空調装置および海洋深層水利用システム
【課題】被熱交換媒体を海洋深層水より低温に冷却でき、さらに、効率よく海洋深層水から淡水を製造できる空調装置および海洋深層水利用システムを提供することを課題とする。
【解決手段】海洋深層水で被熱交換媒体を冷却する第１熱交換器８ａと、海洋深層水との熱交換で温度が低下した被熱交換媒体を冷媒でさらに冷却するターボ冷凍機９ａ、９ｂと、を備える海洋深層水利用システム、および、ターボ冷凍機９ａ、９ｂで冷却された被熱交換媒体を冷熱源とする空調装置とする。そして、被熱交換媒体との熱交換で温度が上昇した海洋深層水が、ターボ冷凍機９ａ、９ｂの冷媒を冷却して温度が上昇した冷却水を冷却する第２熱交換器８ｂを備え、さらに、第２熱交換器８ｂで冷却水を冷却して温度が上昇した海洋深層水を淡水化する淡水化ユニット３００を備えることを特徴とする。
【解決手段】海洋深層水で被熱交換媒体を冷却する第１熱交換器８ａと、海洋深層水との熱交換で温度が低下した被熱交換媒体を冷媒でさらに冷却するターボ冷凍機９ａ、９ｂと、を備える海洋深層水利用システム、および、ターボ冷凍機９ａ、９ｂで冷却された被熱交換媒体を冷熱源とする空調装置とする。そして、被熱交換媒体との熱交換で温度が上昇した海洋深層水が、ターボ冷凍機９ａ、９ｂの冷媒を冷却して温度が上昇した冷却水を冷却する第２熱交換器８ｂを備え、さらに、第２熱交換器８ｂで冷却水を冷却して温度が上昇した海洋深層水を淡水化する淡水化ユニット３００を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋深層水で被熱交換媒体を冷却する空調装置および海洋深層水利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
２００ｍより深海に存在する海洋深層水は従来から積極的に利用され、例えば特許文献１〜４には海洋深層水を冷暖房（空調装置）に用いる技術、特許文献５には海洋深層水を淡水化する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８０７３５号公報
【特許文献２】特開２００５−３０８３１４号公報
【特許文献３】特開２００５−３０８３１３号公報
【特許文献４】特開２００５−１５６１２５号公報
【特許文献５】特開２００５−３３４８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１〜４に開示されるように海洋深層水を空調装置に使用する技術ではプレート式など単純間接熱交換器を使用している。しかしながら、プレート式などの単純間接熱交換器では、冷媒となる海洋深層水より低温の冷水を得ることができないため、取水時点で１０〜１２℃の温度となる海洋深層水を利用する場合、空調装置に必要な低温の冷水を得ることができず、空調装置の室内機ユニットが備わる室内を快適な環境に保つことが困難であるという問題がある。
【０００５】
また、淡水化装置で海洋深層水を淡水化する淡水化装置の場合、海洋深層水の温度が低すぎると淡水化装置における淡水化の効率が低くなる。
例えば、特許文献５に開示される技術は海洋深層水を直接淡水化する技術であって、海洋深層水を加熱するエネルギが必要となるためＣＯ２の排出量が増えるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、被熱交換媒体を海洋深層水より低温に冷却でき、さらに、効率よく海洋深層水から淡水を製造できる空調装置および海洋深層水利用システム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】
前記課題を解決するため、本発明は、被熱交換媒体を冷却する第１熱交換器と、第１熱交換器で冷却された被熱交換媒体をさらに冷却するチラーユニットと、チラーユニットの冷媒を冷却する冷却水を海洋深層水で冷却する第２熱交換器と、チラーユニットの冷却水を冷却して温度が上昇した海洋深層水を淡水化する淡水化ユニットと、を備える海洋深層水利用システムとする。また、第１熱交換器で冷却された被熱交換媒体を冷熱源とする空調装置とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、被熱交換媒体を海洋深層水より低温に冷却でき、さらに、効率よく海洋深層水から淡水を製造できる空調装置および海洋深層水利用システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る空調装置の構成を示す図である。
【図２】熱交換装置の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、取水配管を敷設した状態を示す図、（ｂ）は、取水口の構成を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、取水配管を敷設する手順を説明する図である。
【図５】主に海洋深層水の温度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る海洋深層水利用システムは、冷熱源となる被熱交換媒体（冷房用水）を海洋深層水を利用して冷却する熱交換ユニット２００と、海洋深層水を浄化して上水供給装置３１０から利用者に供給する上水を製造する淡水化ユニット３００を含んで構成される熱交換装置１ａを有する空調装置１とする。
空調装置１の空調端末２１０（室内機ユニット）で室内の周囲の空気を冷却して温度が上昇した冷房用水は、熱交換ユニット２００（室外機ユニット）に戻り海洋深層水によって冷却される。
また、淡水化ユニット３００で製造された上水は、上水供給装置３１０から利用者に供給される。
【００１１】
図２に示すように、本実施形態に係る熱交換装置１ａは、深度６００〜８００ｍ程度の海洋深層水を汲み上げる汲み上げ装置１００と、汲み上げた海洋深層水を利用して冷熱源となる冷房用水を冷却する熱交換ユニット２００と、海洋深層水を淡水化して上水を製造する淡水化ユニット３００と、を含んで構成される。
【００１２】
汲み上げ装置１００は、例えば海底に沿って海洋深層水の汲み上げ深度（６００〜８００ｍ）まで敷設されて先端に取水口２ａが取り付けられている取水配管２、例えば並列に２つ配置されるバケットトラップ３、海洋深層水を汲み上げる取水ポンプ４、汲み上げた海洋深層水を一時的に溜める原水槽５、および原水槽５に溜まる海洋深層水を取り出す原水ポンプ６を備えて構成される。なお、原水槽５には排水管５ａが接続され、原水槽５における余剰の海洋深層水は、排水管５ａを流通して海洋に排水される。さらに、原水槽５には、海洋深層水の貯水量を調節する調節弁５ｂが備わる。
調節弁５ｂは、原水槽５における海洋深層水の貯水量を減量するときに開弁して原水槽５に溜まる海洋深層水を排水管５ａに流すように構成される。
また、２つの原水ポンプ６が並列に配設される構成であってもよい。この構成によって、一方の原水ポンプ６が故障しても他方の原水ポンプ６を駆動することによって、汲み上げ装置１００を稼動することができる。
【００１３】
例えば、図３の（ａ）に示すように、熱交換装置１ａは海岸部に近い陸上部ＧＤに建設される建物ＢＬＤの屋内に設置され、取水配管２は、建物ＢＬＤから海底に沿って敷設される。
取水配管２の敷設方法は特に限定するものではないが、海面ＳＬ付近（３０〜５０ｍまでの深度）は、例えば、スクリューによる取水配管２の破損など、船舶の航行に影響する深度であることから、この領域は取水配管２を地中に敷設することが考えられる。
【００１４】
例えば、図３の（ａ）に示すように、建物ＢＬＤからトンネルＴＮを海面下３０〜５０ｍまで地面を掘って開通し、建物ＢＬＤから海面下３０〜５０ｍまでは、取水配管２をトンネルＴＮ内に敷設する。さらに、トンネルＴＮの先は、複数の重り２ｂを取り付けた取水配管２を海底に沈めて海洋深層水の汲み上げ深度（６００〜８００ｍ）まで、取水配管２を敷設する。
【００１５】
また、取水口２ａが取り付けられる取水配管２の先端部には重り２ｂを取り付けず、取水口２ａが自身の浮力等で海底から数ｍ〜数十ｍだけ浮上して浮遊する構成が好ましい。この構成によって、海底の堆積物が舞い上がったときに、取水口２ａから堆積物が取り込まれることを抑制できる。取水口２ａの形状は限定するものではないが、例えば、図３の（ｂ）に示すように、円筒形の本体２ａ１の側面に複数の取水孔２ａ２が開口する構成とする。
この構成によると、海水中を沈降してくる浮遊物が溜まりやすい取水口２ａの天頂部２ａ３には取水孔２ａ２が開口せず、取水口２ａによる浮遊物の取り込み量を抑制できる。
【００１６】
また、必要とされる数より多い数の取水孔２ａ２を設けることにより、海中の浮遊物等によって取水口２ａが塞がれることによる故障の発生を抑制できる。なお、図３の（ａ）に示す取水配管２には１つの取水口２ａが備わっているが、例えば、取水配管２の先端を２つ以上に分岐し、分岐した先端にそれぞれ取水口２ａが備わる取水配管２であってもよい。
【００１７】
また、取水配管２は、例えば、対腐食性に優れた高密度ポリエチレン管を素材とし、長期間に亘って空調装置１を使用した場合であっても腐食の進行が抑制されることが好ましい。この構成によって、保守作業が実質的に不可能である海底部における保守作業の必要性がなくなり、空調装置１の長期間に亘る運用を可能とすることができる。
【００１８】
取水配管２は、例えば図４の（ａ）〜（ｃ）に示す手順で敷設可能である。図４の（ａ）に示すように、陸上部ＧＤから水面下３０〜５０ｍの海底に向かって、ボーリング（水平ボーリング）などの工法によってトンネルＴＮを開通し、そのとき使用する掘削装置（例えばドリル４００）でワイヤ４０１を牽引してトンネルＴＮ内にワイヤ４０１を通す。そしてトンネルＴＮの貫通後にドリル４００のみを陸上部ＧＤ側に引き上げると、トンネルＴＮ内にワイヤ４０１が残る。
【００１９】
そして、図４の（ｂ）に示すように、海面ＳＬ上を航行する作業船４０２に、例えばリール４０３に巻かれて搭載される取水配管２の先端とトンネルＴＮ内を通るワイヤ４０１の先端を海中で連結し、図示しないウインチ等によってワイヤ４０１を陸上部ＧＤ側に引き上げる。
取水配管２がワイヤ４０１に引かれてトンネルＴＮ内を進行し、トンネルＴＮ内に取水配管２が敷設される。
【００２０】
その後、図４の（ｃ）に示すように、複数の重り２ｂを適宜取り付けた取水配管２をリール４０３から解放して海中に投入しながら作業船４０２を取水配管２の敷設方向に進行すると、重り２ｂの重さで取水配管２が海中に沈み、取水配管２を海底に敷設できる。
このように、取水配管２を海底に敷設することができるが、図４の（ａ）〜（ｃ）に示す方法は一例であってこの方法に限定するものではない。
【００２１】
説明を図２に戻す。熱交換ユニット２００は、汲み上げた海洋深層水と被熱交換媒体を熱交換して被熱交換媒体を冷却する装置であり、本実施形態の熱交換装置１ａでは、熱交換ユニット２００としてチラープラントを使用することを特徴とする。
また、本実施形態において、被熱交換媒体は空調装置１（図１参照）の冷熱源となる冷房用水とするが、被熱交換媒体は冷房用水に限定されるものではなく、例えば、代替フロンなどの冷媒であってもよい。
【００２２】
汲み上げ装置１００によって汲み上げられて原水槽５に溜められた冷たい海洋深層水（温度：Ｔ１１）は、原水ポンプ６によって熱交換ユニット２００に送水される。熱交換ユニット２００に送水された海洋深層水は熱交換器（第１熱交換器８ａ）に導入され、空調端末２１０で温度が高くなって破線で示すように冷却ポンプ１０で送水される冷房用水（温度：Ｔ２１（但し、Ｔ２１＞Ｔ１１））と熱交換して冷房用水を冷却する。そして、冷房用水と熱交換して温度が上昇した海洋深層水（Ｔ１１→Ｔ１２）は、他の熱交換器（第２熱交換器８ｂ）に導入される。第１熱交換器８ａ、第２熱交換器８ｂは、例えば、プレート式熱交換器である。
【００２３】
第１熱交換器８ａは、熱交換ユニット２００を海洋深層水が流通する流路（主流路２００ａ）と並列に配置され、第１熱交換器８ａに流入する海洋深層水の流通量は、調節弁８ａ１によって調節される。また、第２熱交換器８ｂも主流路２００ａと並列に配置され、第２熱交換器８ｂに流入する海洋深層水の流通量は、調節弁８ｂ１によって調節される。
【００２４】
調節弁８ａ１による海洋深層水の流通量の調節および調節弁８ｂ１による海洋深層水の流通量の調節は、例えば、海洋深層水の温度、空調端末２１０で利用者が設定する設定温度等に基づいて図示しない制御装置が制御する。
例えば、海洋深層水の温度が高いとき、図示しない制御装置は、第１熱交換器８ａおよび第２熱交換器８ｂに流入する海洋深層水の流量を増量して、海洋深層水による冷房用水および冷却水の冷却効果を増大する。
【００２５】
また、熱交換ユニット２００には、例えば２つのターボ冷凍機９ａ、９ｂが直列に配設され、第１熱交換器８ａで海洋深層水と熱交換して温度が低下した冷房用水（の一部）をさらに冷却する。ターボ冷凍機９ａ、９ｂは、細い実線で示すように内部を循環する冷媒と冷房用水が熱交換して冷房用水の温度を下げるように構成される。また、ターボ冷凍機９ａ、９ｂの内部の冷媒は、冷却水ポンプ１１によって点線で示すように循環する冷却水との熱交換で温度が下がり、冷却水は冷却水ポンプ１１によって第２熱交換器８ｂとターボ冷凍機９ａ、９ｂとの間を循環する。そして、冷媒との熱交換で温度が上昇した冷却水（温度：Ｔ３１（但し、Ｔ３１＞Ｔ１２））は第２熱交換器８ｂで海洋深層水と熱交換して温度が低下する。一方、海洋深層水は温度が上昇する（Ｔ１２→Ｔ１３）。
【００２６】
このように、ターボ冷凍機９ａ、９ｂは、冷却水ポンプ１１で循環する冷却水で冷媒が冷却されるように構成され、ターボ冷凍機９ａ、９ｂおよび冷却水ポンプ１１を含んでチラーユニットが構成される。そして、熱交換ユニット２００は、チラーユニットを備えるチラープラントとなる。
【００２７】
さらに、本実施形態に係る熱交換装置１ａは、海洋深層水を淡水化して上水を製造する淡水化ユニット３００を備える。
淡水化ユニット３００は、熱交換ユニット２００の第２熱交換器８ｂで熱交換した後の海洋深層水（の一部）を一時的に溜める補給水槽１２と、ＲＯ膜モジュール１７で海洋深層水をろ過して淡水化するＳＷ（Sea Water）ＲＯシステム３０１と、ＳＷＲＯシステム３０１を洗浄するためのＣＩＰ（Cleaning in Place）システム３０２と、後処理システム３０３と、を備えて構成される。
【００２８】
補給水槽１２は、熱交換ユニット２００の第２熱交換器８ｂで熱交換した後の海洋深層水の一部を溜める水槽であり、第２熱交換器８ｂで熱交換した後の海洋深層水のうち、補給水槽１２に溜まらない海洋深層水は、排水管２０１を流通して海洋に排水される。
淡水化ユニット３００における海洋深層水の使用量は、上水供給装置３１０から利用者に供給される上水の使用量に応じて変化するため、補給水槽１２に海洋深層水を溜めることによって上水の使用量に影響されずに、ＳＷＲＯシステム３０１に安定して必要量の海洋深層水を供給できるように構成する。なお、補給水槽１２における余剰の海洋深層水は補給水槽１２に備わる排水管１２ａを流通して海洋に排水される。さらに、補給水槽１２には、海洋深層水の貯水量を調節する調節弁１２ｂが備わる。
調節弁１２ｂは、補給水槽１２における海洋深層水の貯水量を減量するときに開弁して補給水槽１２に溜まる海洋深層水を排水管１２ａに流すように構成される。
【００２９】
本実施形態に係るＳＷＲＯシステム３０１は、逆浸透膜を利用したＲＯ膜モジュール１７を保護するために備わる保全フィルタ１８を経由した海洋深層水が加圧ポンプ１９によって加圧されてＲＯ膜モジュール１７に加圧送水される。また、本実施形態に係るＳＷＲＯシステム３０１には圧力交換機２４が備わっている。圧力交換機２４は、ＲＯ膜を通過せずにＲＯ膜モジュール１７から排出される加圧された海洋深層水（加圧水）の圧力で駆動して加圧ポンプ１９の駆動を補助する装置であり、保全フィルタ１８の手前から圧力交換機２４に取り込まれた海洋深層水が、加圧水の圧力で駆動する圧力交換機２４で加圧され、ブースターポンプ２４ａでさらに加圧された後に加圧ポンプ１９の吐出側に戻される。この構成によって、加圧ポンプ１９の仕事の一部を圧力交換機２４に分担することができ、加圧ポンプ１９で消費するエネルギを抑えることができる。また、加圧水の圧力を有効に利用することができる。
なお、圧力交換機２４を駆動した後の加圧水は、排水管２４ｂを流通して海洋に排水される。
【００３０】
ＲＯ膜モジュール１７で淡水化された海洋深層水（淡水）は、後処理システム３０３に備わるソーダ灰容器１５から取り出されるソーダ灰と、次亜塩素酸容器１６から取り出される次亜塩素酸Ｎａ／Ｃａが混合されて上水となり、上水供給装置３１０から利用者に供給される。また、利用者に供給されない上水は図示しない受水槽に蓄えられる。
【００３１】
ＣＩＰシステム３０２は、主にＲＯ膜モジュール１７に備わる図示しないＲＯ膜に付着した不純物を洗浄するための装置で、ＣＩＰタンク２１、ＣＩＰポンプ２２、バッグフィルタ２３を備えて構成される。
ＲＯ膜モジュール１７を洗浄する場合、ＲＯ膜モジュール１７から排出された海洋深層水（淡水、加圧水）がＣＩＰタンク２１に取り込まれて必要な薬品が投入された後、ＣＩＰポンプ２２によってバッグフィルタ２３に加圧送水されて不純物がろ過され、ＳＷＲＯシステム３０１に備わる加圧ポンプ１９の入力側に戻される。
【００３２】
以上のように、本実施形態に係る熱交換装置１ａは、６００〜８００ｍの深海から海洋深層水を汲み上げる汲み上げ装置１００と、汲み上げた海洋深層水で冷熱源となる冷房用水を冷却するチラープラントからなる熱交換ユニット２００と、海洋深層水を淡水化して上水を製造する淡水化ユニット３００を備えて構成される。
そして、冷房用水を低温の海洋深層水より低温に冷却するとともに、冷房用水の冷却で温度が上昇した海洋深層水を淡水化して上水を製造することによって、低温の海洋深層水を効率よく利用できる。
なお、淡水化ユニット３００の構成は淡水の原水となる海洋深層水の水質等によって適宜決定されるものであり、図２に示す構成に限定するものではない。また、後処理システム３０３で淡水に混合される薬品も海洋深層水の水質等によって適宜変更されるものであり、ソーダ灰と次亜塩素酸Ｎａ／Ｃａに限定するものではない。
【００３３】
本実施形態における空調装置１（図１参照）で冷房用水を冷却し、さらに上水を製造する過程を、主に図５を参照してより具体的に説明する（適宜図２〜図４参照）。
なお、図５に示す具体的な数値（温度等）は説明のための一例であり、本実施形態に係る空調装置１が設置される周囲環境、季節、規模等によって変化する数値である。
【００３４】
例えば、海洋深層水の汲み取り深度が６００ｍで温度が８℃のとき、海洋深層水は、汲み上げ装置１００の取水ポンプ４によって海面ＳＬまで汲み上げられると、周囲温度（海水温）の上昇にともなって、温度が１０〜１２℃まで上昇する。
そして、汲み上げられた海洋深層水は、バケットトラップ３を経由して原水槽５に送水され、例えば１２℃の海洋深層水が原水槽５に溜まる。
【００３５】
原水槽５に溜まる１２℃の海洋深層水は、原水ポンプ６によって第１熱交換器８ａに導入され、冷却ポンプ１０によって空調端末２１０から送られる高温（１９℃）の冷房用水と第１熱交換器８ａで熱交換する。そして、海洋深層水は、第１熱交換器８ａで冷房用水と熱交換して温度が１６℃まで上昇し、冷房用水は第１熱交換器８ａで海洋深層水と熱交換して温度が低下する。さらに、冷房用水は２つ備わるターボ冷凍機９ａ、９ｂによって８℃まで温度が下げられて空調端末２１０に戻る。
【００３６】
一方、第１熱交換器８ａにおける熱交換で１６℃に温度上昇した海洋深層水は、第２熱交換器８ｂに導入され、冷却水ポンプ１１によって第２熱交換器８ｂと２つのターボ冷凍機９ａ、９ｂを循環する冷却水と熱交換する。冷却水は、ターボ冷凍機９ａ、９ｂ内の冷媒と熱交換して高温の状態であり、第２熱交換器８ｂで冷却水と熱交換器した海洋深層水は２６℃まで温度が上昇する。
【００３７】
熱交換ユニット２００の第２熱交換器８ｂで、ターボ冷凍機９ａ、９ｂの冷却水と熱交換して２６℃に上昇した海洋深層水は分岐し、一方は排水管２０１を流通して海洋に排水される。このとき、排水する海洋深層水の温度（２６℃）と海水温が等しい深度に海洋深層水が排水されることが好ましい。すなわち、排水管２０１を流通する海洋深層水の温度が２６℃の場合、海水温が２６℃の深度に海洋深層水を排水することが好ましい。
【００３８】
第２熱交換器８ｂから排出されて分岐した一方の海洋深層水は淡水化ユニット３００の補給水槽１２に溜められた後、必要に応じて加圧ポンプ１９によって取り出されて２６℃の温度で保全フィルタ１８を経由し、ＲＯ膜モジュール１７に圧送される。
海洋深層水は加圧ポンプ１９で加圧された圧力によってＲＯ膜モジュール１７で淡水化され、淡水となって後処理システム３０３に導入される。そして、後処理システム３０３に導入された淡水にソーダ灰と次亜塩素酸Ｎａ／Ｃａが適宜混合されて上水が製造される。
なお、前記した必要に応じてとの趣旨は、例えば、利用者が上水供給装置３１０に備わる図示しない給水栓を開いて淡水化ユニット３００で製造される上水を利用する必要が生じたような場合である。
【００３９】
海洋深層水は、海面ＳＬ付近の海水温より低温（例えば８℃）であり、空調装置１の冷熱源となる冷房用水の冷却に利用できるが、海面ＳＬ付近まで汲み上げたときに周囲の海水温によって例えば１０〜１２℃まで温度上昇することから、冷房用水を１０〜１２℃以下に冷却することができない。
【００４０】
そこで、本実施形態に係る空調装置１の熱交換装置１ａ（図２参照）は、海洋深層水で冷房用水を冷却する第１熱交換器８ａの他にターボ冷凍機９ａ、９ｂを備え、冷房用水を１０〜１２℃以下（例えば８℃）に冷却可能とした。
そして、ターボ冷凍機９ａ、９ｂは冷媒を冷却水で冷却するチラーユニットを構成し、本実施形態においては、ターボ冷凍機９ａ、９ｂの冷媒を冷却した冷却水を、第２熱交換器８ｂで海洋深層水と熱交換して冷却する構成とした。
【００４１】
さらに、第２熱交換器８ｂでの熱交換によって温度が上昇した海洋深層水（例えば２６℃）を、ＲＯ膜モジュール１７を使用する淡水化ユニット３００で淡水化して上水を製造する構成とした。ＲＯ膜モジュール１７を使用する淡水化ユニット３００は、被処理水（本実施形態においては海洋深層水）の温度が低すぎると効率が低下し、２５〜３０℃の被処理水を淡水化するときに効率を向上できることから、例えば２６℃に温度が上昇した海洋深層水は、ＲＯ膜モジュール１７を使用する淡水化ユニット３００で効率よく淡水化可能であり、淡水化ユニット３００で効率よく上水を製造できる。
【００４２】
このように、本実施形態に係る熱交換装置１ａ（図２参照）は、熱交換ユニット２００（図２参照）に備わるプレート式熱交換器である第１熱交換器８ａ（図２参照）とチラーユニットを構成するターボ冷凍機９ａ、９ｂ（図２参照）を備え、海洋深層水を利用して冷房用水を冷却できる。
また、ターボ冷凍機９ａ、９ｂの冷媒を冷却する冷却水を海洋深層水で冷却できる。
さらに、ターボ冷凍機９ａ、９ｂの冷却水との熱交換で温度が上昇した海洋深層水を淡水化ユニット３００（図２参照）に導入してＲＯ膜モジュール１７（図２参照）で効率よく淡水化できる。
【００４３】
以上のように、本発明は、被熱交換媒体を海洋深層水より低温に冷却して冷熱源とすることができ、さらに、淡水化処理に好適な温度になった海洋深層水を淡水化することで効率よく淡水を製造できる空調装置（海洋深層水利用システム）を提供することができる。そして、海洋深層水の温度を効率よく利用できるという優れた効果を奏する。
また、例えば電気駆動のヒートポンプによって空気を冷却する従来の空調装置や、ターボ冷凍機のみで冷房用水を冷却するシステムよりも大幅にＣＯ２を削減することができる。
【００４４】
なお、図２に示す淡水化ユニット３００に導入される海洋深層水の温度を２５〜３０℃に維持するためには、熱交換ユニット２００の第１熱交換器８ａに導入される海洋深層水、すなわち、第１熱交換器８ａの入口における海洋深層水の温度が１０〜１２℃であることが好ましい。したがって、第１熱交換器８ａの入口における海洋深層水の温度を１０〜１２℃に維持する水温調節装置（図示せず）を備える構成としてもよい。
このような水温調節装置は、例えば、原水槽５に備わる加熱装置や冷却装置とすることができる。そして、原水槽５における海洋深層水の温度を１０〜１２℃に維持するように構成すればよい。この構成によって、淡水化ユニット３００に導入される海洋深層水の温度を２５〜３０℃に維持することができ、淡水化ユニット３００で上水を製造する効率を高く維持できる。
【００４５】
本発明は、熱帯地方の海岸沿いの地域、特に南国の島国などで好適に実施することができ、ＣＯ２の削減によって地球温暖化を抑制しながら空調装置や上水の供給設備を整備することに寄与するものである。
【符号の説明】
【００４６】
１ 空調装置（海洋深層水利用システム）
１ａ 熱交換装置
８ａ 第１熱交換器
８ｂ 第２熱交換器
９ａ，９ｂ ターボ冷凍機（チラーユニット）
１１ 冷却水ポンプ（チラーユニット）
２００ 熱交換ユニット
２１０ 空調端末
３００ 淡水化ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋深層水で被熱交換媒体を冷却する空調装置および海洋深層水利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
２００ｍより深海に存在する海洋深層水は従来から積極的に利用され、例えば特許文献１〜４には海洋深層水を冷暖房（空調装置）に用いる技術、特許文献５には海洋深層水を淡水化する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８０７３５号公報
【特許文献２】特開２００５−３０８３１４号公報
【特許文献３】特開２００５−３０８３１３号公報
【特許文献４】特開２００５−１５６１２５号公報
【特許文献５】特開２００５−３３４８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１〜４に開示されるように海洋深層水を空調装置に使用する技術ではプレート式など単純間接熱交換器を使用している。しかしながら、プレート式などの単純間接熱交換器では、冷媒となる海洋深層水より低温の冷水を得ることができないため、取水時点で１０〜１２℃の温度となる海洋深層水を利用する場合、空調装置に必要な低温の冷水を得ることができず、空調装置の室内機ユニットが備わる室内を快適な環境に保つことが困難であるという問題がある。
【０００５】
また、淡水化装置で海洋深層水を淡水化する淡水化装置の場合、海洋深層水の温度が低すぎると淡水化装置における淡水化の効率が低くなる。
例えば、特許文献５に開示される技術は海洋深層水を直接淡水化する技術であって、海洋深層水を加熱するエネルギが必要となるためＣＯ２の排出量が増えるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、被熱交換媒体を海洋深層水より低温に冷却でき、さらに、効率よく海洋深層水から淡水を製造できる空調装置および海洋深層水利用システム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】
前記課題を解決するため、本発明は、被熱交換媒体を冷却する第１熱交換器と、第１熱交換器で冷却された被熱交換媒体をさらに冷却するチラーユニットと、チラーユニットの冷媒を冷却する冷却水を海洋深層水で冷却する第２熱交換器と、チラーユニットの冷却水を冷却して温度が上昇した海洋深層水を淡水化する淡水化ユニットと、を備える海洋深層水利用システムとする。また、第１熱交換器で冷却された被熱交換媒体を冷熱源とする空調装置とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、被熱交換媒体を海洋深層水より低温に冷却でき、さらに、効率よく海洋深層水から淡水を製造できる空調装置および海洋深層水利用システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る空調装置の構成を示す図である。
【図２】熱交換装置の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、取水配管を敷設した状態を示す図、（ｂ）は、取水口の構成を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、取水配管を敷設する手順を説明する図である。
【図５】主に海洋深層水の温度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る海洋深層水利用システムは、冷熱源となる被熱交換媒体（冷房用水）を海洋深層水を利用して冷却する熱交換ユニット２００と、海洋深層水を浄化して上水供給装置３１０から利用者に供給する上水を製造する淡水化ユニット３００を含んで構成される熱交換装置１ａを有する空調装置１とする。
空調装置１の空調端末２１０（室内機ユニット）で室内の周囲の空気を冷却して温度が上昇した冷房用水は、熱交換ユニット２００（室外機ユニット）に戻り海洋深層水によって冷却される。
また、淡水化ユニット３００で製造された上水は、上水供給装置３１０から利用者に供給される。
【００１１】
図２に示すように、本実施形態に係る熱交換装置１ａは、深度６００〜８００ｍ程度の海洋深層水を汲み上げる汲み上げ装置１００と、汲み上げた海洋深層水を利用して冷熱源となる冷房用水を冷却する熱交換ユニット２００と、海洋深層水を淡水化して上水を製造する淡水化ユニット３００と、を含んで構成される。
【００１２】
汲み上げ装置１００は、例えば海底に沿って海洋深層水の汲み上げ深度（６００〜８００ｍ）まで敷設されて先端に取水口２ａが取り付けられている取水配管２、例えば並列に２つ配置されるバケットトラップ３、海洋深層水を汲み上げる取水ポンプ４、汲み上げた海洋深層水を一時的に溜める原水槽５、および原水槽５に溜まる海洋深層水を取り出す原水ポンプ６を備えて構成される。なお、原水槽５には排水管５ａが接続され、原水槽５における余剰の海洋深層水は、排水管５ａを流通して海洋に排水される。さらに、原水槽５には、海洋深層水の貯水量を調節する調節弁５ｂが備わる。
調節弁５ｂは、原水槽５における海洋深層水の貯水量を減量するときに開弁して原水槽５に溜まる海洋深層水を排水管５ａに流すように構成される。
また、２つの原水ポンプ６が並列に配設される構成であってもよい。この構成によって、一方の原水ポンプ６が故障しても他方の原水ポンプ６を駆動することによって、汲み上げ装置１００を稼動することができる。
【００１３】
例えば、図３の（ａ）に示すように、熱交換装置１ａは海岸部に近い陸上部ＧＤに建設される建物ＢＬＤの屋内に設置され、取水配管２は、建物ＢＬＤから海底に沿って敷設される。
取水配管２の敷設方法は特に限定するものではないが、海面ＳＬ付近（３０〜５０ｍまでの深度）は、例えば、スクリューによる取水配管２の破損など、船舶の航行に影響する深度であることから、この領域は取水配管２を地中に敷設することが考えられる。
【００１４】
例えば、図３の（ａ）に示すように、建物ＢＬＤからトンネルＴＮを海面下３０〜５０ｍまで地面を掘って開通し、建物ＢＬＤから海面下３０〜５０ｍまでは、取水配管２をトンネルＴＮ内に敷設する。さらに、トンネルＴＮの先は、複数の重り２ｂを取り付けた取水配管２を海底に沈めて海洋深層水の汲み上げ深度（６００〜８００ｍ）まで、取水配管２を敷設する。
【００１５】
また、取水口２ａが取り付けられる取水配管２の先端部には重り２ｂを取り付けず、取水口２ａが自身の浮力等で海底から数ｍ〜数十ｍだけ浮上して浮遊する構成が好ましい。この構成によって、海底の堆積物が舞い上がったときに、取水口２ａから堆積物が取り込まれることを抑制できる。取水口２ａの形状は限定するものではないが、例えば、図３の（ｂ）に示すように、円筒形の本体２ａ１の側面に複数の取水孔２ａ２が開口する構成とする。
この構成によると、海水中を沈降してくる浮遊物が溜まりやすい取水口２ａの天頂部２ａ３には取水孔２ａ２が開口せず、取水口２ａによる浮遊物の取り込み量を抑制できる。
【００１６】
また、必要とされる数より多い数の取水孔２ａ２を設けることにより、海中の浮遊物等によって取水口２ａが塞がれることによる故障の発生を抑制できる。なお、図３の（ａ）に示す取水配管２には１つの取水口２ａが備わっているが、例えば、取水配管２の先端を２つ以上に分岐し、分岐した先端にそれぞれ取水口２ａが備わる取水配管２であってもよい。
【００１７】
また、取水配管２は、例えば、対腐食性に優れた高密度ポリエチレン管を素材とし、長期間に亘って空調装置１を使用した場合であっても腐食の進行が抑制されることが好ましい。この構成によって、保守作業が実質的に不可能である海底部における保守作業の必要性がなくなり、空調装置１の長期間に亘る運用を可能とすることができる。
【００１８】
取水配管２は、例えば図４の（ａ）〜（ｃ）に示す手順で敷設可能である。図４の（ａ）に示すように、陸上部ＧＤから水面下３０〜５０ｍの海底に向かって、ボーリング（水平ボーリング）などの工法によってトンネルＴＮを開通し、そのとき使用する掘削装置（例えばドリル４００）でワイヤ４０１を牽引してトンネルＴＮ内にワイヤ４０１を通す。そしてトンネルＴＮの貫通後にドリル４００のみを陸上部ＧＤ側に引き上げると、トンネルＴＮ内にワイヤ４０１が残る。
【００１９】
そして、図４の（ｂ）に示すように、海面ＳＬ上を航行する作業船４０２に、例えばリール４０３に巻かれて搭載される取水配管２の先端とトンネルＴＮ内を通るワイヤ４０１の先端を海中で連結し、図示しないウインチ等によってワイヤ４０１を陸上部ＧＤ側に引き上げる。
取水配管２がワイヤ４０１に引かれてトンネルＴＮ内を進行し、トンネルＴＮ内に取水配管２が敷設される。
【００２０】
その後、図４の（ｃ）に示すように、複数の重り２ｂを適宜取り付けた取水配管２をリール４０３から解放して海中に投入しながら作業船４０２を取水配管２の敷設方向に進行すると、重り２ｂの重さで取水配管２が海中に沈み、取水配管２を海底に敷設できる。
このように、取水配管２を海底に敷設することができるが、図４の（ａ）〜（ｃ）に示す方法は一例であってこの方法に限定するものではない。
【００２１】
説明を図２に戻す。熱交換ユニット２００は、汲み上げた海洋深層水と被熱交換媒体を熱交換して被熱交換媒体を冷却する装置であり、本実施形態の熱交換装置１ａでは、熱交換ユニット２００としてチラープラントを使用することを特徴とする。
また、本実施形態において、被熱交換媒体は空調装置１（図１参照）の冷熱源となる冷房用水とするが、被熱交換媒体は冷房用水に限定されるものではなく、例えば、代替フロンなどの冷媒であってもよい。
【００２２】
汲み上げ装置１００によって汲み上げられて原水槽５に溜められた冷たい海洋深層水（温度：Ｔ１１）は、原水ポンプ６によって熱交換ユニット２００に送水される。熱交換ユニット２００に送水された海洋深層水は熱交換器（第１熱交換器８ａ）に導入され、空調端末２１０で温度が高くなって破線で示すように冷却ポンプ１０で送水される冷房用水（温度：Ｔ２１（但し、Ｔ２１＞Ｔ１１））と熱交換して冷房用水を冷却する。そして、冷房用水と熱交換して温度が上昇した海洋深層水（Ｔ１１→Ｔ１２）は、他の熱交換器（第２熱交換器８ｂ）に導入される。第１熱交換器８ａ、第２熱交換器８ｂは、例えば、プレート式熱交換器である。
【００２３】
第１熱交換器８ａは、熱交換ユニット２００を海洋深層水が流通する流路（主流路２００ａ）と並列に配置され、第１熱交換器８ａに流入する海洋深層水の流通量は、調節弁８ａ１によって調節される。また、第２熱交換器８ｂも主流路２００ａと並列に配置され、第２熱交換器８ｂに流入する海洋深層水の流通量は、調節弁８ｂ１によって調節される。
【００２４】
調節弁８ａ１による海洋深層水の流通量の調節および調節弁８ｂ１による海洋深層水の流通量の調節は、例えば、海洋深層水の温度、空調端末２１０で利用者が設定する設定温度等に基づいて図示しない制御装置が制御する。
例えば、海洋深層水の温度が高いとき、図示しない制御装置は、第１熱交換器８ａおよび第２熱交換器８ｂに流入する海洋深層水の流量を増量して、海洋深層水による冷房用水および冷却水の冷却効果を増大する。
【００２５】
また、熱交換ユニット２００には、例えば２つのターボ冷凍機９ａ、９ｂが直列に配設され、第１熱交換器８ａで海洋深層水と熱交換して温度が低下した冷房用水（の一部）をさらに冷却する。ターボ冷凍機９ａ、９ｂは、細い実線で示すように内部を循環する冷媒と冷房用水が熱交換して冷房用水の温度を下げるように構成される。また、ターボ冷凍機９ａ、９ｂの内部の冷媒は、冷却水ポンプ１１によって点線で示すように循環する冷却水との熱交換で温度が下がり、冷却水は冷却水ポンプ１１によって第２熱交換器８ｂとターボ冷凍機９ａ、９ｂとの間を循環する。そして、冷媒との熱交換で温度が上昇した冷却水（温度：Ｔ３１（但し、Ｔ３１＞Ｔ１２））は第２熱交換器８ｂで海洋深層水と熱交換して温度が低下する。一方、海洋深層水は温度が上昇する（Ｔ１２→Ｔ１３）。
【００２６】
このように、ターボ冷凍機９ａ、９ｂは、冷却水ポンプ１１で循環する冷却水で冷媒が冷却されるように構成され、ターボ冷凍機９ａ、９ｂおよび冷却水ポンプ１１を含んでチラーユニットが構成される。そして、熱交換ユニット２００は、チラーユニットを備えるチラープラントとなる。
【００２７】
さらに、本実施形態に係る熱交換装置１ａは、海洋深層水を淡水化して上水を製造する淡水化ユニット３００を備える。
淡水化ユニット３００は、熱交換ユニット２００の第２熱交換器８ｂで熱交換した後の海洋深層水（の一部）を一時的に溜める補給水槽１２と、ＲＯ膜モジュール１７で海洋深層水をろ過して淡水化するＳＷ（Sea Water）ＲＯシステム３０１と、ＳＷＲＯシステム３０１を洗浄するためのＣＩＰ（Cleaning in Place）システム３０２と、後処理システム３０３と、を備えて構成される。
【００２８】
補給水槽１２は、熱交換ユニット２００の第２熱交換器８ｂで熱交換した後の海洋深層水の一部を溜める水槽であり、第２熱交換器８ｂで熱交換した後の海洋深層水のうち、補給水槽１２に溜まらない海洋深層水は、排水管２０１を流通して海洋に排水される。
淡水化ユニット３００における海洋深層水の使用量は、上水供給装置３１０から利用者に供給される上水の使用量に応じて変化するため、補給水槽１２に海洋深層水を溜めることによって上水の使用量に影響されずに、ＳＷＲＯシステム３０１に安定して必要量の海洋深層水を供給できるように構成する。なお、補給水槽１２における余剰の海洋深層水は補給水槽１２に備わる排水管１２ａを流通して海洋に排水される。さらに、補給水槽１２には、海洋深層水の貯水量を調節する調節弁１２ｂが備わる。
調節弁１２ｂは、補給水槽１２における海洋深層水の貯水量を減量するときに開弁して補給水槽１２に溜まる海洋深層水を排水管１２ａに流すように構成される。
【００２９】
本実施形態に係るＳＷＲＯシステム３０１は、逆浸透膜を利用したＲＯ膜モジュール１７を保護するために備わる保全フィルタ１８を経由した海洋深層水が加圧ポンプ１９によって加圧されてＲＯ膜モジュール１７に加圧送水される。また、本実施形態に係るＳＷＲＯシステム３０１には圧力交換機２４が備わっている。圧力交換機２４は、ＲＯ膜を通過せずにＲＯ膜モジュール１７から排出される加圧された海洋深層水（加圧水）の圧力で駆動して加圧ポンプ１９の駆動を補助する装置であり、保全フィルタ１８の手前から圧力交換機２４に取り込まれた海洋深層水が、加圧水の圧力で駆動する圧力交換機２４で加圧され、ブースターポンプ２４ａでさらに加圧された後に加圧ポンプ１９の吐出側に戻される。この構成によって、加圧ポンプ１９の仕事の一部を圧力交換機２４に分担することができ、加圧ポンプ１９で消費するエネルギを抑えることができる。また、加圧水の圧力を有効に利用することができる。
なお、圧力交換機２４を駆動した後の加圧水は、排水管２４ｂを流通して海洋に排水される。
【００３０】
ＲＯ膜モジュール１７で淡水化された海洋深層水（淡水）は、後処理システム３０３に備わるソーダ灰容器１５から取り出されるソーダ灰と、次亜塩素酸容器１６から取り出される次亜塩素酸Ｎａ／Ｃａが混合されて上水となり、上水供給装置３１０から利用者に供給される。また、利用者に供給されない上水は図示しない受水槽に蓄えられる。
【００３１】
ＣＩＰシステム３０２は、主にＲＯ膜モジュール１７に備わる図示しないＲＯ膜に付着した不純物を洗浄するための装置で、ＣＩＰタンク２１、ＣＩＰポンプ２２、バッグフィルタ２３を備えて構成される。
ＲＯ膜モジュール１７を洗浄する場合、ＲＯ膜モジュール１７から排出された海洋深層水（淡水、加圧水）がＣＩＰタンク２１に取り込まれて必要な薬品が投入された後、ＣＩＰポンプ２２によってバッグフィルタ２３に加圧送水されて不純物がろ過され、ＳＷＲＯシステム３０１に備わる加圧ポンプ１９の入力側に戻される。
【００３２】
以上のように、本実施形態に係る熱交換装置１ａは、６００〜８００ｍの深海から海洋深層水を汲み上げる汲み上げ装置１００と、汲み上げた海洋深層水で冷熱源となる冷房用水を冷却するチラープラントからなる熱交換ユニット２００と、海洋深層水を淡水化して上水を製造する淡水化ユニット３００を備えて構成される。
そして、冷房用水を低温の海洋深層水より低温に冷却するとともに、冷房用水の冷却で温度が上昇した海洋深層水を淡水化して上水を製造することによって、低温の海洋深層水を効率よく利用できる。
なお、淡水化ユニット３００の構成は淡水の原水となる海洋深層水の水質等によって適宜決定されるものであり、図２に示す構成に限定するものではない。また、後処理システム３０３で淡水に混合される薬品も海洋深層水の水質等によって適宜変更されるものであり、ソーダ灰と次亜塩素酸Ｎａ／Ｃａに限定するものではない。
【００３３】
本実施形態における空調装置１（図１参照）で冷房用水を冷却し、さらに上水を製造する過程を、主に図５を参照してより具体的に説明する（適宜図２〜図４参照）。
なお、図５に示す具体的な数値（温度等）は説明のための一例であり、本実施形態に係る空調装置１が設置される周囲環境、季節、規模等によって変化する数値である。
【００３４】
例えば、海洋深層水の汲み取り深度が６００ｍで温度が８℃のとき、海洋深層水は、汲み上げ装置１００の取水ポンプ４によって海面ＳＬまで汲み上げられると、周囲温度（海水温）の上昇にともなって、温度が１０〜１２℃まで上昇する。
そして、汲み上げられた海洋深層水は、バケットトラップ３を経由して原水槽５に送水され、例えば１２℃の海洋深層水が原水槽５に溜まる。
【００３５】
原水槽５に溜まる１２℃の海洋深層水は、原水ポンプ６によって第１熱交換器８ａに導入され、冷却ポンプ１０によって空調端末２１０から送られる高温（１９℃）の冷房用水と第１熱交換器８ａで熱交換する。そして、海洋深層水は、第１熱交換器８ａで冷房用水と熱交換して温度が１６℃まで上昇し、冷房用水は第１熱交換器８ａで海洋深層水と熱交換して温度が低下する。さらに、冷房用水は２つ備わるターボ冷凍機９ａ、９ｂによって８℃まで温度が下げられて空調端末２１０に戻る。
【００３６】
一方、第１熱交換器８ａにおける熱交換で１６℃に温度上昇した海洋深層水は、第２熱交換器８ｂに導入され、冷却水ポンプ１１によって第２熱交換器８ｂと２つのターボ冷凍機９ａ、９ｂを循環する冷却水と熱交換する。冷却水は、ターボ冷凍機９ａ、９ｂ内の冷媒と熱交換して高温の状態であり、第２熱交換器８ｂで冷却水と熱交換器した海洋深層水は２６℃まで温度が上昇する。
【００３７】
熱交換ユニット２００の第２熱交換器８ｂで、ターボ冷凍機９ａ、９ｂの冷却水と熱交換して２６℃に上昇した海洋深層水は分岐し、一方は排水管２０１を流通して海洋に排水される。このとき、排水する海洋深層水の温度（２６℃）と海水温が等しい深度に海洋深層水が排水されることが好ましい。すなわち、排水管２０１を流通する海洋深層水の温度が２６℃の場合、海水温が２６℃の深度に海洋深層水を排水することが好ましい。
【００３８】
第２熱交換器８ｂから排出されて分岐した一方の海洋深層水は淡水化ユニット３００の補給水槽１２に溜められた後、必要に応じて加圧ポンプ１９によって取り出されて２６℃の温度で保全フィルタ１８を経由し、ＲＯ膜モジュール１７に圧送される。
海洋深層水は加圧ポンプ１９で加圧された圧力によってＲＯ膜モジュール１７で淡水化され、淡水となって後処理システム３０３に導入される。そして、後処理システム３０３に導入された淡水にソーダ灰と次亜塩素酸Ｎａ／Ｃａが適宜混合されて上水が製造される。
なお、前記した必要に応じてとの趣旨は、例えば、利用者が上水供給装置３１０に備わる図示しない給水栓を開いて淡水化ユニット３００で製造される上水を利用する必要が生じたような場合である。
【００３９】
海洋深層水は、海面ＳＬ付近の海水温より低温（例えば８℃）であり、空調装置１の冷熱源となる冷房用水の冷却に利用できるが、海面ＳＬ付近まで汲み上げたときに周囲の海水温によって例えば１０〜１２℃まで温度上昇することから、冷房用水を１０〜１２℃以下に冷却することができない。
【００４０】
そこで、本実施形態に係る空調装置１の熱交換装置１ａ（図２参照）は、海洋深層水で冷房用水を冷却する第１熱交換器８ａの他にターボ冷凍機９ａ、９ｂを備え、冷房用水を１０〜１２℃以下（例えば８℃）に冷却可能とした。
そして、ターボ冷凍機９ａ、９ｂは冷媒を冷却水で冷却するチラーユニットを構成し、本実施形態においては、ターボ冷凍機９ａ、９ｂの冷媒を冷却した冷却水を、第２熱交換器８ｂで海洋深層水と熱交換して冷却する構成とした。
【００４１】
さらに、第２熱交換器８ｂでの熱交換によって温度が上昇した海洋深層水（例えば２６℃）を、ＲＯ膜モジュール１７を使用する淡水化ユニット３００で淡水化して上水を製造する構成とした。ＲＯ膜モジュール１７を使用する淡水化ユニット３００は、被処理水（本実施形態においては海洋深層水）の温度が低すぎると効率が低下し、２５〜３０℃の被処理水を淡水化するときに効率を向上できることから、例えば２６℃に温度が上昇した海洋深層水は、ＲＯ膜モジュール１７を使用する淡水化ユニット３００で効率よく淡水化可能であり、淡水化ユニット３００で効率よく上水を製造できる。
【００４２】
このように、本実施形態に係る熱交換装置１ａ（図２参照）は、熱交換ユニット２００（図２参照）に備わるプレート式熱交換器である第１熱交換器８ａ（図２参照）とチラーユニットを構成するターボ冷凍機９ａ、９ｂ（図２参照）を備え、海洋深層水を利用して冷房用水を冷却できる。
また、ターボ冷凍機９ａ、９ｂの冷媒を冷却する冷却水を海洋深層水で冷却できる。
さらに、ターボ冷凍機９ａ、９ｂの冷却水との熱交換で温度が上昇した海洋深層水を淡水化ユニット３００（図２参照）に導入してＲＯ膜モジュール１７（図２参照）で効率よく淡水化できる。
【００４３】
以上のように、本発明は、被熱交換媒体を海洋深層水より低温に冷却して冷熱源とすることができ、さらに、淡水化処理に好適な温度になった海洋深層水を淡水化することで効率よく淡水を製造できる空調装置（海洋深層水利用システム）を提供することができる。そして、海洋深層水の温度を効率よく利用できるという優れた効果を奏する。
また、例えば電気駆動のヒートポンプによって空気を冷却する従来の空調装置や、ターボ冷凍機のみで冷房用水を冷却するシステムよりも大幅にＣＯ２を削減することができる。
【００４４】
なお、図２に示す淡水化ユニット３００に導入される海洋深層水の温度を２５〜３０℃に維持するためには、熱交換ユニット２００の第１熱交換器８ａに導入される海洋深層水、すなわち、第１熱交換器８ａの入口における海洋深層水の温度が１０〜１２℃であることが好ましい。したがって、第１熱交換器８ａの入口における海洋深層水の温度を１０〜１２℃に維持する水温調節装置（図示せず）を備える構成としてもよい。
このような水温調節装置は、例えば、原水槽５に備わる加熱装置や冷却装置とすることができる。そして、原水槽５における海洋深層水の温度を１０〜１２℃に維持するように構成すればよい。この構成によって、淡水化ユニット３００に導入される海洋深層水の温度を２５〜３０℃に維持することができ、淡水化ユニット３００で上水を製造する効率を高く維持できる。
【００４５】
本発明は、熱帯地方の海岸沿いの地域、特に南国の島国などで好適に実施することができ、ＣＯ２の削減によって地球温暖化を抑制しながら空調装置や上水の供給設備を整備することに寄与するものである。
【符号の説明】
【００４６】
１ 空調装置（海洋深層水利用システム）
１ａ 熱交換装置
８ａ 第１熱交換器
８ｂ 第２熱交換器
９ａ，９ｂ ターボ冷凍機（チラーユニット）
１１ 冷却水ポンプ（チラーユニット）
２００ 熱交換ユニット
２１０ 空調端末
３００ 淡水化ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海洋深層水と被熱交換媒体が熱交換して前記被熱交換媒体を冷却する第１熱交換器と、
前記海洋深層水との熱交換で温度が低下した前記被熱交換媒体を冷媒でさらに冷却するチラーユニットと、
前記被熱交換媒体との熱交換で温度が上昇した前記海洋深層水と前記チラーユニットで前記冷媒を冷却して温度が上昇した冷却水が熱交換して前記冷却水を冷却する第２熱交換器と、を含んで構成される熱交換装置を備え、
前記熱交換装置で冷却された前記被熱交換媒体を冷熱源とすることを特徴とする空調装置。
【請求項２】
前記冷却水との熱交換で温度が上昇した前記海洋深層水をＲＯ膜を利用して淡水化する淡水化ユニットを備えることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記第１熱交換器の入口における前記海洋深層水の温度が１０〜１２℃であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空調装置。
【請求項４】
海洋深層水と被熱交換媒体が熱交換して前記被熱交換媒体を冷却する第１熱交換器と、
前記海洋深層水との熱交換で温度が低下した前記被熱交換媒体を冷媒でさらに冷却するチラーユニットと、
前記被熱交換媒体との熱交換で温度が上昇した前記海洋深層水と前記チラーユニットで前記冷媒を冷却して温度が上昇した冷却水が熱交換して前記冷却水を冷却する第２熱交換器と、を含んで構成される熱交換装置を有し、
前記第２熱交換器で前記冷却水と熱交換して温度が上昇した前記海洋深層水をＲＯ膜を利用して淡水化する淡水化ユニットを備えることを特徴とする海洋深層水利用システム。
【請求項５】
前記第１熱交換器の入口における前記海洋深層水の温度が１０〜１２℃であることを特徴とする請求項４に記載の海洋深層水利用システム。
【請求項１】
海洋深層水と被熱交換媒体が熱交換して前記被熱交換媒体を冷却する第１熱交換器と、
前記海洋深層水との熱交換で温度が低下した前記被熱交換媒体を冷媒でさらに冷却するチラーユニットと、
前記被熱交換媒体との熱交換で温度が上昇した前記海洋深層水と前記チラーユニットで前記冷媒を冷却して温度が上昇した冷却水が熱交換して前記冷却水を冷却する第２熱交換器と、を含んで構成される熱交換装置を備え、
前記熱交換装置で冷却された前記被熱交換媒体を冷熱源とすることを特徴とする空調装置。
【請求項２】
前記冷却水との熱交換で温度が上昇した前記海洋深層水をＲＯ膜を利用して淡水化する淡水化ユニットを備えることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記第１熱交換器の入口における前記海洋深層水の温度が１０〜１２℃であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空調装置。
【請求項４】
海洋深層水と被熱交換媒体が熱交換して前記被熱交換媒体を冷却する第１熱交換器と、
前記海洋深層水との熱交換で温度が低下した前記被熱交換媒体を冷媒でさらに冷却するチラーユニットと、
前記被熱交換媒体との熱交換で温度が上昇した前記海洋深層水と前記チラーユニットで前記冷媒を冷却して温度が上昇した冷却水が熱交換して前記冷却水を冷却する第２熱交換器と、を含んで構成される熱交換装置を有し、
前記第２熱交換器で前記冷却水と熱交換して温度が上昇した前記海洋深層水をＲＯ膜を利用して淡水化する淡水化ユニットを備えることを特徴とする海洋深層水利用システム。
【請求項５】
前記第１熱交換器の入口における前記海洋深層水の温度が１０〜１２℃であることを特徴とする請求項４に記載の海洋深層水利用システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２４２０３６（Ｐ２０１１−２４２０３６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１３４８９（Ｐ２０１０−１１３４８９）
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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