(57)【要約】【課題】弱酸性化されたドレンとアルカリ化された雨水との双方を中性化することができる、中和装置およびそれを備えた潜熱回収式熱源機を提供する。【解決手段】中和装置６は、ｐＨがアルカリ性の中和剤を有する第１の中和部６１と、第１の中和部６１に対してドレンが流れる流路の下流側に配置され、かつＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物を有する第２の中和部６２とを備えている。【選択図】図２
2016116999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜熱回収式熱源機で発生した酸性のドレンを中和するための中和装置であって、
ｐＨがアルカリ性の中和剤を有する第１の中和部と、
前記第１の中和部に対して前記ドレンが流れる流路の下流側に配置され、かつＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物を有する第２の中和部とを備えた、中和装置。
【請求項２】
前記第１の中和部に対して前記ドレンが流れる流路の上流側に配置された流入部と、
前記流入部と前記第２の中和部とを連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉可能なバイパス開閉弁とをさらに備えた、請求項１に記載の中和装置。
【請求項３】
前記第１の中和部に対して前記ドレンが流れる流路の上流側に配置された流入部と、
前記流入部に上水を通水可能な上水通路と、
前記上水通路を開閉可能な上水開閉弁とをさらに備えた、請求項１または２に記載の中和装置。
【請求項４】
前記流入部は、所定量の前記ドレンが蓄積される毎に排出される定量化槽を含む、請求項２または３に記載の中和装置。
【請求項５】
前記潜熱回収式熱源機の燃焼時間を測定可能なタイマと、
非燃焼時の前記定量化槽の作動回数を測定可能なカウンタと、
前記タイマおよび前記カウンタの出力値により前記第２の中和部内の前記ドレンのアルカリ性度または酸性度を推定する制御部とをさらに備えた、請求項４に記載の中和装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の中和装置を備えた、潜熱回収式熱源機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中和装置および潜熱回収式熱源機に関し、特に、潜熱回収式熱源機で発生したドレンを中和するための中和装置およびそれを備えた潜熱回収式熱源機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱源機の一例として、熱効率を高めるために、燃焼排気ガスの顕熱および潜熱（燃焼排気ガス中の水蒸気が保有している潜熱）を回収する熱交換器を備えたものが実用化されている。この潜熱回収可能な熱交換器を用いた場合、燃焼排気ガス中の水蒸気は潜熱を奪われることにより凝縮して結露するため、熱交換器に多量のドレン（結露水）が発生する。燃焼排気ガス中には窒素酸化物などが含まれるため、これがドレンに溶け込んでドレンは酸性となる。この酸性のドレンを中和するために中和剤が用いられている。
【０００３】
たとえば、特開平９−２６２９０号公報（特許文献１）には、酸性のドレンを中和するための酸化マグネシウムまたは炭酸カルシウムの粒体からなる中和剤が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
中和装置において、酸化マグネシウムのようなｐＨがアルカリ性の中和剤が用いられると、この中和剤と酸性のドレンとが反応してドレンが中和処理される。この中和処理されたドレンは、完全に中性（ｐＨ７）にはならずに、たとえばｐＨ５．８〜６．５程度に弱酸性化されることがある。この場合、弱酸性化されたドレンが中和装置から排出されるという問題がある。
【０００６】
また、熱源機では、燃焼排気ガスの排気口から熱交換器内に雨水が流入することがある。そして、この雨水が熱交換器内を通って中和装置に流入することがある。雨水は酸性のドレンに比べて酸性度が低いため、中和装置に流入した雨水と中和剤との反応が進むことによって雨水はアルカリ化される。このため、アルカリ化された雨水が中和装置から排出されるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、弱酸性化されたドレンとアルカリ化された雨水との双方を中性化することができる、中和装置およびそれを備えた潜熱回収式熱源機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の中和装置は、潜熱回収式熱源機で発生した酸性のドレンを中和するためのものである。中和装置は、ｐＨがアルカリ性の中和剤を有する第１の中和部と、第１の中和部に対してドレンが流れる流路の下流側に配置され、かつＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物を有する第２の中和部とを備えている。
【０００９】
本発明の中和装置によれば、第１の中和部において、ｐＨがアルカリ性の中和剤によって、酸性のドレンが弱酸性化される。この弱酸性化されたドレンに、第２の中和部においてＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物が接触することにより、ＳｉＯ-基がＨ+を吸着する。これにより、弱酸性化されたドレンが中性化される。また、第１の中和部において、ｐＨがアルカリ性の中和剤によって、中和装置に流入した雨水がアルカリ化される。このアルカリ化された雨水に、第２の中和部においてＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物が接触することにより、ＳｉＯＨ基がＨ+を放出する。これにより、アルカリ化された雨水が中性化される。
【００１０】
上記の中和装置は、第１の中和部に対してドレンが流れる流路の上流側に配置された流入部と、流入部と第２の中和部とを連通するバイパス通路と、バイパス通路を開閉可能なバイパス開閉弁とをさらに備えている。第２の中和部において、アルカリ化された雨水に、ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物が接触することにより、ＳｉＯＨ基がＨ+を放出する。これにより、第２の中和部がＳｉＯ-基で占められると、アルカリ化された雨水を中性化する中和性能が低下する。そのため、バイパス開閉弁が開状態にされ、バイパス通路を通って第２の中和部に酸性のドレンが流入することにより、ＳｉＯ-基にＨ+を吸着させる。これにより、ＳｉＯＨ基が回復する。このため、アルカリ化された雨水を中性化するための第２の中和部のイオン交換容量を回復することができる。したがって、アルカリ化された雨水のドレンを中性化するための第２の中和部の中和性能を回復することができる。
【００１１】
上記の中和装置は、第１の中和部に対してドレンが流れる流路の上流側に配置された流入部と、流入部に上水を通水可能な上水通路と、上水通路を開閉可能な上水開閉弁とをさらに備えている。第２の中和部において、弱酸性化されたドレンに、ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物が接触することにより、ＳｉＯ-基がＨ+を吸着する。これにより、第２の中和部がＳｉＯＨ基で占められると、弱酸性化されたドレンを中性化する中和性能が低下する。そのため、上水開閉弁が開状態にされ、上水通路を通って第１の中和部でアルカリ化された上水が第２の中和部が流入することにより、ＳｉＯＨ基にＨ+を放出させる。これにより、ＳｉＯ-基が回復する。このため、弱酸性化されたドレンを中性化するための第２の中和部のイオン交換容量を回復することができる。したがって、弱酸性化されたドレンを中性化するための第２の中和部の中和性能を回復することができる。
【００１２】
上記の中和装置においては、流入部は、所定量のドレンが蓄積される毎に排出される定量化槽を含んでいる。このため、定量化槽から第１の中和部に一定量のドレンを排出することができる。これにより、第１の中和部でのドレンの弱酸性化を容易に制御できる。
【００１３】
上記の中和装置は、潜熱回収式熱源機の燃焼時間を測定可能なタイマと、非燃焼時の定量化槽の作動回数を測定可能なカウンタと、タイマおよびカウンタの出力値により第２の中和部内のドレンのアルカリ性度または酸性度を推定する制御部とをさらに備えている。潜熱回収式熱源機の燃焼時間から弱酸性化されたドレンの中和量が算出される。また、非燃焼時の定量化槽の作動回数からアルカリ化された雨水の中和量が算出される。したがって、タイマおよびカウンタの出力値により第２の中和部内のドレンのアルカリ性度または酸性度を推定することができる。このため、第２の中和部内のドレンのアルカリ性度または酸性度にあわせて第２の中和部の中和性能を回復することができる。
【００１４】
本発明の潜熱回収式熱源機は、上記の中和装置を備えている。このため、弱酸性化されたドレンとアルカリ化された雨水との双方を中性化することができる中和装置を備えた潜熱回収式熱源機を実現できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、弱酸性化されたドレンとアルカリ化された雨水との双方を中性化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態における潜熱回収式熱源機の構成を概略的に示す概略図である。
【図２】本発明の一致実施の形態における潜熱回収式熱源機の中和装置の構成を概略的に示す概略図である。
【図３】図２のＰ部の拡大図である。
【図４】本発明の一実施の形態におけるコントローラの構成を説明するための機能ブロック図である。
【図５】本発明の一実施の形態における潜熱回収式熱源機の中和装置の動作を概略的に示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
まず、本発明の一実施の形態における潜熱回収式熱源機の構成について説明する。以下では各方向は熱源機を設置した状態を基準としている。
【００１８】
図１を参照して、本実施の形態における潜熱回収式熱源機１０は、潜熱回収式の熱源機であり、熱源機で発生した酸性のドレンを回収し、排出可能に構成されている。本実施の形態の潜熱回収式熱源機は、筐体１と、燃焼装置２と、送風装置３と、一次熱交換器４と、二次熱交換器５と、中和装置６と、コントローラ８と、給湯経路９とを主に有している。
【００１９】
筐体１は、底面（下面）１ａ、天面（上面）１ｂおよび側面１ｃと、図示しない前面および後面を有しており、これらの面によって取り囲まれた内部空間ＩＳを有している。前面には、燃焼ガスを排気するための排気口ＥＰが設けられている。この内部空間ＩＳに、燃焼装置２、送風装置３、一次熱交換器４、二次熱交換器５、中和装置６、コントローラ８、給湯経路９が収納されている。
【００２０】
燃焼装置２は、燃焼ガスを供給するためのものである。この燃焼ガスは、一次熱交換器４および二次熱交換器５との間で熱交換を行なうためのものである。燃焼装置２は潜熱回収式熱源機１０の高さ方向の中央部に配置されている。燃焼装置２はたとえばバーナである。
【００２１】
送風装置３は、燃焼装置２に燃焼用の空気を供給するためのものである。送風装置３は、燃焼装置２よりも底面１ａ側（下方側）に配置されている。また、送風装置３は、一次熱交換器４および二次熱交換器５よりも底面１ａ側に配置されている。送風装置３はたとえばファンである。
【００２２】
一次熱交換器４は、燃焼装置２によって供給された燃焼ガスの顕熱を回収するためのものである。二次熱交換器５は、燃焼装置２によって供給された燃焼ガスの潜熱を回収するためのものである。一次熱交換器４と二次熱交換器５とは互いに接続されている。一次熱交換器４は二次熱交換器５の下方側に配置されている。また、一次熱交換器４および二次熱交換器５は、燃焼装置２よりも上面１ｂ側（上方側）に配置されている。一次熱交換器４および二次熱交換器５はそれぞれ被加熱流体を流通可能な伝熱管と、この伝熱管を収容可能なケースとを有している。
【００２３】
一次熱交換器４で熱交換した後の燃焼ガスが二次熱交換器５へ通されることで二次熱交換器５内の水（被加熱流体）が予熱される。この過程で燃焼ガスの温度が６０℃程度まで下がることで、燃焼ガス中に含まれる水分が凝縮して潜熱が回収される。そして、燃焼ガスの潜熱が回収されることによってドレンが発生する。また、二次熱交換器５は排気口ＥＰに連通している。
【００２４】
中和装置６は、潜熱回収式熱源機１０で発生した酸性のドレンを中和するためのものである。また、中和装置６は排気口ＥＰから流入した雨水を中和するものである。中和装置６は、容器６ａと、第１のドレン配管ＤＰ１と、水位検知部７とを有している。第１のドレン配管ＤＰ１はドレン受けＤＲに接続されている。水位検知部７は、容器６ａ内における液体の水位を検知可能に構成されている。つまり、水位検知部７は容器６ａ内におけるドレンおよび雨水の水位を検知可能に構成されている。水位検知部７は、第１の電極７ａと、第２の電極７ｂとを有している。水位検知部７は、第１の電極７ａおよび第２の電極７ｂがドレンおよび雨水に接触して互いに導通することによりドレンおよび雨水を検知可能に構成されている。第１の電極７ａおよび第２の電極７ｂの各々は容器６ａに取り付けられている。中和装置６は燃焼装置２と側面１ｃとの間に配置されている。中和装置６は二次熱交換器５よりも底面１ａ側（下方側）に配置されている。
【００２５】
ドレン受けＤＲは、二次熱交換器５の下方に配置されており、二次熱交換器５で生じたドレンを受けるように構成されている。このドレン受けＤＲで受けられたドレンは、排気ガス中の窒素酸化物などが溶け込んでいるため酸性となる。この酸性のドレンのｐＨは約３である。第１のドレン配管ＤＰ１は、ドレン受けＤＲと中和装置６とを接続している。二次熱交換器５で発生した酸性のドレンは、ドレン受けＤＲから第１のドレン配管ＤＰ１を通って容器６ａに送られる。
【００２６】
また、排気口ＥＰから二次熱交換器５に流入した雨水もドレン受けＤＲで受けられる。この雨水のｐＨは約５．８である。そして、この雨水もドレン受けＤＲから第１のドレン配管ＤＰ１を通って容器６ａに送られる。
【００２７】
中和装置６の容器６ａに送られた酸性のドレンは容器６ａ内で中和される。また、中和装置６の容器６ａに送られた雨水も容器６ａ内で中和される。第２のドレン配管ＤＰ２は中和装置６とドレン排出口ＤＯとを接続している。中和装置６で中和されたドレンおよび雨水は第２のドレン配管ＤＰ２を通ってドレン排出口ＤＯから筐体１外に排出される。
【００２８】
コントローラ８は、第１の電極７ａおよび第２の電極７ｂの各々に電気的に接続されている。コントローラ８は中和装置６内のドレンを検知可能に構成されている。コントローラ８は、第１の電極７ａと第２の電極７ｂとがドレンおよび雨水に接触することにより互いに導通したことを示す電気信号によって中和装置６内のドレンを検知する。
【００２９】
給湯経路９は、一次熱交換器４および二次熱交換器５で燃焼ガスと熱交換された湯水を潜熱回収式熱源機外に供給するためのものである。給湯経路９は、給水配管９ａと、給湯配管９ｂと、入水口ＩＷと、出湯口ＯＷとを有している。給水配管９ａは、入水口ＩＷから二次熱交換器５に被加熱流体である水を給水可能に構成されている。給湯配管９ｂは、一次熱交換器４と出湯口ＯＷとを接続している。給湯配管９ｂは、一次熱交換器４から出湯口ＯＷに一次熱交換器４および二次熱交換器５で温められた温水を給湯可能に構成されている。これにより、入水口ＩＷから給水された水は、二次熱交換器５および一次熱交換器４を通過する際に燃焼ガスによって加熱されて出湯口ＯＷから給湯される。
【００３０】
続いて、図１〜図３を参照して、本実施の形態の中和装置６の構成について詳しく説明する。主に図２を参照して、本実施の形態の中和装置６は、第１の中和部６１と、第２の中和部６２と、流入部６３と、バイパス通路６４と、バイパス開閉弁６５と、上水通路６６と、上水開閉弁６７と、排出部６８とを主に有している。なお、図２では、見やすくするため、ｐＨがアルカリ性の中和剤６１ａおよびＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａは図示されていない。
【００３１】
主に図２および図３を参照して、第１の中和部６１は、酸性のドレンをｐＨがアルカリ性の中和剤６１ａにより中和処理するためのものである。第１の中和部６１は、ｐＨがアルカリ性の中和剤６１ａを有している。第１の中和部６１は容器６ａの内部空間に中和剤６１ａを収容可能である。
【００３２】
中和剤６１ａはｐＨがアルカリ性である。つまり中和剤６１ａのｐＨ（水素イオン指数）の値は７よりも大きい。ここでｐＨがアルカリ性とは酸と反応したときの平衡ｐＨがアルカリ性であることを意味している。中和剤６１ａには酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いることができる。中和剤６１ａは複数の粒状の材料から構成されていてもよい。この場合、複数の粒状の材料の粒径は、たとえば３ｍｍ以上５ｍｍ以下である。なお、中和剤６１ａとしては、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ3）および水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）2を用いることもできる。この中和剤６１ａは第１の中和部６１内に充填されている。中和剤６１ａは、ドレンおよび雨水といった液体と接触して反応するように構成されている。
【００３３】
第１の中和部６１は、容器６ａの内部の空間において、酸性のドレンが中和剤６１ａと反応することにより酸性のドレンを中和処理するように構成されている。第１の中和部６１から流出したドレンがたとえばｐＨ５．８〜６．５程度の弱酸性になるように第１の中和部６１に保持された中和剤６１ａの量が設定されている。
【００３４】
また、第１の中和部６１は、容器６ａの内部の空間において、雨水が中和剤６１ａと反応することにより雨水をアルカリ化処理するように構成されている。第１の中和部６１から流出した雨水はたとえばｐＨが約１０のアルカリ性になるように第１の中和部６１に保持された中和剤６１ａの量が設定されている。
【００３５】
第２の中和部６２は、弱酸性のドレンおよびアルカリ化された雨水をＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａにより中和処理するためのものである。第２の中和部６２は、第１の中和部６１に対してドレンが流れる流路の下流側に配置されている。具体的には、第２の中和部６２は、第１の中和部６１の下方に配置されている。第２の中和部６２は、ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａを有している。第２の中和部６２は、容器６ａの内部空間にＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａを収容可能である。本実施の形態では、ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａ上に中和剤６１ａが積載されている。
【００３６】
ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａはイオン交換能を有している。つまり、ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａは、次の式（１）および（２）に示すように水素イオン（Ｈ+）の着脱を行うことができる。ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａは、下記の式（１）および（２）に示すように、可逆的な不可・乖離反応により液環境のｐＨを調整することができる。
【００３７】
≡ＳｉＯＨ ＋ Ｈ+  ⇔  ≡ＳｉＯＨ２+  ・・・（１）
【００３８】
≡ＳｉＯＨ  ⇔  ≡ＳｉＯ-  ＋ Ｈ+  ・・・（２）
【００３９】
ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａにはシリカゲル（ＳｉＯ2・ｎＨ2Ｏ）を用いることができる。シリカゲルは、１ｇあたり７００ｍ2もの表面積を有する多孔体であり、イオン交換能を有している。ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａは複数の粒状の材料から構成されていてもよい。この場合、複数の粒状の材料の粒径は、たとえば１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。なお、ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａとしては、ゼオライトを用いることもできる。このＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａは第２の中和部６２内に充填されている。ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａは、ドレンおよび雨水といった液体と接触して反応するように構成されている。
【００４０】
中和装置６は、酸性のドレンおよび雨水が第１の中和部６１において中和剤６１ａの少なくとも一部の表面に沿って下方に流れた後に、第２の中和部６２に流入するように構成されている。さらに、中和装置６は、第２の中和部６２に流入した弱酸性化されたドレンおよびアルカリ化された雨水がＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａの少なくとも一部の表面に沿って下方に流れた後に排出部６８から排出されるように構成されている。排出部６８は第２の中和部６２の底面よりも上方に配置されている。このため、弱酸性化されたドレンおよびアルカリ化された雨水は、第２の中和部６２内に滞留する。これにより、弱酸性化されたドレンおよびアルカリ化された雨水は、第２の中和部６２において十分に中和処理される。排出部６８は、第２のドレン配管ＤＰ２に接続されている。
【００４１】
流入部６３は、第１の中和部６１に対してドレンが流れる流路の上流側に配置されている。流入部６３は、第１のドレン配管ＤＰ１と、定量化槽ＤＩと、流路部材ＦＰとを有している。
【００４２】
定量化槽ＤＩは、所定量のドレンが蓄積される毎に排出されるように構成されている。また、定量化槽ＤＩは、所定量の雨水が蓄積される毎に排出されるように構成されている。定量化槽ＤＩは第１のドレン配管ＤＰ１を通って流入した酸性のドレンおよび雨水を一時的に貯留可能に構成されている。定量化槽ＤＩは内部の空間に酸性のドレンおよび雨水を貯留可能に構成されている。
【００４３】
流路部材ＦＰは定量化槽ＤＩから第１の中和部６１に酸性のドレンおよび雨水を排出するためのものである。流路部材ＦＰは、取込口ＦＰ１と排出口ＦＰ２とを有している。流路部材ＦＰは、取込口ＦＰ１から上方へ延びた後に下方に延びて排出口ＦＰ２に達してサイフォンを構成している。このため、流路部材ＦＰは、取込口ＦＰ１から定量化槽ＤＩに貯留されたドレンを取り込んで、排出口ＦＰ２から一定量のドレンを第１の中和部６１に排出することができる。つまり、流路部材ＦＰは排出口ＦＰ２から排出されるドレンの流速を一定化することができる。取込口ＦＰ１は定量化槽ＤＩの内部に開口するように配置されており、排出口ＦＰ２は第１の中和部６１の内部に開口するように配置されている。つまり、流路部材ＦＰによって定量化槽ＤＩと第１の中和部６１とは連通している。排出口ＦＰ２は第１の中和部６１の高さ方向の中央付近に配置されている。
【００４４】
流路部材ＦＰはサイフォンを構成するものであればよく、たとえば管であってもよく、また成形による流路を有するものであってもよい。この管としては、たとえば円筒状のものであってもよく、矩形状のものであってもよい。また、この成形による流路を有するものとしては、たとえば、板材をプレス成形したり、樹脂成形により形成された凹部が流路を構成するものであってもよい。
【００４５】
バイパス通路６４は、流入部６３と第２の中和部６２とを連通するように構成されている。バイパス通路６４は、酸性のドレンを流入部６３から第２の中和部６２に流すことができるように構成されている。
【００４６】
バイパス開閉弁６５は、バイパス通路６４を開閉可能に構成されている。バイパス開閉弁６５はコントローラ８に電気的に接続されている。バイパス開閉弁６５は、コントローラ８からの指令により弁開度を開放状態と閉止状態とに切り替え可能に構成されている。バイパス開閉弁６５の弁開度が開放状態に切り替えられることによりバイパス通路６４を通って酸性のドレンは第２の中和部６２に流入する。他方、バイパス開閉弁６５の弁開度が閉止状態に切り替えられることにより酸性のドレンがバイパス開閉弁６５で留められるため酸性のドレンは第２の中和部６２に流入しない。
【００４７】
上水通路６６は、流入部６３に上水を通水可能に構成されている。図１に示すように上水通路６６は給水配管９ａに接続されている。このため、水道から供給された上水を給水配管９ａを経由して上水通路６６に供給することができる。上水通路６６は上水を流入部６３から第１の中和部６１に流すことができるように構成されている。
【００４８】
上水開閉弁６７は、上水通路６６を開閉可能に構成されている。上水開閉弁６７はコントローラ８に電気的に接続されている。上水開閉弁６７は、コントローラ８からの指令により弁開度を開放状態と閉止状態に切り替え可能に構成されている。上水開閉弁６７の弁開度が開放状態に切り替えられることにより上水通路６６を通って上水は第１の中和部６１に流入する。他方、上水開閉弁６７の弁開度が閉止状態に切り替えられることにより上水が上水開閉弁６７で留められるため上水は流入部６３に流入しない。
【００４９】
続いて、図１および図４を参照して、本実施の形態のコントローラ８の構成について詳しく説明する。コントローラ８は、制御部８ａと、燃焼判定手段８ｂと、水位判定手段８ｃと、弁開度判定手段８ｄと、タイマ１１と、カウンタ１２と、記憶部１３とを主に有している。
【００５０】
制御部８ａは、燃焼判定手段８ｂと、水位判定手段８ｃと、弁開度判定手段８ｄとからの判定結果およびタイマ１１と、カウンタ１２と、記憶部１３からの信号に基づいて、バイパス開閉弁６５および上水開閉弁６７の動作を制御可能に構成されている。なお、制御部８ａによるバイパス開閉弁６５および上水開閉弁６７の動作制御は各弁に取り付けられたモータなどの駆動源を制御することにより行われる。
【００５１】
燃焼判定手段８ｂは、燃焼装置２の燃焼状態または非燃焼状態を判定するためのものである。水位判定手段８ｃは水位検知部７からの信号に基づいて中和装置６の定量化槽ＤＩ内の水位が所定の水位か否かを判定するためのものである。弁開度判定手段８ｄはバイパス開閉弁６５および上水開閉弁６７の各弁の弁開度を判定するためのものである。
【００５２】
タイマ１１は、潜熱回収式熱源機の燃焼時間を測定可能に構成されている。カウンタ１２は、水位検知部７の所定の水位を検知した回数を測定可能に構成されている。つまり、カウンタ１２は、非燃焼時の定量化槽ＤＩの作動回数を測定可能構成されている。
【００５３】
記憶部１３は、燃焼装置２の燃焼時間と弱酸性のドレンの中和量との関係および非燃焼時の定量化槽ＤＩの作動回数とアルカリ化された雨水との関係が記憶されている。また、記憶部１３は、燃焼装置２の燃焼時間とドレンの量との関係なども記憶されている。
【００５４】
次に、再び図１を参照して、本実施の形態における潜熱回収式熱源機の基本動作について説明する。本実施の形態の潜熱回収式熱源機の基本動作は、公知のそれと同様である。本実施の形態の潜熱回収式熱源機の給湯運転においては、カラン等が操作されて、出湯要求があれば、燃焼装置２で生成された燃焼ガスで一次熱交換器４および二次熱交換器５が加熱される。これにより、一次熱交換器４および二次熱交換器５の各々の伝熱管を流通する水が加熱され、所望の温度の湯がカラン等から出湯される。
【００５５】
続いて、主に図１および図５を参照して、本実施の形態のドレンおよび雨水の排出動作について説明する。まず、ドレンの排出動作について説明する。上記のように潜熱回収式熱源機１０が運転されている場合には、二次熱交換器５で発生しドレン受けＤＲに受けられた酸性のドレン（たとえばｐＨが約３）が中和装置６に供給される。
【００５６】
中和装置６では、まず定量化槽ＤＩにドレン受けＤＲから供給された酸性のドレンが貯留される。さらに図４を参照して、定量化槽ＤＩに貯留された酸性のドレンの水位が上昇して、水位検知部７の第１の電極７ａおよび第２の電極７ｂが互いに導通すると、水位判定手段８ｃによって酸性のドレンの水位が所定の水位に達したと判定される。
【００５７】
また、定量化槽ＤＩに貯留された酸性のドレンの水位が上昇すると、取込口ＦＰ１から流路部材ＦＰ内に酸性のドレンが取り込まれる。そして、さらに酸性のドレンの水位が上昇して流路部材ＦＰの頂上部を超えると流路部材ＦＰ内を通って排出口ＦＰ２から排出される。詳細には、酸性のドレンの水位が上昇して、流路部材ＦＰの頂上部において流路部材ＦＰの内側の空洞部の下端を超えると、酸性のドレンは流路部材ＦＰ内を通って排出口ＦＰ２から排出される。このとき、流路部材ＦＰがサイフォンを構成するため、酸性のドレンが取込口ＦＰ１に達しなくなるまで酸性のドレンが排出口ＦＰ２から排出される。これにより、一定量の酸性のドレンが排出口ＦＰ２から排出される。
【００５８】
流路部材ＦＰの頂上部の高さと流路部材ＦＰの取込口ＦＰ１の高さとの差、および、平面視における定量化槽ＤＩの面積により、一度に排出口ＦＰ２から排出される一定量の酸性のドレンの体積が算出される。これにより、一度に排出口ＦＰ２から排出される一定量の酸性のドレンの量が算出される。
【００５９】
流路部材ＦＰの取込口ＦＰ１は、第１の電極７ａおよび第２の電極７ｂの下端よりも下方に配置されている。このため、水位検知部７が酸性のドレンの水位が所定の水位に達したことを検知してから一定量の酸性のドレンを排出口ＦＰ２から排出することができる。
【００６０】
第１の電極７ａおよび第２の電極７ｂの下端と、流路部材ＦＰの頂上部とは同じ高さ位置に配置されていることが好ましい。これにより、水位検知部７が酸性のドレンの水位が所定の水位に達したことを検知したときに、一定量の酸性のドレンを排出口ＦＰ２から排出することができる。そして、さらに図４を参照して、水位検知部７の第１の電極７ａと第２の電極７ｂとが互いに導通することにより酸性のドレンの水位が所定の水位に達したことを検知したと水位判定手段８ｃが判定した回数をカウンタ１２が測定する。このカウンタ１２が測定した回数に一度に排出される一定量の酸性のドレンの量を積算することで、ドレンの中和量を算出することができる。
【００６１】
また、排出口ＦＰ２が第１の中和部６１内に開口しているため第１の中和部６１内を上方から下方に向かってドレンが流れる。さらに図３を参照して、具体的には、ドレンは中和剤６１ａの表面に沿って下方に流れ、第１の中和部６１から第２の中和部６２に流れ落ちる。この際、中和剤６１ａとドレンとが接触して反応することによって、ドレンが中和処理される。
【００６２】
中和剤６１ａによって中和処理された弱酸性のドレン（たとえばｐＨが５．８〜６．５の範囲）は、第２の中和部６２内を上方から下方に向かって流れる。この際、弱酸性化されたドレンとＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａとが接触して反応することによって、ＳｉＯ-基がＨ+を吸着する。つまり、第２の中和部６２で弱酸性化されたドレンはイオン交換処理される。これにより、弱酸性化されたドレンが中性化される。その後、中性化されたドレン（たとえばｐＨが５．８〜８．６の範囲の中性域）は排出部６８を経て中和装置６外に排出される。このようにして、中性化されたドレンを中和装置６から排出することができる。
【００６３】
また、第１の中和部６１に貯留された酸性のドレンが流路部材１２内を通って排出口ＦＰ２から排出されると、中和剤６１ａは酸性のドレンと反応することにより消耗する。これにより、中和剤６１ａの体積が減少するが、排出口ＦＰ２の上方に位置する中和剤６１ａが自重により下方に移動することにより、酸性のドレンと接触して反応する部分の中和剤６１ａが自動的に補充される。これにより、ドレンと第１の中和部材との反応量を一定に保つことができる。
【００６４】
次に、雨水の排出動作について説明する。雨水は、主に潜熱回収式熱源機１０が運転されていない場合に排気口ＥＰから流入する。つまり、雨水は、主に潜熱回収式熱源機１０の燃焼装置２の非燃焼時に排気口ＥＰから流入する。排気口ＥＰから流入した雨水は二次熱交換器５から第１のドレン配管ＤＰ１を通って定量化槽ＤＩに貯留される。さらに図４を参照して、定量化槽ＤＩに貯留された雨水の水位が上昇して、水位検知部７の第１の電極７ａおよび第２の電極７ｂが互いに導通すると、水位判定手段８ｃによって雨水の水位が所定の水位に達したと判定される。
【００６５】
また、定量化槽ＤＩに貯留された雨水の水位が上昇すると、取込口ＦＰ１から流路部材ＦＰ内に雨水が取り込まれる。そして、さらに雨水の水位が上昇して流路部材ＦＰの頂上部を超えると流路部材ＦＰ内を通って排出口ＦＰ２から排出される。このとき、流路部材ＦＰがサイフォンを構成するため、雨水が取込口ＦＰ１に達しなくなるまで雨水が排出口ＦＰ２から排出される。これにより、一定量の雨水が排出口ＦＰ２から排出される。流路部材ＦＰの頂上部の高さと流路部材ＦＰの取込口ＦＰ１の高さとの差、および、平面視における定量化槽ＤＩの面積により、一度に排出口ＦＰ２から排出される一定量の雨水の量が算出される。
【００６６】
流路部材ＦＰの取込口ＦＰ１は、第１の電極７ａおよび第２の電極７ｂの下端よりも下方に配置されているため、水位検知部７が雨水の水位が所定の水位に達したことを検知してから一定量の雨水を排出口ＦＰ２から排出することができる。
【００６７】
第１の電極７ａおよび第２の電極７ｂの下端と、流路部材ＦＰの頂上部とは同じ高さ位置に配置されていることにより、水位検知部７が雨水の水位が所定の水位に達したことを検知したときに、一定量の雨水を排出口ＦＰ２から排出することができる。そして、さらに図４を参照して、水位検知部７の第１の電極７ａと第２の電極７ｂとが互いに導通することにより雨水の水位が所定の水位に達したことを検知したと水位判定手段８ｃが判定した回数をカウンタ１２が測定する。このカウンタ１２が測定した回数に一度に排出される一定量の雨水の量を積算することで、雨水の中和量を算出することができる。
【００６８】
また、排出口ＦＰ２が第１の中和部６１内に開口しているため第１の中和部６１内を上方から下方に向かって雨水が流れる。さらに図３を参照して、具体的には、雨水は中和剤６１ａの表面に沿って下方に流れ、第１の中和部６１から第２の中和部６２に流れ落ちる。この際、中和剤６１ａと雨水とが接触して反応することによって、雨水がアルカリ化処理される。
【００６９】
中和剤６１ａによってアルカリ化された雨水（ｐＨが約１０）は、第２の中和部６２内を上方から下方に向かって流れる。この際、アルカリ化された雨水とＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａとが接触して反応することによって、ＳｉＯＨ基がＨ+を放出する。つまり、第２の中和部６２でアルカリ化された雨水はイオン交換処理される。これにより、アルカリ化された雨水が中性化される。その後、中性化された雨水（ｐＨが５．８〜８．６の範囲の中性域）は排出部６８を経て中和装置６外に排出される。このようにして、中性化された雨水を中和装置６から排出することができる。
【００７０】
続いて、本実施の形態の中和装置のイオン交換能の回復動作について説明する。
第２の中和部６２に充填されたＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａのイオン交換容量は有限であるため、弱酸性のドレンの中和およびアルカリ化された雨水の中和のいずれか一方の中和処理が継続すると、ＳｉＯＨ基またはＳｉＯ-基で占められてしまうため、中和性能が低下する。そこで、適切なタイミングでＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａのイオン交換容量を回復する必要がある。
【００７１】
潜熱回収式熱源機１０の燃焼装置２の燃焼時間から弱酸性のドレンの中和量が計算される。つまり、燃焼装置２の燃焼時間から二次熱交換器５で生じる酸性のドレンの量が計算される。また、第１の中和部６１で弱酸性化される酸性のドレンの量が計算される。そして、第２の中和部６２で中性化される弱酸性のドレンの中和量が計算される。したがって、燃焼装置２の燃焼時間をタイマ１１で測定することにより、弱酸性のドレンの中和量が計算される。
【００７２】
非燃焼時の定量化槽ＤＩの作動回数からアルカリ化された雨水の中和量が計算される。つまり、燃焼装置２が非燃焼時に水位検知部７が所定の水位を検知した回数に、定量化槽ＤＩから第１の中和部６１に一度に排出される一定量の雨水の量を積算することによりアルカリ化された雨水の中和量が計算される。したがって、定量化槽ＤＩの作動回数をカウンタ１２で測定することにより、アルカリ化された雨水の中和量が計算される。
【００７３】
記憶部１３は、第１の中和部６１における弱酸性のドレンの中和量と、第２の中和部６２内のドレンのアルカリ性度または酸性度との関係を記憶している。また、記憶部１３は、第１の中和部６１におけるアルカリ化された雨水の中和量と、第２の中和部６２内のドレンのアルカリ性度または酸性度との関係を記憶している。
【００７４】
制御部８ａは、タイマ１１およびカウンタ１２の出力値により第２の中和部６２内のドレンのアルカリ性度または酸性度を推定するように構成されている。つまり、制御部８ａは、タイマの出力値から弱酸性のドレンの中和量を計算し、カウンタの出力値からアルカリ化された雨水の中和量を計算する。そして、制御部８ａは、弱酸性のドレンの中和量およびアルカリ化された雨水の中和量から第２の中和部６２内のドレンのアルカリ性度または酸性度を推定する。
【００７５】
この推定されたアルカリ性度または酸性度から弱酸性のドレンの中和量およびアルカリ化された雨水の中和量のいずれか一方の中和能が適正範囲を超えた（下回った）か否かが判定される。そして、弱酸性のドレンの中和量およびアルカリ化された雨水の中和量のいずれか一方の中和能が適正範囲を超えた（下回った）と判定された場合に以下の回復動作が行われる。
【００７６】
まず、弱酸性化されたドレンの中和能の回復動作について説明する。この場合には、第２の中和部６２において、弱酸性化されたドレンにＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａが接触することにより、ＳｉＯ-基がＨ+を吸着して、第２の中和部６２がＳｉＯＨ基で占められている。このため、弱酸性化されたドレンを十分に中性化することができないため、第２の中和部６２内のドレンは弱酸性となる。
【００７７】
制御部８ａからの指令により上水開閉弁６７の弁開度が開放状態にされる。これにより、上水通路６６から流入部６３に上水が流入する。流入部６３から第１の中和部６１に流入した上水は、第１の中和部６１でアルカリ化される。このアルカリ化された上水は、第１の中和部６１から第２の中和部６２に流入する。そして、第２の中和部６２において、アルカリ化された上水がＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａに接触することにより、ＳｉＯＨ基にＨ+を放出させる。これにより、ＳｉＯ-基が回復する。これにより、弱酸性化されたドレンを中性化するための第２の中和部の中和能が回復する。
【００７８】
続いて、アルカリ化された雨水の中和能の回復について説明する。この場合には、第２の中和部６２において、アルカリ化された雨水にＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａが接触することにより、ＳｉＯＨ基がＨ+を放出して、第２の中和部６２がＳｉＯ-基で占められている。このため、アルカリ化された雨水を十分に中性化することができないため、第２の中和部６２内の雨水はアルカリ性となる。
【００７９】
制御部８ａからの指令によりバイパス開閉弁６５の弁開度が開放状態にされる。これにより、バイパス通路６４から第２の中和部６２に酸性のドレンが流入する。そして、第２の中和部６２において、酸性のドレンがＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａに接触することにより、ＳｉＯ-基にＨ+を吸着させる。これにより、アルカリ化された雨水を中性化するための第２の中和部の中和能が回復する。
【００８０】
なお、上記ではタイマ１１およびカウンタ１２の出力値により第２の中和部６２内のドレンのアルカリ性度または酸性度が推定された。しかし、たとえば、ｐＨセンサにより第２の中和部６２内のドレンのアルカリ性度または酸性度を測定してもよい。
【００８１】
また、上記では潜熱回収式熱源機１０の燃焼装置２の燃焼時間から弱酸性のドレンの中和量が計算された。しかし、燃焼時の定量化槽ＤＩの作動回数から弱酸性のドレンの中和量が計算されてもよい。
【００８２】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の中和装置６によれば、第１の中和部６１において、ｐＨがアルカリ性の中和剤６１ａによって、酸性のドレンが弱酸性化される。この弱酸性化されたドレンに、第２の中和部６２においてＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａが接触することにより、ＳｉＯ-基がＨ+を吸着する。これにより、弱酸性化されたドレンが中性化される。また、第１の中和部６１において、ｐＨがアルカリ性の中和剤によって、中和装置６に流入した雨水がアルカリ化される。このアルカリ化された雨水に、第２の中和部６２においてＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａが接触することにより、ＳｉＯＨ基がＨ+を放出する。これにより、アルカリ化された雨水が中性化される。
【００８３】
また、本実施の形態の中和装置６では、ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａとしてシリカゲルが用いられている。シリカゲルは単位体積あたりの中和能力が高いため、第２の中和部６２を小型化することができる。
【００８４】
本実施の形態の中和装置６は、バイパス通路６４と、バイパス開閉弁６５とをさらに備えている。第２の中和部６２において、アルカリ化された雨水に、ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａが接触することにより、ＳｉＯＨ基がＨ+を放出する。これにより、第２の中和部６２がＳｉＯ-基で占められると、アルカリ化された雨水を中性化する中和性能が低下する。そのため、バイパス開閉弁６５が開状態にされ、バイパス通路６４を通って第２の中和部６２に酸性のドレンが流入することにより、ＳｉＯ-基にＨ+を吸着させる。これにより、ＳｉＯＨ基が回復する。このため、アルカリ化された雨水を中性化するための第２の中和部６２のイオン交換容量を回復することができる。したがって、アルカリ化された雨水のドレンを中性化するための第２の中和部６２の中和性能を回復することができる。
【００８５】
本実施の形態の中和装置６は、上水通路６６と、上水開閉弁６７とをさらに備えている。第２の中和部６２において、弱酸性化されたドレンに、ＳｉＯＨ基およびＳｉＯ-基の少なくともいずれかを有する化合物６２ａが接触することにより、ＳｉＯ-基がＨ+を吸着する。これにより、第２の中和部６２がＳｉＯＨ基で占められると、弱酸性化されたドレンを中性化する中和性能が低下する。そのため、上水開閉弁６７が開状態にされ、上水通路６６を通って第１の中和部６１でアルカリ化された上水が第２の中和部６２が流入することにより、ＳｉＯＨ基にＨ+を放出させる。これにより、ＳｉＯ-基が回復する。このため、弱酸性化されたドレンを中性化するための第２の中和部６２のイオン交換容量を回復することができる。したがって、弱酸性化されたドレンを中性化するための第２の中和部６２の中和性能を回復することができる。
【００８６】
本実施の形態の中和装置６においては、流入部６３は定量化槽ＤＩを含んでいる。このため、定量化槽ＤＩから第１の中和部６１に一定量のドレンを排出することができる。これにより、第１の中和部６１でのドレンの弱酸性化を容易に制御できる。
【００８７】
本実施の形態の中和装置６は、潜熱回収式熱源機１０の燃焼装置２の燃焼時間を測定可能なタイマ１１と、非燃焼時の定量化槽ＤＩの作動回数を測定可能なカウンタ１２と、タイマ１１およびカウンタ１２の出力値により第２の中和部６２内のドレンのアルカリ性度または酸性度を推定する制御部８ａとをさらに備えている。潜熱回収式熱源機１０の燃焼装置２の燃焼時間から弱酸性化されたドレンの中和量が算出される。また、非燃焼時の定量化槽ＤＩの作動回数からアルカリ化された雨水の中和量が算出される。したがって、タイマ１１およびカウンタ１２の出力値により第２の中和部６２内のドレンのアルカリ性度または酸性度を推定することができる。このため、第２の中和部６２内のドレンのアルカリ性度または酸性度にあわせて第２の中和部の中和性能を回復することができる。
【００８８】
本実施の形態の潜熱回収式熱源機１０は、上記の中和装置６を備えている。このため、弱酸性化されたドレンとアルカリ化された雨水との双方を中性化することができる中和装置６を備えた潜熱回収式熱源機１０を実現できる。
【００８９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９０】
１  筐体、２  燃焼装置、３  送風装置、４  一次熱交換器、５  二次熱交換器、６  中和装置、６ａ  容器、７  水位検知部、７ａ  第１の電極、７ｂ  第２の電極、８  コントローラ、８ａ  制御部、８ｂ  燃焼判定手段、８ｃ  水位判定手段、８ｄ  弁開度判定手段、９  給湯経路、９ａ  給水配管、９ｂ  給湯配管、１０  潜熱回収式熱源機、１１  タイマ、１２  カウンタ、１３  記憶部、６１  第１の中和部、６１ａ  中和剤、６２  第２の中和部、６２ａ  化合物、６３  流入部、６４  バイパス通路、６５  バイパス開閉弁、６６  上水通路、６７  上水開閉弁、６８  排出部、ＤＩ  定量化槽、ＤＰ１  第１のドレン配管、ＤＰ２  第２のドレン配管、ＥＰ  排気口、ＦＰ  流路部材、ＦＰ１  取込口、ＦＰ２  排出口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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