JP2014052120A - 蓄熱性物質の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原料液体と熱媒液体とを直接接触させて、高い製造効率で蓄熱性物質を製造できる蓄熱性物質の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】温度変化に起因して一部が蓄熱性物質に変化する原料液体及び該原料液体と異なる比重を有する熱媒液体を混合槽内で互いに直接接触させる混合工程と、上記直接接触により上記原料液体から生成された蓄熱性物質と上記熱媒液体とを分離する分離工程とを有する蓄熱性物質の製造方法において、上記混合工程にて、上記原料液体及び上記熱媒液体が所定時間範囲内で上記混合槽内を通過する。
【選択図】図１

Description

本発明は、原料液体と熱媒液体とを直接接触させて蓄熱性物質を製造する該蓄熱性物質の製造方法に関する。

二種の液体の間での熱交換を効果的に行うために、この二種の液体を直接接触させることが知られている。例えば、温度変化に起因して一部が蓄熱性物質に変化する原料液体から蓄熱性物質を製造する製造方法では、上記二種の液体としての熱媒液体と原料液体とを直接接触させて熱交換させる直接接触製造方式が、熱交換性能が良いため検討されている。

特許文献１には、熱媒液体と原料液体との直接接触により、蓄熱性物質としての水和物を生成する水和物生成装置が開示されている。該水和物生成装置は、原料水溶液（原料液体）および熱媒液体を収容するための収容槽を有しており、後述するように、該収容槽内で原料水溶液を熱媒液体と直接接触させて冷却することにより、蓄熱性物質としての水和物が水又は原料水溶液に懸濁又は分散した水和物スラリを生成する。

上記原料水溶液および熱媒液体は相互に溶解度が低く、また、上記熱媒液体は上記原料水溶液よりも比重が小さい。したがって、上記収容槽では、熱媒液体が上層そして原料水溶液が下層となるように二層に分離する。原料水溶液は、収容槽の上層へ供給されている。一方、熱媒液体は、収容槽の上層から抜き出され、該収容槽外に設けられた熱交換器で冷却されてから、収容槽の下層へ供給されるように循環されている。したがって、上記収容槽の下層へ供給される熱媒液体は、下層の原料水溶液との直接接触により該原料水溶液を水和物生成温度以下に冷却し、水和物スラリを生成させる。該水和物スラリは収容槽の下層に蓄積され、該下層から収容槽外に抜き出される。

特開２０１０−２３０２２８

特許文献１のような、直接接触製造方式を利用した蓄熱性物質の製造装置では、収容槽の下層の原料水溶液層を熱媒液体が通過する際に原料液体と熱媒液体との直接接触による熱交換が行われる。したがって、通過する時間が不十分な場合には、直接接触して熱交換する時間が短いため、熱交換が十分でなく、交換熱量が小さく、蓄熱性物質の製造効率が低くなってしまう。

本発明は、かかる事情に鑑み、原料液体と熱媒液体とを直接接触させて、高い製造効率で蓄熱性物質を製造できる蓄熱性物質の製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る蓄熱性物質の製造方法は、温度変化に起因して一部が蓄熱性物質に変化する原料液体及び該原料液体と異なる比重を有する熱媒液体を混合槽内で直接接触させる混合工程と、上記直接接触により上記原料液体から生成された蓄熱性物質と上記熱媒液体とを分離する分離工程とを有する。

かかる蓄熱性物質の製造方法において、上記混合工程にて、上記原料液体及び上記熱媒液体が所定時間範囲内で上記混合槽内を通過することを特徴としている。

本発明によれば、上記混合工程にて、上記原料液体と上記熱媒液体とが混合槽内で直接接触し熱交換することにより、上記原料液体から上記蓄熱性物質が生成されるが、上記原料液体及び上記熱媒液体が上記混合槽内を通過する時間（「通過時間」という）が所定時間範囲内とされる。仮に、上記通過時間が短すぎると、上記原料液体と上記熱媒液体との直接接触が十分に行われず、熱交換が不十分となり、蓄熱性物質の製造効率が低下する。一方、上記通過時間が長すぎると、上記混合槽内で上記蓄熱性物質が過剰に生成されてしまい、上記蓄熱性物質が混合槽や配管の内面に付着し流通が阻害される。その結果、蓄熱性物質の製造が不安定となる問題が生じる。本発明では、上記通過時間を所定時間範囲内とすることにより、上記混合槽内で十分な熱交換が行われるとともに該混合槽内で上記蓄熱性物質が過剰に生成されることを防止することが可能となる。

本発明において、混合工程にて、原料液体及び熱媒液体が混合槽内を通過する所定時間範囲は、１０秒以上２０秒以下であることが好ましい。発明者は、上記通過時間の長さに関して次のことを見出した。具体的には、上記通過時間が１０秒よりも短いと、上述したように、混合槽での熱交換が十分に行われず、蓄熱性物質の製造効率が低くなってしまう。また、上記通過時間が２０秒よりも長いと、上述したように、上記混合槽内で上記蓄熱性物質が過剰に生成されてしまう。したがって、上記通過時間の上記所定時間範囲を１０秒以上２０秒以下とすることにより、上記混合槽内で十分な熱交換を行うことができるとともに、該混合槽内で上記蓄熱性物質の過剰な生成を防止できる。

本発明において、分離工程で分離された上記蓄熱性物質の一部を、混合槽へ供給される原料液体に混入する蓄熱性物質混入工程をさらに有していることが好ましい。

混合槽での熱媒液体との直接接触により熱交換され、原料液体が過冷却状態、すなわち、原料液体の温度が蓄熱性物質生成温度よりも低くなっても蓄熱性物質が生成されず液体状態のまま維持された状態となると、蓄熱性物質の製造装置および該製造装置の後流側に設けられた装置、タンク、配管等で過冷却状態が解除されて急激な蓄熱性物質生成が起こり、上記装置、タンク、配管等に上記蓄熱性物質が付着・堆積するおそれがある。この蓄熱性物質の付着・堆積は、各装置の性能の低下や、タンクや配管等での流通阻害につながり、その結果、蓄熱性物質の製造が不安定となるという問題が生じる。ここで、過冷却度（冷却された原料液体の温度と蓄熱性物質生成温度との差）が大きいほど、過冷却が解除されて急激に生成する蓄熱性物質の量が多くなり、上記問題が生じやすくなる。

本発明では、分離工程で分離された蓄熱性物質の一部を、混合槽へ供給される原料液体に混入することにより、過冷却度が小さいうちに過冷却を解除する。原料液体に混入される該蓄熱性物質は、新たな蓄熱性物質の生成のための核（種）となり蓄熱性物質の生成を促進するので、原料液体が熱媒液体と直接接触し冷却されて、過冷却度が小さい段階で、過冷却を解除し蓄熱性物質を生成できる。したがって、上述した蓄熱性物質が急激に生成することによる各装置の性能の低下や、タンクや配管等での流通阻害などの発生を防止して、安定して蓄熱性物質を製造することができる。

本発明において、蓄熱性物質混入工程にて、原料液体に蓄熱性物質のスラリを混入することとし、混入する蓄熱性物質のスラリの熱密度は、基準温度を１１℃としたときに１６〜２０Ｍｃａｌ／ｍ^３であることが好ましい。ここで、「熱密度」とは、蓄熱性物質のスラリが所定の基準温度に達するまでに保有している単位質量当たりの熱量を意味する。発明者は、上記蓄熱性物質のスラリの熱密度に関して次のことを見出した。具体的には、仮に、上記熱密度が１６Ｍｃａｌ／ｍ^３よりも小さいと、新たな蓄熱性物質の生成のための核として作用する蓄熱性物質の粒子の量が少ないので、過冷却の解除作用が十分でない。一方、上記熱密度を２０Ｍｃａｌ／ｍ^３より大きくしても過冷却の解除効果は同程度であり、むやみに熱密度を大きくすると蓄熱性物質の生成のための装置の負荷が過大となってしまい好ましくない。そこで、本発明では、混入する蓄熱性物質のスラリの熱密度を、基準温度を１１℃としたときに１６〜２０Ｍｃａｌ／ｍ^３とすることにより、小さい過冷却度のもとで過冷却を解除することができ、良好に蓄熱性物質を生成することができる。

ここで、本明細書において使用される用語の意味又は解釈は、以下の通りである。

（１）「蓄熱性物質」とは、熱エネルギーを蓄積する性質を有する物質をいい、氷、包接化合物（包接水和物を含む）、パラフィンなどがその典型例である。本発明において好ましい蓄熱性物質は、熱媒液体と互いに化学反応を全く又は実質的に生じず、且つ、熱媒液体と互いに全く又は実質的に溶解し合わないものである。

（２）「温度変化に起因してその一部が蓄熱性物質に変化する原料液体」とは、温度の低下や上昇が引き金になって蓄熱性物質を生成する性質を有する液体であって、その性質を有するがゆえに、蓄熱性物質の生成又は製造に着眼したとき、当該蓄熱性物質の原料物質に相当すると認められるものをいう。好ましい原料液体は、熱媒液体と互いに化学反応を全く又は実質的に生じず、且つ、熱媒液体と互いに全く又は実質的に溶解し合わないものである。

「温度変化に起因してその一部が蓄熱性物質に変化する原料液体」の典型例は、冷却されて氷を生成する水、冷却されて包接水和物（包接格子が不完全な準包接水和物を含む）を生成する包接水和物生成薬剤の水溶液である。温度変化に伴い相変化を起こし蓄熱性物質に変わる相変化物質であって当該温度変化前は液体状態にあるものについては、その液体状態にある相変化物質がこれに該当する。

温度変化に起因してその一部が生成した蓄熱性物質を含む原料液体がスラリ状を呈する場合、これを「蓄熱性物質のスラリ」又は、文脈上明確な場合には、単に「スラリ」というときがある。蓄熱性物質のスラリが、引き続く温度変化に起因して蓄熱性物質を生成する場合には、これも「温度変化に起因してその一部が蓄熱性物質に変化する原料液体」から除外されない。

また、第四級アンモニウム塩の水溶液は、冷却されて当該第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする包接水和物を含む水溶液となり、当該第四級アンモニウム塩の濃度次第でスラリ状を呈するので、このスラリ状を呈する水溶液を、当該包接水和物のスラリ（又は水和物スラリ）或いは、包接水和物による蓄熱に関する文脈上誤解が生じない限り、単にスラリというときがある。包接水和物のスラリは、引き続く冷却により液相において当該包接水和物を生成するのであれば、「温度変化に起因してその一部が蓄熱性物質に変化する原料液体」から除外されない。

「温度変化に起因してその一部が蓄熱性物質に変化する原料液体」は、蓄熱性物質を生成する性質を有する原料物質のバルクとしての液体である必要はない。例えば、蓄熱性物質を生成する性質を有する原料物質が細かな粒子状を呈している場合、又はマイクロカプセルに収容されて液体の中に分散、懸濁又は混合している場合、当該液体は、本発明の効果の発現を阻害するものでない限り、「温度変化に起因してその一部が蓄熱性物質に変化する原料液体」から除外されない。

その他、ゲル状を呈するもの、ゾル状を呈するもの、半液体と言われるものも、本発明の効果の発現を阻害するものでない限り、「温度変化に起因してその一部が蓄熱性物質に変化する原料液体」から除外されない。

「温度変化に起因してその一部が蓄熱性物質に変化する原料液体」は、文脈上誤解が生じない限り、単に「原料液体」という場合がある。

（３）「熱媒液体」とは、原料液体と化学反応を生じず、当該原料液体に実質的に溶解せず、当該原料液体と熱交換が可能な液体のうち当該熱交換の前後で液体であるものをいう。原料液体が水又は水溶液である場合において、熱媒液体の典型例は、水に対する親和性が低い、即ち水に溶解し難い又は水に混ざりにくい、いわゆる疎水性物質である（この場合の疎水性物質を油性液体という場合もある）。

疎水性物質の一例は、石油精製品であり、パラフィン油、ガソリン、ナフサ、灯油、ジェット燃料油、軽油、潤滑油ベースオイル、重油などが含まれる。

本発明に用いる原料液体としては、アルキルアンモニウム塩に代表される第四級アンモニウム塩、アルキルホスホニウム塩、アルキルスルホニウム塩など（以下、まとめて「水和物生成物質」という場合がある）を溶質とする水溶液又はそれらの水和物生成物質のうち複数を溶質とする水溶液を挙げることが出来る。水和物生成物質である第四級アンモニウム塩の典型例は、臭化テトラブチルアンモニウムである。

この水溶液を冷却すると、溶質である水和物生成物質をゲスト分子とし水分子をホストとする包接水和物が生成する。この包接水和物は生成時に潜熱を蓄熱する。従って、当該包接水和物は蓄熱性物質に該当し、温度変化により当該包接水和物を生成する水溶液は原料液体に該当する。

原料液体から生成した包接水和物が当該原料液体に分散又は懸濁すると、当該原料液体はスラリ状を呈する。この状態の原料液体が蓄熱性物質のスラリに該当する。

次に、本発明に用いる熱媒液体は、原料液体と比重が異なるとともに、原料液体に溶解せず又は溶解度が低く、且つ、原料液体と化学反応を生じないか又は生じにくい物質である。この熱媒液体は、原料液体との比重差が大きいものほど好ましい。また、熱媒液体は原料液体との熱交換の前後で液体であるものであり、熱媒液体を冷凍機で冷却する場合には、熱媒液体の凝固点（または融点）は０℃以下であるものが好ましい。

第四級アンモニウム塩の水溶液が原料液体である場合、原料液体より比重が小さい熱媒液体の一例は、ドデカン、ウンデカン、トリデカンなどの炭化水素化合物である。

以上のように、本発明では、上記混合工程にて、上記原料液体及び上記熱媒液体が所定時間範囲内で上記混合槽内を通過する。したがって、上記原料液体と上記熱媒液体とを十分に直接接触させて熱交換させることができるとともに、上記混合槽内で上記蓄熱性物質が過剰に生成されて該混合槽内や配管内での円滑な流通が阻害されることを防止できる。この結果、本発明によれば、高い製造効率で蓄熱性物質を製造できる。

本発明の一実施形態としての蓄熱装置の概要構成図である。 図１の蓄熱装置において、混合槽での原料液体及び熱媒液体の通過時間と、スラリ分離装置の出口での熱媒液体とスラリの温度差との関係を示すグラフである。 図１の蓄熱装置において、混合槽出口での原料液体の過冷却度と、原料液体に混入するスラリの熱密度（１１℃基準）との関係を示すグラフである。

以下、添付図面にもとづき、一実施形態としての蓄熱装置について説明する。該蓄熱装置では、原料液体と熱媒液体とを直接接触させて熱交換させることにより生成した蓄熱性物質のスラリを蓄熱槽に貯留し、該蓄熱槽内の蓄熱性物質のスラリを流送して空調機に冷熱を供給して蓄熱式空調設備に利用する。本実施形態では、上記原料液体として、水和物生成物質を溶質とする水溶液が使用され、上記熱媒液体として、上記原料液体よりも比重が小さい油性液体が使用される。また、上記原料液体が上記熱媒液体と直接接触して冷却されることにより水和物が生成し、水和物が原料液体又は水に懸濁又は分散した水和物スラリ（以下、「スラリ」という）が蓄熱性物質のスラリとして生成される。

図１は、本実施形態に係る蓄熱装置の概要構成図である。図１に示される蓄熱装置１は、原料液体及び熱媒液体を受け入れる混合槽（混合タンク）２を有しており、該混合槽２内でこれらを混合し、直接接触させて熱交換させ上記原料液体からスラリを生成させる。該混合槽２の後流側には、スラリと熱媒液体とを分離するスラリ分離装置３が設けられており、スラリ及び熱媒液体の混合液体が混合槽２からスラリ分離装置３へ送られるようになっている。蓄熱装置１は、複数種類の運転モードに切換可能となっており、後述するスラリ貯蔵運転モードで運転されるとき、スラリ分離装置３で分離されたスラリの一部が原料液体に混入され、熱媒液体とともに上記混合槽２に供給される。図１に示される原料液体、熱媒液体及びスラリの流れは、上記スラリ貯蔵運転モードにおける流れである。

本実施形態では、原料液体及び熱媒液体が混合槽２内を通過する時間（「通過時間」という）は、１０秒以上２０秒以下に設定されている。このような時間範囲で設定されているのは、上記通過時間が１０秒よりも短いと、混合槽２での熱交換が十分に行われず、また、上記通過時間が２０秒よりも長いと、混合槽２内で水和物が過剰に生成されてしまうからである。そこで、上記通過時間を１０秒以上２０秒以下に設定することにより、混合槽２内で十分な熱交換を行って高い製造効率で水和物を生成できるとともに、該混合槽２内で水和物が過剰に生成することを防止できる。上記通過時間、換言すると混合槽２内での滞留時間は、混合槽２の容積を、供給される原料液体及び熱媒液体の流量で除して算出でき、例えば、原料液体及び熱媒液体の流量（換言すると、例えば後述するポンプ１０，１６の送液量）や混合槽２の容積を適宜設定することにより調整される。

本実施形態では、上記スラリ分離装置３は、その上部に設けられた導入管３Ａで混合槽２からの上記原料液体及び熱媒液体の混合液体を導入する。該スラリ分離装置３は、遠心分離機構（図示せず）を備え、スラリと熱媒液体を遠心分離して、比重の大きいスラリを外周部で、そしてこれに対して比重の小さい熱媒液体を中央部で捕集し、スラリを下部からそして熱媒液体を上部から排出するようになっている。

スラリ分離装置３の下部から排出されたスラリはスラリ貯留槽（スラリタンク）５へ送られて一時貯留される。該スラリ貯留槽５に一時貯留されたスラリは、その熱密度が、基準温度を１１℃としたときに１６〜２０Ｍｃａｌ／ｍ^３となるように調整されている。上記熱密度は、例えば、原料液体及び熱媒液体の温度や流量を調整することにより、上述の範囲内に調整される。スラリ貯留槽５に一時貯留されたスラリは、ポンプ６によって、開閉弁７を経て蓄熱槽（蓄熱タンク）８へ送られる。蓄熱槽８に貯留されたスラリは、後述するように、空調機に冷熱を供給して蓄熱式空調設備に利用される。一方、スラリ分離装置３の上部から排出された熱媒液体は熱媒液体貯留槽（熱媒液体タンク）９へ送られて貯留される。該熱媒液体貯留槽９に貯留された熱媒液体は、ポンプ１０により混合槽２へ送られる。

蓄熱装置１は、冷凍機１１により冷却された冷熱媒体をポンプ１２により熱交換器１３へ送り出し、そして再び冷凍機１１へ戻る冷熱回路を有しており、既述した熱媒液体貯留槽９からの熱媒液体が上記熱交換器１３で冷熱媒体との熱交換で冷却されるようになっており、冷却後の熱媒液体が上記混合槽２へ送られる。

一方、上記蓄熱装置１の蓄熱槽８は、蓄熱性物質としての水和物のスラリが負荷側熱交換器１４を経て蓄熱槽８へ帰還するようにポンプ１５を備えた冷熱供給回路を有している。スラリは、この負荷側熱交換器１４で負荷側となる空調機（図示せず）の熱媒体を熱交換により冷却して冷熱を供給する。スラリはこの負荷側の熱媒体との熱交換により自らは温度上昇して原料液体に戻り、蓄熱槽８に戻される。

スラリ貯留槽５から蓄熱槽８へスラリを供給するための配管は、開閉弁７よりも上流側で分岐しており、蓄熱槽８から混合槽２へ原料液体を送るための配管に接続されている。これによって、後述するスラリ貯蔵運転モードでの蓄熱装置１の運転時において、スラリ貯留槽５から抜き出されるスラリの一部が、開閉弁１７を経て上記原料液体に混入されて、スラリが混入された原料液体が混合槽２に送られるようになっている。

既述したように、スラリ貯留槽５に貯留されたスラリの熱密度は、基準温度を１１℃としたときに１６〜２０Ｍｃａｌ／ｍ^３となるように調整されており、この熱密度のスラリが上記原料液体に混入されて混合槽２に送られる。本実施形態では、熱密度を上述の範囲内に設定することにより、小さい過冷却度のもとで、十分な量のスラリを生成することができる。

このように構成される本実施形態の蓄熱装置１は、次に説明するように、初期運転モード、スラリ貯蔵運転モード及び冷房運転モードのうちのいずれかの運転モードで作動する。

＜初期運転モード＞
スラリ製造開始時においては、スラリ貯留槽５及び熱媒液体貯留槽９、混合槽２内の温度は水和物生成温度よりも高い状態にあり、スラリ貯留槽５には原料液体が貯留されている。初期運転モードでは、開閉弁７が閉状態そして開閉弁１７が開状態とされている。まず、スラリ貯留槽５からの原料液体と、熱媒液体貯留槽９から抜き出され熱交換器１３を経て冷却された熱媒液体とが混合槽２へ送られて、該混合槽２内で混合され、直接接触により熱交換が行われて原料液体が冷却される。混合された原料液体及び熱媒液体は、スラリ分離装置３で互いに分離される。原料液体が水和物生成温度にまで冷却されていない状態では、原料液体から水和物は生成されず、上記スラリ分離装置３では原料液体のまま熱媒液体から分離され、スラリ貯留槽５に一時貯留された後、混合槽２へ送られる。一方、熱媒液体は、上記スラリ分離装置３で分離された後、熱媒液体貯留槽９に貯留されてから、上記熱交換器１３へ送られて冷却され、混合槽２へ送られる。そして、混合槽２にて、原料液体と熱媒液体とが、再度直接接触される。このように、原料液体と熱媒液体の循環が繰り返されるにしたがって、原料液体の温度が徐々に低下し、水和物生成温度以下となり、混合槽２で水和物が生成しスラリが生成し始める。生成したスラリは、循環するに従い冷却されるので、次第に熱密度が高くなる。スラリ貯留槽５に貯留されたスラリの熱密度が、基準温度を１１℃とした熱密度で１６〜２０Ｍｃａｌ／ｍ^３となったら、次にスラリ貯蔵運転モードに移行する。

＜スラリ貯蔵運転モード＞
上記初期運転モードでスラリ貯留槽５に貯留されたスラリの熱密度が、基準温度を１１℃とした熱密度で１６〜２０Ｍｃａｌ／ｍ^３となると、蓄熱装置１は、スラリを蓄熱槽８に貯蔵して蓄熱するスラリ貯蔵運転モードに切り換えられ、開閉弁１７に加えて開閉弁７も開状態とされる。蓄熱槽８内の水和物生成温度より高い原料液体は、ポンプ１６により混合槽２へ送られ、混合槽２での熱媒液体との直接接触により冷却され、スラリが生成され、スラリ分離装置３へ送られる。生成されたスラリは、スラリ分離装置３で、遠心力により、比重の大きいスラリと比重の小さい熱媒液体に分離される。分離されたスラリは、スラリ貯留槽５を経て、一部は開閉弁１７を経由して蓄熱槽８からの原料液体に混入され混合槽２に戻され、残部は蓄熱槽８に送られ貯蔵される。一方、分離された熱媒液体は、熱媒液体貯留槽９そして熱交換器１３を経て混合槽２に戻される。

上述したように、スラリ貯蔵運転モードでは、開閉弁７および開閉弁１７の両方が開状態とされている。したがって、スラリ分離装置３から抜き出されスラリ貯留槽５に一時貯留されたスラリの一部が、開閉弁１７を経て、蓄熱槽８から混合槽２へ送られる原料液体に混入され（スラリの再循環という）、スラリの残部が蓄熱槽８へ供給される。本実施形態では、スラリ貯留槽５から抜き出されたスラリの約３／４が上記原料液体に混入されるように、開閉弁７，１７のそれぞれの開度が調整されている。

再循環されるスラリが混入された原料液体及び熱媒液体は、混合槽２で混合される。混合槽２では、上記再循環されるスラリに含まれる水和物粒子が、新たな水和物生成のための核として作用するので、原料液体の過冷却の程度が小さい段階で過冷却解除して、該原料液体から水和物を生成することができる。この結果、過冷却の程度が大きくなって過冷却解除し水和物が急激に生成されることがないので、混合槽２、スラリ分離装置３やその後流に設けられた各装置、タンク、配管等に水和物が付着・堆積することもない。したがって、各装置の性能の低下（特にスラリ分離装置３の分離性能の低下）や、タンクや配管等での流通阻害が防止され、スラリを安定して製造することができる。

＜冷房運転モード＞
スラリ貯蔵運転モードで、蓄熱槽８内のスラリが所定量に達すると、蓄熱装置１はスラリの製造を停止する。スラリを貯蔵して蓄熱した冷熱を用いて負荷側となる空調機により冷房を行う冷房運転モードでは、スラリは蓄熱装置１から抜き出され負荷側熱交換器１４で負荷側となる空調機（図示せず）の熱媒体を熱交換により冷却して冷熱を供給する。スラリはこの負荷側の熱媒体との熱交換により自らは温度上昇して原料液体に戻り、蓄熱槽８に戻される。

本実施例１では、原料液体及び熱媒液体が混合槽内を通過する時間を１０秒以上に設定することにより、混合槽内で十分な熱交換を行うことができることを示す。

図２は、図１の蓄熱装置において、混合槽での原料液体及び熱媒液体の通過時間と、スラリ分離装置の出口での熱媒液体とスラリの温度差との関係を示すグラフである。ここで、上記温度差は、スラリ分離装置の出口のスラリ温度から熱媒液体温度を引いたものであり、温度差が小さいほど熱交換効率が良いことを意味する。図２のグラフから、通過時間が長いほど温度差が小さくなるが、通過時間が１０秒以上であれば、温度差を１℃以下にでき、十分に熱交換できていることが判る。

また、通過時間が２０秒よりも長いと、混合槽内で水和物が過剰に生成されてしまい、混合槽内面に水和物が付着、堆積して流通に支障が生じることが判明した。したがって、通過時間を１０秒以上２０秒以下とすることにより、混合槽内で十分な熱交換を行うことができるとともに、混合槽内で水和物の過剰な生成を防止できる。

本実施例２では、再循環されるスラリ、すなわち混合槽に送られる原料液体に混入されるスラリの熱密度を、基準温度を１１℃とした熱密度で１６〜２０Ｍｃａｌ／ｍ^３とすることにより、原料液体の過冷却の程度が小さい段階で過冷却解除して水和物を生成できることを示す。

図３は、図１の蓄熱装置において、混合槽出口での原料液体の過冷却度と、原料液体に混入するスラリの熱密度（１１℃基準）の関係を示すグラフである。この図３のグラフは、スラリの熱密度を変化させながら、原料液体の過冷却度を測定して得られたものである。

既述したように、原料液体の過冷却度が小さいほど、スラリ分離装置及びその後流にある装置、タンク、配管等において、過冷却解除して発生するスラリの付着や堆積が少なくなり好ましい。特に、スラリ分離装置のスラリ分離部（分離機構）の分離性能の低下が少なくなり好ましい。したがって、上記過冷却度が小さいほど、長時間にわたってスラリの安定した製造が可能となる。

図３のグラフから明らかなように、再循環させるスラリの熱密度が１６Ｍｃａｌ／ｍ^３（１１℃基準）以上であれば、原料液体の過冷却度を０．２℃未満にすることができることを確認できる。また、スラリの熱密度が２０Ｍｃａｌ／ｍ^３より大きくても原料液体の過冷却度は０．０５℃程度で変わらず十分に小さく、むやみに再循環させるスラリの熱密度を大きくする必要はなく、むしろスラリ製造のためのエネルギーを過剰に用いることになり好ましくない。そのため、スラリの熱密度を１６〜２０Ｍｃａｌ／ｍ^３（１１℃基準）の範囲に設定すれば、原料液体の過冷却度が小さいうちに過冷却を解除でき、上述したスラリの付着・堆積を防止するのに十分である。

１ 蓄熱装置
２ 混合槽
３ スラリ分離装置
５ スラリ貯留槽
８ 蓄熱槽
１４ 熱交換器

Claims (4)

1. 温度変化に起因して一部が蓄熱性物質に変化する原料液体及び該原料液体と異なる比重を有する熱媒液体を混合槽内で直接接触させる混合工程と、上記直接接触により上記原料液体から生成された蓄熱性物質と上記熱媒液体とを分離する分離工程とを有する蓄熱性物質の製造方法において、
   上記混合工程にて、上記原料液体及び上記熱媒液体が所定時間範囲内で上記混合槽内を通過することを特徴とする蓄熱性物質の製造方法。
2. 混合工程にて、原料液体及び熱媒液体が混合槽内を通過する所定時間範囲は、１０秒以上２０秒以下であることとする請求項１に記載の蓄熱性物質の製造方法。
3. 分離工程で分離された上記蓄熱性物質の一部を、混合槽へ供給される原料液体に混入する蓄熱性物質混入工程をさらに有していることとする請求項１または請求項２に記載の蓄熱性物質の製造方法。
4. 蓄熱性物質混入工程にて、原料液体に蓄熱性物質のスラリを混入することとし、混入する蓄熱性物質のスラリの熱密度は、基準温度を１１℃としたときに１６〜２０Ｍｃａｌ／ｍ^３であることとする請求項３に記載の蓄熱性物質の製造方法。

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