JP2008045771A - 熱輸送システム及び熱輸送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで蓄熱容器を輸送できる熱輸送システム及び熱輸送方法を提供する。
【解決手段】潜熱蓄熱により蓄熱するエリスリトール３（蓄熱体）と、油２（熱交換媒体）とは、蓄熱容器１ａに収容されている。油２は、エリスリトール３に接触することで熱交換し、エリスリトール３よりも比重が小さく、エリスリトール３とは分離する。循環用通路４ａは、内部を油２が循環流通し、蓄熱容器１ａ内部へ連通して形成され、且つ、油２に熱供給するために工場（熱源）８０と熱的に接続されている。貯留機構７は、蓄熱容器１ａから油２を取り出して貯留し、当該貯留した油２を蓄熱容器１ａへ供給する。そして、蓄熱容器１ａは輸送可能となっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、発生した熱を蓄え、離れた場所に熱を輸送することができる熱輸送システム及び熱輸送方法に関する。

工場、例えば、製鉄所、ゴミ処理場等において発生する熱は、工場付近の様々な施設に利用されている。また、工場で発生した熱を一時的に蓄熱体等に蓄え、その蓄熱体を輸送することで、工場から離れた場所においても熱を利用することができる。熱を貯蔵する装置として、特許文献１には、蓄熱体の融解潜熱を利用する蓄熱装置に関する技術が開示されている。

特許文献１に開示されている蓄熱装置の貯蔵容器（蓄熱容器）には、エリスリトール等の蓄熱体と蓄熱体よりも比重が小さい油（熱交換媒体）とが収容されている。蓄熱した状態にある蓄熱体は融解状態にあるため、蓄熱体より比重の小さな油とは混合することなく、上下に分離して収容される。貯蔵容器には、油のみを循環させるための循環用通路を構成する供給管及び排出管が貫設されており、当該循環用通路は熱交換器へ熱的に接続されている。油は、循環用通路を流通して熱交換器で熱供給され、その熱供給された状態で、蓄熱体の下方に送り込まれる。送り込まれた油は比重が小さいため、蓄熱体の上方まで上昇する。この上昇の間に、蓄熱体と油との直接接触により熱交換が行なわれ、油の熱が蓄熱体へ供給される。以上の動作を繰り返すことで、蓄熱体への蓄熱が行なわれるようになっている。

一方、蓄熱体に蓄熱された熱を回収して利用する場合には、熱供給されていない油を、蓄熱体の下方へ送り込む。そして、送り込まれた油が蓄熱体内を上昇する間に、蓄熱体と油との直接接触により熱交換が行なわれ、蓄熱体に蓄熱された熱が、上昇する油へ供給される。そして、別途設けられた熱交換器において、上記のようにして熱供給された油の熱を回収することができる。以上の動作を繰り返すことで、蓄熱体に蓄熱された熱を回収して利用することができる。

そして、上記の貯蔵容器は、トラック等により輸送可能となっているため、熱を発生する工場等とその熱を利用する温水プール等の施設とが互いに離れている場合であっても、蓄熱された状態の蓄熱体が収容されている貯蔵容器を輸送することにより、熱輸送を行なうことができる。また、貯蔵容器内に蓄えられた熱を利用することにより、熱を利用する温水プール等の施設において、地球温暖化ガスであるＣＯ_２の排出量を削減することができる。
特開２００５−１８８９１６号公報

特許文献１に開示された技術においては、蓄熱された状態の貯蔵容器（蓄熱容器）を輸送する際、貯蔵容器に収納されている油（熱交換媒体）及び蓄熱材の両方を輸送するようになっている。ここで、蓄熱材は、融解熱（固体１ｋｇを融解して、同温度の液体にするのに必要な熱量。潜熱に相当）を利用して蓄熱を行なうために蓄熱量が大きい。例えばエリスリトールの場合、融解熱が７６ｋｃａｌ／ｋｇ、比熱（物質１ｋｇの温度を１℃上昇させるのに必要な熱量）が、約０．７ｋｃａｌ／ｋｇ℃である。ここで、蓄熱材の場合には、融解熱及び比熱の両方を蓄熱に利用できる。一方、これに対して、熱交換媒体は、蓄熱に融解熱が利用できず、比熱（０．５〜０．６ｋｃａｌ／ｋｇ℃）のみを利用して蓄熱を行なうために、熱交換媒体自体の蓄熱に対する寄与は、蓄熱材に比べて小さい。そのため、熱交換媒体を蓄熱材と共に輸送することで、蓄熱への寄与が小さい熱交換媒体分の重量が増加することにより、貯蔵容器（蓄熱容器）の輸送コストが大きくなっている。

そこで、本発明は、低コストで蓄熱容器を輸送できる熱輸送システム及び熱輸送方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び効果

上記の目的を達成するために、本発明の熱輸送システムは、潜熱蓄熱により蓄熱する蓄熱体と、前記蓄熱体に接触することで熱交換し、前記蓄熱体よりも比重が小さく前記蓄熱体とは分離する熱交換媒体と、前記蓄熱体及び前記熱交換媒体を収容する蓄熱容器と、内部を前記熱交換媒体が循環流通し、前記蓄熱容器内部へ連通して形成され、且つ、前記熱交換媒体に熱供給するために熱源と熱的に接続された循環用通路と、前記蓄熱容器から前記熱交換媒体を取り出して貯留し、当該貯留した熱交換媒体を前記蓄熱容器へ供給する貯留手段と、を備え、前記蓄熱容器は輸送可能である。

この構成によると、熱交換媒体を循環させて蓄熱した後の蓄熱容器から、比熱が小さく蓄熱に殆ど寄与しない熱交換媒体を取り出して貯留しておき、熱交換媒体が取り出された状態の蓄熱容器を輸送し、蓄熱容器の輸送先において、別途貯留された熱交換媒体を蓄熱容器内に供給して循環させることで蓄熱した熱を利用することができる。これにより、蓄熱容器の輸送において熱交換媒体分の重量を低減できるので、低コストで蓄熱容器を輸送できる熱輸送システムが得られる。

前記貯留手段において、前記熱交換媒体の取り出し口及び供給口が、前記蓄熱容器に設けられていてもよい。これによると、直接蓄熱容器から熱交換媒体を取り出すことで、簡易な構成により低コストで蓄熱容器を輸送できる熱輸送システムが得られる。

前記貯留手段において、前記熱交換媒体の取り出し口及び供給口が、前記循環用通路の途中に設けられていてもよい。これによると、循環用通路内部を流通する熱交換媒体を、循環用通路の途中から取り出すことで、熱交換媒体を効率的に回収することができる。

前記貯留手段には、貯留された前記熱交換媒体を加熱保温するための加熱機構が設けられていてもよい。これによると、熱交換媒体の温度の低下を防止できるので、回収・貯留してある熱交換媒体を再び蓄熱容器へ供給して使用する際の熱ロスを低減できる。

前記貯留手段において、前記熱交換媒体の取り出し口が、前記循環用通路の途中であって前記熱源の上流側に設けられており、且つ、前記熱交換媒体の供給口が、前記循環用通路の途中であって前記熱源の下流側に設けられていてもよい。これによると、循環用通路内部を流通する熱交換媒体を、循環用通路の途中で取り出すことで、熱交換媒体を効率的に回収することができる。さらに、熱交換媒体の温度の低下を、加熱機構を別途設けることなく防止できるので、回収・貯留してある熱交換媒体を再び蓄熱容器へ供給して使用する際の熱ロスを、効率的に低減できる。

前記蓄熱材はエリスリトールであってもよい。これによると、融解熱の高いエリスリトールを用いることで、蓄熱量が大きい熱輸送システムが得られる。

また、上記の目的を達成するために、本発明の熱輸送方法は、互いに接触することで熱交換する潜熱蓄熱により蓄熱する蓄熱体、及び、前記蓄熱体よりも比重が小さく前記蓄熱体とは分離する熱交換媒体が蓄熱容器に収容されており、前記蓄熱容器内部へ連通して形成され、且つ、前記熱交換媒体に熱供給するために熱源と熱的に接続された循環用通路の内部を前記熱交換媒体が循環流通することで前記蓄熱体に蓄熱される蓄熱工程と、前記蓄熱容器から前記熱交換媒体が取り出されて貯留される熱交換媒体抽出工程と、前記蓄熱容器を輸送する輸送工程と、を有する。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
まず、図１及び図２を用いて、本発明の第１実施形態に係る熱輸送システムについて説明する。図１、２は、本発明の第１実施形態に係る熱輸送システムの全体構成を示す概略図であり、図１は熱輸送システムの蓄熱側、図２は熱輸送システムの放熱側を示している。

（全体構成）
本実施形態に係る熱輸送システム１は、例えば、図１、２に示すように、熱を発生する工場（熱源）８０とその熱を利用する施設（熱利用機構）８５とが互いに離れている場合に適用される。まず、図１を参照しながら、蓄熱容器１ａへの蓄熱についての概要を説明する。熱輸送システム１は、蓄熱体及び熱交換媒体（後述）を収容する可搬式の蓄熱容器１ａと、熱交換媒体のための循環用通路４ａとを含んで構成される。この場合、熱輸送システム１の蓄熱容器１ａは、熱交換器５ａに対して、接続口５１、５２を介して着脱可能に接続されており、蓄熱の完了した（蓄熱済みの）蓄熱容器１ａは、トラック等の輸送機構５０の荷台５０ｂに搭載され、工場８０から施設８５へと輸送される。工場８０は、具体的には製鉄所等であり、その他、ごみ焼却場や発電所等であってもよい。そこで排出する熱が熱交換器５ａ及び熱交換媒体を介して蓄熱容器１ａに蓄えられる。また、熱交換器５ａは、工場８０の熱を、上記の循環用通路４ａを流れる熱交換媒体へ伝導するためのものである。蓄熱容器１ａを輸送する際には、熱交換媒体を蓄熱容器１ａから取り出して、蓄熱容器１ａとは別に設けられている貯留槽７ｂに貯留する。一つの蓄熱容器１ａの蓄熱が完了した後、待機している未蓄熱状態の蓄熱容器１ａの接続口を、熱交換器５ａとの接続口５１、５２へ接続することで、次の未蓄熱状態の蓄熱容器１ａに対して同様に蓄熱が行なわれる。このようにして工場８０の熱を順次蓄熱容器１ａに蓄熱することができる。

次に、図２を参照しながら、蓄熱容器１ａに蓄えられた熱の利用（以下、これを放熱と記す）についての概要を説明する。この場合、熱輸送システム１は、放熱側循環用通路４ｂをさらに含んで構成される。また、熱輸送システム１の蓄熱容器１ａは、熱交換器５ｂに対して、接続口５３、５４を介して着脱可能に接続されており、放熱の完了した蓄熱容器１ａは、トラック等の輸送機構５０により、施設８５から工場８０へと輸送される。施設８５は、温水プールや病院等の施設であり、蓄熱容器１ａに蓄えられた熱が熱交換媒体及び熱交換器５ｂを介して放熱されることで、施設８５内の温調設備等に適用される。また、熱交換器５ｂは、蓄熱容器１ａに蓄積された熱を施設８５へ伝導するためのものである。蓄熱容器１ａの放熱時には、上記の貯留槽７ｂと同一構成を有する貯留槽７ｂ’に貯留されている熱交換媒体（施設８５において別途準備されたもの）が蓄熱容器１ａに供給され、蓄熱容器１ａに蓄熱体及び熱交換媒体が収容された状態となる。一つの蓄熱容器１ａの放熱が完了した後、待機している次の蓄熱済み蓄熱容器１ａの接続口を、熱交換器５ｂとの接続口５３、５４へ接続することで、施設８５において、さらに熱を利用することができる。このようにして、施設８５において、順次蓄熱容器１ａに蓄えられた熱を放熱して利用することができる。

次に、図３及び図４を参照しながら、熱輸送システム１の具体的な構成について説明する。図３は熱輸送システムの蓄熱側、図４は熱輸送システムの放熱側を示している。以下、蓄熱側（図３参照）及び放熱側（図４参照）の構成について、並行して説明する。

（蓄熱容器）
蓄熱時及び放熱時において、蓄熱容器１ａには、油（熱交換媒体）２と、エリスリトール（蓄熱体）３とが収容されている。また、蓄熱容器１ａには、蓄熱側の循環用通路４ａ（蓄熱時）、放熱側の循環用通路４ｂ（放熱時）が接続される。循環用通路４ａ、４ｂは、それぞれ供給管６及び排出管４を含んでおり、蓄熱容器１ａ内部に連通して形成されている。そのため、熱交換媒体である油２が、蓄熱容器１ａの内部を経由しつつ、循環用通路４ａ、４ｂの内部を循環流通できるようになっている。また、蓄熱容器１ａは、供給管６及び排出管４が蓄熱容器１ａに取り付けられている状態で、上記の輸送機構５０により輸送可能となっている。また、詳細については後述するが、蓄熱側の循環用通路４ａは工場８０と、放熱側の循環用通路４ｂは施設８５と、それぞれ熱的に接続されている。また、蓄熱容器１ａには、後述する油２の貯留機構７を接続するための接続口７１が設けられている。

（熱交換媒体（油））
本実施形態において熱交換媒体として用いられる油２は、エリスリトール３との直接接触により、エリスリトール３との間で熱交換を行なう。蓄熱時には、油２は循環用通路４ａの排出管４、熱交換器側パイプ５ｃを通り、熱交換器５ａ内で熱供給された後、循環用通路４ａの供給管６を通ってエリスリトール３内に排出される（以下の説明において、蓄熱時に熱交換器５ａで熱供給された油２を特に油２ａと、また、放熱時に蓄熱容器１ａでエリスリトール３から熱供給された油２を特に油２ｂと記す）。排出された油２ａは、比重がエリスリトール３よりも小さいため、上層の油２の位置にまで上昇し、油２に取込まれる。この上昇中に、エリスリトール３との直接接触により、油２ａの熱がエリスリトール３に伝導されるようになっている。また、放熱時には、油２は放熱側循環用通路４ｂの排出管４、熱交換器側パイプ５ｃを通り、熱交換器５ｂ内で放熱後、放熱側循環用通路４ｂの供給管６を通ってエリスリトール３内に排出される。排出された（放熱後の）油２は、比重がエリスリトール３よりも小さいため、上層の油２の位置にまで上昇し、油２に取込まれる。この上昇中に、エリスリトール３との直接接触により、エリスリトール３に蓄熱された熱が油２に伝導されるようになっている。

（蓄熱体（エリスリトール））
エリスリトール３は、蓄熱時には、上記の油２ａから伝導された熱を蓄える。また、放熱時には、放熱後の油２へ熱を伝導する。エリスリトール３の融点は約１２１度であり、平時には（室温状態では）固体となっている。そして、油２ａから直接接触により熱が伝導されることにより、固体から液体に状態変化し、液体状態のときに蓄熱されるようになっている。すなわち、エリスリトール３は、潜熱蓄熱を利用して蓄熱するものである。一方、エリスリトール３は、液体から固体へ状態変化するときに放熱するので、熱を取り出すことができる。ここで、エリスリトールは、融解熱が７６ｋｃａｌ／ｋｇと高いことから、その蓄熱量が大きいため、蓄熱体として望ましい。ここではエリスリトールを用いているが、蓄熱体としては、その他にも、酢酸ナトリウム（融解熱：６３ｋｃａｌ／ｋｇ）、糖アルコール類等、融解熱（潜熱）が大きいものを用いることができる。

（油及びエリスリトール）
油２とエリスリトール３とは互いに混合せず、油２がエリスリトール３よりも比重が小さいため、蓄熱容器１ａ内では、上層に油２、下層にエリスリトール３と、上下に分離して収容される。また、油２とエリスリトール３とが互いに混合しないため、油２とエリスリトール３との間には、夫々を分離するための部材等は介在せず、油２とエリスリトール３とは直接接触している。

上記のように、蓄熱容器１ａは、蓄熱時及び放熱時において、エリスリトール３及び油２を収容した状態となっている。そして、蓄熱容器１ａを輸送する際には、蓄熱容器１ａには、蓄熱後又は放熱後のエリスリトール３が収容され、且つ、後述する貯留機構７によって蓄熱容器１ａから油２が取り出された状態となっている。

（循環用通路）
蓄熱側の循環用通路４ａは、排出管４、熱交換器側パイプ５ｃ、供給管６により構成されている（図３参照）。また、放熱側循環用通路４ｂは、排出管４、熱交換器側パイプ５ｄ、供給管６により構成される（図４参照）。そして、これらの循環用通路４ａ、４ｂは、上記のように、蓄熱容器１ａ内部に連通して形成されている。排出管４は、蓄熱容器１ａの外部から内部へ貫通して設けられており、貫通した排出管４は、油２が収容されている状態において、油２が位置する蓄熱容器１ａの上層部分に配置されている。そして、その管端孔４ｈから循環用通路４ａ、４ｂへ、油２を取り込むことができるようになっている。供給管６もまた、蓄熱容器１ａの外部から内部へ貫通して設けられており、貫通した供給管６は、蓄熱容器１ａに収容されたエリスリトール３が位置する蓄熱容器１ａの下層部分に、エリスリトール３と接触するように配置されている。また、供給管６は、そのエリスリトール３と接触する部分に、内部を流通する油２を排出するための供給孔６ｈを複数有している。そして、排出管４１、供給管６１の接続口４１、６１が、蓄熱側の熱交換器５ａとの接続口５１、５２（又は、放熱側の熱交換器５ｂとの接続口５３、５４）に着脱可能に接続されている。また、循環用通路４ａ、４ｂには、ポンプ（強制流通機構）４ｐ、４ｑがそれぞれ設けられており、油２は、ポンプ４ｐ、４ｑの作用により循環用通路４ａ、４ｂ内部を流通する。そのため、蓄熱容器１ａ内の油２を蓄熱側の熱交換器５ａ（放熱側の熱交換器５ｂ）の方向へ送ることができるようになっている。本実施形態では、油２の強制流通機構としてポンプを用いているが、油２を循環用通路内で循環流通させることができるものであればポンプ以外のものを用いてもよい。

循環用通路４ａ、４ｂが上記のように構成されていることで、蓄熱時には、蓄熱容器１ａ内部の油２は、排出管４を通って、熱交換器側パイプ５ｃへ送られて熱供給され、その後供給管６を通って再び蓄熱容器１ａ内部へと送られる。また、放熱時には、蓄熱容器１ａ内部の油２ａは、排出管４を通って、熱交換器側パイプ５ｄへ送られて放熱し、その後供給管６を通って再び蓄熱容器１ａ内部へと送られる。

（熱交換器）
図３に示すように、蓄熱側の熱交換器５ａは、工場８０で発生した熱を循環用通路４ａ内を流通する油２へ伝導するためのものである。上記のように、熱交換器側パイプ５ｃには、接続口５１、５２において、排出管４及び供給管６が着脱可能に接続されている。そして、熱交換器側パイプ５ｃは、熱交換器５ａの内部を通過するように設置されている。一方、工場８０から排出された熱は、上流側排熱パイプ８０ａから、高温の蒸気や空気等の熱媒体が熱交換器５ａ内部へ送り込まれている。蒸気や空気等の熱媒体を介して送り込まれた熱が、熱交換器５ａ内で熱交換することにより、油２へ伝導される。そして、熱交換側パイプ５ｃ及び油２により熱を取り除かれた蒸気等の熱媒体が、下流側排熱パイプ８０ｂから排出されるようになっている。そのため、工場（熱源）８０と循環用通路４ａとは、熱的に接続されているといえる。また、循環用通路４ａの途中に配設されたポンプ４ｐの作用により、熱交換器５ａに取り込まれた油２が蓄熱容器１ａに送り込まれる。熱交換器５ａが以上の動作を繰り返すことにより、工場８０で発生した熱を蓄熱容器１ａのエリスリトール３に蓄えることができるようになっている。

また、図４に示すように、放熱側の熱交換器５ｂは、蓄熱容器１ａに蓄えられた熱を、施設８５へ伝達するためのものである。上記のように、熱交換器側パイプ５ｄには、接続口５３、５４において、排出管４及び供給管６が着脱可能に接続されている。また、熱交換器側パイプ５ｄは、熱交換器５ｂの内部を通過するように設置されている。そして、熱交換器５ｂは、蓄熱容器１ａのエリスリトール３に蓄えられた熱が供給された油２ｂを蓄熱容器１ａ側から取り込む。一方で、熱交換器５ｂは、施設８５に熱を伝導するための熱媒体を施設８５側から取り込む。ここで、取り込んだ油２ｂが流通する熱交換器側パイプ５ｄ及び熱媒体が流通するパイプ８５ａが、互いに接触するように設けられており、且つ、これらの配管が熱伝導率の高い部材から形成されているために、パイプ８５ａの壁を通して、油２ｂの熱が間接的に熱媒体に伝導される。そして、熱を与えられた熱媒体が、パイプ８５ａを通って施設８５へ送られる。以上から、施設８５と循環用通路４ｂとは、熱的に接続されているといえる。また、循環用通路４ｂの途中に配設されたポンプ４ｑの作用により、熱交換器５ｂに取り込まれた油２が蓄熱容器１ａに送り込まれる。このようにして、熱交換器５ｂにおいて回収された熱は、施設８５において利用される。

（貯留機構）
また、蓄熱容器１ａには、貯留機構（貯留手段）７が設けられている（図３参照）。貯留機構７の作用により、蓄熱容器１ａを輸送する際（蓄熱完了時）には、油２が蓄熱容器１ａから取り出されて、貯留槽７ｂへと貯留される。これにより、比熱が小さく蓄熱に殆ど寄与しない油２を取り出して貯留しておき、その分の無駄な重量を省くことで、輸送コストを低減することができる。また、蓄熱容器１ａに蓄えられた熱の利用時（放熱時）には、貯留機構７の作用により、油２が蓄熱容器１ａへ供給される。

貯留機構７は、パイプ７ａ、貯留槽７ｂ、及び、ポンプ７ｐを含んで構成されている。ここで、パイプ７ａは、蓄熱容器１ａに対し、接続口７１において着脱可能に接続されている。パイプ７ａは、油２の蓄熱容器１ａからの取り出し、及び、油２の蓄熱容器１ａへの供給の両方に共通に用いられるもので、接続口７１は、油２の取り出し口及び供給口を兼ねている。パイプ７ａの途中に設けられたポンプ７ｐの吸引力により、蓄熱容器１ａの輸送時には、油２は蓄熱容器１ａから取り出され、パイプ７ａを経由してパイプ７ａの先へ接続されている貯留槽７ｂへと貯留される。そして、蓄熱容器１ａの放熱時には、ポンプ７ｐの押し出し力により、貯留槽７ｂに貯留された油２は、同じくパイプ７ａを経由して、蓄熱容器１ａへと供給される。なお、図４に記載した貯留機構７’、パイプ７ａ’、貯留槽７ｂ’、及び、ポンプ７ｐ’の構成は、図３の貯留機構７、パイプ７ａ、貯留槽７ｂ、及び、ポンプ７ｐの構成と同一である。

（熱輸送方法）
次に、熱輸送システム１による熱輸送方法について、図５、図６のフローチャートを参照しながら説明する。図５は蓄熱段階におけるフローチャートを示しており、図６は放熱段階におけるフローチャートを示している。

（蓄熱段階）
まず、蓄熱工程において、蓄熱容器１ａへの蓄熱が行なわれる（図５のステップＳ１０１）。このとき、蓄熱容器１ａには、予め熱交換媒体である油２が注入・供給された状態となっている。蓄熱工程においては、循環用通路４ａ内を油２が循環流通しており、循環用通路４ａは、熱源である工場８０と、熱交換器５ａ内部で熱的に接続されているために、工場８０から蒸気として排出された熱が、熱交換器５ａにおいて、油２へと伝導される。

そして、熱供給された油２ａが、循環用通路４ａの熱交換器側パイプ５ｃ及び供給管６を通って、供給孔６ｈから、エリスリトール３が位置する蓄熱容器１ａの下層部分に供給される。ここで、油２ａは、エリスリトール３よりも比重が小さいため、油２ａが、循環用通路４ａの供給孔６ｈから蓄熱容器１ａの下層部分へ導入されたときに、エリスリトール３と直接接触しつつ、蓄熱容器１ａの上層部分へと上昇する。このときに、エリスリトール３が、高温の油２ａと直接接触することで、エリスリトール３に油２ａの熱が供給される。

そして、エリスリトール３に熱を供給した油２は、排出管４の管端孔４ｈから循環用通路４ａの排出管４に流入する。そして、排出管４、熱交換器側パイプ５ｃへ送られ、そこで工場８０から排出された熱が、油２へと伝導されて熱供給される。蓄熱工程では、以上のようにして蓄熱が行なわれる。

次に、エリスリトール３への蓄熱が完了したかどうかが判断される（ステップＳ１０２）。具体的には、例えばエリスリトール３の平均温度をモニタリングしておき、これがある基準値以上となった場合に蓄熱完了とする等の判断手法が考えられる。判断手法はこれ以外であってもよい。これにより、蓄熱が未だ完了していなければ、再び蓄熱工程が繰り返される（ステップＳ１０１）。このように、蓄熱工程を繰り返すことで、工場８０で発生した熱を蓄熱容器１ａに十分蓄えることができる。一方、蓄熱が完了していると判断されれば、蓄熱工程が終了し、次の工程が行なわれる。

次に、熱交換媒体抽出工程において、熱交換媒体である油２の抽出が行なわれる（ステップＳ１０３）。ここでは、貯留機構７により、蓄熱容器１ａ内部の油２が取り出される。具体的には、ポンプ７ｐの吸引力により、油２が蓄熱容器から取り出され、パイプ７ａを経由してパイプ７ａの先へ接続されている貯留槽７ｂへと貯留される。

次に、熱交換媒体抽出が完了したかどうかが判断される（ステップＳ１０４）。具体的には、例えば、貯留槽７ｂにおいて油２の回収量をモニタリングしておき、これがある基準値以上となった場合に抽出完了とする等の判断手法が考えられる。判断手法はこれ以外であってもよい。これにより、熱交換媒体抽出が未だ完了していなければ再び熱交換媒体抽出工程が繰り返される（ステップＳ１０３）。一方、熱交換媒体抽出が完了していると判断されれば、熱交換媒体抽出工程が終了し、次の工程が行なわれる。

次に、輸送工程において、蓄熱容器１ａの輸送が行なわれる（ステップＳ１０５）。これは、蓄熱の完了した蓄熱容器１ａを搭載したトラック等の輸送機構５０により行なわれるもので、蓄熱容器１ａが、工場８０から熱が利用される施設８５へと輸送される。ここで、輸送機構５０はトラック等の陸上走行車両には限られず、船舶や航空機であってもよい。蓄熱容器１ａは、接続口５１、５２及び接続口７１における接続を解除して輸送される。以上のようにして、蓄熱及び蓄熱容器１ａの輸送が行なわれる。この後、貯留された油２を待機している次の蓄熱容器１ａに注入して（図１参照）、蓄熱容器１ａの蓄熱をさらに行なうことができる。

（放熱段階）
次に、放熱段階について説明する。放熱段階では、施設８５において、蓄熱容器１ａに蓄えられた熱が回収・利用される。まず、接続口５３、５４及び接続口７１において、熱交換器側パイプ５ｄ及びパイプ７ａ’と、輸送工程により施設８５へ運び込まれた蓄熱容器１ａとを接続する。ここで、初めの状態においては、輸送機構によって輸送された蓄熱容器１ａは、貯留機構７によって油２を取り出された状態になっているため、まず、熱交換媒体注入工程において、熱交換媒体である油２を蓄熱容器１ａに供給する（図６のステップＳ２０１）。ここで、貯留された油２の供給は、上記の蓄熱段階に用いられた貯留機構７とは異なる貯留機構７’（構成は貯留機構７と同一）により行なわれる。ここで、貯留機構７’及び油２は、施設８５で別途準備されているものである。

次に、熱交換媒体である油２の注入が完了したかどうかが判断される（ステップＳ２０２）。具体的には、例えば、貯留機構７’の貯留槽７ｂ’において、油２の回収量をモニタリングしておき、これがほぼ０となった時点で注入完了と判断する等の手法が考えられる。判断手法はこれ以外であってもよい。これにより、熱交換媒体の注入が未だ完了していなければ再び熱交換媒体抽出工程が繰り返される（ステップＳ２０１）。一方、熱交換媒体注入が完了していると判断されれば、熱交換媒体注入工程が終了し、次の工程が行なわれる。

次に、放熱工程において、蓄熱容器１ａに蓄えられた熱の放熱が行なわれる（ステップＳ２０３）。すなわち、施設８５において、蓄熱容器１ａの熱が利用される。放熱工程においては、循環用通路４ｂ内を油２が循環流通しており、循環用通路４ｂは、熱利用先である施設８５と、熱交換器５ｂ内部において熱的に接続されているために、蓄熱容器１ａに蓄えられた熱が、熱交換器５ｂにおいて、施設８５へと伝導される。

そして、熱供給後の油２が、循環用通路４ｂの熱交換器側パイプ５ｄ及び供給管６を通って、供給孔６ｈから、エリスリトール３が位置する蓄熱容器１ａの下層部分に供給される。ここで、油２はエリスリトール３よりも比重が小さいため、油２が、循環用通路４ｂの供給孔６ｈから蓄熱容器１ａの下層部分へ導入されたときに、エリスリトール３と直接接触しつつ、蓄熱容器１ａの上層部分へと上昇する。このときに、高温のエリスリトール３が、油２と直接接触することで、油２にエリスリトール３の熱が供給される。

そして、エリスリトール３から熱供給された油２ｂは、排出管４の管端孔４ｈから循環用通路４ｂの排出管４に流入する。そして、排出管４、熱交換器側パイプ５ｃへ送られ、そこで油２ｂから施設８５へと熱が伝導され、施設８５において、蓄熱容器１ａの熱が利用される。放熱工程では、以上のようにして放熱が行なわれる。

次に、放熱が完了したかどうかが判断される（ステップＳ２０４）。具体的には、例えばエリスリトール３の平均温度等をモニタリングしておき、これがある基準値以下となった場合に放熱完了と判断する等の手法が考えられる。判断手法はこれ以外であってもよい。これにより、放熱が未だ完了していなければ再び蓄熱工程が繰り返される（ステップＳ２０３）。このように、放熱工程を繰り返すことで、蓄熱容器１ａのエリスリトール３に蓄えられた熱を、施設８５において十分に利用することができる。一方、放熱が完了していると判断されれば、放熱工程が終了する。この後、放熱済みの蓄熱容器１ａから油２を取り出して貯留し、当該貯留された油２を、待機している次の蓄熱済み蓄熱容器１ａに注入して（図２参照）、蓄熱容器１ａの放熱をさらに行なうことができる。

以上のようにして、熱交換媒体である油２を循環させて蓄熱した後の蓄熱容器１ａから、比熱が小さく蓄熱に殆ど寄与しない油２を取り出して貯留しておき、油２が取り出された状態の蓄熱容器１ａを輸送し、蓄熱容器１ａの輸送先において、別途貯留された油２を蓄熱容器１ａ内に供給して循環させることで蓄熱した熱を利用することができる。これにより、蓄熱容器１ａの輸送において、蓄熱に寄与しない熱交換媒体（油２）分の無駄な重量を低減できるので、低コストで蓄熱容器を輸送できる熱輸送システムが得られる。

また、貯留機構７において、油２の取り出し口及び供給口である接続口７１が、蓄熱容器１ａに設けられているために、直接蓄熱容器１ａから油２を取り出すことで、簡易な構成により低コストで蓄熱容器を輸送できる熱輸送システムが得られる。

また、蓄熱材として融解熱の高いエリスリトールを用いることで、蓄熱量が大きく、且つ、高い温度（約１１９度）での蓄熱が可能な熱輸送システムが得られ、熱利用施設８５において、蓄熱容器１ａを、例えば冷凍機に接続することにより、冷暖房に利用すること等が可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る熱輸送システムの第２実施形態にについて、図７及び図８を参照しながら、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、上記の実施形態と同様の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態に係る熱輸送システム１００においては、第１実施形態と異なり、貯留機構１０７における油２の取り出し口１７１ａ及び供給口１７１ｂがそれぞれ別々に設けられており、且つ、蓄熱容器１０１ａにではなく、循環用通路１０４ａの途中に設けられている。そして、循環用通路１０４ａのポンプ１０４ｐは、熱交換器５ａの下流側であって、取り出し口１７１ａよりも上流側に設けられており、貯留機構１０７のポンプ１０７ｐは、貯留槽１０７ｂと供給口１７１ｂとの間に設けられている。また、貯留機構１０７において、取り出し用パイプ１０７ａ及び供給用パイプ１０７ｃには、バルブ１７２ｂ〜１７２ｅが設けられている。また、循環用通路１０４ａにおいて、取り出し口１７１ａ及び供給口１７１ｂの間にも、バルブ１７２ａが設けられている（図７参照）。また、放熱側においては、取り出し用パイプ１０７ａ、供給用パイプ１０７ｃ、取り出し口１７１ａ、供給口１７１ｂ、貯留機構１０７、バルブ１７２ａ〜１７２ｅ、貯留槽１０７ｂ、及び、ポンプ１０７ｐと同一構成の、取り出し用パイプ１０７ａ’、供給用パイプ１０７ｃ’、取り出し口１７１ａ’、供給口１７１ｂ’、貯留機構１０７’、バルブ１７２ａ’〜１７２ｅ ’、貯留槽１０７ｂ’、及び、ポンプ１０７ｐ’が設けられている（図８参照）。

本実施形態においては、蓄熱時（ステップＳ１０１）には、バルブ１７２ａは開状態となっており、バルブ１７２ｂ〜１７２ｅは閉状態となっている。また、蓄熱工程後の、熱交換媒体抽出工程（ステップＳ１０３）においては、バルブ１７２ｂ及びバルブ１７２ｃが開状態となり、バルブ１７２ａ、１７２ｄ、１７２ｅが閉状態となる。そして、ポンプ１０４ｐの作用により、油２が貯留槽１０７ｂへと吸引される。このような構成のため、循環用通路１０４ａの内部を流通する油２を、循環用通路１０４ａの途中から取り出すことで、油２を効率的に回収することができる。この場合、蓄熱時と同様に、ポンプ１０４ｐの動作により油２を回収するので、ポンプ１０４ｐを止めることなくバルブの開閉のみによって油２を回収できるので効率的である。

また、一つの蓄熱容器１０１ａについて蓄熱完了後、次の蓄熱時に、油２が収容されていない蓄熱容器１０１ａへ油２を供給する場合には、バルブ１７２ａ〜１７２ｃを閉じて、バルブ１７２ｄ、１７２ｅを開き、ポンプ１０７ｐを作動させることで、油２が蓄熱容器１０１ａへ供給される。

一方、放熱時（ステップＳ２０３）には、バルブ１７２ａ’は開状態となっており、バルブ１７２ｂ’〜１７２ｅ’は閉状態となっている。また、熱交換媒体注入工程（ステップＳ２０１）においては、バルブ１７２ｄ’、１７２ｅ’が開状態となり、バルブ１７２ａ’〜１７２ｃ’が閉状態となる。そして、ポンプ１０７ｐ’の作用により、油２が貯留槽１０７ｂ’から吸引されて、供給管６を経由して蓄熱装置１ａへと送り出される。

また、貯留槽１０７ｂには、貯留された油２を加熱保温するための加熱機構１０７ｔ（放熱側には、加熱機構１０７ｔと同一構成の加熱機構１０７ｔ’）が設けられている。加熱機構１０７ｔは、具体的には、抵抗加熱を利用するヒータ等である。これにより、貯留されている油２の温度の低下を防止できるので、回収・貯留してある油２を再び蓄熱容器１０１ａへ供給して使用する際の熱ロスを低減できる。ここで、貯留槽１０７ｂが、内部の油２を保温可能な部材から形成されていてもよい。また、一つの蓄熱容器１０１ａについての放熱完了後、バルブ１７２ａ’、１７２ｄ’、１７２ｅ'を閉じて、バルブ１７２ｂ’、１７２ｃ’を開き、ポンプ１０４ｑを作動させることにより、容器１０１ａ内の油２が抽出され、再び貯留槽１０７ｂ’に油２が貯留される。

また、本実施形態のように、循環用通路４ａにおいて、熱交換器５ａの下流側に貯留機構１０７を設けることで、上流側に設けた場合に比べて、工場（熱源）８０からの熱供給を受けたより高温の油２ａを貯留することができるので、回収・貯留してある油２を再び蓄熱容器１０１ａへ供給して使用する際の熱ロスを低減できる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る熱輸送システムの第３実施形態にについて、図９を参照しながら、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、上記の実施形態と同様の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態に係る熱輸送システム２００においては、上記の実施形態と異なり、貯留機構２０７において、油２の取り出し口２７１ａが、循環用通路２０４ａの途中であって熱源である工場８０の下流側に設けられており、且つ、油２の供給口２７１ｂが、循環用通路２０４ａの途中であって工場８０の上流側に設けられている。そして、循環用通路２０４ａのポンプ２０４ｐは、熱交換器５ａの下流側であって、取り出し口２７１ａよりも上流側に設けられており、貯留機構２０７のポンプ２０７ｐは、貯留槽２０７ｂと供給口２７１ｂとの間に設けられている。また、貯留機構２０７において、取り出し用パイプ２０７ａ及び供給用パイプ２０７ｃには、バルブ２７２ｂ〜２７２ｅが設けられている。また、循環用通路２０４ａにおいて、取り出し口２７１ａ及び供給口２７１ｂの間にバルブ２７２ａが、また、供給口２７１ｂ及び接続口５１との間にバルブ２７２ｆが設けられている。

本実施形態において、蓄熱時には、バルブ２７２ａ及び２７２ｆは開状態となっており、バルブ２７２ｂ〜２７２ｅは閉状態となっている。また、蓄熱工程後の、熱交換媒体抽出工程（ステップＳ１０３）においては、バルブ２７２ｂ、バルブ２７２ｃ及びバルブ２７２ｆが開状態となり、バルブ２７２ａ、２７２ｄ、２７２ｅが閉状態となる。そして、ポンプ２０４ｐの作用により、油２が貯留槽２０７ｂへと吸引される。これにより、循環用通路２０４ａ内部を流通する油２を、循環用通路２０４ａの途中で取り出すことで、油２を効率的に回収することができる。

また、一つの蓄熱容器２０１ａについて蓄熱完了後、次の蓄熱時に、油２が収容されていない蓄熱容器２０１ａへ油２を供給する場合には、バルブ２７２ｂ、２７２ｃ、２７２ｆを閉じて、バルブ２７２ａ、バルブ２７２ｄ、２７２ｅを開き、ポンプ２０４ｐ、２０７ｐを作動させることで、油２が蓄熱容器２０１ａへ供給される。

また、第２実施形態と異なり、貯留槽２０７ｂには外部加熱機構が設けられていない。そのため、抽出工程終了後にそのまま放置すると、貯留槽２０７ｂの油２の温度は低下してしまう。そこで、バルブ２７２ｂ〜２７２ｅを開状態とし、バルブ２７２ａ、２７２ｆを閉状態として、ポンプ２０４ｐ及びポンプ２０７ｐを作動させることにより、油２が、貯留槽２０７ｂ、供給用パイプ２０７ｃ、熱交換器側パイプ２０５ｃ（の一部）、及び、取り出し用パイプ２０７ａという経路で循環路２７４が形成される。そして、抽出工程終了後に、循環路２７４においてポンプ２０４ｐ及びポンプ２０７ｐを適宜動作させることにより、間欠的に貯留槽２０７ｂ内の油２を循環させて熱交換器５ａで熱交換させることで、加熱機構を別途設けることなく、油２の温度の低下を防止できるので、回収・貯留してある油２を再び蓄熱容器２０１ａへ供給して使用する際の熱ロスを、効率的に低減できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。

例えば、上記の実施形態において、蓄熱側の貯留機構と、放熱側の貯留機構とは、同一の構成のものであるとしているが、これには限られず、放熱側の貯留機構は、蓄熱容器に貯留している熱交換媒体を供給できるものであればよい。

また、上記の実施形態において、熱輸送システム１には、蓄熱容器２０１ａと、蓄熱側の循環用通路４ａとを含んで構成され、放熱時には、放熱側の循環用通路４ｂをさらに含んで構成されるとしているが、熱輸送システム１には、放熱側の循環用通路４ｂは含まれていなくてもよい。

また、本発明にかかる熱輸送システムにより、熱交換媒体分の重量を低減できるので、輸送機構の走行効率等が向上し、蓄熱容器の輸送時におけるＣＯ_２の排出量を低減できる。

本発明の第１実施形態に係る熱輸送システムの蓄熱側の全体構成を示す概略図。 本発明の第１実施形態に係る熱輸送システムの放熱側の全体構成を示す概略図。 図１の熱輸送システムのより具体的な構成を示す概略図。 図２の熱輸送システムのより具体的な構成を示す概略図。 本発明の第１実施形態に係る熱輸送システムの蓄熱段階におけるフローチャート。 本発明の第１実施形態に係る熱輸送システムの放熱段階におけるフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る熱輸送システムの蓄熱側の構成を示す概略図。 本発明の第２実施形態に係る熱輸送システムの放熱側の構成を示す概略図。 本発明の第３実施形態に係る熱輸送システムの構成を示す概略図。

符号の説明

１、１００、２００ 熱輸送システム
１ａ 蓄熱容器
２、２ａ、２ｂ 油（熱交換媒体）
３ エリスリトール（蓄熱体）
４ａ、４ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ 循環用通路
７、１０７、２０７ 貯留機構（貯留手段）
７１、１７１ａ、２７１ａ 取り出し口
７１、１７１ｂ、２７１ｂ 供給口
１０７ｔ 加熱機構

Claims (7)

1. 潜熱蓄熱により蓄熱する蓄熱体と、
   前記蓄熱体に接触することで熱交換し、前記蓄熱体よりも比重が小さく前記蓄熱体とは分離する熱交換媒体と、
   前記蓄熱体及び前記熱交換媒体を収容する蓄熱容器と、
   内部を前記熱交換媒体が循環流通し、前記蓄熱容器内部へ連通して形成され、且つ、前記熱交換媒体に熱供給するために熱源と熱的に接続された循環用通路と、
   前記蓄熱容器から前記熱交換媒体を取り出して貯留し、当該貯留した熱交換媒体を前記蓄熱容器へ供給する貯留手段と、を備え、
   前記蓄熱容器は輸送可能であることを特徴とする熱輸送システム。
2. 前記貯留手段において、前記熱交換媒体の取り出し口及び供給口が、前記蓄熱容器に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱輸送システム。
3. 前記貯留手段において、前記熱交換媒体の取り出し口及び供給口が、前記循環用通路の途中に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱輸送システム。
4. 前記貯留手段には、貯留された前記熱交換媒体を加熱保温するための加熱機構が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱輸送システム。
5. 前記貯留手段において、前記熱交換媒体の取り出し口が、前記循環用通路の途中であって前記熱源の上流側に設けられており、且つ、前記熱交換媒体の供給口が、前記循環用通路の途中であって前記熱源の下流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱輸送システム。
6. 前記蓄熱材はエリスリトールであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱輸送システム。
7. 互いに接触することで熱交換する潜熱蓄熱により蓄熱する蓄熱体、及び、前記蓄熱体よりも比重が小さく前記蓄熱体とは分離する熱交換媒体が蓄熱容器に収容されており、前記蓄熱容器内部へ連通して形成され、且つ、前記熱交換媒体に熱供給するために熱源と熱的に接続された循環用通路の内部を前記熱交換媒体が循環流通することで前記蓄熱体に蓄熱される蓄熱工程と、
   前記蓄熱容器から前記熱交換媒体が取り出されて貯留される熱交換媒体抽出工程と、
   前記蓄熱容器を輸送する輸送工程と、を有することを特徴とする熱輸送方法。

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