JP4914327B2 - 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
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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