JPH0634289A - 熱媒体利用熱回収システム - Google Patents

熱媒体利用熱回収システム

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JPH0634289A
JPH0634289A JP4193717A JP19371792A JPH0634289A JP H0634289 A JPH0634289 A JP H0634289A JP 4193717 A JP4193717 A JP 4193717A JP 19371792 A JP19371792 A JP 19371792A JP H0634289 A JPH0634289 A JP H0634289A
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JP
Japan
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heat
heat medium
medium
recovery system
utilization
Prior art date
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JP4193717A
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English (en)
Inventor
Yoshio Naganuma
義男 永沼
Yasuo Koseki
康雄 小関
Yasushi Sato
康司 佐藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】熱媒体を封入したカプセル4を熱源側の熱回収
器2と熱利用側の蓄熱槽3などの間を循環させながら熱
回収するシステム構成に、漏洩熱媒体を検出するセンサ
8と処理液用タンク11から熱媒体循環経路に処理液注
入する流量制御弁10とそれを制御する演算処置装置9
からなる漏洩熱媒体を処理するための手段を設けた熱回
収システム。 【効果】熱媒体の潜熱に相当する高密度な熱を安全で環
境に適合した状態で回収及び輸送することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非水系の熱媒体を用い
た熱回収システムに係り、特に、熱媒体の漏洩検知とそ
の対策を付加した熱回収システムに関する。
【0002】
【従来の技術】熱回収システムは、ヒートポンプや蓄熱
槽,熱交換器等の熱機器を利用して、従来工場廃熱とし
て捨てられていた熱や河川水や下水等の未利用熱を回収
して利用するシステムである。このような熱利用システ
ムでは、熱源から熱利用側への熱輸送や熱利用側での蓄
熱が行われる。この熱輸送や蓄熱を高効率に行う方法の
一つとして、熱媒体の潜熱を利用することが一般に知ら
れている。このように熱媒体を利用するには、熱媒体を
カプセル容器に封入して用いるのが一般的である。例え
ば、特開昭56−27890 号公報では、温水ボイラから熱回
収する場合について例示しているが、熱媒体をマイクロ
カプセル化してボイラと熱利用側の放熱器の間を循環さ
せる熱輸送法が考案されている。また、熱媒体を蓄熱装
置に利用する場合の例は、ヒートポンプテクノロジー
(Heat Pump Tech(1991−6))に熱媒体の潜熱を
利用した蓄熱方法が述べられている。これは球状のカプ
セル容器に使用温度で相変化可能な熱媒体を封入し、こ
の球状カプセルを蓄熱槽に充填して使用するものであ
る。このような蓄熱方法は、カプセル容器周囲に、カプ
セルに充填したものとは別の熱媒体(以下伝熱流体と称
す)を流し、この伝熱流体(通常は水)とカプセル内の
蓄熱用熱媒体と熱交換することで、伝熱流体が運んだ熱
をカプセル内の熱媒体に蓄えるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、熱媒体
を利用した熱回収システムでは、多くの場合熱媒体に無
機系水和塩や有機物を用いている。この熱媒体が、カプ
セル容器の破損などにより漏洩した場合、これを放置し
ておくと種々の問題が生じる。熱媒体が無機系塩類の場
合、金属に対する腐食性が高いため、例えば、特開昭56
−27890 号公報のような使用例では、漏洩した熱媒体は
カプセルを輸送する配管の腐食を促進する。更に、腐食
が進んだ場合には配管に孔があき配管の外へ漏れ出る場
合もあり、周囲の環境へ及ぼす影響も心配される。しか
し、このような従来の熱媒体利用システムでは、これら
使用する熱媒体の漏洩に対する対策が考慮されていな
い。特に、地域冷暖房に使用するような大規模な熱回収
システムでは使用する熱媒体量も大量であり、熱媒体を
運ぶ配管も長くなる。このため何らかの事故でシステム
内の熱媒体が外部へ漏洩した場合は著しい環境汚染が生
じることも考えられる。本発明の目的は、このような熱
媒体利用熱回収システムにおいて、熱媒体の漏洩事故が
おきても、装置トラブルや環境汚染を引き起こす前に、
種々の処理対策をシステムに設け事前に対処できるよう
にすることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では熱回収システムに熱媒体の漏洩検出手段
と、熱媒体の処理手段を設ける。検出手段は、直接検出
でも間接検出でも良い。直接検出の場合は、使用する熱
媒体に感応するセンサをカプセルを搬送する流体ないし
カプセル周囲を流れる伝熱流体の流路内に設置し、カプ
セルから漏洩した熱媒体による伝熱流体の導電性等の変
化を感知するようにする。また、間接検出では、カプセ
ルの比重や重量等を常時計測する手段を設け、その変化
でカプセル内部の熱媒体量の減少を判断することにより
減少分を漏洩量として検出する。熱媒体の処理手段は、
漏洩熱媒体が混入したカプセル搬送流体やカプセル周囲
を流れる伝熱流体の流路途中に設ける。これは使用する
熱媒体により異なるが、例えば、熱媒体と反応して沈澱
を生じさせ、固形物にして取り出す手段等を設ける。こ
の漏洩熱媒体の検出手段と処理手段連動して動作させる
ことで熱媒体漏洩時の周囲への影響をなくす熱媒体利用
熱回収システムとする。
【0005】
【作用】上記の様に、熱回収システムにおいて熱媒体の
流れる流路に設けた幾つかのセンサは、熱媒体の漏洩に
よる流体の特性変化により生じる信号の変化から熱媒体
の漏洩を検出するように作用する。この信号変化は演算
処理装置により、漏洩場所や漏洩量を判断し、漏洩熱媒
体の処理部に制御信号を送る。この制御信号により熱媒
体の処理部に設けられた弁等が動作され、例えば、漏洩
熱媒体中和用の薬品を注入するように制御される。この
結果、漏洩熱媒体は、中和剤と反応し沈澱物を生成する
などして無害化される。生じた沈澱物はシステム内のド
レン部等に溜まり、ドレンと同様にシステム清掃時に容
易にシステム外へ取り除かれる。このように、熱媒体利
用熱回収システムに漏洩熱媒体の検出手段と処理手段を
設けることにより、漏洩熱媒体を発見し、それを処理す
るように作用させることができる。
【0006】
【実施例】本発明の一実施例を以下図面を用いて説明す
る。図1は本発明による熱回収システムの系統図であ
る。本例は河川水1を熱源として使用する場合の一実施
例を示したもので、下水利用でも海水利用でも水を熱源
とする限り、本システムの基本構成は種々の熱源に適用
可能であり、本実施例の熱源に限ったものではない。本
システムは、図のように、熱源側に設けた熱回収器2と
熱利用側の蓄熱槽3の間を熱媒体を封入したカプセル4
を循環させ、その間にカプセル内の熱媒体の相変化で発
生する潜熱の授受を利用し、熱回収するシステムであ
る。本システムのようにカプセル状熱媒体を熱源の水と
直接接触させながら熱交換させるためには、二つのカプ
セル分離器5を用いたシステム構成にする。これによ
り、蓄熱槽側の媒体6(本実施例では水)と熱源側の河
川水1を混合することなくカプセルを循環させることが
できる。このようなカプセルの循環過程における熱回収
システムの動作を以下に説明する。熱回収器2には河川
水1がポンプで汲み上げられ、ここで内部の熱媒体が凝
固しているカプセルと河川水は浮遊状態で接触し熱交換
される。このため、カプセル内の熱媒体は、河川水から
潜熱分の熱を吸収し融解する。次に熱媒体が融解したカ
プセルは、河川水を搬送流体として固液混合状態で移送
されるが第一のカプセル分離器で河川水と分離され、搬
送流体は、蓄熱槽から汲み上げた媒体と入れ替わり、蓄
熱槽に運ばれる。また分離された河川水は、カプセルの
熱回収器への搬送に使用するように戻される。蓄熱槽内
に滞留したカプセルは、ヒートポンプで潜熱分の熱が使
用されると温度が低下し内部の熱媒体が凝固する。熱媒
体が凝固したカプセルは、第二のカプセル分離器を介し
て熱回収器に戻され、熱媒体の循環系が閉じられる。こ
のように熱媒体を封入したカプセルを利用することによ
り河川から吸収した熱を蓄熱槽に回収し、ヒートポンプ
7で必要に応じて昇温し利用することができる。本発明
ではこのような熱回収システムの基本構成に加えてさら
に漏洩熱媒体の検出手段と処理手段を設けてある。本実
施例では、熱媒体として塩化カルシウムを用いている。
これは無機塩であり、水に溶けると電離し導電性を示す
ため、検出手段としては配管中に電極を設けこれをセン
サ8として用いる。本システムでは、河川水の循環部分
と蓄熱槽内媒体の循環部分の2系統があるため、センサ
は各々の系統毎に設けてある。一方、処理手段は、セン
サの信号を受け、制御信号を出す演算処理装置9と流量
制御弁10及び処理液用タンク11からなり、センサの
信号は演算処理装置9に伝わるように接続されている。
また、演算処理装置9からは制御信号が流量制御弁10
に送られるようになっており、処理液用タンク11から
中和剤を熱媒体の漏洩量に応じてシステム内に注入でき
るようになっている。中和液には、熱媒体と反応して沈
澱を生じるものを用いており、ここでは塩化カルシウム
と反応し沈澱を作る炭酸ナトリウムを用いている。この
ため、システム内に熱媒体の漏洩が生じた場合は、無害
な炭酸カルシウムの沈澱を生じる。これは、熱回収器や
蓄熱槽の低部に溜まるため、微量の場合には通常生じる
ドレンとともに清掃時に除去される。以上のシステム構
成により、何らかの事故により、熱媒体が封入物から漏
洩しても、安全に処理されるため、環境調和性に優れた
熱回収システムを得ることができる。以上の実施例で
は、無機系の塩類である塩化カルシウムを熱媒体とした
場合について説明したが、本熱回収システムは、他の有
機系の熱媒体を使用することも可能である。例えば、水
に不溶解性のカプリル酸を熱媒体として用いた場合、漏
洩検知のセンサには先の実施例と同様に電極式のものが
使用できる。しかし、カプリル酸は非導電性であるた
め、熱媒体が漏洩した場合は通常の水より導電性が悪く
なる部分を検出するため、導電性熱媒体が漏れた場合よ
り、変化割合が小さく、センサ部には信号増幅装置が必
要となる。また熱媒体の処理剤としては界面活性剤を用
い、これをシステム内に注入し漏洩した熱媒体を水に溶
解させるように処理する。
【0007】図2は、他の実施例として、温水ボイラ1
2から熱媒体を利用して熱を回収するシステムの一例を
示したものである。これは温水ボイラ12と送風ファン
13を備えた屋内施設の放熱器14とにわたって輸送ポ
ンプ18を備えた循環経路15を接続し、潜熱型蓄熱剤
を熱媒体として封入したカプセル4を温水と混合して、
循環経路15内を回遊させるものである。本システムで
は、カプセルの通過を阻止するフィルタ16を介して温
水を取り出して利用できると共に、放熱器14によって
室内雰囲気と熱交換し暖房としても利用できる暖房給湯
システムである。このような熱回収システムにおいて
も、従来は、使用熱媒体の漏洩時の対策がシステムに組
み込まれてなく、熱媒体利用の安全性が懸念されるとこ
ろであった。しかし本発明システムでは、先の実施例と
同様に熱媒体の漏洩検出手段と処理手段を図示のように
付加し、安全性の高いシステム構成にしている。特に本
実施例では、処理手段として、センサ19で熱媒体の漏
洩を検出すると遮断弁20を動作させ給湯口17を使用
できなくする安全対策を設けたシステムとしている。そ
の他熱媒体を処理する手段は、先の実施例と同様に、漏
洩した熱媒体を無害化するための中和剤が処理液用タン
ク11から制御弁10を通して注入される構造になって
いる。
【0008】
【発明の効果】このようなシステム構成により、熱媒体
を利用しながらその安全性が高く保証できるため、潜熱
利用の利点である高密度熱輸送が可能になり、輸送配管
系を構造的にも構成的にも簡単なもので済ませることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す熱回収システムの系統
図。
【図2】本発明の他の実施例を示す熱回収システムの系
統図。
【符号の説明】
1…河川水、2…熱回収器、3…蓄熱槽、4…カプセ
ル、5…カプセル分離器、7…ヒートポンプ、8…セン
サ、9…演算処理装置。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非水系の熱媒体を熱源側と熱利用側の間を
    循環させながらその潜熱を利用する熱回収システムにお
    いて、前記熱媒体が熱媒体封入系外への漏洩を検知する
    手段と、漏洩した前記熱媒体の処理手段を備えたことを
    特徴とする熱媒体利用熱回収システム。
  2. 【請求項2】非水系の熱媒体を容器に封入し、前記熱媒
    体封入容器を熱源側と熱利用側の間を循環させながらそ
    の潜熱を利用して用いる熱回収システムにおいて、前記
    容器の破損部から漏洩した熱媒体を検知する手段と、漏
    洩した前記熱媒体を周囲の環境への影響を最小にするよ
    うな処理手段を備えた熱媒体利用熱回収システム。
  3. 【請求項3】非水系の熱媒体を熱源側と熱利用側の間を
    循環させながらその潜熱を利用する熱回収システムにお
    いて、前記熱媒体が系外への漏洩を検知する手段と、漏
    洩した前記熱媒体を取り除く手段を設けたことを特徴と
    する熱媒体利用熱回収システム。
  4. 【請求項4】請求項1または2において、漏洩した前記
    熱媒体と反応させ沈澱により析出させて漏洩熱媒体を無
    害化し取り除く手段を設けた熱媒体利用熱回収システ
    ム。
  5. 【請求項5】請求項1または2において、漏洩した熱媒
    体を界面活性剤を用いて、水に溶解するように処理する
    熱媒体利用熱回収システム。
  6. 【請求項6】ケミカルヒートポンプを用いた請求項1,
    2または3に記載の熱回収システム。
  7. 【請求項7】吸収式冷凍機を用いた請求項1,2または
    3に記載の熱回収システム。
  8. 【請求項8】請求項1または2に記載の熱媒体利用熱回
    収システムを適用した未利用エネルギ回収システム。
  9. 【請求項9】地域冷暖房システム又はビル給湯空調シス
    テムに適用した請求項1または2に記載の熱媒体利用熱
    回収システム。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6292452B1 (en) * 1995-12-15 2001-09-18 Fujitsu Limited Optical disk apparatus for using multiple types of disks
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