(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナーの燃焼排気から回収された凝結水を中和するための中和剤を、中和槽内に納めた中和装置において、
前記中和槽内に、弾性変形可能な緩衝部を設けたことを特徴とする中和装置。
【請求項２】
前記緩衝部は、密閉された空気層を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の中和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は中和装置に関し、特に潜熱回収機能を備えた高効率の燃焼装置に用いられる中和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯装置等の燃焼装置では、一般に、顕熱を利用して水を加熱するだけであるが、燃焼によって発生した燃焼排気中の潜熱を回収することによって加熱効率を向上させるようにした高効率の燃焼装置が知られている。このような潜熱回収機能を備えた燃焼装置では、潜熱回収に伴って強酸性のドレン水（凝結水）が発生するので、ドレン水を中和処理してから外部へ排出する必要がある。
【０００３】
潜熱回収機能を備えた燃焼装置において、従来より用いられている中和装置は、プラスチック製の中和槽の内部を隔壁によって仕切り、隔壁によって仕切られた各室に炭酸カルシウム等の中和剤を投入したものである。中和槽の一端に設けられたドレン水導入口からドレン水が流入すると、ドレン水は中和槽内の各室を流れながら中和剤と反応することによって中和処理され、ほぼ中性（ｐＨ７程度）に中和されたドレン水が排出口から排水される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような中和剤は、燃焼装置の設置時に現場で中和槽内に投入するとなると、取り扱いが面倒で煩わしい。そのため、中和槽内に中和剤を入れた状態で燃焼装置が出荷されており、運搬途中で中和剤が砕けて粉になり易かった。
【０００５】
また、燃焼装置は屋外に設置されるので、冬季には、中和槽内のドレン水が凍り、凍結したドレン水の体積膨張によって中和装置が破損するおそれがあった。そのため、従来は中和装置にヒーターを取り付けたり、凍結予防のため夜間は中和装置内のドレン水を抜いたりしていた。しかし、ヒーターを用いると、ランニングコストが高くつき、ドレン水を抜いておくと、内部の中和剤が乾燥により固化して通路の目詰まりを起こす問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内部の中和剤が輸送中にも微粉化しにくく、またドレン水の凍結による中和槽の破損が起こりにくく、さらにドレン水が凍結しにくい中和装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の中和装置は、バーナーの燃焼排気から回収された凝結水を中和するための中和剤を、中和槽内に納めた中和装置において、前記中和槽内に、弾性変形可能な緩衝部を設けたことを特徴としている。ここで、弾性変形可能な緩衝部の材料は、特に圧力に対して弾性変形するゴム、発泡ゴム、軟質プラスチック、発泡プラスチックなどが好ましく、さらには圧力に対して体積変形を伴うものが望ましい。
【０００８】
請求項２に記載の中和装置は、請求項１に記載の中和装置における前記緩衝部が、密閉された空気層を備えていることを特徴としている。ここで、密閉された空気層を備えた緩衝部とは、独立気泡発泡体のゴムや樹脂、連続気泡発泡体のゴムや樹脂の表面をシールしたもの、内部が空洞となったものなどである。
【０００９】
【作用】
請求項１に記載の中和装置にあっては、前記中和槽内に弾性変形可能な緩衝部を設けているから、中和装置内に流れ込んで滞留している凝結水が凍結しても、その体積膨張を緩衝部によって吸収することができ、凍結した凝結水の体積膨張によって中和槽が破損しにくくなる。
【００１０】
請求項２に記載の中和装置にあっては、断熱性の高い空気が緩衝部に密閉されているから、外気の温度が下がった場合にも内部の凝結水が凍結しにくくなる。さらに、凝結水が緩衝部の内部に浸透して凍結することがないので、凍結による中和槽の破損を防止する効果がより高くなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる燃焼装置（給湯器）１を示す正面図、図２はその内部構造を示す概略断面図である。図２に示すように、燃焼装置１の外装ケース２内には燃焼室３が設けられており、燃焼室３内の下部にはバーナ４が設けられ、燃焼室３の底面にはバーナ４に燃焼用空気を供給するための送風機５が設けられている。さらに、燃焼室３内においては、バーナ４の上方空間に顕熱回収用の第１熱交換器６と潜熱回収用の第２熱交換器７とが配設されている。顕熱回収用の第１熱交換器６は、熱交換用フィンを有する配管によって構成されており、潜熱回収用の第２熱交換器７はフィンのない配管を比較的緻密に配置して構成されている。第２熱交換器７の下方には、第２熱交換器７で発生したドレン水を回収する樋状のドレン部８が設けられている。ドレン部８は、第２熱交換器７から落ちてきたドレン水を受けて排水口９から排出できるよう、排水口９に向けて下り傾斜している。
【００１２】
また、外装ケース２内には、中和装置１０が納められている。中和装置１０は柔軟なパイプ１１によって排水口９と接続されており、ドレン部８で回収されたドレン水を受け入れて中和処理を行う。外装ケース２の前面はフロントカバー１２となっており、このフロントカバー１２を固定しているネジを緩めフロントカバー１２を外すことにより容易に中和装置１０のメンテナンスを行うことができるように構成されている。前記外装ケース２には、給湯のための入水管路１３と、熱交換加熱された温水の給湯管路１４と、バーナ４への燃料供給管路１５とが接続されている。
【００１３】
図３は上記第１熱交換器６と第２熱交換器７の構造を具体的に表した図である。この図により、この燃焼装置１による給湯原理を説明する。外部の上水道等から入水管路１３に水が供給されると、この水は第１熱交換器６、第２熱交換器７を順次通過し、両熱交換器６、７で加熱された湯は給湯管路１４から外部へ出湯される。
【００１４】
一方、燃料供給管路１５から燃料、例えばガスが供給され、バーナ４で燃焼されると、燃焼排気は第１熱交換器６、第２熱交換器７を通過する間に自己が保有する顕熱、潜熱を熱交換器６、７に与え、これによって熱交換器６、７内を通る水が加熱され、温水となって給湯管路１４から出湯される。第２熱交換器７を経た排ガスは排気口１６から外部に排気される。
【００１５】
このようにバーナ４で発生した燃焼排気は、第１熱交換器６を通過した後、矢符ア〜オで示すように流れ、第２熱交換器７の管群間をすり抜けて流れる時に第２熱交換器７と露点以下になるまで熱交換し、その潜熱を第２熱交換器７に与えると同時に、温度が低くなった燃焼排気は潜熱を放出して凝縮し、第２熱交換器７の付近でドレン水を発生させる。このドレン水はドレン部８に落ち、ドレン部８を伝って排水口９から中和装置１０に流れ込む。
【００１６】
また、機種によっては、第２熱交換器７の付近に洗浄ノズル１７を設けておき、適当な時期に洗浄ノズル１７から洗浄水を噴出して第２熱交換器７を洗浄し、第２熱交換器７に付着している凝結水を洗い流せるようにすることもある。
【００１７】
図４は上記中和装置１０の構造を示す断面図、図５はその一部破断した斜視図である。中和装置１０は、中和槽２１の内部に中和剤３１を投入し、上面に蓋２９を被せたものである。中和槽２１は硬質プラスチック、金属等の硬質材からなり、その内部には隔壁２３ａ、２３ｂによって仕切られた複数のドレン水通過室２２が設けられている。隔壁２３ａと隔壁２３ｂは交互に配列されており、隔壁２３ｂの下端は中和槽２１の底面に達し、隔壁２３ａの上端は隔壁２３ｂの上端よりも少し上に飛び出ている。また、中和槽２１の底部にはドレン水を転流させるための空間２６が形成されており、該空間２６とドレン水通過室２２の間は仕切り板２４によって仕切られており、仕切り板２４にはドレン水を通過させるための孔２５が複数開口されている。中和槽２１の一方側面にはドレン水導入口２７が設けられ、他方側面には排出口２８が設けられており、中和槽２１の上面は蓋２９で覆われている。
【００１８】
図４に示すように、中和槽２１の外周部内面及び底部内面には、ほぼ全体にわたって緩衝部３０が設けられている。同様に、蓋２９の内面にも、ほぼ全体にわたって緩衝部３０が設けられている。緩衝部３０は、発泡ゴムや発泡プラスチック、ゴム、軟質樹脂、発泡インクなどの弾性を有する素材によって形成されており、中和槽２１の内面や蓋２９の内面にシート状のものを接着してもよく、一体成形してもよい。この緩衝部３０の素材としては、特に独立気泡発泡体が望ましい。なお、必要に応じて隔壁２３ａ、２３ｂも弾性を有する素材によって形成してもよい。
【００１９】
中和槽２１の各ドレン水通過室２２内には中和剤３１が充填されている。中和剤３１としては、粒状もしくは塊状をした炭酸カルシウム、酸化マグネシウムなどが用いられるが、炭酸カルシウムのように反応が遅く、定常状態ではドレン水が強アルカリまで呈しないようなものが好ましい。
【００２０】
ドレン水導入口２７から中和装置１０にドレン水が流入すると、図４に矢符で示すように、ドレン水は、仕切り板２４の孔２５と空間２６を通って隣接するドレン水通過室２２を流れ、あるいは隔壁２３ｂの上端を越えて隣接するドレン水通過室２２を流れる。このときドレン水は、中和剤１と接触しながらドレン水通過室２２を流れ、その途中で中和剤３１によって中和処理される。こうして中和処理されたドレン水は、排出口２８から地面の排水溝などに排出される。中和処理が進んで中和剤３４が消耗した場合には、フロントカバー１２を外して、中和装置１０の蓋２９を開いて新しい中和剤３１を中和装置１０内に補填する。
【００２１】
上記のように、この中和装置１０にあっては、中和槽２１や蓋２９の内面に弾性材料からなる緩衝部３０を設けているから、中和装置１０内に中和剤３１を充填した状態で中和装置１０を輸送する場合でも、輸送時の衝撃が緩衝部３０で吸収され、中和剤３１が砕けて微粉化するのを防止できる。
【００２２】
また、燃焼装置１は屋外に設置されるので、冬季の夜間などにおいてドレン水が滞留しているような場合には、ドレン水が凍結する場合がある。従来の中和装置では、内部のドレン水が凍結すると、中和槽２１が破損する恐れがあるが、この中和装置１０では、ドレン水が凍結してもその体積膨張は緩衝部３０によって吸収され、中和槽２１の破損が免れる。
【００２３】
特に、緩衝部３０として、ゴムや樹脂等の独立気泡発泡体を用いれば、その断熱効果により、外気温が低下してもドレン水が凍結しにくくなり、凍結防止の効果も高くなる。また、緩衝部３０内にドレン水が浸透して凍結すると、緩衝部３０による中和槽２１の破損防止の効果が低下するが、独立気泡であるとドレン水が浸入しないので、中和槽の破損防止の効果も高くなる。
【００２４】
（別な実施形態）
図６は本発明の別な実施形態による中和装置１０の構造を示す分解斜視図（蓋は省略）である。この実施形態にあっては、中和槽２１の内部に図示のような緩衝部３２を納めている。この緩衝部３２は、中和槽２１内にほぼぴったりと納まる大きさをした角筒状の周壁部３３内に隔壁２３ａ、２３ｂを設けたものであり、その両側面には中和槽２１内に納められたときにドレン水導入口２７及び排出口２８と連通する開口３６、３７があけられている。この緩衝部３２は、周壁部３３と隔壁２３ａ、２３ｂを含めて柔軟なゴム、軟質プラスチック、ゴム又は樹脂の独立気泡発泡体などによって一体成形されている。
【００２５】
この中和装置１０でも、中和槽２１内に緩衝部３２を納めた後、隔壁２３ａ、２３ｂ間のドレン水通過室２２に中和剤３１を充填されるので、先の実施形態と同様、輸送時における中和剤３１の微粉化防止、凍結時における中和槽２１の破損防止といった効果を奏する。また、緩衝部３２が独立気泡発泡体である場合には、ドレン水の凍結防止の効果もある。
【００２６】
さらに、緩衝部３２の周壁部３３は、図６に示すように、肉厚のリブ３４間に薄肉部３５を設けて薄肉部３５と中和槽２１の内壁面との間に空間が生じるようにしているので、緩衝部３２の周壁部３３がより変形しやすくなっている。
【００２７】
（更に別な実施形態）
図７は本発明のさらに別な実施形態による中和装置１０の構造を示す断面図である。この実施形態では、中和槽２１内の上部空間にブロック状の緩衝部３８を納め、隔壁２３ａの上に載置している。
【００２８】
ここで用いた緩衝部３８は、スポンジのような吸水性を有する材質によって形成されている。しかして、中和槽２１内のドレン水が凍結して体積が膨張し、その上方の緩衝部３８に接触すると、緩衝部３８がドレン水を吸い上げるので、ドレン水の凍結による体積膨張を緩和し、中和槽２１の破損を防止できる。
【００２９】
また、中和剤を充填した状態で中和装置ないし燃焼装置を輸送する場合には、内部で中和剤が移動して偏る恐れがあるが、この実施形態では、中和剤３１を充填されているドレン水通過室２２の上面が緩衝部３８で塞がれているので、中和剤３１の偏りも防止できる。さらに、中和剤の上方に緩衝部３８を入れてあるので、輸送中の振動によって内部の中和剤が砕けて微粉化するのを防止することができる。よって、中和剤が微粉化して凝結水と共に流れてしまうのを防止することができる。
【００３０】
緩衝部３８は吸水性を有しているから、吸収したドレン水が凍って緩衝部３８の下部が凍結しても、ドレン水導入口２７から流入したドレン水は緩衝部３８の上部を通って排出口２８から排水される。また、図８に示すように、緩衝部３８にドレン水導入口２７側から排出口２８側へ貫通する通孔３９をあけてあれば、一層より良くドレン水を通過させることができる。
【００３１】
また、図示しないが、仕切り板２４の下の空間２６にゴム、軟質樹脂、スポンジ、ゴムや樹脂等の発泡体からなる緩衝部３８を入れておいても、ドレン水の凍結防止や中和槽２１の破損防止に効果がある。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に記載の中和装置によれば、内部の凝結水が凍結した場合でも、その体積膨張を緩衝部の弾性によって吸収できるので、中和槽の破損を防止できる。
【００３３】
また、請求項２に記載の中和装置によれば、外気温が低い場合でも、内部に空気層を密閉された緩衝部の断熱作用によって内部の凝結水が凍結しにくくなり、中和槽の破損を防止できる。
【００３４】
よって、従来の中和装置のように、凝結水の凍結防止のために、ヒーターを設ける必要が無く、凍結防止のためのランニングコストを不要にできる。また、中和槽内の凝結水を排出しておく手間も省かれ、内部の中和剤が固化して目詰まりを起こすことも無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る中和装置を備えた燃焼装置の正面図である。
【図２】同上の燃焼装置の構成を示す概略断面図である。
【図３】同上の燃焼装置内の第１及び第２熱交換器を示す図である。
【図４】上記中和装置の、中和剤充填前における断面図である。
【図５】同上の中和装置の、蓋を省略した状態での、一部破断した斜視図である。
【図６】本発明の別な実施形態による中和装置の分解斜視図である。
【図７】本発明のさらに別な実施形態による中和装置の断面図である。
【図８】上記中和装置内に納められる緩衝部の他例を示す断面図である。
【符号の説明】
６  第１熱交換器
７  第２熱交換器
８  ドレン部
１０  中和装置
２１  中和槽
２２  ドレン水通過室
２３ａ、２３ｂ  隔壁
３０、３２、３８  緩衝部
３１  中和剤
【図１】
0004355974.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004355974.tif 000008
【図８】
0004355974.tif 000009