JPS6367513B2 - - Google Patents
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- JPS6367513B2 JPS6367513B2 JP10421081A JP10421081A JPS6367513B2 JP S6367513 B2 JPS6367513 B2 JP S6367513B2 JP 10421081 A JP10421081 A JP 10421081A JP 10421081 A JP10421081 A JP 10421081A JP S6367513 B2 JPS6367513 B2 JP S6367513B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は硫酸ナトリウム10水塩を主体とする蓄
熱材組成物に関するもので凝固・放熱時に際して
の相分離現象を防止し、長期に亘つて寿命を保持
するなど、蓄熱性能を改善したものである。 従来、太陽熱冷暖房や給湯用に使用されている
蓄熱には主として水の顕熱を利用した方法が用い
られているが、この方法では、蓄熱装置の大型化
が必要であり、また熱の放出と共に蓄熱材自体の
温度が低下してしまう欠点がある。これに対し潜
熱を利用する方法には、有機の結晶性物質や無機
水和温を用いるものが例として挙げられている。
この方法は原理的には、物質の固・液相間の相変
化現象を利用するため、その物質に固有の一定温
度で熱の放出が可能でこれに伴う蓄熱材の温度変
化が程んど無く、また顕熱に比して体積(重量)
当りの熱量が大きいので蓄熱装置の小型化が可能
である等の利点がある。 本発明は、無機水和塩物質の融解潜熱を利用し
て蓄熱する技術、特に安価で融解温度域が太陽熱
空調システムや給湯用に適しており、蓄熱量も約
60cal/grと大きい硫酸ナトリウム10水塩を蓄熱
材として長期間使用可能のように改質する技術に
関するものである。 硫酸ナトリウム10水塩(以下、Na2SO4・
10H2Oと記す)は、石油脱硫時の副産物として
大量かつ安価に得られ、保有蓄熱量も相対的に大
きいが、その融点は包晶点であり、蓄放熱のくり
返しと共に次第に2相に分離し、未満解結晶が器
底に沈降する相分離現象を起すため潜熱蓄熱材と
しての機能を果し得ない欠点がある。 本発明は、相分離防止剤として酸性白土とO/
W型エマルジヨンラテツクスの混合物を用いるこ
とにより、従来の粘度類物質を使用したものより
も更に相分離防止効果を向上させたもので以下に
本発明の詳細を記す。 一般に相分離現象は、包晶点系物質に特有な現
象で、このため潜熱型熱材への応用が著るしく制
約されて来た。その代表的なNa2SO4・10H2O
は、吸熱融解時に全体の約30%弱がNa2SO4(無
水物結晶)となり、残りのNa2SO4を含む水溶液
と2相に分離する。放熱・凝固時では分離した2
時間で反応させて、Na2SO4・10H2Oを生成せね
ばならないが、この逆反応は水和反応のため極め
て遅く、更に凝固時の過冷却現象のため一層遅延
してしまう。このため凝固時の放熱量は大巾に減
少して蓄熱材としての機能は全く失われてしま
う。これまで相分離現象を防止するために、チキ
ントロピツクな物質を混ぜて全体を均一に保持す
るなどの方法が採られて来た。例として、白土類
の一種であるアタパルジヤイトを添加する方法が
ある。この物質は吸水性が極めて大きくNaイオ
ンに配位した水分子を吸着してNa2SO4×10H2O
を包み込み相分離の防止に寄与しているものと思
われる。しかしアタパルジヤイトは、同時に脱水
現象も起すので蓄放熱サイクルの繰返しと共に吸
着した水分子を次第に離脱する。このため条件に
もよるが、一般は数10回のサイクル繰返し後に相
分離による沈澱物が生成して放熱量が低下する。
即ちアタパルジヤイトの相分離防止能力は短期間
に限られたものと見做すことが出来る。太陽熱空
間システムや給湯用に用いられる蓄熱材は少くと
も10年以上の使用に耐えるものが要求され、途中
で交換するにしても数年の寿命が必要でありアタ
パルジヤイトによる相分離防止策はこの要求に答
えられない。 本発明者らは、長期に亘る蓄放熱のくり返しで
も相分離現象を発生せず、従つて寿命の長い相分
離防止剤の検索を行つて来たが、安価で入手容易
の酸性白土と乳化重合した合成樹脂エマルジヨン
ラテツクスの混合物が極めて有効であることを見
出した。 酸性白土は3層構造を有するモンモリロナイト
系粘度を主成分とする吸着性の極めて強い多孔性
の微粉末物質でNa2SO4分子周辺に配位した水分
子と層間のH+イオンが強固に結合・吸着する。
また、O/W型合成樹脂エマルジヨンは水分子を
吸着結合した酸性白土粒子とその親水性基部分で
結合して酸性白土粒子間の結合剤として働き、全
体として弱いゲル構造を構成する。このことは酸
性白土がエマルジヨンラテツクスの増粘作用を有
することからもうなずける。使用するエマルジヨ
ンラテツクスの乳化剤はノニオン系またはアニオ
ン系のもの何れでもよいが酸性白土ではアニオン
系のものが好ましい。また合成樹脂は種類は問わ
ないがエマルジヨン粒子径は数ミクロン以下のも
のがよい。つまり、酸性白土とエマルジヨンラテ
ツクスは、Na2SO4・10H2Oの相分離、沈降現象
を弱いゲル構造を構成することにより2重に防止
する作用を有する。 次に本発明の実施例を記す。 実施例 Na2SO4・10H2O45grに硼砂1.5gr、酸性白土
(200メツシユ通過85%以上のもの)6gr、スチレ
ンアクリル共重合エマルジヨン(昭和高分子(株)製
ポリゾールCA−F、アニオン系濃度45%)4grを
加え本試料を調整した。別に比較試料として、(A)
Na2SO4・10H2O50grに硼砂2grを加えたもの。
(B)(A)試料に更にアタパルジヤイト5grを加えたも
の2種を調整した。これらをCC熱電対を挿入し
たガラス製試験管に入れて密栓し、50℃の湯浴中
に浸漬して一様に融解・吸熱させた後、1000mlの
水れ入れたジユワーびん中に浸漬して放熱させ、
蓄熱材と水温変化を記録・測定し放熱量を求め
た。この蓄・放熱サイクルをくり返して放熱の低
下率、凝固開始温度および目視による相分離現象
の進行度を測定追跡した。 結果を表−1に示す。本試料は蓄熱材含有率が
小さいので初回の放熱量は少ないが60サイクルで
も90%を維持しているが比較試料は共に初回放熱
量は大きいがサイクル数の増加共に低下率が大と
なり、また、相分離現象の発生が見られた。ま
た、40サイクル時の凝固開始温度(発核温度)
は、(A)のNa2SO4・10H2Oの約30℃に対して他試
料共大差ない。この事は使用した相分離防止剤
は、過冷現象に大きく関与しないことを示してい
る。 【表】
熱材組成物に関するもので凝固・放熱時に際して
の相分離現象を防止し、長期に亘つて寿命を保持
するなど、蓄熱性能を改善したものである。 従来、太陽熱冷暖房や給湯用に使用されている
蓄熱には主として水の顕熱を利用した方法が用い
られているが、この方法では、蓄熱装置の大型化
が必要であり、また熱の放出と共に蓄熱材自体の
温度が低下してしまう欠点がある。これに対し潜
熱を利用する方法には、有機の結晶性物質や無機
水和温を用いるものが例として挙げられている。
この方法は原理的には、物質の固・液相間の相変
化現象を利用するため、その物質に固有の一定温
度で熱の放出が可能でこれに伴う蓄熱材の温度変
化が程んど無く、また顕熱に比して体積(重量)
当りの熱量が大きいので蓄熱装置の小型化が可能
である等の利点がある。 本発明は、無機水和塩物質の融解潜熱を利用し
て蓄熱する技術、特に安価で融解温度域が太陽熱
空調システムや給湯用に適しており、蓄熱量も約
60cal/grと大きい硫酸ナトリウム10水塩を蓄熱
材として長期間使用可能のように改質する技術に
関するものである。 硫酸ナトリウム10水塩(以下、Na2SO4・
10H2Oと記す)は、石油脱硫時の副産物として
大量かつ安価に得られ、保有蓄熱量も相対的に大
きいが、その融点は包晶点であり、蓄放熱のくり
返しと共に次第に2相に分離し、未満解結晶が器
底に沈降する相分離現象を起すため潜熱蓄熱材と
しての機能を果し得ない欠点がある。 本発明は、相分離防止剤として酸性白土とO/
W型エマルジヨンラテツクスの混合物を用いるこ
とにより、従来の粘度類物質を使用したものより
も更に相分離防止効果を向上させたもので以下に
本発明の詳細を記す。 一般に相分離現象は、包晶点系物質に特有な現
象で、このため潜熱型熱材への応用が著るしく制
約されて来た。その代表的なNa2SO4・10H2O
は、吸熱融解時に全体の約30%弱がNa2SO4(無
水物結晶)となり、残りのNa2SO4を含む水溶液
と2相に分離する。放熱・凝固時では分離した2
時間で反応させて、Na2SO4・10H2Oを生成せね
ばならないが、この逆反応は水和反応のため極め
て遅く、更に凝固時の過冷却現象のため一層遅延
してしまう。このため凝固時の放熱量は大巾に減
少して蓄熱材としての機能は全く失われてしま
う。これまで相分離現象を防止するために、チキ
ントロピツクな物質を混ぜて全体を均一に保持す
るなどの方法が採られて来た。例として、白土類
の一種であるアタパルジヤイトを添加する方法が
ある。この物質は吸水性が極めて大きくNaイオ
ンに配位した水分子を吸着してNa2SO4×10H2O
を包み込み相分離の防止に寄与しているものと思
われる。しかしアタパルジヤイトは、同時に脱水
現象も起すので蓄放熱サイクルの繰返しと共に吸
着した水分子を次第に離脱する。このため条件に
もよるが、一般は数10回のサイクル繰返し後に相
分離による沈澱物が生成して放熱量が低下する。
即ちアタパルジヤイトの相分離防止能力は短期間
に限られたものと見做すことが出来る。太陽熱空
間システムや給湯用に用いられる蓄熱材は少くと
も10年以上の使用に耐えるものが要求され、途中
で交換するにしても数年の寿命が必要でありアタ
パルジヤイトによる相分離防止策はこの要求に答
えられない。 本発明者らは、長期に亘る蓄放熱のくり返しで
も相分離現象を発生せず、従つて寿命の長い相分
離防止剤の検索を行つて来たが、安価で入手容易
の酸性白土と乳化重合した合成樹脂エマルジヨン
ラテツクスの混合物が極めて有効であることを見
出した。 酸性白土は3層構造を有するモンモリロナイト
系粘度を主成分とする吸着性の極めて強い多孔性
の微粉末物質でNa2SO4分子周辺に配位した水分
子と層間のH+イオンが強固に結合・吸着する。
また、O/W型合成樹脂エマルジヨンは水分子を
吸着結合した酸性白土粒子とその親水性基部分で
結合して酸性白土粒子間の結合剤として働き、全
体として弱いゲル構造を構成する。このことは酸
性白土がエマルジヨンラテツクスの増粘作用を有
することからもうなずける。使用するエマルジヨ
ンラテツクスの乳化剤はノニオン系またはアニオ
ン系のもの何れでもよいが酸性白土ではアニオン
系のものが好ましい。また合成樹脂は種類は問わ
ないがエマルジヨン粒子径は数ミクロン以下のも
のがよい。つまり、酸性白土とエマルジヨンラテ
ツクスは、Na2SO4・10H2Oの相分離、沈降現象
を弱いゲル構造を構成することにより2重に防止
する作用を有する。 次に本発明の実施例を記す。 実施例 Na2SO4・10H2O45grに硼砂1.5gr、酸性白土
(200メツシユ通過85%以上のもの)6gr、スチレ
ンアクリル共重合エマルジヨン(昭和高分子(株)製
ポリゾールCA−F、アニオン系濃度45%)4grを
加え本試料を調整した。別に比較試料として、(A)
Na2SO4・10H2O50grに硼砂2grを加えたもの。
(B)(A)試料に更にアタパルジヤイト5grを加えたも
の2種を調整した。これらをCC熱電対を挿入し
たガラス製試験管に入れて密栓し、50℃の湯浴中
に浸漬して一様に融解・吸熱させた後、1000mlの
水れ入れたジユワーびん中に浸漬して放熱させ、
蓄熱材と水温変化を記録・測定し放熱量を求め
た。この蓄・放熱サイクルをくり返して放熱の低
下率、凝固開始温度および目視による相分離現象
の進行度を測定追跡した。 結果を表−1に示す。本試料は蓄熱材含有率が
小さいので初回の放熱量は少ないが60サイクルで
も90%を維持しているが比較試料は共に初回放熱
量は大きいがサイクル数の増加共に低下率が大と
なり、また、相分離現象の発生が見られた。ま
た、40サイクル時の凝固開始温度(発核温度)
は、(A)のNa2SO4・10H2Oの約30℃に対して他試
料共大差ない。この事は使用した相分離防止剤
は、過冷現象に大きく関与しないことを示してい
る。 【表】
Claims (1)
- 1 硫酸ナトリウム10水塩からなる潜熱蓄熱材に
おいて該硫酸ナトリウム10水塩100重量部に対し
て酸性白土と水中油滴型合成樹脂エマルジヨン
(O/W型)を夫々10〜20重量部、5〜15重量部
添加した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 |
---|---|---|---|
JP10421081A JPS585386A (ja) | 1981-07-02 | 1981-07-02 | 潜熱蓄熱材組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10421081A JPS585386A (ja) | 1981-07-02 | 1981-07-02 | 潜熱蓄熱材組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS585386A JPS585386A (ja) | 1983-01-12 |
JPS6367513B2 true JPS6367513B2 (ja) | 1988-12-26 |
Family
ID=14374596
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10421081A Granted JPS585386A (ja) | 1981-07-02 | 1981-07-02 | 潜熱蓄熱材組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS585386A (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4673520A (en) * | 1982-02-23 | 1987-06-16 | Allied Colloids Ltd. | Thermal energy storage compositions |
US4740325A (en) * | 1982-02-23 | 1988-04-26 | Allied Colloids Limited | Thermal energy storage compositions |
AU2161492A (en) * | 1991-05-24 | 1992-12-30 | Thomas E. Hughes | Heat exchange medium and articles for use thereof |
JP5062729B2 (ja) * | 2007-01-31 | 2012-10-31 | 昭和Kde株式会社 | 潜熱蓄熱材組成物およびその製法 |
-
1981
- 1981-07-02 JP JP10421081A patent/JPS585386A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS585386A (ja) | 1983-01-12 |
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