JP2020128474A

JP2020128474A - 潜熱蓄熱材組成物

Info

Publication number: JP2020128474A
Application number: JP2019021225A
Authority: JP
Inventors: 西川　直樹; Naoki Nishikawa; 直樹西川
Original assignee: Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2019-02-08
Filing date: 2019-02-08
Publication date: 2020-08-27
Anticipated expiration: 2039-02-08
Also published as: JP7121673B2

Abstract

【課題】ミョウバンを主成分とする潜熱蓄熱材に対し、過冷却現象の発現を、より確実に抑制して、蓄えていた潜熱を放熱することができる潜熱蓄熱材組成物を提供する。【解決手段】本開示の一態様として、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱またはその放熱を行う潜熱蓄熱材１０を主成分に、該潜熱蓄熱材１０の物性を調整する添加剤２０を配合してなる潜熱蓄熱材組成物１において、潜熱蓄熱材１０は、第１のミョウバンであり、添加剤２０は、融液状態にある第１のミョウバンに対し、結晶化の誘起を促す過冷却防止剤２１であり、過冷却防止剤２１は、第１のミョウバンより高融点の第２のミョウバンである。【選択図】図１

Description

本開示は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱またはその放熱を行う潜熱蓄熱材に、この潜熱蓄熱材の過冷却現象を抑える添加剤を配合した潜熱蓄熱材組成物に関する。

潜熱蓄熱材（PCM：Phase Change Material）は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱または放熱を行う物性を有しており、本来廃棄される排熱を蓄熱し、蓄えた熱を必要に応じて取り出すことで、エネルギが無駄なく有効に活用できる。潜熱蓄熱材となる物質は、数多く存在するが、その中でも、ミョウバン系の潜熱蓄熱材は、蓄熱性能に優れていることから、広い分野での応用が期待されている。

他方、潜熱蓄熱材には、融液状態から凝固点以下に冷却しても結晶化しない過冷却現象が生じてしまうことがある。過冷却現象が発現すると、一度融解した潜熱蓄熱材は、融液状態のまま凝固せず、潜熱を放熱できなくなり、融液に衝撃を与える等の過冷却防止機構を設けない限り、潜熱蓄熱材に蓄えた潜熱の時間差利用が不可能になってしまう。このような過冷却現象を防ぐため、一般的には、特許文献１に例示されているように、過冷却防止剤が、潜熱蓄熱材と共に配合される。過冷却防止剤は、融液状態にある潜熱蓄熱材の結晶化の誘起を促す添加剤である。

特許文献１は、主成分とするミョウバン系の潜熱蓄熱材であるアンモニウムミョウバン（融点９４〜９５℃）に、その過冷却防止剤として、弗化カルシウム（ＣａＦ_２）結晶と硫黄（Ｓ）結晶との混合物を加えた蓄熱材である。特許文献１は、弗化カルシウム結晶と硫黄結晶との混合物を、かごの中に収容して、アンモニウムミョウバン溶液の中に吊り下げる手段や、または弗化カルシウム結晶と硫黄結晶を、直にアンモニウムミョウバンの溶液中に投入する手段を採っている。特許文献１では、何れの手段でも、アンモニウムミョウバンの溶液の過冷却現象を解除するにあたり、アンモニウムミョウバンの溶液中で、弗化カルシウム結晶と硫黄結晶とを、互いに接触または近接させておくことが、核生成を行う上で必要になっている。

特公昭５７−３４９号公報

しかしながら、特許文献１では、過冷却防止剤は、弗化カルシウム結晶と硫黄結晶との混合物であるため、各々の結晶を混ぜ合わせる調整が適切な状態で行われていないと、過冷却現象を解除するのに必要な核が、アンモニウムミョウバンの融液中で生成し難くなってしまう虞がある。加えて、過冷却防止剤は、弗化カルシウム結晶と硫黄結晶との混合物であり、互いに接触または近接させておくことが、核生成を行う上で必要になっているため、特許文献１の蓄熱材を、例えば、自動車への車載、給食や弁当等の保温輸送等の用途で使用する場合、移動時に、弗化カルシウム結晶と硫黄結晶とが、大きく互いに離間してしまい、過冷却防止剤として機能しなくなる虞もある。それ故に、弗化カルシウム結晶と硫黄結晶との混合物を過冷却防止剤とした特許文献１の蓄熱材は、使い勝手の良くない技術である。

本開示は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ミョウバンを主成分とする潜熱蓄熱材に対し、過冷却現象の発現を、より確実に抑制して、蓄えていた潜熱を放熱することができる潜熱蓄熱材組成物を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱またはその放熱を行う潜熱蓄熱材を主成分に、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、第１のミョウバンであり、前記添加剤は、融液状態にある前記第１のミョウバンに対し、結晶化の誘起を促す過冷却防止剤であり、前記過冷却防止剤は、前記第１のミョウバンより高融点の第２のミョウバンであること、を特徴とする。

この態様によれば、ミョウバンの過冷却現象を抑制するのに必要な核として、ミョウバン（潜熱蓄熱材）の結晶核が生成されるようになる。そのため、潜熱蓄熱材の結晶化が、過冷却防止剤に基づくミョウバンの結晶核の生成によって、誘起され、潜熱蓄熱材組成物は、融液状態からの冷却過程において、潜熱蓄熱材の融点と凝固点の乖離を抑制しつつ、蓄えていた潜熱を放熱することができる。

特に、潜熱蓄熱材として使用される第１のミョウバンと、過冷却防止剤として使用される第２のミョウバンとは、ともにミョウバンである。そのため、第２のミョウバンから構成される過冷却防止剤は、第１のミョウバンから構成される潜熱蓄熱材と格子定数や結合性が一致しているので、第１のミョウバンから構成される潜熱蓄熱材に対する過冷却防止剤の条件を満たしている。

したがって、ミョウバンを主成分とする潜熱蓄熱材に対し、過冷却現象の発現をより確実に抑制して、蓄熱していた潜熱を放熱することができる。

上記の態様においては、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占める前記第２のミョウバンの配合比率は、１０ｗｔ％以下であること、が好ましい。

この態様によれば、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占める第２のミョウバンの配合比率は、第１のミョウバンの高い蓄熱量を損なわないために、１０ｗｔ％以下となっている。これにより、潜熱蓄熱材組成物を、より確実に、融液状態から冷却する過程において、潜熱蓄熱材の融点と凝固点の乖離を抑制するので、ミョウバンを主成分とする潜熱蓄熱材における過冷却現象の発現を抑制できる。

上記の態様においては、前記第１のミョウバンと前記第２のミョウバンは、それぞれ、１価の陽イオンの硫酸塩と３価の金属イオンの硫酸塩の複塩から成る無機塩結晶であり、前記１価の陽イオンは、アンモニウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、ルビジウムイオンのうちのいずれかであり、前記３価の金属イオンは、鉄イオン（ＩＩＩ）、アルミニウムイオン、クロムイオン（ＩＩＩ）のうちのいずれかであること、が好ましい。

この態様によれば、市場で幅広く流通して入手し易く安価であるミョウバンが使用されるので、コストが低減される。

上記の態様においては、前記第１のミョウバンは、鉄ミョウバン十二水和物（ＦｅＮＨ_４（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ）であり、前記第２のミョウバンは、アンモニウムミョウバン十二水和物（ＡｌＮＨ_４（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ）、カリウムミョウバン十二水和物（ＡｌＫ（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ）、ナトリウムミョウバン十二水和物（ＡｌＮａ（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ）、のうちのいずれかであること、が好ましい。

この態様によれば、コストを低減しながら、より確実に、ミョウバンを主成分とする潜熱蓄熱材における過冷却現象の発現を抑制できる。

本開示の潜熱蓄熱材組成物によれば、ミョウバンを主成分とする潜熱蓄熱材に対し、過冷却現象の発現を、より確実に抑制して、蓄えていた潜熱を放熱することができる。

本実施形態の潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図である。サンプルＮｏ．１の潜熱蓄熱材の放熱試験結果を示すグラフである。サンプルＮｏ．２〜４の潜熱蓄熱材組成物の放熱試験結果を示すグラフである。サンプルＮｏ．１の潜熱蓄熱材とサンプルＮｏ．２〜４の潜熱蓄熱材組成物の放熱開始温度の一覧を示す表である。

（実施形態）
以下、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物について詳細に説明する。潜熱蓄熱材組成物は、熱供給源から提供された熱を潜熱蓄熱材に一時的に蓄えた後、熱需要先で、潜熱蓄熱材に蓄えた潜熱の熱エネルギを、その時間差をもって活用する目的で用いられる。このような潜熱蓄熱材組成物は、所定の収容手段の空間内に収容された充填容器（図示省略）に、漏れのない態様で、液密かつ気密に充填され、充填された充填容器の内外で、潜熱の出入りを利用して、蓄えた熱を必要に応じて取り出すことができ、蓄熱とその放熱のサイクルを複数回繰り返して使用される。

潜熱蓄熱材組成物は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱またはその放熱を行う潜熱蓄熱材を主成分に、この潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合して構成されている。本実施形態では、潜熱蓄熱材は、第１のミョウバンである。添加剤は、融液状態にある第１のミョウバンに対し、結晶化の誘起を促す過冷却防止剤である。また、本実施形態では、過冷却防止剤は、潜熱蓄熱材として使用する第１のミョウバンよりも融点の高い第２のミョウバンである。そして、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占める第２のミョウバンの配合比率は、１０ｗｔ％以下である。

なお、ミョウバンは、１価の陽イオンの硫酸塩（Ｍ^Ｉ _２（ＳＯ_４））と、３価の金属イオンの硫酸塩（Ｍ^ＩＩＩ _２（ＳＯ_４）_３）との複塩の総称であり、Ｍ^ＩＭ^ＩＩＩ（ＳＯ_４）_２・ｎＨ_２Ｏ（ｎは０以上）の化学式で表される無機塩結晶である。

次に、潜熱蓄熱材組成物の構成について、実施例を挙げて、具体的に説明する。

（実施例）
図１に示すように、本実施例に係る潜熱蓄熱材組成物１は、潜熱蓄熱材１０と添加剤２０を配合した蓄熱材である。

潜熱蓄熱材１０は、本実施例では、第１のミョウバンとして、鉄ミョウバン十二水和物（硫酸アンモニウム鉄（ＩＩＩ）・１２水和物、ＦｅＮＨ_４（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ）の単種である。そして、この鉄ミョウバン十二水和物の融点は、４０℃である。なお、以下の説明において、鉄ミョウバン十二水和物は、単に「鉄ミョウバン」と称する場合もある。

添加剤２０は、過冷却防止剤２１であり、本実施例では、第１のミョウバンよりも融点の高い第２のミョウバンである。第２のミョウバンとしては、例えば、アンモニウムミョウバン十二水和物（硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水和物、ＡｌＮＨ４（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ）、カリウムミョウバン十二水和物（硫酸カリウムアルミニウム・１２水和物、ＡｌＫ（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ）、ナトリウムミョウバン十二水和物（硫酸ナトリウムアルミニウム・１２水和物、ＡｌＮａ（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ）のうちいずれかである。

なお、以下の説明において、アンモニウムミョウバン十二水和物は単に「アンモニウムミョウバン」と称する場合もあり、カリウムミョウバン十二水和物は単に「カリウムミョウバン」と称する場合もあり、ナトリウムミョウバン十二水和物は単に「ナトリウムミョウバン」と称する場合もある。

また、アンモニウムミョウバン十二水和物の融点は９３．５℃であり、カリウムミョウバン十二水和物の融点は９２．５℃であり、ナトリウムミョウバン十二水和物の融点は６０℃である。

＜検証実験の実施＞
次に、潜熱蓄熱材１０における過冷却現象の抑制にあたり、過冷却防止剤２１の効果を検証する目的で、実験を行った。実験は、前述した実施例に係る潜熱蓄熱材組成物１を５０ｇ、アルミラミネート袋に真空状態で封入したサンプルで行われた。

＜実験方法＞
実験では、恒温槽内で、はじめにサンプル内の潜熱蓄熱材組成物１または潜熱蓄熱材１０（以下、「潜熱蓄熱材組成物１等」と言う。）を、恒温槽内のヒータで６０℃に加熱する。そして、潜熱蓄熱材組成物１等が完全に融解した融液状態になったことを事前に確認した後、ヒータの作動をオフにした。次に、恒温槽の扉を閉めたまま、潜熱蓄熱材組成物１等の状態温度を測定しながら、恒温槽内の温度を６０℃から１０℃／ｈの速度で０℃まで降下させて、融液状態にある潜熱蓄熱材組成物１等を、完全な固体状態になるまで冷却した。全実験とも、ヒータの作動をオフに切り替えると同時に、潜熱蓄熱材組成物１等の状態温度の測定を開始し、潜熱蓄熱材組成物１等に温度変化がほとんどなくなるまで、そのまま継続的に温度測定を行った。併せて、恒温槽内の雰囲気温度の測定も行った。

各実験の条件は、以下の通りである。
＜実験１の条件＞
・サンプル１；潜熱蓄熱材１０
・潜熱蓄熱材１０；鉄ミョウバン十二水和物
・添加剤２０；配合せず
・潜熱蓄熱材１０と過冷却防止剤２１との配合割合（ｗｔ％）；１００：０

＜実験２の条件＞
・サンプル２：潜熱蓄熱材組成物１
・潜熱蓄熱材１０；鉄ミョウバン十二水和物
・添加剤２０；過冷却防止剤２１
・過冷却防止剤２１；アンモニウムミョウバン十二水和物
・潜熱蓄熱材１０と過冷却防止剤２１との配合割合（ｗｔ％）；９５：５

＜実験３の条件＞
・サンプル３：潜熱蓄熱材組成物１
・潜熱蓄熱材１０；鉄ミョウバン十二水和物
・添加剤２０；過冷却防止剤２１
・過冷却防止剤２１；カリウムミョウバン十二水和物
・潜熱蓄熱材１０と過冷却防止剤２１との配合割合（ｗｔ％）；９５：５

＜実験４の条件＞
・サンプル４：潜熱蓄熱材組成物１
・潜熱蓄熱材１０；鉄ミョウバン十二水和物
・添加剤２０；過冷却防止剤２１
・過冷却防止剤２１；ナトリウムミョウバン十二水和物
・潜熱蓄熱材１０と過冷却防止剤２１との配合割合（ｗｔ％）；９５：５

＜実験結果＞
実験１の結果では、図２に示すように、温度測定開始後、恒温槽内の雰囲気温度は、時間の経過と共に下がり続けた。他方で、実施例に係るサンプル１の潜熱蓄熱材１０（鉄ミョウバン）の温度は、恒温槽内の雰囲気温度が１１℃付近（＝温度Ｔ０ａ）となった時刻ｔ０ａになるまで、時間の経過と共に下がり続けた。そして、時刻ｔ０ａ以降に、サンプル１の潜熱蓄熱材１０の温度は、緩やかに変化するようになって、ゆっくりとした降温速度で下がりはじめた。そして、時刻ｔ０ｂに到達すると、サンプル１の潜熱蓄熱材１０の温度は、恒温槽内の雰囲気温度が０℃付近（＝温度Ｔ０ｂ）で、ほぼ一致するようになった。このように、時刻ｔ０ａから時刻ｔ０ｂまでの間、サンプル１の潜熱蓄熱材１０において、潜熱蓄熱材１０に蓄えていた潜熱放熱の挙動が確認された。

このようにして、サンプル１の潜熱蓄熱材１０（鉄ミョウバン）の放熱開始温度は、図４に示すように、１１℃であった。

これに対し、実験２〜４の結果では、図３に示すように、温度測定開始後、恒温槽内の雰囲気温度は、時間の経過と共に下がり続けた。他方で、実施例に係るサンプル２〜４の潜熱蓄熱材組成物１の温度は、恒温槽内の雰囲気温度が２２〜２４℃付近（＝Ｔ１ａ）となった時刻ｔ１ａになるまで、時間の経過と共に下がり続けた。そして、時刻ｔ１ａ以降に、サンプル２〜４の潜熱蓄熱材組成物１の温度は、緩やかに変化するようになって、ゆっくりとした降温速度で下がりはじめた。そして、時刻ｔ１ｂに到達すると、サンプル２〜４の潜熱蓄熱材組成物１の温度は、恒温槽内の雰囲気温度が０℃付近（＝Ｔ１ｂ）で、ほぼ一致するようになった。このように、時刻ｔ１ａから時刻ｔ１ｂまでの間、サンプル２〜４の潜熱蓄熱材組成物１において、潜熱蓄熱材組成物１に蓄えていた潜熱放熱の挙動が確認された。

このようにして、サンプル２〜４の潜熱蓄熱材組成物１の放熱開始温度は、図４に示すように、２２〜２４℃であった。詳しくは、サンプル２の潜熱蓄熱材組成物１（鉄ミョウバン＋アンモニウムミョウバン）の放熱開始温度は、２２．１℃であった。また、サンプル３の潜熱蓄熱材組成物１（鉄ミョウバン＋カリウムミョウバン）の放熱開始温度は、２４℃であった。サンプル４の潜熱蓄熱材組成物１（鉄ミョウバン＋ナトリウムミョウバン）の放熱開始温度は、２２．５℃であった。

＜考察＞
潜熱蓄熱材は、その融点以上の加熱により、固体状態から融液状態への相変化時に、潜熱を蓄えて蓄熱を行い、融点以下の温度で冷却する過程において、融液状態から固体状態への相変化時に、蓄えている潜熱を外部に放熱する。実験１では、サンプル１の潜熱蓄熱材１０は、鉄ミョウバンの単種だけが配合されていた。そのため、サンプル１において、潜熱蓄熱材１０の融液の温度が、融点４０℃より低い温度まで冷却されていると、理論上、元々４０℃以上の融液状態にあった鉄ミョウバンは本来、固体状態への相変化により、蓄えている潜熱を外部に放熱し、この放熱に伴って、潜熱蓄熱材１０の状態温度は、一時的に上昇するはずである。

しかしながら、実験結果より、温度が１１℃になるまで潜熱蓄熱材１０からの潜熱放熱の挙動が存在しないことから、潜熱蓄熱材１０で、融点４０℃より低い温度になっても、固体状態への相変化を起こさない過冷却現象が発現していることが判った。このことから、実験１のサンプル１では、このような過冷却現象を抑制するのに必要な核が鉄ミョウバン（潜熱蓄熱材１０）の融液に存在せず、また、過冷却防止剤も配合されていないことから、潜熱蓄熱材１０に過冷却現象が発現したものと考えられる。

これに対し、実施２〜４に係るサンプル２〜４では、何れも、潜熱蓄熱材組成物１を冷却し続ける中で、潜熱蓄熱材組成物１の状態温度が、その融点を下回りながらも、２２℃〜２４℃になった時点で、緩やかに変化するようになって、ゆっくりとした降温速度で下がり始めた。そして、潜熱蓄熱材組成物１の状態温度がそれまでほぼ同じような温度傾向にあった雰囲気温度に対して温度差を持つようになり、過冷却現象が抑制されていることが判った。このことから、実施２〜４に係るサンプル２〜４では、潜熱蓄熱材組成物１において、過冷却現象の発現が抑制された上で、融液状態から固体状態への相変化に伴う潜熱放熱により、潜熱蓄熱材組成物１自体が加熱されたものと考えられる。

換言すれば、潜熱蓄熱材組成物１では、何れも共通して、潜熱蓄熱材１０以外に、第２のミョウバンからなる過冷却防止剤２１が配合されており、この過冷却防止剤２１により、過冷却現象を抑制するのに必要な核が、鉄ミョウバンの潜熱蓄熱材１０の融液に存在している。そのため、鉄ミョウバンの潜熱蓄熱材１０で、過冷却現象の発現が抑制されているものと考えられる。

さらに詳しくは、融解したミョウバンが凝固する過程では、まず融液中にミョウバンの結晶の核が形成される。続いて、結晶の核を起点としてミョウバンの結晶が成長する。そして、最終的に、結晶成長が融液全体に波及して凝固が完了する。これに対し、過冷却現象は、融液を冷却しても結晶の核が形成されないために発生する。

ここで、過冷却防止剤は結晶核の代わりとなり、結晶成長の起点となる役割を果たす。そして、この過冷却防止剤の条件として、ベース材料との格子定数や結合性が一致することであると一般的に言われている。また、ミョウバン（ミョウバン結晶の水和物）は、いずれの物質においても同種の立方晶の結晶構造をとり、格子定数はおよそ１．２２ｎｍである。そのため、各ミョウバンは、２種類の結晶の格子定数の一致度合を表す格子整合性が高い。また、各ミョウバンは、結晶構造が同じであるため、結合性も一致しており、過冷却防止剤として機能し易いということが想定される。

そこで、本実施形態では、潜熱蓄熱材１０として使用する第１のミョウバンよりも融点の高い第２のミョウバンを過冷却防止剤２１として使用することにより、過冷却防止剤２１が潜熱蓄熱材１０に対する過冷却防止剤として機能し易くなったものと考えられる。

（本実施形態の潜熱蓄熱材組成物の作用・効果）
次に、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１の作用・効果について説明する。本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱またはその放熱を行う潜熱蓄熱材１０を主成分に、該潜熱蓄熱材１０の物性を調整する添加剤２０を配合してなる潜熱蓄熱材組成物である。そして、潜熱蓄熱材１０は、第１のミョウバンである。また、添加剤２０は、融液状態にある第１のミョウバンに対し、結晶化の誘起を促す過冷却防止剤２１である。そして、本実施形態では、過冷却防止剤２１は、第１のミョウバンより高融点の第２のミョウバンである。

これにより、ミョウバンの過冷却現象を抑制するのに必要な核として、ミョウバン（潜熱蓄熱材１０）の結晶核が生成されるようになる。そのため、潜熱蓄熱材１０の結晶化が、過冷却防止剤２１に基づくミョウバンの結晶核の生成によって、誘起され、潜熱蓄熱材組成物１は、融液状態からの冷却過程において、潜熱蓄熱材１０の融点と凝固点の乖離を抑制しつつ、蓄えていた潜熱を放熱することができる。

特に、本実施形態では、潜熱蓄熱材１０として使用される第１のミョウバンと、過冷却防止剤２１として使用される第２のミョウバンとは、ともにミョウバンであるので、同種の立方晶の結晶構造をとり、格子定数がほぼ同じである。そのため、潜熱蓄熱材１０として使用される第１のミョウバンと、過冷却防止剤２１として使用される第２のミョウバンとは、格子整合性が高い。また、潜熱蓄熱材１０として使用される第１のミョウバンと、過冷却防止剤２１として使用される第２のミョウバンとは、結晶構造が同種であるため、結合性も一致している。そのため、第２のミョウバンは、第１のミョウバンから構成される潜熱蓄熱材１０に対する過冷却防止剤２１として機能し易い。

このように、第２のミョウバンから構成される過冷却防止剤２１は、第１のミョウバンから構成される潜熱蓄熱材１０と格子定数や結合性が一致しているので、第１のミョウバンから構成される潜熱蓄熱材１０に対する過冷却防止剤の条件を満たしている。

そのため、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１によれば、ミョウバンを主成分とする潜熱蓄熱材１０に対し、過冷却現象の発現をより確実に抑制して、蓄熱していた潜熱を放熱することができる、という優れた効果を奏する。

また、ミョウバンは、パラフィンの倍程度の蓄熱量を有しており、不燃性かつ安全性が高い効果を奏する。

また、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１では、当該潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に占める第２のミョウバンの配合比率は、１０ｗ％以下である。これにより、潜熱蓄熱材組成物１を、より確実に、融液状態から冷却する過程において、潜熱蓄熱材１０の融点と凝固点の乖離を抑制するので、第１のミョウバンを主成分とする潜熱蓄熱材１０における過冷却現象の発現を抑制できる。

また、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１では、第１のミョウバンは、鉄ミョウバン十二水和物である。また、第２のミョウバンは、アンモニウムミョウバン十二水和物、カリウムミョウバン十二水和物、ナトリウムミョウバン十二水和物のうちのいずれかである。このようにして、市場で幅広く流通して入手し易く安価であるミョウバンが使用されるので、コストを低減しながら、より確実に、潜熱蓄熱材１０における過冷却現象の発現を抑制できる。

また、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１は、過冷却防止剤２１が失活しない温度域で繰り返し使用することが可能であるので、例えば災害時の蓄熱マットや住宅建材に適用できる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

また、第１のミョウバンと第２のミョウバンは、それぞれ、１価の陽イオンの硫酸塩と３価の金属イオンの硫酸塩の複塩から成る無機塩結晶である。そして、１価の陽イオンは、アンモニウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、ルビジウムイオンのうちのいずれかであればよい。また、３価の金属イオンは、鉄イオン（ＩＩＩ）、アルミニウムイオン、クロムイオン（ＩＩＩ）のうちのいずれかであればよい。

例えば、第２のミョウバンは第１のミョウバンより高融点であるとする条件のもと、第１のミョウバンと第２のミョウバンは、それぞれ、以下に示すものの何れかであってもよい。
（１）鉄ミョウバン十二水和物
（２）アンモニウムミョウバン十二水和物
（３）カリウムミョウバン十二水和物
（４）ナトリウムミョウバン十二水和物
（５）クロムミョウバン十二水和物（硫酸カリウムクロミウム（ＩＩＩ）・１２水和物、ＣｒＫ（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ、融点８９℃）
（６）ルビジウムミョウバン十二水和物（硫酸アンモニウムルビジウム・１２水和物、ＡｌＲｂ（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ、融点９９℃）

１潜熱蓄熱材組成物
１０潜熱蓄熱材
２０添加剤
２１過冷却防止剤
Ｔ０ａ温度
Ｔ０ｂ温度
Ｔ１ａ温度
Ｔ１ｂ温度
時刻ｔ０ａ
時刻ｔ０ｂ
時刻ｔ１ａ
時刻ｔ１ｂ

Claims

相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱またはその放熱を行う潜熱蓄熱材を主成分に、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、第１のミョウバンであり、
前記添加剤は、融液状態にある前記第１のミョウバンに対し、結晶化の誘起を促す過冷却防止剤であり、
前記過冷却防止剤は、前記第１のミョウバンより高融点の第２のミョウバンであること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
請求項１の潜熱蓄熱材組成物において、
当該潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占める前記第２のミョウバンの配合比率は、１０ｗｔ％以下であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
請求項１または２の潜熱蓄熱材組成物において、
前記第１のミョウバンと前記第２のミョウバンは、それぞれ、１価の陽イオンの硫酸塩と３価の金属イオンの硫酸塩の複塩から成る無機塩結晶であり、
前記１価の陽イオンは、アンモニウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、ルビジウムイオンのうちのいずれかであり、
前記３価の金属イオンは、鉄イオン（ＩＩＩ）、アルミニウムイオン、クロムイオン（ＩＩＩ）のうちのいずれかであること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
請求項３の潜熱蓄熱材組成物において、
前記第１のミョウバンは、鉄ミョウバン十二水和物（ＦｅＮＨ_４（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ）であり、
前記第２のミョウバンは、アンモニウムミョウバン十二水和物（ＡｌＮＨ_４（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ）、カリウムミョウバン十二水和物（ＡｌＫ（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ）、ナトリウムミョウバン十二水和物（ＡｌＮａ（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ）、のうちのいずれかであること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。