JP7280176B2

JP7280176B2 - ドレン中和器

Info

Publication number: JP7280176B2
Application number: JP2019233315A
Authority: JP
Inventors: 輝明小島; 健太星野
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2023-05-23
Anticipated expiration: 2039-12-24
Also published as: JP2021102179A

Description

この発明は、潜熱回収型給湯機に組み込まれるドレン中和器に関する。

従来例として、熱交換器で発生した強酸性のドレンの中和処理を行うドレン中和器において、容器内の水位の異常な上昇を検知するための水位検知用の満水電極を備えたものが知られている。このドレン中和器では、容器内に中和剤を備え、この中和剤の中をドレンが通過することで中和され安全に排水できる。（例えば、特許文献１参照）

また、特許文献１とは別の従来例として、前記満水電極と前記中和剤とが接触することで生ずる誤作動を防止する中和剤押えを備えたドレン中和器の例を図５で説明する。ドレン中和器の容器ａの上面にドレン導入口ｂと満水電極ｃを、容器ａの側面にドレン排水口ｄを有し、ドレン導入口ｂの下方の中和剤収容室ｅ内に中和剤ｆを備え、潜熱回収型給湯機の輸送時等に中和剤ｆが満水電極ｃと接触することで潜熱回収型給湯機の誤作動が発生することを防止するために、中和剤ｆと満水電極ｃの間に網状の中和剤押えｇを備えている。

特許第５２８２８６６号

このようなドレン中和器は、ドレン導入口ｂから落下するドレンが網状の中和剤押えｇに衝突する際に不特定な方向へ飛び跳ね、飛び跳ねた水滴が満水電極ｃに付着することによって満水電極ｃの誤検知が発生する恐れがあった。

また、輸送の際の輸送振動により中和剤押えｇが移動して、中和剤押えｇと中和剤収容室ｅの区画壁との間に隙間が生じ、隙間からの中和剤ｆが満水電極ｃと接触し誤検知が起きる恐れがあった。

また、輸送の際の輸送振動により中和剤押えｇが移動して、中和剤押えｇが満水電極ｃと接触し誤検知が起きる恐れがあった。

また、ドレン導入口ｂから流入するドレンが中和剤収容室ｅの天井を伝って満水電極ｃに付着することによって満水電極ｃの誤検知が発生する恐れがあった。

本発明は、上記の課題を解決すべく検討なされたもので、その目的は、満水電極ｃが天井からのドレン、または中和剤ｆ、または中和剤押えｇと接触することで起こる誤検知を防止できるドレン中和器を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１では、中和剤を収容する容器の上部に容器ふたを配し、前記容器ふたにドレン導入口と第１満水電極と第２満水電極を、前記容器の側壁にドレン排出口を有したドレン中和器において、前記ドレン導入口からドレンが流入し、前記第１満水電極と前記第２満水電極とが配置される第１中和室と、前記ドレンの流れ方向として前記第１中和室の下流に位置する第２中和室と、前記第２中和室の下流に位置し、前記ドレン排出口を有する第３中和室と、を備え、更に前記第１中和室内に、前記中和剤の充填部と上部の非充填部とを上下に仕切る前記中和剤押えを備え、更に前記非充填部で、前記ドレン導入口の直下の空間と前記第１満水電極の直下の空間とを隔てる前記容器ふたから垂れ下がる第１垂下壁と、前記第１満水電極と前記第２満水電極の直下の空間を隔てる前記容器ふたから垂れ下がる第２垂下壁と、を備え、前記第１垂下壁および前記第２垂下壁の容器内側方向の長さは、前記第１満水電極および前記第２満水電極の容器内側方向の長さより長くした。

また、本発明の請求項２では、前記第１中和室の一方側で前記容器ふたから垂れ下がる第３垂下壁と、前記第１中和室の他方側で前記容器ふたから垂れ下がる第４垂下壁と、を備え、前記第１中和室を区画する仕切壁のうち、一方側と他方側とそれぞれ向き合う前記中和剤押えの端部はいずれもＬ字形状で、前記中和剤押えの端部を一方側と他方側の前記仕切壁の上端にそれぞれ懸架させ、前記中和剤押えの中央部は前記第１から第４垂下壁の下側を通るように下側に凸の形状で配置した。

また、本発明の請求項３では、前記第３垂下壁の下端は、前記仕切壁の上端より下方にあり、かつ前記第１垂下壁の下端より上方にあり、かつ前記第２垂下壁の下端より上方にあり、かつ前記容器ふた外形の下端より上方にあり、また、前記第４垂下壁の下端は、前記仕切壁の上端より下方にあり、かつ前記第１垂下壁の下端より上方にあり、かつ前記第２垂下壁の下端より上方にあり、かつ前記容器ふた外形の下端より上方に位置するようにした。

また、本発明の請求項４では、前記第１垂下壁の容器内側方向の高さは、前記非充填部の高さと一致させた。

本発明の請求項１によれば、前記ドレンが前記容器ふたの内側をつたわって前記満水電極につたわるのを防ぐことができ、誤検知を防止できる。また、前記容器が輸送中に傾いても、前記第１垂下壁および前記第２垂下壁が前記満水電極より容器内側方向に長いので、前期第１垂下壁および前期第２垂下壁によって中和剤押えと満水電極との接触を防ぐことができ、誤検知を防止できる。

本発明の請求項２によれば、前記中和剤押えのＬ字形状の端部が前記仕切壁の上端に懸架されているので、前記容器が輸送中に傾いても、前記中和剤押えの水平方向の移動を防ぎ、かつ、中和剤が前記中和剤押えの上にはみ出しにくくなる。そのため、中和剤が前記満水電極に触れないため、誤検知を防ぐことができる。

本発明の請求項３によれば、前記第３垂下壁と前記第４垂下壁の下端は、前記仕切壁の上端より下方にあるので、前記第３垂下壁または前記第４垂下壁と前記仕切壁とで前記中和剤押えの端部を挟む構造ができ、前記中和剤押えのＬ字形状の端部を前記仕切壁の上端に懸架している状態を維持することができる。
また、前記第３垂下壁と前記第４垂下壁の下端は、前記第１垂下壁の下端より上方にあり、かつ前記第２垂下壁の下端より上方にあるので、前記中和剤押えを必要以上に下側へ押しつけることがないため、前記中和剤押えの変形を防止できる。
また、前記第３垂下壁と前記第４垂下壁の下端は、前記容器ふた外形の下端より上方にあるので、前記容器ふたを前記容器に取り付ける際に、前記容器ふたの外形が前記第３垂下壁と前記第４垂下壁より先に前記容器に接することで、前記容器と前記容器ふたの位置決めをして取り付けることができる。これにより、前記容器ふたの外形が前記容器に接するより先に前記第３垂下壁および第４垂下壁が前記中和剤押えに接することによる前記中和剤押えの位置ずれを防止できる。

本発明の請求項４によれば、前記中和剤押えが上下に動きにくく、前記中和剤押えと前記仕切壁の隙間から前記中和剤がはみ出しにくくなるため、前記中和剤が前記満水電極に触れることなく、誤検知を防ぐことができる。また、前記ドレン導入口から落下するドレンが前記中和剤押えに衝突する際に不特定な方向へ飛び跳ねても、前記ドレン導入口の直下の空間と前記第１満水電極の直下の空間とは前記第１垂下壁が前記非充填部の高さで隔てているため、跳ね返った水滴が前記満水電極に触れるのを防ぐことができ、誤検知を防止できる。

本発明の実施形態１における潜熱回収型給湯機の概略構成図本発明の実施形態１におけるドレン中和器の縦断面図本発明の実施形態１におけるドレン中和器の構成展開図本発明の実施形態１における容器ふたの斜視図従来例のドレン中和器の概略説明図

以下に、本発明に係る潜熱回収型給湯機の実施の形態を図面に基づいて説明する。
１は本実施形態の潜熱回収型熱源機としての潜熱回収型給湯機、２は石油等の燃料を燃焼させるバーナ、３はバーナ２に燃焼用の空気を供給する送風機、４はバーナ２の上方に備えられた燃焼室、５は燃焼室４内に収容された熱交換部である。

熱交換部５は、バーナ２の燃焼により発生した燃焼ガスから顕熱を回収し一次受熱管６を流通する被加熱流体としての水を加熱するフィンチューブ式の一次熱交換器７と、一次熱交換器７を通過した燃焼ガスから潜熱を回収し二次受熱管８を流通する被加熱流体としての水を加熱する二次熱交換器９とから構成されており、一次熱交換器７、二次熱交換器９の順に通過した燃焼ガスは排気口１０より潜熱回収型給湯機１外に排気される。

１１は燃焼ガス中の水蒸気が二次熱交換器９の二次受熱管８を流通する水と熱交換して露点以下の温度となることにより生成される強酸性のドレンを回収するドレン受けで、二次熱交換器９の下方に配置されているものである。また、１２はドレン受け１１で回収されたドレンをドレン中和器１３に導くドレン導入管である。

１４は内部に炭酸カルシウムからなる中和剤１５を充填して収容する略直方体の容器で、この容器１４の上部に容器ふた１６を配し、容器ふた１６には筒状のドレン導入口１７と一対の満水電極１８を有している。また、容器１４と容器ふた１６の間にパッキン９０を配し、容器１４に収容する中和剤１５およびドレンが容器１４と容器ふた１６の隙間から漏れるのを防止する。

この満水電極１８はドレン導入口１７に近い第１満水電極１９と、第１満水電極１９よりも遠い第２満水電極２０を、容器ふた１６に略垂直に貫通して容器１４内に延設することで、容器１４内のドレンの水位を検知し、ドレンが所定の水位に到達したときに容器１４から溢れること防止するために潜熱回収型給湯機１を停止する。

３１は容器１４の一側壁２３に水平方向に延設された筒状のドレン排出口で、容器１４内に貯留され中和されたドレンをドレン中和器１３外に排出させる。

３２はドレン排出口３１に接続されドレン中和器１３から排出される中和後のドレンを外部に排水するドレン排水管、３３は給水源から供給される水を熱交換部５に流通させる給水管、３４は熱交換部５で加熱された湯を流通させ、所定箇所に設けられた給湯栓（図示せず）に湯を供給する給湯管、３５は給水管３３から分岐した給水バイパス管である。

３６は給湯管３４と給水バイパス管３５との接続部に設けられ、給湯管３４からの湯と給水バイパス管３５からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁、３７は給水管３３に設けられ給水温度を検出する給水温度センサ、３８は給水管３３に設けられ流量を検出する流量センサ、３９は給湯管３４に設けられ熱交換部５で加熱された湯の温度を検出する熱交出口温度センサ、４０は混合弁３６より下流側の給湯管３４に設けられ混合弁３６で混合された湯の温度を検出する給湯温度センサである。

４１は潜熱回収型給湯機１の操作指示を行うリモコンで、リモコン４１には、潜熱回収型給湯機１の運転のオンオフを指示する運転スイッチ４２と、給湯温度を設定するための給湯温度設定スイッチなどの操作部４３と、潜熱回収型給湯機１の状態や給湯設定温度などを表示する表示部４４を備えている。

４５はマイクロコンピュータを主体として、この潜熱回収型給湯機１の満水電極１８、給水温度センサ３７、流量センサ３８、熱交出口温度センサ３９、給湯温度センサ４０の信号とリモコン４１からの信号を受け、送風機３、混合弁３６等の各アクチュエータの駆動を制御する制御手段であり、この制御手段４５は、潜熱回収型給湯機１の運転時間を積算して記憶するタイマ４６を有している。
このタイマ４６が所定積算時間をカウントすることで、中和剤１５が消耗して無くなる前に表示部４４に中和剤１５の交換または補充を促す表示を実施する。

次に、図３に基づいて満水電極の構成を説明する。
第１満水電極１９は、ねじ頭部１９ｂとねじ形状のねじ部１９ｃを有する電極部１９ａと、リード線被覆部１９ｅと金属製のリード線端子部１９ｆを有するリード線部１９ｄとを備え、ねじ部１９ｃを容器ふた１６の外側から内側へねじ込み固定する。
第２満水電極２０についても第１満水電極１９に準じた構成となる。

次に、図２に基づいて満水電極の誤検知の防止構造について説明する。
容器１４は、ドレン導入口１７からドレンが流入し、第１満水電極１９と第２満水電極２０とが配置される第１中和室５１と、前記ドレンの流れ方向として第１中和室５１の下流に位置する第２中和室５２と、第２中和室５２の下流に位置し、ドレン排出口３１を有する第３中和室５３とを備える。

７０は、第１中和室５１内の中和剤１５の充填部６１と非充填部６２とを上下に仕切る中和剤押えであり、８１は、非充填部６２で、前記ドレン導入口１７の直下の空間と第１満水電極１９の直下の空間とを隔てる前記容器ふた１６から垂れ下がる第１垂下壁であり、８２は、第１満水電極１９と第２満水電極２０の直下の空間を隔てる前記容器ふた１６から垂れ下がる第２垂下壁であり、第１垂下壁８１および第２垂下壁８２の容器内側方向の長さは、第１満水電極１９および第２満水電極２０の容器１４の内側方向の長さより長くした。

中和剤押え７０は、多数の棒状部材を幅約１０ｍｍ四方程度の網状に形成してあり、潜熱回収型給湯機の輸送時や設置の際に中和剤１５（直径約１５～２０ｍｍの炭酸カルシウムの塊）が満水電極１８と接触することを妨げ、潜熱回収型給湯機の誤作動が発生することを防止する。
第１垂下壁８１は、ドレン導入口１７から流入したドレンが容器ふた１６の内側をつたわって満水電極１８に伝わるのを防止する。
第１垂下壁８１と第２垂下壁８２の容器内側方向の長さが、第１満水電極１９および第２満水電極の容器内側方向の長さより長いので、潜熱回収型給湯機の輸送中に容器１４が傾いても、中和剤押え７０が第１満水電極１９および第２満水電極に接触することを防ぎ、潜熱回収型給湯機の誤作動が発生することを防止する。

８３は、第１中和室５１の一方側で容器ふた１６から垂れ下がる第３垂下壁であり、８４は、第１中和室５１の他方側で容器ふた１６から垂れ下がる第４垂下壁である。また、第１中和室５１を区画する仕切壁６０のうち、一方側と他方側とそれぞれ向き合う中和剤押え７０の端部はいずれもＬ字形状であり、中和剤押え７０の端部を一方側と他方側の仕切壁６０の上端にそれぞれ懸架させ、中和剤押え７０の中央部は前記第１から第４垂下壁の下側を通るように下側に凸の形状で配置してある。

これにより、中和剤押え７０の一方側と他方側の端部は、仕切壁６０の上端にそれぞれ懸架しているので、潜熱回収型給湯機の輸送中に容器１４が傾いても、中和剤押え７０の水平方向の移動を防ぎ、かつ、中和剤１５が中和剤押え７０の上にはみ出しにくくなっている。その結果、中和剤が満水電極に触れず、誤検知を防ぐことができる。

また、中和剤押え７０は、端部をＬ字形状とし、中央部は前記第１から第４垂下壁の下側を通るように下側に凸の形状で配置してあればよく、例えば、下に弧を描くように設置してもよく、あるいは、底面を中和剤に接するように略平らに設置しても、中和剤が満水電極に触れず、誤検知を防ぐことができる。

第３垂下壁８３の下端は、仕切壁６０の上端より下側にあり、かつ第１垂下壁８１の下端より上方にあり、かつ第２垂下壁８２の下端より上方にあり、かつ容器ふた１６外形の下端より上方になるようにした。
また、第４垂下壁８４の下端は、仕切壁６０の上端より下側にあり、かつ第１垂下壁８１の下端より上方にあり、かつ第２垂下壁８２の下端より上方にあり、かつ容器ふた１６の外形の下端より上方にあるようにした。

これにより、中和剤押え７０のＬ字形状の端部を仕切壁６０の上端に懸架している状態を維持することができ、さらに、第３垂下壁８３および第４垂下壁８４が中和剤押え７０を必要以上に押し付けることがないため、中和剤押え７０の変形を防止できるほか、さらに、容器ふた１６を容器１４に取り付ける際、中和剤押え７０を必要以上に押してしまうことなく、中和剤押え７０の変形を防止できる。

第１垂下壁８１と第２垂下壁８２の容器内側方向の高さは、非充填部６２の高さと一致させた。
これにより、潜熱回収型給湯機の輸送中に容器１４が傾いても、第１垂下壁８１と第２垂下壁８２が中和剤押え７０の上下動を抑制でき、中和剤押え７０と仕切壁６０の隙間から中和剤１５がはみ出しにくくなり、中和剤が満水電極に触れず、誤検知を防ぐことができる。
また、ドレンが中和剤押え７０に滴下して、跳ね返った水滴が満水電極１８に触れるのを防止できる。

ここで、第１垂下壁８１と第２垂下壁８２の容器内側方向の高さを同一としたが、第１垂下壁８１だけを非充填部６２の高さと一致させても、ドレンが中和剤押え７０に滴下して、跳ね返った水滴が満水電極１８に触れるのを防止できる。

次に、この一実施形態の潜熱回収型給湯機１の動作について説明する。
リモコン４１の運転スイッチ４２がオン状態のときに、所定箇所に設けられた給湯栓（図示せず）が開栓され、流量センサ３８が最低作動流量以上の流量を検出して燃焼要求が発生したと制御手段４５が判断すると、送風機３および燃料ポンプ（図示せず）を駆動させバーナ２での燃焼を開始させるものである。

バーナ２の燃焼により発生した燃焼ガスは、一次熱交換器７を流通し、一次熱交換器７を通過した後、二次熱交換器９を流通し、二次熱交換器９を通過した後、排気口１０から潜熱回収型給湯機１外へ排出されるものである。
また、給水源から供給された水は、給水管３３から供給され、給水管３３から二次受熱管８に導かれ、二次受熱管８から一次受熱管６へと順に流通して、二次熱交換器９および一次熱交換器７にて燃焼ガスとの熱交換により加熱される。
そして、一次受熱管６から給湯管３４へ導かれ、混合弁３６の開度調整によって給湯設定温度に温調された湯が最終的に給湯栓から給湯される。

この時、二次熱交換器９において、二次受熱管８を流通する水と燃焼ガスとが熱交換され、燃焼ガス中の水蒸気が露点以下となることにより生成されたドレンは、ドレン受け１１で回収されてドレン導入管１２を介してドレン中和器１３のドレン導入口１７に流入する。
ドレンはドレン導入口１７から容器１４内に落下し、容器１４内に備える中和剤１５によって中和され、容器１４の側壁２３に有するドレン排出口３１からドレン中和器１３外に排出され、所定箇所の下水に排水される。
また、ドレン中和器１３の中和剤１５はドレンの通過量に応じて徐々にドレンと反応して減少する。中和剤１５は潜熱回収型給湯機１の使用状態によって数年から１０数年かけて減少し、無くなる前に中和剤１５を補給するかドレン中和器１３自体を交換するものである。

ドレン中和器１３内のドレンの水位は、通常時には図２の一点鎖線で示したドレン排出口３１の水位を維持し、潜熱回収型給湯機１の運転で新たに発生し、ドレン導入口１７から追加された分量のドレンがドレン排出口３１から順次排水される。
しかし、ドレンには燃焼空気に含まれる不純物が混入するため、長年にわたり潜熱回収型給湯機１が使用されることで、前記不純物の堆積等のゴミ２９がドレン排出口３１を塞いだときには、ドレンの水位が上昇する。ドレンの水位が上昇して満水電極１８まで到達した後、制御手段４５は第１満水電極１９と第２満水電極２０の間の抵抗値が所定値以下を検出すると潜熱回収型給湯機１の運転を停止すると共に、表示部４４にドレン中和器１３の異常で満水が発生していることを表示する。

ドレン中和器１３のメンテナンス時期到来の判定について説明する。
ドレン中和器１３に充填される中和剤１５の充填量は予め決められており、その充填量に対して中和可能な総ドレン量も中和剤（炭酸カルシウム）と水（ドレン）との化学反応式から容易に導出できる。
本実施形態では、タイマ４６が所定積算時間（潜熱回収型給湯機の運転積算時間）をカウントすることで、中和剤１５が消耗して無くなる前に表示部４４に中和剤１５の交換または補充、あるいはドレン中和器１３自体の交換といったドレン中和器１３のメンテナンス時期が到来したと判断し、その旨を報知するものである。

なお、本発明は先に説明した一実施形態に限定されるものでなく、本実施形態では、潜熱回収型給湯機１を例に挙げて説明したが、床暖房パネルやパネルコンベクタ等の放熱端末を有し、バーナで加熱した温水を循環させて暖房運転を行える潜熱回収型の温水暖房装置に適用してもよいものである。

また、本実施形態で用いたその他の構成は一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図しておらず、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１３ドレン中和器
１４容器
１５中和剤
１６容器ふた
１７ドレン導入口
１９第１満水電極
２０第２満水電極
３１ドレン排出口
５１第１中和室
５２第２中和室
５３第３中和室
６０仕切壁
６１充填部
６２非充填部
７０中和剤押え
８１第１垂下壁
８２第２垂下壁
８３第３垂下壁
８４第４垂下壁

Claims

中和剤を収容する容器の上部に容器ふたを配し、前記容器ふたにドレン導入口と第１満水電極と第２満水電極を、前記容器の側壁にドレン排出口を有したドレン中和器において、
前記ドレン導入口からドレンが流入し、前記第１満水電極と前記第２満水電極とが配置される第１中和室と、
前記ドレンの流れ方向として前記第１中和室の下流に位置する第２中和室と、
前記第２中和室の下流に位置し、前記ドレン排出口を有する第３中和室と、
を備え、
更に前記第１中和室内に、前記中和剤の充填部と上部の非充填部とを上下に仕切る中和剤押えを備え、
更に前記非充填部で、前記ドレン導入口の直下の空間と前記第１満水電極の直下の空間とを隔てる前記容器ふたから垂れ下がる第１垂下壁と、
前記第１満水電極と前記第２満水電極の直下の空間を隔てる前記容器ふたから垂れ下がる第２垂下壁と、
を備え、
前記第１垂下壁および前記第２垂下壁の容器内側方向の長さは、前記第１満水電極および前記第２満水電極の容器内側方向の長さより長くしたことを特徴とするドレン中和器。
前記第１中和室の一方側で前記容器ふたから垂れ下がる第３垂下壁と、
前記第１中和室の他方側で前記容器ふたから垂れ下がる第４垂下壁と、
を備え、
前記第１中和室を区画する仕切壁のうち、一方側と他方側とそれぞれ向き合う前記中和剤押えの端部はいずれもＬ字形状で、
前記中和剤押えの端部を一方側と他方側の前記仕切壁の上端にそれぞれ懸架させ、
前記中和剤押えの中央部は前記第１から第４垂下壁の下側を通るように下側に凸の形状で配置したことを特徴とする請求項１に記載のドレン中和器。
前記第３垂下壁の下端は、前記仕切壁の上端より下方にあり、かつ前記第１垂下壁の下端より上方にあり、かつ前記第２垂下壁の下端より上方にあり、かつ前記容器ふた外形の下端より上方にあり、
また、前記第４垂下壁の下端は、前記仕切壁の上端より下方にあり、かつ前記第１垂下壁の下端より上方にあり、かつ前記第２垂下壁の下端より上方にあり、かつ前記容器ふた外形の下端より上方にあることを特徴とする請求項２に記載のドレン中和器。
前記第１垂下壁の容器内側方向の高さは、前記非充填部の高さと一致させたことを特徴とする請求項１ないし３に記載のドレン中和器。