JPH0543953B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、マイクロカプセル浮遊液を用いた
蓄冷法に関するものである。 〔従来の技術〕 深夜電力の利用など省エネのための蓄熱形冷房
設備などに用いる液体蓄熱（蓄冷）（以下「蓄冷」
という。）蓄冷材とは主に、融解潜熱を利用する
ことにより、小容積内に大量の冷熱を蓄えるもの
という意であり、その意味では、このようなもの
として、水氷間の潜熱の利用は蓄冷システムの
基的なものとされ、氷蓄冷方式についてはこれま
でいろいろなものが工夫されてきた。 第２図は、この種の従来装置例を示す説明図で
ある。 １はチラーユニツトである冷凍チラーユニツ
ト、２は蓄冷貯槽、３は氷着コイル、４は循環ポ
ンプ、５は室内フアンコイル、６，６は切り換え
ることにより循環ポンプ４でそれぞれ矢印方向に
不凍液が流動循環されるようになつている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、冷熱技術を基とする蓄冷冷房システム
は所詮、伝熱工学が主体となるのが当然で、その
立場から見ると、基本的にはブラインコイルたと
えば第２図の氷着コイル３に対して着氷・融解す
ることを期待する在来の方式において、固体或い
は個塊であるところの氷は伝熱媒体として如何に
も不向きであり、蓄冷システム発展の大きな障害
にもなつている。なかには晶析法による析出氷片
スラリーを流動させる方式もあるが氷片自体に凝
集性があり、実用的高濃度での流動性が悪く、晶
析条件も微妙で、現場においての継続した無人運
転には適さないという問題点があつた。 〔目的〕 この発明はこのような問題点を解決するために
なされたもので、液状蓄冷材を冷熱機関と組み合
わせ用いることにより、被冷却対象について有効
に蓄冷できるマイクロカプセル浮遊液を用いた蓄
冷法を提供することを目的としている。 〔問題点を解決するための手段〕 このため、この発明に係るマイクロカプセル浮
遊液による蓄冷法においては、通常の水を芯材と
して内包した微小球形のマイクロカプセルを有機
不凍液中に、多量に混合浮遊させた、蓄熱容量が
大きく、高い熱伝導率を有した液状蓄熱材を蓄冷
装置と組み合わせて用いたことにより、伝熱性の
すぐれた蓄冷法を提供するものである。 〔作用〕 この発明においては、通常の水を内法した微小
球形マイクロカプセルを、多量に有機不凍液に浮
遊されてなるマイクロカプセル浮遊液を冷熱装置
に用いたことにより熱的には氷としての性質を有
する一方、液中のマイクロカプセルが高濃度であ
つても、液体として流動性があるから、伝熱性が
良く蓄冷作用をする。 〔実施例〕 以下に、この発明の一実施例について図に基づ
いて説明する。第１図はこの発明の一実施例に係
るマイクロカプセル浮遊液を用いた蓄冷冷房シス
テムを示す系統図である。 なお、前出従来例第２図におけると同一（相
当）構成要素は同一符号で表わし、説明の重複を
さける。 この発明の一実施例の説明は、はじめに、 (a) 半透膜的性質を有したカプセル膜の背影技術
について概説し、つぎに、 (b) 蓄冷法において用いるマイクロカプセル浮遊
液について述べたのち、 (c) この発明の一実施例に係るマイクロカプセル
浮遊液をヒートポンプなどの例熱装置と組み合
わせ使用した蓄冷法について説明する。 プラステイツクのように比較的軽い物質の、数
十マイクロメートルの球体を集めて机上に置くと
あたかも液体のように拡がり、狭いスキマがあれ
ば末端までも流れ込んでゆく。通常のいかなる粉
末でもこのようなことはない。この流動現象は、
現在プラステイツクのモールド工法にも大いに利
用されている。 液中に微小な氷の球を生成・浮遊できれば、氷
球がたとえ全体の50％に達するほどの高濃度であ
つても液全体の流動性は良いであろう。この予測
は、比重１に調整したシールオール十クロロベン
ゼン混合液中にHLBの小さい適当な乳化剤（た
とえば米アトラス社のスパン60主剤）を使つて水
分50％のＷ／Ｏ型エマルジヨンを作成し、そのま
ま低温度下に置いて急速に水だけを氷結させるこ
とにより確め得た。さらに進んで、別の乳化剤に
変えＷ／Ｏ／W_B型にする、すなわち水中にＷ／
Ｏエマルジヨンを存在させることも勿論可能であ
る。ここでW_Bはエチレングリコール水溶液、つ
まり不凍液である。この組合せならば50％も有機
溶剤を使用することの不利益を解消できる。 実際での強制循環を行う過酷な使用条件におい
ては、エマルジヨンのままでは不安定で、まぐ破
壊され球形状態を失い集合してしまう。そこで、
Ｗ／Ｏ／W_BエマルジヨンのＯの部分（オイル層）
を固体膜とし、安定化したものがマイクロカプセ
ルである。カプセルの芯材（内側）は蓄冷の目的
上ただの水で、バルク（外側）は前述の通り親水
性高分子不凍液でいる。このように、本来互に溶
け合う液を遊離出来るのは、カプセル膜の半透膜
的性質による。芯水が氷結するとき、膨張によつ
て余分となる水を膜外に放出したり、融解収縮時
に必要な水の取込みが出来るのもこの半透膜的性
質による。 つぎにマイクロカプセル浮遊液について説明す
る。 マイクロカプセル浮遊液に含まれる、マイクロ
カプセルの膜素材は、その材料・工数コストにつ
てさまざまであるが、たとえばW₁はカプセルの
芯材（内側）、W₂はバルク（外側）、Ｏをエマル
ジヨンの部分（オイル層）としてW₁／Ｏ／W₂型
エマルジヨンから出発する製造において、カプセ
ルの半透明膜性性能を与え、かつ、低温に強い最
も簡易な素材は、たとえばアルギン酸カルシユウ
ムとけい酸カルシユウムの混合体を用いた。 アルギン酸カルシユウムとけい酸ナトリユウム
塩混合溶液W₁と塩化カルシユウム溶液W₂の乳化
剤・オイル混合境界膜を介しての反応を、さら
に、濃度・温度調節によつて適当に抑制すると、
両液の球状界面に前述のカルシユウム塩水溶体が
吸着析出し強固で半透性を有した球形膜を形成す
る。この膜の内外に副生する含塩または透析また
は濾過洗浄法で時間をかけて取り除く。 また、少量の乳化剤・オイル混合境界膜は30％
のメタノールで洗浄して取り除く。 このようにしてできたマイクロカプセルを容積
比20％の濃度氷結点−10℃程度の有機不凍液中に
混合浮遊されたものが、カプセル内氷の融点にお
いて約37000kcal／m³℃の熱容量を持つ流動性の
良いマイクロカプセル浮遊材であり、液体蓄冷材
となる。 つぎにこのようにつくられた、蓄冷材の適量を
貯槽である蓄冷貯槽２に入れ、冷凍機またはヒー
トポンプの冷凍チラーユニツト１に直接ポンプ挿
入し、蓄冷貯槽２との間に流動循環させると伝熱
速度が大きいため短時間に大容量の冷熱を蓄える
ことができる。（第１図） また、蓄冷後の氷結マイクロカプセルを含む冷
えたこの蓄冷材を、冷房フアンコイルなどに対し
直接ポンプ圧送、温度制御を行ない循環させる
と、チラーユニツトの場合と同様に、伝熱速度が
大きくコイル単位長当りの輸送量が大きくなるの
で、フロン直膨コイルと同様な性能が得られる。
すなわち、チラーコイルにおいて、伝熱速度が大
きいため、ヒートポンプなどは蒸発温度が高い運
転が可能となり、機械効率が良くなることが理解
される。なお、第２図に示した従来装置のほう
が、蒸発温度が低い分だけ大きな動力で冷凍機に
より運転されている。 また、製氷のための特別な、しかも表面積が大
きい貯槽熱交換器を要せず、このため製氷型にく
らべ、蓄冷貯槽の容量についてはわめて有効であ
り、貯槽形状に制限がなく、容量の変更も容易に
できる。 さらに、この方法は蓄冷用液を使用するもので
あるから、氷片晶析スラリー方式によるよりも、
特殊な晶析用冷却コイルも、また、現場における
きびして運転条件、保守も要しないという効果が
ある。 第１表は、従来例の氷塊蓄冷とこの一実施例に
よる蓄冷についての性能の比較表例を示すもの
で、冷凍機の運転蒸発温度はそれぞれ−25℃、−
10℃であり、貯槽体積当り蓄冷能力水蓄冷に対す
る倍率はそれぞれ40、37であるが、総括熱速度比
は従来例の氷塊蓄冷１に対してこの一実施例によ
る蓄冷では6.3倍であり、また同条件での凍結時
間比は従来例の氷塊蓄冷１に対して0.16〜0.38
で、凍結時間が短かくすむ。

〔発明の効果〕

以上に説明してきたように、この発明によれ
ば、通常の水を芯材とした微小球形マイクロカプ
セルと、このマイクロカプセルを（多量に）混合
浮遊させた有機不凍液とからなる液状蓄熱材をヒ
ートポンプなどの冷熱機関と組み合わせて用いた
ことにより、液状蓄熱材が熱的には氷としての性
質をもつとともに、全体として流動性があり設備
熱交換器に対する高い伝熱率を有しててるため、
有効に蓄冷することができるマイクロカプセル浮
遊液による蓄冷法を提供しうるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るマイクロカ
プセル蓄冷用材を用いた蓄冷冷房システムを示す
系統図、第２図は従来の氷塊蓄冷冷房システムを
示す系統図である。 図中、１は冷凍チラーユニツト、２は蓄冷貯
槽、４は循環ポンプ、室内フアンコイル、６は切
換バルブである。なお、各図中、同一符号は同一
部分または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 通常の水を芯材とした微小球形マイクロカプ
   セルを、有機不凍液中に多量に混合浮遊させ、氷
   点下において蓄熱容量を大きくし、カプセル内の
   水が氷結したときも全体としては充分な流動性を
   保ち、その流動性によつて設備熱交換器に対する
   高い伝熱率を持つた液状蓄熱材を、貯槽に入れ、
   冷熱装置のチラーユニツトにポンプ圧送し、前記
   貯槽との間を流動循環させることにより、冷熱を
   貯えることを特徴とするマイクロカプセル浮遊液
   による蓄冷法。 ２ 前記液状蓄熱材は、膜材の材質に半透膜的性
   質を与え、氷結、融解時の膨張、収縮にともなう
   水の出入を自由にし、カプセルの崩壊を防止した
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のマイクロカプセル浮遊液による蓄冷法。