(57)【要約】      （修正有）【課題】熱エネルギー貯蔵材料及び一つの特定の面に於いて改良された化学組成物を提供する。【解決手段】潜熱を再生的に貯蔵し、回収する熱エネルギー貯蔵材料システム（相変化材料）であって、ｉ）硝酸塩イオン、亜硝酸塩イオン又は両方を含有する少なくとも１種の第一の金属化合物を含む、少なくとも１種の第一の金属含有材料；ｉｉ）少なくとも１種の第二の金属化合物を含む、少なくとも１種の第二の金属含有材料及びｉｉｉ）存在する場合には水濃度が、約１０重量％よりも低く、任意的に水を含有することを含んでなり、前記熱エネルギー貯蔵材料システムが、約１０００℃〜約２５００℃の液相線温度を有し、前記熱エネルギー貯蔵材料システムが、少なくとも約１ＭＪ／Ｌの３０００℃から８００℃までの熱貯蔵密度を示し、熱を発生するシステム内で使用される際に、熱の少なくとも一部が捕捉され、貯蔵され、続いて使用のために放出されるシステムである。【選択図】図４
2014052181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜熱を再生的に貯蔵回収する熱エネルギー貯蔵材料（ＴＥＳＭ）システムであって、
ａ．壁表面を有する容器並びに
ｂ．前記壁表面と少なくとも部分的接触状態にあるＴＥＳＭで、そして
ｉ）硝酸塩イオン、亜硝酸塩イオン又は両方を含有する少なくとも１種の第一の金属化
合物を含む、少なくとも１種の第一の金属含有材料；
ｉｉ）少なくとも１種の第二の金属化合物を含有する、少なくとも１種の第二の金属含
有材料を含み、そして
ｉｉｉ）存在する場合には水濃度が、約１０重量％よりも低い、任意的に水を含む
ことを含んでなり、
前記ＴＥＳＭが、約１００℃〜約２５０℃の液相線温度、ＴLを有し、
前記ＴＥＳＭが、少なくとも約１ＭＪ／Ｌの３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度を示
し、
そうして、熱を発生するシステム内で使用する際に、熱の少なくとも一部がＴＥＳＭに
よって捕捉され、貯蔵され、続いて使用のために放出され、そして
ＴＥＳＭと接触状態にある壁表面の質量に於ける変化の絶対値が、不活性雰囲気内で３
００℃でＴＥＳＭに４５日間露出した後に、壁表面の１ｍ2当たり約１ｇよりも小さい熱
エネルギー貯蔵材料（ＴＥＳＭ）システム。
【請求項２】
ＴＥＳＭが容器内に含有されており、前記容器がキャビティを有し、壁表面が金属酸化
物を含む請求項１に記載のＴＥＳＭシステム。
【請求項３】
存在する場合、ＴＥＳＭ中の水素原子の濃度がＴＥＳＭ中の原子の合計濃度基準で、５
モル％よりも少ない請求項１又は２に記載のＴＥＳＭシステム。
【請求項４】
前記ＴＥＳＭが、７０％よりも大きいＨC50／ＨC1の値（ここで、ＨC50は、示差走査熱
量測定により、ＴL＋５０℃〜ＴL−１００℃の温度範囲に亘って約５０℃／分の冷却速度
で測定した急冷された結晶化熱として定義され、ＨC1が、示差走査熱量測定により、約１
℃／分の冷却速度で測定した徐冷された結晶化熱として定義される）を有する請求項１〜
３のいずれか１項に記載のＴＥＳＭシステム。
【請求項５】
前記ＴＥＳＭが硝酸リチウム及び硝酸ナトリウムを含有する請求項１〜４に記載のＴＥ
ＳＭシステム。
【請求項６】
前記ＴＥＳＭが、熱エネルギー貯蔵材料の合計モル数基準で、約３５モル％〜約６５モ
ル％の濃度で、硝酸リチウムを含む請求項１〜５のいずれか１項に記載のＴＥＳＭシステ
ム。
【請求項７】
前記ＴＥＳＭが、熱エネルギー貯蔵材料の合計モル数基準で、約３５モル％〜約６５モ
ル％の濃度で、硝酸ナトリウムを含む請求項１〜６のいずれか１項に記載のＴＥＳＭシス
テム。
【請求項８】
前記ＴＥＳＭが硝酸塩イオン及び亜硝酸塩イオンを含む請求項１〜７のいずれか１項に
記載のＴＥＳＭシステム。
【請求項９】
前記ＴＥＳＭが、任意的に、水を含み、存在する場合には、水濃度がＴＥＳＭの合計重
量基準で約２重量％よりも低い請求項１〜８のいずれか１項に記載のＴＥＳＭシステム。
【請求項１０】
前記ＴＥＳＭが核生成剤を含む請求項１〜９のいずれか１項に記載のＴＥＳＭシステム
。
【請求項１１】
前記ＴＥＳＭが前記容器のキャビティの７０％又はそれ以上を充填する請求項２〜１０
のいずれか１項に記載のＴＥＳＭシステム。
【請求項１２】
前記ＴＥＳＭが腐食防止剤を含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載のＴＥＳＭシス
テム。
【請求項１３】
前記ＴＥＳＭが、ＴＥＳＭ中のカチオンの合計濃度基準で、約４０モル％〜約８０モル
％の濃度で、リチウムカチオンを含む請求項１〜１２のいずれか１項に記載のＴＥＳＭシ
ステム。
【請求項１４】
前記ＴＥＳＭが、存在する場合には、ＴＥＳＭの合計重量基準で約２重量％よりも低い
水濃度を有する請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＴＥＳＭシステム。
【請求項１５】
前記ＴＥＳＭがＴmin−２５℃（ここでＴminはＴＥＳＭの任意のアニオン及びＴＥＳＭ
の任意のカチオンによって形成されることができる全ての二成分塩の最低溶融温度である
）よりも低い液相線温度を有する請求項１〜１４のいずれか１項に記載のＴＥＳＭシステ
ム。
【請求項１６】
硝酸リチウム及び硝酸ナトリウムの合計濃度が、前記ＴＥＳＭの合計重量基準で、約９
５重量％よりも高い請求項２〜１５のいずれか１項に記載のＴＥＳＭシステム。
【請求項１７】
前記ＴＥＳＭが共融組成を有する三成分材料である請求項２〜１６のいずれか１項に記
載のＴＥＳＭシステム。
【請求項１８】
前記ＴＥＳＭを、実質的に水を含まない体積内にカプセル化することを含んでなる、請
求項１〜１７のいずれか１項に記載のＴＥＳＭシステムの製造方法。
【請求項１９】
熱を貯蔵し、放出するための、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のＴＥＳＭシステ
ムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本件特許出願は、米国仮特許出願第６１／０３０，７５５号（２００８年２月２２日出
願）、米国仮特許出願第６１／０６１，９０８号（２００８年６月１６日出願）、米国仮
特許出願第６１／０７４，７９９号（２００８年６月２３日出願）、米国仮特許出願第６
１／０７４，８４０号（２００８年６月２３日出願）、米国仮特許出願第６１／０７４，
８６９号（２００８年６月２３日出願）、米国仮特許出願第６１／０７４，８８９号（２
００８年６月２３日出願）及び米国仮特許出願第６１／０９０，０８４号（２００８年８
月１９日出願）並びに２００９年２月２０日出願の米国特許出願第１２／３８９，５９８
号、発明の名称「熱貯蔵デバイス（ＨＥＡＴ  ＳＴＯＲＡＧＥ  ＤＥＶＩＣＥＳ）」（代
理人ドケット番号６７１７０Ｂ（１０６２−０９１））［これらの内容を、それらの全部
を参照して本明細書に含める］の出願日の利益を請求する。
【０００２】
本発明は、熱エネルギー貯蔵材料（ＴＥＳＭ）及び一つの特定の面に於いて改良された
ＴＥＳＭ化学組成物に関する。
【背景技術】
【０００３】
熱エネルギー貯蔵材料（ＴＥＳＭ）は公知であり、熱を貯蔵し、続いて使用するための
用途に於いて使用されてきた。多くのＴＥＳＭは、典型的に、固体状態と液体状態との間
で相変化を受け、相変化からの潜熱として見なされる多量の熱を貯蔵（又は放出）するこ
とができることを意味する、相変化材料である。これらの相変化材料の多くには、混合物
が、混合物中に使用される純粋な化合物又は元素よりも低い液相線温度を有するような、
化合物の混合物が含まれる。一般的に、非特許文献１を参照されたい。
【０００４】
注意が、約８５℃よりも低い温度で使用するために、ＴＥＳＭの方に向けられてきた。
この仕事の主要部分の多くは、含水金属塩の混合物を利用している。例えば特許文献１に
は、他の金属硝酸塩との硝酸マグネシウム六水和物の三成分混合物からなる、種々の相変
化材料が開示されている。これらの混合物は、組み合わせられる金属硝酸塩及びそれぞれ
の金属塩の濃度に依存して、約５２℃〜約６９℃の相変化を有する。特許文献２には、硝
酸ナトリウム及び硝酸カリウムとの硝酸マグネシウム六水和物の同様の三成分混合物が開
示されている。これらの金属硝酸塩の含水混合物は、６０℃と８５℃との間の固体−液体
相転移を有する。特許文献３には、硝酸マグネシウム六水和物と硝酸リチウムとの二成分
混合物が記載されており、ここで、硝酸マグネシウム六水和物の硝酸リチウムに対するモ
ル比は８６：１４〜８１：１９であり、７１℃〜７８℃の範囲内の単一溶融温度を有する
。特許文献４には、固相と液相との間で密度に於ける小さい変化を有するように、過剰の
水との２種の金属硝酸塩（アルカリ金属硝酸塩及びアルカリ土類金属硝酸塩）の混合物か
らなる相変化材料が開示されている。この水濃度は、相変化材料の２７．９重量％〜３７
．２重量％の範囲であり、水の特定の濃度範囲は、混合される金属塩に依存する。特許文
献５には、水、硝酸ナトリウム及び硝酸カリウムの混合物が示され、０℃以下の固体−液
体転移温度を有する相変化材料が記載されている。特許文献６も参照されたい。
【０００５】
試みは、非常に高い相転移温度を有する相変化材料としての金属塩の無水混合物にも向
けられてきた。例えば非特許文献２には、１，０４０Ｋ（７６７℃）で溶融する、フッ化
リチウム及びフッ化カルシウムの無水混合物が開示されている。特許文献７には、熱エネ
ルギー貯蔵材料として使用することができる、種々の二成分及び三成分金属組成物が開示
されている。これらの混合物は、全て、５００℃よりも高い溶融温度又は液相線温度を有
する。種々の用途に於いて使用するための他の相変化材料は、特許文献８及び特許文献９
に開示されている。非特許文献３に於いて、Ｂｕｓｃｈｌｅ等は、「塩、例えば硝酸リチ
ウム（ＬｉＮＯ3）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、硝酸カリウム（ＫＮＯ3）、亜硝酸カリ
ウム（ＫＮＯ2）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ3）、亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ2）及び
硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ3）2）」の特定されない共融混合物を使用するスチーム貯蔵
システムをモデル化することを試みている。
【０００６】
これまで、商業的用途に於いてＴＥＳＭを応用するための努力は、機能に於ける満足で
きる性能を達成する際の困難さによって複雑にもされてきた。ＴＥＳＭが、それを熱貯蔵
材料として適するようにする一定の特性を有すると知られているが、機能的に作動するシ
ステムの中へのこのようなＴＥＳＭの組み込みは、予測不可能な材料及び他の考慮事項、
例えば他のシステム材料との現在のＴＥＳＭ相互作用によって複雑にされてきた。例えば
耐腐食性は、幾つかのシステムにとって複雑化要因であると証明された。相変化材料であ
ると知られている多くの材料も、多くの環境において腐食性である。このような材料の混
合物が所望の用途に於いてうまくいく方法を予測することも、困難であると証明されるで
あろう。典型的に、ＴＥＳＭを、有効な熱交換を与える幾つかのデバイス内に実装しなく
てはならないことも考慮されたい。ＴＥＳＭとこれらのデバイスとの適合性のような考慮
は、ＴＥＳＭは、理論的には良好な性能のＴＥＳＭとして見なされるが、潜在的に、特定
のＴＥＳＭの性能を著しく低下させ得る。例えば幾つかの水含有ＴＥＳＭは、デバイス包
装品の比較的急速な腐食を起こすことが観察された。予測できない動力学も、強烈な熱サ
イクルにも拘わらず耐久性であったように、種々のＴＥＳＭ材料システムの適合を複雑に
した。
【０００７】
前記の観点で、特に、約８５℃〜３００℃の１個又はそれ以上の温度で使用するための
、比較的高いエネルギー貯蔵密度、比較的高い融解熱、構造物の一般的材料に対する比較
的低い腐食性、比較的速い結晶化動力学、長いサイクル寿命及び長いカレンダー寿命並び
に他の方法でＴＥＳＭが使用されるシステムのコンポーネントとの良好な適合性の１個又
はそれ以上を示す、新規で有効なＴＥＳＭについてのニーズが継続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，６２７，１０６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７８５，８８４号明細書
【特許文献３】米国特許第５，７２８，３１６号明細書
【特許文献４】米国特許第６，０８３，４１８号明細書
【特許文献５】米国特許第５，３４８，０８０号明細書
【特許文献６】米国特許第５，５９１，３７４号明細書
【特許文献７】米国特許第４，６５７，０６７号明細書
【特許文献８】米国特許第４，４２１，６６１号明細書
【特許文献９】米国特許第５，６１３，５７８号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｃｈａｐｔｅｒ  ３，Ｉ．Ｄｉｎｃｅｒ及びＭ．A.Rosen、Thermal Energy Storage Systems and Applications、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ、ロンドン、２００２年
【非特許文献２】Ｋｅｒｓｌａｋｅ，Ｔ．Ｗ．及びＭ．Ｂ．Ｉｂｒａｈｉｍ、“Analysis of thermal energy storage material with change-of-phase volumetric effects”、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、１１５：１、（１９９３）、第２２−３１頁
【非特許文献３】Ｔｈｅ  Ｍｏｄｅｌｉｃａ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎに提示された論文、標題“Analysis of steam storage systems using Modelica”（Ｍｏｄｅｌｉｃａ  ２００６年９月４〜５日）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、潜熱を確実に且つ再生的に貯蔵、回収する、改良されたＴＥＳＭシステムで
あって、壁表面を有する容器並びにこの壁表面と少なくとも部分的接触状態にあり、ｉ）
硝酸塩イオン、亜硝酸塩イオン又は両方を含有する少なくとも１種の第一の金属化合物を
含有する、少なくとも１種の第一の金属含有材料；ｉｉ）少なくとも１種の第二の金属化
合物を含有する、少なくとも１種の第二の金属含有材料を含有し、そしてｉｉｉ）任意的
に水を含有するＴＥＳＭを含んでなり、存在する場合に水濃度が、約１０重量％よりも低
く、このＴＥＳＭが、約１００℃〜約２５０℃の液相線温度、ＴLを有し、このＴＥＳＭ
が、少なくとも約１ＭＪ／Ｌの３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度を示し、熱を発生す
るシステム内で使用される際に、熱の少なくとも一部がＴＥＳＭによって捕捉され、貯蔵
され、続いて使用のために放出され、ＴＥＳＭと接触状態にある壁表面の質量に於ける変
化の絶対値が、不活性雰囲気内で３００℃でＴＥＳＭに４５日間露出した後に、壁表面の
１ｍ2当たり約１ｇよりも小さいＴＥＳＭシステムを提供することによって、前記のニー
ズの幾つか又は全部を叶える。
【００１１】
このＴＥＳＭシステムは、任意的に、如何なる水及び／又は他の形態で幾らかの水素も
実質的に含有していない、機能条件下でＴＥＳＭとの熱力学的反応を実質的に有しない金
属酸化物を含有する内側壁を有する容器（例えばカプセル）内に、本発明の教示に従った
ＴＥＳＭを含有することができる。一つの特に好ましいＴＥＳＭは、それぞれ、リチウム
又はナトリウムから選択されたカチオン及び硝酸基又は亜硝酸基から選択されたアニオン
を含有する、２種の金属含有化合物を含む。このＴＥＳＭは、その性能を改良する１種又
はそれ以上の他の試薬、例えば熱伝導度促進剤、腐食防止剤、核生成剤又はこれらの任意
の組合せを含有していてよい。このＴＥＳＭは、多数の他の魅力的な特徴の何れかを示す
。例えばこのＴＥＳＭは、７０％よりも大きいＨC50／ＨC1（ここで、ＨC50は、示差走査
熱量測定により、ＴL＋５０℃〜ＴL−１００℃の温度範囲に亘って約５０℃／分の冷却速
度で測定した急冷された結晶化熱として定義され、ＨC1は、示差走査熱量測定により、約
１℃／分の冷却速度で測定した徐冷された結晶化熱として定義される）の値を有すること
ができる。このＴＥＳＭは、Ｔmin−２５℃（ここで、Ｔminは、ＴＥＳＭの任意のアニオ
ン及びＴＥＳＭの任意のカチオンによって形成されることができる任意の二成分塩の最低
溶融温度である）よりも低い液相線温度を有することができる。他の有利な面は、以下の
教示から得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、フッ化リチウム及び硝酸リチウムシステムの計算した相図である。
【００１３】
【図２】図２は、硝酸リチウム及び水酸化リチウムシステムの予想実験的相図である。
【００１４】
【図３】図３は、３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度及び８０℃から３００℃までの累積熱密度を測定するための試験の出力を示す。
【００１５】
【図４】図４は、ＴＥＳＭの顕熱及び潜熱の概念を示す。
【００１６】
【図５Ａ】図５Ａは、約２０℃から約３２０℃までのその第１サイクル、第５１サイクル及び第１０１サイクルについて、本発明の教示内の例示的なＴＥＳＭの結晶化曲線のプロットを示す。
【００１７】
【図５Ｂ】図５Ｂは、２０℃と３２０℃との間のサイクルの数の関数として、例示的ＴＥＳＭについて３２０℃から２０℃までの熱貯蔵密度に於ける変化を示す。
【００１８】
【図５Ｃ】図５Ｃは、例示的ＴＥＳＭについて温度の関数として累積熱をプロットする。
【００１９】
【図６Ａ】図６Ａは、約５００℃までの温度サイクルの前及び後のＴＥＳＭの熱特性を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、約５００℃までの温度サイクルの前及び後のＴＥＳＭの熱特性を示す。
【００２０】
【図７Ａ】図７Ａは本発明の教示内の例示的なＴＥＳＭの結晶化曲線を約４０℃から約３０５℃までのその第１サイクル、第５１サイクル及び第１０１サイクルについて示す。
【００２１】
【図７Ｂ】図７Ｂは、４０℃と３０５℃との間のサイクルの数の関数として、例示的ＴＥＳＭについて３０５℃から４０℃までの熱貯蔵密度に於ける変化のプロットを示す。
【００２２】
【図７Ｃ】図７Ｃは、例示的ＴＥＳＭについて温度の関数として累積熱をプロットする。
【００２３】
【図８Ａ】図８Ａは、約５００℃までの温度サイクルの前及び後のＴＥＳＭの熱特性を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、約５００℃までの温度サイクルの前及び後のＴＥＳＭの熱特性を示す。
【００２４】
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の教示内の例示的なＴＥＳＭの結晶化曲線を約２５℃から約２００℃までのその第１サイクル、第５１サイクル及び第１０１サイクルについて、示す。
【００２５】
【図９Ｂ】図９Ｂは、２５℃と２００℃との間のサイクルの数の関数として、例示的ＴＥＳＭについて２００℃から２５℃までの熱貯蔵密度に於ける変化のプロットを示す。
【００２６】
【図９Ｃ】図９Ｃは、例示的ＴＥＳＭについて温度の関数として累積熱をプロットする。
【００２７】
【図１０】図１０は、低いヒステリシスを有するＴＥＳＭ材料及び高いヒステリシスを有するＴＥＳＭ材料について、熱貯蔵密度のヒステリシスを示す。
【００２８】
【図１１Ａ】図１１Ａは、第一加熱及び冷却サイクルの間のエリスリトールの溶融及び結晶化特徴を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第二加熱及び冷却サイクルの間のエリスリトールの溶融及び結晶化特徴を示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、第三加熱及び冷却サイクルの間のエリスリトールの溶融及び結晶化特徴を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本明細書中の教示は、一般的に、熱エネルギー貯蔵材料（ＴＥＳＭ）に関する。示され
るように、ＴＥＳＭは、熱を貯蔵し、後に、ある長さの時間が経過した後、熱を放出する
ことが望まれる種々の用途に於いてそれらを有用にする多数の価値のある寄与を提供する
。熱の貯蔵を容易にするために、本発明のＴＥＳＭは、好ましくは、それらが、所定の用
途のためのそれらの最高作動貯蔵温度（operating storage temperature）よりも低い温
度で少なくとも１種の相変化を受ける点で、相変化材料であろう。このような相変化は、
固体−固体相変化、固体−液体相変化又は液体−気体相変化であってよい。一つの好まし
い相変化は、融解の潜熱に等しいエネルギーが、この材料を溶融するために必要であるこ
とに従って、固体−液体相変化である。
【００３０】
本明細書は、固相線温度（ＴS）及び液相線温度（ＴL）について述べる。固相線温度は
、与えられた材料が、熱力学的平衡で、完全に固体である温度よりも低い温度である。液
相線温度は、本明細書中で使用するときには、与えられた材料が、熱力学的平衡で、完全
に液体である温度よりも高い温度である。幾つかの材料（例えば或る種の純粋な金属及び
それらの共融点で共融組成物）について、液相線温度及び固相線温度は、一つで同じもの
であり、一般的に、溶融温度（又は共融温度（Ｔe））として参照される。このような温
度は、理論的には、その材料が液体である温度よりも高い温度で、その材料が固体である
温度よりも低い温度である。本明細書中で使用するとき、溶融温度、液相線温度又は固相
線温度は（他の方法で表現されていない限り）、ほぼ１気圧でのものである。
【００３１】
金属の混合物又は金属塩の混合物である金属含有化合物は共融組成を有していてよい。
この混合物が共融組成ではない組成を有するとき、これは典型的には、或る温度範囲に亘
って相転移を受けるであろう。例えばこの混合物は、共融温度であってよい固相線温度、
ＴSで溶融し始めるであろう。温度が上昇するにつれて、この混合物は、それが液相線温
度、ＴLに到達するまで、溶融し続けるであろう。液相線温度よりも上で、この混合物は
完全に液体（溶融）状態にある。
【００３２】
固相線温度及び液相線温度は、示差走査熱量測定を使用する測定によって決定すること
ができることが当業界で知られている。例えば本発明の教示は、これらが、３．０〜４．
０ｍｇのサンプルを、室温から、約１０℃／分の速度で加熱することによって、示差走査
熱量測定により決定されることを意図する。例えばこれらの値は、示差走査熱量計（例え
ばＱ２０００示差走査熱量計（TA Instruments、デラウエア州Ｎｅｗ  Ｃａｓｔｌｅ））
の使用により、約１０℃／分の走査速度で、サンプル中に液体が残留しない温度（例えば
約４００℃）を越える温度まで加熱し、熱流束を温度に対してプロットし、基線値を確立
し、基線からの偏りを同定することによって実現できる。温度が上昇するにつれて、偏り
の開始は固相線に対応し、偏りの終了は液相線に対応する。
【００３３】
フッ化リチウム及び硝酸リチウムの計算した平衡相図（図１に示す）は、これらの概念
を例示するために使用することができる。線Ｓによって示される、この組成物についての
固相線は、水平な線であり、予想される固相線温度を与える。液相線の一つは、線Ｌによ
って示される。この液相線は、約９５．３モル％よりも少ない硝酸リチウムを含有する組
成物の濃度依存性液相線温度に対応する。フッ化リチウム及び硝酸リチウムは、約２５０
℃の共融温度（これは、純粋な硝酸リチウム又は純粋なフッ化リチウムの溶融温度よりも
低い）で、約９５．３モル％の硝酸リチウム及び約４．７モル％のフッ化リチウムの点Ｅ
によって示される共融組成を有すると見られる。共融組成を有する混合物が室温から加熱
されるとき、それは、固相として開始し、約２５０℃で相転移を受ける（ここで、この材
料はこの温度で完全に溶融する）であろう。この理論的相図は、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ
４及びＰ５（これらは全て、約８０モル％の硝酸リチウムの組成に対応する）によって更
に理解することができる。点Ｐ１は、固相線よりも下に位置し、平衡で、この材料が固体
状態でのみ存在すると予想される条件を示している。点Ｐ２は、固相線上にある。点Ｐ３
は、固相線と液相線との間にあり、平衡で、この材料が、液相及び固相の両方を有すると
予想される条件を示している。点Ｐ４は、液相線上にある。点Ｐ５は、液相線よりも上に
あり、平衡で、この材料が液相でのみ存在すると予想される条件を示している。
【００３４】
硝酸リチウム及び水酸化リチウムの計算した相図（図２に示す）は、これらの概念を更
に例示する。これらの塩は、約０．３９３モル分率の水酸化リチウムの共融組成及び約１
８６℃の共融温度（これは、純粋な硝酸リチウムの溶融温度より５０℃よりも多く低い）
を有する。例示されるように、塩の混合物は、混合物中の純粋な塩の１種又は全部よりも
（例えば少なくとも２５℃又は少なくとも５０℃も）低い液相線温度を有する、広範囲の
組成を有してよい。
【００３５】
理解されるように、本発明は、このＴＥＳＭが、少なくとも１種の第一の金属含有材料
、更に好ましくは、少なくとも１種の第一の金属含有材料と少なくとも１種の第二の金属
含有材料との組合せを含む（又は「から本質的になっていてよい（consist essentially 
of）」若しくは「からなる（consist of）」）ことを意図する。この第一の金属含有材料
、第二の金属含有材料又は両方は、実質的に純粋な金属、合金、例えば実質的に純粋な金
属及び１種若しくはそれ以上の追加の合金化成分（例えば１種若しくはそれ以上の他の金
属）を含むもの、金属間化合物、金属化合物（例えば塩、酸化物若しくは他のもの）又は
これらの任意の組合せであってよい。一つの好ましいアプローチは、金属化合物の一部と
して１種又はそれ以上の金属含有材料を使用することであり、更に好ましいアプローチは
、少なくとも２種の金属化合物の混合物を使用することである。例えば適切な金属化合物
は、酸化物、水酸化物、窒素及び酸素を含有する化合物（例えば硝酸塩、亜硝酸塩若しく
は両方）、ハロゲン化物又はこれらの任意の組合せから選択することができる。一つの特
に好ましい金属化合物には、少なくとも１種の硝酸塩化合物、少なくとも１種の亜硝酸塩
化合物又はこれらの組合せが含まれる。従って、本発明に於いて使用するための好ましい
ＴＥＳＭは二成分材料システムの一部であってよく、それに従って、２種の別個の化合物
が、互いに組み合わせられる（例えば第二の金属硝酸塩又は亜硝酸塩と組み合わせられた
第一の金属硝酸塩又は亜硝酸塩）。また、三成分、四成分又は他の多成分材料システムを
使用することも可能である。本発明に於けるＴＥＳＭは、共融性を示す２種又はそれ以上
の材料の混合物であってよい。
【００３６】
本発明に於いて使用するための金属は、約８５℃から約３５０℃までの液相線温度を有
する材料システム内で使用することができる、任意の適切な金属であってよい。適切な金
属の例は、スズ、鉛、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、リチウム、ナトリウム、カリ
ウム、ベリリウム、カルシウム、ガリウム、インジウム、タリウム、ストロンチウム、バ
リウム、ルビジウム、フランシウム、ビスマス、カドミウム、アンチモン、テルル又はこ
れらの任意の組合せから選択することができる。なお更に好ましい金属は、ナトリウム、
カリウム、リチウム、マグネシウム又はこれらの任意の組合せから選択される。なお更に
一層好ましい金属は、ナトリウム、リチウム、カリウム又はこれらの任意の組合せである
。ナトリウム、リチウム又はこれらの組合せが最も好ましい。上記の金属の或るものは、
約８５℃〜約３５０℃の範囲外の融点を有し、このような金属は、その純粋な形以外で使
用されることが意図されることが、前記のことから認められるであろう。
【００３７】
このＴＥＳＭの液相線温度は、ＴＥＳＭ中の個々の成分の溶融温度に対して低くてよい
。そのようなものとして、このＴＥＳＭは、約Ｔmin−２５℃よりも低い液相線温度を有
することができ、ここでＴminは、このＴＥＳＭの、顕著なアニオン（例えばＴＥＳＭ中
のアニオンの合計モル数基準で少なくとも約３モル％の濃度で存在するアニオン）及び顕
著なカチオン（例えばＴＥＳＭ中のカチオンの合計モル数基準で少なくとも約３モル％の
濃度で存在するカチオン）によって形成されることができる任意の塩（例えば二成分化合
物塩）の最低溶融温度である。このＴＥＳＭは、更に好ましくは約Ｔmin−４０℃よりも
低い、最も好ましくは約Ｔmin−５０℃よりも低い液相線温度を有してよい。このＴＥＳ
Ｍの液相線温度は、ＴＥＳＭ中のアニオン及びカチオンを含む（例えば顕著なアニオン及
びカチオンを含む）組成物全ての最低液相線温度、Ｔ液相線、minに関連させて特徴付け
ることもできる。或る種の混合物中で、Ｔ液相線、minは、共融温度であってよい。この
ＴＥＳＭは、約Ｔ液相線、min＋５０℃よりも低い、更に好ましくは約Ｔ液相線、min＋２
５℃よりも低い、最も好ましくは約Ｔ液相線、min＋１０℃よりも低い液相線温度を有す
ることができる。
【００３８】
本発明のために有用である熱エネルギー貯蔵材料は、約８５℃〜約３５０℃、例えば約
９５℃〜約３００℃（例えば約１００℃〜約２００℃）の液相線温度を有することができ
る。この液相線温度は、好ましくは約３５０℃よりも低く、更に好ましくは約３１０℃よ
りも低い（例えば約３００℃又はさらに２７０℃よりも低い）。約２５０℃よりも低い液
相線温度を有する熱エネルギー貯蔵材料も意図される。この液相線温度は、好ましくは約
９５℃よりも高く、更に好ましくは約１００℃よりも高い（例えば約１２５℃又はさらに
１７５℃よりも高い）。より高い液相線温度（例えば約７００℃まで）も可能であろう。
【００３９】
これを達成するために、約２００℃を超える液相線温度を有する１種又はそれ以上の材
料を使用することが可能であろう。金属含有材料の１種又はそれ以上は、約４５０℃より
も低い、更に好ましくは約４００℃よりも低い又はさらに約３５０℃よりも低い液相線温
度を有することができる。本発明中の組成物は、少なくとも第一の金属化合物及び第二の
金属化合物を含有することができる。これらの化合物の少なくとも１種（例えば第一の金
属化合物）は、約４５０℃よりも低い、更に好ましくは約４００℃よりも低い、なお更に
好ましくは約３５０℃よりも低い（例えば約３１０℃よりも低い）液相線温度、ＴLを有
することができる。この第一の金属化合物は、約８５℃よりも高い、更に好ましくは約９
０℃よりも高い、なお更に好ましくは約１００℃よりも高い（例えば約１２５℃又はさら
に１７５℃よりも高い）液相線温度も有することができる。
【００４０】
２種又はそれ以上の金属含有化合物を含有するシステムについて、この金属含有化合物
の１種（例えば第二の金属含有化合物）は、好ましくは、他の（例えば第一の）金属含有
化合物の液相線温度よりも高い液相線温度を有する。１種の（例えば第二の）金属含有化
合物は、他の（例えば第一の）金属含有化合物よりも大きい融解エントロピー密度(entro
py of fusion density)を有することができる。例えば第二の金属含有化合物は、約３１
０℃よりも高い、更に好ましくは約４００℃よりも高い（例えば約４４０℃よりも高い）
液相線温度、ＴLを有することができる。
【００４１】
このＴＥＳＭが、その共融組成ではない混合物である（例えばこれは共融性を有するこ
とができる二成分組成物であるが、これはその共融組成で使用されない）場合、液相線温
度と固相線温度との間の差は、好ましくは約１５０℃よりも小さい、更に好ましくは約１
００℃よりも小さい、最も好ましくは約５０℃よりも小さい。例えば限定されることなく
、固相線温度は、約８５℃〜約３５０℃の範囲であってよい。この固相線温度は、約３０
０℃よりも低くて、更に好ましくは約２７０℃よりも低くて（例えば約２５０℃よりも低
くて）よい。この固相線温度は、約１００℃よりも高くて、更に好ましくは約１２５℃よ
りも高くて（例えば約１７５℃よりも高くて）よい。例えばこの固相線温度は約１００℃
〜約３００℃であってよい。
【００４２】
好ましくは、本発明に於いてこれらを使用するＴＥＳＭシステムは、化学的水（例えば
化学的に結合された水）、物理的水（例えば物理的に結合された水）又は両方のいずれで
あろうと、水を本質的に含有しないであろう（即ちこれは実質的に無水であろう）。従っ
て、ＴＥＳＭ又はＴＥＳＭを使用するシステムは、約５０００ｐｐｍ、２５００ｐｐｍ、
１０００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、４００ｐｐｍ、３５０ｐｐｍ、２５０ｐｐｍ、１００ｐ
ｐｍ、５０ｐｐｍ、２５ｐｐｍ、１０ｐｐｍよりも少ない、例えばカール・フィッシャー
滴定（例えば、Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ  ＷＤＳ  ４００を使用する）により測定された水の
濃度又は約１グラムのサンプルサイズを使用する典型的なカール・フィッシャー滴定技術
の検出限界よりも低い水の濃度を有するであろう。
【００４３】
しかしながら、幾らかの水、例えば金属塩の水和の結果としての、希釈剤としての水の
添加による又は他の方法による水を、任意的に、本発明のＴＥＳＭ中に使用することが可
能である。例えば水が、熱エネルギー貯蔵材料システム中の全材料の約１０重量パーセン
トよりも少ない、更に好ましくは熱エネルギー貯蔵材料システム中の全材料の約５重量パ
ーセントよりも少ない、なお更に好ましくは熱エネルギー貯蔵材料システム中の全材料の
約２重量パーセントよりも少ない、なお更に好ましくは熱エネルギー貯蔵材料システム中
の全材料の約１重量パーセントよりも少ない（例えば熱エネルギー貯蔵材料システム中の
全材料の約０．５重量パーセントよりも少ない）量で存在してもよい。
【００４４】
本発明に於けるＴＥＳＭは、材料の所定の体積中に大量に貯蔵することを可能にする魅
力的な性能特徴を示すであろう。従って、このような材料は、比較的高い「融解潜熱密度
（latent heat of fusion density）」（これは、「融解熱密度」としても参照される）
を有するとして特徴付けることができる。（示差走査熱量測定を使用して、例えば約１０
ｍｇのサンプルサイズ及び約１０℃／分の冷却速度で、熱容量について較正したＴＡ  Ｉ
ｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＤＳＣ  Ｑ２０００を使用して測定し、温度に対する熱流のプロ
ットの最大値を積分することによって決定した）融解潜熱（ＭＪ／ｋｇ）と、２５℃での
密度（ｋｇ／Ｌ）との積である（そして、液体状態から固体状態への相転移の間の熱の放
出に付随する値を反映する）融解潜熱密度は、約０．３５ＭＪ／Ｌよりも大きい、好まし
くは約０．４５ＭＪ／Ｌよりも大きい、更に好ましくは約０．６５ＭＪ／Ｌよりも大きい
、更に好ましくは約０．８ＭＪ／Ｌよりも大きい、更に好ましくは約１ＭＪ／Ｌよりも大
きい、なお好ましくは約１．２ＭＪ／Ｌよりも大きい、なお更に好ましくは約１．４ＭＪ
／Ｌよりも大きい、最も好ましくは約１．６ＭＪ／Ｌよりも大きい（例えば、約２．０Ｍ
Ｊ／Ｌよりも大きい）であろう。
【００４５】
熱エネルギーを貯蔵するための容量の別の測定値は、熱エネルギー貯蔵材料が、高温度
Ｔ2から低温度Ｔ1まで（ここで、Ｔ2及びＴ1は、共に℃である）冷却されるとき、熱エネ
ルギー貯蔵材料の１リットル（２５℃及び１気圧で）から放出される熱の量によって与え
られる「熱貯蔵密度」（ＨＳＤT2,T1）であってよい。このＨＳＤT2,T1は、図３中に示さ
れるように、約１０℃／分の一定加熱速度及び約−１０℃の一定冷却速度で熱容量につい
て較正された示差走査熱量測定によって測定することができる。更に具体的に、熱エネル
ギー貯蔵材料の熱貯蔵密度（ＨＳＤT2,T1）は、最初に、キログラム／リットル（ｋｇ／
Ｌ）の単位で、この材料の室温（２３℃）密度を測定することによって決定することがで
きる。次いで、熱エネルギー貯蔵材料の３．０〜４．０ｍｇサンプルを、Ｑ２０００示差
走査熱量計（TA Instruments、デラウエア州Ｎｅｗ  Ｃａｓｔｌｅ）内で、１０℃／分で
室温からＴ2＋５０℃まで加熱する。次いで、このサンプルを、１０℃／分で室温まで戻
し冷却する。この材料がＴ2からＴ1まで冷却されたとき、熱エネルギー貯蔵材料のｋｇ当
たり放出されたエネルギーを、Ｊ／ｋｇの単位で示差走査熱量計によって測定する。次い
で、Ｊ／Ｌの単位での熱貯蔵密度（ＨＳＤT2,T1）を、密度に、材料を冷却した際に放出
されたエネルギーを掛けることによって計算する。
【００４６】
図３に見られるように、実例として、Ｔ2＝３００℃及びＴ1＝８０℃を使用して、放出
された熱１５０（これは、３００℃と８０℃との間の冷却曲線の下の面積に、ＴＥＳＭの
密度（この密度は、約２５℃で測定することができる）を掛けるとき、温度の関数として
熱流のこのプロット内で表される）は、従って、当業者が顕熱１５１及び潜熱１５２とし
て認めるものを含む。図３も、この材料１リットルを、８０℃から３００℃まで加熱する
ため必要である熱である、８０℃と３００℃との間の累積熱密度１５３を示している。例
えば３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度（ＨＳＤ300,80）は、熱エネルギー貯蔵材料が
３００℃から８０℃まで冷却されるとき、その１リットルから放出される熱の量として見
なされるであろう。ＨＳＤ300,80は、約１．０ＭＪ／Ｌよりも大きいであろう。ＨＳＤ30
0,80は、好ましくは約１．２ＭＪ／Ｌよりも大きい、更に好ましくは約１．４ＭＪ／Ｌよ
りも大きい、最も好ましくは約１．６ＭＪ／Ｌよりも大きい。同様に、ＨＳＤ350,80は、
熱エネルギー貯蔵材料が３５０℃から８０℃まで冷却されるとき、その１リットルから放
出される熱の量として見なされるであろう。ＨＳＤ350,80は、約１．０ＭＪ／Ｌよりも大
きいであろう。ＨＳＤ350,80は、好ましくは約１．２ＭＪ／Ｌよりも大きい、更に好まし
くは約１．４ＭＪ／Ｌよりも大きい、最も好ましくは約１．６ＭＪ／Ｌよりも大きい。こ
の潜熱及び顕熱は、図４（ここで、熱（例えば貯蔵された熱）は、温度に対してプロット
されている）に更に示される。図４に示されるように、ＴＥＳＭ（又は相変化材料）は、
固体状態又は固体状態にある温度の範囲に亘って、一般的に一定の熱容量、ｃpを有する
ことができ、顕熱１５１は、ＴＥＳＭの温度と共に（例えば固体状態で一定速度で及び／
又は液体状態で一定速度で）増加し、一方、潜熱１５２は、非常に狭い温度範囲で（例え
ば単一温度で）生じるであろう。
【００４７】
ＴＥＳＭ材料の別の特徴は、これらが、体積を占めながら、約２００℃から（好ましく
は、少なくとも部分的に液体状態から）約５０℃まで（又は約１５０℃から約５０℃まで
）冷却されるとき、大量の熱を放出できることである。このようなものとして、このＴＥ
ＳＭは、約０．５ＭＪ／Ｌよりも大きい、好ましくは約０．６ＭＪ／Ｌよりも大きい、更
に好ましくは約０．７５ＭＪ／リットルよりも大きい、最も好ましくは約０．９ＭＪ／リ
ットルよりも大きいであろう、２００℃から約５０℃までの熱貯蔵密度（即ちＨＳＤ200,
50）によって特徴付けることができる。このＴＥＳＭのＨＳＤ150,50は、約０．４５ＭＪ
／Ｌよりも大きい、好ましくは約０．５ＭＪ／Ｌよりも大きい、更に好ましくは約０．６
ＭＪ／リットルよりも大きい、最も好ましくは約０．７５ＭＪ／リットルよりも大きいで
あろう。
【００４８】
本発明の教示に従ったＴＥＳＭの更に別の特徴は、ＴＥＳＭが急速に冷却されるとき、
ＴＥＳＭが過冷却を有しないか又は比較的低量の過冷却を有するようにこれらが比較的急
速な結晶化速度を示す、ことである。例えばＴＥＳＭ（例えばＴＥＳＭの１０ｍｇサンプ
ル）は、０．７０よりも大きい、好ましくは０．８０よりも大きい、更に好ましくは０．
９０よりも大きいＨC50／ＨC1（ここで、ＨC50は、示差走査熱量測定により、ＴL＋５０
℃〜ＴL−１００℃の温度範囲に亘る約５０℃／分の冷却速度で測定した急冷された結晶
化熱として定義され、ＨC1は、示差走査熱量測定により、約１℃／分の冷却速度で測定し
た徐冷された結晶化熱として定義される）の値を有することができる。
【００４９】
或る種の用途、例えば輸送に於いて、比較的低い、例えば約３．６ｋｇ／Ｌよりも低い
又は好ましくは約３．３ｋｇ／Ｌよりも低い、更に好ましくは約３．０ｋｇ／Ｌよりも低
い、最も好ましくは約２．５ｋｇ／Ｌよりも低い（例えば約２．３ｋｇ／Ｌよりも低い）
密度を有することが、熱エネルギー貯蔵材料のために望ましいであろう。熱エネルギー貯
蔵材料の密度（ｋｇ／Ｌ）は、ＡＳＴＭ  Ｄ８５４に従って室温（２５℃）で測定される
。ＴＥＳＭは、同様に、例えばガス比重瓶により測定したとき、比較的低い比重を有して
よい。例えばＴＥＳＭの比重は、最も好ましくは、約２．５ｋｇ／Ｌよりも低くて（例え
ば約２．３ｋｇ／Ｌよりも低くて）よい。
【００５０】
本発明の教示に従ったＴＥＳＭの別の可能性のある特徴は、これらが、約２５０℃より
も低い温度で、更に好ましくは約３００℃よりも低い温度で、液体−気相転移又は固体−
気体相転移を実質的に有しないであろうことであってよい。このＴＥＳＭは、それが、約
２５０℃よりも低い温度で、更に好ましくは約３００℃よりも低い温度で、最も好ましく
は約３５０℃よりも低い温度で分解しない点でも安定であろう。好ましくは、このＴＥＳ
Ｍの全平衡蒸気圧は、約２５０℃で、好ましくは約３００℃で、更に好ましくは約３５０
℃で、１気圧よりも低い。多くの有機化合物は、比較的低い温度で分解し得るので、いず
れか存在する場合に、ＴＥＳＭ中の有機化合物の濃度（ＴＥＳＭの合計重量基準の重量％
で）について、約５重量％よりも低い、更に好ましくは約１重量％よりも低いことが望ま
しいであろう。更に好ましくは、このＴＥＳＭは、有機化合物を本質的に含有しない又は
有機化合物を全く含有しないであろう。例えばこのＴＥＳＭは、ＦＴＩＲによって検出可
能な量の有機化合物を含有していないであろう（例えばＴＥＳＭのＦＴＩＲスペクトルは
、炭素−水素結合に対応する検出可能なピークを有しないであろう）。これに関して、Ｔ
ＥＳＭはワックスを含有していないか、ＴＥＳＭはアルコール（例えば多価アルコール）
を含有していないか又は両方である。このＴＥＳＭは、マグネシウム化合物、例えば硝酸
マグネシウム六水和物を含有していないであろう。
【００５１】
勿論、このＴＥＳＭは、検出可能な水素原子を含有していないであろう。従って、これ
らは-ＯＨアニオンも含有していないであろう。しかしながら、前記の教示から判るよう
に、この教示内のＴＥＳＭの１個又はそれ以上の特徴を維持しながら、小濃度の水素（例
えばＴＥＳＭ中の原子の合計モル数基準で、約１０モル％よりも少ない水素、約５モル％
よりも少ない水素又は約２モル％よりも少ない水素）を任意的に使用することは可能であ
ろう。
【００５２】
本発明に於ける好ましい組成物の別の特徴は、繰り返される熱サイクルに耐え、前記の
特徴の１個又はそれ以上（好ましくは全部）を保持する、その能力である。例えば本発明
に従ったＴＥＳＭは、溶融状態と固体状態との間で繰り返しサイクルする際に、熱エネル
ギーを貯蔵し、放出するためのＴＥＳＭの能力に於ける比較的重要でない低下が存在する
という特徴を有する。例えばＴＥＳＭは、最初に、Ｔ2とＴ1との間の初期熱貯蔵密度（Ｈ
ＳＤT2,T1,0）によって特徴付けることができ、１０℃／分の加熱速度及び−１０℃／分
の冷却速度で、ｎサイクル（例えば約１００サイクル、更に好ましくは少なくとも１００
０サイクル、なお更に好ましくは少なくとも約５０００サイクル）についてＴ1とＴ2との
間でサイクルした後、これは、Ｔ2とＴ1との間の老化熱貯蔵密度（ＨＳＤT2,T1,n）によ
って特徴付けることができる。試験したように、適切なＴＥＳＭは、約０．６よりも大き
い、好ましくは約０．８よりも大きい、更に好ましくは約０．９よりも大きい、最も好ま
しくは約０．９５よりも大きい、老化ＨＳＤ320,20,100の初期ＨＳＤ320,20,0に対する比
によって特徴付けることができる。適切なＴＥＳＭは、約０．６よりも大きい、好ましく
は約０．８よりも大きい、更に好ましくは約０．９よりも大きい、最も好ましくは約０．
９５よりも大きい、老化ＨＳＤ305,40,100の初期ＨＳＤ305,40,0に対する比によっても特
徴付けることができる。適切なＴＥＳＭは、約０．６よりも大きい、好ましくは約０．８
よりも大きい、更に好ましくは約０．９よりも大きい、最も好ましくは約０．９５よりも
大きい、サイクル／老化ＨＳＤT2,T1,nの初期ＨＳＤT2,T1,0に対する比（ここで、Ｔ2は
、ＴＥＳＭの液相線温度よりも約５℃〜約１００℃高く、Ｔ1は約０℃〜約８０℃であり
、ｎは少なくとも約１００サイクル（例えば１００サイクル）、更に好ましくは少なくと
も約１０００サイクル（例えば１０００サイクル）、更に好ましくは少なくとも約５００
０サイクル（例えば５０００サイクル）である）によっても特徴付けることができる。例
えば約１２０℃〜約１８０℃の液相線温度を有するＴＥＳＭは、約０．６よりも大きい、
好ましくは約０．８よりも大きい、更に好ましくは約０．９よりも大きい、最も好ましく
は約０．９５よりも大きい、老化ＨＳＤ200,25,100の初期ＨＳＤ305,25,0に対する比によ
って特徴付けることができる。
【００５３】
一つの特に好ましい面に於いて、改良された熱エネルギー貯蔵材料（及びそれを含有す
る任意のシステム）は、ａ）硝酸塩イオン、亜硝酸塩イオン又は両方を含有する、少なく
とも１種の第一の金属含有化合物及びｂ）第二の金属化合物（例えば硝酸塩イオン、亜硝
酸塩イオン又は両方を含有する別の金属含有化合物）の、実質的に無水の混合物を含有す
るとして特に特徴付けられる。好ましくは、第一の金属含有化合物又は第二の金属含有化
合物のいずれか又は両方は、少なくとも１種の金属塩を含有し、少なくとも１種の金属塩
から本質的になり又は少なくとも１種の金属塩からなり、更に好ましくは、金属硝酸塩若
しくは金属硝酸塩の混合物、金属亜硝酸塩若しくは金属亜硝酸塩の混合物又はこれらの任
意の組合せを含有し、金属硝酸塩若しくは金属硝酸塩の混合物、金属亜硝酸塩若しくは金
属亜硝酸塩の混合物又はこれらの任意の組合せから本質的になり又は金属硝酸塩若しくは
金属硝酸塩の混合物、金属亜硝酸塩若しくは金属亜硝酸塩の混合物又はこれらの任意の組
合せからなる。代表的な金属硝酸塩には、硝酸ナトリウム、硝酸リチウム又はこれらの任
意の組合せが含まれてよい。代表的な金属亜硝酸塩には、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸リチ
ウム又はこれらの任意の組合せが含まれてよい。
【００５４】
限定されることなく、このＴＥＳＭには、硝酸リチウムと亜硝酸リチウム、硝酸ナトリ
ウム又は亜硝酸ナトリウムの１種又はそれ以上との混合物が含有されていてよい。例えば
このＴＥＳＭには、硝酸リチウムが、約３５モル％よりも高い、好ましくは約４０モル％
よりも高い、更に好ましくは約４４モル％よりも高い濃度で含有されていてよい。硝酸リ
チウムの濃度は、約６５モル％よりも低くて、好ましくは約６０モル％よりも低くて、最
も好ましくは約５４モル％よりも低くてよい。１種の特に好ましいＴＥＳＭは、硝酸リチ
ウムと硝酸ナトリウムとの混合物を有する。この硝酸リチウムは、前記の濃度で存在して
いてよく、このＴＥＳＭは、約３５モル％よりも高い、好ましくは約４０モル％よりも高
い、更に好ましくは約４６モル％よりも高い濃度で、硝酸ナトリウムを含有してよい。こ
の硝酸ナトリウムの濃度は、約６５モル％よりも低くて、好ましくは約６０モル％よりも
低くて、最も好ましくは約５６モル％よりも低くてよい。別の可能性のある組合せは、前
記の教示に従って、硝酸リチウム又は硝酸ナトリウムの一方を、亜硝酸リチウム又は亜硝
酸ナトリウムで置き換えることができる。
【００５５】
ＴＥＳＭ中の金属カチオンの合計モル数基準で約３０モル％よりも多いＬｉカチオン及
びＴＥＳＭ中のアニオンの合計モル数基準で約３０モル％よりも多い硝酸塩アニオンが存
在してよい。ＴＥＳＭは、熱エネルギー貯蔵材料中のアニオンの合計モル数基準で約１５
モル％よりも多い亜硝酸塩アニオンを有することが可能である。この熱エネルギー貯蔵材
料は、熱エネルギー貯蔵材料中の金属カチオンの合計モル数基準で約４０〜約８０モル％
（例えば約５５〜約７５モル％）のＬｉカチオン、ｂ）熱エネルギー貯蔵材料中のアニオ
ンの合計モル数基準で約４０〜約８０モル％（例えば約５５〜約７５モル％）の硝酸塩ア
ニオン及びｃ）熱エネルギー貯蔵材料中のアニオンの合計モル数基準で約２０〜約６０モ
ル％（例えば約２５〜約４５モル％）の亜硝酸塩アニオンを有していてよい。このＴＥＳ
Ｍは、熱エネルギー貯蔵材料中の金属カチオンの合計濃度基準で約２モル％よりも多い（
例えば約５モル％よりも多い又は約１０モル％よりも多い）Ｎａカチオンを有していてよ
い。
【００５６】
ナトリウム及びリチウムが、本発明に於けるＴＥＳＭ中に使用される化合物のカチオン
として最も好ましいが、他の金属を、前記の量で（リチウム又はナトリウムの代わりに）
置き換えることもできる。更に、他のアニオンを、前記の量で置き換えることができる。
適切なカチオンには、好ましい金属として前に教示したような少なくとも１種の金属カチ
オンが含まれる。例えば少なくとも１種の金属カチオンは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｍｇ
、Ｃａ、Ａｌ及びＧａからなる群から選択することができる。アニオンは、単原子アニオ
ン又は多原子アニオンであってよい。第一の金属塩のために適切である単原子アニオンの
例には、ハロゲン化物イオン（例えば塩化物、フッ化物、臭化物及びヨウ化物イオン）が
含まれる。多原子アニオンの例には、硝酸塩（ＮＯ3-）、亜硝酸塩（ＮＯ2-）及びリン酸
塩（ＰＯ43-）イオンが含まれる。多原子アニオンの追加の例には、酢酸塩（ＣＨ3ＣＯＯ
-）、炭酸塩（ＣＯ32-）、硫酸塩（ＳＯ42-）及び水酸化物（ＯＨ-）イオンが含まれる。
適切なアニオンには、限定無しに、Ｓ、Ｎ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｐ、Ｂ及びＣからなる
群から選択された少なくとも１種の原子を含有するアニオンが含まれてよい。金属含有化
合物の好ましい種類には、好ましくは、Ｎ原子を含有する少なくとも１種のアニオン（例
えばＮ原子を含有する２種又はそれ以上のアニオン）が含まれてよい。例えば金属含有化
合物の好ましい種類には、亜硝酸塩イオン、硝酸塩イオン又は両方が含有されていてよい
。
【００５７】
一つの可能性のあるアプローチは、硝酸リチウム又は亜硝酸リチウムを、１種又はそれ
以上の第二又は追加の化合物、例えばフッ化リチウム、塩化リチウム、水酸化ナトリウム
、フッ化ナトリウム、塩化ナトリウム、水酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、塩化
マグネシウム又はこれらの任意の組合せと組み合わせることである。このような第二又は
追加の化合物（例えば第三の金属化合物又は第三の金属塩）は、前記同定した金属含有材
料から選択することができ、好ましくは硝酸リチウム若しくは亜硝酸リチウム又は他の第
一金属含有材料とは、組成、特性又は両方に於いて異なっているであろう。
【００５８】
第二又は追加の化合物の他の例には、水酸化カリウム、フッ化カリウム、塩化カリウム
、水酸化カルシウム、フッ化カルシウム及び塩化カルシウムが含まれてよい。金属臭化物
を使用することもできる。第二又は追加の金属化合物には、水酸化リチウムが含まれてよ
い。複数の金属イオン又は複数のアニオンを含有する第二の金属含有化合物の例には、フ
ッ化マグネシウム、フッ化ナトリウム及びフッ化リチウムの混合物、塩化ナトリウム、フ
ッ化ナトリウム及びフッ化リチウムの混合物又は水酸化リチウム、フッ化リチウム、フッ
化ナトリウム及びフッ化マグネシウムの混合物が含まれる。
【００５９】
（ナトリウム及び／又はリチウム硝酸塩及び／又は亜硝酸塩で）前記したように、適切
なＴＥＳＭは、第一の金属化合物及び第二の金属化合物の二成分混合物から本質的になっ
ていてよい。一例として、この第一の金属化合物は、硝酸リチウムであってよく、第二の
金属化合物は、異なった化合物（例えば水酸化リチウム）であってよい。このような混合
物に於いて、硝酸リチウム及び水酸化リチウムの合計濃度基準で、硝酸リチウムの濃度は
、好ましくは少なくとも約２５モル％であり、水酸化リチウムの濃度は、好ましくは約７
５モル％よりも低い。第二の例として、第一の金属化合物は、硝酸ナトリウムから本質的
になり、第二の金属化合物は、水酸化リチウムから本質的になる。別の例に於いて、第一
金属化合物は、硝酸リチウムから本質的になり、第二の金属化合物は、フッ化リチウムか
ら本質的になる。この例に於いて、硝酸リチウム及びフッ化リチウムの合計濃度基準で、
硝酸リチウムの濃度は、好ましくは少なくとも約５０モル％であり、フッ化リチウムの濃
度は好ましくは約５０モル％よりも低い。この混合物は、第一の金属化合物が、硝酸ナト
リウムから本質的になり、第二の金属化合物が、フッ化リチウムから本質的になり、好ま
しくは、硝酸ナトリウム及びフッ化リチウムの合計濃度基準で、硝酸ナトリウムの濃度が
、少なくとも約５０モル％であり、フッ化リチウムの濃度が、約５０モル％よりも低い二
成分混合物であってもよい。
【００６０】
適切な熱エネルギー貯蔵材料は、２種以上の化合物（例えば少なくとも３種の化合物、
例えば３種の金属化合物）の混合物であってよい。例えばこの熱エネルギー貯蔵材料は、
硝酸ナトリウム、硝酸リチウム及びフッ化リチウムを含んで、硝酸ナトリウム、硝酸リチ
ウム及びフッ化リチウムから本質的になっていてよい。ここで、硝酸ナトリウム及び硝酸
リチウムの一緒にした濃度は、合計濃度基準で、少なくとも約５０モル％（例えば少なく
とも約７５モル％、又は少なくとも約９５モル％）であるのが好ましい。
【００６１】
更に一般的に、この熱エネルギー貯蔵材料は、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム又はこれ
らの組合せである第一金属化合物並びに水酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、フッ化ナト
リウム、水酸化マグネシウム、マグネシウム、フッ化マグネシウム、水酸化リチウム、塩
化リチウム及びフッ化リチウムからなる群から選択することができる１種又はそれ以上の
追加の金属化合物を含んで又は硝酸リチウム、硝酸ナトリウム又はこれらの組合せである
第一金属化合物並びに水酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、フッ化ナトリウム、水酸化マ
グネシウム、マグネシウム、フッ化マグネシウム、水酸化リチウム、塩化リチウム及びフ
ッ化リチウムからなる群から選択することができる１種又はそれ以上の追加の金属化合物
から本質的になっていてよい。一例に於いて、第二の金属化合物は、フッ化マグネシウム
、フッ化ナトリウム及びフッ化リチウムからなる群から選択された１種、２種又は３種の
金属化合物からなり、第一の金属化合物の濃度は，第一の金属化合物及び第二の金属化合
物の合計濃度基準で、約５０〜約９５モル％である。１種又はそれ以上の追加の金属化合
物は、塩化ナトリウム、フッ化ナトリウム及びフッ化リチウムからなる群から選択するこ
とができ、第一の金属化合物の濃度は，第一の金属化合物及び任意の追加の金属化合物の
合計濃度基準で、約５０〜約９５モル％である。例えば第一の金属化合物は、硝酸リチウ
ム、硝酸ナトリウム又はこれらの組合せから本質的になっていてよく、追加の金属化合物
は、フッ化ナトリウム及びフッ化リチウムから本質的になっていてよい。存在する場合、
フッ化マグネシウムの濃度は、合計濃度基準で約３０モル％よりも低くすべきである。
【００６２】
使用することができる１種のＴＥＳＭは、Ｌｉカチオン、硝酸塩アニオン及び／又は亜
硝酸塩アニオン並びに少なくとも１種の追加のアニオン又はカチオンを含有している。例
えばＬｉカチオンの濃度は、ＴＥＳＭ中の金属カチオンの合計モル数基準で３０モル％よ
りも高くてよく、硝酸塩アニオンの濃度は、ＴＥＳＭ中のアニオンの合計モル数基準で少
なくとも３０モル％であってよく又は両方であってよい。このようなＴＥＳＭは、ＴＥＳ
Ｍ中のアニオンの合計モル数基準で約１５モル％よりも高い濃度で、亜硝酸塩アニオンを
含有していてもよい。例えばＴＥＳＭは、ａ）ＴＥＳＭ中のカチオンの合計濃度基準で約
４０モル％〜約８０モル％のＬｉカチオン（更に好ましくは、約５５〜約７５モル％のＬ
ｉカチオン）、ｂ）ＴＥＳＭ中のアニオンの合計濃度基準で約４０モル％〜約８０モル％
の硝酸塩アニオン（更に好ましくは、約５５〜約７５モル％の硝酸塩アニオン）及びｃ）
ＴＥＳＭ中のアニオンの合計濃度基準で約２０モル％〜約６０モル％の亜硝酸塩アニオン
（好ましくは、約２５〜約４５モル％の硝酸塩アニオン）を含有していてよい。上記のＴ
ＥＳＭのいずれも、更に、Ｎａカチオン、Ｋカチオン又は両方を含有していてよい。例え
ば追加のＮａ及び／又はＫカチオンは、少なくとも約２モル％、好ましくは少なくとも約
５モル％、最も好ましくは少なくとも約１０モル％の濃度で存在してよい。Ｍｇカチオン
、Ｃａカチオン又は両方を、上記の組成物のいずれに添加してもよいことが、更に意図さ
れる。
【００６３】
これらのアニオン及びカチオンに加えて、本発明に於けるＴＥＳＭ組成物又はシステム
は、下記に示すもののような１種又はそれ以上の他の試薬又は成分を含有していてもよい
。例えば本発明に於ける好ましい組成物又はシステムは、前記のＴＥＳＭ及び熱伝導度促
進剤、腐食防止剤、核生成剤又はこれらの任意の組合せから選択された１種又はそれ以上
の試薬を含有していてよい。
【００６４】
適切なＴＥＳＭは、ＴＥＳＭに伝達される熱が、材料全体に比較的急速に伝導されるた
めに、高い熱伝導度を有するであろう。ＴＥＳＭ中に使用される金属化合物又は金属化合
物の混合物が、低い熱伝導度を有する場合、熱伝導度促進剤として追加の化合物又は成分
を添加し、それによって、材料の有効熱伝導度を増加させることができる。作動条件のた
めに適した任意の適切な技術開示された伝導度促進剤を利用することができる。伝導度促
進剤の例には、限定無しに、金属ホイスカー、金属小板、グラファイト、分割したグラフ
ァイト、グラフェン（graphene）又はこれらの任意の組合せが含まれる。同様に、伝導性
構造物、例えば金網（例えば銅金網）又はメタルウール（metal wool）を、熱エネルギー
貯蔵材料の中に含有させることができる。好ましくは、熱伝導度促進剤は、例えばＡＳＴ
Ｍ規格Ｅ１２２５−０４によって測定したとき、少なくとも約１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、更
に好ましくは少なくとも約２２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）（例えば少なくとも約３００Ｗ／（ｍ・
Ｋ））の熱伝導度を有する。本発明の一つの態様に於いて、伝導度促進剤は、最高作動貯
蔵温度で固体状態に留まっている。
【００６５】
一般的に、本発明に於けるＴＥＳＭシステムは、機能時にそれが接触する任意の材料と
適合性であるＴＥＳＭを含むであろう。検討するように、本発明に於けるシステムは、選
択された体積のＴＥＳＭを含有する容器（例えばカプセル）を使用するであろうと意図さ
れる。この容器はシールできることが意図される。この容器は、ＴＥＳＭと接触し、その
上に金属酸化物、錯化酸化物（complex oxide）又は他の安定な金属化合物を有する、内
壁表面を含むことができることが意図される。例えばこの容器は、金属であってよく、そ
の上に自然酸化物（native oxide）を有してよい。本発明に於けるシステムは、システム
の作動温度範囲に亘って、互いに接触状態にある任意の金属、金属酸化物及びＴＥＳＭの
間の適合性を示すように意図される。この目的のために、このシステムは、一般的に、特
に、高温度（例えば約３００℃）に長期間（例えば４５日間又はそれ以上）露出された後
に、ＴＥＳＭと容器壁表面との間の相互作用によって仲介される腐食に対して耐性である
。このシステムの容器の耐腐食性は、約６０ｃｍ2の全表面積を有する容器材料のサンプ
ルを、このサンプルと同じ材料から作られ、溶融したＴＥＳＭが充填された坩堝の中に入
れることによって決定することができる。このサンプルの表面を、試験の間中ＴＥＳＭと
接触させ、坩堝を、不活性ガス、例えば乾燥窒素でパージし、充填したオートクレーブ内
で、約３００℃で、約４５日間加熱する。このようにして試験し、坩堝から取り出し、Ｔ
ＥＳＭ残留物を除去した際の、容器材料のサンプルは、好ましくは約６ｍｇよりも小さい
、更に好ましくは３ｍｇよりも小さい、最も好ましくは約１ｍｇよりも小さい、重量変化
（例えば酸化に起因する重量増加又はエッチングに起因する重量減少）の絶対値を示す。
この重量変化は、重量増加の、試験されるサンプルの表面積に対する比から表すことがで
きる。例えば表面積当たりの重量増加は、１ｇ／ｍ2よりも小さい、好ましくは０．５ｇ
／ｍ2よりも小さい、更に好ましくは０．１７ｇ／ｍ2よりも小さい、最も好ましくは０．
１ｇ／ｍ2よりも小さくてよい。従って、このような材料は、本教示と一致して、一般的
に耐腐食性であろう。本発明に於ける一般的に耐腐食性の材料の更に好ましい特徴は、こ
れらが、室温から約３００℃まで（例えば約１０℃／分の速度で加熱し、冷却したとき）
、繰り返し（例えば１００サイクル以上、１０００サイクル又はそれ以上又はさらに５０
００サイクル又はそれ以上）サイクルした後に、前記の特徴も示すであろうことである。
【００６６】
ＴＥＳＭ（これらは固有的に腐食性材料であるが）は、適切に使用することができるの
で、それが貯蔵される任意の容器（例えば記載されるような任意のカプセル）を著しく腐
食しないであろう。従って、任意的に、腐食を抑制するための試薬を、本発明に於けるＴ
ＥＳＭ又はシステムの一部として、腐食に耐えるために十分な量で使用することができる
。このような試薬は、熱力学的腐食防止剤、動力学的腐食防止剤又は両方であってよい。
この試薬には、金属酸化物、金属酸化物に転化する前駆体又はこのような材料の任意の組
合せが含まれてよい。この試薬は、それがＴＥＳＭから相分離でき、ＴＥＳＭを保持する
容器の壁（例えばブリスター包装のカプセルの壁）の上に堆積できるようなものである。
従って、溶解度限界に到達し又はそれを越えるように、過剰の金属酸化物を、熱エネルギ
ー貯蔵材料組成物に添加することが有利であろう。代替として、金属酸化物に分解する化
合物を、ＴＥＳＭ中に含有させることができる。例として、硝酸アルミニウムは、酸化ア
ルミニウムに容易に分解し、従って有効な試薬であろう。
【００６７】
幾つかのＴＥＳＭは、金属酸化物表面、例えば自然金属酸化物（native metal oxide）
層を有する容器内に入れるとき、金属酸化物の飽和レベルが到達されるまで、金属酸化物
層を溶解するであろう。熱エネルギー貯蔵材料の体積が十分に高い場合、これは、金属酸
化物層全体を溶解するであろう。金属酸化物層が部分的に又は完全に除去されると、この
容器は、おそらく熱エネルギー貯蔵材料によって、腐食攻撃を一層受けやすくなるであろ
う。過剰の酸化物（例えば熱エネルギー貯蔵材料中の金属酸化物の飽和限界を超える量）
を熱エネルギー貯蔵材料に添加すると、容器の表面上の金属酸化物層は安定であり、時間
の経過で溶解しないであろう。有効性を確実なものにするのを助けるために、好ましくは
、この試薬（例えば金属酸化物）は、熱エネルギー貯蔵材料中のこの試薬（金属酸化物）
の飽和濃度よりも高い濃度で存在するであろう。典型的に、ＴＥＳＭ中の金属酸化物の濃
度は、熱エネルギー貯蔵材料の約２０重量％よりも低い（好ましくは５重量％よりも低い
）。ＴＥＳＭ中の金属酸化物の濃度は、ＴＥＳＭの、少なくとも０．５重量％、更に好ま
しくは少なくとも２重量％でなくてはならない。この試薬及び他の可能性のある添加物は
、必ずしもＴＥＳＭを含有する溶液中に存在する必要はなく又は他の方法で、ＴＥＳＭ中
に存在するとして見なされなくてよいことが認められるべきである。後者が本件である場
合、このような試薬又は添加物について本明細書中に記載した濃度は、この試薬又は添加
物及びＴＥＳＭを含有する材料の全体システム（即ちＴＥＳＭ及び任意の試薬又は添加物
の組合せ）に対して、この試薬又は添加物が占める重量パーセントを指す。例えば硝酸ア
ルミニウムは酸化アルミニウムへの前駆体であり、このような試薬として使用することが
できる。１種のこのような有効な試薬は、ＴＥＳＭの合計濃度基準で約２モル％の濃度で
のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末であってよい。
【００６８】
本発明のＴＥＳＭは、１種又はそれ以上の、ＴＥＳＭの冷却の間にＴＥＳＭの結晶化を
助けるための試薬を含有してよいことも意図される。従って、このＴＥＳＭは、結晶化速
度を増加させる、結晶核生成速度を増加させる、結晶成長速度を増加させる、結晶の数を
増加させる又はこれらの任意の組合せのための核生成剤又は他の手段を含有することもで
きる。例えばこのＴＥＳＭは、適切な核生成剤又はそこから冷却の間に結晶が核生成し、
成長し若しくは両方する比較的低いエネルギーサイトを与えるための別の試薬を含有する
ことが可能である。例えば約１０重量パーセント以下、更に好ましくは約５重量パーセン
ト未満、なお更に好ましくは約１重量パーセント未満（例えば約０．５重量パーセント又
はそれ以下）のこのような試薬（例えば核生成剤）を、ＴＥＳＭ組成物の一部として含有
することが可能であろう。限定無しに、適切な核生成剤の例には、アルカリ金属、金属酸
化物、炭酸塩（例えばアルカリ金属炭酸塩）、硫酸塩、リン酸塩、フッ化物、ホウ酸塩又
はこれらの任意の組合せを含む化合物が含まれてよい。適切な核生成剤は、好ましくは、
ＴＥＳＭの液相線温度よりも高い温度で結晶性相にある。
【００６９】
本発明は、本明細書中に記載されたもののようなＴＥＳＭの製造方法に関する。多くの
場合に、これらの化合物は、化合物を、最高液相線温度を有する金属化合物の液相線温度
よりも高い温度まで加熱し、そして混合することによって、容易に組み合わせることがで
きる。しかしながら、幾つかの混合物に於いて、金属化合物の１種は、最高液相線温度を
有する金属化合物の液相線温度よりも低い分解温度を有するかもしれない。このような状
況に於いて、別の混合プロセスを使用することができる。例えば熱エネルギー貯蔵材料を
混合するための一つのプロセスは、材料システム（この材料は、異なった液相線温度を有
する化合物を有する）内に使用すべき材料の組合せを選択することが含まれてよいことが
意図される。第一液相線温度を有する最高液相線温度金属化合物を、（好ましくは、シス
テム内に使用すべき他の材料のいずれも不存在下で）第一液相線温度よりも高い温度まで
加熱する。第二液相線温度及び分解温度を有する分解性金属化合物を、最高液相線温度金
属化合物と混合する。好ましくは、第一液相線温度は、第二液相線温度よりも高く、溶融
した最高液相線温度化合物に分解性金属化合物を添加する際に、混合物の温度を分解温度
よりも低い温度まで低下させる。
【００７０】
別の例に於いて、熱エネルギー貯蔵材料を混合するためのプロセスは、材料システム中
に使用すべき少なくとも３種の材料（例えば分解性金属化合物（これは第一金属化合物で
あってよい）、最高液相線温度金属化合物（これは第二金属化合物であってよい）及び第
三液相線温度を有する第三金属化合物）の組合せを、材料の化合物がそれぞれ異なった液
相線温度を有するように、選択する工程を含んでよい。第一液相線温度を有する最高液相
線温度金属化合物及び第三液相線温度を有する第三金属化合物を、第三液相線温度よりも
高い（好ましくは、第一液相線温度よりも高い）第一混合温度まで加熱して、第一液相線
温度よりも低い第一固相線温度を有する第一混合物を形成させる。次に、第二液相線温度
及び分解温度（これは、第一液相線温度よりも低い）を有する分解性金属化合物及び第一
混合物を、分解温度よりも低い第二混合温度で混合して、分解温度よりも低い第二固相線
温度を有する第二混合物を形成させる。好ましくは、第一固相線温度は、分解温度よりも
低い。第二混合温度は、第一固相線温度よりも低くてよく又は低くなくてよい。
【００７１】
別の例に於いて、改良プロセスは、材料システム中に使用すべき少なくとも２種の材料
（分解性金属化合物及び最高液相線温度金属化合物を含む）（この材料は、異なった液相
線温度を有する化合物を含む）の組合せを選択する工程を含んでよい。第一液相線温度を
有する最高液相線温度金属化合物及び分解温度を有する分解性金属化合物を用意する。最
高液相線温度金属化合物及び分解性金属化合物を、分解温度よりも低い温度まで加熱して
、第一混合物を形成させる。このプロセスに於いて、加熱工程の前に、熱エネルギー貯蔵
材料を作るために使用される少なくとも２種の材料（例えば金属化合物）をカプセル化す
る工程も存在していてよい。
【００７２】
これらのプロセスのいずれかに於いて、分解性金属化合物を添加する工程の前に、１種
又はそれ以上の追加の金属化合物を添加する１個又はそれ以上の中間工程が存在してもよ
い。更に、改良プロセスは、分解性金属化合物を添加する前に、冷却工程を含むであろう
ことが意図される。熱エネルギー貯蔵材料をカプセル化する工程も意図される。これは、
化合物を加熱及び混合する前、間又は後に生じ得る。熱伝導度促進剤、腐食防止剤、核生
成剤又はこれらの任意の組合せから選択された１種又はそれ以上の試薬を添加する工程も
可能である。
【００７３】
このプロセスも、（例えばＴＥＳＭを容器内にシールする直前の時点で）ＴＥＳＭ及び
／又はＴＥＳＭを製造するために使用される材料の１種若しくはそれ以上を乾燥させる１
個又はそれ以上の工程を含んでいてよい。例えばこのプロセスは、これらの材料の１種を
、乾燥環境、例えば乾燥剤を含有する環境に露出する工程を含んでよい。このプロセスは
、材料の１種（例えばＴＥＳＭ）を、好ましくは、不活性の又は比較的乾燥した雰囲気（
例えば約２０％よりも低い、好ましくは約１０％よりも低い、更に好ましくは約５％より
も低い、最も好ましくは約１％よりも低い相対湿度を有する）中で加熱することによって
、水を除去する工程を含んでいてよい。例えばＴＥＳＭ及び／又はＴＥＳＭを製造するた
めに使用される材料を、約１００℃よりも高い、好ましくは約１５０℃よりも高い、更に
好ましくは約２００℃よりも高い、最も好ましくは約２５０℃よりも高い温度まで加熱す
ることができる。この加熱時間は、水の本質的に全部を除去するために又は前記のように
比較的低い濃度まで水濃度を低下させるために十分に長くてよい。このプロセスもＴＥＳ
Ｍ及び／又はＴＥＳＭを製造するために使用される材料の１種若しくはそれ以上を、比較
的乾燥した環境中（例えば乾燥剤入り容器内、乾燥雰囲気を有するグローブボックス内、
密閉した容器内、真空下等）に、水濃度が比較的低い濃度で維持されるように（例えば材
料が実質的に水を含有しないままでいるように）貯蔵する、１個又はそれ以上の工程を含
んでいてよい。
【００７４】
他のプロセスは、本明細書中の教示並びに米国仮特許出願第６１／０３０，７５５号（
２００８年２月２２日出願）、米国仮特許出願第６１／０６１，９０８号（２００８年６
月１６日出願）、米国仮特許出願第６１／０７４，７９９号（２００８年６月２３日出願
）、米国仮特許出願第６１／０７４，８４０号（２００８年６月２３日出願）、米国仮特
許出願第６１／０７４，８６９号（２００８年６月２３日出願）、米国仮特許出願第６１
／０７４，８８９号（２００８年６月２３日出願）及び米国仮特許出願第６１／０９０，
０８４号（２００８年８月１９日出願）（全て参照して含める）から、どこかで探り出す
ことができる。
【００７５】
前記のことから認められるように、好ましい材料システムを説明したけれども、本明細
書中の教示は、ＴＥＳＭについて所望の特徴を満たす他のものを排除しない。本明細書の
教示の一つの面は、このシステムのための候補の材料についての公知の情報に基づいて、
適切な材料システムを設計するためのプロセスを意図する。例示するために、熱貯蔵密度
、共融温度及び融解熱密度は、溶融温度、融解熱、２５℃での密度、モル質量及び比熱が
、混合物中のそれぞれの成分について既知である場合、Ｎ種の異なった金属塩の混合物に
ついて推定することができる。この情報から、所望のシステムに到達するために、他の特
徴を使用することができる。
【００７６】
理論によって結び付けられることなく、これらの混合物の熱力学の説明を示す。単一成
分ｉについての融解エントロピー、Ｓfiは、
Ｓfi＝Ｈfi／Ｔmi
（式中、Ｈfiは、成分ｉの融解熱であり、そしてＴmiは、成分ｉについてのＫでの溶融温
度である）
によって与えられる。
【００７７】
成分が、固体状態で非混和性であり、液体状態で完全に混和性である、理想的共融シス
テムについて、モル融解自由エネルギーＧf（Ｔ，ｘi）は、
【００７８】
【数１】
2014052181.tif 000003
【００７９】
（式中、合計はＮ個成分に亘り、ＴはＫでの温度であり、ｘiは成分ｉのモル分率であり
、項Σｘi ｌｎ ｘiは、Ｎ個成分の混合エントロピーに対応する）
によって与えられる。
【００８０】
再び理論によって結び付けられることなく、Ｇf（Ｔ，ｘi）＝０の解を見出すことによ
って、共融温度及び共融組成を推定することができる。このようにして共融組成を推定す
ると、共融組成でのモル融解熱は、下記の式
【００８１】
【数２】
2014052181.tif 000004
【００８２】
から計算することができる。
【００８３】
この混合物の熱容量は、個々の成分の熱容量の重量平均から推定することができる。Ｔ
1とＴ2との間の顕熱密度（ＳＨＤT1,T2）は、その温度範囲に亘って熱容量を積分するこ
とによって計算される。
【００８４】
【数３】
2014052181.tif 000005
【００８５】
（式中、ρはｋｇ／Ｌの単位での密度であり、ｃpは、ＭＪ／（ｋｇ・°Ｋ）の単位での
温度依存性熱容量であり、積分はＴ1からＴ2までである）
【００８６】
本発明に於けるＴＥＳＭシステムは、カプセル状構造物（例えばそれぞれ、約２００ｍ
Ｌよりも小さい、好ましくは約５０ｍＬよりも小さい、更に好ましくは約１０ｍＬよりも
小さい、最も好ましくは約３ｍＬよりも小さい体積を有し及び／又は約０．１ｍＬよりも
大きい、更に好ましくは約０．３ｍＬよりも大きい体積を有する、１個又は複数のカプセ
ルを含有する構造物）内にカプセル化することができる。次いで、このカプセル状構造物
を、アレー（array）（本明細書中の別の個所で記載したような）、更に好ましくは三次
元アレーの一部として含有させることができる（ここで、複数の個々のカプセルは、互い
に、そして熱伝達流体と熱伝導関係にある）。例えばカプセル構造物は、複数の積み重ね
たエンボスした金属箔（又は他の金属シート）ブリスター包装（これは、ＴＥＳＭを装填
又は排出するように作動する１種又はそれ以上の熱交換デバイス及び／又は流体のための
流路を提供する、適切な容器（例えば断熱容器、例えば真空断熱容器）内に含まれてよい
）を含むことができる。
【００８７】
ＴＥＳＭをカプセル化するために適している構造物の例は、２００９年２月２０日出願
の米国特許出願第１２／３８９，５９８号、発明の名称「熱貯蔵デバイス（ＨＥＡＴ  Ｓ
ＴＯＲＡＧＥ  ＤＥＶＩＣＥＳ）」（代理人ドケット番号６７１７０Ｂ（１０６２−０９
１））中に開示されている（例えば図１〜６及び８〜９並びに付随する説明参照）（これ
を、全ての目的のために、本明細書中に参照して特に含める）。この特許出願中にも教示
されているように、カプセル構造物のアセンブリ（例えば複数のカプセルのアレー）は、
モジュールを通して熱交換流体を循環するための手段（例えば導管、ポンプ、送風機等の
１種又はそれ以上）を含んでいてよい加熱モジュールを規定するように、適切なハウジン
グ内に組み立てることができる。アレー又はカプセルを形成するために使用される材料は
、好ましくは金属である。アルミニウムのような金属を使用することができるが、好まし
い金属はステンレススチール（例えばフェライトステンレススチール、オーステナイトス
テンレススチール及び／又はマルテンサイトステンレススチール）である。この金属は、
好ましくは、それが、例えばＴＥＳＭと直接接触しているカプセル又は他の容器の内側壁
の上に、機能作動の間に存在する金属酸化物（例えば自然金属酸化物）を有するようなも
のである。好ましくは、ＴＥＳＭは、任意のこのような酸化物に対して安定であり、機能
条件下でそれと熱力学的反応性を実質的に示さないであろう。
【００８８】
本明細書の教示もＴＥＳＭを使用する、熱貯蔵デバイス、モジュール及びシステムを意
図する。一つの広い意味で、本明細書の教示は、ハウジング（例えば断熱容器又は他の適
切なハウジング）、熱源及び／又はＴＥＳＭが固体−液体相転移を受けるようにＴＥＳＭ
を加熱するための集熱器並びにデバイス、モジュール又はシステムが、後の液体−固体相
転移から誘導される熱を与えるように、ハウジングからの熱を移動する適切な構造又はメ
カニズムを含む、熱貯蔵デバイス、モジュール又はシステム内でのＴＥＳＭの使用を意図
している。
【００８９】
本発明に於けるＴＥＳＭは、好ましくは、運転温度が、ＴＥＳＭを少なくとも１個の相
転移に遭うようにさせる用途に於いて、それらが使用されるようなものである。本発明に
於けるＴＥＳＭの性能は、ＴＥＳＭを、比較的コンパクトな構造物内で使用するために特
に適するようにし、それによってまた、それを、カスタム環境加熱解決（custom ambient
heating solution）、急速環境加熱解決（rapid ambient heating solution）、有効加
熱解決（efficient heating solution）、エネルギー資源の再配分を可能にする加熱解決
、エネルギー資源の減少した消費を可能にする加熱解決又はこれらの任意の組合せをもた
らすための多数の方法又は用途の何れかに於いて使用するために魅力的にもする。本発明
に於けるＴＥＳＭを使用するシステムは、輸送車両（例えば自動車）の乗客及び／又はコ
ンポーネント（例えばエンジン及び／又は触媒）への熱の配布のために使用することがで
きる。本明細書の教示に従ったＴＥＳＭは、内燃機関駆動車両（例えば一般的なガソリン
又はディーゼル燃料車両）、完全電気駆動車両（例えばバッテリー駆動車両）、燃料電池
駆動車両（例えば水素燃料電池の使用から）、２種又はそれ以上のこのような動力源の組
合せを含むハイブリッド駆動車両に於いて使用することができる。これらは、他の加熱源
への負荷を減少させるために、更に別の加熱源と組み合わせて使用することができる。こ
れは、車両を運転するために必要なエネルギーの単位当たりの車両使用量の範囲を拡大す
るために車両に於いて使用することができる。これらは、熱電デバイスによって電気に変
換するためのシステムに於いて使用することができる。しかしながら、本発明は、車両用
途向けのみならず、他の用途に於いても同様に使用することができることが認められるで
あろう。本発明に於けるＴＥＳＭを使用するシステムは、熱エネルギー貯蔵材料が、約２
００℃の範囲（例えば３００℃から８０℃まで）に亘って冷却されるとき、これらが、約
２０００ｋＪよりも多く、好ましくは約３０００ｋＪよりも多く、最も好ましくは約４０
００ｋＪよりも多く（例えば約６，０００ｋＪよりも多く）放出するようなものである。
【００９０】
ＴＥＳＭは、ａ）熱源及び／又は集熱器から源泉熱の少なくとも一部を伝達する工程、
ｂ）この源泉熱を使用してＴＥＳＭを加熱する工程、ｃ）この源泉熱の少なくとも一部を
潜熱に転換することによって、ＴＥＳＭ中の液相の量を増加させる工程、ｄ）ＴＥＳＭ中
の液相の量を維持して、この潜熱を貯蔵する工程、ｅ）この潜熱の少なくとも一部を放出
熱に転換する工程並びにｆ）この放出熱を加熱すべき対象物に伝達する工程を含む、熱の
再生プロセスに於いて使用することができることも、本明細書中の検討から認められるで
あろう。ＴＥＳＭは、ａ）燃焼エンジン又は燃焼エンジンを加熱するための循環流体を、
５℃よりも低い温度から少なくとも６０℃の温度まで、６０秒よりも短い時間内に加熱す
る工程又はｂ）コックピットを加熱するための空気流を、５℃よりも低い温度から少なく
とも４０℃の温度まで、６０秒よりも短い時間内に加熱する工程の一方又は両方を含んで
よい、熱の再生プロセスに於いて使用することができる。ＴＥＳＭは、ｉ）熱を熱エネル
ギー貯蔵材料（ＴＥＳＭ）中に貯蔵する工程及びｉｉ）車両動力伝達系統（powertrain）
が実質的に環境にある間に、１２０秒よりも短い期間掛けて、貯蔵された熱を、ＴＥＳＭ
から、約２０００ｋＪよりも多く（例えば約３０００ｋＪよりも多く又は約４０００ｋＪ
よりも多く）放出する工程を含む、動力伝達系統を有する自動車を冷間始動するプロセス
に於いて使用することができる。従って、本発明も、本明細書の教示のＴＥＳＭを、任意
のこのようなモジュールへの如何なる外部熱供給も適用することなく（例えばモジュール
の任意の電気加熱器に電流を供給することなく）、吸入空気を、少なくとも約３０分、更
に好ましくは少なくとも６０分、なお更に好ましくは少なくとも１２０分の時間、約０℃
から約３０℃まで約１２リットル／秒の速度で加熱するために使用する工程を意図する。
【００９１】
例えば本発明の種々の面は、加熱用途、例えば車両用途、例えばｉ）エンジン（例えば
熱伝達流体を使用する）、乗客室、窓若しくはこれらの任意の組合せの冷間始動加熱、ｉ
ｉ）配電網からの電気を使用する、プラグイン電気車両、プラグインハイブリッド電気車
両（即ちＰＨＥＶ）若しくはハイブリッド車両（ＨＥＶ）で、乗客室、窓若しくは両方の
加熱、ｉｉｉ）一層有効で目標を絞った加熱（局在化した若しくはサテライト加熱）のた
めに複数の加熱場所を与えること、ｉｖ）車両がエンジンを切ったモードにある間に、エ
ンジンブロック、エンジンオイル、乗客室若しくはこれらの任意の組合せを加熱すること
、ｖ）電気車両、ＰＨＥＶ若しくはＨＥＶ内のバッテリーを加熱すること、ｖｉ）トラン
スミッション若しくはトランスミッションオイルを加熱すること、ｖｉｉ）ワイパー流体
若しくは幾つかの他の作動流体を加熱すること、ｖｉｉｉ）触媒を加熱すること又はこれ
らの任意の組合せに於いて使用することができる。本発明は、コンポーネント、例えば内
燃エンジン、トランスミッション、触媒コンバーター、コックピット（例えばコックピッ
トを加熱するための空気流）、乗客シート、窓若しくはフロントガラス又は上記コンポー
ネントのいずれかに熱を与えるための循環流体（例えば液体若しくは気体）を加熱するた
めに使用することができる。本発明は、これらの車両コンポーネントの１個、２個、３個
、４個又は任意の組合せを加熱するために使用することができる。本発明は、車両コンポ
ーネントによって、例えばエンジンブロック、流体循環システム、インタークーラー、ラ
ジエーター（例えば液体若しくは気体）、ターボチャージャー、エアーコンディショニン
グ装置用の圧縮機、エンジンオイル、トランスミッション、トランスミッション流体、排
気マニホールド、排気管、触媒コンバーター、排気チップ（exhaust tip）、熱シールド
、取り付けハードウエア、マフラー、ブレーキコンポーネント、緩衝器又は電気抵抗加熱
器から発生する熱を貯蔵するために使用することができる。一つの好ましい面に於いて、
本発明に於けるシステムは、ｉ）内燃エンジン若しくは燃焼エンジンを加熱するための循
環流体を、５℃よりも低い温度から少なくとも６０℃の温度まで、６０秒よりも短い時間
内に加熱する工程、ｉｉ）コックピットを加熱するための空気流を、５℃よりも低い温度
から少なくとも４０℃の温度まで、６０秒よりも短い時間内に加熱する工程又は（ｉ）及
び（ｉｉ）の両方を含む、輸送車両用途に於いて使用することができる。
【００９２】
本明細書中に開示された熱貯蔵デバイスを使用することができる追加の用途には、ビル
ディング内の空気又は水を加熱すること（例えば夏季に集められた太陽エネルギーを使用
して冬季に加熱すること）、ビルディングを改良された効率を有する炉によって加熱する
こと、非自動車バッテリー電池を加熱すること、電気化学バッテリーを加熱すること及び
太陽ハイドロニックシステム、電気システム又は両方を使用する床の加熱が含まれる。加
熱することができる対象の追加の例には、流体容器（例えば熱水タンク内の水）、ビルデ
ィングを加熱するための循環流体（例えば空気流又は液体）、調理装置、タービン、ホッ
トプレート、洗たく乾燥機（例えば回転乾燥機）、電力を発生するための又はエアーコン
ディショニング装置の圧縮機を作動させるための熱エンジン（例えばランキン又はブレイ
トンサイクル）並びに吸収又は吸着サイクルエアーコンディショニングシステムの作動流
体が含まれる。従って、追加の熱源には、太陽、芝刈り機モーター、除雪装置用のモータ
ー、コンベヤー（例えばエスカレーター、エレベーター又はコンベヤーベルト）、オーブ
ン、家庭電気器具、舗装装置、船用モーター、太陽集熱器、排気スタック、非自動車ブレ
ーキシステム、抵抗加熱器、化学反応器、エアーコンディショニングシステムのコンデン
サー装置及び地熱循環流体の１個又はそれ以上によって発生される熱が含まれる。
【００９３】
加熱モジュラスには、任意の量のＴＥＳＭが含有されていてもよい。好ましくは、複数
の加熱モジュラスには、熱エネルギー貯蔵材料の合計体積、Ｖt（ここでＶtは、約８リッ
トルよりも少ない、好ましくは約５リットルよりも少ない、更に好ましくは約３リットル
よりも少ないであろう）が含有されている。複数の加熱モジュラス内のＴＥＳＭの合計質
量は、約１８ｋｇよりも少ない、好ましくは約１０ｋｇよりも少ない、更に好ましくは約
７ｋｇよりも少ない、最も好ましくは約５ｋｇよりも少ないであろう。
【００９４】
本発明の車両コンポーネント及び加熱プロセスのために有用である、ＴＥＳＭ、加熱デ
バイス及びシステム（例えば熱貯蔵デバイス及び熱貯蔵システム）、加熱モジュラス及び
熱貯蔵プロセスは、米国仮特許出願第６１／０３０，７５５号（２００８年２月２２日出
願）、米国仮特許出願第６１／０６１，９０８号（２００８年６月１６日出願）、米国仮
特許出願第６１／０７４，７９９号（２００８年６月２３日出願）、米国仮特許出願第６
１／０７４，８４０号（２００８年６月２３日出願）、米国仮特許出願第６１／０７４，
８６９号（２００８年６月２３日出願）、米国仮特許出願第６１／０７４，８８９号（２
００８年６月２３日出願）及び米国仮特許出願第６１／０９０，０８４号（２００８年８
月１９日出願）並びに２００９年２月２０日出願の米国特許出願第１２／３８９，５９８
号、発明の名称「熱貯蔵デバイス（ＨＥＡＴ  ＳＴＯＲＡＧＥ  ＤＥＶＩＣＥＳ）」（代
理人ドケット番号６７１７０Ｂ（１０６２−０９１））［これらの内容を、それらの全部
を参照して本明細書に含める］に更に記載されている。
【実施例】
【００９５】
下記の実施例について、同様の結果は、記載された濃度量の＋／−２０％の変動が予想
される。例えば下記に記載された結果は、記載された値の＋／−２０％ほど変化し得る濃
度について、記載された値の＋／−３０％以内であると予想される。
【００９６】
実施例１
４０モル％の粉砕した硝酸リチウム及び６０モル％の粉砕した水酸化リチウムを含有す
る混合物５ｇを、最初に、２種の無水塩を、乳鉢及び乳棒によって、アセトン中で混合、
湿式粉砕及び混合することによって製造する。次いで、このアセトンスラリーを、共にア
ルミニウム箔によって内張した、溶融シリカ蓋を有する溶融シリカ坩堝の中に注ぐ。室温
で真空乾燥してアセトンを除去した後、この坩堝を炉の中に入れ、室温から３００℃まで
５℃／分の速度で加熱する。このサンプルを３００℃で１時間保持する。上昇した温度で
、約５分毎に炉全体を振盪させることによって、サンプルを撹拌する。次いで、硝酸リチ
ウム及び水酸化リチウムのこれらの二成分混合物を、室温にまで冷却する。次いで、これ
らのサンプルの液相線温度及び３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度を測定する。熱貯蔵
密度（ＨＳＤ300,80）は１．４ＭＪ／Ｌよりも大きく、液相線温度は約１９０℃である。
【００９７】
実施例２
８５モル％の硝酸リチウム及び１５モル％の、ＭｇＦ2、ＮａＦ及びＬｉＦを含有する
混合金属フッ化物塩の共融混合物（約１０：４３：４７のＭｇＦ2：ＮａＦ：ＬｉＦの比
及び約６３０℃の共融転移温度を有する）の混合物５ｇを、実施例１と同様の方法で製造
する。金属塩を均質化するために、炉を５℃／分で５００℃まで加熱し、次いで５００℃
で１時間保持する。この混合金属フッ化物を、溶融した硝酸リチウムの中に、これらの条
件下で溶解させる。次いで、サンプルを室温にまで冷却する。このサンプルを、構造の光
学顕微鏡研究を実施するため及び電子顕微鏡を使用する組成分析のために研磨する。次い
で、これらのサンプルの液相線温度及び３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度を測定する
。熱貯蔵密度（ＨＳＤ300,80）は１．６ＭＪ／Ｌよりも大きく、液相線温度は約１９６℃
である。
【００９８】
実施例３
８５モル％の硝酸リチウム及び１５モル％の、ＮａＣｌ、ＮａＦ及びＬｉＦを含有する
混合金属塩の共融混合物（約２４：３６：４０のＮａＣｌ：ＮａＦ：ＬｉＦの比及び５８
２℃の共融転移温度を有する）の混合物５ｇを、実施例２と同様の方法で製造する。５０
０℃で１時間均質化し、室温にまで冷却した後、このサンプルを、構造の光学顕微鏡研究
を実施するため及び電子顕微鏡を使用する組成分析のために研磨する。次いで、これらの
サンプルの液相線温度及び３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度を測定する。熱貯蔵密度
（ＨＳＤ300,80）は１．４ＭＪ／Ｌよりも大きく、液相線温度は約２５０℃である。
【００９９】
実施例４
硝酸リチウム、水酸化リチウム及びＭｇＦ2、ＮａＦ及びＬｉＦを含有する混合金属フ
ッ化物塩の共融混合物（約１０：４３：４７のＭｇＦ2：ＮａＦ：ＬｉＦの比及び約６３
０℃の共融転移温度を有する）の混合物５ｇを、実施例２と同様の方法で製造する。次い
で、これらのサンプルの液相線温度及び３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度を測定する
。熱貯蔵密度（ＨＳＤ300,80）は１．４ＭＪ／Ｌよりも大きく、液相線温度は約１８０℃
である。
【０１００】
実施例５
熱エネルギー貯蔵材料、ＬＴ１を、実施例１のプロセスを使用して、約６６．２重量％
のＬｉＮＯ3、約１６．５重量％のＮａＮＯ2及び約１７．３重量％のＫＮＯ2を混合する
ことによって製造する。次いで、これらのサンプルの液相線温度及び２００℃から５０℃
までの熱貯蔵密度を測定する。熱貯蔵密度（ＨＳＤ200,50）は１．１ＭＪ／Ｌよりも大き
く、液相線温度は約１３５℃である。
【０１０１】
実施例６
熱エネルギー貯蔵材料、ＬＴ２を、実施例１のプロセスを使用して、約６２．４重量％
のＬｉＮＯ3及び約３７．６重量％のＮａＮＯ2を混合することによって製造する。次いで
、これらのサンプルの液相線温度及び２００℃から５０℃までの熱貯蔵密度を測定する。
熱貯蔵密度（ＨＳＤ200,50）は１．２ＭＪ／Ｌよりも大きく、液相線温度は約１５０℃で
ある。
【０１０２】
実施例７
熱エネルギー貯蔵材料、ＭＴ１を、実施例１のプロセスを使用して、約４８重量％のＬ
ｉＮＯ3及び約５２重量％のＮａＮＯ3を混合することによって製造する。次いで、これら
のサンプルの液相線温度及び３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度を測定する。熱貯蔵密
度（ＨＳＤ300,80）は約１．５ＭＪ／Ｌよりも大きく、液相線温度は約２２０℃である。
【０１０３】
実施例８
熱エネルギー貯蔵材料を、示差走査熱量計内で、約３２５℃の温度まで加熱し、次いで
約１０℃／分の速度で約５０℃まで冷却する。その顕熱及び潜熱を、図１に示されるよう
に記録する。３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度（ＨＳＤ300,80）を、これらの温度の
間の曲線の下の面積を積分することによって測定する。このようにして測定された熱貯蔵
密度は、約１．５ＭＪ／Ｌである。
【０１０４】
実施例９
約１．９ＭＪ／Ｌよりも大きいＨＳＤ300,80を有し、約２６０℃の液相線温度を有する
、実験的熱エネルギー貯蔵材料、ＨＴ（即ちＤｏｗ  ＨＴ）を製造する。ＨＴのサンプル
５ｍｇを、アルミニウムパンの中に入れ、カバーをする。カバーしたパンを、示差走査熱
量計（ＤＳＣ）の中に置く。温度を、約３２０℃と約２０℃との間で循環させる。約３２
０℃から約２０℃への熱貯蔵密度ＨＳＤ320,20,iを、各熱サイクルｉについて測定する。
最初に、ＨＴは、約２．３５ＭＪ／ＬのＨＳＤ320,20,0を有する。１００サイクル後に、
ＨＴは、約２．２８ＭＪ／ＬのＨＳＤ320,20,100を有する。ＨＳＤ320,20に於ける減少は
、１００サイクル後に約３％以下であり、（本発明に於ける他の材料でのように）５００
サイクル又は１０００サイクル又はそれ以上についてこのレベルをほぼ維持すると予想さ
れる。図５Ａは、第１サイクル（ｉ＝０）、第５１サイクル（ｉ＝５０）及び第１０１サ
イクル（ｉ＝１００）についてのＤＳＣ加熱曲線（Ｊ／ｇ・℃での熱容量対℃での温度）
を示す。これらの曲線は、ＴＥＳＭの溶融に付随するピークをそれぞれの加熱サイクルに
ついて容易に識別できるように、図に於いて垂直にオフセットされている。それぞれの曲
線の基線は、熱容量がほぼ一定であり（温度を上昇させると共に顕熱増加の一定速度）、
ピークが融解潜熱を示すことを示している。図５Ａに於いて、曲線がシフトされているの
で、絶対熱容量は示されていない。図５Ｂは、熱サイクル、ｉの関数としての、サンプル
ＨＴのＨＳＤ320,20,iを示す。図５Ｃは、ｉ＝０、１０、２０、３０、４０、５０、６０
、７０、８０、９０、１００について温度の関数としての累積熱（一緒にした顕熱及び融
解潜熱）を示す（ここで、積分は２０℃の温度で開始する）。これらの曲線のオーバーレ
イは、この材料の良好な安定性を示している。ｉ＝０、１０、２０、３０、４０、５０、
６０、７０、８０、９０及び１００サイクル後のサンプルの熱特性（℃での溶融の開始、
℃でのピーク溶融温度、Ｊ／ｇでの融解熱、℃での結晶化の開始及びＪ／ｇでの結晶化熱
）を、下記の表１に要約する。
【０１０５】
【表１】
2014052181.tif 000006
【０１０６】
サンプルＨＴの新しい試験品を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）内で加熱する。サンプルを
、最初に、約１０℃／分の速度で、約２０℃から約３２０℃まで加熱し、次いで、約−１
０℃／分の速度で２０℃まで冷却する。約２６０℃のピーク溶融温度及び約３５２Ｊ／ｇ
の融解熱を、第一加熱サイクルの間に測定する。約２４９℃の結晶化の開始及び約３５５
Ｊ／ｇの結晶化熱を、第一冷却サイクルの間に測定する。第一サイクルについてのＤＳＣ
加熱曲線及び冷却曲線を、図６Ａに示す。サンプルの質量に於ける変化は約２％である。
第二サイクルのために、サンプルを、約１０℃／分の速度で、約５００℃まで加熱し、次
いで、約−１０℃／分の速度で２０℃まで冷却する。第二サイクルは、図６Ｂの上の曲線
によって示されるように、約３４６Ｊ／ｇの融解熱、約２５９℃のピーク溶融温度、約２
４２℃の結晶化の開始及び約３１４Ｊ／ｇの結晶化熱によって特徴付けられる。第二サイ
クルの間のサンプルの質量に於ける変化は約２％である。次いで、この試験品を、第三サ
イクルに於いて５００℃まで再加熱し、図６Ｂの下の曲線によって示されるように、溶融
熱は約３０４Ｊ／ｇであり、ピーク溶融温度は約２５５℃である。
【０１０７】
実施例１０
約１．７ＭＪ／Ｌよりも大きいＨＳＤ300,80を有し、約２１０℃の液相線温度を有する
、実験的熱エネルギー貯蔵材料、ＭＴ１（即ちＤｏｗ  ＭＴ１）を製造する。ＭＴ１のサ
ンプル５ｍｇを、アルミニウムパンの中に入れ、カバーをする。カバーしたパンを、示差
走査熱量計の中に置く。温度を、約３０５℃と約４０℃との間で循環させる。約３０５℃
から約４０℃への熱貯蔵密度ＨＳＤ305,40,iを、各熱サイクルｉについて測定する。最初
に、ＭＴ１は、約１．９４ＭＪ／ＬのＨＳＤ305,40,0を有する。１００サイクル後に、Ｍ
Ｔ１は、約１．８５ＭＪ／ＬのＨＳＤ305,40,100を有する。ＨＳＤ305,40,100に於ける減
少は、ＨＳＤ305,40,0の約５％以下である。図７Ａは、第１サイクル（ｉ＝０）、第５１
サイクル（ｉ＝５０）及び第１０１サイクル（ｉ＝１００）についてのＤＳＣ加熱曲線（
Ｊ／ｇ・℃での熱容量対℃での温度）を示す。これらの曲線は、ＴＥＳＭの溶融に付随す
るピークをそれぞれの加熱サイクルについて容易に識別できるように、図に於いて垂直に
オフセットされている。それぞれの曲線の基線は、熱容量がほぼ一定であり（温度を上昇
させると共に顕熱増加の一定速度）、ピークが融解潜熱を示すことを示している。図７Ａ
に於いて、曲線がシフトされているので、絶対熱容量は示されていない。図７Ｂは、熱サ
イクル、ｉの関数としての、サンプルＭＴ１のＨＳＤ305,40,iを（ＭＪ／リットルの単位
で）示す。図７Ｃは、ｉ＝０、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０
、１００について温度の関数としての累積熱（一緒にした顕熱及び融解潜熱）を示す（こ
こで、積分は、４０℃の温度で開始する）。ｉ＝０、１０、２０、３０、４０、５０、６
０、７０、８０、９０及び１００サイクル後のサンプルの熱特性（℃での溶融の開始、℃
でのピーク溶融温度、Ｊ／ｇでの融解熱、℃での結晶化の開始及びＪ／ｇでの結晶化熱）
を、下記の表２に要約する。
【表２】
2014052181.tif 000007
【０１０８】
サンプルＭＴ１の新しい試験品を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）内で加熱する。サンプル
を、最初に、約１０℃／分の速度で、約２０℃から約３２０℃まで加熱し、次いで、約−
１０℃／分の速度で２０℃まで冷却する。約２０５℃のピーク溶融温度及び約２５９Ｊ／
ｇの融解熱を、第一加熱サイクルの間に測定する。約１８８℃の結晶化の開始及び約２３
９Ｊ／ｇの結晶化熱を、第一冷却サイクルの間に測定する。第一サイクルについてのＤＳ
Ｃ加熱曲線及び冷却曲線を、図８Ａに示す。サンプルの質量に於ける変化は約０％である
。第二サイクルのために、サンプルを、約１０℃／分の速度で、約５００℃まで加熱し、
次いで、約−１０℃／分の速度で２０℃まで冷却する。第二サイクルは、図８Ｂの上の曲
線によって示されるように、約２５８Ｊ／ｇの融解熱、約２０２℃のピーク溶融温度、約
１８８℃の結晶化の開始及び約２２８Ｊ／ｇの結晶化熱によって特徴付けられる。第二サ
イクルの間のサンプルの質量に於ける変化は約４．６％である。次いで、この試験品を、
第三サイクルに於いて５００℃まで再加熱し、図８Ｂの下の曲線によって示されるように
、溶融熱は約２３６Ｊ／ｇであり、ピーク溶融温度は約１９８℃である。
【０１０９】
実施例１１
約０．９０ＭＪ／Ｌよりも大きいＨＳＤ200,50を有し、約１２５℃の液相線温度を有す
る、実験的熱エネルギー貯蔵材料、ＬＴ（即ちＤｏｗ  ＬＴ）を製造する。ＬＴのサンプ
ル５ｍｇを、アルミニウムパンの中に入れ、カバーをする。カバーしたパンを、示差走査
熱量計の中に置く。温度を、約２００℃と約２５℃との間で循環させる。約２００℃から
約２５℃への熱貯蔵密度ＨＳＤ200,25,iを、各熱サイクルｉについて測定する。最初に、
ＬＴは、約１．７ＭＪ／ＬのＨＳＤ200,25,0を有する。１００サイクル後に、ＬＴは、約
１５ＭＪ／ＬのＨＳＤ200,25,100を有する。ＨＳＤ200,25,100に於ける減少は、最大でＨ
ＳＤ305,40,0の約１８％である。図９Ａは、第１サイクル（ｉ＝０）、第５１サイクル（
ｉ＝５０）及び第１０１サイクル（ｉ＝１００）についてのＤＳＣ加熱曲線（Ｊ／ｇ・℃
での熱容量対℃での温度）を示す。これらの曲線は、ＴＥＳＭの溶融に付随するピークを
それぞれの加熱サイクルについて容易に識別できるように、図に於いて垂直にオフセット
されている。それぞれの曲線の基線は、熱容量がほぼ一定であり（温度を上昇すると共に
顕熱増加の一定速度）、ピークが融解潜熱を示すことを示している。図９Ａに於いて、曲
線がシフトされているので、絶対熱容量は示されていない。図９Ｂは、熱サイクル、ｉの
関数としての、ＬＴのＨＳＤ200,25,iを（ＭＪ／リットルの単位で）示す。図９Ｃは、ｉ
＝０、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００について温度の
関数としての累積熱（一緒にした顕熱及び融解潜熱）を示す（ここで、積分は２５℃の温
度で開始する）。ｉ＝０、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０及び
１００サイクル後のサンプルの熱特性（℃での溶融の開始、℃でのピーク溶融温度、Ｊ／
ｇでの融解熱、℃での結晶化の開始及びＪ／ｇでの結晶化熱）を、下記の表３に要約する
。
【０１１０】
実施例１２
本発明のＴＥＳＭのサンプル（実施例１）及び比較ＴＥＳＭのサンプル（比較例１）を
、示差走査熱量測定によって研究する。それぞれのサンプルを、１０℃／分の速度で、そ
の液相線温度よりも上に加熱し、次いで−１０℃／分の速度で冷却する。この加熱曲線及
び冷却曲線を図１０に示す。比較例１サンプルは、有機ＴＥＳＭであるエリスリトールを
含有している。比較例１は、高いヒステリシスを有し、冷却の際にその貯蔵された熱エネ
ルギーの約半分を放出するのみである。実施例１として指定したサンプルは、本発明のＴ
ＥＳＭであり、低いヒステリシスを有し、冷却の際に貯蔵された熱の大部分が回収される
。実施例１の溶融温度と結晶化温度とは、約２０℃に満たないほど異なる。
【０１１１】
【表３】
2014052181.tif 000008
【０１１２】
実施例１３
エリスリトール比較：比較のために、図１１は、更に、エリスリトールの加熱及び冷却
挙動を示す。第一加熱サイクルの間に、エリスリトールは溶融する。１０℃に冷却する際
に、融解潜熱は殆ど又は全く存在せず、回収された熱の大部分（又は全部）は顕熱である
。結晶化生起の大部分は、サンプルが加熱され、熱を放出して材料が結晶化する場合第二
の加熱サイクルまで起こらない。再び、第二の冷却サイクルの間に、融解潜熱は殆ど又は
全く存在せず、回収された熱の大部分（又は全部）は顕熱である。第三の加熱サイクルに
於いて、結晶化は観察されない。加熱曲線及び冷却曲線は、顕熱を示すのみである。
【０１１３】
下記の表４は、約３００℃よりも低い温度で相転移を有する高温度ＴＥＳＭ、約２５０
℃よりも低い温度で相転移を有する中温度ＴＥＳＭ及び約２００℃よりも低い温度で相転
移を有し得る低温度ＴＥＳＭを含む種々のＴＥＳＭの、選択された物理的特性及び熱的特
性を示す。表４は、有機ＴＥＳＭであるエリスリトール及び水和塩である水酸化バリウム
八水和物の特性も記載する。
【０１１４】
【表４】
2014052181.tif 000009
【０１１５】
実施例１４〜４３
実施例１４〜４３は、追加のＴＥＳＭ組成物を示す。
【０１１６】
【表５】
2014052181.tif 000010
【０１１７】
【表６】
2014052181.tif 000011
【０１１８】
【表７】
2014052181.tif 000012
【０１１９】
実施例４４〜４６
【０１２０】
約２０〜１００μｍの厚さ及び約６０ｃｍ2の総表面積を有する金属箔のサンプルを秤
量し、次いでこの金属箔と同じ材料から作られた坩堝の中に入れる。この坩堝に、実施例
７の熱貯蔵材料（ＭＴ１）を充填して、ＴＥＳＭが、この金属箔の全表面と接触するよう
にする。坩堝をシールし、オートクレーブの中に、約３００℃で４５日間置く。４５日後
に、坩堝を室温にまで冷却し、金属箔の重量変化を決定する。この試験を、それぞれの金
属の２個の試験品を使用して繰り返す。実施例４４は、約７５μｍの初期厚さを有するア
ルミニウム箔（Ａｌ  １１００）である。４５日後のオートクレーブ中に、このアルミニ
ウムは、約８．７ｍｇの平均重量増加を有する。実施例４５は、約１２５μｍの初期厚さ
を有するステンレススチール（３０４型）である。４５日後のオートクレーブ中に、この
３０４ステンレススチールは、約０．５５ｍｇの平均重量増加を有する。実施例４６は、
約１２５μｍの初期厚さを有するステンレススチール（３１６型）である。４５日後のオ
ートクレーブ中に、この３１６ステンレススチールは、約０．４５ｍｇの平均重量増加を
有する。
【表８】
2014052181.tif 000013
【０１２１】
下記の検討は、全体として教示に適用され、単に実施例の教示ではない。他の方法で記
載されていない限り、全ての範囲は、終点及び終点の間の全ての数値の両方を含む。範囲
に関連する「約」又は「ほぼ」の使用は、範囲の両端に適用される。従って、「約２０〜
３０」は、少なくとも特定の終点を包含し、「約２０〜約３０」をカバーすることを意図
する。他の方法で記載されていない限り、容器に対する参照は、一時的な貯蔵容器及び永
久的なカプセル化構造物を意図する。
【０１２２】
特許出願及び刊行物を含む全ての論文及び参照文献の開示は、全ての目的のために参照
して含められる。組合せを記載するための用語「から本質的になる」に対する参照は、同
定された元素、成分、コンポーネント又は工程及び組合せの基本的で新規な特徴に実質的
に影響を与えない、このような元素、成分、コンポーネント又は工程を含むものとする。
本明細書に於いて元素、成分、コンポーネント又は工程の組合せを記載するための、用語
「からなる」又は「を含む」の使用は、この元素、成分、コンポーネント又は工程から本
質的になる態様も意図する。
【０１２３】
複数の元素、成分、コンポーネント又は工程は、単一の統合した元素、成分、コンポー
ネント又は工程によって与えることができる。その代わりに、単一の統合した元素、成分
、コンポーネント又は工程は、分離した複数の元素、成分、コンポーネント又は工程に分
割することができる。元素、成分、コンポーネント又は工程を記載するための単数形（“
a”又は“one”）の開示は、追加の元素、成分、コンポーネント又は工程を排除するもの
ではない。同様に、「第一」又は「第二」項目に対する如何なる参照も、追加の項目（例
えば第三、第四又は更なる項目）を排除すること又は特定の好み若しくは順序を示すこと
を意図せず、他の方法で記載されていない限り、このような追加の項目も意図される。一
定の族に属する元素又は金属に対する本明細書に於ける全ての参照は、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓ
ｓ，Ｉｎｃ．によって１９８９年に刊行され、著作権を有する、元素周期表を参照する。
族又は族群に対する全ての参照は、族に番号を付けるためのＩＵＰＡＣシステムを使用し
てこの元素周期表に反映されるような族又は族群に対するものとする。
【０１２４】
前記の説明は、例示であり、限定ではないことを意図することが理解される。記載され
た実施例の他の多数の態様及び多数の用途は、前記の説明を読んだ当業者に明らかであろ
う。本発明の異なった面又は態様の特徴の任意の組合せが組み合わせられることが更に意
図される。従って、本発明の範囲は、前記の説明を参照して決定されるべきではなく、そ
の代わりに、付属する特許請求の範囲を参照し、このような特許請求の範囲が与える均等
の全範囲と共に決定されるべきである。特許出願及び刊行物を含む全ての論文及び参照文
献の開示は、全ての目的のために参照して含められる。本明細書中に開示された主題の任
意の面の下記の特許請求の範囲中の脱落したものは、このような主題の放棄ではなく、本
発明者らが、このような主題が、開示された発明主題の一部であると考えなかったと見な
されるべきでもない。
【図１】
2014052181.tif 000014
【図２】
2014052181.tif 000015
【図３】
2014052181.tif 000016
【図４】
2014052181.tif 000017
【図５Ａ】
2014052181.tif 000018
【図５Ｂ】
2014052181.tif 000019
【図５Ｃ】
2014052181.tif 000020
【図６Ａ】
2014052181.tif 000021
【図６Ｂ】
2014052181.tif 000022
【図７Ａ】
2014052181.tif 000023
【図７Ｂ】
2014052181.tif 000024
【図７Ｃ】
2014052181.tif 000025
【図８Ａ】
2014052181.tif 000026
【図８Ｂ】
2014052181.tif 000027
【図９Ａ】
2014052181.tif 000028
【図９Ｂ】
2014052181.tif 000029
【図９Ｃ】
2014052181.tif 000030
【図１０】
2014052181.tif 000031
【図１１Ａ】
2014052181.tif 000032
【図１１Ｂ】
2014052181.tif 000033
【図１１Ｃ】
2014052181.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月31日(2013.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜熱を再生的に貯蔵回収する熱エネルギー貯蔵材料システムであって、
ａ．壁表面を有する容器と、
ｂ．前記壁表面と少なくとも部分的接触状態にある熱エネルギー貯蔵材料とを含み、前記熱エネルギー貯蔵材料は、
ｉ）硝酸塩イオン、亜硝酸塩イオン又は両方を含有する少なくとも１種の第一の金属化合物を含む、少なくとも１種の第一の金属含有材料と、
ｉｉ）少なくとも１種の第二の金属化合物を含有する、少なくとも１種の第二の金属含有材料とを含み、
前記熱エネルギー貯蔵材料が、実質的に水を含まないか、１０重量％よりも低い水を含み、
前記熱エネルギー貯蔵材料が、１００℃〜２５０℃の液相線温度であるＴＬを有し、
前記熱エネルギー貯蔵材料が、少なくとも１ＭＪ／Ｌの３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度を示し、
そうして、熱を発生する前記システム内で使用する際に、前記熱の少なくとも一部が前記熱エネルギー貯蔵材料によって捕捉され、貯蔵され、続いて使用のために放出され、
前記熱エネルギー貯蔵材料が、複数のカプセル内でカプセル化され、それぞれのカプセルは、２００ｍｌよりも小さい体積を有し、
前記熱エネルギー貯蔵材料が、リチウムカチオンを含み、
前記熱エネルギー貯蔵材料と接触状態にある前記壁表面の質量に於ける変化の絶対値が、不活性雰囲気内で３００℃で前記熱エネルギー貯蔵材料に４５日間露出した後に、前記壁表面の１ｍ２当たり１ｇよりも小さい、熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項２】
前記熱エネルギー貯蔵材料が容器内に含有されており、前記容器がキャビティを有し、前記壁表面が金属酸化物を含む、請求項１に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項３】
水が存在する場合、前記熱エネルギー貯蔵材料中の水素原子の濃度が、前記熱エネルギー貯蔵材料中の原子の合計濃度基準で、５モル％よりも少ない、請求項１又は２に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項４】
前記熱エネルギー貯蔵材料が、７０％よりも大きいＨＣ５０／ＨＣ１の値（ここで、ＨＣ５０は、示差走査熱量測定により、ＴＬ＋５０℃〜ＴＬ−１００℃の温度範囲に亘って５０℃／分の冷却速度で測定した急冷された結晶化熱として定義され、ＨＣ１が、示差走査熱量測定により、１℃／分の冷却速度で測定した徐冷された結晶化熱として定義される）を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項５】
前記熱エネルギー貯蔵材料が硝酸リチウム及び硝酸ナトリウムを含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項６】
前記熱エネルギー貯蔵材料が、前記熱エネルギー貯蔵材料の合計モル数基準で、３５モル％〜６５モル％の濃度で、硝酸リチウムを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項７】
前記熱エネルギー貯蔵材料が、前記熱エネルギー貯蔵材料の合計モル数基準で、３５モル％〜６５モル％の濃度で、硝酸ナトリウムを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項８】
前記熱エネルギー貯蔵材料が硝酸塩イオン及び亜硝酸塩イオンを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項９】
前記熱エネルギー貯蔵材料が、任意的に、水を含み、水が存在する場合には、水濃度が前記熱エネルギー貯蔵材料の合計重量基準で２重量％よりも低い、請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項１０】
前記熱エネルギー貯蔵材料が核生成剤を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項１１】
前記熱エネルギー貯蔵材料が前記容器のキャビティの７０％又はそれ以上を充填する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項１２】
前記熱エネルギー貯蔵材料が腐食防止剤を含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項１３】
前記熱エネルギー貯蔵材料が、前記熱エネルギー貯蔵材料中のカチオンの合計濃度基準で、４０モル％〜８０モル％の濃度の、リチウムカチオンを含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項１４】
前記熱エネルギー貯蔵材料は、水が存在する場合には、前記熱エネルギー貯蔵材料の合計重量基準で２重量％よりも低い水濃度を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項１５】
前記熱エネルギー貯蔵材料がＴｍｉｎ−２５℃（ここでＴｍｉｎは前記熱エネルギー貯蔵材料の任意のアニオン及び前記熱エネルギー貯蔵材料の任意のカチオンによって形成されることができる全ての二成分塩の最低溶融温度である）よりも低い液相線温度を有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項１６】
硝酸リチウム及び硝酸ナトリウムの合計濃度が、前記熱エネルギー貯蔵材料の合計重量基準で、９５重量％よりも高い、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項１７】
前記熱エネルギー貯蔵材料が共融組成を有する三成分材料である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項１８】
前記熱エネルギー貯蔵材料が共融組成を含み、前記共有組成は、
ｉ）硝酸リチウム、亜硝酸リチウムからなるグループから選択されるリチウム塩と、
ｉｉ）硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウムからなるグループから選択されるナトリウム塩との共有組成であり、
水が存在する場合には、前記熱エネルギー貯蔵材料中の水濃度は、前記熱エネルギー貯蔵材料の合計重量基準で２重量％よりも低い、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の熱エネルギー貯蔵材料システム。
【請求項１９】
熱エネルギー貯蔵材料システムの製造方法であって、熱エネルギー貯蔵材料システムは、壁表面を有する容器と、前記壁表面と少なくとも部分的接触状態にある熱エネルギー貯蔵材料とを含み、そして、前記熱エネルギー貯蔵材料は、ｉ）硝酸塩イオン、亜硝酸塩イオン又は両方を含有する少なくとも１種の第一の金属化合物を含む、少なくとも１種の第一の金属含有材料と、ｉｉ）少なくとも１種の第二の金属化合物を含有する、少なくとも１種の第二の金属含有材料とを含み、前記熱エネルギー貯蔵材料が、実質的に水を含まないか、１０重量％よりも低い水を含み、前記熱エネルギー貯蔵材料が、１００℃〜２５０℃の液相線温度であるＴＬを有し、前記熱エネルギー貯蔵材料が、少なくとも１ＭＪ／Ｌの３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度を示し、前記熱エネルギー貯蔵材料が、複数のカプセル内でカプセル化され、それぞれのカプセルは、２００ｍｌよりも小さい体積を有し、前記熱エネルギー貯蔵材料が、リチウムカチオンを含み、前記熱エネルギー貯蔵材料と接触状態にある前記壁表面の質量に於ける変化の絶対値が、不活性雰囲気内で３００℃で前記熱エネルギー貯蔵材料に４５日間露出した後に、前記壁表面の１ｍ２当たり１ｇよりも小さく、前記方法は、
前記熱エネルギー貯蔵材料を１００℃よりも高い温度まで加熱する工程と、
前記前記熱エネルギー貯蔵材料を、実質的に水を含まない体積内にカプセル化する工程とを含む、熱エネルギー貯蔵材料システムの製造方法。
【請求項２０】
潜熱を貯蔵回収する方法であって、
ａ）熱源又は集熱器から源泉熱の少なくとも一部を熱エネルギー貯蔵材料システムに伝達する工程と、
ｂ）この源泉熱を使用して前記熱エネルギー貯蔵材料システムを加熱する工程であって、熱エネルギー貯蔵材料システムは、熱エネルギー貯蔵材料を含む、加熱する工程と、
ｃ）この源泉熱の少なくとも一部を潜熱に転換することによって、前記熱エネルギー貯蔵材料中の液相の量を増加させる工程と、
ｄ）前記熱エネルギー貯蔵材料中の液相の量を維持して、この潜熱を貯蔵する工程と、
ｅ）この潜熱の少なくとも一部を放出熱に転換する工程と、
ｆ）この放出熱を加熱すべき対象物に伝達する工程を含み、
前記熱エネルギー貯蔵材料システムが、壁表面を有する容器を含み、
前記熱エネルギー貯蔵材料が、前記壁表面と少なくとも部分的接触状態にあり、
前記熱エネルギー貯蔵材料が、
ｉ）硝酸塩イオン、亜硝酸塩イオン又は両方を含有する少なくとも１種の第一の金属化合物を含む、少なくとも１種の第一の金属含有材料と、
ｉｉ）少なくとも１種の第二の金属化合物を含有する、少なくとも１種の第二の金属含有材料とを含み、
前記熱エネルギー貯蔵材料が、実質的に水を含まないか、１０重量％よりも低い水を含み、
前記熱エネルギー貯蔵材料が、１００℃〜２５０℃の液相線温度であるＴＬを有し、
前記熱エネルギー貯蔵材料が、少なくとも１ＭＪ／Ｌの３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度を示し、
前記熱エネルギー貯蔵材料が、複数のカプセル内でカプセル化され、それぞれのカプセルは、２００ｍｌよりも小さい体積を有し、前記熱エネルギー貯蔵材料が、リチウムカチオンを含み、
前記熱エネルギー貯蔵材料と接触状態にある前記壁表面の質量に於ける変化の絶対値が、不活性雰囲気内で３００℃で前記熱エネルギー貯蔵材料に４５日間露出した後に、前記壁表面の１ｍ２当たり１ｇよりも小さい、方法。
【外国語明細書】
2014052181000001.pdf