JPS6251314B2 - - Google Patents
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- JPS6251314B2 JPS6251314B2 JP56114811A JP11481181A JPS6251314B2 JP S6251314 B2 JPS6251314 B2 JP S6251314B2 JP 56114811 A JP56114811 A JP 56114811A JP 11481181 A JP11481181 A JP 11481181A JP S6251314 B2 JPS6251314 B2 JP S6251314B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
- C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Treating Waste Gases (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Description
本発明は蓄熱材、特にCaCl2，CO（NH2）2なら
びにH2Oの三成分からなる組成またはそれを主成
分とする潜熱蓄熱材に関するものである。 一般に、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とが知られている。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、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の
蓄熱材でよく、そのため蓄熱装置の小型化が可能
であるという利点を有する。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長を有す
る。特に、無機水化物の融解潜熱を利用した蓄熱
材は、単位質量当りおよび単位体積当りの蓄熱量
の大きなことが知られている。 ところで、従来より、CaCl2・6H2O（融点29.5
℃）は蓄熱量が大きく、たとえば空調用蓄熱材と
して有望視されていた。しかしCaCl2・6H2Oの
融点は29.5℃に限らており、そのため当然その温
度に蓄熱及び放熱温度が限定され、広く応用する
場合の問題点となつていた。 本発明は、CaCl2，CO（NH2）2およびH2Oより
なる三成分、またはそれらを主成分とする組成に
おいて、その組成比率を変化させることによつて
蓄熱温度および放熱温度をコントロールすること
ができ、吸放熱性能の安定した、蓄熱量の大きな
蓄熱材を安価に提供することを目的とするもので
ある。本発明にかかる蓄熱材の特徴は、CaCl2，
CO（NH2）2およびH2Oよりなる三成分系または
それを主成分とする点にあり、好ましくは重量百
分率でCaCl2が40〜57.5％、CO（NH2）2が30％
（ただし０％を除く）、H2Oが30〜52.5％の範囲
（ただし前記三成分の合計量は100％）にあるのが
よく、さらに望ましいのは、CaCl2・6H2Oと
CaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両端成分とする組
成を有し、CO（NH2）2がCaCl2，CO（NH2）2な
らびにH2Oの合計量の25重量％（ただし０％を除
く）の範囲で含有している組成である。 以下、本発明について、その実施例にもとづい
て詳細に説明する。 市販の試薬特級のCaCl2，CaCl2・6H2O，CO
（NH2）2と、蒸留した後イオン交換して精製した
H2Oを用いて、第１表および第２表に示すように
所定量配合し、それを45℃まで加熱して、できる
だけ固形物を溶解させて試料として用いた。これ
らの試料を示差走査熱量計（D.S.C）を用いて、
転移温度と潜熱の測定を行なつた。第３表、第４
表にそれらの測定結果を示す。ところで、第１表
で示した各試料は、CaCl2，6H2OとCaCl2・4CO
（NH2）2・2H2Oを両端成分とする組成を有する試
料であり、第２表で示した各試料は、CaCl2・
6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両端成分
とする組成の周辺領域である。 第３表および第４表において、試料が二つの温
度で転移をするものは、それらの温度をそれぞれ
記し、潜熱はそれらの転移によるものを合計した
値を記した。 ところで、当然のことであるが０℃以下の転移
は、この場合不必要と考えられるので、対象にし
なかつた。第３表および第４表の評価は、潜熱が
25cal／ｇ以上の試料には〇印とし、潜熱が
15cal／ｇ以上、25cal／ｇ未満の試料を△印を付
した。それ以外の試料については×印を付した。
〇印を付した試料は蓄熱量が大きく実用化可能な
ものであり、△印を付した試料は蓄熱量がそれほ
ど大きくないけれども、転移温度が従来の潜熱蓄
熱材にない温度範囲にあるため、十分に実用化が
可能であると考えられるものである。
びにH2Oの三成分からなる組成またはそれを主成
分とする潜熱蓄熱材に関するものである。 一般に、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とが知られている。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、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の
蓄熱材でよく、そのため蓄熱装置の小型化が可能
であるという利点を有する。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長を有す
る。特に、無機水化物の融解潜熱を利用した蓄熱
材は、単位質量当りおよび単位体積当りの蓄熱量
の大きなことが知られている。 ところで、従来より、CaCl2・6H2O（融点29.5
℃）は蓄熱量が大きく、たとえば空調用蓄熱材と
して有望視されていた。しかしCaCl2・6H2Oの
融点は29.5℃に限らており、そのため当然その温
度に蓄熱及び放熱温度が限定され、広く応用する
場合の問題点となつていた。 本発明は、CaCl2，CO（NH2）2およびH2Oより
なる三成分、またはそれらを主成分とする組成に
おいて、その組成比率を変化させることによつて
蓄熱温度および放熱温度をコントロールすること
ができ、吸放熱性能の安定した、蓄熱量の大きな
蓄熱材を安価に提供することを目的とするもので
ある。本発明にかかる蓄熱材の特徴は、CaCl2，
CO（NH2）2およびH2Oよりなる三成分系または
それを主成分とする点にあり、好ましくは重量百
分率でCaCl2が40〜57.5％、CO（NH2）2が30％
（ただし０％を除く）、H2Oが30〜52.5％の範囲
（ただし前記三成分の合計量は100％）にあるのが
よく、さらに望ましいのは、CaCl2・6H2Oと
CaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両端成分とする組
成を有し、CO（NH2）2がCaCl2，CO（NH2）2な
らびにH2Oの合計量の25重量％（ただし０％を除
く）の範囲で含有している組成である。 以下、本発明について、その実施例にもとづい
て詳細に説明する。 市販の試薬特級のCaCl2，CaCl2・6H2O，CO
（NH2）2と、蒸留した後イオン交換して精製した
H2Oを用いて、第１表および第２表に示すように
所定量配合し、それを45℃まで加熱して、できる
だけ固形物を溶解させて試料として用いた。これ
らの試料を示差走査熱量計（D.S.C）を用いて、
転移温度と潜熱の測定を行なつた。第３表、第４
表にそれらの測定結果を示す。ところで、第１表
で示した各試料は、CaCl2，6H2OとCaCl2・4CO
（NH2）2・2H2Oを両端成分とする組成を有する試
料であり、第２表で示した各試料は、CaCl2・
6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両端成分
とする組成の周辺領域である。 第３表および第４表において、試料が二つの温
度で転移をするものは、それらの温度をそれぞれ
記し、潜熱はそれらの転移によるものを合計した
値を記した。 ところで、当然のことであるが０℃以下の転移
は、この場合不必要と考えられるので、対象にし
なかつた。第３表および第４表の評価は、潜熱が
25cal／ｇ以上の試料には〇印とし、潜熱が
15cal／ｇ以上、25cal／ｇ未満の試料を△印を付
した。それ以外の試料については×印を付した。
〇印を付した試料は蓄熱量が大きく実用化可能な
ものであり、△印を付した試料は蓄熱量がそれほ
ど大きくないけれども、転移温度が従来の潜熱蓄
熱材にない温度範囲にあるため、十分に実用化が
可能であると考えられるものである。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
第３表のデータを解折してみると、CaCl2・
6H2OとCaCl2・4CO（NH2）22H2Oを両端成分と
する組成を有し、CO（NH2）2を0.2重量％含有す
る試料１では、転移点は29.3℃まで下がり、その
潜熱は43cal／ｇであり、CaCl2・6H2Oとほぼ同
等の値となつている。それでCO（NH2）2の含有
量を増加させていくと、転移点が少しづつ低下
し、それにともなつて潜熱も若干であるが減少す
る。CO（NH2）2の含有量が、3.2重量％以上であ
るとき、従来の26℃付近の転移点とは別に、15℃
付近にも転移点があらわれ、さらにCO（NH2）2
の含有量が増加するにつれて、15℃付近の低温側
の転移点は少しづつ高温側に移動し、それととも
に26℃付近の転移点は低温側へ移動する。 CO（NH2）2を12.4重量％含有している試料12
では、低温側と高温側の転移は重なつて観測され
る。それで、試料12，13，14のように、CO
（NH2）2を、12.4〜15.5重量％程度含有する
CaCl2・6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両
端成分とする組成物は、15〜18℃に転移点を持
ち、潜熱も約35cal／ｇと大きい、優秀な蓄熱材
となつている。 つぎに、CO（NH2）2を17.1重量％以上含有す
る試料では、さらに低温側の１℃仕近に転移があ
らわれる。CO（NH2）2の含有量の増加ととも
に、15℃付近の転移は低温側に移動し、１℃付近
の転移は若干高温側に移動しつつ、潜熱が小さく
なつていく。 結局CaCl2・6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・
2H2Oを両端成分とし、CO（NH2）2を25重量％以
下（ただし０％を除く）範囲で含有するCaCl2，
CO（NH2）2，H2Oの三成分系蓄熱材は、その組
成比率を変化させることによつて、蓄熱および放
熱温度をコントロールすることができ、しかも潜
熱も25cal／ｇ以上を有するため、従来にないき
わめて優秀な蓄熱材となつている。 つぎに、第４表で示した、CaCl2・6H2Oと
CaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両端成分とする組
成の周辺領域にある試料の特性について解析す
る。試料22〜試料27は、第２表から明らかなよう
にCO（NH2）2の含有量を５重量％一定とし、
CaCl2とH2Oとの含有比率を変化させたものであ
る。ところで、試料22，23，24は、CaCl2・
6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両端成分
とする組成のH2O過剰側つまりCaCl2不足側の組
成を有する試料であり、試料25，26，27は逆に
CaCl2・6H2OとCaCl2，4CO（NH2）2、・2H2Oを
両端成分とする組成のH2Oの不足側つまりCaCl2
過剰側の組成を有する試料である。したがつて、
H2O過剰側の試料22の組成からCO（NH2）2の含
有量を変化させずに、CaCl2を増加させていく
と、つまり試料23、試料24と変化するにつれて潜
熱は増加し、転移温度も上昇する。 CaCl2・6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを
両端成分とする組成にもつとも近い組成を有する
試料25で潜熱は最大値をとり、さらにCaCl2を増
加させても、潜熱の増加は見られず逆に減少す
る。転移温度は、CaCl2の増加に伴い、途中で極
大値を有することなく上昇する。このような関係
は、試料28〜34のようなCO（NH2）2を10重量％
含有する試料の間でも認められ、CaCl2・6H2O
とCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両端成分とする
組成にもつとも近接した組成を有する試料29がも
つとも大きな潜熱を有し、転移点は、CaCl2の含
有量の増加とともに上昇しているのがみられる。 つまり、CaCl2・6H2OとCaCl2・4CO
（NH2）2・2H2Oを両端成分とする組成と比較し
て、CO（NH2）2含有比率が同じであればH2O過
剰側、つまりCaCl2不足側では転移温度は低下
し、逆に、H2O不足側つまりCaCl2過剰側では転
移温度は若干上昇する。そして潜熱は、CaCl2・
6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両端成分
とする組成からH2O過剰側、つまりCaCl2不足
側、およびH2O不足側つまりCaCl2過剰側のいず
れの方向に移動しても減少する。 以上の結果をまとめると、第３表、第４表の評
価の所に△印および〇印をつけた試料の組成領
域、つまりCaCl2，CO（NH2）2，H2Oの三成分系
において、重量百分率でCaCl2が40〜57.5％の範
囲にあり、CO（NH2）2が30％以下（ただし０％
を除く）の範囲にあり、H2Oが30〜52.5％の範囲
にあるのが蓄熱材として望ましく、さらに、
CaCl2・6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両
端成分とする組成を有し、かつCO（NH2）2を
CaCl2とCO（NH2）2とH2Oの合計量に対して25％
以下（ただし０％を除く）の範囲で含有するのが
もつとも望ましい。 つぎに、重量百分率でCaCl2を45.7％，CO
（NH2）2を14.0％，H2Oを40.3％の割合の試料13と
同一組成の混合物800ｇに過冷却防止材として、
BaVS3粉末を10ｇ加え、内径100mm、高さ100mmの
円筒形容器に収納し、熱電対挿入管付の栓で密封
した。その容器を10℃と25℃の間で加熱、冷却を
繰返したところ、ほとんど過冷却を示さず、安定
して融解、凝固を繰り返し、連続使用においても
なんら問題は存在せず、安定した吸放熱性能を有
することが確認された。 本発明の蓄熱材は、上述のようにCaCl2，CO
（NH2）2ならびにH2Oの三成分、またはこれを主
成分とするものであり、三成分の組成比率を変化
させることによつて、蓄熱および放熱温度をコン
トロールすることができ、吸放熱性能の安定した
蓄熱量の大きなものである。また、本発明におい
て、他の融点降下剤を併用したり、過冷却防止材
を用いたり、その過冷却防止材の沈降や凝集を防
止するための増粘剤を用いたり、あるいは、その
他添加剤等を適宜加えたりしてもよいのは当然で
ある。この蓄熱材は、冷房や暖房を目的とした空
調用蓄熱装置だけでなく、蓄熱を利用するあらゆ
る方面に応用可能なものである。
6H2OとCaCl2・4CO（NH2）22H2Oを両端成分と
する組成を有し、CO（NH2）2を0.2重量％含有す
る試料１では、転移点は29.3℃まで下がり、その
潜熱は43cal／ｇであり、CaCl2・6H2Oとほぼ同
等の値となつている。それでCO（NH2）2の含有
量を増加させていくと、転移点が少しづつ低下
し、それにともなつて潜熱も若干であるが減少す
る。CO（NH2）2の含有量が、3.2重量％以上であ
るとき、従来の26℃付近の転移点とは別に、15℃
付近にも転移点があらわれ、さらにCO（NH2）2
の含有量が増加するにつれて、15℃付近の低温側
の転移点は少しづつ高温側に移動し、それととも
に26℃付近の転移点は低温側へ移動する。 CO（NH2）2を12.4重量％含有している試料12
では、低温側と高温側の転移は重なつて観測され
る。それで、試料12，13，14のように、CO
（NH2）2を、12.4〜15.5重量％程度含有する
CaCl2・6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両
端成分とする組成物は、15〜18℃に転移点を持
ち、潜熱も約35cal／ｇと大きい、優秀な蓄熱材
となつている。 つぎに、CO（NH2）2を17.1重量％以上含有す
る試料では、さらに低温側の１℃仕近に転移があ
らわれる。CO（NH2）2の含有量の増加ととも
に、15℃付近の転移は低温側に移動し、１℃付近
の転移は若干高温側に移動しつつ、潜熱が小さく
なつていく。 結局CaCl2・6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・
2H2Oを両端成分とし、CO（NH2）2を25重量％以
下（ただし０％を除く）範囲で含有するCaCl2，
CO（NH2）2，H2Oの三成分系蓄熱材は、その組
成比率を変化させることによつて、蓄熱および放
熱温度をコントロールすることができ、しかも潜
熱も25cal／ｇ以上を有するため、従来にないき
わめて優秀な蓄熱材となつている。 つぎに、第４表で示した、CaCl2・6H2Oと
CaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両端成分とする組
成の周辺領域にある試料の特性について解析す
る。試料22〜試料27は、第２表から明らかなよう
にCO（NH2）2の含有量を５重量％一定とし、
CaCl2とH2Oとの含有比率を変化させたものであ
る。ところで、試料22，23，24は、CaCl2・
6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両端成分
とする組成のH2O過剰側つまりCaCl2不足側の組
成を有する試料であり、試料25，26，27は逆に
CaCl2・6H2OとCaCl2，4CO（NH2）2、・2H2Oを
両端成分とする組成のH2Oの不足側つまりCaCl2
過剰側の組成を有する試料である。したがつて、
H2O過剰側の試料22の組成からCO（NH2）2の含
有量を変化させずに、CaCl2を増加させていく
と、つまり試料23、試料24と変化するにつれて潜
熱は増加し、転移温度も上昇する。 CaCl2・6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを
両端成分とする組成にもつとも近い組成を有する
試料25で潜熱は最大値をとり、さらにCaCl2を増
加させても、潜熱の増加は見られず逆に減少す
る。転移温度は、CaCl2の増加に伴い、途中で極
大値を有することなく上昇する。このような関係
は、試料28〜34のようなCO（NH2）2を10重量％
含有する試料の間でも認められ、CaCl2・6H2O
とCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両端成分とする
組成にもつとも近接した組成を有する試料29がも
つとも大きな潜熱を有し、転移点は、CaCl2の含
有量の増加とともに上昇しているのがみられる。 つまり、CaCl2・6H2OとCaCl2・4CO
（NH2）2・2H2Oを両端成分とする組成と比較し
て、CO（NH2）2含有比率が同じであればH2O過
剰側、つまりCaCl2不足側では転移温度は低下
し、逆に、H2O不足側つまりCaCl2過剰側では転
移温度は若干上昇する。そして潜熱は、CaCl2・
6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両端成分
とする組成からH2O過剰側、つまりCaCl2不足
側、およびH2O不足側つまりCaCl2過剰側のいず
れの方向に移動しても減少する。 以上の結果をまとめると、第３表、第４表の評
価の所に△印および〇印をつけた試料の組成領
域、つまりCaCl2，CO（NH2）2，H2Oの三成分系
において、重量百分率でCaCl2が40〜57.5％の範
囲にあり、CO（NH2）2が30％以下（ただし０％
を除く）の範囲にあり、H2Oが30〜52.5％の範囲
にあるのが蓄熱材として望ましく、さらに、
CaCl2・6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oを両
端成分とする組成を有し、かつCO（NH2）2を
CaCl2とCO（NH2）2とH2Oの合計量に対して25％
以下（ただし０％を除く）の範囲で含有するのが
もつとも望ましい。 つぎに、重量百分率でCaCl2を45.7％，CO
（NH2）2を14.0％，H2Oを40.3％の割合の試料13と
同一組成の混合物800ｇに過冷却防止材として、
BaVS3粉末を10ｇ加え、内径100mm、高さ100mmの
円筒形容器に収納し、熱電対挿入管付の栓で密封
した。その容器を10℃と25℃の間で加熱、冷却を
繰返したところ、ほとんど過冷却を示さず、安定
して融解、凝固を繰り返し、連続使用においても
なんら問題は存在せず、安定した吸放熱性能を有
することが確認された。 本発明の蓄熱材は、上述のようにCaCl2，CO
（NH2）2ならびにH2Oの三成分、またはこれを主
成分とするものであり、三成分の組成比率を変化
させることによつて、蓄熱および放熱温度をコン
トロールすることができ、吸放熱性能の安定した
蓄熱量の大きなものである。また、本発明におい
て、他の融点降下剤を併用したり、過冷却防止材
を用いたり、その過冷却防止材の沈降や凝集を防
止するための増粘剤を用いたり、あるいは、その
他添加剤等を適宜加えたりしてもよいのは当然で
ある。この蓄熱材は、冷房や暖房を目的とした空
調用蓄熱装置だけでなく、蓄熱を利用するあらゆ
る方面に応用可能なものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ CaCl2，CO（NH2）2、ならびにH2Oよりなる
組成またはそれを主成分とする組成であることを
特徴とする蓄熱材。 ２ CaCl2，CO（NH2）2ならびにH2Oの組成比率
がCaCl240〜57.5重量％、CO（NH2）230重量％以
下（ただし０％を除く）、H2Oが30〜52.5重量％
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の蓄熱材。 ３ CaCl2，CO（NH2）2ならびにH2Oの組成比率
がCaCl2・6H2OとCaCl2・4CO（NH2）2・2H2Oと
を両端成分とし、CO（NH2）2は25重量％以下
（ただし０％を除く）であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の蓄熱材。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56114811A JPS5816194A (ja) | 1981-07-21 | 1981-07-21 | 蓄熱材 |
| US06/397,450 US4431558A (en) | 1981-07-21 | 1982-07-12 | Heat accumulating material |
| AU86037/82A AU537754B2 (en) | 1981-07-21 | 1982-07-15 | Heat accumulating material |
| CA000407484A CA1183342A (en) | 1981-07-21 | 1982-07-16 | Heat accumulating material |
| DE8282303788T DE3262664D1 (en) | 1981-07-21 | 1982-07-19 | Heat accumulating material |
| EP82303788A EP0070729B1 (en) | 1981-07-21 | 1982-07-19 | Heat accumulating material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56114811A JPS5816194A (ja) | 1981-07-21 | 1981-07-21 | 蓄熱材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5816194A JPS5816194A (ja) | 1983-01-29 |
| JPS6251314B2 true JPS6251314B2 (ja) | 1987-10-29 |
Family
ID=14647269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56114811A Granted JPS5816194A (ja) | 1981-07-21 | 1981-07-21 | 蓄熱材 |
Country Status (6)
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| EP (1) | EP0070729B1 (ja) |
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- 1982-07-19 EP EP82303788A patent/EP0070729B1/en not_active Expired
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