JP4601059B2 - ドレン排水設備 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和設備で発生するドレン水を排出するためのドレン排水設備に関する。

図５に示すように、空調機器からのドレン水Ｄｗは、一般的にドレン配管Ｌ１０１、水封式ドレンタンク１０２を介して排水されている。特に大規模施設においては、さらに水封式ドレンタンク１０２からドレン排水管Ｌ１０２を介して施設共有設備である建屋内配水系ファンネル１０３に集めて排水処理されている。

ここで、一部の施設では、ドレン排水管Ｌ１０２を含む各種排水管の破損等の不具合による床への溢水を考慮して、ドレンファンネル１０３に対する各種排水管の連結位置を床面Ｇｍから高い位置に設定しなければならないことがある。

具体例を挙げると、原子力関連の一部の施設においては、安全性確保のため各種排水管のドレンファンネルへの連結位置高さＨ１を、基準面となる床面Ｇｍから現状で１７５ｍｍ程度に設定する必要があり、今後は更なる安全性確保のため１９５ｍｍ程度とより高く設定することが要求されている。

このような施設では、ドレン水を排水するにあたり、ドレン排水管Ｌ１０２を同一階のドレンファンネル１０３に接続すると、図５に示されるとおり「水封高さ」Ｈ２の基準底面Ｓｂが床面Ｇｍから高い位置となり、結果としてケーシング１０１内にドレン水Ｄｗが溜まってしまう不具合が発生することになる。

このためこれらの施設では、図６に示すようにドレンタンク１０２からドレン排水管Ｌ１０２を下階のドレンファンネルに接続するようにして封水高さの基準底面Ｓｂが低い位置となるようにして解決を図っている。
特開平２００４−２０５３４２ 特開平２００１−１９３１２２ 特開平２００２−２８６１９２ 特開平１１−９４１９４

しかし、ドレン排水管Ｌ１０２を下階のファンネルに接続するためには、床Ｇに貫通穴を穿孔するなど大掛かりな施工が必要で工事物量が膨大になる問題がある。

そこで本発明の主たる課題は、ドレン排水管とドレンファンネルの取合レベルが高い場合においても、下階のファンネルを使用することなく同一階のドレンファンネルにドレン水を排水することができ、しかもケーシング内にドレン水が溜まることのないドレン排水設備を提供することにある。

この課題を解決した本発明は、次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
空調機器のケーシング内のドレン水を、ドレンタンクを介してドレンファンネルに排出するドレン排水設備であって、
ケーシングの内部が負圧とされると共にドレンタンクが密閉構造とされ、
該ドレンタンクとドレンファンネルが同一階に配置され、
前記ドレンタンクが、前記ケーシングからのドレン配管を水封する水封式ドレンタンクであり、かつ、
前記ケーシングと水封式ドレンタンクとに連結する均圧管と、この均圧管の開閉を行う均圧バルブとを備え、
ドレンタンクからドレンファンネルに続くドレン排水管が、ドレンファンネル内に延在され、そのドレン排水管先端がドレンファンネル内に配置された水封トラップで水封されていることを特徴とするドレン排水設備。

（作用効果）
均圧バルブの開閉操作により均圧管を介してケーシング内の気相部とドレンタンク内の気相部とが連通または閉鎖されるので、前記ケーシング内の気相部の気圧とドレンタンク内の気相部の気圧の均衡の調整をすることが可能となる。
これにより、ケーシング内のドレン水をドレンタンクに適宜移送可能となり、また、ドレンタンク内の封水液面の高さを適当位置に調整することができる。
もって、水封高さを確保できない場合でも、ケーシング内にドレン水が溜まることのないドレン排水設備となる。
さらに、ドレンタンクからドレンファンネルに続くドレン排水管が、ドレンファンネル内に延在され、そのドレン排水管先端がドレンファンネル内に配置された水封トラップで水封されていることから、均圧バルブを解放したときにおけるドレン水のトラップが確実なものとすることができるほか、水封位置の調整がなされる。

＜請求項２記載の発明＞
空調機器のケーシング内のドレン水を、ドレンタンクを介してドレンファンネルに排出するドレン排水設備であって、
ケーシングの内部が負圧とされると共にドレンタンクが密閉構造とされ、
該ドレンタンクとドレンファンネルが同一階に配置され、
ケーシングからドレンタンクに続くドレン配管および、ドレンタンクからドレンファンネルに続くドレン排水管の各管路の途中に開閉バルブが設けられ、
かつ、前記ケーシングとドレンタンクとに連結する均圧管と、この均圧管の開閉を行う均圧バルブとを備えることを特徴とするドレン排水設備。

（作用効果）
均圧バルブの開閉操作により均圧管を介してケーシング内の気相部とドレンタンク内の気相部とが閉鎖または連通されるので、前記ケーシング内の気相部の気圧とドレンタンク内の気相部の気圧の均衡の調整をすることが可能である。また、ドレン配管およびドレン排水管の開閉バルブの開閉操作によりドレン水の移送・排出を適宜に調整とすることができる。
したがって、水封高さを確保できない場合でも、ケーシング内にドレン水が溜まることのないドレン排水設備となる。

＜請求項３記載の発明＞
ドレンタンクに、大気開放管とこの管路の開閉を行う大気開放バルブとが設けられており、前記大気開放バルブの開閉によりドレンタンク内気層部の気圧が調整されるように構成されている請求項１または２記載のドレン排水設備。

（作用効果）
大気開放管および大気開放バルブを設けたことにより、均圧バルブを閉じた状態でケーシング内の気圧に左右されることなくドレンタンク内の気圧の調整を行うことができるようになる。

＜請求項４記載の発明＞
ドレンタンク内の液面位置に応じて、水封式ドレンタンクからドレンファンネルへ連通するドレン排水管の排水口の開閉を行うドレン排水口開閉手段が設けられている請求項１または３記載のドレン排水設備。

（作用効果）
ドレンタンク内に所定量たまったドレン水を自動的にドレンファンネルに排出することができるようになり、もって所定量の封水を確保しつつドレン水をドレンファンネルに排出することができるようになる。また、ドレンタンク内にドレン水がなくなった場合でもドレンファンネルとドレンタンクとの連通を阻止することができる。

＜請求項５記載の発明＞
ドレンタンク内の液面高さを計測する液面計が設けられている請求項１〜４の何れか１項に記載のドレン排水設備。

（作用効果）
ドレンタンク内の液面の高さを監視することができ、これに応じて均圧バルブおよび開閉バルブの開度の調整を行うことができるようになる。

従来設備ではドレン排水管を床面から高い位置で同一階のドレンファンネルに接続する場合には、ケーシング内に常にドレン水が溜まった状態となる。本発明のドレン排水設備は、均圧バルブ、大気解放バルブ、配管および排水管の開閉バルブの操作により、ドレンタンク内の封水の液面位置、ドレンタンクとケーシング内の気圧の均衡の調整、ドレンタンク内の気圧の微調整が可能であり、これにより、封水高さがなくてもドレン水のトラップを確実に行いつつ、ケーシング内に溜まるドレン水をドレンタンクに適宜移動させることができる。従って、封水高さを確保すべく下階のドレンファンネルを使用するという必要はなく、同一階のドレンファンネルを利用してドレン水を排出することが可能となる。これにより、ドレン排水設備の設置コストなどが大幅に削減されることになる。

なお、空調設備のケーシングとは、小型あるいは一般的な空調機器・装置において採用されるいわゆるドレンパン、ハウジングなど、熱交換部で発生したドレン水が直接的に集まる部分のほか、大規模空調設備に採用されるドレン水を一時的に集めるために設置されるドレン水収集槽、ドレン水収集室のような比較的大きな空間設備をも含む意味である。

次いで、比較例及び本発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に詳述する。
（比較例）
図１は比較例のドレン排水設備の概略図である。１は空調設備のケーシング、２はドレンタンク、３はドレンタンクと同一階に設置されたドレンファンネルである。

空調機器のケーシング１内のドレン水Ｄｗはドレン配管Ｌ１を介してドレンタンク２に移送されるが、本比較例ではこのドレンタンク２は水封式であり、ケーシング１からのドレン配管Ｌ１がドレンタンク２内においてその底部近傍まで延在されて先端部が、ドレンタンク２内に溜まる封水Ｓｗにより水封されている。

他方、ドレンタンク２の上部にはドレン排水管Ｌ２の一端が連結されている。このドレン排水管Ｌ２の他端は同一階のドレンファンネル３に連結されている。ドレン排水管Ｌ２は、ドレンタンク２からドレンファンネル３に向かって若干の下り傾斜をもって設置されており、ドレンタンク２内において当該ドレン排水管Ｌ２の接続位置よりもドレン水が溜まったときに、ドレン水が自然流下によってドレンファンネル３に排出されるように構成されている。

他方、ドレンタンク２の上部にはドレンタンク２の気相部Ｄｇに連通するように均圧管Ｌａの一端が連結されている。この均圧管Ｌａの他端はケーシング２の気相部Ｃｇに連結されている。この均圧管Ｌａの途中には、ドレンタンク気相部Ｄｇとケーシング気相部Ｃｇとの連通および閉鎖を操作するための均圧バルブＶａが設けられている。この均圧バルブＶａの開閉操作により、両気相部Ｃｇ，Ｄｇの気圧調整が行われる。

このように均圧バルブＶａを開いて、ケーシング気相部Ｃｇの気圧とドレンタンク気相部Ｄｇの気圧調整が行われると、ケーシング１内に溜まっているドレン水Ｄｇがドレンタンク２に排水される。

すなわち、通常、ケーシング内圧（ケーシング内の気相部Ｃｇの気圧）は、ドレンタンク内圧（ドレンタンク気相部Ｄｇの気圧）よりも低い。一般空調設備であれば、ケーシング内圧は−１５０ｍｍＡｑ程度であり、原子力関連設備など大規模空調設備のケーシング内圧は、その２〜３倍の約−２００〜３００ｍｍＡｑ程度である。それに対して、ドレンタンク気相部Ｄｇの気圧は大気圧と同等か若干低い程度である。そして、先に述べたとおり、本設備のようにドレンタンク２から同一階のドレンファンネル３にドレン排水管Ｌ２を接続するなどして、ドレン排水管Ｌ２を床面から高い位置に設けるとケーシング１内にドレン水Ｄｇが溜まってしまうところ、本設備では均圧バルブＬａを開放すれば、ドレンタンク２側からケーシング１側へ均圧管Ｌａを介して気体が流入され、もってドレンタンク２内の水封が解除され、それにともないケーシング１内に溜まっているドレン水Ｄｗがドレンタンク２に移送される。さらに、移送されたドレン水は、ドレンタンク内で適当量を超えたときにドレン排水管Ｌ２を介してドレンファンネル３に自然流下により排出される。しかる後に均圧バルブＶａを閉じればドレンタンクの水封が再び維持された状態となる。従って、水封高さが確保できない場合にもケーシング１内にドレン水Ｄｇを溜めることがなく、好適な位置で水封を維持することが可能となる。

なお、均圧管Ｌａのドレンタンク２およびケーシング１への具体的な接続位置については適宜設定することができるが、本発明における均圧管Ｌａは、ケーシング１内とドレンタンク２内の気相部Ｄｇ、Ｃｇの気圧調整を行うためのものであるから、ケーシング１およびドレンタンク２の容量および予想ドレン貯水量等を考慮して、均圧管Ｌａの両端がドレン水あるいは封水に水没されない位置に接続するのが望ましい。均圧バルブＶａの設置部位に関しては特に限定されない。操作性、メンテナンス性を考慮して適宜の位置に設置することができる。

他方、前記ドレンタンク２の上端部には、前記均圧管Ｌａとは別に大気開放管Ｌｂの一端が連結されている。この大気開放管Ｌｂの他端は、排水設備系外の大気圧系に開放されている。さらに、この大気開放管Ｌｂの途中には、大気開放バルブＶｂが設けられており、この大気開放バルブＶｂの開閉により、ドレンタンク２気相部と大気系とを連通させて、ドレンタンク２内の封水液面位置の調整等が行なわれる。この大気開放バルブＶｂの開放は、均圧管Ｌａの均圧バルブＶａを閉じた状態で行えば、ケーシング１気相部の気圧にほとんど影響を与えることなく、ドレンタンク内のドレン水（封水）の液面位置を低下させることができる。また、ドレン配管開閉バルブＶ１を開放した状態で開放した場合には、ドレンタンク気相部Ｄｇを介して、大気系からケーシング１内へ気体が流入することになるため、特に、ドレンタンク２内からドレン排水管Ｌ２を通ってドレン水が排出されている最中、すなわちドレンタンク２のドレン排水口２０が排出されるドレン水で閉鎖された状態におけるケーシング１からドレンタンク２へのドレン水の移送を助ける効果を奏する。

上述の均圧バルブＶａおよび大気開放バルブＶｂの開閉操作および開閉具合の調整は、人が手動で行うほかコンピューターなどを用いた既知のバルブ制御機構によって自動制御とすることができる。

また、図示例の設備では設けていないが、ケーシング１内および／またはドレンタンク２内に、ドレン水あるいは封水の液面高さを測定する液面計を設け、この液面計により測定される液面位置に基づいて、各バルブを手動操作あるいは自動操作するように構成してもよい。

（第１の形態）
図２に本発明の第１の実施の形態にかかるドレン排水設備Ｘ２を示す。このドレン排水設備Ｘ２は、図１の比較例におけるドレン排水管Ｌ２がドレンファンネル３内においてその底部近傍まで延在されており、ドレンファンネル３内に設置された水封トラップ設備３０においてその先端が水封されている形態である。その他の構成については、図１に示す比較例のドレン排水設備Ｘ１と同様であるので説明は省略する。

このドレンファンネル３内においてドレン排水管先端を水封するドレン排水設備Ｘ２では、均圧管Ｌａを開放しても、ケーシング１内気相部とドレンタンク２内気相部とが連通するだけで、ケーシング１内がドレンファンネル３を介した外部気相部との連通がない。

従って、均圧バルブＬａ解放時にドレンファンネル３を介した外部系の気圧の影響を受けずにドレンタンク２内の気圧とケーシング１内の気圧の差のみによって、ケーシング１内のドレン水をドレンタンク２内に移送することができる。さらに、これらバルブ操作時においても、ドレンファンネル３内の水封トラップ設備３０によってドレン排水管Ｌ２の先端が水封されていることから確実に水封状態が維持される。

（第２の形態）
図３に本発明の第２の実施の形態を示す。第２の実施の形態は、比較例にかかるドレン排水設備Ｘ１において、ドレンタンク１内のドレン水（封水）の液面位置に応じて、ドレンタンク２内に開口するドレン排水管Ｌ２おける排水口２０の開閉を行うドレン排水口開閉手段２１が設けられている設備である。

図示例におけるドレン排水口開閉手段２１は、前記排水口２０を開閉する蓋部２１ａと浮玉部２１ｂとを備える一般的なボール弁２１であり、ドレンタンク２内に溜まるドレン水（封水）量の上昇にともなって前記浮玉２１ｂが上昇することによって、前記蓋２１ａが開くように構成されている。なお、ドレン排水口開閉手段２０は、図示例のボール弁に限定されずこれと同様の作用効果を奏する機構を用いることができる。

このようにボール弁を設けることにより、第１の実施の形態のドレン排水設備Ｘ２と同様に、均圧バルブＬａ解放時にドレンファンネル３を介した外部系の気圧の影響を受けずにドレンタンク２内の気圧とケーシング１内の気圧の差のみによって、ケーシング１内のドレン水をドレンタンク２内に移送することができる。なお、ドレンタンク２内のドレン水が排水口２０を完全に塞がないうちに蓋２１ａが開くと、ドレンタンク気相部Ｄｇ、ドレン排水管Ｌ１０２、ドレンファンネル３を介して外部気相部とケーシング内とが連通するおそれが高まる。そしてケーシング１内と外部気相部とが連通するとケーシング１内の温度あるいは気圧に少なからず影響が生ずる。従って、これを防止すべく、ボール弁２１は、排水口２０がドレン水で完全に塞がれた状態となったときにのみ蓋２１ａが開くように調整するのが望ましい。

（第３の形態）
図４に本発明の第３の実施の形態にかかるドレン排水設備を示す。この第３のドレン排水設備Ｘ４は、ドレンタンク２が水封式ではなく、ケーシング１からドレンタンク２に続くドレン配管Ｌ１の途中およびドレンタンク２からドレンファンネル３に続くドレン排水管Ｌ２の途中のそれぞれに開閉バルブＶ１、Ｖ２が設けられているドレン排水設備である。ドレン水のトラップおよび排出はこれらの開閉バルブの開閉により操作される。また、ドレンタンク内にドレン水の液面高さを計測するための液面計Ｍが設置されている。この液面計Ｍは、浮き玉とドレン水の液面上昇にともなって上昇する浮き玉の位置を計測するメジャーとを備える一般的な液面計を用いることができる。その他の構成の液面計を用いることができる。

他方、第３の排水設備Ｘ４においても、図１に示す比較例のドレン排水設備と同様に、ドレンタンク２およびケーシング１に連通する均圧管Ｌ１およびこの均圧管Ｌ１の途中に設けられた均圧バルブＬａを備えている。さらに、大気開放管Ｌｂおよび大気開放バルブＶｂをも備える。これらの構成については、比較例と同様であるので説明は省略する。

ドレン配管Ｌ１、ドレン排水管Ｌ２の各開閉バルブＶ１、Ｖ２の設置位置については、特に限定されない操作あるいは制御しやすい適宜の位置に設置することができる。

ここで、本形態の設備Ｘ４における各バルブの操作による排水機構を詳述すると、ドレン排水管の開閉バルブを閉じた状態において、ドレン配管のバルブを開放するとケーシング内のドレン排水はドレンタンクに向かおうとするが、この状態では、ドレンタンク内が密閉状態であるため移行はほとんど進まない。

ここで、均圧バルブを解放すると、ケーシング内圧がドレンタンク内圧よりも低いためにケーシング内のドレン水がドレンタンクに移送される。ドレン水のドレンタンクへの移送によりドレンタンク内においてドレン水の液面がドレン排水口位置よりも高い位置に到達した場合には、前記ドレン排水管の開閉バルブおよび均圧バルブを閉じ、ドレン排水管Ｌ２の開閉バルブＶ２および大気開放バルブＶｂを開放して、ドレン水がドレンファンネル３に排水されるようにする。ケーシング１内に溜まるドレン水Ｄｗが多量である場合には、この操作を繰り返す。かかる操作により、封水高さを確保できない場合においても、ケーシング内にドレン水を溜めることなく、かつ、ケーシング内の外部気相部との気密を保持しつつ、同一階のドレンファンネル３に排水することができる。

なお、比較例にかかるドレン排水設備Ｘ１と同様に、各バルブＶ１，Ｖ２、Ｖａ、Ｖｂの操作は、人が手動で行うほかコンピューター制御によって各バルブＶ１，Ｖ２、Ｖａ、Ｖｂの操作を行うことができる。特に、本設備Ｘ４では、ドレンタンク２内に液面計Ｍを設けているので、この液面計の測定値に基づいて各バルブの開閉操作および開閉具合の調整を行うことができ、この場合コンピューター制御にする構成とするのが望ましい。さらに、ドレンタンク２内とともにあるいはドレンタンク２内に代えてケーシング１内にドレン水貯水量を計測する液面計を設置してもよく、これに基づいて各バルブ操作Ｖ１，Ｖ２、Ｖａ、Ｖｂを行うように構成することもできる。

以上の各形態の詳述からも明らかなように、本発明のドレン排水設備によれば、ドレン排水管の設置位置が床面から高い場合において同一階のドレンファンネルを使用してもケーシング内のドレン水を排水することが可能となる。よって、下階のドレンファンネルを使用する必要がなくなり、特に設備施工の点からきわめて有用である。

本発明は、原子力関連施設などで利用される大規模な空調設備におけるドレン水排水設備として好適であるが、ドレン水の排水機構を必要とする一般的な空調設備あるいは小型空調機器についても利用可能である。

比較例にかかるドレン排水設備の概略図である。 第１の実施の形態にかかるドレン排水設備の概略図である。 第２の実施の形態にかかるドレン排水設備の概略図である。 第３の実施の形態にかかるドレン排水設備の概略図である。 従来のドレン排水設備の概略図である。 封水高さが確保できない場合の従来のドレン排水設備の概略図である。

１，１０１…空調設備のケーシング、２，１０２…ドレンタンク、３，１０３…ドレンファンネル、Ｃｇ…ケーシング内気相部、Ｄｇ…ドレンタンク内気相部、Ｄｗ…ケーシング内ドレン水、Ｓｗ…封水、Ｇ…床、Ｇｍ…床面、Ｈ１…ドレン配管取り付け位置高さ、Ｈ２…封水高さ、Ｓｂ…封水高さ基準底面、Ｌ１，Ｌ１０１…ドレン配管、Ｌ２，Ｌ１０２…ドレン排水管、Ｌａ…均圧管、Ｌｂ…大気開放管、Ｖ１…ドレン配管開閉バルブ、Ｖ２…ドレン排水管開閉バルブ、Ｖａ…均圧バルブ、Ｖｂ…大気開放バルブ、Ｂ…ボール弁、Ｍ…液面計、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ１００…ドレン排水設備。

Claims (5)

1. 空調機器のケーシング内のドレン水を、ドレンタンクを介してドレンファンネルに排出するドレン排水設備であって、
   ケーシングの内部が負圧とされると共にドレンタンクが密閉構造とされ、
   該ドレンタンクとドレンファンネルが同一階に配置され、
   前記ドレンタンクが、前記ケーシングからのドレン配管を水封する水封式ドレンタンクであり、かつ、
   前記ケーシングと水封式ドレンタンクとに連結する均圧管と、この均圧管の開閉を行う均圧バルブとを備え、
   ドレンタンクからドレンファンネルに続くドレン排水管が、ドレンファンネル内に延在され、そのドレン排水管先端がドレンファンネル内に配置された水封トラップで水封されていることを特徴とするドレン排水設備。
2. 空調機器のケーシング内のドレン水を、ドレンタンクを介してドレンファンネルに排出するドレン排水設備であって、
   ケーシングの内部が負圧とされると共にドレンタンクが密閉構造とされ、
   該ドレンタンクとドレンファンネルが同一階に配置され、
   ケーシングからドレンタンクに続くドレン配管および、ドレンタンクからドレンファンネルに続くドレン排水管の各管路の途中に開閉バルブが設けられ、
   かつ、前記ケーシングとドレンタンクとに連結する均圧管と、この均圧管の開閉を行う均圧バルブとを備えることを特徴とするドレン排水設備。
3. ドレンタンクに、大気開放管とこの管路の開閉を行う大気開放バルブとが設けられており、前記大気開放バルブの開閉によりドレンタンク内気層部の気圧が調整されるように構成されている請求項１または２記載のドレン排水設備。
4. ドレンタンク内の液面位置に応じて、水封式ドレンタンクからドレンファンネルへ連通するドレン排水管の排水口の開閉を行うドレン排水口開閉手段が設けられている請求項１または３記載のドレン排水設備。
5. ドレンタンク内の液面高さを計測する液面計が設けられている請求項１〜４の何れか１項に記載のドレン排水設備。

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