JPH1180721A - リン酸水素二ナトリウム7水塩を用いる蓄熱材 - Google Patents

リン酸水素二ナトリウム7水塩を用いる蓄熱材

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JPH1180721A
JPH1180721A JP24157097A JP24157097A JPH1180721A JP H1180721 A JPH1180721 A JP H1180721A JP 24157097 A JP24157097 A JP 24157097A JP 24157097 A JP24157097 A JP 24157097A JP H1180721 A JPH1180721 A JP H1180721A
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JP
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hydrogen phosphate
disodium hydrogen
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heptahydrate
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Kenji Saida
健二 才田
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Sumika Plastech Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】リン酸水素二ナトリウム7水塩を主材とする蓄
熱材を提供する。 【解決手段】リン酸水素二ナトリウム7水塩、過冷却防
止剤、固液分離防止剤を含むことを特徴とする蓄熱材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は建造物の暖房等に用
いられる潜熱蓄熱材に関する.さらに詳しくは、本発明
は、潜熱蓄熱材に用いられる塩水和物としてリン酸水素
二ナトリウム7水塩を主材とする蓄熱材に関する。
【0002】
【従来の技術】固液相変化の性質を有する塩水和物を蓄
熱材料として利用しようとする提案が数多くなされてお
り、塩水和物としては、硫酸ナトリウム10水塩(融点
32℃)は最も早くから検討され、過冷却防止や固液分
離防止などの課題を解決して、床暖房の分野で実用化さ
れている。また、塩化カルシウム6水塩、酢酸ナトリウ
ム3水塩についても実用化が検討されている。
【0003】さらに、リン酸水素二ナトリウム12水塩
(融点35℃)は、融点が使いやすいレベルであること
から前述の塩水和物と同様に検討されているが、過冷却
防止が最大の課題であり、そのため過冷却防止剤として
四ホウ酸ナトリウムおよびホウ砂(特開昭58−225
181号公報)、リン酸鉛(特開平2−99584号公
報)、無機酸カルシウム塩(特開平2−132181号
公報)などが提案されている。しかしながら、未だ信頼
性の高い過冷却防止剤は見出されてなく、実用化に至っ
ていない。
【0004】リン酸水素二ナトリウム7水塩(融点48
℃)は12水塩と2水塩の中間に存在する塩水和物であ
って、12水塩を蓄熱材として利用する際に生成する好
ましくない水和物と考えられ、これまで蓄熱材としての
候補にはならなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、リン酸水
素二ナトリウム7水塩の融解熱量を示差走査熱量計で測
定したところ49cal/gであったことから、この7
水塩の蓄熱材としての利用を検討してきた。その結果、
リン酸水素二ナトリウム7水塩と水の混合物を融点以
上、例えば、55℃に加熱すると、無水塩換算濃度40
〜43%のときは透明な溶液となり、44〜53%のと
きは2水塩が析出して白濁液となる(12水塩、7水
塩、2水塩結晶の無水塩換算濃度は各々40%、53
%、80%である)。これを融点以下、例えば、30℃
に冷却しても、いずれの場合も該7水塩結晶は析出しな
い。即ち、該7水塩の場合も該12水塩と同じく、過冷
却防止が重要な課題であることが分かった。
【0006】また、該7水塩は該12水塩と同様、包晶
化合物であるので、該7水塩結晶および融解時に生成す
る該2水塩結晶が液底に沈降するのを防ぐ必要がある。
即ち、この場合は固液分離防止が課題であることが分か
った。本発明は、リン酸水素二ナトリウム7水塩を主材
とする蓄熱材を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる状況
下に鋭意検討を行った結果、リン酸水素二ナトリウムと
水を特定の比率で用い、これに過冷却防止剤および固液
分離防止剤を用いることによるリン酸水素二ナトリウム
7水塩を主材とする蓄熱材を見出し、本発明を完成させ
るに至った。すなわち、本発明は、リン酸水素二ナトリ
ウム7水塩、過冷却防止剤、固液分離防止剤を含むこと
を特徴とする蓄熱材に関するものである。本発明の過冷
却防止剤として特に有効なものは、担持結晶表面にリン
酸水素二ナトリウム7水塩を吸着させたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に本発明について詳しく説明
する。本発明において、リン酸水素二ナトリウム7水塩
は、リン酸水素二ナトリウムの無水塩、2水塩、12水
塩と水とからなる群から任意の組み合わせを選択するこ
とができるが、工業的に入手が容易である無水塩と水と
の組み合わせが最も合理的な選択である。リン酸水素二
ナトリウムと水との比率はモル比で1:7以上12未満
の範囲である。7未満であると2水塩が生成する可能性
があるため好ましくない。12以上であると12水塩の
生成する可能性があり、更に希釈効果による熱量の低下
があるので好ましくない。
【0009】リン酸水素二ナトリウム7水塩の融点を低
下させるために融点調整剤を添加することができる。融
点調整剤としては塩化ナトリウム、塩化カリウムなどが
例示される。
【0010】本発明の過冷却防止剤としては、過冷却状
態からリン酸水素二ナトリウム7水塩を選択的に析出さ
せることができるものが用いられる。その中で特に有効
なものは担持結晶の表面にリン酸水素二ナトリウム7水
塩を吸着させたものである。担持結晶の例として、リン
酸水素二ナトリウム2水塩が好適であり、これは、リン
酸水素二ナトリウム2水塩結晶の存在下にリン酸水素二
ナトリウム7水塩を析出させることによって生成させて
該2水塩結晶の表面に該7水塩を吸着させる。
【0011】吸着させる方法としては、リン酸水素二ナ
トリウムと水との溶液またはスラリーにリン酸水素二ナ
トリウム2水塩を存在させ、これをリン酸水素二ナトリ
ウム7水塩の融点以下にして、リン酸水素二ナトリウム
7水塩の種結晶を添加する方法が好適である。上記の種
結晶を添加することによって、リン酸水素二ナトリウム
7水塩が析出し、このときリン酸水素二ナトリウム2水
塩の表面に7水塩が吸着することになる。このようにし
て生成された7水塩吸着体は約55℃の加熱によっても
融解することなく保持されるため、融解・凝固のヒート
サイクルにおいて過冷却防止剤として有効である。
【0012】吸着させる他の方法として、リン酸水素二
ナトリウム7水塩とリン酸水素二ナトリウム2水塩結晶
とを混合摩砕する方法が有効である。この方法は本発明
者が特願平9−45940号明細書において開示した方
法である。ここに混合摩砕とは、複数の結晶を共存下に
摩砕することをいう。摩砕とは摩擦力、剪断力、圧縮力
などを用いた粉砕のことで、装置としてはボールミル、
振動ボールミル、ローラーミル、コロイダルミル、乳鉢
などがあげられる。
【0013】リン酸水素二ナトリウム7水塩とリン酸水
素二ナトリウム2水塩とを混合する割合は充填される容
器の大きさと、添加する量などに依存するので特定しが
たいが、好ましくは重量比で1/10〜10/1、より
好ましくは1/5〜5/1の範囲である。
【0014】本発明の固液分離防止剤としては、水溶性
高分子、水膨潤性樹脂、吸水性樹脂、無機系増粘剤など
のうち、増粘効果の大きなものが用いられる。その中
で、特にカルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナト
リウム、高吸水性樹脂が増粘効果が著しい。更に好まし
くはカルボキシメチルセルロースの中で、エーテル化度
が1.0〜3.0までの範囲のものである。これらの固
液分離防止剤の添加量は該増粘剤などの増粘効果に依存
するので、特定しがたいが、0.1〜20重量%好まし
くは0.5〜10重量%である。これより低濃度では増
粘効果が低くて添加効果がなく、高濃度では主材が希釈
されて熱量低下をもたらすので好ましくない。
【0015】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例1 55℃水浴中で150mlビーカーに水53.01gを
入れて加熱し、これにリン酸水素二ナトリウム47.0
2gを添加して40分攪拌した。(モル比1:8.9)
これにカルボキシメチルセルロース(第一工業製薬株式
会社製、“SA−M”、エーテル化度1.5)6.02
gを攪拌下に少量ずつ添加した結果、粘稠な組成物とな
った。この組成物約40gを50mlスクリュー管に採
取し、栓をして室温に30分静置したのち、リン酸水素
二ナトリウム7水塩の結晶を少量添加し、直ちに熱電対
保護管を挿入したゴム栓で密封し、室温で一夜静置し
た。これを低温恒温器に入れ、52℃(6時間)と30
℃(4時間)とのヒートサイクル試験に供した。保護管
に熱電対を挿入し、組成物の温度変化を記録した結果、
加熱時には48℃、冷却時には46℃にプラトーを有す
る曲線であったことから、融解と凝固が生成しているこ
とが分かった。ヒートサイクル100回経過後も変化は
なかった。
【0016】実施例2 55℃水浴中で150mlビーカーに水54.53gを
入れて加熱し、これにリン酸水素二ナトリウム48.3
4g(モル比1:8.9)、塩化ナトリウム7.15g
を添加して40分攪拌した。これに実施例1と同じカルボ
キシルメチルセルロース(“SA−M”)3.30gを
攪拌下に少量ずつ添加した結果、粘稠な組成物を得た。
以下、実施例1と同様にスクリュー管に採取したサンプ
ルをヒートサイクル試験した結果、加熱時には42℃、冷
却時には38℃にプラトーを有する曲線を与え、ヒート
サイクル100回経過後も変化はなかった。
【0017】実施例3 実施例2において、仕込組成が水53.39g、リン酸
水素二ナトリウム40.22g(モル比:10.5)、
塩化ナトリウム6.50g、カルボキシルメチルセルロ
ース(第一工業製薬株式会社製“HE−1500F”、
エーテル化度1.3)4.02gであること以外は実施
例2と同様に操作し、ヒートサイクル試験した結果、加
熱時には42℃、冷却時には38℃にプラトーを有する
曲線を与え、ヒートサイクル100回経過後も変化はな
かった。
【0018】実施例4 50mlスクリュー管にリン酸水素二ナトリウム43.
0%水溶液37.40g(モル比1:10.5)を採取
し、55℃水浴中で加熱し、これに塩化ナトリウム2.
60gを添加して30分攪拌した。これにアルギン酸ナ
トリウム(キシダ化学株式会社製、化学用、1000C
P)2.00gを攪拌下に少量ずつ添加した結果、粘稠
な組成物となった。これを室温に30分静置したのち、リ
ン酸水素二ナトリウム7水塩の結晶を少量添加し、以
下、実施例1と同様にヒートサイクル試験した結果、加
熱時には42℃、冷却時には38℃のプラトーを有する
曲線を与え、ヒートサイクル100回経過後も変化はな
かった。
【0019】実施例5 55℃水浴中で100mlビーカーに水20.0gを入
れて加熱し、これにリン酸水素二ナトリウム20.0g
を添加して4時間攪拌した。これを直ちに吸引濾過して
結晶を分離し、室温で乾燥した。粉末X線回折の結果、
リン酸水素二ナトリウム2水塩であった。100mlビ
ーカーにリン酸水素二ナトリウム12水塩40.0gを
入れ、45℃水浴中で4時間攪拌した。これを直ちに吸
引濾過して結晶を分離し、室温で乾燥した。粉末X線回
折の結果、リン酸水素二ナトリウム7水塩であった。
上記の2水塩と7水塩を各々0.50gずつ採取し、メ
ノウ乳鉢で混合摩砕した。実施例3において、リン酸水
素二ナトリウム7水塩の結晶の代わりに上記混合摩砕物
を0.20g添加した以外は実施例3と同様の操作を行
った。ヒートサイクル試験の結果は実施例3と同様であ
り、混合摩砕物による発核作用が確認された。
【0020】比較例1(発核剤がない場合) 実施例1において、リン酸水素二ナトリウム7水塩の結
晶を添加しなかったこと以外は実施例1と同様に操作し
た。ヒートサイクル試験において加熱時・冷却時ともに
プラトー部は存在せず、融解・凝固が生成していないこ
とが分かった。
【0021】比較例2(発核剤がない例) 実施例3において、リン酸水素二ナトリウム7水塩の結
晶を添加しなかったこと以外は実施例1と同様に操作し
た。ヒートサイクル試験において加熱時・冷却時ともに
プラトー部は存在せず、融解・凝固が生成していないこ
とが分かった。
【0022】比較例3(増粘剤がない例) 実施例4において、アルギン酸ナトリウムを添加しなか
ったこと以外は実施例4と同様な操作をした結果、粘稠
な組成物は得られず、攪拌を停止すると結晶が底部に沈
降した。固液分離して均一な組成物が得られなかった。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、35〜48℃に融点を
有しヒートサイクルに安定なリン酸水素二ナトリウム7
水塩を主材とする蓄熱材が開示され、蓄熱材選択の幅が
広くなり、建造物の暖房等に寄与するところ大である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リン酸水素二ナトリウム7水塩、過冷却防
    止剤、固液分離防止剤を含むことを特徴とする蓄熱材。
  2. 【請求項2】リン酸水素二ナトリウム7水塩が、リン酸
    水素二ナトリウムと水のモル比が1:7以上12未満の
    範囲である請求項1記載の蓄熱材。
  3. 【請求項3】過冷却防止剤が担持結晶の表面にリン酸水
    素二ナトリウム7水塩を吸着させたものである請求項1
    記載の蓄熱材。
  4. 【請求項4】担持結晶がリン酸水素二ナトリウム2水塩
    結晶である請求項3記載の蓄熱材。
  5. 【請求項5】過冷却防止剤がリン酸水素二ナトリウム2
    水塩結晶とリン酸水素二ナトリウム7水塩結晶とを混合
    摩砕することによって生成させたものである請求項1又
    は2記載の蓄熱材。
  6. 【請求項6】固液分離防止剤がカルボキシルメチルセル
    ロース、アルギン酸ナトリウム、高吸水性樹脂の少なく
    とも1種である請求項1又は2記載の蓄熱材。
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