(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯用水と燃焼ガスとの熱交換で燃焼ガス中の水分が凝縮して生じる酸性ドレンを中和処理する給湯器用ドレン中和装置であって、
水道水を電気分解してアルカリ水と酸性水を生成する一次電気分解部と、
その一次電気分解部で生成したアルカリ水により前記酸性ドレンを中和する中和部と、
前記一次電気分解部で生じた酸性水を電気分解して、その酸性水の酸性度を低下させる二次電気分解部とを設けてある給湯器用ドレン中和装置。
【請求項２】
給湯用水とする水道水の一部を分流して、その分流水道水を電気分解対象水として前記一次電気分解部に導く水分流路を設けてある請求項１記載の給湯器用ドレン中和装置。
【請求項３】
前記一次電気分解部、前記中和部、前記二次電気分解部、及び、前記水分流路の夫々を給湯器に組み込み装備してある請求項２記載の給湯器用ドレン中和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯用水と燃焼ガスとの熱交換で燃焼ガス中の水分が凝縮して生じる酸性ドレンを中和処理する給湯器用のドレン中和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、給湯器用のドレン中和装置としては、発生する酸性ドレンをＭｇやＺｎなどのイオン化傾向の大きい金属により中和するものが知られており、また、ＭｇやＺｎなどを陽極とする電解槽での電圧印加により酸性ドレン中へのＭｇイオンやＺｎイオンの溶出を促進して中和処理の効率化を図ったものもある（例えば、実公昭６３−１１４６号公報、特公昭６３−４３６５３号公報、特開平８−１３６０５８号公報参照）。
【０００３】
そしてまた、一般に廃水処理では、水の電気分解によりアルカリ水と酸性水を生成して、その生成アルカリ水により酸性廃水を中和処理する方式も知られている（例えば、特開平１０−１５３４２号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の方式ではＭｇやＺｎなどの金属中和剤を消費するため、維持経費が高く付くとともに、金属中和剤の補充メンテナンスが必要で保守管理の負担が大きい問題があった。
【０００５】
また、後者の方式を給湯器における酸性ドレンの中和処理に適用する場合、水の電気分解により生成したアルカリ水を中和剤として用いることから、一応はＭｇやＺｎなどの金属中和剤は不要になるものの、水の電気分解でアルカリ水とともに生成される副生物としての酸性水の処理が問題となり、給湯設備では酸性ドレンと同様、このような酸性水についても酸性度を十分に低下させて排出することが要求されることから、この方式を給湯器での発生ドレンの処理に適用することは現実には行われていなかった。
【０００６】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、ＭｇやＺｎなどの金属中和剤を必要とすることなく、また、酸性副生物の排出も回避しながら、給湯器酸性ドレンの中和処理を行えるようにする点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
〔１〕請求項１に係る発明では、給湯用水と燃焼ガスとの熱交換で燃焼ガス中の水分が凝縮して生じる酸性ドレンを中和処理するのに、
水道水を電気分解してアルカリ水と酸性水を生成する一次電気分解部と、
その一次電気分解部で生成したアルカリ水により前記酸性ドレンを中和する中和部と、
前記一次電気分解部で生じた酸性水を電気分解して、その酸性水の酸性度を低下させる二次電気分解部とを設ける構成にする。
【０００８】
つまり、この構成では、燃焼ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物を含むことで硫酸や硝酸が酸性化の主成分となっている給湯器酸性ドレン（すなわち、単なる電気分解では水素ガスと酸素ガスが発生するだけでｐＨ値の上昇は生じないドレン）については、一次電気分解部での水道水の電気分解により生成したアルカリ水（水酸化マグネシウム、水酸化銅、水酸化ナトリウムなどがアルカリ化成分となっている水）を中和剤として中和部で所要のｐＨ値まで中和処理する。
【０００９】
そして、一次電気分解部での水道水の電気分解でアルカリ水とともに生成される副生物としての酸性水（すなわち、原水が水道水であることから塩酸を酸性化の主成分とする酸性水）については、それを二次電気分解部で電気分解することにより、水と反応して次亜塩素酸となる塩素ガスを陽極から発生させるとともに水素ガスを陰極から発生させ、これにより、その酸性水中の水素イオン数と水酸イオン数との差を小さくして、その酸性度を十分に低下させる。
【００１０】
すなわち、これらのことにより、上記の構成によれば、維持経費の増大要因や保守管理の負担増大要因となるＭｇやＺｎなどの金属中和剤を用いることなく、給湯器周りで容易に得られる水道水だけを使用して、また、副生物である生成酸性水を環境保全上で問題となる高い酸性度のままで排出することも回避しながら、給湯器での発生酸性ドレンを効率的かつ十分に中和処理することができる。
【００１１】
なお、具体例を示せば、水道水の塩素イオン濃度が２０ｐｐｍとした場合、この水道水の電気分解により、ｐＨ１１程度の強アルカリ水とｐＨ３程度の強酸性水を生成することが可能であることから、この強アルカリ水をもって給湯器酸性ドレンを中和すれば、例えばｐＨ３程度の酸性ドレンを公共排水基準を満たすｐＨ５以上の酸性度まで中和処理することは十分に可能であり、また、副生物としてのｐＨ３程度の強酸性水についても、それを公共排水基準を満たすｐＨ５以上まで酸性度を低下させることは適当な電流値での電気分解により十分に可能である。
【００１２】
〔２〕請求項２に係る発明では、上記した請求項１に係る発明の実施にあたり、給湯用水とする水道水の一部を分流して、その分流水道水を電気分解対象水として前記一次電気分解部に導く水分流路を設けた構成にする。
【００１３】
つまり、この構成によれば、上記の水分流路をもって給湯用水としての水道水の一部を電気分解対象水（すなわち、アルカリ水と酸性水との生成原水）として一次電気分解部に供給するから、ドレン中和装置の付加装備にかかわらず、水道水の供給元口としては給湯器用として装備されるものだけですみ、この点でドレン中和装置の配備を容易にすることができる。
【００１４】
〔３〕請求項３に係る発明では、上記した請求項２に係る発明の実施にあたり、前記一次電気分解部、前記中和部、前記二次電気分解部、及び、前記水分流路の夫々を給湯器に組み込み装備した構成にする。
【００１５】
つまり、この構成によれば、給湯器への上記組み込み装備により、給湯器にドレン中和装置を内蔵した単一機器として取り扱うことができ、水道水の供給元口が一個ですむことと相俟って、機器の設置を一層簡便にすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した給湯器の装置構成を示し、給湯器ケーシング１に給湯用機器２Ａとともにドレン中和装置２Ｂを組み込み装備して、給湯器にドレン中和装置２Ｂを内蔵した装置構成にしてある。
【００１７】
給湯用機器２Ａとしては、燃焼部を下向きに配置したガスバーナ３と、そのガスバーナ３からの下向き燃焼ガス経路において上下２段に配置した主熱交換器４及び潜熱回収熱交換器５を備え、主熱交換器４でバーナ３からの燃焼ガスＧと給湯用水Ｗとを熱交換させて所要温度の湯を生成し、また、潜熱回収熱交換器５では、主熱交換器４に通水する前の給湯用水Ｗと主熱交換器４で水加熱に用いた後の燃焼ガスＧとを、その熱交換器５におけるガス側伝熱面上での燃焼ガス中水分の凝縮を伴う状態で熱交換させて、燃焼ガスＧの残存顕熱と保有潜熱の回収を図りながら給湯用水Ｗを予熱するようにしてある。
【００１８】
そして、潜熱回収熱交換器５で水予熱に用いた後の燃焼ガスＧは排気路６を通じ給湯器ケーシング１の外部へ排出し、また、潜熱回収熱交換器５の下方には、潜熱回収熱交換器５での凝縮により生じて落下する酸性ドレンＤ（すなわち、燃焼ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物を含むことで硫酸や硝酸が酸性化の主成分となっている凝縮水）を受け止め回収するドレンホッパ７を設けてある。
【００１９】
８は主熱交換器４で加熱した湯を送出する給湯路、９は給湯器配設部に施設の水道水供給元口１０から供給される水道水を給湯用水Ｗとして潜熱回収熱交換器５に導く給水路である。
【００２０】
一方、内蔵のドレン中和装置２Ｂについては、その主要構成部として、水道水Ｗ′を電気分解してアルカリ水Ｗａと酸性水Ｗｂを生成する一次電気分解部１１と、その一次電気分解部１１で生成したアルカリ水Ｗａを混合槽１２ａでドレンホッパ７による回収ドレンＤに混合して回収ドレンＤを中和する中和部１２と、一次電気分解部１１で生じた酸性水Ｗｂを電気分解してその酸性水Ｗｂの酸性度を低下させる二次電気分解部１３とを設け、中和部１２の混合槽１２ａで中和した回収ドレンＤ及び二次電気分解部１３で酸性度を低下させた酸性水Ｗｂの夫々を排水路１４を通じ一般排水として器外へ排出するようにしてある。
【００２１】
そして、具体的には、一次電気分解部１１では、ともに非溶性の電極材を用いた陽極１５と陰極１６を備える電解槽１７の内部をイオン透過膜１８により陽極側と陰極側とに区画した状態で、その電解槽１７に供給する水道水Ｗ′を両極１５，１６に対する直流電圧印加をもって電気分解することにより、水道水中の塩素イオンによる塩酸を酸性化の主成分とする酸性水Ｗｂを陽極側に生じさせるとともに、水酸化マグネシウム・水酸化銅・水酸化ナトリウムなどをアルカリ化成分とするアルカリ水Ｗａを陰極側に生じさせ、このアルカリ水Ｗａを陰極側導出路１９を通じ中和部１２の混合槽１２ａに供給するように、また、電気分解対象水としては、潜熱回収熱交換器５へ給湯用水Ｗを導く前記給水路９からの分流水道水Ｗ′を水分流路２０を通じて電解槽１７に供給するようにしてある。
【００２２】
また、二次電気分解部１３については、ともに非溶性の電極材を用いた陽極２１と陰極２２を備える電解槽２３に、一次電気分解部１１における電解槽１７の陽極側から酸性水Ｗｂを陽極側導出路２４を通じ導入して、この導入酸性水Ｗｂ（塩酸を酸性化の主成分とする酸性水）を両極２１，２２に対する直流電圧印加により電気分解することで、水と反応して次亜塩素酸となる塩素ガスを陽極２１から発生させるとともに水素ガスを陰極２２から発生させて、その酸性水Ｗｂの酸性度を低下させ、そして、このように酸性度を低下させた処理済みの酸性水Ｗｂを、電解槽２３における酸性水導入部とは反対側の部分から排水路１４へ排出するようにしてある。
【００２３】
〔別の実施形態〕
酸性ドレンの発生を伴う給湯装置部分、及び、その酸性ドレンを回収するドレン回収部夫々の具体的構造は、前述の実施形態で示した構造に限らず種々の構成変更が可能である。
【００２４】
また、一次電気分解部、中和部、二次電気分解部夫々の具体的構造、並びに、中和処理したドレンや酸性度を低下させた酸性水の具体的排水構造も、前述の実施形態で示した構造に限らず種々の構成変更が可能である。
【００２５】
一次電気分解部は、陽極と陰極との間にイオン透過膜を設ける有隔膜方式、あるいは、このイオン透過膜を省いた無隔膜方式のいずれであってもよく、これに対し、二次電気分解部は電極間に隔膜を設けない無隔膜方式にする。
【００２６】
前述の実施形態では、給湯器にドレン処理装置を内蔵する例を示したが、場合によっては給湯器とドレン処理装置とを別体の装置にしてもよい。
【００２７】
本発明は、家庭用の小型給湯器から業務用や工場用の大型給湯器に至るまで、各種形式の給湯器で生じる酸性ドレンの処理に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態を示す装置構成図
【符号の説明】
１１            一次電気分解部
１２            中和部
１３            二次電気分解部
２０            水分流路
Ｄ              酸性ドレン
Ｇ              燃焼ガス
Ｗ              給湯用水
Ｗ′            水道水
Ｗａ            アルカリ水
Ｗｂ            酸性水
【図１】
0004036558.tif 000002