JP2009127932A - 熱媒体循環経路の閉塞防止方法、および熱輸送システム - Google Patents

Abstract

【課題】熱媒体への蓄熱剤の溶解を防止して、熱媒体が循環して流れる熱媒体循環経路の閉塞を防止すること。
【解決手段】熱媒油１３との直接接触により熱の授受を行う蓄熱剤１２を収容する蓄熱装置１と、熱利用設備２００との間で熱交換するために配設される熱媒油循環経路６の閉塞防止方法である。この閉塞防止方法は、熱媒油循環経路６を循環する熱媒油１３に溶解している蓄熱剤１２の含有量を測定する蓄熱剤含有量測定工程と、蓄熱剤１２の含有量の測定値が所定の値よりも高い場合、次回の蓄熱装置１から熱利用設備２００への熱供給を、熱媒油１３の温度を下げて行う熱供給工程とを備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、蓄熱剤を収容する蓄熱装置と、熱利用設備との間で熱交換するために配設される熱媒体循環経路の閉塞防止方法に関する。

製鉄所、廃棄物焼却施設などの工場や処理場（熱源設備）において発生する熱は、工場や処理場付近の様々な施設（熱利用設備）に利用されている。また、これら工場や処理場（熱源設備）で発生した熱を一時的に蓄熱装置に蓄え、その蓄熱装置を輸送することで、工場や処理場から離れた施設（熱利用設備）においても熱を利用することができる。ここで、蓄熱装置に蓄熱した熱を輸送する熱輸送システムに関する技術として、例えば、下記の特許文献１に開示されているような技術が開示されている。

従来、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貯蔵ユニットに関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この熱貯蔵ユニットは、固体と液体との状態変化により蓄熱する酢酸ナトリウムやエリスリトールなどの蓄熱体と、この蓄熱体に対して直接接触することにより熱交換し、この蓄熱体よりも比重が小さい熱交換媒体（油）とを収容する貯蔵容器と、この熱交換媒体を貯蔵容器内に供給する供給管と、この熱交換媒体を貯蔵容器の外部に排出する排出管とを備えているものである。

ここで、熱交換媒体（油）は、蓄熱体との直接接触により、蓄熱体との間で熱交換する。熱交換媒体は、上記排出管から貯蔵容器の外部に排出されて熱交換器に取り込まれ、熱交換器内で熱供給されると（または、熱交換器内で抜熱されると）、その後、上記供給管を介して貯蔵容器の蓄熱体内に供給される。供給された熱交換媒体は、比重が蓄熱体よりも小さいため、上層の熱交換媒体まで上昇する。この上昇中に、蓄熱体との直接接触により熱交換媒体に供給された熱が蓄熱体に伝導する（または、蓄熱体に蓄熱された熱が熱交換媒体に伝導する）ようになっている。

特開２００５−１８８９１６号公報

特許文献１中の記載において、熱交換媒体（油）と蓄熱体（酢酸ナトリウム）とは、互いに混合しない、と称されている（明細書中の段落００２７）。しかしながら、熱交換媒体（以下、「熱媒体」という）と、蓄熱体とは、互いに混合しにくいものの、蓄熱体の融点以上の温度では相互溶解を始める。また、その相互溶解量は、温度が高いほど多くなっていく傾向がある。ここで、熱媒体と蓄熱体とが相互溶解すると以下のような問題が生じる。
熱貯蔵ユニットに蓄熱した熱を熱利用設備へ供給する際に、熱媒体に溶解している蓄熱体が、熱媒体とともに配管中に流れ出す。そして熱媒体が熱交換器内で冷却（抜熱）されると、熱交換器内や、熱交換器を出た後（且つ貯蔵容器に戻る前）の配管中などで、熱媒体に溶解している蓄熱体が析出する場合がある。析出した蓄熱体は、配管内面に付着し、配管の断面積を縮小させていくことがある。そして、やがて配管を閉塞させてしまう場合もある。配管を完全に閉塞させてしまわない場合であっても、配管内面に付着した蓄熱体は熱媒体の流れに対して抵抗となり、熱媒体の循環の妨げとなる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、熱媒体への蓄熱剤の溶解を防止して、熱媒体が循環して流れる熱媒体循環経路の閉塞を防止することができる方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明は、熱媒体との直接接触により熱の授受を行う蓄熱剤を収容する蓄熱装置と、熱利用設備との間で熱交換するために配設される熱媒体循環経路の閉塞防止方法であって、前記熱媒体循環経路を循環する前記熱媒体に溶解している前記蓄熱剤の含有量を測定する蓄熱剤含有量測定工程と、前記蓄熱剤の含有量の測定値が所定の値よりも高い場合、次回の前記蓄熱装置から前記熱利用設備への熱供給を、前記熱媒体の温度を下げて行う熱供給工程と、を備える熱媒体循環経路の閉塞防止方法である。

この構成によると、蓄熱剤含有量測定工程により、熱媒体に溶解している蓄熱剤の含有量を把握することができ、その測定結果を蓄熱装置の設計条件や運転条件に反映することができる。また、蓄熱装置から熱利用設備への熱供給の際、熱媒体の温度を所定温度以下に下げて蓄熱装置から熱利用設備へ熱供給することにより、熱媒体と蓄熱剤との間の相互溶解は抑えられ、熱媒体への蓄熱剤の溶解を防止することができ、蓄熱剤が熱媒体とともに熱媒体循環経路へ流出することを抑制できる。これにより熱媒体循環経路での蓄熱剤の析出量を低下させることができ、熱媒体循環経路の閉塞を防止できる。

また好適には、前記蓄熱剤含有量測定工程は、取り出した前記熱媒体を室温まで冷却して当該熱媒体に溶解している前記蓄熱剤を析出させる第１工程と、析出した前記蓄熱剤を含有する前記熱媒体に水を加えて当該蓄熱剤を水に転溶させる第２工程と、前記蓄熱剤が転溶した水溶液中の当該蓄熱剤の含有量を測定する第３工程と、を備えていることである。

取り出した熱媒体中の蓄熱剤含有量を、例えばガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ／ＭＳ）で定量した場合、その定量に非常に長時間を要し、かつ定量料金（分析料金）も非常に高価となる。一方、この構成によると、ＧＣ／ＭＳによる定量が不要となるため、取り出した熱媒体中の蓄熱剤の定量が短時間で可能となり、かつ費用もＧＣ／ＭＳを用いた場合に比して低く抑えることができる。

さらに好適には、前記第３工程は、前記蓄熱剤が転溶した水溶液を分液漏斗により前記熱媒体から分離して抽出した後、当該水溶液中の当該蓄熱剤の含有量を測定する工程であることである。この構成によると、熱媒体に溶解している蓄熱剤の含有量を精度良く測定できる。

さらに好適には、前記第３工程は、屈折率計、リキッドクロマトグラフ、およびイオンクロマトグラフのうちのいずれかの測定手段で前記蓄熱剤の含有量を測定する工程であることである。この構成によると、熱媒体に溶解している蓄熱剤の含有量を精度良く測定できる。また、ＧＣ／ＭＳを用いた場合に比して取り出した熱媒体の定量を短時間で行うことができ、かつ費用も低く抑えることができる。

さらに好適には、前記熱供給工程は、前記蓄熱剤の温度が所定温度以下となるように熱源設備からの熱を前記蓄熱装置に蓄熱させた後、当該蓄熱装置から前記熱利用設備へ熱供給する工程であることである。

この構成によると、蓄熱装置から熱利用設備へ熱供給する際に熱媒体の温度が蓄熱装置に収容された蓄熱剤の温度を上回ることはないため、熱媒体の温度が所定温度以下に抑えられて、蓄熱装置から熱利用設備への熱供給が行われる。これにより、熱媒体への蓄熱剤の溶解を防止することができ、蓄熱剤が熱媒体とともに熱媒体循環経路へ流出することを抑制できる。その結果、熱媒体循環経路での蓄熱剤の析出量を低下させることができ、熱媒体循環経路の閉塞を防止できる。

また本発明は、その第２の態様によれば、熱源設備から前記蓄熱装置に蓄熱した熱を、当該蓄熱装置を介して前記熱利用設備へ輸送する熱輸送システムであって、前記した熱媒体循環経路の閉塞防止方法により運転されてなる熱輸送システムである。この熱輸送システムによると、蓄熱装置と、熱利用設備との間で熱交換するために配設された熱媒体循環経路の閉塞を防止することができ、その結果、熱媒体を熱媒体循環経路に流すことができない（蓄熱装置から熱利用設備へ熱供給することができない）という状態の発生を確実に低減させることができる。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。ここでは、まず、蓄熱装置を用いた熱輸送システム、および蓄熱装置についてその概要を説明し、そのあと、本発明の一実施形態に係る熱媒体循環経路の閉塞防止方法について説明する。

（熱輸送システム）
図１は、蓄熱装置を用いた熱輸送システムを説明するための模式図である。図１に示すように、この熱輸送システムは、例えば製鉄所、発電所、および廃棄物焼却施設などの熱源設備１００で発生した排熱を、蓄熱装置１を介して、例えば病院、学校、温水プール、およびビルなどの熱利用設備２００へ輸送するためのシステムである。まず、熱源設備１００で発生した排熱をトラック等の輸送車両４の荷台３に搭載した蓄熱装置１に蓄え、この蓄熱装置１を熱利用設備２００へ輸送する（図１（ａ）参照）。そして、蓄熱装置１から熱利用設備２００へ熱供給し、熱供給完了後、蓄熱装置１を熱源設備１００へ輸送する（図１（ｂ）参照）。このように、蓄熱装置１は、輸送車両４の荷台３に搭載された状態で、熱源設備１００と熱利用設備２００との間を必要に応じて繰り返し往復する。尚、図１における矢印のうち、点線の矢印は輸送車両４の移動方向を示し、実線の矢印は熱の移動方向を示す。

また、作業効率の観点から、通常、蓄熱装置１を輸送車両４の荷台３に搭載した状態で、蓄熱装置１と熱源設備１００側（または、熱利用設備２００側）とを、例えばフレキシブルホース２などで連結し、フレキシブルホース２内を流れる熱媒体を介して熱源設備１００から蓄熱装置１への蓄熱（または、蓄熱装置１から熱利用設備２００への熱供給）が行われる。

（蓄熱装置）
次に、蓄熱装置について、その概略を説明する。図２は、蓄熱装置１を示す模式図である。図２に示すように、蓄熱装置１は、潜熱蓄熱および顕熱蓄熱による蓄熱（主には潜熱蓄熱を利用）に用いられる蓄熱剤１２と、蓄熱剤１２を収容する貯蔵容器１１と、蓄熱剤１２と比較して比重の小さい熱媒体１３を貯蔵容器１１の外部から貯蔵容器１１の内部へ供給するための供給管１４と、貯蔵容器１１の内部に供給された熱媒体１３を貯蔵容器１１の外部へ排出するための排出管１５とを備えている。

上記の蓄熱剤１２としては、潜熱（融解熱）が大きく常温で固体となる物質を採用することが好ましく、このような物質として、例えば、糖類に分類されるエリスリトール、キシリトール、マンニトールや、イオン性物質である酢酸ナトリウム三水和物、水酸化バリウム八水和物などが挙げられる。エリスリトールは、融点：約１２１℃、融解熱：約３４０ｋＪ／ｋｇ、マンニトールは、融点：約１６７℃、融解熱：約３００ｋＪ／ｋｇ、の物資である。また、酢酸ナトリウム三水和物は、融点：約５８℃、融解熱：約２５０ｋＪ／ｋｇの物質である。これら物質は、いずれも常温で固体となっている。尚、以降の説明では、特記なき限り、蓄熱剤１２としてエリスリトールを採用したものとする。

また、上記の熱媒体１３は、炭化水素からなる鉱物油である。熱媒体１３（以下、「熱媒油１３」という）は、その引火点が２５０℃以上であることが好ましい。引火点が２５０℃以上であると、危険物としての取り扱いにならないからである。したがって、熱媒油１３は、その引火点が２５０℃以上となるように蒸留処理され、熱媒油１３から低沸点成分が除去されている。尚、熱源設備１００からの排熱を蓄熱装置１に蓄熱する際に用いる熱媒油１３は、蓄熱装置１を輸送する前に貯蔵容器１１から抜き取り、別途、熱源設備１００側に備えた貯留タンク（不図示）などに貯留しておく。貯留タンク（不図示）などに貯留しておくことで、蓄熱装置１の全体重量を低減することができ、蓄熱装置１を輸送し易くなる。そして、蓄熱装置１から熱利用設備２００へ熱供給する際に用いる熱媒油１３は、別途、熱利用設備２００側に備えた貯留タンク（不図示）などに貯留しておいたものを用いる。尚、輸送の際における蓄熱装置１全体の重量を低減することができるという観点以外にも、輸送の際における熱媒油１３と蓄熱剤１２との直接接触による相互溶解を防止するという観点からも、熱源設備１００側と、熱利用設備２００側とで、別の熱媒油１３を用いることが好ましい。

熱源設備１００からの排熱により加熱された（または、熱利用設備２００に抜熱された）熱媒油１３は、図２に示す供給菅１４から、貯蔵容器１１に収容されている蓄熱剤１２内へ供給され、蓄熱剤１２に対して直接接触することで蓄熱剤１２に熱を供給（蓄熱剤１２と熱交換）しながら、蓄熱剤１２と熱媒油１３との比重差により上昇（浮上）する。そして、熱媒油１３は、蓄熱剤１２の上方に形成された熱媒油１３の層へ到達するようになっている。熱媒油１３の層に到達し、放熱した（受熱した）した熱媒油１３は、熱源設備１００の排熱により加熱されるために（または、熱利用設備２００に抜熱されるために）排出管１５から外部に排出される。

（蓄熱装置と熱利用設備との間での熱交換）
次に、熱媒油１３を介した、蓄熱装置１と熱利用設備２００との間の熱交換に関して、さらに説明する。図３は、蓄熱装置１を用いた熱供給システム５０を示すブロック図である。尚、熱源設備１００から蓄熱装置１に蓄熱するための蓄熱システムの構成は、熱供給システム５０と同様の構成であり、図３に示す熱利用設備２００を熱源設備１００に置き換えることでその構成は示される。

図３に示すように、熱供給システム５０は、輸送可能に形成された蓄熱装置１と、蓄熱装置１（より詳しくは蓄熱装置１の供給管１４および排出管１５）に接続する熱媒循環配管６ａと、熱媒循環配管６ａ中に配置され熱媒油１３を循環させる循環ポンプＰと、熱媒循環配管６ａに接続する熱交換器１０１と、熱利用側循環配管７を介して熱交換器１０１に接続する熱利用設備２００とからなるシステムである。熱媒循環配管６ａは、蓄熱装置１を接続するためのフレキシブルホース２、複数のバルブ、および管材からなる。フレキシブルホース２は、蓄熱装置１を輸送車両に搭載した状態などで熱媒油循環経路６（熱媒体循環経路６）に着脱するためのものである。また、熱交換器１０１は、その内部に熱媒循環配管６ａに接続する熱媒経路６ｂを備えている。熱媒循環配管６ａと熱媒経路６ｂとで、内部を熱媒油１３が循環する熱媒油循環経路６（熱媒体循環経路６）を構成する。
なお、熱利用側循環配管７の内部を流れる熱交換媒体は通常、熱媒油循環経路６の内部を流れる熱媒油１３とは異なるものが用いられ、特に限定されないが例えば水が用いられる。

また、熱媒循環配管６ａには分岐管を介してドレンバルブ１０が取り付けられている。このドレンバルブ１０は、熱媒油循環経路６中の最も低い位置に取り付けられることが好ましい。さらに、循環ポンプＰの吐出部に近い熱媒循環配管６ａには、分岐管を介してバルブ９が取り付けられている。ドレンバルブ１０およびバルブ９は、ボール弁、仕切弁、蝶形弁などであり、電動であってもよいし手動であってもよい。ドレンバルブ１０は、熱媒油１３を、別途、熱利用設備２００側に備えた貯留タンク（不図示）などに貯留しておく際に、熱媒油循環経路６から熱媒油１３を抜くためのバルブであり、バルブ９は、熱媒油１３を熱媒油循環経路６から取り出すためのバルブである。

次に、蓄熱装置１に蓄熱された熱が熱利用設備２００に供給される仕組みについてその概要を説明する。まず、熱源設備１００から輸送されてきた蓄熱装置１の貯蔵容器１１内に熱媒油１３を供給するとともに、熱媒油循環経路６を熱媒油１３で満たす。貯蔵容器１１内に供給された熱媒油１３は、貯蔵容器１１内の蓄熱した蓄熱剤１２から熱を受け取る。そして、高温となった熱媒油１３は、循環ポンプＰにより貯蔵容器１１から熱媒循環配管６ａを経由して熱交換器１０１へ流れていく。一方、熱利用設備２００側からの低温の熱交換媒体は、熱利用側循環配管７を経由して熱交換器１０１に達する。そして、熱交換器１０１内で高温の熱媒油１３から低温の熱交換媒体に熱が移動し、熱を受け取った熱交換媒体は、熱利用側循環配管７を経由して熱利用設備２００に戻る。

ここで、熱媒油１３と蓄熱剤１２とは、互いに混合しにくいものの、蓄熱剤１２の融点以上の温度では相互溶解を始める。図４は、鉱物油に対するエリスリトールの溶解度を示すグラフである。図４に示すように、エリスリトールは、温度が融点（約１２１℃）に達し、固体から液体に状態変化すると、鉱物油との間で相互溶解し始める。そして、その相互溶解量は、温度が高いほど多くなっていく。

ここで、熱源設備１００から熱を受け取り熱利用設備２００へ輸送されてきた蓄熱装置１の貯蔵容器１１内の蓄熱剤１２は、融点以上の温度の液体状態である。したがって、熱媒油１３と蓄熱剤１２とは、貯蔵容器１１内で直接接触することにより相互溶解する。熱媒油１３と蓄熱剤１２とが相互溶解すると、蓄熱剤１２は、蓄熱装置１の排出管１５から熱媒油１３とともに熱媒循環配管６ａに流れていく。そして熱媒油１３が熱交換器１０１内の熱媒経路６ｂで冷却（抜熱）されると、熱媒経路６ｂや、熱交換器１０１を出た後（且つ貯蔵容器１１に戻る前）の熱媒循環配管６ａ中などで、熱媒油１３に溶解している蓄熱剤１２が析出する場合がある。析出した蓄熱剤１２は、熱媒経路６ｂ内面や熱媒循環配管６ａ内面に付着したりして、経路の断面積を縮小させていく場合がある。そして、やがて経路を閉塞させてしまう場合もある。

（熱媒体循環経路の閉塞防止方法）
そこで、本発明者らは、蓄熱剤１２との直接接触により加熱された熱媒油１３に溶解している蓄熱剤１２の含有量を測定し、その測定結果を熱輸送システムの設計条件や運転条件に反映させることによって、熱媒油循環経路６の閉塞を効果的に防止できることを見出した。以下、熱媒油循環経路６の閉塞防止方法について詳述する。図５は、熱媒油循環経路６の閉塞防止方法を説明するための熱輸送システムの運転フロー図である。また図６は、蓄熱剤含有量測定工程（蓄熱剤１２の含有量測定方法）のフロー図である。

まず、図５に示すように、熱源設備１００の排熱を蓄熱装置１の貯蔵容器１１内に収容した蓄熱剤１２に蓄熱する（ステップ１、以下、「Ｓ１」という。他のステップも同様）。そして、蓄熱装置１をトラック等の輸送車両４を用いて熱利用設備２００へ輸送する（Ｓ２）。そして、蓄熱装置１の蓄熱剤１２に蓄熱した熱を熱利用設備２００に供給する（Ｓ３、熱供給工程）。この際（蓄熱装置１から熱利用設備２００への熱供給中に）、適宜、図３に示したバルブ９やドレンバルブ１０などを開けて、熱媒循環配管６ａから熱媒油１３を取り出し（サンプリングし）、熱媒油１３に溶解している蓄熱剤１２の含有量を測定する蓄熱剤含有量測定工程（Ｓ４）を行う。なお、サンプリングについては熱供給開始直後であって熱媒体を安定的に循環させた時点でサンプリングすることが好ましい。熱供給開始直後が熱媒油の温度が最も高くなるためである。

蓄熱剤含有量測定工程（Ｓ４）では、図６に示すように、バルブ９を開けて熱媒循環配管６ａから熱媒油１３を取り出した（Ｓ４１）後、取り出した熱媒油１３を室温まで冷却して、熱媒油１３に溶解している蓄熱剤１２を熱媒油１３中に析出させる（Ｓ４２）。そして、析出した蓄熱剤１２を含有する熱媒油１３に水を加えて振とう機にかけ、蓄熱剤１２を水に転溶させる（Ｓ４３）。

次に、蓄熱剤１２が転溶した水溶液中の蓄熱剤１２の含有量を測定する工程に移行する。この工程では、まず、蓄熱剤１２が転溶した水溶液と、熱媒油１３とを静置分離し、分液漏斗により蓄熱剤１２が転溶した水溶液を抽出する（Ｓ４４）。その後、糖類に分類されるエリスリトールからなる蓄熱剤１２の量を定量するために、屈折率計の一つである糖度計、またはリキッドクロマトグラフ（ＬＣ）を用いて、蓄熱剤１２の量を測定する（Ｓ４５）。

尚、分液漏斗の替わりに遠心分離機を用いてもよいし、分液漏斗による抽出後、必要に応じてさらに遠心分離機を用いて蓄熱剤１２が転溶した水溶液を抽出してもよい。また、蓄熱剤１２が、イオン性物質に分類される酢酸ナトリウム三水和物、水酸化バリウム八水和物などの場合には、例えばイオンクロマトグラフ（ＩＣ）を用いて、蓄熱剤１２の量を測定する（Ｓ４５）。

ここで、取り出した熱媒油１３を、例えばガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ／ＭＳ）で定量した場合、その定量に非常に長時間を要し、かつ定量料金（分析料金）も非常に高価となる。一方、この蓄熱剤含有量測定工程（蓄熱剤の含有量測定方法）によると、ＧＣ／ＭＳによる定量が不要となるため、取り出した熱媒油１３の定量が短時間で可能となり、かつ費用もＧＣ／ＭＳを用いた場合に比して低く抑えることができる。また、熱媒油１３に溶解している蓄熱剤１２の含有量を精度良く測定できる。尚、糖度計として、ハンディタイプの糖度計を用いれば、現地でリアルタイムの評価が可能となる。

次に、図６に戻り、蓄熱剤１２の含有量の測定値が、所定の値よりも高いか否かを判断する（Ｓ５）。測定値が所定の値よりも高い場合、熱源設備１００から蓄熱装置１へ蓄熱する際の蓄熱剤１２の上限温度を現状よりも下げる運転条件の変更を行う（Ｓ６）。これにより、次回からは、蓄熱剤１２の温度が所定温度以下となるように熱源設備１００からの排熱を蓄熱装置１に蓄熱させることになる。そして、熱利用設備２００から、さらなる熱供給の要求があれば（Ｓ７）Ｓ１に戻る。Ｓ１に戻った、すなわち次回の蓄熱装置１から熱利用設備２００への熱供給（Ｓ３、熱供給工程）においては、Ｓ１において、蓄熱剤１２の温度が所定温度以下となるように熱源設備１００の排熱を蓄熱装置１に蓄熱させるため、熱媒油１３の温度を所定温度以下に下げて行うことになる。蓄熱装置１から熱利用設備２００へ熱供給する際に、熱媒油１３の温度が蓄熱装置１に収容された蓄熱剤１２の温度を上回ることはないため、これにより、熱媒油１３の温度は、所定温度以下に抑えられて、蓄熱装置１から熱利用設備２００への熱供給が行われる。したがって、熱媒油１３と蓄熱剤１２との間の相互溶解は抑えられ、熱媒油１３への蓄熱剤１２の溶解を防止することができ、蓄熱剤１２が熱媒油１３とともに熱媒油循環経路６へ流出することを抑制できる。すなわち、熱媒油循環経路６での蓄熱剤１２の析出量を低下させることができ、熱媒油循環経路６の閉塞を防止できる。具体的には、例えば、蓄熱剤１２（エリスリトール）の温度を、１６５℃から１５５℃に下げるようにする。尚、蓄熱剤１２に蓄熱させた状態においては、熱利用設備２００に熱供給する際、蓄熱装置１と熱交換器１０１との間で熱媒油１３を循環させるために、蓄熱剤１２を液体にしておく必要があるので、蓄熱剤１２の温度を下げる下限は、蓄熱剤１２の融点となる。

尚、本実施形態においては、熱源設備１００側と熱利用設備２００側とで、別の熱媒油１３を用いているが、熱源設備１００側と熱利用設備２００側とで、熱媒油１３を兼用し、共通の熱媒油１３を用いてもよい。熱源設備１００側と熱利用設備２００側とで共通の熱媒油１３を用いる場合には、熱源設備１００側で、熱媒油循環経路６から熱媒油１３を取り出して（サンプリングして）熱媒油１３に溶解している蓄熱剤１２の含有量を測定してもよい。

また、本実施形態においては、蓄熱装置１から熱利用設備２００への熱供給を、熱媒油１３の温度を所定温度以下に下げて行う方法として、蓄熱剤１２の温度が所定温度以下となるように熱源設備１００からの排熱を蓄熱装置１に蓄熱させる方法を示したが、他の方法としては、蓄熱装置１から熱利用設備２００へ熱供給する際に、熱媒油１３が蓄熱装置１に戻る側における熱交換器１０１と蓄熱装置１との間の熱媒循環配管６ａ中で熱媒循環配管６ａを介して熱媒油１３を冷却する方法が挙げられる。熱媒油１３を冷却する位置は、熱媒油１３が蓄熱装置１に入る手前付近が好ましい。これにより、その後の貯蔵容器１１内における熱媒油１３と蓄熱剤１２との直接接触により、蓄熱剤１２の温度を迅速に下げることができ、熱媒油１３と蓄熱剤１２との間の相互溶解を抑制することが可能となる。

（熱輸送システムに関して）
上記Ｓ１〜Ｓ７のステップにより、熱輸送システムを運転することで、蓄熱装置１と、熱利用設備２００との間で熱交換するために配設された熱媒油循環経路６の閉塞を防止することができ、その結果、蓄熱装置１から熱利用設備２００へ熱を供給するための熱供給システム５０側において、熱媒油１３を熱媒油循環経路６に流すことができない（蓄熱装置１から熱利用設備２００へ熱供給することができない）という状態の発生を確実に低減させることができる。尚、熱源設備１００から蓄熱装置１に蓄熱するための蓄熱システム側においては、熱源設備１００からの排熱により熱交換器１０１において高温に加熱された熱媒油１３が、熱媒油循環経路６内を循環して貯蔵容器１１に収容された固体の蓄熱剤１２を溶解させていくために、熱媒油１３に溶解している蓄熱剤１２で熱媒油循環経路６が閉塞するという問題は生じない。

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可能なものである。

例えば、上記実施形態においては、熱源設備１００で発生した排熱を、当該熱源設備１００から離れた場所に位置する熱利用設備２００へ輸送するための輸送可能な蓄熱装置１に対して本発明に係る熱媒体循環経路の閉塞防止方法を適用した例を示した。しかしながら、本発明に係る熱媒体循環経路の閉塞防止方法は、輸送可能な蓄熱装置だけではなく、固定設置された定置式の蓄熱装置に対しても適用することができる。

ここで、本発明に係る熱媒体循環経路の閉塞防止方法を、定置式蓄熱装置に適用する場合には、定置式蓄熱装置を固定設置する場所として、例えば２つの例が挙げられる。まず１つ目は、製鉄所、発電所、および廃棄物焼却施設などの熱源設備１００内に定置式蓄熱装置を固定設置する場合である。この場合、熱源設備１００からの排熱を定置式蓄熱装置に蓄熱し、この定置式蓄熱装置から必要に応じて熱源設備１００内の暖房設備、給湯設備などの熱利用設備へ熱供給する。尚、熱源設備１００からの排熱を熱源設備１００内に固定設置した定置式蓄熱装置に一旦蓄熱し、この定置式蓄熱装置から必要に応じて輸送可能な蓄熱装置１を用いて熱を輸送し、熱利用設備２００へ熱供給してもよい（この場合、輸送可能な蓄熱装置１が定置式蓄熱装置に対する熱利用設備となる）。

２つ目は、病院、学校、温水プール、およびビルなどの熱利用設備２００内に定置式蓄熱装置を固定設置する場合である。輸送可能な蓄熱装置１などから熱利用設備２００内に固定設置した定置式蓄熱装置に一旦蓄熱し、この定置式蓄熱装置から必要に応じて熱利用設備２００内の暖房設備、給湯設備などの熱利用設備へ熱供給するのである。尚、この場合は、輸送可能な蓄熱装置１が熱源設備に相当することとなる。

尚、定置式蓄熱装置を、熱源設備１００内および熱利用設備２００内のうちのいずれか一方だけでなく、両設備内に固定設置してもよい。この場合、例えば、熱源設備１００からの排熱を熱源設備１００内に固定設置した定置式蓄熱装置に一旦蓄熱し、この定置式蓄熱装置から必要に応じて輸送可能な蓄熱装置１を用いて熱利用設備２００側に熱を輸送する。その後、輸送した熱を一旦、熱利用設備２００内に固定設置した定置式蓄熱装置に蓄熱し、この定置式蓄熱装置から熱利用設備２００内の暖房設備、給湯設備などの熱利用設備へ熱供給する。

蓄熱装置を用いた熱輸送システムを説明するための模式図である。 蓄熱装置を示す模式図である。 蓄熱装置を用いた熱供給システムを示すブロック図である。 鉱物油に対するエリスリトールの溶解度を示すグラフである。 熱媒油循環経路の閉塞防止方法を説明するための熱輸送システムの運転フロー図である。 蓄熱剤含有量測定工程のフロー図である。

符号の説明

１：蓄熱装置
６：熱媒油循環経路（熱媒体循環経路）
１２：蓄熱剤
１３：熱媒油（熱媒体）
５０：熱供給システム
１００：熱源設備
２００：熱利用設備
Ｐ：循環ポンプ

Claims (6)

1. 熱媒体との直接接触により熱の授受を行う蓄熱剤を収容する蓄熱装置と、熱利用設備との間で熱交換するために配設される熱媒体循環経路の閉塞防止方法であって、
   前記熱媒体循環経路を循環する前記熱媒体に溶解している前記蓄熱剤の含有量を測定する蓄熱剤含有量測定工程と、
   前記蓄熱剤の含有量の測定値が所定の値よりも高い場合、次回の前記蓄熱装置から前記熱利用設備への熱供給を、前記熱媒体の温度を下げて行う熱供給工程と、
   を備えていることを特徴とする、熱媒体循環経路の閉塞防止方法。
2. 前記蓄熱剤含有量測定工程は、
   取り出した前記熱媒体を室温まで冷却して当該熱媒体に溶解している前記蓄熱剤を析出させる第１工程と、
   析出した前記蓄熱剤を含有する前記熱媒体に水を加えて当該蓄熱剤を水に転溶させる第２工程と、
   前記蓄熱剤が転溶した水溶液中の当該蓄熱剤の含有量を測定する第３工程と、
   を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の熱媒体循環経路の閉塞防止方法。
3. 前記第３工程は、前記蓄熱剤が転溶した水溶液を分液漏斗により前記熱媒体から分離して抽出した後、当該水溶液中の当該蓄熱剤の含有量を測定する工程であることを特徴とする、請求項２に記載の熱媒体循環経路の閉塞防止方法。
4. 前記第３工程は、屈折率計、リキッドクロマトグラフ、およびイオンクロマトグラフのうちのいずれかの測定手段で前記蓄熱剤の含有量を測定する工程であることを特徴とする、請求項２又は３に記載の熱媒体循環経路の閉塞防止方法。
5. 前記熱供給工程は、前記蓄熱剤の温度が所定温度以下となるように熱源設備からの熱を前記蓄熱装置に蓄熱させた後、当該蓄熱装置から前記熱利用設備へ熱供給する工程であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱媒体循環経路の閉塞防止方法。
6. 熱源設備から前記蓄熱装置に蓄熱した熱を、当該蓄熱装置を介して前記熱利用設備へ輸送する熱輸送システムであって、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱媒体循環経路の閉塞防止方法により運転されてなることを特徴とする、熱輸送システム。

Images