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水和物スラリーの製造方法、水和物スラリー製造装置、及び水和物蓄熱式空気調和システム

国内特許コード P150011714
掲載日 2015年3月30日
出願番号 特願2013-124924
公開番号 特開2014-016143
出願日 平成25年6月13日(2013.6.13)
公開日 平成26年1月30日(2014.1.30)
優先権データ
  • 201210236712.4 (2012.7.9) CN
発明者
  • 張 鵬
  • 石 新傑
  • 馬 志偉
  • 古井 秀治
出願人
  • 上海交通大学
  • ダイキン工業株式会社
発明の名称 水和物スラリーの製造方法、水和物スラリー製造装置、及び水和物蓄熱式空気調和システム
発明の概要 【課題】熱輸送媒体として優れた性能を有する第2水和物スラリーのみを含む水和物スラリーを生成する。
【解決手段】蓄熱スラリー製造装置1は、蓄熱槽100と、冷媒回路を有する冷熱源300と、蓄熱熱交換器400と、蓄熱熱交換器400と蓄熱槽100との間に設けられた過冷却解消手段200とを備えている。流出水和物温度センサ104で検出した蓄熱交換器400から流出した水和物の温度が、TBAB水溶液濃度センサ105で検出した水溶液濃度状態における第1水和物の凝固点温度より高く、第2水和物の凝固点温度よりも低い温度域に達すると、制御部500により過冷却解消手段200を機能させ、蓄熱熱交換器400から流出する水和物の過冷却を解消させる。その結果、過冷却が解除され、第二水和物が生成される。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要



従来より、深夜電力を利用して夜間に蓄熱材を生成して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を有する蓄熱式空気調和システムが使用されている。このような蓄熱式空気調和システムでは、圧縮機と熱源側熱交換器と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、蓄熱材製造装置を介して接続されている。また、蓄熱材製造装置は、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熱交換器とを有する。





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がある。





しかし、水蓄熱の場合、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、蓄熱材製造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。





また、氷蓄熱の場合、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材製造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。





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)の水和物スラリーを利用する蓄熱装置が知られている。

産業上の利用分野



本発明は、水和物スラリーの製造方法、水和物スラリー製造装置に関する。また、蓄熱槽内で水和物を生成して冷熱を蓄える蓄冷運転と蓄熱槽内の水和物の冷熱を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水和物蓄熱式空気調和システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
臭化テトラn-ブチルアンモニウムを含有する水溶液を冷却し、
冷却温度を水和数の小さい第1水和物の凝固点温度より高く、水和数の大きい第2水和物の凝固点温度よりも低い温度とし、過冷却解消することで、高潜熱量の第2水和物だけの水和物スラリーを生成し、
前記第1水和物は水和度が約26の水和物であり、前記第2水和物は水和度が約36或いはさらに高い水和物である、
水和物スラリーの製造方法。

【請求項2】
請求項1に記載の水和物スラリーの製造方法であって、その特徴は、下記のステップを含む:
蓄熱熱交換器を冷媒回路を介して冷熱源に連結し、前記蓄熱熱交換器を用いて臭化テトラn-ブチルアンモニウムを含有する水溶液を冷却し、水溶液の温度が第1水和物の凝固点温度より高く、第2水和物の凝固点温度よりも低い温度範囲内で、過冷却解消装置を運転させ、高潜熱量の第2水和物だけの水和物スラリーを直接生成する、
水和物スラリーの製造方法。

【請求項3】
一種の水和物スラリー製造装置であって、臭化テトラn-ブチルアンモニウムの第2水和物のみを含む水和物スラリーを製造するための装置であり、その特徴は、
臭化テトラn-ブチルアンモニウム水和物を溜める蓄熱槽と、
冷媒回路を有する冷熱源と、
前記冷熱源からの冷媒と前記蓄熱槽からの水和物との熱交換を行う蓄熱熱交換器と、
前記蓄熱熱交換器と前記蓄熱槽との間に設けられた過冷却解消手段と、
前記蓄熱熱交換器を通過した水和物の出口温度を検出する水和物温度センサと、
前記過冷却解消手段及び水和物温度センサと電気的に連結された制御部であって、前記前記温度センサで測定された水和物の温度が、水和数の小さい第1水和物の凝固点温度より高く、水和数の大きい第2水和物の凝固点温度よりも低い温度域に達した時点で、前記制御部は前記過冷却解消手段を制御して、前記過冷却解消手段を起動させて、直接高潜熱量の第2水和物だけの水和物スラリーを生成する制御部と、
を備える、水和物スラリー製造装置。

【請求項4】
前記過冷却解消手段は、前記蓄熱熱交換器と前記バイパス管に設置された攪拌子であり、前記攪拌機の攪拌で過冷却を解除する、
請求項3に記載の蓄熱材スラリー製造装置。

【請求項5】
前記過冷却解消手段は、前記バイパス管に設置されたペルティエ素子であり、前記ペルティエ素子を用いて局部冷却することにより、結晶核を添加して過冷却を解除する、
請求項3に記載の水和物スラリー製造装置。

【請求項6】
前記過冷却解消手段は、前記蓄熱熱交換器と前記蓄熱槽との間に設けられたバイパス管に設置されたメッシュ,スタティックミキサーである、
請求項3に記載の水和物スラリー製造装置。

【請求項7】
一種の水和物蓄熱式空気調和システムであって、蓄熱槽と、空調装置の冷媒回路と、前記請求項4~6のいずれか1項に記載の過冷却解消装置と、前記蓄熱熱交換器を通過した水和物の出口温度を検出する水和物温度センサと、
前記過冷却解消手段及び水和物温度センサと電気的に連結された制御部であって、前記前記温度センサで測定された水和物の温度が、水和数の小さい第1水和物の凝固点温度より高く、水和数の大きい第2水和物の凝固点温度よりも低い温度域に達した時点で、前記制御部は前記過冷却解消手段を制御して、前記過冷却解消手段を起動させて、直接高潜熱量の第2水和物だけの水和物スラリーを生成する制御部と、
を含む、水和物蓄熱式空気調和システム。

【請求項8】
前記冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、少なくとも冷媒の凝縮器として機能する熱源側熱交換器と、冷媒を減圧する第1及び第2膨張機構と、少なくとも冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器と、冷媒と前記蓄熱槽内の水和物とを熱交換させる熱交換器として機能する蓄熱熱交換器と、を含む、
請求項7に記載の水和物蓄熱式空気調和システム。

【請求項9】
前記空調システムは、
前記圧縮機から吐出される冷媒を前記熱源側熱交換器において凝縮させて前記第1膨張機構によって減圧した後に前記蓄熱熱交換器において蒸発させることによって前記蓄熱槽内に水和物スラリーを生成して冷熱を蓄える蓄熱運転と、前記圧縮機から吐出される冷媒を前記熱源側熱交換器において凝縮させてさらに前記蓄熱熱交換器において冷却して前記第2膨張機構によって減圧した後に前記利用側熱交換器において蒸発させることによって前記蓄熱槽内の水和物を融解して冷熱を利用する蓄熱利用冷房運転と、通常の冷暖房運転と、の三種類の運転状態を実現することができ、且つ前記三種類の運転状態を切り換えることができる、
請求項7に記載の水和物蓄熱式空気調和システム。

【請求項10】
前記冷媒回路の冷却循環方向を変更することにより、暖房用蓄熱運転と、蓄熱利用デフロスト運転と、通常の暖房運転の三種類の運転状態を切り換えることができる冷媒回路に変更することができる、
請求項9に記載の水和物蓄熱式空気調和システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013124924thum.jpg
出願権利状態 公開
分野
  • 機械工学;照明;加熱;武器;爆破
  • 化学;冶金
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