JPH04240324A - 熱量供給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集中冷・暖房システム
等に利用される熱量供給システムに係わり、特に需要家
に供給するエネルギーの省エネ対策の観点から改良した
熱量供給システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷水（主に夏期）または温水（主
に冬期）または二系統のパイプを用いて冷水および温水
を送出する熱量供給システムでは、河川水，湖水，海水
等を取り込んでエネルギー流体製造装置により所要の温
度または熱量の流体を作って貯留装置に貯留した後、こ
の貯留装置のエネルギー流体を送流管を通してエネルギ
ー需要家に供給する。その後、エネルギー需要家によっ
てエネルギー流体のエネルギーが消費された後、再び、
帰流管を通して貯留装置またはエネルギー流体製造装置
に返還され、ここで所要の温度または熱量のエネルギー
流体を製造する構成となっている。

【０００３】ところで、以上のようなシステムでは、エ
ネルギー需要家がエネルギー流体のエネルギーを殆んど
使わないとき、或いはエネルギー流体のエネルギーを使
わない時間帯のとき、貯留装置から所定温度に保ったエ
ネルギー流体を低速でエネルギー需要家に送給し、エネ
ルギー流体の送出量を抑制している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のように
エネルギー流体の流速を遅くなると、管（送流管、帰流
管）内の上側に温度の高い流体が集まり、逆に、管内の
下側に温度の低い流体が集まることから、流体の温度が
顕著に分離する傾向にある。その結果、貯留装置からエ
ネルギー需要家に所定の温度または熱量等の流体を送る
ことが難しい。そのため、常に温度の分離現象が起らな
い程度の流速で送らなければならない。このことは、常
時大形のポンプを稼働させながらエネルギー流体を送出
する必要があり、しかもエネルギー流体の温度を目標温
度まで上げる必要があるので、非常に無駄なエネルギー
を浪費するといった問題がある。

【０００５】本発明は上記実情にかんがみてなされたも
ので、管の温度分布または熱量分布を正確に測定し、需
要家に対して効率よくエネルギーを供給可能とする熱量
供給システムを提供することを目的とする。

【０００６】また、本発明の他の目的は、エネルギー需
要家によって消費されたエネルギー流体のエネルギー状
態を適切に把握し、事前に不足分のエネルギーを製造し
、省エネ化を実現する熱量供給システムを提供すること
にある。

【０００７】さらに、本発明の他の目的は、エネルギー
需要家によって消費されたエネルギー流体のエネルギー
状態を適切に把握し、そのエネルギー状態に応じてエネ
ルギー流体の供給側に返送することにより、省エネ化を
実現する熱量供給システムを提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】先ず、請求項１ないし５
に対応する発明に係わる熱量供給システムは上記課題を
解決するために、エネルギー需要家からの要求に応じて
、エネルギー流体製造装置によって製造された冷・温水
のエネルギー流体を送流管を通してエネルギー需要家に
供給し、かつ、前記エネルギー需要家によって消費され
たエネルギー流体を帰流管を通して受け取る熱量供給シ
ステムにおいて、前記送流管および帰流管の何れか一方
または両方の管軸と平行的で、かつ、周方向に所定間隔
をもって１条または複数条の光ファイバからなるＯＴＤ
Ｒ形、ＯＦＤＲ形の温度計を設置し、前記送流管、帰流
管の周方向の温度分布または熱量分布を測定可能とする
構成である。

【０００９】さらに、複数条の光ファイバとしては、所
定の１個所、複数個所または分割個所を所定の形状にま
とめて管周囲または管外部で巻装して均温部を構成し、
一方、前記均温部は、前記ＯＴＤＲ形、ＯＦＤＲ形の温
度計の外側が保温材その他の部材で覆われているとき、
前記保温材その他の部材の外側に取り出して所定の形状
にまとめて構成する。また、送流管、帰流管に添設され
ている前後、左右または前後左右からの光ファイバの端
部を、前記管周囲または管外部で巻装して均温部を構成
し、かつ、この均温部から取り出された各光ファイバの
端部を切替え選択して温度分布または熱量分布を測定可
能とする構成である。なお、光ファイバとして、周期性
を持たせて配置し、得られた反射光の強度を所定の周期
ごとにピックアップすれば、温度分布または熱量分布を
測定することもできる。

【００１０】さらに、請求項６に対応する発明は、前記
送流管、帰流管の外側の前後または左右に添設された光
ファイバの端部を、前記管周囲または管外部で巻装して
均温部とし、この均温部から取り出された各光ファイバ
の端部に光増幅器を接続することにより、一方の光ファ
イバからの光信号を増幅して他方の光ファイバに送出し
、かつ、受光側で増幅分を消去することにより、適正に
送流管、帰流管の温度分布および熱量分布を測定する。

【００１１】次に、請求項７に対応する発明は、前記エ
ネルギー需要家側および前記エネルギー流体製造装置側
に近い前記帰流管の所要とする長さにわたって線状温度
計を設置し、この間における管内温度または熱量を計測
し、管軸方向の時間分布の挙動からエネルギー流体が前
記エネルギー流体製造装置に到達して熱交換して再び送
り出すべきエネルギーを予測し、目標送出エネルギーに
対する不足分のエネルギーを事前に前記エネルギー流体
製造装置で製造する構成である。

【００１２】さらに、請求項８に対応する発明では、前
記帰流管と前記送流管との間に１つ以上の返送装置を設
け、帰流管側のエネルギー流体のエネルギーレベルに応
じて、前記帰流管側のエネルギー流体を前記送流管側の
エネルギー流体にブレンディングし、その分だけ前記エ
ネルギー流体製造装置側から送り出すエネルギー流体を
節減する構成である。

【００１３】さらに、請求項９に対応する発明は、前記
帰流管および前記送流管の何れか一方または両方の管軸
方向にそって管上側と管下側とに線状温度計を設け、こ
の線状温度計から得られる管上側温度と管下側温度との
温度差が所定の温度以上のとき、管内流速を増速して前
記所定温度以下に降下させる構成である。

【００１４】

【作用】従って、請求項１ないし５に対応する発明では
、前記送流管および帰流管の何れか一方または両方の管
軸と平行的で、かつ、周方向に所定間隔をもって１条ま
たは複数条の光ファイバからなるＯＴＤＲ形、ＯＦＤＲ
形の温度計を設置したことにより、送流管、帰流管の周
方向の温度分布または熱量分布を正確に測定でき、しか
も複数条の光ファイバに均温部を構成することにより、
複数の光ファイバの基準温度および基準位置を設定でき
、信号処理が非常に容易であり、かつ、管内の温度分布
や熱量分布、さらには管内の温度等の挙動を把握でき、
省エネの観点からエネルギーを製造できる。

【００１５】さらに、請求項６に対応する発明では、光
ファイバの中間位置に均温部および光増幅器を設けるこ
とにより、測定距離を延ばすことができ、また、請求項
７に対応する発明では、請求項１ないし５と同様に管軸
方向の時間分布の挙動からエネルギー流体製造装置に到
達し再び送り出すときのエネルギーを予測でき、事前に
不足分のエネルギーを製造でき、またエネルギーの節減
を図ることが可能となる。

【００１６】さらに、請求項８に対応する発明では、帰
流管側のエネルギー流体のエネルギーレベルに応じて、
前記帰流管側のエネルギー流体を前記送流管側のエネル
ギー流体にブレンディングすることにより、その分だけ
前記エネルギー流体製造装置側からエネルギー流体を送
り出す必要がなく、エネルギーの製造量を節減でき、ポ
ンプ等の稼働を抑制でき、また請求項９に対応する発明
では、管上側温度と管下側温度との温度差が所定の温度
以上のとき、管内流速を増速して前記所定温度以下に降
下することにより、エネルギー需要家に安定した所要と
するエネルギを供給できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するに先立ち、
本システムにおいて光ファイバを用いて温度測定を行う
ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　　Ｔｉｍｅ　　Ｄｏｍａｉ
ｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）形温度計について説明
する。このＯＴＤＲ形温度計には、ラマン（Ｒａｍａｎ
）散乱方式とレイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）散乱方式と
が用いられるが、これらの方式の間には光の波長が異な
る。ここでは、温度の計測感度が高いラマン散乱方式に
ついて述べる。

【００１８】一般に、物質にある周波数ωの光信号を照
射したとき、この光信号は当該物質で後方に散乱して戻
ってくるが、これの戻りの光を例えば時間領域の分析装
置，つまりＯＴＤＲで観測すると、照射光の周波数ωの
ほか、この周波数と異なるω＋ωｒ、ω＋ｍωｒ（ｍは
整数）等の周波数の光，すなわちラマン散乱光を有する
現象がラマンにより発見されたが、その後、このラマン
散乱光が温度に依存していることも既に知られている。

【００１９】このラマン散乱は、空気やガスの環境下で
その環境内の微少物質や種々の分子等の影響を受けるた
めに、温度計測に利用するのが難しいと考えられていた
。しかし、その後、光ファイバの製造および技術上の発
展に伴い、その光ファイバの種々の利用法が研究され、
その一環として温度計の利用についても研究開発が進め
られてきている。特に、光ファイバは空気やガスの環境
と異なって固定されたファイバ成分が存在するのみであ
るので、徐々にではあるが温度計測に適することが分か
ってきた。このＯＴＤＲは高速パルスを用いて温度計測
を行うのに対し、ＤＦＤＲでは周波数変調された光を用
いて温度計測を行うものである。

【００２０】しかし、現在、このラマン散乱方式を適用
した代表機種であるＯＴＤＲ形温度計では、測温部の光
ファイバの位置分解能長さＬｔが２０ｍ、最小測定温度
Ｔｂが５°ｃ、最大測定温度Ｔｃが１５０°ｃ（光ファ
イバの最高使用温度で決まるので、必要があれば高温用
光ファイバの開発が必要となる）、最大測定長さＬｍａ
ｘがｌｋｍ（１ＧＨｚで０．１ｍに相当するので、０．
１ｍ程度の分解能が限界）等を有する計測範囲にあるが
、学会その他の状況から将来的にはＬｔが０．５ｍ、Ｔ
ｂが２°ｃ、Ｔｃが５００〜６００°ｃ、Ｌｍａｘが０
．ｌｋｍ程度まで改善されるものと考えられている。 なお、レイリー散乱方式を用いてもよく、これらの散乱
方式を含め、ＯＴＤＲ形温度計と呼ぶこととする。

【００２１】以下、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。先ず、図１は送流管および帰流管の全域
またはそれら管の所要とする領域内を流れているエネル
ギー流体の温度分布または時間当りの熱量（温度と流量
との積）分布を計測し、エネルギー需要家へ目標通りの
エネルギー流体を供給するシステムである。同図におい
て１１は河川水，湖水，海水等の冷却または加温媒体を
取込んで冷却または加熱し所要とするエネルギーをもっ
たエネルギー流体を製造するエネルギー流体製造装置、
１２は貯留装置であって、これはエネルギー流体製造装
置１１で製造された所要とするエネルギー流体を一時貯
留し、必要に応じて貯留中のエネルギー流体をエネルギ
ー流体製造装置１１に導き、或いは常時エネルギー流体
製造装置１１との間でエネルギー流体の循環を行いつつ
、エネルギー需要家に安定にエネルギーを供給する役割
をもっている。

【００２２】１３は吐出用ポンプ等を用いた送受水装置
である。この送受水装置１３は、貯留装置１２に貯留さ
れたエネルギー流体を送流管１４を経由してエネルギー
需要家１５へ送出し、またエネルギー需要家１５によっ
て消費されたエネルギー流体を帰流管１６を経由して受
け取って貯留装置１２またはエネルギー流体製造装置１
１に返還する。１７、１８は流量計、１９は温度制御装
置、２０はポンプの回転制御装置である。２１、２２は
光ファイバを用いたＯＴＤＲ形温度計であって、これら
温度計２１、２２については後記する。２３は各構成体
を総合的に制御する総合制御装置であって、これは例え
ば両流量計１７、１８の測定流量と測定温度とから熱量
を計算したり、エネルギー需要家１５のエネルギー消費
状況に基づいてポンプの回転制御装置２０および温度制
御装置１９に必要な回転数や温度を設定し、或いはエネ
ルギー需要家１５のエネルギー使用予定が予めプログラ
ム化されている場合にはそのプログラムに基づいて送出
する流体温度および流体送出量を目標値に合うように制
御する機能をもっている。

【００２３】前記ＯＴＤＲ形温度計２１、２２にあって
は、冷水エネルギー流体または温水エネルギー流体が流
れている送流管１４、帰流管１６の周方向の温度分布ま
たは熱量分布を計測する観点から、図２（ａ）に示すよ
うに管軸と平行的、かつ、周方向に所定の間隔をもって
複数条の光ファイバ２６１　、２６２　、…、２６ｎ　
が添設され、光スイッチ２７を用いて各光ファイバ２６
１　、２６２　、…、２６ｎ　を切替えながら、総合制
御装置２３から光を入射し、そのラマン散乱光の時間お
よび光強度から送流管１４、帰流管１６の周方向の温度
分布または熱量分布を測定するもの、或いは図２（ｂ）
に示すように１本の光ファイバ２６を管の周方向に向っ
て蛇行状に添設して複数条の光ファイバ化した総合制御
装置２３を含むＯＴＤＲ形温度計２６ｂを設置したもの
がある。さらに、図３に示す如く管軸と平行的で周方向
に所定の間隔を有し、かつ、管の長手方向に複数組設け
てなる複数条の光ファイバからなるＯＴＤＲ形温度計２
６ｃ（２６１１、２６１２、…、２６１ｎ）、（２６２
１、２６２２、…、２６２ｎ）が設置され、光スイッチ
２７を用いて各光ファイバを切替える構成のものが考え
られる。

【００２４】従って、以上のように総合制御装置２３か
らＯＴＤＲ形温度計２６ａ〜２６ｃへ光を入射し、その
ラマン散乱光を受光し、その受光時間および光強度を測
定することにより、送流管１４、帰流管１６の周方向の
温度分布を測定でき、さらにＯＴＤＲ形温度計の出力と
流量計１７、１８の出力とから容易に熱量分布を求める
ことができ、総合制御装置２３ではかかる温度分布およ
び熱量分布に基づいて温度制御装置１９および回転制御
装置２０を制御し、省エネの観点からエネルギー流体を
製造することができる。

【００２５】次に、請求項２に係わる発明の実施例につ
いて図面を参照して説明する。すなわち、この実施例で
は、送流管１４、帰流管１６の管軸と平行的、かつ、周
方向に所定間隔を離して複数条の光ファイバ２６１　、
２６２　、…、２６ｎ　を添設させた後、その外側に保
温材その他の部材２８を被せて外部へ熱が逃げないよう
にしているが、このとき図４（ａ）に示すように複数条
の光ファイバ２６１　、２６２　、…、２６ｎ　の所定
の一個所だけ束ねて管１４、１６に巻き付けて均温部２
９を構成し、或いは図４（ｂ）に示す如く複数条の光フ
ァイバ２６１　、２６２　、…、２６ｎ　の複数個所に
ついて束ねて管１４、１６に巻き付けて均温部２９ａ、
２９ｂを構成し、或いは図４（ｃ）に示すように複数条
の光ファイバ２６１　、２６２　、…、２６ｎ　のうち
任意の光ファイバ２６１　、２６２　を均温化し、さら
に光ファイバ２６２　、２６３　を均温化し、任意の光
ファイバを分割しながら全体の光ファイバ２６１　、２
６２　、…、２６ｎ　を均温化できる。

【００２６】従って、以上のように複数条の光ファイバ
２６１　、２６２　、…、２６ｎ　の所定個所、複数個
所または分割個所に均温部２９、２９ａ、２９ｂ、…を
構成することにより、時間的に決定できる管上の基準位
置の他、基準温度を容易に把握できる。

【００２７】次に、請求項３に係わる発明の実施例につ
いて図面を参照して説明する。この発明の実施例におい
ては、図４では保温材その他の材料２８の内部，つまり
管１４、１６の外周上に上記条件の下に複数条の光ファ
イバ２６１　、２６２　、…、２６ｎ　の均温部２９、
２９ａ、２９ｂ、…を設けたが、例えば図５（ａ）、（
ｂ）に示す如く保温材その他の材料２８の外側に均温部
２９を取り出して設けてもよい。従って、この均温部２
９からは実際の温度測定部分とは異なる外気温度を用い
て温度基準および位置基準（マーカ）を得ることができ
、総合制御装置２３で温度分布および熱量分布を求める
ときに大きく寄与する。

【００２８】さらに、請求項４に係わる発明の実施例に
ついて図面を参照して説明する。この発明の実施例では
、図６（ａ）に示すごとく測定距離上，光ファイバ長さ
に制約があるとき、管１４、１６の左右方向に添設され
た光ファイバ２６、２６の端部を管１４、１６外周に巻
装して均温部２９を構成するとともに、この均温部２９
から取り出した光ファイバ２６、２６の端部を例えば総
合制御装置２３に導入し、この総合制御装置２３内部ま
たは外部の光スイッチ２７で切替え選択しつつ、光を入
射し、そのときのラマン散乱光を受光することにより、
管１４、１６の温度分布または熱量分布を測定できる。 図６（ｂ）は光ファイバ２６のほぼ中間位置を外部に取
り出して巻装することにより均温部２９を構成するとと
もに、この均温部２９から取り出した光ファイバの端部
を同様に総合制御装置２３に導入すれば、同様にラマン
散乱方式によって管１４、１６内の温度分布または熱量
分布を測定できる。この場合には最大測定長さ×２倍の
測定が可能となり、しかも２本の光ファイバをあたかも
一本の光ファイバと同様にして測定できるので、同一の
温度個所を通して左右に分けるようにしている。

【００２９】さらに、図７（ａ）、（ｂ）は、別々（Ｖ
字状）または一体化された４方向に伸びている管１４、
１６等の場合、それら代表例の管１４、１６上に光ファ
イバ２６を添設させた後、管１４、１６の交差部分から
光ファイバ２６の端部を取り出し、ある１つの分岐され
た管１４、１６上に巻装して均温部２９を構成し、或い
は各光ファイバ２６の端部を管１４、１６の交差部分か
ら取り出して外部で巻装して均温部２９を構成したもの
である。

【００３０】次に、請求項５に係わる発明に実施例につ
いて図面を参照して説明する。この発明は、送流管１４
、帰流管１６の管軸と平行的、かつ、周方向に所定間隔
を離して複数条の光ファイバ２６１　、２６２　、…、
２６ｎ　を添設する代わりに、周期性を持たせて添設す
る一方、周期的にピックアップして温度分布または熱量
分布を測定するものである。因みに、図８は光ファイバ
２６を送流管１４および帰流管１６に一定ピッチで巻き
付け、かつ、送流管１４内および帰流管１６内の上側お
よび下側の間で温度分布が異なるとすれば、周方向の温
度分布は図８の下段に示す如く周期的な変化となって現
れる。従って、１ピッチに要する光ファイバ２６の長さ
をＬとすれば、各位置，つまり図９（ａ）に示すように
管内上部、管内中腹位置、管内下部について距離Ｌごと
に温度分布信号をサンプリングすれば、図９（ｂ）に示
すように送流管１４、帰流管１６の周方向の温度の軸方
向分布が得られ、さらにピッチｌを大きくしていけば周
方向の分解能が上げられる。しかし、軸方向の分解能は
落ちていく。ピッチｌと１ピッチに必要な光ファイバ２
６の長さＬは送流管１４、帰流管１６の半径をｒとする
と、ほぼ Ｌ＝｛（２πｒ）２　＋ｌ２　｝１／２　の関係となる
。なお、送流管１４、帰流管１６の断面形状は円形状だ
けでなく、四角形状または多角形状のものでもよい。

【００３１】さらに、送流管１４、帰流管１６への巻き
付けが困難な場合も考えられる。この場合には、送流管
１４、帰流管１６に光ファイバを平面的、かつ、周期的
、例えば図１０（ａ）に示すごとく光ファイバ２６につ
いて複数ののこぎり波ごとに直線を入れた状態に配置し
てなるシート３１を取り付けるとか、或いは図１０（ｂ
）に示すように光ファイバ２６を連続的なのこぎり波状
に配置してなるシート３１を取り付けるとか、さらに図
１０（ｃ）に示すように光ファイバ２６を連続的に矩形
状に配置してなるシート３１を取り付けるようにしても
よい。図１１（ａ）、（ｂ）はシート取り付け例を示す
図である。

【００３２】次に、請求項６に係わる発明の実施例につ
いて説明する。この発明の実施例は、図１２に示すよう
に送流管１４、帰流管１６の管軸に平行に添設された前
後または左右からの光ファイバ２６の端部を束ねて前記
管１４、１６に巻き付け、或いは管１４、１６外部に引
き出して巻装して均温部２９を構成する一方、この均温
部２９から取り出した光ファイバ２６の端部に光増幅器
３２、３２ａ、３２ｂを接続し、ここで到来する光信号
の強度を増幅して出力するものである。

【００３３】このような構成によれば、図１３の上段に
示すごとく光強度に変化が生ずるが、反射波の受光側で
同一温度と判断し、図１２の下段のような加工処理を行
えば、長い管１４、１６であっても容易に温度分布また
は熱量分布を求めることができる。また、この場合には
光増幅器３２、３２ａ、３２ｂの接続されている位置を
位置基準と考えて信号処理できる。

【００３４】次に、図１４は請求項７ないし９に係わる
発明の実施例を説明する熱量供給システムの構成図であ
る。なお、同図において第１図と同一部分には同一符号
を付してその詳しい説明は省略する。このシステムにお
いて特に異なるところは、エネルギー需要家１５側から
所要とする距離だけ離れた位置の帰流管１６と送流管１
４との間に返送装置４０を設置したことにある。この返
送装置４０は、エネルギー流体を返送する返送管４１と
、図１５に具体的に示すように例えば小容量のポンプ４
２ａ、流量計４２ｂおよび弁４２ｃ等をもった流量制御
装置４２と、少なくとも前記返送管４１の入力側に位置
する帰流管１６または返送管４１の出力側に位置する送
流管１４、或いは管１６、１４の両方にそれぞれ管軸に
平行的で、かつ、周方向に所定間隔を有するごとく線状
温度計４３、４４（例えばＯＴＤＲ形温度計、白金抵抗
温度計等）とによって構成されている。なお、この返送
装置４０は１個所に限らないことは言うまでもない。

【００３５】従って、このような構成によれば、総合制
御装置２３によって線状温度計４３、４４に光を入射し
、そのラマン反射光を受光することにより、返送管４１
近傍の帰流管１６および送流管１４の管断面内の平均温
度または平均熱量を測定でき、また返送管４１側から貯
留装置１２側に近い送流管１４および帰流管１６に複数
条の光ファイバからなるＯＴＤＲ形温度計または線状温
度計を設置して送流管１４、帰流管１６の管断面内の平
均温度または平均熱量を測定すれば、管軸方向の時間分
布における温度または熱量の挙動を知り得、これによっ
て総合制御装置２３ではエネルギー流体が貯留装置１２
側に到着するまで、つまりエネルギー流体製造装置１１
に到着後熱交換して再び送り出すエネルギーを予測でき
、この予測エネルギーと目標送出エネルギーとを比較し
て予め不足分のエネルギーを求めた後、温度制御装置１
９を介してエネルギー流体製造装置１１を制御すること
により、事前にエネルギーの補充動作を行なうことがで
きる。これは図１の構成のシステムでも同様に行いうる
ことは言うまでもない。

【００３６】しかして、前記総合制御装置２３の機能は
、送流管１４と帰流管１６のエネルギーの収支およびエ
ネルギー需要家１５のエネルギー使用予定がプログラミ
ングされている場合には、それをも考慮して貯留装置１
２から送出するエネルギー流体の温度或いは熱量が目標
値に合うように制御することが基本となっており、この
とき貯留装置１２のエネルギー流体の温度が一定である
ことが保証されていれば、特に貯留装置１２の出側に温
度計を設置する必要はないが、本実施例では流量計１７
で計測した流量Ｑと前記温度計によって計測した温度Ｔ
との積ＴＱを熱量とし、予め定めた目標値に従って制御
するものである。また、総合制御装置２３は、ＯＴＤＲ
形温度計または線状温度計で得られた平均温度のエネル
ギー流体が流量計１８にてエネルギー流体製造装置１１
に到達する流量の状況を測定し、この測定流量と温度計
の平均温度とから熱量の移動速度を算出し、この移動速
度と入力されてくる種々の情報とから温度制御装置１９
を介してエネルギー流体製造装置１１でエネルギー流体
を製造する速度を制御する機能をもっている。

【００３７】さらに、総合制御装置２３においては、エ
ネルギー流体製造装置１１により製造されたエネルギー
流体をエネルギー需要家１５で殆んど消費しない場合、
或いは送流管１４側のエネルギー流体に帰流管１６のエ
ネルギー流体を少々ブレンディングすれば再利用できる
と判断したとき、流量制御装置４２のポンプの稼働また
は弁を開制御することにより、帰流管１６のエネルギー
流体について返送管４１、送流管１４を通してエネルギ
ー需要家１５に循環するようにすれば、その循環分のエ
ネルギー流体について送受水装置１３を制御して貯留装
置１２側からわざわざエネルギー流体を送る必要がなく
なる。具体的には、貯留装置１２より送出すべき熱量か
ら返送装置４０で帰流管側よりエネルギー需要家側へ再
利用させた熱量を差し引いた熱量を回転制御装置２０を
介して送受水装置１３を制御する機能をもっている。

【００３８】なお、以上のようなエネルギーの循環を実
行する場合、エネルギー流体の状況を十分把握する必要
がある。そのためには、管内に十分なエネルギー流体が
入っていなければならないこと、さらには返送管４１と
エネルギー需要家１５との距離がある程度長いこと、つ
まり管軸方向に長いＯＴＤＲ温度計２１、２２または線
状温度計４３、４４または熱量計（温度測定装置は長く
、流量計は特に長さを問わない、この温度と流量との積
が熱量）を設けていることが必要条件、例えばエネルギ
ー流体の流れが１０秒程度以上あることが必要である。 つまり、本システムにおいては、少なくとも管内にエネ
ルギー流体が十分な距離だけ流れていることを確認し、
また、例えば帰流管１６ａ、１６ｂ、１６ｃにＯＴＤＲ
温度計２１、２２または線状温度計４３、４４を添設さ
せて管内の温度分布または熱量分布を測定することによ
り、帰流管１６のエネルギー流体を送流管１４のエネル
ギー流体にブレンドして有効であるかどうかを判断し、
この測定値に基づいて流量制御装置４２のポンプ４２ａ
を稼働させるものである。

【００３９】次に、図１５は特に帰流管１６と返送装置
４０に係わる他の実施例を説明する図である。この実施
例は、帰流管１６内部を分離板５０で上側と下側とに分
離するとともに、流量制御装置４０の内部にポンプ４２
ａ、流量計４２ｂおよび弁４２ｃの他、管内の温度分布
を測定し、暖房のときポンプ４２ａを稼働させて分離板
５０より上側の温度の高いエネルギー流体を取込み、ま
た冷房のとき同様にポンプ４２ａを稼働させて分離板５
０より下側の温度の低いエネルギー流体を取込むＯＴＤ
Ｒ形温度計４２ｄと、このＯＴＤＲ形温度計４２ｄの測
定温度と流量計４２ｂの出力とから熱量を測定し、その
熱量が予め定めた熱量よりも大きいとき弁４２ｃを開け
て帰流管１６ａ内部のエネルギー流体を送流管１６のエ
ネルギー流体にブレンディングさせる熱量計とが設けら
れている。４２ｅは熱量制御装置である。

【００４０】なお、図１６に示すように分離板５０を設
けずに管上側の高温度のエネルギー流体または管下側の
低温度のエネルギー流体を取込むようにしてもよく、ま
た前記分離板５０の長さＬの目安は例えば管軸方向にＬ
≧数Ｄ〜数１０Ｄ程度（Ｄは管内径）とすることにより
、ポンプ４２ａでエネルギー流体を取り込んだとき、温
度の異なるエネルギー流体を吸い込みにくい構成とする
こともできる。

【００４１】さらに、本発明の他の実施例を説明する。 エネルギー流体を流通する水平の送流管１４および帰流
管１６の上部と下部の温度差が所定の温度以上になった
とき、管に曲りが発生し破損の原因となることから、温
度差が一定値以上にならないように流速を制御する必要
がある。例えばＦＢＲ（高速増殖炉）の冷却媒体である
Ｎａ−Ｋ、Ｎａ流体等を１００°ｃ〜６００°ｃで流す
ような場合、以上のような問題が生じてくる。このとき
、エネルギー流体の流速が著しく遅い場合、管内の対流
によって上下の温度差が数倍以上異なる場合が発生する
ので、それを極力回避する必要がある。

【００４２】そこで、以上のような問題を解決するため
に、図１７に示すような構成によって対処する。同図に
おいて５１はポンプ、５２は流量計、５３、５４は線状
温度計、５５は弁、５６は熱交換器である。つまり、こ
のシステムでは、総合制御装置２３において送流管１４
側および帰流管１６側に設けた線状温度計５３、５４の
管上側温度および管下側温度とからそれぞれ個別に温度
差を求め、この温度差が所定値（例えば管の熱特性等か
ら決定する）以上となったとき、ポンプ５１を増速して
流速を速めるとか、或いは弁５５を開いて流体の合流を
図るとかを行って、送流管１４、帰流管１６を保護する
制御を行う。

【００４３】なお、このとき管への温度センサの取付け
は、管内部または管外部に保護細管を添設し、この保護
細管内部に光ファイバまたは白金抵抗温度計等の線状温
度計５３、５４を挿入し、その光ファイバ端部または白
金抵抗温度計の端部を外部に取り出すようにしてもよい
。また、温度を測定する場合には低温〜高温の繰り返し
による熱膨脹によって光ファイバが切れることも考えら
れるが、この場合には多少弛みをもたせて添設するとよ
い。また、線状温度計５３、５４は図１８のように配置
する。つまり、管内上側に気泡６１が集まり、管内下側
に沈殿物６２が溜まる可能性があるので、例えば図１８
（ａ）に示すように気泡６１、沈殿物６２を避けた位置
に線状温度計５３、５４を配置すれば、管内の温度を正
確に測定できる。なお、一般的には、図１８（ｂ）のよ
うに管下側の最下点に１個だけ線状温度計５３、５４を
設けてもよく、或いは経済性の観点から図１８（ｃ）に
示すように管上側にも気泡６１を避けて１個の線状温度
計５３、５４を設けてもよい。

【００４４】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような種々の効果を奏する。

【００４６】先ず、請求項１ないし５の発明においては
、管の周方向に所定間隔をもってＯＴＤＲ形温度計を設
けることにより、管の温度分布および熱量分布を正確に
測定可能であり、さらに複数の光ファイバの所定個所を
所定形状に束ねて均温部を構成することにより、基準位
置および基準温度を確実に把握して温度分布および熱量
分布を得ることができる。

【００４７】次に、請求項６においては、光ファイバを
用いたＯＴＤＲ形温度計を用いても長い距離にわたって
管の温度分布および熱量分布を測定できる。

【００４８】さらに、請求項７では、エネルギー流体の
時間分布の挙動状態を把握でき、ひいては予めエネルギ
ーの不足分を予測可能であり、事前に必要な分だけエネ
ルギーを製造でき、省エネ化を実現できる。

【００４９】さらに、請求項８においては、エネルギー
需要側から帰ってくるエネルギー流体を有効に活用でき
、その分だけエネルギーの製造量を節減でき、同様に省
エネ化を図ることができる。

【００５０】さらに、請求項９では、管内上下の温度差
の大きさに応じてエネルギー流体の増速等を行うことに
より、管の変形または破損を未然に回避でき、長期にわ
たって安定に熱量を供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明に係わる熱量供給システムの全体構
成を示す図。

【図２】　　図１の熱量供給システムに設けるＯＴＤＲ
形温度計の配置例を示す図。

【図３】　　図１の熱量供給システムに設けるＯＴＤＲ
形温度計の配置例を示す図。

【図４】　　ＯＴＤＲ形温度計における均温部の種々の
態様図。

【図５】　　外部にＯＴＤＲ形温度計の均温部を設けた
図。

【図６】　　前後または左右に配置されたＯＴＤＲ形温
度計の均温部の設定例図。

【図７】　　前後左右に配置されたＯＴＤＲ形温度計の
均温部の設定例図。

【図８】　　周期性をもったＯＴＤＲ形温度計の配置図
。

【図９】　　周期性をもったＯＴＤＲ形温度計の配置に
よる温度のピックアップ説明図。

【図１０】　　周期性をもったＯＴＤＲ形温度計の配置
例図。

【図１１】　　管体にシートを介して周期性をもったＯ
ＴＤＲ形温度計を配置する説明図。

【図１２】　　ＯＴＤＲ形温度計に光増幅器を接続した
図。

【図１３】　　光増幅器を用いたときの受光強度の加工
図。

【図１４】　　本発明に係わる熱量供給システムの他の
実施例を示す全体構成図。

【図１５】　　図１４の熱量供給システムにおける返送
装置の一具体例を示す構成図。

【図１６】　　温度の異なるエネルギー流体を取り出す
管体の構成図。

【図１７】　　管体上下部の温度差を少なくするための
構成図。

【図１８】　　管体に付設する線状温度計の配置態様図
。

【符号の説明】

１１…エネルギー流体製造装置、１２…貯留装置、１３
…送受水装置、１４…送流管、１５…エネルギー需要家
、１６…帰流管、１７、１８…流量計、２３…総合制御
装置、２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ…ＯＴＤＲ形温度
計、２８…保温材その他の材料、２９、２９ａ、２９ｂ
…均温部、３１…シート、３２、３２ａ、３２ｂ…光増
幅器、４０…返送装置、４１…返送管、４２…流量制御
装置、４３、４４…線状温度計、５０…分離板。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　エネルギー需要家からの要求に応じて
   、エネルギー流体製造装置によって製造された冷・温水
   のエネルギー流体を送流管を通してエネルギー需要家に
   供給し、かつ、前記エネルギー需要家によって消費され
   たエネルギー流体を帰流管を通して受け取る熱量供給シ
   ステムにおいて、前記送流管および帰流管の何れか一方
   または両方の管軸と平行的で、かつ、周方向に所定間隔
   をもって１条または複数条の光ファイバからなるＯＴＤ
   Ｒ形、ＯＦＤＲ形等の温度計を設置し、前記送流管、帰
   流管の周方向の温度分布または熱量分布を測定可能とし
   たことを特徴とする熱量供給システム。
2. 【請求項２】　　複数条の光ファイバは、所定の１個所
   、複数個所または分割個所を所定の形状にまとめて均温
   部を構成したことを特徴とする請求項１記載の熱量供給
   システム。
3. 【請求項３】　　均温部は、前記ＯＴＤＲ形、ＯＦＤＲ
   形等の温度計の外側が保温材その他の部材で覆われてい
   るとき、前記保温材その他の部材の外側に取り出して構
   成したことを特徴とする請求項２記載の熱量供給システ
   ム。
4. 【請求項４】　　送流管、帰流管の外側の前後、左右ま
   たは前後左右に添設された光ファイバの端部を、前記管
   周囲または管外部で巻装して均温部を構成するとともに
   、この均温部から取り出された各光ファイバの端部を切
   替え選択して温度分布または熱量分布を測定可能とする
   ことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の熱
   量供給システム。
5. 【請求項５】　　１条または複数条の光ファイバは、周
   期性を持たせて配置するとともに、得られた反射光の強
   度について所定の周期ごとにピックアップすることによ
   り、温度分布または熱量分布を測定可能としたことを特
   徴とする請求項１記載の熱量供給システム。
6. 【請求項６】　　エネルギー需要家からの要求に応じて
   、エネルギー流体製造装置によって製造された冷・温水
   のエネルギー流体を送流管を通してエネルギー需要家に
   供給し、かつ、このエネルギー需要家によって消費され
   たエネルギー流体を帰流管を通して受け取る熱量供給シ
   ステムにおいて、前記送流管、帰流管の外側の前後また
   は左右に添設された光ファイバの端部を、前記管周囲ま
   たは管外部で巻装して均温部を構成するとともに、この
   均温部から取り出された各光ファイバの端部に光増幅器
   を接続し、一方の光ファイバからの光信号を増幅して出
   力することを特徴とする熱量供給システム。
7. 【請求項７】　　エネルギー需要家からの要求に応じて
   、エネルギー流体製造装置によって製造された冷・温水
   のエネルギー流体を送流管を通してエネルギー需要家に
   供給し、かつ、このエネルギー需要家によって消費され
   たエネルギー流体を帰流管を通して受け取る熱量供給シ
   ステムにおいて、前記エネルギー需要家側および前記エ
   ネルギー流体製造装置側に近い前記帰流管の所要とする
   長さにわたって線状温度計を設置し、管内温度または熱
   量を計測し、管軸方向の時間分布の挙動からエネルギー
   流体が前記エネルギー流体製造装置に到達して熱交換し
   て再び送り出すエネルギーと目標送出エネルギーとを比
   較し、その不足分のエネルギーを事前に前記エネルギー
   流体製造装置で製造することを特徴とする熱量供給シス
   テム。
8. 【請求項８】　　エネルギー需要家からの要求に応じて
   、エネルギー流体製造装置によって製造された冷・温水
   のエネルギー流体を送流管を通してエネルギー需要家に
   供給し、かつ、このエネルギー需要家によって消費され
   たエネルギー流体を帰流管を通して受け取る熱量供給シ
   ステムにおいて、前記帰流管と前記送流管との間に１つ
   以上の返送装置を設け、帰流管側のエネルギー流体のエ
   ネルギーレベルに応じて、前記帰流管側のエネルギー流
   体を前記送流管側のエネルギー流体にブレンディングし
   、前記エネルギー流体製造装置側から送り出すエネルギ
   ー流体を節減することを特徴とする熱量供給システム。
9. 【請求項９】　　エネルギー需要家からの要求に応じて
   、エネルギー流体製造装置によって製造された冷・温水
   のエネルギー流体を送流管を通してエネルギー需要家に
   供給し、かつ、このエネルギー需要家によって消費され
   たエネルギー流体を帰流管を通して受け取る熱量供給シ
   ステムにおいて、前記帰流管および前記送流管の何れか
   一方または両方の管軸方向にそって管上側と管下側とに
   線状温度計を設け、この線状温度計から得られる管上側
   温度と管下側温度との温度差が所定の温度以上のとき、
   管内流速を増速して前記所定温度以下に降下させること
   を特徴とする熱量供給システム。