Thermal energy storage material

专利摘要:

公开号:WO1984001167A1
申请号:PCT/JP1983/000307
申请日:1983-09-14
公开日:1984-03-29
发明作者:Takahiro Wada；Fumiko Yokotani；Ryoichi Yamamoto
申请人:Matsushita Electric Ind Co Ltd；
IPC主号:C09K5-00

专利说明:
[0001] 明 細 書
[0002] 発明の名称
[0003] 蓄熱材
[0004] 技術分野
[0005] この発明は、 CH₃C〇₂Na .3Η₂0 の融解潜熱を利甩する潜 熱蓄熱材に関するものである。
[0006] 冃 示： &術
[0007] 蓄熱材には、 物質の顕熱を利 Sしたものと、 潜熱を利用した ものとが知られて る。 潜熱を利用した蓄熱材は、 顕熱を利用 した蓄熱材と比較して、 単位体積当 、 また単位質量当 ]3の蓄 熱量が大き く、 必要量の熱を貯蔵するのに少量でよく、 そのた め蓄熱装置の小型化を可能とする。 また、 潜熱を利用した蓄熱 材は、 転移点にお て一定温度で蓄熱し、 また放熱することが でき る。 - 特に無機永化物の融解潜熱を利用した蓄熱材は単位体 積当 ] の蓄熱量が大き ¾ことで知られている。
[0008] ところで、 従来より CH₃C0₂Na - 3H₂0 は無機水化物の中 でも特に融解潜熱が大き ¾物質であることが知られて る。 し かし、 CH₃C〇₂Na ·3Η₂0 の融点は、 調和融点ではなく、 包 晶点であるので、 融解 ， 凝固の繰返しとと もに CH₃C0₂Naが 容器の底に沈積する、 わゆる相分離現象が進行する。 そのた ' め CH₃C0₂Na ·3Η₂0 の融解潜熱は蓄熱 ， 放熱を繰返すこと によ って当然のこと がら減少してしま う。 この相分難現象に 伴'う潜熱の減少が、 CH₃C0₂Na ·3Η₂〇 を蓄熱材として 用 する際の大きな問題点であった。
[0009] 発明の開示 " . '
[0010] ΟΜΡΙ この発明は、 酸ナ ト リ ウムと水よ ] なる蓄熱材に、 増粘剤 として、 ボ リ ビニ ノレ アノレコ ール ， ホルム ア ミ ドとアセ ト ンの う ちの 1種または 2種 ，それにバラ フィ ンを混合することによ] 蓄熱と放熱を繰返しても、 蓄熱量がほとん.ど変化しない安定し た性能を有する蓄熱材を得ることができる。
[0011] 発明を実施するための最良の形態
[0012] この発明の特徵は、 少るく とも、 CH₃C0₂Naを 5 3〜 6 9 重量 の範囲で含有する.、 酔酸ナ ト リ ゥムと水とから る系に 増粘剤として、 ボリ ビュルアルコ ー ル （ P V A ) と、 ホルムァ ルデヒ ト とァセ ト ンの うちの ¹ 種または²種、 それにバラ フ ィ ンを混合したことにあ 、 よ ] 望ましくは、 CH₃C0₂Naと H₂0 よ ]3 る系 1 O O重量部に対して、 P V Aの混合量が 0.5 〜 2 O重量部 ， ホルム アルデ ヒ ドとァセ ト ンの う ちの ¹種または 2種の混合量が O .1 〜 5 重量部の範囲にある場合である。 市販の試薬の CH₃C0₂Na ·3Η₂0, Ρ V Α ， ホルム ア ミ ド ， アセ ト ン ， およびパラフィ ンと H₂0 を、 第 1表および第 2表 に示す組成になるよ うに所定量配合した。 P .V Aについては、 重合度 ^約 S O Oのも の、 約 1 500 のもの、 約 2000 のも のの 3種類につ て実施し、 パラ フィ ンについては市販の流動 ノ、 'ラ フィ ン、 融点が 4 2 ° (： 〜 44 °Cのノ ラ フ ィ ン、 融点が 5 4 °C〜 5 6 °Cのパラフ ィ ンの 3種類について実施した。
[0013] O PI ―
[0014]
[0015] OMPI IPO - A—
[0016]
[0017] ただし、 a ：流動パラフィン， b ：融点が 42〜 44°Cのパ
[0018] フィン , c ：融点が 54〜56°Cのパラフィン
[0019] O PI 2
[0020] CH₃COク Naと H₂〇
[0021] P V A アセトン ラフィン よ ]9 ¾る系
[0022] 料
[0023] CH₃COつ Na 混合量 混合量 混合:
[0024] (¾量 ）
[0025] 34 52 100 500 0.5 a 1.0
[0026] 55 54 100 500 0.5 a 1.0
[0027] 36 56 100 500 0-5 a 1.0
[0028] 37 58 100 500 2 0.5 a 1.0
[0029] 38 60 100 500 0.5 a 1.0
[0030] 5 62 100 500 2 0.5 a 1.0
[0031] 40 64 100 500 0.5 a 1.0
[0032] 41 66 100 500 0.5 a. 1.0
[0033] 42 08 100 500 0.5 a 1.0
[0034] 43 70 100 500 0.5 a 1.0
[0035] 44 56 100 500 0.5 a
[0036] 45 56 1 00 500 0.5 a 0.1
[0037] 46 56 100 500 0.5 a 0.5
[0038] 47 56 100 500 0.5 1.5
[0039] 48 56 100 500 0.5 a 3.0
[0040] 4 56 100 .500 0.5 a 5.0
[0041] 50 56 100 500 0.5 a 10.0
[0042] 51 56 100 500 a 1.0
[0043] 52 56 .1 00 500 0.1 a 1.0
[0044] 3 56 100 500 0.2 a 1.0
[0045] OMPI IPO" ―
[0046] 所定量配合した混合物を約ァ 0°_Cまで加熱して、 CH₃C0₂N_a- 3H₂0とパラフィ ンを融解し、 攪拌機を用いて約⁶ O分間はげ しく攪拌しえ。 その結果、 白色の粘調 液体が得られた。 試料 約 1 O O を、 CH C0₂N_a · 3H O の過冷却防止材である - 10H₂0 0.5 とともに、 カブセル中に密封し そして.、 それぞれの試料 潜熱.を落下法によって測定した。 試 料を封入したカブセルを、 約³時間了 0°Cに加熱して試料を融 解した後約 ⁶ o°Cまで温度を下げて、 さらに約 ⁴時間.保持した。 その後、 約 3 0°Cの水の入った魔法びんに入れ、 そめときの水 温の上昇から試料の潜熱を求めた。 その後、 試料を封入した力
[0047] OMP1 " IPO ブセルを、 ウォータ一パス中に入れ、 7 O °C と 3 5°C の間で加 熱 ， 冷却を 1000回繰返した。 その際に、 "I O O回後と¹ OOO 回後の潜熱を、 前述の落下法によって測定した。 それらの結果 を第 2表に示す。 第 2表には、 評価として.加熱， 冷却を 1000 回繰返した後の潜熱が 4 5
[0048] 以上 4 5 ca£Z 未満のものには 印を、 4 0 cajZZ 未満のも のには X印をつけた。 ところで、 当然のことであるが、 〇印の ものは、 蓄熱量が大き ぐ実用化可能るも のであ ] 、 ^印は、 蓄 熱量がそれほど大き ぐ ¾いが、 蓄熱材が安定して動作するので、 十分実用化が可能であると考えられるものである。
[0049] O PI
[0050] 、U o ―
[0051] 3
[0052]
[0053] ΟΜΡΙ
[0054]
[0055] ( OOMMPPII WIPO " 第 3 —の一デ——タ—を解析する。 試料¹から試料 ¹ Oは、 CH₃C0₂Na. の含有量を 5 2重量 から 7 O重量 まで変化させた、 C^CC^Na と H₂0 よ ]) る系 1 O O重量部に、 P V Aを 2重量部 ， ホル ムアルデヒ ドを 0.5重量部 ， パラ フ ィ ンを ¹ ·ο重量部加えて混 合したものである。 CH₃C0₂Naの含有量が 5 2重量 の試料 1 では、 第 1 回疑固時に放出する熱量は 55 ca£メ と大き が、 融解凝固を 1 OOO回繰返した後では潜熱は 37_{C a}2 と小さく ¾ る。 CH₃CC N_aと H O よ ]) ¾る系の CH^CC Na の 含 有量 が 5 4重量部である試料 2では、 融解凝固を 1 OOO回繰返した 後の潜熱が so_ca_az と ])、 試料 1 と比較 してかな ] 大き く なる。 そして、 CH₃C0₂N_aと H₂0よ ]J る系力； CH₃C0₂Na を 5 4 〜 6 8重量 の範囲で含有する試料 2から試料 6では融 解， 凝固を 1 OOO回繰返しても、 潜熟は 5o_ca_az 以上を有す る。 しかし、 CH₃C0₂Naと H₂〇よ ]3なる系の の 含有量がァ O重量？ 5の試料 1 Οでは、 1 OOO回後の潜熟が 39_Caj¾T と ！）、 潜熱の大き 試料 3と比較する とか ] 小さく なる。 まえ、 このようる増粘剤を含む蓄熱材では、 潜熱が最大に る のは、 0；11₃<：〇₂]^₃と112〇ょ なる系の組成が CHゥ COつ N_a'3H₂〇 の定比組成、 つま ] CH₃COつ N_aの 60.28重量 よ )、H₂0過 剰側の組成す わち CH₃COつ Naの 5 6〜ち 8重量？ δ付近であ ること力 わ：^る。
[0056] 試料 1 1 から試料"！ 7は、 CH₃C0₂Naを 5 6重量 含有す る CH₃C0₂N_aと H₂0よ なる系を 1 O O重量部 ， P V Aを 2 重量部 ， ホ ルム アルデヒ ドを O.5重量部と一定にしてパラフ ィ ンの混合量を o重量 から ¹ o重量 の範囲で変化させたも の
[0057] OMPI 一 である。 バラフィ ンを混合してい ¾い試料 1 -1 ては、 第¹ 回目 の潜熱は 57cau^ と大きいが、 1 O O回後の潜熱が 50C3J2Z 1 OOO回後の潜熱が 38ca£Z^ と大き く減少する。パラフィ ンを 0.1重量部混合した試料 ^{1 2}では、 ¹ OOO回後の潜熱は⁴⁹ caJZ/ と ] 、 試料 1 1 と比較してかる 大き く るる。 そしてパラ フ インを O.5重量部から 5重量部の範囲で含有した試料 1 3から 試料 1 6では、 1 OOO回後の潜熱は 50ca^ 以上と大きい。 し かしパラ フィ ンを 1 O重量部混合した試料 ¹ 7では、 ¹ OOO回 後の潜熱は と低下する。
[0058] 試料 1 8から試料 2 2は、 CH₃C0₂N_aを 5 6重量 含有す る CH CC^Naと H₂0 よ ]}るる系を Ι Ο Ο重量部， P V Aを 2 重量部 ， パラ フ ィ ンを 1 重量部と一定に保って、 ホル ム アルデ ヒ ドの混合量を o重量部から 1 o重量部の範囲で変化させたも のである。 ホル ム アルデヒ ドを混合していない試料 1 8では、 第 1 回目の潜熱は 58 ca Z と大きいが、 1 OO回後には 48 ca^/ ， 1 OOO回後には 38ca2Z と/ j、さ くなる。 ホル ム アルデ ヒ ドを O.¹重量部混合した試料"！ 9では、 1 OOO回後の潜熱は 48_Caj2Z と 試料 1 8に比較してか ！）減少の度合が小さ く なつて いる。 ホル ム アルデ ヒ ドを O.2重量部から ⁵重量部の範囲で含 有する試料 ² O , 試料 ² 1 では、 ¹ OOO回後の潜熱は⁵ Oca 以上と.大きい。 しかし、 ホル ム.アルデ ヒ ドを 1 O重量部混合し た試料 2 2では 1000回後の潜熱が ⁴4 ca£Z と低下する。
[0059] 試料 2 3から試料 2 9は、 CH₃C0₂N_aを 5 6重量 含有す る CH₃C0₂Naと H₂0よ なる系を 1 O O重量部 ， ホル ム アル デ ヒ ドを o. S重量部 ， パラ フ ィ ンを 1 重量部と一定に保つて、 RE O PI
[0060] « 窗 — —
[0061] P V Aを O重量部から 3 O重量部の範囲で変化させたものであ る。 P V Aを混合してぃ¾ 試料 2 3では、 第 1 回目の潜熱は 5 8 caJ2/ と大きい力；、 1 0 0回後には4 5 ， 1 OOO回 後には 3 4 ca£Z まで低下する。 P V Aを. Ο·¹重量部含有する 試料では、 1000回後の潜熱は 43 ca^/ とる ])、 試料 2 3と 比較してかな] 大き くなる。 そして、 P V Aを O.S重量部から 1 O重量部 C 範 Sで含有した試料 2 5から試料 2 7では、¹ OOO 回後の潜熱が S O ca 以上と大きい。 しかし、 P V Aを ³ O 重量部混合した試料 2 9では、 ¹000回後の潜熱は ⁴3caJ2Z とな！）、 試料 2 6 と比較してか ])小さ くなる。
[0062] 試料 3 Oと試料 3 1 は、'パラ フ ィ ンとして今まで市販の流動 バラフ ィ ンを用 ていたのを、 融点が室温以上のものを用 た 場合である。 潜熱は流動バラフィ ンを用 た場合とほとんど違 いは認められ ¾い。
[0063] 試料 3 2と試料 3 3は、 P V Aと して重合度が約 1 SOOのも のと、 約 2000のものを用いた場合である。 この場合も、 潜熱 は P V Aと して重合度が S O Oのものを用いた場合と、 ほとん ど違いは認められ 。
[0064] 第 4表のデー タを解析する。 試料 3 4から試料 43は、 C¾CCy¾ の含有量を 5 2重量 からァ O重量 まで変化させた、 CH₃C0₂Na と H₂〇 よ るる系 1 O O重量部に、 P V Aを 2重量部、 ァセ ト ンを O.5重量部、 パラ フ ィ ンを ¹ . O重量部、 加え混合したも のである。 CH₃C〇₂Naの含有量が 5 2重量 の試料 3 4では、 第 1 回凝固時に放出する熱量は、 53 と大きいが、 融解 凝固を "! OOO回—繰返した後では潜熱は 3 S caJ2/^と小さくるる。 CH₃C〇₂Naと H₂0 よ るる系の CH₃ C〇₂ N_aの含有量:^ 5 4重 量部である試料 3 5では、 融解凝固を ¹ OOO回繰返した後の潜 熱が 52 caH と ])、 試料 1 と比較してか 大き く なる。 そして、' CH C0₂Naと Hつ O よ j ¾る系が CH₃C0₂N_a を 5 4 ~ 6 S重量 の範囲で含有する試料³ 5から試料^{3 9}では融解 ，凝固を 1 OOO回繰返しても、 潜熱は ⁵Oca /^ 以上を有する。 しかし CH₃C〇₂Naと H₂0 よ j) ¾ ¾系 O CH₃ CO^N _aの含有量 が 7 O重量 の試料 1 Oでは、 1 OOO回後の潜熱が 3 9 ca Z と ¾ ]？、 潜熱の大き ¾試料 3 ⁶と比較するとか 小さく ¾る。 また、 このよ う 増粘剤を含む蓄熱材では、 潜熱が最大に ¾る のは、 CH₃COゥ Naと H。0よ ]} る系の組成が CHゥ C〇₂Na ·3Η₂〇 の定比組成、 つま CH C0₂Naの 60.2S 重量 よ 、 H₂0 過剰側の組成すなわち CH₃C0₂N_a <Z> 5 6 - 5 8重量 付近で あることがわかる。 ·
[0065] 試料 4 4から試料 S Oは、 CH₃C〇₂N_a を 5 6重量 含有す る と H₂0よ る系を 1 0 0重暈部、 P V Aを 2 重量部、 アセ ト ンを O.5重量部と一定にしてパラフ ィ ンの混合 量を O重量 から ¹ O重量 の範囲で変化させたものである。 パラフィ ンを混合してい ¾い試料 4 4では、 第 ¹ 回目の潜熱は 5 8 caJJZ と大きいが、 1 O O回後の潜熱が 5 2
[0066] 回後の潜熱が 3 9 ca£/^ と大き く減少する。 パラフィ ンを O.¹ 重量部混合した試料 ^{4 5}では、 ¹ OOO回後の潜熱は 5 O ca^ とる ] 、 試料 4 4と比較してか 大き く ¾る。 そしてバラ フ ィ ンを O.5重量部から 5重量部の範囲で含有した試料 4 6から 試料 4 9では、 1 OOO回後の潜熱は S O ca£y^以上と大きい。 しかしパラフ ィ ンを ¹ O重量部混合した、 試料⁵ Oでは、¹ OOO 回後の潜熱は 4 3 ca£Z と低下する。
[0067] 試料⁵1から試料⁵ 5は、 CH₃C0₂Naを ^{5 6}重量 含有する
[0068] CH。C〇ク Na と H₂0 よ ] る系を 1 O O.重量部、 P V Aを 2 重量部、 バラ フ イ ンを ¹ 重量部と一定に保って、 アセ ト ンの混 合量を o重量部から ¹ o重量部の範囲で変化させたものである。 ァセ ト ンを混合してい い試料 5 1 では、 第 1 回目の潜熱 8 caJK/ と大きいが、 1 O O回後には 48 ca£/>、 1000回後に は 3 8 ca£/ と小さく る。 ァセ ト ンを Ο·¹重量部混合した試 料 5 2では、 1 OOO回後の潜熱は 49 と ¾ 、 試料 5 1 に比較してか Ό滅少の度合が小さく ¾つている。 アセ ト ンを O.2重量部から 5重量部の範囲で含有する試料 ⁵ 3 ，試料 5 4 では 1 OOO回後の潜熱は、 SO ca£Z ¾上と大きい。 しかし、 アセ ト ンを 1 O重量部混合した試料 5 5では、 1 000回後の潜 熱は 4 4 _Ca^^ と低下する。
[0069] 試料 5 6から試料 6 2は、 CH₃C0₂Naを 5 6重量 含有す る CH₃C0₂Naと H₂0よ ¾る系を 1 O O重量部、 アセ ト ンを 0.5重量部、 パラ フ ィ ンを ¹ 重量部と一定に保って、 P V Aを、 O重量部から 3 O重量部の範囲で変化させたものである。 PVA を混合して い試料 5 6では、 第 1 回目の潜熱は SS ce^Z と大きいが、 1 O O回後には 43 cajK/ 、 1000回後には 3 2 caJSZ まで低下する。 P V Aを Ο·¹重量部含有する試料⁵ ァで は、 1 OOO回後の潜熱は 4 S caH とな ] 、 試料 5 6と比較し てか ])大き く る。 そして、 P V Aを O. S重量-.部から 1 O重 量部の範囲で含有した試料 5 Sから試料 6 Oでは、 1000回後
[0070] OMPI の潜熱が S O ca Z 以上と大きい。 しかし、 P V Aを 3 0重量 部混合した試料⁶ 2では、 ¹ OOO回後の潜熱は⁴3 ^g g- とな
[0071] ]}、 試料 5 9と比較してか 小さ く なる。
[0072] 試料 6 3と試料 6 4は、 パラ フ ィ ンとして、 今まで市販の流 動パラ フ ィ ンを用いていたのを、 融点が室温以上のものを用い た場合である。 潜熱は、 流動パラ フィ ンを用いた場合とほとん ど違いは認められ い。
[0073] 試料 6 S と試料 6 6は、 P V Aと して重合度が約 ¹ SOOのも のと、 約 2000のものを用いた場合である。 この場合も、 潜熱 は、 P V Aと して重合度が 5 O Oのものを用いた場合と、 ほと んど違いは認められ ¾い。
[0074] 以上示したよ うに、 CH₃C0₂Naを 5 3重量 から 6 9重量 の範囲で含有する CH₃C0₂Naと H₂0よ！） る系に、 増粘剤 として、. P V Aホルムアミ ドとア セ ト ンのうちの¹ 種または² 種 ，それにパラフ ィ ンを混合することによ ])融解と凝固を繰返 しても、 蓄熱量がほとんど変化し ¾い安定した性能を有する蓄 熱材を得ることができる。 そして、 その望ま しい組成としては、 第 2表で〇印を付した組成の領域、 つま ])、CH₃C0₂Naと H₂0 よ ] る系 1 O 0·重量部に対してゝ Ρ V Αを Ο.ち〜 2 Ο重量部、 ホルム アルデヒ ドとァセ ト ンのう ちの 1 種又は 2種を O."！〜 5 重量部、 それにパ ラ フ ィ ンを 0.¹ ~ ⁵重量部の範囲で加えた場 合である。
[0075] 産業上の利用可能性
[0076] 本発明は、 上述のよ うに、 CH C〇₂Naを 5 3 、 6 9重量 の範囲で含有する（：11₃<^〇っ：《^と1120よ j る系に、 相分離を
[0077] ΟΜΡΙ — —
[0078] 防止する増粘剤と して、 P V Aとアセ ト ン ， パラ フ ィ ンを混合 した蓄熱材であるので、 蓄熱， 放熱を繰返しても蓄熱量が変化 せず、 きわめて安定した性能を有する。 したがって本発明は、 空調用の蓄熟装匱をはじめと して、 蓄熱を利用するあらゆる方 面に応用可能 ものである。
[0079] 0

权利要求:
Claims O 84/01167 -17— 請 求 の 範 囲
1 . 少なく とも、 酢酸ナ ト リ ウ ム （CH₃C0₂N_a ) を 5'3 69 重量 の範囲で含有する。 酢酸ナ ト リ ウムと水とからるる蓄熱 材において、 増粘剤と して、 ボリ ビ-ルァ.ル コールと、 ホル ム 5 ア ミ ドとァセ ト ンのうちの t 種または 2種、 それにパ ラ フ ィ ン を加えた混合物であることを特徵とする蓄熱材。
2. 請求の範囲第 1 項において、 酸ナト リ ゥムと水よ るる 蓄熱材¹ O O重量部に対して、. ボリ ビ-ルアル コ ールを Ο·⁵ ~ 2 0重量部、 ホルムアミ ドとアセ ト ンのうちの ¹ 種または²種 ίθ を 0.1 ~ 5重量部、 パラ フ ィ ンを 0.¹ ~ 5重量部の範囲で加え、 混合したことを特徵とする蓄熱材。

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
1984-03-29| AK| Designated states|Designated state(s): US |

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1984-03-29| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR GB |

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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