JPH01181091A - 蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は安定した過冷却状態を有する潜熱蓄熱材を用い
た蓄熱装置に係）、特に過冷却状態の有無を判断する手
段に関する。

（従来の技術） 熱エネルギーを蓄積し、必要なときくそれを取出して使
用できる蓄熱装置には、顕熱蓄熱材を使用するものと潜
熱蓄熱材を使用するものがある。

潜熱蓄熱材は相変化に伴い熱エネルギーを放出するもの
であシ、顕熱蓄熱材に比べて３〜５倍程度の蓄熱密度を
有するため、蓄熱装置が小型化できるという特徴を持っ
ている。

潜熱蓄熱材の一例としては酢酸ナトリウム系の水和塩に
増粘剤を加えたもののように、相変化温度よシ低い温度
において凝固せずに安定な過冷却状態を保持するものが
知られている。この潜熱蓄熱材は過冷却状態を解除し、
液相から固相に相転移する際に潜熱を放出するため、過
冷却状態を解除をすることで任意のときに熱エネルギー
を取出すことができる。

ところで、この種の潜熱蓄熱材が過冷却状態になってい
るか否かを判断する手段として、従来、潜熱蓄熱材の温
度を温度センナで検知し、第３図の温度履歴曲線図にお
いて、温度履歴が実線で示すように相変化温度がなめら
かであれば、過冷却状態が実現していると判断し、一方
、破線で示すように相変化している（固体に変化する）
ことを示す温度勾配のきわめて小さい部分が温度履歴に
あられれれば過冷却していないと判断していた。

上記のように、温度センナによる方法は温度勾配によシ
過冷却の有無を判定するものであるが、温度勾配は温度
センナの位置および蓄熱材を冷却する速度によシ変化す
るものである。例えば外気温が変化したシすれば温度勾
配は変化するし、また熱交換器等によシ冷却する場合は
冷却速度が早いため、過冷却していない場合でも第３図
の破線のような温度履歴を示さず、実線のように温度履
歴を示すことが度々あシ、過冷却状態の有無を正確に判
断することは困難であった。

また、温度センサと蓄熱材との相対位置の変化によって
も、温度勾配は変化するため、過冷却状態の有無を正確
に判断できなかった。

このように従来の蓄熱装置においては、温度センナのみ
による蓄熱材の過冷却状態の有無の判定は、微妙でしか
も信頼性に乏しいものであった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、蓄熱材の
過冷却状態の有無を確実に判断することができる蓄熱装
置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の蓄熱装置は、安定し
た過冷却状態を有する潜熱蓄熱材と、この潜熱蓄熱材を
充填した蓄熱槽と、前記潜熱蓄熱材の温度を検知する温
度検知手段と、前記蓄熱槽の蒸気圧力を検知する圧力検
知手段と、前記温度検知手段で検知した蓄熱材温度から
求まる飽和蒸気圧と蒸気圧力検知手段で検知した圧力を
比較することによシ過冷却状態の有無を判断する制御手
段と、予め過冷却状態と過冷却していない状態のいずれ
か一方、もしくは両方における蓄熱材の温度と、飽和蒸
気圧との関係を記憶する記憶手段とを備えたことを特徴
とする。

（作用） このように構成されたものにおいては、記憶手段に記憶
された、予め過冷却状態と過冷却し、ていない状態のい
ずれか一方、もしくは両方における蓄熱材の温度と飽和
蒸気圧と、蒸気圧力検知手段で検知した圧力を制御手段
で比較することにょシ過冷却状態の有無を知ることがで
きる。また、圧力という全体的な状態量を検知し、温度
に関しても勾配ではなく温度そのものの値を検知するた
め正確に過冷却しているか否かを判断することが可能で
ある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は本発明の一実施例に係る蓄熱装置の構成を示す断面
図である。

第１図において、蓄熱槽１は金属容器２の外週部を断熱
槽３で覆ったものであシ、金属容器２内には安定な過冷
却状態を有する潜熱蓄熱材４が充填されている。金属容
器−２と断熱槽３の間には潜熱蓄熱材４を加熱するため
の電気ヒータ５がコイル状に巻かれている。電気ヒータ
５はヒータ電源６に接続されている。また、蓄熱槽１に
は種材含浸棒によシ過冷却状態を解除する過冷却解除装
置７、潜熱蓄熱材４の温度を検知するための温度検知手
段として温度センサ８、蓄熱槽１内の蒸気圧力を検知す
るための圧力検知手段として圧力センサ９が設置されて
いる。過冷却解除装置６は駆動電源１０によ〕作動する
。制御手段１１は、温度センサ８、圧力センサ９、ヒー
タ電源６、駆動電源１゜に接続されている。記憶手段ル
は制御手段１１に接続されておシ、潜熱蓄熱材４の過冷
却状態における蓄熱材の温度と、飽和蒸気圧を記憶させ
である。

潜熱蓄熱材４は本実施例では、酢酸ナトリウム三水和塩
に増粘剤としてのキサンタンガムを１〜２％混ぜ本もの
で、相変化温度（融点）（５８°程度）以上の温度に加
熱されると融解し結晶水を吐出し液相となる。潜動され
凝固すると結晶水を取込む性質を有し、過冷却状態時も
融屏時と同様に結晶水を吐出した状態に有る。したがっ
て、この潜熱蓄熱材４の表面上にはじき出された水（蒸
気）を検知することによ）、過冷却状態と過冷却してい
ない状態（固体）とを把損することができる。

第２図は蓄熱槽ｌ内の蒸気圧と潜熱蓄熱材４の温度の関
係を示した図である。図を見てわかるように、潜熱蓄熱
材４が相変化温度（５８℃）以下に尉いて、過冷却状態
時と過冷却していない状態（固体）時では蒸気圧が異な
シ、過冷却状態時の方が過冷却していない状態時よシも
高い圧力を示してお夛、その差は約０．０５ｋｇ／ｃｍ
”　（２０℃）と十分検知することができる。

次に上記構成における本発明の実施例の動作を説明する
。

まず、ヒータ電源６を投入し電気ヒータ５に通電を行い
、潜熱蓄熱材４を相変化温度（融点）以上の温度まで加
熱し、潜熱蓄熱材４を融解する。

相変化温度以上の温度になると制御手段１１からの情報
によシ、ヒータ電源６の投入を止め電気ヒータ５への通
電を終了する。電気ヒータ５への通電を終了すると、潜
熱蓄熱材４の温度は外気により冷却されて徐々に低下し
ていき、これに伴い蓄熱槽１内の圧力も低下していく。

この冷却過程において、温度センサ８および圧力センサ
９は潜熱蓄熱材４の温度、蓄熱槽１内の圧力を検知し、
その検知された温度と圧力の情報を制御手段１１に送る
。

制御手段１１は記憶手段１２に予め記憶された過冷却状
態における潜熱蓄熱材４の温度と、蓄熱槽１内の圧力と
、冷却過程に圧力センサ８で検知した蓄熱槽ｌ内の圧力
とを比較して、蓄熱槽１内の圧力と記憶手段１２に予め
記憶された圧力とが同じ場合には制御手段１１は過冷却
していると判断し、蓄熱槽１内の圧力が記憶手段１２に
予め記憶された圧力よシ低い場合には制御手段１１は過
冷却していないと判断する。

過冷却していないと判断した場合は、制御手段１１から
の情報によシヒータ電源６を投入し、電気ヒータ５に再
び通電を行い、蓄熱槽１内の潜熱蓄熱材４を加熱する。

このように動作することによシ、潜熱蓄熱材４が過冷却
しているか否かの判断を確実に行うことができる。また
、圧力という全体的な状態量を検知するうえ、温度に関
しても勾配ではなく温度そのものの値を検知するため信
頼性も高くなる。

なお、この実施例では、記憶手段１２に過冷却状態にお
ける潜熱蓄熱材４の温度と、蓄熱槽ｌ内の圧力を記憶さ
せておいたが、過冷却していない状態における潜熱蓄熱
材４の温度と、蓄熱槽１内の圧力を記憶させた場合や、
と過冷却していない状態の両方の潜熱蓄熱材４の温度と
、蓄熱槽１内の圧力を記憶させた場合でも過冷却状態の
有無の判断が可能である。

また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば圧力センナの変シに超音波センナを用いて屈折に
よシ潜熱蓄熱材の表面の状態を判、断し過冷却状態の有
無を判断する方法がある。その他、本発明は要旨を逸脱
しない範囲で程々変形して実施することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、記憶手段に記憶された、予め過冷却状
態と過冷却していない状態のいずれか一方における蓄熱
材の温度と、飽和蒸気圧と蒸気圧力検知出段で検知した
圧力を制御手段で比較することによシ過冷却状態の有無
を知ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る蓄熱装置の構成を示す
断面図、第２図は本発明の一実施例に係る潜熱蓄熱材の
温度と蒸気圧の関係を示した温度・蒸気圧特性図、第３
図は潜熱蓄熱材の温度と時間の関係を示した温度９時間
特性図である。 １・・・蓄熱槽　　　　　２・・・金属容器３・・・断
熱槽　　　　　　４・・・潜熱蓄熱材５・・・電気ヒー
タ　　　　　　６・・・ヒータ電源７・・・過冷却解除
装置　　　８・・・温度センサ９・・・圧力センサ　　
　　　１０・・・駆動電源１１・・・制御手段　　　　
１２・・・記憶手段代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　宇治　弘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 安定した過冷却状態を有する潜熱蓄熱材と、この潜熱蓄
   熱材を充填した蓄熱槽と、前記潜熱蓄熱材の温度を検知
   する温度検知手段と、前記蓄熱槽の蒸気圧力を検知する
   圧力検知手段と、前記濃度検知手段で検知した蓄熱材温
   度から求まる飽和蒸気圧と前記圧力検知手段で検知した
   圧力を比較することにより過冷却状態の有無を判断する
   制御手段と、予め過冷却状態と過冷却していない状態の
   いずれか一方、もしくは両方における蓄熱材の温度と、
   飽和蒸気圧との関係を記憶する記憶手段とを備えたこと
   を特徴とする蓄熱装置。