JP2000026847A - 密度安定化相変化材料 - Google Patents
密度安定化相変化材料Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は、相変化材料、特に密度安定化相
変化材料に関する。即ち、典型的には液相及び固相間の
相変化を行う材料であって、その材料が固相と液相の間
で変化する場合に密度変化が安定する。 【解決手段】 この発明は、水和IIA族金属硝酸塩及びI
A族金属硝酸塩から成る塩、並びに相変化材料の液相及
び固相の密度が相変化の間にほぼ等しくなるのに十分な
効果的量の水性材料を含む、熱バッテリーに用いられる
相変化材料を提供する。
変化材料に関する。即ち、典型的には液相及び固相間の
相変化を行う材料であって、その材料が固相と液相の間
で変化する場合に密度変化が安定する。 【解決手段】 この発明は、水和IIA族金属硝酸塩及びI
A族金属硝酸塩から成る塩、並びに相変化材料の液相及
び固相の密度が相変化の間にほぼ等しくなるのに十分な
効果的量の水性材料を含む、熱バッテリーに用いられる
相変化材料を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、相変化材料、特
に密度安定化相変化材料に関する。
に密度安定化相変化材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】相変化材料とは、相変化、典型的には液
相及び固相間の相変化を行う材料である。相変化材料は
エネルギー貯蔵用途において頻繁に使われる。その理由
は、顕熱（即ち、単一相の材料を昇温するのに要するエ
ネルギー）としてよりも潜熱（即ち、凝固によって解離
されるエネルギー又は液化のために要するエネルギー）
としてのほうが大量のエネルギーが蓄えられるからであ
る。硝酸マグネシウム六水和物及び硝酸リチウムは広範
囲に用いられるようになった相変化材料である。塩を製
造するために用いられる硝酸マグネシウム六水和物と硝
酸リチウムの比についていくつかの異なる調合物が提案
されてきた。ヨーロッパ特許第365,623号は、硝酸マグ
ネシウム六水和物/硝酸リチウム比が92：8〜87：13にお
いて形成される塩を開示する。ヨーロッパ特許第616,63
0号は、86：14〜81：19の比の塩を開示する。このヨー
ロッパ特許に開示されている塩は、約70℃の融点及び18
0J/g程度の潜熱を有する。更にこの塩は生物分解性であ
り非毒性である。
相及び固相間の相変化を行う材料である。相変化材料は
エネルギー貯蔵用途において頻繁に使われる。その理由
は、顕熱（即ち、単一相の材料を昇温するのに要するエ
ネルギー）としてよりも潜熱（即ち、凝固によって解離
されるエネルギー又は液化のために要するエネルギー）
としてのほうが大量のエネルギーが蓄えられるからであ
る。硝酸マグネシウム六水和物及び硝酸リチウムは広範
囲に用いられるようになった相変化材料である。塩を製
造するために用いられる硝酸マグネシウム六水和物と硝
酸リチウムの比についていくつかの異なる調合物が提案
されてきた。ヨーロッパ特許第365,623号は、硝酸マグ
ネシウム六水和物/硝酸リチウム比が92：8〜87：13にお
いて形成される塩を開示する。ヨーロッパ特許第616,63
0号は、86：14〜81：19の比の塩を開示する。このヨー
ロッパ特許に開示されている塩は、約70℃の融点及び18
0J/g程度の潜熱を有する。更にこの塩は生物分解性であ
り非毒性である。
【０００３】これらの塩の操作特性のために、それらを
乗り物（例えば、自動車）内にエネルギーを貯蔵するた
めの熱バッテリーに用いることができるので、これらの
塩は特に重要である。それらの融解温度は自動車用途に
おける効率的な伝熱に適した範囲であり、その材料のエ
ネルギー容量は十分に大きいので、大きさ及び重さが限
定された装置にかなりの量のエネルギーを蓄えることが
できる。上で論議された硝酸マグネシウム六水和物/硝
酸リチウム塩を用いた熱バッテリーは、300秒間で急速
に750〜800ワット時を放出することができる。
乗り物（例えば、自動車）内にエネルギーを貯蔵するた
めの熱バッテリーに用いることができるので、これらの
塩は特に重要である。それらの融解温度は自動車用途に
おける効率的な伝熱に適した範囲であり、その材料のエ
ネルギー容量は十分に大きいので、大きさ及び重さが限
定された装置にかなりの量のエネルギーを蓄えることが
できる。上で論議された硝酸マグネシウム六水和物/硝
酸リチウム塩を用いた熱バッテリーは、300秒間で急速
に750〜800ワット時を放出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この塩も自動
車の熱バッテリーでのそれらの使用を複雑にするいくつ
かの不利な特徴を有する。主に、固体状態の塩の密度
は、液体状態の塩の密度よりはるかに大きい。その結
果、その材料が固相と液相の間で変化するにつれて、熱
循環の間の密度変化は、熱バッテリー構成部品の変形を
引き起こし、それに対応する容積変化をもたらす可能性
がある。このことにより引き起こされる損傷は、その塩
の局所的溶解によって悪化する可能性がある。そこにお
いて、熱源に最も近い塩の一部が最初に溶けて、より低
密度の液相を形成し、それはより高密度の固相を熱バッ
テリーの構成部品に押し付ける。事実、その密度の変化
によって、熱バッテリーが壊れる程度に熱バッテリーの
構成部品を変形させることが起きうる。
車の熱バッテリーでのそれらの使用を複雑にするいくつ
かの不利な特徴を有する。主に、固体状態の塩の密度
は、液体状態の塩の密度よりはるかに大きい。その結
果、その材料が固相と液相の間で変化するにつれて、熱
循環の間の密度変化は、熱バッテリー構成部品の変形を
引き起こし、それに対応する容積変化をもたらす可能性
がある。このことにより引き起こされる損傷は、その塩
の局所的溶解によって悪化する可能性がある。そこにお
いて、熱源に最も近い塩の一部が最初に溶けて、より低
密度の液相を形成し、それはより高密度の固相を熱バッ
テリーの構成部品に押し付ける。事実、その密度の変化
によって、熱バッテリーが壊れる程度に熱バッテリーの
構成部品を変形させることが起きうる。
【０００５】熱バッテリーの構成部品の非破局的周期的
変形でさえ、熱バッテリーがアルミニウム製の場合（通
常の場合である。）に重大な結果をもたらしてしまう範
囲である。典型的には、アルミニウムは酸化物層を形成
し、それは不動態化層又は材料の更なる腐食に対する障
害として機能する。液相及び固相間で材料が変化するに
つれてその相変化材料によって引き起される熱バッテリ
ーの構成部品の周期的変形は、アルミニウム酸化物保護
層に欠陥を形成させ、それによって保護不動態化層を分
裂させ、腐食の可能性をもたらしてしまう。その欠陥部
において、裸のアルミニウムは硝酸塩化合物にさらされ
て腐食する。この腐食プロセスの結果、かなりの量のガ
スがバッテリー内に発生する。最終的に、熱バッテリー
に含まれる腐食ガスの量が増加することによって生じる
圧力により、熱バッテリーは裂かれて壊れる。熱バッテ
リー内の圧力形成を制限するために提案された解決法の
1つは、熱バッテリーに安全弁を備えて腐食ガスを排出
する方法である。しかし、この解決法は熱バッテリーの
コストと複雑さを顕著に増やす。
変形でさえ、熱バッテリーがアルミニウム製の場合（通
常の場合である。）に重大な結果をもたらしてしまう範
囲である。典型的には、アルミニウムは酸化物層を形成
し、それは不動態化層又は材料の更なる腐食に対する障
害として機能する。液相及び固相間で材料が変化するに
つれてその相変化材料によって引き起される熱バッテリ
ーの構成部品の周期的変形は、アルミニウム酸化物保護
層に欠陥を形成させ、それによって保護不動態化層を分
裂させ、腐食の可能性をもたらしてしまう。その欠陥部
において、裸のアルミニウムは硝酸塩化合物にさらされ
て腐食する。この腐食プロセスの結果、かなりの量のガ
スがバッテリー内に発生する。最終的に、熱バッテリー
に含まれる腐食ガスの量が増加することによって生じる
圧力により、熱バッテリーは裂かれて壊れる。熱バッテ
リー内の圧力形成を制限するために提案された解決法の
1つは、熱バッテリーに安全弁を備えて腐食ガスを排出
する方法である。しかし、この解決法は熱バッテリーの
コストと複雑さを顕著に増やす。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の態様によれば、
相変化材料は、水和IIA族金属硝酸塩及びIA族金属硝酸
塩から成る塩、並びに前記相変化材料の液相及び固相の
密度が相変化の間にほぼ等しくなるのに十分な効果的量
の水性材料を含む。前記水和IIA族金属硝酸塩は、水和
された硝酸カルシウム（例えば、硝酸カルシウム四水和
物）又は水和された硝酸マグネシウム（例えば、硝酸マ
グネシウム六水和物）であってもよい。前記IA族金属硝
酸塩は硝酸リチウム、硝酸ナトリウム又は硝酸カリウム
であってもよい。前記水性材料は水であってもよい。
相変化材料は、水和IIA族金属硝酸塩及びIA族金属硝酸
塩から成る塩、並びに前記相変化材料の液相及び固相の
密度が相変化の間にほぼ等しくなるのに十分な効果的量
の水性材料を含む。前記水和IIA族金属硝酸塩は、水和
された硝酸カルシウム（例えば、硝酸カルシウム四水和
物）又は水和された硝酸マグネシウム（例えば、硝酸マ
グネシウム六水和物）であってもよい。前記IA族金属硝
酸塩は硝酸リチウム、硝酸ナトリウム又は硝酸カリウム
であってもよい。前記水性材料は水であってもよい。
【０００７】前記塩は、硝酸マグネシウム六水和物：硝
酸カリウムの重量比が75：25〜85：15である硝酸マグネ
シウム六水和物：硝酸カリウム塩であってもよく、前記
水性材料は相変化材料に対して少なくとも33.3〜少なく
とも37.2重量％の間で変化してもよい。この水性材料の
重量割合は、硝酸マグネシウム六水和物：硝酸カリウム
塩中の硝酸マグネシウム六水和物の重量％と直接関係し
て、相変化材料に対して少なくとも33.3〜少なくとも3
7.2重量％の間で変化する。この代替として、前記塩
は、硝酸カルシウム四水和物：硝酸リチウムの重量比が
85：15〜90：10である硝酸カルシウム四水和物：硝酸リ
チウム塩であってもよく、前記水性材料は相変化材料の
少なくとも30重量％であってもよい。
酸カリウムの重量比が75：25〜85：15である硝酸マグネ
シウム六水和物：硝酸カリウム塩であってもよく、前記
水性材料は相変化材料に対して少なくとも33.3〜少なく
とも37.2重量％の間で変化してもよい。この水性材料の
重量割合は、硝酸マグネシウム六水和物：硝酸カリウム
塩中の硝酸マグネシウム六水和物の重量％と直接関係し
て、相変化材料に対して少なくとも33.3〜少なくとも3
7.2重量％の間で変化する。この代替として、前記塩
は、硝酸カルシウム四水和物：硝酸リチウムの重量比が
85：15〜90：10である硝酸カルシウム四水和物：硝酸リ
チウム塩であってもよく、前記水性材料は相変化材料の
少なくとも30重量％であってもよい。
【０００８】更なる代替として、前記塩は、硝酸カルシ
ウム四水和物：硝酸カリウムの重量比が85：15〜90：10
である硝酸カルシウム四水和物：硝酸カリウム塩であっ
てもよく、前記水性材料は相変化材料に対して少なくと
も27.9〜少なくとも29重量％の間で変化してもよい。こ
の水性材料の重量割合は、硝酸カルシウム四水和物：硝
酸カリウム塩中の硝酸カルシウム四水和物の重量％と直
接関係して、相変化材料に対して少なくとも27.9〜少な
くとも29重量％の間で変化する。
ウム四水和物：硝酸カリウムの重量比が85：15〜90：10
である硝酸カルシウム四水和物：硝酸カリウム塩であっ
てもよく、前記水性材料は相変化材料に対して少なくと
も27.9〜少なくとも29重量％の間で変化してもよい。こ
の水性材料の重量割合は、硝酸カルシウム四水和物：硝
酸カリウム塩中の硝酸カルシウム四水和物の重量％と直
接関係して、相変化材料に対して少なくとも27.9〜少な
くとも29重量％の間で変化する。
【０００９】本発明の別の態様によれば、密度安定化相
変化材料の製法は、水和されたIIA族金属硝酸塩及びIA
族金属硝酸塩から成る塩を提供する段階、並びに前記相
変化材料の液相及び固相の密度が相変化の間にほぼ等し
くなるのに十分な効果的量の水性材料を添加する段階か
ら成る。前記塩を提供する段階は、水和された硝酸カル
シウム（例えば、硝酸カルシウム四水和物）及び水和さ
れた硝酸マグネシウム（例えば、硝酸マグネシウム六水
和物）から成る群から選択される水和IIA族金属硝酸
塩、並びに硝酸リチウム、硝酸ナトリウム及び硝酸カリ
ウムから成る群から選択されるIA族金属硝酸塩を提供す
る段階を含んでもよい。前記水性材料を加える段階は水
を加える段階を含んでもよい。前記水性材料を前記塩に
加える段階は、更に、前記塩を前記塩の融解温度に加熱
する段階、前記水性材料を前記加熱された塩に混合する
段階、及び前記水性材料及び前記加熱された塩の混合物
を攪拌する段階を含んでもよい。
変化材料の製法は、水和されたIIA族金属硝酸塩及びIA
族金属硝酸塩から成る塩を提供する段階、並びに前記相
変化材料の液相及び固相の密度が相変化の間にほぼ等し
くなるのに十分な効果的量の水性材料を添加する段階か
ら成る。前記塩を提供する段階は、水和された硝酸カル
シウム（例えば、硝酸カルシウム四水和物）及び水和さ
れた硝酸マグネシウム（例えば、硝酸マグネシウム六水
和物）から成る群から選択される水和IIA族金属硝酸
塩、並びに硝酸リチウム、硝酸ナトリウム及び硝酸カリ
ウムから成る群から選択されるIA族金属硝酸塩を提供す
る段階を含んでもよい。前記水性材料を加える段階は水
を加える段階を含んでもよい。前記水性材料を前記塩に
加える段階は、更に、前記塩を前記塩の融解温度に加熱
する段階、前記水性材料を前記加熱された塩に混合する
段階、及び前記水性材料及び前記加熱された塩の混合物
を攪拌する段階を含んでもよい。
【００１０】前記塩を提供する段階は、硝酸マグネシウ
ム六水和物：硝酸カリウムの重量比が75：25〜85：15で
ある硝酸マグネシウム六水和物：硝酸カリウム塩を提供
する段階を含んでもよく、前記水性材料を加える段階
は、相変化材料に対して少なくとも33.3〜少なくとも3
7.2重量％の間で変化する水性材料であって、この水性
材料の重量割合が硝酸マグネシウム六水和物：硝酸カリ
ウム塩中の硝酸マグネシウム六水和物の重量％と直接関
係して、相変化材料に対して少なくとも33.3〜少なくと
も37.2重量％の間で変化する水性材料を加える段階を含
んでもよい。この代替として、前記塩を提供する段階
は、硝酸カルシウム四水和物：硝酸リチウムの重量比が
85：15〜90：10である硝酸カルシウム四水和物：硝酸リ
チウム塩を提供する段階を含んでもよく、前記水性材料
を加える段階は、相変化材料の少なくとも30重量％であ
る水性材料を加える段階を含んでもよい。
ム六水和物：硝酸カリウムの重量比が75：25〜85：15で
ある硝酸マグネシウム六水和物：硝酸カリウム塩を提供
する段階を含んでもよく、前記水性材料を加える段階
は、相変化材料に対して少なくとも33.3〜少なくとも3
7.2重量％の間で変化する水性材料であって、この水性
材料の重量割合が硝酸マグネシウム六水和物：硝酸カリ
ウム塩中の硝酸マグネシウム六水和物の重量％と直接関
係して、相変化材料に対して少なくとも33.3〜少なくと
も37.2重量％の間で変化する水性材料を加える段階を含
んでもよい。この代替として、前記塩を提供する段階
は、硝酸カルシウム四水和物：硝酸リチウムの重量比が
85：15〜90：10である硝酸カルシウム四水和物：硝酸リ
チウム塩を提供する段階を含んでもよく、前記水性材料
を加える段階は、相変化材料の少なくとも30重量％であ
る水性材料を加える段階を含んでもよい。
【００１１】更に、前記塩を提供する段階は、硝酸カル
シウム四水和物：硝酸カリウムの重量比が85：15〜90：
10である硝酸カルシウム四水和物：硝酸カリウム塩を提
供する段階を含んでもよく、前記水性材料を加える段階
は、相変化材料に対して少なくとも27.9〜少なくとも29
重量％の間で変化する水性材料であって、この水性材料
の重量割合は、硝酸カルシウム四水和物：硝酸カリウム
塩中の硝酸カルシウム四水和物の重量％と直接関係し
て、相変化材料に対して少なくとも27.9〜少なくとも29
重量％の間で変化する水性材料を加える段階を含んでも
よい。
シウム四水和物：硝酸カリウムの重量比が85：15〜90：
10である硝酸カルシウム四水和物：硝酸カリウム塩を提
供する段階を含んでもよく、前記水性材料を加える段階
は、相変化材料に対して少なくとも27.9〜少なくとも29
重量％の間で変化する水性材料であって、この水性材料
の重量割合は、硝酸カルシウム四水和物：硝酸カリウム
塩中の硝酸カルシウム四水和物の重量％と直接関係し
て、相変化材料に対して少なくとも27.9〜少なくとも29
重量％の間で変化する水性材料を加える段階を含んでも
よい。
【００１２】本発明の別の態様によれば、熱バッテリー
は、作動中の流体が通過してもよい通路、前記通路と熱
交換の関係にある容器、及び前記容器中に配置された密
度安定化相変化材料を含む。この相変化材料は、水和さ
れたIIA族金属硝酸塩及びIA族金属硝酸塩から成る塩並
びに相変化の間に固相の相変化材料の密度が液相の相変
化材料の密度にほぼ等しくなるような水性材料を含む。
この相変化材料の水和されたIIA族金属硝酸塩は、硝酸
カルシウム四水和物及び硝酸マグネシウム六水和物から
成る群から選択され、IA族金属硝酸塩は硝酸リチウム、
硝酸ナトリウム及び硝酸カリウムから成る群から選択さ
れてもよい。更に、前記水性材料は水であってもよい。
は、作動中の流体が通過してもよい通路、前記通路と熱
交換の関係にある容器、及び前記容器中に配置された密
度安定化相変化材料を含む。この相変化材料は、水和さ
れたIIA族金属硝酸塩及びIA族金属硝酸塩から成る塩並
びに相変化の間に固相の相変化材料の密度が液相の相変
化材料の密度にほぼ等しくなるような水性材料を含む。
この相変化材料の水和されたIIA族金属硝酸塩は、硝酸
カルシウム四水和物及び硝酸マグネシウム六水和物から
成る群から選択され、IA族金属硝酸塩は硝酸リチウム、
硝酸ナトリウム及び硝酸カリウムから成る群から選択さ
れてもよい。更に、前記水性材料は水であってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】水和されたIA族金属（アルカリ金
属）の硝酸塩及びIIA族金属（アルカリ土類金属）の硝
酸塩へ水性材料を添加するとその結果密度が安定化され
た相変化材料になることが分かった。すなわち、水和さ
れたIA族金属の硝酸塩及びIIA族金属の硝酸塩からなる
塩への水性材料の添加すると、その結果、相変化の間固
相及び液相の密度がほぼ等しい相変化材料がもたらされ
る。さらに、この密度安定化相変化材料は、IA族金属の
硝酸塩に対する水和されたIIA族金属の硝酸塩の比が同
じである密度が安定化されていない塩にほぼ等しいエネ
ルギー貯蔵容量を有する。その塩へ水性材料を添加する
ことによって達成される密度安定化に関して、その塩に
加えられた水がIIA族金属硝酸塩/IA族金属硝酸塩から成
る分子のまわりに集まり、それらの分子間引力を弱める
と考えられている。固相の分子間引力を弱めることによ
って、固相の密度が下がり、相変化材料の融点温度を含
む温度範囲において液相の密度にほぼ等しくなると立論
される。
属）の硝酸塩及びIIA族金属（アルカリ土類金属）の硝
酸塩へ水性材料を添加するとその結果密度が安定化され
た相変化材料になることが分かった。すなわち、水和さ
れたIA族金属の硝酸塩及びIIA族金属の硝酸塩からなる
塩への水性材料の添加すると、その結果、相変化の間固
相及び液相の密度がほぼ等しい相変化材料がもたらされ
る。さらに、この密度安定化相変化材料は、IA族金属の
硝酸塩に対する水和されたIIA族金属の硝酸塩の比が同
じである密度が安定化されていない塩にほぼ等しいエネ
ルギー貯蔵容量を有する。その塩へ水性材料を添加する
ことによって達成される密度安定化に関して、その塩に
加えられた水がIIA族金属硝酸塩/IA族金属硝酸塩から成
る分子のまわりに集まり、それらの分子間引力を弱める
と考えられている。固相の分子間引力を弱めることによ
って、固相の密度が下がり、相変化材料の融点温度を含
む温度範囲において液相の密度にほぼ等しくなると立論
される。
【００１４】例えば、この発明の実施態様において、密
度安定化相変化材料は水和された硝酸マグネシウム（例
えば、硝酸マグネシウム六水和物、Ｍｇ（ＮＯ3）2・６
Ｈ2Ｏ）及び硝酸リチウム（例えば、ＬｉＮＯ3）から成
る塩へ水性材料（例えば、水）を加えることによって製
造されうる。特に、密度安定化相変化材料を達成するた
めに、重量比が92：8の硝酸マグネシウム六水和物及び
硝酸リチウムから形成される塩について、その相変化材
料の少なくとも約39重量％は水性材料（例えば、水）で
なければならないことが解った。同様に、密度安定化を
達成するためには、85.3：14.7の比を有する塩について
は、相変化材料の少なくとも約37重量％が水性材料であ
るように十分な水性材料が加えられなければならない。
さらに、81：19の比を有する塩については、相変化材料
の少なくとも約35重量％が水性材料であるように十分な
水性材料が加えられなければならない。更に、硝酸マグ
ネシウム六水和物及び硝酸リチウム（比83.7：16.3）の
共融混合物については、相変化材料の約36.6重量％が水
性材料であるのに十分な水性材料が塩に加えられなけれ
ばならないことが立論された。
度安定化相変化材料は水和された硝酸マグネシウム（例
えば、硝酸マグネシウム六水和物、Ｍｇ（ＮＯ3）2・６
Ｈ2Ｏ）及び硝酸リチウム（例えば、ＬｉＮＯ3）から成
る塩へ水性材料（例えば、水）を加えることによって製
造されうる。特に、密度安定化相変化材料を達成するた
めに、重量比が92：8の硝酸マグネシウム六水和物及び
硝酸リチウムから形成される塩について、その相変化材
料の少なくとも約39重量％は水性材料（例えば、水）で
なければならないことが解った。同様に、密度安定化を
達成するためには、85.3：14.7の比を有する塩について
は、相変化材料の少なくとも約37重量％が水性材料であ
るように十分な水性材料が加えられなければならない。
さらに、81：19の比を有する塩については、相変化材料
の少なくとも約35重量％が水性材料であるように十分な
水性材料が加えられなければならない。更に、硝酸マグ
ネシウム六水和物及び硝酸リチウム（比83.7：16.3）の
共融混合物については、相変化材料の約36.6重量％が水
性材料であるのに十分な水性材料が塩に加えられなけれ
ばならないことが立論された。
【００１５】またこれらの限度は次のように表されても
よい。8.87重量％のマグネシウム、0.8重量％のリチウ
ム及び52.33重量％の硝酸基を有する水和された硝酸マ
グネシウム：硝酸リチウム塩から密度安定化相変化材料
を形成するためには、相変化材料の少なくとも約39重量
％が水性材料でなければならない。また、8.09重量％の
マグネシウム、1.48重量％のリチウム及び54.13重量％
の硝酸基を有する塩の密度を安定化するためには、相変
化材料の少なくとも約37重量％が水性材料でなければな
らない。更に、7.69重量％のマグネシウム、1.91重量％
のリチウム及び56.7重量％の硝酸基を有する塩の密度を
安定化するためには、相変化材料の少なくとも約35重量
％が水性材料であることを要する。また更に、7.94重量
％のマグネシウム、1.61重量％のリチウム及び55.14重
量％の硝酸基を有する共融混合物を得るためには、相変
化材料の少なくとも約36.6重量％が水性材料でなければ
ならないことが立論された。
よい。8.87重量％のマグネシウム、0.8重量％のリチウ
ム及び52.33重量％の硝酸基を有する水和された硝酸マ
グネシウム：硝酸リチウム塩から密度安定化相変化材料
を形成するためには、相変化材料の少なくとも約39重量
％が水性材料でなければならない。また、8.09重量％の
マグネシウム、1.48重量％のリチウム及び54.13重量％
の硝酸基を有する塩の密度を安定化するためには、相変
化材料の少なくとも約37重量％が水性材料でなければな
らない。更に、7.69重量％のマグネシウム、1.91重量％
のリチウム及び56.7重量％の硝酸基を有する塩の密度を
安定化するためには、相変化材料の少なくとも約35重量
％が水性材料であることを要する。また更に、7.94重量
％のマグネシウム、1.61重量％のリチウム及び55.14重
量％の硝酸基を有する共融混合物を得るためには、相変
化材料の少なくとも約36.6重量％が水性材料でなければ
ならないことが立論された。
【００１６】密度安定化相変化材料の調合物の更なる代
替表現として、硝酸マグネシウム：硝酸リチウム塩（又
は、相変化材料）のマグネシウム部分が増加するにつれ
て、その塩（又は、相変化材料）のリチウム部分は減少
しなければならず、かつ相変化材料を安定させることが
要求される相変化材料の最小限の水性材料部分は増加し
なければならないといえる。すなわち、塩又は相変化材
料中のマグネシウム部分と塩又は相変化材料中のリチウ
ムとの間に逆関連が存在し、塩又は相変化材料中のマグ
ネシウム部分と相変化材料中の水性材料部分との間に直
接の関連が存在する。従って、その塩中のマグネシウム
部分がその塩に対して7.69〜8.87重量％で変化すると、
相変化材料中の水性材料の最小限の重量割合（％）は、
最初に存在したマグネシウムの量に直接関係して、相変
化材料に対して少なくとも約35〜少なくとも約39重量％
の割合の間で変化する。この代わりに、最初の塩におい
て硝酸マグネシウム六水和物：硝酸リチウムの比が81：
19〜92：8で変化すると、相変化材料中の水性材料の最
小限の重量割合（％）は、存在するマグネシウムの量に
直接関係して、相変化材料に対して少なくとも約35〜少
なくとも約39重量％の割合の間で変化する。
替表現として、硝酸マグネシウム：硝酸リチウム塩（又
は、相変化材料）のマグネシウム部分が増加するにつれ
て、その塩（又は、相変化材料）のリチウム部分は減少
しなければならず、かつ相変化材料を安定させることが
要求される相変化材料の最小限の水性材料部分は増加し
なければならないといえる。すなわち、塩又は相変化材
料中のマグネシウム部分と塩又は相変化材料中のリチウ
ムとの間に逆関連が存在し、塩又は相変化材料中のマグ
ネシウム部分と相変化材料中の水性材料部分との間に直
接の関連が存在する。従って、その塩中のマグネシウム
部分がその塩に対して7.69〜8.87重量％で変化すると、
相変化材料中の水性材料の最小限の重量割合（％）は、
最初に存在したマグネシウムの量に直接関係して、相変
化材料に対して少なくとも約35〜少なくとも約39重量％
の割合の間で変化する。この代わりに、最初の塩におい
て硝酸マグネシウム六水和物：硝酸リチウムの比が81：
19〜92：8で変化すると、相変化材料中の水性材料の最
小限の重量割合（％）は、存在するマグネシウムの量に
直接関係して、相変化材料に対して少なくとも約35〜少
なくとも約39重量％の割合の間で変化する。
【００１７】密度安定化相変化材料の調合物のなお更な
る代替表現として、図１は、相変化材料中の重量割合
（％）として表した相変化材料に必要な最小限の水性材
料と相変化材料中のリチウムに対するマグネシウムの重
量比との関係を示すグラフ図である。カーブA−A及びカ
ーブA−Aより上の領域は、所与のリチウムに対するマグ
ネシウムの重量比について、水和された硝酸マグネシウ
ム及び硝酸リチウムから成る塩から作られた相変化材料
を安定化するに必要な水性材料の割合（％）を表す。カ
ーブA−Aの下の領域は、相変化材料の密度が安定しない
相変化材料を表す。
る代替表現として、図１は、相変化材料中の重量割合
（％）として表した相変化材料に必要な最小限の水性材
料と相変化材料中のリチウムに対するマグネシウムの重
量比との関係を示すグラフ図である。カーブA−A及びカ
ーブA−Aより上の領域は、所与のリチウムに対するマグ
ネシウムの重量比について、水和された硝酸マグネシウ
ム及び硝酸リチウムから成る塩から作られた相変化材料
を安定化するに必要な水性材料の割合（％）を表す。カ
ーブA−Aの下の領域は、相変化材料の密度が安定しない
相変化材料を表す。
【００１８】密度安定化相変化材料の調合物の更に別の
表現を図2及び3に示す。図2及び3は相変化材料中のマグ
ネシウム、リチウム及び水性材料（主に水）の関係を示
すグラフ図であり、図中の各3つの成分の重量割合
（％）は、相変化材料の全重量に対する割合ではなく、
相変化材料中のマグネシウム、リチウム及び水性材料の
総量に対する割合である。図3のグラフはこれらの3つの
成分についての図2の三成分図の断片図であるが、その
断片を選んだのはリチウム、マグネシウム及び水性材料
部分間の関係がより簡単に示されているからであり、図
3に示す割合（％）のみにそれら3つの成分が限定される
わけではないことを理解されたい。このグラフのライン
B−Bの下及び左の領域は、相変化材料中のリチウム、マ
グネシウム及び水性材料の総量の部分として表された、
相変化材料を安定させるに必要なリチウム、マグネシウ
ム及び水性材料の割合（％）を表す。ラインB−Bの右及
び上の領域は、相変化材料の密度が安定しない相変化材
料を表す。
表現を図2及び3に示す。図2及び3は相変化材料中のマグ
ネシウム、リチウム及び水性材料（主に水）の関係を示
すグラフ図であり、図中の各3つの成分の重量割合
（％）は、相変化材料の全重量に対する割合ではなく、
相変化材料中のマグネシウム、リチウム及び水性材料の
総量に対する割合である。図3のグラフはこれらの3つの
成分についての図2の三成分図の断片図であるが、その
断片を選んだのはリチウム、マグネシウム及び水性材料
部分間の関係がより簡単に示されているからであり、図
3に示す割合（％）のみにそれら3つの成分が限定される
わけではないことを理解されたい。このグラフのライン
B−Bの下及び左の領域は、相変化材料中のリチウム、マ
グネシウム及び水性材料の総量の部分として表された、
相変化材料を安定させるに必要なリチウム、マグネシウ
ム及び水性材料の割合（％）を表す。ラインB−Bの右及
び上の領域は、相変化材料の密度が安定しない相変化材
料を表す。
【００１９】この発明の他の実施態様に従う密度安定化
相変化材料は、この他のIA族及びIIA族の金属の硝酸塩
を用いて製造されうる。例えば、水和された硝酸カルシ
ウム（好ましくは硝酸カルシウム四水和物）を水和され
た硝酸マグネシウムの代わりに用いてもよい。更に、硝
酸ナトリウム又は硝酸カリウムを硝酸リチウムの代わり
に用いてもよい。特に、重量比が9l：9の水和された硝
酸マグネシウム（硝酸マグネシウム六水和物）と硝酸ナ
トリウムから形成される塩において、相変化材料の少な
くとも約38.5重量％は水でなければならない。また、重
量比が85：15の水和された硝酸マグネシウム（硝酸マグ
ネシウム六水和物）と硝酸カリウムから形成される塩に
おいて、相変化材料の少なくとも約37.2重量％は水でな
ければならない。更に、重量比が80：20の水和された硝
酸マグネシウム（硝酸マグネシウム六水和物）と硝酸カ
リウムから形成される塩において、相変化材料の少なく
とも約35重量％は水でなければならず、この比が75：25
場合には少なくとも約33.3重量％は水でなければならな
い。
相変化材料は、この他のIA族及びIIA族の金属の硝酸塩
を用いて製造されうる。例えば、水和された硝酸カルシ
ウム（好ましくは硝酸カルシウム四水和物）を水和され
た硝酸マグネシウムの代わりに用いてもよい。更に、硝
酸ナトリウム又は硝酸カリウムを硝酸リチウムの代わり
に用いてもよい。特に、重量比が9l：9の水和された硝
酸マグネシウム（硝酸マグネシウム六水和物）と硝酸ナ
トリウムから形成される塩において、相変化材料の少な
くとも約38.5重量％は水でなければならない。また、重
量比が85：15の水和された硝酸マグネシウム（硝酸マグ
ネシウム六水和物）と硝酸カリウムから形成される塩に
おいて、相変化材料の少なくとも約37.2重量％は水でな
ければならない。更に、重量比が80：20の水和された硝
酸マグネシウム（硝酸マグネシウム六水和物）と硝酸カ
リウムから形成される塩において、相変化材料の少なく
とも約35重量％は水でなければならず、この比が75：25
場合には少なくとも約33.3重量％は水でなければならな
い。
【００２０】同様に、重量比が90：10又は85：15の水和
された硝酸カルシウム（硝酸カルシウム六水和物）と硝
酸リチウムから形成される塩において、相変化材料の少
なくとも約30重量％は水でなければならない。更に、重
量比が9l：9の水和された硝酸カルシウム（硝酸カルシ
ウム六水和物）と硝酸ナトリウムから形成される塩にお
いて、相変化材料の少なくとも約30重量％は水でなけれ
ばならない。また、重量比が90：10の水和された硝酸カ
ルシウム（硝酸カルシウム六水和物）と硝酸カリウムか
ら形成される塩において、相変化材料の少なくとも約29
重量％は水でなければならず、この比が85：15場合には
少なくとも約27.9重量％は水でなければならない。
された硝酸カルシウム（硝酸カルシウム六水和物）と硝
酸リチウムから形成される塩において、相変化材料の少
なくとも約30重量％は水でなければならない。更に、重
量比が9l：9の水和された硝酸カルシウム（硝酸カルシ
ウム六水和物）と硝酸ナトリウムから形成される塩にお
いて、相変化材料の少なくとも約30重量％は水でなけれ
ばならない。また、重量比が90：10の水和された硝酸カ
ルシウム（硝酸カルシウム六水和物）と硝酸カリウムか
ら形成される塩において、相変化材料の少なくとも約29
重量％は水でなければならず、この比が85：15場合には
少なくとも約27.9重量％は水でなければならない。
【００２１】水性材料添加量の最大値について立論され
た。この最大数より上では、相変化材料の密度を安定化
するのに必要な量を上回る水は相変化材料から分離して
二成分系（主に水である第一成分と主に相変化材料であ
る第二成分）を形成することが立論される。図１の点線
C-Cは、硝酸マグネシウム六水和物、硝酸リチウム及び
水から形成される相変化材料についてのこの理論的最大
値の1つの表現を示す。点線C-Cは、マグネシウム１モル
あたり少なくとも６モルの水、とリチウム１モルあたり
少なくとも３モルの水が存在するような相変化材料を表
す。
た。この最大数より上では、相変化材料の密度を安定化
するのに必要な量を上回る水は相変化材料から分離して
二成分系（主に水である第一成分と主に相変化材料であ
る第二成分）を形成することが立論される。図１の点線
C-Cは、硝酸マグネシウム六水和物、硝酸リチウム及び
水から形成される相変化材料についてのこの理論的最大
値の1つの表現を示す。点線C-Cは、マグネシウム１モル
あたり少なくとも６モルの水、とリチウム１モルあたり
少なくとも３モルの水が存在するような相変化材料を表
す。
【００２２】また、相変化材料へ成核剤及び抑制剤のよ
うな添加物を加えること及び密度安定化を達成するのに
必要な水の量は含まれる添加物の量に従って変化する
（特に、添加物自体が水和されている場合）ことはよく
知られている。相変化材料の凝結を達成するために成核
剤（例えば、60〜200メッシュのシリカゲル）を硝酸カ
ルシウム/硝酸リチウム又は硝酸ナトリウムの塩に加え
てもよく、同様に、水酸化マグネシウムの形態の成核剤
を硝酸カルシウム/硝酸カリウムの塩に加えてもよい。
さらにリチウムホスフェートを相変化材料の酸性度を下
げるための抑制剤として加えて、腐食を制御してもよ
い。より好ましくは、水溶性抑制剤（四ホウ酸ナトリウ
ム十水和物の形態の四ホウ酸塩）及び／又は強塩基（例
えば、リチウム水酸化物、水酸化ナトリウム、バリウム
水酸化物又はカリウムホスフェート）を加えてもよい。
さらに、例えばモリブデン酸塩及び過マンガン酸塩から
成る塩の形態の酸化剤を酸素を供給して不動態化フィル
ムを修理するため相変化材料に加えてもよい。それゆえ
に、相変化材料に加えられたこのような成核剤及び抑制
剤の量、並びに成核剤及び抑制剤によって加えられた水
の量に従って加えられる水の割合（％）が変化すること
を当業者は認識するであろう。
うな添加物を加えること及び密度安定化を達成するのに
必要な水の量は含まれる添加物の量に従って変化する
（特に、添加物自体が水和されている場合）ことはよく
知られている。相変化材料の凝結を達成するために成核
剤（例えば、60〜200メッシュのシリカゲル）を硝酸カ
ルシウム/硝酸リチウム又は硝酸ナトリウムの塩に加え
てもよく、同様に、水酸化マグネシウムの形態の成核剤
を硝酸カルシウム/硝酸カリウムの塩に加えてもよい。
さらにリチウムホスフェートを相変化材料の酸性度を下
げるための抑制剤として加えて、腐食を制御してもよ
い。より好ましくは、水溶性抑制剤（四ホウ酸ナトリウ
ム十水和物の形態の四ホウ酸塩）及び／又は強塩基（例
えば、リチウム水酸化物、水酸化ナトリウム、バリウム
水酸化物又はカリウムホスフェート）を加えてもよい。
さらに、例えばモリブデン酸塩及び過マンガン酸塩から
成る塩の形態の酸化剤を酸素を供給して不動態化フィル
ムを修理するため相変化材料に加えてもよい。それゆえ
に、相変化材料に加えられたこのような成核剤及び抑制
剤の量、並びに成核剤及び抑制剤によって加えられた水
の量に従って加えられる水の割合（％）が変化すること
を当業者は認識するであろう。
【００２３】密度安定化相変化材料を製造するために、
水性材料及びその他の添加物は以下の方法に従って塩に
加えられる。まず、水和されたIIA族金属の硝酸塩及びI
A族金属の硝酸塩から成る塩の所定量を容器に入れ、融
解状態に加熱する。相変化材料の融解温度は、その塩の
組成（存在する硝酸塩及びそれらの相対濃度の両方）に
従って変化する。例えば、硝酸マグネシウム六水和物：
硝酸リチウム塩の近共融混合物の融解温度は約70℃であ
り、硝酸カルシウム四水和物：硝酸カリウムの組成物の
融解温度は約30℃である。融解に続いて、均質性を改良
するために融解した塩を混合する。融解した塩をフラス
コへ移し、その塩が長時間の貯蔵される場合に水の損失
を防ぐために、そのフラスコを密封する。その塩が融解
状態にある間、水性材料及びその他の添加物（例えば、
成核剤や抑制剤）を加えて、その混合物を（例えば、磁
気攪拌棒で）攪拌する。混合物を撹拌する間に水が相変
化材料から逃げるのを妨ぐために、水を添加した後再び
そのフラスコを密封すべきである。
水性材料及びその他の添加物は以下の方法に従って塩に
加えられる。まず、水和されたIIA族金属の硝酸塩及びI
A族金属の硝酸塩から成る塩の所定量を容器に入れ、融
解状態に加熱する。相変化材料の融解温度は、その塩の
組成（存在する硝酸塩及びそれらの相対濃度の両方）に
従って変化する。例えば、硝酸マグネシウム六水和物：
硝酸リチウム塩の近共融混合物の融解温度は約70℃であ
り、硝酸カルシウム四水和物：硝酸カリウムの組成物の
融解温度は約30℃である。融解に続いて、均質性を改良
するために融解した塩を混合する。融解した塩をフラス
コへ移し、その塩が長時間の貯蔵される場合に水の損失
を防ぐために、そのフラスコを密封する。その塩が融解
状態にある間、水性材料及びその他の添加物（例えば、
成核剤や抑制剤）を加えて、その混合物を（例えば、磁
気攪拌棒で）攪拌する。混合物を撹拌する間に水が相変
化材料から逃げるのを妨ぐために、水を添加した後再び
そのフラスコを密封すべきである。
【００２４】
【実施例】本発明に従って製造された相変化材料の液相
及び固相の密度が、相変化材料の融点温度付近の温度に
おいて、ほぼ等しいことを確認するために、上記で論議
したものと同様の方法に従っていくつかの試験片を製造
し、その試験片について定性的測定及び定量的測定の両
方を行った。さらに、いくつかの試験片のエネルギー容
量を示差走査熱量計を用いて測定した。これらの試験片
は問題の塩のサンプルを最初に溶かすことによって製造
された。サンプルサイズは塩によって異なり、例えば、
以下で使用するグループ１の試験片を製造するために、
1.0キログラムの硝酸マグネシウム/硝酸リチウム塩を融
解した。融解した塩サンプルの一部をとっておいて、カ
ールフィッシャー滴定による水分測定のために冷却し
た。融解した塩サンプルの大部分は、磁気攪拌棒を備え
た2リットルエルレンマイヤーフラスコへ移した。次に
水損失を防ぐためにエルレンマイヤーフラスコを密封し
た。その後、融解した塩の試験片を2リットルエルレン
マイヤーフラスコから磁気攪拌棒を備えた125ミリリッ
トルエルレンマイヤーフラスコへ移した。試験片のサイ
ズが塩によって異なるので、グループ１の試験のために
100ミリリットル（150〜160g）の試験片サイズを用い
た。次に、水及び成核剤（グループ４〜6）をホールピ
ペットを通して125ミリリットルフラスコに加え、この
フラスコを封止した。必要ならば、次に融解した塩、水
及び成核剤の組み合せを確実に完全に混合するために攪
拌する。
及び固相の密度が、相変化材料の融点温度付近の温度に
おいて、ほぼ等しいことを確認するために、上記で論議
したものと同様の方法に従っていくつかの試験片を製造
し、その試験片について定性的測定及び定量的測定の両
方を行った。さらに、いくつかの試験片のエネルギー容
量を示差走査熱量計を用いて測定した。これらの試験片
は問題の塩のサンプルを最初に溶かすことによって製造
された。サンプルサイズは塩によって異なり、例えば、
以下で使用するグループ１の試験片を製造するために、
1.0キログラムの硝酸マグネシウム/硝酸リチウム塩を融
解した。融解した塩サンプルの一部をとっておいて、カ
ールフィッシャー滴定による水分測定のために冷却し
た。融解した塩サンプルの大部分は、磁気攪拌棒を備え
た2リットルエルレンマイヤーフラスコへ移した。次に
水損失を防ぐためにエルレンマイヤーフラスコを密封し
た。その後、融解した塩の試験片を2リットルエルレン
マイヤーフラスコから磁気攪拌棒を備えた125ミリリッ
トルエルレンマイヤーフラスコへ移した。試験片のサイ
ズが塩によって異なるので、グループ１の試験のために
100ミリリットル（150〜160g）の試験片サイズを用い
た。次に、水及び成核剤（グループ４〜6）をホールピ
ペットを通して125ミリリットルフラスコに加え、この
フラスコを封止した。必要ならば、次に融解した塩、水
及び成核剤の組み合せを確実に完全に混合するために攪
拌する。
【００２５】試験１−定性的測定 ここで報告される定性的試験の全てについて同様の試験
方法を用いた。密封された125のミリリットルエルレン
マイヤーフラスコに相変化材料の試験片を入れ、冷却し
て固体を形成した。次にこのサンプルを局部的に（フラ
スコの底を）加熱して相変化材料内に相変化を起した。
液体及び固体は比較的非圧縮性なので、固相及び液相間
で密度が顕著に減少するとフラスコは壊れた。
方法を用いた。密封された125のミリリットルエルレン
マイヤーフラスコに相変化材料の試験片を入れ、冷却し
て固体を形成した。次にこのサンプルを局部的に（フラ
スコの底を）加熱して相変化材料内に相変化を起した。
液体及び固体は比較的非圧縮性なので、固相及び液相間
で密度が顕著に減少するとフラスコは壊れた。
【００２６】
【化１】グループ１ - Ｍｇ（ＮＯ3）2：ＬｉＮＯ3 グループ１の試験のために３組の定性的測定を行い、各
組の測定は硝酸リチウムに対する水和された硝酸マグネ
シウムの最初の比が異なる塩から製造された相変化材料
を用いて行った。試験された3種の塩の硝酸リチウムに
対する硝酸マグネシウム六水和物の比は、約92：8（塩
1）、85.3：14.7（塩2）及び81：19（塩3）であった。
これらの塩のリチウム、マグネシウム及び水の含量の分
析値（重量％）は、8.87 Mg、0.80 Li、38.0 H2O（塩
1）；8.09 Mg、1.48 Li、36.3 H20（塩2）；7.69 Mg、
1.91 Li、33.7 H2O（塩3）であった。塩1、2及び3につ
いてのグループ１の試験結果をそれぞれ表1、2及び3に
示す。
組の測定は硝酸リチウムに対する水和された硝酸マグネ
シウムの最初の比が異なる塩から製造された相変化材料
を用いて行った。試験された3種の塩の硝酸リチウムに
対する硝酸マグネシウム六水和物の比は、約92：8（塩
1）、85.3：14.7（塩2）及び81：19（塩3）であった。
これらの塩のリチウム、マグネシウム及び水の含量の分
析値（重量％）は、8.87 Mg、0.80 Li、38.0 H2O（塩
1）；8.09 Mg、1.48 Li、36.3 H20（塩2）；7.69 Mg、
1.91 Li、33.7 H2O（塩3）であった。塩1、2及び3につ
いてのグループ１の試験結果をそれぞれ表1、2及び3に
示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】実験誤差を見込んでも、約39重量％未満の
水を含む塩1から製造された相変化材料は、固相及び液
相間の密度変動が大きくフラスコを壊した。混合物の重
量に対して少なくとも約39重量％が水であった混合物に
ついては、同じような劇的な密度変動が起きず、従って
混合物が固相から液相へ変化する間、フラスコは壊れな
かった。塩2について密度安定化は約37重量％の水で起
こり、塩3については密度安定化は約35重量％の水で起
こった。
水を含む塩1から製造された相変化材料は、固相及び液
相間の密度変動が大きくフラスコを壊した。混合物の重
量に対して少なくとも約39重量％が水であった混合物に
ついては、同じような劇的な密度変動が起きず、従って
混合物が固相から液相へ変化する間、フラスコは壊れな
かった。塩2について密度安定化は約37重量％の水で起
こり、塩3については密度安定化は約35重量％の水で起
こった。
【００３１】
【化２】グループ２ - Ｍｇ（ＮＯ3）2：ＮａＮＯ3 グループ２については、１組の定性的測定が行われ、硝
酸ナトリウムに対する硝酸マグネシウム六水和物の比が
約91：9の塩を試験した。その結果を表4に示す。
酸ナトリウムに対する硝酸マグネシウム六水和物の比が
約91：9の塩を試験した。その結果を表4に示す。
【００３２】
【表４】 実験誤差を見込んでも、この塩の密度安定化は約38.5重
量％の水で起こった。
量％の水で起こった。
【００３３】
【化３】グループ３ - Ｍｇ（ＮＯ3）2：ＫＮＯ3 グループ３については、３組の定性的測定が行われ、各
組の測定は硝酸カリウムに対する水和された硝酸マグネ
シウムの最初の比が異なる塩から製造された相変化材料
を用いて行った。試験された3種の塩の硝酸カリウムに
対する硝酸マグネシウム六水和物の比は、約85：15（塩
1）、80：20（塩2）及び75：25（塩3）であった。塩1、
2及び3についてのグループ１の試験結果をそれぞれ表
5、6及び7に示す。
組の測定は硝酸カリウムに対する水和された硝酸マグネ
シウムの最初の比が異なる塩から製造された相変化材料
を用いて行った。試験された3種の塩の硝酸カリウムに
対する硝酸マグネシウム六水和物の比は、約85：15（塩
1）、80：20（塩2）及び75：25（塩3）であった。塩1、
2及び3についてのグループ１の試験結果をそれぞれ表
5、6及び7に示す。
【００３４】
【表５】
【００３５】
【表６】
【００３６】
【表７】
【００３７】実験誤差を見込んでも、少なくとも約37.2
重量％の水を有する塩１から作られた相変化材料の密度
は安定化した。塩２の密度安定化は約35重量％の水で起
こり、塩３の密度安定化は約33.3重量％の水で起こっ
た。
重量％の水を有する塩１から作られた相変化材料の密度
は安定化した。塩２の密度安定化は約35重量％の水で起
こり、塩３の密度安定化は約33.3重量％の水で起こっ
た。
【００３８】
【化４】グループ４ - Ｃａ（ＮＯ3）2：ＬｉＮＯ3 グループ４については、２組の定性的測定が行われ、各
組の測定は硝酸リチウムに対する水和された硝酸カルシ
ウムの最初の比が異なる塩から製造された相変化材料を
用いて行った。試験された２種の塩の硝酸リチウムに対
する硝酸カルシウム六水和物の比は、約90：10（塩1）
及び85：15（塩2）であった。塩1及び2についてのグル
ープ４の試験結果をそれぞれ表8及び9に示す。
組の測定は硝酸リチウムに対する水和された硝酸カルシ
ウムの最初の比が異なる塩から製造された相変化材料を
用いて行った。試験された２種の塩の硝酸リチウムに対
する硝酸カルシウム六水和物の比は、約90：10（塩1）
及び85：15（塩2）であった。塩1及び2についてのグル
ープ４の試験結果をそれぞれ表8及び9に示す。
【００３９】
【表８】
【００４０】
【表９】 実験誤差を見込んでも塩1及び２の密度安定化は約30重
量％の水で起こった。
量％の水で起こった。
【００４１】
【化５】グループ５ - Ｃａ（ＮＯ3）2：ＮａＮＯ3 グループ５については、１組の定性的測定が行われ、試
験された塩の硝酸ナトリウムに対する硝酸カルシウム六
水和物の比は約91：9であった。この試験結果を表１０
に示す。
験された塩の硝酸ナトリウムに対する硝酸カルシウム六
水和物の比は約91：9であった。この試験結果を表１０
に示す。
【００４２】
【表１０】 実験誤差を見込んでもこの塩の密度安定化は約30重量％
の水で起こった。
の水で起こった。
【００４３】
【化６】グループ６ - Ｃａ（ＮＯ3）2：ＫＮＯ3 グループ６については、２組の定性的測定が行われ、各
組の測定は硝酸カリウムに対する水和された硝酸カルシ
ウムの最初の比が異なる塩から製造された相変化材料を
用いて行った。試験された２種の塩の硝酸カリウムに対
する硝酸カルシウム六水和物の比は、約90：10（塩1）
及び85：15（塩2）であった。塩1及び2についてのグル
ープ４の試験結果をそれぞれ表11及び12に示す。
組の測定は硝酸カリウムに対する水和された硝酸カルシ
ウムの最初の比が異なる塩から製造された相変化材料を
用いて行った。試験された２種の塩の硝酸カリウムに対
する硝酸カルシウム六水和物の比は、約90：10（塩1）
及び85：15（塩2）であった。塩1及び2についてのグル
ープ４の試験結果をそれぞれ表11及び12に示す。
【００４４】
【表１１】
【００４５】
【表１２】 実験誤差を見込んでも、塩1及び２の密度安定化はそれ
ぞれ約29重量％及び約27.9重量％の水で起こった。
ぞれ約29重量％及び約27.9重量％の水で起こった。
【００４６】試験２−定量的測定 グループ１及びグループ３の塩を用いて追加サンプルを
製造した。融点温度におけるこれらのサンプルの固相及
び液相の密度を以下の方法に従って定量的に測定した：液相の密度 予熱された50ミリリットルのメスシリンダーをはかりの
上に置いた。このシリンダーの重量を除いて、10〜45ミ
リリットルの融解したサンプル材料を加えた。この重量
を最も近い10ミリグラムで記録し、その容積を最も近い
0.25ミリリットルで記録した。グループ１について全て
の測定を90℃の5℃以内で行い、グループ３についての
測定は約90℃で行った。そのサンプルの重量をそのサン
プルの容積で割ることにより液相の密度を計算した。
製造した。融点温度におけるこれらのサンプルの固相及
び液相の密度を以下の方法に従って定量的に測定した：液相の密度 予熱された50ミリリットルのメスシリンダーをはかりの
上に置いた。このシリンダーの重量を除いて、10〜45ミ
リリットルの融解したサンプル材料を加えた。この重量
を最も近い10ミリグラムで記録し、その容積を最も近い
0.25ミリリットルで記録した。グループ１について全て
の測定を90℃の5℃以内で行い、グループ３についての
測定は約90℃で行った。そのサンプルの重量をそのサン
プルの容積で割ることにより液相の密度を計算した。
【００４７】固相の密度 グループ１及び３の試験片の固体密度を計算するために
異なる方を用いた。グループ１の試験片については、ア
ルミニウム箔の12インチ角片を平らな表面に置いた。上
記の液体の密度測定で用いられた融解サンプル材料の小
サンプルを箔の上に注ぎ、この箔の上に融解したサンプ
ル材料の薄い層を作り、それを水損失又は増加を防ぐた
めに密封容器の中に入れた。この融解したサンプル材料
の層を固化させる（10〜20分）。この箔を折り、そのサ
ンプルをつぶした。約20ミリリットルの不活性な溶剤
（例えば、鉱油）を含む50ミリリットルメスシリンダー
をはかりの上に置いた。このシリンダー及び溶剤の重量
を除いて、この溶剤の容積を記録した。次につぶしたサ
ンプル材料をシリンダーへ移し、この重量を最も近い10
ミリグラムで記録し、その容積を最も近い0.25ミリリッ
トルで記録した。全ての測定を60℃の10℃以内で行っ
た。そのサンプルの重量を、つぶした固体サンプルをシ
リンダーに加えた時の溶剤の容積変化量で割ることによ
り固相の密度を計算した。
異なる方を用いた。グループ１の試験片については、ア
ルミニウム箔の12インチ角片を平らな表面に置いた。上
記の液体の密度測定で用いられた融解サンプル材料の小
サンプルを箔の上に注ぎ、この箔の上に融解したサンプ
ル材料の薄い層を作り、それを水損失又は増加を防ぐた
めに密封容器の中に入れた。この融解したサンプル材料
の層を固化させる（10〜20分）。この箔を折り、そのサ
ンプルをつぶした。約20ミリリットルの不活性な溶剤
（例えば、鉱油）を含む50ミリリットルメスシリンダー
をはかりの上に置いた。このシリンダー及び溶剤の重量
を除いて、この溶剤の容積を記録した。次につぶしたサ
ンプル材料をシリンダーへ移し、この重量を最も近い10
ミリグラムで記録し、その容積を最も近い0.25ミリリッ
トルで記録した。全ての測定を60℃の10℃以内で行っ
た。そのサンプルの重量を、つぶした固体サンプルをシ
リンダーに加えた時の溶剤の容積変化量で割ることによ
り固相の密度を計算した。
【００４８】グループ３の試験片について、少なくとも
約7ミリリットルの不活性な溶媒（例えば、鉱油）を含
んだ10ミリリットルメスシリンダーをはかりの上に置い
た。このシリンダー及び溶剤の重量を除いて、この溶剤
の容積を記録した。予熱されたガラス製のホールピペッ
トを用いて、融解状態の塩をシリンダーへ移すと、この
塩は固化した。この塩の重量を最も近い10ミリグラムで
記録し、その容積を最も近い0.1ミリリットルで記録し
た。シリンダーへ移した融解状態の塩の重量を、融解塩
を加えた時の溶剤の容積変化量で割ることにより密度を
計算した。グループ１の塩2についていくつかの試験片
を用いたので、この試験の結果を以下のテーブルにまと
めた。
約7ミリリットルの不活性な溶媒（例えば、鉱油）を含
んだ10ミリリットルメスシリンダーをはかりの上に置い
た。このシリンダー及び溶剤の重量を除いて、この溶剤
の容積を記録した。予熱されたガラス製のホールピペッ
トを用いて、融解状態の塩をシリンダーへ移すと、この
塩は固化した。この塩の重量を最も近い10ミリグラムで
記録し、その容積を最も近い0.1ミリリットルで記録し
た。シリンダーへ移した融解状態の塩の重量を、融解塩
を加えた時の溶剤の容積変化量で割ることにより密度を
計算した。グループ１の塩2についていくつかの試験片
を用いたので、この試験の結果を以下のテーブルにまと
めた。
【００４９】
【表１３】
【００５０】このようにこの定量的試験の結果は、実験
誤差を見込んでも、上記の定性的試験の結果を一般的に
確認するものである：グループ１の塩2から形成された
相変化材料の少なくとも約37重量％が水である場合に、
固相及び液相の密度はほぼ等しく、即ち密度は安定し
た。全水含量がそれぞれ39.2及び35.3重量％であるグル
ープ１の塩1及び3の塩から製造された試験片の試験結果
は、実験誤差を見込んでも、固相及び液相の密度が1.57
g/mlでほぼ等しいことを確認した。特に、塩1の試験片
の固相及び液相の密度はほぼ等しかった一方で、塩3の
試験片の固相密度は1.58g/mlであり、液相の密度は1.57
g/mlであった。同様に、全水含量がそれぞれ37.4、35.1
及び33.6重量％であるグループ３の塩1、2及び3から製
造された試験片の試験結果は、液相及び固相密度がほぼ
等しいことを示した。塩1について液相及び固相密度は
それぞれ1.59及び1.58g/mlであった一方で、塩2の密度
は1.61及び1.62g/mlであり、塩3の密度は1.62及び1.64g
/mlであった。
誤差を見込んでも、上記の定性的試験の結果を一般的に
確認するものである：グループ１の塩2から形成された
相変化材料の少なくとも約37重量％が水である場合に、
固相及び液相の密度はほぼ等しく、即ち密度は安定し
た。全水含量がそれぞれ39.2及び35.3重量％であるグル
ープ１の塩1及び3の塩から製造された試験片の試験結果
は、実験誤差を見込んでも、固相及び液相の密度が1.57
g/mlでほぼ等しいことを確認した。特に、塩1の試験片
の固相及び液相の密度はほぼ等しかった一方で、塩3の
試験片の固相密度は1.58g/mlであり、液相の密度は1.57
g/mlであった。同様に、全水含量がそれぞれ37.4、35.1
及び33.6重量％であるグループ３の塩1、2及び3から製
造された試験片の試験結果は、液相及び固相密度がほぼ
等しいことを示した。塩1について液相及び固相密度は
それぞれ1.59及び1.58g/mlであった一方で、塩2の密度
は1.61及び1.62g/mlであり、塩3の密度は1.62及び1.64g
/mlであった。
【００５１】試験３−エネルギー容量 グループ１の塩1及び3から製造された相変化材料の7サ
ンプル並びにグループ１の塩2及びグループ３の塩1、2
及び3を用いて製造された相変化材料の各２サンプルの
エネルギー容量を測定するために示差走査熱量計を用い
た。以下の手順を用いて相変化材料のエネルギー容量を
測定した。グループ１の塩1及び3から製造された相変化
材料の各試験について、それぞれ10〜30mgの相変化材料
を含む2つのサンプル熱量測定セルを用意した。まず空
の各サンプル熱量測定セルをはかりにかけた。次に試験
されるべき相変化材料を80℃の密閉容器の中で融解し
た。融解した相変化材料をサンプルセルに入れ、周囲環
境による水損失又は増加を防ぐためこのセルを密封し
た。このセルの重量を再び測定し、このセルに含まれる
サンプル量を決定し、示差走査熱量計を用いて測定を行
った。
ンプル並びにグループ１の塩2及びグループ３の塩1、2
及び3を用いて製造された相変化材料の各２サンプルの
エネルギー容量を測定するために示差走査熱量計を用い
た。以下の手順を用いて相変化材料のエネルギー容量を
測定した。グループ１の塩1及び3から製造された相変化
材料の各試験について、それぞれ10〜30mgの相変化材料
を含む2つのサンプル熱量測定セルを用意した。まず空
の各サンプル熱量測定セルをはかりにかけた。次に試験
されるべき相変化材料を80℃の密閉容器の中で融解し
た。融解した相変化材料をサンプルセルに入れ、周囲環
境による水損失又は増加を防ぐためこのセルを密封し
た。このセルの重量を再び測定し、このセルに含まれる
サンプル量を決定し、示差走査熱量計を用いて測定を行
った。
【００５２】グループ１の塩2並びにグループ３の塩1、
2及び3から製造された相変化材料の各試験について、5g
及び0.5gのサンプルを含んだ二つのサンプル熱量測定セ
ルを用意した。一方、グループの塩1及び3から製造され
た相変化材料のサンプルについて行われたのと同じ試験
手順をグループ１の塩2について用い、グループ３の塩
についても融解温度を除き同様にした。グループ１の塩
1及び3についての試験結果をそれぞれ表14及び15に示
す。そこに示す数字は行われた試験の平均値を表す。
2及び3から製造された相変化材料の各試験について、5g
及び0.5gのサンプルを含んだ二つのサンプル熱量測定セ
ルを用意した。一方、グループの塩1及び3から製造され
た相変化材料のサンプルについて行われたのと同じ試験
手順をグループ１の塩2について用い、グループ３の塩
についても融解温度を除き同様にした。グループ１の塩
1及び3についての試験結果をそれぞれ表14及び15に示
す。そこに示す数字は行われた試験の平均値を表す。
【００５３】
【表１４】
【００５４】
【表１５】
【００５５】グループ１の塩2に関して、これらの試験
は、約1.4gの追加水を用いて製造された相変化材料（水
が約37.2重量％）のエネルギー容量は、追加水のない塩
（水が約36.3重量％）のエネルギー容量よりも9.2J/g低
いことを示した。グループ３の塩について、これらの試
験は、全水含量が37.4重量％である塩1から製造された
相変化材料のエネルギー容量は本質的に不変であり、全
水含量が35.1重量％である塩２から製造された相変化材
料のエネルギー容量は2Ｊ／ｇだけ低く、全水含量が33.
6重量％である塩３から製造された相変化材料のエネル
ギー容量は６Ｊ／ｇだけ低いことを示した。理解される
ように、かなり大きい範囲の水添加にわたって、この発
明の密度安定化相変化材料のエネルギー容量は、非密度
安定化相変化材料のエネルギー容量にほぼ等しいままだ
った。顕著な量の水を添加（即ち、出発材料の5重量％
以上）しても、この発明の実施態様に従う相変化材料の
エネルギー容量は100J/g以上を維持したことが示され
た。
は、約1.4gの追加水を用いて製造された相変化材料（水
が約37.2重量％）のエネルギー容量は、追加水のない塩
（水が約36.3重量％）のエネルギー容量よりも9.2J/g低
いことを示した。グループ３の塩について、これらの試
験は、全水含量が37.4重量％である塩1から製造された
相変化材料のエネルギー容量は本質的に不変であり、全
水含量が35.1重量％である塩２から製造された相変化材
料のエネルギー容量は2Ｊ／ｇだけ低く、全水含量が33.
6重量％である塩３から製造された相変化材料のエネル
ギー容量は６Ｊ／ｇだけ低いことを示した。理解される
ように、かなり大きい範囲の水添加にわたって、この発
明の密度安定化相変化材料のエネルギー容量は、非密度
安定化相変化材料のエネルギー容量にほぼ等しいままだ
った。顕著な量の水を添加（即ち、出発材料の5重量％
以上）しても、この発明の実施態様に従う相変化材料の
エネルギー容量は100J/g以上を維持したことが示され
た。
【００５６】典型的な用途 密度安定化相変化材料はエネルギー貯蔵装置に広く用い
られる可能性がある。好ましい実施例を図4に示すが、
それはアルミニウム熱バッテリーである。熱バッテリー
10は、内側容器14及び外側容器16を有する中央ハウジン
グ12を含み、この内側容器14はその間に第一又は断熱空
間18を有する外側容器16の内部に配置されており、その
空間18は断熱材料で充填されるか又は真空である。多数
の管20が内側容器14の中に配置され、多数の管20の間に
第2空間22が形成され、この第2空間22は密度安定化相変
化材料で充填される。熱バッテリー10はまた多数の管20
の間に伸びる多数のフィン（図示しない。）を含んでよ
い。中央ハウジング12の末端24,26は端板によって密封
されている（左端板28のみ図示されている。）。この端
板はまたカバー又はタンク32,34と結合して、多数の管2
0と流体連通する中央ハウジング12の両末端でヘッダ及
びタンク構造体36,38を形成する。
られる可能性がある。好ましい実施例を図4に示すが、
それはアルミニウム熱バッテリーである。熱バッテリー
10は、内側容器14及び外側容器16を有する中央ハウジン
グ12を含み、この内側容器14はその間に第一又は断熱空
間18を有する外側容器16の内部に配置されており、その
空間18は断熱材料で充填されるか又は真空である。多数
の管20が内側容器14の中に配置され、多数の管20の間に
第2空間22が形成され、この第2空間22は密度安定化相変
化材料で充填される。熱バッテリー10はまた多数の管20
の間に伸びる多数のフィン（図示しない。）を含んでよ
い。中央ハウジング12の末端24,26は端板によって密封
されている（左端板28のみ図示されている。）。この端
板はまたカバー又はタンク32,34と結合して、多数の管2
0と流体連通する中央ハウジング12の両末端でヘッダ及
びタンク構造体36,38を形成する。
【００５７】特に、カバー32はそれに取付けられている
入口40及び出口42を有しており、それらはヘッダ及びタ
ンク構造体36の内部空間と流体連通している。両方のカ
バー32,34はじゃま板44,46を有する。T形のじゃま板44
は、この図では1つの部品として表されているが、2つの
部分の組立部品であってもよく、ヘッダ及びタンク構造
体36を3つの小室に分割して、入口40を出口42から分離
している。じゃま板46はヘッダ及びタンク構造体38を2
つの小室に分ける。このことにより、じゃま板44,46は
ヘッダ及びタンク構造体36、38並びに管20を通して流体
通過をもたらし、中央ハウジング12の中に曲りくねった
通路を形成する。作動中の流体（例えば、エンジン冷却
液）は、入口40からヘッダ及びタンク構造体36を通っ
て、中央ハウジング12内に配置されている管20の少なく
とも1つに入る。この作動中の流体は管20を通ってヘッ
ダ及びタンク構造体38へ抜け、そこでその作動中の流体
は他の管20に入り、ヘッダ及びタンク構造体36に戻る。
次に、この作動中の流体はまた他の管20を通過してヘッ
ダ及びタンク構造体38へ流れ、更に他の管20を通過して
ヘッダ及びタンク構造体36へ流れる。この作動中の流体
は出口42を通ってヘッダ及びタンク構造体36から出る。
入口40及び出口42を有しており、それらはヘッダ及びタ
ンク構造体36の内部空間と流体連通している。両方のカ
バー32,34はじゃま板44,46を有する。T形のじゃま板44
は、この図では1つの部品として表されているが、2つの
部分の組立部品であってもよく、ヘッダ及びタンク構造
体36を3つの小室に分割して、入口40を出口42から分離
している。じゃま板46はヘッダ及びタンク構造体38を2
つの小室に分ける。このことにより、じゃま板44,46は
ヘッダ及びタンク構造体36、38並びに管20を通して流体
通過をもたらし、中央ハウジング12の中に曲りくねった
通路を形成する。作動中の流体（例えば、エンジン冷却
液）は、入口40からヘッダ及びタンク構造体36を通っ
て、中央ハウジング12内に配置されている管20の少なく
とも1つに入る。この作動中の流体は管20を通ってヘッ
ダ及びタンク構造体38へ抜け、そこでその作動中の流体
は他の管20に入り、ヘッダ及びタンク構造体36に戻る。
次に、この作動中の流体はまた他の管20を通過してヘッ
ダ及びタンク構造体38へ流れ、更に他の管20を通過して
ヘッダ及びタンク構造体36へ流れる。この作動中の流体
は出口42を通ってヘッダ及びタンク構造体36から出る。
【００５８】この作動中の流体が中央ハウジング12を通
過するに従って、この作動中の流体は、管20の壁を介し
て、第2空間22に充填された相変化材料と熱交換を行
う。特に、作動中の流体の温度が相変化材料の温度を上
回る場合には、エネルギーは相変化材料へ移りその固相
を加熱し、相変化材料を固相から液相へ変化させるか又
は液相を更に加熱し、それによりそのバッテリー内にエ
ネルギーを貯える。一方その作動中の流体の温度が相変
化材料の温度を下回る場合には、エネルギーは相変化材
料から作動中の流体へ移り、その流体を加熱して液相の
相変化材料を冷却し、相変化材料を液相及び固相の間で
変化させるか又は固相を更に冷却し、このことによりバ
ッテリーからエネルギーを取り出す。
過するに従って、この作動中の流体は、管20の壁を介し
て、第2空間22に充填された相変化材料と熱交換を行
う。特に、作動中の流体の温度が相変化材料の温度を上
回る場合には、エネルギーは相変化材料へ移りその固相
を加熱し、相変化材料を固相から液相へ変化させるか又
は液相を更に加熱し、それによりそのバッテリー内にエ
ネルギーを貯える。一方その作動中の流体の温度が相変
化材料の温度を下回る場合には、エネルギーは相変化材
料から作動中の流体へ移り、その流体を加熱して液相の
相変化材料を冷却し、相変化材料を液相及び固相の間で
変化させるか又は固相を更に冷却し、このことによりバ
ッテリーからエネルギーを取り出す。
【００５９】第2空間22に充填されている相変化材料の
密度は安定化されているので、内側容器22、管20及びフ
ィン（図示されていない。）の周期的変形は問題とはな
らない。そのため、この発明の相変化材料を用いるバッ
テリー10は、非密度安定化相変化材料を用いるバッテリ
ーより長い寿命を有することになる。非密度安定化相変
化材料を用いるバッテリーにおいては、相変化材料の変
化が容器の変形を引き起こし、それにより不動態化層に
亀裂を引き起し、それは更に容器内に腐食をもたらし腐
食ガスの形成を引き起こし、最終的にバッテリーの破壊
に至る。この明細書、図面及び添付の特許請求の範囲を
研究すれば、この発明のまた他の側面、用途、目的及び
利点を得ることができる。
密度は安定化されているので、内側容器22、管20及びフ
ィン（図示されていない。）の周期的変形は問題とはな
らない。そのため、この発明の相変化材料を用いるバッ
テリー10は、非密度安定化相変化材料を用いるバッテリ
ーより長い寿命を有することになる。非密度安定化相変
化材料を用いるバッテリーにおいては、相変化材料の変
化が容器の変形を引き起こし、それにより不動態化層に
亀裂を引き起し、それは更に容器内に腐食をもたらし腐
食ガスの形成を引き起こし、最終的にバッテリーの破壊
に至る。この明細書、図面及び添付の特許請求の範囲を
研究すれば、この発明のまた他の側面、用途、目的及び
利点を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の実施態様の密度安定化のた
めに必要な最小限の水性材料のプロットである。
めに必要な最小限の水性材料のプロットである。
【図２】図２は、この発明の実施態様の密度安定化のた
めに必要なリチウム、マグネシウム及び水性材料の割合
（％）の三成分図である。
めに必要なリチウム、マグネシウム及び水性材料の割合
（％）の三成分図である。
【図３】図３は、図２の三成分図の部分の拡大図であ
る。
る。
【図４】図４は、この発明の熱バッテリーの概略図であ
る。
る。
１０ 熱バッテリー １２ 中央ハウジング １４ 内側容器 １６ 外側容器 １８ 第一又は断熱空間 ２０ 多数の管 ２２ 第2空間 ２４、２６ 末端 ２８ 左端板 ３２、３４ カバー又はタンク ３６、３８ ヘッダ及びタンク構造体 ４０ 入口 ４２ 出口 ４４、４６ じゃま板
フロントページの続き (72)発明者 デイビッド・ジョン・チャーネッキー アメリカ合衆国ウイスコンシン州ラシー ン、ミッチェル・ストリート2400
Claims (20)
- 【請求項１】 水和IIA族金属硝酸塩及びIA族金属硝酸
塩から成る塩、並びに相変化材料の液相及び固相の密度
が相変化の間にほぼ等しくなるのに十分な効果的量の水
性材料を含む相変化材料。 - 【請求項２】 前記水和IIA族金属硝酸塩が水和された
硝酸カルシウム及び水和された硝酸マグネシウムから成
る群から選択される請求項１に記載の相変化材料。 - 【請求項３】 前記水和IIA族金属硝酸塩が硝酸カルシ
ウム四水和物及び硝酸マグネシウム六水和物から成る群
から選択される請求項１に記載の相変化材料。 - 【請求項４】 前記IA族金属硝酸塩が硝酸リチウム、硝
酸ナトリウム又は硝酸カリウムから成る群から選択され
る請求項１に記載の相変化材料。 - 【請求項５】 前記水性材料が水である請求項１に記載
の相変化材料。 - 【請求項６】 前記塩が硝酸マグネシウム六水和物：硝
酸カリウムの重量比が75：25〜85：15である硝酸マグネ
シウム六水和物：硝酸カリウム塩であり、前記水性材料
が相変化材料に対して少なくとも33.3〜少なくとも37.2
重量％の間で変化し、前記水性材料の重量割合が、硝酸
マグネシウム六水和物：硝酸カリウム塩中の硝酸マグネ
シウム六水和物の重量％と直接関係して、相変化材料に
対して少なくとも33.3〜少なくとも37.2重量％の間で変
化する請求項１に記載の相変化材料。 - 【請求項７】 前記塩が硝酸カルシウム四水和物：硝酸
リチウムの重量比が85：15〜90：10である硝酸カルシウ
ム四水和物：硝酸リチウム塩であって、前記水性材料が
相変化材料の少なくとも30重量％である請求項１に記載
の相変化材料。 - 【請求項８】 前記塩が硝酸カルシウム四水和物：硝酸
カリウムの重量比が85：15〜90：10である硝酸カルシウ
ム四水和物：硝酸カリウム塩であって、前記水性材料が
相変化材料に対して少なくとも27.9〜少なくとも29重量
％の間で変化し、前記水性材料の重量割合が硝酸カルシ
ウム四水和物：硝酸カリウム塩中の硝酸カルシウム四水
和物の重量％と直接関係して、相変化材料に対して少な
くとも27.9〜少なくとも29重量％の間で変化する請求項
１に記載の相変化材料。 - 【請求項９】 水和されたIIA族金属硝酸塩及びIA族金
属硝酸塩から成る塩を提供する段階、並びに前記相変化
材料の液相及び固相の密度が相変化の間にほぼ等しくな
るのに十分な効果的量の水性材料を添加する段階から成
る密度安定化相変化材料の製法。 - 【請求項１０】 前記塩を提供する段階が、水和された
硝酸カルシウム及び水和された硝酸マグネシウムから成
る群から選択される水和IIA族金属硝酸塩、並びに硝酸
リチウム、硝酸ナトリウム及び硝酸カリウムから成る群
から選択されるIA族金属硝酸塩を提供する段階を含む請
求項９に記載の製法。 - 【請求項１１】 前記塩を提供する段階が、硝酸カルシ
ウム四水和物及び硝酸マグネシウム六水和物から成る群
から選択される水和IIA族金属硝酸塩、並びに硝酸リチ
ウム、硝酸ナトリウム及び硝酸カリウムから成る群から
選択されるIA族金属硝酸塩を提供する段階を含む請求項
９に記載の製法。 - 【請求項１２】 前記水性材料を加える段階が水を加え
る段階を含む請求項９に記載の製法。 - 【請求項１３】 前記水性材料を前記塩に加える段階
が、前記塩を前記塩の融解温度に加熱する段階、前記水
性材料を前記加熱された塩に混合する段階、及び前記水
性材料及び前記加熱された塩の混合物を攪拌する段階を
含む請求項９に記載の製法。 - 【請求項１４】 前記塩を提供する段階が硝酸マグネシ
ウム六水和物：硝酸カリウムの重量比が75：25〜85：15
である硝酸マグネシウム六水和物：硝酸カリウム塩を提
供する段階を含み、前記水性材料を加える段階が相変化
材料に対して少なくとも33.3〜少なくとも37.2重量％の
間で変化する水性材料であって、この水性材料の重量割
合が硝酸マグネシウム六水和物：硝酸カリウム塩中の硝
酸マグネシウム六水和物の重量％と直接関係して、相変
化材料に対して少なくとも33.3〜少なくとも37.2重量％
の間で変化する水性材料を加える段階を含む請求項９に
記載の製法。 - 【請求項１５】 前記塩を提供する段階が硝酸カルシウ
ム四水和物：硝酸リチウムの重量比が85：15〜90：10で
ある硝酸カルシウム四水和物：硝酸リチウム塩を提供す
る段階を含み、前記水性材料を加える段階が相変化材料
の少なくとも30重量％である水性材料を加える段階を含
む請求項９に記載の製法。 - 【請求項１６】 前記塩を提供する段階が硝酸カルシウ
ム四水和物：硝酸カリウムの重量比が85：15〜90：10で
ある硝酸カルシウム四水和物：硝酸カリウム塩を提供す
る段階を含み、前記水性材料を加える段階が、相変化材
料に対して少なくとも27.9〜少なくとも29重量％の間で
変化する水性材料であって、この水性材料の重量割合
は、硝酸カルシウム四水和物：硝酸カリウム塩中の硝酸
カルシウム四水和物の重量％と直接関係して、相変化材
料に対して少なくとも27.9〜少なくとも29重量％の間で
変化する水性材料を加える段階を含む請求項９に記載の
製法。 - 【請求項１７】 作動中の流体が通過してもよい通路、
前記通路と熱交換の関係にある容器、及び前記容器中に
配置された密度安定化相変化材料から成る熱バッテリー
であって、前記相変化材料が水和されたIIA族金属硝酸
塩及びIA族金属硝酸塩から成る塩並びに相変化の間に固
相の相変化材料の密度が液相の相変化材料の密度にほぼ
等しくなるような水性材料を含む熱バッテリー。 - 【請求項１８】 前記水和されたIIA族金属硝酸塩が硝
酸カルシウム四水和物及び硝酸マグネシウム六水和物か
ら成る群から選択される請求項１７に記載の熱バッテリ
ー。 - 【請求項１９】 前記IA族金属硝酸塩は硝酸リチウム、
硝酸ナトリウム及び硝酸カリウムから成る群から選択さ
れる請求項１７に記載の熱バッテリー。 - 【請求項２０】 前記水性材料が水である請求項１７に
記載の熱バッテリー。
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