(57)【要約】【課題】本発明は、トリメチロールエタン水溶液を主成分とする蓄熱材について、蓄熱及び放熱を繰り返しても、トリメチロールエタン水和物及び／又はトリメチロールエタンの融け残りが発生せず、蓄熱量の減少が抑制された蓄熱材を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の蓄熱材は、トリメチロールエタン、水、カチオン系界面活性剤及び対イオン形成剤を含有する蓄熱材であって、当該カチオン界面活性剤が、下記一般式（１）：2009161628.tif 000006（式中、Ｒ１はアルキル基を示し、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は同一又は異なって、メチル基又はヒドロキシエチル基を示し、Ｘはハロゲンを示す。）で示される第４級アンモニウム塩であることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリメチロールエタン、水、カチオン系界面活性剤及び対イオン形成剤を含有する蓄熱材であって、
当該カチオン界面活性剤が、下記一般式（１）：
【化１】
2009161628.tif 000005
（式中、Ｒ１はアルキル基を示し、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は同一又は異なって、メチル基又はヒドロキシエチル基を示し、Ｘはハロゲンを示す。）
で示される第４級アンモニウム塩である、ことを特徴とする蓄熱材。
【請求項２】
蓄熱材が、実質的にトリメチロールエタン、水、カチオン系界面活性剤及び対イオン形成剤からなる、請求項１に記載の蓄熱材。
【請求項３】
対イオン形成剤が、芳香族カルボン酸又はそのアルカリ金属塩である、請求項１又は２に記載の蓄熱材。
【請求項４】
トリメチロールエタンと水との配合割合は、前者１重量部に対して後者が０．１〜２重量部である、請求項１〜３のいずれかに記載の蓄熱材。
【請求項５】
トリメチロールエタン及び水の合計量１００重量部に対して、カチオン系界面活性剤が０．０５〜１重量部含有する、請求項１〜４のいずれかに記載の蓄熱材。
【請求項６】
カチオン系界面活性剤と対イオン形成剤との配合割合は、前者１モルに対して後者が０．５〜１０モルである、請求項１〜５のいずれかに記載の蓄熱材。
【請求項７】
空調用冷媒を加熱又は冷却するために用いられる、請求項１〜６のいずれかに記載の蓄熱材。
【請求項８】
空調機と、
前記空調機の温度を調節するための空調用冷媒が循環する配管と、
請求項１〜７のいずれかに記載の蓄熱材と、
前記蓄熱材を充填するための容器と、
を備え、
前記蓄熱材に接触するように前記配管が配置されてなる、
空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な蓄熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄熱材は、そこに蓄積される熱量が多量になることから、融解熱（潜熱）を利用した潜熱蓄熱材が一般的に使用されている。このような蓄熱材の代表的なものとして、今日まで水（氷）が用いられている。しかしながら、水（氷）は、融点が０℃と低いため、冷暖房用蓄熱材として用いる場合、蓄熱及び放熱を十分に利用できるとは言い難い。従って、冷暖房等に利用する生活環境温度で、蓄熱及び放熱が可能な蓄熱材が求められている。
【０００３】
近年、トリメチロールエタン及び水を主成分とするトリメチロールエタン水溶液からなる蓄熱材が提案されている（特許文献１及び２）。この水溶液は、４０℃以上では液体状態である一方、４０℃未満（特に、１０℃から３０℃）では水溶液から固体（トリメチロールエタン水和物及びトリメチロールエタン）へと状態変化が生じるため、生活環境温度の範囲で蓄熱及び放熱が可能である。
【０００４】
しかしながら、トリメチロールエタン水溶液において、蓄熱と放熱とを繰り返すと、すなわち、トリメチロールエタン水和物及びトリメチロールエタンへの凝固と、トリメチロールエタン水溶液への融解とを繰り返すと、トリメチロールエタン水和物及びトリメチロールエタンからトリメチロールエタン水溶液に融解する際に、トリメチロールエタン水和物及びトリメチロールエタンが融解せずにそのまま残ってしまう不都合が生じる。このように融解せず固体のまま融け残ると、その後の蓄熱及び放熱に寄与しなくなるため、蓄熱量が減少することが避けられない。
【特許文献１】特開平１１−１８１４１６号公報
【特許文献２】特開２０００−６３８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、生活環境温度での潜熱蓄熱材、特にトリメチロールエタン水溶液を主成分とする蓄熱材について、蓄熱及び放熱を繰り返しても、トリメチロールエタン水和物及び／又はトリメチロールエタンの融け残りが発生せず、蓄熱量の減少が抑制された蓄熱材を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記従来技術に鑑み、鋭意研究を重ねて来た。その結果、トリメチロールエタン水溶液を主成分とする蓄熱材に更に特定の成分を配合することにより、所望の蓄熱材を得られることを見出した。本発明はかかる知見によって完成されたものである。すなわち、本発明は、下記の蓄熱材に係る。
【０００７】
項１．トリメチロールエタン、水、カチオン系界面活性剤及び対イオン形成剤を含有する蓄熱材であって、
当該カチオン界面活性剤が、下記一般式（１）：
【０００８】
【化１】
2009161628.tif 000002
【０００９】
（式中、Ｒ１はアルキル基を示し、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は同一又は異なって、メチル基又はヒドロキシエチル基を示し、Ｘはハロゲンを示す。）
で示される第４級アンモニウム塩である、ことを特徴とする蓄熱材。
【００１０】
項２．蓄熱材が、実質的にトリメチロールエタン、水、カチオン系界面活性剤及び対イオン形成剤からなる、項１に記載の蓄熱材。
【００１１】
項３．対イオン形成剤が、芳香族カルボン酸又はそのアルカリ金属塩である、項１又は２に記載の蓄熱材。
【００１２】
項４．トリメチロールエタンと水との配合割合は、前者１重量部に対して後者が０．１〜２重量部である、項１〜３のいずれかに記載の蓄熱材。
【００１３】
項５．トリメチロールエタン及び水の合計量１００重量部に対して、カチオン系界面活性剤が０．０５〜１重量部含有する、項１〜４のいずれかに記載の蓄熱材。
【００１４】
項６．カチオン系界面活性剤と対イオン形成剤との配合割合は、前者１モルに対して後者が０．５〜１０モルである、項１〜５のいずれかに記載の蓄熱材。
【００１５】
項７．空調用冷媒を加熱又は冷却するために用いられる、請求項１〜６のいずれかに記載の蓄熱材。
【００１６】
項８．空調機と、
前記空調機の温度を調節するための空調用冷媒が循環する配管と、
項１〜７のいずれかに記載の蓄熱材と、
前記蓄熱材を充填するための容器と、
を備え、
前記蓄熱材に接触するように前記配管が配置されてなる、
空調システム。
【００１７】
本発明の蓄熱材は、トリメチロールエタン、水、カチオン系界面活性剤及び対イオン形成剤を含有する蓄熱材であって、当該カチオン界面活性剤が、下記一般式（１）：
【００１８】
【化２】
2009161628.tif 000003
【００１９】
（式中、Ｒ１はアルキル基を示し、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は同一又は異なって、メチル基又はヒドロキシエチル基を示し、Ｘはハロゲンを示す。）で示される第４級アンモニウム塩である。
【００２０】
本発明の蓄熱材は、トリメチロールエタン及び水に、特定のカチオン系界面活性剤及び対イオン形成剤を配合することにより、蓄熱及び放熱を繰り返しても、トリメチロールエタン水和物及びトリメチロールエタンの融け残りを防止し、ひいては蓄熱量の減少を抑制できる。
【００２１】
一般式（１）において、Ｒ１で示されるアルキル基の炭素数は限定的でないが、例えば１１〜２４程度、好ましくは１６〜２０程度である。アルキル基は直鎖であってもよく、また、分岐していてもよい。
【００２２】
Ｘで示されるハロゲンとしては、例えば、塩素、臭素等が挙げられる。
【００２３】
一般式（１）の第４級アンモニウム塩の具体例を示せば、アルキルトリメチルアンモニウム、アルキルヒドロキシエチルジメチルアンモニウム、アルキルビスヒドロキシエチルメチルアンモニウム、アルキルトリヒドロキシエチルアンモニウム等の塩化物、臭化物等が挙げられる。これらの中でも、特に、塩化アルキルビスヒドロキシエチルメチルアンモニウム等が好ましい。
【００２４】
本発明において、カチオン系界面活性剤は、１種単独で又は２種以上混合して用いられる。
【００２５】
本発明で使用する対イオン形成剤としては、水溶液中で解離して陰イオンを形成できる限り限定的でないが、本発明では、特に芳香族カルボン酸又はそのアルカリ金属塩が好適に挙げられる。アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。芳香族カルボン酸を構成する芳香環としては、例えばフェニル環、ナフタリン環等が挙げられる。
【００２６】
芳香族カルボン酸又はそのアルカリ金属塩の具体例としては、サリチル酸、サリチル酸ナトリウム、ｍ−クロロ安息香酸、ｍ−クロロ安息香酸ナトリウム、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸ナトリウム等が挙げられる。本発明において、対イオン形成剤は１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせてもよい。
【００２７】
本発明において、カチオン系界面活性剤と対イオン形成剤との好ましい組合せとしては、例えば、塩化アルキルビスヒドロキシエチルメチルアンモニウム及びサリチル酸ナトリウム等が挙げられる。
【００２８】
本発明の蓄熱材は、トリメチロールエタン、水、カチオン系界面活性剤及び対イオン形成剤以外の第三成分を含まないことが好ましい。すなわち、実質的にトリメチロールエタン、水、カチオン系界面活性剤及び対イオン形成剤からなることが好ましい。
【００２９】
本発明の蓄熱材において、トリメチロールエタンと水との配合割合は、前者１重量部に対して後者が通常０．１〜２重量部、好ましくは０．５〜１重量部程度である。この範囲とすることにより、１０〜３０℃で潜熱の取り出しが容易に可能となる。
【００３０】
また、カチオン系界面活性剤の含有量は、トリメチロールエタン及び水との合計量１００重量部に対して、通常０．０５〜１重量部程度、好ましくは０．１〜０．５重量部程度とすればよい。０．０５重量部以上とすることにより、トリメチロールエタン水和物等の融け残りをより効果的に防止できる。一方、１重量部以下とすることにより、蓄熱材として機能するトリメチロールエタンの量を多くさせて、蓄熱量を向上させることができる。
【００３１】
対イオン形成剤の含有量は、カチオン系界面活性剤１モルに対して通常０．５〜１０モル、好ましくは１〜３モル程度とすればよい。
【００３２】
本発明の蓄熱材は、特に１０〜３０℃における潜熱の取り出しが可能であるため、従来の氷蓄熱よりも高い温度域での用途に使用できる。
【００３３】
特に、冷暖房等の空調システムに使用される空調用冷媒（空調システム内を循環し、空調機（室内機）の温度を調節するための冷媒）を加熱又は冷却するための蓄熱材として好適に使用される。具体的には、密閉又は開放形の容器（タンク）に蓄熱材を充填し、当該蓄熱材に、空調用冷媒を通すための配管を接触乃至通過させればよい。
【００３４】
空調用冷媒としては、例えば、Ｒ４１０ａ等のフロン等が挙げられる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の蓄熱材は、トリメチロールエタン、水、特定の界面活性剤及び対イオン形成剤を含有するため、１０〜３０℃における潜熱の取り出しが可能であり、さらに蓄熱及び放熱（蓄熱材の凝固及び融解）を繰り返しても蓄熱材中のトリメチロールエタン水和物及び／又はトリメチロールエタンの融け残りを防止でき、蓄熱量の減少を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
下記に実施例及び比較例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施例に限定されない。
【００３７】
実施例１
トリメチロールエタンと水とを前者：後者＝３：２（重量比）となるように混合して、トリメチロールエタン水溶液（トリメチロールエタン濃度：６０重量％）を調製した。次いで、当該トリメチロールエタン水溶液１００重量部に対して、カチオン系界面活性剤として塩化オレイルビスヒドロキシエチルメチルアンモニウム（ライオン・アクゾ社製、製品名「エソカード」）を０．２重量部、対イオン形成剤としてサリチル酸ナトリウムをカチオン系界面活性剤と対イオン形成剤との配合割合がモル比で前者：後者＝２：３となるよう配合することにより、実施例１の蓄熱材を得た。
【００３８】
実施例２〜６
トリメチロールエタン濃度、カチオン系界面活性剤の配合量及び対イオン形成剤の配合量を下記表１のようにした以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜６の蓄熱材を得た。
【００３９】
比較例１〜３
カチオン系界面活性剤及び対イオン形成剤を配合せず、トリメチロールエタン濃度を下記表１のようにした以外は、実施例１と同様にして、比較例１〜３の蓄熱材を得た。
【００４０】
【表１】
2009161628.tif 000004
【００４１】
試験例（見かけ沈殿量の測定）
実施例１〜６及び比較例１〜３の蓄熱材をそれぞれ試験管に入れ、各蓄熱材を１０℃から４０℃に加熱した後、１０℃に冷却することにより、蓄熱材の融解及び凝固を行った。これを１サイクルとして、合計１０サイクル行った後に、４０℃の状態にした。この状態における、試験管の底に沈殿しているトリメチロールエタン水和物及びトリメチロールエタンの沈殿量を測定した。測定結果を表１に併記する。なお、測定は、蓄熱材全体の試験管の高さと、沈殿しているトリメチロールエタン水和物及びトリメチロールエタンの試験管の高さとを、肉眼によりそれぞれ測定し、後者の高さを前者の高さで除することにより求めた。
【００４２】
表１から明らかなように、実施例１〜６の蓄熱材は、特定の界面活性剤及び対イオン形成剤を含有していることにより、１０サイクル後であっても、トリメチロールエタン水和物及びトリメチロールエタンの融け残りがなかったため、蓄熱量の減少が認められないことが分かる。一方、比較例１〜３の蓄熱材は、トリメチロールエタン水和物及びトリメチロールエタンの融け残りが存在したため、蓄熱量が減少していることが分かる。