JP4968523B2 - ドレン排出系統、中和装置、並びに、湯水加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、湯水加熱装置で発生したドレンを排出するためのドレン排出系統、前記ドレンを中和するための中和装置、並びに、前記ドレン排出系統や中和装置を備えた湯水加熱装置に関する。

従来より、下記特許文献１に開示されているような、いわゆる潜熱回収型の湯水加熱装置が提供されている。この種の湯水加熱装置では、燃焼ガスが通過する燃焼ガス通路の中途に熱交換器が設けられており、当該熱交換器において燃焼ガス中に含まれている顕熱だけでなく、潜熱まで回収できる構成とされている。そのため、潜熱回収型の湯水加熱装置では、燃焼作動に伴って燃焼ガス通路内においてドレンが発生することとなる。

潜熱回収型の湯水加熱装置において発生するドレンは、燃焼ガスにさらされるため、酸性度が高く、腐食性を有する。そのため、従来技術の潜熱回収型の湯水加熱装置の多くは、ドレンを排出するためのドレン排出系統を燃焼ガス通路に連通するように設けると共に、ドレン排出系統の中途にドレンを中和するための中和装置を設けた構成とし、ドレンがそのまま排出されるのを防止している。
特開２００３−７４９７４号公報

上記した従来の湯水加熱装置は、燃焼ガス通路と連通するようにドレン排出系統を設けた構成とされている。そのため、ドレンだけでなく、燃焼ガスまでもがドレン排出系統を介して排出されてしまう懸念がある。

ここで、湯水加熱装置が屋外に設置されるものである場合は、仮に燃焼ガス通路を介して燃焼ガスが外部に排出されることとなっても、大きな不具合はないものと想定される。しかし、湯水加熱装置を屋内設置型とする場合は、ドレン排出系統を介して燃焼ガスが排出されるような不具合は確実に防止せねばならないという問題があった。

そこで、本発明は、燃焼作動に伴って発生する燃焼ガスの漏洩を防止可能なドレン排出系統や、当該ドレン排出系統を備えた中和装置、前記ドレン排出系統や中和装置を備えた湯水加熱装置の提供を目的とした。

請求項１に記載の発明は、燃料を燃焼する燃焼手段と、当該燃焼手段における燃焼作動に伴って発生した燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路と、当該燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水または熱媒体を加熱可能な熱交換手段とを備えた湯水加熱装置において発生するドレンを排出するためのドレン排出系統であって、燃焼ガス通路に連通し、ドレンを貯留可能な貯留手段と、当該貯留手段に対して湯水または液体を補充可能な液補充手段とを有し、前記貯留手段が、ドレンの流入側に位置する流入側貯留部と、ドレンの排出側に位置する流出側貯留部と、前記流入側貯留部および流出側貯留部が連通した連通部とを有し、貯留手段に液面が所定の液位以上となるように液体を貯留することにより、前記連通部が貯留手段に貯留されている液体で封止され、燃焼ガスの通過を阻止可能な水封状態とすることが可能なものであり、前記燃焼部の燃焼作動に伴って燃焼ガス通路側から貯留手段側に気体が流動することにより流入側貯留部に貯留されている液体に圧力が作用し、流入側貯留部の液面が最大限低下した状態においても前記水封状態を維持可能な液位に貯留手段の液体が存在しているか否かを検知可能な液位検知手段が設けられており、当該液位検知手段によって液体の存在が検知可能な液位以上の液位まで、液補充手段によって貯留手段に液体が補充されることを特徴とするドレン排出系統である。

本発明のドレン排出系統では、ドレンを貯留可能な貯留手段が設けられており、これに所定の液位以上までドレン等の液体が溜まっていると水封状態になり、燃焼ガスの排出を阻止することができる。また、本発明のドレン排出系統には、液補充手段が設けられており、これにより貯留手段に液体を補充することができる。そのため、本発明によれば、貯留手段に水封状態とするには十分なドレンが存在していない状態であっても、液補充手段によって貯留手段に液体を補充して水封状態を形成し、燃焼ガスの流出を阻止可能なドレン排出系統を提供することができる。

さらに、本発明のドレン排出系統では、燃焼ガス通路側から貯留手段側に気体が流動し貯留手段に溜まっている液体に圧力が作用した状態における流入側貯留部における液位低下が起こっても水封状態を維持可能なように液補充手段によって貯留手段に液体が補充される構成となっている。そのため、本発明によれば、貯留手段に燃焼作動に伴って貯留手段に溜まっている液体に圧力が作用し、液位低下が起こったとしても水封状態を維持し、燃焼ガスの漏洩を防止可能なドレン排出系統を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、流入側貯留部および流出側貯留部のいずれか一方の貯留部に液位を検知可能な液位検知手段が設けられており、当該液位検知手段によって検知される水位に基づき、液補充手段によって前記液位検知手段が設けられた貯留部の他方側の貯留部に対して液体を補充可能であることを特徴とする請求項１に記載のドレン排出系統である。

また同様の知見に基づいて提供される請求項３に記載の発明は、液位を検知可能な液位検知手段を有し、貯留手段が、流出側貯留部に対して連通したサブ貯留部を一又は複数有するものであり、液位検知手段が、流入側貯留部、流出側貯留部、並びに、サブ貯留部から選ばれる一の貯留部に設けられており、液補充手段が、前記液位検知手段によって検知される水位に基づき、液位検知手段が設けられた貯留部とは異なる貯留部に液体を補充可能なものであることを特徴とする請求項１または２に記載のドレン排出系統である。

上記請求項２や請求項３に記載の構成によれば、液補充手段により液体を補充する際に液体がはねても、補充の際にはねた液体が液位検知手段に直接的に付着する可能性が低い。また、上記請求項２や請求項３に記載の構成とすれば、液補充手段により液体が補充される槽と液位検知手段が設置されている槽とが異なるため、液体の補充の際に液面が波打つ等しても、これによる液位の誤検知が起こりにくい。従って、請求項２や請求項３の構成を採用すれば、貯留部に貯留されている液体の量を正確に把握し、水封状態を形成するのに適当な量となるように液体の補充量を調整することができる。

請求項４に記載の発明は、前記連通部が、流入側貯留部の底面側から上方に向けて立ち上がったトラップ構造部を有し、当該トラップ構造部内に流入側貯留部側にある湯水または液体が浸入した状態となることにより水封状態とすることが可能なものであり、前記トラップ構造部と流入側貯留部との接続位置に形成された開口の上端を通る水平線に対して、燃焼ガス通路側から貯留手段側に気体が流動し流入側貯留部に貯留されている液体に圧力が作用することにより想定される流入側貯留部の液面の低下量以上上方の位置に流入側貯留部における液面が到来するように、液補充手段によって貯留手段に液体が補充されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のドレン排出系統である。

本発明のドレン排出系統では、トラップ構造部と流入側貯留部との接続位置に形成された開口の上端を通る水平線を超える位置まで流入側貯留部内の液面があれば、連通部の流路がドレンや湯水で封鎖され、水封状態となる。一方、本発明のドレン排出系統では、燃焼ガス通路側から貯留手段側に気体が流動し流入側貯留部に貯留されている液体に圧力が作用することにより流入側貯留部の液面が低下すると、水封状態を形成している連通部内のドレンや湯水が流出側貯留部側に抜けてしまう可能性がある。しかし、本発明のドレン排出系統では、前記した流入側貯留部内の液面低下量を想定した上で液補充手段によって液体が補充される構成とされている。そのため、本発明のドレン排出系統では、気体の流動により流入側貯留部内の液面に圧力が作用しても水封状態を維持し、燃焼ガスの通過を防止することができる。

ここで、上記したように、各請求項に記載のドレン排出系統では、液補充手段により貯留手段に液体を補充可能な構成とされているが、液補充手段による液体の供給圧が高かったり、単位時間当たりに大量の液体が供給されることとなると、その影響で貯留手段から液体があふれ出す等の不具合が起こる可能性がある。また、液補充手段により貯留手段に液体の供給のためにホースや配管等によって液体が流れる補充流路を形成し、これを貯留手段に接続した構成とした場合は、液体の供給圧等の影響によりホースや配管の接続部分が外れるといったような不具合も起こりかねない。

そこで、かかる問題点を考慮して提供される請求項５に記載の発明は、液補充手段が、外部から貯留手段に繋がり、液体を貯留手段に供給可能な補液流路を有し、当該補液流路の途中にオリフィスを備えた流量調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のドレン排出系統である。

本発明のドレン排出系統では、液補充流路の中途にオリフィスが設けられているため、貯留手段に対して供給される液体の流量や圧力を適度な状態に調整することができる。そのため、本発明のドレン排出系統では、貯留手段から液体があふれ出したり、液補充流路の接続部分が外れるといったような不具合の発生を防止することができる。

請求項６に記載の発明は、液補充手段が、外部から貯留手段に繋がり、液体を貯留手段に供給可能な補液流路を有し、当該補液流路の途中に流量調整手段が設けられており、当該流量調整手段が、流量調整弁と流量検出手段とを備え、当該流量検出手段によって検知される液体の流量に基づいて前記流量調整弁の開度が調整されるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のドレン排出系統である。

本発明のドレン排出系統では、液補充流路の中途に流量調整弁と流量検出手段とを備えた流量調整手段を有し、流量検出手段によって液体の流量を検知し、これに基づいて前記流量調整弁の開度を調整できる構成とされている。そのため、本発明のドレン排出系統では、液補充手段による液体の供給圧が過剰に高くなったり、単位時間当たりの液体の供給量が過剰になるのを防止することができる。従って、本発明のドレン排出系統では、貯留手段から液体があふれ出したり、液補充流路の接続部分が外れるといったような不具合の発生を防止することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載のドレン排出系統を備えており、ドレンを中和して排出可能であることを特徴とする中和装置である。

本発明の中和装置は、上記したドレン排出系統の構成を備えたものであるため、燃焼ガスの熱交換に伴って発生するドレンや、液補充手段によって補充された液体によって水封状態を形成することができる。また、本発明の中和装置では、燃焼ガス通路側から貯留手段側に燃焼ガス等の気体が流動することによる貯留手段における液面位置の変動を想定し、必要に応じて貯留手段に液体が補充される構成とされている。そのため、本発明によれば、燃焼ガスの漏洩を防止可能な中和装置を提供することができる。

ここで、本発明の中和装置では、ドレンが貯留手段に貯留されることとなるが、このドレンは燃焼ガス等にさらされて酸性度が高い状態にあるものと想定される。そのため、貯留手段からドレンを排出する場合にそのまま排出してしまうのではなく、中和してから排出できる構成とすることが好ましい。

そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項８に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載のドレン排出系統を備えており、貯留手段の底部に水抜き口が設けられており、当該水抜き口を通って貯留手段から排出される液体の排出経路の途中にドレンを中和可能な中和剤が配されることを特徴とする中和装置である。

本発明の中和装置を採用した場合、水抜き口から貯留手段内の液体を排出する場合は、必ず中和剤を通ってから排出されることとなる。そのため、本発明の中和装置によれば、水抜き口から排出される液体の酸性度を低下させることができる。

請求項９に記載の発明は、燃料を燃焼する燃焼手段と、当該燃焼手段における燃焼作動に伴って発生した燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路と、当該燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水または熱媒体を加熱可能な熱交換手段と、請求項１〜６のいずれかに記載のドレン排出系統あるいは請求項７または８に記載の中和装置のいずれか一方または双方とを備えていることを特徴とする湯水加熱装置である。

本発明の湯水加熱装置は、上記したドレン排出系統や中和装置のいずれか一方または双方を備えたものである。そのため、燃焼ガスの熱交換に伴って発生するドレンや、液補充手段によって補充された液体によって水封状態を形成し、燃焼ガスがドレン排出系統や中和装置を介して排出されるのを防止することができる。また、本発明の湯水加熱装置では、燃焼作動に伴って燃焼ガス通路側から貯留手段側に燃焼ガス等の気体が流動することの影響を受けて貯留手段における液面位置が変動しても水封状態が解消されないように貯留手段に液体が補充される。そのため、本発明の湯水加熱装置では、燃焼ガスがドレン排出系統や中和装置を介して排出されるといった不具合が起こらない。

本発明によれば、燃焼作動に伴って発生する燃焼ガス等が流入しても水封状態を維持し、燃焼ガスの漏洩を防止可能なドレン排出系統や、当該ドレン排出系統を備えた中和装置、前記ドレン排出系統や中和装置を備えた湯水加熱装置を提供することができる。

続いて、本発明の一実施形態にかかる給湯装置１（湯水加熱装置）について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、上下左右の位置関係は、特に断りのない限り、通常の設置状態を基準として説明する。

給湯装置１は、燃焼部２（燃焼手段）と、一次熱交換器２０と、二次熱交換器２５とを備えた、いわゆる潜熱回収型の湯水加熱装置である。給湯装置１は、燃焼部２の下方に燃焼ケース３と、排気集合部５とを有する。これらにより、給湯装置１には、燃焼ケース３から排気集合部５を経て消音部６に至る、断面形状が略「Ｕ」字型となるように連通した空間が形成されている。また、燃焼部２の側方には、消音部６が設けられており、燃焼ケース３の下方には中和装置７が設けられている。燃焼ケース３および消音部６は、それぞれ給湯装置１の底側に設けられた排気集合部５に連通している。

図１に示すように、燃焼部２は、空気ケース８や燃料噴霧ノズル１０、送風機１１、燃焼筒１２等を備えている。燃焼部２は、いわゆる逆燃焼式の燃焼装置により構成されており、下方に向けて火炎を形成可能とされている。すなわち、燃焼部２は、送風機１１を作動させることによって空気ケース８内に燃焼用の空気を導入すると共に、図示しない燃料供給源から供給されてきた液体燃料を燃料噴霧ノズル１０から下方に向けて噴霧し、燃焼筒１２内において燃焼できる構成とされている。

燃焼ケース３は、燃焼部２に対して下方側に位置しており、燃焼部２における燃焼動作に伴って発生する高温の燃焼ガスが流れる部分であり、排気集合部５や消音部６と組み合わさって一連の燃焼ガス通路４を形成している。燃焼ケース３の内部には、一次熱交換器２０および二次熱交換器２５が設けられている。一次熱交換器２０は、燃焼部２を流れる燃焼ガスの流れ方向上流側、すなわち図示状態において上方側に位置している。一方、二次熱交換器２５は、燃焼部２を流れる燃焼ガスの流れ方向下流側、すなわち図示状態において下方側に位置している。

一次熱交換器２０の入水口（図示せず）と、二次熱交換器２５の出水口（図示せず）との間は図示しない配管によって接続されている。また、一次熱交換器２０の出水口２０ａには、カランや浴槽といったような湯水の供給先となる所（給湯先）に繋がる配管が接続されている。また、二次熱交換器２５の入水口２５ａには、外部から加熱対象となる湯水を供給するための入水配管２６が接続されている。そのため、給湯先において給湯要求があり、外部の給水源から入水配管２６を介して湯水が供給されると、この湯水は二次熱交換器２５の入水口２５ａに供給される。入水口２５ａに供給された湯水は、二次熱交換器２５を流れた後、一次熱交換器２０内を流れることによって順次熱交換加熱され、その後一次熱交換器２０の出水口２０ａから給湯先に向けて供給される。

排気集合部５は、燃焼ケース３の下方に配置され、燃焼ケース３に直接連通した部分である。排気集合部５は、給湯装置１の底側において給湯装置１の幅方向（図１において左右方向）に伸びる内部空間を有する。また、排気集合部５は、燃焼ケース３の側方に配された消音部６とも連通している。そのため、排気集合部５は、燃焼ケース３を下方に向けて流れる燃焼ガスを流入させるとともに、当該燃焼ガスが消音部６に向けて流出させる部分として機能する。すなわち、排気集合部５は、下方に向けて流れる燃焼ガスの流れ方向を上方に向けて折り返すための部分として機能する。

排気集合部５の底部には、ドレン排出口２７が設けられている。ドレン排出口２７は、二次熱交換器２５側から落下してくるドレンを排気集合部５の外部に排出するための排出口として機能する。

排気集合部５の下方には、中和装置７が配されており、ドレン排出口２７から排出されるドレンを受容し、中和して排出可能とされている。すなわち、中和装置７は、給湯装置１において発生するドレンを排出するためのドレン排出系統としての機能と、ドレンを中和するための中和器としての機能とを兼ね備えたものである。図１に示すように、中和装置７は、ドレンを貯留可能な貯留容器３０（貯留手段）と、貯留容器３０に対して外部から湯水を補充可能な注水手段４０（液補充手段）とを備えている。

貯留容器３０は、大別して２つの槽に分類され、互いにドレンや湯水が行き来可能なように連通している。具体的には、貯留容器３０は、流入槽３１（流入側貯留部）と、排出槽３２（流出側貯留部）とを有しており、両者の間が隔壁３３によって隔てられている。また、排出槽３２に隣接する位置には排出部３４が設けられており、排出槽３２の上方側の位置において両者が連通している。

流入槽３１は、排気集合部５側から流れてくるドレンの流入側、すなわちドレンの流れ方向上流側に位置する槽である。本実施形態では、流入槽３１は、排気集合部５のドレン排出口２７に接続されている。排出槽３２は、貯留容器３０に流入したドレンの排出側、すなわち排気集合部５から、ドレン排出系統をなす中和装置７を通って排出されるドレンの流れを想定した場合に、流入槽３１に対してドレンの流れ方向下流側に存在している槽である。本実施形態では、排出槽３２は、流入槽３１に対して隣接する位置に設けられている。

流入槽３１と排出槽３２との間に配された隔壁３３は、貯留容器３０の上方から下方に向けて伸びている。貯留容器３０にドレンや湯水等の液体が貯留された状態において、隔壁３３は、流入槽３１および排出槽３２の間において、両者の水面を隔離する。一方、貯留容器３０は、隔壁３３の下方側の位置（以下、連通部３５とも称す）において流入槽３１と排出槽３２とが連通した状態となっている。すなわち、隔壁３３は、貯留容器３０の底面３０ａには到達しておらず、隔壁３３の下端部と底面３０ａとの間には流入槽３１と排出槽３２との間でドレンや湯水の行き来を阻止するものは存在していない。

流入槽３１には、グラウンド電極３６と、液位を検知するための３本の水位電極３７（以下、それぞれを３７ａ，３７ｂ，３７ｃと称す）とが設けられている。グラウンド電極３６および水位電極３７ａ〜３７ｃは、給湯装置１の動作を司るために設けられた制御装置５０に電気的に接続されている。

グラウンド電極３６および水位電極３７ａは、それぞれ流入槽３１において、貯留容器３０の天面３０ｂ側から底面３０ａ側に向けて略垂下している。また、グラウンド電極３６および水位電極３７ａは、それぞれ隔壁３３の下端部分、換言すれば連通部３５の上端部分に相当する位置に到達している。グラウンド電極３６と水位電極３７ａとの間で導通があることが検知された場合は、流入槽３１における液面が少なくとも水位電極３７ａの下端、すなわち連通部３５の上端部に相当する位置以上の位置にあり、連通部３５がドレンや湯水で封止された状態（以下、この状態を水封状態と称す）になっている。すなわち、水位電極３７ａは、貯留容器３０が水封状態になっているか否かを検知するための水封状態検知手段としての機能を発揮できる。

水位電極３７ｂは、水位電極３７ａと略平行であり、貯留容器３０の流入槽３１において天面３０ｂ側から下方に向けて略垂下するように取り付けられた電極である。水位電極３７ｂの下端部は、水位電極３７ａの下端部よりも高い位置（天面３０ｂ側の位置）、すなわち貯留容器３０にドレン等が流入した際に液面が上昇する側の位置に存在している。

水位電極３７ｂの取り付け位置は、燃焼ガス通路４を燃焼部２で発生した燃焼ガスや消音部６を介して逆流してきた外気の影響によって流入槽３１内の液面に想定される範囲内で最大の圧力が作用し、流入槽３１内の液面が低下する状況下であっても水封状態を維持可能な量のドレン等が溜まっているか否かを検知可能な位置に取り付けられている。さらに詳細に説明すると、燃焼部２が最大燃焼量で燃焼している場合は、燃焼ガスの発生量も最大限に達する。また、流入槽３１は、燃焼ガスが流動する燃焼ガス通路４と連通しているため、燃焼ガスの流動に伴って流入槽３１内の液面に燃焼ガスの流動量に相応する圧力が作用する。そのため、燃焼部２が最大燃焼量で燃焼する場合は、燃焼ガスの流動に起因する流入槽３１内の液面低下量も最大限に達するものと想定される。

また、給湯装置１が強風にさらされている場合は、消音部６を介して外気が逆流してくることがある。この場合は、排気集合部５およびドレン排出口２７を介して流入槽３１に流入した外気によって流入槽３１側の水面に下方に向けて圧力が作用し、液面が低下する。給湯装置１に作用する逆風の風速が燃焼作動を行うのに適さない程度に大きい場合は、その分だけ流入槽３１における水面も大きく低下することが想定される。

そこで、これらの状況を想定すると、燃焼部２において燃焼作動を行ってもよい範囲で最大限の逆風に給湯装置１がさらされた状況において、燃焼部２が最大燃焼量で燃焼作動を行った際に流入槽３１内の液面に圧力が作用して流入槽３１内で液面低下が起こっても水封状態を維持するために燃焼待機時に貯留容器３０内に貯留しておくべきドレン等の液位（以下、注水基準液位Ｌｃとも称す）が定まる。そこで、本実施形態では、貯留容器３０内にあるドレン等の液位が注水基準液位Ｌｃに達しているか否かを検知可能な位置に水位電極３７ｂが取り付けられている。

水位電極３７ｃは、上記した水位電極３７ａ，３７ｂと同様に、貯留容器３０の天面３０ｂ側から下方に向けて略垂下するように取り付けられている。水位電極３７ｃは、貯留容器３０が満水状態、すなわち貯留容器３０において排出口３４ａ以外からのドレン溢れの可能性がある状態であるか否かを検知するために設けられたものであり、その下端部は上記した水位電極３７ａ，３７ｂよりも高い位置（天面３０ｂ側の位置）にある。

排出槽３２は、上記した流入槽３１よりもその容積が大きい。貯留容器３０は、排出槽３２側の底面に水抜き口３８を有する。排水槽３２内には、２つの仕切り３２ａ，３２ｂが設けられている。排出槽３２内の空間は、仕切り３２ａ，３２ｂにより、流入槽３１側の空間、排出部３４側の空間、並びに、前記両空間の中間にある空間からなる３つの空間に分割されている。

仕切り３２ａ，３２ｂは、排出槽３２内において上下方向に伸びるように設けられており、その下端部と貯留容器３０の底面３０ａとの間には存在していない。そのため、仕切り３２ａ，３２ｂによって流入槽３１内の空間を区切って形成された３つの空間は、それぞれ互いに連通した状態になっている。一方、図１や図２等に示すように仕切り３２ａ，３２ｂの上端部は、排出槽３２と排出部３４とを連通している排出口３９の下端部、すなわち上記した注水完了水位Ｌｍよりもやや上方に突き出ている。すなわち、仕切り３２ａ，３２ｂの上端は、排出槽３２側から排出部３４側にドレンや湯水等の液体があふれ出す際の液面位置よりも僅かに上方に突き出した位置にある。

排出部３４は、排出槽３２の側方に付属した部分であり、排出槽３２の上端側、すなわち貯留容器３０の天面３０ｂ側に偏在した位置に設けられた排出口３９を介して排出槽３２に連通している。排出部３４の下部には、排出口３９を介して排出槽３２からあふれ出してきたドレン等を排出するための排出口３４ａが設けられている。

図１に示すように、注水手段４０は、注水管路４１と弁４２とを備えた構成とされている。注水管路４１は、上記した二次熱交換器２５の入水口２５ａに接続されている入水配管２６の途中で分岐された配管であり、外部から供給される湯水を貯留容器３０に向けて供給することができる。注水管路４１は、貯留容器３０のうち排出槽３２側の天面３０ｂに接続されており、排出槽３２側に注水できる構造とされている。また、弁４２は、注水管路４１の中途に設けられている。

上記した貯留容器３０内には、ドレンを中和するための中和剤Ｃが収容されている。図１に示すように、本実施形態では、中和剤Ｃは、排出槽３２全体に収容されている。

図１に示すように、消音部６は、四方を囲まれた、上下方向に連通した筒状の空間６ｂを有する。消音部６内の空間６ｂは、下端側において排気集合部５と連通している。また、消音部６は、上端側に排気口６ｃを有し、これを介して空間６ｂが外部雰囲気と連通している。

続いて、給湯装置１の動作について説明する。給湯装置１において、例えば入水配管２６の中途であって、注水管路４１の下流側に備えられた流量センサ（図示せず）から流量検知信号が入力されることにより、燃焼部２が燃焼作動を開始する。燃焼部２における燃焼作動に伴って燃焼筒１２内で発生した燃焼ガスは、燃焼ケース３内を下方に向けて流れる。その後、燃焼ガスは、給湯装置１の底側に設けられた排気集合部５内に流入する。

排気集合部５内に流入した燃焼ガスは、排気集合部５内を横方向、すなわち消音部６と接続されている側（図１において右方向）に向けて流れる。その後、燃焼ガスは、排気集合部５の上方に接続されている消音部６に向けて流れる。すなわち、燃焼部２で発生し、燃焼ケース３内を下方に向けて流れていた燃焼ガスは、排気集合部５においてその流れ方向を変換し、消音部６を上方に向けて流れた後、排気口６ｃから外部に排出される。

一方、入水配管２６を介して外部から供給されてきた湯水は、二次熱交換器２５の入水口２５ａを介して二次熱交換器２５に流入する。二次熱交換器２５に流入した湯水は、主として燃焼ガス中に含まれている潜熱を回収し、これにより加熱される。これに伴い、燃焼ガス中に含まれている水分が凝集され、二次熱交換器２５の表面等においてドレンが発生する。

二次熱交換器２５で加熱された湯水は、二次熱交換器２５の出水口（図示せず）を出て一次熱交換器２０の入水口（図示せず）から一次熱交換器２０内に流入する。一次熱交換器２０に流入した湯水は、燃焼部２での燃料の燃焼に伴って発生した燃焼ガスとの熱交換により加熱される。一次熱交換器２０では、主として燃焼ガス中に含まれている顕熱が回収される。このようにして一次熱交換器２０において加熱された湯水は、一次熱交換器２０の出水口２０ａから流出し、給湯先となるカランや浴槽等に向けて供給される。

上記したように、給湯装置１では、二次熱交換器２５における熱交換に伴ってドレンが発生する。ここで発生したドレンは、燃焼ケース３内を落下し、排気集合部５に集まる。その後、このドレンは、排気集合部５の底部に設けられたドレン排出口２７を介して排気集合部５の下方に設けられた中和装置７の貯留容器３０の流入槽３１に流入する。流入槽３１に流入したドレンは、貯留容器３０内に収容されている中和剤によって中和される。

続いて、中和装置７の動作、並びに、中和装置７における水位と燃焼部３における燃焼作動との関係について図面を参照しながら詳細に説明する。給湯装置１は、設置直後の初期段階や、水抜き口３８を介して貯留容器３０からドレンや湯水を排出した後において、貯留容器３０内にドレンや湯水が存在していない状態になっている。このように貯留容器３０内にドレンや湯水が全く存在しない状態では、流入槽３１と排出槽３２とを隔てる隔壁３３の下方に存在する連通部３５がドレンや湯水で封止された状態、すなわち水封状態になっていない。

また、図２（ｄ）のように、貯留容器３０内にドレンや湯水がごく僅かしか残っていない場合もある。貯留容器３０内に存在するドレン等の水位が連通部３５の上端部（隔壁３３の下端部）を通る水平線（以下、渇水基準水位Ｌｄとも称す）に達していない場合は、貯留容器３０内に全くドレンや湯水が存在しない場合と同様に連通部３５が水封状態になっていない。

上記したように、貯留容器３０において連通部３５が水封状態になっていない状態で燃焼作動を行うと、排気集合部５から貯留容器３０内に流入した燃焼ガスが貯留容器３０を通過し、ユーザーが予期せぬ位置から燃焼ガスが排出されることとなってしまう。そのため、燃焼待機時において、水位電極３７ｂが水位を検知していない場合に、その水位電極３７ｂが水位を検知できるまで自動注水を行う。

ここで、燃焼停止状態において、貯留容器３０の流入槽３１側に渇水基準水位Ｌｄを超える水位であることを検知しており、燃焼ガスが貯留容器３０を通じて漏洩するおそれがなくても、給湯装置１が強風にさらされており、燃焼部２において燃焼作動を行うのが好ましくない場合がある。また、上記したように、給湯装置１が燃焼作動を行うのが好ましくない程の逆風にさらされている場合は、水位電極３７ｂの下端を下回る位置まで流入槽３１側の水位低下が起こるものと想定される。そこで、給湯装置１は、水位電極３７ｂにより水位が検知されない場合、すなわち水位電極３７ｂとグラウンド電極３６との間で導通が確認されない場合には燃焼部２を作動させない。

上記したように、本実施形態の中和装置７では、ドレンを貯留可能な貯留容器３０に液面が渇水基準水位Ｌｄ以上となるようにドレン等の液体が溜まっていると連通部３５が水封状態になり、流入槽３１に流入した燃焼ガスが貯留容器３０を通過して外部に排出されてしまうのを阻止できる。また、本実施形態の中和装置７では、注水手段４０が設けられており、これにより貯留容器３０に液体を補充することができる。そのため、本実施形態によれば、例えば給湯装置１の設置直後や貯留容器３０から水抜きをした後のように貯留容器３０内にドレン等が存在しない状態や、長期にわたって給湯装置１が使用されなかった等して貯留容器３０内の水分が蒸発する等して貯留容器３０に水封状態とするには十分なドレンが存在していない状態であっても、この状態で燃焼作動され、燃焼ガスが中和装置７を介して漏洩するといった不具合が起こるのを防止することができる。

また、上記したように、本実施形態では、排気集合部５側から貯留容器３０側に燃焼ガスが流動してきて貯留容器３０に溜まっている液体に圧力が作用することによって流入槽３１における水位低下が起こっても、水封状態を維持可能なように注水手段４０によって貯留容器３０に液体が補充された状態となってから燃焼作動を行う構成とされている。そのため、本実施形態の給湯装置１では、燃焼ガスが流入槽３１に流入してきて水面が低下したとしても確実に水封状態を維持でき、燃焼ガスの漏洩を防止することができる。

本実施形態の給湯装置１で採用している中和装置７では、水位電極３７ａ〜３７ｃが流入槽３１に設けられると共に、注水手段４０の注水管路４１が排出槽３２側に接続された構成とされている。すなわち、中和装置７は、水位電極３７ａ〜３７ｃが設けられている槽と注水管路４１が接続されている槽が異なる。換言すれば、水位電極３７ａ〜３７ｃが設けられている槽（本実施形態では流入槽３１）に貯留されているドレン等の液面と、注水管路４１が接続されている槽（本実施形態では排出槽３２）に貯留されている液面とが隔壁３３によって分断されている。そのため、上記した構成によれば、貯留容器３０への注水の際に水がはねたり、水面が波打ったとしても、この影響を受けることなく水位電極３７ａ〜３７ｃを用いて貯留容器３０における水位を正確に把握し、水封状態を形成するのに適当な水位となるように水の補充量を調整することができる。

ここで、上記したように注水手段４０により貯留容器３０に湯水を補充可能な構成とした場合、注水管路４１を流れる湯水の供給圧が高かったり、単位時間当たりに注水管路４１を流れて大量の湯水が貯留容器３０に供給される可能性がある。このような事態に陥ると、外部から供給された湯水が貯留容器３０からあふれ出したり、注水管路４１を構成するホースや配管の接続部分が外れるといったような不具合も起こりかねない。

そこで、上記した給湯装置１において、中和装置７で採用されている注水手段４０は、例えば図３（ａ）に示すように注水管路４１の途中にオリフィス４３を備えた流量調整手段４５を設けた構成としてもよい。また、図３（ｂ）に示すように、注水手段４０が、注水管路４１の途中に弁４２に加えて従来公知の流量センサのような流量検出手段４６を備えた構成とし、これによって検知される流量に基づいて貯留容器３０に供給される湯水の量や供給圧が最適な状態となるように弁４２の開度を調整する構成としてもよい。このような構成とすれば、中和装置７に外部の給水源から湯水を補充する際に貯留容器３０から湯水があふれ出したり、注水管路４１の接続部分が外れるといったような不具合の発生を防止することができる。

本実施形態の中和装置７では、貯留容器３０の底面３０ａに設けた水抜き口３８から貯留容器３０内の液体を排出する場合に、図４に矢印で示すようにドレンや水等の排出水が貯留容器３０内を通過する。また、中和装置７では、ドレン等の排出経路の途中に中和剤が配されている。そのため、中和装置７では、仮に貯留容器３０内に酸性度の高いドレンが存在していたとしても、このドレンが水抜きに際して中和剤を通過することとなるため、排水の酸性度が極めて低い。

なお、上記実施形態では、中和装置７から水抜きを行う際のドレンにもドレンの中和を行える構成とすべく、ドレンの排出経路の途中に中和剤を設置する構成のものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、このような構成を備えていないものであってもよい。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば貯留容器３０に代わって、貯留容器３０の流入槽３１に相当する流入槽７１と、排出槽３２に相当する排出槽７２との間を流入槽７１の底面側から排出槽７２の天面側に向けて立ち上がる連通部７３（トラップ構造部）で接続したトラップ構造を備えた貯留容器７０を採用してもよい。かかる構成とした場合は、燃焼ガスや外気が流入槽７１に流入して水位低下に伴って水封状態が解消されてしまう可能性がある。さらに具体的には、貯留容器７０を採用した場合は、図５（ａ）に示すように流入槽７１と連通部７３との連通部分にある開口の上端部を通る水平面（以下、渇水基準水位Ｍｄと称す）よりも上方に水面があれば、連通部７３内の流路が水で閉塞され、流入槽７１と排出槽７２との間で燃焼ガス等が通過できない状態となる。

しかし、例えば図５（ｂ）に示すように、流入槽７１内にあるドレン等の水面が渇水基準水位Ｍｄと同程度までしかない状態で、流入槽７１内に燃焼ガスや外気が流入してきたり、燃焼ガス通路４を流れる燃焼ガスや外気の流れの影響等によって流入槽７１側の液面に流入槽７１の下方に向かう方向に圧力が作用することがある。この場合は、流入槽７１の液面低下に伴って連通部７３内におけるドレン等の液面が連通部７３内で上昇することとなる。そして、これに伴い、流入槽７１側にあり、連通部７３を燃焼ガスが通過不可能なように閉塞していたドレンや湯水の一部が連通部７３を介して排出槽７２側に押し出されることがある。

上記したような現象が起こった後、その後流入槽７１内において液面に下方に向けて作用していた圧力が弱まったり、圧力が解消された状態になると、図５（ｃ）に示すように排出槽７２側に排出されたドレンの分だけ流入槽７１側の液面が低下し、水封状態が解消された状態になる。従って、図５に示す中和装置６０で採用しているようなトラップ構造を持つ貯留容器７０を採用した場合は、仮に燃焼動作の開始時に流入槽７１側における水位が渇水基準水位Ｍｄ以上であったとしても、燃焼ガスや外気の流入に伴って水封状態が解消される可能性がある。

そこで、図５に示すようなトラップ構造を持つ中和装置６０を採用した場合は、燃焼ガスや外気の流入による流入槽７１における水面低下の最大量を想定し、これに相当する分だけ渇水基準水位Ｍｄよりも高い位置を超える位置まで流入槽７１内の水面が到達するように貯留容器７０に注水した上で燃焼作動を行う構成とすることが望ましい。さらに具体的には、燃焼作動に伴い中和装置６０の流入槽７１にある液面に通常の燃焼状態において想定される範囲内で最大の圧力（以下、最大燃焼排ガス圧とも称す）が作用している状況においては、流入槽７１内の液面が大きく低下するものと想定される。また、燃焼作動を実施可能と規定した風量の逆風にさらされた場合についても、流入槽７１の内部に外気が流入して来ることにより流入槽７１内の液面が大きく低下するものと想定される。

ここで、流入槽７１内の液面に最大燃焼排ガス圧が作用することにより低下すると想定される水面の高さをＨｇとし、燃焼作動を実施可能と規定した風量の逆風にさらされることにより流入槽７１の内部に外気が流入して来ることにより低下すると想定される水面の高さをＨａとした場合、燃焼作動を行うことができる範囲内では、これらの和（Ｈｇ＋Ｈａ）の分を上限として流入槽７１内の液面が低下する可能性がある。そのため、図５に示すようなトラップ構造を持つ中和装置６０を採用した場合は、渇水基準水位Ｍｄよりも高い位置（以下、注水基準水位Ｍｍとも称す）まで水面が達するように注水した上で燃焼作動を行う構成とすることが望ましい。また、このような構成とする場合は、図５に示すように、注水基準水位Ｍｍに液面が達しているか否かを検知可能な水位検知手段８０等を設けることが望ましい。本実施形態では、上記実施形態で示したのと同様に、水位検知手段８０として、水位電極７５とグラウンド電極７６との組み合わせからなるものを採用し、両者の間での導通を検知することで水位電極７５の先端（下端）位置以上に液面が存在するか否かを検知する構成としている。

上記した中和装置７，６０では、水位を検知するための構成としてグラウンド電極３６と水位電極３７ａ〜３７ｃとを組み合わせたものや、水位電極７５とグラウンド電極７６とを組み合わせたものを採用した構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、グラウンド電極３６と水位電極３７との組み合わせ等の水位検知手段に代わって、従来公知のフロートセンサやボールタップ、圧力センサ、光センサ等を用いた構成としてもよい。

上記実施形態では、流入槽３１，７１側にグラウンド電極３６，７６や水位電極３７ａ〜３７ｃ，７５を設け、排出槽３２，７２側に注水手段４０の注水管路４１を接続した構成であったが、これとは逆に流入槽３１，７１側に注水手段４０の注水管路４１を接続し、排出槽３２，７２側にグラウンド電極３６，７６や水位電極３７ａ〜３７ｃ，７５を設けた構成としてもよい。なお、上記したように注水管路４１を貯留容器３０，７０の天面側に接続した構成とした場合は、貯留容器３０，７０への注水時に天面側から湯水（上水）が落下することとなる。この際、貯留容器３０，７０内でドレン等がはねたり、液面が波打ち、これが原因となって水位電極３７ａ〜３７ｃ，７５が水位を誤検知する可能性がある。そのため、このような不具合を防止するためには、上記したように流入槽３１，７１および排出槽３２，７２の一方側にグラウンド電極３６，７６や水位電極３７ａ〜３７ｃ，７５を設け、他方側に注水手段４０の注水管路４１を接続した構成とすることが望ましい。

上記した中和装置７，６０は、流入槽３１，７１および排出槽３２，７２の２槽を備え、これらにドレンが貯留されるものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば流入槽３１，７１と排出槽３２，７２との間にドレン等を貯留可能な別の槽（サブ貯留部）を設けたり、流入槽３１，７１に対してドレンの流れ方向上流側の位置や排出槽３２，７２に対してドレンの流れ方向下流側の位置に別の槽（サブ貯留部）を設けた構成としてもよい。また、このような構成とした場合についても、上記したのと同様に貯留容器３０，７０への注水時に貯留容器３０，７０内でドレン等がはねたり、液面が波打つことが原因となって水位を誤検知するのを防止すべく、流入槽３１，７１、排出槽３２，７２、並びに、一又は複数のサブ貯留部から選ばれる槽にグラウンド電極３６，７６や水位電極３７ａ〜３７ｃ，７５を設け、これとは別の槽に注水手段４０の注水管路４１を接続した構成とすることが望ましい。

上記実施形態では、ドレンや湯水を貯留することにより水封状態を形成可能な中和装置７，６０によってドレンを外部に排出するための系統を構成した例を例示したが、これは本発明の一実施形態を示したものに過ぎず、中和装置７，６０以外の部位において同様の構成を備えたドレン排出系統を形成したものや、当該ドレン排出系統と中和装置７，６０等とを組み合わせた構成であってもよい。また、上記実施形態では、中和装置７により構成されるドレン排出系統をいわゆる潜熱回収型の給湯装置１に適用した例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のタイプの給湯装置や機器類に採用した構成としてもよい。

上記実施形態で示した給湯装置１は、いわゆる逆燃焼方式の燃焼部２を備えたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば従来公知の気化式の燃焼装置のように、液体燃料を気化したものを燃焼するタイプや、ガスを燃焼するタイプの燃焼装置等、いかなる燃焼形態を採用したものであってもよい。また、給湯装置１は、いわゆる一般給湯機能のみを備えたタイプのものに限らず、一般給湯機能に代えて風呂追い焚き機能、温水暖房機能を備えたものや、これらの機能を複数備えた複合機であってもよい。

上記した給湯装置１は、燃焼ガスが中和装置７を通過して排出されるといった不具合が起こらない。そのため、給湯装置１は、屋内にも好適に設置できる。

本発明の一実施形態にかかる給湯装置の構成を示す装置構成図である。 貯留容器内におけるドレン等の貯留状態を模式的に示す断面図であり、（ａ）は貯留容器が満水状態である状態、（ｂ）は貯留容器内に逆風が浸入して流入槽内の液面が低下した状態、（ｃ）は貯留容器への自動注水が不要な状態、（ｄ）は貯留容器内にドレン等がほとんど溜まっていない状態を示すものである。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ中和装置の変形例を示す断面図である。 中和装置の水抜きを行う際におけるドレン等の流れを模式的に示した断面図である。 変形例にかかる中和装置におけるドレン等の貯留状態を模式的に示す断面図であり、（ａ）は貯留容器が満水状態である状態、（ｂ）は貯留容器内のドレン等の液面が渇水基準水位にある状態、（ｃ）は（ｂ）に示す状態から水封状態が解消された状態を示すものである。

符号の説明

１ 給湯装置（湯水加熱装置）
２ 燃焼部（燃焼手段）
３ 燃焼ケース（燃焼ガス通路）
５ 排気集合部
６ 消音部（排気部）
７，６０ 中和装置
２０ 一次熱交換器
２５ 二次熱交換器
３０，７０ 貯留容器（貯留手段）
３１，７１ 流入槽（流入側貯留部）
３２，７２ 排出槽（流出側貯留部）
３３ 隔壁
３５ 連通部
３６，７６ グラウンド電極（液位検知手段）
３７ａ〜３７ｃ，７５ 水位電極（液位検知手段）
３８ 水抜き口
４０ 注水手段（液補充手段）
４１ 注水管路
４２ 弁
４３ オリフィス（流量調整手段）
４５ 流量調整手段
４６ 流量検出手段
７３ 連通部（トラップ構造部）

Claims (9)

1. 燃料を燃焼する燃焼手段と、当該燃焼手段における燃焼作動に伴って発生した燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路と、当該燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水または熱媒体を加熱可能な熱交換手段とを備えた湯水加熱装置において発生するドレンを排出するためのドレン排出系統であって、
   燃焼ガス通路に連通し、ドレンを貯留可能な貯留手段と、
   当該貯留手段に対して湯水または液体を補充可能な液補充手段とを有し、
   前記貯留手段が、ドレンの流入側に位置する流入側貯留部と、ドレンの排出側に位置する流出側貯留部と、前記流入側貯留部および流出側貯留部が連通した連通部とを有し、
   貯留手段に液面が所定の液位以上となるように液体を貯留することにより、前記連通部が貯留手段に貯留されている液体で封止され、燃焼ガスの通過を阻止可能な水封状態とすることが可能なものであり、
   前記燃焼部の燃焼作動に伴って燃焼ガス通路側から貯留手段側に気体が流動することにより流入側貯留部に貯留されている液体に圧力が作用し、流入側貯留部の液面が最大限低下した状態においても前記水封状態を維持可能な液位に貯留手段の液体が存在しているか否かを検知可能な液位検知手段が設けられており、
   当該液位検知手段によって液体の存在が検知可能な液位以上の液位まで、液補充手段によって貯留手段に液体が補充されることを特徴とするドレン排出系統。
2. 流入側貯留部および流出側貯留部のいずれか一方の貯留部に液位を検知可能な液位検知手段が設けられており、
   当該液位検知手段によって検知される水位に基づき、液補充手段によって前記液位検知手段が設けられた貯留部の他方側の貯留部に対して液体を補充可能であることを特徴とする請求項１に記載のドレン排出系統。
3. 液位を検知可能な液位検知手段を有し、
   貯留手段が、流出側貯留部に対して連通したサブ貯留部を一又は複数有するものであり、
   液位検知手段が、流入側貯留部、流出側貯留部、並びに、サブ貯留部から選ばれる一の貯留部に設けられており、
   液補充手段が、前記液位検知手段によって検知される水位に基づき、液位検知手段が設けられた貯留部とは異なる貯留部に液体を補充可能なものであることを特徴とする請求項１または２に記載のドレン排出系統。
4. 前記連通部が、流入側貯留部の底面側から上方に向けて立ち上がったトラップ構造部を有し、当該トラップ構造部内に流入側貯留部側にある湯水または液体が浸入した状態となることにより水封状態とすることが可能なものであり、
   前記トラップ構造部と流入側貯留部との接続位置に形成された開口の上端を通る水平線に対して、燃焼ガス通路側から貯留手段側に気体が流動し流入側貯留部に貯留されている液体に圧力が作用することにより想定される流入側貯留部の液面の低下量以上上方の位置に流入側貯留部における液面が到来するように、液補充手段によって貯留手段に液体が補充されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のドレン排出系統。
5. 液補充手段は、外部から貯留手段に繋がり、液体を貯留手段に供給可能な補液流路を有し、
   当該補液流路の途中にオリフィスを備えた流量調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のドレン排出系統。
6. 液補充手段は、外部から貯留手段に繋がり、液体を貯留手段に供給可能な補液流路を有し、
   当該補液流路の途中に流量調整手段が設けられており、
   当該流量調整手段が、流量調整弁と流量検出手段とを備え、当該流量検出手段によって検知される液体の流量に基づいて前記流量調整弁の開度が調整されるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のドレン排出系統。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のドレン排出系統を備えており、ドレンを中和して排出可能であることを特徴とする中和装置。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載のドレン排出系統を備えており、貯留手段の底部に水抜き口が設けられており、当該水抜き口を通って貯留手段から排出される液体の排出経路の途中にドレンを中和可能な中和剤が配されることを特徴とする中和装置。
9. 燃料を燃焼する燃焼手段と、
   当該燃焼手段における燃焼作動に伴って発生した燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路と、
   当該燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水または熱媒体を加熱可能な熱交換手段と、
   請求項１〜６のいずれかに記載のドレン排出系統あるいは請求項７または８に記載の中和装置のいずれか一方または双方とを備えていることを特徴とする湯水加熱装置。

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