潜热蓄热粒子、热交换材料、和潜热蓄热粒子的制造方法

本发明涉及潜热蓄热粒子、热交换材料、和潜热蓄热粒子的制造方法。

背景技术：

1、作为储热的方法，已知有利用温度变化的显热蓄热、和利用物质相变的潜热蓄热。其中，显热蓄热技术可以进行高温下的蓄热，而另一方面，因为只利用物质的温度变化带来的显热，所以存在蓄热密度低这样的问题。相对于此，潜热蓄热技术，因为利用相变物质(pcm：phase change material)的固液相变潜热，所以与显热蓄热技术相比，可高密度地蓄热。另外，从可以在相变温度一定下回收、输送、供给来自反应热的废热这一点出发，在太阳热利用和废热利用领域也受到关注。因为pcm在蓄热时熔融而成为液体状，所以为了防止液体状的pcm渗漏，需要pcm的胶囊化。作为pcm胶囊化方法，到目前为止已提出有各种方法。

2、例如在专利文献1中提出将一层、二层或三层金属覆膜包覆于潜热蓄热材料的表面的潜热蓄热胶囊，通过电解镀覆法在潜热蓄热材料上包覆金属覆膜的潜热蓄热胶囊。另外在专利文献2中提出有一种蓄热微胶囊及其制造方法，其特征在于，在具有以壳包覆的核的蓄热微胶囊中，该核包括：盐水合物和糖醇中选择的至少一种水溶性潜热蓄热材料；由水溶性单官能单体和水溶性多官能单体的水溶性单体混合物得到的聚合体，该壳由疏水性树脂形成。该技术是熔点较低的pcm的微胶囊化技术。

3、专利文献3提出有一种蓄热体，其具备：由具有蓄热性的物质构成的内部蓄热体；包裹所述内部蓄热体，并由相对密度为75％以上的陶瓷构成的外壳。作为上述内部蓄热体，由含有al、mg、sn、zn和cu所构成的群中选择的至少一种的金属构成，或由含有从k、li、na、ca和mg所构成的群中选择的至少一种的碳酸化合物、氢氧化物、氯化物或它们的复合物构成，外壳(胶囊)的材质，由从氧化铝、氮化硅和碳化硅所构成的群中选择的至少一种构成，或由含有从所述群中选择的至少一种的复合物构成。专利文献3的技术，是将熔点在高温范围的pcm胶囊化的技术。

4、专利文献1的潜热蓄热胶囊，因为金属制覆膜的耐热性低，所以被认为很难在高温状态下维持金属制覆膜，难以在高温状态下使用。另外，专利文献2所述的蓄热微胶囊，被认为难以在高温且易发生腐蚀等的恶劣环境下使用。此外，专利文献3所述的蓄热体，具有由陶瓷构成的外壳，被认为耐热性、耐腐蚀性优异，但被认为成型、加工困难。

5、鉴于上述课题，本发明人等在专利文献4中提出由金属或合金的潜热蓄热材料构成的核心粒子的表面由该核心粒子的组成元素的氧化覆膜包覆的潜热蓄热体微胶囊、潜热蓄热体的制造方法、热交换材料、和催化功能潜热蓄热体。另外专利文献5提出一种潜热蓄热体、潜热蓄热体的制造方法、及热交换材料，该潜热蓄热体具备核心部和包覆层，其bet比表面积为10m2/g以上。根据这些技术，在分别制作核心粒子和收容它的相当于壳的氧化覆膜的基础上，不需要在壳的内部收容核心粒子的工序。另外，不会发生从固相相变成液相时的核心粒子的膨胀，因此熔融的潜热蓄热材料的成分保留在氧化覆膜所覆盖的空间内部，氧化覆膜不会受到损伤。另外，上述氧化覆膜能够在化学上保持稳定。此外，根据专利文献5，容易捕捉核心部的材料，能够减少核心部的渗漏的发生。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特开平11－23172号公报

9、专利文献2：日本特开2012－140600号公报

10、专利文献3：日本特开2012－111825号公报

11、专利文献4：日本特开2019－173017号公报

12、专利文献5：日本特开2019－203128号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、在专利文献4和专利文献5所示的潜热蓄热体的制造方法中，需要化成覆膜处理和其后在高温下的烧成，从而需要更简便地制造潜热蓄热体。另外，以不包含al的金属·合金pcm作为核心粒子时，以现有的制造方法进行微胶囊化是困难的。本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于，提供一种潜热蓄热粒子的制造方法，能够简便地制造抑制pcm的渗漏，即使在经过蓄热循环以后，结构稳定的潜热蓄热粒子。此外，其目的还在于，提供一种抑制pcm渗漏，即使经过蓄热循环以后，构造稳定的潜热蓄热粒子、和由该潜热蓄热粒子形成的热交换材料。

3、解决问题的手段

4、本发明的方式1是一种潜热蓄热粒子，其中，

5、具有核心粒子、和包覆该核心粒子表面的至少一部分的包覆部，

6、所述核心粒子的成分，是从al、mg、si、ti、fe、ni、cu、zn、sn、sb、ga、in、bi、pb、和cd所构成的群中选择的元素，或者是以它们为主要成分的合金或化合物，熔点为100℃以上，

7、所述包覆部的成分，是从不会与所述核心粒子在工作温度的温度范围发生化学反应的、与所述核心粒子的成分不同的、元素、含有该元素的合金和无机化合物、以及它们的混合物所构成的群中选择的1个以上，

8、所述包覆部的至少一部分为粒子形状。

9、本发明的方式2，根据方式1所述的潜热蓄热粒子，其中，所述核心粒子的平均粒径为10μm以上且200μm以下。

10、本发明的方式3，根据方式1或2所述的潜热蓄热粒子，其中，所述包覆部的至少一部分的粒子形状，平均粒径为0.1μm以上且2μm以下。

11、本发明的方式4，根据方式1～3中任一项所述的潜热蓄热粒子，其中，所述核心粒子的成分，是从al、al－si合金、al－cu－si合金、sn、sn合金、和zn－al合金所构成的群中选择的1个以上。

12、本发明的方式5，根据方式1～4中任一项所述的潜热蓄热粒子，其中，所述包覆部成分中的无机化合物，是从陶瓷、玻璃、和通过烧成而成为α－al2o3的α氧化铝前驱体所构成的群中选择的1个以上。

13、本发明的方式6，根据方式1～5中任一项所述的潜热蓄热粒子，其中，所述包覆部的成分，是从al、α－al2 o3、alooh、al(oh)3和玻璃所构成的群中选择的1个以上。

14、本发明的方式7，根据方式1～6中任一项所述的潜热蓄热粒子，其中，在所述包覆部，包含从构成所述核心粒子的元素、含有该元素的合金和无机化合物、和它们的混合物所构成的群中选择的1个以上。

15、本发明的方式8，是一种热交换材料，其由方式1～7中任一项所述的潜热蓄热粒子形成。

16、本发明的方式9，是一种潜热蓄热粒子的制造方法，其中，包括：

17、准备核心原料粒子和子粒子，

18、所述核心原料粒子，成分是从al、mg、si、ti、fe、ni、cu、zn、sn、sb、ga、in、bi、pb、和cd所构成的群中选择的元素，或是以这些元素作为主要成分的合金或化合物，且熔点为100℃以上，

19、所述子粒子，成分是从不会与所述核心粒子在工作温度的温度范围内发生化学反应的、与所述核心粒子的成分(尤其是主要成分)不同的、元素、含有该元素的合金和无机化合物、以及它们的混合物所构成的群中选择的1个以上；以及

20、进行杂化，以高速气流冲击法使所述核心原料粒子与所述子粒子碰撞，使子粒子附着固定在核心原料粒子的表面。

21、本发明的方式10，根据方式9所述的潜热蓄热粒子的制造方法，其中，

22、所述核心原料粒子的平均粒径为10μm以上且200μm以下，

23、所述子粒子的平均粒径为0.1μm以上且2μm以下，

24、(子粒子的平均粒径/核心原料粒子的平均粒径)的比率为0.001以上且0.2以下。

25、本发明的方式11，根据方式9或10所述的潜热蓄热粒子的制造方法，其中，所述杂化以40m/s以上且100m/s以下的圆周速度进行。

26、本发明的方式12，根据方式9～11中任一项所述的潜热蓄热粒子的制造方法，其中，在所述杂化之后，以核心原料粒子成分的熔点以上的温度进行热处理。

27、发明的效果

28、根据本发明，能够提供抑制pcm的渗漏，即使经过蓄热循环之后，结构稳定的潜热蓄热粒子、和由该潜热蓄热粒子形成的热交换材料。此外还能够提供能够简便制造所述潜热蓄热粒子的潜热蓄热粒子的制造方法。