(57)【要約】      （修正有）【課題】化学剤を使用しなくとも有効にスケールの付着防止や除去が可能である水質改善装置を提供する。【解決手段】ボイラー本体１に連結する給水管２には水質改善装置３と給水ポンプ４を配置し、給水タンク５に流入する給水原水６を処理してボイラー本体１に供給している。水質改善装置３は管体内に通水自在とするセラミックボールを充填する。セラミックボールの外観は薄茶色で素焼様の多孔質なボールである。表面積を広くとることによる水その他成分との接触面積が広くなり、含有するトルマリン微粉砕粒子が有する電気的特性からも派生する多くの特性を高め、又触媒的作用を高める。【選択図】図１
0003160973.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ボイラに接続する給水ライン中に介在する管体と、この管体内に配置して通過する水と接触する濾材を備え、ボイラーラインのスケール付着防止及びスケール除去を行なう水質改善装置において、前記濾材は、トルマリン鉱石の約３３０メッシュ粉砕粉体２０〜４０重量％、クリプチロライト鉱物の約３３０メッシュ粉砕粉体１０〜３０重量％、モルデナイト鉱物の約３３０メッシュ粉砕粉体１５〜３０％、グラニットポーフィリー鉱物の約３３０メッシュ粉砕粉体１０〜３０％を均一に混合し、その後アルカリシリケートを１５〜２５重量％を加えて混合攪拌後、６〜８ｍｍ径のボールに造粒し、この造粒物を風乾後、焼結することで得られるセラミックボールであることを特徴とする水質改善装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、ボイラーラインにおけるスケール付着防止やライン内に付着したスケールを除去するための水質改善装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ボイラーに給水される水中の溶解性蒸発残留物（主にカルシウム、マグネシウム等の硬度成分その他のスケール成分）は、ボイラー内で次第に濃縮され、飽和状態になって析出し、スケールとなって熱伝導面に付着してしまい、ボイラーの熱伝導率を低下させると同時にボイラー過熱、配管の閉塞などを引き起こす原因になるため、従来はこれを防止するため一般的には軟水装置とリン酸等を含む各種の清缶剤が使用されていた。
【０００３】
軟水装置は硬水を軟水化させるために設置するものであるが、そのために投入される清缶剤は、その効果維持数値をボイラー内のｐｈで判断しており、例えばその数値をｐｈ１１とする場合、これを下回ると自動的に点滴投入されることになり、これがボイラー装置維持のコストアップ要因となっていた。
【０００４】
又このように薬品処理を行なったボイラー水の排水はｐｈ１１程度となっているため、外部に流すためには添加した化学剤の除去又は中和処理が必要であった。
【０００５】
このため化学剤を用いることなく、ボイラーなどに水を供給する水路に各種の水質改善装置を配置して水路内の錆やスケールの発生を防止する装置、例えば特許文献１、特許文献２に記載されるような水質改善装置が提案されていた。
【特許文献１】特開２００５−２３８０２３号
【特許文献２】特開２００２−５９１９２号
【０００６】
特許文献１に記載するボイラーライン等のスケール防止装置は電解装置を用いるもので、装置内の電極間を通過する水を電解することで、その陰極近傍でＣａイオン及びＭｇイオンをスケール微粒子として析出するものであり、また、このスケール微粒子を含んだ水がラインのスケール成分の過飽和領域を流れる場合、溶存スケール成分が該スケール微粒子上に析出することで、機器表面へのスケール付着を抑制するものであった。
【０００７】
又特許文献２に記載するスケール付着防止・除去システムは、熱交換器に供給される水路の上流側に多数のトルマリン微粒子と無機質絶縁体とからなるトルマリン成形体を配置して、該水路内を通過する水もしくは該水路内に貯溜された水と接触させる構成であった。
【０００８】
この水質改善装置に用いるトルマリン成形体は、隣接する複数のトルマリン微粒子を無機質絶縁体微粒子によって空間的に隔離する構成で、トルマリン微粒子と無機質絶縁体微粒子とは、その接触点あるいは近接点の周囲に固着したガラス質などの無機質接着材成分により互いに接合していた。このため無機質接着材成分が配置されていないトルマリン微粒子の表面は、空孔に向かって露出しており、各々のトルマリン微粒子は、それぞれの内部で自己分極し、その露出表面に接する水や水蒸気などに反応してヒドロキシルイオンなどの活性イオンを発生させていた。
【０００９】
このトルマリン微粒子による水の電気分解作用により、熱交換器内部のパイプ壁面へのケイ酸塩を含むスケールの付着を効果的に防止あるいは抑制し、また一旦パイプ壁面に付着したスケールも、熱交換器の停止を必要とすることなく、効果的に除去するものであった。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、電解装置を用いる従来のスケール防止装置は、電源装置からの印加が必要でそれに要する電気代と消耗電極板の交換が半年〜１年に一度必要となり、コスト的に十分なメリットがなかった。
【００１１】
また、トルマリン成形体をライン間に配置して水と接触させる従来の水質改善装置は、化学剤や電解装置を用いることなく簡易な構成のスケール防止装置となってはいたが、装置の要となるトルマリン成形体の電気分解作用が未だ満足できるものではなかった。
【００１２】
この考案は、従来の水質改善装置が有する上記の問題点を解消すべくなされたものであり、化学剤を使用しなくとも有効にスケールの付着防止や除去が可能である水質改善装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、この考案の水質改善装置は、ボイラに接続する給水ライン中に介在する管体と、この管体内に配置して通過する水と接触する濾材を備え、ボイラーラインのスケール付着防止及びスケール除去を行なう水質改善装置において、前記濾材は、トルマリン鉱石の約３３０メッシュ粉砕粉体２０〜４０重量％、クリプチロライト鉱物の約３３０メッシュ粉砕粉体１０〜３０重量％、モルデナイト鉱物の約３３０メッシュ粉砕粉体１５〜３０％、グラニットポーフィリー鉱物の約３３０メッシュ粉砕粉体１０〜３０％を均一に混合し、その後アルカリシリケートを１５〜２５重量％を加えて混合攪拌後、６〜８ｍｍ径のボールに造粒し、この造粒物を風乾後、焼結することで得られるセラミックボールであることを特徴とするものである。
【００１４】
各鉱物の好ましい混合割合は、トルマリン鉱石３５重量％、クリプチロライト鉱物２０重量％、モルデナイト鉱物２５重量％、グラニットポーフィリー鉱物２０重量％、アルカリシリケート２０重量％で、造粒物は約４日間風乾後、ボールの割れを防ぐため、大型電気炉にて最終温度４００℃で１時間予備乾燥し、水分を８０％以上除いた後、９００〜９５０℃の低温で約５時間均一に温度がかかるようにゆっくり焼結する。
【００１５】
クリプチロライト鉱物、モルデナイト鉱物、グラニットポーフィリー鉱物の３種の鉱物は多孔質鉱物であり、吸着性が高い。又モルデナイト鉱物は陶土のような粘土粘着性があるのでセラミック造粒時には粘結剤としてもアルカリシリケートとともになくてはならない鉱物である。
【００１６】
セラミックボールの外観は薄茶色で素焼様の多孔質なボールである。表面積を広くとることによる水その他成分との接触面積が広くなり、電気的特性からも派生する多くの特性を高め、又触媒的作用を高める。
【考案の効果】
【００１７】
この考案の水質改善装置は、トルマリン鉱石を含むセラミックボールの電気的特性から水の電気分解を有効に行なうため、化学剤を使用しなくともスケールの付着防止や除去が可能で、ボイラーを使用する新設の工場や施設の場合には、ボイラーの軟水装置や清缶剤が不要となる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１８】
次にこの考案の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は水質改善装置を介在するボイラーラインの配置図、図２は水質改善装置の一部断面図である。ボイラー本体１に連結する給水管２には水質改善装置３と給水ポンプ４を配置し、給水タンク５に流入する給水原水６を処理してボイラー本体１に供給している。
【００１９】
水質改善装置３は、給水管２に嵌着するブラインドフランジ２ａ，２ａにボルトナット３ａによって取り付けられる合いフランジ３ｂ，３ｂと、その間に挟入する管体３ｃとを有する。管体３ｃ内には、側面をパンチングメタルによって通水自在とする取手付内筒３ｄを挿入し、この内筒３ｄにはセラミックボール７を充填する。セラミックボール７の両側にはフィルター８を配置する。
【００２０】
セラミックボール７内のトルマリン微粉砕粒子は、無数の電極による微弱な電圧を有し、水分に触れると、その瞬間に水分に対して放電が起こる。これによって水が電気分解し、Ｈ2Ｏ  →  Ｈ+＋ＯＨ-となる。トルマリンは浸漬又は濾過、あるいは蒸気が通過する場合、温度が高いほうが水を電気分解する力が増大する。セラミックボールの特性として水分、熱、光、摩擦、空気の対流などの外的作用によりその効果が増大する。
【００２１】
ライン内の水に含まれるスケールの内、カルシウム・マグネシウム（夫々＋イオン）はＯＨ-と中和し、水酸化カルシウム・水酸化マグネシウムとなって除去される。又シリカ（−イオン）はＨ+と中和して除去される。一部は完全に水に溶解し、又一部のものは水中濃度が高くなるとコロイダルとなって溶解する
【００２２】
従ってボイラー本体１に給水する水は水質改善装置３を通過すると、ボイラー本体１や給水管２内に付着したスケールが徐々に取り除かれ水に溶解していく。
【００２３】
又トルマリンにより水が分解すると、Ｈ2Ｏ  →  Ｈ+＋ＯＨ-となり、
夫々がＨ2Ｏと結合して
Ｈ+＋Ｈ2Ｏ  →  Ｈ3Ｏ+      ヒドロニウムイオン
ＯＨ-＋Ｈ2Ｏ  →  Ｈ3Ｏ2-    ヒドロキシルイオン
となる。これに対して鉄は
２Ｆｅ＋４Ｈ3Ｏ+＋（４ＯＨ＋４Ｈ2）  →  ２Ｆｅ（ＯＨ）2＋４Ｈ2
２Ｆｅ（ＯＨ）2＋２Ｈ3Ｏ+  →  ２Ｆｅ（ＯＨ）3＋２Ｈ2
Ｆｅ＋２Ｈ3Ｏ+  →  Ｆｅ（ＯＨ）2＋２Ｈ2
２Ｆｅ（ＯＨ）3＋Ｆｅ（ＯＨ）  →  Ｆｅ3Ｏ4＋４Ｈ2Ｏ
となり、不動態のＦｅ3Ｏ4になる。
Ｆｅ（ＯＨ）2    水酸化第一鉄
Ｆｅ（ＯＨ）3    水酸化第二鉄
Ｆｅ3Ｏ4          四三酸化鉄（マグネタイト、黒錆、磁鉄鉱）
このように黒錆になることにより、錆は進行しなくなり、赤錆・赤水の防止となる。
【００２４】
この他、次のような効果が期待される。即ち、ｐｈ６〜８程度となるため強アルカリ排水としての処理が不要でそのままの排水が可能となる。又水の分子集団がクラスター化し結合を極小化するので、熱伝導及び燃焼効率が向上し、燃費の削減効果も顕著となる。このためＣＯ2の排出削減にも寄与できる。
【００２５】
又、ヒドロキシルイオン（Ｈ3Ｏ2-）により塩素や黴臭味の改善効果も期待できる。水の界面において加水分解が急速に進み、水に溶解している塩素イオン
（Ｃｌ-）を塩素分子Ｃｌ2にし、又もともと水に溶解しているＣｌ2とともに、
ＨＯＣｌ、ＯＣｌ-等の物質になることにより、水の表面からの揮発性、激しい刺激や生理活性等を失い、カルキ臭・味・刺激を感じさせなくなる。しかし単分子膜で包まれた内部の水の塩素量は変わらず、塩素の持つ殺菌効果は失われない。
【００２６】
セラミックボールの全表面積は孔内面積を含めボール表面積の数百倍の表面積を持つと考えられ、強力な吸着力も持ち合わせ、比較的除去が難しいとされる有害物質Ａｓ（砒素）なども除去・極小化が可能である。
【００２７】
なお、大容量タンクや貯水タンクが設置されている場合は、タンク周りに循環ラインを形成しこのライン中に水質改善装置と循環ポンプを介在させて水質改善を行なうことが望ましい。
【００２８】
水質改善装置のメンテナンスとしては、濾材であるセラミックボールの洗浄を年１回行なうだけで初期の状態に復元できる。
【実施例】
【００２９】
図１に示すボイラーラインに水質改善装置を設置して８ヶ月稼動した後の、水質検査比較表を以下に示す。
【表１】
0003160973.tif 000003
導電率  水中のイオンが多いほど導電性が大きくなる。低いほどよい水質であり、検査結果は良好であった。
ｐｈ  弱アルカリであり良好であった。
Ｍ−アルカリ度（メチルオレンジアルカリ度）    水分中の重炭酸塩、炭酸塩、水酸化物、ケイ酸塩、リン酸塩、硼酸塩、等弱酸の塩アルカリ成分の含有量の度合いＣａＣＯ3に換算して表す。良好であった。
硬度成分、塩化物イオン、鉄及びその化合物夫々処理後の数値低下が顕著であり、検査結果は良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】水質改善装置を介在するボイラーラインの配置図である。
【図２】水質改善装置の一部断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ボイラ本体
２  給水管
３  水質改善装置
４  給水ポンプ
５  給水タンク
６  給水原水
７  セラミックボール
【図１】
0003160973.tif 000004
【図２】
0003160973.tif 000005