JPS58115297A - 蓄熱装置 - Google Patents

蓄熱装置

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JPS58115297A
JPS58115297A JP56211889A JP21188981A JPS58115297A JP S58115297 A JPS58115297 A JP S58115297A JP 56211889 A JP56211889 A JP 56211889A JP 21188981 A JP21188981 A JP 21188981A JP S58115297 A JPS58115297 A JP S58115297A
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JP56211889A
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Tokio Hashimoto
橋本 時雄
Yasuo Kotani
安夫 小谷
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Nippon Synthetic Chemical Industry Co Ltd
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Nippon Synthetic Chemical Industry Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
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    • F28D20/028Control arrangements therefor
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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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】 本発明は変動する熱源(太陽熱等)を利用する冷暖房器
に使用される蓄熱装置の改良に関するものである。
従来、冷暖房等の比較的低い温度領域で蓄熱する場合、
水等の顕熱を利用することが行われて米たが、最近無機
塩又は有機塩特にその水和塩の融解熱を利用する方法が
試みられている。
しかし、無機塩又は有機塩を蓄熱材料とする場合は蓄熱
密度が大であると共に所定の温度で放熱出来るという利
点を有するものの、上記蓄熱材は一般に過冷却が著しく
、融解蓄熱後、適当な温度で凝固せず防熱が効率良く出
来ない難点かあ玖 る。
かかる過冷却防止の対策として核生成助剤を添加したり
、機緘的刺激を与える付属装置いわゆる過冷却防止器を
蓄熱槽内に備え付けることが行われているが、その効果
は必ずしも充分でない。
しかるに本発明者等は無機塩又は有機塩を主剤とする蓄
熱材の過冷却を小さく抑え蓄熱−放熱サイクルを効率良
く行ない得る手段を見出すべく鋭意研究を行ったところ
、蓄熱槽内に収納された蓄熱材と同一の無機塩又は有機
塩を、細孔をもつ容器に封入し月つ該塩と接触させて電
極を設けた過冷却防止器を蓄熱槽内に具備してなる蓄熱
装置を用いる場合かかる目的を容易に達成し得ることを
見出し本発明を完成するに至った。
まず本発明で使用する過冷却防止器の構成について説明
する。
該防止器は前述した様に細孔をもつ容器に無機塩又は有
機塩を封入し、且つ該塩に接触させて電極を設けていな
ければならない。
該塩は蓄熱槽内の11i熱材と同一であることが有利で
あるが、少量の他成分を含有する場合であっても実質上
、蓄熱材の性能に大きな変化を与えない限り、単一の塩
である必要はない。容器はその材質あるいは形状の限定
はなく、任意のものであって良く、要は無機塩又は有機
塩を収納出来さえすれば良い。好ましくは、イオン不透
性又は選択透過性があり、熱伝導度が良好な材質が用い
られる。材質はプラスチック、金属、炭素材、ガラス、
陶磁器等が例示される。形状としては立方体型、長方体
型、球型、パイプ状型、ソーセージ型、パネル型等任意
の型が挙げられる。似し本発明はこれらの形状のみに限
定されない。
しかして、該容器には少くとも一個の細孔を設けなけれ
ばならない。通常その大きさは10X〜5fl好ましく
は10μ〜+ 00”’0μが適当である。
かかる細孔を通じて蓄熱槽内の塩と過冷却防止器内の塩
とが連絡出来る。
又、該防止器には収納された無機塩又は有機塩と接触し
て電極が付設されなければならない。電極は少くとも一
対必要であるが、一対とも防止器内に付設しても、ある
いは−テ−のみを防止器内に付設し、他極は防止器外、
例えば蓄熱槽の容器に付設することもいずれも0J能で
ある。電極は容器のどの位置でも良く、容器自体が一方
又は両方の電極を形成していても差支えない。しかして
一対の電極においてその間に電圧が印加出来る様に設計
されることが不可欠である。本発明ではかかる点が最大
の特徴であり、該電極を組み入れることによって、過冷
却防止器の機能が発揮され、蓄熱槽内の蓄熱材の過冷却
が防止出来、望ましい温度で溶融液の結晶化即ち凝固が
始まり、効率の良い放熱を発現させ得るのである。
電極の材質は特定されないが水素過電圧の大きいものが
好ましい。無定形炭素、人造黒鉛、珪化銅、鉛、鉛アン
チモン合金、鉛銀合金、鉄、鉄珪素合金、熔融マグネタ
イト、白金、銀、アルミニウム、銅、亜鉛、アンチモン
、スズ、水銀、各種アマルガム、クロム、カドミウム等
が例示される。
特に銅アマルガム、銅合金(例えば銅と鉄、亜鉛、スズ
、ニッケル、マンガン、クロム、アルミニウム、モリブ
デン、アンチモン等の少くとも一種の合金)アマルガム
が有効に用いられる。アマルガム電極は上記の如く過冷
却防止効果を顕著に発揮するにとどまらず、仮に電極成
分の一部が溶出しても過冷却防止器内にとどまるので蓄
熱槽内の蓄熱材を汚染する心配が全くない点でも個有の
効果を有する。
一対の電極においてその形状は同一であっても異形であ
っても曳い。又電極材料は異種電極の組合せであっても
差支えない。
過冷却の防止のために電圧をかけるが、その電圧は1μ
V〜IOV好ましくは0.2〜5vが適当である。電圧
の印加時間は11秒〜100秒程度である。電源の種類
は直流、交流(低周波、高周波)、パルスのいずれであ
っても差支えない。電圧の印加時機は過冷却状態が認め
られる時が最も有効である。又過冷却防止器の内部には
ゲル化剤、グラスクール、活性白土等の充填剤を添加し
ても良い。
本発明で使用する過冷却防止器の代表的な例を図に示す
1.故国に基いて過冷却防止機構を説明する。第1〜4
図は本発明の過冷却防止器を蓄熱槽内に具備[7た蓄熱
装置である。
1は蓄熱槽、2は蓄熱材、6は過冷却防止器、4は電極
、5は蓄熱材と同一の塩類、6は過冷却防止器のフタ(
絶縁体)、7け細孔をそれぞれ示す。
加熱溶融した槽内及び過冷却防止器内の塩(2及び5)
は放熱しながら冷却する。冷却が進むと凝固点付近で結
晶化が始捷り放熱が更に継続するはずであるが、通常は
過冷却が認められ結晶化が発現せず放熱量が著しく氏上
する。
この時、電極4間に電圧を印加するとまず過冷却防止器
内の過冷却が破壊されて塩の析出が始まる。結晶化が次
第に進みやがて防止器壁に設けた細孔7を通過して結晶
が蓄熱槽内の塩と接触すると、槽内の塩も過冷却が破壊
され結晶化し、発熱が再び継続する。
過冷却防止器は蓄熱槽内の任意の場所に具備出来る。防
止器は通常は1個で充分効果があるが必要であれば複数
個具備しても良い。いずれの場合であっても防止器の細
孔部が蓄熱槽内の塩と接していなければならない。電極
の一部は勿論、槽外の電源と接続して配置されておかね
ばならない。
蓄熱槽の容器の材質あるいは形状に限定はなく任意のも
のであって良い。過冷却防止器と同一であっても差支え
ない。材質はプラスチック、金属、炭素材、ガラス、コ
ンクリート、レンガ等が例示される。形状としては立方
体型、長方体型、球型、パイプ状型、ソーセージ型、パ
ネル型等任意の型が挙げられる。似し本発明はこれらの
形状のみに限定されない。
次に蓄熱材として使用される無機塩又は有機塩としては
、その目的とする温度範囲によって多少差はあるが、例
えば50〜60℃用の蓄熱材としては塩化力ルシウム6
水塩、硫酸ナトリウム10水塩、炭酸ナトリウム1o水
塩、リン酸水素2ナトリクム12水塩、硝酸カルシウム
4水塩、チオ硫酸ナトリウム5水塩、酢酸ナトリウムろ
水塩等が、80〜120℃用の蓄熱材としては、硝酸マ
グネシウム6水塩、カリ明パン(12水塩)、アンそニ
クム用パン(12水塩)、塩化マグネジ9ムロ水塩、硝
酸カリウム/硝酸すチクム、硝酸カリクム/硝酸すチク
ム/硝酸ナトリクム等がそれぞれ挙げられる。
−h記した蓄熱装置は1個あるいは普通は複数個を直列
および/又は並列に組み合せて用いられる。
@5図は最も簡単なモテル蓄熱器の1例を示したもので
、(勿論本発明がかかる例のみに限定されるものではな
い)1は本発明の蓄熱装置で内部に無機塩又は有機塩2
が充填収納されている。4は電極、8は電源、9Vi電
源開閉器、10け銅製のパイプをコイル状にしだ熱交換
器、Pけポンプ、11は水槽で水が充填されておりポン
プにより熱交換器と水槽及び放熱器12を循環するよう
になっている。又、15は循環水切替えのコックである
まず昼間、太陽熱によって加熱された11中の水はパイ
プを通じて1中に狭られる。熱交換器10により1中の
蓄熱材2が溶融され蓄熱される3゜熱交換した水は11
に循環され、加熱後再び1中に導入される。夜間、コッ
ク15を切り替えて循環水が放熱器12に流れる様にす
る。1中の蓄熱材2が放熱を始め、熱交換器10により
循環水が加温され、これが放熱器12に入り暖房用に使
用される。放熱が進み過冷却が認められ凝固熱の発生が
ない時点で9の開閉器を閉じて電極4の間に電圧をかけ
る。すると数秒後には過冷却防止器内において過冷却が
破壊されて凝固が始まる。過冷却防止器内で結晶化が次
第に進み、やがて細孔7を通じて蓄熱材と接触する。す
ると蓄熱材の過冷却が破壊されて凝固熱の発生により、
引きつづき循環水の加温が行われる。
上記の如き蓄熱装置には、蓄熱材料の温度を確認するた
めの温度検知装置、電圧を調節するだめの加電圧制御装
置等、任意の付属装置を併設することによって、より実
用的なものに出来る。
以下、実例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。
実例1 過冷却防止器の作製 内径50鰭、長さ1005m、厚さ0.3麿のステンレ
ス製試験管(底面より5o鰭の所に径0.2麿の細孔を
50個有する)に60yの酢酸す) IJ りA 5水
塩を充填し、一対の銅アマルガム電極を押入して試験管
上部を絶縁体でフタをした。電極間には電源を接続し、
任意の時点で電圧が印加出来る様に設定した。
蓄熱装置の作製及び試験結果 たて40砿、横506In、高さ5oαの鉄製容器に6
0に7の酢酸ナトリウムろ水塩を充填し、更に水分蒸発
防止剤として流動パラフィンを添加した。この酢酸ナト
リウム6水塩中に過冷却防止器の細孔が浸漬する様に過
冷却防止器を設置し蓄熱装置を組立てた。
80℃に加熱して酢酸ナトリウムろ水塩を溶融したのち
放冷し、内温が50℃まで下降1.た時電極に1.8v
の直流を印加したところ、10秒後に過冷却防止器内の
酢酸ナトリウムろ水塩の結晶が析出して凝固が始まり更
に5秒後には蓄熱槽内の酢酸ナトリウム6水塩が凝固し
始め内温か58℃に上昇した。
尚、電圧を印加しないでいると25〜50℃までに過冷
却がおこる。まれに自然的に結晶の析出がおこることも
あるが、その温度は不確定である。
実例2 ittiヲニッケルアマルガム対に代えた以外、実例1
と同一の実験を行ったところ同様の結果を得た。
実例6 実例1において2.5V、0.1ヘルツの矩形波電圧を
かけたところ1分後には過冷却防止器内の更に5秒後に
は蓄熱槽内の過冷却が破壊された。
実例4 酢酸ナトリウムろ水塩に代えて塩化力ルシウム6水塩を
用いて実例1と同一の実験を行った。
内温が21℃の点で電圧2.Ovを印加しだところ18
秒後に過冷却防止器内で塩化力ルシウム6水塩の析出が
、更に10秒後には蓄熱槽内に析出が認められた。
実例5 酢酸ナトリウム6水塩に代えてリン酸水素2ナトリクム
10水塩を用いた以外は実例1と同じ実験を行った。
内温か27℃の点で電圧1.8vを印加したところ45
秒後に過冷却防止器内でリン酸水素2ナトリウム10水
塩の析出がおこり、更に8秒後には蓄熱槽内のリン酸水
素2ナトリクム10水塩の過冷却が破壊された。
【図面の簡単な説明】
第1図から第4図は本発明の蓄熱装置を示し、蓄熱槽内
に過冷却防止器を具備させたものである。 第5図は本発明の蓄熱装置を使用する暖房システムのモ
デル図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 蓄熱槽内に収納された蓄熱材と同一の無機塩又は有機塩
    を、細孔をもつ容器に封入し且つ該塩と接触させて電極
    を設けた過冷却防止器を蓄熱槽内に具備してなる蓄熱装
    置。
JP56211889A 1981-12-28 1981-12-28 蓄熱装置 Granted JPS58115297A (ja)

Priority Applications (1)

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JP56211889A JPS58115297A (ja) 1981-12-28 1981-12-28 蓄熱装置

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JP56211889A JPS58115297A (ja) 1981-12-28 1981-12-28 蓄熱装置

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JPS645239B2 JPS645239B2 (ja) 1989-01-30

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