JP2017078143A - 蓄熱媒体、蓄熱方法、蓄熱装置及び気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄熱容量が高く、空調目的に適した利用温度で用いることのできる蓄熱媒体、蓄熱方法及び蓄熱装置、並びに気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物の製造方法を提供する。【解決手段】蓄熱媒体は、気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を含む。【選択図】なし
Description
本発明は、蓄熱媒体、蓄熱方法、蓄熱装置及び気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物の製造方法に関する。
近年、蓄熱効果の高い蓄熱媒体を用いた空調システムが開発され、徐々に普及が進みつつある。
高い蓄熱容量を有する既存の蓄熱媒体としては、パラフィン及び塩化カルシウム水和物（蓄熱容量＝＞２５０〜１５０ｋＪ／ｋｇ）（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｕｍｉｋａｐｌａ．ｃｏ．ｊｐ／ｙｕｋａｄａｎｂｏ／ｉｄｅａｂｏｘ／ｉｄｅａ＿ｈａｎｄｂｏｏｋ０２０２．ｈｔｍｌ）、氷スラリー蓄熱媒体（蓄熱容量＝３３３ｋＪ／ｋｇ）（非特許文献１）、ガスハイドレートスラリー（二酸化炭素ハイドレート等）（蓄熱容量＝４００ｋＪ／ｋｇ）（非特許文献２）などが例示される。
また、テトラブチルアンモニウムブロマイド（Ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ Ｂｒｏｍｉｄｅ、ＣＡＳ：１６４３−１９−２）（以下、「ＴＢＡＢ」と称する）は第四級アンモニウム塩の一つで、水に溶解させてその水溶液を冷却すると、水分子とＴＢＡＢとが水素結合で結びついて、水和物固体結晶が生成される。その固体結晶は、準包接化合物と呼ばれ、大気圧下で結晶化する。このＴＢＡＢ準包接化合物（以下、「ＴＢＡＢ水和物」と称する）は、主に水和数２６又は３８のいずれかの水和物を形成することが知られている。
ＴＢＡＢ水和物は、０〜１２℃の温度範囲で分解することが知られている（非特許文献３）。そのため、ＴＢＡＢ水和物は、広い融点範囲での潜熱を利用して、熱媒体として用いられてきた。また、ＴＢＡＢ水和物は、高い流動性を有する（容易にスラリー化する）点でも、蓄熱媒体として着目されてきた（非特許文献４、非特許文献５）。
これまでの研究から、ＴＢＡＢ水和物は、ガスによって加圧された条件下において、ガス分子を包接することが知られている（非特許文献５）。また、大気圧雰囲気、ＴＢＡＢ濃度１８ｗｔ％未満のＴＢＡＢ水溶液では、水和数３８のＴＢＡＢ水和物が生成し、ＴＢＡＢ濃度１８ｗｔ％以上では、水和数２６のＴＢＡＢ水和物が生成することが知られている（非特許文献３）。一方、ガスによる加圧状態では、ＴＢＡＢ濃度１８ｗｔ％以上のＴＢＡＢ水溶液であっても、水和数２６ではなく水和数３８のガスを包接したＴＢＡＢ水和物が生成することが示されている（非特許文献６）。また、ガス分子を包接した水和数３８のＴＢＡＢ水和物の分解潜熱は氷よりも小さく、例えば、二酸化炭素を包接した水和数３８のＴＢＡＢ水和物の分解潜熱は３００ｋＪ／ｋｇ以下であることが知られている（非特許文献７）。
Ｐｅｔｒｅｎｋｏ， Ｖ．Ｆ． ａｎｄ Ｗｈｉｔｗｏｒｔｈ， Ｒ．Ｗ．： Ｐｈｙｉｃｓ ｏｆ Ｉｃｅ． （２００２）
Ｓｌｏａｎ， Ｅ．Ｄ． ａｎｄ Ｋｏｈ， Ｃ．Ａ．： Ｃｌａｔｈｒａｔｅ Ｈｙｄｒａｔｅｓ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓｅｓ． Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ， （２００７）
Ｏｙａｍａ， Ｈ．； Ｓｈｉｍａｄａ， Ｗ．； Ｅｂｉｎｕｍａ， Ｔ．； Ｋａｍａｔａ， Ｙ．； Ｔａｋｅｙａ， Ｓ．； Ｕｃｈｉｄａ， Ｔ．； Ｎａｇａｏ， Ｊ．； Ｎａｒｉｔａ， Ｈ． Ｐｈａｓｅ ｄｉａｇｒａｍ， ｌａｔｅｎｔ ｈｅａｔ， ａｎｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈｅａｔ ｏｆ ＴＢＡＢ ｓｅｍｉｃｌａｔｈｒａｔｅ ｈｙｄｒａｔｅ ｃｒｙｓｔａｌｓ． Ｆｌｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉａ， ２００５， ２３４， １３１-１３５
Ｍａ， Ｚ．Ｗ．， Ｚｈａｎｇ， Ｐ．， Ｗａｎｇ， Ｒ．Ｚ．， Ｆｕｒｕｉ， Ｓ．， Ｘｉ， Ｇ．Ｎ．， ２０１０． Ｆｏｒｃｅｄ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｍｅｌｔｉｎｇ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆ ｃｌａｔｈｒａｔｅ ｈｙｄｒａｔｅ ｓｌｕｒｒｙ ｉｎ ｔｕｂｅｓ． Ｉｎｔ． Ｊ． Ｈｅａｔ Ｍａｓｓ． Ｔｒａｎｓ． ５３， ３７４５−３７５７．
Ｓｈｉｍａｄａ， Ｗ．； Ｅｂｉｎｕｍａ， Ｔ．； Ｏｙａｍａ， Ｈ．； Ｋａｍａｔａ， Ｙ．； Ｔａｋｅｙａ， Ｓ．； Ｕｃｈｉｄａ， Ｔ．； Ｎａｇａｏ， Ｊ．； Ｎａｒｉｔａ． Ｈ． Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇａｓ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ Ｕｓｉｎｇ Ｔｅｔｒａ−ｎ−ｂｕｔｙｌ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｂｒｏｍｉｄｅ Ｓｅｍｉ−Ｃｌａｔｈｒａｔｅ Ｈｙｄｒａｔｅ Ｃｒｙｓｔａｌｓ． Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ２００３， ４２， Ｌ１２９−Ｌ１３０．
Ｃｈａｚａｌｌｏｎ， Ｂ．； Ｚｉｓｋｉｎｄ， Ｍ．； Ｃａｒｐｅｎｔｉｅｒ， Ｙ．； Ｆｏｃｓａ， Ｃ．， ＣＯ２ Ｃａｐｔｕｒｅ Ｕｓｉｎｇ Ｓｅｍｉ−Ｃｌａｔｈｒａｔｅｓ ｏｆ Ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｓａｌｔ： Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ＣＯ２ ａｎｄ Ｎ２ Ｅｎｃｌａｔｈｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｂ ２０１４， １１８， １３４４０−１３４５２．
Ｄｅｓｃｈａｍｐｓ， Ｊ．； Ｄａｌｍａｚｚｏｎｅ， Ｄ． Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｅｎｔｈａｌｐｉｅｓ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｆｏｒ ＴＢＡＢ ｓｅｍｉ−ｃｌａｔｈｒａｔｅ ｈｙｄｒａｔｅｓ ｏｆ Ｎ２， ＣＯ２， Ｎ２ ＋ ＣＯ２ ａｎｄ ＣＨ４ ＋ ＣＯ２． Ｊ Ｔｈｅｒｍ Ａｎａｌ Ｃａｌｏｒｉｍ ２００９， ９８， １１３−１１８．
しかしながら、パラフィン及び塩化カルシウム水和物等は、流動性が低い上に居住空間の空調目的には利用温度が高すぎる（２８℃以上）という問題点を有していた。また、氷スラリーは、利用温度が０℃前後であり、居住空間の空調目的には温度範囲が狭く、また利用温度が低すぎるという問題点を有していた。また、従来のガスハイドレートスラリー（二酸化炭素ハイドレート等）は、１０℃前後の利用温度では高圧条件（通常３〜１０ＭＰａ以上）を要し、法令上で高圧ガス扱いとなるため、居住空間の空調目的としては設備が大掛かりとなり、設備設置コスト、運転コスト、維持点検コスト等が高くなるという問題点を有していた。また、従来のＴＢＡＢ水和物は、居住空間の空調目的には、利用温度が低く（０〜１２℃）、かつ蓄熱容量も低い（氷スラリーの３分の２程度）という問題点を有していた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、蓄熱容量が高く、空調目的に適した利用温度で用いることのできる蓄熱媒体、蓄熱方法、蓄熱装置及び気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る蓄熱媒体は、
気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を含む。
気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を含む。
例えば、前記気体分子は、二酸化炭素分子又は二酸化炭素よりも分子径が小さい分子である。
例えば、前記二酸化炭素よりも分子径が小さい分子は、アルゴン、クリプトン、窒素、メタン及びキセノンからなる群より選択される。
例えば、蓄熱容量は、３６０ｋＪ／ｋｇ以上である。
例えば、蓄熱媒体は、０．１ＭＰａ以上１．２ＭＰａ以下の圧力範囲で、潜熱を伴う相変化を生じる。
例えば、利用温度は、１２℃以上１６℃以下である。
例えば、蓄熱媒体は、水和物スラリーである。
本発明の第２の観点に係る蓄熱方法は、
本発明の第１の観点に係る蓄熱媒体を用いる。
本発明の第１の観点に係る蓄熱媒体を用いる。
本発明の第３の観点に係る蓄熱装置は、
テトラブチルアンモニウムブロマイド濃度１８ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下のテトラブチルアンモニウムブロマイド水溶液と、気体分子と、を、温度０〜１６℃、圧力１ＭＰａ未満の条件下で混合して撹拌することで、気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を製造する製造部と、
前記製造部で製造された気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を水和物スラリーである蓄熱媒体に調製するスラリー調製部と、
圧力制御機構を備え、前記スラリー調製部で調製された蓄熱媒体を循環させることで、冷却対象物と熱交換を行う循環部と、
を備え、
前記圧力制御機構によって前記循環部の圧力を調節することで、利用温度を制御する。
テトラブチルアンモニウムブロマイド濃度１８ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下のテトラブチルアンモニウムブロマイド水溶液と、気体分子と、を、温度０〜１６℃、圧力１ＭＰａ未満の条件下で混合して撹拌することで、気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を製造する製造部と、
前記製造部で製造された気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を水和物スラリーである蓄熱媒体に調製するスラリー調製部と、
圧力制御機構を備え、前記スラリー調製部で調製された蓄熱媒体を循環させることで、冷却対象物と熱交換を行う循環部と、
を備え、
前記圧力制御機構によって前記循環部の圧力を調節することで、利用温度を制御する。
本発明の第４の観点に係る蓄熱装置は、
テトラブチルアンモニウムブロマイド濃度１８ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下のテトラブチルアンモニウムブロマイド水溶液と、気体分子と、を、温度０〜１６℃、圧力１ＭＰａ未満の条件下で混合して撹拌することで、気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を製造する製造部と、
圧力制御機構を備え、前記製造部で製造された気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を収容し、該気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物によって循環熱媒体を冷却する冷却部と、
前記冷却部で冷却された循環熱媒体を循環させることで、冷却対象物と熱交換を行う循環部と、
を備え、
前記圧力制御機構によって前記冷却部の圧力を調節することで、利用温度を制御する。
テトラブチルアンモニウムブロマイド濃度１８ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下のテトラブチルアンモニウムブロマイド水溶液と、気体分子と、を、温度０〜１６℃、圧力１ＭＰａ未満の条件下で混合して撹拌することで、気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を製造する製造部と、
圧力制御機構を備え、前記製造部で製造された気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を収容し、該気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物によって循環熱媒体を冷却する冷却部と、
前記冷却部で冷却された循環熱媒体を循環させることで、冷却対象物と熱交換を行う循環部と、
を備え、
前記圧力制御機構によって前記冷却部の圧力を調節することで、利用温度を制御する。
本発明の第５の観点に係る気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物の製造方法は、
テトラブチルアンモニウムブロマイド濃度１８ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下のテトラブチルアンモニウムブロマイド水溶液と、気体分子と、を、温度０〜１６℃、圧力１ＭＰａ未満の条件下で混合して撹拌する。
テトラブチルアンモニウムブロマイド濃度１８ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下のテトラブチルアンモニウムブロマイド水溶液と、気体分子と、を、温度０〜１６℃、圧力１ＭＰａ未満の条件下で混合して撹拌する。
本発明によれば、蓄熱容量が高く、空調目的に適した利用温度で用いることのできる蓄熱媒体、蓄熱方法、蓄熱装置及び気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物の製造方法を提供することができる。
まず、本実施形態による蓄熱媒体について詳細に説明する。
本実施形態による蓄熱媒体は、冷却しようとする空間又は物体（冷却対象物）と熱交換を行うことで、空調冷媒として用いることができる。
本実施形態による蓄熱媒体は、気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド（ＴＢＡＢ）水和物を含む。本明細書において、「水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物」を「ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ」と表し、「気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物」を「ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ」と表す場合がある。ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏは、ＴＢＡＢと水分子とが水素結合して、水和数２６で水和物を形成しているものである。
ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓは、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏに気体分子が包接されているものであれば特に制限されずに包含し、結晶構造は特に限定されない。ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓは、１モルのＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏに対して、例えば、１モル以上の気体分子を包接したものである。
ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏが包接する気体分子は、二酸化炭素分子又は二酸化炭素よりも分子径が小さい分子である。二酸化炭素よりも分子径が小さい分子として、例えば、アルゴン、クリプトン、窒素、メタン及びキセノン等が挙げられる。本明細書において、例えば、二酸化炭素分子を包接させたＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏを「ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２」と称する場合がある。
本実施形態による蓄熱媒体は、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓのみを含んでいてもよく、さらに “他の物質”を含んでいてもよい。“他の物質”として、例えば、二酸化炭素ガスを包接させた水和数３８のＴＢＡＢ水和物（ＴＢＡＢ・３８Ｈ２Ｏ−ＣＯ２）（非特許文献７）、ＴＢＡＢ水溶液（例えば、ＴＢＡＢを１８〜４０ｗｔ％含有する）、気体分子を包接させていない水和数２６のＴＢＡＢ水和物（ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ）、気体分子を包接させていない水和数３８のＴＢＡＢ水和物（ＴＢＡＢ・３８Ｈ２Ｏ）等を挙げることができる。
本実施形態による蓄熱媒体の蓄熱容量は、十分な蓄熱能力を担保する観点から、例えば、３６０ｋＪ／ｋｇ以上であるのが好ましい。例えば、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２単体の蓄熱容量は、約８７０ｋＪ／ｋｇである（実施例より）。前述の通り、他の物質と混合する場合、十分な蓄熱容量を得る観点から、蓄熱媒体の全重量に対してＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓが２０ｗｔ％以上含まれているのが好ましい。
本実施形態による蓄熱媒体は、水和物スラリーであってもよい。本明細書において「水和物スラリー」とは、液体中にＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓが分散又は懸濁した状態にある物質をいう。例えば、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓとＴＢＡＢ水溶液（例えば、ＴＢＡＢを１８〜４０ｗｔ％含有する）又は水とを混合することで、水和物スラリーに調製することができる。混合比に関しては、例えば、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２とＴＢＡＢ水溶液（ＴＢＡＢ４０ｗｔ％）とを重量比０．４：０．６で混合することで、水和物スラリーに調製可能である。本実施形態に係る水和物スラリーは、利用温度１２〜１６℃において良好な流動性を保つことができる。
本実施形態による蓄熱媒体は、例えば、０．１ＭＰａ以上１．２ＭＰａ以下の圧力範囲で、潜熱を伴う相変化を生じる。また、本実施形態による蓄熱媒体は、例えば、１２℃以上１６℃以下の温度範囲で、潜熱を伴う相変化を生じる。
図１を用いて、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２を蓄熱媒体として用いた場合の潜熱を伴う相変化について説明する。
上記の蓄熱媒体を温度１３．５℃で利用する場合、圧力を０．５ＭＰａに制御して、冷却しようとする空間又は物体（冷却対象物）と蓄熱媒体との間で熱交換を行わせる。
熱交換を行う前に温度ＴＡのＡ点（図１）の状態である蓄熱媒体が、Ａ点よりも温度の高いＴＢ℃の冷却対象物からの熱交換によって、蓄熱媒体の温度が上昇し、温度ＴＢ℃のＢ点（図１）の状態まで温度上昇しようとする。
Ａ点からＢ点への過程において、蓄熱媒体の圧力０．５ＭＰａにおける利用温度（１３．５℃、図１中ではＴｃ℃）を越えると、蓄熱媒体が分解し始める。蓄熱媒体が分解している間、蓄熱媒体はＣ点の状態を保とうとして、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２単体では約８７０ｋＪ／ｋｇ、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２とＴＢＡＢ水溶液（ＴＢＡＢ４０ｗｔ％）とを重量比０．４：０．６で混合した状態では約３６０ｋＪ／ｋｇの熱量を、熱交換している空間又は物体から奪う。このようにして、冷却対象物の温度を１３．５℃（図１中ではＴｃ℃）まで下げようとするため、蓄熱媒体を空調冷媒として利用することができる。
なお、包接する気体分子の種類、圧力、混合するＴＢＡＢ水溶液の濃度等を変化させることで、利用温度を適宜調節することができる。
例えば、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２を含む蓄熱媒体の場合、大気圧下（０．１ＭＰａ）では、利用温度１２．７℃である。例えば、圧力を０．３ＭＰａに調節すると、利用温度１３．２℃に制御でき、圧力を０．５ＭＰａに調節すると、利用温度１３．５℃に制御でき、圧力を０．９ＭＰａに調節すると、利用温度１４．１℃に制御できる。このように、圧力を調節することで、１２〜１６℃の範囲で所望の利用温度に制御することができる。
本実施形態による蓄熱媒体に含まれるＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓは、任意の方法により製造されてもよく、後述する本実施形態によるＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓの製造方法により製造されてもよい。ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏに気体分子を包接させる方法としては、例えば、特開平１１−１３０７００号公報、特開２０００−２５６２２４号公報、特開２０００−２５６２２６号公報、特開２０００−２５６２２７号公報、特開２０００−２５６２２４号公報、特開２０００−２６４８５０号公報、特開２０００−２６４８５１号公報、特開２０００−２６４８５２号公報、特開２０００−３０２７０２号公報、特開２０００−３０９５４８号公報、特開２０００−３０９７８５号公報、特開２００１−１０９８５号公報、特開２００１−１０９８６号公報、特開２００１−１０９８８号公報、特開２００１−１０９８９号公報、特開２００１−１０９９０号公報、特開２００３−９５９９８号公報、特開２００３−３４２５９０号公報、特開２００３−３１８１号公報、特開２００６−１６０６８１号等に示される公知の方法を用いてもよい。
次に、本実施形態によるＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓの製造方法について詳細に説明する。
本実施形態によるＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓの製造方法は、ＴＢＡＢ濃度１８ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下のＴＢＡＢ水溶液と、前述した気体分子と、を、温度０〜１６℃、圧力１ＭＰａ未満の条件下で混合して撹拌することで行われる。ＴＢＡＢ水溶液のＴＢＡＢ濃度は、好ましくは２０〜４０ｗｔ％、より好ましくは３０〜４０ｗｔ％である。温度範囲は、好ましくは０〜１０℃である。攪拌時間は、好ましくは２０分間〜４時間、より好ましくは３０分間〜２時間である。
本実施形態の製造方法では、１ＭＰａ未満という低圧条件下で、ＴＢＡＢ水溶液と気体分子とを混合して撹拌することで、簡便にＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓを製造することができる。
ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓの生成については、得られた生成物をラマン分光法により分析することにより確認することができる。
次に、本実施形態による蓄熱方法について詳細に説明する。
本実施形態による蓄熱方法は、前述の蓄熱媒体を用いる。
蓄熱媒体として水和物スラリー（前述）を用いる場合、例えば、冷却対象物に熱的に接合させたパイプ内に、ポンプ等を用いて水和物スラリーを循環させる。そして、冷却対象物から直接的に吸熱させることで水和物スラリーに蓄熱させ、冷却を行う。
蓄熱媒体として水和物スラリーを用いる場合の蓄熱方法の具体例を以下に示す。
ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２とＴＢＡＢ水溶液（ＴＢＡＢ濃度４０ｗｔ％）とを混合比０．４：０．６で混合し、水和物スラリーを調製する。居室の壁面にパイプを設置し、パイプ内にポンプを用いて水和物スラリーを循環させる。大気圧下（０．１ＭＰａ）では、利用温度１２．７℃となる。例えば、利用温度１３．５℃に設定したい場合には、パイプ内の圧力を０．５ＭＰａに制御する。本実施形態に係る水和物スラリーは、利用温度１２〜１６℃において良好な流動性を保つことができるため、パイプ内にてスムーズに循環させることができる。居室の空間から直接的に吸熱させることで水和物スラリーに蓄熱させ、居室の空間の冷却を行うことができる。
また、蓄熱媒体としてＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ単体を用いる場合、例えば、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓを収容する冷却槽内にて循環熱媒体を冷却し、冷却対象物に熱的に接合させたパイプ内に、ポンプ等を用いて冷却した循環熱媒体を循環させる。そして、冷却対象物から間接的に吸熱させることでＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓに蓄熱させ、冷却を行う。循環熱媒体としては、例えば、水、エタノール、シリコンオイル又はこれらの２以上の混合物が用いられる。
蓄熱媒体としてＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ単体を用いる場合の具体例を以下に示す。
ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２を冷却槽に収容し、循環熱媒体としてエタノールを循環させたパイプを冷却槽に熱的に接合させる。冷却槽にて、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２によってパイプ内のエタノールが冷却される。居室の壁面にパイプを設置し、パイプ内にポンプを用いて冷却されたエタノールを循環させる。大気圧下（０．１ＭＰａ）では、利用温度１２．７℃となる。例えば、利用温度１３．５℃に設定したい場合には、冷却部内の圧力を０．５ＭＰａに制御する。居室の空間から間接的に吸熱させることでＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓに蓄熱させ、居室の空間の冷却を行うことができる。
次に、本実施形態に係る蓄熱装置について詳細に説明する。
以下、第一の実施形態に係る蓄熱装置１００について説明する。
図２（ａ）に示すように、第一の実施形態に係る蓄熱装置１００は、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部１１０と、スラリー調製部１２０と、循環部１３０と、を備える。なお、図２（ａ）中、「Ｐ」は、スラリー調製部１２０から循環部１３０に蓄熱媒体（水和物スラリー）を送り込むためのポンプを表す。
ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部１１０では、ＴＢＡＢ濃度１８ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下のＴＢＡＢ水溶液と、気体分子と、を、温度０〜１６℃、圧力１ＭＰａ未満の条件下で混合して撹拌することで、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓを製造する。各条件の詳細については、前述の通りである。
スラリー調製部１２０では、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部１１０で製造されたＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓを水和物スラリーである蓄熱媒体に調製する。より具体的には、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部１１０からＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓの供給を受けて、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓに、例えば、ＴＢＡＢ水溶液（例えば、ＴＢＡＢを１８〜４０ｗｔ％含有する）又は水を混合することで、水和物スラリー状態の蓄熱媒体を調製する。
循環部１３０は、圧力制御機構１３４を備え、スラリー調製部１２０で調製された蓄熱媒体を循環させることで、冷却対象物と熱交換を行う。図２（ｂ）を用いてより具体的に説明する。なお、図２（ｂ）中、「Ｐ」は、パイプ１３２内で蓄熱媒体（水和物スラリー）を循環させるためのポンプを表す。循環部１３０には、スラリー調製部１２０からポンプ（図２（ａ））によって蓄熱媒体（水和物スラリー）が流し込まれる。循環部１３０は、冷却しようとする空間又は物体（冷却対象物）に熱的に接合しているパイプ１３２を備え、パイプ１３２内に、ポンプ（図２（ｂ））を用いて（矢印の方向に）水和物スラリーを循環させる。そして、冷却対象物から直接的に吸熱させることで水和物スラリーに蓄熱させ、冷却を行う。また、循環部１３０は、パイプ１３２内の圧力を調節するための圧力制御機構１３４を備えている。圧力制御機構１３４によってパイプ１３２内の圧力を調節することで、水和物スラリーの利用温度を制御する。なお、圧力制御機構１３４として市販の圧力制御装置を用いることができる。
以下、第二の実施形態に係る蓄熱装置２００について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第二の実施形態に係る蓄熱装置２００は、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部２１０と、冷却部２２０と、循環部２３０と、を備える。
ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部２１０は、ＴＢＡＢ濃度１８ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下のＴＢＡＢ水溶液と、気体分子と、を、温度０〜１６℃、圧力１ＭＰａ未満の条件下で混合して撹拌することで、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓを製造する。各条件の詳細については、前述の通りである。
冷却部２２０は、圧力制御機構２３４（図３（ｂ））を備え、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部２１０で製造されたＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓを収容し、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓによって循環熱媒体を冷却する。循環部２３０は、冷却部２２０で冷却された循環熱媒体を循環させることで、冷却対象物と熱交換を行う。
図３（ｂ）を用いて、冷却部２２０及び循環部２３０についてより具体的に説明する。なお、図３（ｂ）中、「Ｐ」は、パイプ２３２内で循環熱媒体を循環させるためのポンプを表す。冷却部２２０では、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部２１０からＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓの供給を受けて、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓを収容する。循環部２３０は、冷却しようとする空間又は物体（冷却対象物）に熱的に接合しているパイプ２３２を備え、パイプ２３２内に、ポンプ（図３（ｂ））を用いて（矢印の方向に）循環熱媒体（例えば、水、エタノール、シリコンオイル又はこれらの２以上の混合物）を循環させる。冷却部２２０は、循環部２３０のパイプ２３２に熱的に接合しており、パイプ２３２内を流れている循環熱媒体は、冷却部２２０内に収容されたＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓによって冷却される。また、冷却部２２０は、冷却部２２０内の圧力を調節するための圧力制御機構２３４を備えている。圧力制御機構に２３４よって冷却部２２０内の圧力を調節することで、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓの利用温度を制御する。なお、圧力制御機構として市販の圧力制御装置を用いることができる。循環部２３０のパイプ２３２内を流れる循環熱媒体は、冷却対象物から間接的に吸熱させることでＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓに蓄熱させ、冷却を行う。
なお、この発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、本実施形態では、図３（ｂ）に示したように、冷却部２２０が循環部２３０のパイプ２３２に熱的に接合している形態について説明したが、冷却部２２０において、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓに循環熱媒体を熱的に接合させることで循環熱媒体を冷却し、冷却された循環熱媒体をポンプ等を用いて循環部２３０に流し込み、循環部２３０において循環熱媒体を循環させることで、冷却対象物と熱交換を行うようにしてもよい。
また、本実施形態では、図２（ａ）に示したように、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部１１０及びスラリー調製部１２０を備える形態について説明したが、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部１１０及びスラリー調製部１２０を備えずに、蓄熱媒体（水和物スラリー）を適宜、循環部１３０に供給することで冷却対象物との熱交換を行う形態としてもよい。
また、本実施形態では、図３（ａ）に示したように、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部２１０を備える形態について説明したが、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部２１０を備えずに、蓄熱媒体を適宜、冷却部２２０に供給することで冷却対象物との熱交換を行う形態としてもよい。
また、本実施形態では、図２（ｂ）に示したように、循環部１３０が圧力制御機構１３４を備える形態について説明したが、スラリー調製部１２０が圧力制御機構を備え、スラリー調製部１２０内の圧力を調節することで、水和物スラリーの利用温度を制御するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施形態による蓄熱媒体は蓄熱容量が高く、それを用いた本実施形態による蓄熱方法及び蓄熱装置は、空調目的に適した利用温度で用いることができる。より具体的には、本実施形態による蓄熱媒体は、従来の蓄熱媒体（氷スラリー等）の蓄熱容量よりも高い蓄熱容量を有するため、空調における蓄熱能力及び熱交換効率を向上させることができる。また、１ＭＰａ未満の低圧下での稼働が可能であるため、高圧ガス保安法規制対象外となり、装置設計の自由度を向上させるとともに、装置製造のコストを削減することができる。また、本実施形態の蓄熱媒体は容易にスラリー化できるため、居住空間の空調として十分な性能を発揮することができる。また、圧力等を調節することで、容易に、空調利用に好適な利用温度（１２℃〜１６℃）に制御することができる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
二酸化炭素ガスを包接した水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物（ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２）を以下のように調製した。
二酸化炭素ガスを包接した水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物（ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２）を以下のように調製した。
０．５ＭＰａの二酸化炭素ガスの圧力下で、テトラブチルアンモニウムブロマイド（ＴＢＡＢ）濃度４０ｗｔ％のＴＢＡＢ水溶液と、二酸化炭素ガスと、を温度８℃で１時間攪拌し、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２を得た。
図４に、ラマンスペクトルを示す。上記の通り得られたＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２のラマンスペクトルを測定した（図４（ａ））。また、比較例として、気体分子を包接していない水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物（ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ）（図４（ｂ））、キセノンガスを包接した水和数３８のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物（ＴＢＡＢ・３８Ｈ２Ｏ−Ｘｅ）（図４（ｃ））及び気体分子を包接していない水和数３８のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物（ＴＢＡＢ・３８Ｈ２Ｏ）（図４（ｄ））のラマンスペクトルも測定した。
図４（ａ）で示されるように、２９５０ｃｍ−１付近に観測されるラマンスペクトルから、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２が生成されたことが確認できた。
（実施例２）
実施例１で得られたＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２の蓄熱容量を下記の通り算出した。
実施例１で得られたＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２の蓄熱容量を下記の通り算出した。
図５に、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２の相変化、すなわちＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２の利用温度と必要圧力との関係を示す。
相変化に伴う蓄熱可能な熱量（蓄熱容量）を、図５から算出した。蓄熱容量は、ｐＴの値（図５）及び下記のＣｌａｕｓｉｕｓ−Ｃｌａｐｅｙｒｏｎの式を用いて算出した。
上記より、ガス１モル当りの熱量（＝分解潜熱、＝蓄熱容量）７３０ｋＪ／ｍｏｌ（ｇ）と算出することができるが、この値はＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ １モルではなく、包接されているガス１モルに対する熱量の値である。このため、本実施例では、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ １モルに対してＣＯ２ガスが１モル（最小モル数）包接されていると仮定して、［ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２］を１モルとして重量計算した。
その結果、Ｐ＝０．１〜１．２ＭＰａの二酸化炭素ガスの圧力下、温度Ｔ＝１２〜１６℃の領域の条件下で、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２が分解するには、約８７０ｋＪ／ｋｇを要することがわかった。つまり、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２の蓄熱容量は、約８７０ｋＪ／ｋｇであることが示された。
また、実施例１で得られたＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２と濃度４０ｗｔ％のＴＢＡＢ水溶液とを重量比０．４：０．６で混合し、水和物スラリーとして調製した場合の蓄熱容量を算出したところ、約３６０ｋＪ／ｋｇであり、これは氷スラリーの蓄熱容量（約３３３ｋＪ／ｋｇ）よりも高い値であった。
なお、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ（気体分子を包接していない）の蓄熱容量は２００ｋＪ／ｋｇ以下（非特許文献３）である。また、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ（気体分子を包接していない）と、ＴＢＡＢ水溶液（ＴＢＡＢ濃度：４０ｗｔ％）と、を重量比０．４：０．６で混合し、スラリーとした場合の蓄熱容量は、８０ｋＪ／ｋｇ以下（非特許文献３に記載のＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏの蓄熱容量に基づき、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏと溶液との重量比より算出）である。また、ＴＢＡＢ・３８Ｈ２Ｏ（気体分子を包接していない）の蓄熱容量は、２１０ｋＪ／ｋｇ以下（非特許文献３）である。一方、本実施例によるＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２の蓄熱容量は、これらの蓄熱容量よりも高い（約８７０ｋＪ／ｋｇ）ため、蓄熱能力のより高い蓄熱媒材を提供することできる。
また、利用温度に関して、大気圧下（０．１ＭＰａ）では、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ（気体分子を包接していない）の利用温度は１２℃で（非特許文献３）あり、ＴＢＡＢ・３８Ｈ２Ｏ（気体分子を包接していない）の利用温度は１０℃（非特許文献３）であるのに対して、本実施例によるＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２の利用温度は１２．７℃である（図５）。このように、本実施例によるＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２は、気体分子を包接していないＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ及びＴＢＡＢ・３８Ｈ２Ｏに比して空調目的に適しているといえる。
また、利用温度１２℃で二酸化炭素ガス又はメタンガスを包接したガスハイドレートを用いる場合、圧力条件を１０ＭＰａ以上とする必要があるため、高圧ガス保安法の遵守を要するとともに、蓄熱装置が大掛かりとなりコストが高くなる。一方、本実施例によるＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２は、大気圧下（０．１ＭＰａ）で利用温度１２．７℃となるため（図５）、高圧装置が不要であり、低コストでの蓄熱が可能である。
（実施例３）
図３（ａ）、（ｂ）に示す蓄熱装置２００を用いて、居室の空調を行う。蓄熱媒体として、実施例１で調製したＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２、循環熱媒体としてエタノールを用いる。なお、圧力制御機構２３４によって、冷却部２２０内の圧力は０．５ＭＰａに制御されている。
図３（ａ）、（ｂ）に示す蓄熱装置２００を用いて、居室の空調を行う。蓄熱媒体として、実施例１で調製したＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２、循環熱媒体としてエタノールを用いる。なお、圧力制御機構２３４によって、冷却部２２０内の圧力は０．５ＭＰａに制御されている。
居室の温度が１３．５℃以上の場合、循環熱媒体を介してパイプ２３２と居室の空間との間で熱平衡に達する（同じ温度に近づく）ように、冷却部２２０では、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２が吸熱（約８７０ｋＪ／ｋｇ）を伴ってＣＯ２ガスとＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏとに分解する。このように、居室から間接的に吸熱することで、冷却部２２０が蓄熱され、居室の温度が１３．５℃に近づく。
一方、居室の温度が１３．５℃以下の場合、循環熱媒体を介してパイプ２３２と居室の空間との間で熱平衡に達する（同じ温度に近づく）ように、冷却部２２０では、発熱（約８７０ｋＪ／ｋｇ）を伴ってＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２が形成される。この放熱によって、循環熱媒体を介して、居室が暖められて、居室の温度が１３．５℃に近づく。
以上のように、図３（ａ）、（ｂ）の蓄熱装置２００を用いることで、氷と比較して２倍以上、また、気体分子を包接していないＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ及びＴＢＡＢ・３８Ｈ２Ｏに比して４倍以上高効率な蓄熱システムが構築できる。
（実施例４）
図２（ａ）、（ｂ）に示す蓄熱装置１００を用いて、居室の空調を行う。蓄熱媒体として、実施例１で調製したＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２とＴＢＡＢ水溶液（ＴＢＡＢ４０ｗｔ％）とを重量比０．４：０．６で混合して調製した水和物スラリーを用いる。なお、圧力制御機構１３４によって、循環部１３０内の圧力は０．５ＭＰａに制御されている。
図２（ａ）、（ｂ）に示す蓄熱装置１００を用いて、居室の空調を行う。蓄熱媒体として、実施例１で調製したＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２とＴＢＡＢ水溶液（ＴＢＡＢ４０ｗｔ％）とを重量比０．４：０．６で混合して調製した水和物スラリーを用いる。なお、圧力制御機構１３４によって、循環部１３０内の圧力は０．５ＭＰａに制御されている。
居室の温度が１３．５℃以上の場合、パイプ１３２内を流動する水和物スラリーと居室の空間との間で熱平衡に達する（同じ温度に近づく）ように、循環部１３０では、水和物スラリー中のＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２が吸熱（約３６０ｋＪ／ｋｇ）を伴ってＣＯ２ガスとＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏとに分解する。このように、居室から直接的に吸熱することで、循環部１３０が蓄熱され、居室の温度が１３．５℃に近づく。
一方、居室の温度が１３．５℃以下の場合、パイプ１３２内を流動する水和物スラリーと居室の空間との間で熱平衡に達する（同じ温度に近づく）ように、循環部１３０では、発熱（約３６０ｋＪ／ｋｇ）を伴ってＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２が形成される。この放熱によって、居室が暖められて、居室の温度が１３．５℃に近づく。
以上のように、図２（ａ）、（ｂ）の蓄熱装置１００を用いることで、水和物スラリー自体を循環させて高効率な蓄熱システムが構築できる。
本実施例の水和物スラリーは、十分な流動性を有するため、循環部１３０のパイプ１３２（居室と熱的に接合している）内を良好に流動することができる。また、本実施例の水和物スラリーは、水和物スラリーの状態であっても十分な蓄熱が可能であり（蓄熱容量：約３６０ｋＪ／ｋｇ）、氷スラリー（蓄熱容量：約３３３ｋＪ／ｋｇ）よりも高効率での蓄熱が可能である。また、本実施例の水和物スラリーは、大気圧（０．１ＭＰａ）以上の圧力下で利用温度が１２．７℃以上であり、空調に最適な温度で利用することができる。
（実施例５）
実施例１で調製したＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２を蓄熱媒体として用いた場合の、圧力と利用温度との関係について検討する。
実施例１で調製したＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２を蓄熱媒体として用いた場合の、圧力と利用温度との関係について検討する。
ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２を蓄熱媒体として用いた場合、大気圧下（０．１ＭＰａ）では、利用温度１２．７℃である。圧力を０．３ＭＰａに調節すると、利用温度１３．２℃に制御でき、圧力を０．５ＭＰａに調節すると、利用温度１３．５℃に制御でき、圧力を０．９ＭＰａに調節すると、利用温度１４．１℃に制御できる。このように、圧力を０．１〜０．９ＭＰａの範囲で連続的に調節することにより、１２．７〜１４．１℃の利用温度で空調を行うことができる。また、圧力を０〜１０ＭＰａの範囲で連続的に調節することにより、約１２〜約１４．５℃の利用温度で空調を行うことができる。
図１を用いて、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２を蓄熱媒体として用いた場合の潜熱を伴う相変化について説明する。上記の蓄熱媒体を温度１３．５℃で利用する場合、圧力を０．５ＭＰａに制御して、冷却しようとする空間又は物体（冷却対象物）と蓄熱媒体との間で熱交換を行わせる。熱交換を行う前に温度ＴＡのＡ点（図１）の状態である蓄熱媒体が、Ａ点よりも温度の高いＴＢ℃の冷却対象物からの熱交換によって、蓄熱媒体の温度が上昇し、温度ＴＢ℃のＢ点（図１）の状態まで温度上昇しようとする。Ａ点からＢ点への過程において、蓄熱媒体の圧力０．５ＭＰａにおける利用温度（１３．５℃、図１中ではＴｃ℃）を越えると、蓄熱媒体が分解し始める。蓄熱媒体が分解している間、蓄熱媒体はＣ点の状態を保とうとして、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２単体では約８７０ｋＪ／ｋｇ、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ＣＯ２とＴＢＡＢ水溶液（ＴＢＡＢ４０ｗｔ％）とを重量比０．４：０．６で混合した状態では約３６０ｋＪ／ｋｇの熱量を、熱交換している空間又は物体から奪う。このようにして、冷却対象物の温度を１３．５℃（図１中ではＴｃ℃）まで下げようとするため、蓄熱媒体を空調冷媒として利用することができる。
本発明は、居住空間の空調目的に利用可能である。すなわち、本発明によれば、ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓに包接する気体分子の種類、圧力、ＴＢＡＢ水溶液の濃度等を変化させることで、空調として所望の利用温度に調整することができる。さらに、水和物スラリーに調製することで、蓄熱媒体自体を循環させる蓄熱システムの構築が可能である。
１００ 蓄熱装置
１１０ ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部
１２０ スラリー調製部
１３０ 循環部
１３２ パイプ
１３４ 圧力制御機構
２００ 蓄熱装置
２１０ ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部
２２０ 冷却部
２３０ 循環部
２３２ パイプ
２３４ 圧力制御機構
１１０ ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部
１２０ スラリー調製部
１３０ 循環部
１３２ パイプ
１３４ 圧力制御機構
２００ 蓄熱装置
２１０ ＴＢＡＢ・２６Ｈ２Ｏ−ｇａｓ製造部
２２０ 冷却部
２３０ 循環部
２３２ パイプ
２３４ 圧力制御機構
Claims (11)
- 気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を含む蓄熱媒体。
- 前記気体分子は、二酸化炭素分子又は二酸化炭素よりも分子径が小さい分子である、
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱媒体。 - 前記二酸化炭素よりも分子径が小さい分子は、アルゴン、クリプトン、窒素、メタン及びキセノンからなる群より選択される、
ことを特徴とする請求項２に記載の蓄熱媒体。 - 蓄熱容量は、３６０ｋＪ／ｋｇ以上である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄熱媒体。 - ０．１ＭＰａ以上１．２ＭＰａ以下の圧力範囲で、潜熱を伴う相変化を生じる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蓄熱媒体。 - 利用温度は、１２℃以上１６℃以下である、
ことを特徴とする請求項５に記載の蓄熱媒体。 - 水和物スラリーである、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蓄熱媒体。 - 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の蓄熱媒体を用いる、
ことを特徴とする蓄熱方法。 - テトラブチルアンモニウムブロマイド濃度１８ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下のテトラブチルアンモニウムブロマイド水溶液と、気体分子と、を、温度０〜１６℃、圧力１ＭＰａ未満の条件下で混合して撹拌することで、気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を製造する製造部と、
前記製造部で製造された気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を水和物スラリーである蓄熱媒体に調製するスラリー調製部と、
圧力制御機構を備え、前記スラリー調製部で調製された蓄熱媒体を循環させることで、冷却対象物と熱交換を行う循環部と、
を備え、
前記圧力制御機構によって前記循環部の圧力を調節することで、利用温度を制御する、
ことを特徴とする蓄熱装置。 - テトラブチルアンモニウムブロマイド濃度１８ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下のテトラブチルアンモニウムブロマイド水溶液と、気体分子と、を、温度０〜１６℃、圧力１ＭＰａ未満の条件下で混合して撹拌することで、気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を製造する製造部と、
圧力制御機構を備え、前記製造部で製造された気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物を収容し、該気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物によって循環熱媒体を冷却する冷却部と、
前記冷却部で冷却された循環熱媒体を循環させることで、冷却対象物と熱交換を行う循環部と、
を備え、
前記圧力制御機構によって前記冷却部の圧力を調節することで、利用温度を制御する、
ことを特徴とする蓄熱装置。 - テトラブチルアンモニウムブロマイド濃度１８ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下のテトラブチルアンモニウムブロマイド水溶液と、気体分子と、を、温度０〜１６℃、圧力１ＭＰａ未満の条件下で混合して撹拌する、
ことを特徴とする気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2015207899A JP2017078143A (ja) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | 蓄熱媒体、蓄熱方法、蓄熱装置及び気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物の製造方法 |
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| JP2015207899A Pending JP2017078143A (ja) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | 蓄熱媒体、蓄熱方法、蓄熱装置及び気体分子を包接させた水和数２６のテトラブチルアンモニウムブロマイド水和物の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111051465A (zh) * | 2018-01-29 | 2020-04-21 | 松下电器产业株式会社 | 蓄冷剂 |
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| JP2003055650A (ja) * | 2001-08-20 | 2003-02-26 | Nkk Corp | 水和物スラリの製造方法および冷熱利用システム |
| JP2008106123A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Jfe Engineering Kk | 潜熱蓄熱性能を有する包接水和物、その製造方法及び製造装置、潜熱蓄熱媒体ならびに、包接水和物の潜熱蓄熱量の増加方法及び増加させる処理装置 |
| WO2009107240A1 (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 潜熱蓄熱性能を有する包接水和物、その製造方法及び製造装置、潜熱蓄熱媒体ならびに、包接水和物の潜熱蓄熱量の増加方法及び包接水和物の潜熱蓄熱量を増加させる処理装置 |
-
2015
- 2015-10-22 JP JP2015207899A patent/JP2017078143A/ja active Pending
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| CN111051465B (zh) * | 2018-01-29 | 2021-11-02 | 松下电器产业株式会社 | 蓄冷剂 |
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