(57)【要約】【課題】寒冷時期において温度調節のために空調機の温水の流量を減少させた場合、或は空調機の作動停止の場合でも冷温水コイルの凍結を防止する。既設の空調機システムにも組み付けることが可能で、設備費等のコストも低減できる。【解決手段】冷温水コイル５Ａを有するコイルユニット５と送風機６からなる空調機４は冷温水供給管２と冷温水戻り管８により熱源機器１に接続している。冷温水供給管２の流量制御弁１３が温度センサ１２の信号により温水の流量を制御する。冷温水供給管２と冷温水戻り管８の間にバイパス管２２を接続して冷温水コイル５Ａを含むバイパス回路２１を形成し、温度センサ１２の信号により流量制御弁１３が絞られた場合でも、循環ポンプ２４によりバイパス回路２１に温水を循環させて冷温水コイル５Ａに一定量の温水を流動させ、凍結を防止する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源機器から冷温水供給管を介して供給される温水により外気を加温して温風を生成し、排出される冷温水は冷温水戻り管を介して前記熱源機器に戻す冷温水コイルを備えたコイルユニットと、該コイルユニットにより生成した温調空気を室内側に送出する送風機と、前記冷温水供給管に設けられて前記冷温水コイルへの温水流量を制御する流量制御弁とからなり、前記送風機により前記室内に吹出す温調空気が設定温度か否かを検出する温度センサからの信号により該流量制御弁を作動するようにした空調機において、逆止弁を有するバイパス管を前記冷温水戻り管と前記流量制御弁の下流側に位置して前記冷温水供給管との間に接続することにより、前記冷温水コイルを含むバイパス回路を形成し、前記バイパス管の下流側に位置して前記冷温水供給管に循環ポンプを設け、前記温度センサからの温度信号に基づいて前記流量制御弁の開度が減少する場合にも、前記循環ポンプにより前記冷温水コイルに温水を一定量循環させることにより該冷温水コイルの凍結を防止するようにしたことを特徴とするコイル凍結防止機能を備えた空調機システム。
【請求項２】
前記コイルユニットに外気を導入する外気ダクトに外気を遮断する空気流制御部材を設け、前記コイルユニット側に凍結防止温度センサと前記冷温水コイルを加熱するコイル加熱ヒータを夫々設け、前記空調機の作動停止時に外気遮断状態にある前記空気流制御部材から僅かに侵入する外気の温度を前記凍結防止温度センサにより検出し、該凍結防止温度センサの外気温信号に基づいて前記循環ポンプ及びコイル加熱ヒータを作動することにより、前記バイパス回路に温水を循環させて前記冷温水コイルを加温するようにしたことを特徴とする請求項１記載のコイル凍結防止機能を備えた空調機システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、寒冷地において空調用の外調機、即ち外気取入空気加熱機のコイルが凍結するのを防止するようにしたコイル凍結防止機能を備えた空調機システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２に従来技術の空調機システムを示す。図において、１はボイラー又は冷温水発生機等の熱源機器、２は該熱源機器１の吐出側にサプライヘッダ３を介して接続された冷温水供給管、４は該冷温水供給管２を介して熱源機器１から供給される温水により外気を加温して温風を生成する空調機で、該空調機４は冷温水コイル５Ａの他、温水コイル、冷水コイル、冷却水コイル（但し、図示せず。）をケーシング５Ｂに格納して構成したコイルユニット５と、該コイルユニット５により生成した温風を室内側に送出する送風機６とから構成してあり、該送風機６から吹き出される温風は送風ダクト７を介して室内イ乃至ハに分配される。
【０００３】
８は前記冷温水コイル５Ａで導入外気と熱交換した冷温水を熱源機器１に戻すための冷温水戻り管で、該冷温水戻り管８はリタンヘッダ９を介して熱源機器１に接続している。なお、１０は該リタンヘッダ９とサプライヘッダ３との間に接続した逃がし管で、該逃がし管１０には安全逃がし弁１１が設けてあり、後述する流量調整弁１３が閉弁して冷温水供給管２内の圧力が一定値まで上昇した場合に、熱源機器１からの温水を還流させて冷温水発生機の冷水生成時の蒸発器凍結防止と、その加圧防止を図っている。
【０００４】
１２は前記送風ダクト７内に設けた温度センサで、該温度センサ１２は送風ダクト７から室内イ乃至ハ側に送る温風が設定温度か否かを検知するものである。１３は冷温水供給管２に設けた電動モータ式の流量制御弁で、該流量制御弁１３は温度センサ１２からの温度信号に応じて空調機４に供給する温水の流量を増減するものである。
【０００５】
また、１４は空調機４に外気を導入する外気ダクト１５に設け、必要により外気を遮断する空気流制御部材としてのモータダンパで、該モータダンパ１４は夜間の空調機４の停止時に送風機６とインターロックをとっていて外気ダクト１５を遮断するものである。
【０００６】
従来技術の空調機システムは上述の構成からなり、熱源機器１から冷温水供給管２を介して温水を空調機４に供給し、外気を加温して所望の温度に生成した温風を送風機６により送風ダクト７から各室内イ〜ハに送出して室内イ〜ハを所定温度に維持するようになっている。しかし、この作動の過程において、送風ダクト７内の温度がその設定温度、例えば２０℃以上を満足していると、温度センサ１２からの信号により流量制御弁１３が作動して冷温水コイル５Ａへの温水の流量を減少させることから、冷温水コイル５Ａ内の温水の流量が不均一になり流量不足を生じて流速が遅くなるという現象が生じる。この状態で冷温水コイル５Ａの入口面には低温の外気が当り、局部的に温水の流速が遅いところから凍結するという問題が発生し、冷温水コイル５Ａ内を閉塞して空調機の作動不良や配管破裂を引き起すという事態が生じる。
【０００７】
殊に、寒冷地において外気温がー１５℃以下にもなる状況では、冷温水コイル５Ａの凍結現象が屡々問題になる。そこで、例えば特開２００１−１８２９６８には、熱源機器から温水が供給される空調機１０にプレコイルユニット１１Ａとメインコイルユニット１１Ｂを設置し、入口側コイルヘッダの上部から供給した温水を出口側コイルヘッダの下部から送出することにより、冷却されて温度が低く、比重の大きい温水を押し出してコイルユニット１１の凍結を防止し、また出口側コイルヘッダから送出される温水の温度が４℃になるように、プレコイルユニット１１Ａへの温水の供給量を制御弁ＣＶａによって制御することにより、凍結温度に近い比重の大きい温水から順次出口側コイルヘッダから送出してプレコイルユニット１１Ａの凍結を防止するようにした空調用機器におけるコイルの凍結防止方法が開示されている。
【０００８】
また、第２９２６７０８号特許公報には、多数のプレートフィン３に複数段の蛇行状熱媒流通管６を挿着し、これに複数の第一ヘッダ４と一つの第二ヘッダ５を接続した構成とし、プレートフィン群を介して、流通していない第一ヘッダ４の熱媒流通管６を含めたコイル全域に熱媒の熱が伝熱するようにした凍結防止用熱交換コイルが開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した特開２００１−１８２９６８の技術は、プレコイルユニット１１Ａとメインコイルユニット１１Ｂを設置した構成の空調機１０であり、第２９２６７０８号特許公報の技術も特殊に構成した凍結防止用熱交換コイルであって、既設の空調機におけるコイル凍結の問題を解決するものではないし、既設の空調機システムに組み込むことができないという欠点があり、このため高いコストが掛るという問題もある。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の諸欠点に鑑みなされたもので、寒冷時期において温度調節のために空調機の温水の流量を減少させた場合でも、また空調機を作動停止にした場合でもコイルの凍結を防止することができる。また、既設の空調機に組み付けることによりコイル凍結の問題を解決することができるのでそのためのコストも低減することができるコイル凍結防止機能を備えた空調機システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために構成された本発明の手段は、熱源機器から冷温水供給管を介して供給される温水により外気を加温して温風を生成し、排出される冷温水は冷温水戻り管を介して前記熱源機器に戻す冷温水コイルを備えたコイルユニットと、該コイルユニットにより生成した温調空気を室内側に送出する送風機と、前記冷温水供給管に設けられて前記冷温水コイルへの温水流量を制御する流量制御弁とからなり、前記送風機により前記室内に吹出す温調空気が設定温度か否かを検出する温度センサからの信号により該流量制御弁を作動するようにした空調機において、逆止弁を有するバイパス管を前記冷温水戻り管と前記流量制御弁の下流側に位置して前記冷温水供給管との間に接続することにより、前記冷温水コイルを含むバイパス回路を形成し、前記バイパス管の下流側に位置して前記冷温水供給管に循環ポンプを設け、前記温度センサからの温度信号に基づいて前記流量制御弁の開度が減少する場合にも、前記循環ポンプにより前記冷温水コイルに温水を一定量循環させることにより該冷温水コイルの凍結を防止するようにしたものからなる。
【００１２】
そして、前記コイルユニットに外気を導入する外気ダクトに外気を遮断する空気流制御部材を設け、前記コイルユニット側に凍結防止温度センサと前記冷温水コイルを加熱するコイル加熱ヒータを夫々設け、前記空調機の作動停止時に外気遮断状態にある前記空気流制御部材から僅かに侵入する外気の温度を前記凍結防止温度センサにより検出し、該凍結防止温度センサの外気温信号に基づいて前記循環ポンプ及びコイル加熱ヒータを作動することにより、前記バイパス回路に温水を循環させて前記冷温水コイルを加温する構成にするとよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。なお、本実施の形態において前述した図２に示す従来技術の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して援用し、その説明を省略する。図１において、２１はコイルユニット５の冷温水コイル５Ａを含んで構成したバイパス回路を示す。２２は該バイパス回路２１を構成するバイパス管で、該バイパス管２２は一端２２Ａが前記冷温水戻り管８に接続し、他端２２Ｂが流量制御弁１３の下流側に位置して冷温水供給管２に接続しており、該バイパス管２２の途中には逆止弁２３が設けてある。２４はバイパス管２２の下流側に位置して冷温水供給管２に設けた循環ポンプで、該循環ポンプ２４は空調機４の作動中は常時駆動して温水が冷温水コイル５Ａに一定量流れるように循環流動させるものである。
【００１４】
また、２５はコイルユニット５内に設けた凍結防止温度センサで、該凍結防止温度センサ２５は空調機４の作動停止時に、前記モータダンパ１４により遮断した外気ダクト１５から空調機４側に侵入する外気の温度を計測するものである。２６はコイルユニット５内に設けられ、冷温水コイル５Ａを加熱するコイル加熱ヒータで、該コイル加熱ヒータ２６及び循環ポンプ２４は前記凍結防止温度センサ２５からの信号に基づいて始動し、温水をバイパス回路２１で循環流動させる。
【００１５】
本実施の形態は上述の構成からなり、熱源機器１から温水供給管２を介して温水を空調機４に供給し、外気を加温して所望の温度に生成した温風を送風機６により送風ダクト７から各室内イ〜ハに送出して室内イ〜ハを所定温度に維持する基本的作動は従来技術と異なるところはない。
【００１６】
そして、送風ダクト７内の温度が室温設定温度、例えば２０℃以上を満足していると、温度センサ１２からの信号により流量制御弁１３が作動してコイルユニット５への温水の流量を減少させることから、冷温水コイル５Ａ内の温水の流量は不均一になって流量不足を生じ、流速が遅くなって凍結のおそれがある。そこで、本実施の形態では流量制御弁１３が絞られて冷温水コイル５Ａへの温水の流量が減少する場合でも、循環ポンプ２４によりバイパス回路２１に温水を循環流動させ、冷温水供給管２により供給される熱源機器１からの往き温水にバイパス回路２１からの戻り冷温水をバイパス管２２の他端２２Ｂで冷温水供給管２に混合し、冷温水コイル５Ａへの一定量の温水の供給を維持することにより、温水の流量の減少による冷温水コイル５Ａの凍結を防止している。
【００１７】
また、外気温が大きく低下する冬期の夜間には空調機４を停止し、モータダンパ１４で外気ダクト１５と空調機４との間を遮断するが、モータダンパ１４の隙間から外気ダクト１５内に侵入した外気がコイルユニット５を凍結させるという現象が生じる。そこで、本実施の形態では、侵入した外気の温度により凍結防止温度センサ２５が作動して電気ヒータ等のコイル加温ヒータ２６をＯＮにすると共に、循環ポンプ２４を始動して冷温水コイル５Ａを含むバイパス回路２１に温水を循環流動させることにより、冷温水コイル５Ａの凍結を防止するようにしている。
【００１８】
なお、本実施の形態では空気流制御部材としてモータダンパ１４を用いたが、モータダンパ１４に替えて駆動式ルーバを用いてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は以上詳述した如く構成したから、下記の諸効果を奏する。
（１）空調機システムに、空調機を含む構成のバイパス回路を設け、温度調節による温水の流量減少時にもバイパス回路に温水を循環させて冷温水コイル内の温水の流量を一定に維持するようにしたから、空調機のコイル凍結を防止することができる。
（２）空調機の作動停止時に空気流制御部材で外気を遮断した状態でも、侵入する外気の気温によってはコイルが凍結する可能性があるが、凍結防止温度センサの検知信号によりコイル加熱ヒータを始動すると共に循環ポンプを駆動してバイパス回路に温水を循環流動させるようにしたから、空調機のコイルの凍結を確実に防止することができる。
（３）既存の空調機にバイパス回路、循環ポンプ、凍結防止温度センサ及びコイル加熱ヒータを組み込むだけでコイルの凍結防止を図ることができるから、専用の空調機を調達する必要がないし、設備費も安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るコイル凍結防止機能を備えた空調機システムの概略構成図である。
【図２】従来技術に係る空調機システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１　　　　　熱源機器
２　　　　　冷温水供給管
４　　　　　空調機
５　　　　　コイルユニット
５Ａ　　　　冷温水コイル
６　　　　　送風機
８　　　　　冷温水戻し管
１２　　　　温度センサ
１３　　　　流量制御弁
１４　　　　モータダンパ
１５　　　　外気ダクト
２１　　　　バイパス回路
２２　　　　バイパス管
２３　　　　逆止弁
２４　　　　循環ポンプ
２５　　　　凍結防止温度センサ
２６　　　　コイル加熱ヒータ
イ、ロ、ハ　室内
【図１】
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【図２】
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