JPS581714B2 - 蓄熱剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、塩化カルシウム６水塩を主体とする蓄熱剤組
成物に関するものである。

一般的に、蓄熱を行なう方法には、物質の顕熱を利用す
る方法と潜熱を利用する方法がある。

顕熱を利用する方法の代表的な例は水である。

水は比熱が大きく、取扱いが容易なうえ、なによりも極
めて安価である。

水以外には、砂利や砕石、レンガなどが使用されている
。

ところが、顕熱を利用して蓄熱しようとすると、蓄熱装
置の容量や重量が相当大きくなってしまう。

また、熱の放出に比例して蓄熱剤自身の温度が低下して
しまう欠点もある。

これに対し、潜熱を利用する方法には、無機水和塩や有
機の結晶性物質を用いるものが例として挙げられる。

この方法は、原理的には一定温度でおこる融解等の相変
化現象を利用するもので、熱放出に伴う蓄熱剤の温度低
下は小さく、また融解等の相変化潜熱は一般的に大きい
のでコンパクトに蓄熱することができる。

本発明は、この無機水和塩の融解潜熱を利用して蓄熱す
る技術、特に室温近傍の融点を有する塩化カルシウム６
水塩を用い、これを蓄熱剤として用いるのに適するよう
に改質する技術に関するものである。

元来、塩化カルシウム６水塩は、安価な蓄熱物質として
知られているが、融解潜熱の異なる２つの結晶構造をと
ったり、腐蝕性を有するという欠点もさることながら、
過冷却現象を顕著に示すという難点がある。

塩化カルシウム６水塩を、溶融状態から次第に降温させ
た時、本来の相変化温度２９℃を過ぎても固化（結晶化
）せず放熱しないという過冷却現象は、仮に一旦塩化カ
ルシウム６水塩に蓄熱しても所定の温度で熱を取り出す
ことができないという実用上の不都合を生じさせる。

従って塩化カルシウム６水塩を蓄熱剤として用いるため
には、この過冷却現象を抑えることが肝要である。

本発明は、上述した塩化カルシウム６水塩の過冷却現象
を防止し、安価で、吸放熱性の安定した、蓄熱密度の高
い蓄熱剤組成物を提供することを目的とする。

本発明者らは、かかる塩化カルシウム６水塩の過冷却現
象を抑制すべく、塩化カルシウム６水塩の放熱結晶化過
程における結晶核の生成を促進させる核形成剤の研究を
鋭意行なった結果、塩化カルシウム６水温に対して有効
な核形成剤を発見し、本発明を完成するに至ったのであ
る。

即ち、本発明の要旨は、塩化カルシウム６水塩にチオ硫
酸バリウムが添加されてなる蓄熱剤組成物に存する。

本発明に用いられるチオ硫酸バリウムとしてはチオ硫酸
バリウムの１水塩又は無水塩である。

実際に塩化カルシウム６水塩の核形成剤として作用する
のはチオ硫酸バリウム１水塩であるが、チオ硫酸バリウ
ムの無水塩を添加しても、該無水塩が蓄熱剤中の水と反
応してチオ硫酸バリウム１水塩となり得るので、核形成
剤として作用する。

本発明においてはチオ硫酸バリウムの粉末を用いるのが
好ましい。

チオ硫酸バリウムの粉末は、その表面が塩化カルシウム
６水塩と接触して核形成剤として有効に作用するのであ
る。

したがって、本発明に用いられるチオ硫酸バリウムとし
ては、粒径が細かい方が塩化カルシウム６水塩の結晶核
の生成が促進され好ましい。

本発明に用いられるチオ硫酸バリウムの好ましい粒径と
しては、１００ミクロン以下であり、更に好ましくは５
０ミクロン以下である。

本発明に用いられるチオ硫酸バリウムの添加量は、チオ
硫酸バリウムの粒径に依存する。

即ち、チオ硫酸バリウムの粒径が小さいと添加量は少な
くてよく、粒径が大きくなると添加量は増大する。

本発明に用いられるチオ硫酸バリウムの好ましい添加量
としては、上述のとおりその粒径に依存するが、塩化カ
ルシウム６水塩１００重量部に対して０．０１重量部〜
２０重量部の範囲であり、更に好ましくは０．１重量部
〜１０重量部の範囲である，本発明は上述のように塩化
カルシウム６水塩にチオ硫酸バリウムを加えて、過冷却
現象を呈さない蓄熱剤を提供するものであるけれども、
蓄熱剤がさらされる温度にも依るが、更に、銅粉末、塩
化ストロンチウム６水塩等の他の核形成剤を併用したり
、溶融時における塩化カルシウム４水塩や２水塩あるい
はチオ硫酸バリウムの沈降、凝集を防ぐために、カルボ
ギシメチルセルロース、シリ力微粉末等の増粘剤を添加
したり、固化放熱温度調節剤等の添加剤を適宜加えても
よい。

而して本発明蓄熱剤組成物は、通常に加熱していくと、
先ず、固相状態で顕熱として熱を蓄積し、次に固和から
液相に変わる時に、融解の潜熱として多量の熱を蓄積し
、完全に液相に変化すると、更に顕熱として熱を蓄積す
るのである。

熱を放出する場合は、高温の液相状態から凝固温度まで
は通常に顕熱を放出し、凝固温度においては、過冷却現
象をおこすことなく、該温度で先に融解の潜熱として蓄
積した熱を、固化（結晶化）の潜熱として、長時間に亘
って放熱し、完全に固相に変化すると、更に蓄熱剤自身
の温度を低下しつつ顕熱として熱を放出するのである。

上述のように、本発明の蓄熱剤組成物は、塩化カルシウ
ム６水塩にチオ硫酸バリウムが添加されてなるから、安
価で過冷却をおこすことのない安定した吸放熱性能を有
し、且つ蓄熱密度の高いものとなっている。

本発明の蓄熱剤組成物は、室温より少し高めの融点（２
９゜Ｃ）を有しているため、太陽熱あるいは他の熱源と
組合せることによって、例えば床暖房や壁暖房といった
住宅用機器や、その他種々の蓄熱用途に使用し得るもの
となっている。

以下本発明の実施例を示す。

実施例 １ 塩化カルシウム６水塩１００重量部に対して微粉末シリ
カ（アエロジル＃３８０；日本アエロジ／ｌ製）３重量
部を添加し、攪拌混合して原試料を調製した。

この原試料３０ｇにチオ硫酸バリウム１水塩（粒径が重
量規準の中位置で約２０ミクロン；沈降法による測定）
６０ｍｇを添加し、攪拌混合したものを、内径１８ｍｍ
、長さ１８０ｍｍの試験管に入れ、その中央部に熱電対
を挿入し、上端をゴム栓で密封した。

そして、この試験管を４５℃の恒温水槽に浸漬して、内
部が溶融して４５℃になるまで充分加熱した。

次に、この試験管を１５℃の恒温水槽に浸漬して放熱さ
せ、試験管内の蓄熱剤組成物の温度変化を測定した。

放熱曲線は、第１図の１のようになり、この蓄熱剤組成
物が過冷却をおこすことなく、２９℃で長時間固化放熱
を行なっていることが確認された。

実施例 ２ 実施例１で調製した原試料３０ｇにチオ硫酸バリウム１
水塩（実施例１と同じ）１．５ｇを添加し、攪拌混合し
た蓄熱剤組成物を、実施例１と全く同様にして、その温
度変化を測定した。

放熱曲線は、第１図の２のようになり、この蓄熱剤組成
物が過冷却をおこすことなく、２９℃で長時間固化放熱
を行なっていることが確認された。

比較例 実施例１で調製したチオ硫酸バリウムの添加されていな
い原試料３０１の放熱挙動を、実施例１と全く同様にし
て測定した。

放熱曲線は第１図の３のようになり、この原試料が過冷
却をおこし、ほとんど固化放熱しないことが確認された
。

実施例 ３ 塩化カルシウム６水塩３０グにチオ硫酸バリウム１水塩
６０〜（実施例１と同じ）を添加し、攪拌混合した蓄熱
剤組成物を実施例ｌと同様にしてその放熱冷却の温度変
化を測定した。

この蓄熱剤組成物の放熱冷却曲線は、第２図の４のよう
になり、過冷却を生じることなく、約３１℃で長時間固
化放熱を行なっていることが確認された。

実施例 ４ 塩化カルシウム６水塩３０ｇにチオ硫酸バリウム１水塩
１．５ｇ（実施例１と同じ）を添加し、攪拌混合した蓄
熱剤組成物を、実施例１と同様にして、その放熱冷却の
温度変化を測定した。

この蓄熱剤組成物の放熱冷却曲線は、第２図の５のよう
になり、この蓄熱剤組成物が過冷却を起こすことなく、
約２９℃で長時間固化放熱を行なっていることが確認さ
れた。

比較例 ２ 核形成剤の添加されていない塩化カルシウム６水塩３０
ｇの放熱冷却挙動を、実施例１と同様にして測定した。

この試料の放熱冷却曲線は、第２図の６のようになり、
この試料が過冷却を起こし、ほとんど固化放熱すること
なく雰囲気温度まで冷却されていることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明蓄熱剤組成物及びチオ硫酸バリ
ウムの添加されていない従来の蓄熱剤組成物の放熱挙動
を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塩化カルシウム６水塩にチオ硫酸バリウムが添加さ
   れてなる蓄熱剤組成物。 ２ チオ硫酸バリウムがチオ硫酸バリウム１水塩である
   特許請求の範囲第１項記載の蓄熱剤組成物。 ３ チオ硫酸バリウムの粒径が１００ミクロン以下であ
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の蓄熱剤組成物
   。 ４ 塩化カルシウム６水塩１００重量部に対して、チオ
   硫酸バリウムが００１重量部〜２０重量部の範囲で添加
   されてなる特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記
   載の蓄熱剤組成物。