JP2001152141A - 蓄熱材組成物 - Google Patents
蓄熱材組成物Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 常温で固体の、固相転移点を有する有機化合
物の相転移温度を熱量の低下を最小限にしてより低く調
整することができる蓄熱材組成物の提供。 【解決手段】 常温で固体であり且つ固相転移点を有す
る有機化合物に尿素類を配合してなることを特徴とする
蓄熱材組成物。
物の相転移温度を熱量の低下を最小限にしてより低く調
整することができる蓄熱材組成物の提供。 【解決手段】 常温で固体であり且つ固相転移点を有す
る有機化合物に尿素類を配合してなることを特徴とする
蓄熱材組成物。
Description
【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、固相転移点を有する有機化合物に尿素
類を配合してなる蓄熱材組成物に関する。本発明の蓄熱
材組成物は、融解潜熱を利用した温熱供給用に用いられ
る。
する。詳しくは、固相転移点を有する有機化合物に尿素
類を配合してなる蓄熱材組成物に関する。本発明の蓄熱
材組成物は、融解潜熱を利用した温熱供給用に用いられ
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生か
して実用化されている。溶融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１０水塩、塩化カルシウム６水塩及び酢酸ナトリ
ウム３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。一方、セラミックヒーターや給湯、ボイラーの廃熱
利用及び太陽エネルギーと組み合わせた蓄熱設備を考慮
した場合、これまで以上の高温域において相変化を有す
るものが切望されている。
密度が高く、相変化温度が一定であるという利点を生か
して実用化されている。溶融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１０水塩、塩化カルシウム６水塩及び酢酸ナトリ
ウム３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。一方、セラミックヒーターや給湯、ボイラーの廃熱
利用及び太陽エネルギーと組み合わせた蓄熱設備を考慮
した場合、これまで以上の高温域において相変化を有す
るものが切望されている。
【０００３】高温域に相変化を有する蓄熱材組成物とし
ては、エリスリトール、マンニトール、ガラクチトール
等の糖アルコールを用いることが提案されている（特開
平５−３２９６３号公報、特公表６３−５００９４６号
公報）。糖アルコールについては、蓄熱量が高く、毒
性、環境汚染性がなく、また容器等への腐食性もなく、
入手の容易さやコスト面からも高温型蓄熱材として最適
である。また、これら糖アルコールの中でも特に固相転
移を有するものとしてペンタエリスリトール、トリメチ
ロールエタン等が知られている。固相転移は物質の一次
相転移であって固相から固相への変化であることから体
積変化が極く小さく潜熱蓄熱材として非常に有望であ
り、これ迄にこれらの化合物を潜熱蓄熱材として利用す
る試みがいろいろとなされて来た。
ては、エリスリトール、マンニトール、ガラクチトール
等の糖アルコールを用いることが提案されている（特開
平５−３２９６３号公報、特公表６３−５００９４６号
公報）。糖アルコールについては、蓄熱量が高く、毒
性、環境汚染性がなく、また容器等への腐食性もなく、
入手の容易さやコスト面からも高温型蓄熱材として最適
である。また、これら糖アルコールの中でも特に固相転
移を有するものとしてペンタエリスリトール、トリメチ
ロールエタン等が知られている。固相転移は物質の一次
相転移であって固相から固相への変化であることから体
積変化が極く小さく潜熱蓄熱材として非常に有望であ
り、これ迄にこれらの化合物を潜熱蓄熱材として利用す
る試みがいろいろとなされて来た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ペンタ
エリストリール、トリメチロールエタンについては、相
転移温度が高く、またトリメチロールエタンについて
は、単位熱量当りのコストが高価である等の理由により
未だ実用化されていない。なお、これらの化合物につい
ては、固相転移の繰り返しによる劣化という問題もあ
る。本発明は、これらの物質の相転移温度を熱量の低下
を最小限にしてより低く調整することができる蓄熱材組
成物を提供することを目的とする。
エリストリール、トリメチロールエタンについては、相
転移温度が高く、またトリメチロールエタンについて
は、単位熱量当りのコストが高価である等の理由により
未だ実用化されていない。なお、これらの化合物につい
ては、固相転移の繰り返しによる劣化という問題もあ
る。本発明は、これらの物質の相転移温度を熱量の低下
を最小限にしてより低く調整することができる蓄熱材組
成物を提供することを目的とする。
【０００５】そして、これらの物質の相転移温度を下げ
ることは、有機系潜熱蓄熱材の使用範囲を拡げる上で非
常に重要であり、特に８０℃以下に調整することができ
れば、通常の温水で蓄熱材を融解することができる外、
自動車の廃熱利用においてもブライン温度内で蓄熱材を
融解することができる。
ることは、有機系潜熱蓄熱材の使用範囲を拡げる上で非
常に重要であり、特に８０℃以下に調整することができ
れば、通常の温水で蓄熱材を融解することができる外、
自動車の廃熱利用においてもブライン温度内で蓄熱材を
融解することができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる事
情に鑑み鋭意検討した結果、固相転移点を有する有機化
合物に尿素類を配合することにより、蓄熱材の相転移温
度を効果的に低目に調整することができ、しかも熱量低
下を極く小さくすることができることを見出し、本発明
を完成するに至った。即ち、本発明の要旨は、常温で固
体であり且つ固相転移点を有する有機化合物に尿素類を
配合してなることを特徴とする蓄熱材組成物、にある。
情に鑑み鋭意検討した結果、固相転移点を有する有機化
合物に尿素類を配合することにより、蓄熱材の相転移温
度を効果的に低目に調整することができ、しかも熱量低
下を極く小さくすることができることを見出し、本発明
を完成するに至った。即ち、本発明の要旨は、常温で固
体であり且つ固相転移点を有する有機化合物に尿素類を
配合してなることを特徴とする蓄熱材組成物、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。
本発明の蓄熱材組成物は、常温で固体の、固相転移点を
有する有機化合物に尿素類を配合してなるものである。
前記有機化合物に尿素類を配合することにより、配合物
の相転移温度を有機化合物の相転移温度よりかなり低く
迄調整することができる。この相転移温度の調整機構に
ついては明らかではないが、水素結合性の強い尿素類の
配合により、有機化合物との間に新たな水素結合が形成
されることによるものと考えられる。
本発明の蓄熱材組成物は、常温で固体の、固相転移点を
有する有機化合物に尿素類を配合してなるものである。
前記有機化合物に尿素類を配合することにより、配合物
の相転移温度を有機化合物の相転移温度よりかなり低く
迄調整することができる。この相転移温度の調整機構に
ついては明らかではないが、水素結合性の強い尿素類の
配合により、有機化合物との間に新たな水素結合が形成
されることによるものと考えられる。
【０００８】本発明に用いられる常温で固体の、固相転
移点を有する有機化合物の具体例としては、例えばトリ
メチロールエタン、ペンタエリスリトール、トリスヒド
ロキシメチルアミノメタン、等が挙げられる。これらの
中、温水供給用、自動車用廃熱利用蓄熱材としての性能
を考慮すると、トリメチロールエタンが好ましい。本発
明に用いられる尿素類とは、尿素、その誘導体、チオ尿
素及びその誘導体を指す。その具体例としては、例えば
尿素、メチル尿素、ｓｙｍ−ジメチル尿素、ｕｎｓｙｍ
−ジメチル尿素のようなアルキル尿素、チオ尿素、メチ
ルチオ尿素のようなアルキルチオ尿素、等が挙げられ
る。これらの中、尿素が好ましい。
移点を有する有機化合物の具体例としては、例えばトリ
メチロールエタン、ペンタエリスリトール、トリスヒド
ロキシメチルアミノメタン、等が挙げられる。これらの
中、温水供給用、自動車用廃熱利用蓄熱材としての性能
を考慮すると、トリメチロールエタンが好ましい。本発
明に用いられる尿素類とは、尿素、その誘導体、チオ尿
素及びその誘導体を指す。その具体例としては、例えば
尿素、メチル尿素、ｓｙｍ−ジメチル尿素、ｕｎｓｙｍ
−ジメチル尿素のようなアルキル尿素、チオ尿素、メチ
ルチオ尿素のようなアルキルチオ尿素、等が挙げられ
る。これらの中、尿素が好ましい。
【０００９】そして、前記有機化合物と尿素類との組合
せの具体例としては、例えばトリメチロールエタン−尿
素、トリメチロールエタン−アルキル尿素、トリメチロ
ールエタン−チオ尿素、ペンタエリスリトール尿素、ペ
ンタエリスリトール−アルキル尿素、ペンタエリスリト
ール−チオ尿素、トリスヒドロキシメチルアミノメタン
−尿素、トリスヒドロキシメチルアミノメタン−アルキ
ル尿素、トリスヒドロキシメチルアミノメタン−チオ尿
素、等が挙げられる。これらの中、安全性、環境への配
慮、蓄熱材としての性能、取扱い易さ等を勘案すると、
トリメチロールエタンと尿素との組合せが好適である。
せの具体例としては、例えばトリメチロールエタン−尿
素、トリメチロールエタン−アルキル尿素、トリメチロ
ールエタン−チオ尿素、ペンタエリスリトール尿素、ペ
ンタエリスリトール−アルキル尿素、ペンタエリスリト
ール−チオ尿素、トリスヒドロキシメチルアミノメタン
−尿素、トリスヒドロキシメチルアミノメタン−アルキ
ル尿素、トリスヒドロキシメチルアミノメタン−チオ尿
素、等が挙げられる。これらの中、安全性、環境への配
慮、蓄熱材としての性能、取扱い易さ等を勘案すると、
トリメチロールエタンと尿素との組合せが好適である。
【００１０】尿素類の配合量は、前記有機化合物に対し
て、通常２０〜６０重量％、好ましくは２０〜５０重量
％、更に好ましくは２０〜４０重量％である。通常、組
成に応じて固相転移物質の相転移温度を調整できるが、
使用用途や蓄熱量の要求性能によっては単一相転移ピー
クとなる必要はない。尿素類の含有量が６０重量％より
も多いと、蓄熱材組成物中における尿素類の分解が著し
く蓄熱材しとして長期間機能できなくなる。また、相転
移温度調整後の主融解ピークにおける潜熱も小さい。一
方、２０重量％よりも少ないと、相転移温度調整効果が
少ない。
て、通常２０〜６０重量％、好ましくは２０〜５０重量
％、更に好ましくは２０〜４０重量％である。通常、組
成に応じて固相転移物質の相転移温度を調整できるが、
使用用途や蓄熱量の要求性能によっては単一相転移ピー
クとなる必要はない。尿素類の含有量が６０重量％より
も多いと、蓄熱材組成物中における尿素類の分解が著し
く蓄熱材しとして長期間機能できなくなる。また、相転
移温度調整後の主融解ピークにおける潜熱も小さい。一
方、２０重量％よりも少ないと、相転移温度調整効果が
少ない。
【００１１】本発明の蓄熱材組成物には、特定の固相転
移物質と尿素類以外に、公知の蓄熱材、パラフィン、グ
リセリン等の低分子化合物、ポリエチレングリコール、
ポリビニルアルコール、ポリエチレン、架橋ポリエチレ
ン、フッ素樹脂等のポリマー、水不溶性吸水性樹脂、カ
ルボキシメチルセルロース、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食防止剤、ステアリ
ン酸塩、ベヘン酸塩等の脂肪酸の金属塩からなる過冷却
防止剤等の添加剤を適宜添加してもよい。
移物質と尿素類以外に、公知の蓄熱材、パラフィン、グ
リセリン等の低分子化合物、ポリエチレングリコール、
ポリビニルアルコール、ポリエチレン、架橋ポリエチレ
ン、フッ素樹脂等のポリマー、水不溶性吸水性樹脂、カ
ルボキシメチルセルロース、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食防止剤、ステアリ
ン酸塩、ベヘン酸塩等の脂肪酸の金属塩からなる過冷却
防止剤等の添加剤を適宜添加してもよい。
【００１２】本発明の蓄熱剤材成物調合の方法は、特に
限定されないが、固相転移物質、尿素類、必要に応じて
添加剤や公知の蓄熱材を混合して均一に分散させればよ
い。より均一に分散させるためには、固相転移物質を加
熱し、撹拌しながら尿素類を添加する方法等が挙げられ
る。本発明の蓄熱材組成物の使用方法としては、例え
は、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マイクロカプセル型等が挙げられ
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。
カプセルの材質は使用温度範囲で変形、溶融しない材質
であれば特に制限はなく、例えば、ステンレス、アルミ
ニウム等の金属、ガラス、ポリカーボネート等のエンジ
ニアリングプラスチック等が挙げられる。
限定されないが、固相転移物質、尿素類、必要に応じて
添加剤や公知の蓄熱材を混合して均一に分散させればよ
い。より均一に分散させるためには、固相転移物質を加
熱し、撹拌しながら尿素類を添加する方法等が挙げられ
る。本発明の蓄熱材組成物の使用方法としては、例え
は、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マイクロカプセル型等が挙げられ
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。
カプセルの材質は使用温度範囲で変形、溶融しない材質
であれば特に制限はなく、例えば、ステンレス、アルミ
ニウム等の金属、ガラス、ポリカーボネート等のエンジ
ニアリングプラスチック等が挙げられる。
【００１３】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。マイク
ロカプセル型は、微細な蓄熱材の粒子又はその集合体を
使用温度範囲で溶融、劣化しない樹脂等の被膜で覆った
もので、カプセル型に比べ表面積が極めて大きくなるの
で熱伝達効率が高いという利点がある。蓄熱システムに
おいては、カプセルやマイクロカプセルの回りを熱媒体
が流れ、カプセルやマイクロカプセルを被膜する樹脂が
熱交換器の役目を果たし、蓄熱、放熱が行われる。熱媒
体としては、水、水蒸気、エチレングリコール、シリコ
ンオイル、空気等が挙げられる。
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。マイク
ロカプセル型は、微細な蓄熱材の粒子又はその集合体を
使用温度範囲で溶融、劣化しない樹脂等の被膜で覆った
もので、カプセル型に比べ表面積が極めて大きくなるの
で熱伝達効率が高いという利点がある。蓄熱システムに
おいては、カプセルやマイクロカプセルの回りを熱媒体
が流れ、カプセルやマイクロカプセルを被膜する樹脂が
熱交換器の役目を果たし、蓄熱、放熱が行われる。熱媒
体としては、水、水蒸気、エチレングリコール、シリコ
ンオイル、空気等が挙げられる。
【００１４】
【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。トリメチロールエタンは
和光純薬社製を用いた。尿素類としては尿素（和光純薬
社製）を用いた。本発明における融点は示差走査熱量計
（Ｓｅｉｋｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＤＳＣ２２
０）にて０〜１５０℃まで１０℃／分で昇温し、５分間
その温度に保持し、次に１５０〜０℃まで２℃／分で降
温し、更に０〜１５０℃まで２℃／分で昇温したときの
融解開始温度を測定した。
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。トリメチロールエタンは
和光純薬社製を用いた。尿素類としては尿素（和光純薬
社製）を用いた。本発明における融点は示差走査熱量計
（Ｓｅｉｋｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＤＳＣ２２
０）にて０〜１５０℃まで１０℃／分で昇温し、５分間
その温度に保持し、次に１５０〜０℃まで２℃／分で降
温し、更に０〜１５０℃まで２℃／分で昇温したときの
融解開始温度を測定した。
【００１５】実施例１ トリメチロールエタン０．８０ｇ及び尿素０．２０ｇを
乳鉢で均質になるまで粉砕混合した。得られた蓄熱材組
成物を約３ｍｇ秤量し、アルミニウムの簡易密閉セルに
封入し、示差走査熱量計（セイコー電子工業社製、ＤＳ
Ｃ２２０）で前記温度プログラムに従い融解開始温度を
測定した。併せて融点８０℃以下におけるエンタルピー
変化を測定した。結果を表−１に示す。
乳鉢で均質になるまで粉砕混合した。得られた蓄熱材組
成物を約３ｍｇ秤量し、アルミニウムの簡易密閉セルに
封入し、示差走査熱量計（セイコー電子工業社製、ＤＳ
Ｃ２２０）で前記温度プログラムに従い融解開始温度を
測定した。併せて融点８０℃以下におけるエンタルピー
変化を測定した。結果を表−１に示す。
【００１６】実施例２〜６ トリメチロールエタンに尿素をそれぞれ重量％で３０重
量％（実施例２）、４０重量％（実施例３）、５０重量
％（実施例４）、６０重量％（実施例５）、７０重量％
（実施例６）配合し、実施例１と同様に測定を行った。
結果を表−１に示す。
量％（実施例２）、４０重量％（実施例３）、５０重量
％（実施例４）、６０重量％（実施例５）、７０重量％
（実施例６）配合し、実施例１と同様に測定を行った。
結果を表−１に示す。
【００１７】比較例１ トリメチロールエタン０．９５ｇ及び尿素０．０５ｇを
乳鉢で均質になるまで粉砕混合した。得られた蓄熱材組
成物を約３ｍｇ秤量し、アルミニウムの簡易密閉セルに
封入し、示差走査熱量計（セイコー電子工業社製、ＤＳ
Ｃ２２０）で前記温度プログラムに従い融解開始温度を
測定した。併せて融点８０℃以下におけるエンタルピー
変化を測定した。結果を表−１に示す。
乳鉢で均質になるまで粉砕混合した。得られた蓄熱材組
成物を約３ｍｇ秤量し、アルミニウムの簡易密閉セルに
封入し、示差走査熱量計（セイコー電子工業社製、ＤＳ
Ｃ２２０）で前記温度プログラムに従い融解開始温度を
測定した。併せて融点８０℃以下におけるエンタルピー
変化を測定した。結果を表−１に示す。
【００１８】比較例２、３ トリメチロールエタンに尿素をそれぞれ重量％で１０重
量％（比較例２）、７０重量％（比較例３）配合し、比
較例１と同様に測定を行った。結果を表−１に示す。
量％（比較例２）、７０重量％（比較例３）配合し、比
較例１と同様に測定を行った。結果を表−１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、固相転移物質の固相転
移点を転移潜熱を大きく犠牲にすることなく調整でき
る。トリメチロールエタンの場合、転移温度を８０℃以
下に調整可能で給湯用、自動車廃熱利用の蓄熱材として
有効に且つ効率的に用いることができる。
移点を転移潜熱を大きく犠牲にすることなく調整でき
る。トリメチロールエタンの場合、転移温度を８０℃以
下に調整可能で給湯用、自動車廃熱利用の蓄熱材として
有効に且つ効率的に用いることができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 常温で固体であり且つ固相転移点を有す
る有機化合物に尿素類を配合してなることを特徴とする
蓄熱材組成物。 - 【請求項２】 尿素類の配合量が有機化合物に対して２
０〜６０重量％である請求項１に記載の蓄熱材組成物。 - 【請求項３】 有機化合物がトリメチロールエタンであ
る請求項１又は２に記載の蓄熱材組成物。 - 【請求項４】 尿素類が尿素である請求項１ないし３の
いずれかに記載の蓄熱材組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33975299A JP2001152141A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 蓄熱材組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33975299A JP2001152141A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 蓄熱材組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001152141A true JP2001152141A (ja) | 2001-06-05 |
Family
ID=18330482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33975299A Pending JP2001152141A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 蓄熱材組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001152141A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010168538A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-08-05 | Toyota Motor Corp | 吸・放熱カプセル及び吸・放熱カプセル分散液 |
| WO2015177977A1 (ja) * | 2014-05-23 | 2015-11-26 | 株式会社デンソー | 熱交換器 |
| US10174236B2 (en) | 2014-03-20 | 2019-01-08 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Heat storage material composition |
-
1999
- 1999-11-30 JP JP33975299A patent/JP2001152141A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010168538A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-08-05 | Toyota Motor Corp | 吸・放熱カプセル及び吸・放熱カプセル分散液 |
| US10174236B2 (en) | 2014-03-20 | 2019-01-08 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Heat storage material composition |
| WO2015177977A1 (ja) * | 2014-05-23 | 2015-11-26 | 株式会社デンソー | 熱交換器 |
| JP2015222150A (ja) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 株式会社デンソー | 熱交換器 |
| CN106255861A (zh) * | 2014-05-23 | 2016-12-21 | 株式会社电装 | 热交换器 |
| CN106255861B (zh) * | 2014-05-23 | 2018-01-09 | 株式会社电装 | 热交换器 |
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