JPH0443949B2 - - Google Patents
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- JPH0443949B2 JPH0443949B2 JP16935083A JP16935083A JPH0443949B2 JP H0443949 B2 JPH0443949 B2 JP H0443949B2 JP 16935083 A JP16935083 A JP 16935083A JP 16935083 A JP16935083 A JP 16935083A JP H0443949 B2 JPH0443949 B2 JP H0443949B2
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Description
この発明は、硫酸ナトリウム10水塩（Na2
SO4・10H2Ｏ）を主成分とする潜熱蓄熱材組成
物において、融解−凝固の繰返しによる潜熱蓄熱
量の低下防止技術に関するものである。 従来からNa2SO4・10H2Ｏは、融解潜熱が
60Kcal／Kgと大きく、その融点も32℃であり又
NaCl等の各種の塩と共融物を作り、その融点を
容易に低下できるため、例えばヒートポンプ、ソ
ーラーコレクター等と組合せた極めて好適な蓄熱
材として、注目されている。 しかし、Na2SO4・10H2Ｏを蓄熱材として使用
する場合には、二つの問題がある。その一つは融
液を冷却した際に融点よりも著しく低い温度まで
過冷却する事である。この過冷却現象は放熱を行
う場合、相変化時の融解潜熱を放出せずに液とし
て温度が低下するため蓄熱材としては致命的な欠
点となる。この過冷却現象を防止する手段として
は、核生成物質として四ホウ酸ナトリウム10水塩
（Na2B4O7・10H2Ｏ）を添加することで解決され
る事が米国特許2667664号明細書に開示されてお
り、本発明の組成物でもこの過冷却防止Na2B4
O7・10H2Ｏ等を使用する事は前提としている。
他一つの問題はNa2SO4・10H2Ｏの融解特性が非
調和を示す事である、すなわちNa2SO4・10H2Ｏ
は融解時にNa2SO4の飽和溶液とNa2SO4の固体
２相に分離し、Na2SO4の固体は溶液に比べて密
度が大きいために容器の底に沈澱する。この２相
に分離した系を冷却すると、まず沈澱したNa2
SO4の上部にNa2SO4・10H2Ｏの結晶が形成され
障壁となつて残りのNa2SO4がH2Ｏと結合して
Na2SO4・10H2Ｏの結晶になる事を妨げる。この
ため残留したNa2SO4は相変化に寄与しなくな
り、潜熱蓄熱量が大幅に低下する問題である。 実用に際して最も重要な上記の相分離の問題を
解決するために、融解時の液をゲル化し、固体の
Na2SO4の沈澱を防ぎ均一に分散懸濁させる方法
が提案されている。 具体的には、相分離防止材に、おがくず、パル
プ、メチルセルロース、シリカゲル、各種粘土等
を用いる方法があり、その中でもアタパルジヤイ
ト粘土が好適である事が、特開昭53−34687号公
報に記載されている。 しかしながら、上記アタパルジヤイト粘土を使
用して作成された蓄熱材においては、良好な安定
性を保証するといわれる。例えば、添加量がNa2
SO4・10H2O100重量部に対して７〜10重量部の
場合でも、 300回の融解−凝固のくり返しサイクルです
でに蓄熱量が約30Kcal／Kgに低下してしまう。 単位重量当りの初期融解潜熱がおよそ
40Kcal／Kgと低い。 ７〜10重量部と多量に添加するため、経済性
に乏しい。 等の問題点がある。 上述したように、Na2SO4・10H2Ｏの相分離現
象に対する防止策には問題点が多く、現在でも研
究段階である。実用化のためには、更に単位重量
当りの蓄熱量が大きく、しかもその劣化が妨げる
蓄熱材組成物が要望されている。 本発明はこのような現象に鑑みてなされたもの
で、その目的はNa2SO4・10H2Ｏと同等なコスト
で相分離を防し、融解潜熱をより有効に利用で
き、しかも融解−凝固の繰返しに対して十分な能
力を保持する蓄熱材を提供する事にある。 上記目的は、Na2SO4・10H2Ｏを主成分とする
潜熱蓄熱材組成物においてNa2SO4・10H2O100
重量部に対してホウ酸を0.1重量部以上２重量部
以下およびアルギン酸ソーダを0.1重量部以上５
重量部以下が含有している組成物を利用すること
によつて容易に達成される。 本発明の主要部は相分離防止材としてホウ酸と
アルギン酸ソーダを組合せて用いた事にある。 その理由は、ゲル化材として少量で効果的なア
ルギン酸ソーダもこれを単独で用いた場合、Na2
SO4・10H2Ｏ、Na2B4O7・10H2Ｏの塩により塩
析が発生し、増粘性が大幅に低下し、ゲル化作用
を失い相分離防止効果を生みだすことができない
からである。すなわち、ホウ酸を添加する事によ
りアルギン酸ソーダの塩析が防止でき、少量添加
で増粘性を示し相分離防止が生じるのである。 ホウ酸の添加量はNa2SO4・10H2O100重量部
に対して0.1重量部以上２重量部以下にする事が
塩析防止する上で必要である。アルギン酸ソーダ
はホウ酸を添加する事により、0.1重量部以上５
重量部以下の少量で相分離防止効果を発揮する利
点を生むのである。 本発明でいうホウ酸とは、オルトホウ酸、メタ
ホウ酸、テトラホウ酸、無水ホウ酸等の総称で特
に効果的には、オルトホウ酸、テトラホウ酸を用
いることが好ましい。ホウ酸の添加量がNa2
SO4・10H2O100重量部に対して２重量部を越え
て多い場合は溶解度の関係から効果が変わらな
い。従つて単位重量当りの潜熱量を高くしたい経
済上の観点からはその添加量を２重量部以下に止
めた方が良い。一方、アルギン酸ソーダ添加量は
ホウ酸を添加する事により、0.1重量部という、
極めて少量の添加で相分離防止効果を発揮し、逆
に５重量部を越えて多い場合には重量当りの潜熱
量が低下するし溶液粘度が高くなつて攪拌調合で
き難くなる問題点がある。 従つて本発明でいう蓄熱材組成では、ホウ酸を
0.1〜２重量部（効果的には塩析防止、溶解度の
点から0.5〜２重量部）とアルギン酸ソーダを0.1
〜５重量部（効果的には、相分離防止、調合性の
点から0.5〜２重量部）を選ぶ事が望ましい。 又、本発明の蓄熱材を製造する場合混合の順序
としてまずアルギン酸ソーダを水とホウ酸でゲル
化させ、次に、Na2SO4およびNa2B4O7・10H2Ｏ
を混合して形成させることを要する。すなわち、
蓄熱材を製造するに必要な方法は、水、ホウ酸と
アルギン酸ソーダを混合し、Na2SO4・10H2Ｏの
融点以上の温度で、上記混合物に必要量のNa2
SO4及びNa2B4O7・10H2Ｏを混合し、しかる後
に冷却して蓄熱材を形成させねばならない。 その理由は上記のように調整させた蓄熱材組成
物はNa2SO4・10H2Ｏの融解潜熱をより効果的に
維持し、利用する事を可能にするばかりでなく、
繰返し融解−凝固に対しても相分離防止効果も衰
えないという効果を生むが、混合方法を違える
と、この効果は発揮できないというおどろくべき
現象があるからである。 本発明は、かかる現象の究明とその克服とがあ
つてようやく完成されている。 本発明の蓄熱材組成物には、公知の融点調整材
例えば、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化
ナトリウム、硝酸カリウム等の共融物においても
相分離防止剤として使用可能である。更に晶癖変
調材、例えばヘキサメタリン酸ソーダ、オレイン
酸ソーダ、ラウリン酸ソーダ等を添加して使用す
る事も可能であり、特に効果的にはラウリン酸ソ
ーダの組合せが好ましい。 以下、実施例、比較例によつてその内容を明ら
かにする。 実施例、比較例 Na2SO4・10H2Ｏ 100重量部 Na2B4O7・10H2Ｏ ３重量部 ホウ酸 ｘ重量部 アルギン酸ソーダ ｙ重量部 上記の原料組成においてホウ酸にオルトホウ酸
を用いてｘ＝１、ｙ＝0.1，１，５の割合にした
３種類の試料を本文記載の方法で調整しその各々
に順次試料番号，，と付した。又上記の原
料組成において、ｙ＝１でオルトホウ酸を用いｘ
＝0.1，２、オルトホウ酸の代わりにメタホウ酸
を用いｘ＝0.1，１，２の割合で計５種類の試料
を調整し、その各々に順次試料番号，，，
，と付した。比較のために上記の原料組成に
おいてホウ酸を添加せず、アルギン酸ソーダを１
重量部（ｘ＝０，ｙ＝１）を含有した試料とアル
ギン酸ソーダの代わりにアタパルジヤイト粘土を
ｙ＝１，７の割合で試料を調整し、その３種類の
試料に順次試料番号，，と付した。 上記11種類の試料に付き、初期潜熱値の測定と
融解−凝固を100，200，300サイクルくり返した
後の潜熱蓄熱量とを測定しその値を第１表に示し
た。尚、熱量測定は差動熱量計を用いて測定し
た。 上記融解−凝固の１サイクルは60℃（完全融
解）−０℃（完全凝固）の状態を１サイクルとし
て１サイクルに６時間を要して行なうようにして
評価した。
SO4・10H2Ｏ）を主成分とする潜熱蓄熱材組成
物において、融解−凝固の繰返しによる潜熱蓄熱
量の低下防止技術に関するものである。 従来からNa2SO4・10H2Ｏは、融解潜熱が
60Kcal／Kgと大きく、その融点も32℃であり又
NaCl等の各種の塩と共融物を作り、その融点を
容易に低下できるため、例えばヒートポンプ、ソ
ーラーコレクター等と組合せた極めて好適な蓄熱
材として、注目されている。 しかし、Na2SO4・10H2Ｏを蓄熱材として使用
する場合には、二つの問題がある。その一つは融
液を冷却した際に融点よりも著しく低い温度まで
過冷却する事である。この過冷却現象は放熱を行
う場合、相変化時の融解潜熱を放出せずに液とし
て温度が低下するため蓄熱材としては致命的な欠
点となる。この過冷却現象を防止する手段として
は、核生成物質として四ホウ酸ナトリウム10水塩
（Na2B4O7・10H2Ｏ）を添加することで解決され
る事が米国特許2667664号明細書に開示されてお
り、本発明の組成物でもこの過冷却防止Na2B4
O7・10H2Ｏ等を使用する事は前提としている。
他一つの問題はNa2SO4・10H2Ｏの融解特性が非
調和を示す事である、すなわちNa2SO4・10H2Ｏ
は融解時にNa2SO4の飽和溶液とNa2SO4の固体
２相に分離し、Na2SO4の固体は溶液に比べて密
度が大きいために容器の底に沈澱する。この２相
に分離した系を冷却すると、まず沈澱したNa2
SO4の上部にNa2SO4・10H2Ｏの結晶が形成され
障壁となつて残りのNa2SO4がH2Ｏと結合して
Na2SO4・10H2Ｏの結晶になる事を妨げる。この
ため残留したNa2SO4は相変化に寄与しなくな
り、潜熱蓄熱量が大幅に低下する問題である。 実用に際して最も重要な上記の相分離の問題を
解決するために、融解時の液をゲル化し、固体の
Na2SO4の沈澱を防ぎ均一に分散懸濁させる方法
が提案されている。 具体的には、相分離防止材に、おがくず、パル
プ、メチルセルロース、シリカゲル、各種粘土等
を用いる方法があり、その中でもアタパルジヤイ
ト粘土が好適である事が、特開昭53−34687号公
報に記載されている。 しかしながら、上記アタパルジヤイト粘土を使
用して作成された蓄熱材においては、良好な安定
性を保証するといわれる。例えば、添加量がNa2
SO4・10H2O100重量部に対して７〜10重量部の
場合でも、 300回の融解−凝固のくり返しサイクルです
でに蓄熱量が約30Kcal／Kgに低下してしまう。 単位重量当りの初期融解潜熱がおよそ
40Kcal／Kgと低い。 ７〜10重量部と多量に添加するため、経済性
に乏しい。 等の問題点がある。 上述したように、Na2SO4・10H2Ｏの相分離現
象に対する防止策には問題点が多く、現在でも研
究段階である。実用化のためには、更に単位重量
当りの蓄熱量が大きく、しかもその劣化が妨げる
蓄熱材組成物が要望されている。 本発明はこのような現象に鑑みてなされたもの
で、その目的はNa2SO4・10H2Ｏと同等なコスト
で相分離を防し、融解潜熱をより有効に利用で
き、しかも融解−凝固の繰返しに対して十分な能
力を保持する蓄熱材を提供する事にある。 上記目的は、Na2SO4・10H2Ｏを主成分とする
潜熱蓄熱材組成物においてNa2SO4・10H2O100
重量部に対してホウ酸を0.1重量部以上２重量部
以下およびアルギン酸ソーダを0.1重量部以上５
重量部以下が含有している組成物を利用すること
によつて容易に達成される。 本発明の主要部は相分離防止材としてホウ酸と
アルギン酸ソーダを組合せて用いた事にある。 その理由は、ゲル化材として少量で効果的なア
ルギン酸ソーダもこれを単独で用いた場合、Na2
SO4・10H2Ｏ、Na2B4O7・10H2Ｏの塩により塩
析が発生し、増粘性が大幅に低下し、ゲル化作用
を失い相分離防止効果を生みだすことができない
からである。すなわち、ホウ酸を添加する事によ
りアルギン酸ソーダの塩析が防止でき、少量添加
で増粘性を示し相分離防止が生じるのである。 ホウ酸の添加量はNa2SO4・10H2O100重量部
に対して0.1重量部以上２重量部以下にする事が
塩析防止する上で必要である。アルギン酸ソーダ
はホウ酸を添加する事により、0.1重量部以上５
重量部以下の少量で相分離防止効果を発揮する利
点を生むのである。 本発明でいうホウ酸とは、オルトホウ酸、メタ
ホウ酸、テトラホウ酸、無水ホウ酸等の総称で特
に効果的には、オルトホウ酸、テトラホウ酸を用
いることが好ましい。ホウ酸の添加量がNa2
SO4・10H2O100重量部に対して２重量部を越え
て多い場合は溶解度の関係から効果が変わらな
い。従つて単位重量当りの潜熱量を高くしたい経
済上の観点からはその添加量を２重量部以下に止
めた方が良い。一方、アルギン酸ソーダ添加量は
ホウ酸を添加する事により、0.1重量部という、
極めて少量の添加で相分離防止効果を発揮し、逆
に５重量部を越えて多い場合には重量当りの潜熱
量が低下するし溶液粘度が高くなつて攪拌調合で
き難くなる問題点がある。 従つて本発明でいう蓄熱材組成では、ホウ酸を
0.1〜２重量部（効果的には塩析防止、溶解度の
点から0.5〜２重量部）とアルギン酸ソーダを0.1
〜５重量部（効果的には、相分離防止、調合性の
点から0.5〜２重量部）を選ぶ事が望ましい。 又、本発明の蓄熱材を製造する場合混合の順序
としてまずアルギン酸ソーダを水とホウ酸でゲル
化させ、次に、Na2SO4およびNa2B4O7・10H2Ｏ
を混合して形成させることを要する。すなわち、
蓄熱材を製造するに必要な方法は、水、ホウ酸と
アルギン酸ソーダを混合し、Na2SO4・10H2Ｏの
融点以上の温度で、上記混合物に必要量のNa2
SO4及びNa2B4O7・10H2Ｏを混合し、しかる後
に冷却して蓄熱材を形成させねばならない。 その理由は上記のように調整させた蓄熱材組成
物はNa2SO4・10H2Ｏの融解潜熱をより効果的に
維持し、利用する事を可能にするばかりでなく、
繰返し融解−凝固に対しても相分離防止効果も衰
えないという効果を生むが、混合方法を違える
と、この効果は発揮できないというおどろくべき
現象があるからである。 本発明は、かかる現象の究明とその克服とがあ
つてようやく完成されている。 本発明の蓄熱材組成物には、公知の融点調整材
例えば、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化
ナトリウム、硝酸カリウム等の共融物においても
相分離防止剤として使用可能である。更に晶癖変
調材、例えばヘキサメタリン酸ソーダ、オレイン
酸ソーダ、ラウリン酸ソーダ等を添加して使用す
る事も可能であり、特に効果的にはラウリン酸ソ
ーダの組合せが好ましい。 以下、実施例、比較例によつてその内容を明ら
かにする。 実施例、比較例 Na2SO4・10H2Ｏ 100重量部 Na2B4O7・10H2Ｏ ３重量部 ホウ酸 ｘ重量部 アルギン酸ソーダ ｙ重量部 上記の原料組成においてホウ酸にオルトホウ酸
を用いてｘ＝１、ｙ＝0.1，１，５の割合にした
３種類の試料を本文記載の方法で調整しその各々
に順次試料番号，，と付した。又上記の原
料組成において、ｙ＝１でオルトホウ酸を用いｘ
＝0.1，２、オルトホウ酸の代わりにメタホウ酸
を用いｘ＝0.1，１，２の割合で計５種類の試料
を調整し、その各々に順次試料番号，，，
，と付した。比較のために上記の原料組成に
おいてホウ酸を添加せず、アルギン酸ソーダを１
重量部（ｘ＝０，ｙ＝１）を含有した試料とアル
ギン酸ソーダの代わりにアタパルジヤイト粘土を
ｙ＝１，７の割合で試料を調整し、その３種類の
試料に順次試料番号，，と付した。 上記11種類の試料に付き、初期潜熱値の測定と
融解−凝固を100，200，300サイクルくり返した
後の潜熱蓄熱量とを測定しその値を第１表に示し
た。尚、熱量測定は差動熱量計を用いて測定し
た。 上記融解−凝固の１サイクルは60℃（完全融
解）−０℃（完全凝固）の状態を１サイクルとし
て１サイクルに６時間を要して行なうようにして
評価した。
【表】
第１表から次の事が明らかである。すなわちア
ルギン酸ソーダのみの場合、初期の潜熱蓄熱量は
高くても100サイクル程度までに大幅な低下があ
るのに対して、本発明による蓄熱材組成物はわず
かな低下しかない。従つて、アルギン酸ソーダと
ホウ酸を組合せて添加する事により少量添加でよ
り良好な相分離防止効果がある事がわかる。（試
料番号とを対比アタパルジヤイト粘土の場
合、本発明と同等な相分離防止効果を持つために
は５重量部を越えて添加する必要があり、初期値
から単位重量当りの潜熱蓄熱量の低い値にとどま
つている事がわかる。（試料番号，，と，
を対比） 本発明は上述の構成を持つ事によりNa2SO4・
10H2Ｏとほぼ同等のコストで融解潜熱をより有
効に利用でき、しかもくり返し安定性の優れた蓄
熱材組成物を提供する事ができる。又、本発明の
蓄熱材組成物を使用する事により今後一段と重要
視される熱エネルギーの有効利用に貢献するもの
である。
ルギン酸ソーダのみの場合、初期の潜熱蓄熱量は
高くても100サイクル程度までに大幅な低下があ
るのに対して、本発明による蓄熱材組成物はわず
かな低下しかない。従つて、アルギン酸ソーダと
ホウ酸を組合せて添加する事により少量添加でよ
り良好な相分離防止効果がある事がわかる。（試
料番号とを対比アタパルジヤイト粘土の場
合、本発明と同等な相分離防止効果を持つために
は５重量部を越えて添加する必要があり、初期値
から単位重量当りの潜熱蓄熱量の低い値にとどま
つている事がわかる。（試料番号，，と，
を対比） 本発明は上述の構成を持つ事によりNa2SO4・
10H2Ｏとほぼ同等のコストで融解潜熱をより有
効に利用でき、しかもくり返し安定性の優れた蓄
熱材組成物を提供する事ができる。又、本発明の
蓄熱材組成物を使用する事により今後一段と重要
視される熱エネルギーの有効利用に貢献するもの
である。
Claims (1)
- １ 硫酸ナトリウム10水塩を主成分とする潜熱蓄
熱材組成物において、硫酸ナトリウム10水塩100
重量部に対してホウ酸を0.1重量部以上２重量部
以下およびアルギン酸ソーダを0.1重量部以上５
重量部以下含有していることを特徴とする潜熱蓄
熱材組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16935083A JPS6063270A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 蓄熱材組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16935083A JPS6063270A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 蓄熱材組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6063270A JPS6063270A (ja) | 1985-04-11 |
| JPH0443949B2 true JPH0443949B2 (ja) | 1992-07-20 |
Family
ID=15884936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16935083A Granted JPS6063270A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 蓄熱材組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6063270A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5062729B2 (ja) * | 2007-01-31 | 2012-10-31 | 昭和Ｋｄｅ株式会社 | 潜熱蓄熱材組成物およびその製法 |
-
1983
- 1983-09-16 JP JP16935083A patent/JPS6063270A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6063270A (ja) | 1985-04-11 |
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