JPS581715B2 - 蓄熱剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、硫酸ナトリウム１０水塩 （Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２０）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、無機水相塩や有
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、特に硫酸ナトリウムｌＯ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。

元素、硫酸ナトリウム１０水塩は、安価な蓄熱物質とし
，て知られているが、腐食性を有するという欠点航さる
ことながち、過冷却現象を顕著に示すという難点がある
。

硫酸ナトリウムｌＯ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（３１℃）を過ぎても同化（
結晶化）せず放熱しないという過冷却現象は，仮に一旦
硫酸ナトリウム１０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
せろ。

従って硫酸ナトリウム１０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ろことが肝要である。

本発明は、上述した硫酸ナトリウム１０水塩の過冷却現
象を防止し、安価で、吸放熱性能の安定した、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、かかる硫酸ナトリウム１０水塩の過冷却
現象を抑制すべく、硫酸ナトリウム１０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、硫酸ナトリウム１０水塩に対し
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、硫酸ナトリウム１０水塩に四ホ
ウ酸リチウム又は四ホウ酸アンモニウム４水塩が添加さ
れてなる蓄熱剤組成物に存する。

本発明においては、四ホウ酸リチウム又は四ホウ酸アン
モニウム４水塩が硫酸ナトリウム１０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。

本発明に用いられる四ホウ酸リチウムの添加量は、硫酸
ナトリウム１０水塩１００重量部に対して０．１重量部
〜１５重量部の範囲が好ましく、更に好ましくは１重量
部〜７重量部の範囲が効果的に用いられる。

また、本発明に用いられる四ホウ酸アンモニウム４水塩
の添加量は、硫酸ナトリウム１０水塩１００重量部に対
して０．１重量部〜３０重量部の範囲が好ましく、更に
好ましくは２重量部〜２０重量部が効果的に用いられる
。

尚、四ホウ酸リチウムと四ホウ酸アンモニウム４水塩と
を併用してもよいし、また他の核形成剤と併用してもよ
い。

本発明は上述のように、硫酸ナトリウム１０水塩に四ホ
ウ酸リチウム又は四ホウ酸アンモニウム４水塩を加えて
、過冷却現象を早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、加熱溶融
時における四ホウ酸リチウム又は四ホウ酸アンモニウム
４水塩の沈降凝集を防ぐ為に、更に、カルボキシメチル
セルロース、シリカ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、次に固相から
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、硫酸ナトリウ
ム１０水塩に四ホウ酸リチウム又は四ホウ酸アンモニウ
ム４水塩が添加されてなるから、安価で過冷却を起こす
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、室温より少し高い融点（約２
６℃〜２９℃）を有しているため、太陽エネルギーある
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
所用し得るのである。

以下本発明を実施例によって具体的に説明する。

実施例 １ 硫酸ナトリウム１０水塩１００重量部に対して微粉末シ
リカ（アエロジル＃３８０：日本アエロジル■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に四ホウ酸リチウム０．９ｇ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（ＩＣ）を挿入し
、上端をゴム栓で密封した。

そして、この試験管を５０℃の恒温水槽に浸漬して、内
部が溶融して５０℃になるまで充分加熱した。

次に、この試験管を１７℃の恒温水槽に浸漬して放熱冷
却させ、試験管内の蓄熱剤組成物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１図の１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２８℃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で調整した原試料３０ｇに四ホウ酸アンモニウ
ム４水塩２，５ｇ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１図の２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２６℃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で調製した核形成剤の添加されていない原試料
３０ｇの放熱冷却挙動を、実施例１と同様にして測定し
た。

この原試料の放熱冷却曲線は、第１図の３のようになり
、この原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。

実施例 ３ 硫酸ナトリウム１０水塩３０ｇに四ホウ酸リチウム０．
９ｇ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４のよう
になり、過冷却を生じることなく、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。

実施例 ４ 硫酸ナトリウム１０水塩３０１に四ホウ酸アンモニウム
２．５１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２６℃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硫酸ナトリウム１０水塩３
０ｇ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核形成剤の添
加されていない従来の蓄熱剤組成物の放熱冷却挙動を示
すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 佛酸ナトリウム１０水塩に四ホウ酸リチウム又は四
   ホウ酸アンモニウム４水塩が添加されてなる蓄熱剤組成
   物。 ２ 硫酸ナトリウム１０水塩１００重量部に対して、四
   ホウ酸リチウムが０．１重量部〜１５重量部の範囲で添
   加されてなる特許請求の範囲第１項記載の蓄熱剤組成物
   。 ３ 硫酸ナトリウム１０水塩１００重量部に対して、四
   ホウ酸アンモニウム４水塩が０．１重量部〜３０重量部
   の範囲で添加されてなる特許請求の範囲第１項記載の蓄
   熱剤組成物。