JP2010132845A - ハイブリッド蓄熱剤、此れを使用した蓄熱材、及び此れ等を利用した保温、蓄熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド型蓄熱剤、及びこれを使用する土木、建築、農業用等の保温蓄熱システムの提供。
【解決手段】顕熱型多孔性花崗岩２を核として、此の周りを潜熱型相変換物質３、例えばパラフィン系化合物，溶融塩系化合物等で包囲積層し、更にその外側をカーボン、グラファイト、セラミックより成る伝熱促進物質４で被覆するかカプセル化した蓄熱剤１。此の蓄熱剤を例えばコンクリート内に混和してコンクリート蓄熱材又は蓄熱体を形成し、此れ等両者を適宜土壌内に混和、混成並びに敷設して、適当な熱源例えばソーラー温熱器，太陽炉等を利用し、此の土壌自体又は此の上に構築された種々な目的物、例えば建築物、道路、耕作地等を保温、蓄熱するシステムを構築する。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、顕熱型多孔性無機物質を核とすると共に、潜熱型有機若しくは無機相変換物質を中層とし、炭素系熱伝導性物質を外層被覆材又はカプセル材とするハイブリッド保温蓄熱剤、此れを使用した蓄熱体、及び此れ等を利用した保温蓄熱システムに関する。

技術的背景

元来、熱容量の大きい岩石、コンクリート、瓦、煉瓦、磁器、石膏、水等は、天日加熱に依り相当の熱を蓄え、その余熱は、石垣イチゴの栽培、焼き芋、天日風呂等の日常生活に利用されており、炎天下での車中の室温は、死に至る程の高温に達すると共に、外気が降下してもなかなか降下しない事、日常体験する所である。

又、物質の相、即ち固相，液相，気相が変化する時にも、熱のやり取りが行われ、発熱又は吸熱現象が発生する。
例えば、水やパラフィン系物質（融点：常温〜８０℃）、水和物系物質（融点：常温〜１２０℃）；有機溶媒系物質（融点：低温〜１００℃），プラスチック系化合物（融点：常温〜２００℃），溶融塩系化合物（融点：２００℃〜１０００℃）及び金属系化合物（融点：１００℃〜１６００℃）等の多数の物質が知られており、夫々の必要温度範囲の蓄熱剤として利用されている。
特開平９−１４３４６２

更に、此れ等の潜熱型相変換性蓄熱剤は、セメント、セラミック、ゴム、プラスチック等の様なその成形温度が前記蓄熱剤の融点よりも低い物質で被覆又はカプセル化され、その蓄熱時に、表面への滲出を防止すると共に、表面強度、耐蝕性を補強する適当な保護材、例えば気硬性，水硬性セメント、モルタル、或いはコンクリート、ゴム、プラスチック、セラミック、金属等で更に被覆して、二層，三層の構造体に形成し、その内部に形成された空隙の緩衝効果と相俟って、上記被覆材の破壊を防止し、当該蓄熱体の耐燃性、耐蝕性、耐圧性を高めて厳しい環境下での適応を可能ならしめた新規技術も又開示されている。
特開２００２−１６２１８２

斯くの如き潜熱型相変換性蓄熱剤は、特定のバインダーと共に土壌中に混合されて蓄熱土壌とされるか、或いは建物の床下に粒状の硝子、磁器、石膏等の廃棄物蓄熱剤を敷き詰め、その間隙を小石又は砂等で充填し、更に其の上に炭等を敷き詰めて床暖用の蓄熱材として使用する技術も又開示されている。
特開平５−２６８８３９ 特開２００３−７４９０７

此の様な従来開示された蓄熱材又は蓄熱体は、夫々の被覆材、保護材を除き熱容量の大きい顕熱型物質又は潜熱型相変換性物質単独の吸熱或いは放熱効果を利用する技術であるので、熱源からの加熱時間は比較的長く、加熱中の熱損失も大きく、其の蓄熱時間も短い欠点があった。
本発明は、此の様な短所を補う新規なハイブリッド型蓄熱剤及び此れを使用した新規蓄熱体を提供すると共に、此れ等両者を巧みに利用する保温蓄熱システムを提供する事を課題とするものである。

課題を解決するため手段

上記課題を解決する為に本発明の蓄熱剤においては、原則的に多孔性岩石例えば風化多孔性花崗岩を核母材とし、その周辺を特定温度で相変換する相変換物質（ＰＣＭ）で包囲し、更に其の表層を、カーボン（特に木質性タールからのカーボン）、グラファイト、セラミック系物質で被覆又はカプセル化した事を特徴とする新規な卵型三層の蓄熱剤を提供するものである。

この種多孔性岩石は、溶岩、花崗岩、セメント、瓦、石膏等種々提案されているが、風化多孔性花崗岩であるのが好ましく、熱源から加えられる熱及びその外周の溶融した相変換物質は、此の花崗岩表面の細孔内に侵入して貯えられ、徐々に顕熱として長時間放熱するので、蓄熱の核として極めて有効に作用すると同時に、花崗岩そのものは、国内の至る所から産出されるので、容易且つ安価に入手できる利益を備えている。

一方、潜熱型相変換蓄熱物質は、気相、液相、固相何れの潜熱型物資であってもよいが、非滲出性の熱エネルギー貯蔵型の物質であると共に、必要とする放熱温度の高低、放熱時間の長短に依って使用種類は、決定的に限定される。

此れ等の潜熱型蓄熱物質としては、上記した如く、パラフィン系物質、水和物系物質、有機溶媒化合物系物質、プラスチック系化合物、溶融塩系化合物、金属合金系化合物等が提案され、低温から高温までの顕熱、潜熱、蓄熱作用を持つ一体化物質の一成分として広く使用されている。

此れ等の相変換蓄熱物質の内パラフィン（融点：４８℃）は、固形のワックス状の物質で、化学的に極めて安定で揮発性が無く、融解潜熱は約４０ｋｃａｌ／ｋｇで、熱伝導度は約４．２ｗ／ｍ°ｋ（難熱伝導性）の物質である。
従って、パラフィンは、繰り返し使用しても性能に変化が無く、又融解潜熱が比較的高いため，蓄熱材に適しているが、熱を伝え難い欠点がある。
其の為建築物の蓄熱暖房材として使用するためには、尚一工夫する必要があった。

此の様な性質のパラフィンの熱伝導性を改善するためには、良熱伝導性物質例えばカーボンを添加する事が提案され、伝熱促進体として実際面では炭素繊維の使用が推奨されている。
然しながら、此の炭素繊維は、テニスラケット、ゴルフシャフト等のスポーツ用品、建材等の補強物質、宇宙産業材料等に使用され、耐久性、耐熱性に優れ、化学的に安定で軽量且つ柔軟性を有する極めて良質の伝熱促進体であるが、蓄熱材の添加成分としては、コストの点で尚問題を残している。

そこで本発明に於いては、 北海道等の山間部各地で多量に伐採される間伐材からの木炭生産時の木質タールに着目し、此れを原料として安価なカーボンを生産し、この木質タール系カーボンと天然黒鉛と更に若干のセラミックとを混合し、尚必要ならば此の混合物に前記炭素繊維を若干添加して、其の靭性、柔軟性を改善すると共に、比較的安価な上記相変換物質用伝熱促進物質を提供した。

斯くの如き蓄熱三成分は、最終的に前記多孔性花崗岩を核母材とし、其の外周を上記潜熱型相変換物質で被覆積層し、更に其の外層を前記炭素系伝熱促進物質で被覆するかカプセル化する事に依り、３０℃〜８００℃の低、高温帯用卵型ハイブリッド蓄熱剤として形成される。
更に此の蓄熱剤は、種々な土木、建築、農業用物質例えばコンクリート，床材、壁、土壌等に混入されて土木、建築、農業用蓄熱保温材又は蓄熱保温体として提供され、此れ等両者は又、巧みに併用されて、前記諸産業の蓄熱保温システムの構築に用いられている。

一方、上記ハイブリッド型蓄熱剤は、其の使用状態例えば保温対象物、保温温度、保温場所，等々に依って、其の形状、寸法、使用量等が異なる事は必定であるが、通常、中心母材の花崗岩の外形寸法は、約１０ｍｍ〜３０ｍｍ、其の外形は約５０〜７０ｍｍ、外層のカーボン被覆層の厚みは、約３〜５ｍｍの寸法で使用され、熱源からの加熱に依って貯えられたエネルギーは、前記花崗岩母材からの顕熱と、相変換物質層からの僭熱とで、保温対象物或いはそれ自身を所定時間、夫々の物理特性に従って約３０℃〜８００℃の広い範囲の温度で保温する事が出来る。

発明の効果

斯くの如き構成並びに作用に依って、本発明のハイブリッド型蓄熱剤は、外部から与えられる熱エネルギーに依り、熱伝導性の極めて高いカーボン、グラファイト、系の外層を介して、中層の相変換物質並びに中心部の風化性花崗岩を急速に加熱し、後者の顕熱と前者の相変換時の潜熱の放出とで、加熱操作中止後、所定時間、所定温度で、蓄熱剤自体とその環境とを保温、蓄熱する事が出来る。
又、上記外層のカーボン、グラファイト層に更にシリカや炭素繊維を加えることに依って、其の耐蝕性、堅牢性を改善する事も可能である。

更に此の様なハイブリッド蓄熱剤は、上記した様に其の中層の相変換蓄熱物質を適当に選択することに依り、３０℃〜８００℃の蓄熱温度を維持する事が出来、良好な伝熱促進物質と多孔性の風化花崗岩母剤の採用に依って、迅速な伝熱効果が得られるので、熱損失が少なく、又材料的にも容易且つ安価に提供出来、産業的利益は過大であると考えられる。

此の様な構成及び作用を具備する本蓄熱剤は、通常直径１０ｍｍ〜３０ｍｍのカプセル状に仕上げられ、その適量をコンクリート内に打ち込み、上記した温度範囲の蓄熱コンクリート板として、建築、土木用に有利に利用される。
但し此のコンクリート板の厚みが厚い場合には、５０ｍｍもの寸法の蓄熱剤を使用する事も出来るが、其の強靭性を維持する為には、適当な寸法の蓄熱剤を数多く使用するのがよく、それと同時に網体等と共に打ち込む事が好ましい。
尚、他の建築材、例えば擁壁、礎石等にもやや小形（直径１０ｍｍ〜３０ｍｍ）のこの種蓄熱剤を混入して建物の保温効果を挙げることも可能である。

一方、この種蓄熱剤は、他の蓄熱剤、例えば小石，破砕煉瓦、コンクリート、石膏、陶磁器等と共に、又は単独で適当な割合の土壌と混合し、蓄熱土壌として建築、土木、農業用等々に使用する事が出来る。
例えば、アスファルト等に混合して、一般道路、高速道路、等々の蓄熱舗装に、又滑走路、橋梁、踏切、住宅、積雪地帯、農場、グランド、軍用基地、等々の融雪、凍結防止、保温、農作物保護、等々の多種多様な目的及び用途に有効に利用する事も可能である。

更に又、此れ等蓄熱剤及び蓄熱材の加熱用熱源は、例えば太陽熱、温泉熱、地熱、発電熱、ガス発生熱、マイクロ波熱等々が利用されるが、クリーンエネルギーの太陽熱、地熱、温泉熱、等を利用するのが好ましく、特に太陽熱は、直達方式の太陽炉等を利用する事に依り、瞬時にして１０００℃〜２０００℃の高熱直射点熱を得る事が出来、適当な伝熱手段に依って、土中の蓄熱剤地点まで迅速に高熱を伝達して、伝達途中の熱損失を防ぐと同時に、８００℃に迄達する高温の熱の伝達により、汚染土壌中の有害物質を無害化する事も可能で有る。

斯くの如く伝達された高温の太陽熱は、所定地域の通常の土壌中に混成された上記ハイブリッド型蓄熱剤のみ、場合に依っては適当に粉砕され、同様に混成されたた岩石、磁器、等の廃材蓄熱剤等と共に加熱し、夫々の顕熱及び潜熱の蓄熱作用により、所定時間、此の地域の土壌を蓄熱保温し、所期の目的、例えば其の上に構築された建物の保温、道路の融雪及び凍結の防止、農場の作物の育成等の目的を達成する。
此の場合、加熱保温地域が比較的狭く低温、例えば２６℃程度の住居の床暖房等の場合は、構造が簡単且つ安価なソーラー温水器を利用し、其の温水を床下の土壌内に混合埋設された前記蓄熱剤中に循環させて加熱、蓄熱させ、環境を汚染する事無く、所定期間、所定温度の床暖房を達成する事が出来る。

発明を実施する為の最良の形態

、
本発明の最良の基本的実施の形態は，先ず第一にハイブリッド型三層の蓄熱剤の形成にある。
即ち、此の蓄熱剤は、核となるべき顕熱型多孔性花崗岩と、此れを取り巻く中層の潜熱型相変換物質と、更に其の表層の伝熱促進炭素系物質との三層より構成される。

此の様な三層構造の蓄熱剤の母材即ち核物質は、通常安価な破砕岩石、廃材コンクリート、磁器等の粉砕廃材、等々の比較的熱容量の大きい顕熱型物質である事が出来るが、ペレット状又はカプセル状に加工するのが難しく、比較的安価且つ多量に供給し得る花崗岩特に多孔性の風化花崗岩が使用される。

此の多孔性風化花崗岩（商品名：ピリカシリカ）は、現在土壌改善剤として販売されている北海道産の自然石で、若干のシリカ，ゼオライトを含有すると共に、比熱：０．７５ＫＪ／ｋｇ，°Ｋ，熱伝導率：１．８〜５．８Ｗ／ｍ，℃，熱容量：２．３２ＭＪ／ｍ，°Ｋの物理特性を有している。

又、此の花崗岩は、本発明の核母材として使用される場合には、通常、直径約１０ｍｍ〜３０ｍｍの略球体状のものが好んで使用される。
然し、建材，コンクリート板、建築土壌等の蓄熱、保温剤、又は土木、農業用土壌の蓄熱、保温剤として使用する場合等では、目的物に従って其の形状を変更しても良いが、一般的には直径５０ｍｍ以下の球体状のものが有利に使用される。

一方、此の蓄熱剤の中層物質即ち潜熱型相変換物質には、前記した種々の物質が利用されているが、最良の実施態様として本例では、パラフィン系物質（低温帯相変換物質）並びに溶融塩系物質（高温帯相変換物質）の二種類の相変換蓄熱材を使用して説明する。
即ち、パラフィンは、常温では固形のワックス状の化学的に安定な物質で、揮発性に乏しく、融解温度は約４８℃の比較的高い融解潜熱（約４０ｋａｌ／ｋｇ）をもつ物質であるが、熱伝導度は低く（約０，２ｗ／ｍ，°Ｋ）、熱を伝達し難い物質である。

従って、パラフィン自体の潜熱と其の内層に設けられている多孔性花崗岩の顕熱とを引き出す為には、此れ等両者を外部から加熱し、此の熱を内部に伝導して加熱蓄熱する必要がある。
従って、パラフィン系潜熱型相変換物質を熱伝導性化する為に、良好な伝熱促進体であるカーボン系物質即ちカーボン、グラファイト又は炭素繊維等の混合物より成る容器又はカプセル内に封入するか、或いは此れ等の混合物成分で被覆して、其の伝熱性を高めると同時に、パラフィン系相変換物質の外側への滲出を防止するように構成する事が必要である。
本発明に於いては、図１及び図２に符号（４）で示す様に、上記何れかの被覆方式を採用し、更にはセラミック材を混和してその強靭性を増加した形で球体カプセル化し、直径２０ｍｍ〜７０ｍｍの球体蓄熱剤（１）を形成した。

一方、上記被覆材又はカプセル化の一成分のカーボンは、北海道、東北地方で盛んに生産される間伐材からの木炭生産時の木質タールから生成したものを使用した。
従来、木炭生産時の木質タールは、そのまま放置するか廃棄され、環境汚染の一因とも成っていたので、其のリサイクルは、環境的に極めて意義があり、安価に提供されるので経済的にも極めて有利な成分でもあった。

此の様な物質構成の当該ハイブリッド蓄熱剤（１）は、其の保温対象物質に依って異なるが、具体的には凡そ直径が１０ｍｍ〜３０ｍｍの球体状の顕熱型風化多孔性花崗岩（２）を核母材とし、其の外側を厚み約２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度のパラフィン系又は溶融塩系の潜熱型相変換物質（３）で包被し、更に其の外側を３ｍｍ〜５ｍｍのカーボン系伝熱促進物質層又はカプセル（４）で被覆保護した構造よりなる。

斯くの如きパチンコ玉から野球ボール程度の大きさの当該蓄熱剤（１）は、混成、混入されるべき目的物、其の容積、或いは使用場所、使用場所の自然条件、熱源並びに熱制御手段、目的物の加熱保温温度，保温時間等に依って選択的に使い分けられる。例えば、家屋のフローリング又は保温工作に於いて、その使用する目的物が、建材，作工物、擁壁、礎石、蓄熱コンクリート板等である場合には、直径１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の球体状のものが、建築敷地土壌では、３０ｍｍ若しくはそれ以上のものが、深さに応じて選択的に、土壌対蓄熱剤混合比率１０対３程度で埋設され、更に農地、道路、グランド、踏み切り用地、駐車場、滑走路、等々の保温、融雪，融氷等の目的の場合には、直径５０ｍｍ以上のものを使用するのが好ましく、又場合に依っては、種々な寸法の蓄熱剤を規則的に或いは不規則的に整列又は混合して埋設利用するのが好ましい。勿論、此れ等の寸法は使用される相変換物質、その他の条件に依って変更される事はゆうまでも無い事である。

此れ等の蓄熱剤（１）は、家屋のフローリング等の低温保温に利用される場合には、適当な熱源例えばソーラー温水、地熱、温泉水などの天然熱エネルギー源から、適当な手段例えば温水器、循環ポンプ、循環パイプ、熱交換器等を経て図１の矢印（Ｓ）方向から加熱され、先ず前記熱伝導促進物質のカーボン、グラファイト、セラミック層（４）を経て、第二層の潜熱型相変換蓄熱物質例えばパラフィン（３）を加熱する。

此の加熱されたパラフィン層は、それ自体の熱伝導性は低いが、前記カーボン、グラファイト層の良好な熱伝導性に依り、其の伝熱性は促進され、融点が常温〜８０℃の此の物質は、加熱エネルギーを吸収して融解し、図１の符号（５）で示す多孔性花崗岩（２）の無数の細孔内に侵入して、此の多孔性の核母材を加熱する。
此の際、前記パラフィン層（３）に、若干の炭素繊維を混入させて置けば、その熱伝導性を一層向上すると同時に、蓄熱剤自体の強靭性も増大さすので有利である。

斯くの如くして熱伝導性を高められ、急速に加熱溶融されたパラフィンは、前記花崗岩の無数の細孔（５）内に侵入し、其の表面積を増大して花崗岩の加熱を速め且つ其の熱容量を増大させる。

その後保温対象物例えば床面の温度が２６℃に達した時、此の加熱操作を終了させると、前記蓄熱花崗岩（２）と、相変換物質パラフィン（３）とは、夫々の顕熱を図２の（Ｓ‘）（Ｓ’）・・・方向に放出して冷却し始め、後者即ちパラフィンの融点８０℃〜４６℃以下に達すると（３’）の如く固化し始めて，液相から固相えの相変換時の凝固潜熱（約３８℃）を放出し始める。
斯く如く本発明の蓄熱剤は，最外層の炭素系被覆物質に依って短時間に加熱され、先ず最初に其の内側に積層された相変換物質と多孔性花崗岩核母材とを加熱して蓄熱し、此れ等から放出される顕熱及び潜熱に依って、所定時間、保温対象物例えば家屋の床面を所定温度（２６℃）に維持し続けて保温し、時を経て所定保温温度以下に降下すれば、自動的又は手動的に前記加熱装置の制御手段を操作して蓄熱剤の加熱を再開する。

此の様な蓄熱剤（１）は又、図３に示す様に、土木、建築部材、即ちコンクリート板、コンクリート礎石、擁壁、床材、天井材、等に混成、混入して保温、蓄熱材（７）として提供する事も可能である。
此の様なコンクリート蓄熱板の場合には、所定厚み、所定面積の型枠内に先ずセメントを流し込み、所定数の前記蓄熱剤（１）（１）・・・を混入して凝固させ、一枚のコンクリート蓄熱板として成形するが、この際の混合される蓄熱剤（１）の大きさは、成形品の厚み等に従って決定されるのが好ましく、通常、直径３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度のものが有利に使用され、又一方では、成形されるコンクリートの強度、保温ー蓄熱条件、使用場所、加熱手段等によっても其の大きさは変更される。
更に、此のコンクリート板の靭性を高め、矢印（ｆ’）（ｆ’）方向からの破壊作用に拮抗すると共に、その伝熱性をも向上させる為に、適当な形状の炭素繊維（６）（６）・・・を混入して使用する事も可能である。

図４には、本発明の蓄熱剤及び蓄熱コンクリート礎板（７）を使用した家屋（１０）の床暖房システムが示されている。
此の蓄熱システムに於いては、多数の集光レンズ（Ｌ１）（Ｌ２）・・・（Ｌｍ）を使用する太陽炉直達方式の集熱装置（１１）が使用されているが、上記したソーラー温水器、温泉水、地熱等の熱エネルギーを使用して熱源とする事も可能である事、論を待たない所である。

此のシステムでは、（Ｓ）（Ｓ１）方向からレンズ（Ｌ１）（Ｌ２）・・・・（Ｌｍ）を経て集光、集熱され多太陽エネルギーは、伝熱管（Ｂ），制御手段（ｍ）、ヒートパイプ等の熱伝達手段を通って矢印（Ｓ２）（Ｓ３）方向に伝達され、家屋（１０）直下の蓄熱土壌（Ｇ）内の蓄熱コンクリート（７）及び適当深さの大小の蓄熱剤（１）（１）・・・・内に蓄熱される。

本例に於ける土壌蓄熱システムの熱源は、太陽炉（１１）が選定されており、此の熱源からの１０００℃以上の熱エネルギーは、伝熱管を通って所定深さの土壌内の標的点に瞬時にして伝達され、保温されるべき家屋直下の土壌内の前記蓄熱剤（１）（１）・・・・及び蓄熱コンクリート板（７）等へと順次伝達される。

然しながら、若し此の家屋が建坪３０坪＝１００ｍ^２の建物であり、その土地が断熱壁（１２）（１２）で囲まれた凍結深度３メートル［北海道地区］の土壌とするならば、太陽炉直達方式の熱源を使用するのが有利であること言うまでも無く、又所定期間、上記家屋の床温度を所定温度（２０℃〜３０℃、好ましくは２６℃）に維持するためには、比較的大径の上記高温潜熱型相変換物質例えば熔融塩系の蓄熱剤を大量に使用する事が有利であること論を俟たない所である。

この際の建坪３０坪の床暖房の単純計算に依っても、床暖房されるべき家屋の床下４メートルまでの土壌体積は、１００ｍ^２（約３０坪）ｘ４ｍ＝４００ｍ^３にもなり、此の土壌を１０００℃以上に加熱し、少なくとも４メートル上方の床温度を、所定時間２６℃に維持せねばならないのであるから、埋設されるべき蓄熱体の潜熱型相変換物質の種類、其の寸法、土壌との混合比率、埋設蓄熱体加熱開始温度、蓄熱体の土壌深さに対する放熱率、等々を精査し且つ慎重に決定する必要がある。
その計測記録は、図６に示されており、フローリング温度２６℃で、約９日間継続可能と記録された。
尚、埋設土壌体積と蓄熱剤との混合割合は、前記した様に約１０対３程度のものであり、深度４ｍには約７０ｍｍ直径の蓄熱剤を、３ｍ、２ｍ、１ｍの深さには夫々５０ｍｍ、４０ｍｍ、３０ｍｍ直径の蓄熱剤を順を追って埋設するのが好ましい。
然しながら、此れ等蓄熱剤の寸法は，条件に依っては，適宜変更する事も出来、又必要に応じては、大小蓄熱剤を適宜混合して使用する事も可能である。
又、符号（Ｓ）は、太陽熱の取り入れ方向を、（Ｓ‘）は、蓄熱土壌からの放熱方向を示している。

図５に示す土壌蓄熱システムは、上記家屋フローリングの床下土壌の加熱及び蓄熱システムと略同じであるが、後者の蓄熱剤（１）（１）・・・の寸法は、前者よりも相当大きく、直径５０〜７０ｍｍであるのが有利であり、土壌表面に近いコンクリート蓄熱材（７‘）は、例えば荷重の掛かる滑走路、高速道路、踏み切り地区、駐車場、基地施設等に使用される場合には、夫々の強靭性を増大さすために、炭素繊維等を比較的多量に混入するのが有利である。

更に又、限定された狭小帯域の家屋床暖房等と異なり、後者の土壌加熱並びに保温操作は、融雪，解氷、農園の加熱保温の如く、広域の加熱、蓄熱操作であるから、核母材の多孔性花崗岩は別として、可能な限り安価な被覆材又はカプセル材、及び潜熱型相変換物質を選定使用するのが好ましく、カーボン被覆材又はカーボンカプセル材としては、木質タール等をリサイクルしたものを使用するのが有利であり、前記相変換物質としては、溶融塩系、プラスチック系、パラフィン系物質を利用するのが好ましい。

本発明のハイブリッド蓄熱剤の加熱時を示す切断面図である。 図１の蓄熱剤の放熱時を示す切断面図である。 本発明のハイブリッド蓄熱剤を混入したコンクリート蓄熱板を示す断面図である。 太陽炉加熱システムを使用する土壌蓄熱方式と、家屋床暖房方式とを示す切断面図である。 図４と同様な太陽炉放熱システムを使用する寒冷地土壌の加熱並びに保温システムを示す断面図である。 太陽炉と本発明の蓄熱剤とを使用する土壌面上の加熱、保システムの物理的因子の相関関係を示す説明図である。

符号の説明

１ 本発明のハイブリッド蓄熱剤
２ 顕熱型風化多孔性花崗岩母材
３ 潜熱型相変換物質
４ カーボン伝熱促進物質層
５ 多孔性花崗岩母材細孔
６ 炭素繊維
７ 蓄熱コンクリート板
１０ 家屋
１１ 太陽炉集熱装置
１２ 断熱壁
Ｇ 蓄熱土壌

Claims (12)

1. 顕熱型多孔性無機物質を核とし、その周りを潜熱型有機若しくは無機質の相転換性物質で積層被覆し、更にその外層を炭素系伝熱促進物質で被覆又はカプセル化した事を特徴とするハイブリッド型蓄熱剤。
2. 前記顕熱型多孔性無機物質が多孔性岩石、溶岩、コンクリート、煉瓦、瓦或いは此れ等に類似の無機物質特に風化多孔性花崗岩である事を特徴とする請求項１記載の蓄熱剤。
3. 前記潜熱型有機若しくは無機質の相転換物質が、パラフィン系物質、有機及び無機水和物系化合物、有機溶媒系化合物、プラスチック系化合物、溶融塩系化合物、金属合金系化合物等の群れより成る化合物である事を特徴とする請求項１記載の蓄熱剤。
4. 前記炭素系伝熱促進物質が、木タールからのカーボン、グラファイト、並びにセラミックの混合物である事を特徴とする請求項１記載の蓄熱剤。
5. 所望形状の炭素繊維と上記ハイブリッド型蓄熱剤とを含有する事を特徴とする土木、建築、農業用ハイブリッド蓄熱材又は蓄熱体。
6. 前記土木、建築、農業用ハイブリッド型蓄熱材又は蓄熱体が、コンクリート、アスファルト。煉瓦、瓦、壁、土壌等である事を特徴とする請求項５記載の蓄熱材又は蓄熱体。
7. 所定深さ、所定容積の断熱された上記ハイブリッド型蓄熱土壌中に、建築用ハイブリッド型コンクリート蓄熱材礎石を積層埋設し，その上に住居若しくは建築物を構築した上で、適当な加熱手段に依り前記蓄熱土壌を加熱する如く構成した事を特徴とする住居又は建築物の保温蓄熱システム。
8. 前記加熱手段が、ソーラー温水器、温泉熱水、地熱蒸気、発電、ガス発生時の蒸気又は熱水、ソーラー熱エネルギー等である事を特徴とする請求項７記載の住居又は建築物の保温蓄熱システム。
9. 前記住居又は建築物の構築部材が前記ハイブリッド型蓄熱剤を含有している事を特徴とする請求項７記載の住居又は建築物の保温蓄熱システム。
10. 前記住居又は建築物の構築部材が、床材、壁材、作工材、瓦、煉瓦，等より成る事を特徴とする請求項９記載の住居又は建築物の保温蓄熱システム。
11. 断熱された所定深さ，所定体積の上記ハイブリッド型蓄熱土壌上に、土木又は農業用ハイブリッド型コンクリート蓄熱材を敷設するか敷設せずして、保温又は加熱されるべき目的物を積層するか構築した上で，太陽エネルギー等の加熱手段で前記蓄熱土壌を加熱する如く構成した事を特徴とする前記保温又は加熱されるべき目的物の保温、蓄熱システム。
12. 前記保温又は加熱されるべき目的物が、道路、鉄道、農場、運動場、駐車場、飛行場、橋梁，等又は此れ等に均等な場所である事を特徴とする請求項１１記載の保温、蓄熱システム。

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