JP2018127540A - 潜熱蓄熱材組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】潜熱蓄熱材に添加剤を加えることにより、潜熱蓄熱材の融点を大幅に調整できると共に、この添加剤が配合されても、より大きな蓄熱量を得ることができる潜熱蓄熱材組成物を提供する。
【解決手段】蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材１０に、該潜熱蓄熱材１０の物性を調整する添加剤１１を配合してなる潜熱蓄熱材組成物１において、潜熱蓄熱材１０は、無機塩水和物からなること、添加剤は、潜熱蓄熱材１０の融点を調整する融点調整剤１１であり、潜熱蓄熱材１０に含まれる水分への溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質である。
【選択図】図１
【解決手段】蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材１０に、該潜熱蓄熱材１０の物性を調整する添加剤１１を配合してなる潜熱蓄熱材組成物１において、潜熱蓄熱材１０は、無機塩水和物からなること、添加剤は、潜熱蓄熱材１０の融点を調整する融点調整剤１１であり、潜熱蓄熱材１０に含まれる水分への溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質である。
【選択図】図１
Description
本発明は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、この潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合した潜熱蓄熱材組成物に関する。
潜熱蓄熱材（PCM：Phase Change Material）は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱することができる物性を有しており、本来廃棄される排熱をこの潜熱蓄熱材に蓄熱し、蓄えた熱を必要に応じて取り出すことで、エネルギが無駄なく有効に活用できる。このような潜熱蓄熱材の一種に、例えば、アンモニウムミョウバン１２水和物（ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）（以下、「アンモニウムミョウバン」と称す。）が、広く知られている。アンモニウムミョウバンの物性は、融点９３．５℃で、常温では固体である。そのため、潜熱蓄熱材がアンモニウムミョウバン単体の場合、排熱温度が、融点９３．５℃より低い温度であると、アンモニウムミョウバンが、排熱で加熱されたとしても、アンモニウムミョウバンは融解せず、排熱を回収して蓄熱することはできない。そこで一般的には、特許文献１のように、融点調整剤が、潜熱蓄熱材の融点を、排熱に対応する温度に調整する目的で、潜熱蓄熱材に添加される。
特許文献１は、アンモニウムミョウバン（ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）と塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）とを含有した共晶塩からなる潜熱蓄熱材である。特許文献１によれば、塩化アンモニウムが、５〜１５重量％の添加量でアンモニウムミョウバンに配合されると、アンモニウムミョウバンの融点が、約９０〜７５℃に調整できるとされている。また、特許文献１の潜熱蓄熱材の物性では、共晶点が、７５〜７８℃の温度であり、例えば、共晶点からの利用温度差が、ΔＴ＝３０℃（４５〜７５℃）である場合、この潜熱蓄熱材の蓄熱量は、約３２０〜３５０ｋＪ／Ｌであるとされている。
しかしながら、特許文献１の潜熱蓄熱材は、アンモニウムミョウバンと塩化アンモニウムとの共晶塩であるため、特許文献１の図１に示されているように、塩化アンモニウムが、添加量１５重量％を超えてアンモニウムミョウバンに配合されても、特許文献１の潜熱蓄熱材の融点は、共晶点（７５〜７８℃）より下がらない。そのため、排熱温度が、共晶点より低い温度である場合、潜熱蓄熱材は融解せず、特許文献１の潜熱蓄熱材は、排熱を回収して蓄熱することはできない。
特に産業界では近年、例えば、燃料電池システム、自動車のエンジン等による熱供給源において、その作動時に生じる排熱を回収し、蓄熱材に蓄熱した熱エネルギを積極的に活用する技術開発に、多くの関心が寄せられている。熱供給源で生む排熱の対象は、概ね６０℃前後〜８０℃前後の範囲内を対象とした温度帯域の熱であり、例えば、コジェネレーションに用いたガスエンジンシステムのエンジンのほか、ボイラー等の高温域熱源の排熱より低い、いわゆる低温域熱源から生じる熱である。このような低温域熱源の排熱を蓄熱材に蓄熱しようする場合、特許文献１では、潜熱蓄熱材の融点が、低温域熱源の排熱の温度帯域より高く、潜熱蓄熱材は融解しないため、排熱に基づく蓄熱を行うことができない。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、潜熱蓄熱材に添加剤を加えることにより、潜熱蓄熱材の融点を大幅に調整できると共に、この添加剤が配合されても、より大きな蓄熱量を得ることができる潜熱蓄熱材組成物を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る潜熱蓄熱材組成物は、以下の構成を有する。
（１）蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、前記潜熱蓄熱材は、無機塩水和物からなること、前記添加剤は、前記潜熱蓄熱材の融点を調整する融点調整剤であり、前記潜熱蓄熱材との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質であること、を特徴とする。
（１）蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、前記潜熱蓄熱材は、無機塩水和物からなること、前記添加剤は、前記潜熱蓄熱材の融点を調整する融点調整剤であり、前記潜熱蓄熱材との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質であること、を特徴とする。
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」に該当する。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。また、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上を含む場合や、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上含む場合も該当する。さらに、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のいずれかと、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のいずれかとの混合物も該当する。すなわち、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は、無機塩水和物からなり、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」が無機塩水和物に溶解するとき、この「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」において、外部から熱を吸収して吸熱反応（例えば、無機塩水和物の水和水との溶解のほか、無機塩水和物が水和水以外に溶媒となり得る分子をその構造の中に有する場合で、水和水以外の構成物質との溶解等も含む）が生じるものを、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。
また、本発明に係る潜熱蓄熱材組成物において、「無機塩水和物からなる潜熱蓄熱材」とは、例えば、アンモニウムミョウバン１２水和物（別名：硫酸アルミニウムアンモニウム１２水和物）（ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）、カリウムミョウバン１２水和物（別名：硫酸カリウムアルミニウム１２水和物）（ＡｌＫ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）、クロムミョウバン（別名：ビス硫酸クロムカリウム１２水和物）（ＣｒＫ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）、鉄ミョウバン（別名：硫酸第二鉄アンモニウム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」が該当する。また、このような「ミョウバン」に属する物質を、少なくとも二種以上含む混合物、または混晶を主成分とした蓄熱材を対象としている。「ミョウバン」に含まれる金属イオンは、アルミニウムイオン、クロムイオン、鉄イオン以外に、例えば、コバルトイオン、マンガンイオン等、３価の金属イオンでも良い。
（２）（１）に記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記融点調整剤は、糖アルコールに属する物質を少なくとも含んでいること、を特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記融点調整剤は、エリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）であること、を特徴とする。
（４）（３）に記載する潜熱蓄熱材組成物において、当該潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占める前記エリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）の配合比率は、３０〜６０ｗｔ％の範囲内であること、を特徴とする。
（５）（１）または（２）に記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記融点調整剤は、キシリトール（Ｃ５Ｈ１２Ｏ５）であること、を特徴とする。
（６）（１）乃至（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、前記無機塩水和物は、ミョウバン水和物であること、を特徴とする。
（７）（６）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。
（３）（１）または（２）に記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記融点調整剤は、エリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）であること、を特徴とする。
（４）（３）に記載する潜熱蓄熱材組成物において、当該潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占める前記エリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）の配合比率は、３０〜６０ｗｔ％の範囲内であること、を特徴とする。
（５）（１）または（２）に記載する潜熱蓄熱材組成物において、前記融点調整剤は、キシリトール（Ｃ５Ｈ１２Ｏ５）であること、を特徴とする。
（６）（１）乃至（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、前記無機塩水和物は、ミョウバン水和物であること、を特徴とする。
（７）（６）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。
上記構成を有する本発明の潜熱蓄熱材組成物の作用・効果について説明する。
（１）蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、潜熱蓄熱材は、無機塩水和物からなること、添加剤は、潜熱蓄熱材の融点を調整する融点調整剤であり、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。この特徴により、融点調整剤を添加した本発明の潜熱蓄熱材組成物でも、本発明の潜熱蓄熱材組成物の蓄熱量は、本発明の融点調整剤の添加に起因して低下しない。しかも、本発明の潜熱蓄熱材が、例えば、ミョウバン水和物で構成されていると、本発明の潜熱蓄熱材は高い蓄熱量を保持できるため、このような潜熱蓄熱材を含む本発明の潜熱蓄熱材組成物も、より高い蓄熱量を保持できる物性となる。また、本発明の潜熱蓄熱材組成物の融点も、例えば、アンモニウムミョウバン１２水和物（ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）単体状態の融点（９３．５℃）より、３０℃以上等も低くすることができるため、本発明の潜熱蓄熱材組成物は、概ね６０℃前後〜８０℃前後の範囲内を対象とした温度帯域の排熱に基づいて、蓄熱できるようになる。
（１）蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、潜熱蓄熱材は、無機塩水和物からなること、添加剤は、潜熱蓄熱材の融点を調整する融点調整剤であり、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。この特徴により、融点調整剤を添加した本発明の潜熱蓄熱材組成物でも、本発明の潜熱蓄熱材組成物の蓄熱量は、本発明の融点調整剤の添加に起因して低下しない。しかも、本発明の潜熱蓄熱材が、例えば、ミョウバン水和物で構成されていると、本発明の潜熱蓄熱材は高い蓄熱量を保持できるため、このような潜熱蓄熱材を含む本発明の潜熱蓄熱材組成物も、より高い蓄熱量を保持できる物性となる。また、本発明の潜熱蓄熱材組成物の融点も、例えば、アンモニウムミョウバン１２水和物（ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）単体状態の融点（９３．５℃）より、３０℃以上等も低くすることができるため、本発明の潜熱蓄熱材組成物は、概ね６０℃前後〜８０℃前後の範囲内を対象とした温度帯域の排熱に基づいて、蓄熱できるようになる。
従って、本発明に係る潜熱蓄熱材組成物によれば、潜熱蓄熱材に添加剤を加えることにより、潜熱蓄熱材の融点を大幅に調整できると共に、この添加剤が配合されても、より大きな蓄熱量を得ることができる、という優れた効果を奏する。
（２）に記載する潜熱蓄熱材組成物において、融点調整剤は、糖アルコールに属する物質を少なくとも含んでいること、を特徴とする。この特徴により、例えば、ミョウバン水和物である潜熱蓄熱材と糖アルコール類の融点調整剤との組み合わせでは、ミョウバン水和物に含まれる水に糖アルコール類が溶解することにより、粘度が増大し、潜熱蓄熱材と融点調整剤との密度差に起因した潜熱蓄熱材と融点調整剤との分離を防止することができる。これにより、潜熱蓄熱材と融点調整剤との不均一化が発生しないため、本発明の潜熱蓄熱材組成物は、化学的に安定した蓄熱材となり得る。
（３）に記載する潜熱蓄熱材組成物において、融点調整剤は、エリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）であること、を特徴とする。この特徴により、本発明の潜熱蓄熱材組成物の融点が、例えば、７５℃程度等の温度に調整できる。しかも、本発明の潜熱蓄熱材組成物は、約３００（ｋＪ／ｋｇ）超等という大容量の熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備することができるため、蓄熱材の物性として優れている。
（４）に記載する潜熱蓄熱材組成物において、当該潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占めるエリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）の配合比率は、３０〜６０ｗｔ％の範囲内であること、を特徴とする。この特徴により、使用中に万一、本発明の潜熱蓄熱材組成物に含有するエリスリトールの配合比率に変動が生じても、その配合比率が３０〜６０ｗｔ％の範囲内であれば、本発明の潜熱蓄熱材組成物の融点を、先に例示した７５℃程度等の温度に保つことができる。
（５）に記載する潜熱蓄熱材組成物において、融点調整剤は、キシリトール（Ｃ５Ｈ１２Ｏ５）であること、を特徴とする。この特徴により、本発明の潜熱蓄熱材組成物の融点が、例えば、６０℃程度等の温度に調整できる。加えて、本発明の潜熱蓄熱材組成物は、３００（ｋＪ／ｋｇ）程度の熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備することができるため、蓄熱材の物性として優れている。
（６）に記載する潜熱蓄熱材組成物において、無機塩水和物は、ミョウバン水和物であること、を特徴とする。この特徴により、ミョウバン水和物で構成した潜熱蓄熱材では、相変化に伴う潜熱が比較的大きく、かつ「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」を溶解させる水分が、ミョウバン水和物をなす構造の中に含まれているため、このような潜熱蓄熱材を主成分とする本発明の潜熱蓄熱材組成物では、比較的大きな融解潜熱と負の溶解熱との足し合わせにより、潜熱蓄熱材に蓄熱できる蓄熱量も大きくできる。よって、ミョウバン水和物を主成分とする潜熱蓄熱材を含む本発明の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。
（７）に記載する潜熱蓄熱材組成物において、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。
以下、本発明に係る潜熱蓄熱材組成物について、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物は、例えば、太陽光発電システムや燃料電池システムのほか、自動車のエンジン等による熱供給源において、その作動時に生じる排熱を回収し、潜熱蓄熱材に蓄熱した熱エネルギを積極的に活用する目的で用いられる。
このような対象の熱供給源で生じる排熱は、概ね６０℃前後〜８０℃前後の範囲内にある帯域の熱であり、コジェネレーションのガスエンジンシステム、ボイラーシステム等の高温域熱源の排熱温度より低い、いわゆる低温域熱源から生じる熱である。蓄熱と放熱は、本発明に係る潜熱蓄熱材組成物によって行われ、この潜熱蓄熱材組成物は、本実施形態では、蓄熱材充填容器に充填され、この蓄熱材充填容器は、熱エネルギの活用を図る所定の収容手段の空間内に収容される。
はじめに、潜熱蓄熱材組成物について、説明する。図１は、実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図である。図１に示すように、潜熱蓄熱材組成物１は、相変化に伴う潜熱の出入りにより、蓄熱または放熱を可能とする潜熱蓄熱材１０に、添加剤である融点調整剤１１を配合してなる。潜熱蓄熱材１０は、本実施形態では、主成分をミョウバンとする無機塩水和物からなる。
具体的には、潜熱蓄熱材１０は、アンモニウムミョウバン（硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水和物）（ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）である。アンモニウムミョウバンの物性は、融点９３．５℃、常温では固体の物質であり、アンモニウムミョウバンが、単体で融点未満の９０℃程度に加熱されたとしても、アンモニウムミョウバンは、ほとんど溶融することなく、潜熱を蓄熱することもできない。
なお、無機塩水和物からなる潜熱蓄熱材１０は、アンモニウムミョウバン以外にも、例えば、カリウムミョウバン１２水和物（ＡｌＫ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）、クロムミョウバン（ＣｒＫ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）、鉄ミョウバン（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」であっても良い。また、この「ミョウバン」に含まれる３価の金属イオンは、アルミニウムイオン、クロムイオン、鉄イオン以外に、例えば、コバルトイオン、マンガンイオン等の金属イオンでも良い。さらに、潜熱蓄熱材１０は、このような「ミョウバン」に属する物質を、少なくとも二種以上含む混合物、または混晶を主成分とした蓄熱材であっても良い。
融点調整剤１１は、潜熱蓄熱材１０の融点（９３．５℃）を、必要に応じて任意の温度に調整する添加剤であり、本実施形態では、調整後の融点を、概ね６０℃前後〜８０℃前後の範囲に収める特性を有する。融点調整剤１１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である。具体的には、融点調整剤１１は、例えば、エリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）（本実施形態の実施例１）、キシリトール（Ｃ５Ｈ１２Ｏ５）（本実施形態の実施例２）等、主として食品添加物に用いられている糖アルコールに属した物質からなる。糖アルコールは、アルドースやケトースのカルボニル基を還元して生成する糖の一種であり、水と溶解する。なお、融点調整剤１１が、エリスリトールである場合には、潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に占めるエリスリトールの配合比率は、３０〜６０ｗｔ％の範囲内である。その理由については、後述する。
ここで、上述した「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」の定義について、説明する。前述したように、潜熱蓄熱材組成物１は、アンモニウムミョウバン（硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水和物）からなる潜熱蓄熱材１０を主成分に、融点調整剤１１を配合してなる。融点調整剤１１が潜熱蓄熱材１０に溶解するとき、この融点調整剤１１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。
なお、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」には、先に例示したエリスリトールやキシリトールのほかに、例えば、マンニトール（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。また、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上を含む場合や、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のうち、少なくとも一種以上含む場合も該当する。さらに、上述の「糖アルコール類に属する物質」に該当する物質のいずれかと、上述の「塩化物に属する物質」に該当する物質のいずれかとの混合物もある。
その他、取扱いに注意が必要となり、本実施形態において、潜熱蓄熱材組成物としての使用は好ましくないが、例えば、硝酸アンモニウムや塩素酸カリウム等についても、水に溶解した際に吸熱反応を呈するため、「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」には該当する。
図２は、実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物で、相変化により固相状態にあるときの様子と液相状態にあるときの様子とを、それぞれ模式的に示す図である。潜熱蓄熱材組成物１の温度が、融点調整剤１１により調整された潜熱蓄熱材１０の融点より低いと、図２（ａ）に示すように、潜熱蓄熱材組成物１は固相状態にあり、ミョウバン１０Ａと水１０Ｂとからなる潜熱蓄熱材１０は、融点調整剤１１と溶解しない。なお、本実施形態では、潜熱蓄熱材１０がアンモニウムミョウバン（硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水和物）であるため、ミョウバン１０Ａは、硫酸アンモニウムアルミニウムに対応し、水１０Ｂは、水和水に対応する。このような関係の下で、ミョウバン１０Ａと水１０Ｂはそれぞれ、アンモニウムミョウバンを含むミョウバン水和物全体に対応した総称となっている。
潜熱蓄熱材組成物１の温度が、融点調整剤１１による調整後の潜熱蓄熱材１０の融点より高くなると、図２（ｂ）に示すように、潜熱蓄熱材１０中のミョウバン１０Ａが融解して水１０Ｂと分離すると共に、この水１０Ｂと融点調整剤１１とが溶解し、潜熱蓄熱材組成物１全体は液相状態になる。ミョウバン１０Ａの融解時には、固相状態から液相状態への相変化に伴う融解潜熱が、ミョウバン１０Ａに蓄えられる。同時に、水１０Ｂと融点調整剤１１との溶解により、融点調整剤１１に負の溶解熱が発生する。そのため、潜熱蓄熱材組成物１が、それ自体の融点を超えた高い温度で加熱されると、潜熱蓄熱材組成物１は、固相状態から液相状態に相変化することにより、潜熱蓄熱材組成物１は、上述した融解熱（吸熱）の熱量と負の溶解熱（吸熱）の熱量との和となる総熱量の熱を、蓄熱量として蓄えることができる。
その反対に、潜熱蓄熱材組成物１が、それ自体の凝固点を下回る低い温度まで冷却されると、図２（ａ）に示すように、液相状態の潜熱蓄熱材組成物１中の融点調整剤１１と溶解していた水１０Ｂが、融点調整剤１１から分離する。分離した水１０Ｂとミョウバン１０Ａとは反応し、潜熱蓄熱材１０が生成されると共に、ミョウバン１０Ａは、液相状態から固相状態への相変化に伴う凝固潜熱を放出する。同時に、水１０Ｂと融点調整剤１１では、溶解前後で異なる熱エネルギ差分に相当する熱が放出される。これにより、潜熱蓄熱材組成物１が、それ自体の凝固点を下回る低い温度に冷却されると、潜熱蓄熱材組成物１は、液相状態から固相状態に相変化することにより、上述した融解熱（放熱）の熱量と、上述したエネルギ差相当分の熱による熱量との和となる総熱量の熱を、放熱量として放出することができる。
潜熱蓄熱材組成物１の使用時に、ミョウバン１０Ａから分離した水１０Ｂが、後述する漏洩防止用内袋４０から外部に放散しないよう、潜熱蓄熱材組成物１が、液密な状態で漏洩防止用内袋４０に充填されていることが重要である。その理由として、潜熱蓄熱材組成物１は、その使用にあたり、熱供給側からの排熱に基づいて蓄熱を行い、この蓄熱に基づく放熱を熱提供側に行うまでの１サイクルを、複数回にわたって繰り返す特性を要する。このような特性を呈するには、潜熱蓄熱材組成物１では、図２に示すように、固相と液相との間における相変化が、当該潜熱蓄熱材組成物１の潜熱蓄熱材１０の融点を境に、可逆的に行われなければならない。分離した水１０Ｂが、外部に放散してしまうと、液相から固相に相変化するにあたり、潜熱蓄熱材１０（アンモニウムミョウバン）を生成するのに必要な水和水を、ミョウバン１０Ａに伴うことができず、固相状態の潜熱蓄熱材組成物１が生成できなくなるからである。但し、水１０Ｂが万一、漏洩防止用内袋４０から放散しても、水蒸気が漏洩防止用内袋４０の内部に流入できる状態にあり、この水蒸気が、放散した分の水１０Ｂに代えて補完できる場合には、固相状態の潜熱蓄熱材組成物１の生成が可能になることもある。
次に、潜熱蓄熱材組成物において、融点調整剤１１を構成する物質により、蓄熱の性能に与える影響を確認する目的で、実験１〜実験４の調査実験を行った。実施例１に係る実験１は、融点調整剤１１をエリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）とする潜熱蓄熱材組成物１Ａ（１）を、試料とした実験である。実施例２に係る実験２は、融点調整剤１１をキシリトール（Ｃ５Ｈ１２Ｏ５）とした潜熱蓄熱材組成物１Ｂ（１）を、試料とした実験である。実験３は、実施例１，２の比較例１として行った実験で、融点調整剤１１を無水硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）とする潜熱蓄熱材組成物１Ｃを、試料とした実験である。実験４は、実施例１，２の比較例２として行った実験で、融点調整剤１１を添加していない潜熱蓄熱材１０だけを試料とした実験である。
本出願人は、実験１〜実験４を通じて、本実施形態の実施例１，２に係る潜熱蓄熱材組成物１（１Ａ，１Ｂ）を、比較例１に係る潜熱蓄熱材組成物１Ｃと、比較例２に係る潜熱蓄熱材１０とを対比して、潜熱蓄熱材組成物１の有意性を確認した。図３は、比較例１に係る潜熱蓄熱材組成物の構成成分を模式的に示す図である。
＜実験方法＞
調査実験では、周知の示差走査熱量測定装置（DSC：Differential scanning calorimetry）を用いて、その試料台に載せた試料１０ｍｇに、空気３０ｍｌ／ｍｉｎ．の雰囲気ガスを晒して密閉した状態の下で、試料の蓄熱量を測定。蓄熱量は、常温から９０℃になるまで、試料を２℃／ｍｉｎ．の加熱速度で加熱し、９０℃の温度で２０分間保持した後に測定。
調査実験では、周知の示差走査熱量測定装置（DSC：Differential scanning calorimetry）を用いて、その試料台に載せた試料１０ｍｇに、空気３０ｍｌ／ｍｉｎ．の雰囲気ガスを晒して密閉した状態の下で、試料の蓄熱量を測定。蓄熱量は、常温から９０℃になるまで、試料を２℃／ｍｉｎ．の加熱速度で加熱し、９０℃の温度で２０分間保持した後に測定。
＜実験１〜実験４の共通条件＞
・潜熱蓄熱材１０；アンモニウムミョウバン（硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水：ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）
・潜熱蓄熱材１０；アンモニウムミョウバン（硫酸アンモニウムアルミニウム・１２水：ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ）
＜実験１の条件＞
・潜熱蓄熱材組成物１Ａの構成成分；潜熱蓄熱材１０と融点調整剤１１（図１参照）
・融点調整剤１１；エリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）（＝融点調整剤１１Ａ）
・潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に対するエリスリトールの配合比率；５０ｗｔ％
（潜熱蓄熱材１０：融点調整剤１１Ａ＝１：１）
・潜熱蓄熱材組成物１Ａの構成成分；潜熱蓄熱材１０と融点調整剤１１（図１参照）
・融点調整剤１１；エリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）（＝融点調整剤１１Ａ）
・潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に対するエリスリトールの配合比率；５０ｗｔ％
（潜熱蓄熱材１０：融点調整剤１１Ａ＝１：１）
＜実験２の条件＞
・潜熱蓄熱材組成物１Ｂの構成成分；潜熱蓄熱材１０と融点調整剤１１（図１参照）
・融点調整剤１１；キシリトール（Ｃ５Ｈ１２Ｏ５）（＝融点調整剤１１Ｂ）
・潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に対するキシリトールの配合比率；５０ｗｔ％
（潜熱蓄熱材１０：融点調整剤１１Ｂ＝１：１）
・潜熱蓄熱材組成物１Ｂの構成成分；潜熱蓄熱材１０と融点調整剤１１（図１参照）
・融点調整剤１１；キシリトール（Ｃ５Ｈ１２Ｏ５）（＝融点調整剤１１Ｂ）
・潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に対するキシリトールの配合比率；５０ｗｔ％
（潜熱蓄熱材１０：融点調整剤１１Ｂ＝１：１）
＜実験３の条件＞
・潜熱蓄熱材組成物１Ｃの構成成分；潜熱蓄熱材１０と融点調整剤１１Ｃ（図３参照）
・融点調整剤１１Ｃ；無水硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）
・潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に対する無水硫酸ナトリウムの配合比率；５０ｗｔ％
（潜熱蓄熱材１０：融点調整剤１１Ｃ＝１：１）
・潜熱蓄熱材組成物１Ｃの構成成分；潜熱蓄熱材１０と融点調整剤１１Ｃ（図３参照）
・融点調整剤１１Ｃ；無水硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）
・潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に対する無水硫酸ナトリウムの配合比率；５０ｗｔ％
（潜熱蓄熱材１０：融点調整剤１１Ｃ＝１：１）
＜実験４の条件＞
・融点調整剤１１；無添加
・潜熱蓄熱材１０の配合比率；１００ｗｔ％
（潜熱蓄熱材１０：融点調整剤１１＝１００：０）
・融点調整剤１１；無添加
・潜熱蓄熱材１０の配合比率；１００ｗｔ％
（潜熱蓄熱材１０：融点調整剤１１＝１００：０）
図４は、実施例１に係る潜熱蓄熱材組成物の温度と蓄熱量の時間変化を示すグラフであり、融点調整剤をエリスリトールとした場合の実験結果を示すグラフである。図５は、実施例２に係る潜熱蓄熱材組成物の温度と蓄熱量の時間変化を示すグラフであり、融点調整剤をキシリトールとした場合の実験結果を示すグラフである。図６は、比較例１に係る潜熱蓄熱材組成物の温度と蓄熱量の時間変化を示すグラフであり、融点調整剤を無水硫酸ナトリウムとした場合の実験結果を示すグラフである。図７は、比較例２に係る潜熱蓄熱材単体の温度と蓄熱量の時間変化を、実験測定値で示すグラフである。
図４〜図７に示すグラフでは、縦軸左側の目盛りが試料で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）に達した時間ｔに対応する試料の温度Ｔ（融点と定義）となったとき、最大の畜熱量を呈する条件となる。試料の融解潜熱は、熱量の線図の中で、蓄熱量のピークの開始時間と終了時間との間で、熱量を積算して得られるピーク面積Ｓ（図４〜図７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、畜熱量の単位は、〔ｋＪ／ｋｇ〕としている。
＜実験結果＞
実施例１に係る潜熱蓄熱材組成物１Ａでは、図４に示すように、蓄熱ピーク時ｔ１に対応する温度Ｔａは７６℃で、蓄熱量Ｓａは３３４ｋＪ／ｋｇであった（実験１）。実施例２に係る潜熱蓄熱材組成物１Ｂでは、図５に示すように、蓄熱ピーク時ｔ２に対応する温度Ｔｂは６２℃で、蓄熱量Ｓｂは２８８ｋＪ／ｋｇであった（実験２）。比較例１に係る潜熱蓄熱材組成物１Ｃでは、図６に示すように、蓄熱ピーク時ｔ３に対応する温度Ｔｃは８７℃で、蓄熱量Ｓｃは１７１ｋＪ／ｋｇであった（実験３）。比較例１では、理由は解明できていないが、潜熱蓄熱材組成物１Ｃのうち、無水硫酸ナトリウムが、５０ｗｔ％までアンモニウムミョウバンに添加されても、潜熱蓄熱材組成物１Ｃ中の潜熱蓄熱材１０の融点は、８７℃までにしか低下しなかった。比較例２に係る潜熱蓄熱材１０単体では、図７に示すように、蓄熱ピーク時ｔ４に対応する温度Ｔｄは９３．５℃で、蓄熱量Ｓｄは２７０ｋＪ／ｋｇであった（実験４）。
実施例１に係る潜熱蓄熱材組成物１Ａでは、図４に示すように、蓄熱ピーク時ｔ１に対応する温度Ｔａは７６℃で、蓄熱量Ｓａは３３４ｋＪ／ｋｇであった（実験１）。実施例２に係る潜熱蓄熱材組成物１Ｂでは、図５に示すように、蓄熱ピーク時ｔ２に対応する温度Ｔｂは６２℃で、蓄熱量Ｓｂは２８８ｋＪ／ｋｇであった（実験２）。比較例１に係る潜熱蓄熱材組成物１Ｃでは、図６に示すように、蓄熱ピーク時ｔ３に対応する温度Ｔｃは８７℃で、蓄熱量Ｓｃは１７１ｋＪ／ｋｇであった（実験３）。比較例１では、理由は解明できていないが、潜熱蓄熱材組成物１Ｃのうち、無水硫酸ナトリウムが、５０ｗｔ％までアンモニウムミョウバンに添加されても、潜熱蓄熱材組成物１Ｃ中の潜熱蓄熱材１０の融点は、８７℃までにしか低下しなかった。比較例２に係る潜熱蓄熱材１０単体では、図７に示すように、蓄熱ピーク時ｔ４に対応する温度Ｔｄは９３．５℃で、蓄熱量Ｓｄは２７０ｋＪ／ｋｇであった（実験４）。
＜考察＞
図８は、実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物の有意性をグラフで示した説明図である。潜熱蓄熱材１０以外に何ら添加剤を配合していないアンモニウムミョウバン単体（図８では、「ＰＣＭ」と表示）に蓄熱できる熱量は、比較例２より２７０ｋＪ／ｋｇ（図８中、「蓄熱量Ｐ」に相当）であることが判る。比較例２に係る実験４の結果は、一般的に知られているアンモニウムミョウバンの蓄熱量の値と概ね一致し、融点９３．５℃についても一致している。
図８は、実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物の有意性をグラフで示した説明図である。潜熱蓄熱材１０以外に何ら添加剤を配合していないアンモニウムミョウバン単体（図８では、「ＰＣＭ」と表示）に蓄熱できる熱量は、比較例２より２７０ｋＪ／ｋｇ（図８中、「蓄熱量Ｐ」に相当）であることが判る。比較例２に係る実験４の結果は、一般的に知られているアンモニウムミョウバンの蓄熱量の値と概ね一致し、融点９３．５℃についても一致している。
比較例１では、アンモニウムミョウバン（潜熱蓄熱材１０）に無水硫酸ナトリウム（融点調整剤１１Ｃ）を加えた潜熱蓄熱材組成物１Ｃにおいて、蓄熱特性を持たない無水硫酸ナトリウムが配合されているために、潜熱蓄熱材組成物１Ｃの単位質量当たりに蓄熱できる潜熱蓄熱材１０の蓄熱量Ｐ０（Ｐ０＜Ｐ）は、ＰよりＰ１（Ｐ１＜Ｐ）だけ低減した熱量になるものと考えられる。実際に比較例１，２を基にして、低減してしまう熱量Ｐ１を算出してみると、
Ｐ１＝（Ｐ−Ｐ０）
Ｐ１＝２７０（ｋＪ／ｋｇ）−１７１（ｋＪ／ｋｇ）≒１００（ｋＪ／ｋｇ）
低減分の熱量Ｐ１は、約１００（ｋＪ／ｋｇ）にも及び、アンモニウムミョウバン単体の蓄熱量２７０（ｋＪ／ｋｇ）に対し、約３７％に相当する分の損失となる。
Ｐ１＝（Ｐ−Ｐ０）
Ｐ１＝２７０（ｋＪ／ｋｇ）−１７１（ｋＪ／ｋｇ）≒１００（ｋＪ／ｋｇ）
低減分の熱量Ｐ１は、約１００（ｋＪ／ｋｇ）にも及び、アンモニウムミョウバン単体の蓄熱量２７０（ｋＪ／ｋｇ）に対し、約３７％に相当する分の損失となる。
これに対し、実施例１では、潜熱蓄熱材組成物１Ａにおいて、アンモニウムミョウバン（潜熱蓄熱材１０）の水和水への溶解時に、エリスリトール（融点調整剤１１Ａ）が負の溶解熱を生じる一方で、アンモニウムミョウバンが、固相状態から液相状態への相変化に伴った融解潜熱を蓄える。潜熱蓄熱材組成物１Ａは、このような物性となっているために、潜熱蓄熱材組成物１Ａの単位質量当たりに蓄熱できる蓄熱総量は、ＰＣＭ蓄熱分として、潜熱蓄熱材１０の蓄熱量Ｐ０（アンモニウムミョウバン単体の蓄熱量２７０（ｋＪ／ｋｇ）の５０％と考えられるため、Ｐ０＝０．５×Ｐ）と、溶解熱相当分として、エリスリトールで生じる熱量Ｐ２との和に相当する熱量になると考えられる。実際に実施例１と比較例２を基にして、増大する熱量Ｐ２を算出してみると、
Ｐ０＝１３５（ｋＪ／ｋｇ）と仮定
Ｐ２＝（蓄熱量Ｓａ−Ｐ０）
Ｐ２＝３３４（ｋＪ／ｋｇ）−１３５（ｋＪ／ｋｇ）≒２００（ｋＪ／ｋｇ）
エリスリトールによる溶解熱相当分の熱量Ｐ２は、約２００（ｋＪ／ｋｇ）にも及び、ＰＣＭ蓄熱分の１３５（ｋＪ／ｋｇ）に対し、約１．５倍に相当する分の上乗せとなる。
Ｐ０＝１３５（ｋＪ／ｋｇ）と仮定
Ｐ２＝（蓄熱量Ｓａ−Ｐ０）
Ｐ２＝３３４（ｋＪ／ｋｇ）−１３５（ｋＪ／ｋｇ）≒２００（ｋＪ／ｋｇ）
エリスリトールによる溶解熱相当分の熱量Ｐ２は、約２００（ｋＪ／ｋｇ）にも及び、ＰＣＭ蓄熱分の１３５（ｋＪ／ｋｇ）に対し、約１．５倍に相当する分の上乗せとなる。
なお、エリスリトール（融点調整剤１１Ａ）を配合した潜熱蓄熱材組成物１Ａでは、融点が７６℃であり、比較例１に係る潜熱蓄熱材組成物１Ｃの融点８７℃より、１１℃も低くなっているが、その理由については、現段階で解明できていない。
ここで、潜熱蓄熱材組成物１Ａにおいて、添加するエリスリトールの配合比率を、３０〜６０ｗｔ％の範囲内とする理由について、説明する。実施例１は、エリスリトールの配合比率を５０ｗｔ％とした実験１であったが、本出願人は、実験１に関連して、エリスリトールの配合比率を様々に変化させた複数の実験を行った。その結果の掲載は省略するが、エリスリトールの添加量が、潜熱蓄熱材組成物１Ａに対し３０〜６０ｗｔ％の範囲内にあれば、図４に示したように、潜熱蓄熱材組成物１Ａのピーク時の蓄熱量を示したグラフの挙動、蓄熱ピークトップ、及び蓄熱量に関する実験結果と、実験１の結果とを対比しても、大きな差異がないことが、複数の実験を通じて確認できた。
すなわち、エリスリトールの添加量が３０〜６０ｗｔ％の範囲内にあるときには、エリスリトールの添加量が単に増大しても、潜熱蓄熱材組成物１Ａの融点は、７５〜７６℃で変化せず、潜熱蓄熱材組成物１Ａの蓄熱量も約３３０（ｋＪ／ｋｇ）である。しかしながら、エリスリトールの添加量が、３０〜６０ｗｔ％の範囲から外れると、蓄熱ピークトップが２つに分かれてしまう等、新たな現象が生じてしまい、潜熱蓄熱材組成物として好ましくないことも確認できた。
再び考察に戻り、実施例２について考察を行う。実施例１と同様、実施例２でも、潜熱蓄熱材組成物１Ｂにおいて、アンモニウムミョウバン（潜熱蓄熱材１０）の水和水への溶解時に、キシリトール（融点調整剤１１Ｂ）が負の溶解熱を生じる一方で、アンモニウムミョウバンが、固相状態から液相状態への相変化に伴った融解潜熱を蓄える。潜熱蓄熱材組成物１Ｂは、このような物性となっているために、潜熱蓄熱材組成物１Ｂの単位質量当たりに蓄熱できる蓄熱総量は、ＰＣＭ蓄熱分として、潜熱蓄熱材１０の蓄熱量Ｐ０（アンモニウムミョウバン単体の蓄熱量２７０（ｋＪ／ｋｇ）の５０％と考えられるため、Ｐ０＝０．５×Ｐ）と、溶解熱相当分として、キシリトールで生じる熱量Ｐ３との和に相当する熱量になると考えられる。実際に実施例２と比較例２を基にして、増大する熱量Ｐ３を算出してみると、
Ｐ０＝１３５（ｋＪ／ｋｇ）と仮定
Ｐ２＝（蓄熱量Ｓｂ−Ｐ０）
Ｐ２＝２８８（ｋＪ／ｋｇ）−１３５（ｋＪ／ｋｇ）≒１５０（ｋＪ／ｋｇ）
キシリトールによる溶解熱相当分の熱量Ｐ３は、約１５０（ｋＪ／ｋｇ）にも及び、ＰＣＭ蓄熱分の１３５（ｋＪ／ｋｇ）に対し、約１．１倍に相当する分の上乗せとなる。
Ｐ０＝１３５（ｋＪ／ｋｇ）と仮定
Ｐ２＝（蓄熱量Ｓｂ−Ｐ０）
Ｐ２＝２８８（ｋＪ／ｋｇ）−１３５（ｋＪ／ｋｇ）≒１５０（ｋＪ／ｋｇ）
キシリトールによる溶解熱相当分の熱量Ｐ３は、約１５０（ｋＪ／ｋｇ）にも及び、ＰＣＭ蓄熱分の１３５（ｋＪ／ｋｇ）に対し、約１．１倍に相当する分の上乗せとなる。
なお、キシリトール（融点調整剤１１Ｂ）を配合した潜熱蓄熱材組成物１Ｂでは、融点が６２℃であり、エリスリトール（融点調整剤１１Ａ）を配合した潜熱蓄熱材組成物１Ａの融点７６℃より、１４℃も低くなっている。また、潜熱蓄熱材組成物１Ｂの融点６２℃は、比較例１に係る潜熱蓄熱材組成物１Ｃの融点８７℃より、２５℃も低くなっているが、その理由については、現段階で解明できていない。
次に、本実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物１を充填容器に収容する手段の一例について、図９を用いて説明する。図９は、実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物を封入袋に収容するまでの一連の流れを示す工程図である。
潜熱蓄熱材組成物１は、充填容器として、例えば、図９に示すように、漏洩防止用内袋４０と、封入袋５０との２種の袋等を用いて収容される。漏洩防止用内袋４０は、例えば、厚さ０．０２ｍｍ程度の薄いポリエチレン（PE：polyethylene）製の包装用袋等である。封入袋５０は、例えば、ポリエチレン（PE：polyethylene）、ポリプロピレン (PP：polypropylene)、ポリエチレンテレフタラート（PET：polyethylene terephthalate）製で、厚さ０．０５〜０．１５ｍｍ程度のフィルム状の樹脂の外側に、アルミ箔を蒸着した二層以上の構造を持つラミネート袋であり、柔軟性を有した包装用袋等である。封入袋５０は、大きさの異なる袋を２枚１組として、入れ子のように、２枚（第１封入袋５０Ａ、第２封入袋５０Ｂ）重ね合わせて包み込んだ二重袋の状態で用いられる。
具体的に説明する。潜熱蓄熱材組成物１は、漏洩防止用内袋４０内に充填された後、この漏洩防止用内袋４０の折返し部４２で封止して封入される（図９中、（ａ）参照）。この潜熱蓄熱材組成物１を封入した蓄熱材封入物２は、内側の第１封入袋５０Ａ内に、開口５１を通じて収容される（図９中、（ｂ））。その後、図９中、（ｃ）に示すように、周知の真空脱気シーラにより、第１封入袋５０Ａ内を吸引しながら脱気すると同時に、第１封入袋５０Ａの開口５１を融着した封止部５２で、第１封入袋５０Ａを完全に封止する（図９中、（ｄ））。このとき、蓄熱材封入物２を充填した漏洩防止用内袋４０が、収縮した第１封入袋５０Ａに密着した状態になるまで、吸引を行って第１封入袋５０Ａの開口５１を封止する。これにより、蓄熱材封入物２を第１封入袋５０Ａに内包した蓄熱材封入プレパック３Ａが作製される。
次に、作製した蓄熱材封入プレパック３Ａは、開口５１を通じて、外側の第２封入袋５０Ｂ（封入袋５０）内に収容される。この後、図９中、（ｅ）に示すように、再び真空脱気シーラにより、第２封入袋５０Ｂ内を吸引しながら脱気すると同時に、第２封入袋５０Ｂの開口５１（図９中、（ｂ）参照）を融着した封止部５２で、第２封入袋５０Ｂを完全に封止する（図９中、（ｆ））。このとき、蓄熱材封入プレパック３Ａが、収縮した第２封入袋５０Ｂに密着した状態になるまで、吸引を行って第２封入袋５０Ｂの開口５１を封止する。かくして、熱エネルギの活用を図る所定の収容手段の空間内に、潜熱蓄熱材組成物１を収容する態様として、蓄熱材封入物２を内包した漏洩防止用内袋４０を、二重袋構造の封入袋５０（第１封入袋５０Ａ、第２封入袋５０Ｂ）で覆った蓄熱材封入パック３が、作製される。
潜熱蓄熱材組成物１が、このような態様で充填容器に収容されていると、潜熱蓄熱材組成物１を封入袋５０内に封入するときに、潜熱蓄熱材組成物１の漏洩・飛散に起因した異物が、封入袋５０の封止部５２等に付着するのを、効果的に抑止できる。そのため、二重袋構造の封入袋５０は、このような異物による弊害を受けずに、しっかりと封止できており、漏洩防止用内袋４０内に充填された潜熱蓄熱材組成物１は、封入袋５０の外部から漏れ出ることなく、より確実に封入袋５０内に収容できている。
次に、潜熱蓄熱材組成物１を蓄熱槽で使用する場合について、図１０を用いて簡単に説明する。図１０は、本実施形態に係る潜熱蓄熱材組成物を蓄熱槽に設けた様子を例示した説明図である。潜熱蓄熱材組成物１は、図９に例示したような充填容器に収容され、潜熱蓄熱材組成物１を収容した充填容器は、熱エネルギの活用を図る所定の収容手段の空間内に収容されるが、その収容手段の一つに、図１０に例示するような蓄熱槽６０がある。蓄熱槽６０は、例えば、工場や事業所、家庭等で使用される種々の設備から生じる排熱を回収し、この排熱により、潜熱蓄熱材組成物１に蓄熱した熱エネルギを積極的に活用する目的で設置される。
蓄熱槽６０では、槽内に貯めた水等の熱媒体６１が、排熱により加熱され、熱媒体６１を介して、潜熱蓄熱材組成物１が、約６０前後〜８０℃前後の温度帯域で蓄熱する。潜熱蓄熱材組成物１に蓄熱した熱は、このような温度帯域で放熱され、供給先の設備の熱エネルギとして活用される。前述したように、潜熱蓄熱材組成物１は、蓄熱材封入パック３として、漏洩防止用内袋４０と二重構造の封入袋５０とに封入されており、図１０に示すように、蓄熱槽６０には、複数の蓄熱材封入パック３が収容される。
次に、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１の作用・効果について説明する。本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１は、蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材１０に、該潜熱蓄熱材１０の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物１（１Ａ，１Ｂ）において、潜熱蓄熱材１０は、無機塩水和物からなること、添加剤は、潜熱蓄熱材１０の融点を調整する融点調整剤１１（１１Ａ，１１Ｂ）であり、潜熱蓄熱材１０に含まれる水分への溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質であること、を特徴とする。この特徴により、融点調整剤１１が添加された潜熱蓄熱材組成物１でも、潜熱蓄熱材組成物１の蓄熱量は、融点調整剤１１の添加に起因して低下しない。しかも、本実施形態のように、潜熱蓄熱材１０が、ミョウバン水和物で構成されていると、潜熱蓄熱材１０は高い蓄熱量を保持できるため、このような潜熱蓄熱材１０を含む潜熱蓄熱材組成物１も、より高い蓄熱量を保持できる物性となる。また、潜熱蓄熱材組成物１の融点も、潜熱蓄熱材１０単体状態の融点（９３．５℃）より、３０℃以上も低くすることができるため、潜熱蓄熱材組成物１は、概ね６０℃前後〜８０℃前後の範囲内を対象とした温度帯域の排熱に基づいて、蓄熱できるようになる。
従って、本実施形態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１１Ａ，１１Ｂを加えることにより、潜熱蓄熱材１０の融点を大幅に調整できると共に、この添加剤１１Ａ，１１Ｂが配合されても、より大きな蓄熱量を得ることができる、という優れた効果を奏する。
また、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１は、融点調整剤１１Ａ，１１Ｂ（１１）は、糖アルコールに属する物質を少なくとも含んでいること、を特徴とする。この特徴により、ミョウバン水和物である潜熱蓄熱材１０に含まれる水に、糖アルコール類の融点調整剤１１が溶解することで、粘度が増大し、潜熱蓄熱材１０と融点調整剤１１との密度差に起因して潜熱蓄熱材１０と融点調整剤１１とが分離するのを、防止することができる。よって、潜熱蓄熱材１０と融点調整剤１１との不均一化が発生しないため、潜熱蓄熱材組成物１は、化学的に安定した蓄熱材となり得る。しかも、ミョウバン水和物や、糖アルコール類等の食品添加剤は、無毒で非危険物であるため、取扱いが容易である上に、安価でもある。
また、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１は、融点調整剤１１（１１Ａ）は、エリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）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１Ａの融点が、７５〜７６℃に調整できる。また、潜熱蓄熱材組成物１Ａは、約３３０（ｋＪ／ｋｇ）という大容量の熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備できるため、蓄熱材の物性として優れている。
また、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１は、当該潜熱蓄熱材組成物１Ａ全体の重量に占めるエリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）（融点調整剤１１Ａ）の配合比率は、３０〜６０ｗｔ％の範囲内であること、を特徴とする。この特徴により、使用中に万一、潜熱蓄熱材組成物１Ａに含有するエリスリトールの配合比率に変動が生じても、その配合比率が３０〜６０ｗｔ％の範囲内であれば、潜熱蓄熱材組成物１Ａの融点を、７５〜７６℃に保つことができる。
また、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１Ｂは、融点調整剤１１（１１Ｂ）は、キシリトール（Ｃ５Ｈ１２Ｏ５）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１Ｂの融点が、６２℃に調整できる。また、潜熱蓄熱材組成物１Ｂは、約２８０（ｋＪ／ｋｇ）という大容量の熱を蓄熱し、それを放熱する蓄放熱性能を具備できるため、蓄熱材の物性として優れている。
また、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１では、無機塩水和物は、ミョウバン水和物であること、を特徴とする。この特徴により、ミョウバン水和物で構成した潜熱蓄熱材１０では、相変化に伴う潜熱が比較的大きく、かつ「負の溶解熱を発生する物性を有する物質」である融点調整剤１１を溶解させる水分（参照する図２中、水１０Ｂ）が、ミョウバン水和物をなす構造の中に含まれているため、このような潜熱蓄熱材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。よって、ミョウバン水和物を主成分とする潜熱蓄熱材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。
また、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１では、ミョウバン水和物は、アンモニウムミョウバン１２水和物（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。
以上において、本発明を実施形態の実施例１，２に即して説明したが、本発明は上記実施形態の実施例１，２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１，２に係る実験１，２では、潜熱蓄熱材組成物１（１Ａ，１Ｂ）に融点調整剤１１（１１Ａ，１１Ｂ）を５０ｗｔ％の配合比率で添加したが、融点調整剤１１の配合比率はあくまでも例示に過ぎず、潜熱蓄熱材組成物の使用上、支障が生じなければ、潜熱蓄熱材組成物に対する融点調整剤の配合比率は、適宜変更可能である。
（２）また、実施形態では、融点調整剤１１の配合により、潜熱蓄熱材組成物１の融点を６０℃前後〜８０℃前後に調整したが、融点調整剤により調整される潜熱蓄熱材組成物の融点温度は、これらの温度帯域に限定されるものではなく、潜熱蓄熱材組成物から放熱される熱を利用する熱供給先で、必要する熱源の温度に対応した温度に調整されたものであれば良い。
（２）また、実施形態では、融点調整剤１１の配合により、潜熱蓄熱材組成物１の融点を６０℃前後〜８０℃前後に調整したが、融点調整剤により調整される潜熱蓄熱材組成物の融点温度は、これらの温度帯域に限定されるものではなく、潜熱蓄熱材組成物から放熱される熱を利用する熱供給先で、必要する熱源の温度に対応した温度に調整されたものであれば良い。
（３）また、実施形態では、潜熱蓄熱材組成物１を、充填容器として、例えば、図９に示すように、漏洩防止用内袋４０と、封入袋５０との２種の袋等を用いて収容したが、潜熱蓄熱材組成物は、その他にも、例えば、カプセル等の充填容器に収容されていても良く、外部に漏洩しないで、外部との間で熱の移動を可能にして充填容器内に収容されていれば良い。
１，１Ａ，１Ｂ 潜熱蓄熱材組成物
１０ 潜熱蓄熱材
１１，１１Ａ，１１Ｂ 融点調整剤（添加剤）
１０ 潜熱蓄熱材
１１，１１Ａ，１１Ｂ 融点調整剤（添加剤）
Claims (7)
- 蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、
前記潜熱蓄熱材は、無機塩水和物からなること、
前記添加剤は、前記潜熱蓄熱材の融点を調整する融点調整剤であり、前記潜熱蓄熱材との溶解で、負の溶解熱を発生する物性を有する物質であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項１に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
前記融点調整剤は、糖アルコールに属する物質を少なくとも含んでいること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 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、
前記融点調整剤は、エリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項３に記載する潜熱蓄熱材組成物において、
当該潜熱蓄熱材組成物全体の重量に占める前記エリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）の配合比率は、３０〜６０ｗｔ％の範囲内であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 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、
前記融点調整剤は、キシリトール（Ｃ５Ｈ１２Ｏ５）であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 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、
前記無機塩水和物は、ミョウバン水和物であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項６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。
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