JPH0860141A - 蓄熱材組成物 - Google Patents

蓄熱材組成物

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JPH0860141A
JPH0860141A JP20109394A JP20109394A JPH0860141A JP H0860141 A JPH0860141 A JP H0860141A JP 20109394 A JP20109394 A JP 20109394A JP 20109394 A JP20109394 A JP 20109394A JP H0860141 A JPH0860141 A JP H0860141A
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博行 垣内
Masahiro Oka
正博 岡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 実用範囲の融解温度および凝固温度を有し、
融解蓄熱−凝固放熱のヒートサイクルを長期にわたって
繰り返しても、酢酸ナトリウム3水和塩の析出および相
分離が起こらない蓄熱材組成物を提供する。 【構成】 酢酸ナトリウム3水和塩94〜99重量%、
硝酸カリウム0.5〜3重量%および硝酸アンモニウム
0.5〜3重量%を含有する蓄熱材組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蓄熱材組成物に関する。
さらに詳しくは、電力を利用した暖房用蓄熱システムに
最適な蓄熱材組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、潜熱蓄熱材として、有機物系
及び無機物系の数多くの物質が検討されている。その中
でも、酢酸ナトリウム3水和塩は融点が58℃、融解潜
熱量が60cal/gであるという特性を有し、電力を利用
した暖房用蓄熱システムに適した蓄熱材として有望視さ
れている。酢酸ナトリウム3水和塩を単独で蓄熱材とし
て使用するには、その融点が58℃であることから、蓄
熱(融解)するためには63〜65℃程度の熱源が必要
である。例えば、電力を利用した汎用のヒートポンプを
熱源とする場合、55〜58℃の温水しか得られないの
で、酢酸ナトリウム3水和塩の融解温度を45〜52℃
まで低下させなければならない。このため、融点調整剤
として、無機アンモニウム塩等を添加する方法(特公平
3−52511号公報)、硝酸塩等を添加する方法(特
開昭60−44578号公報)等が提案されている。
【0003】ところが、これらの蓄熱材組成物は凝固点
が45〜47℃まで低下し、実際にこれを蓄熱システム
で使用する場合は、温水の取り出し温度が40〜43℃
程度と低くなる。理想的には温水の取り出し温度は45
〜47℃であるので、融点調整剤の添加量を少なくし、
蓄熱材組成物の凝固点を50〜53℃に調整すると、酢
酸ナトリウム3水和塩の結晶が徐々に析出して相分離現
象が現れ、その結果蓄熱量が低下して相変化温度が初期
設定のものと異なってくる。電力を利用した暖房用蓄熱
システムに使用する蓄熱材組成物は55〜58℃の温水
で完全に融解することが必要であり、且つ凝固温度が5
0〜53℃であるこが望ましい。しかしながら、上記し
たような酢酸ナトリウム3水和塩を主体とする蓄熱材組
成物は、これを満足させるものではなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、所望の融解
温度および凝固温度を有し、融解蓄熱−凝固放熱のヒー
トサイクルを長期にわたって繰り返しても、酢酸ナトリ
ウム3水和塩の析出および相分離が起こらない蓄熱材組
成物を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、酢酸ナ
トリウム3水和塩94〜99重量%、硝酸カリウム0.
5〜3重量%および硝酸アンモニウム0.5〜3重量%
を含有することを特徴とする蓄熱材組成物が提供され
る。さらに、本発明の他の態様によれば、過冷却防止剤
として炭酸ナトリウム1水和塩およびピロリン酸ナトリ
ウムを組成物重量当たり1〜15重量部含有する蓄熱材
組成物、並びに相分離防止剤としてポリグリセリンを組
成物重量当たり1〜15重量部含有する蓄熱材組成物が
提供される。
【0006】本発明の蓄熱材組成物の主成分は酢酸ナト
リウム3水和塩であり、58℃の融点および60cal/g
の融解潜熱量を有する。この塩としては、市販されてい
るものの中から適宜選択して使用することができるが、
無水酢酸ナトリウムと水から調製したものも使用可能で
ある。
【0007】本発明の組成物においては、その凝固温度
を50〜53℃に調節するために、融解調整剤として、
硝酸カリウムおよび硝酸アンモニウムが配合されてい
る。本発明の組成物中の酢酸ナトリウム3水和塩の含有
量は94〜99重量%、好ましくは95〜98重量%で
ある。該塩の含有量が99重量%超過であると、融解調
整剤の配合量が少なくなり、組成物の融点ががそれほど
低下せず、55〜58℃の温度では該組成物は融解され
なくなる。また、該塩の含有量が94重量%未満では融
解調整剤の配合量が多くなり、組成物の凝固温度が50
℃を下回るので好ましくない。融解調整剤の合計含有量
は1〜6重量%、好ましく2〜5重量%である。硝酸カ
リウムおよび硝酸アンモニウムの配合量はそれぞれ0.
5〜3重量%、好ましくは1〜2.5重量%であり、こ
の範囲を外れると、組成物の融解温度が50〜53℃と
することができない。
【0008】本発明の蓄熱材組成物は、酢酸ナトリウム
3水和塩、硝酸カリウムおよび硝酸アンモニウムを必須
の構成成分とするものであるが、さらに過冷却防止剤お
よび相分離防止剤を含有することができる。過冷却防止
剤としては、炭酸ナトリウム1水和塩、ピロリン酸ナト
リウム10水和塩、臭素酸バリウム1水和塩、硫酸カル
シウム2水和塩、ピロリン酸二水素二ナトリウム6水和
塩、酢酸第二鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄、塩化カルシ
ウム、臭化カルシウム、塩化第二銅、酒石酸カルシウ
ム、リン酸水素第二ナトリウム12水和塩、リン酸二水
素ナトリウム2水和塩、リン酸三ナトリウム12水和塩
およびフッ素化物等を1種または2種以上使用すること
ができる。中でも、好ましい態様は、炭酸ナトリウム1
水和塩とピロリン酸ナトリウム10水和塩の併用であ
る。相分離防止剤としては、ポリグリセリン、ポリビニ
ルアルコール、カルボキシメチルセルロース、シリカ粉
末、セピオライト粘土および水不溶性吸水性樹脂等を1
種又は2種以上を使用することができる。中でも、ポリ
グリセリンが好ましい。これら防止剤の使用量は、組成
物重量当たりそれぞれ1〜15重量部、好ましくは1〜
10重量部である。
【0009】本発明は、酢酸ナトリウム3水和塩、硝酸
カリウムおよび硝酸アンモニウムを特定の割合で含有す
るところに特徴があり、この構成成分の1種を欠いても
本発明の効果は奏されない。
【0010】
【発明の効果】本発明の組成物は、55〜58℃の温水
で融解可能であるために、該組成物を利用した蓄熱シス
テムにおいては、電力を利用した汎用のヒートポンプを
使用することができる利点がある。また、該組成物はそ
の凝固温度が50〜53℃であるため、45〜47℃の
温水が得られ、且つ安定して凝固し、潜熱量が50〜5
3cal/gと大きいことが特徴である。さらに、本発明組
成物は長期リサイクルの使用においても相分離すること
がなく、安定した性能が得られる。また、酢酸ナトリウ
ム3水和塩は過冷却の度合が大きく、加熱により完全に
融解した場合、0℃付近まで容易に過冷却して凝固しな
い性質を有するが、本発明の組成物においては、過冷却
防止剤の配合により、その凝固が非常に安定している。
【0011】
【実施例】
実施例1〜6 酢酸ナトリウム3水和塩、硝酸カリウムおよび硝酸アン
モニウムを表1に示す割合で混合し、ついで過冷却防止
剤として炭酸ナトリウム1水和塩及びピロリン酸ナトリ
ウム10水和塩をそれぞれ、前記3成分混合物100重
量部に対して1.5重量部、および相分離防止剤として
ポリグリセリン(阪本薬品工業社製#503)を前記3成
分混合物100重量部に対して3重量部添加し、70℃
に加熱、撹拌して均一な組成物を調製した。得られた組
成物の熱評価試験を行うため、試料40ccを85cc
容量の遠心沈澱管に入れ、管中央部に熱電対を挿入して
ゴム栓で密封し、これを水槽に入れ、45℃と58℃の
間で凝固・融解のリサイクルを行い、温度変化のパター
ンを測定し、凝固温度を測定した。また、100回の凝
固・融解のリサイクルを行った後、相分離の状態を観察
した。測定結果を表1に示す。
【0012】比較例1〜2 上記実施例と同様にして、組成物の調製および評価を行
った。その結果を表1に示す。
【0013】
【表1】
【0014】以上の結果から、実施例1〜6の組成物
は、いずれも凝固温度が51〜53℃の範囲内にあり、
過冷却度も1.0〜2.0℃と小さく、また凝固・融解
のリサイクルを繰り返しても相分離現象が観察されな
い、実用性のある優れた組成物であることがわかる。一
方、比較例1の組成物は、本発明組成物の必須成分であ
る硝酸アンモニウムを欠いているために、70℃に加熱
して完全に融解させた後、45℃の水槽中で冷却すると
53℃で凝固したが、58℃で融解させると半分程度溶
け残り、完全に蓄熱することができなかった。この組成
物は実際に使用される温度では蓄熱できないことから、
実用性に乏しいものである。比較例2の組成物は、硝酸
カリウムを欠いているために、70℃に加熱して完全に
融解させた後、45℃の水槽中で冷却すると過冷却度が
大きく、なかなか凝固しなかった。水槽の温度を45℃
に下げてから、約1時間後に過冷却が破れ、組成物の温
度は50℃まで上昇した。実際の蓄熱システムにおいて
は、過冷却度が大きく、結晶化が安定して起こらない蓄
熱材は、必要なときに熱を取り出せないため、システム
制御の面からも非常に使用しにくいものである。なお、
比較例2の組成物は58℃で均一に融解し、相分離現象
は観察されなかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】蓄熱材組成物の凝固融解パターンを示すグラフ
である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酢酸ナトリウム3水和塩94〜99重量
    %、硝酸カリウム0.5〜3重量%および硝酸アンモニ
    ウム0.5〜3重量%を含有することを特徴とする蓄熱
    材組成物。
  2. 【請求項2】 さらに、過冷却防止剤として炭酸ナトリ
    ウム1水和塩およびピロリン酸ナトリウムを、組成物重
    量当たり1〜15重量部含有する請求項1記載の蓄熱材
    組成物。
  3. 【請求項3】 さらに、相分離防止剤としてポリグリセ
    リンを組成物重量当たり1〜15重量部含有する請求項
    1または2記載の蓄熱材組成物。
  4. 【請求項4】 前記酢酸ナトリウム3水和物が無水酢酸
    ナトリウムと水から調製されるものである請求項1記載
    の蓄熱材組成物。
  5. 【請求項5】 前記組成物が55〜58℃の温水で融解
    され、且つ50〜53℃の凝固温度を有する請求項1記
    載の蓄熱材組成物。
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