JP2007326085A - ドレン中和器 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレン中和器として、凍結防止用のヒータが小面積のものであっても中和容器が局所加熱されずドレン水貯留領域の中和容器を均等に加温できるものを提供する。
【解決手段】ヒータ６をこれよりも広面積の熱伝導媒体５に添設させてこの熱伝導媒体５を中和容器３に接触配置させる。ヒータ６が発熱すると熱伝導媒体５を介して中和容器３が間接的に加温されるので、中和容器３はヒータ６によって局所加熱されることなく広範囲に且つ均一に加温される。また、熱伝導媒体５は中和容器３内のドレン水貯留領域に合わせた大きさに設定し、このドレン水貯留領域に対向して中和容器３に接触配置させる。これにより、中和容器３内に貯留されるドレン水Ａを全体的に均一に加温できる。また、熱伝導媒体５は中和容器３を収容する外ケース４に取付けられる。これにより、中和容器３の交換の際はヒータ６を取外すことなく中和容器３だけを交換できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、潜熱回収用の熱交換器を有する給湯器に用いられるドレン中和器に関するものである。

従来より、この種の給湯器、所謂コンデンシング型給湯器は、例えば、図５に示すものが知られている（特許文献１）。この給湯器２００は、燃焼排気の上流側に主に顕熱を回収する主熱交換器２１０ａを設けると共に、下流側に主に潜熱を回収する副熱交換器２１０ｂを設けて高い熱交換率を得るようにするが、潜熱を回収するときに副熱交換器２１０ｂに燃焼排気中の水蒸気が結露し窒素酸化物等を含む酸性のドレン水Ａを発生させる。そのため、副熱交換器２１０ｂにドレン受け２２０を設けてドレン排出経路２３０を形成すると共に、このドレン排出経路２３０に中和剤１１０を充填するドレン中和器１００を設けて酸性のドレン水Ａをドレン中和器１００に通して中和処理して排水するようにしている。なお、図５中、Ｂはバーナ、Ｆは給気ファンである。

また、上記ドレン中和器１００には、冬季にドレン水が凍結しないように、ドレン水Ａを一時貯留する中和容器に、これを加温するヒータＨを添設する。この場合、ヒータＨを中和容器の一部に直接張り付けて添設されることがある。そして、このヒータＨは、気温等が一定温度以下に下がったときに作動させて中和容器を加温し、ドレン水Ａの凍結防止に適した温度となるように制御される。
特開平９−２６２９１号公報

ところで、上記ドレン中和器１００において、上記ヒータＨが中和容器の一部に直接張り付けて添設されると、ヒータＨの発熱によって中和容器はヒータ配置部分で局所加熱される。また、中和剤１１０は、所定温度（例えば、２０℃〜２５℃）で中和反応が促進される。そのため、中和容器が局所加熱を受けると、ヒータ配置部分の中和剤１１０が他の部分よりも消耗が促進されて早く小さくなり得る。その結果、ヒータＨの発熱の度に、中和容器内の中和剤１１０は、充填場所によって消耗にバラツキが生じて均等に消耗されなくなるおそれがある。

また、上記ヒータＨが中和容器の一部に添設されていると、ヒータＨから最も離れた部分でもドレン水Ａの凍結防止に必要な熱が行き渡るようにする必要があり、そのため、ヒータＨを高ワット出力にすると、樹脂製の中和容器は、より大きな局所加熱を受けてヒータ配置部分で熱変形し得る。もし中和容器の一部が変形してしまうと、ヒータＨが中和容器から剥がれて適切に加温できなくなる事態も起こり得る。

一方、上記ヒータＨは、冬季等の気温が一定温度以下となるような限られたときにしか作動されないものなので、中和容器の全域を覆うような広面積のものを用いたのでは、ロスが多く、コスト高にもなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、凍結防止用のヒータが小面積のものであっても中和容器が局所加熱されることなくドレン水の貯留領域の中和容器を均等に加温することができるドレン中和器を提供することを課題とする。

（１）本発明は、
潜熱回収用の熱交換器を有する給湯器に用いられるドレン中和器であって、
中和剤を収容し上記熱交換器から発生するドレン水を一時的に貯留させて中和剤と反応させる中和容器と、
上記中和容器内に貯留するドレン水の凍結防止のため上記中和容器を加温するヒータとを有し、
上記ヒータを、これよりも広面積の熱伝導媒体に添設させて、この熱伝導媒体を上記中和容器に接触配置させる構成とすることを特徴とするものである（請求項１）。

これにより、ドレン水の凍結防止のためヒータが作動して発熱すると、上記熱伝導媒体を介して上記中和容器が間接的に加温される。このとき、上記熱伝導媒体は、熱伝導性を有するので、上記ヒータが発熱すると略均一に全体的に加熱される。しかも、上記熱伝導媒体は、上記ヒータよりも広面積であるので、ヒータの熱をヒータの総面積よりも広範囲に伝熱することができる。
従って、上記熱伝導媒体を介在させることによって、上記ヒータが小面積のものであっても、上記中和容器は、局所加熱されることなく広範囲に且つ均一に加温される。

（２）上記熱伝導媒体は、上記中和容器内のドレン水貯留領域に合わせた大きさに設定し、このドレン水の貯留領域に対向して中和容器に接触配置させるようにしてもよい（請求項２）。
これにより、中和容器内に貯留されるドレン水を全体的に均一に加温することができる。

（３）上記熱伝導媒体は、上記中和容器を収容する外ケースに取付けられるようにしてもよい（請求項３）。
これにより、中和剤の消耗等で中和容器を交換する際は、ヒータを取外すことなく中和容器だけを交換することができる。

以上のように、本発明によれば、凍結防止用のヒータを、これよりも広面積の熱伝導媒体に添設させて、この熱伝導媒体を中和容器に接触配置させる構成とすることで（請求項１）、上記ヒータが小面積のものであっても中和容器を広面積に且つ均一に加温でき、中和容器への局所加熱を防止できる。従って、凍結防止のために上記ヒータを作動させても、中和容器に充填する中和剤の一部だけが消耗促進されることなく中和剤が均等に消耗されることを確保でき、併せて、中和容器が局所加熱によって熱変形することも防止できる。

また、上記熱伝導媒体を、上記中和容器内のドレン水貯留領域に合わせた大きさに設定し、このドレン水の貯留領域に対向して中和容器に接触配置させることで（請求項２）、中和容器内に貯留されるドレン水を全体的に均一に加温でき、ドレン水の凍結防止を効率よく行うことができる。

また、上記熱伝導媒体を上記中和容器を収容する外ケースに取付けることで（請求項３）、中和剤の消耗等で中和容器を交換する際は、ヒータを取外すことなく中和容器だけを交換することができ、従来のようにヒータを中和容器に直接張り付けていると、本来交換の必要のないヒータまでも一緒に交換されたり、ヒータ交換に伴って通電や漏電の確認の手間が余分にかかるといった不都合もない。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、所謂コンデンシングタイプの給湯器は、その給湯器本体２内の缶体２１内に、バーナＢ、その上方に位置し、主に燃焼排気の顕熱を吸熱して熱交換する主熱交換器２２ａ、主に燃焼排気の潜熱を吸熱して熱交換する副熱交換器２２ｂを内蔵すると共に、缶体２１の下端に連設した給気ファンＦからバーナＢへの燃焼用空気を供給し、バーナＢの燃焼排気の熱を、主熱交換器２２ａ及び副熱交換器２２ｂの多数のフィンを介してこれらを貫通する吸熱管内の通水に熱交換し、燃焼排気を缶体２１の上部の排気経路２３から排気する構成となっている。

給水管２４に給水された水は、副熱交換器２２ｂに供給されて燃焼排気から主に潜熱を回収するように熱交換して加熱され、副熱交換器２２ｂで加熱された低温水は連結管２５を通って主熱交換器２２ａに供給されて主熱交換器２２ａで燃焼排気から顕熱を回収するように熱交換して加熱されて高温の湯となって給湯管２６を介して給湯される。

また、上記副熱交換器２２ｂで潜熱を回収するために燃焼排気が結露して強酸性のドレン水Ａが発生するため、このドレン水Ａを受けるために副熱交換器２２ｂの下にはドレン受け２７が設けられ、ドレン受け２７で受けたドレン水Ａをドレン排出管２８にて排出する構成となっている。このドレン排出管２８の端部にはドレン中和器１が接続されている。

図２〜図４に示すように、上記ドレン中和器１は、外ケース４と、外ケース４内に収容されてドレン水Ａを中和処理する中和容器３と、外ケース４内に配置されてドレン水Ａの凍結防止のため中和容器３を加温するヒータ６とを有する。

図２を参照して、外ケース４は、前面と上面とを開放するケース本体４１と、このケース本体４１の開放部分を塞ぐ断面Ｌ字状の前板４２とを有し、ケース本体４１の背面板に設ける取付け部４３を給湯器本体２の下部に取り付けて垂設させている。ケース本体４１の背面板の内側と、前板４２の裏側とには、それぞれ略全域に断熱材７ａ，７ｂが設けられている。これにより、中和容器３の保温性を確保すると共に、ヒータ６の熱が外ケース４側に伝熱するのを防止している。そして、ケース本体４１の内側空間部に中和容器３とヒータ６とを配置し、このケース本体４１に対して前板４２を上下でビスｂ止めして取付けて開放部分を塞ぐようにしている。

中和容器３は、合成樹脂からなり、扁平矩形状で内部が中空に形成されている。そして、図３を参照して、中和容器３内は、幅方向の略中央で上端から下端手前まで至る仕切り３１を設けて左右の二室３０ａ，３０ｂに分けられ、各室３０ａ，３０ｂが下部で連通する略Ｕ字状構造となっている。中和容器３の各室３０ａ，３０ｂ内には略全体に中和剤３２が充填されている。中和剤３２としては、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム等の粒剤が使用される。

そして、この中和容器３は、一方の室３０ａの上端部にドレン水Ａの入口部３３が設けられ、他方の室３０ｂの中間部より少し上の側部に中和済みのドレン処理水の出口部３４が設けられている。入口部３３は、前板４２の上面板に設けた孔部４４から外部に露出させてドレン排出管２８の端部が接続され、また、出口部３４は、導出管３５が接続されてこの導出管３５の先端開口をケース本体４１の底板に設けた孔部４５から外部に露出させる（図２参照）。導出管３５の先端開口には下水へ至る排水管（図示せず）が接続される。

また、中和容器３の下面には、仕切り３１の下方付近に水抜栓３６が設けられており、この水抜栓３６は、ケース本体４１の底板に設けた孔部４６から外部に露出させている。さらに、中和容器３の下面にはツメ３７が形成されており、このツメ３７をケース本体４１の底板に設けた係合孔４７に嵌め込んで、中和容器３を外ケース４内で位置決めさせる（図２参照）。

そして、ドレン排出管２８から排出されてきた酸性のドレン水Ａは入口部３３から中和容器３内に一時貯留されて中和剤３２と反応して中和され、中和処理されたドレン処理水が出口部３４からオーバーフローするように流出して導出管３５及び排水管から排水される。この中和容器３には、出口部３４のオーバーフローの水位高さＡＨまでドレン水Ａが貯留される（図４参照）。中和容器３内が略Ｕ字状構造となっているので、ドレン水Ａは確実に中和剤３２を通過して中和処理される。

ヒータ６は、面状発熱体にて形成されており、外ケース４内に取り付けられた板状の熱伝導媒体５の一方の面側に添設されている。この熱伝導媒体５は、鋼板等の熱伝導性のよい金属板で形成されている。熱伝導媒体５は、略四角形の平板状であり、一方の側端に折曲形成する取付け片５１をケース本体４１の一方の側板にビスｂ止めしてケース本体４１の内側空間部に片持ち状態に取付けられている（図２参照）。この熱伝導媒体５は、ヒータ６の総面積よりも広面積であり、その対角上に２枚のヒータ６を張り付けて添設させている（図３参照）。

図４を参照して、熱伝導媒体５に添設する各ヒータ６は外ケース４側に向けられており、熱伝導媒体５はヒータ６を添設しない面側を中和容器３の側面に接触するように配置されている。そして、ヒータ６を添設する熱伝導媒体５の面側と外ケース４との間にはクリアランスＫが設けられている。すなわち、熱伝導媒体５及びヒータ６は、外ケース４内面の断熱材７ｂとは非接触となるように配置されている。これにより、ヒータ６の熱が外ケース４側に伝熱されて奪われないようにしている。なお、中和容器３における熱伝導媒体５を接触配置しない側面は、前板４２の裏面に配設する断熱材７ａと接触させて、中和容器３の保温性を確保している。

熱伝導媒体５は、幅方向が中和容器３の広幅側の幅と略一致する長さを有し（図３参照）、高さ方向が中和容器３の底部からドレン水Ａがオーバーフローする水位の高さＡＨに至る長さを有し（図３及び図４参照）、中和容器３内のドレン水Ａの貯留領域と略一致する大きさに設定されている。そして、熱伝導媒体５は、ドレン水Ａの貯留領域に対向して中和容器３に接触配置されるように外ケース４内に取付けられている。

各ヒータ６の配線は、ケース本体４１の側板に設けた孔部４８（図２参照）を挿通させて給湯器本体２の電子制御ユニット（図示せず）に接続されている。また、上記給湯器本体２又は上記ドレン中和器１の外ケース４には気温を検知するための温度センサ（図示せず）が取付けられている。そして、この温度センサでの検知温度が所定温度以下になると、ドレン水Ａの凍結防止に適した温度となるように中和容器３を加温すべく、上記各ヒータ６を作動して発熱させる。

すると、ヒータ６の発熱で熱伝導媒体５が加熱されるが、この熱伝導媒体５を中和容器３に接触配置させているので、中和容器３はこの熱伝導媒体５を介して間接的に加温される。このとき、上記熱伝導媒体５は、熱伝導性を有するので、略均一に全体的に加熱される。しかも、上記熱伝導媒体５は、上記ヒータ６の総面積よりも広面積であるので、ヒータ６の熱をヒータ６の総面積よりも広範囲に伝熱する。従って、この熱伝導媒体５を介在させることによって、凍結防止用のヒータ６が小面積のものであっても、中和容器３を広面積に且つ均一に加温でき、中和容器３への局所加熱を防止できる。よって、凍結防止のために上記ヒータ６を作動させても、中和容器３に充填する中和剤３２の一部だけが消耗促進されることなく中和剤３２が均等に消耗されることを確保でき、併せて、中和容器３が局所加熱によって熱変形することも防止できる。

また、上記熱伝導媒体５は、上記中和容器３内のドレン水貯留領域に合わせた大きさに設定し、このドレン水Ａの貯留領域に対向して中和容器３に接触配置させているので、中和容器３内に貯留されるドレン水Ａを全体的に均一に加温でき、ドレン水Ａの凍結防止を効率よく行うことができる。

さらに、上記熱伝導媒体５は、上記中和容器３を収容する外ケース４に取付けられているので、中和剤３２の消耗等で中和容器３を交換する際には、ヒータ６を取外すことなく中和容器３だけを交換することができる。従って、従来のようにヒータを中和容器に直接張り付けていると、中和剤の消耗等で中和容器を交換する際に、本来交換の必要のないヒータまでも一緒に交換されてしまったり、このヒータ交換に伴って通電や漏電の確認の手間がかかるといった不具合も生じない。

なお、本発明は、上記実施の形態のものに限定されず、種々変更することが可能である。
（１）２枚のヒータ６は、熱伝導媒体５の対角上に添設するが、中和容器３の左右の各室３０ａ，３０ｂに対応させて熱伝導媒体５の中央に並べて添設させてもよい。
（２）熱伝導媒体５には、２枚のヒータ６を添設するが、１枚のヒータ６を添設することでもよいし、３枚以上の複数枚のヒータ６を添設することでもよい。
（３）熱伝導媒体５は、中和容器３におけるドレン水Ａの貯留領域に合わせた大きさに設定されているが、これよりも大面積でもよいし、また、中和容器３の広幅側の側面の大きさに合わせて設定してもよい。
（４）中和容器３は、左右の二室３０ａ，３０ｂに区画したＵ字状構造とするが、内部に複数の仕切りを設けたものや仕切り３１のない一室だけのもの等、種々の構造のものでもよい。
（５）ドレン中和器１は、給湯器本体２の外部に設置するが、給湯器本体２内に設置してもよい。

本実施の形態によるドレン中和器を取付けた給湯器の内部構成を示す模式図である。 本実施の形態によるドレン中和器の構成を示す分解斜視図である。 本実施の形態によるドレン中和器の前板を外した状態を示す側面図である。 本実施の形態によるドレン中和器の構成を示す断面図である。 従来のドレン中和器を取付けた給湯器を示す模式図である。

符号の説明

１ ドレン中和器
２ 給湯器本体
３ 中和容器
４ 外ケース
５ 熱伝導媒体
６ ヒータ
７ａ，７ｂ 断熱材
２２ａ 主熱交換器
２２ｂ 副熱交換器
３２ 中和剤
Ａ ドレン水
ＡＨ ドレン水の水位高さ
Ｋ クリアランス

Claims (3)

1. 潜熱回収用の熱交換器を有する給湯器に用いられるドレン中和器であって、
   中和剤を収容し上記熱交換器から発生するドレン水を一時的に貯留させて中和剤と反応させる中和容器と、
   上記中和容器内に貯留するドレン水の凍結防止のため上記中和容器を加温するヒータとを有し、
   上記ヒータを、これよりも広面積の熱伝導媒体に添設させて、この熱伝導媒体を上記中和容器に接触配置させる構成とすることを特徴とするドレン中和器。
2. 請求項１に記載のドレン中和器において、
   上記熱伝導媒体は、上記中和容器内のドレン水貯留領域に合わせた大きさに設定し、このドレン水の貯留領域に対向して中和容器に接触配置させているドレン中和器。
3. 請求項１又は２に記載のドレン中和器において、
   上記熱伝導媒体は、上記中和容器を収容する外ケースに取付けられているドレン中和器。
   

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