JP7339645B2 - Latent heat storage material, method for producing latent heat storage material, and heat exchange material - Google Patents

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Description

本開示は、潜熱蓄熱体、潜熱蓄熱体の製造方法、及び、熱交換材料に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a latent heat storage medium, a method for manufacturing a latent heat storage medium, and a heat exchange material.

熱を蓄積する技術の例としては、顕熱蓄熱と潜熱蓄熱とが挙げられる。顕熱蓄熱は、蓄熱体の温度変化を利用する。一方で、潜熱蓄熱では、例えば、固相から液相への蓄熱体の相変化を利用する。 Examples of techniques for storing heat include sensible heat storage and latent heat storage. Sensible heat storage utilizes the temperature change of a heat storage medium. On the other hand, in latent heat storage, for example, a phase change of a heat storage medium from a solid phase to a liquid phase is used.

特許文献1では、コア部と、該コア部を覆うシェルから構成される潜熱蓄熱体を開示している。前記シェルに関して、コア粒子を化成被膜処理し、更に熱酸化処理をすることで酸化被膜を形成することを開示している。特許文献2では、核発生促進剤としてドデシル硫酸ナトリウムを用いることを開示しており、更には、核発生促進剤の添加により、被膜を厚く形成することができることを開示している。 Patent Literature 1 discloses a latent heat storage body composed of a core portion and a shell covering the core portion. Regarding the shell, it is disclosed that the core particles are subjected to a chemical conversion coating treatment and then a thermal oxidation treatment to form an oxide coating. Patent Document 2 discloses the use of sodium dodecyl sulfate as a nucleation accelerator, and further discloses that the addition of a nucleation accelerator enables the formation of a thick coating.

米国特許出願公開2017/044415(WO2015/162929号公報)U.S. Patent Application Publication 2017/044415 (WO2015/162929) WO2017/200021号WO2017/200021

上述したコア・シェル型の潜熱蓄熱体において、重要となるのが、溶解したコア材料が漏出するのを防止することである。 In the core-shell type latent heat storage device described above, it is important to prevent the melted core material from leaking out.

特許文献1等では、シェルの膜厚化を可能にする製造方法が開示されているものの、潜熱蓄熱体の強度の観点からは改良の余地があった。即ち、膜に物理的な力(例えば、熱交換を繰り返すことで内部粒子の膨張収縮が繰り返されることによる力)が加わった場合、依然として破壊及び/又は漏出が発生する可能性があった。 Although Patent Literature 1 and the like disclose a manufacturing method that enables the thickness of the shell to be increased, there is room for improvement from the viewpoint of the strength of the latent heat storage medium. That is, when a physical force (for example, a force due to repeated expansion and contraction of internal particles due to repeated heat exchange) is applied to the film, there is still a possibility of breakage and/or leakage.

以上に鑑み、本開示は、溶解したコア材料が漏出することを低減させた潜熱蓄熱体を提供することを目的とする。 In view of the above, it is an object of the present disclosure to provide a latent heat storage body with reduced leakage of molten core material.

本発明者らが鋭意検討した結果、潜熱蓄熱体のための従来の製造方法を改良することで、被覆層の厚さを増加させることができることを見出した。また、潜熱蓄熱体のための従来の製造方法を改良することで、潜熱蓄熱体の比表面積が著しく向上することを見出した。より具体的には、化成被膜処理を行う際にアミン化合物を配合することで、従来とは異なった被覆層を形成できることを見出した。本発明は以上の知見に基づき完成され、一側面において以下の発明を包含する。 As a result of intensive studies by the present inventors, it was found that the thickness of the coating layer can be increased by improving the conventional manufacturing method for the latent heat storage element. Further, the inventors have found that the specific surface area of the latent heat storage material can be significantly improved by improving the conventional manufacturing method for the latent heat storage material. More specifically, the present inventors have found that by blending an amine compound during chemical conversion coating treatment, it is possible to form a coating layer that is different from conventional coating layers. The present invention has been completed based on the above findings, and includes the following inventions in one aspect.

(発明1)
コア部と被覆層とを備える潜熱蓄熱体であって、BET比表面積が10m2/g以上である、該潜熱蓄熱体。
(発明2)
発明1の潜熱蓄熱体であって、更に前記被覆層において孔質構造を備える、該潜熱蓄熱体。
(発明3)
発明1又は2の潜熱蓄熱体であって、断面を観察したときに、前記コア部及び前記被覆層の合計面積に対する前記被覆層の面積の割合が15%以上である、該潜熱蓄熱体。
(発明4)
発明1~3いずれか1つに記載の潜熱蓄熱体であって、10%変位を生じさせる強度が、30MPa以上である、該潜熱蓄熱体。
(発明5)
発明1~4いずれか1つに記載の潜熱蓄熱体であって、前記コア部の成分が、以下の群A及び群Bからそれぞれ選択される合金である該潜熱蓄熱体:
群A:Ca、Si、Bi、Mg、Sb、In、Sn、Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pd、Ag、Au、Pb、Ge、及びこれらの組み合わせ
群B:Al、Cr、Mn、Si、Mg、Co、Ni、及びこれらの組み合わせ。
(発明6)
発明1~4いずれか1つに記載の該潜熱蓄熱体であって、前記コア部の成分がAl及びAl合金のいずれか一方である該潜熱蓄熱体。
(発明7)
発明6の潜熱蓄熱体であって、前記コア部の成分がAl-Si合金である該潜熱蓄熱体。
(発明8)
潜熱蓄熱体の製造方法であって、前記方法は、
コア粒子を提供する工程と、
前記コア粒子に対して化成被膜処理を行う工程と、
前記コア粒子に対して熱酸化処理を行う工程と、
を含み、前記化成被膜処理が、アミン化合物の存在下で行われる、該方法。
(発明9)
発明8の方法であって、前記アミン化合物が以下から成る群から選択される1種以上である、該方法:モノアルキルアミン、ジアルキルアミン、及びトリアルキルアミン。
(発明10)
発明8の方法であって、前記アミン化合物が以下から成る群から選択される1種以上である、該方法:エチルアミン、及びジエチルアミン。
(発明11)
発明1~7いずれか1つに記載の該潜熱蓄熱体を備える熱交換材料。
(発明12)
表面に触媒を更に備える発明1~7いずれか1つに記載の潜熱蓄熱体。
(Invention 1)
A latent heat storage material comprising a core portion and a coating layer, the latent heat storage material having a BET specific surface area of 10 m 2 /g or more.
(Invention 2)
The latent heat store of invention 1, further comprising a porous structure in said coating layer.
(Invention 3)
The latent heat storage material according to invention 1 or 2, wherein the ratio of the area of the coating layer to the total area of the core portion and the coating layer is 15% or more when a cross section is observed.
(Invention 4)
The latent heat storage material according to any one of Inventions 1 to 3, wherein the latent heat storage material has a strength of 30 MPa or more at which 10% displacement occurs.
(Invention 5)
The latent heat storage material according to any one of Inventions 1 to 4, wherein the core component is an alloy selected from Group A and Group B below:
Group A: Ca, Si, Bi, Mg, Sb, In, Sn, Al, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Au, Pb, Ge, and combinations thereof B: Al, Cr, Mn, Si, Mg, Co, Ni, and combinations thereof.
(Invention 6)
The latent heat storage material according to any one of Inventions 1 to 4, wherein the component of the core portion is either Al or an Al alloy.
(Invention 7)
The latent heat storage medium according to invention 6, wherein the component of the core portion is an Al--Si alloy.
(Invention 8)
A method for manufacturing a latent heat storage material, the method comprising:
providing a core particle;
a step of subjecting the core particles to chemical conversion coating;
a step of thermally oxidizing the core particles;
wherein said conversion coating treatment is carried out in the presence of an amine compound.
(Invention 9)
The method of invention 8, wherein said amine compound is one or more selected from the group consisting of: monoalkylamines, dialkylamines, and trialkylamines.
(Invention 10)
The method of invention 8, wherein the amine compound is one or more selected from the group consisting of: ethylamine and diethylamine.
(Invention 11)
A heat exchange material comprising the latent heat storage element according to any one of inventions 1 to 7.
(Invention 12)
The latent heat storage material according to any one of inventions 1 to 7, further comprising a catalyst on the surface.

一側面において、本開示の潜熱蓄熱体は、特定の比表面積を有する。これにより、コア部の材料を捕捉しやすく、コア部の漏出の発生を減少させることができる。 In one aspect, the latent heat storage medium of the present disclosure has a specific specific surface area. As a result, the material of the core portion can be easily captured, and leakage of the core portion can be reduced.

潜熱蓄熱体のSEM写真である(モノエチルアミン存在下で処理した場合と、ジエチルアミン存在下で処理した場合と、トリエタノールアミン(TEA)存在下で処理した場合を示す)。4 is a SEM photograph of a latent heat storage medium (showing cases of processing in the presence of monoethylamine, processing in the presence of diethylamine, and processing in the presence of triethanolamine (TEA)). 比較例2のサンプルの断面の写真である。写真に画像処理を行い、コア部、被覆層(シェル)、及び両者を合わせた部分(全体)に対してそれぞれ色付を行い、それぞれの面積及び周囲長さを算出した。10 is a photograph of a cross section of a sample of Comparative Example 2. FIG. The photograph was subjected to image processing, and the core portion, the coating layer (shell), and the combined portion (whole) were colored, and the area and perimeter length of each were calculated. 実施例1のサンプルの断面の写真である。写真に画像処理を行い、コア部、被覆層(シェル)、及び両者を合わせた部分(全体)に対してそれぞれ色付を行い、それぞれの面積及び周囲長さを算出した。1 is a photograph of a cross section of a sample of Example 1; The photograph was subjected to image processing, and the core portion, the coating layer (shell), and the combined portion (whole) were colored, and the area and perimeter length of each were calculated. 実施例1のサンプルの断面の写真である。ある粒子の表面を拡大して観察した。1 is a photograph of a cross section of a sample of Example 1; The surface of a certain particle was magnified and observed.

以下、本発明を実施するための具体的な実施形態について説明する。以下の説明は、本発明の理解を促進するためのものである。即ち、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。 Specific embodiments for carrying out the present invention will be described below. The following description is intended to facilitate understanding of the invention. it is not intended to limit the scope of the invention.

1.潜熱蓄熱体
本開示の一実施形態は、潜熱蓄熱体を包含する。前記潜熱蓄熱体は、コア部と、前記コア部を覆う被覆層とを備えることができる。
1. Latent Heat Store One embodiment of the present disclosure includes a latent heat store. The latent heat storage medium can include a core and a coating layer covering the core.

1-1.コア部
1-1-1.成分
本開示の一実施形態において、本開示のコア部の成分は、少なくとも2つの合金成分を包含する(すなわち、合金成分A及び合金成分Bを少なくとも包含する)。
1-1. Core part
1-1-1. Ingredients In one embodiment of the present disclosure, the core constituents of the present disclosure include at least two alloying ingredients (ie, at least including alloying ingredient A and alloying ingredient B).

前記合金成分は、蓄熱材として機能することができる。前記合金成分Bは、主に酸化物相を形成するために機能することができる。
合金成分A:Ca、Si、Bi、Mg、Sb、In、Sn、Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pd、Ag、Au、Pb、Ge、及びこれらの組み合わせ
合金成分B:Al、Cr、Mn、Si、Mg、Co、Ni、及びこれらの組み合わせ
The alloy component can function as a heat storage material. Said alloy component B can function mainly to form an oxide phase.
Alloy component A: Ca, Si, Bi, Mg, Sb, In, Sn, Al, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Au, Pb, Ge, and combinations thereof Alloy component B: Al, Cr, Mn, Si, Mg, Co, Ni, and combinations thereof

上記合金成分は、2元系の合金に限定されない。即ち、上記合金成分は、3元系以上の合金(3つ以上の元素の組み合わせによる合金)も包含する。 The above alloy components are not limited to binary alloys. That is, the above alloy components also include ternary or higher alloys (alloys formed by combining three or more elements).

別の本開示の一実施形態において、コア部の成分は、Al(即ち、合金ではない純粋なAl)、又はAl合金であってもよい。 In another embodiment of the present disclosure, the core component may be Al (ie, pure Al, not an alloy), or an Al alloy.

より好ましい実施形態において、合金の組み合わせとして、融解時の体積膨張率が正の成分と、融解時の体積膨張率が負の成分との組み合わせが挙げられる。融解時の体積膨張率が正の成分の例としてAlが挙げられる。一方で、融解時の体積膨張率が負の成分の例としてSi及びBiが挙げられる。 In a more preferred embodiment, the combination of alloys includes a combination of a component with a positive coefficient of volume expansion when melted and a component with a negative coefficient of volume expansion when melted. Al is an example of a component having a positive coefficient of volume expansion when melted. On the other hand, examples of components having a negative coefficient of volume expansion when melted include Si and Bi.

コア部の成分がAl合金である場合、Al以外の元素(例えば、Si、Bi、及びこれらの組み合わせ)の合計含有比は、25wt%以下であることが好ましく、より好ましくは含有比が12wt%以上且つ25wt%以下である。特に、Al-Si合金のSiの含有比が25wt%である場合には、当該Al-Si合金の融解時の体積膨張率を0%に制御することが可能である。 When the component of the core portion is an Al alloy, the total content ratio of elements other than Al (for example, Si, Bi, and combinations thereof) is preferably 25 wt% or less, more preferably 12 wt%. above and 25 wt % or less. In particular, when the Si content ratio of the Al—Si alloy is 25 wt %, the volume expansion coefficient of the Al—Si alloy can be controlled to 0% when melted.

1-1-2.潜熱蓄熱体のサイズ・形状
本開示の一実施形態において、前記潜熱蓄熱体の形状は特に限定されない。例えば、前記潜熱蓄熱体の形状は、球形であってもよく、立方体形状であってもよい。前記潜熱蓄熱体の平均粒径は、10~150μmであってもよいが、当該サイズに限定されない。好ましい平均粒径は、20μm以上、及び/又は、45μm以下である。
1-1-2. Size and shape of latent heat storage body In one embodiment of the present disclosure, the shape of the latent heat storage body is not particularly limited. For example, the shape of the latent heat storage medium may be spherical or cubic. The average particle size of the latent heat storage medium may be 10 to 150 μm, but is not limited to this size. A preferred average particle size is 20 μm or more and/or 45 μm or less.

本明細書で述べる平均粒径(例えば、コア粒子の平均粒径、及び潜熱蓄熱体の平均粒径)は、レーザー回折式粒度分布計(例:HORIBA LA-920)で測定したときの値である。より具体的には、レーザー回折式粒度分布計により、粒子群の体積分布を測定し、累積50体積%径の値(D50)を、平均粒径とみなす。 The average particle size described in this specification (for example, the average particle size of the core particles and the average particle size of the latent heat storage medium) is the value measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer (eg, HORIBA LA-920). be. More specifically, the volume distribution of the particles is measured with a laser diffraction particle size distribution meter, and the cumulative 50 volume % diameter value (D50) is regarded as the average particle size.

1-2.被覆層
1-2-1.成分
コア部を覆う被覆層は、特に限定されないが、単層であってもよいし、複数の層を備えてもよい。限定されるものではないが、例えば、被覆層は、Al23を成分として含み、好ましくは、α-Al23を成分として含むことができる。被覆層を構成する成分は、Al23のみに限定されず、他の元素及び/又は不可避的不純物を含んでもよい。また、本開示の一実施形態において、潜熱蓄熱体は、コア部と、前記コア部を覆う被覆層と、前記被覆層の上に突起物とを備える。当該突起物の形成は、後述するようにアミン化合物を用いてコア粒子を処理することで顕著となる。本開示の別の一実施形態において、潜熱蓄熱体は、前記突起物及び/又は前記被覆層の内部に孔質構造を備える。この孔質構造の存在により、潜熱蓄熱体の比表面積が増大する。そして、この孔質構造が数多くすることにより(多孔質構造)、潜熱蓄熱体の比表面積について、後述する値を達成できる。
1-2. covering layer
1-2-1. The coating layer covering the component core portion is not particularly limited, but may be a single layer or may be provided with a plurality of layers. For example, but not limited to, the coating layer may contain Al 2 O 3 as a component, preferably α-Al 2 O 3 as a component. Components constituting the coating layer are not limited to Al 2 O 3 alone, and may contain other elements and/or unavoidable impurities. Further, in one embodiment of the present disclosure, the latent heat storage body includes a core portion, a coating layer covering the core portion, and projections on the coating layer. The formation of the protrusions becomes noticeable when the core particles are treated with an amine compound as described later. In another embodiment of the present disclosure, the latent heat store comprises a porous structure inside said protrusions and/or said coating layer. The presence of this porous structure increases the specific surface area of the latent heat storage medium. By increasing the number of porous structures (porous structure), the specific surface area of the latent heat storage medium can achieve the value described later.

1-2-2.厚さ1-2-2. thickness

本開示の一実施形態において、潜熱蓄熱体の被覆層の厚さは、2μm以上であってもよい。また、厚みが大きければ大きいほど好ましいため、上限値は特に限定されないが、典型的には15μm以下であり、より典型的には10μm以下であり、更により典型的には5μm以下であり、3μm以下とすることもできる。より好ましくは、被覆層の厚さは、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14及び15の中から選択される2つの数値で規定される範囲内(単位:μm)であってもよい(例えば、8μm~12μmなど)。 In one embodiment of the present disclosure, the thickness of the coating layer of the latent heat storage body may be 2 μm or more. In addition, since the larger the thickness, the more preferable, the upper limit is not particularly limited, but is typically 15 μm or less, more typically 10 μm or less, still more typically 5 μm or less, and 3 μm. It is also possible to: More preferably, the thickness of the coating layer is defined by two numbers selected from 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 and 15. (unit: μm) (for example, 8 μm to 12 μm).

本開示の別の一実施形態において、潜熱蓄熱体の被覆層の厚さは、潜熱蓄熱体の平均粒径に対して、5%以上(例えば、潜熱蓄熱体の平均粒径が100μmの場合、被覆層の厚さは5μm以上)であってもよい。また、厚みが大きければ大きいほど好ましいため、上限値は特に限定されないが、典型的には、21%以下である。当該上限値を超えると、潜熱蓄熱体のコア部が占める体積が減少し(例えば、被覆層の体積がコア部の体積を上回る)、これにより、蓄熱密度及び/又は伝熱性能が不十分になる可能性がある。より好ましくは、潜熱蓄熱体の平均粒径に対する被覆層の厚さは、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、及び21の中から選択される2つの数値で規定される範囲内(単位:%)であってもよい。 In another embodiment of the present disclosure, the thickness of the coating layer of the latent heat storage material is 5% or more with respect to the average particle size of the latent heat storage material (for example, when the average particle size of the latent heat storage material is 100 μm, The thickness of the coating layer may be 5 μm or more). Moreover, since the larger the thickness, the better, the upper limit is not particularly limited, but is typically 21% or less. If the upper limit is exceeded, the volume occupied by the core portion of the latent heat storage body decreases (for example, the volume of the coating layer exceeds the volume of the core portion), thereby resulting in insufficient heat storage density and/or heat transfer performance. may become. More preferably, the thickness of the coating layer with respect to the average particle size of the latent heat storage medium is , and 21 (unit: %).

本開示の別の一実施形態において、潜熱蓄熱体の断面を観察したときのコア部の面積+被覆層の面積に対する被覆層の面積の割合が15%以上であってもよい。上限値は特に限定されないが、37%以下が好ましい。37%を超えると、被覆層部分の面積の割合が大きくなりすぎ、そして、コア部の面積が小さくなりすぎる。このことは、コア部の体積が小さくなりすぎることを意味する(例えば、被覆層の体積がコア部の体積を上回る)。そして、コア部の体積が小さくなりすぎると、蓄熱密度及び/又は伝熱性能が不十分になる可能性がある。より好ましくは、潜熱蓄熱体の断面を観察したときのコア部の面積+被覆層の面積に対する被覆層の面積の割合は、15、20、25、30、35、及び37の中から選択される2つの数値で規定される範囲内(単位:%)であってもよい。 In another embodiment of the present disclosure, the ratio of the area of the coating layer to the area of the core portion+the area of the coating layer when observing the cross section of the latent heat storage body may be 15% or more. Although the upper limit is not particularly limited, it is preferably 37% or less. If it exceeds 37%, the area ratio of the coating layer portion becomes too large, and the area of the core portion becomes too small. This means that the volume of the core becomes too small (for example, the volume of the coating layer exceeds the volume of the core). If the volume of the core portion becomes too small, the heat storage density and/or heat transfer performance may become insufficient. More preferably, the ratio of the area of the coating layer to the area of the core + the area of the coating layer when observing the cross section of the latent heat storage element is selected from 15, 20, 25, 30, 35, and 37. It may be within a range defined by two numerical values (unit: %).

1-3.特性(強度)
本開示の一実施形態において、潜熱蓄熱体は、従来よりも高い強度を有する。ここで述べる強度とは、外部からの物理的な力を加えた時に、被覆層が破壊されて内部のコア部が漏出するのを防止できる強度を指す。
1-3. Properties (strength)
In one embodiment of the present disclosure, the latent heat store has higher strength than conventional. The strength described here refers to the strength that can prevent the coating layer from breaking and the internal core portion from leaking out when a physical force is applied from the outside.

より具体的には、潜熱蓄熱体の強度は、以下の方法で評価することができる。まず、1つの粒子をピックアップする。次に、微小圧縮試験機(例:島津製作所 MCT-210)を用いて、当該粒子に圧力をかける。そして、10%変位が生じたときの圧力を、潜熱蓄熱体の強度とみなす。複数の粒子サンプルで強度の測定を行い、平均値を算出する。ただし、低い圧力(例えば、10MPa未満)で10%変位が生じた粒子サンプルについては、統計処理対象(例えば、平均値、偏差などの算出)から除外する。 More specifically, the strength of the latent heat storage medium can be evaluated by the following method. First, pick up one particle. Next, pressure is applied to the particles using a microcompression tester (eg, Shimadzu MCT-210). The pressure at which 10% displacement occurs is regarded as the strength of the latent heat storage medium. Intensity measurements are made on multiple particle samples and the average value is calculated. However, particle samples in which 10% displacement occurs at low pressure (eg, less than 10 MPa) are excluded from statistical processing (eg, calculation of average value, deviation, etc.).

本開示の一実施形態において、上記の方法によって測定される潜熱蓄熱体の強度は、30MPa以上であってもよく、好ましくは、35MPa以上、更に好ましくは、38MPa以上であってもよい。 In one embodiment of the present disclosure, the strength of the latent heat storage medium measured by the above method may be 30 MPa or higher, preferably 35 MPa or higher, and more preferably 38 MPa or higher.

強度の上限値については、特に限定されないが、典型的には100MPa以下であり、より典型的には75MPa以下であり、更により典型的には50MPa以下であり、更により典型的には45MPa以下である。 The upper limit of strength is not particularly limited, but is typically 100 MPa or less, more typically 75 MPa or less, still more typically 50 MPa or less, and even more typically 45 MPa or less. is.

1-4.表面積
本開示の一実施形態において、潜熱蓄熱体は、特徴的な表面積を有する。当該特徴的な表面積は、BET比表面積にて表すことができる。より具体的には、潜熱蓄熱体のBET比表面積は、10以上、好ましくは10~100、より好ましくは、10、20、30、40、50、60、70、80、90及び100の中から選択される2つの数値で規定される範囲内(単位:m2/g)であってもよい。下限値はより好ましくは30以上、なお一層好ましくは40以上、最も好ましくは50以上である。上限値は通常は90以下であり、典型的には80以下であり、より典型的には70以下であり、更により典型的には60以下である。また、比表面積が大きいと、物理的な力が分散されやすくなる。従って、潜熱蓄熱体の破壊が起こりにくくなり、強度が向上する。
1-4. Surface Area In one embodiment of the present disclosure, the latent heat store has a characteristic surface area. The characteristic surface area can be represented by the BET specific surface area. More specifically, the BET specific surface area of the latent heat storage medium is 10 or more, preferably 10 to 100, more preferably 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 and 100. It may be within a range defined by two selected numerical values (unit: m 2 /g). The lower limit is more preferably 30 or higher, even more preferably 40 or higher, and most preferably 50 or higher. The upper limit is usually 90 or less, typically 80 or less, more typically 70 or less, still more typically 60 or less. Also, when the specific surface area is large, the physical force is easily dispersed. Therefore, the latent heat storage material is less likely to be destroyed, and the strength is improved.

本開示の一実施形態において、潜熱蓄熱体は、被覆層の上に突起物を備えている。これにより従来よりも比表面積が向上する。好ましい本開示の一実施形態において、潜熱蓄熱体の被覆層(場合により突起物構造内も)は、細孔を数多く備えており(多孔質構造)、これにより更に比表面積が増大する。細孔を数多く備えることで、内部からの割れが生じたとしても、コア部の材料を捕捉することができる。この点、従来技術による潜熱蓄熱体の被覆層では、内部からの割れが生じるとコア部の材料が外側に漏出しやすい。従って、この点で、好ましい本開示の一実施形態の潜熱蓄熱体は有利となる。 In one embodiment of the present disclosure, the latent heat store comprises protrusions on the coating layer. As a result, the specific surface area is improved as compared with the conventional one. In a preferred embodiment of the present disclosure, the coating layer of the latent heat store (optionally also within the protrusion structure) is provided with numerous pores (porous structure), which further increases the specific surface area. By providing a large number of pores, even if cracks occur from the inside, the material of the core portion can be captured. In this regard, in the coating layer of the latent heat storage element according to the prior art, if cracks occur from the inside, the material of the core portion tends to leak out. Therefore, in this respect, the latent heat storage medium of the preferred embodiment of the present disclosure is advantageous.

1-5.結晶構造
本開示の一実施形態において、潜熱蓄熱体の被覆層は、α-Al23の相を有する。また、わずかではあるが、潜熱蓄熱体の被覆層は、θ-Al23の相も有することができる。これらの相の存在の有無については、以下のXRD条件下で、特有のピークを検出できるか否かで判別できる。
測定条件
・X線回折装置:X線回折装置 XRD Rigaku MiniFlex600 X線源:Cu線
・検出器:高速1次元検出器D/teX Ultra2
・管電圧:40kV、
・管電流:15mA、
・スキャンスピード:1.0°/min、
・ステップ:0.01°
1-5. Crystal Structure In one embodiment of the present disclosure, the coating layer of the latent heat store has a phase of α-Al 2 O 3 . The coating layer of the latent heat store may also have a θ-Al 2 O 3 phase, albeit to a lesser extent. The presence or absence of these phases can be determined by whether or not specific peaks can be detected under the following XRD conditions.
Measurement conditions X-ray diffraction device: X-ray diffraction device XRD Rigaku MiniFlex600 X-ray source: Cu line Detector: High-speed one-dimensional detector D/teX Ultra2
・Tube voltage: 40 kV,
・Tube current: 15mA,
・Scan speed: 1.0°/min,
・Step: 0.01°

2.潜熱蓄熱体の製造方法
本開示の一実施形態において、潜熱蓄熱体の製造方法を提供する。前記方法は、少なくとも以下の工程を包含する。
コア粒子を提供する工程、
前記コア粒子に対して化成被膜処理を行う工程、
前記コア粒子に対して熱酸化処理を行う工程。
以下、各工程の具体例を説明する。
2. Method of Manufacturing a Latent Heat Store In one embodiment of the present disclosure, a method of manufacturing a latent heat store is provided. The method includes at least the following steps.
providing a core particle;
a step of subjecting the core particles to chemical conversion coating;
a step of thermally oxidizing the core particles;
A specific example of each step will be described below.

2-1.コア粒子の提供
本開示の一実施形態に係る潜熱蓄熱体の製造方法では、コア粒子を覆う被覆層の成分は、主にコア粒子の成分から供給される。コア粒子の成分は、特に限定されないが、コア粒子は、上述した成分を有する物が好ましい。より好ましくは、Al、又はAl合金、最も好ましくは、Al-Si合金である。
2-1. Provision of Core Particles In the method for manufacturing a latent heat storage material according to an embodiment of the present disclosure, the components of the coating layer covering the core particles are mainly supplied from the components of the core particles. The components of the core particles are not particularly limited, but the core particles preferably have the components described above. Al or Al alloys are more preferred, and Al—Si alloys are most preferred.

コア粒子の平均粒径は特に限定されないが、10~150μmである(好ましくは、20μm以上、及び/又は45μm以下)。 The average particle size of the core particles is not particularly limited, but is 10 to 150 μm (preferably 20 μm or more and/or 45 μm or less).

2-2.化成被膜処理
前記コア粒子に対して、化成被膜処理を施して被膜を形成することができる。化成被膜処理として、化成被膜処理は、ベーマイト処理、ゾル・ゲル法、陽極酸化処理、アルカリ-クロム塩酸法、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といった手法が挙げられる。好ましくは、ベーマイト処理を行うことができる。ベーマイト処理は、「JIS H 0201:1998 アルミニウム表面処理用語」に規定される処理であり、高温の純水中でアルミニウムの表面に被膜を生成させる方法である。これに少量のアンモニア等を添加して処理する場合もある。また、本開示においては、被覆対象はAl及びAl合金に限定されない。即ち、上述した任意の成分のコア粒子に対して被覆可能である。
2-2. Chemical Conversion Coating Treatment The core particles may be subjected to a chemical conversion coating treatment to form a coating. As chemical coating treatment, chemical coating treatment includes boehmite treatment, sol-gel method, anodizing treatment, alkali-chromic acid method, chromic acid method, phosphoric acid-chromic acid method, zinc phosphate method, non-chromate chemical conversion coating method. method. Preferably, boehmite treatment can be performed. Boehmite treatment is a treatment defined in "JIS H 0201:1998 Aluminum Surface Treatment Terms", and is a method of forming a film on the surface of aluminum in high-temperature pure water. In some cases, a small amount of ammonia or the like is added to this for treatment. Also, in the present disclosure, the coating target is not limited to Al and Al alloys. That is, it is possible to coat core particles of any of the components described above.

ベーマイト処理の溶液のpH値が高くなるにつれて得られるAl酸化被膜は良質となる傾向が確認され、特に、6.0以上で9.0未満の範囲に設定することが好ましく、7.0~8.5がより好ましく、最も好ましくは8である。 It was confirmed that the higher the pH value of the boehmite treatment solution, the better the quality of the Al oxide film obtained. .5 is more preferred and 8 is most preferred.

ベーマイト処理の条件として、80℃~100℃の温度、0.25~3時間の条件で、コア粒子を処理することができる(好ましくは攪拌しながら処理)。これにより、コア粒子の表面にAl23・H2Oの組成を有する一次被膜が形成される。 As conditions for the boehmite treatment, the core particles can be treated at a temperature of 80° C. to 100° C. for 0.25 to 3 hours (preferably while stirring). As a result, a primary coating having a composition of Al 2 O 3 .H 2 O is formed on the surface of the core particles.

次に、ベーマイト処理の溶液を放冷して室温まで下げてもよい。そして、ベーマイト処理後の粒子を回収して、後述する熱酸化処理を当該粒子に対して実施してもよい。 The boehmite-treated solution may then be allowed to cool down to room temperature. Then, the particles after the boehmite treatment may be recovered, and the particles may be subjected to a thermal oxidation treatment, which will be described later.

別の実施形態においては、ベーマイト処理後の溶液を冷却して、一定時間保持し、膜の形成をさらに促進してもよい。冷却後の温度としては、溶液のAl濃度にもよるが、80℃未満である。下限値は特に限定されないが、典型的には室温(例えば25℃)である。過冷却後の保持時間は、10時間~25時間、好ましくは15時間以上であってもよい。 In another embodiment, the solution after boehmite treatment may be cooled and held for a period of time to further promote film formation. The temperature after cooling is less than 80° C., depending on the Al concentration of the solution. Although the lower limit is not particularly limited, it is typically room temperature (eg, 25°C). The holding time after supercooling may be 10 hours to 25 hours, preferably 15 hours or longer.

本開示の実施形態において、ベーマイト処理等の化成被膜処理の溶液は、更にアミン化合物を含むことができる。前記アミン化合物を含むことで、二次被膜の形成が顕著に促進され、二次被膜の厚さを増加させることができる。場合により、更には、比表面積及び/又は膜の均一性を高めることができる。そして、厚さが増加することで、粒子の強度を向上させることができる。また、前記アミン化合物を含むことで、粒子の破損(割れ、穴、漏出)の発生頻度を低下させることができる。 In embodiments of the present disclosure, a conversion coating treatment solution, such as a boehmite treatment, may further include an amine compound. By containing the amine compound, the formation of the secondary coating is significantly promoted, and the thickness of the secondary coating can be increased. In some cases, the specific surface area and/or the uniformity of the film can also be increased. And the strength of the particles can be improved by increasing the thickness. In addition, by containing the amine compound, the frequency of particle damage (cracks, holes, leakage) can be reduced.

アミン化合物としては、モノアルキルアミン、ジアルキルアミン、及びトリアルキルアミン、並びにこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。好ましくは、モノアルキルアミン、及びジアルキルアミンが挙げられ、更に好ましくは、モノアルキルアミンが挙げられる。なお、本明細書で述べる「アミン化合物」は、トリエタノールアミンを含まない。より好ましい実施形態においては、本明細書で述べる「アミン化合物」は、アルコールアミンを含まない。 Amine compounds include, but are not limited to, monoalkylamines, dialkylamines, and trialkylamines, and combinations thereof. Monoalkylamines and dialkylamines are preferred, and monoalkylamines are more preferred. In addition, the "amine compound" described in this specification does not include triethanolamine. In more preferred embodiments, the "amine compounds" referred to herein do not include alcohol amines.

モノアルキルアミンとしては、C1~C10(好ましくはC1~C5)のアルキル基を有するモノアルキルアミンが挙げられる。より具体的な例としては、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノプロピルアミン、モノブチルアミン等が挙げられる。好ましくは、モノエチルアミンが挙げられる。 Monoalkylamines include monoalkylamines having a C1-C10 (preferably C1-C5) alkyl group. More specific examples include monomethylamine, monoethylamine, monopropylamine, monobutylamine and the like. Monoethylamine is preferred.

ジアルキルアミンとしては、C1~C10(好ましくはC1~C5)のアルキル基をそれぞれ独立して有するジアルキルアミンが挙げられる。より具体的な例としては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、エチルプロピルアミン等が挙げられる。好ましくは、ジエチルアミンが挙げられる。 Dialkylamines include dialkylamines each independently having a C1 to C10 (preferably C1 to C5) alkyl group. More specific examples include dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, ethylpropylamine and the like. Diethylamine is preferred.

アミン化合物の濃度は、0.001~2mol/Lであってもよい(より好ましくは、0.005mol/L以上及び/又は2mol/L以下)。0.001mol/L未満だと、過飽和析出が不十分となり、良好な膜を得ることが難しい。2mol/L超だと、これ以上の膜厚は得ることができず不経済である。 The concentration of the amine compound may be 0.001 to 2 mol/L (more preferably 0.005 mol/L or more and/or 2 mol/L or less). If it is less than 0.001 mol/L, supersaturated precipitation will be insufficient, making it difficult to obtain a good film. If it exceeds 2 mol/L, it is uneconomical because a film thickness greater than this cannot be obtained.

ベーマイト処理のときには、アルコールアミン(例:トリエタノールアミン)を処理成分として用いる場合もあるが、キレート効果により、析出が抑制されるため、上述したアルキルアミンと比べると膜形成の効果が劣る。 Alcohol amine (eg, triethanolamine) is sometimes used as a treatment component in the boehmite treatment, but its chelate effect suppresses precipitation, so its film-forming effect is inferior to that of the alkylamine described above.

一方で、化成被膜処理液は、Al(OH)3を含まなくてもよい。特許文献2では膜厚を向上させるために、Al(OH)3を含有する化成被膜処理液を開示しているが、一実施形態に係る本開示の化成被膜処理液では、Al(OH)3は必須ではない。 On the other hand, the chemical conversion coating solution may not contain Al(OH) 3 . Patent Document 2 discloses a chemical conversion coating treatment solution containing Al(OH) 3 in order to improve the film thickness. is not required.

2-3.熱酸化処理
次にベーマイト処理を行った粒子を、酸化雰囲気下で高温処理を行うことができる。これにより、上述した一次被膜及び二次被膜が酸化され、Al酸化被膜が形成される。
2-3. After the thermal oxidation treatment and then the boehmite treatment, the particles can be subjected to a high temperature treatment in an oxidizing atmosphere. As a result, the primary coating and secondary coating described above are oxidized to form an Al oxide coating.

熱酸化処理の温度は、コア部の成分となる金属(合金を含む)の融点よりも高い温度で実行することが好ましい。例えば、コア部の成分がAl-Si合金である場合、特に、Al-25wt%Si合金の場合融点が580℃であるため、それ以上の温度(例えば700℃以上)で加熱することが好ましい。二次被膜に含まれるAl(OH)3は、Al(OH)3→0.5Al23+1.5H2Oの反応式に従い結晶質のAl23被膜となる。また、一次被膜又は二次被膜に含まれるAl23・H2Oは、水分の解離により結晶質のAl23となる。 The temperature of the thermal oxidation treatment is preferably higher than the melting point of the metal (including the alloy) that constitutes the core portion. For example, when the component of the core portion is an Al--Si alloy, particularly in the case of an Al--25 wt % Si alloy, the melting point is 580.degree. Al (OH) 3 contained in the secondary coating becomes a crystalline Al2O3 coating according to the reaction formula of Al(OH) 30.5Al2O3 + 1.5H2O . Also, Al 2 O 3 ·H 2 O contained in the primary coating or secondary coating becomes crystalline Al 2 O 3 due to dissociation of water.

より好ましい実施形態では、熱処理を880℃以上の温度で実行することができる。この理由としては、処理により形成されるアルミニウム酸化膜は、800℃以下の比較的低温ではγ-Al23の結晶形をとり、化学的に安定とされるα-Al23の結晶形をもつ二次被膜は880℃以上の比較的高温で得られるからである。上限値は特に限定されないが、1230℃以下とすることが好ましい。熱処理の時間は、1時間~5時間、好ましくは、3時間以上であってもよい。 In a more preferred embodiment, the heat treatment can be performed at temperatures of 880° C. or higher. The reason for this is that the aluminum oxide film formed by the treatment assumes the crystalline form of γ-Al 2 O 3 at a relatively low temperature of 800° C. or lower, and the crystalline α-Al 2 O 3 is chemically stable. This is because a shaped secondary coating can be obtained at a relatively high temperature of 880° C. or higher. Although the upper limit is not particularly limited, it is preferably 1230° C. or less. The heat treatment time may be 1 to 5 hours, preferably 3 hours or more.

2-4.追加被膜の形成
上記工程で得られたAl酸化被膜の上に更に被膜を形成して強度を強化してもよい。例えば、化学的処理又は物理的処理を行って、金属被膜及び/又はセラミック被膜を形成してもよい。例えば、化学的手法としては、ゾル・ゲル法、CVD、電気めっき、無電解めっき等が挙げられ、物理的手法としては、PVD等が挙げられる。金属被膜及び/又はセラミック被膜の上塗りを行うことで、カプセルの機械的強度の強化が可能である。
2-4. Formation of Additional Coating A further coating may be formed on the Al oxide coating obtained in the above steps to enhance the strength. For example, chemical or physical treatments may be performed to form metallic and/or ceramic coatings. For example, chemical methods include sol-gel method, CVD, electroplating, electroless plating and the like, and physical methods include PVD and the like. The mechanical strength of the capsule can be enhanced by applying a metal coating and/or a ceramic coating over it.

3.潜熱蓄熱体の利用
3-1.熱交換材料
本開示の一実施形態は、熱交換材料を包含する。当該熱交換材料は、上記の潜熱蓄熱体を備える。例えば、上記の潜熱蓄熱体を、熱性母材中に含有させてもよいし、又は多孔質材料中に担持させてもよい。より好ましくは、上記の潜熱蓄熱体を分散させた状態で、熱性母材中に含有させてもよいし、又は多孔質材料中に担持させてもよい。熱交換材料の例としては、蓄熱レンガ、蓄熱用セラミックスボール、多孔質セラミックスフィルタ等が挙げられるがこれらに限定されない。
3. Use of latent heat storage medium
3-1. Heat Exchange Material One embodiment of the present disclosure includes a heat exchange material. The heat exchange material comprises the latent heat store described above. For example, the latent heat accumulator may be contained in a thermal base material or carried in a porous material. More preferably, the latent heat accumulator may be contained in the thermal base material or carried in the porous material in a dispersed state. Examples of heat exchange materials include, but are not limited to, heat storage bricks, heat storage ceramic balls, porous ceramic filters, and the like.

3-2.触媒機能性潜熱蓄熱体
本開示の一実施形態は、触媒機能性潜熱蓄熱体を包含する。上記の潜熱蓄熱体の表面に各種触媒粒子を担持又は析出させることができる。これにより、触媒としての機能と、蓄熱体としての機能とを併せ持つ材料を提供することができる。
3-2. Catalytic Latent Heat Store One embodiment of the present disclosure includes a catalytic latent heat store. Various catalyst particles can be supported or deposited on the surface of the latent heat storage medium. This makes it possible to provide a material having both a function as a catalyst and a function as a heat storage medium.

4-1.潜熱蓄熱体の製造
まず、Alの重量比が75%でSiの重量比が25%のAl-Si合金(Al-25wt%Si)から成るコア粒子を準備した。コア粒子の平均粒径を、レーザー回折式粒度分布計(HORIBA LA-920)を用いて測定したところ、20~38μmであった。
4-1. Production of latent heat storage medium First, core particles made of an Al-Si alloy (Al-25 wt% Si) containing 75% by weight of Al and 25% by weight of Si were prepared. The average particle diameter of the core particles was measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (HORIBA LA-920) and found to be 20 to 38 μm.

次に、化成被膜処理液を調製した。より具体的には、純水に、以下の各種化合物を添加し化成被膜処理液とした。具体的には、モノエチルアミン(実施例1、最終濃度0.15M)、又はジエチルアミン(実施例2、最終濃度0.15M)を添加した。また、比較例1として、トリエタノールアミンを添加した(最終濃度0.15M)。比較例2として、アミン化合物もトリエタノールアミンも添加せず、アンモニアを添加してpHが約8になるように調整した化成被膜処理液を用意した。また、当該比較例2では、Al(OH)3を添加した(Al量に換算して1.152g/L)。 Next, a chemical conversion coating solution was prepared. More specifically, the following various compounds were added to pure water to prepare a chemical conversion coating solution. Specifically, monoethylamine (Example 1, final concentration 0.15M) or diethylamine (Example 2, final concentration 0.15M) was added. Also, as Comparative Example 1, triethanolamine was added (final concentration 0.15 M). As Comparative Example 2, a chemical conversion coating solution was prepared by adding ammonia to adjust the pH to about 8 without adding an amine compound or triethanolamine. Also, in Comparative Example 2, Al(OH) 3 was added (1.152 g/L in terms of Al amount).

実施例1~2及び比較例1~2について、化成被膜処理液100mLに、Al-Si合金からなるコア粒子を3.33g投入した。そして、コア粒子を、ホットスターラーを用いて回転速度450rpmで攪拌しながら、100℃で、3時間処理をした。その後、実施例1~2及び比較例1について、化成被膜処理液を放冷して室温まで下げた。ただし、比較例2の化成被膜処理液については、一旦温度を75℃にまで下げ、更に16時間維持することで被膜を形成した。実施例1~2及び比較例1~2について、化成被膜処理後は、粒子を取り出し、150μLのAl23パンに、化成被膜処理後のコア粒子を充填した。その後、熱重量計(Mettler Toledo TGA-DSC-3)を用い930℃で、3時間、酸素雰囲気下で熱処理した。 For Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, 3.33 g of Al—Si alloy core particles were added to 100 mL of the chemical conversion coating solution. Then, the core particles were treated at 100° C. for 3 hours while being stirred at a rotational speed of 450 rpm using a hot stirrer. Thereafter, for Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the chemical conversion coating solution was allowed to cool to room temperature. However, for the chemical conversion coating solution of Comparative Example 2, the temperature was once lowered to 75° C. and maintained for 16 hours to form a coating. For Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2, after the conversion coating treatment, the particles were taken out, and a 150 μL Al 2 O 3 pan was filled with the core particles after the conversion coating treatment. After that, heat treatment was performed at 930° C. for 3 hours in an oxygen atmosphere using a thermogravimeter (Mettler Toledo TGA-DSC-3).

4-2.潜熱蓄熱体の分析
以上の工程で得られた、実施例及び比較例に係るコア部と被覆層とを備える潜熱蓄熱体の特性を分析した。
4-2. Analysis of Latent Heat Storage Material The characteristics of the latent heat storage material having the core portion and the coating layer according to the examples and comparative examples obtained by the above steps were analyzed.

4-2-1.潜熱蓄熱体の強度
実施例1と比較例1のサンプルについて、潜熱蓄熱体の強度を、微小圧縮試験機(例:島津製作所 MCT-210)を用いて測定した。より具体的には、「1-3.特性(強度)」のところで述べた方法で強度を測定した。実施例1については、43例のサンプルから平均値を算出した。比較例1については、37例のサンプルから平均値を算出した。結果、実施例1の平均強度は39.7MPa、比較例1の平均強度は28.8MPaであった。
4-2-1. Strength of latent heat storage material For the samples of Example 1 and Comparative Example 1, the strength of the latent heat storage material was measured using a microcompression tester (eg, Shimadzu MCT-210). More specifically, the strength was measured by the method described in “1-3. Characteristics (strength)”. For Example 1, the average value was calculated from 43 samples. For Comparative Example 1, the average value was calculated from 37 samples. As a result, the average strength of Example 1 was 39.7 MPa, and the average strength of Comparative Example 1 was 28.8 MPa.

4-2-2.潜熱蓄熱体の表面形状
潜熱蓄熱体の表面の状態をSEM(JEOL, JSM-7001FA)で観察した。結果を図1に示す。図1を見て明らかなように、実施例1(モノエチルアミン)と実施例2(ジエチルアミン)では、粒子の表面に凹凸が形成されていることが分かった。一方で、比較例1(トリエタノールアミン)では、こうした凹凸は形成されなかった。粒子の表面の凹凸の存在は、従来よりも厚い被覆層が形成されたことを示唆する。そして、このことにより、実施例1のサンプルの強度が比較例1のサンプルの強度よりも大きくなったと考えられる。また、実施例2のサンプルでも、粒子の表面に凹凸が形成されている点を考慮すると、実施例1と同様に、強度が向上しているものと考えられる。また、図1の写真には示していないが、比較例1~2では、一部の粒子で破損が観察された(割れ、穴、漏出)。また、実施例1のサンプルをさらに拡大して粒子表面を観察すると、孔質の構造の存在が確認できた(図4、及び図中の矢印部分参照)。
4-2-2. Surface shape of the latent heat storage body The state of the surface of the latent heat storage body was observed with an SEM (JEOL, JSM-7001FA). The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 1, in Example 1 (monoethylamine) and Example 2 (diethylamine), it was found that unevenness was formed on the surface of the particles. On the other hand, such unevenness was not formed in Comparative Example 1 (triethanolamine). The presence of irregularities on the surface of the particles suggests that a thicker coating layer was formed than conventionally. Then, it is considered that the strength of the sample of Example 1 was higher than the strength of the sample of Comparative Example 1 for this reason. Also, in the sample of Example 2, it is considered that the strength is improved as in Example 1, considering that the surface of the particles is uneven. Although not shown in the photograph of FIG. 1, in Comparative Examples 1 and 2, damage was observed in some particles (cracks, holes, leakage). Further, when the sample of Example 1 was further enlarged and the particle surface was observed, the presence of a porous structure was confirmed (see FIG. 4 and the arrows in the figure).

4-2-3.潜熱蓄熱体の被覆層の面積率及び厚さ
潜熱蓄熱体を切断し、その断面を顕微鏡で撮影した。断面写真をコンピューターで画像解析し、潜熱蓄熱体の面積及び周囲長、コア部の面積及び周囲長、並びに、被覆層(シェル)の面積及び周囲長を測定した。より具体的には、画像解析には、画像処理ソフト「NIS-Element D」(株式会社ニコン)を使用した。コア部、被覆層、及び突起物のコントラストを利用して、コア部、被覆層(シェル)、及び両者を合わせた部分の輪郭をとり、画像処理ソフトによりそれぞれの面積と周囲長を算出した。
4-2-3. Area Ratio and Thickness of Coating Layer of Latent Heat Storage Material The latent heat storage material was cut and its cross section was photographed with a microscope. The cross-sectional photograph was image-analyzed by a computer, and the area and peripheral length of the latent heat storage element, the area and peripheral length of the core portion, and the area and peripheral length of the coating layer (shell) were measured. More specifically, image processing software "NIS-Element D" (Nikon Corporation) was used for image analysis. The contours of the core portion, the coating layer (shell), and the combined portion were drawn using the contrast of the core portion, the coating layer, and the projections, and the area and perimeter length of each were calculated using image processing software.

比較例2の潜熱蓄熱体の断面写真を図2に、実施例1の潜熱蓄熱体の断面写真を図3に示す。コア部と被覆層(シェル)とを合わせた面積に占める被覆層の面積について、比較例2では14.3%(147.5÷1030×100)、実施例1では22.8%(218.5÷957.4×100)であった。
また、コア部の面積をS1、被覆層部分の面積をS2、コア部の粒径をr、被覆層の厚さをxとすると、以下の関係が成立する。
(r+x)2π:{(r+x)2-r2}π= (S1+S2):S2
なお、rは、コア部の面積S1から算出できる。
この関係式を解くと、以下の式が成立する。
12+2S1rx- S22=0
これに基づいて、実施例1と比較例2の被覆層の厚さを算出すると、それぞれ、2.12μm、1.35μmであった。
A cross-sectional photograph of the latent heat storage material of Comparative Example 2 is shown in FIG. 2, and a cross-sectional photograph of the latent heat storage material of Example 1 is shown in FIG. The area of the coating layer in the total area of the core portion and the coating layer (shell) was 14.3% (147.5/1030×100) in Comparative Example 2 and 22.8% (218. 5÷957.4×100).
Further, when the area of the core portion is S 1 , the area of the coating layer portion is S 2 , the particle size of the core portion is r, and the thickness of the coating layer is x, the following relationship is established.
(r+x) 2 π: {(r+x) 2 −r 2 }π= (S 1 +S 2 ):S 2
Note that r can be calculated from the area S 1 of the core portion.
Solving this relational expression yields the following equation.
S 1 x 2 +2S 1 rx−S 2 r 2 =0
Based on this, the thicknesses of the coating layers of Example 1 and Comparative Example 2 were calculated to be 2.12 μm and 1.35 μm, respectively.

4-2-4.潜熱蓄熱体の比表面積等
次に、実施例1と比較例2の潜熱蓄熱体について、BET法により、比表面積を測定した。より具体的には、0.05<(p/p0)<0.30の範囲の測定点を用いて多点BET法にて算出した。結果、実施例1のサンプルの比表面積は、52.36(m2/g)であった。一方で、比較例2のサンプルの比表面積は、7.7(m2/g)であった。
4-2-4. Specific Surface Area of Latent Heat Storage Material Next, the specific surface areas of the latent heat storage materials of Example 1 and Comparative Example 2 were measured by the BET method. More specifically, it was calculated by the multi-point BET method using measurement points in the range of 0.05<(p/p0)<0.30. As a result, the specific surface area of the sample of Example 1 was 52.36 (m 2 /g). On the other hand, the specific surface area of the sample of Comparative Example 2 was 7.7 (m 2 /g).

留意すべき点として、実施例1で実現された大きい比表面積は、表面上の突起物が形成されたこと(図1に示す)だけでは説明がつかない。即ち、被覆層に細孔が形成されていることを示唆していると考えられる。従って、細孔の存在により、コア部の材料が漏出しにくい構造になっていると考えられる。 It should be noted that the large specific surface area achieved in Example 1 cannot be explained only by the formation of protrusions on the surface (shown in FIG. 1). That is, it is considered to suggest that pores are formed in the coating layer. Therefore, it is considered that the existence of the pores makes the structure difficult for the material of the core portion to leak out.

以上のように、特定のアミン化合物を配合することで、潜熱蓄熱体の強度を向上させ、被覆層の厚さを厚くすることができることが示された。 As described above, it was shown that the strength of the latent heat storage material can be improved and the thickness of the coating layer can be increased by blending a specific amine compound.

本明細書において、「又は」や「若しくは」という記載は、選択肢のいずれか1つのみを満たす場合や、いくつかの選択肢を満たす場合や、全ての選択肢を満たす場合を含む。例えば、「A、B又はC」「A、B若しくはC」という記載の場合、Aのみを満たす場合と、Bのみを満たす場合と、Cのみを満たす場合と、AとBのみを満たす場合と、BとCのみを満たす場合と、AとCのみを満たす場合と、A~Cすべてを満たす場合等を包含することを意図する。 In this specification, the descriptions of “or” and “or” include cases where only one option is satisfied, cases where several options are satisfied, and cases where all options are satisfied. For example, in the case of the description "A, B or C" and "A, B or C", there are cases where only A is satisfied, cases where only B is satisfied, cases where only C is satisfied, and cases where only A and B are satisfied. , cases where only B and C are satisfied, cases where only A and C are satisfied, cases where all of A to C are satisfied, etc. are intended to be included.

以上、本開示の具体的な実施形態について説明してきた。上記実施形態は、具体例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上述の実施形態の1つに開示された技術的特徴は、他の実施形態に提供することができる。また、特定の方法については、一部の工程を他の工程の順序と入れ替えることも可能であり、特定の2つの工程の間に更なる工程を追加してもよい。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定される。 Specific embodiments of the present disclosure have been described above. The above embodiments are only specific examples, and the present invention is not limited to the above embodiments. For example, technical features disclosed in one of the above embodiments can be provided in other embodiments. Also, for a particular method, some steps may be interchanged with other steps, and additional steps may be added between two particular steps. The scope of the invention is defined by the claims.

Claims (12)

コア部と被覆層とを備える潜熱蓄熱体であって、BET比表面積が302/g以上である、該潜熱蓄熱体であって、前記コア部の成分がAl及びAl合金のいずれか一方であり、前記被覆層は、Al 2 3 を成分として含む、該潜熱蓄熱体A latent heat storage body comprising a core portion and a coating layer, wherein the latent heat storage body has a BET specific surface area of 30 m 2 /g or more , wherein the component of the core portion is either Al or an Al alloy. and wherein the coating layer contains Al 2 O 3 as a component . 請求項1の潜熱蓄熱体であって、更に前記被覆層において孔質構造を備える、該潜熱蓄熱体。 2. The latent heat store of claim 1, further comprising a porous structure in said coating layer. 請求項1又は2の潜熱蓄熱体であって、断面を観察したときに、前記コア部及び前記被覆層の合計面積に対する前記被覆層の面積の割合が15%以上である、該潜熱蓄熱体。 3. The latent heat storage body according to claim 1, wherein the ratio of the area of said coating layer to the total area of said core portion and said coating layer is 15% or more when a cross section is observed. 請求項1~3いずれか1項に記載の潜熱蓄熱体であって、10%変位を生じさせる強度が、30MPa以上である、該潜熱蓄熱体。 4. The latent heat storage material according to any one of claims 1 to 3, wherein the latent heat storage material has a strength of 30 MPa or more at which a 10% displacement occurs. 請求項1~4いずれか1項に記載の潜熱蓄熱体であって、前記コア部の成分が、AlとSiとを含む合金である該潜熱蓄熱体。 The latent heat storage medium according to any one of claims 1 to 4, wherein the component of the core portion is an alloy containing Al and Si . 請求項に記載の該潜熱蓄熱体であって、前記コア部の成分がAl合金であり、Al以外の元素の合計含有比は、25wt%以下である該潜熱蓄熱体。 6. The latent heat storage medium according to claim 5 , wherein said core is made of Al alloy, and the total content of elements other than Al is 25 wt % or less . 請求項6の潜熱蓄熱体であって、前記潜熱蓄熱体の平均粒径が20μm以上、及び/又は、45μm以下である該潜熱蓄熱体。 7. The latent heat storage material according to claim 6, wherein said latent heat storage material has an average particle diameter of 20 μm or more and/or 45 μm or less . 請求項1~7いずれか1項に記載の潜熱蓄熱体の製造方法であって、前記方法は、
コア粒子を提供する工程であって、前記コア粒子の成分がAl及びAl合金のいずれか一方である、当該工程と、
前記コア粒子に対して化成被膜処理を行う工程と、
前記コア粒子に対して熱酸化処理を行う工程と、
を含み、前記化成被膜処理が、アミン化合物の存在下で行われる、該方法であって、
前記アミン化合物が以下から成る群から選択される1種以上である、該方法:モノアルキルアミン、ジアルキルアミン、及びトリアルキルアミン
A method for manufacturing a latent heat storage material according to any one of claims 1 to 7 , wherein the method comprises
providing a core particle , wherein the composition of the core particle is one of Al and an Al alloy ;
a step of subjecting the core particles to chemical conversion coating;
a step of thermally oxidizing the core particles;
wherein the conversion coating treatment is carried out in the presence of an amine compound ,
The method, wherein the amine compound is one or more selected from the group consisting of: monoalkylamines, dialkylamines, and trialkylamines .
請求項8の方法であって、前記アミン化合物が以下から成る群から選択される1種以上である、該方法:C1~C5のモノアルキルアミン、及び、C1~C5のジアルキルアミン。 9. The method of claim 8, wherein the amine compound is one or more selected from the group consisting of: C1-C5 monoalkylamines and C1-C5 dialkylamines . 請求項8の方法であって、前記アミン化合物が以下から成る群から選択される1種以上である、該方法:エチルアミン、及びジエチルアミン。 9. The method of claim 8, wherein said amine compound is one or more selected from the group consisting of: ethylamine, and diethylamine. 請求項1~7いずれか1項に記載の潜熱蓄熱体を備える熱交換材料。 A heat exchange material comprising the latent heat storage medium according to any one of claims 1 to 7. 表面に触媒を更に備える請求項1~7いずれか1項に記載の潜熱蓄熱体。 The latent heat storage material according to any one of claims 1 to 7, further comprising a catalyst on its surface.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6857820B1 (en) * 2019-12-19 2021-04-14 株式会社アドマテックス Particle material, its manufacturing method, and filler material
JP7408888B2 (en) * 2020-03-05 2024-01-09 国立大学法人 新潟大学 Heat storage materials and heat storage power generation devices
JP2022127429A (en) * 2021-02-19 2022-08-31 国立大学法人北海道大学 Microcapsule for latent heat storage material, method for producing the same, powder containing microcapsule for latent heat storage material, and heat storage device comprising powder
JPWO2023038063A1 (en) 2021-09-07 2023-03-16
JP2023074237A (en) * 2021-11-17 2023-05-29 株式会社アドヴィックス Sliding member for braking device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017200021A1 (en) 2016-05-17 2017-11-23 国立大学法人北海道大学 Latent-heat storage material microcapsules and process for producing latent-heat storage material microcapsules

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5348174B2 (en) * 1974-01-30 1978-12-27
JP2942582B2 (en) * 1990-02-27 1999-08-30 株式会社フジクラ Aluminum transmission line manufacturing method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017200021A1 (en) 2016-05-17 2017-11-23 国立大学法人北海道大学 Latent-heat storage material microcapsules and process for producing latent-heat storage material microcapsules

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
半崎大輝 他3名,高温用Al合金系潜熱蓄熱マイクロカプセルの開発,粉体工学会誌,2017年,(2017), Vol.54, No.1,pp.37-40
山田啓之 他1名,ベーマイト皮膜の組成と構造,軽金属,(1971), Vol.21, No.8 ,1971年,pp.535-542

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