JPH1089802A - 下水保有熱回収装置 - Google Patents

下水保有熱回収装置

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JPH1089802A
JPH1089802A JP8240341A JP24034196A JPH1089802A JP H1089802 A JPH1089802 A JP H1089802A JP 8240341 A JP8240341 A JP 8240341A JP 24034196 A JP24034196 A JP 24034196A JP H1089802 A JPH1089802 A JP H1089802A
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JP
Japan
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sewage
pipe
air
heat
section
Prior art date
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Pending
Application number
JP8240341A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Koda
和郎 幸田
Hidemasa Ogose
英雅 生越
Kanetoshi Hayashi
謙年 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1089802A publication Critical patent/JPH1089802A/ja
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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
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
    • 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
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゴミ、スケールおよびスライムに対する特別
の対策を必要とせず、また下水管路内で熱交換する熱回
収装置を提供する。 【解決手段】 下水管路1をその長手方向に複数の区画
4a〜4fに分割する仕切体3a〜3gと、前記各区画
の管路底部に配設された気泡発生器5a〜5fと、各区
画に設けられた吸引管7a〜7fと、下流区画の空気を
吸引管を介して隣接する上流の区画の気泡発生器に送気
する配管と送風機械8a〜8fからなる複数の第1の送
気手段と、最上流区画の空気を最下流区画の気泡発生器
に送気する配管および送風機械15、21からなる第2
の送気手段と、第2の送気手段の配管の途中に設けられ
た熱交換器18とヒートポンプ19からなる熱回収手段
からなる下水保有熱回収装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水の保有熱を地
域冷暖房等に利用するための下水保有熱回収装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】下水(ここでは、未処理水と処理水を総
称して「下水」という)の保有熱は、下水処理場、ポン
プ場における事務所等の冷暖房、あるいは周辺の地域冷
暖房などに利用されている。
【0003】これらの利用において、下水からその保有
する熱(温熱または冷熱)を取り出すために、従来は下
水管から下水を取り出し、シェルアンドチューブ型熱交
換器等の固体壁伝熱面を有する熱交換器に導いてヒート
ポンプの冷媒、あるいは中間熱媒体である清水と熱交換
を行った後、再び管路に戻していた。
【0004】また、下水等の環境水からその保有熱を回
収する技術が、特開平07−159059号に開示され
ている。これは、下水等の環境水と高比重非水溶性の液
状中間熱媒体とを固体壁伝熱面を介さず、直接接触させ
て熱交換を行うものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】シェルアンドチューブ
型熱交換器等の固体壁伝熱面を有する熱交換器では、伝
熱面で囲まれた流路が狭いため、熱交換器に流入する前
にストレーナーを設置し、下水中に多量に混入している
固形分(ゴミ)を取り除く必要がある。さらに、ストレ
ーナーを通過した小さいゴミ、液状夾雑物、および溶解
成分が熱交換器に流入し、伝熱面にスケールやスライム
が堆積、付着して伝熱性能を低下させるため、それらを
除去するための装置(例えば、スポンジボール循環装
置、ブラシ洗浄装置等)が必要であった。
【0006】これらの問題は、熱交換器内に固体壁伝熱
面があるため生じるものであり、特開平07−1590
59号は、高比重非水溶性の液状中間熱媒体を使用した
直接接触式熱交換器を提案している。しかし、この装置
は、高比重非水溶性の液状熱媒体という、その調達に費
用のかかる物質を使用する必要がある。また、下水管路
とは独立した容器内で熱交換を行う必要があり、下水管
路から下水の取り出し、および熱交換後の下水を再び管
路に戻す必要があるため、その流路の建設に多くの費用
と時間がかかる。
【0007】本発明は上記の問題を解決するための、ゴ
ミ、スケールおよびスライムに対する特別の対策を必要
とせず、また下水管路内で熱交換する熱回収装置を提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を以下
の装置により達成する。
【0009】第1の装置は、下水管路をその長手方向に
複数の区画に分割する仕切体と、前記各区画の管路底部
に配設された気泡発生器と、前記各区画の下水水面より
上部の空間から空気を吸引するために各区画に設けられ
た吸引管と、下流区画の上部空間の空気を吸引管を介し
て隣接する上流の区画の気泡発生器に送気する配管と送
風機械からなる複数の第1の送気手段と、最上流区画の
上部空間の空気を最下流区画の気泡発生器に送気する配
管および送風機械からなる第2の送気手段と、第2の送
気手段の配管の途中に設けられた熱交換器とヒートポン
プからなる熱回収手段からなる下水保有熱回収装置であ
る。
【0010】第2の装置は、第1の装置にさらに、各第
1の送気手段を流れる空気を第2の送気手段の送風機械
に供給するためのバイバス管路を設けた下水保有熱回収
装置である。
【0011】「作用」第1の装置 ;中間熱媒体として空気が、最下流の区画の
気泡発生器から下水管路の下水中に散気され、上部空間
に出る。この間に空気は下水と直接接触熱交換し昇温
(または、冷却)される。熱交換を終え空間に出た空気
は吸引管、第1の送気手段を介して隣接する上流区画の
気泡発生器に入り、前区画で昇温(または、冷却)され
た空気は、上記と同様にさらに昇温(または、冷却)さ
れ、隣接する上流区画に送気される。このように、空気
は、次々に上流の区画を通り、目的の温度まで昇温(ま
たは、冷却)された後、最上流の区画から第2の送気手
段を介して熱回収手段で熱を回収される。熱を回収され
た後の空気は、第2の送気手段の配管を介して再び、最
下流区画に入る。 このように、本発明装置は中間熱媒
体として空気を使用し、下水管路中で下水と直接接触熱
交換を行うものであるから、伝熱面の汚れ対策が不要と
なるだけでなく、下水の下水管路からの取り出し、およ
び戻しのための流路が不要となる。
【0012】第2の装置;各第1の送気手段を流れる空
気を第2の送気手段の送風機械に供給するためのバイバ
ス管路を設けたことにより、下水からの熱回収量を調節
することができる。また、最終下流区画から取り出す空
気の温度を調節することもできる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて以下に説明する。図1は、本発明装置の説明図であ
る。1は下水管路、2は下水管路1内を流れている下
水、WLは下水水面である。下水は、矢印30の向きに
流れている。
【0014】下水管路1は、仕切体3a〜3gにより所
要数の区画(この例では、4a〜4fの6区画)に分割
されている。この区画数は、設計条件の下水流量、下水
水位、下水温度および、回収すべき所要熱量等から定ま
る。また、仕切体3a〜3gは、下水管路内の下水流
量、下水液位によらずその流れをほとんど阻害せず、か
つ、管路内の水面WL上の各区画間の空気の流通を最小
にするような形状および大きさを有するものである。こ
の条件を満たす仕切体としては、例えば、下水管路の断
面と略同じ形状(下部は下水中に若干没入し、流れをあ
まり阻害しないように切り欠かれている。)のゴム等の
可撓性材料からなる板を下水管路の上部に固定したも
の、可撓性あるいは非可撓性の前記板と略同じ形状の板
を流れ方向に角度が自由に変化できるように下水管路の
上部に取り付けたものなどが使用される。この仕切体3
a〜3gにより、下水管路1の内部は、6個の区画4a
〜4fに分割されている。各区画4a〜4fの下水管路
の底部には、気泡発生器5a〜5fが取付けられてお
り、ブロワにより供給される空気を気泡として下水中に
吹き出す。この気泡発生器5a〜5fの構造は、多数の
孔を空けた1本または複数本のパイプ、あるいは下水管
路の底部形状に合わせた箱状体の上面に多数の孔を空け
たものが使用される。各区画4a〜4fの下水管路上部
には、吸引管7a〜7fが設けられている。この各吸入
管7a〜7fには、必要に応じてミストセパレータ6a
〜6fを設置し、空気に随伴される下水の液滴を除去す
る。
【0015】隣接する二つの区画の間に、下流の区画の
空気を上流の区画の気泡発生器に送気するブロワが設け
られている。即ち、ブロワ8aは、最下流の区画4aの
空気を吸引管7aを介して吸引し、途中にバルブ12a
を設けた吐出管9bを通して上流の区画4bの気泡発生
器5bに送気し、ブロワ8bは、下流の区画4bの空気
を吸引管7bを介して吸引し、途中にバルブ12bを設
けた吐出管9cを通して上流の区画4cの気泡発生器5
cに送気し、・・・ブロワ8fは、下流の区画4e(図
示せず)の空気を吸引管7e(図示せず)を介して吸引
し、途中にバルブ12fを設けた吐出管9fを通して最
上流の区画4fの気泡発生器5fに送気する。上記の各
ブロワ8a〜8fと配管は、第1の送気手段を構成す
る。
【0016】最上流区画4fの吸引管7fは、配管14
を介してブロワ15に接続されており、ブロワ15は配
管16を介して熱交換器18の空気入口に接続されてい
る。熱交換器18にヒートポンプ19が接続されてお
り、ヒートポンプ19の冷媒が熱交換器18で熱を回収
する。熱交換器18の空気出口管は配管20を介してブ
ロワ21の吸込み管に接続されており、ブロワ21の吐
出管が配管22を介して最下流の区画4aの気泡発生器
5aに接続されている。上記の配管とブロワは、第2の
送気手段を構成する。この例で、最上流区画4fの吸引
管7fから最下流の区画4aの気泡発生器5aまでの流
路中にブロワを2台設けているが、その流路の圧力損失
が小さいときは、ブロワ21または15の一方を省略す
ることも可能である。なお、前記のブロワ8a〜8f、
ブロワ15、21は、送気系の圧力損失の大きさにより
圧縮機に変わることもある。ブロワと圧縮機を総称して
送風機械という。
【0017】下水からの熱回収量を調節するために、最
下流の気泡発生器5aに供給された空気が、途中の区画
をバイパスすることができるように、吸引管7aと配管
14の間にバイパス管13が設けられている。このバイ
パス管13に、各区画の吸引管7a〜7e(図示せず)
から、それぞれ、バルブ11aを有する配管10a、バ
ルブ11bを有する配管10b、・・・バルブ11fを
有する配管10fが接続されている。
【0018】なお、熱交換器18を空気と第2の中間熱
媒体(清水等)との熱交換器とし、第2の中間熱媒体と
ヒートポンプ19の冷媒との熱交換器を別途設けてもよ
い。
【0019】次に、上記のように構成された熱回収装置
の作動を以下に説明する。熱交換器18で熱交換を終え
た空気は、配管20→ブロワ21→配管22を経て最下
流の区画4aの気泡発生器5aに入り、その区画の下水
中に気泡となって吹き出し、下水と直接接触熱交換を行
う。熱交換を終えてた空気は、ミストセパレータ6a→
吸引管7a→ブロワ8a→配管9bを経て隣接する上流
の区画4bの気泡発生器5bに入り、その区画の下水中
に気泡となって吹き出し、下水と直接接触熱交換を行
う。熱交換を終えてた空気は、ミストセパレータ6b→
吸引管7b→ブロワ8b→配管9cを経て隣接する上流
の区画4cの気泡発生器5cに入る。これを順次繰り返
し、最後に最上流の区画4fの下水と熱交換を終えた空
気は、ミストセパレータ6f→吸引管7a→配管14→
ブロワ15→配管16をへて熱交換器18に戻り、ヒー
トポンプ19の冷媒または中間熱媒体との熱交換を行
う。このようにして、下水の保有熱をヒートポンプの冷
熱源または温熱源として利用することができる。この熱
回収装置において、装置の各部分における空気流量のバ
ランスをとるために、各流路に流量計を設置し、その測
定値によってブロワ或いは、バルブを制御する。
【0020】なお、下水流量と所要回収熱量との関係に
よっては、全ての区画で下水との熱交換を行わず、バイ
パス管13を使用することにより、一つまたは複数の区
画をバイパスする。これは、配管10a,10b・・・
10fのバルブ11a,11b・・・11fと配管12
a,12b・・・12fのバルブの開閉の組み合わせに
よって可能である。この際、バイパスする区画のブロワ
を停止することは言うまでもない。
【0021】
【発明の効果】本発明装置は、中間熱媒体である空気を
下水管路底部に設置した気泡発生器によって下水中に吹
き出させ、下水管路内において下水と空気の直接接触熱
交換を行うものものであり、固体壁伝熱面が存在しない
ため、伝熱面の汚れ対策が不要となるだけでなく、下水
の下水管路からの取り出しおよび、戻しのための流路が
不要となり、下水保有熱を利用する地域冷暖房等の設置
が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の説明図である。
【符号の説明】
1 下水管路 2 下水 3a,3b,3c・・・3f,3g 仕切体 4a,4b,4c・・・4f 区画 5a,5b,5c・・・5f 気泡発生器 7a,7b,7c・・・7f 吸引管 8a,8b,8c・・・8f ブロワ 15 ブロワ 18 熱交換器 19 ヒートポンプ 21 ブロワ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下水管路をその長手方向に複数の区画に
    分割する仕切体と、前記各区画の管路底部に配設された
    気泡発生器と、前記各区画の下水水面より上部の空間か
    ら空気を吸引するために各区画に設けられた吸引管と、
    下流区画の上部空間の空気を吸引管を介して隣接する上
    流の区画の気泡発生器に送気する配管と送風機械からな
    る複数の第1の送気手段と、最上流区画の上部空間の空
    気を最下流区画の気泡発生器に送気する配管および送風
    機械からなる第2の送気手段と、第1の送気手段の配管
    の途中に設けられた熱交換器とヒートポンプからなる熱
    回収手段からなる下水保有熱回収装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、さらに各第1の送気
    手段を流れる空気を第2の送気手段の送風機械に供給す
    るためのバイバス管路を設けた下水保有熱回収装置。
JP8240341A 1996-09-11 1996-09-11 下水保有熱回収装置 Pending JPH1089802A (ja)

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JP8240341A JPH1089802A (ja) 1996-09-11 1996-09-11 下水保有熱回収装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015530557A (ja) * 2012-09-21 2015-10-15 天津市格瑞思機電新技術有限公司Tianjin Geruisi New Technology Of Mechanical And Electrical Co.Ltd 地域の地中熱ヒートポンプ及び中水の公共給水管網システム
JP2016130596A (ja) * 2015-01-13 2016-07-21 東京電力ホールディングス株式会社 蒸気供給システム
CN107504723A (zh) * 2017-09-18 2017-12-22 哈尔滨工业大学 一种污水源热泵用防结垢污水相变换热装置

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JP2015530557A (ja) * 2012-09-21 2015-10-15 天津市格瑞思機電新技術有限公司Tianjin Geruisi New Technology Of Mechanical And Electrical Co.Ltd 地域の地中熱ヒートポンプ及び中水の公共給水管網システム
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