JPS6179991A - 潜熱蓄熱体 - Google Patents

潜熱蓄熱体

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JPS6179991A
JPS6179991A JP59200434A JP20043484A JPS6179991A JP S6179991 A JPS6179991 A JP S6179991A JP 59200434 A JP59200434 A JP 59200434A JP 20043484 A JP20043484 A JP 20043484A JP S6179991 A JPS6179991 A JP S6179991A
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JP
Japan
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capsule
thermal energy
energy storing
energy storage
heat energy
Prior art date
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Pending
Application number
JP59200434A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Oko
大股 健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Petrochemical Industries Ltd filed Critical Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Publication of JPS6179991A publication Critical patent/JPS6179991A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/023Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material being enclosed in granular particles or dispersed in a porous, fibrous or cellular structure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

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〕 本発明は相分離現象及び過冷却現象がなく長期間安定し
て蓄熱及び放熱することのできる潜熱蓄熱体に関する。
〔従来技術〕
近年エネルギー資源の逼迫と共に、無尽蔵のエネルギー
源である太陽光を利用して、昼間に熱エネルギーを貯蔵
し、夜間に放出させる熱サイクルシステムが検討されは
じめている。このような用途に利用される熱エネルギー
貯蔵物としては、水や砕石などで代表される顕熱型と無
機塩水和物や有機の結晶性物質が起こす融解等の相変化
潜熱を利用する潜熱型とが存在する。ところで前者は熱
エネルギー貯蔵装置の容翫や重量が相当大きくなり、ま
た熱の放出に伴い熱エネルギー貯蔵物自体の温度が低下
したり、更にそれが置かれている環境の温度変化により
勝手に熱を放出しまうという問題がある。一方後者は相
変化潜熱が大きいため装置をコンパクト化でき、しかも
放熱に伴う熱エネルギー貯蔵装置体の温度低下が小さい
という利点がある。
ところで潜熱蓄熱体の欠点として、たとえば無機塩水和
物の如き結晶水を有した化合物の相変化を利用する場合
、固化−融解のサイクルの毎に分離した結晶水が完全に
結晶水として取り込まれなくなり、所謂相分離現象が生
じ、その結果相変化潜熱が有効に発生しなくなるという
問題がある。
また別には所定温度になっても相変化が生じないで放熱
しないという過冷却現象の問題もある。従来この種の問
題解決のために種々の方法が提案されているが、いずれ
も完全に有効な手段とは言えず、更に改善が望まれる。
一方最近になり無機塩水和物にキサンタンガムを添加す
ることによって熱を貯蔵した状態で極めて安定に存在す
ること、すなわち相分離現象を防止できることが示され
た(特開昭59−53578号)。
すなわち同公報には、酢酸ナトリウム゛5水和物に代表
される無機塩水和物とキサンタンガムからなる熱エネル
ギー貯蔵物に熱エネルギーを長期的に貯蔵できること及
びその貯蔵熱エネルギーを取り出すには単結晶や尖鋭物
のような核形成源を外部から導入させるか微弱電流を流
せばよいことが開示されている。
そこで前記公報の技術につき具体的に検討を行ったとこ
ろ、貯蔵されている熱エネルギーを取り出すには前記の
各方法では極めて不安定な再現性しか示さないことが判
った。例えば尖鋭物でもって熱エネルギー貯蔵物の表面
を刺激する場合には、刺激を受ける熱エネルギー貯蔵物
の表面部分は水分が略消失して硬い皮膜状になっている
必要があり、例えば密閉系の容器に入れられて水分との
バランスが安定しており硬い皮膜状の表面を有しない熱
エネルギー貯蔵物の場合には、尖鋭物でもって刺激して
も核形成を生じずしたがって熱エネルギーの放出は生じ
ないことが判った。すなわち尖鋭物による刺激にたよる
方法においては、熱エネルギー貯蔵物は常に何らかの形
で外気と接触して表層部分の水分を蒸発させるような状
態下で使用しなければならないことを意味し、当然なが
ら長期間使用すると水分消失による組成変化によって初
期性能が低下するという問題がある。又密閉容器で使用
できないことから実用上の問題もある。
一方電流による刺激は、理由は不明ながら確実に核成形
を再現させることはできない。これらの方法に比較して
単結晶を熱エネルギー貯蔵物に放り込む方法は、確かに
核形成を促進させて熱エネルギーの放出を行わしめるが
、工業的に連続して単結晶のような核形成源を添加する
方法は難しい。
〔発明が解決しようとする間頭点〕
本発明者らは、かかる点から工業的に連続して単結晶の
ような核形成源を熱エネルギー貯蔵物ニ与えることがで
きないものか鋭意検討を重ね、本発明に到達したもので
ある。
〔発明の構成〕
すなわち本発明は、親水性多糖類及び無機塩水和物から
なる熱エネルギー貯蔵物に、熱エネルギー貯蔵物及び結
晶化剤とを複数の層状に充填したカプセルを混合したも
のであって、該カプセルの熱エネルギー貯蔵物が充填さ
れている部分は一部開孔していて、カプセル内外の熱エ
ネルギー貯蔵物同志が接触できるようになっていること
を特徴とする潜熱蓄熱体に関する。
親水性多糖類 本発明の熱エネルギー貯蔵物を構成する成分の一つであ
る親水性多糖類は、ホモ多糖類、ペテロ多糖類あるいは
これらの誘導体といった如何なる1fflテもよい。こ
のような親水性多糖類の例としては、グルカンであるセ
ルロース、アミロース、ラミナラン、アミロペクチン、
グリコーゲン、微生物のデキストラン等、ガラクタンで
ある寒天アガロース、λ−カラゲナン、カタツムリのガ
ラクタン等、フルクタンであるダリャやキクイモ根茎の
イヌリン、レバン、トリチシン等、高等植物のキシラン
、ゾウゲヤシや海藻あるいは酵母のマンナン、N−アセ
チルグルコサミンポリマーであるキチン、ポリガラクツ
ロン酸であるペクチン酸、落花生、リンゴ、テンサイの
アラビナン等のホモ多糖類、あるいはこれらの誘導体、
すなわちアルキル化、アセチル化、硫醍エステル化、酢
酸エステル化8等を行ったもの例えばカルボキシメチル
セルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシ
エチルセルロース、ジヒドロキシエチルセルロース、ヒ
ドロキシプロピルセルロース等を挙げることができる。
又別には、D−グリコースとD−マンノースが互いにB
1−4結合したグルコマンノグリカンであるコンニャク
マンナン、木材のグルコマンナン、このグルコマンナン
主鎖にD−ガラクトースがα1−6結合して分枝してい
る針葉樹材のガラクトグルフマンノグリカン、グアガム
(グアラン)、カラマツのアラビノガラクトグリカン、
アラビアガム、トラガントガムのトラガント酸、アルギ
ン酸、グリコサミノグリカン、ローカストビーンガム等
のへテロ多糖類あるいはこれらの誘導体、更にヘテロ多
糖の一種である細胞外へテロ多糖すなわち細菌Xant
homonas Compestrisの培地より得ら
れるD−グルコース、D−マンノース、D−グルクロン
酸を構成単位とするキサンタンガム、 Pseudom
nasのmucoid株の培地より得られるD−マンヌ
ロン酸、L−グルクロン酸を構成単位とするゞテ0多糖
1A、indicumの培地より得られるD−グルクロ
ン酸、D−グリセロ−D−マンノヘプトース、D−グル
コース、D−マンノースヲ構成単位とする酸性へテロ多
糖とD−グルコース、D−マンノース、L−アラビノー
ス、L−ラムノースを構成単位とする中性へテロ多糖の
混合物等あるいはこれらの誘導体を挙げることができる
。これらの中では各種の無機塩水和物と相溶し易く、増
粘効果が大きくてゲル化効果がぼれ、又工業的に入手し
易いことから、キサンタンガム、ヒドロキシエチルセル
ロース等のヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシ
プロピル化グアガム等のヒドロキシアルキル化グアガム
が好ましく、とくにキサンタンガムはこれらのバランス
が一番優れていて好ましい。一般的にキサンタンガムは
ケコル社より[ケルトロル(KELTROL ) J及
び「ケルザン(KKLZAN ) Jの商標名で市販さ
れており、又ヒドロキシプロピル化グアガムは「ジャガ
ーHP−114の商標で市販されていて容易に入手し得
る。
キサンタンガム(Xantan Gum )は、下記一
般式(Ilのような反復単位を有すると考えられ、その
分子量の多くは200万〜500万程度である。
M  =Na、K  or  1/2 0a本発明にお
いては親水性多糖類として上述したものを使用できるが
、これらは単独で又は2種以上混合して使用してもよい
。とくにその効果が著しいキサンタンガムを主成分とし
て他の多糖類を混合する系は好適である。この際混合割
合はとくに制限はなく、所望の割合で混合することが可
能であるが、好ましくはキサンタンガムが半分以上にな
るようにする。これらの混合物の特徴はキサンタンガム
単独使用時よりも少ない量で済むことであり、したがっ
て効率の高い熱エネルギー貯蔵物が得られる。
無機塩水和物 無機塩水和物としては、潜熱型蓄熱剤として知られてい
る種々のものが例示できる。具体的には硝酸リチウム3
水和物(LiNO2・3H20)、クロム酸ナトリウム
10水和物(Na2cr04・1oH2o)、硫酸ナト
リウム10水和物< ma2so4−10H20)、炭
酸ナトリウム10水和物(Na2CO3・10H2o)
、リン酸水素ナトリウム12水和物(Na 2 HP 
Oa・12H,20)、チオ硫酸ナトリウム5水和物(
Na2S2O3” 5 H2O)、酢酸ナトリウム3水
和物(0H300ONa −3H20)、硝酸マグネシ
ウムろ水和物(Mg(NO3)2’ 6H20)、塩化
マグネシウム6水和物CMgCl2・6H20)、塩化
カルシウム6水和物(Oa C(12・6H20)、塩
化ストロンチウム6水和物<sro/12・6H20)
等がある。これらは単独で使用されるほか2種以上混合
して用いてもよい。
熱エネルギー貯蔵物 熱エネルギー貯蔵物は前述した親水性多糖類と無機塩水
和物とを混合することにより得られる。
この時無機塩水和物が充分に増粘されてヒドロゲル状に
なり、相分離が防止されるよう、使用する無機塩水和物
に応じて適宜親水性多糖類の種類を選択する。又両者の
系に必要に応じて第5成分を添加してヒドロゲル状の安
定化を計ってもかまわない。このような組合せの例とし
て、酢酸す) IJウム6水和物−キサンタンガム、酢
酸ナトリウム3水和物−ヒドロキシプルピル化グアガム
、酢酸ナトリウム3711物−ヒドロキシエチルセルロ
ース、酢酸ナトリウム3水和物−キサンタンガム−ロー
カス) ビークガム、硫酸ナトリウム10水和物−キサ
ンタンガム−塩化ナトリウム等が例示できる。
親水性多糖類と無機塩水和物の混合割合は、使用する多
糖の種類及び無機塩水和物の種類あるいはこれらの組合
せの種類によって異なるので一部に規定することが難し
いものの、概ね親水性多糖類が1〜10重量%、好まし
くは2〜5重量%、無機塩水和物が90〜99重量%、
好ましくは95〜98重量%である。
以上の構成の熱エネルギー貯蔵物は、熱源を与えられる
ことによって無機塩水和物が融解してエネルギーを蓄積
し、その後雰囲気温度が低下し無機塩水和物の融点未満
になってもヒドロゲル状となって過冷却を保持し絖は固
化(結晶化)が生じないという特性を有している。
結晶化剤 結晶化剤としては公知の種々のものを用いることができ
、例えば水酸化ストロンチウム、ハロゲン化ストロンチ
ウム、炭酸ストロンチウム、水酸化バリウム、ハロゲン
化バリウム、炭酸バリウム、チオ硫酸バリウム、硫酸バ
リウム、三塩化ニッケル、タルク、銅粉、ホウ砂、ホウ
酸、あるいは無機塩の無水物といったものを例示できる
。これらの中では、熱エネルギー貯蔵物を構成する無機
塩水和物と同じ無機塩の無水物を使用するのが好ましい
結晶化剤の働きは、熱エネルギー貯蔵物中の無機塩水和
物の過冷却防止である。すなわち結晶化剤が添加される
と、融解状態の無機塩水和物は融点未満になると直ちに
固化し、親水性多糖類が共存していたとしてもヒドロゲ
ル状で過冷却状態のまま安定化することはない。
〔潜熱蓄熱体〕
本発明の潜熱蓄熱体は、熱エネルギー貯蔵物の中に該熱
エネルギー貯蔵物及び結晶化剤とを複数の層状に充填し
たカプセル(但しこのカプセルは熱エネルギー貯蔵物の
充填されている部分が一部開孔していて、カプセル内外
の熱エネルギー貯蔵物同志が接触できるようになってい
る。第1図参照)を混合したものである。
このような構成を採ることによって、融解した状態でヒ
ドロゲル状になっているカプセルの熱エネルギー貯蔵物
に対して、結晶化剤の働きによって所定温度で既に固化
したカプセル内の熱エネルギー貯蔵物が接触し、その部
分を核してカプセル外の熱エネルギー貯蔵物に固化が伝
播し、放熱することになる。
カプセルの形状、材質は種々のものが使用できるが、当
然ながら放熱の際に融解あるいは軟化しない材質がよい
〔発明の効果〕
以上述べてきたように本発明の潜熱蓄熱体は相分離現象
、過冷却現象を防止でき、長期間安定してヒートサイク
ルを繰り返すことができる。また相分離現象及び過冷却
現象の防止効果が薄れてくればカプセルを新たに添加す
れば再び性能を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のカプセルの断面図。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 親水性多糖類及び無機塩水和物からなる熱 エネルギー貯蔵物に、熱エネルギー貯蔵物及び結晶化剤
    とを複数の層状に充填したカプセルを混合したものであ
    つて、該カプセルの熱エネルギー貯蔵物が充填されてい
    る部分は一部開孔していて、カプセル内外の熱エネルギ
    ー貯蔵物同志が接触できるようになつていることを特徴
    とする潜熱蓄熱体。
JP59200434A 1984-09-27 1984-09-27 潜熱蓄熱体 Pending JPS6179991A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03101565U (ja) * 1990-02-05 1991-10-23
US5066411A (en) * 1990-03-26 1991-11-19 Frye Ruth E Solid, pliable organic compound for hot/cold thermal reservoir
US5245938A (en) * 1990-03-26 1993-09-21 Frye Ruth E Solid, pliable organic compound for hot/cold thermal padding material
JP2013050228A (ja) * 2011-08-30 2013-03-14 Tokyo Institute Of Technology 蓄冷体
JP2014172973A (ja) * 2013-03-07 2014-09-22 Osaka Gas Co Ltd 蓄熱材
WO2018202623A1 (de) * 2017-05-04 2018-11-08 Universität Hamburg Kompositmaterial zur speicherung von wasser und/oder wärme

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