JPS60260676A

JPS60260676A - 蓄熱材

Info

Publication number: JPS60260676A
Application number: JP59115960A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Wada; 隆博和田; Hiroshi Komeno; 米野　寛; Yoshihiro Matsuo; 嘉浩松尾; Fumiko Yokoya; 横谷　文子
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-06-06
Filing date: 1984-06-06
Publication date: 1985-12-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、酢酸す）　ＩＪウム３水塩を主体とする潜熱
の蓄熱材に関するものである。

２゛ソ従来例の構成とその問題点一般的に、蓄熱材には、物質の顕熱を利用したものと潜
熱を利用したものが知られている。潜熱を利用した蓄熱
材は、顕熱を利用した蓄熱材に比較して、単位重量当り
、または単位体積当りの蓄熱量が大きく、必要量の熱を
蓄熱しておくのに少量でよく、そのため蓄熱装置の小型
化が可能となる。また、潜熱を利用した蓄熱材は、顕熱
を利用した蓄熱材のように、放熱とともに温度が低下し
てしまわずに、転移点において一定温度の熱を放熱する
という特徴を有する。特に、無機水化物の融解潜熱を利
用した蓄熱材は、単位体積当りの蓄熱量が大きいことが
知られている。

ところで、従来より酢酸ナトリウム３水塩（Ｎ　ａ　Ｃ
Ｈ３ＣＯＯ・３Ｈ２０、融点約５８℃）は無機水化物の
中でも蓄熱量が大きく、たとえば暖房用の蓄熱材として
有力視されていた。しかしＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０
は一度融解すると、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℃程度まで冷却されないと
過冷却が破れ３ベ−ゾない。そして、過冷却状態は、凝固点まで冷却されても
融解潜熱を放出せず、その温度以下に冷却されてしまう
現象であるから、融解潜熱を利用した蓄熱材にとって致
命的なものとなる。

発明の目的本発明は、酢酸す）　ＩＪウムの過冷却現象を防止し、
安価で、吸放熱性能の安定した単位重量当りもしくは単
位体積当りの蓄熱量の大きい蓄熱材を提供しようとする
ものである。

発明の構成本発明のもっとも特徴とするところは、酢酸ナトリウム
（、ＮａＣＨ３ＣＯ０）と水とよりなる系を主成分とし
、ＮａＣＨ３Ｃ０（）３Ｈ２０（７）結晶化の際の過冷
却を防止するだめの結晶核形成材として、タングステン
酸塩を含有させたことにある。好ましくは、タングステ
ン酸塩は、タングステン酸ナトリウム（Ｎ　ａ　２ＷＯ
４）ならびにタングステン酸カリウム（Ｋ２ＷＯ４）の
うちの少なくとも１種である。

ところで、第１図にＮａＣＨ３ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系の状態
図を示す。この図より、Ｎ　ａ　ＣＨ３ＣＯＯ６０、３
重量％とＨ２Ｏ３９−７重量％とからなる系はＮａＣＨ
３ＣＯＯ・３Ｈ２Ｏ組成に相当し、コノ組成では、過冷
却が起こらなければ約５８℃で融解と凝固が起こるのが
わかる。またＮａＣＨ３０００５０重量％とＨ２Ｏ５０
重量％の系は、約５５℃以上の温度では均一なＮａＣＨ
３ＣＯＯ水溶液となる。この均一な水溶液を５５℃以下
に冷却すると、過冷却が起こら々ければ、ＮａＣ）（３
ＣＯ０・３Ｈ２０が結晶化しはじめ、冷却されるに従っ
てＮａＣＨ３６℃・３Ｈ２０結晶の比率が増加する。約
３０″Ｃまで冷却されると、５０重量％のＮａＣＨ３Ｃ
ＯＯ−Ｈ２Ｏ系全質量の約６０％がＮａＣＨ３Ｃ０（）
３Ｈ２０（Ｄ結晶となり、残り４０％がＮａＣＨ３ＣＯ
Ｏ水溶液として存在する。

ソノタメ、ＮａＣＨ３ＣＯＯ５０重量％とＨ２Ｏ５０重
量％の系は、５５℃以上の温度から３０℃まで冷却され
ると、過冷却がほとんどなく、ＮａＣＨ３Ｃｏ０°３Ｈ
２°″”うまく結晶イヒしたとす４と゛単位質量　５．
ｉ当りＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２Ｏ組成の場合の約６０
％　Ｇの潜熱が得られることになる。また、ＮａＣＨ３
ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系の水の比率が高くなるとともに、蓄熱
材５４−ワの有する顕熱が増加し、顕熱による蓄熱量が大きくなる
のは当然である。つまり、ＮａＣＨ３ＣＯＯとＨ２Ｏの
比率をコントロールすることによって、融解潜熱による
蓄熱と、顕熱による蓄熱を併用して行い、その潜熱と顕
熱による蓄熱の割合をコントロールすることによって、
大いに蓄熱材の応用範囲が広がる。しかし、あまりＮａ
ＣＨ３ＣＯＯの濃度の低い系を用いることは、融解潜熱
を用いた蓄熱材の特徴が失なわれてしまうため、ＮａＣ
Ｈ３ＣＯＯを４０重量％以上含有するＮａＣＨ３ＣＯＯ
−Ｈ２Ｏ系を用いるのが適切である。

逆に、Ｎ　ａ　ＣＨ３ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系においてＮ　ａ
　ＣＨ３ＣＯＯの含有量を増加させていくと、第１図よ
り明らかなように、ＮａＣＨ３ＣＯＯを６０．３重量％
以上含有する系では、５８℃以上の温度からその温度以
下に冷却した際、うまく過冷却が破れたとすると、Ｎａ
ＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０が結晶化する。

しかし、当然系全体がＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０とな
らず、一部ＮａＣＨ３ＣＯ○のまま残る。それで、Ｎａ
ＣＨ３ＣＯＯを８０重量％より多く含む６ベブＮａＣＨ３ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系では単位質量当りの潜熱量
がＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２Ｏ組成の場合の約５０％以
下になるため実用的でなくなる。そのため、実際用いる
Ｎａ　ＣＨ３ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系は、ＮａＣＨ３ＣＯＯを
８０重量％以下の範囲で含有するのが適切であると考え
られる。

ところで、結晶核形成材の含有量はＮａＣＨ３ＣＯＯの
濃度が５８重量％以上で、結晶核形成材がタングステン
酸ナトリウムならびにタングステン酸カリウムのうちの
どちらかの場合には、ＮａＣＨ３ＣＯＯとＨ２Ｏより成
る系１００重量部に対して、１．０重量部程度で十分に
効果があり、さらにそれ以上含有しても、当然効果があ
る。ＮａＣＨ３ＣＯＯが５８重量％未満である系の場合
には、それが５８重量％以上含まれている系に比較して
、結晶核形成材のＮａＣＨ３ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系中への溶
解量が増加するため、それぞれの添加量を上記値より増
加させなければならない。

しかしながら、本発明にかかる蓄熱材を空調用蓄熱装置
等で使用する際には、１００〜１０００７ペーフＫｇ程度用いるのが普通であると考えられる。そのよう
な場合には、ＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０結晶が融解し
た状態においても、全体が均一な組成にならす、上部に
はＮ　ａ　ＣＨ３ＣＯＯの低濃度の溶液が、下部には結
晶核形成材の沈澱物、およびＮａＣＨ３ＣＯＯと結晶核
形成材との高濃度液体が存在することになる。そのため
、結晶核形成材の混合量が、均一な溶液を形成する場合
の最少量に比較してはるかに少量でも、結晶核形成材が
ＮａＣＨ３ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系中に溶解してしまわずに結
晶核形成材として作用する。結晶核形成に必要な前記結
晶核形成材の最少量つまり混合量の下限は、用いるＮａ
ＣＨ３ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系の量や蓄熱材を収納する容器の
形状に依存するため、その使用形態に応じてそれぞれに
ついて適宜決めてやればよい。

しかし、あまり大量に結晶核形成材を加えることは、蓄
熱材として好ましいことではなく、蓄熱１′ 材全体として見た場合の蓄熱量の減少につながる。

そのため、実用的には、結晶核形成材の混合割合は、Ｎ
ａＣＨ３ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系１００重景部に対して、４０
重量部を超えないことが望ましい。

実施例の説明実施例１Ｎａ　ＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０１０００ｇと下記第１表
に示した結晶核形成材１０ｇをビーカーに入れ、ウォー
ターバス中で７５℃まで加熱して、ＮａＣＨ３ＣＯＯ・
３Ｈ２０をすべて融解した。

第１表この混合物を内径１００　ｍｍ　、長さ１００ｍｍの円
筒形容器に収納し、熱電対挿入管を付した栓で密封した
。その容器をウォーターバス中に入れ、　８０℃と４０
℃の間で加熱冷却を連続して行なつえ。　・、ｉ。

〔１第２図は、結晶核形成材として、タングステン酸す）　
＋３ウムを用いた場合の試料を、連続して９ぺ、−ワ１００回加熱と冷却を繰り返した際の過冷却度すなわち
凝固温度と過冷却の破れる温度との差の変化の様子を示
したものである。図の横軸は加熱冷却サイクルの繰り返
し回数を対数目盛で示したものであり、縦軸は過冷却度
（℃）である。この図より、本実施例の蓄熱材の加熱お
よび冷却を１０００回繰り返しても、過冷却度が３〜４
℃の範囲で安定しており、過冷却防止機能は劣化せずに
、有効に作用しているのがわかる。

ところで、第３図は結晶核形成材として、タングステン
酸カリウムを用いた場合である。この場合もタングステ
ン酸ナトリウムを用いた場合と同様に、過冷却度が３〜
４℃付近で非常に安定していた。

実施例２Ｎ　ａ　ＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０５００Ｋ　ｇと第１表
に示した結晶核形成材５００ｇとを内部にヒータを有す
る内径８０ｃｍ、高さ９０ｃｍの円筒形容器中に収納し
、熱電対挿入管を付したふたで密封した。容器内部のヒ
ータでＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０を７０℃１０ペ　ソまで加熱して、ＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０をすべて融
解した。それからヒータによる加熱を停止し、冷却した
ところ、結晶核形成材として、タングステン酸ナトリウ
ムならびに、タングステン酸カリウムのいずれを用いた
場合にも、５５℃付近で過冷却が破れ、容器内部の温度
が５８℃まで上昇した。

その後５０回加熱と冷却を繰返したが、いずれの場合も
過冷却度が約３℃の所で安定して過冷却が過冷却が破れ
、本実施例の蓄熱材が十分蓄熱材として機能することが
確認出来た。

比較例ｌＮａＣＨ３Ｃ０ｏ・３Ｈ２０１０００ｇを実施例１と同
様の容器に収納し、８０℃まで加熱してＮａＣＨ３ＣＯ
Ｏ・３Ｈ２０をすべて融解した。その後、冷却した所、
室温まで達してもＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０は結晶化
しなかった。

比較例２Ｎ　ａ　ＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０５００Ｋ　ｇを実施例
２と同様の容器に収納し、容器内部のヒータでＮａＣＨ
３ＣＯＯ・３Ｈ２０を７０℃まで加熱して、１１　ベー
ジＮａＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２０をすべて融解した。その後
ヒータによる加熱を停止して冷却したところ、室温まで
冷却してしまった。

発明の効果以上実施例で示したように、本発明の蓄熱材はＮａＣＨ
３ＣＯＯ−Ｈ２Ｏ系に、Ｎ　ａ　ＣＨ３ＣＯＯ・３Ｈ２
０の結晶核形成材として、タングステン酸塩を含有させ
た蓄熱材であるから、過冷却のほとんど示さない安定し
た吸収熱性能を有し、安価でかつ蓄熱量の大きなものと
なっている。そして、実施例ではこれら結晶核形成材を
単独で使用した場合について示しているが、その複数種
を組合わせて使用しても同等の作用効果を得ることがで
きるものである。

本発明の蓄熱材は、空調用の蓄熱装置だけ、でなく、蓄
熱式保温器等の蓄熱を利用するあらゆる方面に応用可能
なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、酢酸ナトリウム−水系の状態図である。第２
図、第３図は、本発明にかかる蓄熱材の実施例を１００
回繰り返し加熱・冷却したときの過冷却度の変化の様子
を示す図である。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名・２
．ｉＣ・

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酢酸ナトリウム（ＮａＣＨ３ＣＯＯ）と水（Ｈ２
０）より成る系に、結晶核形成材として、タングステン
酸塩を含有させた蓄熱材。 ■　タングステン酸塩が、タングステン酸ナトリウム（
Ｎａ２Ｗ０４）、ならびにタングステンカリウム（Ｋ２
ＷＯ４）のうちの少なくとも１種である特許請求の範囲
第１項記載の蓄熱材。 ■　酢酸ナトリウムが４０〜８０重量％含まれて、　い
る特許請求の範囲第１項記載の蓄熱材。 ■　酢酸ナトリウムと水とよりなる系１００重量部に対
する結晶核形成材の配合量が４０重量部を超えない特許
請求の範囲第１項記載の蓄熱材。