[发明专利]具有潜热蓄热能力的笼形水合物、其制备方法及装置、潜热蓄热介质、增加笼形水合物的潜热量的方法、以及增加笼形水合物的潜热量的处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有潜热蓄热效果的笼形水合物及其相关技术。更具体而言，本发明涉及潜热蓄热效果得到提高的笼形水合物、该笼形水合物的制备方法及制备装置、包含该笼形水合物作为其成分的潜热蓄热介质、提高该笼形水合物的潜热量的方法、以及提高该笼形水合物的潜热量的处理装置。

背景技术

潜热蓄热介质被用于有效地利用热量的领域中。已经有潜热蓄热介质在实际应用中的许多实例，例如其用于空调设备中的蓄热材料或热传输介质、或者用于保持生鲜食品的品质的保冷剂。包含作为客体(或客体分子)的季铵盐化合物、以及作为主体(或主体分子)的水分子的笼形水合物是已知的，该笼形水合物可提供这种潜热蓄热介质或其组合物(关于基本上呈固体形式的笼形水合物、以及通过将该固体分散于水中而得到的呈浆料形式的笼形水合物，可分别参见专利文献1和专利文献2)。

下文中，可将“包含作为客体的季铵盐化合物以及作为主体的水分子的笼形水合物”简称为“季铵盐化合物的笼形水合物”或“包含季铵盐化合物作为客体的笼形水合物”。

一般而言，对于潜热蓄热介质，单位重量的蓄热量(蓄热密度)越大，则蓄热效率及热传输效率越高，这种情况是优选的。即使当潜热蓄热介质或其组合物基于季铵盐化合物的笼形水合物时也是如此。从这一观点来看，人们需要具有更高蓄热密度的笼形水合物。

专利文献1：日本特许公开No.57-35224。

专利文献2：日本专利No.3309760。

发明内容

可通过提高季铵盐化合物水溶液的浓度以提高所形成的水合物颗粒的固相比例，从而提高蓄热密度。然而，为了提高蓄热密度而增加季铵盐化合物的浓度或密度会导致这样的问题：造成潜热蓄热介质的材料成本过高。此外，特别是，当将通过使季铵盐化合物的笼形水合物分散于水或水溶液中而获得的浆料用作潜热蓄热介质或其组合物时，可通过增加水合物颗粒在水中的重量比例或固相比例而提高蓄热密度。然而，过度增加上述比例会导致这样的问题：造成浆料粘度增加，从而降低了流动性、并使得其传输性较差。

为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种含有季铵盐化合物作为客体的笼形水合物，该笼形水合物显示出更高的潜热蓄热能力，本发明还提供制备这种笼形水合物的方法及制备装置、包含这种笼形水合物作为其成分的潜热蓄热介质、提高笼形水合物的潜热量的方法、以及提高笼形水合物的潜热量的处理装置。

为了解决上述问题，本发明人进行了深入研究，结果获得了如下创新的发现。

(1)通过向季铵盐化合物水溶液中吹入气体并同时将该水溶液冷却，或者通过向季铵盐化合物水溶液中吹入气体、然后将该水溶液冷却，从而获得含有季铵盐化合物作为客体的笼形水合物，当收集该笼形水合物并测量其蓄热量时，

(1a)蓄热量高于未吹入气体时所显示出的蓄热量，并且

(1b)不仅蓄热量得以提高，而且其熔点也发生改变。

此外，还获得了如下创新的发现。

(2)当通过上述操作(1)所生成的笼形水合物融化时，会释放出与生成该笼形水合物时所吹入的气体相同的气体。

(3)即使将由上述操作(1)所生成的笼形水合物融化、并再次进行上述操作(1)以生成笼形水合物时，也会发生上述现象(1a)、(1b)和(2)。

(4)上述各现象(1a)、(1b)和(2)的发生程度取决于气体的类型。

假定所生成的笼形水合物为下述三种物质中的至少一种，则能够合理地解释这些现象，其中所述笼形水合物是通过在向季铵盐化合物水溶液中吹入合适的气体的同时进行冷却，或者通过向季铵盐化合物水溶液中吹入合适的气体、然后将该水溶液冷却而生成的，所述三种物质为：

(a)通过将合适的气体捕获在含有季铵盐化合物作为客体的笼形水合物中而形成的笼形水合物；

(b)通过将合适的气体与季铵盐化合物一起包合(inclusion)作为客体分子而形成的笼形水合物，以及

(c)由包含季铵盐化合物作为客体的笼形水合物以及包含合适的气体作为客体的笼形水合物构成的混合物。

本发明基于上述发现而得以完成，具体而言，本发明的构成如下。

根据本发明的第一方面，提供一种具有潜热蓄热能力的笼形水合物，该笼形水合物含有季铵盐化合物作为客体、还含有从外界供入的气体作为其他客体，从而提高了潜热蓄热能力。