JP2000063814A - 蓄熱材組成物 - Google Patents

蓄熱材組成物

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JP2000063814A
JP2000063814A JP10238509A JP23850998A JP2000063814A JP 2000063814 A JP2000063814 A JP 2000063814A JP 10238509 A JP10238509 A JP 10238509A JP 23850998 A JP23850998 A JP 23850998A JP 2000063814 A JP2000063814 A JP 2000063814A
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JP10238509A
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English (en)
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Masanori Yamazaki
正典 山崎
Hiroyuki Kakiuchi
博行 垣内
Masayoshi Yabe
昌義 矢部
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トリメチロールエタン−水−尿素からなる蓄
熱材における過冷却を防止することができる改良系蓄熱
材組成物の提供。 【解決手段】 (A)トリメチロールエタン、(B)水
及び(C)尿素からなる組成物に分子内に第一級及び/
又は第二級アミノ基を少なくとも一ケ有する化合物を配
合してなる蓄熱材組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱材組成物に関
する。詳しくは、相転移潜熱を利用した、トリメチロー
ルエタン−水−尿素系蓄熱材組成物の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】潜熱蓄熱材は、顕熱蓄熱材に比べて蓄熱
密度が高く、相変化温度が一定であるという利点を活か
して実用化されている。融解と凝固の繰り返しに伴う潜
熱の出し入れを利用するため、その温度帯によって様々
な用途に使用される。潜熱蓄熱材としては氷、硫酸ナト
リウム十水塩、塩化カルシウム六水塩及び酢酸ナトリウ
ム三水塩等が知られている。これらは比較的低温での潜
熱を利用するために冷房設備や床暖房等に利用される。
しかしながら、水和塩系蓄熱材では融点以上で一旦融解
し、冷却、凝固させると再度融解操作を行っても完全に
は融解しきれない、いわゆる相分離現象を起こすために
蓄熱量の大幅な低下を招くといった問題点があった。更
には水和塩系蓄熱材では融点を下回っても凝固しない、
いわゆる過冷却現象が生じる。このため過冷却抑制を目
的として様々な添加剤を添加する方策が為されている。
【0003】一方、比較的低温域で大きな融解潜熱を有
する有機水和物としてトリメチロールエタン水和物(融
点:21〜35℃、融解潜熱:185kJ/kg)が特
許2581708号公報、M.Laugt et a
l;Powder Diffr.,6(4),190〜
193(1991)等に記載されている。しかし、一般
に低級とされる生活廃熱をパッシブ蓄熱するような場合
には15〜20℃に相転移温度を有する蓄熱材が望まし
く、これまでにこのような温度帯に相転移温度を有し、
相分離現象を引き起こすことがない有効な蓄熱材は報告
されていない。最近、本発明者らは、0〜20℃に融点
を制御できる蓄熱材として、トリメチロールエタン−水
−尿素からなる三成分系を提案した(特願平9−281
514号明細書)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この蓄
熱材は、一般的な無機水和塩で見られるような相分離現
象を引き起こすことなく、完全に融解凝固を行うことが
でき、且つそれだけで蓄熱材として使用可能であるもの
の、やはり過冷却現象を有し、蓄熱材として更に有効に
機能させるためにはこれを防止することが必要であるこ
とが判明した。本発明の目的は、0〜20℃の相転移温
度を有し、且つ過冷却を起こさない蓄熱材組成物を提供
することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記事情
に鑑み鋭意検討した結果、トリメチロールエタン−水−
尿素からなる組成物に窒素原子を分子内に有する化合物
を配合することにより蓄熱材の過冷却を効果的に防止で
きることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0006】即ち、本発明の要旨は、(A)トリメチロ
ールエタン、(B)水及び(C)尿素からなる組成物に
分子内に第一級及び/又は第二級アミノ基を少なくとも
一ケ有する化合物を配合してなる蓄熱材組成物、にあ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の特徴は、トリメチロールエタン−水−尿素から
なる組成物に分子内に第一級及び/又は第二級アミノ基
を少なくとも一ケ有する化合物を配合することにより、
過冷却の起こらない蓄熱材組成物とした点にある。
【0008】この場合、配合されるところの、分子内に
第一級及び/又は第二級アミノ基を少なくとも一ケ有す
る化合物の具体例としては、例えばグアニン、シトシ
ン、メラミン、コハク酸イミド、エチレンジアミン四酢
酸二ナトリウムカルシウム、グリシン、α−アラニン、
β−アラニン等の中性アミノ酸類、ピリジン等のアミン
類、及びこれらの誘導体等が挙げられる。この中で、安
定して高結晶化温度を保つという観点からグアニン、メ
ラミン、コハク酸イミド、エチレンジアミン四酢酸二ナ
トリウムカルシウムが好ましい。また、これらの化合物
は、単独でも二種以上組合せて用いることもできる。こ
れら分子内に第一級及び/又は第二級アミノ基を少なく
とも一ケ有する化合物の含有量は、融点を0〜20℃の
範囲に調整したトリメチロールエタン−水−尿素からな
る組成物100重量部に対して、通常0.01〜30重
量部、好ましくは0.3〜10重量部、更に好ましくは
0.3〜5重量部である。分子内に第一級及び/又は第
二級アミノ基を少なくとも一ケ有する化合物の含有量が
30重量部よりも多いと、蓄熱材組成物であるトリメチ
ロールエタン−水−尿素の含有量が減少して蓄熱量が小
さくなり、一方、0.01重量部よりも少ないと、過冷
却防止効果が少ない。
【0009】本発明の蓄熱材組成物の組成については、
特に限定されるものではないが、通常、成分(A)のト
リメチロールエタンが20〜80重量%、成分(B)の
水が19〜50重量%、且つ成分(C)の尿素が1〜5
0重量%であり、好ましくは、成分(A)が30〜70
重量%、成分(B)が20〜40重量%、且つ成分
(C)が5〜40重量%である。上記において、成分
(A)のトリメチロールエタンが20重量%未満である
と、組成物中におけるトリメチロールエタンの水和物と
しての存在絶対量が少なくなり、蓄熱密度が低下し、逆
に、80重量%を越えると溶け切らなくなったトリメチ
ロールエタンの析出量が多くなり蓄熱量が減少する。ま
た、成分(B)の水が19重量%未満であるとトリメチ
ロールエタンの水和物としての存在絶対量が少なくな
り、蓄熱密度が低下し、逆に、50重量%を越えると生
成するトリメチロールエタン水和物の一部または全部が
余剰の水に溶解してしまい、水和物生成による蓄熱量が
減少する。更に、成分(C)の尿素が1重量%未満であ
るとトリメチロールエタンの水和物の相転移点調整効果
が少なくなり、逆に、50重量%を越えると生成するト
リメチロールエタン水和物の絶対量が少なくなり、蓄熱
密度が低下する。
【0010】また、成分(A)と成分(B)との重量比
(A/B)としては、好ましくは75/25〜50/5
0の範囲である。75/25を越えると水和物となり得
ない成分(A)の量が多くなるため、蓄熱密度が低下す
る。一方、50/50未満では、生成した(A)の水和
物の一部又は全部が余剰の水に溶解してしまい、水和物
生成による蓄熱量が減少する。本発明における分子内に
第一級及び/又は第二級アミノ基を少なくとも一ケ有す
る化合物の過冷却防止効果については、その作用機構は
明らかではないが、トリメチロールエタン−水−尿素か
らなる組成物中の尿素との水素結合により結晶化が促進
されるのではないかと考えられる。本発明の蓄熱材組成
物には、トリメチロールエタン/水/尿素からなる組成
物及び分子内に第一級及び/又は第二級アミノ基を少な
くとも一ケ有する化合物以外に更に一般的な過冷却防止
剤として炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム一水塩、ピロ
リン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム十水塩、第三
リン酸カルシウム等の無機塩又は水和無機塩を添加して
も良い。また、本発明の蓄熱材組成物には、必要に応じ
てポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポ
リグリセリン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキ
シエチルセルロース、ポリビニルアルコール、アルギン
酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、微粉シリカ、合成
マイカ、キサンタンガム、カラギーナン、ゼラチン、寒
天等の増粘剤、フェノール系、アミン系、ヒドロキシル
アミン系、硫黄系、リン系等の酸化防止剤、クロム酸
塩、ポリリン酸塩、亜硝酸ナトリウム等の金属腐蝕防止
剤等の添加剤を適宜添加してもよい。なお、増粘剤の配
合量は、蓄熱材組成物の(A)〜(C)の三成分の合計
量100重量部に対して、通常0.1〜5重量部であ
る。
【0011】本発明の蓄熱材組成物調合の方法は、特に
限定されず、既知の各種混合方法を採用することがで
き、トリメチロールエタン−水−尿素からなる組成物に
分子内に第一級及び/又は第二級アミノ基を少なくとも
一ケ有する化合物を均一に混合すればよい。例えば、ト
リメチロールエタン−水−尿素よりなる組成物及び分子
内に第一級及び/又は第二級アミノ基を少なくとも一ケ
有する化合物を40〜50℃まで加熱し、攪拌混合する
方法が挙げられる。本発明の蓄熱材組成物の使用方法と
しては、例えば、蓄熱容器に蓄熱材組成物を充填するカ
プセル型、蓄熱容器を使用しないシェルアンドチューブ
型等が挙げられる。カプセル型は、蓄熱材組成物をカプ
セル等の蓄熱容器に注入し、蓄熱容器を密封することに
より得られる。カプセルの材質は、鉄、アルミニウム等
の金属、高密度ポリエチレンやポリプロピレン及びポリ
カーボネート等のプラスチック等が挙げられ、高密度ポ
リエチレンが好ましい。カプセルの形状は、特に限定さ
れず、例えば球状、板状、パイプ状、くびれ筒状、双子
球状、波板状等が挙げられ、用途に応じて適宜選択され
る。シェルアンドチューブ型は、シェル側に本発明の蓄
熱材組成物を充填し、チューブ側に水や不凍液等の熱媒
体を流し、チューブの回りに蓄熱材を凍結させる方法で
ある。
【0012】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施
例に限定されるものではない。 実施例1 トリメチロールエタン(東京化成工業社製試薬)200
g、純水143g、尿素(キシダ化学株式会社製試薬)
157gを40℃で攪拌混合し、均一にした溶液を50
mlサンプルビンに50g注入した。更に成分Bとして
グアニン(東京化成工業社製試薬)1.5gを攪拌混合
した。容器上部に蓋をし、熱電対をサンプルビン下部よ
り約1cm、容器中央の所に先端が来るように装着し
て、最低温度5℃を10時間保持、最高温度20℃を6
時間保持の繰り返しを行うことが可能な恒温槽中で凝固
融解操作を行わせ、同時に熱電対温度をモニターした。
この際、融解状態から冷却状態に転じ、過冷却が破れた
際の温度を結晶化温度として観測し、繰り返し回数5回
及び20回目の結晶化温度を過冷却防止効果の目安とし
た。尚、使用した熱電対は、(株)中央理化製T型熱電
対(JIS 0.75級)を使用した。結果を表1に示
す。
【0013】実施例2〜5 実施例1のグアニンの代りにそれぞれエチレンジアミン
四酢酸二ナトリウムカルシウム(実施例2)、メラミン
(実施例3)、2,4−ジアミノ−6−フェニル−sy
m−トリアジン(実施例4)、グアニン添加量を5重量
部(実施例5)とした以外は実施例1と全く同様の評価
を行った。結果を表1に示す。比較例1実施例1におい
てグアニンを添加しなかった以外は実施例1と同様の評
価を行った。結果を表2に示す。 比較例2 実施例1においてグアニンの代りにヘキサメチレンテト
ラミンを用いた以外は実施例1と同様の評価を行った。
結果を表2に示す。 比較例3 実施例1においてグアニンの代りにパントテン酸カルシ
ウムを用いた以外は実施例1と同様の評価を行った。結
果を表2に示す。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、分子内に第一級及び/
又は第二級アミノ基を少なくとも1ケ有する化合物をト
リメチロールエタン−水−尿素からなる組成物に混合す
ることにより蓄熱材の結晶化を促進させ、蓄熱材として
有効に且つ効率的に用いることができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)トリメチロールエタン、(B)水
    及び(C)尿素からなる組成物に分子内に第一級及び/
    又は第二級アミノ基を少なくとも一ケ有する化合物を配
    合してなる蓄熱材組成物。
  2. 【請求項2】 前記化合物がグアニン、コハク酸イミ
    ド、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウムカルシウム、
    2,4−ジアミノ−6−フェニル−sym−トリアジ
    ン、メラミン、中性アミノ酸及びこれらの誘導体から選
    ばれる化合物であることを特徴とする請求項1に記載の
    蓄熱材組成物。
  3. 【請求項3】 成分(A)、成分(B)及び成分(C)
    からなる組成物100重量部に対して前記化合物を0.
    01〜30重量部配合してなることを特徴とする請求項
    1又は2に記載の蓄熱材組成物。
  4. 【請求項4】 成分(A)が20〜80重量%、成分
    (B)が19〜50重量%、且つ成分(C)が1〜50
    重量%であることを特徴とする請求項1ないし3のいず
    れかに記載の蓄熱材組成物。
  5. 【請求項5】 成分(A)と成分(B)との重量比(A
    /B)が75/25〜50/50であることを特徴とす
    る請求項1ないし4のいずれかに記載の蓄熱材組成物。
  6. 【請求項6】 最大潜熱量を示す相転移点が0〜20℃
    であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに
    記載の蓄熱材組成物。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100524140B1 (ko) * 2002-06-20 2005-10-26 한국생산기술연구원 저온 축냉시스템을 위한 잠열재
WO2016167284A1 (ja) * 2015-04-16 2016-10-20 学校法人関西大学 抗氷核活性剤

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