特許 7422132 蓄熱材組成物及び蓄熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-17

(45)【発行日】2024-01-25

(54)【発明の名称】蓄熱材組成物及び蓄熱装置

(51)【国際特許分類】

   C09K 5/06 20060101AFI20240118BHJP

   F28D 20/02 20060101ALI20240118BHJP

【ＦＩ】

C09K5/06 D

C09K5/06 J

F28D20/02 D

F28D20/02 F

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021505043

(86)(22)【出願日】2020-03-06

(86)【国際出願番号】 JP2020009807

(87)【国際公開番号】W WO2020184467

(87)【国際公開日】2020-09-17

【審査請求日】2022-10-17

(31)【優先権主張番号】P 2019047121

(32)【優先日】2019-03-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２７年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「未利用熱エネルギーの革新的活用技術研究開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107641

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 耕一

(74)【代理人】

【識別番号】100168273

【弁理士】

【氏名又は名称】古田 昌稔

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 隆一

(72)【発明者】

【氏名】仲村 達也

【審査官】井上 恵理

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０８８３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５８３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８３９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２０４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２４２６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０９Ｋ ５／００－ ５／２０

Ｆ２８Ｄ１７／００－２１／００

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

酢酸ナトリウム、水及びアルコールを含み、
前記アルコールは、１，２－ブタンジオール、炭素数５の２価アルコールまたは炭素数６の２価アルコールを含み、
前記２価アルコールに含まれる２つのヒドロキシル基は、それぞれ、前記２価アルコールの１位の炭素原子及び２位の炭素原子に結合している、蓄熱材組成物。

【請求項2】

前記２価アルコールが直鎖アルコールである、請求項１に記載の蓄熱材組成物。

【請求項3】

前記アルコールは、２０℃の水１Ｌに対して１ｋｇ以上溶解する、請求項１又は２に記載の蓄熱材組成物。

【請求項4】

前記アルコールは、１，２－ブタンジオール、１，２－ペンタンジオールまたは１，２－ヘキサンジオールからなる、請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄熱材組成物。

【請求項5】

前記酢酸ナトリウム、前記水及び前記アルコールの合計質量に対する前記酢酸ナトリウムの質量の比率が２０ｗｔ％以上である、請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄熱材組成物。

【請求項6】

前記アルコールが１，２－ブタンジオールであり、
前記酢酸ナトリウム、前記水及び前記アルコールの三成分の質量比率をそれぞれｘ、ｙ、ｚ（但しｘ＋ｙ＋ｚ＝１００とする）としたとき、前記三成分の質量比率（ｘ：ｙ：ｚ）を示す三角図において、前記三成分の質量比率は、点Ａ（２０：７９．９：０．１）と点Ｂ（５０：４９．５：０．５）とを結ぶ直線、前記点Ｂと点Ｃ（５２：４６：２）とを結ぶ直線、前記点Ｃと点Ｄ（８０：１８：２）とを結ぶ直線、前記点Ｄと点Ｅ（８０：１０：１０）とを結ぶ直線、前記点Ｅと点Ｆ（２０：５：７５）とを結ぶ直線、及び、前記点Ｆと前記点Ａとを結ぶ直線によって囲まれた範囲内にある、請求項１から５のいずれか１項に記載の蓄熱材組成物。

【請求項7】

前記アルコールが１，２－ペンタンジオールであり、
前記酢酸ナトリウム、前記水及び前記アルコールの三成分の質量比率をそれぞれｘ、ｙ、ｚ（但しｘ＋ｙ＋ｚ＝１００とする）としたとき、前記三成分の質量比率（ｘ：ｙ：ｚ）を示す三角図において、前記三成分の質量比率は、点Ａ（２０：７９．９：０．１）と点Ｂ（６０：３９．５：０．５）とを結ぶ直線、前記点Ｂと点Ｃ（８０：１８：２）とを結ぶ直線、前記点Ｃと点Ｄ（８０：５：１５）とを結ぶ直線、前記点Ｄと点Ｅ（２０：５：７５）とを結ぶ直線、及び、前記点Ｅと前記点Ａとを結ぶ直線によって囲まれた範囲内にある、請求項１から５のいずれか１項に記載の蓄熱材組成物。

【請求項8】

前記アルコールが１，２－ヘキサンジオールであり、
前記酢酸ナトリウム、前記水及び前記アルコールの三成分の質量比率をそれぞれｘ、ｙ、ｚ（但しｘ＋ｙ＋ｚ＝１００とする）としたとき、前記三成分の質量比率（ｘ：ｙ：ｚ）を示す三角図において、前記三成分の質量比率は、点Ａ（２０：７９．９：０．１）と点Ｂ（６０：３９．５：０．５）とを結ぶ直線、前記点Ｂと点Ｃ（８０：１８：２）とを結ぶ直線、前記点Ｃと点Ｄ（９０：８：２）とを結ぶ直線、前記点Ｄと点Ｅ（９０：５：５）とを結ぶ直線、前記点Ｅと点Ｆ（２０：５：７５）とを結ぶ直線、及び、前記点Ｆと前記点Ａとを結ぶ直線によって囲まれた範囲内にある、請求項１から５のいずれか１項に記載の蓄熱材組成物。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載の蓄熱材組成物と、
前記蓄熱材組成物を収容する容器と、
前記蓄熱材組成物の過冷却状態を解除する過冷却解除機構と、
を備えた、蓄熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、蓄熱材組成物及び蓄熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、物質の融解及び凝固の相変化を利用した潜熱蓄熱材が知られている。潜熱蓄熱材は、例えば、酢酸ナトリウム三水和物を主成分として含む。潜熱蓄熱材を用いて、次の方法で蓄熱を行うことができる。まず、蓄熱時において、潜熱蓄熱材を加熱することによって液体状態の潜熱蓄熱材を得る。次に、潜熱蓄熱材を冷却する。このとき、潜熱蓄熱材は、過冷却され、液体状態を維持する。潜熱蓄熱材に蓄えられた熱は、必要なときに、潜熱蓄熱材を結晶化させることによって取り出すことができる。

【0003】

特許文献１及び特許文献２は、アルコールを含む蓄熱材組成物を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－１８３９７３号公報

【文献】特開２０１６－２０４７０号公報

【発明の概要】

【0005】

特許文献１及び特許文献２に開示されたアルコールのうち、１価アルコールは、十分に高い沸点を有しておらず、蓄熱材組成物の蓄熱時に気化することがある。特許文献１及び２に開示されたアルコールのうち、２価以上の多価アルコールは、蓄熱材組成物の過冷却状態を十分に安定化できない。

【0006】

本開示は、気化しにくく、過冷却状態が十分に安定化された蓄熱材組成物を提供する。

【0007】

本開示の一態様にかかる蓄熱材組成物は、酢酸ナトリウム、水及びアルコールを含む。アルコールは、１，２－ブタンジオール及び炭素数５又は６の２価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。

【0008】

本開示によれば、気化しにくく、過冷却状態が十分に安定化された蓄熱材組成物を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本開示の実施形態にかかる蓄熱材組成物における酢酸ナトリウム、水及び１，２－ブタンジオールの三成分の質量比率を示す三角図である。

【図2】図２は、本開示の変形例にかかる蓄熱材組成物における酢酸ナトリウム、水及び１，２－ペンタンジオールの三成分の質量比率を示す三角図である。

【図3】図３は、本開示の別の変形例にかかる蓄熱材組成物における酢酸ナトリウム、水及び１，２－ヘキサンジオールの三成分の質量比率を示す三角図である。

【図4】図４は、本開示の蓄熱材組成物を用いた蓄熱装置の概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（本開示の基礎となった知見）
特許文献１及び２に開示されたアルコールのうち、１価アルコールは、十分に高い沸点を有していない。そのため、特許文献１及び２の蓄熱材組成物が、例えば９７℃以上１５０℃以下の高い温度に加熱されたときに、蓄熱材組成物に含まれる１価アルコールが気化することがある。これにより、蓄熱材組成物を収容する蓄熱装置の内圧が上昇し、蓄熱装置が破損することがある。このとき、蓄熱装置から液体の蓄熱材組成物が漏れることがある。１価アルコールが気化することによって、蓄熱材組成物の組成が変化することもある。

【0011】

本開示の第１態様にかかる蓄熱材組成物は、酢酸ナトリウム、水及びアルコールを含む。アルコールは、１，２－ブタンジオール、炭素数５の２価アルコールまたは炭素数６の２価アルコールを含む。

【0012】

第１態様によれば、アルコールは、１，２－ブタンジオール、炭素数５の２価アルコール又は炭素数６の２価アルコールを含む。このアルコールは、十分に高い沸点を有しており、気化しにくい。さらに、このアルコールは、蓄熱材組成物の過冷却状態を十分に安定化できる。

【0013】

本開示の第２態様において、例えば、第１態様にかかる蓄熱材組成物では、２価アルコールが直鎖アルコールであってもよい。第２態様によれば、蓄熱材組成物の過冷却状態がより安定化される。

【0014】

本開示の第３態様において、例えば、第１又は第２態様にかかる蓄熱材組成物では、２価アルコールに含まれる２つのヒドロキシル基は、それぞれ、２価アルコールの１位の炭素原子及び２位の炭素原子に結合しているとよい。第３態様によれば、蓄熱材組成物の過冷却状態がより安定化される。

【0015】

本開示の第４態様において、例えば、第１から第３態様のいずれか１つにかかる蓄熱材組成物では、アルコールは、２０℃の水１Ｌに対して１ｋｇ以上溶解するとよい。第４態様によれば、蓄熱材組成物について蓄熱及び放熱を繰り返しても、蓄熱材組成物において、水とアルコールとが分離しにくい。そのため、蓄熱材組成物を長期間使用しても、蓄熱材組成物の組成が変化しにくい。

【0016】

本開示の第５態様において、例えば、第１から第４態様のいずれか１つにかかる蓄熱材組成物では、アルコールは、１，２－ブタンジオール、１，２－ペンタンジオールまたは１，２－ヘキサンジオールを含むとよい。第５態様によれば、アルコールのヒドロキシル基が親水基として機能し、ヒドロキシル基と結合していない炭素鎖が疎水基として機能する。このようなアルコールによれば、酢酸ナトリウム、水及びアルコールの相互作用によって、酢酸ナトリウムの結晶化がより抑制される。そのため、蓄熱材組成物の過冷却状態がより安定化される。

【0017】

本開示の第６態様において、例えば、第１から第５態様のいずれか１つにかかる蓄熱材組成物では、酢酸ナトリウム、水及びアルコールの合計質量に対する酢酸ナトリウムの質量の比率が２０ｗｔ％以上であるとよい。第６態様によれば、蓄熱材組成物は、容易に過冷却される。ここで、ｗｔ％は、質量％のことを表す。

【0018】

本開示の第７態様において、例えば、第１から第６態様のいずれか１つにかかる蓄熱材組成物では、アルコールが１，２－ブタンジオールであってもよい。酢酸ナトリウム、水及びアルコールの三成分の質量比率をそれぞれｘ、ｙ、ｚ（但しｘ＋ｙ＋ｚ＝１００とする）としたとき、前記三成分の質量比率（ｘ：ｙ：ｚ）を示す三角図において、三成分の質量比率は、以下の範囲内にあるとよい。すなわち、点Ａ（２０：７９．９：０．１）と点Ｂ（５０：４９．５：０．５）とを結ぶ直線、点Ｂと点Ｃ（５２：４６：２）とを結ぶ直線、点Ｃと点Ｄ（８０：１８：２）とを結ぶ直線、点Ｄと点Ｅ（８０：１０：１０）とを結ぶ直線、点Ｅと点Ｆ（２０：５：７５）とを結ぶ直線、及び、点Ｆと点Ａとを結ぶ直線によって囲まれた範囲内にあってもよい。第７態様によれば、蓄熱材組成物の過冷却状態がより安定化される。

【0019】

本開示の第８態様において、例えば、第１から第６態様のいずれか１つにかかる蓄熱材組成物では、アルコールが１，２－ペンタンジオールであってもよい。酢酸ナトリウム、水及びアルコールの三成分の質量比率をそれぞれｘ、ｙ、ｚ（但しｘ＋ｙ＋ｚ＝１００とする）としたとき、前記三成分の質量比率（ｘ：ｙ：ｚ）を示す三角図において、三成分の質量比率は、以下の範囲内にあってもよい。すなわち、点Ａ（２０：７９．９：０．１）と点Ｂ（６０：３９．５：０．５）とを結ぶ直線、点Ｂと点Ｃ（８０：１８：２）とを結ぶ直線、点Ｃと点Ｄ（８０：５：１５）とを結ぶ直線、点Ｄと点Ｅ（２０：５：７５）とを結ぶ直線、及び、点Ｅと点Ａとを結ぶ直線によって囲まれた範囲内にあってもよい。第８態様によれば、蓄熱材組成物の過冷却状態がより安定化される。

【0020】

本開示の第９態様において、例えば、第１から第６態様のいずれか１つにかかる蓄熱材組成物では、アルコールが１，２－ヘキサンジオールであってもよい。酢酸ナトリウム、水及びアルコールの三成分の質量比率をそれぞれｘ、ｙ、ｚ（但しｘ＋ｙ＋ｚ＝１００とする）としたとき、前記三成分の質量比率（ｘ：ｙ：ｚ）を示す三角図において、三成分の質量比率は、以下の範囲内にあってもよい。すなわち、点Ａ（２０：７９．９：０．１）と点Ｂ（６０：３９．５：０．５）とを結ぶ直線、点Ｂと点Ｃ（８０：１８：２）とを結ぶ直線、点Ｃと点Ｄ（９０：８：２）とを結ぶ直線、点Ｄと点Ｅ（９０：５：５）とを結ぶ直線、点Ｅと点Ｆ（２０：５：７５）とを結ぶ直線、及び、点Ｆと点Ａとを結ぶ直線によって囲まれた範囲内にあってもよい。第９態様によれば、蓄熱材組成物の過冷却状態がより安定化される。

【0021】

本開示の第１０態様にかかる蓄熱装置は、第１から第９態様のいずれか１つにかかる蓄熱材組成物と、蓄熱材組成物を収容する容器と、蓄熱材組成物の過冷却状態を解除する過冷却解除機構と、を備える。

【0022】

第１０態様によれば、蓄熱材組成物が気化しにくいため、容器内の圧力が上昇しにくい。そのため、蓄熱装置は、破損しにくく、液体の蓄熱材組成物が漏れる可能性が低い。蓄熱装置では、蓄熱材組成物の過冷却状態が安定化される。

【0023】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。

【0024】

（蓄熱材組成物）
本実施形態の蓄熱材組成物は、酢酸ナトリウム、水及びアルコールを含む。蓄熱材組成物は、酢酸ナトリウム、水及びアルコールからなっていてもよい。酢酸ナトリウムは、例えば、蓄熱材組成物に含まれる水によって水和されている。すなわち、蓄熱材組成物は、酢酸ナトリウム及び水によって形成された酢酸ナトリウム三水和物を含んでいてもよい。蓄熱材組成物は、酢酸ナトリウム無水物を含んでいてもよい。

【0025】

蓄熱材組成物に含まれるアルコールは、１，２－ブタンジオール及び炭素数５又は６の２価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。本明細書では、「１，２－ブタンジオール及び炭素数５又は６の２価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも１つを含むアルコール」を「アルコールＡ」と呼ぶことがある。「炭素数５又は６の２価アルコール」を「２価アルコールＢ」と呼ぶことがある。２価アルコールとは、２つのヒドロキシル基によって置換された炭化水素化合物を意味する。２価アルコールＢは、例えば、２つのヒドロキシル基によって置換された飽和炭化水素化合物である。

【0026】

２価アルコールＢは、例えば、直鎖アルコールである。本明細書において、「直鎖アルコール」とは、２価アルコールＢの炭素鎖が直鎖状であることを意味する。ただし、２価アルコールＢの炭素鎖は、分岐鎖状であってもよい。

【0027】

２価アルコールＢにおいて、２つのヒドロキシル基が結合している炭素原子の位置は、特に限定されない。２価アルコールＢに含まれる２つのヒドロキシル基は、それぞれ、２価アルコールＢの１位の炭素原子及び２位の炭素原子に結合していてもよい。

【0028】

２価アルコールＢは、例えば、１，２－ペンタンジオール又は１，２－ヘキサンジオールである。すなわち、アルコールＡは、例えば、１，２－ブタンジオール、１，２－ペンタンジオール及び１，２－ヘキサンジオールからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。１，２－ブタンジオール、１，２－ペンタンジオール及び１，２－ヘキサンジオールは、以下の式（１）で表される。ただし、式（１）において、ｎは、１から３の整数である。

【0029】

【化1】

【0030】

アルコールＡは、例えば、２０℃の水１Ｌ（１リットル）に対して１ｋｇ以上溶解する。すなわち、アルコールＡは、水と混和可能であってもよい。式（１）の化合物は、いずれも水と混和可能である。

【0031】

アルコールＡの沸点は、１５０℃以上であってもよく、１９０℃以上であってもよく、２００℃以上であってもよく、２１０℃以上であってもよい。アルコールＡの沸点の上限値は、特に限定されず、例えば、２４０℃である。一例として、１，２－ブタンジオールの沸点は、１９４℃である。１，２－ペンタンジオールの沸点は、２１０℃である。１，２－ヘキサンジオールの沸点は、２２４℃である。

【0032】

アルコールＡを１５０℃に加熱したときのアルコールＡの飽和蒸気圧は、３０ｋＰａ以下であってもよく、２０ｋＰａ以下であってもよく、１０ｋＰａ以下であってもよい。このときのアルコールＡの飽和蒸気圧の下限値は、特に限定されず、例えば、１ｋＰａである。一例として、１，２－ブタンジオールを１５０℃に加熱したときの１，２－ブタンジオールの飽和蒸気圧は、２６．２ｋＰａである。１，２－ペンタンジオールを１５０℃に加熱したときの１，２－ペンタンジオールの飽和蒸気圧は、１４．２ｋＰａである。１，２－ヘキサンジオールを１５０℃に加熱したときの１，２－ヘキサンジオールの飽和蒸気圧は、８．３ｋＰａである。

【0033】

酢酸ナトリウム、水及びアルコールＡの合計質量Ｗに対する酢酸ナトリウムの質量の比率は、２０ｗｔ％以上であってもよい。合計質量Ｗに対する酢酸ナトリウムの質量の比率は、９０ｗｔ％以下であってもよい。合計質量Ｗに対する水の質量の比率は、例えば、５ｗｔ％以上７９．９ｗｔ％以下である。合計質量Ｗに対するアルコールＡの質量の比率は、例えば、０．１ｗｔ％以上７５ｗｔ％以下である。

【0034】

本実施形態の蓄熱材組成物において、アルコールＡは、例えば、１，２－ブタンジオールである。図１は、この蓄熱材組成物における酢酸ナトリウム、水及びアルコールＡの三成分の質量比率を示す三角図である。図１に示すとおり、これらの三成分の質量比率は、点Ａ（２０：７９．９：０．１）と点Ｂ（５０：４９．５：０．５）とを結ぶ直線、点Ｂと点Ｃ（５２：４６：２）とを結ぶ直線、点Ｃと点Ｄ（８０：１８：２）とを結ぶ直線、点Ｄと点Ｅ（８０：１０：１０）とを結ぶ直線、点Ｅと点Ｆ（２０：５：７５）とを結ぶ直線、及び、点Ｆと点Ａとを結ぶ直線によって囲まれた範囲内にあるとよい。ただし、三成分の質量比率の座標（ｘ：ｙ：ｚ）において、ｘは、合計質量Ｗに対する酢酸ナトリウムの質量の比率を意味している。上記の座標において、ｙは、合計質量Ｗに対する水の質量の比率を意味している。上記の座標において、ｚは、合計質量Ｗに対するアルコールＡの質量の比率を意味している。なお、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００としている。

【0035】

変形例にかかる蓄熱材組成物において、アルコールＡは、例えば、１，２－ペンタンジオールである。図２は、この蓄熱材組成物における酢酸ナトリウム、水及びアルコールＡの三成分の質量比率を示す三角図である。図２に示すとおり、これらの三成分の質量比率は、点Ａ（２０：７９．９：０．１）と点Ｂ（６０：３９．５：０．５）とを結ぶ直線、点Ｂと点Ｃ（８０：１８：２）とを結ぶ直線、点Ｃと点Ｄ（８０：５：１５）とを結ぶ直線、点Ｄと点Ｅ（２０：５：７５）とを結ぶ直線、及び、点Ｅと点Ａとを結ぶ直線によって囲まれた範囲内にあるとよい。

【0036】

別の変形例にかかる蓄熱材組成物において、アルコールＡは、例えば、１，２－ヘキサンジオールである。図３は、この蓄熱材組成物における酢酸ナトリウム、水及びアルコールＡの三成分の質量比率を示す三角図である。図３に示すとおり、これらの三成分の質量比率は、点Ａ（２０：７９．９：０．１）と点Ｂ（６０：３９．５：０．５）とを結ぶ直線、点Ｂと点Ｃ（８０：１８：２）とを結ぶ直線、点Ｃと点Ｄ（９０：８：２）とを結ぶ直線、点Ｄと点Ｅ（９０：５：５）とを結ぶ直線、点Ｅと点Ｆ（２０：５：７５）とを結ぶ直線、及び、点Ｆと点Ａとを結ぶ直線によって囲まれた範囲内にあるとよい。

【0037】

アルコールＡは、十分に高い沸点を有しており、気化しにくい。そのため、蓄熱材組成物について蓄熱を行っても、蓄熱材組成物を収容する蓄熱装置の内圧が上昇しにくい。蓄熱装置の内圧の上昇によって、蓄熱装置が破損し、液体の蓄熱材組成物が漏れる可能性が低い。さらに、アルコールＡが気化しにくいため、本実施形態の蓄熱材組成物について蓄熱及び放熱を繰り返しても、蓄熱材組成物の組成が変化しにくい。そのため、本実施形態の蓄熱材組成物は、長期間の使用に適している。

【0038】

アルコールＡは、蓄熱材組成物の過冷却状態を十分に安定化することもできる。特に、上記の式（１）の化合物では、ヒドロキシル基が親水基として機能し、ヒドロキシル基と結合していない炭素鎖が疎水基として機能する。酢酸ナトリウム、水及び式（１）の化合物の相互作用によって、酢酸ナトリウムの結晶化がより抑制される。そのため、蓄熱材組成物の過冷却状態がより安定化される。

【0039】

（蓄熱装置）
図４は、本実施形態の蓄熱装置１００の概略断面図である。図４に示すように、蓄熱装置１００は、上述した蓄熱材組成物１０、容器１２及び過冷却解除機構２０を備えている。容器１２は、蓄熱材組成物１０を収容している。容器１２は、伝熱性を有する材料でできている。過冷却解除機構２０は、電源２１、一対の電極２２及びスイッチ２３を有する。電源２１は、直流電源であってもよく、交流電源であってもよい。一対の電極２２のそれぞれは、配線によって電源２１に電気的に接続されている。一対の電極２２は、蓄熱材組成物１０に接触するように配置されている。スイッチ２３は、一対の電極２２のうちの１つの電極と電源２１との間に配置されている。スイッチ２３を閉じることによって、一対の電極２２に電圧を印加することができる。

【0040】

図４に示すように、蓄熱装置１００は、例えば、中央筐体３０、端部材３１ａ、端部材３１ｂ、整流部材４０ａ及び整流部材４０ｂをさらに備える。中央筐体３０は、断熱性を有する材料でできた筒状の筐体である。中央筐体３０の内部空間には、蓄熱材組成物１０が収容された複数の容器１２が配置されている。中央筐体３０の内部空間において、複数の容器１２の外周面及び中央筐体３０の内周面によって熱媒体流路１５が形成されている。熱媒体流路１５は、蓄熱材組成物１０に熱を付与するための熱媒体又は蓄熱材組成物１０から熱を回収するための熱媒体の流路である。中央筐体３０の一方の端部に端部材３１ａが固定され、中央筐体３０の他方の端部に端部材３１ｂが固定されている。端部材３１ａ及び端部材３１ｂは、それぞれ、漏斗状の部材であり、中央筐体３０に向かって拡大する空間を形成している。端部材３１ａ及び端部材３１ｂによって、熱媒体の流入口又は流出口が形成されている。また、中央筐体３０の一方の端部で端部材３１ａの内側に整流部材４０ａが固定されており、中央筐体３０の他方の端部で端部材３１ｂの内側に整流部材４０ｂが固定されている。整流部材４０ａ及び整流部材４０ｂは、それぞれ、複数の貫通孔を有する板状の部材であり、熱媒体の流れを整える働きをする。

【0041】

次に、蓄熱装置１００を用いた蓄熱方法を説明する。

【0042】

まず、熱媒体によって、蓄熱材組成物１０を加熱する。蓄熱材組成物１０の温度が蓄熱材組成物１０の融点を上回ると、蓄熱材組成物１０が融解する。次に、蓄熱材組成物１０を冷却する。これにより、蓄熱材組成物１０の温度が蓄熱材組成物１０の融点を下回り、蓄熱材組成物１０が過冷却される。

【0043】

次に、一対の電極２２に電圧を印加する。これにより、蓄熱材組成物１０に電気的な刺激が加わり、蓄熱材組成物１０が液体状態から固体状態に変化する。その結果、蓄熱材組成物１０に蓄えられた熱が放出される。

【0044】

蓄熱装置１００において、過冷却解除機構２０は、上述した構成に限定されない。過冷却解除機構２０は、溝を有する板部材であってもよい。このとき、過冷却解除機構２０は、例えば、容器１２に収容されている。板部材は、例えば、金属又は樹脂でできており、弾性を有する。板部材に応力を加えて、溝の開口が大きくなるように板部材を変形させると、蓄熱材組成物１０の過冷却状態を解除し、蓄熱材組成物１０を液体状態から固体状態に変化させることができる。

【実施例】

【0045】

本開示を実施例に基づき、具体的に説明する。ただし、本開示は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

【0046】

（比較例１）
まず、酢酸ナトリウム２９．７ｇ及び水２２．６ｇを混合した。次に、得られた混合物を９０℃の恒温槽で加熱することによって、酢酸ナトリウムを水に溶解させた。次に、得られた溶液の温度を室温まで低下させた。本明細書において、室温は、２０±１５℃である。次に、溶液に酢酸ナトリウム三水和物の結晶を添加した。これにより、溶液が結晶化し、比較例１の蓄熱材組成物が得られた。

【0047】

（比較例２から４及び実施例１から３）
酢酸ナトリウム及び水に、表１に記載された安定剤３．７ｇをさらに混合したことを除き、比較例１と同じ方法によって、比較例２から４及び実施例１から３の蓄熱材組成物を得た。なお、酢酸ナトリウム三水和物の結晶を添加しても、結晶化しなかった溶液については、－４５℃の恒温槽で冷却することによって、結晶化を行った。

【0048】

［過冷却状態の安定性評価］
次に、比較例１から４及び実施例１から３の蓄熱材組成物のそれぞれについて、以下の方法で過冷却状態の安定性を評価した。まず、蓄熱材組成物をガラスでできたサンプル瓶の内部に収容し、サンプル瓶を密閉した。導電性テープによって、熱電対をサンプル瓶に貼り付けた。次に、サンプル瓶を恒温槽内に配置した。恒温槽の温度は、３０℃に設定されていた。蓄熱材組成物の温度が約３０℃であることを確認した後、恒温槽の温度を２℃／分の昇温速度で６５℃まで昇温した。次に、恒温槽の温度を６５℃で３．５時間維持した。これにより、蓄熱材組成物が融解した。次に、恒温槽の温度を２℃／分の降温速度で－２０℃まで降温した。恒温槽の温度を－２０℃で１２時間維持した。このとき、蓄熱材組成物の結晶化の有無を観察した。蓄熱材組成物が結晶化した場合は、恒温槽の温度が－２０℃に達してから蓄熱材組成物が結晶化するまでの時間を記録した。この時間を蓄熱材組成物の過冷却状態が維持された時間とみなした。次に、上記の操作で結晶化しなかった蓄熱材組成物については、恒温槽の温度を－４５℃まで降温させ、３時間維持することによって、蓄熱材組成物を結晶化させた。次に、恒温槽の温度を２℃／分の昇温速度で３０℃まで昇温した。以上の恒温槽の温度に関する操作を１サイクルと定義し、この操作を６サイクル繰り返して、蓄熱材組成物の過冷却状態の安定性評価を行った。安定性評価において、－２０℃で蓄熱材組成物の過冷却状態が維持された時間の合計値をサイクル数で除することによって、過冷却状態が維持された時間の平均値を算出した。さらに、－２０℃で蓄熱材組成物の過冷却状態が１２時間維持された回数をサイクル数で除することによって、過冷却状態が１２時間維持された確率を算出した。結果を表１に示す。

【0049】

【表1】

【0050】

表１からわかるとおり、安定剤を含まない比較例１の蓄熱材組成物、及び、アルコールＡとは異なるアルコールを含む比較例１から４の蓄熱材組成物は、過冷却状態を十分に維持できず、過冷却状態の安定性に乏しかった。これに対して、アルコールＡを含む実施例１から３の蓄熱材組成物は、－２０℃で結晶化せず、過冷却状態の安定性に優れていた。

【0051】

（実施例４から１１）
酢酸ナトリウム、水及び１，２－ブタンジオールの三成分の質量比率が表２に記載された値となるように、三成分の添加量を調節したことを除き、実施例１と同じ方法によって実施例４から１１の蓄熱材組成物を得た。さらに、これらの蓄熱材組成物について、蓄熱時の恒温槽の温度を６５℃から７５℃に変更したこと、及び、サイクル数を６から４に変更したことを除き、実施例１と同じ方法によって過冷却状態の安定性評価を行った。結果を表２に示す。

【0052】

【表2】

【0053】

実施例４から１１における三成分の質量比率は、図１の丸印（〇）に対応している。表２及び図１からわかるとおり、酢酸ナトリウム、水及び１，２－ブタンジオールの三成分の質量比率が図１の枠線内の範囲にあるとき、蓄熱材組成物の過冷却状態が十分に安定化される。

【0054】

（実施例１２から１７）
酢酸ナトリウム、水及び１，２－ペンタンジオールの三成分の質量比率が表３に記載された値となるように、三成分の添加量を調節したことを除き、実施例２と同じ方法によって実施例１２から１７の蓄熱材組成物を得た。さらに、これらの蓄熱材組成物について、実施例４と同じ方法によって過冷却状態の安定性評価を行った。結果を表３に示す。

【0055】

【表3】

【0056】

実施例１２から１７における三成分の質量比率は、図２の丸印（〇）に対応している。表３及び図２からわかるとおり、酢酸ナトリウム、水及び１，２－ペンタンジオールの三成分の質量比率が図２の枠線内の範囲にあるとき、蓄熱材組成物の過冷却状態が十分に安定化される。

【0057】

（実施例１８から２５）
酢酸ナトリウム、水及び１，２－ヘキサンジオールの三成分の質量比率が表３に記載された値となるように、三成分の添加量を調節したことを除き、実施例３と同じ方法によって実施例１８から２５の蓄熱材組成物を得た。さらに、これらの蓄熱材組成物について、実施例４と同じ方法によって過冷却状態の安定性評価を行った。結果を表４に示す。

【0058】

【表4】

【0059】

実施例１８から２５における三成分の質量比率は、図３の丸印（〇）に対応している。表４及び図３からわかるとおり、酢酸ナトリウム、水及び１，２－ヘキサンジオールの三成分の質量比率が図３の枠線内の範囲にあるとき、蓄熱材組成物の過冷却状態が十分に安定化される。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本開示の蓄熱材組成物及び蓄熱装置は、内燃機関の廃熱、燃焼式ボイラーの廃熱などを熱源として機器の暖機を行うことに適している。本明細書に開示された技術は、空調機、給湯器、電気自動車（ＥＶ）用の電池冷却システム、住宅の床暖房システムにも適用できる。

【符号の説明】

【0061】

１０ 蓄熱材組成物
１２ 容器
２０ 過冷却解除機構
１００ 蓄熱装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】