JPH10237433A - 潜熱蓄熱材組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凝固点が比較的低温度域（５〜２５℃）にあ
り、空調用冷暖房システムの蓄熱材として使用できる潜
熱蓄熱材組成物の提供。 【解決手段】 一般式ＣａＣｌ₂ ・ｎＨ₂ Ｏ（ここにｎ
は４．５〜６．５）の組成を有する塩化カルシウム水和
物１００重量部に対し、多価アルコール、特にエチレン
グリコール１０〜３５重量部と、塩化ストロンチウム及
び／または塩化バリウム、好ましくは塩化ストロンチウ
ム／塩化バリウム混合比（重量）９／１〜１／９の混合
物０．１〜２０重量部を混合し、更に必要に応じてセピ
オライトを０．１〜１０重量部を混合してなる潜熱蓄熱
材組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は潜熱蓄熱材に関する
ものである。更に詳しくは、住宅やビル等の空調用冷暖
房用システムに適した温度域（５〜２５℃）での使用に
有用な空調用冷房システム用潜熱蓄熱材組成物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】融解と凝固の過程で、一定の温度で大量
の潜熱を吸熱及び放熱する物質は、温度変化を伴わずに
この潜熱を蓄積させ、これを必要な時に温度変化を伴わ
ずに熱を放出または吸収させて有効に利用することがで
きるので、潜熱蓄熱材として、冷暖房、廃熱の利用、太
陽熱の蓄熱、低廉な夜間電力の利用等に用いられれてい
る。

【０００３】各種の無機系水和塩が優れた潜熱蓄熱材と
して知られているが、無機系水和塩は融解する際に無機
塩固体とその飽和水溶液との２相に分離し、これを冷却
しても水和塩が生成しなかったり（相分離）、降温させ
て凝固点を過ぎても固化せず放熱しない（過冷却）とい
う現象が起こりやすい。また潜熱蓄熱材が使用されるた
めには、その凝固点が使用温度域（有効蓄熱温度域）内
に入るよう調節する必要がある。

【０００４】潜熱蓄熱材として広く利用されている塩化
カルシウム６水和物は凝固点２９℃、潜熱４１ｃａｌ／
ｇであり、無機系水和塩としては比較的凝固点の低い潜
熱蓄熱材であるが、それでも温度域が５〜２５℃である
冷暖房用システムに使用するには凝固点が高すぎ、その
ままでは使用に適さない。また塩化カルシウム６水和物
は過冷却を起こしやすい欠点があった。

【０００５】塩化カルシウム６水和物のような無機塩水
和物を凝固点を下げて低温用の潜熱蓄熱材として使用す
るために、グリコール類等の多価アルコール類を凝固点
降下剤として添加することが知られている（例えば特開
昭５６−９５９８１号公報、特公平１−４００７７号公
報等）。しかし、このような多価アルコール添加による
凝固点降下には限界があるとされていた。

【０００６】すなわちエチレングリコール添加量が比較
的少量の場合は添加量に応じて凝固点降下が見られる
が、添加量が多くなると発核しにくくなり、凝固しなく
なる。また塩化カルシウム６水和物和物に対しエチレン
グリコールが１０重量％を超えると、更に添加量を増や
しても、凝固点の降下は緩やかとなる。また塩化カルシ
ウム６水和物は無機系水和塩の一般的性質として、過冷
却されやすいが、エチレングリコールの大量添加によっ
てこれが更に促進される。また大量に添加することによ
り蓄熱密度が低下し、潜熱蓄熱材としての効果は下が
る。これらの理由から添加量の範囲はせいぜい１〜１０
重量％とされていた。

【０００７】従って本発明の目的とするような低温で使
用できる潜熱蓄熱材は、エチレングリコールの添加のみ
によっては達成することができず、冷暖房用システムに
適した温度域において、潜熱を有効に利用できる潜熱蓄
熱材は得られていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、冷暖房
用システムに適した温度域において使用できる塩化カル
シウム６水和物を主剤とする潜熱蓄熱材について検討し
た結果、多価アルコール及び塩化ストロンチウム及び／
または塩化バリウムを添加することにより、エチレング
リコールを１０重量％以上添加しても、支障なく凝固点
の調整が可能なので、冷暖房用に適した温度まで降下さ
せることができ、冷暖房用システムに使用することので
きる潜熱蓄熱材が得られることを見いだした。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は一般式
ＣａＣｌ₂ ・ｎＨ₂ Ｏ（ここにｎは４．５〜６．５）の
組成を有する塩化カルシウム水和物１００重量部に対
し、多価アルコール１０〜３５重量部と、塩化ストロン
チウム及び／または塩化バリウム０．１〜２０重量部を
混合してなる潜熱蓄熱材組成物である。

【００１０】また本発明においては、上記塩化ストロン
チウム及び／または塩化バリウムとして、塩化ストロン
チウム／塩化バリウム混合比（重量）９／１〜１／９の
混合物を使用するのが好適な実施態様である。

【００１１】更に本発明は上記蓄熱材組成物に、相分離
防止剤としてセピオライトを０．１〜１０重量部添加し
た組成物を包含する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の潜熱蓄熱材の主剤として
用いられる塩化カルシウム水和物は、化学式ＣａＣｌ₂
・６Ｈ₂ Ｏでで表される、いわゆる塩化カルシウム６水
和物及びそれよりも結晶水の量が若干増減したものを含
み、ＣａＣｌ₂ ・ｎＨ₂ Ｏ（ここにｎは４．５〜６．
５、好ましくは５．５〜６）の組成を有する塩化カルシ
ウム水和物である。ｎは水和物の結晶水モル数に相当す
る数であり、ｎ＝６の場合は塩化カルシウム６水和物で
ある。このような塩化カルシウム水和物は、塩化カルシ
ウム無水物または塩化カルシウム２水和物に水を添加し
て調製することができる。

【００１３】多価アルコールとしては、エチレングリコ
ール、プロピレングリコール、１，３プロパンジオー
ル、グリセリン、ジエチレングリコール、ジプロピレン
グリコール等を挙げることができるが、特にエチレング
リコールが凝固点を下げる効果が大きいので好ましい。

【００１４】また塩化ストロンチウムと塩化バリウムは
いずれも単独または混合して使用することができるが、
特に塩化ストロンチウムと塩化バリウムとを塩化ストロ
ンチウム／塩化バリウム混合比（重量比）９／１〜１／
９、特に３／１〜１／１の混合物として用いると、より
少量の添加量で効果を挙げることができるので好まし
い。

【００１５】本発明において、主剤である塩化カルシウ
ム水和物に対するエチレングリコールの添加量は塩化カ
ルシウム水和物１００重量部に対し、多価アルコール１
０〜３５重量部である。添加量がこれよりも多いと凝固
点が低過ぎ、低温の冷媒が必要となるので、実用的でな
い。一方添加量がこの範囲より少ないと本発明の目的と
するような低凝固点の潜熱蓄熱材が得られない。上記範
囲内において、その添加量は、潜熱蓄熱材を使用する温
度領域により任意に選択することができる。

【００１６】多価アルコールの添加量を増すことによ
り、凝固点はほぼ直線的に降下するが、本発明において
は、塩化ストロンチウム及び／または塩化バリウムを添
加したことによって、このような多量のエチレングリコ
ールを添加することができ、これにより凝固点を所望の
温度に調節することができる。例えば、塩化ストロンチ
ウム１．５量部、塩化バリウム１．１重量部（いずれも
主剤１００重量部に対し）添加の場合、エチレングリコ
ールを３０重量％添加することにより、凝固点を５℃以
下に下げることができるので、空調用冷暖房用システム
に充分使用が可能である。

【００１７】上記多価アルコールの添加による凝固点の
降下は、使用する塩化カルシウム水和物中の結晶水の量
により影響を受ける。純粋な塩化カルシウム６水和物よ
りも、むしろ結晶水の少ない水和物を用いる方が、凝固
点をより下げることができ、また同じ凝固点を得るため
の多価アルコールの添加量を少なくすることができる。
したがって本発明で用いられる塩化カルシウム水和物は
６水和物に限定されず、一般式ＣａＣｌ₂ ・ｎＨ₂ Ｏ
（ここにｎは４．５〜６．５、好ましくは５．５〜５．
８）の組成を有する塩化カルシウム水和物が用いられ
る。このような塩化カルシウム水和物は塩化カルシウム
２水和物に対する水の添加量を調節することにより、任
意のものを調製することができる。

【００１８】塩化ストロンチウム及び／または塩化バリ
ウムの添加量は塩化カルシウム水和物１００重量部に対
し０．１〜２０重量部好ましくは１〜１０重量部であ
る。この範囲より少量の添加量では、エチレングリコー
ルを多量に添加した時に凝固しにくくなるので、低凝固
点の潜熱蓄熱材が得られない。また添加量がこれよりも
多いと、蓄熱密度が低下し、潜熱蓄熱材としての効果が
低くなり、また経済的にも不利である。

【００１９】前記したとおり、本発明においては塩化ス
トロンチウムと塩化バリウムとの混合物として使用する
のが最も効果的であり、例えば塩化ストロンチウム０．
７〜７重量部及び塩化バリウム０．３〜３重量部の混合
物を添加することにより、両者の合計添加量を比較的少
量にしても、充分に凝固点を下げる効果が得られる。

【００２０】また本発明の上記潜熱蓄熱材組成物は無機
系水和塩であるため融解する際に相分離現象が起こりや
すく、融解と凝固を繰り返すことにより、蓄熱効果が低
下する傾向がある。そのため本発明においては、更に相
分離防止剤としてセピオライトを０．１〜１０重量部添
加するのが好ましい。すなわち本発明のより好ましい実
施態様は、主剤である塩化カルシウム水和物１００重量
部に対し、多価アルコール１０〜３０重量部と、塩化ス
トロンチウム及び／または塩化バリウム０．１〜２０重
量部及びセピオライトを０．１〜１０重量部を混合して
なる潜熱蓄熱材組成物である。

【００２１】ここにセピオライトとは、海泡石とも呼ば
れ、2MgO・3SiO₂・nH₂O の構造式を有する水和マグネシウ
ムシリケート系のセラミックスである。その結晶構造は
きわめて細い繊維結晶物であり、微小孔径のトンネル状
細孔が繊維の間に無数に存在する。このトンネルによる
特異な吸着効果が結晶水の分離を防止し、相分離防止剤
として作用する。

【００２２】セピオライトは繊維状物のままで、又はこ
れを粉砕した粉末状のものあるいはこれらの混合物とし
て使用することができる。またセピオライトの他に更に
グラスファイバー等のフィラーを添加することができ
る。

【００２３】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
る。 ［実施例１］塩化カルシウム２水和物に水を添加し、式
ＣａＣｌ₂ ・５．６Ｈ₂ Ｏの組成を有する塩化カルシウ
ム水和物を調製した。 塩化カルシウム水和物：１００重量部 塩化ストロンチウム： １．５重量部 塩化バリウム： １．１重量部 の混合物に対し、エチレングリコールを表１記載の各添
加量で添加して潜熱蓄熱材組成物を調製し、これを８時
間、２０℃に保った後、４℃まで降温し、６時間保持し
てその凝固点を測定した。結果を表１に示す。エチレン
グリコールを最大２８重量部まで大量に添加しても順調
に相変化がおこり、凝固点を５℃にまで下げることがで
きた。

【００２４】

【表１】単位：重量部

【００２５】 ［比較例１］塩化ストロンチウムも塩化バリウムも添加
せず、塩化カルシウム水和物１００重量部に対し、エチ
レングリコールを２４重量部添加して潜熱蓄熱材組成物
を調製し、実施例１と同様にして凝固点測定を試みた
が、凝固しなかった。

【００２６】［実施例２］実施例１で用いたと同じ塩化
カルシウム水和物を用い、 塩化カルシウム水和物：１００重量部 塩化ストロンチウム： １．５重量部 塩化バリウム： １．１重量部 エチレングリコール： ２４重量部 セピオライト ５重量部 を混合攪拌して得られた潜熱蓄熱材を、−２５℃〜＋１
２５℃までプログラム設定のできる低温恒温槽中で加熱
昇温し、次いで４℃に冷却し凝固させた。このようにし
て融解、凝固の過程を３００回繰り替えし実施したが、
蓄熱、放熱のサイクル機能には変化はなかった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の潜熱蓄熱材は塩化カルシウム水
和物に多価アルコールと、塩化ストロンチウム及び／ま
たは塩化バリウムを混合したことにより、多価アルコー
ルを多量に添加することができ、これによって凝固点を
５℃程度までに下げることができるので、比較的低温度
域での蓄熱材、特に冷暖房システム用の蓄熱材として有
用である。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年２月２８日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の潜熱蓄熱材の主剤として
用いられる塩化カルシウム水和物は、化学式ＣａＣｌ_２
・６Ｈ_２Ｏでで表される、いわゆる塩化カルシウム６水
和物及びそれよりも結晶水の量が若干増減したものを含
み、ＣａＣｌ_２・ｎＨ_２Ｏ（ここにｎは４．５〜６．
５、好ましくは５．０〜５．８）の組成を有する塩化カ
ルシウム水和物である。ｎは水和物の結晶水モル数に相
当する数であり、ｎ＝６の場合は塩化カルシウム６水和
物である。このような塩化カルシウム水和物は、塩化カ
ルシウム無水物または塩化カルシウム２水和物に水を添
加して調製することができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】上記多価アルコールの添加による凝固点の
降下は、使用する塩化カルシウム水和物中の結晶水の量
により影響を受ける。純粋な塩化カルシウム６水和物よ
りも、むしろ結晶水の少ない水和物を用いる方が、凝固
点をより下げることができ、また同じ凝固点を得るため
の多価アルコールの添加量を少なくすることができる。
したがって本発明で用いられる塩化カルシウム水和物は
６水和物に限定されず、一般式ＣａＣｌ_２・ｎＨ_２Ｏ
（ここにｎは４．５〜６．５、好ましくは５．０〜５．
８）の組成を有する塩化カルシウム水和物が用いられ
る。このような塩化カルシウム水和物は塩化カルシウム
２水和物に対する水の添加量を調節することにより、任
意のものを調製することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般式ＣａＣｌ₂ ・ｎＨ₂ Ｏ（ここにｎは
   ４．５〜６．５）の組成を有する塩化カルシウム水和物
   １００重量部に対し、多価アルコール１０〜３５重量部
   と、塩化ストロンチウム及び／または塩化バリウム０．
   １〜２０重量部を混合してなる潜熱蓄熱材組成物。
2. 【請求項２】多価アルコールがエチレングリコールであ
   ることを特徴とする請求項１記載の潜熱蓄熱材組成物。
3. 【請求項３】塩化ストロンチウム及び／または塩化バリ
   ウムが、塩化ストロンチウム／塩化バリウム混合比（重
   量）９／１〜１／９の混合物であることを特徴とする請
   求項１または２に記載の潜熱蓄熱材組成物。
4. 【請求項４】一般式ＣａＣｌ₂ ・ｎＨ₂ Ｏ（ここにｎは
   ４．５〜６．５）の組成を有する塩化カルシウム水和物
   １００重量部に対し、多価アルコール１０〜３５重量部
   と、塩化ストロンチウム及び／または塩化バリウム０．
   １〜２０重量部及びセピオライトを０．１〜１０重量部
   を混合してなる潜熱蓄熱材組成物。