JPS5878047A - 蓄熱装置 - Google Patents

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】 本発明は太１ｉｉＩ熱【利用する冷暖房器に使用される
蓄＃ｂ装置の改嵐に関するものである。

従来、冷鹸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来たが、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
試みられてい声。

しかし、′無機塩又は有機塩を蓄熱材料とする場合は蓄
熱８１度が大であると共に所定の温度で敗熱出来るとい
う利点を奮するものの、上記蓄熱材料は一般に過冷却が
着しく、融解蓄熱後、適′！Ａ１に温度で凝固せず放熱
が効率良く出来ない難点がある。

かかる過冷却防止の対策として核生成助剤を添ＭＬ、□
、機械的ッヨッ□与え、＃異装置Ａ装置に備え甘けるこ
とが行われて−るが、その効果は必ずしも充分でな−６ そこで本発明者は無機塩又は有機塩を主剤とす研究を行
ったところ、任意の形状の容器に無機塩又は有機塩を収
納し、且つ少くとも一対の電ｔｉ、を具備してなる蓄熱
装置を用−る場合かかる目的を容易に達成し得ることを
見出し先に特許出願を行った。

該装置においては電極間に電圧が印加出来る礒に設計さ
れそれによって、蓄熱材料の過冷却が防止出来、望まし
一温度で溶融液の結晶化卸ち凝固が始ま）、効率のｊＬ
ｖｈｌｌ、熱を発現させ得るのである。

しかし本発明者がＩ！に検討を重ねたところ、長期にわ
たりて電圧の印加ｔく夕返す゛と蓄１１＃科の性能劣化
あるいは電極の消耗により発熱効率の低下が起こ９がち
で更に放臭の余地があることが判明した。

しかるに本発明者はかかる原因が電圧印加時（電極表面
で贅熱１Ｍ料の一部が電気分解等の副次的な反応を受け
るためではなｉかと考え、何等かの方法で電極表面を保
護して上記間融を解決しようと研究をつづけたところ、
電極の表面を親水性高分子で被覆しておく場合、過冷却
の防止に何岬の支障をおこす仁となく蓄熱材料の劣化、
電極の消＃！【極力抑えることが出来るというＩＩＡ蕾
な効果を見出し本発９１を完成するに到りた。

即ち、本発明は任意の形状の容器に無機塩又は有機塩上
収納し、且つ表ｉｉｉが親水性高分子で被覆された少く
とも一対の電ａｔ具備してなる蓄熱装置であや、以Ｆ具
体的に説明する。

まず本発明Ｋｊ＋Ｐける容器はその材質あるｉは形状に
限定Ｆｉ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嵐い。材懺はプラスチッ
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。形状としては第１〜６図に示される様に立
方体型、長方体層、球型、パイプ状型、ソーセージ瑠、
パネル雇郷任意の型が挙げられる。但し本発明はこれら
の形状のみに限定されない。

装置には少くとも一対の電極が付設され、その間に電圧
が印加出来るＩｌに設計されることが不可欠である。該
装置を組み入れることに１よって、蓄熱材料の過冷却が
防止出来、望ましい温度で溶融液の結晶化即ち凝固が始
ｔｇ、効率の良Ｖ％腋熱を発現させ得るので−ある。

電極・は少くとも一対付設されてｐれば嵐い・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、但し、いずれの場合であっても
蓄ｌ＆材料と該電極とは必らず接触させておかなければ
ならない。

電極の材質は特定されなりｈ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、珪化鋼、鉛、船ア
ンチモン合金、鉛銀合金、鉄、鉄珪素合金、溶縮マグネ
タイト、白金、銀、アル建ニウム、鋼、亜鉛、アンチモ
ン、スズ、水銀、各種アマルガム、クロム、カド建り五
等が例示される。

特ＫＩｊ４ア！ルガム、鋼合金（例えば鎖と鉄、亜鉛、
スズ、ニッケル、マンガン、夕冑ム、アルン、峰すプデ
ン、アンチモン、等の少くと４１種の合金）アマルガム
が有効に用ｉられる。

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
っても良−０又電極材料は異種電極の組°合せであって
も差支え１に−０ 該電極の表面は親水性高分子で被覆されていなければな
らな−、被被覆手段は特に限定されず親木性＾分子溶液
中に電極を浸漬後、乾謙必賛とめれに適宜熱処ｆｆｉ郷
を施して電極表面に被覆層を形成させる方法、親水性高
分子溶液を電極表面に噴−する方法、親水性高分子のフ
ィルム状物、繊維状物を電極表面に密着させる方法、等
任意の方法が１！施出来る。父親水性高分子はゲル状あ
るーは発泡状等の任意の状態で被覆層を形成していて差
支えない、　′ 本発明で使用する親水性高分子とは分子中に水酸基、カ
ルボキシル基、アンド基等の親水性基を含有する高分子
であり、具体的には次のものが例示される。

１分ヶノ化あるいは完全ケン化ポリビニルアルコール、
ポリビニルアルコールのホルマール化物、アセタール化
物、ブチラール化物、ウレタン化物、７４）酢酸エステ
ル化物、スルホン酸、カルダン酸等とのエステル化物、
更に、ビニルエステルとそれと共重合可能な単量体との
共重合体ケン化物が挙げられ、該単量体としてはエチレ
ン、プロピレン、インブチレン、−−オクテン、ｄ−ド
デ、セン、ｄ−オフタデ七ン等のオレフィン類、アクリ
ル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マ
レイン酸、イタコン酸等の不飽和酸類あるいはその塩心
る匹はモノ又はシアル中ルエステル等；アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル等〇ニトリル類、アクリルアき
ド、メタクリルアミド等のアミド類、エチレンスルホン
酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸等のオレ
フィンスルネンａｌＴｏるいはその塩類、アルキルビニ
ルエーチル類、ビニルケトン、Ｎ−ビニルビ闘すドン、
塩化ビニル、塩化ビニリデン等が挙げられる。しかし必
ずしもこれに限定されるものではない。

又ポリビニルアルコール類以外の親水性高分子としては
メチル、セルロース、エチルセルμｍス、ヒドロ中７メ
チルセルロース、ヒドロキシグルビルメチルセルロース
、ヒドロキシブチルメチルセルロース、ヒドロキクエチ
ルセルロース、カルｌ中シメチルセルキース、アミノメ
チルヒドロ中りグロビルセルロース、アンノエチルヒド
ロ平タブービルセルロース等の七ル四−スｅｌｊ４体類
、テングン、トラカント、ヘクチン、グルー、アルギン
酸又はその塩、ゼラチン、ポリビニルビ謬りトン、ポリ
アクリル酸又はその塩、ポリメタアクリル酸又はその塩
、ポリアクリルアミド、ポリメタアクリルアミド、　＊
＊ビニルとマレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、
メタクリル酸、イタコン酸、７マル酸、タロトン酸等不
飽和酸との共重合体、スチレンと上記不飽和酸との共重
合体、ビニルエーテルと上記不飽和酸との共重合体及び
前記共重合体の塩類又はエステル類が挙げら九る。

骸親水性高分子は耐水化剤、架橋剤、ゲル化Ｍ１増粘踊
、可塑剤、造膜助剤等の任意の化合物で後鶏理し★゛〕
、混合された印しても何等差支えない。

過冷却の防止のために電圧ｔかけるが、その電圧は１声
Ｖ〜ＩＯＶ好ましくは０．２〜３ｖが遮轟である。電圧
Ｏ印加時間は１０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
っても差支えなめ、電圧の印加時機は過冷却状重が認め
られる時が最も有効では有機塩としては、その目的とす
る温度範ｌＩＫよって多少差はあるが、例えば６０〜６
０ｅ用の蓄熱材料としては塩化カルシウム６水塩、ａｌ
ｌナトリク＾１０水塩、炭酸ナトリウム１０水塩、リン
酸水素２ナトリウム１２水塩、硝酸カルシタム４水塩、
チオｉｌ酸ナトリクＡ５水塩、＃酸ナトリ９＾３水塩等
が、８０〜１２０Ｃ用の蓄熱材料としは、硝酸マグネシ
ウム６水塩、カリ明パン（１２水塩）、アレモニウ＾明
パン（１２水塩）、塩化ｉグネクク＾６水塩、硝酸カリ
ウム／硝酸リチウム、硝酸カリウム／硝酸リチウム／硝
酸ナトリウム等がそれぞれ挙げられる。

上記した蓄熱装置は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蓄熱槽として用いられる。

第７図は最も簡単なモデル蓄熱器の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が
充填収納されている。２は電極、６は電源、４は電源開
閉器、５は鋼製のノ（イブ全コイル状にした熱交換器、
Ｐはポンプ、６は水槽で水が充填されておタポンプによ
り熱交換器と水槽及び簾熱器７を循環するように１にっ
ている。又、８は値環水切替えのコックである。

まず昼間、太陽熱によって７１１１塾され九６中の水は
パイプｔＡじて１中に送られる。熱交換器５により１中
の蓄熱材料が溶融され蓄熱される。熱交換した水はるに
循環され、加熱後再び１中に尋人される。夜間、コック
８を切多替えて循環水が腋熱器に流れる様にする。１中
の蓄熱材料が放熱を始め、熱交換器５により循環水が加
温され、仁れが放熱器に入り緩房用に使用される。放熱
が進み過冷却が醍められ凝固熱の発生が１に％／−に時
点で４の開閉器を閉じて電極２０間に電圧をかける。す
ると数秒後には過冷却が破壊されて凝固が始まり、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、電圧を調節する大めの加電圧制御装
置等、任意の付属−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″Ｔ″、実例を挙げて本発明ｔａに詳しく説明する。

実例１　′ 重合！’２０００、平均ケン化度９９モルー〇ポリビニ
ルアルコールの２０重量−水溶液中に鋼アマルガム電極
（直径２　ａｓｉ、長さ１０３の棒状体）を浸漬し、そ
の表面にポリビニルアルコ−ｋｔ付１１１せしめた、つ
づいて該電極を風乾してポリビニルアルコールで被覆さ
れた電極を得た。

内径５１の大型試験管＃Ｃ酢酸ナトヲクム３水塩を充填
し、更に水分蒸発防止剤として少量の流動パラフィンを
添加した。この充填−に接触する様に試験管の上部より
一対の上ε爾アマルガム電極を挿入した。

８０ｔに加熱して酢酸ナトリウムろ水塩を溶融°　し大
のち敗冷し、内温が５０ＣまでＦ降した時電極に電圧（
２，４ｖ１６０ヘルツの交流）を印加したところ、２〜
６分後に酢酸ナトリウム６水塩の結晶が析出して同一が
始ま９内温が５８０に上昇した。

そ０＊４８ｅ−７５ｅＯｈ−）ｔ（／＃ｔ３００關以上
く）返したが酢酸ナトリク＾６水塩Ｏ品質劣化（着色、
発熱量の低下）及びアマルガム電極の劣化Ｆｉ−ずれ４
１１！められなかった。

冑、ポリビニルアルコールで被覆しなめ電極を用いて上
記と同じ実験ｔ＜ｐ返すと、＃酸ナトリクム６水塩がや
や茶色に着色し始めた。

実例２ 電極を亜鉛−鋼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＃Ｉｃ５Ｐいて、５　ｙ、Ｑ、ｌ　ヘ＃ツの矩形
波電圧をかけたところ、６分後に結晶が析出し始めた。

実例４〜６ 重合［１８００、平均ケン化戚８８モルー〇ポリ、＝−
ア＃　ｗ　−＃０１４菖量−水お液（実例４）、！レイ
ン酸モノメチル変性ポリビニルアルコール（変性量２モ
ル−１平均ケン化に９９モル哄）の１６重量哄水溶液（
実例５）、アリルスルホン酸ナトリク＾変性ポリビニル
アルコール（変ａｔ１．５毫ルー、平均ケｙ化度９０七
ルー）の２０重量−水溶液（実例６）で電極ｔｌｌａｌ
　した以外は実例１に準じて実験を行り＊、ｌｖの交流
を印加したところ１分後に酢酸ナトリウムろ水塩の結晶
が析出し始めた。

ヒートティクルｔ−３００回以上〈９返しても電極及び
酢酸ナトリウム３水塩の劣化は認められなかった。

実例７ カルボキシメチルセルーースの３重量−水溶液を用いて
電極の被覆を行った以外は実例１と同一の方法を行った
ところ、電圧を印加して３分後に結晶の析出がおこ夛、
又、劣化も認められなかったえ。

実例８ アクリルア（ド／アクリル酸共重合体の２重量−水溶液
會用一て電極の被ｉｔｔ行った以外は実例１と同一の方
法１行ったところ、電圧【印加して７分後に結晶が析出
し始めた。ヒートナイタルを〈９返しても劣化は認めら
れなかった・

【図面の簡単な説明】

５１１〜６図は本発明の蓄熱装置の１ｆ４を示すｔので
ある。各容器の上ＦＯ突起は一対の電極である。 第７図は本発明の蓄熱装置食用いて冷暖房を行なう場合
の説明用路線図である

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、任意の形状や容ＩＩＫ無機塩又は有機塩を収納し、
   且つ表面が親水性高分子で被櫃された少くとも一対の電
   ４ｉｔＡ値してなる蓄ｍ装置。 ２、有機塩が酢酸ナトリウム３′＊塩である特許請求の
   範囲第１項記載の蓄熱装置。