トτ 卜噂￠
。 実験値
一理論下
灘 鋼
・丸一一※一一
〇i l．
睦
曙・
、i・
ト
牽
ご
」
叫 闘
鷹i
馴
、1！
0．00 4．00 8．00 12．00 16。00 20．00
濃度（％）
8
00 等
⑩
暴
嘉。
暑爲
＄ 創 零
。
iト
、＼
つ＼
言＼、
、＼
10日後
ぢ＼
＼
＼→←
丁
劉
機 舗
1＼
0．00 4．00 8．00 12．00 16．00 20．00
濃度（％）
図IV−1−11 初期設定濃度分布と10日後の状況
この透過熱獄の減衰特性から吸熱・蓄熱温度を計算する熱伝導方程式を基礎式として導いた。（この蒋 側壁からの顕熱儀達量も考慮した。この基礎式の熱境界条件として表面では，透過熱量，顕熱伝達量，潜 熱量，放射冷却量を，また底面では底面到達日射鐙とその反射量及び底面材の顕熱伝達盤を考慮した熱収支 式をもちいて水中透過日射量式を設定した。なお解析の与件鑑は実測の日射量，気濃，露点等の時々刻々変化す
る気象データである。更にこの蓄熱温度の解析方法を拡張し，様々な形状のポンドに適用できる様に改 良し，申規摸ポンドの実測値と比較して，ほぼ満足できる結果を得た。その結果の例を図W−1−12に 示した。さらに，この解析方法をイスラエルの死海の気象条件に適用し、年聞の藷熱温度の奪閻変化を推 算すると共に，日本各地の気象データーを用いて岡様の解析を行って比較検討した。これらの解析には，
ポンド表面水温の日平均値は日平均気温と等しいという近似を行っている。
；：
．〜＿＿ハ〆〔一》〜だ一曲〜一一、一一
，「◎
、侮．．Aいノ ・噌＿！一一ノ、ノ、㌣〆●、・一｝嶋がな『驚二隷…
…・
ﾖ掴▽＼へ八〜〜：謡r搾ノ
！ 一 6，0m
設定濃度分帝
ゼ ζ・『「
L
i5％ 「『aOm 1概
3，0m
計算値 Q，へ。実測値
市「｝電｝献一『『右 …・ざ ㍍ …｝毎一… 帥一戸一お一す ゆ む門
3 嗣8 3 零 窟 鷲 皆 蟹 琴 ぽ ぽ 碧 ぢ昌
図W−1−12 申規模ポンドの蓄熱，温度の推定値との比較（木ノ瀬，1979）
したがって解析に用いる気象条件は，日射量と気温のデータであるが，これらはいずれも月平均値の データをフーリエ級数に展開して各月日の日平均墨を求め，これらを基にして解析した。なお，国内の
気象データは過去30年間の平均値を用いている。図W−1−13には死海と東京で比較したものを示
したが，三一のソーラーポンドを設置した場合，日本では，イスラエルのほば半分の蓄熱量と考えられる。「＿．＿，
／、 ̲／≦・＼ ，。ラ＿
気 温
ポンドの深さ3．Om 非対流層1。5m 対流麟1．5m 火温は対流顧における値
粟 京
図W−1−13 年間蓄熱淵度の変化（春分の目蓄熱スタート）（木ノ瀬，1979）
昭和55年度は蓄熱過程の解析モデルをさらに改良し，ポンド周辺地面への熱伝導量を定常および非定 常解析の結果としてモデルに組みこむことができ，解析の精度を向上させることができた。この解析モデ ルは用いる気象データによって3つに分けられる。すなわち，①年平均気象データを用いて年平均 董を推定するためのもの，②月別平均値を用いて季節的な変動を予測するもの，そして③時問平均気 象データを用いて日変動を予測するものである。この解析を利用すると，規模や断熱処理の効果あるい は非対流層や蓄熱対流魑の厚さなどポンドの諸元の影響を試算できる。その一例を図W一一1−14，園・W
−1−15に示した。
100 電
臼湧
魍
簸60
40
0
。平均温度
。最低温度
▲最高温度
」＿＿＿臼 ．■
0 50 100 150 200 250 300，6
300 250 200 150 100
0＆
図 一1−14 非対流層の厚さ4三と蓄熱対流層の厚さ4cの効果
100 函 麟・・
藩
60
40
0
一
一
。平均温度。最低温度ム最高混度
0 100
図W−1−15
200 300 4GO As（m3）
表面積Asの影響
（木ノ瀬 1980）
さらに蓄熱過程の実側結果から集熱効率を図W−1−16のように面心し，熱利用を開始する時期や利 用できる熱量等を推定する方法を検討した。熱の描串については，一ド魍の蓄熱対流層から蓄熱水を取水し
た場合，上上の非対流層の一部を連行し濃度勾配を乱すことがわかった。しかしこの概乱は非対流層全層 には及ばず，非対流届に分離流線が形成され，この流線より深い部分が混合する。
h
O．4
0．3
0．2
0、1
Tmean；
平均蓄熱濃度Hls ：平均臼敵前
⑳
鵬
評
⑧
⑧
曽．
的 ⑧
儲
⑧
0 0．02 0．06 0．1
（
？a：平均気温
（硬｝mea装一T鼠）／Hs
図W−1−16 集 熱 効 率（木ノ瀬，1980）
この流線の形成される位置は，下層の層厚，ポンドの長さ，上層の濃度勾配および取水流撰によって規 定される。これらを水理学的に解析し，分離流線の位置を推定する解析モデルを園IV−1−17に示すよ うに得ることができ，図IV−1−18のように水理実験で検証した。大きさ7．5級×8．5η×3．0規（深 さ）の申規模の実験ポンドを55年度造成して熱の抽出実験を行ない，小型実験結果が正しいことを確認 した。蓄熱の進行状況をみて熱交換実験を行う予定であり，56二度を以て一連の研究の幕を閉じる。
（d・／（H））2−3・95濯Q／（（D−d）・，癖）
・Q 一
B．23壽論、諾，謙翫，
α一Q／（1・。．28ま。。、諾、藩、））
2n−1
π，n＝1，2，3・・…・…
N濡
2図IV−1−17 分譲流線の推定モデル （木ノ瀬，1981）
15cm
12
11
9
7
5
3
・．一｝ 一｝7一廟■− 目−罰，「幽 』一．…一． u 門「「
⑧1
P．F
ｱ，＿ｫ螺 r一曾一｝ 可
汁一
@ 計算値
5 7
9 11 12 15
C田
図一W−1−18 分離流線の推定（モデルと実験結果の比較）（木ノ瀬、1981）
（3）潜熱蓄熱材
まず融点を最も重要な要素と考え，更に物理・化学的安定性・安全性（毒性のないもの）熱容最及び潜 熱の大きいものを中心に材料を選定した。そして暖房に適するものとしてrHexadecane，氷醇酸・
塩化カルシウムと塩化第2鉄，リン酸水素2ナトリウムとリン酸2水素ナトリウム，更に前者にリン酸2 水素ナトリウムを加えたもの及びポリエチレングリコール（PEG）について，その熱的特性を調べた。
（表IV−1−4，表IV−1−5）
表W−1−4 パッシブタイプ用潜熱蓄熱梅（高禽，1979）
L5@ 芋
融解点 潜 熱 層 ，熱 田 熱 材
（℃） （ca1
^9）
（cal／
モ高R）＊率 噛
パラフィン
in−Hexadecane、CL6 H34） 16．7
祠 A 阿
ｱ）b． 43．9
ポリエチレングリコール
＃600と＃400
10−20 35 39氷 酢 酸
iC疑3COOH）
i6．7 44．7 46．9 CaC12・6H20（71＊）eeC13・6H20（26卓）
rr（OH）2・8H20（3寧）
10−20 37 64
Na2｝｛戸04・12H20 （58＊）
ma｝｛2P（）4 ● 2｝｛20 （ 42 寧） 14−20 29 45 零重量％
宰宰
t状
表配一1−5
アクティブタイプ用潜熱蓄熱材（高鍋，1979）
文献値 1 測定値
潜熱蓄熱材 「
融鐸点
i℃）
潜 熱｝融鰐点潜 熱（副／励1（℃）k副／c㎡）
ポリエチレングリコール
@ （＃600） 20−22 38．5 18−22 30 Na2SO4・10H20（96＊）
ma2B40？・10H20（4＊） 32．4 93 31−33 64
｝ξa2SO4。ユOH20（65＊）
ma2B407。10H20（3＊）
vater（32＊）
30 54 29−30 27
CaC12 ・ 6H20 （ 96＊）
aaCI2・2Hゴ○（4＊） 29．4 68．3 29 70 CaCI2。 6H20（96＊）
B・（OH），・8H，○（4・）29・468・3 29 62 CaCI2。 6H20（96＊）
S・（OH）、・8H、○（4・）29・468・3 28 59
＊重量影
その結果，n−H：exadecane（パラフィン）では凝固と融解が確実に起り，過冷却もなく理想的であ るが，氷酢酸，塩化カルシウムと塩化第2鉄では大きな過冷却がある。きらにりン酸水素ナトリウム系に おいては，組成の変化と不安定さから満足な結果が得られなかった。
実際に使用したパラフィンは純度が高く経済的でない。したがって農業施設用として経済性を考慮し，
次の材料を作製し実験を行うこととした。（1）パラフィン（ナフサから〜工程で精製したもので純度が低
く特牲の変化が考えられるが経済的），例えばC14H10〜C17H36が99．7％で融点15〜17℃，
大物生産で数十円／Kシ，（2）ポリエチレングリコール（霧400と幸600の混合物），融点は15℃前後 現在は500円／Kg ，大鐙生産でも400円／K撃 ，（3）塩化カルシウム6水塩。最終的にはポリエチレングリ
コールと塩化カルシウム6呼塩にしぼって容器の検討と共に実験を行った結果，容器を慎重に選べば材料 そのものの劣化は問題ないことがわかった。
空気式集熱方式は図W−1−19に示されるような3種類に整理され，それぞれのシステムに適する潜 熱蓄熱柑として20℃，30℃，45℃附近に融点を持つものが考えられる。30℃附近のものについて一 は無機物の塩化カルシウム6水塩を母体としたものが安定性，耐久性，価格の点から最も優れていること が判明した。
m
GLASS｝｝0〔∫SE HEAT SいORAGE UN［T TYP￡ 1