JP2019123832A - 潜熱蓄熱材組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、前記潜熱蓄熱材は、nw(2≦nw)個の水和水を含む少なくとも一種の無機塩水和物からなること、前記添加剤は、前記潜熱蓄熱材の融点を調整する融点調整剤であり、前記潜熱蓄熱材との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質であること、前記融点調整剤は、第1の添加剤として、糖アルコール類に属する物質を少なくとも含んでいること、当該潜熱蓄熱材組成物の融液は、前記潜熱蓄熱材に含む水和水と、前記融点調整剤に含む糖アルコールとの溶解により、前記潜熱蓄熱材と前記融点調整剤とを混合してなること、当該潜熱蓄熱材組成物全体のうち、前記糖アルコール類に属する物質は、前記潜熱蓄熱材の前記水和水1molあたり、式(1),(2)を満たす濃度であること、
但し、
xs:水和水1molに対する「糖アルコール類に属する物質」のモル数[mol/mol]
ms:潜熱蓄熱材組成物に含有する「糖アルコール類に属する物質」の質量[g]
Ms:「糖アルコール類に属する物質」の分子量[g/mol]
N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
を特徴とする。
(3)(1)または(2)に記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記第1の添加剤とは別の前記添加剤で、第2の添加剤として、硫酸塩が配合されていること、当該潜熱蓄熱材組成物全体のうち、前記硫酸塩は、前記潜熱蓄熱材の前記水和水1molあたり、式(3),(4)を満たす濃度であること、
但し、
xt:水和水1molに対する硫酸塩のモル数[mol/mol]
mt:潜熱蓄熱材組成物に、第2の添加剤として含有する硫酸塩の質量[g]
Mt:第2の添加剤である硫酸塩の分子量[g/mol]
N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
を特徴とする。
(4)(3)に記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記硫酸塩は、硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)であること、を特徴とする。
(6)(5)に記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記ヒドロキシメタンスルフィン酸塩は、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(CH3NaO3S・2H2O)であること、を特徴とする。
(7)(1)乃至(4)のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記無機塩水和物は、酢酸塩であること、を特徴とする。
(8)(7)に記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記酢酸塩は、酢酸ナトリウム3水和物(CH3COONa・3H2O)であること、を特徴とする。
(9)(1)乃至(4)のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記無機塩水和物は、二リン酸塩(ピロリン酸塩)またはリン酸塩であること、を特徴とする。
(10)(9)に記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記二リン酸塩は、二リン酸ナトリウム10水和物(Na4P2O7・10H2O)であること、を特徴とする。
(13)(1)乃至(4)のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記無機塩水和物は、硫酸塩であること、を特徴とする。
(14)(13)に記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記硫酸塩は、硫酸アルミニウム水和物(Al2(SO4)3・nH2O)(2≦n)であること、を特徴とする。
(1)蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、前記潜熱蓄熱材は、nw(2≦nw)個の水和水を含む少なくとも一種の無機塩水和物からなること、添加剤は、潜熱蓄熱材の融点を調整する融点調整剤であり、潜熱蓄熱材との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質であること、融点調整剤は、第1の添加剤として、糖アルコール類に属する物質を少なくとも含んでいること、当該潜熱蓄熱材組成物の融液は、潜熱蓄熱材に含む水和水と、融点調整剤に含む糖アルコールとの溶解により、潜熱蓄熱材と融点調整剤とを混合してなること、当該潜熱蓄熱材組成物全体のうち、糖アルコール類に属する物質は、潜熱蓄熱材の水和水1molあたり、式(1),(2)を満たす濃度であること、
但し、
xs:水和水1molに対する「糖アルコール類に属する物質」のモル数[mol/mol]
ms:潜熱蓄熱材組成物に含有する「糖アルコール類に属する物質」の質量[g]
Ms:「糖アルコール類に属する物質」の分子量[g/mol]
N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
を特徴とする。この特徴により、糖アルコール類に属する物質である第1の添加剤(融点調整剤)に対し、潜熱蓄熱材の水和水が不足なく十分に存在するため、潜熱蓄熱材の水和水と融点調整剤との溶解時に生じた負の溶解熱は、本発明の潜熱蓄熱材組成物の蓄熱量の増大に寄与する。またこのとき、含有する融点調整剤の一部に、たとえ溶け残りが生じた場合でも、溶け残った分の融点調整剤の融解により、この融点調整剤の潜熱が、本発明の潜熱蓄熱材組成物の蓄熱量の増大に寄与する。そのため、潜熱蓄熱材自体の潜熱と、水和水と融点調整剤との溶解時に生じる負の溶解熱と、融点調整剤の融解潜熱とを足し合わせた総熱量が、本発明の潜熱蓄熱材組成物への吸熱として蓄えられる。しかも、本発明の潜熱蓄熱材組成物は、例えば、250kJ/kgを超える大きな蓄熱量を得ることができる上に、潜熱蓄熱材単体に比べ、例えば、最大30℃近くまで融点を低く調整した物性となる。
但し、
xt:水和水1molに対する硫酸塩のモル数[mol/mol]
mt:潜熱蓄熱材組成物に、第2の添加剤として含有する硫酸塩の質量[g]
Mt:第2の添加剤である硫酸塩の分子量[g/mol]
N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
を特徴とする。また、(4)に記載する潜熱蓄熱材組成物において、硫酸塩は、硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)であること、を特徴とする。この特徴により、第2の添加剤である融点調整剤として、例えば、硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)等の硫酸塩が、式(4)に示すような少ない添加量で配合されているだけで、第2の添加剤を含有した本発明の潜熱蓄熱材組成物は、潜熱蓄熱材に、融点調整剤である第1の添加剤だけを加えた場合に比べ、蓄熱量を、例えば、約20%増大することができる一方で、融点を、15℃前後等も低く調整できた物性となる。
以下、本発明に係る潜熱蓄熱材組成物について、実施形態(実施例1〜5)を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、実施例1〜3、及び5に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図であり、図2は、実施例4に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図である。
但し、
xs:水和水1molに対する「糖アルコール類に属する物質」のモル数[mol/mol]
ms:潜熱蓄熱材組成物に含有する「糖アルコール類に属する物質」の質量[g]
Ms:「糖アルコール類に属する物質」の分子量[g/mol]
N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
はじめに、実施例1に係る潜熱蓄熱材組成物1A(1)の概要について、説明する。図1に示すように、実施例1に係る潜熱蓄熱材組成物1Aは、相変化に伴う潜熱の出入により、蓄熱または放熱を可能とする潜熱蓄熱材10A(潜熱蓄熱材10)に、第1の添加剤である融点調整剤13A(融点調整剤13)を配合してなる。実施例1は、潜熱蓄熱材組成物1Aによる蓄熱とその放熱の温度帯域を、50℃前後に調整する場合であり、潜熱蓄熱材組成物1Aでは、主成分である潜熱蓄熱材10Aを、(nw=2)個の水和水を含むヒドロキシメタンスルフィン酸塩の無機塩水和物10としている。
調査実験では、恒温槽での加熱試験等により、試料が融解する温度帯を事前に確認した上で、周知の示差走査熱量測定装置(DSC:Differential scanning calorimetry)を用いて、試料10mgを、アルミニウム製容器内に密閉した状態で試料台に載せて、試料の蓄熱量を測定。蓄熱量は、常温から試料が十分に融解する温度まで、試料を2℃/min.の加熱速度で加熱し、設定温度に到達後5分間以上保持する温度条件の下で測定。
・潜熱蓄熱材10A;ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(CH3NaO3S・2H2O)
・潜熱蓄熱材組成物1Aの構成成分;潜熱蓄熱材10Aと融点調整剤13A
・融点調整剤13A;エリスリトール(C4H10O4)
・潜熱蓄熱材組成物1A全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;50wt%
(潜熱蓄熱材10A:融点調整剤13A=1:1)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.631[mol/mol]
・融点調整剤13A;無添加
・潜熱蓄熱材10Aの配合比率;100wt%
(潜熱蓄熱材10A:融点調整剤13A=100:0)
実施例1の実験1に係る潜熱蓄熱材組成物1Aでは、図5に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Taは51.7℃で、蓄熱量Saは147kJ/kgであった。比較例1の実験2に係る潜熱蓄熱材10A単体では、図6に示すように、第1の蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tb1は66.3℃、第2の蓄熱ピークの時刻t2に対応する温度Tb2は65.4℃で、蓄熱量Sbは175kJ/kgであった。
図26は、実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物の有意性をグラフで示した説明図であり、図26では、潜熱蓄熱材10(潜熱蓄熱材10A〜E)単体を「PCM」と表示している。比較例1に係る実験2の結果は、一般的に知られているヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(潜熱蓄熱材10A)の融点(約65℃)と概ね一致している。また、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物について、図26に示す蓄熱量Pは、175(kJ/kg)である。
次に、実施例2に係る潜熱蓄熱材組成物の概要について、説明する。図1に示すように、実施例2に係る潜熱蓄熱材組成物1Bは、相変化に伴う潜熱の出入りにより、蓄熱または放熱を可能とする潜熱蓄熱材10B(潜熱蓄熱材10)に、第1の添加剤である融点調整剤13A(融点調整剤13)を配合してなる。実施例2は、潜熱蓄熱材組成物1Bによる蓄熱とその放熱の温度帯域を、40℃前後に調整する場合であり、潜熱蓄熱材組成物1Bでは、主成分である潜熱蓄熱材10Bを、(nw=3)個の水和水を含む酢酸塩の無機塩水和物10としている。
・潜熱蓄熱材10B;酢酸ナトリウム3水和物(CH3COONa・3H2O)
<実験3〜5の共通条件>
・潜熱蓄熱材組成物1Bの構成成分;潜熱蓄熱材10Bと融点調整剤13A
・融点調整剤13A;エリスリトール(C4H10O4)
・潜熱蓄熱材組成物1B全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;70wt%
(潜熱蓄熱材10B:融点調整剤13A=3:7)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.867[mol/mol]
・潜熱蓄熱材組成物1B全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;50wt%
(潜熱蓄熱材10B:融点調整剤13A=1:1)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.371[mol/mol]
・潜熱蓄熱材組成物1B全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;30wt%
(潜熱蓄熱材10B:融点調整剤13A=7:3)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.159[mol/mol]
・融点調整剤13A;無添加
・潜熱蓄熱材10Bの配合比率;100wt%
(潜熱蓄熱材10B:融点調整剤13A=100:0)
実施例2の実験3に係る潜熱蓄熱材組成物1Bでは、図8に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tcは41.8℃で、蓄熱量Scは155kJ/kgであった。実施例2の実験4に係る潜熱蓄熱材組成物1Bでは、図9に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tdは40.5℃で、蓄熱量Sdは235kJ/kgであった。実施例2の実験5に係る潜熱蓄熱材組成物1Bでは、図10に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Teは40.4℃で、蓄熱量Seは265kJ/kgであった。比較例2の実験6に係る潜熱蓄熱材10C単体では、図11に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tfは60.3℃で、蓄熱量Sfは276kJ/kgであった。
比較例2に係る実験6の結果は、一般的に知られている酢酸ナトリウム3水和物(潜熱蓄熱材10B)の蓄熱量264(kJ/kg)と概ね一致し、融点約58℃(実験6の測定値は60.3℃)についても概ね一致している。また、酢酸ナトリウム3水和物について、図26に示す蓄熱量Pは、276(kJ/kg)である。
次に、実施例3に係る潜熱蓄熱材組成物の概要について、説明する。図1に示すように、実施例3に係る潜熱蓄熱材組成物1Cは、相変化に伴う潜熱の出入りにより、蓄熱または放熱を可能とする潜熱蓄熱材10C(潜熱蓄熱材10)に、第1の添加剤である融点調整剤13A(融点調整剤13)を配合してなる。実施例3は、潜熱蓄熱材組成物1による蓄熱とその放熱の温度帯域を、約65〜75℃に調整する場合であり、潜熱蓄熱材組成物1Cでは、主成分である潜熱蓄熱材10Cを、(nw=10)個の水和水を含む二リン酸塩(ピロリン酸塩)、またはリン酸塩の無機塩水和物10としている。
・潜熱蓄熱材10C;二リン酸ナトリウム10水和物(Na4P2O7・10H2O)
<実験7〜9の共通条件>
・潜熱蓄熱材組成物1Cの構成成分;潜熱蓄熱材10Cと融点調整剤13A
・融点調整剤13A;エリスリトール(C4H10O4)
・潜熱蓄熱材組成物1C全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;50wt%
(潜熱蓄熱材10C:融点調整剤13A=1:1)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.365[mol/mol]
・潜熱蓄熱材組成物1C全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;30wt%
(潜熱蓄熱材10C:融点調整剤13A=7:3)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.157[mol/mol]
・潜熱蓄熱材組成物1C全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;10wt%
(潜熱蓄熱材10B:融点調整剤13A=9:1)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.041[mol/mol]
・融点調整剤13A;無添加
・潜熱蓄熱材10Cの配合比率;100wt%
(潜熱蓄熱材10C:融点調整剤13A=100:0)
実施例3の実験7に係る潜熱蓄熱材組成物1Cでは、図13に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tgは69.6℃で、蓄熱量Sgは267kJ/kgであった。実施例3の実験8に係る潜熱蓄熱材組成物1Cでは、図14に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Thは68.5℃で、蓄熱量Shは241kJ/kgであった。実施例3の実験9に係る潜熱蓄熱材組成物1Cでは、図15に示すように、第1の蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Ti1は67.5℃、第2の蓄熱ピークの時刻t2に対応する温度Ti2は75.9℃で、蓄熱量Siは240kJ/kgであった。比較例3の実験10に係る潜熱蓄熱材10C単体では、図16に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tjは82.7℃で、蓄熱量Sjは241kJ/kgであった。
比較例3に係る実験10の結果は、一般的に知られている二リン酸ナトリウム10水和物(潜熱蓄熱材10C)の融点約79℃(実験10の測定値は82.7℃)と概ね一致している。また、二リン酸ナトリウム10水和物について、図26に示す蓄熱量Pは、241(kJ/kg)である。
次に、実施例4に係る潜熱蓄熱材組成物の概要について、説明する。図2に示すように、実施例4に係る潜熱蓄熱材組成物1Dは、相変化に伴う潜熱の出入りにより、蓄熱または放熱を可能とする潜熱蓄熱材10D(潜熱蓄熱材10)に、第1の添加剤である融点調整剤13B(融点調整剤13)と、第2の添加剤である融点調整剤14を配合してなる。実施例4は、潜熱蓄熱材組成物1による蓄熱とその放熱の温度帯域を、約82℃前後に調整する場合であり、潜熱蓄熱材組成物1Dでは、主成分である潜熱蓄熱材10Dは、(nw=12)個の水和水を含むミョウバン水和物(無機塩水和物10)である。
但し、
xt:水和水1molに対する硫酸塩のモル数[mol/mol]
mt:潜熱蓄熱材組成物に、第2の添加剤として含有する硫酸塩の質量[g]
Mt:第2の添加剤である硫酸塩の分子量[g/mol]
N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
・潜熱蓄熱材10D;アンモニウムミョウバン12水和物(AlNH4(SO4)2・12H2O)
・潜熱蓄熱材組成物1Dの構成成分;潜熱蓄熱材10Bと融点調整剤13B
・融点調整剤13B;マンニトール(C6H14O6)
・潜熱蓄熱材組成物1D全体の重量に対するマンニトールの配合比率;8wt%
・式(1)について、水和水1molに対するマンニトールのモル数xs=0.018[mol/mol]
・潜熱蓄熱材組成物1D全体の重量に対する硫酸アンモニウムの配合比率;18.4wt%
(潜熱蓄熱材10D:融点調整剤14=4:1)
・融点調整剤14;硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)
・式(3)について、水和水1molに対する硫酸アンモニウムのモル数xt=0.071[mol/mol]
<実験12の条件>
・融点調整剤13B;無添加
・融点調整剤14;無添加
(潜熱蓄熱材10C:融点調整剤13B:融点調整剤14=100:0:0)
実施例4の実験11に係る潜熱蓄熱材組成物1Dでは、図18に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tkは81.7℃で、蓄熱量Skは248kJ/kgであった。比較例4の実験12に係る潜熱蓄熱材組成物1Dでは、図19に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tmは96.2℃で、蓄熱量Smは284kJ/kgであった。
比較例4に係る実験12の結果は、一般的に知られているアンモニウムミョウバン12水和物(潜熱蓄熱材10D)の蓄熱量251(kJ/kg)と概ね一致し、融点約93.5℃(実験12の測定値は96.2℃)についても概ね一致している。また、アンモニウムミョウバン12水和物について、図26に示す蓄熱量Pは、284(kJ/kg)である。
次に、実施例5に係る潜熱蓄熱材組成物の概要について、説明する。実施例5は、潜熱蓄熱材組成物1による蓄熱とその放熱の温度帯域を、約75〜90℃前後に調整する場合である。図1に示すように、実施例5に係る潜熱蓄熱材組成物1Eは、相変化に伴う潜熱の出入りにより、蓄熱または放熱を可能とする潜熱蓄熱材10E(潜熱蓄熱材10)に、第1の添加剤である融点調整剤13A(融点調整剤13)の配合をベースとした潜熱蓄熱材組成物である。実施例5では、このベースとなる潜熱蓄熱材組成物1Eの融点をさらに調整する必要がある場合に、融点調整剤13A以外に、前述した融点調整剤14(硫酸アンモニウム)が添加される。この硫酸アンモニウムの濃度xtは、前述したように、潜熱蓄熱材1Eの水和水(水和水12)1molに対し、0≦xt≦0.1を満たすモル数になっている。
・潜熱蓄熱材組成物1Eの構成成分;潜熱蓄熱材10E
・潜熱蓄熱材10E;硫酸アルミニウム水和物(Al2(SO4)3・nH2O)(n=14〜18)
<実験13〜16の共通条件>
・潜熱蓄熱材組成物1Eの構成成分;潜熱蓄熱材10Eと融点調整剤13A
・融点調整剤13A;エリスリトール(C4H10O4)
・融点調整剤14;無添加
<実験15,16の条件>
・融点調整剤14;添加
・融点調整剤14;硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)
・潜熱蓄熱材組成物1E全体の重量に対する硫酸アンモニウムの配合比率;10wt%
(潜熱蓄熱材10E:融点調整剤14=10:1)
・潜熱蓄熱材組成物1E全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;50wt%
(潜熱蓄熱材10E:融点調整剤13A=1:1)
・水和数が14の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.348[mol/mol]
・水和数が18の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.303[mol/mol]
・潜熱蓄熱材組成物1E全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;30wt%
(潜熱蓄熱材10E:融点調整剤13A=7:3)
・水和数が14の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.149[mol/mol]
・水和数が18の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.130[mol/mol]
・潜熱蓄熱材組成物1E全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;45wt%
(潜熱蓄熱材10E:融点調整剤13A=1:1)
・水和数が14の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.348[mol/mol]
・水和数が18の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.303[mol/mol]
・水和数が14の場合の式(3)について、水和水1molに対する硫酸アンモニウムのモル数xt=0.083[mol/mol]
・水和数が18の場合の式(3)について、水和水1molに対する硫酸アンモニウムのモル数xt=0.093[mol/mol]
・潜熱蓄熱材組成物1E全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;27wt%
(潜熱蓄熱材10E:融点調整剤13A=7:3)
・水和数が14の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.149[mol/mol]
・水和数が18の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数xs=0.130[mol/mol]
・水和数が14の場合の式(3)について、水和水1molに対する硫酸アンモニウムのモル数xt=0.059[mol/mol]
・水和数が18の場合の式(3)について、水和水1molに対する硫酸アンモニウムのモル数xt=0.067[mol/mol]
・融点調整剤13Aと融点調整剤14;無添加
・潜熱蓄熱材10Eの配合比率;100wt%
(潜熱蓄熱材10E:融点調整剤13A:融点調整剤14=100:0:0)
実験13に係る潜熱蓄熱材組成物1Eでは、図21に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tnは89.2℃で、蓄熱量Snは200kJ/kgであった。実験14に係る潜熱蓄熱材組成物1Eでは、図22に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tpは89.0℃で、蓄熱量Spは183kJ/kgであった。実験15に係る潜熱蓄熱材組成物1Eでは、図23に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tqは73.3℃で、蓄熱量Sqは247kJ/kgであった。実験16に係る潜熱蓄熱材組成物1Eでは、図24に示すように、第1の蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tr1は75.2℃、第2の蓄熱ピークの時刻t2に対応する温度Tr2は73.2℃で、蓄熱量Srは222kJ/kgであった。比較例4の実験17に係る潜熱蓄熱材10E単体では、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tpは105.6℃で、蓄熱量Ssは192kJ/kgであった。
図25に示すように、比較例5に係る実験17の結果によれば、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tp(105.6℃)が、硫酸アルミニウム18水和物の融点86.5℃を上回った。このような結果になったのは、実験13〜17で使用した硫酸アルミニウム水和物の水和数が14〜18であり、このうち14〜17水和物の融点が18水和物の融点よりも高いことに起因すると考えられる。
但し、
xs:水和水1molに対する「糖アルコール類に属する物質」のモル数[mol/mol]
ms:潜熱蓄熱材組成物に含有する「糖アルコール類に属する物質」の質量[g]
Ms:「糖アルコール類に属する物質」の分子量[g/mol]
N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
を特徴とする。
10,10A,10B,10C,10D,10E 潜熱蓄熱材(無機塩水和物)
13,13A,13B 融点調整剤(糖アルコール類に属する物質、第1の添加剤)
14 融点調整剤(第2の添加剤)
Claims (14)
- 蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、
前記潜熱蓄熱材は、nw(2≦nw)個の水和水を含む少なくとも一種の無機塩水和物からなること、
前記添加剤は、前記潜熱蓄熱材の融点を調整する融点調整剤であり、前記潜熱蓄熱材との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質であること、
前記融点調整剤は、第1の添加剤として、糖アルコール類に属する物質を少なくとも含んでいること、
当該潜熱蓄熱材組成物の融液は、前記潜熱蓄熱材に含む水和水と、前記融点調整剤に含む糖アルコールとの溶解により、前記潜熱蓄熱材と前記融点調整剤とを混合してなること、
当該潜熱蓄熱材組成物全体のうち、前記糖アルコール類に属する物質は、前記潜熱蓄熱材の前記水和水1molあたり、式(1),(2)を満たす濃度であること、
但し、
xs:水和水1molに対する「糖アルコール類に属する物質」のモル数[mol/mol]
ms:潜熱蓄熱材組成物に含有する「糖アルコール類に属する物質」の質量[g]
Ms:「糖アルコール類に属する物質」の分子量[g/mol]
N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
を特徴とする。 - 請求項1に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記糖アルコール類に属する物質は、エリスリトール(C4H10O4)、キシリトール(C5H12O5)、またはマンニトール(C6H14O6)のうち、少なくともいずれか一つを含むものであること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項1または請求項2に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記第1の添加剤とは別の前記添加剤で、第2の添加剤として、硫酸塩が配合されていること、
当該潜熱蓄熱材組成物全体のうち、前記硫酸塩は、前記潜熱蓄熱材の前記水和水1molあたり、式(3),(4)を満たす濃度であること、
但し、
xt:水和水1molに対する硫酸塩のモル数[mol/mol]
mt:潜熱蓄熱材組成物に、第2の添加剤として含有する硫酸塩の質量[g]
Mt:第2の添加剤である硫酸塩の分子量[g/mol]
N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
を特徴とする。 - 請求項3に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記硫酸塩は、硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記無機塩水和物は、ヒドロキシメタンスルフィン酸塩であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項5に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記ヒドロキシメタンスルフィン酸塩は、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(CH3NaO3S・2H2O)であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記無機塩水和物は、酢酸塩であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項7に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記酢酸塩は、酢酸ナトリウム3水和物(CH3COONa・3H2O)であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記無機塩水和物は、二リン酸塩(ピロリン酸塩)またはリン酸塩であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項9に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記二リン酸塩は、二リン酸ナトリウム10水和物(Na4P2O7・10H2O)であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記無機塩水和物は、ミョウバン水和物であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項11に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記ミョウバン水和物は、アンモニウムミョウバン12水和物(AlNH4(SO4)2・12H2O)、または、カリウムミョウバン12水和物(AlK(SO4)2・12H2O)であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記無機塩水和物は、硫酸塩であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項13に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記硫酸塩は、硫酸アルミニウム水和物(Al2(SO4)3・nH2O)(2≦n)であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
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