JP2903141B2

JP2903141B2 - 熱交換装置の水漏れ検知装置

Info

Publication number: JP2903141B2
Application number: JP7179041A
Authority: JP
Inventors: 義裕須藤; 和男八木
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Rinnai Corp
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Rinnai Corp
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1999-06-07
Anticipated expiration: 2015-07-14
Also published as: JPH0926284A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換装置の水漏
れ検知装置、特に、熱交換装置に内蔵される熱交換器の
水漏れを検知する為の水漏れ検知装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】最近の熱交換装置(A) では、熱交換効率
を向上させる為に、バーナ(B) からの燃焼排気が露点以
下になるまで熱交換器(1) に吸熱させる形式の所謂、コ
ンデンシングタイプのものが実現されている。このコン
デンシングタイプの熱交換装置(A) は、熱交換器(1) の
通水管やフィンに積極的に結露水（ドレン）を生成させ
るものであり、そのドレン発生量も多いことから、この
熱交換装置(A) には、前記ドレンを装置外に排出する為
のドレン排出経路が具備される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このコンデ
ンシングタイプの熱交換装置(A) では、熱交換器(1) の
通水管に腐食等により穴ができて水漏れが生じても、こ
の漏水はドレンと共に上記ドレン排出経路を介して排水
されてしまうから、前記水漏れ発生の有無が装置外から
は容易に判別できないという問題があった。

【０００４】請求項１の発明は、上記熱交換装置の熱交
換器(1) の水漏れ発生の有無を容易に知ることができる
熱交換装置の水漏れ検知装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、『バ
ーナの燃焼排気が露点以下になるまで熱交換させてドレ
ンを生成するようにした熱交換器(1) を具備する熱交換
装置(A) のドレン排出経路に、前記ドレンを貯留するド
レン容器(2) を挿入し、このドレン容器(2) に於ける前
記ドレン排出経路の下流側へのドレン排出流量(Q₁)を、
前記熱交換器(1) に水漏れがないときの前記ドレン容器
(2) への最大のドレン流入流量(Q₂)より大きく且つ前記
水漏れがあるときのドレン流入流量(Q₃)より小さく設定
し、前記ドレン容器(2) 内のドレンの水位が所定水位に
達したことを検知して信号出力する検知手段(S) と、こ
の検知手段(S) からの信号出力により前記水漏れを発音
又は表示により報知する報知手段(L) とを設けた』こと
を特徴とする。

【０００６】熱交換器(1) に生じてドレン排出経路に流
入したドレンは、ドレン容器(2) に流入した後にこのド
レン容器(2) からドレン排出経路の下流側に排出され
る。このドレン容器(2) からのドレン排出流量(Q₁)は、
前記熱交換器(1) に水漏れがないときのこのドレン容器
(2) への最大のドレン流入流量(Q₂)より大きく且つ前記
熱交換器(1) に水漏れがあるときのドレン流入流量(Q₃)
より小さく設定されているから、前記熱交換器(1) に水
漏れがあったときにのみ、このドレン容器(2) 内のドレ
ンが所定水位に達して検知手段(S) により検知される。
この検知により出力された信号により、報知手段(L) が
前記水漏れを発音又は表示により報知する。

【０００７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、熱交換器(1) に水漏れがあると、これが報知手段
(L) により報知されるから、水漏れ発生の有無が容易に
わかる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。この実施の形態は、既述請求項１及
び２に対応するものであり、図１に示すように、所謂コ
ンデンシングタイプの熱交換装置(A) と暖房用の放熱装
置(U) との間に温水循環経路を構成した温水暖房システ
ムに実施している。前記温水循環経路には、その水量を
所定に維持する為のシスターン(3) が装備され、前記熱
交換装置(A) からのドレン排出経路には、ドレン中和機
能を備えたドレン容器(2) が挿入されている。

【０００９】［各部の構成について］＊＊熱交換装置(A) ＊＊上記熱交換装置(A) は、缶体(10)内に、バーナ(B) 、そ
の下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(1a)、及び、主に燃焼排気の潜熱を吸熱し
て熱交換する副熱交換器(1b)を内蔵すると共に、前記缶
体(10)の上端に連設したファン(F) から前記バーナ(B)
へ燃焼用空気を供給し、バーナ(B) の燃焼排気の熱を、
前記主・副熱交換器(1a)(1b)の多数のフィンを介してこ
れらを貫通する通水管内の通水に熱交換し、前記燃焼排
気を、前記缶体(10)の下端の一側に接続した排気経路(1
1)から排気する構成である。尚、副熱交換器(1b)は、主
熱交換器(1a)の下方に位置すると共に、前記主熱交換器
(1a)の排気の下流側に直列に接続されている。又、上記
バーナ(B) としては、全一次空気式のものが採用されて
いる。

【００１０】又、前記缶体(10)の底面部は、熱交換器か
ら滴下したドレンを集める為のロート部(13)となってお
り、その下端に連設されたドレン排出管(12)が、後述の
ドレン容器(2) に挿入されている。＊＊ドレン容器(2) ＊＊上記ドレン容器(2) 内には、上記ドレン排出管(12)が上
方から挿入されたドレン流入室(23)と、このドレン流入
室(23)にその上端にて連通され且つドレンを貯留する為
の貯留室(21)と、この貯留室(21)からドレンを排出する
為のサイフォン(22)とが並設されている。そして、前記
サイフォン(22)は、貯留室(21)にその下端にて連通され
た上下方向に長い空室(25)と、この空室(25)内にこれの
底板を貫通し上方に向って挿入された中央管(26)とから
なり、この中央管(26)の上端と空室(25)の天板(25a) と
の間には、中央管(26)の径及びドレンの表面張力とドレ
ンの水位上昇スピードを考慮して空気溜りを生じさせな
い程度の間隙（例えば５ｍｍ）が形成されている。又、
前記貯留室(21)内には、ドレンを中和する為の例えば、
酸化マグネシウム、炭酸カルシウムの粒体からなる中和
剤(21a) が収容されており、この貯留室(21)の天板は、
前記空室(25)の天板(25a) よりも高く設定されると共
に、前記中和剤を交換又は補充する際に開閉される蓋板
(27)が具備されている。この蓋板(27)には、大気開放用
の透孔(24)が設けられている。更に、前記中央管(26)
は、下方に延長形成されて、後述のシスターン(3) のオ
ーバーフロー管(31)の途中に合流接続されている。

【００１１】そして、前記貯留室(21)内には、前記空室
(25)の天板(25a) 以下の高さに配置され、サイフォン(2
2)による後述のドレン排出動作が開始されるときの貯留
水位を検知する第１水位スイッチ(S₁)、及び、前記空室
(25)の天板(25a) よりも高い位置に熱交換装置(A) の通
水管(10a) に水漏れが発生したときの異常水位を検知す
る第２水位スイッチ(S₂)が設けられている。又、このド
レン容器(2) の底板には、このドレン容器(2) の温度を
検知する温度センサー(S₃)と、このドレン容器(2) の内
部を加熱する為のヒータ(H) が添設されている。尚、前
記第１・第２水位スイッチ(S₁)(S₂)、温度センサー(S₃)
及びヒータ(H) は、後述の制御装置(C)に接続されてい
る。

【００１２】＊＊シスターン(3) 及び放熱装置(U) ＊＊上記シスターン(3) は、上記温水循環経路における放熱
装置(U) から熱交換装置(A) に至る復路に設けられ、こ
のシスターン(3) の下流側には、循環ポンプ(P) が設け
られている。そして、このシスターン(3) の胴部には、
オーバーフロー管(31)、及び、ボールタップ等の自動給
水装置（図示せず）の給水管(32)が接続され、このシス
ターン(3) 内の貯留水位が設定水位よりも大幅に高くな
ると、前記オーバーフロー管(31)から余剰分が排水さ
れ、前記貯留水位が低くなると、前記給水管(32)から給
水される。このシスターン(3) での水量維持機能によ
り、前記温水循環経路の循環水量が確保される。尚、こ
の実施の形態では、前記放熱装置(U) として、所謂ファ
ンコンベクターや床暖房装置等を採用している。

【００１３】＊＊制御装置(C) ＊＊この温水暖房システムは、マイクロコンピュータを組み
込んだ制御装置(C) により動作が制御されるようになっ
ており、前記制御装置(C) には、熱交換器の水漏れを検
知する為の水漏れ検知機能部が具備されている。具体的
には、前記マイクロコンピュータに格納された制御プロ
グラムにおける後述の水漏れ検知ルーチン(J₂)により実
現されている。尚、前記制御プログラムには、上記中和
剤の交換時期を検知する為の中和剤交換時期検知ルーチ
ン(J₁)、及び、ドレン容器(2) の凍結を防止する為の凍
結防止ルーチン(J₃)も具備されている。

【００１４】［動作の実際について］次に、この温水暖
房システムの動作の実際について、図３及び図４のフロ
ーチャートに基づいて説明する。図３のフローチャート
に示すように、この温水暖房システムの運転スイッチ
（図示せず）をオンとすると（ステップ(52)）、この温
水暖房システムが運転される（ステップ(53)）と共に、
後述の中和剤交換時期検知ルーチン(J₁)及び水漏れ検知
ルーチン(J₂)が実行され、前記運転スイッチをオフとす
るまで、継続される（ステップ(54)）。又、前記運転ス
イッチをオフとすると、後述の凍結防止ルーチン(J₃)が
実行される。

【００１５】以下、この温水暖房システムの運転動作及
び各ルーチンについて詳述する。＊＊温水暖房システムの運転動作＊＊この温水暖房システムの運転状態では、熱交換装置(A)
のファン(F) 及びバーナ(B) が作動し、これらから下方
に向って供給された燃焼排気により、先ず主熱交換器(1
a)が加熱されて、この主熱交換器(1a)で前記燃焼排気か
ら顕熱が吸収され、次いで副熱交換器(1b)で潜熱が吸収
された後、排気経路(11)から排気される。そして、上記
循環ポンプ(P) が作動することから、前記熱交換器で昇
温された温水が放熱装置(U) に供給され、この放熱装置
(U) での放熱により居室が暖房される。更に、前記放熱
により温度低下した温水は、シスターン(3) を経由して
熱交換器に帰還して再加熱される。これら一連の温水循
環により前記暖房が持続される。

【００１６】そして、この運転状態では、上記副熱交換
器(1b)での潜熱吸収により燃焼排気が露点以下に冷やさ
れることから、前記副熱交換器(1b)の通水管及びフィン
に多量のドレンが発生する。このドレンは、滴下して缶
体(10)のロート部(13)により集められ、ドレン排出管(1
2)を介して、ドレン容器(2) のドレン流入室(23)に流入
する。そして、前記ドレンは、ドレン流入室(23)に満た
された後、オーバーフローして貯留室(21)に流入して貯
留される。更に、前記ドレンは、貯留室(21)内にて所定
水位となった時点で、図２ーａに示すように、サイフォ
ン(22)の空室(25)内に充満する。このとき、空室(25)の
天板(25a) から中央管(26)までの間隙に前記ドレンが充
満して、前記中央管(26)の上端開口をドレンの表面張力
により閉塞した状態となる。この後、前記ドレンの表面
張力による閉塞状態が壊れて中央管(26)内に流入する。
これにより、前記空室(25)及び貯留室(21)内のドレンが
中央管(26)内に吸引されるものとなり、ドレン容器(2)
から排出される。そして、図２ーｂに示すように、前記
貯留室(21)内のドレンが少なくなって、前記空室(25)に
透孔(24)を介して空気が侵入した時点で、中央管(26)内
への吸引作用が消失して、前記ドレン排出が終了する
（図２ーｃの状態）。従って、このドレン容器(2) で
は、貯留室(21)内のドレンが上記所定の貯留量となる度
に、サイフォン(22)により一定量が排出される。

【００１７】更に、上記中央管(26)の下流端が、シスタ
ーン(3) のオーバーフロー管(31)の途中に合流接続され
ているから、前記ドレン容器(2) から排出されたドレン
は、前記中央管(26)から前記オーバーフロー管(31)の下
流側に流れ込み、このシステム外の排水管に流出する。
このものでは、前記ドレンは、シスターン(3) からのオ
ーバーフロー排水により稀釈され、前記ドレン中の腐食
成分の濃度が低下するものとなる。しかも、前記ドレン
排出経路に設けたドレン容器(2) の貯留室(21)には、中
和剤が収容されているから、前記ドレンが、貯留室(21)
に一時的に貯留されている間に、酸性の腐食成分が前記
中和剤により中和されるものとなる。従って、上記稀釈
作用がより一層向上するものとなる。尚、前記ドレン容
器(2) 内に、中和剤を収容しない構成としてもよい。

【００１８】＊＊水漏れ検知ルーチン(J₂)＊＊この水漏れ検知ルーチン(J₂)では、図４のフローチャー
トに示すように、主熱交換器(1a)及び副熱交換器(1b)の
通水管(10a) の水漏れの有無が監視されている。つま
り、上記貯留室(21)内のドレン貯留水位が通常時の水位
よりも高くなって、サイフォン機能を有する空室(25)の
天板(25a) より高い水位となり上記第２水位スイッチ(S
₂)がオンとなると（ステップ(71)）、このオン信号を確
認して制御装置(C) から水漏れ信号が出力されて（ステ
ップ(72)）、この水漏れ信号により熱交換器の水漏れを
表示するＬＥＤ(L₂)が点灯せしめられる。尚、このＬＥ
Ｄ(L ₂)が点灯して、前記熱交換器の修理を実施した後
に、リセットスイッチ（図示せず）を押すと、前記水漏
れ信号が消失して前記ＬＥＤ(L₂)が消灯する（ステップ
(73)、(74)）。

【００１９】このものでは、前記熱交換器(1) の通水管
(10a) に水漏れがあった場合、中央管(26)の径等により
決定されるドレン排出流量(Q₁)よりもドレン容器(2) 内
へのドレン流入流量(Q₃)が大きくなり、貯留室(21)内の
ドレン貯留水位が、通常時におけるサイフォン動作水位
（上記空室(25)の天板(25a) の高さに一致する貯留水
位）よりも高い水位となるから、このときの水位を、前
記第２水位スイッチ(S₂)により検知することにより、前
記水漏れがわかるものとなる。尚、上記ドレン排出流量
(Q₁)は、上記水漏れがないときに於ける最大のドレン生
成状態時（燃焼量、入水量、気温等によって決まる）の
ドレン流入流量(Q₂)よりも大きく設定されている。

【００２０】この実施の形態では、上記第２水位スイッ
チ(S₂)、及び、ステップ(71)、(72)が、既述請求項１に
記載の検知手段(S) となる。又、上記ＬＥＤ(L₂)が、既
述請求項１に記載の報知手段(L) となる。尚、この実施
の形態で用いた前記第２水位スイッチ(S₂)の代わりに、
貯留室(21)内の水位に比例する大きさの検知信号を出力
する水位センサーを用いてもよい。この場合、上記ステ
ップ(71)、(72)を、図５のフローチャートのステップ(7
5)、(76)に変更したものが採用できる。これら水位セン
サー、及び、ステップ(75)、(76)が、既述請求項１に記
載の検知手段(S) となる。又、前記報知手段(L) を、ブ
ザー等に変更してもよい。

【００２１】更に、ドレン容器(2) は、上記水漏れがあ
るときにはドレン排出流量(Q₁)＜ドレン流入流量(Q₃)、
水漏れがないときにはドレン排出流量(Q₁)＞ドレン流入
流量(Q₂)であって、ドレン容器(2) 内のドレン水位が所
定水位に達したことを検知する検知手段(S) を備えるも
のであるかぎり、上記実施の形態以外の構成に変更して
もよい。

【００２２】例えば、図６に示すように、ドレン容器
(2) を、中和剤(21a) を収容した貯留室(21)にその上端
にて連通させて排出管(28)を連設し、前記貯留室(21)に
貯留されたドレンを前記排出管(28)にオーバーフロー排
水させる構成としてもよい。このものでは、前記貯留室
(21)の天板に上記実施の形態と同様の第２水位スイッチ
(S₂)を設けてあり、上記水漏れがある場合にはドレンが
前記貯留室(21)内に充満して、前記第２水位スイッチ(S
₂)がオンとなる。従って、上記実施の形態と同様に、熱
交換器(1) の水漏れが報知されるものとなる。尚、この
ものでも、ドレンがドレン容器(2) に貯留されている間
に中和剤(21a) により中和されて腐食成分が除去され
る。

【００２３】又、図７に示すように、ドレン容器(2) の
天板にドレン排出管(12)の下流端を連設し、底板に排出
管(28)の上流端を連設した構成としてもよい。この場
合、前記排出管(28)の直径を、そのドレン排出流量(Q₁)
が、上記水漏れがないときのドレン流入流量(Q₂)より大
きく且つ前記水漏れがあるときのドレン流入流量(Q₃)よ
り小さくなるように設定している。このものでは、前記
水漏れがないときには、ドレン排出流量(Q₁)＞ドレン流
入流量(Q₂)であるから、ドレン排出管(12)からのドレン
は、ドレン容器(2) に貯留されずに排出管(28)に流出す
る。一方、前記水漏れがあるときには、ドレン排出流量
(Q₁)＜ドレン流入流量(Q₃)であるから、前記ドレン容器
(2) にドレンが貯留されて次第に水位が上昇し、所定水
位に達した時点でこのドレン容器(2) 内に設けた上記と
同様の第２水位スイッチ(S₂)により検知され、前記水漏
れが報知されるものとなる。尚、このものでも、ドレン
容器(2) をドレンが通過する際にこのドレン容器(2) 内
に収容した中和剤(21a) により中和されて腐食成分が除
去される。

【００２４】＊＊中和剤交換時期検知ルーチン(J₁)＊＊この中和剤交換時期検知ルーチン(J₁)は、上記サイフォ
ン動作が開始されるときのドレン水位によりオンとなる
第１水位スイッチ(S₁)からのオン信号の出力回数を累積
し、この累積回数が設定回数に達すると、この制御装置
(C) から交換信号を出力する構成となっている。前記交
換信号出力により中和剤の交換時期を知らせるＬＥＤ(L
₁)が点灯する。このものでは、前記累積回数によりドレ
ン容器(2) へのドレン通過総量、つまり、これによる中
和剤の使用度合いが判断できることから、上記累積回数
を判断することにより、中和剤の交換時期が適切にわか
るものとなる。

【００２５】＊＊凍結防止ルーチン(J₃)＊＊この凍結防止ルーチン(J₃)は、温度センサー(S₃)の検知
温度が所定温度以下になると、ヒータ(H) をオンとし、
この加熱により、前記検知温度が所定温度以上になる
と、前記ヒータ(H) をオフ状態に戻す構成となってい
る。このものでは、前記ヒータ(H) によりドレン容器
(2) が所定の温度範囲内に維持されるから、このドレン
容器(2) の凍結が防止されると共に、このドレン容器
(2) 内の中和剤の反応低下が防止される。尚、運転スイ
ッチがオフの状態にて前記温度センサー(S ₃)の検知温度
が所定温度以下となったときに循環ポンプ(P) を作動さ
せて循環させる構成とすることにより、熱交換器(1) の
通水管(10a) 及び温水循環経路の水の凍結が防止され
る。

【００２６】尚、上記実施の形態では、温水暖房システ
ムに実施したものを説明したが、これを、公共水道から
の供給水を副熱交換器(1b)に入水させ、主熱交換器(1a)
を介して出湯する温水を浴槽への湯張りや台所・シャワ
ー等に給湯するようにした給湯器に実施してもよい。こ
の場合、上記シスターン(3) は不要であり、ドレンはド
レン容器(2) の中央管(26)から単独に排出される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明実施の形態における温水暖房システム
の説明図

【図２】これのドレン容器(2) のサイフォン(22)の動作
説明図

【図３】制御装置(C) の制御プログラムを示すフローチ
ャート

【図４】これの水漏れ検知ルーチン(J₂)を示すフローチ
ャート

【図５】これの変形例を示すフローチャート

【図６】ドレン容器(2) の変形例の説明図

【図７】同上

【符号の説明】

(A) ・・・熱交換装置 (1) ・・・熱交換器 (2) ・・・ドレン容器 (22)・・・サイフォン (S) ・・・検知手段 (L) ・・・報知手段

フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−189548（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−99939（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−36849（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24H 1/00 - 1/52 F24H 9/00 - 9/20 F28F 11/00 F28F 17/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナの燃焼排気が露点以下になるまで
熱交換させてドレンを生成するようにした熱交換器(1)
を具備する熱交換装置(A) のドレン排出経路に、前記ド
レンを貯留するドレン容器(2) を挿入し、このドレン容
器(2) に於ける前記ドレン排出経路の下流側へのドレン
排出流量(Q₁)を、前記熱交換器(1) に水漏れがないとき
の前記ドレン容器(2) への最大のドレン流入流量(Q₂)よ
り大きく且つ前記水漏れがあるときのドレン流入流量(Q
₃)より小さく設定し、前記ドレン容器(2) 内のドレンの
水位が所定水位に達したことを検知して信号出力する検
知手段(S) と、この検知手段(S) からの信号出力により
前記水漏れを発音又は表示により報知する報知手段(L)
とを設けた熱交換装置の水漏れ検知装置。
【請求項２】ドレン容器(2) は、これに貯留されたド
レンの水位が設定水位となった時点で前記ドレンを一定
量ドレン排出経路の下流側に排出するサイフォン(22)を
具備する構成とし、検知手段(S) は前記設定水位よりも
高い水位となったことを検知する構成とした請求項１に
記載の熱交換装置の水漏れ検知装置。