(57)【要約】【課題】  効率的に冷暖房を行うことができ、かつ、地球環境を良好に保全することができ、さらに、間伐材や端材等の有効利用を図ることのできる冷暖房設備を提供する。【解決手段】  地中熱、地下水熱または湖水熱等の太陽地熱を、内部を循環する液媒によって採取する地中熱交換器１と、地中熱交換器１で採取した太陽地熱を熱源とするヒートポンプ２と、森林整備の過程で発生する間伐材や製材過程で発生する端材等で作った木質ペレットを燃焼させて温熱を発生させるバイオマス燃焼ボイラー３と、冬期には、ヒートポンプ２から供給される温熱とバイオマス燃焼ボイラー３から供給される温熱で加温され、夏期には、ヒートポンプ２から供給される冷熱で冷却され、冷暖房のために建物Ｂの内部を循環する冷暖房水Ｗを貯えた水蓄熱槽４と、で構成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中熱，地下水熱または湖水熱等の太陽地熱を，内部を循環する液媒によって採取する地中熱交換器（１）と、前記地中熱交換器で採取した太陽地熱を熱源とするヒートポンプ（２）と、森林整備の過程で発生する間伐材や製材過程で発生する端材等で作った木質ペレットを燃焼させて温熱を発生させるバイオマス燃焼ボイラー（３）と、冬期には，前記ヒートポンプから供給される温熱と前記バイオマス燃焼ボイラーから供給される温熱で加温され，夏期には，前記ヒートポンプから供給される冷熱で冷却され，冷暖房のために建物（Ｂ）の内部を循環する冷暖房水Ｗを貯えた水蓄熱槽（４）と、からなることを特徴とする冷暖房設備。
【請求項２】
地中熱，地下水熱または湖水熱等の太陽地熱を，内部を循環する液媒によって採取する地中熱交換器（１）と、前記地中熱交換器で採取した太陽地熱を熱源とするヒートポンプ（２）と、森林整備の過程で発生する間伐材や製材過程で発生する端材等で作った木質ペレットを燃焼させて温熱を発生させるバイオマス燃焼ボイラー（３）と、冬期には，前記ヒートポンプから供給される温熱と前記バイオマス燃焼ボイラーから供給される温熱で加温され，夏期には，前記ヒートポンプから供給される冷熱で冷却され，冷暖房のために建物（Ｂ）の内部を循環する冷暖房水Ｗを貯えた水蓄熱槽（４）と、を備えてなり、前記ヒートポンプを，風力発電や太陽光発電などの自然エネルギー電力で運転し、前記バイオマス燃焼ボイラーの温熱を，冷蔵冷凍庫（５）を冷却する冷凍機（６）の熱源とし，その排熱を給湯に使用してなることを特徴とする冷暖房設備。
【請求項３】
水蓄熱槽（４）の冷暖房水Ｗを、非常用、手洗い用または融雪用に使用してなることを特徴とする請求項１または２に記載の冷暖房設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱、地下水熱あるいは湖水熱などのいわゆる太陽地熱と、森林整備の過程で発生する間伐材や製材過程で発生する端材等で作った木質ペレットを熱源とする冷暖房設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物の冷暖房は大気熱を熱源とし、商用電源で稼動するヒートポンプ（エアコン）によって行っている。
【０００３】
一方、森林整備過程で発生する間伐材や製材過程で発生する端材等の多くは、そのまま廃棄処理されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、大気熱は、夏期において高温であるため建物の内部を効率的に冷房することができず、また、冬期においては低温であるため効率的に暖房することができないといった問題がある。
【０００５】
また、ヒートポンプ（エアコン）は商用電源で運転するが、この商用電源の多くは石炭や石油などの化石燃料を燃焼させることによって得ているので、大量の二酸化炭素を発生させ地球環境を破壊するといった大きな問題を抱えている。
さらに間伐材や端材等の天然資源の有効利用も、資源活用の点から望まれている。
【０００６】
本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、効率的に冷暖房を行うことができ、かつ、地球環境を良好に保全することができると共に、間伐材や端材等の有効利用を図ることのできる冷暖房設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
図１および図２を参照して説明する。請求項１に記載の冷暖房設備は、地中熱、地下水熱または湖水熱等の太陽地熱を、内部を循環する液媒によって採取する地中熱交換器１と、前記地中熱交換器１で採取した太陽地熱を熱源とするヒートポンプ２と、森林整備の過程で発生する間伐材や製材過程で発生する端材等で作った木質ペレットを燃焼させて温熱を発生させるバイオマス燃焼ボイラー３と、冬期には、前記ヒートポンプ２から供給される温熱と前記バイオマス燃焼ボイラー３から供給される温熱で加温され、夏期には、前記ヒートポンプ２から供給される冷熱で冷却され、冷暖房のために建物Ｂの内部を循環する冷暖房水Ｗを貯えた水蓄熱槽４と、からなることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の冷暖房設備は、地中熱、地下水熱または湖水熱等の太陽地熱を、内部を循環する液媒によって採取する地中熱交換器１と、前記地中熱交換器１で採取した太陽地熱を熱源とするヒートポンプ２と、森林整備の過程で発生する間伐材や製材過程で発生する端材等で作った木質ペレットを燃焼させて温熱を発生させるバイオマス燃焼ボイラー３と、冬期には、前記ヒートポンプ２から供給される温熱と前記バイオマス燃焼ボイラー３から供給される温熱で加温され、夏期には、前記ヒートポンプ２から供給される冷熱で冷却され、冷暖房のために建物Ｂの内部を循環する冷暖房水Ｗを貯えた水蓄熱槽４と、を備えている。
【０００９】
そして、前記ヒートポンプ２を、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギー電力で運転し、前記バイオマス燃焼ボイラー３の温熱を、冷蔵冷凍庫５を冷却する冷凍機６の熱源とし、その排熱を給湯に使用してなることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の冷暖房設備は、請求項１および２に記載の発明において、水蓄熱槽４の冷暖房水Ｗを、非常用、手洗い用または融雪用に使用してなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の冷暖房設備は、太陽地熱を採取する地中熱交換器１と、その太陽地熱を熱源とするヒートポンプ２と、木質ペレットを燃焼させて温熱を発生させるバイオマス燃焼ボイラー３とで冷暖房水Ｗを作るので、効率的に冷暖房を行うことができると共に地球環境を破壊することなく良好に保全することができる。
【００１２】
すなわち、地中熱交換器１の熱源を、地中熱、地下水熱または湖水熱等の太陽地熱としており、この太陽地熱は年間を通じて常に１４℃〜１６℃を保っているので、夏期と冬期で大きな温度差のある大気熱を熱源とする場合と比較して、ヒートポンプ２を少ない電力で運転して、夏期においては効率的に冷房することができ、また、冬期においては効率的に暖房することができる。
【００１３】
また、ヒートポンプ２を少ない電力で運転することができるので、商用電力を使用する場合でも消費電力を削減することができ、化石燃料を燃焼させる際に発生する二酸化炭素の量を低減して地球環境を良好に保全することができる。
【００１４】
さらに、冬期には、ヒートポンプ２からの温熱の他に、バイオマス燃焼ボイラー３から供給される温熱でも冷暖房水Ｗを加温するので、森林整備の際に発生する間伐材や製材の際に発生する端材等の天然資源を有効利用することができる。
【００１５】
請求項２に記載の冷暖房設備は、請求項１に記載の発明と同様に、ヒートポンプ２の熱源を太陽地熱としているので、大気熱を熱源とするものと比較して、効率的に冷暖房を行うことができ、地球環境の保全を図り、天然資源の有効利用を図ることができる。
【００１６】
また、ヒートポンプ２を、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギー電力で運転するので、商用電力の使用を避けることができる。これにより、二酸化炭素の発生を回避し、地球環境を良好に保全することができる。
【００１７】
請求項３に記載の冷暖房設備は、請求項１および２に記載の発明と同様に、効率的に冷暖房を行うことができると共に、地球環境の保全を図り、天然資源の有効利用を図ることができる。
【００１８】
また、水蓄熱槽４の冷暖房水Ｗを、非常用、手洗い用または融雪用に使用するので、当該冷暖房設備をより有効に使用することができる。
【００１９】
なお、「非常用」とは、地震発生時などの緊急避難時に、その冷暖房水Ｗを洗濯等の生活用水として使用することであり、「手洗い用」とは、冬期において温かい状態にある冷暖房水Ｗをトイレ等で使用することである。また、「融雪用」とは、温かい冷暖房水Ｗを路面下に敷設したパイプ内を循環させて、路面上の雪を溶かしたり、また、屋根の雪を融かすために使用することである。
【００２０】
なお、請求項１乃至３に記載の冷暖房設備は、いずれも、夏期において、建物Ｂの内部で採取した熱を地中熱交換器１によって地中に放出するので、大気中に放出する場合と異なり、都会でのヒートアイランド現象を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る冷暖房設備の第一実施形態を、図１に示す。この冷暖房設備は、市庁舎などの大型の建物Ｂに設けられるもので、地中熱交換器１、ヒートポンプ２、バイオマス燃焼ボイラー３、および水蓄熱槽４とで構成される。
【００２２】
地中熱交換器１は、複数のＵ字管１ａを地中に７０ｍ〜３００ｍの深さで埋設し、その内部に液媒（不凍液）を循環させて熱交換によって太陽地熱を採取する。ヒートポンプ２は、地中熱交換器１で採取した太陽地熱を熱源とし、商用電力で運転する。また、バイオマス燃焼ボイラー３は、森林整備の過程で発生する間伐材や製材過程で発生する端材等で作った木質ペレットを燃焼させて温熱を発生させる。なお、バイオマス燃焼ボイラー３に隣接して木質ペレットを貯蔵するペレットサイロ７を設けている。
【００２３】
そして、水蓄熱槽４は、冷暖房のために建物Ｂの内部を循環する冷暖房水Ｗを貯える。この冷暖房水Ｗは、冬期には、ヒートポンプ２から供給される温熱とバイオマス燃焼ボイラー３から供給される温熱で加温される。また、夏期には、ヒートポンプ２から供給される冷熱で冷却される。なお、この冷暖房水Ｗは、冬期には５０℃程度に維持され、夏期には１０℃程度に維持され、建物Ｂの内部を循環することによって当該建物Ｂの内部を暖房および冷房する。なお、この冷暖房には、床暖房と床冷房を含む。
【００２４】
この冷暖房設備は、地中熱交換器１の熱源を、太陽地熱としており、この太陽地熱は年間を通じて常に１５℃前後を維持しているので、ヒートポンプ２を少ない電力で運転して、夏期には効率的に冷房することができ、また、冬期には効率的に暖房することができる。
【００２５】
また、ヒートポンプ２を少ない電力で運転することができるので、商用電力の消費量を大幅に削減することができ、化石燃料を燃焼させる際に発生する二酸化炭素の量を低減して地球環境を良好に保全することができる。
【００２６】
なお、この商用電力に代えて、風力発電や太陽光発電による自然エネルギー電力を使用することもできる。その場合は、二酸化炭素が発生しないので地球環境をさらに良好に保全することができる。
【００２７】
また、冬期にあっては、ヒートポンプ２からの温熱の他に、バイオマス燃焼ボイラー３から供給される温熱によって冷暖房水Ｗを加温するので、森林整備の際に発生する間伐材や製材の際に発生する端材等の天然資源を有効に利用することができる。
【００２８】
なお、水蓄熱槽４の冷暖房水Ｗを、非常用、手洗い用または融雪用に使用することができる。非常用の生活用水として使用する場合は、地震などの災害時に水道が遮断された際に水道水の代わりとなるため、当該緊急事態を凌ぐことができる。また、通常時においても、冬期における手洗い用の温水として使用することで、電力およびガスエネルギーの消費を抑えることができる。さらに、冬期において融雪に使用することで、路面等の安全性を確保することができる。
【００２９】
本発明に係る冷暖房設備の第二実施形態を、図２に示す。この図は、本実施形態における熱エネルギーのフロー図である。同図において、実線の矢印は暖気の流れを示し、二点鎖線の矢印は冷気の流れを示す。
【００３０】
この冷暖房設備は、地中熱交換器１、ヒートポンプ２、バイオマス燃焼ボイラー３、および水蓄熱槽４を備える。地中熱交換器１は、太陽地熱（地中熱と地下水熱）を採取する二種類をそれぞれ地中および地下水中に埋設している。なお、地中熱と地下水熱のいずれか一方のみを採取することもできるし、それらと共に、あるいはそれらとは別に湖水熱を採取する構成とすることもできる。
【００３１】
ヒートポンプ２は、地中熱交換器１で採取した太陽地熱を熱源とするもので、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギー電力によって運転する。なお、これらに加えて、またはこれらに代えて商用電力を使用することもできる。
【００３２】
バイオマス燃焼ボイラー３は、森林整備の過程で発生する間伐材や製材過程で発生する端材等で作った木質ペレットを燃焼させて温熱を発生させる。このバイオマス燃焼ボイラー３は、木質ペレットを貯えるペレットサイロ７を備え、当該ペレットサイロ７は木質ペレットを投入するための投入口７ａを有する。
【００３３】
水蓄熱槽４は、冷暖房のために建物Ｂの内部を循環する冷暖房水Ｗを貯える。この冷暖房水Ｗは、冬期は、ヒートポンプ２から供給される温熱とバイオマス燃焼ボイラー３から供給される温熱の両方で加温する。また、夏期は、ヒートポンプ２から供給される冷熱で冷却する。
【００３４】
なお、本実施形態では、バイオマス燃焼ボイラー３の温熱を、冷蔵冷凍庫５を冷却する冷凍機６の熱源とし、その排熱を給湯に使用している。従って、熱エネルギーを有効に利用し、いわゆる省エネに貢献する。
【００３５】
この冷暖房設備は、ヒートポンプ２の熱源を太陽地熱（地中熱および地下水熱）としているので、大気熱を熱源とするものと比較して、効率的に冷暖房を行うことができる。また、間伐材や端材等を燃焼させて温熱を発生させるので、従来、廃棄処理していた天然資源の有効利用を図ることができる。
【００３６】
さらに、ヒートポンプ２を、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギー電力で運転するので、商用電力の使用を避けることができ、二酸化炭素の発生を回避して地球環境を良好に守ることができる。  
【００３７】
なお、本実施形態においても、第一実施形態と同様に、水蓄熱槽４の冷暖房水Ｗを、非常用、手洗い用または融雪用に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る冷暖房設備の第一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る冷暖房設備の第二実施形態を示す熱エネルギーのフロー図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      地中熱交換器
１ａ    Ｕ字管
２      ヒートポンプ
３      バイオマス燃焼ボイラー
４      水蓄熱槽
５      冷蔵冷凍庫
６      冷凍機
７      ペレットサイロ
７ａ    投入口
Ｂ      建物
Ｗ      冷暖房水
【図１】
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【図２】
2007187401.tif 000004