(57)【要約】【課題】水循環融雪装置で水循環ポンプが停止した場合、極寒地域では放熱管内の循環水が凍結してしまうが、循環ポンプが停止した際に、放熱管部に圧縮空気を自動送気して循環水を押し出し、従来にはない融雪放熱管部を凍結をさせない融雪装置を提供する。【解決手段】降雪センサーによる循環ポンプの自動停止や停電およびポンプ故障等で水中ポンプ４が停止した時点で、空気圧力タンク１４内に溜めておいた圧縮空気を電磁弁１３の開きによって、圧縮空気を融雪放熱管１０内に流入させて融雪放熱管内に溜まってあるすべての循環水を強制排水させ、放熱管１０内を完全に空にさせることによって循環水の凍結はなくなる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設した地下水汲み上げ井戸内に設置した水中ポンプからの揚水管と当該揚水管上部に取り付けた往路管と融雪放熱管の水循環融雪装置において、水中ポンプの揚水管の頭部に接続してある地上部の吐き出口から配管された往路管に空気圧力タンクを配管し、コンプレッサーからの空気を圧縮して溜めておき、非通電時の際、当該水中ポンプが停止した時、当該空気圧力タンクに取り付けてある電磁弁が開き、当該空気圧力タンクからの圧縮空気で、融雪放熱管内に溜まっている融雪用循環水のすべてを押し出し、循環水は復路管端部から井戸内に自動流下させたり、還元井に注入したり、そのまま下水管や雨水管に排水したりするが、融雪放熱管内においては循環水が空になるようにする事を特徴とした当該融雪放熱管内の循環水や当該融雪装置に関わる配管器具が凍結しないようにした地下水の水循環融雪装置である。
【請求項２】
密閉式熱交換用採熱井戸や底部を閉塞した二重管あるいは単一、又は複数のＵ型の熱媒体循環パイプの熱交換往路配管に接続した地上部の往路配管に取り付けた請求項１の空気圧力タンク及び電磁弁の配管方法によって、循環ポンプが停止した場合、融雪放熱管内に溜まっている融雪用循環水のすべてを当該タンクからの圧縮空気で押して、復路管からの排水は一旦受水タンクに排水され、受水タンクで空気と循環水と分離し、循環ポンプは受水タンクの水のみを吸い込みし、再度当該熱媒体循環パイプの熱交換往路配管に循環されるように圧送した配管システムであり、往路管井戸側に取り付けた逆流防止弁によって当該空気圧力タンクからの圧縮空気は当該密閉型循環採熱井戸や当該熱交換往路管に流入することもなく、請求項１と同じく融雪放熱管内の循環水が凍結しないようにした地中熱利用の水循環融雪装置である。
【請求項３】
請求項１、請求項２において、各ポンプが停電やポンプ故障、及び降雪センサーによりポンプ自動停止で循環水が静止した場合はモーターの電源は非通電時となり、同じく空気圧力タンク側に取り付けた電磁弁も非通電となり、電磁弁は非通電の場合は弁が開放となる電磁弁を使用し、弁開放によって圧縮空気が往路管に流入していく、この際、井戸側には空気が流入しないように往路管の井戸側には逆流防止弁が取り付けられており、当該空気圧力タンクからの圧縮された空気は融雪放熱管内の循環水を押し出すこととなる。停電が復帰したり、ポンプが再運転の際、通電すれば当該電磁弁は閉じ、コンプレッサーも同時に運転され、当該空気圧力タンクに取り付けてある圧力スイッチにより、当該コンプレッサーは一定の圧力になるとコンプレッサーは自動的に停止の制御がなされ、請求項１の水中ポンプあるいは請求項２の循環ポンプの通常運転時では、当該空気圧力タンクには圧縮された一定量の空気が常時溜まっており、当該空気圧力タンク内の空気量は融雪放熱管内に留まっている循環水量をすべて吐き出す容量以上の当該空気圧力タンクの大きさとし、往路管を循環する水は当該空気圧力タンクにも流入しないように当該電磁弁の手前に逆流防止弁を備え付けてあり、本発明は融雪放熱管内の循環水の凍結防止を目的とした水循環融雪装置である。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は冬期間中、地下水を汲み上げて行う無散水融雪や地中熱を利用した無散水の熱媒体水循環融雪方法の装置で、循環熱媒体液を清水にした場合、融雪放熱管を通過する際に、当該装置の停電時や、循環ポンプの故障又は自動停止等によって循環水の循環が停止すると融雪放熱管内の清水は気温状態によって、管内の水抜きをしない限り融雪放熱管内の循環水は凍結となる。本発明では停電時や循環ポンプの自動停止又は循環ポンプの故障時等において、自動的に融雪放熱管に圧縮して貯めていた空気を送り込み、融雪放熱管内の停滞している循環水を空気で、すべて押し出し当該配管部内を空気で充満させ、融雪放熱管内部を空にする方法で循環熱媒体水の凍結を防止する事を可能にした無散水の融雪装置である。
【背景技術】
【０００２】  従来の地下水熱、及び地中熱を利用した熱媒体液循環融雪装置において、熱媒体液を水で行う場合、地下水揚水井戸から揚水した地下水は融雪放熱管内部を通過させた後、直接的に配管出口から排水をしたり、揚水井戸と還元井戸を設けて、揚水した地下水は融雪放熱管内部を通過させ還元井戸に注入する方法を用いてきたり、又、地下水くみ上げ規制のかかった地域では揚水井戸からくみ上げた地下水を再度揚水井戸に戻したり、熱交換用採熱井戸として無散水融雪している。しかし、清水を熱媒体液としたこれらの融雪方法のデメリットとして水中ポンプあるいは循環ポンプが故障したり停電になったりすると、融雪放熱管内部で循環中の水が静止し、融雪放熱管内の循環水は凍結する。すぐに配管途中の排水弁を開き、水抜きを行ったとしても融雪放熱管は融雪舗装面の状況により、配管の一部に水が残っていたり、又、停電やポンプ故障によるポンプ停止は、時間は定まっておらず、深夜に発生することもあり、気温が極度に低い場合、水抜きを行う前に循環水はすぐに凍結しまう恐れもある。当然、凍結すれば解凍するまで融雪装置は使用不可となる。さらに、一旦凍結してしまうと融雪放熱管内部の解凍は非常に難しく、融雪範囲面積が広ければ広いほど解凍は困難であり冬期間中、融雪装置として使用できなかった例が数多くある。最悪の場合は通水配管内部の水の凍結によって融雪装置の管やバルブ類の配管部材の破裂など、清水による循環融雪方法には凍結という大きな問題点があった。また、上記の凍結防止対策として、融雪部に積雪がなくても、凍結の恐れのある地域では、積雪がなくても常に融雪配管内に水を循環させて凍結を防止している。従って、常時循環ポンプを運転しているためにランニングコストが当然増えていくことになるが、本発明の装置に降雪センサーを設けることで、積雪が無ければ自動運転で循環ポンプを停止し、ランニングコストを安価にすることができる。さらに融雪効率を良くするための従来の技術としての地中熱を利用した融雪装置の場合、地中熱採熱井戸に配設される熱媒体循環パイプは、地中熱交換の採熱井内に複数本の循環パイプ又は単一のＵ型の熱媒体循環パイプ、さらには同軸熱媒体循環パイプを使用し、これらのパイプ内に凍結しない不凍液を媒体液として循環して融雪している。当然ながら、地中内の熱交換媒体液の循環液となる不凍液は絶対に地中に漏水したり浸透させてはならず、現在は採熱管として腐食しにくいステンレスパイプやプラスチック製の熱媒体循環パイプを利用しているが、絶対に不凍液が漏って地中に浸透しないという保障はなく、ステンレスパイプでも土壌や地下の帯水層の成分によって腐食は当然進行していく金属であり、又、地震等の地殻変動によって熱媒体循環パイプが破損したりする。仮に無害性の不凍液の媒体液を使用したとしても一旦地中に漏れ出し、地下水と混入すれば当然、地下水の色度や濁度が水質基準値を大きく上回り、汚染された地下水となり現在、大きな社会問題となっている土壌汚染や地下水汚染の発生源となってしまう危険性を抱えている。このような問題を知りつつも、不凍液を循環媒体液として利用している従来の融雪装置であるが、清水循環融雪は凍結の危険性があるという固定観念���抜けきれず、公的機関も積極的に不凍液使用の地中熱利用融雪技術を推奨しているのが従来の技術である。本発明では清水を使用しても融雪面積配管部を凍結させないことを目的とした装置であり、採熱管の腐食孔が発生しても、地震によって採熱管が破壊されても、融雪用熱媒体液は清水であるため、大量に漏れたとしても土壌汚染や地下水を汚染する事なく、最も安全な水循環の融雪装置である。【０００３】又、地中熱を採熱し、地上でヒートポンプなどを利用した従来の採熱井において、同軸の熱媒体パイプの二重管や熱交換媒体のパイプイニシャルコスト面においては、不凍液の地中への漏水防止のために腐食しにくいステンレス管や腐食しないプラスチック管等の高価なパイプの材料を使用しなければならず、さらに絶対に不凍液を漏らせてはならない為に、採熱井のパイプの接続はアルゴン溶接技術などによる特殊溶接となり、溶接部はＸ線検査を実施したり、難しい管接続技術などが必要である。本発明の請求項１の地下水揚水井戸に使用するパイプは、埋設時から穴開採水管（ストレーナーパイプ）も挿入されており、従来の井戸ケーシングパイプとして利用されている鋼管、あるいは塩化ビニールパイプでも充分であり，井戸に挿入する鋼管の接続方法は従来の炭素鋼鋼管溶接、又はねじ接続とし、塩化ビニールパイプではねじ接続、又はソケットによる接着剤接続でも良く、腐食しにくいステンレスパイプなどに比較すると大幅に安価なイニシャルコストとなる。水が凍結する外気温状態の停電時であってもポンプ故障時であっても、ポンプが停止すると自動的に空気圧力タンクからの空気によって融雪放熱管内の循環水を管内から押し出し、融雪放熱管内を空状態にさせ、凍結することのない水循環による無散水融雪装置は従来にない水循環融雪システムである。【０００４】本発明は配管融雪部の凍結防止を主としているが、停電やポンプ故障によって通電が停止した時は電磁弁にも通電しない制御となっている為に、非通電となれば当然、電磁弁のマグネット力がゼロとなり、電磁弁内には弁を押すスプリングによって自動的に弁が開く電磁弁を取り付けることにより、空気圧力タンクに圧縮されている空気が一気に往路管に流出する。降雪センサーによる自動運転や停電が回復したり、ポンプの修理が終えて、再度ポンプが起動すれば、電磁弁にも通電され、一瞬にして電磁弁は閉じて、圧力タンクに取り付けてある圧力スイッチによって、ポンプ運転と同時にコンプレッサーも運転を開始し、空気圧力タンクに空気が貯まっていくシステムとなっており、小さな容量のコンプレッサーでも空気量は時間を経過する毎に圧力タンク内の空気量は次第に多くなり、その空気量は、配管融雪部の融雪パイプの容量以上の空気量を充分に溜まったら圧力スイッチでコンプレッサーが自動停止することになっている。循環ポンプの停止と運転に連動して電磁弁の開閉とコンプレッサーの停止と運転が制御されるシステムとなっており、ポンプが停止すると電磁弁が開き自動的に圧力タンク内の圧縮された空気が流れ出し、配管融雪部内の留まっている水を一瞬にして融雪部配管内から押し出してしまうこの融雪装置は従来の技術にはなく、採熱井戸で熱交換した循環清水は地上部でも凍結することのない水循���融雪装置であるのが本発明の特徴である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明の請求項１、及び請求項２は融雪循環媒体液を清水にしても融雪装置の融雪部配管内の水が凍結させないように融雪面積配管部内に圧縮空気を送り込み、融雪放熱管内にある清水を融雪面積配管部内から排除させて融雪面積配管部内を空気で充満させることによって、融雪放熱管内の水を凍結にさせないようにしたシステムの融雪方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明の装置は、従来の水循環融雪装置では、循環ポンプが停止することによって融雪舗装部の真下に配管の融雪放熱管内の循環水が凍結する危険性が大であるため、その危険性の課題を解決するために、融雪配管の往路管に空気圧力タンク内に溜めておいた圧縮空気を融雪放熱管内に流入させて融雪放熱管内に溜まってあるすべての循環水を強制排水させて管内を完全に空にさせることによって循環水の凍結はなくなる。従って、従来のように凍結気温に関係なく凍結防止対策として、常に水循環ポンプを運転することもなくランニングコストを大幅に減少させる手段となり、さらに本発明に使用される採熱井や熱交換パイプ材料として土壌汚染や地下水汚染防止のために従来の不凍液循環に使用する腐食しにくい高価な熱媒体パイプよりも一般的に井戸仕様に使われている安価なパイプでも良く、さらに市販されている不凍液は使用せず媒体液は清水であり、当然イニシャルコストは安価となり、不凍液を使用しないので、採熱井の熱媒体パイプから熱媒体液の清水が漏れても、土壌汚染や地下水汚染問題を生じないことを特徴とした融雪装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【０００７】本発明の請求項１の装置は実施例を図面に依拠して説明する。図−１においては、本発明の請求項１の地中に埋設した地下水の揚水井戸１にはストレーナーパイプ２とケーシングパイプ３が接続設置されており、井戸内には循環ポンプとして水中ポンプ４をセットして、揚水管５の上部はポンプ地上部６に接続され、ポンプ地上部６には吐き出し量調整弁７、そして逆止弁８が取り付けて、往路管９に接続している。往路管９は融雪放熱管１０に接続されているが、往路管９の途中にＴ字管１１を取り付け、逆流防止弁１２と電磁弁１３と空気圧力タンク１４が配管接続している。コンプレッサー１５の運転、停止の制御は空気圧力タンク１４に取り付けられている圧力スイッチ１６で制御され、電磁弁１３の開閉は、それぞれ水中ポンプ４や循環ポンプ１９の停止、運転と同時に制御されており、停電時や水中ポンプ４が停止になった時は非通電となり、電磁弁１３も非通電となり、その時の電磁弁１３は開放となり、空気圧力タンク１４に溜まってあった空気が当該タンクから排出され往路管９を通じて融雪放熱管１０に流れこんでいき、ポンプ停止時に融雪放熱管１０に停止していた循環水を一気に押し出すことになる。融雪放熱管１０の復路管１７は地下水の揚水井戸１に配管接続してあるので、押し出された融雪放熱管１０のすべての循環水は、最終的には復路管１７を通水して井戸内に流れこみ、融雪放熱管１０内は空気によって空となり、地上部に面している融雪配管部は凍結しないようにした本発明の融雪装置である。【０００８】本発明の請求項２の実施例であり、図−４の実施例を図面に依拠して説明すると、熱交換用採熱井戸２０に設置したＵ型の熱媒体循環パイプ２１内を通過する熱媒体液である清水の循環の流れにおいて、請求項１の発明を用いて、停電もしくは循環ポンプ１９が停止した場合、非通電時に開く電磁弁１３によって、空気圧力タンク１４からの圧縮空気は融雪放熱管１０内に溜まっている融雪用循環水のすべてを当該空気圧力タンク１４からの圧縮空気で押し出し、強制排出された循環水と空気は復路管１７から受水タンク２０に排出される。通電時は受水タンク１８内の循環水を、循環ポンプ１９によって再度Ｕ型の熱媒体循環パイプ２１に送水し、清水の循環方法による凍結防止の融雪装置である。
【発明の効果】
【０００９】以上、説明したように水中ポンプ又は循環ポンプ等が停止し、循環水が融雪放熱管内に静止しても、電磁弁によって空気圧力タンクからの圧縮空気で融雪放熱管内の循環水をすべて押し出し、融雪配管器具や融雪放熱管内を空気で空にする事から循環水を凍結をさせないことが可能となった、さらに一般的に融雪用循環媒体液に不凍液を使用しなくとも良いことから、不凍液による土壌汚染あるいは地下水汚染等の危険性もなく、従来の技術では不可能であった凍結しない水循環融雪が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この図は、請求項１に関わる実施形態を説明するための概略図である。
【図２】この図は、請求項１に対する実施例であり、地下水揚水井戸１から汲み出された循環水を、空気抜き弁２３を取り付けてある還元井２２に注入した概略図である。
【図３】この図は、請求項１に対する実施例であり、地下水揚水井戸１から汲み出された循環水を排水管２４等に排水する概略図である。
【図４】この図は、請求項２に関わる実施例を説明するための概略図である。
【表−１】
この表は、循環ポンプが通常運転している時と、循環ポンプが停止した時、及び、非通電時から通電時に変わった時の、循環ポンプ、電磁弁、コンプレッサー、空気圧力タンク、融雪放熱管内の循環水の状態を示した表である。
【符号の説明】
１揚水井戸
２ストレーナーパイプ
３ケーシングパイプ
４水中ポンプ
５揚水管
６ポンプ地上部
７吐出し量調整弁
８逆止弁
９往路管
１０融雪放熱管
１１Ｔ字管
１２逆流防止弁
１３電磁弁
１４空気圧力タンク
１５コンプレッサー
１６圧力スイッチ
１７復路管
１８受水タンク
１９循環ポンプ
２０熱交換採熱井戸
２１Ｕ型の熱媒体循環パイプ
２２還元井
２３空気抜き弁
２４排水管
【図１】
2008184890.tif 000002
【図２】
2008184890.tif 000003
【図３】
2008184890.tif 000004
【図４】
2008184890.tif 000005
2008184890.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月16日(2007.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【図１】請求項１に関わる実施形態を説明するための概略図。
【図２】請求項１に対する実施例であり、地下水揚水井戸１から汲み出された循環水を空気抜き弁２３を取り付けてある還元井２２に注入した概略図。
【図３】請求項１に対する実施例であり、地下水揚水井戸１から汲み出された循環水を水管２４等に排水する概略図。
【図４】請求項２に関わる実施例を説明するための概略図。
【図５】循環ポンプが通常運転している時と、循環ポンプが停止した時、及び、非通電時から通電時に変わった時の、循環ポンプ、電磁弁、空気圧力タンク、コンプレッサー、融雪放熱管内の循環水の状態を示した図。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】追加
【補正の内容】
【００１１】１揚水井戸
２ストレーナーパイプ
３ケーシングパイプ
４水中ポンプ
５揚水管
６ポンプ地上部
７吐出し量調整弁
８逆止弁
９往路管
１０融雪放熱管
１１Ｔ字管
１２逆流防止弁
１３電磁弁
１４空気圧力タンク
１５コンプレッサー
１６圧力スイッチ
１７復路管
１８受水タンク
１９循環ポンプ
２０熱交換採熱井戸
２１Ｕ型の熱媒体循環パイプ
２２還元井
２３空気抜き弁
２４排水管
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008184890.tif 000007
【図２】
2008184890.tif 000008
【図３】
2008184890.tif 000009
【図４】
2008184890.tif 000010
【図５】
2008184890.tif 000011