JP5010348B2 - ドレン中和器 - Google Patents

Description

本発明は、潜熱回収用熱交換器で発生するドレンを中和するドレン中和器に関するものである。

図４には、潜熱回収用熱交換器を備えた屋外配置型の給湯器の一例が模式的に示されている。同図において、給湯器１７の器具ケース４０内に設けられた燃焼室２０内には、バーナ１が配置され、このバーナ１にはバーナ１に燃料を供給するガス管（図示せず）が接続されている。

バーナ１の下方側には、バーナ１の燃焼の給排気を行なう燃焼ファン５が設けられており、この給湯器１７は、燃焼ファン５の回転によって外部より吸気する空気をバーナ１に送り、この空気と、前記ガス管を通って供給されるガスとによってバーナ燃焼を行い、かつ、バーナ燃焼により生じた燃焼ガスを、燃焼ファン５の回転によって、図の破線矢印に示すように、燃焼室２０から排気口８側に送って排気する。

上記バーナ１の上側には、バーナ１の燃焼ガス中の顕熱を回収するメインの熱交換器（一次熱交換器）４と、このメインの熱交換器４よりも前記燃焼ガスの流れの下流側に設けられて、燃焼ガスの顕熱および潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器（二次熱交換器）６が互いに間隔を介して配置されている。なお、それぞれの熱交換器４，６は、バーナ１の燃焼ガスの熱を受ける水管を有し、必要に応じて、その外周側にフィンを設けて形成されている。

潜熱回収用熱交換器６の入口側には、水供給源から潜熱回収用熱交換器６に水を導く給水管４６が接続されており、潜熱回収用熱交換器６の出口側とメインの熱交換器４の入口側は、接続管４８を介して接続されている。また、メインの熱交換器４の出口側には給湯管４７が接続されている。

通常、給水管４６には、給水管４６から供給されて潜熱回収用熱交換器６へ流れ込む水の入水温度を検出する入水サーミスタ（図示せず）と、潜熱回収用熱交換器６へ流れ込む水の流量を検出する水量センサ（図示せず）とが設けられており、また、給湯管４７には流れ出る湯の温度を検出することができる出湯サーミスタ（図示せず）が設けられている。

潜熱回収用熱交換器６の下側には、該潜熱回収用熱交換器６で発生するドレン（凝縮水の水滴）を回収するドレンの受け皿４３が設けられ、受け皿４３にたまったドレンを、ドレン管４４を介して器具ケース４０の外部に排出するようにしている。なお、ドレンは、燃焼ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）等を含むため、ｐＨ２〜４の強酸性であるため、中和する必要があり、図４に示す給湯器１７においては、ドレン管４４に、ドレン中和器３を介設している。

ドレン中和器３は、例えば図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ドレンを中和するドレン貯留室３３を有しており、このドレン貯留室３３内には、断面部分（図の左上端部）に示すように、例えば炭酸カルシウム等をφ５ｍｍ程度の粒状にした固形の中和剤３５が互いに隙間を介して充填されている。ドレン貯留室３３の一端側には、その側部上方側に、ドレン貯留室３３にドレンを導入するドレン導入部３１が設けられ、ドレン貯留室３３の他端側にはその側部がわに、ドレン貯留室３３を通ったドレンを外部に排水するドレン排出部３２が設けられている。ドレン排出部３２は、ドレン導入部３１よりも下側の位置に設けられている。

なお、図５（ａ）、（ｂ）において、符号７は、ドレン貯留室３３内を区分けする区分け壁を示し、符号２５は、中和剤３５を通すことができないスリットが形成されたスリット壁を示す。

ドレンは、図の矢印Ｄに示すように、ドレン導入部３１からドレン貯留室３３内に導入され、炭酸カルシウム等の中和剤３５と反応することで中性を示す硝酸カルシウム等となってドレン排出部３２から排出される。なお、このようなドレン等の酸性廃水の処理方法として、炭酸カルシウムを用いることは、広く知られている（例えば、特許文献１、参照。）。

例えば図４に示したような給湯器１７において、前記バーナ１の燃焼制御と前記燃焼ファン５の回転制御は、前記各センサの検出信号に基づき、燃焼制御装置（図示せず）により、予め与えられたシーケンスプログラムにしたがって行われており、前記の如く、ガス管から供給されるガスと燃焼ファン５により送られる空気とによってバーナ１の燃焼が行われる。このバーナ１の燃焼に伴い、水を給水管４６から潜熱回収用熱交換器６とメインの熱交換器４を順に通して湯が作りだされ、給湯管４７を介して台所等の給湯先に導かれて給湯される。

なお、潜熱回収用熱交換器６を備えた給湯器において、バーナ１からの高温の燃焼ガスがメインの熱交換器４を通過する間に、燃焼ガスとメインの熱交換器４に供給される水との間で熱交換が行われ、燃焼ガスの顕熱が回収される。また、メインの熱交換器４を通過した燃焼ガスが潜熱回収用熱交換器６を通過する間に、燃焼ガスと潜熱回収用熱交換器６に供給される水との間で熱交換することで、燃焼ガスの顕熱および潜熱が回収される。

潜熱回収用熱交換器６による燃焼ガスの潜熱回収は、水蒸気を含んだ燃焼ガスを飽和温度以下の低温伝熱面に接触させて燃焼ガス中の水蒸気を凝縮させることにより行われる。すなわち、水蒸気が凝縮する際に発生する凝縮潜熱を回収するものであり、通常は、燃焼ガスとして給湯器等の燃焼系の外に排出されてしまう燃焼ガスの水蒸気の持つエンタルピーを回収するものである。

このように、潜熱回収用熱交換器６を備えた給湯器においては、バーナ１の燃焼による燃焼ガスが潜熱回収用熱交換器６を通るときに、潜熱回収用熱交換器６内の水管を通る水が、燃焼ガス中の水蒸気が保有している潜熱を奪って（潜熱を回収して）温度を高め、さらにメインの熱交換器４を通るときに、バーナ１の燃焼火力でもって加熱されて設定温度の湯が作り出されるので、バーナ１によって効率の良い加熱ができる。

つまり、潜熱回収用熱交換器６を設けることにより、例えば給湯器においては、高位発熱量（総発熱量）ベースで熱効率が約９０％以上に達し、潜熱回収用熱交換器６が設けられていない通常の給湯器に比べ、高い熱効率が達成される。

特開２０００−２１８２８３号公報

ところで、住宅には様々なものがあるが、一戸建て住宅の南側の庭には木々が植えられることが多く、一方、給湯器１７等の燃焼装置は住宅の北側に設けられることが多い。そのため、例えば図６（ａ）に示すように、複数の一戸建て住宅２７が並んで配置された住宅街においては、給湯器１７等の燃焼装置と木２とが向かい合うような状態となることが多く、図６（ｂ）に示すように、木２の落ち葉が給湯器１７の排気口８から給湯器１７内に入り込み、ドレン中和器３に入り込むことがある。特に、日本列島において、太平洋側の地域においては、晩秋から冬場にかけては、北風が吹く割には雨の日が少なく、土埃や落ち葉が排気口８からドレン中和器３に入り込むことが多々あった。

そうすると、図５（ｂ）に示すように、ドレン貯留室３３内の中和剤３５が濾過器のように落ち葉等の異物１２を付着させ、ドレン中和器３が目詰まりしてしまうといった問題が生じた。

そうなると、例えばドレンの水位が通常の水位を超えて、溢れ防止の水位まで上昇し、例えば給湯器１７の燃焼を止めてドレンが溢れることを防止すること行われて、利用者は給湯器１７を使用できない状態となり、非常に不快な思いをすることになった。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、落ち葉や土等の異物が、ドレン中和器に入り込んで支障を来すことを防止できるドレン中和器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、バーナの排気潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器で発生するドレンを貯留して該ドレンを中和するドレン貯留室を備え、該ドレン貯留室の一端側にはその上部側または側部がわに、前記ドレン貯留室にドレンを導入するドレン導入部が設けられ、前記ドレン貯留室の他端側にはその側部がわまたは下部側に、前記ドレン貯留室を通ったドレンを外部に排水するドレン排出部が設けられており、前記ドレン貯留室内には、固形の中和剤が複数設けられて該中和剤同士の隙間を通してドレンが通過する中和剤充填通路と、前記中和剤が設けられていないドレン通路とが設けられて、該ドレン通路は前記中和剤充填通路を迂回する態様または該中和剤充填通路内を通る態様で該中和剤充填通路と隣接配設されており、前記ドレン導入部に前記ドレン通路の入側が接続されて該ドレン通路の出側は前記ドレン排出部に接続され、前記ドレン通路と前記中和剤充填通路との隣接する共通の通路壁の少なくとも一部がドレンは通過するが前記中和剤は通過しないフィルタ壁と成して、前記ドレン導入部から導入されるドレンのうち前記中和剤充填通路を通るドレンは前記ドレン通路と前記フィルタ壁とを通して前記中和剤充填通路に導入され、該中和剤充填通路を通過した後に前記フィルタ壁と前記ドレン通路とを通して前記ドレン排出部から導出される構成と成し、前記ドレン導入部に流れてくるドレンに異物が混入していたときには該異物が前記中和剤充填通路側に流れることを前記通路壁のフィルタ壁により防いで前記異物をドレンと共に前記ドレン通路を通して前記ドレン排出部から排出することにより前記中和剤充填通路の異物による目詰まりを防止する構成と成している構成をもって課題を解決する手段としている。

また、第２の発明は、前記第１の発明の構成に加え、前記ドレン通路はドレン導入部の通路よりも大きく形成されて、異物がドレン導入部よりもドレン通路を流れやすく形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ドレンを貯留して中和するドレン貯留室内には、固形の中和剤が複数設けられて該中和剤同士の隙間を通してドレンが通過する中和剤充填通路と、前記中和剤が設けられていないドレン通路とが設けられ、ドレン通路の入側にドレン導入部が接続されて出側にドレン排出部が接続されており、ドレン導入部に流れてくるドレンに異物が混入していたときには、該異物をドレンと共に前記ドレン通路を通して前記ドレン排出部から排出する構成と成しているので、落ち葉や土等の異物がドレン中和器に入り込んでもドレン通路を通して排出でき、ドレン貯留室に異物が詰まるといったような支障を来すことを防止できる。

また、本発明によれば、前記ドレン通路の通路壁の少なくとも一部が、ドレンは通過するが前記中和剤は通過しないフィルタ壁と成して、該フィルタ壁を介し前記ドレン通路が前記ドレン貯留室の中和剤充填領域に連通しているので、ドレン通路を通るドレンを中和剤により的確に中和して、この中和されたドレンと共に、前記の如く、異物を排出できる。

さらに、本発明において、ドレン通路はドレン導入部の通路よりも大きく形成されて、異物がドレン導入部よりもドレン通路を流れやすく形成されているものにおいては、ドレン通路を通しての異物の排出をより一層行いやすくできる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、これまでの説明に示した例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。

図１には、本発明に係るドレン中和器の一実施形態例の構成が、その動作と共に模式的に示されている。なお、図１（ａ）、図１（ｃ）は、その側面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｄ）は、図１（ｃ）のＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。

このドレン中和器３は、図５に示したドレン中和器３と同様に、潜熱回収用熱交換器６で発生するドレンを貯留して該ドレンを中和するドレン貯留室３３を備えており、本実施形態例が図５に示したドレン中和器３と異なる特徴的なことは、ドレン貯留室３３内に、ドレン導入部３１とドレン排出部３２とを連通するドレン通路９が、ドレン貯留室３３内に充填されている中和剤３５の充填領域（中和剤３５の隙間をドレンが通る中和剤充填通路）１１に沿って設けられていることである。

前記ドレン通路９は、前記ドレン導入部３１から前記ドレン貯留室３３の底部側に向けて伸設された後に、該ドレン貯留室３３の底部側を通り、前記ドレン排出部３２に向けて伸設されている。また、ドレン通路９の通路壁１０の少なくとも一部、つまり、ここでは、中和剤３の充填領域１１に接する側の壁１３は、ドレンは通過するが中和剤３５は通過しないフィルタ壁と成しており、この壁（フィルタ壁）１３を介し、ドレン通路９がドレン貯留室３３の中和剤３５の充填領域１１に連通している。

そして、前記ドレン導入部３１に流れてくるドレンに落ち葉等の異物１２が混入していたときには、該異物１２をドレンと共に、図１（ｃ）に示すように、前記ドレン通路９を通して前記ドレン排出部３２から排出する構成と成している。

本実施形態例において、ドレン通路９は、ドレン導入部３１の通路３４よりも大きく形成されており、異物１２がドレン導入部よりもドレン通路９を流れやすく形成されている。なお、ドレン通路９や通路３４の形状は、特に限定されるものではないが、例えば円形状（真円形状のみならず、楕円形状も含む）に形成されている。また、ドレン通路９がドレン導入部３１の通路３４よりも大きく形成されているとは、通常、ドレン通路９の直径や断面積が通路３４の直径や断面積よりも大きく形成されていることを言うものである。本実施形態例では、ドレン導入部３１の管路３４とドレン連通路９は、共に円形状に形成され、管路３４の径はφ１０ｍｍ、ドレン通路９の径はφ８ｍｍに形成されている。

本実施形態例は以上のように構成されており、ドレン通路９は、中和剤３の充填領域１１に接する側の通路壁１０がフィルタ壁１３と成して該フィルタ壁１３を介してドレン貯留室３３の中和剤３５の充填領域１１に連通しているので、図１（ａ）の矢印Ｄに示すように、ドレン導入部３１から導入されるドレンは、ドレン通路９と中和剤３５の充填領域１１とに導入され、この充填領域１１に導入されたドレンが中和剤３５により的確に中和される。そうすると、中和後のドレンが中和前の酸性のドレンよりも比重が重いことから、中和後のドレンがドレン通路９の底部側に流れる。

そして、図１（ａ）に示すように、落ち葉や土等の異物１２がドレン中和器３に入り込んだときには、図１（ｃ）に示すように、中和されたドレンと共に、異物１２を、ドレン通路９を通して適切に排出でき、ドレン貯留室３３に詰まりつまりが生じるといったような支障を来すことを防止できる。

なお、ドレン中和器３に異物１２が混入されないときには、ドレン導入部３１から導入されるドレンは、図２の矢印Ｄに示すようにドレン通路９を通り、ドレン排出部３２から排出される。

なお、本発明は前記実施形態例に限定されることはなく、様々な態様を採り得る。例えば、前記実施形態例では、ドレン通路９は、ドレン貯留室３３内の中和剤３５の充填領域１１に沿って、ドレン導入部３１からドレン貯留室３３の側部と底部側とを通り、ドレン排出部３２に向けて伸設されていたが、ドレン通路９の配設態様は、中和剤３５の充填領域１１を迂回するまたは充填領域内を通る態様となるように、適宜設定されるものである。

例えば図３に示すように、ドレン通路９を、ドレン貯留室３３内に配置した管路１４により形成し、ドレン貯留室３３内の中和剤３５の充填領域１１を通してドレン通路９を設けてもよい。この場合、例えば管路１４を網目状のホースやスリット付きの管路等により形成するなどして、ドレン通路９の通路壁１０を全て、ドレンは通過するが中和剤３５は通過しないフィルタ壁と成してもよいし、通路壁１０の一部を前記フィルタ壁としてもよい。

また、管路１４の配設態様も、図３に示すように、ドレン貯留室３３の底面側を通ってドレン導入部３１とドレン排出部３２とを連通させるように、湾曲させて配置してもよく、その配置態様は適宜設定されるものである。なお、図３において、矢印Ｄは、ドレンの流れる方向をそれぞれ示している。

さらに、前記実施形態例では、ドレン通路９は、ドレン導入部３１の通路３４よりも大きく形成されていたが、ドレン通路９の大きさとドレン導入部３１の大きさの関係は特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。

さらに、前記実施形態例では、ドレン導入部３１とドレン排出部３２は、それぞれ、ドレン貯留室３３の側部がわに設けたが、ドレン導入部３１は、ドレン貯留室３３の上部側に設けてもよいし、ドレン排出部３２は、ドレン貯留室３３の下部側に設けてもよい。

さらに、本発明のドレン中和器の形状や大きさ、仕切り壁７の配置等の詳細な構成は特に限定されるものではなく、適宜設定されるものであり、ドレン貯留室３３と、ドレン導入部３１と、ドレン排出部３２とを有して、前記のような特徴的なドレン通路９を設けて適宜形成されるものである。

本発明に係るドレン中和器の一実施形態例を、その異物排出動作と共に模式的に示す説明図である。 前記実施形態例のドレン中和器を模式的に示す説明図である。 本発明に係るドレン中和器の他の実施形態例を模式的に示す側面説明図である。 潜熱回収用熱交換器を備えた給湯器の例を模式的に示す説明図である。 従来のドレン中和器の一例と、その問題点を説明するための模式的な説明図であるである。 住宅街の住宅に配置される給湯器の配置位置と、住宅の木々の配置位置との関係を説明するための説明図である。

符号の説明

１ バーナ
３ ドレン中和器
４ メインの熱交換器
５ 燃焼ファン
６ 潜熱回収用熱交換器
８ 排気口
９ ドレン通路
１０ 通路壁
１１ 充填領域
１２ 異物
１３ 壁（フィルタ壁）
１４ 管路
１７ 給湯器
３１ ドレン導入部
３２ ドレン排出部
３３ ドレン貯留室

Claims (2)

1. バーナの排気潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器で発生するドレンを貯留して該ドレンを中和するドレン貯留室を備え、該ドレン貯留室の一端側にはその上部側または側部がわに、前記ドレン貯留室にドレンを導入するドレン導入部が設けられ、前記ドレン貯留室の他端側にはその側部がわまたは下部側に、前記ドレン貯留室を通ったドレンを外部に排水するドレン排出部が設けられており、前記ドレン貯留室内には、固形の中和剤が複数設けられて該中和剤同士の隙間を通してドレンが通過する中和剤充填通路と、前記中和剤が設けられていないドレン通路とが設けられて、該ドレン通路は前記中和剤充填通路を迂回する態様または該中和剤充填通路内を通る態様で該中和剤充填通路と隣接配設されており、前記ドレン導入部に前記ドレン通路の入側が接続されて該ドレン通路の出側は前記ドレン排出部に接続され、前記ドレン通路と前記中和剤充填通路との隣接する共通の通路壁の少なくとも一部がドレンは通過するが前記中和剤は通過しないフィルタ壁と成して、前記ドレン導入部から導入されるドレンのうち前記中和剤充填通路を通るドレンは前記ドレン通路と前記フィルタ壁とを通して前記中和剤充填通路に導入され、該中和剤充填通路を通過した後に前記フィルタ壁と前記ドレン通路とを通して前記ドレン排出部から導出される構成と成し、前記ドレン導入部に流れてくるドレンに異物が混入していたときには該異物が前記中和剤充填通路側に流れることを前記通路壁のフィルタ壁により防いで前記異物をドレンと共に前記ドレン通路を通して前記ドレン排出部から排出することにより前記中和剤充填通路の異物による目詰まりを防止する構成と成していることを特徴とするドレン中和器。
2. ドレン通路はドレン導入部の通路よりも大きく形成されて、異物がドレン導入部よりもドレン通路を流れやすく形成されていることを特徴とする請求項１記載のドレン中和器。

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