JPS63317579A - 蓄熱材の前処理方法 - 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、蓄熱材の前処理方法に関する。更に詳しくは
、蓄熱材融解液を冷却固化させる際の過冷却を防止する
ために行なう蓄熱材の前処理方法に関する。

〔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（ｌｃａｌ／ｇ−ｄｅ
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
にかなり困芝である。

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、数１０ｃａｌ／ｇという高
い蓄熱密度で安定的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、空調用および暖房用の熱源として１０〜８０℃
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倍はどよく、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なわせるものであ
る。

例えば酢酸ナトリウム・３水和物Ｃ）Ｉ、　ＣＯＯＮａ
・３１１□０は、融解温度が５８℃、沸点が１２０℃で
あり、潜熱量が５１ｃａｌ／ｇ（示差走査熱量計による
）と高いため、給油用や暖房用、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、結帰約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。本発明者は、発核剤の活性化のための適正温度とそ
の背景となる発核剤の結晶性状の解明を目的として鋭意
研究を行ない１本発明に至った。

〔問題点を解決するための手段〕

従って、本発明は蓄熱材の油処理方法に係り、蓄熱材の
前処理は、潜熱蓄熱材に発核剤を添加し、約８５〜１１
０°Ｃに加熱後冷却し、蓄熱材を一度固化させることに
より行われる。

発核剤として例えば市販品のリン酸３ナトリウム・１２
水和物を用い、蓄熱材として例えば酢酸ナトリウム・３
水和物を用いた場合、加熱による酢酸ナトリウム・３水
和物融解液の温度上昇に伴い、低温度域ではリン酸３ナ
トリ・ラム・１２水和物は６水和物に変化し、更に８０
℃以上になると０．５水和物になる。このリン酸ナトリ
ウム・０．５水和物は、酢酸ナトリウム・３水和物中で
非常に安定であり、常温〜１００℃の温度変化の繰返し
においてその結晶状態を維持し、優れた発核作用を示す
。

従って、活性化処理における加熱温度は１発核剤として
例えばリン酸ナトリウム・１２水和物を用いた場合、０
．５水和物が生成する８０℃以上とすることが必要であ
り、それより低い温度で予備加熱すると、６水和物しか
生成しないため、蓄熱材の過冷却防止には不十分である
。

又、潜熱蓄熱材として例えば酢酸ナトリウム・３水和物
を用いた場合、加熱温度はその沸点１２０℃を超えない
ことが必要である。従って、活性化処理温度は理論上は
８０〜１２０℃であれば良いが、現実には上記下限付近
での操作は信頼性に欠け、又上限付近では蓄熱材の劣化
が懸念されるので、約８５〜１１０℃で行われる。

〔作用〕及び〔発明の効果〕 蓄熱材中に添加された発核剤を、約８５〜１１０℃に加
熱熟成させた後、蓄熱材を一度固化させるという蓄熱材
の前処理により、その後蓄熱に用いられ、融解した蓄熱
材が、放熱する際の過冷却を防止し、融点近辺の温度で
容易に固化するようになった。

これにより、潜熱の吸収・放出が円滑に行われるように
なった。

〔実施例〕

次に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１〜３、比較例１〜３ 容量２０ｍ１のガラス容器に、酢酸ナトリウム・３水和
物１０ｇ及びリン酸３ナトリウム・１２水和物０．５ｇ
からなる混合物を封入したものを、試料として上記の各
個毎に１０本ずつ準備した。

次に、上記各試料を下記表の上欄に記載の各温度条件下
でいずれも２時間加熱後、室温に２時間放置して空冷し
、室温になった各試料に酢酸ナトリウム・３水和物の結
晶（粒径約０　、５　ｍｍ　）を１粒添加し固化させた
（前処理）。

前処理済みの各試料（各側につきそれぞれ１０本）を９
０℃にて２時間加熱した後、室温に２時間数口し、固化
した試料の本数を各個毎に数えた６結果を表の下欄に示
した。

表 実施例　比較例 眞処理温度（℃）　　９５　　９０　　８５　　８０　
　７５　　７０固化した本数　１０／１０１０／１０１
０／１０１０／１０１／ｌｏ　　Ｏ／１０従って、融解
した潜熱蓄熱材組成物を室温で固化し得るためには、前
記活性化処理温度が８０℃以上であることが必要である
。

ただし、表の各側の試料を顕微鏡でＩＱしたところ、実
施例１〜３および比較例１においては、添加されたリン
酸３ナトリウム・１２水和物の結晶は０．５水和物結晶
に変化しているのに対し、比較例２〜３においては、６
水和物結晶に変化していた。また。

比較例１においては、完全に０．５水和物になりきれず
、０．５水和物の結晶と共に、わずかに６水和物が残っ
ているものもあり、再現性の点に欠けていた。

以上のように、試料の同化本数が１０／１０になる温度
は、リン酸３ナトリウム・１２水和物が０．５水和物に
変化する温度に対応しており、その再現性は８５℃以上
において確保されることが分った。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、潜熱蓄熱材に発核剤を添加し、約８５〜１１０℃に
   加熱後冷却し、蓄熱材を一度固化させることを特徴とす
   る蓄熱材の前処理方法。 ２、潜熱蓄熱材及び発核剤が無機水和物である特許請求
   の範囲第１項記載の蓄熱材の前処理方法。 ３、潜熱蓄熱材が酢酸ナトリウム・３水和物であり、発
   核剤がリン酸３ナトリウム・１２水和物である特許請求
   の範囲第１項記載の蓄熱材の前処理方法。