JPS61278588A - 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〕 本発明は酢酸す）　ＩＪウム３水塩（ＯＨ，０ＯＯＮａ
・ＩＨ，Ｏ）を主成分とする蓄熱材の改良に関するもの
である。

〔従来の技術〕

一般に蓄熱材には物質の顕熱を利用したいわゆる顕熱蓄
熱材と潜熱を利用した潜熱蓄熱材とが知られているが、
特に後者の潜熱蓄熱材は顕熱蓄熱材に比べて単位重量当
りあるいは単位体積当りの蓄熱量が大きく、かつ相変化
において一定温度の熱を取り出すことカテき従って潜熱
蓄熱材は小型で効率よく熱エネルギーを利用できる蓄熱
システムに賞月されている。

そして潜熱蓄熱材としては有機物系や無機物系の数多く
の化合物が検討されてきたが、これらの水和塩はその結
晶中の水分子の関与により相変化、特に融解・凝固の際
の潜熱の値が大きく、蓄熱材として良好であり中でも酢
酸す）　＋７ウム３水塩は融解・凝固の相変化温度が５
８℃であり、その際の潜熱が約２６０Ｊ／ｇと大きいた
めに暖房用あるいは給湯用などの蓄熱システムで多く利
用されはじめている。なお上記蓄熱材には酢酸ナトリウ
ム３水塩の外にチリル化剤や過冷却防止剤などが添加さ
れる場合がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら水和塩系潜熱蓄熱材には相変化の（り返し
に伴って最初の組成物とは異なる融点の高い別の固相の
出現と、これの生長が起る場合が多い。このような場合
には潜熱量が相変化のくり返しに伴い減少し、所望の温
度での効率のよい蓄熱、放熱が困難となる欠点がある。

これを酢酸ナトリウム３水塩について具体的に説明する
と、上記組成物につき融解・凝固のヒートサイクルを長
期にわたってくり返すと無水酢酸ナトリウム（０ＨｓＯ
ＯＯＮａ　）の結晶が徐々に析出し、さらにヒートサイ
クルのくり返しに伴い無水塩の結晶が肥大成長すること
がわかった。水和塩の融解は氷と類似した構造の水分子
を含む水和塩がまず無水塩と水とに分解し、さらに無水
塩が水に溶解するという２段階に分けて考えられる。

すなわち酢酸ナトリウム３水塩の場合には、＋゛、Ｌ！
点である５８℃まで加熱された時点で無水酢酸ナトリウ
ムと水とに分解し、次に無水塩が水に溶解するものであ
るが、融点近傍の温度では過飽和となるため無水塩は完
全には溶解しない。

この場合析出した無水塩が微細な粒子として均質に融液
中に分散し、冷却時に周囲の水と反応してすみやかに酢
酸ナトリウム３水塩に復帰すれば問題はないが、実際に
は無水塩は底部に沈殿し、さらにヒートサイクルをくり
返すと無水塩の結晶が肥大成長してくる。

無水塩の沈降を防ぎこれを均質に分散させるためにゲル
化剤の添加も試みられているが無水塩結晶の肥大成長は
防止できない。ヒートサイクルの経過に伴い無水塩の結
晶が肥大成長して（ると第２段階への水の溶解性がさら
に低下し、無水塩の結晶と融液の２層に分離してしまう
。このようになると再び冷却しても無水塩結晶の表面だ
けが３水塩に変るだけである。

従って蓄熱材として機能する酢酸ナトリウム３水塩の割
合が低下し、蓄熱量も初期に比べて著しく減少すること
になる。

このような無水塩結晶の析出は酢酸ナトリウム３水塩を
蓄熱材として実用化する際には特に長期間にわたって安
定した蓄放熱をくり返す場合には非常に不都合となる。

本発明の目的は酢酸ナトリウム３水塩（７）ｍ解時にお
ける無水塩の析出を防止し、長期間のヒートサイクルの
くり返しに際しても安定した蓄放熱ができる実用性に優
れた潜熱蓄熱材を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

発明者らは融解時において酢酸ナトリウム３水塩から無
水酢酸ナトリウムの析出を防止する添加物につき検討を
加え硝酸リチウム（ＬｉＮＯｓ）が優れていることを見
出し本発明を完成した。

すなわち本発明は、酢酸ナトリウム３水塩を主成分とす
る蓄熱材に硝酸リチウムを添加してなる蓄熱材に関する
ものである。

本発明において、酢酸ナトリウム３水塩に対し硝酸リチ
ウムを１重社％以上添加することにより融解時における
無水塩の析出を完全に防止し無色透明の均質な融液をう
ることができるが、この場合法のような問題点がある。

すなわち一般的に単一の化合物に異種の化合物を添加す
ると、融点の低下や融解潜熱の減少が起こる場合が多い
。したがって蓄熱材の場合には融点の低下は蓄熱温度の
低下を、また融解潜熱の減少は蓄熱量の減少を意味する
。

上記に関し、硝酸リチウムを種々の割合で酢酸ナトリウ
ム３水塩に添加した場合の融点の変化を第１図に、融解
潜熱の変化を第２図に示す。

両図に示す融点および融解潜熱の値は示差走査熱量計に
より測定した結果である。

両図により明らかなように、融点および融解潜熱は硝酸
リチウムの添加率の増加に伴い比較的に減少し、したが
って硝酸リチウムを必要以上に過剰に添加することは避
けるべきである。

結局実用的な添加量としては１〜５重量％が好ましい。

なお本発明は、酢酸ナトリウム３水塩に硝酸リチウムを
添加したものであるが、必要に応じカルボキシメチルセ
ルローズやシリカ微粉末のようなゲル化剤あるいは炭酸
ナトリウムなどの過冷却防止剤などが添加される。

〔実施例〕

内径２４Ｍ、長さ２００ｍｍの試験管を２本用意し、各
々に酢酸ナトリウム３水塩４９ｇと硝酸リチウムｔｇと
、過冷却防止剤としての炭酸ナトリウム０．５ｇを入れ
これら試験管を７０℃の恒温水槽に入れて混合物を７０
℃まで昇温させ、融解した酢酸ナトリウム３水塩を十分
に撹拌混合した後上端をシリコン栓で密封した。次に試
験管を２０℃の恒温水槽に移して冷却し、試験管内の酢
酸ナトリウム３水塩を凝固させた。

次にこの２本の試験管のうち１本を注意深くこわして凝
固した酢酸ナトリウム３水塩を取り出し次いで乳鉢を用
いて均一に粉砕した後、示差走査熱量計により融点およ
び融解潜熱を測定したところ融点は５５．１±０．３℃
、融解潜熱は２２４±ｓ　、ｒ／ｇであった。

次に残ったもう１本の試験管を用いて融解・凝固のヒー
トサイクルを１００回（り返した。加熱と冷却には各々
７０℃と２０℃の恒温水槽を使用し、加熱時間は２時間
、冷却時間は１時間とした。上記１００回のヒートサイ
クルにおける酢酸ナトリウム３水塩の融解・凝固の挙動
を観察したところ、融解時における無水酢酸ナトリウム
の析出は全く見られず、また初回のヒートサイクルでの
凝固時の様子と１００回目の凝固時の様子とに変化は見
られなかった。次にこの試験管を注意深（こわし、凝固
した酢酸ナトリウム３水塩を取り出し、乳鉢を用いて均
一に粉砕した後示差走査熱量計により融点と融解潜熱を
測定した。

その結果、融点は５４．８±０．６℃、融解潜熱は２２
１±８　Ｊ　／　ｇであり、１００回のヒートサイクル
による蓄熱材としての性能の劣化は認められなかった。

〔比較例〕

酢酸ナトリウム３水塩５０ｇと、炭酸ナトリウムｏ、　
ｓ　ｇを入れた試験管を用いて、実施例の場合と全く同
じ実験を行い、１００回のヒートサイクルにおける酢酸
ナトリウム３水塩の融解・凝固の挙動を観察した。

この場合第１回目の融解時に試験管の下部的ｌ／Ｓ　Ｏ
はどに無水酢酸ナトリウムの白色沈殿が認められた。約
２０回のヒートサイクル後の融解時には下部の沈殿物は
キラキラした結晶となりさらにヒートサイクルを（り返
すと上記結晶は徐々に増加し、１００回後には試験管の
約１　／　２を占めた。

さらにヒートサイクル１００回後の凝固状態は試験管の
上部と下部とでは異なり、下部に（らべ上部は水分が多
（凝固物の間に水がしみだしている様子が見られた。

ヒートサイクル開始時と１００回後の融点は各々５８．
１±０．２℃と、５６．２±１．２℃であり、あまり大
幅な低下は認められなかったが融解潜熱は開始時の２５
８±３　Ｊ　／　ｇから１００回後には１６４±１８Ｊ
／ｇまで大幅に減少した。

〔発明の効果〕 このように本発明によると、酢酸ナトリウム３水塩に硝
酸リチウムを少量添加することにより、融解・凝固の熱
サイクルを長期間（り返した場合にも酢酸ナトリウム３
水塩の融点および融解潜熱の減少を防ぐことができ、安
定した蓄放熱特性を有する潜熱蓄熱材をうることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、酢酸す）ＩＪウム３水塩に対する硝酸リチウ
ムの添加量と融点との関係、第２図は酢酸ナトリウム３
水塩に対する硝酸リチウムの添加量と融解潜熱との関係
を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酢酸ナトリウム３水塩を主成分とする蓄熱材に硝酸
   リチウムを添加してなる蓄熱材。 ２、硝酸リチウムの添加量が酢酸ナトリウム３水塩に対
   し１〜５重量％である特許請求の範囲第１項記載の蓄熱
   材。