(57)【要約】【課題】  ヒートアイランド問題を抱える地域の都市熱代謝系において、冷凍サイクル上の冷媒凝縮熱を直接大気に放出しないことを主目的に、自然熱・未利用熱及び排熱を利用する形態として、適宜、各地域特性を生かした最適な熱源を複合的、多段階に運用することにより、省エネルギー効果の高い、地域ヒートアイランド対策用高効率複合熱利用システムを提供する。【解決手段】  冷媒蒸発熱源と冷媒とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器１１と、蒸発した冷媒ｇと冷媒凝縮熱源とを熱交換して冷媒を凝縮させる凝縮器１３と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給する圧縮器１２とを備えた冷凍サイクルにおいて、前記冷媒蒸発熱源として、自然熱、未利用熱又は人工の施設から排出する排熱を単独又は組み合わせて使用し、冷媒凝縮熱を大気に放出しないで地域の人工施設の熱源に供することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒蒸発熱源と冷媒とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発した冷媒と冷媒凝縮熱源とを熱交換して冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給する圧縮器とを備えた冷凍サイクルにおいて、前記冷媒蒸発熱源として、自然熱、未利用熱又は人工の施設から排出する排熱を単独又は組み合わせて使用し、冷媒凝縮熱を大気に放出しないで地域の人工施設の熱源に供することを特徴とする複合熱利用方法。
【請求項２】
寒冷積雪地域において、冬季には、冷媒凝縮熱を駐車場、道路等の路面の融雪、凍結防止用の温水、ブライン、又は暖房、給湯温熱として供すると共に、夏季には、路体に埋設された融雪用配管を利用して蓄熱した太陽熱をヒートポンプにより回収して冷媒蒸発熱源として供することを特徴とする請求項１記載の複合熱利用方法。
【請求項３】
前記蒸発器又は前記凝縮器として、満液式シェルアンドチューブ熱交換器を使用することを特徴とする請求項１記載の複合熱利用方法。
【請求項４】
前記満液式シェルアンドチューブ熱交換器を、単一のシェル本体に冷凍サイクルを構成する冷媒を通し、チューブ側に複数の冷媒蒸発熱源又は冷媒凝縮熱源を通すための複数の流路を具備するように構成したことを特徴とする請求項３記載の複合熱利用方法。
【請求項５】
前記満液式シェルアンドチューブ熱交換器を、複数のシェル本体に冷凍サイクルを構成する冷媒を通し、同複数のシェル本体のそれぞれに異なる冷媒蒸発熱源又は冷媒凝縮熱源を通すように構成したことを特徴とする請求項３記載の複合熱利用方法。
【請求項６】
前記蒸発器又は前記凝縮器として、乾式シェルアンドチューブ熱交換器を使用することを特徴とする請求項１記載の複合熱利用方法。
【請求項７】
前記乾式シェルアンドチューブ熱交換器を、単一のシェル本体に複数の冷媒蒸発熱源又は冷媒凝縮熱源を通すための複数の流路を設け、チューブ側に冷凍サイクルを構成する冷媒を通すように構成したことを特徴とする請求項６記載の複合熱利用方法。
【請求項８】
前記乾式シェルアンドチューブ熱交換器を、複数のシェル本体に冷凍サイクルを構成する冷媒を通し、同複数のシェル本体のそれぞれに異なる冷媒蒸発熱源又は冷媒凝縮熱源を通すように構成したことを特徴とする請求項６記載の複合熱利用方法。
【請求項９】
前記蒸発器又は前記凝縮器として、プレート式熱交換器を使用することを特徴とする請求項１記載の複合熱利用方法。
【請求項１０】
前記プレート式熱交換器の一次側に冷凍サイクルを構成する冷媒を通し、二次側に冷媒蒸発熱源又は冷媒凝縮熱源を通すための複数の流路を設けたことを特徴とする請求項９記載の複合熱利用方法。
【請求項１１】
複数のプレート式熱交換器を具備し、同複数のプレート式熱交換器に冷凍サイクルを構成する冷媒を通し、同複数のプレート式熱交換器にそれぞれに異なる冷媒蒸発熱源又は冷媒凝縮熱源を通すように構成したことを特徴とする請求項９記載の複合熱利用方法。
【請求項１２】
建造物外壁、屋上又は周辺道路体構造に冷媒の通路を設置し、夏季には、同通路に冷媒を通して建造物、路面への太陽熱の蓄熱を冷媒蒸発熱源とし、冬季には、同通路に冷媒凝縮熱を供給して、建造物及び路面の保温に供することを特徴とする請求項１記載の複合熱利用方法。
【請求項１３】
冷媒蒸発熱源と冷媒とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発した冷媒と冷媒凝縮熱源とを熱交換して冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給する圧縮器とを備えた冷凍サイクルを複数個備え、自然熱、未利用熱又は人工の施設から排出させる排熱を単独又は組み合わせて同冷凍サイクルの蒸発器に直列に順次通過させて段階的に冷却し、前記凝縮器で冷媒と熱交換する冷媒凝縮熱源を前記冷凍サイクルの凝縮器に直列に、蒸発器の熱源通過順と逆方向から順次通過させて段階的に加熱するようにしたことを特徴とする複合熱利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にヒートアイランド問題を抱える地域の都市熱代謝系において、自然熱、未利用熱及び人工の施設から排出させる排熱を単独又は組み合わせて複合的に活用し、冷凍サイクル上の冷媒凝縮熱を地域の大気に直接放出しないで、地域の人工施設の熱源に供することを主目的とする、地域ヒートアイランド対策用高効率複合熱利用方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各地域の活性化を目指し、都市機能の充実及び産業集積が図られる中、さらなる快適性を求め、地域施設単位の省エネルギー性の高い空調、給湯機能及び地域冷暖房システムによる集中熱供給による熱エネルギー製造の集約及び高効率化などが推進され、寒冷積雪地域における冬季の生活快適性のための融雪、凍結防止設備等を含め、以下のような熱源機器、形態が普及しつつある。
【０００３】
（１）地域各種施設の冷温熱及び地域冷暖房供給設備
ａ．ビル施設の利用形態、機能別に運用自由度の高い、電気式個別分散空調機＋氷蓄熱＋凝縮熱集中空冷放熱式の空調システム
ｂ．公共施設、産業施設等の集中熱源方式として、日中の電力ピークカット効果の高い電気式空気熱源蓄熱（水又は氷）ヒートポンプシステム
ｃ．同上施設の集中熱源方式として、クーリングタワー水冷による電気式蓄熱ヒートポンプシステム  
【０００４】
ｄ．体育館、プール等の大型集中熱源方式として燃料焚き吸収式冷温水器およびボイラ
ｅ．住宅、商業施設給湯用として、地球温暖化防止に寄与する自然冷媒ＣＯ２ヒートポンプ給湯器
ｆ．地域冷暖房システムの中央熱製造事業所にて、電気又は都市ガスを一次エネルギー源とする、電気式ヒートポンプ及び燃料焚き吸収式冷温水器・ボイラを単独又は複合的に使用して冷水、温水、蒸気を製造し、需要家に配管のみで循環供給することにより、省エネルギー化と需要家の熱源設備負担を軽減する。
ｇ．地域冷暖房システムの吸熱源、放熱源として、一般的には大気を利用するが、自然・未利用エネルギーの利用として、河川水、海水、下水等を中央熱製造事業所において集中処理する試みもある。
【０００５】
（２）寒冷積雪地域の国・県・市町村道、公共施設駐車場・周囲歩道の融雪、凍結防止用として、以下の主な設備が普及している。
ａ．電熱ヒータ方式
ｂ．地下水利用の散水方式及び採水井と還元井を利用した地下水無散水方式
ｃ．ヒートパイプ埋設方式
ｄ．ヒートポンプ方式
（３）都市のビルなどの建造物及び路体への太陽輻射熱の蓄熱低減及び照り返し反射熱の抑制策として、以下の設備が提案され、国、自治体の施策として推進されているものがある。
ａ．屋上緑化、壁面緑化、地域緑化及び屋根散水冷却装置
ｂ．透水性舗装
ｃ．水面、風の道の確保
【０００６】
またヒートアイランドの発生を防止する手段として、たとえば特許文献１（特開平６−１３７７３１号公報）には、路面又は地上構造物に埋設したパイプ内に冷水を通水して路面内又は地上構造物内に蓄えられている熱を採り、これらの温度を気温以下に下げ、路面又は地上構造物から大気中への放熱を防止する手段が開示されている。
また特許文献２（特開平７−１１６６４１号公報）には、水処理場において下水との熱交換部であるヒートポンプを具備し、ヒートポンプサイクルにより年間を通してほぼ一定温度の熱源を製造し、同熱源により浄水場から送出されてくる水の温度を年間を通してほぼ一定温度に保持して、需要側に送水する。需要側では、送水される水を冷暖房空調機の熱源として用いるが、この場合、夏季にあっては、空調機の冷房運転時の冷水として、冬季にあっては、空調機の暖房運転時の熱源水として活用するシステムが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１３７７３１号公報
【特許文献２】特開平７−１１６６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来から普及している上記方式には、以下に述べるとおり、地域ヒートアイランド現象を促進してしまう欠点の他、いくつかの課題がある。すなわち、
（１）ヒートアイランド現象の問題と主な原因
都市部の気温が郊外に比べ、島状（等高線状）に高くなる現象で、過去１００年間で日本の大都市気温は平均２〜３℃上昇しているという報告がある。
これにより夏季の熱帯夜の増加（３０℃を超えた述べ時間数はこの２０年間で東京、名古屋において約２倍、仙台で約３倍との報告がある。）、昼間の高温化と熱中症の増加、光化学オキシダントの生成助長、都市部において短時間に記録的な雨量を伴う夕立の頻発、冷房用電力の増加及び冬季の都市部上昇気流が上空の冷たい空気（逆転層）により遮られて生じるダストドームによる大気汚染の助長という、都市生活者の健康と快適性を損なう問題がある。
主な原因として環境省の東京２３区平均顕熱状況報告では、ヒートアイランド現象に寄与する約５０％は人工排熱であり、そのうちの自動車排熱を除く全体の約３２％が建物排熱、事業所排熱、地域冷暖房排熱等で占められる。（人工排熱の約６割）
【０００９】
（２）そこで従来技術の欠点、課題を以下に列記する。
ａ．電気式「個別分散空調機＋氷蓄熱＋凝縮熱集中空冷放熱式」及び「空気熱源蓄熱ヒートポンプ」の空調システムは、蓄熱により日中の電力ピークカットに寄与するものの、日中運転の空冷放熱時は冷凍サイクル上の凝縮温度が約５０℃前後となり、運転効率が悪いことにより大気への直接放熱量は大きく、水冷式に比べ電力消費が過大であり、ＣＯ２排出量が多いという欠点を有する。夜間の氷蓄熱運転は、一般的な冷水製造運転に比べて冷凍サイクル上の蒸発温度が低く、運転効率の悪い運転となるため凝縮放熱量は多く、日中同様に大気に直接熱風を放出することにより、熱帯夜の要因として周囲温度の上昇を助長する。
ｂ．電気式水冷蓄熱ヒートポンプは、クーリングタワー水冷により、冷凍サイクル上の凝縮温度が空冷式に比べて低く、効率の良い運転が可能であるが、水分蒸発による周囲湿度環境として、蒸し暑さやカビ発生などの悪影響が懸念されると共に、保守管理不備によるクーリングタワー内でのレジオネラ菌の発生、拡散の危険性をはらんでいる。
【００１０】
ｃ．燃料焚きの吸収式冷温水器およびボイラは、燃焼排気熱そのものが大気温度上昇に寄与すると共に、ＣＯ２排出量が電気式ヒートポンプに比べて過大であり、且つＮＯｘ、ＳＯｘ等の大気汚染物質を排出する問題がある。
ｄ．自然冷媒ＣＯ２ヒートポンプ給湯器は、家庭用の燃焼ボイラに替わる給湯装置として外気から吸熱し高温（６５〜９０℃）の給湯を供給する事により、冷凍サイクル上の凝縮熱を大気に出さない、新しい環境保全型機器として近年注目されているが、まだ発展途上の単一機能機器であり、大型化、高効率化、低コスト化、多機能化等の課題が山積している。
【００１１】
ｅ．地域冷暖房システムは、熱源機器の集約による高効率化、排熱の集中処理等による大気汚染の拡散防止等の特性を有し、国を挙げての普及が推進されているが、空気熱源方式、燃焼方式の機器を採用している場合は、個別施設への適用と同様の大気に対する凝縮熱放熱、燃焼ガス放出が行なわれ、中央熱源製造事業所の周囲環境に対する環境負荷は大きいといえる。
また、それらを解消する手段として、自然・未利用エネルギーの河川水、海水、下水処理水等の利用例もいくつかあるが、まだ各熱源を単一的に使用するだけであり、熱源特性を複合的に活用している例はない。
【００１２】
ｆ．寒冷積雪地の融雪、凍結防止用設備においては、以下の個別の欠点、問題がある他、普及している大半の設備が冬季における単一機能しか保持しておらず、通年の設備有効利用という課題がある。
・電気ヒータは、投入電力を抵抗線により発熱させるだけの効率の悪い熱利用により、消費電力を増大させＣＯ２排出を促進する欠点がある。
・地下水利用については、散水方式は地下水枯渇による地盤沈下を引き起こし、採水井と還元井を利用した地下水無散水方式は、利用場所が限定される他、土砂を含んだ地下水を直接埋設管に通水するため、埋設管や還元井が目詰まりして機能不全を起こすなどの問題が指摘されている。
・ヒートパイプ方式は、温泉水等の温熱源のあるところに有効性が限られ、燃焼系熱源を使用する場合は、燃焼ガスによる地域大気汚染の問題がある。
・ヒートポンプ方式は、効率の良いクリーンシステムとして実績を伸ばしているが、熱源の複合利用、設備の通年活用という課題がある。
【００１３】
ｇ．建造物の緑化として、施工が容易で保水性を具備した緑化パネル及び建物外観の自然性及び外部からの遮蔽性を意図した植物ボックス設置などがあり、太陽輻射熱の蓄熱低減及び照り返し反射熱の抑制策として実施されつつあるが、その効果についての定量的データは十分公知されておらず、一方散水設備、清掃及び防虫・防疫、枯化した場合の移植などの維持管理に労力を要するという課題がある。
また太陽輻射熱を未利用エネルギーとして活用する意図がある場合、植物という性質上、積極的な熱回収利用ができないという欠点がある。
ｈ．透水性舗装は雨水を路床土に浸透させることにより、街路樹育成による木陰の形成及び水分蒸散による路面空域の冷却作用、及び河川汚染防止、下水道負担抑制、雨天時の歩行性向上、などの優れた特質を持つが、実績として表面沈下の影響が少ない少荷重の歩道、公園路、軽交通の車道などへの適用に限られる。また最も熱的環境改善を必要とする高温少雨地域においては効果が望めないという欠点がある。
【００１４】
ｉ．都市計画において、池等の水面確保及び風の流れを考慮した建物配置及び街路樹による緑地化等により、地域冷却作用が期待されているが、建物建設と公園計画が別々の単独事業であったり、場所の制約により効果的な配置ができない、又は街路樹の整備が逆に風の流れを遮断し快適性に欠けるなど、行政の不整合による効果の制限があり、さらにそれらの影響因子を把握する地域の定量的熱解析の推進等、改善すべき課題がある。
【００１５】
さらに特許文献１に記載の手段にあっては、路面又は地上構造物から温水として回収した回収熱の再利用方法として、貯湯タンクに貯留しておき、浴用や厨房用等に利用することや、地下に保存しておく等の方法しか記載されておらず、地域全体での効率的な総合利用を図っていない。
また特許文献２に記載の手段にあっては、水処理場の下水が保有する熱の有効利用法に関するものであり、対象が極めて限定されており、地域全体の排熱を総合的に再利用するというものではない。
【００１６】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、ヒートアイランド問題を抱える地域の都市熱代謝系において、冷凍サイクル上の冷媒凝縮熱を直接大気に放出しないことを主目的に、自然熱・未利用熱を利用する形態として、適宜、各地域特性を生かした最適な熱源を複合的、多段階に運用することにより、省エネルギー効果の高い、地域ヒートアイランド対策用高効率複合熱利用システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、かかる目的を達成するもので、冷媒蒸発熱源と冷媒とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発した冷媒と冷媒凝縮熱源とを熱交換して冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給する圧縮器とを備えた冷凍サイクルにおいて、前記冷媒蒸発熱源として、自然熱、未利用熱又は人工の施設から排出する排熱を単独又は組み合わせて使用し、冷媒凝縮熱を大気に放出しないで地域の人工施設の熱源に供することを特徴とする。
【００１８】
かかる第１の手段において、地域特性に基づいた各種自然熱・未利用熱及び排熱（地下水、河川水、湖水、下水処理水、海水、下水、温泉水、土壌・地中熱、地下鉄排熱、地下街排熱）と、冷房・プロセス冷却等の冷熱負荷及び給湯・暖房・プロセス加熱等の温熱負荷を、適宜単独又は複合的に組合せて冷凍サイクルを運用する。
これは冷熱及び温熱負荷を同時供給すること、及び冷熱又は温熱の一方の負荷要求時に、各々放熱源又は吸熱源に大気以外の熱源を利用することにより、いかなる運転状態においても、冷凍サイクル上の凝縮熱を直接大気に放熱しない複合熱利用システムを地域特性に応じて構成する。
【００１９】
かかる第１の手段において、好ましくは、寒冷積雪地域において、冬季には、冷媒凝縮熱を駐車場、道路等の路面の融雪、凍結防止用の温水、ブライン、又は暖房、給湯温熱として供すると共に、夏季には、路体に埋設された融雪用配管を利用して蓄熱した太陽熱をヒートポンプにより回収して冷媒蒸発熱源として供することを特徴とする。
【００２０】
寒冷積雪地の地域ヒートアイランド対策用高効率複合熱利用システムとして、各種自然・未利用熱及び排熱（河川水、地下水、湖水、下水処理水、海水、下水、温泉水、土壌・地中熱、地下鉄排熱、地下街排熱、路面太陽熱）を、適宜単独又は複合的に組合せて冷凍サイクルを運用する事により、寒冷積雪地の特質を生かした複合熱利用を行う。即ち、「融雪・凍結防止」と「通年冷房負荷」との同時運転及び融雪用埋設配管を夏季に太陽の回収に活用した給湯、温水プール加熱などの温熱利用を行なう。
さらに夏季路面太陽熱を回収し、たとえば土壌・地中に蓄熱することにより、冬季の冷凍サイクルの吸熱源として利用する。
【００２１】
また好ましくは、前記蒸発器又は前記凝縮器として、満液式シェルアンドチューブ熱交換器を使用することを特徴とする。この場合の具体的な実施態様として、前記満液式シェルアンドチューブ熱交換器を、単一のシェル本体に冷凍サイクルを構成する冷媒を通し、チューブ側に複数の冷媒蒸発熱源又は冷媒凝縮熱源を通すための複数の流路を具備するように構成したり、あるいは、前記満液式シェルアンドチューブ熱交換器を、複数のシェル本体に冷凍サイクルを構成する冷媒を通し、同複数のシェル本体のそれぞれに異なる冷媒蒸発熱源又は冷媒凝縮熱源を通すように構成する。
【００２２】
また好ましくは、前記蒸発器又は前記凝縮器として、乾式シェルアンドチューブ熱交換器を使用することを特徴とする。この場合の具体的な実施態様として、前記乾式シェルアンドチューブ熱交換器を、単一のシェル本体に複数の冷媒蒸発熱源又は冷媒凝縮熱源を通すための複数の流路を設け、チューブ側に冷凍サイクルを構成する冷媒を通すように構成したり、あるいは、前記乾式シェルアンドチューブ熱交換器を、複数のシェル本体に冷凍サイクルを構成する冷媒を通し、同複数のシェル本体のそれぞれに異なる冷媒蒸発熱源又は冷媒凝縮熱源を通すように構成する。
【００２３】
また好ましくは、前記蒸発器又は前記凝縮器として、プレート式熱交換器を使用することを特徴とする。この場合の具体的な実施態様として、前記プレート式熱交換器の一次側に冷凍サイクルを構成する冷媒を通し、二次側に冷媒蒸発熱源又は冷媒凝縮熱源を通すための複数の流路を設けたり、あるいは、複数のプレート式熱交換器を具備し、同複数のプレート式熱交換器に冷凍サイクルを構成する冷媒を通し、同複数のプレート式熱交換器にそれぞれに異なる冷媒蒸発熱源又は冷媒凝縮熱源を通すように構成する。
【００２４】
上記の構成においては、自然熱・未利用熱及び排熱（地下水、河川水、湖水、下水処理水、海水、下水、温泉水、土壌・地中熱、路面太陽熱、地下鉄排熱、地下街排熱）を、適宜単独または複合的に組合せて利用する、高効率カスケード熱利用ヒートポンプシステムを構成する一つの冷凍サイクル上の凝縮器及び蒸発器として、単一の熱交換器に熱源利用の流路を複数具備する、又は複数の熱交換器を連結することにより、清水系統に汚濁性、腐食性のある下水、温泉水の流入を防ぐ、又は設備上のクロスコネクションを防止する一体型構造を形成する。
これにより、負荷の有無又は熱源の温度・流量に応じた最適な熱源の切り替え、又は同時活用による種々の運用例を可能とし、各地域の熱源特性を有効に単一施設に集約して活用することができる。
【００２５】
また好ましくは、建造物外壁、屋上又は周辺道路体構造に冷媒の通路を設置し、夏季には、同通路に冷媒を通して建造物、路面への太陽熱の蓄熱を冷媒蒸発熱源とし、冬季には、同通路に冷媒凝縮熱を供給して、建造物及び路面の保温に供する。
【００２６】
上記構成においては、地域ヒートアイランド対策用高効率複合熱利用システムを構成する建造物・路体蓄熱太陽輻射熱回収熱利用システムとして、たとえば建物屋上最終仕上げ材及び壁面の外壁材内側及び外壁として取り付けるアルミ材等の金属化粧板及び建物周辺の路体に配管状、パネル状等の熱媒体通路を埋設又は設置し、夏季は冷媒（水又は不凍液又は冷凍サイクル冷媒）を流入する。これにより当該部に蓄熱される太陽輻射熱を回収し冷却すると同時に、直接給湯及び冷凍サイクル上の冷媒蒸発の吸熱源として利用し、ヒートポンプによる給湯、プロセス加熱等の温熱製造に活用する。
【００２７】
冬季には冷凍サイクルを運用した通年冷房及びプロセス冷却の凝縮熱を他の加熱源として利用しない場合等の必要に応じて、本熱媒体通路に通し建造物外壁、屋上及び路体から低い外気に自然拡散放熱することにより、従来の空気熱交換器及びクーリングタワー放熱に比べて補機動力を削減し、且つ外部への騒音を防止する、と同時に建造物の断熱保温機能に寄与する。
【００２８】
また本発明の第２の手段として、冷媒蒸発熱源と冷媒とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発した冷媒と冷媒凝縮熱源とを熱交換して冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給する圧縮器とを備えた冷凍サイクルを複数個備え、自然熱、未利用熱又は人工の施設から排出させる排熱を単独又は組み合わせて同冷凍サイクルの蒸発器に直列に順次通過させて段階的に冷却し、前記凝縮器で冷媒と熱交換する冷媒凝縮熱源を前記冷凍サイクルの凝縮器に、蒸発器の熱源通過順と逆方向から直列に順次通過させて段階的に加熱するようにしたことを特徴とする複合熱利用装置を提供する。
【００２９】
冷凍サイクル上の蒸発器の吸熱（冷却）源、又は凝縮器の放熱（加熱）源として、各種自然熱・未利用熱及び排熱（河川水、地下水、湖水、下水処理水、海水、下水、温泉水、土壌・地中熱、路面太陽熱、地下鉄排熱、地下街排熱）を利用する場合、従来は一つの冷凍サイクルを通過させて、利用の最終温度を得ているが、上記構成においては、同一の冷却能力又は加熱能力を得るために、凝縮器、蒸発器の入口、出口温度差を熱源温度に応じた可能な範囲で、２段階から多段階の冷凍サイクルにて、順次直列段階的に加熱及び冷却することにより、各段階で凝縮温度及び蒸発温度の差が少なく、効率の良い冷凍サイクルの運用となる。
【００３０】
その各段階の所要動力の合算は、同一の凝縮温度及び蒸発温度条件で運用する従来の単一冷凍サイクルと比較して、大幅な運転動力削減効果が得られる。以上により冷凍サイクル上の凝縮熱を直接大気に放出せずに、地域ヒートアイランド現象対策及び消費電力削減によるＣＯ２排出量の削減に寄与する。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、冷媒蒸発熱源と冷媒とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発した冷媒と冷媒凝縮熱源とを熱交換して冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給する圧縮器とを備えた冷凍サイクルにおいて、前記冷媒蒸発熱源として、自然熱、未利用熱又は人工の施設から排出する排熱を単独又は組み合わせて使用し、冷媒凝縮熱を大気に放出しないで地域の人工施設の熱源に供することにより、各種自然熱・未利用熱及び排熱を水またはブライン流体として利用しながら、大気空冷凝縮より冷凍サイクル上の凝縮温度が低く効率の良い運転を行ない、電力消費の過大、大気への直接放熱が多いという問題を改善すると同時に、ＣＯ２排出量の削減に寄与する。
【００３２】
たとえばクーリングタワー水冷の冷凍サイクル上の凝縮放熱による、周囲湿度環境への悪影響及びレジオネラ菌発生、拡散の危険性を回避できるとともに、燃料焚き吸収式例温水器及びボイラの燃焼排気熱、及びＣＯ２排出という問題を解消でき、また地域冷暖房システム中央熱源製造事業所における、大気へ直接大量の凝縮熱放熱及び燃焼ガス放出を削減できる。
以上により、地域ヒートアイランド現象による問題（夏季の熱帯夜の増加、昼間の高温化と熱中症の増加、光化学オキシダントの生成助長、都市部において短時間に記録的な雨量を伴う夕立の頻発、冷房用電力の増加及び冬季都市の大気汚染等）の解消に寄与することができる。
【００３３】
また、本発明によれば、好ましくは、寒冷積雪地域において、冬季には、冷媒凝縮熱を駐車場、道路等の路面の融雪、凍結防止用の温水、ブライン、又は暖房、給湯温熱として供すると共に、夏季には、路体に埋設された融雪用配管を利用して蓄熱した太陽熱をヒートポンプにより回収して冷媒蒸発熱源として供することにより、従来の寒冷地の非効率で冬季単一機能しか保持していない融雪装置を、通年有効活用すると同時に、当該地域ヒートアイランド現象による問題（夏季の熱帯夜の増加、昼間の高温化と熱中症の増加、光化学オキシダントの生成助長、都市部において短時間に記録的な雨量を伴う夕立の頻発、冷房用電力の増加及び冬季都市の大気汚染等）の解消に寄与しながら、ＣＯ２排出量を削減することが可能となる。
【００３４】
また本発明は、好ましくは、前記蒸発器又は前記凝縮器として、満液式シェルアンドチューブ熱交換器、乾式シェルアンドチューブ熱交換器、又はプレート式熱交換器を使用することにより、負荷の有無又は熱源の温度・流量に応じた最適な熱源の切り替え、又は同時活用による種々の運用例を可能とし、各地域の熱源特性を有効に単一施設に集約して活用することができる。
【００３５】
また本発明は、好ましくは、建造物外壁、屋上又は周辺道路体構造に冷媒の通路を設置し、夏季には、同通路に冷媒を通して建造物、路面への太陽熱の蓄熱を冷媒蒸発熱源とし、冬季には、同通路に冷媒凝縮熱を供給して、建造物及び路面の保温に供することにより、建造物緑化設備の維持管理の課題を解消し、高温少雨地域における建物周囲路体の涼をとれる空間の創出と、同時に積極的熱回収による直接給湯及びヒートポンプによる給湯、プロセス加熱等の温熱製造利用により、燃料燃焼方式給湯等の排気ガスによる大気への直接放熱の低減及びＣＯ２排出量削減を図り、地域ヒートアイランド現象の解消に寄与することができる。
【００３６】
さらに本発明は、複合熱利用装置として、冷媒蒸発熱源と冷媒とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発した冷媒と冷媒凝縮熱源とを熱交換して冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮して前記凝縮器に供給する圧縮器とを備えた冷凍サイクルを複数個備え、自然熱、未利用熱又は人工の施設から排出させる排熱を単独又は組み合わせて同冷凍サイクルの蒸発器に直列に順次通過させて段階的に冷却し、前記凝縮器で冷媒と熱交換する冷媒凝縮熱源を前記冷凍サイクルの凝縮器に直列に順次通過させて段階的に加熱するようにしたことにより、同一の凝縮温度及び蒸発温度条件で運用する従来の単一冷凍サイクルと比較して、大幅な運転動力削減効果が得られ、その結果、冷凍サイクル上の凝縮熱を直接大気に放出せずに、地域ヒートアイランド現象対策及び消費電力削減によるＣＯ２排出量削減に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１〜図７は、それぞれ本発明の第１実施例〜第７実施例に係る概略断面図、図８は本発明の実施例８に係る冬季の複合熱利用状況を示す概略断面図、図９は前記実施例８に係る夏季の複合熱利用状況を示す概略断面図、図１０は本発明の実施例９に係る概略断面図、図１１は本発明の実施例１０に係る概略断面図、図１２は本発明の実施例１１に係る概略断面図、図１３は本発明の実施例１２に係る概略断面図、図１４は本発明の実施例１３に係る概略断面図、図１５は本発明の実施例１４に係る概略断面図、図１６は本発明の実施例１５に係る概略断面図、図１７は本発明の実施例１６に係る建物屋上の外壁の断面図、図１８は本発明の実施例１７に係る建物周囲の路面の断面図、図１９は本発明の実施例１８に係る建物外壁の断面図、図２０は本発明の実施例１９に係る建物外壁の断面図、図２１は本発明の実施例２０に係る概略断面図である。
【００３８】
第１実施例を示す図１において、膨張弁１４を通って蒸発器１１に流入した冷媒液ｌは、ここで冷媒蒸発熱源から入熱して蒸発し、冷媒ガスｇとなり、その後圧縮機１２で圧縮されて凝縮器１３に送られ、ここで冷媒凝縮熱源に熱を与えて冷媒液となる。本実施例においては、冷媒蒸発熱源である冷却側［（１）冷房又は（２）プロセス冷却］と、冷媒凝縮熱源である加熱側［（３）給湯又は（４）温泉加熱、（５）暖房又は（６）プロセス加熱］を同時運転することにより、冷凍サイクル上の凝縮熱を複数用途にヒートポンプ加熱利用する。
実施例２を示す図２において、実施例１と同一の装置構成であるが、実施例１と同一の冷却側［（１）冷房又は（２）プロセス冷却］の負荷があり、且つ加熱側の負荷が不要となった場合は適宜、上記各種自然熱・未利用熱（（７）地下水、河川水、湖水、下水処理水  （８）海水、下水、温泉水  （９）土壌・地中熱）を熱交換器通路を切り替えることにより、冷凍サイクルの凝縮熱を放熱する。
【００３９】
実施例３を示す図３において、実施例１と同一の装置構成であるが、冷却側の負荷が不要となり、且つ加熱側の負荷がある場合は適宜、上記各種熱源（（７）地下水、河川水、湖水、下水処理水  （８）海水、下水、温泉水  （９）土壌・地中熱）を単独又は複合利用するために、熱源流体側の切替え又は熱交換器複数通路を同時使用し、冷凍サイクルの蒸発熱源として吸熱する。  
実施例４を示す図４において、実施例１と同一の装置構成であるが、冬季の冷却側［（１）電算室・手術室冷房又は（２）プロセス冷却］と加熱側［道路、駐車場の（３）融雪、凍結防止］を同時運転することにより、冷凍サイクル上の蒸発熱、凝縮熱を同時利用し、寒冷積雪地域におけるヒートポンプの高効率活用を行なう。
【００４０】
実施例５を示す図５において、実施例１と同一の装置構成であるが、実施例４の冬季の冷却側負荷［（１）電算室・手術室冷房又は（２）プロセス冷却］が不要になった場合、冷却側に［（４）地下水、河川水、湖水、下水処理水、海水、下水、温泉水、又は（５）土壌・地中熱、又は（６）地下鉄排熱、地下街排熱］を、熱交換器通路を切替えて通すことにより、冷凍サイクル上の吸熱源とし、加熱側に［道路、駐車場の（３）融雪、凍結防止］として凝縮熱放熱（加熱）することにより、高効率の融雪・凍結防止機能を発揮する。
【００４１】
実施例６を示す図６において、実施例１と同一の装置構成であるが、実施例４の冬季の加熱側負荷［道路、駐車場の（３）融雪、凍結防止］が不要になった場合は、加熱側に［（７）給湯又はプロセス加熱］を、熱交換器通路を切替えて通すことにより冷凍サイクル上の凝縮熱を放熱し、冷却側負荷［（１）電算室・手術室冷房又は（２）プロセス冷却］運転と同時活用する。
加熱側［（７）給湯又はプロセス加熱及び道路、駐車場の（３）融雪、凍結防止］の負荷が不要となった場合は、さらに凝縮器熱交換器の別通路に切替えて［（４）地下水、河川水、湖水、下水処理水、海水、下水、温泉水、又は（５）土壌・地中熱］を通すことにより、冷却側負荷［（１）電算室・手術室冷房又は（２）プロセス冷却］に対応する。
【００４２】
実施例７を示す図７において、実施例１と同一の装置構成であるが、実施例６の運転組合せにおける夏季のシステム利用として、路体に埋設された道路、駐車場の融雪、凍結防止用のパイピング設備を活用し、路面に蓄積された路面太陽熱（８）を、パイピング内に充填されている不凍液などのブライン循環により回収し、蒸発器熱交換器の別通路に通すことにより吸熱源とし、加熱側［（７）給湯又はプロセス加熱］にヒートポンプ活用する。
路面太陽熱（８）が不足した場合は、蒸発器熱交換器の別通路に、［（４）地下水、河川水、湖水、下水処理水、海水、下水、温泉水、又は（５）土壌・地中熱］を通すことにより吸熱源として、加熱側［（７）給湯又はプロセス加熱］にヒートポンプを活用する。
【００４３】
実施例８を示す図８及び図９において、実施例１と同一の装置構成であるが、まず図８は、冷媒蒸発熱源として、プール２１のスケートリンク氷盤２２の製氷作業から排出された排熱を利用する。スケートリンク氷盤２２と蒸発器１１との間を不凍液等ブラインを循環させて熱交換を行う。冬季の加熱側［道路、駐車場の（３）融雪、凍結防止］と冷却側［（９）プール利用スケートリンク製氷］を同時運転することにより、冷凍サイクル上の蒸発熱、凝縮熱を同時利用し、寒冷積雪地域におけるヒートポンプの高効率活用を行なう。
加熱側［道路、駐車場の（３）融雪、凍結防止］の負荷が不要となった場合は、凝縮器熱交換器の別通路に切替えて、［（４）地下水、河川水、湖水、下水処理水、海水、下水、温泉水、又は（５）土壌・地中熱］を通すことにより、冷却側［（９）プール利用スケートリンク製氷］に対応する。逆に冷却側［（９）プール利用スケートリンク製氷］の負荷が不要の場合は、蒸発器熱交換器の別通路に切替えて、［（４）地下水、河川水、湖水、下水処理水、海水、下水、温泉水、又は（５）土壌・地中熱］を通すことにより吸熱源とし、加熱側［道路、駐車場の（３）融雪、凍結防止］運転に対応する。
【００４４】
また、上記実施例８において、夏季の場合、図９に示すように、加熱側として凝縮器熱交換器の別通路に［（１０）温水プール循環水］を通し、冷却側として、路体に埋設された道路、駐車場の融雪、凍結防止用のパイピング設備を活用し、路面に蓄積された路面太陽熱（８）を、パイピング内に充填されている不凍液などのブライン循環により回収し、蒸発器熱交換器別通路に通して、熱源として活用する。冷却側の路面太陽熱（８）が不足した場合は、蒸発器熱交換器別通路に［（４）地下水、河川水、湖水、下水処理水、海水、下水、温泉水、又は（５）土壌・地中熱］を通すことにより吸熱源とし、［（１０）温水プール循環水］の加熱運転に対応する。
【００４５】
実施例９を示す図１０において、夏季の場合、路体２３に埋設された道路、駐車場の融雪、凍結防止用のパイピング設備２４を活用し、路面に蓄積された路面太陽熱（８）を、パイピング２４内に充填されている不凍液などのブライン循環により回収し、熱交換器２５を介在して［（７）給湯又はプロセス加熱］に直接加熱利用することにより、設備稼働時間を短縮し、エネルギーコスト及びＣＯ２排出量を削減する。同時に路面の冷却効果により、アスファルト等路面の高温化による流動、変形などの損傷を防止する。
加熱側［（７）給湯又はプロセス加熱］の負荷が不要の場合、路面太陽熱の循環経路を切替え、（５）土壌・地中に蓄熱することにより、冬季のヒートポンプの吸熱源として、高効率運転に寄与する。
【００４６】
実施例１０を示す図１１において、自然熱・未利用熱及び排熱のうち、熱交換器を汚濁又は腐食する可能性の大きい下水、温泉水等を利用し冷房、給湯及び暖房を行なう場合、蒸発器及び凝縮器に単一の満液式シェルアンドチューブ蒸発器１１ａ及び凝縮器１３ａを適用し、シェル側に密閉系である冷凍サイクルを構成する冷媒を通し（冷媒側一系統）、洗浄が容易で各種防食材の適用が可能であるチューブ側に当該熱源を通して熱交換する。例えば（１）冷房、（２）給湯、及び（３）暖房の複合利用の場合、冷房単独運転時は、冷媒凝縮器のチューブ側複数系統の１流路に放熱源として（４）下水又は温泉水を通過させ、冷房運転不要で給湯運転要求のある場合は、蒸発器チューブ側複数系統の別流路に（４）下水又は温泉水を通す切替えを行なう。暖房運転においては、（２）給湯と別系統の凝縮器流路に（３）暖房水を循環し、単独又は給湯同時運転を行う。  
実施例１１を示す図１２は、蒸発器及び凝縮器に複数の満液式シェルアンドチューブ蒸発器１１ｂ及び凝縮器１３ｂを連結して適用した例である（冷媒側一系統直列又は並列）。
【００４７】
実施例１２を示す図１３において、自然熱・未利用熱及び排熱のうち、比較的清水系である地下水及び河川水、湖水、下水処理水を利用し、冷房、給湯及び暖房を行なう場合、蒸発器及び凝縮器に乾式シェルアンドチューブ蒸発器１１ｃ（複数熱源水通路構造）及び凝縮器１３ｃ（複数負荷通路構造）を適用し、チューブ側に密閉系である冷凍サイクルを構成する冷媒を通し、シェル側に当該熱源を通して熱交換する。例えば（１）冷房、（２）給湯、及び（３）暖房の複合利用の場合、冷房単独運転時は、冷媒凝縮器のシェル側複数系統の１流路に放熱源として（５）地下水及び河川水、湖水、下水処理水を通過させ、冷房運転不要で給湯運転要求のある場合は、冷媒蒸発器シェル側複数系統の別流路に（５）地下水及び河川水、湖水、下水処理水を通す切替えを行なう。暖房運転においては、（２）給湯と別系統の凝縮器流路に（３）暖房水を循環し、単独又は給湯同時運転を行う。
実施例１３を示す図１４は、蒸発器及び凝縮器に複数の複数の乾式シェルアンドチューブ蒸発器１１ｄ及び凝縮器１３ｄを連結して適用した例である（冷媒側一系統直列又は並列）。
【００４８】
実施例１４を示す図１５において、自然熱・未利用熱及び排熱のうち、比較的温度差が取れない、又は流量が少ない、又は強腐食性の場合は、蒸発器及び凝縮器にプレート式蒸発器（複数熱源水通路構造）１１ｅ及び凝縮器１３ｅを適用し、一次側に密閉系である冷凍サイクルを構成する冷媒を通し、二次側に当該熱源を通して熱交換する。
例えば（１）冷房、（２）給湯、及び（３）暖房の複合利用の場合、冷房単独運転時は、冷媒凝縮器１３ｅの二次側複数系統の１流路に放熱源として（５）地下水、河川水、湖水、下水処理水、海水、下水、温泉水、（６）土壌・地中熱、路面太陽熱を通過させ、冷房運転不要で給湯運転要求のある場合は、冷媒蒸発器二次側複数系統の別流路に（５）地下水、河川水、湖水、下水処理水、海水、下水、温泉水、（６）土壌・地中熱、路面太陽熱を通す切替えを行なう。暖房運転においては、（２）給湯と別系統の凝縮器流路に（３）暖房水を循環し、単独又は給湯同時運転を行う。
実施例１５を示す図１６は、蒸発器及び凝縮器に複数のプレート式蒸発器１１ｆ及び凝縮器１３ｆを連結して適用した例である（冷媒側一系統直列又は並列）。
【００４９】
実施例１６を示す図１７において、建物屋上の外壁を構成するコンクリートスラブ２６の外側に断熱材２７、防水ルーフィング層２８及び仕上げ材２９を積層して構成しているが、各種最終仕上げ材（タイル、硬質モルタル、植栽等）２９と防水ルーフィング層２８との間に、配管状（又はパネル状でもよい）の熱媒体通路３０を設置し、夏季は冷媒（水又は不凍液又は冷凍サイクル冷媒）を通すことにより、仕上げ材上面に作用する太陽輻射熱を回収利用する。冬季は必要に応じて圧縮式冷凍サイクル上の圧縮機吐出冷媒ガス、又は凝縮熱回収水又は不凍液を通し、屋上面全体から自然拡散放熱する。
実施例１７を示す図１８は、建物周囲の路面の断面図を示し、路盤コンクリート３１、保護層３２及びアスファルト、タイル、インターロッキングブロック等でつくられた路面表層材３３からなる積層体で構成され、保護層３２の内部に配管状又はパネル状の熱媒体通路３４を設置し、夏季は冷媒（水又は不凍液又は冷凍サイクル冷媒）を通すことにより、路面表層材上面に作用する太陽輻射熱を回収利用する。
【００５０】
実施例１８を示す図１９は、建物壁面の外壁の断面を示し、内側から内壁仕上げ材４１、壁面コンクリート躯体４２、外断熱材４３、及び空隙４４を介して外壁仕上げ材４５から構成されている。空隙部４４に配管状（又はパネル状でもよい）の熱媒体通路４６を設置し、夏季は冷媒（水又は不凍液又は冷凍サイクル冷媒）を通すことにより、仕上げ材４５の上面に作用する太陽輻射熱を回収利用する。冬季は必要に応じて圧縮式冷凍サイクル上の圧縮機吐出冷媒ガス、又は凝縮熱回収水又は不凍液を通し、壁面全体から自然拡散放熱する。
実施例１９を示す図２０は、前記実施例１８において、外壁仕上げ材４５の代わりにアルミ製等の外壁金属化粧板４７を設け、同化粧板４７の内側にパネル形状の熱媒体通路４８を設けたものである。なお４９は化粧板４７の取付金具である。
【００５１】
実施例２０を示す図２１は、単一冷凍サイクル上の蒸発器１１及び凝縮器１３に複数熱源流路を具備する「一体型複合熱源利用多機能ヒートポンプｈ」複数台を、熱源の蒸発器入口から吸熱低下出口方向へ、及び凝縮器入口から加熱上昇出口方向へ、順次温度段階的に直列に配置し、「高効率カスケード熱利用ヒートポンプシステムＨ」を構成する。
この一元化により、地域特性に応じた自然熱・未利用熱及び排熱を、適宜単一又は複合的に利用し、各種冷温熱を供給する「地域ヒートアイランド対策用高効率複合熱利用システム」を形成する。
本実施例では、従来と同等の冷却能力又は加熱（放熱）能力を得るために、凝縮器、蒸発器の入口、出口温度差を熱源温度に応じた可能な範囲で、多段階の冷凍サイクルにて直列に順次段階的に加熱、冷却することにより、同じ最低蒸発温度、最高凝縮温度条件における運転を1段の冷凍サイクルで行なう場合に比べて、消費動力を大幅に削減することができる。
【００５２】
以上詳細に説明したように、本発明による地域ヒートアイランド対策高効率複合熱利用システムは、各々の地域に存在する自然熱・未利用熱及び排熱を、適宜単独あるいは複合的に冷凍サイクルの蒸発熱源又は凝縮熱源として利用することにより、その地域特性に応じた冷温熱供給の用途に際し、以下の顕著な効果が得られる。
（１）自然熱・未利用熱及び排熱を、適宜単独あるいは複合的に冷凍サイクルに適用することにより、冷温熱同時取り出し利用も含め、いかなる運転状態においても凝縮熱を大気に直接出さない。
【００５３】
結果として、地域ヒートアイランド現象の問題（夏季の熱帯夜の増加、昼間の高温化と熱中症の増加、光化学オキシダントの生成助長、都市部において短時間に記録的な雨量を伴う夕立の頻発、冷房用電力の増加及び冬季都市の大気汚染等）の解消に寄与しながら、ＣＯ２排出量を削減するとともに、クーリングタワー水冷の場合の周囲湿度環境への悪影響、及びレジオネラ菌の発生、拡散の危険性懸念の解消に寄与する。
（２）地域毎の自然熱・未利用熱及び排熱を、その地域の用途に複合的に利用することにより、地域固有の最も効率の良い熱源システムを提供し、ＣＯ２排出量削減に寄与する。
【００５４】
（３）寒冷積雪地域において、冷凍サイクルを適用する融雪・凍結防止設備に、路面太陽熱をはじめとする、自然熱・未利用熱及び排熱を複合利用することにより、夏季の給湯、温水プール加熱などの効率的な融雪・凍結防止設備の通年利用が可能である。
（４）自然熱・未利用熱及び排熱を単独あるいは複合的に利用し、地域の冷温熱供給を行なうに際し、所定の冷温熱能力を複数の冷凍サイクルを直列に段階的に構成して出力することにより、以下の一般冷房条件の比較例［表１］で示す大幅な所要動力及びＣＯ２排出量の削減効果が得られる。
さらに各種熱源と用途の組み合わせ次第で、利用温度幅を大きく確保し、冷凍サイクルを多段階に設定することが可能であり、さらに大きい効果が期待できる。
【００５５】
【表１】
2005315476.tif 000003
【００５６】
（５）自然熱・未利用熱及び排熱を単独あるいは複合的に利用するために、単一冷凍サイクル上の蒸発器及び凝縮器の熱源側通路を流体が混合しない複数系統とし、腐食性に対する耐食材料の適用及び汚濁性に対する対策の適用を簡便にすると同時に、冷温熱用途側とのクロスコネクションを適宜防止する。本発明ではこれらを一体型の熱源機として構成することにより、各種性状の熱源を複合利用するコンパクトな設備として、各地域において簡便な活用が可能である。
【００５７】
（６）建物屋上最終仕上げ材下及び壁面の外壁材内側及び外壁として取り付けるアルミ材等の金属化粧板及び建物周辺の路体に、配管状、パネル状等の熱媒体通路を埋設又は設置し、夏季は冷媒（水又は不凍液又は冷凍サイクル冷媒）を流入することにより当該部に蓄熱される太陽輻射熱を回収し冷却すると同時に、直接給湯及び冷凍サイクル上の冷媒蒸発の吸熱源として利用し、ヒートポンプによる給湯、プロセス加熱等の温熱製造に活用する。冬季には冷凍サイクルを運用した通年冷房及びプロセス冷却の凝縮熱を他の加熱源として利用しない場合等の必要に応じて、本熱媒体通路に通し建造物外壁、屋上及び路体から低い外気に自然拡散放熱する。
【００５８】
以上により、建造物緑化設備の維持管理の課題を解消し、高温少雨地域においても建物周囲に涼をとれる空間を創出する。同時に積極的熱回収による直接給湯及びヒートポンプによる給湯、プロセス加熱等の温熱製造利用により、燃料燃焼方式給湯等の排気ガスによる大気への直接放熱の低減及びＣＯ２排出量削減を図ることができる。
また冬季の放熱利用の必要が生じた場合にも、従来の空気熱交換器及びクーリングタワー放熱に比べて補機動力を削減し、且つ外部への騒音を防止する、と同時に建造物の断熱保温機能に寄与する。
以上により、地域ヒートアイランド現象対策に寄与する。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、ヒートアイランド問題を抱える地域の都市熱代謝系において、冷凍サイクル上の冷媒凝縮熱を直接大気に放出しないことを主目的に、自然熱・未利用熱及び排熱を利用する形態として、適宜、各地域特性を生かした最適な熱源を複合的、多段階に運用することにより、省エネルギー効果の高い、地域ヒートアイランド対策用高効率複合熱利用システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施例に係る概略断面図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る概略断面図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る概略断面図である。
【図４】本発明の第４実施例に係る概略断面図である。
【図５】本発明の第５実施例に係る概略断面図である。
【図６】本発明の第６実施例に係る概略断面図である。
【図７】本発明の第７実施例に係る概略断面図である。
【図８】本発明の実施例８に係る冬季の複合熱利用状況を示す概略断面図である。
【図９】前記実施例８に係る夏季の複合熱利用状況を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の実施例９に係る概略断面図である。
【図１１】本発明の実施例１０に係る概略断面図である。
【図１２】本発明の実施例１１に係る概略断面図である。
【図１３】本発明の実施例１２に係る概略断面図である。
【図１４】本発明の実施例１３に係る概略断面図である。
【図１５】本発明の実施例１４に係る概略断面図である。
【図１６】本発明の実施例１５に係る概略断面図である。
【図１７】本発明の実施例１６に係る建物屋上の外壁の断面図である。
【図１８】本発明の実施例１７に係る建物周囲の路面の断面図である。
【図１９】本発明の実施例１８に係る建物外壁の断面図である。
【図２０】本発明の実施例１９に係る建物外壁の断面図である。
【図２１】本発明の実施例２０に係る概略断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１１  蒸発器
１１ａ  単一満液式シェルアンドチューブ蒸発器
１１ｂ  複数満液式シェルアンドチューブ蒸発器
１１ｃ  単一乾式シェルアンドチューブ蒸発器
１１ｄ  複数乾式シェルアンドチューブ蒸発器
１１ｅ  単一プレート式蒸発器
１１ｆ  複数プレート式蒸発器
１２  圧縮機
１３  凝縮器
１３ａ  単一満液式シェルアンドチューブ凝縮器
１３ｂ  複数満液式シェルアンドチューブ凝縮器
１３ｃ  単一乾式シェルアンドチューブ凝縮器
１３ｄ  複数乾式シェルアンドチューブ凝縮器
１３ｅ  単一プレート式凝縮器
１３ｆ  複数プレート式凝縮器
１４  膨張弁
ｇ  冷媒ガス
ｌ  冷媒液
２１  プール
２２  スケートリンク氷盤
２３  路体
２４  パイピング
２５  熱交換器
３０，３４  熱媒体通路
【図１】
2005315476.tif 000004
【図２】
2005315476.tif 000005
【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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【図１０】
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【図１１】
2005315476.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005315476.tif 000019
【図１７】
2005315476.tif 000020
【図１８】
2005315476.tif 000021
【図１９】
2005315476.tif 000022
【図２０】
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【図２１】
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