JPH0726250A - 蓄冷材 - Google Patents

蓄冷材

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JPH0726250A
JPH0726250A JP5171459A JP17145993A JPH0726250A JP H0726250 A JPH0726250 A JP H0726250A JP 5171459 A JP5171459 A JP 5171459A JP 17145993 A JP17145993 A JP 17145993A JP H0726250 A JPH0726250 A JP H0726250A
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JP
Japan
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temperature
cold storage
chloride
aqueous solution
storage material
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Withdrawn
Application number
JP5171459A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuyuki Kinoshita
達之 木下
Hiroshi Isozaki
弘 磯崎
Naokazu Takeuchi
直和 竹内
Kyosuke Sasaki
恭助 佐々木
Kiminobu Sato
仁宣 佐藤
Yoshitaka Yada
好孝 矢田
Tateji Morishima
立二 森島
Haruhide Suzuki
治英 鈴木
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 −18℃以下の使用温度域で流動性があり、
蓄熱量が大きく、毒性、腐食性が少なく、安全性が高
く、安価な蓄冷材を実現する。 【構成】 塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カ
ルシウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム等のうち
から少なくとも1種以上が溶解された水溶液により生成
されたことによって、共晶点以上冷凍温度(−18℃)
以下で水溶液の一部に氷が析出してスラリ状となるた
め、冷凍車の冷凍庫に容易に充填することができ、潜熱
を利用し蓄熱量が大きいため、長時間冷凍温度を保持す
ることができる蓄冷材を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍車における冷凍設
備に適用される蓄冷材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の冷凍冷蔵車における保冷について
は、コンデンシングユニットを積載したり、蓄冷材の入
った容器を積み降ろしをするといったことが行われてい
たが、これらは燃料の消費が多く、手間のかゝるもので
あった。
【0003】上記課題の解決を図ったものとして、本出
願人の出願に係る発明(特開平3−307974、発明
の名称「保冷車の冷凍設備」)がある。これは潜熱蓄冷
材を予め地上のタンクに貯蔵していて、保冷庫に積載さ
れているコールドプレートに上記潜熱蓄冷材をポンプに
よって充填し保冷を行うものであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の冷凍設備用の蓄
冷材としては、潜熱利用型蓄冷材と顕熱利用型蓄冷材が
ある。潜熱利用型は、相変化を伴なうため蓄冷熱量が大
きいが、流動性がほとんどなく、ポンプによって充填す
るのは難しい。また、顕熱利用型は不凍液(ブライン)
が液体状態で用いられるため、流動性は高いが、蓄冷熱
量が小さいという課題をもっている。
【0005】潜熱を利用できる流動性の蓄冷材として
は、エチレングリコール水溶液を急冷するリキッドアイ
スシステム(冷凍第62巻第715号(1987)25
頁、機械の研究第43巻第11号(1991)82頁)
がよく知られているが、これらはビル空調等への適用を
考慮したものであり、温度域が−1℃程度であるため、
冷凍用には用いることはできない。
【0006】流動性のある蓄冷材で冷凍温度使用域で使
用できるものとしては、水−アセトン系(−20℃〜−
50℃の温度域)の研究例(ユニケミー技報第4号(1
993))があるが、アセトンには可燃性があるため輸
送車等には使用できない。
【0007】本発明は上記課題を解決するため、冷凍車
用の蓄冷材として以下の条件を具備する蓄冷材を提供し
ようというものである。 (1)−18℃以下の使用温度域において流動性をもつ
こと。 (2)使用温度域において潜熱を利用できること。 (3)化学的に安定で、加熱・冷却を繰り返しても変質
がなく、さらに、火災等に対して安全性が高いこと。 (4)毒性、腐食性の少ないこと。 (5)安価であること。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の蓄冷材は、無機塩を共晶点における溶質
濃度以下の濃度に溶解した水溶液を凍結開始温度より低
く、かつ共晶点より高い温度まで冷却することにより、
水溶液の一部に氷を析出させたスラリ状の蓄冷材であっ
て、流動性を備えると共に、冷凍温度域(−18℃以
下)において相変化(融解)することを特徴としてい
る。
【0009】(2)本発明は、上記発明(1)に記載の
蓄冷材において、無機塩が塩化ナトリウム、塩化マグネ
シウム、塩化カルシウム、硝酸マグネシウム、硝酸カル
シウムのうちから少なくとも1種以上を含有することを
特徴としている。
【0010】(3)本発明は、上記発明(2)に記載の
蓄冷材において、無機塩が塩化カルシウムであり、水溶
液中の含有率が20〜30%の範囲内であることを特徴
としている。
【0011】
【作用】上記発明(1)において、水(溶媒)に無機塩
(溶質)を溶かした場合、図1に示すように氷結温度が
下がり、無機塩の濃度をある値にすると、その氷結温度
が最低となる。その点を共晶点と呼び、結晶の混合物が
析出する。
【0012】共晶組成より薄い濃度の溶液を冷却した場
合、共晶点より高い温度(B点)で氷の析出が始まり、
氷と溶液の混合物となる。この混合物は攪拌等でスラリ
状にすることができ、従って、図中の斜線部は流動性を
備えることが可能となる。
【0013】一方、冷凍庫は、−18℃以下の温度で食
品等を冷凍する必要があるため、蓄冷材の融点は−18
℃以下であり、これより低い共晶点をもつ無機塩は流動
性を備えた蓄冷材として活用することができ、また、−
18℃以下で融解し、潜熱を使用することができるた
め、その蓄熱量は大きい。
【0014】上記発明(2)において、上記発明(1)
に記載の蓄冷材として活用することができる無機塩とし
ては、表1にその共晶点とともに示すものがある。
【0015】
【表1】
【0016】これらの無機塩の中で、亜硝酸カリウムは
毒性があり、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの水酸
化物、塩化亜鉛、および硫酸アンモニウムは腐食性があ
り、炭酸カリウムは熱安定性に劣り、ヨウ化カリ、臭化
ナトリウム、ヨウ化ナトリウムは高価である。
【0017】従って、上記無機塩について毒性、腐食
性、安定性、および安価であることを考慮すると、塩化
ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硝酸
マグネシウム、硝酸カルシウムが有効である。
【0018】上記発明(3)において、上記発明(2)
に記載の蓄冷材として活用可能な無機塩の中で塩化カル
シウムについては、図3に示すように濃度変化に対して
凍結開始温度が変化し、30wt%以下の水溶液で流動性
のある氷を作らせることができる。また、−18℃以下
融解させるためには、表2に示すように20wt%以上の
濃度が必要である。
【0019】従って、20〜30wt%の塩化カルシウム
水溶液については、冷凍庫の蓄冷材として活用するため
の適性を有する。
【0020】
【実施例】本発明の一実施例について以下に説明する。
本実施例の蓄冷材は、無機塩である塩化ナトリウム、塩
化マグネシウム、塩化カルシウム、硝酸マグネシウム、
硝酸カルシウムについての共晶組成より薄い濃度の水溶
液である。
【0021】上記において、無機塩を共晶組成より薄い
濃度で溶解した水溶液を冷却した場合、図1に示すよう
にA点より近く共晶点より高い温度のB点で氷の析出が
始まり、氷と溶液の混合物となる。この混合物は攪拌等
でスラリ状にすることができ、従って、図中の斜線部は
流動性を備えることが可能となる。
【0022】一方、冷凍庫は−18℃以下の温度で食品
等を冷凍す必要があるため、蓄冷材の融点は−18℃以
下の必要があり、これより低い共晶点をもつ無機塩は流
動性を備えた蓄冷材として活用することができる。これ
らの条件を備えた無機塩の物質名と共晶点は前記の表1
に示した。
【0023】蓄冷材については、それを取扱う上で、毒
性、腐食性、安全性、および安価であることを考慮する
必要があるが、表1の中で亜硝酸カリウムは毒性があ
り、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの水酸化物、塩
化亜鉛、および硫酸アンモニウムは腐食性があり、炭酸
カリウムは熱安定性に劣り、ヨウ化カリ、臭化ナトリウ
ム、ヨウ化ナトリウムは高価である。
【0024】これらの条件を考慮した結果、上記のよう
に塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウ
ム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウムが有効であると
の結論を得た。
【0025】上記の塩化ナトリウム、塩化マグネシウ
ム、塩化カルシウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウ
ムの水溶液については、低温示差走査熱量法(以下に低
温DSCという)を用いて相転移温度および転移熱量を
測定しており、その内容を以下に説明する。
【0026】低温DSCで無機塩の水溶液の加熱・冷却
過程を測定すると、図2に示すようなDSCサーモグラ
フが得られる。即ち、上記無機塩の水溶液を冷却してい
くと、温度は時間とともに下がっていくが、相転移温度
(融解・凝固温度は本来同じ温度)になっても凝固せ
ず、10〜20℃の過冷却の後、瞬時に凝固する。凝固
反応は、発熱反応のため、一端温度が上昇し、反応終了
後再び温度が下がる。
【0027】反対に加熱していくと、温度は時間ととも
に上昇し、Tm1点で融解が始まりT m3点で完全に溶解す
る。溶解温度についてはどの温度を採用するかは種々の
説があるが、今回はTm2(ピーク温度)を採用した。ま
た、転移熱量は融解時にはT m1−Tm2−Tm2で囲まれた
面積に比例する。
【0028】上記無機塩について、上記の低温DSCに
より測定した融解温度および転移熱量および共晶温度の
測定結果の一部を表2に示す。
【0029】
【表2】
【0030】上記の表2より、塩化ナトリウムは融解温
度が−14℃付近で冷凍庫の温度域(−18℃以下)よ
り少し高いが、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、
硝酸カルシウム、塩化カルシウムについては、冷凍温度
域で潜熱が利用できることがわかる。
【0031】特に、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウ
ム、塩化カルシウムは、冷凍温度域での融解時転移熱量
が大きく蓄冷材としては有効である。
【0032】さらに、共晶温度は硝酸マグネシウム、塩
化マグネシウムが−33℃付近であり、これ以下の温度
まで冷却すると固化して流動性を失うため、これ以上の
温度域で使用する必要があるが、塩化カルシウムの場
合、共晶温度は−55℃と低く、凍結開始温度幅を大き
くとることができる。
【0033】塩化カルシウムの濃度をかえて、DSCに
より凍結開始温度を測定した結果を図3に示す。図3か
ら、塩化カルシウム30%以下の水溶液で流動性のある
氷をつくらせうることがわかる。また、表2から、−1
8℃以下で融解するためには、20%以上の濃度が必要
であり、従って、20%〜30%の塩化カルシウム水溶
液は、冷凍庫の蓄冷材に適する。
【0034】上記硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム
および塩化カルシウムについては、その水溶液200g
を容器に入れ雰囲気温度を変化させた場合の流動性を目
視で観察しており、その結果を表3に示す。いずれの場
合も、流動性の氷を生成することが可能であり、流動性
蓄冷材として有効であることがわかる。
【0035】
【表3】
【0036】上記塩化カルシウムについては、その20
%水溶液800mlを入れた容器中に攪拌エンペラを入
れ、容器を冷却しながら製氷時の攪拌トルクの経時変化
を測定した。その結果を図4に示す。図4において、攪
拌トルクは最大で0.8 kgf・cmであり、流動性の高い
ことが確認された。
【0037】
【発明の効果】本発明の蓄冷材は、塩化ナトリウム、塩
化マグネシウム、塩化カルシウム、硝酸マグネシウム、
硝酸カルシウム等のうちから少なくとも1種以上が溶解
された水溶液により生成されたことによって、共晶点以
上冷凍温度(−18℃)以下で水溶液の一部に氷が析出
してスラリ状となるため、冷凍車の冷凍庫に容易に充填
することができ、潜熱を利用し蓄熱量が大きいため、長
時間冷凍温度を保持することができる蓄冷材を実現す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る無機塩水溶液の状態説
明図である。
【図2】上記一実施例に係るDSCサーモグラム図であ
る。
【図3】上記一実施例に係る塩化カルシウム水溶液の状
態説明図である。
【図4】上記一実施例に係る塩化カルシウム水溶液の攪
拌トルクの経時変化の説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 恭助 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町3丁目 1番地 三菱重工業株式会社エアコン製作 所内 (72)発明者 佐藤 仁宣 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町3丁目 1番地 三菱重工業株式会社エアコン製作 所内 (72)発明者 矢田 好孝 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町3丁目 1番地 三菱重工業株式会社エアコン製作 所内 (72)発明者 森島 立二 名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三菱 重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 鈴木 治英 名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三菱 重工業株式会社名古屋研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機塩を共晶点における溶質濃度以下の
    濃度に溶解した水溶液を凍結開始温度より低く、かつ共
    晶点より高い温度まで冷却することにより水溶液の一部
    に氷を析出させたスラリ状の蓄冷材であって、流動性を
    備えると共に、冷凍温度域(−18℃以下)において相
    変化(融解)することを特徴とする蓄冷材。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の蓄冷材において、無機
    塩が塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウ
    ム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウムのうちから少な
    くとも1種以上を含有することを特徴とする蓄冷材。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の蓄冷材において、無機
    塩が塩化カルシウムであり、水溶液中の含有率が20〜
    30%の範囲内であることを特徴とする蓄冷材。
JP5171459A 1993-07-12 1993-07-12 蓄冷材 Withdrawn JPH0726250A (ja)

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Effective date: 20001003