JP2581708B2 - 熱エネルギ貯蔵組成物 - Google Patents
熱エネルギ貯蔵組成物Info
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- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
- C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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- F24S20/60—Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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- F24S60/10—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors using latent heat
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Description
【発明の詳細な説明】 〈発明の分野〉 この発明は一般的には熱エネルギ貯蔵材料に関し、更
に詳しくは、単位容量当り大量のエネルギを貯蔵できる
相変化材料に関するものである。特にこの発明は、各種
の熱エネルギ貯蔵環境や特定の医学用途に効率良く利用
することができる特性を有する新規な相変化熱エネルギ
貯蔵組成物に関するものである。
に詳しくは、単位容量当り大量のエネルギを貯蔵できる
相変化材料に関するものである。特にこの発明は、各種
の熱エネルギ貯蔵環境や特定の医学用途に効率良く利用
することができる特性を有する新規な相変化熱エネルギ
貯蔵組成物に関するものである。
〈従来の技術〉 近年、代替燃料供給源を利用するエネルギ・システム
の研究が熱心に行なわれている。かような研究の一環と
して、広範な種類の供給源から発生する熱エネルギを貯
蔵するための方法および機構の開発がなされている。現
在研究がなされている１つの特定の分野は、太陽エネル
ギ・システムにより生成された熱エネルギの貯蔵、特に
かような熱エネルギの貯蔵効率を増大させることであ
る。
の研究が熱心に行なわれている。かような研究の一環と
して、広範な種類の供給源から発生する熱エネルギを貯
蔵するための方法および機構の開発がなされている。現
在研究がなされている１つの特定の分野は、太陽エネル
ギ・システムにより生成された熱エネルギの貯蔵、特に
かような熱エネルギの貯蔵効率を増大させることであ
る。
広範な種類の液体および固体材料が熱エネルギを貯蔵
するために用いられている。代表的には、水，グリコー
ル，油等が、特定の太陽エネルギ・システムにおける熱
エネルギの運搬および／または貯蔵のための液体媒体と
して利用されている。さらには、コンクリートやレンガ
等の固体材料も受動ソーラ・システムにおける熱エネル
ギ貯蔵用として利用されている。かようなものの一例と
してトロンブ壁（Trombe wall）がある。これは、その
一方の側で直接ソーラ利得が貯蔵され、その反対の側か
ら居住領域へ再放射される。しかしながらかような貯蔵
媒体は、単位容量当りの熱エネルギ貯蔵能力や、エネル
ギ放出を遅らせるために長時間貯蔵する能力に限度があ
る。
するために用いられている。代表的には、水，グリコー
ル，油等が、特定の太陽エネルギ・システムにおける熱
エネルギの運搬および／または貯蔵のための液体媒体と
して利用されている。さらには、コンクリートやレンガ
等の固体材料も受動ソーラ・システムにおける熱エネル
ギ貯蔵用として利用されている。かようなものの一例と
してトロンブ壁（Trombe wall）がある。これは、その
一方の側で直接ソーラ利得が貯蔵され、その反対の側か
ら居住領域へ再放射される。しかしながらかような貯蔵
媒体は、単位容量当りの熱エネルギ貯蔵能力や、エネル
ギ放出を遅らせるために長時間貯蔵する能力に限度があ
る。
熱エネルギ貯蔵用の材料を調査する過程で、固体−固
体や固体−液体といった相変化材料が、それらの相変化
温度以上の温度で単位容量当り例外的に大量のエネルギ
を貯蔵する能力を有していることが発見された。かよう
な相変化材料の適切な応用は、この特定材料の実際の転
移温度に依存する。受動ソーラ・システムを利用する建
物においては、熱エネルギを貯蔵して昼間の過熱を防止
し、太陽熱の放出を夜間まで延長する必要がある。従来
から慣用的に、石造建築やアドーベレンガのごとき受動
的材料や貯蔵タンク内の水といった材料が太陽熱を貯蔵
するのに使用されてきた。これらの方法は多くの建築用
途で有効に利用されているが、軽量かつ工場生産しうる
家を製造するという増大する動向には十分に合致しな
い。
体や固体−液体といった相変化材料が、それらの相変化
温度以上の温度で単位容量当り例外的に大量のエネルギ
を貯蔵する能力を有していることが発見された。かよう
な相変化材料の適切な応用は、この特定材料の実際の転
移温度に依存する。受動ソーラ・システムを利用する建
物においては、熱エネルギを貯蔵して昼間の過熱を防止
し、太陽熱の放出を夜間まで延長する必要がある。従来
から慣用的に、石造建築やアドーベレンガのごとき受動
的材料や貯蔵タンク内の水といった材料が太陽熱を貯蔵
するのに使用されてきた。これらの方法は多くの建築用
途で有効に利用されているが、軽量かつ工場生産しうる
家を製造するという増大する動向には十分に合致しな
い。
省エネルギの商業的建物においては、熱エネルギ貯蔵
手段を用いてピーク冷却電力需要を低減し、冷却装置の
サイズとコストを低減し、空調システム能力の効率を向
上させることが可能となる。熱エネルギ貯蔵材料は、内
部的に発生した熱を吸収して快適さを維持するためにヒ
ートシンクとして昼間使用できる。夜間は、貯蔵された
熱は強制換気によって取出され、あるいは比較的低温の
周囲空気排気温度および比較的低いオフ−ピーク・ユー
ティリティ・レート（off−peak utility rate）で作動
する圧縮冷却装置の使用によって取出される。相変化熱
エネルギ貯蔵材料は、これらおよびその他の広範な目的
にきわめて有用なものとなろう。
手段を用いてピーク冷却電力需要を低減し、冷却装置の
サイズとコストを低減し、空調システム能力の効率を向
上させることが可能となる。熱エネルギ貯蔵材料は、内
部的に発生した熱を吸収して快適さを維持するためにヒ
ートシンクとして昼間使用できる。夜間は、貯蔵された
熱は強制換気によって取出され、あるいは比較的低温の
周囲空気排気温度および比較的低いオフ−ピーク・ユー
ティリティ・レート（off−peak utility rate）で作動
する圧縮冷却装置の使用によって取出される。相変化熱
エネルギ貯蔵材料は、これらおよびその他の広範な目的
にきわめて有用なものとなろう。
相変化熱エネルギ貯蔵材料は過去において種々のエネ
ルギ・システムの応用に利用されてきた。米国特許第4,
063,546号、第4,149,016号および第4,176,655号に開示
されているように、結晶性ポリマーが熱貯蔵用の相変化
材料として利用されている。米国特許第4,309,297号お
よび第4,470,917号に開示されているように、非水和物
の混合物も相変化熱エネルギ貯蔵材料として利用されて
いる。さらに、代表的には冷却システムに使用されてい
る結晶性ポリマー組成物やハロカーボンをベースとした
材料も熱エネルギ貯蔵組成物として利用されている。か
ような材料を開示しているものとしては例えば米国特許
第4,182,398号、第4,259,198号、第4,473,484号、第4,1
57,976号、第4,455,247号および第4,468,337号がある。
最後に、現在使用されている最も有効な固体−液体相変
化熱エネルギ材料としてはハロゲン化物の塩類があり、
例えば米国特許第3,958,101号、第3,976,584号、第4,08
1,256号、第4,209,513号、第4,273,667号、第4,277,357
号および第4,280,553号に開示されている。しかしなが
ら、かようなハロゲン化物塩類には明らかな問題があ
る。すなわちこれらは腐食性を有し、万一容器の破損が
起った場合にコンクリートや木材に損傷を与え、また容
器も水蒸気不透性として組成の変化や可逆的転移の損失
を防ぐ必要がある。さらに、これらの塩類は、万一容器
から漏れた場合、健康に害がある。これらの塩類のいく
つかは、循環安定性に欠ける。従って、上述したごとき
問題点を解消し、安価に製造でき、しかも長期間の使用
に際して安定な、固体−液体相変化熱エネルギ貯蔵材料
の必要性は依然として残されている。
ルギ・システムの応用に利用されてきた。米国特許第4,
063,546号、第4,149,016号および第4,176,655号に開示
されているように、結晶性ポリマーが熱貯蔵用の相変化
材料として利用されている。米国特許第4,309,297号お
よび第4,470,917号に開示されているように、非水和物
の混合物も相変化熱エネルギ貯蔵材料として利用されて
いる。さらに、代表的には冷却システムに使用されてい
る結晶性ポリマー組成物やハロカーボンをベースとした
材料も熱エネルギ貯蔵組成物として利用されている。か
ような材料を開示しているものとしては例えば米国特許
第4,182,398号、第4,259,198号、第4,473,484号、第4,1
57,976号、第4,455,247号および第4,468,337号がある。
最後に、現在使用されている最も有効な固体−液体相変
化熱エネルギ材料としてはハロゲン化物の塩類があり、
例えば米国特許第3,958,101号、第3,976,584号、第4,08
1,256号、第4,209,513号、第4,273,667号、第4,277,357
号および第4,280,553号に開示されている。しかしなが
ら、かようなハロゲン化物塩類には明らかな問題があ
る。すなわちこれらは腐食性を有し、万一容器の破損が
起った場合にコンクリートや木材に損傷を与え、また容
器も水蒸気不透性として組成の変化や可逆的転移の損失
を防ぐ必要がある。さらに、これらの塩類は、万一容器
から漏れた場合、健康に害がある。これらの塩類のいく
つかは、循環安定性に欠ける。従って、上述したごとき
問題点を解消し、安価に製造でき、しかも長期間の使用
に際して安定な、固体−液体相変化熱エネルギ貯蔵材料
の必要性は依然として残されている。
〈発明の概要〉 それ故この発明の一つの目的は、改良された相変化熱
エネルギ貯蔵組成物を提供することである。
エネルギ貯蔵組成物を提供することである。
この発明のもう一つの目的は、改良された貯蔵用組成
物を利用する熱エネルギ貯蔵システムを提供することで
ある。
物を利用する熱エネルギ貯蔵システムを提供することで
ある。
この発明のさらに別な目的は、改良された熱発生パッ
クを提供することである。
クを提供することである。
この発明のさらに別な目的は、非腐食性で、化学的に
不活性で、かつ比較的安定な相変化熱エネルギ貯蔵組成
物を提供することである。
不活性で、かつ比較的安定な相変化熱エネルギ貯蔵組成
物を提供することである。
この発明のさらに別な目的は、その貯蔵エネルギの多
くを失うことなく水の凍結温度以下の温度まで過冷却す
ることができる熱エネルギ貯蔵水和物組成物を提供する
ことである。
くを失うことなく水の凍結温度以下の温度まで過冷却す
ることができる熱エネルギ貯蔵水和物組成物を提供する
ことである。
上記の目的およびその他の目的を達成するためにこの
発明によれば、一つの熱エネルギ貯蔵組成物が提供され
る。この組成物は、約21〜35℃（70〜95°Ｆ）の範囲の
相変化転移温度と約35cal/gより大きい転移の潜熱を有
する非塩化物の水和物からなる。この組成物の好ましい
形式は、トリメチロールエタン水和物からなる組成物で
ある。
発明によれば、一つの熱エネルギ貯蔵組成物が提供され
る。この組成物は、約21〜35℃（70〜95°Ｆ）の範囲の
相変化転移温度と約35cal/gより大きい転移の潜熱を有
する非塩化物の水和物からなる。この組成物の好ましい
形式は、トリメチロールエタン水和物からなる組成物で
ある。
〈好ましい実施態様の説明〉 固体−液体相変化材料（PCM）は、固体から液体状態
へ変化する際に単位質量当り大きい転移潜熱を呈する結
晶性材料である。かような相変化材料は、上述したよう
に過去において調査され利用されている。しかしなが
ら、かような材料のうち最も有効なもの、例えばNa2SO4
10H2O,CaCl26H2O,MgCl26H2Ｏ等のハロゲンの塩類につい
ては、前述したような多くの問題点がある。
へ変化する際に単位質量当り大きい転移潜熱を呈する結
晶性材料である。かような相変化材料は、上述したよう
に過去において調査され利用されている。しかしなが
ら、かような材料のうち最も有効なもの、例えばNa2SO4
10H2O,CaCl26H2O,MgCl26H2Ｏ等のハロゲンの塩類につい
ては、前述したような多くの問題点がある。
しかしながら、非塩化物の水和物タイプの材料からな
る固／液PCMは、太陽熱で加熱された建物等のような熱
エネルギ貯蔵環境において使用するのに適切な温度で単
位質量当り大きい転移潜熱を有していることが見出され
た。建物構造体において適用するのに好ましい温度範囲
は約21〜35℃（約70〜95°Ｆ）の範囲である。さらに、
所望の転移の潜熱は好ましくは50cal/g以上であるが、3
5cal/g程度の範囲の転移潜熱を有するPCM類が多くの応
用に有用である。
る固／液PCMは、太陽熱で加熱された建物等のような熱
エネルギ貯蔵環境において使用するのに適切な温度で単
位質量当り大きい転移潜熱を有していることが見出され
た。建物構造体において適用するのに好ましい温度範囲
は約21〜35℃（約70〜95°Ｆ）の範囲である。さらに、
所望の転移の潜熱は好ましくは50cal/g以上であるが、3
5cal/g程度の範囲の転移潜熱を有するPCM類が多くの応
用に有用である。
好ましい非塩化物水和物タイプのPCMはトリメチロー
ルエタン水和物である。トリメチロールエタン（TME）
水和物は約26.7℃（約80°Ｆ）の融点と74cal/gの溶融
潜熱を有していることが判明している。この化合物の好
ましい組成物はTME XH2Ｏであり、ここでＸは１〜20の
範囲、好ましくは10であることが判明している。
ルエタン水和物である。トリメチロールエタン（TME）
水和物は約26.7℃（約80°Ｆ）の融点と74cal/gの溶融
潜熱を有していることが判明している。この化合物の好
ましい組成物はTME XH2Ｏであり、ここでＸは１〜20の
範囲、好ましくは10であることが判明している。
さらに、上記の組成物は過冷却する傾向をもつ。すな
わち、その通常の固化温度すなわち強固温度以下で液状
を維持し、また約26.7℃（80°Ｆ）の転移温度よりかな
り低い室温で長期間液状を維持することが見出されてい
る。また、冷凍装置内でこの組成物を約０℃（32°Ｆ）
近くまで冷却しても再結晶や固化を起さないことも見出
された。しかし、この過冷液体に結晶核ができると、こ
の液体は固化して直ちに結晶化の潜熱を放出する。かよ
うな核発生は、この過冷液体中にTMEの結晶を導入する
ことによって起すことができる。この液体組成物の少量
をドライアイス温度、すなわち−209.9℃近くまで冷却
することによって、再結晶を開始させることもできる。
従って、通常の氷をこの過冷液体に導入しても結晶化を
起さないが、非常に低い温度、例えばドライアイス温度
でつくられた氷の一片を入れると過冷液体は結晶化を起
す。
わち、その通常の固化温度すなわち強固温度以下で液状
を維持し、また約26.7℃（80°Ｆ）の転移温度よりかな
り低い室温で長期間液状を維持することが見出されてい
る。また、冷凍装置内でこの組成物を約０℃（32°Ｆ）
近くまで冷却しても再結晶や固化を起さないことも見出
された。しかし、この過冷液体に結晶核ができると、こ
の液体は固化して直ちに結晶化の潜熱を放出する。かよ
うな核発生は、この過冷液体中にTMEの結晶を導入する
ことによって起すことができる。この液体組成物の少量
をドライアイス温度、すなわち−209.9℃近くまで冷却
することによって、再結晶を開始させることもできる。
従って、通常の氷をこの過冷液体に導入しても結晶化を
起さないが、非常に低い温度、例えばドライアイス温度
でつくられた氷の一片を入れると過冷液体は結晶化を起
す。
この発明のこの好ましい組成物の約26.7℃（80°Ｆ）
での高い溶融熱は、受動太陽エネルギ貯蔵分野の用途に
良好に機能する。かような用途のいくつかにおいては、
この液体の過冷特性は若干の難点を示す。これらの用途
の場合には、転移温度以下に過冷却することは望ましく
ない。この点を達成するために、約26.7℃（80°Ｆ）ま
でおよびそれ以下に冷却すると再結晶が開始されるよう
に、PCMのいくらかを固体として残しておけるような設
計が必要となる。
での高い溶融熱は、受動太陽エネルギ貯蔵分野の用途に
良好に機能する。かような用途のいくつかにおいては、
この液体の過冷特性は若干の難点を示す。これらの用途
の場合には、転移温度以下に過冷却することは望ましく
ない。この点を達成するために、約26.7℃（80°Ｆ）ま
でおよびそれ以下に冷却すると再結晶が開始されるよう
に、PCMのいくらかを固体として残しておけるような設
計が必要となる。
このTME水和物組成物の過冷却能力は、種々の分野、
例えば医療用のヒート・パック技術に、ある種の有利な
効果をもつことも判明している。例えば、この液体PCM
を室温まで意図的に過冷却することによって、特別な断
熱手段なしに貯蔵されたエネルギをこの液体に保持させ
ることができる。この過冷液体は、その貯蔵された熱が
必要になるまでこの状態に長期間維持しておくことがで
きる。熱が必要になったときには、過冷液体の再結晶を
引き起させることによって、この液体は74cal/gもの貯
蔵熱を放出する。この過冷PCM液体を袋状容器に入れて
再結晶を引き起させて貯蔵熱を放出させれば、手足等の
冷えといった低体温症の不快の場合にこの袋をその部位
に適用でき、これによって種々の状況において皮膚や組
織を暖めることができる。さらに、この発明のかような
利点は太陽エネルギ分野にも利用することができる。す
なわち、既存の装置におけるように貯蔵タンクに断熱手
段を設けずとも、夜間のより一層長時間にわたる熱貯蔵
が可能になる。
例えば医療用のヒート・パック技術に、ある種の有利な
効果をもつことも判明している。例えば、この液体PCM
を室温まで意図的に過冷却することによって、特別な断
熱手段なしに貯蔵されたエネルギをこの液体に保持させ
ることができる。この過冷液体は、その貯蔵された熱が
必要になるまでこの状態に長期間維持しておくことがで
きる。熱が必要になったときには、過冷液体の再結晶を
引き起させることによって、この液体は74cal/gもの貯
蔵熱を放出する。この過冷PCM液体を袋状容器に入れて
再結晶を引き起させて貯蔵熱を放出させれば、手足等の
冷えといった低体温症の不快の場合にこの袋をその部位
に適用でき、これによって種々の状況において皮膚や組
織を暖めることができる。さらに、この発明のかような
利点は太陽エネルギ分野にも利用することができる。す
なわち、既存の装置におけるように貯蔵タンクに断熱手
段を設けずとも、夜間のより一層長時間にわたる熱貯蔵
が可能になる。
以下の実施例は、各種の用途に使用するためのこの発
明の組成物の調製を説明するものである。
明の組成物の調製を説明するものである。
実施例１ 11.6mgのトリメチロールエタン（TME）を7.42mgの蒸
留水と混合することによって、トリメチロールエタン水
和物の組成物を調製した。この溶液をよく混合してTME
を水和物とした。供試したその他の混合物は次の通りで
ある。
留水と混合することによって、トリメチロールエタン水
和物の組成物を調製した。この溶液をよく混合してTME
を水和物とした。供試したその他の混合物は次の通りで
ある。
4.58mgのTMEと8.27mgのH2Ｏ、 3.17mgのTMEと13.38mgのH2Ｏ、 1.19mgのTMEと6.01mgのH2Ｏ、 6.04mgのTMEと3.47mgのH2Ｏ、 11.09mgのTMEと2.03mgのH2Ｏ。
次に上記組成物について、受動太陽熱用途においてと
同様にしてその熱的性質を調べた。太陽エネルギに露光
される一つの側をもつトロンブ壁をいくつか作製した。
一つのトロンブ壁には上記のこの発明の組成物を含有せ
しめた。別のトロンブ壁はコンクリートを用いて作製し
た。これら双方に壁を太陽熱に露光し、建物の年間熱エ
ネルギ必要量の割合としてトロンブ壁の有効性を測定し
た。これら２つのトロンブ壁の試験から、この発明のPC
Mは、４倍の厚さのコンクリートと匹敵するあるいはそ
れ以上の熱貯蔵能力を有することが測定された。従っ
て、トロンブ壁にこの発明を利用することによって、同
等のコンクリートの1/10の質量しか必要としなくなる。
この発明のPCMの他の受動太陽熱用途としては、ドラム
缶等の既知の小型貯蔵容器内にTME水和物組成物を入れ
ることである。かような容器には蓄熱媒体として従来は
水が入れられていた。このPCMを次いでその転移温度よ
り実質的に高い温度に曝して液状に溶融させる。これに
よってその内部に実質的量の熱エネルギを貯蔵させる。
TME水和物を含むこの貯蔵容器を包囲する周囲温度が転
移温度80°Ｆ以下に低下すると、TME水和物は細結晶を
始めその貯蔵熱を放出し始める。これによって、外部太
陽エネルギがない期間に建物の貯蔵スペース中に熱が放
射される。前述したように、この種の用途において過冷
却現象を防止するために、TME水和物の少量を固体状態
に保持せしめ、これによって、温度が約26.7℃（80°
Ｆ）以下に低下したときに容易かつ迅速に再結晶がなさ
れるようにすることが必要である。
同様にしてその熱的性質を調べた。太陽エネルギに露光
される一つの側をもつトロンブ壁をいくつか作製した。
一つのトロンブ壁には上記のこの発明の組成物を含有せ
しめた。別のトロンブ壁はコンクリートを用いて作製し
た。これら双方に壁を太陽熱に露光し、建物の年間熱エ
ネルギ必要量の割合としてトロンブ壁の有効性を測定し
た。これら２つのトロンブ壁の試験から、この発明のPC
Mは、４倍の厚さのコンクリートと匹敵するあるいはそ
れ以上の熱貯蔵能力を有することが測定された。従っ
て、トロンブ壁にこの発明を利用することによって、同
等のコンクリートの1/10の質量しか必要としなくなる。
この発明のPCMの他の受動太陽熱用途としては、ドラム
缶等の既知の小型貯蔵容器内にTME水和物組成物を入れ
ることである。かような容器には蓄熱媒体として従来は
水が入れられていた。このPCMを次いでその転移温度よ
り実質的に高い温度に曝して液状に溶融させる。これに
よってその内部に実質的量の熱エネルギを貯蔵させる。
TME水和物を含むこの貯蔵容器を包囲する周囲温度が転
移温度80°Ｆ以下に低下すると、TME水和物は細結晶を
始めその貯蔵熱を放出し始める。これによって、外部太
陽エネルギがない期間に建物の貯蔵スペース中に熱が放
射される。前述したように、この種の用途において過冷
却現象を防止するために、TME水和物の少量を固体状態
に保持せしめ、これによって、温度が約26.7℃（80°
Ｆ）以下に低下したときに容易かつ迅速に再結晶がなさ
れるようにすることが必要である。
実施例２ 実施例１のTME組成物を含む貯蔵容器を作製した。し
かしこの場合には、この発明の組成物の過冷却特性を利
用することが望ましい。かくして、この容器を十分な太
陽エネルギすなわち熱エネルギに曝して、容器内容物を
完全に溶融させる。この特定の分野においては、夜間の
ごとき長い冷却期間にわたって太陽エネルギを貯蔵し
て、より一層遅い時期に熱を発生させることが望まし
い。この実施例では、別にTME微結晶をそばに用意して
おき、貯蔵熱を放出させたいときに貯蔵容器内の液体に
この微結晶を入れるようにする。かくして、TME水和物
を完全に溶融して適当なエネルギをその内部に一旦貯え
ると、この容器内に貯えられたエネルギの量に影響を及
ぼすことなく蓄熱液体を周囲から冷却し続けることがで
きる。熱エネルギすなわち太陽エネルギを受けることが
できないときにこの貯蔵エネルギを放出させたい場合に
は、TME微結晶を貯蔵容器に入れて、TME水和物の再結晶
を開始させる。この再結晶プロセスが一旦始まると、容
器を包囲している環境へ74cal/gの貯蔵熱が放出され、
これにれよって所望通りの熱を供給することができる。
かしこの場合には、この発明の組成物の過冷却特性を利
用することが望ましい。かくして、この容器を十分な太
陽エネルギすなわち熱エネルギに曝して、容器内容物を
完全に溶融させる。この特定の分野においては、夜間の
ごとき長い冷却期間にわたって太陽エネルギを貯蔵し
て、より一層遅い時期に熱を発生させることが望まし
い。この実施例では、別にTME微結晶をそばに用意して
おき、貯蔵熱を放出させたいときに貯蔵容器内の液体に
この微結晶を入れるようにする。かくして、TME水和物
を完全に溶融して適当なエネルギをその内部に一旦貯え
ると、この容器内に貯えられたエネルギの量に影響を及
ぼすことなく蓄熱液体を周囲から冷却し続けることがで
きる。熱エネルギすなわち太陽エネルギを受けることが
できないときにこの貯蔵エネルギを放出させたい場合に
は、TME微結晶を貯蔵容器に入れて、TME水和物の再結晶
を開始させる。この再結晶プロセスが一旦始まると、容
器を包囲している環境へ74cal/gの貯蔵熱が放出され、
これにれよって所望通りの熱を供給することができる。
実施例３ 前述したように、この発明のTME水和物の組成物を、
所望サイズ例えば約9.2cm（４インチ）平方の密封袋内
に入れることができる。この袋の材料は、ポリエチレン
のごときこの発明のPCMと反応しない適当な材料を市販
品から適宜選択する。PCM組成物を袋に入れたのち、袋
のすべての側に沿ってシールし、結晶性TME水和物を含
んだ気密袋を作製する。次にこの袋を転移温度約26.7℃
（80°Ｆ）以上に加熱し、これによってこの結晶性材料
を溶融して内部に蓄熱させる。TMEの微結晶を入れた別
個の破れやすい小容器をシールした袋の中に予め配置し
ておき、これらTME微結晶は結晶形態に保っておく。袋
の中にはかような小容器を複数個入れておいてもよい。
所望サイズ例えば約9.2cm（４インチ）平方の密封袋内
に入れることができる。この袋の材料は、ポリエチレン
のごときこの発明のPCMと反応しない適当な材料を市販
品から適宜選択する。PCM組成物を袋に入れたのち、袋
のすべての側に沿ってシールし、結晶性TME水和物を含
んだ気密袋を作製する。次にこの袋を転移温度約26.7℃
（80°Ｆ）以上に加熱し、これによってこの結晶性材料
を溶融して内部に蓄熱させる。TMEの微結晶を入れた別
個の破れやすい小容器をシールした袋の中に予め配置し
ておき、これらTME微結晶は結晶形態に保っておく。袋
の中にはかような小容器を複数個入れておいてもよい。
袋内のTME水和物を一旦溶融させたのち、袋を室温に
冷却する。この発明の組成物の前述した過冷却能力によ
って、この袋の内容物は室温以下でも液状を維持する。
低体温症や凍傷等の場合に局部的熱を発生させたいとき
には、袋を加熱したい部分の上に置き、袋内に入れた小
袋の１つを破り、これによりTME微結晶を袋の液体内容
物中に導入する。このTME微結晶の導入により再結晶が
開始し、貯蔵エネルギが袋から放出される。貯蔵エネル
ギのこの放出は、再結晶プロセスが続く限り継続する。
袋内の大部分の液体が再結晶化すると、大部分の貯蔵熱
が消失する。
冷却する。この発明の組成物の前述した過冷却能力によ
って、この袋の内容物は室温以下でも液状を維持する。
低体温症や凍傷等の場合に局部的熱を発生させたいとき
には、袋を加熱したい部分の上に置き、袋内に入れた小
袋の１つを破り、これによりTME微結晶を袋の液体内容
物中に導入する。このTME微結晶の導入により再結晶が
開始し、貯蔵エネルギが袋から放出される。貯蔵エネル
ギのこの放出は、再結晶プロセスが続く限り継続する。
袋内の大部分の液体が再結晶化すると、大部分の貯蔵熱
が消失する。
上記の医療用袋は、１個だけの内部小袋を入れた１回
の使用で使い捨てるタイプでもよく、TME微結晶を含む
小袋の複数個を袋内に入れて複数回の使用ができるタイ
プとしてもつくることができる。この発明は上述した構
造に限定されるものではない。この発明のPCM組成物を
入れた袋は別な構造としてもよく、再結晶を引き起す手
段も、例えば電気的刺激を用いてもよく、これらはいず
れもこの発明の範囲内のものである。
の使用で使い捨てるタイプでもよく、TME微結晶を含む
小袋の複数個を袋内に入れて複数回の使用ができるタイ
プとしてもつくることができる。この発明は上述した構
造に限定されるものではない。この発明のPCM組成物を
入れた袋は別な構造としてもよく、再結晶を引き起す手
段も、例えば電気的刺激を用いてもよく、これらはいず
れもこの発明の範囲内のものである。
〈発明の効果〉 以上の説明からわかるように、高い転移潜熱をもつ相
変化材料がこの発明により提供される。この相変化材料
は、従来の相変化材料でみられたような腐食の問題がな
く、広範な種類の容器内に入れることができる。さらに
は、この発明の固／液相変化材料は、構造物の加熱用
途、特に建物構造物の受動太陽装置のために極めて望ま
しい範囲内の転移温度を有している。加えてこの発明の
この相変化材料は、特有の過冷却能力を有し、これによ
って貯蔵された熱エネルギは、長時間にわたって貯蔵熱
エネルギを保持するために通常必要とされていた外部断
熱手段等を設けずとも、長時間にわたって保持すること
ができる。かくしてこの発明の相変化材料は、小さいポ
ケットや袋に貯蔵して前述したような医療用途に使用す
ることができ、あるいは建物の下部構造または基礎にお
ける大型容器内に貯蔵して必要に応じて熱を提供できる
ようにすることも可能である。かような容器内の貯蔵
は、従来必要とされていた高価で嵩ばる断熱手段を施し
た熱エネルギ貯蔵タンクの建設を不要とする。
変化材料がこの発明により提供される。この相変化材料
は、従来の相変化材料でみられたような腐食の問題がな
く、広範な種類の容器内に入れることができる。さらに
は、この発明の固／液相変化材料は、構造物の加熱用
途、特に建物構造物の受動太陽装置のために極めて望ま
しい範囲内の転移温度を有している。加えてこの発明の
この相変化材料は、特有の過冷却能力を有し、これによ
って貯蔵された熱エネルギは、長時間にわたって貯蔵熱
エネルギを保持するために通常必要とされていた外部断
熱手段等を設けずとも、長時間にわたって保持すること
ができる。かくしてこの発明の相変化材料は、小さいポ
ケットや袋に貯蔵して前述したような医療用途に使用す
ることができ、あるいは建物の下部構造または基礎にお
ける大型容器内に貯蔵して必要に応じて熱を提供できる
ようにすることも可能である。かような容器内の貯蔵
は、従来必要とされていた高価で嵩ばる断熱手段を施し
た熱エネルギ貯蔵タンクの建設を不要とする。
以上の記述はこの発明の原理を説明するためのもので
あって、この発明は上述したものに正確に限定されるも
のではない。特許請求の範囲内でこの発明は多くの変更
や修正を行なうことができるものである。
あって、この発明は上述したものに正確に限定されるも
のではない。特許請求の範囲内でこの発明は多くの変更
や修正を行なうことができるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−53578（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−16387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−14283（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】21〜35℃の範囲の相変化転移温度と少なく
とも35cal/gの転移潜熱を有するトリメチロールエタン
水和物からなることを特徴とする熱エネルギ貯蔵組成
物。 - 【請求項２】前記組成物はトリメチロールエタンXH2Ｏ
からなりＸは１〜20である特許請求の範囲第１項記載の
熱エネルギ貯蔵組成物。 - 【請求項３】前記Ｘは10である特許請求の範囲第２項記
載の熱エネルギ貯蔵組成物。 - 【請求項４】前記組成物は液状であり、その凝固点以下
まで過冷却可能なものである特許請求の範囲第１項記載
の熱エネルギ貯蔵組成物。 - 【請求項５】前記トリメチロールエタン水和物は少なく
とも０℃まで過冷却可能なものである特許請求の範囲第
４項記載の熱エネルギ貯蔵組成物。 - 【請求項６】前記組成物は太陽エネルギ加熱装置におけ
る熱貯蔵流体からなる特許請求の範囲第１項記載の熱エ
ネルギ貯蔵組成物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US915,842 | 1986-10-06 | ||
| US06/915,842 US4702853A (en) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | Phase change thermal energy storage material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63101473A JPS63101473A (ja) | 1988-05-06 |
| JP2581708B2 true JP2581708B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=25436335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62251443A Expired - Lifetime JP2581708B2 (ja) | 1986-10-06 | 1987-10-05 | 熱エネルギ貯蔵組成物 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4702853A (ja) |
| JP (1) | JP2581708B2 (ja) |
| CA (1) | CA1327697C (ja) |
| DE (1) | DE3733768A1 (ja) |
| FR (1) | FR2604718B1 (ja) |
| GB (1) | GB2195648B (ja) |
| IT (1) | IT1222834B (ja) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5501268A (en) * | 1993-06-28 | 1996-03-26 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Method of energy load management using PCM for heating and cooling of buildings |
| DE4404773A1 (de) * | 1994-02-09 | 1995-08-10 | Lehmann Maschbau Gmbh | Wärmespeicherkombination zur Warmwasserbereitung durch Solarenergie |
| AUPM835894A0 (en) * | 1994-09-22 | 1994-10-13 | Thermal Energy Accumulator Products Pty Ltd | A temperature control system for liquids |
| US5916470A (en) * | 1997-01-10 | 1999-06-29 | Aladdin Industries, Llc | Microwaveable heat retentive receptacle |
| US6147337A (en) * | 1998-12-10 | 2000-11-14 | Aladdin Industries, Llc | Microwaveable heat retentive receptacle |
| US6875407B1 (en) | 1999-01-22 | 2005-04-05 | Benteler Automotive Corporation | Vacuum-insulated exhaust treatment device with phase change materials and thermal management system |
| US6908595B1 (en) | 1999-01-22 | 2005-06-21 | Benteler Automotive Corporation | Vacuum-insulated exhaust treatment devices, such as catalytic converters, with passive controls |
| WO2000052111A1 (fr) * | 1999-03-03 | 2000-09-08 | Mitsubishi Chemical Corporation | Composition a base de matiere de stockage thermique |
| US6245729B1 (en) | 1999-07-27 | 2001-06-12 | Ecolab, Inc. | Peracid forming system, peracid forming composition, and methods for making and using |
| US6855422B2 (en) | 2000-09-21 | 2005-02-15 | Monte C. Magill | Multi-component fibers having enhanced reversible thermal properties and methods of manufacturing thereof |
| US6793856B2 (en) | 2000-09-21 | 2004-09-21 | Outlast Technologies, Inc. | Melt spinable concentrate pellets having enhanced reversible thermal properties |
| WO2002024830A2 (en) | 2000-09-21 | 2002-03-28 | Outlast Technologies, Inc. | Stable phase change materials for use in temperature regulating synthetic fibers, fabrics and textiles |
| US7244497B2 (en) | 2001-09-21 | 2007-07-17 | Outlast Technologies, Inc. | Cellulosic fibers having enhanced reversible thermal properties and methods of forming thereof |
| US7160612B2 (en) | 2000-09-21 | 2007-01-09 | Outlast Technologies, Inc. | Multi-component fibers having enhanced reversible thermal properties and methods of manufacturing thereof |
| AU2002240106A1 (en) | 2001-01-25 | 2002-08-06 | Outlast Technologies, Inc. | Coated articles having enhanced reversible thermal properties and exhibiting improved flexibility, softness, air permeability, or water vapor transport properties |
| US9434869B2 (en) | 2001-09-21 | 2016-09-06 | Outlast Technologies, LLC | Cellulosic fibers having enhanced reversible thermal properties and methods of forming thereof |
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| WO2008116020A2 (en) * | 2007-03-20 | 2008-09-25 | Outlast Technologies, Inc. | Articles having enhanced reversible thermal properties and enhanced moisture wicking properties to control hot flashes |
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| US8904810B2 (en) | 2008-09-16 | 2014-12-09 | University Of Wyoming Research Corporation | Temperature control transport system |
| DE102009038367A1 (de) | 2009-08-24 | 2011-03-17 | Gräfner, Klaus, Dr. | Verfahren und Vorrichtung zur regenerativen Speicherung von Energie in Energieversorgungssystemen |
| CN117832690B (zh) * | 2024-03-05 | 2024-05-03 | 华南理工大学 | 一种锂离子电池电控预热***及其制备方法 |
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| FR2436807A1 (fr) * | 1978-09-22 | 1980-04-18 | Elf Union | Produit apte au stockage et au transport de l'energie thermique |
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| IE55100B1 (en) * | 1982-08-12 | 1990-05-23 | Edeco Holdings Ltd | Thermochemical energy storage |
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-
1986
- 1986-10-06 US US06/915,842 patent/US4702853A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-10-02 GB GB8723145A patent/GB2195648B/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-10-02 CA CA000548490A patent/CA1327697C/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-10-05 JP JP62251443A patent/JP2581708B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-06 FR FR8713781A patent/FR2604718B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1987-10-06 IT IT22157/87A patent/IT1222834B/it active
- 1987-10-06 DE DE19873733768 patent/DE3733768A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| FR2604718B1 (fr) | 1994-08-26 |
| GB2195648B (en) | 1991-07-03 |
| US4702853A (en) | 1987-10-27 |
| IT1222834B (it) | 1990-09-12 |
| IT8722157A0 (it) | 1987-10-06 |
| GB2195648A (en) | 1988-04-13 |
| JPS63101473A (ja) | 1988-05-06 |
| GB8723145D0 (en) | 1987-11-04 |
| CA1327697C (en) | 1994-03-15 |
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