JPH11513723A - 伝熱液体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、換気設備および空調設備において、伝熱液体によって排出空気から熱を回収されそして供給空気に送られる、低温で使用される換気設備および空調設備のための伝熱液体に関する。費用を低下しそして環境への危険をなくすために、伝熱液体は蟻酸カリウムと水とを含有する。

Description

【発明の詳細な説明】 伝熱液体 本発明は低温で使用される換気設備および空調設備のための伝熱液体に関し、 これらの設備では排出空気から熱が回収されこの伝熱液体によって供給空気に送 られる。 温和な気候帯および寒冷な気候帯における換気設備では、今日一般に、排出空 気から熱が回収され供給空気に伝達される。これによって空調の年間の熱消費が 半分以下に削減されることができ、またビルの全エネルギー消費が２５％より多 く削減される。 熱回収の最も普通な方法はおそらく、いわゆる液体循環方式であり、この場合 、排出空気の熱は熱交換器内で伝熱液体に伝えられまたこの液体は配管を経て供 給空気熱交換器にポンプで送入され、そこで熱が供給空気に伝達される。冷却さ れた液体は再加熱されるなどのために排出空気熱交換器に戻される。 水はそのすべての特性からみて理想的な伝熱液体であろうが、供給空気熱交換 器は冷たい外気と直接に接するので、この種の方式に水を使用することはできな い。高度の熱回収が要求される場合、伝熱液体の温度は水の氷点より低くまで、 つまりフィンランドの気候では−１０〜−１５℃まで低下する。 この理由から、今日エチレングリコールと水との混合物が熱伝達液体として使 用され、エチレングリコールの含有率は一般に約３０％である。エチレングリコ ールは、液体温度の高いエンジンの冷却には十分に適しているが、熱回収設備に あっては多くの不利な特性を示す。 最も重大な欠点は低温で伝熱係数が劣悪なことである。グリコールの伝熱係数 は水のそれより劣る。このことは室温では粘度が高いため一層ひどくなる。しか しながら、最も悪いのは温度が低くなるにつれ粘度が急に高くなるという現象で ある。つまり、０℃の水と比較して、粘度は−１５℃で４倍を越える。従ってあ る程度の熱回収を達成するには、伝熱液体として水が使用される場合に比べて著 るしく大きい熱交換器を使用せねばならない。最低でも３０％大きい伝熱面積が 必要になる。このため、空気系統でのエネルギー消費が増大し、騒音水準が高く なるなどの事態に至る。費用もまた伝熱面積にほぼ比例して増大する。 このことに対応して運転状態は易々と層流範囲に落され、その結果、熱伝達が 不規則に悪化する。従って配管内および熱交換器内の流速を高く維持せねばなら ず、そのため動力消費が高くなり、高価なポンプなどが必要になる。 熱回収、加熱および冷却が一つの流れの回路に統合されている、フィンランド で公にされた特許出願第９２８６７号に従う装置では状況は特に困難である。統 合することにより、伝熱が良好に機能せねばならない伝熱面積が著るしく増加す る。統合はまた、液体の流量を調節せねばならない状況を生じる。従って、層流 範囲に低落する危険が増し、そのため、調節に関して特別な要求がなされねばな らず、さもなくば必要であった効率より劣る効率で設備が設計されねばならない 。 エチレン溶液の別な欠点は表面張力が低いことであり、このため、配管を密封 するのが困難である。特別な設計の管、密封材、弁などを配管に使用せねばなら ない。このため、投資経費および保守費用が増大しまた漏洩などによる不調が増 える。 近年、環境問題に対して益々大きな関心が払われている。この点からみてもエ チレングリコールは問題をはらむ。エチレングリコールは環境に危険を及ぼす製 品と分類されており、従って危険廃棄物処分施設で処分されねばならない。エチ レングリコールは有毒でもある。このためエチレングリコールは例えば食品工業 あるいは被毒の危険のある別な分野で使用できない。代りにプロピレングリコー ルが使用されるが、これは上記した欠点をすべて有しており、加えてエチレング リコールよりかなり劣った伝数係数を有する。 実のところ、グリコール溶液がやはり一般的に使用される唯一の利点は、それ が腐蝕に関して何ら問題をもたらさないことである。この点ではグリコール溶液 は、他のあらゆる点で優っているＮａＣｌ溶液およびＣａＣｌ₂溶液より優れて いる。ＮａＣｌおよびＣａＣｌ₂溶液は冷却技術にある程度使用されてきたが、 腐食のために必要となる、より高価な材料に基づく費用のため、これらを一層広 汎に使用することが妨げられる。 腐蝕によってもたらされる問題を、防止剤を使用することによって解決する努 力がなされてきた。例えば米国特許第４，３３８，２０９と第４，２１９，４３ ３号は複雑な化合物を開示しており、これの効果は優れているであろうが、これ を含ませるのは著るしく費用が嵩みまたこれの組成を実際に制御することは困難 である。複雑な組成を有する溶液もまた様々な目的のために開示されているが、 この溶液の制御はやはり困難である。このような溶液は、例えば、ヨーロッパ特 許第０３０６９７２号に開示されているような主として燃焼エンジンのためのア ンモニア、グリコール、蟻酸カリウムおよび酢酸カリウムの水溶液である。同様 に、英国特許第１，３８７，８１０号はスプリンクラー設備などのための塩化ア ンモニウムおよびアンモニアの水溶液を開示している。 上記に示した溶液のほとんどについては、制御性が悪いのに加えてアンモニア のような成分を大抵含有するのでビル内にある熱回収設備では漏洩の危険のため 使用できないのが普通である。加えてほとんど場合低温での伝熱は劣悪である。 すべての成分について好適な防止剤を見出すのもまたしばしば困難である。ほと んどの複雑な溶液は、安定性が長期使用で劣悪なことも証明されている。複雑な 組成は通常、製造費を高くもする。上述した諸事実のため、上記の伝熱液体は空 調設備の伝熱に使用されない。 上述した先行技術の欠点が除かれた伝熱液体を提供することが本発明の目的で ある。この目的は本発明の伝熱液体で達成される。本発明の伝熱液体は蟻酸カリ ウムと水とを含有することを特徴とする。 本発明の利点はとりわけ、伝熱液体が単純な組成を有し、その伝熱特性と粘度 が水のそれらに似ているということである。本発明の伝熱液体は有毒でなくまた 環境に危険を及ぼさない。この液体の表面張力係数は水のそれとほぼ同じであり 、また腐蝕特性は簡単な防止剤によって水のそれと同様にされることができる。 一つの利点はこの液体の値段であり、先行技術の伝熱液体の値段より安い。 すでに述べたように、伝熱液体は蟻酸と水とを含有することを特徴とする。水 溶液中の蟻酸カリウムの濃度は標準的な設備では１５〜３５％であるのが有利で あり、この場合、対応して水の量は６５〜８５％である。 周知のように、中程度の濃度の塩の水溶液の熱伝導率は水のそれと大きくは異 ならず、また本発明の溶液の粘度が水のそれと著しく異なることはない。熱容量 は水のそれより僅かに小さいが、このことは流路の幅を増大することによってそ の影響が取り除かれるので慣用的な熱交換器で問題を惹起せず、流路の増大は価 格を上昇せずまた伝熱特性に何ら影響しない。他方、溶液の密度は水のそれより 大きく、流速を低下する。一般にいうと、本発明の伝熱液体の伝熱特性は水のそ れよりさらに良い。 本発明の伝熱液体の表面張力定数は水のそれと極めて近いため、設備の建設費 および運転費は安い。組成が単純なため本発明の伝熱液体の価格はエチレングリ コール溶液の価格より著るしく低く、また濃度の制御は容易である。保守管理を し、測定および（または）調節を実施するのに有利な仕方で、本発明の液体中に 一つまたはそれ以上の追跡剤を添加することができる。さらに本発明の液体の安 定性は良好である。上述したすべて事実の結果、保守費が少くなる。 蟻酸カリウム溶液によってもたらされる健康への危険および環境への影響は塩 化カルシウムのそれらと大体同じである。これらの点で本溶液は例えばプロピレ ングリコールより著るしく良い。 本発明の伝熱液体の腐蝕特性は水のそれよりほんの僅か劣り、またこの小さな 欠点は溶液に慣用的な一つまたはそれ以上の防止剤をある程度添加することによ り著るしく費用をかけずに容易に取り除かれる。 本発明の上記の説明は本発明に決して限定されず、本発明は添加する請求の範 囲内で全く自由に変更されてよい。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年１月２１日 【補正内容】 請求の範囲 １．換気設備および空調設備において、１５〜３５％の蟻酸カリウムと６５〜 ８５％の水とを含有することを特徴とする伝熱液体によって、排出空気から熱が 回収されそして供給空気に送られる、低温で使用される換気設備および空調設備 のための伝熱液体。 ２．一つまたはそれ以上の腐蝕防止剤を含有することを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の伝熱液体。 ３．保守管理のために追跡剤を含有することを特徴とする請求の範囲第１項か ら第２項のいずれか１項に記載の伝熱液体。 ４．測定および（または）調節のための追跡剤を含有することを特徴とする請 求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載の伝熱液体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．換気設備および空調設備において、蟻酸カリウムと水とを含有することを 特徴とする伝熱液体によって、排出空気から熱が回収されそして供給空気に送ら れる、低温で使用される換気設備および空調設備のための伝熱液体。 ２．１５〜３５％の蟻酸カリウムと６５〜８５％の水とを含有することを特徴 とする請求の範囲第１項記載の伝熱液体。 ３．一つまたはそれ以上の腐蝕防止剤を含有することを特徴とする請求の範囲 第１項または第２項に記載の伝熱液体。 ４．保守管理のために追跡剤を含有することを特徴とする請求の範囲第１項か ら第３項のいずれか１項に記載の伝熱液体。 ５．測定および（または）調節のための追跡剤を含有することを特徴とする請 求の範囲第１項から第４項のいずれか１項に記載の伝熱液体。