JP2019137854A - 蓄熱材組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
固液相変化材(塩化カルシウム二水和物)(CaCl2・2H2O)を50.7重量%、融点調整剤(臭化アンモニウム)(NH4Br)を10.0重量%、水を24.0重量%、主に塩化ストロンチウム(SrCl2)を含有する核形成材を14.2重量%、黒鉛粉末(平均粒子径10.3μm、鱗状黒鉛A)を1.0重量%にして調整した蓄熱材組成物を実施例1の蓄熱材組成物とした。融点調整剤の添加により、蓄熱材組成物の凝固点(融点)を18℃に設定した。
実施例1の蓄熱材組成物において、融点調整剤の濃度を固定し、固液相変化材と水と核形成材とのそれぞれの比率を同じにして、黒鉛粉末の濃度を3.0重量%に変更する以外は、実施例1と同様にして調整した蓄熱材組成物を実施例2の蓄熱材組成物とした。
実施例1の蓄熱材組成物において、融点調整剤の濃度を固定し、固液相変化材と水と核形成材とのそれぞれの比率を同じにして、黒鉛粉末の濃度を5.0重量%に変更する以外は、実施例1と同様にして調整した蓄熱材組成物を実施例3の蓄熱材組成物とした。
実施例1の蓄熱材組成物において、融点調整剤の濃度を固定し、固液相変化材と水と核形成材とのそれぞれの比率を同じにして、黒鉛粉末の濃度を10.0重量%に変更する以外は、実施例1と同様にして調整した蓄熱材組成物を実施例4の蓄熱材組成物とした。
実施例1の蓄熱材組成物において、融点調整剤の濃度を固定し、固液相変化材と水と核形成材とのそれぞれの比率を同じにして、黒鉛粉末を添加しないこと以外は、実施例1と同様にして調整した蓄熱材組成物を比較例1の蓄熱材組成物とした。尚、図1には、実施例1−4と、比較例1の蓄熱材組成物の成分表を示す。
実施例1−4と、比較例1の蓄熱材組成物について、各蓄熱材組成物の周囲温度を所定の時間で約60℃から約0℃まで下げた(冷却)後に、再び約0℃から60℃まで上げる(加熱)操作のヒートサイクルを所定回数繰り返すことで、各蓄熱材組成物の温度変化を測定した。
図2には、5回目のヒートサイクルにおける実施例1−4と、比較例1の蓄熱材組成物の温度変化のグラフを示す。図2に示すように、ヒートサイクルの冷却時において、実施例1−4の蓄熱材組成物では、比較例1の蓄熱材組成物と比較して、単位時間当たりの冷却温度が大きく、冷却速度が速くなっていることが理解される。更に、黒鉛粉末の濃度が高くなる程、冷却速度を示すグラフの傾きが急になっていることが理解される。
固液相変化材(塩化カルシウム二水和物)(CaCl2・2H2O)を49.9重量%、融点調整剤(臭化アンモニウム)(NH4Br)を10.0重量%、水を23.6重量%、主に塩化ストロンチウム(SrCl2)を含有する核形成材を14.0重量%、黒鉛粉末(平均粒子径10.3μm、鱗状黒鉛A)を1.0重量%、親水性増粘剤(PEG/PPGの水溶性コポリマー、ポリマーA)を1.5重量%にして調整した蓄熱材組成物を実施例1の蓄熱材組成物とした。融点調整剤の添加により、蓄熱材組成物の凝固点(融点)を18℃に設定した。
実施例5の蓄熱材組成物において、融点調整剤の濃度を固定し、固液相変化材と水と核形成材とのそれぞれの比率を同じにして、黒鉛粉末の濃度を3.0重量%に変更する以外は、実施例5と同様にして調整した蓄熱材組成物を実施例6の蓄熱材組成物とした。
実施例5の蓄熱材組成物において、融点調整剤の濃度を固定し、固液相変化材と水と核形成材とのそれぞれの比率を同じにして、黒鉛粉末の濃度を5.0重量%に変更する以外は、実施例5と同様にして調整した蓄熱材組成物を実施例7の蓄熱材組成物とした。
実施例5の蓄熱材組成物において、融点調整剤の濃度を固定し、固液相変化材と水と核形成材とのそれぞれの比率を同じにして、黒鉛粉末の濃度を10.0重量%に変更する以外は、実施例5と同様にして調整した蓄熱材組成物を実施例8の蓄熱材組成物とした。尚、図3には、実施例5−8と、比較例1の蓄熱材組成物の成分表を示す。
実施例5−8と、比較例1の蓄熱材組成物について、上述と同様に、ヒートサイクルを所定回数繰り返すことで、各蓄熱材組成物の温度変化を測定した。
図4には、5回目のヒートサイクルにおける実施例5−8と、比較例1の蓄熱材組成物の温度変化のグラフを示す。図4に示すように、ヒートサイクルの冷却時において、実施例5−8の蓄熱材組成物では、比較例1の蓄熱材組成物と比較して、冷却速度が速いことと、過冷却現象が抑えられていることが確認出来た。又、ヒートサイクルの加熱時において、実施例5−8の蓄熱材組成物では、比較例1の蓄熱材組成物と比較して、加熱速度が速いことと、グラフの立ち上がりが早いことが確認出来た。特に、親水性増粘剤の添加により、親水性増粘剤を添加していない場合と比較して、冷却速度の向上と過冷却現象の抑制と加熱速度の向上が見られた。
固液相変化材(塩化カルシウム二水和物)を43.9重量%、融点調整剤(臭化アンモニウム)を10.0重量%、水を20.8重量%、主に塩化ストロンチウム(SrCl2)を含有する核形成材を12.3重量%、黒鉛粉末(平均粒子径11.0μm、鱗状黒鉛B)を10.0重量%、親水性増粘剤(PEG/PPGの水溶性コポリマー、ポリマーA)を1.5重量%にして調整した蓄熱材組成物を実施例9の蓄熱材組成物とした。
実施例9の蓄熱材組成物において、黒鉛粉末を黒鉛粉末(平均粒子径10.3μm、鱗状黒鉛A)に変更し、増粘剤を他の増粘剤(ヒプロメロース、ポリマーB)に変更する以外は、実施例9と同様にして調整した蓄熱材組成物を実施例10の蓄熱材組成物とした。
実施例9の蓄熱材組成物において、黒鉛粉末を黒鉛粉末(平均粒子径11.2μm、人造黒鉛A)に変更する以外は、実施例9と同様にして調整した蓄熱材組成物を実施例10の蓄熱材組成物とした。
実施例9の蓄熱材組成物において、黒鉛粉末を黒鉛粉末(平均粒子径10.3μm、鱗状黒鉛A)に変更する以外は、実施例9と同様にして調整した蓄熱材組成物を実施例12の蓄熱材組成物とした。尚、図6には、実施例9−12と、比較例1の蓄熱材組成物の成分表を示す。
実施例9−12と、比較例1の蓄熱材組成物について、上述と同様に、ヒートサイクルを所定回数繰り返すことで、各蓄熱材組成物の温度変化を測定した。
図7には、5回目のヒートサイクルにおける実施例9−12と、比較例1の蓄熱材組成物の温度変化のグラフを示す。図7に示すように、ヒートサイクルの冷却時において、実施例9−12の蓄熱材組成物では、比較例1の蓄熱材組成物と比較して、冷却速度が速いことと、過冷却現象が抑えられていることが再現出来た。更に、黒鉛粉末の種類が変更され、増粘剤の種類が変更されても、同様の作用効果があった。
固液相変化材(塩化カルシウム二水和物)を47.9重量%、融点調整剤(臭化アンモニウム)を10重量%、水を22.7重量%、主に塩化ストロンチウム(SrCl2)を含有する核形成材を13.4重量%、黒鉛粉末(平均粒子径10.3μm、鱗状黒鉛A)を5.0重量%、親水性増粘剤(キサンタンガム、ポリマーC)を1.0重量%にして調整した蓄熱材組成物を実施例13の蓄熱材組成物とした。
実施例13の蓄熱材組成物において、増粘剤を他の増粘剤(ヒドロキシエチルセルロース、ポリマーD)に変更する以外は、実施例13と同様にして調整した蓄熱材組成物を実施例14の蓄熱材組成物とした。尚、図9には、実施例13−14と、比較例1の蓄熱材組成物の成分表を示す。
実施例13−14と、比較例1の蓄熱材組成物について、上述と同様に、ヒートサイクルを所定回数繰り返すことで、各蓄熱材組成物の温度変化を測定した。尚、約60℃から約0℃までの冷却時間は1時間とし、約0℃で11時間放置後に、再度、約0℃から約60℃までの加熱時間は1時間とし、約60℃で11時間放置後に冷却するヒートサイクルを繰り返した。
図10には、15回目のヒートサイクルにおける実施例13−14と、比較例1の蓄熱材組成物の温度変化のグラフを示す。図10に示すように、ヒートサイクルの冷却時において、実施例13−14の蓄熱材組成物では、比較例1の蓄熱材組成物と比較して、冷却速度が速いことと、過冷却現象が抑えられていることが再現出来た。更に、黒鉛粉末の種類が変更され、増粘剤の種類が変更されても、同様の作用効果があった。
実施例13−14の蓄熱材組成物について、試験管に入れて、ヒートサイクルを繰り返し、黒鉛粉末の沈降の度合いを試験管の透け具合で確認した。
図11には、実施例13におけるヒートサイクル前の初期と55回目のヒートサイクル後と120回目のヒートサイクル後の試験管写真と、実施例14におけるヒートサイクル前の初期と30回目のヒートサイクル後と80回目のヒートサイクル後の試験管写真とを示す。図11に示すように、実施例13−14の蓄熱材組成物では、ヒートサイクルを数十回以上繰り返したとしても、黒鉛粉末が沈降せずに、試験管の背面から照らした光が黒鉛粉末により遮られていることが理解される。これにより、親水性増粘剤の添加により、黒鉛粉末の沈降が著しく抑制され、その結果、冷却速度の向上と過冷却現象の抑制と加熱速度の向上とに繋がると推測される。
比較例1の蓄熱材組成物において、融点調整剤の濃度を固定し、固液相変化材と水と核形成材とのそれぞれの比率を同じにして、黒鉛粉末の代わりに、熱伝導性粉末{四酸化三鉄(Fe3O4)}を1.0重量%添加したこと以外は、比較例1と同様にして調整した蓄熱材組成物を比較例2の蓄熱材組成物とした。
比較例1の蓄熱材組成物において、融点調整剤の濃度を固定し、固液相変化材と水と核形成材とのそれぞれの比率を同じにして、熱伝導性粉末の濃度を5.0重量%に変更する以外は、比較例1と同様にして調整した蓄熱材組成物を比較例3の蓄熱材組成物とした。
比較例1の蓄熱材組成物において、融点調整剤の濃度を固定し、固液相変化材と水と核形成材とのそれぞれの比率を同じにして、熱伝導性粉末の濃度を10.0重量%に変更する以外は、比較例1と同様にして調整した蓄熱材組成物を比較例4の蓄熱材組成物とした。
比較例1の蓄熱材組成物において、融点調整剤の濃度を固定し、固液相変化材と水と核形成材とのそれぞれの比率を同じにして、熱伝導性粉末の濃度を20.0重量%に変更する以外は、比較例1と同様にして調整した蓄熱材組成物を比較例5の蓄熱材組成物とした。尚、図12には、比較例1−5の蓄熱材組成物の成分表を示す。
比較例1−5の蓄熱材組成物について、各蓄熱材組成物の周囲温度を所定の時間で約40℃から−4℃まで下げた(冷却)後に、再び−4℃から40℃まで上げる(加熱)操作のヒートサイクルを所定回数繰り返すことで、各蓄熱材組成物の温度変化を測定した。
図13には、1回目のヒートサイクルにおける比較例1−5の蓄熱材組成物の温度変化のグラフを示す。図13に示すように、ヒートサイクルの冷却時及び加熱時において、比較例1−5の蓄熱材組成物では、ほぼ同一の温度曲線を描いており、熱伝導性粉末の作用効果が全く無いことが理解される。
Claims (4)
- 所定の温度範囲において固体と液体との間で相変化を行う固液相変化材と、水と、塩化ストロンチウムを主成分とする核形成材と、黒鉛粉末とを含有する蓄熱材組成物。
- 所定の温度範囲において固体と液体との間で相変化を行う固液相変化材と、水と、塩化ストロンチウムを主成分とする核形成材と、黒鉛粉末とを含有し、
前記黒鉛粉末の濃度が、全蓄熱材組成物に対して1.0重量%〜10.0重量%である
蓄熱材組成物。 - 所定の温度範囲において固体と液体との間で相変化を行う固液相変化材と、水と、塩化ストロンチウムを主成分とする核形成材と、黒鉛粉末と、親水性の増粘剤とを含有する蓄熱材組成物。
- 所定の温度範囲において固体と液体との間で相変化を行う固液相変化材と、水と、塩化ストロンチウムを主成分とする核形成材と、黒鉛粉末と、親水性の増粘剤とを含有し、
前記増粘剤の濃度が、全蓄熱材組成物に対して0.1重量%〜5.0重量%である
蓄熱材組成物。
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