JPS58117273A - 蓄熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蓄熱材、史に詳しくは硫酸ナトリウム・１０水
塩を主成分とする蓄熱けの改良に関するものである。

近年、太陽エネルギーの積極的活用として。

太陽熱の蓄熱が研究されてきている。蓄熱材としては単
位体積らたりの融解熱が大きく、コスト的にも安価であ
る無機水利塩の利用が試みられている。しかし温水器な
どを考えた場合、既に市販されている太陽熱コレクター
の温水器と比較し、蓄熱材を利用する温水器は当然蓄熱
材り分だけコストが上昇するし、蓄熱材を封入した容器
の材質の耐久性なども必要となり、よりコスト面で有利
な蓄熱材の選択が必要となる。

そこでコスト面で有利で、しかも毒性の心配の少５ｔい
硫酸ナトリウム・１０水塩が注目されている。

しかし、硫酸ナトリウム・１０水塩には。

■固化時に包晶反応が完全に終了しない結果。

熱サイクルを繰り返すと、不溶性物質の析出が継続し、
遂には出発物質が消滅し、蓄熱材としての性能を失なう
こと。

■更に硫酸ナトリウム・１０水塩をフィルムなどのフレ
キシブルな容器に封入した場合、熱サイクル毎に容器が
変形し、フィルム素材の選択、形状、封入方法を十分吟
味せねばならった０ 又、上記した硫酸す）　ＩＪウム・１０水塩の不具合を
解決する試みとして、硫酸ナトリウム・１０水塩に核発
生の為にホウ砂を、ゲル化剤としてＳ　ｉ　Ｏ２を加え
たものがあるが、固化時の包晶反応は比較的スムースに
進行−するものの、蓄熱時に除々に融解する際に蓄熱材
が均一に潜熱されずに、ホウｉｋ、　　ＳｉＯノが不均
一に分散し、熱サイクルの反復により蓄熱材の性能が劣
化するといった問題があり、前記問題点■、■を解決す
るに充分なものではなかった。

そこで発明者らは前記問題点を解決すべく鋭意研究を重
ねだ結果、硫酸す）　ＩＪウム・１０水塩に結晶化促進
剤として、メタホＩ″７酸ナトリウム、ビロリン酸ナト
リウム、メタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリ
ウム。

もしくは、これらの水和塩の単独もしくは２種以上を用
い、ゲル化剤として安定、かつ。

無毒性の天然物や低毒性のポリエチレンオキサイドを用
い、更に多価アルコールを添加することにより １）結晶析出が速やかであり、かつ、均一であること。

２）フレキノプルな容器ＫＮ入した場合、熱サイクルに
よってその形状が著しく変化しないこと。

３）熱サイクル時の融解、固化の現象をスムースＶこす
ることを見出し９本発明に到ったものである。

以Ｆ１本発明について詳細に説明する。

本発明の蓄熱材の特徴は、安価であること。

低毒性であること、結晶析出が速く、完全で熱サイクル
の繰り返しに対して安定であること、熱サイクルによっ
ても容器が変形し難い性質を有することである。何故１
本発明の蓄熱材が前記特徴を有するのかを以下に説明す
る。

元ず、主成分として、硫酸ナトリウム・１０水塩を使用
することｐこより、安価でしかも低毒性の目的は達成さ
れる。しかし。

硫酸す）　ｌ）ラム・１０水塩は結晶化が非宮に遅い為
に、充分な熱の放出が得られない。

そこで結晶化促進剤を加えて結晶化を速く完全にするこ
と（こより、熱の放出を完全にすることを可能としたの
である。結晶化促進剤としては、メタホウ酸ナトリウム
、ビロリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウ合物があ
り、これらを添υ（１することにより硫酸すｌ−’Ｊウ
ム・１０水塩の結晶化が速やかに起り、均一な結晶化と
相まって光分な放熱が期待できるのである。父、こ〕し
らの使１１４−４ｊ：は蓄熱拐組成中０５〜１０重量頭
であり、０５重重量上り少ないと結晶ｆヒ（尾道の効果
がなく、１０重祉羨より多いと、結晶化促進は十分期待
できるが、蝕酸犬トリラム・１０水塩の蓄熱材組成中の
割合が低下し、蓄熱量が低下する。又、これらの結晶化
促進剤の粒度は細かい程良（，２００メツシユ以下が望
ましい。

前記結晶化促進剤の添の口ｒよジ、硫酸ナトリウム・１
０水塩の結晶化を速やか、かつ。

均一にする目的は達成された。しかしながらフレキンプ
ルな容器１例えば、ポリエチレン。

ポリプロピレンのシート、フィルムなどから作った容器
に封入した場合、熱サイクルを繰り返すことに、Ｃっで
、結晶の分離と容器の変形が発生する。そこでゲル化剤
を添加することにより、蓄熱材の粘度を調節し、容器の
変形を少なく、結晶の分離を極力防止することを可能と
したのである。

ゲル化剤としてはコスト、安全性に優れたグアーガム、
ローカストビーン、カラギーナン、トラガカントガム、
ゼラチン、フノリ。

寒天、デン粉、ポリエチレンオキサイドの単独もしくは
２種以上の混合物があり、これらの使用量は蓄熱材組成
中０１〜５重量襲であり、０１重１″チより少ないとゲ
ル化が充分性なわれず、５重量％より多いと蓄熱材の蓄
熱量が低下する。又、完全に融解した蓄熱材の粘度は少
なくとも５０　ｃｐｓ以上が容器の兎′形防止、結晶の
分離防止の点から望ましい。

前記したゲル化剤の添加しこより、熱サイクルの繰０返
しによる容器の変形、結晶の分離を防止する目的を達成
したが、ゲル化剤の添加により、蓄熱時に於いて、結晶
化したｆｔＬ酸ナトリウム・１０水塩とゲル化剤がお互
いに分離した状態で存在し、その結果、熱伝導が−遅く
蓄熱を完了するのりζ長時間を要するといった新たな問
題を生じてしまう。

そこで多価アルコールを添加することにより、ゲル化剤
を蓄熱時の温度付近で溶解させ。

低温では溶解し難くすることにより、蓄熱材の蓄熱時の
熱伝導を改善し、蓄熱をスムースにすることを可能とし
たのである。多価アルコールとしてはエチレングリコー
ル、プロピレングリコールがあり、その使用量は蓄熱材
組成中１〜１０重量％であり、１重量％より少ないと蓄
熱がスムース１で・なく、１０重量％より多いと、結晶
化が一部阻止されるため如放熱が期待できない。

以下、実施例を用いて具体的に説明するが。

実施例中「部」とあるのは「重量部」を示す。

実施例１ 硫酸ナトリウム・１０水塩　　　　８８部トリポリリン
酸ナトリウム・１０水塩　５部（結晶化促進剤） トラガカントガム（ゲル化剤）　　　２部エチレングリ
コール（蓄放熱促進剤）　５部上記成分を８０℃にて溶
融解して混合し。

蓄熱材を得た。この蓄熱材を内径２（ｍ、外径２１１、
長さ１０℃Ｍの円筒形ポリエチレンチューブに封入し、
結晶化（１０℃）−融解（５０℃）の熱サイクルを１０
０回殊９返（−ｋが結晶化、融解の状態はいずれも良好
であり。

結晶の分離、容器の変形は観察されなかった。

尚、熱サイクル１００回後の冷却曲線（第１図の■参照
）を得だ。

実施例２ 硫酸ナトリウム・１０水塩　　　　　９０部ピロリン酸
ナトリウム拳１０水塩　　　　４部（結晶化（ＪＩｉ進
剤） ＰＥＯ−１８（ポリエチレンオキサイド、１部ゲル化剤
、製鉄化学■製） エチレングリコール（蓄放熱促進剤）　５部上記成分を
８０℃にて溶融解して混合し、蓄熱材を得た。この蓄熱
材を内径２ｃｍ、外径２．１伽、長さ１０（ｍの円筒形
ポリエチレンチューブに封入し、結晶化（１０℃）４−
＋融解（５０℃）の熱サイクルを１００回繰り返したが
結晶化。

融解の状態はいずれも良好であり、結晶の分離。

容器の変形は観察さルなかった。尚、熱サイクル１００
回後の冷却曲線（第１図の■参照）を得た。

比較例１ 硫酸ナトリウム・１０水塩のみを実施例１と同様にして
ポリエチレンσ・ユーズに封入し。

結晶化（１０℃）→融解（５０℃）の熱サイクルを５回
繰り返したところで不溶解の結晶が析出し、容器に変形
が見られた。尚、熱サイクル５回後の冷却曲線（第１図
の■参照）を得た。

実施例５ 硫酸ナトリウム・１０水塩　　　　　８５部ビロリン酸
ナトリウム・１０水塩　　　　　５部（結晶化促進剤） ローカストビーン（ゲル化剤）　　　　　　２部エチレ
ングリコール（蓄放熱促進剤）　　８部上記成分を８０
℃にて溶融解して混合し、蓄熱材を得だ。この蓄熱材を
実施例１と同様にしてポリエチレンチューブに封入し２
Ｍ晶化（１０℃）Ｈ融解（５０℃）の熱サイクルを１０
０回繰り返したが結晶化、融解の状態はいずれも良好で
あり、結晶の分離、容器の変形は観察されなかった。尚
、熱サイクル１００回後の冷却曲線（第２図のＯ）参照
）を得た。

実施例４ 硫酸ナトリウム＋＋１０水塩　　　　　８５部メタホウ
酸ナトリウム・１０水塩　　　　５部（結晶化促進剤） ＰＥＯ−１８（ゲル化剤）　　　　　　　２部プロピレ
ングリコール（蓄放熱促進剤）　　８部上記成分を８０
℃にて溶融解して混合し、蓄熱材を得だ。この蓄熱材を
実施例１と同様Ｕζしてポリエチレンチューブ６で封入
し、結晶化（１０℃戸→融解（５０℃）の熱サイクルを
１００回繰り返したが結晶化、融解の状態はいずれも良
好であり、結晶の分離、容器の変形は観察さｔＬなかっ
た。尚、熱サイクル１００回俵の冷却面ｉ（第２図の■
参照）を得た。

比較例２ 硫酸ナトリウム・１０水塩　　　　　８６部塩化ナトリ
ウム　　　　　　　　　　　　８部ホウ砂　　　　　　
　　　　　　　　３部８、。２　　　　　　　　　　　
　　　゛上記成分を８０℃にて溶融解して混合し、蓄熱
材を得た。この蓄熱材を実施例１と同様にしてポリエチ
レンチューブに封入し、結晶イしく１０ｕ　）　”融！
　（５０℃）の熱サイクルを２０回繰り返したところで
不溶解の結晶カミ析出し、容器に変形が見られた。尚、
熱サイクル２０回後の冷却曲線（第２図の■参照）を得
た。

実施例５ 硫酸ナトリウム＠１０水塩　　　　　　　９５部ト　リ
　ポ　リリン　酸　す　ト　リ　ウ　ム　　　　　　　
　　　　　　　　　　　２　部（結晶化促進剤） 熱材を得た。この蓄熱材を実施費り１と同様にしてポリ
エチレンチューブ“に封入し、結晶イしく１０℃）−ｒ
ｌａｍ　（５’０℃）の、熱サイクルを１００回繰り返
したが結晶化、融解の状態はいずれも良好であり、結晶
の分離、容器の変形は観察されなかった。尚、熱サイク
ル１００回後の冷却曲線（第３図の■参照）を得た。

実施例６ 硫酸ナトリウム・１０水塩　　　　　　９５部ト　リ　
ポ　リリン　酸　す　ト　リ　ウ　ム　　　　　　　　
　　　　　　　　　　２　ｓ（結晶化促進剤） アルコックス・Ｅ−１００１部 （ポリエチレンオキサイド、ゲ）ｔ／比剤。

可成化学■製） エチレングリコール（蓄放熱促進剤）　　　２部上記成
分を８０℃にて溶融解して７昆合し、蓄熱材を得た。こ
の蓄熱材を笑施汐１”１と１１１］様（（シてポリエチ
レンチューブに封入し、結晶イしく１０℃）−融％（５
０℃）の熱サイクルを１００１ｉ、−，１繰り返したが
結晶化、酸１１解の状感ｉｄし）ずｔｌも艮好であり、
結晶の分離、容器の変形は観察されなかった。尚、熱サ
イクル１００回後の冷却曲線（第３図の■参照）を得た
。

比較例６ 硫酸ナトリウム−１０水堪　　　　　　９５部トリポリ
リン醸ナトリウム　　　　　　　　２部（結晶化促進剤
） アエロジールナ３８０　　　　　　　　３部（Ｓｉ０２
．　　ゲル化剤１日本アエロ−シール■製）上記成分を
８０℃にて溶融解して混合し、蓄熱材を得た。この蓄熱
材を文飾例１と同様にしてポリエチレンチューブに封入
し結晶化（１０℃）＋＋融解（５０℃）の熱サイクごを
３０回繰り返したところで不溶解の結晶が析出し、容器
シて変形が見られた。尚、熱サイクル６０回後の冷却曲
線（第５図の■参照）を得た・。

以上、実施例１〜６に示す如く１本発明の蓄熱材はチオ
硫酸す）　ＩＪウム・１０水塩の欠点を解消し、蓄熱材
としての性能を経時的に安定となした優れたものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１．実施例２．比較例１で待た冷却曲線
であり、第２図は実施例３．実施例４、比較例２で得た
冷却曲線であり、第３図は実施例５．実施例６．比較例
３で得た冷却曲線である。０）〜■は順に、実施例１．
実施例２゜比較例１．実施例３．実施例４．比較例２．
実施例５．実施例６．比較例３で得た冷却曲線を示し、
縦軸は温度（℃）であり、横軸は時間（分）である。 特許出願人　ぺんてる株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）硫酸ナトリウム１０水塩を主成分とする蓄熱材に
   於て、結晶化促進剤、多価アルコール及びゲル化剤を含
   有することを特徴とする蓄熱材。 ＋２１前記結晶化促進剤がメタホウ酸ナト１ノウム。 ビロリン酸ナトリウム、メタリン酸ナト１ノウム、トリ
   ポリリン酸ナトリウム、もしくは。 これらの水利塩の単独もしくは２種以上の混合物であり
   、その含有量が蓄熱材組成中０．５〜１０重量％である
   ことを特徴とする特許８青求の範囲第１項記載の蓄熱材
   。 （３）前記多価アルコールがエチレングリコール。 プロピレングリコールであり、その含有量力；蓄熱材組
   成中１〜１０重量％であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項及び゛第２項記載の蓄熱材。 （４）前記ゲル化剤がグアーガム、ローカストビーン、
   カラギーナン、トラガカントガム、ゼラチン、フノリ、
   寒天、デン粉、ポリエチレンオキサイドの単独もしくは
   ２種以上の混合物であり、その含有量が蓄熱材組成中０
   １〜５重量係であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第６項記載の蓄熱材。