JPH11158462A - 蓄冷材 - Google Patents

蓄冷材

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JPH11158462A
JPH11158462A JP9324936A JP32493697A JPH11158462A JP H11158462 A JPH11158462 A JP H11158462A JP 9324936 A JP9324936 A JP 9324936A JP 32493697 A JP32493697 A JP 32493697A JP H11158462 A JPH11158462 A JP H11158462A
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JP
Japan
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aqueous solution
water
resin
alkali metal
soln
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Pending
Application number
JP9324936A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Baba
俊之 馬場
Junichi Mori
純一 森
Ryuji Katsuo
隆二 勝尾
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 Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルカリ金属塩化物の水溶液と吸水性樹脂を
用いて蓄冷能が改善されたゲル化物を主成分とする蓄冷
材を提供すること。 【解決手段】 ホウ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、リ
ン酸水素2ナトリウムなどの塩基性無機化合物などのp
H調整剤の存在下でpHが少なくとも7.5に調整され
たアルカリ金属塩化物の水溶液を吸水性樹脂にてゲル化
してなる蓄冷材。 【効果】 各種エコマイザー付き蓄冷式冷却装置の蓄冷
材として好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塩化ナトリウムな
どのアルカリ金属塩化物の水溶液と吸水性樹脂とを主成
分とするゲル化物からなる蓄冷材に関する。
【0002】
【従来の技術】アルカリ金属塩化物の水溶液から析出す
る共晶は、一般に低共融点を有する。例えば、塩化ナト
リウムと水との共晶のそれは、−21.3℃である。し
たがってアルカリ金属塩化物の水溶液は、かかる低共融
点を有する共晶を析出する故に蓄冷材として頗る有用で
ある。アルカリ金属塩化物に限らず、無機塩の水溶液自
体を蓄冷材として使用することは、それを収納する容器
が破損した場合に該水溶液が流出して周囲を汚染する問
題、蓄冷と放冷との繰り返しの間に無機塩が部分的に析
出する問題などがある。析出した無機塩は、収納容器の
底に沈殿して該水溶液の上部と下部とでは無機塩の濃度
差が生じ易くなって蓄冷温度の制御が困難となる。かか
る問題を回避するために、吸水性樹脂を添加して無機塩
水溶液をゲル化し、かくして得られたゲル化物を蓄冷材
として使用している。
【0003】無機塩水溶液の吸水性樹脂によるゲル化の
機構は、吸水性樹脂が多数の編み目を形成し、個々の網
目内に無機塩水溶液が閉じ込められるためと考えられて
いる。ゲル化物は流動性に乏しいので、たとえ収納容器
が破損してもゲル化物が流出しないので周囲を汚染する
問題はない。またゲル化物中にあっては、個々の網目内
で無機塩が析出しても析出した無機塩は、それぞれの網
目内に留まるので収納容器の底に沈殿することはなく、
しかして上記した水溶液の上部と下部とでの無機塩の濃
度差が生じる問題はなくなる。
【0004】ところでアルカリ金属塩化物の水溶液は、
一般的に吸水性樹脂にてゲル化し難く、このために吸水
性樹脂を大量使用する必要があるが、この大量使用は該
水溶液の量を相対的に減少せしめることになって、蓄冷
能の低減につながる問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題に鑑み、アルカリ金属塩化物の水溶液と吸
水性樹脂を用いて蓄冷能が改善されたゲル化物からなる
蓄冷材を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、つぎに示
す手段により解決することができる。 (1) pH調整剤の存在下で少なくとも7.5のpHを有
するアルカリ金属塩化物の水溶液と吸水性樹脂とを有す
るゲル化物を主成分とすることを特徴とする蓄冷材。 (2) アルカリ金属塩化物が、塩化ナトリウムである上記
(1) 記載の蓄冷材。 (3) pH調整剤が塩基性無機化合物である上記(1) また
は(2) 記載の蓄冷材。 (4) 塩基性無機化合物が、ホウ酸ナトリウム、炭酸ナト
リウム、リン酸水素2ナトリウムからなる群から選ばれ
た少なくとも一種である上記(3) 記載の蓄冷材。 (5) 吸水性樹脂が、グラフト重合型澱粉系樹脂、ポリア
クリル酸塩系樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一
種である上記(1) 〜(3) のいずれかに記載の蓄冷材。
【0007】
【作用】アルカリ金属塩化物の水溶液のpHが、pH調
整剤の存在下で少なくとも7.5である状態では少量の
吸水性樹脂にてゲル化物が得られ、この結果、蓄冷材中
に占める該水溶液の量が従来の場合と比較して相対的に
多くなり蓄冷能の向上につながる。
【0008】
【発明の実施の形態】アルカリ金属塩化物の好ましい例
を水と共晶を形成する水溶液濃度(共晶水溶液濃度)お
よび共晶の共融点と共に示すと、塩化ナトリウム(共晶
水溶液濃度:23.3重量%、共融点:−21.3
℃)、塩化カリウム(共晶水溶液濃度:19.5重量
%、共融点:−10.5℃)であり、就中、塩化ナトリ
ウムが特に好ましい。
【0009】アルカリ金属塩化物は、水との共晶の融解
潜熱を利用することによって大きな蓄冷能を発揮するの
で、それらを使用する場合の水溶液の濃度は、上記した
共晶水溶液濃度またはその近傍の濃度で使用することが
好ましい。例えば、塩化ナトリウムでは、20〜25重
量%程度、特に23.3重量%である。
【0010】pH調整剤としては、アルカリ金属塩化物
の水溶液内に存在して該水溶液のpHを少なくとも7.
5に調整する機能をなす種々の薬剤を使用することがで
きる。その例としては、ホウ酸ナトリウム、炭酸ナトリ
ウム、リン酸水素2ナトリウムなどの塩基性無機化合物
を挙げることができる。pH調整剤は、1種または2種
以上で用いられる。
【0011】塩基性無機化合物は、pH調整機能のほか
にアルカリ金属塩化物の水溶液の過冷却を防止あるいは
軽減する機能をも有する。かかる過冷却の防止あるいは
軽減機能とpH調整機能の両面から特に好ましい塩基性
無機化合物は、ホウ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、リ
ン酸水素2ナトリウムなどである。
【0012】pH調整剤の量は、アルカリ金属塩化物の
水溶液中に存在して該水溶液のpHを少なくとも7.5
となる量であればよい。例えばpH調整剤としてNa2
CO 3 ・10H2 Oを用いた場合、塩化ナトリウム2
3.3重量%水溶液や塩化カリウムの19.5重量%水
溶液の各100gに対して、0.1g〜10g程度であ
る。
【0013】pH調整剤の存在下におけるアルカリ金属
塩化物の水溶液のpHは、少なくとも7.5とされる
が、特に8〜12程度、さらには9〜11程度とするこ
とが好ましい。該水溶液のpHは、種々の態様にて調整
し得る。例えば、pH調整剤またはその水溶液をアルカ
リ金属塩化物の水溶液に添加混合する方法、多量のpH
調整剤を溶解して高pH値を有するアルカリ金属塩化物
の水溶液とpH調整剤を有しないアルカリ金属塩化物の
水溶液とを混合する方法、あるいはアルカリ金属塩化物
とpH調整剤との混合物を水に溶解する方法などであ
る。
【0014】吸水性樹脂としては、樹脂内部の高イオン
濃度に基づく浸透圧により吸水機能を示し且つ三次元の
分子構造を有する種々の化学種系のもの、例えば、グラ
フト重合型澱粉系樹脂、カルボキシメチル化型澱粉系樹
脂、グラフト重合型セルロース系樹脂、カルボキシメチ
ル化型セルロース系樹脂などの澱粉・セルロース系樹脂
類、ポリアクリル酸塩系樹脂、ポリアクリルアミド系樹
脂、ポリオキシエチレン系樹脂、イソプレンマレイン酸
系樹脂などの合成系樹脂類などが用いられる。吸水性樹
脂は、1種または2種以上で用いられる。上記の各種吸
水性樹脂のうち、グラフト重合型澱粉系樹脂やポリアク
リル酸塩系樹脂が特に好ましい。
【0015】吸水性樹脂の使用量は、その種類、アルカ
リ金属塩化物の種類並びに水溶液濃度によって多少変わ
り、一般的にはpH調整剤を含むアルカリ金属塩化物の
水溶液100重量部あたり2〜10重量部程度である
が、本発明の蓄冷材の蓄冷能の観点から必要なゲル化が
達成し得る限り最小使用量とすることが好ましい。
【0016】上記のゲル化物は、pH調整剤の存在下で
少なくとも7.5のpHを有するアルカリ金属塩化物の
水溶液に必要量の吸水性樹脂を添加して撹拌混合する方
法や、pH調整剤を含まないアルカリ金属塩化物に必要
量の吸水性樹脂とpH調整剤とを同時にあるいは別々に
添加して撹拌混合する方法などにて製造することができ
る。吸水性樹脂とpH調整剤とを別々に添加する後者の
場合、吸水性樹脂とpH調整剤との添加順序は任意であ
ってよい。
【0017】かくして得られるゲル化物は、それ単独で
蓄冷材として使用してもよく、あるいは必要に応じて、
他の材料、例えば、硫酸ナトリウム、カーボンブラッ
ク、黒鉛、沃化銀、メタアセトアルデヒドなどの過冷却
防止作用を有する薬剤などと混合して使用してもよい。
アルカリ金属塩化物の水溶液が塩化ナトリウム水溶液で
ある場合、硫酸ナトリウムを過冷却防止剤として用いる
ことが好ましい。
【0018】
【実施例】以下、実施例により本発明を一層詳細に説明
するとともに、比較例をも挙げて本発明の顕著な効果を
明らかにする。
【0019】実施例1 NaCl濃度23.3重量%のNaCl水溶液を用い、
それの100gあたり4gのNa2 CO3 ・10H2
を添加してpH9.5のNaCl水溶液を得た。かくし
て得たNaCl水溶液100gあたり3.5gの吸水性
樹脂(グラフト重合型澱粉系樹脂)を添加混合してゲル
化物としての蓄冷材を得た。
【0020】実施例2 実施例1で用いたpH9.5のNaCl水溶液100g
あたり4.5gの吸水性樹脂(ポリアクリル酸塩系樹
脂)を添加混合してゲル化物としての蓄冷材を得た。
【0021】実施例3 実施例1で用いたpH9.5のNaCl水溶液100g
あたり5gの吸水性樹脂(ポリアクリル酸塩系樹脂)を
添加混合してゲル化物としての蓄冷材を得た。
【0022】実施例4 実施例1で用いたpH9.5のNaCl水溶液100g
あたり4gの吸水性樹脂(ポリアクリル酸塩系樹脂)を
添加混合してゲル化物としての蓄冷材を得た。
【0023】実施例5 NaCl濃度23.3重量%のNaCl水溶液を用い、
それの100gあたり3gのNa2 4 7 ・10H2
Oを添加してpH8.8のNaCl水溶液を得た。かく
して得たNaCl水溶液100gあたり4.5gの吸水
性樹脂(グラフト重合型澱粉系樹脂)を添加混合してゲ
ル化物としての蓄冷材を得た。
【0024】実施例6 実施例5で用いたpH8.8のNaCl水溶液100g
あたり5gの吸水性樹脂(ポリアクリル酸塩系樹脂)を
添加混合してゲル化物としての蓄冷材を得た。
【0025】実施例7 実施例5で用いたpH8.8のNaCl水溶液100g
あたり3.5gの吸水性樹脂(ポリアクリル酸塩系樹
脂)を添加混合してゲル化物としての蓄冷材を得た。
【0026】実施例8 NaCl濃度23.3重量%のNaCl水溶液を用い、
それの100gあたり4gのNa2 HPO4 ・12H2
Oを添加してpH7.5のNaCl水溶液を得た。かく
して得たNaCl水溶液100gあたり4gの吸水性樹
脂(グラフト重合型澱粉系樹脂)を添加混合してゲル化
物としての蓄冷材を得た。
【0027】実施例9 実施例8で用いたpH7.5のNaCl水溶液100g
あたり5gの吸水性樹脂(ポリアクリル酸塩系樹脂)を
添加混合してゲル化物としての蓄冷材を得た。
【0028】実施例10 実施例8で用いたpH7.5のNaCl水溶液100g
あたり4gの吸水性樹脂(ポリアクリル酸塩系樹脂)を
添加混合してゲル化物としての蓄冷材を得た。
【0029】比較例1 Na2 CO3 ・10H2 Oの添加を行わない(その場合
のNaCl水溶液のpHは5.5)以外は実施例1と同
様としたが、ゲル化は生じなかった。そこで吸水性樹脂
(グラフト重合型澱粉系樹脂)の添加量を増加していっ
たところ、pH5.5のNaCl水溶液100gあたり
8gの使用でゲル化物が得られた。
【0030】比較例2 4gのNa2 CO3 ・10H2 Oの添加に代えて、3g
のNa2 SO4 ・10H2 Oを添加してpH6.0のN
aCl水溶液を得た以外は実施例2と同様としたが、ゲ
ル化は生じなかった。そこで吸水性樹脂(ポリアクリル
酸塩系樹脂)の添加量を増加していったところ、pH
6.0のNaCl水溶液100gあたり9gの使用でゲ
ル化物が得られた。
【0031】比較例3 Na2 CO3 ・10H2 Oの添加を行わない以外は実施
例3と同様としたが、ゲル化は生じなかった。そこで吸
水性樹脂(ポリアクリル酸塩系樹脂)の添加量を増加し
ていったところ、pH5.5のNaCl水溶液100g
あたり13gの使用でゲル化物が得られた。
【0032】比較例4 Na2 HPO4 ・12H2 Oの添加を行わない以外は実
施例8と同様としたが、ゲル化は生じなかった。そこで
吸水性樹脂(ポリアクリル酸塩系樹脂)の添加量を増加
していったところ、pH5.5のNaCl水溶液100
gあたり7gの使用でゲル化物が得られた。
【0033】
【試験例】実施例1〜10および比較例1〜4から得ら
れた各ゲル化物に就いて、下記の方法で流動性試験を行
った。その結果、実施例1〜10から得られた各ゲル化
物はいずれも流動性を示さず流動性試験に合格した。こ
れに対して比較例1〜4から得られた各ゲル化物は流動
性を示し不合格となり、流動性試験に合格するためには
吸水性樹脂の増量の必要性が感じられた。流動性試験の
方法:容量50ミリリットルのビーカー内に実施例1〜
10および比較例1〜4の各ゲルを20g調製し、つい
でビーカーを逆さにする。その場合に、ゲルがビーカー
から脱落しなければ合格とし、脱落すると不合格とす
る。
【0034】
【発明の効果】本発明の蓄冷材は、水との共融点の低い
共晶が得られるアルカリ金属塩化物の水溶液を使用して
少量の吸水性樹脂にてゲル化し得る。よって蓄冷温度が
低くかつ融解潜熱が大きいので蓄冷能力が大きく、しか
も非流動性であるのでそれを収納する容器の破損があっ
ても流出並びにそれによる周囲環境を汚染する問題がな
い。したがって本発明は、各種エコマイザー付き蓄冷式
冷却装置の蓄冷材として好適である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 pH調整剤の存在下で少なくとも7.5
    のpHを有するアルカリ金属塩化物の水溶液と吸水性樹
    脂とを有するゲル化物を主成分とすることを特徴とする
    蓄冷材。
  2. 【請求項2】 アルカリ金属塩化物が、塩化ナトリウム
    である請求項1記載の蓄冷材。
  3. 【請求項3】 pH調整剤が塩基性無機化合物である請
    求項1または2記載の蓄冷材。
  4. 【請求項4】 塩基性無機化合物が、ホウ酸ナトリウ
    ム、炭酸ナトリウム、リン酸水素2ナトリウムからなる
    群から選ばれた少なくとも一種である請求項3記載の蓄
    冷材。
  5. 【請求項5】 吸水性樹脂が、グラフト重合型澱粉系樹
    脂、ポリアクリル酸塩系樹脂からなる群から選ばれた少
    なくとも一種である請求項1〜3のいずれかに記載の蓄
    冷材。
JP9324936A 1997-11-26 1997-11-26 蓄冷材 Pending JPH11158462A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019026820A1 (ja) * 2017-07-31 2019-02-07 シャープ株式会社 潜熱蓄熱材、保冷具、保冷庫、物流梱包容器および保冷ユニット
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