JPS62192B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はある種の含水塩の融点において熱エネ
ルギーを吸収もしくは放出するように制御するこ
とによつて効果的に蓄熱もしくは蓄冷を行なう構
造物および組成物に関する。

今日、相変化に伴う熱エネルギーの蓄熱系に多
大の関心が寄せられているが、それは一つにこれ
らの物質系が大量の熱もしくは冷温をその相変化
の際に融解熱もしくは結晶化熱として貯蔵できる
からである。

よく知られている通り、融解の際の物質の潜熱
容量は純固体状もしくは純液体状物質の温度変化
を伴う単位温度当りの比熱容量よりはるかに大き
い。このため、熔融塩をその融点以下に冷却する
と融点では結晶化熱に起因する熱エネルギーを放
出する。また塩の結晶をその融点以上に加熱する
ため系に熱を与えると、与えられた熱は融解熱と
して系の相変化に吸収される。

含水塩は過冷却を受けやすい傾向がある。すな
わち熔融含水塩をその融点以下に冷却しても、含
水塩が液体状態のままでいることがしばしばあ
る。この場合、系外に放出される熱量は単位温度
当りの比熱容量に等しい。つまり、系外に放出さ
れる熱量は何ら結晶化熱を含まない。結晶生成を
誘引する結晶核発生剤をこのような液体に加える
と、過冷却の問題は解決する。四硼酸ナトリウム
10水塩として知られる硼砂は硫酸ナトリウム10水
塩と共に用いるとその好適な核発生剤となること
がテルケス（Telkes）の1954年５月４日付米国
特許2677664に記載されてい。

また、多くの含水塩、とりわけ安価な人絹芒硝
（グラウバー塩、硫酸ナトリウム10水塩）からな
る含水塩については、これらの塩を融解し、完全
に相変化させようとしても、融点で液／固混合物
が生成し、その混合物は不均一混合体となつて分
離を起すという別の欠点がある。例えば加熱と冷
却とを繰り返すと、硫酸ナトリウム10水塩は、第
１層の無水硫酸ナトリウムと、第２層の硫酸ナト
リウム10水塩と、第３層の硫酸ナトリウム水溶液
からなる３つの別個の相に分離する。その結果、
この物質系は蓄熱・蓄冷系として役に立たない。
なぜなら10水塩が最も大きな蓄熱・蓄冷容量を有
しているにもかかわらず、その10水塩を加熱冷却
サイクルで不均一混合体から単相として再生成さ
せることができないからである。

本発明はこのような従来技術の欠点を克服する
ものである。

本発明の組成物は水和した水硬セメントと
16g・cal／ｇ（67ジユール／ｇ）より大きい融解
熱を有する潜熱貯蔵用含水塩との均質混合物から
なる。場合によつては、本発明の製造中もしくは
製造後、随意上記基本組成物に結晶核発生剤が加
えられる。

本発明の組成物の製造方法は (a) 無水水硬セメントと、無水潜熱貯蔵用前駆体
と、水とを混合して懸濁物を造り、次に (b) セメントと潜熱貯蔵用前駆体が十分に水和
し、混合を停止しても懸濁成分がそのまま懸濁
状態を保つようになるまで該懸濁物を冷却しな
がら混合し、次に (c) 懸濁物を蒸気不透過性の包装、袋もしくは容
器に移し、次に (d) 蒸気不透過性の包装、袋もしくは容器を密閉
する ことからなる。

該組成物は長方体、棒状もしくは板状体等の
種々の形状に成形することができる。また該組成
物の熱伝導性を増大させるためこれらに金属繊維
を混入することもできる。また必要ならばこれら
組成物に随意混合材（もしくは混合剤）を加える
こともできる。

本明細書で使用する“含水塩”という用語の意
味には、16g・cal／ｇ（67ジユール／ｇ）より大
きい融解熱を有する単独含水塩、含水塩混合物お
よび共晶混合物を含む。これらの含水塩はその種
類と組成に応じて、蓄熱用あるいは蓄冷用とな
る。

蓄熱もしくは蓄冷に適する含水塩と、水硬セメ
ントと、水とを混合し、硬化して得られる一定融
点を有する蓄熱蓄冷用組成物については今まで知
られていない。該組成物は含水塩および／または
その前駆体無水塩と、所要量の無水水硬セメント
と、これらの水和に必要な量の水とを混練して、
これらの原料からなる懸濁物を生成させることに
より造られる。次に懸濁物を適当な容器に入れた
後、容器を密閉する。該組成物の水硬セメント成
分が水和して硬化すると、含水塩と、無水塩と、
塩溶液と、水硬セメントの各々はからみあつた連
続相を形成する。顕微鏡で観察する相互に連結し
た含水塩の網目と相互に連結した水和した水硬セ
メントの網目とがみられる。含水塩と水硬セメン
トが均質に混合されているため、融点の上下に加
熱冷却サイクルを繰り返した後も含水塩成分は分
離することなく組成物中にそのまま保持される。
その結果、本発明の組成物では加熱冷却サイクル
を繰り返しても、その蓄熱蓄冷容量の本質的な低
下がみられない。このようにして、組成物が熱も
しくは熱エネルギーを受けると組成物中の含水塩
成分は融解し、熱エネルギーを貯蔵する。組成物
から熱もしくは熱エネルギーが奪われると組成物
中の含水塩成分は結晶化し、そして冷温を貯蔵す
る。

本発明の組成物は完全な熔融状態の含水塩、半
熔融状態の含水塩もしくは完全な結晶状態の含水
塩のいずれによつても製造可能である。好ましく
は製造工程中で熔融状態にある塩と平衡状態にあ
る約30％結晶した塩を用いる。なんとなれば、混
合を止めた後、容器に移す操作中、組成物が容器
内にある間、そして組成物が硬化する以前に組成
物中に結晶化した含水塩が存在すると、無水塩、
含水塩もしくはセメントの粒子の沈降を妨げるか
らである。別の云い方をすれば、容器に移す前、
混合を止めた後に、含水塩結晶が少なすぎると、
組成物が硬化する前に無水塩、含水塩もしくはセ
メント粒子が多少沈降することがあり一方、混合
物を容器に移す前に、混合物中の含水塩結晶量が
多すぎると、混合物の流動性が低下して組成物の
混合槽からの移し変えが困難となる。

含水塩融解物（または温かいその前駆体無水塩
と溶液）を所望の含水塩結晶に転化する方法とし
て、融解物の混合の際、混合槽を外部冷却して槽
内の含水塩を結晶化させ、それによつて含水塩の
結晶化をもたらすか混合中、熱交換器を融解物に
直接接触させて融解物から結晶化熱を奪う方法が
ある。しかし、これらの方法は誰にでも容易に出
来る方法ではない。なぜなら含水塩融解物と平衡
する含水塩結晶の正確な量即ち均一性を制御する
ことは非常に困難だからである。すなわちこれら
の方法では冷却剤流量や冷却剤温度が変動すると
熱交換速度が変化し、含水塩結晶の生成速度もこ
れに伴つて変化する。このため、該混合物につい
て絶えず結晶化した含水塩の量を監視して、含水
塩融解物と平衡状態にある含水塩結晶の量が所望
含有量に達したら即座に混合槽もしくは熱交換器
の冷却を停止しなければならない。含水塩融解物
から含水塩結晶を生成させる方法として、上述の
混合槽の冷却および熱交換器による冷却の方法の
もう一つ欠点は、含水塩結晶が冷却装置もしくは
混合槽の表面に生長して殻を形成しやすく、この
ため熱交換器もしくは冷却槽の熱交換速度が減少
することである。またこの現象によつて結晶の寸
法が不均一になるばかりか、結晶殻が冷却表面か
ら定期的にかき落され、結晶殻の断片がそのまま
混合物中に残つてしまい、微細な含水塩懸濁物か
らなる均質混合が得にくい。このため、本発明の
製造方法の好適実施態様では、潜熱貯蔵用無水塩
前駆体を用い、これを水和するために使用する水
の一部を氷で置き換えることにより、含水塩融解
物と平衡状態にある含水塩結晶の生成を制御し、
それによつて上述の含水塩融解物の混合物から含
水塩結晶を生成する方法での種々の欠点なしに、
塩溶液と無水塩とから含水塩結晶が制御された量
で造られる。氷が融解して水の内部エネルギーが
増大し、その際、含水塩の結晶化熱の一部吸収す
る。換言すると、氷の融解熱は含水塩の結晶化熱
によつて供給される。また、氷が融解すると、混
合物中に残留する無水塩に結晶水を供給する。

本発明での使用に適する多くの蓄熱蓄冷用含水
塩は著しく過冷却（すなわち、結晶生成を起すこ
となく凝固点以下に冷却）されやすい。

ホウ砂は硫酸ナトリウム10水塩もしくは
Na₂SO₄・NaCl・10H₂Oなどの硫酸ナトリウムを
含有するいかなる含水塩混合物に対しても好適な
結晶核発生剤となる。しかし、ホウ砂の存在下で
は、水硬セメントの硬化が著しく遅延して、水和
したセメント成分の生成に長い時間がかかりすぎ
る。このため、組成物内全域にわたつてホウ砂を
一様に分布させることは本発明の方法では極めて
非現実的である。

本発明の好適実施態様ではホウ砂のような核発
生剤による水硬セメントの硬化抑制作用を回避す
るため、水硬セメント硬化前の組成物内にこのよ
うな核発生剤をくまなく一様に分布させるような
方法を用いない。本発明の好適実施態様では組成
物中に局所的な別個の区域を設けて、その区域内
に核発生剤を充填する方法を採用する。

核発生剤区域と接する含水塩の結晶化は、組成
物の全域にわたつて接触を確保しているので、そ
の結晶化によつて含水塩／セメント組成物の全域
にわたつて伝播的に結晶化が誘発される。

核発生剤区域を造る方法には種々の方法があ
る。その一つの方法として組成物を包装、袋ある
いは容器に移した後、容器を密封する前で、組成
物がなお柔かいまたは硬化した後で、容器内の含
水塩／セメント組成にドリルもしくは注型法によ
つて穴をあける方法がある。ドリルによる掘孔は
組成物が固化した後に行い、注型法は組成物の固
化前に行う。これらの穴に核発生剤もしくは核発
生剤／含水塩混合物を充填したら包装、袋もしく
は容器は密閉する。蓄熱・蓄冷用組成物に核発生
剤／含水塩混合物を使用すると、核発生剤を単独
で使用する場合よりも含水塩連続相の結晶化が促
進される。それは核発生剤／含水塩混合物の方が
核発生剤単独よりも核発生剤が含水塩と緊密に接
触を保つているからである。この核発生剤用混合
物の核発生剤含有率は０−100％にすることがで
きるが、好ましくは40−60％である。核発生剤用
混合物で使用する含水塩は蓄熱蓄冷用組成物とし
て使用されている含水塩と同種類の含水塩であ
る。

核発生剤区域を設けるもう一つの方法は蓄熱蓄
冷用組成物を包装、袋または容器（以下一括して
容器という）に入れる際、容器内の該組成物の上
部に空間を残しておく方法である。この空間に核
発生剤、核発生剤／含水塩混合物もしくは核発生
剤を含有する硬化性組成物を充填した後、容器を
密封する。核発生剤成分は硬化性の核発生用組成
物の硬化を妨害するものであつてはならない。そ
のような核発生剤を含有する硬化性組成物の例と
してはケイ酸ナトリウム溶液を20％含むパーライ
トの混合物がある。核発生剤と砕けやすい組成物
とを混合して得られた物質を、蓄熱蓄冷用組成物
が十分に硬化した後、該組成物の上部空間に詰め
込む。この硬化性核発生用組成物が硬化すると、
互に連通すると共に蓄熱蓄冷用組成物にも連通す
る網目状通路を有する構造物となる。

上記いずれかの方法によつて核発生剤を本発明
の組成物内に充填したら、該組成物の使用の際容
器内の水分が逃散しないよう、容器を密封する。
組成物からの水分の損失を防ぐため、組成物を収
納する容器には気体不透過性のものを使用しなけ
ればならない。容器としては金属容器が使用でき
る。本発明の組成物は鋼の腐食を抑制もしくは防
止するので本発明では鋼製容器を安心して使用で
きる。加熱密封に使われる熱可塑性プラスチツク
の間にアルミニウミ箔を挾んでサンドイツチ構造
にしたアルミニウム箔ラミネートも容器の材料と
して使用できる。水蒸気透過速度が十分に小さい
プラスチツク容器も使用できるが、水蒸気の透過
を完全に無くすには金属層の使用が必要である。

本発明の含水塩成分として、融解熱が16g・
cal／ｇ（67ジユール／ｇ）より大きい含水塩も
しくは含水塩混合物ならいかなるものでも使用で
きる。このような含水塩の例を下に列挙するが、
それは単なる例示的列挙であつて、これによつて
本発明が限定されるものではない。

代表的な単独の含水塩は次の通り； 塩化カルシウム６水塩 CaCl₂・6H₂O 硝酸カルシウム４水塩 Ca（NO₃）₂・4H₂O 第二リン酸ナトリウム12水塩 Na₂HPO₄・12H₂O 硫酸ナトリウム10水塩 Na₂SO₄・10H₂O チオ硫酸ナトリウム５水塩 Na₂S₂O₃・5H₂O 硝酸アルミニウム８水塩 Al（NO₃）₃・8H₂O 代表的な含水塩混合物は次の通り： 硫酸ナトリウム−塩化ナトリウム10水塩 Na₂SO₄・NaCl・10H₂O 硫酸ナトリウム−1/2塩化ナトリウム−1/2塩化ア
ンモニウム10水塩 Na₂SO₄・1/2NaCl・1/2NH₄Cl・10H₂O 硫酸ナトリウム−塩化アンモニウム10水塩 Na₂SO₄・NH₄Cl・10H₂O 硫酸ナトリウム−塩化カリウム10水塩 Na₂SO₄・KCl・10H₂O 硫酸ナトリウム−硝酸カリウム10水塩 Na₂SO₄・KNO₃・10H₂O 代表的な共晶混合物は次の通り： CaCl₂−MgCl₂・12H₂O Mg（NO₃）₂・6H₂O−Al（NO₃）₃・9H₂O Mg（NO₃）₂・6H₂O−Mg（NO₃）₂・2H₂O 本発明の組成物では連続相の蓄熱蓄冷用含水塩
成分と連続相の水和した水硬セメント成分とが均
質に混合してからみ合つた構造を有しているの
で、蓄熱蓄冷用含水塩成分の分離が起らない。も
しこのような構造をとらなければ、一定の融点を
示さず、このため蓄熱蓄冷容量の損失を招くこと
になる。

該組成物の系内外へ熱を伝導させる能力は固体
状態および／または液体状態の含水塩を有する組
成物の熱伝導度の大小によつて決まる。本発明の
組成物の熱伝導度を高めるためには、金属繊維の
ような高い熱伝導度の適切な材料を本発明の製造
方法の混合段階で組成物内に混入させればよい。
これらの繊維は完全に液体状の熱貯蔵物質中にあ
つても沈降しない。

包装された蓄熱蓄冷用組成物は熱もしくは冷温
の貯蔵体としての役目を果すだけでなく、熱交換
体としての役目も果さなければならない。このた
めには蓄熱蓄冷用組成物が包装の内面と十分に熱
的接触を保つていなければならない。なぜなら包
装の内面に間隙があると、これが効果的な断熱作
用をするからである。本発明の含水塩−セメント
組成物は硬化時および初期使用時に僅かに膨張す
るという非常に重要な性質を有する。この僅かな
膨張によつて、該組成物と包装内面とが良好に熱
的接触を保つ。

本発明のセメント成分としては水硬性の普通の
セメント、すなわち水と反応して硬化する性質を
有する普通に使用されるセメントが使用に適す
る。普通ポルトランドセメントは最も汎用されて
いるセメントであつて、建設用に広い用途を有し
ている。高アルミナセメントも本発明の使用に適
する汎用の水硬セメントであるが、その化学的性
質はポルトランドセメントとだいぶ違つている。
代表的なポルトランドセメントの分析値は次の通
り： 組 成 百分率 3CaO・SiO₂ 50 2CaO・SiO₂ 25 3CaO・Al₂O₃ 10 4CaO・Al₂O₃・FeO₃ ５ ポルトランドセメントにはその性質に大した影
響を及ぼさないその他の少量の酸化物が含まれ
る。例えば酸化鉄が含有されているがその含有量
は10％未満である。

組成もしくは製造方法を若干変化させると特異
な性質を有するポルトランドセメントが得られ
る。例えば次のような種々のタイプのものが造ら
れている： タイプは汎用セメントである。特別な仕様の
ため特異なセメント特性が必要である場合以外に
はこのタイプのセメントが使われる。

タイプすなわち中庸硬化熱ポルトランドセメ
ントは中度の硫酸塩の作用を受けそうな場所また
は水和熱の発生を適度に抑える必要がある場所に
使われる。

タイプすなわち早強ポルトランドセメントは
早期に高い強度が必要なときに使われる。

タイプすなわち低水和熱ポルトランドセメン
トは水和熱を低くする必要があるときに使われ
る。

タイプすなわち耐硫酸塩ポルトランドセメン
トは硫酸塩に対する大きな抵抗性が要求されると
き使われる。

高アルミナセメントは石灰石もしくはチヨーク
（炭酸カルシウム）をボーキサイトと共に焼成し
た後得られるクリンカーを微細に粉砕して造られ
る。高アルミナセメントの主成分はCaO−Al₂O₃
であるが、20％まで酸化鉄を含有することができ
る。

メーソンリーセメントは通常、ポルトランドセ
メントに生石灰または石灰石を混合したものから
なるが、水硬性石灰、水和石灰、高炉スラグセメ
ントおよびポルトランドセメントを防水剤または
空気連行剤（A.E.剤）と混合したものを含むこ
ともある。

本発明において、ポルトランドセメントおよび
これと類似するセメントを用いると優れた結果が
得られるが、これに限らず高アルミナセメントを
含めていかなる水硬セメントも本発明の使用に適
する。

無水ポルトランドセメントと水とを混練する
と、セメント粒子は水和物からなる初期非晶質ゲ
ルで被覆される。このゲル状被覆物によつて、各
セメント粒子間の接点に弱い結合が生じ、その連
結網が形成されると初期凝結が起る。本発明の組
成物の製造過程において、混練が終り組成物が固
化する前は、該組成物はまだ相当流動的であるの
で容器にこれを容易に移すことができるが、それ
でも懸濁した蓄熱蓄冷用含水塩、塩およびセメン
ト粒子が沈降しないのは上述のようにセメント粒
子上に初期ゲル状被覆物が生ずるおかげである。
本発明の組成物の製造過程においてこの初期凝結
段階は非常に重要な段階である。未水和物が水和
する際には、未水和塩は溶液もしくは含水塩と一
様にしかも化学量論的に接触を保たなければなら
ない。水とセメント粒子が接触し続けると、水和
物からなる非晶質ゲル状生成物すなわちセメント
ペーストがどんどん生成し、３−４時間後には多
くの虫状突起が発達する。セメントペーストから
なる混交した虫状突起が発達して連続相を形成す
ると、これらは含水塩を均質に取り込んでついに
は固まつて固体となる。この固体連続相は残存未
反応セメント粒子、副生成物および含水塩を包合
して均質混合した多相塊を形成しており、このマ
トリツクスは僅かに可撓性を有する。この固体連
続相によつて、含水塩は懸濁状態のまま効果的に
保持され、加熱冷却サイクルを繰り返して組成物
を使用してもいかなる未水和物の沈降も永久的に
防止される。その反面、該固体連続相は分離して
添加された核発生剤成分によつて、潜熱貯蔵用含
水塩の結晶核が組成物全域にわたつて十分に発生
するよう含水塩の流動を許す。

高アルミナセメントの主成分はCaO・Al₂O₃で
あり、普通の条件下ではその水和物はCaO・
Al₂O₃・10H₂Oまたは、それ以下の８水塩を生ず
る。これら水和生成物は六方晶もしくは針状の輪
郭をなす面を有する結晶状アルミネートとなつて
いる。本発明の製造方法で水硬セメントとして高
アルミナセメントを用いた場合も、ポルトランド
セメントと同様、アルミナセメントの水和生成物
は潜熱貯蔵用成分とからみ合つた連続相を形成す
る。他方、潜熱貯蔵用成分もこれと互にからみ合
つて連続相を形成する。アルミナセメントに問題
があるとすれば、その主要な水和生成物が準安定
であることにある。これら10水塩および８水塩は
時間がたつとより安定な６水塩の3CaO・
Al₂O₃・6H₂Oに変わりやすい。この変化の過程で
水和したアルミナセメント中の結晶の形状および
結晶密度が変化する。

既に述べた通り、本発明の組成物の製造方法は
次の工程からなる： (a) 無水水硬セメントと無水潜熱貯蔵用前駆体
と、水とを混合して懸濁物を造る。次に、 (b) セメントと潜熱貯蔵用前駆体とが十分水和さ
れて、混合を止めても懸濁成分がそのままの懸
濁を保つようになるまで、冷却しながら該懸濁
物を混合物する。次に、 (c) 懸濁物を蒸気不透過性容器もしくは袋の中に
移す。次に、 (d) 蒸気不透過性容器もしくは袋を密封する。

場合によつては（すなわち、組成物の製造費を
低減させたり、組成物成分の懸濁物生成を促進さ
せたり組成物の強度を高めたい場合に）、本発明
の製造過程で組成物内の水硬セメント成分の作用
を補足したり、水硬セメント成分の一部を他の成
分で置き換えるため、組成物に各種混合材が加え
られる。

本明細書中で使用する“混合材（または混合
剤）”という言葉の定義は水硬セメントおよびコ
ンクリート材工業で広く使われる用語の定義と同
じ意味を含む。混合材（または混合剤）はポルト
ランドセメント、高アルミナセメント、骨材もし
くは水以外でコンクリート混合物に加えられる成
分である。通常混合材（または混合剤）は次の分
類のいずれか一つに当る。

(A) トリエタノールアミン塩やヴインソル
（Vinsol）樹脂の塩のようなワーカビリチー
（作業性）を高め耐久性を向上させる空気連行
剤（A.E.剤）。

(B) 塩化カルシウム、アルカリケイ酸塩類、アル
カリ炭酸塩類、フツケイ酸塩およびトリエタノ
ールアミンのような硬化を早め強度を増進させ
る促進剤。

(C) リグノスルホン酸もしくはヒドロキシル化カ
ルボン酸およびこれらの塩のような遅硬剤およ
び減水剤。

(D) 石英の砕粉、ペントナイトの砕粉、石灰石の
砕粉、水和石灰の砕粉およびタルクの砕粉など
からなる比較的化学的に不活性な珪酸もしくは
珪酸塩物質の粉状鉱物混合材；天然セメント、
水硬性石灰、スラグセメントおよび粒状高炉ス
ラグのようなセメント物質；フライアツシユ、
火山玻璃の砕粉、珪藻土の砕粉、頁岩の砕粉、
白土の砕粉、高炉スラグの砕粉、レンガの砕
粉、蛋白質の砕粉および高オパーリン・ロツク
の砕粉、火山凝灰岩の砕粉ならびにフミサイト
の砕粉のようなポゾラン。

セメント物質混合材は水硬性バインダーであつ
て本発明の組成物の水硬特性に影響を及ぼす。フ
ライアツシユのようなポゾランはポルトランドセ
メントの水和副生成物である水酸化カルシウムと
反応して組成物の機械的強度を高めると共に、組
成物の価格の低減をもたらす。

これら混合材（または混合剤）は組成物の製造
初期段階、すなわち組成物を容器もしくは袋内に
移す前の組成物原料の混合段階で本発明の組成物
中に加えられる。

下に本発明の組成物の製造例を掲げるが、それ
は単なる例であつて本発明を限定するものと解釈
すべきものではなく、本質的に例示的なものと解
釈すべきである。

実施例 １ プラスチツク／アルミニウム箔ラミネート筒容
器 硫酸ナトリウム30.8部と水39.2部を冷却下混合
して硫酸ナトリウム10水塩結晶70部を得た。この
結晶にタイプのポルトランドセメント23.4部と
水6.6部を混練しながら加えると、揺変性の粒状
塊が生成した。次にこの塊をポルトランドセメン
ト、アルミニウム箔およびポリエステルのフイル
ムからなるラミネートで造られた筒に移した。８
時間後、混合物が十分固化したので、混合物を掘
孔し、穴にホウ砂50％と硫酸ナトリウム10水塩50
％とからなる混合物を詰め、筒を密封した。更に
１週間硬化させた後、硫酸ナトリウム10水塩の融
点以上の加熱と融点以下の冷却を1000回以上繰り
返した。その後熱量計で潜熱容量を測定したとこ
ろ、この組成物の潜熱貯蔵量は75.6BTU／ポン
ド（175.8ジユール／ｇ）であつた。

実施例 ２ 長方体容器 水49.2部と、硫酸ナトリウム35.2部と、タイプ
のポルトランドセメント15.6部とを混練した。
硫酸ナトリウムとセメントが十分水和し、混合物
の粘度上昇によつて混練停止後も混合物中のどの
成分も懸濁状態を保つようになるまで冷却しなが
ら混合物の混練を続けた。次に組成物を頂部開口
の亜鉛鍍金鋼製の箱に移し、８時間硬化させた
後、３つの等間隔に掘孔した径1/4インチ（0.635
cm）、深さ４インチ（10.16cm）の穴を造つた。24
時間後この穴にホウ砂−硫酸ナトリウム10水塩混
合物を入れた。次に、箱の頂部開口部に亜鉛鍍金
鋼製の蓋をハンダ付して、箱を密閉した。

１週間硬化を進めさせてから、600回の融解−
凍結サイクルを繰り回し、その後熱量計で潜熱容
量を測定したところ、この組成物の潜熱貯蔵量は
201ジユール／ｇであつた。

実施例 ３ 鋼製筒容器 径４インチ（10.14cm）、長さ16インチ（40.64
cm）の各種鋼管および径４インチ、長さ48インチ
（121.92cm）の各種鋼管の一端を鋼蓋でハンダ付
けして密閉した。水54.3部と硫酸ナトリウム41.8
部とタイプのポルトランドセメント3.9部とを
混練した。硫酸ナトリウムとセメントが十分水和
し、混合物の粘度が高くなつて混練を停止した後
も混合物中の各成分が懸濁状態を保つようになる
まで冷却しながら混合物の混練を続けた。次に組
成物を鋼筒容器内に移し、８時間硬化させた後、
径1/2インチ（1.27cm）深さ６インチ（15.24cm）
の穴を各鋼筒容器当り１つ掘孔した。24時間後に
各穴にホウ砂50％と硫酸ナトリウム10水塩50％か
らなる混合物を詰めた。次に、各筒容器の開口端
に鋼蓋をハンダ付けして該容器を密封した。更に
１週間硬化させた後、硫酸ナトリウム10水塩の融
点以上の加熱と融点以下の冷却を50回繰返してか
ら熱量計で潜熱容量を測定したところ、この組成
物の潜熱貯蔵量は238.5ジユール／ｇであつた。

実施例 ４ 低温用試料 低温での熱移動が要求される分野（すなわち、
温室、冷温貯蔵、その他）に有用な蓄熱ユニツト
は45−70〓（7.2−21.1℃）の融点の潜熱貯蔵用
成分が必要である。この目的のため、水30.45部
と硫酸ナトリウム35.2部と、塩化ナトリウム14.5
部とタイプのポルトランドセメント15.6部を混
練した。数分後、混練しながらこれに氷18.75部
を加え、混練は30分間以上続けた。次に組成物を
ポリエチレン瓶内に移し、24時間更に硬化させた
後、瓶内にぴつたりと充填された組成物の表面上
に1.5部のホウ砂を詰めた。次に瓶を密栓し、組
成物を更に１週間硬化させた。冷蔵庫に試料を入
れて予め定められた温度にこれを冷却してから、
試料を一定量の水の入つた摩法瓶の中に入れ、水
の温度変化を求めて試料の潜熱容量を測定した。
水の温度変化を調べて計算した試料の潜熱容量は
138ジユール／ｇであつた。この試料の作用温度
は19℃であつた。

実施例 ５ 実施例１，２，３，４で使用した核発生剤をケ
イ酸ナトリウム溶液を含むパーライトとホウ砂か
らなる混合物で置き換えて、実施例１，２，３，
４の方法に従つてそれぞれ試料を得た。これらの
試料の蓄熱性能はホウ砂もしくはホウ砂と硫酸ナ
トリウム10水塩を使用した試料のそれと同等であ
つた。

本発明の潜熱貯蔵用組成物の用途の１つとし
て、John A.DuffieとWilliam A.Beckmanの“太
陽エネルギの熱処理方法”P.322 John Wiley
and Sons，1974に記載されたような蓄熱壁シス
テムがある。この蓄熱壁システムは、建屋の１つ
の南面の壁がガラスと内部空間と黒色の蓄熱構造
物からなる内壁（この場合、例えば潜熱貯蔵用組
成物を収納した黒色容器を並べたものが使用され
る）とで造られている。太陽が当つている間、蓄
熱壁は熱を受け入れ、夜間は蓄熱構造物上を循環
する空気を使用して建屋内を暖める。

本発明の潜熱貯蔵用組成物は夏期の冷房用に使
用することもできる。潜熱貯蔵用成分の融点が45
−72〓（7.2−22.2℃）である潜熱貯蔵用組成
物、例えば、融点が64〓（17.8℃）の硫酸ナトリ
ウム−塩化ナトリウム10水塩系組成物または融点
が45〓（7.2℃）の硫酸ナトリウム−塩化カリウ
ム10水塩系組成物をこの目的に用いると有利であ
る。日中、屋内の（潜熱貯蔵用成分の融点より高
い温度の）暖気は、断熱室中に並べられた凍結状
態の潜熱貯蔵用組成物を収納する容器上を通り、
そこで冷気となつて屋内に戻る。夜に屋内の空気
は夜空に熱を放散させる集熱システム上を通り、
そこで冷却された空気が蓄熱室を通つて潜熱貯蔵
成分を凍結させる。

また、これらの低融点組成物には丁度上で述べ
たのと同様に温室の昼間冷房と夜間冷房に適する
という重要な用途がある。冬のさかりでも日中、
温室温度は日光の放射によつて極端に上昇するこ
とがある。普通、温室は換気されていて、大切な
熱が逃げてしまう構造になつている。蓄熱室内に
並べられた本発明の潜熱貯蔵用組成物を収納する
容器上に温室空気を循環させることにより、温室
内温度は許容レベルに保たれる。日光の放射が無
いとき、またはほとんどないときには、蓄熱室を
通つて循環する空気は潜熱貯蔵用組成物が凍結す
るときの潜熱によつて加温され暖さを保つ。

本発明の潜熱貯蔵用組成物の非常に重要な用途
にもう一つ熱ポンプとの組み合せがある。熱源温
度と受熱室温度の差が小さければ、熱ポンプの成
績係数は３程度になるので、熱ポンプは非常に有
用な屋内暖房装置となる。すなわち、成績係数が
３ということは、熱ポンプを運転するのに使われ
る電気エネルギーの３倍の熱エネルギーが屋内に
供給されることである。この熱は屋内暖房用に熱
ポンプ用熱源（通常は外気が熱源となる）からく
み取られる。しかし成績係数は外気（熱源）温度
が低下して氷点に達すると１まで低下してしま
う。

蓄熱ユニツトに貯蔵された熱は、とりわけ外部
からの熱に鋭敏に設計された建物において、熱ポ
ンプ熱源として有用である。温室のように日光の
放射で熱せられた屋内空気を蓄熱容器上を通して
循環すれば、屋内空気の温度の高低は平たんとな
る。夜間は外気を蓄熱ユニツト内に導入し、これ
を加温し熱ポンプ用の熱源として使用する。

本発明は本明細書に記載した実施態様に限定し
て解釈されるものではない。これら実施態様は例
示的に示したものであり、本発明の制限を意図し
たものでないからである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蓄熱もしくは蓄冷に使われる多相潜熱貯蔵用
   組成物であつて、16g・cal／ｇ（67ジユール／
   ｇ）より大きい融解熱を有する潜熱貯蔵用成分を
   含み、該潜熱貯蔵用成分が水和した水硬セメント
   成分中に網目組織としてこれと均密に混合されて
   いる組成物。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の組成物であつ
   て、該水和した水硬セメントが水和したポルトラ
   ンドセメントである組成物。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の組成物であつ
   て、該水和した水硬セメントが水和したアルミナ
   セメントである組成物。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の組成物であつ
   て、結晶核発生剤が該組成物内に含まれている組
   成物。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の組成物であつ
   て、結晶核発生剤が該組成物内に不連相となつて
   存在する組成物。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の組成物であつ
   て、結晶核発生剤が含まれる別個の区域を有する
   組成物。 ７ 特許請求の範囲第１項記載の組成物であつ
   て、該組成物の熱伝導度より大きな熱伝導度を有
   する伝熱材が該組成物内大体に散在している組成
   物。 ８ 特許請求の範囲第１項記載の組成物であつ
   て、該組成物が蒸気不透過性材料によつて包被さ
   れている組成物。 ９ 特許請求の範囲第１項記載の組成物であつ
   て、混合材（もしくは混合剤）が該組成物に混入
   している組成物。 １０ 多相潜熱貯蔵用組成物の製造方法であつ
   て、 (a) 無水水硬セメントと、水と、含水塩および／
   またはその無水の前駆体と、を共に混合して懸
   濁物を造り、次に (b) 水硬セメントと潜熱貯蔵用前駆体とが十分に
   水和して、混合を停止しても懸濁成分がそのま
   ま懸濁状態を保つようになるまで該懸濁物を冷
   却しながら混合し、次に (c) 該懸濁物を蒸気不透過性の容器に移し、次に (d) 該蒸気不透過性の容器を密閉する ことからなる方法。 １１ 特許請求の範囲第１０項記載の製造方法で
   あつて、(a)の段階が無水水硬セメントと、無水の
   潜熱貯蔵用前駆体とを、無水水硬セメントと無水
   潜熱貯蔵用前駆体の水和に必要な量の水と共に混
   合して懸濁物を得ることからなる方法。 １２ 特許請求の範囲第１０項または第１１項に
   記載の製造方法であつて、(a)の段階の混合物に混
   合材（剤）が添加される方法。 １３ 特許請求の範囲第１０項ないし第１２項の
   いずれかに記載の製造方法であつて、(a)の段階の
   混合物に結晶核発生剤が添加される方法。 １４ 特許請求の範囲第１０項ないし第１３項の
   いずれかに記載の製造方法であつて、水の１部に
   氷を用い、該混合物中の含水塩の結晶生成量を一
   定にする方法。