JP2004170011A

JP2004170011A - ドレン中和装置

Info

Publication number: JP2004170011A
Application number: JP2002337391A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nakamura; 英男中村
Original assignee: Paloma Kogyo KK
Current assignee: Paloma Kogyo KK
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-21
Also published as: JP4125098B2

Abstract

【課題】十分な中和能力を維持したままコンパクト化することを目的とする。
【解決手段】導入口３２ａから中和器３０に導入されたドレンは、水封室３６に溜まっていき、水位が導入穴３５ａを超えると導入穴３５ａからドレン通路３４に溢れ出し、トラップ板３５を伝わって箱体３１の底面にたれていく。そして、箱体３１の底面を縦壁３３によって仕切られたドレン通路３４に沿って、導入されたものから順次、中和剤Ｃに接触しながら排出口３１ａへと流れる。従って、中和剤Ｃによって充填されたドレン通路３４に古いドレンが溜まらないので、導入穴３５ａから新しく溢れ出たドレンは常に良好に中和剤Ｃと接触しながら排出口３１ａへとスムーズに流れていく。このため、ドレンを流すドレン通路３４の長さを短くしても、中和するのに十分なドレンと中和剤Ｃとの接触面積を確保できる。つまり、中和器３０をコンパクトに製造することが可能となる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、潜熱回収型給湯器等で発生する酸性のドレンを中和するドレン中和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、燃焼排気流路中の上流側に主に顕熱回収を目的とした主熱交換器を、下流側に主に潜熱回収を目的とした副熱交換器を設けて高い熱効率を得る潜熱回収型給湯器が知られている。
このような潜熱回収型給湯器では、副熱交換器で潜熱回収により燃焼排気中の水蒸気が凝縮してドレンが発生する。このドレンは、燃焼排気中の水蒸気と窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）等が反応し凝縮したものであり、ｐＨ３程度の酸性となる。このため、地方自治体で定められる排水の基準（例えば、ｐＨ５．８〜８．６）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できない。
【０００３】
このため、上述したような潜熱回収型給湯器には、中和剤として炭酸カルシウムや酸化マグネシウムを用いたドレン中和装置が備えられる（例えば、特許文献１参照）。
このようなドレン中和装置５０では、図７に示すように、ドレン通路５１が、ドレンを下方に向けて通流させた後、反転部５４にてドレンの流れ方向を反転させて上方に向けて通流させる屈曲路部分５２を複数備えて構成される。つまり、ドレン通路５１は、上下方向に複数回蛇行して形成される。
そして、炭酸カルシウムなどの粒状の中和剤Ｃが、ドレン通路５１のうち、下方に向かう下方通路部５３、反転部５４、上方に向かう上方通路部５５にわたって充填され、副熱交換器で発生したドレンを導入口５６から導入して、中和剤Ｃの隙間を通流させることによって、ドレンを中和剤Ｃと中和反応させて中和処理し、中和処理されたドレンを排出口５７から排出している。つまり、ドレンは、ドレン通路５１に所定量溜まる構造であり、導入口５６から新しいドレンが導入されると、排出口５７から古いドレンがその分だけ排出される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２５２６７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ドレン中和装置５０は、上述したように中和剤Ｃで充填されたドレン通路５１に古いドレンが溜まる構造であるため、新しいドレンと古いドレンとの入れ替えがうまくいかず、古いドレンに邪魔されて新しいドレンが中和剤Ｃと接触しにくくなっていた。この結果、十分な中和能力を得るためのドレンと中和剤Ｃとの接触面積を確保するために、ドレン通路５１を長くしなければならず、装置が大型化してしまい、給湯器内での設置場所を確保することが大変であった。
本発明のドレン中和装置は上記課題を解決し、十分な中和能力を維持したままコンパクト化することを目的とする。
【０００６】
【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記載のドレン中和装置は、
潜熱回収型給湯器等で発生する酸性のドレンを中和するドレン中和装置であって、
上面に導入口、下面に排出口を備えた箱体と、
上記導入口と上記排出口とを連通状態で、上記箱体底面から立設され上記箱体内を鉛直方向に仕切ってドレン通路を水平方向に蛇行させて形成する縦壁と、
上記箱体内に充填される中和剤と
を備え、上記導入口から導入されたドレンを上記ドレン通路に沿って、上記箱体の底面に流し、上記中和剤と接触させて中和させることを要旨とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２記載のドレン中和装置は、上記請求項１記載のドレン中和装置において、
上記縦壁の高さを、上記箱体の高さよりも低くすることによって、上記箱体の上部を仕切らずに一体空間とすると共に、上記中和剤を該一体空間まで充填することを要旨とする。
【０００８】
上記構成を有する本発明の請求項１記載のドレン中和装置では、導入口から導入されるドレンは、箱体の底面に滴下し、箱体の底面を縦壁によって仕切られたドレン通路に沿って、導入されたものから順次、中和剤に接触しながら排出口へとスムーズに流れる。従って、中和剤によって充填されたドレン通路に古いドレンが溜まらないので、新しく導入されたドレンは常に良好に中和剤と接触できる。このため、ドレン中和装置は、中和するのに十分なドレンと中和剤との接触面積を確保しながら小型化できる。
【０００９】
ところで、上述したようにドレンをドレン通路に沿って、導入口から排出口へと流すと、導入口に近いところの方がドレンの酸性度が強いため、中和剤は導入口に近いところでより多く消費される。このため、長期間、中和処理を行っていると、導入口近傍から順に中和剤が無くなっていき、中和開始点の位置が排出口に近づくことになり、ドレンと中和剤との十分な接触面積が確保できなくなって中和能力が低下してしまう。
これに対して、本発明の請求項２記載のドレン中和装置は、箱体の上部が縦壁によって仕切られていないため、導入口近傍の中和剤が消費されると、そこに箱体上部全体から中和剤が転がり落ち込む。このため、長期間経過しても、導入口付近から排出口までのドレン通路を中和剤で満たしておくことが可能となり、十分な中和能力が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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、以下本発明のドレン中和装置の好適な実施形態について説明する。
【００１１】
《第一実施形態》
第一実施形態の潜熱回収型給湯器１（以下、単に給湯器１と呼ぶ）は、図２に示すように、器具本体２内に燃焼室３が設けられ、その上方にＤＣモータ４と連結した給気ファン５が取り付けられる。
器具本体２には、外気を燃焼用空気として取り込むための給気口６と、給気口６より上方に排気ガスを排出するための排気口７とが開口される。
【００１２】
燃焼室３内には、上から順に、炎口側を下向きにして取付板８に取り付けられ、燃料ガスと給気ファン５からの一次空気との混合ガスを燃焼するバーナ９と、バーナ９からの燃焼ガスの主に顕熱を回収する主熱交換器１０と、ドレンを発生させて主に潜熱を回収する副熱交換器１１と、主及び副熱交換器１０，１１を通って熱交換された後の排気ガスを排出するステンレス製の排気フード１２が設けられる。この排気フード１２は上方に大きく開口した椀形状をなし、下方でドレン排出管１３と接続している。
また、排気フード１２は、燃焼ガス中のドレンの受皿としてのドレンパンを兼ね備えており、集められたドレンは、ドレン排出管１３を通って、ドレン中和装置３０（以下、単に中和器３０と呼ぶ）で処理された後に下水道等の一般排水通路に排出される。中和器３０については、後で詳述する。
排気フード１２の側面には排気管１４が連結され、この排気管１４の上端開口は排気口７に臨む。
【００１３】
主熱交換器１０には、燃焼熱を吸収する主フィン１０ａに、主伝熱管１０ｂが上下二段で貫通し、各段共に奥行き方向に複数回蛇行して設けられる。副熱交換器１１には、燃焼熱を吸収する副フィン１１ａに、副伝熱管１１ｂが一段で貫通し、奥行き方向に複数回蛇行して設けられる。主フィン１０ａ、副フィン１１ａは、いずれも熱伝導性に優れた銅製であるが、副フィン１１ａは、酸性ドレンに対する耐食性を向上させるために表面に樹脂コーティングが施される。また、燃焼室３には、主熱交換器１０や副熱交換器１１を通過する前の燃焼ガスから顕熱を回収する巻回管１５がその外側を巻回して設けられる。
【００１４】
通水路は、上流から順に、水の入口である給水管１６、副伝熱管１１ｂ、主伝熱管１０ｂ、巻回管１５、出湯管１７から構成される。また、給水管１６と出湯管１７の間には、主熱交換器１０と副熱交換器１１と巻回管１５とをバイパスするバイパス管３９が設けられる。
通水路は、副伝熱管１１ｂ以外は、熱伝導性に優れた単純な銅製であり、副伝熱管１１ｂはドレンに対する耐食性を向上させるために銅に樹脂コーティングを施したものである。
【００１５】
給水管１６とバイパス管３９との接続部には、水量センサや水ガバナやバイパス管３９側への通水量を制御する水モーターを備える水側制御ユニット１８が設けられ、バーナ９へのガス管１９には主電磁弁２０及びガス比例弁２１が設けられる。また、水側制御ユニット１８内の水量センサや、主電磁弁２０及びガス比例弁２１、そしてＤＣモータ４等は、この給湯器１の燃焼を制御するバーナコントローラ２２に電気的に接続されている。
また、給水管１６と出湯管１７の器具外部の先端部には、通水路中の水を抜くための分岐管が設けられており、この分岐管の先端にはそれぞれ水抜き栓２３ａ，２３ｂが設けられる。給湯器１を使用後に水抜きをしたい時には、この水抜き栓２３ａ，２３ｂをはずして水を抜くことができる。
【００１６】
次に、中和器３０について詳述する。
中和器３０は、図１及び図３に示すように、上面が開口された直方形の箱体３１と、箱体３１の上面開口を覆う蓋体３２と、ドレンを中和するための中和剤Ｃとからなる。尚、図１は中和剤Ｃを充填した後の図であり、図３は中和剤Ｃを充填する前の図である。箱体３１内は、箱体３１の底面から立設された縦壁３３によって仕切られてドレン通路３４が水平方向に蛇行して形成される。縦壁３３の高さは、箱体３１の高さと同じ高さに形成される。ドレン通路３４は、最初は、箱体３１の長手方向に沿って形成され、長手方向と平行に二回Ｕ字状に曲折された後、Ｌ字状に曲折されて、最後は短手方向に沿って形成される。
蓋体３２には、中和器３０へのドレンの導入部となる導入口３２ａが開口される。導入口３２ａには、ドレン排出管１３が挿通される。そして、蓋体３２で箱体３１を覆った際に、導入口３２ａの下方にくる箱体３１の部位は、上部に導入穴３５ａが開口されたトラップ板３５によって仕切られ水封室３６が形成される。導入穴３５ａの開口位置は、その下端がドレン排出管１３の先端よりも上方となるように設定される。導入穴３５ａにはネット３５ｂが取り付けられる。
【００１７】
また、ドレン通路３４の終点の箱体３１の底面には、中和器３０からのドレンの排出部となる排出口３１ａが開口される。排出口３１ａにはネット３１ｂが取り付けられ、排出管３７が連通される。
そして、図１に示すように、箱体３１のドレン通路３４、すなわち、水封室３６以外の場所には、中和剤Ｃとして粒状の炭酸カルシウム（粒径：３ｍｍ）がすりきり一杯まで充填される。
ドレン通路３４の長さは、酸性のドレンを中和するのに十分な中和剤Ｃとの接触面積が確保できる長さに設定される。
また、水封室３６の下面には、水封室３６に溜まったドレンを抜くためのドレン抜き栓３８が設けられる。
【００１８】
このように構成された給湯器１では、図示しない給湯栓を開くことにより給水管１６に水（図中破線矢印）が流れる。そして、主電磁弁２０及びガス比例弁２１が開いてバーナ９に燃料ガス（図中実線矢印）が供給されると共に、給気ファン５によって、器具本体２に設けられる給気口６より外気が器具本体２内に吸引され、バーナ９へ導入されて燃焼用空気として燃焼に供されて、図示しないイグナイタによりバーナ９に点火が行われる。
バーナ９の炎口近傍では混合気が燃焼して火炎を形成し、主熱交換器１０の上流側近傍に至る間に燃焼が完結（完全燃焼）する
【００１９】
主熱交換器１０を燃焼ガス流路の上流に設け、副熱交換器１１を燃焼ガス流路の下流に設けたため、バーナ９からの高温の燃焼ガスが、給気ファン５により主熱交換器１０の各主フィン１０ａ間を貫流し主に顕熱を奪われて熱交換し、これにより温度の下がった燃焼ガスが、副熱交換器１１において主に潜熱を奪われて熱交換して排気口７から器具の外へ排出される。副熱交換器１１で燃焼ガスの潜熱が奪われることによって発生したドレンは、排気フード１２内に落下し、ドレン排出管１３を通って中和器３０で処理され、一般排水通路に排出される。
【００２０】
次に、中和器３０でのドレンの中和処理について説明する。
導入口３２ａを挿通するドレン排出管１３から中和器３０に導入されたドレンは、水封室３６に溜まっていき、水位が導入穴３５ａを超えると導入穴３５ａからドレン通路３４に溢れ出す。導入穴３５ａから溢れ出したドレンは、トラップ板３５を伝わって箱体３１の底面にたれていき、箱体３１の底面を縦壁３３によって仕切られたドレン通路３４に沿って、導入されたものから順次、中和剤Ｃに接触しながら排出口３１ａへと流れる。そして、中和剤Ｃによって中和処理（ｐＨ３→ｐＨ６．５〜７．０）されたドレンは排出口３１ａから排出管３７を介して一般の排水通路へと排出される。
【００２１】
従って、中和剤Ｃによって充填されたドレン通路３４に古いドレンが溜まらないので、導入穴３５ａから新しく溢れ出たドレンは常に良好に中和剤Ｃと接触しながら排出口３１ａへとスムーズに流れていく。このため、ドレンを流すドレン通路３４の長さを短くしても、中和するのに十分なドレンと中和剤Ｃとの接触面積を確保できる。つまり、中和器３０をコンパクトに製造することが可能となり、中和器３０を配置する給湯器１内のレイアウトの自由度が広がり設計のフレキシビリティが向上する。
【００２２】
また、ドレン排出管１３の先端が導入穴３５ａの下端よりも下方となるように構成しているため、ドレン排出管１３の先端は、水封室３６に溜まったドレン中に位置することになる。このため、ドレン排出管１３を通ってくる燃焼排気を水封室３６に溜まったドレンによって遮断でき、中和器３０からの排気漏れが防止される。尚、ドレン排出管１３が水封室３６内のドレン中に浅くしかつかっていないと排気ガスが漏れ出すことがあるため、ドレン排出管１３の先端の高さは、排気ガスを十分水封できる程度にドレン排出管１３がドレン中につかる高さに設定される。
また、導入穴３５ａ及び排出口３１ａに、ネット３５ｂ，３１ｂを取り付けることによって、そこから粒状の中和剤Ｃがこぼれ落ちることを防止できる。
【００２３】
《第二実施形態》
次に、第二実施形態としての中和器について図５及び図６を用いて説明する。尚、第一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。
【００２４】
上述したようにドレンをドレン通路３４に沿って、導入穴３５ａから排出口３１ａへと流すと、導入穴３５ａに近いところの方がドレンの酸性度が強いため、図４に示すように、中和剤Ｃは導入穴３５ａに近いところでより多く消費される。尚、図４は、中和器３０を所定期間使用した後の図１中の一点鎖線Ａ−Ａでの断面図である。このため、第一実施形態の中和器３０では、長期間、中和処理を行っていると、導入穴３５ａ近傍から順に中和剤Ｃが無くなっていき、中和開始点の位置が排出口３１ａに近づくことになり、ドレンと中和剤Ｃとの十分な接触面積が確保できなくなって中和能力が低下してしまう。
【００２５】
そこで、第二実施形態の中和器４０では、図５に示すように、箱体３１を仕切る縦壁４３の高さを箱体３１の高さよりも低くして（例えば、箱体３１の高さの１／２）、箱体３１の上部は仕切らず一体空間４８とする。
これによって、導入穴３５ａ近傍、すなわち、中和開始点近傍の中和剤Ｃが消費されると、図６に示すように、そこに一体空間４８全体から中和剤Ｃが転がり落ち込む。このため、中和剤Ｃの減り方の早い中和開始点にドレン通路４４の下流側から、順次、中和剤Ｃが補充される格好となり、中和剤Ｃはドレン通路全体で平均的に減少していく。従って、中和剤Ｃが消費されていっても、中和剤Ｃが満たされているドレン通路４４の長さを十分に確保することができ、長期間経過しても、十分な中和能力が維持できる。
言い換えれば、長期間経過後に導入穴３５ａ付近等、局部的に中和剤Ｃが無くなった際のことを考慮して、ドレン通路４４の長さを本来必要である以上に長く設計するといった、長期間経過後の余裕分の中和能力を確保する必要もなくなり、さらにコンパクト化することが可能となる。
尚、図６は、中和器４０を所定期間使用した後の図５中の一点鎖線Ｂ−Ｂでの断面図である。
【００２６】
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、本発明の要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。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載のドレン中和装置によれば、新しく導入されたドレンを常に良好に中和剤と接触させることができるため、中和するのに十分なドレンと中和剤との接触面積を確保しながらコンパクト化することが可能となる。この結果、ドレンを発生する器具にドレン中和装置を搭載しようとした場合、ドレン中和装置のためのスペース確保が容易になり器具設計のフレキシビリティが大きくなる。
【００２８】
更に、本発明の請求項２記載のドレン中和装置によれば、中和剤の減り方の早い導入口近傍に、ドレン通路の下流側から中和剤を補充することができる。このため、中和剤の減り方の偏りを平均化させて、長期間、ドレン通路全体を中和剤で満たしておくことが可能となり、長期間十分な中和能力を維持できる。言い換えれば、長期間経過後に中和開始点等、局部的に中和剤が無くなった際のことを考慮して、ドレン通路の長さを本来必要である以上に長く設計するといった、長期間経過後の余裕分の中和能力を確保する必要もなくなり、さらにコンパクト化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態としての中和器の外観図である（中和剤充填後）。
【図２】本実施形態としての給湯器の概略構成図である。
【図３】第一実施形態としての中和器の外観図である（中和剤充填前）。
【図４】第一実施形態としての中和器の断面図である。
【図５】第二実施形態としての中和器の外観図である（中和剤充填前）。
【図６】第二実施形態としての中和器の断面図である。
【図７】従来例としてのドレン中和装置の断面図である。
【符号の説明】
１…給湯器、３０，４０…中和器、３１…箱体、３１ａ…排出口、３４…ドレン通路、３２ａ…導入口、３３，４３…縦壁、３５ａ…導入穴、４８…一体空間、Ｃ…中和剤。

Claims

潜熱回収型給湯器等で発生する酸性のドレンを中和するドレン中和装置であって、
上面に導入口、下面に排出口を備えた箱体と、
上記導入口と上記排出口とを連通状態で、上記箱体底面から立設され上記箱体内を鉛直方向に仕切ってドレン通路を水平方向に蛇行させて形成する縦壁と、
上記箱体内に充填される中和剤と
を備え、上記導入口から導入されたドレンを上記ドレン通路に沿って、上記箱体の底面に流し、上記中和剤と接触させて中和させることを特徴とするドレン中和装置。
上記縦壁の高さを、上記箱体の高さよりも低くすることによって、上記箱体の上部を仕切らずに一体空間とすると共に、上記中和剤を該一体空間まで充填することを特徴とする請求項１記載のドレン中和装置。