JPS5852996A - 蓄熱材 - Google Patents

蓄熱材

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JPS5852996A
JPS5852996A JP15028281A JP15028281A JPS5852996A JP S5852996 A JPS5852996 A JP S5852996A JP 15028281 A JP15028281 A JP 15028281A JP 15028281 A JP15028281 A JP 15028281A JP S5852996 A JPS5852996 A JP S5852996A
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JP
Japan
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sodium
weight
heat storage
parts
eutectic
Prior art date
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Pending
Application number
JP15028281A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Takeda
竹田 武司
Ikuhiko Machida
町田 育彦
Yasuo Kudo
康夫 工藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS5852996A publication Critical patent/JPS5852996A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)

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】 本発明は硫酸ナトリウム1o水地と、塩化ナトリウム、
塩化カリウム、塩化アンモニウムの少なくとも1種とか
ら成る共融物の相変態に伴う潜熱を利用した蓄熱材に関
するものである。
太陽熱利用あるいは排熱利用による冷暖房および電力ビ
ーク緩和を目的とl〜だ冷房機の負荷低減の観点から、
蓄熱の必要性が増大している。蓄熱には物質の顕熱を利
用する方法と潜熱を利用する方法かあるが、後者は前者
に比1〜で蓄熱密度が犬きく、−蓄熱装置の小型化か可
能であり、又、小さな温度差で熱の出し入れが可能であ
る利点を有している。一方、蓄熱材料には安価で犬jj
入手が可能であり、無毒、不燃および非腐蝕性である事
が求められる。
これらの目的に合致した材料として硫酸ナトリウム10
水塩およびその共融物が挙げられる。硫酸ナトリウム1
0水塩は32℃に融点を有し、6()Ca7I/gの潜
熱を有する。又、硫酸ナトリウ・、0水塩は共融物を作
l事によりその融点を変/ える事が可能であり、例えば、Na2SO4−10H2
01モルに塩化カリウムKO11モルを混合した共融物
では約4℃壕で融点を低下せしめる事が可能である。
一般的に、水和物を蓄熱材として使用する場合には2つ
の問題点がある。その1つは冷却時に凝固点以下になっ
ても凝固しないいわゆる過冷却現象である。硫酸ナトリ
ウム1o水塩及びその共融物の場合における過冷却現象
は、核生成物質として四ホウ酸ナトリウム10水塩(硼
砂)を添加する事により解決される事が米国特許第2,
667.664号明細書に開示されている。
他の問題は多くの水和塩及びその共融物は融解時に単−
相とならない、いわゆる非調和融解を示す事である。例
えば、硫酸ナトリウム1o水塩の場合、32゛Cで融解
し硫酸ナトリウム無水物と水を生成するが、そのうち約
16重量%の硫酸ナトリウム無水物が水和塩から解放さ
れた水に溶解せず、その飽和溶液中に残留(〜、しかも
密度が太きいため沈降する。この様な混合物を静置状態
で冷却凝固させると、溶解している硫酸ナトリウムは1
o水塩を形成して融解前の状態に戻るが沈降した硫酸す
) IJウム無水物はその表面のみが1o水塩となり一
部は無水物のまま残留してしまう。従ってこのような系
を融解−凝固の蓄熱−放熱のサイクルをくり返すと残留
無水物は相変態に関与しないため蓄熱量が減少してしま
う。このような事情は、硫酸ナトリウム10水塩の共融
物においても全く同様である。
この問題の解決策として硫酸ナトリウムの沈降を防止し
て、溶液中に均一に分散して保持する方法が提案されて
いる。具体的方法としては濃化剤を加える事により溶液
を増粘していわゆるゲル状態にする事が試みられている
。この目的のために従来各種の濃化剤が検討されて米だ
が、なかんずく、アタパルガイド型粘土が好適であり、
100回以上の継続的な融解−凝固のくり返しを行なっ
ても何ら水の分離の見られなかった事が米国特許第3.
986.969号明細書に記載されている。
しかし、この様な濃化剤を使用して作成された蓄熱材に
おいてすら、融解−凝固のくり返しによる蓄熱量の低下
は避は難く、Na2SO4・10H2o1o。
重量部に対し、核生成剤Na2B407−10H2o 
 3 重量部、濃化剤アタパルガイド型粘土10重欧部
を含む蓄熱材では、34サイクルで約450!Ll/9
の初期値から約a o CILl/fl に潜熱蓄熱量
の低下する事が、ソーラーエネルギー26巻(1980
年)P255〜P268に記載されており、実用のため
には更に劣化の低減が必要であると述べられている。本
発明者らも同様の実験を行ない、46Cal/9 ノ初
期値カ34 ? (クル後K id a 4c&l/9
に低下するという結果を得た。またNa2SO4・1゜
H2O100重量部、 NaCl3.9重量部、NH4
C18,4重量部の共融物にNa2B4O7,10H2
O3重に部、°アタパルガイド型粘土12重量部を加え
た蓄冷材(融点13〜16℃)でも同様のくり返し実験
を行ない、 3 B ahll/gの初期値が34サイ
クル後に21〜2 s C&7!/E/  に低下する
という結果を得た。
本発明者らは、 Na2SO4・IQH20及びその共
融物における劣化低減を目的とした研究を行なった結L
 カルボヤンメチルセルロースナトリウムを濃化剤とし
て使用したNa2SO4・1oH20共融物では著しく
劣化の低減される事を見出した。興味あル現象ハカルポ
キンメチルセルロースハNa2SO4・10 H20単
体に対しては濃化剤として作用せず、N2L2SO4・
1oH201oo重量部、Na2B4O7−10H20
3重−3JB、カルボ千ジメチルセルロースナトリウム
6重量部より成る蓄熱材では融解状態(32℃以上)で
液相の分離が観察され、これは凝固−融解のくり返しサ
イクルと共に次第に顕著になり、蓄熱量の低下も著しい
。一方、 Na2SO4・1oH201モルに対し、H
aCl 、 KCl 、 NH40gの少なくとも1種
を0.1モル以上添加した共融物においては上記の様な
液相の分離が認められず、凝固−融解をくり返しても均
一なゲル状態が保持され、#熱量の低下もかなり抑制さ
れる。
本発明の特徴は、Na2SO4−10H2OとNaC7
J。
KC7J 、 NH4Cl  の少なくとも1種とから
成る共融物をカルボキシメチルセルロースナトリウムで
ゲル化する事により、劣化の少ない蓄熱材を得る事にあ
るが、更に好ましくはこれらの系にオレイン酸リチウム
、オレイン酸ナトリウム、オレイン酸カリウムの少なく
とも1種を、共融物100重量部に対し0.06重犀:
部以上加える事が望ましく、これにより劣化がさらに低
減される事を見出した。
本発明に従って蓄熱材を製造する好適の方法の一例は、
必要量の水にオレイン酸す) IJウムを溶解し、次い
でNa2B4O7・1oH20を添加した後カルボキシ
メチルセルロースナトリウムを添加してゲル状にし、こ
れにNa2SO4とNaC1等の混合物を共融物の融点
以上で添加混合する工程より成る。
以下、本発明の具体的な実施例を述べる。
〔実施例1〕 Na2SO437,5重量部 H2047,7重量部 NaC67,7重t 部 NH4Cl          7 、Q重量部Na2
B407−10H203、O重量部カッLJ−’pノメ
チルセルロースカトリウム s 、o重量部原料を上記
の割合で調合し、試料を作成した。
試料はNa2SO4m 10 H2O1モ/L、に対し
NaG1 。
NH4Cl  がそれぞれ0.5モルずつの割合で含1
れる共融物に核生成剤、濃化剤が包含されたものであり
、融点は13〜15℃である。試料を40℃と一30℃
の間で加熱−冷却のサイクルをくり返し、蓄熱特性を測
定した。初期蓄熱量37〜39ca7!/g、50サイ
クル後の蓄熱量は28〜30CLl/g  であり、前
述のアタパルガイド型粘土を使用した場合に比べ、明ら
かな特性の改善が認められた。
〔実施例2〕 実M 例1において、カルボキシメチルセルロースナト
リウムの量を1重量部から10重計部に変化させた。添
加量が1重量部の時は液相の分離が若干観察されたが、
2重量部以上で均一なゲル状の試料が得られた。添加量
と共に系の粘度は増大するが、初期蓄熱量も低下し、実
用的にはア重耽部以下の添加量が望ましい。
〔実施例3〕 Na2SO4・10 H2OとNaC1(1)共融物を
数種作成し、カルボキシメチルセルロースナトリウムの
濃化剤としての効果を調べた。Na2SO4・10H2
0: 、NaCl (7) モル比が1 :0.1を越
え’T−NaC1が含まれる共融物ではカルボキシメチ
ルセルロースを共融物100重量部に対し5計部部添D
口した場合均一なゲル状の試料が得られた。NaCβの
惜がト記値に#たない時には、融解状態で若干の液相の
分離が認められた0NaC71! にかわって、KCl
NH4Cl  −fz用いた場合にもは望同様の結果が
得られた。
〔実施例4〕 実施例1の試料にオレイン酸ナトIJウムを添加し、同
様のサイクルテストを行ない蓄熱量の劣化を測定した。
共融物1oO重量部に対しオレイン酸ナトリウムが0.
05重量部添加された試料では初期蓄熱量3−r 〜3
90B−1/g、 tsovイクル後の蓄熱量力30〜
32Ca7!/g、0.6重量部添加すした試料ではそ
れぞれの値が37〜39 C?Ll/j9 。
34〜360aβ/gと顕著に劣化が低減されたOオレ
イン酸ナトIJウムをQ、5重量部以−L添加した場合
、添加量と共に初期蓄熱量が低下するため実用的には3
重量部以下が望ましい。オレイン酸ナトリウムの代りに
、オレイン酸リチウム、オレイン酸カリウムを用いても
はゾ同様の結果が得られた。
以上述べたように、本発明はNa2SO4・1QH20
1モルに対し、Na(J 、 KO/ 、 NH4Cl
の少なくとも1種を0.1モル以上含む共融物をカルレ
ボ千ンメチルセルロースナトリウムでゲル化したもので
あり、カルボキシメチルセルロースの匿は、 共s物1
00重h(部に対し、2重量部以上であり実用的には7
重量部以下が望ましい。このような本発明による蓄熱材
は先行技術に開示された、たとえば濃化剤としてアタパ
ルガイド型粘土を用いた場合に比べ、融解−凝固のくり
返しによる蓄熱量の低−ト(劣化)が少ないという特徴
を有する。さらにオレイン酸リチウム、オレイン酸ナト
リウム、オレイン酸カリウムのうち少なくとも1種を共
融物100重量部に対し、0.05重量部以上添加する
ことにより劣化はさらに顕著に低減され実用的にさらに
有用な蓄熱材を得ることが可能である。
なお、微量の防腐剤等を本発明の組成に加えても使用本
質的に本発明の構成、効果を損ガうものではない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)硫酸ナトリウム1o水塩と、塩化ナトリウム。 塩化カリウム、塩化アンモニウムの少なくとも1種とか
    ら成る共融物に濃化剤としてカルホキ篭ンメチルーヒル
    ロースナトリウムを加えたことを特徴とする蓄熱材。 (2)塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウ
    ムの少なくとも1種が硫酸ナトリウム10水塩1モルに
    対し、0,1モル以上含まれる事を特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の蓄熱材。 (31カルボ千シルメチルセルロースナトリウムが硫酸
    ナト’Jウム10水塩の共融物1ooM掖部に対し、少
    なくとも2重量部含まれる事を特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の蓄熱材。 (4)オレイン酸リチウム、オレイン酸ナトリウム。 オレイン酸カリウムの少なくとも1つが、硫酸ナトリウ
    ム10水塩の共融物ioo重量部に対し、少なくとも0
    .066重量部含れる事を特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の蓄熱材。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6248689A (ja) * 1985-08-28 1987-03-03 Kao Corp リン酸エステルの製造法
US6638444B2 (en) * 1995-09-07 2003-10-28 Claude Q. C. Hayes Heat absorbing temperature control devices and method

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