JP2001107035A

JP2001107035A - 蓄熱材およびこれを用いた空調装置用蓄熱器

Info

Publication number: JP2001107035A
Application number: JP2000220912A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Kaneda; 堅三金田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【要約】【課題】過冷却を防止でき、融解・凝固を繰り返して
も相分離せず安定して使用できる安価な蓄熱材を提供す
る。【解決手段】蓄熱材の主成分として氷酢酸を用いるこ
とで、融解・凝固を繰り返しても相分離しない蓄熱材を
得ることができる。この蓄熱材に融点・凝固点調整剤を
添加することで冷房空調用に適した融解温度を得ること
ができる。また、蓄熱材には、過冷却防止剤を氷酢酸に
溶解可能な量より多く添加することで容易に過冷却を防
止できる。具体的には、氷酢酸を主成分として、尿素を
添加することで、氷酢酸の過冷却を防止できるととも
に、氷酢酸の融点を冷房空調用として適した温度に下げ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、融解・凝固にとも
なう潜熱を利用する蓄熱材およびこれを用いた蓄熱器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、住宅用冷房における省エネルギ等
の目的のために融解潜熱を利用する蓄熱材が使用されて
きている。この代表的な例として深夜電力を利用した蓄
熱システムがある。これは、安価な深夜電力を利用して
冷凍装置を運転することにより蓄熱材を凝固させて蓄熱
（蓄冷）し、昼間にその融解潜熱を利用して放冷し、冷
房を行うものである。

【０００３】しかし、凝固点・融点が０℃以下である蓄
熱材は、冷房用の空調温度（７〜１２℃）が得られる凝
固点・融点（５〜１０℃）に比較してかなり低いため、
蓄熱材を冷やすための冷凍装置の冷媒温度をそれだけ低
くする必要がある。このためコンプレッサ動力が大きく
なり冷凍装置の運転コストが大きくなるという問題があ
る。このため、コンプレッサ動力を低減するために蓄熱
材の凝固点・融点は５〜１０℃の範囲内であることが望
ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような凝固点・融
点を持つ蓄熱材として、米国特許第５，０３７，５７１
号、第４，６８９，１６４号明細書に、ＮａＯＨ水溶液
やＮａ₂ＳＯ₄・１０Ｈ₂Ｏを主原料とした蓄熱材が記載
されている。しかしながら、これらの蓄熱材は融解・凝
固を繰り返すと相分離を起こしやすく、徐々に融解潜熱
（蓄熱量）が低下するという問題がある。さらに過冷却
を起こしやすいという問題もある。また、特開平９−２
９６１６３号公報にはテトラデカン等のパラフィン類を
用いた蓄熱材が記載されているが、このようなパラフィ
ン類は価格が高い上に、蓄熱材を収納するプラスチック
容器を溶かしてしまうという問題がある。

【０００５】また、酢酸は融解潜熱が大きく、従来より
蓄熱材として用いることが知られている。このような酢
酸を蓄熱材として用いたものに、（１）特開平１−４３
７９６号公報、（２）特開昭５８−１３８７７２号公
報、（３）特開平２−１１９５号公報、（４）特開昭５
８−７９０８０号公報、（５）特開昭５８−１４１２８
１号公報に記載されたものがある。

【０００６】しかしながら、酢酸は過冷却を生じやすい
ため過冷却を防止する必要がある。また、氷酢酸（純度
９９％）の融点は１６．７℃であり、冷房用に適した温
度（７〜１２℃）が得られる蓄熱材の融点（５〜１０
℃）に比較すると若干高いため、融点を調整する必要が
ある。

【０００７】上記（２）（４）（５）の公報に記載の蓄
熱材では、過冷却防止剤が添加されていないので蓄熱材
として不適である。上記（１）の公報に記載の蓄熱材で
は、過冷却防止剤として塩化カルシウムが記載されてい
るが、添加量についての記載はなく、実際にはある一定
量以上添加しないと過冷却防止効果は得られない。上記
（３）の公報に記載の蓄熱材では、過冷却防止剤として
の尿素添加量が２０重量％以下と記載されているが、実
際にはある一定量以上添加しないと過冷却防止効果は得
られない。また、（３）の公報の蓄熱材では融点を１０
℃以下に調整することができない。

【０００８】そこで、上記問題点に鑑み、酢酸を主成分
とした蓄熱材であって、過冷却を防止できるとともに融
点を調整でき、融解・凝固を繰り返しても相分離せず安
定して使用できる安価な蓄熱材を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、氷酢酸を主成分とする蓄
熱材であって、尿素または塩化カルシウムのうち少なく
とも１種と、カルボン酸（酢酸を除く）または多価アル
コールのうち少なくとも１種とが添加されていることを
特徴としている。

【００１０】過冷却防止剤として、尿素または塩化カル
シウムを用い、融点・凝固点調整剤として、カルボン酸
（酢酸を除く）または多価アルコールを用いることで、
酢酸を主成分とした蓄熱材の過冷却を容易に防止できる
とともに、融点を容易に調整できる。

【００１１】また、請求項２に記載の発明では、尿素が
６重量％以上添加されていることを特徴としている。こ
のように、氷酢酸に尿素を添加することで、氷酢酸の過
冷却を防止できるとともに、氷酢酸の融点を下げる効果
が得られる。さらに、尿素の添加によって氷酢酸が融解
・凝固する際の体積変動を少なくすることができ、蓄熱
材を収容する容器の破損を防止できる。また、氷酢酸に
尿素を６重量％以上添加することで氷酢酸中に未溶解の
尿素が残留し、これが種結晶となって氷酢酸が凝固しや
すくなり、過冷却を容易に防止できる。

【００１２】また、請求項３に記載の発明では、塩化カ
ルシウムが８重量％以上添加されていることを特徴とし
ている。このように、氷酢酸に塩化カルシウムを添加す
ることで、氷酢酸の過冷却を防止できるとともに、氷酢
酸の融点を下げる効果が得られる。また、氷酢酸に塩化
カルシウムを８重量％以上添加することで氷酢酸中に未
溶解の塩化カルシウムが残留し、これが種結晶となって
氷酢酸が凝固しやすくなり、過冷却を容易に防止でき
る。

【００１３】上記カルボン酸は、請求項４に記載の発明
のように、蟻酸またはプロピオン酸を用いることがで
き、上記多価アルコールは、請求項５に記載の発明のよ
うに、グリセリンまたはエチレングリコールを用いるこ
とができる。これらの添加量を調整することにより、氷
酢酸を主成分とする蓄熱材の融点を連続的に調整するこ
とができる。また、これらは複合添加しても沈殿物を生
成することもなく、過冷却防止効果も失われず、融解潜
熱の大きな低下もみられない。

【００１４】また、請求項６に記載の発明では、氷酢酸
を主成分とする蓄熱材であって、尿素と蟻酸とが添加さ
れ、尿素は６重量％〜４０重量％の範囲で添加されてい
ることを特徴としている。

【００１５】また、上記蓄熱材は、請求項７に記載の発
明のように、空調装置用蓄熱器として用いることができ
る。この空調装置用蓄熱器は、例えば車両用空調装置や
住宅用空調装置に適用することができ、冷房に蓄熱材の
融解潜熱を利用することで、省エネルギ等の効果を得る
ことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した実施形態
について説明する。（第１実施形態）蓄熱材の主成分として、一般的な薬品
であり、入手容易で安価である氷酢酸を用いる。本明細
書において氷酢酸とは、純度９５％以上の酢酸を意味す
る。氷酢酸の純度は、過冷却防止効果の点で高い方が好
ましく、本実施形態では純度９９％の氷酢酸を使用して
いる。この氷酢酸（純度９９％）は、融点１６．７℃、
融解潜熱４４ｃａｌ／ｇであって、その融点は融解潜熱
を充分に冷房に使用できる温度である。また、氷酢酸は
融解・凝固を繰り返しても塩水和物等のように相分離を
起こさず安定しているという長所を有する。

【００１７】一方、氷酢酸の融点は、冷房空調用に適し
た温度（７〜１２℃）が得られる蓄熱材の融点・凝固点
（５〜１０℃）に比較すると若干高い。そこで、本発明
者が氷酢酸の融点・凝固点を調整できる添加材（融点・
凝固点調整剤）について検討したところ、水が最も適し
ていることを見出した。

【００１８】図１は、氷酢酸−水系蓄熱材における水分
添加量と融点・凝固点との関係を示している。図１から
氷酢酸の融点・凝固点は、水分添加量に伴って変化して
いることがわかる。従って、氷酢酸に対する水分添加量
を調整することにより、氷酢酸の融点・凝固点を容易に
調整することが可能である。また、図１から蓄熱材の融
点・凝固点を５〜１０℃に調整するためには、氷酢酸に
対して３．４〜７．４重量％の水分を添加すればいいこ
とがわかる。但し、水分添加量が多いと蓄熱材の融解潜
熱が減少することから、水分添加量は少ない方が望まし
い。

【００１９】ところで、氷酢酸は過冷却を起こしやすい
という性質を持っている。水は氷酢酸の融点調整剤とし
て優れている一方、過冷却を防止する効果はない。ま
た、氷酢酸に水分を添加した場合には、さらに、過冷却
防止剤を添加しても過冷却防止効果を得ることは困難で
ある。過冷却状態の蓄熱材を凝固させるには、溶液中で
金属板同士を擦りあわせる等の機械的刺激を与える方法
がある。しかしながら、このような機械的刺激で過冷却
を抑えて蓄熱材を凝固させる方法は煩雑であり、コスト
が高い。

【００２０】そこで、本発明者が、氷酢酸の過冷却を簡
易に防止できる過冷却防止剤について鋭意検討したとこ
ろ、尿素が過冷却防止剤として適していることを見出し
た。尿素は肥料として一般的に用いられており、入手容
易で安価な物質である。また、尿素は氷酢酸の過冷却を
防止すると同時に、融点・凝固点調整剤としての水分を
添加しなくとも氷酢酸の融点を１６．７℃から９℃に下
げる効果があることがわかった。これは冷房空調用に用
いる蓄熱材の望ましい融点範囲内（５〜１０℃）であ
る。

【００２１】さらに、氷酢酸に尿素を添加することで、
氷酢酸の融解・凝固時における体積変動が減少するとい
う効果がある。何も添加していない状態の氷酢酸では、
液相から固相に相変化する際に（凝固する際に）体積は
約１７％減少する。これに対し、尿素を添加した氷酢酸
では、凝固する際に体積は２％減少するのみである。従
って、蓄熱材を容器に入れて使用する場合に、融解・凝
固を繰り返し行ったとしても、体積変動が小さいことか
ら容器の破損を回避できるという利点がある。

【００２２】本発明者が、氷酢酸（純度９９％）に対す
る尿素の添加量について、融解・凝固の実験を行ったと
ころ、尿素の添加量が６重量％未満では蓄熱材を０℃ま
で冷却しても自然凝固せず、過冷却防止効果が得られな
かった。一方、氷酢酸に尿素を６重量％以上添加した場
合には、３０℃の室温付近でも氷酢酸中に未溶解の尿素
が残留する。この未溶解分の尿素が種結晶となり、９℃
で蓄熱材は自然凝固して過冷却は起きなかった。尿素を
添加する際の氷酢酸の温度によって最適な尿素の添加量
は異なるが、氷酢酸中に未溶解の尿素を確実に残留させ
るという点から８重量％以上が望ましい。また、尿素の
添加量は、多すぎると蓄熱材の蓄熱密度が減少するので
４０重量％以下であることが望ましく、氷酢酸中に未溶
解の尿素が確実に存在する範囲で少ないほど望ましい。

【００２３】次に、本発明者が本実施形態の氷酢酸−尿
素系蓄熱材について行ったヒートサイクル試験を図２に
基づいて説明する。図２は蓄熱材の融解・凝固特性を示
しており、縦軸を温度（℃）、横軸を時間（分）として
いる。

【００２４】このヒートサイクル試験では、氷酢酸（純
度９９％）に９重量％の尿素を添加して攪拌混合した蓄
熱材２０グラムを用意した。この蓄熱材を中央部に熱電
対が備えられた試験管に入れて用いた。そして、温度の
異なる２つの恒温槽を用意し、第１恒温層の水温を０
℃、第２恒温層の水温を３０℃に調整した。そして、蓄
熱材を入れた試験管を第１恒温槽と第２恒温槽に交互に
入れることを繰り返して昇温・降温のヒートサイクルを
実施した。

【００２５】図２に示すように、試験管を第１恒温層か
ら第２恒温層に移すと、水温は０℃から直ちに３０℃に
なり、蓄熱材の温度Ｔｈｓは水温Ｔｗに追従して上昇す
る。所定時間経過後、試験管を第２恒温層から第１恒温
層に移すと、水温は３０℃から直ちに０℃になり、蓄熱
材の温度Ｔｈｓは水温Ｔｗに追従して下降する。このと
き、蓄熱材の温度Ｔｈｓは９℃で明確な凝固点を示し
た。図２において斜線で示す水温Ｔｗと蓄熱材温度Ｔｈ
ｓとの差が蓄熱材の蓄熱量となる。

【００２６】以上の昇温・降温のヒートサイクルを１０
０回繰り返したところ、蓄熱材は相分離を起こさず安定
していた。また、図２に示す融解・凝固曲線に変化はな
かった。すなわち、蓄熱材の蓄熱・放熱特性に変化は起
こらず、融解潜熱は低下しなかった。

【００２７】次に、本発明者が、尿素以外の氷酢酸の過
冷却を防止できる材料について検討したところ、塩化カ
ルシウムにも過冷却防止効果があることを見いだした。
この塩化カルシウムの添加量は８重量％以上でないと過
冷却防止効果が得られない。すなわち、添加量が８重量
％より少ないと添加した全ての塩化カルシウムが氷酢酸
に融解してしまい、種結晶となる未溶解部分が氷酢酸に
存在しなくなるからである。

【００２８】図３は、氷酢酸−塩化カルシウム系蓄熱材
における塩化カルシウム添加量と融点変化との関係を示
しており、図４は、氷酢酸−塩化カルシウム系蓄熱材が
融解・凝固する際の温度変化を示している。図４に示す
例では、氷酢酸に塩化カルシウムを１６．４重量％添加
した蓄熱材を用いて、上記図２と同様の条件で実験を行
っている。

【００２９】図３中Ａで示されるように、塩化カルシウ
ムは単独でも添加量を調整することで、融点を連続的に
変化させる効果があることが分かる。また、この蓄熱材
は、図３中Ｂで示されるように共融点が０℃付近に存在
するので、図４に示すように融解・凝固曲線は２つのピ
ーク（凝固点）を示す。図４に示すように氷酢酸−塩化
カルシウム系蓄熱材は凝固する際、第１のピークが９℃
付近に現れ、第２のピークが２℃付近に現れる。すわな
ち、この蓄熱材は温度が下降する際に、第１のピーク温
度で凝固を開始し、第１のピーク温度から第２のピーク
温度の間の温度では一部凝固した状態で推移し、第２の
ピーク温度で完全に凝固する。

【００３０】次に、氷酢酸−尿素系蓄熱材に融点・凝固
点調整剤を添加する場合について説明する。本発明者の
検討によれば、氷酢酸−尿素系蓄熱材にカルボン酸（酢
酸を除く）若しくは多価アルコールを添加することで連
続的に蓄熱材の融点を調整することができ、これらが融
点・凝固点調整剤として優れていることを見いだした。
これらの融点・凝固点調整剤は、複合添加しても沈殿物
を生成することがなく、過冷却防止効果が失われること
もなく、融解潜熱の大きな低下もみられない。また、い
ずれも価格の安価なものである。

【００３１】図５は、氷酢酸−尿素系蓄熱材に融点・凝
固点調整剤としてカルボン酸（酢酸を除く）を添加した
ときの融点変化を示している。図５中、Ｃは氷酢酸−尿
素（１４重量％）系蓄熱材に蟻酸を添加した場合の融点
変化を示し、Ｄは氷酢酸−尿素（１１重量％）系蓄熱材
にプロピオン酸を添加した場合の融点変化を示してい
る。

【００３２】図５に示すように、カルボン酸の添加量を
調整することにより、蓄熱材の融点を１０℃〜−１０℃
の間で連続的に変化させることができた。また、複合添
加による沈殿物生成もみられなかった。カルボン酸の必
要添加量は所望の融点によって異なるが、冷房用蓄熱材
として適当な融点を得るために、例えば蟻酸であれば０
〜４０重量％の範囲（０重量％は除く）で添加すること
が望ましい。

【００３３】このとき上述のように尿素は６〜４０重量
％の範囲で添加することが望ましい。６重量％以下だ
と、室温で完全融解して氷酢酸中に種結晶が存在しなく
なるからであり、４０重量％以上添加した場合には、蓄
熱材の蓄熱量が低下してしまうからである。なお、尿素
は蟻酸への溶解性に優れるため、蟻酸の添加量を増やし
た場合には尿素の添加量も増やす必要がある。

【００３４】図６、図７は、氷酢酸−尿素−カルボン酸
系蓄熱材についてヒートサイクル試験を行ったときに、
蓄熱材が融解・凝固する際の温度変化を示している。図
６における蓄熱材は、氷酢酸を主成分として尿素が１４
重量％、蟻酸が２．８重量％添加され、図７における蓄
熱材は、氷酢酸を主成分として尿素が１１重量％、プロ
ピオン酸が３．２重量％添加されている。ヒートサイク
ル試験の条件は、上記図２で説明したヒートサイクル試
験と同様である。但し、恒温槽は−１０℃と３０℃に調
整した。

【００３５】図６、図７において斜線で示すように、蓄
熱材の発熱部の面積が大きく、蓄熱材の蓄熱量低下が少
ないことが分かる。また、５℃付近で明確な凝固点を示
した。

【００３６】図８は、氷酢酸−尿素（１０重量％）系蓄
熱材に融点・凝固点調整剤として多価アルコールを添加
したときの融点変化を示している。図８中、Ｅは氷酢酸
−尿素（１０重量％）系蓄熱材にグリセリンを添加した
場合の融点変化を示し、Ｆは氷酢酸−尿素（１０重量
％）系蓄熱材にエチレングリコールを添加した場合の融
点変化を示している。

【００３７】図８に示すように、多価アルコールの添加
量を調整することで、蓄熱材の融点を連続的に変化させ
ることができた。また、この場合にも沈殿などの生成は
みられなかった。

【００３８】なお、カルボン酸や多価アルコールからな
る融点・凝固点調整材は、上記で説明した尿素を過冷却
防止剤とする蓄熱材のみならず、塩化カルシウムを過冷
却防止剤とする蓄熱材に添加しても同様の融点調整効果
を得ることができる。

【００３９】（第２実施形態）上記第１実施形態で説明
した蓄熱材は、例えばカプセル状の蓄熱材容器（蓄熱カ
プセル）に充填して使用することができる。これを第２
実施形態として説明する。

【００４０】蓄熱カプセルの例を図９に示す。容器の材
質としては、ポリプロピレン等のプラスチック、あるい
はアルミニウム、ステンレス等の氷酢酸に侵されない金
属を用いることができる。本実施形態ではポリプロピレ
ン容器を用いている。

【００４１】図９（ａ）に示す球状蓄熱カプセル１は、
ポリプロピレンからなる中空球をＡ−Ａで切断して本体
部２と蓋部３に分離して、本体部２に蓄熱材充填用の開
口部２ａを形成したものである。室温状態で液体の蓄熱
材を開口部２ａから本体部２に注入し、後の作業容易化
のため０℃前後に冷却して固体化させる。その後、本体
部２と蓋部３をポリプロピレンの融点である１６５℃以
上（例えば２５０℃）に加熱した金属板で加熱して熱溶
着して容器を密封する。

【００４２】また、図９（ｂ）に示すパイプ状蓄熱カプ
セル４は、一方は開口し他方は閉塞しているポリプロピ
レンからなる中空パイプを用いる。上記球状容器と同様
に、開口部４ａから蓄熱材を注入し、０℃に冷却して蓄
熱材を固体化させる。その後、開口部４ａを加熱して軟
化させ、引き伸ばして細くして、最後に圧着して容器を
密封する。

【００４３】蓄熱材を収納する蓄熱カプセルの形状・大
きさは特に限定されず、上記の球状やパイプ状カプセル
の他、用途に応じて適宜選択することができる。

【００４４】以上のように得られた蓄熱カプセルを多数
積み重ねることにより、熱交換性能、蓄熱密度、耐食性
に優れた蓄熱器を得ることができる。

【００４５】なお、本実施形態では、氷酢酸に添加する
過冷却防止剤として尿素を用いたが、尿素に代えて塩化
アンモニウム（ＮＨ₄Ｃｌ）、あるいは塩化ナトリウム
（ＮａＣｌ）を過冷却防止剤として用いることもでき
る。これらを未溶解の結晶が残留する程度に氷酢酸に添
加することで、尿素と同様に氷酢酸の過冷却防止効果を
得ることができる。

【００４６】（第３実施形態）上記第２実施形態で説明
した蓄熱器を車両用空調装置に用いた例を第３実施形態
として説明する。

【００４７】近年、環境保護や省エネルギといった目的
から、信号待ちの停車時等にエンジンを停止させる車両
が増加する傾向にある。ところで、車両用空調装置にお
いては、車両エンジンにより冷房装置（冷房サイクル）
の圧縮機を駆動している。従って、信号待ち等で停車し
てエンジンが停止される毎に、圧縮機も停止して蒸発器
（エバポレータ）の温度が上昇することになる。このた
め冷房装置は冷房能力がなくなり、車室内への送風空気
温度が上昇するという問題が発生する。

【００４８】そこで、本第３実施形態では、蒸発器の内
部に上記第２実施形態で説明した蓄熱器を組み込み、蓄
熱材の融解潜熱を利用することで、エンジン停止時にも
送風ファンのみを作動させて、冷風を車室内に供給でき
るように構成している。

【００４９】以下、第３実施形態の内容を図１０、図１
１に基づいて説明する。図１０は車両用空調装置の冷房
サイクル１０の概略構成図であり、図１１は蒸発器１７
の外観斜視図である。車両用空調装置に一般的に用いら
れる冷房サイクル１０は、図１０に示すように、フロン
等の冷媒が循環する冷媒流路１１に圧縮機１２、凝縮器
１３、受液器１４、減圧装置１５、蒸発器１６が配置さ
れている。図１１に示すように本実施形態における蒸発
器１６は、一部のフィンが蓄熱器１７に置き換えられて
いる。この蓄熱器１７は、上記図９（ｂ）で示した蓄熱
材を内蔵したパイプ状蓄熱カプセルを複数積み重ねたも
のである。

【００５０】エンジン稼動時には、まず、気体状の冷媒
は圧縮機１２で圧縮され、その後、凝縮器１３で冷やさ
れ液化する。次に冷媒は受液器１４および減圧装置１５
を通過した後、蒸発器１６にて気化する。これにより蒸
発器１６を通過する空気を冷やす。このとき、冷媒温度
は蓄熱材の凝固点以下の温度になっており、蒸発器１６
に組み込まれた蓄熱器１６中の蓄熱材は凝固して蓄熱す
ることになる。

【００５１】一方、エンジン停止時には圧縮機１２は停
止するため、蒸発器温度が上昇する。そして、エンジン
稼動時に凝固した蓄熱材が徐々に融けて放冷する。この
蓄熱材の融解潜熱によって蒸発器を通過する空気を冷や
すことが可能となり、エンジン停止時においても送風フ
ァンを作動させておくだけで、車室内に冷風を送ること
ができる。

【００５２】（第４実施形態）第２実施形態で説明した
蓄熱器を住宅用空調装置に用いた例を第４実施形態とし
て説明する。これは、安価な深夜電力を利用して蓄熱材
を凝固させて蓄熱しておき、昼間の冷房に蓄熱材の融解
潜熱を利用するものであり、省エネルギおよび昼間にお
けるピーク電力の低減に有効である。

【００５３】以下、第４実施形態の内容について図１２
に基づいて説明する。図１２は本実施形態の住宅用空調
装置における冷房サイクル２０の概略構成を示してい
る。

【００５４】この住宅用冷房サイクル２０は、２つの冷
媒流路を備えている。冷媒としてフロン等を用いる第１
冷媒流路２１には、圧縮機２２、凝縮器２３、受液器２
４、蒸発器２５および蓄熱カプセルを内蔵した蓄熱器２
６が配置されている。第１冷媒流路２１は、受液器２４
の下流側で蒸発器側と蓄熱器側とに分岐している。蒸発
器２５の上流側には第１電磁弁２７および第１減圧装置
２８が備えられ、蓄熱器２６の上流側には第２電磁弁２
９および第２減圧装置３０が備えられている。

【００５５】住宅用冷房サイクル２０は、上記第１冷媒
流路２１の他に、蓄熱器２６の融解潜熱を利用するため
の第２冷媒流路３１を備えている。第２冷媒流路３１
は、冷媒としてエチレングリコール水溶液を用いる。第
２冷媒流路３１には、冷媒循環用ポンプＰ、蓄熱器２
６、蓄熱材の融解潜熱で空気を冷却する熱交換器３２が
配置されている。

【００５６】次に、住宅用空調装置の作動について説明
する。まず、通常運転時には、蒸発器側の第１電磁弁２
７が開き、蓄熱器側の第２電磁弁２９は閉じた状態にな
っている。このとき、冷媒は、圧縮機２２、凝縮器２
３、受液器２４、第１減圧装置２８、蒸発器２５の順に
流れ、蒸発器２５により冷やされた空気により室内の冷
房が行われる。

【００５７】一方、安価な深夜電力を利用して蓄熱する
蓄熱運転時には、第１電磁弁２７が閉じ、第２電磁弁２
９は開いた状態になっている。このとき、冷媒は、圧縮
機２２、凝縮器２３、受液器２４、第２減圧装置３０、
蓄熱器２６の順に流れ、蓄熱器２６の温度が蓄熱材の融
点以下まで低下すると蓄熱器２６内部の蓄熱材が凝固し
始める。

【００５８】そして、昼間に冷房が必要なときに蓄熱材
の融解潜熱を利用する放冷運転時には、凝固した蓄熱材
を徐々に融解させ、このときの融解潜熱によって第２冷
媒流路３１の冷媒を冷却する。蓄熱器２６で冷やされた
冷媒が第２冷媒流路３１を循環して熱交換器３２に流
れ、ここで熱交換して空気を冷やすことにより室内の冷
房を行う。

【００５９】なお、第１電磁弁２７および第２電磁弁２
９を間欠的に作動させることにより、蒸発器２５と蓄熱
器２６に冷媒が交互に流れるように構成して通常運転と
蓄熱運転を同時に行ってもよい。

【００６０】また、上記第４実施形態では、第１冷媒流
路のほかに、蓄熱器の融解潜熱を利用するための熱交換
器を備える第２冷媒流路を設けたが、例えば第２冷媒流
路を廃止して、蓄熱器の内部に空気が通過できる空気通
路を形成するとともにこの空気通路に送風するファンを
設けて、蓄熱器にて冷風を発生するように構成してもよ
い。

【００６１】また、上記第４実施形態では、蓄熱材の融
解潜熱を直接空気を冷却するために用いたが、これに限
らず、蓄熱材の融解潜熱を冷房サイクルの冷媒を冷却す
るために用いてもよい。このように構成することによ
り、圧縮機の負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】氷酢酸に水分を添加したときの融点変化を示す
特性図である。

【図２】氷酢酸−尿素（９重量％）系蓄熱材が融解・凝
固する際の温度変化を示す特性図である。

【図３】氷酢酸−塩化カルシウム系蓄熱材の塩化カルシ
ウム添加量と融点変化との関係を示す特性図である。

【図４】氷酢酸−塩化カルシウム系蓄熱材が融解・凝固
する際の温度変化を示す特性図である。

【図５】氷酢酸−尿素系蓄熱材にカルボン酸を添加した
ときの融点変化を示す特性図である。

【図６】氷酢酸−尿素−蟻酸系蓄熱材が融解・凝固する
際の温度変化を示す特性図である。

【図７】氷酢酸−尿素−プロピオン酸系蓄熱材が融解・
凝固する際の温度変化を示す特性図である。

【図８】氷酢酸−尿素系蓄熱材に多価アルコールを添加
したときの融点変化を示す特性図である。

【図９】第２実施形態の蓄熱材を充填する蓄熱材容器を
示す断面図である。

【図１０】第３実施形態の蓄熱器を備えた車両用空調装
置の冷房サイクルを示すブロック図である。

【図１１】第３実施形態の蓄熱器を組み込んだ蒸発器を
示す斜視図である。

【図１２】第４実施形態の蓄熱器を備える住宅用空調装
置の冷房サイクルを示すブロック図である。

【符号の説明】

１…球状蓄熱カプセル、４…パイプ状蓄熱カプセル、１
０…車両用空調装置の冷房サイクル、２０…住宅用空調
装置の冷房サイクル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】氷酢酸を主成分とする蓄熱材であって、
尿素または塩化カルシウムのうち少なくとも１種と、カ
ルボン酸（酢酸を除く）または多価アルコールのうち少
なくとも１種とが添加されていることを特徴とする蓄熱
材。
【請求項２】前記尿素が６重量％以上添加されている
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱材。
【請求項３】前記塩化カルシウムが８重量％以上添加
されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱材。
【請求項４】前記カルボン酸は、蟻酸またはプロピオ
ン酸であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
か１つの記載の蓄熱材。
【請求項５】前記多価アルコールは、グリセリンまた
はエチレングリコールであることを特徴とする請求項１
ないし３のいずれか１つの記載の蓄熱材。
【請求項６】氷酢酸を主成分とする蓄熱材であって、
尿素と蟻酸とが添加され、前記尿素は６重量％〜４０重
量％の範囲で添加されていることを特徴とする蓄熱材。
【請求項７】請求項１ないし５に記載の蓄熱材を備え
た空調装置用蓄熱器。