(57)【要約】【課題】配管内面に付着するスケールがシリカを含んでいる場合にも、そのスケール中のシリカを確実に除去することのできるスケール除去方法とスケール除去装置の提供。【解決手段】水が通流する配管３、６内に微細気泡を含有する洗浄水を通流させて、配管３、６内面に付着したスケールＳを除去する配管のスケール除去方法で、洗浄水として、微細な空気の気泡を含有するシリカ用洗浄水を使用し、スケールＳに含まれるシリカを除去するシリカ除去工程を含む配管のスケール除去方法とその方法を実施するためのスケール除去装置。【選択図】図１
2013180237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が通流する配管内に微細気泡を含有する洗浄水を通流させて、前記配管内面に付着したスケールを除去する配管のスケール除去方法であって、
前記洗浄水として、微細な空気の気泡を含有するシリカ用洗浄水を使用し、前記スケールに含まれるシリカを除去するシリカ除去工程を含む配管のスケール除去方法。
【請求項２】
前記シリカ除去工程において、ｐＨ７．５以上のシリカ用洗浄水を使用する請求項１に記載の配管のスケール除去方法。
【請求項３】
前記洗浄水として、微細な炭酸ガスの気泡を含有するカルシウム用洗浄水を使用し、前記スケールに含まれるカルシウムを除去するカルシウム除去工程を含む請求項１または２に記載の配管のスケール除去方法。
【請求項４】
前記シリカ除去工程と前記カルシウム除去工程に関し、いずれか一方の工程を先に実行し、他方の工程を後から実行する請求項３に記載の配管のスケール除去方法。
【請求項５】
前記シリカ除去工程と前記カルシウム除去工程を同時に実行する請求項３に記載の配管のスケール除去方法。
【請求項６】
水が通流する配管内に微細気泡を含有する洗浄水を通流させて、前記配管内面に付着したスケールを除去する配管のスケール除去装置であって、
前記洗浄水を貯留する貯留部と、微細な気泡を生成して前記貯留部の洗浄水に含有させるバブリング装置と、その微細な気泡を含有する洗浄水を前記配管内に通流させて前記貯留部に戻す循環路および循環ポンプとを備えている配管のスケール除去装置。
【請求項７】
前記微細な気泡を含有する洗浄水をｐＨ７．５以上に維持するｐＨ維持手段を備えている請求項６に記載の配管のスケール除去装置。
【請求項８】
前記ｐＨ維持手段が、前記貯留部の洗浄水に浸漬可能な陰イオン交換樹脂である請求項７に記載の配管のスケール除去装置。
【請求項９】
前記微細な気泡を生成するための空気および炭酸ガスが、前記バブリング装置に対して択一的に供給可能に構成されている請求項６〜８のいずれか１項に記載の配管のスケール除去装置。
【請求項１０】
前記微細な気泡を生成するための空気および炭酸ガスが、前記バブリング装置に対して同時に供給可能に構成されている請求項６〜８のいずれか１項に記載の配管のスケール除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水が通流する配管内に微細気泡を含有する洗浄水を通流させて、前記配管内面に付着したスケールを除去する配管のスケール除去方法とスケール除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水が通流する配管内面に付着したスケールの除去方法としては、従来、配管を振動させたり、配管に磁場を発生させて除去する方法などが知られているが、近年、微細な気泡、例えば、マイクロバブルを含有する洗浄水を使用する方法が提案されている。
特に、水が通流する配管では、カルシウムを比較的多量に含むスケールが付着するところから、カルシウムに有効な炭酸ガス（二酸化炭素）に注目し、微細な炭酸ガスの気泡を含有する洗浄水を使用して、配管内面にスケールが付着するのを防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７８２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、水が通流する配管内面に付着するスケールは、カルシウムを多量に含むとは言え、シリカも含んでいるため、微細な炭酸ガスの気泡を含有する洗浄水を使用してスケールを除去しようとしても、スケールに含まれるシリカが配管内面に残存するため、配管内面に付着したスケールを確実に除去することがむずかしいという問題がある。
また、通流する水の種類によっては、シリカを比較的多量に含むスケールが付着することもあり、そのような場合には、微細な炭酸ガスの気泡を含有する洗浄水では、配管内面に付着したスケールを確実に除去することは困難となる。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目したもので、その目的は、配管内面に付着するスケールがシリカを含んでいる場合にも、そのスケール中のシリカを確実に除去することのできるスケール除去方法とスケール除去装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る配管のスケール除去方法の特徴構成は、水が通流する配管内に微細気泡を含有する洗浄水を通流させて、前記配管内面に付着したスケールを除去する配管のスケール除去方法であって、前記洗浄水として、微細な空気の気泡を含有するシリカ用洗浄水を使用し、前記スケールに含まれるシリカを除去するシリカ除去工程を含むところにある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、配管内を通流させる洗浄水として、微細な空気の気泡を含有するシリカ用洗浄水を使用し、配管内面に付着したスケールに含まれるシリカを除去するシリカ除去工程を含むので、後述する実験結果から明らかなように、スケールに含まれるシリカが効率よく溶解し、スケール中のシリカを効率よく除去することができる。
【０００８】
本発明に係る配管のスケール除去方法の更なる特徴構成は、前記シリカ除去工程において、ｐＨ７．５以上のシリカ用洗浄水を使用するところにある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、ｐＨ７．５以上のシリカ用洗浄水を使用するにより、後述する実験結果から明らかなように、比較的短時間のうちにスケール中のシリカを効率よく除去することができる。
【００１０】
本発明に係る配管のスケール除去方法の更なる特徴構成は、前記洗浄水として、微細な炭酸ガスの気泡を含有するカルシウム用洗浄水を使用し、前記スケールに含まれるカルシウムを除去するカルシウム除去工程を含むところにある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、配管内を通流させる洗浄水として、微細な炭酸ガスの気泡を含有するカルシウム用洗浄水を使用し、配管内面に付着したスケールに含まれるカルシウムを除去するカルシウム除去工程を含むので、スケールに含まれるシリカに加えて、スケールに含まれるカルシウムも効率よく除去することができる。
【００１２】
本発明に係る配管のスケール除去方法の更なる特徴構成は、前記シリカ除去工程と前記カルシウム除去工程に関し、いずれか一方の工程を先に実行し、他方の工程を後から実行するところにある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、例えば、シリカ除去工程を先に実行する場合には、シリカ除去工程の実行により、スケールに含まれるシリカが効率よく除去され、その結果、スケールはシリカが除去された脆い状態（いわゆる、ふやけた状態）となり、その後にカルシウム除去工程を実行することにより、スケール中のカルシウムをより一層効率よく除去することが可能となる。
逆に、カルシウム除去工程を先に実行する場合には、カルシウム除去工程の実行により、スケールに含まれるカルシウムが効率よく除去されて、スケールが脆い状態（いわゆる、ふやけた状態）となるため、その後にシリカ除去工程を実行することにより、スケール中のシリカを効率よく除去することが可能となる。
【００１４】
本発明に係る配管のスケール除去方法の更なる特徴構成は、前記シリカ除去工程と前記カルシウム除去工程を同時に実行するところにある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、シリカ除去工程とカルシウム除去工程を同時に実行するので、スケール除去に要する時間を短縮することができるとともに、シリカ除去工程とカルシウム除去工程の実行によって、スケールがある程度ふやけた状態となるため、スケール中のシリカとカルシウムを比較的効率よく除去することができる。
【００１６】
本発明に係る配管のスケール除去装置の特徴構成は、水が通流する配管内に微細気泡を含有する洗浄水を通流させて、前記配管内面に付着したスケールを除去する配管のスケール除去装置であって、前記洗浄水を貯留する貯留部と、微細な気泡を生成して前記貯留部の洗浄水に含有させるバブリング装置と、その微細な気泡を含有する洗浄水を前記配管内に通流させて前記貯留部に戻す循環路および循環ポンプとを備えているところにある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、洗浄水を貯留する貯留部と、微細な気泡を生成して貯留部の洗浄水に含有させるバブリング装置と、その微細な気泡を含有する洗浄水を配管内に通流させて貯留部に戻す循環路および循環ポンプとを備えているので、このスケール除去装置を使用することにより、上述したシリカ除去工程を実行し、あるいは、シリカ除去工程とカルシウム除去工程とを実行して、配管内面に付着したスケールを除去することができる。
【００１８】
本発明に係る配管のスケール除去装置の更なる特徴構成は、前記微細な気泡を含有する洗浄水をｐＨ７．５以上に維持するｐＨ維持手段を備えているところにある。
【００１９】
上記特徴構成によれば、ｐＨ維持手段により洗浄水をｐＨ７．５以上に維持することによって、比較的短時間のうちにスケール中のシリカを効率よく除去することができる。
【００２０】
本発明に係る配管のスケール除去装置の更なる特徴構成は、前記ｐＨ維持手段が、前記貯留部の洗浄水に浸漬可能な陰イオン交換樹脂であるところにある。
【００２１】
上記特徴構成によれば、ｐＨ維持手段が、貯留部の洗浄水に浸漬可能な陰イオン交換樹脂であるから、比較的廉価で取り扱いの容易な陰イオン交換樹脂を使用して、貯留部の洗浄水を所望のｐＨに維持することができる。
【００２２】
本発明に係る配管のスケール除去装置の更なる特徴構成は、前記微細な気泡を生成するための空気および炭酸ガスが、前記バブリング装置に対して択一的に供給可能に構成されているところにある。
【００２３】
上記特徴構成によれば、微細な気泡を生成するための空気および炭酸ガスが、バブリング装置に対して択一的に供給可能に構成されているので、バブリング装置に空気を供給してシリカ除去工程を実行した後、バブリング装置に炭酸ガスを供給してカルシウム除去工程を実行することも、また、その逆も可能で、空気と炭酸ガスとの択一的な切り換えだけで、スケールに含まれるシリカとカルシウムを効率よく除去することができる。
【００２４】
本発明に係る配管のスケール除去装置の更なる特徴構成は、前記微細な気泡を生成するための空気および炭酸ガスが、前記バブリング装置に対して同時に供給可能に構成されているところにある。
【００２５】
上記特徴構成によれば、微細な気泡を生成するための空気および炭酸ガスが、バブリング装置に対して同時に供給可能に構成されているので、シリカ除去工程とカルシウム除去工程を同時に実行することができ、スケール除去に要する時間を短縮して、スケールに含まれるシリカとカルシウムを効率よく除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態によるスケール除去装置の一部拡大概略構成図
【図２】第１実施形態によるスケール除去装置の一部拡大概略構成図
【図３】第２実施形態によるスケール除去装置の一部拡大概略構成図
【図４】実験装置の概略構成図
【図５】実験結果を示す図表
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明に係る配管のスケール除去方法とスケール除去装置について、その実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明によるスケールの除去方法と除去装置は、例えば、冷却塔を有する吸収式冷凍機において、水が通流する配管の内面に付着したスケールを除去するためのもので、その吸収式冷凍機は、図１および図２に示すように、水を冷却する冷却塔１を備え、その冷却塔１の下方には、冷却塔１で冷やされた冷却水を貯留する貯留槽２が設けられている。
貯留槽２には、冷却水が通流する第１配管３が接続され、第１配管３に介装された冷却水用ポンプ４の駆動によって、貯留槽２内の冷却水を吸収式冷凍機の実機５、つまり、詳細な説明は省略するが、凝縮器、蒸発器、吸収器、および、再生器を有する実機５の凝縮器、吸収器に供給して吸収液、冷媒を冷却する。その後、吸収液、冷媒を冷却した後の冷却水が、第２配管６を通流して冷却塔１に供給されて貯留槽２に戻されるように構成されている。
本発明によるスケールの除去装置は、このような構成の吸収式冷凍機において、冷却水が通流する第１配管３と第２配管６、および、実機５内に存在する図外の伝熱管等の配管の内面に付着したスケールを除去するのに使用される。なお、図１および図２では、第２配管６の一部を拡大し、第２配管６の内面に付着したスケールＳを示している。
【００２８】
（第１実施形態）
第１実施形態によるスケール除去装置では、図１および図２に示すように、貯留槽２内の冷却水がそのまま洗浄水として使用され、その貯留槽２が洗浄水を貯留する貯留部７として機能するように構成される。そして、第１配管３、実機５内の配管、第２配管６、および、冷却塔１などが、貯留部７内の洗浄水を配管３、６や実機５内の配管内に通流させて貯留部７に戻す循環路８として、また、冷却水用ポンプ４が循環ポンプ９として機能するように構成され、微細な気泡であるマイクロバブルを生成して貯留部７の洗浄水に含有させるバブリング装置１０が別途設けられる。
バブリング装置１０は、貯留部７の洗浄水中に位置される２個のマイクロバブル発生用のノズル１１と水中ポンプ１２からなり、２個のノズル１１にバブル生成用の気体を供給する気体供給管１３が連設され、後述するように、その気体供給管１３に対して空気および炭酸ガスが択一的に接続可能に構成される。そして、洗浄水をｐＨ７．５以上に、より好ましくは、ｐＨ８以上に維持するｐＨ維持手段としての陰イオン交換樹脂１４が、貯留部７の洗浄水に浸漬可能な状態で設けられ、マット状のフィルタ１５が洗浄水上に配設される。
【００２９】
つぎに、第１実施形態によるスケール除去装置を使用して、配管内面に付着したスケールを除去するスケール除去方法について説明する。
このスケール除去方法で対象となる配管は、第１配管３と第２配管６および実機５内の配管であり、それら配管の内面に付着したスケールＳを除去するにあたり、少なくとも、スケールＳに含まれるシリカを除去するシリカ除去工程を含み、場合によっては、スケールＳに含まれるカルシウムを除去するカルシウム除去工程を含む。
シリカ除去工程では、図１に示すように、貯留部７の洗浄水に陰イオン交換樹脂１４を浸漬して、洗浄水をｐＨ７．５以上に維持するとともに、バブリング装置１０を構成するノズル１１の気体供給管１３に対して大気中の空気を供給する空気供給装置、例えば、ファン１６を接続し、水中ポンプ１２とファン１６を駆動して、ｐＨ７．５以上に維持された洗浄水に発生時の気泡径が５０μｍ以下の空気のマイクロバブルを含有させる。このマイクロバブルは、通常、直径が５０μｍ以下の気泡で、直径３０μｍ付近に分布のピークがあり、気泡濃度として数百個／ｍＬ程度のものがよく知られている。
そして、循環ポンプ９の駆動によって、空気のマイクロバブルを含有するｐＨ７．５以上に維持されたシリカ用洗浄水を循環路８に沿って循環させ、第１配管３と第２配管６および実機５内の配管の内面に付着したスケールＳに含まれるシリカを除去するシリカ除去工程を実行するのであり、除去されたスケール片はフィルタ１５上に残存して取り除かれる。
【００３０】
このシリカ用洗浄水によるシリカの除去効果は、各種の実験によって確認済みであり、つぎに、その一部について言及する。
図４に示すように、ビーカーＢに３Ｌの水道水を入れ、水道水中にシリカを含むスケールＳの代替として二酸化ケイ素を０．３ｇ（完全溶解時で１００ｐｐｍ）浸漬させ、ビーカーＢ内の水道水を循環ポンプ９により吸引するとともに、循環ポンプ９の吐出側に３０ｍＬ／ｍｉｎの空気を供給し、マイクロバブル発生用のノズル１１から噴出させて空気のマイクロバブルを含有させながら循環し、水道水中に溶解したシリカイオン濃度とｐＨを測定した。
【００３１】
その結果が図５に示す図表で、この図表に示す測定結果から、処理時間の経過に伴ってｐＨとシリカイオン濃度が徐々に高くなり、ｐＨ８程度でシリカイオン濃度が約３７．５ｐｐｍとなって、シリカが約３ｐｐｍ（二酸化ケイ素が約３ｗｔ％）溶解し、ｐＨ８以上になると、シリカイオン濃度が更に高くなることが解る。
すなわち、空気のマイクロバブルを含有するｐＨ８以上の洗浄水を使用することによって、シリカが効率よく溶解することが明らかとなり、更に、配管の内面に付着した実スケールＳを使用して実験したところ、スケールＳに含まれるシリカが効率よく溶解することが確認された。
ただし、洗浄水を積極的にｐＨ８以上に維持しなくても、マイクロバブルの空気を供給すると、ｐＨの値が徐々に高くなって最終的にｐＨ８近傍あるいはそれ以上になるため、必ずしも、陰イオン交換樹脂によって洗浄水を積極的に例えばｐＨ８以上に維持する必要はない。その場合、洗浄水がｐＨ８以上になるのに時間を要するため、シリカ除去工程の時間短縮の見地から、洗浄水を積極的にｐＨ７．５以上に、より好ましくは、ｐＨ８以上に維持して実施するのが好ましい。
いずれにせよ、シリカ用洗浄水を使用してシリカ除去工程を実行することによって、第１配管３と第２配管６および実機５内の配管の内面に付着したスケールＳにおいて、そのスケールＳに含まれるシリカを効率よく除去することが可能となる。
【００３２】
カルシウム除去工程では、図２に示すように、貯留部７の洗浄水から陰イオン交換樹脂１４を取り出した状態で、バブリング装置１０を構成するノズル１１の気体供給管１３に対し、上述した空気に代えてタンク１７内の炭酸ガスを供給する。つまり、気体供給管１３に対して、流量計１８、炭酸ガスを溜めるバルーン１９、および、調圧器２０を介して炭酸ガスを収納するタンク１７を接続してノズル１１に炭酸ガスを供給し、水中ポンプ１２を駆動して、貯留部７の洗浄水に発生時の気泡径が５０μｍ以下の炭酸ガスのマイクロバブルを含有させる。
そして、循環ポンプ９の駆動によって、炭酸ガスのマイクロバブルを含有するカルシウム用洗浄水を循環路８に沿って循環させ、第１配管３と第２配管６および実機５内の配管の内面に付着したスケールＳに含まれるカルシウムを除去するカルシウム除去工程を実行するのである。
【００３３】
このカルシウム除去工程とシリカ除去工程に関しては、いずれか一方の工程を先に実行し、他方の工程を後から実行するのが好ましい。
例えば、シリカ除去工程を先に実行すれば、シリカ除去工程の実行により、スケールＳに含まれるシリカが効率よく除去され、その結果、スケールＳはシリカが除去された脆い状態（いわゆる、ふやけた状態）となっているので、その後にカルシウム除去工程を実行することによって、カルシウムをより一層効率よく除去することが可能となる。
逆に、カルシウム除去工程を先に実行すれば、カルシウム除去工程の実行により、スケールＳに含まれるカルシウムが除去され、その結果、スケールＳはカルシウムが除去された脆い状態（いわゆる、ふやけた状態）となっているので、その後にシリカ除去工程を実行することによって、シリカを効率よく除去することが可能となる。
【００３４】
（第２実施形態）
第１実施形態の装置では、冷却塔１の貯留槽２を貯留部７とし、第１配管３と第２配管６および実機５内の配管などを循環路８とし、冷却水用ポンプ４を循環ポンプ９としてそのまま使用した例を示した。しかし、構造上での制約などにより、貯留槽２内にマイクロバブル発生用のノズル１１や水中ポンプ１２などを配設することが困難な場合もあり、そのような場合に第２実施形態によるスケール除去装置を使用する。
第２実施形態によるスケール除去装置では、図３に示すように、除去装置専用の貯留部７、循環用第１配管２１、循環用第２配管２２、および、循環ポンプ９（この実施形態では２台）が使用され、ノズル１１や水中ポンプ１２に加えて、循環ポンプ９も貯留部７内の洗浄水中に位置される。循環用第１配管２１は、図外の切換弁を介して第２配管６に接続され、循環用第２配管２２は、図外の切換弁を介して第１配管３に接続され、循環用第２配管２２の先端にフィルタ１５が取り付けられて洗浄水中に位置される。
その他の構成は第１実施形態の装置と同じであり、重複説明を避けるため、同じ符号を付すことによって説明を省略する。
【００３５】
第２実施形態のスケール除去装置によるスケール除去方法では、主として第１配管３と第２配管６を対象とする工程と、第１配管３と第２配管６の一部および実機５内の配管を対象とする工程とに分かれ、いずれか一方の工程を実行した後に他方の工程を実行することになる。
例えば、シリカ除去工程において、主として第１配管３と第２配管６を対象とする場合には、図３に実線の矢印で示すように、空気のマイクロバブルを含有するｐＨ７．５以上に維持されたシリカ用洗浄水を循環用第１配管２１、第２配管６、冷却塔１と貯留槽２、第１配管３、および、循環用第２配管２２に沿って、つまり、これらの配管などにより形成される循環路８に沿って循環させ、第１配管３と第２配管６の内面に付着したスケールＳに含まれるシリカを除去する。
そして、第１配管３と第２配管６の一部および実機５内の配管を対象とする場合には、図４に点線の矢印で示すように、シリカ用洗浄水を循環用第１配管２１、第２配管６、実機５内の配管、第１配管３、および、循環用第２配管２２に沿って、つまり、これらの配管により形成される循環路８に沿って循環させて、第１配管３と第２配管６の一部および実機５内の配管の内面に付着したスケールＳに含まれるシリカを除去するのである。
なお、詳しい説明は省略するが、カルシウム除去工程においては、ノズル１１の気体供給管１３に対し空気に代えて炭酸ガスを供給し、上述したシリカ除去工程と同様に、第１配管３と第２配管６の内面に付着したスケールＳに含まれるカルシウムを除去する工程と、第１配管３と第２配管６の一部および実機５内の配管の内面に付着したスケールＳに含まれるカルシウムを除去する工程とを実行することになる。
【００３６】
〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、吸収式冷凍機の配管を対象として、その配管内面に付着したスケールＳを除去する方法と装置を示したが、本発明が対象とする配管は、特に吸収式冷凍機の配管に限るものではなく、水が通流する各種の配管を対象として実施可能である。
また、スケール除去方法におけるシリカ除去工程とカルシウム除去工程に関し、いずれか一方の工程を先に実行し、他方の工程を後から実行する例を示したが、シリカ除去工程とカルシウム除去工程を同時に実行することもできる。すなわち、バブリング装置１０のノズル１１に対して空気と炭酸ガスを同時に供給し、洗浄水として、空気のマイクロバブルと炭酸ガスのマイクロバブルを含有する洗浄水を使用することにより、シリカ除去工程とカルシウム除去工程を同時に実行することができる。
更に、配管内を通流する水によっては、その水質などによりシリカ成分を多量に含むスケールＳが付着することもあり、その場合には、必ずしもカルシウム除去工程を実行する必要はなく、シリカ除去工程のみを実行してスケールＳを除去することになる。
【００３７】
（２）先の実施形態では、微細な気泡の一例として、発生時の気泡径が５０μｍ以下のマイクロバブルを示したが、発生時の気泡径が１μｍ以下のナノバブルを使用して実施することもできる。
また、ｐＨ維持手段の一例として陰イオン交換樹脂を示したが、洗浄水をｐＨ７．５以上に維持できるものであれば、いかなる物質でも使用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
３、６    配管
７        貯留部
８        循環路
９        循環ポンプ
１０      バブリング装置
１４      ｐＨ維持手段として陰イオン交換樹脂
Ｓ        スケール
【図１】
2013180237.tif 000003
【図２】
2013180237.tif 000004
【図３】
2013180237.tif 000005
【図４】
2013180237.tif 000006
【図５】
2013180237.tif 000007