(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の流体から回収された熱を利用して第二の流体を加熱する熱回収利用システムであって、
前記第一の流体を導入する第一の流路と、
前記第一の流体を排出する第二の流路と、
前記第二の流体を導入する第三の流路と、
前記第二の流体を排出する第四の流路と、
前記第一の流体から熱を回収する、又は、前記第一の流体から回収された熱を利用して前記第二の流体を加熱する第一室と、
前記第一の流体から熱を回収する、又は、前記第一の流体から回収された熱を利用して前記第二の流体を加熱する第二室と、
前記熱が回収された第一の流体から熱を回収する第三室と、
前記第一の流路及び前記第一室を開閉自在に接続する第一の開閉部と、
前記第一室及び前記第三室を開閉自在に接続する第二の開閉部と、
前記第三の流路及び前記第一室を開閉自在に接続する第三の開閉部と、
前記第一室及び前記第四の流路を開閉自在に接続する第四の開閉部と、
前記第一の流路及び前記第二室を開閉自在に接続する第五の開閉部と、
前記第二室と前記第三室を開閉自在に接続する第六の開閉部と、
前記第三の流路及び前記第二室を開閉自在に接続する第七の開閉部と、
前記第二室と前記第四の流路を開閉自在に接続する第八の開閉部と、
前記第三室と前記第二の流路を接続する開口部を有し、
前記第一室、前記第二室及び前記第三室は、それぞれ第一の熱交換器、第二の熱交換器及び第三の熱交換器を有し、
前記第一の熱交換器、前記第二の熱交換器及び前記第三の熱交換器は、それぞれ第一の熱交換型反応器、第二の熱交換型反応器及び第三の熱交換型反応器と熱的に接続されており、
前記第一の熱交換型反応器と前記第三の熱交換型反応器及び前記第二の熱交換型反応器と前記第三の熱交換型反応器は、それぞれ開閉弁を有する配管により接続されており、
前記第三の熱交換型反応器は、液体を蒸発させて気体を生成させる蒸発器であり、
前記気体を凝縮させて前記液体を生成させる凝縮器をさらに有し、
前記第一の熱交換型反応器と前記凝縮器及び前記第二の熱交換型反応器と前記凝縮器は、開閉弁を有する配管により接続されていることを特徴とする熱回収利用システム。
【請求項２】
第一の流体から回収された熱を利用して前記第一の流体を加熱する熱回収利用システムであって、
前記第一の流体を導入する第一の流路と、
前記第一の流体を排出する第二の流路と、
前記加熱された第一の流体を排出する第三の流路と、
前記第一の流体から熱を回収する、又は、前記第一の流体から回収された熱を利用して前記第一の流体を加熱する第一室と、
前記第一の流体から熱を回収する、又は、前記第一の流体から回収された熱を利用して前記第一の流体を加熱する第二室と、
前記熱が回収された第一の流体から熱を回収する第三室と、
前記第一の流路及び前記第一室を開閉自在に接続する第一の開閉部と、
前記第一室及び前記第三室を開閉自在に接続する第二の開閉部と、
前記第一室及び前記第三の流路を開閉自在に接続する第三の開閉部と、
前記第一の流路及び前記第二室を開閉自在に接続する第四の開閉部と、
前記第二室と前記第三室を開閉自在に接続する第五の開閉部と、
前記第二室と前記第三の流路を開閉自在に接続する第六の開閉部と、
前記第三室と前記第二の流路を接続する開口部を有し、
前記第一室、前記第二室及び前記第三室は、それぞれ第一の熱交換器、第二の熱交換器及び第三の熱交換器を有し、
前記第一の熱交換器、前記第二の熱交換器及び前記第三の熱交換器は、それぞれ第一の熱交換型反応器、第二の熱交換型反応器及び第三の熱交換型反応器と熱的に接続されており、
前記第一の熱交換型反応器と前記第三の熱交換型反応器及び前記第二の熱交換型反応器と前記第三の熱交換型反応器は、それぞれ開閉弁を有する配管により接続されており、
前記第三の熱交換型反応器は、液体を蒸発させて気体を生成させる蒸発器であり、
前記気体を凝縮させて前記液体を生成させる凝縮器をさらに有し、
前記第一の熱交換型反応器と前記凝縮器及び前記第二の熱交換型反応器と前記凝縮器は、開閉弁を有する配管により接続されていることを特徴とする熱回収利用システム。
【請求項３】
前記第一の熱交換型反応器及び前記第二の熱交換型反応器は、それぞれ前記気体と可逆的に反応することが可能な物質を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱回収利用システム。
【請求項４】
前記蒸発器に前記液体を導入する導入手段と、
前記凝縮器から前記液体を排出する排出手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱回収利用システム。
【請求項５】
前記第一の熱交換型反応器、前記第二の熱交換型反応器及び前記第三の熱交換型反応器は、それぞれ前記第一の熱交換器、前記第二の熱交換器及び前記第三の熱交換器を兼ねることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱回収利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱回収利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高温の流体から低温の熱媒体に熱を伝達させることにより回収して利用する方法は、廃熱を有効に利用することができ、シェルアンドチューブ型、プレート型等の熱交換器が使用されている。例えば、循環熱風方式の乾燥器において、乾燥後の排ガスにより、室温の給気を加熱する方法が知られている。
【０００３】
しかしながら、熱媒体が流体に対して十分に低温でなければ、廃熱を有効に利用することができないという問題がある。
【０００４】
特許文献１には、乾燥すべき対象物が収容される乾燥部に対して、高温側反応器がそれぞれ接続され、所定の時間間隔で交互に蓄熱過程及び放熱過程で動作する二つのケミカルヒートポンプと、放熱過程で動作する第一のケミカルヒートポンプの低温側反応器に対して、蓄熱過程で動作する第二のケミカルヒートポンプの高温側反応器を切り換え接続する切り換え手段と、第一のケミカルヒートポンプの高温側反応器から乾燥部を通って第二のケミカルヒートポンプの高温側反応器まで気体を循環させる送風手段を含んでいる乾燥装置が開示されている。
【０００５】
しかしながら、放熱過程で動作する第一のケミカルヒートポンプの低温側反応器に対して、蓄熱過程で動作する第二のケミカルヒートポンプの高温側反応器を切り換え接続する際に、低温側反応器を昇温又は降温させる必要があり、廃熱を効率的に利用することができないという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、廃熱を効率的に利用することが可能な熱回収利用システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、第一の流体から回収された熱を利用して第二の流体を加熱する熱回収利用システムであって、前記第一の流体を導入する第一の流路と、前記第一の流体を排出する第二の流路と、前記第二の流体を導入する第三の流路と、前記第二の流体を排出する第四の流路と、前記第一の流体から熱を回収する、又は、前記第一の流体から回収された熱を利用して前記第二の流体を加熱する第一室と、前記第一の流体から熱を回収する、又は、前記第一の流体から回収された熱を利用して前記第二の流体を加熱する第二室と、前記熱が回収された第一の流体から熱を回収する第三室と、前記第一の流路及び前記第一室を開閉自在に接続する第一の開閉部と、前記第一室及び前記第三室を開閉自在に接続する第二の開閉部と、前記第三の流路及び前記第一室を開閉自在に接続する第三の開閉部と、前記第一室及び前記第四の流路を開閉自在に接続する第四の開閉部と、前記第一の流路及び前記第二室を開閉自在に接続する第五の開閉部と、前記第二室と前記第三室を開閉自在に接続する第六の開閉部と、前記第三の流路及び前記第二室を開閉自在に接続する第七の開閉部と、前記第二室と前記第四の流路を開閉自在に接続する第八の開閉部と、前記第三室と前記第二の流路を接続する開口部を有し、前記第一室、前記第二室及び前記第三室は、それぞれ第一の熱交換器、第二の熱交換器及び第三の熱交換器を有し、前記第一の熱交換器、前記第二の熱交換器及び前記第三の熱交換器は、それぞれ第一の熱交換型反応器、第二の熱交換型反応器及び第三の熱交換型反応器と熱的に接続されており、前記第一の熱交換型反応器と前記第三の熱交換型反応器及び前記第二の熱交換型反応器と前記第三の熱交換型反応器は、それぞれ開閉弁を有する配管により接続されており、前記第三の熱交換型反応器は、液体を蒸発させて気体を生成させる蒸発器であり、前記気体を凝縮させて前記液体を生成させる凝縮器をさらに有し、前記第一の熱交換型反応器と前記凝縮器及び前記第二の熱交換型反応器と前記凝縮器は、開閉弁を有する配管により接続されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、第一の流体から回収された熱を利用して前記第一の流体を加熱する熱回収利用システムであって、前記第一の流体を導入する第一の流路と、前記第一の流体を排出する第二の流路と、前記加熱された第一の流体を排出する第三の流路と、前記第一の流体から熱を回収する、又は、前記第一の流体から回収された熱を利用して前記第一の流体を加熱する第一室と、前記第一の流体から熱を回収する、又は、前記第一の流体から回収された熱を利用して前記第一の流体を加熱する第二室と、前記熱が回収された第一の流体から熱を回収する第三室と、前記第一の流路及び前記第一室を開閉自在に接続する第一の開閉部と、前記第一室及び前記第三室を開閉自在に接続する第二の開閉部と、前記第一室及び前記第三の流路を開閉自在に接続する第三の開閉部と、前記第一の流路及び前記第二室を開閉自在に接続する第四の開閉部と、前記第二室と前記第三室を開閉自在に接続する第五の開閉部と、前記第二室と前記第三の流路を開閉自在に接続する第六の開閉部と、前記第三室と前記第二の流路を接続する開口部を有し、前記第一室、前記第二室及び前記第三室は、それぞれ第一の熱交換器、第二の熱交換器及び第三の熱交換器を有し、前記第一の熱交換器、前記第二の熱交換器及び前記第三の熱交換器は、それぞれ第一の熱交換型反応器、第二の熱交換型反応器及び第三の熱交換型反応器と熱的に接続されており、前記第一の熱交換型反応器と前記第三の熱交換型反応器及び前記第二の熱交換型反応器と前記第三の熱交換型反応器は、それぞれ開閉弁を有する配管により接続されており、前記第三の熱交換型反応器は、液体を蒸発させて気体を生成させる蒸発器であり、前記気体を凝縮させて前記液体を生成させる凝縮器をさらに有し、前記第一の熱交換型反応器と前記凝縮器及び前記第二の熱交換型反応器と前記凝縮器は、開閉弁を有する配管により接続されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の熱回収利用システムにおいて、前記第一の熱交換型反応器及び前記第二の熱交換型反応器は、それぞれ前記気体と可逆的に反応することが可能な物質を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱回収利用システムにおいて、前記蒸発器に前記液体を導入する導入手段と、前記凝縮器から前記液体を排出する排出手段をさらに有することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱回収利用システムにおいて、前記第一の熱交換型反応器、前記第二の熱交換型反応器及び前記第三の熱交換型反応器は、それぞれ前記第一の熱交換器、前記第二の熱交換器及び前記第三の熱交換器を兼ねることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、廃熱を効率的に利用することが可能な熱回収利用システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の熱回収利用システムの一例を示す概要構成図である。
【図２】図１の熱回収利用システムの第一室で第一の流体から熱を回収する場合の開閉部の状態の一例を示す図である。
【図３】図１の熱回収利用システムの第一室で第一の流体から熱を回収する場合の開閉部の状態の変形例を示す図である。
【図４】図１の熱回収利用システムの第二室で第一の流体から熱を回収する場合の開閉部の状態の一例を示す図である。
【図５】図１の熱回収利用システムの第二室で第一の流体から熱を回収する場合の開閉部の状態の変形例を示す図である。
【図６】図１の熱回収利用システムで用いられるケミカルヒートポンプの一例を示す図である。
【図７】図１の熱回収利用システムで用いられるケミカルヒートポンプの変形例を示す図である。
【図８】本発明の熱回収利用システムの変形例を示す概要構成図である。
【図９】図８の熱回収利用システムの第一室で第一の流体から熱を回収する場合の開閉部の状態を示す図である。
【図１０】図８の熱回収利用システムの第二室で第一の流体から熱を回収する場合の開閉部の状態を示す図である。
【図１１】乾燥装置の一例を示す模式図である。
【図１２】乾燥装置の他の例を示す模式図である。
【図１３】実施例１の熱回収利用システム及び乾燥装置を示す図である。
【図１４】実施例２の熱回収利用システム及び乾燥装置を示す図である。
【図１５】実施例３の熱回収利用システム及び乾燥装置を示す図である。
【図１６】実施例４の熱回収利用システム及び乾燥装置を示す図である。
【図１７】実施例５の熱回収利用システム及び乾燥装置を示す図である。
【図１８】比較例１の熱回収利用システム及び乾燥装置を示す図である。
【図１９】比較例２の熱回収利用システム及び乾燥装置を示す図である。
【図２０】比較例３の熱回収利用システム及び乾燥装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００１５】
図１に、本発明の熱回収利用システムの一例を示す。熱回収システム１００は、第一の流体から回収された熱を利用して第二の流体を加熱する。このとき、熱回収システム１００には、第一の流体を導入する第一の流路１０１と、第一の流体を排出する第二の流路１０２と、第二の流体を導入する第三の流路１０３と、第二の流体を排出する第四の流路１０４と、第一室１１１と、第二室１１２と、熱が回収された第一の流体から熱を回収する第三室１１３が設置されている。また、熱回収システム１００には、第一の流路１０１及び第一室１１１を開閉自在に接続する第一の開閉部１２１と、第一室１１１及び第三室１１３を開閉自在に接続する第二の開閉部１２２と、第三の流路１０３及び第一室１１１を開閉自在に接続する第三の開閉部１２３と、第一室１１１及び第四の流路１０４を開閉自在に接続する第四の開閉部１２４と、第一の流路１０１及び第二室１１２を開閉自在に接続する第五の開閉部１２５と、第二室１１２と第三室１１３を開閉自在に接続する第六の開閉部１２６と、第三の流路１０３及び第二室１１２を開閉自在に接続する第七の開閉部１２７と、第二室１１２と第四の流路１０４を開閉自在に接続する第八の開閉部１２８が設置されている。さらに、熱回収システム１００には、第三室１１３と第二の流路１０２を接続する開口部（不図示）が設置されている。また、第一の熱交換器１３１、第二の熱交換器１３２及び第三の熱交換器１３３が、それぞれ第一室１１１内、第二室１１２内及び第三室１１３内に設置されている。
【００１６】
第一室１１１及び第二室１１２は、それぞれ第一の流体から熱を回収する、又は、第一の流体から回収された熱を利用して第二の流体を加熱する機能を有する。このとき、第一室１１１で第一の流体から熱を回収する場合、第二室１１２で第一の流体から回収された熱を利用して第二の流体を加熱する。一方、第二室１１２で第一の流体から熱を回収する場合、第一室１１１で第一の流体から回収された熱を利用して第二の流体を加熱する。このような機能は、ケミカルヒートポンプを適用することにより実現することができるが、詳細については、後述する。
【００１７】
開閉部としては、開閉自在に接続することが可能であれば、特に限定されないが、開閉弁等が挙げられる。
【００１８】
図２に、第一室１１１で第一の流体から熱を回収する場合の開閉部の状態の一例を示す。このとき、第一の開閉部１２１及び第二の開閉部１２２が開いており、第四の開閉部１２４及び第五の開閉部１２５が閉じているため、第一の流体は、第一室１１１に導入された後、第三室１１３を経て、第二の流路１０２から排出される。また、第二の開閉部１２２及び第三の開閉部１２３が閉じており、第七の開閉部１２７及び第八の開閉部１２８が開いているため、第二の流体は、第二室１１２に導入された後、第四の流路１０４から排出される。
【００１９】
このとき、図３に示すように、第五の開閉部１２５を開いて、第一の流体の一部を、第二室１１２に導入した後、第四の流路１０４から排出してもよい。これにより、第二の流体は、第一の流体の一部と混合して、加熱される。なお、第二室１１２に導入する第一の流体の量は、第五の開閉部１２５の開度を調整することにより、制御することができる。
【００２０】
図４に、第二室１１２で第一の流体から熱を回収する場合の開閉部の状態を示す。このとき、第一の開閉部１２１及び第八の開閉部１２８が閉じており、第五の開閉部１２５及び第六の開閉部１２６が開いているため、第一の流体は、第二室１１２に導入された後、第三室１１３を経て、第二の流路１０２から排出される。また、第三の開閉部１２３及び第四の開閉部１２４が開いており、第二の開閉部１２２及び第七の開閉部１２７が閉じているため、第二の流体は、第一室１１１に導入された後、第四の流路１０４から排出される。
【００２１】
このとき、図５に示すように、第一の開閉部１２１を開いて、第一の流体の一部を、第一室１１１に導入した後、第四の流路１０４から排出してもよい。これにより、第二の流体は、第一の流体の一部と混合して、昇温する。なお、第一室１１１に導入する第一の流体の量は、第一の開閉部１２１の開度を調整することにより、制御することができる。
【００２２】
次に、図６を用いて、熱回収利用システム１００で用いられるケミカルヒートポンプの一例について説明する。以下、水と可逆的に反応することが可能な硫酸カルシウムを用いる場合について説明するが、硫酸カルシウムの代わりに、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等を用いてもよい。また、ケミカルヒートポンプの代わりに、水素吸蔵ヒートポンプ等のヒートポンプを用いてもよい。
【００２３】
熱回収システム１００には、硫酸カルシウム（不図示）が収容されている第一の熱交換型反応器１４１及び第二の熱交換型反応器１４２、収容されている水を加熱して水蒸気を発生させる蒸発器１４３、第一の熱交換型反応器１４１又は第二の熱交換型反応器１４２で発生した水蒸気を冷却して水を生成させる凝縮器１４４が設置されている。このとき、第一の熱交換型反応器１４１、第二の熱交換型反応器１４２、蒸発器１４３及び凝縮器１４４の内部には、それぞれ熱交換器（不図示）が設置されている。また、第一の熱交換型反応器１４１、第二の熱交換型反応器１４２、蒸発器１４３及び凝縮器１４４の内部に設置されている熱交換器は、それぞれ第一の熱交換器１３１、第二の熱交換器１３２、第三の熱交換器１３３及び冷熱源１３４と熱的に接続されている。
【００２４】
熱的に接続する方法としては、特に限定されないが、ポンプ等の輸送手段を用いて熱媒体を輸送する方法等が挙げられる。
【００２５】
また、第一の熱交換型反応器１４１と蒸発器１４３、第二の熱交換型反応器１４２と蒸発器１４３、第一の熱交換型反応器１４１と凝縮器１４４及び第二の熱交換型反応器１４２と凝縮器１４４は、それぞれ配管１５１、１５２、１５３及び１５４により接続されている。このとき、配管１５１、１５２、１５３及び１５４には、それぞれ開閉弁（不図示）が設置されている。
【００２６】
次に、第一室１１１で第一の流体から熱を回収する場合（図２又は図３参照）のケミカルヒートポンプの動作を説明する。この場合、配管１５１及び１５３に設置されている開閉弁を閉じ、配管１５２及び１５４に設置されている開閉弁を開く。このため、第一の熱交換型反応器１４１及び第二の熱交換型反応器１４２は、それぞれ凝縮器１４４及び蒸発器１４３と接続される。その結果、第一の熱交換器１３１により回収された熱により、第一の熱交換型反応器１４１に収容されている硫酸カルシウム・水和物から脱離した水蒸気が凝縮器１４４に導入された後、凝縮して水が生成する。一方、第三の熱交換器１３３により回収された熱により、蒸発器１４３に収容されている水が蒸発して発生した水蒸気が第二の熱交換型反応器１４２に導入された後、硫酸カルシウムが水和して発熱する。このため、第二の熱交換器１３２により、第二の流体が加熱される。
【００２７】
このとき、第二の熱交換型反応器１４２の温度は、通常、蒸発器１４３に収容されている水の温度よりも約９０℃高くなる。例えば、第一室１１１に導入される第一の流体の温度が１３０℃であり、第一の熱交換器１３１により熱を回収された後に第三室１１３に導入される第一の流体の温度が１００℃となり、第三の熱交換器１３３により蒸発器１４３に収容されている水が９０℃に加熱される場合は、第二の熱交換型反応器１４２の温度は約１８０℃となり、第一の流体の温度に対する昇温効果は約５０℃となる。
【００２８】
一方、第二室１１２で第一の流体から熱を回収する場合（図４又は図５参照）は、配管１５１及び１５３に設置されている開閉弁を開き、配管１５２及び１５４に設置されている開閉弁を閉じる。
【００２９】
このとき、第一の熱交換型反応器１４１及び第二の熱交換型反応器１４２に収容されている硫酸カルシウム（不図示）は有限であるため、図２又は図３の状態及び図４又は図５の状態を交互に繰り返すことにより、第一の流体から連続して熱を回収すると共に、第二の流体を連続して加熱することができる。その結果、廃熱を効率的に利用することができる。
【００３０】
なお、図２又は図３の状態及び図４又は図５の状態を切り替えるタイミング等の所定のタイミングで、ポンプ等の排出手段を用いて、凝縮器１４４から水を排出してもよいし、ポンプ等の導入手段を用いて、蒸発器１４３に水を導入してもよい。このとき、凝縮器１４４から水を排出した水を、蒸発器１４３に導入してもよい。
【００３１】
また、熱回収利用システム１００は、第一の開閉部１２１、第二の開閉部１２２、第五の開閉部１２５及び第六の開閉部１２６を開いて、第三の開閉部１２３、第四の開閉部１２４、第七の開閉部１２７及び第八の開閉部１２８を閉じてもよい。この場合、配管１５３及び１５４に設置されている開閉弁を開いて、配管１５１及び１５２に設置されている開閉弁を閉じると、第一の熱交換型反応器１４１及び第二の熱交換型反応器１４２は、凝縮器１４４と接続される。その結果、第一の熱交換器１３１及び第二の熱交換器１３２により回収された熱により、第一の熱交換型反応器１４１及び第二の熱交換型反応器１４２に収容されている硫酸カルシウム・水和物から脱離した水蒸気が凝縮器１４４に導入された後、凝縮して水が生成する。このとき、ポンプ等の導入手段を用いて、蒸発器１４３に水を導入してもよい。
【００３２】
さらに、熱回収利用システム１００は、第二の開閉部１２２、第三の開閉部１２３、第四の開閉部１２４、第六の開閉部１２６、第七の開閉部１２７及び第八の開閉部１２８を開いて、第一の開閉部１２１及び第五の開閉部１２５を閉じてもよい。この場合、配管１５１及び１５２に設置されている開閉弁を開いて、配管１５３及び１５４に設置されている開閉弁を閉じると、第一の熱交換型反応器１４１及び第二の熱交換型反応器１４２は、蒸発器１４３と接続される。その結果、第三の熱交換器１３３により回収された熱により、蒸発器１４３に収容されている水が蒸発して発生した水蒸気が第一の熱交換型反応器１４１及び第二の熱交換型反応器１４２に導入された後、硫酸カルシウムが水和して発熱する。その結果、第一の熱交換器１３１及び第二の熱交換器１３２により、第二の流体が加熱される。なお、第二の流体が加熱される温度は、第二の開閉部１２２及び第六の開閉部１２６の開度を調整することにより、制御することができる。このとき、ポンプ等の排出手段を用いて、凝縮器１４４から水を排出してもよい。
【００３３】
このような状態を交互に繰り返すことにより、第一の流体から熱を回収する操作及び第二の流体を加熱する操作を交互に繰り返すことができる。このような操作は、例えば、バッチ式で乾燥の間欠運転をする場合等に利用することができる。
【００３４】
次に、図７を用いて、熱回収利用システム１００で用いられるケミカルヒートポンプの変形例について説明する。この場合、第一の熱交換型反応器１４１、第二の熱交換型反応器１４２及び蒸発器１４３が、それぞれ第一の熱交換器１３１、第二の熱交換器１３２及び第三の熱交換器１４３を兼ねる以外は、図６と同一の構成である。即ち、熱交換器１４１ａが外部に設置されている第一の熱交換型反応器１４１'が第一室１１１内に設置されている。また、熱交換器１４２ａが外部に設置されている第二の熱交換型反応器１４２'が第二室１１２内に設置されている。さらに、熱交換器１４３ａが外部に設置されている蒸発器１４３'が第三室１１３内に設置されている。これにより、第一の熱交換型反応器１４１、第二の熱交換型反応器１４２及び蒸発器１４３の内部に設置されている熱交換器を、それぞれ第一の熱交換器１３１、第二の熱交換器１３２及び第三の熱交換器１３３と熱的に接続する必要がないため、熱交換によるロスを削減することができる。その結果、廃熱を効率的に利用することができる。
【００３５】
このとき、第一の熱交換型反応器１４１と蒸発器１４３、第二の熱交換型反応器１４２と蒸発器１４３、第一の熱交換型反応器１４１と凝縮器１４４及び第二の熱交換型反応器１４２と凝縮器１４４は、それぞれ配管１５１、１５２、１５３及び１５４により接続されている。このとき、配管１５１、１５２、１５３及び１５４には、それぞれ開閉弁１５１ａ、１５２ａ、１５３ａ及び１５４ａが設置されている。
【００３６】
図８に、本発明の熱回収利用システムの変形例を示す。熱回収利用システム１００'は、第一の流体から回収された熱を利用して第一の流体を加熱する。このとき、熱回収利用システム１００'は、第二の流体を導入する第三の流路１０３、第三の流路１０３及び第一室１１１を開閉自在に接続する第三の開閉部１２３、第三の流路１０３及び第二室１１２を開閉自在に接続する第七の開閉部１２７を省略し、第四の流路１０４を加熱された第一の流体を排出する流路として用いた以外は、熱回収利用システム１００と同一の構成である。
【００３７】
第一室１１１及び第二室１１２は、それぞれ第一の流体から熱を回収する、又は、第一の流体から回収された熱を利用して第一の流体を加熱する機能を有する。このとき、第一室１１１で第一の流体から熱を回収する場合、第二室１１２で第一の流体から回収された熱を利用して第一の流体を加熱する。一方、第二室１１２で第一の流体から熱を回収する場合、第一室１１１で第一の流体から回収された熱を利用して第一の流体を加熱する。
【００３８】
図９に、第一室１１１で第一の流体から熱を回収する場合の開閉部の状態の一例を示す。このとき、第一の開閉部１２１及び第二の開閉部１２２が開いており、第四の開閉部１２４が閉じているため、第一の流体の半量は、第一室１１１に導入された後、第三室１１３を経て、第二の流路１０２から排出される。また、第五の開閉部１２５及び第八の開閉部１２８が開いており、第六の開閉部１２６が閉じているため、第一の流体の半量は、第二室１１２に導入された後、第四の流路１０４から排出される。なお、第一質１１１及び第二室１１２に導入する第一の流体の量は、第一の開閉部１２１及び第五の開閉部１２５の開度を調整することにより、制御することができる。
【００３９】
図１０に、第二室１１２で第一の流体から熱を回収する場合の開閉部の状態を示す。このとき、第五の開閉部１２５及び第六の開閉部１２６が開いており、第八の開閉部１２８が閉じているため、第一の流体の半量は、第二室１１２に導入された後、第三室１１３を経て、第二の流路１０２から排出される。また、第一の開閉部１２１及び第四の開閉部１２４が開いており、第二の開閉部１２２が閉じているため、第一の流体の半量は、第一室１１１に導入された後、第四の流路１０４から排出される。なお、第一質１１１及び第二室１１２に導入する第一の流体の量は、第一の開閉部１２１及び第五の開閉部１２５の開度を調整することにより、制御することができる。
【００４０】
本発明の熱回収利用システムは、乾燥装置等に適用することができる。
【００４１】
図１１に、乾燥装置の一例を示す。乾燥装置２００は、電力、天然ガス等の一次エネルギーにより熱風を発生させる熱交換器２０１、熱風を循環させるファン２０２、循環する熱風により材料Ｍを乾燥させる乾燥室２０３、循環する熱風の一部を排出する熱風排出機構２０４及び循環する熱風に外気を導入する外気導入機構２０５を有する。
【００４２】
図１２に、乾燥装置の他の例を示す。乾燥装置２００'は、外気導入機構２０５により循環する熱風に導入される外気を、廃熱等を利用して熱交換器等により予熱する予熱機構２０６をさらに有する以外は、乾燥装置２００と同一の構成である。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例に基づいて、本発明を具体的に説明する。
【００４４】
［実施例１］
熱回収利用システム１００（図１及び図６参照）を乾燥装置２００（図１１参照）に適用して、図１３に示す構成とした。具体的には、熱風排出機構２０４により排出される熱風（第一の流体）の流路を熱回収利用システム１００に導入する流路に切り替える流路切り替え機構３０１を設置して、熱風を熱回収利用システム１００に導入した。また、熱風から回収された熱を利用して循環する熱風（第二の流体）を加熱して加熱工程３０２に適用した。
【００４５】
なお、乾燥室２０３内では、材料Ｍとして、加熱により発色する感熱材料と水性溶媒を混合した塗布液を塗布した紙を１６０℃の熱風により乾燥させ、乾燥室２０３から１２０℃の熱風が排出された。
【００４６】
また、熱回収利用システム１００の第一の熱交換型反応器１４１と第二の熱交換型反応器１４２、蒸発器１４３、凝縮器１４４、配管１５１、１５２、１５３及び１５４は、運転前に、１Ｐａ以下の真空に排気した。
【００４７】
さらに、熱回収利用システム１００は、図２の状態及び図４の状態を、３０分間毎に交互に繰り返した。図２の状態及び図４の状態を切り替える直前に、配管１５１、１５２、１５３及び１５４に設置されている開閉弁を２０秒間閉じて、蒸発器１４３に水を導入すると共に、凝縮器１４４から水を排出した。
【００４８】
［実施例２］
熱回収利用システム１００（図１及び図７参照）を乾燥装置２００'（図１２参照）に適用して、図１４に示す構成とした。具体的には、熱風排出機構２０４により排出される熱風（第一の流体）の流路を熱回収利用システム１００に導入する流路に切り替える流路切り替え機構３０１を設置すると共に、熱回収利用システム１００に導入する熱風の流量を調整して、残りの熱風を排出する流量調整機構３０３を設置し、熱風を熱回収利用システム１００に導入した。また、熱風から回収された熱を利用して、外気導入機構２０５により導入された後、予熱機構２０６により予熱された外気（第二の流体）を加熱して生成した熱風を循環する熱風に導入した。
【００４９】
なお、乾燥室２０３内では、材料Ｍとして、加熱により発色する感熱材料と水性溶媒を混合した塗布液を塗布した紙を１６０℃の熱風により乾燥させ、乾燥室２０３から１２０℃の熱風が排出された。
【００５０】
また、熱回収利用システム１００の第一の熱交換型反応器１４１と第二の熱交換型反応器１４２、蒸発器１４３、凝縮器１４４、配管１５１、１５２、１５３及び１５４は、運転前に、１Ｐａ以下の真空に排気した。
【００５１】
さらに、熱回収利用システム１００は、図２の状態及び図４の状態を、３０分間毎に交互に繰り返した。図２の状態及び図４の状態を切り替える直前に、配管１５１、１５２、１５３及び１５４に設置されている開閉弁１５１ａ、１５２ａ、１５３ａ及び１５４ａを２０秒間閉じて、蒸発器１４３に水を導入すると共に、凝縮器１４４から水を排出した。
【００５２】
［実施例３］
熱回収利用システム１００（図１及び図７参照）を乾燥装置２００'（図１２参照）に適用して、図１５に示す構成とした。具体的には、熱風排出機構２０４により排出される熱風の流路を熱回収利用システム１００に導入する流路に切り替える流路切り替え機構３０１を設置すると共に、熱回収利用システム１００に導入する熱風（第一の流体）の流量を調整して、残りの熱風の一部（第二の流体）を熱回収利用システム１００に導入して、残りの熱風の残部を排出する流量調整機構３０３'を設置し、熱風（第一の流体及び第二の流体）を熱回収利用システム１００に導入した。また、熱風（第一の流体）から回収された熱を利用して、熱風（第二の流体）を加熱して生成した熱風を循環する熱風に導入した。
【００５３】
なお、乾燥室２０３内では、材料Ｍとして、加熱により発色する感熱材料と水性溶媒を混合した塗布液を塗布した紙を１６０℃の熱風により乾燥させ、乾燥室２０３から１２０℃の熱風が排出された。
【００５４】
また、熱回収利用システム１００の第一の熱交換型反応器１４１と第二の熱交換型反応器１４２、蒸発器１４３、凝縮器１４４、配管１５１、１５２、１５３及び１５４は、運転前に、１Ｐａ以下の真空に排気した。
【００５５】
さらに、熱回収利用システム１００は、図２の状態及び図４の状態を、３０分間毎に交互に繰り返した。図２の状態及び図４の状態を切り替える直前に、配管１５１、１５２、１５３及び１５４に設置されている開閉弁１５１ａ、１５２ａ、１５３ａ及び１５４ａを２０秒間閉じて、蒸発器１４３に水を導入すると共に、凝縮器１４４から水を排出した。
【００５６】
［実施例４］
熱回収利用システム１００（図８参照）を乾燥装置２００'（図１２参照）に適用して、図１６に示す構成とした。具体的には、熱風排出機構２０４により排出される熱風（第一の流体）の流路を熱回収利用システム１００に導入する流路に切り替える流路切り替え機構３０１を設置すると共に、熱回収利用システム１００に導入する熱風の流量を調整して、残りの熱風を排出する流量調整機構３０３を設置し、熱風を熱回収利用システム１００に導入した。また、熱風から回収された熱を利用して、熱風を加熱して生成した熱風を循環する熱風に導入した。なお、ケミカルヒートポンプは、図７に示す構成とした。
【００５７】
なお、乾燥室２０３内では、材料Ｍとして、加熱により発色する感熱材料と水性溶媒を混合した塗布液を塗布した紙を１６０℃の熱風により乾燥させ、乾燥室２０３から１２０℃の熱風が排出された。
【００５８】
また、熱回収利用システム１００の第一の熱交換型反応器１４１と第二の熱交換型反応器１４２、蒸発器１４３、凝縮器１４４、配管１５１、１５２、１５３及び１５４は、運転前に、１Ｐａ以下の真空に排気した。
【００５９】
さらに、熱回収利用システム１００は、図２の状態及び図４の状態を、３０分間毎に交互に繰り返した。図２の状態及び図４の状態を切り替える直前に、配管１５１、１５２、１５３及び１５４に設置されている開閉弁１５１ａ、１５２ａ、１５３ａ及び１５４ａを２０秒間閉じて、蒸発器１４３に水を導入すると共に、凝縮器１４４から水を排出した。
【００６０】
［実施例５］
熱回収利用システム１００（図１及び図７参照）を乾燥装置２００（図１１参照）に適用して、図１７に示す構成とした。具体的には、熱風排出機構２０４により排出される熱風（第一の流体）の流路を熱回収利用システム１００に導入する流路に切り替える流路切り替え機構３０１を設置して、熱風を熱回収利用システム１００に導入した。また、熱風から回収された熱を利用して、外気導入機構２０５により導入された外気（第二の流体）を加熱して生成した熱風を循環する熱風に導入した。
【００６１】
なお、乾燥室２０３内では、材料Ｍとして、加熱により発色する感熱材料と水性溶媒を混合した塗布液を塗布した紙を１６０℃の熱風により乾燥させ、乾燥室２０３から１２０℃の熱風が排出された。
【００６２】
また、熱回収利用システム１００の第一の熱交換型反応器１４１と第二の熱交換型反応器１４２、蒸発器１４３、凝縮器１４４、配管１５１、１５２、１５３及び１５４は、運転前に、１Ｐａ以下の真空に排気した。
【００６３】
さらに、熱回収利用システム１００は、図３の状態及び図５の状態を、３０分間毎に交互に繰り返した。図３の状態及び図５の状態を切り替える直前に、配管１５１、１５２、１５３及び１５４に設置されている開閉弁１５１ａ、１５２ａ、１５３ａ及び１５４ａを２０秒間閉じて、蒸発器１４３に水を導入すると共に、凝縮器１４４から水を排出した。
【００６４】
［比較例１］
乾燥装置２００（図１１参照）に、プレート式の熱交換器１０００を適用して、図１８に示す構成とした。具体的には、熱風排出機構２０４により排出される熱風（第一の流体）を熱交換器１０００に導入した。また、熱風から回収された熱を利用して、外気導入機構２０５により導入された外気（第二の流体）を加熱して生成した熱風を循環する熱風に導入した。
【００６５】
なお、乾燥室２０３内では、材料Ｍとして、加熱により発色する感熱材料と水性溶媒を混合した塗布液を塗布した紙を１６０℃の熱風により乾燥させ、乾燥室２０３から１２０℃の熱風が排出された。
【００６６】
［比較例２］
乾燥装置２００（図１１参照）に、プレート式の熱交換器１０００を適用して、図１９に示す構成とした。具体的には、熱風排出機構２０４により排出される熱風（第一の流体）を熱交換器１０００に導入した。また、熱風から回収された熱を利用して循環する熱風（第二の流体）を加熱して加熱工程３０２に適用した。
【００６７】
なお、乾燥室２０３内では、材料Ｍとして、加熱により発色する感熱材料と水性溶媒を混合した塗布液を塗布した紙を１６０℃の熱風により乾燥させ、乾燥室２０３から１２０℃の熱風が排出された。
【００６８】
［比較例３］
乾燥装置２００'（図１２参照）に、プレート式の熱交換器１０００を適用して、図２０に示す構成とした。具体的には、熱風排出機構２０４により排出される熱風（第一の流体）を熱交換器１０００に導入した。また、熱風から回収された熱を利用して、外気導入機構２０５により導入された後、予熱機構２０６により予熱された外気（第二の流体）を加熱して生成した熱風を循環する熱風に導入した。
【００６９】
なお、乾燥室２０３内では、材料Ｍとして、加熱により発色する感熱材料と水性溶媒を混合した塗布液を塗布した紙を１６０℃の熱風により乾燥させ、乾燥室２０３から１２０℃の熱風が排出された。
【００７０】
表１に、実施例１〜５、比較例１〜３の評価結果を示す。
【００７１】
【表１】
0005652190.tif 000002
ここで、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４は、それぞれ熱回収利用システム又は熱交換器に導入される第一の流体の温度、熱回収利用システム又は熱交換器から排出される第一の流体の温度、熱回収利用システム又は熱交換器に導入される第二の流体の温度及び熱回収利用システム又は熱交換器から排出される第二の流体の温度である。なお、実施例４において、Ｔ３及びＴ４は、それぞれ熱回収利用システム又は熱交換器に導入される第一の流体の温度及び熱回収利用システム又は熱交換器から排出される第一の流体の温度である。
【００７２】
表１から、実施例１〜５は、比較例１〜３と比較して、Ｔ４が高く、廃熱を効率的に利用できることがわかる。
【００７３】
特に、比較例１〜３は、第二の流体の温度を第一の流体の温度よりも高くすることが原理的に不可能であるが、実施例１〜４は、第二の流体の温度を第一の流体の温度よりも高い。
【符号の説明】
【００７４】
１００、１００'    熱回収利用システム
１０１    第一の流路
１０２    第二の流路
１０３    第三の流路
１０４    第四の流路
１１１    第一室
１１２    第二室
１１３    第三室
１２１    第一の開閉部
１２２    第二の開閉部
１２３    第三の開閉部
１２４    第四の開閉部
１２５    第五の開閉部
１２６    第六の開閉部
１２７    第七の開閉部
１２８    第八の開閉部
１３１    第一の熱交換器
１３２    第二の熱交換器
１３３    第三の熱交換器
１４１、１４１'    第一の熱交換型反応器
１４２、１４２'    第二の熱交換型反応器
１４３、１４３'    蒸発器
１４４    凝縮器
１４１ａ、１４２ａ、１４３ａ    熱交換器
１５１、１５２、１５３、１５４    配管
１５１ａ、１５２ａ、１５３ａ、１５４ａ    開閉弁
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特開２００１−３１７８７４号公報
【図１】
0005652190.tif 000003
【図２】
0005652190.tif 000004
【図３】
0005652190.tif 000005
【図４】
0005652190.tif 000006
【図５】
0005652190.tif 000007
【図６】
0005652190.tif 000008
【図７】
0005652190.tif 000009
【図８】
0005652190.tif 000010
【図９】
0005652190.tif 000011
【図１０】
0005652190.tif 000012
【図１１】
0005652190.tif 000013
【図１２】
0005652190.tif 000014
【図１３】
0005652190.tif 000015
【図１４】
0005652190.tif 000016
【図１５】
0005652190.tif 000017
【図１６】
0005652190.tif 000018
【図１７】
0005652190.tif 000019
【図１８】
0005652190.tif 000020
【図１９】
0005652190.tif 000021
【図２０】
0005652190.tif 000022