JP2020041783A - 蓄熱供給装置、蓄熱供給装置の出力温度の制御方法及び乾燥空気の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低温乾燥−高蓄熱密度を実現した吸着剤を蓄熱材として用いた蓄熱供給装置において、放熱時の出口側の乾燥空気の温度を安定させる。
【解決手段】吸着質を吸着することで発熱する吸着剤４１を収容した蓄熱槽４０を有し、放熱時に蓄熱槽４０の入口側から湿潤空気を導入し、蓄熱槽４０の出口側から当該湿潤空気の温度よりも高い温度の乾燥空気を導出する蓄熱供給装置１において、蓄熱槽４０の入口側のダクト１３の上流側に、相対的高湿度空気と相対的低湿度空気を混合して、その混合比及び蓄熱槽４０への湿潤空気の流量を調節できるする送風混合部１０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄熱供給装置、蓄熱供給装置の出力温度の制御方法及び乾燥空気の製造方法に関するものである。

従来、熱エネルギーを有効に利用するため、例えば工場廃熱等の余剰熱エネルギーを蓄熱材を有する蓄熱槽に蓄え、熱の需要地に搬送したり、同一敷地内や近傍の需要地域、施設にて、当該蓄えた熱エネルギーを利用する蓄熱供給装置が提案されている。この蓄熱供給装置は、例えば内部に蓄熱材を充填した蓄熱槽を備え、当該蓄熱槽内の蓄熱材に高温気体を送り込むことにより蓄熱材の脱着反応を進行させて蓄熱し、蓄熱した熱を利用する際には、前記蓄熱槽内の蓄熱材に湿潤空気を送り込むことで蓄熱材の吸着反応を進行させて放熱し、高温の乾燥空気を供給することが可能であった。

特許文献１には、前記蓄熱材としての吸着剤を蓄熱材充填槽に充填した冷温熱供給装置が開示されている。特許文献１によれば、前記蓄熱材充填槽に充填された吸着剤に対して乾燥した高温の空気を送ることで当該吸着剤の吸着質を飛ばし、冷熱を生成する蓄熱運転と、湿潤空気を送ることで吸着材に吸着質を吸着させ、温熱を生成する放熱運転と、を行うことができる。このようにして生成された冷温熱は、例えば蓄熱槽の外部に設置された熱交換器や気化冷却器により所望の温度に改質され、放熱として出力される。

特開２０１７−８３０２６号公報

ところでこの種の蓄熱供給装置に使用される吸着剤としては、製造コストが安価で取り扱いも容易なゼオライト１３Ｘが一般的である。しかしながらゼオライト１３Ｘは、蓄熱時に高温、例えば１３０℃以上の乾燥空気が必要であり、また蓄熱容量にも改善の余地があった。

この点に関し、商標名「ハスクレイ」という名称の非晶質アルミニウムケイ酸塩（ＨＡＳ：Ｈｙｄｒｏｘｙｌ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｓｉｌｉｃａｔｅ）と低結晶性層状粘土鉱物（Ｃｌａｙ）からなる複合体の無機系吸放湿材は、８０℃以上の比較的低温空気での乾燥、蓄熱が可能であり、しかも従来よりも高い蓄熱密度が得られている。したがってこのハスクレイに代表される低温乾燥-高蓄熱密度を実現した吸着剤を、この種の蓄熱供給装置に用いることが考えられている。

しかしながら、前記したハスクレイに代表される低温乾燥-高蓄熱密度を実現した吸着剤は、放熱時に蓄熱槽出口側の乾燥空気の温度が安定せず、急激にピークが低下するという問題があった。出口側の乾燥空気の温度が安定しないと実用上支障がある。
前記した従来技術では、かかる点の改善についての具体的方策が開示されておらず、ハスクレイに代表される低温乾燥−高蓄熱密度を実現した吸着剤を蓄熱供給装置に用いた場合の放熱時の出口側の乾燥空気の温度の安定化についての対策が待たれていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ハスクレイに代表される低温乾燥-高蓄熱密度を実現した吸着剤を蓄熱材として用いた蓄熱供給装置において、放熱時の出口側の乾燥空気の温度を安定させて、前記した問題の解決を図ることを目的としている。

前記問題の解決を図るため、本発明は、吸着質を吸着することで発熱する吸着剤を収容した蓄熱槽を有し、前記蓄熱槽の入口側から湿潤空気を導入し、前記蓄熱槽の出口側から前記湿潤空気の温度よりも高い温度の乾燥空気を導出する蓄熱供給装置であって、前記乾燥空気の温度を制御する制御手段を有することを特徴としている。

本発明によれば、蓄熱槽出口から導出される乾燥空気の温度を制御する制御手段を有しているので、乾燥空気の温度を制御してこれを安定させることができる。
なおここでいう湿潤空気とは、例えば相対湿度が５０％以上のものをいい、積極的に外部から水分を添加するなどして調整した空気に限らず、外気であってもよい。

前記制御手段は、前記蓄熱槽に導入する湿潤空気の流量を調節する流量調節機構であってもよい。

また前記制御手段は、前記蓄熱槽に導入する湿潤空気の湿度を調節する湿度調節機構であってもよい。

さらにまた前記制御手段は、前記蓄熱槽に導入する湿潤空気の流量を調節する流量調節機構と前記蓄熱槽に導入する湿潤空気の湿度を調節する湿度調節機構を有するものであってもよい。すなわち、前記蓄熱槽に導入する湿潤空気の流量と湿度の双方を調節できるものであってもよい。

前記した湿度調節機構は、相対的高湿度の第１の空気と、相対的低湿度の第２の空気とを混合させるとともに、当該第１の空気と第２の空気との混合比を調節する機能を有するものであってもよい。

前記制御手段は、前記乾燥空気から回収した熱を前記湿潤空気に輸送する、ヒートパイプ部を備えていてもよい。

前記制御手段は、前記乾燥空気の熱により相変化する相変化材料（ＰＣＭ：Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）であり、当該相変化材料が前記蓄熱槽の出口側に設けられているものも提案できる。

前記した複数種類の制御手段は、可能な範囲で任意に組み合わせてもよい。

別な観点によれば、本発明は、吸着質を吸着することで発熱する吸着剤を収容した蓄熱槽を有し、前記蓄熱槽の入口側から湿潤空気を導入し、前記蓄熱槽の出口側から前記湿潤空気の温度よりも高い温度の乾燥空気を導出する蓄熱供給装置の出力温度の制御方法であって、前記乾燥空気の温度が所定値よりも高い場合には、前記湿潤空気の流量を増加することを特徴としている。

さらに別な観点によれば、本発明は、吸着質を吸着することで発熱する吸着剤を収容した蓄熱槽を有し、前記蓄熱槽の入口側から湿潤空気を導入し、前記蓄熱槽の出口側から前記湿潤空気の温度よりも高い温度の乾燥空気を導出する蓄熱供給装置の出力温度の制御方法であって、前記乾燥空気の温度が所定値よりも高い場合には、前記湿潤空気の湿度を下げることを特徴としている。

前記した２つの出力温度の制御方法は、組み合わせてもよい。

さらにまた湿潤空気の供給が確保できる場所に、前記した蓄熱供給装置を設置し、当該場所にて乾燥空気を製造するようにすることも提案できる。

本発明によれば、ハスクレイに代表される低温乾燥−高蓄熱密度を実現した吸着剤を蓄熱材として用いた蓄熱供給装置において、放熱時の出口側の乾燥空気の温度を安定させて、実用性を高めることが可能である。

実施の形態にかかる蓄熱供給装置の系統の概略を模式的に示した説明図である。 図１の蓄熱供給装置を数値解析的に運転した時の入口温度、入口相対湿度及び流量の時間的変化を示すグラフである。 図１の蓄熱供給装置を数値解析的に運転したときの出口空気の温度および出力の時間的変化を示すグラフである。 従来技術にかかる蓄熱供給装置における出口空気の温度の時間的変化を示すグラフである。 １台のファンによって構成される蓄熱供給装置の系統の概略を模式的に示した説明図である。 制御手段としてヒートパイプを用いたときの蓄熱槽周りの構成を模式的に示した説明図である。 制御手段としてＰＣＭ装置を用いたときの蓄熱槽周りの構成を模式的に示した説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態にかかる蓄熱供給装置１の系統の概略を模式的に示している。この蓄熱供給装置１は、制御手段としての送風混合部１０と蓄熱槽４０とを有している。

送風混合部１０は全体として筐体形状を有し、その入口側内部は、相対的高湿度領域２０と相対的低湿度領域３０とに区画形成されている。相対的高湿度領域２０には相対的高湿度空気を導入する入口部２１と、入口部２１から導入した相対的高湿度空気を蓄熱槽４０へと送風するファン２２が設けられている。

ファン２２からの相対的高湿度空気は、ダクト２３を通じて混合部１１へと送られる。ダクト２３の混合部１１への出口部にはダンパＤ１が設けられている。
また相対的高湿度領域２０には温湿度を検出する温湿度センサ２５が設けられ、ダクト２３には、ダクト内の圧力を検出する圧力センサ２６が設けられている。

相対的低湿度領域３０には相対的低湿度空気を導入する入口部３１と、入口部３１から導入した相対的低湿度空気を蓄熱槽４０へと送風するファン３２が設けられている。

ファン３２からの相対的低湿度空気は、ダクト３３を通じて混合部１１へと送られる。ダクト３３の混合部１１への出口部にはダンパＤ２が設けられている。
また相対的低湿度領域３０には温湿度を検出する温湿度センサ３５が設けられ、ダクト３３には、ダクト内の圧力を検出する圧力センサ３６が設けられている。

前記したファン２２、３２は、いずれもインバータ制御されるファンである。またダンパＤ１、Ｄ２にはたとえば制御が容易なモーターダンパが用いられており、例えば、圧力センサ２６、３６の検出値、温湿度センサ２５、３５の双方、あるいは一方の値に基づいてダンパＤ１、Ｄ２の開閉制御がなされる。かかる場合、混合部１１に設けられた温湿度センサ１７が検出する値が所定値になるように、ダンパＤ１、Ｄ２の開閉制御がなされる。ただし、送風混合部１０に導入する相対的高湿度空気、相対的低湿度空気の変動幅が大きい場合に、フィードフォワード制御によって、ダンパＤ１、Ｄ２の開閉を制御するようにしてもよい。

そしてダクト２３、３３を通じて送られる相対的高湿度空気及び相対的低湿度空気は、混合部１１において混合され、所定の相対的湿度を有する湿潤空気として、出口部１２からダクト１３を通じて蓄熱槽４０へと送られる。ダクト１３には流量計１４が設けられている。蓄熱槽４０へ供給する湿度及び風量が制御されるが、入口部２１から導入された相対的高湿度空気と入口部３１から導入された相対的低湿度空気の混合比率で蓄熱槽４０へ供給する空気の湿度が制御される。また混合後の空気の風量は流量計１４の指示値に基づき、ファン２２、３２のインバータ制御、及びダンパＤ１、Ｄ２の開度によって、蓄熱槽４０へ供給する風量が所定の風量となるように制御される。

蓄熱槽４０は、通気性のある仕切り板で上下に区画して吸着剤４１を充填した充填部４２を有し、充填部４２の上下には、空間４３、４４が設けられている。そして前記したダクト１３は、３つのダクト１３ａ、１３ｂ、１３ｃに分岐されている。ダクト１３ａは蓄熱槽４０の空間４３に通じ、ダクト１３ｂは蓄熱槽４０の空間４４に通じ、ダクト１３ｃは蓄熱槽４０をバイパスしている。また空間４３にはダクト１５ａが接続され、空間４４にはダクト１５ｂが接続されている。そして各ダクト１５ａ、１５ｂ、１３ｃは、ダクト１６に接続されている。

各ダクト１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１５ａ、１５ｂには、各々対応するダンパＤ３〜Ｄ７が各々設けられている。これら各ダンパＤ３〜Ｄ７についても、たとえば制御が容易なモーターダンパが用いられている。蓄熱供給装置１は、以上の構成を有している。

次に図１に示した蓄熱供給装置１の実験的な運転例について説明する。この運転例では、以下に説明する制御Ａ〜Ｄ、及び図２に示したような制御を行なった。なお下記の運転例においては、ダンパＤ３、Ｄ６を開放し、ダンパＤ４、Ｄ５、Ｄ７は閉止した。これによって、送風混合部１０からの湿潤空気は、蓄熱槽４０の空間４３から充填部４２へと送られ、充填部４２内に充填されている吸着剤４１を通過して空間４４からダクト１５ｂ、１６を通って、乾燥空気の需要先へと送られる。

この数値解析的運転例において使用した蓄熱槽４０は、矩形状の蓄熱槽を用い、内部に蓄熱材として吸着剤ハスクレイを１６０Ｌ程度充填した。そして蓄熱運転時には、温度が１１０℃、相対湿度が０．２％の乾燥空気を当該蓄熱槽に平衡状態になるまで通気した後、蓄熱材が常温になるまで放置した。かかる初期状態で、以下のような制御を行なった。

制御Ａ：運転開始から９時間経過まで。
ダンパＤ１の開度を３０％、ダンパＤ２の開度を１００％とした。これによる蓄熱槽４０に導入される湿潤空気の相対湿度は４４％である。また蓄熱槽４０に導入される湿潤空気の入口温度は２５℃である。
そして２台のファン２２、３２によって蓄熱槽４０に供給される湿潤空気の流量は１００ｍ^３／ｈと一定にした。
制御Ｂ：制御Ａの後さらに６時間経過まで。
ダンパＤ１の開度を３０％、ダンパＤ２の開度を７０％として、相対低湿度空気の混合比率を低下させた。また２台のファン２２、３２によって蓄熱槽４０に供給される湿潤空気の流量は１時間ごとに２０ｍ^３／ｈずつ段階的に増加させて２５０ｍ^３／ｈまで到達させた。これによって蓄熱槽４０に導入される湿潤空気の相対湿度は４４％から段階的に増加した。
制御Ｃ：制御Ｂの後さらに５時間経過まで。
ダンパＤ１の開度を５０％、ダンパＤ２の開度を５０％として、相対低湿度空気の混合比率をさらに低下させた。また２台のファン２２、３２によって蓄熱槽４０に供給される湿潤空気の流量は１時間ごとに１０ｍ^３／ｈずつ段階的に増加させ、３００ｍ^３／ｈまで到達させた。これによって蓄熱槽４０に導入される湿潤空気の相対湿度は８５％から段階的に増加した。
制御Ｄ：制御Ｃの後さらに７時間経過まで。
ダンパＤ１の開度を５０％、ダンパＤ２の開度を５０％として、前記Ｃの制御の時と同じにした。また２台のファン２２、３２によって蓄熱槽４０に供給される湿潤空気の流量は１時間ごとに５０ｍ^３／ｈずつ段階的に増加させ、６００ｍ^３／ｈまで到達させた。蓄熱槽４０に導入される湿潤空気の相対湿度は９５％と一定である。

以上の運転例による蓄熱槽４０の出口側温度、すなわち、ダクト１６から導出される乾燥空気の出口温度及び出力（熱量）の変化は図３に示したグラフのようになった。
すなわち、制御Ａを行なった運転開始から９時間経過までは、出口温度は約４９℃と一定となり、その後制御Ｂを行なった運転開始から１５時間経過までは漸次低下していき、約３８℃になった。さらにその後制御Ｃを行なった運転開始から２０時間経過までは出口温度の低下が緩和され約３５℃になった。さらにその後は出口温度の低下率がほぼ一定となり、最終的には約２８℃になった。

一般的に入口空気温度＋１０℃の出口空気を得られることがこの種の蓄熱供給装置では運転上必要とされているが、かかる観点からすれば、前記した運転例では、図３に示したように、運転開始から約２０時間もの間、３５℃以上の出口空気温度を維持している。一方で出力、すなわち乾燥空気の出口側の出力（熱量［ｋＷ］）については、運転開始から２５時間を経過した段階でも、０．８［ｋＷ］を維持できている。したがって、吸着剤にハスクレイを用いても、乾燥空気の出口温度を長時間安定して維持することができた。

かかる効果を従来既存の方法、すなわち、出口側の乾燥空気の温度を制御しない方法と比較すると下記のようである。まず初期条件は、蓄熱運転時には、温度が１１０℃、相対湿度が０．２％の乾燥空気を当該蓄熱槽に３時間通流させて常温で３日間放置した。蓄熱槽４０の大きさは、充填部が２Ｌ程度の円柱状の蓄熱槽である。そして放熱運転時の際にこの蓄熱槽に導入する湿潤空気の温度は２５℃、相対湿度は９６％である。また導入風量は２５０Ｌ／ｍｉｎとして、蓄熱槽から導出される乾燥空気の温度の経時変化を示したのが図４のグラフである。

これによれば、運転開始早々のピーク時は約７５℃の高い温度を示していたが、時間の経過とともに急激に温度が低下し、運転開始から３時間を経る前に、実用上有効な３５℃を下回った。

これらの結果から明らかなように、実施の形態にかかる蓄熱供給装置による放熱時の運転制御、すなわち蓄熱槽４０に導入する湿潤空気の流量制御、湿度制御を行なうことにより、蓄熱槽４０の出口側の乾燥空気の温度を長時間安定して維持できることがわかる。

なお前記した数値解析的運転例では、湿潤空気の流量と湿度の双方を制御するようにしたが、湿潤空気の湿度のみ、湿潤空気の流量のみを制御しても、従来よりも乾燥空気の出口温度を安定して維持できる。すなわち、蓄熱槽の出口側の乾燥空気の温度が所定値よりも高い場合には、蓄熱槽に導入する湿潤空気の相対湿度を低下する制御を行なうことで、乾燥空気の出口温度を安定して維持できる。この場合、前記乾燥空気の温度が所定値よりも低い場合には、前記湿潤空気の相対湿度を高めることで、放熱時における適正な乾燥空気の出口温度を得ることも可能である。
このように湿潤空気の相対湿度を制御することで乾燥空気の温度を容易に制御できる。なお相対的に高湿度な第１の空気と相対的に低湿度な第２の空気の状態により制御可能な範囲が決まる。
また蓄熱槽の出口側の乾燥空気の温度が所定値よりも高い場合には、蓄熱槽に導入する湿潤空気の流量を増加する制御を行なうことで乾燥空気の出力（ｋｗ）を容易に制御可能である。ただし、乾燥空気の温度を上昇させることはできない。

このように湿潤空気の湿度制御については、乾燥空気の出口温度を上昇、下降させることができる。但し、湿度の異なった２種類の空気を得ることが条件となる。一方流量制御については、ファンの出力を制御するだけでよいので、制御そのものが容易であり、それによって乾燥空気の出口温度の降下速度を調整することが容易である。但し、流量制御のみでは出口側の乾燥空気の温度を上昇させることはできない。
しかしながら、いずれの一方の制御のみに拠っても、出口温度を安定化させることは可能である。

前記した実施の形態にかかる蓄熱供給装置１では、相対的高湿度空気、相対的低湿度空気を導入して混合部１１で混合した後蓄熱槽４０へと送る際に、各々個別のファン２２、３２を使用したが、図４に示したように、１台のファン５１によって相対的高湿度空気、相対的低湿度度空気の送風混合部１０への導入、蓄熱槽４０への送風を行なうようにして、蓄熱槽４０に導入する湿潤空気の湿度、流量を調節するようにしてもよい。

すなわち、図５に示した蓄熱供給装置１では、図１に示した蓄熱供給装置１において使用されているファン２２、２３を撤去し、それに代えて送風混合部１０の外にあるダクト１３に、ファン５１を設けたものである。かかる構成によっても蓄熱槽４０に、相対的高湿度空気、相対的低湿度空気の混合空気を送ることが可能であり、またダンパＤ１、Ｄ２の開閉制御により、所望の湿度の湿潤空気を、蓄熱槽４０に導入することが可能である。

また図１に示した蓄熱供給装置１では、制御手段としての送風混合部１０は、１の筐体の中にファン２２、ダクト２３，３３、ダンパＤ１、Ｄ２、そして混合部１１を備えるなどしていたが、そのようなボックス形状の送風混合部１０に限らず、単なるダクト、ダンパ等によって制御手段としての送風混合部を構築するようにしてもよい。そうすることで、配管等が錯綜した狭隘な場所においても、制御手段としての送風混合部１０を構築、設置することができる。

前記した実施の形態では、制御手段として送風混合部１０を採用していたが、これに代えて図６に示したようにヒートパイプ６１を有する制御手段を用いてもよい。

すなわちこの例では、蓄熱槽４０の下部の空間４３に通ずる流路６２と、上部の空間に通ずる流路６３との間に、ヒートパイプ６１の両端部を、例えば斜めに渡した構成を有している。なおかかる場合、低温の湿潤空気は流路６３に導入し、空間４４から吸着剤４１を通過させて、空間４３から流路６２を通じて乾燥空気を導出する。

このようにヒートパイプ６１を流路６２、６３に渡すことで、流路６２内を流れる乾燥空気の温度によって、ヒートパイプ６１内の作動液が熱を吸収して蒸発し、当該作動液の蒸気がヒートパイプ６１内の空間を通って上方に移動する。流路６３に流れる湿潤空気は、乾燥空気よりも低温であるため、上方に移動した作動液の蒸気は凝集して液体になる。そして液体になった作動液は、ヒートパイプ６１の内壁を伝って下方へと移動し、再び流路６２内を流れる乾燥空気の温度によって、ヒートパイプ６１内の作動液が熱を吸収して蒸発する。このようなプロセスによって、流路６２を流れる乾燥空気から熱が回収され、回収した熱は流路６３を流れる湿潤空気に輸送される。

このような熱の輸送により、流路６２内の高温の乾燥空気の温度は下げられる。一方で流路６３を流れる湿潤空気は昇温するので、相対湿度は低下する。これによって、蓄熱槽４０内の吸着剤４１の反応が抑えられる。したがって、出口側の乾燥空気は、その温度のピーク値は下がるものの、安定した温度を長時間に亘って維持することができる。

また仮に流路６２内の乾燥空気の温度が低い場合には、ヒートパイプ６１の作用によって流路６２から蓄熱槽４０内に導入する湿潤空気の温度は低下し、それによって湿潤空気の相対湿度が上昇する。その結果、蓄熱槽４０内の吸着剤４１での反応が促進され、流路６２から導出される乾燥空気の温度は上昇し、補正される。これによって、蓄熱槽４０から導出される乾燥空気の温度は安定したものとなる。

なお図６に示した例では、ヒートパイプ６１は、流路６２、６３間に渡した構成であったが、ヒートパイプ６１は、蓄熱槽４０内に設けてもよい。例えば蓄熱槽４０の空間４３、４４間に渡して設けるようにしてもよい。その他、蓄熱槽４０内の充填部４２の吸着剤４１内に埋設するようにヒートパイプ６１を配設としてもよい。これらの場合、ヒートパイプ６１は斜めに配置してもよく、また垂直に配置してもよい。

さらにまたヒートパイプ６１に代えて、図７に示したように、蓄熱槽４０の出口側の乾燥空気が導出する流路６３に、乾燥空気の熱により相変化する相変化材料であるＰＣＭを収納したＰＣＭ装置７１を設けてもよい。なお図７においては、湿潤空気が流路６２から蓄熱槽４０へと導入され、吸着剤４１による反応後の乾燥空気が流路６３から導出されるように設定されている。このＰＣＭ装置７１は、たとえば筐体内にＰＣＭを収納し、当該筐体を流路６３内に設置して、筐体内のＰＣＭ内を流路６３を流れる乾燥空気が通流するように構成されている。

そしてそのようにして蓄熱槽４０の出口側の乾燥空気が導出する流路６３にＰＣＭ装置７１が設けられているので、ＰＣＭ装置７１内の相変化材料が加熱されることで乾燥し、当該乾燥の際に熱が使用されるので、それによって流路６３から導出される高温の乾燥空気の温度は次第に低下していく。これによってピーク値は下がるものの、蓄熱槽４０から導出される乾燥空気の温度は安定したものとなる。

また図７の例では、相変化材料であるＰＣＭはＰＣＭ装置７１内に収容し、蓄熱槽４０の外部である流路６３に設けているから、ＰＣＭ装置７１の設置、不要時の取り外し、あるいはバイパス流路の設定が容易である。しかしながらこれに限らず、もちろん蓄熱槽４０内の空間４３に設置してもよい。要は、放熱時における吸着剤４１の下流側にＰＣＭ装置７１を設ければよい。

なおＰＣＭ装置７１を設けた場合、蓄熱槽４０の出口温度が低下すると吸着剤４１の反応が低下する。そうすると、蓄熱槽４０に導入する湿潤空気が蓄熱槽４０の吸着剤４１を通過してＰＣＭ装置７１内の相変化材料にまで到達するので、当該相変化材料が反応を開始し、ＰＣＭ装置７１から導出された乾燥空気は昇温する。したがってかかる点から、ＰＣＭ装置７１を設置した場合には、蓄熱槽４０の出口側の乾燥空気の温度は安定するものである。

このようなＰＣＭ装置７１の設置、不要時の取り外しについては、たとえば蓄熱時には取り外しておき、放熱時に設置するようにしてもよい。たとえば蓄熱後の蓄熱槽４０を他の場所に移送して稼働させる場合には、ＰＣＭ装置７１を取り外しておいたり、あるいは移送場所にて予めＰＣＭ装置７１を用意しておき、移送場所で放熱運転を開始する前に、現地にてＰＣＭ装置７１を設置するようにしてもよい。これによって、蓄熱槽４０自体の搬送が容易となる。また蓄熱運転と放熱運転との間に相当程度の時間がある場合にも、ＰＣＭ装置７１を取り外しておいて、別な保管場所にて保管しておいてもよい。こうすることで、ＰＣＭ装置７１に必要なメンテナンスを最小限に抑え、またＰＣＭ装置７１内の相変化材料を適切な温湿度環境で保管することができる。

また前記したヒートパイプ６１、ＰＣＭ装置７１は適宜組み合わせて使用してもよく、さらに既述の湿潤空気の湿度制御、流量制御と組み合わせて実施してもよい。これによって制御範囲を広めることができ、また放熱運転時の乾燥空気の温度をさらに適切に、かつ長時間に亘って維持することが可能である。

前記した実施の形態にかかる蓄熱供給装置は、湿潤空気を確保できる場所であれば、当該場所にて乾燥空気を製造し、需要先に供給することができる。したがって、蓄熱時の高温空気の供給を受けて蓄熱運転した後、たとえば主要装置とも言える蓄熱槽４０、送風混合部１０を前記湿潤空気を確保できる場所に移送することで、高温空気の供給を受けた場所から離れた場所で容易に、需要先の求める乾燥空気を製造して、これを需要先に供給することができる。

かかる観点からすれば、前記したＰＣＭ装置７１を設置、取り外し可能とすることで、蓄熱槽４０自体の搬送が容易になり、汎用性のある装置として構築できる。

本発明は、吸着質を吸着することで発熱する吸着剤を収容した蓄熱槽を有する蓄熱供給装置に有用である。

１ 蓄熱供給装置
１０ 送風混合部
１１ 混合部
１２ 出口部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１５ａ、１５ｂ、１６、２３、３３ ダクト
１４ 流量計
２６、３６ 圧力計
２０ 相対的高湿度領域
２１、３１ 入口部
２２、３２、５１ ファン
２５、３５ 温湿度センサ
３０ 相対的低湿度領域
４０ 蓄熱槽
４１ 吸着剤
４２ 充填部
４３、４４ 空間
６１ ヒートパイプ
６２、６３ 流路
７１ ＰＣＭ装置

Claims (10)

1. 吸着質を吸着することで発熱する吸着剤を収容した蓄熱槽を有し、前記蓄熱槽の入口側から湿潤空気を導入し、前記蓄熱槽の出口側から前記湿潤空気の温度よりも高い温度の乾燥空気を導出する蓄熱供給装置であって、
   前記乾燥空気の温度を制御する制御手段を有することを特徴とする、蓄熱供給装置。
2. 前記制御手段は、前記蓄熱槽に導入する湿潤空気の流量を調節する流量調節機構であることを特徴とする、請求項１に記載の蓄熱供給装置。
3. 前記制御手段は、前記蓄熱槽に導入する湿潤空気の湿度を調節する湿度調節機構であることを特徴とする、請求項１に記載の蓄熱供給装置。
4. 前記制御手段は、前記蓄熱槽に導入する湿潤空気の流量を調節する流量調節機構と前記蓄熱槽に導入する湿潤空気の湿度を調節する湿度調節機構を有することを特徴とする、請求項１に記載の蓄熱供給装置。
5. 前記湿度調節機構は、相対的高湿度の第１の空気と、相対的低湿度の第２の空気とを混合させるとともに、当該第１の空気と第２の空気との混合比を調節する機能を有することを特徴とする、請求項３または４のいずれか一項に記載の蓄熱供給装置。
6. 前記制御手段は、前記乾燥空気から回収した熱を前記湿潤空気に輸送する、ヒートパイプ部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の蓄熱供給装置。
7. 前記制御手段は、前記乾燥空気の熱により相変化する相変化材料であり、当該相変化材料が前記蓄熱槽の出口側に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の蓄熱供給装置。
8. 吸着質を吸着することで発熱する吸着剤を収容した蓄熱槽を有し、前記蓄熱槽の入口側から湿潤空気を導入し、前記蓄熱槽の出口側から前記湿潤空気の温度よりも高い温度の乾燥空気を導出する蓄熱供給装置の出力温度の制御方法であって、
   前記乾燥空気の温度が所定値よりも高い場合には、前記湿潤空気の流量を増加することを特徴とする、蓄熱供給装置の出力温度の制御方法。
9. 吸着質を吸着することで発熱する吸着剤を収容した蓄熱槽を有し、前記蓄熱槽の入口側から湿潤空気を導入し、前記蓄熱槽の出口側から前記湿潤空気の温度よりも高い温度の乾燥空気を導出する蓄熱供給装置の出力温度の制御方法であって、
   前記乾燥空気の温度が所定値よりも高い場合には、前記湿潤空気の湿度を下げることを特徴とする、蓄熱供給装置の出力温度の制御方法。
10. 湿潤空気の供給が確保できる場所に、請求項１〜７のいずれか一項に記載の蓄熱供給装置を設置し、当該場所にて乾燥空気を製造することを特徴とする、乾燥空気の製造方法。

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