JPS58142969A - 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、Ｎａ　ＣＨｓＣ００、ＨＣＯＮＨ２およびＨ
２゜の三成分よりなる蓄熱材に関するものである。

一般に、蓄熱材には、物質の顕熱を利用したものと、潜
熱を利用したものとが知られている。潜熱を利用した蓄
熱材は、顕熱を利用した蓄熱材に比較して、単位重量当
り、また単位体積当りの蓄熱量が大きく、必要量の熱を
蓄熱しておくのに少量の蓄熱材でよく、そのため蓄熱装
置の小型化が可能となる。そして、これは、顕熱を利用
した蓄熱材のように、放熱とともに温度が低下してしま
わずに、転移点において一定温度の熱を放熱するとｂう
特徴を有する。特に、無機水化物の融解潜熱を利用した
蓄熱材は、単位体積当りの蓄熱量の大きなことが知られ
ている。

ところで、従来よりＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０（融点
６８．２℃）は、無機水化物の中でも特に融解潜熱の大
きな物質であることが知られている。しかし、ＮａＣＨ
ＣＯＯ・３Ｈ２０は融点が６８．２℃と高いため、太陽
熱を利用する蓄熱装置等への幅広い応用が困難であった
。そのため、Ｎ　ａ　ＣＨ３Ｃ００・３Ｈ２０に各種酢
酸塩や、その他の無機塩類を添ｎｏして融点を低下させ
る方法等が提案されているが、それら方法によると、融
点の低下に伴って、必要以上に融解潜熱が低下してしま
い、実用化は困難であった。

本発明は、ＮａＣＨ３ＣＯＯ，ＨＣＯＮＨ２およびＨ２
゜よりなる系の組成を変化させることによって蓄熱温度
、放熱温度をコントロールすることができ、安価で吸放
熱性能の安定した蓄熱量の大きな蓄熱材を提供するもの
である。すなわち、本発明の特徴は、ＮａＣＨＣＯＯ，
ＨＣＯＮＨ２，Ｈ２Ｏ（７）３成分系である点にあり、
よシ好ましくは、これら３成分の合計量に対してＮａ　
ＣＨ３ＣＯＯは２５ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の範囲に
あり、ＨＣＯＮＨ２は。ｗｔ％より太き（５６ｗｉ％以
下の範囲にあシ、Ｈ２゜が１５ｗｊ％以上５０　ｗ　ｔ
％以下の範囲にあるのがよく、さ′らに望ましいのは、
Ｎ　ａ　ＣＨｓ　ＣＯｏ・３Ｈ２０とＨＣＯＮＨ２を両
端成分として、ＨＣＯＮＨ２を０ｗｔ％　より大きく、
４０ｗｊ％以下の範囲でか有している組成である。

以下、本発明の実施例について説明する。

市販の試薬特級ＮａＣＨＣＯｏ　・３ＨＯ、Ｎａ　ＣＨ
３ＣＯ０゜３　　　　　　　　２ ＨＣＯＮＨ２、蒸留した後イオン交換して精製したＨ２
Ｏを用いて、第１表および第２表に示すように、所定量
配合し、それを６６℃まで加熱して、できるだけ固形物
を溶解して試料とした。これらの試料について、示差走
査熱量計（ＤＳＣ’）を用いて、潜熱の大きさと転移温
度を測定した。潜熱の大きさは、ＤＳＣの吸熱部分の面
積から、転移温度は、ＤＳＣの吸熱部の頂点の温度から
それぞれ求めた。

それらの測定結果を第３表やよび第４表に示す。

ところで第１表に示したのはＮａＣＨＣＯｏ・３Ｈ２０
とＨＣＯＮＨ２を両端成分とする組成の試料であり、第
２表に示したのは、ＮａＣＨ３ＣＯＯ−３Ｈ２０とｌＣ
ＯＮＨ２を両端成分とする組成の周辺領域の試料である
。第３表および第４表において、試料が二つの温度で転
移をするものについては、それらの温度をそれぞれ示し
た。また、潜熱についてはそれらの転移によるものを合
計した値を記した。

ところで当然のことであるが、０℃以下の転移はこの場
合不必要と考えられるので、問題にしなかつたＯ 第３表および第４表の評価は、潜熱７５Ｚ　３０　ｃａ
　ｌＡ１以上の試料には○印を付し、潜熱力ｓ１ｓ　ｃ
ａｌ／ｇ以上３０ｃａｌ／ｇ　　未満の試料にはΔ印を
、また１６ｃａｔ／９　　未満の試料にはＸ印をそれぞ
れ付した。

ところで、Ｏ印を付した試料は蓄熱量力；大きく、実用
化可能なものであり、またΔ印を付した試料は蓄熱量は
それほど大きくない力；、転移温度力〈従来の潜熱蓄熱
材にない温度範囲にあるため、十分実用化が可能である
と考えられるものである。

以　　下　　　余　　白 第　　　１　　　表 第　　　２　　　表 第　　　３　　　表 第　　　４　　　表 ０ 第３表のデータを解析するｃ）　Ｎ　ａ　ＣＨ３ＣＯＯ
・３Ｈ２０とＨＣＯＮＨ２を両端成分とするＮａＣＨ３
ＣＯＯ。

ＨＣＯＮＨ２，およびＨ２Ｏからなる３成分系において
、ＨＣＯＮＨ２を０．２５ｗｔ％含有する試料１では、
転移温度は６７．８℃まで低下するが、潜熱は６３ｃａ
ｌ／、！ｉｔ　　であり、Ｎ　ａ　ＣＨ３Ｃ００・３　
Ｈ２０のそれとほぼ同等の値を有している。ＨＣＯＮＨ
２の含有量を増加させていくと、ＨＣＯＮＨ２を０．５
ｗｔ’３ｏ含有する試料２から、新たに４０℃付近に転
移があられれる。そして、高温の転移温度はＨＣＯＮＨ
２の増加とともに低下し、４０℃付近の転移はほとんど
変化せず、その温度を保つ。そして、ＨＣＯＮＨ２の含
有量が２０ｗｔ％以上の試料７からは、高温の転移と低
温の転移が重なって観察され、ＨＣＯＮＨ２の含有量が
３０　ｗ　ｔ％の試料９までは、転移温度がほぼ４０℃
を保つ。ＨＣＯＮＨ２の含有量が３６ｗｔ％の試料１０
からは、徐々にその転移温度が低下し、ＨＣＯＮＨ２含
有量が６０ｗ　ｔ　’３ｏの試料１６では、２７．２℃
になる。

潜熱は、ＨＣＯＮＨ２の含有量が５ｗｔ％の試料４゛ま
では徐々に減少する。しかし、ＨＣＯＮＨ２の含有酸が
１０ｗｔ％以上の試料６，６．フでは逆に潜熱が若干増
加し、ＨＣＯＮＨ２の含有量が２０ｗｔ％の試料７では
、６５　ｃａｌ／、９となり、Ｎ　ａ　ＣＨ３ＣＯ０・
３Ｈ２０よりも大きな値となる。このことは、ＮａＣＨ
ＣＯｏ・３Ｈ２０の融点が６８℃であり、ＨＣＯＮＨ２
の融点が２℃であることを考え合わせると、ＮａＣＨ３
ＣＯＯ・３Ｈ２０とＨＣＯＮＨ，２の混合系で、ＮａＣ
ＨｓＣＯＯ，Ｈ２Ｏ、ＨＣＯＮＨ２よりなるなんらかの
化合物が存在し、そのため、ＮａＣＨ３ＣＯＯ”３Ｈ２
０の融点である５８℃とＨＣＯＮＨ２の融点である２℃
との間の温度４０℃で新たな転移があられれ、そのため
に試料７の潜熱が６６ｃａｌＡＩとＮａ　ＣＨＣＯｏ　
・３Ｈ２０のそれより大きくなるものと考えられる。そ
して、ＨＣＯＮＨ２の含有量が２５ｗｔ％の試料８から
は再び徐々に潜熱は小さくなり、ＨＣＯＮＨ２を６０ｗ
ｊ％含有する試料１６では、１４　ｃａｌ／！９となる
。

結局、ＮａＣＨ３ＣＯＯ”３Ｈ２０とＨＣ０ＮＨ２を両
端成分とし、ＨＣＯＮＨ，２を０ｗｔ％　より太きく４
０ｗｔ％以下の範囲で含有する、ＮａＣＨ３ＣＯＯ９Ｈ
ＣＯＮＨ２，およびＨ２Ｏの３成分系組成物は、それら
の組成を変化させることによって蓄熱放熱温度をコント
ロールすることができ、しかも潜熱は３０　ｃａｌ／ｇ
以上を有し、従来にないきわめて優秀な蓄熱材となる。

つぎに第４表に示したＮａ　ＣＨ３ｃｏ　Ｏ・３Ｈ２０
とＨＣＯＮＨ２を両端成分とする組成の周辺領域の試料
の特性を解析する。試料１６から試料２４は、ＨＣＯＮ
Ｈ２の含有量を１ｏｗｔ％　と一定にしてＮ　ａ　ＣＨ
３Ｃ００とＨ２Ｏの含有量を変化させたものであり、試
料２６から試料３３は、ＨＣＯＮＨ２の含有量を３０ｗ
ｔ％　と一定にして、ＮａＣＨ３ＣＯＯとＨ２Ｏの含有
量を変化させたものである。

ところで、試料１６から試料１９と、試料２６から試料
２９は、ＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０とＨＣＯＮＨ２を
両端成分とする組成のＨ２０過剰側つまりＮ　ａ　ＣＨ
３ＣＯＯ不足側の組成を有する試料であり、試料２０か
ら試料２４と、試料３ｏから試料３３は、逆に、ＮａＣ
Ｈ３ＣＯＯ”５Ｈ２０とＨＣＯＮＨ２を３ 両端成分とする組成のＨ２ｏ不足側っまりＮ　ａ　ＣＨ
３ＣＯＯ過剰側の組成を有する試料である。

したがって、ＨＣＯＮＨ２の含有量が１０ｗｔ％の試料
１６から試料２４において、もっともＨ２゜過剰側の試
料１６からＮ　ａ　ＣＨ３Ｃ００の含有量を増加させて
いくと、つまり、試料１７．試料１８゜試料１９と変わ
“るにつれて潜熱は増加し、転移温度も上昇する。Ｎａ
ＣＨ３ＣＯＯ−３Ｈ２０とＨＣＯＮＨ２を両端成分とす
る組成に近い試料１９からは、二つの転移があられれる
。そして、ＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０とＨＣＯＮＨ２
を両端成分とする組成にもっとも近い試料２ｏで潜熱が
最大になる。しかし、それ以上Ｎ　ａ　ＣＨａ　Ｃ００
を増加させても、潜熱は逆に減少する。転移温度は、途
中で極大を示すことなく、Ｎ　ａ　ＣＨ３Ｃ００の含有
量の増加とともに上昇する。このような関係は、試料２
６から試料３３のＨＣＯＮＨ２を３０ｗ１％含有する試
料の間でも屋られ、ＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０とＨＣ
ＯＮＨ２を両端成分とする組成に近い試料３ｏで潜熱が
最大になる。また、転移温度は、Ｎ　ａ　ＣＨａ　Ｃ０
０の含有量の４ 増加とともに上昇する。つまり、Ｎ　ａ　ＣＨ３Ｃ００
・３Ｈ２０とＨＣＯＮＨ２を両端成分とする組成と比較
してＨ２０過剰側、っまりＮ　ａ　ＣＨａ　Ｃ００不足
側では転移温度が低下し、逆にＨ２Ｏ不足側っまりＮ　
ａ　ＣＨ３Ｃ００過剰側では転移温度が上昇する。潜熱
は、Ｎａ　Ｃ１（３ｃＯｏ　・３Ｈ２０とＨＣＯＮＨ２
を両端成分からＨ２０過剰側およびＨ２ｏ不足側つまり
Ｎ　ａ　ＣＨａ　ＣＯＯ不足側およびＮ　ａ　ＣＨａ　
Ｃ００過剰側のいずれの方向にずれても減少する。

以上の結果をまとめると、第３表と第４表の評価で△印
および○印をつけた試料の組成領域、つまり、Ｎａ　Ｃ
Ｈ３ＣＯＯ、ＨＣＯＮＨ２オよびＨ２Ｏ）３成分系にお
いて、Ｎ　ａ　ＣＨ３Ｃ００が２６ｗｔ％以上７０ｗｔ
％以下の範囲にあり、ＨＣＯＮＨ２が０ｗｔ％より太き
く５５ｗｔ％゛以下の範囲にあり、Ｈ２Ｏが１６ｗｔ％
以上５０ｗｔ％以下の範囲にあるのが蓄熱材として望ま
しく、さらに、Ｎ　ａ　ＣＨａ　Ｃ００・３　Ｈ２０と
ＨＣＯＮＨ２を両端成分とする組成を有し、かつＨＣＯ
ＮＨ２を０ｗｔ％　より大きく、４０ｗｊ％以下の範囲
で含有するのがもっ１５ とも望ましい。

つぎに、Ｎ　ａ　ＣＨ３ＣＯＯを＋８．２ｗｔ％、　Ｈ
ＣＯＮＩ（２を２０ｗｔ％、Ｈ２Ｏを３１．８ｗｊ％　
の割合で含有する混合物８００ｇに、過冷却防止材とし
てＮａ４Ｐ２０□・１０Ｈ２０を２０１１加え、内径１
００ｉＩＩＩ。

高さ１ｏｏｌＩ＋□の円筒形容器に収納し、熱電対挿入
管骨の栓で密封した。その容器を２０℃と６０℃の間で
加熱、冷却を繰り返したところ、はとんど過冷却を示さ
ず、安定して融解と凝固を繰り返し、本発明の蓄熱材が
連続使用においても、なんら問題は存在せず、安定して
蓄熱と放熱を行うことが確認できた。

本発明は、上述のようにＮａＣＨａｃｏｏ＝ＨＣＯＮＨ
２およびＨ２Ｏの３成分からなり、それらの組成を変化
させることによって蓄熱温度や放熱温度をコン）ロール
することができ、安価で、吸放熱性能の安定した蓄熱量
の大きな蓄熱材を提供することができる。また、本発明
においてｃｏ（ＮＦ２）２やＮＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ等の
他の融点降下剤を併用したり、過冷却防止材を用いたり
、その過冷却防止材の沈降や凝集を防止するために増粘
剤を用いたり、その他添加剤等を適宜加えたりしてもよ
いのは当然である。この蓄熱材は、冷房や暖房を目的と
した空調用蓄熱装置だけでなく、蓄熱を利用するあらゆ
る方面に応用可能なものである。

代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名特許
庁長官殿 ｌ事件の表示 昭和６７年特許願第　２６２２５　　号２発明の名称 蓄熱材 代表者　　　　山　　下　　俊　　彦 補正の内容 （１）明細書第４頁第１６行の「第４表において、」と
「試料が」との間に［転移温度として０８０曲線のピー
ク温度を記し、また」を挿入します。

（２）回書第８頁の記載を別紙のとおりに補正します。

（３）同書第１０頁第２０行の「潜熱は、」より同第１
１頁第１８行の「となる。」までを次のとおりに補正し
ます。

［潜熱ｉｄ、ＨＣＯＮＨ２（Ｄ含有ｉが２６ｗｔ％＋２
）試料８まではほとんど変化せず、６１　ｃａｌ／７以
上テある。コノコトハ、Ｎ　ａ　ＣＨＣＯＯ・３　Ｈ２
０の融点が６８℃であり、ＨＣＯＮＨ２の融点が２℃で
あることを考え合わせると、ＮａＣＨｓ　ＣＯＯ・３Ｈ
２ｏとＨＣＯＮＨ２の混合系で、Ｎ　ａ　ＣＨａ　ＣＯ
Ｏ。

Ｈ２Ｏ，ＨＣＯＮＨ２よりなるなんらかの化合物が存在
し、そのため、ＮａＣＨ３Ｃｏ０・３Ｈ２０の融点であ
る６′８℃とＨＣＯＮＨ２の融点である２℃との間の温
度４０Ｃで新たな転移があられれ、そのために試料７の
潜熱が６１ｃａｌ、／７　　とａ−１−ジ ＮａＣＨＣｏｏ・３Ｈ２０と同程度の大きさになるもの
と考えられる。そして、ＨＣＯＮＨ２の含有量が３０　
ｗ　ｔ％の試料９からは再び徐々に潜熱は小さくなり、
ＨＣＯＮＨ２を６０ｗｔ％含有する試料１６では、１４
０ａｌ／ｊＦとなる。」１４間昭５８−１４２９６９（
６） 第３表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （’）　　ＮａＣＨ３ＣＯ０（酢酸ナトリウム）、ＨＣ
   ＯＮＨ２（ホルムアミド）、およびＨ２Ｏ（水）よりな
   ることを特徴とする蓄熱材。 （２）　　ＮａＣＨＣＯＯ２ＨＣＯＮＨ２およびＨ２Ｏ
   の合計量に対して、ＮａＣＨ３ＣＯＯが２５〜７０ｗｔ
   ％、ＨＣＯＮＨ２が６５ｗｔ％以下（ただしＯｗ　ｔ％
   を除く）、ＨＯが１６〜６０ｗｔ％の組成比率であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蓄熱材。 （３）　　ＮａＣＨＣｏｏ−３Ｈ２０，！：ＨＣＯＮＨ
   ２を両端成分とする組成を有し、　ｌＣＯＮＨ２の含有
   量が合計量の４０ｗｔ％以下（ただし０ｗｔ％を除く）
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蓄
   熱材。