JPS6367514B2 - - Google Patents

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JPS6367514B2
JPS6367514B2 JP19472381A JP19472381A JPS6367514B2 JP S6367514 B2 JPS6367514 B2 JP S6367514B2 JP 19472381 A JP19472381 A JP 19472381A JP 19472381 A JP19472381 A JP 19472381A JP S6367514 B2 JPS6367514 B2 JP S6367514B2
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JP
Japan
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coo
molded body
nach
heat storage
storage material
Prior art date
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JP19472381A
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English (en)
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JPS5895198A (ja
Inventor
Hiroshi Kimura
Junjiro Kai
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to NL8200269A priority patent/NL191418C/xx
Priority to US06/343,767 priority patent/US4400287A/en
Priority to DE19823208254 priority patent/DE3208254A1/de
Publication of JPS5895198A publication Critical patent/JPS5895198A/ja
Publication of JPS6367514B2 publication Critical patent/JPS6367514B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はNaCH3COO・3H2Oあるいはそれ
を含有する混合物の融解潜熱を利用する蓄熱材に
関するものであり、空調用あるいは廃熱回収用、
あるいは太陽熱蓄熱用などに利用されるものであ
る。
融解潜熱を利用する50〜60℃域の蓄熱材として
はハイポ(Na2S2O35H2O、融点48℃、融解熱〜
50cal/g)が以前から注目されてきたが、2水
塩を晶出しやすく相変化安定性に劣ること、およ
び過冷却防止法が実用的に十分解決していないこ
とから、最近ではあまり注目されていない。一
方、NaCH3COO・3H2Oはハイポよりも相変化
安定性にすぐれていることから、最も有力な侯補
物質として最近注目されるようになつてきた。し
かし、NaCH3COO・3H2O(融点58℃、融解熱
60cal/g)はハイポと同様非常に過冷却しやす
いため、この融解潜熱を利用するに当つては、い
かに過冷却を防止するかが大きなポイントとな
る。過冷却防止の方策としては発明者等の先行発
明(特開昭55−16035)によるコハク酸2Na・
6H2Oなどの核生成材は30℃以下まで冷却されな
いと過冷却防止効果を発揮しないため、用途が制
約される短所を有していた。
また、発明者等の別の先行発明(特開昭53−
14173)によるNaCH3COO・3H2Oにその他の塩
と混合した蓄熱材のうち、たとえばNaBr・
2H2Oを10重量%含有する混合物は核生成材をな
んら添加しなくても1000回以上、60〜40℃のヒー
トサイクル試験(1日8サイクル)において順調
に相変化をくり返しえたが、NaHCOO・3H2O
を16重量%含有する混合物では核生成が生じると
はいえ、高度な信頼性を有していないという問題
点が残されている。
以上の説明で明らかなように、NaCH3COO・
3H2Oあるいは、NaCH3COO・3H2Oを含有する
混合物蓄熱材の過冷却防止法は部分的に解決ずみ
ではあるが、実用的にはまだ完全には解決されて
はいなかつた。
また、発明者等が知る限り、先にあげた発明者
等の先行発明以外に、NaCH3COO・3H2Oに対
する核生成材に関して明白に言及した報告はこれ
までに1件もない。
発明者等は先行発明(特願昭56−34075)にお
いてNaCH3COO・3H2Oに対する本質的な核生
成材を見い出した。
すなわち、無水NaCH3COOとある種のNa塩、
特にNa2HPO4あるいはNaH2PO4などを混合し、
プレス成形したものはNaCH3COO・3H2Oある
いはそれを主成分とする混合物に対して持続する
過冷却防止効果をもつている。その上、その効果
を長期にわたつて持続させるためにはポリエチレ
ンのような熱可塑性樹脂の粉末を30ωt%程度混
合し、ホツトプレス成形すればよい。しかしなが
ら、蓄熱材のくり返し相変化にともなう固化時の
収縮による歪圧力や、溶解時の膨張による歪圧力
をこの核生成材が蓄熱材中でたえず受ける結果、
数百回のヒートサイクルの後には成形体が崩壊に
至る場合があつた。もちろん成形体が崩壊すれば
その過冷却防止効果もそれにともなつて完全に失
なわれるというのではなく、崩壊した成形体があ
る過程の塊状となつて蓄熱材表面に浮遊している
と、その部分から数百回にわたつて過冷却防止効
果がみられる例が多い。実用的にはこのように過
冷却防止効果が失なわれさえしなければ、特別に
不都合が生じない場合もあるが、核生成材の厳密
な配置場所を問題にするような場合には不都合と
なる。
この発明は従来のものの欠点を除去するために
なされたもので、以下に述べるように無水
NaCH3COOとNa2HPO4とポリエチレンのよう
な熱可塑性有機物質の粉末をホツトプレスにより
成形する際に、たとえばナイロンのようなプラス
チツクスからなる網目構造を有する支持体を成形
体中に埋没させたり、あるいは成形体の両表面を
二枚の支持体ではさんでサンドイツチ構造とした
りすることにより、実用上の耐久性にすぐれた信
頼性の高い核生成材を短時間のうちに再現性よく
作成しうることを見い出し、この発明を完成する
に至つたものである。
すなわち、この発明の骨子は先行発明(特願昭
56−34075)のとおりであり、そこにおいて既に
述べたように、このような組成物の核生成材がな
ぜNaCH3COO・3H2Oに対して過冷却防止効果
を有しているのか、その原因究明が非常に困難で
あるため、現時点では詳細に説明することはでき
ない。また、ホツトプレスがもつ効用については
ポリエチレンのような熱可塑性樹脂の粉末を加え
てホツトプレスするとポリエチレン粒子の一部が
溶融し、強固な成形体がえられる。
しかし、蓄熱材の相変化にともなつて生じる応
力を受けて成形体が崩壊するのを防ぐため、その
応力を緩和させたり、減少させたりする目的で網
目構造を有する支持体をホツトプレス時に用い、
支持体を成形体に内蔵させたままで実用に供しよ
うとするのである。
第1図には従来の構造の成形体を、また第2図
〜第6図にはこの発明による成形体を示す。すな
わち、第1図のものは混合物1からなる均一組織
の成形体、第2図のものはその中心部分に支持体
2を埋没させた成形体、第5図はその両表面部分
に支持体2を二枚おき、サンドイツチ構造とした
成形体、第6図のものは二枚合わせると密閉構造
となるように形成した支持体2を用い、成形体の
全周囲部分を被覆する構造とした成形体である。
その機能について説明すると、従来の構造を有
する第1図の成形体では、全面にかかる応力を成
形体がもろに受けることになり、しかも成形体が
均一組織であるため、曲げ応力に関しては脆弱さ
を避けられない。以上、二つの理由からこのよう
な構造ではどうしても崩壊しやすくなつてしま
う。
第2図のように、中心部分に網目構造をもつ支
持体を埋没させた場合には中心部分に成形体より
もねばり強い材料が存在する結果、曲げ応力など
に対しても比較的強い耐久性を与えることがで
き、成形体が崩壊しにくくなる。用いる支持体の
網目の大きさはどちらかといえば数mm径程度に大
きい方が成形体とのなじみ性もよくなり、好都合
である。また支持体の厚みは用いる成形体の厚み
に応じて考慮すればいいが、数mm以下の厚みのも
のが実用的であろう。また第5図のように支持体
を両表面部分に置き、サンドイツチ構造とした成
形体は次のような利点を有している。すなわち、
成形体表面にかかる全圧のうち過冷却防止効果を
有する部分にかかる分圧は支持体表面積中に開孔
部分が占める面積分だけであり、その分圧は全圧
にくらべてかなり小さくなる。また曲げ応力が成
形体にかかつても、そのかなりの部分が支持体材
料そのものによつて吸収、緩和される結果、耐久
性にすぐれた成形体がえられる。この例で用いる
支持体の網目の大きさはどちらかといえば第2図
の例のものよりも小さい方がよく、径1mm〜50μ
程度のものが望ましい。孔径が50μ以下になる
と、成形体から生じた結晶がその孔から蓄熱材中
へ伝播しにくくなるので実用的ではない。第6図
は第5図の発展形とでもいうべきもので、成形体
の全周囲部分が支持体により被覆されている例で
あり、第5図のタイプのものよりも耐久性にすぐ
れるものである。
支持体を構成する材料は熱可塑性を有しないナ
イロン、ベークライト、メラミン樹脂、尿素樹
脂、あるいは熱可塑性を有するポリエチレン、ポ
リスチレン、各種アクリル樹脂、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニルなどのプラスチツク類のほか
アルミニウム、鉄、ステンレスなどの金属も用い
ることができる。
この発明による成形体作成の手順はたとえば第
5図のものでは次のとおりである。すなわち、支
持体を一枚プレス金型に入れたのち、成形体用の
混合物(無水NaCH3COO50重量%、
Na2HPO420重量%、ポリエチレン30重量%)粉
末を入れ、その上から次の支持体を一枚かぶせた
のち、ホツトプレスし、金型より成形体をとり出
す。
以下、実施例について説明する。
実施例 1 Na2HPO4を20重量%、ポリエチレン粉末(粒
径100μ)を20重量%、残り無水NaCH3COOを配
合し、よく混合、粉砕したのち、80℃、1000Kg/
cm2でホツトプレスし、直径15mmφ、厚さ3mmの円
板に成形する際に、成形体の中心部に厚さ0.5mm、
直径13mmφ、孔径2mmのポリエチレンメツシユを
一枚埋没させる。NaCH3COO・3H2Oを1Kg入
れた金属アルミ製容器内にこの円板を一枚入れ密
封する。このものは70〜45℃のヒートサイクル試
験(1日8サイクル)において、53℃附近で過冷
却が破れ、順調に相変化を400回以上くり返した。
実施例 2 NaH2PO4を無水NaCH3COOに25重量%加え、
結合剤として松脂(100メツシユ)を30重量%添
加し、60℃200Kg/cm2の圧力で15mmφ、厚さ3mm
の円板にホツトプレス成形する際に、成形体の両
面に厚さ0.3mm、直径15mmφ、孔径100メツシユの
ナイロン製メツシユをおき、サンドイツチ構造と
する。
NaCH3COO・3H2OにNaBr・2H2Oを10重量
%添加した混合物を蓄熱材として内径50mmφ、長
さ800mmの黒色ポリエチレン容器に入れ、上記核
生成材を2コづつ投入したのち密封する。このも
のは60〜40℃のヒートサイクル試験において、
1000回以上順調に相変化し、過冷却は50℃以上で
破れた。
実施例 3 Na2HPO4・2H2Oは15重量%、カルナウバワ
ツクス粉末を40重量%、無水NaCH3COOに配合
し、よくまぜたのち、60℃600Kg/cm2の圧力で15
mmφ厚さ3mmの円板にホツトプレス成形する際
に、成形体の両面に厚さ0.5mm、直径15mmφ孔径
50メツシユのポリエチレン製メツシユをおきサイ
ドイツチ構造とするが、ポリエチレン製メツシユ
の周囲に巾1mm、高さ1mmのフチをつけておく
と、プレス成形した際に上下の支持体がこのフチ
の部分で融着し、成形体の全表面はポリエチレン
メツシユで被覆されてしまう。
NaHCOO・3H2Oを16重量%NaCH3COO・
3H2Oに加えた混合物を蓄熱材とし、成形物を
0.05重量%加え、ポリエチレン容器に密封する。
このものは60〜40℃のヒートサイクル試験におい
て、500回以上順調に相変化をくり返し、固化開
始温度の平均値は47℃以上であつた。
実施例 4 実施例(2)において、NaH2PO4のかわりにその
1水塩、また結合剤として松脂粉末のかわりにポ
リプロピレン粉末を用い、70℃、400Kg/cm2の圧
力でホツトプレス成形するが、ナイロンメツシユ
のかわりに、ポリ塩化ビニルのメツシユを用い
る。このものは50℃以上で相変化を毎回くり返す
ことが確認された。
実施例 5 実施例3において、Na2HPO4・2H2Oのかわ
りにNaH2PO4を用い、またカルナウバワツクス
粉末のかわりにポリ塩化ビニル粉末を用い、同ポ
リエチレンメツシユを用いてホツトプレス成形す
る。この核生成材を用いたものは平均温度47℃で
その蓄熱材の過冷却が破れ、毎回順調に相変化を
くり返した。
実施例 6 実施例1において、Na2HPO4のかわりに
NaH2PO4・2H2Oを用い、またポリエチレン粉
末のかわりにポリスチレン粉末を用い、成形体の
中心部に厚さ0.3mm直径13mmφ、孔径3mmφの鉄
製メツシユを一枚埋没させた上、同条件でホツト
プレス成形する。この核生成材を用いた蓄熱材は
50℃以上で順調に固化をくり返すことが確認され
た。
実施例 7 実施例1において、ポリエチレン粉末のかわり
にポリメチルメタクリレート粉末を用い、同条件
でホツトプレス成形する際に、厚さ0.3mm、直径
13mmφ、孔径3mmφのステンレス鋼製メツシユを
一枚用い、成形体の中央部に埋没させる。この核
生成材を用いた蓄熱材は50℃以上で順調に固化を
くり返すことが確認された。
これらの核生成材はNaCH3COO・3H2Oの単
独塩だけではなく、NaCH3COO・3H2Oを主成
分とする混合物、たとえばNaHCOO・3H2Oを
5〜20重量%含む混合物やNaBr・2H2Oを5〜
15重量%含む混合物あるいはその他第二成分を含
むNaCH3COO・3H2Oの混合物に対しても、3
水塩単独の場合と全く同等、あるいはそれ以上の
過冷却防止効果を長期にわたつて発揮することが
できる。
以上のようにこの発明によれば、無水
NaCH3COOとNa2HPO4のようなNa塩、および
融点が60℃以上の熱可塑性有機物質粉末をよく混
合したのち、網目構造をもつ支持体とともにホツ
トプレスすることにより、NaCH3COO・3H2O
を含む組成物に対する核生成材として次のような
効果をもつ核生成材が得られる。
(a) 最も耐久性にすぐれた信頼性の高い核生成材
がえられる。
(b) 品質管理が容易で再現性が高い。
(c) 核生成材のカサ密度を大きくかえることがで
きる。すなわち、プラスチツク製の支持体を用
いると、蓄熱材の上部に浮遊する成形体が、ま
た金属製の支持体を用いると蓄熱材の底部に沈
澱する成形体がえられる。
(d) 機械的強度が大きいので、取扱い性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の構造の成形体を示す正面図、第
2図はこの発明の一実施例を示す正面図、第3図
は第2図のb−b′断面図、第4図はこの発明の他
の実施例を示す側面図、第5図は第4図のc−
c′断面図、第6図はこの発明のその他の実施例を
示す正面図である。 図において1は無水NaCH3COOとその他の
Na塩と結合剤よりなる混合物、2は網目構造を
もつ支持体である。図中、同一符号は同一または
相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 無水Na3COOと、これ以外のNa塩と、熱可
    塑性有機物質とからなる形成体と、この形成体を
    支持する網目構造体を備えていることを特徴とす
    る核生成材を用いたNaCH3COO・3H2Oを主成
    分とする蓄熱材。 2 網目構造体がプラスチツクス製あるいは金属
    製であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の蓄熱材。 3 網目構造体2枚が成形体の両表面に位置し成
    形体とサンドイツチ構造を構成していることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
    蓄熱材。 4 網目構造体の網目の大きさが直径50μ以上で
    あり、かつ直径5mm以下であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項乃至第3項の何れかに記載
    の蓄熱材。 5 網目構造体が、成形体中に分散配設されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    蓄熱材。
JP19472381A 1981-03-09 1981-11-30 蓄熱材 Granted JPS5895198A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19472381A JPS5895198A (ja) 1981-11-30 1981-11-30 蓄熱材
NL8200269A NL191418C (nl) 1981-03-09 1982-01-26 Materiaal voor het opslaan van warmte; werkwijze voor het bereiden van dit materiaal.
US06/343,767 US4400287A (en) 1981-03-09 1982-01-28 Heat storage material
DE19823208254 DE3208254A1 (de) 1981-03-09 1982-03-08 Waermespeichermaterial

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Publication Number Publication Date
JPS5895198A JPS5895198A (ja) 1983-06-06
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JPH0442447U (ja) * 1990-08-10 1992-04-10
DE102014219808A1 (de) * 2014-09-30 2016-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Energiespeicher für Kraftwerk auf Basis eines Phasenwechselmaterials (PCM)

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JPS5895198A (ja) 1983-06-06

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