CN110139908A - 潜热蓄热材料组合物 - Google Patents
潜热蓄热材料组合物 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110139908A CN110139908A CN201880005552.8A CN201880005552A CN110139908A CN 110139908 A CN110139908 A CN 110139908A CN 201880005552 A CN201880005552 A CN 201880005552A CN 110139908 A CN110139908 A CN 110139908A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- storage material
- heat storage
- latent heat
- material composition
- fusing point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
- C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
Abstract
本发明的一实施方式中的潜热蓄热材料组合物是向潜热蓄热材料中混合用于调整潜热蓄热材料物性的添加剂而成的潜热蓄热材料组合物,其中,潜热蓄热材料由含有nw(2≦nw)个水合水的无机盐水合物构成。添加剂是至少含有属于糖醇类物质的潜热蓄热材料熔点调整剂,其具有与潜热蓄热材料中含有的水分在溶解时产生负溶解热的物性。潜热蓄热材料组合物总体中,相对于每1mol潜热蓄热材料的水合水,属于糖醇类的物质的浓度满足以下式(1)、(2)。0.01≦xs≦1…式(2)。
Description
技术领域
本发明涉及在利用伴随相变的潜热吸收和释放来进行储热或释热的潜热蓄热材料中,混合调整该潜热蓄热材料物性的添加剂而成的潜热蓄热材料组合物。
背景技术
潜热蓄热材料(PCM:Phase Change Material,相变材料)具有利用伴随相变的潜热吸收和释放来进行储热的物性,通过将本来废弃的排热在该潜热蓄热材料中进行蓄热,再根据需要取出储存的热,可以有效无浪费地利用能量。作为这样的潜热蓄热材料中的一种,广为人知的有例如铵明矾12水合物(AlNH4(SO4)2·12H2O)(以下也称“铵明矾”。)。
铵明矾的物性是熔点为93.5℃,常温下为固体。因此,潜热蓄热材料为铵明矾单质时,当排热温度为低于熔点93.5℃的温度时,即便是排热对铵明矾进行加热,铵明矾也不会熔化,无法回收排热进行蓄热。因此,一般地,如专利文献1那样的,出于将潜热蓄热材料的熔点调整为对应于排热温度的目的,在潜热蓄热材料中添加熔点调整剂。
专利文献1中,公开了含有铵明矾(AlNH4(SO4)2·12H2O)与氯化铵(NH4Cl)的共晶盐构成的潜热蓄热材料。根据专利文献1,将氯化铵以5~15重量%的添加量加入铵明矾中时,铵明矾的熔点被调整为约90~75℃。此外,专利文献1的潜热蓄热材料的物性是共晶点为75~78℃的温度,例如基于共晶点的使用温差为ΔT=30℃(45~75℃)时,该潜热蓄热材料的蓄热量约为320~350kJ/L。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4830572号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,专利文献1的潜热蓄热材料中,由于是铵明矾与氯化铵的共晶盐,故如专利文献1的图1所示,即便是将氯化铵以超出15重量%的添加量加入铵明矾中,专利文献1的潜热蓄热材料的熔点也不会低于共晶点(75~78℃)。因此,当排热温度为低于共晶点的温度时,潜热蓄热材料也不会熔化,专利文献1的潜热蓄热材料无法回收排热进行蓄热。
特别地,工业上近年来,例如在基于燃料电池***、汽车发动机等的热供给源中,回收其运行时产生的排热而蓄存在蓄热材料中的热能的积极利用的技术开发,受到很多的关心。热供给源所产生的排热对象是大致以60℃左右~80℃左右的范围内为对象的温度区域的热,例如由低于除了热电联产中使用的燃气发动机***的发动机之外、锅炉等高温域热源的排热、即低温域热源产生的热。想要将这样的低温域热源的排热蓄存于蓄热材料中时,专利文献1中,由于潜热蓄热材料的熔点高于低温域热源的排热的温度区域,潜热蓄热材料不会熔化,无法进行基于排热的蓄热。
本发明为了解决上述问题点而成,其目的在于,提供一种通过在潜热蓄热材料中加入添加剂,在可大幅度调整潜热蓄热材料熔点的同时,且即便混合该添加剂,也可获得更大的蓄热量的潜热蓄热材料组合物。
解决问题的方法
在为了解决上述问题的本发明的一实施方式中的潜热蓄热材料组合物,是在进行蓄热或者放热的潜热蓄热材料中,混合调整该潜热蓄热材料物性的添加剂而成的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,上述潜热蓄热材料由含有nw(2≦nw)个水合水的至少一种无机盐水合物构成;上述添加剂是调整上述潜热蓄热材料熔点的熔点调整剂,其具有在与上述潜热蓄热材料的溶解时产生负溶解热的物性;上述熔点调整剂至少含有属于糖醇类的物质作为第1添加剂;该潜热蓄热材料组合物的熔液是通过上述潜热蓄热材料中含有的水合水与上述熔点调整剂中含有的糖醇的溶解,来混合上述潜热蓄热材料与上述熔点调整剂而成;该潜热蓄热材料组合物总体中,相对于每1mol所述潜热蓄热材料的所述水合水,上述属于糖醇类的物质的浓度满足式(1)、(2),
【数1】
0.01≦xs≦1…式(2)
其中,
xs:相对于1mol水合水的“属于糖醇类的物质”的摩尔数[mol/mol]
ms:潜热蓄热材料组合物中含有的“属于糖醇类的物质”的质量[g]
Ms:“属于糖醇类的物质”的分子量[g/mol]
N:构成潜热蓄热材料组合物的潜热蓄热材料的总数
nwk:潜热蓄热材料的水合数(k=1,2,…,N)
mak:潜热蓄热材料组合物中含有的潜热蓄热材料的质量[g](k=1,2,…,N)
Mak:潜热蓄热材料的分子量[g/mol](k=1,2,…,N)。
根据该实施方式,由于潜热蓄热材料的水合水相对于作为属于糖醇类的物质的第1添加剂(熔点调整剂)不欠缺地足量存在,故在潜热蓄热材料的水合水与熔点调整剂的溶解时产生的负溶解热,有助于增大本实施方式中的潜热蓄热材料组合物的蓄热量。此外此时,即便是含有的一部分熔点调整剂存在未溶解残留的情况,通过该未溶解残留的熔点调整剂的熔化,该熔点调整剂的潜热有助于增大本实施方式中的潜热蓄热材料组合物的蓄热量。因此,潜热蓄热材料自身的潜热、及水合水与熔点调整剂的溶解时产生的负溶解热、及熔点调整剂的熔化潜热相加的总热量作为本实施方式中的潜热蓄热材料组合物的吸热而存储。
另外,本实施方式中的潜热蓄热材料组合物具有如下物性:可以获得例如超过250kJ/kg的大蓄热量的同时,与潜热蓄热材料单质(潜热蓄热材料单体)相比,可以将熔点调低例如最大接近于30℃。
另外,上述的实施方式的潜热蓄热材料组合物中,“具有产生负溶解热物性的物质”包括例如赤藓糖醇(C4H10O4)、木糖醇(C5H12O5)、甘露醇(C6H14O6)、山梨糖醇(C6H14O6)、乳糖醇(C12H24O11)等“属于糖醇类的物质”。此外,还有氯化钙六水合物(CaCl2·6H2O)、氯化镁六水合物(MgCl2·6H2O)、氯化钾(KCl)、氯化钠(NaCl)等“属于氯化物的物质”。除此之外,还有硫酸铵((NH4)2SO4)等“属于硫酸盐的物质”。
此外,除了含有对应于上述“属于糖醇类的物质”的物质之中的、至少一种以上的情况之外,还可以是含有对应于上述“属于氯化物的物质”的物质之中的、至少一种以上的情况,或含有对应于上述“属于硫酸盐的物质”的物质之中的、至少一种以上的情况。除此之外,还可以是对应于上述“属于糖醇类的物质”的任何物质与对应于上述“属于氯化物的物质”的任意物质的混合物。此外,还可以是对应于上述“属于糖醇类的物质”的任意物质与对应于上述“属于硫酸盐的物质”的任意物质的混合物。
进一步,还可以是对应于上述“属于糖醇类的物质”的任意物质、与对应于上述“属于氯化物的物质”的任意物质、与对应于上述“属于硫酸盐的物质”的任意物质的混合物(也包括氯化物与硫酸盐形成混晶的情况)。
即,上述实施方式的潜热蓄热材料组合物中,将“具有产生负溶解热物性的物质”定义为具有如下特征的物质:构成上述实施方式的潜热蓄热材料组合物的潜热蓄热材料由无机盐水合物构成,“具有产生负溶解热物性的物质”溶解于无机盐水合物时,该“具有产生负溶解热物性的物质”中,发生从外部吸收热的吸热反应(例如除了与无机盐水合物的水合水的溶解之外,还包括无机盐水合物在其结构中具有水合水以外的能变为溶剂的分子时的、与水合水以外的构成物质的溶解等)。
上述实施方式中,上述属于糖醇类的物质优选含有赤藓糖醇(C4H10O4)、木糖醇(C5H12O5)或者甘露醇(C6H14O6)中的至少一种。
根据该实施方式,相比于潜热蓄热材料单质,本实施方式中的潜热蓄热材料组合物的熔点可有效地调低。此外,属于糖醇类的物质自身具有可以蓄存热、并将其释放的蓄放热性能,故作为蓄热材料的物性优异,通过添加熔点调整剂,即便本实施方式中的潜热蓄热材料组合物总重量中潜热蓄热材料所占的混合率低,也能有效地抑制本实施方式中的潜热蓄热材料组合物的蓄热量的降低。
上述实施方式中,优选地,作为不同于上述第1添加剂的其他的上述添加剂,混合硫酸盐作为第2添加剂,该潜热蓄热材料组合物总体中,相对于每1mol所述潜热蓄热材料的所述水合水,上述硫酸盐的浓度优选满足式(3),(4)。特别地,上述实施方式中,上述硫酸盐优选硫酸铵((NH4)2SO4)。
【数2】
0≦xt≦0.1…式(4)
其中,
xt:相对于1mol水合水的硫酸盐的摩尔数[mol/mol]
mt:潜热蓄热材料组合物中作为第2添加剂含有的硫酸盐的质量[g]
Mt:作为第2添加剂的硫酸盐的分子量[g/mol]
N:构成潜热蓄热材料组合物的潜热蓄热材料的总数
nwk:潜热蓄热材料的水合数(k=1,2,…,N)
mak:潜热蓄热材料组合物中含有的潜热蓄热材料的质量[g](k=1,2,…,N)
Mak:潜热蓄热材料的分子量[g/mol](k=1,2,…,N)
根据这样的实施方式,作为第2添加剂的熔点调整剂,例如硫酸铵((NH4)2SO4)等硫酸盐仅以式(4)所示的较少的添加量进行混合,即可将含有第2添加剂的本实施方式中的潜热蓄热材料组合物的物性变为:相比于在潜热蓄热材料中仅添加作为熔点调整剂的第1添加剂的情况,蓄热量可增大例如约20%,另一方面熔点可以调低15℃左右等。
上述实施方式中,上述无机盐水合物优选羟基甲亚磺酸盐。特别地,上述实施方式中,上述羟基甲亚磺酸盐优选羟基甲亚磺酸钠2水合物(CH3NaO3S·2H2O)。
根据该实施方式,例如以羟基甲亚磺酸钠2水合物等的羟基甲亚磺酸盐为主成分的本实施方式中的潜热蓄热材料组合物,在使用上将蓄热放热时的温度区域设为例如50℃左右,能以150kJ/kg程度的蓄热量等充分地利用。
上述实施方式中,上述无机盐水合物优选乙酸盐。特别地,上述实施方式中,上述乙酸盐优选乙酸钠3水合物(CH3COONa·3H2O)。
根据该实施方式,例如不仅乙酸钠3水合物等乙酸盐成为进行蓄热或者放热的潜热蓄热材料,添加的熔点调整剂通过溶解于乙酸钠3水合物等乙酸盐的水合水,产生负溶解热(吸热)。同时,第1添加剂等添加剂也存在发生伴随熔化的潜热(吸热)的情况。因此,先前例示的以乙酸钠3水合物等潜热蓄热材料为主成分的本实施方式中的潜热蓄热材料组合物,其熔点相比于潜热蓄热材料单质的熔点,作为一例,可以降低20℃左右,同时通过这些吸热,可以蓄存可超过潜热蓄热材料单质的蓄热量的程度的非常高的热量。此外,乙酸钠3水合物在市场上广泛流通并且容易获得且价格便宜。
上述实施方式中,上述无机盐水合物优选二磷酸盐(焦磷酸盐)或者磷酸盐。特别地,上述实施方式中,上述二磷酸盐优选二磷酸钠10水合物(Na4P2O7·10H2O)。
根据该实施方式,例如不仅二磷酸钠10水合物等二磷酸盐或者磷酸盐成为进行蓄热或者放热的潜热蓄热材料,添加的熔点调整剂通过溶解于二磷酸钠10水合物等二磷酸盐或者磷酸盐的水合水中,产生负溶解热(吸热)。同时,第1添加剂等添加剂也存在发生伴随熔化的潜热(吸热)。
因此,先前例示的以二磷酸钠10水合物等潜热蓄热材料为主成分的本实施方式中的潜热蓄热材料组合物,其熔点相比于潜热蓄热材料单质的熔点,作为一例,可以降低15℃左右,同时通过这些吸热,可以蓄存可超过潜热蓄热材料单质的蓄热量程度的非常高的热量。此外,二磷酸钠10水合物在市场上广泛流通并且容易获得且价格便宜。
上述实施方式中,上述无机盐水合物优选明矾水合物。
根据该实施方式,明矾水合物构成的潜热蓄热材料中,相变产生的潜热较大,且溶解“具有产生负溶解热物性的物质”的水分包含于构成明矾水合物的结构之中。因此,以这样的潜热蓄热材料为主成分的本实施方式中的潜热蓄热材料组合物中,通过明矾自身产生的较大的熔化潜热、与第1添加剂等添加剂产生的熔化潜热、负溶解热的总和,潜热蓄热材料可以蓄存的蓄热量也变大。因此,含有以明矾水合物为主成分的潜热蓄热材料的本实施方式中的潜热蓄热材料组合物具有优异的蓄存大容量的热,并将其释放的蓄放热性能。
另外,上述的实施方式的潜热蓄热材料组合物中,“明矾水合物”包括例如铵明矾12水合物(别名:硫酸铝铵12水合物)(AlNH4(SO4)2·12H2O)、钾明矾12水合物(别名:硫酸钾铝12水合物)(AlK(SO4)2·12H2O)、铬明矾(别名:二硫酸铬钾12水合物)(CrK(SO4)2·12H2O)、铁明矾(别名:硫酸铁铵12水合物)(FeNH4(SO4)2·12H2O)等、1价阳离子的硫酸盐MI 2(SO4)与3价阳离子的硫酸盐MIII 2(SO4)3的硫酸复盐的“明矾”。
此外,以含有至少二种以上的属于这样的“明矾”的物质的混合物,或者混晶为主成分的蓄热材料为对象。“明矾”中含有的金属离子除了铝离子、铬离子、铁离子以外,也可为例如钴离子、锰离子等3价金属离子。
上述实施方式中,上述明矾水合物优选铵明矾12水合物(AlNH4(SO4)2·12H2O),或者钾明矾12水合物(AlK(SO4)2·12H2O)。
根据该实施方式,铵明矾12水合物或钾明矾12水合物在市场上广泛流通并且容易获得且价格便宜。
上述实施方式中,上述无机盐水合物优选为硫酸盐。特别地,上述实施方式中,上述硫酸盐优选硫酸铝水合物(Al2(SO4)3·nH2O)(2≦n)。
根据该实施方式,不仅例如硫酸铝水合物等硫酸盐成为进行蓄热或者放热的潜热蓄热材料,添加的熔点调整剂通过溶解于硫酸铝水合物等硫酸盐的水合水,产生负溶解热(吸热)。同时,第1添加剂等添加剂也存在发生伴随熔化的潜热(吸热)的情况。因此,例如以硫酸铝水合物等潜热蓄热材料为主成分的本实施方式中的潜热蓄热材料组合物,其熔点相比于潜热蓄热材料单质的熔点,作为一例,可以降低15℃左右,同时通过这些吸热,可以蓄存超过200kJ/kg的高热量。
此外,为了解决上述问题的本发明的其他实施方式中的潜热蓄热材料组合物,是向进行蓄热或者放热的潜热蓄热材料中混合用于调整该潜热蓄热材料物性的添加剂而成,其特征在于,上述潜热蓄热材料由含有12以上的水合水的无机盐水合物构成,上述添加剂是调整所述潜热蓄热材料熔点的熔点调整剂,其具有在与所述潜热蓄热材料溶解时产生负溶解热的物性,上述熔点调整剂至少含有属于糖醇类的物质,该潜热蓄热材料组合物的熔液是通过所述潜热蓄热材料中含有的水合水与所述熔点调整剂中含有的糖醇的溶解,来混合所述潜热蓄热材料与所述熔点调整剂而成,该潜热蓄热材料组合物总体中所述属于糖醇的物质所占的混合率相对于1mol所述潜热蓄热材料在1.59~5.57mol的范围内。
根据该实施方式,本实施方式中的潜热蓄热材料组合物基于以大致60℃左右~80℃左右的范围内为对象的温度区域的排热,而可以进行蓄热,本实施方式中的潜热蓄热材料组合物的熔点相比于例如铵明矾12水合物单体的熔点(93.5℃),也可降低30℃以上等。特别地,在使用中万一本实施方式中的潜热蓄热材料组合物中含有的、属于糖醇的物质的混合率产生变化,只要其混合率为相对于每1mol潜热蓄热材料在1.59~5.57mol的范围内,即可将本实施方式中的潜热蓄热材料组合物的熔点保持在75℃左右等的温度。此外,本实施方式中的潜热蓄热材料由例如明矾水合物等含有12个以上的水合水的无机盐水合物构成时,本实施方式中的潜热蓄热材料可以保持高蓄热量,故含有这样的潜热蓄热材料的本实施方式中的潜热蓄热材料组合物具有可保持更高蓄热量的物性。
此外,本实施方式中的潜热蓄热材料组合物的蓄热量也不会因本实施方式中的熔点调整剂的添加而降低。除此之外,在例如明矾水合物等无机盐水合物潜热蓄热材料与作为属于糖醇类的物质的熔点调整剂的组合中,糖醇溶解于无机盐水合物中含有的水合水,由此粘度增大,可以防止因潜热蓄热材料与熔点调整剂的密度差引起的潜热蓄热材料与熔点调整剂的分离。据此,不会发生潜热蓄热材料与熔点调整剂的不均匀化,本实施方式中的潜热蓄热材料组合物可以成为化学上稳定的蓄热材料。
另外,上述的实施方式的潜热蓄热材料组合物中,“具有产生负溶解热物性的物质”包括例如赤藓糖醇(C4H10O4)、木糖醇(C5H12O5)、甘露醇(C6H14O6)、山梨糖醇(C6H14O6)、乳糖醇(C12H24O11)等“属于糖醇类的物质”。此外,还有氯化钙六水合物(CaCl2·6H2O)、氯化镁六水合物(MgCl2·6H2O)、氯化钾(KCl)、氯化钠(NaCl)等“属于氯化物的物质”。
此外,可为含有对应于上述“属于糖醇类的物质”的物质之中的、至少一种以上的情况,或含有对应于上述“属于氯化物的物质”的物质之中的、至少一种以上的情况。进一步,还可以是对应于上述“属于糖醇类的物质”的任何物质与对应于上述“属于氯化物的物质”的任意物质的混合物。
即,上述实施方式的潜热蓄热材料组合物中,将“具有产生负溶解热物性的物质”定义为具有如下特征的物质:构成上述实施方式的潜热蓄热材料组合物的潜热蓄热材料由无机盐水合物构成,“具有产生负溶解热物性的物质”溶解于无机盐水合物时,该“具有产生负溶解热物性的物质”中,发生从外部吸收热的吸热反应(例如除了与无机盐水合物的水合水的溶解之外,还包括无机盐水合物在其结构中具有水合水以外的能变为溶剂的分子时的、与水合水以外的构成物质的溶解等)。
此外,上述的实施方式的潜热蓄热材料组合物中,“无机盐水合物构成的潜热蓄热材料”包括例如铵明矾12水合物(别名:硫酸铝铵12水合物)(AlNH4(SO4)2·12H2O)、钾明矾12水合物(别名:硫酸钾铝12水合物)(AlK(SO4)2·12H2O)、铬明矾(别名:二硫酸铬钾12水合物)(CrK(SO4)2·12H2O)、铁明矾(别名:硫酸铁铵12水合物)(FeNH4(SO4)2·12H2O)等、1价阳离子的硫酸盐MI 2(SO4)与3价阳离子的硫酸盐MIII 2(SO4)3的硫酸复盐的“明矾”。
此外,以含有至少二种以上的这样的属于“明矾”的物质的混合物,或者混晶为主成分的蓄热材料为对象。“明矾”中含有的金属离子除了铝离子、铬离子、铁离子以外,也可为例如钴离子、锰离子等3价金属离子。
上述实施方式中,上述属于糖醇的物质优选赤藓糖醇(C4H10O4)。
根据该实施方式,本实施方式中的潜热蓄热材料组合物的熔点可以调整到例如75℃左右等的温度。而且,本实施方式中的潜热蓄热材料组合物可以具备蓄存超过约300(kJ/kg)等大容量的热,并将其释放的蓄放热性能,故作为蓄热材料的物性优异。
上述实施方式中,上述属于糖醇的物质优选木糖醇(C5H12O5)。
根据该实施方式,本实施方式中的潜热蓄热材料组合物的熔点可以调整到例如60℃左右等的温度。除此之外,本实施方式中的潜热蓄热材料组合物可以具备蓄存300(kJ/kg)左右的热,并将其释放的蓄放热性能,故作为蓄热材料的物性优异。
上述实施方式中,上述无机盐水合物优选明矾水合物。
根据该实施方式,明矾水合物构成的潜热蓄热材料中,相变产生的潜热较大,且溶解“具有产生负溶解热物性的物质”的水分包含于构成明矾水合物的结构之中,因此,以这样的潜热蓄热材料为主成分的本实施方式中的潜热蓄热材料组合物中,通过比较大的熔化潜热与负溶解热的总和,可以增大潜热蓄热材料中可蓄存的蓄热量。因此,含有以明矾水合物为主成分的潜热蓄热材料的本实施方式中的潜热蓄热材料组合物具有优异的蓄存大容量的热,并将其释放的蓄放热性能。
上述实施方式中,上述明矾水合物优选铵明矾12水合物(AlNH4(SO4)2·12H2O),或者钾明矾12水合物(AlK(SO4)2·12H2O)。
根据该实施方式,铵明矾12水合物或钾明矾12水合物在市场上广泛流通并且容易获得且价格便宜。
发明效果
因此,根据本发明涉及的潜热蓄热材料组合物具有以下优异的效果:通过在潜热蓄热材料中加入添加剂,可以在大幅度调整潜热蓄热材料熔点的同时,获得更大的蓄热量。
附图说明
图1A为显示实施方式1中,实施例1~3、及5涉及的潜热蓄热材料组合物的构成成分的示意图。
图1B为显示实施方式1中,实施例5涉及的潜热蓄热材料组合物的构成成分的示意图。
图2为显示实施方式1中,实施例4涉及的潜热蓄热材料组合物的构成成分的示意图。
图3为分别显示实施方式1涉及的潜热蓄热材料组合物,通过相变处于固相状态及液相状态时的样子的示意图。
图4为显示实施方式1中,关于实施例1涉及的潜热蓄热材料组合物,实施例1及其比较例1的实验条件与经由DSC的熔点及蓄热量的测定结果的汇总表。
图5为显示实施方式1中,实施例1的实验1涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图6为显示实施方式1中,比较例1的实验2涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图7为显示实施方式1中,关于实施例2涉及的潜热蓄热材料组合物,实施例2及其比较例2的实验条件与经由DSC的熔点及蓄热量的测定结果的汇总表。
图8为显示实施方式1中,实施例2的实验3涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图9为显示实施方式1中,实施例2的实验4涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图10为显示实施方式1中,实施例2的实验5涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图11为显示实施方式1中,比较例2的实验6涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图12为显示实施方式1中,关于实施例3涉及的潜热蓄热材料组合物,实施例3及其比较例3的实验条件与经由DSC的熔点及蓄热量的测定结果的汇总表。
图13为显示实施方式1中,实施例3的实验7涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图14为显示实施方式1中,实施例3的实验8涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图15为显示实施方式1中,实施例3的实验9涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图16为显示实施方式1中,比较例3的实验10涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图17为显示实施方式1中,关于实施例4涉及的潜热蓄热材料组合物,实施例4及其比较例4的实验条件与经由DSC的熔点及蓄热量的测定结果的汇总表。
图18为显示实施方式1中,实施例4的实验11涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图19为显示实施方式1中,比较例4的实验12涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图20为显示实施方式1中,关于实施例5涉及的潜热蓄热材料组合物,实施例5及其比较例5涉及的实验13~17的实验条件与经由DSC的熔点及蓄热量的测定结果的汇总表。
图21为显示实施方式1中,实施例5的实验13涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图22为显示实施方式1中,实施例5的实验14涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图23为显示实施方式1中,实施例5的实验15涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图24为显示实施方式1中,实施例5的实验16涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图25为显示实施方式1中,比较例5的实验17涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图26为以图表显示实施方式1涉及的潜热蓄热材料组合物的效果性的说明图。
图27为显示实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物的构成成分的示意图。
图28为分别显示实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物,通过相变处于固相状态及液相状态时的样子的示意图。
图29为显示实施方式2中,比较例6涉及的潜热蓄热材料组合物的构成成分的示意图。
图30为显示实施方式2中,实施例6涉及的潜热蓄热材料组合物的温度与蓄热量的时间变化的图表,熔点调整剂为赤藓糖醇时的实验结果的图表。
图31为显示实施方式2中,实施例7涉及的潜热蓄热材料组合物的温度与蓄热量的时间变化的图表,熔点调整剂为木糖醇时的实验结果的图表。
图32为显示实施方式2中,比较例6涉及的潜热蓄热材料组合物的温度与蓄热量的时间变化的图表,熔点调整剂为无水硫酸钠时的实验结果的图表。
图33为显示实施方式2中,比较例7涉及的潜热蓄热材料单质的温度与蓄热量的时间变化的实验测定值的图表。
图34为以图表显示实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物的效果性的说明图。
图35为显示将实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物收纳于封装袋的一系列的流程的工序图。
图36为对实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物设置于蓄热槽的样子的例示说明图。
具体实施方式
(实施方式1)
以下,对于本发明的一实施方式中的潜热蓄热材料组合物,基于图1A~图26对实施方式1(实施例1~5)进行详细说明。图1A是显示实施例1~3、及5涉及的潜热蓄热材料组合物的构成成分的示意图,图1B是显示实施方式1中,实施例5涉及的潜热蓄热材料组合物的构成成分的示意图。图2是显示实施例4涉及的潜热蓄热材料组合物的构成成分的示意图。
本实施方式1涉及的潜热蓄热材料组合物1是在进行蓄热或者放热的潜热蓄热材料10中混合用于调整该潜热蓄热材料10物性的添加剂而成,将其以不发生渗漏的方式向蓄热材料填充容器(图示省略)进行液密且气密填充。将填充了潜热蓄热材料组合物1的蓄热材料填充容器收入用于利用热能的规定收纳装置的空间内,潜热蓄热材料组合物1在所填充的蓄热材料填充容器的内外,利用伴随液相与固相的相变的潜热的吸收与释放,多次重复进行蓄热及其放热循环而使用。
即,潜热蓄热材料组合物1通过将本来废弃的排热在该潜热蓄热材料10中进行蓄热,再根据需要取出储存的热。具体地,潜热蓄热材料组合物1出于如下目的进行使用:在例如太阳光发电***或燃料电池***、汽车发动机的热或尾气的热等的热供给源中,积极利用回收其运行时产生的排热而蓄存在潜热蓄热材料10的热能。进一步近年来,潜热蓄热材料组合物1通过在宽范围内控制潜热蓄热材料10中进行相变的熔点的温度区域,可期待其在例如日常的饮食生活上的用途中,通过释放储存的潜热,在配餐为止期间对供餐或料理进行保温的情形,或者在进食为止期间,对盒饭或食材进行保温的情形等各产业的活用。
潜热蓄热材料组合物1中,潜热蓄热材料10由含有nw(2≦nw)个水合水的至少一种无机盐水合物构成。添加剂是调整潜热蓄热材料10熔点的熔点调整剂13(13A,13B),其具有在潜热蓄热材料10的水合水中溶解时,产生负溶解热的物性。熔点调整剂13至少含有属于糖醇类的物质作为第1添加剂,潜热蓄热材料组合物1的熔液通过潜热蓄热材料10中含有的水合水(图3中、水合水12)与熔点调整剂13中含有的糖醇的溶解,来混合潜热蓄热材料10与熔点调整剂13而成。
潜热蓄热材料组合物1整体中,相对于每1mol潜热蓄热材料10的水合水,属于糖醇类的物质(熔点调整剂13)的浓度满足式(1)、(2)。
【数3】
0.01≦xs≦1…式(2)
其中,
xs:相对于1mol水合水的“属于糖醇类的物质”的摩尔数[mol/mol]
ms:潜热蓄热材料组合物中含有的“属于糖醇类的物质”的质量[g]
Ms:“属于糖醇类的物质”的分子量[g/mol]
N:构成潜热蓄热材料组合物的潜热蓄热材料的总数
nwk:潜热蓄热材料的水合数(k=1,2,…,N)
mak:潜热蓄热材料组合物中含有的潜热蓄热材料的质量[g](k=1,2,…,N)
Mak:潜热蓄热材料的分子量[g/mol](k=1,2,…,N)
(实施例1)
首先,对实施例1涉及的潜热蓄热材料组合物1A(1)的概要进行说明。如图1A所示,实施例1涉及的潜热蓄热材料组合物1A是在通过伴随相变的潜热的吸收与释放而可进行蓄热或者释能的潜热蓄热材料10A(潜热蓄热材料10)中混合作为第1添加剂的熔点调整剂13A(熔点调整剂13)而成。实施例1中,将通过潜热蓄热材料组合物1A进行的蓄热及其放热的温度区域调整为50℃左右,潜热蓄热材料组合物1A中,作为主成分的潜热蓄热材料10A,使用含有(nw=2)个水合水的羟基甲亚磺酸盐的无机盐水合物10。
具体地,作为潜热蓄热材料10A,本实施例1中,是羟基甲亚磺酸钠2水合物(CH3NaO3S·2H2O),羟基甲亚磺酸钠2水合物的物性是水合数2、分子量[g/mol]154.12、熔点约65℃、在低于熔点的温度区域中易于溶于水的固体。
对于熔点调整剂13,此处具体例示进行简单说明,但对于“具有产生负溶解热物性的物质”的定义在实施例2中进行详述。如前所述,熔点调整剂13是将潜热蓄热材料10(无机盐水合物10)的熔点根据需要调整到任意温度的添加剂。熔点调整剂13具有在与无机盐水合物10溶解时产生负溶解热的物性。
具体地,熔点调整剂13由例如赤藓糖醇(C4H10O4)、木糖醇(C5H12O5)、甘露醇(C6H14O6)等主要作为食品添加物所使用的属于糖醇类的物质构成。糖醇是将醛醣或酮糖的羰基还原而生成的糖的一种,溶于水。熔点调整剂13在实施例1~3及5中,是赤藓糖醇(熔点调整剂13A),赤藓糖醇的物性是分子量[g/mol]122.12、熔点约119℃。
接着,出于确认潜热蓄热材料组合物1A中,添加的熔点调整剂13A对蓄热性能产生的影响的目的,进行实验1、2的调査实验。实验1是将在潜热蓄热材料10A中添加熔点调整剂13A(赤藓糖醇)的潜热蓄热材料组合物1A作为试料的实施例1涉及的实验。实验2是作为实施例1的比较例1而进行的实验,仅使用不含熔点调整剂13A的潜热蓄热材料10A为试料进行实验。
<实验方法>
调査实验中,通过恒温槽中的加热试验等,事先确认试料熔化的温度域之后,使用周知的差示扫描量热装置(DSC:Differential scanning calorimetry),将10mg试料以铝制容器内密封的状态下置于试料台上,测定试料的蓄热量。蓄热量是在如下的温度条件下进行测定:将试料以2℃/min.的加热速度从常温加热至试料充分熔化的温度,到达设定温度后保持5分钟以上的温度。
<实验1、2的共通条件>
·潜热蓄热材料10A;羟基甲亚磺酸钠2水合物(CH3NaO3S·2H2O)
<实验1的条件>
·潜热蓄热材料组合物1A的构成成分;潜热蓄热材料10A与熔点调整剂13A
·熔点调整剂13A;赤藓糖醇(C4H10O4)
·相对于潜热蓄热材料组合物1A总重量的赤藓糖醇的混合率;50wt%
(潜热蓄热材料10A:熔点调整剂13A=1:1)
·对于式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.631[mol/mol]
<实验2的条件>
·熔点调整剂13A;无添加
·潜热蓄热材料10A的混合率;100wt%
(潜热蓄热材料10A:熔点调整剂13A=100:0)
图4是显示关于实施例1涉及的潜热蓄热材料组合物,实施例1及其比较例1的实验条件与经由DSC的熔点及蓄热量的测定结果的汇总表。图5是显示实施例1的实验1涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。图6是显示比较例1的实验2涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
图5及图6所示的图表中,左侧纵轴的刻度表示试料在单位时间内进行蓄热或者放热的热量,该刻度的“负”区域表示试料吸热的热量,“正”区域表示从试料释放的热量。此外,试料在其随时间变化的热量曲线图中,热量的绝对值暂时性增大,变为达到最大值(顶峰)的时间t所对应的试料的温度T(定义为熔点)时,是为呈现最大蓄热量的条件。
试料的熔化潜热由热量的曲线图中蓄热量峰值的开始时间与结束时间之间,对热量进行积分所得的峰面积S(图5及图6中的斜线部分)的大小所表示。此外,试料的热量单位是〔mW〕,试料的质量单位是〔mg〕,进行单位换算后,蓄热量的单位是〔kJ/kg〕。实施例2以后的各图表也同样。
<实验结果>
实施例1的实验1涉及的潜热蓄热材料组合物1A中,如图5所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Ta是51.7℃,蓄热量Sa是147kJ/kg。比较例1的实验2涉及的潜热蓄热材料10A单质中,如图6所示,与第1蓄热峰的时间t1对应的温度Tb1是66.3℃,与第2蓄热峰的时间t2对应的温度Tb2是65.4℃,蓄热量Sb是175kJ/kg。
<考察>
图26是以图表显示实施方式1涉及的潜热蓄热材料组合物的效果性的说明图,图26中,潜热蓄热材料10单质(潜热蓄热材料10A~E)以“PCM”表示。比较例1涉及的实验2的结果与一般已知的羟基甲亚磺酸钠2水合物(潜热蓄热材料10A)的熔点(约65℃)大概一致。此外,对于羟基甲亚磺酸钠2水合物,图26所示的蓄热量P是175(kJ/kg)。
与此相对,实施例1涉及的实验1中,潜热蓄热材料组合物1A中,由于羟基甲亚磺酸钠2水合物(潜热蓄热材料10A)与赤藓糖醇(熔点调整剂13A)以1比1的比例混合,故PCM蓄热部分的蓄热量被认为是相当于潜热蓄热材料10A单质的蓄热量P=175(kJ/kg)的50%、即P0=87.5(kJ/kg)。然而,实际测定的潜热蓄热材料组合物1A的蓄热量Sa是147(kJ/kg)。作为产生这样的结果的理由,如图26所示,可认为是来自于赤藓糖醇的蓄热量P2≈60(kJ/kg)与来自于PCM蓄热的蓄热量P0=87.5(kJ/kg)相加的结果。
即,如图26所示,来自于该赤藓糖醇的蓄热量,推测为基于羟基甲亚磺酸钠2水合物(潜热蓄热材料10A)的水合水12与赤藓糖醇(熔点调整剂13A)溶解时产生的负溶解热P2Aa,及熔点调整剂13A的熔化潜热P2Ab,吸收的热量P2。此外,相比于潜热蓄热材料10A单质,于潜热蓄热材料组合物1A的熔点低了近15℃,可认为是赤藓糖醇作为熔点调整剂发挥了功能。
潜热蓄热材料组合物1A可在希望不损失潜热蓄热材料10A的蓄热量的前提下,将该潜热蓄热材料组合物1A进行蓄热的温度区域与释放蓄存的热的温度区域调整至50℃左右的情况下使用。
(实施例2)
接着,对实施例2涉及的潜热蓄热材料组合物的概要进行说明。如图1A所示,实施例2涉及的潜热蓄热材料组合物1B是在通过伴随相变的潜热的吸收与释放而可进行蓄热或者释热的潜热蓄热材料10B(潜热蓄热材料10)中混合作为第1添加剂的熔点调整剂13A(熔点调整剂13)而成。实施例2中,将通过潜热蓄热材料组合物1B进行的蓄热及其放热的温度区域调整为40℃左右,潜热蓄热材料组合物1B中,作为主成分的潜热蓄热材料10B,使用含有(nw=3)个水合水的乙酸盐的无机盐水合物10。
具体地,作为潜热蓄热材料10B,本实施例2中,是乙酸钠3水合物(CH3COONa·3H2O),乙酸钠3水合物的物性是水合数3、分子量[g/mol]136.08、熔点58℃、易溶于水。
此处,对前述的“具有产生负溶解热物性的物质”的定义进行说明。如前所述,潜热蓄热材料组合物1是以含有nw(2≦nw)个水合水的无机盐水合物构成的潜热蓄热材料10为主成分,混合熔点调整剂13而成。本实施方式1涉及的潜热蓄热材料组合物1中,将熔点调整剂13与潜热蓄热材料10溶解时,该熔点调整剂13中发生从外部吸收热的吸热反应的物质定义为“具有产生负溶解热物性的物质”。
另外,“具有产生负溶解热物性的物质”中除了先前例示的赤藓糖醇或木糖醇、甘露醇之外,还有例如山梨糖醇(C6H14O6)、乳糖醇(C12H24O11)等“属于糖醇类的物质”。此外,还有氯化钙六水合物(CaCl2·6H2O)、氯化镁六水合物(MgCl2·6H2O)、氯化钾(KCl)、氯化钠(NaCl)等“属于氯化物的物质”。除此之外,还有后述的硫酸铵((NH4)2SO4)等“属于硫酸盐的物质”。
此外,除了含有对应于上述“属于糖醇类的物质”的物质之中的、至少一种以上的情况之外,还可以是含有对应于上述“属于氯化物的物质”的物质之中的、至少一种以上的情况,或含有对应于上述“属于硫酸盐的物质”的物质之中的、至少一种以上的情况。除此之外,还可以是对应于上述“属于糖醇类的物质”的任何物质与对应于上述“属于氯化物的物质”的任意物质的混合物。此外,还可以是对应于上述“属于糖醇类的物质”的任意物质与对应于上述“属于硫酸盐的物质”的任意物质的混合物。
进一步,还可以是对应于上述“属于糖醇类的物质”的任意物质、与对应于上述“属于氯化物的物质”的任意物质、与对应于上述“属于硫酸盐的物质”的任意物质的混合物(也包括氯化物与硫酸盐形成混晶的情况)。
其他,在操作上需要注意的、本实施方式1中,不优选作为潜热蓄热材料组合物使用,但例如硝酸铵或氯酸钾等由于溶解于水时也呈现吸热反应,故也属于“具有产生负溶解热物性的物质”。
图3是分别显示实施方式1涉及的潜热蓄热材料组合物,通过相变处于固相状态及液相状态时的样子的示意图。另外,图3中虽然以铵明矾12水合物为一例显示潜热蓄热材料10(无机盐水合物10),但图3也是以铵明矾12水合物(潜热蓄热材料10D)以外的、羟基甲亚磺酸钠2水合物(潜热蓄热材料10A)、乙酸钠3水合物(潜热蓄热材料10B)、二磷酸钠10水合物(潜热蓄热材料10C)、硫酸铝水合物(潜热蓄热材料10E)等含有nw(2≦nw)个水合水的无机盐水合物10为对象的示意图。
潜热蓄热材料组合物1的温度低于经由熔点调整剂13(存在与熔点调整剂13一同包括熔点调整剂14的情况)调整的潜热蓄热材料10的熔点时,如图3(a)所示,潜热蓄热材料组合物1处于固相状态,由无机盐酸酐11与水合水12构成的无机盐水合物10(潜热蓄热材料10)与熔点调整剂13不溶。另外,本实施例2中,由于潜热蓄热材料10B是乙酸钠3水合物,故无机盐酸酐11与无水乙酸钠对应,水合水12与构成3水合物的水合水对应。
潜热蓄热材料组合物1的温度高于经由熔点调整剂13调整后的潜热蓄热材料10的熔点时,如图3(b)所示,潜热蓄热材料10中的无机盐酸酐11在熔化并与水合水12分离的同时,熔点调整剂13溶于该水合水12,潜热蓄热材料组合物1总体变为液相状态。在无机盐酸酐11熔化时,从固相状态向液相状态的相变产生的熔化潜热被无机盐酸酐11蓄存。同时,熔点调整剂13通过在水合水12中的溶解,熔点调整剂13产生负溶解热(吸热)。
此外,熔点调整剂13中还存在发生伴随熔化的潜热(吸热)的情况。因此,将潜热蓄热材料组合物1加热到超过其自身熔点的高温度时,潜热蓄热材料组合物1通过由固相状态向液相状态的相变,潜热蓄热材料组合物1可将上述的潜热蓄热材料10的熔化潜热(吸热)的热量与负溶解热(吸热)的热量与熔点调整剂13的熔化潜热(吸热)的热量的和总热量的热作为蓄热量蓄存。
与此相反,将潜热蓄热材料组合物1冷却到低于其自身凝固点的低温度时,如图3(a)所示,与液相状态的潜热蓄热材料组合物1中的熔点调整剂13均匀混合的水合水12与无机盐酸酐11发生水合反应,生成无机盐水合物10(潜热蓄热材料10)的同时,无机盐酸酐11与水合水12伴随从液相状态向固相状态的相变放出凝固潜热。同时,熔点调整剂13也形成为固相状态,放出相当于溶解前后及熔化前后的不同的热能量差的热。
据此,潜热蓄热材料组合物1冷却到低于其自身的凝固点的低温度时,潜热蓄热材料组合物1通过由液相状态到固相状态的相变,可将上述熔化潜热(放热)的热量与相当上述能量差的热的热量之和的总热量的热作为放热量而放出。
使用潜热蓄热材料组合物1时,为了不让从无机盐酸酐11分离的水合水12从前述蓄热材料填充容器(图示省略)向外部扩散,将潜热蓄热材料组合物1以液密状态填充于蓄热材料填充容器至关重要。作为其理由,潜热蓄热材料组合物1要求具有在使用时多次重复以下循环的特性:基于从热供给侧的排热进行蓄热,在热提供侧进行基于该蓄热的放热为1个循环。
为了呈现这样的特性,潜热蓄热材料组合物1中,如图3所示,固相与液相间的相变必须以该潜热蓄热材料组合物1的潜热蓄热材料10的熔点为界,可逆地进行。分离的水合水12向外部扩散的话,在由液相向固相进行相变时,生成无机盐水合物10(潜热蓄热材料10)所必需的水合水无法伴随无机盐酸酐11,进而无法生成固相状态的潜热蓄热材料组合物1。
但是,即使水合水12万一从蓄热材料填充容器扩散,在水蒸气处于可流入蓄热材料填充容器的内部的状态下,该水蒸气可代替扩散的那部分的水合水12进行补足的情况下,也存在可生成固相状态的潜热蓄热材料组合物1的情况。
接着,出于确认潜热蓄热材料组合物1B中,添加的熔点调整剂13A对蓄热性能产生的影响的目的,进行实验3~6的调査实验。实验3~5是将在潜热蓄热材料10B中添加熔点调整剂13A的潜热蓄热材料组合物1B作为试料的实施例2涉及的实验。实验6是作为相对于实施例2的比较例2进行的实验,仅使用不含熔点调整剂13A的潜热蓄热材料10B为试料进行实验。调査实验以与实施例1相同的实验方法进行。
<实验3~6的共通条件>
·潜热蓄热材料10B;乙酸钠3水合物(CH3COONa·3H2O)
<实验3~5的共通条件>
·潜热蓄热材料组合物1B的构成成分;潜热蓄热材料10B与熔点调整剂13A
·熔点调整剂13A;赤藓糖醇(C4H10O4)
<实验3的条件>
·相对于潜热蓄热材料组合物1B总重量的赤藓糖醇的混合率;70wt%
(潜热蓄热材料10B:熔点调整剂13A=3:7)
·对于式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.867[mol/mol]
<实验4的条件>
·相对于潜热蓄热材料组合物1B总重量的赤藓糖醇的混合率;50wt%
(潜热蓄热材料10B:熔点调整剂13A=1:1)
·对于式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.371[mol/mol]
<实验5的条件>
·相对于潜热蓄热材料组合物1B总重量的赤藓糖醇的混合率;30wt%
(潜热蓄热材料10B:熔点调整剂13A=7:3)
·对于式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.159[mol/mol]
<实验6的条件>
·熔点调整剂13A;无添加
·潜热蓄热材料10B的混合率;100wt%
(潜热蓄热材料10B:熔点调整剂13A=100:0)
图7是显示关于实施例2涉及的潜热蓄热材料组合物,实施例2及其比较例2的实验条件与经由DSC的熔点及蓄热量的测定结果的汇总表。图8是显示实施例2的实验3涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。图9是显示实施例2的实验4涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。图10是显示实施例2的实验5涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。图11是显示比较例2的实验6涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
<实验结果>
对于实施例2的实验3涉及的潜热蓄热材料组合物1B,如图8所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tc为41.8℃,蓄热量Sc是155kJ/kg。对于实施例2的实验4涉及的潜热蓄热材料组合物1B,如图9所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Td为40.5℃,蓄热量Sd是235kJ/kg。对于实施例2的实验5涉及的潜热蓄热材料组合物1B,如图10所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Te为40.4℃,蓄热量Se是265kJ/kg。对于比较例2的实验6涉及的潜热蓄热材料10C单质,如图11所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tf为60.3℃,蓄热量Sf是276kJ/kg。
<考察>
比较例2涉及的实验6的结果与一般已知的乙酸钠3水合物(潜热蓄热材料10B)的蓄热量264(kJ/kg)大概一致,熔点约58℃(实验6的测定值为60.3℃)也大概一致。此外,对于乙酸钠3水合物,图26所示的蓄热量P是276(kJ/kg)。
与此相对,潜热蓄热材料组合物1B中,由于乙酸钠3水合物(潜热蓄热材料10B)与赤藓糖醇(熔点调整剂13A)在实施例2涉及的实验3中,以3比7的比例混合,PCM蓄热部分的蓄热量被认为是相当于潜热蓄热材料10B单质的蓄热量P=276(kJ/kg)的30%、即P0=82.8(kJ/kg)。
同样地,实施例2涉及的实验4中,由于以1比1的比例混合,PCM蓄热部分的蓄热量被认为是相当于潜热蓄热材料10B单质的蓄热量P的50%、即P0=138(kJ/kg)。同样地,实施例2涉及的实验5中,由于以7对3的比例混合,PCM蓄热部分的蓄热量被认为是相当于潜热蓄热材料10B单质的蓄热量P的70%、即P0=193.2(kJ/kg)。
然而,对于实际测定的潜热蓄热材料组合物1B的蓄热量,实验3的蓄热量Sc是155(kJ/kg)、实验4的蓄热量Sd是235(kJ/kg)、实验5的蓄热量Se是265(kJ/kg)。作为产生这样的结果的理由,如图26所示,可认为是在实验3与实验5中是与来自于赤藓糖醇的蓄热量P2≈70(kJ/kg)相加的结果,实验4中是与P2≈100(kJ/kg)相加的结果。
即,如图26所示,来自于该赤藓糖醇蓄热量推测为基于赤藓糖醇(熔点调整剂13A)溶解于乙酸钠3水合物(潜热蓄热材料10B)的水合水12中时产生的负溶解热P2Aa,及熔点调整剂13A熔化时产生的潜热P2Ab,而吸收的热量P2。此外,相比于潜热蓄热材料10B单质,潜热蓄热材料组合物1B的熔点低了近20℃,可认为是赤藓糖醇作为熔点调整剂发挥了功能。
(实施例3)
接着,对实施例3涉及的潜热蓄热材料组合物的概要进行说明。如图1A所示,实施例3涉及的潜热蓄热材料组合物1C是在通过伴随相变的潜热的吸收与释放而可进行储热或者释热的潜热蓄热材料10C(潜热蓄热材料10)中混合作为第1添加剂的熔点调整剂13A(熔点调整剂13)而成。实施例3中,将通过潜热蓄热材料组合物1进行的蓄热及其放热的温度区域调整为约65~75℃,潜热蓄热材料组合物1C中,作为主成分的潜热蓄热材料10C,使用含有(nw=10)个水合水的二磷酸盐(焦磷酸盐)或者磷酸盐的无机盐水合物10。
具体地,本实施例3中,潜热蓄热材料10C是二磷酸钠10水合物(Na4P2O7·10H2O),二磷酸钠10水合物的物性是水合数10、分子量[g/mol]177.98、熔点79℃、易溶于水或醇。
接着,出于确认潜热蓄热材料组合物1C中,添加的熔点调整剂13A对蓄热性能产生的影响的目的,进行实验7~10的调査实验。实验7~9是将在潜热蓄热材料10C中添加熔点调整剂13A的潜热蓄热材料组合物1C作为试料的实施例3涉及的实验。实验10是作为相对于实施例3的比较例3进行的实验,仅使用不含熔点调整剂13A的潜热蓄热材料10C为试料进行实验。调査实验以与实施例1相同的实验方法进行。
<实验7~10的共通条件>
·潜热蓄热材料10C;二磷酸钠10水合物(Na4P2O7·10H2O)
<实验7~9的共通条件>
·潜热蓄热材料组合物1C的构成成分;潜热蓄热材料10C与熔点调整剂13A
·熔点调整剂13A;赤藓糖醇(C4H10O4)
<实验7的条件>
·相对于潜热蓄热材料组合物1C总重量的赤藓糖醇的混合率;50wt%
(潜热蓄热材料10C:熔点调整剂13A=1:1)
·对于式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.365[mol/mol]
<实验8的条件>
·相对于潜热蓄热材料组合物1C总重量的赤藓糖醇的混合率;30wt%
(潜热蓄热材料10C:熔点调整剂13A=7:3)
·对于式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.157[mol/mol]
<实验9的条件>
·相对于潜热蓄热材料组合物1C总重量的赤藓糖醇的混合率;10wt%
(潜热蓄热材料10B:熔点调整剂13A=9:1)
·对于式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.041[mol/mol]
<实验10的条件>
·熔点调整剂13A;无添加
·潜热蓄热材料10C的混合率;100wt%
(潜热蓄热材料10C:熔点调整剂13A=100:0)
图12是显示关于实施例3涉及的潜热蓄热材料组合物,实施例3及其比较例3的实验条件与经由DSC的熔点及蓄热量的测定结果的汇总表。图13是显示实施例3的实验7涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。图14是显示实施例3的实验8涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。图15是显示实施例3的实验9涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。图16是显示比较例3的实验10涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
<实验结果>
对于实施例3的实验7涉及的潜热蓄热材料组合物1C,如图13所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tg为69.6℃,蓄热量Sg是267kJ/kg。对于实施例3的实验8涉及的潜热蓄热材料组合物1C,如图14所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Th为68.5℃,蓄热量Sh是241kJ/kg。对于实施例3的实验9涉及的潜热蓄热材料组合物1C,如图15所示,与第1蓄热峰的时间t1对应的温度Ti1为67.5℃、与第2蓄热峰的时间t2对应的温度Ti2是75.9℃,蓄热量Si是240kJ/kg。对于比较例3的实验10涉及的潜热蓄热材料10C单质,如图16所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tj是82.7℃,蓄热量Sj是241kJ/kg。
<考察>
比较例3涉及的实验10的结果与一般已知的二磷酸钠10水合物(潜热蓄热材料10C)的约79℃的熔点(实验10的测定值是82.7℃)大概一致。此外,对于二磷酸钠10水合物,图26所示的蓄热量P是241(kJ/kg)。
与此相对,潜热蓄热材料组合物1C中,由于二磷酸钠10水合物(潜热蓄热材料10C)与赤藓糖醇(熔点调整剂13A)在实施例3涉及的实验7中,以1比1的比例混合,PCM蓄热部分的蓄热量被认为是相当于潜热蓄热材料10C单质的蓄热量P=241(kJ/kg)的50%、即P0=120.5(kJ/kg)。
同样地,实施例3涉及的实验8中,由于以7比3的比例混合,PCM蓄热部分的蓄热量被认为是相当于潜热蓄热材料10C单质的蓄热量P的70%、即P0=168.7(kJ/kg)。同样地,实施例3涉及的实验9中,由于以9比1的比例混合,PCM蓄热部分的蓄热量被认为是相当于潜热蓄热材料10C单质的蓄热量P的90%、即P0=216.9(kJ/kg)。
然而,对于实际测定的潜热蓄热材料组合物1C的蓄热量,实验7的蓄热量Sg是267(kJ/kg)、实验8的蓄热量Sh是241(kJ/kg)、实验9的蓄热量Si是240(kJ/kg)。作为产生这样的结果的理由,如图26所示,可认为是赤藓糖醇蓄热部分的蓄热量,以赤藓糖醇的含率由多到少的顺序:实验7中是与P2≈146(kJ/kg)相加的结果,实验8中是与P2≈73(kJ/kg)相加的结果,实验9中是与P2≈23(kJ/kg)相加的结果。
即,来自于该赤藓糖醇蓄热量推测为基于赤藓糖醇(熔点调整剂13A)溶解于二磷酸钠10水合物(潜热蓄热材料10C)的水合水12中时产生的负溶解热P2Aa,及熔点调整剂13A熔化时产生的潜热P2Ab,而吸收的热量P2。特别地,由于赤藓糖醇的含率变多的话,来自于赤藓糖醇的蓄热量也增大,故可以判断赤藓糖醇对于潜热蓄热材料组合物1C的蓄热量的增大起到了很大的作用。此外,相比于潜热蓄热材料10C单质,潜热蓄热材料组合物1C的熔点最大低了近15℃,可判断为赤藓糖醇作为熔点调整剂发挥了功能。
另外,实验9中,如图15所示,在时间t1处产生第1蓄热峰,时间t2处产生第2蓄热峰。对于其理由,现阶段没有明确查明,但本申请人持有以下考察意见。即,具有以下第1效果:通过减少赤藓糖醇(熔点调整剂13A)的添加量,二磷酸钠10水合物(潜热蓄热材料10C)的熔点接近于潜热蓄热材料10C单质的熔点。
除此之外,还具有以下第2效果:二磷酸钠10水合物的一部分在加热过程中发生遊离,由此在二磷酸钠10水合物熔化前,赤藓糖醇产生负溶解热(吸热)。推测为通过该第1效果和第2效果,产生来自于赤藓糖醇的蓄热峰的时间与产生来自于二磷酸钠10水合物的蓄热峰的时间产生了偏差。
(实施例4)
接着,对实施例4涉及的潜热蓄热材料组合物的概要进行说明。如图2所示,实施例4涉及的潜热蓄热材料组合物1D是在通过伴随相变的潜热的吸收与释放而可进行储热或者释热的潜热蓄热材料10D(潜热蓄热材料10)中混合作为第1添加剂的熔点调整剂13B(熔点调整剂13)与作为第2添加剂的熔点调整剂14而成。实施例4中,将通过潜热蓄热材料组合物1进行蓄热及其放热的温度区域调整为约82℃左右,潜热蓄热材料组合物1D中,作为主成分的潜热蓄热材料10D,使用含有(nw=12)个水合水的明矾水合物(无机盐水合物10)。
具体地,作为潜热蓄热材料10D,本实施例4中,是铵明矾12水合物(AlNH4(SO4)2·12H2O),铵明矾12水合物的物性是水合数12、分子量[g/mol]453.34、熔点93.5℃、可溶于水。
另外,明矾水合物除了铵明矾以外,还可以是例如钾明矾12水合物(AlK(SO4)2·12H2O)、铬明矾(CrK(SO4)2·12H2O)、铁明矾(FeNH4(SO4)2·12H2O)等1价阳离子的硫酸盐MI 2(SO4)与3价阳离子的硫酸盐MIII 2(SO4)3的硫酸复盐的“明矾”。此外,该“明矾”中含有的3价金属离子除了铝离子、铬离子、铁离子以外,还可以是例如钴离子、锰离子等金属离子。进一步,潜热蓄热材料10可以是以至少含有二种以上的这样的属于“明矾”的物质的混合物,或者混晶为主成分的蓄热材料。
本实施例4中,熔点调整剂13是甘露醇(熔点调整剂13B)。甘露醇的物性是分子量[g/mol]181.17、熔点约166~168℃。此外,熔点调整剂14是属于前述的“具有产生负溶解热物性的物质”的硫酸盐,本实施例4中是硫酸铵((NH4)2SO4)。硫酸铵的物性是分子量[g/mol]132.14、熔点超过230℃,易溶于水。
此外,相对于每1mol潜热蓄热材料10的水合水(水合水12),作为熔点调整剂14添加的硫酸铵的浓度满足下述式(3)、(4)。
【数4】
0≦xt≦0.1…式(4)
其中,
xt:相对于1mol水合水的硫酸盐的摩尔数[mol/mol]
mt:潜热蓄热材料组合物中作为第2添加剂含有的硫酸盐的质量[g]
Mt:作为第2添加剂的硫酸盐的分子量[g/mol]
N:构成潜热蓄热材料组合物的潜热蓄热材料的总数
nwk:潜热蓄热材料的水合数(k=1,2,…,N)
mak:潜热蓄热材料组合物中含有的潜热蓄热材料的质量[g](k=1,2,…,N)
Mak:潜热蓄热材料的分子量[g/mol](k=1,2,…,N)
接着,出于确认潜热蓄热材料组合物1D中,添加的熔点调整剂13B与熔点调整剂14对蓄热性能产生的影响的目的,进行实验11、12的调査实验。实验11是将作为第1添加剂的熔点调整剂13B(甘露醇)与作为第2添加剂的熔点调整剂14(硫酸铵)添加到潜热蓄热材料10D中的潜热蓄热材料组合物1D作为试料的实施例4涉及的实验。实验12是作为相对于实施例4的比较例4进行的实验,不含有熔点调整剂13B与熔点调整剂14,仅以潜热蓄热材料10D为试料进行实验。调査实验以与实施例1相同的实验方法进行。
<实验11、12的共通条件>
·潜热蓄热材料10D;铵明矾12水合物(AlNH4(SO4)2·12H2O)
<实验11的条件>
·潜热蓄热材料组合物1D的构成成分;潜热蓄热材料10B与熔点调整剂13B
·熔点调整剂13B;甘露醇(C6H14O6)
·相对于潜热蓄热材料组合物1D总重量的甘露醇的混合率;8wt%
·对于式(1),相对于1mol水合水的甘露醇的摩尔数xs=0.018[mol/mol]
·相对于潜热蓄热材料组合物1D总重量的硫酸铵的混合率;18.4wt%
(潜热蓄热材料10D:熔点调整剂14=4:1)
·熔点调整剂14;硫酸铵((NH4)2SO4)
·对于式(3),相对于1mol水合水的硫酸铵的摩尔数xt=0.071[mol/mol]
<实验12的条件>
·熔点调整剂13B;无添加
·熔点调整剂14;无添加
(潜热蓄热材料10C:熔点调整剂13B:熔点调整剂14=100:0:0)
图17是显示关于实施例4涉及的潜热蓄热材料组合物,实施例4及其比较例4的实验条件与经由DSC的熔点及蓄热量的测定结果的汇总表。图18是显示实施例4的实验11涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。图19是显示比较例4的实验12涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
<实验结果>
对于实施例4的实验11涉及的潜热蓄热材料组合物1D,如图18所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tk是81.7℃,蓄热量Sk是248kJ/kg。对于比较例4的实验12涉及的潜热蓄热材料组合物1D,如图19所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tm是96.2℃,蓄热量Sm是284kJ/kg。
<考察>
比较例4涉及的实验12的结果与一般已知的铵明矾12水合物(潜热蓄热材料10D)的蓄热量251(kJ/kg)大概一致,对于熔点约93.5℃(实验12的测定值是96.2℃)也大概一致。此外,对于铵明矾12水合物,图26所示的蓄热量P是284(kJ/kg)。
与此相对,实施例4涉及的实验11中,潜热蓄热材料组合物1D中,由于铵明矾12水合物(潜热蓄热材料10D)与甘露醇(熔点调整剂13B)、硫酸铵(熔点调整剂14)以9.2:1:2.3的比例混合,PCM蓄热部分的蓄热量被认为是相当于潜热蓄热材料10D单质的蓄热量P=284(kJ/kg)的73.6%、即P0=209.0(kJ/kg)。然而,实际测定的潜热蓄热材料组合物1D的蓄热量Sk是248(kJ/kg)。作为产生这样的结果的理由,如图26所示,来自于甘露醇的蓄热量P2≈39(kJ/kg)与来自于PCM的蓄热量P0=209.0(kJ/kg)相加的结果。
即,来自于该甘露醇的蓄热量推测为基于甘露醇(熔点调整剂13B)及硫酸铵(熔点调整剂14)溶解于铵明矾12水合物(潜热蓄热材料10D)的水合水12中时产生的负溶解热P2Aa、P2Ba,与熔点调整剂13B及熔点调整剂14熔化时产生的潜热P2Ab、P2Bb,而吸收的热量P2。此外,相比于潜热蓄热材料10D单质,潜热蓄热材料组合物1D的熔点低了近15℃,可判断为甘露醇与硫酸铵作为熔点调整剂发挥了功能。
(实施例5)
接着,对实施例5涉及的潜热蓄热材料组合物的概要进行说明。实施例5中,将通过潜热蓄热材料组合物1进行蓄热及其放热的温度区域调整为约75~90℃左右。如图1A及图1B所示,实施例5涉及的潜热蓄热材料组合物1E是在通过伴随相变的潜热的吸收与释放而可进行储热或者释热的潜热蓄热材料10E(潜热蓄热材料10)中混合作为第1添加剂的熔点调整剂13A(熔点调整剂13)而作为基体的潜热蓄热材料组合物。
实施例5中,需要对该作为基体的潜热蓄热材料组合物1E的熔点作进一步调整时,如图1B所示,除了熔点调整剂13A以外,还可添加上述熔点调整剂14(硫酸铵)。该硫酸铵的浓度xt如前所述,相对于1mol潜热蓄热材料1E的水合水(水合水12)满足0≦xt≦0.1的摩尔数。
潜热蓄热材料组合物1E中,作为主成分的潜热蓄热材料10E是含有(nw=14~18)个水合水的硫酸盐的(无机盐水合物10)。具体地,本实施例5中,潜热蓄热材料10E是硫酸铝水合物(Al2(SO4)3·nH2O)(n=14~18),硫酸铝水合物的物性是含有14~18个水合数,水合数14时的分子量[g/mol]594.15,水合数18时的分子量[g/mol]666.15,熔点86.5℃(水合数18时),可溶于水。
接着,潜热蓄热材料组合物1E中,分为仅添加熔点调整剂13A的情况,与添加熔点调整剂13A与熔点调整剂14两者的情况,出于确认熔点调整剂13A与熔点调整剂14对蓄热性能产生的影响的目的,进行实验13~17的调査实验。
实验13、14是将在潜热蓄热材料10E中仅添加熔点调整剂13A的潜热蓄热材料组合物1E作为试料的实施例5涉及的实验。实验15、16是将在潜热蓄热材料10E中添加熔点调整剂13A与熔点调整剂14的潜热蓄热材料组合物1E作为试料的实施例5涉及的实验。实验17是作为相对于实施例5的比较例5进行的实验,仅以完全不含有熔点调整剂13A与熔点调整剂14的潜热蓄热材料10E为试料进行实验。调査实验以与实施例1相同的实验方法进行。
<实验13~17的共通条件>
·潜热蓄热材料10E;硫酸铝水合物(Al2(SO4)3·nH2O)(n=14~18)
<实验13~16的共通条件>
·潜热蓄热材料组合物1E的构成成分;潜热蓄热材料10E与熔点调整剂13A
·熔点调整剂13A;赤藓糖醇(C4H10O4)
<实验13、14的条件>
·熔点调整剂14;无添加
<实验15、16的条件>
·熔点调整剂14;添加
·熔点调整剂14;硫酸铵((NH4)2SO4)
·相对于潜热蓄热材料组合物1E总重量的硫酸铵的混合率;10wt%
(潜热蓄热材料10E:熔点调整剂14=10:1)
<实验13的条件>
·相对于潜热蓄热材料组合物1E总重量的赤藓糖醇的混合率;50wt%
(潜热蓄热材料10E:熔点调整剂13A=1:1)
·对于水合数为14时的式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.348[mol/mol]
·对于水合数为18时的式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.303[mol/mol]
<实验14的条件>
·相对于潜热蓄热材料组合物1E总重量的赤藓糖醇的混合率;30wt%
(潜热蓄热材料10E:熔点调整剂13A=7:3)
·对于水合数为14时的式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.149[mol/mol]
·对于水合数为18时的式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.130[mol/mol]
<实验15的条件>
·相对于潜热蓄热材料组合物1E总重量的赤藓糖醇的混合率;45wt%
(潜热蓄热材料10E:熔点调整剂13A=1:1)
·对于水合数为14时的式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.348[mol/mol]
·对于水合数为18时的式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.303[mol/mol]
·对于水合数为14时的式(3),相对于1mol水合水的硫酸铵的摩尔数xt=0.083[mol/mol]
·对于水合数为18时的式(3),相对于1mol水合水的硫酸铵的摩尔数xt=0.093[mol/mol]
<实验16的条件>
·相对于潜热蓄热材料组合物1E总重量的赤藓糖醇的混合率;27wt%
(潜热蓄热材料10E:熔点调整剂13A=7:3)
·对于水合数为14时的式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.149[mol/mol]
·对于水合数为18时的式(1),相对于1mol水合水的赤藓糖醇的摩尔数xs=0.130[mol/mol]
·对于水合数为14时的式(3),相对于1mol水合水的硫酸铵的摩尔数xt=0.059[mol/mol]
·对于水合数为18时的式(3),相对于1mol水合水的硫酸铵的摩尔数xt=0.067[mol/mol]
<实验17的条件>
·熔点调整剂13A与熔点调整剂14;无添加
·潜热蓄热材料10E的混合率;100wt%
(潜热蓄热材料10E:熔点调整剂13A:熔点调整剂14=100:0:0)
图20是显示关于实施例5涉及的潜热蓄热材料组合物,实施例5及其比较例5涉及的实验13~17的实验条件与经由DSC的熔点及蓄热量的测定结果的汇总表。图21是显示实施例5的实验13涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。图22是显示实施例5的实验14涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。图23是显示实施例5的实验15涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。图24是显示实施例5的实验16涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。图25是显示比较例5的实验17涉及的潜热蓄热材料组合物的熔点及蓄热量的图表。
<实验结果>
实验13涉及的潜热蓄热材料组合物1E中,如图21所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tn是89.2℃,蓄热量Sn是200kJ/kg。实验14涉及的潜热蓄热材料组合物1E中,如图22所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tp是89.0℃,蓄热量Sp是183kJ/kg。实验15涉及的潜热蓄热材料组合物1E中,如图23所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tq是73.3℃,蓄热量Sq是247kJ/kg。实验16涉及的潜热蓄热材料组合物1E中,如图24所示,与第1蓄热峰的时间t1对应的温度Tr1是75.2℃、与第2蓄热峰的时间t2对应的温度Tr2是73.2℃,蓄热量Sr是222kJ/kg。比较例4的实验17涉及的潜热蓄热材料10E单质中,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tp是105.6℃,蓄热量Ss是192kJ/kg。
<考察>
图25所示,根据比较例5涉及的实验17的结果,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tp(105.6℃)大于硫酸铝18水合物的熔点86.5℃。作为产生这样的结果的理由,可认为是起因于实验13~17中使用的硫酸铝水合物的水合数为14~18,其中14~17水合物的熔点高于18水合物的熔点。
其他,实施例5涉及的实验13中,潜热蓄热材料组合物1E中,由于硫酸铝水合物(潜热蓄热材料10E)与赤藓糖醇(熔点调整剂13A)以1比1的比例混合,故来自于硫酸铝水合物的蓄热量被认为是相当于潜热蓄热材料10E单质的蓄热量P=192(kJ/kg)的50%、即P0=96(kJ/kg)。同样地,实施例5涉及的实验14中,由于以7比3的比例混合,故来自于硫酸铝水合物的蓄热量被认为是相当于潜热蓄热材料10E单质的蓄热量P的70%、即P0=134.4(kJ/kg)。
此外,潜热蓄热材料组合物1E中,由于硫酸铝水合物(潜热蓄热材料10E)与赤藓糖醇(熔点调整剂13A)与硫酸铵(熔点调整剂14)在实施例5涉及的实验15中,以9:9:2的比例混合,故来自于硫酸铝水合物的蓄热量被认为是相对于潜热蓄热材料10E单质的蓄热量P=192(kJ/kg)的45%、即P0=86.4(kJ/kg)。
同样地,实施例5涉及的实验16中,由于以63:27:10的比例混合,故来自于硫酸铝水合物的蓄热量被认为是相当于潜热蓄热材料10E单质的蓄热量P=192(kJ/kg)的63%、即P0=120.9(kJ/kg)。
然而,实际测定的潜热蓄热材料组合物1E的蓄热量中,实验13的蓄热量Sn是200(kJ/kg)、实验14的蓄热量Sp是183(kJ/kg)、实验15的蓄热量Sq是247(kJ/kg)、实验16的蓄热量Sr是222(kJ/kg)。作为产生这样的结果的理由,如图26所示,在实验14中是与来自于赤藓糖醇的蓄热量P2≈48.6(kJ/kg)相加的结果,实验13中是与超过100(kJ/kg)的P2≈104(kJ/kg)相加的结果。此外,在实验16中来自于赤藓糖醇与硫酸铵双方的蓄热量被认为是与P2≈101(kJ/kg)相加的结果,实验15中也是与P2≈161(kJ/kg)相加的结果。
即,来自于该赤藓糖醇蓄热量,推测为基于赤藓糖醇(熔点调整剂13A)溶解于硫酸铝水合物(潜热蓄热材料10E)的水合水12中时产生的负溶解热P2Aa,及熔点调整剂13A熔化时产生的潜热P2Ab,而吸热的热量P2。
同样地,来自于赤藓糖醇与硫酸铵双方的蓄热量,推测为基于赤藓糖醇(熔点调整剂13A)及硫酸铵(熔点调整剂14)的双方溶解于硫酸铝水合物(潜热蓄热材料10E)的水合水12中时产生的负溶解热P2Aa、P2Ba,及熔点调整剂13A与熔点调整剂14双方熔化时产生的潜热P2Ab、P2Bb,而吸热的热量P2。
此外,与潜热蓄热材料10E单质相比,仅添加了赤藓糖醇的潜热蓄热材料组合物1E的熔点在实验13、14中低了接近于约17℃,可认为是赤藓糖醇作为熔点调整剂发挥了功能。此外,与潜热蓄热材料10E单质相比,添加了赤藓糖醇与硫酸铵的潜热蓄热材料组合物1E的熔点,在实验15、16中低了接近于约32℃,可认为是与赤藓糖醇等糖醇的同时,添加的硫酸铵作为熔点调整剂发挥如下功能:可将经由赤藓糖醇可调整的熔点的温度区域进一步微调降低的功能。
接着,对本实施方式1的潜热蓄热材料组合物1的作用·效果进行说明。本实施方式1的潜热蓄热材料组合物1是在进行蓄热或者放热的潜热蓄热材料10中混合用于调整该潜热蓄热材料10物性的添加剂而得的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,潜热蓄热材料10由含有nw(2≦nw)个水合水的至少一种无机盐水合物构成,添加剂是调整潜热蓄热材料10熔点的熔点调整剂13(13A,13B),其具有在与潜热蓄热材料10溶解时产生负溶解热的物性,熔点调整剂13至少含有属于糖醇类的物质作为第1添加剂,该潜热蓄热材料组合物1的熔液是通过潜热蓄热材料10中含有的水合水12与熔点调整剂13中含有的糖醇的溶解,来混合潜热蓄热材料10与熔点调整剂13而成,该潜热蓄热材料组合物1整体中,相对于每1mol潜热蓄热材料10的水合水(水合水12),属于糖醇类的物质的浓度满足式(1)、(2),
【数5】
0.01≦xs≦1…式(2)
其中,
xs:相对于1mol水合水的“属于糖醇类的物质”的摩尔数[mol/mol]
ms:潜热蓄热材料组合物中含有的“属于糖醇类的物质”的质量[g]
Ms:“属于糖醇类的物质”的分子量[g/mol]
N:构成潜热蓄热材料组合物的潜热蓄热材料的总数
nwk:潜热蓄热材料的水合数(k=1,2,…,N)
mak:潜热蓄热材料组合物中含有的潜热蓄热材料的质量[g](k=1,2,…,N)
Mak:潜热蓄热材料的分子量[g/mol](k=1,2,…,N)。
通过该特征,由于潜热蓄热材料10的水合水(水合水12)相对于作为属于糖醇类的物质的熔点调整剂13,不欠缺地足量存在,故在潜热蓄热材料10的水合水与熔点调整剂13的溶解时产生的负溶解热,有助于增大潜热蓄热材料组合物1的蓄热量。此外此时,即便是含有的一部分熔点调整剂13存在未溶解残留的情况,通过该未溶解残留的熔点调整剂13的熔化,该熔点调整剂13的潜热有助于增大潜热蓄热材料组合物1的蓄热量。因此,潜热蓄热材料10自身的潜热、及水合水(水合水12)与熔点调整剂13溶解时产生的负溶解热、及熔点调整剂13的熔化潜热相加的总热量作为潜热蓄热材料组合物1的吸热而存储。
而且,潜热蓄热材料组合物1在可获得超过250kJ/kg的大蓄热量的同时,还具有相比于单独的潜热蓄热材料10,熔点被最大调低接近30℃的物性。
因此,根据本实施方式1涉及的潜热蓄热材料组合物1,可具有如下优异的效果:通过在潜热蓄热材料10中加入添加剂(熔点调整剂13),在可大幅度调节潜热蓄热材料10熔点的同时,即便是混合了该熔点调整剂13,也可获得更大的蓄热量。
此外,本实施方式1的潜热蓄热材料组合物1中,其特征在于,属于糖醇类的物质(熔点调整剂13)是包含赤藓糖醇(C4H10O4)、木糖醇(C5H12O5)或者甘露醇(C6H14O6)中的至少一种。通过该特征,潜热蓄热材料组合物1的熔点相比于单独的潜热蓄热材料10,可有效地调低。此外,熔点调整剂13自身具有可以蓄存热、并将其释放的蓄放热性能,故作为蓄热材料的物性优异,通过添加熔点调整剂13,即便潜热蓄热材料组合物1总重量中潜热蓄热材料10所占的混合率低,也能有效地抑制潜热蓄热材料组合物1的蓄热量的降低。
此外,本实施方式1的潜热蓄热材料组合物1中,其特征在于,作为不同于第1添加剂的其他的上述添加剂,混合作为硫酸盐的硫酸铵((NH4)2SO4)(熔点调整剂14)作为第2添加剂,该潜热蓄热材料组合物1整体中,相对于每1mol潜热蓄热材料10的水合水(水合水12),硫酸铵的浓度满足前述式(3)、(4)。通过该特征,熔点调整剂14仅以式(4)所示的较少的添加量进行混合,含有熔点调整剂14的潜热蓄热材料组合物1E的物性变为:相比于在潜热蓄热材料10E中仅添加作为第1添加剂的熔点调整剂13的情况,在蓄热量可增大约20%的同时,熔点也可降低15℃左右。
此外,本实施方式1的潜热蓄热材料组合物1中,其特征在于,无机盐水合物10(潜热蓄热材料10)是羟基甲亚磺酸盐,羟基甲亚磺酸盐是羟基甲亚磺酸钠2水合物(CH3NaO3S·2H2O)(潜热蓄热材料10A)。通过该特征,以潜热蓄热材料10A为主成分的潜热蓄热材料组合物1A在使用上将蓄热放热时的温度区域设为50℃左右,能以150kJ/kg程度的蓄热量充分地利用。
此外,本实施方式1的潜热蓄热材料组合物1中,其特征在于,无机盐水合物10是乙酸盐,乙酸盐是乙酸钠3水合物(CH3COONa·3H2O)(潜热蓄热材料10B)。通过该特征,不仅乙酸钠3水合物成为进行蓄热或者放热的潜热蓄热材料10B,添加的熔点调整剂13通过溶解于潜热蓄热材料10B的水合水12产生负溶解热(吸热)。同时,熔点调整剂13也存在发生伴随熔化的潜热(吸热)的情况。
因此,以潜热蓄热材料10B为主成分的潜热蓄热材料组合物1B中,熔点相比于单独的潜热蓄热材料10B,降低20℃左右的同时,通过这些吸热,可以蓄存可超过潜热蓄热材料10B单质的蓄热量276kJ/kg的程度的非常高的热量。此外,乙酸钠3水合物在市场上广泛流通并且容易获得且价格便宜。
此外,本实施方式1的潜热蓄热材料组合物1中,其特征在于,无机盐水合物10是二磷酸盐(焦磷酸盐)或者磷酸盐,二磷酸盐是二磷酸钠10水合物(Na4P2O7·10H2O)(潜热蓄热材料10C)。通过该特征,不仅二磷酸钠10水合物成为进行蓄热或者放热的潜热蓄热材料10C,添加的熔点调整剂13通过溶解于潜热蓄热材料10C的水合水12中,产生负溶解热(吸热)。同时,熔点调整剂13也存在发生伴随熔化的潜热(吸热)。
因此,以潜热蓄热材料10C为主成分的潜热蓄热材料组合物1C中,其熔点相比于潜热蓄热材料10C单质,可以降低15℃左右,同时通过这些吸热,可以蓄存可超过单独的潜热蓄热材料10C的蓄热量241kJ/kg的非常高的热量。此外,二磷酸钠10水合物在市场上广泛流通并且容易获得且价格便宜。
此外,本实施方式1的潜热蓄热材料组合物1中,其特征在于,无机盐水合物10是明矾水合物。通过该特征,明矾水合物构成的潜热蓄热材料10D中,相变产生的潜热较大,且溶解“具有产生负溶解热物性的物质”的水分包含于构成明矾水合物的结构之中。因此,以这样的潜热蓄热材料10D为主成分的潜热蓄热材料组合物1D中,通过明矾自身产生的较大的熔化潜热、与熔点调整剂13产生的熔化潜热、负溶解热的总和,潜热蓄热材料组合物1D可以蓄存的蓄热量也变大。因此,含有以明矾水合物为主成分的潜热蓄热材料10D的潜热蓄热材料组合物1D具有优异的蓄存大容量的热,并将其释放的蓄放热性能。
此外,本实施方式1的潜热蓄热材料组合物1中,其特征在于,明矾水合物是铵明矾12水合物(AlNH4(SO4)2·12H2O),或者钾明矾12水合物(AlK(SO4)2·12H2O)(潜热蓄热材料10D)。通过该特征,铵明矾12水合物或钾明矾12水合物在市场上广泛流通并且容易获得且价格便宜。
此外,本实施方式1的潜热蓄热材料组合物1中,其特征在于,无机盐水合物10是硫酸盐,硫酸盐是硫酸铝水合物(Al2(SO4)3·nH2O)(2≦n)(潜热蓄热材料10E)。通过该特征,不仅硫酸铝水合物成为进行蓄热或者放热的潜热蓄热材料10E,添加的熔点调整剂13(或者,熔点调整剂13及熔点调整剂14的两者的添加剂)通过溶解于潜热蓄热材料10E的水合水产生负溶解热(吸热)。同时,熔点调整剂13及熔点调整剂14也存在产生伴随熔化的潜热(吸热)的情况。
因此,以潜热蓄热材料10E为主成分的潜热蓄热材料组合物1E中,其熔点相比于潜热蓄热材料10E单质,降低15~30℃左右,同时通过这些吸热,可以蓄存超过200kJ/kg的高热量的热。特别地,潜热蓄热材料组合物1E是除了作为主成分的潜热蓄热材料10E的水合水(水合水12)以外完全不含水的构成,故不会发生部分硫酸铝因添加的水而溶解,导致潜热蓄热材料组合物1E改性、变质。
(实施方式2)
接着,对本发明的其他实施方式中的潜热蓄热材料组合物,基于图27~图36对实施方式2(实施例6、7)进行详细说明。本实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物出于如下目的而进行使用:在例如太阳光发电***或燃料电池***之外、还有汽车发动机等的热供给源中,积极利用回收其运转时产生的排热而蓄存在潜热蓄热材料的热能。
这样的对象热供给源产生的排热是处于大概60℃左右~80℃左右的范围内的区域的热,由排热温度低于热电联产中的燃气发动机***、锅炉等高温域热源的、即低温域热源产生的热。通过本发明涉及的潜热蓄热材料组合物进行蓄热与放热,本实施方式2中,该潜热蓄热材料组合物填充于蓄热材料填充容器,该蓄热材料填充容器收纳在用于利用热能的规定收纳装置的空间内。
首先对潜热蓄热材料组合物进行说明。图27是显示实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物的构成成分的示意图。如图27所示,潜热蓄热材料组合物101是在伴随相变的潜热的吸收与释放而可进行储热或者释热的潜热蓄热材料110中混合作为添加剂的熔点调整剂113而成。本实施方式2中,潜热蓄热材料110由主成分为明矾的无机盐水合物构成。
具体地,潜热蓄热材料110是铵明矾(硫酸铵铝·12水合物)(AlNH4(SO4)2·12H2O)。铵明矾的物性是熔点93.5℃、常温下是固体,铵明矾单质加热到小于熔点的90℃,铵明矾也几乎不熔化,无法进行潜热蓄热。
另外,无机盐水合物构成的潜热蓄热材料110除了铵明矾以外,还可以是例如钾明矾12水合物(AlK(SO4)2·12H2O)、铬明矾(CrK(SO4)2·12H2O)、铁明矾(FeNH4(SO4)2·12H2O)等1价阳离子的硫酸盐MI 2(SO4)与3价阳离子的硫酸盐MIII 2(SO4)3的硫酸复盐的“明矾”。此外,该“明矾”中含有的3价金属离子除了铝离子、铬离子、铁离子以外,还可以是例如钴离子、锰离子等金属离子。进一步,潜热蓄热材料110还可以是以含有至少二种以上的属于这样的“明矾”的物质的混合物,或者混晶为主成分的蓄热材料。
熔点调整剂113是根据需要将潜热蓄热材料110的熔点(93.5℃)调整到任意温度的添加剂,本实施方式2中,具有将调整后的熔点控制在大概60℃左右~80℃左右的范围内的特性。熔点调整剂113具有在与潜热蓄热材料110溶解时,产生负溶解热的物性。
具体地,熔点调整剂113由例如赤藓糖醇(C4H10O4)(本实施方式2的实施例6)、木糖醇(C5H12O5)(本实施方式2的实施例7)等主要用于食品添加物的属于糖醇的物质构成。糖醇是将醛醣或酮糖的羰基还原而生成的糖的一种,溶于水。另外,潜热蓄热材料组合物101总体中熔点调整剂113所占的混合率是相对于1mol的潜热蓄热材料110,在1.59~5.57mol的范围内。其理由见后述。
此处,对上述“具有产生负溶解热物性的物质”的定义进行说明。如前所述,潜热蓄热材料组合物101是以铵明矾(硫酸铵铝·12水合物)构成的潜热蓄热材料110为主成分,混合熔点调整剂113而成。本实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物101中,将熔点调整剂113溶解于潜热蓄热材料110时,该熔点调整剂113中发生从外部吸收热的吸热反应的物质定义为“具有产生负溶解热物性的物质”。
另外,“具有产生负溶解热物性的物质”除了先前例示的赤藓糖醇或木糖醇之外,还有例如甘露醇(C6H14O6)、山梨糖醇(C6H14O6)、乳糖醇(C12H24O11)等“属于糖醇类的物质”。此外,还有氯化钙六水合物(CaCl2·6H2O)、氯化镁六水合物(MgCl2·6H2O)、氯化钾(KCl)、氯化钠(NaCl)等“属于氯化物的物质”。
此外,除了含有对应于上述“属于糖醇类的物质”的物质之中的、至少一种以上的情况之外,还可以是含有对应于上述“属于氯化物的物质”的物质之中的、至少一种以上的情况。除此之外,还可以是对应于上述“属于糖醇类的物质”的任何物质与对应于上述“属于氯化物的物质”的任意物质的混合物。
其他,在操作上需要注意地,本实施方式2中,不优选作为潜热蓄热材料组合物使用,但例如硝酸铵或氯酸钾等由于溶解于水时也呈现吸热反应,故也属于“具有产生负溶解热物性的物质”。
图28是分别显示实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物,通过相变处于固相状态及液相状态时的样子的示意图。潜热蓄热材料组合物101的温度低于经由熔点调整剂113调整的潜热蓄热材料110的熔点时,如图28(a)所示,潜热蓄热材料组合物101处于固相状态,由明矾111与水合水112构成的潜热蓄热材料110与熔点调整剂113不溶。
另外,本实施方式2中,由于潜热蓄热材料110为铵明矾(硫酸铵铝·12水合物),故明矾111与硫酸铵铝对应,水合水112与构成12水合物的水合水对应。在这样的关系下,明矾111与水合水112分别是与含有铵明矾的明矾水合物总体对应的总称。
潜热蓄热材料组合物101的温度高于经由熔点调整剂113调整后的潜热蓄热材料110的熔点时,如图28(b)所示,潜热蓄热材料110中的明矾111在熔化并与水合水112分离的同时,熔点调整剂113溶于该水合水112,潜热蓄热材料组合物101总体变为液相状态。在明矾111熔化时,从固相状态向液相状态的相变产生的熔化热被明矾111蓄存。同时,熔点调整剂113通过在水合水112中的溶解,熔点调整剂113产生负溶解热。
因此,将潜热蓄热材料组合物101加热到超过其自身熔点的高温度时,潜热蓄热材料组合物101通过由固相状态向液相状态的相变,潜热蓄热材料组合物101可将上述的熔化热(吸热)的热量与负溶解热(吸热)的热量的和的总热量的热作为蓄热量蓄存。
与此相反,将潜热蓄热材料组合物101冷却到低于其自身凝固点的低温度时,如图28(a)所示,与液相状态的潜热蓄热材料组合物101中的熔点调整剂113均匀混合的水合水112从熔点调整剂113分离。分离的水合水112与明矾111发生水合反应,生成潜热蓄热材料110的同时,明矾111伴随由液相状态到固相状态的相变而放出凝固潜热。同时,水合水112与熔点调整剂113中放出相当于溶解前后的不同的热能量差的热。
据此,潜热蓄热材料组合物101冷却到低于其自身的凝固点的低温度时,潜热蓄热材料组合物101通过由液相状态到固相状态的相变,可将上述熔化热(放热)的热量与相当上述能量差的热的热量之和的总热量的热作为放热量而放出。
使用潜热蓄热材料组合物101时,为了不让从明矾111分离的水合水112从后述的防漏内袋140向外部扩散,将潜热蓄热材料组合物101以液密状态填充于防漏内袋140至关重要。作为其理由,潜热蓄热材料组合物101要求具有在使用时多次重复以下循环的特性:基于从热供给侧的排热进行蓄热,在热提供侧进行基于该蓄热的放热的1个循环。
为了呈现这样的特性,潜热蓄热材料组合物101中,如图28所示,固相与液相间的相变必须以该潜热蓄热材料组合物101的潜热蓄热材料110的熔点为界,可逆地进行。分离的水合水112向外部扩散的话,在由液相向固相进行相变时,生成潜热蓄热材料110(铵明矾)所必需的水合水无法伴随明矾111,进而无法生成固相状态的潜热蓄热材料组合物101。
但是,在水合水112万一从防漏内袋140扩散,在水蒸气处于可流入防漏内袋140的内部的状态,而该水蒸气可代替扩散的那部分的水合水112进行补足的情况下,也存在可生成固相状态的潜热蓄热材料组合物101的情况。
接着,出于确认潜热蓄热材料组合物中,构成熔点调整剂113的物质对蓄热性能产生的影响的目的,进行实验18~实验21的调査实验。本实施方式2的实施例6涉及的实验18是将以赤藓糖醇(C4H10O4)为熔点调整剂113的潜热蓄热材料组合物101A(101)作为试料的实验。本实施方式2的实施例7涉及的实验19是将以木糖醇(C5H12O5)为熔点调整剂113的潜热蓄热材料组合物101B(101)作为试料的实验。
实验20是作为实施例6、7的比较例6进行的实验,将熔点调整剂113C为无水硫酸钠(Na2SO4)的潜热蓄热材料组合物101C作为试料的实验。实验21是作为实施例6、7的比较例7进行的实验,仅使用不添加熔点调整剂的潜热蓄热材料110为试料进行的实验。
本申请人通过实验18~实验21,将本实施方式2的实施例6、7涉及的潜热蓄热材料组合物101(101A、101B)与比较例6涉及的潜热蓄热材料组合物101C、比较例7涉及的潜热蓄热材料110进行对比,确认潜热蓄热材料组合物101的效果性。图29是显示比较例6涉及的潜热蓄热材料组合物的构成成分的示意图。
<实验方法>
调査实验中,使用周知的差示扫描量热装置(DSC:Differential scanningcalorimetry),使置于试料台上的10mg试料在暴露于30ml/min.的空气的环境气体的密封的状态下,测定试料的蓄热量。实验18~实验20中,蓄热量是在如下的温度条件下进行测定:以2℃/min.的加热速度将试料从常温加热至90℃,在90℃温度下保持20分钟后进行测定。实验21中,蓄热量是在如下的温度条件下进行测定:以2℃/min.的加热速度将试料从常温加热到98℃,在98℃温度下保持5分钟后进行测定。
<实验18~实验21的共通条件>
·潜热蓄热材料110;铵明矾(硫酸铵铝·12水:AlNH4(SO4)2·12H2O)
<实验18的条件>
·潜热蓄热材料组合物101A的构成成分;潜热蓄热材料110与熔点调整剂113(参照图27)
·熔点调整剂113;赤藓糖醇(C4H10O4)(=熔点调整剂113A)
·赤藓糖醇的物性是;分子量[g/mol]122.12、熔点约119℃
·相对于潜热蓄热材料组合物101总重量的赤藓糖醇的混合率;50wt%
(潜热蓄热材料110:熔点调整剂113A=1:1)
·相对于1mol的潜热蓄热材料110,赤藓糖醇的摩尔数=3.71[mol/mol]
<实验19的条件>
·潜热蓄热材料组合物101B的构成成分;潜热蓄热材料110与熔点调整剂113(参照图27)
·熔点调整剂113;木糖醇(C5H12O5)(=熔点调整剂113B)
·木糖醇的物性;分子量[g/mol]152.15、熔点约92~96℃
·相对于潜热蓄热材料组合物101总重量的木糖醇的混合率;50wt%
(潜热蓄热材料110:熔点调整剂113B=1:1)
·相对于1mol的潜热蓄热材料110,木糖醇的摩尔数=2.98[mol/mol]
<实验20的条件>
·潜热蓄热材料组合物101C的构成成分;潜热蓄热材料110与熔点调整剂113C(图29参照)
·熔点调整剂113C;无水硫酸钠(Na2SO4)
·相对于潜热蓄热材料组合物101总重量的无水硫酸钠的混合率;50wt%
(潜热蓄热材料110:熔点调整剂113C=1:1)
<实验21的条件>
·熔点调整剂;无添加
·潜热蓄热材料110的混合率;100wt%
(潜热蓄热材料110:熔点调整剂=100:0)
图30是显示实施方式2中,实施例6涉及的潜热蓄热材料组合物的温度与蓄热量的时间变化的图表,熔点调整剂为赤藓糖醇时的实验结果的图表。图31是显示实施方式2中,实施例7涉及的潜热蓄热材料组合物的温度与蓄热量的时间变化的图表,熔点调整剂为木糖醇时的实验结果的图表。图32是显示实施方式2中,比较例6涉及的潜热蓄热材料组合物的温度与蓄热量的时间变化的图表,熔点调整剂为无水硫酸钠时的实验结果的图表。图33是显示实施方式2中,比较例7涉及的潜热蓄热材料单质的温度与蓄热量的时间变化的实验测定值的图表。
图30~图33所示的图表中,左侧纵轴的刻度表示试料在单位时间内进行蓄热或者放热的热量,该刻度的“负”区域表示试料吸热的热量,“正”区域表示从试料释放的热量。此外,试料在其随时间变化的热量曲线图中,热量的绝对值暂时性增大,变为达到最大值(顶峰)的时间t所对应的试料的温度T(定义为熔点)时,是为呈现最大蓄热量的条件。
试料的熔化潜热由热量的曲线图中蓄热量峰值的开始时间与结束时间之间,对热量进行积分所得的峰面积S(图30~图33中斜线的部分)的大小所表示。此外,试料的热量单元是〔μW〕,试料的质量单元是〔mg〕,进行单位换算后,蓄热量的单元是〔kJ/kg〕。
<实验结果>
实施例6涉及的潜热蓄热材料组合物101A中,如图30所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tt是76℃,蓄热量St是334kJ/kg(实验18)。实施例7涉及的潜热蓄热材料组合物101B中,如图31所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tu是62℃,蓄热量Su是288kJ/kg(实验19)。比较例6涉及的潜热蓄热材料组合物101C中,如图32所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tv是87℃,蓄热量Sv是171kJ/kg(实验20)。
比较例6中,其原因尚不清楚,潜热蓄热材料组合物101C中,即便无水硫酸钠以50wt%的量加入铵明矾,但潜热蓄热材料组合物101C中的潜热蓄热材料110的熔点仅降低到87℃。比较例7涉及的单独的潜热蓄热材料110中,如图33所示,与蓄热峰的时间t1对应的温度Tw是93.5℃,蓄热量Sw是270kJ/kg(实验21)。
<考察>
图34是以图表显示实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物的效果性的说明图。通过比较例7,可判断潜热蓄热材料110以外无任何添加剂的铵明矾单体(图34中,以“PCM”表示)中可蓄存的热量为270kJ/kg(图34中,相当于“蓄热量Q”)。比较例7涉及的实验21的结果与一般已知的铵明矾的蓄热量的值大概一致,熔点93.5℃也一致。
比较例6中,铵明矾(潜热蓄热材料110)中加入了无水硫酸钠(熔点调整剂113C)的潜热蓄热材料组合物101C中,由于混合有不具有蓄热特性的无水硫酸钠,潜热蓄热材料组合物101C的每单位质量可蓄存的潜热蓄热材料110的蓄热量Q0(Q0<Q)可认为是相比于Q减少了Q1(Q1<Q)的热量。
实际上基于比较例6、7,计算减少的热量Q1:
Q1=(Q-Q0)
Q1=270(kJ/kg)-171(kJ/kg)≈100(kJ/kg)
减少的热量Q1约为100(kJ/kg),相比于单独的铵明矾的蓄热量270(kJ/kg),损失了约37%。
与此相对,实施例6中,潜热蓄热材料组合物101A中,铵明矾(潜热蓄热材料110)的水合水与熔点调整剂113A(赤藓糖醇)溶解时,赤藓糖醇产生负溶解热的同时,铵明矾蓄存了由固相状态到液相状态的相变产生的熔化潜热。
由于潜热蓄热材料组合物101A呈现的是这样的物性,潜热蓄热材料组合物101A的单位质量可蓄存的蓄热总量可认为是相当于:作为PCM蓄热部分,潜热蓄热材料110的蓄热量Q0(可认为是单独的铵明矾的蓄热量270(kJ/kg)的50%,故Q0=0.5×Q),与作为相当于溶解热部分的、赤藓糖醇产生的热量Q2之和的热量。
实际上基于实施例6与比较例7,计算增大的热量Q2:
Q0假设为=135(kJ/kg)
Q2=(蓄热量St-Q0)
Q2=334(kJ/kg)-135(kJ/kg)≈200(kJ/kg)
相当于基于赤藓糖醇的溶解热部分的热量Q2约为200(kJ/kg),相当于PCM蓄热部分的135(kJ/kg)的约1.5倍。
另外,混合了赤藓糖醇(熔点调整剂113A)的潜热蓄热材料组合物101A中,熔点为76℃,相比于比较例6涉及的潜热蓄热材料组合物101C的熔点87℃,低了11℃,其原因现阶段尚不清楚。
此处,对于潜热蓄热材料组合物101中,将添加的熔点调整剂113的混合率设为相对于1mol的潜热蓄热材料110在1.59~5.57mol的范围内的理由,作为熔点调整剂113,列举赤藓糖醇(熔点调整剂113A)作为一例进行说明。熔点调整剂113A的浓度为下限值1.59mol时,经单位换算,潜热蓄热材料组合物101总重量中,熔点调整剂113A所占的混合率是30wt%。与其相对,熔点调整剂113A的浓度为上限值5.57mol时,经单位换算,潜热蓄热材料组合物101总重量中,熔点调整剂113A所占的混合率是60wt%。
实施例6是赤藓糖醇的混合率为50wt%的实验18,但申请人进行了多次实验,其中赤藓糖醇的混合率相对于实验18进行了各种改变。虽然省略对结果的记载,赤藓糖醇的添加量处于相对于潜热蓄热材料组合物101A的30~60wt%的范围内的话,如图30所示,将显示潜热蓄热材料组合物101A峰时的蓄热量的图表表现、热量的峰顶及蓄热量的实验结果,与实验18的结果进行了对比,通过多次实验确认了没有大的差异。
即,赤藓糖醇的添加量处于30~60wt%的范围内时,即使增加赤藓糖醇的添加量,潜热蓄热材料组合物101A的熔点为75~76℃而无变化,潜热蓄热材料组合物101A的蓄热量也约为330(kJ/kg)。然而,赤藓糖醇的添加量在30~60wt%的范围外时,产生热量的峰顶***为2个等新现象,可确认到作为潜热蓄热材料组合物不优选。
再度进行考察,对实施例7进行考察。与实施例6同样,实施例7中,潜热蓄热材料组合物101B中,在潜热蓄热材料110(铵明矾)的水合水与熔点调整剂113B(木糖醇)溶解时,木糖醇产生负溶解热的同时,铵明矾蓄存了由固相状态至液相状态的相变所产生的熔化潜热。
由于潜热蓄热材料组合物101B呈现的是这样的物性,潜热蓄热材料组合物101B的单位质量可蓄存的蓄热总量可认为是相当于:作为PCM蓄热部分,潜热蓄热材料110的蓄热量Q0(可认为是铵明矾单体的蓄热量270(kJ/kg)的50%,故Q0=0.5×Q),与作为相当于溶解热部分的、木糖醇产生的热量Q3之和的热量。
实际上基于实施例7与比较例7,计算增大的热量Q3:
Q0假设为=135(kJ/kg)
Q2=(蓄热量Su-Q0)
Q2=288(kJ/kg)-135(kJ/kg)≈150(kJ/kg)
相当于基于木糖醇的溶解热部分的热量Q3约为150(kJ/kg),相当于PCM蓄热部分的135(kJ/kg)的约1.1倍。
另外,混合了木糖醇(熔点调整剂113B)的潜热蓄热材料组合物101B中,熔点为62℃,比混合了赤藓糖醇(熔点调整剂113A)的潜热蓄热材料组合物101A的熔点76℃低了14℃。此外,潜热蓄热材料组合物101B的熔点62℃相比于比较例7涉及的潜热蓄热材料组合物101C的熔点87℃,低了25℃,其原因现阶段尚不清楚。
接着,对将本实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物101收纳于填充容器的一例装置,使用图35进行说明。图35是显示将实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物收纳入封装袋的系列流程工序图。
对于潜热蓄热材料组合物101,作为填充容器,例如、如图35所示,可使用防漏内袋140、封装袋150的2种袋等进行收纳。防漏内袋140是例如、厚度0.02mm左右的薄聚乙烯(PE:polyethylene)制的包装用袋等。
封装袋150是具有在例如聚乙烯(PE:polyethylene)、聚丙烯(PP:polypropylene)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET:polyethylene terephthalate)制,厚度0.05~0.15mm左右的膜状树脂的外侧,气相沉积铝箔的二层以上的结构的层压袋,是具有柔软性的包装用袋等。封装袋150是以大小不同的2片袋为1组,将小的装到大的里面,将2片(第1封装袋150A、第2封装袋150B)重叠包裹成双层袋的状态进行使用。
具体进行说明。将潜热蓄热材料组合物101填充到防漏内袋140内后,通过该防漏内袋140的折回部142进行密封而将其封闭(图35中参照(a))。在将封装了该潜热蓄热材料组合物101的蓄热材料封装物102通过开口151收纳于内侧的第1封装袋150A内(图35中、(b))。其后,图35中,如(c)所示,通过周知的真空脱气密封器对第1封装袋150A内进行抽吸脱气的同时,通过熔接第1封装袋150A的开口151的密封部152,第1封装袋150A被完全密封(图35中(d))。
此时,进行抽吸直至填充了蓄热材料封装物102的防漏内袋140与收缩的第1封装袋150A成为紧贴状态,将第1封装袋150A的开口151密封。据此,制作完成蓄热材料封装物102内包于第1封装袋150A的蓄热材料预封装包103A。
接着,使制作而成的蓄热材料预封装包103A通过开口151,收纳于外侧的第2封装袋150B(封装袋150)内。其后,图35中如(e)所示,再次通过真空真空脱气密封器对第2封装袋150B内进行抽吸脱气的同时,通过熔接第2封装袋150B的开口151(图35中参照(b))的密封部152,第2封装袋150B被完全密封(图35中(f))。
此时,进行抽吸直至蓄热材料预封装包103A与收缩的第2封装袋150B成为紧贴的状态,将第2封装袋150B的开口151密封。这样,作为将潜热蓄热材料组合物101收纳于意图利用热能的规定的收纳装置的空间中的方式,制作完成了将内包有蓄热材料封装物102的防漏内袋140用双层袋结构的封装袋150(第1封装袋150A、第2封装袋150B)进行包覆的蓄热材料封装包103。
潜热蓄热材料组合物101以这样的方式收纳于填充容器的话,将潜热蓄热材料组合物101密封于封装袋150内时,可有效防止潜热蓄热材料组合物101的泄漏或飞散产生的异物附着于封装袋150的密封部152等。因此,双层袋结构的封装袋150可以紧密密封而不受这些异物的不利影响,并且填充在防漏内袋140内的潜热蓄热材料组合物101可以更可靠地收纳于是封装袋150内,而不会从封装袋150的外部泄漏。
接着,对通过蓄热槽使用潜热蓄热材料组合物101的情况,使用图36进行简单说明。图36是例示将本实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物设置于蓄热槽设为样子的说明图。潜热蓄热材料组合物101被收纳于如图35例示的填充容器,收纳了潜热蓄热材料组合物101的填充容器被收纳于意图利用热能的规定收纳装置的空间内,作为该收纳装置之一,可如图36所例示的蓄热槽160。蓄热槽160出于积极活用回收例如从工厂或商业场所、家庭等中使用的各种设施产生的排热,而通过该排热蓄存在潜热蓄热材料组合物101中的热能的目的而设置。
蓄热槽160中,槽内存储的水等热介质161经由排热被加热,藉由热介质161,潜热蓄热材料组合物101在约60左右~80℃左右的温度区域内蓄热。潜热蓄热材料组合物101中蓄存的热在这样的温度区域内释放,作为供应端设备的热能活用。如前所述,潜热蓄热材料组合物101作为蓄热材料封装袋103,被封装于防漏内袋140与双层结构的封装袋150中,如图36所示,蓄热槽160中收纳有多个蓄热材料封装袋103。
接着,对本实施方式2的潜热蓄热材料组合物101的作用·效果进行说明。本实施方式2的潜热蓄热材料组合物101是在进行蓄热或者放热的潜热蓄热材料110中混合用于调整该潜热蓄热材料110物性的添加剂而成的潜热蓄热材料组合物101(101A,101B),其特征在于,潜热蓄热材料110由无机盐水合物构成,添加剂是调整潜热蓄热材料110熔点的熔点调整剂113(113A,113B),其具有在溶解于潜热蓄热材料110中含有的水合水时,产生负溶解热的物性。
通过该特征,即便潜热蓄热材料组合物101中添加了熔点调整剂113,潜热蓄热材料组合物101的蓄热量也不会因为熔点调整剂113的添加而降低。而且,本实施方式2中,潜热蓄热材料110由明矾水合物构成的话,潜热蓄热材料110可以保持高的蓄热量,故含有这样的潜热蓄热材料110的潜热蓄热材料组合物101也具有可以保持更高的蓄热量的物性。此外,潜热蓄热材料组合物101的熔点相比于潜热蓄热材料110单体状态的熔点(93.5℃)也可以降低30℃以上,故潜热蓄热材料组合物101可以基于以大概60℃左右~80℃左右的范围内为对象的温度区域的排热,进行蓄热。
因此,根据本实施方式2涉及的潜热蓄热材料组合物101,具有以下优异的效果:通过在潜热蓄热材料110中加入添加剂113,在可大幅度调整潜热蓄热材料110熔点的同时,即便混合该添加剂113,也可获得更大的蓄热量。
此外,本实施方式2的潜热蓄热材料组合物101中,其特征在于,熔点调整剂113A,113B(113)至少含有属于糖醇的物质。通过该特征,糖醇类的熔点调整剂113溶解于作为明矾水合物的潜热蓄热材料110中含有的水合水中时,粘度增大,可以防止因潜热蓄热材料110与熔点调整剂113的密度差引起的潜热蓄热材料110与熔点调整剂113的分离。因此,由于潜热蓄热材料110与熔点调整剂113不会产生不均匀化,故潜热蓄热材料组合物101可以成为化学性质稳定的蓄热材料。此外,明矾水合物或糖醇类等食品添加剂是无毒且非危险物,故不仅操作容易而价格便宜。
此外,本实施方式2的潜热蓄热材料组合物101A中,其特征在于,熔点调整剂113(113A)是赤藓糖醇(C4H10O4)。通过该特征,潜热蓄热材料组合物101A的熔点可以调整到75~76℃。此外,潜热蓄热材料组合物101A由于具备将约330(kJ/kg)的大容量的热进行蓄热,并将其释放的蓄放热性能,故作为蓄热材料具有优异的物性。
此外,本实施方式2的潜热蓄热材料组合物101A中,其特征在于,该潜热蓄热材料组合物101A总重量中所占的赤藓糖醇(C4H10O4)(熔点调整剂113A)的混合率在30~60wt%的范围内。通过该特征,使用中即便万一潜热蓄热材料组合物101A中含有的赤藓糖醇的混合率产生变动,其混合率在30~60wt%的范围内的话,也可以将潜热蓄热材料组合物101A的熔点保持在75~76℃。
此外,本实施方式2的潜热蓄热材料组合物101B中,其特征在于,熔点调整剂113(113B)是木糖醇(C5H12O5)。通过该特征,潜热蓄热材料组合物101B的熔点可以调整到62℃。此外,潜热蓄热材料组合物101B由于具备将约280(kJ/kg)的大容量的热进行蓄热,并将其释放的蓄放热性能,故作为蓄热材料具有优异的物性。
此外,本实施方式2的潜热蓄热材料组合物101中,其特征在于,无机盐水合物是明矾水合物。通过该特征,明矾水合物构成的潜热蓄热材料110中,相变产生的潜热较大,且溶解作为“具有产生负溶解热物性的物质”的熔点调整剂113的水分(参照图28中为水合水112)包含于构成明矾水合物的结构之中,故以这样的潜热蓄热材料110为主成分的潜热蓄热材料组合物101中,通过比较大的熔化潜热与负溶解热的加和,可以增大潜热蓄热材料110中可蓄存的蓄热量。因此,含有以明矾水合物为主成分的潜热蓄热材料110的潜热蓄热材料组合物101具有优异的蓄存大容量的热,并将其释放的蓄放热性能。
此外,本实施方式2的潜热蓄热材料组合物101中,其特征在于,明矾水合物是铵明矾12水合物(AlNH4(SO4)2·12H2O),或者钾明矾12水合物(AlK(SO4)2·12H2O)。通过该特征,铵明矾12水合物或钾明矾12水合物在市场上广泛流通并且容易获得且价格便宜。
以上中,将本发明,实施方式1中,以实施例1~5及比较例1~5,实施方式2中,以实施例6、7及比较例6、7分别进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式1的实施例1~5及比较例1~5,以及上述实施方式2的实施例6、7及比较例6、7,在不超出其主旨的范围内,可以适当进行变更适用。
(1)例如,实施方式1的实施例1~5及比较例1~5中,分别以图4、7、12、17、20所示的混合率在潜热蓄热材料组合物1中添加熔点调整剂13(熔点调整剂13A、或者熔点调整剂13B),但熔点调整剂13的混合率终究只是例示,只要本发明的一实施方式中的潜热蓄热材料组合物在使用上不产生妨碍的话,作为第1添加剂及第2添加剂,也可适当变更本发明的一实施方式中的熔点调整剂相对于潜热蓄热材料组合物的混合率。
(2)此外,实施方式1中,通过混合熔点调整剂13,将潜热蓄热材料组合物1的熔点分别进行了如下调整:实施例1中是50℃左右、实施例2中是40℃左右、实施例3中是约65~75℃的温度区域、实施例4中是82℃左右、实施例5中是约75~90℃的温度区域,但通过熔点调整剂调整的、本发明的一实施方式中的潜热蓄热材料组合物的熔点并不限定于这些温度区域,也可调整为对应于在利用本发明的一实施方式中的潜热蓄热材料组合物释放的热的供热端设备所需要的热源温度的温度。
(3)此外,实施方式1中,实施例1中,潜热蓄热材料为羟基甲亚磺酸钠2水合物(水合水是2个),实施例2中,潜热蓄热材料为乙酸钠3水合物(水合水是3个),实施例3中,潜热蓄热材料为二磷酸钠10水合物(水合水是10个),实施例4中,潜热蓄热材料为铵明矾12水合物(水合水是12个),实施例5中,潜热蓄热材料为硫酸铝水合物(水合水为14~18个)。
然而,构成本发明的一实施方式中的潜热蓄热材料组合物的潜热蓄热材料除了实施方式1涉及的潜热蓄热材料以外,还可以是例如不会风化的、含有10个水合水的碳酸钠10水合物(Na2CO3·10H2O)等碳酸盐、易溶于水的硝酸镁(Mg(NO3)2·6H2O)等硝酸盐、酒石酸钠2水合物(Na2C4H4O6·2H2O)或酒石酸钾钠4水合物(KNaC4H4O6·4H2O)等酒石酸盐、硼酸钠8水合物(Na2B4O5(OH)4·8H2O)、四硼酸钠10水合物(Na2B4O7·10H2O)等硼酸盐,含有nw(2≦nw)个水合水的无机盐水合物。
另外,不同于构成本发明的一实施方式中的潜热蓄热材料组合物的潜热蓄热材料,尽管不是含有nw(2≦nw)个水合水的无机盐水合物,但例如羟基甲烷磺酸钠(CH3NaO4S)(水合水是1/2个)等羟基甲烷磺酸盐也可作为潜热蓄热材料使用。即,在前述的式(2)中,每1mol潜热蓄热材料的水合水,属于糖醇类的物质的混合率xs满足0<xs≦1的话,即便是含有不足2个水合水的无机盐水合物,也可作为潜热蓄热材料使用。
(4)例如实施方式2的实施例6、7涉及的实验18、19中,潜热蓄热材料组合物101(101A、101B)中以50wt%的混合率添加了熔点调整剂113(113A、113B),但熔点调整剂113的混合率终究只是例示,在潜热蓄热材料组合物的使用上不产生妨碍的话,可以适当变更熔点调整剂相对于潜热蓄热材料组合物的混合率。
(5)此外,实施方式2中,通过混合熔点调整剂113,将潜热蓄热材料组合物101的熔点调整为60℃左右~80℃左右,但通过熔点调整剂调整的潜热蓄热材料组合物的熔点温度并不限于这些温度区域,也可调整为对应于在利用潜热蓄热材料组合物释放的热的供热端设备所需要的热源温度的温度。
(6)此外,实施方式2中,作为填充容器,例如如图35所示,使用防漏内袋140与封装袋150的2种袋等收纳潜热蓄热材料组合物101,但作为其他,潜热蓄热材料组合物也可收纳于例如胶囊等填充容器,收纳于不会向外部发生泄漏,在与外部之间可进行热转移的填充容器内即可。
产业上的可利用性
如以上说明明确可知,根据本发明的潜热蓄热材料组合物,可将本来废弃的排热蓄存于潜热蓄热材料,再根据需要取出该蓄存的热,可无浪费地有效利用能量。而且,可根据需要该能量的设备,通过加入添加剂大幅度地调整潜热蓄热材料的熔点,且即便混合了该添加剂,也可以获得更大的蓄热量。
符号说明
1、1A、1B、1C、1D、1E、101、101A、101B潜热蓄热材料组合物
10、10A、10B、10C、10D、10E、110潜热蓄热材料(无机盐水合物)
13、13A、13B熔点调整剂(属于糖醇类的物质、第1添加剂)
113、113A、113B熔点调整剂(属于糖醇类的物质)
14熔点调整剂(第2添加剂)
Claims (19)
1.一种潜热蓄热材料组合物,是向进行蓄热或放热的潜热蓄热材料中混合用于调整该潜热蓄热材料物性的添加剂而成,其特征在于,
所述潜热蓄热材料由含有nw(2≦nw)个水合水的至少一种无机盐水合物构成,
所述添加剂是调整所述潜热蓄热材料熔点的熔点调整剂,其具有在与所述潜热蓄热材料溶解时产生负溶解热的物性,
所述熔点调整剂至少含有属于糖醇类的物质作为第1添加剂,
该潜热蓄热材料组合物的熔液是通过所述潜热蓄热材料中含有的水合水与所述熔点调整剂中含有的糖醇的溶解,来混合所述潜热蓄热材料与所述熔点调整剂而成,
该潜热蓄热材料组合物总体中,相对于每1mol所述潜热蓄热材料的所述水合水,所述属于糖醇类的物质的浓度满足式(1)、(2),
【数6】
0.01≦xs≦1…式(2)
其中,
xs:相对于1mol水合水的“属于糖醇类的物质”的摩尔数[mol/mol]
ms:潜热蓄热材料组合物中含有的“属于糖醇类的物质”的质量[g]
Ms:“属于糖醇类的物质”的分子量[g/mol]
N:构成潜热蓄热材料组合物的潜热蓄热材料的总数
nwk:潜热蓄热材料的水合数(k=1,2,…,N)
mak:潜热蓄热材料组合物中含有的潜热蓄热材料的质量[g](k=1,2,…,N)
Mak:潜热蓄热材料的分子量[g/mol](k=1,2,…,N)。
2.根据权利要求1所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述属于糖醇类的物质包含赤藓糖醇(C4H10O4)、木糖醇(C5H12O5)或者甘露醇(C6H14O6)中的至少一种。
3.根据权利要求1或者权利要求2所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
作为不同于所述第1添加剂的另一所述添加剂,混合硫酸盐作为第2添加剂,
该潜热蓄热材料组合物总体中,相对于每1mol所述潜热蓄热材料的所述水合水,所述硫酸盐的浓度满足式(3)、(4),
【数7】
0≦xt≦0.1…式(4)
其中,
xt:相对于1mol水合水的硫酸盐的摩尔数[mol/mol]
mt:潜热蓄热材料组合物中作为第2添加剂含有的硫酸盐的质量[g]
Mt:作为第2添加剂的硫酸盐的分子量[g/mol]
N:构成潜热蓄热材料组合物的潜热蓄热材料的总数
nwk:潜热蓄热材料的水合数(k=1,2,…,N)
mak:潜热蓄热材料组合物中含有的潜热蓄热材料的质量[g](k=1,2,…,N)
Mak:潜热蓄热材料的分子量[g/mol](k=1,2,…,N)。
4.根据权利要求3所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述硫酸盐是硫酸铵((NH4)2SO4)。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述无机盐水合物是羟基甲亚磺酸盐。
6.根据权利要求5所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述羟基甲亚磺酸盐是羟基甲亚磺酸钠2水合物(CH3NaO3S·2H2O)。
7.根据权利要求1至4的任意一项所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述无机盐水合物是乙酸盐。
8.根据权利要求7所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述乙酸盐是乙酸钠3水合物(CH3COONa·3H2O)。
9.根据权利要求1至权利要求4的任意一项所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述无机盐水合物是二磷酸盐(焦磷酸盐)或者磷酸盐。
10.根据权利要求9所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述二磷酸盐是二磷酸钠10水合物(Na4P2O7·10H2O)。
11.根据权利要求1至权利要求4的任意一项所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述无机盐水合物是明矾水合物。
12.根据权利要求11所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述明矾水合物是铵明矾12水合物(AlNH4(SO4)2·12H2O),或者钾明矾12水合物(AlK(SO4)2·12H2O)。
13.根据权利要求1至权利要求4的任意一项所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述无机盐水合物是硫酸盐。
14.根据权利要求13所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述硫酸盐是硫酸铝水合物(Al2(SO4)3·nH2O)(2≦n)。
15.一种潜热蓄热材料组合物,是向进行蓄热或者放热的潜热蓄热材料中混合用于调整该潜热蓄热材料物性的添加剂而成,其特征在于,
所述潜热蓄热材料由含有12个以上的水合水的无机盐水合物构成,
所述添加剂是调整所述潜热蓄热材料熔点的熔点调整剂,其具有在与所述潜热蓄热材料溶解时产生负溶解热的物性,
所述熔点调整剂至少含有属于糖醇类的物质,
该潜热蓄热材料组合物的熔液是通过所述潜热蓄热材料中含有的水合水与所述熔点调整剂中含有的糖醇的溶解,来混合所述潜热蓄热材料与所述熔点调整剂而成,
该潜热蓄热材料组合物总体中,相对于1mol所述潜热蓄热材料,所述属于糖醇的物质所占的混合率在1.59~5.57mol的范围内。
16.根据权利要求15所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述属于糖醇的物质是赤藓糖醇(C4H10O4)。
17.根据权利要求15所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述属于糖醇的物质是木糖醇(C5H12O5)。
18.根据权利要求15至权利要求17的任意一项所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述无机盐水合物是明矾水合物。
19.根据权利要求18所述的潜热蓄热材料组合物,其特征在于,
所述明矾水合物是铵明矾12水合物(AlNH4(SO4)2·12H2O),或者钾明矾12水合物(AlK(SO4)2·12H2O)。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017-021668 | 2017-02-08 | ||
JP2017021668A JP6279778B1 (ja) | 2017-02-08 | 2017-02-08 | 潜熱蓄熱材組成物 |
JP2018006792A JP6439059B1 (ja) | 2018-01-18 | 2018-01-18 | 潜熱蓄熱材組成物 |
PCT/JP2018/003674 WO2018147199A1 (ja) | 2017-02-08 | 2018-02-02 | 潜熱蓄熱材組成物 |
JP2018-006792 | 2018-03-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110139908A true CN110139908A (zh) | 2019-08-16 |
Family
ID=63107454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201880005552.8A Pending CN110139908A (zh) | 2017-02-08 | 2018-02-02 | 潜热蓄热材料组合物 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11149179B2 (zh) |
EP (1) | EP3564336B1 (zh) |
CN (1) | CN110139908A (zh) |
WO (1) | WO2018147199A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111635740A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-08 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 一种相变储热材料及储热装置 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6766097B2 (ja) | 2018-06-21 | 2020-10-07 | 矢崎エナジーシステム株式会社 | 構造体 |
JP7121631B2 (ja) * | 2018-10-29 | 2022-08-18 | 東邦瓦斯株式会社 | 潜熱蓄熱材組成物 |
JP7137495B2 (ja) * | 2019-02-27 | 2022-09-14 | 東邦瓦斯株式会社 | 蓄熱材の使用方法、蓄熱材容器、及び蓄熱材組成物 |
CN113587198B (zh) * | 2021-07-27 | 2022-09-06 | 常州二维暖烯科技有限公司 | 一种蓄热取暖器的制作工艺 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000282017A (ja) * | 1999-03-30 | 2000-10-10 | Sumika Plastech Co Ltd | 蓄熱材組成物及びそれを用いた暖房装置 |
JP2000282018A (ja) * | 1999-03-30 | 2000-10-10 | Sumika Plastech Co Ltd | 蓄熱材組成物およびそれを用いた暖房装置 |
JP2001227887A (ja) * | 2000-02-18 | 2001-08-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄冷熱体及びこれを用いた柔軟性加温・冷却体 |
JP2015140363A (ja) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | 大阪瓦斯株式会社 | 蓄熱材組成物、蓄熱体及び蓄熱装置 |
JP2015218212A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 株式会社ネギシ | 新規な潜熱蓄熱材組成物 |
JP2017052866A (ja) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | 東邦瓦斯株式会社 | 潜熱蓄熱材組成物、及び潜熱蓄熱槽 |
CN110382658A (zh) * | 2017-03-13 | 2019-10-25 | 东邦瓦斯株式会社 | 潜热蓄热材料组合物及潜热蓄热槽 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4830572B1 (zh) | 1970-11-18 | 1973-09-21 | ||
JPS58117273A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-12 | Pentel Kk | 蓄熱材 |
JPS5975977A (ja) * | 1982-10-26 | 1984-04-28 | Nippon Oil & Fats Co Ltd | 蓄熱剤組成物 |
JPH0341185A (ja) | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | 蓄熱組成物の製造方法 |
US5453213A (en) * | 1993-04-12 | 1995-09-26 | Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. | Latent heat storage material containing Na2 SO4.10H2 O, NH4 Cl, NaCl and (NH4)2 SO4 |
JP3471469B2 (ja) * | 1995-02-10 | 2003-12-02 | 旭電化工業株式会社 | 潜熱蓄熱材組成物 |
JP4304807B2 (ja) * | 2000-02-03 | 2009-07-29 | パナソニック株式会社 | 蓄熱材組成物 |
JP3588630B2 (ja) * | 2000-09-06 | 2004-11-17 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 蓄熱式加熱体 |
JP2003232595A (ja) * | 2002-02-08 | 2003-08-22 | Daikin Ind Ltd | 蓄熱装置 |
JP4830572B2 (ja) | 2006-03-27 | 2011-12-07 | Jfeエンジニアリング株式会社 | 潜熱蓄熱材 |
JP4830639B2 (ja) * | 2006-05-31 | 2011-12-07 | Jfeエンジニアリング株式会社 | 潜熱蓄熱材 |
JP2009096826A (ja) | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Honda Motor Co Ltd | 蓄熱材組成物 |
JP2009108167A (ja) | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Honda Motor Co Ltd | 蓄熱マイクロカプセル |
JP2011153206A (ja) | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Toyota Motor Corp | 蓄熱材組成物 |
JP2012140600A (ja) | 2010-12-13 | 2012-07-26 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 蓄熱マイクロカプセルとその製造方法 |
JP2016538401A (ja) * | 2013-08-29 | 2016-12-08 | ボード・オブ・リージエンツ,ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム | 蓄熱ユニット、それらの成分、ならびにそれらの作製及び使用方法 |
JP6590607B2 (ja) * | 2014-09-29 | 2019-10-16 | パナソニック株式会社 | 蓄熱材組成物、蓄熱装置及び蓄熱方法 |
DE102017117599A1 (de) * | 2017-08-03 | 2019-02-07 | i-select SA | Latentwärmespeichermedium |
-
2018
- 2018-02-02 WO PCT/JP2018/003674 patent/WO2018147199A1/ja unknown
- 2018-02-02 EP EP18751606.7A patent/EP3564336B1/en active Active
- 2018-02-02 US US16/480,985 patent/US11149179B2/en active Active
- 2018-02-02 CN CN201880005552.8A patent/CN110139908A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000282017A (ja) * | 1999-03-30 | 2000-10-10 | Sumika Plastech Co Ltd | 蓄熱材組成物及びそれを用いた暖房装置 |
JP2000282018A (ja) * | 1999-03-30 | 2000-10-10 | Sumika Plastech Co Ltd | 蓄熱材組成物およびそれを用いた暖房装置 |
JP2001227887A (ja) * | 2000-02-18 | 2001-08-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄冷熱体及びこれを用いた柔軟性加温・冷却体 |
JP2015140363A (ja) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | 大阪瓦斯株式会社 | 蓄熱材組成物、蓄熱体及び蓄熱装置 |
JP2015218212A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 株式会社ネギシ | 新規な潜熱蓄熱材組成物 |
JP2017052866A (ja) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | 東邦瓦斯株式会社 | 潜熱蓄熱材組成物、及び潜熱蓄熱槽 |
CN110382658A (zh) * | 2017-03-13 | 2019-10-25 | 东邦瓦斯株式会社 | 潜热蓄热材料组合物及潜热蓄热槽 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
MITSUHIRO KUBOTA, ERWIN P. ONA, ET. AL.: "Study on phase change characteristics of binary mixtures of erythritol and MgCl2·6H2O", 《JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN》 * |
刘东亮,邓建国编著: "《材料科学基础》", 30 September 2016, 华东理工大学出版社 * |
吴其胜主编: "《新能源材料(第二版)》", 30 June 2017, 华东理工大学出版社 * |
张寅平等编著: "《相变贮能-理论和应用》", 30 November 1996, 中国科学技术大学出版社 * |
王华等编著: "《高性能复合相变蓄热材料的制备与蓄热燃烧技术》", 30 April 2006, 冶金工业出版社 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111635740A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-08 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 一种相变储热材料及储热装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20200002588A1 (en) | 2020-01-02 |
WO2018147199A1 (ja) | 2018-08-16 |
EP3564336A1 (en) | 2019-11-06 |
EP3564336B1 (en) | 2022-08-10 |
EP3564336A4 (en) | 2020-02-26 |
US11149179B2 (en) | 2021-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110139908A (zh) | 潜热蓄热材料组合物 | |
CN101395439B (zh) | 蓄热方法以及蓄热*** | |
CN106753254A (zh) | 一种无机水合盐复合相变储热材料及其制备和应用 | |
US2677664A (en) | Composition of matter for the storage of heat | |
DE60106734T2 (de) | Tragbare heiz-, kühl- und abgabevorrichtung | |
CA1201031A (en) | Latent heat storage and supply system and method | |
US20140290285A1 (en) | Gel comprising a phase-change material, method of preparing the gel, thermal exchange implement comprising the gel, and method of preparing the thermal exchange implement | |
CN110382658A (zh) | 潜热蓄热材料组合物及潜热蓄热槽 | |
CN102827588A (zh) | 一种节能控温相变材料 | |
WO2014052409A2 (en) | Gel comprising a phase-change material, method of preparing the gel, and thermal exchange implement comprising the gel | |
EP0025984B1 (de) | Verfahren zur Beschickung von Latentwärmespeichern | |
CN102746828A (zh) | 一种低温相变蓄热材料及其制备方法 | |
EP3122335A1 (en) | Gel comprising a phase-change material, method of preparing the gel, thermal exchange implement comprising the gel | |
CA1133689A (en) | Hydrated mg(no.sub.3).sub.2/mgc1.sub.2 reversible phase change compositions | |
JP6439059B1 (ja) | 潜熱蓄熱材組成物 | |
JPS6343992A (ja) | 水和臭化カルシウムの可逆的な相転移組成物 | |
JPS6317313B2 (zh) | ||
EP3861086B1 (en) | Inert mixture and use thereof as a phase change material | |
US8147796B2 (en) | Hydrogen storage in a combined MxAlH6/M′y(NH2)z system and methods of making and using the same | |
JP7137495B2 (ja) | 蓄熱材の使用方法、蓄熱材容器、及び蓄熱材組成物 | |
CN103881661B (zh) | 一种相变储能介质及制备方法 | |
JP2001139939A (ja) | 蓄熱材組成物 | |
KR830002106B1 (ko) | 수화된 Mg(NO₃)₂ 가역 상변화 조성물 | |
WO2023073957A1 (ja) | 蓄熱材組成物及び建築物の冷暖房用の蓄熱システム | |
US20230313013A1 (en) | Heat storage material and method for producing heat storage material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: DE Ref document number: 40012404 Country of ref document: HK |