JP2021084919A - 蓄熱材組成物及び建築物の冷暖房用の蓄熱システム - Google Patents
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Abstract
【課題】５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上である蓄熱材組成物、及びこの蓄熱材組成物を含む建築物の冷暖房用の蓄熱システムの提供。【解決手段】蓄熱材組成物は、塩化カルシウム６水和物、臭化アンモニウム、及び塩化カリウムからなる主剤を含み、主剤１００質量％中の、塩化カルシウム６水和物の含有量をＸ質量％、臭化アンモニウムの含有量をＹ質量％、塩化カリウムの含有量をＺ質量％と規定したとき、Ｘ、Ｙ、及びＺが下記式（１）〜（４）を満たす。［数１］Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００（１）［数２］Ｘ＋０．７１４Ｙ−９０．８５７≧０（２）［数３］Ｘ＋Ｙ−９９．０００≦０（３）［数４］４≦Ｙ≦１０（４）【選択図】図３
Description
本発明は、蓄熱材組成物及び建築物の冷暖房用の蓄熱システムに関する。
従来、液体から固体への相変化時や固体から液体への相変化時に発生又は吸収する潜熱を利用した潜熱蓄熱材組成物が知られている。潜熱蓄熱材組成物は、例えば、建築物の冷暖房の蓄熱システムに用いられる。以下、潜熱蓄熱材組成物を、単に「蓄熱材組成物」という。
蓄熱材組成物には、必要な温度域で安定して十分な蓄熱効果を有することが望まれる。このため、例えば蓄熱材組成物が建築物の冷暖房の蓄熱システムに用いられる場合、蓄熱材組成物には、以下のことが望まれる。すなわち、蓄熱材組成物には、蓄熱材組成物の相変化が建築物の冷暖房での使用温度に合致する又は近似する温度領域で生じること、及び、この温度領域における狭い温度幅で蓄熱量が大きいことが望まれる。
ここで、「建築物の冷暖房での使用温度に合致する又は近似する温度領域」を示す指標としては、例えば、この温度領域の下限温度を示す「５℃幅下限温度Ｔ５Ｌ」を用いることができる。また、「狭い温度幅で蓄熱量が大きいこと」を示す指標としては、例えば、「５℃幅融解潜熱Ｈ５」を用いることができる。
本明細書において、「５℃幅融解潜熱Ｈ５」とは「温度幅５℃の範囲での融解潜熱の総量」を意味し、ある温度ＴからＴ＋５℃の温度範囲における融解潜熱の総量Ｑ５について、Ｔを変化させた際のＱ５の最大値として定義される。また、「５℃幅下限温度Ｔ５Ｌ」とは上記温度幅５℃の範囲の下限値、「５℃幅上限温度Ｔ５Ｈ」とは上記温度幅５℃の範囲の上限値、とそれぞれ定義される。
また、全体融解潜熱ＨＴとは、蓄熱材組成物全てが固体から液体へと相変化する際に発生した潜熱の総和を意味する。具体的には、全体融解潜熱ＨＴは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）にて測定されるヒートフローを時間で積分した場合のピーク面積から算出される。５℃幅融解潜熱Ｈ５は全体融解潜熱ＨＴ以下の値をとる。
建築物の冷暖房の蓄熱システムに用いられる蓄熱材組成物の５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にあると、外気との熱の交換効率がよくなるため好ましい。また、５℃幅融解潜熱Ｈ５は、１４０Ｊ／ｇ以上であると、蓄熱材組成物が有する潜熱を最大限に利用することができるため好ましい。
これに対し、従来の蓄熱材組成物として、特許文献１に、ＣａＣｌ２・６Ｈ２ＯにＫＢｒ及びＫＮＯ３のうちの一種以上のカリウム塩を加えた蓄熱材が開示されている。
しかしながら、特許文献１の蓄熱材組成物は、５℃幅融解潜熱Ｈ５が小さいという問題があった。また、蓄熱材組成物は、水等の融点調整剤を含まないと、相分離が抑制されるため、好ましい。
本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上である蓄熱材組成物、及びこの蓄熱材組成物を含む建築物の冷暖房用の蓄熱システムを提供することにある。
本発明の態様に係る蓄熱材組成物は、塩化カルシウム６水和物、臭化アンモニウム、及び塩化カリウムからなる主剤を含み、前記主剤１００質量％中の、前記塩化カルシウム６水和物の含有量をＸ質量％、前記臭化アンモニウムの含有量をＹ質量％、前記塩化カリウムの含有量をＺ質量％と規定したとき、Ｘ、Ｙ、及びＺが下記式（１）〜（４）を満たす。
［数１］
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００ （１）
［数２］
Ｘ＋０．７１４Ｙ−９０．８５７≧０ （２）
［数３］
Ｘ＋Ｙ−９９．０００≦０ （３）
［数４］
４≦Ｙ≦１０ （４）
［数１］
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００ （１）
［数２］
Ｘ＋０．７１４Ｙ−９０．８５７≧０ （２）
［数３］
Ｘ＋Ｙ−９９．０００≦０ （３）
［数４］
４≦Ｙ≦１０ （４）
蓄熱材組成物は、前記主剤１００質量％中に、前記塩化カルシウム６水和物が８５．０〜９３．０質量％、前記臭化アンモニウムが４．０〜１０．０質量％、及び前記塩化カリウムが１．０〜８．０質量％含まれることが好ましい。
蓄熱材組成物は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硝酸ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、及び尿素からなる群より選択される少なくとも１種の融点降下剤をさらに含むことが好ましい。
蓄熱材組成物は、水酸化ストロンチウム八水和物、水酸化ストロンチウム、塩化ストロンチウム、塩化ストロンチウム六水和物、オクタデカン、デカン酸、ビスコースレーヨン、ブロモオクタデカン、リン酸モノドデシルナトリウム、アルミナ、プロパノール、２−プロパノール、１−プロパノール、リン酸ドデシルＮａ、ホウ砂Ｎａ２Ｂ４Ｏ５（ＯＨ）４・８Ｈ２Ｏ、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、黒鉛、アルミニウム、二酸化チタン、ヘクトライト、スメクタイトクレイ、ベントナイト、ラポナイト、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、エチレンジアミン四酢酸、アルキル硫酸ナトリウム、アルキルリン酸ナトリウム、アルキル硫酸カリウム、及びアルキルリン酸カリウムからなる群より選択される少なくとも１種の過冷却抑制剤をさらに含むことが好ましい。
蓄熱材組成物は、ケイ酸ナトリウム、水ガラス、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、アクリルアミド・アクリル酸・ＤＭＡＥＡ−ＭｅＣｌの共重合物、ポリアクリル酸エステル系、ポリアクリルアミド、ポリ塩化アルミニム、硫酸アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄、ポリカルボキシレートポリエーテルポリマー、アクリル酸・マイレン酸共重合体ナトリウム、アクリル酸・スルホン酸系モノマー共重合体ナトリウム、アクリルアミド・ジメチルアミノエチルメタクリラートジメチル硫酸塩共重合物、アクリルアミド・アクリル酸ソーダ共重合物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、高吸水樹脂（ＳＡＰ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ＣＭＣの誘導体、カラギーナン、カラギーナンの誘導体、キサンタンガム、キサンタンガムの誘導体、ペクチン、ペクチンの誘導体、デンプン、デンプンの誘導体、コンニャク、寒天、層状ケイ酸塩、及びこれらの物質の複合物質からなる群より選択される少なくとも１種の相分離抑制剤をさらに含むことが好ましい。
本発明の態様に係る建築物の冷暖房用の蓄熱システムは、上記蓄熱材組成物を用いた蓄熱材モジュールを具備する。
本発明によれば、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上である蓄熱材組成物、及びこの蓄熱材組成物を含む建築物の冷暖房用の蓄熱システムを提供することができる。
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係る蓄熱材組成物及び建築物の冷暖房用の蓄熱システムについて詳細に説明する。
［蓄熱材組成物］
本実施形態に係る蓄熱材組成物は、主剤を含む。主剤は、塩化カルシウム６水和物、臭化アンモニウム、及び塩化カリウムからなる。
本実施形態に係る蓄熱材組成物は、主剤を含む。主剤は、塩化カルシウム６水和物、臭化アンモニウム、及び塩化カリウムからなる。
＜塩化カルシウム６水和物＞
塩化カルシウム６水和物（ＣａＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）としては、公知のものを用いることができる。
塩化カルシウム６水和物（ＣａＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）としては、公知のものを用いることができる。
本実施形態に係る蓄熱材組成物では、主剤１００質量％中に、塩化カルシウム６水和物が、通常８５．０〜９３．０質量％含まれる。ここで、主剤１００質量％とは、塩化カルシウム６水和物、臭化アンモニウム、及び塩化カリウムの合計量が１００質量％であることを意味する。塩化カルシウム６水和物の含有量が上記範囲内にあると、蓄熱材組成物の５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上になりやすい。
ここで、５℃幅融解潜熱Ｈ５とは、前述の通り「温度幅５℃の範囲での融解潜熱の総量」を意味し、ある温度ＴからＴ＋５℃の温度範囲における融解潜熱の総量Ｑ５について、Ｔを変化させた際のＱ５の最大値として定義される。具体的には、示差走査熱量計（ＤＳＣ）にて測定されるヒートフローをある瞬間（時間ｔ１，温度Ｔ１）から温度Ｔ１＋５℃となった瞬間（時間ｔ１，温度Ｔ１＋５）まで時間積分し、その最大値として導出される。
また、全体融解潜熱ＨＴとは、蓄熱材組成物全てが固体から液体へと相変化する際に発生した潜熱の総和を意味する。具体的には、全体融解潜熱ＨＴは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）にて測定されるヒートフローを時間で積分した場合のピーク面積から算出される。５℃幅融解潜熱Ｈ５は全体融解潜熱ＨＴ以下の値をとる。
本実施形態に係る蓄熱材組成物では、主剤１００質量％中に、塩化カルシウム６水和物が、好ましくは８５．０〜９１．０質量％含まれる。この場合、蓄熱材組成物の５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上によりなりやすい。
＜臭化アンモニウム＞
臭化アンモニウム（ＮＨ４Ｂｒ）としては、公知のものを用いることができる。
臭化アンモニウム（ＮＨ４Ｂｒ）としては、公知のものを用いることができる。
本実施形態に係る蓄熱材組成物では、主剤１００質量％中に、臭化アンモニウムが、通常４．０〜１０．０質量％含まれる。臭化アンモニウムの含有量が上記範囲内にあると、蓄熱材組成物の５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上になりやすい。
本実施形態に係る蓄熱材組成物では、主剤１００質量％中に、臭化アンモニウムが、好ましくは５．０〜１０．０質量％含まれる。この場合、蓄熱材組成物の５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上によりなりやすい。
＜塩化カリウム＞
塩化カリウム（ＫＣｌ）としては、公知のものを用いることができる。
塩化カリウム（ＫＣｌ）としては、公知のものを用いることができる。
本実施形態に係る蓄熱材組成物では、主剤１００質量％中に、塩化カリウムが、通常１．０〜８．０質量％含まれる。塩化カリウムの含有量が上記範囲内にあると、蓄熱材組成物の５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上になりやすい。
本実施形態に係る蓄熱材組成物では、主剤１００質量％中に、塩化カリウムが、好ましくは３．０〜５．０質量％含まれる。この場合、蓄熱材組成物の５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上によりなりやすい。
蓄熱材組成物は、好ましくは、主剤１００質量％中に、塩化カルシウム６水和物が８５．０〜９３．０質量％、臭化アンモニウムが４．０〜１０．０質量％及び塩化カリウムが１．０〜８．０質量％含まれる。塩化カルシウム６水和物等の各物質の含有量が上記範囲内にあると、蓄熱材組成物の５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内でかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上になりやすい。
蓄熱材組成物は、より好ましくは、主剤１００質量％中に、塩化カルシウム６水和物が８５．０〜９１．０質量％、臭化アンモニウムが５．０〜１０．０質量％及び塩化カリウムが３．０〜５．０質量％含まれる。塩化カルシウム６水和物等の各物質の含有量が上記範囲内にあると、蓄熱材組成物の５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上によりなりやすい。
＜蓄熱材組成物の組成＞
蓄熱材組成物では、主剤におけるＸ、Ｙ、及びＺが下記式（１）〜（４）を満たすことが好ましい。ここで、Ｘ、Ｙ、及びＺは、主剤中の塩化カルシウム６水和物の含有量をＸ質量％、臭化アンモニウムの含有量をＹ質量％、及び前記塩化カリウムの含有量をＺ質量％と規定したものである。
蓄熱材組成物では、主剤におけるＸ、Ｙ、及びＺが下記式（１）〜（４）を満たすことが好ましい。ここで、Ｘ、Ｙ、及びＺは、主剤中の塩化カルシウム６水和物の含有量をＸ質量％、臭化アンモニウムの含有量をＹ質量％、及び前記塩化カリウムの含有量をＺ質量％と規定したものである。
［数５］
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００ （１）
［数６］
Ｘ＋０．７１４Ｙ−９０．８５７≧０ （２）
［数７］
Ｘ＋Ｙ−９９．０００≦０ （３）
［数８］
４≦Ｙ≦１０ （４）
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００ （１）
［数６］
Ｘ＋０．７１４Ｙ−９０．８５７≧０ （２）
［数７］
Ｘ＋Ｙ−９９．０００≦０ （３）
［数８］
４≦Ｙ≦１０ （４）
図３は、主剤における、塩化カルシウム６水和物、臭化アンモニウム、及び塩化カリウムの含有量の好適な範囲を示す三元系状態図である。図４は、図３の一部を拡大して示す図である。図３及び図４に示す四角形Ｒ及びその内部は、上記式（１）〜（４）を満たす範囲である。
本実施形態に係る蓄熱材組成物において、上記Ｘ、Ｙ、及びＺが下記式（１）〜（４）を満たすと、蓄熱材組成物の５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内でかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上になりやすい。
（融点降下剤）
本実施形態に係る蓄熱材組成物は、特定の融点降下剤をさらに含むと、主剤の融点が降下するため好ましい。融点降下剤としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硝酸ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、及び尿素からなる群より選択される少なくとも１種の融点降下剤が用いられる。
本実施形態に係る蓄熱材組成物は、特定の融点降下剤をさらに含むと、主剤の融点が降下するため好ましい。融点降下剤としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硝酸ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、及び尿素からなる群より選択される少なくとも１種の融点降下剤が用いられる。
（過冷却抑制剤）
本実施形態に係る蓄熱材組成物は、特定の過冷却抑制剤をさらに含むと、主剤の過冷却が抑制されるため好ましい。過冷却抑制剤としては、例えば、水酸化ストロンチウム八水和物、水酸化ストロンチウム、塩化ストロンチウム、塩化ストロンチウム六水和物、オクタデカン、デカン酸、ビスコースレーヨン、ブロモオクタデカン、リン酸モノドデシルナトリウム、アルミナ、プロパノール、２−プロパノール、１−プロパノール、リン酸ドデシルＮａ、ホウ砂Ｎａ２Ｂ４Ｏ５（ＯＨ）４・８Ｈ２Ｏ、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、黒鉛、アルミニウム、二酸化チタン、ヘクトライト、スメクタイトクレイ、ベントナイト、ラポナイト、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、エチレンジアミン四酢酸、アルキル硫酸ナトリウム、アルキルリン酸ナトリウム、アルキル硫酸カリウム、及びアルキルリン酸カリウムからなる群より選択される少なくとも１種の過冷却抑制剤が用いられる。
本実施形態に係る蓄熱材組成物は、特定の過冷却抑制剤をさらに含むと、主剤の過冷却が抑制されるため好ましい。過冷却抑制剤としては、例えば、水酸化ストロンチウム八水和物、水酸化ストロンチウム、塩化ストロンチウム、塩化ストロンチウム六水和物、オクタデカン、デカン酸、ビスコースレーヨン、ブロモオクタデカン、リン酸モノドデシルナトリウム、アルミナ、プロパノール、２−プロパノール、１−プロパノール、リン酸ドデシルＮａ、ホウ砂Ｎａ２Ｂ４Ｏ５（ＯＨ）４・８Ｈ２Ｏ、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、黒鉛、アルミニウム、二酸化チタン、ヘクトライト、スメクタイトクレイ、ベントナイト、ラポナイト、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、エチレンジアミン四酢酸、アルキル硫酸ナトリウム、アルキルリン酸ナトリウム、アルキル硫酸カリウム、及びアルキルリン酸カリウムからなる群より選択される少なくとも１種の過冷却抑制剤が用いられる。
（相分離抑制剤）
本実施形態に係る蓄熱材組成物は、特定の相分離抑制剤をさらに含むと、主剤の相分離が抑制されるため好ましい。相分離抑制剤としては、例えば、ケイ酸ナトリウム、水ガラス、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、アクリルアミド・アクリル酸・ＤＭＡＥＡ−ＭｅＣｌの共重合物、ポリアクリル酸エステル系、ポリアクリルアミド、ポリ塩化アルミニム、硫酸アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄、ポリカルボキシレートポリエーテルポリマー、アクリル酸・マイレン酸共重合体ナトリウム、アクリル酸・スルホン酸系モノマー共重合体ナトリウム、アクリルアミド・ジメチルアミノエチルメタクリラートジメチル硫酸塩共重合物、アクリルアミド・アクリル酸ソーダ共重合物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、高吸水樹脂（ＳＡＰ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ＣＭＣの誘導体、カラギーナン、カラギーナンの誘導体、キサンタンガム、キサンタンガムの誘導体、ペクチン、ペクチンの誘導体、デンプン、デンプンの誘導体、コンニャク、寒天、層状ケイ酸塩、及びこれらの物質の複合物質からなる群より選択される少なくとも１種の相分離抑制剤が用いられる。
本実施形態に係る蓄熱材組成物は、特定の相分離抑制剤をさらに含むと、主剤の相分離が抑制されるため好ましい。相分離抑制剤としては、例えば、ケイ酸ナトリウム、水ガラス、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、アクリルアミド・アクリル酸・ＤＭＡＥＡ−ＭｅＣｌの共重合物、ポリアクリル酸エステル系、ポリアクリルアミド、ポリ塩化アルミニム、硫酸アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄、ポリカルボキシレートポリエーテルポリマー、アクリル酸・マイレン酸共重合体ナトリウム、アクリル酸・スルホン酸系モノマー共重合体ナトリウム、アクリルアミド・ジメチルアミノエチルメタクリラートジメチル硫酸塩共重合物、アクリルアミド・アクリル酸ソーダ共重合物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、高吸水樹脂（ＳＡＰ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ＣＭＣの誘導体、カラギーナン、カラギーナンの誘導体、キサンタンガム、キサンタンガムの誘導体、ペクチン、ペクチンの誘導体、デンプン、デンプンの誘導体、コンニャク、寒天、層状ケイ酸塩、及びこれらの物質の複合物質からなる群より選択される少なくとも１種の相分離抑制剤が用いられる。
（特性）
本実施形態に係る蓄熱材組成物は、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ建築物の冷暖房用の蓄熱システムの潜熱蓄熱材組成物として好適な温度範囲で蓄熱性能を発現する。このため、本実施形態に係る蓄熱材組成物は、建築物の冷暖房用の蓄熱システムの潜熱蓄熱材組成物として好適である。
本実施形態に係る蓄熱材組成物は、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ建築物の冷暖房用の蓄熱システムの潜熱蓄熱材組成物として好適な温度範囲で蓄熱性能を発現する。このため、本実施形態に係る蓄熱材組成物は、建築物の冷暖房用の蓄熱システムの潜熱蓄熱材組成物として好適である。
本実施形態に係る蓄熱材組成物は、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが、１５℃以上２０℃以下、好ましくは１５℃以上１９℃以下にある。本実施形態に係る蓄熱材組成物は、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが上記数値範囲内にあるため、建築物の冷暖房用の蓄熱システムの潜熱蓄熱材組成物として好適な温度範囲で蓄熱性能を発現する。このため、本実施形態に係る蓄熱材組成物は、建築物の冷暖房用の蓄熱システムの潜熱蓄熱材組成物として好適である。
本実施形態に係る蓄熱材組成物は、５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上、好ましくは１７０Ｊ／ｇ以上である。本実施形態に係る蓄熱材組成物は、５℃幅融解潜熱Ｈ５が上記数値範囲内にあるため、建築物の冷暖房用の蓄熱システムの潜熱蓄熱材組成物として好適である。
本実施形態に係る蓄熱材組成物は、全体融解潜熱ＨＴが１４０Ｊ／ｇ以上、好ましくは１７０Ｊ／ｇ以上である。本実施形態に係る蓄熱材組成物は、全体融解潜熱ＨＴが上記数値範囲内にあるため、建築物の冷暖房用の蓄熱システムの潜熱蓄熱材組成物として好適である。
ここで、全体融解潜熱ＨＴとは、前述の通り、蓄熱材組成物全てが固体から液体へと相変化する際に発生した潜熱の総和を意味する。具体的には、全体融解潜熱ＨＴは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）にて測定されるヒートフローを時間で積分した場合のピーク面積から算出される。５℃幅融解潜熱Ｈ５は全体融解潜熱ＨＴ以下の値をとる。
（発明の効果）
本実施形態に係る蓄熱材組成物によれば、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上である蓄熱材組成物が得られる。
本実施形態に係る蓄熱材組成物によれば、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上である蓄熱材組成物が得られる。
［建築物の冷暖房用の蓄熱システム］
本実施形態に係る建築物の冷暖房用の蓄熱システムは、上記本実施形態に係る蓄熱材組成物を用いた蓄熱材モジュールを具備する。
本実施形態に係る建築物の冷暖房用の蓄熱システムは、上記本実施形態に係る蓄熱材組成物を用いた蓄熱材モジュールを具備する。
（蓄熱材モジュール）
蓄熱材モジュールとしては、例えば、前記蓄熱材組成物を十分な密封性を有する容器に充填させた蓄熱材パックからなり、この蓄熱材パックを単数ないしは複数積層させるとともに、適切な流路を設け、モジュール化したものが用いられる。蓄熱材パックに用いる容器としては、例えば、アルミシートに樹脂製シートを積層して形成されたアルミパックシートを熱溶着することで形成されたアルミパック等が挙げられる。蓄熱材モジュールは、建築物中の空間を区切る床面、壁面、天井面の少なくとも一部に設置される。
蓄熱材モジュールとしては、例えば、前記蓄熱材組成物を十分な密封性を有する容器に充填させた蓄熱材パックからなり、この蓄熱材パックを単数ないしは複数積層させるとともに、適切な流路を設け、モジュール化したものが用いられる。蓄熱材パックに用いる容器としては、例えば、アルミシートに樹脂製シートを積層して形成されたアルミパックシートを熱溶着することで形成されたアルミパック等が挙げられる。蓄熱材モジュールは、建築物中の空間を区切る床面、壁面、天井面の少なくとも一部に設置される。
このように設置された蓄熱材モジュールは、モジュール表面とこのモジュール表面を通気した雰囲気との熱交換、日射による日射熱、夜間電力を利用した空調システム等によって蓄熱（蓄冷）される。例えば、昼間においては、蓄熱材モジュール中の蓄熱材組成物は、建築物中の空間から得た熱によって融解し、その分のエンタルピーを蓄熱材組成物の内部に保留する。その後、夜間に外気温度が下がってくると、融解していた蓄熱材組成物は凝固し、建築物中の空間へ熱を放出する。このように、蓄熱材モジュールを建物内に設置すると、蓄熱材組成物の融解・凝固の作用により、冷暖房のためのエネルギー負荷を低減することができる。
（発明の効果）
本実施形態に係る蓄熱システムによれば、モジュール表面とこのモジュール表面を通気した雰囲気との熱交換、日射による日射熱、夜間電力を利用した空調システム等によって蓄熱（蓄冷）されるため、冷暖房のためのエネルギー負荷を低減することができる。
本実施形態に係る蓄熱システムによれば、モジュール表面とこのモジュール表面を通気した雰囲気との熱交換、日射による日射熱、夜間電力を利用した空調システム等によって蓄熱（蓄冷）されるため、冷暖房のためのエネルギー負荷を低減することができる。
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
（蓄熱材組成物の作製）
塩化カルシウム６水和物（キシダ化学株式会社製、特級）と、臭化アンモニウム（キシダ化学株式会社製、特級）と、塩化カリウム（キシダ化学株式会社製、特級）とを用意した。
２０ｍｌのガラス製サンプル瓶に、塩化カルシウム６水和物と、臭化アンモニウムと、塩化カリウムを、合計約５ｇになるように所定量混合した。塩化カルシウム６水和物、臭化アンモニウム、及び塩化カリウムの量は、得られる蓄熱材組成物の組成が表１に示す組成になるような量で配合した。 得られた混合物を５０℃以上で湯煎したところ、蓄熱材組成物が得られた（試料Ｎｏ．Ａ１）。
また、蓄熱材組成物の調製時の沈殿の生成の有無を調べた。蓄熱材組成物の調製時に沈殿が生成することは、凝固・融解を繰り返したときの蓄熱材組成物の特性安定性が低いことを示す指標である。試料Ｎｏ．Ａ１の蓄熱材組成物では、沈殿は生成しなかった。結果を表１に示す。
（蓄熱材組成物の作製）
塩化カルシウム６水和物（キシダ化学株式会社製、特級）と、臭化アンモニウム（キシダ化学株式会社製、特級）と、塩化カリウム（キシダ化学株式会社製、特級）とを用意した。
２０ｍｌのガラス製サンプル瓶に、塩化カルシウム６水和物と、臭化アンモニウムと、塩化カリウムを、合計約５ｇになるように所定量混合した。塩化カルシウム６水和物、臭化アンモニウム、及び塩化カリウムの量は、得られる蓄熱材組成物の組成が表１に示す組成になるような量で配合した。 得られた混合物を５０℃以上で湯煎したところ、蓄熱材組成物が得られた（試料Ｎｏ．Ａ１）。
また、蓄熱材組成物の調製時の沈殿の生成の有無を調べた。蓄熱材組成物の調製時に沈殿が生成することは、凝固・融解を繰り返したときの蓄熱材組成物の特性安定性が低いことを示す指標である。試料Ｎｏ．Ａ１の蓄熱材組成物では、沈殿は生成しなかった。結果を表１に示す。
（全体融解潜熱ＨＴ、５℃幅融解潜熱Ｈ５、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌの測定）
蓄熱材組成物から約１０ｍｇ試料を採取し、ＤＳＣ（示差走査熱量計）としてメトラートレド株式会社製ＤＳＣ３＋を用いて、蓄熱材組成物の全体融解潜熱ＨＴ、５℃幅融解潜熱Ｈ５、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌを測定した。全体融解潜熱ＨＴは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）にて測定されるヒートフローを時間で積分した場合のピーク面積から算出した。５℃幅融解潜熱Ｈ５は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）にて測定されるヒートフローをある瞬間（時間ｔ１，温度Ｔ１）から温度Ｔ１＋５℃となった瞬間（時間ｔ１，温度Ｔ１＋５）まで時間積分し、その最大値として導出した。また、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌは、５℃幅融解潜熱Ｈ５の算出の際の下限温度（温度Ｔ１）として導出した。これらの結果を表１に示す。
蓄熱材組成物から約１０ｍｇ試料を採取し、ＤＳＣ（示差走査熱量計）としてメトラートレド株式会社製ＤＳＣ３＋を用いて、蓄熱材組成物の全体融解潜熱ＨＴ、５℃幅融解潜熱Ｈ５、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌを測定した。全体融解潜熱ＨＴは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）にて測定されるヒートフローを時間で積分した場合のピーク面積から算出した。５℃幅融解潜熱Ｈ５は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）にて測定されるヒートフローをある瞬間（時間ｔ１，温度Ｔ１）から温度Ｔ１＋５℃となった瞬間（時間ｔ１，温度Ｔ１＋５）まで時間積分し、その最大値として導出した。また、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌは、５℃幅融解潜熱Ｈ５の算出の際の下限温度（温度Ｔ１）として導出した。これらの結果を表１に示す。
［実施例２〜３７、比較例１〜１３］
得られる蓄熱材組成物が表１又は表２に示す組成になるように、塩化カルシウム６水和物、臭化アンモニウム、及び塩化カリウムの配合量を変えた以外は、実施例１と同様にして、蓄熱材組成物を得た（試料Ｎｏ．Ａ２〜Ａ５０）。
得られる蓄熱材組成物が表１又は表２に示す組成になるように、塩化カルシウム６水和物、臭化アンモニウム、及び塩化カリウムの配合量を変えた以外は、実施例１と同様にして、蓄熱材組成物を得た（試料Ｎｏ．Ａ２〜Ａ５０）。
なお、試料Ｎｏ．Ａ２〜Ａ５０につき、実施例１と同様にして、蓄熱材組成物の沈殿の生成の有無を調べた。このうち、試料Ｎｏ．Ａ４１〜Ａ４６は、調製時に蓄熱材組成物の沈殿が生成した。このため、試料Ｎｏ．Ａ４１〜Ａ４６は、全体融解潜熱ＨＴ、５℃幅融解潜熱Ｈ５、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌ等の測定ができなかった。
また、試料Ｎｏ．Ａ２〜Ａ５０につき、実施例１と同様にして、全体融解潜熱ＨＴ、５℃幅融解潜熱Ｈ５、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌを算出した。結果を表１及び表２に示す。
表１及び表２より、試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ３７は、式（１）〜（４）を満たし、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上の蓄熱材組成物であることが分かった。
また、試料Ｎｏ．Ａ４１〜Ａ４６は、調製時に蓄熱材組成物の沈殿が生成したため全体融解潜熱ＨＴ、５℃幅融解潜熱Ｈ５、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌ等を測定しなかった。また、表１及び表２より、試料Ｎｏ．Ａ３８〜Ａ４０及びＡ４７〜Ａ５０は、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが２０℃を超えることが分かった。
（三元系組成図）
図３は、主剤における、塩化カルシウム６水和物、臭化アンモニウム、及び塩化カリウムの含有量の好適な範囲を示す三元系組成図である。図４は、図３の一部を拡大して示す図である。
図３は、主剤における、塩化カルシウム６水和物、臭化アンモニウム、及び塩化カリウムの含有量の好適な範囲を示す三元系組成図である。図４は、図３の一部を拡大して示す図である。
試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ５０の蓄熱材組成物の組成を図３及び図４にプロットした。
図３及び図４において、式（１）〜（４）を満たし、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上である蓄熱材組成物のプロットを記号○で示す。記号○は、特性が良好である蓄熱材組成物を示す。
図３及び図４において、式（１）〜（４）を満たし、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上である蓄熱材組成物のプロットを記号○で示す。記号○は、特性が良好である蓄熱材組成物を示す。
図３及び図４において、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌの測定ができない蓄熱材組成物、及び５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが２０℃を超える蓄熱材組成物のプロットを記号×で示す。記号×は、特性が不良である蓄熱材組成物を示す。
図３及び図４において、四角形の領域Ｒは、下記式（１）〜（４）を満たす領域である。
［数９］
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００ （１）
［数１０］
Ｘ＋０．７１４Ｙ−９０．８５７≧０ （２）
［数１１］
Ｘ＋Ｙ−９９．０００≦０ （３）
［数１２］
４≦Ｙ≦１０ （４）
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００ （１）
［数１０］
Ｘ＋０．７１４Ｙ−９０．８５７≧０ （２）
［数１１］
Ｘ＋Ｙ−９９．０００≦０ （３）
［数１２］
４≦Ｙ≦１０ （４）
また、図３及び図４に示す記号○の蓄熱材組成物は、下記（ア）〜（ウ）の条件を全て満たすことが分かった。
（ア）主剤１００質量％中に、塩化カルシウム６水和物が８５．０〜９３．０質量％含まれる。
（イ）主剤１００質量％中に、臭化アンモニウムが４．０〜１０．０質量％含まれる。
（ウ）主剤１００質量％中に、塩化カリウムが１．０〜８．０質量％含まれる。
（ア）主剤１００質量％中に、塩化カルシウム６水和物が８５．０〜９３．０質量％含まれる。
（イ）主剤１００質量％中に、臭化アンモニウムが４．０〜１０．０質量％含まれる。
（ウ）主剤１００質量％中に、塩化カリウムが１．０〜８．０質量％含まれる。
試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ３７の蓄熱材組成物は、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌが１５℃以上２０℃以下の範囲内にありかつ５℃幅融解潜熱Ｈ５が１４０Ｊ／ｇ以上であり、建築物の冷暖房の蓄熱システムの蓄熱材組成物として良好であることが分かった。
試料Ｎｏ．Ａ３８〜Ａ４０の蓄熱材組成物は、５℃幅下限温度Ｔ５Ｌ及び５℃幅融解潜熱Ｈ５の少なくとも一方が好ましくないため、建築物の冷暖房の蓄熱システムの蓄熱材組成物として良好でないことが分かった。
試料Ｎｏ．Ａ４１〜Ａ４６の蓄熱材組成物は、調製時に沈殿が生じるため、建築物の冷暖房の蓄熱システムの蓄熱材組成物として良好でないことが分かった。
以上、本発明を実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
Ｔ５Ｌ ５℃幅下限温度
Ｔ５Ｈ ５℃幅上限温度
ＨＴ 全体融解潜熱
Ｈ５ ５℃幅融解潜熱
Ｔ５Ｈ ５℃幅上限温度
ＨＴ 全体融解潜熱
Ｈ５ ５℃幅融解潜熱
Claims (6)
- 塩化カルシウム６水和物、臭化アンモニウム、及び塩化カリウムからなる主剤を含み、
前記主剤１００質量％中の、前記塩化カルシウム６水和物の含有量をＸ質量％、前記臭化アンモニウムの含有量をＹ質量％、前記塩化カリウムの含有量をＺ質量％と規定したとき、Ｘ、Ｙ、及びＺが下記式（１）〜（４）を満たす蓄熱材組成物。
［数１］
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００ （１）
［数２］
Ｘ＋０．７１４Ｙ−９０．８５７≧０ （２）
［数３］
Ｘ＋Ｙ−９９．０００≦０ （３）
［数４］
４≦Ｙ≦１０ （４） - 前記主剤１００質量％中に、
前記塩化カルシウム６水和物が８５．０〜９３．０質量％、
前記臭化アンモニウムが４．０〜１０．０質量％、及び
前記塩化カリウムが１．０〜８．０質量％含まれる請求項１に記載の蓄熱材組成物。 - 塩化ナトリウム、塩化カリウム、硝酸ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、及び尿素からなる群より選択される少なくとも１種の融点降下剤をさらに含む請求項１又は２に記載の蓄熱材組成物。
- 水酸化ストロンチウム八水和物、水酸化ストロンチウム、塩化ストロンチウム、塩化ストロンチウム六水和物、オクタデカン、デカン酸、ビスコースレーヨン、ブロモオクタデカン、リン酸モノドデシルナトリウム、アルミナ、プロパノール、２−プロパノール、１−プロパノール、リン酸ドデシルＮａ、ホウ砂Ｎａ２Ｂ４Ｏ５（ＯＨ）４・８Ｈ２Ｏ、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、黒鉛、アルミニウム、二酸化チタン、ヘクトライト、スメクタイトクレイ、ベントナイト、ラポナイト、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、エチレンジアミン四酢酸、アルキル硫酸ナトリウム、アルキルリン酸ナトリウム、アルキル硫酸カリウム、及びアルキルリン酸カリウムからなる群より選択される少なくとも１種の過冷却抑制剤をさらに含む請求項１から３のいずれか一項に記載の蓄熱材組成物。
- ケイ酸ナトリウム、水ガラス、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、アクリルアミド・アクリル酸・ＤＭＡＥＡ−ＭｅＣｌの共重合物、ポリアクリル酸エステル系、ポリアクリルアミド、ポリ塩化アルミニム、硫酸アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄、ポリカルボキシレートポリエーテルポリマー、アクリル酸・マイレン酸共重合体ナトリウム、アクリル酸・スルホン酸系モノマー共重合体ナトリウム、アクリルアミド・ジメチルアミノエチルメタクリラートジメチル硫酸塩共重合物、アクリルアミド・アクリル酸ソーダ共重合物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、高吸水樹脂（ＳＡＰ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ＣＭＣの誘導体、カラギーナン、カラギーナンの誘導体、キサンタンガム、キサンタンガムの誘導体、ペクチン、ペクチンの誘導体、デンプン、デンプンの誘導体、コンニャク、寒天、層状ケイ酸塩、及びこれらの物質の複合物質からなる群より選択される少なくとも１種の相分離抑制剤をさらに含む請求項１から４のいずれか一項に記載の蓄熱材組成物。
- 請求項１から５のいずれか一項に記載の蓄熱材組成物を用いた蓄熱材モジュールを具備する、建築物の冷暖房用の蓄熱システム。
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