JPS63256683A - 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、蓄熱材に関する。更に詳しくは、凝固時の過
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（１ｃａｌ／ｇ−ｄａ
ｇ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、近年物質の融廓、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、数１０ｃａｌ／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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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”
Ｃ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、材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問題がある。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１．５〜２．０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
るという、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ＣＨ，ＣＯ’ＯＮａ　・３Ｈ
，Ｏは、融解温度が５８℃であり、潜熱量が６２ｃａｌ
／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、この無機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リ
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、酢酸ナトリウム・３水和物
の凝固開始温度が約−２１℃であり、結局約８０℃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。

本発明者らは、酢酸ナトリウム・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検討した結果、特
定のリン酸三金属塩が非常に有効であることを見出した
。

〔問題点を解決するための手段〕および〔作用〕従って
、本発明は過冷却の程度を軽減させた潜熱型蓄熱材に係
り、この蓄熱材は、酢酸ナトリウム・３水和物に発核剤
としてリン酸三アンモニウム、リン酸三カリウムまたは
リン酸三銀を添加してなる。なお、発核剤は、無水物ま
たは水和物のいずれかであってもよい。

過冷却軽減の程度は、用いられる発核剤の種類およびそ
の添加割合によっても異なるが、あまり多くの発核剤を
添加しても期待される程の効果が得られないばかりでは
なく、材料の変質をも招くため、一般には酢酸ナトリウ
ム・３水和物に対し、約０．１〜２０重量％、好ましく
は約０．５〜１０重量％の割合で用いられる。添加割合
が、約２０重量％以上になると、酢酸ナトリウム・３水
和物本来の融解温度（Ｔ　ｍ　）よりも、蓄熱材として
の融解温度が著しく低下し、５０〜６０℃の必要温度範
囲を満足させない結果となる。

これらの発核剤による発核作用は、発核剤を添加した酢
酸ナトリウム・３水和物に何らかの処理をすることによ
って始めて発揮するようになる。

即ち、発核剤化合物を酢酸ナトリウム・３水和物に単に
添加しただけでは発核作用を示さず、室温においても固
化しないが、過冷却融解液を酢酸ナトリウム・３水和物
が固化する一２０℃程度迄冷却して固化させたり、ある
いはこれに酢酸ナトリウム・３水和物を添加して固化さ
せるなど、−変面化を経験させると発核作用を発揮する
ようになり、長期間の熱サイクルに対しても安定した過
冷却防止効果を示すようになる。この原因は明らかでは
ないが、一旦酢酸ナトリウム・３水和物の固化を経験し
た発核剤は、融解液中においても、分子のレベルで固化
の結晶配列を記憶しており、冷却の際に周囲に存在する
酢酸ナトリウム・３水和物分子の配列を容易にする、い
わば触媒的な働きをするようになるためと考えられる。

このような発核作用によって示される過冷却軽減の程度
は、蓄熱材の融解温度Ｔｍと凝固開始温度Ｔｍ’との差
ΔＴｓｃによって示されるが、酢酸ナトリウム・３水和
物に前記割合の発核剤を加えることにより、ΔＴｓｃの
値を顕著に低下せしめることができる。また、それに伴
って、融解温度への復帰時間も短かくなり、熱サイクル
試験で長期にわたって安定した性能を発揮することとも
含まって、より効率的な蓄熱作用を営むことができる。

〔実施例〕

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例１〜６ 酢設ナトリウム・３水和物に対し、それぞれ所定割合の
発核剤化合物を添加し、それらのΔＴｓｃの値を次の方
法に従って測定した。

即ち、酢酸ナトリウム・３水和物ｌｏｇを容量２０ｍ１
のガラス容器にとり、それに下記表に示す量の発核剤化
合物を添加し、密栓する。これを恒温槽内に入れ、上限
温度８０℃、下限温度２０℃の範囲内で、加熱時間およ
び冷却時間をそれぞれ２時間として、熱サイクル試験を
５０回くり返し行ない、その際の温度変化を熱電対で測
定し、過冷却の程度ΔＴｓｃ（Ｔｍ−Ｔｍ’）を調べた
。

（以下余白） 去】１延　島鳥ユ迂り力α　ξμ楓ｈσ　ム迂り山α１
　　　　　　　０．５０ ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．５０３　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　０．５０４　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　１．００５　　　　　　０．２５
　　　　　　　　０．２５６　　　　　　０．２５　　
　　　　　　　　　　　　　　　０．２５過冷却防止の
効果は、長期のくり返しにおいて安定して発揮されなけ
ればならないが、上記各実施例においては、各サイクル
共ΔＴｓｃ　＝　５℃以内で固化することが確認された
。第１図のグラフは、実施例１の２０サイクル目の熱サ
イクル試験における試料の経時的な温度変化を示してい
る。なお、リン酸三アンモニウムの場合には、３水和物
を用いても同様の結果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１の２０サイクル目の熱サイクル試験
における試料の経時的な温度変化を示すグラフである。 第１図 ！Ｌ愚時Ｍ（１目狂１詩間） 手続補正書（自制 昭和６２年７月１７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酢酸ナトリウム・３水和物に、発核剤としてリン酸
   三アンモニウム、リン酸三カリウムまたはリン酸三銀を
   添加してなる蓄熱材。 ２、酢酸ナトリウム・３水和物に対し、発核剤が約０．
   １〜２０重量％の割合で添加された特許請求の範囲第１
   項記載の蓄熱材。 ３、発核剤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。 ４、加熱目的に用いられる特許請求の範囲第１項記載の
   蓄熱材。