JPS6157679A - 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〕 本発明は蓄熱材Ｋｒ！４する。更に詳しくは、凝同時の
過冷却の程度を軽減し、長期の熱サイクルに対し安定し
た性能を発揮する蓄熱材に関する。

〔従来の技術〕

蓄熱材としては、従来から水や砕石が用いられてきたが
、これらは蓄熱密度が小さいため（１ｍ／ｇ−ｄｅｇ以
下）、実用に際してはかなり大きな蓄熱器を必要とする
。また、放熱に伴って、蓄熱器内の温度は徐々に低下す
るので、安定な熱エネルギーを得ることは、技術的にか
なり困難である。

これに対し、近年物質の融解、凝固の際の潜熱を蓄熱に
応用する研究、開発が盛んになってきている。このよう
な潜熱型の蓄熱材の特徴は、材料の融解温度に一致した
一定温度の熱エネルギーを、＠　１０　ｍ／ｇという高
い蓄熱密度で安定に吸収および放出できる点にある。

ところで、最近太陽熱利用技術や排熱回収技術の進展に
伴ない、給湯用および暖房用の熱源として５０〜６０℃
といった比較的低い温度での蓄熱が注目されている。こ
のような低い温度で蓄熱を行なう際の潜熱型蓄熱材とし
ては、パラフィンワックスや高級脂肪酸などの有機物や
無機水和物などが注目されている。

潜熱型蓄熱材としての有機物は、融解、凝固時における
安定性は良好であるものの、林料自身の熱伝導が悪いた
め、熱の吸収および放出を行なう上で間頌がある。また
、比重が小さいため、蓄熱器も比較的大きなものとなっ
てくる。

一方、無機水和物は、有機物蓄熱材と比較して熱伝導率
は約２倍程よく、比重も１．５〜ｚＯ程度と・大きいた
め、蓄熱器も小さくすることができる。

しかるに、無機水和物は、一般に凝固開始温度が融解温
度よりも低くなるどいつ、いわゆる過冷却現象を示す。

かかる現象は、無機水和物を蓄熱材として用いた場合、
一定温度の熱エネルギーを安定して吸収および放出する
という潜熱型蓄熱材の特徴を著しく損わせるものである
。

酢酸ナトリウム・３水和物ＯＨ，０ＯＯＮａ・３Ｈ３０
は、融解温度が５８℃であり、潜熱量が５１ｍ／ｇ　（
示差走査熱量計による）と高いため、給湯用や暖房用、
更には恒温としての空調用などの潜熱型蓄熱材として非
常に有望であるが、この水和物の場合にも過冷却現象が
みられる。

即ち、一旦融解させた酢酸ナトＩＪウム・３水和物は、
約１５℃前後の室温に放置しても固化しないのである。

これは、酢酸す）　ＩＪウム・３水和物の凝固開始温度
が約−２１℃であり、結局約８０　Ｃ近い温度差に相当
する過冷却を生ずるためである。従って、５８℃におけ
る熱の吸収・放出が全く円滑に行われないので、これ単
独では蓄熱材として使用することができない。

〔発明が解決しようとする問題照〕

本発明者は、酢酸す）　ＩＪウム・３水和物の過冷却の
程度を軽減・させ得る発核剤を求めて種々の検討を行な
い、先にリン酸のナトリウム墳またハ炭酸ナトリウムが
有効であることを見出している（特願昭５８−１２４５
８号および同５８−２６０８３号）。

しかるに１これらｔ発核剤として添加した酢酸す）　１
３ウム・３水和物系の蓄熱材は、発核作用を再現し得る
高温時の環境温度（この温度で加熱融解させたものを冷
却凝固させる操作をくり返しても、再現性よく凝固し得
る＃高加熱温度）が比較的低く、炭酸ナトリウムとリン
酸二水素一ナトリウムではいずれも最高８２℃程度であ
り、リン酸−水素二す）　ＩＪウムの場合でも最高８６
℃程度である。

一般に、蓄熱材を各種用途に用いる場合、この凝固再現
可能ｔ「最高加熱温度ｔ−１℃でもあるいは２℃でも高
めることは、蓄熱材の信頼性を高める上で重要なことで
ある。その理由は、蓄熱材をその温度以上に加熱すると
発核剤の発核能力が消失してしまうからであり、そのた
めに蓄熱材の実際の使用環境温度をそれ以下の温度に厳
密に保持しなければならないことになる。しかるに、そ
の使用環境温度を一定温度以下に抑えるためには複雑な
システム制御が必要であり、これは現実には非常に難か
しい問題である。このために、実際の使用時においては
、凝固再現可能な最高加熱温度以上の温度環境に蓄熱材
が皐さられ、それの発核能力が消失してしまう危険１１
が常置存在する。

従って、このような最高加熱温度を少しでも高めること
ができれば、比較的狭い温度範囲で使用される蓄熱材の
信頼性をがなり向上させることができるが、本発明者は
酢酸す）　Ｑラム・３水和物系の蓄熱材に炭酸す）　１
３ウムとリン酸二水素一ナトリウムの両者を併用して発
核剤として添加することにより、かかるａ！題が効果的
に解決されることを見出した。

〔問題点を解決するための手段〕および〔作用〕従って
、本発明は蓄熱材に係り、この蓄熱材は、酢酸す）　１
３ウム・３水和物に発核剤と（−て脚酸ナトリウムおよ
びＪｌリン酸二水素ナトリウムを添加してなる。

用いられる発核剤各成分は無水物または水和物として用
いることができ、水和物としては例えば炭酸す）　＋Ｊ
ウム・１ｏ水和物、リン酸二水素一ナトリウム・２水和
物などが用いられる。後記実施例の結果に示されるよう
に、これらの発核剤各成分は、無水物、水和物共炭酸す
）　ＩＪウム＃３０〜８０％と’Ｊンｉｌ二水素−ナト
リウム約７０〜２０％の組成比で用いられたとき、８８
℃という発核再現性最高加熱温度を示すようになる。

これらの各成分からなる発核剤は、酢酸す）　ＩＪラム
・３水和物に対して約０．０５〜２０ｆｆｉｆｆｉ％、
好ましくは約０．１〜１０ｆ［％の割合で用いられる。

これより少ない使用量では、本発明の所期の目的を達成
することができす、一方発棲剤各成分の合計甜が約２０
　ｆｉ　ｆＸ　％以上になると、酢酸ナトリウム・３水
和物の融解温度が本来の５８℃から５０℃以下に低下し
、目的とする蓄熱材としての適用温度範囲からはずれる
ようになる。

なお、始めて調製された蓄熱材の場合には、加熱融解液
を室温迄冷却しても′ｌ！Ｊ固しないことがあり、その
場合には、発核剤を添加した酢酸す）　ｌ）ラム・３水
和物の融液をそれ単独でも固化する一四℃以下に冷却し
て固化させたり、あるいはそこに酢酸す）　ＩＪウムの
３水和物またけ無水物の粉末を徽慧添加することなどに
より、−変面化を経験させる処理を行なってから普通に
用いられる。

〔発明の効果〕

本発明においては、酢酸す）　ＩＪウム・３水和物系の
蓄熱材に個々の凝固再現可能な最高加熱温度がそれぞれ
８２℃程度の炭酸す）　ＩＪウムとリン酸二水素一ナト
リウムとを発核剤として併用することにより、上記最高
加熱温度を８８℃程度迄高め、蓄熱材の信頼性を著［７
く高め、安定した蓄熱作用が営まれるようになるという
効果が得られる。

このような効果は、リン酸二水素一ナトリウムを炭酸ナ
トリウムと併用したときに始めて得られるものであり、
それ単独で８６℃程度の上記最高加熱温度を有するリン
酸−水素二す）　ＩＪウムの場合には、炭酸ナトリウム
との併用による格別の効果がみられない。

〔実施例〕

次に、実施例について本発明の詳細な説明する。

実施例 酢酸す）　ＩＪウム・３水和物１０りに、発核剤として
いずれも無水の炭酸す）　ＩＪウムとリン眞二水素−す
）　ＩＪウムを合計０．５ｇ加えたものを、容量２０　
ｍのガラス容器にとり、密栓する。これを８０℃の恒温
槽中に４時間浸漬し、試料を完全に融解させた後室温に
放置する。試料は過冷却を生じ、室温に達しても液体状
態を保っているが、この過冷却状態にある融液に微量の
酢酸ナトリウム・３水和物を加え、固化させた。

以上のような固化処理を行なった後、試料をそれぞれ所
定温度の恒温槽中に２時間浸漬して加熱融解させ、融解
させた試料を室温に放置して、その固化状態を観察した
。５回くり返して行われた試験結果は、次の基準に従っ
て評価された。

Ｏ：すべての場合において再現性よく固化したΔ：発核
能力が喪失する場合もあった Ｘ：全く固化しなくなる 表１ １　０．５０　０　　００　Δ　Ｘ　×　×　×２　０
．４５　０．０５　０　　Ｑ　　Ｑ　　ΔＸ　　Ｘ　　
Ｘ３　０．４０　０．１０　０　００００　△　Ｘ４　
０．３５　０．１５　０００００　△　×ｓ　　Ｏ，３
００，２００００００Δ　×６　０．２５　０．２５　
０００００　Δ　×７　０．２０　０．３０　００００
０　△　×８　０．１５　０．３５　０　００００ｘｘ
９　０．１０　０．４０　００００　　Ｘ　　Ｘ　　Ｘ
１０　０．０５　０．４５　０００　×　×　×　Ｘ１
１　０　　０．５０　００　Δ　×　×　Ｘ　×以上の
結果から、次のようなことがいえる。

（１）炭酸ナトリウムが３０〜８０％、リン酸二水素一
ナトリウムが７０〜２０％の割合で用いられたとき、８
８℃の環境温度においても、再現性よく固化することが
分る。

（２）以上のような傾向は、炭酸ナトリウムの無水物に
代えて１０水和物を用い、あるいはリン酸二水素一す）
　ＩＪウムの無水物に代えて２水和物を用いた場合にも
示される。　、 比較例 実施例において、リン酸二水素一ナトリウムの代りに、
リン酸−水素二す）　ＩＪウムが用いられた。

くり返して行われた固化状態の観察結果は、次の表２に
示される。

表２ １ｏ、ｓｏ　　ｏ　　　００　　へ　××××２　０．
４５　０．０５　０　０　Δ　××××３　０．４０　
０．１０　００　へ　Ｘ　×　×　×４　０．３５　０
．１５　０００　Δ　×××５　０．３０　０．２０　
０　０　０　　Δ　×××６　０．２５　０．２５　０
０００　　ｘ　　ｘ　　ｘ７　０．２０　　ｏ、ａｏ　
　ＯＯＯ○　Δ　×　×ｓ　　Ｏ，１５０，３５０００
０Δ　Ｘ　×９　０．１０　０．４０００００　　Δ　
×　×１０　０．０５　０．４５　００　ｏ　ＯΔ　×
　×１１ｏ　　　ｏ、ｓｏ　　００００　　Δ　×　×
以上の結果から、炭酸ナトリウムとリン酸−水素二す）
　ＩＪウムとを組合せて発核剤に用いた場合には、固化
が再現性よく行われるのは高々８６℃であり、本発明の
発核剤よりは劣った結果しか示していない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酢酸ナトリウム・３水和物に、発核剤として炭酸ナ
   トリウムおよびリン酸二水素一ナトリウムを添加してな
   る蓄熱材。 ２、発核剤各成分が無水物または水和物である特許請求
   の範囲第１項記載の蓄熱材。 ３、炭酸ナトリウム約３０〜８０％とリン酸二水素一ナ
   トリウム約７０〜２０％の組成比の発核剤が用いられた
   特許請求の範囲第１項記載の蓄熱材。 ４、酢酸ナトリウム・３水和物に対し、約０．０５〜２
   ０重量％の発核剤が用いられた特許請求の範囲第１項ま
   たは第３項記載の蓄熱材。