JP2007321029A - Heat-accumulating material by its latent heat - Google Patents
Heat-accumulating material by its latent heat Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007321029A JP2007321029A JP2006151564A JP2006151564A JP2007321029A JP 2007321029 A JP2007321029 A JP 2007321029A JP 2006151564 A JP2006151564 A JP 2006151564A JP 2006151564 A JP2006151564 A JP 2006151564A JP 2007321029 A JP2007321029 A JP 2007321029A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat storage
- latent heat
- storage material
- water
- latent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
Landscapes
- Central Heating Systems (AREA)
Abstract
Description
本発明は、蓄熱潜熱材、特に放熱時においても流動が可能な潜熱蓄熱材に関する。 The present invention relates to a heat storage latent heat material, and more particularly to a latent heat storage material that can flow even during heat dissipation.
従来から排熱や太陽熱などの熱を給湯用途などに利用する場合においては、省エネおよび供給熱源の負荷変動緩和等の目的で蓄熱材を利用することが行われている。また、近年にあっては、二酸化炭素（ＣＯ２）ヒートポンプ家庭用給湯器やコージェネ排熱回収型給湯器が普及しており、これらの機器においても、省スペース化・電力平準化・省エネの観点から蓄熱材の利用が考えられている。 Conventionally, when heat such as exhaust heat or solar heat is used for hot water supply or the like, a heat storage material has been used for the purpose of energy saving and relaxation of load fluctuation of a supply heat source. In recent years, carbon dioxide (CO 2 ) heat pump household water heaters and cogeneration exhaust heat recovery type water heaters have become widespread, and these devices also have a viewpoint of space saving, power leveling, and energy saving. Therefore, the use of heat storage materials is considered.
上記給湯器を例に挙げれば、給湯器により供給すべき温水の上限温度は８０〜９０℃程度であり、また温水利用温度としての下限温度は４０〜６０℃程度が必要であることから、これに用いられる蓄熱材は６０〜９０℃の温度範囲内である必要がある。 Taking the above hot water heater as an example, the upper limit temperature of hot water to be supplied by the hot water heater is about 80 to 90 ° C, and the lower limit temperature as the hot water use temperature is about 40 to 60 ° C. The heat storage material used for is required to be in the temperature range of 60 to 90 ° C.
ここで、一般的な蓄熱材としては水（Ｈ２Ｏ）を挙げることができる。水を蓄熱材として利用するにあたっては、利用温度域によって顕熱蓄熱と潜熱蓄熱の２種類の蓄熱方法がある。水の顕熱蓄熱は、０℃（氷）および１００℃（蒸気）の相変化温度域を利用しないで蓄熱する方法であり、一方、水の潜熱蓄熱は、前記相変化温度域を利用する蓄熱方法である。 Here, as a general heat storage material can be cited water (H 2 O). In using water as a heat storage material, there are two types of heat storage methods, sensible heat storage and latent heat storage, depending on the temperature range used. Sensible heat storage of water is a method of storing heat without using a phase change temperature range of 0 ° C. (ice) and 100 ° C. (steam), while latent heat storage of water is a heat storage using the phase change temperature range. Is the method.
このように、潜熱蓄熱を利用した蓄熱方法は相変化を伴うため、顕熱蓄熱を利用した蓄熱方法に比べて、同じ利用温度差での蓄熱密度が大きくなり、蓄熱材としては好ましい。 Thus, since the heat storage method using latent heat storage involves a phase change, the heat storage density at the same use temperature difference is larger than that of a heat storage method using sensible heat storage, which is preferable as a heat storage material.
しかしながら、相変化（固液相変化）時の潜熱を利用する場合、一般的には、蓄熱材から熱を取り出すと当該蓄熱材が凝固してしまうため、流動化しない。そのため、蓄熱材自体を流動化可能な熱搬送媒体として利用できない、また凝固後の顕熱採熱が行い難く伝熱性能が悪化するといった点で不利である。 However, when utilizing the latent heat at the time of phase change (solid-liquid phase change), generally, when heat is taken out from the heat storage material, the heat storage material is solidified, and thus does not fluidize. Therefore, it is disadvantageous in that the heat storage material itself cannot be used as a fluidizing heat transfer medium, and sensible heat sampling after solidification is difficult to perform and heat transfer performance deteriorates.
このような問題を踏まえ、放熱時にあっても流動状態を維持可能な潜熱蓄熱材の先行文献を次に示す。（例えば特許文献１〜３参照）。
前記特許文献１には、アンモニウム・ミョウバンに水を添加してなる潜熱蓄熱材が開示されており、当該水を添加することにより潜熱蓄熱材の融点を調整し給湯用途に適した潜熱蓄熱材とするとともに、常温でも流動性を呈するようにしている。 Patent Document 1 discloses a latent heat storage material obtained by adding water to ammonium alum, and by adding the water, the melting point of the latent heat storage material is adjusted, and a latent heat storage material suitable for hot water supply use is disclosed. In addition, fluidity is exhibited even at room temperature.
しかしながら、当該文献に開示されている潜熱蓄熱材にあっては、放熱時にアンモニウム・ミョウバンは固相として水中に析出することとなる。そうすると、当該固相と水との間には密度差があるため、当該析出した固相は沈降してしまう。そのため、放熱と蓄熱と繰り返して使用すると、当該潜熱蓄熱材の濃度分布に偏りが生じてしまい、分散状態を維持できなくなり、遂には流動化状態を維持できなくなる。 However, in the latent heat storage material disclosed in this document, ammonium alum is precipitated in water as a solid phase during heat dissipation. Then, since there is a density difference between the solid phase and water, the deposited solid phase is settled. For this reason, if the heat dissipation and the heat storage are repeatedly used, the concentration distribution of the latent heat storage material is biased, and the dispersed state cannot be maintained, and finally the fluidized state cannot be maintained.
前記特許文献２は、このような特許文献１の問題を解消することができる潜熱蓄熱材が開示されており、具体的には、マイクロカプセル化した潜熱蓄熱材が記載されている。潜熱蓄熱材をマイクロカプセル化すれば、確かに潜熱蓄熱材が析出して沈降することを防止することができ、溶液中にこれを分散せしめることで流動状態を維持することは可能である。 Patent Document 2 discloses a latent heat storage material that can solve the problem of Patent Document 1, and specifically describes a microcapsulated latent heat storage material. If the latent heat storage material is microencapsulated, the latent heat storage material can surely be prevented from precipitating and settling, and the fluid state can be maintained by dispersing it in the solution.
しかしながら、マイクロカプセル１個における潜熱蓄熱材自体の割合は６０〜７５重量％程度であり、さらに、当該マイクロカプセル化した潜熱蓄熱材を溶液中に分散させて流動状態を維持するためには、当該溶液に対して当該マイクロカプセルは１０〜６０重量％程度しか含有できず、そうすると、潜熱蓄熱材自体の全体に対する比率は、４５重量％以下となってしまい、蓄熱密度が著しく低下してしまう。 However, the ratio of the latent heat storage material itself in one microcapsule is about 60 to 75% by weight. Furthermore, in order to disperse the microcapsulated latent heat storage material in the solution and maintain the fluid state, The said microcapsule can contain only about 10 to 60 weight% with respect to a solution, and when it does so, the ratio with respect to the whole latent-heat storage material itself will be 45 weight% or less, and a thermal storage density will fall remarkably.
また、マイクロカプセル化した潜熱蓄熱材は、潜熱蓄熱材自体と給湯用の水とが直接接触することがないため、これらを直に熱交換させることが可能となる点で優れているが、マイクロカプセルを構成する樹脂が外力により破損し、その中に包含された潜熱蓄熱材自体が溶出する虞があり、その場合にはシステム全体に悪影響を及ぼす可能性がある。この問題を解消するために、マイクロカプセルの膜厚を厚く設計することも可能であるが、そうすると、伝熱性能が低下してしまう。 In addition, the microcapsulated latent heat storage material is superior in that the latent heat storage material itself and the water for hot water supply do not come into direct contact with each other, so that they can be directly heat-exchanged. The resin constituting the capsule may be damaged by an external force, and the latent heat storage material itself contained therein may be eluted. In this case, the entire system may be adversely affected. In order to solve this problem, it is possible to design the microcapsule with a large film thickness, but in this case, the heat transfer performance is lowered.
さらに、上記特許文献３には、水、過冷却防止剤、および増粘剤を添加した潜熱蓄熱材が開示されおり、当該組み合わせにより、潜熱蓄熱材全体の濃度を均一化しつつ流動化を維持しようとしている。 Furthermore, Patent Document 3 discloses a latent heat storage material to which water, a supercooling inhibitor, and a thickener are added, and by this combination, the fluidization is maintained while the concentration of the entire latent heat storage material is made uniform. It is said.
しかしながら、当該文献に開示されている潜熱蓄熱材にあっては、その利用温度域が給湯利用に適しておらず、実用レベルにまで完成されていない。 However, in the latent heat storage material disclosed in the document, the use temperature range is not suitable for hot water use, and has not been completed to a practical level.
本発明は上述のような従来からの潜熱蓄熱材の抱える種々の問題に着目してなされたものであり、従来の潜熱蓄熱材に比べ、流動性が高く、利用温度域が広く、従って給湯利用に好適に用いることが可能な潜熱蓄熱材を提供することを主たる課題とする。 The present invention has been made by paying attention to various problems of the conventional latent heat storage material as described above, and has higher fluidity and wider use temperature range than the conventional latent heat storage material. It is a main problem to provide a latent heat storage material that can be suitably used for the above.
上記の課題を解決するための、本発明は、水溶性の糖アルコール類、または無機水和塩と、水と、非水溶性の微小繊維と、から構成されることを特徴とする潜熱蓄熱材である。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a latent heat storage material comprising a water-soluble sugar alcohol or an inorganic hydrated salt, water, and water-insoluble microfibers. It is.
また、上記本発明の潜熱蓄熱材にあっては、その融点が６０〜９０℃であることが好ましい。 In the latent heat storage material of the present invention, the melting point is preferably 60 to 90 ° C.
また、上記本発明の潜熱蓄熱材にあっては、前記糖アルコール類が、キシリトール、トレイトール、エリスリトール、ガラクチトール、イジトール、ダルシトール、からなる群から選択される１または２以上の糖アルコールであることが好ましい。 In the latent heat storage material of the present invention, the sugar alcohol is one or more sugar alcohols selected from the group consisting of xylitol, threitol, erythritol, galactitol, iditol, and dulcitol. It is preferable.
また、上記本発明の潜熱蓄熱材にあっては、前記無機水和塩が、塩化マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウムアルミニウム、硫酸アンモニウムカリウム、硫酸マグネシウム、リン酸ナトリウムからなる群から選択される１または２以上の水和塩であることが好ましい。 In the latent heat storage material of the present invention, the inorganic hydrate salt is selected from the group consisting of magnesium chloride, aluminum sulfate, ammonium aluminum sulfate, potassium ammonium sulfate, magnesium sulfate, and sodium phosphate. It is preferable that it is a hydrate salt.
また、上記本発明の潜熱蓄熱材にあっては、前記微小繊維が、セルロースからなることが好ましい。 In the latent heat storage material of the present invention, the microfiber is preferably made of cellulose.
また、上記本発明の潜熱蓄熱材にあっては、前記微小繊維の太さが、０．０１〜１μｍであることが好ましい。 Moreover, in the latent heat storage material of the present invention, the thickness of the microfiber is preferably 0.01 to 1 μm.
また、上記本発明の潜熱蓄熱材にあっては、前記微小繊維の含有割合が、潜熱蓄熱材全体に対し５重量％以下であることが好ましい。 In the latent heat storage material of the present invention, the content ratio of the microfibers is preferably 5% by weight or less with respect to the entire latent heat storage material.
また、上記本発明の潜熱蓄熱材にあっては、さらに、増粘剤が含有されていることが好ましい。 Moreover, in the latent-heat storage material of the said invention, it is preferable that the thickener is contained further.
また、上記本発明の潜熱蓄熱材にあっては、前記増粘剤がセルロース系、アクリル系、バイオポリマー系、若しくはグリコール系の増粘剤であることが好ましい。 In the latent heat storage material of the present invention, the thickener is preferably a cellulose-based, acrylic-based, biopolymer-based, or glycol-based thickener.
また、上記本発明の潜熱蓄熱材にあっては、前記増粘剤の含有割合が、潜熱蓄熱材全体に対し１重量％以下であることが好ましい。 In the latent heat storage material of the present invention, the content of the thickener is preferably 1% by weight or less based on the entire latent heat storage material.
また、上記本発明の潜熱蓄熱材にあっては、粘度が２０００ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましい。 Further, in the latent heat storage material of the present invention, the viscosity is preferably 2000 mPa · s or more.
本発明の潜熱蓄熱材は、水溶性の糖アルコール類、または無機水和塩からなる、潜熱蓄熱効果を有する物質に、単に水のみを添加するのではなく、非水溶性の微小繊維を構成要素としているため、当該微小繊維が分散剤として機能し、潜熱蓄熱材全体の濃度分布を均一に保つことが可能となる。従って、蓄熱と放熱を繰り返し行った場合であっても、前記潜熱蓄熱効果を有する物質が沈殿することはなく、流動状態を常に保持することができるので、例えば冷媒と熱交換を行うにあたり、対向流式を採用することができ、その結果、潜熱蓄熱材が固定式の従来のシステムに比べて熱交換性能を向上せしめることができる。 The latent heat storage material of the present invention is composed of water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrated salts, and has water-insoluble microfibers instead of simply adding water to a substance having a latent heat storage effect. Therefore, the microfiber functions as a dispersant, and the concentration distribution of the entire latent heat storage material can be kept uniform. Therefore, even when heat storage and heat release are repeatedly performed, the substance having the latent heat storage effect does not settle and can always maintain a fluid state. As a result, the heat exchange performance can be improved as compared with the conventional system in which the latent heat storage material is fixed.
また、本発明の潜熱蓄熱材は、当該含有する水の量を調整することにより、潜熱蓄熱材全体の融点の調整を安価に行うことができ、例えば、融点温度域を６０〜９０℃に設定することも可能であり、当該温度域に設定することにより給湯システムに好適に用いることが可能となる。 Further, the latent heat storage material of the present invention can adjust the melting point of the entire latent heat storage material at low cost by adjusting the amount of water contained, for example, the melting temperature range is set to 60 to 90 ° C. It can also be used, and can be suitably used in a hot water supply system by setting the temperature range.
さらに、本発明の潜熱蓄熱材に増粘剤を添加することにより、潜熱蓄熱材全体の粘度を調整することができ、より流動化を促進することができる。 Furthermore, by adding a thickener to the latent heat storage material of the present invention, the viscosity of the entire latent heat storage material can be adjusted, and fluidization can be further promoted.
また、本発明の潜熱蓄熱材は、分散状態・流動状態を維持するためにマイクロカプセルを使用する必要がないため、潜熱蓄熱材全体に対する、水溶性の糖アルコール類、または無機水和塩からなる潜熱蓄熱効果を有する物質の割合を高くすることができるため、その分、蓄熱密度を向上せしめることができる。 In addition, since the latent heat storage material of the present invention does not require the use of microcapsules in order to maintain a dispersed state / fluid state, the latent heat storage material is composed of water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrated salts for the entire latent heat storage material. Since the ratio of the substance having the latent heat storage effect can be increased, the heat storage density can be improved accordingly.
以下に、本発明の潜熱蓄熱材について具体的に説明する。 Below, the latent-heat storage material of this invention is demonstrated concretely.
本発明の潜熱蓄熱材は、水溶性の糖アルコール類、または無機水和塩と、水と、非水溶性の微小繊維と、から構成されることに特徴を有している。 The latent heat storage material of the present invention is characterized by being composed of water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrated salts, water, and water-insoluble microfibers.
以下に、本発明の潜熱蓄熱材を構成するために必要な材料毎に詳細に説明する。 Below, it demonstrates in detail for every material required in order to comprise the latent-heat storage material of this invention.
（１）水溶性の糖アルコール類、または無機水和塩
本発明の潜熱蓄熱材において、水溶性の糖アルコール類、または無機水和塩は必須の構成要素であり、当該材料は、何れも潜熱蓄熱作用を有しており、従って、本発明の潜熱蓄熱材において主成分となる材料である。
(1) Water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrated salt In the latent heat storage material of the present invention, the water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrated salt is an essential component, and all of the materials are latent heat. It has a heat storage effect, and is therefore a material that is a main component in the latent heat storage material of the present invention.
本発明の潜熱蓄熱材において用いられる水溶性の糖アルコール類（有機物）については、特に限定することはなく、潜熱蓄熱作用を有するものであれば、その融点等を考慮しつつ適宜選択して使用することができる。 The water-soluble sugar alcohols (organic substances) used in the latent heat storage material of the present invention are not particularly limited and may be appropriately selected and used in consideration of their melting points and the like as long as they have a latent heat storage effect. can do.
具体的には、例えば、キシリトール（融点９４℃、潜熱量２３８ＫＪ／Ｌ）、トレイトール（融点７１℃、潜熱量３２５ｋＪ／Ｌ）、エリスリトール（融点１１９℃、潜熱量４４６ｋＪ／Ｌ）、ダルシトール（融点１８９℃、潜熱量５３７ｋＪ／Ｌ）等を挙げることができ、これらの群から１つを選択して用いてもよく、または、これらの群から２つ以上を選択し混合して用いてもよい。 Specifically, for example, xylitol (melting point 94 ° C., latent heat amount 238 KJ / L), threitol (melting point 71 ° C., latent heat amount 325 kJ / L), erythritol (melting point 119 ° C., latent heat amount 446 kJ / L), dulcitol (melting point) 189 ° C., latent heat amount 537 kJ / L), etc., one of these groups may be selected and used, or two or more of these groups may be selected and used in combination. .
このような糖アルコール類は、食品添加物であることから安全性が高く、潜熱量も大きい。また安全で安価な水を融点調整剤として利用することが可能である。融点調整により温水利用温度に調整可能であり、水の顕熱蓄熱よりも蓄熱密度を大きくすることが可能となる。さらに水を加えたことにより、流動化が可能となる。 Since such sugar alcohols are food additives, they are highly safe and have a large amount of latent heat. Also, safe and inexpensive water can be used as a melting point adjusting agent. It can be adjusted to the hot water use temperature by adjusting the melting point, and the heat storage density can be made larger than the sensible heat storage of water. Furthermore, fluidization becomes possible by adding water.
上記の中でも特に望ましい物質としては、エリスリトールが挙げられる。熱量を維持しながら水を用いて融点調整を行う為には、出来るだけ水の添加量を少なくする必要がある。そのためには、融点調整前の温度が目標とする温度に近いことが望ましい。
エリスリトールは他の物質と比較し潜熱量が大きく、融点が温水利用温度に近いため融点調整による熱量の減少が少ない。
Of these, a particularly desirable substance is erythritol. In order to adjust the melting point using water while maintaining the amount of heat, it is necessary to reduce the amount of water added as much as possible. For that purpose, it is desirable that the temperature before the melting point adjustment is close to the target temperature.
Erythritol has a large amount of latent heat compared to other substances, and since the melting point is close to the temperature of using hot water, there is little decrease in the amount of heat by adjusting the melting point.
一方で、本発明の潜熱蓄熱材にあっては、前記水溶性の糖アルコール類ではなく、無機水和塩を主成分とすることも可能である。 On the other hand, in the latent heat storage material of the present invention, it is possible to use an inorganic hydrate salt as a main component instead of the water-soluble sugar alcohols.
この場合にあっても、当該無機水和塩については、特に限定することはなく、潜熱蓄熱作用を有するものであれば、その融点等を考慮しつつ適宜選択して使用することが可能である。 Even in this case, the inorganic hydrate salt is not particularly limited, and can be appropriately selected and used in consideration of its melting point or the like as long as it has a latent heat storage effect. .
具体的には、例えば、塩化マグネシウム・６水和塩（融点１１７℃、潜熱量２７０ｋＪ／Ｌ）、硫酸アルミニウム・１０水和塩（融点１１２℃、潜熱量２７０ｋＪ／Ｌ）、硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水和塩（融点９３．５℃、潜熱量４４０ｋＪ／Ｌ）、硫酸アンモニウムカリウム・１２水和塩（融点９２．５℃、潜熱量４１８ｋＪ／Ｌ）、硫酸マグネシウム・６水和塩（融点８９℃、潜熱量２５６ｋＪ／Ｌ）、２リン酸ナトリウム・１０水和塩（７９℃、潜熱量３８５ｋＪ／Ｌ）等を挙げることができ、これらの群から１つを選択して用いてもよく、または、これらの群から２つ以上を選択し混合して用いてもよい。 Specifically, for example, magnesium chloride hexahydrate (melting point 117 ° C., latent heat 270 kJ / L), aluminum sulfate decahydrate (melting point 112 ° C., latent heat 270 kJ / L), ammonium aluminum sulfate 12 water Japanese salt (melting point 93.5 ° C., latent heat 440 kJ / L), ammonium sulfate potassium dodecahydrate (melting point 92.5 ° C., latent heat amount 418 kJ / L), magnesium sulfate hexahydrate (melting point 89 ° C., latent heat) (Amount 256 kJ / L), diphosphate sodium decahydrate (79 ° C., latent heat 385 kJ / L), etc., and one of these groups may be selected or used. Two or more of these groups may be selected and mixed for use.
他の塩類と比較して上記水和塩は安全性が高く、潜熱量も大きい。また安全で、安価な水を融点調整剤として利用することが可能である。融点調整により温水利用温度に調整可能であり、水の顕熱蓄熱よりも蓄熱密度を大きくすることが可能となる。さらに水を加えることにより、流動化が可能となる。 Compared to other salts, the hydrated salt is safer and has a greater latent heat. It is also possible to use safe and inexpensive water as a melting point modifier. The temperature can be adjusted to the hot water use temperature by adjusting the melting point, and the heat storage density can be made larger than the sensible heat storage of water. Furthermore, fluidization becomes possible by adding water.
上記の中でも特に望ましい物質としては、硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水和塩が挙げられる。硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水和塩は食品添加物であり安全性が高い。また熱量を維持しながら水を用いて融点調整を行う為には、出来るだけ水の添加量を少なくする必要がある。そのためには、融点調整前の温度が目標とする温度に近いことが望ましい。硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水和塩は他の物質と比較し潜熱量が大きく、融点が温水利用温度に近いため融点調整による熱量の減少が少ない。また硫酸アンモニウムカリウム・１２水和塩は融点が目標温度に近く、熱量は大きいが、繰り返しの利用により相分離し易いため安定性の面で問題であった。 Among the above-mentioned substances, particularly preferable substances include ammonium aluminum sulfate decahydrate. Ammonium ammonium sulfate decahydrate is a food additive and has high safety. Further, in order to adjust the melting point using water while maintaining the amount of heat, it is necessary to reduce the amount of water added as much as possible. For that purpose, it is desirable that the temperature before the melting point adjustment is close to the target temperature. Compared with other substances, ammonium aluminum sulfate dodecahydrate has a large amount of latent heat, and its melting point is close to the temperature at which hot water is used. In addition, ammonium potassium sulfate dodecahydrate has a melting point close to the target temperature and a large amount of heat, but it is problematic in terms of stability because it is easily phase-separated by repeated use.
本発明の潜熱蓄熱材にあっては、上記水溶性の糖アルコール類または無機水和塩の含有割合については、特に限定することはなく、その利用分野や必要とされる熱量、温度域等を考慮しつつ適宜決定することができる。 In the latent heat storage material of the present invention, the content ratio of the water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrate salts is not particularly limited, and the application field, required heat amount, temperature range, etc. It can be determined as appropriate while taking into consideration.
図１は、潜熱蓄熱材において用いられる水溶性の糖アルコール類として、エリスリトールを用いた場合における、当該エリスリトールの潜熱蓄熱材全体に対する含有割合と融点、および熱量との関係を示すグラフである。 FIG. 1 is a graph showing the relationship between the content ratio of erythritol relative to the entire latent heat storage material, the melting point, and the amount of heat when erythritol is used as the water-soluble sugar alcohol used in the latent heat storage material.
図１からも明らかなように、エリスリトールを用いる場合にあっては、潜熱蓄熱材全体（水を添加したもの）の重量に対し４５〜７５重量％、特に６５〜７５重量％程度の含有割合とすることが好ましい。 As is apparent from FIG. 1, when erythritol is used, the content ratio is 45 to 75% by weight, particularly 65 to 75% by weight with respect to the weight of the entire latent heat storage material (water added). It is preferable to do.
一方、図２は、潜熱蓄熱材において用いられる無機水和塩として、硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水和塩を用いた場合における、当該硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水和塩の潜熱蓄熱材全体に対する含有割合と融点、および熱量との関係を示すグラフである。 On the other hand, FIG. 2 shows the content and melting point of the ammonium aluminum sulfate / 12 hydrate salt relative to the whole latent heat storage material when ammonium sulfate / 12 hydrate is used as the inorganic hydrate salt used in the latent heat storage material. It is a graph which shows the relationship with a calorie | heat amount.
図２からも明らかなように、硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水和塩を用いる場合にあっては、潜熱蓄熱材全体（水を添加したもの）の重量に対し３５〜７０重量％、特に６０〜７０重量％程度の含有割合とすることが好ましい。 As is clear from FIG. 2, when ammonium aluminum sulfate decahydrate is used, it is 35 to 70% by weight, especially 60 to 70% by weight based on the weight of the whole latent heat storage material (water added). The content ratio is preferably about%.
（２）水
本発明の潜熱蓄熱材においては、前述した（１）水溶性の糖アルコール類、または無機水和塩を主成分とするが、これに水が添加されていることに特徴を有している。潜熱蓄熱材を構成する材料として水を用いることにより、潜熱蓄熱材全体の流動性を向上せしめることができるとともに、潜熱蓄熱材の利用温度領域（融点）を安価で調整することが可能となる。
(2) Water The latent heat storage material of the present invention has the above-mentioned (1) water-soluble sugar alcohol or inorganic hydrate salt as a main component, but is characterized in that water is added thereto. is doing. By using water as the material constituting the latent heat storage material, the fluidity of the entire latent heat storage material can be improved, and the use temperature region (melting point) of the latent heat storage material can be adjusted at a low cost.
ここで、本発明の潜熱蓄熱材にあっては、その融点を６０〜９０℃に設定することが好ましい。当該温度領域に設定することにより、本発明の潜熱蓄熱材を給湯システムにおいて好適に用いることができるからである。 Here, in the latent heat storage material of the present invention, the melting point is preferably set to 60 to 90 ° C. This is because the latent heat storage material of the present invention can be suitably used in a hot water supply system by setting the temperature range.
本発明の潜熱蓄熱材を構成する水については、特に限定されることはなく、通常の水道水等を用いることができる。 About the water which comprises the latent-heat storage material of this invention, it does not specifically limit and normal tap water etc. can be used.
また、当該水の含有割合については、前記の通り、潜熱蓄熱材の利用温度領域（融点）を任意の範囲内に設定すべく、適宜調整が可能である。 Moreover, about the content rate of the said water, as above-mentioned, it can adjust suitably so that the utilization temperature area | region (melting | fusing point) of a latent heat storage material may be set in arbitrary ranges.
例えば、図１に示したように、前述の潜熱蓄熱作用を有する物質として、エリスリトールを用いた場合であって、当該潜熱蓄熱材の利用温度領域（融点）を６０〜９０℃に設定する場合にあっては、潜熱蓄熱材全体重量に対して４５〜２５重量％とすることが好ましい。 For example, as shown in FIG. 1, when erythritol is used as the substance having the latent heat storage action described above, the use temperature region (melting point) of the latent heat storage material is set to 60 to 90 ° C. Then, it is preferable to set it as 45 to 25 weight% with respect to the whole latent heat storage material weight.
また一方で、図２に示したように、前述の潜熱蓄熱作用を有する物質として、硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水和塩を用いた場合であって、当該潜熱蓄熱材の利用温度領域（融点）を６０〜９０℃に設定する場合にあっては、潜熱蓄熱材全体に対して６５〜３０重量％とすることが好ましい。 On the other hand, as shown in FIG. 2, as the substance having the latent heat storage action, ammonium aluminum sulfate decahydrate is used, and the utilization temperature region (melting point) of the latent heat storage material is set to 60. In the case where the temperature is set to ˜90 ° C., it is preferably 65 to 30% by weight with respect to the entire latent heat storage material.
（３）微小繊維
本発明の潜熱蓄熱材においては、前述した（１）水溶性の糖アルコール類または無機水和塩、（２）水に加え、さらに微小繊維が含有されていることに特徴を有している。潜熱蓄熱材を構成する材料として微小繊維を用いることにより、前記（１）水溶性の糖アルコール類または無機水和塩が析出沈降してしまうことを防止することができ、その結果、潜熱蓄熱材全体の濃度分布を均一に保持することが可能となる。つまり、本発明において、微小繊維は、潜熱蓄熱作用を有する水溶性の糖アルコール類または無機水和塩の分散剤として機能していると言える。
(3) Microfibers The latent heat storage material of the present invention is characterized in that microfibers are further contained in addition to (1) water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrated salts and (2) water described above. Have. By using microfibers as the material constituting the latent heat storage material, (1) it is possible to prevent the water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrate salts from precipitating and settling, and as a result, the latent heat storage material It becomes possible to keep the entire density distribution uniform. That is, in the present invention, it can be said that the microfiber functions as a dispersant for water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrates having a latent heat storage effect.
本発明の潜熱蓄熱材を構成する微小繊維としては、主成分たる水溶性の糖アルコール類または無機水和塩を水中に分散せしめる効果を有する繊維であれば特に限定することはないが、例えばセルロースを用いることが好ましい。セルロースからなる微小繊維を用いることにより、当該繊維が水溶性の糖アルコール類または無機水和塩と水中で絡み合い、分散状態を維持することができるからである。また、セルロースは、通常潜熱蓄熱材が用いられる温度領域内（例えば６０〜９０℃）において温度による粘度変化が小さいため（つまり、粘度の温度依存性が小さいため）、蓄熱と放熱とを繰り返した場合であっても、当該分散状態を良好に維持することができる点でも好ましい材料と言える。 The fine fiber constituting the latent heat storage material of the present invention is not particularly limited as long as it is a fiber having an effect of dispersing a water-soluble sugar alcohol or inorganic hydrate salt as a main component in water. Is preferably used. This is because by using microfibers made of cellulose, the fibers can be entangled with water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrated salts in water to maintain a dispersed state. In addition, since cellulose has a small viscosity change due to temperature in a temperature range (for example, 60 to 90 ° C.) in which a latent heat storage material is normally used (that is, the temperature dependence of viscosity is small), heat storage and heat dissipation were repeated. Even if it is a case, it can be said that it is a preferable material also at the point which can maintain the said dispersion | distribution state favorably.
ここで、本発明においては微小繊維の太さは、分散性等を考慮しつつ適宜設計可能であるが、例えば０．０１〜１μｍ程度であることが好ましい。この程度の微小繊維を用いることにより、分散状態を良好に維持することができるからである。 Here, in the present invention, the thickness of the microfiber can be appropriately designed in consideration of dispersibility and the like, and is preferably about 0.01 to 1 μm, for example. This is because the dispersion state can be maintained satisfactorily by using such fine fibers.
また、当該微小繊維の含有割合についても、適宜設計可能ではあるが、具体的には、前述した潜熱蓄熱材全体（潜熱蓄熱作用を有する物質＋水）の重量に対して５重量％以下とすることが好ましい。潜熱蓄熱材全体に対する微小繊維の割合をこれより多くすると、その分だけ潜熱蓄熱作用を呈する水溶性の糖アルコール類または無機水和塩の含有割合が少なくなってしまい、蓄熱密度の低下を招くからである。なお、当該微小繊維の含有割合の下限値については、特に限定することはなく、分散性が担保できる程度に含有すればよいが、具体的には１重量％以上は必要であると考える。これより少ないと分散性が低下し、水溶性の糖アルコール類または無機水和塩の沈降を招き、濃度分布を均一に保持することが困難となる虞があるからである。 Further, the content ratio of the microfibers can be appropriately designed. Specifically, the content ratio is 5% by weight or less based on the weight of the entire latent heat storage material (substance having heat storage action + water) described above. It is preferable. If the proportion of microfibers relative to the entire latent heat storage material is increased, the content ratio of water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrate salts that exhibit latent heat storage action will decrease accordingly, leading to a decrease in heat storage density. It is. In addition, the lower limit of the content ratio of the microfiber is not particularly limited, and may be contained to such an extent that dispersibility can be ensured, but specifically, 1% by weight or more is considered necessary. If the amount is less than this, the dispersibility will be lowered, causing precipitation of water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrated salts, which may make it difficult to maintain a uniform concentration distribution.
（４）その他の材料
以上説明したように、本発明の潜熱蓄熱材は、（１）水溶性の糖アルコール類または無機水和塩、（２）水、および（３）微小繊維、から構成されていることに特徴を有しているが、これら以外の材料を含有せしめることも可能である。
(4) Other materials As described above, the latent heat storage material of the present invention is composed of (1) water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrated salts, (2) water, and (3) microfibers. However, it is also possible to include materials other than these.
例えば、本発明の潜熱蓄熱材にあっては、さらに増粘剤を含有せしめることが好ましい。増粘剤を含有せしめることにより、主成分たる水溶性の糖アルコール類または無機水和塩の分散性をさらに良好にすることができる。 For example, in the latent heat storage material of the present invention, it is preferable to further contain a thickener. By incorporating a thickener, the dispersibility of the water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrate salts as the main component can be further improved.
ここで、本発明の潜熱蓄熱材に用いられる増粘剤としては、例えば、セルロース系、アクリル系、バイオポリマー系、若しくはグリコール系の増粘剤を挙げることができ、これらの中でも、特にセルロース系の増粘剤が好ましい。これらの増粘剤は、比較的温度依存性が小さく、従って、蓄熱と放熱を繰り返した場合であっても、その温度変化による影響が少ないためである。 Here, examples of the thickener used in the latent heat storage material of the present invention include a cellulose-based, acrylic-based, biopolymer-based, or glycol-based thickener. Among these, a cellulose-based thickener is particularly preferable. The thickener is preferred. This is because these thickeners have relatively small temperature dependence, and therefore, even when heat storage and heat dissipation are repeated, there is little influence due to temperature changes.
セルロース系の増粘剤としては、例えば、カルボキシルメチルセルロースやヒドロキシルメチルセルロースなどを挙げることができる。 Examples of the cellulose-based thickener include carboxymethyl cellulose and hydroxylmethyl cellulose.
このような増粘剤の含有割合については、本発明は特に限定することはないが、例えば、前述した潜熱蓄熱材全体（潜熱蓄熱作用を有する物質＋水）重量に対し１重量％以下であることが好ましい。前述の微小繊維の場合と同様、これより多く含有した場合、蓄熱密度の低下を招くからである。また、添加量過多となった場合、流動状態を維持出来なくなり、結晶化速度の鈍化を招く。なお、当該増粘剤の含有割合の下限値については、特に限定することはないが、具体的には０．１重量％以上は必要であると考える。これより少ないと分散効果が得られない。 The content of such a thickener is not particularly limited in the present invention. For example, it is 1% by weight or less based on the weight of the entire latent heat storage material (substance + water having a latent heat storage function) described above. It is preferable. This is because, as in the case of the above-described microfiber, if the content is larger than this, the heat storage density is reduced. In addition, when the addition amount is excessive, the fluid state cannot be maintained and the crystallization rate is slowed down. In addition, although there is no limitation in particular about the lower limit of the content rate of the said thickener, I think that specifically 0.1 weight% or more is required. If it is less than this, a dispersion effect cannot be obtained.
また、本発明の潜熱蓄熱材にあって、前述の増粘剤を含有せしめた場合には、その粘度を２０００ｍＰａ・ｓ以上とすることが好ましい。潜熱蓄熱材全体の粘度を２０００ｍＰａ・ｓ以上とすることすることにより、蓄熱材の分散状態を維持したまま良好な流動状態を維持することができるからである。 Moreover, in the latent heat storage material of the present invention, when the above-mentioned thickener is included, the viscosity is preferably 2000 mPa · s or more. This is because, by setting the viscosity of the entire latent heat storage material to 2000 mPa · s or more, a good fluid state can be maintained while maintaining the dispersed state of the heat storage material.
以上説明してきた本発明の潜熱蓄熱材によれば、放熱時においても、水溶性の糖アルコール類または無機水和塩が析出沈降することを防止することができ、常に均一な濃度分布を維持することができるとともに、良好な流動性を維持することが可能となる。従って、特に給湯システムにおいて有効に利用が可能である。 According to the latent heat storage material of the present invention described above, water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrate salts can be prevented from precipitating and settling even during heat dissipation, and a uniform concentration distribution is always maintained. And good fluidity can be maintained. Therefore, it can be effectively used particularly in a hot water supply system.
以下の表１に一つの具体例を示す。 Table 1 below shows one specific example.
Claims (11)
水と、
非水溶性の微小繊維と、
から構成されることを特徴とする潜熱蓄熱材。 Water-soluble sugar alcohols or inorganic hydrate salts,
water and,
Water-insoluble microfibers,
A latent heat storage material comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006151564A JP4830639B2 (en) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | Latent heat storage material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006151564A JP4830639B2 (en) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | Latent heat storage material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007321029A true JP2007321029A (en) | 2007-12-13 |
| JP4830639B2 JP4830639B2 (en) | 2011-12-07 |
Family
ID=38854126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006151564A Active JP4830639B2 (en) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | Latent heat storage material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4830639B2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008095042A (en) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Tamai Kasei Kk | Heat accumulation material composition containing sugar alcohol |
| JP2011148949A (en) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Toyota Motor Corp | Heat storage material composition |
| JP2015071676A (en) * | 2013-10-02 | 2015-04-16 | 三菱重工業株式会社 | Latent heat transport medium, latent heat transport slurry, production method of latent heat transport medium, and air-conditioning system |
| JP6818942B1 (en) * | 2019-10-18 | 2021-01-27 | 三菱電機株式会社 | Heat storage type water heater |
| CN113136167A (en) * | 2020-01-20 | 2021-07-20 | 中国科学院青海盐湖研究所 | Hydrosol-hydrated salt-porous material composite system with fluidity and preparation method and application thereof |
| US11149179B2 (en) * | 2017-02-08 | 2021-10-19 | Toho Gas Co., Ltd. | Latent heat storage material composition |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0525467A (en) * | 1991-01-31 | 1993-02-02 | Sumitomo Chem Co Ltd | Heat storage material composition and its production |
| JPH116105A (en) * | 1997-06-17 | 1999-01-12 | Mitsubishi Chem Corp | Freeze control method |
| JPH1123065A (en) * | 1997-07-01 | 1999-01-26 | Mitsubishi Chem Corp | Heat storing heat dissipating device |
| JP2000160151A (en) * | 1998-11-27 | 2000-06-13 | Sumitomo Chem Co Ltd | Heat storage material composition |
| JP2001214158A (en) * | 2000-02-03 | 2001-08-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat accumulator composition |
| JP2003322409A (en) * | 2002-05-01 | 2003-11-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Heat storage tank, heat utilizing device and heat utilizing method |
-
2006
- 2006-05-31 JP JP2006151564A patent/JP4830639B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0525467A (en) * | 1991-01-31 | 1993-02-02 | Sumitomo Chem Co Ltd | Heat storage material composition and its production |
| JPH116105A (en) * | 1997-06-17 | 1999-01-12 | Mitsubishi Chem Corp | Freeze control method |
| JPH1123065A (en) * | 1997-07-01 | 1999-01-26 | Mitsubishi Chem Corp | Heat storing heat dissipating device |
| JP2000160151A (en) * | 1998-11-27 | 2000-06-13 | Sumitomo Chem Co Ltd | Heat storage material composition |
| JP2001214158A (en) * | 2000-02-03 | 2001-08-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat accumulator composition |
| JP2003322409A (en) * | 2002-05-01 | 2003-11-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Heat storage tank, heat utilizing device and heat utilizing method |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008095042A (en) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Tamai Kasei Kk | Heat accumulation material composition containing sugar alcohol |
| JP2011148949A (en) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Toyota Motor Corp | Heat storage material composition |
| JP2015071676A (en) * | 2013-10-02 | 2015-04-16 | 三菱重工業株式会社 | Latent heat transport medium, latent heat transport slurry, production method of latent heat transport medium, and air-conditioning system |
| US11149179B2 (en) * | 2017-02-08 | 2021-10-19 | Toho Gas Co., Ltd. | Latent heat storage material composition |
| JP6818942B1 (en) * | 2019-10-18 | 2021-01-27 | 三菱電機株式会社 | Heat storage type water heater |
| WO2021075040A1 (en) * | 2019-10-18 | 2021-04-22 | 三菱電機株式会社 | Heat storage type water heater |
| CN113136167A (en) * | 2020-01-20 | 2021-07-20 | 中国科学院青海盐湖研究所 | Hydrosol-hydrated salt-porous material composite system with fluidity and preparation method and application thereof |
| CN113136167B (en) * | 2020-01-20 | 2022-09-30 | 中国科学院青海盐湖研究所 | Hydrosol-hydrated salt-porous material composite system with fluidity and preparation method and application thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4830639B2 (en) | 2011-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4830639B2 (en) | Latent heat storage material | |
| Dixit et al. | Salt hydrate phase change materials: Current state of art and the road ahead | |
| JP2015218212A (en) | New latent heat storage material composition | |
| JP7266282B2 (en) | Heat storage material composition | |
| KR102360473B1 (en) | Improved phase change compositions | |
| CN103351850B (en) | Phase-change thermal energy-storage material applicable to heat-pump water heater and preparation method thereof | |
| JP2006321949A (en) | Paraffin-based latent heat-storing material composition | |
| TW573004B (en) | Ternary salt mixtures | |
| JP2005533142A (en) | Heat storage medium | |
| JP4830572B2 (en) | Latent heat storage material | |
| JP5660949B2 (en) | Thermal storage material composition | |
| WO2007099798A1 (en) | Heat-storage material composition | |
| JP2022052747A (en) | Heat storage material composition | |
| JP2017187181A (en) | Heat exchanger and water heater | |
| JP2013224343A (en) | Heat storage material, and heat storage system | |
| JPH10130637A (en) | Heat-reserving material composition | |
| JP2001031957A (en) | Heat storage material composition and heat storage-type hot water supplying apparatus | |
| JPH1036824A (en) | Heat storage material composition | |
| JP3768833B2 (en) | Thermal storage material, manufacturing method thereof, thermal storage system, thermal storage method, thermal storage tank, and heat transport medium | |
| CA2662801C (en) | Temperature control materials (tcm) | |
| JP2001152141A (en) | Heat accumulator composition | |
| JPS59138290A (en) | Heat-accumulation material | |
| JPS5821942B2 (en) | Heat storage agent composition | |
| Khalili et al. | Nanoparticles dispersed in PCMs | |
| JP3059558B2 (en) | Microcapsule dispersion for heat storage material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080806 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110818 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110823 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110905 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4830639 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140930 Year of fee payment: 3 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |