JPH04277589A

JPH04277589A - 潜熱蓄熱剤

Info

Publication number: JPH04277589A
Application number: JP3038398A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Kuroda; 黒田　章一; Soichiro Shibata; 宗一郎柴田; Noriyuki Shimamura; 嶋村　典行; Keisuke Kasahara; 敬介笠原; Kuniaki Kawamura; 邦明川村; Seiichi Sakuma; 誠一佐久間; Kunio Sugiyama; 杉山　邦夫; Mitsuo Masushige; 増茂　光男; Minoru Shindo; 穣進藤
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Mayekawa Manufacturing Co; Asahi Denka Kogyo KK
Current assignee: Adeka Corp; Mayekawa Manufacturing Co; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1992-10-02
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JP2799251B2

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】

【０００１】〔発明の目的〕

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、０℃未満の温度で、潜
熱を特定の一定温度の冷熱として取り出せる潜熱蓄熱剤
に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、０℃未満の温度で蓄熱や熱伝導を
行う媒体として、エチレングリコール、プロピレングリ
コール、塩化カルシウム、塩化ナトリウムなどの水溶液
が、いわゆるブラインとして使用されてきた。

【０００４】このブラインは、顕熱を利用して蓄熱およ
び熱伝導を行うために、使用にあたり大量のブラインを
必要としてきた。そのため、ブライン槽が大容量になり
、このブラインを用いた蓄熱システムは、大型になって
いた。

【０００５】そこで、潜熱を蓄熱に利用する蓄熱方法が
、例えば特開昭６２−６２１９２号公報に提案されてい
る。この蓄熱方法では、潜熱蓄熱剤として、塩化ナトリ
ウムなどの水の凝固点降下剤を水に溶解させた水溶液を
使用し、この水溶液における凝固点降下剤の濃度は、水
との共晶濃度以下になるように調整されている。そして
、潜熱を蓄熱して凍結した潜熱蓄熱剤が融解する時に、
放出された潜熱を冷熱として利用している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の潜熱蓄熱剤
は、水溶液中の凝固点降下剤の濃度は、共晶濃度以下に
調節されていて、特に共晶濃度では、理論的にはそれぞ
れ特定の一定温度の凝固および融解潜熱が得られること
になっている。

【０００７】しかし、潜熱を取り出す時の潜熱蓄熱剤の
融解過程において、この潜熱蓄熱剤の温度が一定に保持
されにくく、潜熱を特定の一定温度の冷熱として得られ
ないことが多い。

【０００８】これは、蓄熱して凍結した氷と凝固点降下
剤との共晶固体が融解する際、氷は水になるとともに、
凝固点降下剤の結晶は水に溶解していくが、この凝固点
降下剤の結晶の溶解速度が小さいと、凝固点降下剤の結
晶が水に解けずに残ることになる。このため、共晶固体
が融解しにくくなり、潜熱が一定の温度で放出されない
ので、この潜熱蓄熱剤の温度が上昇して、潜熱が特定の
一定温度の冷熱として得られないことになる。特に、凝
固点降下剤の共晶濃度が高い潜熱蓄熱剤においては、顕
著になる。

【０００９】本発明の目的は、上記問題点に鑑みなされ
たもので、潜熱を０℃未満の特定の一定温度の冷熱とし
て長時間にわたって取り出すことのできる潜熱蓄熱剤を
提供することにある。

【００１０】〔発明の構成〕

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の潜熱蓄熱剤は、
水の凝固点降下剤と水とからなる凝固点降下剤水溶液で
、この凝固点降下剤の濃度が、前記水との共晶濃度の７
０％以上９８％以下となるものである。

【００１２】

【作用】本発明の潜熱蓄熱剤は、水の凝固点降下剤と水
とからなる凝固点降下剤水溶液で、この凝固点降下剤の
濃度が、前記水との共晶濃度の７０％以上９８％以下と
なっているので、潜熱蓄熱剤の凍結過程において、前記
凝固点降下剤水溶液は、潜熱を０℃未満の特定の一定温
度で蓄熱して凍結し、氷と凝固点降下剤の結晶とからな
る共晶固体になる。次に、凍結した潜熱蓄熱剤の融解過
程において、潜熱を放出する際、凝固点降下剤の前記水
溶液中の濃度が、共晶濃度よりも低いので、前記共晶固
体が融解して共晶固体の氷が水になるとともに、この共
晶固体の凝固点降下剤の結晶が速い溶解速度で水に溶解
していくので、この共晶固体の融解が円滑に進行する。このため、前記凝固点降下剤水溶液の潜熱を冷熱として
取り出すことのできる特定の一定温度の持続時間を、長
くとることができる。

【００１３】

【実施例】本発明の潜熱蓄熱剤の実施例を表および図面
に基づいて説明する。

【００１４】本発明の潜熱蓄熱剤は、水の凝固点降下剤
と水とからなり、水に凝固点降下剤を溶解した凝固点降
下剤水溶液である。そして、この凝固点降下剤の濃度は
、水との共晶濃度の７０％以上９８％以下に調整されて
いる。

【００１５】前記凝固点降下剤は、水溶液にしたときの
凝固開始温度と融解開始温度との温度差が小さいもので
あり、例えば、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化
カリウムなどの塩化物、臭化ナトリウムなどの臭化物な
どのハロゲン化物、燐酸３アルカリ塩、燐酸２アルカリ
塩、燐酸１アルカリ塩などの燐酸塩、硝酸ナトリウム、
硝酸カリウムなどの硝酸塩、硫酸ナトリウムなどの硫酸
塩、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウ
ムなどの炭酸塩、酢酸ナトリウムなどの酢酸塩などの塩
類、グリシン、尿素、グリセリンなどから一種類を選択
して、凝固点降下剤として用いている。

【００１６】また、前記各凝固点降下剤は、水に対して
それぞれ固有の共晶点を持っているので、前記各凝固点
降下剤のうち数種について共晶濃度および共晶温度を表
１に示す。

【００１７】

【００１８】次に、本発明の作用について説明する。

【００１９】前記凝固点降下剤のうち、硝酸ナトリウム
、塩化ナトリウム、塩化カリウムの各水溶液を潜熱蓄熱
剤として、潜熱の蓄熱および放熱を行った場合の凝固融
解特性を、図１および表２に示す。なお、比較のために
、同時に、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリ
ウムのそれぞれの共晶濃度の水溶液を潜熱蓄熱剤として
潜熱の蓄熱および放熱を行った場合の凝固融解特性を示
す。なお、表２における融解温度持続時間は、潜熱を放
熱している時間として、凍結した各水溶液の融解開始温
度よりこの水溶液の温度が１℃上昇するのに要する時間
として定義されている。

【００２０】

【００２１】実施例１の硝酸ナトリウム水溶液は、硝酸
ナトリウムの濃度が共晶濃度の９３％になっている。そ
して、潜熱の蓄熱を開始する凍結開始温度は、−２０．
９℃となり、一方、この潜熱の放熱を開始する融解開始
温度は、−２１．０℃となる。そして、潜熱を約２１．
０℃の冷熱として取り出すことができる融解過程におい
て、融解温度持続時間が、２．５時間となり、比較例１
の共晶濃度の硝酸ナトリウム水溶液に比べて略２．５倍
に延長される。

【００２２】実施例２の塩化ナトリウム水溶液は、塩化
ナトリウムの濃度が共晶濃度の８３％になっている。そ
して、潜熱の蓄熱を開始する凍結開始温度は、−１９．
０℃となり、一方、この潜熱の放熱を開始する融解開始
温度は、−２０．５℃となる。そして、潜熱を約２０．
５℃の冷熱として取り出すことができる融解過程におい
て、融解温度持続時間が、２．４時間となり、比較例２
の共晶濃度の塩化ナトリウム水溶液に比べて略２．７倍
に延長される。

【００２３】実施例３の塩化カリウム水溶液は、塩化カ
リウムの濃度が共晶濃度の８６％になっている。そして
、潜熱の蓄熱を開始する凍結開始温度は、−１０．０℃
となり、一方、この潜熱の放熱を開始する融解開始温度
は、−１０．７℃となる。そして、潜熱を約１０．０℃
の冷熱として取り出すことができる融解過程において、
融解温度持続時間が、２．６時間となり、比較例３の共
晶濃度の塩化カリウム水溶液に比べて略２．６倍に延長
される。

【００２４】これは、次に説明することによる。

【００２５】一般に、水の凝固点降下剤と水とからなる
２成分系は、この凝固点降下剤の水に対する共晶濃度が
、前記凝固点降下剤の水に対する飽和濃度と略同じ濃度
になっている。

【００２６】また、凝固点降下剤水溶液からなる潜熱蓄
熱剤から、潜熱を特定の一定温度の冷熱として取り出す
ためには、蓄熱して前記水溶液が凍結した氷と凝固点降
下剤の結晶とからなる共晶固体が融解する際に、氷は水
になると同時に、凝固点降下剤の結晶が水に円滑に溶解
していくことが必要になっている。

【００２７】そこで、上記実施例の各凝固点降下剤水溶
液は、凝固点降下剤の濃度が、共晶濃度の７０％以上９
８％以下に調整され、いずれも飽和濃度よりも低濃度な
ので、凝固点降下剤の結晶が水に溶解していく溶解速度
が速くなっている。このため、前記共晶固体が融解する
際、凝固点降下剤の結晶が水に溶解せずに残ることを防
いでいる。

【００２８】従って、潜熱蓄熱剤から潜熱を取り出す時
、前記共晶固体が融解する際は、常に凝固点降下剤の結
晶が水に溶解していくので、この潜熱を特定の一定温度
の冷熱として取り出すことができる融解温度持続時間を
、長くとることができる。従って、長時間にわたって特
定の一定温度の冷熱を安定して効率良く取り出すことが
できる。

【００２９】なお、水の凝固点降下剤の濃度が共晶濃度
の７０％未満となる水溶液の場合、この水溶液の凍結、
融解温度がそれぞれ特定の一定温度にならないので、潜
熱を一定温度の冷熱として得ることができなくなる。

【００３０】また、水の凝固点降下剤の濃度が共晶濃度
の９８％を越える水溶液の場合、凍結した凝固点降下剤
水溶液の共晶固体が融解する際、この共晶固体の融解に
伴う凝固点降下剤の結晶の水への溶解速度が小さいため
、この凝固点降下剤の結晶が水に溶解せずに残る。この
ため、この共晶固体が融解しにくくなり、一定の温度で
潜熱が放出されないので、この潜熱を特定の一定温度の
冷熱として取り出すことのできる時間が短くなる。従っ
て、共晶濃度の水溶液からは、潜熱を特定の一定温度の
冷熱として長時間にわたって有効に取り出すことができ
ない。

【００３１】なお、上記実施例において、水の凝固点降
下剤の水溶液中の濃度は７０％以上９８％以下としてい
るが、好ましくは８０％以上９５％以下とすれば、さら
に、潜熱を、特定の一定温度の冷熱として、長時間にわ
たり、有効に取り出すことができる。従って、例えば塩
化ナトリウムの場合、水溶液中の濃度は、１６．８％以
上２３．５％以下としているが、好ましくは１９．２％
以上２２．８％以下にすると、さらに、潜熱を特定の一
定温度の冷熱として長時間にわたって有効に取り出すこ
とができる。

【００３２】また、前記凝固点降下剤水溶液には、必要
に応じて前記凝固点降下剤の他に防蝕剤や防バイ剤など
を添加しても良い。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、潜熱蓄熱剤として、水
の凝固点降下剤を水に溶解した凝固点降下剤水溶液を用
い、この水溶液における凝固点降下剤の濃度は、共晶濃
度の７０％以上９８％以下にしているので、この凝固点
降下剤の濃度は、この凝固点降下剤の水との飽和濃度よ
りも低濃度であるから、蓄熱して凍結した凝固点降下剤
水溶液が融解する際、凝固点降下剤の結晶が水に溶解し
ていく溶解速度を速くすることができ、この凝固点降下
剤の結晶が水に溶解せずに残ることを防ぐことができる
。このため、凍結した前記凝固点降下剤水溶液の融解に
ともない放熱される潜熱を、特定の一定温度の冷熱とし
て、長時間にわたって安定して効率良く取り出すことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例となる潜熱蓄熱剤を用いて潜熱
の蓄熱および放熱を行った場合の凝固融解特性図である
。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　水の凝固点降下剤と水とからなる凝固
点降下剤水溶液で、この凝固点降下剤の濃度が、前記水
との共晶濃度の７０％以上９８％以下となることを特徴
とした潜熱蓄熱剤。