(57)【要約】【課題】温水暖房システムによる床暖房パネル等の夏季冷却に用いる冷却水発生装置、及び冬季におけるその配管凍結防止技術を提供する。【解決手段】制御開始時において開閉弁Ｖ３は閉（凍結予防運転なし）の状態にある。装置の温度センサＳ１により外気温Ｔａが第一の閾値Ｌ０以下になったか否かが判定される。Ｌ０を超えている場合には、凍結予防運転なしの状態が維持される。Ｔａ≦Ｌ０になった場合には開閉弁Ｖ３が開となる。これにより、熱源機３の温水循環系統と接続状態となり、図３太線に示すように、循環水が高温循環回路Ａ、機内循環回路、及び、冷却水発生装置２を循環する凍結予防循環回路Ｅ１が形成される。これに伴い、熱源機３の有する凍結予防機能に基づく運転フローが適用される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器と、熱交換器表面に水を噴霧する水噴霧手段と、を備え、
該熱交換器を、温水端末器と温水暖房用熱源機により構成される温水循環回路中に介在させる第一の冷却水循環回路を形成し、
夏季において、水噴霧手段により熱交換器内の循環水を冷却して、温水端末器に供給可能に構成したことを特徴とする冷却水発生装置
【請求項２】
冬季において、熱源機凍結予防運転機能に基づく機内循環水を、前記熱交換器側に導入する第一の凍結予防水循環回路を形成して凍結予防運転を可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の冷却水発生装置。
【請求項３】
循環ポンプをさらに備え、かつ、前記第一の冷却水循環回路に替えて前記温水端末器のみとの間に第二の冷却水循環回路を形成し、
夏季において、第二の冷却水循環回路を利用して冷却水を温水端末器に供給可能とし、
冬季において、前記第一の装置凍結予防水循環回路を利用した凍結予防運転に先立って、第二の冷却水循環回路を利用した凍結予防運転を可能に構成したことを特徴とする請求項２に記載の冷却水発生装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の冷却水発生装置と、温水暖房用熱源機と、を備え、
冬季において、熱源機凍結予防運転機能に基づく機内循環水を冷却水発生装置側に導入して、冷却水発生装置の配管凍結予防運転を可能に構成したことを特徴とする冷却水発生装置の配管凍結予防システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水暖房システムによる床暖房パネル等の夏季冷却に用いる冷却水発生装置、及び冬季におけるその配管凍結防止技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、輻射冷熱による室内冷房装置として、天井材、床材等の表面部材の内部配管に冷媒を循環させて床面等を冷却する方式が公知である。この方式は冷風を室内に吹き出す方式と比較して快適性に優れるものの、部屋の表面部材が室内空気の露点以下になると、結露発生による建材の腐食、カビの発生という問題がある。
このような問題を解消する冷房装置として、例えば特許文献１の技術が提案されている。この技術による室内冷房装置１００は、図８に示すように、多孔板や不織布等により構成される気液接触体１０１に往き側配管１０３ａを介して冷却用循環水を供給し、気液接触体１０１上に流下させる。冷却用循環水は、ダクト１０５を介して気液接触体１０１下方に供給される室内空気と気液接触し、その過程で接触空気に蒸発潜熱を奪われて冷却される。さらに、戻り配管１０３ｂにより部屋１０２側に戻され、表面部材１０４を冷却する。一方、熱回収した空気は、ファン１０６、排気口１０７を介して屋外１０８に排気される。
この方式は蒸発潜熱を利用するため、冷却水は接触空気の露点温度近傍まで冷却され得るものの、露点温度以下に冷却されることはなく、結露のおそれがないという特徴を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２９０１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
文献１の冷房装置は室内の床下又は屋外に設置されるが、室内床下設置の場合には設置スペースやメンテナンス面で問題がある。他方、屋外設置の場合には、冬季における配管や熱交換部の凍結が問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、暖房用熱源機の有する凍結予防運転機能を利用して、屋外設置型冷却水発生装置の冬季における配管凍結防止技術を提供するものである。
本発明は、以下の内容をその要旨とする。すなわち、本発明に係る冷却水発生装置は、
【０００６】
（１）熱交換器と、熱交換器表面に水を噴霧する水噴霧手段と、を備え、
該熱交換器を、温水端末器と温水暖房用熱源機により構成される温水循環回路中に介在させる第一の冷却水循環回路を形成し、
夏季において、水噴霧手段により熱交換器内の循環水を冷却して、温水端末器に供給可能に構成したことを特徴とする。
【０００７】
（２）上記（１）の発明において、冬季において、熱源機凍結予防運転機能に基づく機内循環水を、前記熱交換器側に導入する第一の凍結予防水循環回路を形成して凍結予防運転を可能に構成したことを特徴とする。
【０００８】
（３）上記（２）の発明において、循環ポンプをさらに備え、かつ、前記第一の冷却水循環回路に替えて前記温水端末器のみとの間に第二の冷却水循環回路を形成し、
夏季において、第二の冷却水循環回路を利用して冷却水を温水端末器に供給可能とし、
冬季において、前記第一の装置凍結予防水循環回路を利用した凍結予防運転に先立って、第二の冷却水循環回路を利用した凍結予防運転を可能に構成したことを特徴とする。
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかの冷却水発生装置と、温水暖房用熱源機と、を備え、冬季において、熱源機凍結予防運転機能に基づく機内循環水を冷却水発生装置側に導入して、冷却水発生装置の配管凍結予防運転を可能に構成したことを特徴とする冷却水発生装置の配管凍結予防システム。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、温水暖房用熱源機が一般的に備えている凍結予防運転機能を利用して、冷却水発生装置の冬季における配管等凍結予防が実現できるため、装置、システムの簡素化、低コスト化が可能となる。
また、装置内に循環ポンプをさらに備え、温水端末器のみとの間に第二の冷却水循環回路を形成した発明においては、夏季に第二の冷却水循環回路を利用して、熱源機の温水循環回路を用いることなく、冷却水を温水端末器に供給できるという効果がある。さらに、冬季に第二の冷却水循環回路を利用した独立の凍結予防運転ができるいう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一の実施形態による冷却水発生装置の配管凍結予防システム１の構成を示す図である。
【図２】配管凍結予防システム１の冷却水運転時の冷却水循環回路Ｄ１を示す図である。
【図３】配管凍結予防システム１の凍結予防運転時の凍結予防循環回路Ｅ１を示す図である。
【図４（ａ）】配管凍結予防システム１の凍結予防運転フローを示す図である。
【図４（ｂ）】熱源機３の凍結予防運転フローを示す図である。
【図５】第二の実施形態による冷却水発生装置の配管凍結予防システム２０の構成を示す図である。
【図６（ａ）】配管凍結予防システム２０の冷却水運転時の冷却水循環回路Ｄ２を示す図である。
【図６（ｂ）】配管凍結予防システム２０の凍結予防運転時の凍結予防循環回路Ｅ２を示す図である。
【図６（ｃ）】配管凍結予防システム２０の凍結予防運転時の凍結予防循環回路Ｅ２’を示す図である。
【図７】配管凍結予防システム２０の凍結予防運転フローを示す図である。
【図８】温水循環系統を利用した従来の室内冷房装置１００の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る冷却水発生装置の凍結予防システムの実施形態について、図１乃至７を参照してさらに詳細に説明する。重複説明を避けるため、各図において同一構成には同一符号を用いて示している。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００１２】
＜第一の実施形態＞
図１を参照して、本発明の一実施形態に係る冷却水発生装置の凍結予防システム（以下、適宜、凍結予防システムと略記する）１は、潜熱回収型熱源機３と、低温放熱端末器である床暖房パネル４と、夏季に床暖房パネル４内に冷却水を循環させてこれを冷却する冷却水発生装置２と、これら装置間を結ぶ温水循環系統８乃至１０と、を主要構成として備えている。
【００１３】
熱源機３は、バーナ５ｃ、燃焼用ファン５ｄ、一次熱交換器５ｂ、二次熱交換器（潜熱回収熱交換器）５ａ、排気部５ｅを一体化した暖房用燃焼部５と、温水循環配管（後述）と、を主要構成として筐体３ａ内部に備えている。熱交換器２ａの下方には、暖房時の潜熱回収に伴う凝縮水及び後述する未蒸発水回収のためのドレン受け皿１１ａと、中和器１１ｂを経由して凝縮水を排水口（図示せず）に導く排水管１１ｃと、により構成されるドレン排水手段１１を備えている。
さらに、熱源機３は外気温検知のための温度センサＳ２を備えており、その検出温度に基づいて水又は温水を機内循環させて配管凍結を防止する凍結予防運転機能を備えている。
なお、図示を省略するが、熱源機３はこの他に給湯系統、風呂追焚系統、及び、運転の制御を行う制御部を備えている。
【００１４】
冷却水発生装置２は、後述する冷却水循環回路内の循環水を冷却する熱交換器２ａと、吸気ファン２ｂと、熱交換器表面に冷水を散布可能とする水噴霧部７を備えている。水噴霧部７は散布用給水配管７ａ、水噴霧ノズル７ｂ、水噴霧用開閉弁７ｃにより構成されている。さらに、冷却水発生装置２は、後述する凍結予防制御移行判定を行うための外気温検知用温度センサＳ１を備えている。
【００１５】
熱源機３及びこれと床暖房パネル４、冷却水発生装置２を結ぶ配管群で形成される本システムの温水（又は冷却水）循環系統は、往き側系統８と、戻り側系統９と、機内循環系統１０と、により構成されている。
機内循環系統１０は、開放型シスターン６、循環ポンプ１０ｂ、一次熱交換器５ｂ、及びこれらを結ぶ循環配管Ｃ１乃至Ｃ３により構成されている。シスターン６は、暖房運転時の配管内温水膨張に対するバッファタンクであり、温水が所定の水位以上に上昇すると、不図示のオーバーフロー管を介して外部に排水するように構成されている。配管Ｃ３の循環ポンプ１０ｂと一次熱交換器５ｂの間には、開閉弁Ｖ２が配設されている。また、シスターン６には、給水配管７ａから分岐する補給水配管６ａ及び制御弁６ｂが付設されており、タンク水位を一定範囲に制御可能とするように構成されている。
【００１６】
往き側系統８は、高温系統８ａ及び低温系統８ｂにより構成されている。高温系統８ａは、冷却水発生装置２と、分岐点Ｐ１で循環配管Ｃ１から分岐して冷却水発生装置２に接続する高温往き側配管Ｈ１、Ｈ１’と、により構成されている。高温往き側配管Ｈ１’の端部（冷却水発生装置２内）には開閉弁Ｖ３が配設されている。
また、低温系統８ｂは床暖房パネル４、及び、分岐点Ｐ２において循環配管Ｃ３から分岐して床暖房パネル４に接続する低温往き側配管Ｌ１、Ｌ１’、により構成されている。機内低温往き側配管Ｌ１の端部には熱動弁Ｖ１が配設されている。
【００１７】
戻り側系統９は、分岐部９ａ及び集合部９ｂにより構成されている。分岐部９ａは、冷却水発生装置２から合流点Ｐ３に至る高温戻り側配管Ｈ２と、床暖房パネル下流側の低温戻り側配管Ｌ２と、により構成されている。また、集合部９ｂは、合流点Ｐ３と熱交換器２ａとを結ぶ合流配管Ｊ１’、Ｊ１と、熱交換器２ａとシスターン６とを結ぶ配管Ｊ２と、により構成されている。なお、図示を省略するが、高温往き側配管Ｈ１から分岐して合流配管Ｊ１に合流する系統（Ｈ１”→Ｈ２’）途中には、高温端末器（例えば風呂暖房器等）が配設されている。
【００１８】
以上の構成により、本システム１において暖房運転時には、表１に示す３種類の温水循環回路Ａ乃至Ｃが形成される。そして、暖房運転時には、各端末器の運転条件に対応して暖房用燃焼部５の燃焼量制御により調整される温水温度により、３種類の循環回路の単独又は組み合わせによる温水循環が行われる。なお、暖房運転時には冷却水発生装置２の開閉弁Ｖ３は閉状態である。
【００１９】
【表１】
2013164208.tif 000003
【００２０】
（床暖房冷却運転）
凍結予防システム１は以上のように構成されており、次に図２を参照して夏季等における冷却水発生装置２による床暖房パネル４の冷却運転制御の態様について説明する。なお、冷却水発生装置２のパネル冷却運転制御及び凍結予防運転制御は、不図示の制御部により行われる。
本態様における各部の稼働状態は表２の通りとなる。なお、冷水運転時は循環ポンプ１０ｂの回転数を暖房運転時より下げることが望ましい。これにより、ポンプ発熱による冷却効果の低下を回避することができる。
【表２】
2013164208.tif 000004
【００２１】
表２の状態下で形成される冷却水循環回路Ｄ１は、図２太線に示すように循環回路Ａ、Ｂ、Ｃ全てを含むものとなる。熱源機内の循環水は、配管Ｈ１’を経由して冷却水発生装置２の熱交換器２ａに導かれる。ここで、冷却水発生装置２の水噴霧ノズル７ｂを介して、給水配管７ａを介して供給される水道水が熱交換器２ａ表面に散布され、熱交換器２ａ内の循環水から蒸発熱を奪って蒸発する。その際、蒸発温度は常に露点温度以下であるため、循環水の温度が露点温度より高くなることはない。蒸発水分は吸気ファン２ｂによる送風に随伴して外部に排出される。
冷却された循環水（冷却水）は、配管Ｈ２→配管Ｊ１を経由して機内シスターン６に導かれる。さらにシスターン６を出た循環水の一部は低温循環回路Ｂを循環して、床暖房パネル４に供給され、冷熱により表面パネルを冷却する。その際、上述のように蒸発温度は常に室内露点温度以下であるため、パネル表面の結露のおそれはない。
【００２２】
（凍結予防運転）
次に、冷却水発生装置２の凍結予防運転制御の態様について説明する。この場合の各部の稼働状態は表３の通りとなる。表３の状態下で形成される冷却水循環回路Ｅ１は、図３太線に示すように床暖房パネル４側の循環回路を除く回路となる。
【表３】
2013164208.tif 000005
【００２３】
以下具体的な制御フローについて説明する。図４（ａ）を参照して、制御開始時において開閉弁Ｖ３は閉（凍結予防運転なし）の状態にある（Ｓ１０１）。装置の温度センサＳ１により外気温Ｔａが第一の閾値Ｌ０以下になったか否かが判定される（Ｓ１０２）。Ｌ０を超えている場合には（Ｓ１０２においてＮ）、凍結予防運転なしの状態が維持される（Ｓ１０１へ）。Ｓ１０２においてＹ、すなわちＴａ≦Ｌ０になった場合には開閉弁Ｖ３が開となる。（Ｓ１０３）これにより、熱源機３の温水循環系統と接続状態となり、図３太線に示すように、循環水が高温循環回路Ａ、機内循環回路、及び、冷却水発生装置２を循環する凍結予防循環回路Ｅ１が形成される。これに伴い、熱源機３の有する凍結予防機能に基づく運転フロー（図４（ｂ）参照）が適用されることになる。
【００２４】
すなわち、初期状態においてバーナ燃焼停止、循環ポンプ停止（凍結予防運転なし）の状態にある（Ｓ２０１）。制御中は熱源機３に搭載されている温度センサＳ２により外気温Ｔａが計測され、この値が第一の閾値Ｌ２（例えば３℃）以下になったか否かが判定される（Ｓ２０２）。Ｌ２を超えている場合には（Ｓ３０１においてＮ）、凍結予防運転なしの状態が維持される（Ｓ２０１へ）。Ｓ２０２においてＹ、すなわちＴａ≦Ｌ２に至った場合には通水循環運転に移行する（Ｓ２０３）。すなわち、循環ポンプ１０ｂ運転開始、バーナ５ｂ燃焼停止維持となる。
【００２５】
その状態で運転が継続され、さらに外気温Ｔａが第一の閾値Ｌ２より低い第二の閾値Ｌ３（例えば１℃）以下になったか否かが判定される（Ｓ２０４）。Ｌ２を超えている場合には（Ｓ２０４においてＮ）、Ｓ２０２に移行する。Ｓ２０４においてＹ、すなわちＴａ≦Ｌ３に至った場合には温水循環運転に移行する（Ｓ２０３）。すなわち、循環ポンプ１０ｂ運転開始、バーナ５ｂ燃焼開始となり、Ｔａ＞Ｌ３となるまでその状態が維持される。
【００２６】
＜第二の実施形態＞
次に、図５乃至７を参照して本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態に係る冷却水発生装置の凍結予防システム２０の構成が、上述の冷却水発生装置の凍結予防システム１と異なる点は、冷却水発生装置の構成である。すなわち、図５を参照して、本実施形態に係る冷却水発生装置２１は、冷却水発生装置１の構成に加えて、熱交換器２ａの下流側に開放型シスターン２２及び循環ポンプ２３をさらに備えている。
【００２７】
また、冷却水発生装置２１と熱源機３との接続系統が異なる。すなわち、上述の冷却水発生装置２では熱源機の高温循環回路Ａと接続しているのに対して、冷却水発生装置２１では低温循環回路Ｂに接続している。その他の構成は凍結予防システム１と同一であるので、重複説明を省略する。
【００２８】
（床暖房パネル冷却）
次に、図６（ａ）を参照して、本実施形態における床暖房パネル冷却の態様について説明する。この場合の各部の稼働状態は表４の通りである。
【表４】
2013164208.tif 000006
【００２９】
この状態で、同図太線に示すように熱源機側の循環系統とは切り離され、床暖房パネル４と冷却水発生装置２１間を循環水が循環する冷却水循環回路Ｄ２が形成される。熱交換器２ａ表面への給水噴霧については、上述の実施形態と同様である。
本実施形態では、熱交換器２ａで冷却された循環水が熱源機３を介することなく直接、床暖房パネル４に供給されるため、冷却水の機内循環による放熱ロスを減らすことができ、冷却効果をより向上させることができる。
【００３０】
（凍結予防運転）
次に、本実施形態における凍結予防運転制御の態様について説明する。この場合の各部の稼働状態は表５の通りとなる。
【表５】
2013164208.tif 000007
【００３１】
具体的な制御フローは以下の通りである。制御開始時において冷却水発生装置２１運転停止状態を想定する（Ｓ３０１）。最初に冷却水発生装置２１の制御部（図示せず）が内蔵するカレンダー機能に基づき、運転モード（夏モード又は冬モード）が判定される（Ｓ３０２）。夏モード（例えば５−１０月）の場合には、上述の冷却水運転が実行される（Ｓ３１１）。冬モード（例えば１１−４月）の場合には、以下の凍結予防運転を可能とするため開閉弁Ｖ２１が開となる（Ｓ３０３）。運転中は随時、温度センサＳ１により外気温Ｔａが計測され、外気温Ｔａが第一の閾値Ｌ０以下になったか否かが判定される（Ｓ３０４）。Ｔａ＞Ｌ０の場合には（Ｓ３０４においてＮ）、運転停止状態が維持される（Ｓ３１２）。
【００３２】
Ｓ３０４においてＹ、すなわちＴａ≦Ｌ０に至った場合には、開閉弁Ｖ３が開となり（Ｓ３０５）、さらに循環ポンプ２３が運転開始される（Ｓ３０６）。これにより凍結予防循環回路Ｅ２（図６（ｂ））が形成され、第一段階の凍結予防運転が実行される（Ｓ３０７）。なお、凍結予防循環回路Ｅ２は、熱交換器２ａ表面への給水噴霧は行わない点を除いて冷却水循環回路Ｄ２と同一である。
【００３３】
その後、外気温Ｔａが第一の閾値Ｌ０より低い第二の閾値Ｌ１以下となったか否かが判定され（Ｓ３０８）、該当する場合には開閉弁Ｖ２１が開となる（Ｓ３０９）。これにより、熱源機３の低温循環系統と接続状態となり、凍結予防循環回路Ｅ２’（図６（ｃ）参照）が形成される。これに伴って、上述した熱源機３の凍結予防運転制御フローが適用されることになる（Ｓ３１０）。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、熱源、循環冷媒種類を問わず温水暖房方式の暖房システムに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１、２０・・・・冷却水発生装置の凍結予防システム
２、２１・・・・・冷却水発生装置
２ａ・・・・熱交換器
２ｂ・・・・吸気ファン
３・・・・・潜熱回収型熱源機
４・・・・・床暖房パネル
５・・・・・暖房用燃焼部
６・・・・・開放型シスターン
７・・・・・水噴霧部
７ａ・・・・散布用給水配管
７ｂ・・・・水噴霧ノズル
７ｃ・・・・水噴霧用開閉弁
８・・・・・往き側系統
９・・・・・戻り側系統
１０・・・・機内循環系統
２１、２２ａ、４２ａ、４４ａ、５３、Ｖ３・・・・開閉弁
Ｄ１、Ｄ２ ・・・・冷却水循環回路
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ２’ ・・・・凍結予防循環回路
Ｓ１、Ｓ２・・・・温度センサ
【図１】
2013164208.tif 000008
【図２】
2013164208.tif 000009
【図３】
2013164208.tif 000010
【図４（ａ）】
2013164208.tif 000011
【図４（ｂ）】
2013164208.tif 000012
【図５】
2013164208.tif 000013
【図６（ａ）】
2013164208.tif 000014
【図６（ｂ）】
2013164208.tif 000015
【図６（ｃ）】
2013164208.tif 000016
【図７】
2013164208.tif 000017
【図８】
2013164208.tif 000018