JPS58167672A - ペレツト化されロ−ルコ−チングによりカプセル化された熱エネルギ−貯留物質 - Google Patents
ペレツト化されロ−ルコ−チングによりカプセル化された熱エネルギ−貯留物質Info
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- RSIJVJUOQBWMIM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfate decahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O RSIJVJUOQBWMIM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DGPIGKCOQYBCJH-UHFFFAOYSA-M sodium;acetic acid;hydroxide Chemical compound O.[Na+].CC([O-])=O DGPIGKCOQYBCJH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
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Landscapes
- Glanulating (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
熱エネルギー貯留技術は、エネルギーの節約および経済
的利益を実現し、太陽熱などの周期的なエネルギー源の
好便な利用を可能にするという点で重要である。水、岩
石、セラミック等の比熱を利用した熱エネルギー貯留シ
ステムは、すでに商業化されている。相変化には高密度
のエネルギー貯留が伴うので相変化材料を包含したシス
テムの研究開発が進められている。ある楠の化学物質の
溶解熱や反応熱によって長期間の熱エネルギー貯留が可
能とされるが、これらの熱エネルギー貯留材は、いずれ
も、凝集、成分分離、過冷を生じること、熱容量に比し
て嵩高が大きいこと、熱伝導性が低いこと、高価な熱交
換器を必要とすること容器壁の腐食、システムの構成成
分に対する不適合性、表面種が小さいこと、などの岐点
のうちの少くとも1つの難点を有している。
的利益を実現し、太陽熱などの周期的なエネルギー源の
好便な利用を可能にするという点で重要である。水、岩
石、セラミック等の比熱を利用した熱エネルギー貯留シ
ステムは、すでに商業化されている。相変化には高密度
のエネルギー貯留が伴うので相変化材料を包含したシス
テムの研究開発が進められている。ある楠の化学物質の
溶解熱や反応熱によって長期間の熱エネルギー貯留が可
能とされるが、これらの熱エネルギー貯留材は、いずれ
も、凝集、成分分離、過冷を生じること、熱容量に比し
て嵩高が大きいこと、熱伝導性が低いこと、高価な熱交
換器を必要とすること容器壁の腐食、システムの構成成
分に対する不適合性、表面種が小さいこと、などの岐点
のうちの少くとも1つの難点を有している。
これらの難点を回避するための1つの方法として、熱エ
ネルギー貯留材とコンクリートまたはプラスチックとの
複合構造体を形成することが提案されているが、その場
合には、しみ出し、成分の不適合性、熱伝導率の低下な
どの新たな問題が生じてくる。例えばプルツクヘープン
・ナショナルラボラトリ・レポートBNL50827(
1977年8月〜1978年2月)およびB N L
5(1896(1978年3月〜5月)には、無機塩水
和物型(例えばCaC1,・6H20、Naff1SO
410H20)および有機型(例えば脂肪族、ポリエチ
レングリコール)の相変化物質を通常のコンクリート、
ポリマー含浸コンクリートおよびポリマーコンクリート
内へ編入させる場合に伴う問題およびそのような試みに
おいて経験した失敗が記載されている。
ネルギー貯留材とコンクリートまたはプラスチックとの
複合構造体を形成することが提案されているが、その場
合には、しみ出し、成分の不適合性、熱伝導率の低下な
どの新たな問題が生じてくる。例えばプルツクヘープン
・ナショナルラボラトリ・レポートBNL50827(
1977年8月〜1978年2月)およびB N L
5(1896(1978年3月〜5月)には、無機塩水
和物型(例えばCaC1,・6H20、Naff1SO
410H20)および有機型(例えば脂肪族、ポリエチ
レングリコール)の相変化物質を通常のコンクリート、
ポリマー含浸コンクリートおよびポリマーコンクリート
内へ編入させる場合に伴う問題およびそのような試みに
おいて経験した失敗が記載されている。
このプロジェクトは、相変化物質をコンクリート内へ編
入するという試みにおいである程度の成功をみたが、そ
の限られた成功は、主として、CaCl2・6H!Oを
含浸させたフオームガラスビードを用いることによって
得られたものである。熱エネルギー物質をプラスチック
内へ編入(混合、混和、含浸、組込み)することは、米
国特許第4、003.426号に開示されている。同特
許の方法によれば、熱エネルギー貯留物質を未硬化ポリ
マー樹脂マトリックス内へ分散させ、架橋させる。
入するという試みにおいである程度の成功をみたが、そ
の限られた成功は、主として、CaCl2・6H!Oを
含浸させたフオームガラスビードを用いることによって
得られたものである。熱エネルギー物質をプラスチック
内へ編入(混合、混和、含浸、組込み)することは、米
国特許第4、003.426号に開示されている。同特
許の方法によれば、熱エネルギー貯留物質を未硬化ポリ
マー樹脂マトリックス内へ分散させ、架橋させる。
この方法は、同特許に記載されているように、未硬化ポ
リマー内に安定した分散体を形成する熱エネルギー貯留
物質にしか適用することができず、良好な結果を得るた
めには、ガスまたは蒸気バリヤ物質内に硬化した構造体
を生じさせなければならない。
リマー内に安定した分散体を形成する熱エネルギー貯留
物質にしか適用することができず、良好な結果を得るた
めには、ガスまたは蒸気バリヤ物質内に硬化した構造体
を生じさせなければならない。
上述の各種難点を克服するためのもう1つの方法は、マ
クロカプセル化法である。この場合、直径約11(25
,4mtx)以上の熱エネルギー貯留物質を多層の可撓
プラスチック/金属フィルム複合体、鋼製缶、またはポ
リオレフィン製びんによって包装する。この方法は、あ
る柿の用例には有用であるが、熱伝導性が劣ること、パ
ッケージが変型すること、化学作用および機械的応力に
よりカプセル材が劣化することなどのため商業化が阻害
111 されている。
クロカプセル化法である。この場合、直径約11(25
,4mtx)以上の熱エネルギー貯留物質を多層の可撓
プラスチック/金属フィルム複合体、鋼製缶、またはポ
リオレフィン製びんによって包装する。この方法は、あ
る柿の用例には有用であるが、熱伝導性が劣ること、パ
ッケージが変型すること、化学作用および機械的応力に
よりカプセル材が劣化することなどのため商業化が阻害
111 されている。
更に別の方法としてミクロカプセル化法がある。
ミクロカプセル化ワックスを包含した熱エネルギー貯留
系(システム)に関する研究は、カプセル化した(カプ
セル封入した)熱エネルギー物質の必要性と、それらの
使用の技術的な可能性を唱導している。研究結果によれ
ば、ミクロカプセル化熱エネルギー貯留物質を、熱交換
流体を通流させる床内に充填することができることが判
明している。従って、熱交換流体は直接熱貯留物質に接
触する。また、この方法によれば、熱伝導性が改良され
ること、熱交換器内の複雑性が緩和されること、エネル
ギー貯渭物質の分離の問題が軽減されること、装置コス
トが節減されることなどが認められた。しかしながら、
糸(システム)全体の製造コストは、第一世代のミクロ
カプセル化熱エネルギー貯留物質の場合、カプセル化工
程の処理コストが高いために高くなり過ぎることが判明
した。
系(システム)に関する研究は、カプセル化した(カプ
セル封入した)熱エネルギー物質の必要性と、それらの
使用の技術的な可能性を唱導している。研究結果によれ
ば、ミクロカプセル化熱エネルギー貯留物質を、熱交換
流体を通流させる床内に充填することができることが判
明している。従って、熱交換流体は直接熱貯留物質に接
触する。また、この方法によれば、熱伝導性が改良され
ること、熱交換器内の複雑性が緩和されること、エネル
ギー貯渭物質の分離の問題が軽減されること、装置コス
トが節減されることなどが認められた。しかしながら、
糸(システム)全体の製造コストは、第一世代のミクロ
カプセル化熱エネルギー貯留物質の場合、カプセル化工
程の処理コストが高いために高くなり過ぎることが判明
した。
この研究は、1975年11月のレポートNSF/ R
A N N / S E / A E R74−091
86に記□ 載されており、以後の研究においてもこの結論はほとん
ど変えられていない。
A N N / S E / A E R74−091
86に記□ 載されており、以後の研究においてもこの結論はほとん
ど変えられていない。
ミクロカプセル化の主たる目標の1つは、使用される個
々の熱エネルギー貯留物質粒子のサイズを小さくするこ
とによって熱伝達系内における伝熱径路の長さを短くす
ることであった。カプセルは、8〜2000ミクロンの
範囲のパラフィン粒子に、例えばゼラチン(従来は一般
に不適当な物質とされていた)、改質ナイロン、および
尿素−ホルムアルデヒド樹脂などの壁形成材を被覆する
ことによって作られる。ナイロンで被覆された50ミク
ロンのパラフィン粒子の場合は!100回の熱サイクル
を受けさせた後も漏れを生じなかったが、1000〜2
000ミクロンのパラフィン粒子の場合は150回の熱
サイクルを受けた後若干の漏れを生じるのが観察された
。しかしながら、従来のミクロカプセル化法を用いた場
合、最良の場合でも系(システム)の製造コストは、商
業上の採算点の3〜4倍であった。従って、この方法は
、将来特に8〜2000ミクロンの粒子のための低廉な
カプセル化方法が考案されるまで、あるいは、水溶性塩
のカプセル封入を可能にする方法が見出されるまでは不
適当であるとして見送られた。
々の熱エネルギー貯留物質粒子のサイズを小さくするこ
とによって熱伝達系内における伝熱径路の長さを短くす
ることであった。カプセルは、8〜2000ミクロンの
範囲のパラフィン粒子に、例えばゼラチン(従来は一般
に不適当な物質とされていた)、改質ナイロン、および
尿素−ホルムアルデヒド樹脂などの壁形成材を被覆する
ことによって作られる。ナイロンで被覆された50ミク
ロンのパラフィン粒子の場合は!100回の熱サイクル
を受けさせた後も漏れを生じなかったが、1000〜2
000ミクロンのパラフィン粒子の場合は150回の熱
サイクルを受けた後若干の漏れを生じるのが観察された
。しかしながら、従来のミクロカプセル化法を用いた場
合、最良の場合でも系(システム)の製造コストは、商
業上の採算点の3〜4倍であった。従って、この方法は
、将来特に8〜2000ミクロンの粒子のための低廉な
カプセル化方法が考案されるまで、あるいは、水溶性塩
のカプセル封入を可能にする方法が見出されるまでは不
適当であるとして見送られた。
本発明は、費用対効果比の優れた態様でカプセル化熱エ
ネルギー貯留物質を製造するための、適用範囲の広い方
法を提供する。本発明によれば、2つの工程を使用し、
それらの工程を連携して用いれば、カプセル化製品の特
性を広範囲の系(システム)および材料要件に適応する
ように調製することができる。このような適応性は、従
来のカプセル化法により【は得られないものである。本
発明は、従って、熱エネルギー貯留物質のカプセル化の
範囲および有用性を従来は得られなかった組成物および
性能にまで拡大させるものである。
ネルギー貯留物質を製造するための、適用範囲の広い方
法を提供する。本発明によれば、2つの工程を使用し、
それらの工程を連携して用いれば、カプセル化製品の特
性を広範囲の系(システム)および材料要件に適応する
ように調製することができる。このような適応性は、従
来のカプセル化法により【は得られないものである。本
発明は、従って、熱エネルギー貯留物質のカプセル化の
範囲および有用性を従来は得られなかった組成物および
性能にまで拡大させるものである。
第1工程においては、熱エネルギー貯留物質をペレット
の形に突固める。有機であれ、無機であれ、大抵の物質
は、薬の錠剤や核燃料ペレットを形成するのに使用され
ているのと同様の商業用ペレタイザー(ペレット製造機
)を用いてペレットの形にプレスすることができる。従
って、熱エネルギー貯留物質は、その用途基準に応じて
、比熱、融触熱、溶解熱、水和熱、反応熱などの特性の
1つまたはそれ以上の特性を考慮して選ぶことができる
。これに対して従来のカプセル化法において使用される
薬剤に対してはそれと反応したり、あるいは何らかの点
で不適合である物質が多かった。
の形に突固める。有機であれ、無機であれ、大抵の物質
は、薬の錠剤や核燃料ペレットを形成するのに使用され
ているのと同様の商業用ペレタイザー(ペレット製造機
)を用いてペレットの形にプレスすることができる。従
って、熱エネルギー貯留物質は、その用途基準に応じて
、比熱、融触熱、溶解熱、水和熱、反応熱などの特性の
1つまたはそれ以上の特性を考慮して選ぶことができる
。これに対して従来のカプセル化法において使用される
薬剤に対してはそれと反応したり、あるいは何らかの点
で不適合である物質が多かった。
本発明によれば、熱エネルギー貯留物質は、水または有
機溶媒に対して溶解性であってもよく、融点が低くても
、あるいは高くてもよい。従来のミクロカプセル化法は
、01〜150℃の処理温度に限定されていた。また、
本発明によれば、従来の方法とは異り、任意のサイズの
ペレットを製造することができるが、直接接触式熱エネ
ルギー貯留物質に使用するにはビル、豆粒、ビー玉に匹
敵するサイズが特に好適である。なぜなら、カプセル化
(カプセル封入された)粒子の所望の特性を保持すると
ともに、熱伝達流体の流量の増大および作動圧力の低下
を達成することができる。従来の方法に対する本発明の
もう1つの利点として、多種類のペレット形状が容易に
得られるので、熱伝達面の表面積および伝熱流体の滞留
時間パラメータに関してシステム設計エンジニアにいろ
いろな選択が与えられる。
機溶媒に対して溶解性であってもよく、融点が低くても
、あるいは高くてもよい。従来のミクロカプセル化法は
、01〜150℃の処理温度に限定されていた。また、
本発明によれば、従来の方法とは異り、任意のサイズの
ペレットを製造することができるが、直接接触式熱エネ
ルギー貯留物質に使用するにはビル、豆粒、ビー玉に匹
敵するサイズが特に好適である。なぜなら、カプセル化
(カプセル封入された)粒子の所望の特性を保持すると
ともに、熱伝達流体の流量の増大および作動圧力の低下
を達成することができる。従来の方法に対する本発明の
もう1つの利点として、多種類のペレット形状が容易に
得られるので、熱伝達面の表面積および伝熱流体の滞留
時間パラメータに関してシステム設計エンジニアにいろ
いろな選択が与えられる。
本発明の第2工程においては、ぺ1ノツトに適当な物質
を被覆する。この目的のために、キャンディを被覆した
チョコレートを製造する方法に類似した標準の高容量ロ
ールコーチング(ロール塗布)法を使用する。この工程
は、いろいろな物質特性のものおよびいろいろなシステ
ム要件に広く適用することができる。この方法によれば
、ポリマーラテックス、セラミック混合物、溶媒基材ポ
リマー系などを含め、大抵の壁形成物質を塗布すること
ができる。これに対して上述した従来の方法に使用され
る壁形成コンパウンドは、その種類が極めて限られてお
り、実用上使用しうるものは、ゼラチン、ナイロンおよ
びユリア樹脂系のものだけであった。本発明のロールコ
ーチング操作においては、場合によってはモノマー混合
物をコーター(塗布機)内へスプレーにより吹込むこと
によってポリマー壁を形成するようにすることもできる
。
を被覆する。この目的のために、キャンディを被覆した
チョコレートを製造する方法に類似した標準の高容量ロ
ールコーチング(ロール塗布)法を使用する。この工程
は、いろいろな物質特性のものおよびいろいろなシステ
ム要件に広く適用することができる。この方法によれば
、ポリマーラテックス、セラミック混合物、溶媒基材ポ
リマー系などを含め、大抵の壁形成物質を塗布すること
ができる。これに対して上述した従来の方法に使用され
る壁形成コンパウンドは、その種類が極めて限られてお
り、実用上使用しうるものは、ゼラチン、ナイロンおよ
びユリア樹脂系のものだけであった。本発明のロールコ
ーチング操作においては、場合によってはモノマー混合
物をコーター(塗布機)内へスプレーにより吹込むこと
によってポリマー壁を形成するようにすることもできる
。
また、カプセル化操作中あるいは後処理工程として架橋
反応を行わせることもできる。壁形成物質は、熱エネル
ギー貯留物質の影を保持し、凝集を防止し、熱エネルギ
ー貯留物質の成分の移行(マイグレーション)を防止し
、熱伝達媒体との接触表面を呈示する機能を果す。壁形
成物質は、また、熱エネルギー物質の浸出を防止する役
割をも果す。
反応を行わせることもできる。壁形成物質は、熱エネル
ギー貯留物質の影を保持し、凝集を防止し、熱エネルギ
ー貯留物質の成分の移行(マイグレーション)を防止し
、熱伝達媒体との接触表面を呈示する機能を果す。壁形
成物質は、また、熱エネルギー物質の浸出を防止する役
割をも果す。
比熱型および融解熱型の熱エネルギー貯留物質の場合に
は、壁形成物質(カプセル壁)は、熱伝達流体の浸透を
防止するように企図され、溶解熱型、水和熱型、および
反応熱型の熱エネルギー貯留物質の場合には、カプセル
壁は、ある種のガスまたは液体成分は透過させるが、他
の成分は保持するように企図される。更に別の変型にお
いては、カプセル壁をプラスチックやコンクリートなど
の建築材内圧注封することができるように不活性のもの
とし、基材即ち建築材に対して浸出することなく、ある
いは化学的相互作用を生じることなく受動的な熱貯留を
行うようにすることができる。
は、壁形成物質(カプセル壁)は、熱伝達流体の浸透を
防止するように企図され、溶解熱型、水和熱型、および
反応熱型の熱エネルギー貯留物質の場合には、カプセル
壁は、ある種のガスまたは液体成分は透過させるが、他
の成分は保持するように企図される。更に別の変型にお
いては、カプセル壁をプラスチックやコンクリートなど
の建築材内圧注封することができるように不活性のもの
とし、基材即ち建築材に対して浸出することなく、ある
いは化学的相互作用を生じることなく受動的な熱貯留を
行うようにすることができる。
本発明の適用範囲の広いカプセル化方法の利点は、部分
的な成功しか収めることができなかった上述の従来のカ
プセル化法と比較することによって一層明瞭に理解する
ことができよう。従来の方法は、水溶性物質、高融点物
質、多種類の壁材料に適用することができず、また、い
ろいろな形状の粒子または大寸法の粒子を得ることがで
きない。
的な成功しか収めることができなかった上述の従来のカ
プセル化法と比較することによって一層明瞭に理解する
ことができよう。従来の方法は、水溶性物質、高融点物
質、多種類の壁材料に適用することができず、また、い
ろいろな形状の粒子または大寸法の粒子を得ることがで
きない。
本発明の方法の目的、および利点を要約すれば、下記の
とおりである。
とおりである。
直接接触式熱交換システム内に、また、プラスチック、
コンクリートおよびその他の建築材に対する付加物とし
て使用することができるように熱エネルギー貯留物質を
包装する方法を提供すること。
コンクリートおよびその他の建築材に対する付加物とし
て使用することができるように熱エネルギー貯留物質を
包装する方法を提供すること。
代表的なピルないしビー工大(即ち&175〜12.7
mmまたは19.05mm)ノ所”1tftノ熱−r4
ルギー貯留物質粒子の周りに該粒子を熱伝達流体または
その他の薬剤から保護するための保護カバーを被覆する
こと。
mmまたは19.05mm)ノ所”1tftノ熱−r4
ルギー貯留物質粒子の周りに該粒子を熱伝達流体または
その他の薬剤から保護するための保護カバーを被覆する
こと。
熱エネルギー貯留物質の凝集を防止し、熱エネルギー貯
留物質成分の滲出および分離を防止すること。
留物質成分の滲出および分離を防止すること。
熱伝達のための大きな表面積が得られること、エネルギ
ー密度の高い、費用効果の良好なエネルギー貯留システ
ムを得る方法を提供すること、ある種の化学物質は透過
させるが、他の化学物質は透過させずに保持することが
できる選択的な壁を形成する方法を提供すること、シス
テムの製造コストを削減し、しかも、周期的なエネルギ
ー供給源な好便に利用することを可能にすることにより
エネルギーを節約する方法を提供すること。
ー密度の高い、費用効果の良好なエネルギー貯留システ
ムを得る方法を提供すること、ある種の化学物質は透過
させるが、他の化学物質は透過させずに保持することが
できる選択的な壁を形成する方法を提供すること、シス
テムの製造コストを削減し、しかも、周期的なエネルギ
ー供給源な好便に利用することを可能にすることにより
エネルギーを節約する方法を提供すること。
本発明の成上およびその他の目的、特徴ならびに利点は
、添付図を参照して記述した以下の説明から一層明瞭に
なろう。
、添付図を参照して記述した以下の説明から一層明瞭に
なろう。
まず、第1図を参照して、本発明のカプセル化熱エネル
ギー貯留物質製造方法を説明する。熱エネルギー貯留物
質をコンベヤ1−ヒに載せてペレタイザー(ペレット製
造機)2へ搬送する。この熱貯留物質は、例えば、適用
湿度より高い融点を有する無機または有機物質のような
、比熱だけによって熱を貯留する組成物であって□よい
。そのような組成物の例としては、ポリエチレン、水酸
化ナトリウム、塩化ナトリウムなどがある。あるいは、
熱エネルギー貯留物質は、適用温度範囲内において融解
し、それによって相変化温度において多電の熱を吸収し
貯留する物質であってもよい。そのような物質の例とし
ては、硫酸ナトリウム1o水和物、チオ硫酸す) IJ
ウム5水和物、塩化カルシウム6水和物、硝酸マグネシ
ウム6水和物、硝酸マグネシウム6水相物と硝酸アンモ
ニウムとの共融混合物、弗化カリウム4水和物、酢酸す
) IJウム3水和物、ステアリン酸、ナフタリンと安
息香酸との共融混合物、パラフィン系炭化水素などがあ
る。あるいはまた、熱エネルギー貯留物質は、水和水を
放出することによってエネルギーを貯留し、水和水を吸
収することによってエネルギーを放出する組成物であっ
てもよい。そのような物質の例としては、ゼオライト/
水(水和ゼオライト)、グリセリン、臭化リチウム、お
よび塩化リチウムがある。更に他の用例においては、熱
エネルギー貯留物質は、可逆化学反応によって熱を貯留
する、即ち化学反応が一方の方向に進行する際には熱を
貯留し、反対方向に通行する際には熱を放出する組成物
とすることができる。そのような物質系(システム)の
例としては、酸化カルシウム/水酸化カルシウム、塩化
マグネシウム/アンモニア、および塩化マグネシウム/
メタノールがある。更に別の実施例においては、熱エネ
ルギー貯留物質は、溶解熱によってエネルギーを放出し
、溶媒を放逐することによってエネルギーを貯留する物
質系とすることができる。そのような物質系の例として
は、硫酸/水、塩化マグネシウム/水、および塩化カル
シウム/ホルムアルデヒドがある。
ギー貯留物質製造方法を説明する。熱エネルギー貯留物
質をコンベヤ1−ヒに載せてペレタイザー(ペレット製
造機)2へ搬送する。この熱貯留物質は、例えば、適用
湿度より高い融点を有する無機または有機物質のような
、比熱だけによって熱を貯留する組成物であって□よい
。そのような組成物の例としては、ポリエチレン、水酸
化ナトリウム、塩化ナトリウムなどがある。あるいは、
熱エネルギー貯留物質は、適用温度範囲内において融解
し、それによって相変化温度において多電の熱を吸収し
貯留する物質であってもよい。そのような物質の例とし
ては、硫酸ナトリウム1o水和物、チオ硫酸す) IJ
ウム5水和物、塩化カルシウム6水和物、硝酸マグネシ
ウム6水和物、硝酸マグネシウム6水相物と硝酸アンモ
ニウムとの共融混合物、弗化カリウム4水和物、酢酸す
) IJウム3水和物、ステアリン酸、ナフタリンと安
息香酸との共融混合物、パラフィン系炭化水素などがあ
る。あるいはまた、熱エネルギー貯留物質は、水和水を
放出することによってエネルギーを貯留し、水和水を吸
収することによってエネルギーを放出する組成物であっ
てもよい。そのような物質の例としては、ゼオライト/
水(水和ゼオライト)、グリセリン、臭化リチウム、お
よび塩化リチウムがある。更に他の用例においては、熱
エネルギー貯留物質は、可逆化学反応によって熱を貯留
する、即ち化学反応が一方の方向に進行する際には熱を
貯留し、反対方向に通行する際には熱を放出する組成物
とすることができる。そのような物質系(システム)の
例としては、酸化カルシウム/水酸化カルシウム、塩化
マグネシウム/アンモニア、および塩化マグネシウム/
メタノールがある。更に別の実施例においては、熱エネ
ルギー貯留物質は、溶解熱によってエネルギーを放出し
、溶媒を放逐することによってエネルギーを貯留する物
質系とすることができる。そのような物質系の例として
は、硫酸/水、塩化マグネシウム/水、および塩化カル
シウム/ホルムアルデヒドがある。
熱エネルギー貯留物質として好ましいものは、硫酸ナト
リウム10水和物、チオ硫酸ナトリウム5水和物、塩化
カルシウム6水和物、硝酸マグネシウム6水和物、ステ
アリン酸、およびパラフィン系炭化水素である。
リウム10水和物、チオ硫酸ナトリウム5水和物、塩化
カルシウム6水和物、硝酸マグネシウム6水和物、ステ
アリン酸、およびパラフィン系炭化水素である。
いずれの場合にも、熱エネルギー貯留物質は、単独で使
用してもよく、あるいはいろいろな態様で性能の安定性
を与え、性能を向上させる添加物とともに使用すること
もできる。例えば、添加物は、例えば過冷却の減少作用
などの、冷却/加熱曲線に影響を及ぼすようなものであ
ってもよく、あるいは、いろいろな用途に適合するよう
に融点を変えるために使用してもよく、あるいは、ボロ
ボロ砕けることな(、ペレットを形成することができる
ように成分粉末を結合するためのバイングーとして必要
とされる場合もある。いずれにしても、熱エネルギー貯
留物質の選択は、その物質を使用する系(システム)の
企図された作動温度に応じて行う。
用してもよく、あるいはいろいろな態様で性能の安定性
を与え、性能を向上させる添加物とともに使用すること
もできる。例えば、添加物は、例えば過冷却の減少作用
などの、冷却/加熱曲線に影響を及ぼすようなものであ
ってもよく、あるいは、いろいろな用途に適合するよう
に融点を変えるために使用してもよく、あるいは、ボロ
ボロ砕けることな(、ペレットを形成することができる
ように成分粉末を結合するためのバイングーとして必要
とされる場合もある。いずれにしても、熱エネルギー貯
留物質の選択は、その物質を使用する系(システム)の
企図された作動温度に応じて行う。
コンベヤ1によって搬送されてきた熱エネルギー貯留物
質をペレタイザー 2によって当該物質に応じて定めら
れた温度および圧力ならびに時間条件のもとでペレット
の形にプレス加工する。
質をペレタイザー 2によって当該物質に応じて定めら
れた温度および圧力ならびに時間条件のもとでペレット
の形にプレス加工する。
ペレットのサイズおよび形状は、システムエンジニアリ
ングの仕様に応じて定められる。ペレットは、小さくも
、大きくもすることができるが、代表的なピルからビー
玉の大きさまでの範囲であることが好ましい。また、ペ
レットの形状は、簡単なものとも、祷雑なものともする
ことができるが熱伝達のための表面積を大きくし、かつ
、熱エネyギー貯留物質の熱膨張および収縮による機械
的ひずみを軽減するためには第2図に示されるように凹
面湾曲形状とすることが好ましい。熱エネルギー貯留物
質をペレットの形にするための機械としては、薬剤ビル
や核燃料ペレットなどを製造に現在使用されている慣用
の商業用ペレタイザーを使用することができる。
ングの仕様に応じて定められる。ペレットは、小さくも
、大きくもすることができるが、代表的なピルからビー
玉の大きさまでの範囲であることが好ましい。また、ペ
レットの形状は、簡単なものとも、祷雑なものともする
ことができるが熱伝達のための表面積を大きくし、かつ
、熱エネyギー貯留物質の熱膨張および収縮による機械
的ひずみを軽減するためには第2図に示されるように凹
面湾曲形状とすることが好ましい。熱エネルギー貯留物
質をペレットの形にするための機械としては、薬剤ビル
や核燃料ペレットなどを製造に現在使用されている慣用
の商業用ペレタイザーを使用することができる。
次いで、これらのペレットを何らかの手段5によってロ
ールコータ−(ロールm布i)4へ搬送する。このロー
ルコータ−も、キャンディの製造等に使用されている標
準的な装置であってよい。
ールコータ−(ロールm布i)4へ搬送する。このロー
ルコータ−も、キャンディの製造等に使用されている標
準的な装置であってよい。
ロールコータ−を所定の速度で回転させながらスプレー
ヤ5からコーチング材即ち膜(W)形成材をロールコー
タ−内へ吹付ケル。スプレーは、ロールコータ−の回転
作用により該コーター内で回転せしめられているペレッ
トの表向に衝突し、該スプレーされた材料は、蒸発、凝
縮、放射反応またはその他の作用によりペレットの表面
上で凝集してカプセル層を形成する(第2図)。このカ
プセル層の特性は、スプレーされた材料の特性、被着し
たカプセル層の厚さ、定着の仕組みなど罠よって異る。
ヤ5からコーチング材即ち膜(W)形成材をロールコー
タ−内へ吹付ケル。スプレーは、ロールコータ−の回転
作用により該コーター内で回転せしめられているペレッ
トの表向に衝突し、該スプレーされた材料は、蒸発、凝
縮、放射反応またはその他の作用によりペレットの表面
上で凝集してカプセル層を形成する(第2図)。このカ
プセル層の特性は、スプレーされた材料の特性、被着し
たカプセル層の厚さ、定着の仕組みなど罠よって異る。
比熱型および融解熱型の熱エネルギー貯留物質の場合に
は、壁即ち膜(カプセル層)は、熱伝達流体および該熱
エネルギー貯留物質自体に対して不透過性であることが
望ましい。架橋または後硬化しうる厚い、強靭な壁が必
要とされる。
は、壁即ち膜(カプセル層)は、熱伝達流体および該熱
エネルギー貯留物質自体に対して不透過性であることが
望ましい。架橋または後硬化しうる厚い、強靭な壁が必
要とされる。
そのような壁形成材料の例としては、グツドリッチ・ゼ
オン576.652.2679.2600×4.660
×1.660×2、ローム・アンド・ハース・ローブレ
ックスAC1250、MUl 7、MU2、λ’IU9
などの樹脂質ラテックスがある。
オン576.652.2679.2600×4.660
×1.660×2、ローム・アンド・ハース・ローブレ
ックスAC1250、MUl 7、MU2、λ’IU9
などの樹脂質ラテックスがある。
アルいは、ゴムラテックス、エポキシ、ボIJ r7レ
タン、アクリルポリマーなどを使用することもできる。
タン、アクリルポリマーなどを使用することもできる。
コストと性能とのかね合いが壁材料の選定基準となる。
また、場合によっては、2柚類以上の材料を用いること
が望ましい場合もある。例えば、熱エネルギー貯留物質
の膨張および収縮による応力を吸収するのに十分な高度
の弾性を有する材料を第1カブセA/層としてペレット
に被着し、第1層よりは弾性は小さいが、不透過性が高
い材料を外側の第2カプセル層として被着することがで
きる。この処理工程にはいろいろな変型が可能であり、
実際には熱エネルギー貯留物質の性質およびその特定の
用途に応じて定められる。例えば、はがれたり、かけた
り、ボロボロ砕けたりし易いペレットには、ロールコー
タ−内で烈しく転動させる前に低分子量ポリマーの厚い
コーチングを施しておく必要がある。あるいはまた、反
応熱型、水和熱型または溶解熱型熱エネルギー貯留物質
の場合には、それらの物質を恒久的にカプセル封入した
状態に維持するとともに、液体またはガスが順逆どの方
向の熱サイクルにおいても液体またはガスがカプセル壁
を透過することができるようくしなければならないので
、更に異るカプセル材が用いられる。この場合には、壁
材の選択および構成は、ある種の化学物質を選択的に透
過させるメンブレン(半透膜)型材料にしぼられる。例
えば、この棚の材料としては、水またはガスは通すが、
イオン種または大分子部分を選択的罠透過させないため
のものとして商業的に使用されている特種な構成の酢酸
セルロース、ある種のナイロン(ポリアミド)、ポリ弗
化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、およびその他のポ
リマー材がある。ロール塗布工程が完了したならば、カ
プセル化された(即ちカプセル封入された)熱エネルギ
ー貯留物質をロールコータ−の室から取出し、後硬化(
空気乾燥、UV硬化、熱硬化等)により【更に処理する
か、あるいはそのまま部署6において使用に供すること
ができる。
が望ましい場合もある。例えば、熱エネルギー貯留物質
の膨張および収縮による応力を吸収するのに十分な高度
の弾性を有する材料を第1カブセA/層としてペレット
に被着し、第1層よりは弾性は小さいが、不透過性が高
い材料を外側の第2カプセル層として被着することがで
きる。この処理工程にはいろいろな変型が可能であり、
実際には熱エネルギー貯留物質の性質およびその特定の
用途に応じて定められる。例えば、はがれたり、かけた
り、ボロボロ砕けたりし易いペレットには、ロールコー
タ−内で烈しく転動させる前に低分子量ポリマーの厚い
コーチングを施しておく必要がある。あるいはまた、反
応熱型、水和熱型または溶解熱型熱エネルギー貯留物質
の場合には、それらの物質を恒久的にカプセル封入した
状態に維持するとともに、液体またはガスが順逆どの方
向の熱サイクルにおいても液体またはガスがカプセル壁
を透過することができるようくしなければならないので
、更に異るカプセル材が用いられる。この場合には、壁
材の選択および構成は、ある種の化学物質を選択的に透
過させるメンブレン(半透膜)型材料にしぼられる。例
えば、この棚の材料としては、水またはガスは通すが、
イオン種または大分子部分を選択的罠透過させないため
のものとして商業的に使用されている特種な構成の酢酸
セルロース、ある種のナイロン(ポリアミド)、ポリ弗
化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、およびその他のポ
リマー材がある。ロール塗布工程が完了したならば、カ
プセル化された(即ちカプセル封入された)熱エネルギ
ー貯留物質をロールコータ−の室から取出し、後硬化(
空気乾燥、UV硬化、熱硬化等)により【更に処理する
か、あるいはそのまま部署6において使用に供すること
ができる。
第3図は、カプセル化熱エネルギー貯留物質の代表的な
用例を示す。この用例においては、熱交換流体がカプセ
ルに直接接触してカプセル内へ、あるいはカプセル内か
ら能率的に熱を伝達するようになされている。熱交換流
体7は、出入口9を通って断熱室B内へ流入し、カプセ
ル10を浸し、カプセル10内へ、または、カプセルか
ら熱および化学物質を受渡しするのに十分な流量でカプ
セルの周りを回って流れ、出入口11から流出する。
用例を示す。この用例においては、熱交換流体がカプセ
ルに直接接触してカプセル内へ、あるいはカプセル内か
ら能率的に熱を伝達するようになされている。熱交換流
体7は、出入口9を通って断熱室B内へ流入し、カプセ
ル10を浸し、カプセル10内へ、または、カプセルか
ら熱および化学物質を受渡しするのに十分な流量でカプ
セルの周りを回って流れ、出入口11から流出する。
第4図には、本発明の方法によってカプセルを製造する
別の実施例が示されている。この場合は、カプセル12
は、建築材13内に添加物または部材として使用されて
おり、受動的に機能する。このような実施例には、比熱
型物質と相変化物質だけしか使用することができない。
別の実施例が示されている。この場合は、カプセル12
は、建築材13内に添加物または部材として使用されて
おり、受動的に機能する。このような実施例には、比熱
型物質と相変化物質だけしか使用することができない。
以下に本発明の例を示す。
例 1
スノコP116ワツクス(実質的にパラフィン系炭化水
素)を市販のペレタイザーを用いて豆粒形のペレットに
プレス加工した。プレス圧は500p a I (35
ky/lyn” )であり、温度は周囲温度である。
素)を市販のペレタイザーを用いて豆粒形のペレットに
プレス加工した。プレス圧は500p a I (35
ky/lyn” )であり、温度は周囲温度である。
処理時間は1ペレット当り1秒であった。これらのベレ
ットにロールコータ−によりポリ塩化ビニリデン/アク
リルラテックスを被覆してカプセル比熱エネルギー貯笛
ワックス材を形成した。壁(カプセル層)の厚さは約1
80ミクロンであり、た。
ットにロールコータ−によりポリ塩化ビニリデン/アク
リルラテックスを被覆してカプセル比熱エネルギー貯笛
ワックス材を形成した。壁(カプセル層)の厚さは約1
80ミクロンであり、た。
エチレングリコールおヨヒエチレングリコール/水混合
物内で8回の熱サイクルを受けさせたが、カプセルの壁
に破断は生じなかった。この熱エネルギー貯留物質とし
て使用したワックスは、35c a l /9の融解熱
を有しているから、1[101b(45ky)のカプセ
ル化ワックスはその融解熱だけで158,900cal
を貯留することができる。
物内で8回の熱サイクルを受けさせたが、カプセルの壁
に破断は生じなかった。この熱エネルギー貯留物質とし
て使用したワックスは、35c a l /9の融解熱
を有しているから、1[101b(45ky)のカプセ
ル化ワックスはその融解熱だけで158,900cal
を貯留することができる。
ワックス、カプセル壁および熱交換流体の比熱を考慮す
れば、系(カプセル化熱エネルギー貯留体)の貯留容量
は更に大きい。このような大きなサイズのカプセル化ワ
ックス材は、従来のミクロカプセル化法でも、マクロカ
プセル化法でも製造することができなかった。
れば、系(カプセル化熱エネルギー貯留体)の貯留容量
は更に大きい。このような大きなサイズのカプセル化ワ
ックス材は、従来のミクロカプセル化法でも、マクロカ
プセル化法でも製造することができなかった。
例 2
例1に使用したのと同じ機械を用いて酢酸ナトリウム5
水和物を約1000 psig (70k、y/dゲー
ジ圧)で直径−16−551mm)、高さp(3,17
5m+++)のビルの形にペレット化し、それらのベレ
ットにポリ塩化ビニリデン/アクリルラテックスの薄い
Iv(約20ミクロン)をロールコーチングによって被
覆し、その上にワックス(融点47℃)の層(約555
11111厚)の層を浸漬塗布により被覆した。得られ
たペレットに・更に・200ミクロン厚の壁が得られる
までロールコーチングによってラテックス層を被覆した
。この製品に水の中で10回の熱サイクルを受けさせた
ところ壁に破断は生じなかった。
水和物を約1000 psig (70k、y/dゲー
ジ圧)で直径−16−551mm)、高さp(3,17
5m+++)のビルの形にペレット化し、それらのベレ
ットにポリ塩化ビニリデン/アクリルラテックスの薄い
Iv(約20ミクロン)をロールコーチングによって被
覆し、その上にワックス(融点47℃)の層(約555
11111厚)の層を浸漬塗布により被覆した。得られ
たペレットに・更に・200ミクロン厚の壁が得られる
までロールコーチングによってラテックス層を被覆した
。この製品に水の中で10回の熱サイクルを受けさせた
ところ壁に破断は生じなかった。
第1図はカプセル化熱エネルギー貯留物質を製造するた
めの本発明の方法を例示する概略透視図、第2図は本発
明の方法によって製造されたカプセル化熱エネルギー貯
留物質の断面図、第3図は熱エネルギー貯留物質と熱交
換流体を示すために一部切除した熱貯留室の透視図、第
4図は、中に埋入された熱エネルギー貯留物質を示すた
めに一部切除した建築部材の透視図である。
めの本発明の方法を例示する概略透視図、第2図は本発
明の方法によって製造されたカプセル化熱エネルギー貯
留物質の断面図、第3図は熱エネルギー貯留物質と熱交
換流体を示すために一部切除した熱貯留室の透視図、第
4図は、中に埋入された熱エネルギー貯留物質を示すた
めに一部切除した建築部材の透視図である。
1:コンベヤ
2:ペレタイザー
3=コンベヤ
4:ロールコータ−
5ニスプレーヤ
1!1:建築部材
手続補正書(方式)
昭和57年7月 7日
特許庁長官 若 杉 和 夫 殿
事(’lの表示 昭和57年特願第 58256 弓
発明の名称 ペレット化されロールコーチングにより
カプセル化された熱エネルギー貯留物質 補正をする者 π件との関係 特許出願人名仙・
ペンウォルト・コーポレーション代理人 〒H1:! 住 所 東京都中央区日本橋3丁目13番11号油脂
工業会館電話273−6436番 住所 同 上 補正命令通知の日付 昭和57年6月29日補正の対象 補1[の内容 別紙の通り 図面の浄書(内容に変更なし)
発明の名称 ペレット化されロールコーチングにより
カプセル化された熱エネルギー貯留物質 補正をする者 π件との関係 特許出願人名仙・
ペンウォルト・コーポレーション代理人 〒H1:! 住 所 東京都中央区日本橋3丁目13番11号油脂
工業会館電話273−6436番 住所 同 上 補正命令通知の日付 昭和57年6月29日補正の対象 補1[の内容 別紙の通り 図面の浄書(内容に変更なし)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)カプセル化熱エネルギー貯留物質を製造するための
方法において、 (a) 熱エネルギー貯留や1質または複数の種類の
熱エネルギー物質の混合物を突固めまたはプレスによっ
て約−1nchないし約’ 1nch (、t’175
〜4 1905■暑 の粒子サイズ範囲のペレットの形に形成
する工程と、 (b) 前記ペレットに不活性の壁形成材を被覆する
工程とから成る方法。 2)前記熱エネルギー貯留物質は、水酸化す) IJウ
ム、塩化ナトリウム、ポリエチレン、硫酸ナトリウム1
0水和物、チオ硫酸ナトリウム5水和物壌化カルシウム
6水和物、硝酸マグネシウム6水和物、硝酸マグネシウ
ム6水和物と硝酸アンモニウムとの共融混合物、弗化カ
リウム4水和物、酢酸ナトリウム3水和物、ステアリン
酸、ナフタリンと安息香酸との共融混合物、パラフィン
系炭化水素、水和ゼオライト、グリセリン、臭化リチウ
ム、および塩化リチウムから成る群から選ばれたもので
あるか、あるいは、酸化力yシウム/水酸化カルシウム
、塩化マグネシウム/アンモニア、硫酸/水、フルオロ
カーボン/フラン、硫酸アルミニウム6水和物/水、塩
化マグネシウム/水、塩化カルシウム/ホルムアミド、
および塩化マグネシウム/メタノールから成る群から選
ばれた系である特許請求の範囲第1項記載の方法。 3)前記熱エネルギー貯留@質は、硫酸ナトリウム10
水和物、チオ硫酸ナトリウム5水和物、塩化カルシウム
6水和物、硝酸マグネシウム6水和物、ステアリン酸、
およびパラフィン系炭化水素から成る群から選ばれたも
のである特許請求の範囲第2項記載の方法。 4) 前記熱エネルギー貯留物質は、融点を変えるため
の添加材、過冷を抑制するための添加材、および前記各
ベレットを砕けないように結合させるための添加材のう
ちの1つまたはそれ以上の添加材を包含している特許請
求の範囲第2項記載の方法。 5)前記工程価)は、高度の弾性を有する第1カプセル
層を被覆し、次に、第1カプセル層より弾性が低く、企
図された使用環境に対して実質的に不透過性の第2カプ
セル層を被覆することから成る特許請求の範囲第1〜4
項のいずれかに記載の方法。 6)前記第1および第2カプセル層は、樹脂質ラテック
ス、ゴムラテックス、エポキシポリマー、ポリウレタン
ポリマー、アクリルポリマー、酢酸セルロース、および
ポリアミドから選ばれた物質から成るものである特許請
求の範囲第5項記載の方法。 7)前記工程(b)によって得られたカプセル化製品に
、更に浸液塗布またはロールゴーチングにより該熱エネ
ルギー貯留物質と同じ物質または別の熱エネルギー貯留
物質を被覆し、更にその上に壁形成材を被覆することを
特徴とする特許請求の範囲第1項または2項記載の方法
。 8)前記工程(b)によって得られたカプセル化製品の
外面に追加の前記熱エネルギー貯留物質を被覆し、更に
、その上に前記(b)工程に従って壁形成材を被覆する
ことを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の方法。 9)建築材料と、特許請求の範囲第2項記載の方法によ
って製造され、該建築材料に組入れられたカプセル化熱
エネルギー貯留物質とから成る建築部材。 10)前記カプセル化熱エネルギー貯留物質は特許請求
の範囲第6項記載の方法によって製造されたものである
特許請求の範囲第9項記載の建築部材。 11)#記建築部材はコンクリートであり、前記カプセ
ル化熱エネルギー貯留物質は該コンクリート内に埋入さ
れたものである特許請求の範囲第9項記載の建築部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57038236A JPS58167672A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | ペレツト化されロ−ルコ−チングによりカプセル化された熱エネルギ−貯留物質 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57038236A JPS58167672A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | ペレツト化されロ−ルコ−チングによりカプセル化された熱エネルギ−貯留物質 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58167672A true JPS58167672A (ja) | 1983-10-03 |
Family
ID=12519659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57038236A Pending JPS58167672A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | ペレツト化されロ−ルコ−チングによりカプセル化された熱エネルギ−貯留物質 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58167672A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61171788A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-02 | Agency Of Ind Science & Technol | 潜熱型蓄熱剤 |
| JPS6278074A (ja) * | 1985-09-23 | 1987-04-10 | デイ−・リンドレイ・ヘンリ− | 熱包装アツセンブリ,熱包装材および熱包装方法 |
| JPS62187782A (ja) * | 1985-11-22 | 1987-08-17 | ユニバーシティー・オブ・デイトン | 相変化材料を含むポリオレフイン組成物、熱エネルギ−貯蔵材料および前記ポリオレフイン組成物の製法 |
| JPH05295356A (ja) * | 1992-04-18 | 1993-11-09 | Ntc Kogyo Kk | 物質の融解熱を利用する粒状蓄熱材 |
| JP2019508567A (ja) * | 2016-01-04 | 2019-03-28 | ネブマ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | リン化合物を用いる蓄熱 |
-
1982
- 1982-03-12 JP JP57038236A patent/JPS58167672A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61171788A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-02 | Agency Of Ind Science & Technol | 潜熱型蓄熱剤 |
| JPS6278074A (ja) * | 1985-09-23 | 1987-04-10 | デイ−・リンドレイ・ヘンリ− | 熱包装アツセンブリ,熱包装材および熱包装方法 |
| JPS62187782A (ja) * | 1985-11-22 | 1987-08-17 | ユニバーシティー・オブ・デイトン | 相変化材料を含むポリオレフイン組成物、熱エネルギ−貯蔵材料および前記ポリオレフイン組成物の製法 |
| JPH05295356A (ja) * | 1992-04-18 | 1993-11-09 | Ntc Kogyo Kk | 物質の融解熱を利用する粒状蓄熱材 |
| JP2019508567A (ja) * | 2016-01-04 | 2019-03-28 | ネブマ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | リン化合物を用いる蓄熱 |
| US10988654B2 (en) | 2016-01-04 | 2021-04-27 | Kraftblock Gmbh | Thermal storage with phosphorus compounds |
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