(57)【要約】【課題】０〜１７０℃の温度範囲を含む幅広い温度範囲で利用できる新規材料系の熱利用材料を提供する。【解決手段】ホストがゲストを包接してなる包接化合物を含み、該ホストが一般式（Ｉ）で表される化合物である熱利用材料。この熱利用材料よりなる蓄熱材。この蓄熱材を含む蓄熱システム。    【化２２】2005239888.tif 000028（上記一般式（Ｉ）において、Ｌは直接結合又は連結基を意味し、ｈは２以上の整数を示し、ｍ及びｎは独立に１以上の整数を示す。なお、一般式（Ｉ）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホストがゲストを包接してなる包接化合物を含み、該ホストが下記一般式（Ｉ）、（II）及び（III）のいずれかで表される化合物であることを特徴とする熱利用材料。
【化１】
2005239888.tif 000021
（上記一般式（Ｉ）において、Ｌは直接結合又は連結基を意味し、ｈは２以上の整数を示し、ｍ及びｎは独立に１以上の整数を示す。なお、一般式（Ｉ）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【化２】
2005239888.tif 000022
（上記一般式（II）において、Ｊは直接結合又は連結基を意味し、ｇは２以上の整数を示し、ｒは０以上の整数を示す。なお、一般式（II）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【化３】
2005239888.tif 000023
（上記一般式（III）において、ａ，ｂ，ｃ，ｄは独立に０以上の整数を示す。なお、一般式（III）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【請求項２】
請求項１において、該ホストが、少なくともホスト又はゲストの有する水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、直鎖又は環状アミノ基、アミド基、芳香族複素環基のいずれかの基を介してゲストを包接していることを特徴とする熱利用材料。
【請求項３】
請求項１又は２において、ＤＳＣ測定による吸熱量が２０Ｊ／ｇ以上であることを特徴とする熱利用材料。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該ゲストが水であることを特徴とする熱利用材料。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該ゲストが炭素数１００以下の有機化合物であることを特徴とする熱利用材料。
【請求項６】
請求項５において、該ゲストが、水酸基を有する有機化合物、カルボニル基を有する有機化合物、エーテル基を有する有機化合物、及びヘテロ原子を含む有機化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする熱利用材料。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、該ゲストが下記一般式（IV）で表される水酸基含有化合物であることを特徴とする熱利用材料。
【化４】
2005239888.tif 000024
（上記一般式（IV）中、Ｒは、水素、置換基を有していても良い飽和又は不飽和の、直鎖又は環状の脂肪族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、或いは置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、ｋは１以上の整数を示す。）
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の熱利用材料よりなる蓄熱材。
【請求項９】
請求項８に記載の蓄熱材を含む蓄熱システム。
【請求項１０】
ホストがゲストを包接してなる包接化合物において、該ホストが下記一般式（Ｉ’）、（II）及び（III）のいずれかで表される化合物であることを特徴とする包接化合物。
【化５】
2005239888.tif 000025
（上記一般式（Ｉ’）において、Ｌは直接結合又は連結基を意味し、ｈは２以上の整数を示し、ｍ及びｎは独立に１以上の整数を示す。なお、一般式（Ｉ）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【化６】
2005239888.tif 000026
（上記一般式（II）において、Ｊは直接結合又は連結基を意味し、ｇは２以上の整数を示し、ｒは０以上の整数を示す。なお、一般式（II）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【化７】
2005239888.tif 000027
（上記一般式（III）において、ａ，ｂ，ｃ，ｄは独立に０以上の整数を示す。なお、一般式（III）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規ホストの包接化合物、及びその包接能を利用した熱利用材料と、その応用に関する。本発明の熱利用材料は蓄熱材として、熱エネルギーの貯蔵、輸送等、例えば、各種産業や都市環境からの排熱回収、熱エネルギーの貯蔵や輸送、空調設備における熱交換等の幅広い分野に有効に適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、潜熱蓄熱材等の熱利用材料としては、氷、硫酸ナトリウム十水和物、塩化カルシウム六水和物などの無機水和物、酢酸ナトリウム三水和物などの有機金属塩水和物、パラフィンやｍｅｓｏ−エリスリトールなどの有機物が検討され、一部実用化されてきた。また、パラフィンをマイクロカプセル化したりエマルジョン化したりすることによる高密度熱輸送媒体の開発も行われてきた。最近では、低級アルキル４級アンモニウム塩を蓄熱材及び熱輸送媒体として使用することも報告されている。また、水をホストとするクラスレートハイドレートを蓄熱材に適応する検討も数多く行われてきた。
【０００３】
一方、熱利用材料として、吸着熱を利用する吸着材の開発も行われており、代表的な組み合わせとして、水−シリカゲル、水−ゼオライト、エタノール−活性炭がよく知られている。その実用例としては、例えば、吸着ヒートポンプや調湿空調装置が挙げられ、これらの装置では、水蒸気を吸着した吸着材を加熱再生し、水蒸気を吸着する温度まで冷却して、再度、水蒸気を吸着させる。コージェネレーションシステム、燃料電池、自動車エンジンの冷却水や、太陽熱、地熱等によって得られる１００℃以下の熱を利用する場合、相対水蒸気圧が０．０５〜０．３の範囲で吸着量の変化が大きく、且つ吸着量が多い吸着材が求められている（特開２００３−１１４０６７）。従来、水蒸気吸着材としてシリカゲル、ゼオライト、活性炭等が知られているが、上述の相対水蒸気圧では吸着量の変化が小さく、且つ吸着量が少ない問題があった。
【０００４】
また、化学反応による蓄熱や増熱の検討も行われてきた。
【０００５】
このような熱利用材料（狭義には蓄熱材、吸着材や熱輸送媒体）は、おおよそ０〜１７℃の温度範囲での利用が求められている。熱利用の温度範囲で大別すると、
(1)  冷房空調用途の０〜１５℃
(2)  住宅の省エネルギー、快適用途の１５〜３０℃
(3)  暖房空調、排熱回収用途の３０〜１００℃
(4)  排熱回収用途の１００〜１７０℃
がある。
【０００６】
しかしながら、従来研究されてきた熱利用材料のうち、有望なものはごく一部であり、多くは実用化に至っていない。例えば、氷以外で実用化されている熱利用材料は、床暖房用途の硫酸ナトリウム十水和物（融点３２．５℃）やパラフィン、暖房空調用途の酢酸ナトリウム三水和物（融点５８℃）程度である。
【０００７】
従来の熱利用材料の最大の問題点は、融点などの熱利用温度が物質固有であり、これ以上新規化合物を見出すことが殆ど不可能である点にある。これに対して、吸着材はワーキングペアとして吸着材と吸着質との組み合わせを選択することにより、この温度範囲を広げる可能性もあるが、いずれも選択の幅が狭く、組み合わせは限られているために開発の余地は狭い。
【０００８】
このようなことから、更なる熱エネルギーの有効利用の観点から、上記(1)〜(4)の温度帯を中心に、より一層有望な熱利用材料の開発が求められているのが現状である。
【０００９】
上記従来の実情に鑑み、０〜１７０℃の温度範囲を含む幅広い温度範囲で利用可能な熱利用材料であって、従来の単一物質による蓄熱材やごく限定された吸着材ではなく、また水をホストとするクラスレートハイドレートでもない、全く新しい材料系の熱利用材料を提供するべく、本出願人は先に、ゲストを包接して包接化合物を形成し得るホスト、及び／又は、該ホストがゲストを包接してなる包接化合物を含み、該ホストが有機化合物である熱利用材料を提案した（特願２００４−４０９。以下「先願」と称す。）。
【００１０】
即ち、先願に係る発明者らは、従来にない新規材料系の熱利用材料として、包接現象に注目して鋭意検討した結果、多種多様な有機化合物ホストとゲストとの任意の組み合わせにより包接化合物を形成し得ること、そして、この包接化合物の形成と、ホストがゲストを放出することによる解離とが可逆的に起こり得ることから、この可逆的な包接現象を熱利用材料としての熱エネルギーの授受に利用することにより、広範な蓄熱温度を達成可能であることを見出し、これにより、特に開発が望まれており、かつ従来において有望な熱利用材料が提供されていない０〜１７０℃を含む幅広い温度範囲で利用可能な熱利用材料を開発し、先願発明に到達した。
【００１１】
包接化合物の中で、ホストはゲストを化学量論比で取り込んでいる。ホストとゲストの相互作用の程度は、ホストとゲストの組み合わせや包接化合物の構造により広範であるので、目的に合わせて適切なホストとゲストの組み合わせを選択することにより、ホスト−ゲスト間の結合エネルギーの大きさを自由に選択することができる。また、分子構造が簡単なため製造が簡単で安価である等、各種産業分野で使用するには優れた特徴がある。
【００１２】
包接化合物の中でホストとゲストは相互に分子認識をして、共有結合ではない非共有結合で分子複合体を形成している。非共有結合は弱い結合であるが、水素結合、ファン・デル・ワールス力、電荷、双極子モーメント、イオン結合、空間的な位置関係などが相補的に作用するので、積算すれば大きなエネルギーになる。包接化合物を形成しているエネルギーより大きなエネルギーを与えると、包接錯体はホストとゲストとに解離し、エネルギーを除去すると再び複合体を形成する。即ち、ホスト−ゲスト分子複合体は可逆的な存在である。
【００１３】
この可逆性と結合エネルギーのバランスが熱利用材料としては重要である。従って、熱利用材料としての包接化合物を提供する際には、水素結合が重要な役割を果たすことが多い。包接化合物中での非共有結合の存在はＩＲやＸ線構造解析等の分析手法で解析することができる。
【００１４】
先願発明は、包接化合物におけるホスト−ゲスト間の弱い結合作用の総合と、その可逆的な形成と解離に注目し、初めて包接化合物を熱利用材料として使用したものである。包接化合物の形成と解離は可逆的であり、解離したホストとゲストは何回も繰り返し使用できるので、高蓄熱量の蓄熱材として使用できる。
【００１５】
特に、ゲストが水の場合、安価であり、環境汚染の心配がないので、好ましい。
【００１６】
ところで、包接化合物という用語が一般的に認知、使用されるようになったのは最近のことであり、それ以前は溶媒和、分子化合物等の概念で捉えられていた経緯があるが、もちろん、これらの化合物も熱利用材料として使用できる。なお、水の場合、水和物或いは結晶水という表現が使用されている場合もある。
【００１７】
一方で、低温、高圧で数十個の水分子が集合してクラスターを形成する際に、メタン、エタン、アルゴン、フロン類等のガスがクラスター内部に閉じこめられる現象が知られている。また、テトラヒドロフラン、低級四級アンモニウム塩がクラスター内部に閉じこめられる現象も知られている。これらの現象を一部では包接水和物と呼んでいる場合もある。包接水和物の形成は下記式で表される。  
Ｇ＋ｘＨ２Ｏ→Ｇ・ｘＨ２Ｏ
（ここでＧはゲスト分子、ｘは水和物数を示す）
【００１８】
この包接水和物と呼ばれるものは、水分子が形成する格子に他分子が取り込まれた形態であるので、水分子をホストと見なすこともできるかもしれない。しかし、これは、特殊な条件で数十の水分子が集合して格子を形成する際に、他分子が近傍に存在している場合に格子内部に綴じ込まれる現象であり、ホストとゲストの相互の分子認識により分子複合体を形成する包接化合物とは区別する方が自然である。実際、化学便覧（応用化学編II  第５版、日本化学界編）、理化学事典（第４版、久保亮五、長倉三郎、井口洋夫、江沢洋編集）によれば、包接水和物は包接化合物の項には記載はなく、クラスター化合物に分類する方が好ましいようである。また、広く水和現象や分子会合現象は包接化合物とは呼ばないのが一般的である。
【特許文献１】特開２００３−１１４０６７
【特許文献２】特願２００４−４０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上記先願の知見を踏まえ、熱利用材料として有用な熱利用材料のホストとして、更に好適なホストを見出したことにより達成されたものであり、新規ホストの包接化合物と、この包接化合物を利用した、０〜１７０℃の温度範囲を含む幅広い温度範囲で利用可能な熱利用材料であって、従来の単一物質による蓄熱材やごく限定された吸着材ではなく、また水をホストとするクラスレートハイドレートでもない、全く新しい材料系の熱利用材料を提供することを目的とする。
【００２０】
本発明はまた、このような熱利用材料よりなる高性能の蓄熱材と、それを用いた蓄熱システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の熱利用材料は、ホストがゲストを包接してなる包接化合物を含み、該ホストが下記一般式（Ｉ）、（II）、及び（III）のいずれかで表される化合物であることを特徴とする。
【００２２】
【化８】
2005239888.tif 000002
（上記一般式（Ｉ）において、Ｌは直接結合又は連結基を意味し、ｈは２以上の整数を示し、ｍ及びｎは独立に１以上の整数を示す。なお、一般式（Ｉ）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【００２３】
【化９】
2005239888.tif 000003
（上記一般式（II）において、Ｊは直接結合又は連結基を意味し、ｇは２以上の整数を示し、ｒは０以上の整数を示す。なお、一般式（II）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【００２４】
【化１０】
2005239888.tif 000004
（上記一般式（III）において、ａ，ｂ，ｃ，ｄは独立に０以上の整数を示す。なお、一般式（III）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【００２５】
本発明において、ホストは、少なくともホスト又はゲストの有する水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、直鎖又は環状アミノ基、アミド基、芳香族複素環基のいずれかの基を介してゲストを包接していることが好ましい（請求項２）。
【００２６】
また、熱利用材料のＤＳＣ測定による吸熱量が２０Ｊ／ｇ以上であることが好ましい（請求項３）。  
また、ゲストは水であることが好ましい（請求項４）。  
また、ゲストは炭素数１００以下の有機化合物であることが好ましく（請求項５）、このゲストとしては、水酸基を有する有機化合物、カルボニル基を有する有機化合物、エーテル基を有する有機化合物、及びヘテロ原子を含む有機化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上が挙げられる（請求項６）。
【００２７】
特に、ゲストは下記一般式（IV）で表される水酸基含有化合物であることが好ましい（請求項７）。
【化１１】
2005239888.tif 000005
（上記一般式（IV）中、Ｒは、水素、置換基を有していても良い飽和又は不飽和の、直鎖又は環状の脂肪族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、或いは置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、ｋは１以上の整数を示す。）
【００２８】
本発明の蓄熱材は、このような本発明の熱利用材料よりなることを特徴とする。
【００２９】
本発明の蓄熱システムは、このような本発明の蓄熱材を含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明の包接化合物は、ホストがゲストを包接してなる包接化合物において、該ホストが下記一般式（Ｉ’）、（II）、及び（III）のいずれかで表される化合物であることを特徴とする。
【００３１】
【化１２】
2005239888.tif 000006
（上記一般式（Ｉ’）において、Ｌは直接結合又は連結基を意味し、ｈは２以上の整数を示し、ｍ及びｎは独立に１以上の整数を示す。なお、一般式（Ｉ）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【００３２】
【化１３】
2005239888.tif 000007
（上記一般式（II）において、Ｊは直接結合又は連結基を意味し、ｇは２以上の整数を示し、ｒは０以上の整数を示す。なお、一般式（II）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【００３３】
【化１４】
2005239888.tif 000008
（上記一般式（III）において、ａ，ｂ，ｃ，ｄは独立に０以上の整数を示す。なお、一般式（III）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【００３４】
一般式（Ｉ），（Ｉ’），（II），（III）で表される化合物は、ホストとして包接化合物の基本骨格構造を形成し、ホストにより形成されたトンネル状、層状、網状等の幾何学的空間に、非共有結合によりゲストを取り込むことができる。特に、一般式（Ｉ），（Ｉ’），（II），（III）で表される化合物の場合、ゲストの形や大きさ等に対して、連結基を有することによってフレキシブルに包接化合物の骨格構造を形成し得るので、多種多様なゲストを収容できるなどの点で好ましい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、０〜１５０℃の温度範囲を含む幅広い温度範囲で有効に利用可能な、蓄熱性能に優れた、新規材料系の熱利用材料が提供される。  
また、本発明によれば、このような熱利用材料よりなる高性能の蓄熱材と、それを用いた蓄熱システムが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。  
まず、本発明に係る包接化合物について説明する。
【００３７】
包接化合物とは、非共有結合で生成する原子又は分子レベルでの異種物複合体であり、原子又は分子が結合して形成される三次元構造の内部に適当な大きさの空洞があり、その中に原子又は分子が一定の組成比で入り込んでいる物質であり（化学便覧  応用化学編II  第５版、日本化学界編）、この空洞を形作る化合物をホスト、空洞に入り込む化合物をゲストと呼ぶ。ホストは構成元素により有機系、無機系の２つに大別され、更に空洞を形成する分子構造の観点から単分子系、多分子系、高分子系等にも分類することができる。
【００３８】
本発明では、このような包接化合物のホストとして、下記一般式（Ｉ）、（II）、又は（III）で表される化合物を使用することを特徴とする。
【００３９】
【化１５】
2005239888.tif 000009
（上記一般式（Ｉ）において、Ｌは直接結合又は連結基を意味し、ｈは２以上の整数を示し、ｍ及びｎは独立に１以上の整数を示す。なお、一般式（Ｉ）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【００４０】
【化１６】
2005239888.tif 000010
（上記一般式（II）において、Ｊは直接結合又は連結基を意味し、ｇは２以上の整数を示し、ｒは０以上の整数を示す。なお、一般式（II）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【００４１】
【化１７】
2005239888.tif 000011
（上記一般式（III）において、ａ，ｂ，ｃ，ｄは独立に０以上の整数を示す。なお、一般式（III）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【００４２】
また、本発明の新規包接化合物は、ホストがゲストを包接してなる包接化合物において、該ホストが下記一般式（Ｉ’）、（II）又は（III）で表される化合物であるものである。
【００４３】
【化１８】
2005239888.tif 000012
（上記一般式（Ｉ’）において、Ｌは直接結合又は連結基を意味し、ｈは２以上の整数を示し、ｍ及びｎは独立に１以上の整数を示す。なお、一般式（Ｉ）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【００４４】
【化１９】
2005239888.tif 000013
（上記一般式（II）において、Ｊは直接結合又は連結基を意味し、ｇは２以上の整数を示し、ｒは０以上の整数を示す。なお、一般式（II）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【００４５】
【化２０】
2005239888.tif 000014
（上記一般式（III）において、ａ，ｂ，ｃ，ｄは独立に０以上の整数を示す。なお、一般式（III）で表される化合物は、上記一般式に示されていない他の置換基を有していても良い。）
【００４６】
一般式（Ｉ），（Ｉ’）において、ｍは好ましくは１から４までの整数、より好ましくは１又は２を示し、ｎは好ましくは１から３までの整数、より好ましくは１又は２を示す。また、ｈは好ましくは２から１０までの整数を示し、特に好ましくは２から４までの整数を示す。
【００４７】
また、一般式（Ｉ）におけるＣＯＯＨとＯＨは同一の環に置換していても異なる環に置換していても良いが、異なる環に置換していることが好ましい。
【００４８】
一般式（Ｉ），（Ｉ’）において、Ｌは直接結合、又は任意の連結基であり、好ましい連結基を以下の(1)〜(3)に示すが、この限りではない。  
(1)  飽和もしくは不飽和の直鎖又は分岐又は環状の脂肪族炭化水素基；５又は６員環の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の単環基又は２〜８０の縮合環基；スルホニル基；アラルキル基；カルボニル基；等の基由来の２価以上、好ましくは２〜４価の基。なお、これらは他の置換基を有していても良い。  
(2)  アルキル基又はアリール基等で置換されていても良いアミノ基；アミド基由来の２価以上の基、好ましくは２〜３価の基。  
(3)  多価フェノール又は多価アルコールに由来し、酸素で結合しうる２価以上、好ましくは２〜４価の基。
【００４９】
連結基としては、好ましくは置換基を有していても良い、飽和もしくは不飽和の直鎖又は分岐又は環状の炭素数１から２０までの脂肪族炭化水素基；フェニル基、ナフチル基、アントリル基、ビフェニル基、ピリジル基、チエニル基、カルバゾリル基、インドリル基、フリル基、トリル基、スチリル基等の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の単環基又は縮合環基；アミノ基、アリールアミノ基、アセチルアミノ基、アラルキルアミノ基等のアミノ基；アミド基；ビニル基、アリル基等のアルケニル基；シクロへキシル基、シクロブチル基、シクロプロピル基などの環状脂肪族炭化水素基；ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ジフェニルメチル基等のアラルキル基；エチニル基、プロピニル基等の炭素数２〜２０のアルキニル基；モルフォリノ基、チオモルフォリノ基、ピペラジノ基等の環状アミノ基；トリフルオロメチル基等のハロアルキル基；等の基由来の連結基、及びカテコール、ピロガロール、フロログルシノール、エチレングリコール、グリセリン等の多価フェノール又は多価アルコールに由来し、酸素で結合しうる連結基が挙げられる。
【００５０】
Ｌは、特に好ましくは直接結合、炭素数１〜６のアルキレン基、又は炭素数６〜１０の芳香族炭化水素基に由来する２価の連結基、炭素数２〜６の不飽和脂肪族炭化水素基に由来する２〜４価の連結基、又は−Ｏ−ベンゼン環−Ｏ−で表される基である。
【００５１】
一般式（II）において、ｒは好ましくは１以上、より好ましくは２以上の整数であり、一方、好ましくは１０以下、より好ましくは６以下の整数を示す。また、ｇは好ましくは２から１０までの整数を示し、特に好ましくは２から４までの整数を示す。
【００５２】
一般式（II）において、Ｊは直接結合、又は任意の連結基であり、好ましい連結基は一般式（Ｉ），（Ｉ’）におけるＬの連結基として例示したものと同様であり、特に好ましくは直接結合、炭素数１〜６のアルキレン基に由来する２価の連結基、炭素数２〜６の不飽和脂肪族炭化水素基に由来する２〜４価の連結基である。
【００５３】
なお、一般式（II）において、連結基Ｊが二重結合を有する場合、その二重結合によりフルオレン環と結合していても良い。
【００５４】
一般式（II）における置換基ＣＯＯＨはフルオレン環及び連結基Ｊのいずれに結合していても良い。
【００５５】
一般式（III）において、ａ，ｂ，ｃ，ｄは独立に０から４までの整数であるが、好ましくはａ、ｂ、ｃ及びｄの合計、即ちａ＋ｂ＋ｃ＋ｄが１以上であり、特に好ましくは２以上であり、一方８以下が好ましい。
【００５６】
一般式（Ｉ），（Ｉ’），（II），（III）で表される化合物には他の置換基が置換していても良く、この置換基としては、例えば、シアノ基、ニトロ基、弗素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子；他に置換基を有していても良い５又は６員環の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の単環基又は２〜１０の縮合環基；スチリル基；スルホニル基、メチルスルホニル基等のアルキルスルホニル基；メチル基、エチル基、ターシャリーブチル基等の炭素数１〜２０のアルキル基；ビニル基、アリル基等のアルケニル基；メトキシ基、エトキシ基等の炭素数１〜２０のアルコキシ基；シクロへキシル基、シクロブチル基、シクロプロピル基などの環状炭化水素基；ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ジフェニルメチル基等のアラルキル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数１〜２０のアルコキシカルボニル基；エチニル基、プロピニル基等の炭素数２〜２０のアルキニル基；アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等のアシル基；フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基；ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基；アミノ基；フェニルアミノ基、メチルアミノ基等の１置換アミノ基；ジフェニルアミノ基、フェニルナフチルアミノ基、フェニルメチルアミノ基等の２置換アミノ基；ホルミル基；アセチルアミノ基等のアミド基；トリフルオロメチル基等のハロアルキル基；ジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基などのジアラルキルアミノ基；モルフォリノ基、チオモルフォリノ基、ピペラジノ基等の環状アミノ基が挙げられ、好ましくはシアノ基、ニトロ基、弗素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、他に置換基を有していても良いアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、５又は６員環の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の単環基又は２〜１０の縮合環基、アミド基、アミノ基が選ばれる。これらの置換基が更に置換基を有する場合の置換基は上述した置換基から選ばれる。
【００５７】
なお、一般式（II），（III）で表される化合物においては、他の置換基として更に水酸基が挙げられ、また好ましい置換基としても水酸基が挙げられる。なお、一般式（Ｉ’）において、水酸基とカルボキシル基は、同一のベンゼン環上に置換されることはない。
【００５８】
以下に、前記一般式（Ｉ），（Ｉ’），（II），（IV）で表されるホストの好ましい例を挙げるが、本発明に係るホストはこれらに限定されるものではない。
【００５９】
［一般式（Ｉ）で表される化合物］
【表１】
2005239888.tif 000015
【００６０】
［一般式（Ｉ’）で表される化合物］
【表２】
2005239888.tif 000016
【００６１】
［一般式（II）で表される化合物］
【表３】
2005239888.tif 000017
【００６２】
［一般式（III）で表される化合物］
【表４】
2005239888.tif 000018
【００６３】
一方、本発明に係るゲストとしては、水又は有機化合物の単独もしくは混合物が挙げられるが、ゲストが有機化合物である場合、ゲストとしては次のようなものが挙げられ、いずれの場合も、その炭素数は１〜２０程度であることが好ましい。
【００６４】
(1)  水酸基を有する有機化合物
メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、エチルヘキサノール、アリルアルコール、プロパギルアルコール、シクロヘキサノール、フェノール、クレゾール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、シクロヘキサンジオール、グリセリン等
【００６５】
(2)  カルボニル基を有する有機化合物
Ａ）ケトン：アセトン、ジメチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジブチルケトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、アセトフェノンン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、アセチルアセトン、ベンジルメチルケトン、ベンゾフェノン、ベンゾキノン等
Ｂ）アルデヒド：ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等
Ｃ）エステル：ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸フェニル、酢酸ベンジル、アクリル酸エチルエステル、ステアリン酸エチル、安息香酸エチル、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等
Ｄ）カルボン酸：酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸等
【００６６】
(3)  エーテル基を有する有機化合物
ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチルプロピルーテル、メチルブチルエーテル、ジフェニルエーテル、アニソール、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、テトラヒドロピラン、ジオキサン、フラン、シクロペンタノンエチルメチルアセタール等
【００６７】
(4)  窒素含有化合物
ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、アセトアミド、フタルイミド、ε−カプロラクタム、尿素、ウレタン、カルボジイミド、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、エチレンジアミン、トリエチルアミン、ピペリジン、ピペラジン、ピロール、オキサゾール、ピラゾール、ピリジン、インドール、キノリン、ブタンイミン、アセトニトリル、アクリロニトリル、ブチルイソシアニド、ニトロソベンゼン、ニトロメタン、アセトンヒドロキシルアミン、ヒドラジン、ヒドラゾン、トリエチルアミンオキシド、塩化ベンゼンジアゾニウム、アゾベンゼン、メチルイソシアナート等
【００６８】
(5)  イオウ含有化合物
ジメチルスルホキシド、ジメチルスルフォン、ジメチルスルフィド、メチルチオール、ジエチルチオン、ブタンチアール、チオフェン等
【００６９】
(6)  リン含有化合物
トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィンオキシド等
【００７０】
しかし、本発明に係る前記ホストに捕捉され包接化合物を形成するゲストであれば特に制限はなく、アンモニア、二酸化水素等の気体の無機化合物や苛性ソーダ、苛性カリ、水酸化リチウム、水酸化マグネシウム、塩化ナトリウム、臭化リチウムなどの金属含有化合物等の固体の無機化合物もゲストとして使用できる。また、液体の無機化合物や、気体や固体の無機化合物を水等の溶媒に溶解したものも使用できる。
【００７１】
特に、本発明において、ゲストは下記一般式（IV）で表される水酸基含有化合物であることが好ましい。
【００７２】
【化２１】
2005239888.tif 000019
（上記一般式（IV）中、Ｒは、水素、置換基を有していても良い飽和又は不飽和の、直鎖又は環状の脂肪族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、或いは置換基を有していても良い芳香族複素環基を表し、ｋは１以上の整数を示す。）
【００７３】
上記一般式（IV）において、Ｒは好ましくは水素、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔ−ブチル基などの炭素数１〜２０のアルキル基、アリル基などの不飽和脂肪族炭化水素基、フェニル基などの芳香族炭化水素基が挙げられる。ｋは１、好ましくは１〜１０である。Ｒの脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基が有し得る置換基としては、カルボキシル基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン、シアノ基、ニトロ基、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルコキシ基、置換基を有していても良いアセチル基、置換基を有していても良いアミド基、置換基を有していても良いエステル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルコキシカルボニル基、置換基を有していても良いアリールオキシ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族複素環基等の１種又は２種以上が挙げられる。
【００７４】
上記一般式（IV）で表される化合物として好ましくは水、炭素数１〜２０の１価又は多価アルコール等の１種又は２種以上が挙げられる。更に好ましくは、水、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。これは分子間の非共有結合エネルギーの関係や、コスト面において、また環境問題としても有害な化合物を利用しないという点においても優れている。
【００７５】
本発明においては、包接化合物を熱利用材料として使用するため、その目的に合致するならば、包接化合物の調製方法や存在形態に全く制限はない。
【００７６】
包接化合物の調製はホスト分子とゲスト分子が相互に認識して錯体を形成するようにこれらを接触させることにより行われる。包接化合物の形成機構に関しては未だ明確にされていないことも多いが、ホストとゲストが、水素結合等の非共有結合の形成や、包接化合物における空間的な位置関係や作用を駆動力として、包接化合物を形成することにより熱化学的に安定な状態になることによるものと考えられる。中でも、非共有結合により、ゲストを包接するものが好ましく、特に非共有結合が水素結合を含むことが好ましい。水素結合を形成しうる基は特に限定されないが、水素結合は、少なくともホスト又はゲストの有する水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、直鎖又は環状アミノ基、アミド基、芳香族複素環基のいずれかの基を介して形成されることが好ましい。
【００７７】
具体的に包接化合物を調製する方法はいくつも知られている。例えば、ホストとゲストを適当な溶媒に溶解して包接化合物を析出させる方法がある。ホストとゲストの一方あるいは両方を溶解しない適当な媒体を使用してこれらを接触させても包接化合物を調製することができる。また、ホストとゲストだけを直接混合して、接触させることによっても包接化合物を調製することができる。この場合、ホストとゲストは固体、液体、気体のいずれの状態でも構わない。包接化合物の調製に溶媒や媒体等を使用する場合、溶媒や媒体等も固体、液体、気体のいずれの状態でも構わない。
【００７８】
このようにして調製される包接化合物は、従来は、光学分割、分離精製、不安定化合物の安定保存、抗菌剤の徐放化等の分野での使用が注目されてきたため、固体状態で取得される場合が殆どである。しかし、包接化合物は固体状態である制限はなく、液体状態でも存在し得るし、固体状態と液体状態が同時に存在するスラリー状態としても調製できる。また、固体状態の包接化合物を適当な液体媒体に分散させてスラリーにすることも可能である。本発明においては、熱利用材料の使用に合致するものであれば、これらのどのような存在形態であっても適用可能である。
【００７９】
なお、本発明に係る包接化合物において、ホストとゲストの割合は、用いるホストとゲストの組み合せにより異なり、特に制限されるものではないが、通常の場合、ホスト１モルに対してゲストは０．１〜１０モル程度である。しかし、多くのゲストを捕捉することを目的に、特に多くの非共有結合が可能な官能基を持つホストもある。
【００８０】
［蓄熱材］
本発明の蓄熱材は、前記本発明の熱利用材料からなり、これを構成するホストとゲストによる包接化合物の形成と、ホストとゲストへの解離により熱量の蓄積及び放出を行いうるもので、その蓄熱機能を利用するものである。その蓄熱材のＤＳＣ測定による吸熱量は、通常２０Ｊ／ｇ以上であり、好ましくは５０Ｊ／ｇ以上、より好ましくは１００Ｊ／ｇ以上、更に好ましくは１５０Ｊ／ｇ以上、特に２００Ｊ／ｇ以上、最も好ましくは２５０Ｊ／ｇ以上であり、高い程好ましいが、上限は通常２０００Ｊ／ｇ以下である。
【００８１】
［本発明の熱利用材料の応用例］
本発明の熱利用材料は具体的には蓄熱材として利用される。本発明の熱利用材料に熱を加えたり、熱利用材料から熱を取り出したりする形態に特に制限はない。
【００８２】
本発明の熱利用材料は、蓄熱材が適用される蓄熱装置、空調装置等公知の各種の装置に利用することができ、本発明の熱利用材料が適用される装置の構造は特に限定されない。
【００８３】
本発明の熱利用材料の適用形態の諸例について次に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８４】
なお、包接化合物はホストがゲストを捕捉する現象として捉えることに他ならず、ゲストを効率良く吸着する吸着材としてホストを使用することも可能であり、ホストがゲストを吸着する時の吸着熱又はゲストの蒸発潜熱を利用することも可能である。この場合、例えば、デシカント空調、吸着ヒートポンプ等に好ましく使用できる。
【００８５】
［蓄熱システム］
蓄熱システムは、本発明の蓄熱材を用い、これを構成するホストとゲストによる包接化合物の形成とホストとゲストへの解離により、熱量の蓄積及び放出が可能なシステムであれば、いずれでも良い。
【００８６】
＜態様例１＞
図１はカプセル型蓄熱システムの説明図であり、（ａ）図はカプセルの斜視図、（ｂ）図はカプセルの断面図、（ｃ）図はシステムのフロー図である。
【００８７】
カプセル１は、合成樹脂、金属などの材料よりなる中空殻形状であり、包接化合物よりなりなる又は包接化合物を含む内容物２を充填するための開口１ａを有する。この開口１ａはプラグ１ｂで封鎖されている。なお、図１ではカプセル１は球形であるが、楕円球状、円柱形、楕円柱形、角柱形、直方体、立方体、多面体、達磨形、亜鈴形、これらを組み合せた形状など各種形状としうる。
【００８８】
開口１ａは２個以上設けられても良い。プラグ１ｂは、着脱不能に固着されてもよく、着脱可能とされても良い。
【００８９】
カプセル１の殻部分の肉厚は、十分な強度を確保しうる範囲で薄い方が好ましい。合成樹脂製カプセルの場合、この肉厚は０．２〜５ｍｍ特に０．５〜３ｍｍ程度が好適である。
【００９０】
図１（ｃ）の通り、このカプセル１は、蓄熱槽４に収容され、カプセル１の周囲に熱源機３からの熱源流体が流通される。カプセル１内の包接化合物に蓄熱された熱は、熱交換器５を介して熱負荷６に供給可能である。
【００９１】
＜態様例２＞
図２はアイスオンコイル型蓄熱システムの模式的な断面図である。蓄熱槽１０内に伝熱チューブ１１が配設されている。この伝熱チューブ１１は、蓄熱槽１０内に収容された包接化合物又は包接化合物を含む収容物１２と接している。
【００９２】
蓄熱時は、冷凍機又はヒートポンプ等で包接化合物の解離点以下（以上）に収容物１２を冷却又は加熱して、蓄熱する。放熱時は、蓄熱時と逆の操作を行うことで、包接化合物を解離又は包接させて熱を利用する。
【００９３】
ホストが固体であり、ゲストが液体であれば、圧力もかからずほとんど潜熱蓄熱材と同じように使用することができる。
【実施例】
【００９４】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００９５】
なお、前述の如く、包接化合物の調製方法は多く知られているが、以下においては、ガラス製の容器にホストとゲストを入れて加熱溶解した後、室温で放置して包接化合物を析出させることにより調製する方法を採用した。また、ホスト化合物とゲスト化合物の溶解には適当な溶媒を使用しても良いが、過剰のゲスト化合物を溶媒として使用することも可能であるので、以下においては過剰量のゲストを使用してホストを加熱溶解させた。包接化合物が析出し難い場合には、ｎ−ヘキサン等を適宜添加した。加熱は電気式ホットプレートを使用した。
【００９６】
包接化合物の蓄熱材としての性能はＤＳＣ（示差走査熱量計）により評価した。装置としてはＤＳＣ２２０Ｃ（セイコーインスツルメンツ（株）製）を使用し、蓄熱材試料（包接化合物）５ｍｇ程度を開放アルミパンに秤量し、５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５〜２００℃の範囲で測定した。吸熱ピークが表れた温度を解離温度とし、吸熱ピーク面積を蓄熱量とした。
【００９７】
実施例１
表１に示す例示化合物（Ｉ−１）１．０ｇを２０ｍｌの水に加熱溶解して開放で室温に放置すると、無色プリズム晶として例示化合物（Ｉ−１）と水との包接化合物が０．８７ｇ得られた。
【００９８】
図３は例示化合物（Ｉ−１）の結晶をヌジョール法にて測定したＩＲスペクトルである。図４は同様にヌジョール法にて測定した例示化合物（Ｉ−１）と水との包接化合物のＩＲスペクトルである。ホストだけのＩＲスペクトルを示す図３には水酸基の存在を示すνＯＨ（水酸基の伸縮振動）が３２００〜３４００ｃｍ−１に観察されたが、図４の包接化合物のＩＲスペクトルでは３２００〜３４００ｃｍ−１にνＯＨが観察されず、ホストの水酸基が水素結合を形成したことが確認できた。このことから、ホストとゲストが水素結合を介して包接化合物を形成していることが分かる。
【００９９】
図５は例示化合物（Ｉ−１）と水との包接化合物のＴＧ（熱重量分析）測定結果及びＤＳＣ測定結果であり、ホストとゲストのモル比は１：１であることが示され、この包接化合物は９８．８℃でホストとゲストに解離し、その蓄熱量（解離エネルギー）は８７．５Ｊ／ｇであった。また、ＴＧ（熱重量分析）により調べた包接化合物に対する重量減少は４．３％であった。
【０１００】
実施例２〜５
ホスト及びゲストとして表５に示す化合物を用いたこと以外は実施例１と同様にして表５に示す形態の包接化合物を得た。各包接化合物について、実施例１と同様にして解離温度及び蓄熱量（解離エネルギー）と重量減少及び包接モル比を調べ、結果を表５に示した。
【０１０１】
【表５】
2005239888.tif 000020
【０１０２】
表５より、本発明の包接化合物によれば、０〜１７０℃の温度範囲を含む幅広い温度範囲で利用可能な、蓄熱量の高い熱利用材料が提供されることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の熱利用材料によれば、０〜１７０℃の温度範囲を含む幅広い温度範囲で有効に利用可能な、蓄熱性能に優れた、新規材料系の熱利用材料により、高性能の蓄熱材が提供され、これらは蓄熱材を利用した各種の蓄熱システム等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】カプセル型蓄熱システムの説明図であり、（ａ）図はカプセルの斜視図、（ｂ）図はカプセルの断面図、（ｃ）図はシステムのフロー図である。
【図２】蓄熱システムの構成図である。
【図３】例示化合物（Ｉ−１）のＩＲスペクトルである。
【図４】例示化合物（Ｉ−１）と水との包接化合物のＩＲスペクトルである。
【図５】例示化合物（Ｉ−１）と水との包接化合物のＴＧ測定結果及びＤＳＣ測定結果である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  カプセル
３  熱源槽
４，１０，２５  蓄熱槽
５  熱交換器
６  熱負荷
【図１】
2005239888.tif 000029
【図２】
2005239888.tif 000030
【図３】
2005239888.tif 000031
【図４】
2005239888.tif 000032
【図５】
2005239888.tif 000033