JPS6058480A

JPS6058480A - 蓄熱材

Info

Publication number: JPS6058480A
Application number: JP58165511A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kudo; 康夫工藤; Takeshi Takeda; 竹田　武司; Ikuhiko Machida; 町田　育彦; Kazutoshi Iketani; 池谷　和俊
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-09-08
Filing date: 1983-09-08
Publication date: 1985-04-04

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主として太陽熱有効利用あるいはエネルギーの
効率的利用等のために使用される蓄熱材に関するもので
ある。

従来例の構成とその問題点蓄熱には物質の顕熱を利用する方法および潜熱を利用す
る方法があるが、後者の方が蓄熱密度が大きく、蓄熱装
置の小型化を図ることができ、かつ一定温度の熱エネル
ギーを蓄え利用することができるため有利である。また
蓄熱材料は安価で大量入手が可能であり、無毒、耐炎、
不燃および非腐食性であることが望ましい。

これらの目的に合致した好適な蓄熱材料として水和塩も
しくはその共融物が挙げられる。水和塩もしくはその共
融物の多くは加熱または冷却により、特定の温度でそれ
ぞれ結晶水を解放し、より少ない水利形もしくは無水形
に転移（融解）し、またその水分と再結合（凝固）する
ことが知られている。

このような水和塩もしくはその共融物を蓄熱材として実
用に供するには以下の２点の問題がある。

第１魚目の問題として静置した系においては、冷却時に
凝固点を過ぎても凝固が開始しないといういわゆる過冷
却現象をしばしば起こすことであるが、これは結晶核生
成のために他の物質を添加すること、あるいは核生成装
置を使用することによって防止できることが知られてい
る。例えば硫酸ナトリウム１ｏ水塩の場合には４ホウ酸
ナトリウム１ｏ水塩の添加により、また塩化カルシウム
らＯ水塩の場合には水酸化バリウム、水酸化ストロンチ
ウム等の添加により、過冷却が防止されることが米国特
許２６６７６６４号明Ｍ書（１９Ｓ４年）。

特開昭６１−７ＣＮ９３号公報および特開昭６１−６４
０８０号公報にそれぞれ記載されている。葦た核生成装
置については特開昭６３−３４６６８号公報に記載され
ている。

第２黒目の問題として、水利塩およびそれらの共融物の
多くは融解によって単−相とならないいわゆる非調和融
解を示すことである。例えば硫酸ナトリウム１０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１５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、しかも密度が大きいため沈降する。この
ような状態の混合物を静置系で冷却した場合、溶解した
硫酸ナトリウム無水物は１０水塩を形成するが沈降した
硫酸ナトリウム無水物はその周囲に存在する水分子との
み結合し硫酸ナトリウム１０水塩の層を形成する。この
硫酸ナトリウム１０水塩の固体層が残存する硫酸ナト１
，１ウム無水物と水とのそれ以上の結合を妨げるため、
回収使用可能な蓄熱量の低下をもたらす。したがって硫
酸す）・リウム無水物の沈降を防止し、その溶液中にで
きるだけ均一に分散させたまま保つことが必要である。

これは液体系の粘度増加によって達成されるが、この目
的のために添加する物質がゲル化剤であり、従来各種の
ゲル化剤が検討されてきた。なかでもアクパルガイド型
粘土が好適であることが米国特許３９８６９６９号明細
書（１９７６年）に記載されている。

ところがかかるゲル化剤を使用した場合においてすら融
解、凝固のくり返しにより、徐々に相分離を起こし、蓄
熱量の劣化を来たすため実用化のためにはさらに安定な
ゲル化剤を見い出すことが必要との結論に達した。また
調和融解を示す水和塩を用いた蓄熱材においても、過冷
却防止剤等の添加剤の沈降を防止するため、融解、凝固
のくり返しに対して安定なゲル化剤を用いることが望ま
れる。

発明の目的本発明は上記の事情に鑑み、融解、凝固のくり返しによ
り起こる水和塩もしくはその共融物を用いた蓄熱材の相
分離を防止するためになされたものである。

発明の構成本発明は上記目的を達成するためになされたもので、水
利塩もしくはその共融物を含有する系がらなり、その系
中に少なくとも１価陰イオンを含んでおり、さらにゲル
化剤としてキサンタンガムを添加したことを特徴とする
蓄熱材を提供するものである。

以下に本発明の蓄熱材ｆっｂて詳ｍｖ＝ｒｂ囲す入一本
発明者らは水和塩もしくはその共融物を有し、前記水和
塩又は共融物が１価陰イオンを含む蓄熱材に対して、キ
サンタンガムがゲル化剤として好適であり、相分離防止
作用がきわめて高いことを見い出した。本発明にかかる
ゲル化剤の興味ある現象は、例えば硫酸す）　ＩＪウム
１０水塩単体のように１価陰イオンを含まない系に用い
た場合、ゲルが形成されず、相分離防止効果もほとんど
得られないことである。

一方、１価陰イオンを含む水和塩、１価陰イオンを含む
水和塩と他の塩との共融物、１価陰イオンを含む水和塩
と１価陰イオンを含む他の塩との共融物、及び多価陰イ
オンを含む水利塩と１価陰イオンを含む他の塩との共融
物に、かがるゲル化剤を用いた場合、良好なゲル状が得
られ、融解、凝固くり返し後もこのゲル状態が維持され
、相分離も起こらないことがわかった。

本発明の１価陰イオンを含む水利塩としては、塩化カル
シウム栴水塩、塩化マグネシウム６水塩る青酸カルシウ
ム４水塩、硝酸マグネシウム６７に蝮。

酢酸ナトリウム３水塩、蟻酸ナトリウム３水塩等が挙げ
られる。

１価陰イオンを含む水利塩と他の塩を含む他の塩との共
融物として、塩化カルシウム６水塩−硝酸アンモニウム
系が挙げられる。

１価陰イオンを含む水利塩と１価陰イオンを含む他の塩
との共融物として、酢酸す）　ＩＪウム３水塩と塩化ナ
トリウム、臭化ナトリウム、酢酸リチウム、酢酸カリウ
ム、酢酸アンモニウムの群より選ばれた少なくても１種
以上から成る系が挙げられる。多価陰イオンを含む水和
塩と１価陰イオンを含む他の塩との共融物として、硫酸
ナトリウム１０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群より選ばれた少なくても１種以上
から成る系、硫酸ナトリウム１Ｑ水塩、炭酸ナトリウム
１０水塩、塩化ナトリウム系等が挙げられる。

本発明のゲル化剤であるキサンタンガムは炭水化物から
キサントモナス属微生物発酵により得られる高分子多糖
類で、その製法等は特開昭５８−６３ｏ１号公報、特開
昭６８−２１４０３号公報及び特開昭５８−６０９９７
号公報に開示されており、この物質は２：１の比率より
なるＤマンノースとＤグルコロン酸のトリサツカライド
を側鎖に持ち、β（１−４）−結合したＤグルコースを
骨格とした分子構造を有するとされている。このキサン
タン乙ガ恢は「ケルザン」という商品名で英国のケルコ・バイ
オスペシャリティズ・リミッテッド社より販売されてお
り、容易に入手できる材料である。

共一方、蓄熱成分が水和塩と他の塩との系融物の場合、水
和塩あるいに他の塩のいずれか一方に１価陰イオンを含
む物質が多価陰イオンを含む物質に対してモル比で１：
０．１以上の割合で含まれていれば、良好なゲル状態が
得られ、融解、凝固をくり返してもこのゲル状態が維持
され、相分離も起こらない。キサンタンガムはきわめて
高い愁濁分散作用を有しており上記のように１価陰イオ
ンを含む水利塩もしくはその共融物１００重量に対して
１重量部という低添加比率でゲル化剤として機能し、融
解・凝固をくり返しても相分離を防止することができる
。蓄熱材の相分離防止効果の観点からゲル化剤の添加比
率の上限はないが、添加比率の増加につれて単位重量当
たりの蓄熱量が低下するため、実用的には５重量部以下
が好適に使用される。

本発明による蓄熱材を製造する好適な方法の１例は、水
にキサンタンガムを加え、均一に分散させ、これに水と
反応して水和塩もしくはその共融物となる塩無水物をそ
の融点以上で混合する工程よりなる。

なお本発明の特徴は、水利塩もしくはその共融物を含有
し、その水和塩又は共融物が少なくとも１価陰イオンを
含むものに、ゲル化剤としてキサンタンガムを添加する
ことにより、融解、凝固を繰り返しても相分離のない、
したがって劣化の少ない蓄熱材を得ることにあるが、蓄
熱材の特性改善のだめの過冷却防止剤、結晶癖変性剤、
防腐剤等の添加は本発明の基本構成を変えるものでなく
、本発明の主旨を逸脱するものでない。

実施例の説明以下に本発明の実施例についてその詳細を説明る。

〈実施例１〉ゲル化剤として［ケルザンＪ　１．　Ｊｕｔ水４４！ｊ
に加え、攪拌分散し、これに蓄熱成分として硫酸ナトリ
ウム無水物３３ｇ、塩化ナトリウム６、ｓｙ。

塩化アンモニウム６．２ｇ、過冷却防止剤として４ホウ
酸ナトリウム１０水塩２．５ｇをそれぞれ加え、さらに
攪拌して試料とした。これは硫酸ナトリウム１０水塩１
モルに対し、塩化ナトリウム、塩化アンモニウムがそれ
ぞれ０．６モルずつの割合で含まれる共融物に、過冷却
防止剤、ゲル化剤が包含されたもので融点は１３〜１５
°Ｃである。なおゲル化剤の比率は共融物１００重量部
に対して２重量部である。この試料を４０″Ｃと−ｓｏ
’ｃの間で加熱、冷却を１００回〈υ返したが、相分離
はまったく観察さねなかった。なお比較のため、ゲル化
剤として「ケルザン」の代わりにアクパルガイド型粘土
を１０重量部を用いた以外は同様にして試料を作製し、
上述と同様の加熱、冷却試験を行なったが融解時に若干
水の分離が観察され「ケルザン」の優秀性が立証された
。

〈実施例２〉ゲル化剤として用いる「ケルザン」の添加比率を共融物
１００重量部に対して０．５重量部から７重量部まで変
化させた以外実施例１と同様にして試料を数種作製し、
実施例１と同様の加熱、冷却試験を行なった。「ケルザ
ン」の添加比率０．５重量部の場合は相分離が若干観察
されたが、１重量部以上の試料においては相分離がまっ
たく観察されなかった。蓄熱材の相分離防止効果の面か
ら、ゲル化剤の添加比率の上限はないが、添加比率の増
加につれて単位重量当たりの蓄熱量が低下するため、実
用的には５重量部以下が望ましい〇〈実施例３〉蓄熱成分として硫酸ナトＩＪウム１０水塩と塩化ナトリ
ウムを用い、その比率を変えた以外、実施例１と同様に
試料を数種作製し、「ケルザン」のゲル化剤としての効
果を調べた。硫酸ナトリウム１０水塩１モルに対して、
塩化ナトリウムが０．１モル以上の割合で含まれる試料
では均一なゲル状態が得られた。塩化ナトリウムの比率
が上記以下の場合には、若干相分離が認められた。塩化
すトリウムに代えて塩化カリウム、塩化アンモニウムを
用いた場合にもほぼ同様の結果が得られた。

〈実施例４〉蓄熱成分として硫酸ナトリウム１０水塩、塩化ナトリウ
ム、塩化アンモニウムの代わりに塩化カルシウム６水塩
を、かつ過冷却防止剤として４ホウ酸すｌ−’Ｊウム１
０水塩の代わりに水酸化バリウム８水塩を含むようにし
た以外、実施例１と同様に試料を作製し、実施例１と同
じ加熱・冷却試験を行なったところ、実施例１と同様の
結果が得られた。

発明の効果以上要するに本発明は、水利塩もしくはその共融物を有
し、前記水和塩又は共喝少なくとも１価陰イオンを含ん
でおり、さらにゲル化剤としてキサンタンガムを添加し
たことを特徴とする蓄熱材を提供するもので、融解、凝
固のくり返しによる相分離防止効果が大きく、よって蓄
熱量の劣化を小さくすることができる。加えて必要添加
量が少々くてすむため、単位重量当たりの蓄熱量を大き
くすることができるという利点も有する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　水和塩もしくばその共融物を有し、前記水利塩
又は共融物が少なくとも１価陰イオンを含んでおυ、さ
らにゲル化剤としてキサンタンガムを添加したことを特
徴とする蓄熱材。
（２）　共融物が１価陰イオンを含む物質と多価陰イオ
ンを含む物質とからなり、前記多価イオンを含む物質１
モルに対して１価陰イオンを含む物質が０．１　モル以
上の割合で含まれ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）　キサンタンガムが、水和塩もしくはその共融物
１００重量部に対して、少なくとも１重量部含−止れる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蓄熱材。