JP2008264717A

JP2008264717A - ホルムアルデヒド除去装置及びこれを備えた給湯装置

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Publication number: JP2008264717A
Application number: JP2007113431A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Iguchi; 雅博井口; Naoto Ueno; 直人上野; Yuji Nakatsuka; 祐次中塚
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】給湯装置において、排ガスドレン水からホルムアルデヒドを除去処理して再利用可能な水を生成する。
【解決手段】二次熱交換器から集水されたドレン水を電解槽５１に導く。電解槽内に陽極５４，陰極５５を交互に配置し直流電源５６からの通電により電気分解によりホルムアルデヒドを酸化除去する。循環ポンプ５２を作動させて循環路５３を通して電解槽内を循環させる。加熱手段５９を作動させて設定温度まで加熱する。所定の処理時間が経過するまで循環式でホルムアルデヒドの酸化除去を進行させた後、浴槽水又は中水等の再利用可能な水として浴槽等に流す。加熱が十分ではない初期に通電電流値を高くし、加熱が十分となる後期は電流値を低くする。
【選択図】図４

Description

本発明は、潜熱回収用熱交換器において発生するドレン水からホルムアルデヒドを除去して再利用可能な水を生成し得るホルムアルデヒド除去装置及びこれを備えた給湯装置に関する。

従来、主熱交換器に水を通しながら燃焼バーナからの燃焼熱との熱交換加熱によって加熱して給湯する給湯装置において、さらに潜熱回収用の二次熱交換器を設け主熱交換器に入水前に燃焼排ガスからの潜熱回収により予熱することが知られている。この場合、二次熱交換器と接触した燃焼排ガス中の水蒸気が結露して強酸性のドレン水（結露水）を生じるため、これのドレン水を集めて中和処理した上で、排出させることが行われている。かかる中和処理として、中和タンク内に充填した中和剤を用いて行うものの他に、電気分解を利用することが提案されている（例えば特許文献１参照）。

又、この提案された電気分解法では、板状電極を用いているため、ドレン水との接触面積が小さくて中和処理の迅速化が図り得ない、あるいは、接触面積を拡大化させると装置の大型化を招くことになるとして、正極側の電極に板状電極ではなくて多数の粒状電極を用いることが提案されている（例えば特許文献２参照）。

さらに、ドレン水と電極との直接接触式に構成された電気分解槽では、電力消費が甚だしく、又、２本の電極を互いに近接配置にしているため中和処理の迅速化を図り得ないとして、正極の第１電極を配置した第１電極室と、負極の第２電極を配置した第２電極室とを互いに仕切って区画遮断し、第１電極室に電解質溶液を収容し、この第１電極室内の電解質溶液と第２電極室とを塩橋を介して電気的に接続させた上で、第２電極室にドレン水を通すようにしたものも提案されている（例えば特許文献３参照）。

特開平８−１３６０５８号公報特開２０００−５５４６６号公報特開２０００−３１２８８７号公報

ところで、上記のドレン水は排ガスから窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）を取り込んで強酸性となっているため、ｐＨを調整（つまり中和）した上で排水させる、すなわち排水するために中和処理を行うというのが従来のドレン水処理に対する考え方である。

これに対し、本願の発明者らは水の再利用という観点より、ドレン水を如何に処理すれば再利用可能な水（例えばトイレ用中水や、浴槽水等）に変換させ得るかについて検討を加えた結果、上記の中和処理よりもドレン水中に高濃度（例えば１０〜１５ppm）に含有するホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）を除去することが重要であり、かつ困難な課題であるとの認識に至った。そこで、本願発明者らはドレン水中のホルムアルデヒドを除去するための最も効率的でかつ有効な処理は何かについて、活性炭吸着、煮沸処理、オゾンバブリング、オゾンランプや殺菌ランプの照射、及び、電気分解の各種処理について比較試験を実施したところ、電気分解処理がホルムアルデヒド除去に最も効率的であることを見出したものである。

本発明は、このような考え方の下に創り出されたものであり、ホルムアルデヒド除去装置を提供し、さらに、給湯装置において、ドレン水からホルムアルデヒドを除去処理する上で、処理の迅速化及び最適化を実現させ得るようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、ホルムアルデヒド除去装置に係る第１の発明では、燃焼排ガスからの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器において発生するドレン水が被処理水として導かれる電解槽を備えることとし、この電解槽として、被処理水と接触するように対向配置にした陽極及び陰極を備え、被処理水に含まれるホルムアルデヒドを電気分解により酸化除去する構成とした（請求項１）。

この発明の場合、電解槽においてドレン水に含まれるホルムアルデヒドが酸化されてギ酸となり、このギ酸がさらに酸化されて二酸化炭素と水とに分解される結果、ドレン水からホルムアルデヒドが除去されることになる。このため、ドレン水から再利用可能な水を生成することが可能になる。

本発明のホルムアルデヒド除去装置としては、循環ポンプと、この循環ポンプの作動により上記電解槽内の陽極及び陰極の間に繰り返し被処理水が通されるように被処理水を循環させる循環路とをさらに備えた構成とすることができる（請求項２）。この場合には、陽極及び陰極と被処理水との接触面積を小さいものに設定したとしても、循環させることにより被処理水が陽極及び陰極と繰り返し接触して酸化除去反応を進行させてホルムアルデヒドを除去させ得ることになる。従って、ホルムアルデヒドの酸化除去効率を落とすことなく装置全体のコンパクト化を図り得る。

又、本発明のホルムアルデヒド除去装置としては、上記被処理水を加熱する加熱手段をさらに備えて構成することができる（請求項３）。この場合、ホルムアルデヒドは水溶液中では重合してパラホルムアルデヒドの状態になっており、この重合体であるパラホルムアルデヒドは加熱するとホルムアルデヒド単体に戻るという特性を有しているため、上記加熱手段により被処理水を加熱することにより、ホルムアルデヒドの酸化除去反応を促進させ得ることになり、ホルムアルデヒド除去の迅速化を図り得ることになる。

さらに、本発明のホルムアルデヒド除去装置としては、上記加熱手段を作動制御することにより被処理水を加熱しながら電気分解のために通電制御するコントローラを備え、上記コントローラとして、被処理水に対する加熱を開始した初期段階には電気分解のための通電電流の電流値を高くする一方、上記被処理水に対する加熱が進むに従いその通電電流の電流値を低くする構成とすることができる（請求項４）。このような構成を採用することにより、ホルムアルデヒド除去のための消費電気エネルギーの省エネルギー化を図りつつも、ホルムアルデヒド除去の効率化をも担保し得ることになる。すなわち、上記の初期段階では加熱手段を作動開始しても被処理水を所定温度まで加熱するのに時間がかかるため、その間は通電電流値を高くすることによりホルムアルデヒド除去反応の迅速化を図り、加熱が十分になればその加熱によりホルムアルデヒド除去の迅速化は図られるため、通電電流値を低くすることにより省エネルギー化を図り得る。

一方、給湯装置に係る第２の発明では、燃焼排ガスからの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器と、この潜熱回収用熱交換器において発生するドレン水を集水して処理するドレン水処理回路とを備えた給湯装置を対象にして、上記ドレン水処理回路として、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のホルムアルデヒド除去装置を含んで構成することとした（請求項５）。

この発明の場合、以上の如きホルムアルデヒド除去作用を発揮するホルムアルデヒド除去装置が組み込まれた給湯装置を形成することが可能となる。

そして、上記ドレン水処理回路に対し、ドレン水を中和させる中和処理槽をさらに備えることにより（請求項６）、給湯装置内の潜熱回収用熱交換器で発生したドレン水について、中和処理及びホルムアルデヒド除去処理の双方が給湯装置内で実現し、ドレン水を無害化してドレン水から再利用可能な水の生成が可能になる。このため、給湯装置から例えば入浴水として、あるいは、洗浄用の中水として、再利用先に再利用可能な水を供給することが可能となる。

又、浴槽に連通する連通路をさらに備え、上記ホルムアルデヒド除去装置によりホルムアルデヒド除去後の処理済み水が、上記連通路に流し込まれて浴槽に落とし込まれる構成とすることができる（請求項７）。このようにすることにより、ホルムアルデヒド除去後の水が浴槽で再利用可能となる上に、給湯装置からドレン水を排水するために従来設けられていた排水管路を省略し得ることになる。

以上、説明したように、請求項１〜請求項４のいずれかのホルムアルデヒド除去装置によれば、電解槽における電気分解による酸化反応によりホルムアルデヒドを酸化除去させることができ、ドレン水からホルムアルデヒドを除去して再利用可能な水を生成することができるようになる。

特に、請求項２によれば、電解槽に対し被処理水を循環させるようにすることにより、陽極及び陰極と被処理水との接触面積を小さいものに設定したとしても、ホルムアルデヒドの酸化除去効率を落とすことなく装置全体のコンパクト化を図ることができるようになる。

請求項３によれば、加熱手段により被処理水を加熱することができ、ホルムアルデヒドの酸化除去反応を促進させることができる結果、ホルムアルデヒド除去の迅速化を図ることができることになる。

請求項４によれば、ホルムアルデヒド除去のための消費電気エネルギーの省エネルギー化を図りつつも、ホルムアルデヒド除去の効率化をも確保することができるようになる。

又、請求項５〜請求項７のいずれかの給湯装置によれば、以上の如き効果を奏するホルムアルデヒド除去装置が組み込まれた給湯装置を提供することができるようになる。

又、請求項６によれば、給湯装置内において、ドレン水の中和処理及びホルムアルデヒド除去処理の双方を行うことができ、ドレン水を無害化してドレン水から再利用可能な水を生成することができるようになる。

さらに、請求項７によれば、ホルムアルデヒド除去後の水が連通路を通して浴槽で再利用可能となる上に、給湯装置からドレン水を排水するために従来設けられていた排水管路を省略することができるようになる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る給湯装置の要部を示し、１は潜熱回収用の二次熱交換器、２は浴槽、３は浴槽水の追い焚きを行うための追い焚き循環路、４は二次熱交換器１からのドレン水を中和処理する中和処理槽、５は中和処理槽４により中和処理された後の処理水からホルムアルデヒドを除去するホルムアルデヒド除去装置である。本実施形態では、上記二次熱交換器１で発生したドレン水を中和処理槽４において中和処理し、中和処理後の中和処理水に対しホルムアルデヒド除去装置５においてホルムアルデヒド除去処理を施した後に、その処理済み水を追い焚き循環路３に流入させることにより浴槽２内に流すようにしたものを示している。浴槽２に流された処理済み水は浴槽水として、あるいは浴槽洗浄用の中水として再利用されたり、そのまま排出孔から排水されたりというように、ユーザーの都合に応じて扱われる。

上記二次熱交換器１は、一側から他側に燃焼排ガスが流されるように構成された熱交換器ケース１１内に多管式等の熱交換器本体１２を内蔵したものである。そして、冷たい入水が通される熱交換器本体１２の外壁との接触により燃焼排ガスに含まれる水蒸気が結露し、その結露した水滴（ドレン水）がドレン受け部を構成する熱交換器ケース１１の底面１１ａに沿って集水され、集水されたドレン水がドレン水導出管１３を通して上記中和処理槽４に流入されるようになっている。

中和処理槽４は内部に中和材が充填されたものであり、中和処理槽４の入口から流入されたドレン水が出口まで流される間に中和材と接触することにより中和され、中和処理後の中和処理水が中和処理水導出管１４を通してホルムアルデヒド除去装置５に供給されるようになっている。

そして、ホルムアルデヒド除去装置５でホルムアルデヒドが除去された後の処理済み水が処理済み水導出管１５を通して追い焚き循環路３を構成する往き管３ａ・戻り管３ｂのいずれか又は双方（図１では戻り管３ｂに流入させる例を図示）に流入され、追い焚き循環路３を通して浴槽２内に流されるようになっている。上記の追い焚き循環路３を構成する往き管３ａ・戻り管３ｂのいずれか又は双方が浴槽２に連通する連通路を構成する。

上記ホルムアルデヒド除去装置５の詳細な説明に入る前に、図１の如き二次熱交換器１、中和処理槽４及びホルムアルデヒド除去装置５を適用した具体的な給湯装置の例について図２に基づいて簡単に説明する。

図２に例示する給湯装置は、給湯機能に加えて、温水循環式暖房機能、風呂追い焚き機能、風呂湯張り機能の各機能を併有する複合熱源機型に構成されたものであり、燃焼加熱部において顕熱に加え燃焼排ガスから潜熱回収を行うことにより高効率化を図る潜熱回収型のものを例示している。なお、本発明を実施する上では、少なくとも燃焼加熱部に対し潜熱回収用の二次熱交換器１を併設したものであれば適用することができ、又、ホルムアルデヒド除去後の処理水を再利用する対象として浴槽２まで延びる配管が併設されていればより好ましいものである。

同図において、符号２１は給湯機能を実現するための給湯回路、２２は温水循環式暖房機能を実現するための暖房回路、２３は風呂側循環回路として風呂追い焚き機能を実現するための追い焚き回路、２４は風呂湯張り機能を実現するための注湯回路であり、又、符号２５は潜熱回収用の二次熱交換器１で発生するドレン水を再利用可能にすべく処理するドレン水処理回路、２６はこれらの各回路の作動制御等を行うコントローラである。なお、この給湯装置における風呂追い焚きは、暖房回路２２の高温水を熱源として、追い焚き回路２３の浴槽水を液−液熱交換加熱することにより昇温させて追い焚き加熱を行うタイプのものであるが、これに限らず、追い焚き加熱のための燃焼加熱部(燃焼バーナ及びこの燃焼バーナの燃焼熱により熱交換加熱される熱交換器)を備えたもので追い焚きを行う構成にしてもよい。

上記給湯回路２１は、給湯用燃焼バーナ３１と、この燃焼バーナ３１の燃焼熱により入水を熱交換加熱する給湯用一次熱交換器３２とを燃焼加熱部として備え、入水路３３から水道水等が上記給湯用一次熱交換器３２において主として加熱され、加熱された後の湯が出湯路３４に出湯されるようになっている。この際、上記入水路３３からの入水は、一次熱交換器３２に入水される前に、上記二次熱交換器１を構成する給湯用熱交換部１ａに通されるようになっており、この二次熱交換器１の給湯用熱交換部１ａにおいて燃焼排ガスの潜熱回収により予熱された状態で一次熱交換器３２に入水されて主加熱されるようになっている。そして、所定温度まで加熱されて上記出湯路３４に出湯された湯が、台所や浴室等の給湯栓３５や上記注湯回路２４などの所定の給湯箇所に給湯されるようになっている。なお、図例では給湯栓３５として１つのみ図示しているが、通常は台所、洗面台、浴室等にそれぞれ配設されて複数ある。

上記暖房回路２２は、暖房用燃焼バーナ３６と、この燃焼バーナ３６の燃焼熱により循環温水を熱交換加熱する暖房用一次熱交換器３７とを燃焼加熱部として備え、この暖房用一次熱交換器３７に暖房用温水循環路３８が通されている。

上記温水循環路３８は、膨張タンク３９に戻されて貯留される低温水を暖房用循環ポンプ４０の作動により上記暖房用一次熱交換器３７の入口に送り、ここで燃焼バーナ３６により加熱された高温水を液−液熱交換器であるバスヒータ４１に熱源として供給したり、高温往きヘッダー４２を介して例えば浴室乾燥機等の高温用暖房端末４３に供給したりされるようになっている。又、上記の循環ポンプ４０の作動により、膨張タンク３９内の低温水を低温往きヘッダー４４を介して例えば床暖房機等の低温用暖房端末４５に供給し、全ての暖房端末４３，４５から放熱により低温になった低温水を戻りヘッダー４６を介して潜熱回収用の二次熱交換器１の暖房用熱交換部１ｂに通した上で膨張タンク３９に戻すというように、循環させるようになっている。上記の二次熱交換器１の暖房用熱交換部１ｂにおいて、暖房用燃焼バーナ３６の燃焼排ガスからの潜熱回収により低温水が予熱された状態で膨張タンク３９に戻されるようになっている。

追い焚き回路２３は、液−液熱交換式の加熱部としてのバスヒータ４１が、戻り管３ａ及び往き管３ｂからなる追い焚き循環路３に介装され、追い焚き用循環ポンプ４７の作動により浴槽２から戻り管３ａを通して取り出された浴槽水がバスヒータ４１に送られ、このバスヒータ４１において暖房回路２２側の高温水を熱源とする液−液熱交換により追い焚き加熱され、追い焚き加熱後の浴槽湯水が往き管３ｂを通して浴槽２に送られるようになっている。

注湯回路２４は、給湯回路２１から上流端が分岐して下流端が追い焚き循環路３に合流された注湯路４８と、開閉切換により注湯の実行と遮断とを切換える注湯電磁弁４９とを備えている。この注湯電磁弁４９がコントローラ２６により開閉制御され、注湯の実行により、出湯路３４の湯が注湯路４８，循環路３（戻り管３ａ）を経て浴槽２に注湯されて所定量の湯張りが行われるようになっている。

ドレン水処理回路２５は、二次熱交換器１（給湯用熱交換部１ａ及び暖房用熱交換部１ｂ）において燃焼排ガスが潜熱回収のための熱交換により冷やされて凝縮することにより生じたドレン水に対し、再利用可能水とするために中和処理及びホルムアルデヒド除去処理を加え、その上で再利用のために浴槽２に流すために設置された回路である。すなわち、ドレン水処理回路２５では、二次熱交換器１の下側位置に配設されたドレン受け部により集水・回収されたドレン水を、ドレン導出管１３を通して中和処理槽４に導き、中和処理槽４内に充填された中和材４ａと接触させることにより中和処理を施す。次に、中和処理を施した中和処理水を、中和処理水導出管１４を通してホルムアルデヒド除去装置５に導き、ホルムアルデヒド除去装置５においてホルムアルデヒドを除去し、ホルムアルデヒドが除去された処理済み水を、処理済み水導出管１５を通して追い焚き循環路３（図２では戻り管３ａを例示）に流入させることにより浴槽２内に流し込むようになっている。つまり、本実施形態ではドレン水を中和処理した後の中和処理水をホルムアルデヒド除去対象の被処理水としてホルムアルデヒド除去装置においてホルムアルデヒドの除去処理を施すようになっている。以下、ホルムアルデヒド除去装置に対しホルムアルデヒド除去のために導かれる対象のことを「被処理水」と表記して説明を続ける。

次に、ホルムアルデヒド除去装置５について詳細に説明する。ホルムアルデヒド除去装置５は、図３に示すように電気分解を行う電解槽５１と、循環ポンプ５２が介装された循環路５３とを備えている。上記電解槽５１には内部に陽極５４と陰極５５とが少なくとも一対（図３の例では３対）交互に配設されている。陽極５４及び陰極５５はそれぞれ板状電極により構成され、相対向して隣接する板状電極同士が所定間隔を隔てて配設されて、それぞれ直流電源５６に接続されている。そして、電解槽５１の入口５１１には被処理水を導入するための管路の下流端(図例では中和処理水導出管１４の下流端)が上流側開閉弁５７を介して接続され、電解槽５１の出口５１２から下流側開閉弁５８を介して処理済み水導出管１５の上流端が接続されている。上記循環路５３は上流端が電解槽５１の出口５１２と開閉弁５８との間から分岐し、下流端が電解槽の入口５１１と開閉弁５７との間に合流しており、循環ポンプ５２の作動により所定の循環流量にて電解槽５１の出口５１２から入口５１１にホルムアルデヒド除去対象の被処理水（本実施形態では中和処理水）を戻し、この被処理水を電解槽５１の陽極５４と陰極５５との間の流路に繰り返し通過させるよう所定時間循環させるようになっている。

上記の陽極５４及び陰極５５の構成の具体例を説明すると、例えばそれぞれ５０ｍｍ×１２０ｍｍのサイズの板状電極にし、各板状電極を白金とイリジウムとの合金をコーティングしたチタンプレートにより構成すればよい。そして、このような板状電極により構成された陽極５４及び陰極５５を交互に３ｍｍピッチの間隔で合計６枚（陽極５４を３枚と、陰極５５を３枚との合計６枚）を電解槽５１の槽内に配設すればよい。つまり、被処理水の流れが陽極５４と陰極５５とが相対向する内幅３ｍｍの隙間を通過する間に電気分解によるホルムアルデヒドの酸化除去が進行するようにするのである。

ホルムアルデヒド除去運転は次のようにして行う。下流側開閉弁５８を閉じて上流側開閉弁５７を開けて所定量の被処理水を導入する。循環ポンプ５２を作動させて導入した被処理水を循環路５３を通して電解槽５１の入口から出口の間で循環させながら、直流電源５６から所定電流値の定電流を通電し、電解槽５１内で電気分解反応を起こさせる。以上の開閉弁５７，５８の開又は閉切換作動、直流電源５６からの通電及び電流値制御、並びに、循環ポンプ５２の作動等はコントローラ２６（図２参照）により作動制御されるようになっている。

電解槽５１内では電気分解により陽極５４の側で酸化反応が生じ陰極５５の側で還元反応が生じることになり、被処理水に含まれるホルムアルデヒドが酸化されて除去される。すなわち、ＨＣＨＯ（ホルムアルデヒド）→ＨＣＯＯＨ（ギ酸）→ＣＯ_２，Ｈ_２Ｏという経路で酸化される結果、ホルムアルデヒドが除去されることになる。上記の如く循環路５３を通して電解槽５１内に循環させる時間（処理時間）が経過するに従いホルムアルデヒドの酸化除去が進みホルムアルデヒドの含有濃度が低下する。上記の処理時間は次の基準に基づいて設定するようにすればよい。通常、ドレン水は１０−１５ppmという高濃度のホルムアルデヒドを含有しているため、例えば目標値として０．０１６ppm未満という極低濃度を設定し、この目標値まで除去が進む処理時間を設定すればよい。ここで、０．０５ppm未満を目標値に設定し、０．０５ppmより低濃度になるまでホルムアルデヒドの除去を行った後の処理済み水を用いて入浴用の浴槽水としての適性について確認試験を行ったところ、人間の皮膚に対する刺激は無かった。このため、上記の設定基準により十分に再利用可能な水を生成することができると考えられる。

以上のホルムアルデヒド除去装置５によるホルムアルデヒド除去処理においては、循環ポンプ５２を作動させて処理水を循環させて電解槽５１の陽極５４及び陰極５５の間に繰り返し通過させて電気分解によるホルムアルデヒドの酸化除去を行うことにより、処理水から有害なホルムアルデヒドを除去することができ、再利用する上で再利用可能な水を生成することができる。又、単に電解槽５１に通して電気分解処理するだけではなくて、循環ポンプ５２及び循環路５３を通して電解槽５１に対し処理水を循環させて処理水を陽極５４と陰極５５との間に繰り返し通過させるようにしているため、処理水を電気分解によるホルムアルデヒドの酸化除去作用を繰り返し受けさせるようにすることができる。この結果、陽極５４及び陰極５５の各電極面積をさほど大きくしなくても電気分解によるホルムアルデヒドの除去反応を効率よく進行させることができ、しかも電解槽５１をコンパクトなものにすることができる。なお、ホルムアルデヒドを酸化除去するための電気分解によって、他の有機物の分解除去の作用も併せて得ることができ、再利用する上でより好適な処理済み水の生成を行うことができる。

ここで、以上のホルムアルデヒド除去装置においては、電解槽５１において電気分解のために直流電源５６から陽極５４・陰極５５に通電する電流値の如何がホルムアルデヒドの酸化除去反応の効率（反応速度）に影響を及ぼすものと考えられるが、ホルムアルデヒドの酸化除去反応の効率にはかかる電流値以上に、温度、すなわち、電解槽５１に導かれる被処理水の温度が大きく影響を及ぼすものと考えられる。すなわち、ホルムアルデヒドの酸化除去は上記の如く、ＨＣＨＯ→ＨＣＯＯＨ→ＣＯ_２，Ｈ_２Ｏという経路で酸化されるため、酸化反応を生じ易くさせるにはホルムアルデヒド単体の状態であることが望ましい。しかるに、ホルムアルデヒドは水溶液中では重合してパラホルムアルデヒドとして存在し、このパラホルムアルデヒドは加熱することによりホルムアルデヒド単体に戻ることになるため、被処理水はその温度が高い方がホルムアルデヒドの酸化除去速度を高くすることができると考えられる。

そこで、被処理水を加温又は加熱してその温度制御をも可能にし得るホルムアルデヒド除去装置５として、図４に示すように、被処理水を加熱する加熱手段５９を備えて構成することができる。加熱手段５９としては被処理水を昇温させ得るものであれば具体的な手段の如何を問わないが、例えば通電により加熱する電気ヒータにより循環路５３の配管を加熱することにより内部を通過する被処理水を加熱するように構成すればよい。又、このように循環路５３に加熱手段５９を配設すると、循環のごく初期段階を除き、循環中のほぼ全期間にわたり被処理水を所定の温度に維持させ得ることになる。なお、電解槽５１に被処理水が導入される前の段階で被処理水を加熱するように、例えば被処理水を導入する管路である中和処理水導出管１４（好ましくはその下流側位置）に加熱手段５９ａを、上記の加熱手段５９の代わりに設置したり、又は、上記の加熱手段５９にさらに追加したりするようにしてもよい。かかる加熱手段５９はその作動により被処理水を所定の設定温度まで加熱するようにコントローラ２６により作動制御されるが、かかる温度制御については、予め各種の通過流量についてその通電量と、その加熱による昇温度合との関係を試験により定めておき、その関係に基づき加熱手段５９の作動制御を行うようにしてもよいし、あるいは、被処理水の温度を検出する温度センサを設置してその温度センサからの検出温度に基づき加熱手段５９の作動（加熱手段５９への通電及び電流値）を例えばフィードバック制御するようにしてもよい。温度センサは例えば電解槽５１の入口５１１側位置の管路（中和処理水導出管１４）、又は、循環路５３の途中に設置すればよい。

ホルムアルデヒドの酸化除去反応の効率を最大限に上げ得る上記の温度値や電流値について対比試験を行って確認した。これら対比試験の結果を図５，図６（ａ）及び図７に示す。

図５は、要するに被処理水の温度がホルムアルデヒドの除去性能に与える影響についての比較試験結果を示すものである。すなわち、２５℃の未加熱の被処理水（同図の黒く塗りつぶした菱形マーク参照）と、７０℃に加熱した被処理水（黒く塗りつぶした正方形マーク参照）との２種類について、それぞれ５００mL（同図には「ドレン量」と表示）ずつ用い、循環ポンプ５２で循環流量を一定にし、かつ、直流電源５６の通電電流を３Ａの定電流値にして、循環式の電気分解を実施した場合の処理を開始してからの経過時間(以下「処理時間」という)に対するホルムアルデヒド濃度（ppm）の変化について対比したものが図５である。これによれば、２５℃の未加熱の被処理水（当初濃度はほぼ７．５ppm）であるとホルムアルデヒド目標濃度（０．０１６ppm未満）まで低下するのに９０分要したのに対し、７０℃に加熱した被処理水であると当初濃度が１０ppmであったにも拘わらず３０分の処理時間で上記と同様のホルムアルデヒド目標濃度まで低下した。つまり、７０℃まで加熱すれば、ホルムアルデヒド除去完了（上記のホルムアルデヒド目標濃度まで低下したこと：以下同様）まで３０分の処理時間で達成させることができたのであり、被処理水を加熱することにより、ホルムアルデヒドの酸化除去の反応速度（効率）を飛躍的に高めて処理時間の短縮化を図ることができることが分かる。

図６（ａ）は、要するに電気分解の通電電流値がホルムアルデヒドの除去性能に与える影響についての比較試験結果を示すものである。すなわち、図６（ａ）は、同じ被処理水（当初濃度は７．５ppm）を未加熱状態（温度は２５℃）でそれぞれ５００mL（同図には「ドレン量」と表示）ずつ用い、循環ポンプ５２で循環流量を一定に設定した状態で、直流電源５６からの通電電流値を１Aに設定した場合（同図の黒く塗りつぶした菱形マーク参照）と、３Aに設定した場合（同図の黒く塗りつぶした正方形マーク参照）との２ケースについて、処理時間に対するホルムアルデヒド濃度（ppm）の変化の関係を示したものである。これによれば、電流値の設定が１A の場合にはホルムアルデヒド除去完了まで９０分要したのに対し、電流値の設定が３Aの場合には６０分の処理時間でホルムアルデヒドの除去が完了した。従って、電気分解のための通電電流値を高くするほど、ホルムアルデヒドの酸化除去の反応速度（効率）を高めて処理時間を短縮化させ得ることが分かる。又、高濃度域（例えば図６に点線の枠で囲む領域）を見ると、電流値の高低がホルムアルデヒド除去性能に及ぼす影響が低濃度域よりも高いといえる（次の図７も併せて参照）。

図７は、図５及び図６（ａ）の試験結果を踏まえてさらにきめ細かい比較試験を実施した結果を示すものである。すなわち、図６（ａ）のホルムアルデヒド濃度における低濃度域（例えば２ppmよりも低い濃度域）において、循環流量を一定、通電電流値を３Aで一定に設定し、当初ホルムアルデヒド濃度が２ppmで同じの５００ｍLずつの被処理水の温度値として２５℃（未加熱状態），５０℃加熱，７０℃加熱の３種類に温度制御した場合と、通電電流値を４Aで温度値を５０℃の加熱状態に設定した場合との４ケースについて比較試験を行ったものである。これによれば、図５の試験結果からも予想される通り、未加熱の２５℃の被処理水（図７の白抜きの三角形マーク参照）よりも、５０℃加熱の被処理水（同図の塗りつぶした正方形マーク参照）の方がホルムアルデヒド除去性能（ホルムアルデヒド除去速度）は高く、この５０℃加熱の被処理水よりも７０℃加熱の被処理水（同図の塗りつぶした菱形マーク参照）の方がホルムアルデヒド除去性能は高いことが分かる。しかも、被処理水の温度の高低度合がホルムアルデヒド除去性能に対する影響度合はかなり高いことが分かる。その反面、同じ５０℃加熱ではあるが、通電電流値が３Aの場合（図６の塗りつぶした正方形マーク参照）と、４Aの場合（同図の白抜きの正方形マーク参照）とでは余り大差なく、ホルムアルデヒド濃度が図７のような低濃度域においては、通電電流値の高低度合がホルムアルデヒド除去性能に対する影響度合は極めて小さいことが分かる。

このことは、電気分解によるホルムアルデヒドの酸化除去処理の開始段階（初期段階）であって、ホルムアルデヒド濃度が高濃度域にある段階では、被処理水に対する加熱遅れがあり設定温度までの加熱が追いつかなくても、あるいは、積極的に設定温度までは加熱しないようにしたとしても、通電電流値を上げることでホルムアルデヒド除去性能を増大させ得るということが導かれる。その一方、処理時間の経過により被処理水が所定の設定温度までの加熱が十分に行われるようになると、処理時間の進行とも相俟って加熱によるホルムアルデヒド濃度の低濃度化も促進されて低濃度域に至り、ホルムアルデヒド除去性能に対する電流値の寄与度合も低くなるため電流値を低下させても効率よくホルムアルデヒドの除去反応を進行させることができるということも導かれることになる。

以上より、コントローラ２６（図２参照）を用いた、加熱手段５９の作動制御による被処理水の温度制御と、直流電源２６の作動制御による電流値制御とを、次のようにすれば電気エネルギーの経済的使用をも加味しつつ最大のホルムアルデヒド除去性能を得ることができるようになる。すなわち、図６（ｂ）に示すように、ホルムアルデヒド除去装置５での処理を開始させた初期段階では電流値を設定最大電流値Ｄ１まで高くする一方、被処理水に対する加熱を設定最低温度Ｔ１に低く設定する。処理時間が経過するに従い、設定最大電流値Ｄ１から徐々に電流値を低くしていく一方、被処理水の温度が設定最低温度Ｔ１から徐々に高くなるように加熱の度合いを増大させていく。ホルムアルデヒドの除去反応が進行しホルムアルデヒド濃度が当初の高濃度状態から低濃度域に漸減していく段階になれば、初期段階とは逆転させて、電流値を設定最低電流値Ｄ２まで低くする一方、被処理水に対する加熱を設定最大温度Ｔ２まで高くなるように変更する。

従って、被処理水の量にもよるが、加熱手段５９により被処理水の全量を設定温度までに加熱するのに所定時間を必要としても、その間は直流電源５６から陽極５４・陰極５５に対する通電電流値を比較的高く設定することにより、処理の初期段階であってもホルムアルデヒド除去性能を落とすことなく迅速に除去反応を進行させることができる。一方、被処理水が設定温度まで加熱し終われば、被処理水温度に基づくホルムアルデヒド除去性能が発揮され、それまでのホルムアルデヒド除去の進行とも相俟ってホルムアルデヒド濃度を当初の高濃度から早期に低濃度域まで低下させることができる。その際、ホルムアルデヒド除去性能に与える電流値の影響は初期段階のホルムアルデヒド濃度が高い段階よりもかなり小さいものとなるため、通電電流値を最低側に低下させることにより、電気エネルギー消費の低減化にも寄与し得ることになる。

＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、浴槽２での再利用を可能とするために処理済み水を浴槽２に対し流しているが、これに限らず、浴槽ではなくて装置外の再利用先に対し再利用水として供給したり、あるいは、無害化水として単に排水させたりしてももちろんよい。

又、上記実施形態では、給湯装置内（給湯装置のケース内）に設置した例について説明したが、これに限らず、ホルムアルデヒド除去装置５を上記のケースの外に設置し、処理対象の被処理水（二次熱交換器１からのドレン水又は中和処理槽４での中和処理を経た中和処理水）を上記のケース外のホルムアルデヒド除去装置まで導くように、二次熱交換器１又は中和処理槽４から管路等で接続するようにしてもよい。この場合には、ホルムアルデヒド除去装置としてコントローラをも含んで構成すればよい。

さらに、上記実施形態では、ドレン水を中和処理槽４で中和処理した後の中和処理水をホルムアルデヒド除去対象の被処理水としてホルムアルデヒド除去装置５に導いているが、これに限らず、二次熱交換器１で発生して集水されたドレン水をそのまま被処理水としてホルムアルデヒド除去装置５に導いてホルムアルデヒド除去処理を施すようにしてもよい。

なお、ホルムアルデヒドを酸化除去するための電気分解においては、ホルムアルデヒドに加えて他の有機物の分解除去の作用も併せて得ることができるため、本発明のホルムアルデヒド除去装置を用いて入浴後の浴槽水の浄化に利用することも可能である。

本発明の実施形態の給湯装置の要部を示す模式図である。図１の給湯装置を具体化したものの例を示す模式図である。ホルムアルデヒド除去装置の例を示す説明図である。他のホルムアルデヒド除去装置の例を示す説明図である。被処理水の温度を変化させた場合の処理時間に対するホルムアルデヒド濃度変化を示す関係図である。図６（ａ）は電気分解のための通電電流値を変化させた場合の処理時間に対するホルムアルデヒド濃度変化を示す関係図であり、図６（ｂ）は処理時間の経過に対する通電電流値の電流値制御の特性変化と、温度制御の特性変化との関係を示す説明図である。低濃度域において、被処理水の温度を変化させると共に、通電電流値を変化させた場合の処理時間に対するホルムアルデヒド濃度変化を示す関係図である。

符号の説明

１二次熱交換器
２浴槽
３追い焚き循環路（連通路）
４中和処理槽
５ホルムアルデヒド除去装置
２６コントローラ
５１電解槽
５２循環ポンプ
５３循環路
５４陽極
５５陰極
５６直流電源
５９，５９ａ加熱手段

Claims

燃焼排ガスからの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器において発生するドレン水が被処理水として導かれる電解槽を備え、この電解槽は、被処理水と接触するように対向配置された陽極及び陰極を備えて被処理水に含まれるホルムアルデヒドを電気分解により酸化除去するように構成されている
ことを特徴とするホルムアルデヒド除去装置。
請求項１に記載のホルムアルデヒド除去装置であって、
循環ポンプと、この循環ポンプの作動により上記電解槽内の陽極及び陰極の間に繰り返し被処理水が通されるように被処理水を循環させる循環路とをさらに備えて構成されている、ホルムアルデヒド除去装置。
請求項１又は請求項２に記載のホルムアルデヒド除去装置であって、
上記被処理水を加熱する加熱手段をさらに備えている、ホルムアルデヒド除去装置。
請求項３に記載のホルムアルデヒド除去装置であって、
上記加熱手段を作動制御することにより被処理水を加熱しながら電気分解のために通電制御するコントローラを備え、
上記コントローラは、被処理水に対する加熱を開始した初期段階には電気分解のための通電電流の電流値を高くする一方、上記被処理水に対する加熱が進むに従いその通電電流の電流値を低くするように構成されている、ホルムアルデヒド除去装置。
燃焼排ガスからの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器と、この潜熱回収用熱交換器において発生するドレン水を集水して処理するドレン水処理回路とを備えた給湯装置であって、
上記ドレン水処理回路は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のホルムアルデヒド除去装置を含んで構成されている
ことを特徴とする給湯装置。
請求項５に記載の給湯装置であって、
上記ドレン水処理回路は、ドレン水を中和させる中和処理槽をさらに備えている、給湯装置。
請求項５又は請求項６に記載の給湯装置であって、
浴槽に連通する連通路を備えており、
上記ホルムアルデヒド除去装置によりホルムアルデヒド除去後の処理済み水が、上記連通路に流し込まれて浴槽に落とし込まれるように構成されている、給湯装置。