(57)【要約】【課題】蓄熱温度での流動性が高く、伝熱性能が向上され、しかも分散体としての安定性に優れる蓄熱体、及び、このような蓄熱体の製造方法を提供する。また、冷暖房エネルギーの省力化や効率化、環境保護等の目的のために好適に用いることができる蓄熱装置又は蓄熱システムを提供する。【解決手段】相変化により蓄熱性を有する油性物質を分散剤の存在下、水性媒体中に分散させてなる分散体を含んでなる蓄熱体であって、該油性物質の分散体に相変化による凝固／溶解の繰り返しを５０回実施し、分散体の体積平均粒子径変化が、凝固／溶解繰り返し実施前の体積平均粒子径と比べ、その変化量が±５０％以内である蓄熱体。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
相変化により蓄熱性を有する油性物質を分散剤の存在下、水性媒体中に分散させてなる分散体を含んでなる蓄熱体であって、該油性物質の分散体に相変化による凝固／溶解の繰り返しを５０回実施し、分散体の体積平均粒子径変化が、凝固／溶解繰り返し実施前の体積平均粒子径と比べ、その変化量が±５０％以内である
ことを特徴とする蓄熱体。
【請求項２】
相変化により蓄熱性を有する油性物質を分散剤の存在下、水性媒体中に分散させてなる分散体を含んでなる蓄熱体であって、該蓄熱体は、水性媒体及び分散剤よりなる分散剤水溶液の蓄熱温度下での分散剤濃度が、分散剤の飽和濃度に対して０．０１〜４倍である
ことを特徴とする蓄熱体。
【請求項３】
前記分散剤は、ポリオキシエチレン（エチレンオキサイド付加モル数２０以上）アルキル（総炭素数１５以上）エーテルを必須成分としてなる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の蓄熱体。
【請求項４】
相変化により蓄熱性を有する油性物質を分散剤の存在下、水性媒体中に分散させてなる分散体を含んでなる蓄熱体を製造する方法であって、
該蓄熱体の製造方法は、水性媒体及び分散剤を混合して得られる分散剤水溶液を蓄熱温度下での分散剤飽和濃度をもとに、分散剤の使用量を調整する工程を含んでなり、
該分散剤濃度は、分散剤水溶液の飽和濃度に対して０．０１〜４倍である
ことを特徴とする蓄熱体の製造方法。
【請求項５】
請求項１、２若しくは３記載の蓄熱体、又は、請求項４記載の蓄熱体の製造方法により製造されてなる蓄熱体を用いてなる
ことを特徴とする蓄熱装置又は蓄熱システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱体、蓄熱体の製造方法、及び、蓄熱体を用いてなる蓄熱装置又は蓄熱システムに関する。蓄熱体とは、相変化により蓄熱性を有する油性物質を必須成分としてなる水分散体を含んでなり、オフィスビルや工場等の大型建造物用や家庭用等の冷暖房装置における熱貯蔵システムに用いることができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
潜熱を利用した油性蓄熱物質として、脂肪族炭化水素、脂肪酸、脂肪酸エステルが知られている。このような油性蓄熱物質は、固体から液体への相変化時に放熱し、液体から固体への相変化時に吸熱するという特性があり、これを熱貯蔵システムに利用して冷暖房エネルギーの省力化や効率化、環境保護等の目的のために活かそうとする技術が注目されている。例えば、油性蓄熱物質を含む蓄熱体を用いた蓄熱装置としては、蓄熱体を蓄熱槽と冷凍機との間で循環させることにより蓄熱体を冷却固化し、その融解時の吸熱効果を冷房に活かそうとするものが利用されている。
【０００３】
このような油性蓄熱物質を有効に利用するために、界面活性剤を用いて油性蓄熱物質と水との水中油型エマルションを作製して使用する方法が提案されている。従来は、相変化により蓄熱性を有する油性物質を水に分散させたエマルションタイプの蓄熱体は、蓄熱体の相変化による凝固／融解の繰り返しにより、エマルションが崩壊（油性物質と水が分離）し、長期的に安定に使用できない問題点があった。従ってエマルションを長期的に使用するためには、親油性重合体粒子の内部に油性物質を保持させたり、カプセルに油性物質を内包する手段が用いられていた。
【０００４】
ところで、パラフィン、水及び界面活性剤よりなるエマルジョンからなる蓄熱材料が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、相変化を伴う飽和炭化水素、水、界面活性剤及び特定の核発生剤を用いたエマルジョンからなる蓄熱材が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、これらの蓄熱材においては、水及び界面活性剤における蓄熱温度下での界面活性剤濃度が考慮されておらず、例えば、蓄熱材を蓄熱槽と冷凍機との間で循環させる場合に、循環ポンプの負荷を低減するとともに、エマルジョンの安定性を向上するための工夫の余地があった。
【０００５】
油性物質が、特定の親油性重合体粒子の内部に保持されている熱搬送媒体用の複合粒子に関し、界面活性剤を含む水溶液に、油性物質と架橋性単量体を含む単量体成分との混合溶液を添加して重合することにより熱搬送媒体を得たことが開示されている（例えば、特許文献３参照。）。このような熱搬送媒体は、使用時における重合体からの油性物質の滲み出しを充分に防止できることから、空調システム等に用いられる熱搬送媒体として好適なものである。また相変化を伴う化合物を内包したマイクロカプセルに関し、蓄熱材用として用いられ、必要に応じて溶媒や添加剤を添加することにより蓄熱材分散液を得ることができることについて開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００６】
しかしながら、これらの技術を蓄熱体に適用する場合に、流動性を向上して伝熱性能をより優れたものとし、循環ポンプの負荷を低減するとともに、熱搬送媒体の安定性を向上するための工夫の余地があった。また、相変化により蓄熱性を有する油性物質を親油性重合体粒子に保持させた場合、親油性重合体粒子を使用した分、熱搬送媒体中の油性物質の含有量が低下するので、潜熱量が少なくなる問題があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５７−４０５８２号公報（第１頁）
【特許文献２】
特開２０００−３３６３５０号公報（第２頁）
【特許文献３】
国際公開第９９／１５６０２号パンフレット（第２、２１頁）
【特許文献４】
特開平５−２３７３６８号公報（第２−３頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、蓄熱温度での流動性が高く、伝熱性能が向上され、しかも分散体としての安定性に優れる蓄熱体、及び、このような蓄熱体の製造方法を提供することを目的とするものである。また、冷暖房エネルギーの省力化や効率化、環境保護等の目的のために好適に用いることができる蓄熱装置又は蓄熱システムを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、相変化により蓄熱性を有する油性物質を用いた蓄熱体について種々検討した結果、油性物質を水性媒体に分散したものが安全性が高く、各種の熱貯蔵システムに広く用いることができることに着目し、相変化により蓄熱性を有する油性物質を分散剤により水性媒体に分散させてエマルションの形態としたものが蓄熱体として好適であることを見いだした。そして、このような油性物質の分散体に相変化による凝固／融解の繰り返しを実施した場合の分散体の体積平均粒子径変化が、特定範囲内であると、冷暖房エネルギーの省力化や効率化、環境保護等の目的のために好適に用いることができることを見いだした。また、蓄熱温度下においては、水性媒体及び分散剤における分散剤濃度が蓄熱体の流動性や分散体としての安定性に関連することに着目し、蓄熱体を構成する水性媒体及び分散剤により分散剤水溶液を形成した場合に、蓄熱温度下での分散剤水溶液が飽和溶液の濃度に対して０．０１〜４倍の範囲にあると、蓄熱温度での流動性が高く、伝熱性能が向上され、しかもエマルションの安定性に優れることにより、エマルションとしての耐久性に優れることを見いだし、本発明に到達したものである。
【００１０】
すなわち分散剤の水性媒体への溶解度が存在する分散剤を使用する場合、分散剤を飽和濃度より大過剰に添加して、エマルションを作製すると、蓄熱温度域での流動性が低下するため、伝熱性能が低下したり、エマルションを送液する循環ポンプの負荷が増大したりする等の不具合が生じる。また、エマルション作製時点で、飽和濃度以下でも蓄熱温度域で飽和濃度を大幅に超えるようであれば、油滴形成している分散剤が外れて水側へ移行すると、析出して油滴形成に関与しなくなり、エマルションの安定性を低下することとなる。そこで、分散剤を所定の濃度範囲に溶解させて使用することで、上記の不具合が解消され、耐久性のあるエマルションを得ることができる。これにより、上記課題をみごとに解決することができることに想到したものである。
このような本発明における、相変化により蓄熱性を有する油性物質を水に分散させたエマルションタイプの蓄熱体においては、蓄熱体の相変化による凝固／融解の繰り返しにより、エマルションが崩壊（油性物質と水が分離）することを抑え、長期的に安定に使用するために、分散剤である界面活性剤を適宜選択して使用することとなる。
【００１１】
すなわち本発明は、相変化により蓄熱性を有する油性物質を分散剤の存在下、水性媒体中に分散させてなる分散体を含んでなる蓄熱体であって、上記油性物質の分散体に相変化による凝固／溶解の繰り返しを５０回実施し、分散体の体積平均粒子径変化が、凝固／溶解繰り返し実施前の体積平均粒子径と比べ、その変化量が±５０％以内である蓄熱体である。
本発明はまた、相変化により蓄熱性を有する油性物質を分散剤の存在下、水性媒体中に分散させてなる分散体を含んでなる蓄熱体であって、上記蓄熱体は、水性媒体及び分散剤よりなる分散剤水溶液の蓄熱温度下での分散剤濃度が、分散剤の飽和濃度に対して０．０１〜４倍である蓄熱体でもある。
以下に本発明を詳述する。
【００１２】
本発明の蓄熱体は、相変化により蓄熱性を有する油性物質を分散剤の存在下、水性媒体中に分散させてなる分散体を含んでなるものであり、（１）油性物質の分散体に相変化による凝固／溶解の繰り返しを５０回実施し、分散体の体積平均粒子径変化が、凝固／溶解繰り返し実施前の体積平均粒子径と比べ、その変化量が±５０％以内である形態、及び／又は、（２）水性媒体及び分散剤よりなる分散剤水溶液の蓄熱温度下での分散剤濃度が、分散剤の飽和濃度に対して０．０１〜４倍である形態である。本発明においては、（１）の形態と（２）の形態とを組み合わせたものが好ましい形態である。
【００１３】
上記（１）の形態における本発明の蓄熱体は、相変化により蓄熱性を有する油性物質、水性媒体及び分散剤を必須成分とする分散体を含んでなる蓄熱体であって、油性物質の相変化による凝固／融解の繰り返しによる体積平均粒子径変化を特定したものである。凝固／融解の繰り返しとは、相変化により蓄熱性を有する油性物質に、潜熱として熱を蓄え、蓄えた熱を放熱する作業の繰り返しを行うことをいう。
本発明においては、油性物質の相変化による凝固／融解の繰り返しを５０回実施した後の分散体の体積平均粒子径変化が、繰り返し実施前のものと比べて±５０％以内とするが、本発明の好ましい形態としては、蓄熱性を有する油性物質の相変化による凝固／融解の繰り返し回数が、１００回以上において体積平均粒子径変化が上記範囲内にあるものであり、更に好ましくは、２００回以上のものである。油性物質の凝固／融解の繰り返しにおいて、分散体の体積平均粒子径の変化が小さくなるほど、分散体中の油性物質の破壊が抑えられ、長期的に安定に使用できることとなる。
【００１４】
上記油性物質の相変化による凝固／融解の繰り返し試験としては、蓄熱体をサンプル瓶に入れ、相変化による凝固／融解の繰り返しが行える温度において、サイクル試験を実施することが好適である。例えば、油性物質として融点１０℃のペンタデカンを用いた場合、相変化による凝固を行う場合には、蓄熱体を５〜７℃に調整することで実施できる。次に融解を行う場合には、蓄熱体を１２〜１５℃調整することで実施できる。
【００１５】
上記体積平均粒子径の変化量（％）は、次のようにして算出する。
体積平均粒子径の変化量（％）＝（凝固／融解繰り返し実施前の体積平均粒子径−凝固／融解繰り返し５０回実施後の体積平均粒子径）÷（凝固／融解繰り返し実施前の体積平均粒子径）×１００
また体積平均粒子径としては、島津製作所社製のレーザー回折式粒度分布計測定装置ＳＡＬＤ−３０００を用いて測定を行う。また、測定用媒体としては、イオン交換水を使用する。
【００１６】
上記（２）の形態における本発明の蓄熱体は、相変化により蓄熱性を有する油性物質を分散剤により水性媒体に分散させたものであり、分散剤の使用量が特定されたものである。
本発明においては、分散剤の使用量を特定するために、蓄熱体を構成する水性媒体及び分散剤により分散剤水溶液を形成した場合、分散剤水溶液の蓄熱温度下での飽和溶液の分散剤濃度を基準として分散剤濃度を計算することとなる。例えば、蓄熱温度下での分散剤の飽和濃度が３０質量％である分散剤を用いた場合、分散剤の使用量が３質量％であるものは、分散剤濃度が飽和濃度に対して０．１倍となる。
このように、分散剤水溶液の蓄熱温度下での飽和溶液の分散剤濃度を基準とした場合に、蓄熱温度下での分散剤水溶液の分散剤濃度が０．０１〜４倍となるように、分散剤の使用量を設定することとなる。
なお、飽和溶液とは、水性媒体に溶解しうる最大の量の分散剤を溶解した溶液を意味し、飽和濃度とは、飽和溶液である分散剤水溶液中の分散剤含有量を質量％で表したものである。また、本発明において分散剤を水性媒体に溶解した場合、飽和に達する前にゲル化（流動性を失った場合）を生じない最大の量を溶解した溶液も飽和溶液に含むものである。
上記蓄熱温度とは、相変化により蓄熱性を有する油性物質に熱を蓄えるために使用する温度から熱を放出するために使用する温度までの蓄熱体の温度幅をいう。本発明の蓄熱体においては、使用する蓄熱体の温度幅全域において、分散剤濃度を、分散剤の飽和濃度に対して０．０１〜４倍範囲になるように使用することとなる。
【００１７】
上記分散剤濃度において、飽和濃度に対して０．０１倍未満であると、相変化により蓄熱性を有する油性物質を充分に分散できず、４倍を超えると、分散剤が析出し、油滴形成に関与しなくなり、エマルションの安定性が低下することとなる。
本発明の好ましい形態としては、飽和濃度に対して０．０１〜１倍である。これにより、蓄熱温度域での流動性が低下して伝熱性能が低下したり、エマルションを送液する循環ポンプの負荷が増大したりすることを抑制して、本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。より好ましくは、飽和濃度に対して０．０５倍以上であり、また、１倍以下である。更に好ましくは、０．１倍以上であり、また、０．５倍以下である。
【００１８】
本発明の蓄熱体としては、分散剤がノニオン系界面活性剤を必須成分としてなる場合、蓄熱体を構成する水性媒体及び分散剤により分散剤水溶液を形成するが、分散剤の曇点が蓄熱温度よりも高いことが好ましい。曇点とは、ノニオン系界面活性剤の水溶液の温度を上げていくとき、透明な水溶液が濁り始める温度を意味する。ノニオン系界面活性剤を乳化剤として使用するときは、蓄熱温度域が曇点以下であることが重要である。これにより、蓄熱体が用いられる蓄熱温度域において、分散剤が分離してエマルションの安定性が低下することが抑制されて蓄熱体の流動性が向上することとなり、蓄熱体の伝熱性能が向上したり、蓄熱体を送液する循環ポンプの負荷をより低下させたりすることが可能となる。この場合、分散剤水溶液の曇点が蓄熱温度よりも５℃以上高いことが好ましい。更に好ましくは、１０℃以上である。
【００１９】
また本発明の蓄熱体の好ましい形態としては、相変化により蓄熱性を有する油性物質を含有した架橋ゲル体やカプセル被膜により内包されたものを含まない形態とすることである。このような油性物質の架橋ゲル体やカプセル被膜により内包されたものを含まないことにより、蓄熱体の蓄熱温度域での流動性をより優れたものとし、これに起因して蓄熱体の伝熱性能を向上したり、蓄熱体を送液する循環ポンプの負荷をより低下させたりすることが可能となる。
上記相変化により蓄熱性を有する油性物質を含有した架橋ゲル体とは、油性物質が親油性重合体粒子の内部に保持されているもの、すなわち分散剤を含む水溶液に、相変化により蓄熱性を有する油性物質と架橋性単量体を含む単量体成分との混合溶液を添加して重合してなるもの等が挙げられる。カプセル被膜により内包されたものとは、複合エマルジョン法によるカプセル化法、蓄熱材粒子の表面に熱可塑性樹脂を噴霧する方法、蓄熱材粒子の表面に液中で熱可塑性樹脂を形成する方法、蓄熱材粒子の表面でモノマーを重合させ被覆する方法、界面重縮合反応によるポリアミド皮膜マイクロカプセルの製法等の方法により得られるものが挙げられる。
【００２０】
本発明の蓄熱体を構成する相変化により蓄熱性を有する油性物質、水性媒体、分散剤等について説明する。
本発明における油性物質は、相変化により蓄熱性を有するものである。すなわち相変化又は相転移の際の潜熱を利用する潜熱蓄熱を蓄熱性として有し、蓄熱密度が高く、一定温度付近での蓄熱や放熱が可能なものである。これにより、例えば、顕熱蓄熱、潜熱蓄熱、化学反応蓄熱等の熱エネルギーを貯蔵し、放出することが可能となる。
【００２１】
上記油性物質を構成する成分としては、パラフィンやα−オレフィン等の炭化水素化合物；高級脂肪酸類；高級脂肪酸エステル類；高級アルコール類等の化合物が好適であり、具体的には、Ｃ１４パラフィン、Ｃ１５パラフィン、Ｃ１６パラフィン等の常温で液体である中級パラフィン；Ｃ１７パラフィン、Ｃ１８パラフィン、Ｃ１９パラフィン、Ｃ２０パラフィン、Ｃ２１パラフィン、Ｃ２２パラフィン、Ｃ２３パラフィン、Ｃ２４パラフィン、Ｃ２５パラフィン等の常温付近で固体である高級パラフィン；１−デカノール等の高級アルコールが好適である。これらの中でも、取り扱いが便宜であることから、ビル空調用の蓄熱体の場合、常温（２５℃）及び常圧（約１０１．３ｋＰａ）において液体であるものを、相変化により蓄熱性を有する油性物質を構成する成分として用いることが好ましい。また、容易に入手でき、また、広い温度範囲に用いることができる蓄熱体を簡便にかつ安定的に製造することができることから、パラフィンが好ましく、ビル空調の冷熱用途等の場合、パラフィンの中でもペンタデカンを含むことが好ましい。
【００２２】
上記油性物質としては、単独成分のものを使用しても良いが、相変化により蓄熱性を有する油性物質の種類と配合比率を任意に調整することで、使用する蓄熱温度に融点を合わせることができる。冷房用途として使用する場合、約５〜２０℃に融点を持つ相変化により蓄熱性を有する油性物質を選択すればよい。また暖房用途として使用する場合には、約４０〜６０℃に融点を持つ相変化により蓄熱性を有する油性物質を選択すればよい。
【００２３】
上記油性物質の使用量としては、相変化により蓄熱性を有する油性物質の種類や蓄熱体の使用形態、要求される蓄熱効率に応じて適宜設定すればよいが、蓄熱体１００質量％中１０質量％以上とすることが好ましく、また、１００質量％未満とすることが好ましい。１０質量％未満であると、蓄熱効率や蓄熱性能が低下するおそれがある。より好ましくは、２０質量％以上であり、また、７５質量％以下である。
【００２４】
本発明の蓄熱体において、水性媒体とは水を必須成分とするものであるが、水と水に溶解する溶媒との混合物を用いることができ、例えば、水とメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、アセトニトリル、エチレングリコール、ジエチレングリコール等との混合溶媒が好適である。水性媒体中の水の割合は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上である。更に好ましくは、水のみを用いることである。
上記水性媒体の使用量としては、相変化により蓄熱性を有する油性物質１００質量％に対して、５．０質量％以上とすることが好ましく、また、９００質量％以下とすることが好ましい。
【００２５】
本発明における分散剤としては、ノニオン系界面活性剤を必須成分としてなるものであることが好ましく、ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンソルビタンアルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル等のソルビタンエステル系化合物；ショ糖脂肪酸エステル；ポリオキシエチレンアルキルエーテル；ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル；ポリオキシエチレンアルキルエステル；ポリグリセリンアルキルエステル；脂肪酸エステル；脂肪酸石鹸；アルキルアミンエチレンオキサイド付加体；コレステロール等のステロール類が好適である。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリオキシエチレン（エチレンオキサイド付加モル数２０以上）アルキル（総炭素数１５以上）エーテルを必須成分としてなるものであることが好ましい。このような必須成分において、エチレンオキサイドの付加モル数は２０以上で、好ましくは１００以下、より好ましくは５０以下である。また総炭素数は１５以上で、好ましくは４０以下、より好ましくは３０以下である。
この中でより好ましくは、エチレンオキサイド付加モル数が２０以上であるポリオキシエチレンステアリルエーテルである。
【００２６】
上記分散剤としてはまた、両性界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン−アニオン系界面活性剤及びカチオン系界面活性剤を適宜使用してもよい。それら界面活性剤として、アルキルスルホン酸ナトリウム等のアルキル硫酸エステル塩；アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸及びその塩；ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム等のアルキル（フェニル）エーテル硫酸エステル塩；テトラデセンスルホン酸ナトリウム等のα−オレフィンスルホン酸塩；スルホコハク酸塩；エーテルスルホン酸塩；エーテルカルボン酸及びその塩；ラウリン酸アミドプロピルベタイン等のベタイン類；ジアルキルアンモニウムクロライド等の第４級アンモニウムが好ましい。
更にその他の分散剤としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルスルホン、マレイン酸共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリジアリルアミン、ポリエチレンイミン、カルボキシルメチセルロース、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、可溶性デンプン、デキストリン、アラビアゴム、キトサン、寒天、ゼラチン、大豆カゼイン、ポリビニルスルホン酸、（メタ）アクリル酸エステル共重合体、（メタ）アクリル酸（メタ）アクリル酸エステル共重合体等を用いることもできる。
これらの分散剤は、混合したときに、上述した体積平均粒子径変化量や分散剤水溶液の飽和濃度が上記規定の好ましい範囲を外れない限り適宜使用できる。
【００２７】
上記分散剤の使用量としては、上述したような体積平均粒子径変化量を好ましい範囲内とすることが可能となるように、また分散剤濃度の範囲内となるように、それぞれの分散剤の飽和濃度をもとにして適宜設定することとなるが、相変化により蓄熱性を有する油性物質１００質量％に対して、０．１質量％以上とすることが好ましく、また、３０質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは、１．０質量％以上であり、また、２０質量％以下である。
【００２８】
本発明の蓄熱体には、更に、以下に記載する機能を有する添加剤を含有させることもできる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
（１）伝熱向上用：鉄、銅等の金属粉：金属繊維；金属酸化物；カーボン；カーボンファイバー等。
（２）比重調整用：砂；粘土；石；鉛、鉄等の金属粉等。
【００２９】
（３）難燃性付与用：水；水ゲル；金属粉；炭酸カルシウム等の無機化合物；臭素系、塩素系、リン系等の難燃剤等。なお、難燃性には、燃焼性の低減、延焼防止、水蒸気による引火点の消滅、燃焼熱量低減効果等を含む。
（４）過冷却防止用：金属粉、高分子パラフィン（ワックス）等。
（５）凝固点調整用：ワックス類等。
（６）酸化防止や経時的な劣化防止用：フェノール系、チオ系、リン系等の酸化防止剤等。
（７）その他：着色剤、顔料、帯電防止剤、防菌剤等。
【００３０】
上記添加剤の使用量としては、例えば、燃焼性を低減させるために、炭酸カルシウムを用いる場合には、相変化により蓄熱性を有する油性物質に対して、１０〜４０質量％とすることが好ましい。
【００３１】
上記油性物質には、潜熱性を調整するための包接化合物を添加してもよい。
上記包接化合物としては、Ｃ４Ｈ８・Ｏ・１７Ｈ２Ｏ、（ＣＨ３）３Ｎ・１０．２５Ｈ２Ｏ、（Ｃ４Ｈ９）４ＮＣＨＯ２・３２Ｈ２Ｏ、（Ｃ４Ｈ９）４ＮＣＨ３ＣＯ２・３２Ｈ２Ｏが好適である。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３２】
本発明はまた、相変化により蓄熱性を有する油性物質を分散剤の存在下、水性媒体中に分散させてなる分散体を含んでなる蓄熱体を製造する方法であって、上記蓄熱体の製造方法は、水性媒体及び分散剤を混合して得られる分散剤水溶液を蓄熱温度下での分散剤飽和濃度をもとに、分散剤の使用量を調整する工程を含んでなり、上記分散剤濃度は、分散剤水溶液の飽和濃度に対して０．０１〜４倍である蓄熱体の製造方法でもある。このような製造方法は、本発明の蓄熱体の好ましい製造方法である。
【００３３】
上記蓄熱体の製造方法において、相変化により蓄熱性を有する油性物質を水分散体とする方法としては、例えば、分散剤を水に溶解させた水溶液に、相変化により蓄熱性を有する油性物質を添加し、攪拌等により乳化する方法が好適である。この場合、上記分散剤水溶液の蓄熱温度下での分散剤濃度を調整する工程は、分散剤を水等の水性媒体に溶解させるに際し、分散剤の使用量を上述したように特定することにより行われることとなる。
【００３４】
上記蓄熱体を製造するにあたり乳化に用いる機械は限定されず、一般的な機械を使用することができる。例えば、プロペラ攪拌機、高速回転攪拌機、ホモミキサー、高圧ホモジナイザー、コロイドミル、ロールミル、ローラーミル、サンドミル、ボールミル、インライン式（動力タイプ、非動力タイプ）連続乳化機、超音波乳化機、真空式練合機、真空式乳化機、解放式乳化機がある。
【００３５】
本発明の蓄熱体の使用形態としては、乳化物状の水分散体の形態とすることが好ましく、また、包装材に充填された形態の蓄熱体として用いてもよい。このような蓄熱体は、蓄熱温度域で用いられることとなる。
本発明の蓄熱体、すなわち分散剤水溶液の蓄熱温度下での分散剤濃度が上記の範囲に設定された蓄熱体を蓄熱温度域で使用する方法は、本発明の好ましい実施形態の一つである。蓄熱温度域としては、例えば、冷房用途として用いる場合には０〜２０℃、暖房用途として用いる場合には４０〜６０℃で、使用条件により好ましい温度で設定すればよい。
【００３６】
本発明の蓄熱体は、乳化物状や包装状態等の形態で各種の蓄熱装置に用いられるものであるが、このような蓄熱装置としては、（１）蓄熱体が熱搬送媒体となって熱交換を行うものや、（２）蓄熱体が貯留される蓄熱槽を備えてなり、熱媒体の熱交換を行うことができるもの等が挙げられる。
【００３７】
上記（１）の蓄熱装置としては、水分散した蓄熱体を用いた蓄熱装置が好ましく、蓄熱体が蓄熱槽と熱交換器との間を循環することにより、又は、蓄熱槽の外部を循環することにより熱交換する蓄熱装置等が挙げられ、このような蓄熱装置により地域冷暖房システム用や、ビル空調システム用の熱搬送媒体システムである蓄熱システムが形成されることになる。
【００３８】
上記（２）の蓄熱装置は、蓄熱体が貯留される蓄熱槽を備えてなり、熱媒体の熱交換を行うことができるものであるが、蓄熱体を貯留してなる蓄熱装置が好ましく、このような蓄熱装置によっても蓄熱システムが形成されることになる。
上記蓄熱体を貯留してなる蓄熱装置としては、蓄熱槽に熱交換手段を備えることで蓄熱装置の外部で循環する熱媒体に対して熱エネルギーを授受できるようにしたものが好適であり、例えば、蓄熱体が貯留する蓄熱槽中に熱媒体の熱交換を行う熱交換器を備えたものや、蓄熱槽中に乳化物状の水分散体が貯留したまま熱媒体のみが蓄熱槽を通過するようにしたもの等が挙げられる。
このような本発明の蓄熱体を用いてなる蓄熱装置又は蓄熱システムもまた、本発明の一つである。
【００３９】
本発明の蓄熱体は、蓄熱温度での流動性が高く、安定性や耐久性を有するものであり、凝固点を調整しやすくて蓄熱効率が向上するか、又は、凝固温度と融解温度が近づくため、蓄熱時に凝固し易く放熱時の温度を低くすることを可能とし、かつ潜熱量が高められて蓄熱性能が向上するものであるので、オフィスビルや工場等の大型建造物用や家庭用等の冷暖房エネルギーの省力化や効率化、環境保護の目的のための蓄熱装置や蓄熱システムを構成する材料として優れたものである。
【００４０】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「％」は「質量％」を意味するものとする。
【００４１】
実施例１
ビーカーにノニオン界面活性剤としてポリオキシエチレン（エチレンオキサイド付加数２０）ステアリルエーテル（日本油脂社製：ノニオンＳ−２２０）１．５部を水４８．０部に添加し、攪拌し溶解してなる水溶液を得た。次いで、油性物質として灯油より蒸留したパラフィン（テトラデカン１９．４質量％、ペンタデカン７３．５質量％、ヘキサデカン６．９質量％、ヘプタデカン０．２質量％）５０．０部にショ糖脂肪酸エステル（第一工業製薬社製：シュガーワックスＡ−１０Ｅ）０．５部を溶解し、上記水溶液を投入し、攪拌機（特殊機化社製：ＴＫホモミキサー）を用いて乳化した。パラフィンが分散した水分散体を得た。これにより本発明にかかる蓄熱体（水分散体）１を得た。蓄熱体１の体積平均粒子径は、粒度分布計を用いて測定した。粒度分布計は、島津製作所社製のレーザー回析式粒度分布計測定装置ＳＡＬＤ−３０００を使用し、測定媒体にはイオン交換水を使用した。測定領域内となるようにイオン交換水に蓄熱体を添加して測定濃度を調整し、体積平均粒子径を測定した。蓄熱体１の体積平均粒子径は、２．９７μｍであった。
【００４２】
得られた蓄熱体１について、所定の条件下で示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を行うことにより凝固温度を求めた。示差走査熱量測定（ＤＳＣ）には、マックサイエンス社の示差走査熱量ＤＳＣ−３１００Ｓを使用した。測定条件としては、２５℃から−２０℃まで２℃／分の速度で冷却した後、−２０℃から２５℃まで２℃／分の速度で昇温した。その結果、凝固温度（凝固開始温度）は、７．４℃であった。
【００４３】
冷房用に使用する場合は、蓄熱体である水分散体を４℃まで冷却するが、４℃での実施例１で使用したポリオキシエチレン（２０）ステアリルエーテルの水に対する飽和溶液の濃度は２７質量％であり、実施例１で調整した界面活性剤の水溶液は、飽和濃度以下であったので、４℃での蓄熱体１の流動性は良好であった。また曇点は６０℃以上であった。
また、４℃で油性物質の凝固を行い、１２℃で融解を行う凝固／融解の繰り返しを行った。凝固／融解の繰り返しを２５０回行い、体積平均粒子径を測定してところ３．９６μｍであった。分散体の体積平均粒子径変化は、＋３３％と小さく、凝固／融解の繰り返しにおいても蓄熱体は安定であった。
【００４４】
実施例２
ビーカーにノニオン界面活性剤としてポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノステアレート（花王社製：レオドールＴＷ−Ｓ１２０）１．５部を水４８．０部に添加し溶解した水溶液と油性物質として灯油より蒸留したパラフィン（テトラデカン１９．４質量％、ペンタデカン７３．５質量％、ヘキサデカン６，９質量％、ヘプタデカン０．２質量％）５０．０部にショ糖脂肪酸エステル（第一工業製薬社製：シュガーワックスＡ−１０Ｅ）０．５部を溶解した液を投入した。攪拌機（特殊機化社製：ＴＫホモミキサー）を用いて乳化した。パラフィンが分散した水分散体を得た。これにより本発明にかかる蓄熱体（水分散体）２を得た。蓄熱体２の体積平均粒子径は３μｍであった。
【００４５】
得られた蓄熱体２について、所定の条件下で示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を行うことにより凝固温度を求めた。示差走査熱量測定（ＤＳＣ）には、マックサイエンス社の示差走査熱量ＤＳＣ−３１００Ｓを使用した。測定条件としては、２５℃から−２０℃まで２℃／分の速度で冷却した後、−２０℃から２５℃まで２℃／分の速度で昇温した。その結果、凝固温度（凝固開始温度）は、７．６℃であった。
また４℃での実施例２で使用したポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステルの水に対する飽和溶液の濃度は１８質量％であり、実施例２で調整した界面活性剤の水溶液は、飽和濃度以下であったので、４℃での蓄熱体２の流動性は良好であった。また曇点は６０℃以上であった。
【００４６】
比較例１
ビーカーにノニオン界面活性剤としてポリオキシエチレン（エチレンオキサイド付加数１３）ステアリルエーテル（花王社製：エマルゲン３２０Ｐ）５．６部を水４３．９部に添加し、攪拌し溶解してなる水溶液を得た。次いで、油性物質として灯油より蒸留したパラフィン（テトラデカン１９．４質量％、ペンタデカン７３．５質量％、ヘキサデカン６．９質量％、ヘプタデカン０．２質量％）５０．０部にショ糖脂肪酸エステル（第一工業製薬社製：シュガーワックスＡ−１０Ｅ）０．５部を溶解し、上記水溶液に投入し、攪拌機（特殊機化社製：ＴＫホモミキサー）を用いて乳化した。パラフィンが分散した水分散体を得た。これにより本発明にかかる比較蓄熱体（水分散体）１を得た。比較蓄熱体１の平均粒子径は２．５μｍであった。
【００４７】
得られた比較蓄熱体１について、所定の条件下で示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を行うことにより凝固温度を求めた。その結果、凝固温度（凝固開始温度）は、６．８℃であった。
４℃での比較例１で使用したポリオキシエチレン（１３）ステアリルエーテルの水に対する飽和溶液の濃度は０．０８質量％であり、比較例１で調整した界面活性剤の水溶液は、飽和濃度以上であったので、４℃での比較蓄熱体１の流動性は不良で、蓄熱体として使用するには不適であった。
【００４８】
比較例２
ビーカーにノニオン界面活性剤としてポリオキシアルキレン（エチレンオキサイド付加数８〜１３プロピレンオキサイド付加数３〜８）アルキル（アルキル鎖１２〜１４）エーテル（花王社製：エマルゲンＭＳ１１０）１．５部を水４８．０部に添加し溶解した水溶液と油性物質として灯油より蒸留したパラフィン（テトラデカン１９．４質量％、ペンタデカン７３．５質量％、ヘキサデカン６．９質量％、ヘプタデカン０．２質量％）５０．０部にショ糖脂肪酸エステル（第一工業製薬社製：シュガーワックスＡ−１０Ｅ）０．５部を溶解した液を投入した。攪拌機（特殊機化社製：ＴＫホモミキサー）を用いて乳化した。
パラフィンが分散した水分散体を得た。これにより本発明にかかる比較蓄熱体（水分散体）２を得た。比較蓄熱体２の体積平均粒子径は２．６μｍであった。
【００４９】
得られた比較蓄熱体２について、所定の条件下で示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を行うことにより凝固温度を求めた。示差走査熱量測定（ＤＳＣ）には、マックサイエンス社の示差走査熱量ＤＳＣ−３１００Ｓを使用した。測定条件としては、２５℃から−２０℃まで２℃／分の速度で冷却した後、−２０℃から２５℃まで２℃／分の速度で昇温した。その結果、範囲温度（凝固開始温度）は、６．７℃であった。また、４℃で油性物質の範囲を行い、１２℃で融解を各１回行ったところ、パラフィンは層状に分離し、蓄熱体として使用することができなくなった。
比較例２で使用した界面活性剤は、水に任意に溶解するものであった。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の蓄熱体は、上述のような構成よりなり、油性物質の分散体に相変化による凝固／融解の繰り返しを実施した場合の分散体の体積平均粒子径変化が、特定範囲内であることから、冷暖房エネルギーの省力化や効率化、環境保護等の目的のために好適に用いることができ、また、分散剤水溶液における分散剤濃度を使用目的に合わせて調整することで、蓄熱体として利用しやすくなり耐久性が向上されたものである。また、蓄熱時の流動性が良くなることでシステムの運転が容易にできるので、オフィスビルや工場等の大型建造物用や家庭用等の冷暖房エネルギーの省力化や効率化、環境保護の目的のための蓄熱装置や蓄熱システムを構成する材料として優れたものである。