(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換媒体である液体を収容可能な蓄熱槽と、熱水源から供給された熱水を収容するため伝熱性を有する壁体を挟んで前記蓄熱槽に隣接して設けられた熱交換槽と、前記熱交換槽内に配置された熱交換器と、伝熱性を有する壁体を挟んで前記熱交換槽に隣接して設けられた熱水受入槽と、前記熱交換槽内の前記熱交換器の下部側から上部側に流動することによって昇温した前記熱交換器内の液体と前記蓄熱槽に収容された液体とを混合して暖房対象領域へ送給する送液経路と、前記暖房対象領域を通過して降温した液体を前記熱交換器及び前記蓄熱槽に戻す復液経路と、を備えた熱交換システム。
【請求項２】
熱交換媒体である液体を収容可能な蓄熱槽と、伝熱性を有する壁体を挟んで前記蓄熱槽に隣接して設けられた熱水受入槽と、伝熱性を有する壁体を挟んで前記熱水受入槽に隣接して設けられた熱交換槽と、前記熱交換槽内に配置された熱交換器と、前記熱交換槽内の前記熱交換器の下部側から上部側に流動することによって昇温した前記熱交換器内の液体と前記蓄熱槽に収容された液体とを混合して暖房対象領域へ送給する送液経路と、前記暖房対象領域を通過して降温した液体を前記熱交換器及び前記蓄熱槽に戻す復液経路と、を備えた熱交換システム。
【請求項３】
前記蓄熱槽、前記熱水受入槽及び前記熱交換槽を土砂で埋設された状態とした請求項１または２に記載の熱交換システム。
【請求項４】
前記土砂が、前記蓄熱槽、前記熱水受入槽若しくは前記熱交換槽からの放熱により昇温して遠赤外線を放射する機能を有する遠赤外線放射物質を含むものである請求項３記載の熱交換システム。
【請求項５】
前記熱交換器にて昇温した液体と前記蓄熱槽に収容された液体との混合比率を変更するためのバルブを設けた請求項１〜４のいずれかの項に記載の熱交換システム。
【請求項６】
前記送液経路内を流動する液体若しくは前記復液経路内を流動する液体の少なくとも一方を加圧する加圧手段を設けた請求項１〜５のいずれかの項に記載の熱交換システム。
【請求項７】
前記熱交換槽に供給される熱水の一部を用いて液体を加温可能な副熱交換器と、前記送液経路を流動する前記液体の一部を取り出して前記副熱交換器にて加温して前記送液経路に戻す液体循環経路と、を設けた請求項１〜６のいずれかの項に記載の熱交換システム。
【請求項８】
前記熱交換器が前記熱交換槽内に出し入れ可能である請求項１〜７のいずれかの項に記載の熱交換システム。
【請求項９】
前記熱交換槽から取り出した前記熱交換器を収容して洗浄するための洗浄槽を前記熱交換槽の近傍に設けた請求項８に記載の熱交換システム。
【請求項１０】
前記熱交換器が互いに連結分離可能な複数の熱交換ユニットで形成された請求項１〜９のいずれかの項に記載の熱交換システム。
【請求項１１】
前記熱交換槽に前記熱交換器を目視可能な視認窓を設けた請求項１〜１０のいずれかの項に記載の熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地熱水や工場排水などの高温水を利用して、施設園芸用の農業ハウスなどの暖房を行うための熱交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地熱水や工場排水などの高温水を熱源として、水やその他の液体などの熱交換媒体を昇温させるための熱交換器システムについては、従来、様々な方式が提案されているが、本発明に関連するものとして、特許文献１記載の「地熱を利用した給湯設備」がある。
【０００３】
この「地熱を利用した給湯設備」においては、水中ポンプを備えた複数の管路により掘削孔内の温水が熱交換器を介して循環する経路と、循環ポンプを備えた複数の管路と、により、二次側の水が貯湯槽と熱交換器の間を循環する経路が構成され、熱交換器にて二次側の水を昇温させ、貯湯槽から給湯する機能を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３０５９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した「地熱を利用した給湯設備」は、熱媒体を循環利用する方式であるため、温泉の湧出量が少量であっても使用可能であり、温泉を枯渇させる心配がないなどの点において優れているが、熱効率については十分なレベルに達していない面がある。また、熱効率の向上及び熱交換システムの小型化はいつの時代も要請される重要な課題である。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、占有スペースが比較的小さく、熱効率に優れた熱交換システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の熱交換システムは、熱交換媒体である液体を収容可能な蓄熱槽と、熱水源から供給された熱水を収容するため伝熱性を有する壁体を挟んで前記蓄熱槽に隣接して設けられた熱交換槽と、前記熱交換槽内に配置された熱交換器と、伝熱性を有する壁体を挟んで前記熱交換槽に隣接して設けられた熱水受入槽と、前記熱交換槽内の前記熱交換器内をその下部側から上部側に流動することによって昇温した前記熱交換器内の液体と前記蓄熱槽に収容された液体とを混合して暖房対象領域へ送給する送液経路と、前記暖房対象領域を通過して降温した液体を前記熱交換器及び前記蓄熱槽に戻す復液経路と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の熱交換システムは、熱交換媒体である液体を収容可能な蓄熱槽と、伝熱性を有する壁体を挟んで前記蓄熱槽に隣接して設けられた熱水受入槽と、伝熱性を有する壁体を挟んで前記熱水受入槽に隣接して設けられた熱交換槽と、前記熱交換槽内に配置された熱交換器と、前記熱交換槽内の前記熱交換器の下部側から上部側に流動することによって昇温した前記熱交換器内の液体と前記蓄熱槽に収容された液体とを混合して暖房対象領域へ送給する送液経路と、前記暖房対象領域を通過して降温した液体を前記熱交換器及び前記蓄熱槽に戻す復液経路と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記蓄熱槽、前記熱水受入槽及び前記熱交換槽を土砂で埋設された状態とすることが望ましい。
【００１０】
この場合、前記土砂が、前記蓄熱槽、前記熱水受入槽若しくは前記熱交換槽からの放熱により昇温して遠赤外線を放射する機能を有する遠赤外線放射物質を含むものであることが望ましい。
【００１１】
また、前記熱交換器にて昇温した液体と前記蓄熱槽に収容された液体との混合比率を変更するためのバルブを設けることが望ましい。
【００１２】
さらに、前記送液経路内を流動する液体若しくは前記復液経路内を流動する液体の少なくとも一方を加圧する加圧手段を設けることもできる。
【００１３】
一方、前記熱交換槽に供給される熱水の一部を用いて液体を加温可能な副熱交換器と、前記送液経路を流動する液体の一部を取り出して前記副熱交換器にて加温して前記送液経路に戻す液体循環経路と、を設けることもできる。
【００１４】
また、前記熱交換器が前記熱交換槽内に出し入れ可能であることが望ましい。
【００１５】
この場合、前記熱交換槽から取り出した前記熱交換器を収容して洗浄するための洗浄槽を前記熱交換槽の近傍に設けることが望ましい。
【００１６】
また、前記熱交換器が互いに連結分離可能な複数の熱交換ユニットで形成されたものであることが望ましい。
【００１７】
さらに、前記熱交換槽に前記熱交換器を目視可能な視認窓を設けることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、占有スペースが比較的小さく、熱効率に優れた熱交換システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態である熱交換システム及びこれを利用した栽培設備を示す概略構成図である。
【図２】図１中に示す熱交換システム付近の一部省略拡大図である。
【図３】図２に示す熱交換システムを構成する熱交換槽の一部省略断面図である。
【図４】図２に示す熱交換システムを構成する熱交換器の洗浄工程を示す図である。
【図５】図２に示す熱交換システムを構成する熱交換器の洗浄工程を示す図である。
【図６】本発明のその他の実施形態である熱交換システムを示す一部省略平面図である。
【図７】図６中の矢線Ａ方向から見た熱交換システムの一部省略正面図である。
【図８】図６に示す熱交換システムにおける熱水（温泉水）の流れを示す図である。
【図９】図６に示す熱交換システムにおける熱交換媒体（温水）の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１〜図５に基づいて、本発明の実施の形態である熱交換システム１００及びこれを利用した栽培設備２００について説明する。
【００２１】
図１，図２に示すように、熱交換システム１００は、熱交換媒体である液体（温水）を収容可能な蓄熱槽１０と、熱水源Ｈから供給された熱水を収容するため伝熱性を有する壁体Ｗ１を挟んで蓄熱槽１０に隣接して設けられた熱交換槽３０と、熱交換槽３０内に配置された熱交換器５０と、熱交換器５０内をその下部から上部に流動することによって昇温した液体（温水）と蓄熱槽１０に収容された液体（温水）とを混合して暖房対象領域である栽培設備２００へ送給する送液経路７０と、暖房対象領域（栽培設備２００）を通過して降温した液体（水）を熱交換器５０及び蓄熱槽１０に戻す復液経路９０と、を備えている。
【００２２】
熱交換槽３０の、蓄熱槽１０の反対側の部分には、壁体Ｗ２を挟んで熱水受入槽２０が隣接して設けられている。熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０はいずれも気密性を有しており、これらを一体化した構造のユニット体６０が地下に配置されている。熱水受入槽２０と熱交換槽３０とを区画する壁体Ｗ２の上部及び下部にはそれぞれ入湯経路２１及び排湯経路２２が設けられているため、これらの入湯経路２１及び排湯経路２２を経由して、熱水受入槽２０と熱交換槽３０との間で液体（熱水）が流動可能である。
【００２３】
熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０の上部には、それぞれの内部に収容された液体の温度を測定するための温度計２３，３３，１３が配置されている。蓄熱槽１０の上部には、自動エア抜き弁１２が設けられている。また、蓄熱槽１０内の温水を汲み上げて熱交換器５０の下部へ送り込むためのポンプ１４が蓄熱槽１０上に配置されている。
【００２４】
送液経路７０の上流部分には、熱交換器５０にて昇温した液体（温水）と、蓄熱槽１０に収容された液体（温水）との混合比率を変更可能な三方バルブＶ１が設けられている。復液経路９０の下流部分には、栽培設備２００を通過して降温した液体（水）を熱交換器５０及び蓄熱槽１０に戻す際の分流比率を変更可能な三方バルブＶ２が設けられている。なお、送液経路７０内を流動する液体（温水）、復液経路９０内を流動する液体（水）に圧力を加えるための加圧手段（図示せず）を設けることもできる。
【００２５】
また、熱交換槽３０に隣接する熱水受入槽２０に供給される熱水の一部を用いて液体を加温可能な複数の副熱交換器４０ａ，４０ｂと、送液経路７０を流動する液体の一部を取り出して副熱交換器４０ａ，４０ｂにて加温して送液経路７０に戻す液体循環経路４１，４２と、が設けられている。
【００２６】
後述するように、熱交換槽３０内に配置されている熱交換器５０は、熱交換槽３０内に出し入れ可能であり、熱交換槽３０から取り出した熱交換器５０を収容して洗浄するための洗浄槽８０が、熱交換槽３０を含むユニット体６０の近傍に設けられている。また、熱交換槽３０には、その内部に配置された熱交換器５０を目視可能な視認窓（図示せず）が設けられている。
【００２７】
熱水源Ｈから採取された熱水は気水分離器１において水蒸気と熱水とに分離され、水蒸気は発電機２へ供給され、熱水は熱水受入槽２０へ供給される。発電機２で発生した電気は所定の送電設備３へ送電される。発電機２の運転に供された後に生成する蒸気水は、気水分離器１にて分離された熱水と合流させて、熱水受入槽２０へ供給される。
【００２８】
熱交換システム１００と栽培設備２００との間に配設された送液経路７０及び復液経路９０の途中には混合設備３００が設けられている。混合設備３００は、冷水源４から供給される冷水を貯留する水タンク５、圧力制御装置６、ディストリビュータ７，８及び三方バルブ９などを備えている。混合設備３００は、送液経路７０内及び復液経路９０内を経由して熱交換システム１００と栽培設備２００との間を循環する温水（水）の圧力を所定圧に維持する機能と、蒸発などによる前記温水（水）の減少分を冷水源４からの給水によって自動的に補う機能と、を有する。
【００２９】
図３に示すように、熱交換槽３０内に配置された熱交換器５０は互いに連結分離可能な複数列の熱交換ユニット５１で形成されている。熱交換ユニット５１はいずれも、対向状に配置された一対の側壁部材５４，５５と、これらの側壁部材５４，５５の間に所定の隙間を隔てて直線状の束をなすように配置された複数のチューブ５６と、複数のチューブ５６を一定姿勢に保持するため側壁部材５４，５５間に配置された複数の保持板５７と、を備えている。
【００３０】
複数のチューブ５６は、側壁部材５４，５５及び保持板５７を貫通した状態に配管され、側壁部材５４，５５の外側には複数のチューブ５６の開口端を気密状に連通するチャンバ部５８が設けられている。なお、図３には記載されていないが、実際には、複数列の熱交換ユニット５１は、図３の裏面側に向かって並列配置され、互いに接合・分離可能であるが、これに限定するものではない。
【００３１】
図３に示すように、熱交換槽３０の上方に設けられた入湯経路２１から熱交換槽３０内へ導入された熱水は、熱交換槽３０内を循環して熱交換器５０内を流動する水を加熱した後、熱交換槽３０の底部近くに設けられた排湯経路２２から排出される。熱交換器５０内を流動することによって昇温した温水は出湯経路５２から流出して栽培設備２００に向かい、栽培設備２００の加温用管路２０１内を流動することによって降温した水は入水経路５３から熱交換器５０内へ流入する。なお、入水経路５３から熱交換器５０に流入した水は、熱交換槽３０内をその下部側から上部側に流動すること（熱交換器５０の下部側から上部側に流動すること）によって昇温した後、出湯経路５２から流出する。
【００３２】
図１〜図３に示すように、熱水源Ｈから採取され気水分離器１で分離された熱水は、発電機２から排出される蒸気水とともに熱水受入槽２０に供給され、入湯経路２１及び排湯経路２２を経由して隣接する熱交換槽３０との間で循環している。入水経路５３を経由して、熱交換槽３０内の熱交換器５０内に送り込まれた温水は、熱交換槽３０内の熱水の熱により昇温し、出湯経路５２から流出し、送液経路７０を経由して栽培設備２００へ送給される。栽培設備２００に送給された温水は、栽培設備２００内に配管された加温用管路２０１内を流動することにより、植物栽培用の加温手段として利用される。
【００３３】
栽培設備２００を通過して、降温した温水は復液経路９０及び入水経路５３を経由して熱交換器５０へ送り込まれ、熱交換器５０を、その下部側から上部側に向かって流動することによって再び昇温し、出湯経路５２及び送液経路７０を経由して栽培設備２００へ送り込まれる。
【００３４】
熱交換システム１００は、熱交換槽３０と蓄熱槽１０とを隣接して配置しているので、占有スペースを少なくすることができる。また、熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０などを地下に配置して土砂Ｓで埋設した状態としたことにより、特に、地上での占有スペースを大幅に減少させることができ、熱の散逸を抑制することができるので、熱効率も向上する。さらに、熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０を互いに隣接させたことも、熱効率の向上に有効である。
【００３５】
熱交換システム１００において、地下に配置された熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０などは周囲の土砂Ｓと接触した状態となっているので、熱交換システム１００を構築した後、時間が経過すると、稼働中で高温状態にある熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０などから発生する熱により周囲の土砂Ｓの温度も上昇し、熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０などと同等の高い温度となり、その状態が維持される。このため、熱の散逸を抑制する効果がさらに高まり、熱効率も大幅に向上する。
【００３６】
また、熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０などの周囲の土砂Ｓは遠赤外線放射機能を有する物質（遠赤外線放射物質Ｑ）を含んでいるので、熱媒体により加温された熱水受入槽２０、熱交換槽３０若しくは蓄熱槽１０などからの放熱により、土砂Ｓとともに昇温した遠赤外線物質Ｑから放射される遠赤外線によって土砂Ｓ中に存在する水分が効率良く昇温する結果、熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０などの周囲の土砂Ｓが広範囲に亘って高温度に保たれるため、保温効果が著しく高まり、熱効率の向上に極めて有効である。
【００３７】
また、熱交換媒体（温水）により加温された熱水受入槽２０，蓄熱槽１０あるいは熱交換槽３０からの放熱により土砂Ｓが昇温し、蓄熱状態にある土砂Ｓ中の遠赤外線放射物質Ｑから遠赤外線が放射されるので、熱水受入槽２０、蓄熱槽１０及び熱交換槽３０の内部の液体（温水）を温める効果が得られる。
【００３８】
ここで、土砂Ｓ中の遠赤外線放射物質Ｑは、熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０などを地下に埋設する場合に、埋め戻す土砂Ｓ中に混合させることができる。また、自然状態において土砂Ｓ中に遠赤外線放射物質Ｑを多く含む土地の地下部分に熱交換システム１００を構築すれば、前述と同様の遠赤外線による効果を得ることができる。なお、遠赤外線放射物質Ｑとは、波長が４μｍ〜１０００μｍの電磁波を放射する機能を有する物質をいう。
【００３９】
遠赤外線放射物質Ｑは、特に限定しないので、天然セラミックスや人工セラミックスなどを使用することができるが、例えば、Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＭｇＯ，ＺｒＯ2，３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2（ムライト），ＺｒＯ2・ＳｉＯ2（ジルコン），２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2など（コージェライト）などが好適である。ここで、前記セラミックスとは、アルミニウム、ケイ素、マグネシウム、ジルコニウム、チタンなどの各種金属元素と、酸素、窒素、炭素、ホウ素などとの無機化合物及びこれらの複合化合物の総称である。
【００４０】
前述したように、熱交換器５０は、熱交換槽３０に対して比較的容易に出し入れ可能であるため、長期間の使用などにより、複数のチューブ５６の間にスケールが付着したような場合、図４に示すように、専用の治具Ｘを介してクレーンのフックＦで吊り上げることによって熱交換槽３０（図２参照）から引き上げ、その近傍に設けられた洗浄槽８０内の洗浄液Ｒに浸漬して洗浄することができる。洗浄完了後は、図５に示すように、洗浄槽８０から熱交換器５０を引き上げて、熱交換槽３０（図２参照）に戻すことができる。
【００４１】
熱交換システム１００においては、熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０などを地下に配置することにより、熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０などを土砂Ｓで埋設された状態としているが、これに限定するものではないので、例えば、地上に配置した熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０などに土砂を被せて盛土を形成したり、トンネル状の横穴内に熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０などを収容した後、土砂で埋め戻したりすることによって、熱水受入槽２０、熱交換槽３０及び蓄熱槽１０などを土砂で埋設された状態とすることもできる。
【００４２】
次に、図６〜図９に基づいて、本発明のその他の実施形態である熱交換システム５００について説明する。図６，図７に示すように、本実施形態の熱交換システム５００は、２個の蓄熱槽５１１，５１２と、４個の熱水受入槽５２１，５２２，５２３，５２４と、４個の熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４と、を備えている。熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４の内部には、図３と同様の熱交換器５０が出し入れ可能に配置されている。なお、図６中では土砂Ｓ及び遠赤外線物質Ｑ（図７参照）を省略している。
【００４３】
蓄熱槽５１１，５１２は両端が閉塞された円筒形状のタンク部材であり、それぞれの軸心５１１ｃ，５１２ｃ方向が略水平をなすような状態で、架台５１１ａ，５１２ａを介して、基礎体５０１上に互いに平行に設置されている。熱水受入槽５２１，５２２は平面視形状が長方形の部材であり、蓄熱槽５１１の上半分の部分を挟んで対向した状態で対称に配置されている。熱水受入槽５２１，５２２は互いに同じサイズ、形状の部材であり、熱水受入槽５２１，５２２の一部に設けられた凹曲面状の壁体５２１ａ，５２２ａを、蓄熱槽５１１の円筒形状の周壁５１１ｂに密着させた状態で取り付けられている。
【００４４】
図７において、蓄熱槽５１１の軸心５１１ｃを中心とし、周壁５１１ｂの最上部５１１ｄを起点として時計回りに角度を測ったとき、熱水受入槽５２２の壁体５２２ａは１５度〜９０度の領域で蓄熱槽５１１の周壁５１１ｂに密着しており、熱水受入槽５２１の壁体５２１ａは２７０度〜３４５度の領域で蓄熱槽５１１の周壁６１１ｂに密着している。
【００４５】
二つの熱交換槽５３１，５３２は外形が直方体形状の部材であり、蓄熱槽５１１の軸心５１１ｃ方向の長さが熱水受入槽５２１，５２２と同一である。熱交換槽５３１，５３２は、蓄熱槽５１１を挟んで対称をなす位置に配置され、熱交換槽５３１，５３２の垂直壁体がそれぞれ熱水受入槽５２１，５２２の垂直壁体に密着している。
【００４６】
蓄熱槽５１２においては、蓄熱槽５１１に対する熱水受入槽５２１，５２２及び熱交換槽５３１，５３２の配置状態と同様の状態で、熱水受入槽５２３，５２４及び熱交換槽５３３，５３４が蓄熱槽５１２に取り付けられている。また、熱交換槽５３２，５３３はそれぞれの垂直壁体同が密着した状態となっている。なお、蓄熱槽５１１，５１２、熱水受入槽５２１，５２２，５２３，５２４及び熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４を形成する壁体は全て伝熱性の良好な金属材料で形成されている。
【００４７】
図７に示すように、熱交換システム５００を構成する蓄熱槽５１１，５１２、熱水受入槽５２１，５２２，５２３，５２４及び熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４は土砂Ｓに埋もれた状態で地下に配置されている。なお、蓄熱槽５１１，５１２の最上部５１１ｄ，５１２ｄ、並びに、熱水受入槽５２１，５２２，５２３，５２４の上面５２１ｕ，５２２ｕ，５２３ｕ，５２４ｕ及び熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４の上面５３１ａ，５３２ａ，５３３ａ，５３４ａは地表面に露出している。
【００４８】
ここで、図８に基づいて、熱交換システム５００における熱水（温泉水）の流れについて説明する。図８に示す熱交換システム５００は、複数の熱水源Ｈ１，Ｈ２から供給される熱水を利用して、施設園芸用の農業ハウスなどの栽培設備２００（図１参照）の暖房を行うことができる。熱水源Ｈ１は新たに掘削された温泉井戸であり、熱水源Ｈ２は再利用温泉水の供給施設である。なお、説明の都合上、図８中において、矢線Ｑで示す方向を前方と呼び、矢線Ｒで示す方向を後方と呼ぶ（後述する図９中においても同様とする。）。
【００４９】
図８に示すように、熱水源Ｈ１から送給された熱水（温泉水）は、熱交換システム５００の中央部分（蓄熱槽５１１，５１２の間の部分）に配列された２個の熱交換槽５３２，５３３の前方部分からそれぞれの内部へ流入する。熱交換槽５３２，５３３内へ流入した熱水は、それぞれの内部を後方に向かって矢線方向に流動して行き、後方部分から、それぞれ隣接する熱水受入槽５２２，５２３の後方部分内へ流入する。
【００５０】
熱水受入槽５２２，５２３内へ流入した熱水は、それぞれの内部を前方に向かって流動して行き、熱水受入槽５２２，５２３の前方部分から外部へ排出される。熱水受入槽５２２，５２３から排出された熱水は所定の排水経路５０２を経由して処理される。
【００５１】
一方、熱水源Ｈ２から送給された熱水（再利用温泉水）は、２個の熱交換槽５３１，５３４の前方部からそれぞれの内部へ流入する。熱交換槽５３１，５３４内へ流入した熱水は、それぞれの内部を後方に向かって矢線方向に流動していき、後方部分から、それぞれ隣接する熱水受入槽５２１，５２４の後方部分内へ流入する。
【００５２】
熱水受入槽５２１，５２４内へ流入した熱水は、それぞれの内部を前方に向かって流動して行き、熱水受入槽５２１，５２４の前方部分から外部へ排出される。熱水受入槽５２１，５２４から排出された熱水は所定の排水経路５０２を経由して処理される。
【００５３】
図８に示す熱交換システム５００において、熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４内へ流入した熱水は、後述するように、栽培設備から戻ってくる熱交換媒体である低温水の昇温に供される。また、熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４を経由して流入した温水によって昇温した熱水受入槽５２１，５２２，５２３，５２４は、それぞれ隣接する蓄熱槽５１１，５１２を保温する機能を有する。
【００５４】
次に、図９に基づいて、熱交換システム５００における熱交換媒体（温水）の流れについて説明する。図１に示す熱交換システム１００と同様、図９に示す熱交換システム５００と、栽培設備２００と、の間には送液経路７０及び復液経路９０が設けられている。また、送液経路７０及び復液経路９０の途中には、図１に示す混合設備３００が設けられている。
【００５５】
熱交換システム５００は、栽培設備２００との間において、送液経路７０及び復液経路９０を経由して、熱交換媒体（温水）を循環させることにより、栽培設備２００の暖房を行う。熱交換システム５００において所定温度まで加温された温水は送液経路７０を経由して栽培設備（図１参照）へ供給され、栽培設備２００の暖房に使用される。栽培設備の暖房に使用されることにより降温した温水は復液経路９０を経由して熱交換システム５００へ戻されて、所定温度まで加温され、送液経路７０を経由して栽培設備へ供給される。
【００５６】
図９に示すように、栽培設備の暖房に使用されることにより降温した温水は復液経路９０を経由して熱交換システム５００に戻り、４個の熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４にそれぞれ内蔵された熱交換器５０の後方に流入する。また、復液経路９０を経由して戻ってきた温水の一部は蓄熱槽５１１の後方からその内部へ流入する。
【００５７】
熱交換器５０に流入した温水は、熱交換器５０内の後方下部側から前方上部側に向かって流動していき、この過程において、熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４内へ導入された熱水により昇温される。熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４内の熱交換器５０によって所定温度まで昇温した温水は熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４の前方上部側から流出し、送液経路７０を経由して栽培設備２００へ供給され、暖房に使用される。
【００５８】
一方、復液経路９０を経由して蓄熱槽５１１の後方からその内部へ流入した温水は、蓄熱槽５１１内を前方に向かって流動し、蓄熱槽５１１の前方部分から流出し、蓄熱槽５１２の前方部分からその内部へ流入する。蓄熱槽５１１，５１２は、これらと密着している熱水受入槽５２１，５２２，５２３，５２４によって所定温度に保温されているので、蓄熱槽５１１，５１２内に流入した温水は所定温度まで昇温され、必要に応じて、蓄熱槽５１２の前方から送液経路７０へ送り込まれ、熱交換器５０から送液経路７０へ供給された温水と混合して栽培設備２００へ送給される。
【００５９】
熱交換システム５００は、蓄熱槽５１１（５１２）と熱水受入槽５２１，５２２（５２３，５２４）とを密着して配置するとともに、熱水受入槽５２１，５２２（５２３，５２４）と熱交換槽５３１，５３２（５３３，５３４）とを密着して配置しているので、占有スペースを少なくすることができる。
【００６０】
また、蓄熱槽５１１，５１２、熱水受入槽５２１，５２２，５２３，５２４及び熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４などを地下に配置したことにより、特に、地上での占有スペースを大幅に減少させることができ、熱の散逸を抑制することができるので、熱効率も向上する。
【００６１】
図７に示すように、熱交換システム５００において、地下に配置された熱水受入槽５２１，５２２，５２３，５２４、熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４及び蓄熱槽５１１，５１２などは周囲の土砂Ｓと接触した状態となっているので、熱交換システム５００を構築した後、時間が経過すると、稼働状態にある熱水受入槽５２１，５２２，５２３，５２４、熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４及び蓄熱槽５１１，５１２などから発生する熱により周囲の土砂Ｓの温度も上昇し、熱水受入槽５２１，５２２，５２３，５２４、熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４及び蓄熱槽５１１，５１２などと同等の高温度となり、その状態が維持される。このため、熱の散逸を抑制する効果が非常に高く、熱効率を大幅に向上させることができる。
【００６２】
また、熱水受入槽５２１，５２２，５２３，５２４、熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４及び蓄熱槽５１１，５１２などの周囲の土砂Ｓは遠赤外線放射物質Ｑを含んでいるので、土砂Ｓとともに温度上昇した遠赤外線放射物質Ｑから放射される遠赤外線によって土砂Ｓ中に存在する水分が効率良く昇温する結果、熱水受入槽５２１，５２２，５２３，５２４、熱交換槽５３１，５３２，５３３，５３４及び蓄熱槽５１１，５１２などの周囲の土砂Ｓが広範囲に亘って高温度に保たれるため、保温効果が著しく高まり、熱効率の向上に極めて有効である。
【００６３】
前述したように、遠赤外線放射物質Ｑは土砂Ｓを埋め戻す場合に、土砂Ｓ中に混入させることができるが、土砂Ｓ中に遠赤外線放射物質Ｑを多く含む土地の地下部分に熱交換システム５００を構築することによっても同様の効果を得ることができる。
【００６４】
なお、図１〜図９に基づいて説明した熱交換システム１００，５００は本発明の一例を示すものであり、本発明の熱交換システムは前述した熱交換システム１００，５００に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の熱交換システムは、地熱水や工場排水などの高温水を利用して、植物を栽培したり、魚介類を養殖したり、建物の空調設備を構築したりすることが可能であり、農業、漁業、建設業などの分野において広く利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  気水分離器
２  発電機
３  送電設備
４  冷水源
５  水タンク
６  圧力制御装置
７，８  ディストリビュータ
９，Ｖ１，Ｖ２  三方バルブ
１０，５１１，５１２  蓄熱槽
１２  自動エア抜き弁
１３，２３，３３  温度計
１４  ポンプ
２０，５２１，５２２，５２３，５２４  熱水受入槽
２１  入湯経路
２２  排湯経路
３０，５３１，５３２，５３３，５３４  熱交換槽
４０ａ，４０ｂ  副熱交換器
４１，４２  液体循環経路
５０  熱交換器
５２  出湯経路
５３  入水経路
５６  チューブ
５７  保持板
５８  チャンバ部
７０  送液経路
８０  洗浄槽
９０  復液経路
１００，５００  熱交換システム
２００  栽培設備
３００  混合設備
５０１  基礎体
５０２  排水経路
５１１ａ，５１２ａ  架台
５１１ｂ，５１２ｂ  周壁
５１１ｃ，５１２ｃ  軸心
５１１ｄ，５１２ｄ  最上部
５２１ｕ，５２２ｕ，５２３ｕ，５２４ｕ  熱水受入槽の上面
５３１ａ，５３２ａ，５３３ａ，５３４ａ  熱交換槽の上面
Ｆ  フック
Ｈ，Ｈ１，Ｈ２  熱水源
Ｑ  遠赤外線放射物質
Ｓ  土砂
Ｗ１，Ｗ２，５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａ  壁体
Ｘ  治具
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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