JPS5956476A

JPS5956476A - 発熱組成体

Info

Publication number: JPS5956476A
Application number: JP57166056A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Miura; 三浦　満義
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-09-25
Filing date: 1982-09-25
Publication date: 1984-03-31

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】この発明は、濃度差エネルギに基づく吸収熱を長時間に
わたって定常的に発生することができ、特に暖房用とし
て好適な発熱組成体に関するものである。

一般に暖房する手段としては、石油、石炭等の化石燃料
の燃焼熱あるいは電気エネルギによるジュール熱を直接
利用したもの、またはこれらの熱を熱媒体によって間接
的に利用したもの等がある。しかしながら、化石燃料を
用いた場合は発熱量が大きいため火災事故の発生率が高
く、火傷などの被害も多発している。また、燃焼ガス中
の有毒ガスや酸素欠乏によって大気が汚染され、ガス中
毒も起ぎ易（安全性に欠ける。

さらに、燃料の補給を頻繁に行う必要があり面倒である
とともに１資源不足によって年々燃料費も上昇している
。また、電気エネルギを利用する場合は、比較的発熱量
が小さいため安全ではあるｂ′−、ランニングコストが
大きいという欠点を有する。

近年、これらの化石燃料や電気エネルギに代わるものと
して注目されているもののひとつに濃度差エネルギがあ
る。ここにおいて濃度差エネルギとは、物質の濃度変化
に伴って発生するエネルギをいい、熱現象としては二種
の物質を混合するときに発生または吸収される混合熱と
いう形で現われる。そして、この混合熱は混合する物質
の相状態によって溶解熱、希釈熱あるいは吸収熱と呼ば
れ、中でも気体と液体の混合による吸収熱は従来より吸
収式冷暖房システムに利用されていた。

Ｍ１図は従来の吸収式冷暖房システムの原理図であり、
一般にこのシステムは、太陽熱あるいは廃熱などによっ
て水溶液を濃縮する濃縮室Ａと、この濃縮室Ａで生成さ
れた濃厚溶液に水蒸気を吸収させ吸収熱を発生させる吸
収室Ｂと、濃縮室Ａから発生する水蒸気を液化するコン
デンサ室Ｃと、このコンデンサ室Ｃで生成された純水を
気化させ吸収室ＢＫ水蒸気を供給する蒸発室りとからな
り、この蒸発室りで生ずる気化熱を利用して冷房を、一
方吸収室Ｂで発生する吸収熱により暖房を行なうもので
あるが、濃縮室Ａ、吸収室Ｂ１コンデンサ室Ｃおよび蒸
発室Ｄ’４それぞれ独立に設げこれらを配管することか
ら装置が大炎りとなり、熱効率も低いものであった。

そこで、本願発明者はこれら従来システムの欠点を解消
するため、新規な暖房システムを創案すると共に、この
暖房システムに不可欠な発熱組成体を提供するものであ
る。

第２図は本願発明者の創案に係る暖房システムの原理図
であるが、図中ｍは従来の吸収式暖房システムにおける
濃縮室Ａと吸収室Ｂとを兼用する反応室であり、この反
応室Ｅから発生する水蒸気はコンデンサ室０で放熱して
液化され蒸発室ＤＫ供給される。さらに蒸発室りで発生
した水蒸気は反応室Ｅに供給され吸収反応を起すことと
なる。

しかしながら、この暖房システムにおいて従来の溶液Ｃ
吸収剤）および溶媒（被吸収剤）をそのまま使用したの
では、溶液が溶媒蒸気を吸収して徐々に希釈され、それ
と共に吸収熱の発生量も低下し、溶液と溶媒蒸気の温度
差が沸点上昇温度差に等しくなった時点で吸収熱の発生
は止み、暖房作用も停止することとなる。

したがって、暖房システムとして機能させるためには、
溶液の希釈化を防止してその濃度を一定に保持すること
が必要であるが、本願発明者の長期にわたる研究の結果
、かかる問題点は反応室Ｅの吸収熱発生物質の溶液上に
油層を形成することにより一挙に解決され得るものであ
ることが判明した。

現在のところ、このような現象がいかなる原因によるも
のかは必ずしも明らかではないが、溶液のみの場合にお
いては、吸収熱によって発生した溶媒蒸気が蒸気あるい
は水滴の状態で溶液内に再び吸収されて徐々に溶液を希
釈してしまうが、一方溶液上に油層を形成した場合には
、吸収反応によって発生した溶媒蒸気と溶液表面との接
触が油層によって阻害され、そのため溶媒蒸気が再吸収
されることなくコンデンサ室Ｃ（熱交換室）へ連続的に
給供されるためと考えられる。

ここにおいて使用される油成分は、水と混合せず、かつ
吸収熱発生物質の溶液よりも比重が小さいこと、不揮発
性であること、引火点が高いこと、使用温度範囲で化学
的に安定であること、腐食性が小さいこと、安全で臭気
が少ないことなどが必要とされる。例えば、植物油、各
種の石油炭化水素系あるいはジフェニルエーテル、ター
フェニルおよびこれらの混合物などの有機合成系の熱媒
体油等が挙げられる。

吸収熱発生物質としては、沸点上昇が大きく発熱能力が
犬であること、腐食性が小さいこと、使用温度範囲朴安
定であること、引火性がないこと、毒性がなく入手が容
易であること等の条件が必要とされ、−射にＮａＯＨの
ような強アルカリ、Ｈ，Ｓｏ、のような強酸、Ｌｉ０ｊ
’　、　ＬｉＢｒ　。

０ａＯＪ、　、　０ａＢｒ、　、　ＭｇＯ１！、　、Ｚ
ｎＯ１！を等の中性塩が挙げられる。しかしながら、Ｎ
ａＯＨのような強アルカリあるいはＨ，Ｓｏ、のような
強酸は反応性が犬で加熱下においては極めて腐食性が大
きく、さらに取扱上危険である。また塩類の中でもＭｇ
０Ｊｆｆｉは１０００以上では分解し易（、ｚｎ０４は
腐食性が大きいという欠点を有し、結局Ｌｉ　Ｏ１！。

ＬｉＢｒ、　ＯａＯ／、　、０ａＢｒ、などが適当であ
り、特に価格の点で入手し易いＯａ　Ｏｌ、は最適であ
る。ただし、０ａＯＪ！および０ａＢｒ、単独では沸点
上昇値が小さく発熱能力Ｉ！ｌｔ多少劣るため、Ｌｉｄ
ｌ！あるいはＬｉ　Ｂｒ等と組み合せて用いることが望
ましい。

また、従来これらの塩類は水などの溶媒を用いた溶液と
して使用され、飽和溶液における最大沸点上昇温度はＬ
ｉ０１！、ＬｉＢｒにおいて約７゜Ｕｓ　Ｃａ１ｌ、に
おいては約４５　”Ｑ　５ＯａＢｒ、に８いて約５００
である。

ところが、本願発明者の実験によれば、結晶水含有Ｏａ
　ＯＩ！、の溶融液における沸点は約１８０ｔｒであり
沸点上昇は８０Ｃとなることを見い出した。すなわち、
結晶水含有０ａＯＩ！、（徳山曾達株式会社製・純度的
７５％）を水を加えずに徐々に加熱したところ、６０Ｃ
付近より融解し始め、１１０Ｃ付近で完全に液体となり
、さらに加熱すると約１８００で沸騰した。また一旦融
解した塩は常温においても液状を保ち固化しない。なお
ａａ０４には１．２．４．６水塩が存在するが、市販の
ものはこれらの混合物と考えられ、温度ｂ：上昇するに
つれて６水→４水（３０ｔＺ’）→２水（４５Ｃ）→ｌ
水（１７ｓｃ　）と変化し、この間に析出した結晶水に
０ａＯ１！、ｂ−融解したものと考えられる。

また、溶媒としては水の他にアルコール、アセトン等の
有機溶媒もある／＋−１これらの有機溶媒は毒性、引火
性が大で、しかも沸点上昇が低くエネルギ量が小さいと
いう欠点を有する。

次に本発明を実施例により詳細に説明するにあたり、ま
ず実験に使用したモデル暖房装置につき第３図および第
４図を参照しながら説明する。

図中１０はケーシングであり、このケーシング１０内に
主反応室２０、副反応室４０、水を補給するためのタン
ク５０及び放熱部６０が設けである。

主反応室２０は、ケーシング１０内の取付台２１上に載
置固定され、その周囲を断熱材２２にて覆っている。又
その内部には溶液２３が収納されると共に、この溶液２
３中には、主反応室２０内のみに配管されている主溶媒
タンク２４と、後述する副反応室４０との間で配管され
ている副溶媒タンク２５とが位置させである。なお図中
２６は、溶液２３の補給口である。又、（７）主溶媒タンク２４、副溶媒タンク２５側に、主反応室２
０外部から突設しであるのは、補助熱源としてのヒータ
ーパイプ２７である。

主溶媒タンク２４は、パイプを枠状に組んでその内部に
溶媒３６を収納して形成され、下部からはタンク５０に
パルプ２８及び電磁弁２９を介して連通し、上部からは
、頂部Ｉ！１′−主反応室２０内の溶液２３より上方に
達する逆Ｕ字状の吹出パイプ３０が突設しである。

副溶媒タンク２５は、主溶媒タンク２４と同様、パイプ
を枠状忙組んでその内部に溶媒３６を収納して形成され
、下部からはタンク５０にパルプ３１、電磁弁３２を介
して連通している。

又上部からは内部にインゼクタ３３を設けたインゼクタ
バイプ３４が立設され、このインゼクタパイプ３４先端
が副反応室４０の気相４１に連通する様に形成されてい
る。更にこのインゼクタパイプ３４のインセクタ３３部
分には、主反応室２０の溶液２３中に他端が位置する吸
込パイプ３５が連通している。

（８）なお主反応室２０下部には、溶液２３を抜（ためのドレ
ン３７が設けである。

副反応室４０は、ケーシング１０内の取付台４２上に載
置固定され、その周囲を断熱材４３にて覆っている。又
その内部に溶液２３が収納されると共に、この溶液２３
は、主反応室４０内の溶液２３と複数本の連通パイプ４
４にて連通している。又副反応室４０内の下部にはヒー
ターパイプ４５が配してあり、更には溶液２３を抜くた
めのドレン４６も設けである。副反応室４０上部には、
溶液２３の補給口４７が設けである。又副反応室４０上
部の気相４１部からは、途中に排気ボート４８を介して
、タンク５０の気相に至る排気パイプ４９が設けである
。

タンク５０は、その内部に溶媒３６を収納し、順次主溶
媒タンク２４及び副溶媒タンク２５に溶媒３６を補給す
るものである。又その上部には、溶媒３６の補給口５１
を設けると共に、小孔５２を穿設した外気パイプ５３が
突設しである。

放熱部６０は、主反応室２０と副反応室４０との間に位
置し、インゼクタバイブ３４、連！パイプ４４、排気パ
イプ４９の間に放熱用のフィン６１を設けて形成しであ
る。なお図中６２は送風機である。

なお放熱部６０下方に相当するケーシング１０内には、
コントロールボックス１１が設けである。

次にこのモデル暖房装置の作動を説明する。

まず、溶液２３を補給口２６．４７から主反応室２０お
よび副反応室４０に入れると共に、溶媒３６を補給口５
１からタンク５０に入れる。

その後ヒーターパイプ２７．４５に通電して、溶液２３
および溶媒３６を加熱する。

すると、溶媒３６が沸点に達することとなるが、この時
溶液２３は沸点上昇効果、によって沸騰せず、溶媒３６
のみが沸騰して蒸気を発生する。例えば、ＬｌｏＪと０
ａＯＩ！２が１：３〜３：２の範囲の混合水溶液（約６
０〜５０％濃度）を使用した場合の沸点上昇は６３〜３
５Ｃ程度であり、溶液２３の温度を１５０１：’前後ま
で加熱すると、両溶媒タンク２４．２５内蒸気圧は５気
圧程腿にまで達する。なお溶液２３の温度は１２０〜１
４０　Ｃ程度とするのが好ましい。

また、主溶媒タンク２４内で発生した溶媒３６蒸気は吹
出パイプ３０より主反応室２ｏ内の溶液２３中に吹き出
され、吸収熱を発生する。また、副溶媒タンク２５内で
発生した溶媒３６蒸気はインセクタパイプ３４ｙａ−介
して副反応室４゜内に噴出されると共に、この蒸気噴出
流によって生ずるインゼクタ３３の負圧により主反応室
２０内の溶液２３は吸引パイプ３５を介してインゼクタ
パイプ３４内に吸引され、そこで溶媒３６蒸気と混合さ
れて吸収熱を発生しながら副反応室４０内へ供給される
。また主反応室２゜ならび忙副反応室４ｏ内において吸
収熱およびヒーターパイプ２７．４５の加熱によって発
生した水蒸気は排気パイプ４９、排気ボート４８を通過
する間に液化されタンク５ｏ内に回収される。そして、
吸収熱によって高温となった流（１１）体はそれぞれ放熱部６０を形成するインゼクタバイプ３
４、排気パイプ４９および連通パイプ４４を通過する間
に熱交換され外気中に熱を放出し、さらにこの放熱によ
り暖まった空気は送風機６２により装置外部へ吹き出さ
れる。

次に上記のモデル装置を用いて行なった実験結果につい
て第５図を参照しながら述べる。この実験は発熱組成体
の濃度が溶媒３６の供給に伴ってどのように変化するか
を明らかにすることを目的とし、実験方法は水の単位時
間当りの供給量を一定に保持し、この間の主反応室２０
および副反応室４０内の溶液２３の増量を測定するもの
である。発熱組成体としては以下のものを使用した。

（ａ）塩類の水溶液として、ＩＩ！の水Ｖｃｏａ（、／
。

４．０−とＬｉ０Ｉ！２．０　Ｋｇを溶解したもの（図
中破線ａで示す）。

（ｂ）塩類の溶融液として％　０ａＯＪ、　６．４１１
Ｙ加熱融解させたもの（図中一点鎖線すで示す）。

（Ｃ）　　塩類の水溶液あるいは溶融液に油成分な添（
１２）加したものとして、 ■　ｏａ０４４．２ＫｐとＬｉ０Ｉ！２．ｏＫｆとの混
合物の溶融液にホワイトオイル（日本石油株式会社製、
商品名「ハイホワイ）Ｊ）０．５１！’に添加したもの
。

■　ａａｃ４４．２ＫｆとＬ１０１２．ＯＫｆとの混合
物の溶融液に有機合成系熱媒体油（日本石油株式会社製
、商品名「サームエース−６００Ｊ）０、５１を添加し
たもの。

■　０ａＯ１！、　４．２Ｋｐｔ　ＬｉＣ’７１．０　
Ｋｇを水０．５１！に溶解させた水溶液に植物油Ｃ日清
製油０株）社製、「サラダオイルＪ）０．２１！’＆添
加したもの。

なお、油を添加した上記三実施例はともにほぼ同様の結
果を示したため、グラフにおいては王者を区別せず一本
の実線Ｃで表す丁ものとする。

第Ｃ図は縦軸に溶媒（水）３６の吸収による溶液の体積
の増量（ｔ）ヲ、横軸に経過した時間（ｈｒ）をとった
グラフであり、第６図は溶液２３の体積の増量に伴う発
熱組成体の濃度変化を表わしたグラフであり、縦軸に溶
液の塩類濃度（重量％、ただし溶融液の場合は便宜上濃
度１００重量％とする）を、横軸には経過時間をとった
ものである。なお、第５図中の細線は高媒（水）３６の
供給量を示す。

これらのグラフより明らかなように、発熱組成体に油を
添加しない場合は、水溶液あるいは溶融液のいずれの場
合も、供給された水のほとんどが反応室Ｃ主反応室２０
、副反応室４０）内に残留して発熱組成体の塩類濃度を
低下させ、その発熱能力を徐々に小さくする。２、他方
、発熱組成体に油を添加した場合には、反応室内の溶液
の増量が極めてわずかであり、したがって塩類の濃度も
ほぼ一定で発熱能力が長時間にわたって持続する。なお
、発熱組成体の塩類は、溶融塩として使用した場合の方
が水溶液とした場合より発熱能力の低下は小さい。

以上のように本発明によれば、吸収反応による濃度低下
が小さく、シたがって長時間にわたつて安定した発熱能
力を持続することｂ”−できる発熱組成体を提供するこ
とができるものである。

また、本発明に係る発熱組成体はその成分中の油によっ
て装置内壁に油膜が形成されるため防食効果も有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の吸収式冷暖房システムの原理図、第２図
は本発明に係る発熱組成体を使用するだめの暖房システ
ムの原理図、第３図はモデル暖房装置の内部構造を示す
概略縦断面図、第４図は同じくモデル暖房装置の概略平
面図、第５図は溶媒の供給量に対する溶液の増加量を示
したグラフ、第６図は溶液の体積の変化に伴う発熱組成
体の濃度変化を示したグラフである。ム・・・濃縮室、Ｂ・・・吸収室、Ｃ・・・コンデンサ
室、Ｄ・・・蒸発室、■・・・反応室１０…ケーシング、１１・・・コントロールボックス、２０・・・主反応室、２１・・・取付台、２２・・・断
熱材、２３・・・溶液、２４・・・主溶媒タンク、２５
・・・（１５）副溶媒タンク、２６・・・補給口、２７・・・ヒーター
パイプ、２８・・・パルプ、２９・・・電磁弁、３０・
・・吹出パイプ、３１・・・バルブ、３２・・・電磁弁
、３３・・・インゼクタ、３４・・・インゼクタノ（イ
ブ、３５・・・吸込パイプ、３６・・・溶媒、３７・・
・ドレン４０・・・副反応室、４１・・・気相、４２・
・・取付台、４３・・・断熱材、４４・・・連通、＜イ
ブ、４５・・・ヒーターパイプ、４６・・・ドレン、４
７・・・補給口、４Ｂ・・・排気ボート、４９・・・排
気）くイブ、５０・・・タンク、５１・・・補給口、５
２・・・小孔、５３・・・外気ノくイブ６０・・・放熱部、６１・・・放熱フィン、６２・・・
送風機。５７３（ｌ　６　）１□ 第１図０　　　　　１０　　　　２０　　　　３０　　　　４
０　　　　５０１１ｒ＠　（ｈｏｕｒ）１０　　　　２０　　　　３０　　　　４０　　　　５
０崎（ｔＪ　（ｈｏｕｒ）

Claims

【特許請求の範囲】

ＬｉＣ！ｊ９．ＬｉＢｒ、ＣａＣ１！ｔおよびｃａｓｒ
、より成る組から選択された少くとも一種以上の塩の水
容液あるいは溶融液の少（とも一方を主成分とする吸収
熱発生物質と、この物質より比重の小さい油とから形成
したことを特徴とする発熱組成体。