JP4278994B2 - 蓄熱材寿命予測方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱材寿命予測方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、潜熱蓄熱物質を芯物質として微小なカプセル内に封入して構成した微小カプセルを水と混合してスラリー状態として流動性を持たせ（以下、このスラリーを微小カプセルスラリーと称す）、伝熱性能を向上させた蓄熱材を用いたシステムが考えられている。このシステムでは、蓄熱時に、微小カプセルスラリーを熱交換器により冷水またはブラインと熱交換させることで冷却することにより、微小カプセル内の潜熱蓄熱物質に冷熱を蓄える。また放熱時には、同様に微小カプセルスラリーを熱交換器により戻り冷水またはブラインと熱交換させることで加熱することにより、微小カプセル内の潜熱蓄熱物質から冷熱を取り出す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に蓄熱材の使用年数は、機械設備の法定耐用年数１５年に対して、２０年程度であるケースが多い。このため蓄熱材の寿命は、経年劣化に対する設計性能として余裕を有するよう、例えば２５年と設定されている。しかし、現状では上述した微小カプセルスラリーの蓄熱材の寿命を予測する方法がないため、この蓄熱材に対して、蓄熱システムの運転開始前（運転開始時）の蓄熱材寿命予測、あるいは運転時（運転中）の蓄熱材寿命予測ができず、蓄熱材の補充時期及びその補充量を予測できない状況にある。
【０００４】
本発明の第１の目的は、蓄熱システムの運転開始前あるいは運転時において、蓄熱材の寿命を予測することができる蓄熱材寿命予測方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の第２の目的は、蓄熱システムの運転開始前あるいは運転時において、蓄熱材の補充時期と補充量を予測することができる蓄熱材寿命予測方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
課題を解決し目的を達成するために、本発明の蓄熱材寿命予測方法及び装置は以下の如く構成されている。
【０００８】
（１）本発明の蓄熱材寿命予測方法は、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の寿命を予測する蓄熱材寿命予測方法であり、前記蓄熱材を充填した複数の容器を、それぞれ所定温度に維持し、所定時間経過毎に、前記各容器中の蓄熱材をサンプリングし、前記蓄熱材の劣化により膜から放出した芯物質の脂肪族炭化水素量に対して比例関係にある各所定物質（四塩化炭素抽出物質、ノルマルヘキサン抽出物質、あるいはガスクロマトグラフィによる測定物質、これを放出脂肪族炭化水素比例物質と以下称す）の濃度を測定し、経過時間と前記各所定物質の濃度との関係を表示し、この関係から温度と前記放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度に達するまでの時間との関係を表示し、この関係から所定温度での前記放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と時間経過との関係を表示し、この関係から前記蓄熱材の寿命を予測する。
【０００９】
（２）本発明の蓄熱材寿命予測方法は、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の寿命を予測する蓄熱材寿命予測方法であり、前記蓄熱材を系統内に充填し、所定回数循環させ、前記所定回数を経過した時点で、前記系統内の蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を測定し、この放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と経過回数との関係を表示し、この関係から、前記蓄熱材の寿命を予測する。
【００１０】
（３）本発明の蓄熱材寿命予測方法は上記（１）または（２）に記載の方法であり、かつ予測された寿命に応じて、 Ｘ＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）×Ｙ に、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ａ、補充する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ｃ、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材交換後の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ｂ、全系統内の有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量Ｙを代入することで、交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量Ｘを予測する。
【００１２】
（４）本発明の蓄熱材寿命予測装置は、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の寿命を予測する蓄熱材寿命予測装置であり、前記蓄熱材を充填した複数の容器を、それぞれ所定温度に維持する手段と、所定時間経過毎にサンプリングされた前記各容器中の蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を測定する手段と、経過時間と前記放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を表示する手段と、この関係から温度と前記放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度に達するまでの時間との関係を表示する手段と、この関係から所定温度での前記放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と時間経過との関係を表示する手段と、この関係から前記蓄熱材の寿命を予測する手段と、から構成されている。
【００１３】
（５）本発明の蓄熱材寿命予測装置は、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の寿命を予測する蓄熱材寿命予測装置であり、系統内に充填された前記蓄熱材を所定回数循環させる手段と、前記所定回数を経過した時点で、前記系統内の蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を測定する手段と、この放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と経過回数との関係を表示する手段と、この関係から、前記蓄熱材の寿命を予測する手段と、から構成されている。
【００１４】
（６）本発明の蓄熱材寿命予測装置は上記（５）または（６）に記載の装置であり、かつ予測された寿命に応じて、 Ｘ＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）×Ｙ に、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ａ、交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ｃ、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材交換後の所定物質の濃度Ｂ、全系統内の有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量Ｙを代入することで、交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量Ｘを予測する手段を備えている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本実施の形態の蓄熱材寿命予測方法及び装置では、蓄熱材の寿命予測を行ない、将来における蓄熱材交換対応を予測する。本実施の形態の概要は、以下の通りである。なお本実施の形態では、蓄熱材の目標耐用年数を２５年とする。
【００１７】
(1)．本実施の形態で対象とする蓄熱材は、有機系膜物質からなる微小なカプセル内に脂肪族炭化水素からなる潜熱蓄熱物質を芯物質として封入したものと水との混合物である。よって、蓄熱材の寿命は有機系膜物質の寿命と置き換えることができると考える。これは、膜物質が損傷し破壊することにより、芯物質が膜内から放出され、熱交換器の熱交換容量が低下するからである。
【００１８】
なお、各微小カプセル内に芯物質として封入されている潜熱蓄熱物質は、常温レベルで相変化し潜熱を蓄えるものである。この潜熱蓄熱物質としては、脂肪族炭化水素（パラフィン系炭化水素）であるテトラデカン（ＴＤ）とペンタデカン（ＰＤ）との混合物を用い、微小カプセルの皮膜としてはメラミン樹脂（有機系樹脂）を用いている。各微小カプセルに封入された潜熱蓄熱物質の全重量のうち、８０％以上をテトラデカンとペンタデカンとの混合物が占めるとともに、前記潜熱蓄熱物質内に過冷却防止剤も添加されている。また、一つの微小カプセルの粒径は好ましくは１〜２μｍ程度であるが、２０μｍ程度以下であれば実用可能である。
【００１９】
(2)．本実施の形態では有機系膜物質の寿命を、（ａ）化学的な経年劣化と、（ｂ）芯物質の相変化（融解・凝固）に伴う膨張・収縮ならびに蓄熱材系統内における微小カプセルと壁面および微小カプセル同士の摺動等による機械的な繰り返し劣化とに起因すると考える。
【００２０】
(3)．有機系膜物質の寿命予測を、プラスチックスの寿命予測に用いられている下記のアウレニウスの式を利用して行なう。
【００２１】
Ｌｎ（ｔｅ）＝ΔＥ／ＲＴ＋定数
但し、ｔｅ：寿命、ΔＥ：見かけの活性化エネルギー、Ｒ：気体定数、Ｔ：絶対温度
(4)．化学的経年劣化加速試験から、化学的な経年劣化による劣化状況を示す下記の関係式（１）を得る。
【００２２】
ｙ１＝ｆ（ｘ） …（１）
但し、ｙ１：放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、ｘ：経過時間
(5)．同様に、化学的経年劣化及び機械的繰り返し劣化加速試験から、化学的な経年劣化及び機械的な繰り返し劣化による劣化状況を示す下記の関係式（２）を得る。
【００２３】
ｙ２＝ｆ（ｘ） …（２）
但し、ｙ２：放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、ｘ：経過時間
(6)．化学的経年劣化加速試験の結果から、上記式（１）で蓄熱材寿命を予測する。
【００２４】
(7)．同様に、化学的経年劣化及び機械的繰り返し劣化加速試験（ループ試験）から、上記式（２）で蓄熱材寿命を予測する。
【００２５】
(8)．上記(6)あるいは(7)を、蓄熱システムの運転開始前（運転開始時）あるいは運転時（運転中）に行なう。
【００２６】
(9)．上記(4)あるいは(5)の蓄熱材劣化状況を示す関係式から所定経過時間後（例えば、２５年後）の予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を求め、下記式（３）に、交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された蓄熱材を水と混合してスラリー状態とした微小カプセルスラリー補充後の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、全系統内の有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量を代入することで、系統から抜き出す有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量あるいは系統へ交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量を予測する。
【００２７】
Ｘ＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）×Ｙ …（３）
ここで、Ａ：所定経過時間後での予測蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、Ｂ：蓄熱材交換後蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度の期待値、Ｃ：交換蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、Ｘ：有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材交換量、Ｙ：系統内の全有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量である。
【００２８】
（第１実施例）
本第１実施例では、蓄熱システムにて冷熱専用蓄熱運転を行なう場合に、その運転開始前に化学的な経年劣化に伴う蓄熱材の寿命を予測する。
【００２９】
１．その１
図１は、化学的経年劣化加速試験装置（蓄熱材寿命予測装置）の系統を示す構成図である。図１において、恒温保持系統は、上述した有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材（以下、蓄熱材と称す）を収納したガラス容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４がそれぞれ保管された恒温槽Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４、各容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４内の蓄熱材の温度をそれぞれ指示する温度指示計ＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３，ＴＥ４、各容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４内の蓄熱材を均一にする撹拌機Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４、恒温槽ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４、及び各恒温槽ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の温度を制御する温度制御器Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４からなる。
【００３０】
排出系統は、各容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４にそれぞれ対応した、バルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３、バルブＶ２１，Ｖ２２，Ｖ２３、バルブＶ３１，Ｖ３２，Ｖ３３、バルブＶ４１，Ｖ４２，Ｖ４３、及びポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４からなる。計測系統は、各容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４にそれぞれ対応し、劣化指標を示す油分濃度計Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４からなる。演算／出力装置ＣＰは、各種指示、記録、演算、及び表記機能を有する。
【００３１】
各容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４内の蓄熱材の温度は、各温度制御器Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が、それぞれ各温度指示計ＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３，ＴＥ４からの指示信号を入力し、その結果を恒温槽ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４へ出力制御することで維持されている。
【００３２】
開閉バルブＶ１１〜Ｖ１３，Ｖ２１〜Ｖ２３，Ｖ３１〜Ｖ３３，Ｖ４１〜Ｖ４３の開閉指示、及びポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の運転停止の指示は、演算／出力装置ＣＰでなされる。具体的には、開閉バルブＶ１２，Ｖ２２，Ｖ３２，Ｖ４２は、蓄熱材の初期取り出し時に排出用に開けられ、所定の状態になった時点で閉じられ、同時にバルブＶ１３，Ｖ２３，Ｖ３３，Ｖ４３が開けられる。これにより、各容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４からの蓄熱材がそれぞれ油分濃度計Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４へ導入される。
【００３３】
油分濃度計Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で測定された蓄熱材の油分濃度は、演算／出力装置ＣＰに入力されて保存され、所定の演算がなされる。ここで、あらかじめ油分濃度計Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の出力と、蓄熱材の膜劣化により膜から放出した芯物質の脂肪族炭化水素量に対して比例関係にある放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との相関関係を求めておく。演算／出力装置ＣＰは、この関係式を収納しており、油分濃度計Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で測定された油分抽出濃度から、前記した物質の濃度を推算する。
【００３４】
また、演算／出力装置ＣＰは、経過時間と蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を示すグラフ（例えば、後述する図２）の作成、このグラフからの各蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度における温度と各蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度に達するまでの時間の読み取り、このグラフ（図２）で読み取った各蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度における温度と各蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度に達するまでの時間との関係を示すグラフ（例えば、後述する図３）の作成を行なう。さらに演算／出力装置ＣＰは、このグラフから７．５℃での各蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と各蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度に達するまでの時間を読み取り、それらの関係を示すグラフ（例えば、後述する図４）の作成を行なう。そして演算／出力装置ＣＰは、蓄熱材の寿命を予測し、また系統から抜き出す蓄熱材量あるいは系統へ交換する蓄熱材量を予測し、それらの結果を表示部等に出力する。
【００３５】
以下、本第１実施例における蓄熱材寿命予測方法の手順を説明する。
【００３６】
(1)．５０ｍｌのガラス容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に、それぞれ運転前の蓄熱材（新しい蓄熱材）を４０ｇ充填する。
【００３７】
(2)．恒温槽Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を、それぞれ所定温度４５℃、６０℃、７５℃、９０℃に維持し、各恒温槽Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４内に、それぞれ蓄熱材を充填したガラス容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を保管する。
【００３８】
(3).所定時間経過毎に、各ガラス容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４中の蓄熱材をサンプリングし、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を測定する。
【００３９】
(4)．図２に示すように、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度の経時変化を示すグラフを作成し、各所定温度４５℃、６０℃、７５℃、９０℃にて同一の濃度に達するまでの時間を読み取る。但し、図２は概念図である。
【００４０】
(5)．図３に示すように、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と温度の逆数との関係を示すグラフを作成する。
【００４１】
(6)．図３から、図４のＡ−１に示すように所定温度（７．５℃）での時間経過と放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を示すグラフを作成し、下記の関係式（４）を得る。
【００４２】
ｙ３＝ｆ（ｘ） …（４）
但し、ｙ３：放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、ｘ：経過時間
(7)．放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを超えると熱交換器の熱交換容量が１割低下するという知見から、１０００ｍｇ／Ｌを蓄熱材劣化の基準値とする。図４のＡ−１から、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が約１００ｍｇ／Ｌである場合、その濃度に達する時間は約１×１０7ｈであると予測されるため、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が約１００ｍｇ／Ｌになる時点で、すでに目標耐用年数である２５年＝２．２×１０5ｈを越えていることが分かる。これにより、冷熱専用蓄熱運転前の蓄熱材では、その放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌに達するまでの時間、すなわち蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を十分に越えることが予測される。
【００４３】
２．その２
上記その１の(1)〜(6)の操作を行ない、図４に示すＡ−２の結果を得た。この場合、目標耐用年数である２５年＝２．２×１０5ｈを経過すると、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを越えることが予測される。すなわちこの場合、蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を越えないことが予測される。
【００４４】
このため、Ａ−２から放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が５００ｍｇ／Ｌであると予測される１０5ｈ＝１１．４年の時点で、蓄熱システムの蓄熱材を入れ替えることを想定する。この場合、上記した式（３）の関係式で、１１．４年後での予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ａを５００ｍｇ／Ｌ、補充する蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ｃを１００ｍｇ／Ｌ、蓄熱材交換後の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度の期待値Ｂを２００ｍｇ／Ｌとし、さらに抜き出し蓄熱材量と補充蓄熱材量とが等しいと仮定する。この場合、下記式
Ｘ＝（５００−２００）／（５００−１００）×Ｙ＝０．７５×Ｙ
を得る。
【００４５】
これにより、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を５００ｍｇ／Ｌから２００ｍｇ／Ｌに低減するためには、蓄熱システムにおける全蓄熱材量の７５％を補充蓄熱材（新しい蓄熱材）と交換する必要があることが分かる。
【００４６】
３．その３
上記その１の(1)〜(6)の操作を行ない、図４に示すＡ−３の結果を得た。ここで使用した蓄熱材は、５年間実運転した後、蓄熱システムから取り出したものであり、この蓄熱材が今後どのような化学的な経年劣化をするかを予測する。
【００４７】
この場合、あと２０年＝１．８×１０5ｈを経過すると、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを十分越えることが予測される。すなわちこの場合も、蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を越えないことが予測される。
【００４８】
このため、上記その２と同様にして、Ａ−３の今後予定される時点で、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を期待する値に低減するために必要な補充蓄熱材と全蓄熱材量との量比関係を予測することができる。
【００４９】
（第２実施例）
本第２実施例では、蓄熱システムにて冷熱専用蓄熱運転を行なう場合に、その運転開始前に化学的な経年劣化及び機械的な繰り返し劣化に伴う蓄熱材の寿命を予測する。
【００５０】
１．その１
図５は、化学的経年劣化及び機械的繰り返し劣化加速試験装置（蓄熱材寿命予測装置）の系統を示す構成図である。図５において、循環系統は、蓄熱材が充填されている高温側熱交換器６１から低温側熱交換器６２の間の配管、蓄熱材の貯蔵槽７１、高温側熱交換器６１から低温側熱交換器６２の間の配管に蓄熱材を循環させる循環ポンプ６９、配管内温度計ＴＣ１，ＴＣＣ２，ＴＨ１，ＴＨＣ２、貯蔵槽ヒータＨ０、配管ヒータＨ１、Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４、温度制御器Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、貯蔵槽ヒータＨ０の温度制御器Ｃ０、貯蔵槽７１内の蓄熱材を均一にする撹拌機Ｍ０、蓄熱材の流量制御器７０、及び演算／出力装置ＣＰ１００からなる。
【００５１】
演算／出力装置ＣＰ１００は、流量制御器７０、配管ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４、制御器Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、貯蔵槽ヒータＨ０、及び制御器Ｃ０を制御する。
【００５２】
高温側系統は、高温側熱交換器６１の出口配管内の温度（ＴＨＣ２）を所定温度にするための温度計Ｔ１，Ｔ２、流量計ＦＨ、加熱ポンプ６３、及び可動バルブ６７を備えている。低温側系統は、低温側熱交換器６２の出口配管内の温度（ＴＣＣ２）を所定温度にするための温度計Ｔ３，Ｔ４、流量計ＦＣ、冷却ポンプ６５、及び可動バルブ６８を備えている。試料排出系統は、バルブＶ１００、Ｖ１０１、Ｖ１０２からなる。計測系統は、蓄熱材の劣化指標を示す油分濃度計Ｄ３００からなる。演算／出力装置ＣＰ２００は、各種指示、記録、演算、及び表記機能を有する。
【００５３】
ここで、演算／出力装置ＣＰ１００は、例えば本第２実施例のその１（後述する図６のＢ−１の例）においては、ＴＣ１＝１１．２５℃、ＴＣＣ２＝４．２５℃、ＴＨ１＝４．２５℃、ＴＨＣ２＝１１．２５℃、Ｔ１＝１２℃、Ｔ２＝５．２℃、Ｔ３＝３．５℃、Ｔ４＝８．２℃となるように、可動バルブ６７、可動バルブ６８、及び流量制御器７０を制御した０．２７日の循環運転を行なう。
【００５４】
続いて演算／出力装置ＣＰ１００は、上記制御及び循環運転を停止した状態で、貯蔵槽ヒータＨ０と配管ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を、それぞれ温度制御器Ｃ０と温度制御器Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４で制御し、ＴＣ１，ＴＣＣ２，ＴＨ１，ＴＨＣ２における配管内温度を６０℃に３．１２日維持させた状態を１年相当の蓄熱材劣化とするサイクルを、２５回繰り返すよう制御する。
【００５５】
但し、６０℃に３．１２日維持する運転においても、均一撹拌のために撹拌機Ｍ０は運転しており、また循環ポンプ６９も極少量運転している。また、演算／出力装置ＣＰ２００の機能は、図１の化学的経年劣化加速試験装置で示したＣＰの機能と同様である。
【００５６】
以下、本第２実施例における蓄熱材寿命予測方法の手順を説明する。
【００５７】
(1)．１年分の３６５回（１日で１回のため）の相変化（融解・凝固）、及び１年分の熱分解相当劣化を行なう。具体的には、３６５回の循環運転（高温側熱交換器６１内にて融解、低温側熱交換器６２内にて凝固）及び１年分の熱分解加速（６０℃にて３．１２日）を２５回繰り返す。実際には、０．２７日間の高速運転を１年分の循環運転とした。
【００５８】
ここで、１年分の冷熱専用蓄熱が６０℃で３．１２日に相当する根拠を示す。１年分の化学的経年劣化加速試験を行なうために必要な時間の試算を、冷水（３〜１２℃）のみを蓄熱する場合について算出した結果を、以下に示す。
【００５９】
一般的に、温度が１０℃上昇すると、化学反応速度は２〜３倍に増加することから、劣化反応速度は、温度が１０℃上昇すると２〜３倍に増加すると想定し、本試験を行なうために必要な時間を算出した。
【００６０】
a. 算定条件
a) 化学的経年劣化加速条件
温度が１０℃上昇すれば、化学的経年劣化速度は２．５倍（上記の２〜３倍の平均）増加する。
【００６１】
b) 蓄熱タンク内温度
・冷熱蓄熱運転時：α１＝７．５℃（３℃と１２℃の平均値）
・停止時：α２℃（停止期間中に想定される最高温度）
緊急時：α２１℃
メンテナンス時：α２２℃
台数制御時：α２３℃
ここで、（α２１，α２２，α２３）≦α２
また、シミュレーションの結果から、余裕をみてα２を４０℃とする。
【００６２】
c) 運転時間及び停止時間
・冷熱蓄熱期間：δ１＝３６５−δ２日
・停止時：δ２日
緊急時：δ２１日
メンテナンス時：δ２２日
台数制御時：δ２３日
代表として、δ２＝１日とする。
【００６３】
b． 算出方法
a) 化学的経年劣化加速温度での通常運転時で化学的な経年劣化に対する化学的経年劣化係数：
η１＝１／［２．５^｛（αmax℃−α１℃）／１０℃｝］
ここで、αmaxは化学的経年劣化加速温度とする。
【００６４】
b) 化学的経年劣化加速温度での停止時における化学的な経年劣化に対する化学的経年劣化係数：
η２＝１／［２．５^｛（αmax℃−α２℃）／１０℃｝］
η２ｉ＝１／［２．５^｛（αmax℃−α２ｉ℃）／１０℃｝］
c) １年間の化学的な経年劣化の化学的経年劣化加速温度での換算時間：β（日）
β＝η１×δ１＋η２×δ２
c．算出結果
下表に、化学的経年劣化加速温度αmaxを６０℃とした場合の、１年間相当分の化学的な経年劣化の寿命加速温度での換算時間を示す。この結果、１年間相当分の化学的経年劣化加速試験を、化学的経年劣化加速温度αmaxを６０℃として行なう場合には、３．１２日が必要であることが分かる。
【００６５】
【表１】
【００６６】
(2)．使用前の蓄熱材を系統内に充填し、所定回数の循環を経過した時点で系統内の蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を測定する。
【００６７】
(3)．図６に示すように、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と経過回数（相当年数）との関係をグラフにし、下記の関係式（５）を得る。
【００６８】
ｙ１＝ｆ（ｘ） …（５）
但し、ｙ１：放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、ｘ：経過回数（相当年数）
(4)．図６から、冷熱専用蓄熱運転前の蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌに達するまでの時間を予測することができる。図６のＢ−１では、２５年相当の機械的な繰り返し劣化及び化学的な経年劣化経過で、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が約２００ｍｇ／Ｌである。このため冷熱専用蓄熱運転前の蓄熱材では、その放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌに達するまでの時間、すなわち蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を十分に越えることが予測される。
【００６９】
２．その２
上記その１の(1)〜(4)の操作を行ない、図６に示すＢ−２の結果を得た。この場合、目標耐用年数である２５年を経過すると、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを越えることが予測される。
【００７０】
このため、Ｂ−２から放出脂肪族炭化水素比例物質が５００ｍｇ／Ｌであると予測される１０年の時点で、蓄熱システムの蓄熱材を入れ替えることを想定する。この場合、上記した式（３）の関係式で、補充する蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ｃを１００ｍｇ／Ｌ、蓄熱材交換後の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度の期待値Ｂを２００ｍｇ／Ｌとし、さらに抜き出し蓄熱材量と補充蓄熱材量とが等しいと仮定する。この場合、下記式
Ｘ＝（５００−２００）／（５００−１００）×Ｙ＝０．７５Ｙ
を得る。
【００７１】
これにより、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を５００ｍｇ／Ｌから２００ｍｇ／Ｌに低減するためには、蓄熱システムにおける全蓄熱材量の７５％を補充蓄熱材（新しい蓄熱材）と交換する必要があることが分かる。
【００７２】
３．その３
上記その１の(1)〜(6)の操作を行ない、図６に示すＢ−３の結果を得た。ここで使用した蓄熱材は、５年間実運転した後、蓄熱システムから取り出したものであり、この蓄熱材が今後どのような化学的な経年劣化をするかを予測する。
【００７３】
この場合、あと１０年経過すると放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを十分越えることが予測される。すなわちこの場合も、蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を越えないことが予測される。
【００７４】
このため、上記その２と同様にして、Ｂ−３の今後予定される時点で、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を期待する値に低減するために必要な補充蓄熱材と全蓄熱材量との量比関係を予測することができる。
【００７５】
（第３実施例）
本第３実施例では、蓄熱システムにて冷熱・冷温兼用蓄熱運転を行なう場合に、その運転開始前に化学的な経年劣化に伴う蓄熱材の寿命を予測する。なお本第３実施例では、図１に示した化学的経年劣化加速試験装置（蓄熱材寿命予測装置）を用いる。
【００７６】
１．その１
以下、本第３実施例における蓄熱材寿命予測方法の手順を説明する。(1)〜(4)の手順は、第１実施例の(1)〜(4)の手順と基本的に同一であるため説明を省略する。
【００７７】
(5)．図７に示すように、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と温度の逆数との関係を示すグラフを作成する。
【００７８】
(6)．図７から、図８のＣ−１に示すように、冷熱・冷温兼用蓄熱時における年平均温度（２１．７℃）での時間経過と放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を示すグラフを作成し、下記の関係式（６）を得る。
【００７９】
ｙ３＝ｆ（ｘ） …（６）
但し、ｙ３：放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、ｘ：経過時間
ここで、冷熱・冷温兼用蓄熱時における年平均相当温度である２１．７℃の試算方法を以下に示す。
【００８０】
一般的に、温度が１０℃上昇すると、化学反応速度は２〜３倍に増加することから、劣化反応速度は、温度が１０℃上昇すると２〜３倍に増加すると想定し、本試験を行なうために必要な時間を算出した。
【００８１】
a. 算定条件
a) 化学的経年劣化加速条件
温度が１０℃上昇すれば、化学的経年劣化速度は２．５倍（上記の２〜３倍の平均）増加する。
【００８２】
b) 蓄熱タンク内温度
・冷熱蓄熱運転時：α１１＝７．５℃（３℃と１２℃の平均値）
温熱蓄熱運転時：α１２＝５０℃
・停止時：α２℃（停止期間中に想定される最高温度）
緊急時：α２１℃
メンテナンス時：α２２℃
台数制御時：α２３℃
ここで、（α２１，α２２，α２３）≦α２
また、シミュレーションの結果から、余裕をみてα２を４０℃とする。
【００８３】
c) 運転時間及び停止時間
・冷熱蓄熱期間：δ１１＝３６５−（δ１２＋δ２）日
温熱蓄熱期間：δ１２＝１２１日
・停止時：δ２日
緊急時：δ２１日
メンテナンス時：δ２２日
台数制御時：δ２３日
代表としてδ２＝１日とする。
【００８４】
b． 算出方法
a) 通常運転時での化学的経年劣化加速温度×期間：γ１
γ１＝δ１１×α１１
b) 停止時における化学的経年劣化加速温度×期間：γ２
γ２＝δ２×α２
c) 年平均相当温度：ε℃
ε＝（δ１１×α１１＋δ２×α２）／（δ１１＋δ２）
但し、δ１１＝３６５−δ１２−δ１日，δ２＝１日，δ１２＝１２１日
c．算出結果
下表に、冷熱・冷温兼用蓄熱時での年平均相当温度の試算結果を示す。この結果、年平均相当温度が２１．７℃であることが分かる。
【００８５】
【表２】
【００８６】
(7)．図８のＣ−１から、冷熱・冷温兼用蓄熱運転前の蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が約１００ｍｇ／Ｌである場合、その濃度に達する時間は約６×１０5ｈであると予測されるため、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１００ｍｇ／Ｌに達する時点で、すでに目標耐用年数である２５年＝２．２×１０5ｈを越えていることが分かる。これにより、冷熱・冷温兼用蓄熱運転前の蓄熱材では、その放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌに達するまでの時間、すなわち蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を十分に越えることが予測される。
【００８７】
２．その２
上記その１の(1)〜(7)の操作を行ない、図８に示すＣ−２の結果を得た。この場合、目標耐用年数である２５年＝２．２×１０5ｈを経過すると、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを越えることが予測される。
【００８８】
このため、上記第２実施例のその２と同様にして、Ｃ−２の今後予定される時点で、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を期待する値に低減するために必要な補充蓄熱材と全蓄熱材量との量比関係を予測することができる。
【００８９】
２．その３
上記その１の(1)〜(7)の操作を行ない、図８に示すＣ−３の結果を得た。ここで使用した蓄熱材は、５年間実運転した後、蓄熱システムから取り出したものであり、この蓄熱材が今後どのような化学的な経年劣化をするかを予測する。
【００９０】
この場合、あと２０年経過すると放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを十分越えることが予測される。
【００９１】
このため、上記その２と同様にして、Ｃ−３の今後予定される時点で、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を期待する値に低減するために必要な補充蓄熱材と全蓄熱材量との量比関係を予測することができる。
【００９２】
（第４実施例）
本第４実施例では、蓄熱システムにて冷熱・冷温兼用蓄熱運転を行なう場合に、その運転開始前に化学的な経年劣化及び相変化に伴う蓄熱材の寿命を予測する。なお本第４実施例では、図５に示した化学的な経年劣化及び相変化劣化加速試験装置（蓄熱材寿命予測装置）を用いる。
【００９３】
１．その１
以下、本第４実施例における蓄熱材寿命予測方法の手順を説明する。
【００９４】
(1)．１年分の３６５回（１日で融解・凝固各１回のため）の機械的な繰り返し劣化、及び１年分の化学的な経年劣化を行なう。具体的には、３６５回の循環運転（高温側熱交換器６１内にて融解、低温側熱交換器６２内にて凝固）及び１年分の化学的経年劣化加速（７５℃にて１２．８日）を２５回繰り返す。実際には、０．２７日間の高速運転を１年分の循環運転とした。
【００９５】
ここで、１年分の冷熱・冷温兼用蓄熱が７５℃で１２．８日に相当する根拠を示す。１年分の化学的経年劣化加速試験を行なうために必要な時間の試算を、冷水（３〜１２℃）のみを蓄熱する場合について算出した結果を、以下に示す。
【００９６】
一般的に、温度が１０℃上昇すると、化学反応速度は２〜３倍に増加することから、劣化反応速度は、温度が１０℃上昇すると２〜３倍に増加すると想定し、本試験を行なうために必要な時間を算出した。
【００９７】
a. 算定条件
a) 化学的経年劣化加速条件
温度が１０℃上昇すれば、化学的経年劣化速度は２．５倍（上記の２〜３倍の平均）増加する。
【００９８】
b) 蓄熱タンク内温度
・冷熱蓄熱運転時：α１１＝７．５℃（３℃と１２℃の平均値）
温熱蓄熱運転時：α１２＝５０℃
・停止時：α２℃（停止期間中に想定される最高温度）
緊急時：α２１℃
メンテナンス時：α２２℃
台数制御時：α２３℃
ここで、（α２１，α２２，α２３）≦α２
また、シミュレーションの結果から、余裕をみてα２を４０℃とする。
【００９９】
c) 運転時間及び停止時間
・冷熱蓄熱期間：δ１１＝３６５−（δ１２＋δ２）日
温熱蓄熱期間：δ１２＝１２１日
・停止時：δ２日
緊急時：δ２１日
メンテナンス時：δ２２日
台数制御時：δ２３日
代表としてδ２＝１日とする。
【０１００】
b． 算出方法
a) 化学的熱経年劣化加速温度での通常運転時で化学的な経年劣化に対する化学的経年劣化係数：
η１ｉ＝１／［２．５^｛（αmax℃−α１℃）／１０℃｝］
ここで、αmaxは化学的経年劣化加速温度とする。
【０１０１】
b) 化学的経年劣化加速温度での停止時における化学的な経年劣化に対する化学的経年劣化係数：
η２＝１／［２．５^｛（αmax℃−α２℃）／１０℃｝］
η２ｉ＝１／［２．５^｛（αmax℃−α２ｉ℃）／１０℃｝］
c) １年間の化学的な経年劣化の化学的経年劣化加速温度での換算時間：β（日）
β＝η１ｉ×δ１ｉ＋η２×δ２
＝η１ｉ×δ１ｉ＋Σ（η２ｉ×δ２ｉ）
但し、δ１１＝３６５−δ１２−δ２日，δ２＝１日，δ１２＝１２１日
c．算出結果
下表に、化学的経年劣化加速温度αmaxを７５℃とした場合の、１年間相当分の化学的経年劣化加速温度での換算時間を示す。この結果、１年間相当分の化学的経年劣化加速の試験を、化学的経年劣化加速温度αmaxを７５℃として行なう場合には、１２．８日が必要であることが分かる。
【０１０２】
【表３】
【０１０３】
(2)．使用前の蓄熱材を系統内に充填し、所定回数の循環を経過した時点で系統内の蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を測定する。
【０１０４】
(3)．図９に示すように、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と経過回数（相当年数）との関係をグラフにし、下記の関係式（７）を得る。
【０１０５】
ｙ１＝ｆ（ｘ） …（７）
但し、ｙ１：放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、ｘ：経過回数（相当年数）
(4)．図９から、冷熱・冷温兼用蓄熱運転前の蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌに達するまでの時間を予測することができる。図９のＤ−１では、２５年相当の機械的な繰り返し劣化相及び化学的な経年劣化経過で、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が約９００ｍｇ／Ｌである。このため冷熱・冷温兼用蓄熱運転前の蓄熱材では、その放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌに達するまでの時間、すなわち蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を十分に越えることが予測される。
【０１０６】
２．その２
上記その１の(1)〜(4)の操作を行ない、図９に示すＤ−２の結果を得た。この場合、あと１５年経過すると放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを越えることが予測される。すなわちこの場合、蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を越えないことが予測される。
【０１０７】
このため、上記第２実施例のその２と同様にして、Ｄ−２の今後予定される時点で、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を期待する値に低減するために必要な交換蓄熱材と全蓄熱材量との量比関係を予測することができる。
【０１０８】
３．その３
上記その１の(1)〜(4)の操作を行ない、図９に示すＤ−３の結果を得た。ここで使用した蓄熱材は、２年間実運転した後、蓄熱システムから取り出したものであり、この蓄熱材が今後どのような劣化をするかを予測する。
【０１０９】
この場合、あと９年経過すると放出脂肪族炭化水素比例物質が１０００ｍｇ／Ｌを十分越えることが予測される。すなわちこの場合も、蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を越えないことが予測される。
【０１１０】
このため、上記その２と同様にして、Ｄ−３の今後予定される時点で、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を期待する値に低減するために必要な交換蓄熱材と全蓄熱材量との量比関係を予測することができる。
【０１１１】
なお、各実施例のうち化学的な経年劣化及び機械的な繰り返し劣化に対する試験の方が化学的な経年劣化のみに対する試験よりも現実の劣化に即しているが、化学的な経年劣化のみに対する試験だけからでも簡便に蓄熱材の寿命を予測することが可能となる。
【０１１２】
（参考例）
第１〜第４実施例では蓄熱材の寿命の予測を行なったのに対して、本参考例では、蓄熱システム内の蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度（実際は油分抽出量）とｐＨを自動計測することで、蓄熱材の評価（モニタリング）を行ない、異常時における迅速な対応を可能とする。
【０１１３】
ここで、蓄熱材の寿命評価に用いる指標は、膜劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度である。本参考例では、例として油分濃度を指標とし、それと比例関係にある放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を推定する。
【０１１４】
すなわち、蓄熱システム内の蓄熱材の寿命評価は、サンプリング、油分濃度測定後に行なえるが、それぞれに時間を要するため、異常時における診断をすぐに行なうことができない。そこで、蓄熱システムから自動サンプリング、自動分析することで、現時点でのシステム内の蓄熱材の油分濃度をリアルタイムで監視でき、異常時に即対応することが可能となる。
【０１１５】
図１０は、蓄熱システムに適用した蓄熱材評価装置の構成を示す図である。蓄熱システムは、蓄熱槽（潜熱蓄熱槽）１、熱交換器２、蓄熱材循環回路３、冷水循環回路４、及び冷凍機５等により構成されている。
【０１１６】
蓄熱槽１は、蓄熱材１１を収容した容器である。蓄熱槽１には、蓄熱材ポンプ６を備えた蓄熱材循環回路３を介して熱交換器２が接続されている。さらに、熱交換器２には、冷水ポンプ８を備えた冷水循環回路４を介して冷凍機５内の蒸発器５１が接続されている。
【０１１７】
したがって、蓄熱時及び放熱時は、ポンプ６を運転して蓄熱槽１内の蓄熱材１１を、蓄熱材循環回路３を通じて熱交換器２へ供給する。また、冷水ポンプ８を運転して冷水を、冷水循環回路４を通じて熱交換器２へ供給する。これにより、熱交換器２において蓄熱材１１と冷水の間で熱交換をすることができる。
【０１１８】
排出系統は、蓄熱材の代表サンプルを採取できる配管に接続されたバルブＶ１００１，Ｖ１００２，Ｖ１００３、ポンプＰ１００１からなる。計測系統は、膜劣化指標である油分濃度を測定する油分濃度計Ｄ１００１からなる。演算／出力装置ＣＰ１００１は、各種指示、記録、演算、及び表記機能を有する。
【０１１９】
バルブＶ１００１，Ｖ１００２，Ｖ１００３の開閉、及びポンプＰ１００１の運転停止の指示は、演算／出力装置ＣＰ１００１でなされる。具体的には、開閉バルブＶ１００１，Ｖ１００２は蓄熱材の初期取り出し時に排出用に開けられ、所定の状態になった時点でバルブＶ１００２が閉じられ、同時にバルブＶ１００３が開けられる。これにより、蓄熱槽１からの蓄熱材１１が油分濃度計Ｄ１００１へ導入される。
【０１２０】
油分濃度計Ｄ１００１で測定された蓄熱材の油分濃度は、演算／出力装置ＣＰ１００１に入力されて保存され、所定の演算がなされる。ここで、あらかじめ油分濃度計Ｄ１００１の出力と、蓄熱材の膜劣化により膜から放出した芯物質の脂肪族炭化水素量に対して比例関係にある四塩化炭素抽出物質、ノルマルヘキサン抽出物質、あるいはガスクロマトグラフィによる測定物質の濃度との相関関係を求めておく。演算／出力装置ＣＰ１００１は、この関係式を収納しており、油分濃度計Ｄ１００１で測定された油分抽出濃度から、前記した物質の濃度を推算する。
【０１２１】
以上の構成により、演算／出力装置ＣＰ１００１は、経過時間と蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を示すことにより、蓄熱材の異常を診断することが可能となる。さらに、油分濃度計Ｄ１００１の機能に，固形分濃度、ｐＨ測定機能を付加させることにより、蓄熱材の状態をリアルタイムで把握し、蓄熱システムの健全性評価を行なうことができる。
【０１２２】
ここで、３時間の固形分濃度測定は、膜劣化により膜から放出した芯物質の脂肪族炭化水素が蒸発することから、膜劣化の指標となる。また、蓄熱材は、ｐＨ７．５〜８．５の間においてその健全性が保たれることから、この範囲からはずれる場合はｐＨ調整を行なう必要がある。
【０１２３】
すなわち、測定したｐＨが７．５〜８．５をはずれた場合には、ｐＨ＝７．５〜８．５になるように、演算／出力装置ＣＰ１００１でバルブＶ１００４，Ｖ１００５，Ｖ１００６を開閉制御し、酸供給ポンプＰ１００２またはアルカリ供給ポンプＰ１００３を稼働させる。これにより、酸タンクＴ１０１０またはアルカリタンクＴ１０２０から、酸またはアルカリを蓄熱槽１内に供給する。さらに、ｐＨ測定計ＰＨ１０００を配管内に設置しておくことも可能である。ここで、例えば酸として酢酸あるいは塩酸などを、またアルカリとして水酸化ナトリウムなどを使用する。
【０１２４】
本発明は上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
【０１２５】
【発明の効果】
本発明の蓄熱材寿命予測方法及び装置によれば、蓄熱システムの運転開始前あるいは運転時において、化学的な経年劣化に起因する蓄熱材の寿命を予測することができ、さらに有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の交換時期を予測することができる。
【０１２６】
本発明の蓄熱材寿命予測方法及び装置によれば、蓄熱システムの運転開始前あるいは運転時において、化学的な経年劣化及び機械的な繰り返し劣化に起因する蓄熱材の寿命を予測することができ、さらに有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の交換時期を予測することができる。
【０１２７】
本発明の蓄熱材寿命予測方法及び装置によれば、蓄熱システムの運転開始前あるいは運転時において、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の交換時期と交換量を予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄熱材寿命予測装置の系統を示す構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度の経時変化を示す図。
【図３】本発明の実施の形態に係る放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と温度の逆数との関係を示す図。
【図４】本発明の実施の形態に係る所定温度（７．５℃）での時間経過と放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を示す図。
【図５】本発明の実施の形態に係る蓄熱材寿命予測装置の系統を示す構成図。
【図６】本発明の実施の形態に係る放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と経過回数（相当年数）との関係を示す図。
【図７】本発明の実施の形態に係る放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と温度の逆数との関係を示す図。
【図８】本発明の実施の形態に係る年平均温度（２１．７℃）での時間経過と放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を示す図。
【図９】本発明の実施の形態に係る放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と経過回数（相当年数）との関係を示す図。
【図１０】参考例に係る蓄熱材評価装置の構成を示す図。
【符号の説明】
Ｓ１〜Ｓ４…ガラス容器
Ｖ１〜Ｖ４…恒温槽
ＴＥ１〜ＴＥ４…温度指示計
Ｈ０〜Ｈ４…ヒータ
Ｍ１〜Ｍ４…撹拌機
Ｃ０〜Ｃ４…温度制御器
Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３…バルブ
Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２３…バルブ
Ｖ３１，Ｖ３２，Ｖ３３…バルブ
Ｖ４１，Ｖ４２，Ｖ４３…バルブ
Ｐ１〜Ｐ４…ポンプ
Ｄ１〜Ｄ４…油分濃度計
ＣＰ…演算／出力装置
６１…高温側熱交換器
６２…低温側熱交換器
６３…加熱ポンプ
６７，６８…可動バルブ
６９…循環ポンプ
７０…流量制御器
７１…貯蔵槽
Ｃ１〜Ｃ４…制御器
ＣＰ１００…演算／出力装置
Ｔ１〜Ｔ４…温度計
ＦＨ…流量計
ＦＣ…流量計
Ｖ１００、Ｖ１０１、Ｖ１０２…バルブ
ＣＰ２００…演算／出力装置
Ｄ３００…油分濃度計
１…蓄熱槽
２…熱交換器
３…蓄熱材循環回路
４…冷水循環回路
５…冷凍機
６…蓄熱材ポンプ
７，８…冷水ポンプ
Ｖ１００１〜Ｖ１００６…バルブ
Ｐ１００１〜Ｐ１００３…ポンプ
ＣＰ１００１…演算／出力装置
Ｄ１００１…油分濃度計
Ｔ１０１０…酸タンク
Ｔ１０２０…アルカリタンク
ＰＨ１０００…ｐＨ測定計
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱材寿命予測方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、潜熱蓄熱物質を芯物質として微小なカプセル内に封入して構成した微小カプセルを水と混合してスラリー状態として流動性を持たせ（以下、このスラリーを微小カプセルスラリーと称す）、伝熱性能を向上させた蓄熱材を用いたシステムが考えられている。このシステムでは、蓄熱時に、微小カプセルスラリーを熱交換器により冷水またはブラインと熱交換させることで冷却することにより、微小カプセル内の潜熱蓄熱物質に冷熱を蓄える。また放熱時には、同様に微小カプセルスラリーを熱交換器により戻り冷水またはブラインと熱交換させることで加熱することにより、微小カプセル内の潜熱蓄熱物質から冷熱を取り出す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に蓄熱材の使用年数は、機械設備の法定耐用年数１５年に対して、２０年程度であるケースが多い。このため蓄熱材の寿命は、経年劣化に対する設計性能として余裕を有するよう、例えば２５年と設定されている。しかし、現状では上述した微小カプセルスラリーの蓄熱材の寿命を予測する方法がないため、この蓄熱材に対して、蓄熱システムの運転開始前（運転開始時）の蓄熱材寿命予測、あるいは運転時（運転中）の蓄熱材寿命予測ができず、蓄熱材の補充時期及びその補充量を予測できない状況にある。
【０００４】
本発明の第１の目的は、蓄熱システムの運転開始前あるいは運転時において、蓄熱材の寿命を予測することができる蓄熱材寿命予測方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の第２の目的は、蓄熱システムの運転開始前あるいは運転時において、蓄熱材の補充時期と補充量を予測することができる蓄熱材寿命予測方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
課題を解決し目的を達成するために、本発明の蓄熱材寿命予測方法及び装置は以下の如く構成されている。
【０００８】
（１）本発明の蓄熱材寿命予測方法は、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の寿命を予測する蓄熱材寿命予測方法であり、前記蓄熱材を充填した複数の容器を、それぞれ所定温度に維持し、所定時間経過毎に、前記各容器中の蓄熱材をサンプリングし、前記蓄熱材の劣化により膜から放出した芯物質の脂肪族炭化水素量に対して比例関係にある各所定物質（四塩化炭素抽出物質、ノルマルヘキサン抽出物質、あるいはガスクロマトグラフィによる測定物質、これを放出脂肪族炭化水素比例物質と以下称す）の濃度を測定し、経過時間と前記各所定物質の濃度との関係を表示し、この関係から温度と前記放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度に達するまでの時間との関係を表示し、この関係から所定温度での前記放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と時間経過との関係を表示し、この関係から前記蓄熱材の寿命を予測する。
【０００９】
（２）本発明の蓄熱材寿命予測方法は、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の寿命を予測する蓄熱材寿命予測方法であり、前記蓄熱材を系統内に充填し、所定回数循環させ、前記所定回数を経過した時点で、前記系統内の蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を測定し、この放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と経過回数との関係を表示し、この関係から、前記蓄熱材の寿命を予測する。
【００１０】
（３）本発明の蓄熱材寿命予測方法は上記（１）または（２）に記載の方法であり、かつ予測された寿命に応じて、 Ｘ＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）×Ｙ に、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ａ、補充する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ｃ、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材交換後の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ｂ、全系統内の有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量Ｙを代入することで、交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量Ｘを予測する。
【００１２】
（４）本発明の蓄熱材寿命予測装置は、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の寿命を予測する蓄熱材寿命予測装置であり、前記蓄熱材を充填した複数の容器を、それぞれ所定温度に維持する手段と、所定時間経過毎にサンプリングされた前記各容器中の蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を測定する手段と、経過時間と前記放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を表示する手段と、この関係から温度と前記放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度に達するまでの時間との関係を表示する手段と、この関係から所定温度での前記放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と時間経過との関係を表示する手段と、この関係から前記蓄熱材の寿命を予測する手段と、から構成されている。
【００１３】
（５）本発明の蓄熱材寿命予測装置は、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の寿命を予測する蓄熱材寿命予測装置であり、系統内に充填された前記蓄熱材を所定回数循環させる手段と、前記所定回数を経過した時点で、前記系統内の蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を測定する手段と、この放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と経過回数との関係を表示する手段と、この関係から、前記蓄熱材の寿命を予測する手段と、から構成されている。
【００１４】
（６）本発明の蓄熱材寿命予測装置は上記（５）または（６）に記載の装置であり、かつ予測された寿命に応じて、 Ｘ＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）×Ｙ に、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ａ、交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ｃ、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材交換後の所定物質の濃度Ｂ、全系統内の有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量Ｙを代入することで、交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量Ｘを予測する手段を備えている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本実施の形態の蓄熱材寿命予測方法及び装置では、蓄熱材の寿命予測を行ない、将来における蓄熱材交換対応を予測する。本実施の形態の概要は、以下の通りである。なお本実施の形態では、蓄熱材の目標耐用年数を２５年とする。
【００１７】
(1)．本実施の形態で対象とする蓄熱材は、有機系膜物質からなる微小なカプセル内に脂肪族炭化水素からなる潜熱蓄熱物質を芯物質として封入したものと水との混合物である。よって、蓄熱材の寿命は有機系膜物質の寿命と置き換えることができると考える。これは、膜物質が損傷し破壊することにより、芯物質が膜内から放出され、熱交換器の熱交換容量が低下するからである。
【００１８】
なお、各微小カプセル内に芯物質として封入されている潜熱蓄熱物質は、常温レベルで相変化し潜熱を蓄えるものである。この潜熱蓄熱物質としては、脂肪族炭化水素（パラフィン系炭化水素）であるテトラデカン（ＴＤ）とペンタデカン（ＰＤ）との混合物を用い、微小カプセルの皮膜としてはメラミン樹脂（有機系樹脂）を用いている。各微小カプセルに封入された潜熱蓄熱物質の全重量のうち、８０％以上をテトラデカンとペンタデカンとの混合物が占めるとともに、前記潜熱蓄熱物質内に過冷却防止剤も添加されている。また、一つの微小カプセルの粒径は好ましくは１〜２μｍ程度であるが、２０μｍ程度以下であれば実用可能である。
【００１９】
(2)．本実施の形態では有機系膜物質の寿命を、（ａ）化学的な経年劣化と、（ｂ）芯物質の相変化（融解・凝固）に伴う膨張・収縮ならびに蓄熱材系統内における微小カプセルと壁面および微小カプセル同士の摺動等による機械的な繰り返し劣化とに起因すると考える。
【００２０】
(3)．有機系膜物質の寿命予測を、プラスチックスの寿命予測に用いられている下記のアウレニウスの式を利用して行なう。
【００２１】
Ｌｎ（ｔｅ）＝ΔＥ／ＲＴ＋定数
但し、ｔｅ：寿命、ΔＥ：見かけの活性化エネルギー、Ｒ：気体定数、Ｔ：絶対温度
(4)．化学的経年劣化加速試験から、化学的な経年劣化による劣化状況を示す下記の関係式（１）を得る。
【００２２】
ｙ１＝ｆ（ｘ） …（１）
但し、ｙ１：放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、ｘ：経過時間
(5)．同様に、化学的経年劣化及び機械的繰り返し劣化加速試験から、化学的な経年劣化及び機械的な繰り返し劣化による劣化状況を示す下記の関係式（２）を得る。
【００２３】
ｙ２＝ｆ（ｘ） …（２）
但し、ｙ２：放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、ｘ：経過時間
(6)．化学的経年劣化加速試験の結果から、上記式（１）で蓄熱材寿命を予測する。
【００２４】
(7)．同様に、化学的経年劣化及び機械的繰り返し劣化加速試験（ループ試験）から、上記式（２）で蓄熱材寿命を予測する。
【００２５】
(8)．上記(6)あるいは(7)を、蓄熱システムの運転開始前（運転開始時）あるいは運転時（運転中）に行なう。
【００２６】
(9)．上記(4)あるいは(5)の蓄熱材劣化状況を示す関係式から所定経過時間後（例えば、２５年後）の予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を求め、下記式（３）に、交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された蓄熱材を水と混合してスラリー状態とした微小カプセルスラリー補充後の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、全系統内の有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量を代入することで、系統から抜き出す有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量あるいは系統へ交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量を予測する。
【００２７】
Ｘ＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）×Ｙ …（３）
ここで、Ａ：所定経過時間後での予測蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、Ｂ：蓄熱材交換後蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度の期待値、Ｃ：交換蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、Ｘ：有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材交換量、Ｙ：系統内の全有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量である。
【００２８】
（第１実施例）
本第１実施例では、蓄熱システムにて冷熱専用蓄熱運転を行なう場合に、その運転開始前に化学的な経年劣化に伴う蓄熱材の寿命を予測する。
【００２９】
１．その１
図１は、化学的経年劣化加速試験装置（蓄熱材寿命予測装置）の系統を示す構成図である。図１において、恒温保持系統は、上述した有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材（以下、蓄熱材と称す）を収納したガラス容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４がそれぞれ保管された恒温槽Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４、各容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４内の蓄熱材の温度をそれぞれ指示する温度指示計ＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３，ＴＥ４、各容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４内の蓄熱材を均一にする撹拌機Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４、恒温槽ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４、及び各恒温槽ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の温度を制御する温度制御器Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４からなる。
【００３０】
排出系統は、各容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４にそれぞれ対応した、バルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３、バルブＶ２１，Ｖ２２，Ｖ２３、バルブＶ３１，Ｖ３２，Ｖ３３、バルブＶ４１，Ｖ４２，Ｖ４３、及びポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４からなる。計測系統は、各容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４にそれぞれ対応し、劣化指標を示す油分濃度計Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４からなる。演算／出力装置ＣＰは、各種指示、記録、演算、及び表記機能を有する。
【００３１】
各容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４内の蓄熱材の温度は、各温度制御器Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が、それぞれ各温度指示計ＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３，ＴＥ４からの指示信号を入力し、その結果を恒温槽ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４へ出力制御することで維持されている。
【００３２】
開閉バルブＶ１１〜Ｖ１３，Ｖ２１〜Ｖ２３，Ｖ３１〜Ｖ３３，Ｖ４１〜Ｖ４３の開閉指示、及びポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の運転停止の指示は、演算／出力装置ＣＰでなされる。具体的には、開閉バルブＶ１２，Ｖ２２，Ｖ３２，Ｖ４２は、蓄熱材の初期取り出し時に排出用に開けられ、所定の状態になった時点で閉じられ、同時にバルブＶ１３，Ｖ２３，Ｖ３３，Ｖ４３が開けられる。これにより、各容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４からの蓄熱材がそれぞれ油分濃度計Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４へ導入される。
【００３３】
油分濃度計Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で測定された蓄熱材の油分濃度は、演算／出力装置ＣＰに入力されて保存され、所定の演算がなされる。ここで、あらかじめ油分濃度計Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の出力と、蓄熱材の膜劣化により膜から放出した芯物質の脂肪族炭化水素量に対して比例関係にある放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との相関関係を求めておく。演算／出力装置ＣＰは、この関係式を収納しており、油分濃度計Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で測定された油分抽出濃度から、前記した物質の濃度を推算する。
【００３４】
また、演算／出力装置ＣＰは、経過時間と蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を示すグラフ（例えば、後述する図２）の作成、このグラフからの各蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度における温度と各蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度に達するまでの時間の読み取り、このグラフ（図２）で読み取った各蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度における温度と各蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度に達するまでの時間との関係を示すグラフ（例えば、後述する図３）の作成を行なう。さらに演算／出力装置ＣＰは、このグラフから７．５℃での各蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と各蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度に達するまでの時間を読み取り、それらの関係を示すグラフ（例えば、後述する図４）の作成を行なう。そして演算／出力装置ＣＰは、蓄熱材の寿命を予測し、また系統から抜き出す蓄熱材量あるいは系統へ交換する蓄熱材量を予測し、それらの結果を表示部等に出力する。
【００３５】
以下、本第１実施例における蓄熱材寿命予測方法の手順を説明する。
【００３６】
(1)．５０ｍｌのガラス容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に、それぞれ運転前の蓄熱材（新しい蓄熱材）を４０ｇ充填する。
【００３７】
(2)．恒温槽Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を、それぞれ所定温度４５℃、６０℃、７５℃、９０℃に維持し、各恒温槽Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４内に、それぞれ蓄熱材を充填したガラス容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を保管する。
【００３８】
(3).所定時間経過毎に、各ガラス容器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４中の蓄熱材をサンプリングし、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を測定する。
【００３９】
(4)．図２に示すように、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度の経時変化を示すグラフを作成し、各所定温度４５℃、６０℃、７５℃、９０℃にて同一の濃度に達するまでの時間を読み取る。但し、図２は概念図である。
【００４０】
(5)．図３に示すように、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と温度の逆数との関係を示すグラフを作成する。
【００４１】
(6)．図３から、図４のＡ−１に示すように所定温度（７．５℃）での時間経過と放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を示すグラフを作成し、下記の関係式（４）を得る。
【００４２】
ｙ３＝ｆ（ｘ） …（４）
但し、ｙ３：放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、ｘ：経過時間
(7)．放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを超えると熱交換器の熱交換容量が１割低下するという知見から、１０００ｍｇ／Ｌを蓄熱材劣化の基準値とする。図４のＡ−１から、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が約１００ｍｇ／Ｌである場合、その濃度に達する時間は約１×１０7ｈであると予測されるため、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が約１００ｍｇ／Ｌになる時点で、すでに目標耐用年数である２５年＝２．２×１０5ｈを越えていることが分かる。これにより、冷熱専用蓄熱運転前の蓄熱材では、その放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌに達するまでの時間、すなわち蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を十分に越えることが予測される。
【００４３】
２．その２
上記その１の(1)〜(6)の操作を行ない、図４に示すＡ−２の結果を得た。この場合、目標耐用年数である２５年＝２．２×１０5ｈを経過すると、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを越えることが予測される。すなわちこの場合、蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を越えないことが予測される。
【００４４】
このため、Ａ−２から放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が５００ｍｇ／Ｌであると予測される１０5ｈ＝１１．４年の時点で、蓄熱システムの蓄熱材を入れ替えることを想定する。この場合、上記した式（３）の関係式で、１１．４年後での予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ａを５００ｍｇ／Ｌ、補充する蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ｃを１００ｍｇ／Ｌ、蓄熱材交換後の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度の期待値Ｂを２００ｍｇ／Ｌとし、さらに抜き出し蓄熱材量と補充蓄熱材量とが等しいと仮定する。この場合、下記式
Ｘ＝（５００−２００）／（５００−１００）×Ｙ＝０．７５×Ｙ
を得る。
【００４５】
これにより、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を５００ｍｇ／Ｌから２００ｍｇ／Ｌに低減するためには、蓄熱システムにおける全蓄熱材量の７５％を補充蓄熱材（新しい蓄熱材）と交換する必要があることが分かる。
【００４６】
３．その３
上記その１の(1)〜(6)の操作を行ない、図４に示すＡ−３の結果を得た。ここで使用した蓄熱材は、５年間実運転した後、蓄熱システムから取り出したものであり、この蓄熱材が今後どのような化学的な経年劣化をするかを予測する。
【００４７】
この場合、あと２０年＝１．８×１０5ｈを経過すると、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを十分越えることが予測される。すなわちこの場合も、蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を越えないことが予測される。
【００４８】
このため、上記その２と同様にして、Ａ−３の今後予定される時点で、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を期待する値に低減するために必要な補充蓄熱材と全蓄熱材量との量比関係を予測することができる。
【００４９】
（第２実施例）
本第２実施例では、蓄熱システムにて冷熱専用蓄熱運転を行なう場合に、その運転開始前に化学的な経年劣化及び機械的な繰り返し劣化に伴う蓄熱材の寿命を予測する。
【００５０】
１．その１
図５は、化学的経年劣化及び機械的繰り返し劣化加速試験装置（蓄熱材寿命予測装置）の系統を示す構成図である。図５において、循環系統は、蓄熱材が充填されている高温側熱交換器６１から低温側熱交換器６２の間の配管、蓄熱材の貯蔵槽７１、高温側熱交換器６１から低温側熱交換器６２の間の配管に蓄熱材を循環させる循環ポンプ６９、配管内温度計ＴＣ１，ＴＣＣ２，ＴＨ１，ＴＨＣ２、貯蔵槽ヒータＨ０、配管ヒータＨ１、Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４、温度制御器Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、貯蔵槽ヒータＨ０の温度制御器Ｃ０、貯蔵槽７１内の蓄熱材を均一にする撹拌機Ｍ０、蓄熱材の流量制御器７０、及び演算／出力装置ＣＰ１００からなる。
【００５１】
演算／出力装置ＣＰ１００は、流量制御器７０、配管ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４、制御器Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、貯蔵槽ヒータＨ０、及び制御器Ｃ０を制御する。
【００５２】
高温側系統は、高温側熱交換器６１の出口配管内の温度（ＴＨＣ２）を所定温度にするための温度計Ｔ１，Ｔ２、流量計ＦＨ、加熱ポンプ６３、及び可動バルブ６７を備えている。低温側系統は、低温側熱交換器６２の出口配管内の温度（ＴＣＣ２）を所定温度にするための温度計Ｔ３，Ｔ４、流量計ＦＣ、冷却ポンプ６５、及び可動バルブ６８を備えている。試料排出系統は、バルブＶ１００、Ｖ１０１、Ｖ１０２からなる。計測系統は、蓄熱材の劣化指標を示す油分濃度計Ｄ３００からなる。演算／出力装置ＣＰ２００は、各種指示、記録、演算、及び表記機能を有する。
【００５３】
ここで、演算／出力装置ＣＰ１００は、例えば本第２実施例のその１（後述する図６のＢ−１の例）においては、ＴＣ１＝１１．２５℃、ＴＣＣ２＝４．２５℃、ＴＨ１＝４．２５℃、ＴＨＣ２＝１１．２５℃、Ｔ１＝１２℃、Ｔ２＝５．２℃、Ｔ３＝３．５℃、Ｔ４＝８．２℃となるように、可動バルブ６７、可動バルブ６８、及び流量制御器７０を制御した０．２７日の循環運転を行なう。
【００５４】
続いて演算／出力装置ＣＰ１００は、上記制御及び循環運転を停止した状態で、貯蔵槽ヒータＨ０と配管ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を、それぞれ温度制御器Ｃ０と温度制御器Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４で制御し、ＴＣ１，ＴＣＣ２，ＴＨ１，ＴＨＣ２における配管内温度を６０℃に３．１２日維持させた状態を１年相当の蓄熱材劣化とするサイクルを、２５回繰り返すよう制御する。
【００５５】
但し、６０℃に３．１２日維持する運転においても、均一撹拌のために撹拌機Ｍ０は運転しており、また循環ポンプ６９も極少量運転している。また、演算／出力装置ＣＰ２００の機能は、図１の化学的経年劣化加速試験装置で示したＣＰの機能と同様である。
【００５６】
以下、本第２実施例における蓄熱材寿命予測方法の手順を説明する。
【００５７】
(1)．１年分の３６５回（１日で１回のため）の相変化（融解・凝固）、及び１年分の熱分解相当劣化を行なう。具体的には、３６５回の循環運転（高温側熱交換器６１内にて融解、低温側熱交換器６２内にて凝固）及び１年分の熱分解加速（６０℃にて３．１２日）を２５回繰り返す。実際には、０．２７日間の高速運転を１年分の循環運転とした。
【００５８】
ここで、１年分の冷熱専用蓄熱が６０℃で３．１２日に相当する根拠を示す。１年分の化学的経年劣化加速試験を行なうために必要な時間の試算を、冷水（３〜１２℃）のみを蓄熱する場合について算出した結果を、以下に示す。
【００５９】
一般的に、温度が１０℃上昇すると、化学反応速度は２〜３倍に増加することから、劣化反応速度は、温度が１０℃上昇すると２〜３倍に増加すると想定し、本試験を行なうために必要な時間を算出した。
【００６０】
a. 算定条件
a) 化学的経年劣化加速条件
温度が１０℃上昇すれば、化学的経年劣化速度は２．５倍（上記の２〜３倍の平均）増加する。
【００６１】
b) 蓄熱タンク内温度
・冷熱蓄熱運転時：α１＝７．５℃（３℃と１２℃の平均値）
・停止時：α２℃（停止期間中に想定される最高温度）
緊急時：α２１℃
メンテナンス時：α２２℃
台数制御時：α２３℃
ここで、（α２１，α２２，α２３）≦α２
また、シミュレーションの結果から、余裕をみてα２を４０℃とする。
【００６２】
c) 運転時間及び停止時間
・冷熱蓄熱期間：δ１＝３６５−δ２日
・停止時：δ２日
緊急時：δ２１日
メンテナンス時：δ２２日
台数制御時：δ２３日
代表として、δ２＝１日とする。
【００６３】
b． 算出方法
a) 化学的経年劣化加速温度での通常運転時で化学的な経年劣化に対する化学的経年劣化係数：
η１＝１／［２．５^｛（αmax℃−α１℃）／１０℃｝］
ここで、αmaxは化学的経年劣化加速温度とする。
【００６４】
b) 化学的経年劣化加速温度での停止時における化学的な経年劣化に対する化学的経年劣化係数：
η２＝１／［２．５^｛（αmax℃−α２℃）／１０℃｝］
η２ｉ＝１／［２．５^｛（αmax℃−α２ｉ℃）／１０℃｝］
c) １年間の化学的な経年劣化の化学的経年劣化加速温度での換算時間：β（日）
β＝η１×δ１＋η２×δ２
c．算出結果
下表に、化学的経年劣化加速温度αmaxを６０℃とした場合の、１年間相当分の化学的な経年劣化の寿命加速温度での換算時間を示す。この結果、１年間相当分の化学的経年劣化加速試験を、化学的経年劣化加速温度αmaxを６０℃として行なう場合には、３．１２日が必要であることが分かる。
【００６５】
【表１】
(2)．使用前の蓄熱材を系統内に充填し、所定回数の循環を経過した時点で系統内の蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を測定する。
【００６７】
(3)．図６に示すように、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と経過回数（相当年数）との関係をグラフにし、下記の関係式（５）を得る。
【００６８】
ｙ１＝ｆ（ｘ） …（５）
但し、ｙ１：放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、ｘ：経過回数（相当年数）
(4)．図６から、冷熱専用蓄熱運転前の蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌに達するまでの時間を予測することができる。図６のＢ−１では、２５年相当の機械的な繰り返し劣化及び化学的な経年劣化経過で、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が約２００ｍｇ／Ｌである。このため冷熱専用蓄熱運転前の蓄熱材では、その放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌに達するまでの時間、すなわち蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を十分に越えることが予測される。
【００６９】
２．その２
上記その１の(1)〜(4)の操作を行ない、図６に示すＢ−２の結果を得た。この場合、目標耐用年数である２５年を経過すると、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを越えることが予測される。
【００７０】
このため、Ｂ−２から放出脂肪族炭化水素比例物質が５００ｍｇ／Ｌであると予測される１０年の時点で、蓄熱システムの蓄熱材を入れ替えることを想定する。この場合、上記した式（３）の関係式で、補充する蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度Ｃを１００ｍｇ／Ｌ、蓄熱材交換後の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度の期待値Ｂを２００ｍｇ／Ｌとし、さらに抜き出し蓄熱材量と補充蓄熱材量とが等しいと仮定する。この場合、下記式
Ｘ＝（５００−２００）／（５００−１００）×Ｙ＝０．７５Ｙ
を得る。
【００７１】
これにより、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を５００ｍｇ／Ｌから２００ｍｇ／Ｌに低減するためには、蓄熱システムにおける全蓄熱材量の７５％を補充蓄熱材（新しい蓄熱材）と交換する必要があることが分かる。
【００７２】
３．その３
上記その１の(1)〜(6)の操作を行ない、図６に示すＢ−３の結果を得た。ここで使用した蓄熱材は、５年間実運転した後、蓄熱システムから取り出したものであり、この蓄熱材が今後どのような化学的な経年劣化をするかを予測する。
【００７３】
この場合、あと１０年経過すると放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを十分越えることが予測される。すなわちこの場合も、蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を越えないことが予測される。
【００７４】
このため、上記その２と同様にして、Ｂ−３の今後予定される時点で、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を期待する値に低減するために必要な補充蓄熱材と全蓄熱材量との量比関係を予測することができる。
【００７５】
（第３実施例）
本第３実施例では、蓄熱システムにて冷熱・冷温兼用蓄熱運転を行なう場合に、その運転開始前に化学的な経年劣化に伴う蓄熱材の寿命を予測する。なお本第３実施例では、図１に示した化学的経年劣化加速試験装置（蓄熱材寿命予測装置）を用いる。
【００７６】
１．その１
以下、本第３実施例における蓄熱材寿命予測方法の手順を説明する。(1)〜(4)の手順は、第１実施例の(1)〜(4)の手順と基本的に同一であるため説明を省略する。
【００７７】
(5)．図７に示すように、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と温度の逆数との関係を示すグラフを作成する。
【００７８】
(6)．図７から、図８のＣ−１に示すように、冷熱・冷温兼用蓄熱時における年平均温度（２１．７℃）での時間経過と放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を示すグラフを作成し、下記の関係式（６）を得る。
【００７９】
ｙ３＝ｆ（ｘ） …（６）
但し、ｙ３：放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、ｘ：経過時間
ここで、冷熱・冷温兼用蓄熱時における年平均相当温度である２１．７℃の試算方法を以下に示す。
【００８０】
一般的に、温度が１０℃上昇すると、化学反応速度は２〜３倍に増加することから、劣化反応速度は、温度が１０℃上昇すると２〜３倍に増加すると想定し、本試験を行なうために必要な時間を算出した。
【００８１】
a. 算定条件
a) 化学的経年劣化加速条件
温度が１０℃上昇すれば、化学的経年劣化速度は２．５倍（上記の２〜３倍の平均）増加する。
【００８２】
b) 蓄熱タンク内温度
・冷熱蓄熱運転時：α１１＝７．５℃（３℃と１２℃の平均値）
温熱蓄熱運転時：α１２＝５０℃
・停止時：α２℃（停止期間中に想定される最高温度）
緊急時：α２１℃
メンテナンス時：α２２℃
台数制御時：α２３℃
ここで、（α２１，α２２，α２３）≦α２
また、シミュレーションの結果から、余裕をみてα２を４０℃とする。
【００８３】
c) 運転時間及び停止時間
・冷熱蓄熱期間：δ１１＝３６５−（δ１２＋δ２）日
温熱蓄熱期間：δ１２＝１２１日
・停止時：δ２日
緊急時：δ２１日
メンテナンス時：δ２２日
台数制御時：δ２３日
代表としてδ２＝１日とする。
【００８４】
b． 算出方法
a) 通常運転時での化学的経年劣化加速温度×期間：γ１
γ１＝δ１１×α１１
b) 停止時における化学的経年劣化加速温度×期間：γ２
γ２＝δ２×α２
c) 年平均相当温度：ε℃
ε＝（δ１１×α１１＋δ２×α２）／（δ１１＋δ２）
但し、δ１１＝３６５−δ１２−δ１日，δ２＝１日，δ１２＝１２１日
c．算出結果
下表に、冷熱・冷温兼用蓄熱時での年平均相当温度の試算結果を示す。この結果、年平均相当温度が２１．７℃であることが分かる。
【００８５】
【表２】
(7)．図８のＣ−１から、冷熱・冷温兼用蓄熱運転前の蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が約１００ｍｇ／Ｌである場合、その濃度に達する時間は約６×１０5ｈであると予測されるため、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１００ｍｇ／Ｌに達する時点で、すでに目標耐用年数である２５年＝２．２×１０5ｈを越えていることが分かる。これにより、冷熱・冷温兼用蓄熱運転前の蓄熱材では、その放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌに達するまでの時間、すなわち蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を十分に越えることが予測される。
【００８７】
２．その２
上記その１の(1)〜(7)の操作を行ない、図８に示すＣ−２の結果を得た。この場合、目標耐用年数である２５年＝２．２×１０5ｈを経過すると、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを越えることが予測される。
【００８８】
このため、上記第２実施例のその２と同様にして、Ｃ−２の今後予定される時点で、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を期待する値に低減するために必要な補充蓄熱材と全蓄熱材量との量比関係を予測することができる。
【００８９】
２．その３
上記その１の(1)〜(7)の操作を行ない、図８に示すＣ−３の結果を得た。ここで使用した蓄熱材は、５年間実運転した後、蓄熱システムから取り出したものであり、この蓄熱材が今後どのような化学的な経年劣化をするかを予測する。
【００９０】
この場合、あと２０年経過すると放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを十分越えることが予測される。
【００９１】
このため、上記その２と同様にして、Ｃ−３の今後予定される時点で、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を期待する値に低減するために必要な補充蓄熱材と全蓄熱材量との量比関係を予測することができる。
【００９２】
（第４実施例）
本第４実施例では、蓄熱システムにて冷熱・冷温兼用蓄熱運転を行なう場合に、その運転開始前に化学的な経年劣化及び相変化に伴う蓄熱材の寿命を予測する。なお本第４実施例では、図５に示した化学的な経年劣化及び相変化劣化加速試験装置（蓄熱材寿命予測装置）を用いる。
【００９３】
１．その１
以下、本第４実施例における蓄熱材寿命予測方法の手順を説明する。
【００９４】
(1)．１年分の３６５回（１日で融解・凝固各１回のため）の機械的な繰り返し劣化、及び１年分の化学的な経年劣化を行なう。具体的には、３６５回の循環運転（高温側熱交換器６１内にて融解、低温側熱交換器６２内にて凝固）及び１年分の化学的経年劣化加速（７５℃にて１２．８日）を２５回繰り返す。実際には、０．２７日間の高速運転を１年分の循環運転とした。
【００９５】
ここで、１年分の冷熱・冷温兼用蓄熱が７５℃で１２．８日に相当する根拠を示す。１年分の化学的経年劣化加速試験を行なうために必要な時間の試算を、冷水（３〜１２℃）のみを蓄熱する場合について算出した結果を、以下に示す。
【００９６】
一般的に、温度が１０℃上昇すると、化学反応速度は２〜３倍に増加することから、劣化反応速度は、温度が１０℃上昇すると２〜３倍に増加すると想定し、本試験を行なうために必要な時間を算出した。
【００９７】
a. 算定条件
a) 化学的経年劣化加速条件
温度が１０℃上昇すれば、化学的経年劣化速度は２．５倍（上記の２〜３倍の平均）増加する。
【００９８】
b) 蓄熱タンク内温度
・冷熱蓄熱運転時：α１１＝７．５℃（３℃と１２℃の平均値）
温熱蓄熱運転時：α１２＝５０℃
・停止時：α２℃（停止期間中に想定される最高温度）
緊急時：α２１℃
メンテナンス時：α２２℃
台数制御時：α２３℃
ここで、（α２１，α２２，α２３）≦α２
また、シミュレーションの結果から、余裕をみてα２を４０℃とする。
【００９９】
c) 運転時間及び停止時間
・冷熱蓄熱期間：δ１１＝３６５−（δ１２＋δ２）日
温熱蓄熱期間：δ１２＝１２１日
・停止時：δ２日
緊急時：δ２１日
メンテナンス時：δ２２日
台数制御時：δ２３日
代表としてδ２＝１日とする。
【０１００】
b． 算出方法
a) 化学的熱経年劣化加速温度での通常運転時で化学的な経年劣化に対する化学的経年劣化係数：
η１ｉ＝１／［２．５^｛（αmax℃−α１℃）／１０℃｝］
ここで、αmaxは化学的経年劣化加速温度とする。
【０１０１】
b) 化学的経年劣化加速温度での停止時における化学的な経年劣化に対する化学的経年劣化係数：
η２＝１／［２．５^｛（αmax℃−α２℃）／１０℃｝］
η２ｉ＝１／［２．５^｛（αmax℃−α２ｉ℃）／１０℃｝］
c) １年間の化学的な経年劣化の化学的経年劣化加速温度での換算時間：β（日）
β＝η１ｉ×δ１ｉ＋η２×δ２
＝η１ｉ×δ１ｉ＋Σ（η２ｉ×δ２ｉ）
但し、δ１１＝３６５−δ１２−δ２日，δ２＝１日，δ１２＝１２１日
c．算出結果
下表に、化学的経年劣化加速温度αmaxを７５℃とした場合の、１年間相当分の化学的経年劣化加速温度での換算時間を示す。この結果、１年間相当分の化学的経年劣化加速の試験を、化学的経年劣化加速温度αmaxを７５℃として行なう場合には、１２．８日が必要であることが分かる。
【０１０２】
【表３】
(2)．使用前の蓄熱材を系統内に充填し、所定回数の循環を経過した時点で系統内の蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を測定する。
【０１０４】
(3)．図９に示すように、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と経過回数（相当年数）との関係をグラフにし、下記の関係式（７）を得る。
【０１０５】
ｙ１＝ｆ（ｘ） …（７）
但し、ｙ１：放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度、ｘ：経過回数（相当年数）
(4)．図９から、冷熱・冷温兼用蓄熱運転前の蓄熱材の放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌに達するまでの時間を予測することができる。図９のＤ−１では、２５年相当の機械的な繰り返し劣化相及び化学的な経年劣化経過で、放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が約９００ｍｇ／Ｌである。このため冷熱・冷温兼用蓄熱運転前の蓄熱材では、その放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌに達するまでの時間、すなわち蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を十分に越えることが予測される。
【０１０６】
２．その２
上記その１の(1)〜(4)の操作を行ない、図９に示すＤ−２の結果を得た。この場合、あと１５年経過すると放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度が１０００ｍｇ／Ｌを越えることが予測される。すなわちこの場合、蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を越えないことが予測される。
【０１０７】
このため、上記第２実施例のその２と同様にして、Ｄ−２の今後予定される時点で、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を期待する値に低減するために必要な交換蓄熱材と全蓄熱材量との量比関係を予測することができる。
【０１０８】
３．その３
上記その１の(1)〜(4)の操作を行ない、図９に示すＤ−３の結果を得た。ここで使用した蓄熱材は、２年間実運転した後、蓄熱システムから取り出したものであり、この蓄熱材が今後どのような劣化をするかを予測する。
【０１０９】
この場合、あと９年経過すると放出脂肪族炭化水素比例物質が１０００ｍｇ／Ｌを十分越えることが予測される。すなわちこの場合も、蓄熱材の寿命は、目標耐用年数である２５年を越えないことが予測される。
【０１１０】
このため、上記その２と同様にして、Ｄ−３の今後予定される時点で、予測される放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を期待する値に低減するために必要な交換蓄熱材と全蓄熱材量との量比関係を予測することができる。
【０１１１】
なお、各実施例のうち化学的な経年劣化及び機械的な繰り返し劣化に対する試験の方が化学的な経年劣化のみに対する試験よりも現実の劣化に即しているが、化学的な経年劣化のみに対する試験だけからでも簡便に蓄熱材の寿命を予測することが可能となる。
【０１１２】
（参考例）
第１〜第４実施例では蓄熱材の寿命の予測を行なったのに対して、本参考例では、蓄熱システム内の蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度（実際は油分抽出量）とｐＨを自動計測することで、蓄熱材の評価（モニタリング）を行ない、異常時における迅速な対応を可能とする。
【０１１３】
ここで、蓄熱材の寿命評価に用いる指標は、膜劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度である。本参考例では、例として油分濃度を指標とし、それと比例関係にある放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度を推定する。
【０１１４】
すなわち、蓄熱システム内の蓄熱材の寿命評価は、サンプリング、油分濃度測定後に行なえるが、それぞれに時間を要するため、異常時における診断をすぐに行なうことができない。そこで、蓄熱システムから自動サンプリング、自動分析することで、現時点でのシステム内の蓄熱材の油分濃度をリアルタイムで監視でき、異常時に即対応することが可能となる。
【０１１５】
図１０は、蓄熱システムに適用した蓄熱材評価装置の構成を示す図である。蓄熱システムは、蓄熱槽（潜熱蓄熱槽）１、熱交換器２、蓄熱材循環回路３、冷水循環回路４、及び冷凍機５等により構成されている。
【０１１６】
蓄熱槽１は、蓄熱材１１を収容した容器である。蓄熱槽１には、蓄熱材ポンプ６を備えた蓄熱材循環回路３を介して熱交換器２が接続されている。さらに、熱交換器２には、冷水ポンプ８を備えた冷水循環回路４を介して冷凍機５内の蒸発器５１が接続されている。
【０１１７】
したがって、蓄熱時及び放熱時は、ポンプ６を運転して蓄熱槽１内の蓄熱材１１を、蓄熱材循環回路３を通じて熱交換器２へ供給する。また、冷水ポンプ８を運転して冷水を、冷水循環回路４を通じて熱交換器２へ供給する。これにより、熱交換器２において蓄熱材１１と冷水の間で熱交換をすることができる。
【０１１８】
排出系統は、蓄熱材の代表サンプルを採取できる配管に接続されたバルブＶ１００１，Ｖ１００２，Ｖ１００３、ポンプＰ１００１からなる。計測系統は、膜劣化指標である油分濃度を測定する油分濃度計Ｄ１００１からなる。演算／出力装置ＣＰ１００１は、各種指示、記録、演算、及び表記機能を有する。
【０１１９】
バルブＶ１００１，Ｖ１００２，Ｖ１００３の開閉、及びポンプＰ１００１の運転停止の指示は、演算／出力装置ＣＰ１００１でなされる。具体的には、開閉バルブＶ１００１，Ｖ１００２は蓄熱材の初期取り出し時に排出用に開けられ、所定の状態になった時点でバルブＶ１００２が閉じられ、同時にバルブＶ１００３が開けられる。これにより、蓄熱槽１からの蓄熱材１１が油分濃度計Ｄ１００１へ導入される。
【０１２０】
油分濃度計Ｄ１００１で測定された蓄熱材の油分濃度は、演算／出力装置ＣＰ１００１に入力されて保存され、所定の演算がなされる。ここで、あらかじめ油分濃度計Ｄ１００１の出力と、蓄熱材の膜劣化により膜から放出した芯物質の脂肪族炭化水素量に対して比例関係にある四塩化炭素抽出物質、ノルマルヘキサン抽出物質、あるいはガスクロマトグラフィによる測定物質の濃度との相関関係を求めておく。演算／出力装置ＣＰ１００１は、この関係式を収納しており、油分濃度計Ｄ１００１で測定された油分抽出濃度から、前記した物質の濃度を推算する。
【０１２１】
以上の構成により、演算／出力装置ＣＰ１００１は、経過時間と蓄熱材の劣化により膜から放出した放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を示すことにより、蓄熱材の異常を診断することが可能となる。さらに、油分濃度計Ｄ１００１の機能に，固形分濃度、ｐＨ測定機能を付加させることにより、蓄熱材の状態をリアルタイムで把握し、蓄熱システムの健全性評価を行なうことができる。
【０１２２】
ここで、３時間の固形分濃度測定は、膜劣化により膜から放出した芯物質の脂肪族炭化水素が蒸発することから、膜劣化の指標となる。また、蓄熱材は、ｐＨ７．５〜８．５の間においてその健全性が保たれることから、この範囲からはずれる場合はｐＨ調整を行なう必要がある。
【０１２３】
すなわち、測定したｐＨが７．５〜８．５をはずれた場合には、ｐＨ＝７．５〜８．５になるように、演算／出力装置ＣＰ１００１でバルブＶ１００４，Ｖ１００５，Ｖ１００６を開閉制御し、酸供給ポンプＰ１００２またはアルカリ供給ポンプＰ１００３を稼働させる。これにより、酸タンクＴ１０１０またはアルカリタンクＴ１０２０から、酸またはアルカリを蓄熱槽１内に供給する。さらに、ｐＨ測定計ＰＨ１０００を配管内に設置しておくことも可能である。ここで、例えば酸として酢酸あるいは塩酸などを、またアルカリとして水酸化ナトリウムなどを使用する。
【０１２４】
本発明は上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
【０１２５】
【発明の効果】
本発明の蓄熱材寿命予測方法及び装置によれば、蓄熱システムの運転開始前あるいは運転時において、化学的な経年劣化に起因する蓄熱材の寿命を予測することができ、さらに有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の交換時期を予測することができる。
【０１２６】
本発明の蓄熱材寿命予測方法及び装置によれば、蓄熱システムの運転開始前あるいは運転時において、化学的な経年劣化及び機械的な繰り返し劣化に起因する蓄熱材の寿命を予測することができ、さらに有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の交換時期を予測することができる。
【０１２７】
本発明の蓄熱材寿命予測方法及び装置によれば、蓄熱システムの運転開始前あるいは運転時において、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の交換時期と交換量を予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄熱材寿命予測装置の系統を示す構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度の経時変化を示す図。
【図３】本発明の実施の形態に係る放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と温度の逆数との関係を示す図。
【図４】本発明の実施の形態に係る所定温度（７．５℃）での時間経過と放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を示す図。
【図５】本発明の実施の形態に係る蓄熱材寿命予測装置の系統を示す構成図。
【図６】本発明の実施の形態に係る放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と経過回数（相当年数）との関係を示す図。
【図７】本発明の実施の形態に係る放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と温度の逆数との関係を示す図。
【図８】本発明の実施の形態に係る年平均温度（２１．７℃）での時間経過と放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度との関係を示す図。
【図９】本発明の実施の形態に係る放出脂肪族炭化水素比例物質の濃度と経過回数（相当年数）との関係を示す図。
【図１０】参考例に係る蓄熱材評価装置の構成を示す図。
【符号の説明】
Ｓ１〜Ｓ４…ガラス容器
Ｖ１〜Ｖ４…恒温槽
ＴＥ１〜ＴＥ４…温度指示計
Ｈ０〜Ｈ４…ヒータ
Ｍ１〜Ｍ４…撹拌機
Ｃ０〜Ｃ４…温度制御器
Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３…バルブ
Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２３…バルブ
Ｖ３１，Ｖ３２，Ｖ３３…バルブ
Ｖ４１，Ｖ４２，Ｖ４３…バルブ
Ｐ１〜Ｐ４…ポンプ
Ｄ１〜Ｄ４…油分濃度計
ＣＰ…演算／出力装置
６１…高温側熱交換器
６２…低温側熱交換器
６３…加熱ポンプ
６７，６８…可動バルブ
６９…循環ポンプ
７０…流量制御器
７１…貯蔵槽
Ｃ１〜Ｃ４…制御器
ＣＰ１００…演算／出力装置
Ｔ１〜Ｔ４…温度計
ＦＨ…流量計
ＦＣ…流量計
Ｖ１００、Ｖ１０１、Ｖ１０２…バルブ
ＣＰ２００…演算／出力装置
Ｄ３００…油分濃度計
１…蓄熱槽
２…熱交換器
３…蓄熱材循環回路
４…冷水循環回路
５…冷凍機
６…蓄熱材ポンプ
７，８…冷水ポンプ
Ｖ１００１〜Ｖ１００６…バルブ
Ｐ１００１〜Ｐ１００３…ポンプ
ＣＰ１００１…演算／出力装置
Ｄ１００１…油分濃度計
Ｔ１０１０…酸タンク
Ｔ１０２０…アルカリタンク
ＰＨ１０００…ｐＨ測定計
Claims (6)
- 有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の寿命を予測する蓄熱材寿命予測方法であり、
前記蓄熱材を充填した複数の容器を、それぞれ所定温度に維持し、
所定時間経過毎に、前記各容器中の蓄熱材をサンプリングし、前記蓄熱材の劣化により膜から放出した芯物質の脂肪族炭化水素量に対して比例関係にある各所定物質の濃度を測定し、
経過時間と前記各所定物質の濃度との関係を表示し、
この関係から温度と前記各所定物質の濃度に達するまでの時間との関係を表示し、
この関係から所定温度での前記各所定物質の濃度と時間経過との関係を表示し、
この関係から前記蓄熱材の寿命を予測することを特徴とする蓄熱材寿命予測方法。 - 有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の寿命を予測する蓄熱材寿命予測方法であり、
前記蓄熱材を系統内に充填し、所定回数循環させ、
前記所定回数を経過した時点で、前記系統内の蓄熱材の劣化により膜から放出した芯物質の脂肪族炭化水素量に対して比例関係にある所定物質の濃度を測定し、
この所定物質の濃度と経過回数との関係を表示し、
この関係から、前記蓄熱材の寿命を予測することを特徴とする蓄熱材寿命予測方法。 - 予測された寿命に応じて、
Ｘ＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）×Ｙ
に、予測される所定物質の濃度Ａ、交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の所定物質の濃度Ｃ、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材交換後の所定物質の濃度Ｂ、全系統内の有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量Ｙを代入することで、交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量Ｘを予測することを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱材寿命予測方法。 - 有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の蓄熱材寿命予測装置であり、
前記有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材を充填した複数の容器を、それぞれ所定温度に維持する手段と、
所定時間経過毎にサンプリングされた前記各容器中の有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材における劣化により膜から放出した芯物質の脂肪族炭化水素量に対して比例関係にある各所定物質の濃度を測定する手段と、
経過時間と前記各所定物質の濃度との関係を表示する手段と、
この関係から温度と前記各所定物質の濃度に達するまでの時間との関係を表示する手段と、
この関係から所定温度での前記所定物質の濃度と時間経過との関係を表示する手段と、
この関係から前記蓄熱材の寿命を予測する手段と、
を具備したことを特徴とする蓄熱材寿命予測装置。 - 有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の寿命を予測する蓄熱材寿命予測装置であり、
系統内に充填された前記有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材を所定回数循環させる手段と、
前記所定回数を経過した時点で、前記系統内の蓄熱材の劣化により膜から放出した芯物質の脂肪族炭化水素量に対して比例関係にある各所定物質の濃度を測定する手段と、
この所定物質の濃度と経過回数との関係を表示する手段と、
この関係から、前記蓄熱材の寿命を予測する手段と、
を具備したことを特徴とする蓄熱材寿命予測装置。 - 予測された寿命に応じて、
Ｘ＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）×Ｙ
に、予測される所定物質の濃度Ａ、交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材の所定物質の濃度Ｃ、有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材交換後の所定物質の濃度Ｂ、全系統内の有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量Ｙを代入することで、交換する有機系膜物質内に脂肪族炭化水素からなる芯物質が封入された微小カプセルを水と混合した蓄熱材量Ｘを予測する手段を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の蓄熱材寿命予測装置。
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