JP2005069635A - 中和処理器および熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同じような大きさの装置に比べて、未処理液を処理可能な量が増加し、中和剤にかかるコストを低減することができ、装置全体を小型にすることができる中和処理器を提供する。
【解決手段】酸性の未処理液Ｄ１が処理槽８３の上部から流入し、中和されて処理済み液Ｄ２になり、処理槽８３の下部から処理済み槽８４の下部に流入し、処理済み槽８４の上部から流出するようにし、中和剤Ｎ１が処理槽８３のみで消費されるようにし、処理槽８３をその容積が処理済み槽８４の容積以上になるように形成し、処理槽８３に十分な量の中和剤Ｎ１を充填することができ、中和剤Ｎ１が消費されることのない処理済み槽８４に中和剤Ｎ１を充填しないようにするとともに、処理済み槽８４の容積を可能な限り小さくするようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸性の未処理液を中和するための中和処理器に関し、特に、燃料に空気を混合して燃焼させた際に生じる排気の流れる排気経路内に、排気の顕熱を吸収して被加熱流体を加熱する一次熱交換器を配置し、さらに該一次熱交換器よりも前記排気経路の下流側に排気の潜熱を回収する二次熱交換器を配置して成る熱交換装置に設けられるものに関する。

従来の中和処理器としては、ガスエンジンの排気ガスから分離されたドレン水を一時貯留し中和するドレンフィルタ内に、その高さ方向に沿って上下に蛇行するだけでなく、平面視にＵターン形をなすようにして下流側へと流通するようなドレン水の流路を形成し、これにより、ドレンフィルタを水平方向に広げることなく流路長を延ばすことができ、ドレンフィルタの設置面積および室外機ユニットの設置面積を縮小させるようにしているものがある。ドレン水の流路は、中和剤を充填した多数の室から形成され、各室はドレン水が上部から流入し下部から流出するものと、ドレン水が下部から流入し上部から流出するものとが交互に連設されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、中和処理器は未処理のドレン水を受け入れるためのドレン受け入れ口と処理済みのドレン水を排出するための排出口と、ドレン水を中和するための中和室とから構成され、中和室は複数の小室に間仕切られており、且つ隣接する小室は各々連通するようにしてジグザグの連続した通路となるように構成されており、この通路がドレン水の流路となっている。小室には中和剤として粒状炭酸カルシウムが所定量充填されているものがある。ドレン水の流路は、特許文献１のものと同じように、ドレン水が上部から流入し下部から流出する小室と、ドレン水が下部から流入し上部から流出する小室とが交互に連設されている（例えば、特許文献２参照。）。

さらに、水分がその比重によって下方の分離室に落下し、この分離室内下側の透過板を通って、中和剤充填室内に入り、その中和剤との化学反応によって中和された後、中和剤充填室をＵ字形に屈曲してドレン室内へ入り、このドレン室から、ドレンパイプを通って下方へ排出されるものがある（例えば、特許文献３参照。）。

特開平１１−２５７６９１号公報 特開２０００−１６１７８８号公報 特開平１１−３４３８２８号公報

しかしながら、従来の技術において、特許文献１のものでは、ドレン水が上部から流入し下部から流出する室に中和されていないドレン水が流入すると、中和されていないドレン水の比重より中和されたドレン水の比重が大きいことから、ドレン水が徐々にゆっくりと中和されながら下方に移動していく。しかし、ドレン水が下部から流入し上部から流出する室に中和されていないドレン水が流入すると、中和されていないドレン水が、その室で中和されたドレン水によって押し上げられて、室内を急速に浮上し、中和されることなく、次の室に流出してしまう。ドレン水の流路を形成する多数の室はほぼ同じ大きさであって、多数の室の中の約半分がドレン水を中和することのない無駄な空間であるから、中和処理器が嵩張る要因になり、また、約半分の室に充填されている中和剤が使われることなく無用なものになるという問題点があった。

また、特許文献２のものでは、特許文献１のものと同様に、多数の小室の中の約半分がドレン水を中和することのない無駄な空間であるから、中和処理器が嵩張る要因になり、また、約半分の小室に充填されている中和剤が使われることなく無用なものになるという問題点があった。

さらに、特許文献３のものでは、前述したように、中和されていないドレン水の比重より中和されたドレン水の比重が大きいことから、ドレンパイプの上端口より下方に中和されたドレン水が満たされると、中和されていないドレン水は、ドレンパイプの上端口より下方に沈むことがなく、ドレンパイプの上端口より下方に充填されている中和剤が使われることなく無用なものになる。また、ドレンパイプの上端口を透過板の上端より低くすると、中和されないドレン水が透過板を通って、中和剤充填室内を急速に移動し、ドレンパイプから排出してしまうので、中和されないドレン水の排出を防止する点から、ドレンパイプの上端口を透過板の上端より高くする必要があり、ドレンパイプの上端口より下方のスペースが無駄になり、中和処理器が嵩張る要因になるという問題点があった。

本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、処理槽に充填される中和剤を無駄なく使い切るようにして、中和剤にかかるコストを低減し、また、同じような大きさの装置に比べて、未処理液を処理可能な量を増やすことができ、処理槽の容積を処理済み槽の容積以上にすることで、装置全体を小型にすることができる中和処理器を提供することを目的としている。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。 ［１］酸性の未処理液を中和剤で処理するようにした中和処理器（８０）において、
前記中和剤が充填されていて、前記酸性の未処理液が上部から流入し前記中和剤と反応して中和され、該中和された処理済み液が下部から流出する処理槽（８３）と、前記処理済み液が下部から流入して上部から流出するようにした処理済み槽（８４）とを備え、
前記処理槽（８３）は、該処理槽（８３）の容積が前記処理済み槽（８４）の容積以上になるように形成されていることを特徴とする中和処理器（８０）。

［２］燃料を燃焼させた際に排気中に酸性の水分が生じ、あるいは、燃料を燃焼させたときの排気の熱を吸収することで酸性の凝縮水が生じるような熱交換装置（１０）において、
前記酸性の水分あるいは前記酸性の凝縮水である未処理液を中和剤で処理するようにした中和処理器（８０）を備え、
前記中和処理器（８０）は、前記中和剤が充填されていて、前記酸性の未処理液が上部から流入し前記中和剤と反応して中和され、該中和された処理済み液が下部から流出する処理槽（８３）と、前記処理済み液が下部から流入して上部から流出するようにした処理済み槽（８４）とを備え、
前記処理槽（８３）は、該処理槽（８３）の容積が前記処理済み槽（８４）の容積以上になるように形成されていることを特徴とする熱交換装置（１０）。

［３］燃料に空気を混合して燃焼させた際に生じる排気の流れる排気経路内に、排気の顕熱を吸収して被加熱流体を加熱する一次熱交換器（４０）を配置し、さらに該一次熱交換器（４０）よりも前記排気経路の下流側に排気の潜熱を回収する二次熱交換器（５０）を配置して成る熱交換装置（１０）において、
前記二次熱交換器（５０）に生成する凝縮水である酸性の未処理液を溜めるためのドレン受け（１４）と、該ドレン受け（１４）に溜められた未処理液を排出するための排出通路（１８）と、該排出通路（１８）の途中に配された中和処理器（８０）を備え、
前記中和処理器（８０）は、前記中和剤が充填されていて、前記酸性の未処理液が上部から流入し前記中和剤と反応して中和され、該中和された処理済み液が下部から流出する処理槽（８３）と、前記処理済み液が下部から流入して上部から流出するようにした処理済み槽（８４）とを備え、
前記処理槽（８３）は、該処理槽（８３）の容積が前記処理済み槽（８４）の容積以上になるように形成されていることを特徴とする熱交換装置（１０）。

［４］前記処理槽（８３）と前記処理済み槽（８４）とを交互にして連ねることで、前記未処理液を中和するための中和処理流路（８０ａ）を備え、
前記中和処理流路（８０ａ）は、上流側の処理槽（８３）から下流側の処理槽（８３）の順番に該処理槽（８３）に充填されている中和剤が消費されるように形成されていることを特徴とする［１］に記載の中和処理器（８０）。

［５］前記処理槽（８３）と前記処理済み槽（８４）とを仕切るための仕切壁（８２）を備え、
前記仕切壁（８２）は、前記処理済み液が前記処理槽（８３）の下部から前記処理済み槽（８４）の下部へ流れるようにした連通口（８７）が開設され、
前記連通口（８７）は、前記未処理液を中和する際に生じて前記処理槽（８３）に溜まる沈殿物（Ｄ３）で前記連通口（８７）が塞がらない程度の低い位置に配されていることを特徴とする［１］に記載の中和処理器（８０）。

［６］前記中和処理器（８０）の本体である本体容器（８１）と、該本体容器（８１）内を前記処理槽（８３）と前記処理済み槽（８４）とに仕切るための仕切壁（８２）とを備え、
前記処理槽（８３）は、該処理槽（８３）の上段部にあって前記未処理液を中和するための中和剤が充填される上段処理槽（８５）および、該上段処理槽（８５）と本体容器（８１）の底部との間の槽であり、前記処理済み液と、前記未処理液を中和する際に生じる沈殿物（Ｄ３）とが溜まる下段処理槽（８６）を備え、
前記仕切壁（８２）は、前記処理済み液が前記下段処理槽（８６）から前記処理済み槽（８４）の下部へ流れるようにした連通口（８７）が開設されており、
前記連通口（８７）は、前記沈殿物（Ｄ３）で前記連通口（８７）が塞がらない程度の低い位置に配されていることを特徴とする［１］に記載の中和処理器（８０）。

［７］前記連通口（８７）は、前記仕切壁（８２）と前記本体容器（８１）の底部との間の隙間であり、
前記連通口（８７）の下縁部を成す前記底部を下げることで前記沈殿物（Ｄ３）を落とし込み、該沈殿物（Ｄ３）で前記連通口（８７）が塞がらないようにした閉塞防止用溝（８８）を備えていることを特徴とする［５］または［６］に記載の中和処理器（８０）。

［８］前記処理済み槽（８４）は、前記処理済み液と共に流入する沈殿物（Ｄ３）で詰まらない程度の幅狭に形成されていることを特徴とする［１］に記載の中和処理器（８０）。

次に、酸性の未処理液が中和処理器においてどのように処理されるかについて説明する。酸性の未処理液が処理槽（８３）の上部から流入すると、処理槽（８３）内の中和剤と反応して中和される。中和された処理済み液の比重が未処理液の比重より大きいと、未処理液が中和されて処理済み液になるに応じて中和剤の中を徐々に下がっていき、処理槽（８３）の下部に下がった処理済み液は十分に処理されたものとなって、処理槽（８３）の下部から流出して、処理済み槽（８４）の下部に流入する。このように流入した処理済み液は、処理済み槽（８４）を満たしていき、やがて、処理済み槽（８４）の上部から流出するようになる。

処理槽（８３）は、その容積が処理済み槽（８４）の容積以上になるように形成されているので、処理槽（８３）には十分な量の中和剤を充填することができ、また、未処理液が中和されるのに応じて中和剤の中を徐々に下がっていくので、中和剤はその上部側から下部側の方へ順に消費されていき、使い切ることができる。一方で、処理済み槽（８４）は、単に、処理済み液が溜まる槽であるから、中和剤を充填しておく必要がない。

このように、大きな容積の処理槽（８３）に十分な量の中和剤を充填したので、未処理液を処理可能な量が増加し、中和剤を再充填する作業や中和処理器（８０）を交換する作業などの頻度が減少し、この点から保守作業が容易になる。また、処理槽（８３）に充填された中和剤を完全に消費する一方で、中和剤が消費されることのない処理済み槽（８４）に中和剤を充填しないようにすることで、不必要な中和剤を充填しないで済み、中和剤にかかるコストを低減することができる。さらに、処理槽（８３）の容積を処理済み槽（８４）以上にしたので、装置全体を小型にすることができる。

次に、燃料を燃焼させた際に排気中に酸性の水分が生じ、あるいは、燃料を燃焼させたときの排気の熱を吸収することで酸性の凝縮水が生じるような熱交換装置（１０）において、酸性の水分あるいは酸性の凝縮水である未処理液を中和剤で処理するようにした中和処理器（８０）を備えたものでは、中和処理器（８０）の処理槽（８３）に十分な中和剤を充填することで、熱交換装置（１０）で発生する未処理液の処理可能な量が増加し、中和剤を充填する必要のない処理済み槽（８４）の容積を小さくすることで、中和処理器（８０）を全体的に小型にすることができ、熱交換装置（１０）内の小さなスペースにも中和処理器（８０）を装備することができる。

次に、燃料に空気を混合して燃焼させた際に生じる排気の流れる排気経路内に、排気の顕熱を吸収して被加熱流体を加熱する一次熱交換器（４０）を配置し、さらに一次熱交換器（４０）よりも排気経路の下流側に排気の潜熱を回収する二次熱交換器（５０）を配置して成る熱交換装置（１０）において、二次熱交換器（５０）に生成する凝縮水である酸性の未処理液を中和するための中和処理器（８０）を備えたものでは、未処理液は以下のように処理される。

すなわち、未処理液はドレン受け（１４）に溜められる。溜められた未処理液は、排出通路（１８）を通って排出される。排出通路（１８）の途中に中和処理器（８０）が配されているので、排出通路（１８）を通って排出された未処理液は中和処理器（８０）に流れる。

中和処理器（８０）において、未処理液が中和されるのは、前述した通りであり、酸性の未処理液が処理槽（８３）の上部から流入すると、処理槽（８３）内の中和剤と反応して中和される。未処理液が中和剤と反応し中和されるに応じて中和剤の中を徐々に下がっていき、処理済み液となる。処理済み液は処理槽（８３）の下部から処理済み槽（８４）に流入し、処理済み液は、処理済み槽（８４）の下部から流入して処理済み槽（８４）を満たしていき、処理済み槽（８４）の上部から流出するようになる。処理済み槽（８４）の上部から流出した処理済み液は、再び排出通路（１８）を通って排出されるようになる。

次に、処理槽（８３）と処理済み槽（８４）とを交互にして連ねることで、未処理液を中和するための中和処理流路（８０ａ）を備えたものでは、未処理液が上流側の処理槽（８３）内の中和剤と反応して中和され処理済み液になると、その処理済み液が下流側の処理槽（８３）に流入しても、下流側の処理槽（８３）内の中和剤と反応することなく、下流側の処理済み槽（８４）に流れるようになる。

しかし、上流側の処理槽（８３）内の中和剤が完全に消費されていると、未処理液は中和されないまま、処理槽（８３）の下部から処理済み槽（８４）の下部に流入する。あるいは、処理槽（８３）内の中和剤が少ないと、未処理液は十分に中和されないまま、処理槽（８３）の下部から処理済み槽（８４）の下部に流入する。処理済み槽（８４）に流入した未処理液は、既に溜まっている処理済み槽（８４）内の処理済み液に押し上げられて浮上し、下流側の処理槽（８３）に流入するようになる。このように、中和されない未処理液あるいは、十分に中和されない未処理液は、下流側の処理槽（８３）内の中和剤と反応して中和され処理済み液となって、下流側の処理済み槽（８４）に流れるようになる。したがって、中和剤は上流側の処理槽（８３）から下流側の処理槽（８３）の順番に中和剤が消費されるようになる。すなわち、中和処理流路（８０ａ）中の処理槽（８３）に充填された中和剤は、全て無駄なく消費される。このようにして、未処理液の処理量を増やすことができ、中和剤の再充填作業等の頻度を減らして、保守作業を容易にすることができる。

次に、処理槽（８３）と処理済み槽（８４）とを仕切るための仕切壁（８２）を備え、仕切壁（８２）は、処理済み液が処理槽（８３）の下部から処理済み槽（８４）の下部へ流れるようにした連通口（８７）が開設されているものでは、連通口（８７）より上側に充填された中和剤と未処理液が反応し、処理済み液として連通口（８７）を通って、処理済み槽（８４）に流入する。一方、連通口（８７）より下側に充填された中和剤は未処理液と反応しない場合があり、無駄になるばかりか、未処理液が十分に中和されないまま、連通口（８７）を通って、処理済み槽（８４）に流入し、未処理液は比重が小さいので、処理済み槽（８４）の中を上昇して処理済み槽（８４）の上部から流出してしまうので、未処理液が十分に中和剤に反応するように、連通口（８７）はなるべく低い位置に開設することが好ましい。

また、未処理液は、連通口（８７）より上方に充填されている中和剤と反応する一方、連通口（８７）より下方に充填されている中和剤と反応しないため、処理槽（８３）に充填された中和剤が無駄にならないように、同じく、連通口（８７）はなるべく低い位置に開設することが好ましい。

連通口（８７）を低い位置に開設すると、本体容器（８１）の底部には、未処理液を中和する際に生じる沈殿物（Ｄ３）が溜まるので、その沈殿物（Ｄ３）で連通口（８７）が塞がれるおそれがある。しかし、連通口（８７）は、沈殿物（Ｄ３）で連通口（８７）が塞がらない程度の低い位置に配されているので、沈殿物（Ｄ３）で塞がれることがない。

次に、処理槽（８３）は、処理槽（８３）の上段部にあって未処理液を中和するための中和剤が充填される上段処理槽（８５）および、上段処理槽（８５）と本体容器（８１）の底部との間の槽であり、処理済み液と、未処理液を中和する際に生じる沈殿物（Ｄ３）とが溜まる下段処理槽（８６）を備えたものでは、以下のように、未処理液が中和される。

すなわち、未処理液が上段処理槽（８５）に流入すると、上段処理槽（８５）内の中和剤と反応して中和される。中和された処理済み液の比重が未処理液の比重より大きいと、未処理液が中和されて処理済み液になるのに応じて中和剤の中を徐々に下がっていき、上段処理槽（８５）の下部に下がった処理済み液は十分に処理されたものとなって、上段処理槽（８５）の下部から下段処理槽（８６）に下降する。このように、下段処理槽（８６）には処理済み液が一時的に溜まるようになる。また、下段処理槽（８６）には、未処理液を中和する際に生じる沈殿物（Ｄ３）が溜まるようになる。

下段処理槽（８６）に一時的に溜まった処理済み液は連通口（８７）を通り、下段処理槽（８６）から処理済み槽（８４）の下部に流入し、このように流入した処理済み液は、処理済み槽（８４）を満たしていき、やがて、処理済み槽（８４）の上部から流出するようになる。また、連通口（８７）は、沈殿物（Ｄ３）で連通口（８７）が塞がらない程度の低い位置に配されているので、下段処理槽（８６）に溜まる沈殿物（Ｄ３）で連通口（８７）が塞がれることがない。

次に、連通口（８７）は、仕切壁（８２）と本体容器（８１）の底部との間の隙間であり、連通口（８７）の下縁部を成す底部を下げることで沈殿物（Ｄ３）を落とし込み、沈殿物（Ｄ３）で連通口（８７）が塞がらないようにした閉塞防止用溝（８８）を備えているものでは、連通口（８７）の近くに溜まる沈殿物（Ｄ３）は、連通口（８７）の下縁部を成す閉塞防止用溝（８８）に落ち込み、連通口（８７）を塞ぐことがない。すなわち、閉塞防止用溝（８８）の深さの分だけ、連通口（８７）の丈が広がることになるので、多量の沈殿物（Ｄ３）が連通口（８７）の近くに溜まった場合にも、沈殿物（Ｄ３）で連通口（８７）が塞がれるおそれはない。

次に、処理済み槽（８４）は、処理済み液と共に流入する沈殿物（Ｄ３）で詰まらない程度の幅狭に形成されているものでは、処理済み槽（８４）を最小の容積にすることができ、中和処理器（８０）全体の容積が一定であれば、処理済み槽（８４）の容積を最小にした分だけ、処理槽（８３）の容積を大きくすることができる。それにより、十分な量の中和剤を充填することができ、未処理液を処理可能な量を増加することができる。

本発明に係る中和処理器によれば、酸性の未処理液が処理槽の上部から流入し、中和されて処理済み液になり、処理槽の下部から処理済み槽の下部に流入し、処理済み槽の上部から流出するようにし、中和剤が処理槽のみで消費されるようにし、処理槽の容積が処理済み槽の容積以上になるようにしたので、処理槽には十分な量の中和剤を充填することができ、処理液を処理可能な量が増加し、中和剤を再充填する作業や中和処理器を交換する作業などの頻度が減少し、この点から保守作業が容易になる。また、処理槽に充填された中和剤を完全に消費する一方で、中和剤が消費されることのない処理済み槽に中和剤を充填しないようにすることで、不必要な中和剤を充填しないで済み、中和剤の全体量が減少して、中和剤にかかるコストを低減することができる。さらに、中和剤を充填する必要がある処理槽の容積に比べ、中和剤を充填することのない処理済み槽の容積を小さくすれば、装置全体を小型にすることができる。

また、燃料を燃焼させた際に排気中に酸性の水分が生じ、あるいは、燃料を燃焼させたときの排気の熱を吸収することで酸性の凝縮水が生じるような熱交換装置において、酸性の水分あるいは酸性の凝縮水である未処理液を中和剤で処理するようにした中和処理器を備えたので、中和処理器の処理槽に十分な中和剤を充填することができて、熱交換装置で発生する未処理液の処理可能な量が増加し、中和剤を充填する必要のない処理済み槽の容積を小さくすることで、中和処理器を全体的に小型にすれば、熱交換装置内の小さなスペースにも中和処理器を装備することができる。

さらに、燃料に空気を混合して燃焼させた際に生じる排気の流れる排気経路内に、排気の顕熱を吸収して被加熱流体を加熱する一次熱交換器を配置し、さらに一次熱交換器よりも排気経路の下流側に排気の潜熱を回収する二次熱交換器を配置して成る熱交換装置において、二次熱交換器に生成する凝縮水である酸性の未処理液を中和するための中和処理器を備えたので、同じく、熱交換装置で発生する未処理液の処理可能な量が増加し、熱交換装置内の小さなスペースにも中和処理器を装備することができる。

さらに、処理槽と処理済み槽とを交互にして連ねることで、未処理液を中和するための中和処理流路を備えたので、中和剤が上流側の処理槽から下流側の処理槽の順番に各処理槽に充填された中和剤が消費されるようになり、中和処理流路中の処理槽に充填された中和剤は、全て無駄なく消費され、未処理液の処理量を増やすことができるとともに、中和剤の再充填作業等の頻度を減らして、保守作業を容易にすることができる。

さらに、処理槽と処理済み槽とを仕切壁で仕切り、仕切壁に連通口を開設して、処理済み液が処理槽の下部から処理済み槽の下部へ流れるようにし、沈殿物で連通口が塞がらない程度の低い位置に連通口を配するようにしたので、連通口より上側に十分な量の中和剤を充填することができ、十分な量の中和剤に未処理液が反応して中和し、処理済み液となり連通口を通って処理済み槽に流れるようにすることができる。さらに、処理槽には中和剤が充填される上段処理槽と、未処理液を中和する際に生じる沈殿物が溜まる下段処理槽を備え、仕切壁に連通口が開設され、その連通口が沈殿物で塞がらない程度に低い位置に配されたので、下段処理槽に処理済み液と沈殿物とが溜まるが、沈殿物で連通口が塞がれることがなく、処理済み液は連通口を通り、下段処理槽から処理済み槽の下部に流入することができる。

さらに、連通口の下縁部を成す底部を下げることで沈殿物を落とし込むための閉塞防止用溝を備えたので、閉塞防止用溝の深さの分だけ、連通口の丈が広がることになり、多量の沈殿物が連通口の近くに溜まった場合にも、沈殿物で連通口が塞がれるのを防止することができる。さらに、処理済み槽が処理済み液と共に流入する沈殿物で詰まらない程度の幅狭に形成されているので、処理済み槽を最小の容積にすることができる。また、中和処理器全体の容積が一定であれば、処理済み槽の容積を最小にした分だけ、処理槽の容積を大きくして、処理槽に十分な量の中和剤を充填することができ、未処理液を処理可能な量を増加することができる。

以下、図面に基づき本発明を代表する各種実施の形態を説明する。
図１および図２は本発明の第１実施の形態を示している。
本実施の形態に係る熱交換装置１０は、強制排気（ＦＥ）式の給湯器に適用したものである。ここで給湯器の種類は、湯沸器や風呂給湯器あるいは給湯暖房機として単独で用いられるものに限られず、これらを適宜組み合わせたものに対応して複数用いられるものであってもよい。

図２に示すように、熱交換装置１０は、ハウジング１１内に燃焼室１２を備えており、該燃焼室１２の下部には、バーナー１３が配設されている。燃焼室１２内において、その下部にあるバーナー１３から燃焼室１２の上部にある排気フード１６に至る空間に排気経路が形成される。

かかる排気経路内において、バーナー１３の上方には、排気の顕熱を回収する一次熱交換器４０が配置され、さらにその上方には排気の潜熱を回収する二次熱交換器５０が配置されている。ここで二次熱交換器５０は、一次熱交換器４０よりも排気経路の下流側に位置する。

一次熱交換器４０と二次熱交換器５０の間には、二次熱交換器５０で生成した凝縮水を受け止め、該凝縮水が一次熱交換器４０の上に落下することを防止するための受け皿１４が取り付けられている。受け皿１４は、燃焼室１２を図３中の左端一部を除いて上下に仕切るものであり、一次熱交換器４０を経由した後の排気は、受け皿１４のない燃焼室１２左端の開口部１５を通じて二次熱交換器５０の配置されている排気フード１６に流れ込むようになっている。

受け皿１４は、開口部１５側から燃焼室１２の右端側に向けて下り傾斜しており、傾斜の下端部分には、受け皿１４によって回収された凝縮水を一時的に溜めるドレン受け１４ａが設けられている。ドレン受け１４ａの底部には、凝縮水の排出通路１８が接続され、該排出通路１８の途中には、酸性の凝縮水を中和するための中和処理器８０が取り付けられている。中和処理器８０には、例えば炭酸カルシウムが入っており酸性の凝縮水を中和する。中和処理器８０の詳細な構成については後述する。

燃焼室１２の左下方には、燃料に混合する燃焼用の空気をバーナー１３に向けて送り込むための給気ファン３０が配設されている。給気ファン３０は、燃焼室１２の底部に連通するように取り付けられたケーシング３１に収納されており、該ケーシング３１内に給気経路が形成される。なお、ハウジング１１の適所には、空気を取り込むための給気口１１ａが開設されている。

バーナー１３には、燃焼ガスを供給するためのガス供給管２１の先端が臨むように配置されており、該ガス供給管２１の途中には、燃焼ガスの供給をオンオフ制御するガス電磁弁２２と、元ガス電磁弁２３と、それにバーナー１３へ供給する燃焼ガスの供給量を調整するガス比例弁２４が取り付けられている。

ハウジング１１内において二次熱交換器５０の下流側へ排出された排気は、排気経路の下流端を成す排気フード１６に連通された排気延長経路１７から屋外へ排出されるようになっている。排気延長経路１７は、その始端側が排気フード１６の終端側に一体に接続されており、ハウジング１１が配置された室内の所定箇所から天井裏ないしパイプスペースに沿って、外気に開放する屋外まで延び出るように配設されている。

二次熱交換器５０の入側には、給水された水（被加熱流体）が流入する給水管路６１が接続され、二次熱交換器５０の出側は、連結管路６２によって一次熱交換器４０の入側と接続されている。また、一次熱交換器４０の出側には、加熱後の給水の流れ出る給湯管路６３が接続されている。

給水管路６１の入口部近傍には、供給される給水の温度を検知するための入水サーミスタ６４が、またその下流側には、通水の有無や通水量を検知するための水量センサ６５が取り付けられている。給湯管路６３には、その出口部近傍に、出湯される湯の温度を検知するための出湯サーミスタ６６が、またその下流側には、出湯される湯の流量を制限するための水量制御弁６７が設けられている。

また、熱交換装置１０は、その動作を統括制御するための各種回路部品を収めた制御基板７０を有しており、該制御基板７０には、例えば、台所等に配置され、湯温の設定操作等の受け付けや、各種の状態表示を行うリモコン７１が接続されている。

次に、図１に基づいて、中和処理器８０の詳細な構成について説明する。図１に示すように、中和処理器８０は、中和剤Ｎ１が充填されていて、酸性の未処理液Ｄ１が上部から流入し中和剤Ｎ１と反応して中和され、中和された処理済み液Ｄ２が下部から流出する処理槽８３と、処理済み液Ｄ２が下部から流入して上部から流出するようにした処理済み槽８４とを備えている。

処理槽８３は、その処理槽８３の容積が処理済み槽８４の容積以上になるように形成されている。本実施の形態では、処理済み槽８４は、処理済み液Ｄ２と共に流入する沈殿物Ｄ３で詰まらない程度の最小限の幅狭に形成されている。未処理液の流入量等によるが、例えば、堆積する速さが１年で１ｍｍで、本装置の耐用年数が１０年であるならば、１０年で１０ｍｍの沈殿物Ｄ３が生成される可能性がある。従って、処理済み槽８４は、耐用年数経過で生成し得る最大の大きさ（１０ｍｍ径）の沈殿物Ｄ３で詰まらない程度の最小限の幅（１０ｍｍ）に形成されている。このようにして、処理済み槽８４の容積は最小なものになる。反対に、処理槽８３は、その容積が大きくなることで、十分な量の中和剤Ｎ１を充填することができるものになる。

処理槽８３は、その処理槽８３の上段部にあって未処理液Ｄ１を中和するための中和剤Ｎ１が充填される上段処理槽８５および、その上段処理槽８５と本体容器８１の底部８１ｂとの間の槽であり、処理済み液Ｄ２と、未処理液Ｄ１を中和する際に生じる沈殿物Ｄ３とが溜まる下段処理槽８６とを備えている。上段処理槽８５と下段処理槽８６との間にはパンチングメタル９１が配されている。パンチングメタル９１は、中和剤Ｎ１を通さない程度の小孔が多数穿設されたものである。

中和処理器８０の本体である本体容器８１の内部は、仕切壁８２によって処理槽８３と処理済み槽８４とに仕切られている。仕切壁８２は、処理済み液Ｄ２が処理槽８３の下部から処理済み槽８４の下部へ流れるようにした連通口８７が開設されている。連通口８７は、未処理液Ｄ１を中和する際に生じて処理槽８３に溜まる沈殿物Ｄ３で連通口８７が塞がらない程度の低い位置に配されている。本実施の形態では、連通口８７は、仕切壁８２と本体容器８１の底部８１ｂとの間の隙間であるが、仕切壁８２に穿設したものであってもよい。

また、本体容器８１の天井部８１ａには、未処理液Ｄ１が流れ込むための流入口８１ｃが開設されている。処理済み槽８４は、外筒である仕切壁８２と内筒である排出用筒部８９との間の隙間に形成された槽であり、処理済み槽８４の上端部は、排出用筒部８９の筒上口８９ａに通じており、処理済み液Ｄ２は、排出用筒部８９を通って、筒下口８９ｂから流れるように成っている。

図１は、略箱形の本体容器８１を前記排出用筒部８９の筒軸に沿って破断したものである。図１に示すように、天井部８１ａを含む上部容器８１ｄと、底部８１ｂを含む下部容器８１ｅとを上下で重ね合わせて成る。上部容器８１ｄの外周フランジ８１ｆと、下部容器８１ｅの外周フランジ８１ｇとが重ね合わされ、図示省略したビスで締結している。上部容器８１ｄは、仕切壁８２が一体的に形成されている。下部容器８１ｅは、排出用筒部８９が一体的に形成されている。

次に、熱交換装置１０において、排気の熱がどのように吸収されるかについて説明する。バーナー１３からの熱は、先ずバーナー１３の近傍に配置された一次熱交換器４０によって吸収される。すなわち、一次熱交換器４０では、加熱された排気の顕熱が主として吸収される。一次熱交換器４０によって顕熱の回収された排気は、開口部１５を通って二次熱交換器５０に到達する。

二次熱交換器５０に到達した排気は、２００℃〜２５０℃程度までその温度が低下しているので、二次熱交換器５０は主として排気の潜熱を回収する。なお、潜熱回収時に二次熱交換器５０に結露した凝縮水は、図２において、二次熱交換器５０から落下して受け皿１４に受け止められ、ドレン受け１４ａ、排出通路１８、中和処理器８０を通じて排出される。中和処理器８０において、凝縮水である未処理液がどのように処理されるかは後述する。

図２に示すように、給水管路６１から給水することで、該給水管路６１から二次熱交換器５０内に入る水と、一次熱交換器４０の下流側へ排出される排気の潜熱とが熱交換されて、給水直後の水温をある程度上昇させることができる。二次熱交換器５０に到達した排気が比較的低い温度であっても、給水との温度差が大きく、効率良く排気の熱を吸収することができる。

二次熱交換器５０で熱交換された低温の湯は、連結管路６２を通って今度は一次熱交換器４０内に入ることで、バーナー１３からの顕熱と熱交換されるため、一次熱交換器４０に続く給湯管路６３から高温の湯を供給することができる。高温の湯は、給湯以外にも例えば、風呂の湯沸かしや暖房等に適宜用いられる。

次に、凝縮水である未処理液Ｄ１がどのように中和処理器８０に流れ、中和処理器８０でどのように処理されるかについて説明する。図１に示すように、未処理液Ｄ１はドレン受け１４ａに溜められる。溜められた未処理液Ｄ１は、排出通路１８を通って排出される。排出通路１８の途中に中和処理器８０が配されているので、排出通路１８を通って排出された未処理液Ｄ１は中和処理器８０に流れる。

酸性の未処理液Ｄ１が流入口８１ｃを通って処理槽８３の上部から流入すると、処理槽８３に充填されている中和剤Ｎ１と反応して中和される。中和された処理済み液Ｄ２の比重は未処理液Ｄ１の比重より大きいから、未処理液Ｄ１が中和剤Ｎ１と反応し中和され、処理済み液Ｄ２となって、中和剤Ｎ１の中を徐々に下がっていく。やがて、処理済み液Ｄ２は上段処理槽８５からパンチングメタル９１を通って下段処理槽８６に下がり、処理済み液Ｄ２は処理槽８３の下部である下段処理槽８６から連通口８７を通り、処理済み槽８４の下部から流入し、処理済み槽８４を満たしていく。図１（ａ）に示すように、処理済み槽８４が処理済み液Ｄ２で既に満たされていると、処理済み液Ｄ２が、処理済み槽８４の上部である排出用筒部８９の筒上口８９ａから流出するようになる。処理済み槽８４の上部から流出した処理済み液Ｄ２は、排出用筒部８９の筒下口８９ｂから再び排出通路１８を通って排出されるようになる。

図１（ｂ）に示すように、上段処理槽８５に充填された中和剤Ｎ１が完全に消費された完全消費状態になると、図１（ｃ）に示すように、未処理液Ｄ１が中和剤Ｎ１と反応せず中和されないまま下段処理槽８６から連通口８７を通り処理済み槽８４の下部に流入し、処理済み槽８４内の処理済み液Ｄ２に押し上げられて浮上し、処理済み槽８４の上部から流出するようになる。すなわち、上段処理槽８５に充填された中和剤Ｎ１が完全消費状態になって始めて、処理済み槽８４から未処理液Ｄ１が流出するようになり、処理槽８３内に消費されることのない無駄な中和剤Ｎ１を充填させないで済み、処理槽８３に無駄なスペースがない分だけ、中和処理器８０を小型にすることができる。

次に、未処理液Ｄ１あるいは処理済み液Ｄ２がどのように連通口８７を通って処理槽８３から処理済み槽８４に流れるかについて説明する。上段処理槽８５に流入した未処理液Ｄ１は、連通口８７より上側に充填された中和剤Ｎ１と反応し、十分に中和されないまま連通口８７を通って、処理済み槽８４に流入する場合がある。未処理液Ｄ１が十分に中和されないまま、連通口８７を通って、処理済み槽８４に流入すると、未処理液Ｄ１は処理済み液Ｄ２より比重が小さいので、処理済み槽８４に既に溜まっている処理済み液Ｄ２に押し上げられて、処理済み槽８４の中を浮上して処理済み槽８４の上部から流出してしまうおそれがある。

一方、連通口８７より下側に中和剤Ｎ１があっても、そのような中和剤Ｎ１は未処理液Ｄ１と反応しない場合があり、中和剤Ｎ１が無駄になり、無駄な中和剤Ｎ１を充填しても処理槽８３に無駄なスペースを作るだけである。

未処理液Ｄ１が十分に中和剤に反応してから処理済み槽８４に流れるように、連通口８７はなるべく低い位置に開設することが好ましい。また、未処理液Ｄ１は、連通口８７より上方に充填されている中和剤Ｎ１と反応する一方、連通口８７より下方に充填されている中和剤Ｎ１とは反応し難いため、処理槽８３に充填された中和剤Ｎ１が無駄にならないように、同じく、連通口８７はなるべく低い位置に開設することが好ましい。

連通口８７を低い位置に開設した場合に、本体容器８１の底部８１ｂには、未処理液Ｄ１を中和する際に生じる沈殿物Ｄ３が溜まるので、底部８１ｂと仕切壁８２との間の隙間である連通口８７が沈殿物Ｄ３で塞がれるおそれがある。しかし、連通口８７は、沈殿物Ｄ３で連通口８７が塞がらない程度の最低限度の位置に配されているので、沈殿物Ｄ３で連通口８７が塞がれることがない。

図３は本発明の第２実施の形態を示している。すなわち、連通口８７は、仕切壁８２と本体容器８１の底部８１ｂとの間の隙間である。連通口８７の下縁部を成す底部８１ｂを下げることで沈殿物Ｄ３を落とし込み、沈殿物Ｄ３で連通口８７が塞がらないようにした閉塞防止用溝８８を備えている。

第２実施の形態に係る中和処理器８０によれば、沈殿物Ｄ３と連通口８７との関係は以下のようになる。すなわち、未処理液Ｄ１が上段処理槽８５に流入すると、上段処理槽８５内の中和剤Ｎ１と反応して中和される。中和された処理済み液Ｄ２の比重が未処理液Ｄ１の比重より大きいから、未処理液Ｄ１が中和されて処理済み液Ｄ２になるのに応じて中和剤Ｎ１の中を徐々に下がっていき、上段処理槽８５の下部に下がった処理済み液Ｄ２は十分に処理されたものとなって、上段処理槽８５の下部からパンチングメタル９１を通って下段処理槽８６に下降し、処理済み液Ｄ２が下段処理槽８６に溜まるようになる。また、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、未処理液Ｄ１を中和する際に生じる沈殿物Ｄ３がパンチングメタル９１を通って下段処理槽８６に徐々に溜まるようになる。図３（ｃ）に示すように、中和剤Ｎ１が完全に消費された完全消費状態になると、未処理液Ｄ１が処理済み槽８４から上段処理槽８５に流入して上段処理槽８５の上部から流出することは、前記第１実施の形態と同様である。

連通口８７の近くに溜まる沈殿物Ｄ３は、連通口８７の下縁部を成す閉塞防止用溝８８に落ち込むようになり、沈殿物Ｄ３で連通口８７が塞がれない。また、閉塞防止用溝８８の深くする分だけ、連通口８７の丈が広がることになるので、多量の沈殿物Ｄ３が連通口８７の近くに溜まった場合にも、その丈が広い連通口８７が沈殿物Ｄ３で塞がれることはない。

図４は本発明の第３実施の形態を示している。第３実施の形態に係る中和処理器８０は、処理槽８３と処理済み槽８４とを交互にして連ねることで、未処理液Ｄ１を中和するための中和処理流路８０ａを備えたものである。中和処理流路８０ａは、上流側の処理槽８３から下流側の処理槽８３の順番に処理槽８３に充填されている中和剤Ｎ１が消費されるように形成されている。

第３実施の形態によれば、未処理液Ｄ１が上流側の処理槽８３内の中和剤Ｎ１と反応して中和され処理済み液Ｄ２になると、その処理済み液Ｄ２が上流側の処理済み槽８４から下流側の処理槽８３に流入しても、既に中和されているので、下流側の処理槽８３内の中和剤Ｎ１と反応することなく、下流側の処理済み槽８４に流れるようになる。一方、上流側の処理槽８３内の中和剤Ｎ１が完全に消費された完全消費状態であると、未処理液Ｄ１は中和されないまま、上流側の処理槽８３の下部から上流側の処理済み槽８４の下部に流入する。あるいは、上流側の処理槽８３内の中和剤Ｎ１が少ないと、未処理液Ｄ１は十分に中和されないまま、上流側の処理槽８３の下部から処理済み槽８４の下部に流入する。

上流側の処理済み槽８４に流入した未処理液Ｄ１は、上流側の処理済み槽８４に既に溜まっている処理済み液Ｄ２に押し上げられて浮上し、上流側の処理済み槽８４から下流側の処理槽８３に流入するようになる。このように、中和されない未処理液Ｄ１あるいは、十分に中和されない未処理液Ｄ１は、下流側の処理槽８３内の中和剤Ｎ１と反応して中和され処理済み液Ｄ２となって、下流側の処理済み槽８４に流れるようになる。したがって、中和剤Ｎ１は上流側の処理槽８３から下流側の処理槽８３の順番に中和剤Ｎ１が消費されるようになる。すなわち、中和処理流路８０ａ中の上流側から下流側の各処理槽８３にそれぞれ充填された中和剤Ｎ１は、全て無駄なく消費されるようになる。このように、中和剤Ｎ１を無駄なく消費することで、未処理液Ｄ１の処理量を増やすことができ、中和剤Ｎ１の再充填作業等の頻度を減らして、保守作業を容易にすることができる。

以上、本発明の各種実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、上段処理槽８５の下方に下段処理槽８６を設け、処理済み液Ｄ２が下段処理槽８６から処理済み槽８４に流れるものを示したが、下段処理槽８６を設けずに、処理済み液Ｄ２が上段処理槽８５から処理済み槽８４に流れるようにしてもよい。

また、前記各実施の形態では、燃料に空気を混合して燃焼させた際に生じる排気の潜熱を回収する際に生じる凝縮水である酸性の未処理液を中和する中和処理器を備えたガス給湯器を例に説明したが、燃料は、石油や灯油等でもよく、また適用する器具は、風呂の湯沸かしや暖房等を行うものであってもよい。また、燃料を燃焼させた際に排気中に酸性の水分が生じるようなヒートポンプに、その酸性の水分である未処理水を中和するための中和処理器８０を備えるようにしてもよい。以上のような器具やヒートポンプ内の小さなスペースにも小型になった中和処理器８０を装備することができる。

本発明の第１実施の形態に係る中和処理器を概念的に示した断面図であり、（ａ）は処理槽内の中和剤が多少残っている状態、（ｂ）は中和剤が完全に消費された状態、（ｃ）は処理槽から処理済み槽の下部に流入した未処理液が、処理済み槽の上部から流出する状態を示す図である。 本発明の第１実施の形態に係る熱交換装置の全体構成を示す説明図である。 本発明の第２実施の形態に係る中和処理器を概略的に示す断面図であり、（ａ）は下段処理槽の沈殿物が閉塞防止用溝に多少溜まった状態、（ｂ）は閉塞防止用溝に多量に溜まった沈殿物が連通口を塞いでない状態、また、中和剤が完全に消費された状態、また、（ｃ）は、同じく、閉塞防止用溝に多量に溜まった沈殿物が連通口を塞いでない状態、また、未処理液が処理済み槽の上部から流出する状態を示す図である。 本発明の第３実施の形態に係る中和処理器を概略的に示した断面図であり、処理槽と処理済み槽とを交互にして連ねることで構成した中和処理流路を示す図である。

符号の説明

Ｄ１…未処理液
Ｄ２…処理済み液
Ｄ３…沈殿物
Ｎ１…中和剤
１０…熱交換装置
１１…ハウジング
１１ａ…給気口
１２…燃焼室
１３…バーナー
１４…受け皿
１４ａ…ドレン受け
１５…開口部
１６…排気フード
１７…排気延長経路
１８…排出通路
２１…ガス供給管
２２…ガス電磁弁
２３…元ガス電磁弁
２４…ガス比例弁
３０…給気ファン
３１…ケーシング
４０…一次熱交換器
５０…二次熱交換器
６１…給水管路
６２…連結管路
６３…給湯管路
６４…入水サーミスタ
６５…水量センサ
６６…出湯サーミスタ
６７…水量制御弁
７０…制御基板
７１…リモコン
８０…中和処理器
８０ａ…中和処理流路
８１…本体容器
８１ａ…天井部
８１ｂ…底部
８１ｃ…流入口
８１ｄ…上部容器
８１ｅ…下部容器
８１ｆ、８１ｇ…外周フランジ
８２…仕切壁
８３…処理槽
８４…処理済み槽
８５…上段処理槽
８６…下段処理槽
８７…連通口
８８…閉塞防止用溝
８９…排出用筒部
８９ａ…筒上口
８９ｂ…筒下口
９１…パンチングメタル

Claims (8)

1. 酸性の未処理液を中和剤で処理するようにした中和処理器において、
   前記中和剤が充填されていて、前記酸性の未処理液が上部から流入し前記中和剤と反応して中和され、該中和された処理済み液が下部から流出する処理槽と、前記処理済み液が下部から流入して上部から流出するようにした処理済み槽とを備え、
   前記処理槽は、該処理槽の容積が前記処理済み槽の容積以上になるように形成されていることを特徴とする中和処理器。
2. 燃料を燃焼させた際に排気中に酸性の水分が生じ、あるいは、燃料を燃焼させたときの排気の熱を吸収することで酸性の凝縮水が生じるような熱交換装置において、
   前記酸性の水分あるいは前記酸性の凝縮水である未処理液を中和剤で処理するようにした中和処理器を備え、
   前記中和処理器は、前記中和剤が充填されていて、前記酸性の未処理液が上部から流入し前記中和剤と反応して中和され、該中和された処理済み液が下部から流出する処理槽と、前記処理済み液が下部から流入して上部から流出するようにした処理済み槽とを備え、
   前記処理槽は、該処理槽の容積が前記処理済み槽の容積以上になるように形成されていることを特徴とする熱交換装置。
3. 燃料に空気を混合して燃焼させた際に生じる排気の流れる排気経路内に、排気の顕熱を吸収して被加熱流体を加熱する一次熱交換器を配置し、さらに該一次熱交換器よりも前記排気経路の下流側に排気の潜熱を回収する二次熱交換器を配置して成る熱交換装置において、
   前記二次熱交換器に生成する凝縮水である酸性の未処理液を溜めるためのドレン受けと、該ドレン受けに溜められた未処理液を排出するための排出通路と、該排出通路の途中に配された中和処理器を備え、
   前記中和処理器は、前記中和剤が充填されていて、前記酸性の未処理液が上部から流入し前記中和剤と反応して中和され、該中和された処理済み液が下部から流出する処理槽と、前記処理済み液が下部から流入して上部から流出するようにした処理済み槽とを備え、
   前記処理槽は、該処理槽の容積が前記処理済み槽の容積以上になるように形成されていることを特徴とする熱交換装置。
4. 前記処理槽と前記処理済み槽とを交互にして連ねることで、前記未処理液を中和するための中和処理流路を備え、
   前記中和処理流路は、上流側の処理槽から下流側の処理槽の順番に該処理槽に充填されている中和剤が消費されるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の中和処理器。
5. 前記処理槽と前記処理済み槽とを仕切るための仕切壁を備え、
   前記仕切壁は、前記処理済み液が前記処理槽の下部から前記処理済み槽の下部へ流れるようにした連通口が開設され、
   前記連通口は、前記未処理液を中和する際に生じて前記処理槽に溜まる沈殿物で前記連通口が塞がらない程度の低い位置に配されていることを特徴とする請求項１に記載の中和処理器。
6. 前記中和処理器の本体である本体容器と、該本体容器内を前記処理槽と前記処理済み槽とに仕切るための仕切壁とを備え、
   前記処理槽は、該処理槽の上段部にあって前記未処理液を中和するための中和剤が充填される上段処理槽および、該上段処理槽と本体容器の底部との間の槽であり、前記処理済み液と、前記未処理液を中和する際に生じる沈殿物とが溜まる下段処理槽を備え、
   前記仕切壁は、前記処理済み液が前記下段処理槽から前記処理済み槽の下部へ流れるようにした連通口が開設されており、
   前記連通口は、前記沈殿物で前記連通口が塞がらない程度の低い位置に配されていることを特徴とする請求項１に記載の中和処理器。
7. 前記連通口は、前記仕切壁と前記本体容器の底部との間の隙間であり、
   前記連通口の下縁部を成す前記底部を下げることで前記沈殿物を落とし込み、該沈殿物で前記連通口が塞がらないようにした閉塞防止用溝を備えていることを特徴とする請求項５または６に記載の中和処理器。
8. 前記処理済み槽は、前記処理済み液と共に流入する沈殿物で詰まらない程度の幅狭に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の中和処理器。

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