JPH10204423A - Heat storage material composition - Google Patents
Heat storage material compositionInfo
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- JPH10204423A JPH10204423A JP9010176A JP1017697A JPH10204423A JP H10204423 A JPH10204423 A JP H10204423A JP 9010176 A JP9010176 A JP 9010176A JP 1017697 A JP1017697 A JP 1017697A JP H10204423 A JPH10204423 A JP H10204423A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱材組成物に関
する。詳しくは、エリスリトールと炭素数5の糖アルコ
ールからなる、融解潜熱を利用する蓄熱材組成物に関す
る。[0001] The present invention relates to a heat storage material composition. Specifically, the present invention relates to a heat storage material composition comprising erythritol and a sugar alcohol having 5 carbon atoms and utilizing latent heat of fusion.
【0002】[0002]
【従来の技術】潜熱蓄熱材は、顕熱型蓄熱材に比べて蓄
熱密度が高く、相変化温度が一定であるため、熱の取り
出し温度が安定であるという利点を活かして実用化され
ている。潜熱蓄熱材として、氷、硫酸ナトリウム10水
塩、塩化カルシウム6水塩及び酢酸ナトリウム3水塩な
どが知られている。しかしながら、これらの潜熱蓄熱材
の相変化温度は比較的低温であり、70〜120℃程度
と高い相変化温度が望まれる、給湯、太陽エネルギー、
ボイラーや自動車の廃熱を利用するための蓄熱材として
は、不適当である。2. Description of the Related Art A latent heat storage material has a high heat storage density and a constant phase change temperature as compared with a sensible heat storage material, and has been put to practical use taking advantage of the advantage that the heat extraction temperature is stable. . Ice, sodium sulfate decahydrate, calcium chloride hexahydrate, sodium acetate trihydrate and the like are known as latent heat storage materials. However, the phase change temperature of these latent heat storage materials is relatively low, and a high phase change temperature of about 70 to 120 ° C. is desired.
It is unsuitable as a heat storage material for utilizing the waste heat of boilers and automobiles.
【0003】また、これら70〜120℃の範囲に融点
を持つ蓄熱材組成物の理想の使用方法としては、熱媒体
として、常圧下の水を使用することである。このために
は、蓄熱材は、100℃以下の融点を持つことが必要で
ある。さらに、蓄熱材が、熱媒体である水へ溶解する組
成物の場合、蓄熱材はカプセル等に充填され使用され
る。この時、カプセルで熱交換され蓄熱材が融解するた
め、蓄熱材の融点としては90℃以下が望ましい。The ideal use of the heat storage material composition having a melting point in the range of 70 to 120 ° C. is to use water under normal pressure as a heat medium. For this purpose, the heat storage material needs to have a melting point of 100 ° C. or less. Further, when the heat storage material is a composition that dissolves in water as a heat medium, the heat storage material is used by being filled in a capsule or the like. At this time, since the heat storage material is melted by the heat exchange in the capsule, the melting point of the heat storage material is desirably 90 ° C. or less.
【0004】70〜90℃の温度範囲に融点を有する素
材として、無機水和塩では、水酸化バリウム8水塩(融
点78℃、融解潜熱量63.8cal/g)、硝酸マグネシ
ウム6水塩(融点89℃、融解潜熱量38.2cal/g)
等が挙げられる。ところが、硝酸マグネシウム6水塩は
金属への腐食性の問題があり、水酸化バリウム8水塩は
日本では劇物指定であるなど蓄熱材として実用化されて
いない。有機物では、パラフィンワックスや脂肪酸など
が考えらているが、いずれも容積あたりの蓄熱量が3
5.0〜45.0cal/ml以下と小さく、コスト的にも実
用化されていないのが現状である。As materials having a melting point in the temperature range of 70 to 90 ° C., inorganic hydrated salts include barium hydroxide octahydrate (melting point 78 ° C., latent heat of fusion 63.8 cal / g), and magnesium nitrate hexahydrate ( Melting point 89 ° C, latent heat of fusion 38.2 cal / g)
And the like. However, magnesium nitrate hexahydrate has a problem of corrosiveness to metals, and barium hydroxide octahydrate has not been put to practical use as a heat storage material in Japan because it is designated as a deleterious substance. Organic materials include paraffin wax and fatty acids, all of which have a heat storage capacity of 3
At present, it is as small as 5.0 to 45.0 cal / ml or less and has not been practically used in terms of cost.
【0005】一方、糖アルコールの中に大きな蓄熱量を
有するものが存在することが見出され、蓄熱材としての
利用が検討されている。その一つがキシリトール(融点
94〜95℃;特開昭54−65864号公報参照)で
ある。これは、食品であるため安全で蓄熱材として使用
するには何ら問題はないが、融点が94〜95℃と少し
高い。もう一つの素材はエリスリトール(融点119
℃;特表昭63−500946号公報、特開平5−32
963号公報参照)である。これも食品として使用でき
るので安全性などは問題ないが、融点が119℃と高
い。また、第16回日本熱物性シンポジウム(1995
年、P221)では、エリスリトールにペンタエリスリ
トール、ペンタグリセリンおよびネオペンチルグリコー
ルを添加することで、エリスリトールの相変化温度が1
00℃付近ほどに低下することが報告されているが、依
然として融点は高く、常圧の水を媒体として用いること
は困難である。On the other hand, it has been found that some sugar alcohols have a large amount of heat storage, and their use as heat storage materials is being studied. One of them is xylitol (melting point 94-95 ° C; see JP-A-54-65864). Since this is a food, it is safe and there is no problem in using it as a heat storage material, but its melting point is slightly higher at 94 to 95 ° C. Another material is erythritol (melting point 119)
° C; JP-T-63-500946, JP-A-5-32.
No. 963). Since this can also be used as food, there is no problem in safety and the like, but its melting point is as high as 119 ° C. In addition, the 16th Japan Thermophysical Symposium (1995)
In P221), pentaerythritol, pentaglycerin and neopentyl glycol were added to erythritol, so that the phase change temperature of erythritol was 1
Although it is reported that the temperature drops to about 00 ° C., the melting point is still high, and it is difficult to use water at normal pressure as a medium.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、下記
条件を満たす蓄熱量の大きい蓄熱材組成物を提供するこ
とである。 1.融点が70〜90℃ 2.金属への腐食性がない 3.毒性がないSUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a heat storage material composition having a large amount of heat storage satisfying the following conditions. 1. 1. Melting point is 70 to 90 ° C. 2. No corrosiveness to metal. Non-toxic
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に鑑み鋭意検討した結果、エリスリトールと炭素数5の
糖アルコールを特定の割合で配合してなる組成物は、融
点が90℃以下まで低下することを見出し、本発明に到
達した。すなわち、本発明の要旨は、エリスリトール2
5〜55重量%及び炭素数5の糖アルコール45〜75
重量%からなることを特徴とする蓄熱材組成物に存す
る。Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in view of the above problems, and as a result, a composition comprising erythritol and a sugar alcohol having 5 carbon atoms in a specific ratio has a melting point of 90 ° C. or lower. And reached the present invention. That is, the gist of the present invention is that erythritol 2
5 to 55% by weight and a C5 sugar alcohol 45 to 75
% By weight of the heat storage material composition.
【0008】[0008]
【発明の実施の態様】本発明においては、エリスリトー
ルに炭素数5の糖アルコールを特定量添加することを特
徴とする。炭素数5の糖アルコールの含有量は、通常4
5〜75重量%、好ましくは50〜70重量%である。
炭素数5の糖アルコールの含有量が45重量%より少な
いと融点が均一にならず、90℃付近と110℃付近に
二つのピークが発現する。110℃付近に融解ピークが
存在すると常圧下で水を熱媒体として使用して蓄熱材組
成物を完全に融解させることができず十分に蓄熱できな
い。一方、75重量%より多いと、融点が90℃以下に
ならず、同様に蓄熱が不十分となる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is characterized in that a specific amount of a sugar alcohol having 5 carbon atoms is added to erythritol. The content of a sugar alcohol having 5 carbon atoms is usually 4
It is 5 to 75% by weight, preferably 50 to 70% by weight.
If the content of the sugar alcohol having 5 carbon atoms is less than 45% by weight, the melting points will not be uniform, and two peaks will appear at around 90 ° C and around 110 ° C. If a melting peak exists at around 110 ° C., the heat storage material composition cannot be completely melted using water as a heat medium under normal pressure, and thus cannot sufficiently store heat. On the other hand, if it is more than 75% by weight, the melting point does not become 90 ° C. or lower, and the heat storage becomes insufficient similarly.
【0009】尚、本発明で、融点とは、蓄熱材組成物を
アルミニウムの密封セルを使用し、示差走査熱量計(セ
イコー電子工業社製、DSC−220C)で測定した際
のピークトップ温度を意味する。融点が90℃以下であ
るとは、上記示差走査熱量計による分析で、90℃を越
えた温度領域にピークを有しないことを意味する。本発
明の蓄熱材組成物の融点は、通常70〜90℃、好まし
くは80〜90℃である。融点が70℃より低いと、暖
房用途には使用できるが、給湯用途には融点が低いため
湯が得られず、一方、90℃より高いと、常圧の水で蓄
熱材組成物を完全に融解させることができず、十分に蓄
熱できないので、好ましくない。炭素数5の糖アルコー
ルとしては、通常、キシリトール、リビトールまたはア
ラビトールが挙げられ、これらは、単一で用いても、複
数を混合して用いてもよい。好ましくは、キシリトール
またはリビトール、更に好ましくは、キシリトールが用
いられる。In the present invention, the melting point is defined as the peak top temperature when the heat storage material composition is measured with a differential scanning calorimeter (DSC-220C, manufactured by Seiko Instruments Inc.) using a sealed aluminum cell. means. The melting point of 90 ° C. or lower means that there is no peak in a temperature region exceeding 90 ° C. in the analysis by the differential scanning calorimeter. The melting point of the heat storage material composition of the present invention is usually 70 to 90 ° C, preferably 80 to 90 ° C. When the melting point is lower than 70 ° C., it can be used for heating, but for hot water supply use, the melting point is low, so that hot water cannot be obtained. It is not preferable because it cannot be melted and cannot sufficiently store heat. Examples of the sugar alcohol having 5 carbon atoms include xylitol, ribitol, and arabitol, and these may be used alone or in combination of two or more. Preferably, xylitol or ribitol, more preferably xylitol is used.
【0010】本発明の蓄熱材組成物は、融点以上まで加
熱され融解した後、融点以下まで冷却されても結晶化し
ない、いわゆる、過冷却現象を示す。この時、本発明の
蓄熱材組成物に過冷却防止剤を配合しなければ0℃付近
まで準安定状態を保ち、熱が必要なときに蓄熱材組成物
に衝撃、振動、撹拌、超音波の照射など結晶化促進手段
をほどこすことよって任意に結晶化させることができ
る。反対に、本発明の蓄熱材組成物に、炭酸カルシウ
ム、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム、ピロリン酸カ
ルシウム、リン酸アルミニウム、リン酸銀、硫酸銀、塩
化銀またはヨウ化銀などの無機塩やステアリン酸カルシ
ウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウ
ムまたはパルミチン酸カルシウムなどの長鎖脂肪酸の有
機塩などの過冷却防止剤を加えることで、融解した蓄熱
材組成物を、融点近傍で結晶化させることも可能であ
る。[0010] The heat storage material composition of the present invention exhibits a so-called supercooling phenomenon in which it is heated to a temperature above its melting point, melted, and then does not crystallize even when cooled to below the melting point. At this time, if a supercooling inhibitor is not added to the heat storage material composition of the present invention, a metastable state is maintained up to around 0 ° C., and when heat is required, the heat storage material composition is subjected to impact, vibration, stirring, ultrasonic waves. Crystallization can be arbitrarily performed by providing crystallization promoting means such as irradiation. Conversely, the heat storage material composition of the present invention may contain an inorganic salt such as calcium carbonate, calcium phosphate, calcium sulfate, calcium pyrophosphate, aluminum phosphate, silver phosphate, silver sulfate, silver chloride or silver iodide, calcium stearate, and stearic acid. By adding a supercooling inhibitor such as an organic salt of a long-chain fatty acid such as magnesium, barium stearate or calcium palmitate, the melted heat storage material composition can be crystallized near the melting point.
【0011】本発明の蓄熱材組成物は必要に応じて、パ
ラフィン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコ
ール、ポリエチレン、架橋ポリエチレンなどの公知の蓄
熱材と併用してもよい。また、水不溶性吸水性樹脂、カ
ルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ア
ルギン酸カリウム、微粉シリカなどの増粘剤、フェノー
ル類、アミン類、ヒドロキシアミン類などの酸化防止
剤、クロム酸塩、ポリリン酸塩、亜硝酸ナトリウムなど
の金属腐食防止剤などの添加剤を含有してもよい。本発
明の蓄熱材組成物の調合方法は、特に限定されないが、
エリスリトール、多価アルコール、必要に応じて添加剤
や公知の蓄熱材を混合して均一に分散させればよい。よ
り均一に分散させるためには、エリスリトールおよび多
価アルコールを融点以上まで加熱し、撹拌混合する方法
が挙げられる。The heat storage material composition of the present invention may be used in combination with a known heat storage material such as paraffin, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyethylene, or crosslinked polyethylene, if necessary. In addition, water-insoluble water-absorbing resins, thickeners such as carboxymethylcellulose, sodium alginate, potassium alginate, and finely divided silica; antioxidants such as phenols, amines, and hydroxyamines; chromates, polyphosphates, and nitrous acid An additive such as a metal corrosion inhibitor such as sodium may be contained. The method for preparing the heat storage material composition of the present invention is not particularly limited,
Erythritol, a polyhydric alcohol, an additive and a known heat storage material may be mixed and dispersed uniformly if necessary. In order to disperse the erythritol and the polyhydric alcohol more uniformly, a method of heating the erythritol and the polyhydric alcohol to the melting point or higher and stirring and mixing them may be mentioned.
【0012】本発明の蓄熱材組成物の使用方法として
は、例えば、蓄熱容器に蓄熱材組成物を充填するカプセ
ル型、蓄熱容器を必要としないマイクロカプセル型が挙
げられる。カプセル型は、蓄熱材組成物をカプセルなど
の蓄熱容器に注入し、蓄熱容器を密封することにより得
られる。カプセルの材質は、使用温度範囲で変形、溶融
しない材質であればよく、例えば、ステンレス、アルミ
ニウムなどの金属、ガラス、ポリカーボネートなどのエ
ンジニアリングプラスチックなどが挙げられる。カプセ
ルの形状は、特に限定されず、例えば、球状、板状、パ
イプ状、くびれ筒状、双子球状、波板状などが挙げら
れ、用途に応じて適宜選択される。マイクロカプセル型
は、微細な蓄熱材の粒子またはその集合体を、使用温度
範囲で溶融、劣化しない樹脂などの被膜で覆ったもの
で、カプセル型に比べ表面積が極めて大きくなるので、
熱伝達効率が高いという利点がある。Examples of the method of using the heat storage material composition of the present invention include a capsule type in which the heat storage container is filled with the heat storage material composition and a microcapsule type in which a heat storage container is not required. The capsule type is obtained by injecting the heat storage material composition into a heat storage container such as a capsule and sealing the heat storage container. The material of the capsule may be any material that does not deform or melt in the operating temperature range, and examples thereof include metals such as stainless steel and aluminum, glass, and engineering plastics such as polycarbonate. The shape of the capsule is not particularly limited, and examples thereof include a sphere, a plate, a pipe, a constricted cylinder, a twin sphere, and a corrugated plate, and are appropriately selected depending on the application. The microcapsule type is a product in which fine heat storage material particles or their aggregates are covered with a coating such as a resin that does not melt and deteriorate in the operating temperature range.
There is an advantage that heat transfer efficiency is high.
【0013】蓄熱システムにおいては、カプセルやマイ
クロカプセルのまわりを熱媒体が流れ、カプセルやマイ
クロカプセルを構成する金属や樹脂が熱交換器の役目を
果たし、蓄熱、放熱が行われる。本発明の蓄熱材組成物
の用途としては、給湯目的では、深夜電力を利用した蓄
熱式電気温水器が考えられる。これは、システムを複合
化させれば、24時間風呂との共用も可能である。ま
た、北欧など寒い地域で自動車のエンジン始動時に触媒
温度が上がるまで、触媒の活性が上がらず有害なガスが
排出される問題がある。この問題を解決するために、走
行時のラジエターの熱を蓄熱しておき、始動時に利用し
て昇温を加速することも考えられる。なお、ラジエター
内の熱媒体は不凍液(エチレングリコール水溶液)であ
るが、走行中の液温は100℃前後である。In the heat storage system, a heat medium flows around the capsules and the microcapsules, and the metal and resin constituting the capsules and the microcapsules serve as a heat exchanger to store and radiate heat. As a use of the heat storage material composition of the present invention, for the purpose of hot water supply, a heat storage type electric water heater using midnight power can be considered. This can be shared with a 24-hour bath if the system is combined. Further, there is a problem that the activity of the catalyst does not increase and harmful gas is emitted until the catalyst temperature rises in a cold region such as Northern Europe when the engine of the vehicle is started. In order to solve this problem, it is conceivable to store the heat of the radiator during traveling and use it at the time of starting to accelerate the temperature rise. The heat medium in the radiator is an antifreeze (ethylene glycol aqueous solution), but the liquid temperature during running is around 100 ° C.
【0014】[0014]
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。 実施例1〜3、比較例1〜8 エリスリトールは、三菱化学フーズ株式会社製、キシリ
トールは、東京化成工業株式会社製試薬を用いた。エリ
スリトールとキシリトールを総量が1gになるよう表−
1に示す重量比で配合し、室温において乳鉢で均質にな
るまで混合した。得られた蓄熱材組成物の融解温度と融
解潜熱量をアルミニウムの密封セルを使用し、示差走査
熱量計(セイコー電子工業社製、DSC−220C)で
測定した。結果を表−1に示す。なお、融解温度はピー
クトップ温度を測定した。 比較例9、10 実施例1において、キシリトールをペンタエリスリトー
ル(比較例9)およびペンタグリセリン(比較例10)
に変更した以外は実施例1と同様に行った。結果を表−
2に示す。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, which should not be construed as limiting the scope of the present invention. Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 8 Erythritol was manufactured by Mitsubishi Chemical Foods Co., Ltd., and xylitol was manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. Table-Erythritol and xylitol so that total amount is 1g
The components were blended in the weight ratio shown in FIG. 1 and mixed in a mortar at room temperature until homogeneous. The melting temperature and latent heat of fusion of the obtained heat storage material composition were measured with a differential scanning calorimeter (DSC-220C, manufactured by Seiko Instruments Inc.) using an aluminum sealed cell. The results are shown in Table 1. In addition, the melting point measured the peak top temperature. Comparative Examples 9 and 10 In Example 1, xylitol was replaced by pentaerythritol (Comparative Example 9) and pentaglycerin (Comparative Example 10).
The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except for changing to. Table-Results
It is shown in FIG.
【0015】[0015]
【表1】 [Table 1]
【0016】[0016]
【表2】 [Table 2]
【0017】[0017]
【発明の効果】本発明によれば、十分な蓄熱量を有し、
人体に安全であり、かつ、常圧の水を熱媒として用いる
ことができる蓄熱材組成物が得られる。According to the present invention, it has a sufficient heat storage amount,
A heat storage material composition that is safe for the human body and can use water at normal pressure as a heat medium is obtained.
Claims (3)
素数5の糖アルコール45〜75重量%からなることを
特徴とする蓄熱材組成物。1. A heat storage material composition comprising 25 to 55% by weight of erythritol and 45 to 75% by weight of a sugar alcohol having 5 carbon atoms.
であることを特徴とする請求項1に記載の蓄熱材組成
物。2. The heat storage material composition according to claim 1, wherein the sugar alcohol having 5 carbon atoms is xylitol.
する請求項1または2に記載の蓄熱材組成物。3. The heat storage material composition according to claim 1, wherein the melting point is 70 to 90 ° C.
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---|---|---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009103341A (en) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Heat storage device |
JP2009286811A (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Aisan Ind Co Ltd | Granulated heat-storage material and method for producing the same |
JP2013216876A (en) * | 2012-03-16 | 2013-10-24 | Univ Of Tokyo | Heat storage material and heat utilization system using the same |
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1997
- 1997-01-23 JP JP01017697A patent/JP3444127B2/en not_active Expired - Fee Related
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