JP2003261866A - 蓄熱材 - Google Patents
蓄熱材Info
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- JP2003261866A JP2003261866A JP2002065280A JP2002065280A JP2003261866A JP 2003261866 A JP2003261866 A JP 2003261866A JP 2002065280 A JP2002065280 A JP 2002065280A JP 2002065280 A JP2002065280 A JP 2002065280A JP 2003261866 A JP2003261866 A JP 2003261866A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 相変化を伴う有機化合物の過冷却現象を防止
し、加熱と冷却を施した場合の融点と凝固点の差が極め
て小さい蓄熱材を提供する。 【解決手段】 界面活性剤（例えば、セチルトリメチル
アンモニウムクロライド）を相変化を伴う有機化合物
（例えば、ペンタデカン）に添加する。
し、加熱と冷却を施した場合の融点と凝固点の差が極め
て小さい蓄熱材を提供する。 【解決手段】 界面活性剤（例えば、セチルトリメチル
アンモニウムクロライド）を相変化を伴う有機化合物
（例えば、ペンタデカン）に添加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、容器等に
封入して保冷剤や保温剤として利用され、物質を冷やし
たり暖めたりするために用いられる蓄熱材に関する。
封入して保冷剤や保温剤として利用され、物質を冷やし
たり暖めたりするために用いられる蓄熱材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、相変化に伴う潜熱を利用して
蓄熱を行なう蓄熱材としては、脂肪族炭化水素、芳香族
炭化水素、脂肪酸、エステル化合物等の有機化合物を利
用する技術が知られている。また、これらの有機化合物
蓄熱材の熱交換率を高めるため、上記蓄熱材を微小カプ
セルに封入することで単位体積当たりの表面積を増加さ
せる方法が提案されている。このようにすると、熱交換
率が向上できるのみならず、蓄熱材が蓄熱状態である液
体であっても、その蓄熱材はカプセルの内部に存在し、
外観上はカプセルという固体のままであるので、利用
上、大変都合が良い（例えば、特開昭５６‐１１０８６
９号公報、特開昭５５‐４０５２４号公報、及び、特開
平６‐１６３４８６号公報参照）。
蓄熱を行なう蓄熱材としては、脂肪族炭化水素、芳香族
炭化水素、脂肪酸、エステル化合物等の有機化合物を利
用する技術が知られている。また、これらの有機化合物
蓄熱材の熱交換率を高めるため、上記蓄熱材を微小カプ
セルに封入することで単位体積当たりの表面積を増加さ
せる方法が提案されている。このようにすると、熱交換
率が向上できるのみならず、蓄熱材が蓄熱状態である液
体であっても、その蓄熱材はカプセルの内部に存在し、
外観上はカプセルという固体のままであるので、利用
上、大変都合が良い（例えば、特開昭５６‐１１０８６
９号公報、特開昭５５‐４０５２４号公報、及び、特開
平６‐１６３４８６号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】相変化を伴う有機化合
物蓄熱材を内包するカプセルを用いて、蓄熱操作を試み
たところ、次のような問題が生じることが分かった。つ
まり、相変化を伴う有機化合物蓄熱材を内包するカプセ
ルは、加熱及び冷却を施すことにより、吸熱及び放熱を
それぞれ繰り返して各用途に使用されるが、その際、カ
プセルに内包された相変化を伴う有機化合物蓄熱材の融
点と凝固点とが異なる現象、即ち、融点に対して凝固点
が低下することによる著しい過冷却現象が生じることが
判明した。このような過冷却現象が発生すると、凝固が
所定の温度域で完全に起こらず、相変化に多大なエネル
ギーを必要とし、例えば冷房装置の動作効率が低下しや
すい等の問題が発生することになる。
物蓄熱材を内包するカプセルを用いて、蓄熱操作を試み
たところ、次のような問題が生じることが分かった。つ
まり、相変化を伴う有機化合物蓄熱材を内包するカプセ
ルは、加熱及び冷却を施すことにより、吸熱及び放熱を
それぞれ繰り返して各用途に使用されるが、その際、カ
プセルに内包された相変化を伴う有機化合物蓄熱材の融
点と凝固点とが異なる現象、即ち、融点に対して凝固点
が低下することによる著しい過冷却現象が生じることが
判明した。このような過冷却現象が発生すると、凝固が
所定の温度域で完全に起こらず、相変化に多大なエネル
ギーを必要とし、例えば冷房装置の動作効率が低下しや
すい等の問題が発生することになる。
【０００４】従って、本発明の目的は、上記の事情に鑑
みて、相変化を伴う有機化合物から成る蓄熱材におい
て、上記過冷却現象を防止し、加熱と冷却を施した場合
の融点と凝固点の差が極めて小さい蓄熱材を提供するこ
とにある。
みて、相変化を伴う有機化合物から成る蓄熱材におい
て、上記過冷却現象を防止し、加熱と冷却を施した場合
の融点と凝固点の差が極めて小さい蓄熱材を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る蓄熱材の第一の特徴構成は、特許請求の
範囲の欄の請求項１に記載した如く、界面活性剤を前記
有機化合物に添加した点にある。
の本発明に係る蓄熱材の第一の特徴構成は、特許請求の
範囲の欄の請求項１に記載した如く、界面活性剤を前記
有機化合物に添加した点にある。
【０００６】一般的に、相変化を伴う相変化物質の過冷
却現象を防止するために、その相変化物質に対して核発
生剤の添加が行われる。最も過冷現象防止効果のある核
発生剤は、言うまでもなく相変化物質そのものの結晶で
ある。しかし、例えば、相変化物質の一部をいかなる温
度状態においても結晶のまま保持させなければ過冷却現
象は防止できず、そのようなことは極めて困難であると
考えられる。
却現象を防止するために、その相変化物質に対して核発
生剤の添加が行われる。最も過冷現象防止効果のある核
発生剤は、言うまでもなく相変化物質そのものの結晶で
ある。しかし、例えば、相変化物質の一部をいかなる温
度状態においても結晶のまま保持させなければ過冷却現
象は防止できず、そのようなことは極めて困難であると
考えられる。
【０００７】そこで、上記第一の特徴構成の蓄熱材によ
れば、上記相変化物質を有機化合物とすると共に、上記
核発生剤として界面活性剤を上記有機化合物に添加す
る。このような界面活性剤は、一般的に、分子内に水に
溶けやすい部分（所謂、親水基）と油に溶けやすい部分
（所謂、親油基）の両方を保有している。有機化合物の
中に存在している界面活性剤は、複数の分子同士が親水
基の部分を集合しあい、親油基の部分を有機化合物にさ
らして、球状の分子集合体を形成することが知られてい
る（この分子集合体をミセルという。）。この分子集合
体は、有機化合物中に対する溶解性が良好とはいえず、
極めて微小な粒子（所謂、コロイド）で存在していると
考えられる。故に、このコロイド粒子が核発生剤として
作用し、これを核として相変化物質としての有機化合物
の結晶化反応を促進する。即ち、結果的に相変化物質と
しての有機化合物の固化が非常にスムーズに進行する。
結果、過冷却現象を防止し、加熱と冷却を施した場合の
融点と凝固点の差が極めて小さい蓄熱材を実現すること
ができる。
れば、上記相変化物質を有機化合物とすると共に、上記
核発生剤として界面活性剤を上記有機化合物に添加す
る。このような界面活性剤は、一般的に、分子内に水に
溶けやすい部分（所謂、親水基）と油に溶けやすい部分
（所謂、親油基）の両方を保有している。有機化合物の
中に存在している界面活性剤は、複数の分子同士が親水
基の部分を集合しあい、親油基の部分を有機化合物にさ
らして、球状の分子集合体を形成することが知られてい
る（この分子集合体をミセルという。）。この分子集合
体は、有機化合物中に対する溶解性が良好とはいえず、
極めて微小な粒子（所謂、コロイド）で存在していると
考えられる。故に、このコロイド粒子が核発生剤として
作用し、これを核として相変化物質としての有機化合物
の結晶化反応を促進する。即ち、結果的に相変化物質と
しての有機化合物の固化が非常にスムーズに進行する。
結果、過冷却現象を防止し、加熱と冷却を施した場合の
融点と凝固点の差が極めて小さい蓄熱材を実現すること
ができる。
【０００８】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項２に記載した如く、上記第一の特徴構成に加え
て、前記有機化合物が脂肪族炭化水素である点にある。
の請求項２に記載した如く、上記第一の特徴構成に加え
て、前記有機化合物が脂肪族炭化水素である点にある。
【０００９】即ち、上記第一の特徴構成の蓄熱材によれ
ば、化学的安定性、無害性、及び入手のしやすさ等の観
点から、実用性に富む脂肪族炭化水素を蓄熱材の主成分
とすることにより、融点と凝固点の差を極めて小さいも
のとすることができる。
ば、化学的安定性、無害性、及び入手のしやすさ等の観
点から、実用性に富む脂肪族炭化水素を蓄熱材の主成分
とすることにより、融点と凝固点の差を極めて小さいも
のとすることができる。
【００１０】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項３に記載した如く、上記第一又は二の特徴構成
に加えて、前記界面活性剤が陽イオン系界面活性剤であ
る点にある。
の請求項３に記載した如く、上記第一又は二の特徴構成
に加えて、前記界面活性剤が陽イオン系界面活性剤であ
る点にある。
【００１１】即ち、上記第三の特徴構成の蓄熱材によれ
ば、界面活性剤の中でも有機化合物中でより球状ミセル
を構成しやすい陽イオン系界面活性剤を選択することに
より、過冷却現象を一層抑制することができる。
ば、界面活性剤の中でも有機化合物中でより球状ミセル
を構成しやすい陽イオン系界面活性剤を選択することに
より、過冷却現象を一層抑制することができる。
【００１２】同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項４に記載した如く、上記第一乃至三の何れかの
特徴構成に加えて、前記有機化合物に対する前記界面活
性剤の割合が０．０１〜１０重量％の範囲内である点に
ある。
の請求項４に記載した如く、上記第一乃至三の何れかの
特徴構成に加えて、前記有機化合物に対する前記界面活
性剤の割合が０．０１〜１０重量％の範囲内である点に
ある。
【００１３】即ち、上記第四の特徴構成の蓄熱材によれ
ば、相変化物質として働く有機化合物に対して核発生剤
として添加される界面活性剤の添加割合を上記の範囲内
とすることにより、その過冷却現象を一層抑制すること
ができる。ここで、有機化合物に対する前記界面活性剤
の好適な割合を、上記のような範囲内とするのは、その
割合が１０重量％より多いと、過冷却抑制効果は発揮で
きるが、単位重量当たりの蓄熱材の割合が少なくなるこ
とにより、蓄熱量が減少しまうので好ましくなく、一
方、その割合が０．０１重量％より少ないと、過冷却抑
制効果が低下してしまうので好ましくないからである。
ば、相変化物質として働く有機化合物に対して核発生剤
として添加される界面活性剤の添加割合を上記の範囲内
とすることにより、その過冷却現象を一層抑制すること
ができる。ここで、有機化合物に対する前記界面活性剤
の好適な割合を、上記のような範囲内とするのは、その
割合が１０重量％より多いと、過冷却抑制効果は発揮で
きるが、単位重量当たりの蓄熱材の割合が少なくなるこ
とにより、蓄熱量が減少しまうので好ましくなく、一
方、その割合が０．０１重量％より少ないと、過冷却抑
制効果が低下してしまうので好ましくないからである。
【００１４】
【発明の実施の形態】本実施形態における蓄熱材は、相
変化を起こす相変化物質として働く有機化合物と、核発
生剤として働く界面活性剤とを共に含有してなる。
変化を起こす相変化物質として働く有機化合物と、核発
生剤として働く界面活性剤とを共に含有してなる。
【００１５】前記有機化合物に対する前記核発生剤の割
合は０．０１〜１０重量％の範囲内に設定されている。
具体的には、相変化物質としては、融点あるいは凝固点
を有する有機化合物であれば使用可能であるが、脂肪族
炭化水素、芳香族炭化水素、脂肪酸、エステル化合物等
を使用することが好ましい。さらに、相変化物質として
は、テトラデカン、ぺンタデカン、ヘキサデカン、エイ
コサン、ドコサン等の炭化水素が１０以上の直鎖の脂肪
族炭化水素化合物を使用することがより好ましい。これ
らの脂肪族炭化水素は炭素数の増加と共に融点が上昇す
るため、目的に応じた融点を有する有機化合物を選択し
たり、また２種類以上の有機化合物を混合することも可
能である。
合は０．０１〜１０重量％の範囲内に設定されている。
具体的には、相変化物質としては、融点あるいは凝固点
を有する有機化合物であれば使用可能であるが、脂肪族
炭化水素、芳香族炭化水素、脂肪酸、エステル化合物等
を使用することが好ましい。さらに、相変化物質として
は、テトラデカン、ぺンタデカン、ヘキサデカン、エイ
コサン、ドコサン等の炭化水素が１０以上の直鎖の脂肪
族炭化水素化合物を使用することがより好ましい。これ
らの脂肪族炭化水素は炭素数の増加と共に融点が上昇す
るため、目的に応じた融点を有する有機化合物を選択し
たり、また２種類以上の有機化合物を混合することも可
能である。
【００１６】核発生剤として働く界面活性剤としては、
陰イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、非イオ
ン系界面活性剤の何れかを使用することが好ましい。さ
らに、界面活性剤としては、陽イオン系界面活性剤を使
用することがより好ましく、その中でもセチルトリメチ
ルアンモニウム塩化合物、ステアリルトリメチルアンモ
ニウム塩化合物を使用することがより一層好ましい。
陰イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、非イオ
ン系界面活性剤の何れかを使用することが好ましい。さ
らに、界面活性剤としては、陽イオン系界面活性剤を使
用することがより好ましく、その中でもセチルトリメチ
ルアンモニウム塩化合物、ステアリルトリメチルアンモ
ニウム塩化合物を使用することがより一層好ましい。
【００１７】次に、本発明に係る蓄熱材として構成した
４種の蓄熱材（実施例１〜４）と、従来の蓄熱材として
構成した蓄熱材（比較例１）とを、過冷却の程度につい
て比較するための実験結果を説明する。尚、実施例１〜
４の蓄熱材、及び比較例１の蓄熱材を構成する物質の種
類について、下記の表１に示す。
４種の蓄熱材（実施例１〜４）と、従来の蓄熱材として
構成した蓄熱材（比較例１）とを、過冷却の程度につい
て比較するための実験結果を説明する。尚、実施例１〜
４の蓄熱材、及び比較例１の蓄熱材を構成する物質の種
類について、下記の表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】図１に示すグラフ図には、実験結果とし
て、上記実施例１〜４の蓄熱材における、過冷却の程度
としての融点と凝固点の温度差と、相変化物質５ｇに対
する核発生剤の添加割合との関係、及び、比較例におけ
る、ぺンタデカンの融点と凝固点との温度差とが示され
ている。尚、上記の融点と凝固点の温度差（△Ｔ）の値
は、小さいほど過冷却の程度が小さいといえる。また夫
々の温度差は、示差走査熱量計により測定した。
て、上記実施例１〜４の蓄熱材における、過冷却の程度
としての融点と凝固点の温度差と、相変化物質５ｇに対
する核発生剤の添加割合との関係、及び、比較例におけ
る、ぺンタデカンの融点と凝固点との温度差とが示され
ている。尚、上記の融点と凝固点の温度差（△Ｔ）の値
は、小さいほど過冷却の程度が小さいといえる。また夫
々の温度差は、示差走査熱量計により測定した。
【００２０】図１に示すように、蓄熱材の主成分である
有機化合物に界面活性剤を添加した蓄熱材（実施例１，
２，３，４）は、温度差（ΔＴ）が比較例の蓄熱材と比
較して小さいので、過冷却抑制効果を発揮していること
が分かる。
有機化合物に界面活性剤を添加した蓄熱材（実施例１，
２，３，４）は、温度差（ΔＴ）が比較例の蓄熱材と比
較して小さいので、過冷却抑制効果を発揮していること
が分かる。
【００２１】さらに、界面活性剤として陽イオン系界面
活性剤を添加した蓄熱材（実施例１、２）は、その他の
界面活性剤を添加した蓄熱材（実施例３，４）と比較し
て、一層の過冷却抑制効果が発揮できることが分かる。
活性剤を添加した蓄熱材（実施例１、２）は、その他の
界面活性剤を添加した蓄熱材（実施例３，４）と比較し
て、一層の過冷却抑制効果が発揮できることが分かる。
【００２２】また、界面活性剤を添加した蓄熱材（実施
例１，２，３，４）において、有機化合物に対する界面
活性剤の添加割合が０．０１〜１０重量％の範囲内であ
る場合において、優れた過冷却抑制効果を発揮すること
ができ、さらに、添加割合が０．１〜５重量％の範囲内
である場合において、非常に優れた過冷却抑制効果を発
揮することが分かる。
例１，２，３，４）において、有機化合物に対する界面
活性剤の添加割合が０．０１〜１０重量％の範囲内であ
る場合において、優れた過冷却抑制効果を発揮すること
ができ、さらに、添加割合が０．１〜５重量％の範囲内
である場合において、非常に優れた過冷却抑制効果を発
揮することが分かる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、相変化を伴う有機
化合物に界面活性剤を添加することで、過冷却現象を防
止し、融点と凝固点の温度差が極めて小さい蓄熱材を得
ることができた。
化合物に界面活性剤を添加することで、過冷却現象を防
止し、融点と凝固点の温度差が極めて小さい蓄熱材を得
ることができた。
【図１】実施例及び比較例の蓄熱材の融点と凝固点の温
度差を示すグラフ図
度差を示すグラフ図
Claims (4)
- 【請求項１】 相変化を伴う有機化合物を含んでなる蓄
熱材であって、 界面活性剤を前記有機化合物に添加したことを特徴とす
る蓄熱材。 - 【請求項２】 前記有機化合物が脂肪族炭化水素である
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱材。 - 【請求項３】 前記界面活性剤が陽イオン系界面活性剤
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄熱
材。 - 【請求項４】 前記有機化合物に対する前記界面活性剤
の割合が０．０１〜１０重量％の範囲内であることを特
徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の蓄熱材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002065280A JP2003261866A (ja) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | 蓄熱材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002065280A JP2003261866A (ja) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | 蓄熱材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003261866A true JP2003261866A (ja) | 2003-09-19 |
Family
ID=29197661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002065280A Pending JP2003261866A (ja) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | 蓄熱材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003261866A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014169381A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Osaka Gas Co Ltd | 蓄熱材 |
| JP2020007415A (ja) * | 2018-07-04 | 2020-01-16 | 東邦瓦斯株式会社 | 潜熱蓄熱材組成物 |
-
2002
- 2002-03-11 JP JP2002065280A patent/JP2003261866A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014169381A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Osaka Gas Co Ltd | 蓄熱材 |
| JP2020007415A (ja) * | 2018-07-04 | 2020-01-16 | 東邦瓦斯株式会社 | 潜熱蓄熱材組成物 |
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