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JP4279981B2 - Water heater - Google Patents
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JP4279981B2 - Water heater - Google Patents

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JP4279981B2 JP2000236407A JP2000236407A JP4279981B2 JP 4279981 B2 JP4279981 B2 JP 4279981B2 JP 2000236407 A JP2000236407 A JP 2000236407A JP 2000236407 A JP2000236407 A JP 2000236407A JP 4279981 B2 JP4279981 B2 JP 4279981B2
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃焼熱により通水を加熱する熱交換器を備えた給湯器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から給湯器は、給水管および出湯管が接続される熱交換器と、この熱交換器を加熱するバーナと、バーナに燃焼用空気を供給するファンとを備え、バーナの燃焼により熱交換器で通水を加熱し、出湯管より出湯する強制燃焼式給湯器が一般的に知られている。
こうした給湯器の中には、熱効率を向上するために、バーナから発生した燃焼排気中の水蒸気を熱交換器に凝縮させて、その潜熱を回収する潜熱回収型給湯器がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、凝縮したドレンは、燃焼排気中の硫黄(S)や窒素(N)と反応してpH3程度の酸性になり、地方自治体で定められる排水の基準(例えばpH5〜9)から外れることがあり、そのままでは下水道等の一般排水通路に排出することができなかった。
【0004】
そこで、酸性ドレンをマグネシウムや炭酸カルシウム等の中和剤を用いて中和したり、上水道からの多量の水に混合させて希釈する等して、酸性度を低下させてから排水しなくてはならなかった。
しかし、中和剤を用いる場合には、器具の一般的耐用年数(例えば10年)を考慮すると、かなり大型な装置が必要になり、中和装置だけで非常に高価になってしまう。
また、水道水で希釈する場合には、給湯器に設けた希釈装置にドレンの100倍以上の量の水を供給しなくてはならず、器体が大型化することに加えて水道代もかなりかかってしまい、解決策としては現実的でない。
そこで、本発明の給湯器は上記課題を解決し、低コストでドレンのpHを安全レベルまで上げてから一般排水通路へ排出することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明請求項1記載の給湯器は、
バーナの燃焼熱により通水を加熱すると共に燃焼排気中の潜熱を回収する熱交換器と、該熱交換器で発生するドレンを器体外へ排出するドレン通路とを備えた給湯器において、
上記ドレン通路を、上記熱交換器からの給湯が使用された後の給湯排水を一般排水通路へ排出する給湯器外の排水管に接続し
上記排水管の、上記ドレン通路との接続部より上流位置に給湯排水の流量を検出する流量センサを設け、
該ドレン通路において上流から順に、ドレンを溜めるドレン溜めと、該ドレン通路を開閉する開閉弁とを設け、
上記流量センサが所定量以上の給湯排水流量を検出した時に、検出した給湯排水流量に応じた開度で上記開閉弁を開成して、上記ドレン溜めに溜まったドレンを給湯排水に混合させて一般排水通路へ排出することを要旨とする。
【0007】
上記構成を有する本発明の請求項1記載の給湯器は、バーナの燃焼熱により熱交換器を加熱し、熱交換器に伝導された熱により通水を加熱して給湯する。
洗面所や台所等の給湯先で使用された給湯排水は、排水管内を流れる際に、熱交換器で発生しドレン通路内を流れるドレンと混合して下水道や側溝等の一般排水通路へ排出される。つまり、給湯排水とドレンの排水とが同じタイミングで行われ、ドレンを給湯排水で希釈する。このようにして、排水の酸性度は安全レベルになる。
【0008】
また所定流量以上の給湯排水が排水管内を流れていることを流量センサが検出した時に、ドレン通路下流に設けられた開閉弁が開き、上流のドレン溜めに溜まったドレンを排水管へ流す。
このように、給湯排水が排出される時に限定してドレンを排出するため、給湯された水が一時的に溜められる場合においても、確実にドレンを希釈することができる。
例えば、浴槽に湯を張る時にも熱交換器でドレンが発生するが、浴槽に給湯された湯はすぐには排水管へ排出されないので開閉弁を閉じた状態にしておき、ドレンが希釈されないまま排水管を介して一般排水通路へ排出されることを防止する。
【0009】
【発明の実施形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、参考実施形態について説明した上で、本発明の給湯器の好適な実施形態を説明する。
参考実施形態》
参考実施形態としての給湯器について図1を用いて説明する。
給湯器10は、器具本体12内の下方位置に、給水管14と出湯管16とが配設される熱交換器18が燃焼室20内に装着された状態で設けられる。熱交換器18の上方には、熱交換器18を加熱するバーナ22がそのバーナ炎孔側を下向きにして取付板24を介して設けられる。
器具本体12には、外気を燃焼用空気として取り込むための給気口30と、給気口30より上方に排気口44とが開口される。
【0010】
一方、熱交換器18を支持する燃焼室20の下端には、バーナ22の燃焼排気により熱交換器18を加熱した後の燃焼排気を排出する排気フード32が設けられる。この排気フード32は上方に大きく開口した椀形状をなし、下方で塩化ビニル製のドレン通路35と接続している。尚、この排気フード32は、燃焼排気中のドレンの受け皿としてのドレンパンを兼ね備えている。
排気フード32の側面には排気管34が連結され、この排気管34の上端開口は排気口44に臨む。
【0011】
また、熱交換器18には、燃焼熱を吸収をするフィン18bに伝熱管18aが貫通し複数段蛇行して設けられる。この伝熱管18aは、熱交換器18の下段に設けられる給水管14と接続し燃焼室20を巻回してバーナ22の近傍で出湯管16と接続する。
給水管14には水流センサや水ガバナを備える水側制御ユニット50が設けられ、またバーナ22へのガス管52には主電磁弁54及びガス比例弁56が設けられる。
バーナ22を覆うバーナカバー26上のファン取付台38には、給気ファン36を取り付ける。この給気ファン36にはDCモータ48が連結される。
【0012】
また、給水管14に設けられる水側制御ユニット50内の水流センサや、バーナ22のガス管52に設けられる主電磁弁54及びガス比例弁56、そしてDCモータ48等はこの給湯器10の燃焼を制御するバーナコントローラ58に電気的に接続されている。
【0013】
給湯器10の出湯管16は、浴室や台所等へ延びる給湯配管60と接続しており、この給湯配管60の先端に給湯栓61が設けられる。そして、洗面所の洗面台63や台所のシンク64に接続される排水管65にはドレン通路35が接続され、排水管65の先端が公有の下水道66(一般排水通路)に連通される。尚、ドレン通路35,排水管65は家庭内にあって私有されており、排水の酸性度に関する規制は無い。
【0014】
このように構成された給湯器10では、給湯栓61を開くことにより給水管14に水(図中破線矢印)が流れ、水側制御ユニット50内の水流センサからの検知信号によりバーナコントローラ58が制御動作を行い、給気ファン36がDCモータ48の駆動により回転し始める。所定のプリパージが完了すると、バーナ22の主電磁弁54及びガス比例弁56が開いてバーナ22にガス(図中実線矢印)が供給され、図示しないイグナイタによりバーナ22に点火が行われる。
【0015】
点火動作が終了すると、比例制御が開始され、図示しない出湯温サーミスタで検出される湯温と設定温度との差があると、バーナコントローラ58でそれを判断しガス比例弁56へ信号を送り、ガス量を連続的に変化させて熱交換器18の出口温度を一定に保つ。また、ガス比例弁56によるガス量の変化に応じてバーナコントローラ58から給気ファン36のDCモータ48に信号が送られ、給気ファン36の回転数も変えられ、常にガス量と給気量との関係が一定に保たれるように制御される。
【0016】
このような燃焼制御において、給気ファン36の動作に伴い、器具本体12に設けられる給気口30より外気が器具本体12内に吸引され、バーナ22へ導入されて燃焼用空気として燃焼に供される。
バーナ22の炎口近傍では混合気が燃焼して火炎を形成し、熱交換器18の上流側近傍に至る間に燃焼が完結(完全燃焼)する。
バーナ22の燃焼排気は、給気ファン36により下向きに流れ、熱交換器18の各フィン18b間を貫流して熱交換した後、排気フード32,排気管34を介して排気口44から器具の外へ排出される。
【0017】
燃焼排気中の水蒸気は、熱交換器18での熱交換により冷却されて結露し、燃焼排気中の硫黄や窒素と反応して酸性ドレン(H2SO4、HNO3)になる。
この水蒸気の凝縮により熱交換器18は、顕熱に加えて蒸発潜熱も回収して非常に高い熱効率を実現する。
【0018】
熱交換器18で発生する酸性ドレンは、排気フード32内に落下し、ドレン通路35を通って排水管65へ流れる。この時、給湯栓61から給湯が行われており、シンク64や洗面台63から使用後の給湯排水が、酸性ドレンの排出と同じタイミングで排水管65へ排出される。そして、酸性ドレンは、排水管65内でこの給湯排水と混合して安全なpHレベルまで希釈されてから下水道66へ排出される。
このように、給湯排水と酸性ドレンの排水とが同時に行われるため、複雑な制御をしなくても簡単にドレンを給湯排水で希釈することができ、排水の酸性度は安全レベルになる。
また、バーナ22が熱交換器18の上方に設けられているため、熱交換器18から酸性ドレンが落下しても、バーナ22の炎孔を目詰まりさせることがなく、良好な燃焼状態が維持される。
【0019】
次に、発生した酸性ドレンが給湯排水によって安全レベルまで十分希釈される理由について説明する。
例えば、インプット(ガス供給量)が30,000kcal/時の給湯器10に総発熱量が10,991kcal/Nm3、真発熱量(顕熱)が9,923kcal/Nm3の天然ガス(13A)を使用した場合には、蒸発潜熱は、総発熱量から真発熱量を差し引いて1,068kcal/Nm3と求められる。
【0020】
ここで、ドレンが最大限発生した場合を想定するために、潜熱を回収して熱効率が100%であるとする。従って、潜熱は、総発熱量の9.7%であるため、2,915kcal/時となる。水の蒸発潜熱(0℃時)が597.1kcal/kgであることが知られているため、この例ではドレンが4.88リットル/時だけ発生する。
一般に給湯器が発生するNOxが60ppm以下の場合には、酸性ドレンの換算硝酸イオン濃度が70mg/リットル以下で、酸性ドレンのpHが3以上であることが知られている。
従って、酸性ドレンの希釈に必要な最低限の水量を算出するためには、pH3の酸性ドレンが、最大で1時間当たり4.88リットル発生する場合について考える必要がある。
【0021】
酸性ドレンを希釈するために利用できる最低水量を求めるためには、給湯器10が通水を最も温度上昇させる場合を考えればよく、それは水温5℃の水を60℃にまで加熱する場合(つまり、55℃温度上昇)であり、その時の使用水量は545リットル/時(=30,000kcal/時÷55cal/g)になる。
【0022】
従って、酸性ドレンの希釈用に使用できる水量は、酸性ドレン量の少なくとも112倍(=545/4.88)になる。
よって、pH3の酸性ドレンの希釈後の水素イオン濃度は、10-3/112=10-5.05mol/リットルとなり、pHは5.05で、希釈に最も厳しい条件で考えた場合でも、一般排水通路へ排出される水のpHが5以下になることはない。
【0023】
つまり、地方自治体の基準範囲(一般的にはpHが5〜9)を越えることがなく、安全に酸性ドレンを排出できる。
また、中和装置を設ける必要がないため、器具が大型化せず、しかも、希釈装置の構造が簡単であるため、製造コストを低く抑えることができる。
更に、希釈用にわざわざ上水道から水を引く必要もなく、水道料金アップにならない。
【0024】
さて、上述した例は、最悪条件を考えて酸性ドレンの発生量が最大限の場合で排水のpHを算出したが、一般的に高効率の給湯器であっても、熱効率は90〜95%である。次に、実使用状態での排水のpHを算出する。
例えば、熱効率が95%という非常に効率の高い給湯器において、総発熱量に対する真発熱量が90.3%のうち、仮に2.3%が損失したとすると、真発熱量は88%になり、潜熱は7%(=95−88)となる。
従って、インプットが30,000kcal/時の場合では、潜熱は、2,100kcal/Nm3と求められ、ドレン量は、3.52リットル/時(=2,100÷597.1)となる。
【0025】
熱効率が95%なのでインプット30,000kcal/時に対してアウトプットは、28,500kcal/時(=30,000×0.95)となり、通水を55℃温度上昇させる場合には、その時の使用水量は518リットル/時(=28,500kcal/時÷55cal/g)になる。
従って、酸性ドレンの希釈用に使用できる水量は、酸性ドレン量の148倍(=545/4.88)になる。
【0026】
よって、希釈後の酸性ドレンの水素イオン濃度は、10-3/148=10-5.17mol/リットルとなり、pHは5.17で、熱効率が100%の場合の5.05よりも更に酸性度が低い。
しかも、熱効率が95%の給湯器において、通水を10℃温度上昇させる場合では、使用水量が2,850リットル/時となり、酸性ドレン量の814倍になり、その時の排水のpHは、5.91となって更に中性に近づき、安全である。
また、熱効率が低い給湯器においては、排水のpHが更に増加して一層安全である。
【0027】
《第実施形態》
次に、本発明の実施形態について図2を用いて説明する。尚、参考実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。第実施形態の給湯器11は、参考実施形態の給湯器10にドレン溜め39,ドレン弁37,流量センサ62を設けた点が基本的に異なる。
【0028】
参考実施形態の給湯器10では、ドレンが発生する給湯時に洗面台63,シンク64や図示しない浴槽に給湯された水を溜める場合には、給湯排水の排水管65への排出とドレンの排出とのタイミングがずれてドレンを希釈することが必ずしもできない。
そこで、第実施形態の給湯器11では、ドレンを排出するタイミングを給湯排水を排出するタイミングに合わせることにより、確実にドレンを給湯排水で希釈するものである。
【0029】
本実施形態の給湯器11は、ドレン通路35における上流に設けられドレンを溜める塩化ビニル製のドレン溜め39と、下流に設けられドレン通路35を開度調整可能に開閉するドレン弁37と、排水管65におけるドレン通路35の上流に設けられる流量センサ62とを備える。
【0030】
こうした構成の給湯器11では、給湯時に熱交換器18で発生した酸性ドレンは、ドレン通路35を通って閉成されたドレン弁37上流のドレン溜め39に溜まる。このドレン弁37の開度は、流量センサ62が検出するシンク64,洗面台63や浴槽からの給湯排水流量が多いほど大きくなるように、バーナコントローラ58によって設定される。
流量センサ62が給湯排水が所定流量流れていることを検出すると、ドレン弁37が給湯排水流量に応じた開度で開成され、ドレン溜め39内の酸性ドレンは、ドレン通路35に設けられたドレン弁37を通過して排水管65へ流れ、シンク64や浴槽からの給湯排水と混合し、安全なpHレベルまで希釈されてから下水道66へ排出される。
このようにして、給湯排水流量に応じてドレン排出流量を設定して排水するため、浴槽に湯を張るなど、給湯と同時に排水を行わない場合でも、確実にドレンを給湯排水によって希釈することができる。
【0031】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
例えば、熱交換器18をバーナ22の上方に配置し、これらの間にドレン受けを設けドレン通路35と接続してもよい。
【0032】
また、第実施形態の給湯器11では、レン溜め39やドレン通路35の材料は、塩化ビニルに限定せず、耐酸性の材質であればよい。
【0033】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項1記載の給湯器によれば、ドレン通路を排水管に接続して、ドレンと同時に発生する給湯排水によってドレンを希釈するため、一般排水通路へ流される排水の酸性度を弱くして安全レベルにすることを低コストでできる。
【0034】
また、定流量以上の給湯排水が検出された時のみ、ドレンを給湯排水に混合させて一般排水通路へ排出するため、給湯された水を溜めて使用される場合においても、確実にドレンを希釈することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考実施形態の強制燃焼式給湯器の概略図である。
【図2】 第実施形態の強制燃焼式給湯器の概略図である。
【符号の説明】
18…熱交換器、18a…伝熱管、18b…フィン、20…燃焼室、22…バーナ、32…排気フード、35…ドレン通路、37…ドレン弁、39…ドレン溜め、60…給湯配管、61…給湯栓、62…流量センサ、65…排水管、66…下水道。
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a water heater provided with a heat exchanger that heats water through combustion heat.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a water heater includes a heat exchanger to which a water supply pipe and a hot water discharge pipe are connected, a burner that heats the heat exchanger, and a fan that supplies combustion air to the burner. In general, a forced-combustion water heater is known that heats water through and discharges water from a tapping pipe.
Among such water heaters, there is a latent heat recovery type water heater that condenses water vapor in combustion exhaust generated from a burner in a heat exchanger to recover the latent heat in order to improve thermal efficiency.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the condensed drain reacts with sulfur (S) and nitrogen (N) in the combustion exhaust gas and becomes acidic at about pH 3, and may deviate from the wastewater standards (for example, pH 5-9) set by local governments. As it was, it could not be discharged into a general drainage passage such as a sewer.
[0004]
Therefore, it is necessary to neutralize the acid drain using a neutralizing agent such as magnesium or calcium carbonate, or mix it with a large amount of water from the water supply and dilute it to reduce the acidity before draining it. did not become.
However, when a neutralizing agent is used, in consideration of the general useful life of the instrument (for example, 10 years), a considerably large device is required, and the neutralizing device alone becomes very expensive.
In addition, when diluting with tap water, it is necessary to supply water more than 100 times the amount of drain to the diluting device provided in the water heater, and in addition to increasing the size of the vessel, water bills are also required. It takes quite a while and is not practical as a solution.
Then, the hot water heater of this invention solves the said subject, and aims at discharging | emitting to a general drainage path after raising pH of drain to a safe level at low cost.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The water heater according to claim 1 of the present invention for solving the above problems is
In a water heater provided with a heat exchanger that heats water through the combustion heat of the burner and collects latent heat in the combustion exhaust, and a drain passage that discharges the drain generated in the heat exchanger to the outside of the body,
The drain passage is connected to a drain pipe outside the water heater that discharges hot water waste water after the hot water from the heat exchanger is used to the general drain passage ,
A flow rate sensor for detecting the flow rate of hot water drainage is provided at a position upstream from the connection portion of the drainage pipe with the drain passage,
In the drain passage, in order from the upstream, a drain reservoir for storing drain, and an on-off valve for opening and closing the drain passage,
When the flow rate sensor detects a hot water supply / drainage flow rate of a predetermined amount or more, the open / close valve is opened at an opening corresponding to the detected hot water supply / drainage flow rate, and the drain accumulated in the drain reservoir is mixed with the hot water supply wastewater. The gist is to discharge to the drainage passage .
[0007]
The water heater according to claim 1 of the present invention having the above-described configuration heats the heat exchanger with the combustion heat of the burner and heats the water with the heat conducted to the heat exchanger to supply hot water.
Hot water drainage used in hot water sources such as washrooms and kitchens is mixed with the drain generated in the heat exchanger and flowing in the drain passage when it flows in the drain pipe, and then discharged to the general drainage passage such as sewers and gutters. The That is, the hot water supply drainage and the drainage drainage are performed at the same timing, and the drain is diluted with the hot water supply wastewater. In this way, the acidity of the wastewater is at a safe level.
[0008]
Further , when the flow rate sensor detects that hot water or waste water of a predetermined flow rate or more is flowing in the drain pipe, the on-off valve provided downstream of the drain passage opens, and the drain accumulated in the upstream drain reservoir flows into the drain pipe.
In this way, since the drain is discharged only when the hot water drainage is discharged, the drain can be reliably diluted even when the hot water is temporarily stored.
For example, drainage is generated in the heat exchanger when hot water is added to the bathtub, but the hot water supplied to the bathtub is not immediately discharged to the drain pipe, so the open / close valve is closed and the drain remains undiluted. Preventing discharge to the general drainage passage through the drain pipe.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, a preferred embodiment of the water heater of the present invention will be described after describing the reference embodiment .
<< Reference Embodiment >>
A water heater as a reference embodiment will be described with reference to FIG.
The water heater 10 is provided at a lower position in the appliance main body 12 in a state where a heat exchanger 18 in which a water supply pipe 14 and a hot water discharge pipe 16 are disposed is mounted in the combustion chamber 20. Above the heat exchanger 18, a burner 22 for heating the heat exchanger 18 is provided via a mounting plate 24 with the burner flame hole side facing downward.
The appliance body 12 has an air supply port 30 for taking outside air as combustion air, and an exhaust port 44 above the air supply port 30.
[0010]
On the other hand, an exhaust hood 32 is provided at the lower end of the combustion chamber 20 that supports the heat exchanger 18 to discharge the combustion exhaust after the heat exchanger 18 is heated by the combustion exhaust of the burner 22. The exhaust hood 32 has a bowl shape with a large opening upward, and is connected to a drain passage 35 made of vinyl chloride below. The exhaust hood 32 also has a drain pan as a tray for receiving drain in the combustion exhaust.
An exhaust pipe 34 is connected to the side surface of the exhaust hood 32, and the upper end opening of the exhaust pipe 34 faces the exhaust port 44.
[0011]
Further, the heat exchanger 18 is provided with a plurality of stages meandering through the heat transfer tubes 18a through the fins 18b that absorb the combustion heat. The heat transfer pipe 18 a is connected to a water supply pipe 14 provided at the lower stage of the heat exchanger 18, wound around the combustion chamber 20, and connected to the hot water discharge pipe 16 in the vicinity of the burner 22.
The water supply pipe 14 is provided with a water-side control unit 50 including a water flow sensor and a water governor, and the gas pipe 52 to the burner 22 is provided with a main electromagnetic valve 54 and a gas proportional valve 56.
An air supply fan 36 is attached to the fan mounting base 38 on the burner cover 26 that covers the burner 22. A DC motor 48 is connected to the air supply fan 36.
[0012]
Further, the water flow sensor in the water-side control unit 50 provided in the water supply pipe 14, the main electromagnetic valve 54 and the gas proportional valve 56 provided in the gas pipe 52 of the burner 22, the DC motor 48, and the like are combusted by the water heater 10. Is electrically connected to a burner controller 58 for controlling the above.
[0013]
The hot water outlet pipe 16 of the water heater 10 is connected to a hot water supply pipe 60 extending to a bathroom, kitchen, or the like, and a hot water supply pipe 61 is provided at the tip of the hot water supply pipe 60. A drain passage 35 is connected to the drain pipe 65 connected to the wash basin 63 of the washroom and the sink 64 of the kitchen, and the tip of the drain pipe 65 communicates with a public sewer 66 (general drain passage). The drain passage 35 and the drain pipe 65 are privately owned in the home, and there is no restriction on the acidity of the drain.
[0014]
In the water heater 10 configured in this way, water (broken arrow in the figure) flows through the water supply pipe 14 by opening the hot water tap 61, and the burner controller 58 is detected by the detection signal from the water flow sensor in the water side control unit 50. A control operation is performed, and the air supply fan 36 starts to rotate when the DC motor 48 is driven. When the predetermined pre-purge is completed, the main electromagnetic valve 54 and the gas proportional valve 56 of the burner 22 are opened, gas (solid arrow in the figure) is supplied to the burner 22, and the burner 22 is ignited by an igniter (not shown).
[0015]
When the ignition operation is completed, proportional control is started, and if there is a difference between the hot water temperature detected by a hot water temperature thermistor (not shown) and a set temperature, the burner controller 58 determines that and sends a signal to the gas proportional valve 56, The outlet temperature of the heat exchanger 18 is kept constant by changing the gas amount continuously. Further, a signal is sent from the burner controller 58 to the DC motor 48 of the air supply fan 36 according to the change in the gas amount by the gas proportional valve 56, and the rotation speed of the air supply fan 36 is also changed. Is controlled to be kept constant.
[0016]
In such combustion control, along with the operation of the air supply fan 36, outside air is sucked into the instrument main body 12 from the air supply port 30 provided in the instrument main body 12, introduced into the burner 22, and used as combustion air for combustion. Is done.
In the vicinity of the flame opening of the burner 22, the air-fuel mixture burns to form a flame, and the combustion is completed (complete combustion) while reaching the upstream side of the heat exchanger 18.
The combustion exhaust of the burner 22 flows downward by the air supply fan 36 and flows through the fins 18b of the heat exchanger 18 to exchange heat, and then the exhaust from the exhaust port 44 through the exhaust hood 32 and the exhaust pipe 34. It is discharged outside.
[0017]
Water vapor in the combustion exhaust is cooled and condensed by heat exchange in the heat exchanger 18, and reacts with sulfur and nitrogen in the combustion exhaust to become acidic drain (H 2 SO 4 , HNO 3 ).
Due to the condensation of the water vapor, the heat exchanger 18 collects latent heat of vaporization in addition to sensible heat to realize very high thermal efficiency.
[0018]
The acidic drain generated in the heat exchanger 18 falls into the exhaust hood 32 and flows to the drain pipe 65 through the drain passage 35. At this time, hot water is supplied from the hot-water tap 61, and hot water waste water after use is discharged from the sink 64 and the wash basin 63 to the drain pipe 65 at the same timing as discharge of the acid drain. Then, the acid drain is mixed with the hot water waste water in the drain pipe 65 and diluted to a safe pH level, and then discharged to the sewer 66.
As described above, since the hot water drainage and the acid drain drainage are performed simultaneously, the drain can be easily diluted with the hot water drainage without complicated control, and the acidity of the drainage is at a safe level.
Further, since the burner 22 is provided above the heat exchanger 18, even if acidic drain falls from the heat exchanger 18, the flame hole of the burner 22 is not clogged and a good combustion state is maintained. Is done.
[0019]
Next, the reason why the generated acid drain is sufficiently diluted to a safe level by the hot water drainage will be described.
For example, natural gas (13A) having a total calorific value of 10,991 kcal / Nm 3 and a true calorific value (sensible heat) of 9,923 kcal / Nm 3 in a water heater 10 with an input (gas supply amount) of 30,000 kcal / hour. Is used, the latent heat of vaporization is obtained as 1,068 kcal / Nm 3 by subtracting the true calorific value from the total calorific value.
[0020]
Here, in order to assume the case where drainage is generated to the maximum extent, it is assumed that latent heat is recovered and the thermal efficiency is 100%. Accordingly, since the latent heat is 9.7% of the total calorific value, it is 2,915 kcal / hour. Since it is known that the latent heat of vaporization of water (at 0 ° C.) is 597.1 kcal / kg, in this example, only 4.88 liters / hour of drain is generated.
In general, when NOx generated by a water heater is 60 ppm or less, it is known that the converted nitrate ion concentration of acidic drain is 70 mg / liter or less and the pH of acidic drain is 3 or more.
Therefore, in order to calculate the minimum amount of water necessary for dilution of acidic drain, it is necessary to consider the case where a maximum of 4.88 liters of acidic drain at pH 3 is generated per hour.
[0021]
In order to obtain the minimum amount of water that can be used to dilute the acid drain, it is only necessary to consider the case where the water heater 10 raises the temperature of the water flow most, in the case of heating water having a water temperature of 5 ° C. to 60 ° C. (that is, The temperature of water used at that time is 545 liters / hour (= 30,000 kcal / hour ÷ 55 cal / g).
[0022]
Therefore, the amount of water that can be used for diluting acidic drain is at least 112 times (= 545 / 4.88) the amount of acidic drain.
Therefore, the hydrogen ion concentration after dilution of acidic drain of pH 3 is 10 −3 / 112 = 10 −5.05 mol / liter, and the pH is 5.05, even when considered under the most severe conditions for dilution, the general drainage passage The pH of the water discharged into the water never falls below 5.
[0023]
That is, acidic drain can be safely discharged without exceeding the local government standard range (generally pH is 5 to 9).
Moreover, since there is no need to provide a neutralizing device, the instrument does not increase in size, and the structure of the diluting device is simple, so that the manufacturing cost can be kept low.
Furthermore, it is not necessary to draw water from the water supply for dilution, and the water charge is not increased.
[0024]
In the example described above, the pH of the drainage was calculated in the case where the amount of acid drain generated was maximized in consideration of the worst condition, but the thermal efficiency was generally 90 to 95% even with a high efficiency water heater. It is. Next, the pH of the wastewater in the actual use state is calculated.
For example, in a highly efficient water heater with a thermal efficiency of 95%, if the true calorific value relative to the total calorific value is 90.3%, 2.3% is lost, and the true calorific value is 88%. The latent heat is 7% (= 95-88).
Therefore, when the input is 30,000 kcal / hour, the latent heat is calculated as 2,100 kcal / Nm 3 and the drain amount is 3.52 liters / hour (= 2,100 ÷ 597.1).
[0025]
Since the thermal efficiency is 95%, the output is 28,500 kcal / hour (= 30,000 × 0.95) with respect to the input of 30,000 kcal / hour. Is 518 liters / hour (= 28,500 kcal / hour ÷ 55 cal / g).
Therefore, the amount of water that can be used for dilution of acidic drain is 148 times (= 545 / 4.88) the amount of acidic drain.
[0026]
Accordingly, the hydrogen ion concentration of the acid drain after dilution is 10 −3 / 148 = 10 −5.17 mol / liter, the pH is 5.17, and the acidity is further higher than 5.05 when the thermal efficiency is 100%. Low.
Moreover, in a water heater with a thermal efficiency of 95%, when the water flow is raised by 10 ° C., the amount of water used is 2,850 liters / hour, which is 814 times the amount of acidic drain, and the pH of the waste water at that time is 5 .91, approaching neutrality and safe.
Moreover, in the water heater with low thermal efficiency, the pH of the waste water is further increased, which is safer.
[0027]
"The first embodiment"
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, a different part from reference embodiment is demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected about the overlapping part, and the description is abbreviate | omitted. The water heater 11 of the first embodiment is basically different in that a drain reservoir 39, a drain valve 37, and a flow rate sensor 62 are provided in the water heater 10 of the reference embodiment.
[0028]
In the water heater 10 of the reference embodiment, when hot water is stored in the wash basin 63, the sink 64, and a bathtub (not shown) during hot water supply where drain is generated, the hot water drainage is discharged to the drain pipe 65 and the drain is discharged. However, it is not always possible to dilute the drain by shifting the timing.
Therefore, in the water heater 11 of the first embodiment, the drain is reliably diluted with the hot water drainage by matching the timing of discharging the drain with the timing of discharging the hot water drainage.
[0029]
The water heater 11 of the present embodiment includes a drain reservoir 39 made of vinyl chloride that is provided upstream in the drain passage 35 and stores drain, a drain valve 37 that is provided downstream and opens and closes the drain passage 35 so that the opening degree can be adjusted, and drainage. And a flow sensor 62 provided upstream of the drain passage 35 in the pipe 65.
[0030]
In the water heater 11 having such a configuration, the acidic drain generated in the heat exchanger 18 during hot water supply is accumulated in the drain reservoir 39 upstream of the drain valve 37 closed through the drain passage 35. The opening degree of the drain valve 37 is set by the burner controller 58 so as to increase as the flow rate of hot water / drainage from the sink 64, the wash basin 63 and the bathtub detected by the flow sensor 62 increases.
When the flow sensor 62 detects that the hot water drainage is flowing at a predetermined flow rate, the drain valve 37 is opened at an opening degree corresponding to the hot water drainage flow rate, and the acidic drain in the drain reservoir 39 is drained in the drain passage 35. It flows through the valve 37 to the drain pipe 65, mixes with the hot water drainage from the sink 64 and the bathtub, is diluted to a safe pH level, and then discharged to the sewer 66.
In this way, the drain discharge flow rate is set according to the hot water drainage flow rate, and drainage is performed. Therefore, even when hot water is not drained at the same time as hot water is added to the bathtub, the drain can be reliably diluted with hot water drainage. it can.
[0031]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, Of course, it can implement in a various aspect in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, the heat exchanger 18 may be disposed above the burner 22, and a drain receiver may be provided between them to connect to the drain passage 35.
[0032]
Further, the water heater 11 of the first embodiment, the material of de Len reservoir 39 and drain passage 35, but not limited to vinyl chloride, may be any acid-resistant material.
[0033]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the hot water supply device of the first aspect of the present invention, the drain passage is connected to the drain pipe, and the drain is diluted with the hot water drainage generated simultaneously with the drain. It is possible to reduce the acidity of the discharged wastewater to a safe level at a low cost.
[0034]
Further, only when Tokoro constant flow over hot water drainage is detected, for discharging by mixing drained hot water drainage to the public drainage passage, when used in reservoir hot water supply water also reliably drain Can be diluted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a forced combustion water heater according to a reference embodiment.
FIG. 2 is a schematic view of the forced combustion water heater according to the first embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 ... Heat exchanger, 18a ... Heat exchanger tube, 18b ... Fin, 20 ... Combustion chamber, 22 ... Burner, 32 ... Exhaust hood, 35 ... Drain passage, 37 ... Drain valve, 39 ... Drain reservoir, 60 ... Hot water supply pipe, 61 ... Hot water tap, 62 ... Flow sensor, 65 ... Drain pipe, 66 ... Sewer.

Claims (1)

バーナの燃焼熱により通水を加熱すると共に燃焼排気中の潜熱を回収する熱交換器と、該熱交換器で発生するドレンを器体外へ排出するドレン通路とを備えた給湯器において、
上記ドレン通路を、上記熱交換器からの給湯が使用された後の給湯排水を一般排水通路へ排出する給湯器外の排水管に接続し
上記排水管の、上記ドレン通路との接続部より上流位置に給湯排水の流量を検出する流量センサを設け、
該ドレン通路において上流から順に、ドレンを溜めるドレン溜めと、該ドレン通路を開閉する開閉弁とを設け、
上記流量センサが所定量以上の給湯排水流量を検出した時に、検出した給湯排水流量に応じた開度で上記開閉弁を開成して、上記ドレン溜めに溜まったドレンを給湯排水に混合させて一般排水通路へ排出することを特徴とする給湯器。
In a water heater provided with a heat exchanger that heats water through the combustion heat of the burner and collects latent heat in the combustion exhaust, and a drain passage that discharges the drain generated in the heat exchanger to the outside of the body,
The drain passage is connected to a drain pipe outside the water heater that discharges hot water waste water after the hot water from the heat exchanger is used to the general drain passage ,
A flow rate sensor for detecting the flow rate of hot water drainage is provided at a position upstream from the connection portion of the drainage pipe with the drain passage,
In the drain passage, in order from the upstream, a drain reservoir for storing drain, and an on-off valve for opening and closing the drain passage,
When the flow rate sensor detects a hot water supply / drainage flow rate of a predetermined amount or more, the open / close valve is opened at an opening corresponding to the detected hot water supply / drainage flow rate, and the drain accumulated in the drain reservoir is mixed with the hot water supply wastewater. A water heater characterized by being discharged into a drainage passage .
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