KR20200038395A - 잠열 저장용 조성물 - Google Patents

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KR20200038395A
KR20200038395A KR1020180117894A KR20180117894A KR20200038395A KR 20200038395 A KR20200038395 A KR 20200038395A KR 1020180117894 A KR1020180117894 A KR 1020180117894A KR 20180117894 A KR20180117894 A KR 20180117894A KR 20200038395 A KR20200038395 A KR 20200038395A
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latent heat
mixture
heat storage
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KR1020180117894A
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이승연
정영수
지은옥
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오씨아이 주식회사
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    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials

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Abstract

본 발명은 잠열 저장용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질의 혼합물; 및 흄드 실리카만으로 이루어진다. 상기 제1 상변화 물질 및 상기 제2 상변화 물질은, 각각 독립적으로, 지방산 또는 그의 에스터를 포함하고, 상기 흄드 실리카의 중량비는 5wt% 내지 15wt%이다.

Description

잠열 저장용 조성물{Latent heat storage composition}
본 발명은 잠열 저장용 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 상변화 물질의 혼합물을 포함하는 잠열 저장용 조성물에 관한 것이다.
잠열(Latent heat)이란 물질이 고상에서 액상으로 또는 액상에서 고상으로 상변화될 때 흡수하거나 방출하는 열을 의미한다. 상변화 물질(Phase Change Material)은 위와 같은 잠열을 이용하여 열을 흡수 및/또는 방출하는 물질을 의미한다.
상변화 물질은 단위 부피 및 단위 질량당 열에너지의 저장용량이 커서 현열(Sensible heat) 장치보다 부피나 무게를 크게 줄일 수 있는 장점이 있다. 상변화 물질은 온도성층(thermocline) 현상이 심하지 않으므로, 사용 온도에 알맞은 범위에서 거의 일정한 온도로 축열 및 방열을 할 수 있는 장점이 있다.
상변화 물질은 그의 녹는점 이상의 온도에서는 액상이므로, 모양이 변화되지 않는 플라스틱 케이스 내에 상변화 물질을 넣어 패키지화하여 사용되고 있다. 그러나, 플라스틱 케이스는 제조 단가가 높고 상대적으로 무거운 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 흐르지 않는 반고체 상태의 잠열 저장용 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 균일하게 혼합된 상변화 물질의 혼합물을 포함하는 잠열 저장용 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 개념에 따른, 잠열 저장용 조성물은, 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질의 혼합물; 및 흄드 실리카만으로 이루어지되, 상기 제1 상변화 물질 및 상기 제2 상변화 물질은, 각각 독립적으로, 지방산 또는 그의 에스터를 포함하고, 상기 흄드 실리카의 중량비는 5wt% 내지 15wt%일 수 있다.
본 발명의 다른 개념에 따른, 잠열 저장용 조성물은, 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질의 혼합물을 포함하되, 상기 제1 상변화 물질은 CXH2X + 1COOR1의 화합물을 포함하고, 상기 제2 상변화 물질은 CYH2Y + 1COOR1의 화합물을 포함하며, 상기 X 및 상기 Y는 서로 다른 정수이고, 상기 X 및 상기 Y 각각은 11 내지 17의 정수이며, 상기 제1 상변화 물질의 R1과 상기 제2 상변화 물질의 R1은 서로 동일하고, C1-C4 알킬일 수 있다.
본 발명에 따른 잠열 저장용 조성물은, 그를 구성하는 상변화 물질의 녹는점 및 잠열과 같은 물성은 그대로 유지한 채 점도를 크게 향상시킬 수 있다. 따라서 상변화 물질의 녹는점 이상의 온도에서도 잠열 저장용 조성물은 흐르지 않는 반고체 상태에 있을 수 있다. 잠열 저장 팩 내에서 잠열 저장용 조성물은 그 형태를 유지할 수 있으므로, 잠열 저장 팩의 취급이 용이해질 수 있다.
나아가 본 발명에 따른 잠열 저장용 조성물은, 지방산 및 그의 에스터로 이루어진 화합물 군에서 선택된 두 가지의 상변화 물질들을 혼합함으로써, 목적하는 녹는점 및 잠열을 갖는 균일한 혼합물을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 잠열 저장 팩을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 잠열 저장용 조성물의 구성 물질을 나타낸 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열 저장 팩을 나타낸 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실험예에 따른 혼합물의 DSC 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 제1 실험예에 따른 혼합물의 조성에 따른 잠열을 나타낸 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 제2 실험예에 따른 혼합물의 DSC 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5b는 본 발명의 제2 실험예에 따른 혼합물의 조성에 따른 잠열을 나타낸 그래프이다.
도 6a는 본 발명의 제3 실험예에 따른 혼합물의 DSC 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6b는 본 발명의 제3 실험예에 따른 혼합물의 조성에 따른 잠열을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 잠열 저장 팩을 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 잠열 저장 팩(PAC)은 잠열 저장용 조성물(HSC) 및 잠열 저장용 조성물(HSC)을 밀봉하는 포장재(PM)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 포장재(PM)는 PE(polyethylene), LLDPE(linear low-densitypolyethylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl chloride) 및 PET(polyethylene terephthalate)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 잠열 저장 팩(PAC)의 포장재(PM)는 얇은 필름일 수 있다. 따라서, 잠열 저장 팩(PAC)의 무게를 줄일 수 있고 생산 단가를 낮출 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 잠열 저장용 조성물(HSC)은 제1 상변화 물질 및 제2 상변화 물질을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 잠열 저장용 조성물(HSC)은 제1 상변화 물질 및 제2 상변화 물질의 혼합물을 포함할 수 있다.
상변화 물질은 -30℃ 내지 30℃ 사이의 범위에서 녹는점 또는 어는점을 갖는 물질일 수 있다. 상변화 물질은 녹는점에서 고체에서 액체로 상변화하면서 열을 흡수할 수 있다. 상변화 물질은 어는점에서 액체에서 고체로 상변화하면서 열을 방출할 수 있다. 상변화 물질이 녹는점 또는 어는점에서 상변화하는 동안, 상변화 물질의 온도는 일정하게 유지될 수 있다. 상변화 물질이 녹는점 또는 어는점에서 상변화하는 동안, 상변화 물질의 온도가 약간 변할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 제1 상변화 물질 및 제2 상변화 물질은, 지방산 및 그의 에스터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 상변화 물질 및 제2 상변화 물질은, 각각 독립적으로, CXH2X + 1COOR1의 화합물을 포함할 수 있다. X는 11 내지 17의 정수이고, R1은 수소 또는 C1-C4 알킬일 수 있다. 일 예로, 제1 상변화 물질 및 제2 상변화 물질은, 각각 독립적으로, 라우릭산 또는 그의 에스터, 미리스틱산 또는 그의 에스터, 팔미트산 또는 그의 에스터 및 스테아르산 또는 그의 에스터로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 제1 상변화 물질은 CXH2X + 1COOR1의 화합물일 수 있고, 제2 상변화 물질은 CYH2Y + 1COOR1의 화합물의 화합물일 수 있다. X 및 Y는 각각 11 내지 17의 정수이며, X 및 Y는 서로 다른 값을 가질 수 있다. 제1 상변화 물질의 R1과 제2 상변화 물질의 R1은 서로 동일한 기능기이며, 수소 또는 또는 C1-C4 알킬일 수 있다. 제1 상변화 물질의 기능기(R1)와 제2 상변화 물질의 기능기(R1)가 서로 동일할 경우, 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질은 균일하게 혼합되어 후술할 공융 혼합물을 형성할 수 있다.
제1 상변화 물질 및 제2 상변화 물질의 혼합물은 공융 혼합물(eutectic mixture)일 수 있다. 예를 들어, 제1 상변화 물질의 녹는점이 제1 온도이고 제2 상변화 물질의 녹는점이 제2 온도일 경우, 이들의 혼합물은 제1 온도 및 제2 온도의 두 개의 녹는점을 갖는 것이 아니라 제3 온도의 하나의 녹는점을 가질 수 있다. 다시 말하면, 제1 상변화 물질 및 제2 상변화 물질의 혼합물은 하나의 녹는점(또는 하나의 어는점)을 가질 수 있다. 제3 온도는 제1 온도와 제2 온도 사이의 값일 수 있다. 제3 온도는 제1 온도 및/또는 제2 온도보다 더 낮을 수 있다. 제3 온도는 제1 온도 및/또는 제2 온도보다 더 높을 수 있다.
혼합물 내에서 제1 상변화 물질의 농도가 증가할수록, 혼합물의 녹는점은 제1 상변화 물질의 녹는점인 제1 온도에 가까워질 수 있다. 혼합물 내에서 제2 상변화 물질의 농도가 증가할수록, 혼합물의 녹는점은 제2 상변화 물질의 녹는점인 제2 온도에 가까워질 수 있다. 결과적으로, 제1 상변화 물질 및 제2 상변화 물질의 조성비를 조절하여, 잠열 저장용 조성물(HSC)이 목적하는 녹는점 또는 어는점을 갖도록 조절할 수 있다.
<제1 실험예 >
제1 상변화 물질(A)로 메틸 팔미테이트(Methyl palmitate) 및 제2 상변화 물질(B)로 메틸 라우레이트(Methyl laurate)를 0:10, 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3, 8:2, 9:1 및 10:0의 중량비로 혼합하여, 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물에 대해 DSC(Differential scanning calorimetry; 시차 주사 열량 측정법) 분석을 수행하여, 그 결과를 도 4a 및 아래 표 1에 나타내었다. 표 1의 잠열에 관한 데이터를 도 4b의 그래프로 나타내었다.
A/(A+B) (wt%) 녹는점(℃) 잠열(J/g)
0 5.98 167.44
10 0.42 163.02
20 -0.72 161.84
30 -0.45 150.19
40 -0.7 172.34
50 -0.45 165.9
60 -1.35 174.58
70 4.92 174.71
80 22.74 179.11
90 25.75 158.6
100 30.22 196.76
도 4a, 도 4b 및 표 1을 참조하면, 상기 혼합물의 녹는점은, 제1 상변화 물질(A)의 녹는점(30.22℃) 및 제2 상변화 물질(B)의 녹는점(5.98℃)과 달라지는 것을 확인할 수 있다. 상기 혼합물의 조성비(A/(A+B))가 10% 내지 70%의 범위에서는, 상기 혼합물이 녹는점이 제2 상변화 물질(B)의 녹는점(5.98℃)보다 더 낮아짐을 확인할 수 있다.
상기 혼합물의 잠열은 제1 상변화 물질(A)의 잠열(196.76 J/g)과 제2 상변화 물질(B)의 잠열(167.44 J/g) 사이의 범위에서 크게 변하지 않음을 확인하였다.
<제2 실험예 >
제1 상변화 물질(A)로 메틸 미리스테이트(Methyl myristate) 및 제2 상변화 물질(B)로 메틸 라우레이트(Methyl laurate)를 0:10, 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3, 8:2, 9:1 및 10:0의 중량비로 혼합하여, 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물에 대해 DSC(Differential scanning calorimetry; 시차 주사 열량 측정법) 분석을 수행하여, 그 결과를 도 5a 및 아래 표 2에 나타내었다. 표 1의 잠열에 관한 데이터를 도 5b의 그래프로 나타내었다.
A/(A+B) (wt%) 녹는점(℃) 잠열(J/g)
0 5.98 167.44
10 -1.14 149.32
20 -2.32 187.49
30 -2.04 194.81
40 -2.31 200.65
50 -2.28 164.16
60 -2.41 193.75
70 -2.22 236.91
80 -2.85 225.05
90 13.08 142
100 19.22 182.29
도 5a, 도 5b 및 표 2를 참조하면, 상기 혼합물의 녹는점은, 제1 상변화 물질(A)의 녹는점(19.22℃) 및 제2 상변화 물질(B)의 녹는점(5.98℃)과 달라지는 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 상기 혼합물의 녹는점은 제2 상변화 물질(B)의 녹는점(5.98℃)보다 더 낮아짐을 확인할 수 있다.
상기 혼합물의 조성비(A/(A+B))가 20% 내지 40% 및 60% 내지 80%의 범위에서, 상기 혼합물의 잠열은 상기 제1 상변화 물질(A)의 잠열(182.29 J/g)보다 더 증가함을 확인할 수 있다. 결과적으로, 상기 혼합물은 특정 조성비에서 제1 상변화 물질(A) 단독 및 제2 상변화 물질(B) 단독의 경우보다 더 향상된 잠열을 가지므로, 잠열 저장용 조성물로 활용 시 더 높은 효율을 달성할 수 있음을 확인하였다.
<제3 실험예 >
제1 상변화 물질(A)로 부틸 스테아레이트(Butyl stearate) 및 제2 상변화 물질(B)로 부틸 라우레이트(Butyl laurate)를 0:10, 2:8, 5:5, 8:2 및 10:0의 중량비로 혼합하여, 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물에 대해 DSC(Differential scanning calorimetry; 시차 주사 열량 측정법) 분석을 수행하여, 그 결과를 도 6a 및 아래 표 3에 나타내었다. 표 3의 잠열에 관한 데이터를 도 6b의 그래프로 나타내었다.
A/(A+B) (wt%) 녹는점(℃) 잠열(J/g)
0 -5.02 182.77
20 -8.6 165.53
50 -9.52 219.3
80 19.14 151.79
100 27.79 113.76
도 6a, 도 6b 및 표 3을 참조하면, 상기 혼합물의 녹는점은, 제1 상변화 물질(A)의 녹는점(27.79℃) 및 제2 상변화 물질(B)의 녹는점(-5.02℃)과 달라지는 것을 확인할 수 있다. 상기 혼합물의 조성비(A/(A+B))가 20% 내지 50%의 범위에서는, 상기 혼합물이 녹는점이 제2 상변화 물질(B)의 녹는점(-5.02℃)보다 더 낮아짐을 확인할 수 있다.
상기 혼합물의 조성비(A/(A+B))가 30% 내지 70%의 범위에서, 상기 혼합물의 잠열은 상기 제2 상변화 물질(B)의 잠열(182.77 J/g)보다 더 증가함을 확인할 수 있다. 결과적으로, 상기 혼합물은 특정 조성비에서 제1 상변화 물질(A) 단독 및 제2 상변화 물질(B) 단독의 경우보다 더 향상된 잠열을 가지므로, 잠열 저장용 조성물로 활용 시 더 높은 효율을 달성할 수 있음을 확인하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 잠열 저장용 조성물의 구성 물질을 나타낸 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 잠열 저장용 조성물(HSC)은 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질의 혼합물(PCM) 및 흄드 실리카(FS)를 포함할 수 있다. 일 예로, 잠열 저장용 조성물(HSC)은, 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질의 혼합물(PCM) 및 흄드 실리카(FS)만으로 이루어질 수 있다. 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질의 혼합물(PCM)에 대해서는, 앞서 제1 실시예를 통해 설명한 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
잠열 저장용 조성물(HSC)은 혼합물(PCM) 및 흄드 실리카(FS)를 제외한 추가적인 물질을 포함하지 않을 수 있다. 만약 잠열 저장용 조성물(HSC)이 추가적인 물질을 포함할 경우, 추가적인 물질이 혼합물(PCM)의 상변화 특성(예를 들어, 녹는점 및 잠열)에 영향을 줄 수 있다.
흄드 실리카(FS)는 비정질의 이산화규소를 포함할 수 있다. 흄드 실리카(FS)는 단독으로 존재할 때 하얀색의 분말 형태일 수 있다. 흄드 실리카(FS)는 친수성을 가질 수 있다. 흄드 실리카(FS)를 구성하는 기본 입자들(PP, primary particles)의 평균 직경은 5 nm 내지 50 nm일 수 있다. 기본 입자들(PP)의 비표면적은 50 m2/g 내지 600 m2/g일 수 있다.
흄드 실리카(FS)는 염화실란이 산소와 수소로 형성된 1000℃ 이상의 불꽃 내에서 가수분해되어 형성될 수 있다. 불꽃에서 만들어진 기본 입자들(PP)간의 충돌로 인해 서로 연결되면서, 응집체(AG, aggregate)가 형성될 수 있다. 다시 말하면, 응집체(AG)는 복수개의 기본 입자들(PP)을 포함할 수 있다. 응집체(AG)는 3차원의 가지 구조를 가질 수 있다. 응집체(AG)의 크기는 1 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다.
본 실시예에 따른 혼합물(PCM)은 지방산 및 그의 에스터로 이루어진 화합물 군에서 선택되기 때문에, 친수성을 가질 수 있다. 흄드 실리카(FS) 역시 친수성을 가지기 때문에, 혼합물(PCM)과 흄드 실리카(FS)가 잘 혼합될 수 있다.
흄드 실리카(FS)의 3차원 가지 구조 내에 혼합물(PCM)이 가둬질 수 있다. 다시 말하면, 흄드 실리카(FS)의 응집체(AG)는 담지체일 수 있고, 혼합물(PCM)이 응집체(AG)를 둘러쌀 수 있다. 혼합물(PCM)의 녹는점보다 높은 온도에서, 혼합물(PCM)은 액체 상태일 수 있다. 본 실시예에 있어서, 흄드 실리카(FS)의 응집체들(AG)을 중심으로 혼합물(PCM)이 포획될 수 있다. 이로써, 혼합물(PCM)의 녹는점보다 높은 온도에서 잠열 저장용 조성물(HSC)은 반고체 상태를 가질 수 있다. 혼합물(PCM)의 녹는점보다 낮은 온도에서 잠열 저장용 조성물(HSC)은 고체 상태일 수 있다.
본 발명의 명세서 내에서 사용되는 용어 "반고체 상태"는 물질이 거의 흐르지 않고 그 형태를 유지할 수 있는 상태를 의미할 수 있다. 상기 반고체 상태는 겔(gel)과 같은 상태일 수 있다. 상기 반고체 상태의 조성물은 10cp 내지 200cp의 점도를 가질 수 있다. 다시 말하면, 혼합물(PCM)의 녹는점보다 높은 온도에서 잠열 저장용 조성물(HSC)의 점도는 10cp 내지 200cp일 수 있다.
만약 앞서 제1 실시예처럼 잠열 저장용 조성물(HSC)이 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질의 혼합물만으로 이루어질 경우, 혼합물의 녹는점보다 높은 온도에서 잠열 저장용 조성물(HSC)은 액체상태일 수 있다. 이 경우, 잠열 저장 팩(PAC)은 그 모양이 쉽게 변형될 수 있다.
한편, 본 제2 실시예에 따른 잠열 저장용 조성물(HSC)은 혼합물(PCM)의 녹는점보다 높은 온도에서 액체가 아닌 반고체 상태로 존재할 수 있다. 따라서 혼합물(PCM)의 녹는점보다 높은 온도에서 잠열 저장 팩(PAC)의 모양이 크게 변형되지 않고 유지될 수 있으므로, 잠열 저장 팩(PAC)의 취급이 용이해질 수 있다. 나아가 잠열 저장 팩(PAC)의 포장재(PM)가 부분적으로 파손되더라도, 잠열 저장용 조성물(HSC)이 흘러 나오는 것을 방지할 수 있다.
흄드 실리카(FS)의 중량비는, 잠열 저장용 조성물(HSC)의 총 중량에 대하여 5wt% 내지 15wt%일 수 있다. 만약 흄드 실리카(FS)의 중량비가 5wt% 보다 작다면 녹는점보다 높은 온도에서 잠열 저장용 조성물(HSC)이 액체와 유사하게 흐를 수 있는 상태(예를 들어, 10cp보다 작은 점도)에 있을 수 있다. 따라서 잠열 저장 팩(PAC)의 모양이 변형될 수 있다. 만약 흄드 실리카(FS)의 중량비가 15wt% 보다 크다면 잠열 저장용 조성물(HSC) 내에서 균일하게 섞이지 못한 실리카 분말들이 잔류할 수 있다. 나아가 잠열 저장용 조성물(HSC)의 단위 질량 당 저장할 수 있는 에너지가 감소할 수 있다.
잠열 저장용 조성물(HSC)의 녹는점과 혼합물(PCM)의 녹는점의 차이는 0.01℃ 내지 0.5℃일 수 있다. 다시 말하면, 혼합물(PCM)에 흄드 실리카(FS)가 혼합될지라도, 점도를 제외한 혼합물(PCM)의 물성(예를 들어, 녹는점 및 잠열)은 실질적으로 변화되지 않을 수 있다.
잠열 저장용 조성물(HSC)을 형성하는 것은, 상변화 물질의 혼합물(PCM)과 흄드 실리카(FS)를 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 액체 상태의 혼합물(PCM)과 흄드 실리카(FS)를 혼합함으로써, 잠열 저장용 조성물(HSC)이 형성될 수 있다. 다시 말하면, 혼합물(PCM)의 녹는점보다 높은 온도에서 혼합물(PCM)과 흄드 실리카(FS)가 서로 균일하게 혼합되어, 잠열 저장용 조성물(HSC)이 형성될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 잠열 저장용 조성물(HSC)은, 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질의 혼합물 및 고흡수성 고분자를 포함할 수 있다. 일 예로, 잠열 저장용 조성물(HSC)은 상변화 물질의 혼합물 및 고흡수성 고분자만으로 이루어질 수 있다. 상변화 물질의 혼합물에 대해서는, 앞서 제1 실시예를 통해 설명한 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
고흡수성 고분자는 자신의 중량의 40배 내지 1,000배의 물을 흡수할 수 있는 입자들일 수 있다. 예를 들어, 고흡수성 고분자는 폴리아크릴산, 전분가교 폴리아크릴산, 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 중합체, 비누화 비닐 아세테이트-아크릴산 에스테르 중합체, 전분-아크릴산 그래프트 중합체, 가수분해된 아크릴로니트릴 중합체, 아크릴산 나트륨 중합체, 메타아크릴산 나트륨 중합체, 가수분해된 아크릴 아마이드 중합체, 가수분해된 아크릴로 니트릴 중합체, 아크릴산 메타아크릴산 공중합체, 아크릴산 아크릴 아마이드 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 고흡수성 고분자의 입자들을 중심으로 상변화 물질의 혼합물이 포획될 수 있다. 이로써, 혼합물의 녹는점보다 높은 온도에서 잠열 저장용 조성물(HSC)은 반고체 상태를 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 고흡수성 고분자의 중량비는, 잠열 저장용 조성물(HSC)의 총 중량에 대하여 0.5wt% 내지 5wt%일 수 있다.
본 실시예의 잠열 저장용 조성물(HSC)을 형성하는 것은, 상변화 물질의 혼합물과 고흡수성 고분자를 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 액체 상태의 혼합물과 고흡수성 고분자를 혼합함으로써, 잠열 저장용 조성물(HSC)이 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잠열 저장 팩을 나타낸 단면도이다. 도 3을 참조하면, 잠열 저장 팩(PAC)은 발포체(FO), 발포체(FO) 내로 침투 또는 흡수된 혼합물(PCM) 및 발포체(FO)를 밀봉하는 포장재(PM)를 포함할 수 있다. 혼합물(PCM)은 제1 상변화 물질 및 제2 상변화 물질을 포함할 수 있고, 이에 대한 설명은 앞서 제1 실시예를 통해 설명한 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
발포체(FO)는 그의 내부에 혼합물(PCM)을 저장할 수 있는 공간들(SP)을 포함할 수 있다. 발포체(FO)는 스폰지 형태를 가질 수 있다. 포장재(PM) 내에서 발포체(FO)는 일정한 형태를 유지할 수 있다. 발포체(FO)가 지지체의 역할을 수행하기 때문에, 혼합물(PCM)의 녹는점보다 높은 온도에서도 잠열 저장 팩(PAC)의 모양이 크게 변형되지 않고 유지될 수 있다. 일 예로, 발포체(FO)는 폴리우레탄을 포함할 수 있다. 혼합물(PCM)은 발포체(FO) 내의 공간들(SP)에 저장될 수 있다.

Claims (11)

  1. 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질의 혼합물; 및
    흄드 실리카만으로 이루어지되,
    상기 제1 상변화 물질 및 상기 제2 상변화 물질은, 각각 독립적으로, 지방산 또는 그의 에스터를 포함하고,
    상기 흄드 실리카의 중량비는 5wt% 내지 15wt%인 잠열 저장용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물의 녹는점보다 높은 온도에서 10cp 내지 200cp의 점도를 갖는 잠열 저장용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흄드 실리카는 기본 입자들이 연결되어 형성된 응집체를 포함하고,
    상기 혼합물은 상기 응집체를 둘러싸는 잠열 저장용 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 응집체는 3차원의 가지 구조를 갖고,
    상기 혼합물은 상기 응집체의 상기 3차원의 가지 구조 내에 가둬지는 잠열 저장용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물은 제1 녹는점을 갖고,
    상기 잠열 저장용 조성물은 제2 녹는점을 가지며,
    상기 제1 녹는점과 상기 제2 녹는점의 차이는 0.01℃ 내지 0.5℃인 잠열 저장용 조성물.
  6. 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질의 혼합물을 포함하되,
    상기 제1 상변화 물질은 CXH2X + 1COOR1의 화합물을 포함하고,
    상기 제2 상변화 물질은 CYH2Y + 1COOR1의 화합물을 포함하며,
    상기 X 및 상기 Y는 서로 다른 정수이고, 상기 X 및 상기 Y 각각은 11 내지 17의 정수이며,
    상기 제1 상변화 물질의 R1과 상기 제2 상변화 물질의 R1은 서로 동일하고, C1-C4 알킬인 잠열 저장용 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 상변화 물질은 메틸 미리스테이트를 포함하고,
    상기 제2 상변화 물질은 메틸 라우레이트를 포함하며,
    상기 혼합물 내 상기 제1 상변화 물질의 중량비는 20wt% 내지 40wt% 및 60wt% 내지 80wt%인 잠열 저장용 조성물.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 상변화 물질은 부틸 스테아레이트를 포함하고,
    상기 제2 상변화 물질은 부틸 라우레이트를 포함하며,
    상기 혼합물 내 상기 제1 상변화 물질의 중량비는 30wt% 내지 70wt%인 잠열 저장용 조성물.
  9. 제6항에 있어서,
    흄드 실리카를 더 포함하되,
    상기 흄드 실리카의 중량비는 5wt% 내지 15wt%인 잠열 저장용 조성물.
  10. 제6항에 있어서,
    고흡수성 고분자를 더 포함하되,
    상기 고흡수성 고분자는, 폴리아크릴산, 전분가교 폴리아크릴산, 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 중합체, 비누화 비닐 아세테이트-아크릴산 에스테르 중합체, 전분-아크릴산 그래프트 중합체, 가수분해된 아크릴로니트릴 중합체, 아크릴산 나트륨 중합체, 메타아크릴산 나트륨 중합체, 가수분해된 아크릴 아마이드 중합체, 가수분해된 아크릴로 니트릴 중합체, 아크릴산 메타아크릴산 공중합체, 아크릴산 아크릴 아마이드 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 고흡수성 고분자의 중량비는, 0.5wt% 내지 5wt%인 잠열 저장용 조성물.
  11. 제6항에 있어서,
    발포체를 더 포함하되,
    상기 발포체는 그의 내부에 상기 혼합물을 저장할 수 있는 공간들을 포함하는 잠열 저장용 조성물.
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