JP6648503B2 - 中和装置及びこの中和装置を備えた燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば燃焼装置において燃焼排ガスの凝縮により生じたドレンを中和処理するための中和装置及びこの中和装置を備えた燃焼装置に係る。

従来、燃焼排ガスから潜熱を回収して高効率の熱回収を図るという潜熱回収型の燃焼装置が提供されている。かかる燃焼装置においては、潜熱回収の際に燃焼排ガスの凝縮に伴い強酸性のドレンが発生するため、このドレンを如何に処理して排水するかについて種々工夫が加えられてきた。特許文献１には、ドレンを中和処理し、中和処理した後のドレンをドレンタンクに溜め、ドレンタンク内のドレン貯留量が所定の基準レベルに到達した後に滅菌手段により滅菌すること、及び、滅菌手段は、紫外線ＬＥＤからの紫外線の供給を受けた光触媒シートの分解機能により滅菌処理を行うものであること、が記載されている（例えば、同文献の段落００４９等参照）。又、特許文献２には、細菌の増殖により中和容器内の中和剤の粒間にバイオフィルムが形成される可能性のあること、及び、中和容器内で中和処理が進んだ下流側位置におけるドレンに対し、一対の電極の電気分解により溶出する殺菌性金属イオンを溶解させて拡散させることで細菌を殺菌し細菌の増殖を抑制すること、が記載されている（例えば、同文献の段落００６〜００９等参照）。

特許第４８７０９８２号公報 特許第４９６５５１４号公報

ところで、ドレンの中和処理法として、固形の中和剤の塊又は粒と接触させることで中和させることが行われている。この接触式の中和処理法では、ドレンと中和剤との接触時間が長い程、中和処理が進むため、上下又は左右方向に折り返す流路を形成し、その流路に中和剤を充填させて中和槽を構成し、比較的長い流路に沿って中和剤間の隙間をゆっくりとした速度で通過させることが行われている。

しかしながら、非燃焼時にはドレンは発生せず、中和槽内でドレンが常時流れている訳ではないため、中和槽内でドレンの滞留が生じる結果、細菌の増殖が促進されてしまうことになる。この場合、中和槽の入口側で既に細菌の増殖が始まってしまうため、従来法のドレンが基準レベルまで溜まってから行われる光触媒シートの分解機能による滅菌処理や、中和処理の下流側位置に対する殺菌性金属イオンの拡散による殺菌処理では対処が追い付かないことになる。この結果、バイオフイルムの形成や、バイオフイルムへのカビの定着を招き、新たなドレンが中和槽に供給されても、詰まりが生じて機能しなくなるおそれがある。

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、中和槽における細菌の増殖を可及的に抑制又は防止し得るようにして、バイオフィルムの形成に起因する詰まりの発生を確実に防止し得る中和装置、及び、そのような中和装置を備えた燃焼装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、第１の発明では、中和剤を収容した容器本体と、この容器本体内にドレンを導入する導入部と、前記中和剤により中和されたドレンを排出する排出部とを備え、前記容器本体内には、前記導入部と前記排出部との間に、中和剤が収容されてドレンが流されるドレン流路が区画形成されており、前記中和剤によりドレンを中和する中和装置を対象にして次の技術的手段を講じた。すなわち、前記容器本体内に貯留されるドレンの表面に対し紫外線を照射可能な照射部を備え、前記照射部を、前記容器本体内の頂部であって前記ドレン流路の最も上流側のドレン流路を区画形成する容器本体の頂部に設置し、前記ドレン流路の最も上流側位置におけるドレンの表面に対し紫外線を上から直接に照射可能に配置することとした（請求項１）。

この発明の場合、中和処理のために導入部から中和装置内に導入された直後のドレンや、このドレンに触れた中和剤に対し、紫外線の照射が可能となる。この際に照射部により紫外線がドレン表面に対し上から直接に照射されるため、ドレンに細菌が含まれている場合や、その細菌が中和剤の表面に付着した場合であっても、初期の段階で細菌を殺菌することが可能となり、以後の細菌の増殖の進行を可及的かつ効果的に抑制又は阻止し得ることになる。この結果、細菌の増殖に伴い形成されるバイオフィルムの形成等を確実に未然に防止することが可能となり、これにより、バイオフィルム形成に起因する詰まり発生を可及的に防止することが可能となる。この発明において、照射部を紫外線ＬＥＤを備えて構成することができる（請求項２）。このようにすることで、照射部をコンパクトに構成することが可能となる上に、紫外線を効果的に照射可能となる。

又、第２の発明では、中和剤を収容した容器本体と、この容器本体内にドレンを導入する導入部と、前記中和剤により中和されたドレンを排出する排出部とを備え、前記容器本体内には、前記導入部と前記排出部との間に、中和剤が収容されてドレンが流されるドレン流路が区画形成されており、前記中和剤によりドレンを中和する中和装置を対象にして次の技術的手段を講じた。すなわち、前記容器本体内に貯留されるドレンの表面に対し青色光を照射可能な照射部を備え、前記照射部を、前記容器本体内の頂部であって前記ドレン流路の最も上流側のドレン流路を区画形成する容器本体の頂部に設置し、前記ドレン流路の最も上流側位置におけるドレンの表面に対し青色光を上から直接に照射可能に配置することとした（請求項３）。

この発明の場合、中和処理のために導入部から中和装置内に導入された直後のドレンや、このドレンに触れた中和剤に対し、青色光の照射が可能となる。この際に照射部により青色光がドレン表面に対し上から直接に照射されるため、ドレンに細菌が含まれている場合や、その細菌が中和剤の表面に付着した場合であっても、初期の段階で細菌を殺菌することが可能となり、以後の細菌の増殖の進行を可及的かつ効果的に抑制又は阻止し得ることになる。この結果、細菌の増殖に伴い形成されるバイオフィルムの形成等を確実に未然に防止することが可能となり、これにより、バイオフィルム形成に起因する詰まり発生も可及的に防止することが可能となる。この発明において、照射部を青色ＬＥＤを備えて構成することができる（請求項４）。このようにすることで、照射部をコンパクトに構成することが可能となる上に、所定の青色光を効果的に照射可能となる。

前記の第１又は第２の発明の中和装置におけるドレン流路としては、容器本体内を１以上の仕切り壁により仕切ることで区画形成した２以上の中和槽により構成することができる（請求項５）。このようにすることにより、容器本体のサイズに比してより長いドレン流路の形成が可能となり、中和剤との接触を十分に確保して中和処理の促進が図り得る。

以上の中和装置を備えて燃焼装置を構成することができ（請求項６）、これにより、燃焼装置で生じたドレンの中和処理を、詰まりの発生を回避して確実に行うことが可能となる。

以上、説明したように、第１の発明の中和装置によれば、中和処理のために導入部から中和装置内に導入された直後のドレンや、このドレンに触れた中和剤に対し、紫外線の照射が可能となる。この際に照射部により紫外線がドレン表面に対し上から直接に照射されるため、ドレンに細菌が含まれている場合や、その細菌が中和剤の表面に付着した場合であっても、初期の段階で細菌を殺菌することが可能となり、以後の細菌の増殖の進行を可及的かつ効果的に抑制又は阻止することができるようになる。この結果、細菌の増殖に伴い形成されるバイオフィルムの発生も防止することができ、バイオフィルムの発生に起因する詰まりの発生を確実に防止することができるようになる。そして、照射部を紫外線ＬＥＤを備えて構成することにより、照射部をコンパクトに構成することができる上に、紫外線を効果的に照射することができるようになる。

又、第２の発明の中和装置によれば、中和処理のために導入部から中和装置内に導入された直後のドレンや、このドレンに触れた中和剤に対し、青色光の照射が可能となる。この際に照射部により青色光がドレン表面に対し上から直接に照射されるため、ドレンに細菌が含まれている場合や、その細菌が中和剤の表面に付着した場合であっても、初期の段階で細菌を殺菌することが可能となり、以後の細菌の増殖の進行を可及的かつ効果的に抑制又は阻止することができるようになる。この結果、細菌の増殖に伴い形成されるバイオフィルムの発生を防止することができ、バイオフィルムの発生に起因する詰まりの発生も確実に防止することができるようになる。そして、照射部を青色ＬＥＤを備えて構成することにより、照射部をコンパクトに構成することができる上に、所定の青色光を効果的に照射することができるようになる。

又、請求項５の中和装置によれば、ドレン流路として、容器本体内を１以上の仕切り壁により仕切ることで区画形成した２以上の中和槽により構成することにより、容器本体のサイズに比してより長いドレン流路を形成することができ、中和剤との接触を十分に確保して中和処理の促進を図ることができるようになる。

さらに、請求項６の燃焼装置によれば、以上の中和装置を備えて燃焼装置を構成することにより、燃焼装置において生じたドレンの中和処理を、詰まりの発生を回避して確実に行うことができるようになる。

本発明の実施形態に係る中和装置を備えた燃焼装置の模式図である。 図１の中和装置の拡大断面説明図である。

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中和装置６を備えた燃焼装置１を示す。この燃焼装置１は、燃焼ガスの顕熱による熱交換加熱を受ける一次熱交換器２４に加え、燃焼排ガスから潜熱をも回収する二次熱交換器２５を備えることにより、高効率化を図る潜熱回収式に構成されたものである。二次熱交換器２５を備える結果、燃焼排ガスが凝縮した強酸性のドレンが発生することになり、このドレンを中和装置６で中和処理する必要が生じる。本発明の燃焼装置としては、ドレン発生源を備えていれば、図例の如き給湯単機能タイプのものに限らず、給湯機能に加え、追い焚き機能、ふろ湯張り機能、温水式暖房機能等を併有した複合タイプのものとすることができる。

燃焼装置１は、燃焼により給水を加熱して給湯するための缶体２と、缶体２で生じたドレンを中和処理するための中和装置６と、リモコン１０１からの各種設定情報や操作指令を受けて作動制御を行うためのコントローラ１０とを備えている。缶体２には燃焼バーナ２３が下部に内蔵され、この燃焼バーナ２３は送風ファン２１からの燃焼用空気とガス供給系２２からの燃焼用ガスとの供給を受けて燃焼するようになっている。加えて、燃焼バーナ２３の燃焼熱（顕熱）により熱交換加熱される一次熱交換器２４と、一次熱交換器２４を通過した後の燃焼排ガスから潜熱を回収するための二次熱交換器２５とが、缶体２の上部に内蔵されている。

図示省略の水道管等に接続された給水路３からの入水は、先に二次熱交換器２５に通され、この二次熱交換器２５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２４に入水されて所定温度まで主加熱される。そして、出湯路４に出湯された湯が、機外の一般給湯路を通して台所や浴室等の給湯栓４３などの所定の給湯箇所に給湯される。給水路３には、入水流量センサ３１や、入水温度センサ３２等が介装され、出湯路４には、流量制御弁４１や、給湯温度センサ４２が介装されている。

二次熱交換器２５においては、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ドレンが生じるため、このドレンを集水するために集水パン５１が設置されている。この集水パン５１により集水されたドレンが、ドレン導出路５２を通して中和装置６まで導出されるようになっている。この中和装置６にて中和処理されたドレンは適宜又は所定のタイミングで機外に排水されるようになっている。

中和装置６は、図２に詳細を示すように、容器本体６１の一側位置に導入部６２が形成され、他側に排出部６３が形成され、導入部６２と排出部６３との間に粒状又は塊状の中和剤Ｎが充填された複数の中和槽６４ａ，６４ｂ，…が区画形成されている。図例のものは、３つの仕切り壁６５ａ，６５ｂ，６５ｃにより４つの中和槽６４ａ，６４ｂ，…が区画形成されている。これら仕切り壁６５ａ，６５ｂ，６５ｃ及び中和槽６４ａ，６４ｂ，…を導入部６２側から順に第１，第２，…と呼ぶと、第１仕切り壁６５ａは底部に所定の大きさの貫通開口が形成され、第２仕切り壁６５ｂは頂部に所定の大きさの貫通開口が形成され、第３仕切り壁６５ｃは底部に所定の大きさの貫通開口が形成されている。これにより、第１中和槽６４ａは第２中和槽６４ｂと底部で連通し、第２中和槽６４ｂは第３中和槽６４ｃと頂部で連通し，第３中和槽６４ｃは第４中和槽６４ｄと底部で連通し、第１中和槽６４ａから順に第４中和槽６４ｄまでの間に、底部又は頂部で折り返しを繰り返して上下方向に流れるドレン流路Ｐが構成されている。

導入部６２の出口は、第１中和槽６４ａの一側端の頂部位置に開口し、排出部６３の入口は第４中和槽６４ｄの頂部側の所定位置に開口している。このため、導入部６２から導入されたドレンは第１中和槽６４ａ及び底部で連通している第２中和槽６４ｂの双方に溜まり、そのドレン水位Ｈ１が第２仕切り壁６５ｂの頂部位置を超えると、仕切り壁６５ｂの頂部を越流して第３中和槽６４ｃ及び底部で連通している第４中和槽６４ｄに溜まっていき、その第３及び第４中和槽６４ｃ，６４ｄ内のドレン水位Ｈ２が排出部６３の入口開口６３１の底辺位置を超えると、ドレンは排出部６３から排出されることになる。

第１中和槽６４ａの頂部には照射部６６が設置されている。つまり、照射部６６は導入部６２の近傍位置に設置されている。この照射部６６は、電源供給を受けて、第１中和槽６４ａ内に溜まるドレンの表面に対し紫外線を上から直接照射し得るように配置されている。照射部６６による紫外線照射は、燃焼装置の燃焼使用の有無に拘わらず常時照射したり、あるいは、燃焼使用と連動させて照射したり、することができる。燃焼使用と連動させる場合には、燃焼継続時間と対応させて所定時間に亘り照射させることができる。又、これらの場合の照射としては、連続点灯の他に短い周期で点灯・消灯を繰り返す間欠照射とすることができる。又、照射部６６の照射制御はコントローラ１０により実行され、常時点灯であれば燃焼装置に対する最初の電源ＯＮにより開始し、連動照射であれば給湯制御部による給湯運転制御の開始を受けて開始するようにすることができる。

前記の照射部６６としては、１又は複数の紫外線ＬＥＤ（紫外線発光ダイオード）を用いて構成することができる。その他に、蛍光管を用いて紫外線を照射し得るようにしたり、低圧水銀ランプを用いたりして、照射部６６を構成することもできるが、費用対効果の点で紫外線ＬＥＤを用いることが好ましい。特に、紫外線（例えば２００〜４００ｎｍの波長領域）の内でも短波長領域（例えば２００〜３１５ｎｍの波長領域）の紫外線を照射することが細菌に対する殺菌効果の点で好ましく、中でも２００〜２８０ｎｍの波長領域の紫外線がより好ましく、特に２６０ｎｍ付近を中心とする波長領域を有する紫外線を照射することが細菌に対する殺菌効果を得る上で最も好ましい。このような殺菌効果の高い波長領域を有する紫外線の概念として概ね２００〜３５０ｎｍの波長領域を有するものといわれる深紫外線があり、この波長領域の紫外線を照射可能な深紫外線ＬＥＤを用いて照射部６６を構成することができる。

又、第１中和槽６４ａの頂部には、第１中和槽６４ａ内にバイオフィルムが万一形成されて詰まりが生じるおそれのあることを検出するための詰まり検出部６７が設けられている。この詰まり検出部６７は、第１中和槽６４ａの頂部から所定位置まで下方に延ばされた一対の電極により構成され、細菌増殖に伴いバイオフィルムＢｆがドレン表面に万一形成されて盛り上がってきた場合に、一対の電極の両下端部がそのバイオフィルムＢｆ又はドレン表面と接触して導通することで、検出し得るようになっている。検出信号はコントローラ１０に送出され、コントローラ１０では所定のエラー報知を例えばリモコン１０１を通じて実行するようになっている。

以上の実施形態の場合、燃焼装置による給湯運転の開始に伴い燃焼バーナ２３が燃焼作動されると、燃焼排ガスの凝縮により二次熱交換器２５においてドレンが発生し、このドレンが集水パン５１により集水された後、ドレン導出路５２を通して中和装置６まで導出される。中和装置６においては、導入部６２から第１中和槽６４ａにドレンが導入されて第１中和槽６４ａ及び第２中和槽６４ｂに貯留されていく。この際に照射部６６により紫外線がドレン表面に対し上から直接に照射されるため、ドレンに細菌が含まれている場合や、その細菌が中和剤Ｎの表面に付着した場合であっても、その細菌を初期の段階において殺菌することができ、以後の細菌の増殖を未然に防止することができる。これにより、ドレン表面や中和剤Ｎの表面において、細菌の増殖に伴うバイオフィルムの形成も回避することができ、バイオフィルムの形成やバイオフィルムに定着するカビの発生等に起因する詰まり発生を未然に防止することができるようになる。

特に、照射部６６を第１中和槽６４ａの頂部に設け、導入部６２から第１中和槽６４ａに導入されたドレンに対し、つまりドレン発生によりドレンパン５１で集水されて中和処理のために中和装置６内に導入された直後のドレン（発生直後のドレン）や、このドレンに触れた中和剤Ｎに対し、紫外線を照射可能としている。言い換えると、仕切り壁６５ａ，６５ｂ，…及び中和槽６４ａ，６４，…により区画形成された容器本体６１内のドレン流路Ｐにおける最も上流側位置のドレンや中和剤Ｎに対し、照射部６６による紫外線を照射し得るようにしている。このため、ドレンに細菌がたとえ含まれていたとしても、初期の段階で細菌を殺菌することができ、細菌の増殖の進行を可及的かつ効果的に抑制又は阻止して、バイオフィルムの形成等を確実に未然に防止することができる。これにより、バイオフィルム形成に起因する詰まり発生を可及的に防止することができるようになる。

＜他の実施形態＞
以上の実施形態において、照射部６６を次のような青色ＬＥＤ（青色発光ダイオード）を備えて構成することができる。すなわち、例えば４００〜５００ｎｍの波長領域にある青色光による細菌の殺菌効果も期待でき、このような青色光を発する青色ＬＥＤを用いて照射部６６を構成したり、紫外線ＬＥＤと組み合わせて照射部６６を構成したりすることができる。

前記の実施形態では第１中和槽６４ａと仕切り壁６５ａを隔てて隣接する第２中和槽６４ｂとが底部の貫通開口を通して連通され、導入部６２から導入されたドレンが第１中和槽６４ａ及び第２中和槽６４ｂの双方に貯留される構成としているが、これに限らず、第１中和槽と第２中和槽との間を仕切る仕切り壁を底部から立ち上がり頂部に貫通開口を有する構成とし、導入部６２から導入されたドレンが当初は第１中和槽にのみ貯留される構成とすることができる。この場合、容器本体６１内に導入された初期段階のドレンの全てに対し照射部６６からの紫外線照射による殺菌処理を施すことができ、より効果的に殺菌を行うことができるようになる。又、仕切り壁がなくて単独の中和槽により中和装置を構成することもでき、仕切り壁を設けて複数の中和槽を区画形成する場合には、仕切り壁を少なくとも１つ形成して２つの中和槽を区画形成することができる。

さらに、前記実施形態の中和装置６は、予め燃焼装置に組み入れて構成することができる他、既設の潜熱回収型の燃焼装置に対し後付け又は交換によって追加設置して組み入れることもできる。この後付けの場合には、中和装置６の照射部６６に係る制御部分や、詰まり検出部６７に基づくエラー処理に係る制御部分も燃焼装置のコントローラに対し併せて追加されることになる。

１ 燃焼装置
６ 中和装置
６１ 容器本体
６２ 導入部
６３ 排出部
６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ 中和槽
６５ａ，６５ｂ，６５ｃ 仕切り壁
６６ 照射部
Ｎ 中和剤
Ｐ ドレン流路

Claims (6)

1. 中和剤を収容した容器本体と、この容器本体内にドレンを導入する導入部と、前記中和剤により中和されたドレンを排出する排出部とを備え、前記容器本体内には、前記導入部と前記排出部との間に、中和剤が収容されてドレンが流されるドレン流路が区画形成されており、前記中和剤によりドレンを中和する中和装置において、
   前記容器本体内に貯留されるドレンの表面に対し紫外線を照射可能な照射部を備え、
   前記照射部は、前記容器本体内の頂部であって前記ドレン流路の最も上流側のドレン流路を区画形成する容器本体の頂部に設置され、前記ドレン流路の最も上流側位置におけるドレンの表面に対し紫外線を上から直接に照射可能に配置されている、
   ことを特徴とする中和装置。
2. 請求項１に記載の中和装置であって、
   前記照射部は、紫外線ＬＥＤを備えて構成されている、中和装置。
3. 中和剤を収容した容器本体と、この容器本体内にドレンを導入する導入部と、前記中和剤により中和されたドレンを排出する排出部とを備え、前記容器本体内には、前記導入部と前記排出部との間に、中和剤が収容されてドレンが流されるドレン流路が区画形成されており、前記中和剤によりドレンを中和する中和装置において、
   前記容器本体内に貯留されるドレンの表面に対し青色光を照射可能な照射部を備え、
   前記照射部は、前記容器本体内の頂部であって前記ドレン流路の最も上流側のドレン流路を区画形成する容器本体の頂部に設置され、前記ドレン流路の最も上流側位置におけるドレンの表面に対し青色光を上から直接に照射可能に配置されている、
   ことを特徴とする中和装置。
4. 請求項３に記載の中和装置であって、
   前記照射部は、青色ＬＥＤを備えて構成されている、中和装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の中和装置であって、
   前記ドレン流路は、前記容器本体内が１以上の仕切り壁により仕切られて区画形成された２以上の中和槽により構成されている、中和装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の中和装置を備えた燃焼装置。

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