JPS6251991B2 - - Google Patents

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JPS6251991B2
JPS6251991B2 JP6833182A JP6833182A JPS6251991B2 JP S6251991 B2 JPS6251991 B2 JP S6251991B2 JP 6833182 A JP6833182 A JP 6833182A JP 6833182 A JP6833182 A JP 6833182A JP S6251991 B2 JPS6251991 B2 JP S6251991B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat storage
oleate
storage material
polyhydric alcohol
sodium sulfate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP6833182A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58185680A (en
Inventor
Takeshi Takeda
Ikuhiko Machida
Yasuo Kudo
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は硫酸ナトリウム10の水塩もしくはその
共融物の相変態に伴う潜熱を利用した蓄熱材に関
するものである。 太陽熱あるいは排熱等の利用による冷暖房、お
よび電力ピーク緩和を目的とした冷房機の負荷低
減の観点から、蓄熱の必要性が増大している。物
質の潜熱を利用する蓄熱方法は、比較的蓄熱密度
が高く、又小さな温度差で多量の熱の出し入れが
可能である利点を有している。一方蓄熱材料には
安価で大量入手が可能であり、無毒、不燃および
非腐蝕性であることが求められる。 これらの目的に合致した材料として硫酸ナトリ
ウム10水塩及びその共融物が挙げられる。硫酸ナ
トリウム10水塩は32℃に融点を有し、60Cal/g
の潜熱を有する。又硫酸ナトリウム10水塩は共融
物を作ることによりその融点を変えることが可能
であり、例えば硫酸ナトリウム10水塩1モルに塩
化カリウム1モルを混合した共融物では約4℃ま
で融点を低下せしめることができる。 一般に水和物を蓄熱材として使用する場合には
二つの問題点がある。その一つは冷却時に凝固点
以下になつても凝固しないいわゆる過冷却現象で
ある。硫酸ナトリウム10水塩及びその共融物の場
合においては、核生成物質として四ホウ酸ナトリ
ウム10水塩(硼砂)を添加することにより解決さ
れることが米国特許2667664号明細書に開示され
ている。他の問題は硫酸ナトリウム10水塩および
その共融物は非調和融解を示すことである。すな
わち融点で融解した時に硫酸ナトリウム無水物の
溶解度が低いため、結晶水に完全に溶解せず、一
部が溶液中に残存し、その密度が大きいため、沈
澱する。この様な混合物を静置状態で冷却凝固さ
せると、溶解している硫酸ナトリウムまたはその
共融物は10水塩を形成して融解前の状態に戻るが
沈澱した無水硫酸ナトリウムはその表面のみが10
水塩となり、一部は無水硫酸ナトリウムのまま残
留してしまう。従つてこの様な系を融解・凝固の
蓄熱・放熱のサイクルをくり返すと、残留した無
水硫酸ナトリウムは相変態に関与しないため、蓄
熱量が減少してしまう。この問題の解決策として
無水硫酸ナトリウムの沈澱を防止して、溶液中に
均一に分散して保持する方法が提案されている。
具体的方法としては溶液をおがくず、木材バル
ブ、メチルセルロース、澱粉、有機アルギン酸
塩、ポリアクリル酸の多価金属イオンによるイオ
ン結合架橋物(特開昭54―16387号公報)などの
有機高分子化合物、およびシリカゲル、ケイ藻
土、微粉末シリカ、アタパルガイド型粘土(米国
特許3986969号明細書)などの無機物の濃化剤に
より、溶液を増粘していわゆるゲル状態とするこ
とが試みられている。 しかしながらこの様な方法で無水硫酸ナトリウ
ムの沈澱を防止した場合においても、融解・凝固
のサイクルのくり返しにより、無水硫酸ナトリウ
ムの結晶粒子が成長し、凝固時に粒子表面のみが
水和物を形成し、粒子中心部が無水物のまま残留
する様になる。この結果ゲル化による無水物の沈
澱を防止した系においても蓄熱量がサイクルによ
つて減少することとなる。 本発明者らは先に硫酸ナトリウム10水塩及びそ
の共融物を用いた蓄熱材において、オレイン酸ナ
トリウム、オレイン酸カリウム、オレイン酸リチ
ウムの少くとも一種の添加により、融解、凝固の
サイクルのくり返しによる蓄熱特性の劣化が改善
されることをすでに提案した。本発明は上記の蓄
熱材をさらに改良し、融解・凝固のくり返しによ
る蓄熱特性の劣化を低減することを目的としてな
されたものであり、硫酸ナトリウム10水塩及びそ
の共融物を主成分とし、濃化剤として活性な炭素
間二重結合を有するオレフイン系カルボン酸と多
価アルコールのポリアルケニルポリエーテルとの
共重合体を濃化剤として用いた蓄熱材において
は、オレイン酸リチウム、オレイン酸ナトリウ
ム、オレイン酸カリウム等の添加による特性改善
の効果が特に著しく、煙霧状シリカ、カルボキシ
メチルセルローズ等の濃化剤を用いた蓄熱材に添
加した場合と比較して、低濃度の添加で特性改善
が可能であることを見出したものである。 本発明にかかる蓄熱材特性改善効果は硫酸ナト
リウム10水塩を主成分とした蓄熱材に於てもその
効果は確認されたが、以下硫酸ナトリウム10水塩
の共融物の場合を例として実施例によりその効果
を述べる。 〈実施例〉 Na2SO4 33 重量部 H2O 42 〃 NaCl 6.8 〃 NH4Cl 6.2 〃 硼砂 3 〃 ハイビスワコー104(商品名) 2 〃 NaOH 0.8 〃 原料を上記の割合で調合したものに、オレイン
酸ナトリウムをそれぞれ、0,0.01,0.05,
0.80,0.1重量%添加した試料を作成した。 ここで濃化剤として使用したハイビスワコー
104は和光純薬工業製でアクリル酸と、ポリアル
キレングリコールを多価アルコールとするポリア
ルケニルポリエーテルとの共重合体である。これ
らの試料を40℃と−30℃で加熱・冷却サイクルを
くり返し、蓄熱特性を測定した。サイクル前後で
の各試料の蓄熱量の変化は次表の通りであつた。
The present invention relates to a heat storage material that utilizes latent heat accompanying phase transformation of sodium sulfate 10 hydrate or its eutectic. The need for heat storage is increasing from the standpoint of heating and cooling by utilizing solar heat or waste heat, and reducing the load on air conditioners for the purpose of alleviating power peaks. A heat storage method that utilizes the latent heat of a substance has the advantage of having a relatively high heat storage density and being able to transfer a large amount of heat in and out with a small temperature difference. On the other hand, heat storage materials are required to be inexpensive, available in large quantities, non-toxic, non-flammable and non-corrosive. Materials that meet these objectives include sodium sulfate decahydrate and its eutectic. Sodium sulfate decahydrate has a melting point of 32℃ and 60Cal/g.
It has a latent heat of The melting point of sodium sulfate decahydrate can be changed by making a eutectic; for example, in a eutectic mixture of 1 mole of sodium sulfate decahydrate and 1 mole of potassium chloride, the melting point can be changed to about 4°C. It can be lowered. Generally, there are two problems when using a hydrate as a heat storage material. One of these is the so-called supercooling phenomenon in which the material does not solidify even if the temperature drops below the freezing point during cooling. In the case of sodium sulfate decahydrate and its eutectic, US Pat. No. 2,667,664 discloses that the problem can be solved by adding sodium tetraborate decahydrate (borax) as a nucleating material. . Another problem is that sodium sulfate decahydrate and its eutectic exhibit anharmonic melting. That is, when it is melted at the melting point, the solubility of sodium sulfate anhydride is low, so it does not completely dissolve in crystal water, and a portion remains in the solution, and because of its high density, it precipitates. When such a mixture is cooled and solidified in a static state, the dissolved sodium sulfate or its eutectic forms a decahydrate and returns to the state before melting, but only the surface of the precipitated anhydrous sodium sulfate remains. Ten
It becomes aqueous salt, and some remains as anhydrous sodium sulfate. Therefore, when such a system is subjected to repeated cycles of heat storage and heat release of melting and solidification, the amount of heat storage decreases because the remaining anhydrous sodium sulfate does not participate in phase transformation. As a solution to this problem, a method has been proposed that prevents precipitation of anhydrous sodium sulfate and uniformly disperses and maintains it in a solution.
Specifically, the solution is mixed with an organic polymer compound such as sawdust, wood bulb, methylcellulose, starch, organic alginate, ionic bond crosslinked product of polyacrylic acid with polyvalent metal ions (Japanese Patent Application Laid-open No. 16387/1987), Attempts have also been made to thicken the solution into a so-called gel state by using inorganic thickeners such as silica gel, diatomaceous earth, finely powdered silica, and attapulgide clay (US Pat. No. 3,986,969). However, even when precipitation of anhydrous sodium sulfate is prevented by such a method, crystal particles of anhydrous sodium sulfate grow due to repeated cycles of melting and solidification, and only the surface of the particles forms hydrates during solidification. The center of the particle will remain anhydrous. As a result, even in a system in which precipitation of anhydride due to gelation is prevented, the amount of heat storage decreases with each cycle. The present inventors have previously developed a heat storage material using sodium sulfate decahydrate and its eutectic by adding at least one of sodium oleate, potassium oleate, and lithium oleate to repeat the cycle of melting and solidification. It has already been proposed that the deterioration of heat storage properties due to The present invention was made with the aim of further improving the above-mentioned heat storage material and reducing the deterioration of heat storage properties due to repeated melting and solidification. In heat storage materials using a copolymer of an olefinic carboxylic acid having an active carbon-carbon double bond as a thickening agent and a polyalkenyl polyether of a polyhydric alcohol, lithium oleate and sodium oleate are used as a thickening agent. The effect of the addition of potassium oleate, etc. on properties is particularly remarkable, and compared to when added to heat storage materials using thickeners such as fumed silica and carboxymethyl cellulose, the properties can be improved with the addition of low concentrations. We have discovered that it is possible. The effect of improving the properties of the heat storage material according to the present invention was also confirmed in the heat storage material whose main component is sodium sulfate decahydrate; however, the following examples were carried out using a eutectic product of sodium sulfate decahydrate as an example. The effect will be explained using an example. <Example> Na 2 SO 4 33 parts by weight H 2 O 42 〃 NaCl 6.8 〃 NH 4 Cl 6.2 〃 Borax 3 〃 Hibiswako 104 (trade name) 2 〃 NaOH 0.8 〃 To the mixture of raw materials in the above ratio, Sodium oleate 0, 0.01, 0.05, respectively
Samples were prepared in which 0.80 and 0.1% by weight were added. Hibiswako used here as a thickening agent
104 is manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. and is a copolymer of acrylic acid and polyalkenyl polyether containing polyalkylene glycol as the polyhydric alcohol. These samples were repeatedly heated and cooled at 40°C and -30°C, and their heat storage properties were measured. The change in heat storage amount of each sample before and after the cycle was as shown in the table below.

【表】 オレイン酸ナトリウムを添加していない試料で
は初期蓄熱量42.3cal/gのものが60サイクル後
では39.7cal/gとなり蓄熱量が6%減少してし
まうのに対し、例えばオレイン酸ナトリウムを
0.01重量%添加した試料に於ては、60サイクル後
でも蓄熱量の減少は1.8%にとどまつている。一
方オレイン酸ナトリウム量を0.1重量%とした試
料においては、初期蓄熱量も小さくなり、60サイ
クル後蓄熱量も無添加のものに比べて小さくなつ
てしまう。従つて添加量は0.01重量%以上0.08重
量%の範囲が好ましい添加量である。 また同様の実験をオレイン酸ナトリウムの代り
にオレイン酸カリウム、オレイン酸リチウムを用
いた場合も同様の結果を得た。又濃化剤の多価ア
ルコールとしてオリゴ糖類の一つである庶糖を原
料としたポリアルケニルポリエーテルを用いてい
る米国グツドリツチ社製「カーボポール」を使用
した場合にもハイビスワコーを用いた場合と同じ
良好な結果を得た。すなわち本発明の蓄熱材の濃
化剤としては活性な炭素間二重結合を有するオレ
フイン系カルボン酸と多価アルコールのポリケニ
ルポリエーテルとの共重合体であれば良い。 また添加するオレイン酸としては、オレイン酸
リチウム、オレイン酸ナトリウム、オレイン酸カ
リウムの少なくとも1種を0.01重量%以上含む事
が望ましい。 以上のごとく、硫酸ナトリウム10水塩もしくは
その共融物を主成分とし、濃化剤として活性な炭
素間二重結合を有するオレフイン系カルボン酸と
多価アルコールのポリアルケニルポリエーテルの
共重合体を含む蓄熱材にオレイン酸リチウム、オ
レイン酸ナトリウム、オレイン酸カリウムの少く
とも一つ0.01重量%以上、好ましくは0.01重量%
以上0.08重量%以下の範囲で添加することにより
蓄熱特性の劣化改善に著しい効果がある。
[Table] In the sample to which sodium oleate was not added, the initial heat storage amount was 42.3 cal/g, but after 60 cycles, the heat storage amount decreased by 6%.
In the sample containing 0.01% by weight, the decrease in heat storage remained at 1.8% even after 60 cycles. On the other hand, in the sample containing 0.1% by weight of sodium oleate, the initial amount of heat storage is small, and the amount of heat storage after 60 cycles is also smaller than that of the sample without additives. Therefore, the preferred addition amount is in the range of 0.01% by weight or more and 0.08% by weight. Similar results were also obtained when similar experiments were conducted using potassium oleate and lithium oleate instead of sodium oleate. In addition, when using ``Carbopol'' manufactured by Gutudoritsu in the United States, which uses polyalkenyl polyether made from sucrose, which is one of the oligosaccharides, as the polyhydric alcohol for the thickening agent, the results are different from when using Hivis Wako. Got the same good results. That is, the thickening agent for the heat storage material of the present invention may be a copolymer of an olefinic carboxylic acid having an active carbon-carbon double bond and a polykenyl polyether of a polyhydric alcohol. The oleic acid to be added preferably contains at least 0.01% by weight of at least one of lithium oleate, sodium oleate, and potassium oleate. As described above, a copolymer of a polyalkenyl polyether of an olefinic carboxylic acid and a polyhydric alcohol, which has sodium sulfate decahydrate or its eutectic as a main component and has an active carbon-carbon double bond as a thickening agent. The heat storage material contains at least 0.01% by weight, preferably 0.01% by weight of at least one of lithium oleate, sodium oleate, and potassium oleate.
Addition in a range of 0.08% by weight or less has a remarkable effect on improving the deterioration of heat storage characteristics.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 硫酸ナトリウム10水塩もしくはその共融物を
主成分とし、濃化剤として活性な炭素間二重結合
を有するオレフイン系カルボン酸と多価アルコー
ルのポリアルケニルポリエーテルとの共重合体を
含み、さらにオレイン酸リチウム、オレイン酸ナ
トリウム、オレイン酸カリウムの少くとも1つを
含む事を特徴とする蓄熱材。 2 オレイン酸リチウム、オレイン酸ナトリウ
ム、オレイン酸カリウムの少くとも1つを0.01重
量%以上、0.08重量%以下の範囲で含む事を特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の蓄熱材。 3 濃化剤がアクリル酸と多価アルコールのポリ
アルケルポリエーテルとの共重合体であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載
の蓄熱材。 4 多価アルコールがオリゴ糖類であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
蓄熱材。 5 多価アルコールが庶糖であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項又は第2項記載の蓄熱
材。 6 多価アルコールがポリアルキレングリコール
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項又
は第2項記載の蓄熱材。
[Scope of Claims] 1. A polyalkenyl polyether of an olefinic carboxylic acid having an active carbon-carbon double bond and a polyhydric alcohol, the main component being sodium sulfate decahydrate or its eutectic. A heat storage material comprising a copolymer and further comprising at least one of lithium oleate, sodium oleate, and potassium oleate. 2. The heat storage material according to claim 1, which contains at least one of lithium oleate, sodium oleate, and potassium oleate in a range of 0.01% by weight or more and 0.08% by weight or less. 3. The heat storage material according to claim 1 or 2, wherein the thickening agent is a copolymer of acrylic acid and polyalkel polyether of polyhydric alcohol. 4. The heat storage material according to claim 1 or 2, wherein the polyhydric alcohol is an oligosaccharide. 5. The heat storage material according to claim 1 or 2, wherein the polyhydric alcohol is sucrose. 6. The heat storage material according to claim 1 or 2, wherein the polyhydric alcohol is polyalkylene glycol.
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