JPS59138289A - 蓄熱材及びその製造方法 - Google Patents

蓄熱材及びその製造方法

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JPS59138289A
JPS59138289A JP1152883A JP1152883A JPS59138289A JP S59138289 A JPS59138289 A JP S59138289A JP 1152883 A JP1152883 A JP 1152883A JP 1152883 A JP1152883 A JP 1152883A JP S59138289 A JPS59138289 A JP S59138289A
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calcium chloride
hydroxide
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梁取 美智雄
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宮本 誠吾
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は太陽熱や深夜電力等を蓄えるだめの潜熱蓄熱材
及びその製造する方法に関するものである。
〔従来技術〕
太陽熱や深夜電力等を蓄熱してこの熱をヒートポンプ式
暖房機の熱源や温室の熱源として利用する場合、潜熱蓄
熱材としては15〜280程度の温度範囲の融点を有す
る物質が望まれる。
従来、塩化カルシウム(C2Cl2)の水和物すなわち
、塩化カルシウム6水塩(CaC1z ・6H20)を
利用すると、比較的低い温度範囲の融点の蓄熱材が得ら
れることが米国特許4189394によって知られてい
る。この材料は、潜熱も大きく不燃性で無公害な材料で
あるため、蓄熱材としてすぐれた材料である。しかし、
上記米国特許は発核剤の発明であり、製造方法について
は記載されていない。特に、蓄熱材料の融点を15C〜
28Cの任意の範囲に調整する方法についてはなんら記
載されていない。
塩化カルシウム6水塩の製法としては、例えば大理石(
炭酸カルシウム; CaCO5)を塩酸(HCt)で溶
かし、炭酸ガスを発生させ、残りの廃液を蒸発させて取
り出す方法が知られている。
この方法は、塩酸を使用しなければならないこと、炭酸
ガスが発生する等危険を伴い、しかも高価である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、15〜28C程度の温度範囲の融点を
有す蓄熱材を安全かつ安価に製造する方法を提供するこ
とにある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、融雪用や食品部加用等工業用に現在大
量に使用されている工業用塩化カルシウムに水と、残滓
を固めるための微量の物質を添加して蓄熱材を形成する
ことにある。
〔発明の実施例〕
本発明は、工業用塩化カルシウムから蓄熱材の原料とな
る塩化カルシウムを製造するものである。
工業用塩化カルシウムには不純物が含まれているが、こ
れに適切な処理をほどこすことにより、蓄熱材の原料と
することができる。
従ってアンモニアソーダ法で、炭酸カルシウムを製造す
る際廃菓物として出てくる安価な工業用塩化カルシウム
を利用できる。
第1表は工業用塩化カルシウムの中から4穐類選んでそ
の成分を分析した結果である。
いずれの場合も、塩化カルシウムの主成分CaC42が
70俤余含まれている。
また、CaCtz以外に若干のNaC4,微量のFe2
O3やCaSO4それに小石やゴミ等の残滓を滓を若干
含んでいて、残りは水(H2O)が入っている。この工
業用塩化カルシウムそのままでは、融点が80C以上と
高く本発明の目的の蓄熱材としては利用できない。この
ため、これに水を加えて融点を調整する必要がある。
第1図は第1表に示す工業用塩化カルシウムに、室温状
態にて水を種々の割合で加えて、その融点を実測した結
果である。横軸に工栗用塩化カルシウムCの重量%をと
り、縦軸に融点T。(C)をとって示しである。図中・
印で示す曲線■は融雪用、0印で示す曲線■は食品添加
用のもの、■で示す曲線■は粒状塩化カルシウムのもの
である。
まだ、フレーク状塩化カルシウムの特性曲線■は曲線■
とほとんど同じであった。水を添加しCが減少するにし
たがい融点T、は低下する。点P(C=70%T−=2
81r)にて折曲り点があり、さらにCが減少するにつ
れT工は下がり続ける。
このC−T工面線より所望の温度(15〜28C)の融
点の蓄熱材を得るためには、工業用塩化カルシウムを水
に52〜70重量%の割合で添加すれば良いことがわか
る。しかしCが65〜70重量−のものは、蓄熱材とし
て使用中、融点の高く融解し難い塩化カルシウムが、蓄
熱槽の下部に沈殿する。このような物質は蓄熱材として
の効力がないので、Cが65〜70重量%の範囲のもの
は蓄熱材としては使えない。また、Cが52重量%以下
の領域での使用は、融点が極めて不安定である。
つまり、ヒートサイクル毎に融点が変動し、!吏いにく
い。したがって実用的にはCが52〜65重量%の範囲
のものが、蓄熱材として使えるものとなる。なお折曲り
点P(C=70重量%)以上の範囲のものは、最初より
混合物の中に、すでに溶けない工業用塩化カルシウムの
粒が残っていて、この範囲のものは使いものにならない
。以上のような混合割合で作った蓄熱材原料は、容器に
入れて温水槽中で加熱するのが良く、このようにすると
小石、ゴミ等の残滓が下部に沈殿し、上部には透明度の
良い上澄液が残る。この上澄液を採って蓄熱材として1
吏う。
第2図は以上説明した蓄熱材の製造方法のフローチャー
トを示すものである。
第1のステップ20は蓄熱材の原料3と希釈液4(水な
ど)を混合攪拌する工程である。この工程においては第
3図に示すように大容器1に原料3を入れ、容器2中の
希釈液4を大容器1中に適量入れて、原料3と一緒に混
合攪拌する。潜熱蓄熱材を所望の融点に調整するために
、原料3と希釈液4との混合割合は、あらかじめ計算で
求めておく必要がある。また原料3が均一に希釈液4に
溶けるように攪拌棒などを用いて良く攪拌しねばならな
い。
このようにして攪拌混合した混合液6は、次のステップ
24で第4図に示すような小容器5に移される。小容器
5に移す過程において、大容器1中に沈殿しているごみ
、不純物等の残滓があれば除去する(ステップ22)。
小容器5に混合液6を移した後、しばらくの間装置して
おく。この間に第5図に示すようにごみや不純物等の残
滓6bは、小容器5の下部に沈殿する。上部には上澄液
6aが残る。ステップ28で容器5中の上澄液6aのみ
別の小容器に移替え、残滓6bは除去する(ステップ3
2)。この過程を数回くり返すと上澄液6aの透明度は
向上し、純度の高い蓄熱材が得られる。
さらに上澄液6aの透明度を向上するためにはステップ
26において加熱するのが良い。この場合には、第6図
に示すように加熱槽7に、上澄液6aの入つだ小容器5
′を入れる。加熱槽7に付いている加熱源としてのヒー
タ9の熱は、加熱槽7に入っている熱媒体8(水、油な
ど)に伝わり、熱媒体8より小容器5′内の上澄液6a
に伝わる。
またさらに上澄液6aの透明度を向上するためには、ス
テップ30において上澄液6aの入っている小容器5′
を冷蔵庫等に入れて凝固させた後、加熱槽7に入れて融
解させると透明度は一段と向上する。
本発明において、第3図に示す大容器1から第4図に示
す小容器5に移替える理由は、(1)加熱槽や冷蔵、曜
に入れる際、分割できるため持ち運び易いこと、(2)
分割して加熱、冷却処理ができること、(3)伝熱面債
が広くなるだめ、加熱時間、冷却時間が短縮されること
などによる。
このようにしてできだ上澄液6aは蓄熱材として用いら
れるが、過冷却を防止するための発核剤や、三相分te
l抑制するだめのゲル化剤等の添加物を少量加えること
がある(ステップ34)。その後蓄熱材6Cはステップ
36で第7図に示す同筒状の蓄熱カプセル10や、第8
図に示す球状の蓄熱カプセル10′に入れて用いられる
第2図のステップ26で加熱する温度2時間には望まし
い範囲がある。
第9図は加熱時間t(hr)が1時間後の加熱温度T(
C)と透明度との関係を示すもので、横軸に加熱温度T
 (C)をとシ、縦軸に透明度を5段階(0・・・全く
見えない、1・・・見えない、2・・・やや見える、3
・・・見える、4・・・明白に見える)にわけてとって
いる。第9図から明らかなように加熱温度は60tll
’〜80Cの範囲がよい。80C以上になると蓄熱材の
成分が変化することがあり、また60C以下では透明度
がよくならない。
まだ第10図は加熱温度T (C)が70Cにおける加
熱時間t(br)と透明度との関係を示すもので、横軸
に加熱時間t(hr)縦軸に第2図と同様に透明度を5
段階(0,1,2,3,4)にわけてとっている。
加熱時間は1時間以上がよく、それ以下では透明度が極
めて悪いことが実験でわかる。
なお、実験において、蓄熱材は透明ポリカーボネイト製
の1を入り容器を用い、透明度は容器を通して反対側の
物体が見える程度で判定した。
ところで、このように作製した蓄熱材は、使用中過冷却
し凝固点以下20C以上温度低下しても潜熱を放出しな
いことがある。このため、凝固を容易とする発核剤を試
行錯誤探索したところ、水酸化カルシウム(Ca (O
H) 2 )を添加し、これに、さらに、酸化ストロン
チウム(SrO)、リン酸ストロンチウム(S r 2
 (PO4)2 )、水酸化ストロンチウムSr(OH
)2、水酸化ストロンチウム8水塩(8r 2 (OH
)2 ・8H20)の中から1種以上の物質を添加する
と効果がある。添加する量としては、水酸化カルシウム
を0.01〜10重量%加え、さらに、S rO+ S
 ’2 (PO4)21 S ’ (0H)2 *S 
rz (OH2・8H20)の少なくとも1つを0.0
1〜10重量%加えるのがよい。
水酸化カルシウムCa(OH)2は精製中に残る蓄熱材
の残滓物を固めてしまう効果がある。すなわち残滓物が
浮遊していると、発核剤の効果が減少する。また、残滓
物は蓄熱材の粘度を高め、放熱時に対流伝熱を悪くする
不都合がある。ところが、水酸化カルシウムを添加する
と残滓物を固めることができ、上記不都合を解消できる
発核剤としては、Ca(OH)2+SrQの組合せが一
番良好で、過冷却度は第11図に示すような小さな値と
なる。sroを0.1%添加し、Ca(OH)zを0.
1%添加すると過冷却度が著しく小さくなる。
sroを0.1%、Ca(OH)2を1.0重量%添加
すると過冷却度はほぼOCとなる。蓄熱材中への添加方
法としては、Ca(OH)2とsroの一部が接触する
ようにして入れるのがよい。
前記したように、工業用塩化カルシウムにはNaCtが
0.5〜4%程度含まれており、これが蓄熱材の融点を
下げる作用をする。すなわち、純粋の塩化カルシウムC
aCl2の融点は30Cであるが、溶液中にNaC1が
0.5〜4重量%含まれていると融点が約28Cに低下
する。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば水に工業用塩化カ
ルシウムを添加するのみで15〜28C程度の温度範囲
に融点を有する蓄熱材を安全かつ安価に製造することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は工業用塩化カルシウムに水を加えた時の工業用
塩化カルシウムの重量%と融点との関係を示す図、第2
図は本発明の一実施例になる蓄熱材の製造方法のフロー
チャート、第3図〜第8図は第2図のフローの具体的説
明図、第9図〜第11図は本発明の蓄熱材の特性を示す
図である。 3・・・原料、4・・・希釈液、6・・・混合液、6a
・・・上澄液、61〕・・・残滓、6C・・・蓄熱材、
7・・・加熱槽、8・・・熱媒体、9・・・ヒータ、1
0.10’・・・蓄熱カプセル。 3 1  図 Hzo                      
   cr*i砕=、4ジ             
1川藺乙乃ルンワ4 第 2 図 薗  3  図 不 4 図 拓  6  図 第 7 固 ′fJ 9 図   ゛ 加軌渫屋丁(’cう Y /ρ 図 加’ ” ’eM t (Iy) 第  11  図 Cめ(OH)25奎如牢 (土量Zジ 手続補正書(自発) 昭和58 年特許願第 11528  号2、発明の名
称 蓄熱材及びその製造方法 3、補正をする者 □Iff’lとの関係   特 許 出 願 人名  
11:    r5101株戊会ンI  日  立  
製  作  所4、代 理 人 届  所   〒100東京都千代田区丸の内−丁目5
番1号株式会H日立τシツ作所内 電話 ・」・、・2
1111+1+大代ノ05、補正の対象 明細書の特許
請求の範囲の欄6、補正の内容 別紙のとおシ 61 特許請求の範囲を次のように補正する。 を52〜65重量%添加してなる蓄熱材。 トロンチウム、リン酸ストロンチウム、水酸化ストロン
チウム、水酸化ストロンチウム・8水塩のうち少なくと
も1種類の物質を添加してなる特許請求の範囲第1項ま
たは第2項に記載の蓄熱材。 4、発核剤として、水酸化カルシウムと酸化ストロンチ
ウL、リン酸ストロンチウム。 水酸化ストロンチウム、水酸化ストロン8水塩のうち少
なくとも1種類の物質とをそれぞれ001〜10重量%
添加して力る特許請求の範囲第3項記載の蓄熱材。 ± 容器内の水に塩化カルシウム、塩化ナトリウム、そ
の他不純物を含む工業用塩化カルシウムを52〜65重
量%添加した後、これを所定時間、所定の加熱温度で加
熱して、容器の下部に蓄熱材に適さない不純物を沈殿さ
せ、容器内の上澄液を採って蓄熱材としたことを特徴と
する蓄熱材の製造方法。 L 上澄液に、発核剤として、水酸化カルシウムと酸化
ストロンチウム、リン酸ストロンチウム、水酸化ストロ
ンチウム又は水酸化ストロンチウム8水塩のうち少なく
とも1種類の物質とをそれぞれ0.01〜10重量%添
加したことを特徴とする特許請求の範囲第5項または6
項記載の蓄熱材の製造方法。 A 加熱温度を60tll”〜80pの範囲としたこと
を特徴とする特許請求の範囲第5項または6項記載の蓄
熱材の製造方法。 −2−加熱時間を1時間以上としたことを特徴とする特
許請求の範囲第5項寸たけ6項記載の蓄熱材の製造方法
。」

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、水に工業用塩化カルシウムを52〜65重量%添加
    してなる蓄熱材。 2、水に工業用塩化カルシウム全52〜65重量%添加
    したものに、発核剤として水酸化カルシウムと酸化スト
    ロンチウム、リン酸ストロンチウム、水酸化ストロンチ
    ウム、水酸化ストロンチウム8水塩のうち少なくとも1
    稲類の物質とを添加してなる特許請求の範囲第1項記載
    の蓄熱材。 3、発核剤として、水酸化カルシウムと、酸化ストロン
    チウム、リン酸ストロンチウム、水酸化ストロンチウム
    、水酸化ストロンチウム8水塩のうち少なくとも1種類
    の物質とをそれぞれ0.01〜10重量%添加してなる
    特許請求の範囲第2項記載の蓄熱材。 4、容器内の水に工業用塩化カルシウムを52〜65重
    量%添加した後、これを所定時間、所定の加熱温度で加
    熱して、容器の下部に蓄熱材に適さない不純物を沈殿さ
    せ、容器内の上澄液を採って蓄熱材としたことを特徴と
    する蓄熱材の製造方法。 5、上澄液に、発核剤として、水酸化カルシウムと、酸
    化ストロンチウム、リン酸ストロンチウム、水酸化スト
    ロンチウム又は水酸化ストロンチウム8水塩から選ばれ
    た少なくとも1種類の物質とをそれぞれ0.01〜10
    重量%添加したことを特徴とする特許請求の範囲第4項
    記載の蓄熱材の製造方法。 6、加熱温度を60C〜80Cの範囲としたことを特徴
    とする特許請求の範囲第4項記載の蓄熱材の製造方法。 7、加熱時間を1時間以上としたことを特徴とする特許
    請求の範囲第4項記載の蓄熱材の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4585573A (en) * 1981-12-09 1986-04-29 Hitachi, Ltd. Heat storage material and process for producing the same
US5085790A (en) * 1989-06-06 1992-02-04 Hoermansdoerfer Gerd Phase change materials and use thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5090582A (ja) * 1973-12-13 1975-07-19

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