JPS6230183A - 混合液状蓄熱剤 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は液状蓄熱剤に係り、特に、溶解度がＷ６くかつ
安価な六水塩と二水塩のハロゲン化合物から構成される
混合液状蓄熱剤に関する。

〔発明の背景〕

蓄熱剤は、主に比熱、即ち、顕熱の大きい材料（固体、
液体）を用いるものと、融解、若しくは、気化の相変化
による潜熱を利用するものに大別される。

前者は、水を代表例として他にコンクリートブロック、
岩石等が用いられるが蓄熱容量（蓄熱剤当りの蓄熱量）
が小さいため、大量の蓄熱剤が必要である。

後者はさらに二つに分けられ、融解潜熱を利用するもの
と、気化潜熱を利用するものがある。前者には塩化カル
シウム等を主剤とするものがあるが固体であるため取り
扱いが不便であり、融解開始温度と凝固開始温度に大き
な差が生じる過冷却の問題がある。（引例　特開昭５３
−７０９９０号公報）気化潜熱を利用するものの例は少
なく、吸収式冷凍機を蓄熱型にした時の臭化リチウム水
溶液があるのみである。この方式は液状蓄熱剤を用い、
液状蓄熱剤を加熱し水分を蒸発させて、蓄熱剤を濃縮す
ることにより熱を濃度差に変えて蓄熱し、使用時は、ａ
厚蓄熱剤に水蒸気を吸収させた時に発生する凝縮潜熱を
利用するものである。この方式は水の凝縮潜熱（凝固潜
熱六、七倍）を用いるため蓄熱容量が大きく、かつ、濃
度差を利用するため発生温度を自由に変えられる特長（
凝固温度は一定だが水蒸気吸収温度は、雰囲気圧力と濃
度によって変わる）がある。しかし、臭化リチウム水溶
液が塩化カルシウム等に比べ非常に高価であるので、大
容量の蓄熱剤を必要とする蓄熱には不適とされていた。

一方、液状蓄熱剤として安価な塩化マグネシウムや塩化
カルシウム等が考えられるが、溶解度が小さく、濃度差
を利用する気化潜熱法には不向きである。

吸収冷凍機に用いる吸収剤についても、空冷化を図り、
さらに溶解度を上げるために、他の吸収剤を混合する混
合吸収剤の研究も速められている。

例えば、ＬｉＢｒ　−ＬｉＣＱ系、Ｌｉａｒ　−Ｃ，Ｈ
６０２系、ＬｉＢｒ−Ｌｉ５ＣＮ系（冷凍、ｖｏＱ５６
、Ｎｎ６４６．ｐ。

１１）があるが、混合比の最適化等はなされていない。

また、混合蓄熱剤として融解潜熱を利用した溶融塩の融
点調節としてＫＣＱ−ＬｉＣＱ系や阿ｇＣＱ２−ＫＣＱ
系等がある（工業材料ｖｏｌ１２６．＆９、ｐ、４４） 〔発明の目的〕 本発明の目的は、ハロゲン化合物を適切に混合すること
により、安価で、かつ、溶解度の高い混合液状蓄熱剤を
提供することにある。

〔発明の概要〕

発明者等は、液状蓄熱剤として適用可能な物質を種々調
査検討した所、水和物を形成するハロゲン化物が安価で
、かつ、溶解度も比較的高いことに気がついた。さらに
　ハロゲン化物台を検討した結果、特に、臭化物と塩化
物が溶解度、価格、安全性の点で有利なことがわかった
。

これは、これまで吸収冷凍機で臭化リチウムや塩化リチ
ウムの水溶液が利用されているゆえんである。

発明者等は、さらに検討を集めた結果、次の新しい見解
を得た。すなわち、大部分のハロゲン化物の溶解度は（
１）常温付近で結晶水をもつものの方が大きい（例えば
結晶水のないＫＣＱやＮａＣＱは六水塩をもつＭａｃ　
Ｑ□より溶解度は低い）（２）結晶水の数が少ない方が
大きい例えば二水塩をもつＬｉＣＡの方が六水塩をもつ
ＭｇＣｆ：ｌｚ　より溶解度が大きい）（３）塩化物よ
り臭化物が大きい、（例えばＬｉｅ　（１よりＬｉＢｒ
が溶解度が大きい＞　　（４）Ｌかし、単位の物質での
溶解度は液状蓄熱剤として不十分である。

そこで、発明者等は溶解度の向上させるについて種々検
討した結果、結晶水をもつハロゲン化物の溶解度は、そ
れに水和する水分子の数に大きく左右されることを発見
し、その水和は共存イオン（つまり、共存する他のハロ
ゲン化物）によって変化することを実験で確認し、ハロ
ゲン化物を混合することにより、溶解度が向上できるこ
とを発見した。

さらに、混合すべきハロゲン化物は、（１）二水塩の方
が溶解度は高いが高価、（２）六水塩は溶解度は二水塩
より低いが安価なことに着目し、二水塩と六水塩を選定
した。

即ち１本発明の要旨は、安価な六水塩と溶解度の比較的
大きな二水塩のハロゲン化物を適切に混合することによ
り、溶解度が高く、かつ、安価な混合液状蓄熱剤とする
ことにある。

本発明の対象となる常温付近で二水塩になる代表的なも
のにＬｉＣＱ　、　ＢａＣＱ２等の塩化物やＬｉＢｒ。

ＢａＢｒ２等の臭化物があり、常温温付近で六水塩にな
る代表的なものにＭｇＣＱ、、　ＣａＣＱ２．　Ｎ１Ｃ
ｕｚｔＣｏＣＱ、等の塩化物や阿ｇＢｒ２．　ＣａＢｒ
、　、’　ＮｉＢｒ、　、　ＣｏＢｒ。

等の臭化物がある。

〔発明の実施例〕

以下１本発明を実施例を用いて詳細に説明する。

（溶解度測定方法） 表１に用いた液状蓄熱剤（六水塩を主剤、二本塩添加剤
）の種類と温度（温度ｏ℃における主剤の飽和濃度付近
）を示す。

表　　１ 主剤３００ｃｃを５００ωの円筒ガラス容器に入れ、０
℃の恒温水槽に入れ、容器内の主剤を６０〜１１００ｒ
ｐの回転速度で撹拌し、主剤を均一に０℃に保つ。それ
に所定量の添加剤を添加して溶解させ、水も添加して水
溶液中に少量の添加剤の固形物が残留する状態（固液平
衡状態）になるまで十分に撹拌しながら平衡状態に導く
。次に、水溶液中に残留した添加剤（固体）を濾過し、
乾燥後の重量を測定する。添加量より残留量を差し引し
た正味添加量を出し、溶解している全濃度を求める。添
加剤の添加量を変えることにより、主剤と添加剤の混合
比を変え、各混合比での全濃度（溶解度）の変化を求め
る。

以下の実施例では混合比を下式で定義する添加率Ｘ（重
量比）で表わす。

Ｘ＝０は主剤のみ、ｘ＝１は添加剤のみを表わす。

〈実施例１〉 第１図に塩化カルシウム水溶液（六水塩の主剤）に臭化
リチウム（二水塩の添加剤）を混合した時の添加率又と
全濃度Ｃの関係を示す。混合液状蓄熱剤の全濃度は添加
率０．７５付近にピーク（最大溶解度）を持ち、混合に
より溶解度（全濃度）が向上する。

混合液状蓄熱剤の全濃度（ｍ解度）が、主剤及び添加剤
単独の溶解度の高い方の値（第１図では臭化リチウム水
溶液単独（Ｘ＝１．○）の濃度５９％）以上になる添加
率の範囲を有効領域とすると、それはＸ＝０．６〜０．
９である。

〈実施例２〉 第２図に臭化カルシウム水溶液（六水塩の主剤）に臭化
リチウム（二水塩の添加剤）を混合した時の添加率Ｘと
全濃度Ｃの関係を示す。混合液状蓄熱剤の全濃度は添加
率０．５５付近にピーク（最大溶解度）を持ち、混合に
より溶解度が向上する。

有効領域はＸ＝０．４〜０．８である。

〈実施例３〉 第３図に塩化カルシウム水溶液（六水塩の主剤）に塩化
リチウム（二水塩の添加剤）を混合した時の添加率又と
全濃度Ｃの関係を示す。混合液状蓄熱剤の全濃度は添加
率ｏ、５５付近にピーク（最大溶解度）を持ち、混合に
より溶解度が向上する。

有効領域はＸ＝０．３〜０．８である。

最適混合比は、物質により多少異なる。溶解度が、各物
質に水和する水分子の数に大きく影響されることに着目
し、これらの実施例の結果を、添加率として下式で定義
するモル比Ｙで整理しなおした。

その結果を第４図に示す。

（二水塩の添加剤のモル） Ｙ＝Ｏは主剤のみ、Ｙ＝１は添加剤のみを表わす。

その結果、モル比で表わす添加率Ｙの最適値（ピーク）
は、物質によらず０．７５付近にあり、有効領域はＸ＝
０．５５〜０．９程度である。

このようにして、添加率も、モル比で表わすことにより
、物質に関係なく、０．７５　　が最適混合比で、有効
領域がＹ＝０．５５〜０．９になることが発見できた。

この最適添加率（モル比）及び有効領域は、溶解度が物
質に水和する水分子数によって大きく影響されることを
考慮すれば、二水塩と六水塩のハロゲン化物に共通の値
であり、ＮｉＣＱ　、　、　ＣｏＢｒ、とＢａＢｒ、で
も同様な値を持つことを確認している。

本発明の基本となる溶解度向上の考え方は、「水和にお
ける物質（イオン）と水分子の親和力を、他の共存イオ
ンにより変化させて溶解度を向上した」ものである。

本発明では、液状蓄熱剤の、溶解度、水蒸気吸収性、安
定性、安全性の観点からハロゲン化合物の水溶液を対象
としたが、本発明の考え方はこれに限定されるものでは
ない。

さらに、水和とは、溶液中で溶質のイオン（分子）が溶
媒分子にとりかこまれて安定化する「溶媒和」の、溶媒
が水の場合（溶媒和に含まれる）をさすものであるから
、本発明は、水溶液（水和）に限らす、広く溶媒和を作
る他の溶液（例えば配置結合からなる錯体を形成する溶
液等）にも共通のものである。

また、本発明は、液状蓄熱剤を対象にしたが、現状の吸
収冷凍機やヒートポンプの吸収剤として、そのまま適用
可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、比較的安価な内水塩と溶解度の高い二
本塩から構成される混合液状蓄熱剤が溶解度も高く、か
つ、安価に作れる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明冬物質を混合した時の
物質毎の混合比（重量比）と溶解度の関係を表わす一実
施例の特性図、第４図は本発明の物質共通の混合比（モ
ル比）と溶解度の関係を表わす実施例の結果を示す図で
ある。 Ｘ・・・添加率。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、常温付近で二水塩を形成するハロゲン化物と常温付
   近で六水塩を形成するハロゲン化物の混合から成ること
   を特徴とする混合液状蓄熱剤。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記両ハロゲン化物の少なくとも一方が臭化物もしくは
   塩化物からなることを特徴とする混合液状蓄熱剤。 ３、特許請求の範囲第１項において、二水塩の二水塩と
   六水塩の和に対する添加率（モル比）を０．５５〜０．
   ９にしたことを特徴とする混合液状蓄熱剤。