| 【発明の名称】 |
廃熱利用システムおよび同システムに使用する容器 |
| 【発明者】 |
【氏名】入江 孝
【氏名】本山 修一郎
【氏名】横井 清吾
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| 【要約】 |
【課題】現在無駄に放出されている廃熱を熱源として利用し、これを利用できる状態に変えて一時的に貯蔵し、一時的に貯蔵したものを需要先まで配送し、そこで、再び、熱を発生させ、その熱を冷房および／または暖房用として利用する方法、および同方法に使用する一時的な貯蔵装置の提供。
【解決手段】吸着材を乾燥状態を保持したまま一時的に貯蔵する手段（１）と、同手段内に収納された吸着材から作動媒体を廃熱を利用して乾燥させる手段（２）と、作動媒体を吸着材を乾燥状態を保持したまま一時的に貯蔵する手段（１）に供給し、吸着させ、発生する熱を利用する手段とからなる廃熱利用システム、および、吸着材を乾燥状態を保持したまま一時的に貯蔵する手段として、吸着材と、同吸着材を収納した容器であって、気密性を有する材料からなる容器と、吸着材を乾燥するための熱を送ることができる送風口を有し、吸着材を乾燥後には、同送風口を気密に保持することができる構造を有する吸着材収納容器を採用することで上記課題を達成。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 吸着材を乾燥状態を保持したまま一時的に貯蔵する手段（１）と、同手段内に収納された吸着材から作動媒体を廃熱を利用して乾燥させる手段（２）と、作動媒体を吸着材を乾燥状態を保持したまま一時的に貯蔵する手段（１）に供給し、吸着させ、発生する熱を利用する手段とからなる廃熱利用システム。
【請求項２】 吸着材と、同吸着材を収納した容器であって、気密性を有する材料からなる容器と、吸着材を乾燥するための熱を送ることができる送風口を有し、吸着材を乾燥後には、同送風口を気密に保持することができる構造を有することを、特徴とする吸着材を乾燥状態を保持したまま一時的に貯蔵する手段。
【請求項３】 熱交換機能を有する請求項２に記載の手段。
【請求項４】 熱交換機能がプレートフィン型の熱交換システムを利用するものである請求項３に記載の手段。
【請求項５】 熱交換機能が該手段内に設けられた熱交換用流体の通路である請求項３に記載の手段。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、廃熱利用システムに関する。さらに詳しくは、吸着材を利用した廃熱利用システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】 現在、天然エネルギーである太陽熱を最大限に利用した技術は確立しておらず、その大部分が未利用の状態にある。それ以外に、発電所等の各種産業設備において放出されているいわゆる廃熱も、その直接的な利用方法がないとか、人里離れているために、それを利用するにも設備投資に見合う需要がない等の理由で無駄に放出されているのが現状である。勿論、砂漠地帯で冷房用に太陽熱を積極的に利用しようとする試みもなされており、そのような試みの一つにゼオライトを利用した冷却装置として、独国のゼオテック社により開発中の装置が知られている。しかしながら、作動媒体が蒸発するときに発生する熱を冷却用に利用するもので、作動媒体をシステム内で循環させて使用する方式のために、システム全体を高気密性に保持する必要があり、当然のことながら、装置それ自体が高価である。また、作動媒体がゼオライトなどの吸着材に吸着されるときに、発生してくる熱を利用することは考えていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】 現在無駄に放出されている廃熱を熱源として利用し、これを利用できる状態に変えて一時的に貯蔵し、一時的に貯蔵したものを需要先まで配送し、そこで、再び、熱を発生させ、その熱を冷房および／または暖房用として利用する方法を提供しようとするものである。さらに、同方法に使用する一時的な貯蔵装置を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】 本発明者等は、上記の様な現状に鑑みて種々検討した結果、需要先まで配送する手段として、乾燥後の吸着材を乾燥状態を保持したまま一時的に貯蔵する手段（１）を利用すること、廃熱の利用に際しては、同手段内に収納された吸着材に、熱源（３）から発生する廃熱を作用させて、作動媒体を吸着材から脱着、乾燥させる装置（２）と、乾燥後の吸着材を乾燥状態を保持したまま一時的に貯蔵する手段（１）に作動媒体を供給し、吸着させ、その際発生する熱を利用する手段、例えば、図６に示したように、温熱利用手段１５および／または冷熱利用手段１６と、からなる廃熱利用システムにより、上記の目的が達成できることを見いだして、本発明を完成させてものである。また、乾燥状態で吸着材を需要先まで配送するために使用する一時的に貯蔵する手段（１）として、内部に吸着体を収納した高気密性、好ましくは、断熱性を有する吸着材収納容器（１）であって、その一部には、作動媒体を送り込むことができる手段が設けられているものを使用することにより、吸着材を乾燥状態を保持したまま、需要先まで配送できることを見いだして本発明を完成させたものである。なお、本明細書においては、同一の機能を有する手段または装置は、同一の符号を使用して表示する。
【０００５】
【発明の実施の形態】 本発明に係る廃熱利用システムは、基本的には、需要先まで配送する手段である、乾燥後の吸着材を乾燥状態を保持したまま一時的に貯蔵する手段としては、以下に詳述するような構成を有する、吸着材収納容器（１）を使用し、この容器に収納された吸着材を、熱源（３）から発生する廃熱を利用して乾燥させる工程である乾燥工程と、この容器に吸着材を乾燥状態を保持したままの状態で保管させて、冷房または暖房用に利用しようとする需要先まで配送する配送工程と、乾燥させた吸着材に作動媒体である水などを供給して、その際発生する吸着熱を、暖房または冷房用の熱源として利用する冷暖房工程、あるいは脱水時に発生する作動媒体の蒸気凝縮する際に発生する熱や、凝縮により生ずる高温の水を暖房用の熱源として利用する暖房工程とからなる。
【０００６】 乾燥工程で利用可能な廃熱としては、発電所において発生する廃熱、下水処理場において発生する廃熱、溶鉱炉において発生する廃熱等があり、勿論、焼却炉等から排出される高温の排ガスを利用してもよい。上記一時的に貯蔵する手段内に収納された吸着材から作動媒体を熱源（３）から供給される廃熱を利用して乾燥させる装置としては、高気密状態を保持することが可能で、かつ加熱により放出されてくる作動媒体、具体的には水蒸気を効率よく外部に放出することができる手段として、排気口（４）を有する図１に示すような構成を有する乾燥室（２）が挙げられる。そのような乾燥室としては、例えば、真空ポンプ（図示せず）などにより減圧にすることができる乾燥室が好ましい。
【０００７】 何故ならば、乾燥室内を０．１５ｍｍＨｇ程度の減圧にし、吸着材中に含まれている作動媒体としての水を、１００℃で脱水した場合には、吸着材に吸着されて残存する作動媒体の吸着量を、吸着材の乾燥重量を１００としたとき、その３．６％程度まで乾燥することができる。なお、乾燥室内を真空とする前に、予め吸着材収納容器（１）内の吸着材を廃熱を利用して加熱しておくことにより、より効率よく除去できるので好ましい。上記のように廃熱を利用して１００℃で脱水した場合の作動媒体の残存量は、外気の温度が２０℃、同湿度３０％のとき、約１気圧、３００℃の乾燥室内でゼオライトから脱水した場合に、吸着材に吸着されて残存する残存水分にほぼ匹敵する、３．６％程度となる。
【０００８】 また、高温の排ガス、例えば、焼却炉（３）の排ガスが有する熱を乾燥工程に利用する場合には、上記一時的に貯蔵する手段内に収納された吸着材から作動媒体を充分に浄化された高温の排ガスを吸着材に接触させて乾燥させる装置（２）としては、図２に示すように、熱交換手段（６）を有する、断熱性、高気密性の乾燥室が使用可能である。
【０００９】 需要先まで配送する手段である、乾燥後の吸着材を乾燥状態を保持したまま一時的に貯蔵する手段（１）としては、利用する廃熱の種類にもよるが、例えば、図３に示したような乾燥用の温風（通常１００℃以下）を吹き込むことができる通風口（１１）であって、例えば、図４ａに示したようにネジ山を有するものと、乾燥後は、例えば、図４ｂに示したように、通風口（１１）に対応したネジ山を有する密封用蓋（１２）を、パッキング材（１３）を介して、緊密にネジ締めすることにより、同通風口（１１）を完全に密封できる手段（１２、および１３）が設けられている吸着材収納容器（１）が好ましい。吸着材収納容器（１）の密封には、完全に、外気との接触を遮断できる手段であれば、その種類を問わず使用可能なことはいうまでもない。なお、このような吸着材収納容器（１）の内部は、吸着材が収納されている。この収納容器（１）は、図５に模式的に示すように、吸着材に加えて、熱交換媒体、例えば、空気、液体または気体の冷媒等の通路（１４）を、作動媒体の供給路に対して直交して設けられたプレートフィン型の構造を有するものでもよい。さらにまた、熱交換用媒体の流路（１４）を、例えば、図６のように張り巡らせた容器であってもよい。
【００１０】 吸着材を上記のような容器に収納するに当たっては、粒状とした吸着材をそのまま使用するか、高熱伝導性のもの、例えば、金属製の骨格に吸着材、例えば、ゼオライトをコーティングしたものを使用する。後者の場合には、冷暖房のエネルギー源として利用する場合には、水分を効率よく除去できるので好ましい。同容器内においては、通風口（１１）と吸着材との間は、加熱空気を送り込むと同時に気体となった作動媒体を放出できるように、高通気性の材料、例えば、ステンレス製材料等で仕切られていることが必要である。
【００１１】 吸着材としては、Ａ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト等のゼオライト、シリカゲル、活性炭、活性アルミ、生石灰等が使用できる。これらの吸着材がエネルギーとして蓄えることができる熱量は、化石燃料などと比較して、低いが、繰り返し使用可能なこと、温暖化の原因物質である二酸化炭素を排出しないことを考慮すれば、有効な熱源として使用可能であるということができる。即ち、生石灰を使用した場合には、１日当たり約６リットルの使用で、十畳の部屋の暖房をまかなうことが可能である。
【００１２】 配送工程では、既存、または、その目的にのみ設けられた配送手段を利用する。この手段を利用して、廃熱を利用して乾燥した吸着材を含む吸着材収納容器（１）を、需要先まで運ぶ。冷房、あるいは、暖房工程では、この同容器を作動媒体と熱交換用媒体とを送り込む構造を有する冷暖房装置に装着して、作動させることにより、冷房用あるいは暖房用のエネルギー源として利用する。このような冷暖房装置としては、図７に示すような、作動媒体を加熱し、気体に変換できる加熱手段（１８）を有する作動媒体（１７）の貯蔵装置（１９）と、冷熱利用手段（１６）または温熱利用手段（１５）とから構成される装置が使用できる。場合によっては、直接、被加熱材料、例えば、冷水、雪等と接触させ、加熱したり、融雪したりしてもよい。特に、融雪の場合には、道路などの埋設された放熱管に作動媒体を吸着することにより発生した熱を送り込んで、融雪に使用することができる。さらに、梅雨時など、湿気が多い時期には、室内などにそのまま放置して、空気中の水分を吸収させて、除湿材としての利用も可能である。
【００１３】 使用済みのものは、再び、配送手段を利用して廃熱の発生場所に送り返して、乾燥させる。配送は、使用済みのものを乾燥場所に運び込むのと、乾燥したものを需要先まで運ぶことを組み合わせ、効率的に行うことができる。
【００１４】
【発明の効果】 本発明に係る廃熱利用システムによれば、エネルギーの一時的な貯蔵装置として、特定構造を有する吸着材収納容器（１）を利用することにより、今まで利用されていなかった廃熱を利用することができ、エネルギーの有効利用が図れるだけでなく、環境への影響を極力抑えることができるので、環境保全という点で、優れたシステムであるとすることができる。また、本発明による特定構造を有する吸着材収納容器を一時的な貯蔵装置として使用することにより、従来は、低温であること、直接利用する手段がないことなどの理由により利用されなかった、廃熱を有効に利用することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４０６４
【氏名又は名称】日本碍子株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月１６日（１９９９．３．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８８６１６
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 一平
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２６６４２４（Ｐ２０００−２６６４２４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２９日（２０００．９．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−７０９９４ |
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