JP6535504B2 - 蓄熱システムおよび蓄熱材 - Google Patents
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Description
また、請求項2に記載の発明では、蓄熱材は、ホスホン酸化合物金属塩またはカルボン酸化合物金属塩からなり、カルボン酸化合物金属塩が、一般式(2)で表されるカルボン酸化合物の金属塩であることを特徴とする。
また、請求項11に記載の発明は、ホスホン酸化合物金属塩またはカルボン酸化合物金属塩からなり、カルボン酸化合物金属塩が、一般式(2)で表されるカルボン酸化合物の金属塩であることを特徴とする蓄熱材である。
ホスホン酸化合物金属塩およびカルボン酸化合物金属塩は、それぞれ、大気中に含まれる成分を反応媒体として用いる蓄熱材として好適に利用することができる。
式中、R1〜R5は、それぞれ、水素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数2〜11のアルコキシカルボニル基、またはハロゲン原子のいずれかを表している。なお、ここで炭素原子数2〜11のアルコキシカルボニル基とは、アルコキシ基の炭素原子数が1〜10であるアルコキシカルボニル基を指している。
式中、R6〜R10は、それぞれ、水素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基、カルボキシ基、炭素原子数2〜11のアルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基、またはハロゲン原子のいずれかを表している。なお、ここで炭素原子数2〜11のアルコキシカルボニル基とは、アルコキシ基の炭素原子数が1〜10であるアルコキシカルボニル基を指している。
撹拌機を備えた300mLのガラス容器に、フェニルホスホン酸7.9g[日産化学工業(株)製](50mmol)および水100gを仕込み、撹拌した。この混合物へ、水酸化ナトリウム[和光純薬工業(株)製]4.2g(105mmol)を加え均一な溶液とした。ここへ、塩化マグネシウム六水和物[和光純薬工業(株)製]10.2g(50mmol)を水100gに溶解させた水溶液を加え、室温(およそ25℃)で1時間反応させた。反応後、析出している固体をろ取し、得られた固体を水200mLに分散しろ取する洗浄工程を2回繰り返した。得られた湿品を110℃で6時間乾燥し、目的とするフェニルホスホン酸マグネシウム塩(PPA−Mg)粉末4.8gを得た。
撹拌機を備えた300mLのガラス容器に、フェニルホスホン酸[日産化学工業(株)製]7.9g(50mmol)及び水100gを仕込み、撹拌した。この混合物へ、水酸化ナトリウム[和光純薬工業(株)製]4.2g(105mmol)を加え均一な溶液とした。ここへ、塩化マンガン四水和物[和光純薬工業(株)製]9.9g(50mmol)を水100gに溶解させた水溶液を加え、室温(およそ25℃)で1時間反応させた。反応後、析出している固体をろ取し、得られた固体を水200mLに分散しろ取する洗浄工程を2回繰り返した。得られた湿品を110℃で6時間乾燥し、目的とするフェニルホスホン酸マンガン塩(PPA−Mn)粉末10.8gを得た。
攪拌機を備えた300mLのガラス容器に、テレフタル酸[純正化学(株)製]8.4g(51mmol)および水100gを仕込み、撹拌した。この混合物へ、水酸化ナトリウム[関東化学(株)製]4.3g(108mmol)を加え均一な溶液とした。ここへ、塩化マンガン四水和物[純正化学(株)製]10.0g(51mmol)を水50.0gに溶解させた水溶液を加え、室温(およそ25℃)で1時間反応させた。反応後、析出している固体をろ取し、得られた固体を水150mLに分散しろ取する洗浄工程を2回繰り返した。得られた湿品を60℃で3時間乾燥し、目的とするテレフタル酸マンガン塩(TPA−Mn)粉末11.8gを得た。
攪拌機を備えた10mLのガラス容器に、2,5−ジヒドロキシテレフタル酸[アルドリッチ製]0.2g(1.0mmol)および水4.0gを仕込み、撹拌した。この混合物へ、水酸化ナトリウム[関東化学(株)製]0.1g(2.5mmol)を加え均一な溶液とした。ここへ、塩化マグネシウム[純正化学(株)製]0.1g(1.1mmol)を水0.5gに溶解させた水溶液を加え、室温(およそ25℃)で1時間反応させた。反応後、析出している固体をろ取し、得られた固体を水1.5mLに分散しろ取する洗浄工程を2回繰り返した。得られた湿品を50℃で1時間乾燥し、目的とする2,5−ジヒドロキシテレフタル酸マグネシウム塩(2,5−DHTPA−Mg)粉末0.07gを得た。
上記製造例1で得られたPPA−Mgについて、TG−DTA[(株)リガク製 Thermo plus EVO II TG8120]測定により、空気下における蓄熱性能を評価した。評価は、空気雰囲気下、試料を10℃/分で300℃まで昇温し、続けて10℃/分で40℃まで冷却した後、再度10℃/分で300℃まで昇温する際の水の脱離による吸熱量を測定した。この結果を下記の表1に示す。
上記製造例2で得られたPPA−Mnについて、上記実施例1と同様に蓄熱性能を評価した。この結果を下記の表1に示す。また、得られたTG−DTAチャートを図5に示す。
上記製造例3で得られたTPA−Mnについて、上記実施例1と同様に蓄熱性能を評価した。この結果を下記の表1に示す。
上記製造例4で得られた2,5−DHTPA−Mgについて、上記実施例1と同様に蓄熱性能を評価した。この結果を下記の表1に示す。
塩化カルシウム二水和物[和光純薬工業(株)製]について、上記実施例1と同様に蓄熱性能を評価した。この結果を下記の表1に示す。
無水酢酸ナトリウム[純正化学(株)製]について、上記実施例1と同様に蓄熱性能を評価した。この結果を下記の表1に示す。
無水硫酸ナトリウム[純正化学(株)製]について、上記実施例1と同様に蓄熱性能を評価した。この結果を下記の表1に示す。
水酸化カルシウム[醒井工業(株)製]について、昇温温度を500℃に変更した以外は上記実施例1と同様に蓄熱性能を評価した。この結果を下記の表1に示す。
表1から明らかなように、実施例1〜4は空気中での冷却過程において比較例1〜4と比較してより多くの結晶水を取り込めることがわかる。この結果は、加熱により脱水させた無水物が空気中の水分で水和物となる際に発熱が起こることを示しており、実施例1〜4に示す化合物が蓄熱材として好適に利用できることを意味する。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
14 導入通路
15 排出通路
Claims (13)
- 蓄熱材および反応媒体を反応させて化合物を生成する際に生じる反応熱により加熱対象(F)を加熱し、前記化合物を前記蓄熱材および前記反応媒体に分離させることによって熱源(E)の有する熱を蓄熱する蓄熱システムであって、
前記蓄熱材を収容する反応器(11)と、
前記反応器(11)に接続されるとともに、前記反応器(11)に大気を導入する導入通路(14)と、
前記反応器(11)に接続されるとともに、前記反応器(11)内の気体を外部に排出する排出通路(15)とを備え、
前記反応媒体は、大気に含まれる成分のうち少なくとも1つの成分であり、
前記蓄熱材は、前記反応媒体との反応が予め定めた温度または圧力を境に発熱反応から吸熱反応に変化する物質であり、
前記蓄熱材は、ホスホン酸化合物金属塩またはカルボン酸化合物金属塩からなり、
前記ホスホン酸化合物金属塩が、一般式(1)で表されるホスホン酸化合物の金属塩であることを特徴とする蓄熱システム。
- 蓄熱材および反応媒体を反応させて化合物を生成する際に生じる反応熱により加熱対象(F)を加熱し、前記化合物を前記蓄熱材および前記反応媒体に分離させることによって熱源(E)の有する熱を蓄熱する蓄熱システムであって、
前記蓄熱材を収容する反応器(11)と、
前記反応器(11)に接続されるとともに、前記反応器(11)に大気を導入する導入通路(14)と、
前記反応器(11)に接続されるとともに、前記反応器(11)内の気体を外部に排出する排出通路(15)とを備え、
前記反応媒体は、大気に含まれる成分のうち少なくとも1つの成分であり、
前記蓄熱材は、前記反応媒体との反応が予め定めた温度または圧力を境に発熱反応から吸熱反応に変化する物質であり、
前記蓄熱材は、ホスホン酸化合物金属塩またはカルボン酸化合物金属塩からなり、
前記カルボン酸化合物金属塩が、一般式(2)で表されるカルボン酸化合物の金属塩であることを特徴とする蓄熱システム。
- 前記導入通路(14)および前記排出通路(15)の開度を調整する開度調整手段(141、151)と、
前記熱源(E)または前記加熱対象(F)の温度に基づいて、前記開度調整手段(141、151)の作動を制御する制御手段(7)とを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の蓄熱システム。 - 前記加熱対象(F)を加熱する加熱モードでは、前記制御手段(7)が前記導入通路(14)の開度を調整する前記開度調整手段(141)を開くとともに、前記排出通路(15)の開度を調整する前記開度調整手段(151)を閉じることによって、大気が前記反応器(11)に導入され、
前記熱源(E)の有する熱を蓄熱する蓄熱モードでは、前記制御手段(7)が前記導入通路(14)の開度を調整する前記開度調整手段(141)を閉じるとともに、前記排出通路(15)の開度を調整する前記開度調整手段(151)を開くことによって、前記化合物が前記熱源(E)の有する熱にて加熱されることによって分離され、この分離された気体状の前記反応媒体が前記反応器(11)から外部に排出されることを特徴とする請求項3に記載の蓄熱システム。 - 前記反応媒体は水であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の蓄熱システム。
- 内燃機関(2)を備える車両に適用され、
前記熱源は、前記内燃機関(2)の排気が有する熱または前記内燃機関(2)の冷却水が有する熱であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の蓄熱システム。 - 前記車両は、流体(F)により駆動力の伝達を行う変速機構(3)を備え、
前記加熱対象は、前記流体(F)であることを特徴とする請求項6に記載の蓄熱システム。 - 前記金属塩の金属種が、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、アルミニウム、マンガン、鉄、コバルト、銅、ニッケル、亜鉛、銀およびスズからなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の蓄熱システム。
- 前記金属塩の金属種が、マグネシウムおよびマンガンからなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項8に記載の蓄熱システム。
- 前記金属塩の金属種が、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、アルミニウム、マンガン、鉄、コバルト、銅、ニッケル、亜鉛、銀およびスズからなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項10または11に記載の蓄熱材。
- 前記金属塩の金属種が、マグネシウムおよびマンガンからなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項12に記載の蓄熱材。
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