JP6025660B2

JP6025660B2 - 中和装置

Info

Publication number: JP6025660B2
Application number: JP2013115555A
Authority: JP
Inventors: 俊輔井上; 伸宮本
Original assignee: 株式会社長府製作所
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2033-05-31
Also published as: JP2014233663A

Description

本発明は、酸性水を中和する中和装置に関する。

従来、加熱装置には、潜熱熱交換器で流体を予熱し、その予熱した流体を顕熱熱交換器に送って加熱するものがある。この種の加熱装置は、顕熱熱交換器を通過して流体に熱エネルギーを与えた燃焼ガスが、潜熱熱交換器を通過する際、更に、流体に熱エネルギーを与えるので、潜熱熱交換器を備えない加熱装置に比べ、加熱効率を高めることができる。
ところで、潜熱熱交換器では燃焼ガス内の水蒸気が凝縮してドレン水が生じる。このドレン水は、燃焼ガスに含まれる窒素酸化物等によって酸性になっているため、環境保全の観点より、中和した後に排水される必要がある。

ドレン水の中和処理には中和装置が用いられ、その具体例が、例えば特許文献１、２に記載されている。
特許文献１には、ドレン水の排出路に中和剤（中和材）を装填した収容室を設け、その収容室にドレン水を滞留させて反応時間を長くし、ドレン水を確実に中和する中和装置が記載されている。ここで、この方式の中和装置は、ドレン水を滞留させる構造を備えているため装置全体が大型化し、また、滞留しているドレン水が低温時に凍結しないようヒータを設ける必要がある。

これに対し、特許文献２に記載された中和装置は、中和剤の収容室に流入したドレン水が収容室に滞留することなく通過する。従って、装置全体の小型化を図ることができ、更に、ヒータを要しないことから、製造コストの低減化、及び、中和装置を使用するにあたって必要な金銭的負担の抑制化が可能である。
また、特許文献２の中和装置は、収容室の底部から、直接、ドレン水を排水口に導く主たる排出経路と、ドレン水を収容室からオーバーフローパイプを経由して排水口に導く補助的な排出経路を有している。そして、収容室に流入するドレン水の量に応じて、ドレン水の排水が、主たる排出経路のみで行われたり、主たる排出経路と補助的な排出経路とによって行われたりする。

特開２０１１−１８９２９１号公報特開２０１２−５５７８７号公報

本発明は、ドレン水が中和剤に接触する機会を増加させる中和装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る中和装置は、粒状の中和剤が収納された収容室を備え、注入口から流入した酸性水を前記中和剤で中和して前記収容室の底部に設けられた透水構造Ａを介して外部に処理水として排出する中和装置において、前記収容室に流入した前記酸性水を、表面を伝わせて前記収容室の底部に導く整流部材を備え、前記整流部材は、棒材であって、表面に前記酸性水を案内する螺旋状のガイド部が形成されている。

本発明に係る中和装置において、前記収容室の底部に前記整流部材が挿通する貫通孔が形成され、前記貫通孔の周縁部の一部又は全体を前記整流部材に非接触にして前記処理水が通過する隙間を設けたのが好ましい。

本発明に係る中和装置において、前記注入口及び前記酸性水を吐出する出水口を有する導入管と、前記収容室に送られる前記酸性水を貯留する水封室とを備え、前記出水口は、前記水封室に貯留された前記酸性水に浸漬されているのが好ましい。

本発明に係る中和装置は、収容室に流入した酸性水を、表面を伝わせて収容室の底部に導く整流部材が、棒材であって、表面に酸性水を案内する螺旋状のガイド部が形成されているので、ドレン水が中和剤に接触する機会を増加させることが可能である。

本発明の一実施の形態に係る中和装置の側断面である。図１のＺＺ’断面矢視図である。（Ａ）は棒材の上部を固定するスリット板の説明図、（Ｂ）は底部に設けられた透水性部材の説明図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、棒材の表面形状を示す説明図である。（Ａ）は変形例に係る中和装置の説明図、（Ｂ）は整流板の説明図、（Ｃ）は変形例に係る整流板の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る中和装置１０は、粒状の中和剤１１が収納された収容室１２を備え、注入口１３から流入したドレン水（酸性水の一例）１４を中和剤１１で中和して収容室１２の底部に設けられた貫通孔（透水構造Ａの一例）２７ａを介して外部に処理水として排出する装置である。以下、これらについて詳細に説明する。

中和装置１０は、図１に示すように、ケーシング１５を備え、ケーシング１５には、図示しない潜熱熱交換器に連結された導入管１６が固定されている。導入管１６は、潜熱熱交換器（即ち、中和装置１０の外部）から送られるドレン水１４が流入する注水口１３を一端に有し、他端に、ドレン水１４を吐出する出水口１７を備えている。潜熱熱交換器から送り出されたドレン水１４は、この導入管１６を通ってケーシング１５内に流入する。

ケーシング１５内には、導入管１６の出水口１７から吐出されたドレン水１４を貯留する水封室１８が設けられ、水封室１８に貯留されているドレン水１４には、導入管１６の出水口１７が浸漬されている。
水封室１８内のドレン水１４に導入管１６の出水口１７を浸漬しているのは、潜熱熱交換器内で圧力変動が生じた際に、潜熱熱交換器内のガスが導入管１６を通ってケーシング１５内に流入するのを防止するためである。なお、潜熱熱交換器内の圧力変動は、例えば、潜熱熱交換器を備える加熱装置で着火が行われた際に発生する。

また、ケーシング１５内には、水封室１８の隣りに中和剤１１を収めた縦長の収容室１２が設けられている。本実施の形態では、収容室１２は角筒状に形成され、水封室１８と収容室１２は、図１、図２に示すように、上部に開口部１９が形成された仕切り板２０によって仕切られている。
導入管１６を通って新たにドレン水１４が水封室１８内に流入すると、その流入量と同等量のドレン水１４が水封室１８から開口部１９を通って収容室１２に送られる。そのため、水封室１８内のドレン水１４の水位は、開口部１９の高さ位置で維持されている。

仕切り板２０には、図１に示すように、収容室１２内に配置され、平面視して、収容室１２の中央に向かって長く形成された受け部材２１が取り付けられている。開口部１９を通過して水封室１８から収容室１２内に流入したドレン水１４は、この受け部材２１により、平面視して、収容室１２の中央に案内される。従って、水封室１８は、収容室１２に送られるドレン水１４を貯留していることになる。
収容室１２内に蓄えられている粒状の複数の中和剤１１は、本実施の形態では、炭酸カルシウム、あるいは、寒水石であり、酸性のドレン水１４に接触することによりドレン水１４を中和する。

収容室１２内には、図１、図２に示すように、収容室１２の天井部に対して鉛直方向に配されたスリット板２２と、このスリット板２２の下部に連結され、しかも一側が後述する側壁パネル３３に固定され、他側が仕切り板２０に固定されて、水平に配置されたスリット板２３とが設けられている。
収容室１２内は、スリット板２２、２３によって二分され、複数の中和剤１１が収容された空間と、受け部材２１及び開口部１９がある空間とが、このスリット板２２、２３により仕切られている。

スリット板２２に形成された図示しない複数のスリット、及び、スリット板２３に形成された複数のスリット２３ａ（図３（Ａ）参照）は、ドレン水１４に未接触の中和剤１１の直径より幅が狭いため、スリット板２２、２３は、ドレン水１４に未接触の中和剤１１が、受け部材２１及び開口部１９のある空間に進入するのを防止している。このため、使用前の中和装置１０が運搬時等に上下逆さまになっても、中和剤１１を収容室１２内に留めることができる。
なお、中和剤１１は、ドレン水１４に接触することによって小さくなる。また、中和剤１１は、中和剤１１が収容された空間で、スリット板２３の高さ位置より下側に充填されている。

更に、収容室１２内には、図１、図２に示すように、平面視して、収容室１２の中心近傍に、軸心を上下方向に向けて配置した棒材２４が設けられている。この棒材２４は、収容室１２に流入したドレン水１４を、収容室１２の底部に導く整流部材の一例である。
スリット板２３には、図１、図３（Ａ）に示すように、貫通孔２５が形成され、この貫通孔２５に棒材２４の上部が貫通している。貫通孔２５は、周縁部が部分的に貫通孔２５の中心に向かって突出し、この突出した部分が棒材２４に当接して棒材２４の上部を固定している。

貫通孔２５の周縁部で貫通孔２５の中心に突出していない領域は、棒材２４に非接触であり、この棒材２４に非接触な領域によって、貫通孔２５の周縁部と棒材２４の間に隙間２６が設けられている。そのため、受け部材２１により、平面視して収容室１２の中央に案内されて棒材２４の上部に送られたドレン水１４は、棒材２４の表面を伝って降下し、隙間２６を通過してスリット板２３の下方に進む。

隙間２６は、ドレン水１４に未接触の中和剤１１が通り抜けない大きさであるため、未使用の中和装置１０が上下逆さまになったとしても、中和剤１１が隙間２６を通り抜けることはない。
また、隙間２６を通過せず、スリット板２３の上面を伝って棒材２４から離れる方向に進むドレン水１４は、スリット板２３に形成されたスリット２３ａから、スリット板２３の下方に進行する。

収容室１２の底部には、図１、図３（Ｂ）に示すように、透水性部材２７が設けられ、透水性部材２７（即ち、収容室１２の底部）には、棒材２４の下部が挿通する貫通孔２８が形成されている。貫通孔２８は、周縁部が部分的に貫通孔２８の中心に向かって突出している。
断面円形の棒材２４は、貫通孔２８を挿通した高さ位置より下側が、その高さ位置より上側に比べ縮径（縮幅）に設計され、縮径部２９が形成されている。そして、棒材２４は、貫通孔２８の周縁部の貫通孔２８の中心に突出した部分が、縮径部２９に当接することにより支持されている。本実施の形態では、貫通孔２８の周縁部が４箇所で貫通孔２８の中心に向かって突出し、棒材２４の縮径部２９に当接している。

一方、貫通孔２８の周縁部は、貫通孔２８の中心に突出した部分以外の領域が棒材２４に当接しておらず、その領域によって、貫通孔２８の周縁部と棒材２４の間には複数の隙間３０が設けられている。棒材２４の表面を伝って降下したドレン水１４は、この隙間３０を通過して透水性部材２７の下側に進む。
本実施の形態では、貫通孔２８の周縁部が部分的に棒材２４に接触し、棒材２４をスリット板２３と透水性部材２７で固定しているが、棒材２４をスリット板２３のみで固定する場合、貫通孔２８の周縁部の全体が棒材２４に非接触であってもよい。そして、貫通孔２８の周縁部の全体が棒材２４に非接触の場合、棒材２４の全周に、ドレン水１４が通過する隙間が形成されることになる。
従って、ドレン水１４が通過する隙間は、貫通孔２８の周縁部の一部又は全体を棒材２４に非接触にすることによって設けることが可能である。

透水性部材２７には、中央の貫通孔２８以外にも、複数の貫通孔２７ａ（本実施の形骸ではスリット）が形成されているので、収容室１２内で透水性部材２７に達したドレン水１４は、隙間３０、あるいは、貫通孔２７ａを通って収容室１２から下に流れ出る。
隙間３０及び各貫通孔２７ａは、ドレン水１４に未接触の中和剤１１が通り抜けない大きさであり、ドレン水１４に未接触の中和剤１１が、透水性部材２７から下に流出するのを防止している。
棒材２４の表面を伝って収容室１２に流入したドレン水１４は大半が、更に、棒材２４の表面を伝い透水性部材２７の高さ位置に到達する。このため、透水性部材２７の高さ位置で棒材２４周りに隙間３０を設けることによって、ドレン水１４は隙間３０を通って円滑に収容室１２から下側に流れ出ることになる。

そして、大半のドレン水１４が、収容室１２内で棒材２４の表面を伝って降下するため、棒材２４に近接している中和剤１１は、棒材２４まで距離を有する位置にある中和剤１１に比べ、大量のドレン水１４が接触して早く小さくなる。棒材２４に近接している中和剤１１が小さくなり、あるいは、消滅すると、その周りにある中和剤１１が移動して棒材２４に近接配置されるので、棒材２４には常に中和剤１１が近接している状態が確保される。

ここで、棒材２４は、収容室１２内に配置された領域で太さが等しいが、この棒材２４の代わりに、表面に、図４（Ａ）に示す凹凸や、図４（Ｂ）に示す螺旋状のガイド部３１が形成された棒材２４ａ、２４ｂを使用することもできる。
表面に凹凸を設けた棒材２４ａの場合、棒材２４ａの表面を伝うドレン水１４は、その凹凸に沿って下向きに進行する。そして、表面にガイド部３１を設けた棒材２４ｂの場合、棒材２４ｂの表面を伝うドレン水１４はガイド部３１に案内されて螺旋状に下ることになる。
従って、表面に凹凸やガイド部３１を設けることで、棒材２４ａ、２４ｂの単位長さにおける棒材２４ａ、２４ｂの表面を伝うドレン水１４の経路が長くなって、ドレン水１４が中和剤１１に接触する機会が増加する。このため、表面に凹凸やガイド部が無い棒材２４に比べ、長さを短くしてもドレン水１４を安定的に中和することができる。棒材の長さを短くすることにより、中和装置１０の高さを低くすることが可能であり、結果として、中和装置１０全体をコンパクトにすることができる。

また、角筒状の収容室１２の側壁を形成する側壁パネル３３には、図２に示すように、ドレン水１４を収容室１２から流出させる複数の貫通孔３４が形成されている。各貫通孔３４は、縦に長いスリットであり、ドレン水１４に未接触の中和剤１１が通過できない大きさであるが、貫通孔３４の形状はこれに限定されない。
本実施の形態では、この複数の貫通孔３４によって透水構造Ｂが形成され、この透水構造Ｂによって収容室１２内から収容室１２外に処理水を出すための処理水の流路を確保している。
通常、収容室１２内のドレン水１４は、重力により降下し、大半が処理水（ドレン水１４を中和処理した液体）として透水性部材２７に設けられた貫通孔２７ａや隙間３０を通過し、収容室１２から流れ出る。

しかしながら、貫通孔２７ａや隙間３０は、生物膜の発生等により閉塞されることがあり、貫通孔２７ａ及び隙間３０が閉塞されると、処理水は、貫通孔２７ａ又は隙間３０を通って収容室１２から流れ出ることができない。
そこで、側壁パネル３３に複数の貫通孔３４（即ち、透水構造Ｂ）を形成し、ドレン水１４が複数の貫通孔３４を通過することによっても収容室１２から流れ出るようにしている。このため、たとえ、全ての貫通孔２７ａと隙間３０が塞がった状態でも、収容室１２内にドレン水１４が滞留することはない。
なお、本実施の形態では、図２に示すように、側壁パネル３３は、スリット板２３の配置位置より下側に複数の貫通孔３４を備え、スリット板２３の配置位置より上側には貫通孔３４を備えていない。

ケーシング１５内には、側壁パネル３３とケーシング１５の側壁３５の間に空間が設けられ、この空間によって、側壁パネル３３の貫通孔３４を通って収容室１２から流出した処理水を、中和装置１０の外部に導く処理水案内部３６が形成されている。
ケーシング１５の下部には、中和装置１０の外部に処理水を排出する排水口３７が設けられ、処理水は、処理水案内部３６により排水口３７に導かれ、中和装置１０の外部に排出される。
また、ケーシング１５内には、透水性部材２７の下側にも空間があって、この空間によって形成された流路３８を経由して、透水性部材２７を通り抜けた処理水が排水口３７まで案内され、排水口３７を介して中和装置１０の外部に排出される。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、中和装置によって中和される酸性水は、ドレン水に限定されず、例えば酸性の雨水でもよく、透水構造Ａは、スリットに限定されず、例えば円形の貫通孔であってもよい。
また、透水性部材を通り抜けた処理水を中和装置の外部に排出する排水口とは別に、収容室の側壁パネルを通り抜けた処理水を外部に排出する排水口を設けてもよい。
更に、水封室や整流部材は無くてもよい。水封室が無い場合、中和装置に流入したドレン水は、直接、収容室内に入ることになる。

そして、整流部材は棒材に限定されず、例えば、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、板材を折り曲げて谷部４０ａを形成した整流板４０を採用してもよい。整流板４０を採用する場合、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、水封室４１から水封室４１に隣接する収容室４２に流れ出たドレン水４３が整流板４０の谷部４０ａに沿って斜め下に送られるように、整流板４０は収容室４２内で傾斜して配置される。ドレン水４３は、整流板４０の谷部４０ａに沿って斜め下に進みながら、収容室４２内に充填された中和剤４４に接触して中和され、水平配置され透水構造Ａを有するスリット板である透水性部材４５、あるいは、鉛直に配置されたスリット板４６（透水構造Ｂを備えた側壁）を通過し、処理水として処理水案内部４７を介して排水口４８から外部に排出される。ここで、整流板４０の代わりに、図５（Ｃ）に示すように、谷部４９にドレン水４３の進行経路を長くするガイド部５０を設けた整流板５１を用いてもよい。なお、図５（Ａ）において、符号５２は、ドレン水４３を水封室４１内に導く導入管であり、符号５３は、収容室４２内の中和剤４４が水封室４１に流入するのを防止するスリット板である。

１０：中和装置、１１：中和剤、１２：収容室、１３：注入口、１４：ドレン水、１５：ケーシング、１６：導入管、１７：出水口、１８：水封室、１９：開口部、２０：仕切り板、２１：受け部材、２２、２３：スリット板、２３ａ：スリット、２４、２４ａ、２４ｂ：棒材、２５：貫通孔、２６：隙間、２７：透水性部材、２７ａ、２８：貫通孔、２９：縮径部、３０：隙間、３１：ガイド部、３３：側壁パネル、３４：貫通孔、３５：側壁、３６：処理水案内部、３７：排水口、３８：流路、４０：整流板、４０ａ：谷部、４１：水封室、４２：収容室、４３：ドレン水、４４：中和剤、４５：透水性部材、４６：スリット板、４７：処理水案内部、４８：排水口、４９：谷部、５０：ガイド部、５１：整流板、５２：導入管、５３：スリット板

Claims

粒状の中和剤が収納された収容室を備え、注入口から流入した酸性水を前記中和剤で中和して前記収容室の底部に設けられた透水構造Ａを介して外部に処理水として排出する中和装置において、
前記収容室に流入した前記酸性水を、表面を伝わせて前記収容室の底部に導く整流部材を備え、前記整流部材は、棒材であって、表面に前記酸性水を案内する螺旋状のガイド部が形成されていることを特徴とする中和装置。
請求項１記載の中和装置において、前記収容室の底部に前記整流部材が挿通する貫通孔が形成され、前記貫通孔の周縁部の一部又は全体を前記整流部材に非接触にして前記処理水が通過する隙間を設けたことを特徴とする中和装置。
請求項１又は２記載の中和装置において、前記注入口及び前記酸性水を吐出する出水口を有する導入管と、前記収容室に送られる前記酸性水を貯留する水封室とを備え、前記出水口は、前記水封室に貯留された前記酸性水に浸漬されていることを特徴とする中和装置。