JPH06330029A - 蓄熱材 - Google Patents

蓄熱材

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JPH06330029A
JPH06330029A JP5139270A JP13927093A JPH06330029A JP H06330029 A JPH06330029 A JP H06330029A JP 5139270 A JP5139270 A JP 5139270A JP 13927093 A JP13927093 A JP 13927093A JP H06330029 A JPH06330029 A JP H06330029A
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JP
Japan
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heat
heat storage
strontium
temperature
sodium acetate
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JP5139270A
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English (en)
Inventor
Yasuhiko Koiso
保彦 小礒
Yoshiki Matsumoto
喜基 松本
Masayuki Fujisawa
正幸 藤沢
Isao Nagatsu
功 長津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Pionics Ltd
Original Assignee
Japan Pionics Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06330029A publication Critical patent/JPH06330029A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

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  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単位容積当たりの蓄熱容量が大きく、しか
も、過冷却現象を生ずることがなく、多数回の繰り返し
使用が可能な蓄熱材を得る。 【構成】 酢酸ナトリウム3水和物を主剤とし、これに
結晶核形成材として、りん酸ストロンチウム類またはそ
れらの水和物を添加して蓄熱材とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蓄熱材に関し、さらに詳
細には酢酸ナトリウム3水和物を主材とし、これに結晶
核形成材が添加された蓄熱材に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、蓄熱材には、物質の顕熱を利
用したものと液体の結晶化時の潜熱を利用したものが知
られている。潜熱を利用した蓄熱材は、顕熱を利用した
蓄熱材に比較して、単位体積当りの蓄熱量が大きく、所
定量の熱を蓄熱しておくのに少量でよく、蓄熱装置また
は蓄熱袋などとしての小型化が可能となる。また、潜熱
を利用した蓄熱材は、顕熱を利用した蓄熱材のように、
放熱とともに連続的に温度が低下してしまわずに、転移
点において一定温度で熱を放熱するという特徴を有す
る。特に、無機水和物の融解潜熱を利用した蓄熱材は、
単位体積当りの蓄熱量が大きいことが知られている。従
来より酢酸ナトリウム3水和物は無機水和物の中でも蓄
熱量が大きく、例えば暖房用の蓄熱材などとして有力視
されていた。しかしながら、酢酸ナトリウム3水和物は
一度融解すると、放熱時に結晶化し難く過冷却状態にな
りやすいため、その融解液は−20℃程度の低温まで冷
却されないと過冷却状態が破れないことが多い。従っ
て、本来の凝固点まで冷却されても、融解潜熱を放出せ
ず、そのまま凝固点の温度以下に冷却されてしまうた
め、この種の蓄熱材にとって致命的欠点となる。これを
解決するために様々な研究がおこなわれ、過冷却防止剤
として種々の結晶核形成材が提案されている。たとえ
ば、ピロりん酸ナトリウムを添加する方法(特開昭57
ー139169)、ピロりん酸2水素2ナトリウムを添
加する方法(特公昭61ー21579)、モリブデン酸
ナトリウムおよびタングステン酸ナトリウムを添加する
方法(特公平04ー50955)、炭酸ナトリウムを加
える方法(特開昭61ー53385)、りん酸3ナトリ
ウム(12水和物)、りん酸1水素2ナトリウム(12
水和物)、りん酸1水素2ナトリウム(2水和物)を添
加する方法(特公平02ー15598)などが開示され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
物質を添加した蓄熱材について30℃と70℃の温度範
囲で加熱および冷却を繰り返したところ、いずれも過冷
却温度差が大きくなり、安定した性能が得られないとい
う問題点のあることが分かった。なお、過冷却温度差と
はその物質の本来の凝固点と過冷却状態が破れて実際に
結晶化が始まる温度との温度差のことである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、過冷却現
象を防止し、吸放熱性能が安定し、単位量当りの蓄熱容
量の大きい蓄熱材を得るべく鋭意研究を重ねた結果、酢
酸ナトリウム3水和物を主成分とし、結晶核形成材とし
て、二りん酸三ストロンチウム、りん酸水素ストロンチ
ウム、二りん酸四水素ストロンチウムまたはそれらの水
和物を用いることにより優れた効果が得られることを見
い出し、本発明を完成した。すなわち本発明は、酢酸ナ
トリウム3水和物を主材とし、これに結晶核形成材とし
てりん酸ストロンチウム類またはそれらの水和物の少な
くとも1種が添加されてなることを特徴とする蓄熱材で
ある。
【0005】本発明において、蓄熱材の主材は酢酸ナト
リウム3水和物(NaCH3 COO・3H2 O)であ
り、本来の凝固点は約58℃である。これらは通常は単
独で用いられるが、融点の調節などの目的で所望により
水を加えることもできる。水を加える場合には、その量
が多くなりすぎると融解潜熱が減少するため、実用上通
常は、酢酸ナトリウム3水和物100重量部に対し、水
の量は40重量部以下程度にとどめることが好ましい。
【0006】主材となる酢酸ナトリウム3水和物に添加
されるりん酸ストロンチウム類としては、二りん酸三ス
トロンチウム(Sr3 (PO4 2 )、りん酸水素スト
ロンチウム(SrHPO4 )、二りん酸四水素ストロン
チウム(Sr(H2 PO4 2 )ならびに五りん酸三水
素六ストロンチウム(Sr6 3 (PO4 5 )または
その水和物などである。これらの他、加水分解されてり
ん酸ストロンチウム類を生成するものであってもよく、
例えばピロリン酸ストロンチウムなどがある。結晶核形
成材の添加量は蓄熱装置の形態、大きさ、使用目的など
にって定められるが、酢酸ナトリウム3水和物100重
量部に対して、通常は、0.001〜20重量部、好ま
しくは0.01〜10重量部である。0.001重量部
よりも少ないと核形成作用が小さくなり、また、20重
量部よりも多くなると蓄熱量が低下する恐れがある。こ
れらの結晶核形成材は単独で用いてもよく、また2種以
上を添加してもよい。
【0007】本発明において、所望によっては前記の結
晶核形成材に加えて、その他の結晶核形成材、例えば、
炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ピロりん酸ナト
リウム、ピロりん酸ナトリウム10水和物、りん酸水素
アンモニウムナトリウム4水和物などを併用してもよ
い。
【0008】また、酢酸ナトリウム3水和物の融解時に
おける結晶核形成材の沈降、凝集などによる核形成作用
への影響を防止するために、増粘剤、高分子保水剤、高
分子凝集剤を加えることもできる。増粘剤としては、例
えばカルボキシメチルセルロースやセピオライト粘土な
ど、高分子保水剤としては、例えばでんぷん−アクリル
酸グラフト共重合物、マレイン酸共重合物、ポリビニル
アルコールなど、また高分子凝集剤としては、例えばカ
チオン系の凝集剤としてポリメタアクリル酸エステル
系、ポリアリルアミン系、ポリアクリルアミド系、キト
サン系など、アニオン系の凝集剤では、例えばポリアク
リル酸ソーダ、アクリルアミド−アクリル酸ソーダ共重
合物、ポリアクリルアミド部分加水分解物など、またノ
ニオン系の凝集剤では、例えばポリアクリルアミド、ポ
リエチレンオキサイドなどが挙げられる。
【0009】本発明の蓄熱材の作用について説明する。
先ず、本発明の蓄熱材を加熱してゆくと、固相状態で顕
熱が蓄積され、次に固相から液相に変化する融解時に
は、融解潜熱として大量に蓄熱がおこなわれて液相に変
化し、さらに温度上昇とともに顕熱が蓄積される。放熱
の際には、高温の液相状態から凝固温度までは、顕熱を
放出し、凝固温度に達するとその温度を維持しつつ、蓄
熱していた大量の融解潜熱を放出しながら除々に凝固し
てゆく。完全に固相に変化すると、さらに顕熱を放出し
ながら温度が低下する。この間の放熱によって被保温物
が加温される。
【0010】
【実施例】
実施例1 120×120mmの正方形に裁断したアルミ蒸着フィ
ルム2枚を重ね合わせ、両長辺をそれぞれ5mm巾で熱
シールして片端が開口した袋を製作した。この袋内に酢
酸ナトリウム3水和物100gに二りん酸三ストロンチ
ウムを1g添加混合した蓄熱材を収納し、開口部を熱シ
ールして密封することにより蓄熱袋を得た。
【0011】この蓄熱袋の中央に熱電対を取り付け、7
0℃に設定したウォーターバス中に入れて内部の酢酸ナ
トリウム3水和物を融解させて昇温した後、25℃の室
内に放置した。温度が除々に低下し、10分後に52℃
に達した時点で過冷却状態が破れて結晶が出始めた。そ
の後温度が55℃になるとともに結晶化が進み、52分
で全体が凝固した。この間、蓄熱袋の温度は55℃前後
に保たれたままで放熱がおこなわれ、その後約90分で
30℃まで低下した。ここで蓄熱袋を再びウオーターバ
ス中に入れて結晶を融解させ、70℃に加温した後、室
内に放置し、放熱による凝固の状態を調べた。同様な操
作を合計100回繰り返して実験をおこなった結果、結
晶が出始める過冷却温度は凝固点55℃に対し、いずれ
も2.3〜3.3℃低い範囲内であり、大幅な過冷却状
態は生じなかった。融解および凝固の繰り返し可能回
数、70℃から30℃に低下するまでの時間、凝固時の
温度、凝固時の持続時間および過冷却温度差の範囲をそ
れぞれ表1に示す。
【0012】実施例2 結晶核形成材として二りん酸三ストロンチウムを用いる
代わりに、りん酸水素ストロンチウムを用いた他は、実
施例1におけると同様にして蓄熱袋を製作し、実施例1
と同様の実験をおこなった。結果を表1に示す。
【0013】実施例3 結晶核形成材として二りん酸三ストロンチウムを用いる
代わりに、二りん酸四水素ストロンチウム用いた他は、
実施例1におけると同様にして蓄熱袋を製作し、実施例
1と同様の実験をおこなった。結果を表1に示す。
【0014】比較例1 酢酸ナトリウム3水和物100gを実施例1と同様の袋
に収納し、実施例1と同様の操作をおこなったところ、
30℃まで温度が低下しても凝固せず、過冷却状態のま
まであった。
【0015】比較例2〜5 二りん酸三ストロンチウムを用いる代わりにピロりん酸
ナトリウム10水和物(比較例2)、炭酸ナトリウム
(比較例3)、炭酸水素ナトリウム(比較例4)、りん
酸ナトリウム12水和物(比較例5)をそれぞれ用いた
他は実施例1におけると同様の蓄熱袋を製作し、実施例
1と同様にして実験をおこなった。その結果、いずれも
加熱、放熱の繰り返しの2〜4回目までは凝固したが、
その後は室温まで下っても、凝固せず過冷却状態のまま
であった。比較例1〜5それぞれの結果を表1に示す。
【0016】
【表1】 表 1 繰り返し 30℃以上 凝固時の 凝固温度の 過冷却温度差 可能回数 の持続時間 平均温度 持続時間 (回) (min) (℃) (min) (℃) 実施例1 >100 115 55 65 2.3〜3.3 実施例2 >100 109 55 57 2.4〜3.2 実施例3 >100 112 56 56 2.2〜3.5 比較例1 0 45 (初回から凝固せず) 比較例2 10 107 56 52 2.8〜3.8 比較例3 17 98 55 50 2.5〜3.7 比較例4 29 109 56 55 3.4〜4.0 比較例5 0 42 (初回から凝固せず)
【0017】次に、全体の容量を大きくした蓄熱袋につ
いて実験をおこなった。 実施例4 酢酸ナトリウム3水和物1000gに二りん酸三ストロ
ンチウムを1g添加混合して蓄熱材を調製した。この蓄
熱材を240×260mmの長方形に裁断した透明ポリ
エチレンフィルム2枚を重ね合わせ、両長辺をそれぞれ
10mm巾で熱シールした袋内に収納した。この蓄熱袋
について実施例1におけると同様にしてウオーターバス
内に入れて融解し、70℃に昇温した後、25℃の室内
に放置した。その結果、45分で52℃に低下し、結晶
が析出しはじめた。潜熱を放出する300分の間は蓄熱
袋は56℃に保たれ、その後約100分で30℃に低下
した。同様にして、加熱、放熱の操作を繰り返した結
果、100回以上の使用が可能であった。過冷却による
結晶析出開始温度と凝固点との温度差2.4〜3.2℃
の範囲で安定しており、過冷却防止能力は低下すること
なく、多数回の使用が可能であることが確認された。
【0018】実施例5 二りん酸三ストロンチウムを用いる代わりにりん酸水素
ストロンチウムを用いた他は、実施例4におけると同様
にして実験をおこなった。結果を表2に示す。
【0019】実施例6 二りん酸三ストロンチウムを用いる代わりに二りん酸四
水素ストロンチウムを用いた他は、実施例4におけると
同様にして実験をおこなった。結果を表2に示す。
【0020】実施例7、8 実施例4と同様の組成に200gの水を加えた蓄熱材
(実施例7)および、実施例4の二りん酸三ストロンチ
ウムの代わりに二りん酸四水素ストロンチウムを用い、
かつ、200gの水を加えた蓄熱材(実施例8)をそれ
ぞれ用いた他は実施例3におけると同様にして実験をお
こなった。それぞれの結果を表2に示す。
【0021】比較例6 酢酸ナトリウム3水和物1000gを実施例4と同様の
袋に収納し、実施例3と同様の操作をおこなったとこ
ろ、加熱、放熱の繰り返しの2回目までは凝固したが、
3回目には室温まで温度が下がっても凝固せず、過冷却
状態のままであった。結果を表2に示す。
【0022】
【表2】 表 2 繰り返し 30℃以上 凝固時の 凝固温度の 過冷却温度差 可能回数 の持続時間 平均温度 持続時間 (回) (min) (℃) (min) (℃) 実施例4 >100 445 56 300 2.4〜3.2 実施例5 >100 417 56 285 2.8〜3.8 実施例6 >100 405 53 270 3.0〜4.0 実施例7 >100 418 53 276 3.1〜4.2 実施例8 >100 428 54 281 2.3〜4.0 比較例6 2 395 55 262 3.5〜5.6
【0023】
【発明の効果】本発明の蓄熱材は、潜熱による蓄熱量が
大きく、しかも特定の結晶核形成材が添加されているた
め、主材である酢酸ナトリウム3水和物自体の凝固点近
辺で確実に凝固し、多数回の加熱、放熱の繰り返しにも
劣化することがなく、実用上優れた特徴を備えた蓄熱材
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長津 功 神奈川県平塚市田村5181番地 日本パイオ ニクス株式会社平塚工場内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酢酸ナトリウム3水和物を主材とし、こ
    れに結晶核形成材としてりん酸ストロンチウム類または
    それらの水和物の少なくとも1種が添加されてなること
    を特徴とする蓄熱材。
  2. 【請求項2】 りん酸ストロンチウム類が、二りん酸三
    ストロンチウム、りん酸水素ストロンチウム、二りん酸
    四水素ストロンチウムまたは五りん酸三水素六ストロン
    チウムである請求項1に記載の蓄熱材。
  3. 【請求項3】 りん酸ストロンチウム類の添加量が、酢
    酸ナトリウム3水和物100重量部に対し、0.001
    〜20.0重量部である請求項1に記載の蓄熱材。
  4. 【請求項4】 酢酸ナトリウム3水和物に水が添加され
    てなる請求項1に記載の蓄熱材。
JP5139270A 1993-05-19 1993-05-19 蓄熱材 Pending JPH06330029A (ja)

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JP5139270A JPH06330029A (ja) 1993-05-19 1993-05-19 蓄熱材

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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