特開 2024-61243 井水利用システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024061243

(43)【公開日】2024-05-07

(54)【発明の名称】井水利用システム

(51)【国際特許分類】

   F25B 27/00 20060101AFI20240425BHJP

   F24D 18/00 20220101ALI20240425BHJP

   F24H 1/00 20220101ALI20240425BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20240425BHJP

   H01M 8/04029 20160101ALI20240425BHJP

   F24D 101/30 20220101ALN20240425BHJP

【ＦＩ】

F25B27/00 P

F24D18/00

F24H1/00 631A

H01M8/04 Z

H01M8/04029

H01M8/04 J

F24D101:30

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022169067

(22)【出願日】2022-10-21

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(71)【出願人】

【識別番号】000152424

【氏名又は名称】株式会社日建設計

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】澤村 茂貴

(72)【発明者】

【氏名】加柴 敏男

(72)【発明者】

【氏名】島岡 宏秀

(72)【発明者】

【氏名】後藤 悠

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 浩士

【テーマコード（参考）】

3L122

5H127

【Ｆターム（参考）】

3L122AA13

3L122AA23

3L122AA28

5H127AB21

5H127AB24

5H127AC15

5H127CC07

(57)【要約】

【課題】さらなる省エネルギー化が可能な井水利用システムを提供する。
【解決手段】本開示に係る井水利用システム１０は、汲み上げられた井水を熱交換に利用する井水利用システムである。井水利用システム１０は、汲み上げられた井水を熱交換に利用する第一熱交換器ＨＥＸ１と、第一熱交換器ＨＥＸ１と直列に接続された第二熱交換器ＨＥＸ２と、を備える。第一熱交換器ＨＥＸ１は、汲み上げ時の温度を有する井水を熱交換に利用し、第二熱交換器ＨＥＸ２は、第一熱交換器ＨＥＸ１を通過した後の温度上昇した井水を熱交換に利用する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

汲み上げられた井水を熱交換に利用する井水利用システムであって、
前記汲み上げられた井水を熱交換に利用する第一熱交換器と、
前記第一熱交換器と直列に接続された第二熱交換器と、を備え、
前記第一熱交換器は、汲み上げ時の温度を有する井水を熱交換に利用し、
前記第二熱交換器は、前記第一熱交換器を通過した後の温度上昇した井水を熱交換に利用する、
井水利用システム。

【請求項2】

前記第一熱交換器は、空調設備の循環流体と汲み上げられた井水とを熱交換し、
前記第二熱交換器は、熱源設備の循環流体と前記第一熱交換器を通過した後の温度上昇した井水とを熱交換する、
請求項１に記載の井水利用システム。

【請求項3】

前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器と直列に接続された第三熱交換器をさらに備え、
前記第三熱交換器は、前記第二熱交換器を通過した後の温度上昇した井水を熱交換に利用し、燃料電池発電機の循環流体と前記第二熱交換器を通過した後の温度上昇した井水とを熱交換する、
請求項１又は２に記載の井水利用システム。

【請求項4】

前記第一熱交換器、前記第二熱交換器、及び前記第三熱交換器と直列に接続された第四熱交換器をさらに備え、
前記第四熱交換器は、前記第三熱交換器を通過した後の温度上昇した井水を熱交換に利用し、給湯設備の循環流体と前記第三熱交換器を通過した後の温度上昇した井水とを熱交換する、
請求項３に記載の井水利用システム。

【請求項5】

前記第一熱交換器と前記第二熱交換器との接続を直列接続から並列接続に切り替える機構を有する、
請求項１又は２に記載の井水利用システム。

【請求項6】

前記第二熱交換器を通過した井水を、前記汲み上げられた井水に混ぜ合わせて第一熱交換器の熱交換に再利用する機構を有する、
請求項１又は２に記載の井水利用システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、井水利用システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、エネルギー資源の無駄遣いを抑制するために、省エネルギー設備を導入する需要が高まっている。
例えば、特許文献１には、井水を有効利用し、省エネルギー化を実現する空調技術が開示されている。第一空調手段は、汲み上げた井水を熱交換に利用して空調する。第二空調手段は、井水を貯槽する貯水槽からの井水を熱交換に利用して空調する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－０５０８９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した特許文献１に開示された空調技術では、対象空間を空調するために用いられている熱交換器が並列に接続されており、それぞれの負荷系統に合わせたエネルギーを要する。そのため、１つのエネルギーを充分に活用することができず、エネルギー節約が不十分であった。

【0005】

本開示は、このような事情に鑑みなされたものであって、さらなる省エネルギー化が可能な井水利用システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る井水利用システムは、汲み上げられた井水を熱交換に利用する井水利用システムであって、前記汲み上げられた井水を熱交換に利用する第一熱交換器と、前記第一熱交換器と直列に接続された第二熱交換器と、を備え、前記第一熱交換器は、汲み上げ時の温度を有する井水を熱交換に利用し、前記第二熱交換器は、前記第一熱交換器を通過した後の温度上昇した井水を熱交換に利用する。

【0007】

本開示に係る井水利用システムは、第一熱交換器が汲み上げた井水をそのまま熱交換に利用する。さらに、第一熱交換器と直列接続された第二熱交換器が第一熱交換器を通過して温度上昇した井水を熱交換に利用する。そのため、１つのエネルギーを２つ以上の設備に対して有効に活用できる。

【0008】

前記第一熱交換器は、空調設備の循環流体と汲み上げられた井水とを熱交換し、前記第二熱交換器は、熱源設備の循環流体と前記第一熱交換器を通過した後の温度上昇した井水とを熱交換してもよい。このような構成により、第一熱交換器により、汲み上げられた井水を利用して空調設備の循環流体の温度を下げることができる。さらに、第二熱交換器により、第一熱交換器を通過した後の温度上昇した井水を利用して熱源設備の循環流体の温度を下げることができる。

【0009】

前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器と直列に接続された第三熱交換器をさらに備え、前記第三熱交換器は、前記第二熱交換器を通過した後の温度上昇した井水を熱交換に利用し、燃料電池発電機の循環流体と前記第二熱交換器を通過した後の温度上昇した井水とを熱交換してもよい。このような構成により、第三熱交換器により、第二熱交換器を通過した後の温度上昇した井水を利用して燃料電池発電機の循環流体の温度を下げることができる。

【0010】

前記第一熱交換器、前記第二熱交換器、及び前記第三熱交換器と直列に接続された第四熱交換器をさらに備え、前記第四熱交換器は、前記第三熱交換器を通過した後の温度上昇した井水を熱交換に利用し、給湯設備の循環流体と前記第三熱交換器を通過した後の温度上昇した井水とを熱交換してもよい。このような構成により、第四熱交換器により、第三熱交換器を通過した後の温度上昇した井水を利用して給湯設備の循環流体の温度を昇温又は冷却できる。

【0011】

前記第一熱交換器と前記第二熱交換器との接続を直列接続から並列接続に切り替える機構を有してもよい。このような構成により、汲み上げ時の温度を有する井水を第二熱交換器に供給できるため、第二熱交換器の熱交換率を高めることができる。

【0012】

前記第二熱交換器を通過した井水を、前記汲み上げられた井水に混ぜ合わせて第一熱交換器の熱交換に再利用する機構を有してもよい。このような構成により、熱源設備Ｆ２の循環流体の温度と第二熱交換器ＨＥＸ２を通過する井水の温度とがほぼ同等である場合に、井水を揚水槽Ｔ１に戻して再利用できる。

【発明の効果】

【0013】

本開示により、さらなる省エネルギー化が可能な井水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】

【0014】

【図1】実施形態１に係る井水利用システム１０の概要フロー図である。

【図2】実施形態２に係る井水利用システム２０の概要フロー図である。

【図3】実施形態３に係る井水利用システム３０の概要フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
なお、当然のことながら、図面に示したｘｙ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。

【0016】

（実施形態１）
＜井水利用システム＞
まず、図１を参照して、実施形態１に係る井水利用システムの構成を説明する。図１は実施形態１に係る井水利用システム１０の概要フロー図である。図１に示した一点鎖線及び点線は、配管系統を示している。図１に示した例では、空調設備Ｆ１の循環流体が通過する配管系統ＰＳ１、熱源設備Ｆ２の循環流体が通過する配管系統ＰＳ２、燃料電池発電機Ｆ３の循環流体が通過する配管系統ＰＳ３、給湯設備Ｆ４の循環流体が通過する配管系統ＰＳ４、井水が通過する配管系統ＰＳ５が示されている。配管系統ＰＳ１－配管系統ＰＳ４を井水二次側系統と称する。配管系統ＰＳ５を井水系統と称する。

【0017】

配管系統ＰＳ１－配管系統ＰＳ５には、それぞれ少なくとも１つ以上のポンプが含まれている。しかし、これに限定されることはなく、例えば、重力や水道本管の圧力によって流体を供給する場合、配管系統ＰＳ１－配管系統ＰＳ５にはポンプを含まなくてもよい。

【0018】

図１に示した例では、配管系統ＰＳ１にはポンプＰ１が含まれている。配管系統ＰＳ２にはポンプＰ２が含まれている。配管系統ＰＳ３にはポンプＰ３が含まれている。配管系統ＰＳ４にはポンプＰ４が含まれている。配管系統ＰＳ５にはポンプＰ５、ポンプＰ６、ポンプＰ７が含まれている。ポンプＰ１－Ｐ４は、配管系統ＰＳ１－配管系統ＰＳ４において各設備Ｆ１－Ｆ４の循環流体が循環するように送水している。ポンプＰ６は、配管系統ＰＳ５において揚水井戸Ｗ１から井水を汲み上げ、揚水槽Ｔ１に送水している。ポンプＰ５は、配管系統ＰＳ５において揚水槽Ｔ１に貯水された井水を第一熱交換器ＨＥＸ１以降に送水している。ポンプＰ７は、配管系統ＰＳ５において還元水槽Ｔ２から還元井戸Ｗ２に送水している。
ここで、ポンプＰ７は、還元水槽Ｔ２から河川放流する場合、配管系統ＰＳ５に含まれなくてもよい。

【0019】

図１における矢印は、配管系統ＰＳ１－ＰＳ５を通過する流体の流れる向きを示している。図１に示した例では、井水は揚水井戸Ｗ１において汲み上げられ、揚水井戸Ｗ１付近においてｙ軸正方向に向かって配管系統ＰＳ５を通過する。また、井水は、揚水槽Ｔ１付近においてｘ軸正方向に向かって配管系統ＰＳ５を通過する。さらに、井水は熱交換器ＨＥＸ１－ＨＥＸ４付近においてｘ軸正方向に向かって配管系統ＰＳ５を通過する。

【0020】

図１に示すように、熱交換器ＨＥＸ１－ＨＥＸ４を通過した井水は、還元水槽Ｔ２付近においてｘ軸正方向に向かって配管系統ＰＳ５を通過する。そして、井水は還元井戸Ｗ２付近においてｙ軸負方向に向かって配管系統ＰＳ５を通過する。このように、井水はポンプＰ５及びポンプＰ６により、配管系統ＰＳ５を通過して、揚水井戸Ｗ１から還元井戸Ｗ２に送水される。

【0021】

一方で、図１に示すように、空調設備Ｆ１の循環流体は、空調設備Ｆ１付近においてｘ軸正方向に向かって配管系統ＰＳ１を通過する。また、空調設備Ｆ１の循環流体は、熱交換器ＨＥＸ１付近においてｘ軸負方向に向かって配管系統ＰＳ１を通過する。すなわち、配管系統ＰＳ１を通過する空調設備Ｆ１の循環流体は、ポンプＰ１により、空調設備Ｆ１と熱交換器ＨＥＸ１との間を循環している。空調設備Ｆ１は、例えば、放射空調、外調機を含む。空調設備Ｆ１の循環流体は、例えば、空調設備Ｆ１の冷却水である。

【0022】

図１に示すように、熱源設備Ｆ２の循環流体は、熱源設備Ｆ２付近においてｘ軸正方向に向かって配管系統ＰＳ２を通過する。また、熱源設備Ｆ２の循環流体は、熱交換器ＨＥＸ２付近においてｘ軸負方向に向かって配管系統ＰＳ２を通過する。すなわち、配管系統ＰＳ２を通過する熱源設備Ｆ２の循環流体は、ポンプＰ２により、熱源設備Ｆ２と熱交換器ＨＥＸ２との間を循環している。熱源設備Ｆ２は、例えば、空冷ヒートポンプ、水冷ヒートポンプ、コンプレッサー、冷却塔を含む。熱源設備Ｆ２の循環流体は、例えば、熱源設備Ｆ２の冷却水である。

【0023】

図１に示すように、燃料電池発電機Ｆ３の循環流体は、燃料電池発電機Ｆ３付近においてｘ軸正方向に向かって配管系統ＰＳ３を通過する。また、燃料電池発電機Ｆ３の循環流体は、熱交換器ＨＥＸ３付近においてｘ軸負方向に向かって配管系統ＰＳ３を通過する。すなわち、配管系統ＰＳ３を通過する燃料電池発電機Ｆ３の循環流体は、ポンプＰ３により、燃料電池発電機Ｆ３と熱交換器ＨＥＸ３との間を循環している。燃料電池発電機Ｆ３の循環流体は、例えば、燃料電池発電機Ｆ３の冷却水である。また、燃料電池発電機Ｆ３の排熱は暖房に利用してもよい。夏季においては、燃料電池発電機Ｆ３の排熱を暖房に利用することが少ないため、燃料電池発電機Ｆ３の循環流体の温度が冬季に比べて大きくなる。

【0024】

図１に示すように、給湯設備Ｆ４の循環流体は、給湯設備Ｆ４付近においてｘ軸正方向に向かって配管系統ＰＳ４を通過する。また、給湯設備Ｆ４の循環流体は、熱交換器ＨＥＸ４付近においてｘ軸負方向に向かって配管系統ＰＳ４を通過する。すなわち、配管系統ＰＳ４を通過する給湯設備Ｆ４の循環流体は、ポンプＰ４により、給湯設備Ｆ４と熱交換器ＨＥＸ４との間を循環している。給湯設備Ｆ４の循環流体は、例えば、給湯設備Ｆ４を
保温するための循環水を昇温するための流体である。

【0025】

ここで、循環流体は、熱交換器を循環している流体に限定されず、熱交換器を循環せずに通過する流体でもよい。例えば、給湯設備Ｆ４と熱交換器ＨＥＸ４との間を循環せずに熱交換器ＨＥＸ４付近においてｘ軸負方向に向かって通過して給湯設備Ｆ４に供給される補給水でもよい。

【0026】

＜熱交換器＞
続いて、図１を参照して、実施形態１に係る井水利用システム１０における熱交換器ＨＥＸ１－ＨＥＸ４について説明する。第一熱交換器ＨＥＸ１－第四熱交換器ＨＥＸ４は、揚水槽Ｔ１と還元水槽Ｔ２との間に設けられている。第一熱交換器ＨＥＸ１－第四熱交換器ＨＥＸ４は、第一熱交換器ＨＥＸ１、第二熱交換器ＨＥＸ２、第三熱交換器ＨＥＸ３、第四熱交換器ＨＥＸ４の順番に、配管系統ＰＳ５により直列に接続されている。すなわち、井水は、第一熱交換器ＨＥＸ１、第二熱交換器ＨＥＸ２、第三熱交換器ＨＥＸ３、第四熱交換器ＨＥＸ４の順番に配管系統ＰＳ５を通過する。

【0027】

ここで、実施形態１に係る井水利用システム１０において、第一熱交換器ＨＥＸ１側を前段、第四熱交換器ＨＥＸ４側を後段と称する。例えば、第二熱交換器ＨＥＸ２を基準とすると、第一熱交換器ＨＥＸ１が前段、第三熱交換器ＨＥＸ３及び第四熱交換器ＨＥＸ４が後段に該当する。

【0028】

図１を参照しながら、第一熱交換器ＨＥＸ１－第四熱交換器ＨＥＸ４について、詳細に説明する。ここでは、揚水井戸Ｗ１及び揚水槽Ｔ１の井水温度が約１５度として説明する。すなわち、汲み上げ時の井水の温度が約１５度として説明する。しかし、これに限定されることはなく、汲み上げ時の井水の温度は１５度を前後しても構わない。

【0029】

まず、第一熱交換器ＨＥＸ１について説明する。図１に示すように、第一熱交換器ＨＥＸ１は、配管系統ＰＳ１と配管系統ＰＳ５とが接続されている。すなわち、第一熱交換器ＨＥＸ１は、配管系統ＰＳ１を循環している空調設備Ｆ１の循環流体と配管系統ＰＳ５を通過する汲み上げられた井水とを熱交換する。このとき、配管系統ＰＳ１を循環している空調設備Ｆ１の循環流体は、第一熱交換器ＨＥＸ１を通過することにより、約２４度から約１６度に冷却される。一方で、配管系統ＰＳ５を通過する汲み上げられた井水は、熱交換器ＨＥＸ１を通過することにより、約１５度から約２３度に昇温される。

【0030】

このように、第一熱交換器ＨＥＸ１は、汲み上げ時の温度を有する井水を熱交換に利用するため、自然エネルギーをそのまま冷熱として利用できる。より具体的には、第一熱交換器ＨＥＸ１は、空調設備Ｆ１の循環流体と汲み上げられた井水とを熱交換して、空調設備Ｆ１の循環流体の温度を下げることができる。

【0031】

次に、第二熱交換器ＨＥＸ２について説明する。図１に示すように、第二熱交換器ＨＥＸ２は、配管系統ＰＳ２と配管系統ＰＳ５とが接続されている。すなわち、第二熱交換器ＨＥＸ２は、配管系統ＰＳ２を循環している熱源設備Ｆ２の循環流体と第一熱交換器ＨＥＸ１を通過した後の井水とを熱交換する。このとき、配管系統ＰＳ２を循環している熱源設備Ｆ２の循環流体は、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過することにより、約３４度から約２４度に冷却される。一方で、第一熱交換器ＨＥＸ１を通過した後の井水は、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過することにより、約２３度から約３３度に昇温される。

【0032】

このように、実施形態１に係る井水利用システム１０は、第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２とが直列に接続されているため、１つのエネルギーを２つ以上の設備に対して有効に活用できる。

【0033】

また、第二熱交換器ＨＥＸ２は、第一熱交換器ＨＥＸ１を通過して温度上昇した井水を熱交換に利用する。より具体的には、第二熱交換器ＨＥＸ２は、熱源設備Ｆ２の循環流体と前記第一熱交換器を通過した後の温度上昇した井水とを熱交換して、熱源設備Ｆ２の循環流体の温度を下げることができる。

【0034】

次に、第三熱交換器ＨＥＸ３について説明する。図１に示すように、第三熱交換器ＨＥＸ３は、配管系統ＰＳ３と配管系統ＰＳ５とが接続されている。すなわち、第三熱交換器ＨＥＸ３は、配管系統ＰＳ３を循環している燃料電池発電機Ｆ３の循環流体と第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した後の井水とを熱交換する。このとき、配管系統ＰＳ３を循環している燃料電池発電機Ｆ３の循環流体は、第三熱交換器ＨＥＸ３を通過することにより、約６３度から約５３度に冷却される。一方で、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した後の井水は、第三熱交換器ＨＥＸ３を通過することにより、約３３度から約３４.５度に昇温される。

【0035】

このように、第三熱交換器ＨＥＸ３は、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した後の温度上昇した井水を利用する。より具体的には、第三熱交換器ＨＥＸ３は、燃料電池発電機Ｆ３の循環流体と第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した後の井水とを熱交換して、燃料電池発電機Ｆ３の循環流体の温度を下げることができる。

【0036】

次に、第四熱交換器ＨＥＸ４について説明する。図１に示すように、第四熱交換器ＨＥＸ４は、配管系統ＰＳ４と配管系統ＰＳ５とが接続されている。すなわち、第四熱交換器ＨＥＸ４は、配管系統ＰＳ４を循環している給湯設備Ｆ４の循環流体と第三熱交換器ＨＥＸ３を通過した後の井水とを熱交換する。このとき、配管系統ＰＳ４を循環している給湯設備Ｆ４の循環流体は、第四熱交換器ＨＥＸ４を通過することにより冷却される。給湯設備Ｆ４の循環流体における温度は、例えば、成り行きで管理される。一方で、第三熱交換器ＨＥＸ３を通過した後の井水は、第四熱交換器ＨＥＸ４を通過することにより、昇温される。このとき、第三熱交換器ＨＥＸ３を通過した後の井水における温度は、例えば、成り行きで管理される。

【0037】

ここでは、第四熱交換器ＨＥＸ４通過後の井水の温度が上昇しているが、これに限定されることはなく、井水の温度帯に対応させて、第四熱交換器ＨＥＸ４通過後の井水の温度が下がり、第四熱交換器ＨＥＸ４通過後の循環流体の温度が上がる構成にしてもよい。

【0038】

このように、第四熱交換器ＨＥＸ４は、第二熱交換器ＨＥＸ３を通過した後の温度上昇した井水を利用する。より具体的には、第四熱交換器ＨＥＸ４は、給湯設備Ｆ４の循環流体と第三熱交換器ＨＥＸ３を通過した後の井水とを熱交換して、給湯設備Ｆ４の循環流体の温度を昇温又は冷却することができる。

【0039】

また、実施形態１に係る井水利用システム１０は、第一熱交換器ＨＥＸ１－第四熱交換器ＨＥＸ４を直列に接続されているため、井水が熱交換器を通過する度に温度が上昇又は下降する。そのため、実施形態１に係る井水利用システム１０は、井水の温度帯に対応する熱利用先を選択し、井水の熱ポテンシャルをムダなく活用できる構成としている。すなわち、後段の熱交換器に接続されている設備における循環流体の温度は、前段の熱交換器に接続されている設備における循環流体の温度よりも高く、かつ、前段を通過した井水の温度よりも高ければよい。また、後段の熱交換器に接続されている設備における循環流体の温度は、前段の熱交換器に接続されている設備における循環流体の温度よりも低く、かつ、前段を通過した井水の温度よりも低くてもよい。したがって、熱交換器に接続される設備は、図１に示した例に限定されることはない。

【0040】

例えば、図１に示した例では、第一熱交換器ＨＥＸ１の接続先は空調設備である。しかし、これに限定されることはなく、第一熱交換器ＨＥＸ１の接続先を熱源設備Ｆ２としてもよい。この場合、第一熱交換器ＨＥＸ１の後段に該当する第二熱交換器ＨＥＸ２の接続先は、燃料電池発電機Ｆ３、給湯設備Ｆ４でもよい。

【0041】

このように、実施形態１に係る井水利用システム１０は、熱交換器が直列に接続されているため、井水が熱交換器を通過する度に、井水の温度が上昇又は下降する。よって、井水の温度帯に対応する熱利用先を選択し、井水の熱ポテンシャルをムダなく活用できる。そのため、さらなる省エネルギー化が可能となる。

【0042】

図１に示した、第一熱交換器ＨＥＸ１－第四熱交換器ＨＥＸ４による井水及び各設備Ｆ１－Ｆ４における循環流体の温度変化は、一例である。例えば、季節によって空調負荷が変化するため、空調設備Ｆ１の循環流体の温度は変化する。

【0043】

図１に示した例では、井水利用システム１０は、第一熱交換器ＨＥＸ１－第四熱交換器ＨＥＸ４が直列に接続されている。しかし、これに限定されることはなく、井水利用システム１０は、第三熱交換器ＨＥＸ３及び第四熱交換器ＨＥＸ４を含まず、第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２が直列に接続された構成でもよい。

【0044】

井水利用システム１０は、マンションや高層ビルに限定されることはなく、複数のエネルギーを多く利用する建物、例えば、工場、データセンタに利用してもよい。

【0045】

（実施形態２）
＜井水利用システム＞
次に、図２を参照して、実施形態２に係る井水利用システムの構成を説明する。図２は実施形態２に係る井水利用システム２０の概要フロー図である。図２に示した例では、井水利用システム２０は、第三熱交換器ＨＥＸ３及び第四熱交換器ＨＥＸ４が省略されているが、第三熱交換器ＨＥＸ３及び第四熱交換器ＨＥＸ４が第二熱交換器ＨＥＸ２の後段に接続されている（図１参照）。しかし、これに限定されることはなく、実施形態２に係る井水利用システム２０は、第三熱交換器ＨＥＸ３及び第四熱交換器ＨＥＸ４を含まなくてもよい。

【0046】

実施形態２に係る井水利用システム２０は、実施形態１に係る井水利用システム１０と比べて、第一熱交換器ＨＥＸ１付近が異なる。それ以外の構成は、実施形態１に係る井水利用システム１０と同様であるため、説明を省略する。ここでは、第一熱交換器ＨＥＸ１付近におけるバルブＶ１－バルブＶ３、配管系統ＰＳ５１－ＰＳ５４について説明する。

【0047】

図２に示すように、配管系統ＰＳ５は、第一熱交換器ＨＥＸ１の直前で配管系統ＰＳ５１と配管系統ＰＳ５２とに分岐する。井水は、ｘ軸正方向に向かって配管系統ＰＳ５１又は配管系統ＰＳ５２を通過する。すなわち、配管系統ＰＳ５２は、汲み上げた井水が第一熱交換器ＨＥＸ１を通過せず、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過するようにするためのバイパス配管系統である。

【0048】

また、図２に示すように、配管系統ＰＳ５１は、第二熱交換器ＨＥＸ２の直前で配管系統ＰＳ５３と配管系統ＰＳ５４とに分岐する。井水は、ｘ軸正方向に向かって配管系統ＰＳ５３又は配管系統ＰＳ５４を通過する。すなわち、配管系統ＰＳ５４は、第一熱交換器ＨＥＸ１を通過した井水が第二熱交換器ＨＥＸ２を通過せずに第三熱交換器ＨＥＸ３（図２では図示を省略）を通過するようにするためのバイパス配管系統である。

【0049】

図２に示すように、バルブＶ１は、第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２との間における配管系統ＰＳ５２に設けられている。バルブＶ２は、第一熱交換器ＨＥＸ１と第三熱交換器ＨＥＸ３（図２では図示を省略）との間における配管系統ＰＳ５４に設けられている。バルブＶ３は、第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２との間における配管系統ＰＳ５３に設けられている。

【0050】

次に、バルブＶ１－バルブＶ３を用いて、第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２との接続を直列接続から並列接続に切り替える機構について説明する。
第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２との接続が直列接続である場合、バルブＶ１、バルブＶ２は閉状態であり、バルブＶ３は開状態である。このとき、揚水槽Ｔ１からの井水は、配管系統ＰＳ５１及び配管系統ＰＳ５３を通過することで、第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２とを通過する。

【0051】

一方で、第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２との接続が並列接続である場合、バルブＶ１、バルブＶ２は開状態であり、バルブＶ３は閉状態である。このとき、揚水槽Ｔ１からの井水は、配管系統ＰＳ５２及び配管系統ＰＳ５３を通過することで、第一熱交換器ＨＥＸ１を通過せず、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過する。また、揚水槽Ｔ１からの井水は、配管系統ＰＳ５１及び配管系統ＰＳ５４を通過することで、第一熱交換器ＨＥＸ１を通過するが、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過しない。すなわち、第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２との接続が並列接続である場合、第一熱交換器ＨＥＸ１を通過した井水と第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した井水とが合流して、第三熱交換器ＨＥＸ３（図２では図示を省略）を通過する。

【0052】

換言すると、バルブＶ１－バルブＶ３の開閉状態を逆の状態にすることで、第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２との接続を直列接続から並列接続に切り替えることができる。つまり、バルブを設けることにより第一熱交換器ＨＥＸ１を迂回（バイパス）する配管系統を設けることができる。これにより、揚水槽Ｔ１に貯水された井水を、第一熱交換器ＨＥＸ１を通過せずに、第二熱交換器ＨＥＸ２に供給できる。すなわち、汲み上げ時の温度を有する井水を第二熱交換器ＨＥＸ２に供給できる。

【0053】

このように、実施形態２に係る井水利用システム２０は、切替機構に備えられたバルブＶ１－バルブＶ３の開閉状態を逆の状態にすることで、第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２との接続を直列接続から並列接続に切り替えることができる。よって、汲み上げ時の温度を有する井水を第二熱交換器ＨＥＸ２に供給できるため、第二熱交換器ＨＥＸ２の熱交換率を高めることができる。

【0054】

図２に示した例では、井水が第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２との接続を直列接続から並列接続に切替できる切替機構を説明した。しかし、これに限定されることはなく、実施形態２に係る井水利用システム２０は、井水が第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２と第三熱交換器ＨＥＸ３（図２では図示を省略）とを通過する直列接続された配管系統から、第一熱交換器ＨＥＸ１及び第二熱交換器ＨＥＸ２を迂回して第三熱交換器ＨＥＸ３（図２では図示を省略）を通過する配管系統と第一熱交換器ＨＥＸ１及び第二熱交換器ＨＥＸ２を通過するが、第三熱交換器ＨＥＸ３（図２では図示を省略）を通過しない配管系統とが並列に接続された配管系統に切り替えることができる切替機構を備えてもよい。

【0055】

さらに、実施形態２に係る井水利用システム２０は、井水が第一熱交換器ＨＥＸ１と第二熱交換器ＨＥＸ２との接続を直列接続から並列接続に切替できる第一の切替機構と、井水が第三熱交換器ＨＥＸ３と第四熱交換器ＨＥＸ４との接続を直列接続から並列接続に切替できる第二の切替機構と、を備えてもよい。

【0056】

（実施形態３）
＜井水利用システム＞
次に、図３を参照して、実施形態３に係る井水利用システムの構成を説明する。図３は実施形態３に係る井水利用システム３０の概要フロー図である。図３に示した例では、井水利用システム３０は、第三熱交換器ＨＥＸ３及び第四熱交換器ＨＥＸ４が省略されているが、第三熱交換器ＨＥＸ３及び第四熱交換器ＨＥＸ４が第二熱交換器ＨＥＸ２の後段に接続されている（図１参照）。しかし、これに限定されることはなく、実施形態３に係る井水利用システム３０は、第三熱交換器ＨＥＸ３及び第四熱交換器ＨＥＸ４を含まなくてもよい。

【0057】

実施形態３に係る井水利用システム３０は、実施形態１に係る井水利用システム１０における第二熱交換器ＨＥＸ２付近が異なる。それ以外の構成は、実施形態１に係る井水利用システム１０と同様であるため、説明を省略する。ここでは、第二熱交換器ＨＥＸ２付近におけるバルブＶ５及びバルブＶ６、配管系統ＰＳ６１及び配管系統ＰＳ６２について説明する。

【0058】

図３に示すように、配管系統ＰＳ５は、第二熱交換器ＨＥＸ２の直後で配管系統ＰＳ６１と配管系統ＰＳ６２とに分岐する。井水は、配管系統ＰＳ６１又は配管系統ＰＳ６２を通過する。井水は、ｘ軸正方向に向かって配管系統ＰＳ６２を通過する。一方で、井水は、ｘ軸負方向に向かって配管系統ＰＳ６１を通過する。すなわち、配管系統ＰＳ６１は、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した井水が揚水槽Ｔ１に戻る配管系統である。

【0059】

図３に示すように、バルブＶ５は、配管系統ＰＳ６１において第二熱交換器ＨＥＸ２と第三熱交換器ＨＥＸ３（図３では図示を省略）との間に設けられている。一方で、バルブＶ６は、配管系統ＰＳ６２において第二熱交換器ＨＥＸ２と第三熱交換器ＨＥＸ３（図３では図示を省略）との間に設けられている。

【0060】

次に、バルブＶ５及びバルブＶ６を用いて、配管系統ＰＳ６１と配管系統ＰＳ６２との切替について説明する。第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した井水は、配管系統ＰＳ６２を通過することで、第三熱交換器ＨＥＸ３（図３では図示を省略）を通過する。このとき、配管系統ＰＳ６２におけるバルブＶ６は開状態である。一方で、配管系統ＰＳ６１におけるバルブＶ５は閉状態である。

【0061】

第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した井水は、配管系統ＰＳ６１を通過することで、第三熱交換器ＨＥＸ３を通過せず、揚水槽Ｔ１に戻る。配管系統ＰＳ６１におけるバルブＶ５を通過した井水は、第２熱交換器ＨＥＸ２、及び第１熱交換器ＨＥＸ１を通過せずに、揚水槽Ｔ１に戻る。このとき、配管系統ＰＳ６２におけるバルブＶ６は閉状態である。一方で、配管系統ＰＳ６１におけるバルブＶ５は開状態である。

【0062】

すなわち、バルブＶ５及びバルブＶ６の開閉状態を逆の状態にすることで、配管系統ＰＳ６１と配管系統ＰＳ６２とを切り替えることができる。このような切替機構を設けることにより、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した井水を揚水槽Ｔ１に戻すことができる。これにより、熱源設備Ｆ２の循環流体の温度と第二熱交換器ＨＥＸ２を通過する井水の温度とがほぼ同等である場合に、井水を揚水槽Ｔ１に戻して再利用できる。より具体的には、熱源設備Ｆ２が暖房運転などによって、循環流体の温度が低く、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過する井水を汲み上げ時の温度とほぼ同等まで下げる場合に、井水を揚水槽Ｔ１に戻して再利用できる。

【0063】

ここでは、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した井水を揚水槽Ｔ１に戻す説明をしたが、これに限定されることはなく、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した井水を配管系統ＰＳ５における第一熱交換器ＨＥＸ１の直前に戻してもよい。

【0064】

このように、実施形態３に係る井水利用システム３０は、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した井水を揚水槽Ｔ１に戻すことができる切替機構が備えられている。よって、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した井水は、第三熱交換器ＨＥＸ３に向かって流れず、揚水槽Ｔ１に戻るので井水を再利用できる。換言すると、第二熱交換器を通過した井水を、汲み上げられた井水に混ぜ合わせて第一熱交換器の熱交換に再利用する機構を有する。

【0065】

図３に示した例では、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した井水を揚水槽Ｔ１に戻すことができる切替機構を説明した。しかし、これに限定されることはなく、実施形態３に係る井水利用システム３０は、第三熱交換器ＨＥＸを通過した井水を揚水槽Ｔ１に戻すことができる切替機構を備えてもよい。さらに、実施形態３に係る井水利用システム３０は、第二熱交換器ＨＥＸ２を通過した井水を揚水槽Ｔ１に戻すことができる第一の切替機構と、第三熱交換器ＨＥＸ３を通過した井水を揚水槽Ｔ１に戻すことができる第二の切替機構と、を備えてもよい。

【0066】

上述の例において、井水利用システム１０、２０、３０では、第一熱交換器ＨＥＸ１、第二熱交換器ＨＥＸ２、第三熱交換器ＨＥＸ３、第四熱交換器ＨＥＸ４の４つの熱交換器を含むが、これに限定されることはなく、４つ以上の熱交換器を含んでもよい。

【0067】

なお、本開示は、上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0068】

１０、２０、３０ 井水利用システム
Ｆ１ 空調設備
Ｆ２ 熱源設備
Ｆ３ 燃料電池発電機
Ｆ４ 給湯設備
ＨＥＸ１、ＨＥＸ２、ＨＥＸ３、ＨＥＸ４ 熱交換器
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７ ポンプ
ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４、ＰＳ５、ＰＳ５１、ＰＳ５２、ＰＳ５３、ＰＳ５４、ＰＳ６１、ＰＳ６２ 配管系統
Ｔ１ 揚水槽
Ｔ２ 還元水槽
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ６ バルブ
Ｗ１ 揚水井戸
Ｗ２ 還元井戸

【図1】

【図2】

【図3】