JP2005508248A - 冷却液処理処方物 - Google Patents
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Abstract
冷却液の欠点(例えば、腐食、スケールおよび低い熱転移)を処理するため、およびこれらの問題点のほとんどの根幹を処理するための化学的処方物であって、これは、水組成物であり、そして冷却液を利用するシステムをさらに保護する予防手段を提供する。この処方物は、複数の成分(吸着剤、乳化剤、緩衝剤、分散剤、解膠剤、キレート化剤およびペプチゼーション剤を含み、その各々が、特定の課題のため、および環境に対してほとんどまたは全く影響を及ぼさない特徴について選択され、そして食品型の添加物であるか、食物調理表面上での使用のために認められているか、他に一般に安全であると認識されているかのいずれかである)を利用する。これらの成分は、それら自体の特定の課題を有していることに加え、処方物中で互いにか、または処理されているシステム中に見出される要素と複合される場合、相乗効果もまた提供する。
Description
【技術分野】
【0001】
(発明の背景)
(発明の分野)
本発明の開示された実施形態は、一般に、化学処方物に関し、そしてより詳細には、冷却液の欠点と関連した問題(例えば、腐食、スケール、および低い熱転移)を処理するだけでなく、これら問題のほとんどの根本(これは、水それ自体の組成である)にも取り組む、冷却液処理処方物に関する。
【背景技術】
【0002】
(関連分野の説明)
代表的には、以前の冷却液処理処方物および清浄処方物は、過酷な、毒性の、環境に不適合の化学物質(例えば、強酸および強塩基、重金属、亜硫酸ナトリウム、アンモニア、揮発性アミン、および他のこのような化学物質)を用いてきた。これらの化学物質は、それらの互いとの相互作用、システム内のそれらの蓄積、またはスケールおよびスラッジ形成の問題へのそれらの寄与にあまり関することなく使用される。以前の処方物を過度に使用してすら、腐食、スケール、漏出、微生物増殖、および全体のシステム非効率が、暖房、換気、および空調(HVAC)システムにおける主要な問題であり続ける。これらの問題は、そうでなければ期待された寿命が終わる前に、システムの部分、およびシステム全体ですらの取り替えまたは主要な分解修理を必要とする全システムの故障を生じた。
【0003】
大部分は、以前の処方物は、環境とあまり適合していない。それらは、清浄システムに用いられる濃酸からなる。このような酸でシステムが清浄される場合、廃水は非常に低いpHを有し、これは、地方自治体の廃水処理プラントに問題を引き起こし得る。雨水排水管または自然の水本体への他の通路に溢流された場合、この低いpHの廃棄物または処理前の化学物質は、魚および他の野生生物に破滅的な影響を有し得る。
【0004】
以前の処方物はまた、システム内に高いpHを維持し、そして酸清浄後に存在する低いpHを中和する濃塩基を使用する。この高pH材料は、低pH酸と同様に、廃水処理プラントおよび環境に等しく破滅的な影響を引き起こし得る。
【0005】
以前の処方物はまた、処理水から酸素を取り除くために、米国特許第4,279,768号(Busch)において教示されるように、濃縮された化学物質(例えば、亜硫酸ナトリウム)を使用する。これらの化学物質は、新規な化合物を形成するために、酸素と反応することにより機能する。これらの濃縮された化学物質が水本体へのそれらの道を見出す場合、それらは、水中で極度に高い化学的酸素要求量を生じ、これは、魚および他の水生生物を窒息に至らせ得る。亜硫酸ナトリウムの使用に伴う別の問題は、それが、水から酸素を除去するときに、亜硫酸が硫酸に変換されることである。より多くの酸素が水に入るにつれ、より多くの亜硫酸ナトリウムが加えられる。いくらかのボイラーで見出されるものは、このような化学物質の継続した添加により誘導される濃縮されたスラッジである。このスラッジは、システム内に問題を生じるだけでなく、適切に処分されない場合、環境に対して汚染物質となる。
【0006】
一般に、これらの以前の処方物は、腐食を受けたか、または損なわれた天然の保護表面を有する表面領域を直すか、または他に保護するいかなる手段も提供しない。先行技術の処方物は、表面保護化学物質を使用することを要求している。銅系表面および関連金属表面の保護のために一般に受け入れられている化学物質は、ベンゾトリアゾールである。ベンゾトリアゾールは、実際に、非鉄金属表面上の曇りまたは酸化を防ぐ。これは、酸化層を取り除くことによって、表面を明るくピカピカにするが、腐食に対する金属の天然の保護手段であるのは、この酸化層である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従って、使用するために安全かつ無毒であり、絶えない補給の必要がなく、環境に影響を全くもたらさないか、もしくは少しもたらし、廃水処理施設の操作に有害に影響せず、損なわれた領域を直しそして腐食を防ぐ金属の天然の保護コーティングとともに作用し、かつ合わされたときに有害な反応を引き起こす代わりに、冷却液の機能、安全性、および環境適合性に有利である反応も相乗的反応もいずれも引き起こさない、冷却液処理処方物の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
(発明の簡潔な要旨)
本発明の1つの実施形態によれば、水から汚染物質を吸着し、そして物理的手段によって水からの汚染物質の除去を促進するように構成される吸着剤を含む処理組成物が、提供される。理想的には、この組成物は、金属イオン封鎖剤(sequestration agent)、キレート化剤、分散剤(dispersant)、ペプチゼーション剤(peptization agent)、解膠剤(deflocculant)、乳化剤、および緩衝剤の1つ以上を含む。この処方物はまた、研磨剤(abrasive)、界面活性剤、殺菌剤、およびシステムにおける漏出を検出するために処方物の可視化を増強する薬剤を含み得る。
【0009】
本発明の上記の実施形態の別の局面によれば、組成物または処方物は、固体の溶解形態で存在し得るか、またはそれは、液体形態で存在し得る。
【0010】
本発明の別の実施形態によれば、金属イオン封鎖剤およびキレート化剤の混合物を含む処理組成物が提供される。理想的には、この金属イオン封鎖剤およびキレート化剤はまた、懸濁物中に粒状物を維持するための分散剤、汚染物質を液化するためのペプチゼーション剤(peptization agent)、および非液体汚染物質を流動できるようにするための解膠剤を提供する。それはまた、液体汚染物質を分散させる(disburse)ための乳化剤、水のpHを制御するための緩衝剤、およびシステム中で表面からの汚染物質の除去を補助するための研磨剤を含み得る。
【0011】
上記の実施形態の別の局面によれば、この組成物は、表面張力を減少させるための界面活性剤、生存生物汚染物質の量を減少させるための殺菌剤、およびシステムにおける漏出の可視検出を可能にするための可視化剤を含む。
【0012】
本発明の開示された実施形態はさらに、1つの実施形態において、水から汚染物質を吸着し、そして物理的手段(例えば、機械的装置)による水からの汚染物質の除去を促進するように構成される吸着剤を含む処理組成物に関する。
【0013】
上記の実施形態の別の局面によれば、処理組成物は、汚染物質の反応を減少させるための金属イオン封鎖成分、汚染物質の反応を減少させるためのキレート化剤、懸濁物中に粒状物を維持するための分散剤、汚染物質を液化するためのペプチゼーション剤(peptization agent)、および非液体汚染物質を流動できるようにするための解膠剤、液体汚染物質を分散させるための乳化剤、および水のpHを制御するための緩衝剤を含み得る。
【0014】
上記の実施形態の別の局面によれば、表面からの汚染物質の除去を補助するために、研磨剤が添加され得る。必要に応じて、表面張力を減少させるために、界面活性剤もまた使用され得る。
【0015】
上記の実施形態のさらなる局面によれば、生存生物汚染物質の量を減少させるために、殺菌剤が添加され得る。
【0016】
上記の実施形態のなお別の局面によれば、組成物を使用するシステムからの漏出の可視検出を可能にするために、可視化剤が添加され得る。
【0017】
本発明のなおさらなる局面によれば、組成物は、粒状の流動形態もしくは固形の溶解形態、または液体形態の形態であり得る。
【0018】
本発明の別の実施形態によれば、冷却液の欠点(例えば、腐食、スケール、および低い熱転移)を処理するため、ならびに水組成物を処理するための化学処方物が、提供され、この処方物は、吸着剤、乳化剤、緩衝剤、分散剤、解膠剤、キレート化剤、およびペプチゼーション剤(peptizing agent)を含み、その各々は、特定の働き、および環境への影響をほとんど有さないかまたは全く有さないとの特徴、および食物調理表面における使用のために認められた食物型添加剤であるか、またはそれ以外に安全であると一般に認識されている食物型添加剤であるかについて選択される。
【0019】
上記の実施形態の別の局面によれば、個々の成分は、それ自身の働きを有する以外に、処方物中で互いに複合された場合、または処理されるシステム中で見出される要素と複合された場合、相乗効果もまた提供するように構成される。
【0020】
本発明の別の実施形態によれば、熱転移剤として水を利用する冷却液システムが提供され、この冷却液システムは、水における欠点(例えば、腐食、スケール、および低い熱転移)を処理するために水に添加するための化学処方物を含み、この処方物は、特定の働きについて、および環境への影響をほとんど有さないか、または全く有さないとの特徴について選択される、吸着剤、乳化剤、緩衝剤、分散剤、解膠剤、キレート化剤、およびペプチゼーション剤(peptizing agent)を含む。
【0021】
本発明のこの実施形態の別の局面によれば、構成要素は、また、食物型添加剤であるか、もしくは食物調理表面における使用のために認められるか、またはヒトの消費のために安全であると一般に認識されるように選択される。理想的には、全ての構成要素は、それら自身の働きを有する以外に、処方物中で互いに複合された場合、または処理されるシステム中で見出される要素と複合された場合、相乗効果もまた提供するように選択される。
【0022】
上記から容易に理解されるように、この冷却液処理処方物は、安全であり、環境適合性であり、そしてシステム(例えば、HVACおよびボイラー型システムならびに水および水系流体の輸送のためのパイプ系システム)を有効に清浄および処理する手段を提供する。理想的には、この処方物は、金属の天然の保護表面と共に作用し、金属表面の腐食されたかまたは他に損なわれた領域の修復を可能にし、これは、金属の天然の保護表面と共に働き、天然の保護表面単独よりも耐久性である保護表面を生成し、そして腐食が開始する前にこれを停止させることを補助する。この処方物は、濡れた表面上に存在するスケールを除去し、得られた混合物がスケール形成汚染物質の沈殿を生じさせにくくするように冷却液または他の作業流体において使用される生水を整え、捕捉された汚染物質、アントレインされた(entrained)汚染物質、金属封鎖された汚染物質、またはキレート化された汚染物質と共に消耗された冷却液処理処方物の一部分が、濾過手段によってシステムから除去されることを可能にし、かつシステムを処理および維持するために使用される化学物質の体積を減らすように構成され、従って、コスト、労働力要求、ならびに廃水処理施設および環境への影響を低減する。
【0023】
本発明が添付の図面と共に参照される場合、以下の説明からよりよく理解されるので、本発明の上記かつ他の特徴および利点は、より容易に理解される。
【0024】
(発明の詳細な説明)
本発明の開示された実施形態は、処理処方物を提供する。これは、とりわけ、水、ならびに水が使用されるか、または輸送されるシステムの処理に最適化された処理処方物である。このようなシステムは、とりわけ、HVACシステム、飲用水または非飲用水のための配管、熱交換システム(例えば、工業的プロセスおよび商業的プロセスにおいて使用されるシステム、ならびにシステムにおいて使用するための加熱および冷却適用において使用されるシステム(例えば、内燃エンジン))からなり得る。
【0025】
処理処方物中の成分の各々は、特定の働き(1つまたは複数)を実施する能力、処理処方物内の別の成分もしくは処理されるシステムのいくらかの成分と相乗的に反応する能力、環境に対する最小限の影響または影響がないこと、ならびに使用、操作、輸送、および保存のために安全であることについて選択される。この処理処方物は、水に由来するスケール、腐食、または他の要因が問題であり得るシステムのほとんど任意のタイプにおける使用に適していることが理解されるべきであり、本発明の処方物を、これがHVACシステムに適用される場合について記載する。
【0026】
処理処方物が行う機能としては、以下が挙げられる:システムの濡れた表面から既存のスケールを除去する;金属の濡れた成分の天然の保護酸化物層を修復および改善する;システムにより使用されるか、または作動される水の中の、濡れた表面上に沈殿してスケールを形成する汚染物質を物理的に除去するか、または非機能的にする;スケールがなく腐食のない金属湿潤表面を促進するための塩基条件および酸条件の最適レベルを提供するように、水のpHを緩衝化する;ならびに微生物汚染物質の除去および再増殖の防止、および漏出を検出する色素のためのキャリアとして。
【0027】
処理処方物が如何にしてこれらの機能を実行するかを理解するために、その関連の成分と共に、各々の機能を以下により詳細に記載する。
【0028】
処方物がシステムの水に入って直ぐに起こる最初の機能は、この水内の金属汚染物質が、吸着、金属イオン封鎖またはキレート化されることである。予測されるように、これは、吸着剤(例えば、ゼオライト(これは、スケール形成金属を吸着するために調節されている))ならびに金属イオン封鎖剤およびキレート剤(例えば、トリポリリン酸ナトリウム(STPP)、トリポリリン酸カリウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)四ナトリウムおよびニトリロ三酢酸(NTA)ナトリウム)(これらは、再び、スケール形成金属を金属イオン封鎖およびキレートする能力について選択される)。必要な機能を実行する成分は、上記列挙されたものに限定されないことに留意すべきである。吸着された金属は、非溶解吸着剤を吸着された金属と共に効果的に捕捉し、そして引き続いて物理的に除去する濾過工程によって、水から物理的に除去され得、一方で、金属イオン封鎖された金属およびキレートされた金属は水中に残るが、水中の金属の飽和レベルに影響を与えること、実質的にその沈殿を防止すること、および次に水を非溶解金属またはスケールに対する攻撃的な溶媒にする、金属を水から実質的に除去する水中の条件を生じることから効果的に防止される。
【0029】
存在するスケールを除去することは、第二の機能(これは、適切な界面活性剤でスケール形成した表面を濡らすことである)によって増強される。スケール表面が濡れると、金属溶媒和水は、スケール自体に対して攻撃的になり、スケールを効果的に再溶解して水中に戻す。スケールが再溶解するにつれて、金属は、それぞれの薬剤によって金属イオン封鎖、キレートまたは吸着される。
【0030】
スケールは、例え腐食を導いたとしても、スケールはまた、水およびその腐食性の汚染物質から金属表面を効果的に封鎖することによって腐食を防止し得る。従って、スケールが濡れた表面から除去される場合、この表面は、実際に、より腐食しやすくなり得る。この処方物は、金属の天然の保護的酸化物層の増強剤としてのその機能によって、この問題に対処する。この機能は、シリカ、そして他の金属に富んだ成分、ならびにポリホスフェートおよびオルトホスフェートによって達成され得る。例えば、シリカは、濡れた金属表面上の天然の保護的酸化物層と結合する能力を有し、そして実際に、元の酸化物層よりも浸透性でなく、より耐久性があり、そして侵食に対してより耐性である増強された複合保護層の不可欠な成分となる。この増強された層は、ミクロの薄さであり、そして金属界面に対する水の熱耐性に著しく寄与しない。シリカは、鉄および非鉄金属の両方と共に働くが、非鉄と最も良好に働く。他方で、ポリホスフェートは、鉄金属と共に最良に働く傾向がある。ポリホスフェートは、鉄金属に対するカチオン性腐食インヒビターとして機能する。ポリホスフェートが古くなるにつれ、これらは、オルトホスフェートに戻る傾向がある。オルトホスフェートは、酸化鉄の天然保護フィルムと共に、フィルム中のひび割れおよび間隙を密封し、従って、基部金属から水を効果的に封鎖して、鉄金属に対するアノード腐食インヒビターとして機能する。「一回通過(once throught)」システム(ここで、水は、循環しないが、流れ込み、次いでシステムを一回通過した後に、排水へと出て行く)において、そして他のシステムにおいても同様に、ポリホスフェートおよびオルトホスフェートの混合物、または全てオルトホスフェートの混合物が利用され得る。
【0031】
システムからスケールが除去され、そしてスケール形成汚染物質が除去または結合(bound up)されており、そして腐食耐性保護層が金属上に形成されていても、水のpHを、このシステムに最適なpHに維持することがなお最良である。適切なpHが、pHスケール上に存在する点としてどうあるべきかについて多くの意見が存在するが、おそらく、HVACシステムに適切なpHは、7〜9の範囲の周辺のどこかであると、最も受容されている。図1の8.20pH緩衝処方物(Formation)表中に示される(重量)%で複合した場合の処理処方物は、8.2のpHの周辺で水を緩衝化する傾向がある。8.2以外のpHレベルについては、成分の比率が調節され得るか、またはさらなる成分が添加もしくは置換され得る。例えば、クエン酸を添加することは、緩衝化pHの低下を生じ、一方で、シリケートレベルを増大させることは、緩衝化pHを上昇させる。
【0032】
しばらくの間作動中であったシステムにおいて、特に、汚染物質の沈殿を促進する化学的プログラムを利用するシステムまたは消費した化学物質をパージすることなしに過剰量の化学物質を消費したシステムにおいて、システムの下部にスラッジの集積が存在する傾向がある。このシステムが、任意の延長された時間の長さにわたって停止される場合(例えば、夏季の加熱システムまたは冬季の冷却システム)、このスラッジは、完全に圧縮され、そしてほとんど固体になり得る。いくらかのスラッジは、システムのフローによって緩められ得るが、いくらかのスラッジについては、実質的に永続的になる可能性が存在する。この処方物中で利用されるシリケート、ポリホスフェートおよび界面活性剤は、沈殿物およびスラッジを形成し得た汚染物質を解膠し(deflocculate)ペプチゼーションし(peptize)、そして分散させる固有の能力を有する。このことにより、スラッジ中の汚染物質がシステム濾過要素を通って流れる際に、この汚染物質を濾過して除去することが可能となる。
【0033】
水(飲用水と呼ばれ、その中に塩素が残留している)が、閉鎖ループシステムにおいて使用される場合、微生物の増殖が問題にならないというのは、一般的な誤解である。事実は、特に酸化し得る他の物体が存在する場合、塩素が比較的短い寿命を有するということである。1つの胞子、または1つの細菌もしくはウイルスが生存可能なままであるだけで十分であり、そして酸素を全体的に含まないシステムにおいてさえ、全システムに蔓延し得る。処理処方物において、好ましい界面活性剤は、第四級の殺微生物性の低発泡性の型の界面活性剤であり、これは、食物調調理の分野での使用に認められ、そしてカビ、真菌、細菌、ウイルスおよび藻類の制御に適切である。
【0034】
HVACシステムにおける使用のための、およびHVACシステムの水に添加される場合の、処理処方物の好ましい実施形態は、図2の、HVACシステムについての好ましい実施形態の表に示される通りである。この処理処方物は、乾燥形態(例えば、粉末、顆粒または固体)として処方され得るか;または液体、ゲルもしくはペーストであり得るかのいずれかといったものである。表2は、システム中の処理されるべき水の総容積に対する成分の重量の比率を示す(処理されるべき水1リットル当たり、ミリグラム各成分で示す)。この場合、構成要素の全てが乾燥であるが、同じことは、液体形態にも適用される。
【0035】
本明細書中に記載されるような処理処方物は、これらの成分の1つ以上をなしにするか、より多いかまたはより少ないかのいずれかで(例えば、吸着剤なし)、またはさらなる活性成分もしくは不活性成分(例えば、漏出の検出を補助するための指示色素)をありにして)改変され得る。表面に固着したスケールまたは他の汚染物質を穏やかに研磨するための研磨化合物が、金属製または非金属製のいずれかの表面からスケールを減少および排除する必要性、および腐食攻撃からこれらの表面を保護する必要性が存在する適用について、使用され得る。
【0036】
本発明の原理は、例示された実施形態においてここで明らかにしてきたが、特定の環境および作動要件について特に適合される、構造、配置、比率、要素、材料および成分の改変が、添付の特許請求の範囲に示される本発明の範囲およびその等価物から逸脱することなく本発明の実施およびその他において使用されることは、当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】図1は、8.20のpHの緩衝処方物を記載する表である。
【図2】図2は、HVACシステムの活性成分の好ましい実施形態である。
【0001】
(発明の背景)
(発明の分野)
本発明の開示された実施形態は、一般に、化学処方物に関し、そしてより詳細には、冷却液の欠点と関連した問題(例えば、腐食、スケール、および低い熱転移)を処理するだけでなく、これら問題のほとんどの根本(これは、水それ自体の組成である)にも取り組む、冷却液処理処方物に関する。
【背景技術】
【0002】
(関連分野の説明)
代表的には、以前の冷却液処理処方物および清浄処方物は、過酷な、毒性の、環境に不適合の化学物質(例えば、強酸および強塩基、重金属、亜硫酸ナトリウム、アンモニア、揮発性アミン、および他のこのような化学物質)を用いてきた。これらの化学物質は、それらの互いとの相互作用、システム内のそれらの蓄積、またはスケールおよびスラッジ形成の問題へのそれらの寄与にあまり関することなく使用される。以前の処方物を過度に使用してすら、腐食、スケール、漏出、微生物増殖、および全体のシステム非効率が、暖房、換気、および空調(HVAC)システムにおける主要な問題であり続ける。これらの問題は、そうでなければ期待された寿命が終わる前に、システムの部分、およびシステム全体ですらの取り替えまたは主要な分解修理を必要とする全システムの故障を生じた。
【0003】
大部分は、以前の処方物は、環境とあまり適合していない。それらは、清浄システムに用いられる濃酸からなる。このような酸でシステムが清浄される場合、廃水は非常に低いpHを有し、これは、地方自治体の廃水処理プラントに問題を引き起こし得る。雨水排水管または自然の水本体への他の通路に溢流された場合、この低いpHの廃棄物または処理前の化学物質は、魚および他の野生生物に破滅的な影響を有し得る。
【0004】
以前の処方物はまた、システム内に高いpHを維持し、そして酸清浄後に存在する低いpHを中和する濃塩基を使用する。この高pH材料は、低pH酸と同様に、廃水処理プラントおよび環境に等しく破滅的な影響を引き起こし得る。
【0005】
以前の処方物はまた、処理水から酸素を取り除くために、米国特許第4,279,768号(Busch)において教示されるように、濃縮された化学物質(例えば、亜硫酸ナトリウム)を使用する。これらの化学物質は、新規な化合物を形成するために、酸素と反応することにより機能する。これらの濃縮された化学物質が水本体へのそれらの道を見出す場合、それらは、水中で極度に高い化学的酸素要求量を生じ、これは、魚および他の水生生物を窒息に至らせ得る。亜硫酸ナトリウムの使用に伴う別の問題は、それが、水から酸素を除去するときに、亜硫酸が硫酸に変換されることである。より多くの酸素が水に入るにつれ、より多くの亜硫酸ナトリウムが加えられる。いくらかのボイラーで見出されるものは、このような化学物質の継続した添加により誘導される濃縮されたスラッジである。このスラッジは、システム内に問題を生じるだけでなく、適切に処分されない場合、環境に対して汚染物質となる。
【0006】
一般に、これらの以前の処方物は、腐食を受けたか、または損なわれた天然の保護表面を有する表面領域を直すか、または他に保護するいかなる手段も提供しない。先行技術の処方物は、表面保護化学物質を使用することを要求している。銅系表面および関連金属表面の保護のために一般に受け入れられている化学物質は、ベンゾトリアゾールである。ベンゾトリアゾールは、実際に、非鉄金属表面上の曇りまたは酸化を防ぐ。これは、酸化層を取り除くことによって、表面を明るくピカピカにするが、腐食に対する金属の天然の保護手段であるのは、この酸化層である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従って、使用するために安全かつ無毒であり、絶えない補給の必要がなく、環境に影響を全くもたらさないか、もしくは少しもたらし、廃水処理施設の操作に有害に影響せず、損なわれた領域を直しそして腐食を防ぐ金属の天然の保護コーティングとともに作用し、かつ合わされたときに有害な反応を引き起こす代わりに、冷却液の機能、安全性、および環境適合性に有利である反応も相乗的反応もいずれも引き起こさない、冷却液処理処方物の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
(発明の簡潔な要旨)
本発明の1つの実施形態によれば、水から汚染物質を吸着し、そして物理的手段によって水からの汚染物質の除去を促進するように構成される吸着剤を含む処理組成物が、提供される。理想的には、この組成物は、金属イオン封鎖剤(sequestration agent)、キレート化剤、分散剤(dispersant)、ペプチゼーション剤(peptization agent)、解膠剤(deflocculant)、乳化剤、および緩衝剤の1つ以上を含む。この処方物はまた、研磨剤(abrasive)、界面活性剤、殺菌剤、およびシステムにおける漏出を検出するために処方物の可視化を増強する薬剤を含み得る。
【0009】
本発明の上記の実施形態の別の局面によれば、組成物または処方物は、固体の溶解形態で存在し得るか、またはそれは、液体形態で存在し得る。
【0010】
本発明の別の実施形態によれば、金属イオン封鎖剤およびキレート化剤の混合物を含む処理組成物が提供される。理想的には、この金属イオン封鎖剤およびキレート化剤はまた、懸濁物中に粒状物を維持するための分散剤、汚染物質を液化するためのペプチゼーション剤(peptization agent)、および非液体汚染物質を流動できるようにするための解膠剤を提供する。それはまた、液体汚染物質を分散させる(disburse)ための乳化剤、水のpHを制御するための緩衝剤、およびシステム中で表面からの汚染物質の除去を補助するための研磨剤を含み得る。
【0011】
上記の実施形態の別の局面によれば、この組成物は、表面張力を減少させるための界面活性剤、生存生物汚染物質の量を減少させるための殺菌剤、およびシステムにおける漏出の可視検出を可能にするための可視化剤を含む。
【0012】
本発明の開示された実施形態はさらに、1つの実施形態において、水から汚染物質を吸着し、そして物理的手段(例えば、機械的装置)による水からの汚染物質の除去を促進するように構成される吸着剤を含む処理組成物に関する。
【0013】
上記の実施形態の別の局面によれば、処理組成物は、汚染物質の反応を減少させるための金属イオン封鎖成分、汚染物質の反応を減少させるためのキレート化剤、懸濁物中に粒状物を維持するための分散剤、汚染物質を液化するためのペプチゼーション剤(peptization agent)、および非液体汚染物質を流動できるようにするための解膠剤、液体汚染物質を分散させるための乳化剤、および水のpHを制御するための緩衝剤を含み得る。
【0014】
上記の実施形態の別の局面によれば、表面からの汚染物質の除去を補助するために、研磨剤が添加され得る。必要に応じて、表面張力を減少させるために、界面活性剤もまた使用され得る。
【0015】
上記の実施形態のさらなる局面によれば、生存生物汚染物質の量を減少させるために、殺菌剤が添加され得る。
【0016】
上記の実施形態のなお別の局面によれば、組成物を使用するシステムからの漏出の可視検出を可能にするために、可視化剤が添加され得る。
【0017】
本発明のなおさらなる局面によれば、組成物は、粒状の流動形態もしくは固形の溶解形態、または液体形態の形態であり得る。
【0018】
本発明の別の実施形態によれば、冷却液の欠点(例えば、腐食、スケール、および低い熱転移)を処理するため、ならびに水組成物を処理するための化学処方物が、提供され、この処方物は、吸着剤、乳化剤、緩衝剤、分散剤、解膠剤、キレート化剤、およびペプチゼーション剤(peptizing agent)を含み、その各々は、特定の働き、および環境への影響をほとんど有さないかまたは全く有さないとの特徴、および食物調理表面における使用のために認められた食物型添加剤であるか、またはそれ以外に安全であると一般に認識されている食物型添加剤であるかについて選択される。
【0019】
上記の実施形態の別の局面によれば、個々の成分は、それ自身の働きを有する以外に、処方物中で互いに複合された場合、または処理されるシステム中で見出される要素と複合された場合、相乗効果もまた提供するように構成される。
【0020】
本発明の別の実施形態によれば、熱転移剤として水を利用する冷却液システムが提供され、この冷却液システムは、水における欠点(例えば、腐食、スケール、および低い熱転移)を処理するために水に添加するための化学処方物を含み、この処方物は、特定の働きについて、および環境への影響をほとんど有さないか、または全く有さないとの特徴について選択される、吸着剤、乳化剤、緩衝剤、分散剤、解膠剤、キレート化剤、およびペプチゼーション剤(peptizing agent)を含む。
【0021】
本発明のこの実施形態の別の局面によれば、構成要素は、また、食物型添加剤であるか、もしくは食物調理表面における使用のために認められるか、またはヒトの消費のために安全であると一般に認識されるように選択される。理想的には、全ての構成要素は、それら自身の働きを有する以外に、処方物中で互いに複合された場合、または処理されるシステム中で見出される要素と複合された場合、相乗効果もまた提供するように選択される。
【0022】
上記から容易に理解されるように、この冷却液処理処方物は、安全であり、環境適合性であり、そしてシステム(例えば、HVACおよびボイラー型システムならびに水および水系流体の輸送のためのパイプ系システム)を有効に清浄および処理する手段を提供する。理想的には、この処方物は、金属の天然の保護表面と共に作用し、金属表面の腐食されたかまたは他に損なわれた領域の修復を可能にし、これは、金属の天然の保護表面と共に働き、天然の保護表面単独よりも耐久性である保護表面を生成し、そして腐食が開始する前にこれを停止させることを補助する。この処方物は、濡れた表面上に存在するスケールを除去し、得られた混合物がスケール形成汚染物質の沈殿を生じさせにくくするように冷却液または他の作業流体において使用される生水を整え、捕捉された汚染物質、アントレインされた(entrained)汚染物質、金属封鎖された汚染物質、またはキレート化された汚染物質と共に消耗された冷却液処理処方物の一部分が、濾過手段によってシステムから除去されることを可能にし、かつシステムを処理および維持するために使用される化学物質の体積を減らすように構成され、従って、コスト、労働力要求、ならびに廃水処理施設および環境への影響を低減する。
【0023】
本発明が添付の図面と共に参照される場合、以下の説明からよりよく理解されるので、本発明の上記かつ他の特徴および利点は、より容易に理解される。
【0024】
(発明の詳細な説明)
本発明の開示された実施形態は、処理処方物を提供する。これは、とりわけ、水、ならびに水が使用されるか、または輸送されるシステムの処理に最適化された処理処方物である。このようなシステムは、とりわけ、HVACシステム、飲用水または非飲用水のための配管、熱交換システム(例えば、工業的プロセスおよび商業的プロセスにおいて使用されるシステム、ならびにシステムにおいて使用するための加熱および冷却適用において使用されるシステム(例えば、内燃エンジン))からなり得る。
【0025】
処理処方物中の成分の各々は、特定の働き(1つまたは複数)を実施する能力、処理処方物内の別の成分もしくは処理されるシステムのいくらかの成分と相乗的に反応する能力、環境に対する最小限の影響または影響がないこと、ならびに使用、操作、輸送、および保存のために安全であることについて選択される。この処理処方物は、水に由来するスケール、腐食、または他の要因が問題であり得るシステムのほとんど任意のタイプにおける使用に適していることが理解されるべきであり、本発明の処方物を、これがHVACシステムに適用される場合について記載する。
【0026】
処理処方物が行う機能としては、以下が挙げられる:システムの濡れた表面から既存のスケールを除去する;金属の濡れた成分の天然の保護酸化物層を修復および改善する;システムにより使用されるか、または作動される水の中の、濡れた表面上に沈殿してスケールを形成する汚染物質を物理的に除去するか、または非機能的にする;スケールがなく腐食のない金属湿潤表面を促進するための塩基条件および酸条件の最適レベルを提供するように、水のpHを緩衝化する;ならびに微生物汚染物質の除去および再増殖の防止、および漏出を検出する色素のためのキャリアとして。
【0027】
処理処方物が如何にしてこれらの機能を実行するかを理解するために、その関連の成分と共に、各々の機能を以下により詳細に記載する。
【0028】
処方物がシステムの水に入って直ぐに起こる最初の機能は、この水内の金属汚染物質が、吸着、金属イオン封鎖またはキレート化されることである。予測されるように、これは、吸着剤(例えば、ゼオライト(これは、スケール形成金属を吸着するために調節されている))ならびに金属イオン封鎖剤およびキレート剤(例えば、トリポリリン酸ナトリウム(STPP)、トリポリリン酸カリウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)四ナトリウムおよびニトリロ三酢酸(NTA)ナトリウム)(これらは、再び、スケール形成金属を金属イオン封鎖およびキレートする能力について選択される)。必要な機能を実行する成分は、上記列挙されたものに限定されないことに留意すべきである。吸着された金属は、非溶解吸着剤を吸着された金属と共に効果的に捕捉し、そして引き続いて物理的に除去する濾過工程によって、水から物理的に除去され得、一方で、金属イオン封鎖された金属およびキレートされた金属は水中に残るが、水中の金属の飽和レベルに影響を与えること、実質的にその沈殿を防止すること、および次に水を非溶解金属またはスケールに対する攻撃的な溶媒にする、金属を水から実質的に除去する水中の条件を生じることから効果的に防止される。
【0029】
存在するスケールを除去することは、第二の機能(これは、適切な界面活性剤でスケール形成した表面を濡らすことである)によって増強される。スケール表面が濡れると、金属溶媒和水は、スケール自体に対して攻撃的になり、スケールを効果的に再溶解して水中に戻す。スケールが再溶解するにつれて、金属は、それぞれの薬剤によって金属イオン封鎖、キレートまたは吸着される。
【0030】
スケールは、例え腐食を導いたとしても、スケールはまた、水およびその腐食性の汚染物質から金属表面を効果的に封鎖することによって腐食を防止し得る。従って、スケールが濡れた表面から除去される場合、この表面は、実際に、より腐食しやすくなり得る。この処方物は、金属の天然の保護的酸化物層の増強剤としてのその機能によって、この問題に対処する。この機能は、シリカ、そして他の金属に富んだ成分、ならびにポリホスフェートおよびオルトホスフェートによって達成され得る。例えば、シリカは、濡れた金属表面上の天然の保護的酸化物層と結合する能力を有し、そして実際に、元の酸化物層よりも浸透性でなく、より耐久性があり、そして侵食に対してより耐性である増強された複合保護層の不可欠な成分となる。この増強された層は、ミクロの薄さであり、そして金属界面に対する水の熱耐性に著しく寄与しない。シリカは、鉄および非鉄金属の両方と共に働くが、非鉄と最も良好に働く。他方で、ポリホスフェートは、鉄金属と共に最良に働く傾向がある。ポリホスフェートは、鉄金属に対するカチオン性腐食インヒビターとして機能する。ポリホスフェートが古くなるにつれ、これらは、オルトホスフェートに戻る傾向がある。オルトホスフェートは、酸化鉄の天然保護フィルムと共に、フィルム中のひび割れおよび間隙を密封し、従って、基部金属から水を効果的に封鎖して、鉄金属に対するアノード腐食インヒビターとして機能する。「一回通過(once throught)」システム(ここで、水は、循環しないが、流れ込み、次いでシステムを一回通過した後に、排水へと出て行く)において、そして他のシステムにおいても同様に、ポリホスフェートおよびオルトホスフェートの混合物、または全てオルトホスフェートの混合物が利用され得る。
【0031】
システムからスケールが除去され、そしてスケール形成汚染物質が除去または結合(bound up)されており、そして腐食耐性保護層が金属上に形成されていても、水のpHを、このシステムに最適なpHに維持することがなお最良である。適切なpHが、pHスケール上に存在する点としてどうあるべきかについて多くの意見が存在するが、おそらく、HVACシステムに適切なpHは、7〜9の範囲の周辺のどこかであると、最も受容されている。図1の8.20pH緩衝処方物(Formation)表中に示される(重量)%で複合した場合の処理処方物は、8.2のpHの周辺で水を緩衝化する傾向がある。8.2以外のpHレベルについては、成分の比率が調節され得るか、またはさらなる成分が添加もしくは置換され得る。例えば、クエン酸を添加することは、緩衝化pHの低下を生じ、一方で、シリケートレベルを増大させることは、緩衝化pHを上昇させる。
【0032】
しばらくの間作動中であったシステムにおいて、特に、汚染物質の沈殿を促進する化学的プログラムを利用するシステムまたは消費した化学物質をパージすることなしに過剰量の化学物質を消費したシステムにおいて、システムの下部にスラッジの集積が存在する傾向がある。このシステムが、任意の延長された時間の長さにわたって停止される場合(例えば、夏季の加熱システムまたは冬季の冷却システム)、このスラッジは、完全に圧縮され、そしてほとんど固体になり得る。いくらかのスラッジは、システムのフローによって緩められ得るが、いくらかのスラッジについては、実質的に永続的になる可能性が存在する。この処方物中で利用されるシリケート、ポリホスフェートおよび界面活性剤は、沈殿物およびスラッジを形成し得た汚染物質を解膠し(deflocculate)ペプチゼーションし(peptize)、そして分散させる固有の能力を有する。このことにより、スラッジ中の汚染物質がシステム濾過要素を通って流れる際に、この汚染物質を濾過して除去することが可能となる。
【0033】
水(飲用水と呼ばれ、その中に塩素が残留している)が、閉鎖ループシステムにおいて使用される場合、微生物の増殖が問題にならないというのは、一般的な誤解である。事実は、特に酸化し得る他の物体が存在する場合、塩素が比較的短い寿命を有するということである。1つの胞子、または1つの細菌もしくはウイルスが生存可能なままであるだけで十分であり、そして酸素を全体的に含まないシステムにおいてさえ、全システムに蔓延し得る。処理処方物において、好ましい界面活性剤は、第四級の殺微生物性の低発泡性の型の界面活性剤であり、これは、食物調調理の分野での使用に認められ、そしてカビ、真菌、細菌、ウイルスおよび藻類の制御に適切である。
【0034】
HVACシステムにおける使用のための、およびHVACシステムの水に添加される場合の、処理処方物の好ましい実施形態は、図2の、HVACシステムについての好ましい実施形態の表に示される通りである。この処理処方物は、乾燥形態(例えば、粉末、顆粒または固体)として処方され得るか;または液体、ゲルもしくはペーストであり得るかのいずれかといったものである。表2は、システム中の処理されるべき水の総容積に対する成分の重量の比率を示す(処理されるべき水1リットル当たり、ミリグラム各成分で示す)。この場合、構成要素の全てが乾燥であるが、同じことは、液体形態にも適用される。
【0035】
本明細書中に記載されるような処理処方物は、これらの成分の1つ以上をなしにするか、より多いかまたはより少ないかのいずれかで(例えば、吸着剤なし)、またはさらなる活性成分もしくは不活性成分(例えば、漏出の検出を補助するための指示色素)をありにして)改変され得る。表面に固着したスケールまたは他の汚染物質を穏やかに研磨するための研磨化合物が、金属製または非金属製のいずれかの表面からスケールを減少および排除する必要性、および腐食攻撃からこれらの表面を保護する必要性が存在する適用について、使用され得る。
【0036】
本発明の原理は、例示された実施形態においてここで明らかにしてきたが、特定の環境および作動要件について特に適合される、構造、配置、比率、要素、材料および成分の改変が、添付の特許請求の範囲に示される本発明の範囲およびその等価物から逸脱することなく本発明の実施およびその他において使用されることは、当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】図1は、8.20のpHの緩衝処方物を記載する表である。
【図2】図2は、HVACシステムの活性成分の好ましい実施形態である。
Claims (32)
- 汚染物質を水から吸着し、そして物理的手段によって該水からの該汚染物質の除去を促進するように構成された、吸着剤を含む処理組成物。
- 汚染物質の反応を低減するように構成された金属イオン封鎖剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- 汚染物質の反応を低減するためのキレート化剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- 懸濁液中に粒状物を保持するように構成された分散剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- 汚染物質を液状化するように構成されたペプチゼーション剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- 非液体汚染物質を流れるようにするように構成された解膠剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- 液体汚染物質を分散させるように構成された乳化剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物中の水のpHを制御するための緩衝剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- 表面からの汚染物質の除去において補助するための研磨剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- 表面張力を低減するように構成された界面活性剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- 生存生物汚染物質の量を低減するように構成された殺菌剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物の漏出の可視的検出を可能にするための可視化添加物を含む、請求項1に記載の組成物。
- 粒状の流動形態で構成された、請求項1に記載の組成物。
- 固体の溶解可能形態で構成された、請求項1に記載の組成物。
- 液体形態で構成された、請求項1に記載の組成物。
- 金属イオン封鎖剤およびキレート化剤の混合物を含む、水冷却液処理組成物。
- 請求項16に記載の組成物であって、前記金属イオン封鎖剤およびキレート化剤が、懸濁液中に粒状物を保持するための分散手段、汚染物質を液状化するためのペプタイゼーション手段、非液体汚染物質を流れるようにするためのデフロキュレーション手段、液体汚染物質を分散させるための乳化手段、該組成物中の水のpHを制御するための緩衝化手段、および表面からの汚染物質の除去において補助するための研磨剤を含む、組成物。
- 表面張力を低減するための界面活性剤を含む、請求項17に記載の組成物。
- 生存生物汚染物質の量を低減するための殺菌剤を含む、請求項17に記載の組成物。
- 前記組成物の漏出の可視的検出を可能にするための可視化添加物を含む、請求項17に記載の組成物。
- 腐食、スケールおよび低い熱転移などの冷却液の欠点を処理するための化学的処方物であって、該処方物は、吸着剤、乳化剤、緩衝剤、分散剤、解膠剤、キレート化剤およびペプチゼーション剤を含む、化学的処方物。
- 前記構成要素の各々が、環境に対する影響を回避するように選択され、そして少なくとも食物調理表面に対する使用のために認められている、請求項21に記載の処方物。
- 前記構成要素が、処方物中および処理されているシステム内で互いに複合される場合に相乗効果を提供するように構成されている、請求項21に記載の処方物。
- 8.20pHの緩衝化処方物である、請求項21に記載の処方物。
- 前記8.20pHの緩衝化処方物が、3.8%のケイ酸ナトリウム、11.6%のEDTA、36.3%のゼオライト、1.4%のSTPPおよび46.9%のクエン酸ナトリウムを含む、請求項24に記載の処方物。
- 冷却液として使用される水を処理するための化学的処方物であって、活性成分である26.7mg/lのジデシルジメチルアンモニウムクロライド、865mg/lのシトレート、6.25mg/lのP、660mg/lのゼオライト、171mg/lのEDTAおよび40mg/lのSiO2を含む、化学的処方物。
- 前記ジデシルジメチルアンモニウムクロライドが80%を含む、請求項26に記載の処方物。
- 前記シトレートが、C6H5Na3O7を含む、請求項26に記載の処方物。
- Pが、Na5P3O10を含む、請求項26に記載の処方物。
- 前記ゼオライトが、Na−A型を含む、請求項26に記載の処方物。
- 前記EDTAが、81%のNa4EDTAを含む、請求項26に記載の処方物。
- 前記SiO2が、57.2%のSiO2および23.8%のNa2Oを含む、請求項26に記載の処方物。
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