JP2019173017A - 潜熱蓄熱体マイクロカプセル、潜熱蓄熱体の製造方法、熱交換材料、および触媒機能性潜熱蓄熱体 - Google Patents
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Abstract
Description
群A:Ca、Si、Bi、Mg、Sb、In、Sn、Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pd、Ag、Au、Pb
群B:Al、Cr、Mn、Si、Mg、Co、Ni
2Al+4H2O→Al2O3・H2O+3H2↑
Al2O3・H2O→Al2O3+H2O↑
2Al+1.5O2→Al2O3
図1は、本発明に係る潜熱蓄熱体100の構造を概念的に説明するための断面図である。図中、符号10で示したものは、潜熱蓄熱材料から成る半径がRのコア粒子であり、このコア粒子10の表面は、該コア粒子10を組成する少なくとも1種の合金成分(組成元素)の酸化被膜20で被覆されている。
群A:Ca、Si、Bi、Mg、Sb、In、Sn、Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pd、Ag、Au、Pb
群B:Al、Cr、Mn、Si、Mg、Co、Ni
本発明において、上述の潜熱蓄熱体は、予め、コア粒子10の表面を化成被膜処理して一次被膜を形成し、この一次被膜を熱処理してコア粒子10の表面に二次被膜としての酸化被膜を形成することで製造される。
2Al+4H2O→Al2O3・H2O+3H2↑
Al2O3・H2O→Al2O3+H2O↑
2Al+1.5O2→Al2O3
20 酸化被膜
30 ビーカ
40 ホットプレート
50 攪拌棒
60 坩堝
70A 挿入棒
70B 熱電対
80A ヒータ
80B ヒータ
90A ガス導入口
90B ガス排出口
100 潜熱蓄熱体
200 熱処理炉
Claims (17)
- 合金の潜熱蓄熱材料から成るコア粒子の表面が、該コア粒子の組成元素の緻密な第1の酸化被膜と、該緻密な第1の酸化被膜の外表面に設けられた前記コア粒子の組成元素の第2の酸化被膜とからなる二重被膜で被覆されている潜熱蓄熱体マイクロカプセルであって、
前記コア粒子を成す合金は、下記のA群から選択される少なくとも1種の合金成分Aと下記のB群から選択される少なくとも1種の合金成分Bとの合金(A−B合金)であり、前記合金成分Aの酸化物生成の標準自由エネルギ(ΔGA 0)と前記合金成分Bの酸化物生成の標準自由エネルギ(ΔGB 0)がΔGA 0≧ΔGB 0の関係を満足する、潜熱蓄熱体マイクロカプセル。
群A:Ca、Si、Bi、Mg、Sb、In、Sn、Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pd、Ag、Au、Pb
群B:Al、Cr、Mn、Si、Mg、Co、Ni - 前記コア粒子を成す金属若しくは合金は、Al若しくはAl−Si合金であり、前記Al−Si合金は、融解時体積膨張率が負であるSiの含有比の調整により融解時の体積膨張率を低く制御可能である、請求項1に記載の潜熱蓄熱体マイクロカプセル。
- 前記第1の酸化被膜と前記第2の酸化被膜は何れもα−Al2O3である、請求項1又は2に記載の潜熱蓄熱体マイクロカプセル。
- 請求項1〜3の何れか1項に記載の潜熱蓄熱体であって、表面に機械的強度の強化のための金属被膜を備えている、潜熱蓄熱体マイクロカプセル。
- 前記潜熱蓄熱材料が固相状態にあるときに、前記コア粒子と前記第1の酸化被膜との間にバッファとしての空隙を有している、請求項1〜4の何れか1項に記載の潜熱蓄熱体マイクロカプセル。
- 金属若しくは合金の潜熱蓄熱材料から成るコア粒子の表面を化成被膜処理して一次被膜を形成する第1のステップと、
前記一次被膜を熱処理して前記コア粒子の表面に二次被膜としての酸化被膜を形成する第2のステップとを備えている、潜熱蓄熱体の製造方法。 - 前記第1のステップの化成被膜処理は、ゾル・ゲル法、陽極酸化処理、アルカリ−クロム塩酸法、ベーマイト法、クロム塩酸法、リン酸−クロム塩酸法、リン酸亜鉛法、ノンクロメート化成被膜処理法の何れかである、請求項6に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
- 前記第2のステップの熱処理を、前記潜熱蓄熱材料の融点以上の温度で実行する、請求項6又は7に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
- 前記潜熱蓄熱材料はAlまたはAl−Si合金から成り、前記第1のステップの化成被膜処理はベーマイト法で行う、請求項6又は7に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
- 前記潜熱蓄熱材料はAlまたはAl−Si合金から成り、前記第1のステップの化成被膜処理において、下記の反応式に従い前記一次被膜を形成する、請求項6又は7に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
2Al+4H2O→Al2O3・H2O+3H2↑ - 前記潜熱蓄熱材料はAlまたはAl−Si合金から成り、前記第2のステップの熱処理において、下記の2式の少なくとも一方の反応式に従い前記化成被膜をAl2O3とする、請求項6〜10の何れか1項に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
Al2O3・H2O→Al2O3+H2O↑
2Al+1.5O2→Al2O3 - 前記潜熱蓄熱材料はAlまたはAl−Si合金から成り、前記第2のステップの熱処理をα−Al2O3被膜が生成する温度で実行し、前記化成被膜及び該熱処理時の酸化により新たに形成される酸化被膜をα−Al2O3とする、請求項11に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
- 前記潜熱蓄熱材料はAlまたはAl−Si合金から成り、前記第1のステップの化成被膜処理に供する前記Al−Si合金のAl濃度を、前記第2のステップ完了後のAl−Si合金のAl濃度よりも高く設定する、請求項6〜12の何れか1項に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
- 前記潜熱蓄熱材料はAlまたはAl−Si合金から成り、前記第1のステップは、前記化成被膜処理に先立ち、前記コア粒子の表面のAl濃度を、バルクのAl濃度よりも高めておくサブステップを備えている、請求項6〜12の何れか1項に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
- 前記酸化被膜の表面に化学的若しくは物理的処理を行い、機械的強度の強化のための金属被膜を形成する第3のステップを備えている、請求項6〜14の何れか1項に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
- 請求項1〜5に記載の潜熱蓄熱マイクロカプセルが、耐熱性母材中に分散して坦持されている、熱交換材料。
- 請求項1〜5に記載の潜熱蓄熱マイクロカプセルの表面に触媒材料を担持または析出させた、触媒機能性潜熱蓄熱体。
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