ところが、ドレンを気化(蒸発)により処理する技術においては、次のような不都合がある。すなわち、気温が低い場合(例えば氷点下の場合)や、湿度が高い場合等には、発生するドレンの全てをその日の内に気化させるのは困難であり、気化し切れなかったドレンが日々蓄積されていくことになるという結果を招き、実用には供し得ない。気温が低いほど給湯装置の使用頻度が高くなってドレンの発生量も増加する傾向となる一方、例えば、試験値ではあるが、気温20℃で湿度30%RHのときには0.2L/h(リットル/1時間)の気化能力を示すのに対し、気温5℃で湿度90%RHのときには気化能力が0.02L/hというように1/10まで低下してしまい、発生したドレンは気化し切れない事態が確実に生じると予想される。又、このような気象環境条件以外の要因として、想定外の給湯使用等の運転作動により想定量以上のドレンが発生することも考えられ、この場合にも給湯装置の運転自体が不能になったり、ドレンが給湯装置から機外に溢れ出たりするおそれも考えられる。一方、ヒータ加熱によりドレンを蒸発させることが考えられるものの、ヒータ加熱のためのエネルギー消費が潜熱回収型給湯装置の使用によるエネルギー回収を上回るほど増加することになれば、技術の採用意義を失うことになる。
一方、既に潜熱回収型給湯装置が設置されている場合であっても、ドレンをそのまま、又は、中和処理した上で排水管等に排水したり、あるいは、浴室の排水設備を利用して排水したりするというドレン処理方式を気化処理方式に変更して、排水に伴う種々の都合を解消したいという場合がある。しかしながら、ドレン処理に係る構成・設備は給湯装置に内蔵されているため、給湯装置自体は不都合なくても、その全体を気化処理方式が採用された新たな潜熱回収型給湯装置に交換する必要があり、ユーザに過度の負担を強いることになる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、既設の潜熱回収型の給湯装置に対し、排水処理によるドレン処理方式ではなくて気化処理によるドレン処理方式に容易に変換することができる気化装置、あるいは、これを備えた潜熱回収型給湯装置を提供することにあり、さらには、そのような気化装置において、気象環境条件の如何に拘わらず発生するドレンの全量を気化させ得る気化処理制御を行うことができるようにすることも目的とする。
上記目的を達成するために、気化装置に係る本発明では、潜熱回収型給湯装置の潜熱回収用熱交換器において発生しその潜熱回収型給湯装置から導かれたドレンを気化処理する気化装置を対象にして、次の特定事項を備えることとする。すなわち、ハウジングと、このハウジング内に設けられてドレンを気化処理する気化部と、この気化部を構成するハウジングに設けられ上記潜熱回収型給湯装置の筐体又はその筐体が設置される近傍部位を被取付部としてこの被取付部に対し取り付けるための取付部とを備えることとした(請求項1)。
本発明の場合、上記取付部を用いて被取付部に取り付けることにより、潜熱回収型給湯装置に対し容易に装着することが可能となり、装着することでその給湯装置で発生したドレンを導いて気化処理することが可能となる。従って、既設の潜熱回収型の給湯装置に対し、ドレン処理方式を排水処理から気化処理に容易に変換することが可能となり、ドレン処理方式の変更のために給湯装置の全体を交換するという無駄を回避することが可能となる。
上記発明においては、上記ハウジングの内部空間を隔壁により2つの空間に仕切り、この隔壁を挟んで一方の空間に上記潜熱回収型給湯装置から燃焼排ガスが導入される燃焼排ガス流路を形成し、他方の空間に上記気化部を形成するようにし、上記取付部として、上記潜熱回収型給湯装置の筐体に対し、その給湯装置の燃焼排ガスの排気口からの燃焼排ガスを上記燃焼排ガス流路内に導入可能に取り付けられる構成とすることができる(請求項2)。このようにすることにより、気化装置を給湯装置の排気口に対し取り付けるだけで、潜熱回収型給湯装置で発生するドレンの処理を容易に気化処理方式に変換させることが可能となる上に、燃焼排ガス流路内に導入される燃焼排ガスの残熱を利用して気化部のドレンを加熱することが可能となって気化処理の促進も図られるようになる。
又、上記気化部内に導かれたドレンを吸水するように気化部内に配設された気化フィルタと、この気化フィルタに対し送風することによりドレンを気化させる送風手段と、上記気化部内のドレンを間接的又は直接的に加熱する加熱手段とを備えるようにすることができる(請求項3)。このようにすることにより、確実に気化処理を実現し得る具体構成が特定されることになる。そして、この場合には、上記ハウジングに、上記気化フィルタの交換用に開閉可能な扉を設けるようにすることができる(請求項4)。このようにすることにより、気化フィルタの維持点検等のメンテナンスや、気化フィルタ自体の交換が容易になり、ドレンの気化処理を良好に維持させることが容易に可能となる。
さらに、上記送風手段及び加熱手段の作動制御を行うことにより気化処理制御を行う気化処理制御手段を備えるようにすることもできる。この場合、上記気化処理制御手段として、気化処理のための単位処理期間内に発生するドレン発生量を検知するドレン発生量検知処理部と、上記送風手段を作動させた場合の気化能力及び上記加熱手段を併せて作動させた場合の気化能力を検知する気化能力検知処理部とを備えるものとし、上記ドレン発生量検知処理部により検知されたドレン発生量と、上記気化能力検知処理部により検知された気化能力とに基づいて、上記ドレン発生量の全量を上記単位処理期間内に気化処理するように上記送風手段による送風及び/又は上記送風手段による送風に加えて上記加熱手段の追加作動を制御する構成とすることができる(請求項5)。この場合、単位処理期間内に発生するドレン発生量の全量がその単位処理期間内に気化処理されるように、送風手段が作動され、又は、送風手段に加えて加熱手段が作動されることになる。つまり、送風手段による送風のみでは不足の場合には、気化処理制御手段により加熱手段が追加作動され、これにより、気化部内のドレンが加熱されて気化が促進される結果、気化に要する時間が短縮されることになる。この結果、発生したドレンはその全量が単位処理期間毎に確実に気化処理されることになる。
この場合、上記気化処理制御手段に、気温及び湿度からなる所定期間別の気象環境条件下において標準使用条件での使用に伴い上記単位処理期間に発生すると予測される標準ドレン発生量に係る標準データを予め記憶設定しておき、上記ドレン発生量検知処理部として、現時点が属する期間に基づいて上記標準データから対応する期間の上記標準ドレン発生量を割り出し、割り出した標準ドレン発生量に基づいて上記単位処理期間に発生するドレン発生量を推定することにより検知する構成とすることができる(請求項6)。このようにすることにより、気象環境条件の如何に拘わらず単位処理期間毎のドレン発生量を予め推定・予測することが可能となり、送風手段と加熱手段との作動の組み合わせを確実に決定し得ることになって、制御の確実性が向上する。
又、気温を検出する気温検出手段と、湿度を検出する湿度検出手段とをさらに備えることとし、上記気化処理制御手段に、送風手段による送風のみのときの気化能力と、これに加熱手段による加熱を追加したときの気化能力とについて、気温及び湿度との関係テーブルを予め記憶設定しておけば、上記気化能力検知処理部として、上記気温検出手段により検出された気温と、上記湿度検出手段により検出された湿度とに基づいて、上記関係テーブルから上記2種類の気化能力を割り出して検知する構成とすることができる(請求項7)。このようにすることにより、送風手段からの送風のみのときの気化能力と、これに加熱手段による加熱を追加したときの気化能力とを簡易かつ確実に取得して検知することが可能となる。
以上の気化処理制御手段については、これを上記潜熱回収型給湯装置に設けられたコントローラに備えるようにし、このコントローラと通信接続することにより作動制御される構成を採用することができる(請求項8)。この場合、給湯装置側のコントローラに新たに制御プログラムをインストールするなどにより、気化処理制御手段をコントローラの側に容易に備えるようにすることが可能となり、これにより、気化装置の側の構成を簡略化させることが可能となる。
又、上記気化部の上流側位置に潜熱回収型給湯装置から回収したドレンを一時貯留する貯留タンクを備えるようにすることもできる(請求項9)。このようにすることにより、気化部に導かれる前に貯留タンクに一時貯留されるため、ドレン発生にバラツキがあったとしても、それを吸収して気化部での気化処理を安定的に行い得ることになる。
そして、潜熱回収型給湯装置に係る発明では、潜熱回収用熱交換器を備えた潜熱回収型給湯装置を対象にして、上記の請求項1〜請求項9のいずれかに記載の気化装置を備えるようにすることができる(請求項10)。この発明の場合、上述の気化装置による種々の作用を潜熱回収型給湯装置において得ることができるようになる。
以上、説明したように、請求項1〜請求項9のいずれかの気化装置によれば、取付部を用いて被取付部に取り付けることにより、潜熱回収型給湯装置に対し容易に装着することができるようになり、装着することでその給湯装置で発生したドレンを導いて気化処理することができるようになる。従って、既設の潜熱回収型の給湯装置に対し、ドレン処理方式を排水処理から気化処理に容易に変換することができるようになり、ドレン処理方式の変更のために給湯装置の全体を交換するという無駄を回避することができるようになる。
特に、請求項2によれば、気化装置を給湯装置の排気口に対し取り付けるだけで、潜熱回収型給湯装置で発生するドレンの処理を容易に気化処理方式に変換させることができる上に、燃焼排ガス流路内に導入される燃焼排ガスの残熱を利用して気化部のドレンを加熱することができ、気化処理の促進をも図ることができるようになる。又、給湯装置からの燃焼排ガスの吹き出し方向を変更させる、いわゆる排気カバーの役割をも容易に実現させることができるようになり、この排気カバーと気化装置との一体化により、従来からある付属品としての排気カバーの高機能化を図ることができるようにもなる。
請求項3によれば、気化フィルタに対する送風によって確実に気化処理を実現することができ、又、請求項4によれば、気化フィルタの交換用扉が開閉可能に設けられているため、気化フィルタの維持点検等のメンテナンスや、気化フィルタ自体の交換を容易に行うことができ、ドレンの気化処理の良好な維持を容易に行うことができるようになる。
請求項5によれば、気化処理制御手段によって、単位処理期間内に発生するドレン発生量の全量をその単位処理期間内に気化処理するように送風手段を作動し、又は、送風手段による送風のみでは不足の場合には加熱手段を追加作動させることができ、これにより、気化部内のドレンを加熱して気化促進を図ることができる結果、気化に要する時間を短縮して、発生したドレンの全量を単位処理期間毎に確実に気化処理することができるようになる。
請求項6によれば、気象環境条件の如何に拘わらず単位処理期間毎のドレン発生量を予め推定・予測することができるようになり、送風手段と加熱手段との作動の組み合わせを確実に決定することができる結果、制御の確実性を向上させることができるようになる。
請求項7によれば、送風手段からの送風のみのときの気化能力と、これに加熱手段による加熱を追加したときの気化能力とを簡易かつ確実に取得して検知することができるようになる。
請求項8によれば、気化処理制御手段を潜熱回収型給湯装置の側のコントローラに備えるようにしているため、気化装置の側の構成を簡略化させることができるようになる上に、そのための電源確保も容易に行うことができるようになる。
請求項9によれば、潜熱回収型給湯装置から回収したドレンを気化部に導く前に貯留タンクに一時貯留させることができ、これにより、ドレン発生にバラツキがあったとしても、それを吸収して気化部での気化処理を安定的に行うことができるようになる。
請求項10の潜熱回収型給湯装置によれば、上記の請求項1〜請求項9のいずれかに記 載の気化装置に基づく効果を潜熱回収型給湯装置において得ることができるようになる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る気化装置90を含む気化処理システム9が装着された状態の潜熱回収型給湯装置100を示す。この潜熱回収型給湯装置100は、燃焼加熱部において燃焼ガスの顕熱に加え燃焼排ガスからの潜熱をも回収を行うことにより高効率化を図る潜熱回収型に構成されたものであり、又、給湯機能に加えて、温水循環式暖房機能、風呂追い焚き機能、風呂湯張り機能の各機能を併有する複合熱源機型に構成されたものである。なお、本発明を実施する上では、少なくとも燃焼排ガスから潜熱を回収するための二次熱交換器1を併設したものであれば適用することができ、複合熱源機であることは、必須ではない。
まず、気化処理システム9の適用対象である潜熱回収型給湯装置100について説明する。同図において、符号2は給湯機能を実現するための給湯回路、3は温水循環式暖房機能を実現するための暖房回路、4は風呂追い焚き機能を実現するための追い焚き回路、5は風呂湯張り機能を実現するための注湯回路であり、又、符号6は潜熱回収用の二次熱交換器1で発生するドレンの処理を行うドレン処理回路、7はこれらの各回路の作動制御等を行うコントローラである。なお、この給湯装置における風呂追い焚きは、暖房回路3の高温水を熱源として、追い焚き回路4の浴槽水をバスヒータ41で液−液熱交換加熱することにより昇温させて追い焚き加熱を行うタイプのものであるが、これに限らず、追い焚き加熱のための燃焼加熱部(燃焼バーナ及びこの燃焼バーナの燃焼熱により熱交換加熱される熱交換器)を備えたもので追い焚きを行う構成にしてもよい。
上記給湯回路2は、給湯用燃焼バーナ21と、この燃焼バーナ21の燃焼熱により入水を熱交換加熱する給湯用の一次熱交換器22とを燃焼加熱部として備え、入水路23から水道水等が上記給湯用一次熱交換器22において主として加熱され、加熱された後の湯が出湯路24に出湯されるようになっている。この際、上記入水路23からの入水は、一次熱交換器22に入水される前に、上記二次熱交換器1を構成する給湯用熱交換部1aに通されるようになっており、この熱交換部1aにおいて燃焼排ガスからの潜熱回収により予熱された状態で一次熱交換器22に入水されて主加熱されるようになっている。そして、所定温度まで加熱されて上記出湯路24に出湯された湯が、台所や浴室等の給湯栓25や上記注湯回路5などの所定の給湯箇所に給湯されるようになっている。上記入水路23には入水流量センサ26や入水温度センサ27等が介装され、出湯路24には流量制御弁28及び給湯温度センサ29等が介装されている。
又、上記給湯回路2には、給湯用熱交換部1aをバイパスして上記入水路23からの入水を給湯用熱交換器22に対し直接に入水させる非潜熱バイパス路81が設けられている。この非潜熱バイパス路81には非潜熱バイパス弁82が介装されている一方、上記非潜熱バイパス路81の分岐位置よりも熱交換部1a側の入水路23に熱交換部1aへの入水を遮断切換して潜熱回収を停止させ得る非潜熱開閉弁83が介装されている。これら非潜熱バイパス弁82と非潜熱開閉弁83とで非潜熱切換手段が構成されている。通常状態では上記非潜熱バイパス弁82は閉状態に、非潜熱開閉弁83は開状態にそれぞれ維持されている一方、コントローラ7からの制御信号を受けて、非潜熱バイパス弁82が開変換されると共に非潜熱開閉弁83が閉変換されると、入水路23からの入水が二次熱交換器1(給湯用熱交換部1a)に供給されることなく給湯用熱交換器22に対し直接に入水されることになるようになっている。つまり、潜熱回収を行わずに給湯用熱交換器22への入水及び加熱が行われ、潜熱回収が一時停止されるようになっている。
なお、図例では給湯栓25として1つのみ図示しているが、通常は台所、洗面台、浴室等にそれぞれ配設されて複数ある。上記の一次熱交換器22や後述の暖房用の一次熱交換器32が顕熱回収用熱交換器を構成し、上記給湯用熱交換部1aや後述の暖房用熱交換部1bで構成される二次熱交換器1が潜熱回収用熱交換器を構成する。
暖房回路3は、暖房用燃焼バーナ31と、この燃焼バーナ31の燃焼熱により循環温水を熱交換加熱する暖房用一次熱交換器32とを燃焼加熱部として備え、この暖房用一次熱交換器32に暖房用温水循環路33が通されている。
上記温水循環路33は、膨張タンク34に戻されて貯留される低温水を暖房用循環ポンプ35の作動により上記暖房用一次熱交換器32の入口に送り、ここで燃焼バーナ31により加熱された高温水を高温往き路33aから液−液熱交換器であるバスヒータ41に熱源として供給したり、高温往きヘッダー36を介して例えば浴室乾燥機等の高温用暖房端末37に供給したりされるようになっている。又、上記の循環ポンプ35の作動により、膨張タンク34内の低温水を低温往きヘッダー38を介して例えば床暖房機等の低温用暖房端末39に供給し、全ての暖房端末37,39から放熱により低温になった低温水を戻りヘッダー40及び低温戻り路33bを介して潜熱回収用の二次熱交換器1の暖房用熱交換部1bに通した上で膨張タンク34に戻すというように、循環させるようになっている。上記の二次熱交換器1の暖房用熱交換部1bにおいて、暖房用燃焼バーナ31の燃焼排ガスからの潜熱回収により低温水が予熱された状態で膨張タンク34に戻されるようになっている。
又、暖房回路3には、給湯回路2の場合と同様に、暖房用熱交換部1bをバイパスして上記低温戻り路33bからの低温水を暖房用熱交換器32に対し膨張タンク34を経由して直接に入水させる非潜熱バイパス路84が設けられている。この非潜熱バイパス路84にも非潜熱バイパス弁85が介装されている一方、低温戻り路33bの熱交換部1b寄りの位置には熱交換部1bへの入水を遮断切換して潜熱回収を停止させ得る非潜熱開閉弁86が介装されている。これら非潜熱バイパス弁85と非潜熱開閉弁86とで暖房回路3の側の非潜熱切換手段が構成されている。通常状態では上記非潜熱バイパス弁85は閉状態に、非潜熱開閉弁86は開状態にそれぞれ維持されている一方、コントローラ7からの制御信号を受けて、非潜熱バイパス弁85が開変換されると共に非潜熱開閉弁86が閉変換されると、低温戻り路33bからの低温水が二次熱交換器1(暖房用熱交換部1b)に供給されることなく暖房用熱交換器32に対し直接に入水可能となっている。つまり、暖房用熱交換部1bに低温水が通されずに潜熱回収が一時停止されるようになっている。
追い焚き回路4は、液−液熱交換式の加熱部としてのバスヒータ41が、戻り路42a及び往き路42bからなる追い焚き循環路42に介装され、追い焚き用循環ポンプ43の作動により浴槽Bから戻り路42aを通して戻された浴槽水がバスヒータ41に送られ、このバスヒータ41において暖房回路3側の高温水を熱源とする液−液熱交換により追い焚き加熱され、追い焚き加熱後の浴槽湯水が往き路42bを通して浴槽Bに送られるようになっている。
注湯回路5は、給湯回路2から上流端が分岐して下流端が追い焚き循環路3に合流された注湯路51と、開閉切換により注湯の実行と遮断とを切換える注湯電磁弁52とを備えている。この注湯電磁弁52がコントローラ7により開閉制御され、注湯の実行により、出湯路24の湯が注湯路51,追い焚き循環路42(戻り路42a)を経て浴槽Bに注湯されて所定量の湯張りが行われるようになっている。
ドレン処理回路6は、二次熱交換器1(給湯用熱交換部1a及び暖房用熱交換部1b)において燃焼排ガスが潜熱回収のための熱交換により冷やされて凝縮することにより生じたドレンを集水して機外に排出するために設置された回路である。
実施形態のドレン処理回路6は、排出管60の途中に中和槽61が介装されたものであり、集水したドレンを中和処理した上で排出栓62に流下させるようになっている。中和槽61は、内部に中和剤(例えば炭酸カルシウム)が充填されたものである。この中和槽61には二次熱交換器1の下側位置に配設されたドレンパンにより集水・回収されたドレンが排出管60を通して中和槽61の入口から流入され、流入したドレンが下流端の出口まで流される間に中和剤と接触することにより中和処理され、中和処理済みのドレンが再び排出管60を通して排出栓62まで流下することになる。
以上の潜熱回収型給湯装置は、MPU、メモリ等を備え各種の制御用プログラムが格納されたコントローラ7によって、給湯運転、暖房運転、注湯・注水による湯張り運転及び追い焚き運転等の各種の運転制御がリモコン71からの出力及び上記の各種センサからの出力等に基づいて行われる他、後述の如く気化装置90,バッファータンク91及びドレンポンプ92等の気化処理システム9とも通信制御線により接続され、これら気化装置90等を対象にしてドレンの気化処理制御も行われるようになっている。この気化処理制御については、気化装置90等の気化処理システム9の構成を説明した後に、詳細に説明する。
本実施形態で示す気化処理システム9は、図2にも示すように、ドレンを気化処理する気化装置90と、排出栓62を通して流出するドレンを一時貯留する貯留タンクとしてのバッファータンク91と、このバッファータンク91に貯留されたドレンを気化装置90に導くためのドレンポンプ92とを備えて構成されている。加えて、本実施形態で示す気化装置90は、潜熱回収型給湯装置100の附属部品の一種である排気カバーと一体に構成されている。排気カバーとは燃焼排ガスの排出方向を変更するための附属部品であり、本実施形態で示す気化装置90は給湯装置100の筐体(筐体の一部を構成する前面カバー10;図2参照)に開口された排気トップ11に対し連通するように装着される排気カバーを対象にしたものである。すなわち、気化装置90は、ハウジング93を構成する背面板931から後方に突出して前面カバー10の外周リブ又は排気口である排気トップ11の開口縁に対し着脱可能に係合して取り付けられる取付部932を備え、この取付部932により給湯装置100の前面カバー10に装着することにより、排気トップ11と、後述の導入孔941とが互いに連通されるようになっている。つまり、上記の前面カバー10の外周リブ又は排気トップ11の開口縁を被取付部とする取付部932を備えているのである。又、上記のバッファータンク91には、内部のドレンの水位を検出するドレン水位センサ910が設置されている。
給湯装置100に対し気化処理システム9を設置するには、図2に示すように、気化装置90を上記の如く前面カバー10に装着すると共に、ドレンポンプ92が一体に設置されたバッファータンク91を給湯装置100の筐体(例えば底面壁又は側面壁等)、給湯装置100の筐体が設置された近傍部位(例えばパイプシャフトPSの壁部又は図示省略のパイプシャフト扉の内面等)に対しブラケット等の手段により設置する。そして、バッファータンク91と排出栓62とを接続管(もしくは接続ホース)911により互いに連通接続し、ドレンポンプ92の吐出口921と気化装置90の流入口933とを接続管(もしくは接続ホース)912により互いに連通接続する。そして、上記のドレン水位センサ910、後述の気温センサ99aや湿度センサ99bからの通信出力線、及び、送風ファン97、ヒータ98やドレンポンプ92等の制御信号線を給湯装置100のコントローラ7と接続すれば、気化処理システム9の設置が完了する。
次に、気化装置90について、図3〜図5を参照しつつ、さらに詳細に説明する。気化装置90は、ハウジング93の内部空間が隔壁934によって背面側と正面側とに2つの空間に仕切られており、この隔壁934を挟んで背面側の空間により排気カバーとしての本来の機能を果たす排気カバー部94が形成され、正面側の空間によりドレンを気化処理する気化部95が形成されている。加えて、隔壁934は排気カバー部94内の燃焼排ガスの残熱を気化部95に伝熱し、気化処理対象のドレンを加熱して気化促進を果たすようにもなっている。上記排気カバー部94によって燃焼排ガス流路が構成されている。
そして、排気カバー部94には、背面板931の下側位置に開口して排気トップ11からの燃焼排ガスを受け入れる導入孔941が形成される一方、ハウジング93の一側端(図3の左端、図4の右端、図5の左端)の端面に吹き出し孔942が複数のスリット状の開口として形成されている。これにより、背面側の下位置から内部に導入した燃焼排ガスを一側端から側方へ吹き出させて、燃焼排ガスの排出方向を変化させるようになっていると共に、内部に導入された燃焼排ガスを隔壁934に衝突させて隔壁934を加熱して気化部95の側に伝熱させるようになっている。
気化部95は、内部の空間に配設された気化フィルタ96と、ハウジング93の他側端(図3の右端、図5の右端)側の端面に設置された送風手段としての送風ファン97と、加熱手段としてのヒータ98とを備えたものである。加えて、ドレンの気化処理制御のために気象環境条件を検出する気象環境検出手段として、気温を検出する気温検出手段としての気温センサ99a(図3参照)と、湿度を検出する湿度検出手段としての湿度センサ99bとを備えている。
上記気化フィルタ96(図5参照)は、ハウジング93の他側端側の入口951から流入する送風ファン97からの送風が吹き付けられることにより、気化が促進されるようになっている。そして、送風の通過後に気化されたドレン蒸気が通過した送風と共に一側端側の端面に複数のスリット状の開口として形成された出口952から機外に排出されるようになっている。ヒータ98は送風ファン97の送風の流路に介装され、ヒータ98のONにより送風を加熱して所定温度まで加熱した上で気化フィルタ96に吹き付け得るようになっている。又、ハウジング93の底部の流入口933からバッファータンク91からのドレンが接続管912を通して流入され、気化部95内にドレンDが所定水位まで導入されるようになっている。
気化フィルタ96は、毛細管作用によりドレンDを上方まで吸水し、送風ファン97からの送風を受けて表面からドレンを気化するようになっており、例えば不織布製シート、所定空隙を有するメッシュシート、織物・編み物製の布等が用いられる。素材自体としては吸水性に優れるレーヨン、吸水性と耐久性に優れるキュプラ、耐酸性を有するポリプロピレン、ポリエステル、あるいは、ステンレス等の金属繊維を用いて不織布シートやメッシュシートを形成すればよい。具体的構造としては、例えば複数枚の不織布シート961,961,…を所定の間隔を開けて平行に配置した状態で一体化し、各不織布961を入口951と出口952とを結ぶ方向に整列させて隣接する不織布961,961間の間隙が入口951から出口952に向かう送風の通り道になるように配置したものが挙げられる。又、図3又は図5に示すように、ハウジング93の正面壁には気化フィルタ96を出し入れし得る大開口と、これを開閉可能に閉止する扉953が設けられており、気化フィルタ96の交換等のメンテナンス時に開けられるようになっている。
送風ファン97及びヒータ98は、マニュアル操作によりON・OFF切換可能とされると共に、給湯装置100側のコントローラ7によっても作動制御が可能となっている。ヒータ98を非作動状態に維持したまま送風ファン97を作動させれば送風ファン97からの送風のみによって気化フィルタ96のドレンを気化(以下、これを「自然気化」という)させることになり、送風ファン97に加えてヒータ98をも作動させれば所定温度まで加熱した送風によって気化フィルタ96のドレンを気化(以下、これを「ヒータ気化」という)させることが可能となる。
次に、給湯装置100側のコントローラ7による気化装置90(気化部95)の気化処理制御について説明する。すなわち、上記コントローラ7は、図6に気化処理制御に係る部分のブロック図を示すようにドレンの気化処理制御を実行する気化処理制御手段72を備えており、この気化処理制御手段72は、特にリモコン71、気温センサ99a、湿度センサ99b及びドレン水位センサ910からの出力に基づいて、送風ファン97、ヒータ98及び非潜熱バイパス弁82,85や非潜熱開閉弁83,86の各作動制御を実行するようになっている。
気化処理制御手段72は、気化処理のための単位処理期間として1日間(24時間)を設定し、1日間に発生したドレンの全量をその日の内に気化処理するように気化処理制御を行う気化制御部73と、規定以上のドレンが発生した場合にそれ以上のドレンの発生を回避して想定外の多量のドレン発生に伴う不都合発生を回避するための回避制御を行う回避制御部74と、気化部95内や気化フィルタ96の殺菌制御を行う殺菌制御部75とを備えている。
気化制御部73は、ドレン発生量検知処理部731と、気化能力検知処理部732と、学習制御部733と、基礎データ記憶部734とを備えている。基礎データ記憶部734には、全国各地域別に1年間の気象データ(気温と湿度)と、その気温及び湿度での標準使用条件((社)日本ガス石油機器工業会規格JGKAS、JIS S 2071「家庭用ガス温水機器・石油温水機器の標準使用条件及び標準加速モード並びにその試験条件」)を想定したときの標準ドレン発生量(1日間の発生予測量)とについてそれぞれ月別平均値が予め記憶され、給湯装置の設置時に例えばリモコン71による設定により設置地域を指定すれば、その設置地域に対応する地域の気象データと標準ドレン発生量との月別平均値が呼び出されて以後使用する標準データとして設定されるようになっている。例えば、設置地域として「大阪市」を指定すれば、図7の左欄に示すような大阪市についての気温、湿度及び標準ドレン発生量(L/日:リットル/日)について1年間に亘る月別平均値が以後使用される標準データとして設定されることになる。なお、図7には、給湯及び暖房の双方を使用した場合の標準ドレン発生量を示している。加えて、基礎データ記憶部734には、自然気化及びヒータ気化の両ケースについてそれぞれ気温(給湯装置が設置されている環境温度)別に湿度とドレンの気化能力との関係について予め試験により定めた関係テーブル又は関係式が記憶されている。例えば図8に示す関係テーブルは、横軸に湿度を、縦軸に気化能力をそれぞれ設定した座標に、ヒータ気化の場合(同図の実線参照)と、自然気化の場合(同図の破線参照)とについて、湿度に対する気化能力について気温別(ヒータ気化の場合には−5℃,5℃,12℃,20℃、自然気化の場合には5℃,12℃,20℃の各気温別)に関係線(関係式)を定めたものである。この場合、ヒータ気化では送風がほぼ30℃以上に加熱されている。
ドレン発生量検知処理部731は、電子時計に基づき現在が何月かを割り出し、その月に対応する標準ドレン発生量を基礎データ記憶部734から取得する。一方、気化能力検知処理部732は、気温センサ99a及び湿度センサ99bにより検出される実際の気温及び湿度に基づいて、上記関係テーブルから対応する気化能力を割り出して推定する。なお、検出された気温が図8に示す関係線の中間的な値の場合には、例えば線形補間等の手段により対応する気化能力を演算して割り出すようにすればよい。そして、気化制御部73は、上記の割り出された自然気化の場合とヒータ気化の場合の双方の気化能力と、現時点が属する月に相当する月の標準ドレン発生量とに基づいて、その1日に発生する標準ドレン発生量をその日の内(24時間以内)に気化処理できるように自然気化(送風ファン97を作動)する時間値と、ヒータ気化(送風ファン97及びヒータ98を共に作動)する時間値との組み合わせをトライアル演算により決定して設定する。
例えば、図7の左欄に示すように、各月の標準ドレン発生量(1日分)を自然気化のみで気化させると仮定した場合の気化所要時間を演算(標準ドレン発生量を気化能力で除す)すると、1月(35.4h)、2月(32.2h)、12月(29.9h)は24h(24時間)を超過し、3月(23.2h)も24h近い気化所要時間がかかることになる。このため、1月は3.0h、2月は2.5h、3月は0.5h、12月は2.0hだけヒータ気化を加えるとした場合の気化量を演算(ヒータ気化の気化能力に時間を乗じる)により求める。この際、若干安全側に設定する。例えば1月であると、ヒータ気化の気化能力の「0.398L/h」に気化時間「3.0h」を乗じて「1.19L」を得る。これを標準ドレン発生量から差し引いたドレン残量を自然気化により気化させるとした場合の気化所要時間を演算し直し、この自然気化の時間値と、ヒータ気化の時間値との合計時間が24h未満であれば、その自然気化の時間値と、ヒータ気化の時間値との組み合わせを基本制御値として決定する。例えば1月であると、標準ドレン発生量「2.69L」から「1.19L」を減じたドレン残量「1.50L」を対象に自然気化させると「19.7h」(1.50/0.076=19.7)となり、この「19.7h」にヒータ気化の「3.0h」を加えて「22.7h」を得る。以上の演算の結果、1〜3月と12月については自然気化に加えてヒータ気化を併用することとし、他の4〜11月の各月には自然気化のみでの気化処理を実行するように設定する。
上記のヒータ気化と、自然気化とを組み合わせる場合には、そのヒータ気化の実行を1日の内の深夜時間帯か、気温の高い時間帯に設定し、残りの時間帯に自然気化を実行させるようにすればよい。電力コストの安い深夜時間帯や、気温が高くて気化時間の短縮化が期待できる気温の高い時間帯に設定することで、加熱コストの低減化を図ることができるからである。
以上の初期設定の基本制御値で気化処理することにより、その日に発生したドレンはその日の内に気化処理して翌日に残さないようにすることができるようになる。次に、以上の基本制御値での初期設定により気化処理を実行しつつ、学習制御部733によって学習制御を行う。すなわち、実際のデータを蓄積しながら、その実際のデータに基づき上記の基本制御値を順次補正して、ヒータ気化時間の最小化や合計気化時間の最小化に向けて最適化するという学習制御を併行処理により実行する。すなわち、実際の気象環境条件として気温センサ99aにより検出される気温や、湿度センサ99bにより検出される湿度を蓄積し、この蓄積した実際の気象環境条件値(気温と湿度)と、標準ドレン発生量の根拠となった気象環境データ(月別平均値)とを比較し、その偏差に基づいて標準ドレン発生量をマイナス補正又はプラス補正し、その補正量に基づき、まずはヒータ気化の気化時間値を一定量ずつマイナス補正又はプラス補正していけばよい。つまり、マイナス補正することで最もエネルギー削減につながるヒータ98の作動量を優先的に補正するようにする。又、標準ドレン発生量をマイナス補正又はプラス補正することによる学習制御として、上記の実際の気象環境条件値(気温と湿度)の蓄積に加えて、又は、このような気象環境条件値(気温と湿度)の蓄積に代えて、直近の所定期間内にバッファータンク91においてドレン水位センサ910により検出されたドレン水位や、直近の所定期間内の燃焼バーナ21,31の燃焼量やその燃焼時間等に基づいて、標準ドレン発生量をマイナス補正又はプラス補正し、この補正量に基づいてヒータ気化の気化時間値を補正していくという学習制御を行うようにしてもよい。
以上の気化処理において、日々の給湯装置の使用状況によって標準ドレン発生量とは異なる日が出てくる可能性もある。少なめの発生量となる場合はよいものの、多めの発生量となる場合は不都合の発生するおそれがある。このため、回避制御部74によって、その発生量が想定以上の多量になると検知された場合には、非潜熱バイパス弁82,85を開変換させ非潜熱開閉弁83,86を閉変換させて、以後の潜熱回収を強制的に停止させるようにする。つまり、ドレン発生がないように切換えることにより不都合発生を回避する制御を加えるようにしている。発生量が想定以上に多量になること、つまり設定上限量以上になることの検知としては、例えばバッファータンク91のドレン水位センサ910が所定の設定上限水位を超えたことの検知により行う。なお、燃焼バーナ21,31の1日の燃焼時間やその燃焼能力、これに加えて入水温度センサ27による入水温度等から二次熱交換器1と接触することになる燃焼排ガスの潜熱量を推定し、この潜熱量からドレン発生量を推定することにより、上記の設定上限量以上のドレン発生の検知を行うようにしてもよい。
殺菌制御部75は、気化フィルタ96の加熱殺菌を行うものであり、気化フィルタ96に対し高温送風を吹き付けることで加熱殺菌する。具体的には、送風ファン97及びヒータ98を共に作動させ、ヒータ98により送風温度を一般細菌が死滅することになる殺菌温度(例えば60℃以上)まで加熱し、この殺菌温度の送風を所定時間(例えば数分間)だけ継続させる。この殺菌制御の実行は上記の気化処理のための演算上の1日の終了時点(開始時点)に実行する。演算上の1日の開始時点としては、例えばドレン発生が最も多くなる入浴の準備時刻前の時刻(例えば午後3時)を設定すればよい。
<第2実施形態>
図9は第2実施形態に係る気化装置90aを示すものである。この第2実施形態は気化装置90aの構成においてのみ第1実施形態と異なり、それ以外の他の構成、すなわち、適用する潜熱回収型給湯装置100や、気化処理システム9の他の構成(バッファータンク91等)については第1実施形態と同じであるため、気化装置90a以外の構成についての説明を省略する。又、気化装置90aについても、第1実施形態の気化装置90と異なる点を主体に説明し、第1実施形態の気化装置90と同じ構成については第1実施形態と同じ符号を付して重複した説明を省略する。
第2実施形態の気化装置90aは、用いる気化フィルタ96a、排気カバー部94からの燃焼排ガスの吹き出し方向、及び、気化部95からのドレン蒸気の噴き出し方向の各点において第1実施形態の気化装置90と異なる。
気化装置90aの気化フィルタ96aは、例えばABS樹脂製の薄肉円板を間に微小な隙間を開けて多数枚連ねて円柱状に構成したものであり、これを駆動モータ96bにより中心軸X周りに回転作動可能にしたものである。気化部95の底部に流入されたドレンに気化フィルタ96aの下端部が没入し、回転作動されることにより、1枚1枚の薄肉円板がドレンを水膜状に保持した状態で軸X周りに回転し、その水膜状のドレンが回転しながら気化されることになる。この際に、送風ファン97からの送風、又は、送風ファン97及びヒータ98からの加熱された送風が吹き付けられることにより、気化促進が図られるようになっている。上記の駆動モータ96bも、マニュアル操作によりON・OFF切換可能なようにマニュアルスイッチ(図示省略)が設けられている他、コントローラ7の気化処理制御手段72にその制御部分が備えられている。
又、気化装置90aのハウジング93内を排気カバー部94と、気化部95とに互いに仕切る隔壁934aの上半部が正面側に斜め上方に延びるように形成され、吹き出し孔942aがハウジング93の上面壁の正面寄り位置に開口するように形成されている。これにより、導入孔941から内部に導入された燃焼排ガスが隔壁934aに衝突しつつ斜め上方に向きを変えて吹き出し孔942aから斜め前方上向きに吹き出されるようになっている。
さらに、気化部95の出口952aが、ハウジング93の正面壁の上方位置に正面側に向いて開口するように形成され、正面壁の側に設置された送風ファン97及びヒータ98からの送風が気化部95に対し奥方に吹き込まれて気化フィルタ96aに吹き当てられた後、出口952aから外部前方に向けて吹き出されるようになっている。この際、上記出口952aの上側に斜め下向きに延びる風向板952bにより吹き出しの方向が斜め前方下向きになるように規制・案内されるようになっている。これにより、燃焼排ガスの吹き出し方向と、ドレン蒸気を含む送風の吹き出し方向とが互いに異なる向きになるようにされている。
このような気化装置90aも、第1実施形態の気化装置90と同様にコントローラ7の気化処理制御手段72による気化処理制御の対象とされ、これにより、第1実施形態と同様に気化処理制御が実行される。
<他の実施形態>
なお、本発明は上記第1又は第2の各実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、2缶3水式の潜熱回収型給湯装置を示したが、これに限らず、1缶2水式などでももちろんよく、又、潜熱回収型の給湯装置として給湯回路の他に暖房回路、追い焚き回路及び注湯回路を備えた複合機を示したが、給湯単機能の潜熱回収型給湯装置、給湯回路と暖房回路とで構成された複合タイプの潜熱回収型給湯装置等に本発明を適用してもよい。又、上記実施形態では、2つの熱交換部1a,1bからなる二次熱交換器1を備えたものを示したが、これに限らず、給湯用か暖房用かいずれか1つの二次熱交換器を備えたものに本発明を適用してもよい。
上記第1又は第2実施形態では気化装置90,90aを排気カバー部94と気化部95とを一体に備えたものを示したが、これに限らず、排気カバー部94を除いて気化部95のみの構成としてもよい。この場合には、取付部を、バッファータンク91と同様に、給湯装置100の筐体(例えば底面壁又は側面壁等)、給湯装置100の筐体が設置される近傍部位(例えばパイプシャフトPSの壁部又は図示省略のパイプシャフト扉の内面等)を被取付部として、この被取付部に着脱可能に取り付け得る構成とすればよい。又、この場合には送風ファン97に加えてヒータ98を付設するようにすればよい。
上記第1又は第2実施形態では、気化処理制御手段72を給湯装置100のコントローラ7に備え、気化装置90,90aの装着後にコントローラ7と通信接続等することによりコントローラ7により気化装置90,90aの気化処理制御を実行するものを示したが、これに限らず、気化装置90,90aの側に気化処理制御手段72と同様の気化処理制御手段を独自に備えるようにしてもよい。又、給湯装置100のコントローラ7に当初は気化処理制御手段72が備えられていなくても、気化装置90,90aを含む気化処理システム9を適用する段階で、気化処理制御手段72を含む制御プログラムを新たにインストールするようにすれば、給湯装置100の側からの気化処理制御の実行を容易に実現させることができる。
上記第1又は第2実施形態では、加熱手段としてヒータ98を示し、このヒータ98により送風を加熱することにより間接的に気化部95内のドレンを加熱するようにしているが、これに限らず、ヒータ98の代わりに気化部95のハウジング93の底面に例えば電気抵抗により発熱する板状のヒータを接触させたり、防水処理を施した同様のヒータを気化部95内のドレン中に水没状態で配置したりすることで、ドレンを直接的に加熱するようにしてもよい。又、排気カバー部94と一体に構成する場合には、この排気カバー部94により加熱手段が構成され、燃焼排ガスからの伝熱によりドレンを間接加熱することが可能であるため、ヒータ98等の付設を省略するようにしてもよい。
上記第1又は第2実施形態では、気化処理システム9としてドレンポンプ92を含めているが、給湯装置100から導出されるドレンが気化部95に対し重力作用に基づく自然流下式に供給されるようにレイアウトできれば、上記のドレンポンプ92を省略してもよい。又、気化部95内のドレン水位が所定レベル以上にならないように水位調整する水位調整手段(例えば流入制限のための弁等)を気化部95に対する接続管912又は流入口933近傍に設置するようにしてもよい。
上記第1又は第2実施形態では、気化処理システム9としてバッファータンク91を含めたものを示したが、これに限らず、潜熱回収型給湯装置100の側にバッファータンク91と同様機能(一時貯留)を果たすタンクが備えられていれば、上記のバッファータンク91を省略してもよい。
上記第1又第2実施形態では、中和槽61を設けた例を示したが、これに限らず、中和槽61がなく単にドレンの排水管のみが設置されている給湯装置に気化装置を適用するようにしてもよい。この場合には、強酸性のドレンが気化部95の気化フィルタ96,96aに吸水されて、そのまま気化されることになる。
上記第1又は第2実施形態のドレン発生量検知処理部731では、基礎データ記憶部734に記憶設定された標準ドレン発生量に係る記憶データに基づき設定された標準データや、学習制御部733により補正された後の上記標準データの補正値によりドレン発生量の検知を行うようにしているが、これに限らず、このような標準データやその補正値を用いることなく、実際の気象環境や燃焼状態を検出することによりドレン発生量を推定して検知するようにしてもよい。例えば、気温センサ99aにより検出された気温や湿度センサ99bにより検出された湿度、直近の所定期間内の燃焼量や燃焼時間、あるいは、直近の所定期間内にバッファータンク91のドレン水位センサ910により検出されるドレン水位等の種々の実際の状況検出値の内の1又は2以上の組み合わせに基づいて、今回の単位処理期間(例えば1日間)に発生するドレン発生量を推定することにより検知するようにしてもよい。ここで、直近の所定期間とは、例えば、前日の24時間(1日間)であってもよいし、当日と同じ曜日の直近の週(先週)の日の24時間であってもよいし、あるいは、1日間ではなくて2日間以上の複数の日であってもよい。複数日の場合、単位処理期間が1日間であればその1日当たりの平均値のドレン発生量を用いればよい。
上記第1又は第2実施形態では非潜熱バイパス路81,84や非潜熱切換手段としての非潜熱バイパス弁82,85及び非潜熱開閉弁83,86が設置されている給湯装置100を示したが、これに限らず、これらの要素が元々設置されていない給湯装置に気化装置を適用するようにしてもよい。この場合には、コントローラ7の気化処理制御手段72は回避制御部74を含まないものとなる。
上記第1又は第2実施形態では湿度検出手段としての湿度センサ99bを設置しているが、これに限らず、これを省略するようにしてもよい。この場合には、例えば、バッファータンク91内に貯留されたドレンの水位を検出するドレン水位センサ910の単位時間当たりの水位変化量により湿度を推定して検出するようにすればよい。つまり、ドレン水位センサ910及び水位変化量から湿度推定処理するための制御要素とで、湿度検出手段が構成されることになる。
気温センサ99aによって気温10℃以下が所定時間(例えば7時間)以上継続するような気象環境が検出された場合、たとえ自然気化のみでの気化処理が制御条件として設定されていたとしても、ヒータ98を強制的に作動させて所定時間だけヒータ気化を実行させる制御を加えるようにしてもよい。
殺菌制御部75による殺菌制御を行う代わりに、又は、その殺菌制御と併用して、気化フィルタ96,96aに対し銀や銅イオン等を溶出する抗菌剤を塗布(コーティング)したり、ドレン中に水没状態で配置させたりして一般細菌の繁殖を抑制・防止するようにしてもよい。
送風ファン98の送風量調整をそのファンモータの回転数制御により行うようにし、一定出力での回転数変動の如何により気化フィルタ96,96aの詰まりの程度を検出するようにしてもよい。詰まりが設定量まで進行した場合には、例えばリモコン71に交換のための警告表示を行うようにすればよい。