(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
臭化ストロンチウムと、
少なくとも１つの金属ハロゲン化物と
を含み、
７６℃〜８８℃の温度範囲の領域で相変化を有する、
相変化物質（ＰＣＭ）。
【請求項２】
エネルギー貯蔵システムにおいて利用可能である、請求項１に記載の相変化物質（ＰＣＭ）。
【請求項３】
前記金属ハロゲン化物は、臭化マグネシウムまたはその水和物である、請求項１または２に記載の相変化物質（ＰＣＭ）。
【請求項４】
前記金属ハロゲン化物は、以下の臭化物：
臭化マグネシウム；
臭化亜鉛；
臭化コバルト；
臭化リチウム；
臭化ナトリウム；
臭化カリウム；
臭化カルシウム；
臭化鉄；
臭化銅；および
臭化アルミニウム
またはその水和物のうちの任意の１つまたは組み合わせである、請求項１または２に記載の相変化物質（ＰＣＭ）。
【請求項５】
さらに、塩化ストロンチウム塩を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の相変化物質（ＰＣＭ）。
【請求項６】
臭化ストロンチウムを供給するステップと、
少なくとも１つの金属ハロゲン化物を供給するステップと、
前記臭化ストロンチウムと前記少なくとも１つの金属ハロゲン化物とを共に混合するステップとを含み、
７６℃〜８８℃の温度範囲の領域で相変化を有する、
ＰＣＭ形成方法。
【請求項７】
前記臭化ストロンチウムと前記金属ハロゲン化物とを、混合容器または（ＰＣＭが最終熱電池において直接作成される場合）熱電池筐体において共に混合する、請求項６に記載のＰＣＭ形成方法。
【請求項８】
混合の際、前記混合容器または前記熱電池筐体の温度を相変化温度よりも２℃〜５℃高い温度まで上昇させて、この温度に保ち、物質を溶融する、請求項７に記載のＰＣＭ形成方法。
【請求項９】
結果として得られる混合物は、液状および均質になるまで撹拌／混合された混合物である、請求項８に記載のＰＣＭ形成方法。
【請求項１０】
無水物形から開始し、プロセスは、
１）要求相変化温度に応じて、正しい比率の臭化ストロンチウム無水物および金属ハロゲン化物無水物（例：臭化マグネシウム無水物）を任意で他の相変化温度降下物質と共に混合するステップと、
２）正しい比率で温水を添加して、要求最終相変化温度を超える温度で要求相変化物質を得て、２つの成分を溶融するか、あるいは、正しい比率で水を添加して、要求最終相変化を下回る温度で要求相変化物質を得て、混合容器または（ＰＣＭが最終熱電池において直接作成される場合）熱電池筐体の温度を相変化温度よりも２℃〜５℃高い温度まで上昇させて、この温度に保ち、物質を溶融するステップと、
３）液状および均質になるまで、混合物を撹拌するステップとを含む、
請求項６から９のいずれか一項に記載のＰＣＭ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー貯蔵システム用の相変化物質（ＰＣＭ）に関する。特に、本発明は、約７６℃〜８８℃の温度範囲で熱を貯蔵するのに最適な、臭化ストロンチウムと金属ハロゲン化物とを含む相変化物質に関する。
【背景技術】
【０００２】
相変化物質の分野では、約７５℃〜８０℃の温度範囲で相変化を有する相変化物質を提供するという問題がある。なぜなら、この温度範囲では、臭化マグネシウム六水和物等の組成物の緩やかな分解溶融があるからである。
【０００３】
臭化ストロンチウム六水和物は、調和融点が８８℃であり、全くではないにしてもめったにＰＣＭとして使用されてこなかった。論文でのこれまでで唯一の言及では、当該分野の第一人者であるＬａｎｅにより、コストが高すぎるとして疑念が呈されていた（Ｌａｎｅ  Ｇ．Ａ．：Ｓｏｌａｒ  Ｈｅａｔ  Ｓｔｏｒａｇｅ：Ｌａｔｅｎｔ  Ｈｅａｔ  Ｍａｔｅｒｉａｌ−Ｖｏｌｕｍｅ  Ｉ：Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ  ａｎｄ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ，Ｆｌｏｒｉｄａ（１９８３））。臭化ストロンチウム六水和物は、ＵＳ４００３４２６にも記載されている。当該文献は、相変化物質としての臭化ストロンチウム六水和物の使用に言及する一方、これが金属ハロゲン化物と組み合わせて用いられることについては何ら開示していない。
【０００４】
このように、相変化物質の分野では、約７６℃〜８８℃の温度範囲で相変化を有し、効率的に動作することができる相変化物質を発見することに多くの努力が注がれてきた。相変化のためのこのような温度変化は、家庭暖房市場において利用可能なエネルギー貯蔵システムにとって極めて有用である。
【０００５】
本発明の少なくとも１つの態様の目的は、前述の問題のうちの少なくとも１つ以上を排除または軽減することである。
【０００６】
本発明の少なくとも１つの態様のさらなる目的は、約７６℃〜８８℃の温度範囲で相変化を有する相変化物質を提供することである。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の第１の態様によると、臭化ストロンチウムと、少なくとも１つの金属ハロゲン化物とを含み、約７６℃〜８８℃の温度範囲の領域で相変化を有する、相変化物質（ＰＣＭ）が提供される。
【０００８】
概して、本発明は、約７６℃〜８８℃の領域での相変化を伴うＰＣＭの提供に帰する。これにより、ここに参照のために取込むＷＯ２００９／１３８７７１やＷＯ２０１１／０５８３８３等に記載のエネルギー貯蔵システムに非常に適したＰＣＭが得られる。
【０００９】
このように、本発明のＰＣＭは、臭化ストロンチウムと、臭化マグネシウム等の金属ハロゲン化物またはその水和物との混合物に基づく。臭化マグネシウムの代替物は、以下の臭化物：臭化亜鉛；臭化コバルト；臭化リチウム；臭化ナトリウム；臭化カリウム；臭化カルシウム；臭化鉄；臭化銅；臭化アルミニウムまたはその水和物のうちの任意の１つまたは組み合わせであってもよい。
【００１０】
臭化マグネシウムの代替物は、任意の混和性有機化合物であってもよい。
【００１１】
加えて、塩化ストロンチウム塩を用いてもよい。
【００１２】
典型的に、臭化ストロンチウムおよび少なくとも１つの金属ハロゲン化物は、水和物の形態であってもよい。
【００１３】
臭化ストロンチウム無水物（ＣＡＳ：１００４７６−８１−０）および臭化マグネシウム無水物（ＣＡＳ：７７８９−４８−２）を、六水和物の代わりに、初期成分として用いてもよい。この場合、最終ＰＣＭを得るために、水を添加する必要がある。
【００１４】
前記臭化ストロンチウムは、約２０〜５０ｗｔ％、好ましくは約３０〜３５ｗｔ％の量であってもよい。
【００１５】
前記金属ハロゲン化物は、約５０〜８５ｗｔ％、好ましくは約６５〜７０ｗｔ％の量であってもよい。
【００１６】
例えば、好適な実施形態は、約２５〜３５ｗｔ％、好ましくは３２ｗｔ％のＭｇＢｒ２．Ｈ２Ｏ、約５５〜７５ｗｔ％、好ましくは約６５ｗｔ％のＳｒＢｒ２．Ｈ２Ｏ、および約１〜５ｗｔ％、好ましくは約３ｗｔ％の水であってもよい。３２ｗｔ％のＭｇＢｒ２．Ｈ２Ｏ、６５ｗｔ％のＳｒＢｒ２．Ｈ２Ｏ、および３ｗｔ％の水を含むＰＣＭは、約７７℃の相変化を有することが分かっている。
【００１７】
約３０〜３５ｗｔ％の臭化マグネシウム六水和物および約６５〜７０ｗｔ％の臭化ストロンチウムの組成において、７５℃〜８０℃で相変化がある。当該温度は、エネルギー貯蔵システム等における相変化物質用途にとって重要である。
【００１８】
３２ｗｔ％のＭｇＢｒ２．Ｈ２Ｏ、６５ｗｔ％のＳｒＢｒ２．Ｈ２Ｏ、および３ｗｔ％の水での最低融点は、約７７℃であった。
【００１９】
本発明の第２の態様によると、臭化ストロンチウムを供給するステップと、少なくとも１つの金属ハロゲン化物を供給するステップと、前記臭化ストロンチウムと少なくとも１つの金属ハロゲン化物とを共に混合するするステップとを含み、約７６℃〜８８℃の温度範囲の領域で相変化を有する、ＰＣＭ形成方法が提供される。
【００２０】
前記臭化ストロンチウムと金属ハロゲン化物とを、混合容器、またはＰＣＭが最終熱電池において直接作成される場合熱電池筐体において共に混合してもよい。
【００２１】
混合の際、前記混合容器または熱電池筐体の温度を相変化温度よりも約２℃〜５℃（例：３℃）高い温度まで上昇させて、この温度に保ち、物質を溶融してもよい。
【００２２】
結果として得られる混合物は、液状および均質になるまで撹拌／混合された混合物であってもよい。
【００２３】
あるいは、無水物形から開始し、以下のプロセスが続いてもよい：
１）要求相変化温度に応じて、正しい比率の臭化ストロンチウム無水物および金属ハロゲン化物無水物（例：臭化マグネシウム無水物）を任意で他の相変化温度降下物質と共に混合する。
２）正しい比率で温水を添加して、要求最終相変化温度を超える温度で要求相変化物質を得て、２つの成分を溶融するか、あるいは、正しい比率で水を添加して、要求最終相変化を下回る温度で要求相変化物質を得て、混合容器または（ＰＣＭが最終熱電池において直接作成される場合）熱電池筐体の温度を相変化温度よりも約２℃〜５℃（例：３℃）高い温度まで上昇させて、この温度に保ち、物質を溶融する。
３）液状および均質になるまで、混合物を撹拌する。
【００２４】
ＰＣＭは、第１の態様において定義されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明の実施形態を、例としてのみ、添付図面を参照しながら以下に説明する。
【００２６】
【図１】相変化温度に対する臭化ストロンチウム六水和物のパーセンテージの関係を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
概して、本発明は、約７６℃〜８８℃の温度範囲での熱貯蔵に最適な相変化物質の提供に帰する。
【００２８】
本発明の相変化物質（ＰＣＭ）は、臭化ストロンチウムと、臭化マグネシウム等の金属ハロゲン化物との混合物に基づく。臭化マグネシウムの代替物は、以下の臭化物：臭化亜鉛；臭化コバルト；臭化リチウム；臭化ナトリウム；臭化カリウム；臭化カルシウム；臭化鉄；臭化銅；臭化アルミニウムまたはその水和物のうちの任意の１つまたは組み合わせであってもよい。
【００２９】
加えて、塩化ストロンチウム塩を用いてもよい。
【００３０】
［実施例１］
本発明に係るＰＣＭの調製の非限定例を以下に示す。
【００３１】
ａ）六水和物形から開始：
１）要求相変化温度に応じて、正しい比率の２つの成分を混合する。
２）混合容器または（ＰＣＭが最終熱電池において直接作成される場合）熱電池筐体の温度を相変化温度よりも約２℃〜５℃（例：３℃）高い温度まで上昇させて、この温度に保ち、物質を溶融する。
３）液状および均質になるまで、混合物を撹拌する。
【００３２】
ｂ）無水物形から開始：
１）要求相変化温度に応じて、正しい比率の臭化ストロンチウム無水物および臭化マグネシウム無水物（または、他の相変化温度降下物質）を混合する。
２）正しい比率で温水を添加して、要求最終相変化温度を超える温度の要求相変化物質を得て、２つの成分を溶融する。あるいは、正しい比率で水を添加して、要求最終相変化を下回る温度の要求相変化物質を得て、混合容器または（ＰＣＭが最終熱電池において直接作成される場合）熱電池筐体の温度を相変化温度よりも約２℃〜５℃（例：３℃）高い温度まで上昇させて、この温度に保ち、物質を溶融する。
３）液状および均質になるまで、混合物を撹拌する。
【００３３】
約３０〜３５ｗｔ％の臭化マグネシウム六水和物および約６５〜７０ｗｔ％の臭化ストロンチウムの組成において、７５℃〜８０℃で相変化がある。当該温度は、相変化物質用途にとって重要である。
【００３４】
３２ｗｔ％のＭｇＢｒ２．Ｈ２Ｏ、６５ｗｔ％のＳｒＢｒ２．Ｈ２Ｏ、および３ｗｔ％の水での最低融点は、約７７℃であった。
【００３５】
［他の実施例］
実験結果に示される以下の非限定例は、その調整プロセスと同様、さまざまな量の混和性有機化合物を有するＰＣＭ組成物ＭＸ．ｎＨ２Ｏの代表的な例である。
ＳｒＢｒ２．６Ｈ２Ｏ：
【００３６】
［実施例２：融点降下のための臭化ストロンチウム六水和物へのグリセロール添加］
臭化ストロンチウム六水和物（Ｓｕｎａｍｐ供給）およびグリセロール（ＶＷＲから入手可能、ＣＡＳ５６−８１−５）のテストサンプルを、１００％の臭化ストロンチウム六水和物組成から１：１モル比まで、以下の質量にて調整した。サンプルを、撹拌しながら９５℃に加熱し、均質混合物を得た。冷却および凝固の際、サンプルは、単相のままであった。
【００３７】
【表１】
0006389891.tif 000002
【００３８】
物質（水浴で９５℃に加熱し、物質を完全に溶融し、その後空気中で室温に冷却し、熱電対を用いて物質温度を記録）の溶融および凝固を観察したところ、グリセロールの量の増加に伴って、融点は次第に降下した。繰り返しサイクリングによって、臭化ストロンチウムの融点および凝固点がグリセロールの添加に伴って低下することが確認された。降下の程度を、対応するグリセロールのモルおよび重量％と共に、以下に示す。
【００３９】
【表２】
0006389891.tif 000003
【００４０】
［実施例３：融点降下のための臭化ストロンチウム六水和物へのトリメチロールエタン（ＴＭＥ）の添加］
臭化ストロンチウム六水和物およびＴＭＥ（Ｆｉｓｃｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｌｔｄ．から入手可能、ＣＡＳ７７−８５−０）のテストサンプルを、実施例１と同じ方法により、以下に示す比率にて調製した。
【００４１】
【表３】
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【００４２】
物質の溶融および凝固の際の温度を、実施例２と同じ方法で記録した。実施例２と同様、ＴＭＥの量の増加に伴って、融点および凝固点降下の促進が観察された。
【００４３】
【表４】
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【００４４】
［実施例４：融点降下のための臭化ストロンチウム六水和物へのアセトアミドの添加］
臭化ストロンチウムおよびアセトアミド（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒから入手可能、ＣＡＳ７７−８５−０）のテストサンプルを、実施例２と同じ方法により、以下に示す比率にて調製した。
【００４５】
【表５】
0006389891.tif 000006
【００４６】
【表６】
0006389891.tif 000007
【００４７】
本発明の特定の実施形態を記載したが、記載の実施形態からの展開も当然本発明の範囲に含まれ得る。例えば、必要に応じて、臭化ストロンチウムと金属ハロゲン化物との任意の適切なタイプの混合物を、付加的な成分と共に用いてもよい。各成分の量を変えて、要求相変化温度に調整してもよい。
【図１】
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