JP2000274975A - Heating method for latent heat storage material and heat storage device using the same - Google Patents
Heating method for latent heat storage material and heat storage device using the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、潜熱蓄熱材の加熱
方法及びそれを用いた蓄熱装置に関する。詳しくは、潜
熱蓄熱材、特に多価糖アルコールをヒーター加熱により
短時間で効果的に加熱融解する方法及びそれを用いた蓄
熱装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for heating a latent heat storage material and a heat storage device using the same. More specifically, the present invention relates to a method for effectively heating and melting a latent heat storage material, particularly a polyhydric sugar alcohol by heating with a heater in a short time, and a heat storage device using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】蓄熱材は、大きく潜熱蓄熱型、顕熱蓄熱
型、化学蓄熱型の三つに分類できるが、装置の簡便さや
蓄熱密度等の観点から潜熱型蓄熱材が注目されている。
潜熱型蓄熱材は、比熱によって定まる顕熱だけでなく、
相変化に伴う潜熱を利用できることから、狭い温度範囲
で大量の熱エネルギーを貯蔵、放出することが可能で一
定温度での熱の取り出しや装置の小型化等に利用検討が
行われている。潜熱蓄熱材としては氷、硫酸ナトリウム
十水塩、塩化カルシウム六水塩、酢酸ナトリウム三水
塩、パラフィンワックス等が知られている。2. Description of the Related Art Heat storage materials can be broadly classified into three types: a latent heat storage type, a sensible heat storage type, and a chemical heat storage type. From the viewpoints of simplicity of an apparatus, heat storage density, and the like, attention has been paid to a latent heat type heat storage material.
Latent heat storage materials are not only sensible heat determined by specific heat,
Since the latent heat associated with the phase change can be used, a large amount of thermal energy can be stored and released in a narrow temperature range, and its use has been studied for extracting heat at a constant temperature and miniaturizing the apparatus. As the latent heat storage material, ice, sodium sulfate decahydrate, calcium chloride hexahydrate, sodium acetate trihydrate, paraffin wax and the like are known.
【０００３】最近、高い相変化温度を有する蓄熱材組成
物として、エリスリトール、マンニトール、ガラクチト
ール等の糖アルコールを用いることが提案されている
（特開平５−３２９６３号公報、特公表６３−５００９
４６号公報、米国特許第４，３９５，５１７号明細
書）。しかし、上記潜熱蓄熱材は相転移で放出する熱エ
ネルギーが大きいものの、逆に言えば蓄熱時に潜熱蓄熱
材を融解する際に大きな熱エネルギーが必要で、蓄熱に
長時間を要するという問題があった。一般的には夜間電
力を利用してヒーター等を用いて直接加熱する方法が採
られているが、蓄熱操作が非常に長時間にわたるため、
ある一定時間に何度も蓄放熱サイクルを行わせるといっ
た蓄熱装置の効率的な運転をすることが不可能であっ
た。また、ヒーターによる直接加熱では、ヒーター表面
温度が急激に上昇するため蓄熱材が劣化し、長期間の使
用が求められる蓄熱装置に適用することができなかっ
た。Recently, it has been proposed to use sugar alcohols such as erythritol, mannitol, galactitol and the like as a heat storage material composition having a high phase change temperature (Japanese Patent Laid-Open No. 5-32963, Japanese Patent Publication No. 63-5009).
No. 46, U.S. Pat. No. 4,395,517). However, although the latent heat storage material emits a large amount of heat energy during the phase transition, it has a problem in that, conversely, a large amount of heat energy is required when melting the latent heat storage material during heat storage, and a long time is required for heat storage. . Generally, a method of directly heating using a heater or the like using nighttime power is adopted, but since the heat storage operation is performed for a very long time,
It has not been possible to operate the heat storage device efficiently, for example, to perform the heat storage / discharge cycle many times during a certain period of time. Further, in the case of direct heating by a heater, the heat storage material deteriorates because the surface temperature of the heater rises rapidly, and cannot be applied to a heat storage device that requires long-term use.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このため、ヒーターの
表面温度を制御する等の工夫が施され、これにより、蓄
熱材自体の劣化を抑制できるものの、その反面、蓄熱操
作が煩雑となり、また、ヒーター表面温度を制御してい
るため、蓄熱に非常に長時間を要するという問題は解決
されていない。本発明の目的は、蓄熱材を効率的に短時
間で融解させ、且つ蓄熱に伴う温度制御等の煩雑な操作
をすることなく、一定時間内に蓄放熱サイクルを複数回
行うことができる蓄熱材の加熱方法及びそれを用いた蓄
熱装置を提供することにある。For this reason, various measures such as controlling the surface temperature of the heater have been taken, whereby the deterioration of the heat storage material itself can be suppressed, but on the other hand, the heat storage operation becomes complicated, and Since the surface temperature of the heater is controlled, the problem that heat storage takes an extremely long time has not been solved. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a heat storage material capable of efficiently melting a heat storage material in a short time and performing a plurality of heat storage / radiation cycles within a certain time without performing complicated operations such as temperature control accompanying the heat storage. And a heat storage device using the same.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる事
情に鑑み鋭意検討した結果、多価アルコールのような潜
熱蓄熱材を加熱融解させる場合、特定のヒーター密度を
有するヒーターを用いることにより、融解を効率的に行
い、且つ融解に際して蓄熱材の劣化を抑制できることを
見出し、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies in view of the above circumstances and found that when a latent heat storage material such as a polyhydric alcohol is heated and melted, a heater having a specific heater density is used. The present inventors have found that the melting can be performed efficiently and the deterioration of the heat storage material during the melting can be suppressed, and the present invention has been completed.
【０００６】即ち、本発明の要旨は、 １．少なくとも、潜熱蓄熱材を収蔵し、該蓄熱材の加熱
手段を備え、且つ伝熱壁を介して熱交換を行う蓄熱槽を
有する蓄熱装置において、該加熱手段がヒーター加熱で
あり、且つヒーターの出力が０．１〜３Ｗ／ｃｍ2 であ
ることを特徴とする蓄熱装置 ２．潜熱蓄熱材をヒーター加熱により加熱し、且つヒー
ターの出力が０．１〜３Ｗ／ｃｍ2 であることを特徴と
する潜熱蓄熱材の加熱方法、にある。That is, the gist of the present invention is as follows. At least a heat storage device that stores a latent heat storage material, includes a heat storage material heating unit, and has a heat storage tank that performs heat exchange via a heat transfer wall, wherein the heating unit is heater heating, and the output of the heater is heat storage device 2 but characterized in that it is a 0.1~3W / cm 2. A method for heating a latent heat storage material, wherein the latent heat storage material is heated by heater heating, and the output of the heater is 0.1 to 3 W / cm 2 .
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の蓄熱装置は、少なくとも、潜熱蓄熱材を収蔵
し、該蓄熱材の加熱手段を備え、且つ伝熱壁を介して熱
交換を行う蓄熱槽を有する蓄熱装置であって、該加熱手
段として、ヒーター密度０．１〜３Ｗ／ｃｍ2 のヒータ
ー加熱を用いてなるものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The heat storage device of the present invention is a heat storage device that stores at least a latent heat storage material, includes a heat storage material heating unit, and has a heat storage tank that performs heat exchange via a heat transfer wall. And heater heating with a heater density of 0.1 to 3 W / cm 2 .
【０００８】本発明の蓄熱装置を図面に基づいて説明す
る。図１は、本発明の蓄熱装置の一態様を示すフローチ
ャートである。図１において、蓄熱装置１は蓄熱材を収
蔵し、伝熱壁を介して熱交換を行う蓄熱槽２を有してい
る。蓄熱装置１は、熱源装置３に連結されている。熱源
装置３の材質、構造は利用される熱源に応じて適当なも
のを使用することができ、例えば、ゴミ焼却炉等の焼却
炉の熱エネルギーを利用するときは、炉内又は煙道に金
属製の管体（図示せず）を設置し、管体内に熱媒体を通
すことによって熱エネルギーを取り入れることができ
る。A heat storage device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart showing one embodiment of the heat storage device of the present invention. In FIG. 1, a heat storage device 1 has a heat storage tank 2 for storing a heat storage material and performing heat exchange via a heat transfer wall. The heat storage device 1 is connected to the heat source device 3. The material and structure of the heat source device 3 can be appropriately selected according to the heat source to be used. For example, when using the heat energy of an incinerator such as a garbage incinerator, a It is possible to take in heat energy by installing a tubular body (not shown) made of steel and passing a heat medium through the tubular body.
【０００９】蓄熱槽２と熱源装置３は、弁体４、５、６
及びポンプ７を介してループを形成しており、ポンプ７
を駆動することによって熱源装置３で取り入れた熱エネ
ルギーを蓄熱槽２に蓄えることができる。なお、蓄熱槽
２の内側には蓄熱材の加熱手段（図示せず）が設けられ
てあり、蓄熱槽２内の蓄熱量が減少した場合に利用側の
流路を止めることなく、蓄熱するために用いられる。The heat storage tank 2 and the heat source device 3 are provided with valve bodies 4, 5 and 6.
And a loop formed through the pump 7 and the pump 7
, The heat energy taken in by the heat source device 3 can be stored in the heat storage tank 2. A heat storage material heating means (not shown) is provided inside the heat storage tank 2 to store heat without stopping the flow path on the use side when the amount of heat stored in the heat storage tank 2 decreases. Used for
【００１０】また、蓄熱装置１は熱交換器８を有し、被
加熱体流路９から導入された被加熱体を熱交換によって
加熱するように構成されている。熱交換器８と蓄熱槽２
は、弁体５、三方弁１０、ポンプ１１、弁体６を介して
ループを形成するように構成され、ポンプ１１を駆動す
ることによって、蓄熱槽２で加熱された熱媒体を熱交換
器８に送給して被加熱体を加熱するようになっている。The heat storage device 1 has a heat exchanger 8 and is configured to heat the object to be heated introduced from the passage 9 to be heated by heat exchange. Heat exchanger 8 and heat storage tank 2
Is configured to form a loop through the valve element 5, the three-way valve 10, the pump 11, and the valve element 6. By driving the pump 11, the heat medium heated in the heat storage tank 2 is converted into the heat exchanger 8. To heat the object to be heated.
【００１１】なお、三方弁１０は、蓄熱槽２から送られ
る加熱媒体と、バイパス管１２を通して熱交換器８から
帰還する熱媒体との混合割合を調整するための弁体で、
熱交換器８の加熱温度調整に用いられる。なお、これら
に例示される本発明の蓄放熱装置には、圧力計、流量
計、過加熱防止装置、漏電防止装置、温度センサー、温
度制御装置、断熱材、補助ポンプ、減圧弁、或いは蓄熱
材の相転移等による熱媒体のオーバーフロー或いは減少
を吸収するための熱媒体補助タンク等を必要に応じて使
用する。The three-way valve 10 is a valve for adjusting the mixing ratio of the heating medium sent from the heat storage tank 2 and the heating medium returned from the heat exchanger 8 through the bypass pipe 12.
Used for adjusting the heating temperature of the heat exchanger 8. Examples of the heat storage and heat dissipation device of the present invention include a pressure gauge, a flow meter, an overheating prevention device, an earth leakage prevention device, a temperature sensor, a temperature control device, a heat insulating material, an auxiliary pump, a pressure reducing valve, and a heat storage material. A heat medium auxiliary tank or the like for absorbing the overflow or decrease of the heat medium due to the phase transition or the like is used as necessary.
【００１２】本発明の蓄熱装置を利用して蓄熱するとき
は、三方弁１０を閉とし、弁体４、５、６を開としてポ
ンプ７を駆動すると、熱源装置３で加熱された熱媒体
は、弁体４、５を経由して蓄熱槽２に入り、伝熱壁を介
して蓄熱材に熱エネルギーを伝達する。熱源装置３で加
熱された熱媒体は、蓄熱材の融点より５℃以上、好まし
くは１０℃以上高い温度となるように加熱される。熱媒
体によって熱エネルギーを与えられた蓄熱材は、固相状
態から液相状態への相転移による融解潜熱及び顕熱とし
て蓄熱される。蓄熱材を加熱して自体は冷却された熱媒
体は弁体６、ポンプ７を経由して熱源装置３で再度加熱
される。When heat is stored using the heat storage device of the present invention, the three-way valve 10 is closed, the valves 4, 5, 6 are opened and the pump 7 is driven. The heat storage tank 2 enters the heat storage tank 2 via the valves 4 and 5, and transfers heat energy to the heat storage material via the heat transfer wall. The heat medium heated by the heat source device 3 is heated to a temperature higher than the melting point of the heat storage material by 5 ° C. or more, preferably 10 ° C. or more. The heat storage material given thermal energy by the heat medium is stored as latent heat of fusion and sensible heat due to a phase transition from a solid state to a liquid state. The heat medium that has cooled itself by heating the heat storage material is heated again by the heat source device 3 via the valve 6 and the pump 7.
【００１３】蓄熱槽２内に蓄熱された熱エネルギーを利
用するときは、弁体４を閉とし、弁体５、三方バルブ１
０の弁体とポンプ１１間の流路及び弁体６を開としてポ
ンプ１１を駆動すると、蓄熱槽２の蓄熱材によって加熱
された熱媒体は、三方弁１０、ポンプ１１を経由して熱
交換器８に送給され、被加熱体流路９から送給される被
加熱体を加熱する。一方、潜熱を放出した蓄熱材は固相
に転移する。When utilizing the heat energy stored in the heat storage tank 2, the valve body 4 is closed and the valve body 5 and the three-way valve 1 are closed.
When the flow path between the valve element 0 and the pump 11 and the valve element 6 are opened and the pump 11 is driven, the heat medium heated by the heat storage material in the heat storage tank 2 exchanges heat through the three-way valve 10 and the pump 11. The object to be heated which is fed to the vessel 8 and which is fed from the channel to be heated 9 is heated. On the other hand, the heat storage material that has released latent heat transforms to a solid phase.
【００１４】被加熱体を加熱した熱媒体は弁体６を経由
して蓄熱槽２に入り再度加熱される。熱交換器８の加熱
温度は、三方弁１０の調整によって、蓄熱槽２で加熱さ
れた熱媒体と、バイパス管１２を経由して熱交換器８を
循環する熱媒体の混合比を調整することによって調整す
ることができる。また、被加熱体を加熱するときに熱源
装置３が熱エネルギーを放出しているときには、バルブ
４を開として熱源装置３からの熱媒体をそのまま、或い
は蓄熱槽２で加熱された媒体と混合して熱交換器８に送
給することもできる。本発明にいう蓄熱装置の実施形態
として具体的には、カプセル型蓄熱装置、シェル＆チュ
ーブ型蓄熱装置、アイスオンコイル型蓄熱装置、プレー
ト型蓄熱装置等が好ましく挙げられるが、これらの中、
シェル＆チューブ型及びアイスオンコイル型が好まし
い。The heat medium that has heated the object to be heated enters the heat storage tank 2 via the valve 6 and is heated again. The heating temperature of the heat exchanger 8 is adjusted by adjusting the three-way valve 10 to adjust the mixing ratio of the heat medium heated in the heat storage tank 2 and the heat medium circulating through the heat exchanger 8 via the bypass pipe 12. Can be adjusted by When the heat source device 3 emits heat energy when heating the object to be heated, the valve 4 is opened to mix the heat medium from the heat source device 3 as it is or with the medium heated in the heat storage tank 2. To the heat exchanger 8. Specific examples of the heat storage device according to the present invention include a capsule heat storage device, a shell-and-tube heat storage device, an ice-on-coil heat storage device, and a plate-type heat storage device.
A shell & tube type and an ice-on-coil type are preferred.
【００１５】シェル＆チューブ型は図２に示すように、
槽体１３を有し、槽体１３には熱媒体の導出入口１４ａ
から主管１５が延び、主管１５には多数の支管１６が連
結され、支管１６の他端は、他方の導出入口側の主管１
７に連結されており、他方の熱媒体導出入口１４ｂから
他の機構に送給されるように構成されている。前記の主
管１５、１７及び支管１６は伝熱壁に該当し、主管１
５、１７及び支管１６の外側の蓄熱室１８には蓄熱材が
充填され、且つ蓄熱材の加熱手段１９が設けられてい
る。As shown in FIG. 2 for the shell & tube type,
A tank 13 is provided, and the tank 13 has a heat medium outlet 14a.
A main pipe 15 extends from the main pipe 15, and a number of branch pipes 16 are connected to the main pipe 15. The other end of the branch pipe 16 is connected to the main pipe 1 on the other outlet side.
7 and is configured to be supplied to another mechanism from the other heat medium outlet 14b. The main pipes 15, 17 and the branch pipe 16 correspond to heat transfer walls, and the main pipe 1
A heat storage material is filled in the heat storage chambers 18 outside the branch pipes 5 and 17 and a heat storage material heating means 19 is provided.
【００１６】アイスオンコイル型は図３に示すように、
槽体１３を有し、槽体１３には熱媒体の導出入口１４ａ
からコイル２０が延び、コイル２０は枝分かれせずに、
ある一定のピッチと配列をもって槽体１３内を巡ってお
り、他方の導出入口１４ｂから他の機構に送給されるよ
うに構成されている。前記のコイル２０は伝熱壁に該当
し、コイル２０の外側の蓄熱室１８には蓄熱材が充填さ
れ、且つ蓄熱材の加熱手段１９が設けられている。The ice-on-coil type is shown in FIG.
A tank 13 is provided, and the tank 13 has a heat medium outlet 14a.
, The coil 20 extends from the coil 20 without branching,
It circulates around the inside of the tank body 13 with a certain pitch and arrangement, and is configured to be fed from the other outlet 14b to another mechanism. The coil 20 corresponds to a heat transfer wall, and a heat storage chamber 18 outside the coil 20 is filled with a heat storage material, and a heat storage material heating unit 19 is provided.
【００１７】本発明にいう伝熱壁とは、蓄熱材と、蓄熱
材に熱の受け渡しをする熱媒体との間に介在する固体壁
を指す。伝熱壁の材質としては既知の配管用材質であれ
ばよく、銅、ステンレス、アルミ、亜鉛メッキ炭素鋼等
の金属類；ポリフェニレンエーテル、架橋ポリオレフィ
ン、ポリフェニレンスルフィド等の樹脂類を任意に使用
することができる。また、伝熱壁の成形方法としては既
知の成形方法であれば何ら制限はない。なお、伝熱壁と
しては、通常、金属製のチューブが用いられる。The heat transfer wall referred to in the present invention refers to a solid wall interposed between a heat storage material and a heat medium that transfers heat to and from the heat storage material. As the material of the heat transfer wall, any known pipe material may be used, and metals such as copper, stainless steel, aluminum, and galvanized carbon steel; resins such as polyphenylene ether, cross-linked polyolefin, and polyphenylene sulfide are optionally used. Can be. There is no particular limitation on the heat transfer wall forming method as long as it is a known forming method. Note that a metal tube is usually used as the heat transfer wall.
【００１８】なお、本発明における潜熱蓄熱材と熱媒体
との間で熱交換を行う工程とは、低温の潜熱蓄熱材組成
物が高温の熱媒体により加熱される蓄熱工程及び高温の
潜熱蓄熱材組成物が低温の熱媒体により冷却される放熱
工程から少なくとも構成される工程を指す。本発明にい
う熱媒体としては、既知のものを任意の組成にて使用す
ることができる。例としては、流動パラフィン等の飽和
炭化水素系オイル、ハロゲン化ビフェニル等の芳香族炭
化水素系オイル、空気、窒素、アルゴン、水、水蒸気、
シリコーンオイル、グリコール水溶液等が挙げられる。
これらの中、通常、水が用いられる。In the present invention, the step of performing heat exchange between the latent heat storage material and the heat medium includes the heat storage step in which the low-temperature latent heat storage material composition is heated by the high-temperature heat medium and the high-temperature latent heat storage material. It refers to a step at least composed of a heat radiation step in which the composition is cooled by a low-temperature heat medium. As the heat medium in the present invention, a known medium can be used in an arbitrary composition. Examples include saturated hydrocarbon oils such as liquid paraffin, aromatic hydrocarbon oils such as halogenated biphenyl, air, nitrogen, argon, water, steam,
Silicone oil, glycol aqueous solution and the like can be mentioned.
Of these, water is usually used.
【００１９】本発明に用いられる加熱手段は、ヒーター
加熱である。ヒーター加熱は、基本的には、ヒーターの
伝熱面積に対する局部的な加熱であるから、蓄熱材の融
解については、その対流及び伝熱のみに依存せざるを得
ず、ヒーターの配置の工夫やフィン等の設置によりある
程度の加熱効率の向上は望めるとしても、融解には長時
間を要するという問題がある。しかしながら、蓄熱材の
融解時間を短くするために、出力の大きいヒーターを使
用すると、ヒーター表面が局部的加熱のために非常な高
温となり、蓄熱材の劣化が著しいという問題がある。従
って、蓄熱材の融解に際しては、ヒーターの表面温度の
制御が必要である。The heating means used in the present invention is heater heating. Heater heating is basically local heating to the heat transfer area of the heater, so the melting of the heat storage material must rely only on its convection and heat transfer. Although some improvement in heating efficiency can be expected by providing fins and the like, there is a problem that melting requires a long time. However, when a heater having a large output is used to shorten the melting time of the heat storage material, the surface of the heater becomes extremely high due to local heating, and there is a problem that the heat storage material is significantly deteriorated. Therefore, when melting the heat storage material, it is necessary to control the surface temperature of the heater.
【００２０】本発明者らの検討結果によれば、ヒーター
の出力をヒーター単位面積当りの発熱量として定義する
と、糖アルコールを融解する際のヒーター密度には最適
値があることが判明した。この場合、ある特定のヒータ
ー密度を有するヒーターを用いることによりヒーター表
面温度を制御することなく、且つヒーターへの通電量も
制御不要であるために蓄熱材の融解を効率的に行うこと
ができる。糖アルコール系の蓄熱材については、融解潜
熱が非常に大きいために、これらの範囲のヒーターによ
る発熱と蓄熱材融解による吸熱が釣合い、ヒーター表面
における局部的な加熱は非常に緩和されることが判明し
た。ヒーター表面温度はヒーター密度の減少と共に低下
するが、蓄熱装置の使用条件や蓄熱材の劣化等を勘案
し、適宜選択することができる。ヒーター密度として
は、０．１〜３Ｗ／ｃｍ 2 が好ましいが、より好ましく
は０．２〜３Ｗ／ｃｍ2 、更に好ましくは０．２〜２Ｗ
／ｃｍ2 のヒーターが良い。また、ヒーターの表面積は
装置の大きさに合わせて適宜選択し、ヒーター密度が上
記範囲内に入るように表面積を決定することができる。
この範囲よりもヒーター密度が小さい場合には、蓄熱材
融解が困難であり、これよりも大きいと蓄熱材の融解に
よる吸熱とヒーター発熱とのバランスが崩れ、ヒーター
表面が急激に上昇し、局部的に加熱されるために、融解
時間は短くなるものの蓄熱材劣化が著しい。According to the results of the study by the present inventors, the heater
Output is defined as the calorific value per unit area of the heater
Suitable for heater density when melting sugar alcohol
Turned out to be value. In this case, a specific heater
-By using a heater with high density,
Without controlling the surface temperature and the amount of electricity to the heater
Efficient melting of heat storage material because no control is required
Can be. For sugar alcohol-based heat storage materials,
Due to the very high heat, heaters in these ranges
Heat generated by the heat storage material and the heat absorption
Local heating turned out to be very relaxed
Was. Heater surface temperature decreases with decreasing heater density
However, considering the usage conditions of the heat storage device and the deterioration of the heat storage material, etc.
Then, it can be appropriately selected. As heater density
Is 0.1 to 3 W / cm TwoIs preferred, but more preferred
Is 0.2 to 3 W / cmTwo, More preferably 0.2 to 2W
/ CmTwoThe heater is good. The surface area of the heater is
Select as appropriate according to the size of the equipment and increase the heater density.
The surface area can be determined so as to fall within the above range.
If the heater density is lower than this range, the heat storage material
Melting is difficult, and if it is larger than this, the heat storage material will melt.
The balance between the heat absorption by the
The surface rises sharply and melts due to localized heating
Although the time is short, the heat storage material is significantly deteriorated.
【００２１】本発明に用いられる潜熱蓄熱材としては、
多価糖アルコールを含む蓄熱材組成物が好ましい。多価
糖アルコールを含む潜熱蓄熱材は蓄熱量が大きいが、融
解に長時間を要するので、本発明の特徴であるところ
の、特定のヒーター密度を有するヒーターを用いるか或
いはヒーター出力に釣合う特定量の蓄熱材を用いる加熱
方法により、融解効率を大幅に改善でき、急激な蓄熱材
劣化を招かないという点で好ましい。中でも炭素数４以
上の多価糖アルコールを主成分として含む蓄熱材が好適
である。The latent heat storage material used in the present invention includes:
A heat storage material composition containing a polyhydric sugar alcohol is preferred. The latent heat storage material containing polyhydric sugar alcohol has a large amount of heat storage, but it takes a long time to melt. Therefore, a characteristic feature of the present invention is to use a heater having a specific heater density or a specific one that matches the heater output. The heating method using an amount of the heat storage material is preferable in that the melting efficiency can be greatly improved and rapid deterioration of the heat storage material does not occur. Among them, a heat storage material containing a polysaccharide alcohol having 4 or more carbon atoms as a main component is preferable.
【００２２】炭素数４以上の多価糖アルコールとして
は、エリスリトール、Ｄ−スレイトール、Ｌ−スレイト
ール、キシリトール、リビトール、マンニトール、ソル
ビトール、ガラクチトール、Ｄ−アラビトール、アリト
ール、イジトール、タリトール、ペンタエリスリトー
ル、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等
が挙げられる。これらの中エリスリトール、マンニトー
ル、ガラクチトールが好ましい。なお、蓄熱材組成物中
の多価糖アルコールの含有量は、通常、５０〜１００重
量％、好ましくは６０〜１００重量％である。Examples of polyhydric sugar alcohols having 4 or more carbon atoms include erythritol, D-threitol, L-threitol, xylitol, ribitol, mannitol, sorbitol, galactitol, D-arabitol, allitol, iditol, talitol, pentaerythritol, triacetate. Methylol propane, trimethylol ethane and the like can be mentioned. Of these, erythritol, mannitol and galactitol are preferred. In addition, the content of the polyhydric sugar alcohol in the heat storage material composition is usually 50 to 100% by weight, preferably 60 to 100% by weight.
【００２３】本発明の潜熱蓄熱材組成物には副成分とし
て、主成分となる化合物に相溶し、共晶可能なものを添
加することができる。その添加量については主成分の蓄
熱材性能を著しく損わない範囲、通常は、重量で主成分
量を越えない範囲で使用することができる。本発明の潜
熱蓄熱材組成物については、過冷却を防止するため、必
要に応じて過冷却防止剤を添加することができ、過冷却
防止剤としては、水に難溶性の無機塩が好ましい。水に
難溶性とは、２５℃の水１００ｇに対して５ｇ以上溶解
しないことを意味する。このような無機塩の具体例とし
ては、例えば、炭酸カルシウム、リン酸三カルシウム、
硫酸カルシウム、ピロリン酸カルシウム、リン酸アルミ
ニウム、リン酸銀、硫酸銀、塩化銀、ヨウ化銀等が挙げ
られる。これらは、単独又は組み合わせて用いることが
できる。In the latent heat storage material composition of the present invention, a sub-component which is compatible with the compound serving as the main component and which can be eutectic can be added. The addition amount can be used in a range that does not significantly impair the performance of the heat storage material of the main component, and usually in a range that does not exceed the main component amount by weight. In the latent heat storage material composition of the present invention, a supercooling inhibitor can be added as needed in order to prevent supercooling. As the supercooling inhibitor, an inorganic salt which is hardly soluble in water is preferable. Poorly soluble in water means that 5 g or more is not dissolved in 100 g of water at 25 ° C. Specific examples of such inorganic salts include, for example, calcium carbonate, tricalcium phosphate,
Examples thereof include calcium sulfate, calcium pyrophosphate, aluminum phosphate, silver phosphate, silver sulfate, silver chloride, and silver iodide. These can be used alone or in combination.
【００２４】また、本発明の潜熱蓄熱材組成物には、熱
安定剤、難燃剤、増粘剤、ゲル化剤、酸化防止剤、熱伝
導性改良剤等の添加剤を適宜使用することができる。本
発明にいう過冷却状態とは、蓄熱材が融点以下に冷却さ
れても結晶化せず、液相状態を維持している状態をさ
す。また、シェル＆チューブ型蓄熱装置において、蓄熱
材の相転移に伴う容積変化を吸収するために、蓄熱槽内
に減圧或いは加圧された空隙を設けておくことも重要な
技術である。In the latent heat storage material composition of the present invention, additives such as a heat stabilizer, a flame retardant, a thickener, a gelling agent, an antioxidant, and a thermal conductivity improver may be appropriately used. it can. The supercooled state referred to in the present invention refers to a state in which the heat storage material does not crystallize even when cooled to a temperature lower than the melting point and maintains a liquid phase state. In the shell and tube type heat storage device, it is also an important technique to provide a depressurized or pressurized space in the heat storage tank in order to absorb a volume change accompanying a phase transition of the heat storage material.
【００２５】本発明の蓄熱材組成物の用途を説明する
が、用途はこれらに限定されるものではない。給湯目的
では深夜電力を利用した蓄熱式電気温水器がある。シス
テムを複合化させれば２４時間風呂とも共用が可能であ
る。暖房目的では蓄熱式床暖房システムがある。The use of the heat storage material composition of the present invention will be described, but the use is not limited thereto. For the purpose of hot water supply, there is a regenerative electric water heater that uses midnight power. If the system is combined, it can be shared with a 24-hour bath. There is a regenerative floor heating system for heating purposes.
【００２６】[0026]
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を越えない限り、これらの実
施例に限定されるものではない。尚、蓄熱材の融解に際
しては何れの実験においてもヒーターの表面温度制御は
行わなかった。 実施例１〜１６ 多価糖アルコールであるエリスリトール（三菱化学フー
ズ社製）について、仕込み量及びヒーター密度を表１の
ように変えて融解実験を行い、蓄熱材の融解完了時間を
測定した。結果を図４に示す。なお、熱電対はヒーター
表面に装着した。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples unless it exceeds the gist. Note that, in melting the heat storage material, the surface temperature of the heater was not controlled in any of the experiments. Examples 1 to 16 Melting experiments were performed on erythritol (manufactured by Mitsubishi Chemical Foods Corporation), which is a polyhydric sugar alcohol, while changing the charged amount and the heater density as shown in Table 1, and the melting completion time of the heat storage material was measured. FIG. 4 shows the results. The thermocouple was mounted on the surface of the heater.
【００２７】[0027]
【表１】 [Table 1]
【００２８】実施例１７ 次にエリスリトール１ｋｇを実施例１〜１６にて測定し
た融解時間及びヒーター表面温度の温度変化を用いて融
解させ、且つこのサイクルを２回／日で１０年間行った
場合のエリスリトールの劣化程度をシミュレーションを
用いて計算させた。結果を図５に示す。尚、シミュレー
ションに用いた式は、エリスリトール熱劣化のアレニウ
スプロットより求めた活性化エネルギー、頻度因子を用
いた一次式で近似し、以下の値を用いて計算した。 Ａ（頻度因子） ：４．２１Ｅ１１（１／ｈｒ） Ｅ（活性化エネルギー）：３２．９（ｋｃａｌ／Ｋ）Example 17 Next, 1 kg of erythritol was melted using the melting time measured in Examples 1 to 16 and the temperature change of the heater surface temperature, and this cycle was performed twice / day for 10 years. The degree of degradation of erythritol was calculated using a simulation. FIG. 5 shows the results. The equation used for the simulation was approximated by a linear equation using activation energy and frequency factor obtained from an Arrhenius plot of erythritol thermal degradation, and was calculated using the following values. A (frequency factor): 4.21E11 (1 / hr) E (activation energy): 32.9 (kcal / K)
【００２９】比較例１ 次にエリスリトール３５０ｇを金属製の容器に入れ、４
Ｗ／ｃｍ2 のヒーターを用いて融解させた場合のヒータ
ー表面温度の変化を実施例１と同様に測定した。結果を
図６に示す。Comparative Example 1 Next, 350 g of erythritol was placed in a metal container,
The change in the heater surface temperature when melting was performed using a W / cm 2 heater was measured in the same manner as in Example 1. FIG. 6 shows the results.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明によれば、特定のヒーター密度を
有するヒーターを用いることにより効率的に蓄熱材を融
解することができ、且つヒーター表面温度の増加も抑え
ることができる。更に、本発明の蓄熱装置においてヒー
ターの表面積を本発明の範囲内で変化させることによ
り、小型ないし大型迄使用目的や条件に合わせた自由度
の大きい設計が可能となる。According to the present invention, by using a heater having a specific heater density, the heat storage material can be efficiently melted and an increase in the heater surface temperature can be suppressed. Further, by changing the surface area of the heater within the range of the present invention in the heat storage device of the present invention, it is possible to design a small-sized or large-sized one with a high degree of freedom according to the purpose of use and conditions.
【図１】本発明の蓄熱装置の一形態を示す概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram showing one embodiment of a heat storage device of the present invention.
【図２】本発明のシェル＆チューブ型蓄熱装置の蓄熱槽
の一形態を示す縦断面図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a heat storage tank of the shell & tube type heat storage device of the present invention.
【図３】本発明のアイスオンコイル型蓄熱装置の蓄熱槽
の一形態を示す縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a heat storage tank of the ice-on-coil type heat storage device of the present invention.
【図４】エリスリトール重量と融解完了時間との相関。FIG. 4. Correlation between erythritol weight and melting completion time.
【図５】エリスリトールの熱劣化に関するシミュレーシ
ョン結果。FIG. 5 is a simulation result regarding thermal degradation of erythritol.
【図６】比較例１におけるヒーター表面温度の経時変
化。FIG. 6 shows a change with time of the heater surface temperature in Comparative Example 1.
１ 蓄熱装置 ２ 蓄熱槽 ３ 熱源装置 ４ 弁体 ５ 弁体 ６ 弁体 ７ ポンプ ８ 熱交換器 ９ 被加熱体流路 １０ 三方弁 １１ ポンプ １２ バイパス管 １３ 槽体 １４ａ 熱媒体入口 １４ｂ 熱媒体出口 １５ 主管 １６ 支管 １７ 主管 １８ 蓄熱室 １９ 加熱手段 ２０ コイル REFERENCE SIGNS LIST 1 heat storage device 2 heat storage tank 3 heat source device 4 valve body 5 valve body 6 valve body 7 pump 8 heat exchanger 9 heated body flow path 10 three-way valve 11 pump 12 bypass pipe 13 tank body 14a heat medium inlet 14b heat medium outlet 15 Main pipe 16 Branch pipe 17 Main pipe 18 Heat storage chamber 19 Heating means 20 Coil
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢部 昌義 茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目３番１号 三菱化学株式会社筑波研究所内 (72)発明者 千原 彰一 茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目３番１号 三菱化学株式会社筑波研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masayoshi Yabe 3-1, Chuo, Ami-cho, Inashiki-gun, Ibaraki Pref. Inside Tsukuba Research Laboratory, Mitsubishi Chemical Corporation (72) Inventor Shoichi Chihara 8-chome, Ami-cho, Inashiki-gun, Ibaraki Prefecture No.3-1 Inside the Tsukuba Research Laboratory, Mitsubishi Chemical Corporation
Claims (8)
熱材の加熱手段を備え、且つ伝熱壁を介して熱交換を行
う蓄熱槽を有する蓄熱装置において、該加熱手段がヒー
ター加熱であり、且つヒーターの出力が０．１〜３Ｗ／
ｃｍ2 であることを特徴とする蓄熱装置。1. A heat storage device having at least a heat storage tank for storing a latent heat storage material, including a heat storage material heating means, and performing heat exchange through a heat transfer wall, wherein the heating means is heater heating. And the output of the heater is 0.1-3W /
cm 2 .
コールを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載
の蓄熱装置。2. The heat storage device according to claim 1, wherein the latent heat storage material is mainly composed of a polyhydric sugar alcohol having 4 or more carbon atoms.
スリトール、アンニトール又はガラクチトールを主成分
として含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄
熱装置。3. The heat storage device according to claim 1, wherein the polyhydric sugar alcohol having 4 or more carbon atoms contains erythritol, annitol, or galactitol as a main component.
且つこのチューブがヒーターに連結されていることを特
徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の蓄熱装
置。4. The heat transfer wall is a heat exchangeable tube,
The heat storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein the tube is connected to a heater.
アイスオンコイル型であることを特徴とする請求項１な
いし４のいずれかに記載の蓄熱装置。5. The heat storage device according to claim 1, wherein the heat storage device is of a shell-and-tube type or an ice-on-coil type.
ーター及びＰＣＴヒーターの少なくとも一種であること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の蓄熱
装置。6. The heat storage device according to claim 1, wherein the heater is at least one of a sheath heater, a sheet heating heater, and a PCT heater.
し、且つヒーターの出力が０．１〜３Ｗ／ｃｍ2 である
ことを特徴とする潜熱蓄熱材の加熱方法。7. A method for heating a latent heat storage material, wherein the latent heat storage material is heated by heating with a heater, and the output of the heater is 0.1 to 3 W / cm 2 .
ールを主成分とすることを特徴とする請求項７に記載の
潜熱蓄熱材の加熱方法。8. The method for heating a latent heat storage material according to claim 7, wherein the latent heat storage material is mainly composed of a polyhydric alcohol having 4 or more carbon atoms.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11077357A JP2000274975A (en) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | Heating method for latent heat storage material and heat storage device using the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010043857A (en) * | 2005-07-01 | 2010-02-25 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | Method of storing heat into heat storage device |
| WO2019244202A1 (en) * | 2018-06-18 | 2019-12-26 | 三菱電機株式会社 | Heat accumulator, heat accumulation system, and heat accumulation method |
-
1999
- 1999-03-23 JP JP11077357A patent/JP2000274975A/en active Pending
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| JP2010043857A (en) * | 2005-07-01 | 2010-02-25 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | Method of storing heat into heat storage device |
| WO2019244202A1 (en) * | 2018-06-18 | 2019-12-26 | 三菱電機株式会社 | Heat accumulator, heat accumulation system, and heat accumulation method |
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