JP2000038577A - 蓄熱方法及び蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱開始温度が安定化し、蓄熱材融点と熱媒
体入口温度との差が小さくとも安定して発核させること
ができる機械的放熱制御方法を含む蓄熱方法及びそれを
用いた蓄熱装置の提供。 【解決手段】 １．糖アルコール類を含む潜熱蓄熱材組
成物と熱媒体との間で熱交換を行う工程を含む蓄熱方法
において、潜熱蓄熱材組成物から熱媒体への放熱工程に
おいて過冷却状態にある潜熱蓄熱材に超音波を照射する
ことを特徴とする蓄熱方法、 ２．糖アルコール類を含む潜熱蓄熱材組成物を収蔵する
蓄熱槽及び該潜熱蓄熱材組成物と熱媒体の間で熱交換を
行う機構から少なくとも構成される蓄熱装置において、
該蓄熱槽内の潜熱蓄熱材組成物に超音波を照射する超音
波発生装置が配設されてなることを特徴とする蓄熱装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱方法及び蓄熱
装置に関する。詳しくは、特定の潜熱蓄熱材組成物の放
熱工程において超音波を用いる蓄熱方法及び超音波照射
装置を備えた蓄熱装置に関する。本発明による潜熱蓄熱
材組成物の放熱制御方法を含む蓄熱方法は、深夜電力を
利用した蓄熱式電気給湯器、蓄熱式床暖房システム、寒
冷地仕様の自動車エンジン用蓄熱システム等の蓄熱装置
として好適に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】潜熱蓄熱材は、顕熱型蓄熱材に比べて蓄
熱密度が高く、相変化温度が一定であるため、熱の取り
出し温度が安定であるという利点を活かして実用化され
ている。潜熱蓄熱材としては、氷、硫酸ナトリウム十水
塩、塩化カルシウム六水塩及び酢酸ナトリウム三水塩等
が従来から知られている。しかしながら、これらの潜熱
蓄熱材の相変化温度は比較的低温であり、７０から１２
０℃前後の高い相変化温度が望まれる給湯、太陽エネル
ギー、ボイラーや自動車の廃熱を利用するための蓄熱材
としては不適当であり、これらに代るものとして、いろ
いろな蓄熱材組成物が今迄に提案されている。

【０００３】１００℃付近の温度範囲に融点を有する素
材の中、無機水和塩としては、水酸化バリウム八水塩
（融点７８℃、融解潜熱量６３．８ｃａｌ／ｇ）、硝酸
マグネシウム六水塩（融点８９℃、融解潜熱量３８．２
ｃａｌ／ｇ）等が挙げられる。しかしながら、前者につ
いては我が国では劇物に指定されており、また、後者に
ついては金属への腐食性の問題があるため、何れも蓄熱
材としては実用化されていない。一方、有機物として
は、パラフィンワックスや脂肪酸等が先ず挙げられる
が、これらはいずれも容積当りの蓄熱量（３５．０〜４
５．０ｃａｌ／ｍｌ）が小さく、実用化は制限される。

【０００４】また、近年、糖アルコールの中に大きな蓄
熱量を有するものが存在することが見出され、蓄熱材と
しての利用が検討されている。その一つがキシリトール
（融点９４〜９５℃；特開昭５４−６５８６４号公報参
照）であり、もう一つの素材はエリスリトール（融点１
１９℃；特表昭６３−５００９４６号公報、特開平５−
３２９６３号公報参照）である。これらは食品添加物で
あるため、安全であり、潜熱量も高い。更に、第１６回
日本熱物性シンポジウム（１９９５年、２２１頁）で
は、エリスリトールにペンタエリスリトール、トリメチ
ロールエタン及びネオペンチルグリコールを添加するこ
とにより、エリスリトールの相転移温度が数十度低下す
ることが報告されている。

【０００５】これらの有望な素材を蓄熱材として実用化
するため、周辺技術についてもいろいろと検討がなされ
ている。糖アルコール系蓄熱材については、過冷却現象
が起り易すいが、エリスリトールについては、これに難
溶性の塩を添加することにより過冷却現象が抑制される
ことが示されている（特開平９−２４９８７５号公
報）。

【０００６】結晶化により初めて大きな熱量を放出する
潜熱蓄熱材ではシステム設計上、より安定した温度で放
熱が開始されることが好ましく、また、過冷却度が小さ
い方がより高温の熱として取り出せることから、エネル
ギー的にも好ましい。しかしながら、このような要求に
対処するためには機械的な制御が不可欠であるにも拘わ
らず、該蓄熱材の安全性及び蓄熱能を損なわないための
システム或いはユニットに関する技術についてはこれ迄
何ら報告されていない。例えば、これら糖アルコール系
蓄熱材の過冷却現象を機械的に制御する手法については
これ迄何ら述べられていない。

【０００７】一方、ゴミ焼却設備やガス冷暖房設備、火
力発電設備或いは自動車等からの未利用エネルギーとし
ての廃熱を利用する試みが徐々になされているものの、
その多くは土中或いは大気中に放出されているのが現状
である。これら廃熱の有効利用率を改善することは世界
的規模で進行するエネルギー枯渇や地球温暖化傾向等の
危機的状況を改善していく上で非常に重要な要素である
が、１００℃を越える熱を効率よく蓄熱でき、且つ要求
される安全性を満足できるシステムが見出されていない
のが現状である。

【０００８】これまで２００℃付近の廃熱利用を目的と
する蓄熱システムとしては、例えばスターラーを内蔵す
るシェル内にペンタエリスリトール粉末を共存性の良い
炭化水素系熱媒体と混合したスラリーを充填し、熱媒体
を通すための銅製のスパイラル状チューブが該スラリー
に浸漬されているシェル＆チューブ型潜熱蓄熱装置が提
案されている（Ａｂｅ，Ｙ．ｅｔ ａｌ．：Ｐｒｏｃ．
１９ｔｈ ＩＥＣＥＣ．ｐ．１１２０（１９８４））。
しかしながら、これはペンタエリスリトールの粘着によ
るスラリーの不安定化によって安定した蓄放熱特性が発
揮できなかったり、大型の撹拌ユニットを使用すること
による装置設計上の大きな制約等の問題があった。

【０００９】ところで、潜熱蓄熱型蓄放熱装置には大別
して三種の型式がある。即ち、カプセル型、シェル
＆チューブ型（若しくはアイスオンコイル型）、直接
接触型である。の利点は蓄熱材単位体積当り、或いは
蓄熱槽単位体積当りの伝熱面積が比較的大きくできる
点、蓄熱材相変化時の体積変化に対応しやすい点、装置
が大型化しても単位ユニットとしてのカプセルが一定な
ため装置スケールに拘らず蓄熱放熱性能の設計が容易で
ある等の利点がある一方、吸熱時の伝熱特性が上がらな
い等の問題を有する。については、製作費を比較的抑
えられる等の利点がある一方、大型の装置では金属製チ
ューブを用いた場合、装置の重量増やチューブが長くな
ることによる圧損の問題等を有している。について
は、特に放熱時の熱交換性能が優れていることや、熱輸
送が容易である等、期待されている技術であるが、依然
研究レベルの域を出ていない。これらの中で及びに
ついては低温から中温において既に数多くの実用例があ
るが、高温領域に用いられる装置としては円筒状の金属
缶を用いたカプセル型の実験例とフィンチューブを使用
したシェル＆チューブ型の実験例が報告されているのみ
であり、放熱過程での能動的な発核制御の実験例に至っ
ては皆無に等しい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、糖ア
ルコールを含む潜熱蓄熱材組成物を用いる蓄熱装置に関
して、装置設計が容易となるように放熱開始温度を安定
化させるため、或いは蓄熱材融点と熱媒体入口温度の差
が小さい条件下でも安定して発核させるための機械的な
放熱制御方法を含む蓄熱方法及びそれを用いた蓄熱装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる事
情に鑑み鋭意検討した結果、放熱過程において糖アルコ
ール類を含む潜熱蓄熱材組成物に超音波を照射すること
により発核促進効果、即ち、過冷却解消効果があること
を見出し、本発明を完成するに至った。

【００１２】即ち、本発明の要旨は、 １．糖アルコール類を含む潜熱蓄熱材組成物と熱媒体と
の間で熱交換を行う工程を含む蓄熱方法において、潜熱
蓄熱材組成物から熱媒体への放熱工程において過冷却状
態にある潜熱蓄熱材に超音波を照射することを特徴とす
る蓄熱方法、 ２．糖アルコール類を含む潜熱蓄熱材組成物を収蔵する
蓄熱槽及び該潜熱蓄熱材組成物と熱媒体の間で熱交換を
行う機構から少なくとも構成される蓄熱装置において、
該蓄熱槽内の潜熱蓄熱材組成物に超音波を照射する超音
波発生装置が配設されてなることを特徴とする蓄熱装
置、 にある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基いて詳細
に説明する。図１は、本発明の蓄熱装置の一態様を示す
フローチャートである。図１において、蓄熱装置１は蓄
熱材を収蔵し、伝熱壁を介して熱交換を行う蓄熱槽２を
有している。蓄熱装置１は、熱源装置３に連結されてい
る。熱源装置３の材質、構造は利用される熱源に応じて
適当なものを使用することができ、例えば、ゴミ焼却炉
等の焼却炉の熱エネルギーを利用するときは、炉内又は
煙道に金属製の管体（図示せず）を設置し、管体内に熱
媒体を通すことによって熱エネルギーを取り入れること
ができる。蓄熱槽２と熱源装置３は、弁体４、５、６及
びポンプ７を介してループを形成しており、ポンプ７を
駆動することによって熱源装置３で取り入れた熱エネル
ギーを蓄熱槽２に蓄えることができる。なお、蓄熱槽２
の外側には超音波発振回路１９が設けられ、超音波振動
子が接続された超音波発振面２０（図示せず）が蓄熱槽
端部に設けられている。

【００１４】また、蓄熱装置１は熱交換器８を有し、被
加熱体流路９から導入された被加熱体を熱交換によって
加熱するように構成されている。熱交換器８と蓄熱槽２
は、弁体５、三方弁１０、ポンプ１１、弁体６を介して
ループを形成するように構成され、ポンプ１１を駆動す
ることによって、蓄熱槽２で加熱された熱媒体を熱交換
器８に送給して被加熱体を加熱するようになっている。
なお、三方弁１０は、蓄熱槽２から送られる加熱媒体
と、バイパス管１２を通して熱交換器８から帰還する熱
媒体との混合割合を調整するための弁体で、熱交換器８
の加熱温度調整に用いられる。なお、これらに例示され
る本発明の蓄放熱装置には、圧力計、流量計、過加熱防
止装置、漏電防止装置、温度センサー、温度制御装置、
断熱材、補助ポンプ、減圧弁、或いは蓄熱材の相転移等
による熱媒体のオーバーフロー或いは減少を吸収するた
めの熱媒体補助タンク等を必要に応じて使用する。

【００１５】本発明蓄熱装置を利用して蓄熱するとき
は、三方弁１０を閉とし、弁体４、５、６を開としてポ
ンプ７を駆動すると、熱源装置３で加熱された熱媒体
は、弁体４、５を経由して蓄熱槽２に入り、伝熱壁を介
して蓄熱材に熱エネルギーを伝達する。熱源装置３で加
熱された熱媒体は、蓄熱材の融点より５℃以上、好まし
くは１０℃以上高い温度となるように加熱される。熱媒
体によって熱エネルギーを与えられた蓄熱材は、固相状
態から液相状態への相転移による融解潜熱及び顕熱とし
て蓄熱される。蓄熱材を加熱して自体は冷却された熱媒
体は弁体６、ポンプ７を経由して熱源装置３で再度加熱
される。

【００１６】蓄熱槽２内に蓄熱された熱エネルギーを利
用するときは、弁体４を閉とし、弁体５、三方バルブ１
０の弁体とポンプ１１間の流路及び弁体６を開としてポ
ンプ１１を駆動すると、蓄熱槽２の蓄熱材によって加熱
された熱媒体は、三方弁１０、ポンプ１１を経由して熱
交換器８に送給され、被加熱体流路９から送給される被
加熱体を加熱する。一方、潜熱を放出した蓄熱材は固相
に転移する。なお、この放熱工程において過冷却状態に
ある蓄熱材組成物に向って蓄熱槽外側に配設された超音
波発振装置より超音波が断続的ないし連続的に照射され
る。

【００１７】被加熱体を加熱した熱媒体は弁体６を経由
して蓄熱槽２に入り再度加熱される。熱交換器８の加熱
温度は、三方弁１０の調整によって、蓄熱槽２で加熱さ
れた熱媒体と、バイパス管１２を経由して熱交換器８を
循環する熱媒体の混合比を調整することによって調整す
ることができる。また、被加熱体を加熱するときに熱源
装置３が熱エネルギーを放出しているときには、バルブ
４を開として熱源装置３からの熱媒体をそのまま、或い
は蓄熱槽２で加熱された媒体と混合して熱交換器８に送
給することもできる。本発明にいう蓄熱装置の実施形態
として具体的には、カプセル型蓄熱装置、シェル＆チュ
ーブ型蓄熱装置、アイスオンコイル型蓄熱装置、プレー
ト型蓄熱装置等が好ましく挙げられるが、超音波照射の
容易性を考慮すると、図２のようなシェル＆チューブ型
蓄熱装置若しくは図３のようなアイスオンコイル型蓄熱
装置が最も好ましく例示される。

【００１８】蓄熱槽２の形式は特に制限されるものでは
ないが、シェル＆チューブ型若しくはアイスオンコイル
型が適する。シェル＆チューブ型は図２に示すように、
槽体１３を有し、槽体１３には熱媒体の導出入口１４ａ
から主管１５が延び、主管１５には多数の支管１６が連
結され、支管１６の他端は、他方の導出入口側の主管１
７に連結されており、他方の熱媒体導出入口１４ｂから
他の機構に送給されるように構成されている。前記の主
管１５、１７及び支管１６は伝熱壁に該当し、主管１
５、１７及び支管１６の外側の蓄熱室１８には蓄熱材が
充填される。アイスオンコイル型は図３に示すように、
槽体１３を有し、槽体１３には熱媒体の導出入口１４ａ
からコイル２１が延び、コイル２１は枝分かれせずに、
ある一定のピッチと配列をもって槽体１３内を巡ってお
り、他方の導出入口１４ｂから他の機構に送給されるよ
うに構成されている。前記のコイル２１は伝熱壁に該当
し、コイル２１の外側の蓄熱室１８には蓄熱材が充填さ
れる。また、蓄熱槽外部には超音波発振回路１９が配さ
れ、超音波振動子が接続された超音波発振面２０は、蓄
熱槽端部に配され、任意のタイミングで蓄熱材内部及び
伝熱壁表面に向かって超音波が断続的若しくは連続的に
照射される。なお、本発明における糖アルコール類を含
む潜熱蓄熱材組成物と熱媒体との間で熱交換を行う工程
とは、低温の潜熱蓄熱材組成物が高温の熱媒体により加
熱される蓄熱工程及び高温の潜熱蓄熱材組成物が低温の
熱媒体により冷却される放熱工程から少なくとも構成さ
れる工程を指す。

【００１９】本発明に用いられる潜熱蓄熱材組成物は、
糖アルコール類を主成分として含む組成物である。糖ア
ルコール類の含有率は、通常、１０〜１００重量％、好
ましくは３０〜１００重量％である。糖アルコール類に
ついては、特に限定はされないが、その具体例として
は、例えばｍｅｓｏ−エリスリトール、ｌ−エリスリト
ール、ｄ−エリスリトール、ｄｌ−エリスリトール、ペ
ンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、リビト
ール、キシリトール、Ｄ−アラビトール、Ｌ−アラビト
ール、ＤＬ−アラビトール、アリトール、ダルシトー
ル、Ｄ−ソルビトール、Ｌ−グルシトール、ＤＬ−グル
シトール、Ｄ−マンニトール、Ｌ−マンニトール、ＤＬ
−マンニトール、Ｄ−イディトール、Ｌ−イディトー
ル、Ｄ−タリトール、Ｌ−タリトール、ＤＬ−タリトー
ル、ペルセイトール、ボレミトール、グリセロ−グロ−
ヘプチトール、Ｄ−グリセロ−Ｄ−イド−ヘプチトー
ル、Ｄ−エリスロ−Ｄ−ガラクト−オクチトール等が挙
げられる。中でも１００℃付近に融点を持ち、蓄熱密度
が高く、結晶性に優れた安価な材料として、ｍｅｓｏ−
エリスリトールがより好ましく例示される。

【００２０】本発明の潜熱蓄熱材組成物には副成分とし
て、主成分となる化合物に相溶し、共晶可能なものを添
加することができる。その添加量については主成分の蓄
熱材性能を著しく損わない範囲、通常は、重量で主成分
量を越えない範囲で使用することができる。

【００２１】本発明の潜熱蓄熱材組成物については、過
冷却を防止するため、必要に応じて過冷却防止剤を添加
することができ、過冷却防止剤としては、水に難溶性の
無機塩が好ましい。水に難溶性とは、２５℃の水１００
ｇに対して５ｇ以上溶解しないことを意味する。このよ
うな無機塩の具体例としては、例えば、炭酸カルシウ
ム、リン酸三カルシウム、硫酸カルシウム、ピロリン酸
カルシウム、リン酸アルミニウム、リン酸銀、硫酸銀、
塩化銀、ヨウ化銀等が挙げられる。これらは、単独又は
組み合わせて用いることができる。

【００２２】また、本発明の潜熱蓄熱材組成物には、熱
安定剤、難燃剤、増粘剤、ゲル化剤、酸化防止剤、熱伝
導性改良剤等の添加剤を適宜使用することができる。本
発明にいう過冷却状態とは、蓄熱材が融点以下に冷却さ
れても結晶化せず、液相状態を維持している状態をさ
す。

【００２３】本発明にいう蓄熱装置の実施形態として具
体的には、カプセル型蓄熱装置、シェル＆チューブ型蓄
熱装置、プレート型蓄熱装置等が好ましく挙げられる
が、超音波照射の容易性を考慮すると、シェル＆チュー
ブ型蓄熱装置（若しくはアイスオンコイル型蓄熱装置）
が最も好ましく例示される。また、シェル＆チューブ型
蓄熱装置において、蓄熱材の相転移に伴う容積変化を吸
収するために、蓄熱槽内に減圧或いは加圧された空隙を
設けておくことも重要な技術である。

【００２４】本発明にいう伝熱壁とは、蓄熱材と、蓄熱
材に熱の受け渡しをする熱媒体との間に介在する固体壁
を指す。伝熱壁の材質としては既知の配管用材質であれ
ばよく、銅、ステンレス、アルミ、亜鉛メッキ炭素鋼等
の金属類；ポリフェニレンエーテル、架橋ポリオレフィ
ン、ポリフェニレンスルフィド等の樹脂類を任意に使用
することができる。また、伝熱壁の成形方法としては既
知の成形方法であれば何ら制限はない。本発明にいう熱
媒体としては、既知のものを任意の組成にて使用するこ
とができる。例としては、流動パラフィン等の飽和炭化
水素系オイル、ハロゲン化ビフェニル等の芳香族炭化水
素系オイル、空気、窒素、アルゴン、水、水蒸気、シリ
コーンオイル、グリコール水溶液等が挙げられる。

【００２５】本発明にいう超音波とは、通常知られてい
る任意の手法により発せられるものであれば特に制限は
なく、具体的には水晶振動子、圧電磁器振動子、磁歪振
動子（フェライト振動子）、或いはＬｉＮｂＯ₃ 、Ｃｄ
Ｓ、ＺｎＯ等の結晶や蒸着膜、ポリ弗化ビニリデン高分
子圧電膜、圧電結晶の非共振励振等が発振源として用い
られる。超音波の出力は特に制限はないが、好ましくは
糖アルコールを含む潜熱蓄熱材組成物１ｋｇに対して１
〜５００Ｗの範囲、より好ましくは５〜２００Ｗの範囲
である。出力が１Ｗ未満であると、発核促進効果が低下
し、出力が５００Ｗを越えると、蓄熱材組成物の劣化を
促進したり、蓄熱材の異常昇温を招く。また、周波数に
ついては１〜１０⁹ ｋＨｚの範囲が一般的である。但
し、好ましくは１０〜５００ｋＨｚの範囲、より好まし
くは２０〜２００ｋＨｚである。周波数が１０ｋＨｚ未
満では、可聴領域にあるため、騒音となる。また、周波
数が５００ｋＨｚを越えると、媒質中の超音波吸収が周
波数の自乗に比例して増大するため超音波が直ぐに減衰
してしまい、蓄熱材深部まで伝搬しないため、発核が局
部的になる。

【００２６】また、蓄熱材組成物と伝熱壁との接触面
と、超音波の発振面との距離が融点に等しい温度の蓄熱
材組成物中における超音波の波長の０．５ｎ倍（ｎは自
然数）であることが好ましい。超音波の発核効果は、共
振波の節部によるキャビテーション効果が関与している
ため、節部が伝熱壁表面付近に位置することによって、
より効果的に発核を促進可能となるからである。更に、
超音波の照射方法としては、本発明の要旨を損なわない
範囲において、任意の手段を用いて照射することができ
るが、他の気体状若しくは液体状物質、或いはゴム状弾
性物質等、超音波の波長或いは強度を変化させうる媒質
を介さずに直接的に蓄熱材中に超音波を照射するのが好
ましい。

【００２７】尚、本発明における潜熱蓄熱材の融点及び
融解潜熱量の定義は次の通りである。即ち、アルミニウ
ムの密封セルを使用し、示差走査熱量計（セイコー電子
工業社製、ＤＳＣ−２２０Ｃ）を用いて窒素流量１００
ｍｌ／分、昇温速度２℃／分で２０℃から１８０℃まで
昇温させた際に現れた吸熱ピークの内で最大ピークのピ
ークトップ温度を融点とし、このピークの吸熱量を融解
潜熱量と定義する。尚、放熱工程、その中でも特に潜熱
蓄熱材組成物がその融点を通過する時点において、本発
明に使用する熱媒体の温度は、潜熱蓄熱材の融点（Ｔ
ｍ）〜（Ｔｍ−３０℃）の範囲であるか、若しくは潜熱
蓄熱材が０．１℃／秒未満の速度で冷却される場合にこ
そ、本発明の超音波照射の有効性が大きい。熱媒体の温
度が（Ｔｍ−３０℃）未満であり、且つＴｍ〜（Ｔｍ−
４０℃）の範囲において潜熱蓄熱材の少なくとも一部が
０．１℃／秒以上の速度で冷却される場合、超音波によ
る発核促進効果がなくとも、熱衝撃にて発核が容易に進
行しうる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施
例に限定されるものではない。但し、実施例１、２及び
比較例１における蓄熱材温度とは、蓄熱材中心部に設置
したＴ型シース熱電対（φ１．６；ＪＩＳ ０．７５
級；中央理化（株）社製）で測定された温度を指す。

【００２９】実施例１ 蓄熱材としてエリスリトール（三菱化学フーズ（株）社
製）５５ｇを入れた内径３８ｍｍ、肉厚２ｍｍのＰＹＲ
ＥＸガラス製試験管をシリコーンオイル４００ｇ入りの
バスにて１４０℃まで加熱し融解させた後、室温２０℃
下、シリコーンバス中で放冷した。このときの蓄熱材の
冷却速度は、０．０２℃／秒であった。蓄熱材中心部に
設置したＴ型シース熱電対の温度が蓄熱材の融点（１１
９℃）まで低下した時点から、超音波処理装置（ＵＰ−
５０Ｈ；チタンチップＭＳ２使用；Ｄｒ．Ｈｉｅｌｓｃ
ｈｅｒ社製）を用いて直接的に蓄熱材に超音波（周波数
３０ｋＨｚ；出力５０Ｗ）を連続的に照射した。結果を
表１に示した。

【００３０】実施例２ 蓄熱材としてエリスリトール（三菱化学フーズ（株）社
製）５５ｇを入れた内径３８ｍｍ、肉厚２ｍｍのＰＹＲ
ＥＸガラス製試験管をシリコーンオイル４００ｇ入りの
バスにて１４０℃まで加熱し融解させた後、室温２０℃
下、シリコーンバス中で放冷した。このときの蓄熱材の
冷却速度は、０．０２℃／秒であった。蓄熱材中心部に
設置したＴ型シース熱電対の温度が蓄熱材の融点（１１
９℃）まで低下した時点から、シリコーンバスを介して
超音波洗浄器（ＢＲＡＮＳＯＮＩＣ ＵＬＴＲＡＳＯＮ
ＩＣ ＣＬＥＡＮＥＲ−ＭＯＤＥＬ Ｂ３２００ Ｊ−
４；ヤマト（株）社製）を用いて間接的に蓄熱材に超音
波（周波数４７ｋＨｚ；出力１２０Ｗ）を連続的に照射
した。結果を表１に示した。

【００３１】比較例１ 蓄熱材としてエリスリトール（三菱化学フーズ（株）社
製）５５ｇを入れた内径３８ｍｍ、肉厚２ｍｍのＰＹＲ
ＥＸガラス製試験管をシリコーンオイル４００ｇ入りの
バスにて１４０℃まで加熱し融解させた後、室温２０℃
下、シリコーンバス中で放冷した。このときの蓄熱材の
冷却速度は、０．０２℃／秒であった。結果を表１に示
した。

【００３２】

【表１】 ＊１ 結晶が発生し始めた温度。 ＊２ 過冷却状態が破れ、融点以下であった蓄熱材温度が融点に向かって昇温 を開始する温度。

【００３３】本発明の蓄熱材組成物の用途を説明する
が、用途はこれらに限定されるものではない。給湯目的
では深夜電力を利用した蓄熱式電気温水器がある。シス
テムを複合化させれば２４時間風呂とも共用が可能であ
る。暖房目的では蓄熱式床暖房システムがある。また、
北欧等寒い地域で自動車のエンジン始動時に触媒温度が
上がるまで、触媒の活用が上がらず有害なガスが排出さ
れる問題がある。この問題を解決するために、走行時の
ラジエターの熱を蓄熱しておき、始動時に利用して昇温
を加速することも考えられる。ラジエター内の熱触媒は
不凍液（エチレングリコール水溶液）であるが、走行中
の液温は９０℃前後である。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、糖アルコール系潜熱蓄
熱材の放熱制御方法を含む蓄熱方法及びそれを用いた蓄
熱装置が得られる。本発明の蓄熱装置は従来の中温から
高温用顕熱蓄熱型装置よりも軽量、省スペースで装置形
状の自由度が高く、また、万一蓄熱材が漏洩した際にも
人体や環境に悪影響を及ぼす危険性が低く、且つ優れた
蓄放熱能力を有するため家庭、ビル、その他の建造物或
いは地域向けの給湯或いは暖房用の蓄放熱装置として用
いることができるばかりでなく、ゴミ焼却炉等のプラン
トにおける未利用廃熱の蓄熱、ガス冷暖房及びガス給湯
におけるコジェネレーションシステムの蓄放熱ユニット
等に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄熱装置の一形態を示す概念図。

【図２】本発明のシェル＆チューブ型蓄熱装置の蓄熱槽
の一形態を示す縦断面図。

【図３】本発明のアイスオンコイル型蓄熱装置の蓄熱槽
の一形態を示す縦断面図。

【符号の説明】 １ 蓄熱装置 ２ 蓄熱槽 ３ 熱源装置 ４ 弁体 ５ 弁体 ６ 弁体 ７ ポンプ ８ 熱交換器 ９ 被加熱体流路 １０ 三方弁 １１ ポンプ １２ バイパス管 １３ 槽体 １４ａ 熱媒体入口 １４ｂ 熱媒体出口 １５ 主管 １６ 支管 １７ 主管 １８ 蓄熱室 １９ 超音波発振回路 ２０ 超音波発振面 ２１ コイル

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 糖アルコール類を含む潜熱蓄熱材組成物
   と熱媒体との間で熱交換を行う工程を含む蓄熱方法にお
   いて、潜熱蓄熱材組成物から熱媒体への放熱工程におい
   て過冷却状態にある潜熱蓄熱材組成物に超音波を照射す
   ることを特徴とする蓄熱方法。
2. 【請求項２】 超音波の出力が糖アルコール類を含む潜
   熱蓄熱材組成物１ｋｇに対して１〜５００Ｗの範囲にあ
   ることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱方法。
3. 【請求項３】 超音波の波長が１０〜５００ｋＨｚの範
   囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄熱
   方法。
4. 【請求項４】 潜熱蓄熱材組成物中に超音波を直接放射
   することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
   載の蓄熱方法。
5. 【請求項５】 糖アルコール類がエリスリトールである
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の
   蓄熱方法。
6. 【請求項６】 潜熱蓄熱材組成物と熱媒体との間に熱交
   換が、伝熱壁を介して行われることを特徴とする請求項
   １ないし５のいずれかに記載の蓄熱方法。
7. 【請求項７】 前記の糖アルコール類を含む潜熱蓄熱材
   組成物と熱媒体との間で熱交換を行う工程が、低温の潜
   熱蓄熱材組成物が高温の熱媒体により加熱される蓄熱工
   程及び高温の潜熱蓄熱材組成物が低温の熱媒体により冷
   却される放熱工程から少なくとも構成されることを特徴
   とする請求項１ないし６のいずれかに記載の蓄熱方法。
8. 【請求項８】 前記放熱工程における熱媒体の温度が、
   潜熱蓄熱材組成物の融点−３０℃以上であることを特徴
   とする請求項７に記載の蓄熱方法。
9. 【請求項９】 前記放熱工程における潜熱蓄熱材組成物
   の冷却速度が０．１℃／秒未満であることを特徴とする
   請求項７又は８に記載の蓄熱方法。
10. 【請求項１０】 糖アルコール類を含む潜熱蓄熱材組成
    物を収蔵する蓄熱槽及び該潜熱蓄熱材組成物と熱媒体の
    間で熱交換を行う機構から少なくとも構成される蓄熱装
    置において、該蓄熱槽内の潜熱蓄熱材組成物に超音波を
    照射する超音波発生装置が配設されてなることを特徴と
    する蓄熱装置。
11. 【請求項１１】 前記の潜熱蓄熱材組成物と熱媒体の間
    で熱交換を行う機構が、熱交換器及び蓄熱槽と熱交換器
    との間を熱媒体が循環するループであることを特徴とす
    る請求項１０に記載の蓄熱装置。
12. 【請求項１２】 前記蓄熱槽が、その中に潜熱蓄熱材組
    成物を充填するシェル及びその中を熱媒体が通過する熱
    交換用管を備えたシェルアンドチューブ型又はアイスオ
    ンコイル型の蓄熱槽であることを特徴とする請求項１０
    又は１１に記載の蓄熱装置。