WO2018168340A1 - 潜熱蓄熱材組成物、及び潜熱蓄熱槽 - Google Patents

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WO2018168340A1
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heat storage
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latent heat
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latent
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PCT/JP2018/005692
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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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    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
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    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the present invention relates to a latent heat storage material composition in which an additive that adjusts the physical properties of the latent heat storage material is blended with a latent heat storage material that stores or radiates heat using the input and output of latent heat accompanying phase change, and the latent heat
  • the present invention relates to a latent heat storage tank using a heat storage material composition.
  • Latent Heat Storage Material (PCM: Phase Change Material) has the property of storing or releasing heat by using the input and output of latent heat that accompanies phase change, storing the waste heat that is originally discarded, and requiring the stored heat The energy can be effectively used without being wasted by taking it out according to the conditions.
  • Such a latent heat storage material may cause a supercooling phenomenon that does not crystallize even when the melt of the latent heat storage material is cooled below the freezing point. Generally, it is performed to blend in a latent heat storage material.
  • the supercooling inhibitor is an additive that promotes induction of crystallization of the latent heat storage material in the melt state.
  • a melting point adjusting agent may be blended in the latent heat storage material as an additive for adjusting the melting point of the latent heat storage material to an arbitrary temperature as required.
  • the latent heat storage material is a heat storage material that contains water molecules in its molecular structure, such as inorganic salt hydrates
  • heat storage from the state where the inorganic salt and water molecules are uniformly mixed at the start of use.
  • phase separation occurs in which the inorganic salt and water are separated.
  • additives such as a supercooling inhibitor and a melting point adjusting agent are added to the latent heat storage material, while repeating the heat storage and the heat release cycle a plurality of times, each component constituting the composition
  • the degree of mixing becomes non-uniform due to the difference in density of the constituent components.
  • an additive that avoids such phase separation or non-uniform component components is added to the latent heat storage material
  • such an additive becomes a latent heat storage material (or latent heat storage material composition). It acts as a binder for the constituents contained in the heat exchanger, and the performance of the latent heat storage material is easily maintained.
  • Patent Document 1 discloses that an anti-separation agent to be added to alum hydrate having a melting point of 94 ° C., which is a latent heat storage material, is a fine porous or fibrous ceramic material having a particle size of 100 mesh or less. It is a latent heat storage material composition mixed by adding ⁇ 30 wt%.
  • Patent Document 1 it is necessary to adjust the particle size of the separation preventing agent at the time of preparing the latent heat storage material composition, and the separation preventing agent made of ceramic originally has heat storage performance in the separation preventing agent itself. Not. Therefore, when such an anti-separation agent is blended with alum hydrate at an upper limit of 30 wt%, the heat storage amount of the latent heat storage material composition is the same volume ratio, and the heat storage amount of the latent heat storage material alone. Therefore, there is a problem that it is greatly reduced.
  • the latent heat storage material composition containing the separation inhibitor is filled in a vertically long heat storage container such as a long cylindrical container, and the heat storage container is immersed in a heat medium such as water.
  • a vertically long heat storage container such as a long cylindrical container
  • the heat storage container is immersed in a heat medium such as water.
  • a heat medium such as water.
  • the latent heat storage material composition in the melt state if the latent heat storage material and the separation preventing agent do not form a stable interaction, it is caused by gravity acting on the latent heat storage material composition in the heat storage container.
  • the constituent components of the latent heat storage material are separated by the density difference (specific gravity difference) of each component, and stable heat storage performance cannot be obtained.
  • the latent heat storage material for example, alum hydrate such as ammonium alum 12 hydrate (AlNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O) (hereinafter sometimes simply referred to as “ammonium alum”).
  • ammonium alum ammonium alum 12 hydrate
  • the alum hydrate melt exhibits acidity. Therefore, if the antiseparation agent to be added does not have acid resistance, the latent heat storage material The composition is denatured and altered over time, and the desired heat storage performance cannot be stably obtained.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and by adding an additive to the latent heat storage material, the constituent components are stabilized with time and kept in a uniformly mixed state. It is an object of the present invention to provide a latent heat storage material composition capable of obtaining a larger amount of stored heat and a latent heat storage tank using such a latent heat storage material composition.
  • the latent heat storage material composition according to one aspect of the present invention which has been made to solve the above problems, has a physical property of the latent heat storage material that is stored in the latent heat storage material that stores or radiates heat using the input and output of latent heat accompanying phase change.
  • the additive is a water-soluble substance belonging to the polysaccharide as the first additive, and water contained in the latent heat storage material composition.
  • the blending ratio of the gellan gum in the total weight of the latent heat storage material composition is in a range of 1 wt% or less.
  • the latent heat storage material composition when the latent heat storage material composition is in a melt state, the viscosity of the latent heat storage material composition is increased, and phase separation phenomenon of the latent heat storage material can be prevented, and the components of the latent heat storage material composition Can be dispersed in a uniform state.
  • the phase separation phenomenon in addition to the thickener, for example, even when another additive such as a melting point adjusting agent or a supercooling inhibitor is blended in the latent heat storage material composition, the density difference of the constituent components Due to the above, separation of the additive other than the thickener and the latent heat storage material can be prevented, and the constituent components of the latent heat storage material composition can be dispersed in a uniform state.
  • the thickener is gellan gum
  • gellan gum itself does not have heat storage performance, but gellan gum is contained in the latent heat storage material composition in an amount of addition of only 1 wt% or less.
  • the melt of the heat storage material composition can be thickened to a sufficient viscosity to suppress separation of the constituent components due to the density difference.
  • the components are dispersed in a uniform state, and the separation of the components in the latent heat storage material composition can be more effectively suppressed, so the latent heat storage material composition
  • the addition amount of gellan gum is as small as 1.0 wt% or less, even if a thickener is blended in the latent heat storage material composition, a decrease in the amount of stored heat is suppressed in the latent heat storage material composition.
  • the heat storage amount of the latent heat storage material composition containing gellan gum is the same volume ratio, there is almost no difference from the heat storage amount of the latent heat storage material alone, and the heat storage amount per volume can be kept high. it can.
  • the latent heat storage material is, for example, ammonium alum 12 hydrate
  • the ammonium alum 12 hydrate has a density of 1.64 g / cm 3 and a heat storage amount per volume of about 250 to 270 kJ / kg.
  • the latent heat storage material composition obtained by adding gellan gum to the exemplified ammonium alum 12 hydrate can also have a relatively large heat storage amount of, for example, more than 220 kJ / kg.
  • the thickener is gellan gum
  • the melt such as ammonium alum 12 hydrate or potassium alum 12 hydrate has an acidic property
  • gellan gum has acid-resistant physical properties. Therefore, the latent heat storage material composition does not denature or deteriorate over time due to the addition of gellan gum.
  • the latent heat storage material composition according to another aspect of the present invention which has been made to solve the above-described problems, is provided with a latent heat storage material that stores or releases heat by using the input and output of latent heat accompanying phase change.
  • the latent heat storage material composition comprising an additive for adjusting the physical properties of the material, the latent heat storage material composition undergoes a phase change between the liquid phase and the solid phase in a state of being filled in the container.
  • the additive is a water-soluble substance belonging to the polysaccharide as the first additive
  • the latent heat storage material composition It is a thickener that increases the viscosity of the melt of the latent heat storage material composition in a liquid phase based on the interaction between water and cations contained in the product, and the thickener is the latent heat storage material If the composition is in the temperature range of the liquid phase, the latent While dissolving in water contained in the heat storage material composition and exhibiting a random coil-like structure, when the latent heat storage material composition is in a temperature zone before becoming a complete solid state from a liquid phase state,
  • the random coiled structure is a physical property that changes to a reversible double helical structure and causes gelation due to the association of the adjacent double helical structures based on the presence of the cation.
  • the blending ratio of the thickener to the total weight of the latent heat storage material composition is within a range of 1 wt% or less, and the latent heat storage material composition is composed of the latent heat storage material composition by the thickener. It is characterized by being configured in a state in which the separation due to the density difference is suppressed.
  • the viscosity of the latent heat storage material composition is increased, and phase separation phenomenon of the latent heat storage material can be prevented, and the components of the latent heat storage material composition Can be dispersed in a uniform state.
  • the phase separation phenomenon in addition to the thickener, for example, even when another additive such as a melting point adjusting agent or a supercooling inhibitor is blended in the latent heat storage material composition, The resulting separation of the additive other than the thickener and the latent heat storage material can be prevented, and the constituent components of the latent heat storage material composition can be dispersed in a uniform state.
  • the thickener is, for example, water-soluble gellan gum belonging to one of the polysaccharides classified as heteropolysaccharide
  • the thickener itself such as gellan gum has heat storage performance.
  • such a thickener is contained in the latent heat storage material composition in an addition amount of only 1 wt% or less, and the melt of the latent heat storage material composition has a density due to its gelation. The viscosity is sufficient to suppress the separation of the components due to the difference.
  • the components are dispersed in a uniform state, and the separation of the components in the latent heat storage material composition can be more effectively suppressed, so the latent heat storage material composition
  • the distribution of the constituent components can be kept uniform. Therefore, it can suppress that physical properties, such as melting
  • the addition amount of the thickener is a small amount of 1.0 wt% or less, even if the thickener is blended in the latent heat storage material composition, the amount of stored heat is reduced in the latent heat storage material composition. With the same volume ratio, there is almost no difference between the heat storage amount of the latent heat storage material composition and the heat storage amount of the latent heat storage material alone, and the latent heat storage material composition maintains a higher heat storage amount. Have been able to.
  • the main component of the latent heat storage material is preferably alum hydrate.
  • a latent heat storage material using alum hydrate such as ammonium alum 12 hydrate has a relatively large physical property of latent heat accompanying phase change. Therefore, in such a latent heat storage material having physical properties, the amount of heat storage that can store heat is relatively large. Therefore, the latent heat storage material composition containing the latent heat storage material which is alum hydrate is excellent in that it has a heat storage / heat dissipation performance for storing a large amount of heat and releasing it.
  • 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 cation is preferably a cation forming the alum hydrate.
  • alum hydrate is a source of cations, in order to accelerate gelation of the thickener and improve the strength of the gel structure of the thickener, it is separate from the thickener. There is no need to add new additives.
  • the second additive which is another additive different from the first additive is blended, and the second additive adjusts the melting point of the latent heat storage material. It is preferable that it is a substance having a physical property that generates a negative heat of dissolution when dissolved with the latent heat storage material.
  • the latent heat storage material composition mainly composed of the latent heat storage material is relatively large.
  • the amount of heat stored in the latent heat storage material can be increased.
  • 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 ).
  • “substances belonging to sugar alcohols” such as mannitol (C 6 H 14 O 6 ), sorbitol (C 6 H 14 O 6 ), lactitol (C 12 H 24 O 11 ).
  • “substances belonging to sulfate” such as ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) are applicable.
  • 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 according to the present invention is made of, for example, an inorganic salt hydrate
  • the “substance having physical properties that generate negative heat of dissolution” is water of the inorganic salt hydrate.
  • this “substance with the property of generating a negative heat of dissolution” absorbs heat from the outside to absorb endothermic reactions (for example, dissolution of inorganic salt hydrate with hydrated water, inorganic
  • endothermic reactions for example, dissolution of inorganic salt hydrate with hydrated water, inorganic
  • it is defined as “substance with physical properties that generate negative heat of dissolution”.
  • the latent heat storage material composition 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 using the input and output of the latent heat associated with the phase change;
  • a latent heat storage tank having a heat medium that is a medium for transferring heat with the latent heat storage material composition, and a partition member that partitions the latent heat storage material composition and the heat medium inside
  • the latent heat storage material composition is preferably the latent heat storage material composition according to any one of claims 1 to 6.
  • the latent heat storage material composition even if the latent heat storage material composition repeats the cycle of heat storage and heat release a plurality of times, separation due to the density difference is suppressed in the constituent components of the latent heat storage material composition. Therefore, for example, as in the case of the latent heat storage tank shown in FIG. 13, in addition to the case where a vertically long partition member filled with the latent heat storage material composition is accommodated in the latent heat storage tank in a vertical arrangement, the latent heat storage material composition Even when a bag-shaped heat storage material filling container filled with a product is stored in the latent heat storage tank in the vertical direction, the latent heat storage material composition is stable in the initial state of heat storage performance. Can be maintained.
  • the latent heat storage material composition of the present invention even if an additive is added to the latent heat storage material, the components that are formed are stable over time and kept in a uniformly mixed state, and are larger. There is an excellent effect that the amount of heat storage can be obtained.
  • FIG. 10 is a graph showing experimental results obtained by measuring the heat storage amount of the sample on the lower surface side following FIG. 9.
  • FIG. 13 is a schematic view illustrating a heat storage tank according to this embodiment.
  • the latent heat storage tank 60 has, for example, a heat supply source such as a gas engine system of a cogeneration (Cogeneration or Combined heat and power) used for power generation in a hospital or a building, and heat energy in waste heat generated by the heat supply source. It is installed between the equipment of the heat supply destination to be used.
  • the latent heat storage material composition 1 is filled in a heat storage material filling container 50 (corresponding to the partition member according to the present invention), and the heat storage material filling container 50 is water stored in the latent heat storage tank 60 or the like. A plurality of pieces are accommodated in the heat medium 61.
  • the heat medium 61 is heated to about 90 ° C. by exhaust heat from the heat supply source, and the latent heat storage material in the latent heat storage material composition 1 is passed through the heat medium 61 and the heat storage material filling container 50. 10 stores heat in a temperature range of 80 to 90 ° C.
  • the heat stored in the latent heat storage material composition 1 is radiated at a temperature in such a temperature range, and is utilized as heat energy for heat supply facilities such as hot water supply equipment and air conditioning equipment for air conditioning.
  • the latent heat storage material composition 1 will be described with reference to FIG. Drawing 1 is an explanatory view showing typically the latent heat storage material composition concerning an embodiment.
  • the latent heat storage material composition 1 is obtained by blending two types of additives 20 into the latent heat storage material 10.
  • the latent heat storage material 10 is a latent heat storage material that enables heat storage or heat dissipation by entering and exiting latent heat associated with phase change.
  • the latent heat storage material 10 is a heat storage material whose main component is alum hydrate, and in this embodiment, ammonium alum 12 hydrate (ammonium sulfate aluminum ⁇ 12 water: AlNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O).
  • ammonium alum has a melting point of 93.5 ° C. and is acidic (in the case of a 1% aqueous solution, pH is about 3.6), and is a solid substance at room temperature. Therefore, even if ammonium alum is heated to about 90 ° C. below the melting point as a single substance, ammonium alum hardly melts and cannot store latent heat.
  • the latent heat storage material 10 which is the main component of the latent heat storage material composition 1 is ammonium alum 12 hydrate (ammonium sulfate ammonium ⁇ 12 water: AlNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O). did.
  • the latent heat storage material is composed of an inorganic salt hydrate, and besides ammonium alum 12 hydrate, for example, potassium alum 12 hydrate (AlK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), chrome alum 12 hydrate. (CrK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), iron alum 12 hydrate (FeNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), etc., monovalent cation sulfate M I 2 (SO 4 ) And “alum hydrate” which is a bisulfate of trivalent cation sulfate M III 2 (SO 4 ) 3 .
  • ammonium alum 12 hydrate for example, potassium alum 12 hydrate (AlK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), chrome alum 12 hydrate. (CrK (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), iron alum 12 hydrate (FeNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O), etc
  • the trivalent metal ions contained in this “alum hydrate” 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 such “alum hydrate” or a heat storage material mainly composed of a mixed crystal.
  • the additive 20 is a water-soluble additive that plays a role of adjusting the physical properties of the latent heat storage material 10 in both types (first additive and second additive).
  • the 1st additive 20 is the thickener 21 which raises the viscosity of the melt of the latent heat storage material composition 1 in a liquid phase state.
  • the second additive 20 is a melting point adjusting agent 22 that adjusts the melting point of the latent heat storage material 10 to an arbitrary temperature as necessary.
  • the melting point adjustment agent 22 is a negative melting point due to dissolution with the latent heat storage material 10. It consists of a substance having physical properties that generate heat of dissolution.
  • fusing point modifier 22 were mentioned as the additive 20 mix
  • the additive is not limited to the melting point adjusting agent 22, and examples thereof include a supercooling preventive agent that promotes crystallization of the heat storage material in a melt state, and a colorant that colors the latent heat storage material composition. .
  • the latent heat storage material composition 1 is composed of the latent heat storage material 10 made of ammonium alum 12 hydrate (ammonium aluminum sulfate 12 hydrate) as a main component, and a thickener 21 and a melting point modifier 22. Blended.
  • fusing point adjustment agent 22 is the latent heat storage material composition 1 which concerns on this embodiment. Defines “a substance having a physical property that generates a negative heat of dissolution”.
  • Examples of the “substance having a property of generating a negative heat of solution” include erythritol and xylitol, mannitol (C 6 H 14 O 6 ), sorbitol (C 6 H 14 O 6 ), lactitol (C 12 H 24).
  • There are “substances belonging to sugar alcohols” such as O 11 ).
  • there are “substances belonging to sulfate” such as ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ).
  • 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).
  • ammonium nitrate and potassium chlorate also exhibit an endothermic reaction when dissolved in water. It falls under “substances with physical properties that generate negative heat of dissolution”.
  • the melting point adjusting agent 22 will be specifically described.
  • the melting point adjusting agent 22 is mannitol (C 6 H 14 O 6 ), and the blending ratio of mannitol (C 6 H 14 O 6 ) in the total weight of the latent heat storage material composition 1 is as follows. The ratio is in the range of 10 wt% or less.
  • the melting point of the latent heat storage material composition 1 is about 90%. It becomes °C.
  • the thickener 21 is a water-soluble substance belonging to the polysaccharide, and melts the latent heat storage material composition 1 in the liquid phase based on the interaction between water and cations contained in the latent heat storage material composition 1. It is a substance that increases the viscosity of the liquid and is a water-soluble gellan gum equivalent substance that belongs to one of the polysaccharides classified as heteropolysaccharides.
  • the gellan gum equivalent substance is a substance corresponding to gellan gum having physical properties equivalent to those of gellan gum, for example, gellan gum (gellan ⁇ ⁇ gum).
  • Gellan gum is a polymer compound made of a polymer in which monosaccharides are linked in a straight chain, as shown in the chemical structure below.
  • the monomer (monomer) serving as the substrate of the polymer is composed of 4 sugar molecules in total of 3 types, consisting of 2 D-glucose residues, 1 D-glucuronic acid residue and 1 L-rhamnose residue. Consists of.
  • gellan gum is a high molecular compound having a large molecular weight, it has water solubility. This is because gellan gum has a carboxy group (indicated as “COOH” in the chemical structure) which is a monovalent functional group on the D-glucuronic acid residue.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the chemical structure of the thickener used in the latent heat storage material composition according to the example of the embodiment
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the action of the thickener according to the embodiment.
  • the thickener 21 is LA gellan gum (Low acyl gellan gum), which is a type of gellan gum (also known as gellan, polysaccharide S-60).
  • the blending ratio of LA gellan gum in the total weight of the latent heat storage material composition 1 is in the range of 1 wt% or less.
  • LA gellan gum 21 is a polymer compound made of a polymer in which monosaccharides are linked in a straight chain, and belongs to a polysaccharide.
  • the monomer (monomer) serving as the substrate of the polymer is composed of 4 sugar molecules in total of 3 types, consisting of 2 D-glucose residues, 1 D-glucuronic acid residue and 1 L-rhamnose residue. Consists of.
  • the LA gellan gum 21 is in a crystalline powder form at room temperature, and the LA gellan gum 21 is dissolved and dispersed in water at a temperature of about 85 ° C. or higher.
  • LA gellan gum 21 When the LA gellan gum 21 dispersed in water is cooled to less than about 85 ° C., it changes from a random coil-shaped structure to a double spiral structure. Further, when gellan gum having such a double helix structure is supplied with a cation from the outside, LA gellan gum 21 forms a network structure in which the double helix structure is associated in an acidic and neutral liquid. And a highly transparent gel is formed.
  • these double helix structures are associated as shown in FIG. 4 by hydrogen bonds that interact between oxygen atoms and hydrogen atoms contained in the double helix structure.
  • a negatively charged carboxy group (“COO ⁇ ” in FIG. 2) included in each double helix structure is added to the cation 30 (“M”
  • M These double helix structures associate with each other by being cross-linked via electrostatic interaction with 2+ "). By such association, the LA gellan gum 21 supplied with the cation 30 is gelled.
  • the gellan gum equivalent substance is a substance corresponding to such LA gellan gum 21, regardless of whether it is a single species or a plurality of species, a high molecular compound formed by linking a plurality of sugar molecules, Having a hydrophilic group such as a carboxy group imparts water solubility to the polymer compound and has a functional group that is negatively charged by ionization in water. And the substance which enables formation of an electrostatic interaction between the cation supplied from the outside and this functional group in coexistence with water corresponds. Moreover, as a physical property equivalent to the physical property of LA gellan gum 21, it has water solubility and has the property of forming at least a three-dimensional structure such as a helical structure by the interaction between functional groups in the molecule.
  • the helical structure associates by an electrostatic interaction between a cation and a functional group supplied from the outside to form a network structure to promote gelation.
  • a substance having such characteristics is defined as a “gellan gum equivalent substance”.
  • the thickener 21 may be HA gellan gum 21A as shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a chemical structure of a thickener used in the latent heat storage material composition according to the modified embodiment.
  • HA gellan gum 21A High acyl gellan gum
  • the hydrogen atom (“H”) of the hydroxy group (“OH”) is replaced with another substituent.
  • H hydrogen atom
  • HA gellan gum 21A when HA gellan gum 21A is heated to about 90 ° C. or higher, HA gellan gum 21A is dissolved and dispersed in water.
  • the latent heat storage material composition 1 includes an ammonium alum 12 hydrate (ammonium sulfate aluminum ⁇ 12 water: AlNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O) as a main component, a thickener 21, a melting point And a regulator 22.
  • ammonium alum 12 hydrate ammonium sulfate aluminum ⁇ 12 water: AlNH 4 (SO 4 ) 2 ⁇ 12H 2 O
  • a thickener 21 a melting point And a regulator 22.
  • the latent heat storage material 10 As shown in FIG. 5, after preparing the latent heat storage material 10, the thickener 21, and the melting point adjusting agent 22 at respective predetermined ratios (FIG. 5A), the latent heat storage material 10, the thickener 21, and the melting point are mixed.
  • the adjusting agent 22 is heated above about 90 ° C., which is the melting point of the latent heat storage material composition 1, a melt of the latent heat storage material composition 1 is generated (FIG. 5B).
  • LA gellan gum 21 is dissolved in water (12 hydrated water) contained in the latent heat storage material 10 (ammonium alum 12 hydrate) and dispersed in water. It has become.
  • the melt of the latent heat storage material composition 1 When the melt of the latent heat storage material composition 1 is cooled to a temperature slightly lower than the melting point of about 90 ° C. (temperature range of 80 to 90 ° C. used in the latent heat storage tank 60), the melt of the latent heat storage material composition 1 is melted. Due to the phase change of the latent heat storage material 10 generated in the liquid, crystals of the latent heat storage material 10 start to be gradually generated (FIG. 5C).
  • the melt of the latent heat storage material composition 1 includes a latent heat storage material 10, and the monovalent cation “NH” is added to ammonium aluminum sulfate (AlNH 4 (SO 4 ) 2 ) constituting the latent heat storage material 10. 4 + "exists. This “NH 4 + ” functions as a cation 30 that promotes the gelation of LA gellan gum 21.
  • the LA gellan gum 21 is a temperature slightly lower than the melting point of the latent heat storage material composition 1 of about 90 ° C. in the latent heat storage material composition 1 (latent heat storage tank 60.
  • the structure changes from a random coil shape (see FIG. 5B) to a double spiral structure.
  • these double helix structures associate with each other through hydrogen bonds that interact between oxygen and hydrogen atoms.
  • the LA gellan gum 21 in the melt of the latent heat storage material composition 1 forms a gel due to the presence of “NH 4 + ” supplied from the latent heat storage material 10.
  • the viscosity of the entire melt of the latent heat storage material composition 1 becomes higher due to the gelation of the LA gellan gum 21.
  • the thickener 21 (LA gellan gum 21) is added to the latent heat storage material composition 1, ammonium aluminum sulfate, 12 hydrated water, and mannitol used as the melting point modifier 22 constituting the latent heat storage material 10.
  • the respective components can be uniformly dispersed without being separated from each other under the action of the gelled LA gellan gum 21.
  • the latent heat storage material composition 1 is filled in a vertically long heat storage material filling container 50 illustrated in FIG.
  • the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 13) of the heat storage material filling container 50 is arranged (vertically placed) in a direction along the vertical direction of the latent heat storage tank 60, and the heat storage material filling container 50 is placed in the latent heat storage tank.
  • the latent heat storage material composition 1 Separation of the constituent components can be suppressed by the gelled LA gellan gum 21.
  • both the portion on the container upper side and the portion on the container lower side of the latent heat storage material composition 1 are compared. In this part, it is difficult for the heat storage performance related to the heat storage amount that can store heat and the heat release amount of the heat to vary greatly.
  • Experiments 1 and 2 comparing the latent heat storage material composition 1 according to the example with the latent heat storage material composition 100 according to the comparative example. Went.
  • Experiment 1 with respect to the latent heat storage material composition 1 to which LA gellan gum 21 as a thickener was added, using the samples collected from the upper and lower portions, the position of the portion of the latent heat storage material composition 1 from which the samples were collected and The relationship with the heat storage performance of the latent heat storage material 10 was investigated.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for producing a latent heat storage material composition that is a source of a sample used in the experiment.
  • ammonium alum anhydride did not be used in blending the latent heat storage material 10 (ammonium alum 12 hydrate) into the latent heat storage material composition 1 as a sample.
  • the water 12 is, for example, pure water, ion exchange water, tap water or the like.
  • the amount of water 12 input is the same as the amount of water required to produce ammonium alum 12 hydrate (latent heat storage material 10) as its hydrate with respect to calcined ammonium alum 11 as an anhydrous product. It is water.
  • mannitol 22 is a melting point adjusting agent having a negative heat of dissolution. After weighing, mannitol 22 was put into a second container 72 containing water 12 and stirred to prepare an aqueous mannitol solution 31 in which mannitol 22 was dissolved in water 12 (FIG. 6C).
  • the mannitol aqueous solution 31 contained in the second container 72 is poured into the first container 71 containing the baked ammonium alum 11 and the LA gellan gum 21, and the baked ammonium alum 11, the LA gellan gum 21, and the mannitol.
  • the aqueous solution 31 was stirred and then allowed to stand at room temperature (FIG. 6 (d)).
  • the mixture of calcined ammonium alum 11, LA gellan gum 21, and mannitol aqueous solution 31 is a slurry-like mixture 32 as shown in FIG. 6 (e), but calcined ammonium alum 11 And water 12 cause a hydration reaction.
  • the first container 71 containing the solid mixture 33 was left in a state of being immersed in water in a water bath 73 set at a water temperature of 95 ° C.
  • Ammonium alum melts at 93.5 ° C. or higher, and LA gellan gum 21 dissolves in water at about 85 ° C. or higher. Therefore, the solid mixture 33 in the first container 71 is completely dissolved and liquefied. It became the mixture 34 (FIG.6 (g)).
  • the formation of the liquid mixture 34 causes the LA gellan gum 21 to be uniformly dispersed.
  • the first container 71 containing the liquid mixture 34 was taken out of the water bath 73 and allowed to stand at room temperature. Thereby, the liquid mixture 34 was solidified and the latent heat storage material composition 1 was obtained (FIG.6 (h)).
  • ammonium alum 12 hydrate (latent heat storage material 10) was 91 wt%
  • mannitol (melting point modifier 22) was 8 wt%
  • LA gellan gum (thickener 21) was 1 wt%.
  • the latent heat storage material composition 1 has physical properties with a melting point adjusted to about 90 ° C.
  • FIG. 7 is an explanatory view schematically showing a latent heat storage material composition according to a comparative example.
  • the latent heat storage material composition 100 according to the comparative example of Experiment 2 is a mixture of ammonium alum 12 hydrate (latent heat storage material 10) and mannitol (melting point modifier 22).
  • LA gellan gum thickener 21
  • this latent heat storage material composition 100 is substantially the same as the preparation procedure of the latent heat storage material composition 1 mentioned above except the presence or absence of the thickener 21, preparation of the latent heat storage material composition 100 is carried out. Description of the procedure is omitted.
  • the latent heat storage material composition 1 prepared by the above-described production procedure was kept sealed in a polypropylene first container 71 (FIG. 6 (h)), and a water bath set at a water temperature of 95 ° C. ( It was left to stand in the state of being immersed in the water inside (not shown). Since the water temperature 95 ° C. is higher than the melting point (about 90 ° C.) of the latent heat storage material composition 1, the latent heat storage material composition 1 is melted into a melt, and the latent heat storage is performed by the hot water in the water bath. Heat storage was performed with the material composition 1.
  • the first container 71 containing the latent heat storage material composition 1 was taken out of the water bath and allowed to stand at room temperature. Thereby, the latent heat storage material composition 1 was completely solidified, and the latent heat storage material composition 1 dissipated heat.
  • the upper surface side 1a and the lower surface of the latent heat storage material composition 1 are shown in FIG.
  • DSC differential scanning calorimeter
  • about 10 mg of the sample placed on the sample table is added to 30 ml / min.
  • the amount of heat stored in the sample was measured under the condition that the atmosphere gas was exposed and sealed. Specifically, the sample is 2 ° C./min.
  • the sample was stored at a temperature of 90 ° C. for 20 minutes. During this time, the amount of heat that entered and exited the sample was measured to determine the amount of heat stored.
  • the latent heat storage material composition 100 also has an upper surface side of the latent heat storage material composition 100 based on the same experimental method as the latent heat storage material composition 1. About 10 mg of a sample was collected from the lower surface side. And while performing heat storage to the sample under the same conditions as described above, the amount of heat that entered and exited the sample was measured to determine the amount of heat storage.
  • FIG. 8 is a table collectively showing the experimental conditions of Experiments 1 and 2 and the measurement results of melting point and heat storage amount by DSC for the latent heat storage material composition according to the example and the comparative example.
  • FIG. 9 is a graph showing temporal changes in temperature and heat storage amount of the latent heat storage material composition according to the example of the embodiment, and is a graph showing experimental results of measuring the heat storage amount of the sample on the upper surface side.
  • FIG. 10 is a graph illustrating experimental results obtained by measuring the heat storage amount of the sample on the lower surface side following FIG. 9.
  • FIG. 9 is a graph showing temporal changes in temperature and heat storage amount of the latent heat storage material composition according to the example of the embodiment, and is a graph showing experimental results of measuring the heat storage amount of the sample on the upper surface side.
  • FIG. 10 is a graph illustrating experimental results obtained by measuring the heat storage amount of the sample on the lower surface side following FIG. 9.
  • FIG. 11 is a graph which shows the time change of the temperature of the latent heat storage material composition which concerns on a comparative example, and a thermal storage amount, and is a graph which shows the experimental result which measured the thermal storage amount of the sample of the upper surface side.
  • FIG. 12 is a graph showing experimental results obtained by measuring the heat storage amount of the sample on the lower surface side, following FIG. 11.
  • 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 the heat storage amount in the heat amount diagram (the hatched portion in FIGS. 9 to 12). ). 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].
  • the temperature Tc corresponding to the melting peak time t1c is 87 ° C.
  • the heat storage amount Sc is 157 kJ / kg. Met.
  • the temperature Td corresponding to the melting peak time t1d was 87 ° C.
  • the heat storage amount Sd was 253 kJ / kg.
  • the latent heat storage material composition 1 of the present embodiment an additive 20 that adjusts the physical properties of the latent heat storage material 10 is blended with the latent heat storage material 10 that stores or radiates heat using the input and output of latent heat accompanying phase change.
  • the additive 20 is a water-soluble substance belonging to the polysaccharide as the first additive, and includes water 12 and cations 30 contained in the latent heat storage material composition 1.
  • the thickener 21 is a thickener 21 that increases the viscosity of the melt of the latent heat storage material composition 1 in the liquid phase based on the interaction of the above, the thickener 21 is gellan gum, The blending ratio of gellan gum in the total weight of the latent heat storage material composition 1 is in the range of 1 wt% or less.
  • the additive which adjusts the physical property of this latent heat storage material 10 to the latent heat storage material 10 which stores or releases heat
  • the latent heat storage material composition 1 formed by blending 20 the latent heat storage material composition 1 is filled in a container such as the illustrated heat storage material filling container 50 between the liquid phase and the solid phase.
  • the additive 20 is a water-soluble substance belonging to the polysaccharide as the first additive.
  • the thickener 21 increases the viscosity of the melt of the latent heat storage material composition 1 in a liquid phase
  • 21 is the temperature at which the latent heat storage material composition 1 is in a liquid phase. If it is in the region, it is dissolved in water contained in the latent heat storage material composition 1 to exhibit a random coil-like structure, while the latent heat storage material composition 1 is in a completely solid state from a liquid phase state.
  • the random coiled structure changes to a reversible double helical structure, and based on the presence of the cation 30, gelation occurs due to the association of adjacent double helical structures.
  • the latent heat storage material composition 1 is a thickener 21, the constituent component of the latent heat storage material composition 1 is configured to be in a state in which separation due to the density difference is suppressed.
  • the latent heat storage material composition 1 when the latent heat storage material composition 1 is in a melt state, the viscosity of the latent heat storage material composition 1 is increased, and the phase separation phenomenon of the latent heat storage material 10 can be prevented, and the latent heat storage material composition 1 can be prevented.
  • One component can be dispersed in a uniform state.
  • the melting point adjusting agent 22 and another additive 20 such as a supercooling inhibitor are blended in the latent heat storage material composition. Separation of the additive 20 other than the thickener 21 and the latent heat storage material 10 due to the difference in density of the components can be prevented, and the constituent components of the latent heat storage material composition 1 can be dispersed in a uniform state.
  • the thickener 21 is LA gellan gum which is a type of gellan gum in this embodiment, the LA gellan gum itself has no heat storage performance, but the latent heat storage material 10 (ammonium alum 12 hydrate).
  • the gelation of LA gellan gum 21 is promoted by adding a small amount of thickener 21 (LA gellan gum 21) to, for example, only 1.0 wt% or less. Therefore, the melt of the latent heat storage material composition 1 can be thickened to a viscosity sufficient to suppress the separation of the constituent components due to the density difference.
  • the constituent components are dispersed in a uniform state, and the separation of the constituent components in the latent heat storage material composition 1 can be more effectively suppressed. Even if the composition 1 repeatedly repeats the phase change between the liquid phase and the solid phase a plurality of times, the distribution of the constituent components can be kept uniform. Therefore, fluctuations in physical properties such as the melting point and freezing point of the latent heat storage material composition 1 can be suppressed.
  • the addition amount of LA gellan gum 21 is a small amount of 1.0 wt% or less, even if the thickener 21 is blended in the latent heat storage material composition 1, in the latent heat storage material composition 1, The decrease in the heat storage amount per volume is suppressed, and there is almost no difference between the heat storage amount of the latent heat storage material composition 1 containing LA gellan gum 21 and the heat storage amount of the latent heat storage material 10 alone at the same volume ratio.
  • the latent heat storage material composition 1 can maintain a higher heat storage amount.
  • the thickener 21 is LA gellan gum, for example, even if the melt such as ammonium alum 12 hydrate or potassium alum 12 hydrate has an acidic property, the LA gellan gum 21 is resistant to acid. Therefore, the latent heat storage material composition 1 is not denatured or altered over time due to the addition of the LA gellan gum 21.
  • LA gellan gum 21 is ammonium alum 12 hydrate ( Even if it is mixed with alum hydrate such as latent heat storage material 10) and heated above the melting point under sealed conditions, it does not cause a chemical reaction with alum hydrate and maintains the function as thickener 21 can do. Moreover, the LA gellan gum 21 is easily distributed and widely available in the market and is inexpensive. Furthermore, since LA gellan gum 21 is non-toxic and non-dangerous, it is easy to handle.
  • the latent heat storage material composition 1 according to the present embodiment, even if the additive 20 (thickening agent 21 and melting point adjusting agent 22) is blended with the latent heat storage material 10, the components that are formed are changed over time. In addition, it is possible to obtain a superior effect of being able to obtain a larger amount of heat storage while maintaining a stable and uniformly mixed state.
  • the additive 20 thickening agent 21 and melting point adjusting agent 22
  • the latent heat storage material composition 1 according to the present embodiment is characterized in that the main component of the latent heat storage material 10 is alum hydrate.
  • the latent heat storage material 10 using alum hydrate such as ammonium alum 12 hydrate has a relatively large physical property of latent heat accompanying phase change. Therefore, in the latent heat storage material 10 having such physical properties, the heat storage amount that can store heat is relatively large. Therefore, the latent heat storage material composition 1 including the latent heat storage material 10 which is alum hydrate is excellent in that it has a heat storage / heat dissipation performance for storing a large amount of heat and radiating it.
  • the latent heat storage material 10 is ammonium alum 12 hydrate
  • the ammonium alum 12 hydrate has a density of 1.64 g / cm 3 and a heat storage amount per volume of about 250 to 270 kJ / kg.
  • the amount of heat storage of ammonium alum 12 hydrate is large. Therefore, the latent heat storage material composition 1 in which LA gellan gum (thickening agent 21) is added to ammonium alum 12 hydrate (latent heat storage material 10) can also have a relatively large heat storage amount exceeding 220 kJ / kg. 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).
  • ammonium alum 12 hydrate and potassium alum 12 hydrate are easily distributed in the market and are inexpensive.
  • the latent heat storage material composition 1 according to the present embodiment is characterized in that the cation 30 is a cation forming alum hydrate.
  • alum hydrate becomes a source of cation 30, so that it increases in order to promote the gelation of LA gellan gum 21 as the thickener 21 and to improve the gel structure strength of HA gellan gum 21A. It is not necessary to add an additive separately from the adhesive 21.
  • the second additive 20 (melting point modifier 22), which is another additive different from the first additive 20 (thickener 21), is included.
  • the second additive 20 is blended and is a melting point adjusting agent 22 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 dissolved with the latent heat storage material 10. It is characterized by being.
  • the water that dissolves the melting point adjusting agent 22 is contained in the structure (the latent athermal storage material 10 ammonium alum 12 hydrate) that forms the latent heat storage material composition 1.
  • the amount of heat stored in the latent heat storage material 10 can be increased by adding relatively large melting latent heat and negative melting heat.
  • the additive 20 that adjusts the physical properties of the latent heat storage material 10 is added to the latent heat storage material 10 that stores or radiates heat using the input and output of latent heat that accompanies the phase change.
  • Latent heat storage material composition 1 formed by mixing, heat medium 61 that is a medium for transferring heat between latent heat storage material composition 1, and heat storage that divides latent heat storage material composition 1 and heat medium 61
  • the latent heat storage material composition 1 is the latent heat storage material composition 1 according to the above-described embodiment.
  • the latent heat storage material composition 1 repeats the cycle of heat storage and heat release a plurality of times, separation due to the density difference is suppressed among the constituent components of the latent heat storage material composition 1. Therefore, as in the case of the latent heat storage tank 60 illustrated in FIG. 13, in addition to the case where the vertically long heat storage material filling container 50 filled with the latent heat storage material composition 1 is accommodated in the latent heat storage tank 60 in a vertical arrangement, Even when the bag-shaped heat storage material filling container filled with the latent heat storage material composition 1 is stored in the latent heat storage tank 60 side by side in the vertical direction (vertical direction in FIG. 13), the latent heat storage material composition 1 is The heat storage performance in the initial state can be maintained in a stable state for a long time.
  • the thickener 21 is the LA gellan gum 21, and in the modified example, the thickener 21 is the HA gellan gum 21A, but the thickener is the same as that described in the embodiment.
  • a water-soluble substance belonging to the polysaccharide such as the gellan gum equivalent substance belonging to the heteropolysaccharide as described above, based on the interaction between water and cations contained in the latent heat storage material composition
  • Any material may be used as long as it corresponds to a substance that increases the viscosity of the melt of the latent heat storage material composition in the liquid phase. However, it is a premise that there will be no trouble in using the latent heat storage material composition.
  • LA gellan gum is produced by causing “NH 4 + ” present in ammonium aluminum sulfate (AlNH 4 (SO 4 ) 2 ) constituting the latent heat storage material 10 to function as a monovalent cation 30.
  • the viscosity of the latent heat storage material composition 1 was increased by promoting the gelation of No. 21.
  • the cation is, for example, “Na +, which is obtained by ionizing anhydrous sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) added as a melting point modifier (additive) in water.
  • the cation supplied may be based on the additive blended in the latent heat storage material composition.
  • the aforementioned gellan gum equivalent substance, etc. has the property of forming at least a three-dimensional structure such as a helical structure by the interaction between functional groups in the molecule, and in the presence of water, a cation supplied from the outside
  • the cations can interact with the functional groups in the molecule such as gellan gum equivalents so that these helical structures can be brought together by electrostatic interaction with the functional groups to form a network structure and promote gelation. Any positively charged cation necessary to cause the interaction may be used.
  • fusing point of the latent heat storage material composition 1 was adjusted to about 90 degreeC by the mixing
  • fusing point adjustment agent is It is not limited to about 90 ° C., and may be any heat supply destination that uses heat radiated from the heat storage material composition and that is adjusted to a temperature corresponding to the required temperature of the heat source.
  • the latent heat storage tank 60 using the latent heat storage material composition 1 was illustrated in FIG. 13, about a latent heat storage tank which concerns on this invention, a latent heat storage material composition in the said latent heat storage tank Any structure, shape, and specification of the latent heat storage tank may be used as long as the structure can partition the object and the heat medium and conduct heat between the latent heat storage material composition and the heat medium.
  • 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.
  • Latent heat storage material composition 10 Latent heat storage material 12 Water 30 Cation 20 Additive 21 Thickener 50 Heat storage material filling container (partition member) 60 latent heat storage tank 61 heat medium

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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、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱またはその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、添加剤は、第１の添加剤として、多糖類に属する水溶性の物質であり、当該潜熱蓄熱材組成物に含まれる水とカチオンとの相互作用に基づいて、液相状態にある当該潜熱蓄熱材組成物の融液の粘度を高める増粘剤のゲランガムである。当該潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占めるゲランガムの配合比率は、１ｗｔ％以下の範囲内である。

Description

潜熱蓄熱材組成物、及び潜熱蓄熱槽
　本発明は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱またはその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、及びこの潜熱蓄熱材組成物を用いた潜熱蓄熱槽に関する。
　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または放熱を行う物性を有しており、本来廃棄される排熱を蓄熱し、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には、当該潜熱蓄熱材の融液を凝固点以下に冷却しても結晶化しない過冷却現象が生じてしまうことがあり、過冷却現象を防ぐのに、過冷却防止剤を潜熱蓄熱材に配合することが一般的に行われている。
　過冷却防止剤は、融液状態にある潜熱蓄熱材の結晶化の誘起を促す添加剤である。また、過冷却防止剤のほかにも、必要に応じて、潜熱蓄熱材の融点を任意の温度に調整する添加剤として、融点調整剤が、潜熱蓄熱材に配合されることもある。
　潜熱蓄熱材が、例えば、無機塩水和物等のように、分子構造の中に水分子を含んだ蓄熱材である場合、使用開始時に無機塩と水分子とが均一に混ざった状態から、蓄熱とその放熱のサイクルを複数回繰り返すうちに、無機塩と水とが分離する相分離が生じてしまう。また、過冷却防止剤や融点調整剤等の添加剤をこの潜熱蓄熱材に加えた潜熱蓄熱材組成物では、蓄熱とその放熱のサイクルを複数回繰り返すうちに、組成物を構成する各成分の混ざり具合が、構成成分の密度差により不均一になる。
　このような相分離や構成成分の不均一化を回避する添加剤（分離防止剤）が潜熱蓄熱材に添加されると、このような添加剤は、潜熱蓄熱材（または潜熱蓄熱材組成物）に含まれる構成成分のバインダーとして作用し、潜熱蓄熱材の性能が維持され易くなる。
　その分離防止剤の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１は、潜熱蓄熱材である融点９４℃のミョウバン水和物に、添加する分離防止剤を、微細な多孔質または繊維状のセラミックスで、粒径１００メッシュ以下の物質を、０．１～３０ｗｔ％添加して混合した潜熱蓄熱材組成物である。
特開２０１３－８７２７６号公報
　しかしながら、特許文献１では、潜熱蓄熱材組成物の作製時に、分離防止剤の粒径を調整する必要がある上、セラミックス製の分離防止剤はそもそも、当該分離防止剤自体に蓄熱性能を具備していない。そのため、このような分離防止剤が、上限３０ｗｔ％の添加量でミョウバン水和物に配合されると、その潜熱蓄熱材組成物の蓄熱量は、同体積比で、潜熱蓄熱材単体の蓄熱量より、大幅に低下してしまう問題がある。
　また、分離防止剤を含む潜熱蓄熱材組成物が、例えば、長尺状の円柱容器等のような縦長状の蓄熱容器内に充填され、このような蓄熱容器を、水等の熱媒体を浸漬した潜熱蓄熱槽内に、当該蓄熱容器の軸方向を槽の上下方向に沿った配置（縦置き配置）で収容したい場合がある。特にこの場合、融液状態にある潜熱蓄熱材組成物において、潜熱蓄熱材と分離防止剤とが、安定した相互作用を形成しないと、蓄熱容器内の潜熱蓄熱材組成物に作用する重力に起因して、潜熱蓄熱材の構成成分同士が、各成分の密度差（比重差）により分離してしまい、安定した蓄熱性能が得られない。
　加えて、潜熱蓄熱材として、例えば、アンモニウムミョウバン１２水和物（ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）（以下、単に「アンモニウムミョウバン」と称する場合もある。）等のミョウバン水和物に分離防止剤を添加した潜熱蓄熱材組成物の場合、ミョウバン水和物の融液は、酸性を呈するため、添加する分離防止剤が、耐酸性を有する物性になっていないと、潜熱蓄熱材組成物が、経時的に変性、変質してしまい、所望の蓄熱性能が安定して得られない。
　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て、構成された成分同士を、経時的に安定し、均一に混じり合った状態に保つと共に、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と、そのような潜熱蓄熱材組成物を用いた潜熱蓄熱槽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、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱またはその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、前記添加剤は、第１の添加剤として、多糖類に属する水溶性の物質であり、当該潜熱蓄熱材組成物に含まれる水とカチオンとの相互作用に基づいて、液相状態にある当該潜熱蓄熱材組成物の融液の粘度を高める増粘剤であること、前記増粘剤は、ゲランガム（gellan gum）であること、当該潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占める前記ゲランガムの配合比率が、１ｗｔ％以下の範囲内であること、を特徴とする。
　この態様によれば、潜熱蓄熱材組成物が融液の状態にあるとき、潜熱蓄熱材組成物の粘度が高まって、潜熱蓄熱材の相分離現象が防止でき、潜熱蓄熱材組成物の構成成分は均一な状態で分散することができる。また、相分離現象のほか、増粘剤以外に、例えば、融点調整剤や過冷却防止剤等の別の添加剤が、潜熱蓄熱材組成物に配合されている場合でも、構成成分の密度差に起因した、増粘剤以外の添加剤と潜熱蓄熱材との分離が防止でき、潜熱蓄熱材組成物の構成成分は均一な状態で分散することができる。
　加えて、増粘剤がゲランガムであるため、ゲランガム自体は、蓄熱性能を有さないものの、ゲランガムが、僅か１ｗｔ％以下の添加量で、潜熱蓄熱材組成物に含有しているだけで、潜熱蓄熱材組成物の融液を、密度差に起因した構成成分の分離を抑制するのに足りる十分な粘度に増粘することができる。しかも、潜熱蓄熱材組成物の融液では、構成成分が均一な状態で分散され、かつ潜熱蓄熱材組成物における構成成分の分離を、より効果的に抑制できているため、潜熱蓄熱材組成物が、液相と固相との間で、相変化を複数回に亘って繰り返し行っても、構成成分の分布を均一に保つことができている。従って、潜熱蓄熱材組成物の融点・凝固点等の物性が変動するのを抑制することができる。
　また、ゲランガムの添加量が、１．０ｗｔ％以下と僅かな量であるため、潜熱蓄熱材組成物に増粘剤が配合されていても、潜熱蓄熱材組成物において蓄熱量の低下を抑制することができており、ゲランガムを含有した潜熱蓄熱材組成物の蓄熱量は、同体積比で、潜熱蓄熱材単体の蓄熱量との差異がほとんどなく、体積当たりの蓄熱量を高く維持することができる。特に潜熱蓄熱材が、例えば、アンモニウムミョウバン１２水和物である場合には、アンモニウムミョウバン１２水和物は、密度１．６４ｇ／ｃｍ３で、体積当たりの蓄熱量が、概ね２５０～２７０ｋＪ／ｋｇであり、種々の潜熱蓄熱材の中でも、アンモニウムミョウバン１２水和物の蓄熱量は大きい。そのため、例示したアンモニウムミョウバン１２水和物にゲランガムを添加した潜熱蓄熱材組成物も、例えば、２２０ｋＪ／ｋｇ超の比較的大きな蓄熱量を有することができる。
　しかも、増粘剤がゲランガムであるため、例えば、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水和物等の融液が、酸性を呈する物性であっても、ゲランガムは、耐酸性の物性を有しているため、ゲランガムの添加に起因して、潜熱蓄熱材組成物が、経時的に変性、変質してしまうこともない。
　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、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱またはその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、当該潜熱蓄熱材組成物は、容器内に充填された状態で、液相と固相との間で相変化を行うことにより、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ものであること、前記添加剤は、第１の添加剤として、多糖類に属する水溶性の物質であり、当該潜熱蓄熱材組成物に含まれる水とカチオンとの相互作用に基づいて、液相状態にある当該潜熱蓄熱材組成物の融液の粘度を高める増粘剤であること、前記増粘剤は、当該潜熱蓄熱材組成物が液相状態の温度帯域にあれば、当該潜熱蓄熱材組成物に含まれる水に溶解してランダムコイル状の構造を呈している一方で、当該潜熱蓄熱材組成物が、液相状態から完全な固相状態になる前の温度帯域になると、前記ランダムコイル状の構造とは可逆的な二重の螺旋構造に変化すると共に、前記カチオンの存在に基づき、隣接する前記二重の螺旋構造同士の会合により、ゲル化を引き起こす物性であること、当該潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占める前記増粘剤の配合比率が、１ｗｔ％以下の範囲内であること、当該潜熱蓄熱材組成物は、前記増粘剤により、当該潜熱蓄熱材組成物の構成成分に対し、密度差に起因した分離を抑制した状態に構成されたものであること、を特徴とする。
　この態様によれば、潜熱蓄熱材組成物が融液の状態にあるとき、潜熱蓄熱材組成物の粘度が高まって、潜熱蓄熱材の相分離現象が防止でき、潜熱蓄熱材組成物の構成成分は均一な状態で分散することができる。また、相分離現象のほか、増粘剤以外に、例えば、融点調整剤や過冷却防止剤等の別の添加剤が、潜熱蓄熱材組成物に配合されている場合でも、成分の密度差に起因した、増粘剤以外の添加剤と潜熱蓄熱材との分離が防止でき、潜熱蓄熱材組成物の構成成分は均一な状態で分散することができる。
　加えて、増粘剤が、例えば、ヘテロ多糖（hetero polysaccharide）に分類される多糖類の一種に属する水溶性のゲランガム等である場合、ゲランガム等のような増粘剤自体は、蓄熱性能を有さないものの、このような増粘剤が、僅か１ｗｔ％以下の添加量で、潜熱蓄熱材組成物に含有しているだけで、潜熱蓄熱材組成物の融液は、そのゲル化により、密度差に起因した構成成分の分離を抑制するのに足りる十分な粘度になる。
　しかも、潜熱蓄熱材組成物の融液では、構成成分が均一な状態で分散され、かつ潜熱蓄熱材組成物における構成成分の分離を、より効果的に抑制できているため、潜熱蓄熱材組成物が、液相と固相との間で、相変化を複数回に亘って繰り返し行っても、構成成分の分布を均一に保つことができている。従って、潜熱蓄熱材組成物の融点・凝固点等の物性が変動するのを抑制することができる。
　また、増粘剤の添加量が、１．０ｗｔ％以下と僅かな量であるため、潜熱蓄熱材組成物に増粘剤が配合されていても、潜熱蓄熱材組成物において蓄熱量の低下を抑制することができており、同体積比で、潜熱蓄熱材組成物の蓄熱量と、潜熱蓄熱材単体の蓄熱量との差異がほとんどなく、潜熱蓄熱材組成物は、より高い蓄熱量を維持することができている。
　上記の態様においては、前記潜熱蓄熱材の主成分は、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、例えば、アンモニウムミョウバン１２水和物等のようなミョウバン水和物を用いた潜熱蓄熱材は、相変化に伴う潜熱が比較的大きい物性を有する。そのため、このような物性の潜熱蓄熱材では、蓄熱できる蓄熱量も比較的大きい。従って、ミョウバン水和物である潜熱蓄熱材を含む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（ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）、または、カリウムミョウバン１２水和物（ＡｌＫ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）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、前記カチオンは、前記ミョウバン水和物をなす陽イオンであること、が好ましい。
　この態様によれば、ミョウバン水和物は、カチオンの供給源となるため、増粘剤のゲル化の促進や、増粘剤のゲル組織の強度を向上させるために、増粘剤とは別に新たな添加剤を加える必要がない。
　上記の態様においては、前記第１の添加剤とは別の他の前記添加剤である第２の添加剤が配合されており、前記第２の添加剤は、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、が好ましい。
　この態様によれば、融点調整剤を溶解させる水分が、潜熱蓄熱材組成物をなす構造の中に含まれているため、潜熱蓄熱材を主成分とす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。
　なお、本発明に係る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（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）、キシリトール（Ｃ５Ｈ１２Ｏ５）、マンニトール（Ｃ６Ｈ１４Ｏ６）、ソルビトール（Ｃ６Ｈ１４Ｏ６）、ラクチトール（Ｃ１２Ｈ２４Ｏ１１）等の「糖アルコール類に属する物質」が該当する。また、塩化カルシウム六水和物（ＣａＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）、塩化マグネシウム六水和物（ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）、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（（ＮＨ４）２ＳＯ４）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（塩化物と硫酸塩とが混晶をなす場合も含む）もある。
　すなわち、本発明に係る潜熱蓄熱材組成物に構成された潜熱蓄熱材が、例えば、無機塩水和物からなる場合、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」が無機塩水和物の水和水に溶解するとき、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、本発明に係る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、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱またはその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と、前記潜熱蓄熱材組成物との間で熱を移動させるための媒体である熱媒体と、前記潜熱蓄熱材組成物と前記熱媒体を区画する区画部材とを、内部に備えた潜熱蓄熱槽において、前記潜熱蓄熱材組成物は、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載する潜熱蓄熱材組成物であること、が好ましい。
　この態様によれば、潜熱蓄熱材組成物が、蓄熱とその放熱のサイクルを複数回繰り返しても、潜熱蓄熱材組成物の構成成分で密度差に起因した分離が抑制されている。そのため、例えば、図１３に示した潜熱蓄熱槽のように、潜熱蓄熱材組成物を充填した縦長形状の区画部材を、縦置き配置で潜熱蓄熱槽内に収容する場合のほか、潜熱蓄熱材組成物を充填した袋状の蓄熱材充填容器を、潜熱蓄熱槽内に縦方向に並べて収容する場合等でも、潜熱蓄熱材組成物は、その初期状態の蓄熱性能を、長期間、安定した状態で維持することができる。
　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配合しても、構成された成分同士を、経時的に安定し、均一に混じり合った状態に保つと共に、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。
実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物を模式的に示す説明図である。 実施形態の実施例に係る潜熱蓄熱材組成物に用いる増粘剤の化学構造を示す図である。 実施形態の変形例に係る増粘剤の化学構造を示す図である。 実施形態に係る増粘剤の作用を説明する模式図である。 実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物の状態に対し、増粘剤によるメカニズムの変化を、模式的に示す説明図である。 実験１に用いる試料の元となる潜熱蓄熱材組成物の作製手順を示すフロー図である。 比較例に係る潜熱蓄熱材組成物を模式的に示す説明図である。 実施例に係る潜熱蓄熱材組成物に関し、実施例及びその比較例に係る実験１，２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。 実施形態の実施例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、上面側の試料の蓄熱量を測定した実験結果を示すグラフである。 図９に続き、下面側の試料の蓄熱量を測定した実験結果を示すグラフである。 比較例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、上面側の試料の蓄熱量を測定した実験結果を示すグラフである。 図１１に続き、下面側の試料の蓄熱量を測定した場合の実験結果を示すグラフである。 本実施形態に係る蓄熱槽を例示した模式図である。
　（実施形態）
　以下、本発明に係る潜熱蓄熱材組成物、及びこの潜熱蓄熱材組成物を用いた潜熱蓄熱槽について、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１３は、本実施形態に係る蓄熱槽を例示した模式図である。
　潜熱蓄熱槽６０は、例えば、病院やビルの発電に用いるコジェネレーション（CogenerationまたはCombined Heat and Power）のガスエンジンシステム等の熱供給源と、この熱供給源で生じた排熱に有する熱エネルギを利用する熱提供先の設備との間に設置される。潜熱蓄熱材組成物１は、本実施形態では、蓄熱材充填容器５０（本発明に係る区画部材に対応）に充填され、この蓄熱材充填容器５０は、潜熱蓄熱槽６０内に貯めた水等の熱媒体６１中に複数収容される。
　潜熱蓄熱槽６０では、熱供給源の排熱により、熱媒体６１が約９０℃に加熱され、熱媒体６１と蓄熱材充填容器５０とを介して、潜熱蓄熱材組成物１内の潜熱蓄熱材１０が、８０～９０℃の温度帯域で蓄熱を行う。潜熱蓄熱材組成物１に蓄熱した熱は、このような温度帯域の温度で放熱され、例えば、給湯設備や、冷暖房を行う空気調和設備等の熱提供先の設備向けの熱エネルギとして、活用される。
　次に、潜熱蓄熱材組成物１について、図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物を模式的に示す説明図である。図１に示すように、潜熱蓄熱材組成物１は、潜熱蓄熱材１０に、２種の添加剤２０を配合してなる。潜熱蓄熱材１０は、相変化に伴う潜熱の出入りにより、蓄熱またはその放熱を可能とする潜熱蓄熱材である。
　潜熱蓄熱材１０は、主成分をミョウバン水和物とする蓄熱材であり、本実施形態では、アンモニウムミョウバン１２水和物（硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水：ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）（以下、単に「アンモニウムミョウバン」と称する場合もある）である。アンモニウムミョウバンは、融点９３．５℃、酸性（１％水溶液の場合、ｐＨは約３．６）を呈する物性で、常温では固体の物質である。そのため、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、本実施形態では、潜熱蓄熱材組成物１の主成分である潜熱蓄熱材１０を、アンモニウムミョウバン１２水和物（硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水：ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）とした。
　しかしながら、潜熱蓄熱材は、無機塩水和物からなり、アンモニウムミョウバン１２水和物以外にも、例えば、カリウムミョウバン１２水和物（ＡｌＫ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）、クロムミョウバン１２水和物（ＣｒＫ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）、鉄ミョウバン１２水和物（ＦｅＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）等、１価の陽イオンの硫酸塩ＭＩ ２（ＳＯ４）と、３価の陽イオンの硫酸塩ＭＩＩＩ ２（ＳＯ４）３との複硫酸塩である「ミョウバン水和物」であっても良い。
　また、この「ミョウバン水和物」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「ミョウバン水和物」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。
　添加剤２０は２種（第１の添加剤、第２の添加剤）とも、潜熱蓄熱材１０の物性を調整する役割を担う水溶性の添加剤である。第１の添加剤２０は、液相状態にある潜熱蓄熱材組成物１の融液の粘度を高める増粘剤２１である。第２の添加剤２０は、潜熱蓄熱材１０の融点を、必要に応じて任意の温度に調整する融点調整剤２２であり、融点調整剤２２は、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からなる。
　なお、本実施形態では、潜熱蓄熱材組成物１に配合する添加剤２０として、増粘剤２１と融点調整剤２２とを挙げたが、増粘剤２１以外に潜熱蓄熱材組成物に配合する添加剤は、融点調整剤２２に限らず、例えば、融液状態にある蓄熱材の結晶化の誘起を促す過冷却防止剤や、潜熱蓄熱材組成物に着色する着色剤等も挙げることができる。
　はじめに、「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、説明した後、融点調整剤２２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、アンモニウムミョウバン１２水和物（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１０を主成分に、増粘剤２１と融点調整剤２２とを配合してなる。融点調整剤２２が潜熱蓄熱材１０の水和水に溶解するとき、この融点調整剤２２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。
　「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」には、例えば、エリスリトールやキシリトールのほか、マンニトール（Ｃ６Ｈ１４Ｏ６）、ソルビトール（Ｃ６Ｈ１４Ｏ６）、ラクチトール（Ｃ１２Ｈ２４Ｏ１１）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（ＣａＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）、塩化マグネシウム六水和物（ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）、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、硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ４）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。
　融点調整剤２２について、具体的に説明する。融点調整剤２２は、本実施形態では、マンニトール（Ｃ６Ｈ１４Ｏ６）であり、当該潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に占める配合比率として、マンニトール（Ｃ６Ｈ１４Ｏ６）の配合比率は、１０ｗｔ％以下の範囲内である。マンニトールが、潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に対し、例えば、８ｗｔ％の配合比率で、アンモニウムミョウバン（潜熱蓄熱材１０）に添加されると、潜熱蓄熱材組成物１の融点は、約９０℃になる。
　次に、増粘剤２１について、説明する。増粘剤２１は、多糖類に属する水溶性の物質であり、潜熱蓄熱材組成物１に含まれる水とカチオンとの相互作用に基づいて、液相状態にある潜熱蓄熱材組成物１の融液の粘度を高める物質で、かつヘテロ多糖（hetero polysaccharide）に分類される多糖類の一種に属する水溶性のゲランガム相当物質である。
　このゲランガム相当物質について、ここでは概念的な説明を行うが、具体的な例示を伴った詳細な説明は、後述する。ゲランガム相当物質とは、例えば、ゲランガム（gellan gum）をはじめ、ゲランガムの物性と同等な物性を有したゲランガムに相当する物質である。ゲランガムは、下記の化学構造に示すように、単糖を直鎖状に連結したポリマーによる高分子化合物である。
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　ポリマーの基質となる単量体（モノマー）は、２つのＤ－グルコース残基と、１つのＤ－グルクロン酸残基と、１つのＬ－ラムノース残基とにより、計３種で４つの糖分子からなる。ゲランガムは、分子量の大きな高分子化合物であるにも関わらず、水溶性を有する。その理由として、ゲランガムがＤ－グルクロン酸残基上の１価の官能基であるカルボキシ基（carboxy group）（化学構造では、「ＣＯＯＨ」と表記）を有するからである。
　すなわち、水中でカルボキシ基の一部が、プロトン（化学構造では、「Ｈ＋」）を放出し、負の電荷（化学構造では、「ＣＯＯ－」と表記）を帯びることにより、ゲランガム分子が互いに静電反発して水中に分散するために、ゲランガムは水溶性を示す。水中に分散したゲランガムは、高温下では、ランダムコイル状の構造をなしているが、冷却されると、二重の螺旋構造を構成する。このような状態になっているゲランガムに、カチオンが外部から供給されると、これらの二重螺旋構造は、互いに会合し、この会合により、カチオンが供給されたゲランガムはゲル化する。
（実施例）
　具体的に説明する。図２は、実施形態の実施例に係る潜熱蓄熱材組成物に用いる増粘剤の化学構造を示す図であり、図４は、実施形態に係る増粘剤の作用を説明する模式図である。増粘剤２１は、本実施形態の実施例では、ゲランガム（gellan gum）（別名：ゲラン、ポリサッカライドＳ－６０）の一種であるＬＡゲランガム(Low acyl gellan gum)である。潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に占めるＬＡゲランガムの配合比率は、１ｗｔ％以下の範囲内である。
　ＬＡゲランガム２１（増粘剤２１）は、図２に示すように、単糖を直鎖状に連結したポリマーによる高分子化合物であり、多糖類に属する。ポリマーの基質となる単量体（モノマー）は、２つのＤ－グルコース残基と、１つのＤ－グルクロン酸残基と、１つのＬ－ラムノース残基とにより、計３種で４つの糖分子からなる。ＬＡゲランガム２１は、常温下において結晶性粉末状であり、ＬＡゲランガム２１が約８５℃以上の温度で、水に溶解して分散する。
　水に分散したＬＡゲランガム２１が、約８５℃未満に冷却されると、それまでランダムコイル状の構造だったものから、二重の螺旋構造に変化する。さらに、このような二重螺旋構造になったゲランガムに、外部からカチオンの供給を受けると、ＬＡゲランガム２１は、酸性及び中性の液体中で、二重の螺旋構造が会合したネットワーク構造を形成し、透明度の高いゲルを形成する。
　すなわち、図２に示すように、ＬＡゲランガム２１に、カチオン３０が外部から供給されると、ＬＡゲランガム２１のＤ－グルクロン酸残基において、負の電荷を帯びた官能基であるカルボキシ基（carboxy group）（図２に示す化学構造では、「ＣＯＯ－」と表記）と、正の電荷を帯びたカチオン３０（陽イオン）（同じく、「Ｍ＋」と表記）とが、互いに引き寄せ合う静電相互作用が生じる。このとき、カチオン３０が１価の場合、カチオン３０の正電荷と、ＬＡゲランガム２１のカルボキシ基上の負の電荷とが、互いに打ち消し合い、二重の螺旋構造を形成するＬＡゲランガム２１同士の静電反発が、解消される。
　さらに、これらの二重螺旋構造は、当該二重螺旋構造に含まれる酸素原子と水素原子との間で相互に作用する水素結合により、図４に示すように、会合する。また、カチオン３０が２価の場合には、各二重螺旋構造に含まれる負の電荷を帯びたカルボキシ基（図２中、「ＣＯＯ－」）が、正の電荷を有するカチオン３０（「Ｍ２＋」）との静電相互作用を介して架橋されることで、これらの二重螺旋構造は、互いに会合する。このような会合により、カチオン３０が供給されたＬＡゲランガム２１は、ゲル化する。
　ゲランガム相当物質とは、このようなＬＡゲランガム２１に相当する物質として、単一種または複数種に関わらず、糖分子を複数連結してなる高分子化合物を対象に、構成する糖分子に、例えば、カルボキシ基等のように、親水基を有することで、高分子化合物に水溶性を付与し、水中で電離して負の電荷を帯びる官能基を有する。そして、水との共存下において、外部から供給されるカチオンとこの官能基との間で、静電相互作用の形成を可能とする物質が該当する。また、ＬＡゲランガム２１の物性と同等な物性として、水溶性を有し、分子内の官能基同士の相互作用によって、少なくとも螺旋構造等の三次元構造を形成する性質を持ち、水との共存下において、外部から供給されるカチオンと官能基との静電相互作用により、これらの螺旋構造が会合し、ネットワーク構造を形成してゲル化を促す特性が該当する。本実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物１では、ＬＡゲランガム２１のほか、このような特性を具備した物質を対象に、「ゲランガム相当物質」と定義している。
（変形例）
　増粘剤２１は、ＬＡゲランガム２１以外にも、ゲランガム相当物質の一例として、図３に示すようなＨＡゲランガム２１Ａでも良い。図３は、変形形態に係る潜熱蓄熱材組成物に用いる増粘剤の化学構造を示す図である。図３に示すように、ＨＡゲランガム２１Ａ(High acyl gellan gum)は、ゲランガムの一種であり、ＬＡゲランガム２１に有する２つのＤ－グルコース残基のうち、一方のＤ－グルコース残基において、２つのヒドロキシ基（「ＯＨ」）の水素原子（「Ｈ」）を、別の置換基に置き換えた構造である。ＨＡゲランガム２１Ａの場合、ＨＡゲランガム２１Ａが約９０℃以上に加熱されると、ＨＡゲランガム２１Ａは、水に溶解して分散する。
　なお、水に分散したＨＡゲランガム２１Ａが、約９０℃未満に冷却されてゲル化するときには、ゲル化を促進する上で、カチオンの存在は必須ではない。但し、カチオンが、一定の範囲内において、高い濃度で存在する場合には、ゲル組織の強度は高くなる。
　図５は、実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物の状態に対し、増粘剤によるメカニズムの変化を、模式的に示す説明図である。潜熱蓄熱材組成物１は、アンモニウムミョウバン１２水和物（硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水：ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）を主成分する潜熱蓄熱材１０と、増粘剤２１と、融点調整剤２２とからなる。
　図５に示すように、潜熱蓄熱材１０と増粘剤２１と融点調整剤２２とをそれぞれ所定の割合で調合した後（図５（ａ））、潜熱蓄熱材１０と増粘剤２１と融点調整剤２２とを、潜熱蓄熱材組成物１の融点である約９０℃を超えて加熱すると、潜熱蓄熱材組成物１の融液が生成される（図５（ｂ））。潜熱蓄熱材組成物１の融液では、ＬＡゲランガム２１が、潜熱蓄熱材１０（アンモニウムミョウバン１２水和物）に含有する水（１２水和水）に溶解し、水の中で分散した状態になっている。
　この潜熱蓄熱材組成物１の融液が、融点約９０℃よりやや低い温度（潜熱蓄熱槽６０で使用する８０～９０℃の温度帯域）に冷却されると、潜熱蓄熱材組成物１の融液内で生じる潜熱蓄熱材１０の相変化により、潜熱蓄熱材１０の結晶が、次第に生成し始める（図５（ｃ））。他方、潜熱蓄熱材組成物１の融液には、潜熱蓄熱材１０が含まれており、潜熱蓄熱材１０を構成する硫酸アンモニウムアルミニウム（ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２）に、１価のカチオン「ＮＨ４ ＋」が存在する。この「ＮＨ４ ＋」は、ＬＡゲランガム２１のゲル化を促進するカチオン３０として、機能する。
　すなわち、図５（ｃ）に示すように、ＬＡゲランガム２１は、潜熱蓄熱材組成物１の融液内において、当該潜熱蓄熱材組成物１の融点約９０℃よりやや低い温度（潜熱蓄熱槽６０で使用する８０～９０℃の温度帯域）に冷却されると、構造が、ランダムコイル状（図５（ｂ）参照）から、二重の螺旋構造に変化する。さらに、ＬＡゲランガム２１では、「ＮＨ４ ＋」の存在により、これらの二重螺旋構造は互いに、酸素原子と水素原子との間で相互に作用する水素結合によって会合する。
　そのため、潜熱蓄熱材組成物１の融液内のＬＡゲランガム２１が、潜熱蓄熱材１０から供給される「ＮＨ４ ＋」の存在によりゲルを形成する。潜熱蓄熱材組成物１の融液全体の粘度は、ＬＡゲランガム２１のゲル化により、より高くなる。
　潜熱蓄熱材組成物１には、増粘剤２１（ＬＡゲランガム２１）が添加されているため、潜熱蓄熱材１０を構成する硫酸アンモニウムアルミニウムや１２水和水、融点調整剤２２として用いているマンニトールの各成分が、ゲル化したＬＡゲランガム２１の作用の下で、互いに分離しないで、均一に分散できている。
　ところで、このような潜熱蓄熱材組成物１を実際に潜熱蓄熱槽６０で使用するにあたり、潜熱蓄熱材組成物１が、図１３に例示するような縦長形状の蓄熱材充填容器５０内に充填され、この蓄熱材充填容器５０の長手方向（図１３中、上下方向）を潜熱蓄熱槽６０の上下方向に沿う向きに配置（縦置き配置）にして、この蓄熱材充填容器５０を、潜熱蓄熱槽６０内の熱媒体６１に浸漬して収容したい場合がある。潜熱蓄熱材組成物１には、増粘剤２１（ＬＡゲランガム２１）が添加されているため、潜熱蓄熱材組成物１の融液を構成する成分が、互いに分離しないで、均一に分散した状態になっている。
　そのため、潜熱蓄熱材組成物１を充填した蓄熱材充填容器５０が縦置き配置で収容された場合でも、各構成成分の密度差（比重差）に起因して、潜熱蓄熱材組成物１内の構成成分が分離してしまうのを、ゲル化したＬＡゲランガム２１によって抑制できている。特に、潜熱蓄熱材組成物１を充填した１つの蓄熱材充填容器５０内でも、潜熱蓄熱材組成物１のうち、容器上方側の部分と、容器下方側の部分とを対比しても、双方の部分において、蓄熱できる蓄熱量やその熱の放熱量に関する蓄熱性能には、大きなバラツキが生じ難くなっている。
　次に、潜熱蓄熱材組成物において、増粘剤の効果を検証する目的で、実施例に係る潜熱蓄熱材組成物１と比較例に係る潜熱蓄熱材組成物１００とを対比した実験１，２を行った。実験１では、増粘剤であるＬＡゲランガム２１を添加した潜熱蓄熱材組成物１に対し、上下部位からそれぞれ採取した試料を用いて、試料を採取した潜熱蓄熱材組成物１の部位の位置と、潜熱蓄熱材１０の蓄熱性能との関係について調査した。
　同様に、実験２では、ＬＡゲランガム２１を添加していない潜熱蓄熱材組成物１００に対し、上下部位からそれぞれ採取した試料を用いて、試料を採取した潜熱蓄熱材組成物１００の部位の位置と、潜熱蓄熱材１０の蓄熱性能との関係について調査した。本出願人は、実験１，２により、ＬＡゲランガム２１を含んだ潜熱蓄熱材組成物１の有意性を確認した。
　はじめに、実験１に用いた試料の元となる潜熱蓄熱材組成物１の作製手順について、図６を用いて説明する。図６は、実験に用いる試料の元となる潜熱蓄熱材組成物の作製手順を示すフロー図である。実験１では、試料とする潜熱蓄熱材組成物１内に、潜熱蓄熱材１０（アンモニウムミョウバン１２水和物）を配合するにあたり、アンモニウムミョウバン無水物（焼アンモニウムミョウバン１１）を使用した。
　焼アンモニウムミョウバン１１の粉末９６．３４ｇと、ＬＡゲランガム２１の粉末２．００ｇとを、それぞれ秤量した（図６（ａ））。焼アンモニウムミョウバン１１は、平均１ｍｍ程度の大きさに粒子を粉砕した粉末状態である。秤量後、これらの焼アンモニウムミョウバン１１とＬＡゲランガム２１を、容量２５０ｍｌのポリプロピレン (PP：polypropylene)製の第１容器７１に投入した（図６（ｂ））。この第１容器７１と、後述する第２容器７２は、容器内に入っている水等の液に対し、加熱による蒸発で容器外への流出を防ぐため、容器内を密閉する蓋を具備した容器である。
　その一方で、水１２を、８７．６６ｇ秤量して、第１容器７１とは別のポリプロピレン製の第２容器７２に入れた。水１２は、例えば、純水、イオン交換水、水道水等である。水１２の投入量は、無水和物である焼アンモニウムミョウバン１１に対し、その水和物であるアンモニウムミョウバン１２水和物（潜熱蓄熱材１０）を生成するのに必要な加水量と同量の水である。
　この加水量は、すなわちアンモニウムミョウバン１２水和物に含む水和水（１２Ｈ２Ｏ）に相当する量である。続いて、融点調整剤２２（マンニトール２２）を１６．００ｇ秤量した。マンニトール２２は、前述したように、負の溶解熱を有する融点調整剤である。秤量後、水１２の入った第２容器７２にマンニトール２２を投入し、撹拌して、水１２にマンニトール２２を溶解させたマンニトール水溶液３１を調製した（図６（ｃ））。
　次に、第２容器７２に入っているマンニトール水溶液３１を、焼アンモニウムミョウバン１１とＬＡゲランガム２１とが入っている第１容器７１の中に注ぎ、焼アンモニウムミョウバン１１と、ＬＡゲランガム２１と、マンニトール水溶液３１とを撹拌した後、常温下で静置した（図６（ｄ））。静置した直後の初期状態では、焼アンモニウムミョウバン１１と、ＬＡゲランガム２１と、マンニトール水溶液３１との混合物は、図６（ｅ）に示すように、スラリー状混合物３２であるが、焼アンモニウムミョウバン１１と水１２とが水和反応を起こす。この水和反応が終了すると、スラリー状混合物３２の状態から、潜熱蓄熱材１０（アンモニウムミョウバン１２水和物）とＬＡゲランガム２１とマンニトール２２とが混合した固体状混合物３３が得られた（図６（ｆ））。
　次に、水和反応の完了を確認した後、固体状混合物３３の入った第１容器７１を、水温９５℃に設定したウォーターバス７３内の水に浸漬した状態で、静置した。アンモニウムミョウバンは、９３．５℃以上で融解し、ＬＡゲランガム２１は、約８５℃以上で水に溶解するため、第１容器７１内の固体状混合物３３は、完全に溶解し、液化した液体状混合物３４になった（図６（ｇ））。液体状混合物３４の生成により、ＬＡゲランガム２１は、均一に分散された状態になる。
　その後、液体状混合物３４の入った第１容器７１を、ウォーターバス７３から取り出して、室温下で静置した。これにより、液体状混合物３４が凝固し、潜熱蓄熱材組成物１が得られた（図６（ｈ））。得られた潜熱蓄熱材組成物１の組成では、アンモニウムミョウバン１２水和物（潜熱蓄熱材１０）が９１ｗｔ％、マンニトール（融点調整剤２２）が８ｗｔ％、ＬＡゲランガム（増粘剤２１）が１ｗｔ％であり、この潜熱蓄熱材組成物１は、融点を約９０℃に調整した物性である。
　次に、実験２に用いた試料の元となる潜熱蓄熱材組成物１００について、図７を用いて説明する。図７は、比較例に係る潜熱蓄熱材組成物を模式的に示す説明図である。図７に示すように、実験２の比較例に係る潜熱蓄熱材組成物１００は、アンモニウムミョウバン１２水和物（潜熱蓄熱材１０）とマンニトール（融点調整剤２２）との混合物であるが、実施例に係る潜熱蓄熱材組成物１と異なり、ＬＡゲランガム（増粘剤２１）は配合されていない。
　なお、この潜熱蓄熱材組成物１００の作製手順は、増粘剤２１の有無以外、前述した潜熱蓄熱材組成物１の作製手順と実質的に同じであるため、潜熱蓄熱材組成物１００の作製手順の説明は省略する。
　次に、実験方法について、説明する。実験１では、上述の作製手順で調製した潜熱蓄熱材組成物１を、ポリプロピレン製の第１容器７１（図６（ｈ））に封入したままの状態で、水温９５℃に設定したウォーターバス（図示省略）内の水に、浸漬した状態で静置した。水温９５℃は、潜熱蓄熱材組成物１の融点（約９０℃）よりも高い温度であるため、潜熱蓄熱材組成物１は、溶融して融液となり、ウォーターバス内の温水により、潜熱蓄熱材組成物１で蓄熱を行った。その後、潜熱蓄熱材組成物１の入った第１容器７１を、ウォーターバスから取り出して、常温下で静置した。これにより、潜熱蓄熱材組成物１が完全に凝固し、潜熱蓄熱材組成物１で放熱を行った。
　このように、潜熱蓄熱材組成物１による蓄熱とその放熱を、１サイクル行ったところで、参照する図６（ｈ）に示すように、この潜熱蓄熱材組成物１のうち、上面側１ａと下面側１ｂとからそれぞれ、試料約１０ｍｇを採取した。そして、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約１０ｍｇに、空気３０ｍｌ／ｍｉｎ．の雰囲気ガスを晒して密閉した状態にある条件下で、試料の蓄熱量を測定した。具体的には、試料は、常温から９０℃になるまで、２℃／ｍｉｎ．の加熱速度で加熱し、その後、９０℃の温度で２０分間保持することにより、試料に蓄熱を行った。この間に、試料から出入りした熱量を測定し、蓄熱量を求めた。
　実験２では、潜熱蓄熱材組成物１と同様、潜熱蓄熱材組成物１００についても、潜熱蓄熱材組成物１の場合と同じ実験方法に基づいて、潜熱蓄熱材組成物１００のうち、上面側と下面側とからそれぞれ、試料を約１０ｍｇ採取した。そして、前述の条件と同じ条件の下、試料に蓄熱を行う間に、試料から出入りした熱量を測定し、蓄熱量を求めた。
　また、実験１，２では、実施例に係る潜熱蓄熱材組成物１において、その構成成分が均一に分散した状態になっていれば、上面側１ａの試料と下面側１ｂの試料とに対し、その潜熱蓄熱材組成物１の融解挙動に大きな変化が生じてないとの仮定が成り立つ。その反対に、構成成分が、これらの密度差に起因して分離しているならば、上面側１ａの試料と下面側１ｂの試料とに対し、その潜熱蓄熱材組成物１の融解挙動に、大きな差異が生じるとの仮定が成り立つ。同様に、これら２つの仮定は、比較例に係る潜熱蓄熱材組成物１００に対しても、成立する。
　図８は、実施例に係る潜熱蓄熱材組成物に関し、実施例及びその比較例に係る実験１，２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９は、実施形態の実施例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、上面側の試料の蓄熱量を測定した実験結果を示すグラフである。図１０は、図９に続き、下面側の試料の蓄熱量を測定した実験結果を示すグラフである。図１１は、比較例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、上面側の試料の蓄熱量を測定した実験結果を示すグラフである。図１２は、図１１に続き、下面側の試料の蓄熱量を測定した実験結果を示すグラフである。
　図９～図１２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刻と終了時刻との間で、熱量を積算して得られるピーク面積Ｓ（図９～図１２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＞
　実施例の潜熱蓄熱材組成物１に係る上面側１ａの試料では、図９に示すように、融解ピークの時刻ｔ１ａに対応する温度Ｔａは８９℃で、蓄熱量Ｓａは２２１ｋＪ／ｋｇであった。下面側１ｂの試料では、図１０に示すように、融解ピークの時刻ｔ１ｂに対応する温度Ｔｂは８７℃で、蓄熱量Ｓｂは２３３ｋＪ／ｋｇであった。
　これに対し、比較例の潜熱蓄熱材組成物１００に係る上面側の試料では、図１１に示すように、融解ピークの時刻ｔ１ｃに対応する温度Ｔｃは８７℃で、蓄熱量Ｓｃは１５７ｋＪ／ｋｇであった。下面側の試料では、図１２に示すように、融解ピークの時刻ｔ１ｄに対応する温度Ｔｄは８７℃で、蓄熱量Ｓｄは２５３ｋＪ／ｋｇであった。
＜考察＞
　前述した仮定の下、実験１の結果より、潜熱蓄熱材組成物１の構成成分であるアンモニウムミョウバン１２水和物（潜熱蓄熱材１０）、マンニトール（融点調整剤２２）、及びＬＡゲランガム（増粘剤２１）において、各構成成分の濃度が、上面側１ａと下面側１ｂとも、ほぼ同じであると推察される。このような事象になった理由として、潜熱蓄熱材１０及び融点調整剤２２の構成成分について、これらの密度差に起因した分離が、潜熱蓄熱材組成物１に配合されているＬＡゲランガム２１によって抑止されているからだと、考えられる。従って、潜熱蓄熱材組成物１では、ＬＡゲランガム２１が、当該潜熱蓄熱材組成物１において、各構成成分のバインダーとなる作用を具備し、増粘剤として機能しているものと考えられる。
　これに対し、実験２の結果では、潜熱蓄熱材組成物１００の構成成分であるアンモニウムミョウバン１２水和物（潜熱蓄熱材１０）とマンニトール（融点調整剤２２）とのそれぞれの構成成分において、上面側の濃度と下面側の濃度に、差異が生じているものと推察される。このような事象になった理由として、潜熱蓄熱材組成物１００の構成成分同士のバインダーとして機能する添加剤が、当該潜熱蓄熱材組成物１００に含有されていないためと考えられる。従って、潜熱蓄熱材１０及び融点調整剤２２の構成成分について、これらの密度差に起因した分離が生じてしまい、これらの構成成分の分布が、上面側の試料と下面側の試料とも、それぞれ均一に保たれておらず、潜熱蓄熱材組成物１００の蓄熱量等の物性が変動したためと考えられる。
　次に、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１、及び潜熱蓄熱槽６０の作用・効果について説明する。本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１では、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱またはその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２０を配合してなる潜熱蓄熱材組成物１において、添加剤２０は、第１の添加剤として、多糖類に属する水溶性の物質であり、当該潜熱蓄熱材組成物１に含まれる水１２とカチオン３０との相互作用に基づいて、液相状態にある当該潜熱蓄熱材組成物１の融液の粘度を高める増粘剤２１であること、増粘剤２１は、ゲランガム（gellan gum）であること、当該潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に占めるゲランガムの配合比率が、１ｗｔ％以下の範囲内であること、を特徴とする。
　また、本実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物１では、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱またはその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２０を配合してなる潜熱蓄熱材組成物１において、当該潜熱蓄熱材組成物１は、例示した蓄熱材充填容器５０等の容器内に充填された状態で、液相と固相との間で相変化を行うことにより、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ものであること、添加剤２０は、第１の添加剤として、多糖類に属する水溶性の物質であり、当該潜熱蓄熱材組成物１に含まれる水とカチオンとの相互作用に基づいて、液相状態にある当該潜熱蓄熱材組成物１の融液の粘度を高める増粘剤２１であること、増粘剤２１は、当該潜熱蓄熱材組成物１が液相状態の温度帯域にあれば、当該潜熱蓄熱材組成物１に含まれる水に溶解してランダムコイル状の構造を呈している一方で、当該潜熱蓄熱材組成物１が、液相状態から完全な固相状態になる前の温度帯域になると、ランダムコイル状の構造とは可逆的な二重の螺旋構造に変化すると共に、カチオン３０の存在に基づき、隣接する二重の螺旋構造同士の会合により、ゲル化を引き起こす物性であること、当該潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に占める増粘剤２１の配合比率が、１ｗｔ％以下の範囲内であること、当該潜熱蓄熱材組成物１は、増粘剤２１により、当該潜熱蓄熱材組成物１の構成成分に対し、密度差に起因した分離を抑制した状態に構成されたものであること、を特徴とする。
　このような特徴により、潜熱蓄熱材組成物１が融液の状態にあるとき、潜熱蓄熱材組成物１の粘度が高まって、潜熱蓄熱材１０の相分離現象が防止でき、潜熱蓄熱材組成物１の構成成分は均一な状態で分散することができる。また、相分離現象のほか、増粘剤２１以外に、例えば、融点調整剤２２や、過冷却防止剤等の別の添加剤２０が、潜熱蓄熱材組成物に配合されている場合でも、構成成分の密度差に起因した、増粘剤２１等以外の添加剤２０と潜熱蓄熱材１０との分離が防止でき、潜熱蓄熱材組成物１の構成成分は均一な状態で分散することができる。
　加えて、増粘剤２１が、本実施形態では、ゲランガムの一種であるＬＡゲランガムであるため、ＬＡゲランガム自体は、蓄熱性能を有さないものの、潜熱蓄熱材１０（アンモニウムミョウバン１２水和物）に増粘剤２１（ＬＡゲランガム２１）を、例えば、僅か１．０ｗｔ％以下という少量添加するだけで、ＬＡゲランガム２１のゲル化が促進される。そのため、潜熱蓄熱材組成物１の融液を、密度差に起因した構成成分の分離を抑制するのに足りる十分な粘度に増粘することができる。しかも、潜熱蓄熱材組成物１の融液では、構成成分が均一な状態で分散され、かつ潜熱蓄熱材組成物１における構成成分の分離を、より効果的に抑制できているため、潜熱蓄熱材組成物１が、液相と固相との間で、相変化を複数回に亘って繰り返し行っても、構成成分の分布を均一に保つことができている。それ故に、潜熱蓄熱材組成物１の融点・凝固点等の物性が変動するのを抑制することができる。
　また、ＬＡゲランガム２１の添加量が、１．０ｗｔ％以下と僅かな量であるため、潜熱蓄熱材組成物１に増粘剤２１が配合されていても、潜熱蓄熱材組成物１において、その体積当たりの蓄熱量の低下が抑制されており、同体積比で、ＬＡゲランガム２１を含有した潜熱蓄熱材組成物１の蓄熱量と、潜熱蓄熱材１０単体との蓄熱量との差異がほとんどなく、潜熱蓄熱材組成物１は、より高い蓄熱量を維持することができている。
　また、増粘剤２１がＬＡゲランガムであるため、例えば、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水和物等の融液が、酸性を呈する物性であっても、ＬＡゲランガム２１は、耐酸性の物性を有しているため、ＬＡゲランガム２１の添加に起因して、潜熱蓄熱材組成物１が、経時的に変性、変質してしまうこともない。
　しかも、増粘剤として、広く使用されているキサンタンガム（xanthan gum）、アルギン酸ナトリウム（Sodium alginate）、カルボキシメチルセルロース（CMC：carboxymethyl cellulose）等とは異なり、ＬＡゲランガム２１は、アンモニウムミョウバン１２水和物（潜熱蓄熱材１０）等のミョウバン水和物と混合し、密閉条件下で融点以上に加熱されても、ミョウバン水和物との間で化学反応を起こさず、増粘剤２１としての機能を維持することができる。しかも、ＬＡゲランガム２１は、市場で幅広く流通して入手し易く、安価である。さらに、ＬＡゲランガム２１は、無毒で非危険物であるため、取扱いが容易である。
　従って、本実施形態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２０（増粘剤２１、融点調整剤２２）を配合しても、構成された成分同士を、経時的に安定し、均一に混じり合った状態に保つと共に、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、本実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物１では、潜熱蓄熱材１０の主成分は、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、例えば、アンモニウムミョウバン１２水和物等のようなミョウバン水和物を用いた潜熱蓄熱材１０は、相変化に伴う潜熱が比較的大きい物性を有する。そのため、このような物性の潜熱蓄熱材１０では、蓄熱できる蓄熱量も比較的大きい。従って、ミョウバン水和物である潜熱蓄熱材１０を含む潜熱蓄熱材組成物１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。
　特に潜熱蓄熱材１０が、アンモニウムミョウバン１２水和物である場合、アンモニウムミョウバン１２水和物は、密度１．６４ｇ／ｃｍ３で、体積当たりの蓄熱量が、概ね２５０～２７０ｋＪ／ｋｇであり、種々の潜熱蓄熱材の中でも、アンモニウムミョウバン１２水和物の蓄熱量は大きい。そのため、アンモニウムミョウバン１２水和物（潜熱蓄熱材１０）にＬＡゲランガム（増粘剤２１）を添加した潜熱蓄熱材組成物１も、２２０ｋＪ／ｋｇ超の比較的大きな蓄熱量を有することができている。
　また、本実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物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（ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）、または、カリウムミョウバン１２水和物（ＡｌＫ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）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、本実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物１では、カチオン３０は、ミョウバン水和物をなす陽イオンであること、を特徴とする。
　この特徴により、ミョウバン水和物は、カチオン３０の供給源となるため、増粘剤２１であるＬＡゲランガム２１のゲル化の促進や、ＨＡゲランガム２１Ａのゲル組織の強度を向上させるために、増粘剤２１とは別に添加剤を加える必要がない。
　また、本実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物１では、第１の添加剤２０（増粘剤２１）とは別の他の添加剤である第２の添加剤２０（融点調整剤２２）が配合されており、第２の添加剤２０は、潜熱蓄熱材１０の融点を調整する融点調整剤２２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、を特徴とする。
　この特徴により、融点調整剤２２を溶解させる水分が、潜熱蓄熱材組成物１をなす構造（潜熱蓄熱材１０であるアンモニウムミョウバンの１２水和物）の中に含まれているため、このような潜熱蓄熱材１０を主成分とする潜熱蓄熱材組成物１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１０に蓄熱できる蓄熱量も大きくできる。
　また、本実施形態に係る潜熱蓄熱槽６０では、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱またはその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２０を配合してなる潜熱蓄熱材組成物１と、潜熱蓄熱材組成物１との間で熱を移動させるための媒体である熱媒体６１と、潜熱蓄熱材組成物１と熱媒体６１を区画する蓄熱材充填容器５０とを、内部に備えた潜熱蓄熱槽６０において、潜熱蓄熱材組成物１は、前述した本実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物１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が、蓄熱とその放熱のサイクルを複数回繰り返しても、潜熱蓄熱材組成物１の構成成分で密度差に起因した分離が抑制されている。そのため、図１３に例示した潜熱蓄熱槽６０のように、潜熱蓄熱材組成物１を充填した縦長形状の蓄熱材充填容器５０を、縦置き配置で潜熱蓄熱槽６０内に収容する場合のほか、潜熱蓄熱材組成物１を充填した袋状の蓄熱材充填容器を、潜熱蓄熱槽６０内に縦方向（図１３中、上下方向）に並べて収容する場合等でも、潜熱蓄熱材組成物１は、その初期状態の蓄熱性能を、長期間、安定した状態で維持することができる。
　特に、１つの蓄熱材充填容器５０が、例えば、数～十数ｃｍ等の縦寸法であっても、本出願人は、この蓄熱材充填容器５０の上部と下部で、潜熱蓄熱材組成物１の蓄熱量に差異がないことを、実験で確認できている。
　以上において、本発明を実施形態の実施例、及び変形例に即して説明したが、本発明は上記実施形態の実施例、及び変形例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、実施形態の実施例では、増粘剤２１をＬＡゲランガム２１とし、その変形例では、増粘剤２１をＨＡゲランガム２１Ａとしたが、増粘剤は、実施形態に挙げた増粘剤以外にも、例えば、前述したようなヘテロ多糖に属するゲランガム相当物質等、多糖類に属する水溶性の物質であり、潜熱蓄熱材組成物に含まれる水とカチオンとの相互作用に基づいて、液相状態にある潜熱蓄熱材組成物の融液の粘度を高める物質に該当するものであれば、何でも良い。但し、潜熱蓄熱材組成物の使用上、支障が生じないことが前提である。
（２）また、実施形態では、潜熱蓄熱材１０を構成する硫酸アンモニウムアルミニウム（ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２）に存在する「ＮＨ４ ＋」を、１価のカチオン３０として機能させることにより、ＬＡゲランガム２１のゲル化を促進させて潜熱蓄熱材組成物１の粘度を高めた。
　しかしながら、カチオンは、潜熱蓄熱材に存在する陽イオン以外にも、例えば、融点調整剤（添加剤）として添加された無水硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）が水中で電離して存在する「Ｎａ＋」等、潜熱蓄熱材組成物に配合されている添加剤に基づいて、供給される陽イオンであっても良い。
　また、前述したゲランガム相当物質等において、分子内の官能基同士の相互作用によって、少なくとも螺旋構造等の三次元構造を形成する性質を持ち、水との共存下において、外部から供給されるカチオンと官能基との静電相互作用により、これらの螺旋構造が会合し、ネットワーク構造を形成してゲル化を促す特性が発揮できるよう、カチオンは、ゲランガム相当物質等の分子内の官能基と静電相互作用を引き起こすのに必要な正電荷を帯びた陽イオンであれば良い。
（３）また、実施形態では、融点調整剤２２の配合により、潜熱蓄熱材組成物１の融点を約９０℃に調整したが、融点調整剤により調整される蓄熱材組成物の融点温度は、約９０℃に限定されるものではなく、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。
（４）また、実施形態では、潜熱蓄熱材組成物１を利用した潜熱蓄熱槽６０を、図１３に例示したが、本発明に係る潜熱蓄熱槽について、当該潜熱蓄熱槽内で潜熱蓄熱材組成物等と熱媒体とを区画し、潜熱蓄熱材組成物等と熱媒体との間で、熱が伝導できる構造であれば、潜熱蓄熱槽の構成・形状・仕様は、何でも良い。
　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。
１，１００　潜熱蓄熱材組成物
１０　潜熱蓄熱材
１２　水
３０　カチオン
２０　添加剤
２１　増粘剤
５０　蓄熱材充填容器（区画部材）
６０　潜熱蓄熱槽
６１　熱媒体
 

Claims (7)

  1. 　相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱またはその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、
    　前記添加剤は、第１の添加剤として、多糖類に属する水溶性の物質であり、当該潜熱蓄熱材組成物に含まれる水とカチオンとの相互作用に基づいて、液相状態にある当該潜熱蓄熱材組成物の融液の粘度を高める増粘剤であること、
    　前記増粘剤は、ゲランガム（gellan gum）であること、
    　当該潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占める前記ゲランガムの配合比率が、１ｗｔ％以下の範囲内であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  2. 　相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱またはその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、
    　当該潜熱蓄熱材組成物は、容器内に充填された状態で、液相と固相との間で相変化を行うことにより、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ものであること、
    　前記添加剤は、第１の添加剤として、多糖類に属する水溶性の物質であり、当該潜熱蓄熱材組成物に含まれる水とカチオンとの相互作用に基づいて、液相状態にある当該潜熱蓄熱材組成物の融液の粘度を高める増粘剤であること、
    　前記増粘剤は、当該潜熱蓄熱材組成物が液相状態の温度帯域にあれば、当該潜熱蓄熱材組成物に含まれる水に溶解してランダムコイル状の構造を呈している一方で、当該潜熱蓄熱材組成物が、液相状態から完全な固相状態になる前の温度帯域になると、前記ランダムコイル状の構造とは可逆的な二重の螺旋構造に変化すると共に、前記カチオンの存在に基づき、隣接する前記二重の螺旋構造同士の会合により、ゲル化を引き起こす物性であること、
    　当該潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占める前記増粘剤の配合比率が、１ｗｔ％以下の範囲内であること、
    　当該潜熱蓄熱材組成物は、前記増粘剤により、当該潜熱蓄熱材組成物の構成成分に対し、密度差に起因した分離を抑制した状態に構成されたものであること、
    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、
    　前記潜熱蓄熱材の主成分は、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。
  4. 　請求項３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（ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）、または、カリウムミョウバン１２水和物（ＡｌＫ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  5. 　請求項３に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
    　前記カチオンは、前記ミョウバン水和物をなす陽イオンであること、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  6. 　請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載する潜熱蓄熱材組成物において、
    　前記第１の添加剤とは別の他の前記添加剤である第２の添加剤が配合されており、前記第２の添加剤は、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、
    を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
  7. 　相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱またはその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と、前記潜熱蓄熱材組成物との間で熱を移動させるための媒体である熱媒体と、前記潜熱蓄熱材組成物と前記熱媒体を区画する区画部材とを、内部に備えた潜熱蓄熱槽において、
    　前記潜熱蓄熱材組成物は、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載する潜熱蓄熱材組成物であること、
    を特徴とする潜熱蓄熱槽。
     
     
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