JP4353916B2 - 熱源装置の不用水排出装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱源に燃焼熱を用いる熱交換手段を備える熱源装置の不用水の排出に関し、熱交換により発生するドレン等の不用水を熱源装置から排出させる不用水排出装置に関する。

従来、高効率給湯器等において、熱交換で発生するドレンの処理には、種々の装置が提案されており、ドレンは強酸性であるため、中和器で中和した後、専用配管で排出を行うもの、機器と離れた場所への排出のため、ポンプを用いるもの等がある。

このドレン排出に関し、ドレン受けに溜めたドレンをポンプにより排出するが、その際、ドレンは浴槽水の循環路である往き配管を経て浴槽に送られ、浴槽水とともに排出させるものがある（例えば、特許文献１等）。
特開２００３−４２５６６号公報

ところで、ドレン排出用のポンプには、一般的に自吸式ポンプが使用されるが、この種のポンプでは呼び水を必要としている。このポンプに呼び水を供給するには、呼び水回路、呼び水用の切替弁等が必要である。

ドレンタンクが排出先よりも高い位置にある場合には、切替弁（閉止弁等) 又は、バキュームブレーカを使用しなければ、ポンプ停止中もドレンが流出してしまう。切替弁（閉止弁等）やバキュームブレーカを設置すれば、コストアップを招き、又はバキュームブレーカにおいては仕様決め時の開弁圧のバラツキ等の問題もある。特許文献１には、切替弁（排水電磁弁) を設けてドレンの流出を防止することが開示されている。

図７に示すように、このドレン排出装置１００では、ドレンポンプ１０２の排出側とドレン排水口１０４との間のドレン排出回路１０６には切替弁１０８、閉止弁１０９が設置されている。この場合、ドレンポンプ１０２の停止中、切替弁１０８でドレン排出回路１０６を閉止することにより、ドレンタンク１１０内にドレンＤを溜め、流出を防止することができる。しかし、ドレンポンプ１０２に対して呼び水Ｗを確実に供給するためには、ドレンポンプ１０２に対し、呼び水回路１１２や、呼び水用の切替弁１１４等が必要となる。このような設備はコストアップとなり、また、切替弁１１４の開閉制御が必要となる。

また、図８に示すように、このドレン排出装置１００では、ドレンポンプ１０２の出側とドレン排水口１０４の間にバキュームブレーカ１１６が設けられている。この場合、ドレンポンプ１０２の停止中にはドレンタンク１１０内にドレンＤを溜めることが可能である。しかし、バキュームブレーカ１１６のバネの設定を間違えたり、そのバラツキにより、正圧時にドレン漏れや、負圧時に吸出をするための開弁圧力の設定が難しい。この場合も同様に、ドレンポンプ１０２に対して呼び水Ｗを確実に供給するためには、ドレンポンプ１０２に対し、呼び水回路１１２や、呼び水用の切替弁１１４等が必要となる。このような設備はコストアップとなり、また、切替弁１１４の開閉制御が必要となる。

そこで、本発明は、熱源に燃焼熱を用いる熱交換手段を備える熱源装置の不用水の排出に関し、自然流出防止のための付帯設備を不要化することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の熱源装置の不用水排出装置の構成は以下の通りである。

本発明は、熱源に燃焼熱を用いる熱交換手段を備える熱源装置の不用水排出装置であって、前記熱源装置に発生した不用水を溜め、外気に開放されたタンクと、前記不用水の排出を行う排出回路と、前記排出回路の出口側に設置された逆止弁と、前記排出回路に設置され、前記不用水を強制的に排出させるポンプと、前記ポンプの出口側を前記タンクに連結させて通気させる通気路とを備えている。

斯かる構成によれば、逆止弁より上流側の排出回路は、通気路によりタンクを通して外気に開放されているから、逆止弁には１気圧程度の気圧が作用し、ポンプが動作しない限り、逆止弁は閉弁状態を維持する。この結果、不用水の自然流出が防止される。また、逆止弁が開弁しない場合等では、通気路を通して不用水をタンクに戻すことができる。

この熱源装置の不用水排出装置において、前記タンクは、前記ポンプより高い位置に設置され、前記ポンプの入口側に前記タンク内の前記不用水を前記排出回路を通して接触させた構成としてもよい。斯かる構成によれば、ポンプには不用水が呼び水として供給され、ポンプ運転の開始とともに、不用水を排出させることができる。

この熱源装置の不用水排出装置において、前記タンクは、前記不用水のオーバーフローパイプを介して大気に開放する構成としてもよい。タンクを大気に開放する構成は、種々のものがあるが、斯かる構成によれば、既存のパイプを利用することができる。また、タンク内のごみ等の侵入による汚染を防止できる。

この熱源装置の不用水排出装置において、前記タンクに溜められる前記不用水のレベルを検出する検出手段と、前記検出手段の検出レベルを制御情報に用いて前記ポンプを制御する制御部とを備える構成としてもよい。

この熱源装置の不用水排出装置において、前記熱交換手段に発生したドレンを中和する中和器を備え、この中和器で中和された前記ドレンを前記タンクに溜める構成としてもよい。

本発明によれば、次のような効果が得られる。

(1) 漏れ防止のための切替弁やバキュームブレーカが不要である。

(2) ドレンポンプのエアー抜きを同時にできる。

(3) ドレンポンプの能力の選択肢が広がり、種々のポンプを用いることができる。

〔第１の実施の形態〕

本発明の第１の実施の形態について、図１、図２及び図３を参照して説明する。図１は、熱源装置の不用水排出装置の構成例を示す図、図２は制御装置を示すブロック図、図３はその制御動作を示すフローチャートである。

熱源装置２の内部で発生したドレンＤは、不用水排出装置３のドレン配管４、６を通して中和器８に導かれる。ドレン配管４、６は中和器８の蓋部１０に設置されている。１２はドレンセンサである。中和器８は、熱源装置２の筐体フレーム１４に固定されている。

中和器８には、炭酸カルシウム等の中和剤１６が装填されているので、強酸性のドレンＤは中和剤１６により中和される。ドレンＤの中和はこのような薬剤によるものだけでなく、電気的な処理であってもよく、ドレンＤのｐＨを中性に近づけるものであればどのような処理でもよい。中和後のドレンＤは中和器８に溜められ、その上澄み液が自然流出によりドレンパイプ１８よりドレンタンク２０に導かれる。

このドレンタンク２０と排出部２４との間にはドレン配管２６、２８とともにドレンポンプ３０が連結され、ドレンポンプ３０が動作するとき、ドレンタンク２０のドレンＤが排出部２４側に排出される。この場合、ドレンタンク２０とドレンポンプ３０の位置関係は、ドレンタンク２０がドレンポンプ３０より上方に設置され、ドレン配管２６はドレンタンク２０の底面部に連結されている。即ち、ドレンタンク２０に溜められたドレンＤは、ドレン配管２６を通してドレンポンプ３０の入口側に接触し、ドレンポンプ３０の呼び水となっている。また、ドレンタンク２０の上部側にはオーバーフローパイプ３２が接続され、オーバーフローしたドレンＤが排出口３４から排出される。即ち、ドレンタンク２０は、オーバーフローパイプ３２及び排出口３４を通して大気に開放されている。

ドレンタンク２０の天井部とドレン配管２８の排出口側との間には通気路を構成するバイパスパイプ３６が接続され、ドレン配管２８はバイパスパイプ３６及びドレンタンク２０を通して大気に開放されている。また、排出部２４には逆止弁３８が設置されている。即ち、この実施の形態では、排出部２４が逆止弁３８を備えたドレン排出部であるとともに、通気路を成すバイパスパイプ３６の連結部を構成している。

そして、ドレンタンク２０には、ドレンＤのレベルを検出する検出手段としてレベルセンサ４０が設置されており、このレベルセンサ４０には、共通電極ＣＯＭ、低レベル側の水位電極Ｌ及び高レベル側の水位電極Ｈが備えられている。従って、ドレンタンク２０のドレンＤのレベルは共通電極ＣＯＭと水位電極Ｌ又は水位電極Ｈとの接触により検出される。

このレベルセンサ４０の検出信号は図２に示すように、制御装置４２の制御部４４に加えられ、その検出信号を制御情報とした駆動出力が制御部４４からドレンポンプ３０に加えられる。

斯かる構成とすれば、図３に示すように、ドレンポンプ３０の制御が実行される。即ち、ドレンＤが水位電極Ｈまで溜まると（ステップＳ１）、ドレンポンプ３０を動作させ（ステップＳ２）、オーバーフローさせることなく、ドレンＤを排出させることができる。ドレンＤのレベルが水位電極Ｌより下回ると（ステップＳ３）、ドレンポンプ３０の動作を停止させることにより、排出動作を終了させる（ステップＳ４）。ドレンポンプ３０が水位電極Ｈより下側に設置され、且つバイパスパイプ３６によりエアー抜き（呼び水）がされているので、ポンプ能力を発揮させることができ、ポンプ形式は自吸式ポンプであってもよい。

ドレンポンプ３０の停止後は、ドレン配管２８がバイパスパイプ３６及びドレンタンク２０を通して大気に開放されているので、逆止弁３８に開弁圧力が作用することがなく、ドレンＤの自然流出を防止できる。ドレンポンプ３０の動作により、ドレンタンク２０内のドレンＤの殆どは逆止弁３８を通って排出部２４より排出されるが、その一部はバイパスパイプ３６を経由し、ドレンタンク２０に戻る。ドレン配管２８より排出しきれないドレンＤはバイパスパイプ３６に流れることになる。

斯かる構成において、ドレンポンプ３０に関し、実際の製品では、安価な量産品等の選択が望ましいが、バイパスパイプ３６を設置していない場合には、オーバースペックのドレンポンプを使用すると、排水の流速が早くなり、ドレン配管２８の先端で水が飛び散る等の不具合や、パイプの侵食や、騒音の問題がある。斯かる構成によれば、バイパスパイプ３６の設置により、ドレンＤの排出流速が緩和されるとともに、ドレンポンプ３０の選択の幅が広がる。

次に、排出部２４について、図４を参照して説明する。図４は、排出部２４の構成例を示す断面図である。

排出部２４は、連結部４６と排出口部４８とを備えている。連結部４６はドレン配管２８と排出口部４８との連結に用いられ、この連結部４６に形成された分岐連結部５０にはバイパスパイプ３６が連結されている。５２は抜止め部である。

また、排出口部４８には逆止弁３８が内蔵され、この逆止弁３８の上流部には分岐連結部５４が形成され、ジョイント５６を介して例えば、ドレンパイプ５８が接続される。また、逆止弁３８の下流側には排出口６０が形成され、ドレンパイプ６２が連結されている。

斯かる構成によれば、ドレンポンプ３０の運転により、ドレンＤによる水圧が逆止弁３８に作用したとき、逆止弁３８を通してドレンＤをドレンパイプ６２側に排出することができる。また、排出口６０に連通する連結部４６にはバイパスパイプ３６が接続され、このバイパスパイプ３６がドレンタンク２０に接続されているので、ドレンポンプ３０の出口側（下流側）のドレン配管２８が大気に開放されている。即ち、逆止弁３８の上流側は大気に開放されているので、ドレンポンプ３０が運転されない限り、逆止弁３８は閉弁状態に維持され、ドレンＤの自然流出を防止することができる。

次に、逆止弁３８について、図５を参照して説明する。図５は、逆止弁３８の具体的な構成例を示し、（Ａ）はその背面部を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線断面図である。

逆止弁３８には中心軸部６４の周囲に複数の排出口部６６が形成された背面枠部６８が備えられている。この背面枠部６８は弁本体部７０に取り付けられ、弁本体部７０はＯリング７２を介在させて排出口部４８の内部に取り付けられる。Ｏリング７２により、弁本体部７０と排出口部４８との水密性が図られる。中心軸部６４には前後動可能に弁体７４が設置され、この弁体７４と背面枠部６８との間には圧縮状態に保持されたスプリング７６が設置されている。弁体７４にはＯリング７８が取り付けられ、このＯリング７８と弁本体部７０の弁座部８０とを接触させ、スプリング７６の復元力によって閉止状態が維持されている。

斯かる構成によれば、ドレンポンプ３０の圧送力により、ドレンＤが弁体７４に作用し、その圧送力がスプリング７６の復元力に打ち勝った場合、弁体７４が弁座部８０から離れ、両者の間隙部から排出口部６６を通してドレンＤが流れる。ドレンＤの水圧が低下した場合には、弁体７４はスプリング７６の復元力により、弁座部８０に密着し、逆止弁３８は閉止状態に維持される。従って、ドレンポンプ３０が停止状態にあるとき、ドレン配管２８は逆止弁３８で閉止され、自然流出を防止することができる。

〔第２の実施の形態〕

次に、本発明の第２の実施の形態について、図６を参照して説明する。図６は、既述の不用水排出装置３を備えた熱源装置として給湯・追焚・暖房装置を示す図である。図６において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

熱源装置２（図１）を構成する給湯・追焚・暖房装置８４は、給湯機能、追焚機能及び温水暖房機能を備えており、給湯機能は、上水を加熱して飲用給湯、シャワー給湯等の処理機能を総称し、追焚機能は、浴槽８６の浴槽水８８の再加熱処理機能であり、また、温水暖房機能は、加熱した温水を用いる暖房機能である。

給湯機能について説明すると、給水口９０に取り込まれた水Ｗは、給水回路９２に流れ、給湯用二次熱交換器９４及び一次熱交換器９６を経て給湯口９８に至る。二次熱交換器９４は燃焼ガスの潜熱を回収する熱交換器である。給水回路９２には流量センサ１００が設置され、通過流量が検出される。湯ＨＷの設定温度に対する応答性を高めるため、一次熱交換器９６には水制御弁１０２を備えるバイパス回路１０４が形成され、水制御弁１０２の開度に応じて一次熱交換器９６を通過することなく、給水回路９２を通じて水Ｗ（例えば、上水）を流すことが可能である。また、この給水回路９２には、入水温を検出する温度検出手段として温度センサ１０６、水量を調整する水制御弁１０８、混合湯温を検出する温度検出手段として温度センサ１１０等が設置されている。

また、追焚機能について説明すると、浴槽８６の浴槽水８８を再加熱する追焚回路１１２が備えられ、この追焚回路１１２には追焚用熱交換器１１４が設置されている。この実施の形態では、暖房用温水が持つ熱を浴槽水８８の加熱に用いているため、熱交換器１１４は液−液熱交換器で構成されている。

また、浴槽８６に注湯するため、給水回路９２と追焚回路１１２との間に注湯回路１１６が形成され、この注湯回路１１６は給湯口９８側で管路を分岐し、給水回路９２で得られた湯ＨＷを追焚回路１１２に流し込む手段である。斯かる注湯回路１１６には、注湯電磁弁１１８、注湯量を検出する注湯量センサ１２０、逆止弁１２２等が設置されており、給湯側で得られた湯ＨＷが浴槽８６側に注湯可能である。逆止弁１２２は、上水側と浴槽水８８とを縁切りする手段を構成する。

また、温水暖房機能について説明すると、暖房高温往口１２４と暖房戻口１２６との間にはファンコンベクタ等の高温暖房端末１２７が接続され、暖房回路１２８に設置された暖房タンク１３０内の熱媒としての温水ＨＷは、暖房ポンプ１３２により圧送されて暖房用一次熱交換器１３４で加熱され、暖房高温往口１２４より高温暖房端末１２７側に送り出され、高温暖房端末１２７で放熱した温水ＨＷは、暖房戻口１２６より二次熱交換器１３６を経て暖房タンク１３０に帰還する。

暖房低温往口１３８と暖房戻口１２６との間には床暖房等の低温暖房端末１３９が接続され、暖房タンク１３０内の温水ＨＷが暖房ポンプ１３２により暖房低温往口１３８より低温暖房端末１３９側に送出される。低温暖房端末１３９で放熱した温水ＨＷは、暖房戻口１２６より二次熱交換器１３６を経て暖房タンク１３０に帰還する。

この暖房回路１２８を循環する高温の温水ＨＷが持つ熱量は既述の通り、浴槽水８８の再加熱（追焚）に利用されており、この場合、切替弁１１３を開放した後、暖房タンク１３０内の温水ＨＷが暖房ポンプ１３２により圧送されると、一次熱交換器１３４で加熱され、追焚用熱交換器１１４に流れ、温水ＨＷと浴槽水８８との間で液―液熱交換を行い、二次熱交換器１３６を通った後、暖房タンク１３０に帰還する。

給湯用一次熱交換器９６及び二次熱交換器９４が設置された第１の燃焼室１４２にはバーナ１４４及び給気ファン１４６、暖房用一次熱交換器１３４及び二次熱交換器１３６が設置された第２の燃焼室１４８にはバーナ１５０及び給気ファン１５２が設置され、バーナ１４４には元ガス電磁弁１５４、給湯ガス比例弁１５６、切替電磁弁１５８、ガス電磁弁１６０、１６２を通して燃料ガスＧが供給され、また、バーナ１５０には元ガス電磁弁１５４、暖房ガス比例弁１６４、切替電磁弁１６６、ガス電磁弁１６８を通して燃料ガスＧが供給される。

バーナ１４４による燃料ガスＧの燃焼により給湯用二次熱交換器９４で生じたドレンＤは、二次熱交換器９４の下側に設置されたドレン受け１７０Ａで受け、また、バーナ１５０による燃料ガスＧの燃焼により暖房用二次熱交換器１３６で生じたドレンＤは、ドレン受け１７０Ｂで受け、これらドレン受け１７０Ａ、１７０Ｂで集水したドレンＤはドレン回路１７２を介して中和器８に導かれている。中和器８内には、既述したように、中和剤１６として例えば、炭酸カルシウム等が封入されており、ドレンＤがこの中和剤１６によって中和される。

この給湯・追焚・暖房装置８４は、ドレン回路１７２と追焚回路１１２とを独立させ、ドレン回路１７２にはドレン配管２６、２８とともに、ドレンポンプ３０が設置され、排出部２４側に逆流防止のための逆止弁３８が設置されている。また、ドレンポンプ３０とドレンタンク２０との間には、ドレンポンプ３０に呼び水を供給し、ドレンポンプ３０側のエアー抜き手段としてのバイパスパイプ３６が設置されている。これらの構成は、既述した第１の実施の形態と同様である。

この実施の形態では、ドレンＤは、専用のドレンポンプ３０で排出部２４より逆止弁３８を経て機器外部に排出される。ドレンＤはドレンポンプ３０で強制的に排出されるので、排出部２４にドレンパイプ６２を接続して排出させることができる。

また、ドレンポンプ３０に自吸式ポンプを使用した場合、ドレンポンプ３０への呼び水が必要となるが、この実施の形態では、ドレンポンプ３０の出側からバイパスパイプ３６を通してドレンタンク２０上部へのエアー抜きが行われる。従って、ドレンタンク２０の下方に設置されたドレンポンプ３０へドレン回路１７２のドレン配管２６を通じてドレンＤの自然落下が容易に行われ、呼び水を流し込むことができる。

そして、ドレンＤの排出の際は、ドレンポンプ３０を駆動し、ドレンタンク２０内のドレンＤを排出部２４に接続されたドレンパイプ６２を経由し、排水設備として例えば、ドレンパン１７４に排水される。ドレンタンク２０内の水位が低レベルになると、ドレンポンプ３０の駆動を停止し、排出終了とする。

斯かる構成において、ドレンタンク２０のレベルセンサ４０の水位電極ＨがＯＮ状態であるか確認を行い、ＯＮ状態でなければ、まだドレンＤを溜めることが可能なため、排出処理は行わない。水位電極ＨがＯＮ状態であれば、ドレンＤがある程度溜まった状態であるため、ドレンポンプ３０を運転し、ドレンタンク２０内のドレンＤの排出を行う。この排出に従い、ドレンタンク２０のレベルが徐々に低下し、水位電極ＬがＯＦＦ状態となることにより、排出終了のタイミングを検知し、ドレンポンプ３０の運転を停止させる。

以上説明した実施の形態によれば、燃焼機器内部において発生するドレンＤ等をドレンタンク２０に一時的に溜め、ドレンポンプ３０によりドレンタンク２０から吸い出し、外部へ排出することができる。そして、ドレンポンプ３０と外部排水回路を接続する排出部２４との間に逆止弁３８及びバイパスパイプ３６が設置され、ドレンＤ等の不用水の自然流出が防止される。また、ドレンポンプ３０から逆止弁３８に至るドレン配管２８にバイパスパイプ３６が設置されているので、ドレンポンプ３０の機能低下を防止できる。

以上の通り、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明は、熱源に燃焼熱を用いる熱交換手段を備える熱源装置の不用水の排出に関し、自然流出防止のための付帯設備を不要化することができ、熱交換によって生じたドレン等の不用水を効率よく排出することができ、有益である。

第１の実施の形態に係る熱源装置の不用水排出装置を示す図である。 制御装置を示すブロック図である。 制御動作を示すフローチャートである。 ドレンの排出部の構成例を示す断面図である。 逆止弁の構成例を示す図である。 第２の実施の形態に係る給湯・追焚・暖房装置を示す図である。 従来のドレン排出装置を示す図である。 従来の他のドレン排出装置を示す図である。

符号の説明

２ 熱源装置
３ 不用水排出装置
８ 中和器
２０ ドレンタンク
２４ 排出部
２６、２８ ドレン配管（排出回路）
３０ ドレンポンプ
３６ バイパスパイプ（通気路）
３８ 逆止弁
４０ レベルセンサ（検出手段）
４４ 制御部
８４ 給湯・追焚・暖房装置
９４ 給湯用二次熱交換器（熱交換手段）
１３６ 暖房用二次熱交換器（熱交換手段）
１７２ ドレン回路（排出回路）
Ｄ ドレン

Claims (5)

1. 熱源に燃焼熱を用いる熱交換手段を備える熱源装置の不用水排出装置であって、
   前記熱源装置に発生した不用水を溜め、外気に開放されたタンクと、
   前記不用水の排出を行う排出回路と、
   前記排出回路の出口側に設置された逆止弁と、
   前記排出回路に設置され、前記不用水を強制的に排出させるポンプと、
   前記ポンプの出口側を前記タンクに連結させて通気させる通気路と、
   を備える、熱源装置の不用水排出装置。
2. 請求項１記載の熱源装置の不用水排出装置において、
   前記タンクは、前記ポンプより高い位置に設置され、前記ポンプの入口側に前記タンク内の前記不用水を前記排出回路を通して接触させた構成である、熱源装置の不用水排出装置。
3. 請求項１記載の熱源装置の不用水排出装置において、
   前記タンクは、前記不用水のオーバーフローパイプを介して大気に開放する構成とした、熱源装置の不用水排出装置。
4. 請求項１記載の熱源装置の不用水排出装置において、
   前記タンクに溜められる前記不用水のレベルを検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出レベルを制御情報に用いて前記ポンプを制御する制御部と、
   を備える、熱源装置の不用水排出装置。
5. 請求項１記載の熱源装置の不用水排出装置において、
   前記熱交換手段に発生したドレンを中和する中和器を備え、この中和器で中和された前記ドレンを前記タンクに溜める構成とした、熱源装置の不用水排出装置。

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