JP2020134043A

JP2020134043A - ドレン中和器

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Publication number: JP2020134043A
Application number: JP2019029131A
Authority: JP
Inventors: 輝明小島; Teruaki Kojima; 健太星野; Kenta Hoshino
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2020-08-31
Anticipated expiration: 2039-02-21
Also published as: JP7169901B2

Abstract

【課題】中和剤を効率的に使用できる中和器を提供する。【解決手段】中和剤を収容する容器１４の上部にドレン導入口を、容器の側面にドレン排出口２２を有し、ドレン導入口からドレンが流入する第１中和室２４と、ドレンの流れ方向として第１中和室の下流に位置する第２中和室２５と、第２中和室の下流に位置し、ドレン排出口を有する第３中和室２６と、第１中和室と前記第２中和室とを仕切る第１仕切壁２３ａと、第２中和室と第３中和室を仕切る第２仕切壁２３ｂとを備え、第１中和室と第２中和室を連通する第１連通部２７を第１仕切壁の下部に備え、第２中和室と第３中和室を連通する第２連通部２８を第２仕切壁の下部に備え、第２連通部の開口高さを第１連通部の開口高さよりも大きくすることで、第１中和室に備える中和剤から効率的に中和剤を使用することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、潜熱回収型給湯機に組み込まれるドレン中和器に関するものである。

従来例として、熱交換器で発生した強酸性のドレンの中和処理を行うドレン中和器において、その容器内の水位の異常な上昇を検知するための水位検知用の満水電極を備えたものが知られている。このドレン中和器では、容器の上面にドレン導入口を、容器の側面にドレン排出口を備え、容器内を仕切壁によって分割することで複数の中和室を設け、この中和室に収納した中和剤の中をドレンが通過することで中和され安全に排水できる。（例えば、特許文献１参照）

特開２０１６−２２３６５３号公報

このようなドレン中和器の中和剤はドレンの通過量に応じて徐々にドレンと反応して減少する。中和剤は給湯機の使用状態によって数年から１０数年かけて減少し、無くなる前に補給するものである。容器内に中和剤の残量が減少して、ドレン導入口から入ったドレンが充分中和されない状態で排水されることを防ぐために、中和室を接続する開口（連通部）は仕切壁の下側に形成されているが、この開口が小さいとドレンに混入するゴミによって目詰まりが発生し、ドレンの排水不良で給湯機が頻繁に異常停止する。また、開口が大きすぎると、まだ中和剤が残っているにもかかわらず、中和剤の上面をドレンが通過して中和処理が充分行われないまま排水してしまう危険が有った。

上記課題を解決するために、本発明では、中和剤を収容する容器の上部にドレン導入口を、前記容器の側面にドレン排出口を有し、
前記ドレン導入口からドレンが流入する第１中和室と、
前記ドレンの流れ方向として前記第１中和室の下流に位置する第２中和室と、
前記第２中和室の下流に位置し、前記ドレン排出口を有する第３中和室と、
前記第１中和室と前記第２中和室とを仕切る第１仕切壁と、
前記第２中和室と前記第３中和室とを仕切る第２仕切壁を備え、
前記第１中和室と前記第２中和室を連通する第１連通部を前記第１仕切壁の下部に備え、
前記第２中和室と前記第３中和室を連通する第２連通部を前記第２仕切壁の下部に備え、
前記第２連通部の開口高さｂを前記第１連通部の開口高さａよりも大きくするものである。

本発明では、第２連通部の開口高さｂを第１連通部の開口高さａよりも大きくすることで、第１中和室側に備える中和剤から効率的に中和剤を使用することができ、中和剤が少なくなっても中和能力を確保することができる。
また、中和剤は粒状の炭酸カルシウムを使用し、第１連通部の開口高さａは中和剤の平均粒径ｃよりも大きくすることで、ゴミの目詰まりによる給湯機の異常停止を少なくすることができる。
また、第１中和室と第２中和室を連通する第３連通部を第１仕切壁の上部に備えることで、第１連通部に目詰まりが発生したときでも、第２中和室へドレンを流すことができ、更なる給湯機の異常停止を少なくすることができる。

本実施形態における給湯機の概略説明図。同中和器の展開斜視図。同容器の斜視図。同容器の平面図。同図４のA−A断面図。中和剤減少時の状態を、従来例（１）と本実施形態（２）で比較した説明図。

本発明の一実施形態のドレン中和器を図面に基づいて説明する。
１は本実施形態の潜熱回収型熱源機としての潜熱回収型給湯機、２は石油等の燃料を燃焼させるバーナ、３はバーナ２に燃焼用の空気を供給する送風機、４はバーナ２の上方に備えられた燃焼室、５は燃焼室４内に収容された熱交換部である。

前記熱交換部５は、バーナ２の燃焼により発生した燃焼ガスから顕熱を回収し一次受熱管６を流通する被加熱流体としての水を加熱するフィンチューブ式の一次熱交換器７と、一次熱交換器７を通過した燃焼ガスから潜熱を回収し二次受熱管８を流通する被加熱流体としての水を加熱する二次熱交換器９とから構成されており、一次熱交換器７、二次熱交換器９の順に通過した燃焼ガスは排気口１０より潜熱回収型給湯機１外に排気される。

１１は燃焼ガス中の水蒸気が二次熱交換器９の二次受熱管８を流通する水と熱交換して露点以下の温度となることにより生成される強酸性のドレンを回収するドレン受けで、二次熱交換器９の下方に配置されているものである。また、１２はドレン受け１１で回収されたドレンを中和器１３に導くドレン導入管である。

前記中和器１３は、上面を開口した長方体の容器１４と、この容器１４の上面をパッキン１５を介して閉じる蓋１６を備えている。中和器１３内にはドレンの水位を検知する水位検知手段としての一対の満水電極１７を備えた水位検知室１８と、水位検知室１８と連通し炭酸カルシウムからなる中和剤１９が充填され二次熱交換器９で発生したドレンを貯留して中和する中和剤収容室２０とを有している。水位検知室１８の上壁にはドレン導入管１２からのドレンを水位検知室１８内に導入させる筒状のドレン導入口２１が形成される。中和剤収容室２０の一側壁には中和剤収容室２０内に貯留され中和されたドレンを中和器１３外に排出させる水平方向に延設された筒状のドレン排出口２２が形成されている。

前記容器１４は、底面から略垂直に立設した仕切壁２３によって３つの部屋に分割している。水位検知室１５の下方で、ドレンの流れ方向として上流側に位置し、ドレン導入口からドレンが流入する第１中和室２４と、ドレンの流れ方向として下流側に位置する第２中和室２５と、第２中和室２５の更に下流に位置し、ドレン排出口２２を有する第３中和室２６を区画され形成している。また、仕切壁２３は第１中和室２４と第２中和室２５とを仕切る平面視略Ｌ字形の第１仕切壁２３ａと、第２中和室２５と第３中和室２６を仕切る第２仕切壁２３ｂと、第１中和室２４と第３中和室２６を仕切る平面視略Ｌ字形の第３仕切壁２３ｃを有している。

前記第１仕切壁２３ａの下部には第１中和室２４と第２中和室２５とを連通する第１連通部２７を備え、この第１連通部２７は容器１４の底面から高さａ（２０ｍｍ）×幅（１５ｍｍ）の大きさの開口で形成する。また、前記第２仕切壁２３ｂの下端側には第２中和室２５と第３中和室２６を連通する第２連通部２８を備え、この第２連通部２８は容器１４の底面から高さｂ（２７ｍｍ）×幅（１５ｍｍ）の大きさの開口で形成する。このように、第２連通部２８の開口高さｂを第１連通部２７の開口高さａよりも大きくすることで、第１中和室２４側に備える中和剤１９から順に効率的に中和剤１９を使用することができ、中和剤１９が少なくなっても中和能力を確保することができる。

また、中和剤１９は粒状（直径約１４〜２０ｍｍの炭酸カルシウムの塊）であり、第１連通部２７の開口高さａを中和剤１９の平均粒径ｃ（約１７ｍｍ）よりも大きくすることで、ゴミの目詰まりによる給湯機１の異常停止を少なくすることができる。

２９は第１仕切壁２３ａの上部（上端）に位置し、第１中和室２４と第２中和室２５の上部を連通する第３連通部で、約高さ５ｍｍ×幅２０ｍｍの開口から成り、第１連通部２７がゴミ等で目詰まりが発生したときでも、第１中和室２４から第２中和室２５へドレンを流すようにするもので、更なる給湯機１の異常停止を少なくすることができる。また、第３中和室２６の一側壁に形成されたドレン排出口２２は、満水電極１７の下端の高さ位置よりも下側に位置する。

前記水位検知室１８にはドレン導入口２１と満水電極１７が並んで配置され、水位検知室１８の底面はパッキン１５に備える角穴１５ａで第１中和室２４の上面と連通している。そして、水位検知室１８と第１中和室２４の間に中和剤押さえ（図示せず）を備えている。

３１はドレン排出口２２に接続され中和器１３から排出される中和後のドレンを外部に排水するドレン排水管、３３は給水源から供給される水を熱交換器５に流通させる給水管、３４は熱交換器５で加熱された湯を流通させ、所定箇所に設けられた給湯栓（図示せず）に湯を供給する給湯管、３５は給水管３３から分岐した給水バイパス管である。

３６は給湯管３４と給水バイパス管３５との接続部に設けられ、給湯管３４からの湯と給水バイパス管３５からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁、３７は給水管３３に設けられ給水温度を検出する給水温度センサ、３８は給水管３３に設けられ流量を検出する流量センサ、３９は給湯管３４に設けられ熱交換器５で加熱された湯の温度を検出する熱交出口温度センサ、４０は混合弁３６より下流側の給湯管３４に設けられ混合弁３６で混合された湯の温度を検出する給湯温度センサである。

４１は潜熱回収型給湯機１の操作指示を行うリモコンで、リモコン４１には、潜熱回収型給湯機１の運転のオンオフを指示する運転スイッチ４２や、給湯温度を設定するための給湯温度設定スイッチなどの操作部４３や、潜熱回収型給湯機１の状態や給湯設定温度などを表示する表示部４４を備えている。

４５はマイクロコンピュータを主体として、この潜熱回収型給湯機１の満水電極１７、給水温度センサ３７、流量センサ３８、熱交出口温度センサ３９、給湯温度センサ４０の信号やリモコン４１からの信号を受け、送風機３、混合弁３６等の各アクチュエータの駆動を制御する制御手段であり、前記制御手段４５は、潜熱回収型給湯機１の運転時間を積算して記憶するタイマ４６を有している。このタイマ４６が所定積算時間をカウントすることで、中和剤１９が消耗して無くなる前に表示部４４に中和剤１９の補充を促す表示を実施する。

次に、この一実施形態の潜熱回収型給湯機１の動作について説明する。
前記リモコン４１の運転スイッチ４２がオン状態のときに、所定箇所に設けられた給湯栓（図示せず）が開栓され、流量センサ３８が最低作動流量以上の流量を検出して燃焼要求が発生したと制御手段４５が判断すると、送風機３および燃料ポンプ（図示せず）を駆動させバーナ２での燃焼を開始させるものである。

前記バーナ２の燃焼により発生した燃焼ガスは、一次熱交換器７を流通し、一次熱交換器７を通過した後、二次熱交換器９を流通し、二次熱交換器９を通過した後、排気口１０から潜熱回収型給湯機１外へ排出されるものである。また、給水源から供給された水は、給水管３３から供給され、給水管３３から二次受熱管８に導かれ、二次受熱管８から一次受熱管６へと順に流通して、二次熱交換器９および一次熱交換器７にて燃焼ガスとの熱交換により加熱され、そして、一次受熱管６から給湯管３４へ導かれ、混合弁３６の開度調整によって給湯設定温度に温調された湯が最終的に給湯栓から給湯される。

この時、二次熱交換器９において、二次受熱管８を流通する水と燃焼ガスとが熱交換され、燃焼ガス中の水蒸気が露点以下となることにより生成されたドレンは、ドレン受け１１で回収されてドレン導入管１２を介して中和器１３のドレン導入口２１に流入する。ドレンはドレン導入口２１から第１中和室２４に落下し、第１連通部２７から第２中和室２５に至り、第２中和室２５から第２連通部２８を通過して第３中和室２６に至り、中和室２４・２５・２６内の中和剤１９によって中和され第３中和室２６の上部側面に有するドレン排出口２２から中和器１３外に排出され、所定箇所の下水に排水される。

前記ドレン中和器１３の中和剤１９はドレンの通過量に応じて徐々にドレンと反応して減少する。中和剤１９は給湯機１の使用状態によって数年から１０数年かけて減少し、無くなる前に補給するものである。図６によって、中和剤減少時の状態を、従来例（１）と本実施形態（２）で比較して説明する。中和剤１９は上流側に位置する第１中和室２４側から減少するが、第１仕切壁２３ａの第１連通部２７の開口高さａが高いと、従来例（１）で示すように、第１中和室２４内の中和剤１９が残った状態で中和剤１９の上面で第１連通部２７を通過してしまうために、第１中和室２４内に残った中和剤１９は有効に活用することができなくなる。このために、第１連通部２７の開口高さａは本実施形態（２）で示すようになるべく低いほうが良いが、低すぎるとゴミによって目詰まりが多発する恐れが有る。そこで、第１連通部２７の開口高さａをできるだけ低く、かつ、中和剤１９の平均粒径ｃ（約１７ｍｍ）よりも高く設定することで、効率的に中和剤１９を使用することができる。また、第２連通部２８の開口高さｂを第１連通部２７の開口高さａよりも大きくすることで、第２連通部２８でのゴミづまりを確実に防止することができる。これによって、第１中和室２４側に備える中和剤１９から順に効率的に中和剤１９を使用することができ、中和剤１９が少なくなっても中和能力を確保することができる。

中和器１３のメンテナンス時期到来の判定について説明すると、中和器１３に充填される中和剤１９の充填量は予め決められており、その充填量に対して中和可能な総ドレン量も中和剤（炭酸カルシウム）と水（ドレン）との化学反応式から容易に導出できる。本実施形態では、タイマ４６が所定積算時間（給湯機の運転積算時間）をカウントすることで、中和剤１９が消耗して無くなる前に表示部４４に中和剤１９の交換または補充、あるいは中和器１３自体の交換といった中和器１３のメンテナンス時期が到来したと判断し、その旨を報知するものである。

以上のように本発明によれば、第２連通部２８の開口高さｂを第１連通部２７の開口高さａよりも大きくすることで、第１中和室２４に備える中和剤１９から効率的に使用することができ、中和剤１９が少なくなっても中和能力を確保することができる。
また、中和剤１９は粒状の炭酸カルシウムを使用し、第１連通部２７の開口高さａは中和剤１９の平均粒径ｃよりも大きくすることで、ゴミの目詰まりによる給湯機１の異常停止を少なくすることができる。
また、第１中和室２４と第２中和室２５を連通する第３連通部２９を第１仕切壁２３ａの上部に備えることで、第１連通部２７に目詰まりが発生したときでも、第２中和室２５へドレンを流すことができ、更なる給湯機１の異常停止を少なくすることができる。

なお、本発明は先に説明した一実施形態に限定されるものでなく、本実施形態では、潜熱回収型給湯機１を例に挙げて説明したが、床暖房パネルやパネルコンベクタ等の放熱端末を有し、バーナで加熱した温水を循環させて暖房運転を行える潜熱回収型の温水暖房装置に適用してもよいものである。

また、本実施形態で用いたその他の構成は一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図しておらず、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１３中和器
１４容器
１７満水電極
１８水位検知室
１９中和剤
２０中和剤収容室
２１ドレン導入口
２２ドレン排出口
２３ａ第１仕切壁
２３ｂ第２仕切壁
２４第１中和室
２５第２中和室
２６第３中和室
２７第１連通部
２８第２連通部
２９第３連通部

Claims

中和剤を収容する容器の上部にドレン導入口を、前記容器の側面にドレン排出口を有し、
前記ドレン導入口からドレンが流入する第１中和室と、
前記ドレンの流れ方向として前記第１中和室の下流に位置する第２中和室と、
前記第２中和室の下流に位置し、前記ドレン排出口を有する第３中和室と、
前記第１中和室と前記第２中和室とを仕切る第１仕切壁と、
前記第２中和室と前記第３中和室とを仕切る第２仕切壁を備え、
前記第１中和室と前記第２中和室を連通する第１連通部を前記第１仕切壁の下部に備え、
前記第２中和室と前記第３中和室を連通する第２連通部を前記第２仕切壁の下部に備え、
前記第２連通部の開口高さｂを前記第１連通部の開口高さａよりも大きくすることを特徴とするドレン中和器。
前記中和剤は粒状の炭酸カルシウムを使用し、前記第１連通部の前記開口高さａは前記中和剤の平均粒径ｃよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のドレン中和器。
前記第１中和室と前記第２中和室を連通する第３連通部を前記第１仕切壁の上部に備えることを特徴とする請求項１または２に記載のドレン中和器。