JPH0443950B2 - - Google Patents
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- JPH0443950B2 JPH0443950B2 JP58185917A JP18591783A JPH0443950B2 JP H0443950 B2 JPH0443950 B2 JP H0443950B2 JP 58185917 A JP58185917 A JP 58185917A JP 18591783 A JP18591783 A JP 18591783A JP H0443950 B2 JPH0443950 B2 JP H0443950B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Description
この発明は、硫酸ナトリウム10水塩（Na2
SO4・10H2Ｏ）を主成分とする潜熱蓄熱材組成
物において、融解−凝固の繰返しによる潜熱蓄熱
量の低下防止技術に関するものである。 従来から、Na2SO4・10H2Ｏは融解潜熱が
60Kcal／Kgと大きく、その融点も32℃であり、
またNaCl等の各種の塩と共融物を作り安くその
融点を容易に低下できるため、例えばヒートポン
プ、ソーラーコレクター等と組合せた極めて好適
な蓄熱材として注目されている。 しかし、Na2SO4・10H2Ｏを蓄熱材として使用
する場合には二つの問題がある。その一つは融液
を冷却した際に融点より著しく低い温度まで過冷
却する事である。この過冷却現象は放熱を行う場
合、相変化時お融解潜熱を放出せずに液として温
度が低下するため蓄熱材としては致命的な欠点と
なる。この過冷却現象を防止する手段としては、
核生成物質として四ホウ酸ナツリウム10水塩
（Na2B4O7・10H2Ｏ）を添加することで解決され
る事が米国特許2667664号明細書に開示されてお
り、本発明組成物でもこの過冷却防止にNa2B4
O7・10H2Ｏを使用する事は前提としている。他
一つの問題はNa2SO4・10H2Ｏの融解特性が非調
和性を示す事である。すなわちNa2SO4・10H2Ｏ
は融解時にNa2SO4の飽和溶液とNa2SO4の固体
との２相に分離し、Na2SO4の固体は溶液に比べ
て密度が大きいために容器の底に沈澱する。この
２相に分離した系を冷却すると、まず沈澱した
Na2SO4の上部にNa2SO4・10H2Ｏの結晶が形成
され障壁となつて残りのNa2SO4がH2Ｏと結合し
てNa2SO4・10H2Ｏの結晶になる事を妨げる。こ
のため残留したNa2SO4は相変化に寄与しなくな
り潜熱蓄熱量が大幅に低下する問題である。 実用に際して最も重要な上記の相分離の問題を
解決するために、融解時の液をゲル化した固体の
Na2SO4の沈澱を防ぎ均一に分散懸濁させる方法
が提案されている。具体的には相分離防止材に、
おがくず、パルプ、メチルセルロース、シリカゲ
ル、各種粘土等を用いて溶液をゲル化することが
特開昭53−34687号公報に記載されている。しか
しながらこのような方法は有用ではあるが、問題
に対して部分的な解決しか提供していない。すな
わち、相分離防止材でNa2SO4・10H2Ｏ及びNa2
SO4の沈澱を防止した場合においても、融解−凝
固のサイクルをくり返す事によりNa2SO4・10H2
Ｏ及びNa2SO4の結晶粒子が成長し、凝固時に
Na2SO4結晶粒子表面のみにNa2SO4・10H2Ｏの
結晶が形成され障壁となつて中心部のNa2SO4が
H2Ｏと結合してNa2SO4・10H2Ｏの結晶になる
事を妨げる。このため相分離防止材でNa2SO4の
沈澱を防止した系においても潜熱蓄熱量がサイク
ルによつて低下することとなる。 上述したように、Na2SO4・10H2Ｏの相分離現
象に対する防止策には問題点があり、現在でも研
究段階である。実用化のためには更に潜熱蓄熱量
の劣化が妨げる蓄熱材組成物が要望されている。 本発明はこのような現状に鑑みてなされたもの
で、本発明の組成物でもNa2SO4の沈澱防止に相
分離防止材を使用する事は前提としており、その
目的は融解−凝固のくり返しに対して潜熱蓄熱量
の劣化を防止した蓄熱材を提供する事にある。 上記目的は、Na2SO4・10H2Ｏを主成分とし核
生成材、相分離防止材を含有する潜熱蓄熱材組成
物においてNa2SO4・10H2O100重量部に対して、
ラウリン酸ソーダ、ラウリン酸カリウム、ラウリ
ン酸リチウムの少なくとも１種を0.01重量部以上
５重量部以下含有している組成物を利用すること
によつて容易に達成される。 本発明の主要部は上記Na2SO4・10H2Ｏを主成
分とする潜熱蓄熱材組成物のくり返しの使用、即
ち融解−凝固のくり返し時に生じる潜熱蓄熱量の
劣化防止にラウリン酸ソーダ、ラウリン酸カリウ
ム、ラウリン酸リチウムの少なくとも１つを用い
る事にある。その理由は、ラウリン酸ソーダ、ラ
ウリン酸カリウム、ラウリン酸リチウムの添加に
より、凝固時のNa2SO4・10H2Ｏの結晶が大きく
粒子に成長するのを防止し、融解−凝固のくり返
しサイクルによる潜熱蓄熱量の劣化を防止するか
らである。 本発明の添加剤の添加量はコストの点および単
位重量当りの蓄熱量の点から本発明の効果を達成
するのに必要な量を使用すればよく、添加量は
Na2SO4・10H2O100重量部に対して0.01重量部以
上５重量部以下の少量で使用する。 本発明の蓄熱材組成物には公知の融点調整材、
例えば、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化
ナトリウム、硝酸カリウム等の共融物においても
融解−凝固、サイクルの蓄熱量劣化防止材として
使用可能である。 以下の実施例、比較例では核生成材、相分離防
止材との組合せで用いた場合を例にしてその内容
を明らかにする。 実施例・比較例 １ Na2SO4・10H2Ｏ 100重量部 Na2B4O7・10H2Ｏ（核生成物） ３重量部 オルトホウ酸 アルギン酸ソーダ）（相分離防止剤） 0.1重量部 １重量部 蓄熱量劣化防止材 ｘ重量部 上記の原料組成において蓄熱量劣化防止材に、
ラウリン酸ソーダを用いてｘ＝０，0.01，0.1，
1.0，5.0の割合にした５種類の試料を調整しその
各々に順次試料番号，，，，と付し
た。又上記の原料組成において、ラウリン酸ソー
ダの代わりにラウリン酸カリウムを用いてｘ＝
0.01，0.1，1.0のわ割合にしたものとラウリン酸
リチウムを用いてｘ＝0.01，0.1，1.0の割合で計
６種類の試料を調整し、その各々に順次試料番号
，，，，，と付した。 上記11種類の試料に付き、初期潜熱値の測定と
融解−凝固を100，200，300サイクルくり返した
後の潜熱蓄熱量とを測定しその値を第１表に示し
た。尚、熱量測定は差動熱量計を用いて測定し
た。 上記融解−凝固の１サイクルは60℃（完全融
解）−０℃（完全凝固）の状態を１サイクルとし
て、１サイクルに６時間を要して行なうようにし
て評価した。
SO4・10H2Ｏ）を主成分とする潜熱蓄熱材組成
物において、融解−凝固の繰返しによる潜熱蓄熱
量の低下防止技術に関するものである。 従来から、Na2SO4・10H2Ｏは融解潜熱が
60Kcal／Kgと大きく、その融点も32℃であり、
またNaCl等の各種の塩と共融物を作り安くその
融点を容易に低下できるため、例えばヒートポン
プ、ソーラーコレクター等と組合せた極めて好適
な蓄熱材として注目されている。 しかし、Na2SO4・10H2Ｏを蓄熱材として使用
する場合には二つの問題がある。その一つは融液
を冷却した際に融点より著しく低い温度まで過冷
却する事である。この過冷却現象は放熱を行う場
合、相変化時お融解潜熱を放出せずに液として温
度が低下するため蓄熱材としては致命的な欠点と
なる。この過冷却現象を防止する手段としては、
核生成物質として四ホウ酸ナツリウム10水塩
（Na2B4O7・10H2Ｏ）を添加することで解決され
る事が米国特許2667664号明細書に開示されてお
り、本発明組成物でもこの過冷却防止にNa2B4
O7・10H2Ｏを使用する事は前提としている。他
一つの問題はNa2SO4・10H2Ｏの融解特性が非調
和性を示す事である。すなわちNa2SO4・10H2Ｏ
は融解時にNa2SO4の飽和溶液とNa2SO4の固体
との２相に分離し、Na2SO4の固体は溶液に比べ
て密度が大きいために容器の底に沈澱する。この
２相に分離した系を冷却すると、まず沈澱した
Na2SO4の上部にNa2SO4・10H2Ｏの結晶が形成
され障壁となつて残りのNa2SO4がH2Ｏと結合し
てNa2SO4・10H2Ｏの結晶になる事を妨げる。こ
のため残留したNa2SO4は相変化に寄与しなくな
り潜熱蓄熱量が大幅に低下する問題である。 実用に際して最も重要な上記の相分離の問題を
解決するために、融解時の液をゲル化した固体の
Na2SO4の沈澱を防ぎ均一に分散懸濁させる方法
が提案されている。具体的には相分離防止材に、
おがくず、パルプ、メチルセルロース、シリカゲ
ル、各種粘土等を用いて溶液をゲル化することが
特開昭53−34687号公報に記載されている。しか
しながらこのような方法は有用ではあるが、問題
に対して部分的な解決しか提供していない。すな
わち、相分離防止材でNa2SO4・10H2Ｏ及びNa2
SO4の沈澱を防止した場合においても、融解−凝
固のサイクルをくり返す事によりNa2SO4・10H2
Ｏ及びNa2SO4の結晶粒子が成長し、凝固時に
Na2SO4結晶粒子表面のみにNa2SO4・10H2Ｏの
結晶が形成され障壁となつて中心部のNa2SO4が
H2Ｏと結合してNa2SO4・10H2Ｏの結晶になる
事を妨げる。このため相分離防止材でNa2SO4の
沈澱を防止した系においても潜熱蓄熱量がサイク
ルによつて低下することとなる。 上述したように、Na2SO4・10H2Ｏの相分離現
象に対する防止策には問題点があり、現在でも研
究段階である。実用化のためには更に潜熱蓄熱量
の劣化が妨げる蓄熱材組成物が要望されている。 本発明はこのような現状に鑑みてなされたもの
で、本発明の組成物でもNa2SO4の沈澱防止に相
分離防止材を使用する事は前提としており、その
目的は融解−凝固のくり返しに対して潜熱蓄熱量
の劣化を防止した蓄熱材を提供する事にある。 上記目的は、Na2SO4・10H2Ｏを主成分とし核
生成材、相分離防止材を含有する潜熱蓄熱材組成
物においてNa2SO4・10H2O100重量部に対して、
ラウリン酸ソーダ、ラウリン酸カリウム、ラウリ
ン酸リチウムの少なくとも１種を0.01重量部以上
５重量部以下含有している組成物を利用すること
によつて容易に達成される。 本発明の主要部は上記Na2SO4・10H2Ｏを主成
分とする潜熱蓄熱材組成物のくり返しの使用、即
ち融解−凝固のくり返し時に生じる潜熱蓄熱量の
劣化防止にラウリン酸ソーダ、ラウリン酸カリウ
ム、ラウリン酸リチウムの少なくとも１つを用い
る事にある。その理由は、ラウリン酸ソーダ、ラ
ウリン酸カリウム、ラウリン酸リチウムの添加に
より、凝固時のNa2SO4・10H2Ｏの結晶が大きく
粒子に成長するのを防止し、融解−凝固のくり返
しサイクルによる潜熱蓄熱量の劣化を防止するか
らである。 本発明の添加剤の添加量はコストの点および単
位重量当りの蓄熱量の点から本発明の効果を達成
するのに必要な量を使用すればよく、添加量は
Na2SO4・10H2O100重量部に対して0.01重量部以
上５重量部以下の少量で使用する。 本発明の蓄熱材組成物には公知の融点調整材、
例えば、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化
ナトリウム、硝酸カリウム等の共融物においても
融解−凝固、サイクルの蓄熱量劣化防止材として
使用可能である。 以下の実施例、比較例では核生成材、相分離防
止材との組合せで用いた場合を例にしてその内容
を明らかにする。 実施例・比較例 １ Na2SO4・10H2Ｏ 100重量部 Na2B4O7・10H2Ｏ（核生成物） ３重量部 オルトホウ酸 アルギン酸ソーダ）（相分離防止剤） 0.1重量部 １重量部 蓄熱量劣化防止材 ｘ重量部 上記の原料組成において蓄熱量劣化防止材に、
ラウリン酸ソーダを用いてｘ＝０，0.01，0.1，
1.0，5.0の割合にした５種類の試料を調整しその
各々に順次試料番号，，，，と付し
た。又上記の原料組成において、ラウリン酸ソー
ダの代わりにラウリン酸カリウムを用いてｘ＝
0.01，0.1，1.0のわ割合にしたものとラウリン酸
リチウムを用いてｘ＝0.01，0.1，1.0の割合で計
６種類の試料を調整し、その各々に順次試料番号
，，，，，と付した。 上記11種類の試料に付き、初期潜熱値の測定と
融解−凝固を100，200，300サイクルくり返した
後の潜熱蓄熱量とを測定しその値を第１表に示し
た。尚、熱量測定は差動熱量計を用いて測定し
た。 上記融解−凝固の１サイクルは60℃（完全融
解）−０℃（完全凝固）の状態を１サイクルとし
て、１サイクルに６時間を要して行なうようにし
て評価した。
【表】
第１表から次の事が明らかである。
１ ラウリン酸ソーダ、ラウリン酸カリウム、ラ
ウリン酸リチウムの蓄熱量劣化防止材の添加量
は、0.01量部の少量で有効である。（試料番号
と、，の対比） ２ 融解−凝固サイクルにおける蓄熱量の劣化
は、無添加の試料（試料番号）が10Kcal／
Kgに比べて、2Kcal／Kg（試料番号４）〜
6Kcal／Kg（試料番号，，）であり蓄熱
量の劣化防止に著しい効果がある。 実施例・比較例 ２ 相分離防止剤を水和ケイ酸アルミニウムの５重
量部に変更する事以外は、実施例、比較例−１と
同じ条件の確認をくり返した。その結果を第２表
に示す。第２表より次の事が明らかである。 １ 蓄熱量劣化防止材の添加量は、0.01重量部の
少量で有効である。（試料番号と、と
の対比） ２ 融解−凝固サイクルにおける蓄熱量の劣化
は、無添加の試料（試料番号）が8Kcal／Kg
に比べて、2Kcal／Kg（試料番号，，，
，）〜5Kcal／Kg（試料番号）であり蓄
熱量の劣化防止に著しい効果がある。
ウリン酸リチウムの蓄熱量劣化防止材の添加量
は、0.01量部の少量で有効である。（試料番号
と、，の対比） ２ 融解−凝固サイクルにおける蓄熱量の劣化
は、無添加の試料（試料番号）が10Kcal／
Kgに比べて、2Kcal／Kg（試料番号４）〜
6Kcal／Kg（試料番号，，）であり蓄熱
量の劣化防止に著しい効果がある。 実施例・比較例 ２ 相分離防止剤を水和ケイ酸アルミニウムの５重
量部に変更する事以外は、実施例、比較例−１と
同じ条件の確認をくり返した。その結果を第２表
に示す。第２表より次の事が明らかである。 １ 蓄熱量劣化防止材の添加量は、0.01重量部の
少量で有効である。（試料番号と、と
の対比） ２ 融解−凝固サイクルにおける蓄熱量の劣化
は、無添加の試料（試料番号）が8Kcal／Kg
に比べて、2Kcal／Kg（試料番号，，，
，）〜5Kcal／Kg（試料番号）であり蓄
熱量の劣化防止に著しい効果がある。
【表】
【表】
以上のごとく、Na2SO4・10H2Ｏを主成分とし
核生成材、相分離防止材を含有する潜熱蓄熱材組
成物において、有機物の相分離防止材を使用する
場合、又は無機質の相分離防止材を使用する場合
にかかわらず、ラウリン酸ソーダ、ラウリン酸カ
リウム、ラウリン酸リチウムの少なくとも１つを
0.01重量部以上５重量部以下添加することにより
融解−凝固のくり返しに対して潜熱蓄熱量の劣化
を著しく防止できる事がわかる。 本発明は上述の構成を持つ事により、融解−凝
固のくり返しに対して潜熱蓄熱量の劣化を防止し
た蓄熱材を提供する事ができる。又、本発明の蓄
熱材組成物を使用する事により今後一段と重要視
される熱エネルギーの有効利用に貢献するもので
ある。
核生成材、相分離防止材を含有する潜熱蓄熱材組
成物において、有機物の相分離防止材を使用する
場合、又は無機質の相分離防止材を使用する場合
にかかわらず、ラウリン酸ソーダ、ラウリン酸カ
リウム、ラウリン酸リチウムの少なくとも１つを
0.01重量部以上５重量部以下添加することにより
融解−凝固のくり返しに対して潜熱蓄熱量の劣化
を著しく防止できる事がわかる。 本発明は上述の構成を持つ事により、融解−凝
固のくり返しに対して潜熱蓄熱量の劣化を防止し
た蓄熱材を提供する事ができる。又、本発明の蓄
熱材組成物を使用する事により今後一段と重要視
される熱エネルギーの有効利用に貢献するもので
ある。
Claims (1)
- １ 硫酸ナトリウム10水塩を主成分として核生成
材、相分離防止材を含有する潜熱蓄熱材組成物に
おいて硫酸ナトリウム10水塩100重量部に対して、
ラウリン酸ソーダ、ラウリン酸カリウム、ラウリ
ン酸リチウムの少なくとも１種類を0.01重量部以
上５重量部以下含有していることを特徴とする潜
熱蓄熱材組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58185917A JPS6079088A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 蓄熱材組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58185917A JPS6079088A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 蓄熱材組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6079088A JPS6079088A (ja) | 1985-05-04 |
| JPH0443950B2 true JPH0443950B2 (ja) | 1992-07-20 |
Family
ID=16179135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58185917A Granted JPS6079088A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 蓄熱材組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6079088A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011117633A (ja) * | 2009-12-01 | 2011-06-16 | Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd | ソーラーシステム |
| CN101967857A (zh) * | 2010-10-11 | 2011-02-09 | 盐城工学院 | 一种相变储热板、其制备方法及储热装置 |
-
1983
- 1983-10-06 JP JP58185917A patent/JPS6079088A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6079088A (ja) | 1985-05-04 |
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