JP2018177944A - 蓄熱カプセルとその製造方法およびそれを配合した壁材 - Google Patents
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Abstract
【課題】取扱い時等における外部からの負荷や、無機塩潜熱蓄熱材（ＰＣＭ）の相変化に伴う膨張・収縮等による破損を抑制し、かつＰＣＭの潮解性を防止する蓄熱カプセルを提供する。【解決手段】蓄熱カプセル１０は、シラスで形成される有孔中空材（シラスバルーン）と、シラスバルーンに含まれ、固体と液体との聞の相変化により吸熱と放熱とが可能なＰＣＭと、ＰＣＭを担持したシラスバルーンの周りに被覆され、無水硫酸ナトリウム等の非水溶性皮膜を形成する粉末で被覆する下地処理を行った後、エポキシ、シリコーン等の樹脂のコーティングを少なくとも１層形成し、ＰＣＭをカプセル化して、潮解性を防止した潜熱蓄熱カプセルおよびそれを配合した壁材を提供する。【選択図】図１
Description
本発明は、無機塩潜熱蓄熱材料（ＰＣＭ）を用いた蓄熱カプセルに関する。
近年、建材などの建築分野等において、固体と液体との問の相変化により吸熱と放熱とを行うＰＣＭによる蓄熱放熱機能を応用したものが注目されている。特許文献１には、ＰＣＭを合成樹脂でマイクロカプセル化したものが記載されている。
ＰＣＭとしては様々なものがあるが、無機系と有機系について、相転移温度域ごとに様々な材料が知られている。
この中で、生活環境温度（２５℃〜３０℃）での畜放熱効果が期待できるものの代表として、塩化カルシウム６水和物やパラフィンなどがあり、商品化されて実用に供するものもある。
しかしながら、パラフィンは難燃性に欠けるため、住宅用建材としての用途には難点がある。一方、塩化カルシウム６水和物は難燃性に問題はないが、潮解性を有しており、環境大気から水分を吸収して水溶液となり、蓄熱性が減少または消失してしまう。
上記の欠点を補うため、ＰＣＭを合成樹脂でマイクロカプセル化した蓄熱カプセルが提案されている。ところが、合成樹脂のみでカプセル化された蓄熱カプセルは、カプセル殻の強度が低いことから、取扱い時等における外部からの負荷や、ＰＣＭの相変化に伴う膨張・収縮等によりカプセルが破損するおそれがある。
そこで、上記無機塩系ＰＣＭをシラスバルーンに担持させ、相変化による体積変化や、外力付加への耐久力を増加させたＰＣＭ担持シラスバルーンを形成し、合成樹脂でこのＰＣＭ担持シラスバルーンを被覆してカプセル化することを試みた。
ところが、ＰＣＭ担持シラスバルーンの孔部に露出した無機塩系ＰＣＭまたはシラスバルーン外殻に担持された無機塩系ＰＣＭが潮解性のために水分を吸収することで、その部位の合成樹脂は十分な硬化が行われず、完全に被覆されず、外気に曝露される部分が生じる。
このため、潮解性を有する無機塩ＰＣＭのカプセル化には依然として潮解性による性能劣化の問題があった。
本発明の目的は、これらに鑑み、取扱い時等における外部からの負荷や、ＰＣＭの相変化に伴う膨張・収縮等による破損を抑制するとともに、潮解性を有する無機塩系潜熱蓄熱体の潮解性を防止し、信頼性の高い蓄熱カプセルを提供することにある。
本発明に係る蓄熱カプセルは、シラスで形成される有孔中空材（シラスバルーン）と、前記シラスバルーンに担持され、固体と液体との間の相変化により吸熱と放熱とが可能なＰＣＭと、前記ＰＣＭが担持されたＰＣＭ担持シラスバルーンを被覆した非水溶性皮膜を形成する材料からなる下地層、および、その外側を被覆する少なくとも１層の合成樹脂で形成されるシール層とを備えることを特徴とする。
前記非水溶性皮膜を形成する材料は、無水硫酸ナトリウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム水和物から選択される少なくとも１種の無機材料を含むことを特徴とする。
本発明に係る蓄熱カプセルにおいて、前記ＰＣＭは、無機水和塩を含むことを特徴とする。
本発明に係る蓄熱カプセルにおいて、前記ＰＣＭは、無機水和塩として塩化カルシウム６水和物を含むことを特徴とする。
本発明に係る蓄熱カプセルにおいて、前記少なくとも１層のシール層は、各々アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂を含む合成樹脂の少なくとも１種類で形成されていて、層ごとに同じ、および／または異なる材料を用いることができることを特徴とする。
本発明に係る蓄熱カプセルにおいて、前記ＰＣＭは、前記シラスバルーンに１５．５％ｗｔ以上担持されることを特徴とする。
本発明に係る蓄熱カプセルの製造方法は、シラス粉末を焼成して発泡させることにより、有孔中空材を形成するシラスバルーン形成工程と、前記シラスバルーンに、固体と液体との間の相変化により吸熱と放熱とが可能なＰＣＭを融解させて担持させ、ＰＣＭ担持シラスバルーンを作成する担持工程と、少なくとも前記ＰＣＭ担持シラスバルーンに非水溶性皮膜を形成する材料をまぶして下地層を形成する下地層形成工程と、前記下地層の上に、１層以上の合成樹脂でシール層を形成するシール層形成工程を備えることを特徴とする。
本発明に係る蓄熱カプセルの製造方法は、前記シラスバルーン形成工程において、前記シラス粉末の粒径は、６３μｍオーバー（ＪＩＳ標準ふるい２３５メッシュを透過しないもの）で且つ２５０μｍアンダー（ＪＩＳ標準ふるい６０メッシュを透過したもの）であることを特徴とする。
本発明に係る蓄熱カプセルの製造方法は、前記シラスバルーン形成工程において、焼成後に水中で浮沈分離して、浮水するシラスバルーンを選別することを含むことを特徴とする。
本発明に係る蓄熱カプセルの製造方法は、前記シラスバルーン形成工程において、焼成後にふるい分けをして、粒径が１５０μｍオーバーのシラスバルーンを選別することを含むことを特徴とする。
本発明に係る蓄熱カプセルの製造方法は、シラスバルーンと液体状態のＰＣＭの混錬によりシラスバルーンにＰＣＭを担持させた後、ＰＣＭの融点以下に冷却してＰＣＭを固体状態にしてＰＣＭ担持シラスバルーンを含むことを特徴とする。
本発明に係る蓄熱カプセルの製造方法は、シラスバルーンと液体状態のＰＣＭを減圧環境下で混合し、シラスバルーンにＰＣＭを担持させた後、ＰＣＭの融点以下に冷却してＰＣＭを固体状態にしてＰＣＭ担持シラスバルーンとすることもできる。
本発明に係る蓄熱カプセルの製造方法は、シラスバルーンと液体状態のＰＣＭを減圧環境下で混合し、シラスバルーンにＰＣＭを担持させた後、大気圧で一定時間放置し、ＰＣＭの融点以下に冷却してＰＣＭを固体状態にしてＰＣＭ担持シラスバルーンとすることもできる。
上記構成によれば、ＰＣＭが、シラスで形成されるシラスバルーンに担持されており、シラスは強度特性に優れていることから、取扱い時等における外部からの負荷や、ＰＣＭの相変化に伴う膨張・収縮等による蓄熱カプセルの破損を抑制することが可能となる。
さらに、上記構成によれば、潮解性を有するＰＣＭを効果的に封じ込め、蓄熱効果の消失または減衰を抑制することが可能となる。
以下に本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
（本発明のカプセルの構造）
図１は、蓄熱カプセル１０の構成を示す断面図である。蓄熱カプセル１０は、少なくとも１つの孔部１２ａを有するシラスバルーン１２と、ＰＣＭ（無機塩潜熱蓄熱材）１４と、下地層１５と、シール層１６と、を備えている。ＰＣＭ１４はバルーン内部の他にバルーン殻の外部に担持した状態も存在するが、図１では、簡単のため、バルーン内部にＰＣＭが担持された状態のみを示してある。
図１は、蓄熱カプセル１０の構成を示す断面図である。蓄熱カプセル１０は、少なくとも１つの孔部１２ａを有するシラスバルーン１２と、ＰＣＭ（無機塩潜熱蓄熱材）１４と、下地層１５と、シール層１６と、を備えている。ＰＣＭ１４はバルーン内部の他にバルーン殻の外部に担持した状態も存在するが、図１では、簡単のため、バルーン内部にＰＣＭが担持された状態のみを示してある。
シラスバルーン１２は、中空状に形成され有孔部を有するシラスからなり、少なくとも１つの孔部１２ａを有し、外殻および内側の空洞にＰＣＭ１４を担持する機能を有している。また、シラスバルーン１２は、シラスで形成されていることから、消臭機能、調湿機能、防音機能等を有している。シラスバルーン１２は、例えば、シラスを発泡させた有孔シラスバルーン等である。
（シラスの説明）
まず、シラスについて説明する。シラスは、シラス台地を形成しているものである。シラス台地は、日本国の鹿児島県から宮崎県南部にかけて最大１５０ｍの厚さになっている。シラス台地は、大量の火砕流として一気に堆積したものであるので、他の土と混ざることなく厚い地層を形成している。シラスは、マグマの状態から超高温で焼成された高純度の無機質セラミック物質で構成されている。シラスは、火山ガラスを主成分とし、非晶質成分を６０質量％から８０質量％含む多孔質のものである
シラスの化学組成は、質量比で、６５％から７３％のＳｉＯ２と、１２％から１８％のＡｌ２Ｏ３と、１％から３％のＦｅ２Ｏ３と、２％から４％のＣａＯと、３％から４％のＮａ２Ｏと、２％から３％のＫ２Ｏと、１％以下のＭｇＯと、１％以下のＴｉＯ２と、２％から５％の強熱減量（水分等）と、から構成されている。このように、シラスは、主成分がＳｉＯ２からなり、多くの非晶質成分を含んでいる。
まず、シラスについて説明する。シラスは、シラス台地を形成しているものである。シラス台地は、日本国の鹿児島県から宮崎県南部にかけて最大１５０ｍの厚さになっている。シラス台地は、大量の火砕流として一気に堆積したものであるので、他の土と混ざることなく厚い地層を形成している。シラスは、マグマの状態から超高温で焼成された高純度の無機質セラミック物質で構成されている。シラスは、火山ガラスを主成分とし、非晶質成分を６０質量％から８０質量％含む多孔質のものである
シラスの化学組成は、質量比で、６５％から７３％のＳｉＯ２と、１２％から１８％のＡｌ２Ｏ３と、１％から３％のＦｅ２Ｏ３と、２％から４％のＣａＯと、３％から４％のＮａ２Ｏと、２％から３％のＫ２Ｏと、１％以下のＭｇＯと、１％以下のＴｉＯ２と、２％から５％の強熱減量（水分等）と、から構成されている。このように、シラスは、主成分がＳｉＯ２からなり、多くの非晶質成分を含んでいる。
シラスバルーン１２の粒径については、ＰＣＭ１４をより多く保持するために１５０μｍ以上とするとよい。シラスバルーン１２の表面には、ＰＣＭ１４を含有するために、少なくとも１つの小孔１２ａが形成されている。小孔１２ａは、液状のＰＣＭ１４を含有可能な大きさで形成されている。小孔１２ａの大きさについては、例えば、２０μｍ以下とするとよい。
（ＰＣＭ担持バルーンの説明）
ＰＣＭ１４は、シラスバルーン１２に担持されており、固体と液体との相変化により、吸熱と放熱とを行う機能を有している。ＰＣＭ１４は、シラスバルーン１２の内側の空洞およびバルーン外殻表面に担持されている。ＰＣＭ１４には、無機水和塩や有機化合物等の一般的な市販品を用いることが可能である。無機水和塩としては、塩化カルシウム６水和物（ＣａＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、融点約２９℃）、硫酸ナトリウム１０水和物（Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２Ｏ、融点約３２℃）等を用いることができる。有機化合物としては、オクタデカン（Ｃ１８Ｈ３８、融点約２８℃）等のパラフィン類を用いることができる。
ＰＣＭ１４は、シラスバルーン１２に担持されており、固体と液体との相変化により、吸熱と放熱とを行う機能を有している。ＰＣＭ１４は、シラスバルーン１２の内側の空洞およびバルーン外殻表面に担持されている。ＰＣＭ１４には、無機水和塩や有機化合物等の一般的な市販品を用いることが可能である。無機水和塩としては、塩化カルシウム６水和物（ＣａＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、融点約２９℃）、硫酸ナトリウム１０水和物（Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２Ｏ、融点約３２℃）等を用いることができる。有機化合物としては、オクタデカン（Ｃ１８Ｈ３８、融点約２８℃）等のパラフィン類を用いることができる。
無機水和塩は、金属材料に対して腐食性を有しているが、シラスが塩類に対して耐食性を有しているので、シラスバルーン１２を腐食することはない。
ＰＣＭ１４は、シラスバルーン１２に１５．５％以上１００％以下で担持されるようにするとよい。ＰＣＭ１４が、シラスバルーン１２により少なく担持されている場合には、蓄熱カプセル１０の蓄熱放熱性能がより小さくなる。一方、ＰＣＭ１４が、シラスバルーン１２により多く担持されている場合には、蓄熱カプセル１０の蓄熱放熱性能がより大きくなる。また、ＰＣＭ１４が、シラスバルーン１２に１５．５％担持されていれば、蓄熱カプセル１０の蓄熱放熱性能が得られると共に、軽量化が可能となる。ＰＣＭ１４は、シラスバルーン１２に１５．５％以上１７．３％以下で担持されるようにしてもよい。ＰＣＭ１４がシラスバルーン１２に１７．３％より多く担持される場合には、ＰＣＭ１４の担持に要する時間が長くなり生産性が低下するからである。
建材等の建築分野に蓄熱カプセル１０を用いる場合には、生活温度帯（約５℃から約３５℃）で相変化が生じる塩化カルシウム６水和物等のＰＣＭを用いるとよい。また、ＰＣＭには、不燃性である無機水和塩を用いることが好ましい。
一方、塩化カルシウム６水和物等のＰＣＭは潮解性を有しているものが多く、環境大気の水分により潮解性して蓄熱性が低下または消失してしまうという問題があった。
塩化カルシウム６水和物等のＰＣＭは前記シラスバルーン内部のみに担持させたとしても、孔部で露出しているため、ここから潮解が発生し、潮解性対策としては不十分であった。
このため、をエポキシ、シリコーン等の樹脂でコーティングし、カプセル化することが試みられている。
しかしながら、上記の樹脂によるコーティングでは、バルーン外殻および前記孔部に露出した塩化カルシウム６水和物等が潮解により吸水しているため、非親水性の樹脂との接着性が十分確保できず、封止が十分に行われないため、依然として潮解性対策としては不十分であった。
（潮解性対策下地層）
今回、発明者らは、樹脂コーティングの下地層１５として、塩化カルシウム６水和物の潮解性より大きい吸水性を有する物質で、前記ＰＣＭ担持シラスバルーンを被覆することで潮解性の抑制を図った。
今回、発明者らは、樹脂コーティングの下地層１５として、塩化カルシウム６水和物の潮解性より大きい吸水性を有する物質で、前記ＰＣＭ担持シラスバルーンを被覆することで潮解性の抑制を図った。
一般的な吸水材としてシリカゲルがあるが、シリカゲルの吸水は物理吸着によるものであり、温度上昇等の外部刺激により水の脱離が起こり、塩化カルシウム６水和物等の潮解性物質は脱離した水により潮解を起こしてしまう欠点がある。
水と反応して安定な非水溶性または難水溶性物質に変化する材料としては、アルギン酸ナトリウム、焼石膏（硫酸カルシウム０．５水和物）、無水芒硝（無水硫酸ナトリウム）などがあり、空気中の二酸化炭素と反応して非水溶性または難水溶性物質に変化する材料としては消石灰などがある。
発明者らは、水を化学吸着する物質、すなわち、水と反応して安定な非水溶性物質に変化する吸湿材料として、本発明では、無水芒硝（無水硫酸ナトリウム）を用いて開発を行った。
ＰＣＭ担持シラスバルーンをそれぞれで被覆し、しかる後に樹脂でコーティングしてシール層とし、カプセルを作成した。
（シール層（コーティング層））
シール層１６は、ＰＣＭ１４を含むＰＣＭ担持シラスバルーン１２の周りを被覆した下地層１５を有するシラスバルーンの表面を被覆する合成樹脂で形成されている。シール層１６は、ＰＣＭ１４を含むシラスバルーン１２をシールする機能を有していて、ＰＣＭ１４を担持したシラスバルーン１２がシール層１６で被覆されていることにより、ＰＣＭ１４が融解したときに、液状のＰＣＭ１４がＰＣＭ担持シラスバルーン１２から遊離して漏出することが抑制される。
シール層１６は、ＰＣＭ１４を含むＰＣＭ担持シラスバルーン１２の周りを被覆した下地層１５を有するシラスバルーンの表面を被覆する合成樹脂で形成されている。シール層１６は、ＰＣＭ１４を含むシラスバルーン１２をシールする機能を有していて、ＰＣＭ１４を担持したシラスバルーン１２がシール層１６で被覆されていることにより、ＰＣＭ１４が融解したときに、液状のＰＣＭ１４がＰＣＭ担持シラスバルーン１２から遊離して漏出することが抑制される。
シール層１６については、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂等の合成樹脂で形成することが可能である。
シール層１６の厚みは、粒度分布測定器を用いて測定した。シール層の厚みは、シール層形成前の含有バルーンの粒度分布の平均値とシール層形成後の粒度分布の平均値の差を２で除した値とした。分布がほぼ正規分布に近いのでこの方法は妥当である。
シール層１６の厚みについては、例えば、５μｍから５０μｍとすることができるが、用途により、この範囲に限定されるものではない。シール層１６が薄い場合には、シール層１６が破損して融解したＰＣＭ１４がＰＣＭ担持シラスバルーン１２から漏出されやすくなるからである。また、シール層１６が厚い場合には、シール層１６で断熱されることにより、蓄熱カプセル１０の蓄熱放熱特性が低下し易くなるからである。
（他のカプセルの構成）
図２は、他の蓄熱カプセル２０の構成を示す断面図である。蓄熱カプセル２０は、ＰＣＭ１４を担持した複数個のシラスバルーン１２が下地層処理層１５で被覆された後シール層２２で包埋されている。このように、蓄熱カプセルは、１個だけでなく複数個のＰＣＭ１４を担持したＰＣＭ担持シラスバルーン１２を備えるようにしてもよい。図２では図１と同様、バルーンの外殻に担持されたＰＣＭは図示していない。
図２は、他の蓄熱カプセル２０の構成を示す断面図である。蓄熱カプセル２０は、ＰＣＭ１４を担持した複数個のシラスバルーン１２が下地層処理層１５で被覆された後シール層２２で包埋されている。このように、蓄熱カプセルは、１個だけでなく複数個のＰＣＭ１４を担持したＰＣＭ担持シラスバルーン１２を備えるようにしてもよい。図２では図１と同様、バルーンの外殻に担持されたＰＣＭは図示していない。
（蓄熱カプセルの作用）
次に、蓄熱カプセル１０の作用について説明する。蓄熱カプセル１０が、ＰＣＭ１４の融点まで加熱されると、ＰＣＭ１４が融解して固体から液体に相変化する。このとき蓄熱カプセル１０は、外部から熱を吸収して蓄熱する。一方で、蓄熱カプセル１０が、ＰＣＭ１４の凝固点まで冷却されると、ＰＣＭ１４が凝固して液体から固体に相変化する。このとき蓄熱カプセル１０は、外部へ熱を放出して放熱する。このようにして蓄熱カプセル１０は、外部に対して蓄熱や放熱を行うことができる。また、蓄熱カプセル１０は、ＰＣＭ１４が、強度特性に優れたシラスで形成されたシラスバルーン１２に含まれているので、取扱い時等における外部からの負荷や、ＰＣＭ１４の相変化に伴う膨張・収縮等による破損が抑制される。
次に、蓄熱カプセル１０の作用について説明する。蓄熱カプセル１０が、ＰＣＭ１４の融点まで加熱されると、ＰＣＭ１４が融解して固体から液体に相変化する。このとき蓄熱カプセル１０は、外部から熱を吸収して蓄熱する。一方で、蓄熱カプセル１０が、ＰＣＭ１４の凝固点まで冷却されると、ＰＣＭ１４が凝固して液体から固体に相変化する。このとき蓄熱カプセル１０は、外部へ熱を放出して放熱する。このようにして蓄熱カプセル１０は、外部に対して蓄熱や放熱を行うことができる。また、蓄熱カプセル１０は、ＰＣＭ１４が、強度特性に優れたシラスで形成されたシラスバルーン１２に含まれているので、取扱い時等における外部からの負荷や、ＰＣＭ１４の相変化に伴う膨張・収縮等による破損が抑制される。
（カプセルの製造工程）
次に、蓄熱カプセル１０の製造方法について説明する。図３は、蓄熱カプセル１０製造方法を示すフローチャー卜である。蓄熱カプセル１０の製造方法は、シラスバルーン形成工程（有孔中空材形成工程；Ｓ１０）と、含有工程（担持工程；Ｓ１２）と、下地処理工程（Ｓ１３）と、シール層形成工程（Ｓ１４）と、を備えている。
次に、蓄熱カプセル１０の製造方法について説明する。図３は、蓄熱カプセル１０製造方法を示すフローチャー卜である。蓄熱カプセル１０の製造方法は、シラスバルーン形成工程（有孔中空材形成工程；Ｓ１０）と、含有工程（担持工程；Ｓ１２）と、下地処理工程（Ｓ１３）と、シール層形成工程（Ｓ１４）と、を備えている。
（シラスバルーンの製造工程）
シラスバルーン形成工程（Ｓ１０）は、シラス粉末を焼成して発泡させることにより、シラスバルーン１２を形成する工程である。シラス粉末には、例えば、宮崎県産や鹿児島県産の南九州産のシラス等を用いることができる。シラス粉末には、例えば、２５０μｍアンダーのシラス粉末を用いるとよく、６３μｍオーバー且つ２５０μｍアンダーのシラス粉末を用いることが好ましい。シラス粉末の粒径が６３μｍより小さいと、焼成してもほとんど発泡しないものがあり、歩留りが低下するからである。シラス粉末の粒度調整については、ふるい分け等により可能である。例えば、原料のシラスについて、目開きが８ｍｍのふるい等を使用して１次ふるい分けして分別し、更に、目開きが２５０μｍのふるい等を使用して２次ふるい分けして分別すればよい。
シラスバルーン形成工程（Ｓ１０）は、シラス粉末を焼成して発泡させることにより、シラスバルーン１２を形成する工程である。シラス粉末には、例えば、宮崎県産や鹿児島県産の南九州産のシラス等を用いることができる。シラス粉末には、例えば、２５０μｍアンダーのシラス粉末を用いるとよく、６３μｍオーバー且つ２５０μｍアンダーのシラス粉末を用いることが好ましい。シラス粉末の粒径が６３μｍより小さいと、焼成してもほとんど発泡しないものがあり、歩留りが低下するからである。シラス粉末の粒度調整については、ふるい分け等により可能である。例えば、原料のシラスについて、目開きが８ｍｍのふるい等を使用して１次ふるい分けして分別し、更に、目開きが２５０μｍのふるい等を使用して２次ふるい分けして分別すればよい。
シラス粉末の含水率は、株式会社ケット科学研究所の卓上型近赤外線分析計 ＫＪＴ−２７０を用いて測定した。シラス粉末の含水率は例えば、０．８％から１．０％とするとよく、０．９％であることが好ましい。シラス粉末の含水率が小さいと、シラス粉末を焼成したときに発泡し難いからである。シラス粉末の含水率が大きいと、シラス粉末を焼成して発泡させたときに破裂し易くなるからである。シラス粉末の含水率については、シラス粉末を天日干あるいは乾燥機等で乾燥させて調製する。
次に、シラス粉末を焼成して発泡させることにより、シラスバルーン１２を形成する。図４は、シラスバルーンを形成する中空材形成装置３０の構成を示す図である。中空材形成装置３０は、熱媒体流動層炉３２と、原料ホッパ３４と、燃焼ガス供給部３６と、コンプレッサ３８と、サイク口ン４０ａ〜４０ｃと、タンク４２ａ〜４２ｃ、バグフィルタ４４と、を備えている。熱媒体流動層炉３２には、一般的な、シラスバルーン等を形成するための熱媒体流動層炉を用いることができる。熱媒体流動層炉３２の熱媒体には、ムライト等が用いられる。燃料ガスには、プロパンガス等が用いられる。サイクロン４０ａ〜４０ｃでは、異なる平均粒径（例えば、平均粒径１５０μｍ、平均粒径１１２μｍ、平均粒径６７μｍ）のシラスバルーン１２を分級可能である。
まず、シラス粉末は、原料ホッパ３４から投入される。シラス粉末は、燃焼ガスと空気とともに熱媒体流動層炉３２に送られる。シラス粉末は、例えば、９００℃から１１００℃、保持時間１分間から６０分間で焼成されて発泡させることにより、シラスバルーン１２が形成される。好適には焼成温度１０５０℃で４０分焼成すると９０％以上の収率でシラスバルーン１２が形成される。熱媒体流動層炉３２から排出されたシラスバルーン１２は、各サイクロン４０ａ〜４０ｃにより分級されて、各タンク４２ａ〜４２ｃに収容される。また、微小な粒子は、バグフィルタ４４に補足される。
シラスバルーン１２は、焼成後において、ＰＣＭ１４を含有するために粒径により選別されるとよい。シラスバルーン１２の選別方法については、水中での浮沈分離法（湿式の比重分離法）や、ふるい分け法を用いることが可能である。
水中での浮沈分離法によりシラスバルーン１２を選別する場合には、浮水したシラスバルーン１２を使用し、沈降したものを除去することが好ましい。浮水したシラスバルーン１２は、発泡の度合いが大きく、ＰＣＭ１４の担持に適しているからである。水中で沈降したものは、主に、発泡の度合いが小さいものや破片等からなり、ＰＣＭ１４の担持に適していないからである。
シラスバルーン１２をふるい分け法で選別する場合には、シラスバルーン１２の粒径が１５０μｍ以上となるようにふるい分けするとよい。粒径が１５０μｍより小さいとＰＣＭを担持したときに十分な含有比率が得られない。粒径が１５０μｍ以上のシラスバルーン１２におけるＰＣＭ１４の含有比率は、浮水したシラスバルーン１２におけるＰＣＭ１４の含有比率と略同じであるからである。また、ふるい分け法による選別は、振動ふるい等によりふるい分けすればよいので容易に選別することができる。更に、水中で、の浮沈分離法の場合には、選別したシラスバルーン１２を乾燥する必要があるが、ふるい分けによる選別では、選別したシラスバルーン１２を乾燥する必要がないので、生産性を向上させることができる。
（担持工程）
担持工程（Ｓ１２）は、シラスバルーン１２に、固体と液体との問の相変化により吸熱と放熱とが可能なＰＣＭ１４を融解させて担持する工程である。
担持工程（Ｓ１２）は、シラスバルーン１２に、固体と液体との問の相変化により吸熱と放熱とが可能なＰＣＭ１４を融解させて担持する工程である。
担持方法には、減圧環境下で圧力差を利用してバルーン殻内への担持を増進させる減圧法、大気圧環境および／または減圧環境下ミキサ等で攪拌混錬して担持させる混錬法等がある。本発明の実施例では混錬法を用いた（図５参照）。
混錬担持工程は、攪拌可能な容器５０にシラスバルーンと融点以上に加熱して融解した液状ＰＣＭを投入する工程と、槽内をＰＣＭの融点以上の温度に保ったまま回転速度を段階的および／または連続的に変化させながら攪拌混錬を行う工程と、所定の時間混錬した後、温度をＰＣＭの融点以下にして、ＰＣＭが十分固化する時間で保持し、ＰＣＭ担持シラスバルーンの塊状物を得る工程と、担持された部分的に塊状のＰＣＭ担持シラスバルーンを取り出してポリ袋等に入れて密封し、打撃等により粉砕し、粒状にする工程を含む。
（含有比率）
含有比率の測定は以下の方法で行った。
含有比率の測定は以下の方法で行った。
ＰＣＭを担持する前の原料シラスバルーンの質量と混錬で加えたＰＣＭの質量から全体の質量に対してＰＣＭの質量の割合を求めた。
ＰＣＭ１４の含有比率については、例えば、１５．５％以上１００％以下とするとよく、好適には１５．５％以上１７．３％以下とすることが可能である。ＰＣＭ１４の含有比率が１５．５％以上であれば、蓄熱カプセル１０は、蓄熱放熱性能を得られるからである。一方、ＰＣＭ１４の含有比率が１７．３％より大きくなると、担持に要する時間が長くなり生産性が低下するからである。
（下地処理）
下地処理工程（Ｓ１３）は、前記ＰＣＭ担持バルーンの表面に下地処理材粉末をまぶしてＰＣＭ担持シラスバルーンを被覆し、下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーンを得る。図６は、本工程の概略模式図である。
下地処理工程（Ｓ１３）は、前記ＰＣＭ担持バルーンの表面に下地処理材粉末をまぶしてＰＣＭ担持シラスバルーンを被覆し、下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーンを得る。図６は、本工程の概略模式図である。
シール層形成工程（Ｓ１４）は、ＰＣＭ１４が担持され、下地処理されたシラスバルーン１２の周りに、合成樹脂でシール層１６を形成する工程である。図６は、シール層形成工程（Ｓ１４）を説明するための図であり、下地処理材として無水硫酸ナトリウム（無水芒硝）を用いた例を下記に示す。
まず、ＰＣＭ１４が担持されたＰＣＭ担持シラスバルーン１２を攪拌可能な容器５６等に入れ（図６（ａ））、無水芒硝を投入して攪拌し、前記ＰＣＭ１４が担持されたＰＣＭ担持シラスバルーン１２の表面に無主芒硝１５のコーティング層を形成し、必要に応じて余分な無水芒硝を篩等により除去して、下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーンとする。
次に、図６（ｂ）に示すように、下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーンを攪拌可能な容器に投入し、攪拌して、下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーンの周りに、液状の合成樹脂５８をコーティングする。合成樹脂５８には、アクリル樹脂、アルキル樹脂、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂等の市販品を用いることができる。次に、コーティングされた液状の合成樹脂５８の層を室温または加温して硬化させる。このようにして、ＰＣＭ１４が担持されたＰＣＭ担持シラスバルーン１２の周りに、合成樹脂でシール層１６が形成される。
なお前記工程で、塩化カルシウム６水和物等の潮解性を有するＰＣＭ１４を用いる場合には、潮解を抑制するために容器に乾燥剤等を配置するとよい。
前記工程で、図６（ｂ）の工程を繰り返すことで合成樹脂層を多層形成することができる（図１の参照符号１６ａ、１６ｂ参照）。
前記工程で、シリコーン樹脂でコーティングする場合は、樹脂コーティングの前に、下地処理された含有バルーン表面をシランカプリング剤等でプライマ処理を行ってもよい。
前記工程で、疎水性樹脂でコーティングする場合は、撥水剤による前処理を行ってもよい。
前記工程で、下地層形成は含有バルーンを無水芒硝と同時に容器に投入してもよく、順次投入してもよい。
前記工程で、コーティング層形成は、下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーンとコーティング剤を同時に容器に投入してもよく、順次投入してもよい。
（壁材の説明）
次に、蓄熱カプセル１０を備えた壁材について説明する。図７（ａ）は、蓄熱カプセル１０を備えた壁材６２の構成を示す断面図である。壁材６２は、構造体６４の表面を覆うように設けられている。壁材６２は、蓄熱カプセル１０と、結合材と、粘土材と、スサ類とを所定量の水等で混練して、構造体６４の表面に塗布することで形成される。結合材には、石膏ブラスター等を用いることができる。粘土材には、含水ケイ酸塩鉱物を組成に含む粘土を用いることができる。スサ類には、麻スサ等を用いることができる。壁材６２は、更に、乾燥シラスと、シラスバルーンと、を含むことにより、調湿機能と、消臭機能と、断熱機能と、遮音機能とをより向上させることができる。なお、図７（ｂ）に示すように、必要に応じて壁材６２の両面を、構造体６４で挟む、いわゆるサンドイッチ構造としてもよい。
次に、蓄熱カプセル１０を備えた壁材について説明する。図７（ａ）は、蓄熱カプセル１０を備えた壁材６２の構成を示す断面図である。壁材６２は、構造体６４の表面を覆うように設けられている。壁材６２は、蓄熱カプセル１０と、結合材と、粘土材と、スサ類とを所定量の水等で混練して、構造体６４の表面に塗布することで形成される。結合材には、石膏ブラスター等を用いることができる。粘土材には、含水ケイ酸塩鉱物を組成に含む粘土を用いることができる。スサ類には、麻スサ等を用いることができる。壁材６２は、更に、乾燥シラスと、シラスバルーンと、を含むことにより、調湿機能と、消臭機能と、断熱機能と、遮音機能とをより向上させることができる。なお、図７（ｂ）に示すように、必要に応じて壁材６２の両面を、構造体６４で挟む、いわゆるサンドイッチ構造としてもよい。
（壁材の効果）
壁材６２は、蓄熱カプセル１０を備えていることから、温度調節機能を有している。より詳細には、壁材６２の温度が上昇して蓄熱カプセル１０に含まれるＰＣＭ１４の融解温度に達すると、ＰＣＭ１４が固体から液体に相変化することにより熱を吸収して蓄熱する。これにより、壁材６２の温度上昇が抑制される。また、壁材６２の温度が下降してＰＣＭ１４の凝固温度に達すると、ＰＣＭ１４が液体から固体に相変化することにより放熱する。これにより、壁材６２の温度低下が抑制される。このように、蓄熱カプセル１０を備えた壁材６２によれば、部屋等の環境温度が変化する場合でも、温度変化を緩和して温度調節することが可能となる。
壁材６２は、蓄熱カプセル１０を備えていることから、温度調節機能を有している。より詳細には、壁材６２の温度が上昇して蓄熱カプセル１０に含まれるＰＣＭ１４の融解温度に達すると、ＰＣＭ１４が固体から液体に相変化することにより熱を吸収して蓄熱する。これにより、壁材６２の温度上昇が抑制される。また、壁材６２の温度が下降してＰＣＭ１４の凝固温度に達すると、ＰＣＭ１４が液体から固体に相変化することにより放熱する。これにより、壁材６２の温度低下が抑制される。このように、蓄熱カプセル１０を備えた壁材６２によれば、部屋等の環境温度が変化する場合でも、温度変化を緩和して温度調節することが可能となる。
上記構成の蓄熱カプセルによれば、ＰＣＭがシラスで形成されるシラスバルーンに担持されているので、温度調節機能を有すると共に、取扱い時等における外部からの負荷や、ＰＣＭの相変化に伴う膨張・収縮等による蓄熱カプセルの破損を抑制することが可能となる。また、上記構成の蓄熱カプセルによれば、シラスバルーンがシラスで形成されていることから、温度調節機能に加えて、消臭機能、調湿機能、遮音機能等を備えることができる。
上記構成の蓄熱カプセルの製造方法によれば、シラスバルーンにＰＣＭを担持し、無水硫酸ナトリウムで下地処理した後、合成樹脂でシール層を形成して製造することから、マイクロカプセル化して製造する場合よりも容易に製造可能であり、蓄熱カプセルの生産コストを低減することができる。
上記構成の壁材によれば、蓄熱カプセルを備えているので、温度調節機能に加えて、消臭機能、調湿機能、遮音機能等を備えることが可能となる。
本発明の蓄熱カプセルおよびそれを用いた壁材の実施例について説明する。
（原料のシラス）
原料のシラスには、高千穂シラス株式会社製のシラスを使用した。シラスの化学組成は、質量比で、６７．８％のＳｉＯ２と、１５．１％のＡｌ２Ｏ３と、３．７％のＮａ２Ｏと、２．２％のＣａＯと、２．５％のＦｅ２Ｏ３と、２．２％のＫ２Ｏと、０．２７％のＴｉＯ２と、０．０６％のＭｎＯと、０．５８％のＭｇＯと、０．０３％のＰ２Ｏ５と、０．２０％のＳＯ３と、０．００１％未満のＣｌ−（塩化物イオン）と、２．７％の強熱減量と、から構成されている。
原料のシラスには、高千穂シラス株式会社製のシラスを使用した。シラスの化学組成は、質量比で、６７．８％のＳｉＯ２と、１５．１％のＡｌ２Ｏ３と、３．７％のＮａ２Ｏと、２．２％のＣａＯと、２．５％のＦｅ２Ｏ３と、２．２％のＫ２Ｏと、０．２７％のＴｉＯ２と、０．０６％のＭｎＯと、０．５８％のＭｇＯと、０．０３％のＰ２Ｏ５と、０．２０％のＳＯ３と、０．００１％未満のＣｌ−（塩化物イオン）と、２．７％の強熱減量と、から構成されている。
ＳｉＯ２については、凝集質量吸光光度併用法により測定した。Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｎＯ、及びＰ２Ｏ５については、フッ化水素酸、硝酸、過塩素酸分解−ＩＣＰ発光分析法により測定した。Ｃｌ−については、環境庁告示第１３号に準じた溶出を行い、検液をイオンクロマトグラフ法で測定した。強熱減量については、ＪＩＳ Ｒ５２０２により測定した。
（シラスバルーンの形成）
まず、原料のシラスについて前処理を行った。シラスを１次ふるい分けして分別した。ふるいには、目開きが８ｍｍのものを使用した。ふるいを通過した１次シラス粉末（８ｍｍアンダーのシラス粉末）を天日干しで乾燥させた。乾燥させた１次シラス粉末を２次ふるい分けして分別した。ふるいには、目開きが２５０μｍのものを使用した。ふるいを通過した２次シラス粉末（２５０μｍアンダーのシラス粉末）を、３次ふるい分けして分別した。３次ふるい分けには、日開きが６３μｍのものを使用した。ふるいを通過した３次シラス粉末（６３μｍアンダーのシラス粉末）を除去し、ふるいに残留したシラス粉末を使用した。このように前処理したシラス粉末については、６３μｍオーバー且つ２５０μｍアンダーの粒径となるように調整した。また、前処理したシラス粉末の含水率は、０．９％であった。
まず、原料のシラスについて前処理を行った。シラスを１次ふるい分けして分別した。ふるいには、目開きが８ｍｍのものを使用した。ふるいを通過した１次シラス粉末（８ｍｍアンダーのシラス粉末）を天日干しで乾燥させた。乾燥させた１次シラス粉末を２次ふるい分けして分別した。ふるいには、目開きが２５０μｍのものを使用した。ふるいを通過した２次シラス粉末（２５０μｍアンダーのシラス粉末）を、３次ふるい分けして分別した。３次ふるい分けには、日開きが６３μｍのものを使用した。ふるいを通過した３次シラス粉末（６３μｍアンダーのシラス粉末）を除去し、ふるいに残留したシラス粉末を使用した。このように前処理したシラス粉末については、６３μｍオーバー且つ２５０μｍアンダーの粒径となるように調整した。また、前処理したシラス粉末の含水率は、０．９％であった。
次に、前処理したシラス粉末（６３μｍオーバー且つ２５０μｍアンダーのシラス粉末）を用いてシラスバルーンである有孔シラスバルーンを形成した。有孔シラスバルーンの形成には、図４に示すような中空材形成装置３０を使用した。熱媒体流動層炉の熱媒体には、ムライトを使用した。有孔シラスバルーンについては、前処理したシラス粉末を１０５０℃で４０分焼成することにより発泡させて形成した。
有孔シラスバルーンの粒度分布について、レーザー散乱・回折式粒度分布測定方法により測定を行い、体積基準により求めた。有孔シラスバルーンの粒度分布は、累積粒度分布の１０％累積粒径（Ｄ１０）が７７．５μｍで、あり、５０％累積粒径（Ｄ５０）が１５３．６μｍであり、９０％累積粒径（Ｄ９０） が２８７．４μｍであった。
次に、有孔シラスバルーンの選別を行った。有孔シラスバルーンの選別については、水中での浮沈分離法（湿式の比重分離法）と、ふるい分け法との２種類の選別方法により行った。まず、水中での浮沈分離法について説明する。水を溜めた容器に有孔シラスバルーンを投入して懸濁させることにより、浮水するものと、浮水しないものとに分け、浮水しない発泡の度合いが低いものを除去した。そして、浮水した有孔シラスバルーンを回収して乾燥させた。浮水した有孔シラスバルーンについて、走査式電子顕微鏡により観察を行った。図８は、浮水した有孔シラスバルーンのＳＥＭ観察結果を示す写真である。浮水した有孔シラスバルーンは、発泡の度合いが大きく、表面に小孔Ａが形成されていた。
次に、ふるい分け法による選別方法について説明する。ふるい分け法による選別には、目聞きが１５０μｍのふるいを使用した。そして、ふるいに残留した有孔シラスバルーン（１５０μｍオーバーの有孔シラスバルーン）を採用し、ふるいを通過した有孔シラスバルーン（１５０μｍアンダーの有孔シラスバルーン）を除去した。
（ＰＣＭの担持）
図５は、混錬担持工程（Ｓ１２）を説明するための図である。
図５は、混錬担持工程（Ｓ１２）を説明するための図である。
本発明によるＰＣＭの担持は以下に記述する混錬法で行った。
ＰＣＭ材料は、市販品の塩化カルシウム６水和物を基材として本発明者らが調製した潜熱蓄熱材であって、融点が２５℃、融解潜熱が１９４ＫＪ／Ｋｇであり、液体状態の比重が１．５５で熱伝導率が１．９７ＫＪ／ｍＫ、および固体状態の比重が１．７３で熱伝導率が３．９１ＫＪ／ｍＫである。
あらかじめ融点以上に加熱し、液体状態にしておいたＰＣＭ材料１４とシラスバルーンとしての粒径１５０μｍ〜３００μｍのシラスバルーン１２を温度５０℃に設定した撹拌可能な容器５０内に投入し、攪拌混錬して担持させる。
担持終了後、ＰＣＭの融点以下まで冷却してＰＣＭを固体状態にし、取り出して粉砕し、ふるい分けして粒径１mmアンダー（ＪＩＳ標準ふるい１６メッシュを透過したもの）のＰＣＭ担持シラスシラスバルーンとする。
前述の混錬法で担持したＰＣＭ担持シラスバルーンのＰＣＭ含有比率はシラスバルーンとＰＣＭの混錬比率から７５質量％であった。
（下地処理）
下地処理工程（Ｓ１３）は、前記含有バルーンの表面に下地処理材粉末をまぶしてＰＣＭ担持シラスバルーンを被覆し、下地処理された含有バルーンを得る。図６は、本工程の概略模式図である。
下地処理工程（Ｓ１３）は、前記含有バルーンの表面に下地処理材粉末をまぶしてＰＣＭ担持シラスバルーンを被覆し、下地処理された含有バルーンを得る。図６は、本工程の概略模式図である。
シール層形成工程（Ｓ１４）は、ＰＣＭ１４が担持され、下地処理されたシラスバルーン１２の周りに、合成樹脂でシール層１６を形成する工程である。図６は、シール層形成工程（Ｓ１４）を説明するための図である。
実施例では無水芒硝を使用した下地処理工程の例として、ＰＣＭ１４が担持されたＰＣＭ担持シラスバルーン１２を攪拌可能な容器５６に入れ、無水芒硝を投入して攪拌し（図６（ａ））、前記ＰＣＭ１４が担持されたシラスバルーン１２の少なくとも孔部１３に無主芒硝１５の被覆層を形成し、必要に応じて余分な無水芒硝を除去して、下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーン１１（図６（ａ）右図）とする。
前記工程で、余分な無水芒硝はふるい、振とう、ブロー等により除去することができる。
（シール層の形成）
次に、図６（ｂ）に示すように、下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーンを攪拌可能な容器５６に投入し、攪拌して、下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーンの周りに、液状の合成樹脂５８をコーティングした。
次に、図６（ｂ）に示すように、下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーンを攪拌可能な容器５６に投入し、攪拌して、下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーンの周りに、液状の合成樹脂５８をコーティングした。
合成樹脂５８には、アクリル樹脂、アルキル樹脂、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂および／または放射線硬化型樹脂から選定される少なくとも１種の樹脂を用いることができる。これらは、当業者に周知されている市販品を用いることができる。
次に、コーティングされた液状の合成樹脂５８の層を加温、および／または放射線照射等で硬化させる。このようにして、ＰＣＭ１４が担持されたＰＣＭ担持シラスバルーン１２の周りに、合成樹脂でシール層１６を形成し、図６（ｂ）に示すような本発明の蓄熱カプセルを製造した。
潮解性試験に用いた各サンプル諸元を図１６の表に示す
Ａ１のサンプルは、下地層およびシール層なしのＰＣＭ担持シラスバルーンである。
Ａ１のサンプルは、下地層およびシール層なしのＰＣＭ担持シラスバルーンである。
Ａ２のサンプルは、ＰＣＭを担持させたシラスバルーン（含有比率１５．５ ％）を下地処理なしにシリコーン樹脂による２層のシール層を形成した蓄熱カプセルである。
Ａ３のサンプルは、ＰＣＭを担持させたシラスバルーン（含有比率１５．５％）を芒硝による下地処理した後、その周りをシリコーン樹脂で２層のシール層を形成した蓄熱カプセルである。
なお前記工程で、塩化カルシウム６水和物等の潮解性を有するＰＣＭ１４を用いる場合には、潮解を抑制するために容器６０に乾燥剤等を配置するとよい。
前記工程で、図６（ｂ）の工程を繰り返すことで合成樹脂層を多層形成することができる。
前記工程で、シリコーン樹脂でコーティングする場合は、樹脂コーティングの前に、下地処理された含有バルーン表面をシランカプリング剤等でプライマ処理を行ってもよい。
前記工程で、疎水性樹脂でコーティングする場合は、撥水剤による前処理を行ってもよい。
前記工程で、シール層として紫外線等の放射線で硬化させる樹脂を用いることもできる。
前記工程で、下地層形成はＰＣＭ担持シラスバルーンを無水芒硝と同時に容器に投入してもよく、順次投入してもよい。
前記工程で、コーティング層形成は、下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーンとコーティング剤を同時に容器に投入してもよく、順次投入してもよい。
（潮解性試験）
芒硝による下地処理の例として以下のサンプルについて、室内環境に曝露し、一定時間経過後の外観変化の観察を行った。
芒硝による下地処理の例として以下のサンプルについて、室内環境に曝露し、一定時間経過後の外観変化の観察を行った。
図９に外観変化の写真を示す。
図９の写真から、下地処理によるサンプルＡ３では７２時間放置後も外観上潮解による水分吸収は認められず、下地処理なしの他のサンプルＡ１とＡ２ではコーティング層の有無にかかわらず吸着水分が水滴または溶液状となって出現している。
以上により、潮解性抑制に本発明の下地処理が有効であることがわかる。
（下地層の作用機序）
無水芒硝で下地処理することで潮解性が抑制される作用機序として、無水芒硝が塩化カルシウム６水和物より吸水性が大きく、無水芒硝の吸水が化学吸着によるものであり、非水溶性の硫酸カルシウムに変化したためだろうと推測される。
無水芒硝で下地処理することで潮解性が抑制される作用機序として、無水芒硝が塩化カルシウム６水和物より吸水性が大きく、無水芒硝の吸水が化学吸着によるものであり、非水溶性の硫酸カルシウムに変化したためだろうと推測される。
（ＰＣＭ担持バルーンカプセルの畜放熱特性試験）
前述した潮解性が抑制された蓄熱カプセル資料（Ｂ３）と、シールなしＰＣＭ含侵シラスバルーン（Ｂ２）について、ウォーターバスによる畜放熱特性試験を行った。ウォーターバスの水温（Ｂ１）を温度基準とした。
前述した潮解性が抑制された蓄熱カプセル資料（Ｂ３）と、シールなしＰＣＭ含侵シラスバルーン（Ｂ２）について、ウォーターバスによる畜放熱特性試験を行った。ウォーターバスの水温（Ｂ１）を温度基準とした。
本装置の模式断面図を図１３に示す。
畜放熱特性試験方法について説明する。の中にサンプル８６を入れ、白金測温抵抗体（ＰＴ１００Ω）８７ｂをサンプルと接触させた。ステンレスバット８１に水８２を入れシリコンラバーヒータ８８を置いて熱源とした。サンプル８６を入れたガラス容器８３をステンレスバット８１に入れて水に浸漬させて１５℃から４０℃までの温度制御を行い、サンプルの温度を測定した。温度制御については、水温を１５℃から４０℃まで６時間で昇温し、４０℃で１時間保持した後に、シリコンラバーヒータ８８の電源を切り冷却した。
図１０は、ＰＣＭ担持シラスバルーンカプセルの畜放熱特性試験結果を示すグラフである。図１０のグラフでは、横軸に経過時間を取り、縦軸に各サンプルの温度を取り、各サンプル等の温度を実線や破線で表している。
（Ｂ１）、（Ｂ２）のサンプルについて、昇温中、昇温速度の低下が認められたことから吸熱が生じていることが明らかとなった。
この結果から、（Ｂ１）の資料は、カプセル化していない（Ｂ２）の潮解を起こす前のサンプルとほぼ同等の蓄熱放熱特性を備えていて、下地処理およびシール層形成処理を行っても畜放熱特性が維持されることが示された。
（簡易特性測定装置での畜放熱特性試験）
図１１に今回用いた簡易特性測定装置の略図を示す。
図１１に今回用いた簡易特性測定装置の略図を示す。
簡易特性測定装置の槽７０の内壁は底部を除く５面に断熱材が配設され、槽内に本発明の潜熱蓄熱材を配合した壁材サンプル７２を４つの側面にセットしたキューブ７１（壁材サンプルボックス）が配置される。槽の底部から熱源７４により外気に相当する層内の空気を加熱し、室内温度に相当するキューブ７１内の温度と外気温度に相当槽内の温度（キューブ７１外の温度）を測定する。
壁材サンプル配合したＰＣＭ担持シラスバルーンは以下のとおりである。
Ｄ１．含有ＰＣＭ（３:１）バルーン（１０００ｇ）に芒硝（３５０ｇ）をまぶしたものに、シリコーンＫＥ−４９７１（２００ｇ）を２回、コーティングしたもの（合計１７５０ｇＰＣＭ含有量７５０ｇ約４２．８％）。
Ｄ２．含有ＰＣＭ（２:１）バルーンに芒硝（１０:３．５）をまぶしたものに、シリコーンＫＥ−４９７１（１０:２．２）を２回コーティングしたもの（合計８９５ｇ、ＰＣＭ含有量３３３ｇ：約３７％）。
Ａ、Ｂの各ＰＣＭコーティングバルーンを、高千穂（株）製の中霧島壁（ＳＮ−２）に３０％配合した材料を使い２１０ｍｍ×２１０ｍｍの石膏ボード４枚に塗り、養生乾燥後、サンプルホルダ（３００ｍｍキューブ）の４つの側面にそれぞれセットし、簡易加熱槽にて夏場の外気温を再現しキューブ内の畜放熱特性を調べた。
図１２に、簡易温度特性測定装置での畜放熱特性の測定結果を示す。図１２からわかるように外気温相当のボックス内温度に対して、室内温相当のキューブ内の温度上昇時間と温度下降時間の増加（温度変化抑制効果）、および最高到達温度の低下が観測された。
（モデルルームでの温度抑制効果）
前述した蓄熱カプセルを壁材としてモデルルームに施工し、室内の温度抑制効果を測定した。
前述した蓄熱カプセルを壁材としてモデルルームに施工し、室内の温度抑制効果を測定した。
モデルルームの諸元と実装態様を以下に示す。
図１４にモデルルームの概略図を示す。
モデルルームは１棟に８帖（約１３ｍ２）、高さ約２．７ｍの洋室を吹抜け８７およびキャットウォーク８８を挟んでＡ室８１およびＢ室８２の２室が設けられている。Ａ室８１には南側と西側に窓８３Ａ、北側に扉８４Ａと引き戸８５Ａが設けられ、Ｂ室８２には、南側と西側に窓８３Ｂ、北側に扉８４Ｂと引き戸８５Ｂが設けられていて、図中矢印の方向Ｎは「北」を指す。
Ａ室８１には本発明の蓄熱カプセルを配合した内壁を実装し、Ｂ室８２には蓄熱カプセルを配合ない内壁を実装した。Ａ室に実装した壁材に配合されたＰＣＭの質量は約１８．３Ｋｇである。
温度センサ８６Ａおよび８６Ｂは、各々Ａ室およびＢ室の南側の壁面にセットし、温度差を測定した。
モデルルームでの配合壁施工
用いた蓄熱カプセルは、前述の実施例Ａ３と同じものを用いた
東側ＰＣＭ配合壁施工
東面（７．９ｍ２）より、一面一面仕上げる方法で施工開始
湿らしこすり
ＰＣＭ配合壁１０Ｋｇに対して、スノーテックス６．３Ｌにて攪拌、攪拌後１分〜２分で水分を吸込み固まった所を繰り返しコテ板に乗せて施工
一本引き扉の所を除き、約１０Ｋｇを２袋使用予定の所を１袋で塗り切った
南面より東面で塗った２倍の厚みで塗る
南面２．５袋、西面３袋、北面２袋の合計８．５袋（８５Ｋｇ）使用
ＰＣＭ配合壁（５０％と配合）１２０Ｋｇを予定したが８５Ｋｇで施工完了
用いたＰＣＭ（３:１配合）含有バルーンは、８５Ｋｇ／２=４２．５Ｋｇ、その中のＰＣＭ量は、４２．５×０．４３=１８．２７Ｋｇ。
用いた蓄熱カプセルは、前述の実施例Ａ３と同じものを用いた
東側ＰＣＭ配合壁施工
東面（７．９ｍ２）より、一面一面仕上げる方法で施工開始
湿らしこすり
ＰＣＭ配合壁１０Ｋｇに対して、スノーテックス６．３Ｌにて攪拌、攪拌後１分〜２分で水分を吸込み固まった所を繰り返しコテ板に乗せて施工
一本引き扉の所を除き、約１０Ｋｇを２袋使用予定の所を１袋で塗り切った
南面より東面で塗った２倍の厚みで塗る
南面２．５袋、西面３袋、北面２袋の合計８．５袋（８５Ｋｇ）使用
ＰＣＭ配合壁（５０％と配合）１２０Ｋｇを予定したが８５Ｋｇで施工完了
用いたＰＣＭ（３:１配合）含有バルーンは、８５Ｋｇ／２=４２．５Ｋｇ、その中のＰＣＭ量は、４２．５×０．４３=１８．２７Ｋｇ。
モデルルームでの温度抑制効果結果
図１５は本発明の蓄熱カプセルを配合した壁材を施工した部屋と本発明の蓄熱カプセルを配合しない壁材を施工した部屋の壁表面近傍の温度上昇および下降特性を表す。図中、実線は本発明の蓄熱カプセルを配合した壁材を施工したＡ室、破線は本発明の蓄熱カプセルを配合しない壁材を施工したＢ室、のものである。
図１５は本発明の蓄熱カプセルを配合した壁材を施工した部屋と本発明の蓄熱カプセルを配合しない壁材を施工した部屋の壁表面近傍の温度上昇および下降特性を表す。図中、実線は本発明の蓄熱カプセルを配合した壁材を施工したＡ室、破線は本発明の蓄熱カプセルを配合しない壁材を施工したＢ室、のものである。
図１５に示すように、本発明の蓄熱カプセルを実装した部屋では、非含有シラスバルーンを実装した部屋に比べて、最高温度で約２℃低くなり、最高温度までの上昇時間が約１時間延長された。
なお、上述した蓄熱カプセルは、シラスで形成される有孔中空体と、前記シラスバルーンの中空部および／または外殻に担持され、固体と液体との問の相変化により吸熱と放熱とが可能な潜熱蓄熱材料と、前記ＰＣＭを担持したＰＣＭ担持シラスバルーンの周りに被覆され、吸水性を有する無機化合物粉末からなる下地処理層と、前記下地処理層を覆う合成樹脂で形成される少なくとも１層のシール層とを備える蓄熱カプセルの例である。
蓄熱カプセルでは、前記ＰＣＭは、たとえば、無機水和塩である。
蓄熱カプセルでは、前記ＰＣＭは、たとえば、塩化カルシウム６水和物で構成されている。
蓄熱カプセルでは、前記下地処理層は、たとえば、化学反応により非水溶性物質を生成する無機化合物で構成されている。
蓄熱カプセルでは、前記下地処理層は、たとえば、無水硫酸ナトリウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム水和物から選ばれる少なくとも１つの無機化合物で構成されている。
蓄熱カプセルでは、前記少なくとも１層のシール層は、たとえば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エボキシ樹脂またはシリコーン樹脂から選択される樹脂材で各々形成されている。
蓄熱カプセルでは、前記ＰＣＭは、たとえば、前記シラスバルーンに質量比率で１５．５％以上複合担持されている。
また、上述した蓄熱カプセルの製造方法は、シラス粉末を焼成して発泡させることにより、シラスバルーンを形成するシラスバルーン形成工程と、前記シラスバルーン形成工程で形成されたシラスバルーンに、固体と液体との間の相変化により吸熱と放熱とが可能なＰＣＭを融解させて担持させる担持工程と、前記担持工程後、前記ＰＣＭが含有されたＰＣＭ担持シラスバルーンの周りに、非水溶性または難水溶性の無機化合物粉末で被覆した下地処理層を形成する下地処理層形成工程と、前記下地処理層形成工程後、合成樹脂でシール層を形成するシール層形成工程と、を備える蓄熱カプセルの製造方法の例である。
蓄熱カプセルの製造方法では、前記シラスバルーン形成工程において、たとえば、前記シラス粉末の粒径を、６３μｍオーバー且つ２５０μｍアンダーにしている。
蓄熱カプセルの製造方法では、前記シラスバルーン形成工程において、たとえば、焼成後に液体中で浮沈分離して、浮水するシラスバルーンを選別している。
蓄熱カプセルの製造方法では、前記シラスバルーン形成工程において、たとえば、焼成後にふるい分けをして、粒径が１５０μｍオーバーのシラスバルーンを選別している。
蓄熱カプセルの製造方法では、前記担持工程において、たとえば、ゲ−ジ圧で−０．１ＭＰａから−０．０５ＭＰａに減圧して担持している。
蓄熱カプセルの製造方法では、前記含有工程において、ゲ−ジ圧で−０．０１ＭＰａから−０．０５ＭＰａに減圧して担持させた後、一定時間大気圧雰囲気で保持している。
蓄熱カプセルの製造方法では、前記含有工程において、常圧下で溶融した前記ＰＣＭと前記シラスバルーンを容器内で混錬することにより、前記シラスバルーンにＰＣＭを担持させている。
１０，２０ 蓄熱カプセル
１１ 下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーン
１２ シラスバルーン
１４ ＰＣＭ
１５ 下地処理層
１６，２２ シール層
３０ 中空材形成装置
３２ 熱媒体流動層炉
３４ 原料ホッパ
３６ 燃焼ガス供給部
３８ コンブレッサ
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ サイクロン
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ タンク
４４ バグフィルタ
５０，５６ ガラス容器
５２ 真空容器
５８ 合成樹脂
６０ 容器
６２ 壁材
６４ 構造体
７０ 簡易特性試験装置
７１ 壁材サンプルホルダ（キューブ）
７２ 壁材サンプル
７３ 断熱材
７４ 熱源
７５ キューブ内温度センサ
８１ Ａ室
８２ Ｂ室
８３ 窓
８４ 扉
８５ 引き戸
８６Ａ Ａ室温度センサ
８６Ｂ Ｂ室温度センサ
８７ 吹抜け
８８ キャットウォーク
９０ 蓄熱材温度特性測定装置
９１ ステンレスバット
９２ 水
９３ ガラス容器
９４ 断熱材
９５ 試験管
９６ 蓄熱材料サンプル
９７ａ 水温センサ
９７ｂ サンプル温度センサ
９８ 加熱板
９９ 水切り
１１ 下地処理されたＰＣＭ担持シラスバルーン
１２ シラスバルーン
１４ ＰＣＭ
１５ 下地処理層
１６，２２ シール層
３０ 中空材形成装置
３２ 熱媒体流動層炉
３４ 原料ホッパ
３６ 燃焼ガス供給部
３８ コンブレッサ
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ サイクロン
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ タンク
４４ バグフィルタ
５０，５６ ガラス容器
５２ 真空容器
５８ 合成樹脂
６０ 容器
６２ 壁材
６４ 構造体
７０ 簡易特性試験装置
７１ 壁材サンプルホルダ（キューブ）
７２ 壁材サンプル
７３ 断熱材
７４ 熱源
７５ キューブ内温度センサ
８１ Ａ室
８２ Ｂ室
８３ 窓
８４ 扉
８５ 引き戸
８６Ａ Ａ室温度センサ
８６Ｂ Ｂ室温度センサ
８７ 吹抜け
８８ キャットウォーク
９０ 蓄熱材温度特性測定装置
９１ ステンレスバット
９２ 水
９３ ガラス容器
９４ 断熱材
９５ 試験管
９６ 蓄熱材料サンプル
９７ａ 水温センサ
９７ｂ サンプル温度センサ
９８ 加熱板
９９ 水切り
Claims (15)
- 蓄熱カプセルであって、
シラスで形成される有孔中空体と、
前記シラスバルーンの中空部および／または外殻に担持され、固体と液体との問の相変化により吸熱と放熱とが可能な潜熱蓄熱材料と、
前記ＰＣＭを担持したＰＣＭ担持シラスバルーンの周りに被覆され、吸水性を有する無機化合物粉末からなる下地処理層と、前記下地処理層を覆う合成樹脂で形成される少なくとも１層のシール層と、
を備えることを特徴とする蓄熱カプセル。 - 請求項１に記載の蓄熱カプセルであって、
前記ＰＣＭは、無機水和塩であることを特徴とする蓄熱カプセル。 - 請求項２に記載の蓄熱カプセルであって、
前記ＰＣＭは、塩化カルシウム６水和物で、あることを特徴とする蓄熱カプセル。 - 請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄熱カプセルであって、
前記下地処理層は、化学反応により非水溶性物質を生成する無機化合物であることを特徴とする蓄熱カプセル。 - 請求項４に記載の蓄熱カプセルであって、
前記下地処理層は、無水硫酸ナトリウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム水和物から選ばれる少なくとも１つの無機化合物であることを特徴とする蓄熱カプセル。 - 請求項１に記載の蓄熱カプセルであって、
前記少なくとも１層のシール層は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エボキシ樹脂またはシリコーン樹脂から選択される樹脂材で各々形成されていることを特徴とする蓄熱カプセル。 - 請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄熱カプセルであって、
前記ＰＣＭは、前記シラスバルーンに質量比率で１５．５％以上複合担持されていることを特徴とする蓄熱カプセル。 - 請求項１から７のいずれか１つに記載の蓄熱カプセルを配合したことを特徴とする壁材。
- 蓄熱カプセルの製造方法であって、
シラス粉末を焼成して発泡させることにより、シラスバルーンを形成するシラスバルーン形成工程と、
前記シラスバルーン形成工程で形成されたシラスバルーンに、固体と液体との間の相変化により吸熱と放熱とが可能なＰＣＭを融解させて担持させる担持工程と、
前記担持工程後、前記ＰＣＭが含有されたＰＣＭ担持シラスバルーンの周りに、非水溶性または難水溶性の無機化合物粉末で被覆した下地処理層を形成する下地処理層形成工程と、
前記下地処理層形成工程後、合成樹脂でシール層を形成するシール層形成工程と、
を備えることを特徴とする蓄熱カプセルの製造方法。 - 請求項９に記載の蓄熱カプセルの製造方法であって、
前記シラスバルーン形成工程において、前記シラス粉末の粒径は、６３μｍオーバー且つ２５０μｍアンダーであることを特徴とする蓄熱カプセルの製造方法。 - 請求項９又は１０に記載の蓄熱カプセルの製造方法であって、
前記シラスバルーン形成工程において、焼成後に液体中で浮沈分離して、浮水するシラスバルーンを選別することを特徴とする蓄熱カプセルの製造方法。 - 請求項９から１１のいずれか１つに記載の蓄熱カプセルの製造方法であって、
前記シラスバルーン形成工程において、焼成後にふるい分けをして、粒径が１５０μｍオーバーのシラスバルーンを選別することを特徴とする蓄熱カプセルの製造方法。 - 請求項９から１２のいずれか１つに記載の蓄熱カプセルの製造方法であって、
前記担持工程において、ゲ−ジ圧で−０．１ＭＰａから−０．０５ＭＰａに減圧して担持させることを特徴とする蓄熱カプセルの製造方法。 - 請求項９から１３のいずれか１つに記載の蓄熱カプセルの製造方法であって、
前記含有工程において、ゲ−ジ圧で−０．０１ＭＰａから−０．０５ＭＰａに減圧して担持させた後、一定時間大気圧雰囲気で保持することを特徴とする蓄熱カプセルの製造方法。 - 請求項９から１２のいずれか１つに記載の蓄熱カプセルの製造方法であって、
前記含有工程において、常圧下で溶融した前記ＰＣＭと前記シラスバルーンを容器内で混錬することにより、前記シラスバルーンにＰＣＭを担持させることを特徴とする蓄熱カプセルの製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| CN113136170A (zh) * | 2020-01-20 | 2021-07-20 | 中国科学院青海盐湖研究所 | 基于原位沉淀二次包覆的水合盐-多孔材料复合物及其制备方法和应用 |
| CN113308228A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-08-27 | 南京航空航天大学 | 一种多孔复合钙基颗粒及其制备方法和应用 |
| CN113681684A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-23 | 福泉环保城发展有限公司 | 一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法 |
| CN113796945A (zh) * | 2021-10-29 | 2021-12-17 | 苏州海宇新辰医疗科技有限公司 | 一种冷冻消融管 |
-
2017
- 2017-04-12 JP JP2017078878A patent/JP6967264B2/ja active Active
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