JPS6342957B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6342957B2 JPS6342957B2 JP58077800A JP7780083A JPS6342957B2 JP S6342957 B2 JPS6342957 B2 JP S6342957B2 JP 58077800 A JP58077800 A JP 58077800A JP 7780083 A JP7780083 A JP 7780083A JP S6342957 B2 JPS6342957 B2 JP S6342957B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acid
- heat storage
- storage material
- neutralization
- material according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は新規なソーラポンド用蓄熱材料に関
し、さらに詳しくは、塩害がなくかつ廉価であ
り、その上多量の熱量を蓄積しうる包水ゲル状物
質から成る、優れたソーラポンド用蓄熱材料に関
するものである。
し、さらに詳しくは、塩害がなくかつ廉価であ
り、その上多量の熱量を蓄積しうる包水ゲル状物
質から成る、優れたソーラポンド用蓄熱材料に関
するものである。
近年、石油資源の涸渇に伴い、代替エネルギー
の研究が盛んに行われており、なかでも太陽エネ
ルギーの利用が注目されている。
の研究が盛んに行われており、なかでも太陽エネ
ルギーの利用が注目されている。
この太陽エネルギー利用の１つの手段としてソ
ーラポンドが脚光を浴びている。ソーラポンドと
は太陽光を熱の形で吸収し、貯蔵することができ
る池のことであつて、このソーラポンドで蓄熱し
た莫大な熱量は、例えば農業用や建物の冷暖房の
ほか、発電などの定常的なエネルギー源として供
給することができる。
ーラポンドが脚光を浴びている。ソーラポンドと
は太陽光を熱の形で吸収し、貯蔵することができ
る池のことであつて、このソーラポンドで蓄熱し
た莫大な熱量は、例えば農業用や建物の冷暖房の
ほか、発電などの定常的なエネルギー源として供
給することができる。
ところで、前記のソーラポンドに用いる蓄熱材
料としては、従来塩類水溶液が用いられており、
この塩類水溶液に濃度勾配を形成させ、対流を防
止して断熱効果を上げ、放熱を抑制することによ
り長期間にわたつて蓄熱を可能としている。
料としては、従来塩類水溶液が用いられており、
この塩類水溶液に濃度勾配を形成させ、対流を防
止して断熱効果を上げ、放熱を抑制することによ
り長期間にわたつて蓄熱を可能としている。
この塩類水溶液における濃度勾配は、用いる塩
の種類や濃度によりその大きさが異なるが、通常
濃厚塩類水溶液に真水を注入することによつて形
成される。濃度勾配ができるとそれに応じて密度
勾配が形成され、この密度勾配によつて、温度差
による密度差の発生が防止され、さらに浮力によ
る対流の発生が防止されることにより、放熱が抑
制されて長期の蓄熱が可能となる。
の種類や濃度によりその大きさが異なるが、通常
濃厚塩類水溶液に真水を注入することによつて形
成される。濃度勾配ができるとそれに応じて密度
勾配が形成され、この密度勾配によつて、温度差
による密度差の発生が防止され、さらに浮力によ
る対流の発生が防止されることにより、放熱が抑
制されて長期の蓄熱が可能となる。
しかしながら、ソーラポンドの蓄熱材料として
塩類水溶液を用いる場合、次に示すような欠点が
ある。すなわち、(1)濃度勾配を強制的に形成させ
るために、濃塩類水溶液の上層部に多量の真水を
流す必要があつて、保守管理に多くの経費と手数
を要する、(2)塩類水溶液の濃度勾配を形成させ、
蓄熱を開始するまで数か月の期間を要する、(3)漏
水による塩害が生じるおそれがあるので、魚のふ
化や養殖などの塩害が致命的となる場所では使用
できない、(4)塩類水溶液の濃度は20％程度にしな
ければならないため、大量の塩類が必要であつて
経済的に有利でない、(5)塩類のうち、ホウ砂は長
期間使用すると沈降し、また塩化マグネシウムや
塩化カルシウムは価格が食塩に比較して10倍以上
である。(6)蓄熱量は比熱と温度及び質量の積によ
つて表わされ、したがつて濃厚塩類水溶液は比熱
が小さいために蓄熱効果が悪い、(7)藻、泥、砂な
どが混入した場合、大量の濃厚塩類水溶液のため
に、投棄すれば塩害が起るので投棄できないなど
の欠点がある。
塩類水溶液を用いる場合、次に示すような欠点が
ある。すなわち、(1)濃度勾配を強制的に形成させ
るために、濃塩類水溶液の上層部に多量の真水を
流す必要があつて、保守管理に多くの経費と手数
を要する、(2)塩類水溶液の濃度勾配を形成させ、
蓄熱を開始するまで数か月の期間を要する、(3)漏
水による塩害が生じるおそれがあるので、魚のふ
化や養殖などの塩害が致命的となる場所では使用
できない、(4)塩類水溶液の濃度は20％程度にしな
ければならないため、大量の塩類が必要であつて
経済的に有利でない、(5)塩類のうち、ホウ砂は長
期間使用すると沈降し、また塩化マグネシウムや
塩化カルシウムは価格が食塩に比較して10倍以上
である。(6)蓄熱量は比熱と温度及び質量の積によ
つて表わされ、したがつて濃厚塩類水溶液は比熱
が小さいために蓄熱効果が悪い、(7)藻、泥、砂な
どが混入した場合、大量の濃厚塩類水溶液のため
に、投棄すれば塩害が起るので投棄できないなど
の欠点がある。
本発明者らは、このような欠点を克服し、、か
つ大量の集熱及び蓄熱の可能なソーラポンド用蓄
熱材料を提供すべく鋭意研究を重ねた結果、ある
無機塩の水溶液を中和して得られた包水ゲル状物
質がその目的を達成しうることを見出し、この知
見に基づいて本発明を完成するに至つた。
つ大量の集熱及び蓄熱の可能なソーラポンド用蓄
熱材料を提供すべく鋭意研究を重ねた結果、ある
無機塩の水溶液を中和して得られた包水ゲル状物
質がその目的を達成しうることを見出し、この知
見に基づいて本発明を完成するに至つた。
すなわち、本発明は、中和によりゲル状物質を
形成しうる無機塩の水溶液又は着色剤を添加した
該無機塩の水溶液を酸、塩類又はイオン交換樹脂
で中和することによつて得られた包水ゲル状物質
から成るソーラポンド用蓄熱材料を提供するもの
である。
形成しうる無機塩の水溶液又は着色剤を添加した
該無機塩の水溶液を酸、塩類又はイオン交換樹脂
で中和することによつて得られた包水ゲル状物質
から成るソーラポンド用蓄熱材料を提供するもの
である。
本発明の蓄熱材料に用いる無機塩は、中和によ
つてゲル状物質を形成しうるものであつて、例え
ばケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リ
チウムなどのアルカリ金属のケイ酸塩、あるいは
アルカリ土類金属のケイ酸塩などが好ましく用い
られる。これらの無機塩は粉末であつても、濃厚
溶液（アメ状）であつてもよく、またそれぞれ単
独で用いてもよいし、２種以上混合して用いても
よい。
つてゲル状物質を形成しうるものであつて、例え
ばケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リ
チウムなどのアルカリ金属のケイ酸塩、あるいは
アルカリ土類金属のケイ酸塩などが好ましく用い
られる。これらの無機塩は粉末であつても、濃厚
溶液（アメ状）であつてもよく、またそれぞれ単
独で用いてもよいし、２種以上混合して用いても
よい。
本発明において、無機塩水溶液の中和に用いる
酸としては、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸、酢
酸、コハク酸、クエン酸、フマル酸などの有機酸
が好ましく挙げられる。これらの酸はそれぞれ単
独で用いてもよいし、２種以上混合して用いても
よい。
酸としては、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸、酢
酸、コハク酸、クエン酸、フマル酸などの有機酸
が好ましく挙げられる。これらの酸はそれぞれ単
独で用いてもよいし、２種以上混合して用いても
よい。
また、塩類としては、例えば塩化マグネシウ
ム、塩化カルシウム、塩化マンガン、塩化アルミ
ニウム、塩化第一銅、塩化第二銅、塩化第一鉄、
塩化第二鉄、塩化ニツケルなどの金属塩化物、硝
酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸アルミニ
ウムなどの硝酸塩、硫酸マグネシウム、硫酸カル
シウム、硫酸アルミニウムなどの硫酸塩、酢酸マ
グネシウム、酢酸カルシウム、酢酸アルミニウム
などの酢酸塩、あるいはマグネシウムやカルシウ
ムのコハク酸塩、クエン酸塩、フマル酸塩などが
挙げられる。これらの塩類はそれぞれ単独で用い
てもよいし、２種以上混合して用いてもよい。
ム、塩化カルシウム、塩化マンガン、塩化アルミ
ニウム、塩化第一銅、塩化第二銅、塩化第一鉄、
塩化第二鉄、塩化ニツケルなどの金属塩化物、硝
酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸アルミニ
ウムなどの硝酸塩、硫酸マグネシウム、硫酸カル
シウム、硫酸アルミニウムなどの硫酸塩、酢酸マ
グネシウム、酢酸カルシウム、酢酸アルミニウム
などの酢酸塩、あるいはマグネシウムやカルシウ
ムのコハク酸塩、クエン酸塩、フマル酸塩などが
挙げられる。これらの塩類はそれぞれ単独で用い
てもよいし、２種以上混合して用いてもよい。
さらに、イオン交換樹脂については、市販の弱
酸性陽イオン交換樹脂及び強酸性陽イオン交換樹
脂のいずれでもよく、これらは単独で用いてもよ
いし、２種以上混合して用いてもよい。
酸性陽イオン交換樹脂及び強酸性陽イオン交換樹
脂のいずれでもよく、これらは単独で用いてもよ
いし、２種以上混合して用いてもよい。
本発明における無機塩水溶液の濃度は、中和に
よつて形成されるゲル状物質が多量の水を含み、
かつ流動が起らないような濃度が望ましく、通常
0.5〜10重量％の範囲が好適である。
よつて形成されるゲル状物質が多量の水を含み、
かつ流動が起らないような濃度が望ましく、通常
0.5〜10重量％の範囲が好適である。
次に、中和条件については、中和剤として用い
る酸、塩類、イオン交換樹脂などの種類によつて
異なるが、通常PH６〜８の範囲に中和する。ま
た、ゲル化に要する時間は、PH及び中和剤の種類
によつて左右され、例えば20℃の温度において、
2.5重量％濃度のケイ酸ナトリウム水溶液を50重
量％濃度の硫酸でPH７に中和すれば、５分間でゲ
ル化する。一方中和剤として塩化アルミニウムを
用いる場合は、ケイ酸ナトリウム水溶液に加えた
時点でただちにゲル化が起る。
る酸、塩類、イオン交換樹脂などの種類によつて
異なるが、通常PH６〜８の範囲に中和する。ま
た、ゲル化に要する時間は、PH及び中和剤の種類
によつて左右され、例えば20℃の温度において、
2.5重量％濃度のケイ酸ナトリウム水溶液を50重
量％濃度の硫酸でPH７に中和すれば、５分間でゲ
ル化する。一方中和剤として塩化アルミニウムを
用いる場合は、ケイ酸ナトリウム水溶液に加えた
時点でただちにゲル化が起る。
ゲル化に用いる酸、塩類及びイオン交換樹脂の
種類は、所望するゲル化速度に応じて適宜選択さ
れ、これらを用いることによつて容易に大量の包
水ゲルを製造することができる。
種類は、所望するゲル化速度に応じて適宜選択さ
れ、これらを用いることによつて容易に大量の包
水ゲルを製造することができる。
さらに、本発明においては、太陽光をより効率
よく吸収するために、着色剤として墨やサルフア
ブラツク、ダイアモンドブラツク、ナフトールブ
ラウンブラツクなどの黒色染料を無機塩水溶液に
添加することが好ましい。これらの着色剤はそれ
ぞれ単独で用いてもよいし、２種以上混合して用
いてもよい。
よく吸収するために、着色剤として墨やサルフア
ブラツク、ダイアモンドブラツク、ナフトールブ
ラウンブラツクなどの黒色染料を無機塩水溶液に
添加することが好ましい。これらの着色剤はそれ
ぞれ単独で用いてもよいし、２種以上混合して用
いてもよい。
本発明の包水ゲル状物質は少量のケイ酸ナトリ
ウムなどの無機塩から得られるため、ソーラポン
ド用蓄熱材料として、経済的に有利であり、また
中性であるため機器を腐食せず、ポンドから漏水
してもまつたく無害である。
ウムなどの無機塩から得られるため、ソーラポン
ド用蓄熱材料として、経済的に有利であり、また
中性であるため機器を腐食せず、ポンドから漏水
してもまつたく無害である。
この包水ゲル状物質は大量の水を抱え込んでい
るため、水の対流を防止して放熱を抑制すること
により、極めて効果的に蓄熱する。また比熱は固
形物の濃度が薄いことから、水とほとんど変ら
ず、したがつて蓄熱材料として塩類水溶液を用い
たソーラポンドと比較して、本発明の包水ゲル状
物質を用いたソーラポンドは、同温度及び同質量
においてはるかに多量の熱量を蓄積しうる。さら
に、藻の発生が起らず、劣化しないなどの特徴が
ある。
るため、水の対流を防止して放熱を抑制すること
により、極めて効果的に蓄熱する。また比熱は固
形物の濃度が薄いことから、水とほとんど変ら
ず、したがつて蓄熱材料として塩類水溶液を用い
たソーラポンドと比較して、本発明の包水ゲル状
物質を用いたソーラポンドは、同温度及び同質量
においてはるかに多量の熱量を蓄積しうる。さら
に、藻の発生が起らず、劣化しないなどの特徴が
ある。
また、本発明の包水ゲル状物質を用いたソーラ
ポンドの改修工事は極めて簡単である。例えば包
水ゲル状物質をそのまま天日で乾燥すればシリカ
ゲルとなり、このものは砂と変りなくまつたく無
害であつて取扱いが容易であるので、改修工事も
簡単に行うことができる。なお、前記のシリカゲ
ルを100℃以上の温度で乾燥すれば乾燥剤として
も使用しうる。
ポンドの改修工事は極めて簡単である。例えば包
水ゲル状物質をそのまま天日で乾燥すればシリカ
ゲルとなり、このものは砂と変りなくまつたく無
害であつて取扱いが容易であるので、改修工事も
簡単に行うことができる。なお、前記のシリカゲ
ルを100℃以上の温度で乾燥すれば乾燥剤として
も使用しうる。
次に実施例によつて本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限りこの実
施例に限定されるものではない。
するが、本発明はその要旨を超えない限りこの実
施例に限定されるものではない。
実施例
25ｇの粉末ケイ酸ナトリウムを955mlの水に溶
解したのち、4.5ｇの硫酸を20mlの水に溶解した
溶液を、先のケイ酸ナトリウム溶液にかきまぜな
がら滴下し、PH７になるように中和した。この中
和したケイ酸ナトリウム溶液750mlを１の魔法
びん（内径90mm、深さ230mm）に注いだ。約10分
間でケイ酸ナトリウム水溶液がゲル化して包水ゲ
ルが形成した。次いで静かに水250mlを注入して
ゲル相と水相とで１とした。
解したのち、4.5ｇの硫酸を20mlの水に溶解した
溶液を、先のケイ酸ナトリウム溶液にかきまぜな
がら滴下し、PH７になるように中和した。この中
和したケイ酸ナトリウム溶液750mlを１の魔法
びん（内径90mm、深さ230mm）に注いだ。約10分
間でケイ酸ナトリウム水溶液がゲル化して包水ゲ
ルが形成した。次いで静かに水250mlを注入して
ゲル相と水相とで１とした。
一方、同じ１の魔法びんに25重量％の塩化ナ
トリウム水溶液750mlを注いだのち、静かに水250
mlを注いで１とした。
トリウム水溶液750mlを注いだのち、静かに水250
mlを注いで１とした。
500Wのタングステン電球の直下に前記の魔法
びんをそれぞれ設置した。電球と魔法びんとの距
離は魔法びんの開口部から電球ガラス表面で300
mmである。この距離での日射計による光量は
0.804Cal・cm-2・min-1であつた。温度の測定は
熱電対を用い、それぞれの魔法びんの深さ190mm
の位置に設置し、同時に室内温度も熱電対で測温
して記録した。
びんをそれぞれ設置した。電球と魔法びんとの距
離は魔法びんの開口部から電球ガラス表面で300
mmである。この距離での日射計による光量は
0.804Cal・cm-2・min-1であつた。温度の測定は
熱電対を用い、それぞれの魔法びんの深さ190mm
の位置に設置し、同時に室内温度も熱電対で測温
して記録した。
電球を点滅させることにより、太陽の日射とほ
ぼ同じようにした。すなわち、電球を６時間点灯
し、18時間消灯する行程を反復し、長期にわたつ
て測定したところ、包水ゲルの魔法びんの方が、
食塩水の魔法びんよりも常に高い温度で保たれて
いた。なお、６時間点灯した直後の最高温度と消
灯したのち18時間経過した点灯する直前の最低温
度とを比較すると、包水ゲルの魔法びんの方が、
食塩水の魔法びんよりも常に高い温度で長時間経
過した。約４日間経過した82時間後の最低温度は
包水ゲルの方が5.0℃も高く、また92時間後の最
高温度は包水ゲルの方が8.2℃も高い結果が得ら
れた。
ぼ同じようにした。すなわち、電球を６時間点灯
し、18時間消灯する行程を反復し、長期にわたつ
て測定したところ、包水ゲルの魔法びんの方が、
食塩水の魔法びんよりも常に高い温度で保たれて
いた。なお、６時間点灯した直後の最高温度と消
灯したのち18時間経過した点灯する直前の最低温
度とを比較すると、包水ゲルの魔法びんの方が、
食塩水の魔法びんよりも常に高い温度で長時間経
過した。約４日間経過した82時間後の最低温度は
包水ゲルの方が5.0℃も高く、また92時間後の最
高温度は包水ゲルの方が8.2℃も高い結果が得ら
れた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 中和によりゲル状物質を形成しうる無機塩の
水溶液又は着色剤を添加した該無機塩の水溶液を
酸、塩類又はイオン交換樹脂で中和することによ
つて得られた包水ゲル状物質から成るソーラポン
ド用蓄熱材料。 ２ 中和によりゲル状物質を形成しうる無機塩が
アルカリ金属又はアルカリ土類金属のケイ酸塩の
中から選ばれた少なくとも１種である特許請求の
範囲第１項記載の蓄熱材料。 ３ 中和に用いる酸が塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、
コハク酸、クエン酸又はフマル酸の中から選ばれ
た少なくとも１種である特許請求の範囲第１項記
載の蓄熱材料。 ４ 中和に用いる塩類がマグネシウム、カルシウ
ム、マンガン、アルミニウム、銅、鉄、ニツケル
の塩化物、又は硝酸、硫酸、酢酸、コハク酸、ク
エン酸、フマル酸の金属塩の中から選ばれた少な
くとも１種である特許請求の範囲第１項記載の蓄
熱材料。 ５ 中和に用いるイオン交換樹脂が弱酸性陽イオ
ン交換樹脂又は強酸性陽イオン交換樹脂の中から
選ばれた少なくとも１種である特許請求の範囲第
１項記載の蓄熱材料。 ６ 着色剤が墨、又はサルフアブラツク、ダイア
モンドブラツク及びナフトールブラウンブラツク
染料の中から選ばれた少なくとも１種である特許
請求の範囲第１項記載の蓄熱材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58077800A JPS59202282A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | ソ−ラポンド用蓄熱材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58077800A JPS59202282A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | ソ−ラポンド用蓄熱材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59202282A JPS59202282A (ja) | 1984-11-16 |
| JPS6342957B2 true JPS6342957B2 (ja) | 1988-08-26 |
Family
ID=13644074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58077800A Granted JPS59202282A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | ソ−ラポンド用蓄熱材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59202282A (ja) |
-
1983
- 1983-05-02 JP JP58077800A patent/JPS59202282A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59202282A (ja) | 1984-11-16 |
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