JPS5899696A - 蓄熱材 - Google Patents

蓄熱材

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JPS5899696A
JPS5899696A JP19750381A JP19750381A JPS5899696A JP S5899696 A JPS5899696 A JP S5899696A JP 19750381 A JP19750381 A JP 19750381A JP 19750381 A JP19750381 A JP 19750381A JP S5899696 A JPS5899696 A JP S5899696A
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隆博 和田
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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】 本発明は酢酸ナトリウム・3水塩を1成分とする共晶を
主体とする蓄熱材に関するものである。
一般的に、蓄熱材には、物質の顕熱を利用したもの表潜
熱を利用したものが知られている。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
、または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でよく、そのため蓄熱装置の小型
化が可能となる。また、潜熱を利用した蓄熱材は、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
という特徴を有する。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が大きいことが
知られている。
ところで、従来よりNaCH3COO・3H2o (融
3ベーン 点的68℃)は無機水化物の中でも融解潜熱が大きいと
いうことが知られていた。しかし、NacH3COo・
3H2oは融点が68℃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、
NaCHaCOo ・3H20に尿素(co(NH2)
2)、グリシン(NH2CH2COOH)。
7 ラ、、=−y (CH3(NH2) CHCOOH
)等を、加エテ、N a CHs COo・3H20と
それらの物質の共晶をつくることによって、融点を低下
させる試みが行なわれている。しかし、そのようなN 
a CHa COo・3H20と他の物質の共晶を主成
分とする系は過冷益 却が大きく、このことが、この系を実際潜熱蓄熱材とし
て用いる際の問題点となることがわかった。
本発明ハ、Na5HP2o7・3H2oをす成分とする
共晶を主成分とする系の過冷却を防止し、安価で吸放熱
性能の安定した単位重量当り、単位体積当りの蓄熱量の
大きい蓄熱材を提供しようとするものである。本発明の
もっとも特徴とするところ主成分とする系に、結晶核形
成材として、ピロリン酸ナトリウム(N a 4P 2
0□)、 ピロリン酸ナトリウA−10水塩(Na4P
20□・10H2o)、ピロリン酸1水素3ナトリウム
(Na3HP207)、ピロリン酸2水素2す′トリウ
ム(N a 2 H2P 207 ) 、ならびにピロ
リン酸3水素1ナトリウム(NaH3P20□)からな
る化合物群より選ばれた少なくとも一つを、混合するこ
とにある。
ところで、NaCHCoo ・3H20と共晶をつくる
物質として尿素(Co(N〜)2)、グリシン(NHC
HC00H)、アラ、二ン(CH3(NH2)CH22 COOH)等がある。そして共晶組成としては、Co(
NH)(D場合、co(NH2)2の約37重量 2 %の組成であり、またNH2CH2COOHの場合、N
H2CH2COOHの約15重量%の組成であり、CH
3(NH2)CHCOOH(Djl、合、CH3(NH
2)CHCOOHの約8重量%の組成である。そしてそ
れぞれの共晶温度は、co(NH2)2の場合約30℃
であり、NH2CHCOOHの場合約47℃。
CH3(NH2)CHCOOHの場合約63℃となる。
結晶核形成材としてのNa4P2o7.Na4P20□
・6ベーノ 主成分とする系100重量部に対して、それぞれ0.0
1重量部、0.1重量部、0.1重量部、0.6重量部
程度で十分過冷却防止の効果を有する。ところで、Na
CHCoo・3H2oをす成分とする共晶を主成分とす
るところの系が、H2Oを多量に含むような場合には、
前記の場合と比較して結晶核形成材の溶解量が増加する
ため、それぞれの添加量を上記値より増加させなければ
ならないのは当然である。
しかしながら、本発明にかかる蓄熱材を空調用蓄熱装置
等で使用する際には、1oo〜1oO0K9程度用いる
のが普通であると考えられる。そのような場合には、蓄
熱材が融解した状態においても全体が均一な組成になら
ず、蓄熱槽上部には、低濃度の溶液が、下部には、高濃
度の液体と結晶核形成材がそれぞれ存在することになる
。そのため、結晶核形成材の混合量が均一な溶液を形成
する場合の最少量に比較してはるかに少量であって6、
−、、。
も、蓄熱材の融液中に溶解してしまわずに、結晶核形成
材として作用する。そのため、結晶核形成に必要な前記
結晶核形成材の最少量つまり混合量ノ下限は、用いるN
aCH3Coo・3H20をす成分とする共晶を主成分
とするところの系の組成や、蓄熱材を収納する容器形状
に依存するため、その使用形態に応じてそれぞれについ
て適宜決めてやればよい。
しかし、あまり大量に結晶核形成材を加えることは、蓄
熱材として好ましいことではなく、蓄熱材全体として見
た場合の蓄熱量の減少につながる。
そのため、実用的には、結晶核形成材の混合割合は、N
aCH3Coo・3H20をす成分とする共晶を主成分
とするところの系100重量部に対して、40重量部以
下であることが望ましい。
本発明の原理とするところは、N a CHa COo
・3H20を中成分とする共晶を主成分とする系の過冷
却を、N a CHa COo・3H12oの結晶核形
成材である、Na4P2o7.Na4P20□・1oH
2o。
Na5HP2o7.Na2H2P2o7.およびNaH
3P2077ページ のいずれか少々くとも一つを上記の系に加えることによ
って、効果的に防−止することにある。
それでまず、N a CH3COO・3 H20とCO
(NF2)2の共話を主成分として、Na4P 0  
・1oH20を 7 0.1重量%結晶核形成材として混合した場合について
述べる。co(NF2)2の含有量が37重量%で、共
晶組成の近傍である場合には、融点(共晶点)は約30
℃であるので、40℃付近まで加熱すると、融解する。
一定時間保持した後、再び冷却すると、約26℃で過冷
却が被れ、N a CH3Co0・3H2oが結晶化を
はじめる。それによって液相内の原子の動きが活発にな
り、co(NF2)2も結晶化をはじめ、試料温度は3
0℃まで上昇し、以後N a CH3COo ・3 H
20とCO(NF2)2は共晶組成物として結晶化する
。その時、融解時蓄熱しておいた潜熱を放出する。この
ような効果は、NaCHCoo−3HOとCO(NF2
)2の共晶組成3        2 近傍に限ったものではなく、co(NF2)2の20重
量%と言うような共晶組成からかなり離れた組成に対し
ても有効である。それでco(NF2)2を?[lB:
l58−99696(3) 20重量%含有するNaCH3COO・3H2oの混合
物に、結晶核形成材としてNa4P2Q7・1oH20
を0.1重量%添加した蓄熱材について述べる。この蓄
熱材を融解するためには、42℃以上に加熱する必要が
あり、それで56℃まで加熱して一定時間保持した後、
冷却した。この蓄熱材は35℃。
になると過冷却が破れ、NaCHCoo・3H20が結
晶化しはじめる。その時、試料温度は、40℃付近まで
上昇する。そして、冷却するとともにNaCH3COO
・3H20の結晶量が多くなり、それとともに潜熱を放
出する。試料温度が29℃まで下った時、CQ(NF2
)2の結晶化がはじまり、試料温度は30℃まで上昇し
、以後N a CH3CO0・3H2oとco(NF2
)2 は共晶組成物として結晶化する。
ところで、前に述べた、NaCH3C0o、3H20と
co(NF2)2の混合物に、結晶核形成材を加えない
場合には、10’C程度まで冷却しても凝固せず、潜熱
を放出しなかった。
本発明は上述ノヨウにNaCHCoo−3H20f9ペ
ージ す成分とする共晶を主成分とする系に、Na4P〆〜。
Na Po ・10H20,Na5HP2o7.Na2
H227 POならびにNaH3P2o7の1種または複数  7 種を加えて、過冷却現象を示さない蓄熱材を提供するも
のであるが、さらに他の結晶核形成材を使用シテもヨイ
。また、NaCH3COO−3H20+をす成分とする
共晶を主成分とする系が融解した際に、結晶核形成材が
沈降したり、凝集したりするのを防止するために、カル
ボキシルメチルセルロースやセビオライト粘土等の増粘
剤を加えたり、また必要に応じて、NaCHCoo と
H2Oの比をコントロールして固化放熱温度を変化させ
てもよい。そして、NaCHCoo・3H2oと共晶を
つくる物質としてCO(NF2)2.NH2CH2C0
OH9CH3(NF2)CHCooH以外の物質でもよ
いのは当然である。
以下本発明の詳細な説明する。
実施例1 NaCHCoo ・3HO600gとC0(N)(2)
23        2 320 g 、 Na  P O−10H200−5f
l Lりなる4  2 7 107−。
混合物を、内径10oIIIL、長さ1QQmの円筒形
容器に収納し、熱電対挿入管を付した栓で密封した。そ
の容器をウォーターノくスに入れ、45℃と10’Cの
間で加熱冷却を連続して行なった。この蓄熱材は、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た
第1図に、連続して1000回加熱と冷却を繰り返した
際の過冷却度、すなわち凝固温度と過冷却の破れる゛温
度の差の変花の様子を示す。図の横軸は加熱・冷却サイ
クルの繰り返し回数を対数目盛で示したものであり、縦
軸は過冷却度(°C)を示している。
この図より、本実施例の蓄熱材は、加熱と冷却を100
0回繰り返しても、過冷却度が3〜4℃の範囲で安定し
ており、過冷却防止機能は、劣化せずに有効に作用して
いるのがわかる0また、本実施例赤蓄熱材の融解潜熱を
測定したところ、46ad/l/であり、蓄熱材として
十分な蓄熱量を有していた0 実施例2 NaCH3COO・33H2O60oとCO(NF2)
2320g、Na4P2o70.6gよりなる混合物を
実施例1と同様の容器に収納し、実施例1と同様45℃
と10”Cの間で加熱・冷却を繰シ返したところ、本実
施例の蓄熱材は、安定して融解と凝固を繰り返した。
第2図に連続して1000回加熱と冷却を繰り返した際
の過冷却度の変化の様子を示す。この図・より、本実施
例の蓄熱材は、蓄熱と放熱を1000回繰り返しても、
過冷却度が、3℃〜4°Cの範囲で安定しており、過冷
却防止機能が劣化せずに有効に作用しているのがわかる
。また、本実施例の蓄熱材の融解潜熱を測定したところ
、46ad/li’であり、蓄熱材として十分な蓄熱量
を有していた。
実施例3 NaCH3C00・33H2O6oOとCO(NF2)
2320fI、Na5HP2o71.Ogよりなる混合
物を実施例1と同様の容器に収納し、実施例1と同様4
5℃と10℃の間で加熱・冷却を繰り返したところ、本
実施例の蓄熱材は、安定して融解と縦笛3図に連続して
1000回加熱と冷却を繰り返した際の過冷却度の変化
の様子を示す0この図より、本実施例の蓄熱材は、蓄熱
と放熱を10o。
回繰り返しても、過冷却度が3℃〜4℃の範囲で安定し
ており、過冷却防止機能が劣化せずに有効に作用してい
るのがわかる。また、本実施例の蓄熱材の融解潜熱を測
定したところ、46 ml / ’jであり、蓄熱材と
して十分な蓄熱量を有していた。
実施例4 NaCHCoo−3HO600gとCO(NF2)23
        2 3209、Na2H2P20□ 2gよりなる混合物を
実施例1と同様の容器に収納し、実施例1と同様45℃
と10”Cの間で加熱・冷却を繰り返したところ、本実
施例の蓄熱材は、安定して融解と凝固を繰り返した。
第4図に連続して1ooO回加熱と冷却を繰り返した際
の過冷却度の変化の様子を示す。この図より、本実施例
の蓄熱材は、蓄熱と放熱を1000回繰り返しても、過
冷却度が、3℃〜4℃の範囲13ベー。
で安定しており、過冷却防止機能が劣化せずに有効に作
用しているのがわかる。また、本実施例の蓄熱材の融解
潜熱を測定したところ、45 ml/ flであり、蓄
熱材として十分な蓄熱量を有していた。
実施例5 NaCH3COO・3H2o60ogとco(NF2)
232og、Na4P2O75gより泰る混合物をで流
側1と同様の容器に収納し、実施例1と同様45℃と1
0℃の間で加熱・冷却を繰り返したところ、本実施例の
蓄熱材は、安定して融解と凝固を繰り返した。
第6図に連続して1000回加熱と冷却を繰り返した際
の過冷却度の変化の様子を示す。この図より、本実施例
の蓄熱材は、蓄熱と放熱を1oo。
回繰り返しても、過冷却度が、3℃〜4℃の範囲で安定
しており、過冷却防止機能が劣化せずに有効に作用して
いるのがわかる。また、本実施例の蓄熱材の融解潜熱を
測定したところ、4s cdl 9であり、蓄熱材とし
て十分な蓄熱量を有していた。
実施例6 14  、、  。
NaCH3Co0・33H2O8oOとNH2CH2■
1150g、N a 4 P 20−r ・10H20
o −6gよりなる混合物を実施例1と同様の容器に収
納し、60℃と30℃の間で加熱・冷却を繰り返したと
ころ、本実施例の蓄熱材は、安定して融解と凝固を繰り
返した。
第6図に連続して1000回加熱と冷却を繰り返した際
の過冷却度の変化の様子を示す。この図より、本実施例
の蓄熱材は、蓄熱と放熱を1000回繰り返しても、過
冷却度が、3℃〜4℃の範囲で安定しており、過冷却防
止機能が劣化せずに有効に作用しているのがわかる。ま
た、本実施例の蓄熱材の融解潜熱を測定したところ、5
3 al/ Ii’であり、蓄熱材として十分な蓄熱量
を有していた。
実施例7 NaCH3CO0・3H2o9oOgとCH3(NF2
)CHCOOHs o g、Na4P2O7・110H
2O−6よりなる混合物を実施例1と同様の容器に収納
し、66℃と40 ’Cの間で加熱・冷却を繰り返した
ところ、本実施例の蓄熱材は、安定して融解と凝固16
ページ を繰り返した。
第7図に連続して1000回加熱と冷却を繰り返した際
の過冷却度の変化の様子を示す。この図より、本実施例
の蓄熱材は、蓄熱と放熱を1000回繰り返しても、過
冷却度が3℃〜4℃の範囲で安定しており、過冷却防止
機能が劣化せずに有効に作用しているのがわかる。また
、本実施例の蓄熱材の融解潜熱を測定したところ、57
 crl /flであり、蓄熱材として十分な蓄熱量を
有していた。
実施例8 NaCH3CO○−3H204ooKyとNH2CHα
工E75Kg、Na  P 0  ・10H20(F 
10 gを内部に 27 ヒーターを有する内径80m、高さ9oocrnの円筒
形容器中に収納し、熱電対挿入管を付したふたで密封し
た。容器内部を前記ヒーターで66℃まで加熱シテ、蓄
熱ヲ行ナイ、N a CHCoo ・3H20がすべて
融解してNH2CHCOOf(も溶解したことを確認し
た後、ヒーターによる加熱を停止し、冷却したところ、
43.6℃で過冷却が破れ、容器内部の温度が47.2
℃まで上昇した。その後60回加熱と冷却を繰り返して
蓄熱と放熱を繰り返したが、過冷却度は3℃〜4°Cの
範囲で安定しており、本実施例の蓄熱材が十分蓄熱材と
しての機能を有しているこ°とが確認できた。
比較例1 NaCH3CO0・3HO600litとco(NF2
)2360gよりなる混合物を実施例1と同様の容器収
納し、46℃に加熱して、すべて融解した後、再び冷却
したところ、10’Cまで冷却しても過冷却が破れず、
蓄熱した潜熱を取り出せなかった。
比較例2 NaCH3Coo・3H2o8oog11!:NH2c
2(2α(El 50gよりなる混合物を実施例1と同
様の容器収納し、60 ’Cに加熱して、すべて融解し
た後、再び冷却したところ、30″Gまで冷却しても過
冷却が破れず、蓄熱した潜熱を取り出せなかった。
比較例3 NaCHCoo ・3H20900gとCH3(NF2
)CHCOOHsOgよりなる混合物を実施例1と同様
の容器収納し、66℃に加熱して、すべて融解17ペー
ジ した後、再び冷却したところ、40℃まで冷却しでも過
冷却が破れず、蓄熱した潜熱を取り出せなかった。
以上実施例で示したように、本発明の蓄熱材はNaCH
Coo・3H20と他の物質との共晶を主成分とする系
に、結晶核形成材として、Na4P2O7゜Na4P2
0□・1oH20,Na5HP2o7.Na2H2P2
Q7゜およびNaH3P2o7のうちの少なくとも一つ
を加えた混合物であるので、過冷却をほとんど示さない
安定した吸放熱性能を有し、安価でかつ蓄熱量の大きな
ものとなっている。そして、上記実施例ではこれらの結
晶核形成材を単独で使用した場合のみ示しだが、その複
数種を組合せて使用しても、同等の作用効果を得ること
ができるものである。
また、NaCHCOo・3H20と他の物質との2成分
糸の共晶を主成分とする場合のみ示したが、NaCH3
Coo・3H20とCO(NF2)2とNH2CH2C
OOHのような3成分系の共晶を主成分とする系に対し
ても、これらの結晶核形成材は十分効果を有するもので
ある。
187、−ノ 本発明の蓄熱材は、空調用の蓄熱装置だけでなく、蓄熱
式保温器等の蓄熱を利用するあらゆる方第1図から第7
図は、本発明にかかる実施例の蓄熱材を1000回繰り
返し加熱と冷却を繰り返したときの過冷却度の変化の様
子を示すものである0 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名11
図 /      /り     lσθ    10〃、
唾りjづζし1自1に5(百) 第2図 /       、  10         /l)
0        /mρ治lトリふ?ζLTgJ、?
(剛 ’i IJ j色し@IF(n) 第4図 26遅とりtljlり’、C@) 城 嘴★欧椰と 手続補正書 昭和571e#IO月29日 特許庁長官殿 l事件の表示 昭和66年特許願第 197503号 2発明の名称 蓄熱材 3補正をする者 事件との関係      特  許  出  願  人
任 所  大阪府門真市大字門真1006番地名 称 
(582)松下電器産業株式会社代表者    山  
下  俊  彦 4代理人 〒571 住 所  大阪府門真市大字門真1006番地松下電器
産業株式会社内 6補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1)明細書第11頁第17〜18行の「46caty
yjをr 54 cal/P」に補正します。
(2)同書第11頁第13行のr 4e cal/f 
Jをr 54 cal/l Jに補正します。
(3)同書第12頁第8行のr 46 cat/y J
をr 64 c’at/y Jに補正します。
(4)同書第11頁第1行のr 46cat/y Jを
r 53 cat/y Jに補正します。
(6)同書第13頁第18行のr 46cal/f J
をr 53 cat/y Jに補正します。
(6)同書第14頁第13行のr s a cal/y
 Jをr 5 e cal/I Jに補正し1す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酢酸ナトリウム・3水塩(N a CHa C0
    0・3H2O)をf成分とする共晶を主成分として、結
    晶核形成材として、ピロリン酸ナトリウム(N a 4
    P 207) 、ピロリン酸ナトリウム・10水塩(N
     a 4PO・1oH20)lピロリン酸ナトリウム・
    1水 7 素3ナトリウム(Na3HP2o7)、ピロリン酸2水
    素2ナトリウム、(Na2H2P20□)、およびピロ
    リン酸3水素1ナトリウム(NaH3P207)からな
    る化合物群より選択された少なくとも一つを添加含有さ
    せてなることを特徴とする蓄熱材。
  2. (2)酢酸ナトリウム・3水塩を1成分とする共晶が、
    尿素(CO(NH2)2)、グリシン(NH2CH2C
    QoH)ならびに77 二/ (CH3(NH2) C
    Hα℃句のうちの1種以上と、酢酸ナトリウム・3水塩
    との共晶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。 2−− 。
  3. (3)酢酸ナトリウム・3水塩をす成分とする共晶を主
    成分とする系1oo重量部に対して、結晶核形成材の配
    合量が40重量部を超えないことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の蓄熱材。
JP19750381A 1981-07-17 1981-12-07 蓄熱材 Granted JPS5899696A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6153386A (ja) * 1984-08-21 1986-03-17 Hitachi Chem Co Ltd 蓄熱材
EP0632248A2 (en) * 1993-06-30 1995-01-04 Japan Pionics Co., Ltd. Trigger for regenerative substances and regenerative body with the trigger

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