JP2002048413A

JP2002048413A - 給湯器

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Publication number: JP2002048413A
Application number: JP2000236407A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kamiya; 洋神谷
Original assignee: Paloma Kogyo KK
Current assignee: Paloma Kogyo KK
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-08-04
Also published as: JP4279981B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストでドレンのｐＨを安全レベルまで上
げてから一般排水管へ排出することを目的とする。【解決手段】熱交換器１８で燃焼排気中の潜熱を回収
する際に発生する酸性ドレンは、ドレン通路３５を通
り、排水管６５において台所や洗面所等の給湯先で使用
された給湯排水と混合して希釈されながら、下水道６６
等の一般排水通路へ排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼熱により通水を加
熱する熱交換器を備えた給湯器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から給湯器は、給水管および出湯管
が接続される熱交換器と、この熱交換器を加熱するバー
ナと、バーナに燃焼用空気を供給するファンとを備え、
バーナの燃焼により熱交換器で通水を加熱し、出湯管よ
り出湯する強制燃焼式給湯器が一般的に知られている。
こうした給湯器の中には、熱効率を向上するために、バ
ーナから発生した燃焼排気中の水蒸気を熱交換器に凝縮
させて、その潜熱を回収する潜熱回収型給湯器がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、凝縮し
たドレンは、燃焼排気中の硫黄（Ｓ）や窒素（Ｎ）と反
応してｐＨ３程度の酸性になり、地方自治体で定められ
る排水の基準（例えばｐＨ５〜９）から外れることがあ
り、そのままでは下水道等の一般排水通路に排出するこ
とができなかった。

【０００４】そこで、酸性ドレンをマグネシウムや炭酸
カルシウム等の中和剤を用いて中和したり、上水道から
の多量の水に混合させて希釈する等して、酸性度を低下
させてから排水しなくてはならなかった。しかし、中和
剤を用いる場合には、器具の一般的耐用年数（例えば１
０年）を考慮すると、かなり大型な装置が必要になり、
中和装置だけで非常に高価になってしまう。また、水道
水で希釈する場合には、給湯器に設けた希釈装置にドレ
ンの１００倍以上の量の水を供給しなくてはならず、器
体が大型化することに加えて水道代もかなりかかってし
まい、解決策としては現実的でない。そこで、本発明の
給湯器は上記課題を解決し、低コストでドレンのｐＨを
安全レベルまで上げてから一般排水通路へ排出すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１記載の給湯器は、バーナの燃焼熱により通
水を加熱すると共に燃焼排気中の潜熱を回収する熱交換
器と、該熱交換器で発生するドレンを器体外へ排出する
ドレン通路とを備えた給湯器において、上記ドレン通路
を、上記熱交換器からの給湯が使用された後の給湯排水
を一般排水通路へ排出する排水管に接続したことを要旨
とする。

【０００６】また、上記課題を解決する本発明の請求項
２記載の給湯器は、請求項１記載の給湯器において、上
記排水管において上記ドレン通路との接続部より上流位
置に給湯排水の流量を検出する流量センサを設け、該ド
レン通路において上流から順に、ドレンを溜めるドレン
溜めと、該ドレン通路を開閉する開閉弁とを設け、上記
流量センサが所定量以上の給湯排水流量を検出した時の
み上記開閉弁を開成して、上記ドレン溜めに溜まったド
レンを給湯排水に混合させて一般排水通路へ排出するこ
とを要旨とする。

【０００７】上記構成を有する本発明の請求項１記載の
給湯器は、バーナの燃焼熱により熱交換器を加熱し、熱
交換器に伝導された熱により通水を加熱して給湯する。
洗面所や台所等の給湯先で使用された給湯排水は、排水
管内を流れる際に、熱交換器で発生しドレン通路内を流
れるドレンと混合して下水道や側溝等の一般排水通路へ
排出される。つまり、給湯排水とドレンの排水とが同じ
タイミングで行われ、ドレンを給湯排水で希釈する。こ
のようにして、排水の酸性度は安全レベルになる。

【０００８】また、上記構成を有する本発明の請求項２
記載の給湯器は、所定流量以上の給湯排水が排水管内を
流れていることを流量センサが検出した時に、ドレン通
路下流に設けられた開閉弁が開き、上流のドレン溜めに
溜まったドレンを排水管へ流す。このように、給湯排水
が排出される時に限定してドレンを排出するため、給湯
された水が一時的に溜められる場合においても、確実に
ドレンを希釈することができる。例えば、浴槽に湯を張
る時にも熱交換器でドレンが発生するが、浴槽に給湯さ
れた湯はすぐには排水管へ排出されないので開閉弁を閉
じた状態にしておき、ドレンが希釈されないまま排水管
を介して一般排水通路へ排出されることを防止する。

【０００９】

【発明の実施形態】以上説明した本発明の構成・作用を
一層明らかにするために、以下本発明の給湯器の好適な
実施形態を説明する。《第１実施形態》本発明の第１実施形態としての給湯器
について図１を用いて説明する。給湯器１０は、器具本
体１２内の下方位置に、給水管１４と出湯管１６とが配
設される熱交換器１８が燃焼室２０内に装着された状態
で設けられる。熱交換器１８の上方には、熱交換器１８
を加熱するバーナ２２がそのバーナ炎孔側を下向きにし
て取付板２４を介して設けられる。器具本体１２には、
外気を燃焼用空気として取り込むための給気口３０と、
給気口３０より上方に排気口４４とが開口される。

【００１０】一方、熱交換器１８を支持する燃焼室２０
の下端には、バーナ２２の燃焼排気により熱交換器１８
を加熱した後の燃焼排気を排出する排気フード３２が設
けられる。この排気フード３２は上方に大きく開口した
椀形状をなし、下方で塩化ビニル製のドレン通路３５と
接続している。尚、この排気フード３２は、燃焼排気中
のドレンの受け皿としてのドレンパンを兼ね備えてい
る。排気フード３２の側面には排気管３４が連結され、
この排気管３４の上端開口は排気口４４に臨む。

【００１１】また、熱交換器１８には、燃焼熱を吸収を
するフィン１８ｂに伝熱管１８ａが貫通し複数段蛇行し
て設けられる。この伝熱管１８ａは、熱交換器１８の下
段に設けられる給水管１４と接続し燃焼室２０を巻回し
てバーナ２２の近傍で出湯管１６と接続する。給水管１
４には水流センサや水ガバナを備える水側制御ユニット
５０が設けられ、またバーナ２２へのガス管５２には主
電磁弁５４及びガス比例弁５６が設けられる。バーナ２
２を覆うバーナカバー２６上のファン取付台３８には、
給気ファン３６を取り付ける。この給気ファン３６には
ＤＣモータ４８が連結される。

【００１２】また、給水管１４に設けられる水側制御ユ
ニット５０内の水流センサや、バーナ２２のガス管５２
に設けられる主電磁弁５４及びガス比例弁５６、そして
ＤＣモータ４８等はこの給湯器１０の燃焼を制御するバ
ーナコントローラ５８に電気的に接続されている。

【００１３】給湯器１０の出湯管１６は、浴室や台所等
へ延びる給湯配管６０と接続しており、この給湯配管６
０の先端に給湯栓６１が設けられる。そして、洗面所の
洗面台６３や台所のシンク６４に接続される排水管６５
にはドレン通路３５が接続され、排水管６５の先端が公
有の下水道６６（一般排水通路）に連通される。尚、ド
レン通路３５，排水管６５は家庭内にあって私有されて
おり、排水の酸性度に関する規制は無い。

【００１４】このように構成された給湯器１０では、給
湯栓６１を開くことにより給水管１４に水（図中破線矢
印）が流れ、水側制御ユニット５０内の水流センサから
の検知信号によりバーナコントローラ５８が制御動作を
行い、給気ファン３６がＤＣモータ４８の駆動により回
転し始める。所定のプリパージが完了すると、バーナ２
２の主電磁弁５４及びガス比例弁５６が開いてバーナ２
２にガス（図中実線矢印）が供給され、図示しないイグ
ナイタによりバーナ２２に点火が行われる。

【００１５】点火動作が終了すると、比例制御が開始さ
れ、図示しない出湯温サーミスタで検出される湯温と設
定温度との差があると、バーナコントローラ５８でそれ
を判断しガス比例弁５６へ信号を送り、ガス量を連続的
に変化させて熱交換器１８の出口温度を一定に保つ。ま
た、ガス比例弁５６によるガス量の変化に応じてバーナ
コントローラ５８から給気ファン３６のＤＣモータ４８
に信号が送られ、給気ファン３６の回転数も変えられ、
常にガス量と給気量との関係が一定に保たれるように制
御される。

【００１６】このような燃焼制御において、給気ファン
３６の動作に伴い、器具本体１２に設けられる給気口３
０より外気が器具本体１２内に吸引され、バーナ２２へ
導入されて燃焼用空気として燃焼に供される。バーナ２
２の炎口近傍では混合気が燃焼して火炎を形成し、熱交
換器１８の上流側近傍に至る間に燃焼が完結（完全燃
焼）する。バーナ２２の燃焼排気は、給気ファン３６に
より下向きに流れ、熱交換器１８の各フィン１８ｂ間を
貫流して熱交換した後、排気フード３２，排気管３４を
介して排気口４４から器具の外へ排出される。

【００１７】燃焼排気中の水蒸気は、熱交換器１８での
熱交換により冷却されて結露し、燃焼排気中の硫黄や窒
素と反応して酸性ドレン（Ｈ₂ＳＯ₄、ＨＮＯ₃）にな
る。この水蒸気の凝縮により熱交換器１８は、顕熱に加
えて蒸発潜熱も回収して非常に高い熱効率を実現する。

【００１８】熱交換器１８で発生する酸性ドレンは、排
気フード３２内に落下し、ドレン通路３５を通って排水
管６５へ流れる。この時、給湯栓６１から給湯が行われ
ており、シンク６４や洗面台６３から使用後の給湯排水
が、酸性ドレンの排出と同じタイミングで排水管６５へ
排出される。そして、酸性ドレンは、排水管６５内でこ
の給湯排水と混合して安全なｐＨレベルまで希釈されて
から下水道６６へ排出される。このように、給湯排水と
酸性ドレンの排水とが同時に行われるため、複雑な制御
をしなくても簡単にドレンを給湯排水で希釈することが
でき、排水の酸性度は安全レベルになる。また、バーナ
２２が熱交換器１８の上方に設けられているため、熱交
換器１８から酸性ドレンが落下しても、バーナ２２の炎
孔を目詰まりさせることがなく、良好な燃焼状態が維持
される。

【００１９】次に、発生した酸性ドレンが給湯排水によ
って安全レベルまで十分希釈される理由について説明す
る。例えば、インプット（ガス供給量）が３０，０００
ｋｃａｌ／時の給湯器１０に総発熱量が１０，９９１ｋ
ｃａｌ／Ｎｍ³、真発熱量（顕熱）が９，９２３ｋｃａ
ｌ／Ｎｍ³の天然ガス（１３Ａ）を使用した場合には、
蒸発潜熱は、総発熱量から真発熱量を差し引いて１，０
６８ｋｃａｌ／Ｎｍ³と求められる。

【００２０】ここで、ドレンが最大限発生した場合を想
定するために、潜熱を回収して熱効率が１００％である
とする。従って、潜熱は、総発熱量の９．７％であるた
め、２，９１５ｋｃａｌ／時となる。水の蒸発潜熱（０
℃時）が５９７．１ｋｃａｌ／ｋｇであることが知られ
ているため、この例ではドレンが４．８８リットル／時だけ
発生する。一般に給湯器が発生するＮＯｘが６０ｐｐｍ
以下の場合には、酸性ドレンの換算硝酸イオン濃度が７
０ｍｇ／リットル以下で、酸性ドレンのｐＨが３以上である
ことが知られている。従って、酸性ドレンの希釈に必要
な最低限の水量を算出するためには、ｐＨ３の酸性ドレ
ンが、最大で１時間当たり４．８８リットル発生する場合に
ついて考える必要がある。

【００２１】酸性ドレンを希釈するために利用できる最
低水量を求めるためには、給湯器１０が通水を最も温度
上昇させる場合を考えればよく、それは水温５℃の水を
６０℃にまで加熱する場合（つまり、５５℃温度上昇）
であり、その時の使用水量は５４５リットル／時（＝３０，
０００ｋｃａｌ／時÷５５ｃａｌ／ｇ）になる。

【００２２】従って、酸性ドレンの希釈用に使用できる
水量は、酸性ドレン量の少なくとも１１２倍（＝５４５
／４．８８）になる。よって、ｐＨ３の酸性ドレンの希
釈後の水素イオン濃度は、１０^-3／１１２＝１０^-5.05
ｍｏｌ／リットルとなり、ｐＨは５．０５で、希釈に最も厳
しい条件で考えた場合でも、一般排水通路へ排出される
水のｐＨが５以下になることはない。

【００２３】つまり、地方自治体の基準範囲（一般的に
はｐＨが５〜９）を越えることがなく、安全に酸性ドレ
ンを排出できる。また、中和装置を設ける必要がないた
め、器具が大型化せず、しかも、希釈装置の構造が簡単
であるため、製造コストを低く抑えることができる。更
に、希釈用にわざわざ上水道から水を引く必要もなく、
水道料金アップにならない。

【００２４】さて、上述した例は、最悪条件を考えて酸
性ドレンの発生量が最大限の場合で排水のｐＨを算出し
たが、一般的に高効率の給湯器であっても、熱効率は９
０〜９５％である。次に、実使用状態での排水のｐＨを
算出する。例えば、熱効率が９５％という非常に効率の
高い給湯器において、総発熱量に対する真発熱量が９
０．３％のうち、仮に２．３％が損失したとすると、真
発熱量は８８％になり、潜熱は７％（＝９５−８８）と
なる。従って、インプットが３０，０００ｋｃａｌ／時
の場合では、潜熱は、２，１００ｋｃａｌ／Ｎｍ³と求
められ、ドレン量は、３．５２リットル／時（＝２，１００
÷５９７．１）となる。

【００２５】熱効率が９５％なのでインプット３０，０
００ｋｃａｌ／時に対してアウトプットは、２８，５０
０ｋｃａｌ／時（＝３０，０００×０．９５）となり、
通水を５５℃温度上昇させる場合には、その時の使用水
量は５１８リットル／時（＝２８，５００ｋｃａｌ／時÷５
５ｃａｌ／ｇ）になる。従って、酸性ドレンの希釈用に
使用できる水量は、酸性ドレン量の１４８倍（＝５４５
／４．８８）になる。

【００２６】よって、希釈後の酸性ドレンの水素イオン
濃度は、１０^-3／１４８＝１０^-5.1 ⁷ｍｏｌ／リットルとな
り、ｐＨは５．１７で、熱効率が１００％の場合の５．
０５よりも更に酸性度が低い。しかも、熱効率が９５％
の給湯器において、通水を１０℃温度上昇させる場合で
は、使用水量が２，８５０リットル／時となり、酸性ドレン
量の８１４倍になり、その時の排水のｐＨは、５．９１
となって更に中性に近づき、安全である。また、熱効率
が低い給湯器においては、排水のｐＨが更に増加して一
層安全である。

【００２７】《第２実施形態》次に、第２実施形態につ
いて図２を用いて説明する。尚、第１実施形態と異なる
部分について説明し、重複する部分に関しては同一符号
を付してその説明を省略する。第２実施形態の給湯器１
１は、第１実施形態の給湯器１０にドレン溜め３９，ド
レン弁３７，流量センサ６２を設けた点が基本的に異な
る。

【００２８】第１実施形態の給湯器１０では、ドレンが
発生する給湯時に洗面台６３，シンク６４や図示しない
浴槽に給湯された水を溜める場合には、給湯排水の排水
管６５への排出とドレンの排出とのタイミングがずれて
ドレンを希釈することが必ずしもできない。そこで、第
２実施形態の給湯器１１では、ドレンを排出するタイミ
ングを給湯排水を排出するタイミングに合わせることに
より、確実にドレンを給湯排水で希釈するものである。

【００２９】本実施形態の給湯器１１は、ドレン通路３
５における上流に設けられドレンを溜める塩化ビニル製
のドレン溜め３９と、下流に設けられドレン通路３５を
開度調整可能に開閉するドレン弁３７と、排水管６５に
おけるドレン通路３５の上流に設けられる流量センサ６
２とを備える。

【００３０】こうした構成の給湯器１１では、給湯時に
熱交換器１８で発生した酸性ドレンは、ドレン通路３５
を通って閉成されたドレン弁３７上流のドレン溜め３９
に溜まる。このドレン弁３７の開度は、流量センサ６２
が検出するシンク６４，洗面台６３や浴槽からの給湯排
水流量が多いほど大きくなるように、バーナコントロー
ラ５８によって設定される。流量センサ６２が給湯排水
が所定流量流れていることを検出すると、ドレン弁３７
が給湯排水流量に応じた開度で開成され、ドレン溜め３
９内の酸性ドレンは、ドレン通路３５に設けられたドレ
ン弁３７を通過して排水管６５へ流れ、シンク６４や浴
槽からの給湯排水と混合し、安全なｐＨレベルまで希釈
されてから下水道６６へ排出される。このようにして、
給湯排水流量に応じてドレン排出流量を設定して排水す
るため、浴槽に湯を張るなど、給湯と同時に排水を行わ
ない場合でも、確実にドレンを給湯排水によって希釈す
ることができる。

【００３１】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこうした実施形態に何等限定されるもので
はなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々
なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、熱交
換器１８をバーナ２２の上方に配置し、これらの間にド
レン受けを設けドレン通路３５と接続してもよい。

【００３２】また、第２実施形態の給湯器１１では、流
量センサ６２を用いて給湯排水流量に応じてドレン弁３
７を比例制御する代わりに、水流センサを用いて、給湯
排水の流れを検出した場合にドレン弁３７を開弁するよ
うにしてもよい。また、ドレン溜め３９やドレン通路３
５の材料は、塩化ビニルに限定せず、耐酸性の材質であ
ればよい。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の給湯器によれば、ドレン通路を排水管に接続し
て、ドレンと同時に発生する給湯排水によってドレンを
希釈するため、一般排水通路へ流される排水の酸性度を
弱くして安全レベルにすることを低コストでできる。

【００３４】また、請求項２記載の給湯器によれば、所
定流量以上の給湯排水が検出された時のみ、ドレンを給
湯排水に混合させて一般排水通路へ排出するため、給湯
された水を溜めて使用される場合においても、確実にド
レンを希釈することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の強制燃焼式給湯器の概略図であ
る。

【図２】第２実施形態の強制燃焼式給湯器の概略図であ
る。

【符号の説明】

１８…熱交換器、１８ａ…伝熱管、１８ｂ…フィン、２
０…燃焼室、２２…バーナ、３２…排気フード、３５…
ドレン通路、３７…ドレン弁、３９…ドレン溜め、６０
…給湯配管、６１…給湯栓、６２…流量センサ、６５…
排水管、６６…下水道。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナの燃焼熱により通水を加熱すると
共に燃焼排気中の潜熱を回収する熱交換器と、該熱交換
器で発生するドレンを器体外へ排出するドレン通路とを
備えた給湯器において、上記ドレン通路を、上記熱交換器からの給湯が使用され
た後の給湯排水を一般排水通路へ排出する排水管に接続
したことを特徴とする給湯器。
【請求項２】上記排水管において上記ドレン通路との
接続部より上流位置に給湯排水の流量を検出する流量セ
ンサを設け、該ドレン通路において上流から順に、ドレ
ンを溜めるドレン溜めと、該ドレン通路を開閉する開閉
弁とを設け、上記流量センサが所定量以上の給湯排水流量を検出した
時のみ上記開閉弁を開成して、上記ドレン溜めに溜まっ
たドレンを給湯排水に混合させて一般排水通路へ排出す
ることを特徴とする請求項１記載の給湯器。