JPS628715B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽熱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、上記蓄熱材料
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該生成助剤を添
加したり、機械的刺激を与える付属装置を蓄熱装
置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。

そこで本発明者は無機塩又は有機塩を主剤とす
る蓄熱材料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
研究を行つたところ、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極を
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先に特許出願を行
つた。

本発明者は前記装置を改良し、より実用性の高
い蓄熱装置を開発するために、更に研究を続けた
ところ、少なくとも一対の電極を具備した容器に
無機塩又は有機塩を収納し、且つ前記電極を結ぶ
回路に電圧印加自動制御機構を設けてなる蓄熱装
置を用いる場合、蓄熱―放熱のサイクルを自動化
し得て容易にその目的が達成出来ることを見出し
本発明を完成した。

本発明の装置の概略は第１図に示す通りであ
る。１は無機塩又は有機塩の収納された容器、２
は電極、３は電源、４は電極を結ぶ回路内に設け
られた電圧印加自動制御機構である。

１の内部の塩類が過冷却状態に至つた時、それ
を検出した制御機構４が作動して電極間に電圧が
印加され、それによつて過冷却が破壊され塩類の
凝固即ち放熱が開始されるのである。

第２図は更に具体的に本発明の装置を示すもの
である。

５は温度検出器、６は電源開閉器である。４は
容器内の温度が過冷却温度（例えば酢酸ナトリウ
ム３水塩を用いる場合は約53℃程度）に至つた時
６を閉鎖し、その後過冷却が破壊されて発熱が始
まり少し昇温（例えば１〜５℃程度）した時に６
を開放する様に設定しておけば、自動的に蓄熱―
放熱を無限にくり返すことが可能である。

温度検出器は必ずしも塩類を収納した容器内に
付設する必要はなく、要は塩類の過冷却が検知出
来る場所であればいずれの場所でも良い。例えば
熱媒体中、熱交換器等任意の場所が選ばれる。

又、温度検出器のみに限らずタイムスイツチ等
を付設して指定時間に指定期間電圧を印加出来る
様に４を制御する等、適宜変更が可能である。

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３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には無機塩又は有機塩が充
填収納されている。２は電極、３は電源、４は電
圧印加自動制御機構、５は温度検出器、６は電源
開閉器、７は銅製のパイプをコイル状にした熱交
換器、ｐはポンプ、８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９を循
環するようになつている。又、１０は循環水切替
えのコツクである。

まず昼間、太陽熱によつて加熱された８中の水
はパイプを通じて１中に送られる。熱交換器７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８に循環され、加熱後再び１中な導入
される。夜間、コツク１０を切り替えて循環水が
放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７により循環水が加温され、こ
れが放熱器に入り暖房用に使用される。放熱が進
み冷却が認められ凝固熱の発生がない時点を５の
温度検出器が発見し、制御機構４に伝達されて６
の開閉器を閉じて電極２の間に電圧がかかる。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。発熱が始まつて１内の温度が設定
温度以上になれば６の開閉器は開放され電圧印加
は停止する。

上記の如き蓄熱装置には、電圧を調節するため
電圧調整器、周波数変換器等の任意の付属装置を
取り付けることが可能である。

本発明の蓄熱装置の構成部品について具体的に
説明する。

まず本発明における容器はその材質あるいは形
状に限定はなく、任意のものであつて良く、要は
無機塩又は有機塩を収納出来さえすれば良い。材
質はプラスチツク、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４〜９図に示される様に立方体型、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。但し本発明はこれらの形状
のみに限定されない。

又、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様に設計されることが
下可欠である。

該装置を組み入れることによつて、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
化即ち凝固が始まり、効率の良い放熱を発現させ
得るのである。

電極は少くとも一対付設されておれば良い。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
れの場合であつても蓄熱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
ウム合金、銅、各種銅合金、亜鉛、アンチモン、
スズ、ニツケル及びその合金、各種アマルガム、
クロム、カドミウム等が例示される。

かかる電極の中でも銅アマルガムが有効であ
る。特にその組成において水銀／銅の割合が重量
基準で9/1〜2/8望ましくは8/2〜4/6のアマルガム
が特に好適である。

一対の電極においてその形状は同一であつても
異形であつても良い。又電極材料は異種電極の組
合せであつても差支えない。

過冷却の防止のために電圧をかけるが、その電
圧は１μＶ〜10V好ましくは0.2〜3Vが適当であ
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つても差支えない。

次に蓄熱材料として容器に収納される無機塩又
は有機塩としては、その目的とする温度範囲によ
つて多少差はあるが、例えば30〜60℃用の蓄熱材
料としては塩化カルシウム６水塩、硫酸ナトリウ
ム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、硝酸カルシウム４水塩、チオ
硫酸ナトリウム５水塩、酢酸ナトリウム３水塩等
が、80〜120℃用の蓄熱材料としては、硝酸マグ
ネシウム６水塩、カリ明バン（12水塩）、アンモ
ニウム明バン（12水塩）、塩化マグネシウム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。

以下、実例を挙げて本発明を更に詳しく説明す
る。

実例 １ 内径５cmの大型試験管に酢酸ナトリウム３水塩
を充填し、更に水分蒸発防止剤として少量の流動
パラフインを添加した。この充填物に接触する様
に試験管の上部より一対の銅アマルガム（水銀／
銅＝6/4重量比）電極及び温度計を挿入した。

温度計は電極間を結ぶ回路内に付設された電圧
印加自動制御機構に接続した。そして、該制御機
構は試験管内の温度が51℃になると回路の開閉ス
イツチをオンにして電極間に電圧（1.7V、60Hz
の交流）を印加し、内温が52℃になると開閉スイ
ツチをオフにして電圧の印加を停止する様にセツ
トした。

まず、試験管を80℃に加熱して酢酸ナトリウム
３水塩を溶融し蓄熱した。次に放冷を開始させ内
温が51℃になつた時（過冷却状態）、電圧が印加
された。10秒後酢酸ナトリウム３水塩の結晶が折
出し始め凝固がおこり昇温が認られた。内温が52
℃に達した時電圧の印加は停止した。その後も昇
温はつづき58℃まで上昇した。

実例 ２ 電極を鉛―銅アマルガム対に代えた以外、実例
１と同一の試験を行つたところ同様の結果を得
た。

実例 ３ 実例１において直流に代え、3V、0.1Hzの矩形
波電圧をかけたところ、３秒後に結晶が析出し始
めた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の蓄熱装置の概略図で
ある。第３図は本発明の蓄熱装置を用いて冷暖房
を行なう場合の説明用略線図である。第４〜９図
は無機塩又は有機塩を収納する容器を示すもの
で、各容器の上下の突起は一対の電極である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも一対の電極を具備した容器に無機
   塩又は有機塩を収納し、且つ前記電極を結ぶ回路
   に無機塩又は有機塩が過冷却状態に至つた時点で
   作動する電圧印加自動制御機構を設けてなる蓄熱
   装置。 ２ 電圧印加自動制御機構が装置内に付設された
   温度検出器によつて検出された温度により作動し
   てなる特許請求の範囲第１項記載の蓄熱装置。