JPS58204085A - 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】 本元明は太陽熱，工場発熱などの利用に有効な輪熱材料
に閑１るものである。

太陽熱および工場発熱金４１」ハ」する場合、七のエネ
ルギーを１勿１』の融解の潜熱として斎熱し、凝固の除
に故出さσる、いわゆる潜熱蓄熱材料はエネルギーの貯
ｗ．密度が犬すく、工４ノレキーのオリ用上の幼果は犬
でるる。この＆熱拐刊として塩化力ノレ７ウム（６水堪
、一点２　９．　２Ｃ）が鰍も広く知られている。この
場化カル／ウムは一点が３０Ｃ以　　　一下であるため
、ヒートポンプ用の熱源として用いられる。

蓄熱材から放出される熱をそのまま暖房に１史用する目
的のためには、チオ硫酸ナトリウム（ＮａｚＳ＊Ｏｓ　
−５Ｈ２ｏ　、ｍｔ点４８．５　Ｇ　）が用いられてい
る。このチオ硫酸ナトリウムは畜ＰＡｔが大で、かつ安
価であるため、太陽熱および廃熱などを４１用して＠熱
しておき、暖房および給湯装置の補助熱源として空気ま
たは水の加熱に波相することができる。

しかし太陽熱゛をオリ川したランキン機関のフロン蒸気
発生用熱源として蓄熱材を利用する場合には、融点８０
Ｃ以上の―Ｊ薩の蓄熱材が必要である。これを満足させ
る比較的に安価な蓄熱材として、融点９３．５　Ｃのア
ンモニウム明けん（ＡｔＮＨ＜　（ＳＯ４ｈ・ｉ２Ｈ＊
ｏ）がありらｎる。ところがこのアンモニウム明欽んは
凝固の際に３００以上の大きな過冷を示す欠点があシ、
シかもこの欠点を解消する対策がないのが現状である。

本発明は上記にかんがみアンモニウム明ばんの過冷を防
止し、盾定温度で蓄熱と放熱を行う蓄熱材料を提供する
ことを目的とするもので、アンモニウム明はんに結晶性
有機化合物を発核材として咋加することを待機とするも
のである。

一般に故粋から固体への相変化は結晶核の発生段階と俵
を中心とした結晶の成艮股階に分けて考えることができ
る。その核発生には大きなエネルキーを＆ｐとし、過冷
現尿はセのエネルギー障壁の、ｔめに生ずることが知ら
れている。したがって３ｊ徊昂”防止のために似１勿買
會ｄコカロする力紙が付われている。この場合、俵物質
ｒゴ歇相中に溶解せすに仔在し、匠面上＆Ｃ摩丁たに生
成する結晶との界面エネルキーか小さいこと、俵に［ろ
る臨界半径（１〜１００μｍ）以−１二の大きざを持つ
ことなどが必要であることも知られている。また％、’
ｉ晶の成長は低分子ｉ’ｅ＋笈の結晶量１７１Ｊえば立
方晶系でＨ，１００゜１１０．１１１面でＡ９り易く、
かつ＄１’ｉ晶Ｑ、１ステップの愕吻の形をとって成長
することが知られている。

このような拍核材の一例として塩化カル７ウム（−０水
堝）に対する水版叱バリウムおよび水酸化ストロンチウ
ムの発核効果が認められている。ところがこの水酸化バ
リウムおよび水酸化ストロンチウムは、硫酸塩水溶液中
では不治性の堪（Ｂａ５Ｏａ　・８ｒ８０４）となって
沈澱するから、発核材としての効果が失われる。すなわ
ち蓄熱物質と化学反応を起す物質は発核材として不適格
である。

本発明者は上記の理闇的見地に基つきアンモニウム明ば
ん（ＡｔＮ）１４（８０４）ｚ・１２ＨｚＯ）にＺｊす
る発核材を大験、ｍ死を行って挾討した結果、伸開性を
有する有機化合物結晶で、かつ昇華性であるか、あるい
は水またはアンモニウム明ばんの水溶液中に微瀘浴解す
るが、アンモニウム明ばんと化学反応を生じない有機物
質を発核材として用いればよいことが判った。さらに祐
核材の比重がアンモニウム明ばんの比重に対して±０．
３の範囲（１，６４±０．３　＝　１．３４〜１．９４
）にある場合に、発核祠としての効果が特に大きいこと
もわかった。

上記伸開性結晶は襞開面における結合力が刺いことは公
知である。例えば原子が二次元に配列して薄片状結晶を
作る場合、薄片の平面間の結合は弱い嘴−面になり易い
っこの労開面は低エネルギー面（低密度面）であり、こ
の面上に結晶が生長し易いと考えられる。ｌた発核材の
密度がＷｉ蓄熱材１！ｌＪ度に近いことは、結晶すべき
塩類溶液（蓄熱＋Ａ’　）甲に結晶核を均一に分散さぜ
、溶液内の各所で結晶の生長奮促進する効果がめる。

さらに発核材が昇華性あるいは水および塩類水浴液に微
量溶解することは、相晶表曲が機敏に溶解除去されて清
浄化し、結晶の生長に好適な次面が形成場れることによ
ると考えられる。アンモニウム明なんは等軸品糸に為す
るが、発核材の＄：’ｉ品杉は必すしも等結晶でりる必
要＆、Ｊな（，１００゜１１０．１１１などの相晶面を
有するか、またＦｉ臂伸開より前Ｂｂ　ａ１’ｊ晶而が
祝われている場合には、その１釦上に結晶が生長すると
４えられる。

Ｆ紀元核材は微菫伯１、加しても効果が認められるが、
実用的にはアンモニウム明ばんに朽して００１％（Ｉｉ
縦）θ−トである。その冷加の上限は特に作用およびタ
カ朱上、）表定する理由げないが、多甲の添加は蓄熱密
度を減少させるので、１０％（垂蓋）程度に限定するこ
とが実用的である。これらの発核材はアンモニウム明は
んに直接添加してもよいが、心安に応じて適当な支持体
により発核材を保持してアンモニウム明ばん中に介在系
せてもよい。

本実施例、例えばアンモニウム明ばん （ＡｔＮＨ４（８０４）２・１２Ｈ＊Ｏ）に発核材とし
て無水７タル酸を硝加してなる蓄熱材の蓄熱−放熱状況
を兄核材無象加の場合および水を倫熱材としたものと対
比してホすと第１図のとお・りで、実線は発核材硝加、
破線は兄核材無１ｆｓ、）Ｊｕ、一点鎖線は水の一一合
をそれぞれ示す。

この図より発俵材無象加の場合には、９３．５ｔ：’以
上で融解した仮に冷却すると、過冷却のために４５Ｃま
で凝固せずに４５Ｃで破線１’（ＣＩ））でボすように
放熱し、ＡＣＤＦＡで示す熱履歴サイ□１ クルを画く。これに対し無水フタル酸を０８１％象）Ｍ
　した本実施例の蓄熱材は、９０Ｃで実線２′（ＢＥ）
に示すように放熱し、ＡＢＥＰＡの吸熱−放熱の熱履歴
サイクルを画く。なお図中の矢印方向は蓄熱ｍ変化の方
向を示し　ＩＺ２／は放熱、２は吸熱を示すものとする
。

ここでアンモニウム明ばんの単位体積当りの蓄熱量τ比
叙すると、アンモニウム明けんの場合には９３．５　Ｃ
で約９７．８日／ｌであるに灼し、一点鮨紛３で示す水
のＩ′ｅｆ」湿度（８０〜９３．５　ｉＣ）　ニオける
畜熱皺は１３．５ｉｏ１／ｌであるから、アンモニウム
明げんが４Ｉ′熱材として潰れていることは明白である
。

次に実験例について説明する。

第２図はモデル実験装置で、この装置は攪拌器３と温度
センサ４ａを挿入した水憎２内に、温度センサ４ｂを仲
人した蓄熱槽１を収納し、その両１曹１．２を容器５内
に収納して偵成されているｓＵ　ｔａｒ：蓄熱槽１内に
蓄熱材すなわちアンモニウム明ばＡ、　（ＡｔＮＨ４（
ＳＯ４ｈ　・１２１ｈ　Ｏ）に第１表に示す発核材を０
．０５％砲加したものを入れ、２０〜１０５Ｃの範囲で
加熱と冷却を繰返し行って蓄熱材の融解−凝固特性を測
定したう その粕来は第１六に示すとおりであり、この表から本兄
明に係わる蓄熱材は過冷が少なく、一定ＩＢＡｐｌで凝
固・融解するから蓄熱材として安定していることが認め
られた。葦だ第１衣の兄杉材を１！／２１作加した揚台
にも同様な効果かえられた。

以上説明したように本冗明によれば、アンモニウム明け
んの過冷を防止し、所定温度で蓄熱と放熱を行う蓄熱材
料をうることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本冗明の４熱制科、発核材無冷加の蓄熱刊８＋
あ・よび水の透熱−放熱状況を比軟して示した凶、第２
図はモテル実験装置の）Ｍ自回である。 第１図 温浸　（°６ジ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アンモニウム明ばん（ＡｔＮＨ４（ＳＯ４）２・１
   ２ｉ−＋ｔｏ）に結晶性Ｍ慎化合物を兄核拐として冷加
   することを特徴とする蓄熱材料。 ２、発核材はその融点が９３．５°以上であって、しか
   も低分子鴨度の結晶面を廟することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の畜熱拐科。 ３、発核材は立力晶糸、正方晶糸、腑方晶系、単斜晶系
   および三斜晶系に禍する南磯化合物であることを特徴と
   する請求 たは弟２項記載のに熱材料。 ４。発核材はその比重が１．４７〜１．８の転回にあっ
   て、かつへき開面を有する１域化合物であることを％灘
   とする待計拍求の範囲第１項または第２Ｊ１４記載の蓄
   熱材料。 ５、発核相はペン七ノ杉、ナフタリン核を南する環状化
   合物であることを特徴とする待ＫＦ６＾求の帥＋ｖｌｌ
   第１項１たは第２項記載α１ＩＩ（＠料。 ６、発核材は無水フタル酸、フマル酸およびその混＠物
   であることを特徴とする特許占肖求の範囲第１項１たは
   弟２項記載の蓄熱材料。 ７、発核材はサリチル酸およびその誘導体、シアタ／Ｌ
   ’［およびピクリン酸およひその誘導体、没賞子敵およ
   ひその８４体、マレイン酸およびその誘導体、ズルミッ
   ト、メラミン、ジニトロ、女息査酸お工びこれらの屁付
   物であることを特徴とする時計ａｎ求の範囲第１項−ま
   たは弟２項記載のｆｊ暦材料。