JPS60181185A

JPS60181185A - 蓄熱剤組成物

Info

Publication number: JPS60181185A
Application number: JP59039306A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kamiyoshi; 和彦神吉; Kozo Kanamori; 金森　耕造; Hiromitsu Suzuki; 鈴木　博充
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1984-02-29
Filing date: 1984-02-29
Publication date: 1985-09-14
Also published as: JPH0417236B2

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】（技術分野）本発明は高い蓄熱性能を長期間にわたって保持する耐久
性にすぐれた蓄熱剤組成物に関する。

（従来技術）大腸熱を利用し、或いは廃熱を回収利用するためには、
これらの熱を一旦蓄熱し、必要なときに任意に取り出し
得る蓄熱剤を使用することが有利である。このような蓄
熱剤として、固液相変化に伴う潜熱量が水等の有する顕
熱よりもはるかに大きく、且つ、一定の相変化温度にお
いて潜熱の吸熱放熱を行なわせることができることから
、従来、無機水和塩が注目されている。特に、硫酸ナト
リウム１０水塩（以下、芒硝という。）が金属に対する
腐食性が少ないと共に、人体や器物に対して有害性をも
たないので蓄熱剤として好適である。

しかし、反面、芒硝は実際に蓄熱剤として用いるときに
は、尚、種々の問題を有している。

その第１は、硫酸ナトリウムが凝固する際に過冷却しや
すい点である。この硫酸ナトリウムの過冷却を防止する
ために、芒硝を蓄熱剤として用いる場合には、芒硝と共
にホウ酸ナトリウム１０水塩（以下、ホウ砂という。）
等の所謂核剤を芒硝の結晶化剤として蓄熱体刑組成物中
に分散させるが、多くの場合、この核剤が蓄熱体刑組成
物中で分離沈降して、核剤として有効に機能しないこと
がある。

第２は、芒硝が融解する際、硫酸ナトリウムの水に対す
る溶解度が小さいために、遊離した結晶水中に全量が溶
解せずに、一部が硫酸ナトリウムとして分離、沈降し、
当初の水和塩に復帰しない点である。

このような固液相分離に基づく問題を解決するために、
ポリアクリル酸ナトリウムのような水溶性樹脂を増粘剤
として蓄熱剤に存在させ、融解状態での組成物の粘度を
高めることが知られている。

しかし、このポリアクリル酸ナトリウムは増粘作用に非
常にすぐれている反面、保水性が大きいので、芒硝の融
解時に取り込んだ水を芒硝の結晶時に放出することがで
きず、この結果、芒硝の一部が有効に蓄熱に関与しない
こととなり、蓄熱剤組成物の蓄熱性能の経時低下が著し
い。

第３に、従来、芒硝を主成分とする蓄熱剤をマトリック
スとしての不飽和ポリエステル樹脂のような熱硬化性樹
脂や、セメント、石コウ等の無機材料中に分散させ、マ
トリックスを硬化させて、蓄熱剤をマトリックス中に固
定化することが広く行われているが、上記のようなマト
リックス材料はそのボ・ントライフが短か（、従って、
蓄熱剤をマトリックス材料と混合する際に、そのポット
ライフにより作業時間が制約される不便があり、賦形が
必ずしも容易ではない。

（発明の目的）本発明者らは上記した問題を解決するために鋭意研究し
た結果、上記のように、芒硝又はその共晶塩と核剤を含
有する蓄熱剤組成物にマトリックスとしてアスファルト
を含有させることによって、蓄熱剤組成物におけ固液分
離を防ぎ、従って、蓄熱剤組成物の蓄熱゛性能を大幅に
改善することができることを見出して、本発明を完成し
たものである。

（発明の構成）本発明の蓄熱剤組成物は、硫酸ナトリウム１０水塩又は
その共晶塩とアスファルトとを含有することを特徴とす
るものである。

本発明の蓄熱剤組成物における主要成分は芒硝（硫酸ナ
トリウムの共晶塩を含む。）である。芒硝は、硫酸ナト
リウム１００重量部について結晶水１２６重量部を有す
る単斜品物質であって、融点３２℃、凝固潜熱６０　ｃ
ａｌ／ｇ　（９３ｃａｌ／ｃｃ）を有する。硫酸ナトリ
ウム共晶塩は、硫酸ナトリウム及び水に対して、塩化ナ
トリウム及び／又は塩化アンモニウムを加えることによ
って生成される。

このような共晶塩とすることによって、融点を１５〜３
２℃の任意の範囲に制御することができる。

共晶塩の調製において、塩化ナトリウム及び塩化アンモ
ニウムの添加量は、硫酸ナトリウム１００重量部につい
て、それぞれ０．５〜１５重量部及び０．５〜２０重量
部の範囲が適当である。塩化ナトリウム及び塩化アンモ
ニウムは、それぞれ上記の範囲で併用することもできる
。

本発明の蓄熱剤組成物においては、必要に応じて、硫酸
ナトリウムの冷却時の結晶化を促進して、その過冷却を
防止するために、核剤が含有される。

核剤としてはホウ砂、ホウ酸リチウム４水塩、ホウ酸ア
ンモニウム４水塩、炭酸カリウム等が好適である。特に
、ボウ砂が核剤としての作用にすぐれ、好ましく用いら
れる。核剤は、芒硝又はその共晶塩１００重量部につい
て０．２〜２０重量部の範囲で使用される。０．２重量
部よりも少ないときは過冷却の防止効果に乏しく、一方
、２０重量部よりも多量であるときは、蓄熱剤組成物の
潜熱量が減少するのみならず、蓄熱剤組成物のアルカリ
度が高くなるため、例えば、蓄熱剤組成物を不飽和ポリ
エステル樹脂のようなマトリックス材料中に分散させ、
固定して蓄熱体を構成したとき、マトリックスの劣化分
解を引き起こし、蓄熱体の耐久性を損なう。

次に、本発明の蓄熱剤組成物においては、必要に応じて
、増粘剤として水溶性樹脂や親水性の無機物が用いられ
る。上記水溶性樹脂としては、親水性基、特にカルボキ
シル基（アルカリ金属塩にて塩を形成している場合を含
む。）を有する樹脂が好ましく、例えば、ポリアクリル
酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−メタクリル酸共重
合体、カルボキシルメチルセルロース、スチレン−マレ
イン酸共重合体、及びこれら樹脂のナトリウム、カリウ
ム、リチウム等のアルカリ金属塩等が好適に用いられる
。特に、これらの水溶性樹脂は、その０．５％水溶液の
２０℃における粘度が３０００〜５０θＯＯセンチポイ
ズであるのが望ましい。従って、特に、ポリアクリル酸
ナトリウム及びポリアクリル酸カリウムが好適に用いら
れる。また、ヒドロポリアクリルアミド等の水溶性樹脂
を用いられる。

尚、これらの水溶性樹脂は、その水溶性を損なわない範
囲で軽度に架橋されていてもよい。

また、親水性無機物としては、無水ケイ酸やケイ酸塩化
合物が好適に用いられる。ケイ酸塩化合物としては、例
えば、タルク、モンモリナイト、サボナイト、バーミキ
ュライト、セリナイト、カオリナイト、ナクライト、セ
ピオライト、パリゴルスカイト、アクパルジャナイト等
の粘土類が好ましく用いられる。尚、これらの無機増粘
剤は、その粒径が０．０５〜５０ｍμの範囲にあるのが
好ましい。

上記のような増粘剤は、本発明の蓄熱剤組成物において
は、通常、芒硝又はその共晶塩１００重量部について、
１〜４０重量部の範囲で含有されるのが好ましい。尚、
増粘剤として、上記水溶性樹脂と無機物とを併用してよ
いのは勿論である。

本発明の蓄熱剤組成物はアスファルトを含有する。アス
ファルトは、よく知られているように、固体乃至半固体
の瀝青質部、金物であり、本発明においては、アスファ
ルトは石油アスファルト及び天然アスファルトのいずれ
であってもよく、石油アスファルトとしては、ストレー
トアスファルト、ブローンアスファルトのいずれをも使
用することができる。特に、本発明においては、アスフ
ァルトは、ＪＩＳ　Ｋ　２５３１で規定されている軟化
点試験方法による軟化温度が３０℃以上であるものが好
適に用いられ、特に、５０℃以上のものが好ましい。

本発明の蓄熱剤組成物において、アスファルトは、硫酸
ナトリウム、水、及び必要な場合には核剤及び増粘剤か
らなる組成物１００重量部について５〜５００重量部の
範囲で用いられるが、特に、２０〜１００重量部の範囲
が好ましい。

硫酸ナトリウム、水、及び必要な場合には核剤及び増粘
剤からなる組成物にアスファルトを混合して蓄熱剤組成
物を調製するには、例えば、予めアスファルトを粒状又
は塊状に破砕し、これを上記混合物に加熱しながら添加
混合することにより得られ、また、アスファルトを水媒
質中に乳化させ、これを上記混合物に添加混合すること
によっても得られる。特に、後者の方法が好ましい。

後者の方法においては、アスファルトの水エマルション
の安定化を図るために、エマルジョンには適量の界面活
性剤を添加するのが好ましい。界面活性剤としては、特
に制限されることなく種々のものを用い得るが、例えば
、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルヘンゼンスルホン
酸ナトリウム、ドデシルナフタレンスルホン酸ナトリウ
ム等のアニオン系界面活性剤、塩化ラウリルトリメチル
アンモニウム、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム
、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化ドデ
シルトリメチルアンモニウム等のカチオン系界面活性剤
、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエ
チレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエ
ーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等
の非イオン系界面活性剤等が用いられる。上記のような
アスファルトの水エマルジョンにおける固形分濃度は１
５〜６０重量％が適当であり、特に、３０〜５０重量％
の範囲が好ましい。

本発明の蓄熱剤組成物は、例えば、水不透過性材料から
なる中空容器内に密封されて使用される。

上記水不透過性材料は特に制限されることなく種々のも
のが用いられ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン
、エチレン−プロピレン共Ｉｔ　合体、ポリ塩化ビニル
、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタ
レート、ポリアミド、不飽和ポリエステル樹脂、エポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂、これらの樹脂とガラス繊維との
複合体、これらの樹脂とアルミニウムとの積層体のよう
な樹脂及びその複合体材料、鉄、ステンレス鋼、アルミ
ニウム、銅、黄銅等の金属材料、陶器、磁器、セメント
、石コウ等のセラミック材料が用いられる。

（発明の効果）本発明の蓄熱剤組成物は、以上のように、芒硝又はその
共晶塩とアスファルトとを含有するために、理由は必ず
しも明らかではないが、蓄熱剤組成物における固液分離
が有効に阻止され、その結果、蓄熱性能が大幅に改善さ
れると共に、長期にわたって蓄熱性能が高く保持され、
また、マトリックス材料としてのアスファルトは前記し
た不飽和ポリエステル樹脂やセメント、石コウ等と異な
り、蓄熱剤とアスファルトとの混合時にポットライフに
基づく制約がないので、鋳型或いは賦形が容易であり、
従って、例えば、パッシブソーラー住宅システムにおけ
る蓄熱壁材、蓄熱床材、トロンブ壁のほか、ヒートパイ
プやヒートポンプ集熱による補助暖房器、排熱利用のだ
めの蓄熱材として好適に使用することができる。

（実施例）以下に実施例を挙げて本発明の蓄熱剤組成物を説明する
。

実施例１硫酸ナトリウム１　ｋｇに対して、水９３ｇ、ホウ砂１
１ｇ、増粘剤として０，５％水溶液の粘度が１１０００
センチボイズ、ρ１１が８．６であるポリアクリル酸ナ
トリウム１２’ｇ及び蒸発残留分５７％のカチオン系ア
スファルト乳剤（日瀝化学工業９１製カチオゾールＣＭ
Ｅ−３）７７’ｇをそれぞれ加えた後、約４０℃で加温
しながら攪拌し、十分に溶解させて、本発明の蓄熱剤組
成物を調製した。

このようにして得られた蓄熱剤組成物の潜熱量を以下の
ようにして測定した。即ち、この組成物を内径４０龍、
高さ７０１１、肉厚が２１１１１の筒状のポリ塩化ビニ
ル容器に充填した後、温度計測用のＣＡ熱電対を封入し
た状態で密封シールした。次いで、このポリ塩化ビニル
容器を高温側が４０℃、低温側が１０℃の恒温水槽に各
２時間づつ交互に浸漬することによって、容器中に封入
された蓄熱剤組成物に繰り返し熱ブイクルを与えた。こ
の後４０℃の温度で蓄熱剤組成物が完全に溶解した後、
約５℃の水１βを入れたデユア−瓶に浸漬し、水温の変
化を逐次読み取って、蓄熱剤組成物からの放熱量をめ、
これから蓄熱剤の潜熱量を測定した。

このようにして得られた熱サイクル１０回、１００回及
び１０００回後の蓄熱剤組成物１ｋｇ当りの潜熱量を図
面に示す。潜熱量が経時的に低下しない。

実施例２実施例１においてアスファルトとして、蒸発残留分が５
７％である非イオン系アスファルト乳剤（日瀝化学工業
＠噂製アスゾルＡ）７７ｇを用いた以外は、実施例１と
全く同様にして、本発明の蓄熱剤組成物を得た。

この蓄熱剤組成物について、実施例１と同様にして測定
した潜熱量の経時変化を図面に示す。

比較例芒硝１　ｋｇに対してホウ砂５０ｇ１増粘剤として実施
例１と同じポリアクリル酸ナトリウム５０ｇをそれぞれ
加えた後、約４０℃で加温しながら攪拌し、十分に溶解
させて蓄熱剤組成物を調製した。

この組成物の潜熱量の経時変化を図面に示す。潜熱■経
時低下が著しい。

【図面の簡単な説明】

図面ば本発明の蓄熱剤組成物の熱サイクルと潜熱量との
関係を比較例と共に示すグラフである。％を五オ鮎、ブイクル（回）

Claims

【特許請求の範囲】

（１１硫酸ナトリウム１０水塩又はその共晶塩とアスフ
ァルトとを含有することを特徴とする蓄熱剤組成物。