JPH03281593A - 含水蓄冷材及びその蓄冷方法 - Google Patents
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
冷方法に関し、特に、蓄冷状態において固液分散体とし
て蓄冷する含水蓄冷材及びその蓄冷方法に関する。
潜熱型蓄冷材や、金属、無機物を用いる顕熱型蓄冷材が
よく知られている。しかし、これら従来の蓄冷材は、顕
熱型では蓄冷能力が小さく、一方、潜熱型では水−氷の
ような0℃付近のものが殆どであり、幅広い冷熱の蓄冷
利用に適用が困難であった。
どであったが、スラリー状で蓄冷するものも捉案されて
いる。
降下物質を添加したとしても、0℃付近で蓄冷冷熱を利
用することができるだけで、より低温への適用は困難で
あり、そのための提案もいくつかなされている。
連続相、油分中の固液変化を伴う分散相及び乳化剤及び
/または乳化安定剤からなる固液分散状態で蓄冷する蓄
冷剤が提案されている。しかし、この場合乳化剤、乳化
安定剤の使用によるコストの嵩みゃ、蓄冷材としての液
−液分散体の安定性を確保するために濃度等のコントロ
ールが必要となり取扱が容易でない。
提案した各融点が一50℃以下の炭素数3〜12の低級
炭化水素と炭素数1〜6の含酸素有機化合物との混合物
で、低温において一方が固体粒子となる蓄冷材は、0゛
C以下の、より低温での利用が可能であるが、利用する
融解潜熱量が小さいため蓄冷熱量を上げることが困難で
ある。
ール類やアセトン等を用いる蓄冷方法が提案されている
が、蓄冷状態は比較的大きな氷塊を液中に浮上させてい
るため、移送操作が困難である。
15゛C以下、更に一40゛C以下の低温でも使用可能
な蓄冷材であって、蓄冷能力が十分乙二大きく、安全且
つ取扱が簡便である蓄冷材を提供することを目的とする
。
あるいは水酸基を有し融点が一15℃以下の炭素数が1
〜5の有機化合物の1または2種以上の混合物からなり
、蓄冷状態で、平均粒径3゜0mm以下の固体粒子が固
液分散することを特徴とする含水蓄冷材が提供される。
合物を含有することを特徴とする含水蓄冷材が提供され
る。
酸基を存し融点が一15℃以下の炭素数が1〜5の有機
化合物の1または2種以上の混合物からなる含水蓄冷材
を、撹拌下または流動下、−15℃以下に冷却して平均
粒径3.0薗以下の固体粒子を生成分散させて固液分散
体状態で蓄冷することを特徴とする蓄冷方法が提供され
る。
たは2種以上との混合物であり、含水量は60〜5重量
%、好ましくは50〜10重量%である。含水量が60
重量%を越えると、蓄冷状態において固液分散体の粘度
が高くなり、流体として取り扱うことが困難となり好ま
しくない。一方、5重量%未満では蓄冷熱量が小さ(な
り好ましくない。
5℃以下の融点を有する炭素数が1〜5有機化合物とし
ては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、イソプ
ロピルメチルケトン等のケトン類、メタノール、エタノ
ール、イソプロパツール、t〜ブタノール等のアルコー
ル類が挙げられる。
水との相溶性がよく、本発明の含水蓄冷材の含水量の範
囲内の任意組成比で液−液分散混合物として安定に保持
することができる。更にまた、水との混合において水の
凝固点を降下させる作用を有し、溶解度の大きいものは
、水の凝固点を大きく低下させる。このため、0℃より
低温において冷熱を蓄冷することができる。
形成して凝固し、蓄冷状態において固体粒子を構成する
こともできる。この場合は、蓄冷固液分散体がより安定
化することができる。
張力及び電気的作用により表面エネルギーを制御するこ
とができ、粒子凝集を抑制して粒径が小さく且つ粒径分
布が比較的小さい固体粒子を安定的に生成させ、更に蓄
冷状態の固体粒子の分散を安定化し、移送等の取扱にお
いて優れた効果を有する。更にまた、蓄冷時において、
冷却面への固体付着を大幅に低減し、冷却効率を向上す
ると共に固体粒子を安定的に生成させる効果を有する。
併せて、上記有機化合物の中から適宜選択すればよい。
粒径3.0国以下の固体粒子が固液分散状態で保持され
るものである。固体粒子の平均粒径が小さい程、それを
分散保持する蓄冷材が一般に流動化し易く好ましい。分
散保持される固体粒子の平均粒径は、蓄冷材の組成及び
蓄冷条件、特に蓄冷装置によって大きく変化するが、固
体粒子が、平均粒径3.0鵬を超えた場合は、流体とし
ての取扱いが困難となり好ましくない。また、固体粒子
は、上記のように蓄冷温度、使用する有機化合物にもよ
るが、通常、水、更に条件によっては上記有機化合物を
含み、固液分散が安定して保持される。
であるので、スラリーとして取扱が簡便であり、通常の
スラリー移送装置を用いて容易に搬送が可能となる。
粒子は比重差による沈陳性を有し、例えば、サイクロン
、シックナー等の通常の固液分離装置によって、生成分
散状態の固体粒子を分離・濃縮し、蓄冷熱量を高めたも
のを容易に得ることもできる。従って、本発明において
は、冷熱利用時や蓄冷貯蔵時において、小容量で大きな
冷熱を取り扱うことができる。
熱を蓄冷するため、撹拌機を備えた冷却槽に該蓄冷材を
導入し、通常回転速度10〜1500rpmで蓄冷材を
回転撹拌しながら、−15℃以下に冷却することにより
、平均粒径3.0皿以下の水を含む固体粒子を生成し、
該蓄冷材を固液分散体として蓄冷状態に変換することが
できる。この場合、回転速度がlorpm未満では固体
粒子径が大きくなり、流体としての取扱いが難しく、1
500 rpmを超えると気体を捲き込み、冷却効率が
低下することになり好ましくない。
ばポンプを用い、槽あるいはサイクロンの如き構造の冷
却槽に接線方向に蓄冷材を約50m/sec以上の流速
で導入して冷却槽の外表面より冷却する方法がある。こ
の場合、蓄冷材の導入速度が5cm/secより低いと
きには、固体粒子径が大きくなり流体としての取扱いが
困難になるおそれがあり、また、伝熱面への固体付着が
発生することもあり連続運転に支障が生じるおそれもあ
る。ポンプを用いる蓄冷材を流動下にて冷却する他の方
法としては、蓄冷材をポンプの吐出圧力により管内を乱
流状態で通過させてつつ、外部より冷却する方法もある
。
冷却媒体が流通する冷却管を配設したり、冷却槽の外表
面を二重環として、冷却媒体を外環中に流通させ、間接
的に冷却熱交換させて行うことができる。冷却媒体とし
ては、公知の冷却媒体でよく、ガス、液体あるいはガス
・液混合体のいずれの状態でもよい。例えば、LNGを
媒体に用いてLNGの冷熱を蓄冷することもできる。
合物を蓄冷材に用いるため、冷却槽等の冷却装置の材料
としてガラス、ステンレス、アルミニウム、鉄等の通常
の装置材料を用いても、冷却面等への生成固体粒子の付
着を抑制することができる。
機化合物または/及び無機化合物を含有させることがで
きる。
ール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、エタノール、メタノール、アセトン、エタノールア
ミン等水溶性含酸素有機化合物が挙げられる。この場合
、第3成分の水溶性有機化合物としては、水との混合物
に用いられる上記炭素数1〜5の有機化合物と異なるも
のを用いる。
酸塩、KCl、NaC1等の塩化物、NaNO3等の硝
酸塩、(N)I4)zC(h 、KzC(h等の炭酸塩
、K3POi等の燐酸塩等が挙げられる。
3成分は、1種または2種以上を用いることができ、本
発明の蓄冷材において、その含有量は、水との比が0.
005以上となるように添加するのが好ましい。上記比
が0.005未満では効果は認められなかった。
率は上記2成分からなる含水蓄冷材と同様に60〜5重
蓋%とする。
一15゛C以下の炭素数1〜5の有機化合物及び上記第
3成分の3成分からなる含水蓄冷材は、水の凝固点降下
度を種々変化させることができ、蓄冷に利用する冷熱温
度範囲により、3成分の組み合わせを適宜選択すること
により適用できる含水蓄冷材を幅広く自由に選定するこ
とができる。
用いることにより蓄冷能力が高く、炭素数1〜5の有機
化合物、水溶性有機化合物または/及び無機化合物を選
択することで、幅広く0℃以下の低温での蓄冷、冷熱利
用が可能であり、従来放置されでいたLNGやLPGの
冷熱を蓄冷することができ、且つ引火等の危険性も低く
安全性の高い蓄冷材を得ることができる。また、蓄冷状
態においては、固体粒子が凝集することなく、小固体粒
子が安定的に分散する固液分散体であって、移送が可能
で取扱が容易である。更に、冷却蓄冷時には冷却面に付
着することなく、また凝集することなく固液分散体とす
ることができる。
して、または蓄冷材を容器内に封入したり、冷却用伝熱
管等を通過させて冷客媒体として用いることができる。
類等の低温倉庫や冷凍機のハックアップ用、冷房システ
ムの冷熱源に利用することもでき、更に一50℃以下の
極低温ではバイオ関連の菌体の保存等にも利用でき、そ
の利用は制限されない。
た蓄冷材150gを、攪拌機付の内径40IllIIl
φで、冷却槽内に冷却伝熱管を配設し、更に外表面を冷
却と同時にヒーター加熱可能な冷却槽に入れて、液体窒
素とヒーターにて−90’Cで冷却蓄冷した。この時の
攪拌操作は回転速度500rpmであった。
生し、最終的に一90℃に蓄冷された固液分散体の蓄冷
状態が得られた。冷却伝熱管表面への固体粒子の付着は
認められなかった。
粒子が分散した固液分散体で、回転粘度計にて剪断速度
60〜150sec−’で測定した粘度は20センチボ
イズ以下と低く、更に高剪断速度では粘度は更に低下し
、ポンプにより移送可能であった。また、この固体粒子
は緩慢な沈降性を示した。
た蓄冷材150gを、実施例1と同[こして−80℃で
蓄冷操作を行い、固液分散体として蓄冷することできた
。また、冷却伝熱管表面への固体粒子の付着は認められ
ながった。
にして一40℃で蓄冷操作を行った。伝熱面への固体付
着はなく、固液分散体として蓄冷することができた。
して得られた蓄冷材150gを、実施例1と同様にして
一80℃で蓄冷操作を行った。
一80’Cに蓄冷された固液分散体の蓄冷状態が得られ
た。得られた蓄冷状態の蓄冷材は、平均粒径0.8 i
nの固体粒子が分散した固液分散体で、粘度70センチ
ボイズ以下で実施例1で得られた蓄冷材より高粘度であ
ったが、ポンプにより移送可能であった。
れた蓄冷材150gを、実施例1と同様にして一90℃
で蓄冷操作を行い、−90℃の固液分散体の蓄冷状態が
得られた。
ン55重量%とを混合して得られた蓄冷材150gを、
実施例1と同様にして一90℃で蓄冷操作を行った。
終的に一90゛Cの固液分散体の蓄冷状態の蓄冷材が得
られ、粘度等の性状は実施例1の蓄冷状態の蓄冷材と同
様であった。
低温域において蓄冷温度を選定することができ、蓄冷能
力も大きく、また蓄冷状態が固液分散体でありスラリー
として移送可能で取扱も簡便である。
安全である上、蓄冷も容易であり経済的であり、また、
LNGやLPGの冷熱も蓄冷することができ、工業上極
めて有用である。
Claims (4)
- (1)60〜5重量%の水と、カルボニル基あるいは水
酸基を有し融点が−15℃以下の炭素数が1〜5の有機
化合物の1または2種以上の混合物からなり、蓄冷状態
で、平均粒径3.0mm以下の固体粒子が固液分散する
ことを特徴とする含水蓄冷材。 - (2)該蓄冷材が、更に水溶性の有機化合物または無機
化合物を含有する請求項(1)記載の含水蓄冷材。 - (3)60〜5重量%の水と、カルボニル基あるいは水
酸基を有し融点が−15℃以下の炭素数が1〜5の有機
化合物の1または2種以上の混合物からなる含水蓄冷材
を、撹拌下または流動下、−15℃以下に冷却して平均
粒径3.0mm以下の固体粒子を生成分散させて固液分
散体状態で蓄冷することを特徴とする蓄冷方法。 - (4)該蓄冷材が、更に水溶性の有機化合物または無機
化合物を含有する請求項(3)記載の蓄冷方法。
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