JP2005220334A - Heat-utilization material and application thereof - Google Patents

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英昭 宅見
Hiroyuki Kakiuchi
博行 垣内
Hideto Hidaka
秀人 日高
Akiko Murakoshi
晶子 村越
Katsuya Isada
克哉 諫田
Kuni Chin
君偉 沈
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    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide such a heat utilization material belonging to a novel material system that can be utilized in a wide temperature range including a temperature range of 0-150°C. <P>SOLUTION: The heat utilization material comprises a host, which can include a guest to thereby form an inclusion compound, and/or an inclusion compound, which is formed by including the above guest with the above host, with the above host being a salt of a compound and a salt of at least one kind of a compound among its polymers, the compound being expressed by the formula (1): L<SB>m</SB>-A<SB>n</SB>(wherein, L is a basic skeleton such as an unsubstituted or substituted, saturated or unsaturated, linear or branched or cyclic, aliphatic hydrocarbyl group, a 5-memberd or 6-membered cyclic aromatic hydrocarbyl ring, an aromatic heterocyclic single ring, a 2-80 condensed ring group, or the like; (m) is an integer of 1 or more; A is an end group such as cyano group, nitro group, carboxyl group, hydroxy group; (n) is an integer of 1 or more; but the formula (1) contains at least either a hydroxy group or a carboxyl group). Furthermore, a heat reserving material or an adsorbent is formed by this heat utilization material. A thermal storage system contains this heat reserving material. An adsorption heat pump or an air-conditioning system contains this adsorbent. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、有機化合物の包接能を利用した熱利用材料と、その応用に関する。本発明の熱利用材料は蓄熱材又は吸着材等として、熱エネルギーの貯蔵、輸送等、例えば、各種産業や都市環境からの排熱回収、熱エネルギーの貯蔵や輸送、空調設備における熱交換等の幅広い分野に有効に適用される。   The present invention relates to a heat utilization material utilizing the inclusion ability of an organic compound and its application. The heat-utilizing material of the present invention is a heat storage material or adsorbent, etc., for storage and transportation of thermal energy, for example, exhaust heat recovery from various industries and urban environments, storage and transportation of thermal energy, heat exchange in air conditioning equipment, etc. Effectively applied to a wide range of fields.

従来、潜熱蓄熱材等の熱利用材料としては、氷、硫酸ナトリウム十水和物、塩化カルシウム六水和物などの無機水和物、酢酸ナトリウム三水和物などの有機金属塩水和物、パラフィンやmeso−エリスリトールなどの有機物が検討され、一部実用化されてきた。また、パラフィンをマイクロカプセル化したりエマルジョン化したりすることによる高密度熱輸送媒体の開発も行われてきた。最近では、低級アルキル4級アンモニウム塩を蓄熱材及び熱輸送媒体として使用することも報告されている。また、水をホストとするクラスレートハイドレートを蓄熱材に適応する検討も数多く行われてきた。   Conventionally, heat utilization materials such as latent heat storage materials include ice, sodium sulfate decahydrate, inorganic hydrates such as calcium chloride hexahydrate, organometallic salt hydrates such as sodium acetate trihydrate, paraffin And organic substances such as meso-erythritol have been studied and partially put into practical use. Development of high-density heat transport media by microencapsulating paraffin or emulsifying paraffin has also been performed. Recently, the use of lower alkyl quaternary ammonium salts as heat storage materials and heat transport media has also been reported. In addition, many studies have been made to apply clathrate hydrate with water as a heat storage material.

一方、熱利用材料として、吸着熱を利用する吸着材の開発も行われており、代表的な組み合わせとして、水−シリカゲル、水−ゼオライト、エタノール−活性炭がよく知られている。その実用例としては、例えば、吸着ヒートポンプや調湿空調装置が挙げられ、これらの装置では、水蒸気を吸着した吸着材を加熱再生し、水蒸気を吸着する温度まで冷却して、再度、水蒸気を吸着させる。コージェネレーションシステム、燃料電池、自動車エンジンの冷却水や、太陽熱、地熱等によって得られる100℃以下の熱を利用する場合、相対水蒸気圧が0.05〜0.3の範囲で吸着量の変化が大きく、且つ吸着量が多い吸着材が求められている(特開2003−114067)。従来、水蒸気吸着材としてシリカゲル、ゼオライト、活性炭等が知られているが、上述の相対水蒸気圧では吸着量の変化が小さく、且つ吸着量が少ない問題があった。   On the other hand, an adsorbent using heat of adsorption has also been developed as a heat utilization material, and water-silica gel, water-zeolite, and ethanol-activated carbon are well known as typical combinations. Practical examples include, for example, adsorption heat pumps and humidity control air conditioners. In these devices, the adsorbent that adsorbs water vapor is heated and regenerated, cooled to a temperature that adsorbs water vapor, and adsorbs water vapor again. Let When using heat of 100 ° C. or less obtained by cogeneration systems, fuel cells, automobile engine cooling water, solar heat, geothermal heat, etc., the amount of adsorption changes in a relative water vapor pressure range of 0.05 to 0.3. There is a demand for an adsorbent that is large and has a large adsorption amount (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-114067). Conventionally, silica gel, zeolite, activated carbon, and the like are known as water vapor adsorbents, but there is a problem that the amount of adsorption is small and the amount of adsorption is small at the above-described relative water vapor pressure.

また、化学反応による蓄熱や増熱の検討も行われてきた。   In addition, heat storage and heat increase by chemical reaction have been studied.

このような熱利用材料(狭義には蓄熱材、吸着材や熱輸送媒体)は、おおよそ0〜150℃の温度範囲での利用が求められている。熱利用の温度範囲で大別すると、
(1) 冷房空調用途の0〜15℃
(2) 住宅の省エネルギー、快適用途の15〜30℃
(3) 暖房空調、排熱回収用途の30〜100℃
(4) 排熱回収用途の100〜150℃
がある。
Such a heat utilization material (in the narrow sense, a heat storage material, an adsorbent, and a heat transport medium) is required to be used in a temperature range of approximately 0 to 150 ° C. Broadly divided by the temperature range of heat utilization,
(1) 0-15 ° C for air conditioning applications
(2) 15-30 ° C for energy saving and comfortable use in houses
(3) 30-100 ° C for heating air conditioning and exhaust heat recovery applications
(4) 100-150 ° C for exhaust heat recovery applications
There is.

しかしながら、従来研究されてきた熱利用材料のうち、有望なものはごく一部であり、多くは実用化に至っていない。例えば、氷以外で実用化されている熱利用材料は、床暖房用途の硫酸ナトリウム十水和物(融点32.5℃)やパラフィン、暖房空調用途の酢酸ナトリウム三水和物(融点58℃)程度である。   However, among the heat utilization materials that have been studied so far, only a few are promising, and many have not been put into practical use. For example, heat utilization materials other than ice are sodium sulfate decahydrate (melting point 32.5 ° C) for floor heating applications, paraffin, and sodium acetate trihydrate (melting point 58 ° C) for heating air conditioning applications. Degree.

従来の熱利用材料の最大の問題点は、融点などの熱利用温度が物質固有であり、これ以上新規化合物を見出すことが殆ど不可能である点にある。これに対して、吸着材はワーキングペアとして吸着材と吸着質との組み合わせを選択することにより、この温度範囲を広げる可能性もあるが、いずれも選択の幅が狭く、組み合わせは限られているために開発の余地は狭い。   The biggest problem with conventional heat-utilizing materials is that the heat-utilizing temperature such as the melting point is inherent to the substance, and it is almost impossible to find new compounds any more. On the other hand, the adsorbent may expand this temperature range by selecting a combination of adsorbent and adsorbate as a working pair, but the range of selection is narrow and the combinations are limited. Therefore, there is little room for development.

このようなことから、更なる熱エネルギーの有効利用の観点から、上記(1)〜(4)の温度帯を中心に、より一層有望な熱利用材料の開発が求められているのが現状である。
特開2003−114067
For this reason, from the viewpoint of further effective use of thermal energy, the development of more promising heat utilization materials is being demanded mainly in the temperature zones (1) to (4) above. is there.
JP2003-114067

本発明は上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、0〜150℃の温度範囲を含む幅広い温度範囲で利用可能な熱利用材料であって、従来の単一物質による蓄熱材やごく限定された吸着材ではなく、また水をホストとするクラスレートハイドレートでもない、全く新しい材料系の熱利用材料を提供することを目的とする。
本発明はまた、このような熱利用材料よりなる高性能の蓄熱材と、それを用いた蓄熱システムを提供することを目的とする。
本発明はまた、このような熱利用材料よりなる高性能の吸着材と、それを用いた吸着ヒートポンプ及び空調装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and is a heat-utilizing material that can be used in a wide temperature range including a temperature range of 0 to 150 ° C. It is an object to provide a heat utilization material of a completely new material system that is not a limited adsorbent and is not a clathrate hydrate with water as a host.
Another object of the present invention is to provide a high-performance heat storage material made of such a heat utilization material and a heat storage system using the same.
Another object of the present invention is to provide a high-performance adsorbent made of such a heat utilization material, an adsorption heat pump and an air conditioner using the adsorbent.

本発明の熱利用材料は、ゲストを包接して包接化合物を形成し得るホスト、及び/又は、該ホストがゲストを包接してなる包接化合物を含み、該ホストが下記一般式(I)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩であるか、下記一般式(II)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩であることを特徴とする。   The heat utilization material of the present invention includes a host capable of forming a clathrate compound by clathrating a guest, and / or a clathrate compound in which the host clathrates the guest, and the host is represented by the following general formula (I) Or a salt of at least one compound of the multimer or a compound represented by the following general formula (II) and a salt of at least one compound of the multimer: To do.

−A …(I)
(ここでLは基礎骨格を意味し、それぞれ独立して他に置換基を有していても良い、飽和もしくは不飽和の直鎖又は分岐又は環状の脂肪族炭化水素基、5又は6員環の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の単環基又は2〜80の縮合環基、アルキルスルホニル基、アルコキシ基、アラルキル基、カルボニル基、アルコキシカルボニル基、アシル基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アミド基、ジアラルキルアミノ基を示し、これらの置換基は隣り合うもの同士で環を形成していても良く、形成した環内にS,O,Nを含んでいても良い。mは1以上の整数を示す。
Aは末端基を意味し、それぞれ独立してシアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、水酸基、弗素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、他に置換基を有していても良い5又は6員環の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の単環基又は2〜10の縮合環基、スチリル基、スルホニル基、アルキルスルホニル基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、環状炭化水素基、アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、アシル基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、ホルミル基、アミド基、ハロアルキル基、ジアラルキルアミノ基、環状アミノ基を示し、これらの置換基は隣り合うもの同士で環を形成していても良い。nは1以上の整数を示す。ただし、一般式(I)は、少なくとも水酸基及びカルボキシル基のいずれかを含む。)
L m −A n (I)
(Wherein L represents a basic skeleton, each independently having a substituent, a saturated or unsaturated linear or branched or cyclic aliphatic hydrocarbon group, a 5- or 6-membered ring Aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic monocyclic group or 2-80 condensed ring group, alkylsulfonyl group, alkoxy group, aralkyl group, carbonyl group, alkoxycarbonyl group, acyl group, aryloxy group, dialkylamino A group, a diarylamino group, an amide group, a diaralkylamino group, and these substituents may form a ring with adjacent ones, and may contain S, O, N in the formed ring. M is an integer of 1 or more.
A means a terminal group, and each independently has a halogen atom such as a cyano group, a nitro group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, and may have a substituent. 5- or 6-membered aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic monocyclic group or 2 to 10 condensed ring group, styryl group, sulfonyl group, alkylsulfonyl group, C1-20 alkyl group, alkenyl group , C1-C20 alkoxy group, cyclic hydrocarbon group, aralkyl group, C1-C20 alkoxycarbonyl group, C2-C20 alkynyl group, acyl group, aryloxy group, dialkylamino group, diarylamino Group, formyl group, amide group, haloalkyl group, diaralkylamino group, and cyclic amino group, and these substituents may be adjacent to each other to form a ring. . n represents an integer of 1 or more. However, general formula (I) contains at least either a hydroxyl group or a carboxyl group. )

Figure 2005220334
(上記一般式(II)において、X,X,X,X,X,Xは各々独立にC、N、S、O、C=O、Siのいずれかを表し、p,qは各々独立に0以上の整数を示すが、p及びqの少なくともいずれかは1以上の整数である。なお、一般式(II)で表される6員環はカルボキシル基及び水酸基以外の他の置換基を有していても良く、これらの置換基が互いに結合して該6員環に縮合する、置換基を有していても良い環を形成していても良い。該6員環に縮合する縮合環を有する場合、カルボキシル基及び/又は水酸基はこの縮合環に置換していても良い。)
Figure 2005220334
(In the general formula (II), X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 each independently represent any of C, N, S, O, C═O, Si, p , Q each independently represents an integer of 0 or more, but at least one of p and q is an integer of 1 or more, and the 6-membered ring represented by the general formula (II) is a group other than a carboxyl group and a hydroxyl group. Other substituents may be present, and these substituents may be bonded to each other to form a ring which may have a substituent which is condensed to the 6-membered ring. In the case of having a condensed ring fused to the ring, the carboxyl group and / or the hydroxyl group may be substituted with this condensed ring.)

特に、上記ホストは下記一般式(III)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩であることが好ましい(請求項3)。

Figure 2005220334
(上記一般式(III)において、p,qは各々独立に0以上の整数を示すが、p及びqの少なくともいずれかは1以上の整数である。なお、一般式(III)で表されるベンゼン環はカルボキシル基及び水酸基以外の他の置換基を有していても良く、これらの置換基が互いに結合して該ベンゼン環に縮合する、置換基を有していても良い環を形成していても良い。該ベンゼン環に縮合する縮合環を有する場合、カルボキシル基及び/又は水酸基はこの縮合環に置換していても良い。) In particular, the host is preferably a salt of at least one compound of the compound represented by the following general formula (III) and its multimer (claim 3).
Figure 2005220334
(In the above general formula (III), p and q each independently represent an integer of 0 or more, but at least one of p and q is an integer of 1 or more. In addition, it is represented by the general formula (III). The benzene ring may have a substituent other than a carboxyl group and a hydroxyl group, and these substituents may be bonded to each other to form a ring having an optionally substituted group. (In the case of having a condensed ring condensed with the benzene ring, the carboxyl group and / or the hydroxyl group may be substituted with this condensed ring.)

また、前記一般式(II)におけるX〜Xのうちの少なくとも一つがN、S、O、C=O、Siのいずれかであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that at least one of X 1 to X 6 in the general formula (II) is any one of N, S, O, C═O, and Si.

即ち、本発明者らは、従来にない新規材料系の熱利用材料として、包接現象に注目して鋭意検討した結果、特定の有機塩系ホストとゲストとの任意の組み合わせにより包接化合物を形成し得ること、そして、この包接化合物の形成と、ホストがゲストを放出することによる解離とが可逆的に起こり得ることから、この可逆的な包接現象を熱利用材料としての熱エネルギーの授受に利用することにより、広範な蓄熱温度を達成可能であることを見出し、これにより、特に開発が望まれており、かつ従来において有望な熱利用材料が提供されていない0〜150℃を含む幅広い温度範囲で利用可能な熱利用材料を開発し、本発明に到達した。   That is, as a result of intensive investigations focusing on the inclusion phenomenon as a novel material-based heat-utilizing material that has not been heretofore, the present inventors have found that an inclusion compound can be formed by any combination of a specific organic salt host and guest. Since the formation of the inclusion compound and the dissociation by the release of the guest by the host can occur reversibly, this reversible inclusion phenomenon can be used as a heat utilization material. It has been found that a wide range of heat storage temperatures can be achieved by using it for transfer, including 0 to 150 ° C., in which development is particularly desired and no promising heat utilization material has been provided in the past. A heat utilization material that can be used in a wide temperature range has been developed and the present invention has been achieved.

包接化合物の中で、ホストはゲストを化学量論比で取り込んでいる。ホストとゲストの相互作用の程度は、ホストとゲストの組み合わせや包接化合物の構造により広範であるので、目的に合わせて適切なホストとゲストの組み合わせを選択することにより、ホスト−ゲスト間の結合エネルギーの大きさを自由に選択することができる。また、分子構造が簡単なため製造が簡単で安価である等、各種産業分野で使用するには優れた特徴がある。   Among the inclusion compounds, the host incorporates the guest in stoichiometric ratio. Since the degree of host-guest interaction is broad depending on the host-guest combination and the structure of the inclusion compound, the host-guest bond can be determined by selecting the appropriate host-guest combination according to the purpose. The energy size can be freely selected. In addition, since it has a simple molecular structure, it has excellent characteristics for use in various industrial fields, such as simple production and low cost.

包接化合物の中でホストとゲストは相互に分子認識をして、共有結合ではない非共有結合で分子複合体を形成している。非共有結合は弱い結合であるが、水素結合、ファン・デル・ワールス力、電荷、双極子モーメント、イオン結合、空間的な位置関係などが相補的に作用するので、積算すれば大きなエネルギーになる。包接化合物を形成しているエネルギーより大きなエネルギーを与えると、包接錯体はホストとゲストとに解離し、エネルギーを除去すると再び複合体を形成する。即ち、ホスト−ゲスト分子複合体は可逆的な存在である。   In the clathrate compound, the host and guest recognize each other and form a molecular complex with non-covalent bonds that are not covalent bonds. Non-covalent bonds are weak bonds, but hydrogen bonds, van der Waals forces, electric charges, dipole moments, ionic bonds, spatial positional relationships, etc. act in a complementary manner, so if integrated, it becomes large energy . When energy larger than the energy forming the clathrate compound is applied, the clathrate complex dissociates into the host and guest, and when the energy is removed, a complex is formed again. That is, the host-guest molecule complex is reversible.

この可逆性と結合エネルギーのバランスが熱利用材料としては重要である。従って、熱利用材料としての包接化合物を提供する際には、水素結合が重要な役割を果たすことが多い。包接化合物中での非共有結合の存在はIRやX線構造解析等の分析手法で解析することができる。   This balance between reversibility and binding energy is important as a heat utilization material. Therefore, hydrogen bonds often play an important role in providing an inclusion compound as a heat utilization material. The presence of non-covalent bonds in the inclusion compound can be analyzed by analytical methods such as IR and X-ray structural analysis.

本発明は、包接化合物におけるホスト−ゲスト間の弱い結合作用の総合と、その可逆的な形成と解離に注目し、初めて包接化合物を熱利用材料として使用したものである。包接化合物の形成と解離は可逆的であり、解離したホストとゲストは何回も繰り返し使用できるので、高蓄熱量の蓄熱材として使用できる。   In the present invention, the inclusion compound is used as a heat utilization material for the first time, paying attention to the total of the weak binding action between the host and guest in the inclusion compound and its reversible formation and dissociation. Formation and dissociation of the clathrate compound are reversible, and the dissociated host and guest can be used repeatedly many times, so that they can be used as a heat storage material having a high heat storage amount.

特に、ゲストが水の場合、安価であり、環境汚染の心配がないので、好ましい。   In particular, when the guest is water, it is preferable because it is inexpensive and there is no concern about environmental pollution.

なお、包接化合物はホストがゲストを捕捉する現象として捉えることに他ならず、ゲストを効率良く吸着する吸着材としてホストを使用することも可能であり、ホストがゲストを吸着する時の吸着熱又はゲストの蒸発潜熱を利用することも可能である。この場合、例えば、デシカント空調、吸着ヒートポンプ等に好ましく使用できる。   In addition, the inclusion compound can be regarded as a phenomenon that the host captures the guest, and the host can also be used as an adsorbent that efficiently adsorbs the guest, and the adsorption heat when the host adsorbs the guest. Alternatively, the latent heat of vaporization of the guest can be used. In this case, for example, it can be preferably used for a desiccant air conditioner, an adsorption heat pump, and the like.

ところで、包接化合物という用語が一般的に認知、使用されるようになったのは最近のことであり、それ以前は溶媒和、分子化合物等の概念で捉えられていた経緯があるが、もちろん、これらの化合物も熱利用材料として使用できる。なお、水の場合、水和物或いは結晶水という表現が使用されている場合もある。   By the way, the term clathrate compound was generally recognized and used recently, and before that, there was a history that was captured by the concept of solvation, molecular compound, etc. These compounds can also be used as heat utilization materials. In the case of water, the expression hydrate or crystal water may be used.

一方で、低温、高圧で数十個の水分子が集合してクラスターを形成する際に、メタン、エタン、アルゴン、フロン類等のガスがクラスター内部に閉じこめられる現象が知られている。また、テトラヒドロフラン、低級四級アンモニウム塩がクラスター内部に閉じこめられる現象も知られている。これらの現象を一部では包接水和物と呼んでいる場合もある。包接水和物の形成は下記式で表される。
G+xHO→G・xH
(ここでGはゲスト分子、xは水和物数を示す)
On the other hand, it is known that when tens of water molecules gather at a low temperature and high pressure to form a cluster, a gas such as methane, ethane, argon, or chlorofluorocarbons is trapped inside the cluster. In addition, a phenomenon in which tetrahydrofuran and a lower quaternary ammonium salt are confined inside the cluster is also known. Some of these phenomena are called clathrate hydrates. The formation of clathrate hydrate is represented by the following formula.
G + xH 2 O → G · xH 2 O
(Where G is the guest molecule and x is the number of hydrates)

この包接水和物と呼ばれるものは、水分子が形成する格子に他分子が取り込まれた形態であるので、水分子をホストと見なすこともできるかもしれない。しかし、これは、特殊な条件で数十の水分子が集合して格子を形成する際に、他分子が近傍に存在している場合に格子内部に綴じ込まれる現象であり、ホストとゲストの相互の分子認識により分子複合体を形成する包接化合物とは区別する方が自然である。実際、化学便覧(応用化学編II 第5版、日本化学界編)、理化学事典(第4版、久保亮五、長倉三郎、井口洋夫、江沢洋編集)によれば、包接水和物は包接化合物の項には記載はなく、クラスター化合物に分類する方が好ましいようである。また、広く水和現象や分子会合現象は包接化合物とは呼ばないのが一般的である。   This so-called clathrate hydrate is a form in which other molecules are incorporated into the lattice formed by water molecules, so that water molecules may be regarded as a host. However, when dozens of water molecules gather to form a lattice under special conditions, this is a phenomenon that is bound inside the lattice when other molecules exist in the vicinity. It is natural to distinguish from inclusion compounds that form molecular complexes by mutual molecular recognition. In fact, according to the Chemical Handbook (Applied Chemistry II, 5th edition, Nippon Kagaku Kyokai), RIKEN (4th edition, Ryogo Kubo, Saburo Nagakura, Hiroo Iguchi, Hiroshi Ezawa) There is no description in the section of the clathrate compound, and it seems to be preferable to classify them into cluster compounds. In general, the hydration phenomenon and the molecular association phenomenon are not generally called inclusion compounds.

本発明において、該ホストが炭素数150以下の有機化合物であることが好ましい(請求項4)。
また、該ホストの分子量が、該ホストに包接されているゲストの分子量より大きいことが好ましい(請求項5)。
また、該ホストが空孔を持たない分子構造であることが好ましい(請求項6)。
また、該ホストが非共有結合でゲストを包接していることが好ましい(請求項7)。
In the present invention, the host is preferably an organic compound having 150 or less carbon atoms.
Moreover, it is preferable that the molecular weight of the host is larger than the molecular weight of the guest included in the host.
The host preferably has a molecular structure having no vacancies (Claim 6).
Moreover, it is preferable that the host includes a guest in a non-covalent bond (Claim 7).

この非共有結合は少なくとも水素結合を含むことが好ましい。この水素結合は、少なくともホスト又はゲストの有する水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、直鎖又は環状アミノ基、アミド基、芳香族複素環基のいずれかの基を介して形成されることが好ましい。
また、該包接化合物が固体、スラリー、又は液体として存在することが好ましい。
This non-covalent bond preferably includes at least a hydrogen bond. This hydrogen bond is preferably formed through at least one of a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, a linear or cyclic amino group, an amide group, and an aromatic heterocyclic group that the host or guest has.
The inclusion compound is preferably present as a solid, slurry, or liquid.

本発明の熱利用材料のDSC測定による吸熱量が20J/g以上であることが好ましい(請求項8)。   It is preferable that the heat absorption amount of the heat utilization material of the present invention is 20 J / g or more by DSC measurement (claim 8).

また、該ホストに包接されているゲストが水又は炭素数100以下の有機化合物であることが好ましい(請求項9)。
このゲストとしては、水酸基を有する有機化合物、カルボニル基を有する有機化合物、エーテル基を有する有機化合物、及びヘテロ原子を含む有機化合物よりなる群から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。
また、本発明に係るホストは、水酸基及び/又はカルボキシル基を有する、芳香族炭化水素基及び/又は芳香族複素環基を有する有機化合物の塩であることが好ましい(請求項10)。
In addition, it is preferable that the guest included in the host is water or an organic compound having 100 or less carbon atoms (claim 9).
As this guest, 1 type, or 2 or more types chosen from the group which consists of the organic compound which has a hydroxyl group, the organic compound which has a carbonyl group, the organic compound which has an ether group, and the organic compound containing a hetero atom is mentioned.
Further, the host according to the present invention is preferably a salt of an organic compound having an aromatic hydrocarbon group and / or an aromatic heterocyclic group having a hydroxyl group and / or a carboxyl group (claim 10).

上記ホストに対して、ゲストは下記一般式(IV)で表される水酸基含有化合物であることが好ましい。

Figure 2005220334
(上記一般式(IV)中、Rは、水素、置換基を有していても良い飽和又は不飽和の、直鎖又は環状の脂肪族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、或いは置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、kは1以上の整数を示す。)
この水酸基含有化合物は水、或いは炭素数1〜20の1価又は多価アルコールであることが好ましい。 With respect to the host, the guest is preferably a hydroxyl group-containing compound represented by the following general formula (IV).
Figure 2005220334
(In the general formula (IV), R is hydrogen, a saturated or unsaturated, linear or cyclic aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, and an aromatic which may have a substituent. Represents an aromatic hydrocarbon group which may have an aromatic hydrocarbon group or a substituent, and k represents an integer of 1 or more.)
This hydroxyl group-containing compound is preferably water or a monovalent or polyhydric alcohol having 1 to 20 carbon atoms.

本発明の蓄熱材は、このような本発明の熱利用材料よりなることを特徴とする。
本発明の蓄熱システムは、このような本発明の蓄熱材を含むことを特徴とする。
The heat storage material of the present invention is characterized by comprising such a heat utilization material of the present invention.
The heat storage system of the present invention includes such a heat storage material of the present invention.

本発明の吸着材は、このような本発明の熱利用材料よりなり、少なくとも前記ホストを含み、吸着質をゲストとして吸着することを特徴とする。
本発明の吸着材において、吸着質は、水或いは炭素数1〜20の1価又は多価アルコールであることが好ましい。
The adsorbent of the present invention is made of such a heat utilization material of the present invention, includes at least the host, and adsorbs the adsorbate as a guest.
In the adsorbent of the present invention, the adsorbate is preferably water or a monovalent or polyhydric alcohol having 1 to 20 carbon atoms.

また、本発明の吸着材は、
水蒸気の吸着量が0.1g/g以上である、
25℃で測定した水蒸気吸着等温線において、相対水蒸気圧が0.3での吸着量が0.15g/g以上である、
ことが好ましい。
また、本発明の吸着材は、
25℃で測定した水蒸気吸着等温線において、相対水蒸気圧が0.3変化したときに、吸着量の変化が0.1g/g以上であることが好ましい(請求項14)。
また、本発明の吸着材は、
相対水蒸気圧が0.05での吸着量が0.05g/g以下である、
相対水蒸気圧0.05〜0.30の範囲において、相対水蒸気圧が0.20変化したときに、吸着量の変化が0.1g/g以上である領域を有する、
ことが好ましい。
The adsorbent of the present invention is
The adsorption amount of water vapor is 0.1 g / g or more,
In the water vapor adsorption isotherm measured at 25 ° C., the amount of adsorption at a relative water vapor pressure of 0.3 is 0.15 g / g or more.
It is preferable.
The adsorbent of the present invention is
In the water vapor adsorption isotherm measured at 25 ° C., when the relative water vapor pressure is changed by 0.3, it is preferable that the change in the adsorption amount is 0.1 g / g or more.
The adsorbent of the present invention is
The amount of adsorption at a relative water vapor pressure of 0.05 is 0.05 g / g or less.
In the range of relative water vapor pressure 0.05 to 0.30, when the relative water vapor pressure changes 0.20, it has a region where the change in adsorption amount is 0.1 g / g or more,
It is preferable.

本発明の吸着ヒートポンプは、このような本発明の吸着材を含むことを特徴とする。
本発明の空調装置は、このような本発明の吸着材を含むことを特徴とする。
The adsorption heat pump of the present invention includes such an adsorbent of the present invention.
The air conditioner of the present invention includes such an adsorbent of the present invention.

本発明によれば、0〜150℃の温度範囲を含む幅広い温度範囲で有効に利用可能な、蓄熱性能に優れた、新規材料系の熱利用材料が提供される。
また、本発明によれば、このような熱利用材料よりなる高性能の蓄熱材と、それを用いた蓄熱システムが提供される。
また、本発明によれば、このような熱利用材料よりなる高性能の吸着材と、それを用いた吸着ヒートポンプ及び空調装置が提供される。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat utilization material of the novel material type | system | group excellent in the thermal storage performance which can be used effectively in the wide temperature range including 0-150 degreeC temperature range is provided.
Moreover, according to this invention, the high performance thermal storage material which consists of such a heat utilization material, and the thermal storage system using the same are provided.
Moreover, according to this invention, the high performance adsorbent which consists of such a heat utilization material, the adsorption heat pump using the same, and an air conditioner are provided.

以下に本発明の熱利用材料の実施の形態を詳細に説明する。
まず、本発明に係る包接化合物について説明する。
Hereinafter, embodiments of the heat utilization material of the present invention will be described in detail.
First, the clathrate compound according to the present invention will be described.

包接化合物とは、非共有結合で生成する原子又は分子レベルでの異種物複合体であり、原子又は分子が結合して形成される三次元構造の内部に適当な大きさの空洞があり、その中に原子又は分子が一定の組成比で入り込んでいる物質であり(化学便覧 応用化学編II 第5版、日本化学界編)、この空洞を形作る化合物をホスト、空洞に入り込む化合物をゲストと呼ぶ。ホストは構成元素により有機系、無機系の2つに大別され、更に空洞を形成する分子構造の観点から単分子系、多分子系、高分子系等にも分類することができる。   An inclusion compound is a heterogeneous complex at the atomic or molecular level generated by a non-covalent bond, and there is a cavity of an appropriate size inside the three-dimensional structure formed by combining atoms or molecules, It is a substance that contains atoms or molecules in a certain composition ratio (Chemical Handbook, Applied Chemistry II, 5th edition, Nippon Kagaku Kyokai). The compound that forms this cavity is the host, and the compound that enters the cavity is the guest. Call. Hosts are roughly classified into organic and inorganic types depending on the constituent elements, and can be further classified into monomolecular systems, polymolecular systems, polymer systems, etc. from the viewpoint of the molecular structure that forms cavities.

本発明では、このような包接化合物のホストとして特定の有機化合物塩を使用することを特徴とする。
即ち、本発明に係るホストは、下記一般式(I)又は後述の一般式(II)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩より選ばれる。
−A …(I)
In the present invention, a specific organic compound salt is used as a host of such an inclusion compound.
That is, the host according to the present invention is selected from a compound represented by the following general formula (I) or the following general formula (II) and a salt of at least one compound of the multimer.
L m −A n (I)

ここでLは基礎骨格を意味し、それぞれ独立して他に置換基を有していても良い、飽和もしくは不飽和の直鎖又は分岐又は環状の脂肪族炭化水素基、5又は6員環の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の単環基又は2〜80の縮合環基、スルホニル基、メチルスルホニル基等のアルキルスルホニル基、アルコキシ基、アラルキル基、カルボニル基、アルコキシカルボニル基、アシル基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アミド基、ジアラルキルアミノ基を示し、好ましくは置換基を有していても良い、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、ビフェニル基、ピリジル基、チエニル基、キノリル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、トリアジル基、ピラジル基、キノキサリル基、アセナフチル基、カルバゾリル基、インドリル基、フリル基、トリル基、スチリル基等の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の単環基又は縮合環基;メチル基、エチル基、ターシャリーブチル基等の炭素数1〜20のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜20のアルコキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数1〜20のアルコキシカルボニル基;アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等のアシル基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基、ジフェニルアミノ基、フェニルナフチルアミノ基等のジアリールアミノ基;アセチルアミノ基等のアミド基、ジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基などのジアラルキルアミノ基;ビニル基、アリル基等のアルケニル基;シクロへキシル基、シクロブチル基、シクロプロピル基などの環状炭化水素基;ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ジフェニルメチル基等のアラルキル基;エチニル基、プロピニル基等の炭素数2〜20のアルキニル基;モルフォリノ基、チオモルフォリノ基、ピペラジノ基等の環状アミノ基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基が選ばれる。これらの置換基は隣り合うもの同士で環を形成していても良く、形成した環内にS,O,Nを含んでいても良い。また、これらは互いに直接結合ないしは他の連結基によって、2量化、3量化以上の多量体を形成しても良い。連結基として好ましくは前述したLの中から選ばれる。   Here, L means a basic skeleton, each independently having a substituent, a saturated or unsaturated linear or branched or cyclic aliphatic hydrocarbon group, a 5- or 6-membered ring Aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic monocyclic group or 2-80 condensed ring group, sulfonyl group, alkylsulfonyl group such as methylsulfonyl group, alkoxy group, aralkyl group, carbonyl group, alkoxycarbonyl group, acyl group , An aryloxy group, a dialkylamino group, a diarylamino group, an amide group, a diaralkylamino group, and preferably having a substituent, a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a biphenyl group, a pyridyl group, Thienyl group, quinolyl group, phenanthryl group, pyrenyl group, perylenyl group, triazyl group, pyrazyl group, quinoxalyl group, acenaphthyl group Aromatic hydrocarbon ring such as carbazolyl group, indolyl group, furyl group, tolyl group, styryl group or the like, monocyclic group or condensed ring group of aromatic heterocyclic ring; carbon number such as methyl group, ethyl group, tertiary butyl group, etc. Alkyl group having -20; alkoxy group having 1-20 carbon atoms such as methoxy group and ethoxy group; alkoxycarbonyl group having 1-20 carbon atoms such as methoxycarbonyl group and ethoxycarbonyl group; acetyl group, propionyl group, benzoyl group and the like An aryloxy group such as a phenoxy group and a benzyloxy group; a dialkylamino group such as a diethylamino group and a diisopropylamino group; a diarylamino group such as a diphenylamino group and a phenylnaphthylamino group; an amide group such as an acetylamino group; Diaralkylamines such as dibenzylamino and diphenethylamino groups Groups: alkenyl groups such as vinyl and allyl groups; cyclic hydrocarbon groups such as cyclohexyl, cyclobutyl and cyclopropyl groups; aralkyl groups such as benzyl, phenethyl, phenylpropyl and diphenylmethyl groups; ethynyl groups And alkynyl groups having 2 to 20 carbon atoms such as propynyl group; cyclic amino groups such as morpholino group, thiomorpholino group and piperazino group; and haloalkyl groups such as trifluoromethyl group. These substituents may form a ring with adjacent ones, and may contain S, O, N in the formed ring. In addition, they may form a multimer of dimerization, trimerization or more by directly bonding to each other or other linking group. The linking group is preferably selected from L described above.

mは1以上の整数を示す。好ましくはmは1から20までの整数、より好ましくは1から15までの整数を示す。特に記載が無い限り、Lに対する置換基は水素原子である。   m represents an integer of 1 or more. Preferably m represents an integer of 1 to 20, more preferably an integer of 1 to 15. Unless otherwise specified, the substituent for L is a hydrogen atom.

Aは末端基を意味し、それぞれ独立してシアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、水酸基、弗素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、他に置換基を有していても良い5又は6員環の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の単環基又は2〜10の縮合環基、スチリル基、スルホニル基、メチルスルホニル基等のアルキルスルホニル基;メチル基、エチル基、ターシャリーブチル基等の炭素数1〜20のアルキル基;ビニル基、アリル基等のアルケニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜20のアルコキシ基;シクロへキシル基、シクロブチル基、シクロプロピル基などの環状炭化水素基;ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ジフェニルメチル基等のアラルキル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数1〜20のアルコキシカルボニル基;エチニル基、プロピニル基等の炭素数2〜20のアルキニル基;アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等のアシル基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ジフェニルアミノ基、フェニルナフチルアミノ基等のジアリールアミノ基;ホルミル基;アセチルアミノ基等のアミド基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;ジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基などのジアラルキルアミノ基;モルフォリノ基、チオモルフォリノ基、ピペラジノ基等の環状アミノ基を示し、好ましくはシアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、水酸基、弗素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、アミド基、アミノ基が選ばれる。これらの置換基は隣り合うもの同士で環を形成していても良い。   A means a terminal group, and each independently has a halogen atom such as a cyano group, a nitro group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, and may have a substituent. 5- or 6-membered aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic monocyclic group or 2 to 10 condensed ring group, styryl group, sulfonyl group, alkylsulfonyl group such as methylsulfonyl group; methyl group, ethyl group, An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a tertiary butyl group; an alkenyl group such as a vinyl group or an allyl group; an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as a methoxy group or an ethoxy group; a cyclohexyl group, a cyclobutyl group, a cyclo Cyclic hydrocarbon groups such as propyl group; aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, phenylpropyl group, diphenylmethyl group; methoxycarbonyl group, ethoxycal An alkoxycarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms such as an nyl group; an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms such as an ethynyl group and a propynyl group; an acyl group such as an acetyl group, a propionyl group and a benzoyl group; a phenoxy group and a benzyloxy group A dialkylamino group such as a diethylamino group and a diisopropylamino group; a diarylamino group such as a diphenylamino group and a phenylnaphthylamino group; a formyl group; an amide group such as an acetylamino group; a haloalkyl group such as a trifluoromethyl group A diaralkylamino group such as a dibenzylamino group or a diphenethylamino group; a cyclic amino group such as a morpholino group, a thiomorpholino group or a piperazino group, preferably a cyano group, a nitro group, a carboxyl group, a hydroxyl group, or a fluorine atom , Chlorine atom, bromine atom, iodine atom A halogen atom, an amide group, an amino group selected. These substituents may be adjacent to each other to form a ring.

nは1以上の整数を示す。好ましくはnは1から20までの整数を示す。   n represents an integer of 1 or more. Preferably n represents an integer of 1 to 20.

また、L又はAに対し、更に置換基を有した場合、前記置換基としてはシアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、水酸基、スルホニル基、アルキルスルホニル基、カルボニル基、弗素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;置換基を有していても良いメチル基、エチル基等の炭素数1〜20のアルキル基;シクロへキシル基、シクロブチル基、シクロプロピル基等の環状炭化水素基;置換基を有していても良いビニル基等のアルケニル基;置換基を有していても良いメトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜20のアルコキシ基;置換基を有していても良いアミド基;置換基を有していても良いメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数1〜20のアルコキシカルボニル基;置換基を有していても良いα−ハロアルキル基;置換基を有していても良いエチニル基、プロピニル基等の炭素数2〜20のアルキニル基;置換基を有していても良いアセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等のアシル基;置換基を有していても良いフェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;置換基を有していても良いジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;置換基を有していても良いジフェニルアミノ基、フェニルナフチルアミノ基等のジアリールアミノ基;置換基を有していても良いジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基などのジアラルキルアミノ基;モルフォリノ基、チオモルフォリノ基、ピペラジノ基等の環状アミノ基が挙げられる。これらの置換基は隣り合うもの同士で環を形成していても良く、形成した環内にS,O,Nを含んでいても良い。   In addition, when L or A further has a substituent, the substituent is a cyano group, nitro group, carboxyl group, hydroxyl group, sulfonyl group, alkylsulfonyl group, carbonyl group, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom. Halogen atoms such as iodine atoms; optionally substituted alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms such as methyl groups and ethyl groups; cyclic hydrocarbon groups such as cyclohexyl groups, cyclobutyl groups and cyclopropyl groups An alkenyl group such as a vinyl group which may have a substituent; an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as a methoxy group and an ethoxy group which may have a substituent; A good amide group; an alkoxycarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a methoxycarbonyl group and an ethoxycarbonyl group which may have a substituent; an α-halo which may have a substituent Alkyl group having 2 to 20 carbon atoms such as ethynyl group and propynyl group which may have a substituent; acyl group such as acetyl group, propionyl group and benzoyl group which may have a substituent; Aryloxy groups such as phenoxy group and benzyloxy group which may have substituents; dialkylamino groups such as diethylamino group and diisopropylamino group which may have substituents; Good diarylamino group such as diphenylamino group and phenylnaphthylamino group; Diaralkylamino group such as dibenzylamino group and diphenethylamino group which may have a substituent; Morpholino group, thiomorpholino group and piperazino group And cyclic amino groups such as These substituents may form a ring with adjacent ones, and may contain S, O, N in the formed ring.

ただし、一般式(I)は、少なくとも水酸基及びカルボキシル基のいずれかを含む。一般式(I)中の水酸基及びカルボキシル基の数の合計は2以上が好ましく、上限は特に限定されないが、通常10以下、好ましくは6以下である。   However, general formula (I) contains at least either a hydroxyl group or a carboxyl group. The total number of hydroxyl groups and carboxyl groups in the general formula (I) is preferably 2 or more, and the upper limit is not particularly limited, but is usually 10 or less, preferably 6 or less.

前記一般式(I)で表される化合物及びその多量体の塩としては特に制限はないが、一般的には金属塩が挙げられ、金属塩を形成する金属元素については、例えばアルカリ金属の場合、Li、Na、K、Rb、Cs、Frが挙げられ、その中ではLi、Na、Kが好ましい。アルカリ土類金属の場合、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Raが挙げられ、その中ではMg、Ca、Baが好ましい。遷移金属の場合、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、W、Re、Os、Ir、Ptが挙げられ、その中ではFe、Co、Ni、Pd、Irが好ましい。その他の金属類の場合、Cu、Ag、Zn、Cd、Hg、B、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pbが挙げられ、その中ではCu、Ag、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Snが好ましい。以上の中で特に好ましいのは、Li、Na、K、Mg、Ca、Ba、Fe、Co、Ni、Ir、Cu、Ag、Zn、Alである。さらに好ましくはLi、Na、K、Mg、Ca、Zn、Alであり、特に好ましくはLi、Na、Ca、Mgである。これらの元素は親水性が高く、特に水を包接する際、金属にも水が配位することから包接数が増える。これらのことから、塩にすることにより、より高熱量の熱利用材料を得ることができる。   Although there is no restriction | limiting in particular as a salt of the compound represented by the said general formula (I), and its multimer, Generally, a metal salt is mentioned, About the metal element which forms a metal salt, for example, in the case of an alkali metal , Li, Na, K, Rb, Cs, and Fr. Among them, Li, Na, and K are preferable. In the case of an alkaline earth metal, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Ra can be mentioned. Among them, Mg, Ca, and Ba are preferable. In the case of transition metals, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, W, Re, Os, Ir, and Pt can be mentioned, among which Fe, Co, Ni, Pd, and Ir Is preferred. In the case of other metals, Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, B, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb can be mentioned, among which Cu, Ag, Zn, B, Al Ga, In, Si, Ge and Sn are preferable. Of these, Li, Na, K, Mg, Ca, Ba, Fe, Co, Ni, Ir, Cu, Ag, Zn, and Al are particularly preferable. More preferred are Li, Na, K, Mg, Ca, Zn and Al, and particularly preferred are Li, Na, Ca and Mg. These elements have high hydrophilicity, and particularly when water is included, the number of clathrate increases because water also coordinates with the metal. From these things, the heat utilization material of higher calorie | heat amount can be obtained by making it into salt.

本発明に係るホストは、水酸基及び/又はカルボキシル基を有する芳香族炭化水素化合物の塩、水酸基及び/又はカルボキシル基を有する芳香族複素環化合物の塩を有する化合物であるのが好ましい。ここで、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の数は1〜10であるのが好ましく、中でも1〜8、特に1〜6であるのが好ましく、水酸基及びカルボキシル基の総数は、通常20以下、好ましくは10以下、特に6以下が好ましい。なお、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環は、水酸基及びカルボキシル基以外の任意の置換基を有していても良い。   The host according to the present invention is preferably a compound having a salt of an aromatic hydrocarbon compound having a hydroxyl group and / or a carboxyl group and a salt of an aromatic heterocyclic compound having a hydroxyl group and / or a carboxyl group. Here, the number of aromatic hydrocarbon rings or aromatic heterocycles is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8, particularly preferably 1 to 6, and the total number of hydroxyl groups and carboxyl groups is usually 20. Hereinafter, it is preferably 10 or less, particularly 6 or less. In addition, the aromatic hydrocarbon ring and the aromatic heterocyclic ring may have an arbitrary substituent other than the hydroxyl group and the carboxyl group.

従って、一般式(I)で表される化合物のうち、特に好ましくは、水酸基及び/又はカルボキシル基を有する芳香族炭化水素基及び/又は芳香族複素環基が、L又はAに含まれる化合物である。   Accordingly, among the compounds represented by the general formula (I), a compound in which an aromatic hydrocarbon group and / or an aromatic heterocyclic group having a hydroxyl group and / or a carboxyl group is contained in L or A is particularly preferable. is there.

以下に、一般式(I)におけるLの好ましい例を挙げるが、本発明に係る有機塩系ホストの構成成分としてのLは、これらに限定されるものではない。また、所望の特性を得るべく、最適な位置を選択するため、Lに対するAの置換位置は特に限定しない。例えば、L又はAの有する置換基によって、L又はAがA又はLに対して置換しても良い。
なお、下記例示のLは、水酸基及びカルボキシル基を有さないので、この場合には、Aが少なくとも水酸基及びカルボキシル基のいずれかを含む。
Although the preferable example of L in general formula (I) is given to the following, L as a structural component of the organic salt type host which concerns on this invention is not limited to these. Further, in order to select an optimal position in order to obtain desired characteristics, the substitution position of A with respect to L is not particularly limited. For example, L or A may be substituted for A or L by a substituent that L or A has.
In addition, since L of the following illustration does not have a hydroxyl group and a carboxyl group, in this case, A contains at least one of a hydroxyl group and a carboxyl group.

Figure 2005220334
Figure 2005220334

前記一般式(I)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩である本発明の有機塩系ホストはまた、下記一般式(II)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩であるのが好ましい。

Figure 2005220334
(上記一般式(II)において、X,X,X,X,X,Xは各々独立にC、N、S、O、C=O、Siのいずれかを表し、p,qは各々独立に0以上の整数を示すが、p及びqの少なくともいずれかは1以上の整数である。なお、一般式(II)で表される6員環はカルボキシル基及び水酸基以外の他の置換基を有していても良く、これらの置換基が互いに結合して該6員環に縮合する、置換基を有していても良い環を形成していても良い。該6員環に縮合する縮合環を有する場合、カルボキシル基及び/又は水酸基はこの縮合環に置換していても良い。なお、多量体である場合、一般式(II)の化合物は、互いに直接結合ないしは他の連結基によって、2量化、3量化以上の多量体を形成する。) The organic salt host of the present invention which is a salt of at least one compound of the compound represented by the general formula (I) and a multimer thereof is also a compound represented by the following general formula (II) and a multimer thereof. The salt of at least one compound is preferably used.
Figure 2005220334
(In the general formula (II), X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 each independently represent any of C, N, S, O, C═O, Si, p , Q each independently represents an integer of 0 or more, but at least one of p and q is an integer of 1 or more, and the 6-membered ring represented by the general formula (II) is a group other than a carboxyl group and a hydroxyl group. Other substituents may be present, and these substituents may be bonded to each other to form a ring which may have a substituent which is condensed to the 6-membered ring. In the case of having a condensed ring fused to the ring, the carboxyl group and / or the hydroxyl group may be substituted on this condensed ring, and in the case of a multimer, the compound of the general formula (II) may be directly bonded to each other or The dimerization, trimerization or higher multimer is formed by the linking group.)

上記一般式(II)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩としては、例えば前記一般式(II)においてX〜Xがすべて炭素原子である下記一般式(III)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩が挙げられ、このような化合物は、特に吸着材としての用途に好適である。

Figure 2005220334
(上記一般式(III)において、p,qは各々独立に0以上の整数を示すが、p及びqの少なくともいずれかは1以上の整数である。なお、一般式(III)で表されるベンゼン環はカルボキシル基及び水酸基以外の他の置換基を有していても良く、これらの置換基が互いに結合して該ベンゼン環に縮合する、置換基を有していても良い環を形成していても良い。該ベンゼン環に縮合する縮合環を有する場合、カルボキシル基及び/又は水酸基はこの縮合環に置換していても良い。なお、多量体である場合、一般式(III)の化合物は、互いに直接結合ないしは他の連結基によって、2量化、3量化以上の多量体を形成する。) Examples of the salt of the compound represented by the general formula (II) and at least one compound of the multimer thereof include, for example, the following general formula (III) in which X 1 to X 6 are all carbon atoms in the general formula (II). And a salt of at least one compound of the multimer thereof, and such a compound is particularly suitable for use as an adsorbent.
Figure 2005220334
(In the above general formula (III), p and q each independently represent an integer of 0 or more, but at least one of p and q is an integer of 1 or more. In addition, it is represented by the general formula (III). The benzene ring may have a substituent other than a carboxyl group and a hydroxyl group, and these substituents may be bonded to each other to form a ring having an optionally substituted group. In the case of having a condensed ring condensed with the benzene ring, a carboxyl group and / or a hydroxyl group may be substituted with this condensed ring, and in the case of a multimer, the compound of the general formula (III) Are directly dimerized or other linking groups to form a multimer of dimerization, trimerization or more.)

なお、一般式(II)及び(III)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩を形成する金属元素は、一般式(I)における塩形成金属元素として例示したものと同様のものが挙げられる。   In addition, the metal element which forms the salt of at least 1 sort (s) of the compound represented by general formula (II) and (III) and its multimer is what was illustrated as a salt formation metal element in general formula (I). The same thing is mentioned.

また、前記一般式(II)におけるX〜Xのうちの少なくとも一つがN、S、O、C=O、Siのいずれかである化合物も、有機系ホストとして好ましい。 A compound in which at least one of X 1 to X 6 in the general formula (II) is any one of N, S, O, C═O, and Si is also preferable as the organic host.

前記一般式(II)において、pは好ましくは0〜10、より好ましくは0〜4の整数であり、qは好ましくは0〜20、より好ましくは0〜6の整数である。ただし、p,qのうちの少なくとも一方は1以上の整数である。   In the general formula (II), p is preferably an integer of 0 to 10, more preferably 0 to 4, and q is preferably an integer of 0 to 20, more preferably 0 to 6. However, at least one of p and q is an integer of 1 or more.

また、ベンゼン環等の6員環に環が縮合したものとしては、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、ペリレン環、カルバゾール環、ベンゾアゾール環等を基本骨格とするものが挙げられる。   Examples of the condensed benzene ring or the like with a 6-membered ring include those having a basic skeleton of a naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, perylene ring, carbazole ring, benzoazole ring and the like.

また、一般式(II)における6員環(一般式(III)におけるベンゼン環を含む)がカルボキシル基及び水酸基以外の他の置換基を有する場合、その他の置換基としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン、シアノ基、ニトロ基、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルコキシ基、置換基を有していても良いアセチル基、置換基を有していても良いアミド基、置換基を有していても良いエステル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルコキシカルボニル基、置換基を有していても良いアリールオキシ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族複素環基等の1種又は2種以上が挙げられる。これらの置換基は、前記6員環及び/又は縮合環の任意の箇所に任意の数導入することができる。   In addition, when the 6-membered ring in the general formula (II) (including the benzene ring in the general formula (III)) has a substituent other than a carboxyl group and a hydroxyl group, the other substituents include fluorine, chlorine, bromine Halogen such as iodine, cyano group, nitro group, alkyl group which may have a substituent, alkoxy group which may have a substituent, acetyl group which may have a substituent, substituent An amide group which may have a substituent, an ester group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, an alkoxycarbonyl group which may have a substituent, a substituent Aryloxy group which may have, amino group which may have substituent, aromatic hydrocarbon group which may have substituent, aromatic heterocycle which may have substituent 1 type or 2 types or more of groups etc. are mentioned . Any number of these substituents can be introduced at any position of the 6-membered ring and / or the condensed ring.

なお、これらの置換基が更に有し得る置換基としては、F,Cl,Br,Iなどのハロゲン、置換基を有していても良い、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、芳香族炭化水素基、複素環基等が挙げられる。   In addition, examples of the substituent that these substituents may further include halogen such as F, Cl, Br, and I, an alkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, which may have a substituent, An aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group, etc. are mentioned.

本発明に係るホストが前記一般式(III)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩である場合、特にp+qが2以上であることが好ましく、その上限はベンゼン環の置換基が環を形成する場合を考慮して通常10以下、好ましくは6以下である。   When the host according to the present invention is a salt of at least one compound of the compound represented by the general formula (III) and its multimer, it is particularly preferable that p + q is 2 or more, and the upper limit thereof is that of the benzene ring. Considering the case where the substituent forms a ring, it is usually 10 or less, preferably 6 or less.

また、本発明に係るホストが前記一般式(II)において、X〜Xの少なくとも一つがN、S、O、C=O、Siのいずれかであるものの塩である場合、特に、X〜Xの少なくとも一つがNであるか、或いは、X〜XがC及びC=Oのいずれかである場合、p+qが1以上、特に1〜4であることが好ましい。 In addition, when the host according to the present invention is a salt of the general formula (II) in which at least one of X 1 to X 6 is N, S, O, C═O, or Si, When at least one of 1 to X 6 is N, or when X 1 to X 6 are any of C and C═O, it is preferable that p + q is 1 or more, particularly 1 to 4.

本発明に係るホストは、前記一般式(I),(II),(III)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩であれば、単分子系、多分子系、高分子系のいずれであっても良いが、多分子系ホストは安価で、目的に合わせて分子設計、合成が可能であるので、特に好ましい。このタイプのホストは包接化合物の基本骨格構造を形成し、ホストにより形成されたトンネル状、層状、網状等の幾何学的空間に、非共有結合によりゲストを取り込むことができる。また、ゲストの形や大きさ等に対してフレキシブルに包接化合物の骨格構造を形成し得るので、多種多様なゲストを収容できるなどの点で好ましい。   As long as the host according to the present invention is a salt of at least one of the compounds represented by the general formulas (I), (II), and (III) and its multimer, Any of high molecular weight hosts may be used, but a multimolecular host is particularly preferable because it is inexpensive and can be designed and synthesized in accordance with the purpose. This type of host forms the basic skeletal structure of the inclusion compound, and the guest can be incorporated into the geometrical space formed by the host, such as a tunnel, a layer, and a network, by noncovalent bonding. Further, since the skeletal structure of the clathrate compound can be formed flexibly with respect to the shape and size of the guest, it is preferable in that a wide variety of guests can be accommodated.

本発明に係る包接化合物において、ホストの有機化合物塩の炭素数は、好ましくは150以下である。炭素数が150を超える有機化合物塩であると、ホストの分子構造が複雑になり、分子の自由度が高くなるので、ゲストをしっかり取り込んで包接化合物を形成するには好ましくない。また、一般的に構造が複雑になると高価になるので、産業で使用するには好ましくない。好ましいホストの炭素数は、1以上、好ましくは4以上であり、上限は好ましくは140以下、更に好ましくは100以下、特に好ましくは50以下、最も好ましくは30以下である。   In the clathrate compound according to the present invention, the organic compound salt of the host preferably has 150 or less carbon atoms. When the organic compound salt has more than 150 carbon atoms, the molecular structure of the host becomes complicated and the degree of molecular freedom increases, which is not preferable for firmly incorporating a guest to form an inclusion compound. Moreover, since it will generally become expensive if the structure becomes complicated, it is not preferable for use in industry. The number of carbon atoms of the host is preferably 1 or more, preferably 4 or more, and the upper limit is preferably 140 or less, more preferably 100 or less, particularly preferably 50 or less, and most preferably 30 or less.

従って、ホストが、前記一般式(I)〜(III)で表される化合物の多量体の塩である場合、その総炭素数は上記の通りであるのが好ましい。   Therefore, when the host is a multimeric salt of the compounds represented by the general formulas (I) to (III), the total number of carbon atoms is preferably as described above.

また、ゲストが有機化合物である場合、ホストの分子量がゲストの分子量より大きいのが好ましい。ホストの分子量がゲストの分子量より小さいと、ホストが形成し得る空洞にゲストが収容できなくなる。また、包接化合物におけるゲストが少なくなるので、ホストとゲストの非共有結合数が少なくなり、利用できる熱エネルギーが小さくなるため、好ましくない。ホストの分子量に対するゲストの分子量の大きさは一般的な法則はないが、本発明者らの検討の結果、特にホストはゲストよりも少なくとも5%程度大きな分子量を有することが好ましい。   When the guest is an organic compound, it is preferable that the molecular weight of the host is larger than the molecular weight of the guest. When the molecular weight of the host is smaller than the molecular weight of the guest, the guest cannot be accommodated in a cavity that can be formed by the host. Further, since the number of guests in the clathrate compound is reduced, the number of non-covalent bonds between the host and the guest is reduced, and the available thermal energy is reduced, which is not preferable. Although there is no general rule regarding the size of the molecular weight of the guest relative to the molecular weight of the host, as a result of studies by the present inventors, it is preferable that the host has a molecular weight that is at least about 5% larger than the guest.

また、ホストが空孔を有する分子構造であると、ホストの空孔の大きさにゲストの大きさが制限されるので、ゲストが限定される。また、空孔を有するホストは高価であるので、産業で使用するには好ましくない。このようなことから、ホストは、空孔を持たない分子構造であることが好ましい。   Further, if the host has a molecular structure having vacancies, the size of the guest is limited by the size of the vacancies in the host, so that the guest is limited. In addition, since a host having holes is expensive, it is not preferable for use in industry. For this reason, the host preferably has a molecular structure having no vacancies.

本発明に係る有機塩系ホストは、前記一般式(I)〜(III)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩であって、好ましくはホストがゲストを非共有結合で包接しうるものであり、ホストとゲストのいずれかが水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、直鎖又は環状アミノ基、アミド基、芳香族複素環基或いはその塩を有することにより、これらの基を介してホストとゲストが非共有結合を形成すれば良いが、ホストが、これらの基を有することが好ましい。また、ホストである有機化合物塩の分子が互いに水素結合等の非共有結合で結合してホストとして機能しても良い。   The organic salt host according to the present invention is a salt of at least one compound of the compounds represented by the general formulas (I) to (III) and multimers thereof, and preferably the host non-covalently binds the guest. Any of the host and guest having a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, a linear or cyclic amino group, an amide group, an aromatic heterocyclic group, or a salt thereof. The host and the guest may form a non-covalent bond, but the host preferably has these groups. In addition, molecules of the organic compound salt which is a host may function as a host by being bonded to each other by a non-covalent bond such as a hydrogen bond.

以下に、本発明の有機塩系ホストを構成する前記一般式(I)及び一般式(II)で表される化合物の具体例を示すが、本発明に係るホストはこれに限定されるものではない。なお、以下において、Meはメチル基、Phはフェニル基を示す。また、X〜Xについて特に記述が無い場合は炭素を表す。 Specific examples of the compounds represented by the general formula (I) and the general formula (II) constituting the organic salt host of the present invention are shown below, but the host according to the present invention is not limited thereto. Absent. In the following, Me represents a methyl group, and Ph represents a phenyl group. Also, especially if there is no description for X 1 to X 6 represents a carbon.

[一般式(I)で表される化合物]

Figure 2005220334
[Compound represented by formula (I)]
Figure 2005220334

Figure 2005220334
Figure 2005220334

なお、上記例示化合物のうち、(2),(6),(14),(15),(16)は一般式(III)で表される化合物でもある。   Of the above exemplified compounds, (2), (6), (14), (15), and (16) are also compounds represented by the general formula (III).

[一般式(III)で表される化合物(q≠0のもの)]

Figure 2005220334
[Compound represented by formula (III) (q ≠ 0)]
Figure 2005220334

Figure 2005220334
Figure 2005220334

[一般式(III)で表される化合物(q=0のもの)]

Figure 2005220334
[Compound represented by formula (III) (q = 0)]
Figure 2005220334

[一般式(II)で表される化合物であって、X〜Xのうちの少なくとも一つがC以外のもの]

Figure 2005220334
[Compound represented by the general formula (II), wherein at least one of X 1 to X 6 is other than C]
Figure 2005220334

Figure 2005220334
Figure 2005220334

Figure 2005220334
Figure 2005220334

カルボキシル基や水酸基を有する前記一般式(I)及び(II)の化合物は、当該カルボキシル基又は水酸基の部分に塩形成される。   The compounds of the general formulas (I) and (II) having a carboxyl group or a hydroxyl group are salt-formed at the carboxyl group or hydroxyl group.

このような有機塩は、上記例示化合物を、塩を形成する金属化合物と反応させることにより得ることができる。
この場合塩形成反応に供する金属化合物としては、例えば、塩化物、炭酸塩、臭化物等のハロゲン化塩、酢酸塩、硫酸塩、硝酸塩等が挙げられる。また、該塩を形成する元素がカチオンとして存在する場合の対アニオンとしては、水酸化物イオン、シアン化物イオン、亜硝酸イオン、亜硫酸イオン、過塩素酸イオン、過臭素酸イオン、過ヨウ素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、リン酸イオン、亜リン酸イオン、次亜リン酸イオン、ホウ酸イオン、イソシアン酸イオン、水硫化物イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ヘキサクロロアンチモン酸イオン、カルボン酸イオン(酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、安息香酸イオン等)、スルホン酸イオン(メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン等)、アルコキシイオン(メトキシイオン、t−ブトキシイオン等)などが挙げられる。これらは、そのまま、或いは水溶液として用いられる。
Such an organic salt can be obtained by reacting the exemplified compound with a metal compound that forms a salt.
In this case, examples of the metal compound used for the salt formation reaction include halide salts such as chloride, carbonate, bromide, acetate, sulfate, nitrate, and the like. The counter anion when the element forming the salt is present as a cation includes hydroxide ion, cyanide ion, nitrite ion, sulfite ion, perchlorate ion, perbromate ion, periodate ion , Chlorate ion, chlorite ion, hypochlorite ion, phosphate ion, phosphite ion, hypophosphite ion, borate ion, isocyanate ion, hydrosulfide ion, tetrafluoroborate ion, Hexafluorophosphate ion, hexachloroantimonate ion, carboxylate ion (acetate ion, trifluoroacetate ion, benzoate ion, etc.), sulfonate ion (methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, etc.), alkoxy ion (methoxy) Ion, t-butoxy ion, etc.). These are used as they are or as an aqueous solution.

カルボキシル基等の塩形成基を複数個有する化合物の場合、これらのすべてが塩を形成していても良く、その一部のみが塩を形成していても良い。この形成塩数は、塩形成反応に供する金属化合物の反応当量を調整することにより制御することができる。なお、残存する水酸基又はカルボキシル基は分子間水素結合等を形成するのに有効であり、包接するゲストとの相互作用を加味すれば、任意に金属を導入した方がより幅のある性能を引き出すことができる点においては、カルボキシル基及び水酸基の一部のみが塩を形成しているのが好ましい。   In the case of a compound having a plurality of salt-forming groups such as carboxyl groups, all of these may form a salt, or only a part thereof may form a salt. The number of formed salts can be controlled by adjusting the reaction equivalent of the metal compound to be subjected to the salt forming reaction. Residual hydroxyl groups or carboxyl groups are effective for forming intermolecular hydrogen bonds and the like, and taking into account the interaction with the guest to be included, it is possible to draw a wider range of performance by arbitrarily introducing metal. In that point, it is preferable that only a part of the carboxyl group and the hydroxyl group form a salt.

一方、本発明に係るゲストとしては、水又は有機化合物の単独もしくは混合物が挙げられるが、ゲストが有機化合物である場合、ゲストとしては次のようなものが挙げられ、いずれの場合も、その炭素数は1〜20程度であることが好ましい。   On the other hand, the guest according to the present invention includes water or an organic compound alone or as a mixture. When the guest is an organic compound, examples of the guest include the following. The number is preferably about 1 to 20.

(1) 水酸基を有する有機化合物
メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、エチルヘキサノール、アリルアルコール、プロパギルアルコール、シクロヘキサノール、フェノール、クレゾール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、シクロヘキサンジオール、グリセリン等
(1) Organic compound having a hydroxyl group Methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, octanol, ethylhexanol, allyl alcohol, propargyl alcohol, cyclohexanol, phenol, cresol, benzyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, butane Diol, cyclohexanediol, glycerin, etc.

(2) カルボニル基を有する有機化合物
A)ケトン:アセトン、ジメチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジブチルケトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、アセトフェノンン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、アセチルアセトン、ベンジルメチルケトン、ベンゾフェノン、ベンゾキノン等
B)アルデヒド:ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等
C)エステル:ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸フェニル、酢酸ベンジル、アクリル酸エチルエステル、ステアリン酸エチル、安息香酸エチル、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等
D)カルボン酸:酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸等
(2) Organic compounds having a carbonyl group A) Ketones: acetone, dimethyl ketone, diethyl ketone, dipropyl ketone, dibutyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, acetophenone, propiophenone , Butyrophenone, acetylacetone, benzylmethylketone, benzophenone, benzoquinone, etc. B) Aldehyde: formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, benzaldehyde etc. C) Ester: methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate , Phenyl acetate, benzyl acetate, ethyl acrylate, ethyl stearate, ethyl benzoate, γ-butyrolactone, δ-valerolacto Etc. D) Carboxylic acid: acetic acid, propionic acid, acrylic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid

(3) エーテル基を有する有機化合物
ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチルプロピルーテル、メチルブチルエーテル、ジフェニルエーテル、アニソール、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサン、フラン、シクロペンタノンエチルメチルアセタール等
(3) Organic compounds having an ether group Dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, methyl ethyl ether, methyl propyl ether, methyl butyl ether, diphenyl ether, anisole, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, dioxane, furan, cyclopentanone ethyl methyl Acetal etc.

(4) 窒素含有化合物
ジメチルホルムアミド、アセトアミド、フタルイミド、ε−カプロラクタム、尿素、ウレタン、カルボジイミド、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、エチレンジアミン、トリエチルアミン、ピペリジン、ピペラジン、ピロール、オキサゾール、ピラゾール、ピリジン、インドール、キノリン、ブタンイミン、アセトニトリル、アクリロニトリル、ブチルイソシアニド、ニトロソベンゼン、ニトロメタン、アセトンヒドロキシルアミン、ヒドラジン、ヒドラゾン、トリエチルアミンオキシド、塩化ベンゼンジアゾニウム、アゾベンゼン、メチルイソシアナート等
(4) Nitrogen-containing compounds dimethylformamide, acetamide, phthalimide, ε-caprolactam, urea, urethane, carbodiimide, methylamine, ethylamine, dimethylamine, diethylamine, methylethylamine, ethylenediamine, triethylamine, piperidine, piperazine, pyrrole, oxazole, pyrazole, Pyridine, indole, quinoline, butaneimine, acetonitrile, acrylonitrile, butyl isocyanide, nitrosobenzene, nitromethane, acetone hydroxylamine, hydrazine, hydrazone, triethylamine oxide, benzenediazonium chloride, azobenzene, methyl isocyanate, etc.

(5) イオウ含有化合物
ジメチルスルホキシド、ジメチルスルフォン、ジメチルスルフィド、メチルチオール、ジエチルチオン、ブタンチアール、チオフェン等
(5) Sulfur-containing compounds Dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfone, dimethyl sulfide, methyl thiol, diethyl thione, butanthial, thiophene, etc.

(6) リン含有化合物
トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィンオキシド等
(6) Phosphorus-containing compounds Triphenylphosphine, triphenylphosphine oxide, etc.

しかし、有機塩系ホストに捕捉され包接化合物を形成するゲストであれば特に制限はなく、アンモニア、二酸化水素等の気体の無機化合物や苛性ソーダ、苛性カリ、水酸化リチウム、水酸化マグネシウム、塩化ナトリウム、臭化リチウムなどの金属含有化合物等の固体の無機化合物もゲストとして使用できる。また、液体の無機化合物や、気体や固体の無機化合物を水等の溶媒に溶解したものも使用できる。   However, there is no particular limitation as long as it is a guest that is trapped by the organic salt host and forms an inclusion compound, ammonia, gaseous inorganic compounds such as hydrogen dioxide, caustic soda, caustic potash, lithium hydroxide, magnesium hydroxide, sodium chloride, Solid inorganic compounds such as metal-containing compounds such as lithium bromide can also be used as guests. Further, a liquid inorganic compound or a gas or solid inorganic compound dissolved in a solvent such as water can be used.

特に、本発明においてホストが前記一般式(II)で表される化合物の塩である場合、ゲストは下記一般式(IV)で表される水酸基含有化合物であることが好ましい。

Figure 2005220334
(上記一般式(IV)中、Rは、水素、置換基を有していても良い飽和又は不飽和の、直鎖又は環状の脂肪族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、或いは置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、kは1以上の整数を示す。) In particular, when the host is a salt of the compound represented by the general formula (II) in the present invention, the guest is preferably a hydroxyl group-containing compound represented by the following general formula (IV).
Figure 2005220334
(In the general formula (IV), R is hydrogen, a saturated or unsaturated, linear or cyclic aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, and an aromatic which may have a substituent. Represents an aromatic hydrocarbon group which may have an aromatic hydrocarbon group or a substituent, and k represents an integer of 1 or more.)

上記一般式(IV)において、Rは好ましくは水素、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基などの炭素数1〜20のアルキル基、アリル基などの不飽和脂肪族炭化水素基、フェニル基などの芳香族炭化水素基が挙げられる。kは1、好ましくは1〜10である。Rの脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基が有し得る置換基としては、カルボキシル基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン、シアノ基、ニトロ基、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルコキシ基、置換基を有していても良いアセチル基、置換基を有していても良いアミド基、置換基を有していても良いエステル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルコキシカルボニル基、置換基を有していても良いアリールオキシ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族複素環基等の1種又は2種以上が挙げられる。   In the general formula (IV), R is preferably hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, t-butyl group or other alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or unsaturated group such as allyl group. An aromatic hydrocarbon group such as an aliphatic hydrocarbon group and a phenyl group can be mentioned. k is 1, preferably 1-10. Examples of the substituent that the aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group, and aromatic heterocyclic group of R may have include a carboxyl group, a halogen such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine, a cyano group, a nitro group, and a substituent. An alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, an acetyl group which may have a substituent, an amide group which may have a substituent, and a substituent. May have an ester group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, an alkoxycarbonyl group which may have a substituent, an aryloxy group which may have a substituent, and a substituent. 1 type (s) or 2 or more types, such as an amino group which may be substituted, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, and an aromatic heterocyclic group which may have a substituent.

上記一般式(IV)で表される化合物として好ましくは水、炭素数1〜20の1価又は多価アルコール等の1種又は2種以上が挙げられる。更に好ましくは、水、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。これは分子間の非共有結合エネルギーの関係や、コスト面において、また環境問題としても有害な化合物を利用しないという点においても優れている。   Preferred examples of the compound represented by the general formula (IV) include one or more of water, a monovalent or polyhydric alcohol having 1 to 20 carbon atoms, and the like. More preferably, water, methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, propylene glycol, etc. are mentioned. This is excellent in terms of non-covalent bond energy between molecules, in terms of cost, and in that no harmful compounds are used as an environmental problem.

特に、本発明の熱利用材料が吸着材である場合、吸着材を構成するホストとしては前記一般式(II)で表される化合物の塩であって、p+q≧2のものが好ましく、特に、前記一般式(III)で表される化合物の塩であって、p+q≧2のものが好ましく、また、ゲストとしての吸着質としては、水或いは炭素数1〜20の1価又は多価アルコールが好ましい。   In particular, when the heat utilization material of the present invention is an adsorbent, the host constituting the adsorbent is a salt of the compound represented by the general formula (II), and preferably has p + q ≧ 2, A salt of the compound represented by the general formula (III), preferably having p + q ≧ 2, and the adsorbate as a guest is water or a monovalent or polyhydric alcohol having 1 to 20 carbon atoms. preferable.

本発明においては、包接化合物を熱利用材料として使用するため、その目的に合致するならば、包接化合物の調製方法や存在形態に全く制限はない。   In the present invention, since the clathrate compound is used as a heat-utilizing material, the clathrate compound preparation method and existence form are not limited at all as long as it meets the purpose.

包接化合物の調製はホスト分子とゲスト分子が相互に認識して錯体を形成するようにこれらを接触させることにより行われる。包接化合物の形成機構に関しては未だ明確にされていないことも多いが、ホストとゲストが、水素結合等の非共有結合の形成や、包接化合物における空間的な位置関係や作用を駆動力として、包接化合物を形成することにより熱化学的に安定な状態になることによるものと考えられる。中でも、非共有結合により、ゲストを包接するものが好ましく、特に非共有結合が水素結合を含むことが好ましい。水素結合を形成しうる基は特に限定されないが、水素結合は、少なくともホスト又はゲストの有する水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、直鎖又は環状アミノ基、アミド基、芳香族複素環基のいずれかの基を介して形成されることが好ましい。   The inclusion compound is prepared by bringing a host molecule and a guest molecule into contact with each other so as to recognize each other and form a complex. In many cases, the formation mechanism of the clathrate compound has not yet been clarified, but the host and guest can use the formation of non-covalent bonds such as hydrogen bonds and the spatial positional relationship and action of the clathrate compound as the driving force. It is considered that the formation of the clathrate compound results in a thermochemically stable state. Among them, those that include a guest by a non-covalent bond are preferable, and it is particularly preferable that the non-covalent bond includes a hydrogen bond. The group capable of forming a hydrogen bond is not particularly limited, but the hydrogen bond is at least one of a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, a linear or cyclic amino group, an amide group, and an aromatic heterocyclic group that the host or guest has. It is preferably formed via a group.

具体的に包接化合物を調製する方法はいくつも知られている。例えば、有機塩系ホストとゲストを適当な溶媒に溶解して包接化合物を析出させる方法がある。有機塩系ホストとゲストの一方あるいは両方を溶解しない適当な媒体を使用してこれらを接触させても包接化合物を調製することができる。また、有機塩系ホストとゲストだけを直接混合して、接触させることによっても包接化合物を調製することができる。この場合、ホストとゲストは固体、液体、気体のいずれの状態でも構わない。包接化合物の調製に溶媒や媒体等を使用する場合、溶媒や媒体等も固体、液体、気体のいずれの状態でも構わない。   There are a number of known methods for preparing clathrate compounds. For example, there is a method in which an inclusion compound is precipitated by dissolving an organic salt host and guest in a suitable solvent. The clathrate compound can also be prepared by contacting them using an appropriate medium that does not dissolve one or both of the organic salt host and guest. Alternatively, the inclusion compound can also be prepared by directly mixing and contacting only the organic salt host and the guest. In this case, the host and guest may be in a solid, liquid, or gas state. When a solvent, a medium, or the like is used for preparing the clathrate compound, the solvent, the medium, or the like may be in a solid, liquid, or gas state.

本発明に係る包接化合物はまた、塩を形成していない有機化合物ホストを上記方法によりゲストと接触させて包接化合物を形成した後、塩を形成するための金属化合物を添加して包接化合物を形成しているホストを塩形成反応させることにより製造することもできる。この場合、添加する金属化合物としては、例えば、塩化物、炭酸塩、臭化物等のハロゲン化塩、酢酸塩、硫酸塩、硝酸塩等が挙げられる。また、該塩を形成する元素がカチオンとして存在する場合の対アニオンとしては、水酸化物イオン、シアン化物イオン、亜硝酸イオン、亜硫酸イオン、過塩素酸イオン、過臭素酸イオン、過ヨウ素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、リン酸イオン、亜リン酸イオン、次亜リン酸イオン、ホウ酸イオン、イソシアン酸イオン、水硫化物イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ヘキサクロロアンチモン酸イオン、カルボン酸イオン(酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、安息香酸イオン等)、スルホン酸イオン(メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン等)、アルコキシイオン(メトキシイオン、t−ブトキシイオン等)などが挙げられる。これらは、そのまま、或いは水溶液として用いられる。   The clathrate compound according to the present invention also includes a clathrate compound formed by contacting an organic compound host not forming a salt with a guest by the above method, and then adding a metal compound for forming a salt. It can also be produced by subjecting the host forming the compound to a salt formation reaction. In this case, examples of the metal compound to be added include halides such as chlorides, carbonates and bromides, acetates, sulfates and nitrates. The counter anion when the element forming the salt is present as a cation includes hydroxide ion, cyanide ion, nitrite ion, sulfite ion, perchlorate ion, perbromate ion, periodate ion , Chlorate ion, chlorite ion, hypochlorite ion, phosphate ion, phosphite ion, hypophosphite ion, borate ion, isocyanate ion, hydrosulfide ion, tetrafluoroborate ion, Hexafluorophosphate ion, hexachloroantimonate ion, carboxylate ion (acetate ion, trifluoroacetate ion, benzoate ion, etc.), sulfonate ion (methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, etc.), alkoxy ion (methoxy) Ion, t-butoxy ion, etc.). These are used as they are or as an aqueous solution.

このようにして調製される包接化合物は、従来は、光学分割、分離精製、不安定化合物の安定保存、抗菌剤の徐放化等の分野での使用が注目されてきたため、固体状態で取得される場合が殆どである。しかし、包接化合物は固体状態である制限はなく、液体状態でも存在し得るし、固体状態と液体状態が同時に存在するスラリー状態としても調製できる。また、固体状態の包接化合物を適当な液体媒体に分散させてスラリーにすることも可能である。本発明においては、熱利用材料の使用に合致するものであれば、これらのどのような存在形態であっても適用可能である。   The clathrate compounds thus prepared have been obtained in the solid state because they have been attracting attention in fields such as optical resolution, separation and purification, stable preservation of unstable compounds, and sustained release of antibacterial agents. In most cases. However, the clathrate compound is not limited to be in a solid state, and can be present in a liquid state, or can be prepared as a slurry state in which a solid state and a liquid state exist simultaneously. It is also possible to disperse the clathrate compound in a solid state in a suitable liquid medium to form a slurry. In the present invention, any existing form is applicable as long as it matches the use of the heat utilization material.

なお、本発明に係る包接化合物において、ホストとゲストの割合は、用いるホストとゲストの組み合せにより異なり、特に制限されるものではないが、通常の場合、ホスト1モルに対してゲストは0.1〜10モル程度である。しかし、多くのゲストを捕捉することを目的に、特に多くの非共有結合が可能な官能基を持つホストもある。   In the clathrate compound according to the present invention, the ratio of the host to the guest varies depending on the combination of the host and the guest used, and is not particularly limited. About 1 to 10 moles. However, some hosts have functional groups capable of many non-covalent bonds, especially for the purpose of capturing many guests.

[蓄熱材]
本発明の蓄熱材は、前記本発明の熱利用材料からなり、これを構成するホストとゲストによる包接化合物の形成と、ホストとゲストへの解離により熱量の蓄積及び放出を行いうるもので、その蓄熱機能を利用するものである。その蓄熱材のDSC測定による吸熱量は、通常20J/g以上であり、好ましくは50J/g以上、より好ましくは100J/g以上、更に好ましくは150J/g以上、特に200J/g以上、最も好ましくは250J/g以上であり、高い程好ましいが、上限は通常2000J/g以下である。
[Heat storage material]
The heat storage material of the present invention is composed of the heat-utilizing material of the present invention, and is capable of accumulating and releasing heat by forming a clathrate compound between the host and guest and dissociating the host and guest. The heat storage function is used. The heat absorption amount of the heat storage material by DSC measurement is usually 20 J / g or more, preferably 50 J / g or more, more preferably 100 J / g or more, further preferably 150 J / g or more, particularly 200 J / g or more, most preferably. Is higher than 250 J / g, and the higher the better, the upper limit is usually 2000 J / g or less.

[吸着材]
以下に、本発明の熱利用材料よりなる本発明の吸着材について説明する。
[Adsorbent]
The adsorbent of the present invention made of the heat utilization material of the present invention will be described below.

<吸着材(ホスト)>
本発明の熱利用材料は、特定の有機化合物塩よりなるホストを含み、このホストにより、吸着質をゲストとして包接することにより吸着質を吸着するものである。この場合、吸着材を構成するホストとしては、前述の如く、前記一般式(II)で表される化合物の塩であって、p+q≧2のものが好ましく、特に前記一般式(III)で表される化合物の塩であって、p+q≧2のものが好ましい。これは、次の理由による。
<Adsorbent (host)>
The heat utilization material of the present invention includes a host made of a specific organic compound salt, and adsorbs the adsorbate by inclusion of the adsorbate as a guest. In this case, as described above, the host constituting the adsorbent is preferably a salt of the compound represented by the general formula (II), and p + q ≧ 2, particularly represented by the general formula (III). Preferred is a salt of the compound to be obtained, wherein p + q ≧ 2. This is due to the following reason.

吸着材、即ちホスト化合物の水酸基とカルボキシル基(ただし、これらの少なくとも一部は塩を形成している)は、吸着質を吸着する際に、吸着質との分子間相互作用、特に水素結合性の相互作用に重要である。この分子間相互作用は非共有結合性の相互作用であるので、可逆的な吸脱着に好ましい。   The adsorbent, that is, the hydroxyl group and carboxyl group of the host compound (however, at least a part of these forms a salt), when adsorbing the adsorbate, intermolecular interaction with the adsorbate, particularly hydrogen bonding It is important for the interaction. Since this intermolecular interaction is a non-covalent interaction, it is preferable for reversible adsorption / desorption.

水酸基やカルボキシル基(ただし、これらの少なくとも一部は塩を形成している)の数が少なすぎると相互作用エネルギーを小さくなるので、吸着質は吸着しなかったり、吸着しても容易に脱着するので好ましくない。水酸基やカルボキシル基(ただし、これらの少なくとも一部は塩を形成している)の数が多すぎると吸着材の分子内相互作用に寄与して吸着質との相互作用に有効用いられなかったり、又は吸着質との相互作用が強すぎて相互作用エネルギーが高くなるので脱着が困難になる。   If the number of hydroxyl groups or carboxyl groups (however, at least a part of these form a salt) is too small, the interaction energy becomes small, so the adsorbate does not adsorb or easily desorbs even if adsorbed. Therefore, it is not preferable. If the number of hydroxyl groups and carboxyl groups (however, at least some of these form a salt) is too large to contribute to the intramolecular interaction of the adsorbent, it cannot be used effectively for the interaction with the adsorbate, Alternatively, since the interaction with the adsorbate is too strong and the interaction energy becomes high, desorption becomes difficult.

一般式(III)で表される化合物の塩をホストとする包接化合物よりなる吸着材であれば、水酸基とカルボン酸基(ただし、これらの少なくとも一部は塩を形成している)の数を調整することにより、所望の相対水蒸気圧の範囲において高い吸着性能を有する吸着材を得ることができる。   The number of hydroxyl groups and carboxylic acid groups (however, at least a part of these forms a salt) in the case of an adsorbent made of an inclusion compound having a salt of the compound represented by formula (III) as a host By adjusting the above, it is possible to obtain an adsorbent having high adsorption performance in a desired relative water vapor pressure range.

吸着材のホストとしては、特に好ましくは前記例示化合物(20)、(21)、(28)、(31)、(32)、(33)等の金属塩が挙げられる。   As the host of the adsorbent, metal salts such as the exemplified compounds (20), (21), (28), (31), (32), and (33) are particularly preferable.

<吸着質>
吸着質に特に限定はないが、吸着ヒートポンプや調湿空調装置用の吸着材として用いる場合、前記一般式(IV)で表される化合物が吸着質として好ましく、本発明の吸着材は、前記一般式(IV)で表される化合物の吸着材として好ましく用いられる。
<Adsorbate>
The adsorbate is not particularly limited, but when used as an adsorbent for an adsorption heat pump or a humidity control air conditioner, the compound represented by the general formula (IV) is preferable as the adsorbate, and the adsorbent of the present invention is the general adsorbent. It is preferably used as an adsorbent for the compound represented by the formula (IV).

前述の如く、前記一般式(IV)において、Rは好ましくは水素、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基などの炭素数1〜20のアルキル基、アリル基などの不飽和脂肪族炭化水素基、フェニル基などの芳香族炭化水素基が挙げられる。kは1、好ましくは1〜10である。Rの脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基が有し得る置換基としては、カルボキシル基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン、シアノ基、ニトロ基、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルコキシ基、置換基を有していても良いアセチル基、置換基を有していても良いアミド基、置換基を有していても良いエステル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルコキシカルボニル基、置換基を有していても良いアリールオキシ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族複素環基等の1種又は2種以上が挙げられる。   As described above, in the general formula (IV), R is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, t-butyl group, or allyl group. And an unsaturated hydrocarbon group such as phenyl group and an aromatic hydrocarbon group such as phenyl group. k is 1, preferably 1-10. Examples of the substituent that the aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group, and aromatic heterocyclic group of R may have include a carboxyl group, a halogen such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine, a cyano group, a nitro group, and a substituent. An alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, an acetyl group which may have a substituent, an amide group which may have a substituent, and a substituent. May have an ester group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, an alkoxycarbonyl group which may have a substituent, an aryloxy group which may have a substituent, and a substituent. 1 type (s) or 2 or more types, such as an amino group which may be substituted, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, and an aromatic heterocyclic group which may have a substituent.

本発明に係る吸着質としては、好ましくは水、炭素数1〜20の1価又は多価アルコール等が、更に好ましくは、水、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。特に、吸着ヒートポンプや調湿空調装置に用いる場合、潜熱が大きくだけでなく、経済性や環境負荷の観点から吸着質としては水が最も好ましく使用される。   The adsorbate according to the present invention is preferably water, a monovalent or polyhydric alcohol having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably water, methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, propylene glycol and the like. In particular, when used in an adsorption heat pump and a humidity control air conditioner, water is most preferably used as an adsorbate from the viewpoint of economic efficiency and environmental load as well as large latent heat.

また、上記以外にも、吸着ヒートポンプや調湿装置が使用される空間に存在することが好ましくない化合物、例えば、シックハウスの原因となるようなホルムアルデヒド等を吸着質として挙げることもできる。   In addition to the above, a compound that is not preferable to be present in a space where an adsorption heat pump or a humidity control device is used, for example, formaldehyde that causes sick house, can be cited as an adsorbate.

<吸脱着時の熱移動>
本発明の吸着材は次式に示すように、可逆的に吸着・脱着することができる。
吸着 α・β←α+β 発熱Qexo
脱着 α・β→α+β 発熱Qendo
<Heat transfer during adsorption / desorption>
The adsorbent of the present invention can be adsorbed and desorbed reversibly as shown in the following formula.
Adsorption α ・ β ← α + β Exotherm Q exo
Desorption α ・ β → α + β Fever Q endo

この吸着状態にある吸着材α及び吸着質βに熱Qendoを加えることで、吸着質βを脱着させる過程が蓄熱過程である。逆に、脱着している吸着質βが吸着材αに吸着し、脱着状態と吸着状態のエネルギーの差が熱Qexoとして放出されるのが放熱過程である。
吸熱、即ち冷熱を得ることに注目すると、脱着している吸着材αと吸着質βに冷熱Qexoを加えることで吸着させた状態が蓄冷過程であり、吸着状態にある吸着材α及び吸着質βが脱着するために熱Qendoが奪われるのが放冷過程と表現することもできる。具体例を後述するが、温熱、或いは冷熱に限定されるものではない。
The process of desorbing the adsorbate β by adding heat Q endo to the adsorbent α and the adsorbate β in this adsorption state is the heat storage process. Conversely, the desorbed adsorbate β is adsorbed on the adsorbent α, and the difference in energy between the desorbed state and the adsorbed state is released as heat Q exo in the heat release process.
Focusing on obtaining heat absorption, that is, cold heat, the adsorbent α and adsorbate adsorbed in the adsorbed state are the state of adsorption by adding cold heat Q exo to the adsorbed material α and adsorbate β desorbed. The desorption of heat Q endo due to the desorption of β can be expressed as a cooling process. Although a specific example is mentioned later, it is not limited to warm heat or cold heat.

吸着材αに2種類以上の吸着質が吸着しても良い。
ここで、次式のように吸着状態にある吸着材及び吸着質α・βが固体、吸着材αが固体、吸着質βが気体であるとする。
α・β(固体)←→α(固体)+β(気体)
Two or more kinds of adsorbates may be adsorbed on the adsorbent α.
Here, it is assumed that the adsorbent and adsorbate α and β in the adsorbed state are solid, the adsorbent α is solid, and the adsorbate β is gas as in the following equation.
α ・ β (solid) ← → α (solid) + β (gas)

本発明の吸着材のうち脱着した吸着質βが気体となるものを用いることで、後述のような蓄熱システム及び吸着ヒートポンプを作ることができる。   A heat storage system and an adsorption heat pump as described below can be made by using the adsorbent of the present invention in which the adsorbate β desorbed becomes a gas.

<吸着材の吸着性能>
本発明の吸着材は、水蒸気の吸着量が0.1g/g以上であるのが実用上好ましい。水蒸気の吸着量が0.1g/g以上であるとは、25℃で測定した水蒸気吸着等温線において、最低と最大の水蒸気吸着量差が0.1g/g以上であることを意味する。水蒸気吸着量は大きい程好ましく、0.12g/g以上、更に0.15g/g以上が好ましい。上限は通常0.3g/g程度である。また、25℃で測定した水蒸気吸着等温線において、相対水蒸気圧が0.3、より好ましくは0.2変化したときに、吸着量の変化が0.1g/g以上である領域を有するのが好ましい。この場合、吸着材を使用するシステムとの組み合わせを適切に選択することで、所望の操作範囲でシステムを実用上有利に作動させることが可能となる。中でも、25℃で測定した水蒸気吸着等温線において、相対水蒸気圧が0.3での吸着量が0.15g/g以上であるのがさらに好ましく、また、25℃で測定した水蒸気吸着等温線において、相対水蒸気圧が0.05での吸着量が0.05g/g以下であるのが好ましい。これらを満足する本発明の吸着材は、30〜100℃程度の廃熱での吸着材の再生(吸着質の脱離)と0〜70℃程度の温度での吸着を行わせることもできる。また、25℃で測定した水蒸気吸着等温線において、相対水蒸気圧0.05〜0.30の範囲において、相対水蒸気圧が0.20変化したときに、より好ましくは0.15変化したときに、吸着量の変化が0.1g/g以上である領域を有する、即ち、吸着量差が大であることにより、装置・システム等に使用する吸着材量を少なくでき、装置をコンパクトにできる点において有利である。この場合も、吸着量差の上限は、通常0.3g/g程度である。
<Adsorption performance of adsorbent>
The adsorbent of the present invention preferably has a water vapor adsorption amount of 0.1 g / g or more in practice. The water vapor adsorption amount of 0.1 g / g or more means that the difference between the minimum and maximum water vapor adsorption amount is 0.1 g / g or more in the water vapor adsorption isotherm measured at 25 ° C. The water vapor adsorption amount is preferably as large as possible, preferably 0.12 g / g or more, and more preferably 0.15 g / g or more. The upper limit is usually about 0.3 g / g. Further, in the water vapor adsorption isotherm measured at 25 ° C., when the relative water vapor pressure changes by 0.3, more preferably by 0.2, it has a region where the change in adsorption amount is 0.1 g / g or more. preferable. In this case, by appropriately selecting a combination with a system that uses an adsorbent, the system can be operated in a practically advantageous manner within a desired operating range. Among them, in the water vapor adsorption isotherm measured at 25 ° C., the adsorption amount at a relative water vapor pressure of 0.3 is more preferably 0.15 g / g or more, and in the water vapor adsorption isotherm measured at 25 ° C. The amount of adsorption at a relative water vapor pressure of 0.05 is preferably 0.05 g / g or less. The adsorbent of the present invention that satisfies these conditions can also perform regeneration of adsorbent (desorption of adsorbate) with waste heat of about 30 to 100 ° C. and adsorption at a temperature of about 0 to 70 ° C. Further, in the water vapor adsorption isotherm measured at 25 ° C., when the relative water vapor pressure is changed by 0.20 in the range of the relative water vapor pressure of 0.05 to 0.30, more preferably, by 0.15, In the point that the amount of adsorbent used in the device / system can be reduced and the device can be made compact by having a region where the change in adsorption amount is 0.1 g / g or more, that is, the difference in adsorption amount is large. It is advantageous. Also in this case, the upper limit of the adsorption amount difference is usually about 0.3 g / g.

なお、本発明の吸着材は、吸着質を吸着するときの温度、圧力、濃度により吸着条件をコントロールできるので、目的の用途、使用条件、装置システムに合わせて好ましく利用できる。   The adsorbent of the present invention can be preferably used according to the intended use, use conditions, and apparatus system because the adsorption conditions can be controlled by the temperature, pressure, and concentration when adsorbing the adsorbate.

[本発明の熱利用材料の応用例]
本発明の熱利用材料は具体的には蓄熱材又は吸着材として利用される。本発明の熱利用材料に熱を加えたり、熱利用材料から熱を取り出したりする形態に特に制限はない。
[Application example of heat utilization material of the present invention]
Specifically, the heat utilization material of the present invention is utilized as a heat storage material or an adsorbent. There is no restriction | limiting in particular in the form which adds heat to the heat utilization material of this invention, or takes out heat from a heat utilization material.

本発明の熱利用材料は、蓄熱材が適用される蓄熱装置、吸着材が適用される吸着ヒートポンプ、吸着材が適用される空調装置や調湿装置(除湿装置)等公知の各種の装置に利用することができ、本発明の熱利用材料が適用される装置の構造は特に限定されない。
本発明の熱利用材料の適用形態の諸例について次に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
The heat utilization material of the present invention is used in various known devices such as a heat storage device to which a heat storage material is applied, an adsorption heat pump to which an adsorbent is applied, an air conditioner to which the adsorbent is applied, and a humidity control device (dehumidification device). The structure of the apparatus to which the heat utilization material of the present invention is applied is not particularly limited.
Examples of application forms of the heat utilization material of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these.

[蓄熱システム]
蓄熱システムは、本発明の蓄熱材を用い、これを構成するホストとゲストによる包接化合物の形成とホストとゲストへの解離により、熱量の蓄積及び放出が可能なシステムであれば、いずれでも良い。
[Heat storage system]
The heat storage system may be any system that uses the heat storage material of the present invention and can store and release heat by forming a clathrate compound between the host and guest and dissociating the host and guest. .

<態様例1>
図1はカプセル型蓄熱システムの説明図であり、(a)図はカプセルの斜視図、(b)図はカプセルの断面図、(c)図はシステムのフロー図である。
<Example 1>
FIG. 1 is an explanatory view of a capsule-type heat storage system, where (a) is a perspective view of the capsule, (b) is a cross-sectional view of the capsule, and (c) is a flow diagram of the system.

カプセル1は、合成樹脂、金属などの材料よりなる中空殻形状であり、包接化合物よりなりなる又は包接化合物を含む内容物2を充填するための開口1aを有する。この開口1aはプラグ1bで封鎖されている。なお、図1ではカプセル1は球形であるが、楕円球状、円柱形、楕円柱形、角柱形、直方体、立方体、多面体、達磨形、亜鈴形、これらを組み合せた形状など各種形状としうる。   The capsule 1 has a hollow shell shape made of a material such as a synthetic resin or metal, and has an opening 1a for filling a content 2 made of an inclusion compound or containing an inclusion compound. The opening 1a is sealed with a plug 1b. In FIG. 1, the capsule 1 has a spherical shape, but may have various shapes such as an elliptical shape, a cylindrical shape, an elliptical column shape, a rectangular column shape, a rectangular parallelepiped shape, a cubic shape, a polyhedron shape, a brush shape, a dumbbell shape, and a combination thereof.

開口1aは2個以上設けられても良い。プラグ1bは、着脱不能に固着されてもよく、着脱可能とされても良い。   Two or more openings 1a may be provided. The plug 1b may be fixed so as not to be detachable or may be detachable.

カプセル1の殻部分の肉厚は、十分な強度を確保しうる範囲で薄い方が好ましい。合成樹脂製カプセルの場合、この肉厚は0.2〜5mm特に0.5〜3mm程度が好適である。   The thickness of the shell portion of the capsule 1 is preferably thin as long as sufficient strength can be secured. In the case of a synthetic resin capsule, the thickness is preferably about 0.2 to 5 mm, particularly about 0.5 to 3 mm.

図1(c)の通り、このカプセル1は、蓄熱槽4に収容され、カプセル1の周囲に熱源機3からの熱源流体が流通される。カプセル1内の包接化合物に蓄熱された熱は、熱交換器5を介して熱負荷6に供給可能である。   As shown in FIG. 1C, the capsule 1 is accommodated in the heat storage tank 4, and the heat source fluid from the heat source device 3 is circulated around the capsule 1. The heat stored in the clathrate compound in the capsule 1 can be supplied to the heat load 6 via the heat exchanger 5.

<態様例2>
図2はアイスオンコイル型蓄熱システムの模式的な断面図である。蓄熱槽10内に伝熱チューブ11が配設されている。この伝熱チューブ11は、蓄熱槽10内に収容された包接化合物又は包接化合物を含む収容物12と接している。
<Example 2>
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an ice-on-coil heat storage system. A heat transfer tube 11 is disposed in the heat storage tank 10. The heat transfer tube 11 is in contact with the inclusion compound 12 contained in the heat storage tank 10 or the containing 12 containing the inclusion compound.

蓄熱時は、冷凍機又はヒートポンプ等で包接化合物の解離点以下(以上)に収容物12を冷却又は加熱して、蓄熱する。放熱時は、蓄熱時と逆の操作を行うことで、包接化合物を解離又は包接させて熱を利用する。   At the time of heat storage, the stored matter 12 is cooled or heated to a temperature equal to or lower than (or higher than) the dissociation point of the clathrate compound by using a refrigerator or a heat pump to store heat. At the time of heat dissipation, by performing the reverse operation to that at the time of heat storage, the clathrate compound is dissociated or clathrated to use heat.

ホストが固体であり、ゲストが液体であれば、圧力もかからずほとんど潜熱蓄熱材と同じように使用することができる。   If the host is solid and the guest is liquid, it can be used in the same manner as the latent heat storage material without applying pressure.

<態様例3>
図3は、吸着材を用いた蓄熱システムの説明図であり、この蓄熱システムでは、吸着質βが気体であり、吸着質βが系外に放出されることなく、本発明の吸着材αの吸着及び脱着が密閉空間で行われる。
<Example 3>
FIG. 3 is an explanatory diagram of a heat storage system using an adsorbent. In this heat storage system, the adsorbate β is a gas, and the adsorbate β of the present invention is released without being released out of the system. Adsorption and desorption are performed in a sealed space.

吸着状態にある吸着材及び吸着質α・β(固体)が脱着、或いは吸着材αと吸着質βが吸着する吸着材容器21と、脱着した吸着質βを収容する吸着質容器22は、開閉バルブ23を介し配管24によって接続されている。吸着材容器21及び吸着質容器22は、直接に或いは、例えば水、エチレングリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液、シリコーンオイル、空気といった熱輸送媒体により間接的に、熱源又は熱負荷と熱交換することができる。吸着材容器21及び吸着質容器22には、従来公知の各種熱交換器を用いることができる。   The adsorbent and adsorbate α and β (solid) in the adsorbed state are desorbed, or the adsorbent container 21 that adsorbs the adsorbent α and adsorbate β, and the adsorbate container 22 that stores the desorbed adsorbate β are opened and closed. It is connected by a pipe 24 through a valve 23. The adsorbent container 21 and the adsorbate container 22 can exchange heat with a heat source or a heat load directly or indirectly by a heat transport medium such as water, ethylene glycol aqueous solution, propylene glycol aqueous solution, silicone oil, or air. . Various conventionally known heat exchangers can be used for the adsorbent container 21 and the adsorbate container 22.

蓄熱過程では、熱源よりΔHを得て吸着状態にある吸着材及び吸着質α・β(固体)は、吸着材α(固体)及び吸着質β(気体)へと脱着し、脱着したは吸着質βの分圧差に基いてより圧力の低い容器22へと配管24を通じて移る。容器22へ移った気体の吸着質βは凝縮熱ΔHを放出し凝縮して液体吸着質βとなる。このとき、開閉バルブ23を閉じれば、吸着材α及び吸着質βは、それぞれ容器21と容器22に分離保存され、長期にわたって吸着状態にある吸着材α及び吸着質βの脱着及び吸着によるエネルギーを保持することができる。 In the heat storage process, the adsorbent and adsorbate α and β (solid) in the adsorbed state obtained by obtaining ΔH H from the heat source are desorbed into the adsorbent α (solid) and adsorbate β (gas). Based on the partial pressure difference of the material β, it moves through the pipe 24 to the container 22 having a lower pressure. The adsorbate β of gas moved into the vessel 22 a liquid adsorbate β condenses releasing heat of condensation [Delta] H L. At this time, if the on-off valve 23 is closed, the adsorbent α and the adsorbate β are separated and stored in the container 21 and the container 22, respectively, and the energy due to desorption and adsorption of the adsorbent α and the adsorbate β in the adsorbed state for a long time is obtained. Can be held.

放熱過程では、開閉バルブ23を開くことで、容器21と容器22中の吸着質βの分圧差に基づいて吸着質βは容器21へと導かれ、吸着エネルギーΔHを放出し、吸着材αに吸着され吸着状態にある吸着材及び吸着質α・βになる。 In the heat dissipation process, by opening the opening / closing valve 23, the adsorbate β is led to the container 21 based on the partial pressure difference between the adsorbate β in the container 21 and the container 22, and the adsorption energy ΔH H is released, and the adsorbent α The adsorbents and adsorbates α and β are adsorbed by the adsorbent.

本システムの熱源としては、特に制限はないが、太陽熱、地熱、電子機器(コンピュータサーバ、電話交換機)、燃料電池や内燃機関からの排熱等が挙げられる。本システムから供給可能な熱負荷としては、特に制限はないが暖房空調、給湯、内燃機関の暖気等が挙げられる。本システムから供給可能な冷熱負荷としては、特に制限はないが、冷凍、冷蔵、冷房空調、電子機器の冷却、ヒートポンプの熱源、内燃機関の吸気冷却等が挙げられる。   The heat source of this system is not particularly limited, and examples include solar heat, geothermal heat, electronic equipment (computer server, telephone exchange), exhaust heat from a fuel cell and an internal combustion engine, and the like. The heat load that can be supplied from this system is not particularly limited, and examples thereof include heating air conditioning, hot water supply, and warming up of an internal combustion engine. The cooling load that can be supplied from this system is not particularly limited, and examples include refrigeration, refrigeration, cooling air conditioning, cooling of electronic equipment, heat source of heat pump, and intake air cooling of internal combustion engine.

蓄熱過程、放熱過程ともに、容器21と容器22中の吸着質βの分圧差に基いて吸着質βは移動することから、本発明の吸着材を後述のようにヒートポンプにも適用することができる。   Since the adsorbate β moves based on the partial pressure difference between the adsorbate β in the container 21 and the container 22 in both the heat storage process and the heat release process, the adsorbent of the present invention can also be applied to a heat pump as described later. .

[空調システム]
<態様例4>
図4はホストのゲスト吸着熱を利用した空調システムの構成図である。
[Air conditioning system]
<Example 4>
FIG. 4 is a configuration diagram of an air-conditioning system using the guest adsorption heat of the host.

蓄熱槽25内に伝熱チューブ26が配設されている。この伝熱チューブ26は、蓄熱槽25内の包接化合物27に接している。この包接化合物27は、ホストと、該ホストに吸着及び脱着可能なゲストとからなる。   A heat transfer tube 26 is disposed in the heat storage tank 25. The heat transfer tube 26 is in contact with the clathrate compound 27 in the heat storage tank 25. The inclusion compound 27 includes a host and a guest that can be adsorbed and desorbed from the host.

蓄熱槽25には、包接化合物27から脱着した気体状ゲスト(気化ゲスト)を収容するための気化ゲスト収容槽28が接続されている。伝熱チューブ26はファンコイル29に接続されており、伝熱媒体(流体)がポンプ(図示略)により該伝熱チューブ26とファンコイル29との間を循環可能とされている。ファンコイル29は、空調しようとする部屋に設置されている。   A vaporized guest storage tank 28 for storing a gaseous guest (vaporized guest) desorbed from the clathrate compound 27 is connected to the heat storage tank 25. The heat transfer tube 26 is connected to a fan coil 29, and a heat transfer medium (fluid) can be circulated between the heat transfer tube 26 and the fan coil 29 by a pump (not shown). The fan coil 29 is installed in a room to be air-conditioned.

この部屋は、例えばコンピューターサーバーの設置場所や電話交換所などであり、発熱源を有している。この部屋の温度が所定温度T℃(例えば50℃)以上となることを防止するために、ホストとゲストとの解離温度t℃がT℃又はT℃よりも若干低い包接化合物27が用いられている。なお、T℃とt℃との差(T−t)は0〜50℃特に3〜40℃程度であることが好ましい。   This room is, for example, a place where a computer server is installed or a telephone exchange, and has a heat source. In order to prevent the temperature of the room from exceeding a predetermined temperature T ° C. (for example, 50 ° C.), the inclusion compound 27 having a dissociation temperature t ° C. of the host and guest slightly lower than T ° C. or T ° C. is used. ing. The difference (T−t) between T ° C. and t ° C. is preferably about 0 to 50 ° C., particularly about 3 to 40 ° C.

部屋内の温度がT℃以上に上昇した場合、上記ポンプが作動し、伝熱媒体(流体)がチューブ26とファンコイル29との間を循環する。部屋内の熱は、該伝熱媒体によってチューブ26に導かれ、包接化合物27を加熱する。包接化合物27のゲストは、この熱によりホストから解離して気化し、この気化熱により伝熱媒体の温度を約T℃とする。このT℃の伝熱媒体がファンコイル29に戻ることにより、部屋内の温度が約T℃に保たれるようになる。ホストから気化したゲストは、気化ゲスト収容槽28に収容される。この気化ゲスト収容槽28には、例えば常温の空気や水を冷熱源とする冷却手段又は放熱手段が設けられており、収容槽28内の気孔ゲストは凝縮して液体となる。深夜など部屋内の温度がT℃よりも低くなったときに、この凝縮ゲストを蓄熱槽25に戻し、ホストと反応(吸着)させて包接化合物を形成する。この際に発生する吸着熱(反応熱)はファンコイル29を介して部屋内に放出される。このようにして、部屋内の温度が約T℃以上になることが防止される。   When the temperature in the room rises to T ° C. or higher, the pump is activated, and the heat transfer medium (fluid) circulates between the tube 26 and the fan coil 29. The heat in the room is guided to the tube 26 by the heat transfer medium, and the clathrate compound 27 is heated. The guest of the clathrate compound 27 is dissociated from the host by this heat and is vaporized, and the temperature of the heat transfer medium is set to about T ° C. by the heat of vaporization. The T.degree. C. heat transfer medium returns to the fan coil 29, so that the temperature in the room is maintained at about T.degree. The guest vaporized from the host is stored in the vaporized guest storage tank 28. The vaporized guest storage tank 28 is provided with a cooling means or a heat dissipation means using, for example, room temperature air or water as a cold heat source, and the pore guest in the storage tank 28 is condensed into a liquid. When the temperature in the room becomes lower than T ° C. such as at midnight, the condensed guest is returned to the heat storage tank 25 and reacted (adsorbed) with the host to form an inclusion compound. The adsorption heat (reaction heat) generated at this time is released into the room through the fan coil 29. In this way, the temperature in the room is prevented from reaching about T ° C. or higher.

[吸着ヒートポンプ]
<態様例5>
図5は、本発明の熱利用材料よりなる吸着材を利用した吸着ヒートポンプの概念図である。図5に示すヒートポンプは、脱着して気体となる吸着質β(ゲスト)と、吸着材α(ホスト)と、吸着材α及び吸着質βの吸着・脱着による反応熱を熱媒体に伝達する吸着塔101、102と、吸着質βの脱着及び気化により得られた冷熱を外部へ取り出す蒸発器104と、脱着して気体となった吸着質βの凝縮及び吸着状態にある吸着材及び吸着質α・β(包接化合物)の形成により得られた温熱を外部へ放出する凝縮器105から主に構成されている。
[Adsorption heat pump]
<Example 5>
FIG. 5 is a conceptual diagram of an adsorption heat pump using an adsorbent made of the heat utilization material of the present invention. The heat pump shown in FIG. 5 adsorbs the adsorbate β (guest) that is desorbed and becomes a gas, the adsorbent α (host), and the heat of reaction caused by the adsorption / desorption of the adsorbent α and adsorbate β to the heat medium. Towers 101 and 102, an evaporator 104 for taking out the cold heat obtained by desorption and vaporization of the adsorbate β, and an adsorbent and an adsorbate α in a condensed and adsorbed state of the adsorbate β desorbed into a gas. -It is mainly comprised from the condenser 105 which discharge | releases the warm heat obtained by formation of (beta) (clathrate compound) outside.

吸着材Bが充填された吸着塔101及び102は脱着して気体となる吸着質βの配管30により相互に接続され、該配管30には制御バルブ31〜34が設けてある。この配管30には蒸発器104と凝縮器105が接続されている。吸着塔101及び吸着塔102は蒸発器104、凝縮器105の間に並列に接続されている。凝縮器105と蒸発器104の間には凝縮器105にて凝縮された吸着質βを蒸発器104に戻すための戻し配管103が設けてある。なお、符号41は蒸発器104からの冷房出力となる冷水の入口、符号51は凝縮器105に対する冷却水の入口である。符号42、52は冷水、冷却水それぞれの出口である。また、冷水配管41、42には室内空間(空調空間)と熱交換可能に配置された室内機300と、冷水を循環するポンプ301が接続されている。   The adsorption towers 101 and 102 filled with the adsorbent B are connected to each other by an adsorbate β pipe 30 which is desorbed and becomes a gas, and the pipe 30 is provided with control valves 31 to 34. An evaporator 104 and a condenser 105 are connected to the pipe 30. The adsorption tower 101 and the adsorption tower 102 are connected in parallel between the evaporator 104 and the condenser 105. A return pipe 103 for returning the adsorbate β condensed in the condenser 105 to the evaporator 104 is provided between the condenser 105 and the evaporator 104. Reference numeral 41 denotes an inlet of cooling water that serves as a cooling output from the evaporator 104, and reference numeral 51 denotes an inlet of cooling water to the condenser 105. Reference numerals 42 and 52 denote outlets of the cold water and the cooling water, respectively. The cold water pipes 41 and 42 are connected to an indoor unit 300 arranged to be able to exchange heat with the indoor space (air-conditioned space) and a pump 301 for circulating cold water.

吸着塔101には熱媒配管110が、吸着塔102には熱媒配管120がそれぞれ接続され、該熱媒配管110、120、には切り替えバルブ115、116及び215,216が設けてある。熱媒配管110、120は吸着塔101、102内の吸着材αを加熱又は冷却するための加熱源又は冷却源となる熱媒が流れている。   A heat medium pipe 110 is connected to the adsorption tower 101, and a heat medium pipe 120 is connected to the adsorption tower 102. The heat medium pipes 110 and 120 are provided with switching valves 115, 116, 215 and 216, respectively. A heat medium serving as a heating source or a cooling source for heating or cooling the adsorbent α in the adsorption towers 101 and 102 flows through the heat medium pipes 110 and 120.

温水は切り替えバルブ115、116、215、216の開閉により、入口213、214より導入され、各吸着塔101、102を通過し、出口114、214より導出される。冷却水も同様の切り替えバルブ115、116、215、216の開閉により、入口213、214より導入され、各吸着塔101、102を通過し、出口114、214より導出される。また、熱媒配管110、120には図示しないが、外気と熱交換可能に配設された室外機、温水を発生する熱源機、熱媒体を循環するポンプが接続されている。熱源機としては自動車のエンジン、ガスエンジンやガスタービンなどのコジェネレーション機器及び燃料電池などが挙げられる。吸着材αと吸着質βからなる吸着状態にある吸着材α及び吸着質βを脱着するのに必要な温度は、吸着材と吸着質の組み合わせによって異なるが、30℃以上、好ましくは50℃、さらに好ましくは60℃以上である。   The hot water is introduced from the inlets 213 and 214 by opening and closing the switching valves 115, 116, 215 and 216, passes through the adsorption towers 101 and 102, and is led out from the outlets 114 and 214. The cooling water is also introduced from the inlets 213 and 214 by opening and closing the switching valves 115, 116, 215 and 216, passes through the adsorption towers 101 and 102, and is led out from the outlets 114 and 214. Although not shown, the heat medium pipes 110 and 120 are connected to an outdoor unit disposed so as to be able to exchange heat with the outside air, a heat source unit that generates hot water, and a pump that circulates the heat medium. Examples of the heat source device include an automobile engine, a cogeneration device such as a gas engine and a gas turbine, and a fuel cell. The temperature required to desorb the adsorbent α and the adsorbate β in the adsorbed state composed of the adsorbent α and the adsorbate β varies depending on the combination of the adsorbent and the adsorbate, but is 30 ° C. or higher, preferably 50 ° C., More preferably, it is 60 degreeC or more.

[空調装置]
吸着質が、水蒸気や炭酸ガスなど無害な場合には、上述のような密閉容器ではなく、開放系で空気中の吸着質と吸着して吸着状態にある吸着材及び吸着質を形成することもできる。開放系で、吸着質が水蒸気である場合には、蓄熱及び放熱による温度制御機能だけでなく、水蒸気の脱着及び吸着による調湿機能を持つことから、本発明の吸着材は従来公知の各種調湿装置等の空調装置に使用できる。
[Air conditioner]
If the adsorbate is harmless, such as water vapor or carbon dioxide, it may be adsorbed with the adsorbate in the air in an open system to form an adsorbent and an adsorbate that are in an adsorbed state, rather than a closed container as described above. it can. When the adsorbate is water vapor in an open system, the adsorbent of the present invention has not only a temperature control function by heat storage and heat dissipation but also a humidity control function by desorption and adsorption of water vapor. It can be used for air conditioners such as wet equipment.

<調湿装置の作用>
以下に本発明の吸着材を利用した調湿装置の作用について、図6に記載したロータ回転式のデシカントシステムによって説明するが、これに限定されるものではない。例えば二つの吸着材充填塔をバッチ式で吸着と除湿に切り替えて除湿する二塔切替え式デシカントシステムにも利用できる。
<Operation of humidity control device>
Hereinafter, the operation of the humidity control apparatus using the adsorbent of the present invention will be described with reference to the rotor-rotating desiccant system shown in FIG. 6, but the present invention is not limited to this. For example, it can also be used in a two-column switching desiccant system in which two adsorbent packed towers are switched to adsorption and dehumidification in a batch system.

この調湿装置を構成する吸着ロータ60は、ハニカム状であり、本発明の吸着材を含む。本発明の吸着材をハニカム状のロータ基材に塗布、含浸させ吸着ロータ60とすることができる。本発明の吸着材そのものでハニカム状の吸着ロータ60を構成することもできる。   The adsorption rotor 60 constituting the humidity control apparatus has a honeycomb shape and includes the adsorbent of the present invention. The adsorbent of the present invention can be applied to and impregnated into a honeycomb-shaped rotor base material to form an adsorbing rotor 60. The adsorbent of the present invention itself can also constitute a honeycomb-like adsorption rotor 60.

この調湿装置によって室内を加湿する場合、室外からの被処理空気W1が吸着ロータに導入されると該吸ロータを構成する本発明の吸着材に被処理空気W1に含まれる水分が吸着されて、除湿される。これにより、乾燥空気W2を得ることができる。このW2を調湿対象の空間に導けば、調湿対象の空間は除湿される。   When humidifying the interior of the room with this humidity control device, when the air to be treated W1 from the outside is introduced into the adsorption rotor, the moisture contained in the air to be treated W1 is adsorbed to the adsorbent of the present invention constituting the suction rotor. Dehumidified. Thereby, dry air W2 can be obtained. If this W2 is guided to the humidity control target space, the humidity control target space is dehumidified.

この吸着ロータは連続的に回転しているので、吸着ロータの水分を吸着した部分は、相対湿度の低い再生空気W3にさらされることにより、水分が脱着され、再生される。更に、ロータが回転すると、吸着ロータの再生された部分は再度被処理空気W3にさらされ、水分を吸着する。このようにロータ回転式のデシカントシステムでは、連続的に吸着と脱着操作を行うことができる。また、再生空気W3は加湿されW4となる。これを調湿対象の空間に導けば、調湿対象の空間を加湿することもできる。   Since this adsorption rotor is rotating continuously, the moisture adsorbed portion of the adsorption rotor is exposed to the regeneration air W3 having a low relative humidity, so that the moisture is desorbed and regenerated. Further, when the rotor rotates, the regenerated portion of the adsorption rotor is again exposed to the air to be treated W3 and adsorbs moisture. As described above, in the rotor rotating desiccant system, the adsorption and desorption operations can be continuously performed. Further, the regeneration air W3 is humidified to become W4. If this is guided to the humidity control target space, the humidity control target space can be humidified.

従来公知のデシカントシステムのように、本発明の吸着材を利用したデシカントシステムにより調湿だけでなく温調も行うことができる。吸着ロータ部での吸着熱、脱着熱、乾燥空気に水を吹きかけることで得られる水の気化潜熱は、温熱源及び冷熱源として利用できる。   Like a conventionally known desiccant system, not only humidity control but also temperature control can be performed by a desiccant system using the adsorbent of the present invention. Adsorption heat in the adsorption rotor section, desorption heat, and latent heat of vaporization of water obtained by spraying water on dry air can be used as a heat source and a cold source.

<調湿空調装置の作用>
次に、吸着材を用いた調湿空調装置の作用について説明する。
<Operation of humidity control air conditioner>
Next, the operation of the humidity control air conditioner using the adsorbent will be described.

まず調湿空調装置の概念について、図7を用いて説明する。図7に示す調湿空調装置は、吸着質を吸脱着可能な吸着材と、吸着材を備えた吸脱着部である吸着部61と、吸着材を再生させるための再生機構63を備え、必要により調湿されるための空気62を流通させるための空気経路、或いは、調湿された空気を強制排気させるための装置を備えている。吸着部61は吸着材と調湿させるための空気とが充分に接触可能な形状となっていれば良く、ハニカム構造を持つロータ形状等が用いられる。再生機構63は、除湿用途の場合には吸着材の再生のために必要な80℃程度の熱を吸着部61に供給できる熱供給機構であれば良く、装置の内部で電気加熱などによって熱を発生させる場合にはヒーター、加熱コイル等の熱源、熱を充分に吸着部に伝えるためのブロア等の機構、装置外部から熱源を得る場合には該高温ガスを供給する配管等の機構となる。外部熱源は吸着ヒートポンプと同様特に限定されず、例えばガスエンジンやガスタービンなどのコジェネレーション機器及び燃料電池などが挙げられる。加湿用途の場合には再吸湿させるための高湿度空気が流通する経路であれば良い。   First, the concept of the humidity control air conditioner will be described with reference to FIG. The humidity control air conditioner shown in FIG. 7 includes an adsorbent capable of adsorbing and desorbing adsorbate, an adsorbing portion 61 that is an adsorbing / desorbing portion including the adsorbent, and a regeneration mechanism 63 for regenerating the adsorbent. The air path for circulating the air 62 to be conditioned by the air or the device for forcibly exhausting the conditioned air is provided. The adsorbing portion 61 may have a shape that allows the adsorbent and air for adjusting the humidity to be in sufficient contact with each other, and a rotor shape having a honeycomb structure or the like is used. The regeneration mechanism 63 may be any heat supply mechanism that can supply heat of about 80 ° C. necessary for regeneration of the adsorbent to the adsorption unit 61 in the case of dehumidification, and heat is generated by electric heating or the like inside the apparatus. A heat source such as a heater and a heating coil is used for generation, a mechanism such as a blower for sufficiently transferring heat to the adsorption unit, and a mechanism such as a pipe for supplying the high-temperature gas when a heat source is obtained from outside the apparatus. The external heat source is not particularly limited like the adsorption heat pump, and examples thereof include cogeneration equipment such as a gas engine and a gas turbine, and a fuel cell. In the case of a humidification application, it may be a route through which high-humidity air for reabsorption is circulated.

次に、このような除湿空調装置による調湿作用(動作方法)について図8を参照して具体的に説明するが、これに限定されるものではない。   Next, although the humidity control effect | action (operation method) by such a dehumidification air conditioner is demonstrated concretely with reference to FIG. 8, it is not limited to this.

図8に除湿空調装置の一例としてデシカント空調装置の概念図を示す。デシカント空調装置は処理空気経路71と、再生空気経路72と、吸着材を付着させたデシカントロータ73と、2つの顕熱交換器74、75と、加熱源からの熱供給機構76と、加湿器77を主な構成機器とする。処理空気はデシカントロータ73で除湿され、デシカントの水分吸着熱によって温度上昇される。その後第1の顕熱交換器74で再生空気と熱交換して冷却した後、加湿器77で加湿して空調空間78に供給する。この一方で、再生空気は外部空間から取り入れられ、前記第1の顕熱交換器74で処理空気と熱交換して温度上昇した後、第2の顕熱交換器75を経て熱供給機構76によって加熱して相対湿度を下げて、デシカントロータ73を通過させ、デシカントロータ73の水分を脱着再生する。再生後の再生空気の顕熱分は加熱前の再生空気と第2の顕熱交換器75で熱交換して回収した後、外部79に放出する。   FIG. 8 shows a conceptual diagram of a desiccant air conditioner as an example of a dehumidifying air conditioner. The desiccant air conditioner includes a processing air path 71, a regeneration air path 72, a desiccant rotor 73 to which an adsorbent is attached, two sensible heat exchangers 74 and 75, a heat supply mechanism 76 from a heating source, and a humidifier. 77 is the main component. The processing air is dehumidified by the desiccant rotor 73 and the temperature is increased by the moisture adsorption heat of the desiccant. Thereafter, the first sensible heat exchanger 74 exchanges heat with the regenerated air and cools it. Then, the humidifier 77 humidifies and supplies the air-conditioned space 78. On the other hand, the regenerative air is taken in from the external space, heat-exchanged with the processing air in the first sensible heat exchanger 74 and raised in temperature, and then passed through the second sensible heat exchanger 75 by the heat supply mechanism 76. Heating is performed to lower the relative humidity, and the desiccant rotor 73 is passed through to desorb and regenerate the moisture of the desiccant rotor 73. The sensible heat of the regenerated air after regeneration is recovered by exchanging heat with the regenerated air before heating by the second sensible heat exchanger 75 and then discharged to the outside 79.

このような除湿空調装置に用いる場合は、ゲスト(吸着質)として水蒸気を包接するホスト(吸着材)が用いられる。ホストがゲストを解離するのに必要な温度は、ホストとゲストの組み合せによって異なるが、30℃以上、好ましくは50℃、更に好ましくは60℃以上である。   When used in such a dehumidifying air conditioner, a host (adsorbent) that encloses water vapor is used as a guest (adsorbate). The temperature required for the host to dissociate the guest varies depending on the combination of the host and guest, but is 30 ° C. or higher, preferably 50 ° C., more preferably 60 ° C. or higher.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
なお、前述の如く、包接化合物の調製方法は多く知られているが、以下においては、ガラス製の容器に前記一般式(II)又は(III)で表される化合物をゲストと共に入れて加熱溶解した後、塩を形成するための金属塩を添加し、形成された一般式(II)又は(III)で表される化合物の塩がホストとなり、室温で放置して包接化合物を析出させることにより調製する方法を採用した。また、ホスト化合物とゲスト化合物の溶解には適当な溶媒を使用しても良いが、過剰のゲスト化合物を溶媒として使用することも可能であるので、以下においては過剰量のゲストを使用してホストを加熱溶解させた。包接化合物が析出し難い場合には、時計皿上に溶液を展開し乾燥させた。加熱はオイルバスを使用した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
As described above, many methods for preparing clathrate compounds are known. In the following, the compound represented by the above general formula (II) or (III) is placed in a glass container together with a guest and heated. After dissolution, a metal salt for forming a salt is added, and the formed salt of the compound represented by the general formula (II) or (III) becomes a host, which is left at room temperature to precipitate the inclusion compound. The method prepared by this was adopted. In addition, an appropriate solvent may be used for dissolving the host compound and the guest compound, but an excess guest compound can be used as a solvent. Was dissolved by heating. When it was difficult for the inclusion compound to precipitate, the solution was spread on a watch glass and dried. An oil bath was used for heating.

包接化合物の蓄熱材としての性能はDSC(示差走査熱量計)により評価した。装置としてはDSC220C(セイコーインスツルメンツ(株)製)を使用し、蓄熱材試料(包接化合物)5mg程度を開放アルミパンに秤量し、5℃/minの昇温速度で25〜200℃の範囲で測定した。吸熱ピークが表れた温度を解離温度とし、吸熱ピーク面積を蓄熱量とした。   The performance of the clathrate compound as a heat storage material was evaluated by DSC (differential scanning calorimeter). As a device, DSC220C (Seiko Instruments Co., Ltd.) is used, about 5 mg of a heat storage material sample (clathrate compound) is weighed in an open aluminum pan, and the temperature rises at a rate of 5 ° C / min in the range of 25-200 ° C. It was measured. The temperature at which the endothermic peak appeared was defined as the dissociation temperature, and the endothermic peak area was defined as the amount of stored heat.

実施例1
3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸(例示化合物(31))10gを42mlの水に加熱溶解した後、塩形成金属化合物として炭酸ナトリウム3.19gを添加し、炭酸ガスの発生を伴い溶解させた。この溶液を開放で室温に放置すると、例示化合物(31)のNa塩と水との包接化合物が10.46g得られた。
得られた例示化合物(31)のNa塩と水との包接化合物についてX線による結晶構造解析を行ったところ、ホストである例示化合物(31)のNa塩が水を3分子包接し、例示化合物(31)とNaの比は1:1であることが確認された。
図9は例示化合物(31)のNa塩と水との包接化合物のTG(熱重量分析)−DTAおよびDSC測定結果であり、この包接化合物は91.4℃でホストとゲストに解離し、その蓄熱量(解離エネルギー)は596J/gであった。
Example 1
After 10 g of 3,4,5-trihydroxybenzoic acid (Exemplary Compound (31)) is dissolved in 42 ml of water by heating, 3.19 g of sodium carbonate is added as a salt-forming metal compound and dissolved with the generation of carbon dioxide gas. It was. When this solution was left open and allowed to stand at room temperature, 10.46 g of an inclusion compound of Na salt of Exemplified Compound (31) and water was obtained.
When the clathrate of the obtained exemplary compound (31) containing Na salt and water was analyzed by X-ray crystal structure analysis, the Na salt of the exemplified compound (31) as a host included three molecules of water, It was confirmed that the ratio of compound (31) to Na was 1: 1.
FIG. 9 is a TG (thermogravimetric analysis) -DTA and DSC measurement result of the inclusion compound of Na salt and water of the exemplified compound (31), and this inclusion compound dissociates into a host and a guest at 91.4 ° C. The amount of stored heat (dissociation energy) was 596 J / g.

実施例2
例示化合物(20)0.2gを水2mlに加熱溶解した後、塩形成金属化合物として水酸化カルシウム0.05gを添加、溶解して開放で室温に放置することにより例示化合物(20)のCa塩と水との茶色プリズム状の包接化合物0.11gを得た。
X線構造解析の結果、この包接化合物はホストである例示化合物(20)のCa塩が水を7分子包接し、例示化合物(20)とCaの比は2:1であることが確認された。
得られた包接化合物について、実施例1と同様にして解離温度及び蓄熱量(解離エネルギー)を調べ、結果を表7に示した。
Example 2
Ca salt of Exemplified Compound (20) is obtained by dissolving 0.2 g of Exemplified Compound (20) in 2 ml of water, adding 0.05 g of calcium hydroxide as a salt-forming metal compound, dissolving it, and leaving it at room temperature open. 0.11 g of a brown prism-shaped inclusion compound of water and water was obtained.
As a result of X-ray structural analysis, it was confirmed that the inclusion compound contained 7 molecules of the Ca salt of the exemplified compound (20) as the host, and the ratio of the exemplified compound (20) to Ca was 2: 1. It was.
For the obtained clathrate compound, the dissociation temperature and the heat storage amount (dissociation energy) were examined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 7.

実施例3
塩形成金属化合物として水酸化マグネシウムを用いた以外は、実施例2と同様に操作し水をゲストとした包接化合物0.26gを固体として得た。
X線構造解析の結果、この包接化合物は、ホストである例示化合物(20)のMg塩が水を2分子包接し、例示化合物(20)とMgの比は2:1であることが確認された。
得られた包接化合物について、実施例1と同様にして解離温度及び蓄熱量(解離エネルギー)を調べ、結果を表7に示した。
Example 3
Except that magnesium hydroxide was used as the salt-forming metal compound, the same procedure as in Example 2 was carried out to obtain 0.26 g of an inclusion compound containing water as a guest.
As a result of X-ray structural analysis, it was confirmed that the inclusion compound was composed of two Mg salts of the exemplified compound (20) as a host, and the ratio of the exemplified compound (20) and Mg was 2: 1. It was done.
For the obtained clathrate compound, the dissociation temperature and the heat storage amount (dissociation energy) were examined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 7.

実施例4
例示化合物(20)の代わりに例示化合物(31)を用いた以外は、実施例2と同様に操作し水をゲストとした包接化合物0.04gを固体として得た。
得られた包接化合物について、実施例1と同様にして解離温度及び蓄熱量(解離エネルギー)を調べ、結果を表7に示した。
Example 4
Except having used exemplary compound (31) instead of exemplary compound (20), it carried out similarly to Example 2 and obtained 0.04 g of inclusion compounds which made water the guest.
For the obtained clathrate compound, the dissociation temperature and the heat storage amount (dissociation energy) were examined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 7.

実施例5
例示化合物(20)の代わりに例示化合物(33)を用いた以外は、実施例2と同様に操作し水をゲストとした包接化合物0.02gを固体として得た。
得られた包接化合物について、実施例1と同様にして解離温度及び蓄熱量(解離エネルギー)を調べ、結果を表7に示した。
Example 5
Except that the exemplified compound (33) was used in place of the exemplified compound (20), the same procedure as in Example 2 was carried out to obtain 0.02 g of an inclusion compound containing water as a guest as a solid.
For the obtained clathrate compound, the dissociation temperature and the heat storage amount (dissociation energy) were examined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 7.

実施例6
例示化合物(28)0.2gを水1mlに加熱溶解した後、塩形成金属化合物として水酸化マグネシウム0.09gを添加して、開放で室温に放置することにより例示化合物(28)のMg塩をホストとし、水をゲストとした包接化合物0.15gを得た。
得られた包接化合物について、実施例1と同様にして解離温度及び蓄熱量(解離エネルギー)を調べ、結果を表7に示した。
Example 6
After 0.2 g of Exemplified Compound (28) is dissolved in 1 ml of water by heating, 0.09 g of magnesium hydroxide is added as a salt-forming metal compound and left open at room temperature to obtain Mg salt of Exemplified Compound (28). As a host, 0.15 g of an inclusion compound containing water as a guest was obtained.
For the obtained clathrate compound, the dissociation temperature and the heat storage amount (dissociation energy) were examined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 7.

実施例7
例示化合物(32)0.2gを水1mlに加熱溶解した後、塩形成金属化合物として酢酸亜鉛0.22gを添加し、開放で室温に放置することにより例示化合物(32)のZn塩をホストとし、水をゲストとした包接化合物0.2gを得た。
X線構造解析の結果、この包接化合物は、例示化合物(32)のZn塩が水を8分子包接し、例示化合物(32)とZnの比は2:1であることが確認された。
得られた包接化合物について、実施例1と同様にして解離温度及び蓄熱量(解離エネルギー)を調べ、結果を表7に示した。
Example 7
After 0.2 g of Exemplified Compound (32) is dissolved in 1 ml of water by heating, 0.22 g of zinc acetate is added as a salt-forming metal compound, and the Zn salt of Exemplified Compound (32) is used as a host by leaving it open at room temperature. Thus, 0.2 g of an inclusion compound containing water as a guest was obtained.
As a result of X-ray structural analysis, it was confirmed that this inclusion compound contained 8 molecules of the Zn salt of the exemplified compound (32) in water, and the ratio of the exemplified compound (32) to Zn was 2: 1.
For the obtained clathrate compound, the dissociation temperature and the heat storage amount (dissociation energy) were examined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 7.

実施例8
ホスト化合物として例示化合物(21)0.1gを水1mlに加熱溶解した後、塩形成金属化合物として水酸化マグネシウム0.02gを添加し、溶解した。この溶液を時計皿上に展開し開放で室温に放置することにより例示化合物(21)のMg塩をホストとし、水をゲストとした包接化合物0.14gを固体として得た。
得られた包接化合物について、実施例1と同様にして解離温度及び蓄熱量(解離エネルギー)を調べ、結果を表7に示した。
Example 8
0.1 g of Exemplified Compound (21) as a host compound was dissolved in 1 ml of water by heating, and 0.02 g of magnesium hydroxide was added as a salt-forming metal compound and dissolved. This solution was developed on a watch glass and left open at room temperature to obtain 0.14 g of an inclusion compound containing Mg salt of Exemplified Compound (21) as a host and water as a guest as a solid.
For the obtained clathrate compound, the dissociation temperature and the heat storage amount (dissociation energy) were examined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 7.

Figure 2005220334
Figure 2005220334

表7より、一般式(II)又は(III)で表される化合物の塩をホストとする包接化合物によれば、0〜150℃の温度範囲を含む幅広い温度範囲で利用可能な、蓄熱量の高い熱利用材料が提供されることが明らかである。   From Table 7, according to the clathrate compound using the salt of the compound represented by the general formula (II) or (III) as a host, the heat storage amount usable in a wide temperature range including a temperature range of 0 to 150 ° C. It is clear that a high heat utilization material is provided.

実施例9
下記測定条件にて、実施例1で得られた例示化合物(31)のNa塩の25℃での水蒸気吸着等温線を測定した。結果を図10に示す。この図10より、例示化合物(31)のNa塩は、相対水蒸気圧が0.40以下では殆ど水蒸気を吸着せず、0.40〜0.45の範囲で急激に水蒸気を吸着することが分かる。相対水蒸気圧が0.47での水蒸気吸着量は約0.20であり、例示化合物(31)のNa塩はある特定の狭い相対水蒸気圧領域で特異的に多くの水蒸気を吸着することが分かる。
Example 9
The water vapor adsorption isotherm at 25 ° C. of the Na salt of the exemplary compound (31) obtained in Example 1 was measured under the following measurement conditions. The results are shown in FIG. From FIG. 10, it can be seen that the Na salt of the exemplified compound (31) hardly adsorbs water vapor when the relative water vapor pressure is 0.40 or less, and adsorbs water vapor rapidly in the range of 0.40 to 0.45. . The amount of water vapor adsorption at a relative water vapor pressure of 0.47 is about 0.20, and it can be seen that the Na salt of the exemplified compound (31) specifically adsorbs a large amount of water vapor in a specific narrow relative water vapor pressure region. .

[水蒸気吸着等温線測定条件]
実施例1で得られた例示化合物(31)のNa塩について、日本ベル(株)製のベルソープ18を使用して、下記の条件で水蒸気吸着等温線を測定した。
空気温度槽温度:50℃
吸着温度:25℃
初期導入圧力:3.0torr
導入圧力設定点数:0
飽和蒸気圧:23.76mmHg
平衡時間:500秒
[Water vapor adsorption isotherm measurement conditions]
About Na salt of exemplary compound (31) obtained in Example 1, the vapor | steam adsorption isotherm was measured on condition of the following using Bell Soap 18 by Nippon Bell Co., Ltd.
Air temperature bath temperature: 50 ° C
Adsorption temperature: 25 ° C
Initial introduction pressure: 3.0 torr
Introduced pressure setting points: 0
Saturated vapor pressure: 23.76 mmHg
Equilibrium time: 500 seconds

水蒸気を吸着させた例示化合物(31)のNa塩のTGを測定したところ、96℃程度の熱で水が脱着し、吸着材の例示化合物(31)のNa塩が再生されることが確認された。   Measurement of the TG of the Na salt of the exemplified compound (31) adsorbed with water vapor confirmed that water was desorbed by heat of about 96 ° C. and the Na salt of the exemplified compound (31) of the adsorbent was regenerated. It was.

実施例10
実施例3で得られた例示化合物(20)のMg塩について、実施例9と同様にして水蒸気吸着等温線を測定し、結果を、図11に示した。
Example 10
About the Mg salt of the exemplary compound (20) obtained in Example 3, the water vapor adsorption isotherm was measured in the same manner as in Example 9, and the result is shown in FIG.

また、水蒸気を吸着させた例示化合物(20)のMg塩のTGを測定したところ、140℃程度の熱で水が脱着し、再生されることが確認された。   Moreover, when TG of Mg salt of the exemplary compound (20) to which water vapor was adsorbed was measured, it was confirmed that water was desorbed with heat of about 140 ° C. and regenerated.

本発明の熱利用材料によれば、0〜150℃の温度範囲を含む幅広い温度範囲で有効に利用可能な、蓄熱性能に優れた、新規材料系の熱利用材料により、高性能の蓄熱材又は吸着材が提供され、これらは蓄熱材を利用した各種の蓄熱システム、吸着材を利用した各種の吸着ヒートポンプや除湿空調装置に有用である。   According to the heat utilization material of the present invention, it is possible to effectively use a wide range of temperatures including a temperature range of 0 to 150 ° C. Adsorbents are provided, which are useful for various heat storage systems using heat storage materials, various adsorption heat pumps and dehumidification air conditioners using adsorbents.

カプセル型蓄熱システムの説明図であり、(a)図はカプセルの斜視図、(b)図はカプセルの断面図、(c)図はシステムのフロー図である。It is explanatory drawing of a capsule-type heat storage system, (a) A figure is a perspective view of a capsule, (b) A figure is sectional drawing of a capsule, (c) A figure is a flowchart of a system. 蓄熱システムの構成図である。It is a block diagram of a thermal storage system. 別の蓄熱システムの構成図である。It is a block diagram of another heat storage system. 別の蓄熱システムの構成図である。It is a block diagram of another heat storage system. 吸着ヒートポンプの概念図である。It is a conceptual diagram of an adsorption heat pump. ロータ回転式デシカントシステムの構成図である。It is a block diagram of a rotor rotation type desiccant system. 除湿空調装置の原理図である。It is a principle diagram of a dehumidification air conditioner. デシカント空調装置の概念図である。It is a conceptual diagram of a desiccant air conditioner. 例示化合物(31)のNa塩と水との包接化合物のTG−DTA及びDSC測定結果である。It is a TG-DTA and DSC measurement result of the inclusion compound of Na salt of exemplary compound (31) and water. 例示化合物(31)のNa塩の25℃での水蒸気吸着等温線である。It is a water vapor | steam adsorption isotherm at 25 degreeC of Na salt of exemplary compound (31). 例示化合物(20)のMg塩の25℃での水蒸気吸着等温線である。It is a water vapor | steam adsorption isotherm at 25 degreeC of Mg salt of exemplary compound (20).

符号の説明Explanation of symbols

1 カプセル
3 熱源槽
4,10,25 蓄熱槽
5 熱交換器
6 熱負荷
21 吸着材容器
22 吸着質容器
60 吸着ロータ
61 吸着部
62 空気経路
63 再生機構
71 処理空気経路
72 再生空気経路
73 デシカントロータ
74,75 顕熱交換器
76 熱供給機構
77 加湿器
78 空調空間
79 外部
101,102 吸着塔
104 蒸発器
105 凝縮器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capsule 3 Heat source tank 4, 10, 25 Heat storage tank 5 Heat exchanger 6 Heat load 21 Adsorbent container 22 Adsorbate container 60 Adsorption rotor 61 Adsorption part 62 Air path 63 Regeneration mechanism 71 Process air path 72 Regeneration air path 73 Desiccant rotor 74, 75 Sensible heat exchanger 76 Heat supply mechanism 77 Humidifier 78 Air-conditioned space 79 External 101, 102 Adsorption tower 104 Evaporator 105 Condenser

Claims (16)

ゲストを包接して包接化合物を形成し得るホスト、及び/又は、該ホストがゲストを包接してなる包接化合物を含み、該ホストが下記一般式(I)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩であることを特徴とする熱利用材料。
−A …(I)
(ここでLは基礎骨格を意味し、それぞれ独立して他に置換基を有していても良い、飽和もしくは不飽和の直鎖又は分岐又は環状の脂肪族炭化水素基、5又は6員環の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の単環基又は2〜80の縮合環基、アルキルスルホニル基、アルコキシ基、アラルキル基、カルボニル基、アルコキシカルボニル基、アシル基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アミド基、ジアラルキルアミノ基を示し、これらの置換基は隣り合うもの同士で環を形成していても良く、形成した環内にS,O,Nを含んでいても良い。mは1以上の整数を示す。
Aは末端基を意味し、それぞれ独立してシアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、水酸基、弗素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、他に置換基を有していても良い5又は6員環の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の単環基又は2〜10の縮合環基、スチリル基、スルホニル基、アルキルスルホニル基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、環状炭化水素基、アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、アシル基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、ホルミル基、アミド基、ハロアルキル基、ジアラルキルアミノ基、環状アミノ基を示し、これらの置換基は隣り合うもの同士で環を形成していても良い。nは1以上の整数を示す。ただし、一般式(I)は、少なくとも水酸基及びカルボキシル基のいずれかを含む。)
A host capable of forming a clathrate compound by inclusion of a guest, and / or a clathrate compound in which the host clathrates a guest, wherein the host is a compound represented by the following general formula (I) and a large amount thereof: A heat-utilizing material, which is a salt of at least one compound of the body.
L m −A n (I)
(Wherein L represents a basic skeleton, each independently having a substituent, a saturated or unsaturated linear or branched or cyclic aliphatic hydrocarbon group, a 5- or 6-membered ring Aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic monocyclic group or 2-80 condensed ring group, alkylsulfonyl group, alkoxy group, aralkyl group, carbonyl group, alkoxycarbonyl group, acyl group, aryloxy group, dialkylamino Group, a diarylamino group, an amide group, a diaralkylamino group, and these substituents may form a ring with the adjacent ones, and may contain S, O, N in the formed ring. M is an integer of 1 or more.
A means a terminal group, and each independently has a halogen atom such as a cyano group, a nitro group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, and may have a substituent. 5- or 6-membered aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic monocyclic group or 2 to 10 condensed ring group, styryl group, sulfonyl group, alkylsulfonyl group, C1-20 alkyl group, alkenyl group , C1-C20 alkoxy group, cyclic hydrocarbon group, aralkyl group, C1-C20 alkoxycarbonyl group, C2-C20 alkynyl group, acyl group, aryloxy group, dialkylamino group, diarylamino Group, formyl group, amide group, haloalkyl group, diaralkylamino group, and cyclic amino group, and these substituents may be adjacent to each other to form a ring. . n represents an integer of 1 or more. However, general formula (I) contains at least either a hydroxyl group or a carboxyl group. )
ゲストを包接して包接化合物を形成し得るホスト、及び/又は、該ホストがゲストを包接してなる包接化合物を含み、該ホストが下記一般式(II)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩であることを特徴とする熱利用材料。
Figure 2005220334
(上記一般式(II)において、X,X,X,X,X,Xは各々独立にC、N、S、O、C=O、Siのいずれかを表し、p,qは各々独立に0以上の整数を示すが、p及びqの少なくともいずれかは1以上の整数である。なお、一般式(II)で表される6員環はカルボキシル基及び水酸基以外の他の置換基を有していても良く、これらの置換基が互いに結合して該6員環に縮合する、置換基を有していても良い環を形成していても良い。該6員環に縮合する縮合環を有する場合、カルボキシル基及び/又は水酸基はこの縮合環に置換していても良い。)
A host capable of forming a clathrate compound by inclusion of a guest, and / or a clathrate compound in which the host clathrates the guest, wherein the host is a compound represented by the following general formula (II) and a large amount thereof: A heat-utilizing material, which is a salt of at least one compound of the body.
Figure 2005220334
(In the general formula (II), X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 each independently represent any of C, N, S, O, C═O, Si, p , Q each independently represents an integer of 0 or more, but at least one of p and q is an integer of 1 or more, and the 6-membered ring represented by the general formula (II) is a group other than a carboxyl group and a hydroxyl group. Other substituents may be present, and these substituents may be bonded to each other to form a ring which may have a substituent which is condensed to the 6-membered ring. In the case of having a condensed ring fused to the ring, the carboxyl group and / or the hydroxyl group may be substituted with this condensed ring.)
請求項2において、該ホストが下記一般式(III)で表される化合物及びその多量体の少なくとも1種の化合物の塩であることを特徴とする熱利用材料。
Figure 2005220334
(上記一般式(III)において、p,qは各々独立に0以上の整数を示すが、p及びqの少なくともいずれかは1以上の整数である。なお、一般式(III)で表されるベンゼン環はカルボキシル基及び水酸基以外の他の置換基を有していても良く、これらの置換基が互いに結合して該ベンゼン環に縮合する、置換基を有していても良い環を形成していても良い。該ベンゼン環に縮合する縮合環を有する場合、カルボキシル基及び/又は水酸基はこの縮合環に置換していても良い。)
3. The heat utilization material according to claim 2, wherein the host is a salt of at least one compound of a compound represented by the following general formula (III) and a multimer thereof.
Figure 2005220334
(In the above general formula (III), p and q each independently represent an integer of 0 or more, but at least one of p and q is an integer of 1 or more. In addition, it is represented by the general formula (III). The benzene ring may have a substituent other than a carboxyl group and a hydroxyl group, and these substituents may be bonded to each other to form a ring having an optionally substituted group. (In the case of having a condensed ring condensed with the benzene ring, the carboxyl group and / or the hydroxyl group may be substituted with this condensed ring.)
請求項1ないし3のいずれか1項において、該ホストが炭素数150以下の有機化合物であることを特徴とする熱利用材料。   4. The heat utilization material according to claim 1, wherein the host is an organic compound having 150 or less carbon atoms. 請求項1ないし4のいずれか1項において、該ホストの分子量が、該ホストに包接されているゲストの分子量より大きいことを特徴とする熱利用材料。   5. The heat utilization material according to claim 1, wherein the molecular weight of the host is larger than the molecular weight of the guest included in the host. 請求項1ないし5のいずれか1項において、該ホストが空孔を持たない分子構造であることを特徴とする熱利用材料。   6. The heat utilization material according to claim 1, wherein the host has a molecular structure having no vacancies. 請求項1ないし6のいずれか1項において、該ホストが非共有結合でゲストを包接していることを特徴とする熱利用材料。   7. The heat utilization material according to claim 1, wherein the host includes a guest in a non-covalent bond. 請求項1ないし7のいずれか1項において、DSC測定による吸熱量が20J/g以上であることを特徴とする熱利用材料。   The heat utilization material according to any one of claims 1 to 7, wherein the heat absorption amount by DSC measurement is 20 J / g or more. 請求項1ないし8のいずれか1項において、該ホストに包接されているゲストが水又は炭素数100以下の有機化合物であることを特徴とする熱利用材料。   9. The heat utilization material according to claim 1, wherein the guest included in the host is water or an organic compound having 100 or less carbon atoms. 請求項1ないし9のいずれか1項において、該ホストが、水酸基及び/又はカルボキシル基を有する、芳香族炭化水素基及び/又は芳香族複素環基を有する有機化合物の塩であることを特徴とする熱利用材料。   10. The salt according to claim 1, wherein the host is a salt of an organic compound having an aromatic hydrocarbon group and / or an aromatic heterocyclic group having a hydroxyl group and / or a carboxyl group. Heat utilization material. 請求項1ないし10のいずれか1項に記載の熱利用材料よりなる蓄熱材。   The heat storage material which consists of a heat utilization material of any one of Claim 1 thru | or 10. 請求項11に記載の蓄熱材を含む蓄熱システム。   A heat storage system including the heat storage material according to claim 11. 請求項1ないし10のいずれか1項に記載の熱利用材料よりなり、少なくとも前記ホストを含み、吸着質をゲストとして吸着する吸着材。   The adsorbent which consists of a heat | fever utilization material of any one of Claim 1 thru | or 10, contains the said host at least, and adsorb | sucks an adsorbate as a guest. 請求項13において、25℃で測定した水蒸気吸着等温線において、相対水蒸気圧が0.3変化したときに、吸着量の変化が0.1g/g以上であることを特徴とする吸着材。   14. The adsorbent according to claim 13, wherein in the water vapor adsorption isotherm measured at 25 [deg.] C., when the relative water vapor pressure changes by 0.3, the adsorption amount changes by 0.1 g / g or more. 請求項13又は14に記載の吸着材を含む吸着ヒートポンプ。   An adsorption heat pump comprising the adsorbent according to claim 13 or 14. 請求項13又は14に記載の吸着材を含む空調装置。   An air conditioner including the adsorbent according to claim 13 or 14.
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