(57)【要約】【課題】スケールの溶解率を高めることができるとともに、スケールの溶解時間を短縮することができ、スケールの除去効率を向上させることができるアルカリによるスケールの洗浄方法を提供する。【解決手段】アルカリによるスケールの洗浄方法は、水タンク等の機器又は水配管等の配管の内壁面に付着したスケールに洗浄剤としてのアルカリを作用させてスケールの洗浄を行うにあたり、該洗浄を減圧状態で発泡源を添加するか、又は気泡を吹き込みながら行うものである。前記スケールは二酸化珪素を含むものである。また、前記気泡としては、その気泡径が１００ｎｍ〜１００μｍの微細気泡が用いられる。洗浄時における洗浄液のｐＨは９以上であることが好ましい。洗浄時の圧力は、０．００１〜０．０９ＭＰａに設定される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器又は配管の内壁面に付着したスケールに洗浄剤としてのアルカリを作用させてスケールの洗浄を行うにあたり、該洗浄を減圧状態で発泡源を添加するか、又は気泡を吹き込みながら行うことを特徴とするアルカリによるスケールの洗浄方法。
【請求項２】
前記気泡は、その気泡径が１００ｎｍ〜１００μｍの微細気泡であることを特徴とする請求項１に記載のアルカリによるスケールの洗浄方法。
【請求項３】
前記発泡源は過酸化水素又は過炭酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１に記載のアルカリによるスケールの洗浄方法。
【請求項４】
前記洗浄時における洗浄液のｐＨは９以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアルカリによるスケールの洗浄方法。
【請求項５】
前記洗浄時の圧力は、０．００１〜０．０９ＭＰａであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアルカリによるスケールの洗浄方法。
【請求項６】
前記スケールは二酸化珪素を含むものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のアルカリによるスケールの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水タンク、熱交換器等の機器、水配管等の配管の内壁面に付着したスケールを洗浄剤としてのアルカリにより洗浄するスケールの洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水タンク等の機器、水配管等の配管に水が長期間に亘って貯留又は循環されていると、それらの内壁面には炭酸カルシウム、二酸化珪素等のスケールが付着する。このスケールは、水の流れを阻害し、機器又は配管を閉塞させるおそれがあるとともに、熱交換器においては熱伝導が低下して熱交換効率が悪化するという問題があった。従って、このようなスケールを洗浄、除去する方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には地熱発電プラントの熱水系機器、配管の内壁面に付着したスケールの除去方法が開示されている。このスケール除去方法は、スケールの除去に先立ち、内壁面を減圧下に置くものである。具体的には、地熱発電所におけるセパレータから還元井へ地熱水を送る配管に付着したスケールを除去する場合、配管内を真空下に約３０分間保持した後、空気を流入させ、次いで蒸気を流入させてスケールを剥離させるものである。このスケール除去方法によれば、予め配管内を減圧下に置くことによりスケールが収縮し、亀裂を生じて剥離しやすい状態になり、そのスケールを空気や水蒸気で排出しやすくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−１８３９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載されている従来構成のスケール除去方法は、スケールの除去に先立って機器内や配管内を減圧下に置く方法であり、その後に空気や蒸気を流入させてスケールを除去するものである。しかしながら、機器や配管の内壁面に強固に付着したスケールは、短時間減圧下に置くだけでは十分に剥離しやすい状態には到らず、その後に物理的な除去手段でスケールを取り除くことは困難である。すなわち、減圧下でスケール表面の一部が剥離しやすくなり、その剥離しやすくなったスケールをその後の物理的な除去手段で取り除くことができるに過ぎないのであり、スケールの除去効率は低いという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、スケールの溶解率を高めることができるとともに、スケールの溶解時間を短縮することができ、スケールの除去効率を向上させることができるアルカリによるスケールの洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明のアルカリによるスケールの洗浄方法は、機器又は配管の内壁面に付着したスケールに洗浄剤としてのアルカリを作用させてスケールの洗浄を行うにあたり、該洗浄を減圧状態で発泡源を添加するか、又は気泡を吹き込みながら行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明のアルカリによるスケールの洗浄方法は、請求項１に係る発明において、前記気泡は、その気泡径が１００ｎｍ〜１００μｍの微細気泡であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明のアルカリによるスケールの洗浄方法は、請求項１に係る発明において、前記発泡源は過酸化水素又は過炭酸ナトリウムであることを特徴とする。
請求項４に記載の発明のアルカリによるスケールの洗浄方法は、請求項１から請求項３のいずれか一項に係る発明において、前記洗浄時における洗浄液のｐＨは９以上であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明のアルカリによるスケールの洗浄方法は、請求項１から請求項４のいずれか一項に係る発明において、前記洗浄時の圧力は、０．００１〜０．０９ＭＰａであることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明のアルカリによるスケールの洗浄方法は、請求項１から請求項５のいずれか一項に係る発明において、前記スケールは二酸化珪素を含むものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１に係る発明のアルカリによるスケールの洗浄方法では、機器又は配管の内壁面に付着したスケールに洗浄剤としてのアルカリを作用させてスケールの洗浄を行うにあたり、該洗浄が減圧状態で発泡源を添加するか、又は気泡を吹き込みながら行われる。このため、減圧状態と、気泡とにより機器又は配管の内壁面に付着したスケールの剥離が促されるとともに、スケールを形成する化合物がアルカリと反応して溶解する。すなわち、減圧状態と、気泡と、アルカリによるスケールの溶解反応との相乗的な働きに基づいて、スケールの溶解を著しく促進させることができる。
【００１３】
従って、本発明のアルカリによるスケールの洗浄方法によれば、スケールの溶解率を高めることができるとともに、スケールの溶解時間を短縮することができ、スケールの除去効率を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施形態について詳細に説明する。
本実施形態のアルカリによるスケールの洗浄（除去）方法は、水タンク、熱交換器、冷却器、凝縮器等の機器、水配管等の配管の内壁面に付着したスケールを洗浄、除去するためのものである。すなわち、該スケールに、洗浄剤としてのアルカリを作用させてスケールの洗浄を行うにあたり、該洗浄を減圧状態で行うとともに、発泡源を添加するか、又は気泡を吹き込みながら行うものである。スケールを形成する化合物としては、二酸化珪素（ＳｉＯ２）のほか、有機物などが挙げられる。
【００１５】
この洗浄方法を実施する際には、前処理として酸を用いた洗浄を行うことが望ましい。酸を用いた洗浄を行うことにより、スケールとしての炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩のほか、鉄酸化物、銅酸化物等の金属酸化物を溶解させることができる。このような酸による前処理を例えばｐＨ５以下の酸性条件下に、０．００１〜０．０９ＭＰａという減圧状態で行うことにより、炭酸塩等のスケールを効率良く溶解させることができる。このように、酸に溶解するスケールを除去した後にアルカリを用いてスケールの洗浄を行うことにより、アルカリによるスケールの洗浄を効率良く実施することができる。なお、アルカリによるスケールの洗浄を実施した後に、酸を用いた洗浄を実施することも可能である。
【００１６】
前記洗浄剤のアルカリ（塩基性物質）は、スケールを形成する化合物と反応して該化合物を溶解させるものである。このアルカリとしては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等の苛性アルカリ（強アルカリ）が好ましい例として挙げられる。
【００１７】
例えば、スケールを形成する化合物としての二酸化珪素（珪酸）は、水酸化ナトリウムと次式のように溶解反応し、珪酸ナトリウム（Ｎａ２ＳｉＯ３、水に可溶）と水を生成して溶解する。
【００１８】
ＳｉＯ２＋２ＮａＯＨ  →  Ｎａ２ＳｉＯ３＋Ｈ２Ｏ
前記減圧状態における圧力は、常圧（０．１ＭＰａ）より低い圧力であればよいが、０．００１〜０．０９ＭＰａであることが好ましく、０．００５〜０．０５ＭＰａであることがさらに好ましい。この圧力が０．００１ＭＰａを下回る場合には、そのような高真空を得るための設備の構築が難しく、現実的ではない。その一方、０．０９ＭＰａを上回る場合には、減圧による効果が得られ難く、スケールの洗浄効果が低下する。
【００１９】
前記発泡源は洗浄液中に気泡を発生させるためのものであり、過酸化水素又は過炭酸ナトリウムが用いられる。過酸化水素を用いることにより分解生成物として酸素の気泡が得られ、過炭酸ナトリウムにより分解生成物として同じく酸素の気泡が得られる。
【００２０】
前記気泡は、水タンク等の機器、水配管等の配管の内壁面に付着したスケールの剥離を促すとともに、アルカリによるスケールの溶解反応を促進するためのものである。その気泡の気泡径は１００ｎｍ〜１００μｍの微細気泡（ナノバブル又はマイクロバブル）であることが好ましい。このような微細気泡はマイクロ・ナノバブル発生装置で容易に発生させることができ、ガスとしては空気のほか、酸素ガス、炭酸ガス等が用いられる。この微細気泡により、機器又は配管の内壁面に付着したスケールの剥離が促されると同時に、該微細気泡が減圧状態で体積膨張して破壊されるときに生ずる超音波振動によりスケールの剥離が一層促進される。
【００２１】
前記微細気泡の気泡径が１００μｍより大きい場合には、微細気泡の機能が十分に発揮されず、スケールの溶解率が低下する。その一方、気泡径が１００ｎｍより小さい場合には、そのような微細気泡は独立して存在することが難しく、気泡径に見合う微細気泡の働きが得られ難いとともに、そのような微細気泡を発生させる装置の構築が難しくなる。
【００２２】
前記スケールの洗浄時における洗浄液のｐＨは９以上のアルカリ性であることが望ましく、１１以上のアルカリ性であることがさらに望ましい。このようなアルカリ性の条件下で、前記スケールを形成する化合物とアルカリとの溶解反応が進行する。このｐＨが９を下回る場合には、洗浄剤としてのアルカリとスケールを形成する化合物との反応が阻害され、スケールの溶解が進行し難くなって好ましくない。
【００２３】
次に、本実施形態におけるアルカリによるスケールの洗浄方法について作用を説明する。
さて、水タンク等の機器、水配管等の配管の内壁面に付着したスケールを洗浄する場合には、機器又は配管内にアルカリの水溶液を注入するとともに、機器又は配管内を所定の減圧状態に設定し、かつ洗浄液に発泡源を添加するか、又は機器又は配管内に微細気泡を吹き込む。すると、機器又は配管の内壁面に付着したスケールは、減圧作用により内壁面から剥がれるような力を受ける。同時に、微細気泡は減圧によって体積膨張し、その後破裂し、膨張した気泡の破裂により超音波振動が生じてスケールが内壁面から浮き上がるような力を受ける。加えて、機器又は配管の内壁面から剥がれ又は浮き上がったスケールにはアルカリが反応し、そのスケールが溶解する。
【００２４】
このとき、機器又は配管の内壁面から剥がれ又は浮き上がったスケールはアルカリとの接触面積が増えて反応しやすくなり、溶解反応が促される。さらに、この溶解反応が、気泡（微細気泡）に基づく洗浄液の撹拌により促進される。言い換えれば、減圧状態と、気泡と、アルカリによるスケールの溶解反応とが相俟って相乗的に作用し、機器又は配管の内壁面に強固に付着したスケールの剥離、溶解を著しく進行させることができる。
【００２５】
以上説明した実施形態によって発揮される効果を以下にまとめて記載する。
（１）本実施形態のアルカリによるスケールの洗浄方法では、機器又は配管の内壁面に付着したスケールに洗浄剤としてのアルカリを作用させてスケールの洗浄を行うにあたり、該洗浄が減圧状態で発泡源を添加するか、又は気泡を吹き込みながら行われる。このため、減圧状態と、気泡の吹き込みとにより機器又は配管の内壁面に付着したスケールの剥離が促されるとともに、スケールを形成する化合物がアルカリと反応して溶解する。すなわち、減圧状態と、気泡と、アルカリによるスケールの溶解反応との相乗的な働きに基づいて、スケールの溶解を著しく促進させることができる。
【００２６】
従って、本実施形態のアルカリによるスケールの洗浄方法によれば、スケールの溶解率を高めることができるとともに、スケールの溶解時間を短縮することができ、スケールの除去効率を向上させることができるという効果を発揮することができる。
（２）前記気泡は、その気泡径が１００ｎｍ〜１００μｍの微細気泡である。このため、ナノオーダー又はマイクロオーダーの微細気泡により、スケールの剥離やスケールを形成する化合物の溶解反応を有効に促進させることができる。
（３）前記発泡源は過酸化水素又は過炭酸ナトリウムである。このため、気泡として酸素の気泡が容易に得られ、スケールの溶解促進を図ることができる。
（４）前記洗浄時における洗浄液のｐＨは９以上に設定される。そのため、スケールを形成する化合物とアルカリとの溶解反応を十分に促すことができ、スケールの溶解を促進することができる。
（５）前記洗浄時の圧力は０．００１〜０．０９ＭＰａである。従って、減圧に基づいて機器又は配管の内壁面に付着したスケールの剥離やさらにはスケールの溶解の効率を高めることができる。
（６）前記スケールは二酸化珪素を含むものであることにより、その二酸化珪素をアルカリと反応させて容易かつ速やかに溶解させることができる。
【実施例】
【００２７】
次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１及び比較例１〜３）
圧力容器内に、濃度２．０質量％に調整した水酸化ナトリウム水溶液１００ｍｌを注入し、そこにスケールを形成する化合物として二酸化珪素を投入した。その後、圧力容器内の圧力を０．１ＭＰａ（常圧、比較例２及び３）、０．０２ＭＰａ（実施例１）に設定するとともに、マイクロ・ナノバブル発生装置を使用して気泡径が１００ｎｍ〜１００μｍの微細気泡（空気）を吹き込み、スケールの洗浄を行った。
【００２８】
比較例１では減圧（０．０２ＭＰａ）下で微細気泡の吹き込みを行わず、比較例２では常圧下で微細気泡を吹き込み、比較例３では常圧下で微細気泡の吹き込みを行わなかった。
【００２９】
そして、洗浄時間が０分、１５分、３０分、１００分、１５０分及び２００分経過する毎にスケールの溶解率（％）を測定した。スケールの溶解率は、各洗浄時間におけるスケールの残量を測定することにより求めた。その結果を表１に示した。
【００３０】
また、実施例１における洗浄液のｐＨは１３であった。
【００３１】
【表１】
2013049036.tif 000002
表１に示したように、実施例１ではスケールの洗浄を減圧状態で行うと同時に、微細気泡を吹き込みながら行ったことにより、スケールの溶解速度が速く、２００分で溶解率が１００％に到る結果を得ることができた。その一方、減圧下で微細気泡の吹き込みを行わない比較例１、常圧下で微細気泡の吹き込みを行った比較例２及び常圧下で微細気泡の吹き込みを行わなかった比較例３では、スケールの溶解速度が遅く、十分な溶解率が得られなかった。
（実施例２及び比較例４）
圧力容器内に、濃度１．０質量％に調整した水酸化ナトリウム水溶液と濃度０．３５質量％の過酸化水素が含まれるように過酸化水素水で調整した水溶液を注入し、そこにスケールを形成する化合物として二酸化珪素を投入した。その後、圧力容器内の圧力を０．１ＭＰａ（常圧、比較例４）、０．０１ＭＰａ（実施例２）に設定してスケールの洗浄を行った。
【００３２】
そして、洗浄時間が０分、３０分、６０分、９０分及び１２０分経過する毎にスケールの溶解率（％）を測定した。スケールの溶解率は、各洗浄時間におけるスケールの残量を測定することにより求めた。それらの結果を表２に示した。
【００３３】
なお、実施例２における洗浄液のｐＨは１２．９であった。
【００３４】
【表２】
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表２に示したように、実施例２ではスケールの洗浄を減圧状態で行うと同時に、発泡源として過酸化水素を用いて行ったことにより、スケールの溶解率が十分に高くなる結果を得ることができた。その一方、常圧下でスケールの洗浄を行った比較例４では、実施例２に比べてスケールの溶解率が低い結果であった。
（実施例３及び比較例５）
圧力容器内に、濃度１．０質量％に調整した水酸化ナトリウム水溶液と濃度０．３５質量％の過炭酸ナトリウムが含まれるように過炭酸ナトリウム水溶液で調整した水溶液を注入し、そこにスケールを形成する化合物として二酸化珪素を投入した。その後、圧力容器内の圧力を０．１ＭＰａ（常圧、比較例５）及び０．０１ＭＰａ（実施例３）に設定してスケールの洗浄を行った。
【００３５】
そして、洗浄時間が０分、３０分、６０分、９０分及び１２０分経過する毎にスケールの溶解率（％）を測定した。スケールの溶解率は、各洗浄時間におけるスケールの残量を測定することにより求めた。それらの結果を表３に示した。
【００３６】
なお、実施例３における洗浄液のｐＨは１２．８であった。
【００３７】
【表３】
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表３に示したように、実施例３ではスケールの洗浄を減圧状態で行うと同時に、発泡源として過炭酸ナトリウムを用いて行ったことにより、スケールの溶解率が十分に高くなる結果を得ることができた。その一方、常圧下でスケールの洗浄を行った比較例５では、実施例３に比べてスケールの溶解率が劣る結果であった。
【００３８】
なお、前記実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
・  前記微細気泡の吹き込み量や気泡径は、機器又は配管の内壁面におけるスケールの生成量や減圧度とのバランスによって設定することができる。
【００３９】
・  前記洗浄剤のアルカリとスケールを形成する化合物との溶解反応を促進させるため、アルカリの濃度や添加量を変更したり、ｐＨを調節したり、加熱したりすることができる。
【００４０】
・  前記洗浄剤としてのアルカリを、スケールを形成する化合物の種類等に応じて複数のアルカリを組合せて使用することも可能である。
・  前記洗浄時における減圧状態は、減圧度を徐々に高めたり、徐々に低くしたり等、スケールの溶解程度に応じて適宜変化させることができる。
【００４１】
・  前記アルカリ以外の洗浄剤として、界面活性剤、キレート化剤、ビルダー剤等をアルカリと併用することも可能である。