JP4980130B2 - ドレン用中和装置およびシステム - Google Patents
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Description
本発明は、潜熱回収タイプの給湯装置等に設備されて凝縮水を中和処理するドレン用中和装置に係る技術分野に属する。
最近、ガス，石油を燃料とする給湯装置等では、燃焼器で燃焼された燃焼ガスの顕熱を回収するための一次的な熱交換器に加えて、排気される燃焼ガスの潜熱を回収する二次的な熱交換器が備えられ、熱効率（燃費）の向上と二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量の削減とが図られている。この潜熱回収タイプの給湯装置等では、環境汚染対策等の理由から、二次的な熱交換器で発生してドレンとして排出される酸性の凝縮水を中和処理するドレン用中和装置を設備することが必要とされる。
ドレン用中和装置としては、二次的な熱交換器から排出された凝縮水を導入する導入口と中和処理された凝縮水を排出する排出口との間に粒状の炭酸カルシウム等の中和剤が充填されて凝縮水が流通する流路が設けられ、流路を流通する凝縮水と中和剤と接触させることで中和処理が行われる処理槽形のものがある。この処理槽形からなるドレン用中和装置では、排出口が二次的な熱交換器まで連通しているため、二次的な熱交換器から煙突（排気筒）等へ排気される燃焼ガスの一部が排出口から漏出することがある。このため、給湯装置等を屋内設置とする場合に、安全面対策として排出口からの燃焼ガスの漏出を完全に阻止することが要求される。
従来、ドレン用中和装置としては、例えば、以下に記載のものが知られている。
特開２００４−１７００１１号公報 特許文献１には、導入口に隣接して一定の水位が保持される水封室が設けられ、水封室の内部に導入口として導入パイプが引込まれたドレン用中和装置が記載されている。
特許文献１に係るドレン用中和装置では、水封室に貯溜された凝縮水をトラップとして二次的な熱交換器と排出口との連通を遮断することができるため、排出口からの燃焼ガスの漏出を阻止することが可能になると予想される。
特許文献１に係るドレン用中和装置では、トラップを構成する水封室の容積が小さくトラップの圧力があまり高くならないため、二次的な熱交換器と排出口との連通の遮断が不充分で、排出口からの燃焼ガスの漏出を完全には阻止することができないという問題点がある。
本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、排出口からの燃焼ガスの漏出を完全に阻止することのできるドレン用中和装置と、このドレン用中和装置を有効に機能させるためのドレン用中和システムとを提供することを課題とする。
前述の課題を解決するため、本発明に係るドレン用中和装置は、特許請求の範囲の請求項１〜３に記載の手段を採用する。
即ち、請求項１では、二次的な熱交換器で発生した凝縮水を導入する導入口と中和処理された凝縮水を排出する排出口との間に凝縮水が流通する流路が処理槽内を隔壁で縦に区画して設けられ、流路に中和剤が充填されて流通する凝縮水と中和剤とが接触されるドレン用中和装置において、前記隔壁の下部は１つ置きに連通され、下部で連通されない各隔壁の上部は前記排出口へ向かうに従って夫々階段状に一段づつ低く形成し、且つ下部で連通された各隔壁の上部は同区画にある下部で連通されない下流の隔壁の上部より一段高く形成して流路は凝縮水が上下方向に千鳥状に流通する縦深形状に形成され、前記流路を形成する最上流の区画の隔壁と隣り合わせに中和剤を充填しない区画を設けて隣り合う両区画の底部同士を連通させ、前記中和剤を充填しない区画に差し込んだ導入パイプの下端部の導入口は流路の底部付近に配置される。
この手段では、流路が凝縮水を水上下方向に千鳥状に流通させる縦深形状に形成されることで、流路に貯溜された大量の凝縮水が流路の底部に配置された導入口にトラップの圧力として作用する。
そして、導入口は流路の上部から下部に配設された導入パイプの下端部に開口されていることを特徴とする。
この手段では、凝縮水が導入パイプを流下して流路の底部付近に流出されることで、凝縮水の自然の流れを利用して導入口に導入することができる。
さらに、 前述の課題を解決するため、本発明に係るドレン用中和システムは、特許請求の範囲の請求項３，４に記載の手段を採用する。
即ち、請求項２では、請求項１ドレン用中和装置に加えて、流路における凝縮水の水位を検出する水位検出センサと、水位検出センサに接続されたコントローラとを備え、コントローラは水位検出センサが流路における凝縮水の水位が一定の深さ以下の検出信号を送信したときに燃焼ガスの生成源である燃焼器の運転を停止させる指示を行うことを特徴とする。
この手段では、水位検出センサ，コントローラを備えることで、凝縮水の水位が下がって二次的な熱交換器と排出口との連通の遮断が不充分となったときに燃焼器の運転を停止させる。
即ち、請求項３では、請求項１のドレン用中和装置に加えて、二次的な熱交換器から排出される燃焼ガスの排気圧力を検出する排気圧力検出センサと、排気圧力検出センサに接続されたコントローラとを備え、コントローラは排気圧力検出センサが燃焼ガスの排気圧力が一定の圧力を超えた検出信号を送信したときに燃焼ガスの生成源である燃焼器の運転を停止させる指示を行うことを特徴とする。
この手段では、排気圧力検出センサ，コントローラを備えることで、燃焼ガスの排気圧力が高くなって凝縮水によるトラップの圧力を超えるようになったときに燃焼器の運転を停止させる。
本発明に係るドレン用中和装置は、流路が凝縮水を水上下方向に千鳥状に流通させる縦深形状に形成されることで、流路に貯溜された大量の凝縮水が流路の底部に配置された導入口にトラップの圧力として作用するため、二次的な熱交換器と排出口との連通の遮断を確実にして、排出口からの燃焼ガスの漏出を完全に阻止することができる効果がある。
そして、凝縮水が導入パイプを流下して流路の底部付近に流出されることで、凝縮水の自然の流れを利用して導入口に導入することができるため、凝縮水の導入が容易である効果がある。
さらに、本発明に係るドレン用中和システムは、請求項２として、水位検出センサ，コントローラを備えることで、凝縮水の水位が下がって二次的な熱交換器と排出口との連通の遮断が不充分となったときに燃焼器の運転を停止させるため、排出口からの燃焼ガスの漏出をより完全に阻止することができる効果がある。
また、請求項３として、排気圧力検出センサ，コントローラを備えることで、燃焼ガスの排気圧力が凝縮水によるトラップの圧力を超える圧力になったときに燃焼器の運転を停止させるため、排出口からの燃焼ガスの漏出をより完全に阻止することができる効果がある。
以下、本発明に係るドレン用中和装置およびシステムを実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５は、本発明に係るドレン用中和装置およびシステムを実施するための最良の形態の第１例を示すものである。
第１例では、石油（灯油）を燃料とする潜熱回収タイプの給湯装置に適用されるものを示してある。
第１例は、図４に示すように、燃焼器Ｂで生成された燃焼ガスＧが顕熱を回収する一次的な熱交換器ＲＡから潜熱を回収する二次的な熱交換器ＲＢに送られる熱交換系が構成された給湯装置に適用され、二次的な熱交換器ＲＢのドレン口に凝縮水Ｗを導入する導入用ホースＨＡで接続されたドレン用中和装置である処理槽１が設備されている。処理槽１には、中和処理された凝縮水Ｗを給湯装置の外部に排出する排水用ホースＨＢと、凍結防止，点検等のために内部に滞溜している全ての凝縮水Ｗを外部に排出する際の排出路となる２本の水抜用ホースＨＣ，ＨＤとが接続されている。
処理槽１は、図１〜図３に示すように、アウタケーシング１１の内部に２つのインナケーシング（前側インナケーシング１２，後側インナケーシング１３）が横方向に階段状に並列して収容され、アウタケーシング１１の外部から内部に向けて導入パイプ１４が貫通されている。
処理槽１のアウタケーシング１１は、上部開放の縦深形の箱体である本体１１ａの上部に蓋体１１ｂが着脱可能にビス等で取付けられている。本体１１ａの底部付近には、前側インナケーシング１２，後側インナケーシング１３をそれぞれ支持して前側インナケーシング１２，後側インナケーシング１３の下部に凝縮水Ｗの流通方向を旋回させる流路である前側旋回部１１ｃ，後側旋回部１１ｄを独立して形成する前側段部１１ｅ，後側段部１１ｆが段違いに設けられている。本体１１ａの底面には、前側旋回部１１ｃ，後側旋回部１１ｄにそれぞれ筒形の前側水抜口１１ｇ，後側水抜口１１ｈが外部に突出するように設けられている。前側水抜口１１ｇ，後側水抜口１１ｈには、前述の水抜用ホースＨＣ，ＨＤが接続される。本体１１ａの側部の上端付近には、中和処理された凝縮水Ｗを処理槽１から排出する筒形の排出口１１ｉが外部に突出するように設けられている。排出口１１ｉには、前述の排出用ホースＨＢが接続される。
処理槽１の前側インナケーシング１２は、上部側の断面積よりも下部側の断面積が小さくなる上部開放の縦深の逆角錐箱形に形成されて、凝縮水Ｗの流路となる内部が隔壁によって横方向へ第１室１２ａ，第２室１２ｂ，第３室１２ｃの３室に区画され、底面がアウタケーシング１１の前側旋回部１１ｃに連通する格子孔１２ｄに形成され、側部の上端付近に溢流する凝縮水Ｗを案内する樋部１２ｅが後側インナケーシング１３の上に突出するように設けられている。第２室１２ｂ，第３室１２ｃには、粒状の炭酸カルシウム（例えば、格子孔１２ｄの孔よりも大きな石灰石の砕石）からなる中和剤２が充填される。なお、この前側インナケーシング１２については、中和剤２が充填された状態で処理槽１の蓋体１１ｂが取外されたアウタケーシング１１の本体１１ａに落込み収容が可能である。
処理槽１の後側インナケーシング１３は、上部側の断面積よりも下部側の断面積が小さくなる上部開放の縦深の逆角錐箱形に形成されて、凝縮水Ｗの流路となる内部が隔壁によって横方向へ第１室１３ａ，第２室１３ｂの２室に区画され、底面がアウタケーシング１１の後側旋回部１１ｄに連通する格子孔１３ｃに形成され、側部の上端付近にアウタケーシング１１の排出口１１ｉに対面して凝縮水Ｗを排出する排水窓１３ｄが開口されている。第１室１３ａ，第２室１３ｂには、粒状の炭酸カルシウム（例えば、格子孔１３ｃの孔よりも大きな石灰石の砕石）からなる中和剤２が充填される。なお、この後側インナケーシング１３については、中和剤２が充填された状態で処理槽１の蓋体１１ｂが取外されたアウタケーシング１１の本体１１ａに落込み収容が可能である。
処理槽１の導入パイプ１４は、アウタケーシング１１の蓋体１１ｂの１つの隅部を貫通して、処理槽１の前側インナケーシング１２の中和剤２が充填されていない第１室１２ａの内部を通り格子孔１２ｄに近接されている。導入パイプ１４の下端部は、凝縮水Ｗが導入される導入口１４ａとして開口されている。即ち、導入口１４ａは、格子孔１２ｄに対面されるように配置されている。導入パイプ１４の上端部には、前述の導入用ホースＨＡが接続される。
さらに、第１例では、ドレン用中和システムを構成するための水位検出センサ３，排気圧力検出センサ４，コントローラ５を備えている。
水位検出センサ３は、水圧センサからなるもので、処理槽１のアウタケーシング１１の前側水抜口１１ｇに接続されている水抜用ホースＨＣの中途部に取付けられ、処理槽１の前側インナケーシング１２に貯溜されている凝縮水Ｗの水圧（水頭圧）を検出する。この水位検出センサ３は、電気的にコントローラ５に接続され、検出した信号をコントローラ５に送信する。
排気圧力検出センサ４は、空気圧センサからなるもので、二次的な熱交換器ＲＢの煙突に取付けられ、二次的な熱交換器ＲＢから排気される燃焼ガスＧの排気圧力を検出する。この排気圧力検出センサ４は、電気的にコントローラ５に接続され、検出した信号をコントローラ５に送信する。
コントローラ５は、マイクロプロセッサ等を内蔵して燃焼器Ｂの運転の制御を行う機能を備えてなるもので、水位検出センサ３が凝縮水Ｗの水位が一定の深さ以下の検出信号を送信したときと、排気圧力検出センサ４が燃焼ガスＧの排気圧力が一定の圧力を超えた検出信号を送信したときとに、燃焼器Ｂの運転を停止させる指示を行うように設定されている。
第１例によると、二次的な熱交換器ＲＢから導入用ホースＨＡを通って処理槽１に導入された凝縮水Ｗは、自然な流下で特に滞溜することなく、導入パイプ１４の導入口１４ａから前側インナケーシング１２の第１室１２ａの内部に流出される。このとき、導入パイプ１４が配設されている前側インナケーシング１２の第１室１２ａに中和剤２が充填されていないため、凝縮水Ｗの流出が阻害されることはない。そして、流出された凝縮水Ｗは、格子孔１２ｄを通過して、アウタケーシング１１の前側旋回部１１ｃを介し第２室１２ｂ，第３室１２ｃにも流入することで、前側インナケーシング１２の内部の全体に貯溜される。
処理槽１の前側インナケーシング１２の内部の全体に貯溜された凝縮水Ｗは、第２室１２ｂ，第３室１２ｃに充填されている中和剤２に接触されて中和処理される。
処理槽１の前側インナケーシング１２で中和処理された凝縮水Ｗは、樋部１２ｅを溢流して、後側インナケーシング１３の第１室１３ａに流入する。そして、流入した凝縮水Ｗは、格子孔１３ｃを通過して、アウタケーシング１１の後側旋回部１１ｄを介し第２室１３ｂにも流入することで、後側インナケーシング１３の内部の全体に貯溜される。
処理槽１の後側インナケーシング１３の内部の全体に貯溜された凝縮水Ｗは、第１室１３ａ，第２室１３ｂに充填されている中和剤２に接触されてさらに中和処理される。
処理槽１の後側インナケーシング１３で中和処理された凝縮水Ｗは、排水窓１３ｄを溢流してアウタケーシング１１の排出口１１ｉから処理槽１の外部に排出される。
処理槽１から排出された凝縮水Ｗは、排出用ホースＨＢを通って給湯装置の外部に排出される。
この結果、処理槽１の内部で凝縮水Ｗが上下方向に千鳥状に流通され、凝縮水Ｗと中和剤２との接触経路が長く確保される。従って、ドレン用中和装置である処理槽１において凝縮水Ｗが確実に中和処理され、排出される凝縮水Ｗによって環境汚染等が引起こされることはない。
前述の処理槽１の前側インナケーシング１２の内部の全体に凝縮水Ｗが貯溜された状態では、処理槽１が縦深形で前側インナケーシング１２が連通した第１室１２ａ，第２室１２ｂ，第３室１２ｃが設けられてかなりの容積を備えるとともに、導入パイプ１４が処理槽１の底付近まで延びているため、導入口１４ａの上方にかなりの水量の凝縮水Ｗが確保される。このため、大量の凝縮水Ｗの水圧がトラップの圧力として作用し、導入口１４ａからの燃焼ガスＧの処理槽１の内部への浸入を確実に阻止する。また、導入口１４ａが配置されている前側インナケーシング１２の第１室１２ａに中和剤２が充填されていないため、導入口１４ａに対してトラップの圧力が減衰されることなく有効に作用する。この結果、二次的な熱交換器ＲＢとアウタケーシング１１の排出口１１ｉとの連通の遮断を確実にして、アウタケーシング１１の排出口１１ｉからの燃焼ガスＧの漏出を完全に阻止することができる。
なお、導入口１４ａが前側インナケーシング１２の格子孔１２ｄを介してアウタケーシング１の前側旋回部１１ｃに対面されているため、凝縮水Ｗの含まれているゴミ等の異物や凝縮水Ｗ，中和剤２の接触による中和反応物等が導入口１４ａ周りに付着することがなく前側旋回部１１ｃに沈殿される。従って、導入パイプ１４，導入口１４ａが目詰まりすることはない。また、前側旋回部１１ｃ，後側旋回部１１ｄは、前述の沈殿機能によって中和剤２の目詰まりをも防止することができる。
さらに、第１例では、水位検出センサ３が凝縮水Ｗの水位が一定の深さ以下の検出信号を送信したときと、排気圧力検出センサ４が燃焼ガスＧの排気圧力が一定の圧力を超えた検出信号を送信したときとでは、コントローラ５が燃焼器Ｂの運転を停止させる指示を行うことになる。即ち、処理槽１のトラップの圧力が低下したときと、処理槽１のトラップの圧力よりも燃焼ガスＧの排気圧力が高くなったときに、燃焼器Ｂの運転を停止させて燃焼ガスＧの生成を停止させる。この結果、処理槽１等が何等かのトラブルでトラップ機能を喪失した場合にも、アウタケーシング１１の排出口１１ｉからの燃焼ガスＧの漏出を完全に阻止することができる。なお、トラブルとしては、処理槽１からの凝縮水Ｗの漏水や、二次的な熱交換器ＲＢに接続された煙突への強風の吹込み等が考えられる。
なお、第１例を効果的に使用するには、図５に示すように、給湯装置を新規に設置する場合や凍結防止，点検等のために処理槽１の水抜きを行った場合には、給湯装置の運転に際して処理槽１に水道水等を初期注水して、処理槽１に一定の水位の水を貯溜させることになる。また、処理槽１からの凝縮水Ｗの漏水以外で凝縮水Ｗの水位が一定の深さ以下になった場合には、処理槽１に水道水等を補充注水することで、燃焼器Ｂの運転を再開させることができる。
処理槽１への水道水等の初期注水，補充注水については、処理槽１のアウタケーシング１１の前側水抜口１１ｇに接続されている水抜用ホースＨＣを利用して行うことができる。
図６は、本発明に係るドレン用中和装置を実施するための最良の形態の第２例を示すものである。
第２例は、第１例の水位検出センサ３を電極針構造の水位計として、処理槽１のアウタケーシング１１の蓋体１１ｂに支持されている。
第２例によると、第１例に比して、処理槽１の外回りの構造を簡素化することができる。
なお、第３例では、処理槽１の前側インナケーシング１２の第１室１２ａにも中和剤２を充填することができる。また、処理槽１の前側インナケーシング１２を２室に区画したり単室とすることも可能である。
以上、図示した各例の外に、処理槽１のインナケーシング（前側インナケーシング１２，後側インナケーシング１３）を３個以上設けることも可能である。
さらに、水位検出センサ３，排気圧力検出センサ４として他の構造のものを採用して他の箇所に取付けることも可能である。
１
処理槽（ドレン用中和装置）
１１
アウタケーシング
１１ｃ
前側旋回部（流路）
１１ｄ 後側旋回部（流路）
１１ｉ 排出口
１２
前側インナケーシング
１２ａ 第１室（流路）
１２ｂ 第２室（流路）
１２ｃ 第３室（流路）
１３ 後側インナケーシング
１３ａ
第１室（流路）
１３ｂ
第２室（流路）
１４ 導入パイプ
１４ａ 導入口
２ 中和剤
３
水位検出センサ
４
排気圧力検出センサ
５
コントローラ
Ｂ 燃焼器
Ｇ 燃焼ガス
ＲＢ 二次的な熱交換器
Ｗ 凝縮水
処理槽（ドレン用中和装置）
１１
アウタケーシング
１１ｃ
前側旋回部（流路）
１１ｄ 後側旋回部（流路）
１１ｉ 排出口
１２
前側インナケーシング
１２ａ 第１室（流路）
１２ｂ 第２室（流路）
１２ｃ 第３室（流路）
１３ 後側インナケーシング
１３ａ
第１室（流路）
１３ｂ
第２室（流路）
１４ 導入パイプ
１４ａ 導入口
２ 中和剤
３
水位検出センサ
４
排気圧力検出センサ
５
コントローラ
Ｂ 燃焼器
Ｇ 燃焼ガス
ＲＢ 二次的な熱交換器
Ｗ 凝縮水
Claims (3)
- 二次的な熱交換器で発生した凝縮水を導入する導入口と中和処理された凝縮水を排出する排出口との間に凝縮水が流通する流路が処理槽内を隔壁で縦に区画して設けられ、流路に中和剤が充填されて流通する凝縮水と中和剤とが接触されるドレン用中和装置において、前記隔壁の下部は１つ置きに連通され、下部で連通されない各隔壁の上部は前記排出口へ向かうに従って夫々階段状に一段づつ低く形成し、且つ下部で連通された各隔壁の上部は同区画にある下部で連通されない下流の隔壁の上部より一段高く形成して前記流路は凝縮水が上下方向に千鳥状に流通する縦深形状に形成され、前記流路を形成する最上流の区画の隔壁と隣り合わせに中和剤を充填しない区画を設けて隣り合う両区画の底部同士を連通させ、前記中和剤を充填しない区画に差し込んだ導入パイプの下端部の導入口は流路の底部付近に配置されていることを特徴とするドレン用中和装置。
- 請求項１のドレン用中和装置に加えて、流路における凝縮水の水位を検出する水位検出センサと、水位検出センサに接続されたコントローラとを備え、コントローラは水位検出センサが流路における凝縮水の水位が一定の深さ以下の検出信号を送信したときに燃焼ガスの生成源である燃焼器の運転を停止させる指示を行うことを特徴とするドレン用中和システム。
- 請求項１のドレン用中和装置に加えて、二次的な熱交換器から排出される燃焼ガスの排気圧力を検出する排気圧力検出センサと、排気圧力検出センサに接続されたコントローラとを備え、コントローラは排気圧力検出センサが燃焼ガスの排気圧力が一定の圧力を超えた検出信号を送信したときに燃焼ガスの生成源である燃焼器の運転を停止させる指示を行うことを特徴とするドレン用中和システム。
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| JP2007118832A JP4980130B2 (ja) | 2007-04-27 | 2007-04-27 | ドレン用中和装置およびシステム |
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Publications (2)
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