JPH10121038A

JPH10121038A - 蓄熱槽

Info

Publication number: JPH10121038A
Application number: JP8295685A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Shimizu; 徹男志水; Futaba Shimizu; 双葉志水; Hideki Goto; 英樹後藤; Masumi Mizutani; 増美水谷; Hiroshi Mizutani; 宏水谷; Kazuaki Ito; 和明伊藤
Original assignee: FUTABA KAGAKU KK; Showa Corp
Current assignee: FUTABA KAGAKU KK; Astemo Ltd
Priority date: 1996-10-16
Filing date: 1996-10-16
Publication date: 1998-05-12
Anticipated expiration: 2016-10-16
Also published as: JP3114113B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冷房用の蓄熱槽として使用できるとともに暖
房用の蓄熱槽としても兼用でき、複雑な配管や切換バル
ブ等を配する必要がなく、占有スペースが小さくて設置
上の制約が少なく、設計製作の自由度が高く、コスト的
にも安価である等の特徴を有する蓄熱槽を提供するこ
と。【解決手段】炭素数８から２０の高級脂肪酸塩の１種
以上を主成分として含有しかつ水を含む混合物が、蓄熱
媒体１２として使用されている。この蓄熱媒体は１２、
水よりも温め難く（水よりも冷め難く）、又、複数の所
定温度において固相・液相間の相転移に基づく潜熱の蓄
熱と放熱ができ、しかも、過冷却現象を起こし難いとこ
ろに特徴を有する新規な蓄熱媒体組成物である。蓄熱槽
は、蓄熱槽本体１と、円筒状の胴体２と、その上端に取
着された胴体蓋３と、下端に取着された胴体底蓋４と、
胴体２に備えられた図示しない支持脚と、胴体２内部に
槽一杯に密に収容された小球状蓄熱体１１と、を有して
おり、小球状蓄熱体１１内に前記蓄熱媒体１２が封入さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蓄熱槽に関するもの
であり、特には、冷熱の蓄熱媒体としての機能と、温熱
の蓄熱媒体としての機能の両方の機能を兼ね備えた蓄冷
蓄熱媒体が、蓄熱媒体として使用されているところに特
徴を有する蓄熱槽に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、蓄熱媒体を用いる蓄熱方式として
は、顕熱の出入りを利用する顕熱蓄熱方式と、物質の相
変化に伴う潜熱の出入りを利用する潜熱蓄熱方式とが知
られている。

【０００３】前記顕熱蓄熱方式に使用されている蓄熱媒
体は、その比熱が大きくしかも容易に入手できかつ安全
性に優れているので水がその中心となっている。

【０００４】前記潜熱蓄熱方式としては、液相・気相間
の相転移に伴う気化熱を利用する方式と、固相・液相の
相転移に伴う融解熱を利用する方式とがあるが、一般に
は、体積変化が少なくて取り扱いが比較的やさしく、し
かもかなりの熱量を蓄熱することができるので、固相・
液相の相転移に伴う融解熱を利用した潜熱蓄熱方式が利
用されている。この潜熱蓄熱方式に使用される蓄熱媒体
としては、Ｃ₁₄パラフィンやＣ₁₆パラフィンなどに代表されるｎ
−パラフィン系化合物、および高密度ポリエチレンや架
橋高密度ポリエチレンなどに代表されるｎ−パラフィン
の誘導体、Ｎａ₂ＳＯ₄・６Ｈ₂Ｏや、ＣａＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏなどに
代表される塩水和物、（Ｃ₄Ｈ₉）₄ＮＣＨＯ₂・３２Ｈ₂Ｏや（Ｃ₄Ｈ₉）₄ＮＣ
Ｈ₃ＣＯ₂・３２Ｈ₂Ｏ、あるいはＳＯ₂・６Ｈ₂Ｏなどに
代表される包接化合物、が知られている。なお、ｎ−パ
ラフィンは炭素数の増加とともに融点および融解熱が増
加するが、近時、高密度ポリエチレンと同等の熱特性を
もち、融点をすぎても形状を保ち相互融着を起こさない
架橋高密度ポリエチレンが得られている。

【０００５】ところで、従来の蓄熱媒体を使用した蓄熱
槽として、特開昭６０−１９６５５８号公報記載の技術
が開示されており、この蓄熱槽は、槽本体の中に小球状
蓄熱体が収容されたものである。

【０００６】また、実開昭６３−３６８６７号公報に記
載の技術も公知であり、これを図７、８に示す。図７に
示す蓄熱槽５０は、槽本体５１内に、溶融／凝固温度が
相互に異なっている蓄熱媒体が各々封入された２種類の
小球状の蓄熱体５２、５３が互いに混じり合った状態に
収容されているものであり、図８に示す蓄熱槽６０は、
槽本体内６１に、溶融／凝固温度が相互に異なる蓄熱媒
体が各々封入された２種類の小球状の蓄熱体６２、６３
が、互いに混じり合わない層状にまとまって、しかも各
層互いに隣接して収容されているものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
潜熱蓄熱方式のうち、液相・気相の相転移に伴う気化熱
を利用する方式にあっては、液相・気相間での体積変化
が極めて大きく、取り扱い難いという不具合があった。

【０００８】また、塩水和物は、単位体積当りの溶融熱
や比熱と熱伝導の点でパラフィン系化合物にまさるが、
大なり小なり過冷却現象を示すとともに相分離がおき、
かかる過冷却と相分離は潜熱の円滑な取出を妨げ、また
蓄熱量を次第に低下させる原因となるという不都合があ
り、また、包接化合物も過冷却現象を示すという不具合
があった。

【０００９】一方、特開昭６０−１９６５５８号公報に
記載の蓄熱槽には、一種類の小球状蓄熱体が収容されて
いるのみであって、この蓄熱槽の潜熱を蓄熱／放熱する
時の動作温度は、予め選択された蓄熱媒体によって決っ
てしまうので、潜熱利用システムを設計製作する場合、
その自由度が乏しいという問題があった。また、例えば
空調システムを設計製作する場合にあっては、予め選択
された冷房用の蓄熱媒体を使用した蓄熱槽と、予め選択
された暖房用の蓄熱媒体を使用した蓄熱槽に、複雑な配
管や切換バルブ等を配する必要があり、占有スペースが
大きくなって設置上の制約があるとともに、コスト的に
高価であるという問題があった。

【００１０】図７、８に示した実開昭６３−３６８６７
号公報に記載の蓄熱槽はいずれも、例えば空調システム
を設計製作する場合、叙上の特開昭６０−１９６５５８
号公報に記載の蓄熱槽のように、予め選択された冷房用
の蓄熱媒体を使用した蓄熱槽と、予め選択された暖房用
の蓄熱媒体を使用した蓄熱槽とに、複雑な配管や切換バ
ルブ等を配する必要はないものの、当該蓄熱槽は、実質
的には、暖房用の小球状蓄熱体を収容した蓄熱槽の占有
スペースと、冷房用の小球状蓄熱体を収容した蓄熱槽の
占有スペースの和に相当する占有スペースが必要となる
から、占有スペースが大きくなって設置上の制約がある
とか、設計製作の自由度が乏しいとか、コスト的に高価
であるとか等の問題点を解決するに至っていないのが現
状である。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑み鋭意創案さ
れたものであって、その解決すべき課題は、従来の蓄熱
槽が具有する上述した問題点を解消することであり、そ
の目的とするところは、特には、水よりも温め難く（水
よりも冷め難く）、しかも、複数の所定温度において固
相・液相間の相転移に基づく潜熱の蓄熱と放熱ができる
蓄冷蓄熱媒体であって、従来品よりも潜熱量が大きく且
つ過冷却現象を起こし難い蓄熱媒体として使用すること
により、冷房用の蓄熱槽として使用できるとともに暖房
用の蓄熱槽としても兼用でき、複雑な配管や切換バルブ
等を配する必要がなく、占有スペースが小さくて設置上
の制約が少なく、設計製作の自由度が高く、コスト的に
も安価である等の特徴を有する蓄熱槽を提供することで
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述したかかる課題を解
決するために本発明が採った、請求項１の発明の要旨と
するところは、「炭素数８から２０の高級脂肪酸のアル
カリ金属塩、アルカリ土類金属塩、及び有機塩からなる
群より選ばれた１種以上を主成分として含有しかつ水を
含む混合物が、蓄冷蓄熱媒体として使用されていること
を特徴とする蓄熱槽」にある。

【００１３】請求項２の発明の要旨とするところは、
「前記蓄冷蓄熱媒体全体に対する前記高級脂肪酸塩の含
有量が１５〜４０重量％であることを特徴とする請求項
１記載の蓄熱槽」にある。

【００１４】請求項３の発明の要旨とするところは、
「前記蓄冷蓄熱媒体は、前記高級脂肪酸塩の分子種と配
合割合とによって実質的に決定される所定の温度（Ｘ
℃）以下に冷却されると、液相（状）から固相（状）に
相が変化し、かつ、前記高級脂肪酸塩の分子種と配合割
合とによって実質的に決定される所定の温度（Ｙ℃）以
下に冷却されると、固相（状）から液相（状）に相が変
化することを特徴とする請求項１又は２記載の蓄熱槽」
にある。

【００１５】請求項４の発明の要旨とするところは、
「前記所定の温度（Ｙ℃）が、０〜１５℃の温度範囲内
であることを特徴とする請求項３記載の蓄熱槽」にあ
る。

【００１６】請求項５の発明の要旨とするところは、
「前記蓄冷蓄熱媒体が、冷熱の蓄熱媒体であるとともに
温熱の蓄熱媒体であることを特徴とする請求項１〜４の
いずれかに記載の蓄熱槽」にある。

【００１７】請求項６の発明の要旨とするところは、
「前記蓄冷蓄熱媒体を封入した小球状蓄熱体が充填され
ていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載
の蓄熱槽」にある。

【００１８】請求項７の発明の要旨とするところは、
「前記容器内が、酸素を含まないガス体で置換されてい
ることを特徴とする請求項６記載の蓄熱槽」にある。

【００１９】請求項８の発明の要旨とするところは、
「前記蓄熱槽の槽本体内に、熱源機に連結された管（パ
イプ）を通し、その周りに前記蓄熱蓄冷媒体を詰めてな
ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の蓄
熱槽」にある。

【００２０】請求項９の発明の要旨とするところは、
「前記蓄冷蓄熱媒体を容器内に封入してなることを特徴
とする小球状蓄熱体」にある。

【００２１】

【発明の実施の形態】ところで、本発明の蓄熱槽に適用
された蓄熱媒体は、本願の一出願人が出願した特願平７
−２２１４６１号で開示した「蓄冷蓄熱媒体組成物」で
あり、これを援用するものである。

【００２２】まず、前記特願平７−２２１４６１号で開
示した「蓄冷蓄熱媒体組成物」は、特には、炭素数８か
ら２０の高級脂肪酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金
属塩、及び有機塩からなる群より選ばれた１種以上を主
成分として、前記高級脂肪酸塩の含有量が蓄冷蓄熱媒体
全体に対して１５〜４０重量％の割合で含有しかつ水を
含むものである。

【００２３】この蓄冷蓄熱媒体には、前記高級脂肪酸塩
の分子種と配合割合とによって実質的に決定される所定
の温度（Ｘ℃）以下に冷却されると、液相（状）から固
相（状）に相が変化し、かつ、前記高級脂肪酸塩の分子
種と配合割合とによって実質的に決定される所定の温度
（Ｙ℃）以下に冷却されると、固相（状）から液相
（状）に相が変化するという、従来知られていない特異
な特性を有するところに最大の特徴がある。

【００２４】前記高級脂肪酸の塩は、構成炭素数又はそ
の塩の種類に関係なくいずれも使用できるが、そのうち
特に好ましいものは炭素数が８〜２０の高級脂肪酸のカ
リウム塩であり、かかる高級脂肪酸のカリウム塩として
は、カプリル酸カリウム、カプリン酸カリウム、ラウリ
ン酸カリウム、ミリスチン酸カリウム、パルミチン酸カ
リウム、ステアリン酸カリウム、アラキジン酸カリウム
に代表される飽和直鎖脂肪酸のカリウム塩、ミリストオ
レイン酸カリウム、パルミトオレイン酸カリウム、オレ
イン酸カリウム、エライジン酸カリウム、エイコセン酸
カリウム、リノール酸カリウム、リノレン酸カリウム、
エイコサジエン酸カリウム、エイコサトリエン酸カリウ
ム、アラキドン酸カリウム等に代表される不飽和直鎖脂
肪酸のカリウム塩、ヒドロキシドデカン酸カリウム、ヒ
ドロキシテトラデカン酸カリウム、ヒドロキシヘキサデ
カン酸カリウム、ヒドロキシエイコ酸カリウム等に代表
される飽和ヒドロキシ脂肪酸のカリウム塩、リシンオレ
イン酸カリウム等に代表される不飽和ヒドロキシ脂肪酸
のカリウム塩、イソラウリン酸カリウム、イソミリスチ
ン酸カリウム、イソパルミチン酸カリウム、イソステア
リン酸カリウム、イソアラキジン酸カリウム等に代表さ
れるイソ酸のカリウム塩などがある。なお、９−メチル
ウンデカン酸カリウム、１１−メチルトリデカン酸カリ
ウム、１１−メチルペンタデカン酸カリウム、１５−メ
チルヘプタデカン酸カリウム等に代表されるアンテイソ
酸のカリウム塩も使用することができるが、ここではイ
ソ酸のカリウム塩に分類するものとする。これら高級脂
肪酸のカリウム塩に代えて当該高級脂肪酸のナトリウム
塩などのアルカリ金属塩、あるいはアンモニウム塩、も
しくはトリエタノ−ルアミン塩などに代表される有機塩
などを使用してもよい。

【００２５】以下、本発明の蓄熱槽に適用した蓄熱媒体
のうち、飽和高級脂肪酸のカリウム塩の組み合せからな
る好適な蓄冷蓄熱媒体組成物を、その固状温度に関する
データとともに示すと表１の通りである。なお、当該蓄
冷蓄熱媒体組成物の相転移温度は、ＪＩＳＫ８００１
に記載の凝固点測定法に従って測定した。（以下余白）

【００２６】表１高級脂肪酸カリウム塩（重量％） No. C8 C10 C12 C14 C16 C18 固状温度（℃） 1 20 10 16-36 及び 0↓ 2 20 10 7-59 及び 0↓ 3 20 5 3 5-75 及び 0↓ 4 30 8-53 及び 0↓ 5 20 10 24-50 及び 0↓ 6 20 5 24-62 及び 0↓ 7 20 10 11-80 及び 0↓ 8 20 5 3 21-64 及び 0↓ 9 20 5 4 5-75 及び 0↓ 10 20 5 5 5-80 及び 0↓ 11 18 2 5 3 29-62 及び 0↓ 12 20 15-69 及び 0↓ 13 20 10 15-80 及び 0↓ 14 20 5 1 16-56 及び 0↓ 15 10 10 2 5 3 21-68 及び 0↓ 16 10 10 2 5 3 11-63 及び 0↓ 17 4 4 10 2 5 3 35-54 及び 0↓ 18 5 5 10 2 5 3 9-80 及び 0↓ 19 8 10 2 5 3 45-54 及び 0↓

【００２７】表中に示された固状温度を、Ｎｏ．１の固
状温度のレーンに「１６−３６及び０↓」とあるを
例にして説明すれば、「１６−３６」とあるは「Ｎｏ．
１の蓄冷蓄熱媒体組成物は、１６℃から３６℃の温度範
囲内では固状（半固状を含む）である」ことを表してお
り、「０↓」とあるは「Ｎｏ．１の蓄冷蓄熱媒体組成物
は、表示されていない０℃以下の所定温度においても液
相から固相に相転移する」ことを表している。別言すれ
ば、Ｎｏ．１の蓄冷蓄熱媒体組成物は、３６℃（Ｘ℃）
以上では液相であり、３６〜１６℃の温度範囲では固相
（半固状を含む）であり、１６℃（Ｙ℃）から表には示
さない０℃以下の所定の温度（相転移温度）までの温度
範囲内では液相であり、そして、前記０℃以下のある温
度（相転移温度）以下で再び固相となる。

【００２８】ついで、本発明の蓄熱槽に適用した蓄冷蓄
熱媒体のうち、飽和高級脂肪酸のカリウム塩を含有する
とともに、不飽和高級脂肪酸のカリウム塩、ヒドロキシ
高級脂肪酸のカリウム塩、若しくはイソ酸のカリウム塩
を含有する好適な蓄冷蓄熱媒体組成物を、その固状温度
に関するデータとともに示すと表２の通りである。

【００２９】なお、当該蓄冷蓄熱媒体組成物の相転移温
度は、ＪＩＳＫ８００１に記載の凝固点測定法に従っ
て測定した。

【００３０】表１、２において、「Ｃ８」とあるは「カ
プリル酸カリウム」、「Ｃ１０」とあるは「カプリン酸
カリウム」、「Ｃ１２」とあるは「ラウリン酸カリウ
ム」、「Ｃ１４」とあるは「ミリスチン酸カリウム」、
「Ｃ１６」とあるは「パルミチン酸カリウム」、そして
「Ｃ１８」とあるは「ステアリン酸カリウム」、「Ｃ１
８¹⁼」とあるは「オレイン酸カリウム」、そして「Ｃ１
８^OH」とあるは「ヒドロキシステアリン酸カリウム」、
「ｉＣ１８」とあるは「イソステアリン酸カリウム」を
それぞれ表している。

【００３１】また、表１、２において、各高級脂肪酸の
カリウム塩の含有量は、当該蓄冷蓄熱媒体組成物１００
グラム中に含有されている高級脂肪酸のカリウム塩の重
量、すなわち重量百分率で表示されている。（以下余白）

【００３２】表２高級脂肪酸カリウム塩（重量％） No. C8 C10 C12 C14 C16 C18 C18¹⁼ C18^OH iC18 固状温度（℃） 20 20 10 0-78 及び 0↓ 21 20 5 3 8-57 及び 0↓ 22 20 3 5 6-64 及び 0↓ 23 20 5 5 7-53 及び 0↓ 24 20 3 7 13-75 及び 0↓ 25 18 5 3 2 22-55 及び 0↓ 26 14 5 3 6 25-52 及び 0↓ 27 20 10 12-53 及び 0↓ 28 18 5 3 2 40-43 及び 0↓ 29 8 10 2 3 7 28-58 及び 0↓ 30 6 10 2 3 7 18-71 及び 0↓ 31 8 10 2 3 7 8-72 及び 0↓ 32 3 3 10 2 3 7 23-65 及び 0↓ 33 1 5 10 2 5 3 3 44-54 及び 0↓ 34 1 5 10 2 5 3 5 13-75 及び 0↓ 35 3 5 10 2 5 3 1 20-78 及び 0↓ 36 20 5 5 16-71 及び 0↓

【００３３】つぎに、前記実施例Ｎｏ．３とＮｏ．８に
記載の蓄冷蓄熱媒体組成物、およびラウリン酸カリウム
２０重量％とパルミチン酸カリウム１１重量％を含有し
かつ水も含有する蓄冷蓄熱媒体組成物（ＣＨ６）の各５
００ｍｌを、直径８．５ｃｍのトールビーカーに入れた
後、それぞれトールビーカーごと０℃に予冷却した。つ
いで、当該蓄冷蓄熱媒体組成物の中心部の温度変化を経
時的に測定するための温度計をセットし、前記トールビ
ーカーを５℃の恒温水槽に入れて、静置した。比較例と
して水５００ｍｌを用いて同様に操作した。その結果は
図１に示した。前記蓄冷蓄熱媒体組成物（ＣＨ６）の固
相・液相間の相転移温度は、４８℃、８℃および表示し
ない０℃以下の所定温度の３箇所である。

【００３４】図１より、比較例として用いた水の場合は
加温とともに経時的に温度の上昇が認められ、約２５分
後には外側と同じ５℃となったのに対して、実施例Ｎ
ｏ．８の蓄冷蓄熱媒体組成物は、水の場合と同様に加温
にともない経時的に温度が上昇するカーブを認めたが、
外側の温度（５℃）と平衡になるまでに要した時間は約
４５分であり、水の場合より明らかに温め難いことがわ
かった。

【００３５】蓄冷蓄熱媒体組成物（ＣＨ６）は、実施例
Ｎｏ．８の蓄冷蓄熱媒体組成物と同様の温度上昇カーブ
を示したが、外側の温度（５℃）と平衡になるまでに要
した時間は約５５分であり、実施例Ｎｏ．８の蓄冷蓄熱
媒体組成物よりもさらに温め難いことがわかった。

【００３６】つぎに、実施例Ｎｏ．３の蓄冷蓄熱媒体組
成物の場合は、その温度が４℃となるまでに約４５分要
し、この間、経時的に温度が上昇するカーブを示した
が、しかし、４５分から６０分までの１５分間はその温
度が４℃でほぼ一定していた。そして、外側の温度（５
℃）と平衡になるまでには約６５分間必要であることが
わかった。

【００３７】すなわち、図１より、本発明の蓄冷蓄熱媒
体組成物はいずれも水よりも温め難い見かけの比熱が１
以上の組成物であることが明らかとなった。さらに、実
施例Ｎｏ．３の蓄冷蓄熱媒体組成物は、固相・液相間の
相転移温度（５℃）付近で、外部からの熱エネルギーを
潜熱として蓄熱できることがわかる。

【００３８】つぎに、実施例Ｎｏ．３とＮｏ．８に記載
の蓄冷蓄熱媒体組成物、およびラウリン酸カリウム２０
重量％とパルミチン酸カリウム１１重量％を含有しかつ
水も含有する蓄冷蓄熱媒体組成物（ＣＨ６）のそれぞれ
５００ｍｌを、直径８．５ｃｍのトールビーカーに入れ
た後、それぞれトールビーカーごと６０℃に予加温し
た。ついで、前記トールビーカーを４０℃の恒温水槽に
入れ、上記と同様に操作して当該蓄冷蓄熱媒体組成物の
中心部の温度変化を経時的に測定した。その結果は図２
に示した。

【００３９】図２より、比較例として用いた水の場合は
冷却とともに経時的な温度の降下が認められ約３０分後
に外側と同じ４０℃となったのに対して、蓄冷蓄熱媒体
組成物（ＣＨ６）は、水の場合と同様に約１５分までは
経時的に温度が降下するカーブを認めたが、１５〜３５
分までの２０分間は温度変化を認めず４２℃で一定であ
り、最終的には４５分かかって外側と同じ４０℃に冷却
され、平衡になることがわかった。すなわち、１５〜３
５分までの２０分間は、外部に向けて熱エネルギー（潜
熱）を放出することがわかる。

【００４０】つぎに、実施例Ｎｏ．８の蓄冷蓄熱媒体組
成物は、約１０〜３０分までの２０分間は温度変化が認
められずに５０℃付近で一定であり、最終的には８０分
かかって外側と同じ４０℃に冷却され、平衡となること
がわかる。

【００４１】つぎに、実施例Ｎｏ．３の蓄冷蓄熱媒体組
成物は、水の場合と同様に経時的な温度が降下するカー
ブを示したが、外側の温度（４０℃）と平衡になるまで
に要した時間は約９０分であり、水よりも明らかに冷め
難いことがわかる。

【００４２】すなわち、図２より、本発明の蓄冷蓄熱媒
体組成物はいずれも水よりも冷め難い見かけの比熱が１
以上の組成物であるということが明らかとなり、さら
に、４８℃で固相・液相間の相転移する蓄冷蓄熱媒体組
成物（ＣＨ６）、及び６４℃で固相・液相間の相転移す
る実施例Ｎｏ．８の蓄冷蓄熱媒体組成物は、いずれも固
相・液相間の当該相転移温度付近で、蓄冷蓄熱媒体組成
物の内部に蓄熱した熱エネルギー（潜熱）を放出するの
で、この間、当該蓄冷蓄熱媒体組成物の温度は変化しな
いことがわかる。

【００４３】つぎに、実施例Ｎｏ．１４の蓄冷蓄熱媒体
を代表例として、名古屋市工業技術研究所で、示差走査
熱量測定（ＤＳＣ）を予備的に検討した結果、高温側の
相転移温度付近に吸熱ピークが観察されその潜熱は約３
５ｃａｌ／ｇと算定されるとともに、低温側の相転移温
度付近にも吸熱ピークが観察されその潜熱は約６９ｃａ
ｌ／ｇと算定された。このことから、実施例Ｎｏ．１４
の蓄冷蓄熱媒体は、高温側の相転移温度付近で、潜熱と
して熱エネルギーの蓄熱が可能であるとともに、低温側
の相転移温度付近でも、潜熱として熱エネルギーの蓄熱
が可能であることがわかった。なお、固相から液相に相
が変化する過程で、熱エネルギーを潜熱として蓄熱でき
るものは知られていない。

【００４４】すなわち、これらの蓄冷蓄熱媒体組成物
は、水より大きな顕熱に基づく効果と潜熱の蓄冷蓄熱効
果が相乗的に機能するので、その蓄冷蓄熱能は極めて高
いものである。

【００４５】つぎに、前記実施例の蓄冷蓄熱媒体が液状
から固状に相変化した場合の体積変化を測定した。その
結果、各実施例の蓄冷蓄熱媒体はいずれも、固状となる
と、その体積は液状のときの１００．５〜１０３％の範
囲内にあり、相変化前後での体積変化は実質的に無視で
きる程度であることがわかった。

【００４６】次に、添付した図面に従い実施例の蓄熱槽
を説明するが、蓄熱槽の内容積などは、その使用目的の
応じて適宜設計変更されるものである。図３は、第一実
施例の蓄熱槽の要部断面を含む側面図であり、図４は小
球状蓄熱体の断面図である。

【００４７】図において、この第一実施例の蓄熱槽は、
蓄熱槽本体１が縦置型として構成されており、円筒状の
胴体２と、その上端に取着された胴体蓋３と、下端に取
着された胴体底蓋４と、胴体２の縦置を可能とすべく備
えられた図示しない支持脚と、胴体２内部に槽一杯に密
に収容された小球状蓄熱体１１と、を有している。

【００４８】前記胴体蓋３及び胴体底蓋４の中央付近に
流入口５、６がそれぞれ形成されており、この流入口
５、６を介して図示しない熱源機の伝動パイプに接続さ
れる。

【００４９】前記胴体２の上下端付近には、前記流入口
５、６に対向して胴体２の内部に、仕切り壁状に流れ拡
散部材７、８が取設されており、この部材７、８には、
部材７、８により仕切られた仕切り室１０と槽内部とを
連通するための複数の流口９が、周方向に放射状に形成
されている。なお、流口９は、単位面積当りの形成個数
が各位置において略均一となるように、周方向へ向かう
に従い形成個数が増大するようにすることが望ましい。

【００５０】蓄熱槽の槽内部には、小球状蓄熱体１１が
槽一杯に密に収容されている。この小球状蓄熱体１１は
図４に示すように、叙上の蓄熱媒体１２を小球状の殻体
１３内に充填したものであり、その大きさは、直径が２
０ｍｍ〜２５０ｍｍ、好適には５０〜８５ｍｍ程度であ
る。但し、本実施例の小球状蓄熱体は、軽量性、加工
性、経済性、耐圧性の観点から、高密度ポリエチレン樹
脂を採用し、小球状としたが、蓄熱体の外観形状や素材
等を限定するものではない。蓄熱体１１相互間に空隙が
できこの空隙内を熱伝動媒体が好ましくは均等に通過で
きればよく、基本的にはどんな素材であっても又どんな
形状であっても構わない。なお、小球状蓄熱体１１の
内部が蓄熱媒体１２で満たされているとか、例えば窒素
ガスやアルゴンガスのごとき酸素を含まないガス体で置
換されていると、該小球状蓄熱体１１の内部に封入され
た蓄熱媒体１２の劣化を防止でき、好ましい。

【００５１】前記胴体底蓋４の中央部には、仕切り室１
０に一端が連通するドレン管１５と、ドレン管１５を常
時閉じるための開閉弁１７と、これらの周りに装着され
た保温材１８とを含み構成されたドレン抜き手段１６が
設けられている。このドレン抜き手段１６を介して小球
状蓄熱体１１相互間の空隙内に貯留する例えばブライン
のごとき熱伝達媒体１４を取出できるが、槽内部に収容
された小球状蓄熱体１１を通過させることはできないよ
うになっている。また、胴体２には、小球状蓄熱体１１
を出し入れするためのマンホール１９が設けられてい
る。

【００５２】つぎに、この実施例の蓄熱槽の動作につい
て説明する。説明の便宜上、この蓄熱槽には、小球状蓄
熱体１１に実施例Ｎｏ．１４の蓄熱媒体１２が封入され
ており、これを冷暖房兼用可能な装置に適用した場合を
例にとって説明する。

【００５３】まず、槽内における熱伝達媒体１４の流れ
を説明すると、熱伝達媒体１４は、いずれか一方の流入
口５又は６からまずポンプ圧によって仕切り室１０内へ
入り、仕切り室の壁面に沿って拡散し、その後流れ拡散
部材７又は８の各流口９から槽内部へ流入し、密に詰ま
った小球状蓄熱体１１間の間隙を通り、小球状蓄熱体内
の蓄熱媒体１２との熱交換が実施され、ついで、他方の
流入口６又は５から流出して、槽内を出ていく。

【００５４】この過程において、冷暖房装置を冷房運転
している時には、蓄熱モードにおいて、図示しない熱源
機と、この蓄熱槽の間に、熱伝達媒体１４が循環し、槽
内部に充填されている各小球状蓄熱体１１内の蓄熱媒体
１２を５℃の温度下で液状にせしめ、この蓄熱媒体１２
に冷熱が蓄積される。次に、放熱モードにおいて、図示
しない冷房機と蓄熱槽の間に熱伝達媒体１４が循環し、
槽内部に充填されている各小球状蓄熱体１１内の蓄熱媒
体１２を固状にせしめ、先に蓄熱した各小球状蓄熱体１
１内の蓄熱媒体１２から熱伝達媒体１４に冷熱が放熱さ
れる。

【００５５】続いて、冷暖房装置を暖房運転に切れ換え
た時には、蓄熱モードにおいて、図示しない熱源機とこ
の蓄熱槽の間に熱伝達媒体１４’が循環し、槽内部に充
填されている各小球状蓄熱体１１内の蓄熱媒体１２を６
０℃の温度下で液状にせしめ、この蓄熱媒体１２に温熱
が蓄積される。次に、放熱モードにおいて、図示しない
暖房機と蓄熱槽の間に熱伝達媒体が循環し、槽内部に充
填されている各小球状蓄熱体１１内の蓄熱媒体１２を固
状にせしめ、先に蓄熱した各小球状蓄熱体１１内の蓄熱
媒体１２から熱伝達媒体１４’に温熱が放熱されるもの
である。

【００５６】ところで、上記蓄熱槽の内部構造等を制限
するものではなく、例えば熱伝達媒体１４を均等に拡散
すべく、前記流れ拡散部材７に代えて、所謂キャップ型
の拡散器を装着してもよく、所謂リングヘッダー型の拡
散器を装着してもよく、又は皿型の拡散器を装着しても
よい等、様々な設計変更が可能である。

【００５７】第一実施例の蓄熱槽によれば、蓄熱槽本体
１内に２箇所の異なった融解／凝固温度（Ｘ℃、Ｙ℃）
をもつ蓄熱媒体１２を封入した小球状蓄熱体が収容され
ているので、この槽本体１内に熱伝達媒体１４を通過さ
せると、その時の熱伝達媒体の温度に対応する融解／凝
固温度（Ｘ℃）で、小球状蓄熱体中の蓄熱媒体１２が融
解又は凝固し、潜熱蓄熱し又は放熱する。更に、伝熱媒
体の温度が変化した場合又は変化させた場合には、その
時の熱伝達媒体１４の温度に対応する融解／凝固温度
（Ｙ℃）で、小球状蓄熱体中の蓄熱媒体１２が潜熱蓄熱
し又は放熱する。すなわち、蓄熱媒体の自由度がある。

【００５８】このことは逆に、この蓄熱槽をもつ、蓄熱
装置の潜熱／放熱動作温度を２種類以上とすることがで
きるから、而も各種間の動作温度差を、中に入れる蓄熱
媒体を選択することにより大小様々にすることができる
から、熱使用機器及び装置の使用条件、特に使用する熱
の温度条件が多種多様であっても、熱使用機器側の望む
温度範囲内で、潜熱蓄熱装置側の蓄／放熱動作温度を設
定できると共に、蓄熱媒体の選択により、槽全体の蓄／
放熱容量を可変にできるから、その温度における所要の
蓄／放熱量を設定し易く、利用システムの設計製作の自
由度が格段と向上する。

【００５９】更に又、本発明の蓄熱槽に使用された蓄冷
蓄熱媒体は、上述のごとく、水より大きな顕熱に基づく
効果と潜熱の蓄冷蓄熱効果が相乗的に機能するので、そ
の蓄冷蓄熱能は極めて高い。

【００６０】特に、上述した実開昭６３−３６８６７号
公報に記載の冷暖房兼用可能な装置に適用可能な蓄熱槽
のごとく、１つの槽本体内に、溶融／凝固温度が相互に
異なっている蓄熱媒体が各々封入された２種類の小球状
の蓄熱体が互いに混じり合った状態に収容されているも
のや、１つの槽本体内に、溶融／凝固温度が相互に異な
る蓄熱媒体が各々封入された２種類の小球状の蓄熱体
が、互いに混じり合わない層状にまとまって、しかも各
層互いに隣接して収容されているものと同様、それ以外
に複雑な配管や切換バルブ等を配したものではないの
で、さらに占有スペースを小さくすることができ、設置
上の制約もなく、且つコスト的にも安価に製造できると
いう格別顕著な作用効果が得られる。

【００６１】つぎに、本発明の第二、第三実施例の蓄熱
槽を説明する。図５に要部断面を含む側面図で示す第二
実施例の蓄熱槽は、蓄熱槽本体２１ａ内に、管２２ａを
通し、その周りに前記蓄熱媒体１２を詰めた、所謂シェ
ルアンドチューブ型と呼ばれる蓄熱槽であり、図６に要
部断面を含む側面図で示す第三実施例の蓄熱槽は、蓄熱
槽本体２１ｂ内に、管２２ｂを通し、その周りに前記蓄
熱媒体１２を詰めた、所謂スパイラルコイル型と呼ばれ
る蓄熱槽である。

【００６２】すなわち、第二、第三実施例の各蓄熱槽
は、蓄熱槽本体２１ａ、２１ｂ内に通した管２２ａ、２
２ｂの周りに、前記蓄熱媒体１２が詰めてある点を除
き、従来のものと実質的に同一構造を有するものである
から、第二、三実施例の各蓄熱槽の構造についてはその
詳細を説明しない。

【００６３】ついで、第二、第三実施例の各蓄熱槽の動
作について説明する。ところで、第二実施例の蓄熱槽と
第三実施例の蓄熱槽とは、蓄熱槽本体内に備えられた管
の全体形状が相違する点を除き、実質的に同一の機構に
よって蓄熱するものであるから、第二実施例の蓄熱槽の
動作の説明をもって第三実施例の蓄熱槽の動作を説明し
たこととする。なお、説明の便宜上、蓄熱槽本体内に通
した管の周りに、実施例Ｎｏ．１４の蓄熱媒体１２が詰
められており、これを冷暖房兼用可能な装置に適用した
場合を例にとって説明する。

【００６４】まず、槽内における熱伝達媒体１４の流れ
を説明すると、熱伝達媒体１４は、前記管のいずれか一
方の流入口からポンプ圧によって入り、他方の流入口６
又は５から流出して、槽内を出ていく。

【００６５】この過程において、冷暖房装置を冷房運転
している時には、蓄熱モードにおいて、図示しない熱源
機とこの蓄熱槽の内部に備えられた管内を熱伝達媒体１
４が循環し、管の周りに詰められた蓄熱媒体１２を５℃
の温度下で液状にせしめ、この蓄熱媒体１２に冷熱が蓄
積される。次に、放熱モードにおいて、図示しない冷房
機とこの蓄熱槽の内部に備えられた管内を熱伝達媒体１
４が循環し、管の周りに詰められた蓄熱媒体１２を固状
にせしめ、先に蓄熱した蓄熱媒体１２から熱伝達媒体１
４に冷熱が放熱される。

【００６６】続いて、冷暖房装置を暖房運転に切れ換え
た時には、蓄熱モードにおいて、図示しない熱源機とこ
の蓄熱槽の内部に備えられた管内を熱伝達媒体１４が循
環し、管の周りに詰められた蓄熱媒体１２を６０℃の温
度下で液状にせしめ、この蓄熱媒体１２に温熱が蓄積さ
れる。次に、放熱モードにおいて、図示しない暖房機と
この蓄熱槽の内部に備えられた管内を熱伝達媒体１４が
循環し、管の周りに詰められた蓄熱媒体１２を固状にせ
しめ、先に蓄熱した蓄熱媒体１２から熱伝達媒体１４に
冷熱が放熱される。

【００６７】第二、第三実施例の各蓄熱槽は、前記第一
実施例の蓄熱槽の具有する優れた作用効果を奏すること
は自明であるので、繰り返し説明しない。

【００６８】ところで、上述した第一乃至三実施例の各
蓄熱槽は、いずれも空調用（冷暖房用）装置に適用した
場合を例として説明されているが、当該蓄熱槽の適用装
置等を制限するものではなく、様々な機械・装置等に活
用ができる。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述したごとく、本発明の蓄熱槽
は、単一の槽の中に、２箇所の異なった融解／凝固温度
（Ｘ℃、Ｙ℃）をもつ蓄熱媒体を封入した小球状蓄熱体
が収容されているから、２箇所の潜熱蓄熱／放熱の動作
温度を有するので、この潜熱蓄熱装置を適用する熱使用
機器側とのシステム的な合致がし易い。又、層の大きさ
を変えることなく、槽全体の所要の蓄／放熱量を可変に
できる。

【００７０】更には、この潜熱蓄熱装置の動作温度が特
定一種に限定されることがなく、多様とすることができ
るので、熱使用機器装置側の多様な熱使用条件に合わせ
て、望ましい潜熱利用システムをつくり易い自由度があ
るものである。特に、単一の槽をもって可能にすると共
に複雑な配管を要しないので設置上のスペースも小さ
く、既存の熱使用機器にも組込み易いものである。

【００７１】更に又、本発明の蓄熱槽に使用された蓄冷
蓄熱媒体は、上述のごとく、水より大きな顕熱に基づく
効果と従来品よりも潜熱量が大きいという顕熱の蓄冷蓄
熱効果が相乗的に機能するので、その蓄冷蓄熱能は極め
て高く、しかも、過冷却現象を起こし難い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、予冷した本発明の蓄冷蓄熱媒体組成
物を恒温雰囲気に静置して加温した時の当該蓄冷蓄熱媒
体組成物の経時的温度変化を示すグラフである。

【図２】図２は、予加温した本発明の蓄冷蓄熱媒体組
成物を恒温雰囲気に静置して冷却した時の当該蓄冷蓄熱
媒体組成物の経時的温度変化を示すグラフである。

【図３】図３は、第一実施例の蓄熱槽の要部断面を含
む側面図である。

【図４】図４は、図３に示す第一実施例の蓄熱槽の内
部に充填された小球状蓄熱体の断面図であり、内部は窒
素ガスで置換されている。

【図５】図５は、第二実施例の蓄熱槽の要部断面を含
む側面図であり、蓄熱槽本体内に、管（チューブ）を通
し、その周りに蓄熱媒体を詰めた、所謂シェルアンドチ
ューブ型と呼ばれる蓄熱槽である。

【図６】図６は、第三実施例の蓄熱槽の要部断面を含
む側面図であり、蓄熱槽本体内に、管（チューブ）を通
し、その周りに前記蓄熱媒体を詰めた、所謂スパイラル
コイル型と呼ばれる蓄熱槽である。

【図７】図７は、実開昭６３−３６８６７号公報記載
の一蓄熱槽の要部断面を含む側面図であり、槽本体内
に、溶融／凝固温度が相互に異なっている蓄熱媒体が各
々封入された２種類の小球状の蓄熱体５２、５３が互い
に混じり合った状態に収容されている。

【図８】図８は、実開昭６３−３６８６７号公報記載
の他の一蓄熱槽の要部断面を含む側面図であり、槽本体
内に、溶融／凝固温度が相互に異なっている蓄熱媒体が
各々封入された２種類の小球状の蓄熱体が、互いに混じ
り合わない層状にまとまって、しかも各層互いに隣接し
て収容されている。

【符号の説明】

１…蓄熱槽本体２…胴体３…胴体蓋４…胴体底蓋５、６…流入口７、８…流れ拡散部材９…流口１０…仕切り室１１…小球状蓄熱体１２…蓄熱媒体１３…殻体１４…熱伝達媒体１５…ドレン管１６…ドレン抜き手段１７…開閉弁１８…保温材１９…マンホール２１ａ…蓄熱槽本体２１ｂ…蓄熱槽本体２２ａ…管２２ｂ…管５０…従来の蓄熱槽５１…槽本体５２、５３…小球状蓄熱体６０…従来の蓄熱槽６１…槽本体６２、６３…小球状蓄熱体管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤英樹愛知県名古屋市中区栄五丁目８番28号株式会社フタバ化学内 (72)発明者水谷増美岐阜県岐阜市長良真生町１丁目３番地の１ショーワ株式会社内 (72)発明者水谷宏岐阜県岐阜市長良真生町１丁目３番地の１ショーワ株式会社内 (72)発明者伊藤和明岐阜県岐阜市長良真生町１丁目３番地の１ショーワ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素数８から２０の高級脂肪酸のアルカ
リ金属塩、アルカリ土類金属塩、及び有機塩からなる群
より選ばれた１種以上を主成分として含有しかつ水を含
む混合物が、蓄熱蓄冷媒体として使用されていることを
特徴とする蓄熱槽。
【請求項２】前記蓄熱蓄冷媒体全体に対する前記高級
脂肪酸塩の含有量が１５〜４０重量％であることを特徴
とする請求項１記載の蓄熱槽。
【請求項３】前記蓄熱蓄冷媒体は、前記高級脂肪酸塩
の分子種と配合割合とによって実質的に決定される所定
の温度（Ｘ℃）以下に冷却されると、液相（状）から固
相（状）に相が変化し、かつ、前記高級脂肪酸塩の分子
種と配合割合とによって実質的に決定される所定の温度
（Ｙ℃）以下に冷却されると、固相（状）から液相
（状）に相が変化することを特徴とする請求項１又は２
記載の蓄熱槽。
【請求項４】前記所定の温度（Ｙ℃）が、０〜１５℃
の温度範囲内であることを特徴とする請求項３記載の蓄
熱槽。
【請求項５】前記蓄熱蓄冷媒体が、冷熱の蓄熱媒体で
あるとともに温熱の蓄熱媒体であることを特徴とする請
求項１〜４のいずれかに記載の蓄熱槽。
【請求項６】前記蓄熱蓄冷媒体を封入した容器が充填
されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに
記載の蓄熱槽。
【請求項７】前記容器内が、酸素を含まないガス体で
置換されていることを特徴とする請求項６記載の蓄熱
槽。
【請求項８】蓄熱槽本体内に、熱源機に連結された管
（パイプ）を通し、その周りに前記蓄熱蓄冷媒体を詰め
てなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載
の蓄熱槽。
【請求項９】前記蓄熱蓄冷媒体を容器内に封入してな
ることを特徴とする小球状蓄熱体。