JP2004183967A - 冷熱源の多段式利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】海洋深層水、湖沼深層水、ＬＮＧ，吸収冷温水機等の冷熱エネルギ−を有効に利用する多段式利用システムを開発する。
【解決手段】海洋深層水、湖沼深層水の有する冷熱、ＬＮＧの有する気化潜熱を冷熱源として得られる冷却水、吸収冷温水機より得られる冷却水等を使用する。
第一段階でこれらの冷却水を建物室内、農業用冷温室の冷房用として使用し、続く第二段階では第一段階で使用して昇温した海洋深層水、湖沼深層水、ＬＮＧ冷却水、吸収冷温水機からの冷却水を冷却用配管に通水し、あるいはそのまま直接魚介類の養殖に使用する。さらに、第二段階で冷却用配管を通過した海洋深層水をタラソテラピ−に使用することによって目的を達成することができる。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海洋深層水、湖沼深層水の有する冷熱、ＬＮＧの有する気化潜熱等を冷熱源として利用して得られる冷却水、あるいは吸収冷温水機で作られた冷却水等を用いて、まず第一段階で建物室内の冷房あるいは農業用冷温室の室内および／または地温の冷却を行う。引き続いて第一段階で使用した冷却水あるいは海洋深層水を第二段階で魚介類の養殖に利用し、さらに第二段階で使用した海洋深層水を第三段階でタラソテラピ−に利用する冷熱源の多段式利用システムに関するものであって、冷熱エネルギ−の有効利用を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
海洋深層水は５℃内外の低温で、かつ清浄であるため多くの分野で利用されている。海洋深層水の低温性を利用するものとしては発電システムの特許が公開されており（特開平１１−１４８３１２）、また醸造製造プラント、電子部品製造プラント、発電プラント、タラソテラピ−施設、冷熱供給プラント等へと多目的に利用する特許も公開されている（特開２０００−０８７５７９）。海外ではハワイで建物の空調に利用され、冷房コストの大幅な節減に役立っている。また、吸収冷温水機の運転に当たって使用される熱源としては、ＬＮＧ、天然ガス、重油、灯油等をあげることができる。湖沼深層水の利用は全く行われていない。
【０００３】
また、ＬＮＧに関しても、気化潜熱の利用は行われていない。ＬＮＧを気化するに当たっては、冷排水と環境海水の温度差を少なくするため、ＬＮＧ２２トンに対して表層海水約１、０００トンを使用している。
【０００４】
また、海洋深層水の冷熱およびＬＮＧの気化潜熱を用いて得られる冷却水、あるいは吸収冷温水機で作られた冷却水等を段階的に利用して冷熱エネルギ−を有効に活用しようとする試みは全くなされておらず、利用後の冷却水はそのまま排水となっており、海洋深層水を加温して使用する等、莫大なエネルギ−が消費されている。
【０００５】
低温を必要とする農業分野でも海洋深層水、湖沼深層水、ＬＮＧ等の冷熱エネルギ−は全く利用されておらず、電気エネルギ−等が使用されており、光熱コストの過大な負担を招いている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すでに、ＬＮＧの冷熱が発電や冷房への利用が考案され、海洋深層水も海外では冷房に利用されている。また、吸収冷温水機で作られた冷却水は建物室内の冷房に使用されている。しかしながら、これらの冷熱は、たとえば冷房に一度利用されるだけで、そのまま排出されている。冷熱エネルギ−利用の観点からは極めて不十分と言わざるをえず、海洋深層水およびＬＮＧ、吸収冷温水機で作られた冷却水さらには湖沼深層水の冷熱エネルギ−の完全な利用方法の開発が解決すべき課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の課題を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、海洋深層水、湖沼深層水の有する冷熱、ＬＮＧの有する気化潜熱等を冷熱源として得られる冷却水あるいは吸収冷温水機で作られた冷却水等を用いて、まず第一段階で建物室内の冷房を行い、引き続いて第二段階で魚介類の養殖に利用する。あるいは第一段階で農業用冷温室の室内および／または地温の冷却を行い、引き続いて第二段階で魚介類の養殖に利用する。熱交換によって加温された海洋深層水は第二段階ではそのまま魚介類の養殖に使用できる。また海洋深層水をタラソテラピ−に使用す場合には、取水してそのまま直ちに使用する場合と比べて、加温に要するエネルギ−は少ない。以上に述べたように冷熱源を多段階で利用するシステムを構築することによって上記の課題を解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明において使用する海洋深層水は四季を通じて水温が低く、かつ清浄な上層水との混合が起こらない２００ｍ以深のものであればよく、取水管と取水ポンプを用いて５℃内外の海洋深層水を取水して使用する。湖沼深層水も同様に２００ｍ以深から取水して使用する。ＬＮＧはＬＮＧ貯蔵タンクから気化時に得られる気化熱を水と熱交換させて得られる冷却水を使用する。また、ＬＮＧ、天然ガス、重油、灯油等を熱源として吸収冷温水機で作られた冷却水も使用される。
【０００９】
海洋深層水、湖沼深層水あるいはＬＮＧの気化時に得られる冷却水等の冷熱源は熱交換器に液送し、水道水と熱交換させて冷却水道水として使用する。吸収冷温水機で作られた冷却水はそのまま使用することができる。熱交換器に設置する冷熱源および水道水の配管は、冷熱源と水道水の熱交換効率を高めるため、チタニウム配管を使用する。冷熱を放出した水道水は熱交換器に戻り、冷却され循環して再使用する。
【００１０】
第一段階の建物室内あるいは農業用冷温室の室内の冷房には、配管に海洋深層水、湖沼深層水、ＬＮＧ等の冷熱源と熱交換させて得られる冷却水あるいは吸収冷温水機で作られた冷却水は、ポンプを用いて液送し、冷熱を天井あるいは壁面に設置した冷却設備から放出させる。農業用冷温室の地温の冷却は土中の配管に冷却水を循環させて行う。冷房すべき建物、農業用冷温室は海洋深層水、湖沼深層水、ＬＮＧ等の冷熱源に近接していることが望ましい。
【００１１】
農業用としては、例えば高緯度帯植物、高山植物を育成する冷温室に利用する。また、日照時間、昼夜の温度調整と相俟って、四季を通じて高付加価値の果実、野菜、花弁の生産に利用する。本発明における多段式利用システムの中にあって、農業用としての利用は最も象徴的である。
【００１２】
一方、熱交換して温度が上昇した海洋深層水、湖沼深層水、ＬＮＧ冷却水、吸収冷温水機で作られた冷却水等は、第二段階の低温を必要とする魚介類養殖水槽に送られ、水槽中の海水あるいは淡水と熱交換される。養殖水槽が必要とする温度を維持するように水槽内の配管の流量を制御しながら循環使用する。
【００１３】
また、海洋深層水は海水として、湖沼深層水、ＬＮＧ冷却水、吸収冷温水機で作られた冷却水等は淡水としてそのまま養殖水槽中に流入させてもよい。この場合、必要とする温度まで加温して流入使用するが、本発明の第一段階を経ることなく、海洋深層水あるいは湖沼深層水をそのまま直ちに使用する場合と比較して、加温に要するエネルギ−費は非常に少なくてすみ、大きい経済的利点がある。
【００１４】
第二段階で魚介類の養殖水槽の冷却に使用した結果、さらに昇温した海洋深層水は引き続いて第三段階としてタラソテラピ−用の海水として使用する。この場合、適当な温度まで昇温させる必要があるが、海洋深層水をそのまま直ちに使用する場合と比較して、加温に要するエネルギ−費は非常に少なくてすみ、大きい経済的利点がある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明における冷熱源としては、海洋深層水、湖沼深層水、ＬＮＧ冷却水、吸収冷温水機で作られた冷却水等を使用する。第一段階として建物室内あるいは農業用冷温室の冷却媒体として使用する。
【００１６】
海洋深層水を使用する場合について説明する。海洋深層水としては５℃内外の清浄な海水を２００ｍ以深より、好ましくは３００ｍ以深のものを揚水ポンプによってタンクに取水する。
【００１７】
取水した海洋深層水はプレ−ト型熱交換器に送られ、水道水と熱交換する。熱交換器の配管は熱交換効率を高めるため、チタニウム製のものを使用する。熱交換された冷却水道水は建物室内あるいは農業用冷温室に配管を通して送られ、室内に設置した冷却ユニットから冷風を放出させる。農業用冷温室の地温は、地中に埋設した配管によって行う。
【００１８】
例えば、外気温度３３℃、湿度６５％の真夏日に面積１，０００ｍ^２、高さ６ｍ、遮光率６０％のガラス張りの温室に、８℃の海洋深層水と熱交換した９．６℃の水道水を海洋深層水と同じ１７ｍ^３／ｈｒの流速で循環させることによって、室温を２３℃まで下げることができた。温室に冷熱を放出した水道水は１７．０℃となり、熱交換器に入って再び海洋深層水と熱交換して繰り返して使用する。熱交換した海洋深層水は魚介類養殖水槽に送られ、低温性魚介類の養殖に使用する。
【００１９】
海洋深層水と電力を冷房に使用する場合と比較すると、冷房負荷は約１７６，０００ｋｃａｌ／ｈｒであるから、電力を使用する場合には約２０３ｋｗｈが必要となる。単価を１３円とすると、一日当たり約６３，４００円の電力費となる。これに対して海洋深層水を使用する場合は、運転にようする動力は１１．４ＨＰであって１０．４ｋｗｈ、一日当たり４，７００円の電力費である。揚水費を６円／ｍ^３として一日当たり２，４００円の揚水費を加えても７，１００円であり、電気冷房と比較して約１／９である。
【００２０】
このように海洋深層水を冷熱源として使用することによって、室温を約１０℃下げることができるため、建物室内の冷房を安価に行うことができ、農業用の冷温室では日中と夜間の温度差を適切に制御することができるため、高付加価値の農産物の生産を安価に行うことができる。
熱交換して得られる冷却水の温度は、流速を変えることによって制御することがきる。
【００２１】
同様に、湖沼深層水、ＬＮＧの冷却水あるいは吸収冷温水機で作られた冷却水等を用いて建物室内あるいは農業用冷温室の冷房を行うことができる。
【００２２】
農業用冷温室を使用して実施されるものとしては、例えばヒマラヤの青いケシ等の高緯度帯植物、高山植物の育成がある。これらの植物は高温で枯死するものが多く、涼温を確保することによって、安定した生産が可能である。
【００２３】
また、付加価値の高い洋ラン類では、本システムを使用することによって安価な生産が可能となる。例えばシンピデウムの場合、日中２５℃、夜間２０℃以上の温度では落蕾が起こるため、日中２０℃、夜間１５℃の温度を保持させることによって、花芽分化を行うことができる。
【００２４】
また、花き類では本システムを使用することによって、例えばシクラメンの場合、日中１８〜２０℃、夜間１０℃の温度を保持させることによって、周年開花でき、スタ−チスの幼苗も１１℃、２６日間処理で育種できる。
【００２５】
また、果実、野菜類では本システムを使用することによって、例えばワサビでは水温１３〜１５℃、環境温度２０〜２５℃に保持させることによって周年生産が可能となる。イチゴでは、定植前に１２℃で２週間保持した後、１５℃で時間の短日処理が可能となるため、花芽が常時分化でき、四季を通じて収穫が可能となる。
【００２６】
第二段階の魚介類の養殖には、建物室内あるいは農業用冷温室等の冷房に使用した海洋深層水、湖沼深層水あるいはＬＮＧ冷却水、吸収冷温水機で作られた冷却水等を養殖水槽内に設置した配管に循環させて実施する。海洋性魚介類の場合には海洋深層水はそのまま養殖水槽内に流入させて使用することができる。また淡水性魚介類の場合には湖沼深層水あるいはＬＮＧ冷却水、吸収冷温水機で作られた冷却水等をそのまま養殖水槽内に流入させて実施する。魚介類としては、２０℃を適温とするものが多い。養殖水槽内の温度は配管への流入速度を制御することによって行う。
【００２７】
魚介類養殖水槽内の配管を通過した海洋深層水は、そのまま、あるいは必要な温度まで加温して、タラソテラピ−用の海水として使用する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明における冷熱源の多段式利用システム化を構築することによって、これまで単一段階の利用に止まっていた海洋深層水、ＬＮＧ冷却水、吸収冷温水機で作られた冷却水および全く利用されていなかった湖沼深層水等の冷熱エネルギ−等を有効に利用することができる。建物室内や農業用冷温室の冷房、あるいは魚介類の養殖に使用することによって、冷房・冷却コストを大幅に低減でき、省エネルギ−が達成される。農業分野では、温度環境を安価に低温度に制御することが可能となる。従って、費用対効果を考慮して、従来なし得なかった高付加価値農産物の育成・生産が低いランニングコストで可能となり、新しい農業分野の発展が可能となる。また、海洋深層水を第三段階でタラソテラピ−に利用するため、加温に要するエネルギ−が少なくてすむ効果があり、冷却・加熱媒体に由来する環境汚染を防ぐことができる。

Claims (8)

1. 冷熱源を利用した冷却水を用いて第一段階で室内の冷房を行い、第二段階で魚介類の養殖に利用する冷熱源の多段式利用システム。
2. 冷熱源を利用した冷却水を用いて第一段階で農業用冷温室の室内および／または地温の冷却を行い、第二段階で魚介類の養殖に利用する冷熱源の多段式利用システム。
3. 海洋深層水を取水して冷熱源とする請求項１および請求項２の多段式利用システム。
4. 湖沼深層水を取水して冷熱源とする請求項１および請求項２の多段式利用システム。
5. ＬＮＧを冷熱源とする請求項１および請求項２の多段式利用システム。
6. 吸収冷温水機で作られた冷却水を冷熱源とする請求項１および請求項２の多段式利用システム。
7. 請求項１および請求項２に記載する第二段階において、海洋深層水を魚介類の養殖に利用する多段式利用システム。
8. 請求項１および請求項２に記載する第二段階に引き続いて、海洋深層水をタラソテラピ−に利用する多段式利用システム。