産業技術総合研究所（産総研）は2023年3月8日、ニッケル・チタン（TiNi）系の相変態合金を用いた蓄熱材料を開発したと発表した。外力を加えると蓄えた熱を取り出せるのが特徴で、従来は吸熱・放熱が難しかった温度域で動作する。日中に蓄えた熱を気温の下がる夜間に利用するなど、工場や機器で生じる廃熱を有効利用するための技術として期待できる。
開発した蓄熱材料のイメージ
応力で熱を取り出す。（出所：産業技術総合研究所）
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吸熱と放熱の温度差が20 ℃以上のTiNi系相変態合金を開発し、この温度間で蓄熱を可能にした。組成を工夫して蓄熱能力を高めている。同合金を昇温して蓄熱した後、数百MPa程度の引張応力を加えることで、相変態により潜熱を放熱する。さらに、内部の残留応力を利用して吸熱／放熱温度を変えられる他、これらの温度差も調整できるという。
同合金は一般に「ニチノール」と呼ばれ、生活環境に近い温度や低い応力でも相変態する特徴を持つことから、形状記憶合金や超弾性合金として利用されている。近年、同合金は相変態の潜熱を利用した蓄熱材としても注目されていたが、蓄熱能力と動作温度の両立が課題だった。
今後、産総研は開発したTiNi系相変態合金について、目的に合わせた動作温度に調整できるようにする他、コイルや薄板など、種々の形状に加工できるように研究を進める。
