WO2018147199A1 - 潜熱蓄熱材組成物 - Google Patents

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WO2018147199A1
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heat storage
storage material
latent heat
material composition
melting point
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PCT/JP2018/003674
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洸平 中村
伊奈 孝
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東邦瓦斯株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • F28D20/02Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
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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

Definitions

  • the present invention relates to a latent heat storage material composition in which an additive for adjusting the physical properties of the latent heat storage material is blended with a latent heat storage material that stores or radiates heat by using the input and output of latent heat accompanying phase change.
  • Latent heat storage material (PCM: Phase Change Material) has physical properties that can store heat using the input and output of latent heat that accompanies phase change, and stores the waste heat that was originally discarded in this latent heat storage material. By taking out the stored heat as needed, energy can be used effectively without waste.
  • latent heat storage material for example, ammonium alum 12 hydrate (AlNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O) (hereinafter referred to as “ammonium alum”) is widely known.
  • the physical properties of ammonium alum have a melting point of 93.5 ° C. and are solid at room temperature. Therefore, when the latent heat storage material is ammonium alum alone, if the exhaust heat temperature is lower than the melting point 93.5 ° C., even if the ammonium alum is heated with exhaust heat, the ammonium alum does not melt and is exhausted. Heat cannot be recovered and stored. Therefore, generally, as in Patent Document 1, a melting point adjusting agent is added to a latent heat storage material for the purpose of adjusting the melting point of the latent heat storage material to a temperature corresponding to exhaust heat.
  • Patent Document 1 is a latent heat storage material made of a eutectic salt containing ammonium alum (AlNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O) and ammonium chloride (NH 4 Cl).
  • the melting point of ammonium alum can be adjusted to about 90 to 75 ° C.
  • the eutectic point is a temperature of 75 to 78 ° C.
  • the heat storage amount of the latent heat storage material is about 320 to 350 kJ / L.
  • the latent heat storage material of Patent Document 1 is a eutectic salt of ammonium alum and ammonium chloride, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1, the amount of ammonium chloride exceeds 15 wt%. Even if it is blended with ammonium alum, the melting point of the latent heat storage material of Patent Document 1 does not fall below the eutectic point (75 to 78 ° C.). Therefore, when the exhaust heat temperature is a temperature lower than the eutectic point, the latent heat storage material does not melt, and the latent heat storage material of Patent Document 1 cannot collect exhaust heat and store heat.
  • Exhaust heat generated by the heat supply source is generally in the temperature range of about 60 ° C to about 80 ° C.
  • the heat generated from the so-called low temperature heat source which is lower than the exhaust heat of the high temperature region heat source.
  • Patent Document 1 When storing the exhaust heat of such a low temperature region heat source in the heat storage material, in Patent Document 1, the melting point of the latent heat storage material is higher than the temperature range of the exhaust heat of the low temperature region heat source, and the latent heat storage material does not melt. Heat storage based on exhaust heat cannot be performed.
  • the present invention was made to solve the above problems, and by adding an additive to the latent heat storage material, the melting point of the latent heat storage material can be greatly adjusted, and even if this additive is blended, It aims at providing the latent heat storage material composition which can obtain a bigger heat storage amount.
  • the latent heat storage material composition according to one aspect of the present invention made to solve the above problems is a latent heat storage material obtained by blending an additive that adjusts the physical properties of the latent heat storage material with the latent heat storage material that stores or radiates heat.
  • the latent heat storage material is made of at least one inorganic salt hydrate containing n w (2 ⁇ n w ) hydrated water, and the additive adjusts the melting point of the latent heat storage material.
  • a melting point adjusting agent that has a property of generating a negative heat of dissolution upon dissolution with the latent heat storage material, and the melting point adjusting agent is a substance belonging to sugar alcohols as a first additive
  • the melt of the latent heat storage material composition is dissolved in the hydrated water contained in the latent heat storage material and the sugar alcohol contained in the melting point adjusting agent, thereby adjusting the latent heat storage material and the melting point adjustment.
  • the substance belonging to the sugar alcohols has a concentration satisfying the formulas (1) and (2) per 1 mol of the hydrated water of the latent heat storage material, 0.01 ⁇ x s ⁇ 1 Formula (2)
  • x s Number of moles of “substance belonging to sugar alcohols” to 1 mol of hydrated water [mol / mol]
  • m s mass [g] of “substance belonging to sugar alcohols” contained in the latent heat storage material composition
  • M s Molecular weight [g / mol] of “substance belonging to sugar alcohols”
  • N Total number of latent heat storage materials constituting the latent heat storage material composition
  • M ak Molecular weight [g / mol] of the latent heat
  • the hydration water of the latent heat storage material since there is sufficient hydration water of the latent heat storage material with respect to the first additive (melting point modifier) that is a substance belonging to sugar alcohols, the hydration water of the latent heat storage material is present.
  • the negative heat of dissolution generated during the melting of the melting point modifier contributes to an increase in the amount of heat stored in the latent heat storage material composition in this embodiment. Further, at this time, even if a part of the melting point adjusting agent to be contained is undissolved, the latent heat of the melting point adjusting agent is caused by the melting of the remaining melting point adjusting agent. This contributes to an increase in the amount of stored heat.
  • the total heat amount of the latent heat of the latent heat storage material itself, the negative dissolution heat generated when the hydration water and the melting point modifier are dissolved, and the melting latent heat of the melting point modifier is the latent heat storage material composition in this embodiment. Stored as heat absorption to things.
  • the latent heat storage material composition in this embodiment can obtain a large amount of heat storage exceeding, for example, 250 kJ / kg, and has a physical property with a low melting point adjusted to, for example, a maximum of nearly 30 ° C. compared to the latent heat storage material alone. It becomes.
  • examples of the “substance having physical properties that generate negative heat of dissolution” include erythritol (C 4 H 10 O 4 ) and xylitol (C 5 H 12 O 5 ). , Mannitol (C 6 H 14 O 6 ), sorbitol (C 6 H 14 O 6 ), lactitol (C 12 H 24 O 11 ) and other “substances belonging to sugar alcohols”.
  • calcium chloride hexahydrate (CaCl 2 ⁇ 6H 2 O), magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 ⁇ 6H 2 O), potassium chloride (KCl), sodium chloride (NaCl), etc. “Substance”.
  • “substances belonging to sulfate” such as ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) are applicable.
  • the case where at least one of the substances corresponding to the above-mentioned “substance belonging to sugar alcohols” is included the case where at least one of the substances corresponding to the above “substance belonging to chloride” is included.
  • at least one of the substances corresponding to the above-mentioned “substances belonging to sulfate” is included.
  • one of the substances corresponding to the above-mentioned “substance belonging to sugar alcohols”, one of the substances corresponding to the above-mentioned “substance belonging to chloride”, and the substance corresponding to the above-mentioned “substance belonging to sulfate” is also a mixture (including the case where a chloride and a sulfate form a mixed crystal).
  • the latent heat storage material configured in the latent heat storage material composition of the above aspect is composed of an inorganic salt hydrate, and when the “substance having a physical property of generating a negative heat of dissolution” is dissolved in the inorganic salt hydrate, In this “substance with the property of generating negative heat of dissolution”, heat is absorbed from the outside and endothermic reaction (for example, in addition to dissolution of inorganic salt hydrate with hydration water, inorganic salt hydrate is hydrated water). In the case of having a molecule that can be a solvent in the structure other than the hydrated water, the latent heat storage material composition of the above-described mode is “negative dissolution”. It is defined as “a substance having physical properties that generate heat”.
  • the substance belonging to the sugar alcohol is at least one of erythritol (C 4 H 10 O 4 ), xylitol (C 5 H 12 O 5 ), or mannitol (C 6 H 14 O 6 ). It is preferable that one is included.
  • the melting point of the latent heat storage material composition in this aspect can be adjusted effectively lower than that of the latent heat storage material alone.
  • the substance itself belonging to sugar alcohols has heat storage and heat dissipation performance for storing heat and releasing the heat, it is excellent as a physical property of the heat storage material. Even if the blending ratio of the latent heat storage material occupying the total weight of the heat storage material composition is low, a decrease in the amount of heat storage of the latent heat storage material composition in this embodiment can be effectively suppressed.
  • blended as a 2nd additive The said sulfate is among the said latent heat storage material composition whole. Is preferably a concentration satisfying the formulas (3) and (4) per 1 mol of the hydrated water of the latent heat storage material.
  • the sulfate is preferably ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ).
  • x t mol number of sulfate per mol of hydration water [mol / mol]
  • m t Mass [g] of sulfate contained as a second additive in the latent heat storage material composition
  • M t Molecular weight [g / mol] of the sulfate that is the second additive
  • N Total number of latent heat storage materials constituting the latent heat storage material composition
  • the melting point adjusting agent as the second additive for example, a sulfate such as ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) is added in a relatively small amount as shown in the formula (4).
  • the latent heat storage material composition according to the present embodiment, containing only the second additive and containing the second additive, is compared with the case where only the first additive that is a melting point adjusting agent is added to the latent heat storage material.
  • the heat storage amount can be increased by, for example, about 20%, while the melting point can be adjusted to about 15 ° C. or the like.
  • the said inorganic salt hydrate is a hydroxymethanesulfinate.
  • the hydroxymethanesulfinate is preferably sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate (CH 3 NaO 3 S ⁇ 2H 2 O).
  • the latent heat storage material composition in this aspect which is mainly composed of hydroxymethanesulfinate such as sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate, is a temperature at which heat is stored and released in use.
  • the band can be used when, for example, the temperature is about 50 ° C. and a heat storage amount of about 150 kJ / kg is sufficient.
  • the said inorganic salt hydrate is an acetate salt.
  • the acetate salt is preferably sodium acetate trihydrate (CH 3 COONa ⁇ 3H 2 O).
  • an acetate salt such as sodium acetate trihydrate serves as a latent heat storage material that stores or dissipates heat
  • the added melting point regulator is an acetate salt such as sodium acetate trihydrate.
  • an additive such as the first additive may generate latent heat (endotherm) accompanying melting. Therefore, in the latent heat storage material composition according to this embodiment, which mainly includes the latent heat storage material such as sodium acetate trihydrate exemplified above, the melting point is about 20 ° C. as an example compared to the melting point of the latent heat storage material alone.
  • the said inorganic salt hydrate is a diphosphate (pyrophosphate) or a phosphate.
  • the diphosphate is preferably sodium diphosphate decahydrate (Na 4 P 2 O 7 ⁇ 10H 2 O).
  • the diphosphate or phosphate such as sodium diphosphate decahydrate becomes a latent heat storage material that performs heat storage or heat dissipation
  • the added melting point regulator is diphosphate.
  • diphosphate such as sodium decahydrate or hydrated water of phosphate
  • negative heat of dissolution endotherm
  • an additive such as the first additive may generate latent heat (endotherm) accompanying melting.
  • the melting point is 15 as an example compared to the melting point of the latent heat storage material alone.
  • the melting point is 15 as an example compared to the melting point of the latent heat storage material alone.
  • sodium diphosphate decahydrate is easily distributed and widely available on the market, and is inexpensive.
  • the inorganic salt hydrate is preferably alum hydrate.
  • the latent heat that accompanies the phase change is relatively large, and the water that dissolves the “substance having physical properties that generate negative heat of dissolution” is alum water. It is included in the structure that forms a Japanese product. Therefore, in the latent heat storage material composition in this embodiment, which mainly comprises such a latent heat storage material, a relatively large melting latent heat generated in alum itself, and a latent heat of fusion accompanying an additive such as the first additive, By adding together with the negative melting heat, the amount of heat stored in the latent heat storage material can be increased. Therefore, the latent heat storage material composition in this embodiment, including a latent heat storage material mainly composed of alum hydrate, stores a large amount of heat and has a heat storage and heat dissipation performance to dissipate it. Are better.
  • the “alum hydrate” is, for example, ammonium alum 12 hydrate (also known as: aluminum ammonium sulfate 12 hydrate) (AlNH 4 (SO 4 ) 2. 12H 2 O), potassium alum 12 hydrate (also known as potassium aluminum sulfate 12 hydrate) (AlK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), chromium alum (also known as chromic potassium potassium bissulfate 12 hydrate) ( Monovalent cation sulfate such as CrK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), iron alum (also known as ferric ammonium sulfate dodecahydrate) (FeNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O) “Alum” which is a bisulfate of M I 2 (SO 4 ) and a trivalent cation sulfate M III 2 (SO 4 ) 3 is applicable.
  • ammonium alum 12 hydrate also known as: aluminum ammonium
  • the metal ions contained in “alum” may be trivalent metal ions such as cobalt ions and manganese ions, in addition to aluminum ions, chromium ions and iron ions.
  • the alum hydrate is ammonium alum 12 hydrate (AlNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O) or potassium alum 12 hydrate (AlK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H. 2 O).
  • ammonium alum 12 hydrate and potassium alum 12 hydrate are easily distributed and available on the market and are inexpensive.
  • the said inorganic salt hydrate is a sulfate.
  • the sulfate is preferably aluminum sulfate hydrate (Al 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O) (2 ⁇ n).
  • a sulfate such as aluminum sulfate hydrate serves as a latent heat storage material that stores or dissipates heat
  • the latent heat storage material composition in this embodiment which mainly includes a latent heat storage material such as aluminum sulfate hydrate
  • the melting point is about 15 ° C. lower than the melting point of the latent heat storage material alone as an example.
  • the latent heat storage material composition according to another aspect of the present invention which has been made to solve the above problems, is blended with a latent heat storage material that performs heat storage or heat dissipation, and an additive that adjusts physical properties of the latent heat storage material.
  • the latent heat storage material is made of an inorganic salt hydrate containing 12 or more hydrated water
  • the additive is a melting point adjusting agent for adjusting the melting point of the latent heat storage material
  • It is a substance having a physical property that generates a negative heat of dissolution when dissolved with a latent heat storage material
  • the melting point adjusting agent contains at least a substance belonging to sugar alcohols, and the melting of the latent heat storage material composition.
  • the liquid is formed by mixing the latent heat storage material and the melting point adjusting agent by dissolving hydration water included in the latent heat storage material and sugar alcohol included in the melting point adjusting agent, and the latent heat storage material composition.
  • the latent heat storage material composition in this aspect can store heat based on exhaust heat in a temperature range that is approximately in the range of about 60 ° C. to about 80 ° C., and the latent heat in this aspect
  • the melting point of the heat storage material composition can also be lowered by 30 ° C. or more, for example, from the melting point (93.5 ° C.) of ammonium alum 12 hydrate alone.
  • the blending ratio is 1.59 to 1 mol per 1 mole of the latent heat storage material.
  • fusing point of the latent-heat storage material composition in this aspect can be maintained at temperature, such as about 75 degreeC.
  • the latent heat storage material in this aspect is comprised by the inorganic salt hydrate containing 12 or more hydration waters, such as alum hydrate, for example, the latent heat storage material in this aspect can hold
  • the latent heat storage material composition in this aspect containing such a latent heat storage material becomes a physical property which can hold
  • the heat storage amount of the latent heat storage material composition in this embodiment does not decrease due to the addition of the melting point regulator in this embodiment.
  • a latent heat storage material that is an inorganic salt hydrate such as alum hydrate and a melting point regulator that is a substance belonging to sugar alcohols sugar is added to the hydrated water contained in the inorganic salt hydrate.
  • the viscosity increases, and separation of the latent heat storage material and the melting point adjusting agent due to the density difference between the latent heat storage material and the melting point adjusting agent can be prevented.
  • fusing point regulator does not generate
  • examples of the “substance having physical properties that generate negative heat of dissolution” include erythritol (C 4 H 10 O 4 ) and xylitol (C 5 H 12 O 5 ). , Mannitol (C 6 H 14 O 6 ), sorbitol (C 6 H 14 O 6 ), lactitol (C 12 H 24 O 11 ) and other “substances belonging to sugar alcohols”.
  • calcium chloride hexahydrate (CaCl 2 ⁇ 6H 2 O), magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 ⁇ 6H 2 O), potassium chloride (KCl), sodium chloride (NaCl), etc. “Substance”.
  • the latent heat storage material configured in the latent heat storage material composition of the above aspect is composed of an inorganic salt hydrate, and when the “substance having a physical property of generating a negative heat of dissolution” is dissolved in the inorganic salt hydrate, In this “substance with the property of generating negative heat of dissolution”, heat is absorbed from the outside and endothermic reaction (for example, in addition to dissolution of inorganic salt hydrate with hydration water, inorganic salt hydrate is hydrated water). In the case of having a molecule that can be a solvent in the structure other than the hydrated water, the latent heat storage material composition of the above-described mode is “negative dissolution”. It is defined as “a substance having physical properties that generate heat”.
  • the “latent heat storage material composed of inorganic salt hydrate” refers to, for example, ammonium alum 12 hydrate (also known as: aluminum ammonium sulfate 12 hydrate) (AlNH 4 ( SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), potassium alum 12 hydrate (also known as potassium aluminum sulfate 12 hydrate) (AlK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), chrome alum (also known as potassium potassium bissulfate 12) Hydrate) (CrK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), iron alum (also known as ferric ammonium sulfate 12 hydrate) (FeNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), etc.
  • “Alum” which is a bisulfate of the cation sulfate M I 2 (SO 4 ) and the trivalent cation sulfate M III 2 (SO 4 ) 3 is applicable.
  • the metal ions contained in “alum” may be trivalent metal ions such as cobalt ions and manganese ions, in addition to aluminum ions, chromium ions and iron ions.
  • the substance belonging to the sugar alcohol is preferably erythritol (C 4 H 10 O 4 ).
  • the melting point of the latent heat storage material composition in this aspect can be adjusted to a temperature of about 75 ° C., for example.
  • the latent heat storage material composition in this embodiment can store heat of a large capacity of more than about 300 (kJ / kg), etc., and can have heat storage / heat dissipation performance to dissipate it, the physical properties of the heat storage material Are better.
  • the substance belonging to the sugar alcohol is preferably xylitol (C 5 H 12 O 5 ).
  • the melting point of the latent heat storage material composition in this aspect can be adjusted to a temperature of about 60 ° C., for example.
  • the latent heat storage material composition in this embodiment is excellent in physical properties of the heat storage material because it can store heat of about 300 (kJ / kg) and can store and release heat.
  • the inorganic salt hydrate is preferably alum hydrate.
  • the latent heat that accompanies the phase change is relatively large, and the water that dissolves the “substance having physical properties that generate negative heat of dissolution” is alum water.
  • the latent heat storage material composition according to the present embodiment which is mainly composed of such a latent heat storage material, since it is contained in a structure that forms a Japanese product, a relatively large melting latent heat and a negative melting heat are added together. Thereby, the heat storage amount that can be stored in the latent heat storage material can also be increased. Therefore, the latent heat storage material composition in this embodiment, including a latent heat storage material mainly composed of alum hydrate, stores a large amount of heat and has a heat storage and heat dissipation performance to dissipate it. Are better.
  • the alum hydrate is ammonium alum 12 hydrate (AlNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O) or potassium alum 12 hydrate (AlK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H. 2 O).
  • ammonium alum 12 hydrate and potassium alum 12 hydrate are easily distributed and available on the market and are inexpensive.
  • the latent heat storage material composition of the present invention by adding an additive to the latent heat storage material, the melting point of the latent heat storage material can be greatly adjusted, and even if this additive is blended, a larger heat storage There is an excellent effect that the amount can be obtained.
  • Embodiment 1 it is a figure which shows typically the structural component of the latent heat storage material composition which concerns on Examples 1-3, and 5 in Example 1.
  • Embodiment 1 it is the table
  • FIG. 1 it is a graph which shows melting
  • FIG. 1 it is a graph which shows melting
  • Embodiment 1 it is the table
  • FIG. 1 it is a graph which shows melting
  • FIG. 1 it is a graph which shows melting
  • FIG. 1 it is the table
  • FIG. 1 it is a graph
  • Embodiment 1 it is a graph which shows melting
  • Embodiment 1 it is a graph which shows melting
  • FIG. 1 it is a graph which shows melting
  • FIG. 1 regarding the latent heat storage material composition according to Example 5, the experimental conditions of Experiments 13 to 17 according to Example 5 and Comparative Example 5 and the measurement results of the melting point and the amount of heat storage by DSC are collectively shown. It is a table.
  • Embodiment 1 it is a graph which shows melting
  • Embodiment 1 it is a graph which shows melting
  • FIG. It is explanatory drawing which showed the significance of the latent heat storage material composition which concerns on Embodiment 1 with the graph. It is a figure which shows typically the structural component of the latent heat storage material composition which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a latent heat storage material composition concerning Embodiment 2, and is a figure showing typically a mode when it is in a solid phase by phase change, and a mode when it is in a liquid phase.
  • Embodiment 2 it is a figure which shows typically the structural component of the latent heat storage material composition which concerns on the comparative example 6.
  • FIG. 1 it is a graph which shows melting
  • FIG. It is explanatory drawing which showed the significance of the latent heat storage
  • Embodiment 2 it is a graph which shows the time change of the temperature of the latent heat storage material composition which concerns on Example 6, and a heat storage amount, and is a graph which shows the experimental result at the time of using a melting
  • Embodiment 2 it is a graph which shows the time change of the temperature of the latent heat storage material composition which concerns on the comparative example 6, and a heat storage amount, and is a graph which shows the experimental result at the time of making a melting point regulator into anhydrous sodium sulfate.
  • Embodiment 2 it is a graph which shows the time change of the temperature of the latent heat storage material single-piece
  • FIG. 1A is a diagram schematically showing components of the latent heat storage material compositions according to Examples 1 to 3 and 5, and FIG. 1B is Embodiment 1, and the latent heat storage material composition according to Example 5 is shown. It is a figure which shows typically the structural component of.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating constituent components of the latent heat storage material composition according to the fourth embodiment.
  • the latent heat storage material composition 1 according to Embodiment 1 is formed by blending an additive that adjusts the physical properties of the latent heat storage material 10 with the latent heat storage material 10 that stores or radiates heat. ) In a liquid-tight and air-tight manner without leakage.
  • the heat storage material filling container filled with the latent heat storage material composition 1 is housed in a space of a predetermined housing means for utilizing heat energy, and the latent heat storage material composition 1 is placed inside and outside the filled heat storage material filling container.
  • the cycle of heat storage and heat release is repeated a plurality of times using the input and output of latent heat accompanying the phase change between the liquid phase and the solid phase.
  • the latent heat storage material composition 1 can store waste heat originally discarded in the latent heat storage material 10 and take out the stored heat as needed.
  • the latent heat storage material composition 1 collects exhaust heat generated during operation of a solar power generation system, a fuel cell system, a heat supply source such as heat of an automobile engine or heat of exhaust gas, It is used for the purpose of actively utilizing the heat energy stored in the latent heat storage material 10.
  • the latent heat storage material composition 1 is capable of radiating stored latent heat, for example, for daily eating habits by widely controlling the temperature range of the melting point at which the phase change in the latent heat storage material 10 is performed. Therefore, it is expected that it can be used in various industries, such as when keeping food and dishes warm until serving, and when keeping lunch and food ingredients until eating.
  • the latent heat storage material 10 is made of at least one inorganic salt hydrate containing n w (2 ⁇ n w ) hydration water.
  • the additive is a melting point adjusting agent 13 (13A, 13B) that adjusts the melting point of the latent heat storage material 10, and is a substance having a physical property that generates a negative heat of dissolution when the latent heat storage material 10 is dissolved in hydration water. is there.
  • the melting point adjusting agent 13 contains at least a substance belonging to sugar alcohols as a first additive, and the melt of the latent heat storage material composition 1 is hydrated water contained in the latent heat storage material 10 (in FIG. 3, The latent heat storage material 10 and the melting point adjusting agent 13 are mixed by dissolving the hydration water 12) and the sugar alcohol contained in the melting point adjusting agent 13.
  • the latent heat storage material composition 1A according to Example 1 is the first to the latent heat storage material 10A (latent heat storage material 10) that can store or release heat by entering and exiting latent heat accompanying phase change.
  • the melting point adjusting agent 13A melting point adjusting agent 13
  • Example 1 is a case where the temperature range of heat storage and heat release by the latent heat storage material composition 1A is adjusted to around 50 ° C.
  • the latent heat storage material 10A is, in Example 1, sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate (CH 3 NaO 3 S ⁇ 2H 2 O), which is a sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate.
  • the physical properties are a solid substance that is readily soluble in water in a temperature range lower than the melting point, hydration number 2, molecular weight [g / mol] 154.12, melting point about 65 ° C.
  • the melting point adjusting agent 13 will be specifically illustrated and briefly described here, but the definition of “substance having physical properties that generates negative heat of dissolution” will be described in detail in Example 2.
  • the melting point adjusting agent 13 is an additive that adjusts the melting point of the latent heat storage material 10 (inorganic salt hydrate 10) to an arbitrary temperature as necessary.
  • the melting point modifier 13 is a substance having physical properties that generate a negative heat of dissolution when dissolved with the inorganic salt hydrate 10.
  • the melting point modifier 13 is mainly used for food additives such as erythritol (C 4 H 10 O 4 ), xylitol (C 5 H 12 O 5 ), mannitol (C 6 H 14 O 6 ), and the like. It consists of substances belonging to sugar alcohols. Sugar alcohol is a kind of sugar produced by reducing the carbonyl group of aldose or ketose and dissolves in water.
  • the melting point adjusting agent 13 is erythritol (melting point adjusting agent 13A) in Examples 1 to 3 and 5, and the physical properties of erythritol are a molecular weight [g / mol] of 122.12 and a melting point of about 119 ° C.
  • Experiment 1 is an experiment according to Example 1 using a latent heat storage material composition 1A in which a melting point modifier 13A (erythritol) is added to the latent heat storage material 10A as a sample.
  • Experiment 2 is an experiment performed as Comparative Example 1 of Example 1 and was performed using a sample of only the latent heat storage material 10A that does not contain the melting point adjusting agent 13A.
  • Latent heat storage material 10A sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate (CH 3 NaO 3 S ⁇ 2H 2 O)
  • FIG. 4 is a table that summarizes the experimental conditions of Example 1 and Comparative Example 1 and the measurement results of melting point and heat storage amount by DSC for the latent heat storage material composition according to Example 1.
  • 5 is a graph showing a melting point and a heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 1 of Example 1.
  • FIG. 6 is a graph showing a melting point and a heat storage amount of a latent heat storage material composition according to Experiment 2 of Comparative Example 1.
  • FIG. 4 is a table that summarizes the experimental conditions of Example 1 and Comparative Example 1 and the measurement results of melting point and heat storage amount by DSC for the latent heat storage material composition according to Example 1.
  • 5 is a graph showing a melting point and a heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 1 of Example 1.
  • FIG. 6 is a graph showing a melting point and a heat storage amount of a latent heat storage material composition according to Experiment 2 of Comparative Example 1.
  • the scale on the left side of the vertical axis indicates the amount of heat stored or dissipated per unit time in the sample
  • the “negative” region of the scale indicates the amount of heat absorbed by the sample.
  • the “positive” region indicates the amount of heat released from the sample.
  • the absolute value of the amount of heat temporarily increases in the diagram of the amount of heat that changes with time, and the sample temperature T (melting point and temperature) of the sample corresponding to the time t when the maximum value (peak top) is reached. Definition), it becomes the condition that exhibits the maximum amount of heat storage.
  • the latent heat of fusion of the sample is the peak area S obtained by integrating the amount of heat between the start time and end time of the peak of heat storage amount in the heat amount diagram (the hatched portion in FIGS. 5 and 6). ). Further, the unit of heat quantity of the sample is [mW] and the unit of mass of the sample is [mg], but after the unit conversion, the unit of heat storage quantity is [kJ / kg]. The same applies to the graphs after Example 2.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram showing the significance of the latent heat storage material composition according to Embodiment 1 in a graph.
  • the latent heat storage material 10 (latent heat storage materials 10A to 10E) alone is displayed as “PCM”. is doing.
  • the result of the experiment 2 which concerns on the comparative example 1 is in general agreement with the melting point (about 65 ° C.) of the generally known sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate (latent heat storage material 10A).
  • the thermal storage amount P shown in FIG. 26 is 175 (kJ / kg).
  • the heat storage amount Sa of the latent heat storage material composition 1A actually measured was 147 (kJ / kg).
  • the heat storage amount derived from this erythritol is obtained when the hydrated water 12 of the hydroxymethanesulfinate sodium dihydrate (latent heat storage material 10A) and erythritol (melting point modifier 13A) are dissolved.
  • the amount of heat P2 is absorbed.
  • the fact that the melting point of the latent heat storage material composition 1A is nearly 15 ° C. lower than that of the latent heat storage material 10A alone is considered to be because erythritol functions as a melting point regulator.
  • the latent heat storage material composition 1A wants to adjust the temperature band for storing heat in the latent heat storage material composition 1A and the temperature band for radiating the stored heat at around 50 ° C. without impairing the heat storage amount of the latent heat storage material 10A. Used in cases.
  • the latent heat storage material composition 1B according to Example 2 is the first to the latent heat storage material 10B (latent heat storage material 10) that can store or release heat by entering and exiting latent heat associated with phase change.
  • the melting point adjusting agent 13A melting point adjusting agent 13
  • Example 2 is a case where the temperature range of heat storage by the latent heat storage material composition 1B and its heat release is adjusted to around 40 ° C.
  • the latent heat storage material 10B is sodium acetate trihydrate (CH 3 COONa ⁇ 3H 2 O), and the physical property of the sodium acetate trihydrate has a hydration number of 3, Molecular weight [g / mol] 136.08, melting point 58 ° C., easily soluble in water.
  • the latent heat storage material composition 1 is composed of the latent heat storage material 10 made of an inorganic salt hydrate containing n w (2 ⁇ n w ) hydrated water as a main component and the melting point adjusting agent 13. It becomes.
  • fusing point adjustment agent 13 and the latent heat storage material 10 what melt
  • sorbitol C 6 H 14 O 6
  • lactitol C 12 H 24 O
  • sorbitol C 6 H 14 O 6
  • lactitol C 12 H 24 O
  • calcium chloride hexahydrate CaCl 2 ⁇ 6H 2 O
  • magnesium chloride hexahydrate MgCl 2 ⁇ 6H 2 O
  • potassium chloride KCl
  • sodium chloride NaCl
  • sulfates such as ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) described later.
  • one of the substances corresponding to the above-mentioned “substance belonging to sugar alcohols”, one of the substances corresponding to the above-mentioned “substance belonging to chloride”, and the substance corresponding to the above-mentioned “substance belonging to sulfate” is also a mixture (including the case where a mixed crystal of chloride and sulfate is formed).
  • a latent heat storage material composition is not preferable.
  • ammonium nitrate and potassium chlorate also exhibit an endothermic reaction when dissolved in water. , “Substances with physical properties that generate negative heat of dissolution”.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the state of the latent heat storage material composition according to Embodiment 1 when it is in a solid phase state due to phase change and when it is in a liquid phase state.
  • FIG. 3 shows a latent heat storage material 10 (inorganic salt hydrate 10) using ammonium alum 12 hydrate as an example, but FIG. 3 shows ammonium alum 12 hydrate (latent heat storage material 10D).
  • FIG. 1 When the temperature of the latent heat storage material composition 1 is lower than the melting point of the latent heat storage material 10 adjusted by the melting point adjustment agent 13 (which may include the melting point adjustment agent 14 together with the melting point adjustment agent 13), FIG. As shown, the latent heat storage material composition 1 is in a solid phase, and the inorganic salt hydrate 10 (latent heat storage material 10) composed of the inorganic salt anhydride 11 and the hydrated water 12 does not dissolve in the melting point modifier 13. .
  • the latent heat storage material 10B is sodium acetate trihydrate
  • the inorganic salt anhydride 11 corresponds to sodium acetate anhydride
  • the hydrated water 12 forms trihydrate. Corresponds to hydration water.
  • the inorganic salt anhydride 11 in the latent heat storage material 10 is changed as shown in FIG. While melting
  • the inorganic salt anhydride 11 is melted, the latent heat of fusion accompanying the phase change from the solid phase state to the liquid phase state is stored in the inorganic salt anhydride 11.
  • the melting point adjusting agent 13 dissolves in the hydrated water 12 to generate a negative melting heat (endothermic) in the melting point adjusting agent 13.
  • the melting point modifier 13 may generate latent heat (endothermic) associated with melting. Therefore, when the latent heat storage material composition 1 is heated at a high temperature exceeding its own melting point, the latent heat storage material composition 1 undergoes a phase change from the solid phase state to the liquid phase state.
  • Composition 1 is the sum of the amount of heat of latent heat (endotherm) of latent heat storage material 10 described above, the amount of heat of negative dissolution (endotherm), and the amount of heat of fusion latent heat (endotherm) of melting point modifier 13. The amount of heat can be stored as a heat storage amount.
  • the melting point adjustment in the latent heat storage material composition 1 in the liquid phase is performed.
  • the hydrated water 12 uniformly mixed with the agent 13 is hydrated with the inorganic salt anhydride 11 to produce the inorganic salt hydrate 10 (latent heat storage material 10), and the inorganic salt anhydride 11
  • the hydration water 12 releases latent heat of solidification accompanying the phase change from the liquid phase state to the solid phase state.
  • the melting point adjusting agent 13 is also formed in a solid phase, and heat corresponding to the difference in heat energy before and after melting and before and after melting is released.
  • the latent heat storage material composition 1 when the latent heat storage material composition 1 is cooled to a temperature lower than its own freezing point, the latent heat storage material composition 1 undergoes a phase change from a liquid phase state to a solid phase state, thereby causing the above-described melting.
  • the total amount of heat that is the sum of the amount of heat of latent heat (heat radiation) and the amount of heat by the heat corresponding to the energy difference described above can be released as the amount of heat released.
  • the latent heat storage material composition 1 When the latent heat storage material composition 1 is used, the latent heat storage material composition 1 is liquid so that the hydrated water 12 separated from the inorganic salt anhydride 11 does not dissipate outside from the heat storage material filling container (not shown). It is important that the heat storage material filling container is filled in a dense state. As the reason, in the use of the latent heat storage material composition 1, heat storage is performed based on exhaust heat from the heat supply side, and one cycle until heat release based on the heat storage is performed on the heat providing side is performed a plurality of times. Requires repeated characteristics.
  • the phase change between the solid phase and the liquid phase causes the latent heat storage material composition 1 of the latent heat storage material 10. It must be done reversibly at the melting point.
  • the separated hydrated water 12 is diffused to the outside, the hydrated water necessary for producing the inorganic salt hydrate 10 (latent heat storage material 10) is required for the phase change from the liquid phase to the solid phase. This is because it cannot be accompanied by the inorganic salt anhydride 11 and the solid phase latent heat storage material composition 1 cannot be generated.
  • the hydration water 12 is dissipated from the heat storage material filling container, the water vapor is in a state where it can flow into the heat storage material filling container. If it can be complemented, it may be possible to produce the solid phase latent heat storage material composition 1.
  • Experiments 3 to 5 are experiments according to Example 2 in which the latent heat storage material composition 1B obtained by adding the melting point adjusting agent 13A to the latent heat storage material 10B was used as a sample.
  • Experiment 6 is an experiment performed as Comparative Example 2 with respect to Example 2, and was performed using a sample of only the latent heat storage material 10B that does not contain the melting point adjusting agent 13A. The investigation experiment was performed by the same experimental method as in Example 1.
  • FIG. 7 is a table showing the experimental conditions of Example 2 and Comparative Example 2 and the measurement results of melting point and heat storage by DSC for the latent heat storage material composition according to Example 2.
  • FIG. 8 is a graph showing the melting point and heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 3 of Example 2.
  • FIG. 9 is a graph showing a melting point and a heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 4 of Example 2.
  • 10 is a graph showing the melting point and the amount of heat stored in the latent heat storage material composition according to Experiment 5 of Example 2.
  • FIG. FIG. 11 is a graph showing a melting point and a heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 6 of Comparative Example 2.
  • the temperature Te corresponding to the time t1 of the heat storage peak was 40.4 ° C.
  • the heat storage amount Se was 265 kJ / kg.
  • the temperature Tf corresponding to the heat storage peak time t1 was 60.3 ° C.
  • the heat storage amount Sf was 276 kJ / kg.
  • the heat storage amount Sc of Experiment 3 is 155 (kJ / kg)
  • the heat storage amount Sd of Experiment 4 is 235 (kJ / kg)
  • the heat storage amount of Experiment 5 The amount Se was 265 (kJ / kg).
  • the heat storage amount derived from erythritol is an addition of P2 ⁇ 70 (kJ / kg) in the case of Experiment 3 and Experiment 5, and in the case of Experiment 4 This is considered to be due to the addition of P2 ⁇ 100 (kJ / kg).
  • the heat storage amount derived from erythritol was generated when erythritol (melting point modifier 13A) was dissolved in hydrated water 12 of sodium acetate trihydrate (latent heat storage material 10B) as shown in FIG. Based on the negative heat of dissolution P2Aa and the latent heat P2Ab generated when the melting point modifier 13A is melted, it is presumed that the amount of heat P2 is absorbed. Further, the fact that the melting point of the latent heat storage material composition 1B is nearly 20 ° C. lower than that of the latent heat storage material 10B alone is considered that erythritol functions as a melting point regulator.
  • the latent heat storage material composition 1C according to Example 3 is the first to the latent heat storage material 10C (latent heat storage material 10) that can store or release heat by entering and exiting latent heat associated with phase change.
  • the melting point adjusting agent 13A melting point adjusting agent 13
  • Example 3 is a case where the temperature range of heat storage and heat release by the latent heat storage material composition 1 is adjusted to about 65 to 75 ° C.
  • the latent heat storage material 10C as the main component is changed.
  • (N w 10) diphosphate (pyrophosphate) containing hydrated water, or inorganic salt hydrate 10 of phosphate.
  • the latent heat storage material 10C is sodium diphosphate decahydrate (Na 4 P 2 O 7 ⁇ 10H 2 O) in Example 3, and physical properties of sodium diphosphate decahydrate. Is a substance that has a hydration number of 10, a molecular weight [g / mol] of 177.98, a melting point of 79 ° C., and is easily soluble in water and alcohol.
  • Experiments 7 to 9 are experiments according to Example 3 in which the latent heat storage material composition 1C obtained by adding the melting point modifier 13A to the latent heat storage material 10C was used as a sample.
  • Experiment 10 is an experiment performed as a comparative example 3 with respect to Example 3, and is an experiment performed with a sample of only the latent heat storage material 10C that does not contain the melting point adjusting agent 13A. The investigation experiment was performed by the same experimental method as in Example 1.
  • Latent heat storage material 10C Latent heat storage material 10C; sodium diphosphate decahydrate (Na 4 P 2 O 7 ⁇ 10H 2 O) ⁇ Common conditions for experiments 7-9> -Constituent component of latent heat storage material composition 1C; latent heat storage material 10C and melting point adjusting agent 13A Melting point modifier 13A; erythritol (C 4 H 10 O 4 )
  • FIG. 12 is a table showing the experimental conditions of Example 3 and Comparative Example 3 and the measurement results of melting point and heat storage amount by DSC for the latent heat storage material composition according to Example 3.
  • FIG. 13 is a graph showing the melting point and heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 7 of Example 3.
  • FIG. 14 is a graph showing the melting point and heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 8 of Example 3.
  • FIG. 15 is a graph showing a melting point and a heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 9 of Example 3.
  • FIG. 16 is a graph showing the melting point and heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 10 of Comparative Example 3.
  • the temperature Ti1 corresponding to the time t1 of the first heat storage peak is 67.5 ° C., and the time t2 of the second heat storage peak.
  • the temperature Ti2 corresponding to was 75.9 ° C.
  • the heat storage amount Si was 240 kJ / kg.
  • the temperature Tj corresponding to the heat storage peak time t1 was 82.7 ° C.
  • the heat storage amount Sj was 241 kJ / kg.
  • the heat storage amount for PCM heat storage is 90: 1 of the heat storage amount P of the latent heat storage material 10C alone because it is mixed at a ratio of 9: 1. 9 (kJ / kg).
  • the heat storage amount Sg in Experiment 7 is 267 (kJ / kg)
  • the heat storage amount Sh in Experiment 8 is 241 (kJ / kg)
  • the heat storage amount in Experiment 9 The amount Si was 240 (kJ / kg).
  • the heat storage amount of the erythritol heat storage is an addition of P2 ⁇ 146 (kJ / kg) in the case of Experiment 7 in the descending order of the content ratio of erythritol, This is probably because P2 ⁇ 73 (kJ / kg) was added in the case of Experiment 8, and P2 ⁇ 23 (kJ / kg) was added in the case of Experiment 9.
  • the heat storage amount derived from this erythritol is the negative heat of dissolution P2Aa generated when erythritol (melting point modifier 13A) is dissolved in the hydrated water 12 of sodium diphosphate decahydrate (latent heat storage material 10C). And based on the latent heat P2Ab generated when the melting point adjusting agent 13A is melted, it is presumed that the amount of heat P2 is absorbed.
  • the amount of heat stored derived from erythritol also increases, so it can be seen that erythritol contributes greatly to the increase in the amount of stored heat of the latent heat storage material composition 1C.
  • erythritol functions as a melting point adjusting agent in that the melting point of the latent heat storage material composition 1C is lower than the latent heat storage material 10C alone by about 15 ° C. at the maximum.
  • the latent heat storage material composition 1D according to Example 4 is the first to the latent heat storage material 10D (latent heat storage material 10) that can store or release heat by entering and exiting latent heat associated with phase change.
  • the melting point adjusting agent 13B (melting point adjusting agent 13), which is an additive, and the melting point adjusting agent 14, which is a second additive, are blended.
  • the latent heat storage material 10D is ammonium alum 12 hydrate (AlNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), and the physical property of ammonium alum 12 hydrate is water. It is a substance having a sum number 12, molecular weight [g / mol] 453.34, melting point 93.5 ° C., and soluble in water.
  • alum hydrate other than ammonium alum for example, potassium alum 12 hydrate (AlK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), chrome alum (CrK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), Monovalent cation sulfate M I 2 (SO 4 ) and trivalent cation sulfate M III 2 (SO 4 ) 3 such as iron alum (FeNH 4 (SO 4 ) 2 .12H 2 O) “Alum”, which is a bisulfate.
  • the trivalent metal ions contained in the “alum” may be metal ions such as cobalt ions and manganese ions in addition to aluminum ions, chromium ions and iron ions.
  • the latent heat storage material 10 may be a mixture containing at least two kinds of substances belonging to “Alum” or a heat storage material mainly composed of a mixed crystal.
  • the melting point adjusting agent 13 is mannitol (melting point adjusting agent 13B).
  • the physical properties of mannitol are a molecular weight [g / mol] of 181.17 and a melting point of about 166 to 168 ° C.
  • the melting point adjusting agent 14 is a sulfate belonging to the above-mentioned “substance having a physical property of generating a negative heat of dissolution”, and in this example 4, is ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ).
  • the physical properties of ammonium sulfate are a substance that has a molecular weight [g / mol] of 132.14 and a melting point of more than 230 ° C. and is easily soluble in water.
  • Experiment 11 is a latent heat storage material composition 1D in which a melting point modifier 13B (mannitol) as a first additive and a melting point modifier 14 (ammonium sulfate) as a second additive are added to the latent heat storage material 10D.
  • a melting point modifier 13B mannitol
  • a melting point modifier 14 ammonium sulfate
  • Example 4 is used as a sample.
  • Experiment 12 is an experiment performed as Comparative Example 4 with respect to Example 4, and is an experiment performed using only the sample of the latent heat storage material 10D without including the melting point adjusting agent 13B and the melting point adjusting agent 14.
  • the investigation experiment was performed by the same experimental method as in Example 1.
  • Latent heat storage material 10D ammonium alum 12 hydrate (AlNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O)
  • FIG. 17 is a table showing the experimental conditions of Example 4 and Comparative Example 4 and the measurement results of melting point and heat storage amount by DSC for the latent heat storage material composition according to Example 4.
  • FIG. 18 is a graph showing the melting point and heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 11 of Example 4.
  • FIG. 19 is a graph showing the melting point and heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 12 of Comparative Example 4.
  • the heat storage amount derived from mannitol is generated when mannitol (melting point adjusting agent 13B) and ammonium sulfate (melting point adjusting agent 14) are dissolved in hydrated water 12 of ammonium alum 12 hydrate (latent heat storage material 10D). It is presumed that the amount of heat P2 is absorbed based on the negative heats of melting P2Aa and P2Ba and the latent heats P2Ab and P2Bb generated when the melting point adjusting agent 13B and the melting point adjusting agent 14 are melted.
  • mannitol and ammonium sulfate are functioning as a melting
  • Example 5 is a case where the temperature range of heat storage and heat release by the latent heat storage material composition 1 is adjusted to about 75 to 90 ° C.
  • the latent heat storage material composition 1E according to Example 5 is used as a latent heat storage material 10E (latent heat storage material 10) that can store or release heat by entering and exiting latent heat associated with phase change.
  • a latent heat storage material composition based on the blending of the melting point adjusting agent 13A (melting point adjusting agent 13) which is the first additive.
  • Example 5 when it is necessary to further adjust the melting point of the latent heat storage material composition 1E serving as the base, as shown in FIG. 1B, in addition to the melting point adjusting agent 13A, the above-described melting point adjusting agent 14 (ammonium sulfate). Is added.
  • the ammonium sulfate concentration xt is the number of moles satisfying 0 ⁇ x t ⁇ 0.1 with respect to 1 mol of hydrated water (hydrated water 12) of the latent heat storage material 1E.
  • the physical properties of this compound include 14 to 18 hydration numbers, molecular weight [g / mol] 594.15 when the hydration number is 14, molecular weight [g / mol] 666.15 when the hydration number is 18, and melting point It is a substance soluble in water at 86.5 ° C. (when hydration number is 18).
  • Experiments 13 and 14 are experiments according to Example 5 using the latent heat storage material composition 1E in which only the melting point modifier 13A is added to the latent heat storage material 10E as a sample.
  • Experiments 15 and 16 are experiments according to Example 5 in which the latent heat storage material composition 1E obtained by adding the melting point adjustment agent 13A and the melting point adjustment agent 14 to the latent heat storage material 10E was used as a sample.
  • Experiment 17 is an experiment performed as Comparative Example 5 with respect to Example 5, and was performed using a sample of only the latent heat storage material 10E that does not include the melting point adjusting agent 13A and the melting point adjusting agent 14 at all. The investigation experiment was performed by the same experimental method as in Example 1.
  • FIG. 20 is a table that summarizes the experimental conditions of Experiments 13 to 17 and the measurement results of melting point and heat storage amount by DSC for the latent heat storage material composition according to Example 5 and Example 5 and Comparative Example 5 thereof. It is.
  • FIG. 21 is a graph showing the melting point and heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 13 of Example 5.
  • FIG. 22 is a graph showing the melting point and the amount of heat stored in the latent heat storage material composition according to Experiment 14 of Example 5.
  • FIG. 23 is a graph showing the melting point and heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 15 of Example 5.
  • 24 is a graph showing a melting point and a heat storage amount of a latent heat storage material composition according to Experiment 16 of Example 5.
  • FIG. FIG. 25 is a graph showing a melting point and a heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Experiment 17 of Comparative Example 5.
  • the temperature Tq corresponding to the time t1 of the heat storage peak was 73.3 ° C., and the heat storage amount Sq was 247 kJ / kg.
  • the temperature Tr1 corresponding to the time t1 of the first heat storage peak is 75.2 ° C.
  • Tr2 was 73.2 ° C.
  • the heat storage amount Sr was 222 kJ / kg.
  • the temperature Tp corresponding to the heat storage peak time t1 was 105.6 ° C.
  • the heat storage amount Ss was 192 kJ / kg.
  • the latent heat storage material composition 1E aluminum sulfate hydrate (latent heat storage material 10E), erythritol (melting point adjusting agent 13A), and ammonium sulfate (melting point adjusting agent 14) were 9 in Experiment 15 according to Example 5.
  • the heat storage amount Sn of Experiment 13 is 200 (kJ / kg)
  • the heat storage amount Sp of Experiment 14 is 183 (kJ / kg)
  • the heat storage amount of Experiment 15 The amount Sq was 247 (kJ / kg)
  • the heat storage amount Sr in Experiment 16 was 222 (kJ / kg).
  • the heat storage amount derived from erythritol is an addition of P2 ⁇ 48.6 (kJ / kg) in the case of Experiment 14, and in the case of Experiment 13, It is an addition of P2 ⁇ 104 (kJ / kg) exceeding 100 (kJ / kg).
  • the amount of heat storage derived from both erythritol and ammonium sulfate was increased by P2 ⁇ 101 (kJ / kg) in the case of Experiment 16, and increased by P2 ⁇ 161 (kJ / kg) in the case of Experiment 15. Conceivable.
  • the heat storage amount derived from this erythritol includes the negative melting heat P2Aa generated when erythritol (melting point adjusting agent 13A) is dissolved in the hydrated water 12 of the aluminum sulfate hydrate (latent heat storage material 10E), and the melting point. Based on the latent heat P2Ab generated when the adjusting agent 13A is melted, it is presumed that the amount of heat P2 is absorbed.
  • the amount of heat storage derived from both erythritol and ammonium sulfate is hydrated water 12 in which both erythritol (melting point adjusting agent 13A) and ammonium sulfate (melting point adjusting agent 14) are aluminum sulfate hydrate (latent heat storage material 10E).
  • the melting point of the latent heat storage material composition 1E to which only erythritol is added is lower by about 17 ° C. in Experiments 13 and 14 than the latent heat storage material 10E alone. It is thought that it is functioning as.
  • the fact that the melting point of the latent heat storage material composition 1E to which erythritol and ammonium sulfate are added is lower by about 32 ° C. in Experiments 15 and 16 than the latent heat storage material 10E alone is that sugars such as erythritol are used. It is thought that this is because the ammonium sulfate added together with the alcohol functions as a melting point adjusting agent that can further finely adjust the temperature range of the melting point that can be adjusted by erythritol.
  • the latent heat storage material composition 1 of Embodiment 1 is a latent heat storage material composition obtained by blending an additive that adjusts physical properties of the latent heat storage material 10 with the latent heat storage material 10 that stores or radiates heat.
  • the material 10 is made of at least one inorganic salt hydrate containing n w (2 ⁇ n w ) hydrated water, and the additive is a melting point adjusting agent 13 (13A, 13A, 13) that adjusts the melting point of the latent heat storage material 10.
  • the melt of the latent heat storage material composition 1 contains the latent heat storage material 10 and the melting point adjusting agent by dissolving the hydrated water 12 included in the latent heat storage material 10 and the sugar alcohol included in the melting point adjustment agent 13. 13 and the latent heat Among the heat storage material composition 1 as a whole, the substance belonging to the sugar alcohol has a concentration satisfying the formulas (1) and (2) per 1 mol of hydrated water (hydration water 12) of the latent heat storage material 10.
  • x s Number of moles of “substance belonging to sugar alcohols” to 1 mol of hydrated water [mol / mol]
  • m s mass [g] of “substance belonging to sugar alcohols” contained in the latent heat storage material composition
  • M s Molecular weight [g / mol] of “substance belonging to sugar alcohols”
  • N Total number of latent heat storage materials constituting the latent heat storage material composition
  • the hydration water (hydration water 12) of the latent heat storage material 10 is sufficiently present with respect to the melting point modifier 13 which is a substance belonging to sugar alcohols, the hydration water of the latent heat storage material 10 is sufficient.
  • the negative heat of dissolution generated when the melting point adjusting agent 13 is dissolved contributes to an increase in the heat storage amount of the latent heat storage material composition 1.
  • the latent heat of the melting point adjusting agent 13 is changed to the latent heat storage material composition due to melting of the remaining melting point adjusting agent 13. This contributes to an increase in the amount of heat stored in the object 1.
  • the latent heat storage material composition 1 can obtain a large amount of heat storage exceeding 250 kJ / kg, and has physical properties with a low melting point adjusted to a maximum of about 30 ° C. compared to the latent heat storage material 10 alone.
  • the latent heat storage material composition 1 according to the first embodiment by adding an additive (melting point adjusting agent 13) to the latent heat storage material 10, the melting point of the latent heat storage material 10 can be greatly adjusted. Even if the melting point modifier 13 is blended, an excellent effect is obtained that a larger amount of heat storage can be obtained.
  • an additive melting point adjusting agent 13
  • the substance belonging to the sugar alcohol is erythritol (C 4 H 10 O 4 ), xylitol (C 5 H 12 O 5 ), or It is characterized by containing at least one of mannitol (C 6 H 14 O 6 ).
  • the melting point of the latent heat storage material composition 1 can be adjusted to be lower than that of the latent heat storage material 10 alone.
  • fusing point adjustment agent 13 itself has the heat storage-and-dissipation performance which heat-stores heat and thermally radiates it, it is excellent as a physical property of a heat storage material, and by adding melting
  • ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 ), which is a sulfate, is an additive different from the first additive, and the second additive.
  • the melting point adjusting agent 14 is blended, and among the latent heat storage material composition 1 as a whole, ammonium sulfate is added to the above-mentioned formula (3), 1 mol of hydrated water (hydration water 12) of the latent heat storage material 10. It is the density
  • the latent heat storage material composition 1E containing the melting point adjustment agent 14 is contained in the latent heat storage material 10E only by blending the melting point adjustment agent 14 with a relatively small addition amount as shown in the formula (4).
  • the heat storage amount can be increased by about 20% as compared with the case where only the melting point adjusting agent 13 as the first additive is added, and the melting point can be adjusted to be as low as about 15 ° C.
  • the inorganic salt hydrate 10 (latent heat storage material 10) is hydroxymethanesulfinate, and the hydroxymethanesulfinate is sodium hydroxymethanesulfinate 2 water. It is a Japanese product (CH 3 NaO 3 S ⁇ 2H 2 O) (latent heat storage material 10A).
  • the latent heat storage material composition 1A mainly composed of the latent heat storage material 10A has a temperature range of about 50 ° C. when storing and radiating heat in use, and a heat storage amount of about 150 kJ / kg is sufficient. Can be used.
  • the inorganic salt hydrate 10 is acetate, and the acetate is sodium acetate trihydrate (CH 3 COONa ⁇ 3H 2 O) (latent heat storage material). 10B). Due to this feature, sodium acetate trihydrate becomes a latent heat storage material 10B that stores or dissipates heat, and the added melting point modifier 13 dissolves in the hydrated water 12 of the latent heat storage material 10B, thereby negatively dissolving. Heat (endothermic) is generated. At the same time, the melting point adjusting agent 13 may generate latent heat (endothermic) due to melting.
  • the melting point is lower by about 20 ° C. than the melting point of the latent heat storage material 10B alone, and due to these heat absorption, the latent heat storage material 10B alone. It is possible to store a very high amount of heat so that the heat storage amount can exceed 276 kJ / kg. In addition, sodium acetate trihydrate is easily distributed and widely available on the market, and is inexpensive.
  • the inorganic salt hydrate 10 is a diphosphate (pyrophosphate) or a phosphate, and the diphosphate is sodium diphosphate 10 water. It is a Japanese product (Na 4 P 2 O 7 ⁇ 10H 2 O) (latent heat storage material 10C). Due to this feature, the sodium diphosphate decahydrate becomes a latent heat storage material 10C that stores or dissipates heat, and the added melting point modifier 13 dissolves in the hydrated water 12 of the latent heat storage material 10C. Heat of melting (endothermic) occurs. At the same time, the melting point adjusting agent 13 may generate latent heat (endothermic) due to melting.
  • the melting point is lower by about 15 ° C. than the melting point of the latent heat storage material 10C alone. It is possible to store a very high amount of heat so that the heat storage amount can exceed 241 kJ / kg.
  • sodium diphosphate decahydrate is easily distributed and widely available on the market, and is inexpensive.
  • the latent heat storage material composition 1 of Embodiment 1 is characterized in that the inorganic salt hydrate 10 is alum hydrate. Due to this feature, in the latent heat storage material 10D composed of alum hydrate, the latent heat associated with the phase change is relatively large, and the water that dissolves the “substance having physical properties that generate negative heat of dissolution” It is included in the structure that makes things. Therefore, in such a latent heat storage material composition 1D having the latent heat storage material 10D as a main component, a relatively large melting latent heat generated in the alum itself, a melting latent heat associated with the melting point adjusting agent 13, and a negative melting heat are added.
  • the latent heat storage material composition 1D including the latent heat storage material 10D mainly composed of alum hydrate is excellent in that it can store a large amount of heat and has a heat storage and heat dissipation performance to dissipate it. Yes.
  • alum hydrate is ammonium alum 12 hydrate (AlNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O) or potassium alum 12 hydrate ( It is AlK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O) (latent heat storage material 10D). Due to this feature, ammonium alum 12 hydrate and potassium alum 12 hydrate are easily distributed in the market and are inexpensive.
  • the inorganic salt hydrate 10 is a sulfate
  • the sulfate is an aluminum sulfate hydrate (Al 2 (SO 4 ) 3 .nH 2 O) ( 2 ⁇ n) (latent heat storage material 10E).
  • the aluminum sulfate hydrate becomes a latent heat storage material 10E that stores or dissipates heat
  • the added melting point adjusting agent 13 or both the melting point adjusting agent 13 and the melting point adjusting agent 14
  • the added melting point adjusting agent 13 or both the melting point adjusting agent 13 and the melting point adjusting agent 14
  • the melting point is lower by about 15 to 30 ° C. than the melting point of the latent heat storage material 10E alone, and due to the endotherm, 200 kJ / kg is obtained. It can store a high amount of heat.
  • the latent heat storage material composition 1E is configured without any water other than the hydrated water (hydrated water 12) of the latent heat storage material 10E as the main component, a part of aluminum sulfate is It dissolves due to the added water, and the latent heat storage material composition 1E is not denatured or altered.
  • Embodiment 2 (Exament 2) Next, Embodiment 2 (Exament 2 (Examents 6 and 7) of the latent heat storage material composition according to another aspect of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
  • the latent heat storage material composition according to the second embodiment collects exhaust heat generated during operation in a heat supply source such as an automobile engine, in addition to a photovoltaic power generation system or a fuel cell system, for example, as a latent heat storage material. It is used for the purpose of actively utilizing the stored thermal energy.
  • the exhaust heat generated by the target heat supply source is in the range of approximately 60 ° C. to 80 ° C., and the exhaust heat from high-temperature heat sources such as cogeneration gas engine systems and boiler systems. It is heat generated from a so-called low-temperature heat source that is lower than the temperature.
  • the heat storage and heat release are performed by the latent heat storage material composition according to the present invention, and the latent heat storage material composition is filled in the heat storage material filling container in the second embodiment, and the heat storage material filling container It is accommodated in the space of a predetermined accommodating means to be utilized.
  • FIG. 27 is a diagram schematically illustrating constituent components of the latent heat storage material composition according to the second embodiment.
  • the latent heat storage material composition 101 is formed by blending a latent heat storage material 110 that can store or release heat with the entry and exit of latent heat associated with a phase change, and a melting point regulator 113 that is an additive.
  • the latent heat storage material 110 is made of an inorganic salt hydrate whose main component is alum.
  • the latent heat storage material 110 is ammonium alum (ammonium ammonium sulfate.12 hydrate) (AlNH 4 (SO 4 ) 2 .12H 2 O).
  • Ammonium alum has a melting point of 93.5 ° C. and is a solid substance at room temperature. Even if ammonium alum is heated to about 90 ° C., which is less than the melting point, ammonium alum hardly melts and has a latent heat. It is not possible to store heat.
  • the latent heat storage material 110 made of an inorganic salt hydrate includes, for example, potassium alum 12 hydrate (AlK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), chrome alum (CrK (SO 4 ) 2. ⁇ 12H 2 O), iron alum (FeNH 4 (SO 4 ) 2 .12H 2 O), etc.
  • potassium alum 12 hydrate AlK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O
  • CrK (SO 4 ) 2. ⁇ 12H 2 O chrome alum
  • iron alum FeNH 4 (SO 4 ) 2 .12H 2 O
  • Monovalent cation sulfate M I 2 (SO 4 ) and trivalent cation sulfate M III “Alum” which is a bisulfate with 2 (SO 4 ) 3 may be used.
  • the trivalent metal ions contained in the “alum” may be metal ions such as cobalt ions and manganese ions in addition to aluminum ions, chromium ions and iron ions.
  • the latent heat storage material 110 may be a mixture containing at least two kinds of substances belonging to “Alum” or a heat storage material mainly composed of a mixed crystal.
  • the melting point adjusting agent 113 is an additive that adjusts the melting point (93.5 ° C.) of the latent heat storage material 110 to any temperature as necessary. In the second embodiment, the adjusted melting point is approximately 60 ° C. It has the characteristic of being within the range of around 80 ° C.
  • the melting point adjusting agent 113 is a substance having physical properties that generate a negative heat of dissolution upon dissolution with the latent heat storage material 110.
  • the melting point adjusting agent 113 is, for example, erythritol (C 4 H 10 O 4 ) (Example 6 of Embodiment 2), xylitol (C 5 H 12 O 5 ) (Example of Embodiment 2). 7) etc. It consists mainly of substances belonging to the sugar alcohol used in food additives. Sugar alcohol is a kind of sugar produced by reducing the carbonyl group of aldose or ketose and dissolves in water.
  • the blending ratio of the melting point adjusting agent 113 in the entire latent heat storage material composition 101 is in the range of 1.59 to 5.57 mol with respect to 1 mol of the latent heat storage material 110. The reason will be described later.
  • the latent heat storage material composition 101 is composed of the latent heat storage material 110 made of ammonium alum (ammonium ammonium sulfate dodecahydrate) as a main component and the melting point adjusting agent 113.
  • the melting point adjusting agent 113 is dissolved in the latent heat storage material 110, the melting point adjustment agent 113 that absorbs heat from the outside and causes an endothermic reaction is used in the latent heat storage material composition 101 according to the second embodiment. It is defined as “a substance having a physical property that generates a negative heat of solution”.
  • mannitol C 6 H 14 O 6
  • sorbitol C 6 H 14 O 6
  • substances belonging to sugar alcohols such as lactitol (C 12 H 24 O 11 ).
  • calcium chloride hexahydrate CaCl 2 ⁇ 6H 2 O
  • magnesium chloride hexahydrate MgCl 2 ⁇ 6H 2 O
  • potassium chloride KCl
  • NaCl sodium chloride
  • a latent heat storage material composition is not preferable.
  • ammonium nitrate and potassium chlorate also exhibit an endothermic reaction when dissolved in water. , “Substances with physical properties that generate negative heat of dissolution”.
  • FIG. 28 is a diagram schematically showing the state of the latent heat storage material composition according to Embodiment 2 when it is in a solid phase due to phase change and when it is in a liquid phase.
  • the latent heat storage material composition 101 is in a solid phase as shown in FIG.
  • the latent heat storage material 110 made of alum 111 and hydrated water 112 does not dissolve in the melting point adjusting agent 113.
  • alum 111 corresponds to ammonium aluminum sulfate, and hydrated water 112 forms dodecahydrate.
  • alum 111 and the hydrated water 112 are generic names corresponding to the entire alum hydrate including ammonium alum.
  • the alum 111 in the latent heat storage material 110 is melted as shown in FIG. While separating from the hydrated water 112, the melting point adjusting agent 113 is dissolved in the hydrated water 112, and the entire latent heat storage material composition 101 is in a liquid phase.
  • the alum 111 is melted, the latent heat of fusion accompanying the phase change from the solid phase state to the liquid phase state is stored in the alum 111.
  • the melting point adjusting agent 113 dissolves in the hydrated water 112, and negative melting heat is generated in the melting point adjusting agent 113.
  • the latent heat storage material composition 101 when the latent heat storage material composition 101 is heated at a high temperature exceeding its own melting point, the latent heat storage material composition 101 undergoes a phase change from a solid phase state to a liquid phase state.
  • the composition 101 can store, as a heat storage amount, the heat of the total heat amount that is the sum of the heat amount of the heat of fusion (endotherm) and the heat amount of the negative melting heat (endotherm).
  • the melting point of the latent heat storage material composition 101 in the liquid phase is adjusted.
  • the hydration water 112 that has been uniformly mixed with the agent 113 is separated from the melting point adjusting agent 113.
  • the separated hydrated water 112 undergoes a hydration reaction with the alum 111 to generate the latent heat storage material 110, and the alum 111 releases solidification latent heat accompanying the phase change from the liquid phase state to the solid phase state.
  • the hydration water 112 and the melting point adjusting agent 113 release heat corresponding to the difference in thermal energy before and after dissolution.
  • the latent heat storage material composition 101 when the latent heat storage material composition 101 is cooled to a temperature lower than its freezing point, the latent heat storage material composition 101 undergoes a phase change from a liquid phase state to a solid phase state, thereby causing the above-described melting.
  • the total amount of heat that is the sum of the amount of heat (heat radiation) and the amount of heat due to the above-described energy difference can be released as the amount of heat released.
  • the latent heat storage material composition 101 When using the latent heat storage material composition 101, the latent heat storage material composition 101 leaks in a liquid-tight state so that the hydrated water 112 separated from the alum 111 does not dissipate to the outside from the leakage prevention inner bag 140 described later. It is important that the inner bag 140 for prevention is filled. As the reason, in use, the latent heat storage material composition 101 stores heat based on the exhaust heat from the heat supply side, and performs one cycle until the heat supply side performs heat dissipation based on the heat storage over a plurality of times. Requires repeated characteristics.
  • the phase change between the solid phase and the liquid phase causes the latent heat storage material 110 of the latent heat storage material composition 101 to change. It must be done reversibly at the melting point.
  • the separated hydrated water 112 is diffused to the outside, the hydrated water necessary for generating the latent heat storage material 110 (ammonium alum) is transferred to the alum 111 when the phase changes from the liquid phase to the solid phase. This is because the latent heat storage material composition 101 in the solid phase cannot be generated.
  • the latent heat storage material composition 101 in a solid phase may be generated.
  • Experiment 18 is an experiment in which the latent heat storage material composition 101A (101) in which the melting point modifier 113 is erythritol (C 4 H 10 O 4 ) is used as a sample.
  • Experiment 19 according to Example 7 of Embodiment 2 is an experiment in which the latent heat storage material composition 101B (101) in which the melting point modifier 113 is xylitol (C 5 H 12 O 5 ) is used as a sample.
  • Experiment 20 is an experiment conducted as Comparative Example 6 of Examples 6 and 7, in which the latent heat storage material composition 101C in which the melting point adjusting agent 113C was anhydrous sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) was used as a sample.
  • Experiment 21 is an experiment performed as Comparative Example 7 of Examples 6 and 7, and was performed using a sample of only the latent heat storage material 110 to which no melting point modifier was added.
  • FIG. 29 is a diagram schematically showing constituent components of the latent heat storage material composition according to Comparative Example 6.
  • FIG. 30 is a graph showing temporal changes in temperature and heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Example 6 in Embodiment 2, and is a graph showing experimental results when the melting point modifier is erythritol.
  • FIG. 31 is a graph showing temporal changes in temperature and heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Example 7 in Embodiment 2, and is a graph showing experimental results when the melting point modifier is xylitol.
  • FIG. 32 is a graph showing temporal changes in temperature and heat storage amount of the latent heat storage material composition according to Comparative Example 6 in Embodiment 2, and is a graph showing experimental results when the melting point adjuster is anhydrous sodium sulfate. is there.
  • FIG. 33 is a graph showing experimentally measured changes in temperature and the amount of heat stored in the latent heat storage material alone according to Comparative Example 7 in the second embodiment.
  • the scale on the left side of the vertical axis shows the amount of heat stored or dissipated per unit time in the sample
  • the “negative” area of the scale shows the amount of heat absorbed by the sample.
  • the “positive” region indicates the amount of heat released from the sample.
  • the absolute value of the amount of heat temporarily increases in the diagram of the amount of heat that changes with time, and the sample temperature T (melting point and temperature) of the sample corresponding to the time t when the maximum value (peak top) is reached. Definition), it becomes the condition that exhibits the maximum amount of heat storage.
  • the latent heat of fusion of the sample is the peak area S obtained by integrating the amount of heat between the peak start time and end time of the heat storage amount in the heat amount diagram (the hatched portion in FIGS. 30 to 33). ). Further, the unit of heat quantity of the sample is [ ⁇ W] and the unit of mass of the sample is [mg], but after the unit conversion, the unit of heat storage quantity is [kJ / kg].
  • FIG. 34 is an explanatory diagram showing the significance of the latent heat storage material composition according to the second embodiment in a graph.
  • the amount of heat that can be stored in an ammonium alum alone (indicated as “PCM” in FIG. 34) that does not contain any additive other than the latent heat storage material 110 is 270 kJ / kg (in FIG. ”).
  • the result of Experiment 21 according to Comparative Example 7 is almost the same as the heat storage amount of the generally known ammonium alum, and is the same for the melting point of 93.5 ° C.
  • Q1 (Q-Q0)
  • Q1 270 (kJ / kg) -171 (kJ / kg) ⁇ 100 (kJ / kg)
  • the amount of heat Q1 for the reduction is about 100 (kJ / kg), and is a loss corresponding to about 37% of the heat storage amount 270 (kJ / kg) of ammonium alum alone.
  • Example 6 in the latent heat storage material composition 101A, erythritol generates a negative heat of dissolution when the hydrated water of ammonium alum (latent heat storage material 110) and the melting point modifier 113A (erythritol) are dissolved.
  • ammonium alum accumulates the latent heat of fusion accompanying the phase change from the solid phase state to the liquid phase state.
  • the melting point is 76 ° C, which is 11 ° C lower than the melting point 87 ° C of the latent heat storage material composition 101C according to Comparative Example 6.
  • the reason has not been clarified at this stage.
  • the melting point adjustment agent 113 is added for the reason that the blending ratio of the melting point adjustment agent 113 to be added is in the range of 1.59 to 5.57 mol with respect to 1 mol of the latent heat storage material 110.
  • erythritol melting point modifier 113A
  • the concentration of the melting point adjusting agent 113A is the lower limit value of 1.59 mol
  • the blending ratio of the melting point adjusting agent 113A in the total weight of the latent heat storage material composition 101 is 30 wt% by unit conversion.
  • the concentration of the melting point adjusting agent 113A is the upper limit value 5.57 mol
  • the blending ratio of the melting point adjusting agent 113A in the total weight of the latent heat storage material composition 101 is 60 wt% by unit conversion.
  • Example 6 was Experiment 18 in which the blending ratio of erythritol was 50 wt%.
  • the applicant conducted a plurality of experiments in which the blending ratio of erythritol was variously changed.
  • the publication of the results is omitted, if the amount of erythritol added is in the range of 30 to 60 wt% with respect to the latent heat storage material composition 101A, as shown in FIG. 30, the peak of the latent heat storage material composition 101A is obtained. It has been confirmed through a plurality of experiments that there is no significant difference even if the experimental results related to the behavior of the graph showing the heat storage amount at the time, the peak top of the heat amount, and the heat storage amount are compared with the results of Experiment 18.
  • the addition amount of erythritol is in the range of 30 to 60 wt%, even if the addition amount of erythritol is simply increased, the melting point of the latent heat storage material composition 101A does not change at 75 to 76 ° C., and the latent heat storage
  • the heat storage amount of the material composition 101A is also about 330 (kJ / kg).
  • the amount of erythritol added falls outside the range of 30 to 60 wt%, new phenomena such as splitting the peak top of heat quantity into two occur, and it is also confirmed that it is not preferable as a latent heat storage material composition. did it.
  • Example 7 will be discussed. Similar to Example 6, also in Example 7, in the latent heat storage material composition 101B, when the hydrated water of the latent heat storage material 110 (ammonium alum) and the melting point modifier 113B (xylitol) are dissolved, the heat of dissolution of xylitol is negative. On the other hand, ammonium alum stores the latent heat of fusion accompanying the phase change from the solid phase to the liquid phase.
  • the latent heat storage material composition 101B blended with xylitol has a melting point of 62 ° C., and the melting point 76 ° C. of the latent heat storage material composition 101A blended with erythritol (melting point modifier 113A) is 14 ° C. °C is also low. Further, the melting point 62 ° C. of the latent heat storage material composition 101B is 25 ° C. lower than the melting point 87 ° C. of the latent heat storage material composition 101C according to Comparative Example 7, and the reason can be clarified at this stage. Not.
  • FIG. 35 is a process diagram showing a series of flows until the latent heat storage material composition according to Embodiment 2 is accommodated in an encapsulating bag.
  • the latent heat storage material composition 101 is stored as a filling container using, for example, two types of bags such as a leakage prevention inner bag 140 and an encapsulating bag 150 as shown in FIG.
  • the leakage preventing inner bag 140 is, for example, a thin packaging bag made of polyethylene (PE) having a thickness of about 0.02 mm.
  • the encapsulating bag 150 is made of, for example, polyethylene (PE), polypropylene : (PP), polyethylene terephthalate (PET), and the outer side of a film-like resin having a thickness of about 0.05 to 0.15 mm. Further, it is a laminated bag having a structure of two or more layers in which an aluminum foil is deposited, such as a flexible packaging bag.
  • the enclosing bag 150 is used in a state of a double bag in which two bags of different sizes are made into a set, and two sheets (first enclosing bag 150A and second enclosing bag 150B) are overlapped and wrapped like a nest. .
  • the latent heat storage material composition 101 is filled in the inner bag 140 for leakage prevention, and then sealed and enclosed by the folded portion 142 of the inner bag 140 for leakage prevention (see (a) in FIG. 35). .
  • the heat storage material enclosure 102 encapsulating the latent heat storage material composition 101 is accommodated through the opening 151 in the inner first enclosure bag 150A ((b) in FIG. 35).
  • a well-known vacuum deaeration sealer is used to deaerate the inside of the first enclosing bag 150A, and at the same time, the opening 151 of the first enclosing bag 150A is fused.
  • the first sealing bag 150A is completely sealed by the stopper 152 ((d) in FIG. 35).
  • the produced heat storage material-encapsulated prepack 103A is accommodated in the outer second encapsulating bag 150B (encapsulating bag 150) through the opening 151.
  • the inside of the second enclosing bag 150B is again deaerated by the vacuum deaeration sealer, and at the same time, the opening 151 of the second enclosing bag 150B (in FIG. 35, The second encapsulating bag 150B is completely sealed with the sealing portion 152 fused (see (b)) ((f) in FIG. 35).
  • the leakage preventing inner bag 140 including the heat storage material enclosure 102 is formed in a double bag structure.
  • the heat storage material encapsulated pack 103 covered with the encapsulating bags 150 (the first encapsulating bag 150A and the second enclosing bag 150B) is produced.
  • the latent heat storage material composition 101 When the latent heat storage material composition 101 is accommodated in the filling container in such a manner, when the latent heat storage material composition 101 is enclosed in the encapsulating bag 150, leakage and scattering of the latent heat storage material composition 101 are caused. The resulting foreign matter can be effectively prevented from adhering to the sealing portion 152 of the encapsulating bag 150 and the like. Therefore, the encapsulating bag 150 having a double bag structure can be tightly sealed without being affected by such foreign matters, and the latent heat storage material composition 101 filled in the leakage preventing inner bag 140 is: Without being leaked from the outside of the encapsulating bag 150, it can be more reliably accommodated in the enclosing bag 150.
  • FIG. 36 is an explanatory diagram illustrating a state in which the latent heat storage material composition according to the second embodiment is provided in a heat storage tank.
  • the latent heat storage material composition 101 is housed in a filling container as illustrated in FIG. 35, and the filling container containing the latent heat storage material composition 101 is housed in a space of a predetermined housing means for utilizing heat energy.
  • one of the storage means is a heat storage tank 160 as illustrated in FIG.
  • the heat storage tank 160 collects exhaust heat generated from various facilities used in, for example, factories, offices, and homes, and actively uses the heat energy stored in the latent heat storage material composition 101 by the exhaust heat. It is installed for the purpose.
  • a heat medium 161 such as water stored in the tank is heated by exhaust heat, and the latent heat storage material composition 101 is heated through the heat medium 161 in a temperature range of about 60 to about 80 ° C. Stores heat.
  • the heat stored in the latent heat storage material composition 101 is radiated in such a temperature band, and is used as thermal energy of the facility of the supply destination.
  • the latent heat storage material composition 101 is enclosed in the leakage prevention inner bag 140 and the double-structured encapsulation bag 150 as the heat storage material enclosure pack 103. As shown in FIG. A plurality of heat storage material enclosure packs 103 are accommodated in 160.
  • the latent heat storage material composition 101 of the second embodiment is a latent heat storage material composition 101 (101A, 101A, 101A, 101A, 101A, 101A, 101A, and 101B) that is mixed with an additive that adjusts physical properties of the latent heat storage material 110.
  • the latent heat storage material 110 is made of an inorganic salt hydrate
  • the additive is a melting point adjusting agent 113 (113A, 113B) that adjusts the melting point of the latent heat storage material 110, and is included in the latent heat storage material 110.
  • It is a substance having a physical property that generates a negative heat of dissolution when dissolved in hydration water.
  • the heat storage amount of the latent heat storage material composition 101 does not decrease due to the addition of the melting point adjusting agent 113.
  • the latent heat storage material 110 when the latent heat storage material 110 is composed of alum hydrate, the latent heat storage material 110 can maintain a high amount of stored heat. Therefore, the latent heat including the latent heat storage material 110 is used.
  • the heat storage material composition 101 also has physical properties that can hold a higher amount of heat storage.
  • the melting point of the latent heat storage material composition 101 can be lower by 30 ° C.
  • the latent heat storage material composition 101 is approximately 60 ° C.
  • Heat can be stored based on the exhaust heat in the temperature range for the range of about 80 to about 80 ° C.
  • the latent heat storage material composition 101 according to the second embodiment by adding the additive 113 to the latent heat storage material 110, the melting point of the latent heat storage material 110 can be significantly adjusted, and the additive 113 is blended. Even if it is done, there is an excellent effect that a larger amount of heat storage can be obtained.
  • the latent heat storage material composition 101 of Embodiment 2 is characterized in that the melting point modifiers 113A and 113B (113) contain at least a substance belonging to sugar alcohol. Due to this feature, the melting point modifier 113 of sugar alcohols is dissolved in the hydrated water contained in the latent heat storage material 110 that is alum hydrate, so that the viscosity increases, and the latent heat storage material 110 and the melting point regulator 113 are increased. It is possible to prevent the latent heat storage material 110 and the melting point adjusting agent 113 from being separated due to the difference in density. Therefore, the latent heat storage material 110 and the melting point modifier 113 do not become non-uniform, so that the latent heat storage material composition 101 can be a chemically stable heat storage material. Moreover, food additives such as alum hydrate and sugar alcohols are non-toxic and non-hazardous materials, so they are easy to handle and inexpensive.
  • the latent heat storage material composition 101A of Embodiment 2 is characterized in that the melting point adjusting agent 113 (113A) is erythritol (C 4 H 10 O 4 ). With this feature, the melting point of the latent heat storage material composition 101A can be adjusted to 75 to 76 ° C. In addition, the latent heat storage material composition 101A is excellent in physical properties of the heat storage material because it can store heat of a large capacity of about 330 (kJ / kg) and can store and dissipate the heat.
  • the blending ratio of erythritol (C 4 H 10 O 4 ) (melting point modifier 113A) in the total weight of the latent heat storage material composition 101A is 30 to 60 wt. %. Due to this feature, even if the blending ratio of erythritol contained in the latent heat storage material composition 101A changes during use, if the blending ratio is within the range of 30 to 60 wt%, the latent heat storage material composition The melting point of 101A can be kept at 75-76 ° C.
  • the latent heat storage material composition 101B of Embodiment 2 is characterized in that the melting point adjusting agent 113 (113B) is xylitol (C 5 H 12 O 5 ). With this feature, the melting point of the latent heat storage material composition 101B can be adjusted to 62 ° C.
  • the latent heat storage material composition 101B is excellent in physical properties of the heat storage material because it can store heat of a large capacity of about 280 (kJ / kg) and can store and release heat.
  • the latent heat storage material composition 101 of Embodiment 2 is characterized in that the inorganic salt hydrate is alum hydrate. Due to this feature, in the latent heat storage material 110 composed of alum hydrate, the latent heat accompanying the phase change is relatively large, and the melting point modifier 113, which is a “substance having a property of generating negative heat of dissolution”, is dissolved. Since moisture (hydrated water 112 in FIG. 28 to be referred to) is contained in the structure forming alum hydrate, in the latent heat storage material composition 101 having such a latent heat storage material 110 as a main component, The amount of heat that can be stored in the latent heat storage material 110 can be increased by adding the relatively large melting latent heat and the negative melting heat. Therefore, the latent heat storage material composition 101 including the latent heat storage material 110 mainly composed of alum hydrate is excellent in that it has a heat storage and heat dissipation performance of storing a large amount of heat and radiating it. Yes.
  • the alum hydrate is ammonium alum 12 hydrate (AlNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O) or potassium alum 12 hydrate ( It is characterized by being AlK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O). Due to this feature, ammonium alum 12 hydrate and potassium alum 12 hydrate are easily distributed in the market and are inexpensive.
  • the present invention will be described with reference to the first to fifth embodiments and the first to fifth comparative examples in the first embodiment, and to the sixth and seventh embodiments and the seventh to sixth comparative examples in the second embodiment.
  • the present invention is not limited to Examples 1 to 5 of Embodiment 1 and Comparative Examples 1 to 5, and Examples 6 and 7 of Embodiment 2 and Comparative Examples 6 and 7,
  • the present invention can be changed and applied as appropriate without departing from the scope of the invention.
  • the melting point adjusting agent 13 (the melting point adjusting agent 13A or the melting point adjusting agent 13B) is added to the latent heat storage material composition 1 as shown in FIG. , 7, 12, 17, and 20 respectively
  • the mixing ratio of the melting point modifier 13 is merely an example, and there is a problem in using the latent heat storage material composition in one embodiment of the present invention. If not, the blending ratio of the melting point adjusting agent to the latent heat storage material composition in one embodiment of the present invention can be changed as appropriate for both the first additive and the second additive.
  • the melting point of the latent heat storage material composition 1 is about 50 ° C. in the case of Example 1 and about 40 ° C. in the case of Example 2 by blending the melting point modifier 13.
  • the temperature range was about 65 to 75 ° C.
  • the temperature range was about 75 to 90 ° C.
  • the melting point of the latent heat storage material composition in one embodiment of the present invention which is adjusted by the adjusting agent, is not limited to these temperature bands, and the heat radiated from the latent heat storage material composition in one embodiment of the present invention. As long as it is a heat supply destination that uses the heat source, the temperature may be adjusted to a temperature corresponding to the required temperature of the heat source.
  • the latent heat storage material is sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate (two hydrated water) in Example 1, and sodium acetate trihydrate in Example 2.
  • sodium diphosphate decahydrate (10 hydrated water) was used, and in Example 4, ammonium alum 12 hydrate (hydrated water was 12).
  • aluminum sulfate hydrate (14 to 18 hydrated water) was used.
  • the latent heat storage material configured in the latent heat storage material composition according to one aspect of the present invention is, for example, sodium carbonate containing 10 hydration waters without any sensation other than the latent heat storage material according to Embodiment 1.
  • Carbonates such as decahydrate (Na 2 CO 3 ⁇ 10H 2 O), nitrates such as magnesium nitrate (Mg (NO 3 ) 2 ⁇ 6H 2 O), sodium tartrate dihydrate (Na 2 C 4 H 4 O 6 ⁇ 2H 2 O) and potassium sodium tartrate tetrahydrate (KNaC 4 H 4 O 6 ⁇ 4H 2 O) tartrate salts such as sodium borate octahydrate (Na 2 B 4 O 5 (OH) 4 ⁇ 8H 2 O), borate such as sodium tetraborate decahydrate (Na 2 B 4 O 7 ⁇ 10H 2 O), n w (2 ⁇ n w ) Any inorganic salt hydrate containing hydration water may be used.
  • the latent heat storage material configured in the latent heat storage material composition in one embodiment of the present invention is not an inorganic salt hydrate containing n w (2 ⁇ n w ) hydrated water.
  • Hydroxymethane sulfonates such as sodium methanesulfonate (CH 3 NaO 4 S) (1/2 hydrated water) can also be used as the latent heat storage material. That is, if the blending ratio x s of substances belonging to sugar alcohols per 1 mol of hydrated water of the latent heat storage material satisfies 0 ⁇ x s ⁇ 1 in the above formula (2), less than two hydrated waters Even an inorganic salt hydrate containing can be used as a latent heat storage material.
  • the melting point adjusting agent 113 (113A, 113B) is added to the latent heat storage material composition 101 (101A, 101B) at a blending ratio of 50 wt%.
  • the blending ratio of the melting point modifier 113 is merely an example, and the blending ratio of the melting point modifier with respect to the latent heat storage material composition can be changed as appropriate as long as there is no problem in using the latent heat storage material composition. It is.
  • the melting point of the latent heat storage material composition 101 is adjusted to about 60 ° C. to about 80 ° C. by blending the melting point adjustment agent 113.
  • the latent heat storage material composition adjusted by the melting point adjustment agent is used.
  • the melting point temperature of the object is not limited to these temperature ranges, but is a heat supply destination that uses the heat radiated from the latent heat storage material composition, and is adjusted to a temperature corresponding to the required temperature of the heat source. If it is good.
  • the latent heat storage material composition 101 is used as a filling container, for example, as shown in FIG. 35, two kinds of bags such as an inner bag 140 for leakage prevention and an enclosed bag 150 are used.
  • the latent heat storage material composition may be stored in, for example, a filling container such as a capsule, and allows heat to move between the outside without leaking to the outside. What is necessary is just to be accommodated in the filling container.
  • the latent heat storage material composition of the present invention waste heat that was originally discarded is stored in the latent heat storage material, and energy is wasted by taking out the stored heat as necessary. It can be used effectively.
  • the melting point of the latent heat storage material can be greatly adjusted by adding an additive according to the demand destination of this energy, and even if this additive is blended, a larger amount of stored heat can be obtained.
  • Latent heat storage material composition 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 101, 101A, 101B Latent heat storage material composition 10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 110 Latent heat storage material (inorganic salt hydrate) 13, 13A, 13B Melting point modifier (substance belonging to sugar alcohols, first additive) 113, 113A, 113B Melting point modifier (substance belonging to sugar alcohols) 14 Melting point modifier (second additive)

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Abstract

本発明の一態様における潜熱蓄熱材組成物は、潜熱蓄熱材に、潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合した潜熱蓄熱材組成物において、潜熱蓄熱材は、n(2≦n)個の水和水を含む無機塩水和物からなる。添加剤は、糖アルコール類に属する物質を少なくとも含む潜熱蓄熱材の融点調整剤であり、潜熱蓄熱材に含まれる水分との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質である。潜熱蓄熱材組成物全体のうち、糖アルコール類に属する物質は、潜熱蓄熱材の水和水1molあたり、次の式(1),(2)を満たす濃度である。 0.01≦x≦1・・・(2)

Description

潜熱蓄熱材組成物
 本発明は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、この潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合した潜熱蓄熱材組成物に関する。
 潜熱蓄熱材(PCM:Phase Change Material)は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱することができる物性を有しており、本来廃棄される排熱をこの潜熱蓄熱材に蓄熱し、蓄えた熱を必要に応じて取り出すことで、エネルギが無駄なく有効に活用できる。このような潜熱蓄熱材の一種に、例えば、アンモニウムミョウバン12水和物(AlNH(SO・12HO)(以下、「アンモニウムミョウバン」と称す。)が、広く知られている。
 アンモニウムミョウバンの物性は、融点93.5℃で、常温では固体である。そのため、潜熱蓄熱材がアンモニウムミョウバン単体の場合、排熱温度が、融点93.5℃より低い温度であると、アンモニウムミョウバンが、排熱で加熱されたとしても、アンモニウムミョウバンは融解せず、排熱を回収して蓄熱することはできない。そこで一般的には、特許文献1のように、融点調整剤が、潜熱蓄熱材の融点を、排熱に対応する温度に調整する目的で、潜熱蓄熱材に添加される。
 特許文献1は、アンモニウムミョウバン(AlNH(SO・12HO)と塩化アンモニウム(NHCl)とを含有した共晶塩からなる潜熱蓄熱材である。特許文献1によれば、塩化アンモニウムが、5~15重量%の添加量でアンモニウムミョウバンに配合されると、アンモニウムミョウバンの融点が、約90~75℃に調整できるとされている。また、特許文献1の潜熱蓄熱材の物性では、共晶点が、75~78℃の温度であり、例えば、共晶点からの利用温度差が、ΔT=30℃(45~75℃)である場合、この潜熱蓄熱材の蓄熱量は、約320~350kJ/Lであるとされている。
特許第4830572号公報
 しかしながら、特許文献1の潜熱蓄熱材は、アンモニウムミョウバンと塩化アンモニウムとの共晶塩であるため、特許文献1の図1に示されているように、塩化アンモニウムが、添加量15重量%を超えてアンモニウムミョウバンに配合されても、特許文献1の潜熱蓄熱材の融点は、共晶点(75~78℃)より下がらない。そのため、排熱温度が、共晶点より低い温度である場合、潜熱蓄熱材は融解せず、特許文献1の潜熱蓄熱材は、排熱を回収して蓄熱することはできない。
 特に産業界では近年、例えば、燃料電池システム、自動車のエンジン等による熱供給源において、その作動時に生じる排熱を回収し、蓄熱材に蓄熱した熱エネルギを積極的に活用する技術開発に、多くの関心が寄せられている。熱供給源で生む排熱の対象は、概ね60℃前後~80℃前後の範囲内を対象とした温度帯域の熱であり、例えば、コジェネレーションに用いたガスエンジンシステムのエンジンのほか、ボイラー等の高温域熱源の排熱より低い、いわゆる低温域熱源から生じる熱である。このような低温域熱源の排熱を蓄熱材に蓄熱しようする場合、特許文献1では、潜熱蓄熱材の融点が、低温域熱源の排熱の温度帯域より高く、潜熱蓄熱材は融解しないため、排熱に基づく蓄熱を行うことができない。
 本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、潜熱蓄熱材に添加剤を加えることにより、潜熱蓄熱材の融点を大幅に調整できると共に、この添加剤が配合されても、より大きな蓄熱量を得ることができる潜熱蓄熱材組成物を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するためになされた本発明の一態様における潜熱蓄熱材組成物は、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、前記潜熱蓄熱材は、n(2≦n)個の水和水を含む少なくとも一種の無機塩水和物からなること、前記添加剤は、前記潜熱蓄熱材の融点を調整する融点調整剤であり、前記潜熱蓄熱材との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質であること、前記融点調整剤は、第1の添加剤として、糖アルコール類に属する物質を少なくとも含んでいること、当該潜熱蓄熱材組成物の融液は、前記潜熱蓄熱材に含む水和水と、前記融点調整剤に含む糖アルコールとの溶解により、前記潜熱蓄熱材と前記融点調整剤とを混合してなること、当該潜熱蓄熱材組成物全体のうち、前記糖アルコール類に属する物質は、前記潜熱蓄熱材の前記水和水1molあたり、式(1),(2)を満たす濃度であること、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
        0.01≦x≦1   ・・・式(2)
 但し、
 x:水和水1molに対する「糖アルコール類に属する物質」のモル数[mol/mol]
 m:潜熱蓄熱材組成物に含有する「糖アルコール類に属する物質」の質量[g]
 M:「糖アルコール類に属する物質」の分子量[g/mol]
 N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
 nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
 mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
 Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
を特徴とする。
 この態様によれば、糖アルコール類に属する物質である第1の添加剤(融点調整剤)に対し、潜熱蓄熱材の水和水が不足なく十分に存在するため、潜熱蓄熱材の水和水と融点調整剤との溶解時に生じた負の溶解熱は、本態様における潜熱蓄熱材組成物の蓄熱量の増大に寄与する。またこのとき、含有する融点調整剤の一部に、たとえ溶け残りが生じた場合でも、溶け残った分の融点調整剤の融解により、この融点調整剤の潜熱が、本態様における潜熱蓄熱材組成物の蓄熱量の増大に寄与する。そのため、潜熱蓄熱材自体の潜熱と、水和水と融点調整剤との溶解時に生じる負の溶解熱と、融点調整剤の融解潜熱とを足し合わせた総熱量が、本態様における潜熱蓄熱材組成物への吸熱として蓄えられる。
 しかも、本態様における潜熱蓄熱材組成物は、例えば、250kJ/kgを超える大きな蓄熱量を得ることができる上に、潜熱蓄熱材単体に比べ、例えば、最大30℃近くまで融点を低く調整した物性となる。
 なお、上記の態様の潜熱蓄熱材組成物において、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」とは、例えば、エリスリトール(C10)、キシリトール(C12)、マンニトール(C14)、ソルビトール(C14)、ラクチトール(C122411)等の「糖アルコール類に属する物質」に該当する。また、塩化カルシウム六水和物(CaCl・6HO)、塩化マグネシウム六水和物(MgCl・6HO)、塩化カリウム(KCl)、塩化ナトリウム(NaCl)等の「塩化物に属する物質」が該当する。加えて、硫酸アンモニウム((NHSO)等の「硫酸塩に属する物質」が該当する。
 また、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上を含む場合のほか、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上含む場合や、上述の「硫酸塩に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上含む場合もある。加えて、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のいずれかと、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のいずれかとの混合物もある。また、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のいずれかと、上述の「硫酸塩に属する物質」に該当する物質のいずれかとの混合物もある。
 さらに、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のいずれかと、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のいずれかと、上述の「硫酸塩に属する物質」に該当する物質のいずれかとの混合物(塩化物と硫酸塩とが混晶をなす場合も含む)もある。
 すなわち、上記の態様の潜熱蓄熱材組成物に構成された潜熱蓄熱材は、無機塩水和物からなり、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」が無機塩水和物に溶解するとき、この「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」において、外部から熱を吸収して吸熱反応(例えば、無機塩水和物の水和水との溶解のほか、無機塩水和物が水和水以外に溶媒となり得る分子をその構造の中に有する場合で、水和水以外の構成物質との溶解等も含む)が生じるものを、上記の態様の潜熱蓄熱材組成物では、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」と定義している。
 上記の態様においては、前記糖アルコール類に属する物質は、エリスリトール(C10)、キシリトール(C12)、またはマンニトール(C14)のうち、少なくともいずれか一つを含むものであること、が好ましい。
 この態様によれば、本態様における潜熱蓄熱材組成物の融点が、潜熱蓄熱材単体に比べ、効果的に低く調整できる。また、糖アルコール類に属する物質自体が、熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備しているため、蓄熱材の物性として優れており、融点調整剤の添加により、本態様における潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占める潜熱蓄熱材の配合比率が低くなっても、本態様における潜熱蓄熱材組成物の蓄熱量の低下が、効果的に抑制できる。
 上記の態様においては、前記第1の添加剤とは別の前記添加剤で、第2の添加剤として、硫酸塩が配合されていること、当該潜熱蓄熱材組成物全体のうち、前記硫酸塩は、前記潜熱蓄熱材の前記水和水1molあたり、式(3),(4)を満たす濃度であること、が好ましい。特に、上記の態様においては、前記硫酸塩は、硫酸アンモニウム((NHSO)であること、が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
        0≦x≦0.1   ・・・式(4)
 但し、
 x:水和水1molに対する硫酸塩のモル数[mol/mol]
 m:潜熱蓄熱材組成物に、第2の添加剤として含有する硫酸塩の質量[g]
 M:第2の添加剤である硫酸塩の分子量[g/mol]
 N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
 nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
 mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
 Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
 このような態様によれば、第2の添加剤である融点調整剤として、例えば、硫酸アンモニウム((NHSO)等の硫酸塩が、式(4)に示すような比較的少ない添加量で配合されているだけで、第2の添加剤を含有した、本態様における潜熱蓄熱材組成物は、潜熱蓄熱材に、融点調整剤である第1の添加剤だけを加えた場合に比べ、蓄熱量を、例えば、約20%増大することができる一方で、融点を、15℃前後等も低く調整できた物性となる。
 上記の態様においては、前記無機塩水和物は、ヒドロキシメタンスルフィン酸塩であること、が好ましい。特に、上記の態様においては、前記ヒドロキシメタンスルフィン酸塩は、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(CHNaOS・2HO)であること、が好ましい。
 この態様によれば、例えば、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物等のヒドロキシメタンスルフィン酸塩を主成分とした、本態様における潜熱蓄熱材組成物は、使用上、蓄熱し放熱するときの温度帯域を、例えば、50℃前後とし、150kJ/kg程度の蓄熱量等で十分な場合に利用することができる。
 上記の態様においては、前記無機塩水和物は、酢酸塩であること、が好ましい。特に、上記の態様においては、前記酢酸塩は、酢酸ナトリウム3水和物(CHCOONa・3HO)であること、が好ましい。
 この態様によれば、例えば、酢酸ナトリウム3水和物等の酢酸塩は、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材となる上、添加した融点調整剤が、酢酸ナトリウム3水和物等の酢酸塩の水和水に溶解することで、負の溶解熱(吸熱)が発生する。同時に、第1の添加剤等の添加剤で、融解に伴う潜熱(吸熱)が発生する場合もある。そのため、先に例示した酢酸ナトリウム3水和物等の潜熱蓄熱材を主成分とした、本態様における潜熱蓄熱材組成物では、融点が、潜熱蓄熱材単体の融点に比べ、一例として20℃程度低くなると共に、これらの吸熱により、潜熱蓄熱材単体の蓄熱量を超えることも可能な程、非常に高い熱量の熱を蓄えることができる。また、酢酸ナトリウム3水和物は、市場で幅広く流通して入手し易く、安価である。
 上記の態様においては、前記無機塩水和物は、二リン酸塩(ピロリン酸塩)またはリン酸塩であること、が好ましい。特に、上記の態様においては、前記二リン酸塩は、二リン酸ナトリウム10水和物(Na・10HO)であること、が好ましい。
 この態様によれば、例えば、二リン酸ナトリウム10水和物等の二リン酸塩またはリン酸塩は、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材となる上、添加した融点調整剤が、二リン酸ナトリウム10水和物等の二リン酸塩またはリン酸塩の水和水に溶解することで、負の溶解熱(吸熱)が発生する。同時に、第1の添加剤等の添加剤で、融解に伴う潜熱(吸熱)が発生する場合もある。
 そのため、先に例示した二リン酸ナトリウム10水和物等の潜熱蓄熱材を主成分とした、本態様における潜熱蓄熱材組成物では、融点が、潜熱蓄熱材単体の融点に比べ、一例として15℃程度低くなると共に、これらの吸熱により、潜熱蓄熱材単体の蓄熱量を超えることも可能な程、非常に高い熱を蓄えることができる。また、二リン酸ナトリウム10水和物は、市場で幅広く流通して入手し易く、安価である。
 上記の態様においては、前記無機塩水和物は、ミョウバン水和物であること、が好ましい。
 この態様によれば、ミョウバン水和物で構成した潜熱蓄熱材では、相変化に伴う潜熱が比較的大きく、かつ「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」を溶解させる水分が、ミョウバン水和物をなす構造の中に含まれている。そのため、このような潜熱蓄熱材を主成分とする、本態様における潜熱蓄熱材組成物では、ミョウバン自体に生じる比較的大きな融解潜熱と、第1の添加剤等の添加剤に伴う融解潜熱と、負の溶解熱との足し合わせにより、潜熱蓄熱材に蓄熱できる蓄熱量も大きくできる。よって、ミョウバン水和物を主成分とする潜熱蓄熱材を含む、本態様における潜熱蓄熱材組成物は、大容量の熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備できている点で、優れている。
 なお、上記の態様の潜熱蓄熱材組成物において、「ミョウバン水和物」とは、例えば、アンモニウムミョウバン12水和物(別名:硫酸アルミニウムアンモニウム12水和物)(AlNH(SO・12HO)、カリウムミョウバン12水和物(別名:硫酸カリウムアルミニウム12水和物)(AlK(SO・12HO)、クロムミョウバン(別名:ビス硫酸クロムカリウム12水和物)(CrK(SO・12HO)、鉄ミョウバン(別名:硫酸第二鉄アンモニウム12水和物)(FeNH(SO・12HO)等、1価の陽イオンの硫酸塩M (SO)と、3価の陽イオンの硫酸塩MIII (SOとの複硫酸塩である「ミョウバン」が該当する。
 また、このような「ミョウバン」に属する物質を、少なくとも二種以上含む混合物、または混晶を主成分とした蓄熱材を対象としている。「ミョウバン」に含まれる金属イオンは、アルミニウムイオン、クロムイオン、鉄イオン以外に、例えば、コバルトイオン、マンガンイオン等、3価の金属イオンでも良い。
 上記の態様においては、前記ミョウバン水和物は、アンモニウムミョウバン12水和物(AlNH(SO・12HO)、または、カリウムミョウバン12水和物(AlK(SO・12HO)であること、が好ましい。
 この態様によれば、アンモニウムミョウバン12水和物やカリウムミョウバン12水和物は、市場で幅広く流通して入手し易く、安価である。
 上記の態様においては、前記無機塩水和物は、硫酸塩であること、が好ましい。特に、上記の態様においては、前記硫酸塩は、硫酸アルミニウム水和物(Al(SO・nHO)(2≦n)であること、が好ましい。
 この態様によれば、例えば、硫酸アルミニウム水和物等の硫酸塩は、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材となる上、添加した融点調整剤が、硫酸アルミニウム水和物等の硫酸塩の水和水に溶解することで、負の溶解熱(吸熱)が発生する。同時に、第1の添加剤等の添加剤で、融解に伴う潜熱(吸熱)が発生する場合もある。そのため、例えば、硫酸アルミニウム水和物等の潜熱蓄熱材を主成分とした、本態様における潜熱蓄熱材組成物では、融点が、潜熱蓄熱材単体の融点に比べ、一例として15℃程度低くなると共に、これらの吸熱により、200kJ/kgを上回る高い熱量の熱を蓄えることができる。
 また、上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様における潜熱蓄熱材組成物は、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、前記潜熱蓄熱材は、水和水を12以上含む無機塩水和物からなること、前記添加剤は、前記潜熱蓄熱材の融点を調整する融点調整剤であり、前記潜熱蓄熱材との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質であること、前記融点調整剤は、糖アルコール類に属する物質を少なくとも含んでいること、当該潜熱蓄熱材組成物の融液は、前記潜熱蓄熱材に含む水和水と、前記融点調整剤に含む糖アルコールとの溶解により、前記潜熱蓄熱材と前記融点調整剤とを混合してなること、当該潜熱蓄熱材組成物全体に占める前記糖アルコールに属する物質の配合比率は、前記潜熱蓄熱材1molあたり、1.59~5.57molの範囲内であること、を特徴とする。
 この態様によれば、本態様における潜熱蓄熱材組成物は、概ね60℃前後~80℃前後の範囲内を対象とした温度帯域の排熱に基づいて、蓄熱できるようになり、本態様における潜熱蓄熱材組成物の融点も、例えば、アンモニウムミョウバン12水和物単体の融点(93.5℃)より、30℃以上等も低くすることができる。特に、使用中に万一、本態様における潜熱蓄熱材組成物に含有する、糖アルコールに属する物質の配合比率に変動が生じても、その配合比率が、潜熱蓄熱材1molあたり、1.59~5.57molの範囲内であれば、本態様における潜熱蓄熱材組成物の融点を、75℃程度等の温度に保つことができている。また、本態様における潜熱蓄熱材が、例えば、ミョウバン水和物等、水和水を12以上含む無機塩水和物で構成されていると、本態様における潜熱蓄熱材は高い蓄熱量を保持できるため、このような潜熱蓄熱材を含む、本態様における潜熱蓄熱材組成物は、より高い蓄熱量を保持できる物性となる。
 しかも、本態様における潜熱蓄熱材組成物の蓄熱量は、本態様における融点調整剤の添加に起因して低下しない。加えて、例えば、ミョウバン水和物等の無機塩水和物である潜熱蓄熱材と、糖アルコール類に属する物質である融点調整剤との組み合わせでは、無機塩水和物に含まれる水和水に糖アルコールが溶解することにより、粘度が増大し、潜熱蓄熱材と融点調整剤との密度差に起因した潜熱蓄熱材と融点調整剤との分離を防止することができる。これにより、潜熱蓄熱材と融点調整剤との不均一化が発生しないため、本態様における潜熱蓄熱材組成物は、化学的に安定した蓄熱材となり得る。
 なお、上記の態様の潜熱蓄熱材組成物において、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」とは、例えば、エリスリトール(C10)、キシリトール(C12)、マンニトール(C14)、ソルビトール(C14)、ラクチトール(C122411)等の「糖アルコール類に属する物質」に該当する。また、塩化カルシウム六水和物(CaCl・6HO)、塩化マグネシウム六水和物(MgCl・6HO)、塩化カリウム(KCl)、塩化ナトリウム(NaCl)等の「塩化物に属する物質」が該当する。
 また、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上を含む場合や、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上含む場合も該当する。さらに、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のいずれかと、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のいずれかとの混合物も該当する。
 すなわち、上記の態様の潜熱蓄熱材組成物に構成された潜熱蓄熱材は、無機塩水和物からなり、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」が無機塩水和物に溶解するとき、この「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」において、外部から熱を吸収して吸熱反応(例えば、無機塩水和物の水和水との溶解のほか、無機塩水和物が水和水以外に溶媒となり得る分子をその構造の中に有する場合で、水和水以外の構成物質との溶解等も含む)が生じるものを、上記の態様の潜熱蓄熱材組成物では、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」と定義している。
 また、上記の態様の潜熱蓄熱材組成物において、「無機塩水和物からなる潜熱蓄熱材」とは、例えば、アンモニウムミョウバン12水和物(別名:硫酸アルミニウムアンモニウム12水和物)(AlNH(SO・12HO)、カリウムミョウバン12水和物(別名:硫酸カリウムアルミニウム12水和物)(AlK(SO・12HO)、クロムミョウバン(別名:ビス硫酸クロムカリウム12水和物)(CrK(SO・12HO)、鉄ミョウバン(別名:硫酸第二鉄アンモニウム12水和物)(FeNH(SO・12HO)等、1価の陽イオンの硫酸塩M (SO)と、3価の陽イオンの硫酸塩MIII (SOとの複硫酸塩である「ミョウバン」が該当する。
 また、このような「ミョウバン」に属する物質を、少なくとも二種以上含む混合物、または混晶を主成分とした蓄熱材を対象としている。「ミョウバン」に含まれる金属イオンは、アルミニウムイオン、クロムイオン、鉄イオン以外に、例えば、コバルトイオン、マンガンイオン等、3価の金属イオンでも良い。
 上記の態様においては、前記糖アルコールに属する物質は、エリスリトール(C10)であること、が好ましい。
 この態様によれば、本態様における潜熱蓄熱材組成物の融点が、例えば、75℃程度等の温度に調整できる。しかも、本態様における潜熱蓄熱材組成物は、約300(kJ/kg)超等という大容量の熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備することができるため、蓄熱材の物性として優れている。
 上記の態様においては、前記糖アルコールに属する物質は、キシリトール(C12)であること、が好ましい。
 この態様によれば、本態様における潜熱蓄熱材組成物の融点が、例えば、60℃程度等の温度に調整できる。加えて、本態様における潜熱蓄熱材組成物は、300(kJ/kg)程度の熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備することができるため、蓄熱材の物性として優れている。
 上記の態様においては、前記無機塩水和物は、ミョウバン水和物であること、が好ましい。
 この態様によれば、ミョウバン水和物で構成した潜熱蓄熱材では、相変化に伴う潜熱が比較的大きく、かつ「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」を溶解させる水分が、ミョウバン水和物をなす構造の中に含まれているため、このような潜熱蓄熱材を主成分とする、本態様における潜熱蓄熱材組成物では、比較的大きな融解潜熱と負の溶解熱との足し合わせにより、潜熱蓄熱材に蓄熱できる蓄熱量も大きくできる。よって、ミョウバン水和物を主成分とする潜熱蓄熱材を含む、本態様における潜熱蓄熱材組成物は、大容量の熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備できている点で、優れている。
 上記の態様においては、前記ミョウバン水和物は、アンモニウムミョウバン12水和物(AlNH(SO・12HO)、または、カリウムミョウバン12水和物(AlK(SO・12HO)であること、が好ましい。
 この態様によれば、アンモニウムミョウバン12水和物やカリウムミョウバン12水和物は、市場で幅広く流通して入手し易く、安価である。
 従って、本発明に係る潜熱蓄熱材組成物によれば、潜熱蓄熱材に添加剤を加えることにより、潜熱蓄熱材の融点を大幅に調整できると共に、この添加剤が配合されても、より大きな蓄熱量を得ることができる、という優れた効果を奏する。
実施形態1で、実施例1~3、及び5に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図である。 実施形態1で、実施例5に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図である。 実施形態1で、実施例4に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図である。 実施形態1に係る潜熱蓄熱材組成物で、相変化により固相状態にあるときの様子と液相状態にあるときの様子とを、それぞれ模式的に示す図である。 実施形態1で、実施例1に係る潜熱蓄熱材組成物に関し、実施例1及びその比較例1の実験条件と、DSCによる融点及び蓄熱量の測定結果をまとめて掲載した表である。 実施形態1で、実施例1の実験1に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、比較例1の実験2に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、実施例2に係る潜熱蓄熱材組成物に関し、実施例2及びその比較例2の実験条件と、DSCによる融点及び蓄熱量の測定結果をまとめて掲載した表である。 実施形態1で、実施例2の実験3に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、実施例2の実験4に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、実施例2の実験5に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、比較例2の実験6に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、実施例3に係る潜熱蓄熱材組成物に関し、実施例3及びその比較例3の実験条件と、DSCによる融点及び蓄熱量の測定結果をまとめて掲載した表である。 実施形態1で、実施例3の実験7に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、実施例3の実験8に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、実施例3の実験9に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、比較例3の実験10に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、実施例4に係る潜熱蓄熱材組成物に関し、実施例4及びその比較例4の実験条件と、DSCによる融点及び蓄熱量の測定結果をまとめて掲載した表である。 実施形態1で、実施例4の実験11に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、比較例4の実験12に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、実施例5に係る潜熱蓄熱材組成物に関し、実施例5及びその比較例5に係る実験13~17の実験条件と、DSCによる融点及び蓄熱量の測定結果をまとめて掲載した表である。 実施形態1で、実施例5の実験13に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、実施例5の実験14に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、実施例5の実験15に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、実施例5の実験16に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1で、比較例5の実験17に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。 実施形態1に係る潜熱蓄熱材組成物の有意性をグラフで示した説明図である。 実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図である。 実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物で、相変化により固相状態にあるときの様子と液相状態にあるときの様子とを、それぞれ模式的に示す図である。 実施形態2で、比較例6に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図である。 実施形態2で、実施例6に係る潜熱蓄熱材組成物の温度と蓄熱量の時間変化を示すグラフであり、融点調整剤をエリスリトールとした場合の実験結果を示すグラフである。 実施形態2で、実施例7に係る潜熱蓄熱材組成物の温度と蓄熱量の時間変化を示すグラフであり、融点調整剤をキシリトールとした場合の実験結果を示すグラフである。 実施形態2で、比較例6に係る潜熱蓄熱材組成物の温度と蓄熱量の時間変化を示すグラフであり、融点調整剤を無水硫酸ナトリウムとした場合の実験結果を示すグラフである。 実施形態2で、比較例7に係る潜熱蓄熱材単体の温度と蓄熱量の時間変化を、実験測定値で示すグラフである。 実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物の有意性をグラフで示した説明図である。 実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物を封入袋に収容するまでの一連の流れを示す工程図である。 実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物を蓄熱槽に設けた様子を例示した説明図である。
(実施形態1)
 以下、本発明の一の態様における潜熱蓄熱材組成物について、実施形態1(実施例1~5)を、図1A~図26に基づいて詳細に説明する。図1Aは、実施例1~3、及び5に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図であり、図1Bは、実施形態1で、実施例5に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図である。図2は、実施例4に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図である。
 本実施形態1に係る潜熱蓄熱材組成物1は、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材10に、この潜熱蓄熱材10の物性を調整する添加剤を配合してなり、蓄熱材充填容器(図示省略)に漏れのない態様で、液密かつ気密に充填される。潜熱蓄熱材組成物1を充填した蓄熱材充填容器は、熱エネルギの活用を図る所定の収容手段の空間内に収容され、潜熱蓄熱材組成物1は、充填された蓄熱材充填容器の内外で、液相と固相との相変化に伴った潜熱の出入りを利用して、蓄熱とその放熱のサイクルを複数回繰り返して使用される。
 すなわち、潜熱蓄熱材組成物1は、本来廃棄される排熱をこの潜熱蓄熱材10に蓄熱し、蓄えた熱を必要に応じて取り出すことができる。具体的には、潜熱蓄熱材組成物1は、例えば、太陽光発電システムや燃料電池システム、自動車のエンジンの熱や排ガスの熱等による熱供給源において、その作動時に生じる排熱を回収し、潜熱蓄熱材10に蓄熱した熱エネルギを積極的に活用する目的で用いられる。さらに近年では、潜熱蓄熱材組成物1は、潜熱蓄熱材10において相変化を行う融点の温度帯域を幅広く制御することで、例えば、日常の食生活上の用途として、蓄えた潜熱を放熱することにより、配膳するまでの間、給食や料理を保温する場合や、食事するまでの間、弁当や食材を保温する場合等、様々な業界で活用し得ると期待されている。
 潜熱蓄熱材組成物1では、潜熱蓄熱材10は、n(2≦n)個の水和水を含む少なくとも一種の無機塩水和物からなる。添加剤は、潜熱蓄熱材10の融点を調整する融点調整剤13(13A,13B)であり、潜熱蓄熱材10の水和水への溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質である。融点調整剤13は、第1の添加剤として、糖アルコール類に属する物質を少なくとも含んでおり、潜熱蓄熱材組成物1の融液は、潜熱蓄熱材10に含む水和水(図3中、水和水12)と、融点調整剤13に含む糖アルコールとの溶解により、潜熱蓄熱材10と融点調整剤13とを混合してなる。
 潜熱蓄熱材組成物1全体のうち、糖アルコール類に属する物質(融点調整剤13)は、潜熱蓄熱材10の水和水1molあたり、式(1),(2)を満たす濃度である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
        0.01≦x≦1   ・・・式(2)
 但し、
 x:水和水1molに対する「糖アルコール類に属する物質」のモル数[mol/mol]
 m:潜熱蓄熱材組成物に含有する「糖アルコール類に属する物質」の質量[g]
 M:「糖アルコール類に属する物質」の分子量[g/mol]
 N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
 nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
 mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
 Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
(実施例1)
 はじめに、実施例1に係る潜熱蓄熱材組成物1A(1)の概要について、説明する。図1Aに示すように、実施例1に係る潜熱蓄熱材組成物1Aは、相変化に伴う潜熱の出入により、蓄熱または放熱を可能とする潜熱蓄熱材10A(潜熱蓄熱材10)に、第1の添加剤である融点調整剤13A(融点調整剤13)を配合してなる。実施例1は、潜熱蓄熱材組成物1Aによる蓄熱とその放熱の温度帯域を、50℃前後に調整する場合であり、潜熱蓄熱材組成物1Aでは、主成分である潜熱蓄熱材10Aを、(n=2)個の水和水を含むヒドロキシメタンスルフィン酸塩の無機塩水和物10としている。
 具体的には、潜熱蓄熱材10Aは、本実施例1では、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(CHNaOS・2HO)であり、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物の物性は、水和数2、分子量[g/mol]154.12、融点約65℃、融点より低い温度帯域では、水に易溶な固体の物質である。
 融点調整剤13については、ここでは具体的に例示して簡単に説明するが、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」の定義については、実施例2で詳述する。前述したように、融点調整剤13は、潜熱蓄熱材10(無機塩水和物10)の融点を、必要に応じて任意の温度に調整する添加剤である。融点調整剤13は、無機塩水和物10との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質である。
 具体的には、融点調整剤13は、例えば、エリスリトール(C10)、キシリトール(C12)、マンニトール(C14)等、主として食品添加物に用いられている糖アルコール類に属した物質からなる。糖アルコールは、アルドースやケトースのカルボニル基を還元して生成する糖の一種であり、水に溶解する。融点調整剤13は、実施例1~3、及び5では、エリスリトール(融点調整剤13A)であり、エリスリトールの物性は、分子量[g/mol]122.12、融点約119℃である。
 次に、潜熱蓄熱材組成物1Aにおいて、添加された融点調整剤13Aにより、蓄熱の性能に与える影響を確認する目的で、実験1,2の調査実験を行った。実験1は、潜熱蓄熱材10Aに融点調整剤13A(エリスリトール)を添加した潜熱蓄熱材組成物1Aを、試料とした実施例1に係る実験である。実験2は、実施例1の比較例1として行った実験で、融点調整剤13Aを含有しない潜熱蓄熱材10Aだけの試料で行った実験である。
<実験方法>
 調査実験では、恒温槽での加熱試験等により、試料が融解する温度帯を事前に確認した上で、周知の示差走査熱量測定装置(DSC:Differential scanning calorimetry)を用いて、試料10mgを、アルミニウム製容器内に密閉した状態で試料台に載せて、試料の蓄熱量を測定。蓄熱量は、常温から試料が十分に融解する温度まで、試料を2℃/min.の加熱速度で加熱し、設定温度に到達後5分間以上保持する温度条件の下で測定。
<実験1,2の共通条件>
・潜熱蓄熱材10A;ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(CHNaOS・2HO)
<実験1の条件>
・潜熱蓄熱材組成物1Aの構成成分;潜熱蓄熱材10Aと融点調整剤13A
・融点調整剤13A;エリスリトール(C10
・潜熱蓄熱材組成物1A全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;50wt%
 (潜熱蓄熱材10A:融点調整剤13A=1:1)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.631[mol/mol]
<実験2の条件>
・融点調整剤13A;無添加
・潜熱蓄熱材10Aの配合比率;100wt%
 (潜熱蓄熱材10A:融点調整剤13A=100:0)
 図4は、実施例1に係る潜熱蓄熱材組成物に関し、実施例1及びその比較例1の実験条件と、DSCによる融点及び蓄熱量の測定結果をまとめて掲載した表である。図5は、実施例1の実験1に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。図6は、比較例1の実験2に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。
 図5及び図6に示すグラフでは、縦軸左側の目盛りが、試料で単位時間に蓄熱または放熱した熱量を示しており、この目盛りの「負」の領域は、試料に吸熱される熱量を示し、「正」の領域は、試料から放熱される熱量を示す。また、試料は、時間経過と共に推移する熱量の線図の中で、熱量の絶対値が一時的に大きくなり、最大値(ピークトップ)に達した時刻tに対応する試料の温度T(融点と定義)となったとき、最大の蓄熱量を呈する条件となる。
 試料の融解潜熱は、熱量の線図の中で、蓄熱量のピークの開始時間と終了時間との間で、熱量を積算して得られるピーク面積S(図5及び図6中、斜線の部分)の大きさで示されている。また、試料の熱量の単位は〔mW〕で、試料の質量の単位は〔mg〕であるが、単位換算を行った上で、蓄熱量の単位は、〔kJ/kg〕としている。実施例2以降の各グラフについても同様である。
<実験結果>
 実施例1の実験1に係る潜熱蓄熱材組成物1Aでは、図5に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Taは51.7℃で、蓄熱量Saは147kJ/kgであった。比較例1の実験2に係る潜熱蓄熱材10A単体では、図6に示すように、第1の蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tb1は66.3℃、第2の蓄熱ピークの時刻t2に対応する温度Tb2は65.4℃で、蓄熱量Sbは175kJ/kgであった。
<考察>
 図26は、実施形態1に係る潜熱蓄熱材組成物の有意性をグラフで示した説明図であり、図26では、潜熱蓄熱材10(潜熱蓄熱材10A~E)単体を「PCM」と表示している。比較例1に係る実験2の結果は、一般的に知られているヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(潜熱蓄熱材10A)の融点(約65℃)と概ね一致している。また、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物について、図26に示す蓄熱量Pは、175(kJ/kg)である。
 これに対し、実施例1に係る実験1では、潜熱蓄熱材組成物1Aにおいて、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(潜熱蓄熱材10A)とエリスリトール(融点調整剤13A)とが、1対1の割合で混ざっているため、PCM蓄熱分の蓄熱量は、潜熱蓄熱材10A単体の蓄熱量P=175(kJ/kg)の50%に相当するP0=87.5(kJ/kg)であると考えられる。しかしながら、実際に測定された潜熱蓄熱材組成物1Aの蓄熱量Saは、147(kJ/kg)であった。このような結果となった理由として、図26に示すように、エリスリトールに由来する蓄熱量P2≒60(kJ/kg)が、PCM蓄熱に由来する蓄熱量P0=87.5(kJ/kg)に上乗せされたためと考えられる。
 すなわち、このエリスリトールに由来する蓄熱量は、図26に示すように、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(潜熱蓄熱材10A)の水和水12とエリスリトール(融点調整剤13A)との溶解時に生じた負の溶解熱P2Aaと、融点調整剤13Aの融解潜熱P2Abとに基づいて、吸熱された熱量P2であると推察される。また、潜熱蓄熱材組成物1Aの融点が、潜熱蓄熱材10A単体に比べ、15℃近く低くなっていることについては、エリスリトールが、融点調整剤として機能しているためと考えられる。
 潜熱蓄熱材組成物1Aは、潜熱蓄熱材10Aの蓄熱量を損なうことなく、当該潜熱蓄熱材組成物1Aに蓄熱する温度帯域と、蓄熱した熱を放熱する温度帯域を、50℃前後で調整したい場合に利用される。
(実施例2)
 次に、実施例2に係る潜熱蓄熱材組成物の概要について、説明する。図1Aに示すように、実施例2に係る潜熱蓄熱材組成物1Bは、相変化に伴う潜熱の出入りにより、蓄熱または放熱を可能とする潜熱蓄熱材10B(潜熱蓄熱材10)に、第1の添加剤である融点調整剤13A(融点調整剤13)を配合してなる。実施例2は、潜熱蓄熱材組成物1Bによる蓄熱とその放熱の温度帯域を、40℃前後に調整する場合であり、潜熱蓄熱材組成物1Bでは、主成分である潜熱蓄熱材10Bを、(n=3)個の水和水を含む酢酸塩の無機塩水和物10としている。
 具体的には、潜熱蓄熱材10Bは、本実施例2では、酢酸ナトリウム3水和物(CHCOONa・3HO)であり、酢酸ナトリウム3水和物の物性は、水和数3、分子量[g/mol]136.08、融点58℃、水に易溶な物質である。
 ここで、前述の「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」の定義について、説明する。前述したように、潜熱蓄熱材組成物1は、n(2≦n)個の水和水を含む無機塩水和物からなる潜熱蓄熱材10を主成分に、融点調整剤13を配合してなる。融点調整剤13と潜熱蓄熱材10との溶解時に、この融点調整剤13において、外部から熱を吸収して吸熱反応が生じるものを、本実施形態1に係る潜熱蓄熱材組成物1では、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」と定義している。
 なお、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」には、先に例示したエリスリトールやキシリトール、マンニトールのほかに、例えば、ソルビトール(C14)、ラクチトール(C122411)等の「糖アルコール類に属する物質」がある。また、塩化カルシウム六水和物(CaCl・6HO)、塩化マグネシウム六水和物(MgCl・6HO)、塩化カリウム(KCl)、塩化ナトリウム(NaCl)等の「塩化物に属する物質」がある。加えて、後述する硫酸アンモニウム((NHSO)等の「硫酸塩に属する物質」がある。
 また、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上を含む場合のほか、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上含む場合や、上述の「硫酸塩に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上含む場合も該当する。加えて、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のいずれかと、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のいずれかとの混合物もある。また、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のいずれかと、上述の「硫酸塩に属する物質」に該当する物質のいずれかとの混合物もある。
 さらに、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のいずれかと、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のいずれかと、上述の「硫酸塩に属する物質」に該当する物質のいずれかとの混合物(塩化物と硫酸塩との混晶をなす場合も含む)もある。
 その他、取扱いに注意が必要となり、本実施形態1において、潜熱蓄熱材組成物としての使用は好ましくないが、例えば、硝酸アンモニウムや塩素酸カリウム等についても、水に溶解した際に吸熱反応を呈するため、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」には該当する。
 図3は、実施形態1に係る潜熱蓄熱材組成物で、相変化により固相状態にあるときの様子と液相状態にあるときの様子とを、それぞれ模式的に示す図である。なお、図3には、アンモニウムミョウバン12水和物を一例とした潜熱蓄熱材10(無機塩水和物10)が示されているが、図3は、アンモニウムミョウバン12水和物(潜熱蓄熱材10D)以外にも、ヒドロキシメタンフィン酸ナトリウム2水和物(潜熱蓄熱材10A)、酢酸ナトリウム3水和物(潜熱蓄熱材10B)、二リン酸ナトリウム10水和物(潜熱蓄熱材10C)、硫酸アルミニウム水和物(潜熱蓄熱材10E)等、n(2≦n)個の水和水を含む無機塩水和物10を対象とした模式図である。
 潜熱蓄熱材組成物1の温度が、融点調整剤13(融点調整剤13と共に融点調整剤14を含む場合もある)により調整された潜熱蓄熱材10の融点より低いと、図3(a)に示すように、潜熱蓄熱材組成物1は固相状態にあり、無機塩無水物11と水和水12とからなる無機塩水和物10(潜熱蓄熱材10)は、融点調整剤13と溶解しない。なお、本実施例2では、潜熱蓄熱材10Bが酢酸ナトリウム3水和物であるため、無機塩無水物11は、酢酸ナトリウム無水物に対応し、水和水12は、3水和物をなす水和水に対応する。
 潜熱蓄熱材組成物1の温度が、融点調整剤13による調整後の潜熱蓄熱材10の融点より高くなると、図3(b)に示すように、潜熱蓄熱材10中の無機塩無水物11が融解して水和水12と分離すると共に、融点調整剤13が、この水和水12に溶解し、潜熱蓄熱材組成物1全体は液相状態になる。無機塩無水物11の融解時には、固相状態から液相状態への相変化に伴う融解潜熱が、無機塩無水物11に蓄えられる。同時に、融点調整剤13の水和水12への溶解により、融点調整剤13に負の溶解熱(吸熱)が発生する。
 また、融点調整剤13で、融解に伴う潜熱(吸熱)が発生する場合もある。そのため、潜熱蓄熱材組成物1が、それ自体の融点を超えた高い温度で加熱されると、潜熱蓄熱材組成物1は、固相状態から液相状態に相変化することにより、潜熱蓄熱材組成物1は、上述した潜熱蓄熱材10の融解潜熱(吸熱)の熱量と、負の溶解熱(吸熱)の熱量と、融点調整剤13の融解潜熱(吸熱)の熱量との和となる総熱量の熱を、蓄熱量として蓄えることができる。
 その反対に、潜熱蓄熱材組成物1が、それ自体の凝固点を下回る低い温度まで冷却されると、図3(a)に示すように、液相状態の潜熱蓄熱材組成物1中の融点調整剤13と均一に混合されていた水和水12が、無機塩無水物11と水和反応して、無機塩水和物10(潜熱蓄熱材10)が生成されると共に、無機塩無水物11と水和水12は、液相状態から固相状態への相変化に伴う凝固潜熱を放出する。同時に、融点調整剤13も固相状態に形成されて、溶解前後及び融解前後で異なる熱エネルギ差分に相当する熱が放出される。
 これにより、潜熱蓄熱材組成物1が、それ自体の凝固点を下回る低い温度に冷却されると、潜熱蓄熱材組成物1は、液相状態から固相状態に相変化することにより、上述した融解潜熱(放熱)の熱量と、上述したエネルギ差相当分の熱による熱量との和となる総熱量の熱を、放熱量として放出することができる。
 潜熱蓄熱材組成物1の使用時に、無機塩無水物11から分離した水和水12が、前述した蓄熱材充填容器(図示省略)から外部に放散しないよう、潜熱蓄熱材組成物1が、液密な状態で蓄熱材充填容器に充填されていることが重要である。その理由として、潜熱蓄熱材組成物1は、その使用にあたり、熱供給側からの排熱に基づいて蓄熱を行い、この蓄熱に基づく放熱を熱提供側に行うまでの1サイクルを、複数回にわたって繰り返す特性を要する。
 このような特性を呈するには、潜熱蓄熱材組成物1では、図3に示すように、固相と液相との間における相変化が、当該潜熱蓄熱材組成物1の潜熱蓄熱材10の融点を境に、可逆的に行われなければならない。分離した水和水12が、外部に放散してしまうと、液相から固相に相変化するにあたり、無機塩水和物10(潜熱蓄熱材10)を生成するのに必要な水和水を、無機塩無水物11に伴うことができず、固相状態の潜熱蓄熱材組成物1が生成できなくなるからである。
 但し、水和水12が万一、蓄熱材充填容器から放散しても、水蒸気が蓄熱材充填容器の内部に流入できる状態にあり、この水蒸気が、放散した分の水和水12に代えて補完できる場合には、固相状態の潜熱蓄熱材組成物1の生成が可能になることもある。
 次に、潜熱蓄熱材組成物1Bにおいて、添加された融点調整剤13Aにより、蓄熱の性能に与える影響を確認する目的で、実験3~6の調査実験を行った。実験3~5は、潜熱蓄熱材10Bに融点調整剤13Aを添加した潜熱蓄熱材組成物1Bを、試料とした実施例2に係る実験である。実験6は、実施例2に対する比較例2として行った実験で、融点調整剤13Aを含有しない潜熱蓄熱材10Bだけの試料で行った実験である。調査実験は、実施例1と同じ実験方法で行った。
<実験3~6の共通条件>
・潜熱蓄熱材10B;酢酸ナトリウム3水和物(CHCOONa・3HO)
<実験3~5の共通条件>
・潜熱蓄熱材組成物1Bの構成成分;潜熱蓄熱材10Bと融点調整剤13A
・融点調整剤13A;エリスリトール(C10
<実験3の条件>
・潜熱蓄熱材組成物1B全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;70wt%
 (潜熱蓄熱材10B:融点調整剤13A=3:7)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.867[mol/mol]
<実験4の条件>
・潜熱蓄熱材組成物1B全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;50wt%
 (潜熱蓄熱材10B:融点調整剤13A=1:1)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.371[mol/mol]
<実験5の条件>
・潜熱蓄熱材組成物1B全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;30wt%
 (潜熱蓄熱材10B:融点調整剤13A=7:3)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.159[mol/mol]
<実験6の条件>
・融点調整剤13A;無添加
・潜熱蓄熱材10Bの配合比率;100wt%
 (潜熱蓄熱材10B:融点調整剤13A=100:0)
 図7は、実施例2に係る潜熱蓄熱材組成物に関し、実施例2及びその比較例2の実験条件と、DSCによる融点及び蓄熱量の測定結果をまとめて掲載した表である。図8は、実施例2の実験3に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。図9は、実施例2の実験4に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。図10は、実施例2の実験5に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。図11は、比較例2の実験6に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。
<実験結果>
 実施例2の実験3に係る潜熱蓄熱材組成物1Bでは、図8に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tcは41.8℃で、蓄熱量Scは155kJ/kgであった。実施例2の実験4に係る潜熱蓄熱材組成物1Bでは、図9に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tdは40.5℃で、蓄熱量Sdは235kJ/kgであった。実施例2の実験5に係る潜熱蓄熱材組成物1Bでは、図10に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Teは40.4℃で、蓄熱量Seは265kJ/kgであった。比較例2の実験6に係る潜熱蓄熱材10C単体では、図11に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tfは60.3℃で、蓄熱量Sfは276kJ/kgであった。
<考察>
 比較例2に係る実験6の結果は、一般的に知られている酢酸ナトリウム3水和物(潜熱蓄熱材10B)の蓄熱量264(kJ/kg)と概ね一致し、融点約58℃(実験6の測定値は60.3℃)についても概ね一致している。また、酢酸ナトリウム3水和物について、図26に示す蓄熱量Pは、276(kJ/kg)である。
 これに対し、潜熱蓄熱材組成物1Bにおいて、酢酸ナトリウム3水和物(潜熱蓄熱材10B)とエリスリトール(融点調整剤13A)とが、実施例2に係る実験3では、3対7の割合で混ざっているため、PCM蓄熱分の蓄熱量は、潜熱蓄熱材10B単体の蓄熱量P=276(kJ/kg)の30%に相当するP0=82.8(kJ/kg)であると考えられる。
 同様に、実施例2に係る実験4では、1対1の割合で混ざっているため、PCM蓄熱分の蓄熱量は、潜熱蓄熱材10B単体の蓄熱量Pの50%に相当するP0=138(kJ/kg)であると考えられる。同様に、実施例2に係る実験5では、7対3の割合で混ざっているため、PCM蓄熱分の蓄熱量は、潜熱蓄熱材10B単体の蓄熱量Pの70%に相当するP0=193.2(kJ/kg)であると考えられる。
 しかしながら、実際に測定された潜熱蓄熱材組成物1Bの蓄熱量では、実験3の蓄熱量Scは155(kJ/kg)、実験4の蓄熱量Sdは235(kJ/kg)、実験5の蓄熱量Seは265(kJ/kg)であった。このような結果となった理由として、図26に示すように、エリスリトールに由来する蓄熱量が、実験3と実験5の場合でP2≒70(kJ/kg)の上乗せとなり、実験4の場合ではP2≒100(kJ/kg)もの上乗せとなったためと考えられる。
 すなわち、このエリスリトールに由来する蓄熱量は、図26に示すように、エリスリトール(融点調整剤13A)が酢酸ナトリウム3水和物(潜熱蓄熱材10B)の水和水12に溶解する際に生じた負の溶解熱P2Aaと、融点調整剤13Aの融解時に生じた潜熱P2Abとに基づいて、吸熱された熱量P2であると推察される。また、潜熱蓄熱材組成物1Bの融点が、潜熱蓄熱材10B単体に比べ、20℃近く低くなっていることについては、エリスリトールが、融点調整剤として機能しているためと考えられる。
(実施例3)
 次に、実施例3に係る潜熱蓄熱材組成物の概要について、説明する。図1Aに示すように、実施例3に係る潜熱蓄熱材組成物1Cは、相変化に伴う潜熱の出入りにより、蓄熱または放熱を可能とする潜熱蓄熱材10C(潜熱蓄熱材10)に、第1の添加剤である融点調整剤13A(融点調整剤13)を配合してなる。実施例3は、潜熱蓄熱材組成物1による蓄熱とその放熱の温度帯域を、約65~75℃に調整する場合であり、潜熱蓄熱材組成物1Cでは、主成分である潜熱蓄熱材10Cを、(n=10)個の水和水を含む二リン酸塩(ピロリン酸塩)、またはリン酸塩の無機塩水和物10としている。
 具体的には、潜熱蓄熱材10Cは、本実施例3では、二リン酸ナトリウム10水和物(Na・10HO)であり、二リン酸ナトリウム10水和物の物性は、水和数10、分子量[g/mol]177.98、融点79℃、水やアルコールに易溶な物質である。
 次に、潜熱蓄熱材組成物1Cにおいて、添加された融点調整剤13Aにより、蓄熱の性能に与える影響を確認する目的で、実験7~10の調査実験を行った。実験7~9は、潜熱蓄熱材10Cに融点調整剤13Aを添加した潜熱蓄熱材組成物1Cを、試料とした実施例3に係る実験である。実験10は、実施例3に対する比較例3として行った実験で、融点調整剤13Aを含有しない潜熱蓄熱材10Cだけの試料で行った実験である。調査実験は、実施例1と同じ実験方法で行った。
<実験7~10の共通条件>
・潜熱蓄熱材10C;二リン酸ナトリウム10水和物(Na・10HO)
<実験7~9の共通条件>
・潜熱蓄熱材組成物1Cの構成成分;潜熱蓄熱材10Cと融点調整剤13A
・融点調整剤13A;エリスリトール(C10
<実験7の条件>
・潜熱蓄熱材組成物1C全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;50wt%
 (潜熱蓄熱材10C:融点調整剤13A=1:1)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.365[mol/mol]
<実験8の条件>
・潜熱蓄熱材組成物1C全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;30wt%
 (潜熱蓄熱材10C:融点調整剤13A=7:3)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.157[mol/mol]
<実験9の条件>
・潜熱蓄熱材組成物1C全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;10wt%
 (潜熱蓄熱材10B:融点調整剤13A=9:1)
・式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.041[mol/mol]
<実験10の条件>
・融点調整剤13A;無添加
・潜熱蓄熱材10Cの配合比率;100wt%
 (潜熱蓄熱材10C:融点調整剤13A=100:0)
 図12は、実施例3に係る潜熱蓄熱材組成物に関し、実施例3及びその比較例3の実験条件と、DSCによる融点及び蓄熱量の測定結果をまとめて掲載した表である。図13は、実施例3の実験7に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。図14は、実施例3の実験8に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。図15は、実施例3の実験9に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。図16は、比較例3の実験10に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。
<実験結果>
 実施例3の実験7に係る潜熱蓄熱材組成物1Cでは、図13に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tgは69.6℃で、蓄熱量Sgは267kJ/kgであった。実施例3の実験8に係る潜熱蓄熱材組成物1Cでは、図14に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Thは68.5℃で、蓄熱量Shは241kJ/kgであった。実施例3の実験9に係る潜熱蓄熱材組成物1Cでは、図15に示すように、第1の蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Ti1は67.5℃、第2の蓄熱ピークの時刻t2に対応する温度Ti2は75.9℃で、蓄熱量Siは240kJ/kgであった。比較例3の実験10に係る潜熱蓄熱材10C単体では、図16に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tjは82.7℃で、蓄熱量Sjは241kJ/kgであった。
<考察>
 比較例3に係る実験10の結果は、一般的に知られている二リン酸ナトリウム10水和物(潜熱蓄熱材10C)の融点約79℃(実験10の測定値は82.7℃)と概ね一致している。また、二リン酸ナトリウム10水和物について、図26に示す蓄熱量Pは、241(kJ/kg)である。
 これに対し、潜熱蓄熱材組成物1Cにおいて、二リン酸ナトリウム10水和物(潜熱蓄熱材10C)とエリスリトール(融点調整剤13A)とが、実施例3に係る実験7では、1対1の割合で混ざっているため、PCM蓄熱分の蓄熱量は、潜熱蓄熱材10C単体の蓄熱量P=241(kJ/kg)の50%に相当するP0=120.5(kJ/kg)であると考えられる。
 同様に、実施例3に係る実験8では、7対3の割合で混ざっているため、PCM蓄熱分の蓄熱量は、潜熱蓄熱材10C単体の蓄熱量Pの70%に相当するP0=168.7(kJ/kg)であると考えられる。同様に、実施例3に係る実験9では、9対1の割合で混ざっているため、PCM蓄熱分の蓄熱量は、潜熱蓄熱材10C単体の蓄熱量Pの90%に相当するP0=216.9(kJ/kg)であると考えられる。
 しかしながら、実際に測定された潜熱蓄熱材組成物1Cの蓄熱量では、実験7の蓄熱量Sgは267(kJ/kg)、実験8の蓄熱量Shは241(kJ/kg)、実験9の蓄熱量Siは240(kJ/kg)であった。このような結果となった理由として、図26に示すように、エリスリトール蓄熱分の蓄熱量が、エリスリトールの含有比率の多い順に、実験7の場合でP2≒146(kJ/kg)の上乗せとなり、実験8の場合でP2≒73(kJ/kg)の上乗せとなり、実験9の場合でP2≒23(kJ/kg)の上乗せになったためと考えられる。
 すなわち、このエリスリトールに由来する蓄熱量は、エリスリトール(融点調整剤13A)が二リン酸ナトリウム10水和物(潜熱蓄熱材10C)の水和水12に溶解する際に生じた負の溶解熱P2Aaと、融点調整剤13Aの融解時に生じた潜熱P2Abとに基づいて、吸熱された熱量P2であると推察される。特にエリスリトールの含有比率が多くなると、エリスリトールに由来する蓄熱量も増大していることから、潜熱蓄熱材組成物1Cの蓄熱量の増大に、エリスリトールが大きく寄与していることが判る。また、潜熱蓄熱材組成物1Cの融点が、潜熱蓄熱材10C単体に比べ、最大15℃近くまで低くなっていることについては、エリスリトールが、融点調整剤として機能していることも判る。
 なお、実験9では、図15に示すように、時刻t1で第1の蓄熱ピークが生じ、時刻t2で第2の蓄熱ピークが生じている。その理由については、現段階で明確に解明できていないが、本出願人は、次述する考察を持っている。すなわち、エリスリトール(融点調整剤13A)の添加量が少なくなったことで、二リン酸ナトリウム10水和物(潜熱蓄熱材10C)の融点が潜熱蓄熱材10C単体の融点に近づくという第1の効果がある。
 併せて、二リン酸ナトリウム10水和物の一部が加熱過程で遊離することで、二リン酸ナトリウム10水和物の融解前に、エリスリトールの負の溶解熱(吸熱)が生じるという第2の効果もある。この第1の効果と第2の効果により、エリスリトールに由来する蓄熱ピークが発生する時刻と、二リン酸ナトリウム10水和物に由来する蓄熱ピークが発生する時刻に、ずれが生じたものと推察している。
(実施例4)
 次に、実施例4に係る潜熱蓄熱材組成物の概要について、説明する。図2に示すように、実施例4に係る潜熱蓄熱材組成物1Dは、相変化に伴う潜熱の出入りにより、蓄熱または放熱を可能とする潜熱蓄熱材10D(潜熱蓄熱材10)に、第1の添加剤である融点調整剤13B(融点調整剤13)と、第2の添加剤である融点調整剤14を配合してなる。実施例4は、潜熱蓄熱材組成物1による蓄熱とその放熱の温度帯域を、約82℃前後に調整する場合であり、潜熱蓄熱材組成物1Dでは、主成分である潜熱蓄熱材10Dは、(n=12)個の水和水を含むミョウバン水和物(無機塩水和物10)である。
 具体的には、潜熱蓄熱材10Dは、本実施例4では、アンモニウムミョウバン12水和物(AlNH(SO・12HO)であり、アンモニウムミョウバン12水和物の物性は、水和数12、分子量[g/mol]453.34、融点93.5℃、水に可溶な物質である。
 なお、ミョウバン水和物は、アンモニウムミョウバン以外にも、例えば、カリウムミョウバン12水和物(AlK(SO・12HO)、クロムミョウバン(CrK(SO・12HO)、鉄ミョウバン(FeNH(SO・12HO)等、1価の陽イオンの硫酸塩M (SO)と、3価の陽イオンの硫酸塩MIII (SOとの複硫酸塩である「ミョウバン」であっても良い。また、この「ミョウバン」に含まれる3価の金属イオンは、アルミニウムイオン、クロムイオン、鉄イオン以外に、例えば、コバルトイオン、マンガンイオン等の金属イオンでも良い。さらに、潜熱蓄熱材10は、このような「ミョウバン」に属する物質を、少なくとも二種以上含む混合物、または混晶を主成分とした蓄熱材であっても良い。
 融点調整剤13は、本実施例4では、マンニトール(融点調整剤13B)である。マンニトールの物性は、分子量[g/mol]181.17、融点約166~168℃である。また、融点調整剤14は、前述した「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」に属する硫酸塩で、本実施例4では、硫酸アンモニウム((NHSO)である。硫酸アンモニウムの物性は、分子量[g/mol]132.14、230℃超の融点で、水に易溶な物質である。
 また、融点調整剤14として添加している硫酸アンモニウムは、潜熱蓄熱材10の水和水(水和水12)1molあたり、下記式(3),(4)を満たす濃度になっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
        0≦x≦0.1   ・・・式(4)
 但し、
 x:水和水1molに対する硫酸塩のモル数[mol/mol]
 m:潜熱蓄熱材組成物に、第2の添加剤として含有する硫酸塩の質量[g]
 M:第2の添加剤である硫酸塩の分子量[g/mol]
 N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
 nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
 mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
 Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
 次に、潜熱蓄熱材組成物1Dにおいて、添加された融点調整剤13Bと融点調整剤14とにより、蓄熱の性能に与える影響を確認する目的で、実験11,12の調査実験を行った。実験11は、第1の添加剤である融点調整剤13B(マンニトール)と、第2の添加剤である融点調整剤14(硫酸アンモニウム)とを、潜熱蓄熱材10Dに添加した潜熱蓄熱材組成物1Dを、試料とした実施例4に係る実験である。実験12は、実施例4に対する比較例4として行った実験で、融点調整剤13Bと融点調整剤14とを含まず、潜熱蓄熱材10Dだけの試料で行った実験である。調査実験は、実施例1と同じ実験方法で行った。
<実験11,12の共通条件>
・潜熱蓄熱材10D;アンモニウムミョウバン12水和物(AlNH(SO・12HO)
<実験11の条件>
・潜熱蓄熱材組成物1Dの構成成分;潜熱蓄熱材10Bと融点調整剤13B
・融点調整剤13B;マンニトール(C14
・潜熱蓄熱材組成物1D全体の重量に対するマンニトールの配合比率;8wt%
・式(1)について、水和水1molに対するマンニトールのモル数x=0.018[mol/mol]
・潜熱蓄熱材組成物1D全体の重量に対する硫酸アンモニウムの配合比率;18.4wt%
 (潜熱蓄熱材10D:融点調整剤14=4:1)
・融点調整剤14;硫酸アンモニウム((NHSO
・式(3)について、水和水1molに対する硫酸アンモニウムのモル数x=0.071[mol/mol]
<実験12の条件>
・融点調整剤13B;無添加
・融点調整剤14;無添加
 (潜熱蓄熱材10C:融点調整剤13B:融点調整剤14=100:0:0)
 図17は、実施例4に係る潜熱蓄熱材組成物に関し、実施例4及びその比較例4の実験条件と、DSCによる融点及び蓄熱量の測定結果をまとめて掲載した表である。図18は、実施例4の実験11に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。図19は、比較例4の実験12に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。
<実験結果>
 実施例4の実験11に係る潜熱蓄熱材組成物1Dでは、図18に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tkは81.7℃で、蓄熱量Skは248kJ/kgであった。比較例4の実験12に係る潜熱蓄熱材組成物1Dでは、図19に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tmは96.2℃で、蓄熱量Smは284kJ/kgであった。
<考察>
 比較例4に係る実験12の結果は、一般的に知られているアンモニウムミョウバン12水和物(潜熱蓄熱材10D)の蓄熱量251(kJ/kg)と概ね一致し、融点約93.5℃(実験12の測定値は96.2℃)についても概ね一致している。また、アンモニウムミョウバン12水和物について、図26に示す蓄熱量Pは、284(kJ/kg)である。
 これに対し、実施例4に係る実験11では、潜熱蓄熱材組成物1Dにおいて、アンモニウムミョウバン12水和物(潜熱蓄熱材10D)とマンニトール(融点調整剤13B)と硫酸アンモニウム(融点調整剤14)が、9.2:1:2.3の割合で混ざっているため、PCM蓄熱分の蓄熱量は、潜熱蓄熱材10D単体の蓄熱量P=284(kJ/kg)の73.6%に相当するP0=209.0(kJ/kg)であると考えられる。しかしながら、実際に測定された潜熱蓄熱材組成物1Dの蓄熱量Skは、248(kJ/kg)であった。このような結果となった理由として、図26に示すように、マンニトールに由来する蓄熱量P2≒39(kJ/kg)が、PCMに由来する蓄熱量P0=209.0(kJ/kg)に上乗せされたためと考えられる。
 すなわち、このマンニトールに由来する蓄熱量は、マンニトール(融点調整剤13B)及び硫酸アンモニウム(融点調整剤14)がアンモニウムミョウバン12水和物(潜熱蓄熱材10D)の水和水12に溶解する際に生じた負の溶解熱P2Aa,P2Baと、融点調整剤13B及び融点調整剤14の融解時に生じた潜熱P2Ab,P2Bbとに基づいて、吸熱された熱量P2であると推察される。また、潜熱蓄熱材組成物1Dの融点が、潜熱蓄熱材10D単体に比べ、15℃近く低くなっていることについて、マンニトールと硫酸アンモニウムが、融点調整剤として機能していることも判る。
(実施例5)
 次に、実施例5に係る潜熱蓄熱材組成物の概要について、説明する。実施例5は、潜熱蓄熱材組成物1による蓄熱とその放熱の温度帯域を、約75~90℃前後に調整する場合である。図1A及び図1Bに示すように、実施例5に係る潜熱蓄熱材組成物1Eは、相変化に伴う潜熱の出入りにより、蓄熱または放熱を可能とする潜熱蓄熱材10E(潜熱蓄熱材10)に、第1の添加剤である融点調整剤13A(融点調整剤13)の配合をベースとした潜熱蓄熱材組成物である。
 実施例5では、このベースとなる潜熱蓄熱材組成物1Eの融点をさらに調整する必要がある場合に、図1Bに示すように、融点調整剤13A以外に、前述した融点調整剤14(硫酸アンモニウム)が添加される。この硫酸アンモニウムの濃度xは、前述したように、潜熱蓄熱材1Eの水和水(水和水12)1molに対し、0≦x≦0.1を満たすモル数になっている。
 潜熱蓄熱材組成物1Eでは、主成分である潜熱蓄熱材10Eは、(n=14~18)個の水和水を含む硫酸塩の(無機塩水和物10)である。具体的には、潜熱蓄熱材10Eは、本実施例5では、硫酸アルミニウム水和物(Al(SO・nHO)(n=14~18)であり、硫酸アルミニウム水和物の物性は、14~18個の水和数を含み、水和数14の場合の分子量[g/mol]594.15、水和数18の場合の分子量[g/mol]666.15、融点86.5℃(水和数18の場合)、水に可溶な物質である。
 次に、潜熱蓄熱材組成物1Eにおいて、融点調整剤13Aだけを添加した場合と、融点調整剤13Aと融点調整剤14の両方を添加した場合に分け、融点調整剤13Aと融点調整剤14により、蓄熱の性能に与える影響を確認する目的で、実験13~17の調査実験を行った。
 実験13,14は、潜熱蓄熱材10Eに融点調整剤13Aだけを添加した潜熱蓄熱材組成物1Eを、試料とした実施例5に係る実験である。実験15,16は、潜熱蓄熱材10Eに、融点調整剤13Aと融点調整剤14とを添加した潜熱蓄熱材組成物1Eを、試料とした実施例5に係る実験である。実験17は、実施例5に対する比較例5として行った実験で、融点調整剤13Aと融点調整剤14を全く含まない潜熱蓄熱材10Eだけの試料で行った実験である。調査実験は、実施例1と同じ実験方法で行った。
<実験13~17の共通条件>
・潜熱蓄熱材10E;硫酸アルミニウム水和物(Al(SO・nHO)(n=14~18)
<実験13~16の共通条件>
・潜熱蓄熱材組成物1Eの構成成分;潜熱蓄熱材10Eと融点調整剤13A
・融点調整剤13A;エリスリトール(C10
<実験13,14の条件>
・融点調整剤14;無添加
<実験15,16の条件>
・融点調整剤14;添加
・融点調整剤14;硫酸アンモニウム((NHSO
・潜熱蓄熱材組成物1E全体の重量に対する硫酸アンモニウムの配合比率;10wt%
  (潜熱蓄熱材10E:融点調整剤14=10:1)
<実験13の条件>
・潜熱蓄熱材組成物1E全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;50wt%
 (潜熱蓄熱材10E:融点調整剤13A=1:1)
・水和数が14の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.348[mol/mol]
・水和数が18の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.303[mol/mol]
<実験14の条件>
・潜熱蓄熱材組成物1E全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;30wt%
 (潜熱蓄熱材10E:融点調整剤13A=7:3)
・水和数が14の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.149[mol/mol]
・水和数が18の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.130[mol/mol]
<実験15の条件>
・潜熱蓄熱材組成物1E全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;45wt%
 (潜熱蓄熱材10E:融点調整剤13A=1:1)
・水和数が14の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.348[mol/mol]
・水和数が18の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.303[mol/mol]
・水和数が14の場合の式(3)について、水和水1molに対する硫酸アンモニウムのモル数x=0.083[mol/mol]
・水和数が18の場合の式(3)について、水和水1molに対する硫酸アンモニウムのモル数x=0.093[mol/mol]
<実験16の条件>
・潜熱蓄熱材組成物1E全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;27wt%
 (潜熱蓄熱材10E:融点調整剤13A=7:3)
・水和数が14の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.149[mol/mol]
・水和数が18の場合の式(1)について、水和水1molに対するエリスリトールのモル数x=0.130[mol/mol]
・水和数が14の場合の式(3)について、水和水1molに対する硫酸アンモニウムのモル数x=0.059[mol/mol]
・水和数が18の場合の式(3)について、水和水1molに対する硫酸アンモニウムのモル数x=0.067[mol/mol]
<実験17の条件>
・融点調整剤13Aと融点調整剤14;無添加
・潜熱蓄熱材10Eの配合比率;100wt%
 (潜熱蓄熱材10E:融点調整剤13A:融点調整剤14=100:0:0)
 図20は、実施例5に係る潜熱蓄熱材組成物に関し、実施例5及びその比較例5に係る実験13~17の実験条件と、DSCによる融点及び蓄熱量の測定結果をまとめて掲載した表である。図21は、実施例5の実験13に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。図22は、実施例5の実験14に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。図23は、実施例5の実験15に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。図24は、実施例5の実験16に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。図25は、比較例5の実験17に係る潜熱蓄熱材組成物の融点及び蓄熱量を示すグラフである。
<実験結果>
 実験13に係る潜熱蓄熱材組成物1Eでは、図21に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tnは89.2℃で、蓄熱量Snは200kJ/kgであった。実験14に係る潜熱蓄熱材組成物1Eでは、図22に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tpは89.0℃で、蓄熱量Spは183kJ/kgであった。実験15に係る潜熱蓄熱材組成物1Eでは、図23に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tqは73.3℃で、蓄熱量Sqは247kJ/kgであった。実験16に係る潜熱蓄熱材組成物1Eでは、図24に示すように、第1の蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tr1は75.2℃、第2の蓄熱ピークの時刻t2に対応する温度Tr2は73.2℃で、蓄熱量Srは222kJ/kgであった。比較例4の実験17に係る潜熱蓄熱材10E単体では、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tpは105.6℃で、蓄熱量Ssは192kJ/kgであった。
<考察>
 図25に示すように、比較例5に係る実験17の結果によれば、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tp(105.6℃)が、硫酸アルミニウム18水和物の融点86.5℃を上回った。このような結果になったのは、実験13~17で使用した硫酸アルミニウム水和物の水和数が14~18であり、このうち14~17水和物の融点が18水和物の融点よりも高いことに起因すると考えられる。
 他方、実施例5に係る実験13では、潜熱蓄熱材組成物1Eにおいて、硫酸アルミニウム水和物(潜熱蓄熱材10E)とエリスリトール(融点調整剤13A)とが、1対1の割合で混ざっているため、硫酸アルミニウム水和物に由来する蓄熱量は、潜熱蓄熱材10E単体の蓄熱量P=192(kJ/kg)の50%に相当するP0=96(kJ/kg)であると考えられる。同様に、実施例5に係る実験14では、7対3の割合で混ざっているため、硫酸アルミニウム水和物に由来する蓄熱量は、潜熱蓄熱材10E単体の蓄熱量Pの70%に相当するP0=134.4(kJ/kg)であると考えられる。
 また、潜熱蓄熱材組成物1Eにおいて、硫酸アルミニウム水和物(潜熱蓄熱材10E)とエリスリトール(融点調整剤13A)と硫酸アンモニウム(融点調整剤14)とが、実施例5に係る実験15では、9:9:2の割合で混ざっているため、硫酸アルミニウム水和物に由来する蓄熱量は、潜熱蓄熱材10E単体の蓄熱量P=192(kJ/kg)の45%に相当するP0=86.4(kJ/kg)であると考えられる。
 同様に、実施例5に係る実験16では、63:27:10の割合で混ざっているため、硫酸アルミニウム水和物に由来する蓄熱量は、潜熱蓄熱材10E単体の蓄熱量P=192(kJ/kg)の63%に相当するP0=120.9(kJ/kg)であると考えられる。
 しかしながら、実際に測定された潜熱蓄熱材組成物1Eの蓄熱量では、実験13の蓄熱量Snは200(kJ/kg)、実験14の蓄熱量Spは183(kJ/kg)、実験15の蓄熱量Sqは247(kJ/kg)、実験16の蓄熱量Srは222(kJ/kg)であった。このような結果となった理由として、図26に示すように、エリスリトールに由来する蓄熱量が、実験14の場合でP2≒48.6(kJ/kg)の上乗せとなり、実験13の場合では、100(kJ/kg)超えのP2≒104(kJ/kg)の上乗せとなる。また、エリスリトールと硫酸アンモニウムの双方に由来する蓄熱量が、実験16の場合でP2≒101(kJ/kg)の上乗せとなり、実験15の場合ではP2≒161(kJ/kg)もの上乗せになったためと考えられる。
 すなわち、このエリスリトールに由来する蓄熱量は、エリスリトール(融点調整剤13A)が硫酸アルミニウム水和物(潜熱蓄熱材10E)の水和水12に溶解した際に生じた負の溶解熱P2Aaと、融点調整剤13Aの融解時に生じた潜熱P2Abとに基づいて、吸熱された熱量P2であると推察される。
 同様に、エリスリトールと硫酸アンモニウムとの双方に由来する蓄熱量は、エリスリトール(融点調整剤13A)及び硫酸アンモニウム(融点調整剤14)の双方が硫酸アルミニウム水和物(潜熱蓄熱材10E)の水和水12に溶解した際に生じた負の溶解熱P2Aa,P2Baと、融点調整剤13Aと融点調整剤14との双方の融解時に生じた潜熱P2Ab,P2Bbとに基づいて、吸熱された熱量P2であると推察される。
 また、エリスリトールのみを添加した潜熱蓄熱材組成物1Eの融点が、潜熱蓄熱材10E単体に比べ、実験13,14の場合で約17℃近く低くなっていることについては、エリスリトールが、融点調整剤として機能しているためと考えられる。また、エリスリトールと硫酸アンモニウムとを添加した潜熱蓄熱材組成物1Eの融点が、潜熱蓄熱材10E単体に比べ、実験15,16の場合で約32℃近く低くなっていることについては、エリスリトール等の糖アルコールと共に、添加された硫酸アンモニウムが、エリスリトールによって調整できる融点の温度帯域を、さらに下げて微調整できる融点調整剤として機能しているためだと考えられる。
 次に、本実施形態1の潜熱蓄熱材組成物1の作用・効果について説明する。本実施形態1の潜熱蓄熱材組成物1は、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材10に、該潜熱蓄熱材10の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、潜熱蓄熱材10は、n(2≦n)個の水和水を含む少なくとも一種の無機塩水和物からなること、添加剤は、潜熱蓄熱材10の融点を調整する融点調整剤13(13A,13B)であり、潜熱蓄熱材10との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質であること、融点調整剤13は、第1の添加剤として、糖アルコール類に属する物質を少なくとも含んでいること、当該潜熱蓄熱材組成物1の融液は、潜熱蓄熱材10に含む水和水12と、融点調整剤13に含む糖アルコールとの溶解により、潜熱蓄熱材10と融点調整剤13とを混合してなること、当該潜熱蓄熱材組成物1全体のうち、糖アルコール類に属する物質は、潜熱蓄熱材10の水和水(水和水12)1molあたり、式(1),(2)を満たす濃度になっていること、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
        0.01≦x≦1   ・・・式(2)
 但し、
 x:水和水1molに対する「糖アルコール類に属する物質」のモル数[mol/mol]
 m:潜熱蓄熱材組成物に含有する「糖アルコール類に属する物質」の質量[g]
 M:「糖アルコール類に属する物質」の分子量[g/mol]
 N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
 nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
 mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
 Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
を特徴とする。
 この特徴により、糖アルコール類に属する物質である融点調整剤13に対し、潜熱蓄熱材10の水和水(水和水12)が不足なく十分に存在するため、潜熱蓄熱材10の水和水と融点調整剤13との溶解時に生じた負の溶解熱は、潜熱蓄熱材組成物1の蓄熱量の増大に寄与する。またこのとき、含有する融点調整剤13の一部に、たとえ溶け残りが生じた場合でも、溶け残った分の融点調整剤13の融解により、この融点調整剤13の潜熱が、潜熱蓄熱材組成物1の蓄熱量の増大に寄与する。そのため、潜熱蓄熱材10自体の潜熱と、水和水(水和水12)と融点調整剤13との溶解時に生じる負の溶解熱と、融点調整剤13の融解潜熱とを足し合わせた総熱量が、潜熱蓄熱材組成物1の吸熱として蓄えられる。
 しかも、潜熱蓄熱材組成物1は、250kJ/kgを超える大きな蓄熱量を得ることができる上に、潜熱蓄熱材10単体に比べ、最大30℃近くまで融点を低く調整した物性となる。
 従って、本実施形態1に係る潜熱蓄熱材組成物1によれば、潜熱蓄熱材10に添加剤(融点調整剤13)を加えることにより、潜熱蓄熱材10の融点を大幅に調整できると共に、この融点調整剤13が配合されても、より大きな蓄熱量を得ることができる、という優れた効果を奏する。
 また、本実施形態1の潜熱蓄熱材組成物1では、糖アルコール類に属する物質(融点調整剤13)は、エリスリトール(C10)、キシリトール(C12)、またはマンニトール(C14)のうち、少なくともいずれか一つを含むものであること、を特徴とする。この特徴により、潜熱蓄熱材組成物1の融点が、潜熱蓄熱材10単体に比べ、融点を効果的に低く調整できる。また、融点調整剤13自体が、熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備しているため、蓄熱材の物性として優れており、融点調整剤13の添加により、潜熱蓄熱材組成物1全体の重量に占める潜熱蓄熱材10の配合比率が低くなっても、潜熱蓄熱材組成物1の蓄熱量の低下が、効果的に抑制できている。
 また、本実施形態1の潜熱蓄熱材組成物1では、第1の添加剤とは別の添加剤で、第2の添加剤として、硫酸塩である硫酸アンモニウム((NHSO)(融点調整剤14)が配合されていること、当該潜熱蓄熱材組成物1全体のうち、硫酸アンモニウムは、潜熱蓄熱材10の水和水(水和水12)1molあたり、前述の式(3),(4)を満たす濃度であること、を特徴とする。この特徴により、融点調整剤14が、式(4)に示すような比較的少ない添加量で配合されているだけで、融点調整剤14を含有する潜熱蓄熱材組成物1Eは、潜熱蓄熱材10Eに、第1の添加剤である融点調整剤13だけを加えた場合に比べ、蓄熱量を約20%増大することができると共に、融点を、15℃前後も低く調整できた物性となる。
 また、本実施形態1の潜熱蓄熱材組成物1では、無機塩水和物10(潜熱蓄熱材10)は、ヒドロキシメタンスルフィン酸塩であり、ヒドロキシメタンスルフィン酸塩は、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(CHNaOS・2HO)(潜熱蓄熱材10A)であること、を特徴とする。この特徴により、潜熱蓄熱材10Aを主成分とした潜熱蓄熱材組成物1Aは、使用上、蓄熱し放熱するときの温度帯域を50℃前後とし、150kJ/kg程度の蓄熱量で十分な場合に利用することができる。
 また、本実施形態1の潜熱蓄熱材組成物1では、無機塩水和物10は、酢酸塩であり、酢酸塩は、酢酸ナトリウム3水和物(CHCOONa・3HO)(潜熱蓄熱材10B)であること、を特徴とする。この特徴により、酢酸ナトリウム3水和物は、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材10Bとなる上、添加した融点調整剤13が潜熱蓄熱材10Bの水和水12に溶解することで、負の溶解熱(吸熱)が発生する。同時に、融点調整剤13で、融解に伴う潜熱(吸熱)が発生する場合もある。
 そのため、潜熱蓄熱材10Bを主成分とした潜熱蓄熱材組成物1Bでは、融点が、潜熱蓄熱材10B単体の融点に比べ、20℃程度低くなると共に、これらの吸熱により、潜熱蓄熱材10B単体の蓄熱量276kJ/kgを超えることも可能な程、非常に高い熱量の熱を蓄えることができる。また、酢酸ナトリウム3水和物は、市場で幅広く流通して入手し易く、安価である。
 また、本実施形態1の潜熱蓄熱材組成物1では、無機塩水和物10は、二リン酸塩(ピロリン酸塩)またはリン酸塩であり、二リン酸塩は、二リン酸ナトリウム10水和物(Na・10HO)(潜熱蓄熱材10C)であること、を特徴とする。この特徴により、二リン酸ナトリウム10水和物は、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材10Cとなる上、添加した融点調整剤13が潜熱蓄熱材10Cの水和水12に溶解することで、負の溶解熱(吸熱)が発生する。同時に、融点調整剤13で、融解に伴う潜熱(吸熱)が発生する場合もある。
 そのため、潜熱蓄熱材10Cを主成分とした潜熱蓄熱材組成物1Cでは、融点が、潜熱蓄熱材10C単体の融点に比べ、15℃程度低くなると共に、これらの吸熱により、潜熱蓄熱材10C単体の蓄熱量241kJ/kgを超えることも可能な程、非常に高い熱量の熱を蓄えることができる。また、二リン酸ナトリウム10水和物は、市場で幅広く流通して入手し易く、安価である。
 また、本実施形態1の潜熱蓄熱材組成物1では、無機塩水和物10は、ミョウバン水和物であること、を特徴とする。この特徴により、ミョウバン水和物で構成した潜熱蓄熱材10Dでは、相変化に伴う潜熱が比較的大きく、かつ「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」を溶解させる水分が、ミョウバン水和物をなす構造の中に含まれている。そのため、このような潜熱蓄熱材10Dを主成分とする潜熱蓄熱材組成物1Dでは、ミョウバン自体に生じる比較的大きな融解潜熱と、融点調整剤13に伴う融解潜熱と、負の溶解熱との足し合わせにより、潜熱蓄熱材組成物1Dに蓄熱できる蓄熱量も大きくできる。よって、ミョウバン水和物を主成分とする潜熱蓄熱材10Dを含む潜熱蓄熱材組成物1Dは、大容量の熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備できている点で、優れている。
 また、本実施形態1の潜熱蓄熱材組成物1では、ミョウバン水和物は、アンモニウムミョウバン12水和物(AlNH(SO・12HO)、または、カリウムミョウバン12水和物(AlK(SO・12HO)(潜熱蓄熱材10D)であること、を特徴とする。この特徴により、アンモニウムミョウバン12水和物やカリウムミョウバン12水和物は、市場で幅広く流通して入手し易く、安価である。
 また、本実施形態1の潜熱蓄熱材組成物1では、無機塩水和物10は、硫酸塩であり、硫酸塩は、硫酸アルミニウム水和物(Al(SO・nHO)(2≦n)(潜熱蓄熱材10E)であること、を特徴とする。この特徴により、硫酸アルミニウム水和物は、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材10Eとなる上、添加した融点調整剤13(または、融点調整剤13及び融点調整剤14の両方の添加剤)が潜熱蓄熱材10Eの水和水に溶解することで、負の溶解熱(吸熱)が発生する。同時に、融点調整剤13及び融点調整剤14の融解に伴う潜熱(吸熱)が発生する場合もある。
 そのため、潜熱蓄熱材10Eを主成分とした潜熱蓄熱材組成物1Eでは、融点が、潜熱蓄熱材10E単体の融点に比べ、15~30℃程度低くなると共に、これらの吸熱により、200kJ/kgを上回る高い熱量の熱を蓄えることができる。特に、潜熱蓄熱材組成物1Eは、主成分である潜熱蓄熱材10Eの水和水(水和水12)以外、全く水を含有させずに構成されているため、硫酸アルミニウムの一部が、添加した水に起因して溶解し、潜熱蓄熱材組成物1Eが変性、変質してしまうこともない。
 (実施形態2)
 次に、本発明の他の態様における潜熱蓄熱材組成物について、実施形態2(実施例6,7)を、図27~図36に基づいて詳細に説明する。本実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物は、例えば、太陽光発電システムや燃料電池システムのほか、自動車のエンジン等による熱供給源において、その作動時に生じる排熱を回収し、潜熱蓄熱材に蓄熱した熱エネルギを積極的に活用する目的で用いられる。
 このような対象の熱供給源で生じる排熱は、概ね60℃前後~80℃前後の範囲内にある帯域の熱であり、コジェネレーションのガスエンジンシステム、ボイラーシステム等の高温域熱源の排熱温度より低い、いわゆる低温域熱源から生じる熱である。蓄熱と放熱は、本発明に係る潜熱蓄熱材組成物によって行われ、この潜熱蓄熱材組成物は、本実施形態2では、蓄熱材充填容器に充填され、この蓄熱材充填容器は、熱エネルギの活用を図る所定の収容手段の空間内に収容される。
 はじめに、潜熱蓄熱材組成物について、説明する。図27は、実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図である。図27に示すように、潜熱蓄熱材組成物101は、相変化に伴う潜熱の出入りにより、蓄熱または放熱を可能とする潜熱蓄熱材110に、添加剤である融点調整剤113を配合してなる。潜熱蓄熱材110は、本実施形態2では、主成分をミョウバンとする無機塩水和物からなる。
 具体的には、潜熱蓄熱材110は、アンモニウムミョウバン(硫酸アンモニウムアルミニウム・12水和物)(AlNH(SO・12HO)である。アンモニウムミョウバンの物性は、融点93.5℃、常温では固体の物質であり、アンモニウムミョウバンが、単体で融点未満の90℃程度に加熱されたとしても、アンモニウムミョウバンは、ほとんど溶融することなく、潜熱を蓄熱することもできない。
 なお、無機塩水和物からなる潜熱蓄熱材110は、アンモニウムミョウバン以外にも、例えば、カリウムミョウバン12水和物(AlK(SO・12HO)、クロムミョウバン(CrK(SO・12HO)、鉄ミョウバン(FeNH(SO・12HO)等、1価の陽イオンの硫酸塩M (SO)と、3価の陽イオンの硫酸塩MIII (SOとの複硫酸塩である「ミョウバン」であっても良い。また、この「ミョウバン」に含まれる3価の金属イオンは、アルミニウムイオン、クロムイオン、鉄イオン以外に、例えば、コバルトイオン、マンガンイオン等の金属イオンでも良い。さらに、潜熱蓄熱材110は、このような「ミョウバン」に属する物質を、少なくとも二種以上含む混合物、または混晶を主成分とした蓄熱材であっても良い。
 融点調整剤113は、潜熱蓄熱材110の融点(93.5℃)を、必要に応じて任意の温度に調整する添加剤であり、本実施形態2では、調整後の融点を、概ね60℃前後~80℃前後の範囲に収める特性を有する。融点調整剤113は、潜熱蓄熱材110との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質である。
 具体的には、融点調整剤113は、例えば、エリスリトール(C10)(本実施形態2の実施例6)、キシリトール(C12)(本実施形態2の実施例7)等、主として食品添加物に用いられている糖アルコールに属した物質からなる。糖アルコールは、アルドースやケトースのカルボニル基を還元して生成する糖の一種であり、水と溶解する。なお、潜熱蓄熱材組成物101全体に占める融点調整剤113の配合比率は、1molの潜熱蓄熱材110に対し、1.59~5.57molの範囲内である。その理由については、後述する。
 ここで、上述した「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」の定義について、説明する。前述したように、潜熱蓄熱材組成物101は、アンモニウムミョウバン(硫酸アンモニウムアルミニウム・12水和物)からなる潜熱蓄熱材110を主成分に、融点調整剤113を配合してなる。融点調整剤113が潜熱蓄熱材110に溶解するとき、この融点調整剤113において、外部から熱を吸収して吸熱反応が生じるものを、本実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物101では、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」と定義している。
 なお、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」には、先に例示したエリスリトールやキシリトールのほかに、例えば、マンニトール(C14)、ソルビトール(C14)、ラクチトール(C122411)等の「糖アルコール類に属する物質」がある。また、塩化カルシウム六水和物(CaCl・6HO)、塩化マグネシウム六水和物(MgCl・6HO)、塩化カリウム(KCl)、塩化ナトリウム(NaCl)等の「塩化物に属する物質」がある。
 また、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上を含む場合や、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上含む場合も該当する。さらに、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のいずれかと、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のいずれかとの混合物もある。
 その他、取扱いに注意が必要となり、本実施形態2において、潜熱蓄熱材組成物としての使用は好ましくないが、例えば、硝酸アンモニウムや塩素酸カリウム等についても、水に溶解した際に吸熱反応を呈するため、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」には該当する。
 図28は、実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物で、相変化により固相状態にあるときの様子と液相状態にあるときの様子とを、それぞれ模式的に示す図である。潜熱蓄熱材組成物101の温度が、融点調整剤113により調整された潜熱蓄熱材110の融点より低いと、図28(a)に示すように、潜熱蓄熱材組成物101は固相状態にあり、ミョウバン111と水和水112とからなる潜熱蓄熱材110は、融点調整剤113と溶解しない。
 なお、本実施形態2では、潜熱蓄熱材110がアンモニウムミョウバン(硫酸アンモニウムアルミニウム・12水和物)であるため、ミョウバン111は、硫酸アンモニウムアルミニウムに対応し、水和水112は、12水和物をなす水和水に対応する。このような関係の下で、ミョウバン111と水和水112はそれぞれ、アンモニウムミョウバンを含むミョウバン水和物全体に対応した総称となっている。
 潜熱蓄熱材組成物101の温度が、融点調整剤113による調整後の潜熱蓄熱材110の融点より高くなると、図28(b)に示すように、潜熱蓄熱材110中のミョウバン111が融解して水和水112と分離すると共に、融点調整剤113が、この水和水112に溶解し、潜熱蓄熱材組成物101全体は液相状態になる。ミョウバン111の融解時には、固相状態から液相状態への相変化に伴う融解潜熱が、ミョウバン111に蓄えられる。同時に、融点調整剤113の水和水112への溶解により、融点調整剤113に負の溶解熱が発生する。
 そのため、潜熱蓄熱材組成物101が、それ自体の融点を超えた高い温度で加熱されると、潜熱蓄熱材組成物101は、固相状態から液相状態に相変化することにより、潜熱蓄熱材組成物101は、上述した融解熱(吸熱)の熱量と負の溶解熱(吸熱)の熱量との和となる総熱量の熱を、蓄熱量として蓄えることができる。
 その反対に、潜熱蓄熱材組成物101が、それ自体の凝固点を下回る低い温度まで冷却されると、図28(a)に示すように、液相状態の潜熱蓄熱材組成物101中の融点調整剤113と均一に混合されていた水和水112が、融点調整剤113から分離する。分離した水和水112はミョウバン111と水和反応して、潜熱蓄熱材110が生成されると共に、ミョウバン111は、液相状態から固相状態への相変化に伴う凝固潜熱を放出する。同時に、水和水112と融点調整剤113では、溶解前後で異なる熱エネルギ差分に相当する熱が放出される。
 これにより、潜熱蓄熱材組成物101が、それ自体の凝固点を下回る低い温度に冷却されると、潜熱蓄熱材組成物101は、液相状態から固相状態に相変化することにより、上述した融解熱(放熱)の熱量と、上述したエネルギ差相当分の熱による熱量との和となる総熱量の熱を、放熱量として放出することができる。
 潜熱蓄熱材組成物101の使用時に、ミョウバン111から分離した水和水112が、後述する漏洩防止用内袋140から外部に放散しないよう、潜熱蓄熱材組成物101が、液密な状態で漏洩防止用内袋140に充填されていることが重要である。その理由として、潜熱蓄熱材組成物101は、その使用にあたり、熱供給側からの排熱に基づいて蓄熱を行い、この蓄熱に基づく放熱を熱提供側に行うまでの1サイクルを、複数回にわたって繰り返す特性を要する。
 このような特性を呈するには、潜熱蓄熱材組成物101では、図28に示すように、固相と液相との間における相変化が、当該潜熱蓄熱材組成物101の潜熱蓄熱材110の融点を境に、可逆的に行われなければならない。分離した水和水112が、外部に放散してしまうと、液相から固相に相変化するにあたり、潜熱蓄熱材110(アンモニウムミョウバン)を生成するのに必要な水和水を、ミョウバン111に伴うことができず、固相状態の潜熱蓄熱材組成物101が生成できなくなるからである。
 但し、水和水112が万一、漏洩防止用内袋140から放散しても、水蒸気が漏洩防止用内袋140の内部に流入できる状態にあり、この水蒸気が、放散した分の水和水112に代えて補完できる場合には、固相状態の潜熱蓄熱材組成物101の生成が可能になることもある。
 次に、潜熱蓄熱材組成物において、融点調整剤113を構成する物質により、蓄熱の性能に与える影響を確認する目的で、実験18~実験21の調査実験を行った。本実施形態2の実施例6に係る実験18は、融点調整剤113をエリスリトール(C10)とした潜熱蓄熱材組成物101A(101)を、試料とした実験である。本実施形態2の実施例7に係る実験19は、融点調整剤113をキシリトール(C12)とした潜熱蓄熱材組成物101B(101)を、試料とした実験である。
 実験20は、実施例6,7の比較例6として行った実験で、融点調整剤113Cを無水硫酸ナトリウム(NaSO)とした潜熱蓄熱材組成物101Cを、試料とした実験である。実験21は、実施例6,7の比較例7として行った実験で、融点調整剤を添加していない潜熱蓄熱材110だけの試料で行った実験である。
 本出願人は、実験18~実験21を通じて、本実施形態2の実施例6,7に係る潜熱蓄熱材組成物101(101A,101B)を、比較例6に係る潜熱蓄熱材組成物101Cと、比較例7に係る潜熱蓄熱材110とを対比して、潜熱蓄熱材組成物101の有意性を確認した。図29は、比較例6に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図である。
<実験方法>
 調査実験では、周知の示差走査熱量測定装置(DSC:Differential scanning calorimetry)を用いて、その試料台に載せた試料10mgに、空気30ml/min.の雰囲気ガスを晒して密閉した状態の下で、試料の蓄熱量を測定。蓄熱量は、実験18~実験20では、常温から90℃になるまで、試料を2℃/min.の加熱速度で加熱し、90℃の温度で20分間保持した後に測定。実験21では、蓄熱量は、常温から98℃になるまで、試料を2℃/min.の加熱速度で加熱し、98℃の温度で5分間保持した後に測定。
<実験18~実験21の共通条件>
・潜熱蓄熱材110;アンモニウムミョウバン(硫酸アンモニウムアルミニウム・12水:AlNH(SO・12HO)
<実験18の条件>
・潜熱蓄熱材組成物101Aの構成成分;潜熱蓄熱材110と融点調整剤113(図27参照)
・融点調整剤113;エリスリトール(C10)(=融点調整剤113A)
・エリスリトールの物性は;分子量[g/mol]122.12、融点約119℃
・潜熱蓄熱材組成物101全体の重量に対するエリスリトールの配合比率;50wt%
 (潜熱蓄熱材110:融点調整剤113A=1:1)
・1molの潜熱蓄熱材110に対し、エリスリトールのモル数=3.71[mol/mol]
<実験19の条件>
・潜熱蓄熱材組成物101Bの構成成分;潜熱蓄熱材110と融点調整剤113(図27参照)
・融点調整剤113;キシリトール(C12)(=融点調整剤113B)
・キシリトールの物性;分子量[g/mol]152.15、融点約92~96℃
・潜熱蓄熱材組成物101全体の重量に対するキシリトールの配合比率;50wt%
 (潜熱蓄熱材110:融点調整剤113B=1:1)
・1molの潜熱蓄熱材110に対し、キシリトールのモル数=2.98[mol/mol]
<実験20の条件>
・潜熱蓄熱材組成物101Cの構成成分;潜熱蓄熱材110と融点調整剤113C(図29参照)
・融点調整剤113C;無水硫酸ナトリウム(NaSO
・潜熱蓄熱材組成物101全体の重量に対する無水硫酸ナトリウムの配合比率;50wt%
 (潜熱蓄熱材110:融点調整剤113C=1:1)
<実験21の条件>
・融点調整剤;無添加
・潜熱蓄熱材110の配合比率;100wt%
 (潜熱蓄熱材110:融点調整剤=100:0)
 図30は、実施形態2で、実施例6に係る潜熱蓄熱材組成物の温度と蓄熱量の時間変化を示すグラフであり、融点調整剤をエリスリトールとした場合の実験結果を示すグラフである。図31は、実施形態2で、実施例7に係る潜熱蓄熱材組成物の温度と蓄熱量の時間変化を示すグラフであり、融点調整剤をキシリトールとした場合の実験結果を示すグラフである。図32は、実施形態2で、比較例6に係る潜熱蓄熱材組成物の温度と蓄熱量の時間変化を示すグラフであり、融点調整剤を無水硫酸ナトリウムとした場合の実験結果を示すグラフである。図33は、実施形態2で、比較例7に係る潜熱蓄熱材単体の温度と蓄熱量の時間変化を、実験測定値で示すグラフである。
 図30~図33に示すグラフでは、縦軸左側の目盛りが、試料で単位時間に蓄熱または放熱した熱量を示しており、この目盛りの「負」の領域は、試料に吸熱される熱量を示し、「正」の領域は、試料から放熱される熱量を示す。また、試料は、時間経過と共に推移する熱量の線図の中で、熱量の絶対値が一時的に大きくなり、最大値(ピークトップ)に達した時刻tに対応する試料の温度T(融点と定義)となったとき、最大の蓄熱量を呈する条件となる。
 試料の融解潜熱は、熱量の線図の中で、蓄熱量のピークの開始時間と終了時間との間で、熱量を積算して得られるピーク面積S(図30~図33中、斜線の部分)の大きさで示されている。また、試料の熱量の単位は〔μW〕で、試料の質量の単位は〔mg〕であるが、単位換算を行った上で、蓄熱量の単位は、〔kJ/kg〕としている。
<実験結果>
 実施例6に係る潜熱蓄熱材組成物101Aでは、図30に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Ttは76℃で、蓄熱量Stは334kJ/kgであった(実験18)。実施例7に係る潜熱蓄熱材組成物101Bでは、図31に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tuは62℃で、蓄熱量Suは288kJ/kgであった(実験19)。比較例6に係る潜熱蓄熱材組成物101Cでは、図32に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Tvは87℃で、蓄熱量Svは171kJ/kgであった(実験20)。
 比較例6では、理由は解明できていないが、潜熱蓄熱材組成物101Cのうち、無水硫酸ナトリウムが、50wt%までアンモニウムミョウバンに添加されても、潜熱蓄熱材組成物101C中の潜熱蓄熱材110の融点は、87℃までしか低下しなかった。比較例7に係る潜熱蓄熱材110単体では、図33に示すように、蓄熱ピークの時刻t1に対応する温度Twは93.5℃で、蓄熱量Swは270kJ/kgであった(実験21)。
<考察>
 図34は、実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物の有意性をグラフで示した説明図である。潜熱蓄熱材110以外に何ら添加剤を配合していないアンモニウムミョウバン単体(図34では、「PCM」と表示)に蓄熱できる熱量は、比較例7より270kJ/kg(図34中、「蓄熱量Q」に相当)であることが判る。比較例7に係る実験21の結果は、一般的に知られているアンモニウムミョウバンの蓄熱量の値と概ね一致し、融点93.5℃についても一致している。
 比較例6では、アンモニウムミョウバン(潜熱蓄熱材110)に無水硫酸ナトリウム(融点調整剤113C)を加えた潜熱蓄熱材組成物101Cにおいて、蓄熱特性を持たない無水硫酸ナトリウムが配合されているために、潜熱蓄熱材組成物101Cの単位質量当たりに蓄熱できる潜熱蓄熱材110の蓄熱量Q0(Q0<Q)は、QよりQ1(Q1<Q)だけ低減した熱量になるものと考えられる。
 実際に比較例6,7を基にして、低減してしまう熱量Q1を算出してみると、
 Q1=(Q-Q0)
 Q1=270(kJ/kg)-171(kJ/kg)≒100(kJ/kg)
 低減分の熱量Q1は、約100(kJ/kg)にも及び、アンモニウムミョウバン単体の蓄熱量270(kJ/kg)に対し、約37%に相当する分の損失となる。
 これに対し、実施例6では、潜熱蓄熱材組成物101Aにおいて、アンモニウムミョウバン(潜熱蓄熱材110)の水和水と融点調整剤113A(エリスリトール)との溶解時に、エリスリトールが負の溶解熱を生じる一方で、アンモニウムミョウバンが、固相状態から液相状態への相変化に伴った融解潜熱を蓄える。
 潜熱蓄熱材組成物101Aは、このような物性となっているために、潜熱蓄熱材組成物101Aの単位質量当たりに蓄熱できる蓄熱総量は、PCM蓄熱分として、潜熱蓄熱材110の蓄熱量Q0(アンモニウムミョウバン単体の蓄熱量270(kJ/kg)の50%と考えられるため、Q0=0.5×Q)と、溶解熱相当分として、エリスリトールで生じる熱量Q2との和に相当する熱量になると考えられる。
 実際に実施例6と比較例7を基にして、増大する熱量Q2を算出してみると、
 Q0=135(kJ/kg)と仮定
 Q2=(蓄熱量St-Q0)
 Q2=334(kJ/kg)-135(kJ/kg)≒200(kJ/kg)
 エリスリトールによる溶解熱相当分の熱量Q2は、約200(kJ/kg)にも及び、PCM蓄熱分の135(kJ/kg)に対し、約1.5倍に相当する分の上乗せとなる。
 なお、エリスリトール(融点調整剤113A)を配合した潜熱蓄熱材組成物101Aでは、融点が76℃であり、比較例6に係る潜熱蓄熱材組成物101Cの融点87℃より、11℃も低くなっているが、その理由については、現段階で解明できていない。
 ここで、潜熱蓄熱材組成物101において、添加する融点調整剤113の配合比率を、1molの潜熱蓄熱材110に対し、1.59~5.57molの範囲内とする理由について、融点調整剤113として、エリスリトール(融点調整剤113A)を一例に挙げて説明する。融点調整剤113Aの濃度が下限値1.59molである場合、単位換算により、潜熱蓄熱材組成物101全体の重量に占める融点調整剤113Aの配合比率は30wt%となる。その反対に、融点調整剤113Aの濃度が上限値5.57molである場合、単位換算により、潜熱蓄熱材組成物101全体の重量に占める融点調整剤113Aの配合比率は60wt%となる。
 実施例6は、エリスリトールの配合比率を50wt%とした実験18であったが、本出願人は、実験18に関連して、エリスリトールの配合比率を様々に変化させた複数の実験を行った。その結果の掲載は省略するが、エリスリトールの添加量が、潜熱蓄熱材組成物101Aに対し30~60wt%の範囲内にあれば、図30に示したように、潜熱蓄熱材組成物101Aのピーク時の蓄熱量を示したグラフの挙動、熱量のピークトップ、及び蓄熱量に関する実験結果と、実験18の結果とを対比しても、大きな差異がないことが、複数の実験を通じて確認できた。
 すなわち、エリスリトールの添加量が30~60wt%の範囲内にあるときには、エリスリトールの添加量が単に増大しても、潜熱蓄熱材組成物101Aの融点は、75~76℃で変化せず、潜熱蓄熱材組成物101Aの蓄熱量も約330(kJ/kg)である。しかしながら、エリスリトールの添加量が、30~60wt%の範囲から外れると、熱量のピークトップが2つに分かれてしまう等、新たな現象が生じてしまい、潜熱蓄熱材組成物として好ましくないことも確認できた。
 再び考察に戻り、実施例7について考察を行う。実施例6と同様、実施例7でも、潜熱蓄熱材組成物101Bにおいて、潜熱蓄熱材110(アンモニウムミョウバン)の水和水と融点調整剤113B(キシリトール)との溶解時に、キシリトールが負の溶解熱を生じる一方で、アンモニウムミョウバンが、固相状態から液相状態への相変化に伴った融解潜熱を蓄える。
 潜熱蓄熱材組成物101Bは、このような物性となっているために、潜熱蓄熱材組成物101Bの単位質量当たりに蓄熱できる蓄熱総量は、PCM蓄熱分として、潜熱蓄熱材110の蓄熱量Q0(アンモニウムミョウバン単体の蓄熱量270(kJ/kg)の50%と考えられるため、Q0=0.5×Q)と、溶解熱相当分として、キシリトールで生じる熱量Q3との和に相当する熱量になると考えられる。
 実際に実施例7と比較例7を基にして、増大する熱量Q3を算出してみると、
 Q0=135(kJ/kg)と仮定
 Q2=(蓄熱量Su-Q0)
 Q2=288(kJ/kg)-135(kJ/kg)≒150(kJ/kg)
 キシリトールによる溶解熱相当分の熱量Q3は、約150(kJ/kg)にも及び、PCM蓄熱分の135(kJ/kg)に対し、約1.1倍に相当する分の上乗せとなる。
 なお、キシリトール(融点調整剤113B)を配合した潜熱蓄熱材組成物101Bでは、融点が62℃であり、エリスリトール(融点調整剤113A)を配合した潜熱蓄熱材組成物101Aの融点76℃より、14℃も低くなっている。また、潜熱蓄熱材組成物101Bの融点62℃は、比較例7に係る潜熱蓄熱材組成物101Cの融点87℃より、25℃も低くなっているが、その理由については、現段階で解明できていない。
 次に、本実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物101を充填容器に収容する手段の一例について、図35を用いて説明する。図35は、実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物を封入袋に収容するまでの一連の流れを示す工程図である。
 潜熱蓄熱材組成物101は、充填容器として、例えば、図35に示すように、漏洩防止用内袋140と、封入袋150との2種の袋等を用いて収容される。漏洩防止用内袋140は、例えば、厚さ0.02mm程度の薄いポリエチレン(PE:polyethylene)製の包装用袋等である。
 封入袋150は、例えば、ポリエチレン(PE:polyethylene)、ポリプロピレン (PP:polypropylene)、ポリエチレンテレフタラート(PET:polyethylene terephthalate)製で、厚さ0.05~0.15mm程度のフィルム状の樹脂の外側に、アルミ箔を蒸着した二層以上の構造を持つラミネート袋であり、柔軟性を有した包装用袋等である。封入袋150は、大きさの異なる袋を2枚1組として、入れ子のように、2枚(第1封入袋150A、第2封入袋150B)重ね合わせて包み込んだ二重袋の状態で用いられる。
 具体的に説明する。潜熱蓄熱材組成物101は、漏洩防止用内袋140内に充填された後、この漏洩防止用内袋140の折返し部142で封止して封入される(図35中、(a)参照)。この潜熱蓄熱材組成物101を封入した蓄熱材封入物102は、内側の第1封入袋150A内に、開口151を通じて収容される(図35中、(b))。その後、図35中、(c)に示すように、周知の真空脱気シーラにより、第1封入袋150A内を吸引しながら脱気すると同時に、第1封入袋150Aの開口151を融着した封止部152で、第1封入袋150Aを完全に封止する(図35中、(d))。
 このとき、蓄熱材封入物102を充填した漏洩防止用内袋140が、収縮した第1封入袋150Aに密着した状態になるまで、吸引を行って第1封入袋150Aの開口151を封止する。これにより、蓄熱材封入物102を第1封入袋150Aに内包した蓄熱材封入プレパック103Aが作製される。
 次に、作製した蓄熱材封入プレパック103Aは、開口151を通じて、外側の第2封入袋150B(封入袋150)内に収容される。この後、図35中、(e)に示すように、再び真空脱気シーラにより、第2封入袋150B内を吸引しながら脱気すると同時に、第2封入袋150Bの開口151(図35中、(b)参照)を融着した封止部152で、第2封入袋150Bを完全に封止する(図35中、(f))。
 このとき、蓄熱材封入プレパック103Aが、収縮した第2封入袋150Bに密着した状態になるまで、吸引を行って第2封入袋150Bの開口151を封止する。かくして、熱エネルギの活用を図る所定の収容手段の空間内に、潜熱蓄熱材組成物101を収容する態様として、蓄熱材封入物102を内包した漏洩防止用内袋140を、二重袋構造の封入袋150(第1封入袋150A、第2封入袋150B)で覆った蓄熱材封入パック103が、作製される。
 潜熱蓄熱材組成物101が、このような態様で充填容器に収容されていると、潜熱蓄熱材組成物101を封入袋150内に封入するときに、潜熱蓄熱材組成物101の漏洩・飛散に起因した異物が、封入袋150の封止部152等に付着するのを、効果的に抑止できる。そのため、二重袋構造の封入袋150は、このような異物による弊害を受けずに、しっかりと封止できており、漏洩防止用内袋140内に充填された潜熱蓄熱材組成物101は、封入袋150の外部から漏れ出ることなく、より確実に封入袋150内に収容できている。
 次に、潜熱蓄熱材組成物101を蓄熱槽で使用する場合について、図36を用いて簡単に説明する。図36は、本実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物を蓄熱槽に設けた様子を例示した説明図である。潜熱蓄熱材組成物101は、図35に例示したような充填容器に収容され、潜熱蓄熱材組成物101を収容した充填容器は、熱エネルギの活用を図る所定の収容手段の空間内に収容されるが、その収容手段の一つに、図36に例示するような蓄熱槽160がある。蓄熱槽160は、例えば、工場や事業所、家庭等で使用される種々の設備から生じる排熱を回収し、この排熱により、潜熱蓄熱材組成物101に蓄熱した熱エネルギを積極的に活用する目的で設置される。
 蓄熱槽160では、槽内に貯めた水等の熱媒体161が、排熱により加熱され、熱媒体161を介して、潜熱蓄熱材組成物101が、約60前後~80℃前後の温度帯域で蓄熱する。潜熱蓄熱材組成物101に蓄熱した熱は、このような温度帯域で放熱され、供給先の設備の熱エネルギとして活用される。前述したように、潜熱蓄熱材組成物101は、蓄熱材封入パック103として、漏洩防止用内袋140と二重構造の封入袋150とに封入されており、図36に示すように、蓄熱槽160には、複数の蓄熱材封入パック103が収容される。
 次に、本実施形態2の潜熱蓄熱材組成物101の作用・効果について説明する。本実施形態2の潜熱蓄熱材組成物101は、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材110に、該潜熱蓄熱材110の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物101(101A,101B)において、潜熱蓄熱材110は、無機塩水和物からなること、添加剤は、潜熱蓄熱材110の融点を調整する融点調整剤113(113A,113B)であり、潜熱蓄熱材110に含まれる水和水への溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質であること、を特徴とする。
 この特徴により、融点調整剤113が添加された潜熱蓄熱材組成物101でも、潜熱蓄熱材組成物101の蓄熱量は、融点調整剤113の添加に起因して低下しない。しかも、本実施形態2のように、潜熱蓄熱材110が、ミョウバン水和物で構成されていると、潜熱蓄熱材110は高い蓄熱量を保持できるため、このような潜熱蓄熱材110を含む潜熱蓄熱材組成物101も、より高い蓄熱量を保持できる物性となる。また、潜熱蓄熱材組成物101の融点も、潜熱蓄熱材110単体状態の融点(93.5℃)より、30℃以上も低くすることができるため、潜熱蓄熱材組成物101は、概ね60℃前後~80℃前後の範囲内を対象とした温度帯域の排熱に基づいて、蓄熱できるようになる。
 従って、本実施形態2に係る潜熱蓄熱材組成物101によれば、潜熱蓄熱材110に添加剤113を加えることにより、潜熱蓄熱材110の融点を大幅に調整できると共に、この添加剤113が配合されても、より大きな蓄熱量を得ることができる、という優れた効果を奏する。
 また、本実施形態2の潜熱蓄熱材組成物101では、融点調整剤113A,113B(113)は、糖アルコールに属する物質を少なくとも含んでいること、を特徴とする。この特徴により、ミョウバン水和物である潜熱蓄熱材110に含まれる水和水に、糖アルコール類の融点調整剤113が溶解することで、粘度が増大し、潜熱蓄熱材110と融点調整剤113との密度差に起因して潜熱蓄熱材110と融点調整剤113とが分離するのを、防止することができる。よって、潜熱蓄熱材110と融点調整剤113との不均一化が発生しないため、潜熱蓄熱材組成物101は、化学的に安定した蓄熱材となり得る。しかも、ミョウバン水和物や、糖アルコール類等の食品添加剤は、無毒で非危険物であるため、取扱いが容易である上に、安価でもある。
 また、本実施形態2の潜熱蓄熱材組成物101Aでは、融点調整剤113(113A)は、エリスリトール(C10)であること、を特徴とする。この特徴により、潜熱蓄熱材組成物101Aの融点が、75~76℃に調整できる。また、潜熱蓄熱材組成物101Aは、約330(kJ/kg)という大容量の熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備できるため、蓄熱材の物性として優れている。
 また、本実施形態2の潜熱蓄熱材組成物101Aでは、当該潜熱蓄熱材組成物101A全体の重量に占めるエリスリトール(C10)(融点調整剤113A)の配合比率は、30~60wt%の範囲内であること、を特徴とする。この特徴により、使用中に万一、潜熱蓄熱材組成物101Aに含有するエリスリトールの配合比率に変動が生じても、その配合比率が30~60wt%の範囲内であれば、潜熱蓄熱材組成物101Aの融点を、75~76℃に保つことができる。
 また、本実施形態2の潜熱蓄熱材組成物101Bは、融点調整剤113(113B)は、キシリトール(C12)であること、を特徴とする。この特徴により、潜熱蓄熱材組成物101Bの融点が、62℃に調整できる。また、潜熱蓄熱材組成物101Bは、約280(kJ/kg)という大容量の熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備できるため、蓄熱材の物性として優れている。
 また、本実施形態2の潜熱蓄熱材組成物101では、無機塩水和物は、ミョウバン水和物であること、を特徴とする。この特徴により、ミョウバン水和物で構成した潜熱蓄熱材110では、相変化に伴う潜熱が比較的大きく、かつ「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」である融点調整剤113を溶解させる水分(参照する図28中、水和水112)が、ミョウバン水和物をなす構造の中に含まれているため、このような潜熱蓄熱材110を主成分とする潜熱蓄熱材組成物101では、比較的大きな融解潜熱と負の溶解熱との足し合わせにより、潜熱蓄熱材110に蓄熱できる蓄熱量も大きくできる。よって、ミョウバン水和物を主成分とする潜熱蓄熱材110を含む潜熱蓄熱材組成物101は、大容量の熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備できている点で、優れている。
 また、本実施形態2の潜熱蓄熱材組成物101では、ミョウバン水和物は、アンモニウムミョウバン12水和物(AlNH(SO・12HO)、または、カリウムミョウバン12水和物(AlK(SO・12HO)であること、を特徴とする。この特徴により、アンモニウムミョウバン12水和物やカリウムミョウバン12水和物は、市場で幅広く流通して入手し易く、安価である。
 以上において、本発明を、実施形態1では、実施例1~5、及び比較例1~5に、実施形態2では、実施例6,7、及び比較例6,7に、それぞれ即して説明したが、本発明は上記実施形態1の実施例1~5、及び比較例1~5、及び上記実施形態2の実施例6,7、及び比較例6,7に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できる。
(1)例えば、実施形態1の実施例1~5、及び比較例1~5では、潜熱蓄熱材組成物1に融点調整剤13(融点調整剤13A、または融点調整剤13B)を、図4,7,12,17,20に示す配合比率でそれぞれ添加したが、融点調整剤13の配合比率はあくまでも例示に過ぎず、本発明の一態様における潜熱蓄熱材組成物の使用上、支障が生じなければ、第1の添加剤及び第2の添加剤とも、本発明の一態様における潜熱蓄熱材組成物に対する融点調整剤の配合比率は、適宜変更可能である。
(2)また、実施形態1では、融点調整剤13の配合により、潜熱蓄熱材組成物1の融点を、実施例1の場合で50℃前後、実施例2の場合で40℃前後、実施例3の場合で約65~75℃の温度帯域、実施例4の場合で82℃前後、実施例5の場合で約75~90℃の温度帯域と、それぞれ所望の温度帯域に調整したが、融点調整剤により調整される、本発明の一態様における潜熱蓄熱材組成物の融点は、これらの温度帯域に限定されるものではなく、本発明の一態様における潜熱蓄熱材組成物から放熱される熱を利用する熱供給先で、必要とする熱源の温度に対応した温度に調整されたものであれば良い。
(3)また、実施形態1において、潜熱蓄熱材を、実施例1では、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(水和水は2個)とし、実施例2では、酢酸ナトリウム3水和物(水和水は3個)とし、実施例3では、二リン酸ナトリウム10水和物(水和水は10個)とし、実施例4では、アンモニウムミョウバン12水和物(水和水は12個)とし、実施例5では、硫酸アルミニウム水和物(水和水が14~18個)とした。
 しかしながら、本発明の一態様における潜熱蓄熱材組成物に構成される潜熱蓄熱材は、実施形態1に係る潜熱蓄熱材以外にも、例えば、風解がなく、水和水を10個含む炭酸ナトリウム10水和物(NaCO・10HO)等の炭酸塩、水に易溶な硝酸マグネシウム(Mg(NO・6HO)等の硝酸塩、酒石酸ナトリウム2水和物(Na・2HO)や酒石酸カリウムナトリウム4水和物(KNaC・4HO)等の酒石酸塩、ホウ酸ナトリウム8水和物(Na(OH)・8HO)、四ホウ酸ナトリウム10水和物(Na・10HO)等のホウ酸塩のように、n(2≦n)個の水和水を含む無機塩水和物であれば良い。
 なお、本発明の一態様における潜熱蓄熱材組成物に構成される潜熱蓄熱材とは異なり、n(2≦n)個の水和水を含む無機塩水和物ではないが、例えば、ヒドロキシメタンスルホン酸ナトリウム(CHNaOS)(水和水は1/2個)等のヒドロキシメタンスルホン酸塩を、潜熱蓄熱材として用いることもできる。すなわち、潜熱蓄熱材の水和水1molあたり、糖アルコール類に属する物質の配合比率xが、前述した式(2)において、0<x≦1を満たせば、2個未満の水和水を含む無機塩水和物であっても、潜熱蓄熱材として用いることはできる。
(4)例えば、実施形態2の実施例6,7に係る実験18,19では、潜熱蓄熱材組成物101(101A,101B)に融点調整剤113(113A,113B)を50wt%の配合比率で添加したが、融点調整剤113の配合比率はあくまでも例示に過ぎず、潜熱蓄熱材組成物の使用上、支障が生じなければ、潜熱蓄熱材組成物に対する融点調整剤の配合比率は、適宜変更可能である。
(5)また、実施形態2では、融点調整剤113の配合により、潜熱蓄熱材組成物101の融点を60℃前後~80℃前後に調整したが、融点調整剤により調整される潜熱蓄熱材組成物の融点温度は、これらの温度帯域に限定されるものではなく、潜熱蓄熱材組成物から放熱される熱を利用する熱供給先で、必要する熱源の温度に対応した温度に調整されたものであれば良い。
(6)また、実施形態2では、潜熱蓄熱材組成物101を、充填容器として、例えば、図35に示すように、漏洩防止用内袋140と、封入袋150との2種の袋等を用いて収容したが、潜熱蓄熱材組成物は、その他にも、例えば、カプセル等の充填容器に収容されていても良く、外部に漏洩しないで、外部との間で熱の移動を可能にして充填容器内に収容されていれば良い。
 以上の説明から明らかなように、本発明の潜熱蓄熱材組成物によれば、本来廃棄される排熱を潜熱蓄熱材に蓄熱し、蓄えた熱を必要に応じて取り出すことで、エネルギが無駄なく有効に活用できる。しかも、このエネルギの需要先に応じて、潜熱蓄熱材の融点を、添加剤を加えることにより、大幅に調整できると共に、この添加剤が配合されても、より大きな蓄熱量を得ることができる。
1,1A,1B,1C,1D,1E,101,101A,101B 潜熱蓄熱材組成物
10,10A,10B,10C,10D,10E,110 潜熱蓄熱材(無機塩水和物)
13,13A,13B 融点調整剤(糖アルコール類に属する物質、第1の添加剤)
113,113A,113B 融点調整剤(糖アルコール類に属する物質)
14 融点調整剤(第2の添加剤)
 
 

Claims (19)

  1.  蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、
     前記潜熱蓄熱材は、n(2≦n)個の水和水を含む少なくとも一種の無機塩水和物からなること、
     前記添加剤は、前記潜熱蓄熱材の融点を調整する融点調整剤であり、前記潜熱蓄熱材との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質であること、
     前記融点調整剤は、第1の添加剤として、糖アルコール類に属する物質を少なくとも含んでいること、
     当該潜熱蓄熱材組成物の融液は、前記潜熱蓄熱材に含む水和水と、前記融点調整剤に含む糖アルコールとの溶解により、前記潜熱蓄熱材と前記融点調整剤とを混合してなること、
     当該潜熱蓄熱材組成物全体のうち、前記糖アルコール類に属する物質は、前記潜熱蓄熱材の前記水和水1molあたり、式(1),(2)を満たす濃度であること、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
            0.01≦x≦1   ・・・式(2)
     但し、
     x:水和水1molに対する「糖アルコール類に属する物質」のモル数[mol/mol]
     m:潜熱蓄熱材組成物に含有する「糖アルコール類に属する物質」の質量[g]
     M:「糖アルコール類に属する物質」の分子量[g/mol]
     N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
     nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
     mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
     Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
    を特徴とする。
  2.  請求項1に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記糖アルコール類に属する物質は、エリスリトール(C10)、キシリトール(C12)、またはマンニトール(C14)のうち、少なくともいずれか一つを含むものであること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  3.  請求項1または請求項2に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記第1の添加剤とは別の前記添加剤で、第2の添加剤として、硫酸塩が配合されていること、
     当該潜熱蓄熱材組成物全体のうち、前記硫酸塩は、前記潜熱蓄熱材の前記水和水1molあたり、式(3),(4)を満たす濃度であること、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
           0≦x≦0.1   ・・・式(4)
     但し、
     x:水和水1molに対する硫酸塩のモル数[mol/mol]
     m:潜熱蓄熱材組成物に、第2の添加剤として含有する硫酸塩の質量[g]
     M:第2の添加剤である硫酸塩の分子量[g/mol]
     N:潜熱蓄熱材組成物を構成する潜熱蓄熱材の総数
     nwk:潜熱蓄熱材の水和数(k=1,2,・・・,N)
     mak:潜熱蓄熱材組成物に含有する潜熱蓄熱材の質量[g](k=1,2,・・・,N)
     Mak:潜熱蓄熱材の分子量[g/mol](k=1,2,・・・,N)
    を特徴とする。
  4.  請求項3に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記硫酸塩は、硫酸アンモニウム((NHSO)であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  5.  請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記無機塩水和物は、ヒドロキシメタンスルフィン酸塩であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  6.  請求項5に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記ヒドロキシメタンスルフィン酸塩は、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物(CHNaOS・2HO)であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  7.  請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記無機塩水和物は、酢酸塩であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  8.  請求項7に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記酢酸塩は、酢酸ナトリウム3水和物(CHCOONa・3HO)であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  9.  請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記無機塩水和物は、二リン酸塩(ピロリン酸塩)またはリン酸塩であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  10.  請求項9に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記二リン酸塩は、二リン酸ナトリウム10水和物(Na・10HO)であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  11.  請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記無機塩水和物は、ミョウバン水和物であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  12.  請求項11に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記ミョウバン水和物は、アンモニウムミョウバン12水和物(AlNH(SO・12HO)、または、カリウムミョウバン12水和物(AlK(SO・12HO)であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  13.  請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記無機塩水和物は、硫酸塩であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  14.  請求項13に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記硫酸塩は、硫酸アルミニウム水和物(Al(SO・nHO)(2≦n)であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  15.  蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、
     前記潜熱蓄熱材は、水和水を12以上含む無機塩水和物からなること、
     前記添加剤は、前記潜熱蓄熱材の融点を調整する融点調整剤であり、前記潜熱蓄熱材との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質であること、
     前記融点調整剤は、糖アルコール類に属する物質を少なくとも含んでいること、
     当該潜熱蓄熱材組成物の融液は、前記潜熱蓄熱材に含む水和水と、前記融点調整剤に含む糖アルコールとの溶解により、前記潜熱蓄熱材と前記融点調整剤とを混合してなること、
     当該潜熱蓄熱材組成物全体に占める前記糖アルコールに属する物質の配合比率は、前記潜熱蓄熱材1molあたり、1.59~5.57molの範囲内であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  16.  請求項15に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記糖アルコールに属する物質は、エリスリトール(C10)であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  17.  請求項15に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記糖アルコールに属する物質は、キシリトール(C12)であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  18.  請求項15乃至請求項17のいずれか1つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記無機塩水和物は、ミョウバン水和物であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  19.  請求項18に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
     前記ミョウバン水和物は、アンモニウムミョウバン12水和物(AlNH(SO・12HO)、または、カリウムミョウバン12水和物(AlK(SO・12HO)であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
     
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