JPS60130672A - 蓄熱材 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、酢酸ナトリウム３水塩を主体とする潜熱蓄熱
材に関するものである。

従来例の構成とその問題点 一般的に、蓄熱材には、物質の顕熱を利用したものと潜
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１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、従来より酢酸すＩ・リウム３水塩（ＮａＣＨ
３Ｃ００３Ｈ２Ｏ５融点約５８°Ｃ）は無機水化物の中
でも蓄熱量が大きく、たとえば暖房用の蓄熱材として有
力視されていた。しかしＮａＣＨ３ＣＯＯ：５Ｈ２０は
一度融解すると、非常に過冷却状態になりやすいため、
その融解液は通常−２０’Ｃ程度寸で冷却されないと過
冷却が破れない。そして、過冷却状態は、凝固点捷で冷
却されても、融解潜熱を放出せず、その温度は下に冷却
されてし捷う現象であるから、融解潜熱を利用した蓄熱
材にとって致命的欠点となる。

発明の目的 本発明は、酢酸ナトリウムの過冷却現象を防止し、安価
で、吸放熱性能の安定した単位重量当りもしくは単位体
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。

発明の構成 本発明のもっとも特徴とするところは、酢酸ナトリウム
（ＮａＣＨ３ＣＯ０）　と水とよりなる系を主成分とし
、ＮａＣＨｘＣＯＯ−３Ｈ２０の結晶化の際の過冷却を
防止するための結晶核形成イ」として、パラトルエンス
ルホン酸ナトリウム（０６Ｈ４（ＣＨ３）（ＳＯ３Ｎ１
Ｌ））　、モノクロル酢酸ナトリウノ、（Ｃ１ＣＨ２Ｃ
ＯＯＮａ）、Ｄ　Ｌ−リンゴ酸ナトリウム（ＮａＯ２Ｃ
ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＯ２Ｎａ）、ケイ皮酸ナトＩＪ　
ラム（Ｃ６ＨｓＣＨ＝ＣＨＣＯＯＮａ）、１−す７　タ
リンスルホン酸ナトリウム（Ｃ＋ｏＨ７ｓ’ｏ３Ｎａ）
　ならびに、酒石酸ナトリウム（Ｃ４Ｈ４０６Ｎ２Ｌ２
）　よりなる化合物群より選ばれた少なくとも１種を前
記の酢酸ナトリウムと水よりなる系に混合することにあ
る。

ところで、第１図にＮａＣＨ３ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系の状態
図を示す。この図より、ＮａＣＨ３ＣＯＯ６○、３重量
％とＨ２０３９，７重量％とからなる系はＮａＣＨ３Ｃ
ＯＯ・３Ｈ２０組成に相当し、この組成では、過冷却が
起こらなければ約５８°Ｃで融解と凝固が起こるのがわ
かる。また、ＮａＣ）（３０００６○重量％とＨ２Ｏ３
○重計チの系は、約ら５°Ｃ以−］−の温度では均一な
ＮａＣＨ５ＣＯＯ水溶液となる。この均一な水溶液を６
５°Ｃ以下に冷却すると、過冷却が起こらなければ、Ｎ
ａＣＨ３ＣＯＯ０３Ｈ２０が結晶化しはじめ、冷却され
るに従ってＮａＣＨ３ＣＯＯ−３Ｈ２０結晶の比率が増
加する。約３０°Ｃまで冷却されると、５○重量％のＮ
ａＣＨ３ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系全質量の約ｅｏ％がＮａＣＨ
３Ｃ０，３Ｈ２０（Ｄ結晶となり、残り４０％がＮａＣ
Ｈ３ＣＯＯ水溶液として存在する。そのため、ＮａＣＨ
３ＣＯＯ５○重量％とＨ２Ｏ５０重量係の系置部５５°
Ｃ以上の温度から３○°Ｃまで冷却されると、過冷却が
ほとんどなく、ＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０がうまく結
晶化したとすると、単位質量当りＮａＣＨ３ＣＯＯ−３
Ｈ２Ｏ組成の場合の約６○チの潜熱が得られることにな
る。また、ＮａＣＨｓＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系の水の比率が高
くなるとともに、蓄熱材の有する顕熱が増加し、顕熱に
よる蓄熱量が大きくなるのは当然である。つまり、Ｎａ
ＣＨ３ＣｏｏとＨ２０の比率をコントロールすることに
よって、融解潜熱による蓄熱と、顕熱による蓄熱を併用
して行い、その潜熱と顕熱による蓄熱の割合をコントロ
ールすることによって、太いに蓄熱材の応用範囲が広が
る。しかし、あまりＮａＣＨ３ＣＯＯの濃度の低い系を
Ｉ］ｌいることは、融解潜熱を用いた蓄熱材の特徴か失
なわＪｌでし−ま°）ため、ＮａＣＨｓＣＯＯを４○重
鼠係以上介イ４するＮａＣＨ３Ｃ００−Ｈ２Ｏ系を用い
るのが適９ノである。

逆に、ＮａＣＨｓＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系においてＮａＣＨｓ
ＣＯＯの含有量を増加させていくと、第１図より明らか
なように、ＮａＣす５Ｃｏｏを６○、３重量％以上含有
する系では、６８°Ｃ以上の温度からその温度以下に冷
却した際、うまく過冷却か破ねたとすると、ＮａＣＨ３
ＣＯＯ・３Ｈ２０が結晶化する。

しかし、当然系全体がＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０とな
らず、一部ＮｈＧＨ−，Ｃｏｏの１ま残る。それで、Ｎ
ａＣＨ３ＣＯＯを８０重量％上り多く含むＮａＣＨ５Ｃ
ＯＯ−Ｈ２０系では単位質ｌ当りの潜熱）〒ｉ゛がＮａ
ＣＨｓＣＯｏ・３Ｈ２Ｏ組成の場合の約５○チ以下ｖＬ
Ｃなるため実用的でなくなる。そのため、実際用いるＮ
ａＣＨ３ＣＯ０−Ｈ２Ｏ系は、ＮａＣＨ３ＣＯＯを８０
重晴チ以下の範囲で含有するのが適切であると考えら汎
る。

なお、結晶核形成相としてのパラトルエンスルホン酸ナ
トリウム（Ｃ６Ｈ４（ＣＨｓ）（ＳＯ３Ｎａ））＋モジ
クロル酢酸ナトリウム（Ｃ１ＣＨ２ＣＯＯＮａ）。

ＤＬ−リンゴ酸ナトリウム（ＮａＯ２ＣＣＨ２ＣＨ（０
Ｈ）ＧＯ２Ｎ２Ｌ）、ケイ皮酸ナトリウム（Ｃ６ＨｓＣ
Ｈ＝ＣＨＣＯＯＮａ）。

１−ナフタリンスルホン酸ナトリウム （（：＋ｏＨ７ＳＯ３Ｎａ）ならびに、酒石酸ナトリウ
ム（Ｃ４Ｈ４０６Ｎ２Ｌ２）は、ＮａＣＨ３ＣＯＯを５
８重量多以上含有するＮａＣＨｇＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系の場
合は、この系１○○重量部に対して、それぞれ１重量部
程度で十分効果があり、さらにそれ以上加えても、十分
過冷却防止効果を有する。

ＮａＣＨｓＣＯＯが５８重量置部満である系の場合には
、それが５８重量％以上含まれている系に比較して、結
晶核形成材のＮａＣＨ３ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系中への溶解量
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。

しかｌ〜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、１○０〜１○○０に９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、
Ｎａ、ＣＨ３ＣＯＯ−３Ｈ２０結晶が融解した状態にお
いても、全体が均一な組成にならず、上部にはＮａＣＨ
３ＣＯＯの低濃度の溶液が、１・一部には結晶核形成材
の沈澱物、およびＮａＣＨ３ＣＯＯと結晶核形成材との
高濃度液体が存在することになる。そのため、結晶核形
成相の混合量が、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も、結晶核形成材がＮａＣＨｓ
　Ｃｏｏ−１１２０系中に溶解してし捷わずに結晶核形
成材として作用する。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の下限は、用いるＮａＣＨ３
ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系の量や蓄熱材を収納する容器の形状に
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、て好捷しいことではなく、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
ａ（Ｈ３ＣＯＯ−Ｈ２０系１００重衛部に対して、４ｏ
重量部を超えないことが望ましい。

実施例の説明 実施例１ ＮａＣＨｘＣＯＯ・３Ｈ２０１○○ｏｙと第１表に示し
た結晶核形成材１○）をビーカーに入れ、ウオーク−バ
ス中で７５°Ｃまで加熱して、ＮａＧＨｓＣＯＯ−３Ｈ
２０をすべて融解した。この混合物を内径１○○ｍＲ（
、長さ１○Ｏ＃ｌ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バス中に
入れ、７○°Ｃと４０°Ｃの間で加熱冷却を連続して行
なった。

第２図は、結晶核形成材として、パラトルエンスルホン
酸ナトリウムを用いた場合の試別を、連続して１○Ｏ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との差の変化の様子を示したもの
である。図の横軸は加熱冷却ケ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）
である。

この図より、本実施例の蓄熱量の加熱および冷却　−を
１○Ｏ回繰り返しても、過冷却度が３〜４°Ｃの範囲で
安定１〜でおり、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。

ところで、第３図は、結晶核形成材としてモノクロル酢
酸ナトリウムを用いた場合の過冷却度であり、第４図は
、ＤＬ−リンゴ酸ナトリウムを用いた場合、第５図はケ
イ皮酸す）　ＩＪウムを用いた　゛場合、第６図は１−
ナフタリンスルホン酸ナトリウムを用いた場合、第７図
は酒石酸ナトリウムを用いた場合である。これら実施例
の試料いずれも、過冷却度が５°Ｃ付近で安定している
。

ＮａＧＨｓＣＯＯ・３Ｊｉ２０　６００Ｋｙと’ＪＰ”
　ｅ　（／Ｃ／Ｔ＜　Ｌた結晶核形成材５○０ｙ−とを
内部にヒ７夕を有する内径ａｃｉｃｍ、高さ９０Ｃｍ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。容器内部のヒータでＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２
０を７０″Ｃまで加熱して、ＮａＣ，ＨｓＧＯＯ１３Ｈ
２０ｆすべて融解した。それからヒータによる加熱を停
止し、冷却したところ、結晶核形成材としてパラトルエ
ンスルホン酸ナトリウム（Ｃ６Ｈ４（ＣＨ３）（ＳＯｇ
Ｎａ））。

モノクロル酢酸すｌ・リウム（Ｃ１ＣＨ２ＣＯＯＮａ）
。

ＤＬ−リンゴ酸ナトリウム（ＮａＯ２ＣＣＨ２ＣＨ（Ｏ
Ｈ）ＣＯ２ＮｌＬ）　、ケイ皮酸ナトリウム（Ｃ６Ｈｓ
　ＯＨ＝ＧＨＣＯＯＮａ）。

１−ナフタリンスルホン酸ナトリウム （Ｃ＋ｏＨ７ＳｏｘＮａ）　ならびに、酒石酸ナトリウ
ム（Ｃ４Ｈ４０６Ｎａ２）のいずれを用いた場合にも、
６４°Ｃ付近で過冷却が破れ、容器内部の温度が５８°
Ｃまで上昇した。その後５０回加熱と冷却を繰返したが
、いずれの場合も過冷却度が約５°Ｃのところで安定し
て過冷却が破れ、本実施例の蓄熱材が十分蓄熱材として
機能することが確認できた。

比較例１ ＮａＣＨ３ＣＯＯ−３Ｈ２０１００Ｏ！ｉＩ−’５実施
例１と同様の容器に収納し、７○°Ｃまで加熱してＮａ
ＣＨｓｏｏｏ・３Ｈ２０をすべて融解した。その後、冷
却したところ、室温まで達してもＮａＣＨ３Ｇ　Ｏｏ。

３Ｈ２０は結晶化しなかった。

比較例２ ＮａＣＨ３Ｃ００・３Ｈ２Ｏ５００１（９を実施例２と
同様の容器に収納し、容器内部のヒーターでＮａＣＨ３
ＣＯＯ，３Ｈｚｏ　’ｉ７０’ｃまで加熱ｉ２て、Ｎａ
ＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０をすべて融解した。その後ヒー
タによる加熱を停止して冷却したところ、室温捷で過冷
却してしまった。

発明の効果 以上実施例で示したように、本発明の蓄熱量はＮａＧＨ
ｓＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系に、ＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０の
結晶核形成材としてパラトルエンスルホン酸ナトリウム
（Ｃ６Ｈ，＋（ＣＨｓ）（ＳＯ３Ｎａ）’）、　モノク
ロル酢酸ナトリウム（Ｃ１ＣＨ２ＣＯＯＮａ）、Ｄ　Ｌ
−リンゴ酸ナトリウム（ＮａＯ２ＣＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）
ＣＯ２Ｎａ）。

ケイ皮酸ナトリウム（Ｃ６Ｈ５ＣＨ＝ＣＨＣＯＯＮａ）
。

１−ナフタリンスルホン酸ナトリウム （（＋ｏＨ７ＳＯ３Ｎａ）　ならびに、酒石酸ナトリウ
ム（Ｃ４Ｈ４０６Ｎ１Ｌ２）よりなる化合物群より選択
された少なくとも１種を加えた混合物であるから、過冷
却のほとんど示さない安定した吸収熱性能を有し、安価
でかつ蓄熱量の大きなものとなっている。

そして、実施例ではこれら結晶核形成材を単独で使用し
た場合について示しているが、その複数種を組合わせて
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。

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面に応用可能な
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は酢酸す）　ＩＪウムー水系の状態図である。 第２図から第７図までは本発明にかかる蓄熱材の実施例
を１０Ｑ回繰り返し加熱・冷却したときの過冷却度の変
化の様子を示すものである。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 １−／ｚθ　ノ　、？ ＮａＣＴｏＣｌ）０　（Ｌ−７’／、）　ＮａＣＨｓＣ
ｌ）０２図 ３図 第４図 第５図 −１６図 第　７　図 そｉり紹−１／田仮（＠）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）酢酸ナトリウム（ＮａＣＨｓＣＯＯ）と水（Ｈ２
   Ｏ）とよりなる系に、ノ（ラドルエンスルホン酸ナトリ
   ウム（Ｃ６Ｈ４（ＣＨｓ）（ＳＯ５１（ａ））、　モノ
   クロル酢酸ナトリウム（Ｃ１Ｃ［２ＣＯＯＮａ）、ＤＬ
   　−リンゴ酸ナトリウム（Ｎａ０２ＣＣ）１２ＣＨ（Ｏ
   Ｈ）ＣＯ２Ｎａ）。 ケイ皮酸ナトリウム（Ｃ６Ｈ５ＣＨ＝ＣＨＣＯＯＮａ）
   。 １−ナフタリンスルホン酸ナトリウム （Ｃ＋ｏＨ７ＳＯ３Ｎａ）ならびに７酒石酸ナトリウム
   （０４Ｈ４０６Ｎａ２）　よりなる化合物群より選択さ
   れた少なくとも１種の結晶核形成材を含有させてなるこ
   とを特徴とする蓄熱材。
2. （２）酢酸ナトリウムと水とよりなる系において、酢酸
   す）　ＩＪウムが４０〜８０重量％含まれていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蓄熱材。
3. （３）酢酸ナトリウムと水とよりなる系１００重量部に
   対する結晶核形成材の配合ｆｊｔが４０重ｈｔ゛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。