JPH0680958A - 蓄熱材組成物 - Google Patents

蓄熱材組成物

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JPH0680958A
JPH0680958A JP27068992A JP27068992A JPH0680958A JP H0680958 A JPH0680958 A JP H0680958A JP 27068992 A JP27068992 A JP 27068992A JP 27068992 A JP27068992 A JP 27068992A JP H0680958 A JPH0680958 A JP H0680958A
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JP
Japan
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weight
heat storage
sodium sulfate
composition
heat
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JP27068992A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Kakiuchi
博行 垣内
Kohei Sawa
幸平 澤
Masahiro Oka
正博 岡
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Mitsubishi Petrochemicals Engineering Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Mitsubishi Petrochemicals Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 相分離を防止し、長期の蓄熱放熱リサイクル
安定性に優れた蓄熱材を提供する。 【構成】 硫酸ナトリウム水和塩70〜85重量%、塩
化ナトリウム3〜15重量%、塩化アンモニウム3〜1
5重量%、臭化アンモニウム3〜15重量%からなる蓄
熱材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷房用に適した蓄熱材
組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】冷房用蓄熱材としては5〜10℃の温度
範囲内に融解点または調和融解点を持つものが有用とさ
れていた。5〜10℃付近に融解点を持つ組成例とし
て、従来有機化合物では、パラフィン系のテトラデカン
(C1430、融解点5℃)、やペンタデカン(C
1532、融解点9.9℃)等が、非パラフィン系で
は、ポリエチレングリコール#400 (4〜8℃)や
1−デカノール(5℃)などの物質が知られていたが、
これらの物質は熱伝導率が低く融解熱もそれほど大きく
ないことからあまり使用されていないのが現状である。
無機化合物系では、融解熱の大きい無機水和塩の組成物
で5〜10℃付近に調和融解点を持つ組成例が数例報告
されている。例えばリン酸水素二ナトリウム12水和塩
およびリン酸水素二カリウム6水和塩との2成分系組成
物(特公昭52−11061、融解点5℃)は、過冷却
防止が完全に解決されておらず実用化するには大きな問
題を有している。また硫酸ナトリウム10水和塩、塩化
アンモニウムおよび臭化アンモニウムの3成分系組成物
(特公昭62−56912、融解点6.3〜10.1
℃)は、6.3〜10.1に調和融解点を持つが長期の
熱サイクル安定性に劣り実用化するには問題がある。そ
の他には硝酸系の組成物があるが、硝酸塩類が消防法に
よる危険物第1類に該当しており、蓄熱材として大量に
使用することには実用上困難な問題を有しており現在ま
で実用化されてない。
【0003】塩化アンモニウムおよび臭化アンモニウム
を用いた硫酸ナトリウム10水和塩系の蓄熱材組成物
は、硫酸ナトリウム10水和塩、塩化アンモニウムおよ
び臭化アンモニウム(特公昭62−56912)、硫酸
ナトリウム10水和塩および塩化アンモニウム(特開平
2−92988)等が知られているが凝固、融解の繰り
返し使用において性能の安定性と調和融解点と潜熱量が
必ずしも満足出来るものではない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】5〜10℃に調和融解
点を有し、かつその調和融解温度での潜熱量が大きく、
長期の熱リサイクル安定性を有する冷房用に適した蓄熱
材組成物が求められている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは冷房用に適
した潜熱量が大きく長期熱安定性に優れた蓄熱材組成物
を開発すべく鋭意検討した結果、硫酸ナトリウム水和塩
75〜85重量%、塩化ナトリウム(NaCl)3〜1
5重量%、塩化アンモニウム(NHCl)3〜15重
量%、および臭化アンモニウム(NHBr)3〜15
重量%を特定の組成割合で配合して得られる組成物が6
〜10℃の温度範囲に調和融解点を持ち、過冷却防止剤
に硼砂ケイ酸塩、氷晶石などを使用し、相分離防止剤に
CMCやアタパルジャイト粘土およびアクリル吸水性樹
脂などを使用することで1000回の熱リサイクル試験
を行なっても性能が劣化しない実用化出来る蓄熱材組成
物を見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、
【0006】「1. 硫酸ナトリウム水和塩70〜85
重量%、塩化ナトリウム3〜15重量%、塩化アンモニ
ウム3〜15重量%および臭化アンモニウム3〜15重
量%よりなることを特徴とする蓄熱材組成物。 2. 過冷却防止剤として硼砂、ケイ酸塩、氷晶石から
選んだ1または2以上と、相分離防止剤としてCMC、
アタパルジャイ粘土、アクリル吸水性樹脂から選んだ1
または2以上を配合した、1項に記載された蓄熱材組成
物。」 に関する。
【0007】
【作用】本発明は、カプセル型と呼ばれる蓄熱システム
での運用を前提としている。実用化するにあたって相分
離の防止と長期熱リサイクル性能の安定化が必要であ
る。冷房期間は3カ月/年として1年に約100回の蓄
熱放熱を繰り返す。蓄熱システム設置後10年間はメン
テナンスフリーとするためには、最低1000回の熱サ
イクルを経ても初期性能を維持することが必要である。
そこで本発明は、硫酸ナトリウム水和塩を主成分とする
塩化ナトリウム、塩化アンモニウムおよび臭化アンモニ
ウムの4成分系組成物に相分離防止剤としてCMC、ア
タパルジャイト粘土およびアクリル吸水性樹脂等を使用
することで相分離が起こらず長期熱リサイクル安定性を
有する蓄熱材組成物を得た。
【0008】本発明は、硫酸ナトリウム水和塩と塩化ナ
トリウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウムを特定
の割合で包含するところに特徴があり、この構成の1種
を欠いてもまた特定の使用割合からはずれても本発明の
効果は奏されない。
【0009】本発明に用いられる硫酸ナトリウム水和塩
は、例えばNaSO・10HO、NaSO
7HO、NaSOその他の水和塩又は無水Na
SOと水との配合物であるが、この中、NaSO
・10HOが通常用いられる。なお、NaSO
和塩の配合比は組成物の調製時においてNaSO
10HOとして計算されるが、その水和塩の水和数は
ヒートサイクルを繰り返す中に変化する可能性があり、
10水和塩の一部が7水和塩となっている可能性もあ
る。
【0010】アクリル吸水性樹脂としては架橋ポリアク
リル酸塩、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体の部分ケン
化物等が使用される。
【0011】
【実施例】
実施例1 硫酸ナトリウム水和塩80重量%、塩化アンモニウム1
0重量%、塩化ナトリウム5重量%および臭化アンモニ
ウム5重量%の組成物に、過冷却防止剤として硼砂を硫
酸ナトリウム系水和物100重量部に対して1.5重量
部、相分離防止剤としてアクリル吸水性樹脂(サンウエ
ットM−1000三洋化成株式会社製)を硫酸ナトリウ
ム系水和物100重量部に対して1.5重量部添加して
ミキサーで撹拌調合した。調合液約200gを内径66
φのポリエチレン製のボールに入れ、中央部に熱電対を
挿入してゴム栓で密封し、水槽に入れ、0℃と20℃の
間で1000回以上の凝固・融解リサイクルを行なっ
た。過冷却は7.0〜8.0で発核し、8.5〜10.
0℃で融解を繰り返し、1000回のリサイクル後も相
分離現象は見られなかった。(1)300回および
(2)1000回時の蓄熱材の温度変化を図1に示す。
また9℃付近での潜熱量を断熱型比熱測定装置(真空理
工社製)を用いて測定した結果、9℃付近の潜熱量は2
5.8cal/gあるが、−30℃付近にも潜熱のピー
クが存在し17.7cal/gの潜熱量を有している。
9℃付近の蓄熱組成物は硫酸ナトリウム水和塩が主成分
で塩化ナトリウム、塩化アンモニウムおよび臭化アンモ
ニウムの共晶混合物であると考えられる。−30℃付近
の蓄熱組成物は硫酸ナトリウム水和塩から離れた水と他
の塩との共晶混合物と考えられる。蓄熱材を調合したと
きに相分離防止剤を入れずに分離水だけを取り出して融
解温度を測定した結果、−30℃付近に融解温度を持つ
ことがわかった。測定結果を図2に示す。
【0012】実施例2 硫酸ナトリウム水和塩80重量%、塩化アンモニウム5
重量%、塩化ナトリウム5重量%および臭化アンモニウ
ム10重量%の組成物に、過冷却防止剤として硼砂を硫
酸ナトリウム系水和物100重量部に対して1.5重量
部、相分離防止剤としてアクリル吸水性樹脂(サンウエ
ットM−1000三洋化成株式会社製)を硫酸ナトリウ
ム系水和物100重量部に対して1.5重量部添加して
ミキサーで撹拌調合した。実施例1同様に評価を行なっ
た。過冷却は6.5〜7.5で発核し、8.0〜9.0
℃で融解を繰り返し、1000回のリサイクル後も相分
離現象は見られなかった。また9℃付近での潜熱量を断
熱型比熱測定装置を用いて測定した結果、9℃付近の潜
熱量は26.4cal/gあるが、−30℃付近にも潜
熱のピークが存在し15.7cal/gの潜熱量を有し
ている。測定結果を図3に示す。
【0013】比較例 硫酸ナトリウム水和塩を主成分にし塩化ナトリウム、塩
化アンモニウムおよび臭化アンモニウムを組み合わせた
組成例を比較例として調合し断熱型比熱測定装置を用い
て溶解温度と溶解潜熱を測定した。
【0014】比較例1 硫酸ナトリウム水和塩79.4重量%、臭化アンモニウ
ム13.3重量%および塩化アンモニウム7.3重量%
の組成物に過冷却防止剤として硼砂を硫酸ナトリウム系
水和物100重量部に対して3.0重量部、相分離防止
剤としてCMC(カルボキシメチルセルロース)を硫酸
ナトリウム系水和物100重量部に対して2.0重量部
添加してミキサーで撹拌混合した(特公昭62−569
12)。断熱型比熱測定装置による潜熱量の測定結果
は、9℃付近の潜熱量は24.2cal/gあり、−3
0℃付近の潜熱量は23.2cal/gである。その他
に比較例1には27℃付近にも潜熱のピークが存在し、
その潜熱量は5.1cal/gである。実施例1と比較
例1を比較すると、互いに9℃付近に潜熱量を25.8
cal/gと24.2cal/gと潜熱量を有してお
り、この温度領域で潜熱蓄熱材として使用出来ることが
わかる。ただし−30℃付近の潜熱量は比較例1の方が
実施例1よりも多く、つまり比較例1は9℃付近で液体
で存在する蓄熱組成物が多く相分離を起こし易い組成物
である。測定結果を図4に示す。また、比較例1には2
7℃付近にも蓄熱組成物が存在しこれは9℃付近では固
体として存在し比重差による沈降分離を起こし易い組成
物である。したがって比較例1の組成物は熱サイクルを
繰り返すと相分離が発生する。実施例1には相分離は発
生しない。実施例1は比較例1と同じ9℃付近に融解温
度を持つ組成物であるが、両者の融解パターンを見れば
明らかなように、比較例1とは異なる新規な組成物であ
ることがわかる。
【0015】比較例2 無水硫酸ナトリウム水和塩33.1重量%、塩化アンモ
ニウム16.0重量%および水50.9重量%の組成物
に、過冷却防止剤として硼砂を硫酸ナトリウム系水和物
100重量部に対して1.5重量部、相分離防止剤とし
てアクリル吸水性樹脂(サンウエットM−1000三洋
化成株式会社製)を硫酸ナトリウム系水和物100重量
部に対して1.5重量部添加してミキサーで撹拌混合し
た。比較例1と同様に融解温度を測定し、測定結果を図
5に示す。潜熱量は、−30℃付近が21.8cal/
g、9℃付近が23.8cal/gおよび30℃付近が
5.2cal/gである。比較例1と同様に、30℃付
近にも蓄熱組成物が存在し、これは9℃付近では固体と
して存在し比重差による沈降分離を起こし易い組成物で
ある。
【0016】比較例3 無水硫酸ナトリウム33.1重量%、塩化アンモニウム
16.0重量%、硫酸アンモニウム9.0重量%および
水41.9重量%の組成物に、過冷却防止剤として硼砂
を硫酸ナトリウム系水和物100重量部に対して1.5
重量部、相分離防止剤としてアクリル吸水性樹脂(サン
ウエットM−1000三洋化成株式会社製)を硫酸ナト
リウム系水和物100重量部に対して1.5重量部添加
してミキサーで撹拌混合した。比較例1と同様に融解温
度パターンを測定し、測定結果を図6に示す。潜熱量
は、−30℃付近が13.7cal/g、9℃付近が2
0.5cal/gおよび30℃付近が12.6cal/
gである。比較例1と同様に、30℃付近にも蓄熱組成
物が存在し、これは9℃付近では固体として存在し比重
差による沈降分離を起こし易い組成物である。以上の結
果から、本発明の組成物は比較例とは基本的に異なる組
成物であることがわかる。
【0017】
【発明の効果】本発明は特定の成分を特定量用いた組成
に特徴があり、これにより1000回もの熱サイクルを
経ても初期性能が維持される優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の蓄熱材の温度変化を示すグラフであ
る。
【図2】本発明の蓄熱材の潜熱量の測定結果を示すグラ
フである。
【図3】他の実施例の潜熱量の測定結果を示すグラフで
ある。
【図4】比較例の潜熱量の測定結果を示すグラフであ
る。
【図5】他の比較例の潜熱量の測定結果を示すグラフで
ある。
【図6】他の比較例の潜熱量の測定結果を示すグラフで
ある。
フロントページの続き (72)発明者 岡 正博 三重県四日市市川尻町1000番地 三菱油化 エンジニアリング株式会社四日市支社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫酸ナトリウム水和塩70〜85重量
    %、塩化ナトリウム3〜15重量%、塩化アンモニウム
    3〜15重量%および臭化アンモニウム3〜15重量%
    よりなることを特徴とする蓄熱材組成物。
  2. 【請求項2】 過冷却防止剤として硼砂、ケイ酸塩、氷
    晶石から選んだ1または2以上と、相分離防止剤として
    CMC、アタパルジャイ粘土、アクリル吸水性樹脂から
    選んだ1または2以上を配合した、請求項1に記載され
    た蓄熱材組成物。
JP27068992A 1992-08-28 1992-08-28 蓄熱材組成物 Pending JPH0680958A (ja)

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