JPS5842225B2 - 蓄熱装置 - Google Patents

蓄熱装置

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JPS5842225B2
JPS5842225B2 JP53009628A JP962878A JPS5842225B2 JP S5842225 B2 JPS5842225 B2 JP S5842225B2 JP 53009628 A JP53009628 A JP 53009628A JP 962878 A JP962878 A JP 962878A JP S5842225 B2 JPS5842225 B2 JP S5842225B2
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JP
Japan
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heat storage
hydrate
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crystallization
storage material
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JP53009628A
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JPS54102297A (en
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潤二郎 甲斐
寛 木村
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は冷房用に使用される蓄熱装置に関するもので
ある。
融解熱を利用する冷房用蓄熱材として氷以外の物質がい
ろいろと探索されながら、今のところ氷以外に実用に供
せられているものはない。
テトラデカン(CI4H30)は融点が5.5℃であり
、期待されているが、パラフィン類であることから、熱
伝導度が水の174程度である上、融解熱も単位体積当
り約40 calである。
融点が0〜10℃間にある12面体構造を基礎結晶構造
とする水の包接化合物のうちたとえばトリクロルフルオ
ロメタンの水化物(CC13F・10H2O融点8.5
°C)などは冷房用蓄熱材として有望視されている。
それら気体水化物の融点および融解熱を表1に示す。
表1に示した気体水化物のうち、塩化エチル、Ftl
1 、 R21の三者は融解状態では液体のゲスト分子
と水との二相に分れているので、氷化物結晶の作成に当
ってはなんらかの撹拌が必要不可欠であるが、テトラハ
イドロフランとトリメチルアミンの水化物は融解時水溶
液となることから、撹拌はかならずしも必要ではない。
これら気体水化物の実用化するにすなわち、蓄熱材とし
ての機能を達成させるに際しての問題は核生成、すなわ
ち、過冷却状態にある材料の内部から気体氷化物結晶を
どのように出現させるかである。
実用的には信頼性が高く、かつ迅速な方法が望まれてい
るが、これら気体水化物は過冷却しやすく、核生成まで
に長い時間を必要とする。
これら気体水化物にCO2のような軽いガスを共存させ
ると、いわゆるヘルプガスとなって、核生成を起きやす
くすることは知られているが、この手段では容器を耐圧
性にする必要があり、大型化が困難である。
また、これまで、気体水化物に対するいわゆる過冷却防
止材という物質は知られていない。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたものであり、12面体構造を基礎構造とす
る水の包接化合物の過冷却を信頼性高く防止する換言す
れば上記水の包接化合物の結晶化を助長することにより
、冷房用蓄熱材として実用可能な蓄熱装置を提供するこ
とを目的とするものである。
我々は、気体氷化物相互間の過冷却防止効果の共通性に
注目し、鋭意実験を行なった結果、気体氷化物間では化
学式、結晶形、格子定数の差異にかかわらず、多くの気
体氷化物間で過冷却防止効果を共有することを見い出し
た。
その−例を表2に示す。
○印は過冷却が破れたこと、つまり過冷却防止が達成で
きることを示す。
ここでTHF :テトラハイ ドロフラン;TMAニ トリメチルアミン; (Bt)4NBr :テトラブチル 臭化アンモニウムである。
表3に表2に掲げた各種気体水化物の結晶形、格子定数
を示す。
表3には塩化エチル水化物(C2H6Cl・17H20
)とテトラハイドロフラン水化物(THF・17H20
)の結晶構造は割愛したがこれらはトリクロルフルオロ
メタン水化物(R11・17H20)と同様、いわゆる
■型気体水化物と呼ばれる一群に属し、トリクロルフル
オロメタン水化物(all・17H20)と全く同一の
結晶形および格子定数をもつ。
なお、我々が見い出したこのような気体水化物量におけ
る過冷却防止効果の共有の原因については現在のところ
明らかではないが、結晶形や格子定数が一致しておれば
過冷却防止効果をもつと世にいわれている常識の枠から
はみだした現象であることは明らかである。
表3にはテトラブチル臭化アンモニウム塩水化物の例の
みを掲げたが、この塩類の水化物および近縁の水化物と
してのテトライソアミル・アンモニウム塩水化物には表
4に上げるようなものがあり、これらはいずれもテトラ
ブチル臭化アンモニウム水化物と全く同等の過冷却防止
効果をもつことが判明した。
表4にそれら水化物の諸性質を示す。
ここでBtニブチル基(C4Hg) : iA :イソ
アミル基(C3H11)を意味する。
表4より、多くのテトラブチルアンモニウム塩水化物と
テトライソアミルアンモニウム塩水化物は10℃以上か
ら室温附近の融点をもっていることがわかる。
すなわち、これらの水化物は、先にあげた10℃以下に
融点をもつ冷房用蓄熱材として有望な多くの気体水化物
に対して過冷却防止効果をもつことから、種結晶温存法
による過冷却防止材として有用であることは明らかであ
る。
次にこの発明の実施例について第1図に従って説明する
第1図に示すようにアルミ製の主容器1に蓄熱材である
テトラハイドロフラン水化物(、THF・17H20)
2を入れ補助容器3には結晶助長材であるテトラブチル
弗化アンモニウム((Bt)4NF)水化物4を入れる
と共に、主容器1と補助容器3とを連結する連結管5内
には孔径10μの多孔質セラミックスよりなる厚さ2間
程度の隔壁6を設けておく。
この隔壁6により、液体状態でのテトラハイドロフラン
水化物(THF・i 7H20) 2とテトラブチル弗
化アンモニウム((Bt)4NF) 水化物4とは隔壁
6内にて界面を形成し、この両者の混合が妨げられるが
、テトラハイドロフラン水化物(THF・17H20)
2の固化時には隔壁6の多くの孔より氷化物結晶の伝播
、つまり液状のテトラハイドロフラン水化物(THF−
17H20)2側への成長が保証される。
補助容器3内のテトラブチル弗化アンモニウム((Bt
)+Np)水化物4を一度固化させておくと、20℃程
度までしか昇温することのない使用条件下においては、
テトラブチル弗化アンモニウム((Bt )4NF )
水化物4は融解することなく、テトラハイドロフラン水
化物(THF・17H20)2に対する過冷却防止効果
つまり結晶助長効果を保ち続ける結果、テトラハイドロ
フラン水化物(THF・17H20)2の順調な固化が
生じた。
万一、テトラブチル弗化アンモニウム((Bt)4NF
)水化物4が融解することがあっても、0℃附近まで冷
却されると直ちに固化するので、テトラハイドロフラン
水化物(THF・17H20)2に対する過冷却防止効
果が失なわれることはない。
次にトリクロルフルオロメタン水化物(R11・17H
20)に対する実施例につき、第2図により説明する。
トリクロルフルオロメタン水化物(R11・17H20
)7を収納する主容器1は第1図に示したものと異なっ
て平板状容器であり、高さ20關である。
連結管5はトリクロルフルオロメタン(R11)、7a
と水7bとの界面Sに位置するように置かれ、補助容器
3内には融点31’Cのテトライソアミル弗化アンモニ
ウム((i−A)4NF)の水化物8が収納されており
、多孔質の隔壁6は第1図と同様である。
冷却されると、テトライソアミル弗化アンモニウム((
i A)4NF)氷化物結晶8により過冷却を破られ
て、トリクロルフルオロメタン水化物(R11・17H
20)はトリクロルフルオロメタン(R11)、?aと
水7bとの界面Sにおいて成長を始め、遂には全体がト
リクロルフルオロメタン水化物(R11・17H20)
7となる。
テトライソアミル弗化アンモニウム((i −A )4
NF)水化物8のトリクロルフルオロメタン水化物(R
11・17H20)7に対する過冷却防止効果が常に温
存されるのは前述の実施例の場合と同様である。
塩化エチル水化物(C2H5Cl・17H20)、ジク
ロルフルオロメタン水化物(R21・17H20)。
およびトリメチルアミン水化物((CH3) 3N・1
o 4 R20)に対しても第1図あるいは第2図に示
したものと同様な装置を構成したところ、ヒートサイク
ル毎に補助容器3内に入れたテトラアルキルアンモニウ
ム塩水化物の結晶は過冷却を防止することが確認された
テトラアルキルアンモニウム塩水化物は使用条件により
選択できる。
なお、ここで多孔質の隔壁6について述べると、これら
の気体氷化物結晶の伝播が保証されるための隔壁6を構
成する多孔質の孔径の下限は略1μ程度であり、又、補
助容器3内の固体状の過冷却防止材つまり結晶助長材、
が主容器1内の液状の蓄熱材との確実な壁離を保ち得る
ためには、孔径の上限は100μ程度であることが確認
された。
従って、実施例のような構成であれば実用的には孔径は
1〜100μの間が適当である。
なお、多孔質材の材質は無機材セラミックスの池、繊維
質やプラスチック類の有機物質でも実用四能である。
以上のように、この発明では蓄熱材として12面体構造
を基礎結晶構造とする水の第1の包接化合物を用い、且
つ前記第1の包接化合物の結晶化を助長する結晶助長材
として12面体構造を基礎結晶構造とする水の第2の包
接化合物を用いるようにしたので、蓄熱材の過冷却防止
つまり結晶化の助長を高い信頼性で達成し得、特に、実
権例のような構成にすれば、従来撹拌が必要不呵欠であ
るとされていた気体水化物からなる蓄熱材に対して、撹
拌手段を伺ら必要とせず、簡便且つ安価に信頼性高い蓄
熱装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す側面図、第2図はこ
の発明の他の実施例を示す側面図である。 図において、1は主容器、2はテトラハイドロフラン水
化物、3は補助容器、4はテトラブチル弗化アンモニウ
ム水化物、5は連結管、6は隔壁、7はトリクロルフル
オロメタン水化物、8はテトライソアミル弗化アンモニ
ウム水化物である。 尚、図中同一符号は同−或いは相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 所定温度で相変化を生ずる蓄熱材とこの蓄熱材の結
    晶化を助長する結晶助長剤とを備えた蓄熱装置において
    、蓄熱材として12面体構造を基礎結晶構造とする水の
    第1の包接化合物を用い、且つ結晶助長材として前記第
    1の包接化合物とは異なる12面体構造を基礎結晶構造
    とする水の第2の包接化合物を用いたことを特徴とする
    蓄熱装置。 2 蓄熱材として塩化エチル、トリクロルフルオロメタ
    ン、ジクロルフルオロメタン、テトラハイドロフラン、
    或いはトリメチルアミンのいずれかの水化物又はそれら
    の水化物の任意の混合物を用いたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の蓄熱装置。 3 結晶助長材として、テトラブチルアンモニウム塩或
    はテトライソアミルアンモニウム塩の水化物を用いたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
    蓄熱装置。 4 蓄熱材は多孔質物質を介して接合する結晶助長材に
    よりその結晶化が助長されることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載の蓄熱装置。 5 多孔質物質の孔径は液体状の蓄熱材が固体状の結晶
    助長材とが多孔質物質内において界面を形成する程度に
    充分小さく且つ結晶助長材により液体状の蓄熱材の結晶
    化が助長される程度に充分大きいことを特徴とする特許
    請求の範囲第4項記載の蓄熱装置。
JP53009628A 1978-01-30 1978-01-30 蓄熱装置 Expired JPS5842225B2 (ja)

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JPS54102297A JPS54102297A (en) 1979-08-11
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