JPS61166879A - 蓄熱材組成物 - 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］ 本発明は無機質水和物を主成分とする蓄熱材組成物に関
し、特に増粘剤として微粉末シリカとグリセリンを併用
することにより、“蓄熱材の組成物の分散安定性を向上
させる技術に関するものである。

［従来の技術］ 従来無ｍ質水和物を蓄熱材として用いる試みが種々行な
われているが、中でも塩化カルシウム６水塩は水和物特
有の大きな凝固−融解潜熱を有しており、且つ常温付近
に凝固点を有しているところから、最近特に注目される
ところとなり、その実用化研究が活発に行なわれている
。そして実際施設園芸や栽培用の温室、住宅暖房或はケ
ミカルヒートポンプ、更にはソーラ用蓄熱タンク、工業
用排熱回収設備等に幅広く実用化されはじめている。

ところで塩化カルシウム６水塩は、その凝固点以上から
温度を下げていった場合にいわゆる過冷却現象を起こし
、この為蓄熱材としての効果発現域が不安定となり、常
に一定温度での発熱を期待できる訳ではない、そこでこ
の過冷却現象を防止するため例えば５ｒＣ１２ｅ６Ｈｚ
ｏ。

Ｓｒ　（ＯＨ）２　ｌｌ８Ｈ２０或はＢａ　（ＯＨ）２
−８Ｈ２０等の核生成促進剤を添加する方法がとられて
いる。一方また塩化カルシウム６水場単独では、Ｗｉ熱
発生温度がその凝固点（及び融点）である約３０℃の１
点に特定される為、利用環境に応じた使用が困難である
。この為一般に、例えばＦｅＣｌ３−６Ｈ２０，ＭｇＣ
ｌ２・６Ｈ２０゜ＧｏＣＩ２　・６Ｈ２０等の凝固点調
節剤を配合することにより潜熱発生温度を変更する方法
がとられている、しかしながら蓄熱材組成物中に核生成
促進剤や凝固点調節剤等を配合した場合、初めのうちは
その効果を発揮するものの、繰返し使用しているうちに
蓄熱材封入容器中で核生成促進剤等　゛が次第に沈殿し
、ついにはその効果を十分に発揮し得なくなることがあ
る。また塩化カルシウム６水増自身についても、液層固
層の相変化を繰返すうちに液層（比重１．５）と固層（
比重１．６８）の比重差によって結晶が次第に底部に沈
殿し、相分離を起こすことが知られている。こうした現
象は塩化カルシウム６水増に限らず、蓄熱材として使用
可能な種々の無機質水和物（後述）についても同様であ
る。

この為核生成促進剤等の添加成分についてその分散安定
性を高め、また相分離を防止する目的で、蓄熱材組成中
に増粘剤を配合することが行なわれている。ここに増結
剤とは使用状態にある融解液に適度の粘性を与えること
により１記目的を達成しようとするものであり、例えば
グリセリンやエチレングリコール等のアルコール類、或
はカルボキンメチルセルロースやポリアクリル酸ナトリ
ウム等が使用されている。

［発明が解決しようとする問題］ ところでグリセリンは、水と任意に混合でき、適度な増
粘効果を発揮するとともに安定性にも優れるところから
、増粘剤として利用価値が高い。

しかし該物質は凝固点降下作用をも有するために、増粘
を目的として配合した場合であっても、特に高粘度を得
ようとする場合には比較的多量に配合しなければならな
いため大幅な凝固点の変動を覚悟しなければな５ｈい、
一方従来から使用されている例えばポリアクリル酸ナト
リウムのような高分子物質では、増結効果は優れている
ものの繰返し使用するうちに局部的に固まって粘度低下
をきたし、ついには均一分散の役目を果し得なくなると
いった問題がある。

核生成促進剤等の副成分の分散不良は、その配合目的を
実質的に失わしめ、相転移時の過冷却現象を防止し得な
くすると共に相分離を発生させ。

蓄熱材としての利用価値を低減させる。

未発明はこうした状況の下で、上記トラブルを有効に防
止し得る増粘剤を検索することにより繰返し使用下での
安定性に優れ、実用性能の高い蓄熱材組成物を提供しよ
うとするものである。

［問題点を解決する為の子役］ 本発明は、無機質水和物を主成分とする蓄熱材組成物中
に超微粉末シリカとグリセリンを増粘剤として配合して
なるところに要旨を有するものである。

［作用］ 本発明における最大の特徴は、無機質水和物を主成分と
する蓄熱材組成物の増粘剤の一つとして新たに超微粉末
シリカを選択し、これをグリセリンと併用することによ
って増粘効果を一層高めるところにあり１両物質を適当
量配合することにより蓄熱材組成物の融解時の粘度を適
度に調整することができ、それにより蓄熱材組成物の分
散安定性毫高めることができる。ここに微粉末シリカと
しては例えば西独デグザ社の７エロジル（商品名）など
の高純度微粉末シリカを用いることができるが、該物質
はその構造中に有するシラノール基（三５ｉ−ＯＨ）の
働きによりチクソトロピー性を発揮するものと考えられ
る。又該物質は極めて微細な粒子（７〜４０ＩＬｍ）で
あり、媒体中で高い分散安定性を有する。即ち本則を蓄
熱材組成物中に配合すると、該組成物中で微粒子状態の
まま均一・に分散し、融解した時には粒子相互が架橋結
合を形成して網状に連結し合い、その結果として増結効
果を発現するものと考えられる。

ところで超微粉末シリカは従来塗料の増結や壁面の厚塗
りに対する塗料のたれ下がり防止剤等として用いられて
おり、その増粘効果はよく知られている。しかしながら
蓄熱材組成物用の増結剤として用いられた例はない。

しかるに本発明者らが確認したところによると、超微粉
末シリカは融解状態の蓄熱材組成物中で優れた増粘効果
を発揮し、しかも化学的、物理的に極めて安定であって
、蓄熱材組成物の種類や熱等の外ａｍ境の変化によって
も殆ど影響を受けない、即ち無機質水和物を主成分とす
る蓄熱材（必要に応じて擬固点調節剤や核生成促進剤゛
を配合したもの）にａ微粉末シリカを増粘剤としてグリ
セリンと共に添加すれば比較的少竜で必要かつ１・分な
粘度が得られ、しかも蓄熱材組成物中の超微粉末シリカ
はＭ熱−放熱を繰返した場合でも凝集や固結等の劣化を
生ずることがなく、またグリセリ／そのものの添加量は
少なくてすむため凝固をを変動させること゛も少ない、
従って超微粉末シリカをグリセリンと共に増粘剤として
配合した蓄熱材組成物は、優れた繰返し安定性を示し１
分散不良や相分離現象を生じることがなく、長時間に亘
っで高レベルの分散安定性を維持できる。

以下上述のことがらを実験結果に基づさ説明する。

［実施例］ 第１図は、第１表に示す蓄熱材基本組成に超微粉末ソリ
力及びグリセリンを添加した場合の増粘効果を夫々示し
たものである。

第１表 即ち図中の実線は増粘剤としてａＪＩＩｋ粉末シリカを
単独で添加した場合、破線はグリセリ／を単独で添加し
た場合を示す、第１図から明らかな様に超微粉末シリカ
は、特に３．５％以上においてグリセリンに比較し、よ
り少ない添加濃度で高い粘度が得られており、優れた増
粘効果があることが分る。しかし超微粉末シリカは、添
加量が３．５％を超えると急激な粘度と昇を示し、これ
は添加量のわずかな変化により粘度が大幅に変動するこ
とを意味するものであり、粘度調整上好ましくない。

特に蓄熱材組成物の１造に際し所望の粘度設定が行い難
い。

第２図に、基本組成として第１表の蓄熱材組成を用い、
これにａ微粉末シリカのみを添加した場合（実線）、超
微粉末シリカと１％のグリセリンを併用した場合（１点
鎖線）、超微粉末シリカと３％のグリセリンを併用した
場合（２点鎖線）。

及び超微粉末シリカと５％のグリセリンを併用した場合
（破線）、を夫々示す、先に増粘剤として超微粉末シリ
カを単独で使用した場合は３．５％付近から粘度が急激
に上昇し、この領域において粘度の微調整を行うことは
実際上困難であることを述へたが、第２図から、超微粉
末シリカにグリセリンを併用することにより微粉末シリ
カ−粘度曲線のカーブが緩やかになり、且つ３．５％以
下の部分でも適度な粘度上昇カーブが得られることが分
る。即ち超微粉末シリカの３．５％添加量付近を境とし
て、グリセリンと超微粉末シリカはそれぞれ補完し合っ
て全体として緩やかで適度な粘度−上昇を示すようにな
る。これら２種の増粘剤を併用した場合の粘度曲線のパ
ターンは１個々の雄加飯や両者の配合比率によって、複
合的に影響を受けるが、蓄熱材組成物の粘度ａｌｌ！上
、好ましくはグリセリンを１〜５％の範囲、超微粉末シ
リカを１．５〜６％の範囲！添加することが推奨される
。

以上両増粘剤の配合比率と添加量を適宜調整することに
より、蓄熱材組成物におい入床範囲に渡って所望の粘鉦
を安定して得ることがでＳる。

次に第３図は塩化カルシウム６水塩を主材とし、これに
凝固点調節剤（塩化亜鉛）及び核生成促進剤（塩化バリ
ウム２水増及び硫酸バリウム）を配合した蓄熱材（組成
を第２表に示す）を対象とし、増粘剤として ■超微粉末シリカとグリセリンを各々３％づつ井用した
場合（実線） ■グリセリンを５％添加した場合（１点鎖線）■及びい
ずれも添加しない場合（破線）について繰返し安定性を
対比して示したものである。

第　　２　　表 第３図から明らかな様に、超微粉末シリカを３％つつ添
加したものは３００回の繰返し使用においても過冷却度
的０．８℃の低い値を維持しており、その後の上昇率も
僅かであって、７００回繰　゛返し使用した場合でも凝
固点降下は２℃以下に抑えられている。これに対し増粘
剤無添加のものでは繰返し使用の当初から過冷却度が急
激な上昇傾向を示し、２００回程で４．８℃にも達して
いる。

またグリセリンのみを５％添加した従来品（１点鎖線）
は、２００回程までは２℃以内の過冷却度を維持してお
り、ａ微粉末シリカとグリセリン併用の場合（■）と同
様の性能を示すが、２５０回以降は次第に相分離が進み
過冷却度が増加する。

即ち増粘剤としてグリセリンのみを使用した場合には繰
返し使用における長期的安定性に欠けることが分る。

次に増粘剤として超微粉末シリカとグリセリンを含む蓄
熱材組成物の代表的な配合組成及びその特性を示す。

［１１ 塩化カルノウムロ水塩　　　　　　９５％塩化ストロン
チウム６水ｆｉ！１％ 超微粉末シリカ　　　　　　　　　３．５％グリセリン
　　　　　　　　　　　１％融点２９．６℃、粘度７０
００ＣＰ ［２］ 塩化カルシウム６水塩　　　　　　９２％墳化ストロン
チウム６水１３４　　　　　１％グリセリン　　　　　
　　　　　　３％超微粉末シリカ　　　　　　　　　　
４％融点２５℃、粘度９２０σｄｐ ［３］ 塩化カルシウム６水１！！８０％ 臭化ナトリウム　　　　　　　　　１５％グリセリン　
　　　　　　　　　　３％超微粉末シリカ　　　　　　
　　　　２％融点１９℃、粘度４８００ＣＰ ［４］ 硫酸ナトリウム１０水１ｕ　　　　　８７％食塩　　　
　　　　　　　　　　　　８％四ホウ酸す１１１＋＋＋
ム　　　　　　　　１％超微粉末／リカ　　　　　　　
　　　３％グリセリフ　　　　　　　　　　　　　２％
融点２０℃　粘度ｅｌｏＯｃ　Ｐ ［５］ 塩化カルシウム６水１！！８３．１９％文化アンモニウ
ム　　　　　　　　　１０％硫化／＜リウム　　　　　
　　　　　Ｑ、Ｏ１％塩化バリウム２水塩　　　　　　
　０．８％Ｉｔｆｌ微粉末ノリ力　　　　　　　　　　
３％グリセリン　　　　　　　　　　　３％融点１８℃
、粘度５２００ＣＰ 以］二１本明細市では蓄熱材の主材を塩化力ルシウム６
水塩とした場合について述べて来たが、本発明は蓄熱材
として実用可能なあらゆる無機質水和物に適用し得るも
のであり、以北の説明によって本発明の範囲が制限され
るものではない、尚塩化カルノウムロ水塩以外の無機質
水和物を例示すれば以下の如くである。

無機質水和物の例 ［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、超微粉末ノリ力を
グリセリンとともに増粘剤として使用することにより　
融解時における粘度を比較的広い範囲に渡り任意に認定
でき、しかも繰返し安定性に漬れた蓄熱材組成物を提供
し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は増粘剤の添加量と粘度との関係、第
３図は融解−凝固の繰返し回数と過冷却度との関係をそ
れぞれ示す実験結果のグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無機質水和物を主成分とする蓄熱材組成物中に微粉末シ
   リカとグリセリンを増粘剤として配合してなることを特
   徴とする蓄熱材組成物。