(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排熱発生場所の近傍に濃縮装置を設置し、この濃縮装置で排熱を利用して低濃度塩化リチウム水溶液を濃縮し、濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウムとする第一（濃縮）工程、第一（濃縮）工程で得られた濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウムを搬送容器に収納し、収納された搬送容器を搬送手段により空調装置が設置されている場所に搬送する第二（収納・搬送）工程、空調装置が設置されている場所の近傍で、濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液を希釈し、または固体の塩化リチウムを水に溶解し、得られた塩化リチウム水溶液中に、水の蒸発装置から発生した水蒸気および／または外気中の水分を吸収させて、低濃度塩化リチウム水溶液とする際に生ずる蒸発熱や吸収熱により、冷水と冷風または冷水と乾燥空気を発生させる第三工程、水分を吸収した低濃度塩化リチウム水溶液を搬送容器に収納し、この収納された搬送容器を搬送手段により前記排熱発生場所の近傍に設置した上記濃縮装置に返送する第四工程を含むことを特徴とする、冷水・冷風発生システム。
【請求項２】
第一（濃縮）工程において、濃度が２７〜３２重量％の低濃度塩化リチウム水溶液を真空状態で、排熱源よりの排熱を活用した熱交換器によって８５〜１２０℃に加熱し、低濃度塩化リチウム水溶液中の水分を蒸発させ、濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウムとする、請求項１に記載の冷水・冷風発生システム。
【請求項３】
第一（濃縮）工程において、濃度が２７〜３２重量％の低濃度塩化リチウム水溶液を濃縮する工程で、濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液中に固体の塩化リチウムが共存するスラリー状を呈し、必要があれば、このスラリー状の高濃度塩化リチウム溶液を固液分離機によって固体の塩化リチウムと濾液とを分離する、請求項１または請求項２に記載の冷水・冷風発生システム。
【請求項４】
第三工程において、濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウムを、溶解槽において濃度が４０〜4７重量％の塩化リチウム水溶液とし、この塩化リチウム水溶液を吸収装置に移送し、吸収装置において水蒸発装置からの水蒸気を塩化リチウム水溶液に吸収させ、この際発生する水の蒸発熱によって冷水を発生させる、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の冷水・冷風発生システム。
【請求項５】
第三工程において、吸収装置出口の塩化リチウム水溶液の一部を除湿装置に移送し、外気と塩化リチウム水溶液とを、極めて小さい量比で接触させ、外気中の水分を塩化リチウム水溶液に吸収させて乾燥空気とし、この乾燥空気を水と接触させて加湿し、水の蒸発熱で空気を冷やして冷風を発生させる、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の冷水・冷風発生システム。
【請求項６】
第三工程において、吸収装置出口の塩化リチウム水溶液の一部を除湿装置に移送した残りの塩化リチウム水溶液を、溶解槽に再び循環する、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の冷水・冷風発生システム。
【請求項７】
低濃度塩化リチウム水溶液を、排熱発生場所で発生する排熱を活用する冷水・冷風発生装置は、少なくとも、この冷水・冷風発生装置は、低濃度塩化リチウム水溶液を加熱・濃縮し、濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウムとする濃縮装置、濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウムを容器に収納し、空調装置が設置されている場所に搬送する搬送装置、濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウムを、濃度が４０〜4７重量％の塩化リチウム水溶液とする溶解槽、濃度が４０〜4７重量％の塩化リチウム水溶液に水の蒸発装置から発生した水蒸気を吸収させ、冷水を発生する水の吸収装置、水蒸気発生装置、外気中の水分を除湿して乾燥空気とする除湿装置、乾燥空気を加湿する加湿装置、除湿装置内で水分を吸収した濃度が27〜32重量％の低濃度塩化リチウム水溶液を蓄える貯槽、とより構成されることを特徴とする、冷水・冷風発生装置。
【請求項８】
濃縮装置は、少なくとも、空調装置が設置されている場所から返送された低濃度塩化リチウム水溶液の貯槽、排熱発生場所で発生する排熱により低濃度塩化リチウム水溶液を加熱し、溶液中の水分を蒸発させる濃縮缶、濃縮缶内の圧力を減圧にする減圧装置、濃縮缶から蒸発した水蒸気を冷却・凝縮させる凝縮装置、濃縮された高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウムを収納する収納容器、場合により固液分離機を、装備してなる請求項７に記載の冷水・冷風発生装置。
【請求項９】
水の吸収装置は、少なくとも、固体塩化リチウムまたは高濃度塩化リチウム水溶液を、比較的濃度の低い塩化リチウム水溶液中に溶解する溶解槽、溶解した塩化リチウム水溶液中に水蒸気を吸収させる吸収装置、水を蒸発させる水蒸発装置を装備してなる、請求項７または請求項８に記載の冷水・冷風発生装置。
【請求項１０】
除湿装置は、少なくとも、塩化リチウム水溶液を外気と接触させ、外気中の水分を除去する除湿装置、この除湿装置で発生した乾燥空気を加湿して冷風を発生させる加湿装置を装備してなる、請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の冷水・冷風発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷水・冷風発生システム、および冷水・冷風発生装置に関する。さらに詳しくは、特に排熱源からの排熱によって、極低濃度の塩化リチウム水溶液を濃縮して、45重量％以上の高濃度塩化リチウム水溶液、または、固体塩化リチウムとし、これら高濃度塩化リチウム水溶液および固体塩化リチウムが高い蓄熱密度を有することを利用し、空調に活用可能な冷水・冷風を発生するシステム、およびこのシステムで使用される冷水・冷風発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
わが国の夏期は高温多湿であることから、生活者に快適な住環境を提供するため、空調装置の利用が飛躍的に普及し、このため電力需要も増大してきた。電力会社がこの増大した電力需要に対応するには、水力発電、火力発電、原子力発電などに依存しなければならない。水力発電所や原子力発電所は、大容量発電設備となり投資が嵩むほか、遠距離送電しなければならないという欠点がある。石油、石炭、天然ガスなどによる火力発電は、二酸化炭素の排出量が多く、これの総排出量を削減しなければならない現状では、飛躍的な設備拡大はできないのが実情である。しかし、快適な住環境になれた生活者にとって、空調装置を利用しない生活に戻ることは苦痛である。従って、二酸化炭素を排出しない新規な空調システムの開発が望まれている。
【０００３】
火力発電所、製鉄所、石油化学プラント、セメント工場などの各種工場、廃棄物焼却場などのガス、重油、廃棄物からの２００℃以上の高温の排出気体（排熱）は他の熱源として有効に活用されているが、９０〜１５０℃の範囲の比較的低温の排出気体は地域暖房、浴場、温水プールなどの熱源として活用されているにすぎない。しかも、排熱は貯蔵し難いので、発生と同時に活用しなければならないという時間的制約がある。また、排熱を地域暖房として活用するには、排熱源サイトから熱需要サイトにパイプラインを敷設する必要があり、そのための経費が嵩むばかりでなく、熱源からの距離が２〜３km以内という距離的制約がある。さらに、浴場、温水プールとして活用するには、多数の利用者が居住している地域に限られるという地域的制約があるので、十分に活用されていないのが実情である。
【０００４】
最近、上記大容量の発電設備で発電した電気を使用する空調設備に代えて、電力を使用しないで冷房領域の冷熱を製造する技術である吸湿材（デシカント材）を使用した空調システムが提案されている。その一つは吸湿材ロータリー式の乾式タイプのものであり（特許文献1参照）、他の一つは臭化リチウム溶液循環型の湿式タイプのものである（特許文献２参照）。これら提案の吸湿材空調システムでは、いずれも吸湿材の水分吸収による空気エネルギーの減少や、水が蒸発する際に発生する蒸発熱を利用するものであるが、蓄熱密度が３００kJ／kg以下で低いという欠点がある。
【０００５】
蓄熱密度を向上させたものとして、特殊な吸湿材を組み合わせたものが提案されているが（特許文献３参照）、蓄熱密度を大幅に向上させるに至っていない。他方、電気を使用した蓄熱技術には氷蓄熱などが実用化されているが現在、その蓄熱密度は６００kJ／kg以下である。なお、本発明において「蓄熱密度」とは、[吸湿材が吸収した水分の凝縮熱 (kJ)／{濃縮後の固体塩化リチウムまたは高濃度塩化リチウム水溶液と水分吸収後の低濃度水溶液の平均重量(kg)}]を意味する。蓄熱密度は、１０００ kJ／kg以上が望ましい。
【０００６】
本出願人は先に、上記の欠点を解決した、改良された吸湿材（デシカント材）空調システムを提案した（特許文献４参照）。しかし、この吸湿材を活用した空調システムによるときは、なお蓄熱密度が小さいという欠点があるほか、このシステムで使用される吸湿材を再生（脱水、乾燥）する熱源が、吸湿材空調システムを設置する場所の近傍にあることが必須であり、吸湿材を再生する熱源と、吸湿材空調システムを設置する場所が離れている場合は、採用できないという欠点がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−３０１０１４号公報
【特許文献２】
特開平８−１９２０２２号公報
【特許文献３】
特開２０００−３１９６４６号公報
【特許文献４】
特開２００２−１１５８６７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、かかる状況にあって、従来の空調システムに存在する上記の諸欠点を解決した、改良された空調システムを提供することを目的として、鋭意検討の結果本発明を完成するに至ったものである。すなわち、本発明の目的は次のとおりである。
１．吸湿材を再生する熱源（排熱源サイト）と、空調システムを設置する場所（熱需要サイト）との間に、距離的制限や地域的制限がある場合でも、使用できる冷水・冷風発生システムを提供すること。
２．排熱を活用する際に、時間的制約のない、冷水・冷風発生システムを提供すること。
３・蓄熱密度が大きい冷水・冷風発生システムを提供すること。
４．従来利用されていなかった排熱を活用し、二酸化炭素を排出しない冷水・冷風発生システムを提供すること。
５．上記システムで使用する冷水・冷風発生装置を提供すること。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１発明では、排熱発生場所の近傍に濃縮装置を設置し、この濃縮装置で排熱を利用し低濃度塩化リチウム水溶液を濃縮し、濃度が４５重量％以上の高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウムとする第一（濃縮）工程、第一（濃縮）工程で得られた濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウムを搬送容器に収納し、収納された搬送容器を搬送手段により空調装置が設置されている場所に搬送する第二（収納・搬送）工程、
空調装置が設置されている場所の近傍で、濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液を希釈し、または固体の塩化リチウムを水に溶解し、得られた塩化リチウム水溶液中に、水の蒸発装置から発生した水蒸気および／または外気中の水分を吸収させて、低濃度塩化リチウム水溶液とする際に生ずる蒸発熱や吸収熱により、冷水と冷風または冷水と乾燥空気を発生させる第三工程、水分を吸収した低濃度塩化リチウム水溶液を搬送容器に収納し、この収納された搬送容器を搬送手段により前記排熱発生場所の近傍に設置した上記濃縮装置に返送する第四工程を含むことを特徴とする、冷水・冷風発生システムを提供する。
【００１０】
さらに、第２発明では、低濃度塩化リチウム水溶液を、排熱発生場所で発生する排熱を活用する冷水・冷風発生装置は、少なくとも、この冷水・冷風発生装置は、低濃度塩化リチウム水溶液を加熱・濃縮し、濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウムとする濃縮装置、濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウムを容器に収納し、空調装置が設置されている場所に搬送する搬送装置、濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウムを、濃度が４０〜4７重量％の塩化リチウム水溶液とする溶解槽、濃度が４０〜4７重量％の塩化リチウム水溶液に水の蒸発装置から発生した水蒸気を吸収させ、冷水を発生する水の吸収装置、水蒸気発生装置、外気中の水分を除湿して乾燥空気とする除湿装置、乾燥空気を加湿する加湿装置、除湿装置内で水分を吸収した濃度が27〜32重量％の低濃度塩化リチウム水溶液を蓄える貯槽、とより構成されることを特徴とする、冷水・冷風発生装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るシステムの一例を示す概略図である。図１において、Ａは排熱を発生する排熱源（排熱源サイト）、Ｅは空調装置が設置されている場所（熱需要サイト）である。Ｂは低濃度塩化リチウム水溶液（本発明では、濃度27〜32重量％のものをいう。以下、同じ意味である。）の濃縮装置、Ｃは濃縮された45重量％以上の高濃度塩化リチウム水溶液、または、固体の塩化リチウム｛以下、45重量％以上高濃度塩化リチウム水溶液、および固体の塩化リチウムの両者を含めて、「塩化リチウムなど」と略称することがある。｝の搬送手段、Ｄは「塩化リチウムなど」の高い蓄熱密度を活用した冷水・冷風発生装置である。
【００１２】
「塩化リチウム」などの蓄熱密度は、固体の塩化リチウムが総て無水塩であるときは２６００kJ／kgであり、一水塩であるときは２０００kJ／kgなどと結晶形態によって変化する。濃度が４５重量％以上の高濃度塩化リチウム水溶液は、１０００〜１８００kJ／kgと極めて大きな値を示す。本発明では、蓄熱密度が１０００kJ／kg以上の塩化リチウム（水溶液）の高い蓄熱密度を活用する。
【００１３】
本発明に係る冷水・冷風発生システムにおける排熱源（排熱源サイト）(A)で発生する排熱は、低濃度塩化リチウムを濃縮して、「塩化リチウムなど」とする際の熱源として活用される。低濃度の塩化リチウム水溶液を濃縮して「塩化リチウムなど」とすることによって、「塩化リチウムなど」の蓄熱密度を高めることができる。排熱源(A)の具体例としては、セメント工場、廃棄物焼却場、石油化学プラント、製鉄所などから排出される、温度が９０〜１５０℃の範囲の比較的低温の排水、排ガスなどをいう。空調装置が設置されている場所（熱需要サイト）(E)から移送された低濃度塩化リチウム水溶液は、低濃度塩化リチウム貯槽に蓄えられる。
【００１４】
濃縮装置(Ｂ)は、上記排熱源(A)の近傍に配置され、上記排熱源を活用して、低濃度塩化リチウム水溶液を「塩化リチウムなど」とする装置である。ここで、「排熱源の近傍」とは、上記排熱源からの排熱を配管で移送・活用できる範囲を意味し、排熱が発生する敷地内が好適であり、排熱源に隣接しているのがより好ましい。
【００１５】
濃縮装置(B)は、少なくとも、空調装置が設置されている場所（熱需要サイト）(E)から返送された低濃度塩化リチウム水溶液を、濃縮缶(B1)で排熱発生場所(A)で発生する排熱によって加熱し、溶液中の水分を蒸発させて濃縮する濃縮缶(B1)、濃縮缶(B1)内の圧力を減圧にして濃縮を早める減圧装置(B4)、濃縮缶(B１)から蒸発した水蒸気を冷却・凝縮させ凝縮水を系外に排出する凝縮装置(B３)、濃縮された高濃度塩化リチウム水溶液または固体の塩化リチウム用収納容器(B9)によって構成される（後記、図２参照）。場合により、固液分離機(B6)を装備する。
【００１６】
第一（濃縮）工程においては、まず、熱需要サイト(E)側から搬送された塩化リチウム水溶液は、塩化リチウム水溶液搬送容器(B8)から、全量ポンプ(B10)によって低濃度塩化リチウム水溶液貯槽(B7)に移送し、搬送容器(B8)を空にする。ついで、貯槽(B7)に蓄えられた低濃度塩化リチウム水溶液を、ポンプ(B11)によって濃縮缶(B1)に移送する。濃縮缶(B1)では、低濃度塩化リチウム水溶液を加熱して水分を蒸発させ濃縮し、濃度が45重量％以上の高濃度塩化リチウム水溶液とし、または固体の塩化リチウムを析出（晶析）させる。濃縮缶(B1)は、上記排熱を活用可能な加熱ジャケットを装備した構造、または濃縮缶(B1)に直接導入可能な構造とする。濃縮缶(B1)には、水分の蒸発を促進する目的で、濃縮缶(B1)内の圧力を減圧にする減圧装置(B4)を装備する。濃縮缶(B1)には、さらに蒸発した水蒸気を冷却・凝縮させる凝縮装置(B3)を装備し、凝縮水をここから系外に排出させる。
【００１７】
第一（濃縮）工程においては、濃度が２７〜３２重量％の低濃度塩化リチウム水溶液を、貯槽(B7)からポンプ(B11)によって濃縮缶(B1)に移送する。濃縮缶(B1)への移送は貯槽(B7)から直接であってもよく、または、移送ラインの途中で上記排熱を活用した加熱装置(B5)によって予熱して移送してもよい。また、濃縮缶(B1)の塩化リチウム水溶液をポンプ(B12)で真空蒸発器(B2)を経由させ、排熱源よりの排熱を活用して熱交換器によって８５〜１２０℃に加熱し、低濃度塩化リチウム水溶液中の水分を蒸発させることもできる。
【００１８】
第一（濃縮）工程においては、濃縮缶(B1)内を５５００〜２００００ Pa の減圧状態とし、熱源によって塩化リチウム水溶液を８５〜１２０℃に加熱する。濃縮缶(B1)では、塩化リチウム水溶液中の水分の一部を蒸発させて水蒸気とし、水蒸気は塩化リチウム水溶液と分離され、濃縮缶(B１)の上部に配置された凝縮装置(B３)によって冷却され、凝縮水とされて濃縮系外に排出される。濃縮缶(B1)内の塩化リチウム水溶液は、濃縮の程度によって高濃度の塩化リチウム水溶液となり、または高濃度の塩化リチウム水溶液中に固体の塩化リチウムが共存したスラリー状を呈する液となる。
【００１９】
塩化リチウム水溶液がスラリー状を呈し、必要があれば、このスラリーを固液分離機(B6)によって、固体の塩化リチウムと濾液とに分離する。固体の塩化リチウムは固体塩化リチウム搬送容器(B9)に収納する。濾液は、濃縮缶(B1)に戻す。固液分離機としては、各種の遠心分離機や濾過機などが挙げられる。濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液は、あらかじめ空の状態にされている塩化リチウム水溶液搬送容器(B8)に収納する。搬送容器(B8)と搬送容器(B9)とは、排熱源サイト(A)と熱需要サイト(E)との間を往復する通い容器として機能する。搬送容器(B8)と搬送容器(B9)とを、それぞれ複数個準備すれば、本発明に係るシステムを連続的に稼動させることができる。
【００２０】
第二工程では、「塩化リチウムなど」を収納した、塩化リチウム水溶液搬送容器(B8)、および／または、固体塩化リチウム搬送容器(B9)を、搬送手段(C)によって、冷水・冷風発生装置(D)が設置されている場所の近傍に移送する。塩化リチウム水溶液搬送容器(B8)、固体塩化リチウム搬送容器(B9)などの搬送手段(C)は、車両、船舶、飛行機などが挙げられる。中でも、車両が好適である。排熱発生場所（排熱源サイト）(A)と空調装置が設置されている場所（熱需要サイト）(E)との距離は３０km程度離れていてもよい。冷水・冷風発生装置(D)が設置されている場所と、空調装置が設置されている場所（熱需要サイト）(E)とは、５０ｍ以内程度に隣接しているのが好ましい。
【００２１】
冷水・冷風発生装置(D)では、排熱源サイト(A)から搬送された高い蓄熱密度を有する「塩化リチウムなど」を冷水・冷風発生装置(D)を経由して冷水と冷風を発生させる。冷水・冷風発生装置(D)では、「塩化リチウムなど」を水で希釈または水に溶解し、得られた塩化リチウム水溶液中に、水の蒸発装置(D2)から発生した水蒸気および／または外気中の水分を吸収させて、低濃度塩化リチウム水溶液とする際に生ずる蒸発熱や吸収熱により、冷水と冷風および／または冷水と乾燥空気を発生させる。発生させた冷水、冷風、乾燥空気などは、冷水・冷風発生装置(D)の近傍に配置された、空調装置が設置されている場所（熱需要サイト）(E)で、空調用に活用される。
【００２２】
本発明において、空調装置が設置されている場所（熱需要サイト）(E)とは、冷房を必要とする施設を意味する。具体的には、商業ビル、病院、ホテル、レストラン、コンビニエンスストア、幼稚園、保育園、学校、各種の福祉施設などが挙げられるが、これら例示したものに限定されるものではない。
【００２３】
冷水・冷風発生装置(D)には、冷水を発生させる冷水発生装置、および冷風発生装置を配置する。冷水発生装置は、少なくとも、排熱源サイトから搬送された「塩化リチウムなど」を、低濃度の塩化リチウム水溶液に溶解する溶解槽(D5)、吸収装置(D1)、および水蒸発装置(D2)によって構成される。水蒸発装置(D2)は、水が蒸発する際に発生する蒸発熱を利用して水を冷却して冷水を発生させ、吸収装置(D1)は水蒸発装置(D2)での水蒸気発生を促進し、その水蒸気を塩化リチウム水溶液に吸収させ、この吸収された水は「塩化リチウムなど」を溶解、希釈用に使用される（後記、図３参照）。
【００２４】
冷風発生装置は、少なくとも、除湿装置(D3)と加湿装置(D4)とによって構成される。除湿装置(D3)は、吸収装置(D1)からの塩化リチウム水溶液を外気と接触させ、外気中の水分を除去して乾燥空気を発生させる。加湿装置(D4)は除湿装置(D3)で発生した乾燥空気を加湿して冷風を発生させる（後記、図３参照）。
【００２５】
溶解槽(D5)においては、固体の塩化リチウムまたは濃度が４５重量%以上の高濃度塩化リチウム水溶液を、低濃度の塩化リチウム水溶液に溶解および／または希釈して、濃度が４０〜4７重量％の塩化リチウム水溶液とする。濃度の上限（４７重量％）は塩化リチウムの飽和溶解度であり、濃度の下限（４０重量％）は温度が３０℃程度の一般的な冷却水を使用する場合、７℃の冷却水を発生させることができる塩化リチウム水溶液の最低の濃度である。
【００２６】
溶解槽(D5)において濃度調節された塩化リチウム水溶液を、吸収装置(D1)に移送する。吸収装置(D1)では水蒸発装置（D2）からの水蒸気を塩化リチウム水溶液に吸収させ、この際発生する水の蒸発熱によって水蒸発装置(D2)で冷水を発生させる。吸収装置(D1)で塩化リチウム水溶液が水蒸気を吸収する際に発生する吸収熱は、冷却水によって除去する。水蒸気を吸収した塩化リチウム水溶液の濃度は３９〜４６重量％、その温度は溶解槽(D5)の圧力と溶液濃度で決まる平衡温度にほぼ近い温度の３０〜３７℃とされ、ポンプによってその一部を高濃度塩化リチウム貯槽(D7)に移送され、残りは上記溶解槽(D5)に循環される。
【００２７】
水蒸発装置(D2)では、８００〜９００Pa程度の真空状態で、例えば
空調装置の冷水として使用されていた温度が約１２℃程度の冷水戻り水は、さらに低い約7℃に冷却され、水蒸発装置(D2)を出た約7℃の冷水は、冷房設備など冷水を必要とする場所に再度供給される。水蒸発装置(D2)内の水分は、蒸発した分だけ外部より補給し一定量に維持するものとする。
【００２８】
吸収装置(D1)と水蒸発装置(D2)は、一つの装置に一体化されている構造のもの、それぞれ独立した装置がパイプなどで連結された構造のもののいずれであってもよい。吸収装置(D1)の気相部は、水蒸発装置(D2)の気相部と連結され、８００〜９００Pa程度の真空に保持するのが好ましい。これらの装置の種類としては、吸収式冷凍機で一般に使用されている吸収装置と蒸発装置などが挙げられる。
【００２９】
冷水を発生させずに冷風または乾燥空気のみを発生する場合には、溶解槽(D5)において「塩化リチウムなど」を、ポンプ(D16)で移送された除湿装置(D3)出口の塩化リチウム水溶液と混合・攪拌し、固体の塩化リチウムを溶解および／または希釈して、４０〜４６ 重量％の塩化リチウム水溶液とし、高濃度塩化リチウム水溶液貯槽(D7)に移送する（後記、図４参照）。
【００３０】
濃度が３９〜４６重量％の高濃度塩化リチウム水溶液貯槽(D7)では、吸収装置(D1)よりの塩化リチウム水溶液を一時貯蔵し、ポンプ(D14)により除湿装置(D3)に移送する。この高濃度塩化リチウム水溶液貯槽(D7)は、吸収装置(D1)よりの塩化リチウム水溶液の量と除湿装置(D3)に移送する液の量とが異なる際に緩衝する機能を果たす。除湿装置(D3)は、湿度が高く、温度が高い外気を冷却・除湿する機能を果たし、塩化リチウム水溶液量と処理外気量の比が極めて小さい条件で操作される。この操作のために使用される装置としては、濡れ壁式や充填塔式の気液接触装置が挙げられる。
【００３１】
除湿装置(D3)では、高濃度塩化リチウム水溶液貯槽(D7)よりの塩化リチウム水溶液を、除湿装置の上部より極めて少量流下させ、下部からは高温・高湿の外気を液膜に沿って上昇させて両者を接触させ、空気中の水分を塩化リチウム水溶液に吸収させる。例えば、外気が温度３３℃、湿度１９g／kg程度の真夏の外気である場合には、除湿装置(D3) を通過させることによって、除湿装置(D3)出口の空気は湿度が５〜８g/kg、温度が２６〜３０℃の範囲に調節される。空気中の水分を吸収した塩化リチウム溶液は、濃度が低下し２７〜３２重量％の塩化リチウム水溶液となり、ポンプにより低濃度塩化リチウム水溶液貯槽(D8)に移送される。
【００３２】
塩化リチウム水溶液が空気中の水分を吸収する際に発生する吸収熱を、２０〜３０℃、望ましくは２０〜２５℃の冷却水との熱交換することにより除去する。除湿装置(D3)を通過して除湿・乾燥された乾燥空気は、一般に広く使用されている加湿装置によって加湿し、水分の蒸発熱によってこの空気温度を２０℃程度の冷風として冷房空間に供給できる。より乾燥した空気が必要な場所では、除湿装置(D3)出口の乾燥空気を、加湿しないでそのまま直接冷房空間に供給することもできる。
【００３３】
低濃度塩化リチウム水溶液貯槽(D8)に貯蔵された溶液は、ポンプ(D16)により塩化リチウム水溶液搬送容器(B8)に収納し、この容器を搬送手段(C)により前記した排熱源のある場所（排熱源サイト）(A)近傍に設置した濃縮装置に搬送する。排熱源サイト(A)に搬送された低濃度塩化リチウム水溶液は、前記第一（濃縮）工程に付される。本発明に係るシステムでは、第一（濃縮）工程ないし第四工程を繰り返されることになる。
【００３４】
本発明に係る冷水・冷風発生システムにおいて、塩化リチウム水溶液の蒸気圧の状態変化を、図５に基づいて説明する。図５において、縦軸は
平衡蒸気圧(LogP、Pa)であり、横軸は温度(℃)である。図５における蒸気圧には、濃度の異なる塩化リチウム水溶液の蒸気圧に加えて、水の蒸気圧および空気中の水蒸気分圧も含まれている。この図５に基づいて、塩化リチウム水溶液による吸収装置(D1)での水蒸気吸収による冷水発生工程、外気の除湿工程および塩化リチウム水溶液の濃縮工程について説明する。
【００３５】
図中の点▲１▼は、吸収装置(D1)入口での濃度が４０〜4７重量％の塩化リチウム水溶液の温度―蒸気圧の関係を示し、点▲２▼は吸収装置(D1)で水蒸気を吸収して濃度が低くなった吸収装置(D1)出口の塩化リチウム水溶液であり、点▲２▼はまた、除湿装置(D3)入口の塩化リチウム水溶液でもある。塩化リチウム水溶液は点▲１▼から点▲２▼に変化する過程で、塩化リチウム水溶液は水蒸気を吸収し、その水蒸気発生の際に生じる蒸発熱により、水を低温の冷水とする。
【００３６】
除湿装置(D3)において、外気中の水分を吸収して濃度が27〜32重量％と低くなった点▲３▼塩化リチウム水溶液は、濃縮缶(B1)で加熱することによって点▲４▼を経由して濃縮され、飽和溶解度の点▲５▼に達する。さらに濃縮を継続すると、塩化リチウム水溶液中に固体の塩化リチウムが析出し、溶液中に固体の塩化リチウムが混在するスラリー状を呈する。固体の塩化リチウムは、固液分離機で分離されて点▲６▼の固体の塩化リチウムとされる。
【００３７】
図中の点(a)は除湿装置(D3)入口の外気の状態を、点(b)は外気中の水分が除湿された除湿装置(D3)出口の空気状態を示す。点(c)は吸収装置(D1)と同一圧力の水蒸発装置(D2)での水の状態を示し、点(d)は濃縮缶(B1)で塩化リチウム水溶液から蒸発した水蒸気の凝縮水を示す。
【００３８】
吸収装置(D1)と水蒸発装置(D2)とは同一圧力とされ、点▲１▼、点▲２▼、点(c)は等しい圧力を示す。除湿装置(D3)下部では、空気入口の点(a)と塩化リチウム水溶液出口の点▲３▼の圧力は、[点▲３▼の圧力] ＜ [点(a)の圧力]の関係を満たし、除湿装置(D3)上部では、空気出口の点(b)と塩化リチウム水溶液入口の点▲２▼の圧力は、[点▲２▼の圧力] ＜ [点(b)の圧力]の関係を満たし、その圧力差により空気中の水分が塩化リチウム水溶液へ移動する。濃縮工程では濃縮缶(B1)の溶液の点▲４▼と点▲５▼および点(d) は等しい圧力を示す。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はその趣旨を越えない限り、以下の記載例に限定されるものではない。
【００４０】
[実施例１]
まず、固体塩化リチウム（一水塩で蓄熱密度が２０００kJ／kgのもの）を使用した場合について説明する。図２は濃縮装置(A)の一例の概略図、図３は冷水・冷風発生装置(D)の一例の概略図、図４は冷風のみ発生する除湿装置の一例の概略図、図５は塩化リチウム水溶液の平衡蒸気圧を示す図である。
【００４１】
図２において、熱需要サイトより搬送された塩化リチウム水溶液搬送容器(B8)内の濃度が３０重量％の塩化リチウム水溶液を、塩化リチウム水溶液貯槽(B7)に受け入れる。その貯槽(B7)より塩化リチウム水溶液をポンプ(B11)によって濃縮缶(B1)に移送する。移送ラインの途中で、濃縮加熱源として真空蒸発器（B2）で使用した低圧蒸気の凝縮水と、熱交換器(B5)において熱交換し塩化リチウム水溶液を予熱する。
【００４２】
濃縮缶(B1)の内部は、温度は１００℃、圧力は減圧装置(B4)により9000 Paの真空に維持される。濃縮缶(B1)では、塩化リチウムの飽和水溶液中に結晶の塩化リチウムが混在しているスラリー状を呈している。スラリー液はポンプ(B12)によって真空蒸発器(B2)に移送され、そこで排熱源を活用し低圧蒸気により加熱され溶液中の水分の一部が蒸発して新たに結晶が生成し、再び濃縮缶（B1）に戻される。濃縮缶(B1)では、スラリー液を加熱することによって発生した水蒸気をスラリー液から分離し、凝縮装置(B3)において冷却され、凝縮水とされて系外に排出される。
【００４３】
濃縮缶(B1)のスラリー液をポンプ(B13)により固液分離機の一種である遠心分離機(B6)に移送し、固体の塩化リチウムと濾液とに分離する。遠心分離機(B6)で分離された濾液は濃縮缶(B1)に戻し、濃縮操作を繰り返す。固体の塩化リチウムは固体塩化リチウム搬送容器(B9)に収納し、この容器(B9)は搬送手段(C)により、空調装置が設置されている場所｛熱需要サイト(E)｝近傍に設置した冷水・冷風発生装置(D)に移送され、これら装置で冷水、冷風、乾燥空気などを発生させ、これらを熱需要サイト(E)で活用することは、前記したとおりである。
【００４４】
図３において、排熱源サイトより搬送された固体塩化リチウム搬送容器(B9)から固体塩化リチウムをロータリーバルブにて供給量を調節しながら溶解槽(D5)に投入する。溶解槽(D5)では吸収装置(D1)出口の塩化リチウム水溶液と固体塩化リチウムを攪拌・混合し固体塩化リチウムを溶解させ、45 重量％の塩化リチウム水溶液とする。溶解した塩化リチウム水溶液は、ポンプ(D11)で８７０Pａの真空に保持された吸収装置(D1)に移送され、そこで水蒸発装置(D2)で発生した水蒸気を吸収して濃度が４４重量％塩化リチウム水溶液に変わる。
【００４５】
水蒸気を吸収した溶液は、その大半を溶解槽(D5)に循環し、残りを高濃度塩化リチウム水溶液貯槽(D7)に移送する。水蒸発器(D2)では5℃で水を蒸発させ、その蒸発熱により空調装置が設置されている場所の冷房設備で使用されていた温度が１２℃の戻り冷水を7℃に冷却し、元の冷房設備など冷水を必要とする場所に供給する。水蒸発装置(D2)内の水は、蒸発した分だけ常に外部より補充し水分量を一定に保つ。吸収装置(D1)では、塩化リチウム水溶液が水蒸気を吸収の際に発生する吸収熱を冷却水により除去する。高濃度塩化リチウム水溶液貯槽(D7)は、吸収装置(D1)よりの塩化リチウム水溶液を一時貯蔵し、吸収装置(D1)よりの塩化リチウム水溶液の量と除湿装置(D3)に移送する液の量とが異なる際に、緩衝する機能を果たす。
【００４６】
除湿装置(D3)としては濡れ壁式除湿器を用い、高濃度塩化リチウム水溶液貯槽(D7)よりの塩化リチウム水溶液を、濡れ壁式除湿器の上部より極めて薄い液膜を形成させて流下させ、下部からは温度が33℃、湿度が19 g／kgの夏場の外気を液膜に沿って上昇させて、空気中の水分を塩化リチウム水溶液に吸収させ、除湿装置(D3)出口の空気は湿度が6 g／kg、温度が27℃の乾燥空気とすることができる。
【００４７】
水分を吸収した塩化リチウム溶液は濃度が３０重量％の低濃度塩化リチウム水溶液となり、ポンプ(D15)によって低濃度塩化リチウム水溶液貯槽(D8)に移送される。塩化リチウム水溶液が空気中の水分を吸収する際に発生する吸収熱を、除湿装置(D3)の冷却水により除去する。冷却水は、空調装置が設置されている場所の冷房設備から排出される空気を利用した水冷却設備からの23℃の冷却水を使用し、温度が上昇した除湿装置(D3)出口の冷却水は、再び元の水冷却設備に返送し循環使用する。除湿器(D3)出口の乾燥空気は、汎用の加湿装値(D4)を用いて空気を加湿するとともにその温度を低下させて温度２０℃、湿度9 g／kgの冷風として冷房空間に供給する。より乾燥した空気が必要な場所では、除湿装置(D3)出口の乾燥空気を、そのまま直接冷房空間に供給することもできることは、前記したとおりである。
【００４８】
貯槽(D8)に貯蔵された低濃度塩化リチウム水溶液溶液は、ポンプ(D16)によって塩化リチウム水溶液搬送容器(B8)に収納し、それを搬送手段(C)によって排熱源のある場所（排熱源サイト）(A)に搬送する。
【００４９】
[実施例２]
次に、濃度が６０重量％の高濃度塩化リチウム水溶液(水溶液中に固体が混合してスラリー状のものを意味する。蓄熱密度が１６００kJ／kgのもの)を使用した場合について、説明する。基本的には、固体の塩化リチウムを使用した上記の実施例１におけると同一なので、実施例１とは異なる点のみについて説明する。
【００５０】
図２において、遠心分離機(B6)と固体塩化リチウム搬送容器(B9)は不要となる。濃度が３０重量％塩化リチウム水溶液をポンプにより濃縮缶(B1)に移送し、以後の濃縮操作は、実施例１における操作と同様である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は、以上詳細に説明したとおりであり、次のような特別に有利な効果を奏し、その産業上の利用価値は極めて大である。
１．本発明に係る冷水・冷風発生システムは、未利用エネルギーを塩化リチウムに蓄熱して活用でき、蓄熱した塩化リチウムが容易に搬送できるので、塩化リチウム水溶液を濃縮するための熱源（排熱源サイト）と、蓄積した熱を利用する空調システムを設置する場所（熱需要サイト）とが距離的に離れていてもよく、距離的制約を受け難い。
２．本発明に係る冷水・冷風発生システムでは、居住者が少ない地域で発生した未利用エネルギーを塩化リチウムに蓄熱し・保管・輸送が可能で、塩化リチウムに蓄熱した排熱を利用する際に、地域的制約を受け難い。
３．本発明に係る冷水・冷風発生システムは、排熱を塩化リチウムに蓄熱し、保管・輸送して活用することができるので、排熱を利用する際に時間的制約を受け難い。
４．本発明に係る冷水・冷風発生システムは、排熱を塩化リチウムに一旦蓄熱し、必要な時に利用するので、空調装置の稼動によって生じる電力需要のピークを軽減し、総合エネルギー効率の向上を図ることができる。
５．発明に係る冷水・冷風発生システムは、熱源として、従来活用されていなかった、主として９０〜１５０℃の排熱を利用するので、新たに二酸化炭素を排出することがない。
６．本発明に係る冷水・冷風発生システムは、蓄熱密度が大きいので、設備が大掛かりになることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るシステムの一例を示す概略図である。
【図２】  濃縮装置(B)の一例の概略図である。
【図３】  冷水・冷風発生装置(D)の一例の概略図である。
【図４】  冷風のみ発生する除湿装置の一例の概略図である。
【図５】  塩化リチウム水溶液温度と平衡蒸気圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
A：排熱源（排熱源サイト）
Ｂ：濃縮装置
Ｂ１：濃縮缶
Ｂ２：真空蒸発器
Ｂ３：凝縮器
Ｂ４：減圧装置
Ｂ５：加熱器
Ｂ６：固液分離機
Ｂ７：塩化リチウム水溶液貯槽
Ｂ８：塩化リチウム水溶液搬送容器
Ｂ９：固体塩化リチウム搬送容器
Ｂ１０、Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ１３：ポンプ
Ｃ：搬送手段
Ｄ：冷水・冷風発生装置
Ｄ１：吸収装置
Ｄ２：水蒸発装置
Ｄ３：除湿装置
Ｄ４：加湿装置
Ｄ５：溶解槽
Ｄ６：減圧装置
Ｄ７：高濃度塩化リチウム水溶液貯槽
Ｄ８：低濃度塩化リチウム水溶液貯槽
Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ１５、Ｄ１６：ポンプ
Ｅ：空調装置が設置されている場所（熱需要サイト）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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