JPH10332177A - 常温潜熱蓄熱システム - Google Patents

常温潜熱蓄熱システム

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JPH10332177A
JPH10332177A JP13988297A JP13988297A JPH10332177A JP H10332177 A JPH10332177 A JP H10332177A JP 13988297 A JP13988297 A JP 13988297A JP 13988297 A JP13988297 A JP 13988297A JP H10332177 A JPH10332177 A JP H10332177A
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JP
Japan
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heat storage
heat
latent heat
slurry
temperature
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Application number
JP13988297A
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English (en)
Inventor
Seiji Shibuya
誠司 澁谷
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成績係数が高く、取り扱いが容易な常温潜熱
蓄熱システムを提供することにある。 【解決手段】 常温レベルで相変化し潜熱を蓄える潜熱
蓄熱材をマイクロカプセルに封入し水と混合してスラリ
ー状態としたマイクロカプセルスラリー2を収容したし
た潜熱蓄熱槽1と、蓄熱時および放熱時にマイクロカプ
セルスラリー2と冷水または温水と熱交換するための熱
交換器5と、潜熱蓄熱槽1と熱交換器5を結びマイクロ
カプセルスラリー2を循環させるためのスラリーポンプ
4を具備したスラリー循環回路3よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、常温潜熱蓄熱シス
テムに関する。例えば、空気調和用蓄熱装置、地域冷暖
房施設用蓄熱設備、ガスタービン発電施設吸気冷却装置
用蓄熱設備、産業用熱源設備等に広く利用できる。
【0002】
【従来の技術】従来の潜熱蓄熱システムでは、例えば、
潜熱蓄熱材として水の融解潜熱を利用し、0℃以下に冷
却されたブライン(不凍液)を用いて冷却することによ
って氷として冷熱を蓄え、そして、放熱時には直接冷水
を用いて又は間接的にブラインを介して氷を融解して冷
熱を取り出す方法が知られている。
【0003】また、他の潜熱蓄熱システムの例として
は、常温で相変化する潜熱蓄熱材の融解潜熱を利用し、
カプセル内に封入して冷水又はブラインを用いて冷却す
ることによって固体として冷熱を、又は温水を用いて加
熱することによって液体として温熱を蓄え、そして、放
熱時には間接的に潜熱蓄熱材を融解して冷熱を、凝固さ
せて温熱を取り出す方法が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
(1)従来の氷を用いた潜熱蓄熱システムは、蓄熱する
場合、冷凍機でブラインを−5℃程度まで冷却する必要
があるため、冷凍機の冷媒蒸発温度を低くする必要があ
り、冷凍機の入力に対する蓄熱量の比すなわち成績係数
が低い。
【0005】(2)また、氷を冷却する時にブラインを
使用する必要があり、その管理に注意が必要である。
【0006】(3)常温潜熱蓄熱材を利用する場合、そ
の取扱い管理面からカプセル内に封入する必要があり、
蓄熱時及び放熱時において熱抵抗が大きく、加熱流体及
び冷却流体との温度差を5℃程度以上とる必要があり、
蓄熱温度と利用温度に10℃以上の温度差が必要とな
る。すなわち7℃の冷水を利用しようとする場合、蓄熱
時には−3℃のブラインで冷却するする必要がある。ま
た、ブラインを使用しない温度レベルで蓄熱しようとす
ると、冷水利用温度が10℃以上となり、空調等には利
用しがたい温度となる。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)常温レベルで相変化する潜熱蓄熱材をマイクロカ
プセルに封入し、水と混合してスラリー状態としたマイ
クロカプセルスラリーとして流動性を持たせ、伝熱性能
を向上させた。上記潜熱蓄熱材としては、例えば、テト
ラデカン、ペンタデカン等のパラフィン系蓄熱材が用い
られる。潜熱蓄熱材をマイクロカプセル化したのは、パ
ラフィンが固まると、流動性がなくなること、及び、パ
ラフィン自体が可燃物なので取り扱いに難があるためで
ある。 (2)潜熱蓄熱槽を密閉構造とし、マイクロカプセルス
ラリーと空気が直接接触しない構造とすることでマイク
ロカプセルスラリーの管理を容易とした。 (3)マイクロカプセルスラリーと冷水或いは温水の熱
交換に伝熱効率が高く、スラリーの閉塞の可能性がほと
んどないプレート式の熱交換器を用いた。 (4)潜熱蓄熱槽は温度成層型として潜熱蓄熱材の融解
熱だけでなく、マイクロカプセルスラリーの顕熱も利用
できるようにして蓄熱密度を向上した。
【0008】〔作用〕 (1)マイクロカプセルスラリーを熱交換器を介して冷
水と熱交換させることで、冷却し固相へ変化させて蓄熱
する。このとき、マイクロカプセルスラリーと冷水の熱
伝達係数は大きいため、冷水温度は潜熱蓄熱材の相変化
温度よリ2℃程度低い温度であっても潜熱蓄熱材は固相
へ変化される。よって蓄熱用冷凍機の冷媒蒸発温度が高
くできる。 (2)蓄熱時にマイクロカプセルスラリーと冷水との間
の熱抵抗が増加しないため連続して一定の蓄熱が可能で
ある。 (3)放熱時に固相へ変化したマイクロカプセルスラリ
ーを熱交換器を介して冷水と熱交換することにより、熱
伝達率が高いため潜熱蓄熱温度より2℃程度高い温度の
冷水を供給できる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例に係る常温潜熱
蓄熱システムを図1に示す。本実施例の常温潜熱蓄熱シ
ステムは、同図に示すように、潜熱蓄熱槽1、熱交換器
5及びスラリー循環回路3、冷水循環回路8等より構成
される。潜熱蓄熱槽1は、常温レベルで相変化し潜熱を
蓄える潜熱蓄熱材をマイクロカプセルに封入し、水と混
合してスラリー状態としたマイクロカプセルスラリー2
を収容した容器である。
【0010】潜熱蓄熱材としては、例えば、テトラデカ
ンを用い、カプセルとしてはメラミン樹脂を使用する。
潜熱蓄熱槽1には、スラリーポンプ4を備えたスラリー
循環回路3を介して、熱交換器5が接続されている。
【0011】更に、熱交換器5には、冷水ポンプ9を備
えた冷水循環回路8を介して蒸発器7が接続している。
従って、蓄熱時及び放熱時は、スラリーポンプ4を運転
してスラリー循環回路3を通じてマイクロカプセルスラ
リー2を熱交換器5へ供給し、また、冷水ポンプ9を運
転して冷水循環回路8を通じて冷水を熱交換器5へ供給
することにより、熱交換器5において、マイクロカプセ
ルスラリー2と冷水又は温水と熱交換することができ
る。
【0012】例えば、蓄熱時には、マイクロカプセルス
ラリー2は、熱交換器5において冷水と熱交換すること
により冷却され、固相へ変化する際に冷熱を蓄え、潜熱
蓄熱槽1へ戻される。これを連続すことにより潜熱蓄熱
槽1内は、固相へ変化した後のマイクロカプセルスラリ
ー2に置き換わり、蓄熱完了となる。また、放熱時に
は、スラリー循環回路3を切り替えて、固相へ変化した
マイクロカプセル2を熱交換器5へ供給し、熱交換器5
では冷水循環回路8を切り替えて、熱交換器5におい
て、負荷からの戻り冷水とマイクロカプセルスラリー2
が熱交換して、液相へ変化する際の冷熱を冷水に与え
る。相変化したマイクロカプセルスラリー2は昇温さ
れ、蓄熱潜熱槽1へ戻される。尚、蒸発器7は、夜間の
安価な電力を利用して、冷凍機6を運転することによ
り、冷水を熱交換器5へ供給する。
【0013】上記構成を有する本実施例の常温潜熱蓄熱
システムにおいては、マイクロカプセルスラリー2を熱
交換器5を介して冷水と熱交換させることで、冷却し固
相へ変化させて蓄熱する。
【0014】このとき、マイクロカプセルスラリー2と
冷水の熱伝達係数は大きいため、冷水温度は潜熱蓄熱材
の相変化温度よリ2℃程度低い温度であっても潜熱蓄熱
材は固相へ変化される。よって蓄熱用冷凍機の冷媒蒸発
温度が高くできる。また、蓄熱時にマイクロカプセルス
ラリー2と冷水との間の熱抵抗が増加しないため連続し
て一定の蓄熱が可能である。
【0015】更に、放熱時には、固相へ変化したマイク
ロカプセルスラリー2を熱交換器5を介して冷水と熱交
換することにより、熱伝達率が高く、このため、潜熱蓄
熱温度より2℃程度高い温度の冷水を供給できる。ここ
で、潜熱蓄熱槽1を密閉構造とし、マイクロカプセルス
ラリー2と空気が直接接触しない構造とすることで、マ
イクロカプセルスラリー2の管理を容易とすることがで
きる。
【0016】また、潜熱蓄熱槽1を温度成層型とする
と、潜熱蓄熱材の融解熱だけでなく、マイクロカプセル
スラリー2の顕熱も利用でき、蓄熱密度を向上させるこ
ともできる。更に、熱交換器5として、プレート式の熱
交換器を用いると、熱交換における伝熱効率が高く、ス
ラリーの閉塞の可能性がほとんどない。尚、非蓄熱シス
テムを本発明の潜熱蓄熱システムに改造しようとすると
き、冷凍機を出口温度設定の変更等の比較的軽微な改造
で対応できる。
【0017】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明の常温潜熱蓄熱システムによれば、以
下の効果を奏する。 (1)常温レベルで相変化し潜熱を蓄える潜熱蓄熱物質
をマイクロカプセルに封入し、スラリー化したマイクロ
カプセルスラリーを収容する潜熱蓄熱槽を設けたため、
伝熱効率を向上させ、蓄熱及び放熱の温度差を小さくで
きる。すなわち、利用温度に対する蓄熱時の冷凍機出口
温度を高くすることにより冷媒の蒸発温度を高くでき、
冷凍機の入力に対する蓄熱量の比すなわち成績係数が高
く省エネルギーである。 (2)蓄熱時及び放熱時にマイクロカプセルスラリーと
冷水又は温水と熱交換するための熱交換器を設け、この
ときのマイクロカプセルスラリーと冷水の熱伝達係数は
大きいため、蓄熱時にマイクロカプセルスラリーと冷水
との間の熱抵抗が増加せず、連続して一定の蓄熱が可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の常温潜熱蓄熱システムの一実施例に係
る概略説明図である。
【符号の説明】
1 潜熱蓄熱槽 2 マイクロカプセルスラリー 3 スラリー循環回路 4 スラリーポンプ 5 熱交換器 6 冷凍機 7 蒸発機 8 冷却水循環回路 9 冷水ポンプ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 常温レベルで相変化し潜熱を蓄える潜熱
    蓄熱材をマイクロカプセルに封入し、水と混合してスラ
    リー状態としたマイクロカプセルスラリーを収容する潜
    熱蓄熱槽と、蓄熱時及び放熱時に前記マイクロカプセル
    スラリーと冷水又は温水と熱交換するための熱交換器
    と、前記潜熱蓄熱槽と前記熱交換器を結び前記マイクロ
    カプセルスラリーを循環させるためのスラリーポンプを
    具備したスラリー循環回路よりなることを特徴とする常
    温潜熱蓄熱システム。
  2. 【請求項2】 前記潜熱蓄熱槽は、前記マイクロカプセ
    ルスラリーと空気が直接接触しない密閉構造とし、前記
    マイクロカプセルスラリーの管理を容易としたことを特
    徴とする請求項1記載の常温潜熱蓄熱システム。
  3. 【請求項3】 前記熱交換器として、前記マイクロカプ
    セルスラリーと冷水或いは温水の熱交換に際して伝熱効
    率が高く、且つ、前記マイクロカプセルスラリーの閉塞
    の可能性がほとんどないプレート式の熱交換器を用いた
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の常温潜熱蓄熱シ
    ステム。
  4. 【請求項4】 前記潜熱蓄熱槽は、前記潜熱蓄熱材の融
    解熱だけでなく、前記マイクロカプセルスラリーの顕熱
    も利用できる温度成層型とし、蓄熱密度を向上したこと
    を特徴とする請求項1,2又は3記載の常温潜熱蓄熱シ
    ステム。
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