JPS608380A - 潜熱蓄熱材 - 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】 本発明は硫酸ナトリウム１０水塩（以下ＮａｔＳα・１
０＆Ｏと記す）あるいはその共融物を主体とする潜熱蓄
熱材に関するものである。

太陽熱冷暖房や冷房機の負荷低減のためには熱エネルギ
ーを貯蔵し必要とされる時それを取り出して利用する、
いわゆる蓄熱が必要とされる。蓄熱には水や岩石、コン
クリートなどの顕熱を利用する顕熱蓄熱方式と有機の結
晶性物質や無機水利塩の相変化にともなう潜熱を利用す
る潜熱蓄熱方式があるが、物質固有の一定温度での熱の
放出が可能であ、ることおよび顕熱方式に比して体積（
重量）当シの熱量が大きく蓄熱装置の小型化が可能であ
ること等の利点から潜熱蓄熱方式が有利とされている。

Ｎａｔ　ＳＯ４・ｌ０Ｉ（，０は、石油脱硫時の副産物
として大量かつ安価に得られ、蓄熱量も約６０Ｃａｌ／
９と大きく毒性が無いことから有望な潜熱蓄熱材料とし
て検討されて来ている。Ｎａ、ＳＯ−・１ｏ）（ｔｏ　
の相転移温度は３２℃だが他の無機塩と共融物を作るこ
とでこれを下げる事ができる゛ため暖房設定温度などに
合わせて適当な共融物を使用する事ができる。共融物を
作るための塩として塩化ナトリウム、硝酸カリウム、塩
化アンモニウム、塩化カリウムなどが知られている。

しかしながら、Ｎａｔ　ｓａ４・１０）Ｔ１．Ｏの融点
が包晶点であるため蓄放熱のくり返しと共に２相に分離
し、未融解結晶が底に沈降する相分離現象を起こすため
潜熱蓄熱材料としての機能を果たし得ない欠点がある。

Ｎａ２ｓｏｌ・］、ＯＩ（、αま吸熱融解時に全体の約
３０係弱がＮａｔ　ＳＯ＝　（無水物結晶）となり、残
りのＮａ。

Ｓ０４を含む水溶液と２相に分離する。放熱凝固時には
分離した２相間で反応させてＮａｚ　ＳＯ４・１″０Ｔ
（２０を生成ぜねばならないが、この反応は水和反応の
ため遅く、さらに凝固時の過冷却現象のため一層遅延し
てし１う。このため凝固時の放熱量は大巾に減少して蓄
熱材としての機能が失なわれてし才うのである。これに
対して従来、相分離現象を防止するために、微粉末ンリ
カ、ケイ藻土、アタパルジャイトクレイなどチクソトロ
ピュクな物質を混ぜて全体を均一に保持する方法が採ら
れて来たが、多くの場合融解凝固の繰返しと共に水を分
離するため、相分離防止能力は短期間に限られたものと
なりがちである。

本発明は、Ｎａ２Ｓα・１０　ｆｆ２０あるいはその共
融物を主体とする潜熱蓄熱材に関して、長期に亘る蓄放
熱のく９返しにも相分離を発生せず、従って寿命の長い
蓄熱材料を提供することを目的とする。

本発明の潜熱蓄熱材は、Ｎａ２５Ｏ＋・１０Ｈ，Ｏある
いはその共融物と結晶核生成剤および濃化剤からなる潜
熱蓄熱材において、濃化剤として吸水１生樹脂とカルボ
キンメチルセルロースヲＢ　Ｎａ、　ｓｏ、・１０４（
，０あるいはその共融物１００重量部に対してそれぞれ
１〜１０重量部および０１〜５重量部用いることを特徴
とする。吸水性樹脂として好ましくは、デ、・７寸セル
・−一等の多糖類および水溶性単量体を必須成分とし、
捷たはこれに架橋剤を加え、重合し必要により加水分解
を行うことにより得られる水不溶性の吸水性樹脂が使用
される。

具体的には、多糖類として、好ましくはデンプンもしく
はセルロース、寸たはデ／ブ／およびセルロースが用い
られ、水溶性単量体としては、アクリル酸、メタアクリ
ル酸、無水マレイン酸ナトのカルボキシル基を有する単
量体を用いる事が、高い吸水能力を持ち、従って濃化剤
としてずぐれた機能を果たすために好ましい。

本発明において共融物を作るために用いられる無機塩と
しては、従来より知られてるものすべてを含み、代表的
には塩化ナトリウム（Ｎａ（Ｊ？）　、塩化アンモニウ
ム（Ｎｌ−ＬＣｊ’）、塩化カリウム（ＫＣｊ？）、硝
酸カリウム（ＫＮＯ，）を挙げることができる。結晶核
生成剤としては既に知られているように硼砂（Ｎａ、　
Ｂ、　Ｏ，・ｌ０Ｉ（２０）などが使用される。

本発明において吸水性樹脂は水不溶性であり、蓄熱量溶
液がゲル状となってその粘度に高い降伏値を示す。この
ため、発生したＮａ、　Ｓｏ、　（無水物結晶）をゲル
中に保持する能力が高く相分離防止効果が大きいことが
特徴である。また吸水性樹脂が水を可逆的に出し入れで
きることから、融解凝固に際してＮａｔ　Ｓｏｌに吸着
離脱する水を分離することなく、蓄熱材を均一に保つこ
とができる。さらにカルボキンメチルセルロースの添加
によって蓄熱量溶液の粘性を改良することができる。す
なわち吸水性樹脂だけを使用した場合には、蓄熱材溶液
に加えられるすり速度が増加しても発生するすり応力は
嘲和する傾向にあって粘度は低下するのに対し、カルボ
キンメチルセルロースを添加すると粘性が改良され、す
り速度とともにず９応力が増加し従って粘度の低下が小
さくなり、現象とじては蓄熱材溶液のゲル強度の増加と
いう効果が得られる。吸水性樹脂は水に不溶性であるこ
とから、濃化剤として吸水性樹脂を使用した場合には、
溶液は水を吸収した吸水性（酊脂の微粉末の堆積物とそ
れに分散して保持されたＮａ、　Ｓαなどの微結晶から
構成されると考えられるが、これにカルボキンメチルセ
ルロースを添加すると水を吸収した吸水性樹脂微粉末間
に糊状物質として作用し、そのためゲル強度が増加する
ものと考えられる。ゲル強度の増加は、吸水性樹脂中に
分散したＮａ２５Ｏ−などの微結晶が融解凝固のサイク
ルとともに凝集し粗大化していくことを防止・する効果
があり、そのため蓄熱量の劣化防止がより大きくなる。

これらの機能によって、本発明における蓄熱材は従来用
いられて来た濃化剤、例えばアタパルジャイトクレイを
用いた蓄熱材に比べて相分離による劣化が少なく長期に
わたって大きな蓄熱量を保持することができる。

本発明において吸水１生樹脂は、Ｎａｔ　ＳＯ４・ＩＯ
Ｈ，０あるいはその共融物１００重量部に対して１〜１
０’１ｌＪＬｆｔ部の範囲で用い、カルボキンメチルセ
ルロースは０１〜５重量部の範囲で用いる。吸゛水性樹
脂がこれより少ない場合は、粘度、吸水量とも低く相分
離防止効果が不十分であり、またこの範囲を超えて使用
しても相分離防止効果の増加は小さくむしろ経済的に不
利となる。寸だカルボキンメチルセルロースは、本発明
の範囲より少ない量では糊料として十分な効果が期待で
きず、またこの範囲を超えて使用した場合にはカルボキ
ンメチルセルロースが塩析によって沈殿するため、むし
ろ粘度が低下し相分離防止効果が不十分になる。

以下に本発明の実施例を示して説明する。

実施例 水４１９に吸水性位ｉ脂（三洋化成工業株式会社製商品
名ザ／ウェットＩ　Ｍ−１０００ＭＰＳ）］、、ｉとカ
ルボキンメチルセルロース（第一工業製薬株式会社製商
品名セロゲ／ＥＰ’）０．３ゾを投入し均一になるまで
４ジ拌し、これにＮａ２Ｓ０４（無水物結晶）３３ｇと
ＫＮｏ、　２２　Ｋ７およびＮａ、　Ｂ、　Ｏ−４０Ｈ
＝　０２．５９　を混合して試料１．００９を作成した
。比較試料として（Ａ）濃化剤としてす／ウェット１．
５　ｇを用いた以外は実施例と同じもの、（Ｂ）濃化剤
としてアタパルジャイトクレイ９９を用いた以外は実施
例と同じものを作成した。各試料のすり速度とすり応力
の関係をＢ型粘度計を用いて測定した結果を、第１図に
示す。この図から、比較例（Ｂ）では降伏値がゼロだが
、比較例（Ａ）および実施例では降伏値が約２，５００
ｄｙｎｅＡ４であること、および実施例ではすり速度が
大きくなってもすり応力が飽和しないことが分かる。

熱量側によって一回目の融解潜熱を測定したところ、実
施例は４０　Ｃａｌ／９、比較例（Ａ）は４．　Ｉ　Ｃ
ａｌ／ｇ、比較例（Ｂ）は３６　Ｃａｌ／ｇ　であった
。これら試料の融点は約１９°Ｃであり、０°Ｃと３５
°Ｃの間で５０回融解凝固をくり返したが、実施例およ
び比較例（〜においては水の分離や沈殿は観察されず相
分離が防止されたことが分かったが、比較例（Ｂ）にお
いては上方に水が分離された。この時の各試料の潜熱量
を測定したところ、実施例では３９ｃａｌ！／′！、比
較例（Ａ）　３５　Ｃａ１１９比較例（Ｂ）　２３　Ｃ
ａｌ／９であり、実施例において潜熱量の低下が最も小
さく本発明による蓄熱拐の優位が示された。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の組成による蓄熱材の実施例および比
較例のすり速度とすり応力の関係を示したグラフである
。 府許出願人 凸版印刷株式会社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）硫酸ナトリウム１０水塩あるいはその共融物と結
   晶核生成剤および濃化剤からなる潜熱蓄熱材において、
   濃化剤として水不溶性の吸水性樹脂とカルボキンメチル
   セルロースを該硫酸ナトリウム１０水塩あるいはその共
   融物１００重量部に対してそれぞれ１〜１０重量部およ
   び０．１〜５重量部用いることを特徴とする潜熱蓄熱材
   。