東京ガス中原ビルに設置されたソーラークーリングシステム

ソーラークーリングシステム

太陽の熱エネルギーを冷暖房に利用する
夏の陽射しは強い。でも、その太陽の熱で冷房ができるんだって。それっていったいどういうことなの！？ 太陽の熱を集めて冷暖房に利用することで二酸化炭素の排出量を削減できる技術を紹介します。

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Let’s Research

太陽からのエネルギー

ペットボトルの容器に色を付け、 太 陽 の光にあてて中の水の温度の変化を調べてみよう。

私たちが生きていけるのは、約 1 億 5,000 万 km 離れた太陽から降り注ぐ光と熱のエネルギーのおかげです。もし太陽からのエネルギーが届かなければ、地球は凍り付いてしまうでしょう。地球全体に届く太陽のエネルギーを石油に換算すると、1 日分だけで現在地球に埋蔵されている石油の量とほぼ同じになると言われています。
植物は太陽の光を浴びて、光合成をして成長します。動物は、植物や他の動物を食べることで、間太陽からのエネルギー

接 的 に 太 陽 のエ ネル
ギーを取り込んで生きていることになります。

石油や石炭、天然ガスは太陽エネルギーの貯金
石油や天然ガスは、数千万年～数億年前のプランクトンなどの遺がいが高い圧力や温度によって地中で変化したものです。石炭も同様に、植物などが腐敗せずに地中で変化したものです。つまり石油や石炭、天然ガスは、長い年月をかけて太陽のエネルギーを積み立てた貯金のようなものだと言えます。
石油ができるまで生物の遺がい遺がい

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遺がいさまざまなエネルギー
エネルギーには光や熱以外にも運動エネルギーや位置エネルギー、電気エネルギーなどさまざまな種類があって、相互に変換できます。例えば、高いところにある水で低いところにある水車を回して発電機を動かせば、水が持つ位置エネルギーを運動エネルギーに変換し、さらに電気エネルギーに変換したことになります。また、ガソリンを燃やして自動車を走らせると、ガソリンの化

エネルギーの変換の例

学エネルギーが熱エネルギーになり、さらに運動エネルギーに変換されているのです。
それぞれのエネルギーは貯めやすさや使いやすさに差があるので、用途に応じて変換して利用しています。ただしエネルギーを変換する際には、どうしてもある程度の損失が発生してしまいます。点灯している電球や蛍光灯が熱くなるのは、光エネルギーに変換しきれない電気エネルギーが熱エネルギーに変換されているからです。

太陽熱の利用人間は昔から、太陽のエネルギーを利用してきました。古くは粘土を乾燥させてレンガを作ったり、海水を蒸発させて塩をとりだしたり、保存するために食物を乾燥させたりしてきました。最近ではベラン
ダや屋根の上に家庭用の太陽熱集熱器を設置して、パネルの中に通した水を太陽の熱で暖め太陽熱集熱器

出典：NEDO HP よりてお風呂や洗い物などに使っています。
太陽のエネルギーの利用というと太陽電池が思い浮かびますが、最終的に熱の形で利用する場合にはいったん電気エネルギーに変換してから熱エネルギーに変換するのではなく、光エネルギーを直接熱エネルギーに変換した方が無駄なく使えます。また太陽電池が光エネルギーを変換する効率は 20% 以下ですが、太陽熱を利用する機器では 50% 程度の効率が得られるものもあります。

15家庭用エアコンのしくみ
家庭用のエアコンは、空気などの気体が圧縮や膨張するときに熱を出したり奪ったりする性質を利用しています。部屋の中にある室内機と野外にある室外
れいばい

機はパイプでつながっていて、その中を冷媒と呼ばれる特殊な気体が流れています。コンプレッサーで圧縮した冷媒は、液体に変化するときに持っていた熱を放出します。液体になった冷媒を膨張させて気体に戻すと、周囲の空気の熱を奪います。エア

熱が移動するしくみ（ヒートポンプ）

コンは、この原理を利用して室内の熱を外へ移動しています。このしくみをヒートポンプと呼びます。
気体を圧縮するコンプレッサーを動かすには多くのエネルギーが必要です。夏にエアコンをたくさん使うことで電力の消費が増え、二酸化炭素の排出が多くなる原因の一つになっています。また、エアコンが放出した熱は、ヒートアイランド現象の要因にもなっています。

気化熱を利用したガス冷房
気体の圧縮と膨張ではなく、液体が蒸発するときの気化熱を利用するのが業
務用に使われているガス冷房です。道路に打ち水をすると気温が下がるのも、ガス冷房のしくみ水蒸気凝縮器

再生器
水蒸気

冷却水

④水蒸気を冷やして水にします①水が蒸発して熱を奪います

蒸発器
室内機
12°
C

100 分の 1 気圧の高真空に保っているので、水は5℃前後で蒸発します

吸収器

濃くなった
吸収液

水蒸気
冷却液

冷風

167°
C

②吸収液が水蒸気を吸収します

水蒸気を吸収して︑うすくなった吸収液

水③うすくなった吸収液をガスで暖めて濃くします注射の前にアルコール消毒をすると腕が涼しく感じるのも、液体が蒸発（気化）Let’s Researchするときに周囲の熱を奪っているからです。

注射器を使ってフラスコの中の空気を圧 縮したり膨張させたりして、 温 度 が 変化するか確かめてみよう。

ガス冷房は蒸発器、吸収器、再生器、凝縮器という４つのタンクで構成されていて、蒸発器内は圧力が下がるので、冷媒の水は 5℃で沸騰して蒸発し、部屋の温度を下げることができます。再生器では吸収液を加熱するのにガスの炎を使いますが、コンプレッサーを使わないため振動がなく、動作音も静かです。

太陽熱を利用するソーラークーリングシステム
東京ガスは、太陽の熱を利用することで冷暖房に使用するエネルギーを節約できるソーラークーリングシステム（太陽熱冷暖房システム）を開発しました。
中原区小杉にある東京ガス中原ビルの屋上には 204m2 の太陽熱集熱器が設置され、太陽の熱を集めて銅パイプの中を通る水を 60 ～ 80℃程度まで加熱して、冷暖房に利用しています。この熱を都市ガスの代わりに薄くなった吸収液を温めるのに利用しています。
このシステムには、天気がよくて太陽エネルギーが豊富な日に効率がよくなる特徴があります。もちろん雨やくもりの日には、通常のガス冷房と同様にガスを使って冷暖房ができます。
また冷暖房が不要な季節にソーラークーリングシステム

太陽熱集熱器

冷温水は、給湯にも使えます。年冷房間を通して冷暖房に運用した結果、これまでのガス冷都市ガス暖房に比べてガスの消費量ます。

インタビュー

温水暖房は約 20%、二酸化炭素の排出量も18％削減できてい

冷暖房負荷

ソーラー吸収冷温水機

ソーラー温水暖房熱交換器

自然現象に興味を持ってください

みなさんの周囲を見回すと、太陽熱、太陽光、風力、水の流れなど、エネルギーのもととなるたくさんの自然現象があふれています。今回ご紹介したソーラークーリングシス
テムは太陽熱に着目したシステムとして、地 球温暖化防止の観点で人類や地球に大きく貢献できるものとして活躍しています。みなさんも自然現象に興味を持って、将来、人類や地球のためになるアイディアを実現してください。

東京ガス株式会社
エネルギー
ソリューション本部
ソリューション技術部
空調技術グループ 課長
本間 立さん

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東京ガス株式会社 中原ビル
場所：川崎市中原区小杉 2-215

http://www.tokyo-gas.co.jp
問い合わせ先： 044-211-7212（東京ガス㈱川崎支店）

More Information
太陽熱利用（NEDO）

http://app2.infoc.nedo.go.jp/kaisetsu/neg/neg02/index.html
さまざまな太陽熱の利用法を調べてみよう。
ガス冷房（日本ガス協会）

http://www.gas.or.jp/gasaircon/index.html
ガス冷房のしくみを詳しく解説しています。
ものの不思議 第 3 部 社会とエネルギー（堀場製作所）

http://www.jp.horiba.com/sensorium/mt_sf/mono1_14.htm
http://www.jp.horiba.com/sensorium/mt_sf/mono1_15.htm
私たちの暮らしを支える太陽のエネルギーについて調べてみよう。

Keywords
次のキーワードを組み合わせて，インターネットの検索エンジンで調べてみよう。
気化熱、温熱、比熱、断熱膨張、断熱圧縮、熱交換器、ヒートポンプ、化石燃料、天然ガス

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