JPS6367832B2 - - Google Patents
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- JPS6367832B2 JPS6367832B2 JP59280313A JP28031384A JPS6367832B2 JP S6367832 B2 JPS6367832 B2 JP S6367832B2 JP 59280313 A JP59280313 A JP 59280313A JP 28031384 A JP28031384 A JP 28031384A JP S6367832 B2 JPS6367832 B2 JP S6367832B2
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Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、酢酸ナトリウム３水塩を主体とする
潜熱蓄熱材に関するものである。 従来の技術 一般的に、蓄熱材には、物質の顕熱を利用した
ものと潜熱を利用したものが知られている。潜熱
を利用した蓄熱材は、顕熱を利用した蓄熱材に比
較して、単位重量当り、または単位体積当りの蓄
熱量が大きく、必要量の熱を蓄熱しておくのに少
量でよく、そのため蓄熱装置の小型化が可能とな
る。また、潜熱を利用した蓄熱材は、顕熱を利用
した蓄熱材のように、放熱とともに温度が低下し
てしまわずに、転移点において一定温度の熱を放
熱するという特徴を有する。特に、無機水化物の
融解潜熱を利用した蓄熱材は、単位体積当りの蓄
熱量が大きいことが知られている。 ところで、従来より酢産ナトリウム３水塩
（CH3CO2Na・3H2O、融点約58℃）は無機水化
物の中でも蓄熱量が大きく、たとえば暖房用の蓄
熱材として有力視されていた。しかし
CH3CO2Na・3H2Oは一度融解すると、非常に過
冷却状態になりやすいため、その融解液は、通常
−20℃程度まで冷却されないと過冷却が破れな
い。そして、過冷却状態は、凝固点まで冷却され
ても融解潜熱を放出せず、その温度以下に冷却さ
れてしまう現象であるから、融解潜熱を利用した
蓄熱材にとつて致命的なものとなる。 最近このCH3CO2Na・3H2Oの過冷却を防止す
るために結晶核形成材として臭素酸バリウム１水
塩（特公昭57−61297）やコハク酸２ナトリウム
６水塩（特公昭59−543）等を添加することが提
案されている。 発明が解決しようとする問題点 ところで、現在知られている結晶核形成材を含
んだCH3CO2Na・3H2Oを主体とする蓄熱材は、
いずれもその耐熱温度は低く、80℃以上に加熱さ
れると含まれている結晶核形成材の活性が急速に
失なわれていまい、そのため蓄熱材として動作し
なくなつてしまう。 問題点を解決するための手段 CH3CO2Naを40重量パーセントから80重量パ
ーセントの範囲で含有するCH3CO2NaとH2Oよ
り成る系を主成分とし、CH3CO2Na・3H2Oの結
晶化の際の過冷却を防止するための結晶核形成材
として、リチウムの複フツ化物を含有させる。好
ましくは、リチウムの複フツ化物はチタンフツ化
リチウムLi2TiF6）、ジルコンフツ化リチウム
（Li2ZrF6）、ならびにケイフツ化リチウム
（Li2SiF6）のうちの少なくとも１種である。 作 用 リチウムの複フツ化物は、80℃以上に加熱され
た場合でもCH3CO2Na・3H2Oの結晶核形成材と
しての活性を失わず、繰り返し使用に際して過冷
却を有効に防止することができる。 実施例 ところで、第１図にCH3CO2Na―H2O系の状
態図を示す。この図より、CH3CO2Na60.3重量％
とH2O39.7重量％とからなる系はCH3CO2Na・
3H2O組成に相当し、この組成では、過冷却が起
こらなければ約58℃で融解と凝固が起こるのがわ
かる。またCH3CO2Na50重量％とH2O50重量％
の系は、約55℃以上の温度では均一な
CH3CO2Na水溶液となる。この均一な水溶液を
55℃以下に冷却すると、過冷却が起こらなけれ
ば、CH3CO2Na・3H2Oが結晶化しはじめ、冷却
されるに従つてCH3CO2Na・3H2O結晶の比率が
増加する。約30℃まで冷却されると、50重量％の
CH3CO2Na―H2O系全質量の約60％が
CH3CO2Na・3H2Oの結晶となり、残り40％が
CH3CO2Na水溶液として存在する。そのため、
CH3CO2Na50重量％とH2O50重量％の系は、55
℃以上の温度から30℃まで冷却されると、過冷却
がほとんどなく、CH3CO2Na・3H2Oがうまく結
晶化したとすると、単位質量当りCH3CO2Na・
3H2O組成の場合の約60％潜熱が得られることに
なる。また、CH3CO2Na―H2O系の水の比率が
高くなるとともに、蓄熱材の有する顕熱が増加
し、顕熱による蓄熱量が大きくなるのは当然であ
る。つまり、CH3CO2NaとH2Oの比率をコント
ロールすることによつて、融解潜熱による蓄熱
と、顕熱による蓄熱を併用して行い、その潜熱と
顕熱による蓄熱の割合をコントロールすることに
よつて、大いに蓄熱材の応用範囲が広がる。しか
し、あまりCH3CO2Naの濃度の低い系を用いる
ことは、融解潜熱を用いた蓄熱材の特徴が失なわ
れてしまうため、CH3CO2Naを40重量％以上含
有するCH3CO2Na―H2O系を用いるのが適切で
ある。 逆に、CH3CO2Na―H2O系において
CH3CO2Naの含有量を増加させていくと、第１
図より明らかなように、CH3CO2Naを60.3重量％
以上含有する系では、58℃以上の温度からその温
度以下に冷却した際、うまく過冷却が破れたとす
ると、CH3CO2Na・3H2Oが結晶化する。しか
し、当然系全体がCH3CO2Na・3H2Oとならず、
一部CH3CO2Naのまま残る。それで、
CH3CO2Naを80重量％より多く含むCH3CO2Na
―H2O系では単位質量当りの潜熱量が
CH3CO2Na・3H2O組成の場合の約50％以下にな
るため実用的でなくなる。そのため、実際用いる
CH3CO2Na―H2O系は、CH3CO2Naを80重量％
以下の範囲で含有するのが適切であると考えられ
る。 ところで、結晶核形成材の含有量は
CH3CO2Naの濃度が58重量％以上で、結晶核形
成材がLi2TiF6、Li2ZrF6ならびにLi2SiF6のうち
のどれかの場合には、CH3CO2NaとH2Oより成
る系100重量部に対して、1.0重量部程度で十分に
効果があり、さらにそれ以上含有しても、当然効
果がある。CH3CO2Naが58重量％未満である系
の場合には、それが58重量％以上含まれている系
に比較して、結晶核形成材のCH3CO2Na―H2O
系中への溶解量が増加するため、それぞれの添加
量を上記値より増加させなければならない。 しかしながら、本発明にかかる蓄熱材を空調用
蓄熱装置等で使用する際には、100〜1000Kg程度
用いるのが普通であると考えられる。そのような
場合には、CH3CO2Na・3H2O結晶が融解した状
態においても、全体が均一な組成にならず、上部
にはCH3CO2Naの低濃度の溶液が、下部には結
晶核形成材の沈澱物、およびCH3CO2Naと結晶
核形成材との高濃度液体が存在することになる。
そのため、結晶核形成材の混合量が、均一な溶液
を形成する場合の最少量に比較してはるかに少量
でも、結晶核形成材がCH3CO2Na―H2O系中に
溶解してしまわずに結晶核形成材として作用す
る。結晶核形成に必要な前記結晶核形成材の最少
量つまり混合量の下限は、用いるCH3CO2Na―
H2O系の量や蓄熱材を収納する容器の形状に依
存するため、その使用形態に応じてそれぞれにつ
いて適宜決めてやればよい。 しかし、あまり大量に結晶核形成材を加えるこ
とは、蓄熱材として好ましいことではなく、蓄熱
材全体として見た場合の蓄熱量の減少につなが
る。そのため、実用的には、結晶核形成材の混合
割合は、CH3CO2Na―H2O系100重量部に対し
て、40重量部を超えないことが望ましい。 実施例 １ 各々、CH3CO2Na・3H2O1000gと下記第１表
に示した結晶核形成材10gとをビーカーに入れ、
ウオーターバス中で75℃まで加熱して、
CH3CO2Na・3H2Oをすべて融解して試料を作成
した。
潜熱蓄熱材に関するものである。 従来の技術 一般的に、蓄熱材には、物質の顕熱を利用した
ものと潜熱を利用したものが知られている。潜熱
を利用した蓄熱材は、顕熱を利用した蓄熱材に比
較して、単位重量当り、または単位体積当りの蓄
熱量が大きく、必要量の熱を蓄熱しておくのに少
量でよく、そのため蓄熱装置の小型化が可能とな
る。また、潜熱を利用した蓄熱材は、顕熱を利用
した蓄熱材のように、放熱とともに温度が低下し
てしまわずに、転移点において一定温度の熱を放
熱するという特徴を有する。特に、無機水化物の
融解潜熱を利用した蓄熱材は、単位体積当りの蓄
熱量が大きいことが知られている。 ところで、従来より酢産ナトリウム３水塩
（CH3CO2Na・3H2O、融点約58℃）は無機水化
物の中でも蓄熱量が大きく、たとえば暖房用の蓄
熱材として有力視されていた。しかし
CH3CO2Na・3H2Oは一度融解すると、非常に過
冷却状態になりやすいため、その融解液は、通常
−20℃程度まで冷却されないと過冷却が破れな
い。そして、過冷却状態は、凝固点まで冷却され
ても融解潜熱を放出せず、その温度以下に冷却さ
れてしまう現象であるから、融解潜熱を利用した
蓄熱材にとつて致命的なものとなる。 最近このCH3CO2Na・3H2Oの過冷却を防止す
るために結晶核形成材として臭素酸バリウム１水
塩（特公昭57−61297）やコハク酸２ナトリウム
６水塩（特公昭59−543）等を添加することが提
案されている。 発明が解決しようとする問題点 ところで、現在知られている結晶核形成材を含
んだCH3CO2Na・3H2Oを主体とする蓄熱材は、
いずれもその耐熱温度は低く、80℃以上に加熱さ
れると含まれている結晶核形成材の活性が急速に
失なわれていまい、そのため蓄熱材として動作し
なくなつてしまう。 問題点を解決するための手段 CH3CO2Naを40重量パーセントから80重量パ
ーセントの範囲で含有するCH3CO2NaとH2Oよ
り成る系を主成分とし、CH3CO2Na・3H2Oの結
晶化の際の過冷却を防止するための結晶核形成材
として、リチウムの複フツ化物を含有させる。好
ましくは、リチウムの複フツ化物はチタンフツ化
リチウムLi2TiF6）、ジルコンフツ化リチウム
（Li2ZrF6）、ならびにケイフツ化リチウム
（Li2SiF6）のうちの少なくとも１種である。 作 用 リチウムの複フツ化物は、80℃以上に加熱され
た場合でもCH3CO2Na・3H2Oの結晶核形成材と
しての活性を失わず、繰り返し使用に際して過冷
却を有効に防止することができる。 実施例 ところで、第１図にCH3CO2Na―H2O系の状
態図を示す。この図より、CH3CO2Na60.3重量％
とH2O39.7重量％とからなる系はCH3CO2Na・
3H2O組成に相当し、この組成では、過冷却が起
こらなければ約58℃で融解と凝固が起こるのがわ
かる。またCH3CO2Na50重量％とH2O50重量％
の系は、約55℃以上の温度では均一な
CH3CO2Na水溶液となる。この均一な水溶液を
55℃以下に冷却すると、過冷却が起こらなけれ
ば、CH3CO2Na・3H2Oが結晶化しはじめ、冷却
されるに従つてCH3CO2Na・3H2O結晶の比率が
増加する。約30℃まで冷却されると、50重量％の
CH3CO2Na―H2O系全質量の約60％が
CH3CO2Na・3H2Oの結晶となり、残り40％が
CH3CO2Na水溶液として存在する。そのため、
CH3CO2Na50重量％とH2O50重量％の系は、55
℃以上の温度から30℃まで冷却されると、過冷却
がほとんどなく、CH3CO2Na・3H2Oがうまく結
晶化したとすると、単位質量当りCH3CO2Na・
3H2O組成の場合の約60％潜熱が得られることに
なる。また、CH3CO2Na―H2O系の水の比率が
高くなるとともに、蓄熱材の有する顕熱が増加
し、顕熱による蓄熱量が大きくなるのは当然であ
る。つまり、CH3CO2NaとH2Oの比率をコント
ロールすることによつて、融解潜熱による蓄熱
と、顕熱による蓄熱を併用して行い、その潜熱と
顕熱による蓄熱の割合をコントロールすることに
よつて、大いに蓄熱材の応用範囲が広がる。しか
し、あまりCH3CO2Naの濃度の低い系を用いる
ことは、融解潜熱を用いた蓄熱材の特徴が失なわ
れてしまうため、CH3CO2Naを40重量％以上含
有するCH3CO2Na―H2O系を用いるのが適切で
ある。 逆に、CH3CO2Na―H2O系において
CH3CO2Naの含有量を増加させていくと、第１
図より明らかなように、CH3CO2Naを60.3重量％
以上含有する系では、58℃以上の温度からその温
度以下に冷却した際、うまく過冷却が破れたとす
ると、CH3CO2Na・3H2Oが結晶化する。しか
し、当然系全体がCH3CO2Na・3H2Oとならず、
一部CH3CO2Naのまま残る。それで、
CH3CO2Naを80重量％より多く含むCH3CO2Na
―H2O系では単位質量当りの潜熱量が
CH3CO2Na・3H2O組成の場合の約50％以下にな
るため実用的でなくなる。そのため、実際用いる
CH3CO2Na―H2O系は、CH3CO2Naを80重量％
以下の範囲で含有するのが適切であると考えられ
る。 ところで、結晶核形成材の含有量は
CH3CO2Naの濃度が58重量％以上で、結晶核形
成材がLi2TiF6、Li2ZrF6ならびにLi2SiF6のうち
のどれかの場合には、CH3CO2NaとH2Oより成
る系100重量部に対して、1.0重量部程度で十分に
効果があり、さらにそれ以上含有しても、当然効
果がある。CH3CO2Naが58重量％未満である系
の場合には、それが58重量％以上含まれている系
に比較して、結晶核形成材のCH3CO2Na―H2O
系中への溶解量が増加するため、それぞれの添加
量を上記値より増加させなければならない。 しかしながら、本発明にかかる蓄熱材を空調用
蓄熱装置等で使用する際には、100〜1000Kg程度
用いるのが普通であると考えられる。そのような
場合には、CH3CO2Na・3H2O結晶が融解した状
態においても、全体が均一な組成にならず、上部
にはCH3CO2Naの低濃度の溶液が、下部には結
晶核形成材の沈澱物、およびCH3CO2Naと結晶
核形成材との高濃度液体が存在することになる。
そのため、結晶核形成材の混合量が、均一な溶液
を形成する場合の最少量に比較してはるかに少量
でも、結晶核形成材がCH3CO2Na―H2O系中に
溶解してしまわずに結晶核形成材として作用す
る。結晶核形成に必要な前記結晶核形成材の最少
量つまり混合量の下限は、用いるCH3CO2Na―
H2O系の量や蓄熱材を収納する容器の形状に依
存するため、その使用形態に応じてそれぞれにつ
いて適宜決めてやればよい。 しかし、あまり大量に結晶核形成材を加えるこ
とは、蓄熱材として好ましいことではなく、蓄熱
材全体として見た場合の蓄熱量の減少につなが
る。そのため、実用的には、結晶核形成材の混合
割合は、CH3CO2Na―H2O系100重量部に対し
て、40重量部を超えないことが望ましい。 実施例 １ 各々、CH3CO2Na・3H2O1000gと下記第１表
に示した結晶核形成材10gとをビーカーに入れ、
ウオーターバス中で75℃まで加熱して、
CH3CO2Na・3H2Oをすべて融解して試料を作成
した。
【表】
この混合物を内径100mm、長さ100mmの円筒形容
器に収納し、熱電対挿入管を付した栓で密封し
た。その容器をウオーターバス中に入れ、85℃と
40℃の間で加熱冷却を連続して行なつた。 第２図は、結晶核形成材として、Li2TiF6を用
いた場合の試料を、連続して100回加熱と冷却を
繰り返した際の過冷却度すなわち凝固温度と過冷
却の破れる温度との差の変化の様子を示したもの
である。図の横軸は加熱冷却サイクルの繰り返し
回数を対数目盛で示したものであり、縦軸は過冷
却度（℃）である。この図より、本実施例の蓄熱
材の加熱および冷却100回繰り返しても、過冷却
度が３〜４℃の範囲で安定しており、過冷却防止
機能は劣化せずに、有効に作用しているのがわか
る。 第３図と第４図はそれぞれ結晶核形成材とし
て、Li2ZrF6とLi2SiF6を用いた場合である。これ
らの場合もLi2TiF6を用いた場合と同部に、過冷
却度が３〜４℃付近で非常に安定していた。 実施例 ２ CH3CO2Na・3H2O500Kgと第１表に示した結
晶核形成材500gとを内部にヒータを有する内径
80cm、高さ90cmの円筒形容器中に収納し、熱電対
挿入管を付したふたで密封した。容器内部のヒー
タでCH3CO2Na・3H2Oを85℃まで加熱して、
CH3CO2Na・3H2Oをすべて融解した。それから
ヒータによる加熱を停止し、冷却したところ、結
晶核形成材として、Li2TiF6，Li2ZrF6ならびに、
Li2SiF6のいずれを用いた場合にも、55℃付近で
過冷却が破れ、容器内部の温度が58℃まで上昇し
た。その後50回加熱と冷却を繰返したが、いずれ
の場合も過冷却度が約３℃の所で安定して過冷却
が破れ、本実施例の蓄熱材が十分蓄熱材として機
能することが確認出来た。 実施例 ３ CH3CO2Na・3H2O1000gと第１表に示した結
晶核形成材20gを実施例１と同様の容器にそれぞ
れ収納し、ウオーターバス中で90℃で48時間加熱
した。その後、その容器をウオーターバスから取
り出し室温で放置したところ、いずれの結晶核形
成材を用いた場合にも約53℃CH3CO2Na・3H2O
の結晶化が開始した。 以上の実施例では結晶核形成材を単独で使用し
た場合について示しているが、その複数種を組合
わせて使用しても同様の作用効果を得ることがで
きる。 発明の効果 以上実施例で示したように、本発明の蓄熱材は
CH3CO2Na―H2O系に、CH3CO2Na・3H2Oの結
晶核形成材として、リチウムの複フツ化物を含有
させた蓄熱材であるから、耐熱温度が高く過冷却
をほとんど示さない安定した吸収熱性能を有し、
安価でかつ蓄熱量の大きなものである。 本発明の蓄熱材は、空調用の蓄熱装置だけでな
く、蓄熱式保温器等の蓄熱を利用するあらゆる方
面に応用可能なものである。
器に収納し、熱電対挿入管を付した栓で密封し
た。その容器をウオーターバス中に入れ、85℃と
40℃の間で加熱冷却を連続して行なつた。 第２図は、結晶核形成材として、Li2TiF6を用
いた場合の試料を、連続して100回加熱と冷却を
繰り返した際の過冷却度すなわち凝固温度と過冷
却の破れる温度との差の変化の様子を示したもの
である。図の横軸は加熱冷却サイクルの繰り返し
回数を対数目盛で示したものであり、縦軸は過冷
却度（℃）である。この図より、本実施例の蓄熱
材の加熱および冷却100回繰り返しても、過冷却
度が３〜４℃の範囲で安定しており、過冷却防止
機能は劣化せずに、有効に作用しているのがわか
る。 第３図と第４図はそれぞれ結晶核形成材とし
て、Li2ZrF6とLi2SiF6を用いた場合である。これ
らの場合もLi2TiF6を用いた場合と同部に、過冷
却度が３〜４℃付近で非常に安定していた。 実施例 ２ CH3CO2Na・3H2O500Kgと第１表に示した結
晶核形成材500gとを内部にヒータを有する内径
80cm、高さ90cmの円筒形容器中に収納し、熱電対
挿入管を付したふたで密封した。容器内部のヒー
タでCH3CO2Na・3H2Oを85℃まで加熱して、
CH3CO2Na・3H2Oをすべて融解した。それから
ヒータによる加熱を停止し、冷却したところ、結
晶核形成材として、Li2TiF6，Li2ZrF6ならびに、
Li2SiF6のいずれを用いた場合にも、55℃付近で
過冷却が破れ、容器内部の温度が58℃まで上昇し
た。その後50回加熱と冷却を繰返したが、いずれ
の場合も過冷却度が約３℃の所で安定して過冷却
が破れ、本実施例の蓄熱材が十分蓄熱材として機
能することが確認出来た。 実施例 ３ CH3CO2Na・3H2O1000gと第１表に示した結
晶核形成材20gを実施例１と同様の容器にそれぞ
れ収納し、ウオーターバス中で90℃で48時間加熱
した。その後、その容器をウオーターバスから取
り出し室温で放置したところ、いずれの結晶核形
成材を用いた場合にも約53℃CH3CO2Na・3H2O
の結晶化が開始した。 以上の実施例では結晶核形成材を単独で使用し
た場合について示しているが、その複数種を組合
わせて使用しても同様の作用効果を得ることがで
きる。 発明の効果 以上実施例で示したように、本発明の蓄熱材は
CH3CO2Na―H2O系に、CH3CO2Na・3H2Oの結
晶核形成材として、リチウムの複フツ化物を含有
させた蓄熱材であるから、耐熱温度が高く過冷却
をほとんど示さない安定した吸収熱性能を有し、
安価でかつ蓄熱量の大きなものである。 本発明の蓄熱材は、空調用の蓄熱装置だけでな
く、蓄熱式保温器等の蓄熱を利用するあらゆる方
面に応用可能なものである。
第１図は酢酸ナトリウム―水系の状態図、第２
図、第３図、第４図は本発明の実施例における蓄
熱材の繰り返し加熱・冷却に対する過冷却度の変
化を示すグラフである。
図、第３図、第４図は本発明の実施例における蓄
熱材の繰り返し加熱・冷却に対する過冷却度の変
化を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酢酸ナトリウム（CH3CO2Na）を40重量パ
ーセントから80重量パーセントの範囲で含有する
酢酸ナトリウムと水（H2O）よりなる系に、酢
酸ナトリウム３水塩（CH3CO2Na・3H2O）の結
晶核形成材としてリチウムの複フツ化物を含有さ
せた蓄熱材。 ２ リチウムの複フツ化物がチタンフツ化リチウ
ム（Li2TiF6）、ジルコンフツ化リチウム
（Li2ZrF6）、ケイフツ化リチウム（Li2SiF6）より
なる化合物群より選択された少なくとも１種であ
る特許請求の範囲第１項記載の蓄熱材。 ３ 酢酸ナトリウムと水とよりなる系100重量部
に対する結晶核形成材の配合量が、40重量部を超
えない特許請求の範囲第１項記載の蓄熱材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59280313A JPS61155488A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 蓄熱材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59280313A JPS61155488A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 蓄熱材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61155488A JPS61155488A (ja) | 1986-07-15 |
| JPS6367832B2 true JPS6367832B2 (ja) | 1988-12-27 |
Family
ID=17623249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59280313A Granted JPS61155488A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 蓄熱材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61155488A (ja) |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP59280313A patent/JPS61155488A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61155488A (ja) | 1986-07-15 |
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