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公開番号2025007161
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023108373
出願日2023-06-30
発明の名称化学蓄熱材組成物、並びにその製造方法及び使用
出願人国立大学法人東京科学大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C09K 5/16 20060101AFI20250109BHJP(染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用)
要約【課題】低温域で利用できるMCl₂/NH₃系化学蓄熱材料において、その作動時の体積変化を抑制すること。また、そのような化学蓄熱材の熱出力速度を高めるための活性化方法を提供すること。
【解決手段】本発明による所定形状を有する化学蓄熱材組成物は、金属塩化物(MCl₂)とアンモニア(NH₃)とからなる化学蓄熱材、及びエラストマーを含んでなる。また本発明による活性化方法は、無水MgCl₂をNH₃と第1温度において反応させてMgCl₂・6NH₃を生成させ、次いでMgCl₂・6NH₃をNH₃雰囲気下で第1温度より高い第2温度に加熱することによりNH₃を脱離させてMgCl₂・2NH₃を生成させることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
金属塩化物（ＭＣｌ
２
）とアンモニア（ＮＨ
３
）とからなる化学蓄熱材、及び
エラストマー
を含んでなる、所定形状を有する化学蓄熱材組成物。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記エラストマーが熱付加架橋型シリコーンエラストマーである、請求項１に記載の化学蓄熱材組成物。
【請求項３】
前記金属塩化物（ＭＣｌ
２
）の金属Ｍが、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、カルシウム（Ｃａ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）及びマンガン（Ｍｎ）からなる群より選ばれる、請求項１に記載の化学蓄熱材組成物。
【請求項４】
前記金属塩化物がＭｇＣｌ
２
である、請求項２に記載の化学蓄熱材組成物。
【請求項５】
前記金属塩化物に対するエラストマーの質量比が０．１～０．７の範囲内にある、請求項１に記載の化学蓄熱材組成物。
【請求項６】
金属塩化物（ＭＣｌ
２
）とエラストマー前駆体とを所定比率で混合することにより前駆体組成物を調製し、
前記前駆体組成物を加圧成形することにより所定形状を有する前駆体組成物を調製し、
前記所定形状を有する前駆体組成物を加熱することにより前記エラストマー前駆体を重合し、そして
前記重合後の所定形状を有する組成物にアンモニア（ＮＨ
３
）を吸収させる活性化前処理を施すことを特徴とする、所定形状を有する化学蓄熱材組成物の製造方法。
【請求項７】
前記エラストマー前駆体が熱付加架橋性シリコーンである、請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記金属塩化物（ＭＣｌ
２
）の金属Ｍが、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、カルシウム（Ｃａ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）及びマンガン（Ｍｎ）からなる群より選ばれる、請求項６に記載の製造方法。
【請求項９】
前記金属塩化物に対するエラストマー前駆体の質量比が０．１～０．７の範囲内にある、請求項６に記載の製造方法。
【請求項１０】
塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ
２
）とアンモニア（ＮＨ
３
）とからなる化学蓄熱材を活性化するための方法であって、原料の無水ＭｇＣｌ
２
をＮＨ
３
と第１温度において反応させてＭｇＣｌ
２
・６ＮＨ
３
を生成させ、次いで前記ＭｇＣｌ
２
・６ＮＨ
３
をＮＨ
３
雰囲気下で前記第１温度より高い第２温度に加熱することによりＮＨ
３
を脱離させてＭｇＣｌ
２
・２ＮＨ
３
を生成させることを特徴とする活性化方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐久性を改善した化学蓄熱材組成物、並びにそのような化学蓄熱材組成物の製造方法及び使用に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
環境意識の高揚に伴い、省エネルギー化やエネルギー効率の向上を図る研究開発が盛んになされている。その一つとして、蓄熱密度が大きく、保温しなくても長期間の蓄熱が可能な化学蓄熱材を用いた化学蓄熱システムが知られている。これによると、各種の機器やプラントから生じる比較的低温な廃熱（排熱）を有効に活用し得る。
【０００３】
化学蓄熱技術としては、金属塩化物（ＭＣｌ
２
）にアンモニア（ＮＨ
３
）を固定化する技術が挙げられ、例えば、アルカリ土類金属や遷移金属の塩化物がアンモニアを吸収又は脱離する際に、発熱又は吸熱することが知られている。最近では、より低温域で作動可能なアンモニア錯体を形成する金属塩化物が利用されつつあり、例えば、金属塩化物としてＭｇＣｌ
２
を用いた化学蓄熱装置が開示されている（特許文献１）。
【０００４】
ＭｇＣｌ
２
はＮＨ
３
と反応することで、ＭｇＣｌ
２
・ＮＨ
３
、ＭｇＣｌ
２
・２ＮＨ
３
及びＭｇＣｌ
２
・６ＮＨ
３
の各化合物に段階的に変化する。各反応は、反応時のＮＨ
３
圧によって平衡温度が変化し、特にＭｇＣｌ
２
・２ＮＨ
３
＋４ＮＨ
３
⇔ ＭｇＣｌ
２
・６ＮＨ
３
の反応は１００℃付近で進行する。化学反応の進行は熱エネルギーと化学（結合）エネルギーとの変換を意味し、上記反応は、このような低温域での化学蓄熱材料としての利用可能性を示唆するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－１４２３４号公報
特開２０１６－１９０９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のＭｇＣｌ
２
とＮＨ
３
との平衡反応には、当該化学蓄熱材の体積変化が伴うことが知られている。化学蓄熱材の実用上、その吸熱／発熱に際して体積変化が生じることは、単位体積当たりの蓄熱／熱出力密度や蓄熱／熱出力速度が低下する点で望ましくない。一般に化学蓄熱材は、粉末状に比べて熱伝導性を高め、かつ、取り扱いを容易にするため、バインダーを混合することによりペレット状に成形して利用されている。しかしながら、従来のペレット化方法では、ＭｇＣｌ
２
とＮＨ
３
との平衡反応に伴う体積変化を抑制して当該ペレットの崩壊を防止するには不十分である。
【０００７】
また、上述したように化学蓄熱材としてのＭｇＣｌ
２
／ＮＨ
３
系には、１００℃付近で反応が進行する平衡温度が存在する点で低温域での利用可能性が示唆されているが、１００℃付近でのＮＨ
３
吸収の反応性が低く、化学蓄熱材としての実用化に必要な熱出力速度が得られていない現状がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、特に低温域での化学蓄熱材料としての利用可能性が期待されるＭＣｌ
２
／ＮＨ
３
系において、その作動時の体積変化を実用に耐えうる程度に抑制することを目的とする。併せて、１００℃付近という低温域での熱出力速度を高めるための活性化方法を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によると、金属塩化物（ＭＣｌ
２
）とアンモニア（ＮＨ
３
）とからなる化学蓄熱材、及びエラストマーを含んでなる、所定形状を有する化学蓄熱材組成物が提供される。
本発明による化学蓄熱材組成物は、上記エラストマーが熱付加架橋型シリコーンエラストマーであることが好ましい。
また本発明による化学蓄熱材組成物は、上記金属塩化物（ＭＣｌ
２
）の金属Ｍが、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、カルシウム（Ｃａ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）及びマンガン（Ｍｎ）からなる群より選ばれることが好ましい。
また本発明による化学蓄熱材組成物は、上記金属塩化物がＭｇＣｌ
２
であることが好ましい。
また本発明による化学蓄熱材組成物は、上記金属塩化物に対するエラストマーの質量比が０．１～０．７の範囲内にあることが好ましい。
【００１０】
さらに本発明によると、金属塩化物（ＭＣｌ
２
）とエラストマー前駆体とを所定比率で混合することにより前駆体組成物を調製し、上記前駆体組成物を加圧成形することにより所定形状を有する前駆体組成物を調製し、上記所定形状を有する前駆体組成物を加熱することにより上記エラストマー前駆体を重合し、そして上記重合後の所定形状を有する組成物にアンモニア（ＮＨ
３
）を吸収させる活性化前処理を施すことを特徴とする、所定形状を有する化学蓄熱材組成物の製造方法が提供される。
本発明による化学蓄熱材組成物の製造方法は、上記エラストマー前駆体が熱付加架橋性シリコーンであることが好ましい。
また本発明による化学蓄熱材組成物の製造方法は、上記金属塩化物（ＭＣｌ
２
）の金属Ｍが、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、カルシウム（Ｃａ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）及びマンガン（Ｍｎ）からなる群より選ばれることが好ましい。
また本発明による化学蓄熱材組成物の製造方法は、上記金属塩化物に対するエラストマー前駆体の質量比が０．１～０．７の範囲内にあることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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