JPH10324868A - 蓄熱材組成物 - Google Patents

蓄熱材組成物

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JPH10324868A
JPH10324868A JP9136637A JP13663797A JPH10324868A JP H10324868 A JPH10324868 A JP H10324868A JP 9136637 A JP9136637 A JP 9136637A JP 13663797 A JP13663797 A JP 13663797A JP H10324868 A JPH10324868 A JP H10324868A
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JP
Japan
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heat storage
storage material
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water
sugar alcohol
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Application number
JP9136637A
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English (en)
Inventor
Masanori Yamazaki
正典 山崎
Hiroyuki Kakiuchi
博行 垣内
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱安定性に優れた蓄熱材組成物の提供。 【解決手段】 (a)エリスリトール等の多価糖アルコ
ールと(b)硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エ
ステル塩、カルボン酸塩および分子内に2個以上のアミ
ノ基を有する有機ポリアミン化合物から選ばれる少なく
とも一種の水溶性有機化合物を含有することを特徴とす
る蓄熱材組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。さらに詳しくは、多価糖アルコールを主成分とす
る熱安定性に優れた蓄熱材組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】蓄熱材は、大きく潜熱蓄熱型、顕熱蓄熱
型、化学蓄熱型の3つに分類できるが、装置の簡便さや
蓄熱密度等の観点から潜熱型蓄熱材が注目されている。
潜熱型蓄熱材は、比熱によって定まる顕熱だけでなく、
相変化に伴う潜熱を利用できることから狭い温度範囲で
大量の熱エネルギーを貯蔵、放出することが可能で、一
定温度での熱の取り出しや装置の小型化などに利用検討
が行われている。潜熱蓄熱材としては氷、硫酸ナトリウ
ム10水塩、塩化カルシウム6水塩、酢酸ナトリウム3
水塩、パラフィンワックス等が知られている。しかしな
がら、これら潜熱蓄熱材の相変化温度は比較的低温であ
り、90〜190℃と高い相変化温度が望まれる給湯や
ボイラーの廃熱利用および太陽エネルギーを利用するた
めの蓄熱材としては不適当である。また、無機水和塩や
有機水和塩では融解凝固の繰り返しによる相分離や過冷
却現象、装置への腐食性などのために実用上の問題点も
ある。一方でパラフィンワックスや高密度ポリエチレン
といった有機系の蓄熱材も知られているものの融解熱が
50cal/g以下と小さく、融点幅も広く、有効な放
熱特性を得られないという問題点があった。
【0003】さらに100℃付近の蓄熱材として特開昭
56−45978号公報にビス(2,4,5−トリメチ
ルフェニル)メタンおよびその誘導体、特開昭56−7
9174号公報にジメチルフタレート、ジメチルフマレ
ートおよびジヒドロアントラセン、特開昭57−177
085号公報に長鎖脂肪酸のアミド化合物、ビスアミド
化合物、特開昭54−43886号公報にビスフェノー
ルAとアルキレンオキシド、スチレンオキシドとの反応
物などが報告されているもののいずれも融解潜熱が50
cal/g以下と小さい。
【0004】そこで、高い相変化温度を有する蓄熱材組
成物として、エリスリトール、マンニトール、ガラクチ
トール等の糖アルコールを用いることが提案されている
(特開平5−32963号公報、特表昭63−5009
46号公報、USP4395517)。しかし、糖アル
コールを含む蓄熱材組成物、例えばエリスリトールを含
む蓄熱材組成物は融点以上の高温で融解凝固を繰り返す
ことにより、融点が次第に低下し、融解熱量も小さくな
るため、最後は蓄熱材組成物が劣化し、潜熱蓄熱材とし
て機能しなくなる。この蓄熱材劣化防止法として特開平
8−245953号公報には、エリスリトールにケイ酸
化合物および/または2価または3価の無機化合物を添
加する方法が報告されている。しかしながら、これらの
ものもまだ、耐久性、繰り返し安定性が十分とはいえな
かった。さらに、酸化防止剤としてアミン類等を添加す
ることが示唆されているが、具体的なアミン化合物につ
いての説明がなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】糖アルコールを含有す
る蓄熱材組成物を潜熱蓄熱材として使用する場合、潜熱
蓄熱材を融解するために融点以上の温度に加熱される。
一般的に糖アルコールは加熱されることで、酸化や脱水
反応が進行し、この際に生成する副生物が蓄熱材組成物
の融点および融解熱量を低下、減少させる。本発明の目
的は、上記の問題点を解決し、糖アルコールの蓄熱材と
しての耐久性、繰り返し安定性を向上させ、実用的に優
れた蓄熱材組成物を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点に鑑み、鋭意検討した結果、エリスリトールの熱劣化
の主生成物がエリスリトールの1,4位で脱水縮合した
エリスリタンであり、このエリスリタンは酸性雰囲気下
で生成が促進されること、酸素雰囲気下では原料エリス
リトールおよび生成エリスリタンの酸化によって酸性物
質が生成し、エリスリタン生成を促進していることを見
い出し、本発明に到った。すなわち、本発明は、(a)
多価糖アルコールと(b)硫酸エステル塩、スルホン酸
塩、リン酸エステル塩、カルボン酸塩および分子内に2
個以上のアミノ基を有する有機ポリアミン化合物から選
ばれる少なくとも一種の水溶性有機化合物を含有するこ
とを特徴とする蓄熱材組成物を提供するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。(a)多価糖アルコール: 本発明の蓄熱材組成物におけ
る主成分は、多価糖アルコールであって、例えば、エリ
スリトール、マンニトール、ガラクチトール、キシリト
ール、ソルビトール、リビトール等の糖アルコールが挙
げられる。これらは、利用温度帯によって、単独或いは
組み合わせて使用してもよい。特に給湯、ボイラー廃熱
等では、融点を120℃に有するエリスリトールが好ま
しい。
【0008】(b)水溶性有機化合物:多価糖アルコー
ルの熱劣化を抑制し、蓄熱材組成物の長期繰り返し安定
性を達成する(b)水溶性有機化合物としては、硫酸エ
ステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩、水に易溶
なカルボン酸塩、分子内に2個以上のアミノ基を有する
有機ポリアミン化合物が挙げられる。これらの有機塩ま
たは分子内に2個以上のアミノ基を有する有機ポリアミ
ン化合物の水溶液の性質は中性ないしアルカリ性である
が、特に、純水50mlに対して、これら化合物を1g
溶解したときの水溶液のpHがpH6からpH12の範
囲を示す化合物である場合に、多価糖アルコールが比較
的安定に存在することが出来るため、好ましい。
【0009】具体的には、硫酸エステル塩として高級ア
ルコール硫酸エステルアルカリ金属塩、高級アルキルエ
ーテル硫酸エステルアルカリ金属塩、硫酸化油、硫酸化
高級脂肪酸エステル、硫酸化オレフィンなどが挙げられ
る。スルホン酸塩としてアルキルベンゼンスルホン酸ア
ルカリ金属塩、アルキナフタレンスルホン酸アルカリ金
属塩、パラフィンスルホン酸アルカリ金属塩、イゲポン
T(オレイン酸クロライドとN−メチルタウリンとの反
応物)、エアロゾルOT(スルホコハク酸ジエステル型
界面活性剤)等が挙げられる。また、リン酸エステル塩
として高級アルコールリン酸エステルアルカリ金属塩等
が挙げられる(高級アルコール、高級アルキル、高級脂
肪酸エステルの炭素数としては8〜23のもの)。水に
易溶なカルボン酸塩として、例えば炭素数2〜12の脂
肪族カルボン酸アルカリ金属塩などが挙げられる。
【0010】分子内に2個以上のアミノ基を有する有機
ポリアミン化合物として、エチレンジアミン、ヘキサメ
チレンジアミン、p−フェニレンジアミン等が挙げられ
る。また、上記塩においては、一般的にはアルカリ金属
塩が好ましいが、対カチオン種としてトリエタノールア
ミンのようなものであっても良い。さらに、分子内にス
ルホン酸アルカリ金属塩、硫酸エステルアルカリ金属
塩、リン酸エステルアルカリ金属塩、カルボン酸アルカ
リ金属塩を有している化合物も当然範疇に入れることが
できる。アミン化合物では、一級アミンまたはその塩、
二級アミンまたはその塩、三級アミンまたはその塩、四
級アミン塩など分子内に2個以上これらの塩の構造を有
しているものでもよい。
【0011】これら(b)成分の水溶性有機化合物は、
それ自身単独で、又は二種以上混合して用いられる。
(b)成分の水溶性有機化合物は、多価糖アルコール1
00重量部に対し、0.001〜10重量部、好ましく
は0.05〜5重量部、更に好ましくは0.1〜3重量
部の割合で使用される。多価糖アルコール(a)に対す
る水溶性有機化合物の配合量が0.001重量%よりも
少ないと、熱劣化抑制効果が少ない。逆に10重量%よ
りも大いと、蓄熱材組成物中の糖アルコールの含有量が
減少して蓄熱量が小さくなるばかりでなく、逆に融点の
降下をもたらす。
【0012】任意成分:本発明の蓄熱材組成物には使用
目的に応じて糖アルコール(a)と水溶性有機化合物
(b)以外に公知の蓄熱材、パラフィン、グリセリン等
の低分子化合物、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、架橋ポリスチレン、フッ素
樹脂などの高分子、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、微粉シリカ等
の粘度調整剤、一般的な酸化防止剤、クロム酸塩、ポリ
リン酸塩、亜硝酸ナトリウム等の金属腐食防止剤、無機
リン酸塩、無機硫酸塩、ピロリン酸塩、無機炭酸塩、無
機酸のカルシウム塩、無機酸のアルミニウム塩、無機酸
の銀塩、ハロゲン化銀、炭素数16以上の脂肪酸金属
塩、脂肪酸アミド化合物などの過冷却防止剤などの添加
剤を本発明の効果を損なわない範囲において適宜添加し
ても良い。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、多価糖アルコール(a)および水溶性有
機化合物(b)、必要に応じて添加剤や公知の蓄熱材を
混合して均一にさせればよい。より均一に分散させるた
めには、糖アルコールの融点以上の温度まで加熱し、攪
拌しながら水溶性有機化合物を添加する方法等が挙げら
れる。
【0013】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、蓄熱容器を使用しないマイクロカプセル型などが
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。カプセル材質は使用温度範囲で変形、溶融しな
い材質であれば特に制限はなく、例えば、ステンレス、
アルミニウム等の金属、ガラス、ポリカーボネート等の
エンジニアリングプラスチックなどが挙げられる。
【0014】カプセルの形状としては、例えば球状、板
状、パイプ状、くびれ筒状、双子球状、波板状等が挙げ
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、劣化しない樹脂の被膜で覆ったもので、カ
プセル型に比べ表面積がきわ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。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被膜する樹脂が熱交
換器の役目を果たし、蓄熱放熱が行われる。熱媒体とし
ては水、水蒸気、エチレングリコール、シリコンオイ
ル、空気等が挙げられる。
【0015】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施
例に限定されるものではない。 〔実施例1〕エリスリトール10g(三菱化学フーズ社
製)に、ラウリルアルコール硫酸エステルナトリウム塩
0.01g(日本油脂社製)を乳鉢で粉砕して均一に混
合し、試験管に入れた。大気雰囲気下で50〜190℃
の繰り返し試験を行った。300回繰り返し後、サンプ
リングし、サンプル100mgを秤量し、10mlの超
純水に溶解後、10μlを液体クロマトグラフィー(カ
ラム:陽イオン交換樹脂)に打ち込み、流速0.8ml
/minで流してエリスリタン量を定量することによ
り、熱安定性を判断した。
【0016】その際、エリスリタン量が1重量%未満の
場合を○、1〜5重量%の場合を△、5重量%を越える
場合を×で評価した。この際のエリスタン量(重量%)
は下記式による。 エリスタン量(重量%)=((エリスリタン重量)/
(エリスリトール重量))×100 また、多価糖アルコールとともに使用する添加剤1gを
純水50mlに溶解し、その液性をpH試験紙にて測定
した。結果を表−1に示す。
【0017】〔実施例2〕実施例1におけるラウリルア
ルコール硫酸エステルナトリウム塩のかわりに、ラウリ
ルアルコールエチレンオキサイド4モル付加物硫酸エス
テルナトリウム塩(日本油脂社製)を0.005g用い
た以外は実施例1と同様に行った。結果を表−1に示
す。
【0018】〔実施例3〕実施例1におけるラウリルア
ルコール硫酸エステルナトリウム塩のかわりにヘキサメ
チレンジアミン(東京化成社製)を用いた以外は実施例
1と同様に行った。結果を表−1に示す。 〔実施例4〕実施例1におけるラウリルアルコール硫酸
エステルナトリウム塩のかわりにタウリン(和光純薬社
製)を用いた以外は実施例1と同様に行った。結果を表
−1に示す。
【0019】〔比較例1〕実施例1におけるラウリルア
ルコール硫酸エステルナトリウム塩のかわりに水酸化カ
ルシウム(和光純薬社製)を用いた以外は実施例1と同
様に行った。結果を表−1に示す。 〔比較例2〕実施例1におけるラウリルアルコール硫酸
エステルナトリウム塩のかわりにジメチルアニリン(東
京化成社製)を用いた以外は実施例1と同様に行った。
結果を表−1に示す。 〔比較例3〕実施例1におけるラウリルアルコール硫酸
エステルナトリウム塩のかわりにベンジルアミン(東京
化成社製)をを用いた以外は実施例1と同様に行った。
結果を表−1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】表−1より、硫酸エステル塩、スルホン
酸塩、リン酸エステル塩、水に易溶なカルボン酸塩また
は分子内に2個以上のアミノ基を有する有機ポリアミン
化合物から選ばれる少なくとも一種以上の水溶性有機化
合物を、エリスリトールに添加することでエリスリタン
の生成が抑制され、熱劣化が抑制された、繰り返し安定
な蓄熱材となることが理解される。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)多価糖アルコールと(b)硫酸エ
    ステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩、カルボン
    酸塩および分子内に2個以上のアミノ基を有する有機ポ
    リアミン化合物から選ばれる少なくとも一種の水溶性有
    機化合物を含有することを特徴とする蓄熱材組成物。
  2. 【請求項2】 多価糖アルコール(a)が、エリスリト
    ールであることを特徴とする請求項1記載の蓄熱材組成
    物。
  3. 【請求項3】 水溶性有機化合物(b)の硫酸エステル
    塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩、カルボン酸塩
    が、アルカリ金属塩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。
  4. 【請求項4】 水溶性有機化合物(b)が、純水50m
    lに対して1g溶解したときの水溶液のpHが、pH6
    からpH12の範囲を示す有機化合物であることを特徴
    とする請求項1に記載の蓄熱材組成物。
  5. 【請求項5】 多価糖アルコール(a)に対して、水溶
    性有機化合物(b)は、0.001〜10重量%の割合
    で含有されることを特徴とする請求項1に記載の蓄熱材
    組成物。
JP9136637A 1997-05-27 1997-05-27 蓄熱材組成物 Pending JPH10324868A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6763080B1 (en) 1999-05-14 2004-07-13 Nec Electronics Corporation Synchronous signal processing system
JP2008095042A (ja) * 2006-10-16 2008-04-24 Tamai Kasei Kk 糖アルコールを含有する蓄熱材組成物
JP2009073985A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Toyota Motor Corp 吸・放熱カプセル、吸・放熱カプセルの製造方法、吸・放熱カプセル分散液、及び燃料電池スタック用冷却液
JPWO2015122460A1 (ja) * 2014-02-14 2017-03-30 日立化成株式会社 糖アルコールマイクロカプセル、スラリー及び樹脂成型物

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