JP5045260B2 - 凝縮水中和器およびこれを備えた温水装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼ガスの温度が露点以下となることにより発生する酸性の凝縮水を中和剤を用いて中和処理するための凝縮水中和器、およびこれを備えた温水装置に関する。

給湯装置などの温水装置において、燃焼器によって発生させた燃焼ガスから熱交換器を利用して潜熱回収を行なうと、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮し、多くの凝縮水が発生する。一般的に、この凝縮水は、燃焼ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物などを吸収したＰＨ３程度の強酸性となる。凝縮水を強酸性のまま一般配管中に排水させたのでは、その配管に腐食などが生じる他、水質汚染などの環境悪化を招く。そこで、そのような不具合を防止する手段として、たとえば特許文献１〜３に記載されているような凝縮水中和器を利用し、酸性の凝縮水を中和させてから廃棄する手段がよく用いられている。

特許文献１〜３に記載された凝縮水中和器は、凝縮水が導入される容器内に炭酸カルシウムなどの粒状の中和剤が収容された構成を有している。また、前記容器には、上下高さ方向に延びる複数の仕切壁が水平方向に間隔を隔てて設けられており、容器内に凝縮水が導入されると、この凝縮水は複数の仕切壁に沿って流れ、上下に蛇行するように構成されている。凝縮水を蛇行させると、凝縮水の流路長が長くなるため、容器の大型化を抑制しつつ、凝縮水を適切に中和することが可能である。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。

すなわち、前記容器に設けられている複数の仕切壁は、いずれも所定の方向に一直線状に延びた形態であり、これら複数の仕切壁間に形成されている凝縮水の流路も一直線状に延びている。このため、前記従来技術においては、凝縮水を上下に蛇行させてはいるものの、凝縮水が容器の上部から底部に向けて降下する際、および容器の底部から上部に向けて上昇する際には、凝縮水が単に直線的に進行するに過ぎないものとなっている。一方、凝縮水中和器については、取り扱いの容易化や、製造コストの低減化などの様々な観点から、全体の小型化や中和剤の少量化などをより一層促進することが要望される。したがって、このような要望に的確に応えるためには、容器内における凝縮水の流路長をスペース効率良くさらに長くすることが求められ、前記従来技術においては、この点において未だ改善すべき点があった。

特開２００６−１１０５２７号公報 特開２００６−１３０４２２号公報 特開２００１−２５９６５８号公報

本発明は、前記した事情のもとで考え出されたものであって、容器内における凝縮水の流路長をスペース効率良く長くすることができ、全体の小型化や中和剤の少量化などを好適に図ることが可能な凝縮水中和器、およびこれを備えた温水装置を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面により提供される凝縮水中和器は、燃焼ガスの温度低下によって発生する凝縮水を中和するための中和剤を内部に収容しており、かつ凝縮水用の導入口および排出口を有している容器と、所定の第１の方向に延び、かつこの第１の方向に対して交差する第２の方向に間隔を隔てて並ぶように前記容器に設けられた複数の仕切壁と、を備えており、前記容器に設けられた凝縮水用の導入口から前記容器内に導入した凝縮水は、前記複数の仕切壁どうしの間に形成されている凝縮水の流路を蛇行して通過した後に前記排出口に到達するように構成されている、凝縮水中和器であって、前記複数の仕切壁のうち、前記第２の方向において隣り合う少なくとも２つの仕切壁は、前記第１の方向における中間位置の略同一高さに曲げ部が設けられて略平行に並ぶように屈曲した形状とされ、または略全体が略同一の曲率半径で略平行に並ぶように湾曲した形状とされ、前記２つの仕切壁の間に形成されている凝縮水の流路も、屈曲または湾曲していることを特徴としている。

このような構成によれば、複数の仕切壁のうち、少なくとも２つの仕切壁の間に形成されている凝縮水の流路は、屈曲または湾曲しているために、２つの仕切壁の間に形成されている流路が単なる一直線状に形成されていた従来技術と比較すると、その流路長は長いものとなる。また、流路を屈曲または湾曲させるだけであれば、容器の容積増大も抑制される。このようなことから、本発明によれば、容器内における凝縮水の流路長をスペース効率良く長くし、全体の小型化や中和剤の少量化などを促進しつつ、凝縮水の中和処理を適切に行なうことができる。
また、前記流路の各所の幅は、略均一となるために、この流路に存在する中和剤の個々に対して凝縮水を略均等に作用させることも可能となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の仕切壁としては、少なくとも３つの仕切壁が設けられて、これら３つの仕切壁の全てが前記曲げ部を有する屈曲状、または略全体が湾曲した形状とされ、前記３つの仕切壁間に形成されている２つの凝縮水の流路は、ともに屈曲または湾曲している。

このような構成によれば、屈曲または湾曲した２つの凝縮水の流路が効率良く形成されることとなり、容器の小型化などを図りつつ、凝縮水の流路を長くするのにより好適となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記容器の幅方向両端部の上部には、前記容器内に前記中和剤を投入するための複数の投入口が設けられており、前記容器の上部のうち、前記複数の投入口どうしの間には、前記凝縮水用の導入口が設けられている。

このような構成によれば、複数の仕切壁によって仕切られている容器内の各部に対して、複数の投入口から中和剤を投入することができ、容器内に中和剤を収容する作業の容易化ならびに迅速化を図ることが可能である。また、凝縮水用の導入口は、複数の投入口どうしの間のスペースを有効に利用して設けられており、容器の大型化を好適に回避することができる。

本発明の第２の側面により提供される温水装置は、燃焼器と、この燃焼器によって発生された燃焼ガスから熱回収を行なうための水管を有する熱交換器と、前記熱回収に伴って発生する凝縮水を中和するための凝縮水中和器と、を備えている、温水装置であって、前記凝縮水中和器として、本発明の第１の側面により提供される凝縮水中和器が用いられていることを特徴としている。

このような構成によれば、本発明の第１の側面により提供される凝縮水中和器について述べたのと同様な効果が得られる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図４は、本発明に係る凝縮水中和器の一実施形態を示している。図１によく表われているように、本実施形態の凝縮水中和器Ａは、中和剤１を収容した容器２を備えている。中和剤１は、たとえば粒状の炭酸カルシウムである。

容器２は、ポリプロピレン製あるいはその他の合成樹脂製のブロー成形品である。この容器２は、凝縮水用の導入口２０を有するヘッダ部Ｈ、中和剤収容室２２、第１ないし第３の仕切壁２６ａ〜２６ｃ、中和剤用の投入口３３ａ，３３ｂ、凝縮水用の排出口２１、および凝縮水用の補助排出口２３を有している。

中和剤用の投入口３３ａ，３３ｂは、容器２の幅方向両端部の上部に設けられており、常時は蓋体６によって閉塞されている。本実施形態のように２つの投入口３３ａ，３３ｂを設けると、第１ないし第３の仕切壁２６ａ〜２６ｃによって仕切られている複数の領域に対して、中和剤１を容易に投入することが可能となる。ヘッダ部Ｈは、容器２の上部のうち、２つの投入口３３ａ，３３ｂ間のスペースを利用して設けられている。このヘッダ部Ｈの上壁部４０には筒状部２０ａが起立形成されており、この筒状部２０ａの開口が、凝縮水用の導入口２０である。後述する温水装置Ｂにおいて発生した凝縮水は、この導入口２０に供給される。ヘッダ部Ｈには、凝縮水の液面の異常上昇を検出するための一対の電極６０も設けられている。図面には示されていないが、これら一対の電極６０には、電圧が印加された一対の配線コードが接続されており、たとえば容器２内に詰まりが生じて容器２内における凝縮水の液面レベルが異常上昇すると、一対の電極６０の下端部がともに凝縮水に浸漬して電気的に導通し、所定の信号出力がなされるようになっている。ヘッダ部Ｈの内部空間４１の下部は、図３に示すように、幅Ｌ１が小さいスリット部４２ａとして形成されており、中和剤収容室２２内の中和剤１が内部空間４１に進入しないように構成されている。

図１において、外部から導入口２０に供給された凝縮水は、ヘッダ部Ｈの内部空間４１からスリット部４２ａを通過して中和剤収容室２２に流れ込み、中和剤１との接触によって中和された後に排出口２１から外部に排出される。排出口２１の前段には、スリット部４２ｂが形成されている。このスリット部４２ｂは、その幅Ｌ２が狭くされており、先に述べたスリット部４２ａと同様に、中和剤１の通過を阻止する（図４参照）。なお、補助排出口２３は、容器２内に溜まった凝縮水を外部に強制的に排出させる場合に利用される部分であり、常時は、この部分からの凝縮水の排出がなされないようにその開口部は閉じられている。この補助排出口２３の上方にも、狭幅なスリット部４２ｃが形成されており、中和剤１が補助排出口２３およびその近傍部分に向けて落下しないようになっている。

第１ないし第３の仕切壁２６ａ〜２６ｃは、中和剤収容室２２に流入した凝縮水を上下に蛇行させる流路５ａ〜５ｄを形成するための部分である。これら第１ないし第３の仕切壁２６ａ〜２６ｃは、図４に示すように、容器２の厚み方向に対向する一対の壁部２６０のそれぞれの複数箇所２６０’が容器２の厚み方向中心寄りに変形され、かつそれらが互いに接合されていることにより形成されている。

図１に示すように、第１ないし第３の仕切壁２６ａ〜２６ｃは、容器２の幅方向に間隔を隔てて並び、かつ容器２の上下高さ方向に延びている。ただし、これら第１ないし第３の仕切壁２６ａ〜２６ｃは、それらの上下方向の中間部に曲げ部２７ａ〜２７ｃを有する屈曲状である。より具体的には、第１の仕切壁２６ａは、容器２の上部のヘッダ部Ｈの下部から下向きに延び、かつその下方には凝縮水通過用の隙間５０ａを形成しているが、曲げ部２７ａよりも上側部分は、容器２の上下高さ方向に対して傾斜しているのに対し、曲げ部２７ａよりも下側部分は、容器２の上下高さ方向に沿った非傾斜状である。第２の仕切壁２６ｂは、容器２の底部から上向きに延び、かつその上方には凝縮水通過用の隙間５０ｂを形成しており、また第３の仕切壁２６ｃは、その下方および上方に隙間５０ｃ，５０ｄを形成するように設けられているが、これらのうち、曲げ部２７ｂ，２７ｃよりも上側部分は、第１の仕切壁２６ｂの上側部分と略同様な角度で傾斜しているのに対し、曲げ部２７ｂ，２７ｃよりも下側部分は、非傾斜状とされている。曲げ部２７ａ〜２７ｃは、略同一高さに揃えられており、第１ないし第３の仕切壁２６ａ〜２６ｃは互いに略平行である。

凝縮水の流路５ａは、第１の仕切壁２６ａと容器２の側壁２８ａとの間の領域であり、図１の矢印で示すように、導入口２０に供給されてスリット部４２ａを通過した凝縮水は、この流路５ａに先ず流入する。次いで、この凝縮水は、隙間５０ａを通過した後に、流路５ｂ、隙間５０ｂ、流路５ｃ、隙間５０ｃ、および流路５ｄの下部を順次通過し、その後スリット部４２ｂをさらに通過して排出口２１に到達する。２つの流路５ｂ，５ｃは、第１ないし第３の仕切壁２６ａ〜２６ｃによって挟まれて形成された部分であり、いずれも屈曲状である。また、これら流路５ｂ，５ｃの幅Ｗ１，Ｗ２のそれぞれは、上下方向各所において略均一となっている。

図５は、前記した凝縮水中和器Ａを備えた温水装置の一例を示している。

図５に示す温水装置Ｂは、上部に排気口９９を有する缶体９０内に設けられた燃焼器９１と、この燃焼器９１の下方から燃焼用空気を上向きに送り込む送風ブロア９２と、水管９３ａを有する熱交換器９３と、これら全体を覆う外装ケース９４とを備えている。燃焼器９１は、たとえばガス燃焼器またはオイル燃焼器である。熱交換器９３は、燃焼器９１によって発生された燃焼ガスから顕熱を回収可能な１次熱交換部９３Ａと、前記燃焼ガスから潜熱を回収可能な２次熱交換部９３Ｂとを有している。水管９３ａの入水口９３０に供給された水は、２次熱交換部９３Ｂおよび１次熱交換部９３Ａを通過して加熱された後に出湯口９３１から所定の給湯先に供給される。

２次熱交換部９３Ｂの下方には、潜熱回収に伴って発生する酸性の凝縮水を受ける受け部材９５が設けられている。凝縮水中和器Ａ（図５においては模式的に示している）は、外装ケース９４内に配されており、受け部材９５によって受けられた凝縮水は、配管９６ａを介して凝縮水中和器Ａの導入口２０に導かれるように構成されている。凝縮水中和器Ａの排出口２１には、配管９６ｂが接続されており、凝縮水中和器Ａによって中和処理された凝縮水は、この配管９６ｂを介して外装ケース９４の外部に導かれる。

次に、前記した凝縮水中和器Ａの作用について説明する。

図１において、凝縮水中和器Ａの導入口２０に酸性の凝縮水が供給されると、既述したとおり、この凝縮水は、同図の矢印に示した経路で容器２内の中和剤収容室２２に流入してから、上下に蛇行して排出口２１に向かう。このような過程において、酸性の凝縮水は中和剤１によって中和され、この中和処理を終えた凝縮水が排出口２１から容器２の外部に排出される。凝縮水は、中和剤収容室２２において上下に蛇行するために、その流路長は長いものとなる。とくに、本実施形態においては、２つの流路５ｂ，５ｃは屈曲しているために、容器２内における凝縮水の流路長は、より長いものとなる。すなわち、本実施形態とは異なり、流路５ｂ，５ｃが単なる一直線状に形成されている場合と比較すると、本実施形態によれば、流路５ｂ，５ｃ全体の容積を増大させないようにしつつ、それらの長寸法化を図ることが可能である。このようなことから、本実施形態によれば、容器２の全体のサイズを小さくし、かつ中和剤１の使用量を少なくしながらも、凝縮水の流路長を長くとって凝縮水の中和処理を適切に図ることが可能となる。２つの流路５ｂ，５ｃは屈曲しているものの、それらの幅Ｗ１，Ｗ２の均一化が図られているために、これらの流路５ｂ，５ｃに充填されている中和剤１のそれぞれに対して凝縮水を略均等な度合いで作用させることもできる。

図６〜図９は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。

図６に示す実施形態においては、第１ないし第３の仕切壁２６ａ〜２６ｃのそれぞれの略全体が湾曲した形態とされており、これらに挟まれている凝縮水の流路５ｂ，５ｃも湾曲している。好ましくは、第１ないし第３の仕切壁２６ａ〜２６ｃのそれぞれの曲率半径は略同一に揃えられて、これらは略平行な配置に設けられており、流路５ｂ，５ｃの幅Ｗ１，Ｗ２のそれぞれの均一化が図られている。

本実施形態においては、流路５ｂ，５ｃが湾曲しているために、これらが一直線状である場合よりも、それらの長さが長くなり、前記実施形態と同様な効果が得られる。本実施形態から理解されるように、仕切壁およびこの仕切壁によって形成される凝縮水の流路は、屈曲状および湾曲状のいずれであってもよい。もちろん、仕切壁を屈曲状に形成する場合に、直線部分どうしが屈曲して繋がっている構成に代えて、湾曲した部分どうしが屈曲して繋がった構成とすることもできる。

図７に示す実施形態においては、複数の仕切壁として、２つの仕切壁２６ａ，２６ｂのみが設けられており、これら２つの仕切壁２６ａ，２６ｂ間の流路５ｂが屈曲または湾曲している。本発明においては、このように少なくとも２つの仕切壁が設けられて、それらの間の流路が屈曲または湾曲した構成とされていればよい。もちろん、仕切壁の数は複数であればよく、その具体的な数値は限定されない。

図８に示す実施形態においては、３つの仕切壁２６ａ〜２６ｃのうち、最も上流側に位置する仕切壁２６ａは略直線状に延びており、他の仕切壁２６ｂ，２６ｃのみが屈曲状または湾曲状に形成されている。本実施形態に示すように、本発明では、必ずしも複数の仕切壁の全てが屈曲状または湾曲状に形成されていなくてもよく、少なくとも互いに隣り合う２つの仕切壁が屈曲状または湾曲状とされていればよい。

図９に示す実施形態においては、容器２内に設けられている複数の仕切壁２６が、水平方向に延びるように設けられて屈曲または湾曲しており、凝縮水が容器２の上部に設けられている導入口２０から容器２内に導入されると、この凝縮水は、複数の仕切壁２６によって形成されている複数の流路５（５ａ〜５ｅ）を水平方向に流れて蛇行し、排出口２１に到達するように構成されている。本実施形態のように、容器内において凝縮水を進行させる場合には、凝縮水を水平方向に進行させることも可能であり、このような場合にも本発明を適用することができる。したがって、本発明でいう「第１の方向」とは、容器の上下高さ方向に限定されるものではなく、水平方向やその他の所望の方向とすることができる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る凝縮水中和器、および温水装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明において、中和剤を収容する容器は、たとえば特許文献３に記載されたものと同様に、柔軟性（可撓性）を有する容器とすることもできる。中和剤としては、炭酸カルシウム以外の物質を用いることが可能である。本発明に係る凝縮水中和器は、燃焼ガスの温度低下により発生する凝縮水を中和処理する用途であれば種々の用途に用いることが可能であり、たとえば温水装置とは異なる装置に組み込んで使用することもできる。本発明に係る温水装置とは、給湯装置のみならず、湯を生成する機能を備えた装置全般を含む概念である。

本発明に係る凝縮水中和器の一例を示す要部断面図である。 図１の右側面図である。 図１に示す凝縮水中和器の凝縮水用の導入口が設けられているヘッダ部の要部側面断面図である。 図１のIV−IV断面図である。 図１の凝縮水中和器を備えた温水装置の一例を模式的に示す説明図である。 本発明に係る凝縮水中和器の他の例を示す断面図である。 本発明に係る凝縮水中和器の他の例を示す断面図である。 本発明に係る凝縮水中和器の他の例を示す断面図である。 （ａ）は、本発明に係る凝縮水中和器の他の例を示す斜視図であり、（ｂ）は、その平面断面図である。

符号の説明

Ａ 凝縮水中和器
Ｂ 温水装置
１ 中和剤
２ 容器
５ａ〜５ｅ 流路
２０ 導入口
２６ 仕切壁
２６ａ〜２６ｃ 第１ないし第３の仕切壁
２７ａ〜２７ｃ 曲げ部
３３ａ，３３ｂ 投入口（中和剤用の）
５０ａ，５０ｂ 隙間
９１ 燃焼器
９３ 熱交換器

Claims (4)

1. 燃焼ガスの温度低下によって発生する凝縮水を中和するための中和剤を内部に収容しており、かつ凝縮水用の導入口および排出口を有している容器と、
   所定の第１の方向に延び、かつこの第１の方向に対して交差する第２の方向に間隔を隔てて並ぶように前記容器に設けられた複数の仕切壁と、
   を備えており、
   前記容器に設けられた凝縮水用の導入口から前記容器内に導入した凝縮水は、前記複数の仕切壁どうしの間に形成されている凝縮水の流路を蛇行して通過した後に前記排出口に到達するように構成されている、凝縮水中和器であって、
   前記複数の仕切壁のうち、前記第２の方向において隣り合う少なくとも２つの仕切壁は、前記第１の方向における中間位置の略同一高さに曲げ部が設けられて略平行に並ぶように屈曲した形状とされ、または略全体が略同一の曲率半径で略平行に並ぶように湾曲した形状とされ、前記２つの仕切壁の間に形成されている凝縮水の流路も、屈曲または湾曲していることを特徴とする、凝縮水中和器。
2. 前記複数の仕切壁としては、少なくとも３つの仕切壁が設けられて、これら３つの仕切壁の全てが前記曲げ部を有する屈曲状、または略全体が湾曲した形状とされ、前記３つの仕切壁間に形成されている２つの凝縮水の流路は、ともに屈曲または湾曲している、請求項１に記載の凝縮水中和器。
3. 前記容器の幅方向両端部の上部には、前記容器内に前記中和剤を投入するための複数の投入口が設けられており、
   前記容器の上部のうち、前記複数の投入口どうしの間には、凝縮水用の導入口が設けられている、請求項１または２に記載の凝縮水中和器。
4. 燃焼器と、この燃焼器によって発生された燃焼ガスから熱回収を行なうための水管を有する熱交換器と、前記熱回収に伴って発生する凝縮水を中和するための凝縮水中和器と、を備えている、温水装置であって、
   前記凝縮水中和器として、請求項１ないし３のいずれかに記載の凝縮水中和器が用いられていることを特徴とする、温水装置。

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