の長期間の使用により、その配管内部、密閉型熱交換器の外周面に循環水乃至散布水に含有されるスケールが付着し、これを放置しておくと、冷却能力が低下し、最悪の場合には前記配管が目詰まりし破損したり、前記密閉型熱交換器のコイル管に沿い外気が通風不能となり、送風機の駆動モータが過負荷となり、運転が停止してしまう事態を招く。
従来は、手の届く範囲のみ、前記スケールを手作業で除去したり、冷却塔から熱交換器を外し、前記スケールを手作業で同様に除去している。
更に、冷却塔の散布水に薬品を混入し、時間を掛けて循環させて、除去している。しかし、冷却塔の鉄製フレームの腐蝕を考慮して、使用される薬品は、主に中性に近い薬品が使用されている。酸性の薬品を使用する場合には、事前に冷却塔の鉄製フレームにタールエポキシ樹脂又はプライマーを塗布、又は塗装して保護処置を施さなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記の手作業ではスケールの除去能率が悪く、前記熱交換器を取り外して行う場合には、肉厚の薄い（例えば０．５ｍｍ）熱交換器の銅管を傷つけやすく、リスクを伴う。更に、シリカ系のスケールを完全に除去することは出来ず、残留する傾向にある。
また前記中性の薬品を使用する場合には、手作業より能率は良いが、冷却塔の鉄製フレームの腐蝕を考慮して、希釈したかなり薄い薬品が使用されるため、前記スケールの除去に時間と労力が掛かり、シリカ系のスケールを完全に除去することは出来ない。
また前記酸性の薬品を使用する場合には、冷却塔の鉄製フレームに前もってタールエポキシ樹脂又はプライマーを塗布、又は塗装しても、冷却塔の鉄製フレームを完全には被覆できず、塗装膜の隙間から酸性の薬品が侵入し、数ヶ月、数年経つと著しく腐蝕する。又、屋外で使用するので周囲に多少、酸性の薬品が飛散するため、余り強い酸性薬品が使用できず、冷却能力を大幅に向上できる程に、熱交換器を洗浄することは出来ない。
この発明は前記従来の技術の課題を改善し、手間を掛けずに冷却塔の部品、殊に充填材に付着しているスケールをほぼ完全に除去可能とする冷却塔におけるスケールの溶解、除去方法とその装置を市場に提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、特定発明は、ａ）冷却塔本体から外した冷却塔用部品を処理槽内に貯留されている塩酸系の水溶液内に浸し、この塩酸系の水溶を加温すると共に、前記処理槽底部から気体を塩酸系の水溶液内に吹き込み多数の気泡を前記冷却塔用部品に沿い上昇させながらこの塩酸系の水溶液を攪拌し、カルシウム系スケールに塩酸系の水溶液を強制的に接触させ、化学反応により、カルシウム系スケールを冷却塔用部品から溶解し除去させる工程。
ｂ）処理槽内に酸性フッ化アンモニウムの水溶液を貯留し、この酸性フッ化アンモニウムの水溶液を加温すると共に、前記処理槽底部から気体をこの酸性フッ化アンモニウムの水溶液内に気体を吹き込み多数の気泡を前記冷却塔用部品に沿い上昇させながらこの酸性フッ化アンモニウムの水溶液を攪拌し、シリカ系スケールに酸性フッ化アンモニウムの水溶液を強制的に接触させ、化学反応により、シリカ系スケールを冷却塔用部品から溶解し除去させる工程。
前記ａ）、b）の工程を含むことを特徴とする冷却塔におけるスケールの溶解、除去方法とする。
【０００５】
前記課題を解決するために、前記ａ）工程とb）工程を同一の処理槽で同時に行うことを特徴とする請求項１記載の冷却塔におけるスケールの溶解、除去方法とする。
なお、前記水溶液の攪拌と並行して、循環ポンプにより水溶液を処理槽内で循環することもある。
【０００６】
前記課題を解決するために、このスケールの溶解、除去方法における前記ａ）工程とb）工程を別の処理槽で前後して行うことを特徴とすることが好ましい。
前記課題を解決するために、このスケールの溶解、除去方法における前記ａ）工程とb）工程の後で、スケールを溶解し除去された冷却塔用部品を水洗いするＣ工程を更に含むことが好ましい。
前記課題を解決するために、このスケールの溶解、除去方法における前記ａ）工程とb）工程の終了後、またはｃ）工程終了後、スケールの溶解、除去済みの前記冷却塔用部品を防錆処理するｄ）工程を更に含むことを特徴とすることが好ましい。
前記課題を解決するために、このスケールの溶解、除去方法における前記ａ）工程の前に、前記冷却塔用部品から高圧の噴射液体でカルシウム系スケールを機械的に除去するｅ）工程を更に含むことを特徴とすることが好ましい。
【０００７】
前記課題を解決するために、前記冷却塔用部品を、冷却塔本体から外した波形で合成樹脂製のフィルム状充填板、フィン付き熱交換コイル、フィンのない熱交換コイルのうちの一種である充填材、ルーバー、ストレーナー、エリミネータのうちの少なくとも１つとし、付着している前記カルシウム系スケールおよびシリカ系スケールを溶解し除去することを特徴とする。
【０００８】
前記課題を解決するために、関連発明として冷却塔におけるスケールの溶解、除去装置において、塩酸系の水溶液と、酸性フッ化アンモニウムの水溶液が供給される処理槽が設けてあり、この処理槽には前記水溶液を加温する加温部が配置してあり、前記処理槽の底部には、この処理槽の内部に供給され貯留された塩酸系の水溶液乃至は酸性フッ化アンモニウムの水溶液内に上向きで気体を突沸する気泡発生部材が配置されていることを特徴とする冷却塔におけるスケールの溶解、除去装置とする。
【０００９】
前記課題を解決するために、前記の装置発明の前記気泡発生部材は多数の小穴を上側に設けたパイプ乃至ホース、小穴を上側に分布して設けた扁平中空体のうちの一種としてあることを特徴とする。
【００１０】
前記課題を解決するために、前記の装置発明の冷却塔における前記処理槽の側面及び底面の外側は断熱層で被覆してあり、少なくとも前記底面に沿って、ヒーターが設けてあることを特徴とすることもある。
【００１１】
前記課題を解決するために、前記の装置発明の前記しパイプ乃至ホースは、熱交換コイルと類似の蛇行管、渦巻管、櫛歯状管のうちの一種からなることを特徴とする。
【００１２】
前記課題を解決するために、前記の気泡発生部材における前記冷却塔部品を載置するパレットを兼用乃至パレットに埋設してあることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
この形態は、請求項８、９、１０、１１記載の装置発明の代表的な実施の形態である。
図１において、１０は冷却塔における充填材の一種である密閉型熱交換器、例えばフィンのない熱交換コイル１２の表面に付着したスケールを溶解、除去するための装置全体を示し、この装置１０は、カルシウム除去用の塩酸水溶液「例えば商品名；ガードクリーン  ３１２０、製造元；株式会社荏原製作所」と、シリカ除去用の酸性フッ化アンモニウムの水溶液「例えば商品名；ガードクリーン  ＮＦ、製造元；株式会社荏原製作所」が供給される処理槽１１を備えている。
【００１４】
前記処理槽１１底部には、その内部に供給され貯蔵された前記混合液内に上向きで気体を吹き込み、この混合液を攪拌する気泡発生部材１８が配置されている。
前記気泡発生部材１８は多数の小穴２０を上側に穿設してあるパイプ１９により形成してあり、処理槽１１の外部に設けてある圧縮エア供給源であるエアコンプレッサー１６と、ホース乃至パイプよりなるエアライン１５により接続して気泡装置Ｐとしてある。
前記処理槽１１は断熱層で外面が覆われ、この処理槽１１内の底面に沿って加温部として棒状ヒーター１３が液中位置に設けてある。
このヒーター１３は耐酸性処理、例えばシリコンで被覆されたヒーターとしてある。前記ヒーター１３は処理槽１１の外壁面に沿って設ける場合は耐酸性処理を特に施す必要はない。
前記気泡発生部材１８の一例としてエア吹き出しパイプ１９は熱交換コイルと類似の蛇行管からなり、エア吹き出し用の小穴２０がその上側部分に間隔をおいて設けてある（図３参照）。前記蛇行管に限らず渦巻管、櫛歯状管のうちの一種を使用することもある。必要に応じ、このエア吹き出しパイプ１９に代えて、例えば小穴２０を上側に分布して設けた扁平中空体、前記処理槽１１底部に設置することもある。
この冷却塔から外され処理される前記フィンのない熱交換コイル１２を前記処理槽１１内に浸漬するのに充分な寸法、形状に、前記処理槽１１は形成されている。この熱交換コイル１２の各屈曲部には、電蝕防止用の断面コ字の合成樹脂製のチャンネル材１７が取り付けられている（図２参照）。
【００１５】
このように構成した装置の作用を請求項１、２、４、５、７記載の方法発明の代表的な実施の形態と共に説明する。
前記カルシウム除去用の塩酸水溶液である前記ガードクリーン  ３１２０と、酸性フッ化アンモニウムの水溶液である前記ガードクリーンＮＦとを前記処理槽１１内に同時に供給し混合液とし、前記ヒーター１３で加温し冷却塔本体から外したフィンのない熱交換コイル１２を複数本この混合液内に浸けする。
この際、上下の熱交換コイル１２は前記チャンネル材１７により間隔をおいて積み重ねられる。次いで、前記気泡発生装置Ｐのエアコンプレッサー１６を作動し、このエアライン１５に圧縮エアを供給し、前記エア吹き出しパイプ１９から前記カルシウム除去用の塩酸水溶液と酸性フッ化アンモニウムの水溶液の混合液内にこの処理槽１１底部からエアを吹き込み、バブリングし、気泡と共に混合液を上昇させてこの混合液を攪拌して前記チャンネル１７で間隔をおいて積み重ねられた前記フィンのない熱交換コイル１２外周面に付着しているスケールに前記混合液をバブリング力によって上昇水溶液流として充分に接触させ、スケール中のカルシウム系スケール及びシリカ系スケールを除去し、即ちカルシウム系スケール及びシリカ系スケールの硬度を低下させ、劣化させて、フィンのない熱交換コイル１２の外周面から溶解し、前記空気の突沸乃至バブリング力により、その近傍から順次除去する。この際、循環ポンプ（図示せず）を使用して前記混合液を処理槽１１内で強制循環することもある。
【００１６】
この場合は処理槽１１の底部全面からエアが上昇し、前記塩酸水溶液及び酸性フッ化アンモニウムの水溶液の混合液を攪拌して上下に間隔を置いて積み重ねたフィンのない熱交換コイル１２の直管部分及びベント管部分周面とこの塩酸水溶液及び酸性フッ化アンモニウム水溶液が充分接触する。
この実施の形態では、フィンのない熱交換コイル１２を対象部品としたが、波形で合成樹脂製のシート状充填板、ルーバー、エリミネータ、ストレーナー、熱交換コイル１２にフィンをロー付けしたもの、即ち、フィン付きの熱交換コイルも、この発明の対象部品である。
【００１７】
このカルシウム系スケールの洗浄する前に必要に応じてフィンのない熱交換コイル１２を前記処理槽１１外において、高圧液体の一種たる高圧水を前記フィンのない熱交換コイル１２の外周面に噴射して、カルシウム系スケールをこの噴射圧力で機械的に溶解し、除去することもある（請求項６記載の発明の代表的な実施の形態に対応）。このように高圧水を吹き付けることで、前記塩酸水溶液による前記カルシウム系スケールの溶解、除去時間を短縮できる。高圧水に代え高圧蒸気の場合もある。
このカルシウム系スケール除去工程及びシリカ系スケール除去工程における前記塩酸水溶液とシリカ除去用水溶液混合液のｐＨは2以下とする。
このようにしてカルシウム系スケール及びシリカ系スケールを溶解し、除去した後、処理槽１１の前記混合液を中和する。
【００１８】
更に、このようにしてカルシウム系スケール及びシリカ系スケールを除去したフィンのない熱交換コイル１２を水洗いし、前記カルシウム除去用の塩酸水溶液を前記フィンのない熱交換コイル１２外周面から洗い流す。
このようにして、全てのスケールを除去し、表面が清浄となった前記フィンのない熱交換コイル１２の外周面を中和水溶液「例えば商品名；ガードクリーンＮ、製造元；株式会社荏原製作所」で中和する。
【００１９】
更に、水洗した前記フィンのない熱交換コイル１２を、防錆水溶液「例えば商品名；エバガード１２２０、製造元；株式会社荏原製作所」で防錆処理する。
【００２０】
実施の形態２
この形態は請求項８、９、１０、１１、１２記載の発明の代表的な実施の形態である。
実施の形態１と異なる構造は前記気泡発生部材１８の一種である前記エア吹き出しパイプ１９乃至ホース、小穴を上側に分布して設けた扁平中空体（図示せず）が前記冷却塔部品載置用のパレット２１内に埋め込まれ、前記エア吹き出し口である小穴２０が前記パレット２１の上面から外部に露出して配置されている。前記のパレット２１は、処理槽１１内の水溶液中に洗浄すべき冷却塔部品と共に完全浸される。
実施の形態１と同一の符号は同一の構成作用をなし、この形態では、前記処理槽１１底面に若干の凹凸があっても、前記冷却塔部品の姿勢を安定させ、前記水溶液で前記スケールの除去が行なわれる。
【００２１】
実施の形態３
この形態は、請求項１、３、５記載の方法発明の代表的な実施の形態である。
前記カルシウム系スケールの除去とシリカ系のスケールの除去を同一又は
別の処理槽１１で前後して行うことが実施の形態１と異なる。その他、実施の形態１で使用した装置はそのまま使用し、同様の洗浄を行う。
前記処理槽１１内に冷却塔部品を浸し、前記処理槽１１内に投入した前記塩酸水溶液内に前記エア吹き出しパイプ１９から処理槽１１底部からエアを吹き込み、突沸乃至ハブリングし、前記塩酸水溶液をスケール表面に積極的に接触させ、前記冷却塔部品に付着しているカルシウム系のスケールを除去する。
【００２２】
この後、冷却塔部品を別の処理槽に移し、酸性フッ化アンモニウム水溶液を前記処理槽１１に投入し、この状態で、酸性フッ化アンモニウム水溶液内に処理槽１１底部からエアを吹き込み、突沸乃至バブリングして、前記冷却塔部品に付着しているシリカ系のスケールに酸性フッ化アンモニウム水溶液を接触させ、このシリカ系のスケールを溶解し、化学的に除去する。この際、シリカ除去用の酸性フッ化アンモニウム水溶液は前記ヒーター１３で加温しておく。
これらスケールを除去した冷却塔部品を水洗い後、防錆処理する。
前記実施の形態では、気泡発生装置Ｐが設けられているが、必要に応じて前記各水溶液を超音波振動させ、前記突沸乃至バブリングとの共同作用で前記スケールを除去するための超音波振動装置を処理槽１１に付設することもある。
或いは前記気泡発生部材１８を処理槽１１中において水平方向に往復動させる方法及び装置を付加しても、この発明の実施の形態の範囲である。
【００２３】
各実施の形態において、処理槽１１の上部開放面には、洗浄液が飛散しないように開閉自在の蓋を設け、液面で大気中に放出される空気のみを外部に放出できるようにしてある。
【００２４】
【発明の効果】
前記のように構成し、作用を為す請求項１乃至７記載の方法発明においては、冷却塔本体から取り外した冷却塔用部品の表面に付着したカルシウム系のスケールは勿論、従来落ち難かったシリカ系のスケールと対応する前記水溶液を処理槽底面全域からのエアの吹き出しにより充分に均一に攪拌でき、前記水溶液と対応するスケールとの接触時間を長く出来、前記カルシウム系のスケール、シリカ系のスケールを確実に、且つ簡易に前記冷却塔用部品から除去出来る。
殊に請求項２記載の発明においては、前記カルシウム系及びシリカ系のスケールの溶解、除去時間を短縮でき、その結果、全体としてのスケールの処理時間を短縮できる。
請求項３記載の発明においては、冷却塔用部品から溶融除去されたスケールを混在することなく、各々処理槽に沈殿させ、その排液処理が容易となる。
請求項５記載の発明においては、スケール除去後、冷却塔用部品が酸化し、その表面が黒色化するのを防止できる。
請求項６記載の発明においては、カルシウム系のスケール除去を前処理として機械的に行うことができる。
殊に請求項７記載の発明においては、殊に波形で合成樹脂製のシート状充填板、フィン付き熱交換コイル、フィンのない熱交換コイルに付着している全スケールを確実に除去でき、その熱交換効率を向上することが出来る。例えば、スケール厚さが１．５ｍｍ以上で、熱交換コイルとしての冷却能力は半減する。
【００２５】
請求項８記載の装置発明は、請求項１、２、３、４記載の方法発明を実施でき、その効果を奏することができる。
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明の効果を顕著に発揮でき、前記気泡発生部材は、前記処理槽の底部域からエアを吹き出し、水溶液と共に上昇し、前記水溶液をその全域に攪拌でき前記冷却塔部品と前記水溶液との接触を充分に行うことができ、洗浄効果を上げることができる。
請求項１０記載の発明では、ヒーターにより前記水溶液を各スケールの除去に適切な温度に加温できる。
請求項１１記載の発明では、前記エア吹き出しパイプは、熱交換コイルと類似の蛇行管、渦巻管、櫛歯状管のうちの一種からなり、エア吹き出し用の小穴が間隔をおいて設けてあるから処理槽の中心部の液は上昇し、充分に処理物表面に流体が接触し、洗浄効果を向上させる。
請求項１２記載の発明では、気泡発生部材である前記エア吹き出しパイプ乃至ホース、小穴を上側に分布して設けた扁平中空体が前記冷却塔部品を載置するパレットを兼用しているため、前記冷却塔部品を処理槽内に安定した姿勢で沈めて、前記スケールの溶解、除去を行うことができる。
また前記エア吹き出しパイプ乃至気ホース小穴を上側に分布して設けた扁平中空体がパレット内に埋め込まれ、そのエア吹き出し用の小穴が前記パレット上面から外部に露出して配置されていることにより、前記処理槽内を有効に利用出来、且つ、前記エア吹き出しパイプ乃至ホース、前記偏平中空体マットを処理槽底部に容易に設置でき、前記スケールの溶解、除去を行うことができる。
【００２６】
実施の形態においては、フィンなどの熱交換コイル１２をその屈曲部に取り付けたコ字型のチャンネル材１７により上下間隔をおいて、処理槽１１内に積み重ねでき、上下各段の熱交換コイル１２間に充分に前記水溶液を流動させ、熱交換コイル１２の外周面を一様に洗浄できる。
また、超音波振動装置を併用した場合には、前記洗浄効果は一段と向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の装置の概略縦断面図である。
【図２】熱交換コイルの平面図である。
【図３】エア吹き出しパイプの平面図である。
【図４】実施の形態２のパレットの平面図である。
【符号の説明】
１１  処理槽
１２  フィンのない熱交換コイル
１３  棒状ヒーター
１５  エアライン
１６  エアコンプレッサー
１８  気泡発生部材
１９  エア吹き出しパイプ
２０  小穴