JPS58185679A - 蓄熱材料 - 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】 本発明は太陽熱利用あるいは省エネルギーに効果のめる
一２０Ｃ〜２８Ｃの範囲に融点を有するｉＭ熱材料に関
するものである。

太陽熱、工業廃熱金利用する際、そのエネルギー７に物
質の融解の際の潜熱として蓄熱し、凝固の際に放出させ
るいわゆる潜熱蓄熱材料はエネルギーの貯賦密度が大き
くエネルギー利用上効果が大きい。この蓄熱材料はまた
深夜電力などを利用して冷凍凝固させておき、冷房用に
受用することもＱＴ北である。また本発明の一１０Ｃ以
下に融点を有する材料は物品の冷却あるいは冷蔵の目的
に繰返して開用することができる。

従来層熱蓄材料として塩化カルシウム・６水塩（ＣａＣ
ｔｇ　１６Ｈ１０１融点２９．２Ｃ）が知られ、暖房用
熱源あるいはヒートポンプ用熱源として聞用されている
。しかし昼間太陽熱を蓄熱し、夜間に放熱させて室内の
ＩＩ！度低下を防ぐ、農業用あるいは栽培用温室では１
０〜２０Ｃｍ度範囲で融解−凝固し、吸−放熱を行う蓄
熱材料が必要である。

また哨費亀力の平準化のために深夜電力を利用して冷凍
機を運転して蓄熱材料を凝固させておき、これによって
冷房を行わせる冷房用蓄熱材料としては融点５〜ＩＯＣ
の範囲の材料が望ましい。また吻品の冷却用ちるいは冷
蔵用に【用する蓄熱材料としては融点−１０Ｃ以丁の材
料が望ましい。

］化カルシウム・６水−を主成分とする４熱材料では水
分含有電の壇Ｕｌｌあるいは＃ｊＪｌｌ物によって融点
が低下することが知らｎている。しかし水分宮有蓋ｔ−
ｐｆＩＤ口した場合はある温度範囲で融解あるいは凝固
し、一定の融点あるいは凝固点を示さなくなる。このた
め狭い温度範囲で熱交換をする必要のある暖房用あるい
は冷却用の蓄熱材料として使用することはでさない。他
の塩類を添加して融点あるいは凝固点を変化させる方法
としては塩化力／ｌ／ンウム・６水４（ＣａＣｌ２・６
Ｈ１Ｏ）に塩化第２鉄・６水４　（Ｆ　ｅＣ１４・６Ｈ
ｓＯ）　、塩化ナトリウム（Ｎ　ａ　ＣＺ　）　、塩化
カリウＡ　（ＫＣｔ）　、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃ
１）、塩化第２コバルト・６水塩（Ｃ０Ｃｔｓ　Ｈ６Ｈ
ｘＯ）　、塩化第２′Ａ・２水塩（ＣｕＣｔｔ・２Ｈｚ
Ｏ）および塩化マグネシウム（ＭｇＣ１＊・６Ｈ１０）
をカロえる方法が知られている。

順化第２鉄（ＦｅＣｔｓ・６Ｈ＊０　）を塩化カルシウ
ム（Ｃａ　Ｃ１鵞・６ＨｓＯ）と４１：５９のｉｉｔ比
に混合することによって一点１０Ｃの共、槽混合物を得
る。

しかしこの共！ＩＩ！ｉｌ混曾吻は腐食性が大きく、銅
、アルミニウム、妖などの全綱を著しく腐食し、使用す
ることが困難であった。またこの蓄熱材料は容！Ｓ寺の
金輌その他の材料を腐食することによって巨体の組成変
化を生じ、融点の変化を生ずるなど長期Ｉ…安定して使
用することはできなかった。まｆｃ４化マグネシウム（
Ｍｇ　Ｃ１＊　・６　Ｈ＊　Ｏ）をＣａＣｔ！・６Ｈｓ
Ｏに１５〜２５％モル％添刀口した雄刃吻では２０Ｃ以
丁の一点は得られなかった。

この発明は４化カルシウム・６水１と塩化亜鉛・３水遣
を主成分とし、これに必要に応じて塩化アルミニウム・
６＊項、および塩化マンガン・６水ｊの群の中から選ば
れた１檀またＶｉ２ｍの、＃負を添加するもので、融点
−２０Ｃ〜２８Ｃの範囲に融点を有し、腐食性が少なく
艮期間安定して蓄熱−放熱を味返すことができる。この
発明は組成としてイオン化傾向の大きいＣａ、Ｚｎの塩
化物ケ主成分とするため、ＦｅＣｔｓを含む′４熱材料
に比べて腐食性は少ない。また融点の調節、結晶化の促
進などの目的でＦＩＧ　ｍする造化マグネシウム（Ｍｇ
Ｃｔｓ・６Ｈ＊０）および塩化アルミニウム（Ａｔｃｔ
ｓ・６Ｈ雪０）も塩化カルシウム、造化亜鉛と同様に腐
食性は少ない。また塩化マンガン（ＭｎＣｔｉ　・４Ｈ
ｘＯ）も塩化第２鉄に比較して腐食性は少ない。

本発明の塩化カルシウム・６水４（ＣａＣＬ雪・６Ｈｚ
Ｏ）と塩化亜鉛・３水塩（ＺｎＣ１＊　・３ＨｓＯ）を
主成分とする＃熱材料について、組成を変えて融点を調
べた結果第１図の状態図が得られ、Ｃａｃｌ＊　・６Ｈ
鵞０にＺｎ　Ｃ１ｓ　・６ＨｓＯを５〜９５重量％の範
囲に添乃口することによって融点−２０〜２８Ｃの混合
物が得られることが判明した。またこの混合物の共融点
はＣａ　Ｃ１ｍ　・６Ｈｓ　Ｏ５３，５％。

ＺｎＣ１鵞・３Ｈｍ　０　４６．５％（融点−２０Ｃ）
であることを見出した。またＣａＣｌ２・６Ｈ１０９８
〜５３．５ｊ［１％、ＺｎＣｔａ・３Ｈｓ０　２〜４６
．５重蓋％の軛曲ではＺｎＣ１，・３Ｈ３０の添７１Ｇ
菫の増加に伴って一点が低下することを見出した。この
ｉ黒変化はＺｎＣｔｚ３ＨｓＯの多い範囲（ＺｎＣｔ！
＃　３ＨｈＯ。

ｉ　４６．５重置％以上１００重量％まで）の範囲でも
認められるが、この範囲では混合物は非晶質となシ明瞭
な融点を示さないことが多い。このため実用的な蓄熱材
料としては塩化カルシウム・６水塩３５，１５〜１００
重−％の範囲で選定することが望ましい。この範囲では
混合物は一定の温度で溶融−凝固し、蓄熱及び放熱が行
われる。

この塩化カルシウムと塩化亜鉛を主成分とする混合物に
塩化アルミニウム・６水塩（ＡｔＣ１ｓ・６Ｈ意０　）
　、４化マグネシウム・６水塩（Ｍ　ｇ　Ｃｔｓ・６Ｈ
１０）□４化マンガン・４水４　（ＭｎＣ１ｍ　・４Ｈ
ｍＯ）を雄刃Ｉすることによって融点（＃固点）が変化
する。

第２図はＣａｃｌｓ　・６Ｈ！　０　；　８０重置％、
ＺｎＣ１鵞・３ＨｚＯ；’　２０重量％の組成の混合物
にＡｔＣｔｌ・６Ｈｓ　Ｏ、ＭｇＣ１１６ＨｚＯ、Ｍｎ
　Ｃ１鵞・４Ｈ＊　０　　を添加した場合の融点の変化
を示したものである。このＡｔ２　　Ｃ１ｓ　・　６Ｈ
！　　Ｏ、ＭｇＣｔｓ　　・　６Ｈｈ　Ｏ、ＭｎＣ４ｔ
　　・４Ｈ２０をそれぞれ単独または複合して添カロし
た蓄熱材は一定の温度で融解−凝固して蓄熱−放熱が行
われる。またＡｔｘ　ＣＯｓ　・６Ｈｚ　０　、６Ｈｘ
　Ｏ、ＭｇＣｔｓ・６Ｈｓ　Ｏ，ＭｎＣ４ｚ　Ｈ４Ｈｓ
　Ｏの添加により、ｚｎｃｔ。

・３ＨｓＯ；　５４．５〜９５重瀘％重音部ｃｍｃｔ、
・６Ｈ鵞０）の混合物の非晶質化による適冷が防止され
る。

塩化アルミニウム（Ａｔ（、ｔｓ・６Ｈ鵞０）・順化マ
グネシウム（ＭｇＣ１ｚ・６Ｈ＊０）・塩化マンガン（
ＭｎＣ６意・４Ｈ鵞０）の添カロによって適冷が少なく
なるが、さらに発核剤として酸化ストロンチウム、水酸
化ストロンチウム、りん酸ストロンチウム、りん酸水素
ストロンチウム、塩化ストロンチウム、臭化ストロンチ
ウム、沃化ストロンチウム、硝酸ストロンチウムなどの
化合物またはその水和物、炭酸ストロンチウム及び塩素
酸ストロンチウムが有効であることを見出した。またカ
ルシウムおよびバリウムの同様の化合物も発核作用を有
することを認めた。

本発明の蓄熱材料は第１図から明らかなようにＣａＣ１
雪・６Ｈ＊Ｏ：　９８〜８２．５重音％（ＺｎＣ４＊・
３Ｈ１０；　　２〜１７．５重量％）の範囲で、ｌＯ〜
２８Ｃの融点を有し、この融点は蓄熱材料の組成によっ
て任意に変化させることができる。特に融点２０Ｃ以下
１０Ｃまでの混曾物は温室内の温度低下を防ぐ目的に適
している。また２０Ｃ以下のｔｌＡ水を熱源として４熱
し、夜間などの暖房に適している。またＣａＣ１＊　・
６Ｈ鵞０　：　８２．５〜５３．５重置％（ＺｎＣ４２
・３ＨｘＯ；　１７．５〜４６．５重量％）の範囲では
、−２０〜１０ｔｌｌ”の１融点を有する。

この範囲では冷房用あるいは冷却、冷蔵用の蓄熱材料と
して有効である。融点５〜１０Ｃのものは冷房用の蓄熱
材料として深夜電力などを利用して冷凍慎を運転し、蓄
熱材料を放熱凝固させておき、―力需要の大きい日中の
気温上昇時に蓄熱材１＊囲に融点を有するものは暖品の
冷却あるいは冷献用として通している。この範囲のもの
は食品の保存あるいは輸送の際の冷却材料として繰返し
便用口丁ｎ巳である。

ＣａＣｔｚ・６ＨｓＯｉ５〜５＆５ｊｌｆ菫％、ｚｎｃ
ｚｓ−３ＨｘＯ；　９５〜４６，５重−％の範囲のもの
は非晶質化し、適冷し易いが結晶性の順化マグネシウム
（ＭｇＣ１，・６ＨｔＯ）あるいはｊ化アルミニウム（
ｋｌｃｌｍ　・６Ｈ宜０　）　、１４化マンガン（Ｍｎ
　Ｃ１ｚ・４ＨｘＯ）を添加することによって非晶質化
が防止され、発核剤の添加によって組成によって定まる
融点（凝固点）で蓄熱（放熱）を行う。

ＭｇＣ１ｚ　・６ＨｍＯ，ＡｌＣ１５・６ＨｓＯ，Ｍｎ
Ｃｔｍ　・４Ｈ＊Ｏｔ’ｉＣａＣ１ｍ　・６ＨｍＯ；　
９８〜４５．５重量％の範囲においてもＺｎＣ４鵞・３
Ｈ！Ｏの存在によって起る非晶質化が防止され、融解−
凝固に伴う蓄熱−放熱が安定して行われ、蓄熱温度の調
整が容易になる。ＣａＣｔｚ　＠６Ｈ宜０とＺｎＣｔ！
・３Ｈ１０からなる蓄熱材料及びこれにＡｌＣ１５・６
Ｈ＊０．ＭｇＣ１ｍ・６Ｈ，Ｏ，ＭｎＣ１，−４Ｈ，Ｏ
を１〜３０重量％の範囲で添加した蓄熱材料は４０〜４
４　ｃａｌ／　ｇ　（比重２３２〜１．６５）の蓄熱量
を有している。

以上説明したように、本発明によれば蓄熱量が太き（−
２０Ｃ〜２８Ｃの間の任意の温度で融解−凝固する本の
が得られ、化学的に安定で繰返し使用しても変質せず、
腐食性も少ないので太陽熱や工業排熱を利用した暖房用
（農業温室、一般暖房用融点１０〜２８Ｃ）、冷房用（
融点５〜１０Ｃ）、食品の冷凍、冷蔵用（５〜−２００
）などの用途に有効であり、広範囲に使用可能なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の蓄熱材料の説明図で第１図は塩化カルシ
ウムＣＣａＣ１鵞・６ＨｓＯ）と塩化亜鉛・３水塩（Ｚ
ｎＣ１Ｈ・３Ｈ＊Ｏ）からなる蓄熱材料の組成と融点（
凝固点）の関係を示す図、第２図はＣａＣＬｍ　・６Ｈ
ｔＯ：　７．ｎＣ１＊　・３Ｈｉ　Ｏ７５：　２５から
なる蓄熱材料に塩化アルミニウム・６水塩（ＡｔＣｔｓ
・６　Ｈｓ　Ｏ）　、順化マグネシウム・６水塩（Ｍｇ
Ｃ１，・６Ｈ２０）、塩化マンガン・４水塩（ＭｎＣｔ
＊・４Ｈ１０）で単独に雄刃口した場合の融点（凝固点
）と雄刃０瀘の関係を示す図である。 代理人　弁理士　薄田利幸 第　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．４化カル７ウム・６水塩と塩化亜鉛・３水雀とから
   なることを特徴とする蓄熱材料。 ２、塩化カルシウム・６水項と塩化亜鉛・３水塩と遜化
   アルミニウム・６水遣、ム化マ／ガ／・６水塩の中から
   選ばれた１橿または２櫨とからなることを特徴とする４
   熱材料。 ３．４奸６肯求の範囲第２項記載の蓄熱材料において、
   塩化カルシウム・６水ム；５〜９８電量％、塩化亜鉛・
   ３水塩；２〜９５’ｊｉ普％、塩化アルミニウム・６水
   項；ｌ〜３０重菫％、塩化マンガン・６水塩；１〜３０
   電菫％であることを特徴とする蓄熱材料。 ４、特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のいずれか
   の蓄熱材料において、発核剤として水酸化ストロンチウ
   ム、酸化ストロンチウム、臭化ストロンチウム、沃化ス
   トロンチウム、りん酸ストロンチウム、りん酸水素スト
   ロンチウム、硝酸ストロンチウム、炭酸ストロンチウム
   、塩素酸ストロンチウムもしくはこれら水和物の中から
   選ばれたいずれか１橿を添刀口することを特徴とする蓄
   熱材料。