JP3169791B2 - 地下水を熱源としたヒートポンプ利用システムと該ヒートポンプの利用方法及び該ヒートポンプ利用システムを組込んだ地域熱供給システム - Google Patents
地下水を熱源としたヒートポンプ利用システムと該ヒートポンプの利用方法及び該ヒートポンプ利用システムを組込んだ地域熱供給システムInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、地下水の有する顕熱と
ヒートポンプを有効に利用して消雪、暖房及び冷房等を
熱効率よく行うためのヒートポンプ利用システムとその
利用方法及び該ヒートポンプ利用システムを組込んだ地
域熱供給システムに関する。
ヒートポンプを有効に利用して消雪、暖房及び冷房等を
熱効率よく行うためのヒートポンプ利用システムとその
利用方法及び該ヒートポンプ利用システムを組込んだ地
域熱供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、日本海沿岸及び東北地方の豪雪地
帯では地下水を汲み上げ、該地下水をスプレーノズル等
を用いて、道路や駐車場その他の公共地域に直接散布し
て消雪を行う直接散布方式と、地下水を路面下に埋設し
た導管に供給して導管を介して消雪する無散布方式とが
存在し、前記いずれかの方式若しくは両者が併用して用
いられている。一方前記方式のいずれも地下水と氷の融
解温度との差が１０〜１５℃前後であり、前記地下水を
導通させる伝熱管の伝熱抵抗及び地下水の伝熱管の凍結
防止を考慮すると９℃前後で還元井に戻さなければなら
ないために、結果として利用できる顕熱量が少なくな
り、それだけ汲み上げ地下水量が多くなる。この為かか
る地下水のみの消雪方法では貴重な地下水の無駄遣いと
なるのみならず、シーズンを通じての地下水の揚水量は
莫大なものとなり重大な自然破壊が生じる。又前記地下
水を用いずに河川等の水をボイラーで加熱して使用する
事も考えられるが、ボイラを用いる方法では多大の石油
エネルギーを消費し、省資源の及び運転費用の面より好
ましくない。
帯では地下水を汲み上げ、該地下水をスプレーノズル等
を用いて、道路や駐車場その他の公共地域に直接散布し
て消雪を行う直接散布方式と、地下水を路面下に埋設し
た導管に供給して導管を介して消雪する無散布方式とが
存在し、前記いずれかの方式若しくは両者が併用して用
いられている。一方前記方式のいずれも地下水と氷の融
解温度との差が１０〜１５℃前後であり、前記地下水を
導通させる伝熱管の伝熱抵抗及び地下水の伝熱管の凍結
防止を考慮すると９℃前後で還元井に戻さなければなら
ないために、結果として利用できる顕熱量が少なくな
り、それだけ汲み上げ地下水量が多くなる。この為かか
る地下水のみの消雪方法では貴重な地下水の無駄遣いと
なるのみならず、シーズンを通じての地下水の揚水量は
莫大なものとなり重大な自然破壊が生じる。又前記地下
水を用いずに河川等の水をボイラーで加熱して使用する
事も考えられるが、ボイラを用いる方法では多大の石油
エネルギーを消費し、省資源の及び運転費用の面より好
ましくない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の欠点に鑑み、地下水の顕熱を効率よく利用し得るヒ
ートポンプ利用システムを提案する。本発明の他の目的
は、夏期および冬期の地下水の利用により年間の平均利
用顕熱量を減少させ（冬期の放熱量と夏期の吸熱量の差
が地下水の年間利用顕熱量となる）、自然環境に与える
影響を最小に押えることができるヒートポンプ利用シス
テムと該ヒートポンプ利用システムを組込んだ地域熱供
給システムを提案する。
術の欠点に鑑み、地下水の顕熱を効率よく利用し得るヒ
ートポンプ利用システムを提案する。本発明の他の目的
は、夏期および冬期の地下水の利用により年間の平均利
用顕熱量を減少させ（冬期の放熱量と夏期の吸熱量の差
が地下水の年間利用顕熱量となる）、自然環境に与える
影響を最小に押えることができるヒートポンプ利用シス
テムと該ヒートポンプ利用システムを組込んだ地域熱供
給システムを提案する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
地下水をヒートポンプの熱源若しくは消雪その他の負荷
熱源として利用するヒートポンプ利用システムにおい
て、消雪の必要な冬期には汲み上げ地下水を第１の消雪
用熱交換手段を経由して消雪に利用後、該地下水をヒー
トポンプの蒸発器用熱源として利用したのち還元水井に
戻す経路と、夏期冷房時において、第１の消雪用熱交換
手段を経由することなく、前記汲み上げ地下水を直接、
冬期にヒートポンプの蒸発器として機能させた冷凍機の
凝縮側の熱源として利用したのち還元水井に戻す経路
と、前記２つの経路を前記冬期と夏季冷房時で切り換え
る、前記ヒートポンプの蒸発器側に配置した開閉制御弁
群（以下第１の開閉制御弁群という)と、前記ヒートポ
ンプの凝縮器側との熱交換により発生した温熱を、第２
の消雪用熱交換手段と第３の熱交換手段とに選択的に給
送させるために、ヒートポンプの凝縮器側に配置した開
閉制御弁群(以下第２の開閉制御弁群という)とを具え、
消雪の必要な冬期に前記第２の開閉制御弁群を開閉制御
し、前記ヒートポンプの凝縮器側との熱交換により発生
させた温熱を第２の消雪用熱交換手段を路面等の消雪に
利用するようにし、一方、消雪を必要としない暖房時期
若しくは消雪用熱量に余裕のあるときに前記第２の開閉
制御弁群を他側に開閉制御し、前記ヒートポンプの凝縮
器側との熱交換により発生した温熱を第３の熱交換手段
に給送させることを特徴とし、好ましくは夏期冷房時に
おいて、前記第１の開閉制御弁群を、第１の消雪用熱交
換手段を経由することなく、前記汲み上げ地下水を直
接、冬期にヒートポンプの蒸発器として機能させた冷凍
機の凝縮側の熱源として利用したのち還元水井に戻す経
路に切り換え制御し、一方、前記冷凍機の蒸発側冷熱を
前記第２の開閉制御弁群を開閉制御して第３の熱交換手
段に導き、地域冷房用冷熱源として利用することを特徴
とする。請求項３は、井戸水を利用して消雪を行う第１
の熱交換手段により冷却された冷却井戸水の排熱をヒー
トポンプシステムの蒸発器の蒸発熱源として利用し、一
方該ヒートポンプシステムの凝縮熱を利用した第２の消
雪用熱交換手段と、地域用熱（暖冷房用熱を含む）供給
装置と熱需要負荷との間の熱経路上に介装した第３の熱
交換手段と、前記第２の消雪用熱交換手段から第３の熱
交換手段に切り換えてヒートポンプシステムの凝縮熱を
前記第３の熱交換手段に導く切り換え手段とを具え、夏
期冷房時において、前記ヒートポンプの凝縮側を冷凍機
の蒸発側に切り換えて、該切り換えた冷凍機の蒸発側冷
熱を前記切り換え手段を介して前記第３の熱交換手段に
導き、地域冷房用冷熱源として利用するヒートポンプシ
ステムであって、該ヒートポンプシステムでサテライト
を構成し、前記地域用熱供給装置よりの熱経路上に、前
記サテライトと熱需要負荷若しくは熱需要負荷群とを、
交互に配置した事を特徴とする。請求項４記載の発明
は、地下水を消雪その他の負荷熱源として利用するヒー
トポンプを利用した消雪を主とするヒートポンプ利用方
法において、夏期冷房時の汲み上げ地下水利用経路よ
り、消雪の必要な冬期に汲み上げ地下水を第１の消雪用
熱交換手段を経由して消雪に利用後、該地下水をヒート
ポンプの蒸発器用熱源として利用したのち還元水井に戻
す経路に切り換えるとともに、前記ヒートポンプの凝縮
器側との熱交換により発生した温熱を、第２の消雪用熱
交換手段と第３の熱交換手段とに選択的に給送可能に構
成し、消雪の必要な冬期に前記ヒートポンプの凝縮器側
との熱交換により発生させた温熱を第２の消雪用熱交換
手段を路面等の消雪に利用し、一方、消雪を必要としな
い暖房時期若しくは消雪用熱量に余裕のあるときに前記
ヒートポンプの凝縮器側との熱交換により発生した温熱
を第３の熱交換手段に給送させることを特徴とする。
地下水をヒートポンプの熱源若しくは消雪その他の負荷
熱源として利用するヒートポンプ利用システムにおい
て、消雪の必要な冬期には汲み上げ地下水を第１の消雪
用熱交換手段を経由して消雪に利用後、該地下水をヒー
トポンプの蒸発器用熱源として利用したのち還元水井に
戻す経路と、夏期冷房時において、第１の消雪用熱交換
手段を経由することなく、前記汲み上げ地下水を直接、
冬期にヒートポンプの蒸発器として機能させた冷凍機の
凝縮側の熱源として利用したのち還元水井に戻す経路
と、前記２つの経路を前記冬期と夏季冷房時で切り換え
る、前記ヒートポンプの蒸発器側に配置した開閉制御弁
群（以下第１の開閉制御弁群という)と、前記ヒートポ
ンプの凝縮器側との熱交換により発生した温熱を、第２
の消雪用熱交換手段と第３の熱交換手段とに選択的に給
送させるために、ヒートポンプの凝縮器側に配置した開
閉制御弁群(以下第２の開閉制御弁群という)とを具え、
消雪の必要な冬期に前記第２の開閉制御弁群を開閉制御
し、前記ヒートポンプの凝縮器側との熱交換により発生
させた温熱を第２の消雪用熱交換手段を路面等の消雪に
利用するようにし、一方、消雪を必要としない暖房時期
若しくは消雪用熱量に余裕のあるときに前記第２の開閉
制御弁群を他側に開閉制御し、前記ヒートポンプの凝縮
器側との熱交換により発生した温熱を第３の熱交換手段
に給送させることを特徴とし、好ましくは夏期冷房時に
おいて、前記第１の開閉制御弁群を、第１の消雪用熱交
換手段を経由することなく、前記汲み上げ地下水を直
接、冬期にヒートポンプの蒸発器として機能させた冷凍
機の凝縮側の熱源として利用したのち還元水井に戻す経
路に切り換え制御し、一方、前記冷凍機の蒸発側冷熱を
前記第２の開閉制御弁群を開閉制御して第３の熱交換手
段に導き、地域冷房用冷熱源として利用することを特徴
とする。請求項３は、井戸水を利用して消雪を行う第１
の熱交換手段により冷却された冷却井戸水の排熱をヒー
トポンプシステムの蒸発器の蒸発熱源として利用し、一
方該ヒートポンプシステムの凝縮熱を利用した第２の消
雪用熱交換手段と、地域用熱（暖冷房用熱を含む）供給
装置と熱需要負荷との間の熱経路上に介装した第３の熱
交換手段と、前記第２の消雪用熱交換手段から第３の熱
交換手段に切り換えてヒートポンプシステムの凝縮熱を
前記第３の熱交換手段に導く切り換え手段とを具え、夏
期冷房時において、前記ヒートポンプの凝縮側を冷凍機
の蒸発側に切り換えて、該切り換えた冷凍機の蒸発側冷
熱を前記切り換え手段を介して前記第３の熱交換手段に
導き、地域冷房用冷熱源として利用するヒートポンプシ
ステムであって、該ヒートポンプシステムでサテライト
を構成し、前記地域用熱供給装置よりの熱経路上に、前
記サテライトと熱需要負荷若しくは熱需要負荷群とを、
交互に配置した事を特徴とする。請求項４記載の発明
は、地下水を消雪その他の負荷熱源として利用するヒー
トポンプを利用した消雪を主とするヒートポンプ利用方
法において、夏期冷房時の汲み上げ地下水利用経路よ
り、消雪の必要な冬期に汲み上げ地下水を第１の消雪用
熱交換手段を経由して消雪に利用後、該地下水をヒート
ポンプの蒸発器用熱源として利用したのち還元水井に戻
す経路に切り換えるとともに、前記ヒートポンプの凝縮
器側との熱交換により発生した温熱を、第２の消雪用熱
交換手段と第３の熱交換手段とに選択的に給送可能に構
成し、消雪の必要な冬期に前記ヒートポンプの凝縮器側
との熱交換により発生させた温熱を第２の消雪用熱交換
手段を路面等の消雪に利用し、一方、消雪を必要としな
い暖房時期若しくは消雪用熱量に余裕のあるときに前記
ヒートポンプの凝縮器側との熱交換により発生した温熱
を第３の熱交換手段に給送させることを特徴とする。
【０００５】特に地域熱供給システムと組合せる場合に
おいて、前記凝縮器側との熱交換により温熱を発生する
第３の熱交換手段を具え、消雪を必要としない暖房時期
若しくは消雪用熱量に余裕のあるときに、前記第３の熱
交換手段により得られた温熱を地域熱供給用温熱源とし
て利用するのが好ましい。この場合夏期冷房時において
は、汲み上げ地下水を直接冷凍機（冬期：ヒートポン
プ）の凝縮側熱源として利用したのち還元水井に戻し、
冷凍機の蒸発機側冷熱を請求項２記載の第３の熱交換手
段を介して地域冷房用冷熱源として利用するのがよい。
おいて、前記凝縮器側との熱交換により温熱を発生する
第３の熱交換手段を具え、消雪を必要としない暖房時期
若しくは消雪用熱量に余裕のあるときに、前記第３の熱
交換手段により得られた温熱を地域熱供給用温熱源とし
て利用するのが好ましい。この場合夏期冷房時において
は、汲み上げ地下水を直接冷凍機（冬期：ヒートポン
プ）の凝縮側熱源として利用したのち還元水井に戻し、
冷凍機の蒸発機側冷熱を請求項２記載の第３の熱交換手
段を介して地域冷房用冷熱源として利用するのがよい。
【０００６】更に地域熱供給システムにおいては、地域
用熱（暖冷房用熱を含む）供給装置と熱需要負荷との間
の熱経路上に前記第１乃至第３の熱交換手段を介装させ
るとともに、これらの熱交換手段をヒートポンプシステ
ムに取込み前記熱経路上で熱の増強（加温／冷却）と制
御を図るサテライトを構成するのがよい。この場合、前
記地域用熱供給装置よりの熱経路上にサテライトと熱需
要負荷若しくは熱需要負荷群とを実質的に交互に配置す
るのがよい。
用熱（暖冷房用熱を含む）供給装置と熱需要負荷との間
の熱経路上に前記第１乃至第３の熱交換手段を介装させ
るとともに、これらの熱交換手段をヒートポンプシステ
ムに取込み前記熱経路上で熱の増強（加温／冷却）と制
御を図るサテライトを構成するのがよい。この場合、前
記地域用熱供給装置よりの熱経路上にサテライトと熱需
要負荷若しくは熱需要負荷群とを実質的に交互に配置す
るのがよい。
【０００７】
【作用】かかる発明によれば、消雪の必要な冬期に、汲
み上げ地下水を直接利用する第１の消雪用熱交換手段の
みならず、該消雪利用後の低温地下水をヒートポンプの
蒸発器用熱源としたヒートポンプの凝縮器側との熱交換
により温熱を発生させる第２の消雪用熱交換手段の両者
で消雪を行うために、消雪効果が大幅に向上するととも
に、第１の消雪用熱交換手段の低温地下水をヒートポン
プの蒸発器用熱源として利用する為に、地下水の一層の
有効利用が図れる。
み上げ地下水を直接利用する第１の消雪用熱交換手段の
みならず、該消雪利用後の低温地下水をヒートポンプの
蒸発器用熱源としたヒートポンプの凝縮器側との熱交換
により温熱を発生させる第２の消雪用熱交換手段の両者
で消雪を行うために、消雪効果が大幅に向上するととも
に、第１の消雪用熱交換手段の低温地下水をヒートポン
プの蒸発器用熱源として利用する為に、地下水の一層の
有効利用が図れる。
【０００８】更に地域熱供給システムと組合せ、消雪を
必要としない暖房時期若しくは消雪用熱量に余裕のある
ときに、前記第３の熱交換手段により得られた温熱を地
域熱供給用温熱源として利用することにより地域熱供給
システムの有効利用が図られ、好ましい。この場合前記
第３の熱交換手段は夏期冷房時において地域冷房用冷熱
源として利用する事が出来る。
必要としない暖房時期若しくは消雪用熱量に余裕のある
ときに、前記第３の熱交換手段により得られた温熱を地
域熱供給用温熱源として利用することにより地域熱供給
システムの有効利用が図られ、好ましい。この場合前記
第３の熱交換手段は夏期冷房時において地域冷房用冷熱
源として利用する事が出来る。
【０００９】更に地域熱供給システムにおいては、地域
用熱（暖冷房用熱を含む）供給装置と熱需要負荷との間
の熱経路上に前記第１乃至第３の熱交換手段を介装させ
るとともに、これらの熱交換手段をヒートポンプシステ
ムに取込み前記熱経路上で熱の増強（加温／冷却）と制
御を図るサテライトを構成する事により、熱供給基地の
熱供給装置の小型化が可能となり、さらに負荷側の負荷
変動に対してサテライトの負荷調整により極めて柔軟、
迅速、効率的に対応可能となる。この場合、前記地域用
熱供給装置よりの熱経路上にサテライトと熱需要負荷若
しくは熱需要負荷群とを実質的に交互に配置することに
より一層効率的な地域熱供給システムの提供が可能とな
る。
用熱（暖冷房用熱を含む）供給装置と熱需要負荷との間
の熱経路上に前記第１乃至第３の熱交換手段を介装させ
るとともに、これらの熱交換手段をヒートポンプシステ
ムに取込み前記熱経路上で熱の増強（加温／冷却）と制
御を図るサテライトを構成する事により、熱供給基地の
熱供給装置の小型化が可能となり、さらに負荷側の負荷
変動に対してサテライトの負荷調整により極めて柔軟、
迅速、効率的に対応可能となる。この場合、前記地域用
熱供給装置よりの熱経路上にサテライトと熱需要負荷若
しくは熱需要負荷群とを実質的に交互に配置することに
より一層効率的な地域熱供給システムの提供が可能とな
る。
【００１０】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。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、その相対位置などは特
に特定的な記載がない限りは、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過ぎない。
的に詳しく説明する。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、その相対位置などは特
に特定的な記載がない限りは、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過ぎない。
【００１１】図１は日本海沿岸等の降雪地帯の地域冷暖
房システムの概要を示し、２はごみ焼却場等に並設され
た熱供給基地（以下熱供給装置という）、４は各家庭そ
の他の熱需要側負荷で、両者間には往管６ａと帰管６ｂ
からなる冷暖房用熱供給配管６が接続されている。そし
てこれらの冷暖房用熱供給配管６は路面２２下に埋設さ
れているとともに、該冷暖房用熱供給配管６往管６ａの
適宜箇所に冷暖房用熱交換器１３が介装されており、こ
れらも路面２２下に埋設されている。消雪用熱交換器１
２、１４は消雪が必要な路面２２の適宜個所に埋設され
ているが、該消雪用熱交換器１２、１４は冷暖房用熱交
換器１３とともに後記するヒートポンプシステムを構成
するために、冷暖房用熱交換器１３に隣接して夫々一又
は複数配設されている。そして必要であるならば消雪用
熱交換器１２、１４は、帰管６ｂ側の暖房用熱供給配管
６と熱交換して前記帰管６ｂを利用して消雪を図るよう
に構成しても良いが、帰管６ｂ側の保有熱の方が高くこ
のような構成は一般的でない。
房システムの概要を示し、２はごみ焼却場等に並設され
た熱供給基地（以下熱供給装置という）、４は各家庭そ
の他の熱需要側負荷で、両者間には往管６ａと帰管６ｂ
からなる冷暖房用熱供給配管６が接続されている。そし
てこれらの冷暖房用熱供給配管６は路面２２下に埋設さ
れているとともに、該冷暖房用熱供給配管６往管６ａの
適宜箇所に冷暖房用熱交換器１３が介装されており、こ
れらも路面２２下に埋設されている。消雪用熱交換器１
２、１４は消雪が必要な路面２２の適宜個所に埋設され
ているが、該消雪用熱交換器１２、１４は冷暖房用熱交
換器１３とともに後記するヒートポンプシステムを構成
するために、冷暖房用熱交換器１３に隣接して夫々一又
は複数配設されている。そして必要であるならば消雪用
熱交換器１２、１４は、帰管６ｂ側の暖房用熱供給配管
６と熱交換して前記帰管６ｂを利用して消雪を図るよう
に構成しても良いが、帰管６ｂ側の保有熱の方が高くこ
のような構成は一般的でない。
【００１２】又冷暖房用熱交換器１３は往管６ａ側の暖
房用熱供給配管６と熱交換するように構成し、これによ
り負荷４側の負荷変動に対してサテライト８の負荷調整
により極めて柔軟、迅速、効率的に対応可能となる。
房用熱供給配管６と熱交換するように構成し、これによ
り負荷４側の負荷変動に対してサテライト８の負荷調整
により極めて柔軟、迅速、効率的に対応可能となる。
【００１３】又消雪用熱交換器１２は冬期は蒸発器とし
て夏期は凝縮器として機能するヒートポンプの一の熱交
換器１５Ａ側に、又前記消雪用熱交換器１４及び冷暖房
用熱交換器１３は冬期は凝縮器として夏期は蒸発器とし
て機能するヒートポンプ１０の他の熱交換器１５Ｂ側に
夫々弁ＶＣ、ＶＢを介して接続されている。
て夏期は凝縮器として機能するヒートポンプの一の熱交
換器１５Ａ側に、又前記消雪用熱交換器１４及び冷暖房
用熱交換器１３は冬期は凝縮器として夏期は蒸発器とし
て機能するヒートポンプ１０の他の熱交換器１５Ｂ側に
夫々弁ＶＣ、ＶＢを介して接続されている。
【００１４】そして前記一の消雪用熱交換器１２は熱交
換用流体に井戸水を用いるために、汲み上げ用井戸２
０、若しくは還元用井戸２４に開閉制御弁ＶＡ１，ＶＡ
２及びポンプＰを介して接続されている。図中地下水井
２０は汲み上げ用井戸、地下水井２４は還元用井戸であ
る。
換用流体に井戸水を用いるために、汲み上げ用井戸２
０、若しくは還元用井戸２４に開閉制御弁ＶＡ１，ＶＡ
２及びポンプＰを介して接続されている。図中地下水井
２０は汲み上げ用井戸、地下水井２４は還元用井戸であ
る。
【００１５】次に図１の動作について説明する。まず冬
期の消雪時期について考える。開閉制御弁は、弁ＶＡ
１、弁ＶＢ１、ＶＢ２を夫々開き、ＶＡ２、弁ＶＣ１、
ＶＣ２を夫々閉とする。
期の消雪時期について考える。開閉制御弁は、弁ＶＡ
１、弁ＶＢ１、ＶＢ２を夫々開き、ＶＡ２、弁ＶＣ１、
ＶＣ２を夫々閉とする。
【００１６】そして汲み上げ井２０より揚水された地下
水はポンプＰ及び弁ＶＡ１を介して消雪用熱交換器１２
に送られ、路面２０等の消雪をし、例えば地下水温度が
１３℃〜９．５℃に低下する。そして前記消雪により
９．５℃に温度低下した地下水はヒートポンプ１０の蒸
発器として機能する一の熱交換器１５Ａで冷却（例えば
９．５℃〜５℃）され還元水井２４より地下に戻され
る。
水はポンプＰ及び弁ＶＡ１を介して消雪用熱交換器１２
に送られ、路面２０等の消雪をし、例えば地下水温度が
１３℃〜９．５℃に低下する。そして前記消雪により
９．５℃に温度低下した地下水はヒートポンプ１０の蒸
発器として機能する一の熱交換器１５Ａで冷却（例えば
９．５℃〜５℃）され還元水井２４より地下に戻され
る。
【００１７】一方ヒートポンプ１０の他の熱交換器（凝
縮器）１５Ｂで発生する温熱（例えば１５℃）は消雪用
熱交換器Ｂに供給され消雪に利用される。また、消雪の
必要ない時期には弁ＶＡ１を閉じ、ＶＡ２を開とし、且
つ弁ＶＢ１、ＶＢ２を夫々閉じ、弁ＶＣ１、ＶＣ２を夫
々開とする。
縮器）１５Ｂで発生する温熱（例えば１５℃）は消雪用
熱交換器Ｂに供給され消雪に利用される。また、消雪の
必要ない時期には弁ＶＡ１を閉じ、ＶＡ２を開とし、且
つ弁ＶＢ１、ＶＢ２を夫々閉じ、弁ＶＣ１、ＶＣ２を夫
々開とする。
【００１８】この結果、地下水井２０より汲み上げた地
下水は直接ヒートポンプ１０の蒸発器として機能する一
の熱交換器１５Ａに導かれ、該蒸発器１５Ａの熱源とし
て利用し、前記凝縮器１５Ｂの放出温熱（例えば温度４
５℃）を冷暖房用熱交換器１３に導いて往管６ａの加温
を行い、熱供給装置２より供給された温熱エネルギーを
更に加温して熱需要側負荷４の各家庭に送られる。
下水は直接ヒートポンプ１０の蒸発器として機能する一
の熱交換器１５Ａに導かれ、該蒸発器１５Ａの熱源とし
て利用し、前記凝縮器１５Ｂの放出温熱（例えば温度４
５℃）を冷暖房用熱交換器１３に導いて往管６ａの加温
を行い、熱供給装置２より供給された温熱エネルギーを
更に加温して熱需要側負荷４の各家庭に送られる。
【００１９】一方、夏期を主とする冷房時期には、弁Ｖ
Ａ１、弁ＶＢ１、弁ＶＢ２を夫々閉とし、弁ＶＡ２、弁
ＶＣ１、弁ＶＣ２を夫々開としてヒートポンプ１０を冷
房サイクルで運転する。即ち、地下水を直接ヒートポン
プ１０の凝縮器１５Ａに導き冷媒の凝縮に利用するとと
もに、該ポンプ１０の蒸発器１５Ｂの冷熱を冷暖房用熱
交換器１３に導入し、熱供給装置２より供給された冷熱
エネルギーを更に冷却して熱需要側負荷４の各家庭の冷
房熱源として利用する。
Ａ１、弁ＶＢ１、弁ＶＢ２を夫々閉とし、弁ＶＡ２、弁
ＶＣ１、弁ＶＣ２を夫々開としてヒートポンプ１０を冷
房サイクルで運転する。即ち、地下水を直接ヒートポン
プ１０の凝縮器１５Ａに導き冷媒の凝縮に利用するとと
もに、該ポンプ１０の蒸発器１５Ｂの冷熱を冷暖房用熱
交換器１３に導入し、熱供給装置２より供給された冷熱
エネルギーを更に冷却して熱需要側負荷４の各家庭の冷
房熱源として利用する。
【００２０】かかる実施例によれば消雪及び地域熱冷暖
房のいずれにおいてもシステム効率が向上し、省エネル
ギーが可能となる。尚、前記実施例において、地域暖房
が必要な時間帯においては前記弁回路を暖房回路に設定
し、又局所暖房のみで足りる時間帯、若しくは豪雪時に
のみ消雪回路に切換るようにすればよい。
房のいずれにおいてもシステム効率が向上し、省エネル
ギーが可能となる。尚、前記実施例において、地域暖房
が必要な時間帯においては前記弁回路を暖房回路に設定
し、又局所暖房のみで足りる時間帯、若しくは豪雪時に
のみ消雪回路に切換るようにすればよい。
【００２１】さて、前記したシステムにおいては、図２
に示すようにサテライト８と需要側熱負荷４を交互に配
置してシステム構成をするのがよい。
に示すようにサテライト８と需要側熱負荷４を交互に配
置してシステム構成をするのがよい。
【００２２】図２は熱供給装置２および需要側熱負荷４
と前記ヒートポンプシステムからなるサテライト８間の
熱の需給関係を示したものである。ここでサテライト８
とは図１に示されるヒートポンプシステム全体を指すも
のとする。それぞれのサテライト８1、2、…、Nにおいて上
記ヒートポンプ１０の冷暖房用熱源が図１の熱交換器１
３を介して地域冷暖房用地下導管の往管６ａに供給され
る。本図においては、熱供給装置２→サテライト８1→
需要側熱負荷４1→サテライト８2→需要側熱負荷４3→
…サテライト８Nのように、熱供給装置２より供給され
た熱エネルギーが常にサテライト８を介して次の需要側
熱負荷４と順次供給されるように配置する。
と前記ヒートポンプシステムからなるサテライト８間の
熱の需給関係を示したものである。ここでサテライト８
とは図１に示されるヒートポンプシステム全体を指すも
のとする。それぞれのサテライト８1、2、…、Nにおいて上
記ヒートポンプ１０の冷暖房用熱源が図１の熱交換器１
３を介して地域冷暖房用地下導管の往管６ａに供給され
る。本図においては、熱供給装置２→サテライト８1→
需要側熱負荷４1→サテライト８2→需要側熱負荷４3→
…サテライト８Nのように、熱供給装置２より供給され
た熱エネルギーが常にサテライト８を介して次の需要側
熱負荷４と順次供給されるように配置する。
【００２３】最終段のサテライト８Nでは圧力調整弁３
０を介して往管６ａと帰管６ｂとを接続させ、所定圧力
で往管６ａ内の熱流体を帰管６ｂ側に戻すように構成し
ている。このようにサテライト８の機能的配置により、
熱供給基地の熱供給装置２の小型化が可能となり、さら
に負荷４側の負荷変動に対してサテライト８の負荷調整
により極めて柔軟、迅速、効率的に対応可能となる。ま
た熱需要負荷４側の負荷が外部的要因（人口増、町の発
展等）により増加したとき、サテライト８の追加により
容易かつ高効率に冷暖房能力の増設が可能となる。
０を介して往管６ａと帰管６ｂとを接続させ、所定圧力
で往管６ａ内の熱流体を帰管６ｂ側に戻すように構成し
ている。このようにサテライト８の機能的配置により、
熱供給基地の熱供給装置２の小型化が可能となり、さら
に負荷４側の負荷変動に対してサテライト８の負荷調整
により極めて柔軟、迅速、効率的に対応可能となる。ま
た熱需要負荷４側の負荷が外部的要因（人口増、町の発
展等）により増加したとき、サテライト８の追加により
容易かつ高効率に冷暖房能力の増設が可能となる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば同一地下水量に対して利
用可能な温熱量（消雪熱量）が増大し、例えば同一の温
熱量に対して地下水量を１／２前後に減少できる。更に
夏期の冷房用冷凍機の凝縮側熱源として地下水を用いる
ことにより、地下水の年間利用熱量の平均化が可能とな
る。換言すれば、夏期および冬期の地下水の利用により
年間の平均利用顕熱量を減少できる（冬期の放熱量と夏
期の吸熱量の差が地下水の年間利用顕熱量となる）た
め、自然環境に与える影響を最小に押えることができ
る。又本発明は、冬期の暖房熱源と夏期の冷房用熱源と
して地域冷暖房用熱源に利用可能である。このような装
置の利用方法により熱供給基地の設備の小型化、省エネ
ルギー及び負荷４側負荷の変動、増減に対する柔軟な対
応が可能となる。
用可能な温熱量（消雪熱量）が増大し、例えば同一の温
熱量に対して地下水量を１／２前後に減少できる。更に
夏期の冷房用冷凍機の凝縮側熱源として地下水を用いる
ことにより、地下水の年間利用熱量の平均化が可能とな
る。換言すれば、夏期および冬期の地下水の利用により
年間の平均利用顕熱量を減少できる（冬期の放熱量と夏
期の吸熱量の差が地下水の年間利用顕熱量となる）た
め、自然環境に与える影響を最小に押えることができ
る。又本発明は、冬期の暖房熱源と夏期の冷房用熱源と
して地域冷暖房用熱源に利用可能である。このような装
置の利用方法により熱供給基地の設備の小型化、省エネ
ルギー及び負荷４側負荷の変動、増減に対する柔軟な対
応が可能となる。
【図１】本発明の実施例にかかる消雪システムを組込ん
だ地域熱供給システムの要部概略図である。
だ地域熱供給システムの要部概略図である。
【図２】熱供給基地および需要側熱負荷と前記ヒートポ
ンプシステムからなるサテライト間の熱の需給関係を示
す地域熱供給システムの全体概略図である。
ンプシステムからなるサテライト間の熱の需給関係を示
す地域熱供給システムの全体概略図である。
２ 地域用熱供給装置
４ 熱需要側負荷
６ 熱経路（熱供給配管）
８ サテライト
１０ ヒートポンプ
１２ 第１の消雪用熱交換手段
１４ 第２の消雪用熱交換手段
１３ 第３の熱交換手段
１５ ヒートポンプの熱交換器
２０ 汲み上げ地下水井
２２ 路面
２４ 還元水井
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F24F 3/00
E01H 5/10
F25B 30/06
Claims (4)
- 【請求項１】 地下水をヒートポンプの熱源若しくは消
雪その他の負荷熱源として利用するヒートポンプ利用シ
ステムにおいて、消雪の必要な冬期には汲み上げ地下水を第１の消雪用熱
交換手段を経由して消雪に利用後、該地下水をヒートポ
ンプの蒸発器用熱源として利用したのち還元水井に戻す
経路と、 夏期冷房時において、第１の消雪用熱交換手段を経由す
ることなく、前記汲み上げ地下水を直接、冬期にヒート
ポンプの蒸発器として機能させた冷凍機の凝縮側の熱源
として利用したのち還元水井に戻す経路と、 前記２つの経路を前記冬期と夏季冷房時で切り換える、
前記ヒートポンプの蒸発器側に配置した開閉制御弁群
（以下第１の開閉制御弁群という)と、 前記ヒートポンプの凝縮器側との熱交換により発生した
温熱を、第２の消雪用熱交換手段と第３の熱交換手段と
に選択的に給送させるために、ヒートポンプの凝縮器側
に配置した開閉制御弁群(以下第２の開閉制御弁群とい
う)とを具え、 消雪の必要な冬期に前記第２の開閉制御弁群を開閉制御
し、前記ヒートポンプの凝縮器側との熱交換により発生
させた温熱を第２の消雪用熱交換手段を路面等の消雪に
利用するようにし、 一方、消雪を必要としない暖房時期若しくは消雪用熱量
に余裕のあるときに前記第２の開閉制御弁群を他側に開
閉制御し、前記ヒートポンプの凝縮器側との熱交換によ
り発生した温熱を第３の熱交換手段に給送させることを
特徴とするヒートポンプ利用システム。 - 【請求項２】 夏期冷房時において、前記第１の開閉制
御弁群を、第１の消雪用熱交換手段を経由することな
く、前記汲み上げ地下水を直接、冬期にヒートポンプの
蒸発器として機能させた冷凍機の凝縮側の熱源として利
用したのち還元水井に戻す経路に切り換え制御し、 一方、前記冷凍機の蒸発側冷熱を前記第２の開閉制御弁
群を開閉制御して第３の熱交換手段に導き、地域冷房用
冷熱源として利用することを特徴とする 請求項１記載の
ヒートポンプ利用システム。 - 【請求項３】 井戸水を利用して消雪を行う第１の熱交
換手段により冷却さ れた冷却井戸水の排熱をヒートポン
プシステムの蒸発器の蒸発熱源として利用し、一方該ヒ
ートポンプシステムの凝縮熱を利用した第２の消雪用熱
交換手段と、 地域用熱（暖冷房用熱を含む）供給装置と熱需要負荷と
の間の熱経路上に介装した第３の熱交換手段と 、前記第２の消雪用熱交換手段から第３の熱交換手段に切
り換えてヒートポンプシステムの凝縮熱を前記第３の熱
交換手段に導く切り換え手段とを具え、 夏期冷房時において、前記ヒートポンプの凝縮側を冷凍
機の蒸発側に切り換えて、該切り換えた冷凍機の蒸発側
冷熱を前記切り換え手段を介して前記第３の熱交換手段
に導き、地域冷房用冷熱源として利用するヒートポンプ
システムであって、 該ヒートポンプシステムでサテライトを構成し、前記地
域用熱供給装置よりの熱経路上に、前記サテライトと熱
需要負荷若しくは熱需要負荷群とを、交互に配置した事
を特徴とする地域熱供給システム。 - 【請求項４】 地下水を消雪その他の負荷熱源として利
用するヒートポンプを利用した消雪を主とするヒートポ
ンプ利用方法において、 夏期冷房時の汲み上げ地下水利用経路より、消雪の必要
な冬期に汲み上げ地下水を第１の消雪用熱交換手段を経
由して消雪に利用後、該地下水をヒートポンプの蒸発器
用熱源として利用したのち還元水井に戻す経路に切り換
えるとともに、 前記ヒートポンプの凝縮器側との熱交換により発生した
温熱を、第２の消雪用熱交換手段と第３の熱交換手段と
に選択的に給送可能に構成し、 消雪の必要な冬期に前記ヒートポンプの凝縮器側との熱
交換により発生させた温熱を第２の消雪用熱交換手段を
路面等の消雪に利用し、 一方、消雪を必要としない暖房時期若しくは消雪用熱量
に余裕のあるときに前記ヒートポンプの凝縮器側との熱
交換により発生した温熱を第３の熱交換手段に給送させ
ることを特徴とするヒートポンプ利用方法 。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8187795A JP3169791B2 (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | 地下水を熱源としたヒートポンプ利用システムと該ヒートポンプの利用方法及び該ヒートポンプ利用システムを組込んだ地域熱供給システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8187795A JP3169791B2 (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | 地下水を熱源としたヒートポンプ利用システムと該ヒートポンプの利用方法及び該ヒートポンプ利用システムを組込んだ地域熱供給システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08247496A JPH08247496A (ja) | 1996-09-27 |
| JP3169791B2 true JP3169791B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=13758694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8187795A Expired - Fee Related JP3169791B2 (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | 地下水を熱源としたヒートポンプ利用システムと該ヒートポンプの利用方法及び該ヒートポンプ利用システムを組込んだ地域熱供給システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3169791B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4573263B2 (ja) * | 2004-07-27 | 2010-11-04 | 三建設備工業株式会社 | 水蒸気圧縮冷凍機による冷暖房システム |
| CN1320325C (zh) * | 2004-10-26 | 2007-06-06 | 北京永源热泵有限责任公司 | 提取水能量的热泵系统 |
| CA2586572C (en) | 2004-11-12 | 2013-01-08 | Mayekawa Mfg. Co., Ltd. | Heat pump using co2 as refrigerant and method of operation thereof |
| JP4654069B2 (ja) * | 2005-05-24 | 2011-03-16 | 三建設備工業株式会社 | 氷雪を利用した水蒸気圧縮冷凍機による氷スラリー製造システム |
| JP5881338B2 (ja) * | 2011-08-31 | 2016-03-09 | 三菱重工業株式会社 | 熱融通支援装置および熱融通支援システム |
| KR101107090B1 (ko) * | 2011-10-04 | 2012-01-30 | 주식회사 에스이티 | 히트 펌프를 이용한 지역 냉난방 시스템 |
| JP2014047988A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Sunpot Co Ltd | ヒートポンプシステム |
| JP6008772B2 (ja) * | 2013-03-27 | 2016-10-19 | 三菱重工業株式会社 | 熱源システム及びその制御装置並びにその制御方法 |
| CN103292518B (zh) * | 2013-04-27 | 2015-07-08 | 杨家华 | 汽水过冷取热装置 |
-
1995
- 1995-03-14 JP JP8187795A patent/JP3169791B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08247496A (ja) | 1996-09-27 |
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