(57)【要約】【課題】TBAB水溶液を冷却する冷媒の蒸発器を含む冷熱源の効率を高める。【解決手段】水和物スラリーを生成可能な臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含有するTBAB水溶液は、熱交換器によって冷媒と熱交換を行うものであり、熱交換器の流入口から流出口へと流れる冷媒が蒸発するときに、その冷媒の蒸発熱によって冷却され、水和物スラリーが生成される。そして、TBAB水溶液は、調和融点濃度の近傍範囲に調整されている。調和融点濃度は、調和融点を与える濃度である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器（４００）の流入口から流出口へと流れる冷媒が蒸発するときに、前記冷媒の蒸発熱によって冷却されて水和物スラリーが生成される、水和物スラリーを生成可能な臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含有する臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム水溶液であって、
前記臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度が、前記水和物スラリー中の前記臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度と等しくなる、調和融点を与える濃度である調和融点濃度の近傍範囲に調整された、
臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム水溶液。
【請求項２】
前記臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度が、３３wt%よりも大きく、５０wt%よりも小さい範囲に調整された、
請求項１に記載の臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム水溶液。
【請求項３】
前記臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度が、３５wt%よりも大きく、４７wt%よりも小さい範囲に調整された、
請求項２に記載の臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム水溶液。
【請求項４】
前記臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度が、前記調和融点濃度よりも大きく、５０wt%よりも小さい範囲に調整された、
請求項２に記載の臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム水溶液。
【請求項５】
前記熱交換器（４００）において前記冷媒の蒸発熱によって冷却されているときに、温度変化がない期間が存在する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム水溶液。
【請求項６】
前記熱交換器（４００）において前記冷媒によって所定時間冷却された後は、温度が下がらない、
請求項１から４のいずれか１項に記載の臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム水溶液。
【請求項７】
冷熱を蓄えるための容器（１００）に溜められ、前記熱交換器（４００）との間で循環する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム水溶液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱材に関し、特に臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの水溶液であるTBAB水溶液に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、深夜電力を利用して夜間に蓄熱材に冷熱を蓄える蓄冷運転と、この蓄熱材に蓄えられた冷熱を昼間の冷房に利用する冷熱利用冷房運転とを切り換えることが可能な冷媒回路が、蓄熱式空気調和システムにおいて使用されている。この蓄熱式空気調和システムでは、圧縮機および熱源側熱交換器を有する熱源ユニットと、利用側熱交換器を有する利用ユニットとが、蓄熱装置を介して接続されている。また、蓄熱装置は、蓄熱材を溜める蓄熱槽と、蓄熱槽内の蓄熱材と冷媒とを熱交換させる蓄熱用熱交換器とを有する。
【０００３】
このような蓄熱式空気調和システムとして、蓄熱材として水または氷を使用し、夜間における電力を利用して冷水、また氷を蓄え、この冷水、氷によって昼間における冷房等を行うようにする水蓄熱空気調和システムと、氷蓄熱空気調和システム等がある。
【０００４】
しかし、水蓄熱空気調和システムの場合、水の顕熱密度は４．２ｋJ/kg・Kであり、比較的に低いため、所定の蓄熱量を得るためには、蓄熱装置の容量が大型化し、蓄熱材の循環量を増大させるしかない。
【０００５】
一方、氷蓄熱空気調和システムの場合、氷−水の潜熱を利用することができるため、水の顕熱を利用する水蓄熱の場合に比べて蓄熱装置の容量を小さくすることができる。しかし、氷蓄熱システムでは、製氷のために運転温度を低く設定する必要があり、システム全体の成績係数が低下する。また、固体である氷はそのままシステム内で輸送できないため、最終的には低温冷水の顕熱に変化させて冷熱を使用するしかない。
【０００６】
そこで、蓄熱材として氷より高い温度で生成でき、蓄熱密度の高い臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム（TBAB）の水溶液を利用する蓄熱装置が知られている。例えば、日本の特許第３６４１３６２号公報に、TBAB水溶液を用いた蓄冷システムが示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許第３６４１３６２号公報で推奨されているように、蓄冷システムにおいては、調和融点（１２℃）を与える水溶液濃度（常温で４０wt%）よりも低い濃度に設定した水溶液を用いることが推奨されている。そのメリットとしては、低い温度の冷熱を蓄えられる点、熱交換器をコンパクト化できる点、水溶液のコストが下がる点、スラリーを含む水溶液の輸送などが容易になる点、などが挙げられている。そのため、上記の特許第３６４１３６２号公報では、水溶液濃度が常温で２７．２wt%であるTBAB水溶液を例示し、上述のメリットがあると説明している。
【０００８】
しかし、本願発明の発明者は、他の冷媒の蒸発熱によって冷却されるTBAB水溶液の場合には、そのような一般的な考え方を用いると、TBAB水溶液を冷却するための冷熱源の効率が下がることを見いだしている。
【０００９】
本発明の課題は、TBAB水溶液を用いた蓄冷を行うシステムにおいてTBAB水溶液を冷却する冷媒の蒸発器を含む冷熱源の効率を高めることができるTBAB水溶液、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の側面に係るTBAB水溶液は、水和物スラリーを生成可能な臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含有するTBAB水溶液である。このTBAB水溶液は、熱交換器によって冷媒と熱交換を行うものである。TBAB水溶液は、熱交換器の流入口から流出口へと流れる冷媒が蒸発するときに、その冷媒の蒸発熱によって冷却され、水和物スラリーが生成される。そして、TBAB水溶液は、調和融点濃度の近傍範囲に調整されている。調和融点濃度は、調和融点を与える濃度である。温度が調和融点のときには、水和物スラリー中の臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度と、TBAB水溶液の中の臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度とが等しくなる。
【００１１】
このTBAB水溶液では、調和融点（１２℃）を与える調和融点濃度になるように臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含有させているため、冷却が続いて水和物スラリーが生成されていっても、その濃度が殆ど低下しない。
【００１２】
これに対し、従来から推奨されている、調和融点濃度よりも低い濃度に設定されたTBAB水溶液の場合には、冷却が続いて水和物スラリーが生成されていくと濃度が低下し温度も下がってしまう。
【００１３】
したがって、従来のTBAB水溶液の場合には、その濃度および温度の低下に追従するように、冷却を行う蒸発器において蒸発温度を下げる必要がある。一般に、蒸発温度を下げると冷熱源の効率が低下してしまう。しかし、本発明に係るTBAB水溶液の場合には、冷却が続いて水和物スラリーが生成されていっても濃度が殆ど低下せず、その温度も殆ど低下しない。このため、本発明の場合には、TBAB水溶液を冷却する熱交換器における冷媒の蒸発温度を下げる必要が殆どなく、効率的にTBAB水溶液を冷却することが可能になる。
【００１４】
第２の側面に係るTBAB水溶液は、第１の側面に係るTBAB水溶液であって、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度が、調和融点を与える調和融点濃度である約４０wt%の近傍の３３wt%〜５０wt%の範囲に調整されている。この範囲であれば、冷却が続き、TBAB水溶液において水和物スラリーが増えていっても、濃度も温度も殆ど低下せず効率的にTBAB水溶液を冷却することができる。具体的には、全重量に占める水和物スラリーの割合が４０％まで増えたときにも、温度の変化が１．０℃未満に抑えられる。
【００１５】
第３の側面に係るTBAB水溶液は、第２の側面に係るTBAB水溶液であって、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度が、調和融点を与える調和融点濃度である約４０wt%の近傍の３５wt%〜４７wt%の範囲に調整されている。この範囲であれば、冷却が続き、TBAB水溶液において水和物スラリーが増えていっても、濃度も温度も殆ど低下せず効率的にTBAB水溶液を冷却することができる。具体的には、全重量に占める水和物スラリーの割合が４０％まで増えたときにも、温度の変化が０．５℃未満に抑えられる。
【００１６】
第４の側面に係るTBAB水溶液は、第２の側面に係るTBAB水溶液であって、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度が、調和融点を与える調和融点濃度である約４０wt%よりも大きく、５０wt%よりも小さい範囲に調整されている。
【００１７】
臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度は、調和融点濃度以下の領域よりも、調和融点温度を超える領域のほうが、その濃度の変化に対する温度の変化の比率が小さくなる。第４の側面に係るTBAB水溶液では、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度が調和融点濃度よりも大きいため、冷却が続いて水和物スラリーが生成されていったときに濃度が少し変化しても、それに伴う温度の低下が小さくなる。このため、TBAB水溶液において水和物スラリーが増えていっても、より効率的にTBAB水溶液を冷却することができる。
【００１８】
第５の側面に係るTBAB水溶液は、第１から第４のいずれかの側面に係るTBAB水溶液であって、熱交換器において冷媒の蒸発熱によって冷却されているときに、温度変化がない期間が存在する。
【００１９】
従来から推奨されている、調和融点濃度よりも低い濃度に設定されたTBAB水溶液の場合には、冷媒の蒸発熱による冷却に伴って、TBAB水溶液の温度が常に変化する。
【００２０】
これに対し、第５の側面に係るTBAB水溶液は、冷却されているときに温度が変化しない期間が存在する。この期間では、熱交換器における冷媒の蒸発温度を下げる必要がなく、効率的にTBAB水溶液を冷却することができる。
【００２１】
第６の側面に係るTBAB水溶液は、第１から第４のいずれかの側面に係るTBAB水溶液であって、熱交換器において冷媒の蒸発熱によって所定期間冷却された後は、温度が下がらない。
【００２２】
ここでは、TBAB水溶液を冷却し始めると、しばらくは温度が変化したとしても、所定期間冷却した後はTBAB水溶液の温度が下がらない。この所定期間冷却した後は、熱交換器における冷媒の蒸発温度を下げる必要がなくなり、効率的にTBAB水溶液を冷却することができる。
【００２３】
第７の側面に係るTBAB水溶液は、第１から第４のいずれかの側面に係るTBAB水溶液であって、冷熱を蓄えるための容器に溜められ、熱交換器との間で循環する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、TBAB水溶液を冷却する熱交換器における冷媒の蒸発温度を下げる必要が殆どなく、効率的にTBAB水溶液を冷却することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態にかかるTBAB水溶液を用いた水和物蓄熱式空気調和システムの冷媒回路図。
【図２】蓄冷運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図。
【図３】冷熱利用冷房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図。
【図４】蓄熱用熱交換器における濃度１５wt%のTBAB水溶液の温度及び濃度の変化を示す図。
【図５】蓄熱用熱交換器における濃度４０．５wt%のTBAB水溶液の温度及び濃度の変化を示す図。
【図６】水和物スラリー割合それぞれにおける初期のTBAB水溶液の濃度の上限および下限を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面に基づいて、本発明にかかるTBAB水溶液を用いた水和物蓄熱式空気調和システムの実施形態について説明する。
【００２７】
＜水和物蓄熱式空気調和システムの構成＞
図１は、水和物蓄熱式空気調和システム１０の冷媒回路を示す図である。水和物蓄熱式空気調和システム１０は、主として、熱源ユニット２と、利用ユニット４と、熱源ユニット２と利用ユニット４との間に介在する水和物スラリー蓄熱装置１と、を備えている。また、水和物蓄熱式空気調和システム１０は、熱源ユニット２、水和物スラリー蓄熱装置１及び利用ユニット４を接続する配管（液冷媒連絡配管及びガス冷媒連絡配管）を備えている。本実施形態において、液冷媒連絡配管として、熱源ユニット２と水和物スラリー蓄熱装置１とを接続する液冷媒連絡配管７ａと、利用ユニット４と水和物スラリー蓄熱装置１とを接続する液冷媒連絡配管７ｂとがある。また、ガス冷媒連絡配管として、熱源ユニット２と水和物スラリー蓄熱装置１とを接続するガス冷媒連絡配管８ａと、利用ユニット４と水和物スラリー蓄熱装置１とを接続するガス冷媒連絡配管８ｂとがある。
【００２８】
＜利用ユニット＞
利用ユニット４は、埋め込みや吊り下げ等によって屋内の天井に設置されたり、壁掛け等によって屋内の壁面に設置されたりするユニットである。利用ユニット４は、冷媒連絡配管７ｂ、８ｂを介して水和物スラリー蓄熱装置１及び熱源ユニット２に接続されている。利用ユニット４は、主として、利用側膨張弁４１と、利用側熱交換器４２とを備えている。利用側膨張弁４１は、利用側熱交換器４２の液側に接続されており、利用側冷媒回路４０内を流れる冷媒を減圧することが可能な電動膨張弁である。利用側熱交換器４２は、冷媒と屋内空気との熱交換により、冷媒の蒸発器又は冷媒の凝縮器として機能する熱交換器である。
【００２９】
＜熱源ユニット＞
熱源ユニット２は、屋外等に設置されており、冷媒連絡配管７ａ、８ａを介して水和物スラリー蓄熱装置１及び利用ユニット４に接続されている。熱源ユニット２は、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、熱源側熱交換器２３と、熱源側膨張弁２４と、液側閉鎖弁２５と、ガス側閉鎖弁２６とを備えている。四路切換弁２２は、熱源側熱交換器２３を凝縮器として機能させる際（以下、冷房運転切換状態とする）には圧縮機２１の吐出側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続する。また、四路切換弁２２は、熱源側熱交換器２３を蒸発器として機能させる際（以下、暖房運転切換状態とする）には圧縮機２１の吸入側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続するように、熱源側冷媒回路２０内における冷媒の流路を切り換えることが可能な弁である。より具体的には、四路切換弁２２は、その第１ポート２２ａが圧縮機２１の吐出側に接続され、その第２ポート２２ｂが熱源側熱交換器２３のガス側に接続され、その第３ポート２２ｃが圧縮機２１の吸入側に接続され、第４ポート２２ｄがガス側閉鎖弁２６に接続されている。そして、冷房運転切換状態において、四路切換弁２２は、第１ポート２２ａと第２ポート２２ｂとを接続するとともに、第３ポート２２ｃと第４ポート２２ｄとを接続する。一方、暖房運転切換状態においては、四路切換弁２２は、第２ポート２２ｂと第３ポート２２ｃとを接続し、第１ポート２２ａと第４ポート２２ｄとを接続する。
【００３０】
熱源側熱交換器２３は、冷媒と熱源としての屋外空気や冷却水との熱交換により、冷媒の蒸発器及び冷媒の凝縮器として機能する熱交換器である。熱源側膨張弁２４は、熱源側熱交換器２３を冷媒の蒸発器として機能させる際に、熱源側熱交換器２３へ向かって流れる冷媒を減圧する。
【００３１】
液側閉鎖弁２５及びガス側閉鎖弁２６は、外部の機器・配管（具体的には、冷媒連絡配管７ａ、８ａ）との接続部に設けられた弁である。液側閉鎖弁２５は、熱源側熱交換器２３の液側に接続されている。ガス側閉鎖弁２６は、四路切換弁２２の第４ポート２２ｄに接続されている。
【００３２】
＜水和物スラリー蓄熱装置＞
水和物スラリー蓄熱装置１は、屋外等に設置されており、熱源ユニット２及び利用ユニット４と、冷媒連絡配管７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂを介して接続されている。水和物スラリー蓄熱装置１は、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム（TBAB）の水和物スラリーを製造する装置であり、主として、蓄熱槽１００と、蓄熱用熱交換器４００と、蓄熱用熱交換器４００と蓄熱槽１００との間に設けられた供給ポンプ１０２とを備えている。
【００３３】
蓄熱槽１００は、蓄熱材としてのTBAB水溶液を溜める容器であり、輸送配管を有する。輸送配管として、蓄熱槽１００の上部に連結された第１輸送配管１０１ａと、蓄熱槽１００の下部に連結された第２輸送配管１０１ｂとが配備されている。第１輸送配管１０１ａには、蓄熱槽１００内のTBAB水溶液を蓄熱用熱交換器４００に輸送するための供給ポンプ１０２が設けられている。供給ポンプ１０２が起動すると、蓄熱槽１００に溜められているTBAB水溶液が、蓄熱用熱交換器４００との間で循環する。
【００３４】
TBAB水溶液は、水和物スラリーを生成可能な臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含有するTBAB水溶液である。蓄熱用熱交換器４００で冷媒によって冷却されるTBAB水溶液は、温度が下がると水和物スラリーが生成される。
【００３５】
蓄熱用熱交換器４００においては、供給ポンプ１０２によって蓄熱槽１００から送られてきたTBAB水溶液と、上述の熱源ユニット２から送られてくる冷媒との間で熱交換が行われる。
【００３６】
蓄熱用熱交換器４００から流出する熱交換後のTBAB水溶液は、第２輸送配管１０１ｂにより蓄熱槽１００の下部に輸送される。
【００３７】
また、水和物スラリー蓄熱装置１は、熱源ユニット２から延びる冷媒連絡配管７ａ、８ａや利用ユニット４から延びる冷媒連絡配管７ｂ、８ｂと接続される蓄熱側冷媒回路６０を備えている。蓄熱側冷媒回路６０には複数の電磁弁が設けられており、これらの電磁弁の状態を切り替えることによって、蓄熱用熱交換器４００への冷媒の流れが調整される。
【００３８】
＜水和物蓄熱式空気調和システムの運転＞
（蓄熱槽１００内のTBAB水溶液に蓄えられた冷熱を利用しない通常の運転）
このような水和物蓄熱式空気調和システム１０においては、図１に示すように、四路切換弁２２を冷房運転切換状態にして、圧縮機２１から吐出される冷媒を、熱源側熱交換器２３において凝縮させて利用側膨張弁４１によって減圧した後に、利用側熱交換器４２において蒸発させて、再び、圧縮機２１に戻すことで、利用ユニット４が設置される屋内の冷房を行うことができる。
【００３９】
（蓄冷運転と冷熱利用冷房運転）
水和物蓄熱式空気調和システム１０においては、蓄熱槽１００内において水和物スラリーを生成して冷熱を蓄える蓄冷運転と、蓄熱槽１００内の水和物スラリーの冷熱を利用する蓄冷利用冷房運転とを切り換えて行うことが可能である。
【００４０】
蓄冷運転は、例えば、夜間の安価な電気を用いて蓄熱槽１００に水和物スラリーを生成して冷熱を蓄える運転である。蓄冷運転は、図２に示すように、圧縮機２１から吐出される冷媒を熱源側熱交換器２３において凝縮させ、蓄熱側膨張弁６４によって減圧し、その後、蓄熱用熱交換器４００において蒸発させることによって、蓄熱用熱交換器４００を流れるTBAB水溶液を冷却して蓄熱槽１００内に水和物スラリーを生成させて冷熱を蓄える。
【００４１】
冷熱利用冷房運転は、例えば、昼間のような電力需要のピーク時に、蓄熱槽１００に生成された水和物スラリーの冷熱を利用する冷房運転である。冷熱利用冷房運転は、図３に示すように、圧縮機２１から吐出される冷媒を熱源側熱交換器２３において凝縮させ、さらに蓄熱用熱交換器４００において冷却し、利用側膨張弁４１によって減圧した後、利用側熱交換器４２において蒸発させることによって、蓄熱槽１００内の水和物スラリーの冷熱を利用する運転である。ここでは、蓄熱槽１００から蓄熱用熱交換器４００に供給されるTBAB水溶液が冷熱源となり、蓄熱用熱交換器４００が冷媒の過冷却器として機能する。
【００４２】
（蓄冷運転における蓄熱用熱交換器の蒸発温度）
蓄冷運転では、蓄熱側膨張弁６４によって減圧された冷媒は、蓄熱用熱交換器４００において蓄熱槽１００から送られたTBAB水溶液との間で熱交換を行って蒸発するとともに、蓄熱槽１００から送られてきたTBAB水溶液を冷却して水和物スラリーを生成させる。蒸発した冷媒は、ガス冷媒連絡配管８ａから熱源ユニット２の圧縮機２１の吸入側へと戻される。一方、蓄冷運転では、供給ポンプ１０２によって、蓄熱槽１００の上部から蓄熱用熱交換器４００へとTBAB水溶液が供給され、冷却されたTBAB水溶液は蓄熱槽１００の下部に戻される。
【００４３】
ところで、蓄熱用熱交換器４００では、蒸発する冷媒によってTBAB水溶液が冷却される。具体的には、冷媒がTBAB水溶液の熱を奪って蒸発することになるが、熱交換させるには冷媒とTBAB水溶液との間に一定の温度差が必要となる。ここで、図４に、水溶液濃度が１５wt%であるTBAB水溶液を用いた場合の蓄熱用熱交換器４００内におけるTBAB水溶液及び冷媒の温度の変化を示す。TBAB水溶液の温度が下がってくると、TBAB水溶液に第２水和物スラリーが生成し始めるが、第２水和物スラリーが増えるに従って、TBAB水溶液の濃度が低下し、TBAB水溶液の温度が下がる。故に、常温で水溶液濃度が１５wt%のTBAB水溶液を冷却し続けてTBAB水溶液に冷熱を蓄えるためには、蒸発温度をかなり下げる必要がある。例えば、図４に示すようにTBAB水溶液の温度が７．５℃から４．５℃に下がるため、蒸発温度をかなり低い温度まで下げなければいけなくなる。
【００４４】
これに対し、本発明に係るTBAB水溶液の一例である、常温で水溶液濃度が４０．５wt%のTBAB水溶液を採用した場合には、蒸発温度を比較的高い温度に設定することができ、熱源ユニット２の負荷を抑えて熱源ユニット２を効率的に運転させることができる。図５に、水溶液濃度が４０．５wt%であるTBAB水溶液を用いた場合の蓄熱用熱交換器４００内におけるTBAB水溶液及び冷媒の温度の変化を示す。TBAB水溶液の温度が下がってくると、TBAB水溶液に第１水和物スラリーが生成し始めるが、第１水和物スラリーが増え続けても、TBAB水溶液の濃度は殆ど変化せず、TBAB水溶液の温度も殆ど下がらない。故に、常温で水溶液濃度が４０．５wt%のTBAB水溶液を冷却し続けてTBAB水溶液に冷熱を蓄える場合であっても、蓄熱用熱交換器４００における冷媒の蒸発温度を比較的高めに設定することができ、熱源ユニット２を効率的に運転させることができる。具体的には、図５に示すようにTBAB水溶液の温度は約１２℃から下がらず、第１水和物スラリーが増え続けても、蓄熱用熱交換器４００の出口におけるTBAB水溶液の温度は変わらない。このため、蒸発温度を比較的高い温度で維持することができる。
【００４５】
なお、水溶液濃度が４０．５wt%であるTBAB水溶液を用いた場合の、第１水和物スラリーが増え続けてもTBAB水溶液の温度が下がらない理由は、そのTBAB水溶液の濃度が、調和融点濃度の近傍範囲に調整されているからである。調和融点濃度は、調和融点（１２℃）を与える濃度である。温度が調和融点のときには、水和物スラリー中の臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度と、TBAB水溶液の中の臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度とが等しくなる。
【００４６】
このTBAB水溶液では、調和融点（１２℃）を与える調和融点濃度になるように臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含有させているため、冷却が続いて水和物スラリーが生成されていっても、その濃度が殆ど低下しない。
【００４７】
これに対し、従来から推奨されている、調和融点濃度よりも低い濃度に設定されたTBAB水溶液の場合には、図４に示すように、冷却が続いて水和物スラリーが生成されていくと濃度が低下し温度も下がってしまう。
【００４８】
したがって、従来のTBAB水溶液の場合には、その濃度および温度の低下に追従するように、冷却を行う蒸発器において蒸発温度を下げる必要がある。一般に、蒸発温度を下げると冷熱源の効率が低下してしまう。しかし、本発明に係るTBAB水溶液の場合には、冷却が続いて水和物スラリーが生成されていっても濃度が殆ど低下せず、その温度も殆ど低下しない。このため、本発明の場合には、TBAB水溶液を冷却する熱交換器における冷媒の蒸発温度を下げる必要が殆どなく、効率的にTBAB水溶液を冷却することが可能になる。
【００４９】
このような本発明の効果を十分に得るためには、TBAB水溶液の常温における濃度（臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムの濃度）が、調和融点を与える調和融点濃度である約４０wt%の近傍の３３wt%〜５０wt%の範囲に調整されていることが好ましい。この範囲であれば、蓄熱用熱交換器４００において冷媒の蒸発によるTBAB水溶液の冷却が続き、TBAB水溶液において水和物スラリーが増えていっても、TBAB水溶液は濃度も温度も殆ど低下せず、蓄熱用熱交換器４００の蒸発温度を比較的高く保ちつつ、熱源ユニット２を効率的に運転させることができる。具体的には、TBAB水溶液の常温における濃度を３３wt%〜５０wt%の範囲に調整しておけば、図６に示すように、水和物スラリー割合（水和物スラリーに変化した重量／全重量）が４０％になるまで水和物スラリーが増えても、そのTBAB水溶液の温度低下は１．０℃に抑えられる。すなわち、蒸発温度を下げる必要が出るとしても、１．０℃だけ下げることで対応できる。
【００５０】
なお、例えば４２wt%のTBAB水溶液の水和物スラリーの融点は１１．８℃であるが、蓄熱槽１００において水和物スラリー割合が６０％になったときには、残っているTBAB水溶液の濃度が４５wt%となり、融点が約０．１℃低下して１１．７℃になる。TBAB水溶液の重量を１００と仮定すると、４２wt%の場合の重量比は、TBABが４２に対し、水が５８となる。TBAB水溶液の水和物スラリーは２のTBABに対して３の水が結合する。したがって、水和物スラリー割合が６０％の場合、水和物スラリーが６０であり、その内訳は、TBABが２４に対し、水が３６となる。すると、残り４０のTBAB水溶液の内訳は、TBABが１８に対し、水が２２となる。このように、残ったTBAB水溶液の濃度は、１８／４０＝４５（wt%）となる。この計算方法を応用し、水和物スラリー割合（４０〜７０％）ごとにTBAB水溶液の初期の濃度を算出したものが、図６に示すグラフである。
【００５１】
また、水溶液濃度が調和融点濃度の近傍に調整されているTBAB水溶液を用いた場合、蓄熱用熱交換器４００において冷媒の蒸発熱によって冷却されているときに、図５に示すように、水和物スラリーが生成し始めた後にTBAB水溶液に殆ど温度変化がない期間が存在する。この期間では、蓄熱用熱交換器４００における冷媒の蒸発温度を下げる必要がなく、効率的にTBAB水溶液を冷却することができる。
【００５２】
さらに、図５に示すように、水溶液濃度が調和融点濃度の近傍に調整されたTBAB水溶液を用いると、蓄熱用熱交換器４００において冷媒の蒸発熱によってTBAB水溶液が冷却されている期間の後半は、水和物スラリーの生成量が増えていってもTBAB水溶液の温度は下がらない。したがって、蓄熱用熱交換器４００におけるTBAB水溶液の冷却の期間の後半においては、冷媒の蒸発温度を下げる必要がなく、効率的にTBAB水溶液を冷却することができている。
【００５３】
＜最適なTBAB水溶液の濃度について＞
上記実施形態では、TBAB水溶液の常温における濃度を、調和融点濃度の近傍の３３wt%〜５０wt%の範囲に調整している。これにより、水和物スラリー割合が４０％になるまで水和物スラリーが増えても、そのTBAB水溶液の温度低下は、１．０℃未満に抑えられる。
【００５４】
しかし、水和物スラリー割合が増加したときのTBAB水溶液の温度低下を更に抑えるためには、初期のTBAB水溶液の濃度を３５wt%〜４７wt%の範囲に調整することが好ましい。この場合には、図６に示すように、水和物スラリー割合が４０％になるまで水和物スラリーが増えても、そのTBAB水溶液の温度低下が０．５℃未満に抑えられる。また、水和物スラリー割合が５０％を超えるぐらいまで増えたとしても、そのときのTBAB水溶液の温度低下が１．０℃未満に抑えられる。
【００５５】
さらに好ましい初期のTBAB水溶液の濃度は、調和融点濃度である約４０wt%よりも大きい濃度である。図５に示す水溶液濃度と温度との相関を示すグラフから明らかなように、調和融点濃度よりも小さい濃度の領域に比べ、調和融点濃度よりも大きい濃度の領域のほうが、濃度に対する温度変化が小さい。したがって、調和融点濃度よりも少し大きな濃度に初期のTBAB水溶液を調整することで、水和物スラリーの増加に伴う温度低下を極めて小さいレベルに抑制することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  水和物スラリー蓄熱装置
２  熱源ユニット
４  利用ユニット
１０  水和物蓄熱式空気調和システム
１００  蓄熱槽（容器）
４００  蓄熱用熱交換器
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５７】
【特許文献１】特許第３６４１３６２号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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