【手続補正書】
【提出日】平成15年11月18日(2003.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】蓄熱材、その製造方法、蓄熱システム、蓄熱方法、蓄熱槽および熱輸送媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】硝酸マグネシウム・６水和塩と塩化マグネシウム・６水和塩を主体とする蓄熱材であって、塩化マグネシウム・６水和塩の割合が硝酸マグネシウム・６水和塩及び塩化マグネシウム・６水和塩の合計重量の２０％以下であることを特徴とする蓄熱材。
【請求項２】請求項１に記載の蓄熱材の製造方法であって、目標とする蓄熱材の相変化温度に応じて、硝酸マグネシウム・６水和塩及び塩化マグネシウム・６水和塩の合計重量に対する塩化マグネシウム・６水和塩の割合を２０％以下の範囲で調整することを特徴とする蓄熱材の製造方法。
【請求項３】請求項１記載の蓄熱材を用いることを特徴とする、潜熱利用型の蓄熱システム。
【請求項４】請求項１記載の蓄熱材を用いることを特徴とする、潜熱利用型の蓄熱方法。
【請求項５】請求項１記載の蓄熱材を蓄熱媒体として貯蔵することを特徴とする静置蓄熱槽。
【請求項６】請求項１記載の蓄熱材をマイクロカプセルに封入して液体中に分散させたことを特徴とする熱輸送媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、排熱を利用した蓄熱システムに好適な蓄熱材、特に相変化に伴う潜熱を利用する蓄熱材、その製造方法、蓄熱システム、蓄熱方法、蓄熱槽および熱輸送媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分散発電設備においては、発電設備等で発生する排熱を有効に利用する手段として蓄熱システムの導入が進められている。例えば、発電設備の稼動時間帯と熱需要の時間帯が一致しない場合にも、排熱を蓄熱しておくことにより有効活用できる。このような蓄熱システムで利用される蓄熱方法としては顕熱利用型、潜熱利用型、化学的な手法等の方法があるが、その中でも潜熱利用型の蓄熱方法は相変化に伴う潜熱を利用するため蓄熱容量が大きく注目されている。
【０００３】
このような潜熱利用型の蓄熱システムで用いられる蓄熱材として、特開昭５６−８４７８４号公報及び特開昭５９−４７２８７号公報には、硝酸マグネシウムと塩化マグネシウムの混合物を用いる方法が開示されている（従来技術）。
【０００４】
これらの公報においては、蓄熱材としては２５〜４５ｗｔ％の硝酸マグネシウム、１０〜２５ｗｔ％の塩化マグネシウム及び残部は、水からなり１００ｗｔ％とする範囲が望ましいとされており、特に硝酸マグネシウム３４ｗｔ％、塩化マグネシウム１９ｗｔ％、水４７ｗｔ％の場合が最も望ましいとされている。さらに、これらの混合物には核添加剤の添加が必須の構成として記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭５６−８４７８４号公報及び特開昭５９−４７２８７号公報に開示されている硝酸マグネシウムと塩化マグネシウムの混合割合の蓄熱材では、相変化温度は６０℃程度となる。一方、給湯や暖房などの熱需要に対して利用し易い蓄熱温度域は６０〜９０℃の範囲であるが、上記従来技術の蓄熱材では６０℃近傍以外の温度での潜熱蓄熱が不可能である。また発電設備の種類により排熱温度（熱源）が異なるため、最適の潜熱蓄熱温度も発電設備の種類毎に異なるものとなる。
【０００６】
従来技術の蓄熱材は、このような熱需要に最適な温度や熱源温度に適合して蓄熱温度を所望温度に設定するように相変化温度を変えることができないという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、熱需要や熱源温度の条件に適合した蓄熱条件に応じて最適な相変化温度が調整可能な蓄熱材、その製造方法、蓄熱システム、蓄熱方法、蓄熱槽および熱輸送媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は次の発明により解決される。
【０００９】
請求項１記載の蓄熱材は、硝酸マグネシウム・６水和塩と塩化マグネシウム・６水和塩を主体とする蓄熱材であって、塩化マグネシウム・６水和塩の割合が硝酸マグネシウム・６水和塩及び塩化マグネシウム・６水和塩の合計重量の２０％以下であることに特徴を有するものである。
【００１０】
請求項２記載の蓄熱材の製造方法は、請求項１に記載の蓄熱材の製造方法であって、目標とする蓄熱材の相変化温度に応じて、硝酸マグネシウム・６水和塩及び塩化マグネシウム・６水和塩の合計重量に対する塩化マグネシウム・６水和塩の割合を２０％以下の範囲で調整することに特徴を有するものである。
【００１１】
請求項３記載の潜熱利用型の蓄熱システムは、請求項１記載の蓄熱材を用いることに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項４記載の潜熱利用型の蓄熱方法は、請求項１記載の蓄熱材を用いることに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項５記載の静置蓄熱槽は、請求項１記載の蓄熱材を蓄熱媒体として貯蔵することに特徴を有するものである。
【００１４】
請求項６記載の熱輸送媒体は、請求項１記載の蓄熱材をマイクロカプセルに封入して液体中に分散させたことに特徴を有するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の一例を説明する。なお、以下の記載において「％」は「重量％」を意味するものとする。
【００１６】
本発明に係る蓄熱材は、硝酸マグネシウム・６水和塩と塩化マグネシウム・６水和塩を主体とするものであって、塩化マグネシウム・６水和塩の割合が硝酸マグネシウム・６水和塩及び塩化マグネシウム・６水和塩の合計重量の２０％以下であることを特徴とするものである。
【００１７】
硝酸マグネシウム・６水和塩及び塩化マグネシウム・６水和塩の合計重量（以下、「混合物重量」という。）に対する塩化マグネシウム・６水和塩の割合を２０％以下の範囲で変化させることによって、硝酸マグネシウム・６水和塩と塩化マグネシウム・６水和塩を主体とする混合物（以下、単に「混合物」という。）からなる蓄熱材の相変化温度の調整が可能となる。
【００１８】
図１は、混合物重量に対する塩化マグネシウム・６水和塩の割合を２０％以下の範囲で変化させた場合の蓄熱材の融点及び潜熱量の変化を示した図である。ここで、蓄熱材の融点とは、蓄熱材が固相から液相へ相変化するときの相変化温度である。
【００１９】
図中、横軸の重量割合及び縦軸の潜熱量比は以下の式で定義される量である。
【００２０】
重量割合＝(塩化マグネシウム・６水和塩の重量／混合物重量)×100 ［％］
潜熱量比＝混合物の潜熱量／硝酸マグネシウム・６水和塩の潜熱量
【００２１】
図１に示すように、塩化マグネシウム・６水和塩の割合を２０％以下の範囲で変化させることによって、混合物からなる蓄熱材の潜熱量比をあまり低下させることなく融点を約６０℃〜約９０℃の範囲で任意に調整することができる。これにより、熱需要や熱源温度条件に適合した蓄熱条件に応じた最適な相変化温度を有する蓄熱材の製造が可能となる。ここで、塩化マグネシウム・６水和塩の割合がゼロ、つまり蓄熱材が硝酸マグネシウム・６水和塩単体の場合の相変化温度は、硝酸マグネシウム・６水和塩の融点である約９０℃となる。
【００２２】
ここで、塩化マグネシウム・６水和塩の割合が２０％を超える場合、混合物からなる蓄熱材の融点は約６０℃まで低下してしまい、本発明の目的を達成できない。
【００２３】
本発明に係る蓄熱材は、静置蓄熱槽に貯蔵した状態で蓄熱媒体として使用しても良く、また、マイクロカプセル等に封入し液体中に分散させて熱輸送媒体として使用することもできる。
【００２４】
なお、本発明に係る硝酸マグネシウム・６水和塩と塩化マグネシウム・６水和塩を主体とする混合物からなる蓄熱材には、過冷却を防止する目的で過冷却解除材としての発核材を添加しても良い。発核材を添加し過冷却温度を小さく抑えることで、エネルギーをより有効に利用できる蓄熱材が提供できる。ここで、発核材としては、通常発核材として用いられるものであれば特に制限なく使用できるが、例えばＭｇＯ、ＣｏＳＯ4、ＣｕＳＯ4、ＭｇＳＯ4、ＮｉＳＯ4、ＣａＫ2（ＳＯ4）2、Ｍｇ（ＯＨ）2、ＮａＢＯ2等が使用できる。
【００２５】
本発明に係る蓄熱材の製造方法は、目標とする蓄熱材の相変化温度に応じて、硝酸マグネシウム・６水和塩及び塩化マグネシウム・６水和塩の合計重量に対する塩化マグネシウム・６水和塩の割合を２０％以下の範囲で調整することを特徴とするものである。
【００２６】
熱需要や熱源温度条件に適合した蓄熱条件に最適な相変化温度の蓄熱材を自在に製造することができるので、蓄熱装置、排熱回収機構、熱取出し機構、温熱輸送機構などの排熱利用システムにおいて、エネルギー効率が高く、設備コスト、運転コストを低くした最適なシステムを構成することができる。
【００２７】
また、排熱利用システムの運転条件を季節によって変えたり、設備の増設、リニューアルを行う場合にも蓄熱材の相変化温度を容易に調整できるので有用である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、蓄熱条件に応じて最適な相変化温度が調整可能な蓄熱材、その製造方法、蓄熱システム、蓄熱方法、蓄熱槽および熱輸送媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】混合物重量に対する塩化マグネシウム・６水和塩の割合を２０％以下の範囲で変化させた場合の蓄熱材の融点及び潜熱量の変化を示した図である。