JP2001031958A - 熱輸送媒体の使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 融点が０〜２０℃の範囲にあり、配管への腐
食もなく、且つスラリー状で搬送可能であるトリメチロ
ールエタン系潜熱蓄熱材組成物を熱輸送媒体として使用
する方法の提供。 【解決手段】 トリメチロールエタン１３〜２９重量％
を含有する水溶液を０℃以上、２０℃以下で熱輸送媒体
として使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱輸送媒体の使用
方法に関する。詳しくは、特定量のトリメチロールエタ
ン（以下、ＴＭＥと略記することがある）を含有する水
溶液を熱輸送媒体として使用する方法に関する。本発明
の方法は、ビル等の空調用として水やブラインよりも効
率的に用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】氷蓄熱システムや地域熱供給システムに
ついては、経費削減の一環として、熱媒体を輸送するポ
ンプ動力の低減が求められている。このため、例えば空
調側で利用する温度差を大きくするとか、或いは熱媒体
中に界面活性剤を添加して流動抵抗を低減させる方法等
が検討されている。

【０００３】一方、熱媒体については、水に低温潜熱蓄
冷物質を分散混合した潜熱蓄冷材を用いる方法が検討さ
れている。例えば、パラフィンをｏ／ｗ型エマルジョン
にしてスラリーとして用いる方法やパラフィンをマイク
ロカプセルにして用いる方法、或いは低価格の無機水和
物を潜熱蓄冷材として利用する方法等が提案されてい
る。また、融点２１〜３５℃、３５ｃａｌ／ｇ以上の蓄
熱量を有するトリメチロールエタン水和物の蓄熱材も提
案されている（特開昭６３−１０１４７３号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パラフ
ィンを用いる方法については、パラフィンの価格が高
く、又、マイクロカプセルの作製コストも高いため、実
用化が難しく、また、無機水和物を用いる場合、配管へ
の腐食の問題があり、実現が難しい。一方、金属に対す
る腐食性は小さいと思われるトリメチロールエタン水和
物系の蓄熱材については、冷媒としての具体的な使用方
法がこれ迄知られていない。本発明は、エマルジョン化
又はマイクロカプセル化する必要がなく、配管への腐食
もなく、且つ融点が０〜２０℃の範囲のトリメチロール
メタン系潜熱蓄冷材の使用方法を提供することを目的と
する。

【０００５】

【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、トリメチロールエタン及び
水、又はトリメチロールエタン、尿素及び水を特定の割
合で配合した潜熱蓄冷材は、融点が０〜２０℃近辺であ
り、配管への腐食も小さく、且つスラリー状であるため
搬送可能であることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【０００６】即ち、本発明の要旨は、トリメチロールエ
タン１３〜２９重量％を含有する水溶液を０℃以上、２
０℃以下で熱輸送媒体として使用することを特徴とする
熱輸送媒体の使用方法、にある。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の方法は、特定割合のトリ
メチロールエタン含有水溶液又は特定割合のトリメチロ
ールエタン及び尿素含有水溶液をスラリー状の熱輸送媒
体として使用することを特徴とする。次に、トリメチロ
ールエタンと水との相図（図−１）に基づき、本発明の
概念を説明する。なお、この相図は、本発明者らが初め
て作成したものであり、トリメチロールエタンの含有量
と融点との関係は今迄知られていなかったものである。

【０００８】相図からトリメチロールエタンの割合によ
って、ＴＭＥ四水和物を主たる成分とする０℃より高い
融点ピーク１と水を主成分とする０℃以下の融点ピーク
２が存在することが分る。熱媒体を５℃まで冷却した場
合、融点ピーク１の成分は凝固し潜熱を蓄える。一方、
５℃では融点ピーク２は液体であるので、融点ピーク２
の成分を媒体とした熱搬送が可能となる。即ち、本発明
のポイントは、このように所定の温度で凝固する成分と
液体である成分を機能別に利用することにある。

【０００９】トリメチロールエタンの配合割合は、熱輸
送媒体主成分のトリメチロールエタンと水との合計量に
対して、１３〜２９重量％、好ましくは１５〜２３重量
％である。トリメチロールエタンの含有量が１３重量％
より少ないと融点ピーク１が０℃以下に低下し、２９重
量％より多いと融点ピーク１が２０℃を超え、融点ピー
ク２及び／又は３の成分が少なくなり搬送できなくなる
ので好ましくない。

【００１０】更に、トリメチロールエタンと水の組成物
に尿素を配合するとトリメチロールエタンの融点は低下
する。尿素を配合すると−１２℃付近に融点ピーク３が
現れる。トリメチロールエタン四水和物に尿素を加えて
いくと融点が低下する。また、トリメチロールエタン４
０重量％、尿素３０重量％、水３０重量％の組成物は１
３℃に共晶点を有する。

【００１１】なお、尿素の配合量は、この場合の熱輸送
媒体主成分であるトリメチロールエタンと尿素と水との
合計量に対して、１〜３０重量％、好ましくは１〜２５
重量％である。尿素の配合量が１重量％より少ないと融
点ピーク１の融点降下の効果が得られず、３０重量％よ
り多いと融点ピーク１が０℃以下に低下するので好まし
くない。

【００１２】本発明に用いられる熱輸送媒体には、必要
に応じて上記成分以外の添加剤を使用することができ
る。例えば、増粘剤を配合してもよい。使用できる増粘
剤の種類としては、水不溶性吸水性ポリマー、ポリアク
リル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリグリセリ
ン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセ
ルロース、ポリビニルアルコール、アルギン酸塩、キサ
ンタンガム、カラーギナン、ゼラチン、寒天等が挙げら
れるがこれに限定されることはない。これら増粘剤の配
合量はトリメチロールエタンと水、又はトリメチロール
エタンと水と尿素からなる蓄熱材主成分１００重量部に
対して０．０１〜１重量部である。また、フェノール
類、アミン類、ヒドロキシアミン類等の酸化防止剤、ク
ロム酸塩、ポリリン酸塩、亜硝酸ナトリウム等の金属腐
食防止剤、安息香酸ナトリウムや２，６−ジ−ｔ−ブチ
ルヒドロキシトルエン等の防腐剤、流動抵抗を軽減する
ための界面活性剤を使用することができる。

【００１３】更に、過冷却を防止するために、過冷却防
止剤を添加してもよい。過冷却防止剤としては、例えば
硫酸カルシウム、硫酸カルシウム半水塩、硫酸カルシウ
ム二水塩、炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム一水塩、ピ
ロリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム十水塩、硫
酸ナトリウム、硫酸ナトリウム十水塩及び第三リン酸カ
ルシウム等が挙げられる。これらの中、硫酸カルシウム
二水塩、炭酸ナトリウムが好ましい。なお、過冷却防止
剤の配合量は、熱輸送媒体主成分１００重量部に対し
て、通常、０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜５
重量部である。

【００１４】本発明に用いられる熱輸送媒体組成物の調
合方法は、特に限定されないが、トリメチロールエタン
と水又はトリメチロールエタンと水と尿素とその他の添
加剤を混合して均一に分散させればよい。より均一に分
散させるためには、熱輸送媒体組成物を通常４０〜５０
℃まで加熱し、撹拌混合する方法が挙げられる。

【００１５】

【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。 実施例１〜５、比較例１〜２ トリメチロールエタン（東京化成工業社製試薬）と水
（純水）を表−１に示す重量で配合し熱輸送媒体を得
た。得られた熱輸送媒体を示差走査熱量計（セイコー電
子工業社製ＤＳＣ２２０Ｃ）にて、２℃／分で−５０℃
まで冷却し、２℃／分で４０℃まで昇温させたときの融
解温度を測定した。測定結果を表−１に示す。トリメチ
ロールエタンの配合量が１５〜２５重量％では融点ピー
ク１は６．５〜１８．２℃であった。トリメチロールエ
タンの配合量が１０重量％では融点ピーク１が−２．０
℃、３０重量％では２２℃となり目標を外れることが分
かる。

【００１６】実施例６〜１２、比較例３ トリメチロールエタン、尿素（東京化成工業社製試薬）
と水（純水）を表−２に示す重量で配合した以外は実施
例１と同様に行った。表−２から、実施例６〜１２は何
れも融点ピーク１が７．８〜１９．５℃であり、融点ピ
ーク２と融点ピーク３の成分により５℃以上で液体成分
が存在し、熱搬送が可能であることが分かる。比較例３
は融点ピーク１及び２が存在せず、融点ピーク３の−１
２．３℃だけであった。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、融点が０〜２０℃の範
囲にあり、配管への腐食もなく、且つスラリー状で搬送
可能であるトリメチロールエタン系潜熱蓄熱材組成物を
熱輸送媒体として使用する方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トリメチロールエタンと水との相図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トリメチロールエタン１３〜２９重量％
   を含有する水溶液を０℃以上、２０℃以下で熱輸送媒体
   として使用することを特徴とする熱輸送媒体の使用方
   法。
2. 【請求項２】 水溶液がトリメチロールエタン１３〜２
   ９重量％の外に、尿素１〜３０重量％を含有することを
   特徴とする請求項１に記載の熱輸送媒体の使用方法。