JP2000314598A - 蓄熱材容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は溶融塩の潜熱を利用した蓄熱材の容
器に関するものであり、容器内部の圧力上昇の防止に関
する事である。 【解決手段】 蓄熱材の容器は、容器上部に薄膜を取り
付けたことで構成され、容器内部で容器の腐食が起こり
気体が発生しても、薄膜から気体が容器外部へ放出され
るため、容器内部の圧力が上昇せず、容器が潰れること
を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融塩の潜熱を利
用した蓄熱材の容器に関するものであり、特に内圧の上
昇をなくすために容器上部に薄膜を設けた蓄熱材容器に
関するものである。

【従来の技術】溶融塩の潜熱を利用した蓄熱材は種々知
られているが、その中でも結晶水を含む溶融塩の潜熱を
利用した蓄熱材は蓄熱量が大きく、例えば暖房器具用の
蓄熱材として有望であり、既に実用化されている。しか
しながら、従来の結晶水を含む溶融塩の潜熱を利用した
蓄熱材は、溶融状態の時に蓄熱材の水溶液となるため、
容器が金属ならば腐食する可能性があるため、腐食が全
く発生しないように処理された金属の容器が用いられて
いる。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
蓄熱材の容器で結晶水を含む溶融塩の潜熱を利用した蓄
熱材を使用する場合には、容器が表面処理などの腐食防
止対策をとっている金属のときでも、腐食が起これば容
器内部圧力が上昇し容器が潰れるという課題を有してい
た。そのため容器として少しでも腐食する可能性のある
金属では利用できなかった。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、溶融塩の潜熱を利用した蓄熱材の容器にお
いて、内圧の上昇をなくすために容器上部に薄膜を設け
たことを特徴とする蓄熱材容器とした。

【０００４】上記発明によれば、溶融塩の潜熱を利用し
た蓄熱材が封入された容器上部に薄膜を設けたため、容
器内部が高温になり液体となった蓄熱材によって腐食さ
れても、腐食により発生する気体は薄膜を通って容器外
部へ逃がされるために、容器内部の圧力が上昇せず、容
器が潰れることを防止することができる。

【０００５】この効果を詳細に説明する。例えば、蓄熱
材容器内に蓄熱材として酢酸ナトリウム・３水和塩を主
剤とし、過冷却防止の核形成剤としてフッ化リチウム
（ＬｉＦ）を微量添加することにより、酢酸ナトリウム
３水和物の融点（５８℃）における結晶融解熱を利用す
る蓄熱材を内蔵したものである。本蓄熱材は、和田らに
よって発明・考案されたものである（特出願公告：昭和
６３−６７８３６）。本蓄熱材は、融点５８℃におい
て、ほぼ６０ｃａｌ／ｇの融解潜熱が得られるもので、
吸放熱性能が安定しており、しかも単位重量単位当たり
の蓄熱量が優れている。しかし、酢酸ナトリウム３水和
物のみでは、一旦融解すると非常に過冷却状態になりや
すいため、その融解液は通常−２０℃程度まで冷却しな
いと、過冷却状態が変化しないため凝固せず、融解潜熱
を放出しないので、融解潜熱を利用した蓄熱材にとって
は致命的な欠点であった。この問題点を解決するため
に、微量のフッ化リチウム（ＬｉＦ）を添加すると、蓄
熱性能には全く影響なく凝固時の核形成剤となり、本蓄
熱材が過冷却を生ずることなく、吸放熱性能の安定した
単位重量当たりの蓄熱量の大きい蓄熱材を提供するもの
である。

【０００６】しかし、酢酸ナトリウム３水和物は熱を吸
収し融点（５８℃）以上になると、酢酸ナトリウム水溶
液として存在する。その後、蓄えられた熱が自然に放冷
され冷却されると、酢酸ナトリウム３水和物として凝固
するが、酢酸ナトリウム水溶液の状態の時は弱アルカリ
性を示し、蓄熱材が封入された容器にアルミニウムのよ
うな金属を用いるとわずかに腐食を起こし、そのときの
反応によって容器内部に気体が発生する。そのため金属
容器が密閉されておれば、長時間経過すると容器内部は
発生する気体のために次第に圧力が上昇し、やがては容
器が潰れてしまう可能性がある。

【０００７】そこで蓄熱材の容器上部に例えばポリテト
ラフルオロエチレンの薄膜を取り付ければ、金属容器内
部が高温になり液体となった蓄熱材によって腐食されて
も、腐食により発生する気体は薄膜を通って容器外部へ
逃がされるために、容器内部の圧力が上昇することを防
止することができる。したがって金属容器に腐食が起こ
ったとしても蓄熱材容器が潰れることを防止することが
できる。

【０００８】その結果として、溶融塩の潜熱を利用した
蓄熱材が封入された容器上部に薄膜を設けたため、容器
内部が高温になり液体となった蓄熱材によって腐食され
ても、腐食により発生する気体は薄膜を通って容器外部
へ逃がされるために、容器内部の圧力を上昇させること
がないため、蓄熱材容器として長時間でも金属容器が使
用できる訳である。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、溶融塩の
潜熱を利用する蓄熱材を封入した蓄熱材容器において、
前記蓄熱材容器の上部に薄膜を取り付けたことを特徴と
する蓄熱材容器である。

【００１０】溶融塩の潜熱を利用する蓄熱材を封入した
蓄熱材容器の内部の圧力が上昇しないように、蓄熱材容
器の上部に薄膜を取り付けることにした。蓄熱材容器の
上部に薄膜を取り付けると、容器の内部で気体が発生し
たり体積が膨張した場合でも、容器内部の気体は薄膜を
通って容器外部に放出させることができる。その結果と
して容器内部の圧力が上昇することを防止することがで
き、容器を破損させることなく使用することができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、薄膜は細孔を有し
その孔径が０．０２μｍ以上、膜厚が０．１〜１．０ｍ
ｍの薄膜であることを特徴とする請求項１記載の蓄熱材
容器である。

【００１２】溶融塩の潜熱を利用する蓄熱材を封入した
蓄熱材容器の内部の圧力が上昇しないように、蓄熱材容
器の上部に膜孔径が０．０２μｍ以上、膜厚が０．１〜
１．０ｍｍの薄膜を取り付けることにした。蓄熱材容器
の上部に薄膜を取り付けると、容器の内部で気体が発生
したり体積が膨張した場合でも、容器内部の気体は薄膜
を通って容器外部に放出させることができる。その結果
として容器内部の圧力が上昇することを防止することが
でき、容器を破損させることなく使用することができ
る。

【００１３】請求項３記載の発明は、蓄熱材容器が金属
基材であることを特徴とする請求項１及び２記載の蓄熱
材容器である。

【００１４】蓄熱材容器に金属基材が使用されると、金
属は他の物質に比べて熱伝導性が良く丈夫であるため溶
融塩の潜熱を利用する蓄熱材の容器としては最適であ
る。また熱伝導性が高いため蓄熱材の熱をより一層有効
に利用することができる。

【００１５】請求項４記載の発明は、金属基材がアルミ
ニウムまたはアルミニウムダイキャストであることを特
徴とする請求項３記載の蓄熱材容器である。

【００１６】蓄熱材容器にアルミニウムまたはアルミニ
ウムダイキャストを用いると、熱伝導性がきわめて高
く、しかも腐食性が小さく安価であり丈夫であるため溶
融塩の潜熱を利用する蓄熱材の容器としては最適であ
る。また熱伝導性が他の物質に比べてきわめて高いため
蓄熱材の熱をより一層有効に利用することができる。

【００１７】請求項５記載の発明は、薄膜はポリテトラ
フルオロエチレンであることを特徴とする請求項１〜４
記載の蓄熱材容器である。

【００１８】蓄熱材容器に取り付ける薄膜にポリテトラ
フルオロエチレンを用いると、溶融塩の潜熱を利用する
蓄熱材が付着しにくいため、蓄熱材が凝固するときに薄
膜を覆い隠すようなことが起こらなくなる。したがって
容器の内部で気体が発生したり体積が膨張した場合で
も、容器内部の気体は薄膜を通って容器外部に放出させ
ることができる。その結果として容器内部の圧力が上昇
することを防止することができ、容器を破損させること
なく使用することができる。

【００１９】請求項６記載の発明は、蓄熱材が酢酸ナト
リウム３水和塩を１００重量部に対して、フッ化リチウ
ムを０．１重量部〜４０重量部の範囲で含有させたこと
を特徴とする請求項１〜５記載の蓄熱材容器である。

【００２０】溶融塩の潜熱を利用した蓄熱材に酢酸ナト
リウム３水和物とフッ化リチウムで構成されると、酢酸
ナトリウム３水和物の大きな潜熱が利用できるために蓄
熱量が大きい。また蓄熱材を入れた容器が冷却され酢酸
ナトリウム３水和塩が再結晶するときの過冷却を防止す
るためにフッ化リチウムを適量添加している。その結果
として酢酸ナトリウム３水和塩の大きな融解潜熱が利用
することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００２２】（実施例１）図１は本発明の実施例１の蓄
熱材容器の外観図である。図１において、１は蓄熱材容
器本体で、２は蓄熱材容器本体１にかぶせられた蓋でフ
ィン状に形成されている。蓄熱材容器の蓋２には薄膜３
が取り付けられており、蓄熱材容器本体１内部には蓄熱
材４が入っている。

【００２３】さらに図２は本発明の効果を確認するため
の実験装置である。図２において、１１は蓄熱材容器
で、１２は蓄熱材容器にかぶせられ中央に穴を開けた蓋
で、蓄熱材容器の蓋１２にはポリテトラフルオロエチレ
ンの薄膜１３が取り付けられており、蓄熱材容器１１内
部には酢酸ナトリウム３水和塩とフッ化リチウムより成
る蓄熱材１４が入っている。１５は圧力ゲージでステン
レスパイプ１６で蓋１２に連結されている。１７は圧力
を抜くためのバルブである。

【００２４】次に薄膜の膜厚を変化させ薄膜の耐久性を
調べるために、図２に示す装置を用いて、蓄熱材容器内
に酢酸ナトリウム３水和塩とフッ化リチウムから成る蓄
熱材を封入した後１００℃のオイルバスに浸せきさせ、
９６時間後の圧力上昇を測定した。その結果を（表１）
に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】（表１）の結果から、蓄熱材容器にポリテ
トラフルオロエチレンの薄膜を取り付けると、蓄熱材容
器は酢酸ナトリウム３水和塩とフッ化リチウムで構成さ
れる蓄熱材からの水蒸気と内部の隙間に存在する空気の
膨張によって圧力が上昇するはずであるが、適度な膜厚
を選べば圧力の上昇は全くなく、しかも膜は破れない。
しかし膜が薄すぎると約１時間経過で膜が破損され、逆
に膜が厚いと空気が透過せず内部圧力が上昇する。

【００２７】（実施例２）本発明の実施例２の蓄熱材容
器１１は、蓄熱材容器の蓋１２にはポリテトラフルオロ
エチレンの薄膜１３が取り付けられているか、取り付け
られていないかであり、それ以外は図２と同じである。

【００２８】蓄熱材容器の蓋はポリテトラフルオロエチ
レンの薄膜が取り付けられているか、取り付けられてい
ないかであり、それ以外は実施例１と同様の方法で試作
した。評価方法は図２に示す装置を用いて、蓄熱材容器
内に酢酸ナトリウム３水和塩とフッ化リチウムから成る
蓄熱材を封入した後１００℃のオイルバスに浸せきさ
せ、２４時間毎の圧力上昇を９６時間後まで測定した。
その結果を図３に示す。

【００２９】図３の結果から、蓄熱材容器にポリテトラ
フルオロエチレンの薄膜を取り付けると、蓄熱材容器は
酢酸ナトリウム３水和塩とフッ化リチウムで構成される
蓄熱材からの水蒸気と内部の隙間に存在する空気の膨張
によって圧力が上昇するはずであるが、圧力の上昇は全
くない。しかし薄膜を取り付けなければ容器内部の圧力
は上昇する。

【００３０】（実施例３）本発明の実施例３の蓄熱材容
器１１は、アルミニウムで構成されておりそれ以外は図
２と同じである。

【００３１】薄膜の耐久性を調べるために、アルミニウ
ムを基材とする蓄熱材容器に図２に示す装置を用いて、
蓄熱材容器内に酢酸ナトリウム３水和塩とフッ化リチウ
ムから成る蓄熱材を封入した後１００℃のオイルバスに
浸せきさせ、２００時間毎の圧力上昇を１０００時間後
まで測定した。蓄熱材容器に腐蝕が起これば、次の反応
式に示すような反応が起こり水素ガスが発生するため圧
力の上昇が起こるので、薄膜の耐久性が測定できる訳で
ある。

【００３２】 Ａｌ＋３Ｈ₂Ｏ → Ａｌ(ＯＨ)₃ ＋３／２Ｈ₂ この実験結果を図４に示す。

【００３３】図４の結果から、アルミニウムを基材とす
る蓄熱材容器にポリテトラフルオロエチレンの薄膜を取
り付けると、蓄熱材容器は酢酸ナトリウム３水和塩とフ
ッ化リチウムで構成される蓄熱材によって腐蝕される
が、薄膜を取り付ければ圧力の上昇は全くなくしかも膜
は破れない。しかし膜を取り付けなければ発生するガス
が内部に溜まるため内部圧力が大きく上昇する。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、下記の効
果が得られる。

【００３５】請求項１記載の発明によれば、溶融塩の潜
熱を利用する蓄熱材を封入した蓄熱材容器において、前
記蓄熱材容器の上部に薄膜を取り付けたことを特徴とす
る蓄熱材容器である。溶融塩の潜熱を利用する蓄熱材を
封入した蓄熱材容器の内部の圧力が上昇しないように、
蓄熱材容器の上部に薄膜を取り付けることにした。蓄熱
材容器の上部に薄膜を取り付けると、容器の内部で気体
が発生したり体積が膨張した場合でも、容器内部の気体
は薄膜を通って容器外部に放出させることができる。そ
の結果として容器内部の圧力が上昇することを防止する
ことができ、容器を破損させることなく使用することが
できる。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、薄膜は細孔
を有しておりその孔径が０．０２μｍ以上、膜厚が０．
１〜１．０ｍｍの薄膜であることを特徴とする蓄熱材容
器である。溶融塩の潜熱を利用する蓄熱材を封入した蓄
熱材容器の内部の圧力が上昇しないように、蓄熱材容器
の上部に膜孔径が０．０２μｍ以上、膜厚が０．１〜
１．０ｍｍの薄膜を取り付けることにした。蓄熱材容器
の上部に薄膜を取り付けると、容器の内部で気体が発生
したり体積が膨張した場合でも、容器内部の気体は薄膜
を通って容器外部に放出させることができる。その結果
として容器内部の圧力が上昇することを防止することが
でき、容器を破損させることなく使用することができ
る。

【００３７】請求項３記載の発明によれば、蓄熱材容器
が金属基材であることを特徴とする蓄熱材容器である。
蓄熱材容器に金属基材が使用されると、金属は他の物質
に比べて熱伝導性が良く丈夫であるため溶融塩の潜熱を
利用する蓄熱材の容器としては最適である。また熱伝導
性が高いため蓄熱材の熱をより一層有効に利用すること
ができる。

【００３８】請求項４記載の発明によれば、金属基材が
アルミニウムまたはアルミニウムダイキャストであるこ
とを特徴とする蓄熱材容器である。蓄熱材容器にアルミ
ニウムまたはアルミニウムダイキャストを用いると、熱
伝導性がきわめて高く、しかも腐食性が小さく安価であ
り丈夫であるため溶融塩の潜熱を利用する蓄熱材の容器
としては最適である。また熱伝導性が他の物質に比べて
きわめて高いため蓄熱材の熱をより一層有効に利用する
ことができる。

【００３９】請求項５記載の発明によれば、薄膜はポリ
テトラフルオロエチレンであることを特徴とする蓄熱材
容器である。蓄熱材容器に取り付ける薄膜にポリテトラ
フルオロエチレンを用いると、溶融塩の潜熱を利用する
蓄熱材が付着しにくいため、蓄熱材が凝固するときに薄
膜を覆い隠すようなことが起こらなくなる。したがって
容器の内部で気体が発生したり体積が膨張した場合で
も、容器内部の気体は薄膜を通って容器外部に放出させ
ることができる。その結果として容器内部の圧力が上昇
することを防止することができ、容器を破損させること
なく使用することができる。

【００４０】請求項６記載の発明によれば、蓄熱材容器
中の蓄熱材は酢酸ナトリウム３水和塩を１００重量部に
対して、フッ化リチウムを０．１重量部〜４０重量部の
範囲で含有させたことを特徴とする蓄熱材容器である。
溶融塩の潜熱を利用した蓄熱材に酢酸ナトリウム３水和
物とフッ化リチウムで構成されると、酢酸ナトリウム３
水和物の大きな潜熱が利用できるために蓄熱量が大き
い。また蓄熱材を入れた容器が冷却され酢酸ナトリウム
３水和塩が再結晶するときの過冷却を防止するためにフ
ッ化リチウムを適量添加している。その結果として酢酸
ナトリウム３水和塩の大きな融解潜熱が利用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の蓄熱材容器の外観図

【図２】本発明の実施例１の実験装置図

【図３】本発明の実施例３の蓄熱材容器の内部圧力の変
化を示す図

【図４】本発明の実施例４の蓄熱材容器の内部圧力の変
化を示す図

【符号の説明】

１ 蓄熱材入り容器本体 ２ 蓄熱材容器の蓋 ３ 薄膜 ４ 蓄熱材 １１ 蓄熱材入り容器本体 １２ 蓄熱材容器の蓋 １３ 薄膜 １４ 蓄熱材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 隆仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 ▲徳▼▲満▼ 修三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融塩の潜熱を利用する蓄熱材を封入し
   た蓄熱材容器において、前記蓄熱材容器の上部に薄膜を
   取り付けたことを特徴とする蓄熱材容器。
2. 【請求項２】 薄膜は細孔を有しその孔径が０．０２μ
   ｍ以上、膜厚が０．１〜１．０ｍｍの薄膜であることを
   特徴とする請求項１記載の蓄熱材容器。
3. 【請求項３】 蓄熱材容器が金属基材であることを特徴
   とする請求項１及び２記載の蓄熱材容器。
4. 【請求項４】 金属基材がアルミニウムまたはアルミニ
   ウムダイキャストであることを特徴とする請求項３記載
   の蓄熱材容器。
5. 【請求項５】 薄膜はポリテトラフルオロエチレンであ
   ることを特徴とする請求項１〜４記載の蓄熱材容器。
6. 【請求項６】 蓄熱材が酢酸ナトリウム３水和塩を１０
   ０重量部に対して、フッ化リチウムを０．１重量部〜４
   ０重量部の範囲で含有させたことを特徴とする請求項１
   〜５記載の蓄熱材容器。