JP2019131740A - Heat storage material - Google Patents

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雅敏 堀田
淳二 武田
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淳二 武田
杉田 修一
Shuichi Sugita
修一 杉田
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Abstract

To provide a heat storage material excellent in heat accumulation performance per unit volume, wear resistance, and compression strength.SOLUTION: A heat storage material is composed of granular synthetic zeolite, which is one selected from A type synthetic zeolite, X type synthetic zeolite, and Y type synthetic zeolite, or a mixture of two or more of them, and the synthetic zeolite at least having a first particle size distribution peak and a second particle size distribution peak.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、吸着質を吸着して吸着熱を放出する吸着操作と、外部の温熱により吸着質を脱着する脱着操作とを繰り返す蓄熱装置、例えば吸着式ヒートポンプに使用され、発熱・冷却に利用される蓄熱材に関する。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used in a heat storage device that repeatedly performs an adsorption operation that adsorbs adsorbate and releases heat of adsorption and a desorption operation that desorbs the adsorbate by external heat, such as an adsorption heat pump, and is used for heat generation and cooling. It relates to heat storage materials.

従来、吸着式ヒートポンプに代表される蓄熱装置は補助動力を用いることなく、低質熱エネルギーを熱源として作動させうる最も優れた排熱回収再生方法の一つであり、環境共生型熱エネルギー利用システムの有力候補とされている。この作動過程においては、吸着質、例えば水を吸着した吸着材を再生するために、吸着材を加熱して吸着質を脱着させ、乾燥した吸着材を吸着質の吸着に使用する温度まで冷却して再度吸着質の吸着に使用する。   Conventionally, a heat storage device represented by an adsorption heat pump is one of the best exhaust heat recovery and regeneration methods that can be operated using low-quality heat energy as a heat source without using auxiliary power. It is considered a strong candidate. In this process of operation, to regenerate the adsorbate, eg, the adsorbent that has adsorbed water, the adsorbent is heated to desorb the adsorbate, and the dried adsorbent is cooled to the temperature used for adsorbate adsorption. And again used for adsorbate adsorption.

この種の吸着式ヒートポンプの吸着材として、低温で水や水蒸気等の吸着質を吸着し、加熱すると吸着した吸着質を脱着することで、繰り返し使用できる材料として、例えばゼオライト、活性炭、シリカゲル、アルミナ等が広く知られている。それらの中でゼオライトは、その構造中に極性の高いカチオン部分を有するために他の吸着材と較べて相対湿度10%以下の低湿度においても吸着性能を保つことから、高機能脱水材として広範囲に用いられている。
また、吸着と脱着とを繰り返し行うためには吸着時に多量の吸着質を吸着し、かつ脱着時には、できるだけ低温で吸着した吸着質を脱着する吸着材がよく、このような目的で従来より、吸着材の検討等が種々試みられている。
As an adsorbent for this type of adsorption heat pump, adsorbate such as water and water vapor is adsorbed at low temperature, and adsorbate adsorbed by heating is desorbed. For example, zeolite, activated carbon, silica gel, alumina can be used repeatedly. Etc. are widely known. Among them, zeolite has a highly polar cation moiety in its structure, so it retains adsorption performance even at low humidity of 10% or less compared to other adsorbents. It is used for.
In order to perform adsorption and desorption repeatedly, an adsorbent that adsorbs a large amount of adsorbate at the time of adsorption and desorbs the adsorbate adsorbed at the lowest possible temperature at the time of desorption is often used. Various studies have been made on materials.

非特許文献1には、大量に捨てられている質の低いエネルギーを回収し、質の高い熱へ変換、再生する技術は省エネルギー、省資源、温室効果ガス削減のみならず、未利用エネルギーの活用につながり、このカギとなる技術として、繰り返し利用の可能なヒートポンプとして、機械的な圧縮式、化学反応による化学式の2種類を挙げている。そして、吸着や、気体と固体の化学反応による化学ヒートポンプについて6つの問題点を挙げている。その1つとして、固体粒子を充填した粒子層として利用するため、気体の流通経路を確保する必要があること、粒子層の有効熱伝導率が低く、熱出力性能の向上のために粒子の増量が不可欠であることが挙げられている。
一方、非特許文献2には、低温排熱有効活用のための水蒸気回生ヒートポンプシステムの開発に関し、ゼオライトと温排水の直接接触で生成する飽和蒸気量と、ゼオライト再生に用いる乾燥空気を加熱するために必要な温排水量を見積もり、1サイクル当たりに必要な温排水と発生蒸気の質量、熱量をそれぞれ見積もり、排水温度80℃、蒸気温度140℃のとき、質量比で約0.038、熱量比で約0.57であり、脱着工程で温度の高い排ガス等を利用できれば更なる効率改善が期待できることを記述している。
さらに、非特許文献3には、ヒートポンプ蓄熱材としてのマグネシウム交換A型ゼオライトについて記載されており、ゼオライト−水系ヒートポンプ蓄熱材としてMg交換A型ゼオライトのMg交換率が89%のA型ゼオライトを合成し、その水蒸気水和熱測定を行い、200℃脱水レベルで最大蓄熱量、1MJkg−1を得たこと、この値は、ゼオライト−水系は、蓄熱密度においても、繰り返し使用可能な蓄熱材としては、最新のアルカリイオン電池の蓄熱密度に比肩する高いレベルであることが記載されている。
Non-Patent Document 1 discloses a technology that collects low-quality energy discarded in large quantities, converts it into high-quality heat, and regenerates it, not only saving energy, saving resources, and reducing greenhouse gases, but also utilizing unused energy. As a key technology, there are two types of heat pumps that can be used repeatedly: mechanical compression and chemical reaction. And six problems are mentioned about adsorption | suction and the chemical heat pump by a chemical reaction of gas and solid. As one of them, since it is used as a particle layer filled with solid particles, it is necessary to secure a gas flow path, the effective thermal conductivity of the particle layer is low, and the amount of particles is increased to improve the heat output performance. Is listed as essential.
On the other hand, Non-Patent Document 2 relates to the development of a steam regenerative heat pump system for effective utilization of low-temperature exhaust heat to heat the amount of saturated steam generated by direct contact between zeolite and hot waste water and the dry air used for zeolite regeneration. Estimate the amount of hot wastewater required for the heat, estimate the mass of the hot wastewater and generated steam per cycle, and the amount of heat. When the wastewater temperature is 80 ° C and the steam temperature is 140 ° C, the mass ratio is about 0.038. It is about 0.57, and describes that further improvement in efficiency can be expected if exhaust gas having a high temperature can be used in the desorption process.
Furthermore, Non-Patent Document 3 describes magnesium-exchanged A-type zeolite as a heat pump heat storage material, and synthesizes A-type zeolite with an Mg exchange rate of 89% for Mg-exchanged A-type zeolite as a zeolite-water heat pump heat storage material. Then, the heat of water vapor hydration was measured, and the maximum heat storage amount at a dehydration level of 200 ° C. was obtained, 1 MJkg −1 , and this value is a heat storage material that can be used repeatedly even in the heat storage density of the zeolite-water system. It is described that it is a high level comparable to the heat storage density of the latest alkaline ion battery.

特許文献1には、25℃で測定した水蒸気吸着等温線において、相対蒸気圧0.05以上、0.30以下の範囲で相対蒸気圧が0.15変化したときに水の吸着量変化が0.18g/g以上の相対蒸気圧域を有し、かつ、骨格構造にアルミニウムとリンとヘテロ原子を含むゼオライトを吸着材とする吸着ヒートポンプが提案されており、吸着材の吸脱着による水分吸着量の差が大きく、低温度での吸着材の再生(脱着)が可能になるため、従来に比べて低温の熱源を利用して効率よく吸着ヒートポンプを駆動できることが記載されている。
また、特許文献2には、特許文献1と同様に、低い相対蒸気圧域で吸着質を吸脱着することができ、低温側が比較的高い温度で、高温側が比較的低く、それらの温度差が小さい条件でも十分に吸着ヒートポンプを運転させることのできる吸着材として、骨格構造にアルミニウムとリンと鉄に加えて、所定の割合でスズおよび/またはチタンを有するAFI型ゼオライトが有用であることが開示されている。
一方、特許文献3には、高湿度側で水蒸気を十分に吸着することができる材料として、メソ孔とミクロ孔とを備え、下記(1)式に示す水蒸気吸着量比率が1.8以上である多孔質炭素が提案されている。
水蒸気吸着量比率=相対湿度が90%のときの水蒸気吸着量/相対湿度が70%のときの水蒸気吸着量・・・(1)
In Patent Document 1, in the water vapor adsorption isotherm measured at 25 ° C., when the relative vapor pressure changes by 0.15 in the range of the relative vapor pressure of 0.05 or more and 0.30 or less, the change in the adsorption amount of water is 0. An adsorption heat pump having a relative vapor pressure range of 18 g / g or more and having a skeleton structure containing aluminum, phosphorus, and heteroatoms as an adsorbent has been proposed, and the amount of moisture adsorbed by adsorption / desorption of the adsorbent It is described that the adsorption heat pump can be driven efficiently by using a low-temperature heat source as compared with the prior art because the adsorbent can be regenerated (desorbed) at a low temperature.
In Patent Document 2, as in Patent Document 1, adsorbate can be adsorbed and desorbed in a low relative vapor pressure region, the low temperature side is relatively high temperature, the high temperature side is relatively low, and the temperature difference between them is As an adsorbent capable of operating an adsorption heat pump sufficiently even under small conditions, it is disclosed that an AFI-type zeolite having tin and / or titanium in a predetermined ratio in addition to aluminum, phosphorus and iron in the skeleton structure is useful. Has been.
On the other hand, Patent Document 3 includes mesopores and micropores as materials capable of sufficiently adsorbing water vapor on the high humidity side, and the water vapor adsorption amount ratio shown in the following formula (1) is 1.8 or more. Some porous carbon has been proposed.
Water vapor adsorption amount ratio = water vapor adsorption amount when the relative humidity is 90% / water vapor adsorption amount when the relative humidity is 70% (1)

特許文献4には、カーボンナノファイバーと化学結合しているゼオライトを含む蓄熱材及びその製造方法が提案されており、ゼオライトとカーボンナノファイバー間の熱抵抗が低く、またカーボンナノファイバーを均一に分散させやすく、パーコレートしたカーボンナノファイバーのネットワークが形成され易いため、カーボンナノファイバーを介して熱が伝わりやすく、そのため、蓄熱材は熱伝導度が高く、また細部にまで熱がすばやく伝わるため、効率よく熱交換ができるとされている。
さらにまた、特許文献5には、相対蒸気圧が低い領域での吸着量が少なく、エネルギー回収率が高い吸着式ヒートポンプを実現するため、吸着材として、活性炭と、活性炭の細孔内に、少なくとも1つの親水性官能基及び少なくとも1つの含窒素複素環を有する有機分子とを有することを特徴とする吸着式ヒートポンプ用吸着材が提案されている。
Patent Document 4 proposes a heat storage material containing zeolite chemically bonded to carbon nanofibers and a method for producing the same, and has low thermal resistance between the zeolite and carbon nanofibers and uniformly disperses the carbon nanofibers. It is easy to form and a network of percolated carbon nanofibers is easily formed, so heat is easily transmitted through the carbon nanofibers, so the heat storage material has high thermal conductivity and heat is quickly transmitted to the details, so it is efficient. It is said that heat can be exchanged.
Furthermore, in Patent Document 5, in order to realize an adsorption heat pump with a small amount of adsorption in a region where the relative vapor pressure is low and a high energy recovery rate, as an adsorbent, activated carbon and at least inside the pores of the activated carbon, An adsorbent for an adsorption heat pump characterized by having an organic molecule having one hydrophilic functional group and at least one nitrogen-containing heterocycle has been proposed.

特開2008−267802号公報JP 2008-267802 A 特開2012−67002号公報JP 2012-67002 A 特開2015−51891号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-51891 特開2015−108086号公報JP2015-108086A 特開2015−112563号公報JP 2015-112563 A

株式会社 化学工業社 2010年10月30日発行「実装可能なエネルギー技術で築く未来−骨太のエネルギーロードマップ2−」、p223-227Chemical Industry Co., Ltd. Published on October 30, 2010 “Future built with energy technology that can be implemented-Heavy energy roadmap 2-”, p223-227 Journal of Japan Society of Energy and Resources,Vol.32,No.5pp.9-16 (原稿受理日:2011年8月2日)Journal of Japan Society of Energy and Resources, Vol.32, No.5pp.9-16 (Date received: August 2, 2011) 資源と素材 VOL.117 p.875-879(2001年9月17日受理)Resources and Materials VOL.117 p.875-879 (accepted on September 17, 2001)

吸着式ヒートポンプは、吸着熱を放出しつつ吸着材に吸着質を吸着する吸着操作と、外部の温熱により吸着材から吸着質を脱着する脱着操作とを繰り返す吸着器と、吸着質の蒸発により得られた冷熱を外部へ取り出すと共に、発生した吸着質の蒸気が吸着器に回収される蒸発器と、吸着器で脱着された吸着質の蒸気を外部の冷熱により凝縮させると共に、凝縮した吸着質を蒸発器に供給する凝縮器を備えている。吸着ヒートポンプにおいて、吸着量は多いほどよいが、吸着材の重量および容積は省スペース、コスト削減等の観点から、少ないほどよい。また、吸着器の限られた容積に対して、吸着材をより多く充填できることが、吸着量を増やせる観点から好ましい。
しかし、上述の先行技術においては、吸着材自身の吸着性能の向上については種々検討されているが、吸着器に高充填できる吸着材の構成については検討されていない。
本発明は、蓄熱装置の限られた容積に対して、より多く充填でき、単位体積当たりの蓄熱性能および耐摩耗性、圧縮強度に優れた蓄熱材を提供することを目的とする。
なお、本明細書において、「蓄熱材」とは、「吸着材」が蓄熱を目的として発熱・冷却システムに使用される場合をさすものと定義する。
An adsorption heat pump is obtained by an adsorption operation that adsorbs adsorbate to the adsorbent while releasing heat of adsorption, and a desorption operation that desorbs the adsorbate from the adsorbent by external heat, and by evaporation of the adsorbate. The generated cold heat is taken out to the outside, the generated adsorbate vapor is collected in the adsorber, the adsorbate vapor desorbed by the adsorber is condensed by the external cold heat, and the condensed adsorbate is removed. It has a condenser that feeds the evaporator. In the adsorption heat pump, the larger the amount of adsorption, the better, but the smaller the weight and volume of the adsorbent, from the viewpoint of space saving and cost reduction. Further, it is preferable from the viewpoint of increasing the amount of adsorption that the adsorber can be filled more with the limited volume of the adsorber.
However, in the above-described prior art, various studies have been made to improve the adsorption performance of the adsorbent itself, but the configuration of the adsorbent that can be highly filled in the adsorber has not been studied.
It is an object of the present invention to provide a heat storage material that can be filled more than the limited volume of a heat storage device and that is excellent in heat storage performance, wear resistance, and compressive strength per unit volume.
In the present specification, the “heat storage material” is defined to mean a case where the “adsorption material” is used in a heat generation / cooling system for the purpose of heat storage.

本発明者らは上記従来の課題を解決すべく鋭意検討した結果、A型合成ゼオライト、X型合成ゼオライト、及びY型合成ゼオライトから選ばれる1種、または2種以上の混合物であって粒度分布のピークが異なる複数の蓄熱材を混合して得られる蓄熱材を作製することで、蓄熱性能の高い蓄熱材が得られることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above-described conventional problems, the inventors of the present invention are one type or a mixture of two or more types selected from A-type synthetic zeolite, X-type synthetic zeolite, and Y-type synthetic zeolite, and have a particle size distribution. The present inventors have found that a heat storage material having a high heat storage performance can be obtained by producing a heat storage material obtained by mixing a plurality of heat storage materials having different peaks.

本発明は、下記[1]〜[6]を要旨とする。
[1]粒状の合成ゼオライトからなる蓄熱材であって、A型合成ゼオライト、X型合成ゼオライト、及びY型合成ゼオライトから選ばれる1種、または2種以上の混合物であり、かつ前記合成ゼオライトが第1の粒度分布ピーク及び第2の粒度分布ピークを少なくとも有する蓄熱材。
[2]前記合成ゼオライトの前記第1の粒度分布ピークのピーク位置が0.25mm以上1.5mm未満であり、前記第2の粒度分布ピークのピーク位置は1.5mm以上5mm以下である前記[1]に記載の蓄熱材。
[3]前記合成ゼオライト中のイオン交換可能なカチオン数の10%以上が2価の金属イオンである前記[1]又は[2]に記載の蓄熱材。
[4]前記合成ゼオライト中のイオン交換可能なカチオン数の40%以上がマグネシウムイオン、コバルトイオン及びカルシウムイオンの中から選ばれる少なくとも一種である前記[1]〜[3]に記載の蓄熱材。
[5]飽和水分吸着状態でのかさ密度が1040g/L以上である前記[1]〜[4]のいずれかに記載の蓄熱材。
[6]単位体積当たりの水分吸着量が193g/L以上である前記[1]〜[5]のいずれかに記載の蓄熱材。
The gist of the present invention is the following [1] to [6].
[1] A heat storage material composed of granular synthetic zeolite, which is one or a mixture of two or more selected from A-type synthetic zeolite, X-type synthetic zeolite, and Y-type synthetic zeolite, A heat storage material having at least a first particle size distribution peak and a second particle size distribution peak.
[2] The peak position of the first particle size distribution peak of the synthetic zeolite is 0.25 mm or more and less than 1.5 mm, and the peak position of the second particle size distribution peak is 1.5 mm or more and 5 mm or less. 1].
[3] The heat storage material according to [1] or [2], wherein 10% or more of the number of cations capable of ion exchange in the synthetic zeolite are divalent metal ions.
[4] The heat storage material according to [1] to [3], wherein 40% or more of the number of cations capable of ion exchange in the synthetic zeolite is at least one selected from magnesium ions, cobalt ions, and calcium ions.
[5] The heat storage material according to any one of [1] to [4], wherein a bulk density in a saturated moisture adsorption state is 1040 g / L or more.
[6] The heat storage material according to any one of [1] to [5], wherein a moisture adsorption amount per unit volume is 193 g / L or more.

本発明によれば、蓄熱性能が高いので、単位体積当たりの蓄熱容量を高め、かつ耐摩耗性および圧縮強度に優れた蓄熱装置に好適な粒状蓄熱材を提供することができる。   According to the present invention, since the heat storage performance is high, it is possible to provide a granular heat storage material suitable for a heat storage device that increases the heat storage capacity per unit volume and is excellent in wear resistance and compressive strength.

図1は、実施例1〜9及び比較例1、2の蓄熱材において、合成ゼオライト 4A 16×30の含有率を横軸とし、かさ密度を縦軸としたグラフである。FIG. 1 is a graph with the horizontal axis representing the content of synthetic zeolite 4A 16 × 30 and the vertical axis representing bulk density in the heat storage materials of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2. 図2は、実施例1〜9及び比較例1、2の蓄熱材において、合成ゼオライト 4A 16×30の含有率を横軸とし、摩耗減少量を縦軸としたグラフである。FIG. 2 is a graph with the horizontal axis representing the content of synthetic zeolite 4A 16 × 30 and the vertical axis representing the amount of wear reduction in the heat storage materials of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2. 図3は、実施例1〜9及び比較例1、2の蓄熱材において、合成ゼオライト 4A 16×30の含有率を横軸とし、単位体積(L)当たりの吸着容量を縦軸としたグラフである。FIG. 3 is a graph with the horizontal axis representing the content of synthetic zeolite 4A 16 × 30 and the vertical axis representing the adsorption capacity per unit volume (L) in the heat storage materials of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2. is there. 図4は、実施例2、4、5、6、7及び比較例1、2の蓄熱材において、合成ゼオライト 4A 16×30の含有率を横軸とし、単位重量当たりの発熱温度を縦軸としたグラフである。FIG. 4 shows the heat storage materials of Examples 2, 4, 5, 6, 7 and Comparative Examples 1 and 2, with the content of synthetic zeolite 4A 16 × 30 as the horizontal axis and the exothermic temperature per unit weight as the vertical axis. It is a graph.

[蓄熱材]
本発明の蓄熱材は、粒状の合成ゼオライトからなる蓄熱材であって、A型合成ゼオライト、X型合成ゼオライト、及びY型合成ゼオライトから選ばれる1種、または2種以上の混合物であり、かつ、合成ゼオライトが第1の粒度分布ピーク及び第2の粒度分布ピークを少なくとも有する蓄熱装置に用いる粒状の蓄熱材である。以下、本発明の蓄熱材を詳細に説明する。
[Heat storage material]
The heat storage material of the present invention is a heat storage material composed of granular synthetic zeolite, which is one type selected from A-type synthetic zeolite, X-type synthetic zeolite, and Y-type synthetic zeolite, or a mixture of two or more types, and In addition, the synthetic zeolite is a granular heat storage material used in a heat storage device having at least a first particle size distribution peak and a second particle size distribution peak. Hereinafter, the heat storage material of the present invention will be described in detail.

(ゼオライト)
以下、本発明の蓄熱材に用いられる合成ゼオライトについて説明する。
ゼオライトは、ケイ酸塩の縮合酸の構造を有し、その基本単位は、ケイ素(Si)を中心として形成される4個の酸素(O)が頂点に配置されたSiO44面体と、このSiO44面体のケイ素の代わりにアルミニウム(Al)が置換したAlO44面体であり、これらと他の種々の基本構造の単位が三次元的に組み合わさり、無数の微細なチャンネル(通路)とケージ(空洞)が形成されたものである。このチャンネル、ケージは、分子吸着やイオン交換などの多様な特性を発現する。
ゼオライトの単位格子組成は、1価及び2価のカチオンを、それぞれM+、M2+で示すと、下記式(1)のように表すことができる。
(Zeolite)
Hereinafter, the synthetic zeolite used for the heat storage material of the present invention will be described.
Zeolite has a structure of condensed acid of silicate, and the basic unit thereof is a SiO 4 tetrahedron having four oxygens (O) formed with silicon (Si) as the center, and this structure. SiO 4 tetrahedron is an AlO 4 tetrahedron in which aluminum (Al) is substituted in place of silicon, and these and other various basic structural units are combined in three dimensions, and innumerable fine channels (passages) A cage (cavity) is formed. These channels and cages exhibit various properties such as molecular adsorption and ion exchange.
The unit cell composition of zeolite can be expressed as the following formula (1), where monovalent and divalent cations are represented by M + and M 2+ , respectively.

(M+,M2+ 1/2m[AlmSin2(m+n)]・xH2O ・・・(1)
+=Li+,Na+,K+,Ag+,Rb+
2+=Ca2+,Mg2+,Ba2+,Sr2+
(式中、m及びnは整数でn≧mであり、xは0以上の数である。)
ゼオライトの単位格子組成中のイオン交換可能なカチオン数は、先述の式(1)中の(M+,M2+ 1/2m に相当する。例えば、単位格子組成として、NaA型ゼオライトは、Na12(Al12Si1248)・27HOと表され、また、NaX型ゼオライトは、Na86(Al86Si106384)・264HOと表される。
(M + , M 2+ 1/2 ) m [Al m Si n O 2 (m + n) ] · xH 2 O (1)
M + = Li + , Na + , K + , Ag + , Rb + etc. M 2+ = Ca 2+ , Mg 2+ , Ba 2+ , Sr 2+ etc. (where m and n are integers and n ≧ m and x is a number of 0 or more.)
The number of cations capable of ion exchange in the unit cell composition of zeolite corresponds to (M + , M 2+ 1/2 ) m in the above-described formula (1). For example, as a unit cell composition, NaA type zeolite is expressed as Na 12 (Al 12 Si 12 O 48 ) · 27H 2 O, and NaX type zeolite is Na 86 (Al 86 Si 106 O 384 ) · 264H 2. O.

合成ゼオライトでは、SiO2/Al23の比及び結晶構造の違いによりA型、X型、及びY型等と呼んで区分している。また、1価および2価のカチオンの一部または全部を他の陽イオンと可逆的にイオン交換することができる。カルシウム(Ca)のみ、またはカルシウムを主として含むA型ゼオライトはCaA型と呼ばれ、ナトリウム(Na)のみ、またはナトリウムを主として含むA型ゼオライトはNaA型と呼ばれている。
また、ZSM−5は、Mobil Oil社(米)により開発された、十員環をもつ高シリカ−ペンタシル型合成ゼオライトであり、その類縁体として、ZSM−11、シリカライト、シリカライト−2、ペンタシル型メタロケイ酸塩などが知られている。
ZSM−5の単位格子組成は、下記式(2)
Na(AlSi96−n192)・16HO (n<27) ・・・(2)
で表すことができる。
本発明の蓄熱材は、A型合成ゼオライト、X型合成ゼオライト、及びY型合成ゼオライトから選ばれる1種、または2種以上の混合物であり、かつ以下に述べる2つの粒度分布を少なくとも有する。
Synthetic zeolites are classified as A-type, X-type, Y-type, etc., depending on the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio and the difference in crystal structure. In addition, some or all of monovalent and divalent cations can be reversibly ion-exchanged with other cations. Type A zeolite containing calcium (Ca) alone or mainly containing calcium is called CaA type, and type A zeolite containing sodium (Na) alone or mainly containing sodium is called NaA type.
ZSM-5 is a high-silica-pentacil-type synthetic zeolite having a ten-membered ring developed by Mobil Oil (USA), and its analogs include ZSM-11, silicalite, silicalite-2, Pentasil type metallosilicates are known.
The unit cell composition of ZSM-5 is represented by the following formula (2)
Na n (Al n Si 96-n O 192 ) · 16H 2 O (n <27) (2)
Can be expressed as
The heat storage material of the present invention is one or a mixture of two or more selected from A-type synthetic zeolite, X-type synthetic zeolite, and Y-type synthetic zeolite, and has at least two particle size distributions described below.

すなわち、本発明の蓄熱材は、第1の粒度分布ピーク及び第2の粒度分布ピークを少なくとも有する。なお、第1の粒度分布ピークのピーク位置は、第2の粒度分布ピーク位置よりも、低粒度側に存在する。
好ましくは、第1の粒度分布ピークのピーク位置が0.25mm以上1.5mm以下であり、第2の粒度分布ピークのピーク位置が1.5mm以上5mm以下であり、より好ましくは、第1の粒度分布ピークのピーク位置が0.45mm以上1.3mm以下であり、第2の粒度分布ピークのピーク位置が1.5mm以上3.5mm以下であり、さらに好ましくは、第1の粒度分布ピークのピーク位置が0.45mm以上1.0mm以下であり、第2の粒度分布ピークのピーク位置が1.5mm以上2.5mm以下である。第1の粒度分布ピークのピーク位置が0.25mm以上1.5mm以下であり、第2の粒度分布ピークのピーク位置が1.5mm以上5mm以下であると、蓄熱材を用いたとき、蓄熱材を高密度に充填することができる。これにより、蓄熱材を用いたとき、蓄熱材の粒子間で擦れるような蓄熱材の動きが生じにくくなる。なお、本発明の蓄熱材は、好ましくは第1の粒度分布ピーク及び第2の粒度分布ピークの2つの粒度分布ピークを少なくとも有すればよく、2つの粒度分布ピークを有してもよく、3つ以上の粒度分布ピークを有してもよい。また、粒度分布ピークは、例えば、下記の実施例で用いられるJIS標準ふるいでふるいをかけた蓄熱材の留分率が上下のふるいのものに比べて大きい目開きを粒度分布ピークのピーク位置とすることができる。但し、第1の粒度分布ピークのピーク位置が0.25mm未満の場合、工業的に安定化して製造することが難しく、第2の粒度分布ピークのピーク位置が5mmより大きくなると充填時の空壁率が高くなり熱効率が悪い。
That is, the heat storage material of the present invention has at least a first particle size distribution peak and a second particle size distribution peak. In addition, the peak position of the first particle size distribution peak exists on the lower particle size side than the second particle size distribution peak position.
Preferably, the peak position of the first particle size distribution peak is from 0.25 mm to 1.5 mm, the peak position of the second particle size distribution peak is from 1.5 mm to 5 mm, more preferably, the first The peak position of the particle size distribution peak is 0.45 mm or more and 1.3 mm or less, the peak position of the second particle size distribution peak is 1.5 mm or more and 3.5 mm or less, and more preferably, the first particle size distribution peak The peak position is 0.45 mm or more and 1.0 mm or less, and the peak position of the second particle size distribution peak is 1.5 mm or more and 2.5 mm or less. When the peak position of the first particle size distribution peak is 0.25 mm or more and 1.5 mm or less and the peak position of the second particle size distribution peak is 1.5 mm or more and 5 mm or less, when the heat storage material is used, the heat storage material Can be filled with high density. Thereby, when a heat storage material is used, it becomes difficult to produce the movement of the heat storage material which rubs between the particles of the heat storage material. Note that the heat storage material of the present invention preferably has at least two particle size distribution peaks, ie, a first particle size distribution peak and a second particle size distribution peak, and may have two particle size distribution peaks. It may have more than one particle size distribution peak. In addition, the particle size distribution peak is, for example, a peak size of the particle size distribution peak that is larger than the upper and lower sieves in the fraction of the heat storage material screened with the JIS standard sieve used in the following examples. can do. However, when the peak position of the first particle size distribution peak is less than 0.25 mm, it is difficult to produce industrially stabilized, and when the peak position of the second particle size distribution peak is larger than 5 mm, the empty wall at the time of filling The rate is high and the thermal efficiency is poor.

本発明の蓄熱材には、複数の異なるピーク位置の粒度分布ピークを有する合成ゼオライトを用いることができる。これにより、本発明の蓄熱材は、高密度に充填され、蓄熱材の粒子間で擦れるような動きが生じにくくなるとともに、任意の断面における蓄熱材の断面積が増加することで外部からの圧力負荷が分散されるため、蓄熱材一粒への負荷は軽減される。その結果、蓄熱材の単位体積当たりの水分吸着容量を高め、耐摩耗性および圧縮強度が改善される。   Synthetic zeolite having particle size distribution peaks at a plurality of different peak positions can be used for the heat storage material of the present invention. As a result, the heat storage material of the present invention is filled with high density, and it is difficult for the heat storage material to rub between the particles of the heat storage material, and the cross-sectional area of the heat storage material in an arbitrary cross section increases, thereby increasing the pressure from the outside. Since the load is distributed, the load on one heat storage material is reduced. As a result, the moisture adsorption capacity per unit volume of the heat storage material is increased, and the wear resistance and compressive strength are improved.

また、ゼオライトの組成は、1価および2価のカチオンの一部または全部を他の陽イオンと可逆的にイオン交換することができる。
本発明に用いられる合成ゼオライトは、イオン交換可能なカチオン数の10%以上を2価の金属イオンとすることができる。合成ゼオライトにおいて、イオン交換可能なカチオン数の10%以上が2価の金属イオンであれば、水分吸着性能の観点から好ましく、20%以上であればより好ましく、30%以上であればさらに好ましい。
2価の金属イオンとしては、マグネシウムイオン、ニッケルイオン、コバルトイオン、亜鉛イオン、マンガンイオン及びカルシウムイオン等が挙げられる。
In addition, the composition of the zeolite can reversibly ion exchange part or all of the monovalent and divalent cations with other cations.
The synthetic zeolite used in the present invention can make divalent metal ions 10% or more of the number of cations that can be ion-exchanged. In the synthetic zeolite, if 10% or more of the ion-exchangeable cations is a divalent metal ion, it is preferable from the viewpoint of moisture adsorption performance, more preferably 20% or more, and further preferably 30% or more.
Examples of divalent metal ions include magnesium ions, nickel ions, cobalt ions, zinc ions, manganese ions, and calcium ions.

本発明の蓄熱材に用いられる合成ゼオライトは、合成ゼオライト中のイオン交換可能なカチオン数の40%以上が2価の金属イオンとしてマグネシウムイオン、コバルトイオン及びカルシウムイオンの中から選ばれる少なくとも一種とすることができる。このようなゼオライトを選択することによって、吸着質が水、水蒸気の場合、特に蓄熱性能を高めることができる。   The synthetic zeolite used in the heat storage material of the present invention is at least one selected from magnesium ions, cobalt ions, and calcium ions as divalent metal ions, with 40% or more of the number of cations capable of ion exchange in the synthetic zeolite. be able to. By selecting such a zeolite, when the adsorbate is water or water vapor, the heat storage performance can be particularly improved.

[蓄熱材の調製方法]
(ゼオライト中のイオン交換可能なカチオンを2価の金属イオンに交換する工程)
本発明の蓄熱材を得るための製造方法における、前記ゼオライト中のイオン交換可能なカチオンを2価の金属イオンに交換する工程を要する。ゼオライト中のイオン交換可能なカチオンとしては、例えば、アルカリ金属イオン及びアルカリ土類金属イオンから選ばれる少なくとも一種のカチオンを挙げることができる。
本発明においては、前記イオン交換可能なカチオン数の10%以上、好ましくは30%以上、より好ましくは40%以上を2価の金属イオンに交換する。この2価の金属イオン源としては、例えばハロゲン化塩、炭酸塩、水酸化物や金属錯体化合物などから選ばれる少なくとも一種の水溶性化合物を挙げることができるが、特に塩化物が好適である。イオン源となる化合物は、ゼオライト懸濁液に固体のまま投入してもよいが、分散性、反応速度の向上のためには溶液として投入することが好ましい。溶媒は特に限定されないが、イオン源の溶解度、イオン交換反応の反応への影響等を勘案すると、水溶液として投入することが特に好ましい。2価の金属塩化物として、塩化マグネシウム、塩化コバルト、塩化ニッケル、塩化亜鉛を用いることが好ましい。
[Preparation method of heat storage material]
(Step of exchanging ion-exchangeable cations in zeolite with divalent metal ions)
In the production method for obtaining the heat storage material of the present invention, a step of exchanging ion-exchangeable cations in the zeolite with divalent metal ions is required. Examples of the ion-exchangeable cation in the zeolite include at least one cation selected from alkali metal ions and alkaline earth metal ions.
In the present invention, 10% or more, preferably 30% or more, more preferably 40% or more of the number of cations capable of ion exchange are exchanged for divalent metal ions. Examples of the divalent metal ion source include at least one water-soluble compound selected from, for example, halide salts, carbonates, hydroxides, metal complex compounds, and the like, and chlorides are particularly preferable. The compound serving as the ion source may be charged as a solid into the zeolite suspension, but is preferably charged as a solution in order to improve dispersibility and reaction rate. The solvent is not particularly limited, but it is particularly preferably added as an aqueous solution in consideration of the solubility of the ion source, the influence of the ion exchange reaction on the reaction, and the like. As the divalent metal chloride, it is preferable to use magnesium chloride, cobalt chloride, nickel chloride, or zinc chloride.

本発明においては、前述の如く、ゼオライト中のイオン交換可能なカチオン数の10%以上、好ましくは30%以上、より好ましくは40%以上を2価の金属イオンに交換するが、この交換方法としては、前述のようにして調製されたゼオライト懸濁液に、前記の水溶性2価の金属イオン含有化合物をそのまま添加してイオン交換してもよいし、ゼオライト懸濁液と、上記水溶性2価の金属化合物を含む水溶液とを接触させてイオン交換してもよい。
イオン交換の反応温度は、特に制限はないが、通常0〜200℃程度、好ましくは20〜100℃であり、また、反応時間は、反応温度などの要因に左右され、一概に決めることはできないが、通常10〜120分間程度で十分である。
In the present invention, as described above, 10% or more, preferably 30% or more, more preferably 40% or more of the number of ion-exchangeable cations in the zeolite is exchanged for divalent metal ions. May be ion-exchanged by adding the water-soluble divalent metal ion-containing compound as it is to the zeolite suspension prepared as described above, or the zeolite suspension and the water-soluble 2 Ion exchange may be performed by contacting with an aqueous solution containing a valent metal compound.
The reaction temperature for ion exchange is not particularly limited, but is usually about 0 to 200 ° C., preferably 20 to 100 ° C. The reaction time depends on factors such as the reaction temperature and cannot be determined in general. However, usually about 10 to 120 minutes is sufficient.

このようにして2価の金属イオンに交換されたゼオライトを、従来公知の手段により固液分離したのち、充分に水洗又は湯洗し、次いで100〜800℃程度の温度で、30〜180分間程度乾燥処理することにより、本発明の蓄熱材として用いられる2価の金属イオン交換をしたゼオライトが得られる。   The zeolite exchanged for divalent metal ions in this way is solid-liquid separated by a conventionally known means, and then sufficiently washed with water or hot water, and then at a temperature of about 100 to 800 ° C. for about 30 to 180 minutes. By performing the drying treatment, a divalent metal ion exchanged zeolite used as the heat storage material of the present invention can be obtained.

(イオン交換可能なカチオンの2価の金属のイオンへの交換率の測定)
イオン交換可能なカチオンの2価の金属のイオンへの交換率は、XRF(蛍光X線測定装置)又はICP(発光分析装置)を用いた測定により、当該2価の金属カチオンの定量値をもとに算出することができる。
(Measurement of exchange rate of ion-exchangeable cations to divalent metal ions)
The exchange rate of ion-exchangeable cations to divalent metal ions can be determined by measuring the amount of the divalent metal cation by XRF (fluorescence X-ray measurement device) or ICP (emission analysis device). And can be calculated.

(蓄熱材の粒状化)
本発明の蓄熱材は、粒状の蓄熱材である。本発明の蓄熱材は、例えば転動造粒法によって作製される。具体的には、例えば次のようにして本発明の蓄熱材を作製することができる。原料に水及びバインダーを加えた後、混練機を用いて混練し、転動式造粒機に投入して、球形化する。その後、得られた球形物を乾燥し、焼成して、本発明の蓄熱材が得られる。
本造粒法を使用すれば、造粒物の粒径を容易に制御できるとともに、形状や粒径の比較的そろった造粒物を作製することができる。したがって、造粒法により粒径が異なる2種以上の造粒物を作製し、それらを混合することにより、複数の異なるピーク位置の粒度分布ピークを有する蓄熱材を作製することができる。
(Granulation of heat storage material)
The heat storage material of the present invention is a granular heat storage material. The heat storage material of the present invention is produced by, for example, a rolling granulation method. Specifically, for example, the heat storage material of the present invention can be produced as follows. After adding water and a binder to the raw material, the mixture is kneaded using a kneader and charged into a rolling granulator to make it spherical. Thereafter, the obtained spherical product is dried and fired to obtain the heat storage material of the present invention.
If this granulation method is used, the particle diameter of the granulated product can be easily controlled, and a granulated product having a relatively uniform shape and particle diameter can be produced. Therefore, it is possible to produce a heat storage material having particle size distribution peaks at a plurality of different peak positions by producing two or more types of granulated products having different particle sizes by a granulation method and mixing them.

本発明の蓄熱材は、第1の粒度分布ピークを有する蓄熱材と第2の粒度分布ピークを有する蓄熱材とを混合することにより作製する。すなわち、本発明の蓄熱材は、第1の粒度分布ピークを有する第1の蓄熱材及び第2の粒度分布ピークを有する第2の蓄熱材を含む。
これにより、蓄熱材を例えば、ヒートポンプのような蓄熱装置に用いたとき、蓄熱材を高密度に充填することができる。蓄熱材をさらに高密度に充填するという観点から、第1の粒度分布ピークを有する第1の蓄熱材と第2の粒度分布ピークを有する第2の蓄熱材との質量比(第1の蓄熱材:第2の蓄熱材)は、好ましくは5:95〜95:5であり、より好ましくは10:90〜90:10であり、さらに好ましくは20:80〜80:20であり、さらに好ましくは30:70〜70:30であり、さらに好ましくは30:70〜50:50である。
The heat storage material of the present invention is produced by mixing a heat storage material having a first particle size distribution peak and a heat storage material having a second particle size distribution peak. That is, the heat storage material of the present invention includes a first heat storage material having a first particle size distribution peak and a second heat storage material having a second particle size distribution peak.
Thereby, when a heat storage material is used for a heat storage apparatus like a heat pump, for example, a heat storage material can be filled with high density. From the viewpoint of filling the heat storage material at a higher density, the mass ratio of the first heat storage material having the first particle size distribution peak and the second heat storage material having the second particle size distribution peak (first heat storage material). : Second heat storage material) is preferably 5:95 to 95: 5, more preferably 10:90 to 90:10, still more preferably 20:80 to 80:20, and even more preferably. It is 30: 70-70: 30, More preferably, it is 30: 70-50: 50.

本発明の蓄熱材における飽和水分吸着状態でのかさ密度は、好ましくは1040g/L以上であり、より好ましくは1050g/L以上であり、さらに好ましくは1070g/L以上であり、さらに好ましくは1090g/L以上である。本発明の蓄熱材における飽和水分吸着状態でのかさ密度が1000g/L以上であると、蓄熱材をヒートポンプのような蓄熱装置に用いたとき、外部からの振動を受けても蓄熱材の粒子が動きにくく、高密度に蓄熱材を充填することができる。なお、飽和水分吸着状態でのかさ密度の測定方法については、後述の実施例で詳細に説明する。また、後述の実施例において、飽和水分吸着状態でのかさ密度の最大値は1096g/Lであるが、本発明の蓄熱材では、その値をさらに大きくすることができる。   The bulk density in the saturated moisture adsorption state in the heat storage material of the present invention is preferably 1040 g / L or more, more preferably 1050 g / L or more, further preferably 1070 g / L or more, and further preferably 1090 g / L. L or more. When the bulk density in the saturated moisture adsorption state of the heat storage material of the present invention is 1000 g / L or more, when the heat storage material is used in a heat storage device such as a heat pump, the particles of the heat storage material are not affected by external vibration. It is hard to move and can be filled with the heat storage material at high density. In addition, the measuring method of the bulk density in the saturated moisture adsorption state will be described in detail in Examples described later. Moreover, in the Example mentioned later, although the maximum value of the bulk density in a saturated water | moisture-content adsorption | suction state is 1096 g / L, in the heat storage material of this invention, the value can be enlarged further.

本発明の蓄熱材における単位体積当たりの水分吸着容量は、好ましくは193g/L以上であり、より好ましくは195g/L以上であり、さらに好ましくは200g/L以上であり、さらに好ましくは202g/L以上である。本発明の蓄熱材における単位体積当たりの水分吸着容量が193g/L以上であると、蓄熱材を用いたとき、従来よりも少ない体積の蓄熱材でも従来と同等量の水分を吸着できる。なお、単位体積当たりの水分吸着容量の測定方法については、後述の実施例で詳細に説明する。また、後述の実施例において、単位体積当たりの水分吸着容量の最大値は204g/Lであるが、本発明の蓄熱材では、その値をさらに大きくすることができる。なお、本発明の蓄熱材が使用される吸着質は、例えば、水、水蒸気、エタノール、及びエチレングリコールなどが挙げられる。   The moisture adsorption capacity per unit volume in the heat storage material of the present invention is preferably 193 g / L or more, more preferably 195 g / L or more, further preferably 200 g / L or more, and further preferably 202 g / L. That's it. When the moisture storage capacity per unit volume in the heat storage material of the present invention is 193 g / L or more, when the heat storage material is used, a heat storage material having a smaller volume than the conventional one can adsorb the same amount of moisture. In addition, the measuring method of the water | moisture-content adsorption capacity per unit volume is demonstrated in detail by the below-mentioned Example. Moreover, in the below-mentioned Example, although the maximum value of the water | moisture-content adsorption capacity per unit volume is 204 g / L, in the heat storage material of this invention, the value can be further enlarged. In addition, as for the adsorbate in which the heat storage material of this invention is used, water, water vapor | steam, ethanol, ethylene glycol etc. are mentioned, for example.

[蓄熱装置]
本発明の蓄熱材を用いることのできる蓄熱装置の例としては、本発明の蓄熱材を車載用空調装置、吸着式蒸気回生システム、並びに吸着式ヒートポンプから選ばれる少なくとも1つを構成する蓄熱ユニットとして使用される蓄熱装置を挙げることができる。
本発明の蓄熱材を集合して利用してなる蓄熱装置は、本発明の蓄熱材と、蓄熱材を収容する袋体或いは筒型容器等を含むことができる。これにより、蓄熱装置が外部から振動を受けても、蓄熱装置に含まれる蓄熱材が摩耗や圧潰することにより、発生した粉塵が筒型容器等の通気性や通液性を悪くしたり、または、コンプレッサー等の機器の摺動面を損傷したり、膨張弁の細孔を閉塞させたりすることを抑制することができる。また、本発明の蓄熱材は高密度に充填することができるので、蓄熱装置を小型化することができる。これにより、蓄熱槽(タンク)も小型化することができる。
[Heat storage device]
As an example of a heat storage device that can use the heat storage material of the present invention, the heat storage material of the present invention is a heat storage unit that constitutes at least one selected from an in-vehicle air conditioner, an adsorption steam regeneration system, and an adsorption heat pump. Mention may be made of the heat storage device used.
The heat storage device obtained by gathering and using the heat storage material of the present invention can include the heat storage material of the present invention and a bag or a cylindrical container that stores the heat storage material. As a result, even if the heat storage device receives vibration from the outside, the heat storage material included in the heat storage device wears and crushes, and the generated dust deteriorates the air permeability and liquid permeability of the cylindrical container or the like, or In addition, it is possible to suppress damage to the sliding surface of a device such as a compressor or block the pores of the expansion valve. Moreover, since the heat storage material of this invention can be filled with high density, a heat storage apparatus can be reduced in size. Thereby, a thermal storage tank (tank) can also be reduced in size.

本発明の蓄熱装置に用いる袋体としては、例えば、通液性及び通気性を有する、金網の袋、パンチメタルの袋等が挙げられる。また、筒型容器としては、少なくとも、上下面、または周面がメッシュ材や、パンチメタル材等であるものが挙げられる。   Examples of the bag used in the heat storage device of the present invention include a wire mesh bag and a punch metal bag having liquid permeability and air permeability. In addition, examples of the cylindrical container include those in which at least the upper and lower surfaces or the peripheral surface is a mesh material, a punch metal material, or the like.

以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は実施例により制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not restrict | limited by an Example.

[実施例及び比較例の蓄熱材の評価]
実施例及び比較例の蓄熱材に対して以下の評価を実施した。
[Evaluation of heat storage materials of Examples and Comparative Examples]
The following evaluation was implemented with respect to the thermal storage material of an Example and a comparative example.

(かさ密度測定)
飽和吸湿させた実施例1〜9及び比較例1、2の蓄熱材を約250g秤量し、内径36.2mmのガラス製メスシリンダーに充填した。タッピング機で5000回タップした後、蓄熱材の容積を読み取り、次式によりかさ密度を算出した。
式: かさ密度(g/L)= 蓄熱材の重量(g)/蓄熱材の容積(L)
また次式から実施例1〜9の蓄熱材のかさ密度の理論値を算出した。
式: かさ密度の理論値(g/L)=(比較例1の蓄熱材のかさ密度)×(4A 8×12の含有比率(質量比率))+(比較例2の蓄熱材のかさ密度)×(4A 16×30の含有比率(質量比率)
なお、「4A 8×12」(第2の蓄熱材)及び「4A 16×30」(第1の蓄熱材)は、実施例1〜9の蓄熱材の作製に用いたA型ゼオライトである。また、「4A 8×12」は比較例2の蓄熱材であり、「4A 16×30」は比較例1の蓄熱材でもある。「4A 8×12」及び「4A 16×30」の詳細については、後述の「実施例及び比較例の蓄熱材の作製」で説明する。
(Bulk density measurement)
About 250 g of the heat storage materials of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2 subjected to saturated moisture absorption were weighed and filled into a glass graduated cylinder having an inner diameter of 36.2 mm. After tapping 5000 times with a tapping machine, the volume of the heat storage material was read, and the bulk density was calculated by the following equation.
Formula: Bulk density (g / L) = weight of heat storage material (g) / volume of heat storage material (L)
Moreover, the theoretical value of the bulk density of the heat storage material of Examples 1-9 was computed from following Formula.
Formula: Theoretical value of bulk density (g / L) = (bulk density of heat storage material of comparative example 1) × (content ratio (mass ratio) of 4A 8 × 12) + (bulk density of heat storage material of comparative example 2) × (4A 16 × 30 content ratio (mass ratio)
Note that “4A 8 × 12” (second heat storage material) and “4A 16 × 30” (first heat storage material) are the A-type zeolites used for producing the heat storage materials of Examples 1 to 9. “4A 8 × 12” is the heat storage material of Comparative Example 2, and “4A 16 × 30” is also the heat storage material of Comparative Example 1. Details of “4A 8 × 12” and “4A 16 × 30” will be described in “Production of Thermal Storage Materials of Examples and Comparative Examples” described later.

(摩耗減少量)
飽和吸湿させた実施例1〜9及び比較例1、2の蓄熱材を秤量した(W1(g))。次にガラス瓶にサンプルを充填し、イオン交換水をガラス瓶の首まで注ぎ、液が漏れないようにしっかり蓋をした。そのガラス瓶を振とう機にセットし振とうした。なお、振とうの回転数は700±30rpm、振動時間は30分とした。
振とう後、ガラス瓶を取り外し、試料を濾過、洗浄し、蓄熱材より発生した摩耗粉を含む濾液を、予め秤量したビーカー(W2(g))に採取した。次に200℃の乾燥器で恒量になるまで、濾液を蒸発乾固した。ビーカーをデシケーター中で室温まで冷却した後、再度秤量した(W3(g))。
次式により摩耗減少量を算出した。
式: 摩耗減少量(w%)= {(W3−W2)/W1}×100
また実施例1〜9の蓄熱材の摩耗減少量の理論値を次式で算出した。
式: 摩耗減少量の理論値(w%)=(比較例1の蓄熱材の摩耗減少率)×(4A 8×12の含有比率)+(比較例2の蓄熱材の摩耗減少率)×(4A 16×30の含有比率)
なお、蓄熱材の摩耗減少量が小さいほど、その蓄熱材は摩耗していないことになるので、蓄熱材の摩耗減少量が小さいほど、その蓄熱材の耐摩耗性は高いことになる。
(Abrasion reduction)
The heat storage materials of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2 that were saturated and absorbed were weighed (W1 (g)). Next, the sample was filled in the glass bottle, ion-exchanged water was poured to the neck of the glass bottle, and the lid was tightly closed so that the liquid did not leak. The glass bottle was set on a shaker and shaken. The number of rotations of shaking was 700 ± 30 rpm, and the vibration time was 30 minutes.
After shaking, the glass bottle was removed, the sample was filtered and washed, and the filtrate containing wear powder generated from the heat storage material was collected in a pre-weighed beaker (W2 (g)). The filtrate was then evaporated to dryness with a 200 ° C. dryer until the weight was constant. The beaker was cooled to room temperature in a desiccator and then weighed again (W3 (g)).
The amount of wear reduction was calculated by the following formula.
Formula: Amount of wear reduction (w%) = {(W3-W2) / W1} × 100
Moreover, the theoretical value of the wear reduction amount of the heat storage material of Examples 1-9 was calculated by the following equation.
Formula: Theoretical value of wear reduction (w%) = (wear reduction rate of heat storage material of Comparative Example 1) × (content ratio of 4A 8 × 12) + (wear reduction rate of heat storage material of Comparative Example 2) × ( 4A 16 × 30 content ratio)
In addition, since the heat storage material is not worn as the wear reduction amount of the heat storage material is small, the wear resistance of the heat storage material is high as the wear reduction amount of the heat storage material is small.

(単位体積(L)当たりの水分吸着容量)
空のルツボの重量を測定した(W4(g))。飽和吸湿させた実施例1〜9及び比較例1、2の蓄熱材をルツボに約10g充填して再びルツボの重量を測定した(W5(g))。蓄熱材の入ったルツボを450℃の焼成温度で1時間焼成し、焼成後、デシケーター内で蓄熱材の入ったルツボを室温まで冷却した。そして、冷却後の蓄熱材の入ったルツボの重量を測定した(W6(g))。そして、次式からLOI(Loss on Ignition)450℃を算出した。
式: LOI 450℃ (wt%)=[1−(W6−W4)/(W5−W4)]×100
そして、次式から単位体積当たりの水分吸着容量の実測値を算出した。
式: 単位体積当たりの水分吸着容量(g/L)=LOI 450℃×かさ密度(実測値)/100×1000
さらに、次式から実施例1〜9の蓄熱材の単位体積当たりの水分吸着容量の理論値を算出した。
式: 単位体積当たりの水分吸着容量の理論値(g/L)=LOI 450℃×かさ密度(理論値)/100
(Moisture adsorption capacity per unit volume (L))
The weight of the empty crucible was measured (W4 (g)). About 10 g of the heat storage materials of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2 which were saturated and absorbed were filled in the crucible, and the weight of the crucible was measured again (W5 (g)). The crucible containing the heat storage material was baked at a baking temperature of 450 ° C. for 1 hour, and after baking, the crucible containing the heat storage material was cooled to room temperature in a desiccator. And the weight of the crucible containing the heat storage material after cooling was measured (W6 (g)). And LOI (Loss on Ignition) 450 degreeC was computed from following Formula.
Formula: LOI 450 ° C. (wt%) = [1- (W6-W4) / (W5-W4)] × 100
And the actual value of the moisture adsorption capacity per unit volume was computed from the following formula.
Formula: Moisture adsorption capacity per unit volume (g / L) = LOI 450 ° C. × bulk density (actual value) / 100 × 1000
Furthermore, the theoretical value of the water | moisture-content adsorption capacity per unit volume of the thermal storage material of Examples 1-9 was computed from following Formula.
Formula: Theoretical value of moisture adsorption capacity per unit volume (g / L) = LOI 450 ° C. × bulk density (theoretical value) / 100

(圧縮強度)
飽和吸湿させた実施例1〜9及び比較例1、2の蓄熱材約2gを精秤し、直径15mm、深さ45mmの粉末成型用の金型に充填した。次に、金型上部よりパンチを差し込み、木屋式強度計に設置した。0.056mm/秒の速度でパンチに荷重を掛け、蓄熱材に割れが生じた荷重を記録した。
(Compressive strength)
About 2 g of the heat storage materials of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2 which were saturated and absorbed were precisely weighed and filled in a powder molding die having a diameter of 15 mm and a depth of 45 mm. Next, a punch was inserted from the upper part of the mold and installed in a Kiya-type strength meter. A load was applied to the punch at a speed of 0.056 mm / sec, and the load at which cracking occurred in the heat storage material was recorded.

(蓄熱性能)
450℃で1時間焼成した実施例2、4、5、6、7及び比較例1、2の蓄熱材を各20g秤量し、それぞれを25mlのイオン交換水を入れたパイレックス(登録商標)製の100mlのメスシリンダーに一気に投入した。投入前の水温と投入後の最高温度をデジタル温度計で測定し、温度差から蓄熱性能を発熱温度(℃)として算出した。それぞれの測定は、全て同一の機器を使用した。
(Heat storage performance)
20 g of each of the heat storage materials of Examples 2, 4, 5, 6, 7 and Comparative Examples 1 and 2 calcined at 450 ° C. for 1 hour were weighed, and each was made of Pyrex (registered trademark) containing 25 ml of ion-exchanged water. It was put into a 100 ml graduated cylinder at once. The water temperature before charging and the maximum temperature after charging were measured with a digital thermometer, and the heat storage performance was calculated as the heating temperature (° C.) from the temperature difference. Each measurement used the same apparatus.

(イオン交換可能なカチオンの2価の金属のイオン交換率)
明細書本文に記載の方法に従ってイオン交換を実施し、2価の金属のイオン交換ゼオライトにおけるイオン交換率を、下記の測定装置及び測定条件により求めた。
・測定条件:蛍光X線測定装置(島津製作所製「XRF−1700」)による定量分析
・イオン交換率の計算:アルミニウム1原子当たりの2価の金属の原子数を、検量線を用いて定量し、2価の金属のイオン交換率を算出した。
(Ion exchange rate of ion-exchangeable cation divalent metal)
Ion exchange was performed according to the method described in the specification text, and the ion exchange rate of the divalent metal ion exchange zeolite was determined using the following measuring apparatus and measurement conditions.
・ Measurement conditions: Quantitative analysis with fluorescent X-ray measuring device (“XRF-1700” manufactured by Shimadzu Corporation) ・ Ion exchange rate calculation: The number of divalent metals per aluminum atom is quantified using a calibration curve. The ion exchange rate of the divalent metal was calculated.

[実施例及び比較例の蓄熱材の作製]
実施例1〜9の蓄熱材及び比較例1、2の蓄熱材を以下のようにして作製した。
ユニオン昭和(株)製4A型合成ゼオライト粒状乾燥剤「4A 8×12」及びユニオン昭和(株)製4A型合成ゼオライト粒状乾燥剤「4A 16×30」を25℃の温度及び98%の湿度に保持された吸湿棚に48時間保持し、飽和吸湿したものを実施例1〜9の蓄熱材及び比較例1、2の蓄熱材の作製に用いた。なお、「4A 8×12」の粒径はASTM規格の8〜12メッシュであり、「4A 16×30」の粒径はASTM規格の16〜30メッシュである。
[Production of heat storage materials of Examples and Comparative Examples]
The heat storage material of Examples 1-9 and the heat storage material of Comparative Examples 1 and 2 were produced as follows.
Union Showa Co., Ltd. 4A type synthetic zeolite granular desiccant “4A 8 × 12” and Union Showa Co., Ltd. 4A type synthetic zeolite granular desiccant “4A 16 × 30” at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 98% What was hold | maintained to the hold | maintenance moisture absorption shelf for 48 hours, and saturated moisture absorption was used for preparation of the heat storage material of Examples 1-9 and the heat storage material of Comparative Examples 1 and 2. The particle size of “4A 8 × 12” is 8 to 12 mesh of ASTM standard, and the particle size of “4A 16 × 30” is 16 to 30 mesh of ASTM standard.

「4A 8×12」及び「4A 16×30」の蓄熱材について、それぞれ、6.5メッシュ、7.5メッシュ、8.6メッシュ、10メッシュ、12メッシュ、14メッシュ、16メッシュ、18メッシュ、22メッシュ、26メッシュ、30メッシュ及び36メッシュのJIS標準ふるいを使用し、ロータップ型ふるい振とう機で、5分間振とう後、各ふるいに留まった蓄熱材の重量を測定し、各ふるいの留分重量を、ふるいをかけた蓄熱材の全重量で割ることで、各ふるいの留分率を計算することによって、「4A 8×12」及び「4A 16×30」の蓄熱材の粒度分布を測定した。そして、留分率のもっとも高いふるいの目開きを粒度分布ピークのピーク位置とした。その結果を表1に示す。これより、「4A 8×12」の粒度分布ピークのピーク位置は2mm(2000μm)であり、「4A 16×30」の粒度分布ピークのピーク位置は0.71mm(710μm)であることがわかった。   Regarding the heat storage materials of “4A 8 × 12” and “4A 16 × 30”, respectively, 6.5 mesh, 7.5 mesh, 8.6 mesh, 10 mesh, 12 mesh, 14 mesh, 16 mesh, 18 mesh, Using a 22-mesh, 26-mesh, 30-mesh, and 36-mesh JIS standard sieves, shake with a low-tap sieve shaker for 5 minutes, and then measure the weight of the heat storage material remaining on each sieve. By dividing the fraction weight by the total weight of the screened heat storage material, calculating the fraction fraction of each sieve, the particle size distribution of the heat storage materials of “4A 8 × 12” and “4A 16 × 30” It was measured. And the opening of the sieve with the highest fraction was defined as the peak position of the particle size distribution peak. The results are shown in Table 1. Thus, the peak position of the particle size distribution peak of “4A 8 × 12” is 2 mm (2000 μm), and the peak position of the particle size distribution peak of “4A 16 × 30” is 0.71 mm (710 μm). .

次いで、以下の表2に示す割合で、「4A 8×12」及び「4A 16×30」を混合することにより、実施例1〜9の蓄熱材及び比較例1、2の蓄熱材を作製した。   Subsequently, the heat storage materials of Examples 1 to 9 and the heat storage materials of Comparative Examples 1 and 2 were produced by mixing “4A 8 × 12” and “4A 16 × 30” at the ratio shown in Table 2 below. .

さらに、実施例6の蓄熱材に関して、マグネシウム、コバルト、及びカルシウムについて以下の方法にてイオン交換を実施した。   Furthermore, regarding the heat storage material of Example 6, ion exchange was performed by the following method about magnesium, cobalt, and calcium.

実施例10
実施例6の蓄熱材50gを大気中で一晩吸湿させた後、300mLの三角フラスコに入れ、塩化マグネシウム濃度2.0mol/Lの水溶液100mLを加えた後、オイルバス中、60℃で約7時間以上浸した。なお、1、2時間置きに、三角フラスコを振り、十分にゼオライトが混ざるようにした。次いで、蓄熱材を、ろ液のpHがpH試験紙により中性になるまで、温水により減圧下でろ過洗浄した。洗浄には蒸留水を計1L使用し、pH試験紙で中性になった後も、十分に洗浄を行った。ろ紙上に残ったゼオライトを、120℃にて2時間乾燥処理して、実施例6の蓄熱材がマグネシウムイオンに交換された実施例10の蓄熱材を得た。イオン交換可能なカチオンのマグネシウムイオン交換率は49%であった。
Example 10
After 50 g of the heat storage material of Example 6 was absorbed in the air overnight, it was placed in a 300 mL Erlenmeyer flask, 100 mL of an aqueous solution having a magnesium chloride concentration of 2.0 mol / L was added, and then about 7 at 60 ° C. in an oil bath. Soaked for more than an hour. In addition, the Erlenmeyer flask was shaken every 1 to 2 hours so that the zeolite was sufficiently mixed. Subsequently, the heat storage material was filtered and washed with hot water under reduced pressure until the pH of the filtrate became neutral by the pH test paper. For washing, 1 L of distilled water was used in total, and washing was sufficiently performed even after neutralization with pH test paper. The zeolite remaining on the filter paper was dried at 120 ° C. for 2 hours to obtain a heat storage material of Example 10 in which the heat storage material of Example 6 was replaced with magnesium ions. The magnesium ion exchange rate of the ion-exchangeable cation was 49%.

実施例11
塩化マグネシウムの代わりに塩化コバルトを用いる以外は、実施例10と同様にしてイオン交換し、実施例6の蓄熱材がコバルトイオンに交換された実施例11の蓄熱材を得た。イオン交換可能なカチオンのコバルトイオン交換率は65%であった。
Example 11
Except for using cobalt chloride instead of magnesium chloride, ion exchange was performed in the same manner as in Example 10 to obtain a heat storage material of Example 11 in which the heat storage material of Example 6 was replaced with cobalt ions. The cobalt ion exchange rate of the ion-exchangeable cation was 65%.

実施例12
塩化マグネシウムの代わりに塩化カルシウムを用いる以外は、実施例10と同様にしてイオン交換し、実施例6の蓄熱材がカルシウムイオンに交換された実施例12の蓄熱材を得た。イオン交換可能なカチオンのカルシウムイオン交換率は89%であった。
Example 12
Except for using calcium chloride instead of magnesium chloride, ion exchange was performed in the same manner as in Example 10 to obtain a heat storage material of Example 12 in which the heat storage material of Example 6 was replaced with calcium ions. The calcium ion exchange rate of the ion-exchangeable cation was 89%.

[評価結果]
実施例1〜9及び比較例1、2の蓄熱材のかさ密度、摩耗減少量、単位体積(L)当たりの吸着容量及び圧縮強度の評価結果を以下の表3に示す。また、実施例1〜9及び比較例1、2の蓄熱材において、4A 16×30の含有率を横軸とし、かさ密度を縦軸としたグラフを図1に、4A 16×30の含有率を横軸とし、摩耗減少量を縦軸としたグラフを図2に示す。また、4A 16×30の含有率を横軸とし、単位体積(L)当たりの水分吸着容量を縦軸としたグラフを図3に示す。
さらに、実施例2,4,5,6,7及び比較例1、2の蓄熱性能の評価結果を表4に、4A 16×30の含有率を横軸とし、発熱温度を縦軸としたグラフを図4に、それぞれ示す。
[Evaluation results]
Table 3 below shows the evaluation results of bulk density, wear reduction, adsorption capacity per unit volume (L), and compressive strength of the heat storage materials of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2. In addition, in the heat storage materials of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2, a graph with the content rate of 4A 16 × 30 on the horizontal axis and the bulk density on the vertical axis is shown in FIG. 1 and the content rate of 4A 16 × 30. 2 is a graph with the horizontal axis representing the amount of wear reduction and the vertical axis representing the amount of wear reduction. Further, FIG. 3 is a graph in which the horizontal axis represents the content of 4A 16 × 30 and the vertical axis represents the moisture adsorption capacity per unit volume (L).
Furthermore, the evaluation results of the heat storage performance of Examples 2, 4, 5, 6, 7 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 4, and the graph shows the content of 4A 16 × 30 on the horizontal axis and the exothermic temperature on the vertical axis. Are shown in FIG.

表3に示すように、実施例1〜9と、比較例1、2とを比較することにより、複数の異なるピーク位置の粒度分布ピークを有する蓄熱材は、1つの粒度分布ピークを有する蓄熱材に比べてかさ密度を高くできることがわかった。これより、複数の異なるピーク位置の粒度分布ピークを有する蓄熱材を用いることにより、蓄熱材の充填密度を高くできることがわかった。これにより、蓄熱装置を小型化することができる。
また、実施例1〜9と、比較例1、2とを比較することにより、複数の異なるピーク位置の粒度分布ピークを有する蓄熱材は、1つの粒度分布ピークを有する蓄熱材に比べて単位体積当たりの吸着容量を高くできることがわかった。これより、複数の異なるピーク位置の粒度分布ピークを有する蓄熱材を用いることにより、1つの粒度分布ピークを有する蓄熱材に比べて、吸着質が水や水蒸気の場合、少ない量の蓄熱材で同等量の水分を吸着でき、それに対応して同等の蓄熱性能を達成できることがわかった。これにより、蓄熱装置を小型化することができる。
As shown in Table 3, by comparing Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2, a heat storage material having a particle size distribution peak at a plurality of different peak positions is a heat storage material having one particle size distribution peak. It was found that the bulk density can be increased as compared with. From this, it was found that by using a heat storage material having particle size distribution peaks at a plurality of different peak positions, the packing density of the heat storage material can be increased. Thereby, a thermal storage apparatus can be reduced in size.
In addition, by comparing Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2, the heat storage material having a particle size distribution peak at a plurality of different peak positions is unit volume compared to the heat storage material having one particle size distribution peak. It was found that the adsorption capacity per hit can be increased. As a result, by using a heat storage material having particle size distribution peaks at a plurality of different peak positions, a smaller amount of heat storage material is equivalent when the adsorbate is water or water vapor compared to a heat storage material having one particle size distribution peak. It was found that an amount of moisture could be adsorbed and correspondingly the same heat storage performance could be achieved. Thereby, a thermal storage apparatus can be reduced in size.

比較例2の蓄熱材の耐摩耗性が比較例1の蓄熱材の耐摩耗性に比べて低いため、比較例1の蓄熱材及び比較例2の蓄熱材を混合して作製した実施例1〜8の蓄熱材の耐摩耗性は、比較例1の蓄熱材の耐摩耗性よりも低かった。しかし、実施例1〜8の蓄熱材の耐摩耗性における理論値と実測値とを比較すると、耐摩耗性の低い蓄熱材を混合した割には、実施例1〜8の蓄熱材の耐摩耗性が高いことがわかった。これより、複数の異なるピーク位置の粒度分布ピークを有する蓄熱材を用いることにより、蓄熱材の耐摩耗性を高めることができることがわかった。これにより、蓄熱装置が外部から振動を受けても、蓄熱装置に含まれる蓄熱材が摩耗し、これにより発生した粉塵が通気性や通液性を悪くしたり、または、コンプレッサーの摺動面を損傷したり、膨張弁の細孔を閉塞させたりすることを抑制することができる。   Since the wear resistance of the heat storage material of Comparative Example 2 is lower than the wear resistance of the heat storage material of Comparative Example 1, Examples 1 to 1 prepared by mixing the heat storage material of Comparative Example 1 and the heat storage material of Comparative Example 2 were prepared. The wear resistance of the heat storage material of No. 8 was lower than the wear resistance of the heat storage material of Comparative Example 1. However, when comparing the theoretical value and the actual measurement value in the wear resistance of the heat storage material of Examples 1 to 8, the wear resistance of the heat storage material of Examples 1 to 8 is compared to the mixing of the heat storage material having low wear resistance. It was found that the nature is high. From this, it was found that the wear resistance of the heat storage material can be enhanced by using the heat storage material having particle size distribution peaks at a plurality of different peak positions. As a result, even if the heat storage device receives vibration from the outside, the heat storage material contained in the heat storage device wears out, and dust generated thereby deteriorates air permeability and liquid permeability, or the sliding surface of the compressor It is possible to suppress damage or blocking of the pores of the expansion valve.

比較例1の蓄熱材の圧縮強度が比較例2の蓄熱材の圧縮強度に比べて低いため、比較例1の蓄熱材及び比較例2の蓄熱材を混合して作製した蓄熱材の中でも比較例1の含有比率が高い、実施例1、2の蓄熱材の圧縮強度は、比較例2の蓄熱材の圧縮強度よりも低かった。また、比較例1の蓄熱材の及び比較例2の蓄熱材を混合して作製した蓄熱材の中でも比較例2の蓄熱材の含有比率が高い、実施例8、9の蓄熱材の圧縮強度は、比較例2の蓄熱材の圧縮強度よりも低かった。これは、比較例1の蓄熱材の含有比率が極端に低く、孤立しやすい条件であったため、圧縮の際、負荷が複数の蓄熱材に分散できなかったことにより、局部的に比較例1の蓄熱材が圧潰してしまったためである。しかし、実施例3〜7の蓄熱材の圧縮強度は、比較例1、2の蓄熱材の圧縮強度より高いことがわかった。これより、複数の異なるピーク位置の粒度分布ピークを有する蓄熱材を用いることにより、蓄熱材の圧縮強度を高めることができることがわかった。これにより、蓄熱装置が外部から圧力を受けても、蓄熱装置に含まれる蓄熱材が圧潰し、これにより発生した粉塵が通気性や通液性を悪くしたり、または、コンプレッサーの摺動面を損傷したり、膨張弁の細孔を閉塞させたりすることを抑制することができる。   Since the compressive strength of the heat storage material of Comparative Example 1 is lower than the compression strength of the heat storage material of Comparative Example 2, the heat storage material produced by mixing the heat storage material of Comparative Example 1 and the heat storage material of Comparative Example 2 is a comparative example. The compressive strength of the heat storage material of Examples 1 and 2 having a high content ratio of 1 was lower than the compression strength of the heat storage material of Comparative Example 2. Further, among the heat storage materials produced by mixing the heat storage material of Comparative Example 1 and the heat storage material of Comparative Example 2, the content ratio of the heat storage material of Comparative Example 2 is high. It was lower than the compressive strength of the heat storage material of Comparative Example 2. This is because the content ratio of the heat storage material of Comparative Example 1 was extremely low, and it was easy to be isolated. Therefore, when compressing, the load could not be distributed to a plurality of heat storage materials, and therefore locally of Comparative Example 1 This is because the heat storage material has been crushed. However, it turned out that the compressive strength of the heat storage material of Examples 3-7 is higher than the compressive strength of the heat storage material of Comparative Examples 1 and 2. From this, it was found that the compressive strength of the heat storage material can be increased by using the heat storage material having particle size distribution peaks at a plurality of different peak positions. As a result, even if the heat storage device receives pressure from the outside, the heat storage material contained in the heat storage device is crushed, and the dust generated thereby deteriorates air permeability and liquid permeability, or the sliding surface of the compressor It is possible to suppress damage or blocking of the pores of the expansion valve.

あらかじめ450℃で焼成し、脱水させた実施例2,4,5,6,7及び比較例1、2の蓄熱材における発熱温度を比較することにより、複数の異なるピーク位置の粒度分布ピークを有する蓄熱材のうち、1つの粒度分布ピークを有する蓄熱材に比べて、第1の蓄熱材(4A 16×30)と第2の蓄熱材(4A 8×12)を混合することによってかさ密度を高くすることができたもののうち、特に第2の蓄熱材の比率が多いものが発熱温度を高くすることができることがわかった。これより、1つの粒度分布を有する蓄熱材に比べ、蓄熱材をさらに高密度に充填し、かつ発生する熱量を向上させるという観点から、第1の粒度分布ピークを有する第1の蓄熱材(4A 16×30)と第2の粒度分布ピークを有する第2の蓄熱材(4A 8×12)との質量比(第1の蓄熱材:第2の蓄熱材)は、好ましくは5:95〜95:5であり、より好ましくは10:90〜90:10であり、さらに好ましくは20:80〜80:20であり、さらに好ましくは30:70〜70:30であり、さらに好ましくは30:70〜50:50であることがわかった。
すなわち、合成ゼオライト4A 16×30(比較例1)と4A 8×12(比較例2)の蓄熱材との含有比率を変更した実施例2、4、5、6、7及び比較例1、2の蓄熱性能を前述の方法で測定した結果を示す表4から、各実施例、比較例の20g当たりの発熱温度の比較によって、実施例6、即ち、4A 8×12の含有割合60wt%で発熱温度が58.4℃と最高を示すことが確認された。また、実施例5、7でも比較例2よりも高い発熱温度が得られることがわかった。
By comparing the exothermic temperatures in the heat storage materials of Examples 2, 4, 5, 6, 7 and Comparative Examples 1 and 2, which were previously baked and dehydrated at 450 ° C., they have particle size distribution peaks at a plurality of different peak positions. The bulk density is increased by mixing the first heat storage material (4A 16 × 30) and the second heat storage material (4A 8 × 12) as compared to the heat storage material having one particle size distribution peak among the heat storage materials. Of those that could be done, it was found that those having a large ratio of the second heat storage material can raise the heat generation temperature. Accordingly, the first heat storage material (4A) having the first particle size distribution peak from the viewpoint of filling the heat storage material with higher density and improving the amount of heat generated compared to the heat storage material having one particle size distribution. 16 × 30) and the second heat storage material (4A 8 × 12) having a second particle size distribution peak (first heat storage material: second heat storage material) is preferably 5:95 to 95 : 5, more preferably 10:90 to 90:10, still more preferably 20:80 to 80:20, still more preferably 30:70 to 70:30, still more preferably 30:70. It was found to be ~ 50: 50.
That is, Examples 2, 4, 5, 6, 7 and Comparative Examples 1 and 2 in which the content ratio between the heat storage material of synthetic zeolite 4A 16 × 30 (Comparative Example 1) and 4A 8 × 12 (Comparative Example 2) was changed. From Table 4 which shows the result of measuring the heat storage performance of the sample by the above-mentioned method, the heat generation was performed in Example 6, ie, 4A 8 × 12 content ratio 60 wt%, by comparing the heat generation temperature per 20 g of each Example and Comparative Example. It was confirmed that the temperature was the highest at 58.4 ° C. In addition, it was found that even in Examples 5 and 7, a higher heat generation temperature than in Comparative Example 2 was obtained.

[実施例6のイオン交換蓄熱材を用いた実施例10〜12の蓄熱性能評価]
高い蓄熱性能が得られたカチオンがNaである実施例6に対して、イオン交換可能なカチオンが2価の金属イオンとして、マグネシウムイオン(実施例10)、コバルトイオン(実施例11)、カルシウムイオン(実施例12)となるように前述のイオン交換方法に従って変更した、それぞれの合成ゼオライトを用いて、先述の蓄熱評価と同様にして発熱温度を測定した。結果を表5に示す。
[Heat storage performance evaluation of Examples 10 to 12 using ion exchange heat storage material of Example 6]
In contrast to Example 6 in which the cation having high heat storage performance is Na, the ion-exchangeable cation is a divalent metal ion such as magnesium ion (Example 10), cobalt ion (Example 11), calcium ion. Using each synthetic zeolite, which was changed according to the above-described ion exchange method so as to be (Example 12), the exothermic temperature was measured in the same manner as in the heat storage evaluation described above. The results are shown in Table 5.

蓄熱性能は、A型合成ゼオライトにおいてマグネシウムイオンによって、交換可能なイオン数の49%が置換された合成ゼオライトが最も優れていた。これらの結果から、2価の金属イオン交換をすることによって、蓄熱性能が向上することが確認された。   The heat storage performance was most excellent in synthetic zeolite in which 49% of the number of exchangeable ions was replaced by magnesium ions in the A-type synthetic zeolite. From these results, it was confirmed that heat storage performance is improved by performing divalent metal ion exchange.

本発明の蓄熱材は、蓄熱性能に優れるので、吸着式ヒートポンプなどの高い熱変換効率が要求される蓄熱装置、あるいは、蓄熱材の収納容積をより低減し、小型化が要求される蓄熱装置に好適に利用できる。   Since the heat storage material of the present invention is excellent in heat storage performance, it is a heat storage device that requires high heat conversion efficiency such as an adsorption heat pump, or a heat storage device that further reduces the storage capacity of the heat storage material and requires downsizing. It can be suitably used.

Claims (6)

粒状の合成ゼオライトからなる蓄熱材であって、A型合成ゼオライト、X型合成ゼオライト、及びY型合成ゼオライトから選ばれる1種、または2種以上の混合物であり、かつ前記合成ゼオライトが第1の粒度分布ピーク及び第2の粒度分布ピークを少なくとも有する蓄熱材。   A heat storage material composed of granular synthetic zeolite, which is one or a mixture of two or more selected from A-type synthetic zeolite, X-type synthetic zeolite, and Y-type synthetic zeolite, A heat storage material having at least a particle size distribution peak and a second particle size distribution peak. 前記合成ゼオライトの前記第1の粒度分布ピークのピーク位置が0.25mm以上1.5mm未満であり、前記第2の粒度分布ピークのピーク位置は1.5mm以上5mm以下である請求項1に記載の蓄熱材。 The peak position of the first particle size distribution peak of the synthetic zeolite is 0.25 mm or more and less than 1.5 mm, and the peak position of the second particle size distribution peak is 1.5 mm or more and 5 mm or less. Heat storage material. 前記合成ゼオライト中のイオン交換可能なカチオン数の10%以上が2価の金属イオンである請求項1又は2に記載の蓄熱材。   The heat storage material according to claim 1 or 2, wherein 10% or more of the number of cations capable of ion exchange in the synthetic zeolite is a divalent metal ion. 前記合成ゼオライト中のイオン交換可能なカチオン数の40%以上がマグネシウムイオン、コバルトイオン及びカルシウムイオンの中から選ばれる少なくとも一種である請求項1〜3に記載の蓄熱材。   4. The heat storage material according to claim 1, wherein 40% or more of the number of cations capable of ion exchange in the synthetic zeolite is at least one selected from magnesium ions, cobalt ions, and calcium ions. 飽和水分吸着状態でのかさ密度が1040g/L以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の蓄熱材。 The heat storage material according to any one of claims 1 to 4, wherein a bulk density in a saturated moisture adsorption state is 1040 g / L or more. 単位体積当たりの水分吸着量が193g/L以上である請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄熱材。   The heat storage material according to any one of claims 1 to 5, wherein a moisture adsorption amount per unit volume is 193 g / L or more.
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