JP2012112536A - 蓄熱装置およびこれを備える空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 蓄熱装置20Aの蓄熱容器21内には、蓄熱溶液層11、蒸発防止層13、空気層12がこの順で形成され、蒸発防止層13が少なくとも結晶性高級α−オレフィンを含んで構成され、結晶性高級α−オレフィンは、α−オレフィン単量体の炭素数が16以上44以下の範囲のものを重合して構成されるとともに、融点が少なくとも35℃を超えるものであり、蒸発防止機能、漏出防止機能、および圧力緩和機能を備える。
【選択図】 図1
Description
(a)α−オレフィン単量体の炭素数が16以上44以下の範囲であり、これらの少なくとも1種の単量体を用いた重合体。
(b)示差走査型熱量計(DSC)を用いた融解挙動測定において、融点が少なくとも35℃を超え、ピーク温度が一つだけ観測される重合体。
[蓄熱装置の構成]
まず、本実施の形態に係る蓄熱装置の具体的な構成について、図1(a)を参照して具体的に説明する。
次に、蓄熱容器21内に形成される各層の構成について、図1(a)も参照して具体的に説明する。蓄熱容器21の内部には、前記のとおり、蓄熱溶液が貯えられることで蓄熱溶液層11が形成されているが、この蓄熱溶液層11の上方には、当該蓄熱溶液層11に積層される形で蒸発防止層13が形成されている。また、蒸発防止層13の上方には、通気孔214から流入する外気により空気層12が形成されている。したがって、蓄熱容器21の内部には、蓄熱溶液層11、蒸発防止層13および空気層12が下側からこの順で形成されていることになる。
次に、蒸発防止層13の主成分として含まれる結晶性ポリα−オレフィンの具体的な構成について、具体的に説明する。
(a)α−オレフィン単量体の炭素数が16以上44以下の範囲であり、これらの少なくとも1種の単量体を用いた重合体
(b)示差走査型熱量計(DSC)を用いた融解挙動測定において、融点が少なくとも35℃以上であり、ピーク温度が一つだけ観測される重合体
α−オレフィンの単量体の炭素数が16以上であると、これを重合して得られる結晶性高級α−オレフィンは、結晶性が高く、べたつきもなく強度が向上した組成物となる。一方、α−オレフィンの単量体の炭素数が44以下であると、これを重合して得られる結晶性高級α−オレフィンは、未反応モノマーが少なく、融解や結晶化の温度域が狭い均質な組成物となる。
(広角X線散乱測定)
本実施の形態で用いられる結晶性ポリα−オレフィンは、広角X線散乱強度分布において、15deg<2θ<30degに観測される側鎖結晶化に由来する、単一のピークX1が観測される。広角X線散乱強度分布測定方法および測定条件の一例は以下の通りである。
(分子量測定)
本実施の形態で用いられる結晶性ポリα−オレフィンは、ゲルパーミエイションクロマトグラフ(GPC)法によりポリスチレン換算重量の平均分子量(Mw)を測定している。その条件の一例は以下の通りである。
GPC測定装置
カラム:TOSO GMHHR−H(S)HT
検出器:液体クロマトグラム用RI検出器 WATERS 150C
測定条件
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼン
測定温度:145℃
流速:1.0ミリリットル/分
試料濃度:2.2mg/ミリリットル
注入量:160マイクロリットル
検量線:Universal Calibration
解析プログラム:HT−GPC(Ver.1.0)
[蒸発防止層の機能]
次に、前記結晶性ポリα−オレフィンを含む蒸発防止層13の具体的な機能について、図1(b)を参照して具体的に説明する。
前記実施の形態1における蓄熱装置20Aは、蓄熱容器21内には、下から順に、蓄熱溶液層11、蒸発防止層13および空気層12の3層が形成されている構成となっていたが、本実施の形態では、蓄熱溶液層11の上部であり、蒸発防止層13の下方に、さらに1層以上の副蒸発防止層14を備える構成となっている。そして、この副蒸発防止層14は、少なくとも1種の不水溶性溶媒からなる溶媒組成物から構成され、溶媒組成物の融点は常温未満である。当該構成について、図3(a),(b)を参照して具体的に説明する。
図3(a)に示すように、本実施の形態に係る蓄熱装置20Bは、前記実施の形態1に係る蓄熱装置20Aと同一の構成を有しているが、蓄熱容器21内には、下から順に、蓄熱溶液層11、副蒸発防止層14、蒸発防止層13、空気層12の4層が形成されている。
次に、前記不水溶性溶媒を含む副蒸発防止層14の具体的な機能について、図3(b)を参照して具体的に説明する。
前記実施の形態1に係る蓄熱装置20A、または前記実施の形態2に係る蓄熱装置20Bは、いずれも蓄熱容器21および蓄熱用熱交換器22から構成されていたが、本実施の形態に係る蓄熱装置は、さらに加熱源を備え、当該加熱源の廃熱を蓄熱可能とする構成となっている。当該構成について、図4(a),(b)を参照して具体的に説明する。
前記実施の形態1ないし3は、いずれも蓄熱装置の構成を例示するものであったが、本実施の形態においては、前記構成の蓄熱装置の代表的な適用例である空気調和装置の一例について、図5を参照して具体的に説明する。
図5に示すように、本実施の形態に係る空気調和装置30は、冷媒配管により互いに接続された室内機31および室外機32から構成されており、室外機32は、前記実施の形態3に係る蓄熱装置20Cを備えている。室内機31および室外機32および外部配管310は、管継手40を介して室内機内部配管311と室外機内部配管である第1配管301および第2配管302に接続されている。
次に、前記構成の空気調和装置30の動作について、通常暖房運転、並びに、除霜・暖房運転を例に挙げて、図5を参照して具体的に説明する。
[蒸発速度]
この評価項目は、蒸発防止機能を評価するものであり、100℃における特性で評価した。具体的には、蓄熱容器内に、蓄熱溶液としてエチレングリコール31%水溶液を充填し、その上部に蒸発防止層を20mm積層し、100℃乾燥器に5日間放置して、重量減少を測定した。
この評価項目は、漏出防止機能を評価するものであり、蒸発速度の評価の終了後、この時点ですでに常温であるが、蓄熱容器を45度傾斜させ、蓄熱溶液(エチレングリコール31%水溶液)が蒸発防止層からはみ出るかを評価した。まったくはみ出ない場合には「◎」、溶液がはみ出る量が雫程度の極めて微量であれば「○」、溶液がゆっくりであるが徐々にはみ出たれば「△」、溶液が一瞬にしてその多くがはみ出れば「×」と評価した。
この評価項目は、圧力緩和機能を評価するものであり、蒸発速度の評価の終了後、蒸発防止層が、初期からどれだけ上側に移動しているかを評価した。
この評価項目は、蒸発防止機能、漏出防止機能、および圧力緩和機能の評価には関係しないが、蒸発防止層が簡単に形成できれば、蓄熱装置のコスト増を抑制できることから、評価を行った。具体的には、加工性は、簡単な手法および品質管理で蒸発防止層を形成できるか否かを評価した。
この評価項目も、蒸発防止機能、漏出防止機能、および圧力緩和機能の評価には関係しないが、蒸発防止層から有機酸が生成しなければ、蓄熱溶液の品質の劣化を抑制することができ、蓄熱溶液の補充または交換を過剰に行う必要がなくなることから、蓄熱装置のコスト増を抑制できることから、評価を行った。具体的には、有機酸生成量は、ASTM−D2619に定められる試験方法に基づいて、この方法を一部改良した試験方法を採用した。
総合判定は、前記蒸発速度、運搬便利性、対圧力性、加工性および有機酸生成量の各評価項目を総合的に評価した。
特許文献4に開示される製造方法を用いて、炭素数が16〜44のα−オレフィン単量体のいずれかを使用して重合することにより、2種類の結晶性ポリα−オレフィンAおよび結晶性ポリα−オレフィンBを製造した。以下の実施例では、これらいずれかの結晶性ポリα−オレフィンを蒸発防止層として用いた。
蓄熱容器内に、蓄熱溶液であるエチレングリコール31%水溶液により蓄熱溶液層を形成し、当該蓄熱溶液層の上に、結晶性ポリα−オレフィンA(融点60℃、△H=120J/g、密度0.90g/cm3 )を積層して蒸発防止層を形成し、前記各評価を行った。その結果を表1に示す。
蒸発防止層として、結晶性ポリα−オレフィンB(融点40℃、△H=80J/g、密度0.90g/cm3 )を使用しこれを、蓄熱溶液層に積層した以外は、前記実施例1と同様にして前記各評価を行った。その結果を表1に示す。
蓄熱容器内に、蓄熱溶液であるエチレングリコール31%水溶液で蓄熱溶液層を形成し、当該蓄熱溶液層の上に、副蒸発防止層として、炭素数24〜44のポリα−オレフィンからなる炭化水素系オイルA(密度0.83、流動点−50℃)と、蒸発防止層として、前記実施例1で用いた結晶性ポリα−オレフィンAを混合積層して前記各評価を行った。その結果を表1に示す。
副蒸発防止層として、炭素数24〜46の鉱油からなる炭化水素系オイルB(密度0.87、流動点−25℃)を使用しこれを、前記実施例1で用いた結晶性ポリα−オレフィンAからなる蒸発防止層の上部にさらに混合積層し、これらを蓄熱溶液層に積層した以外は、前記実施例3と同様にして前記各評価を行った。その結果を表1に示す。
蒸発防止層として、前記実施例2で用いた結晶性ポリα−オレフィンBを使用しこれの上部に、炭素数24〜46の鉱油からなる炭化水素系オイルBからなる副蒸発防止層に混合積層し、これら1式を蓄熱溶液層に積層した以外は、前記実施例4と同様にして前記各評価を行った。その結果を表1に示す。
蒸発防止層として、前記実施例3において副蒸発防止層として用いた炭化水素系オイルAだけを使用し、これを蓄熱溶液層の上に積層した以外は、前記実施例1と同様にして前記各評価を行った。その結果を表1に示す。
蒸発防止層として、前記実施例4において副蒸発防止層として用いた炭化水素系オイルBだけを使用し、これを蓄熱溶液層の上に積層した以外は、前記実施例1と同様にして前記各評価を行った。その結果を表1に示す。
蒸発防止層として、流動パラフィン(常温で無色の液体、非揮発性)だけを使用し、これを蓄熱溶液層の上に積層した以外は、前記実施例1と同様にして前記各評価を行った。その結果を表1に示す。
蒸発防止層として、固形パラフィン(常温で無色の固体、非揮発性)だけを使用し、これを蓄熱溶液層の上に積層した以外は、前記実施例1と同様にして前記各評価を行った。その結果を表1に示す。
蒸発防止層として、シリコーンオイルだけを使用し、これを蓄熱溶液層の上に積層した以外は、前記実施例1と同様にして前記各評価を行った。その結果を表1に示す。
蒸発防止層として、油脂(常温で液体)だけを使用し、これを蓄熱溶液層の上に積層した以外は、前記実施例1と同様にして前記各評価を行った。その結果を表1に示す。
蒸発防止層として、厚み1mmのポリエチレン樹脂だけを使用し、これを蓄熱溶液層の上に積層した以外は、前記実施例1と同様にして前記各評価を行った。その結果を表1に示す。
12 空気層
13 蒸発防止層
14 副蒸発防止層
20A,20B,20C 蓄熱装置
21,23 蓄熱容器
22,24 蓄熱用熱交換器
25 熱伝導性部材
26 圧縮機(加熱源、加熱器)
214,234 通気孔
Claims (12)
- 外気と連通する通気孔を有する蓄熱容器を備え、当該蓄熱容器内には、蓄熱溶液層および蒸発防止層が下側からこの順で形成され、前記蒸発防止層の上部は外気に連通しており、前記蓄熱溶液層は、少なくとも水からなる蓄熱溶液により構成されているとともに、空気層は、前記通気孔から流入する外気により形成されており、前記蒸発防止層は、少なくとも下記(a),(b)の条件を満たす結晶性高級α−オレフィンを含んで構成されることを特徴とする蓄熱装置。
(a)α−オレフィン単量体の炭素数が16以上44以下の範囲であり、これらの少なくとも1種の単量体を用いた重合体。
(b)示差走査型熱量計(DSC)を用いた融解挙動測定において、融点が少なくとも35℃を超え、ピーク温度が一つだけ観測される重合体。 - 前記結晶性高級α−オレフィンは、側鎖部の結晶性が高いことを特徴とする請求項1に記載の蓄熱装置。
- 前記蓄熱容器内には、さらに少なくとも1層の副蒸発防止層が、前記蒸発防止層と混合されるか、または、前記蒸発防止層の下方に独立層として形成され、当該副蒸発防止層は、少なくとも1種の不水溶性溶媒からなる溶媒組成物から構成され、当該溶媒組成物の融点は常温未満であることを特徴とする、請求項1に記載の蓄熱装置。
- 前記結晶性高級α−オレフィンの比重は、前記溶媒組成物の比重よりも小さいことを特徴とする、請求項3に記載の蓄熱装置。
- 前記溶媒組成物の融点は、前記蓄熱溶液の凝固点より低いことを特徴とする、請求項3または4に記載の蓄熱装置。
- 前記溶媒組成物は、前記不水溶性溶媒として、炭素数が24〜44の範囲内にある炭化水素の少なくともいずれかを含んでいることを特徴とする、請求項3から5のいずれか1項に記載の蓄熱装置。
- 前記蓄熱溶液が、二価アルコールを含む水溶液であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の蓄熱装置。
- 前記蓄熱溶液を加熱する加熱源と、前記蓄熱溶液に蓄熱された熱を回収する蓄熱用熱交換器と、をさらに備えていることを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載の蓄熱装置。
- 前記加熱器は、前記蓄熱溶液層の外部に設けられ、前記蓄熱用熱交換器は、前記蓄熱容器の内部で、前記蓄熱溶液に浸漬する位置に設けられていることを特徴とする、請求項8に記載の蓄熱装置。
- 前記蓄熱容器は、前記加熱源を囲むように設けられていることを特徴とする、請求項8または9に記載の蓄熱装置。
- 前記蓄熱容器は、熱伝導性部材を介して前記加熱源と接触していることを特徴とする、請求項8から10のいずれか1項に記載の蓄熱装置。
- 請求項1から11のいずれか1項に記載の蓄熱装置を備えることを特徴とする、空気調和装置。
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