JP3475901B2 - 水和数の異なる水和物スラリの生成装置 - Google Patents

水和数の異なる水和物スラリの生成装置

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    • Y02E60/14Thermal energy storage

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷房などの空調設
備、食品等の冷却装置、および産業用の冷熱利用設備に
などに用いられる冷熱体の生成方法および生成設備、特
に、水和数の異なる水和物と水溶液との混合スラリを生
成する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の用途に使用される従来の冷熱体
の生成方法として、冷水の温度差による生成(従来技術
1)、氷などの凝固・融解潜熱を用いた生成(従来技術
2)、氷以外の固液相変化物質を用いた生成(従来技術
3)が知られていた。しかし、従来技術1は単位重量当
りの蓄冷量が少なく、従来技術2は、冷却するための冷
凍機の動力が大きくなり、また従来技術3は、冷却・加
熱過程で相分離をおこし、所定の蓄熱量が得られなくな
る等、それぞれ問題を抱えていた。
【0003】そして、特開平11−264681号公報
には、前記問題を解決するものとして、蓄熱密度(潜熱
量)が大きく、安定した熱特性を有し、更に経済性、安
全性に優れ、取り扱いが容易である冷熱体の生成方法を
提供することを目的として、包接水和物生成物質を含
み、その濃度が調和融点を与える濃度に設定された水溶
液を用意する工程と、この水溶液を冷却して包接水和物
を生成する工程とを具備したことを特徴とする包接水和
物の蓄冷方法が示されている(従来技術4)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来技
術4において、蓄熱密度(潜熱量)が大きく、安定した
熱特性を有し、経済性、安全性があり取り扱いが容易で
ある蓄冷方法および蓄冷システムが提供されたものの、
さらに一層蓄熱密度(潜熱量)が大きい蓄冷方法および
蓄冷システムの提供が要請されていた。
【0005】特に、包接水和物と水溶液の混合スラリ
(以下、水和物スラリと称す)の蓄熱密度を大きくする
ため、水和数の大きい水和物スラリ(以下、第二水和物
スラリと称す)を積極的に利用すべきである。しかしな
がら、これより水和数の小さい水和物スラリ(以下、第
一水和物スラリと称す)から、第二水和物スラリに転移
する際、粘性が急激に増大して、塊化するため、輸送が
困難になるという問題があった。
【0006】本発明は、前記の問題を解決するためにな
されたもので、水和物スラリを輸送中に撹拌することに
より、粘性の増大防止および凝集した粒の塊化防止を可
能とする、水和数の異なる水和物と水溶液との混合スラ
リを生成する装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るための本発明の水和数の異なる水和物スラリの生成装
置は、以下のとおりである。 [1] 冷却媒体を冷却する冷凍機と、冷却された冷却
媒体が供給される熱交換器と、冷凍機と熱交換器の間で
冷却媒体を循環する冷却媒体配管と包接水和物生成物質
を含む水溶液を後記貯蔵槽から熱交換器に供給し、得ら
れた水和数の異なる包接水和物と水溶液の混合スラリを
後記貯蔵槽に輸送するスラリ配管と、熱交換器の下流側
で、スラリ配管の内部に設置した、前記混合スラリを撹
拌する撹拌手段と、後記水溶液および前記混合スラリを
貯蔵する貯蔵槽とを有し、該混合スラリがスラリ配管内
で混合または撹拌されることを特徴とするものである。
【0008】[2] 前記[1]において、 包接水和
物生成物質は、テトラn−ブチルアンモニウム塩、テト
ラiso−アミルアンモニウム塩、テトラn−ブチルフ
ォスフォニウム塩、及びトリiso−アミルサルフォニ
ウム塩の群から選択された一種又は二種以上であること
を特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態に係
る水和数の異なる水和物スラリの生成装置を示す構成図
である。図1において、蓄熱槽1内の水溶液は、製造ポ
ンプ2によってプレート式熱交換器3およびプレート式
熱交換器4に流通される。一方、冷凍機5によって冷却
されたブラインは、ブラインポンプ6によってプレート
式熱交換器3およびプレート式熱交換器4に流通され
る。プレート式熱交換器4において、そのプレート面を
隔てて熱交換され、包接水和物生成物質を含む水溶液が
冷却される。ここで、水和数の異なる水和物スラリと水
溶液の混合スラリ(以下、水和物スラリと称す)が製造
される。水和物スラリは輸送配管8を経由して、蓄熱槽
1に輸送され、ここに冷熱が蓄熱される。輸送配管8の
内部で、プレート式熱交換器4の下流側に、水和物スラ
リを撹拌する撹拌手段7が設置されている。
【0010】このとき、水溶液は、包接水和物生成物質
として、テトラn-フ゛チルアンモニウム塩、テトラiso-アミルアンモニウム塩、テトラ
n-フ゛チルフォスフォニウム塩、トリiso-アミルサルフォニウム塩などを用いてい
る。
【0011】また、大気圧下でも容易に水和物を生成す
る包接水和物生成物質を使用することにより、蓄熱装置
のコスト安、システムのシンプル化を計り、かつ冷熱輸
送密度を大きくするためにシャーベット状の包接水和物
スラリを製造することができる。
【0012】図2は、本発明の実施の形態に係る、水和
数の異なる水和物スラリの生成装置における、臭化テト
ラn-ブチルアンモニウム(TBAB)の水溶液の濃度と水和
物の生成温度の相関関係を示す説明図である。図2にお
いて、縦軸は水和物生成温度、横軸はTBAB濃度であ
る。TBAB系水和物には、水和数が小さく生成温度が
低い水和物(以下、第一水和物と称す)、水和数が大き
く生成温度が高い水和物(以下、第ニ水和物と称す)の
水和数の異なる2種類の水和物が存在する。
【0013】図2において、水溶液を冷却すると、図中
に三角印で示す第一水和物の曲線に従って、TBAB濃
度と液温度が変化する。例えば初期のTBAB濃度が25
wt%では、10℃程度で第一水和物が生成される。さらに
冷却されると、生成される第一水和物の量が増加すると
ともに温度が低下していく(この時、水和物周辺の水溶
液濃度も低下)。
【0014】やがて、約8℃まで冷却されると、第一水
和物とこれと水和数が異なる第二水和物のいずれかの水
和物が生成される。
【0015】図3は、本発明の実施の形態に係る、水和
数の異なる水和物スラリの生成装置における、水和物ス
ラリ生成チャートである。図3において、冷却開始10
0分後に、一端温度が上昇する現象が見られる。
【0016】図1の生成装置における撹拌手段7は、前
記転移の際の粘性の増大を緩和し、塊化を防止するた
め、輸送配管の閉塞を回避するものである。
【0017】なお、撹拌効果を確認するための実験装置
において、第一水和物スラリ(転移前)では、撹拌の有
無にかかわらず21〜22L/min.の流量が計測さ
れた。しかしながら、第二水和物スラリに転移した後
は、撹拌しない場合には輸送配管が閉塞して流量が無く
なった(0L/min.)のに対し、撹拌した場合には
輸送配管が閉塞することなく12〜13L/min.の
流量が測定された。
【0018】なお、撹拌手段は、インペラまたはスクリ
ュウを回転する軸流ポンプや、配管側面から挿入したプ
ロペラ回転式のアジテータ、配管内にねじり棒が挿入さ
れた混合ミキサなど、何れであってもよい。さらに、超
音波等を用いた非機械式の撹拌手段であってもよい。
【0019】
【発明の効果】本発明に係る水和数の異なる水和物スラ
リの生成装置は、水溶液を冷却して包接水和物を生成す
る際に、水和数の異なる第二水和物が生成されたスラリ
を得るから、蓄熱密度(潜熱量)が大きい蓄冷方法を提
供することができる。
【0020】また。第二水和物スラリの生成に伴う、粘
性の増大に対しては、輸送配管において撹拌されるた
め、凝集が阻止され、流動性が確保される。したがっ
て、従来の水和物と同様に蓄冷熱輸送媒体とすることが
可能となり、さらに、蓄熱密度が大きいから、輸送時の
安定と輸送動力の低減がはかれ、貯蓄槽や輸送設備の小
型化および輸送配管の小口径化が可能になるという顕著
な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る水和数の異なる水和
物スラリの生成装置を示す構成図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る水和数の異なる水和
物スラリの生成における、臭化テトラn-ブチルアンモニ
ウム(TBAB)の水溶液の濃度と水和物の生成温度の相関
関係を示す説明図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る水和数の異なる水和
物スラリの生成装置における、水和物スラリ生成チャー
トである
【符号の説明】
1 蓄熱槽 2 製造ポンプ 3 プレート式熱交換器 4 プレート式熱交換器 5 冷凍機 6 ブラインポンプ 7 撹拌手段 8 輸送配管

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷却媒体を冷却する冷凍機と、冷却され
    た冷却媒体が供給される熱交換器と、冷凍機と熱交換器
    の間で冷却媒体を循環する冷却媒体配管と包接水和物生
    成物質を含む水溶液を後記貯蔵槽から熱交換器に供給
    し、得られた水和数の異なる包接水和物と水溶液の混合
    スラリを後記貯蔵槽に輸送するスラリ配管と、熱交換器
    の下流側で、スラリ配管の内部に設置した、前記混合ス
    ラリを撹拌する撹拌手段と、後記水溶液および前記混合
    スラリを貯蔵する貯蔵槽とを有し、該混合スラリがスラ
    リ配管内で混合または撹拌されることを特徴とする、水
    和数の異なる水和物スラリの生成装置。
  2. 【請求項2】 包接水和物生成物質は、テトラn−ブチ
    ルアンモニウム塩、テトラiso−アミルアンモニウム
    塩、テトラn−ブチルフォスフォニウム塩、及びトリi
    so−アミルサルフォニウム塩の群から選択された一種
    又は二種以上であることを特徴とする請求項1記載の水
    和数の異なる水和物スラリの生成装置。
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