JPS6311389B2

JPS6311389B2 -

Info

Publication number: JPS6311389B2
Application number: JP58201043A
Authority: JP
Inventors: Tadamitsu Nakamura; Takuji Kihara; Kanichi Kadotani
Original assignee: Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd; Komatsu Ltd
Current assignee: Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd; Komatsu Ltd
Priority date: 1983-10-28
Filing date: 1983-10-28
Publication date: 1988-03-14
Also published as: JPS6094489A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は太陽熱による温水器および集熱器の吸
熱体として有用な液状組成物に関するものであつ
て、その目的とするところは吸熱性にすぐれ、且
つ長期間にわたつて安定して使用することができ
る太陽熱吸熱用液体を提供することにある。従来、黒色の液体を太陽光線にあて、太陽熱を
吸収させ、次いで熱交換により通常の水道水を昇
温させ、家庭用や工業的用途に使用することは公
知である。このような液状の吸熱体としては、黒
色の染料を水に溶解したもの、黒色の顔料等を水
中に分散させたもの等が使用されているが、これ
らの吸熱用液体を長期間使用すると吸熱用液体の
成分が変質したり、PHの変化が生じて鋳鉄や黄銅
製の配管等を腐蝕するという問題があり、更にこ
のような金属イオンが吸熱用液体中に存在するこ
とにより、吸熱用液体中に分散した黒色顔料ある
いは染料が凝集して沈降し、吸熱用液体の吸熱効
果が低下するという問題が生じる。このような問
題を解決する方法として、金属の防錆剤を吸熱用
液体中に含有させることが当然考えられるが、液
体中の顔料や染料の分散を阻害せず、且つ長期間
有効な性能を保持する防錆剤は現在のところ見い
出されていない。本発明者等は、上述の如き従来の吸熱用液体の
欠点を解決すべく鋭意研究の結果、本発明者等が
以前に開発した吸熱用液体中に特定の有機化合物
を少量添加するときは、上述の従来技術の欠点が
解決された吸熱用液体が得られることを知見して
本発明を完成した。すなわち、本発明は、分散用媒体、分散剤、防
錆剤および黒色材料からなる太陽熱吸熱用液体に
おいて、分散媒体がプロピレングリコール、プロ
ピレングリコールと水との混合物、グリセリンと
水との混合物またはグリセリン、プロピレングリ
コールおよび水の混合物であり、分散剤がポリビ
ニルピロリドンおよび／またはカラメルであり、
防錆剤がチアベンダゾールであり、且つ黒色材料
が粉末状活性炭であることを特徴とする太陽熱吸
熱用液体である。次に本発明を更に詳細に説明すると、本発明に
おいて使用し主として本発明を特徴づける防錆剤
であるチアベンダゾールとは、化学名が２―（４
―チアゾリル）―ベンズイミダゾールであり、次
の構造式を有する複素環化合物である。上記化合物は、従来防カビ剤として使用されて
いるものであつて、水には殆ど溶解しないが、本
発明の媒体中にはある程度の溶解性を有してい
る。このような防錆剤は、本発明の吸熱用液体中
で約0.001〜1.0重量％を占める割合の量で使用す
るのが好ましい。上記範囲の下限以下の量では本
発明の目的達成が不十分であり、一方、上限以上
使用しても特に効果が比例的に上昇するものでも
ない。本発明の吸熱用液体の他の成分は本発明者によ
る特願昭56―108854号その他の明細書に詳述の通
りであり、液状組成物100重量部中、粉末状活性
炭は約0.001〜10重量部割合、好ましくは約0.01
〜２重量部割合であり、この範囲の下限以下の量
になると太陽熱の吸収が不十分となり、一方、そ
の上限を越えると太陽光線が液の内部に届かず、
熱吸収が不十分となる。分散剤は約0.001〜30重
量部割合、好ましくは約0.5〜10重量部の割合で
あり、この範囲の下限以下の量になると活性炭粉
末の分散安定性が低下する。一方、その上限を越
えると粘度が高くなりすぎ、熱交換の効率が低下
することになる。分散媒体は主として粉末状活性
炭と分散剤の残りの重量部であり、約70重量部割
合以上、好ましくは約93重量部割合以上で使用す
る。この範囲の下限以下では得られる吸熱用液体
の粘度や濃度が高くなりすぎ、すでに述べたよう
に熱交換の効率が低下したり熱吸収率が不十分と
なる。本発明で使用する活性炭は、有機物質を炭化し
て得られるので、従来は脱色、脱臭、吸着、触媒
等として使用されているものであり、着色剤や充
填剤として使用されている各種のカーボンブラツ
クとは、その粒子構造が異なるものである。この
ような活性炭は、塩化亜鉛法、水蒸気法等、いず
れの製造方法によるものでもよいが、その粒径は
約10μ以下、好ましくは約5μ以下である必要があ
る。このような粉末状活性炭は、市販の粒状活性
炭や粉末活性炭を通常の粉砕機により粉砕する
か、あるいはその分散処理時に分散と同時に磨砕
し、その粒径を調整することにより、容易に得る
ことができる。本発明で使用する分散剤は、ポリビニルピロリ
ドンまたはカラメルあるいはそれらの混合物であ
る。ポリビニルピロリドンに関しては、その平均
分子量が約5.000程度から約500.000程度の種々の
ものが知られており、これらの公知のポリピニル
ピロリドンはいずれも本発明において使用するこ
とができる。このようなポリビニルピロリドンは
従来から顔料等の分散剤（保護コロイド）として
良く知られたものであるが、活性炭粉末をプロピ
レングリコール、プロピレングリコールと水との
混合物、グリセリンと水との混合物またはグリセ
リン、プロピレングリコールおよび水の混合物中
に安定に分散させる分散剤としては知られていな
かつた。本発明者の詳細な研究によれば、上記の
分散媒体が比較的少量の水を含有するものである
場合は、比較的低分子量のポリビニルピロリドン
がすぐれた分散安定性を示し、上記の分散媒体が
比較的多量の水を含有するものである場合は、比
較的高分子量であるポリビニルピロリドンがすぐ
れた分散安定性を示す。上記ポリビニルピロリドンに代えて、あるいは
任意の割合で混合して使用するカラメルは、ブド
ウ糖や砂糖などの糖類を熱処理して得られる物質
であつて、焦糖とも呼ばれ、従来は天然着色料と
して広く使用されているものであり、例えば、ブ
ドウ糖製液状カラメル、砂糖製液状カラメル、粉
末カラメル、特殊液状カラメル、固形カラメル等
として仙波糖化工業(株)等により広く市販されてい
るものである。本発明者は、粉末状活性炭を後記
の媒体中に均一安定に分散させる分散剤について
広汎な研究の結果、このようなカラメルが上記の
ポリビニルピロリドンとともに最適であることを
見知したものである。本発明で使用する分散媒体は、前述の通り、プ
ロピレングリコール、プロピレングリコールと水
との混合物、グリセリンと水との混合物またはグ
リセリン、プロピレングリコールおよび水の混合
物であり、このような分散媒体において初めて粉
末状活性炭が前記の分散剤により均一且つ安定に
分散し得るものである。グリセリンおよび／また
はプロピレングリコールは、分散媒体であるとと
もに分散助剤および冬期使用時の凍結防止剤とし
ても機能するものであり、これらの媒体中には少
なくとも約15重量％のプロピレングリコール、グ
リセリン、またはグリセリンとプロピレングリコ
ールとの混合物が存在するべきである。グリセリ
ン、またはグリセリンとプロピレングリコールと
の混合物の量が約15％以下になると粉末状活性炭
の分散安定性が低下するとともに、媒体の凍結点
が上昇し、冬期において凍結の問題が生じる恐れ
がある。本発明の吸熱用液体の必須成分は上述の通りで
あるが、その他各種の水溶性高分子物や乳化剤、
安定剤、防腐剤等の各種の添加剤を必要に応じて
添加することができる。本発明の吸熱用液体は、上述の成分を配合し、
これを通常の分散機、例えばポールミル、ホモミ
キサー、アトライター、サンドミル、コロイドミ
ル、ロール等の分散機により分散処理することに
より容易に調製することができる。このようにし
て得られた本発明の吸熱用液体は、均一な黒色の
液体であり、太陽熱温水器及び集熱器の吸熱用液
体として有用なものである。すなわち、このよう
な用途においては長期間にわたつて無数回の昇
温、降温を繰返すものであり、また太陽光線に常
時（昼間）さらされるものであるが、このような
過酷な条件下で長期間良好な分散安定性を保持す
ることができる。更に、従来のカーボンブラツク
を使用した場合は、そのカーボンブラツクが温水
器及び集熱器のパイプ等の循環機器の内面に折出
沈着し、熱吸収性や熱交換性を著しく減少する傾
向があるのに対し、本発明の吸熱用液体はこのよ
うな傾向を殆ど示すことがない。更に本発明の吸熱用液体は、長期間連続的に使
用しても温水器や集熱器の金属部分あるいは金属
配管部分を腐蝕することがない。このようなすぐ
れた性能は前記チアベンダゾールの作用によるも
のであつて、前記チアベンダゾールが吸熱用液体
の成分の長期間の使用による変質を防止し、また
変質しても液のPHの変化を抑制し、また金属のイ
オン化を防止するためであると考えられる。次に実施例をあげて本発明を更に具体的に説明
する。なお、文中、部または％とあるのは重量基
準である。実施例１活性炭（二村化学工業、強力太閤ゴールドＡ）
５部、ポリビニルピロリドン（BASF.コリドン
30）５部、プロピレングリコール50部および水40
部を配合し、サンドミルにより分散処理し、活性
炭の粒径が5μ以下の分散体を調製した。次にチアベンダゾール0.01部を、プロピレング
リコール35部の中に加え、均一に溶解したのち、
ポリビニルピロリドン（コリドン90）２部、水
61.99部、上記分散体１部を均一に混合撹拌し、
凍結点−15℃の本発明の吸熱用液体を調製した。一方、比較参考のためチアベンダゾールが未添
加で、他の成分が同一である液を作成し、これら
の液について不凍液の金属腐蝕試験として、JIS
K2234に準じて比較試験を行つた。その結果、各
金属に対する腐蝕増減量は、下記の表のように全
般的に効果はあつたが、特に鋳鉄やはんだに対し
て顕著であつた。

【表】実施例２活性炭（二村化学工業、精製大閤YV―Ｏ）５
部、ポリビニルピロリドン（BASF.コリドン30）
５部、プロピレングリコール50部、チアベンダゾ
ール５部および水35部を混合し、活性炭の粒径が
5μ以下になるまでサンドミルで分散処理し、分
散体を調製した。この分散体１部、プロピレング
リコール40部およびコリドン30.5部、水54部を混
合し、撹拌して本発明の吸熱用液体を得た。一方、比較参考のため、チアベンダゾールが未
添加で他の成分が同一である分散体を作成し、同
様に吸熱用液体を得た。次にこれらの液体100ml
を200c.c.の耐熱ガラス管に各々入れ、更に鋳鉄の
試験片（縦50mm、横25mm、厚さ３mm）を加えて密
栓し、88℃で14日間連続加熱し、重量変化を調べ
たところ、本発明液に入れた試験片の減少量は
0.07mg／cm³で表面状態も良好であつたのに対し、
比較参考液に入れた試験片の減少量は、5.26mg／
cm³と多く、表面状態も部分的に腐蝕現象が発生し
ていた。実施例３活性炭（二村化学工業、太閤Ｍ）５部、カラメ
ル（仙波糖化工業、Ｓ―Ｗ）５部、グリセリン30
部、プロピレングリコール20部および水40部を混
合し、ボールミルで活性炭の粒径が5μ以下にな
るまで分散処理し、分散体を作成した。次に、チアベンダゾール0.01部をプロピレング
リコール20部に溶解し、更に上記分散体１部、グ
リセリン30部、上記カラメル４部及び水44.99部
を混合撹拌し吸熱用液体を得た。一方、比較参考のため、チアベンダゾール未添
加で、他の組成が同一である液体を作成した。次に実施例２と同様に、これらの液体100mlを
200c.c.の耐熱ガラス管に各々入れ、更にはんだの
試験片（実施例２と同様に50mm×25mm×３mm）を
加えて密栓し、88℃で14日間連続加熱し、重量変
化を調べたところ、本発明液に入れた試験片の減
少量は0.11mg／cm²で、表面状態が良好であつたの
に対し、比較参考液に入れた試験片は1.93mg／cm²
と多く、表面状態は全面的に腐蝕現象が発生して
いた。又、吸熱用液体のPHは、本発明液が試験前8.02
から試験後7.87に変化したのに対し、比較参考液
の場合、8.02から7.63と変化がより大きかつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１分散用媒体、分散剤、防錆剤および黒色材料
からなる太陽熱吸熱用液体において、分散用媒体
がプロピレングリコール、プロピレングリコール
と水との混合物、グリセリンと水との混合物、ま
たはグリセリン、プロピレングリコールおよび水
の混合物であり、分散剤がポリビニルピロリドン
および／またはカラメルであり、防錆剤がチアベ
ンダゾールであり、且つ黒色材料が粉末状活性炭
であることを特徴とする太陽熱吸熱用液体。