JPH0134477B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は潜熱型蓄熱装置等に用いられる蓄熱材
に関するものである。 周知の如く、近年のエネルギー事情の悪化に対
処するために排熱や太陽熱の有効利用の機運が高
まりつゝあり幅広い時間範囲が要求される蓄熱の
方法としては、水、岩石等による顕熱方式や、含
水塩、パラフイン等による潜熱方式等が考えられ
るが、本発明は潜熱型蓄熱材として含水塩を利用
するものである。 従来から含水塩の中で硫酸ナトリウム10水塩は
常温付近に融点をもつ安価な蓄熱物質として知ら
れていたが顕著な過冷却現象を有しているために
実用化されるに至つていない。硫酸ナトリウム10
水塩を溶融状態から次第に降温させたとき、相変
化温度（32℃）を過ぎても結晶化せず放熱しない
という過冷却現象は、もし硫酸ナトリウム10水塩
に蓄熱されても所定温度で熱がとり出せないこと
を意味し、硫酸ナトリウム10水塩を蓄熱材として
用いるためにはこの過冷却現象を押えることが必
須となる。 本発明はかゝる欠点を除くために硫酸ナトリウ
ム10水塩を改質して長期使用に耐える蓄熱材とし
たものであつて、硫酸ナトリウム10水塩の放熱結
晶化における結晶核の発生を促進させる有効な発
核剤の発見に基くものである。即ち、硫酸ナトリ
ウム10水塩は無色単斜晶形の結晶で、比重1.46、
包晶点32.4℃を示し、比較的低い温度の排熱や太
陽熱の如き変動の大きい熱源から熱を回収し、蓄
熱して再利用することができる。 また硫酸ナトリウム10水塩の融解熱は約
60cal／ｇ、単位体積あたりの融解熱は約93cal／
cm³とかなり大きい融解熱を有しており、蓄熱材と
して極めて好適な化合物である点に本発明者等は
着目し、蓄熱材として用いる場合に最も大きな問
題となる過冷却を防止する発核剤について種々検
討した。硫酸ナトリウム10水塩の発核剤としては
従来、Na₂B₄O₇等のナトリウム塩を用いるもの、
水酸化バリウム、塩化バリウム、硝酸バリウム等
のバリウム塩や水酸化ストロンチウム、塩化スト
ロンチウム、硝酸ストロンチウム等のストロンチ
ウム塩を用いるもの等種々の提案がなされている
が、連続使用した場合なお問題をもち、効果的な
発核剤とはいえない。本発明者等は硫酸ナトリウ
ム10水塩を主剤とした蓄熱剤の発核剤を種々検討
した結果、従来知られていなかつた特定のナトリ
ウム塩、酢酸塩、プロピルベンゼン誘導体、マグ
ネシウム化合物のいずれか一種以上が極めて効果
的な発核剤であることを知り、本発明に到達し
た。 すなわち本発明は、硫酸ナトリウム10水塩に、
発核剤としてサツカリンナトリウム、バナジン酸
塩、エチレンジアミン四酢酸アルカリ土類金属
塩、リグニン、酸化マグネシウム、水酸化マグネ
シウムからなる群より選ばれる少くとも一種を配
合してなる蓄熱材に関するものである。 本発明で用いられる硫酸ナトリウム10水塩は10
水塩ちようどになつている必要はなく、10水塩に
近い組成であれば良く、結晶だけでなく、10水塩
に近い水溶液、スラリー状態のものなどすべて含
むものである。また、発核剤として用いられるバ
ナジン酸塩としてはバナジン酸ナトリウム、バナ
ジン酸アンモニウムがあげられ、エチレンジアミ
ン四酢酸のアルカリ土類金属塩としてはCa塩、
Mg塩、Ba塩などがあげられる。 これら発核剤のうち少くとも一種を添加するこ
とにより、硫酸ナトリウム10水塩の凝固時の核発
生が容易となり、また長期にわたつて過冷却を防
止することができるため経済的かつ安定な蓄熱材
によるエネルギー貯蔵システムが可能となる。本
発明に用いられるこれら発核剤の添加量は硫酸ナ
トリウム10水塩に対して少くとも0.01重量％以上
が好ましく、また１重量％以上加えても添加量に
見合う効果の向上は見られず、経済的にも得策で
はない。従つて発核剤添加量の好適範囲は硫酸ナ
トリウム10水塩に対して0.01〜１重量％であり、
少量であるため硫酸ナトリウム10水塩の本質的物
性には何ら悪影響は与えず、蓄熱材として有効に
使用できるものである。なお融解時には発核剤と
一部の硫酸ナトリウム無水塩が固体として存在す
るので、これらと液相との分離を防止し、凝固時
の10水塩への転移速度を大きくするために、雲母
粉、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナト
リウムやゼラチン等の増粘剤を少量添加しても良
い。以下、実施例により本発明をより詳細に説明
する。 実施例 １ 硫酸ナトリウム10水塩30ｇ（ポリアクリル酸ナ
トリウム0.6ｇを含む）をガラス容器中に密封し
たものＡと、同じ硫酸ナトリウム10水塩30ｇ（ポ
リアクリル酸ナトリウム0.6ｇを含む）にサツカ
リンナトリウム0.15ｇ（対硫酸ナトリウム10水塩
0.5重量％）を添加し、充分混合して密封した試
料Ｂを用意した（両試料共熱電対を挿入した）。 両試料をまず50℃の恒温水槽に浸漬し内部温度
が50℃になるまで加温した後、別に用意した20℃
の恒温水槽に両試料を移して内部温度を測定し
た。このような加温〜冷却サイクルをくり返し
て、凝固開始温度、過冷却温度を第１表に示した
が、発核剤を含まないＡでは過冷却の結果、凝固
が起こらず蓄熱材として全く不適であり、発核剤
を含むＢでは過冷却は僅かで凝固が生じている。

【表】 また第１図には、第１表のＢの凝固開始温度
(1)、過冷却温度(2)を折れ線グラフで示した。 これらの結果から明らかなように、発核剤を添
加することにより過冷却は僅かとなり、くり返し
使用してもその特性は殆んど変化なく、蓄熱材と
して実用可能である。 第２図は蓄熱材を１度だけ50℃に加熱した後20
℃の恒温水槽に移した場合の内部温度を示す。こ
の図におけるＡ，Ｂ両曲線の違いは、発核剤を含
まないＡでは顕熱のみの利用しかできないのに対
し、発核剤を含有するＢでは、フラツト部におい
て凝固する間に潜熱を放出するものである。潜熱
は顕熱より著しく多量なので装置の小型化に有利
であるし、一定温度で潜熱の放出が行われるので
装置の運転面で有利である。 実施例２〜６、比較例１〜３ 実施例１と同様操作で発核剤としてバナジン酸
ナトリウム16水塩、エチレンジアミン四酢酸バリ
ウム、リグニン、酸化マグネシウム、水酸化マグ
ネシウム及び比較例として硝酸ナトリウム、酢酸
アンモニウム、水酸化カルシウムをそれぞれ0.15
ｇ（対硫酸ナトリウム10水塩0.5重量％）添加し
て凝固開始温度と過冷却温度を測定した。 その結果を第２表に示すが、実施例２〜６のも
のはいずれも過冷却は僅かであり、凝固温度もほ
とんど変化なく長期くり返し使用に耐え得るもの
であつた。これに対し比較例１〜３のものはいず
れも凝固せず、潜熱の回収はできなかつた。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は硫酸ナトリウム10水塩に増粘剤と発核
剤を加えた試料を加温融解させた後冷却する操作
をくり返した場合の過冷却の状態を示すグラフ
（凝固開始温度、過冷却温度と操作回数との関係）
であり、第２図は同様の試料および発核剤を加え
ない試料について温度降下の状態を示すグラフ
（温度と時間の関係）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 硫酸ナトリウム10水塩に発核剤としてサツカ
   リンナトリウム、バナジン酸塩、エチレンジアミ
   ン四酢酸アルカリ土類金属塩、リグニン、酸化マ
   グネシウム、水酸化マグネシウムからなる群より
   選ばれる少くとも一種を配合してなる蓄熱材。