JP6943032B2 - 中和装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱源機などの二次熱交換器で生成される酸性の凝縮水を中和する中和装置に関する。

従来、排気熱を利用して水を温める潜熱回収型の熱源機などには、排気熱を利用する二次熱交換器で生成される酸性の凝縮水を中和する中和装置（中和器を含む）が備えられている。以下、熱源機の中和装置を例に説明する。

図５は、一般的な潜熱回収型の熱源機１００における内部の構成を概略的に示す図面である。熱源機１００の場合、筐体１０１の内部には一次熱交換器１０２の他、制御基板１０３、燃料供給装置１０４などが備えられる。そして、一次熱交換器１０２の排気熱を利用する二次熱交換器１０５が一次熱交換器１０２の上方に設けられ、この二次熱交換器１０５から排出される凝縮水が流れ込むように中和装置１１０が配置されている。図示する熱源機１００の場合には、一次熱交換器１０２とその側方に備えられた制御基板１０３との間のスペースに、上方の二次熱交換器１０５から凝縮水が流れ込むように中和装置１１０が配置されている。

この種の中和装置に関する先行技術として、ドレン容器の貯留室内に中和剤を収容し、ドレン排出管から流入したドレンの貯留水位が設定水位となった時点でサイフォン現象によって一定量のドレンを下流側に排出するものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、他の先行技術として、中和剤を充填していない区画に凝縮水の導入パイプを差し込み、導入パイプから導入した凝縮水を中和剤が充填された区画で上下方向に流通させるものもある（例えば、特許文献２参照）。

特許第２９６４０６６号公報 特許第４９８０１３０号公報

ところで、上記した熱源機１００などの筐体１０１は、設置スペースを小さくするためにコンパクトな外形とすることが好ましい。しかし、筐体１０１の内部には、上記したように一次熱交換器１０２、二次熱交換器１０５、制御基板１０３、燃料供給装置１０４など、多くの部品を配置する必要がある。そして、中和装置１１０を設置する場合、筐体１０１内部の限られたスペースに設置する必要があるとともに、二次熱交換器１０５の下方に配置する必要があるため配置場所が限られる。このため、中和装置１１０のより小型化が望まれている。

しかし、中和装置は、内部の詰まりやドレン排水経路の詰まりによる水位上昇を検知するオーバーフロー電極（水位検知手段）を上部に設ける必要がある。しかも、オーバーフロー電極を凝縮水の入口部に近い位置に設けた場合には、容器内の上壁を伝う凝縮水によって誤検出する場合がある。このため、オーバーフロー電極を凝縮水の入口部から離して距離を確保しようとすると、中和装置の横方向の寸法を小型化することが難しくなる。

また、オーバーフロー電極による水位上昇の検出は、凝縮水の入口部よりもオーバーフロー電極の検知部が下方に位置しなければ、エア置換ができずにオーバーフローを検知できない場合がある。このため、オーバーフロー電極をエア置換ができる長さにして凝縮水の入口部における高さ方向の距離を確保しようとすると、中和装置の縦方向の寸法を小型化することが難しくなる。

なお、上記先行技術は、いずれも中和装置におけるオーバーフロー電極の誤検出防止とともに、中和装置の小型化を図ることについて何ら記載されていない。

さらに、オイル式熱源機に用いられる中和装置の場合には、凝縮水に混ざって煤などの異物が中和装置に流入し、中和剤（例えば、炭酸カルシューム）の間の狭い通路に入り込むことで通路を閉塞して不具合を起こすおそれがある。このため、煤などの異物が中和剤を封入した部分に流れ込むことを抑制したいという要望もある。

そこで、本発明は、凝縮水の水位検出手段を適切な位置に配置して小型化を図ることができる中和装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、凝縮水を中和剤で中和して外部へ排出するための中和装置であって、前記凝縮水を貯留するための貯留部と、前記貯留部の上部に設けられた凝縮水導入部と、前記凝縮水導入部から下方に延びて前記貯留部に前記凝縮水を入れる入口部と、前記貯留部において上部から前記凝縮水の水位を検知する水位検知手段と、を備え、前記入口部は、下端が前記水位検知手段に近づく方向に傾斜して配置されている。

この構成により、凝縮水導入部から下方に延びる入口部の下端が、貯留部において上部から凝縮水の水位を検知する水位検知手段の方向に傾斜して配置されているので、入口部の内部を流れる凝縮水は水位検知手段と反対側の部分に沿って流れて貯留部に落ちるため、凝縮水を水位検知手段と離れる位置で貯留部に落とすことができ、水位検知手段の配置自由度が増して中和装置の小型化を図ることができる。

また、凝縮水を中和剤で中和しで外部へ排出するための中和装置であって、前記凝縮水を貯留するための貯留部と、前記貯留部の上部に設けられた凝縮水導入部と、前記凝縮水導入部から下方に延びて前記貯留部に前記凝縮水を入れる入口部と、前記貯留部の前記凝縮水の水位を検知する水位検知手段と、を備え、前記入口部の出口開口部は、上下方向に傾斜する傾斜端部に形成されていてもよい。

この構成により、貯留部の凝縮水の水位が上昇して入口部に達しても、入口部の出口開口部における傾斜端部の下端と上端との間に上下方向に開口した通気部を形成してエア置換ができるので、この出口開口部の位置で適切にオーバーフローを検知でき、水位検知手段の配置自由度が増して中和装置の小型化を図ることができる。

また、前記水位検知手段は、検知部が前記傾斜端部の下端と上端との間に設けられていてもよい。

このように構成すれば、水位検知手段の検知部が入口部の出口開口部における傾斜端部の下端と上端との間となっているため、貯留部のオーバーフローを入口部の出口開口部の位置で水位検知手段によって適切に検知することができる。

また、前記貯留部は、前記入口部の下方位置に、下流方向の前記中和剤を封入した中和部に前記凝縮水を流す流出部の位置に対して底面部が低い位置となった異物溜り部を備えていてもよい。

このように構成すれば、入口部から貯留部に落ちた凝縮水に煤などの異物が混入していたとしても、異物を貯留部の底面部における異物溜り部に停滞させて異物が下流の中和部に流れ出ることを抑制できる。

また、前記流出部は、前記中和部の異なる位置において前記凝縮水を流すように複数備えられ、複数の前記流出部は、それぞれ高さが異なるとともに、前記中和部の下流に位置するほど高く配置されていてもよい。

このように構成すれば、上流に位置する流出部から中和部に凝縮水が流れ難くなったとしても、下流の流出部から中和部に凝縮水を適切に流して中和装置の機能を維持することができる。

本発明によれば、中和装置に入る凝縮水を入口部の構造によって水位検知手段から離れた位置で落ちるようにできるので、水位検知手段の配置自由度が増して中和装置の小型化を図ることが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る中和装置を示す縦断面図である。 図２は、図１に示す中和装置の左側面図である。 図３は、図１に示すIII−III矢視の断面図である。 図４は、図１に示す中和装置の使用状態を示す縦断面図である。 図５は、熱源機の一例を示す内部構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、オイル式熱源機に適した中和装置１０を例に説明する。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における上下左右方向の概念は、図１に示す中和装置１０に向かった状態における上下左右方向の概念と一致するものとする。

（中和装置の構造）
図１は、一実施形態に係る中和装置１０を示す縦断面図である。図２は、図１に示す中和装置１０の左側面図である。図３は、図１に示すIII−III矢視の断面図である。図１，２に示すように、中和装置１０は、中空の容器１１を備えている。容器１１は、例えば、ブロー成形などで成形される。この実施形態の容器１１は、図１に示す正面視において、左上部に凝縮水導入部１５が設けられ、凝縮水導入部１５の下方に貯留部２０が設けられている。貯留部２０の下流方向（図の下方から右方向）には中和部２５が設けられ、中和部２５の下流方向（図の右端）には排出部３５が設けられている。

上記凝縮水導入部１５は、この例では容器１１の左上部の左下向きに傾斜した部分に設けられている。凝縮水導入部１５は筒状に形成されており、軸心Ｃは容器１１に溜められる凝縮水Ｗの喫水面Ｌに対して直交する垂直面となっている側壁１２に対して上方が左に傾斜する角度αの斜め配置となっている。凝縮水導入部１５には、凝縮水の入口部１６が設けられている。この実施形態の入口部１６は筒状に形成されており、凝縮水導入部１５に挿入して固定されている。入口部１６は、凝縮水導入部１５と同一の角度αで傾斜しており、下端が後述するオーバーフロー電極（水位検知手段）４０に近づく方向に傾斜して配置されている。入口部１６は、筒状の部材の他、Ｕ字状の部材などを用いることができる。

入口部１６は、下端の出口開口部１７が上下方向に傾斜する傾斜端部となっており、正面視において側壁１２に近い左側の下端１７ａに対して右側の上端１７ｂが上方に位置する傾斜となっている。この出口開口部１７によれば、凝縮水導入部１５に取り付けられた状態で、図示する左の下端１７ａと右の上端１７ｂとの間に、上下方向に開口した通気部１８が形成される。しかも、出口開口部１７を斜めにカットして傾斜端部とすることで、通気部１８を容易に形成することができる。また、出口開口部１７で通気部１８を形成することで、貯留部２０のオーバーフローを出口開口部１７の位置で適切に検知できるので、容器１１の高い位置でオーバーフロー検知ができる。

上記貯留部２０は、所定量の凝縮水Ｗを溜めることができる大きさで形成されている。貯留部２０の上部には、上記入口部１６と、オーバーフロー電極４０と、水封電極４５とが設けられている。オーバーフロー電極４０は図の紙面直交方向に１本、水封電極４５は図の紙面直交方向に２本設けられており、凝縮水Ｗの水位がこれらに達することで通電して検知するようになっている。この実施形態では、入口部１６の近くに長い水封電極４５を配置し、入口部１６から離れた位置に短いオーバーフロー電極４０を配置している。これにより、長い水封電極４５を貯留部２０の深い位置（後述する異物溜り部２２）の近くに配置している。オーバーフロー電極４０と水封電極４５の配置は一例である。オーバーフロー電極４０は、下端が検知部４１となっており、貯留部２０の上方において、容器１１から下方に所定の突出量Ｔで設けられている。オーバーフロー電極４０の突出量Ｔは、下端の検知部４１が入口部１６の出口開口部１７における下端１７ａと上端１７ｂとの間に位置する。

水封電極４５は、凝縮水Ｗが中和部２５に溜って、貯留部２０の燃焼排気ガスが中和部２５から排出部３５を介して中和装置１０の外部に排出されないように水封できるまで、排出部３５に接続された排水ホース３７の下流側に設けられた２方弁（開放又は閉鎖の切替弁：図示略）を閉鎖しておくためのものである。水封電極４５が凝縮水Ｗを検知するときには、中和部２５に溜った凝縮水Ｗによって水封されて燃焼排気ガスは排出部３５に流れない。

貯留部２０における入口部１６の下方位置には、中和部２５に凝縮水Ｗを流す流出部２６の位置に対して底面部２１が低い位置となった異物溜り部２２が備えられている。異物溜り部２２は、凝縮水Ｗに混入した比重の大きい異物を停滞させて溜める部分である。異物溜り部２２と中和部２５に凝縮水Ｗを流す流出部２６との間は、上向きの傾斜面２３となっている。なお、オイル式でない熱源機などの中和装置１０の場合には、異物溜り部２２の無い構成でもよい。

貯留部２０と中和部２５との間には、貯留部２０から凝縮水Ｗが流れ出る流出部２６，２７が複数備えられている。この例では、貯留部２０の底面部２１から所定寸法で上方位置に備えられた第１流出部２６と、その第１流出部２６から所定寸法で上方位置に備えられた第２流出部２７とが備えられている。第２流出部２７は、容器１１の上壁１３からは所定距離Ｈで下方となっている。第２流出部２７は、第１流出部２６が何らかの理由で詰ったときに貯留部２０の凝縮水Ｗを中和部２５に流すための流路である。第２流出部２７の所定距離Ｈは、オーバーフロー電極４０の突出量Ｔよりも低い位置でオーバーフロー検知に影響しない位置であり、水封電極４５よりも高い位置となっている。

凝縮水Ｗは、貯留部２０から第１流出部２６を介して中和部２５に流れ出て、中和部２５を通って下流方向へと流れ、中和部２５から第３流出部３６を介して排出部３５へと排出される。第３流出部３６の下端付近が喫水面Ｌであり、容器１１内には喫水面Ｌの位置までの凝縮水Ｗが溜った状態で使用される。中和部２５の下流部分には、上部から中和剤を入れる開閉蓋２８が設けられている。開閉蓋２８を開放することで、後述する中和剤３０を中和部２５に封入することができる。上記排出部３５は、中和部２５で中和された凝縮水Ｗを、排水ホース３７を介して排水するようになっている。なお、容器１１の図示する左下部には、容器１１内の水を排出するときに使用する排水口５０が設けられている。中和部２５と排水口５０との間は、排水路５１で接続されている。

図３に示すように、上記貯留部２０と中和部２５との間の第１流出部２６は、スリット状の開口（例えば、幅寸法が３ｍｍ〜５ｍｍ程度）となっている。上記図１に示す第２流出部２７、中和部２５と排出部３５との間の第３流出部３６、及び中和部２５と排水口５０との間の排水路５１も、同様のスリット状の開口となっている。これらの流路をスリット状の開口とすることで、中和部２５に封入した中和剤３０が他の部分に移動しないようにしている。

（中和装置の動作説明）
図４は、図１に示す中和装置１０の使用状態を示す縦断面図である。上記中和装置１０の中和部２５には、開閉蓋２８を開放して適切量の中和剤３０が封入される。中和剤３０は塊状であるため、上記したスリット状の開口である中和部２５と貯留部２０との間の第１流出部２６と第２流出部２７、及び中和部２５と排出部３５との間の第３流出部３６から出ることはない。

二次熱交換器１０５（図５）で発生した凝縮水Ｗは、入口部１６から中和装置１０の容器１１内に入る。この時、入口部１６の軸心Ｃが角度αで傾斜しているため、入口部１６から貯留部２０に落とす凝縮水Ｗは、入口部１６のオーバーフロー電極４０などから離れた位置の側壁１２に近い位置で貯留部２０に落とすことができる。

貯留部２０に落ちた凝縮水Ｗは、中和部２５が凝縮水Ｗで水封されるまで溜められる。水封までの間は、排出部３５に接続された排水ホース３７の下流側に設けられた２方弁（図示略）は閉弁状態である。貯留部２０に所定量の凝縮水Ｗが溜り、水封電極４５によって凝縮水Ｗを検知することで２方弁が開放される。その後、凝縮水Ｗは貯留部２０と中和部２５とに溜り、第３流出部３６の下端の喫水面Ｌの位置までの凝縮水Ｗが溜ると、凝縮水Ｗは中和部２５から排出部３５に排出され、順次貯留部２０の凝縮水Ｗが中和部２５に流れる。貯留部２０から中和部２５に流れた凝縮水Ｗは、中和部２５に封入された中和剤３０によって中和される。中和部２５で中和剤３０によって中和された凝縮水Ｗは、第３流出部３６から排出部３５に排出されて排水ホース３７から図示しない２方弁を経由して外部に排水される。

また、仮に第１流出部２６から中和部２５へ凝縮水Ｗが流れ難くなったとしても、貯留部２０に溜った凝縮水Ｗの水位が第２流出部２７の位置に達すると、凝縮水Ｗは第２流出部２７から中和部２５に流れて中和剤３０によって中和され、第３流出部３６から排出部３５に排出される。これにより、貯留部２０の異物溜り部２２から煤などの異物が第１流出部２６を介して貯留部２０に流れて第１流出部２６付近の中和剤３０の間を詰らせたとしても、凝縮水Ｗを第２流出部２７から中和部２５に流して中和装置１０の機能を維持することができる。

さらに、中和部２５が詰って凝縮水Ｗの水位が上昇して出口開口部１７の下端１７ａに達したとしても、出口開口部１７が喫水面Ｌに対して角度βで傾斜しているため、出口開口部１７の下端１７ａと上端１７ｂとの間に形成される通気部１８によってエア置換されて、この通気部１８の上下方向中間位置に配置されたオーバーフロー電極４０の検知部４１まで凝縮水Ｗの水位が適切に上昇してオーバーフローを検知することができる。また、通気部１８が塞がれることもない。

また、貯留部２０には、入口部１６の下方に異物溜り部２２が設けられているため、凝縮水Ｗに混ざった煤などの異物Ｄを異物溜り部２２に沈殿させることができる。しかも、異物溜り部２２から中和部２５につながる第１流出部２６までの傾斜面２３により、異物が中和部２５へ流れ出ることを抑制できる。よって、煤などの異物Ｄが中和部２５に流れることを抑制し、中和部２５の詰まりを予防することができる。

（総括）
以上のように、上記中和装置１０によれば、凝縮水Ｗの入口部１６を傾斜配置とすることで凝縮水Ｗをオーバーフロー電極４０（水位検知手段）から離れた位置で貯留部２０に落とすことができるので、オーバーフロー電極４０（水位検知手段）による誤検出の防止と、オーバーフロー電極４０の配置などを適切にして、中和装置１０の小型化を図ることが可能となる。すなわち、入口部１６から入る凝縮水Ｗを意図的にオーバーフロー電極４０から離れた位置で貯留部２０に落ちるようにすることで、オーバーフロー電極４０や水封電極４５を入口部１６に近い位置などに配置することが可能となり、中和装置１０の小型化を図ることが可能となる。

また、入口部１６の出口開口部１７を傾斜端部として通気部１８が形成されるようにしたことで、出口開口部１７の位置まで上昇した水位を通気部１８でエア置換してオーバーフロー電極４０によりオーバーフローを適切に検知できる。よって、オーバーフロー電極４０の配置などを適切にして、中和装置１０の容器１１の小型化などを図ることが可能となる。

さらに、オイル式熱源機１００（図５）のように、凝縮水Ｗに煤などの異物Ｄが混ざるような場合でも、貯留部２０に落ちた凝縮水Ｗ中の異物Ｄを異物溜り部２２に停滞させることができるので、下流の中和部２５へ異物Ｄが流れ出ることを抑制できる。よって、異物Ｄによって中和部２５の性能が低下することを抑えることが可能となる。

（変形例）
上記した実施形態では、凝縮水導入部１５を角度αで傾斜させて入口部１６が一体的に傾斜させているが、入口部１６が傾斜するように配置されていればよく、凝縮水導入部１５の構成は上記実施形態に限定されるものではない。

また、上記した実施形態における中和部２５の構造も一例であり、凝縮水Ｗを中和剤３０で中和できる流路長を有する構造であればよく、上記した実施形態に限定されるものではない。

さらに、上記した実施形態は一例を示しており、入口部１６を傾斜させた構成のみでも、入口部１６の下端の出口開口部１７を傾斜端部とした構成のみでも、中和装置１０を小型化することができ、本発明は上記した実施形態の全てを実施しない場合でも実施可能であり、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。

１０ 中和装置
１２ 側壁
１５ 凝縮水導入部
１６ 入口部
１７ 出口開口部
１７ａ 下端
１７ｂ 上端
１８ 通気部
２０ 貯留部
２２ 異物溜り部
２５ 中和部
２６ 第１流出部
２７ 第２流出部
３０ 中和剤
３５ 排出部
３６ 第３流出部
４０ オーバーフロー電極
４５ 水封電極
α，β 角度
Ｃ 軸心
Ｗ 凝縮水
Ｌ 喫水面
Ｄ 異物

Claims (4)

1. 凝縮水を中和剤で中和して外部へ排出するための中和装置であって、
   前記凝縮水を貯留するための貯留部と、
   前記貯留部の上部に設けられた凝縮水導入部と、
   前記凝縮水導入部から下方に延びて前記貯留部に前記凝縮水を入れる開口部を備える入口部と、
   前記貯留部において上部から前記凝縮水の水位を検知する水位検知手段と、
   を備え、
   前記凝縮水導入部は、下端が前記水位検知手段に近づく方向に傾斜して配置され、
   前記入口部の開口部は、傾斜状とした傾斜端部に形成され、
   前記傾斜端部は、下端が前記水位検知手段から離れた側に位置し、上端が前記水位検知手段に近い側に位置している、
   ことを特徴とする中和装置。
2. 前記水位検知手段は、検知部が前記傾斜端部の下端と上端との間に設けられている、
   請求項１に記載の中和装置。
3. 前記貯留部は、前記入口部の下方位置に、下流方向の前記中和剤を封入した中和部に前記凝縮水を流す流出部の位置に対して底面部が低い位置となった異物溜り部を備えている、
   請求項１又は２に記載の中和装置。
4. 前記流出部は、前記中和部の異なる位置において前記凝縮水を流すように複数備えられ、
   複数の前記流出部は、それぞれ高さが異なるとともに、前記中和部の下流に位置するほど高く配置されている、
   請求項３に記載の中和装置。
   

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