JPH0198689A - 蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、凝固・融解の相変化により熱を授受する水和
塩を用いた蓄熱装置に係り、特に長期間にわたり水和塩
の結晶水が相分離を起すのを防止した蓄熱装置に関する
。

（従来の技術） 従来から、例えば酢酸ノ゛トリウム３水塩のように凝固
・融解の相変化により熱を授受する水和塩を用いた蓄熱
装置が知られている。このような蓄熱装置では、加熱時
に水和塩が結晶水を放出し液状となって潜熱を吸収し、
また冷ｆＪＪＩＲには結晶水をとり込んで凝固し潜熱を
放出づる。

ところで、このような冷熱サイクルを繰り返していると
、徐々に結晶水が相分離を起して冷ＩＪＩ１時にも全部
の結晶水が酢酸ナトリウムと結合しなくなり、蓄熱効率
が低下するようになる。

このため、多糖類からなる増粘剤を添加して相分離を防
止することも検討されているが、長期間の使用中に熱劣
化により粘度が低下したりして、なおその効果は不十分
なりのであった。

また、特開昭６０−２９５９２号公報には、結晶水を含
有する固化状態から冷却したときの過冷却状態を積極的
に利用して、長期間島熱囲を保存できるようにした蓄熱
装置が提案されているが、このような蓄熱袋４も、水和
塩−成分で使用したり、あるいは多糖類を相分離防止剤
兼過冷却安定剤としてしただけでは、静置状態で加熱−
冷却のサイクルを繰返すと、結晶水が相分離を起したり
、添加剤と水和塩とが分離したり、熱劣化により粘度が
低下したりして潜熱ｍが低下し、充分その効果を発揮で
きないという問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の水和塩を使用した蓄熱袋とでは、長期
の使用により水和塩の結晶水が相分離を起したり、添加
剤と水和塩とが相分離を起したりして、長期の使用中に
潜熱量が低下してその効果を充分発揮できなくなるとい
う問題があった。

本発明は、このような従来の難点を解消すべくなされた
もので、長期の使用によっても相分離を起さず、したが
って潜熱ｍが低下せず、しかも過冷却状態でも長期間安
定で、より大きい蓄熱効果を発揮する蓄熱装置を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の蓄熱装置は、凝固・融解の相変化により熱を授
受する無機あるいは有機の水和塩と親水性有機高分子と
の混合物からなることを特徴としている。

本発明に使用される無機あるいは有機の水和塩としては
、結晶水のｌ１１１１１２により結晶−・水混合相とな
って潜熱をとり込み、結晶水をとり込んで固化する際に
潜熱を放出する水和塩であれば、いかなるものでも使用
可能である。

このような水和塩としては酢酸ナトリウム３水塩、塩化
カルシウム６水塩、硫酸ナトリウム１０水塩、炭酸ナト
リウム１０水塩、リン酸水素２ナトリウム１２水塩、チ
オｉｔｉＦｍナトリウム１２水塩、塩化マグネシウム６
水塩等が挙げられるが、特に酢酸ナトリウム３水塩が通
している。

また本発明に使用される親水性高分子と１ノでは、水と
任意に溶解する水溶性の合成高分子や、水の存在下で水
を容易にとり込んで膨潤し、また水の不存在下で水を容
易に放出する水膨潤性の合成高分子や、水に溶解、膨潤
はしないが、水左強い親和性を有し、保水力の大きい合
成高分子物質が挙げられる。

このような親水性有機高分子としては、例えば次のよう
なものが挙げられる。

添加剤　　　　　　　　相分離防止効果アクリルアミド
−アクリル　　　　　０酸ソ一ダ共重合体 ポリアクリルアミド　　　　　　　　Δポリビニルアル
コール　　　　　　　Δポリエチレンオキサイド　　　
　　　Δアクリル酸ソーダ重合体　　　　　　×ヒドロ
キシエチルセルロース　　　　×なお、上記中、相分離
防止効果のＯは、酢酸ナトリウム３水塩に１００回の加
熱・冷却による相変化のサイ６ルを加えたとき、結晶水
の相分離（同化後結晶上に遊離水の存在が認められる状
態）を防止するのに必要な配合量が５％以下のものであ
り、Δはこれが２０％以下のものであり、Ｘは２０％以
上の添加でも結晶水の相分離が観測されたものである。

これらの親水性高分子の中では、上記のように、アクリ
ルアミド−アクリル酸ソーダ共重合体が最も優れている
。

このアクリルアミド−アクリル酸ソーダ共重合体は次の
ような繰返し単位を有する合成ｎ分子であり、融解水和
塩に溶解後、カルボキシル基が水和塩と弱い電気的結合
を示し、良好な保水効果を発揮する。なお、下記の繰返
し単位で示される共重合体に、さらに他のモノマーを１
０モル％の範囲で共重合させた多元共重合体も有効であ
る。

（但しｍ：ｎ−９：１〜１：９）　　　＝　（１）この
アクリルアミド−アクリル酸ソーダ共重合体は水和塩と
の合計量に対して０．１〜２０重量％の配合により長期
にわたって相分離を有効に防止する。

配合量が０．１重量％未満では、本発明の効果が少なく
なり逆に２０重量％を越えると粘度が高くなりすぎ、均
一な混練が難しくなり、蓄熱量も減少する。

（作用） 本発明に使用される蓄熱装置では、無機あるいは有機の
水和塩が、高温・低温のサイクルに応じて、高温時には
結晶水の１Ｉ１１１２により結晶−水混合相となって潜
熱をとり込み、低温時には結晶水をとり込んで固化し、
その際潜熱を放出する。

そして、本発明に使用される親水性高分子は、高温時水
和塩からＩｌｌ脱した水を保持し、また低湿時には速や
かに保持している水を結晶に供給して高温・低温のサイ
クルに伴う相分離を有効に防止する。

なお、本発明の蓄熱装置は、静置した状態で冷却するこ
とにより過冷却状態とすることが可能であり、この状態
で多聞の潜熱を蓄積しておき、必要な時に例えば超音波
等により刺激を加えることにより、潜熱を一時に放出さ
せるような使用方法をとることも可能である。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。

酢酸ナトリウム無水塩に、アミドｌＪ７０ｍｏ１％、カ
ルボ４−シル基３０１０１％を含有する（１）式で示し
たアクリルアミド−アクリル酸ソーダ共重合体を相分離
防止剤として１層ｍ％添加し、蒸溜水を酢酸ナトリウム
無水塩が３水塩になるのに必要な蚤だけ添加し、完全に
液相状態になるまで水分損失を防止しながら加熱し、攪
はん混合を行った。

このようにしてつくられた潜熱蓄熱材料を室温まで冷却
し、内部で機械的な刺激を加えることにより過冷却状態
を解除した。これと同時に当潜熱蓄熱材料は発熱を開始
し、５５〜５８℃まで温度が上昇した。

この加熱（融解）−冷却（過冷却）−発熱（凝固）サイ
クルを１００回かけても相分離現象は図丞したように良
好に防止することができ、初期と同等の潜熱量を維持す
ることができた。なお、同グラフは、Ａ層［Ｂ粘度層（
添加剤濃度低）］とＢ層し低粘度層（添加剤濃度低）］
との境界面の高さ（実線）と、８層［低粘度層（添加剤
ｒｉ１度低１と０層［結晶沈澱層］との境界面の高さ（
点線）を全体を１として示したものである。

一方、アクリルアミド−アクリル酸ソーダ共重合体に代
えて天然多糖類を加えて同じ条件のサイクルを加えた比
較例では、融解凝固ナイクルを５０回かけると、相分離
現象が顕苔に現われ、潜熱量は初期の１０〜９５％程度
まで減少した。

［発明の効果１ 以上の実施例からも明らかなように、本発明によれば、
保水力が良好で、蓄・放熱操作の繰返しにより無水塩が
沈澱して潜熱量を低下させたり、逆に物理的保持力が強
過ぎ蓄・放熱操作の繰返しにより添加剤濃度の高い相と
低い相に分離してしまったりする問題が解消され、また
過冷却現象を維持したまま潜熱を保存して、繰返し蓄・
放熱操作を行っても相分離および相分離現象に起因する
潜熱量の減少は極めて少ない。

４、図面のｆｆ！１１１１な説明 図面は本発明の効果を示すグラフである。

なお、同グラフ中、Ａ層は高粘麿ｍ＜添加剤濃度＾）、
８層は低粘度層（添加剤１度低）、０層は結晶沈澱層で
ある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）凝固・融解の相変化により熱を授受する無機ある
   いは有機の水和塩と親水性有機高分子との混合物からな
   ることを特徴とする蓄熱装置。
2. （２）水和塩が、酢酸ナトリウム３水塩であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の蓄熱装置。
3. （３）親水性有機高分子が、ポリアクリルアミド−アク
   リル酸共重合体であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の蓄熱材料。
4. （４）親水性有機高分子が、水和塩との合計量に対して
   ０．１〜２０重量％配合されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項記載の
   蓄熱装置。