(57)【要約】【課題】蓄熱システムの小型化および高効率化を達成することにある。【解決手段】アルコール水溶液からアルコールを真空脱気によって蒸発分離させ、前記アルコール水溶液から分離する際の前記アルコールの蒸発潜熱によってそのアルコール水溶液中にスラリー氷を生成し、前記スラリー氷により冷熱を蓄熱することを特徴とする蓄熱方法である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール水溶液からアルコールを真空脱気によって蒸発分離させ、
前記アルコール水溶液から分離する際の前記アルコールの蒸発潜熱によってそのアルコール水溶液中にスラリー氷を生成し、
前記スラリー氷により冷熱を蓄熱することを特徴とする、蓄熱方法。
【請求項２】
アルコール水溶液を貯留するとともに、そのアルコール水溶液から分離するアルコールの蒸発潜熱によりアルコール水溶液中に生成されるスラリー氷によって冷熱を蓄熱する製氷部と、
前記製氷部中のアルコール水溶液からアルコールを真空脱気によって蒸発分離させるアルコール分離部と、
を具えてなる、蓄熱システム。
【請求項３】
前記アルコール水溶液から分離したアルコールを前記アルコール水溶液に再度混合して前記アルコール水溶液の濃度を調整するアルコール水溶液濃度調整部を具えてなる、請求項２記載の蓄熱システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、氷蓄熱システム等に用い得る蓄熱方法および蓄熱システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の氷蓄熱システムのスラリー化技術としては、エチレングリコール水溶液やアルコール水溶液中の水を冷却面によって冷却して凝固させる方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
平田哲夫、石川昭、長坂恒次、日本冷凍空調学会論文集、１５（３）、１８５（１９９８）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこれらの従来の方法では、アルコール水溶液を冷却するために冷凍機を用いるのでエネルギー効率が悪いという問題および、生成された氷が冷却面に付着しやすいという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は、上記課題を有利に解決した蓄熱方法および蓄熱システムを提供することを目的とするものであり、この発明の蓄熱方法は、アルコール水溶液からアルコールを真空脱気によって蒸発分離させ、前記アルコール水溶液から分離する際の前記アルコールの蒸発潜熱によってそのアルコール水溶液中にスラリー氷を生成し、前記スラリー氷により冷熱を蓄熱することを特徴としている。
【０００６】
また、この発明の蓄熱システムは、アルコール水溶液を貯留するとともに、そのアルコール水溶液から分離するアルコールの蒸発潜熱によりアルコール水溶液中に生成されるスラリー氷によって冷熱を蓄熱する製氷部と、前記製氷部中のアルコール水溶液からアルコールを真空脱気によって蒸発分離させるアルコール分離部と、を具えてなることを特徴としている。
【０００７】
この発明は、真空脱気によりアルコール水溶液からアルコールを分離した際の蒸発潜熱によって水を凝固させることから、冷凍機を用いないため、従来よりもエネルギー効率が高く、また冷却面を用いないため、冷却面への氷の付着等のシステムトラブルを回避でき、しかも蓄熱システムを従来より小型に構成することができる。
【０００８】
そして、この発明を氷蓄熱システムとして使用すれば、製氷時のエネルギー損失を大幅に低減することができることから、蓄エネルギー、冷凍空調および環境分野に貢献することができる。
【０００９】
なお、この発明の蓄熱システムにおいては、前記アルコール水溶液から分離したアルコールを前記アルコール水溶液に再度混合して前記アルコール水溶液の濃度を調整するアルコール水溶液濃度調整部を具えると、アルコール水溶液から分離したアルコールを循環使用できるのでより好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の蓄熱方法の一実施例の実施のための、この発明の蓄熱システムの一実施例を示す構成図である。この実施例の蓄熱システムは、気密容器を有する製氷部１と、真空ポンプを有するアルコール分離部２と、凝縮器を有する凝縮部３と、流量調整弁および混合容器（液溜め）を有するアルコール水溶液濃度調整部４と、熱交換器を有する採冷熱部５と、圧力調整弁を有する圧力調整部６と、ポンプ７とを具えてなり、ここで、アルコール水溶液濃度調整部４、製氷部１、採冷熱部５およびポンプ７を通る循環回路には、アルコール水溶液８が充填されている。
【００１１】
この実施例の蓄熱システムにあっては、図１に示すように、アルコール分離部２の真空ポンプが製氷部１内を真空脱気することにより、製氷部１内のアルコール水溶液８からアルコール９が蒸発分離する。その際、アルコール９の蒸発潜熱によって製氷部１内のアルコール水溶液８中の水が擬囲し、スラリー氷１０が生成される。スラリー氷１０はアルコール水溶液８とともにポンプ７の作用によって配管内を流動し、採冷熱部５で冷熱を放出して融解する。
【００１２】
一方、蒸発した高濃度のアルコールは、凝縮部３で冷却された後、圧力調整部６の圧力調整弁によって圧力を調整され、高濃度アルコール液になる。なお、アルコール分離部２の真空ポンプでは、膜を使用してさらに高濃度のアルコールを抽出しても良い。
【００１３】
そして、採冷熱部５でスラリー氷が融解して低濃度となったアルコール水溶液８と、製氷部１内での蒸発分離によって抽出され冷却されたアルコールが放熱して液化した高濃度アルコール液とは、アルコール水溶液濃度調整部４の混合容器（液溜め）で混合され、そのアルコール水溶液濃度調整部４で濃度と温度とを調整されたアルコール水溶液は、製氷部１に循環する。なお、アルコール水溶液濃度調整部４の混合容器での、低濃度のアルコール水溶液８と蒸発した高濃度アルコール液との混合の際に発熱を伴う場合は、空冷することによって効率をさらに高めることができる。
【００１４】
本願発明者は、上記実施例の蓄熱方法および蓄熱システムによるアルコール水溶液の凝固に関して、図２に示す如き簡単な実験装置を用いて実験を行い、確証を得ている。この実験装置では、気密容器として試験管１１を用いた。試験管１１に１０ｗｔ％アルコール水溶液８を注入し、試験管１１を真空ポンプ１２に接続して試験管１１内を真空脱気した。その結果、アルコール９が蒸発し、試験管１１内でアルコール水溶液８中の水が凝固した。凝固後、試験管１１を真空ポンプ１２から取り外したところ、スラリー状の氷１０が確認された。
【００１５】
またアルコールの蒸発潜熱を調査したところ、２７３．１５Ｋ、１．６３ｋＰａで９４６．５ｋＪ／ｋｇであり（「流体の熱物性値集」、日本機械学会）、水の融解潜熱は３２０ｋＪ／ｋｇであることから、アルコールの蒸発潜熱は水を凝固させることができる。また、真空ポンプも低真空用で十分である。さらに、１０ｗｔ％アルコール水溶液における凝固点効果は−４．６Ｋ（「アルコールの冷媒・蓄冷剤への応用技術に関する研究開発総括報告書」、アルコール協会）であり、低過冷度であることから、氷蓄熱システムを構成した場合のエネルギー損失は小さいということが確認された。
【００１６】
かくして上記実施例の蓄熱方法および蓄熱システムによれば、アルコールの蒸発によるスラリー氷の生成が可能であり、蓄熱システムの小型化、高効率化を達成することができる。
【００１７】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、上記実施例の蓄熱方法および蓄熱システムはアルコールおよびアルコール水溶液を循環させる閉鎖系を構成しているが、アルコール水溶液濃度調整部４を設けず、アルコール分離部で真空脱気してアルコールを蒸発分離させるのとは別途に、所定濃度のアルコール水溶液を製氷部１内に供給して、開放系を構成するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の蓄熱方法の一実施例の実施のための、この発明の蓄熱システムの一実施例を示す構成図である。
【図２】上記実施例の蓄熱方法および蓄熱システムによるアルコール水溶液の凝固の確認のための実験装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１  製氷部
２  アルコール分離部
３  凝縮部
４  アルコール水溶液濃度調整部
５  採冷熱部
６  圧力調整部
７  ポンプ
８  アルコール水溶液
９  アルコール
１０  スラリー
１１  試験管
１２  真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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