JP2524988B2

JP2524988B2 - 複合蓄熱体

Info

Publication number: JP2524988B2
Application number: JP62007727A
Authority: JP
Inventors: 康順佐々木; 富夫松本
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1987-01-16
Filing date: 1987-01-16
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2011-08-14
Also published as: JPS63178191A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は複合蓄熱体に関し、特に、全体を小型とす
ることのできる複合蓄熱体に関するものである。

〔従来技術およびその問題点〕

一般に、冷房および暖房用の蓄熱材料は、蓄熱材料の
単体では役に立たず、熱交換系のシステムとして機能し
ているので、一般には熱媒体の通路に置く場合か、ある
いは蓄熱材層に熱交換器を入れて置く場合のように外部
熱源との間の熱交換を必要としている。

このために冷房および暖房装置の全体が大型化してし
まいコスト高となり、特に、蓄熱材料を保温材や家庭用
暖房器として使用している場合には小型とすることが要
求されているにも係わらず大型化してしまうという問題
点を有していた。

この発明は前記のような従来のもののもつ問題点を解
決したものであって、全体を小型とすることのできる複
合蓄熱体を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するためにこの発明は、導電性高
分子材料と潜熱型蓄熱材とを複合するとともに、前記導
電性高分子材料に電極を設けて通電・発熱可能とした手
段を採用したものである。また、前記導電性高分子材料
は、ゴム、樹脂等の高分子材料中に金属、カーボンブラ
ック等の導電性粒子を分散・混合してなる手段を採用し
たものである。さらに、前記導電性高分子材料は、ゴ
ム、樹脂等の高分子材料に導電性皮膜、金属を積層して
なる手段を採用したものである。さらに、前記導電性高
分子材料と前記潜熱型蓄熱材とは、導電性高分子材料中
に蓄熱材粉末を分散・混合して複合した手段を採用した
ものである。そして、前記導電性高分子材料と前記潜熱
型蓄熱材とは、導電性高分子材料中に表面に硝酸セルロ
ースによる薄膜を形成してカプセル化した蓄熱材粉末を
分散・混合して複合した手段を採用したものである。

〔作用〕

この発明は前記の手段を採用したことにより、成形し
易く任意の形状とすることができるとともに、長時間に
渡って保温効果を発揮することができることとなる。

〔実施例〕

以下、図面に示すこの発明の実施例について説明す
る。

この発明は、複合蓄熱体を潜熱型蓄熱材と導電性高分
子材料とから構成するものであり、まず、この発明で用
いられる潜熱型蓄熱材の例としては、有機系にあって
は、炭素数が10以上の直鎖状炭化水素、連鎖の高級アル
コール、連鎖の脂肪酸、連鎖の脂肪酸エステルなどがあ
り、潜熱量は30〜50cal/gである。

また、無機系では多くの水和物にみられ、例えば、塩
化カルシウム・６水和物、炭酸ナトリウム・10水和物、
硫酸ナトリウム・10水和物、リン酸水素２ナトリウム・
12水和物、硝酸亜鉛・６水和物、硝酸カルシウム・６水
和物、チオ硫酸ナトリウム・５水和物、硝酸ニッケル・
６水和物、酢酸ナトリウム・３水和物等があり、潜熱量
は30〜90cal/gである。

また、導電性高分子材料としては、高分子材料の中に
導電性粒子を充填することにより、体積固有抵抗値が10
^-3〜10³Ω・cmの材料を用いる。

この場合、抵抗値は前記導電性粒子として金属を用い
た場合には、その充填量を変えることにより10^-3〜10³
Ω・cmの範囲で調整することができ、また、カーボンブ
ラックを用いた場合には10⁰〜10³Ω・cmの範囲となる。

上記の場合、導電性粒子の充填量が増えるにつれて抵
抗値が低くなり、そして、充填された導電性粒子の連鎖
を通して電気が流れることとなる。

この導電性粒子分散モデルを第１図に示し、電圧の印
加方向は任意である。

また、導電性粒子を充填する場合でなく、第２図に示
すように高分子材料１と導電性皮膜または金属板２との
積層を行なった場合であっても良いものである。

上記の各場合の発熱量は通常のジュール熱であるので
電圧に比例し、電流の２乗に比例することとなる。

蓄熱材の高分子材料への分散方法としては、高分子材
料が液状（オリゴマーまたは未架橋）または溶液の場合
には、簡単な撹拌装置により混ぜることが可能である。

例えば、CH₃COONa・3H₂O−NaHPO₄系蓄熱材の粉末（平
均粒径0.15mm）をEPDMのトルエン溶液に分散することが
でき、高分子材料がロールミルなどの混合機が使える場
合、すなわち、ゴム状物質であれば、このような方法で
も良いものである。

また、高分子材料中に分散しないで蓄熱材と積層した
り、蓄熱材を高分子膜（シート）で包み込んでも良いも
のである。

但し、蓄熱材と複合する高分子材料は蓄熱材が加熱さ
れて液状となった時、その流失を抑制する機能をもって
いなければならず、そのために、高分子材料のガラス転
移温度が蓄熱材の融点よりも高いこと、高分子材料の融
点が蓄熱材の融点よりも高いこと、および、高分子材料
は熱硬化型または加硫可能なゴムであって三次元網目構
造であること、のうちの１つ以上の条件が必要となる。

また、保温材を用いる場合に、保温材は、一般的には
熱伝導率の小さいものが有効であり、高分子材料、セラ
ミックスおよび多孔質材料、不織布などが用いられる。
保温材を用いることにより、放熱速度を小さくすること
ができる。

したがって、蓄熱材から放出された熱が徐々に使える
ようになるので、長時間に渡って所定の温度に保つこと
ができるが、この場合の温度上昇は低くなるものであ
る。

［実験例−１（ａ）］まず、この実験で使用したEPDMの配合組成を示すと、 EP（エチレンプロピレンゴム）22 ……100 重量部（日
本合成ゴム製）ケッチンブラックEC……15 重量部亜鉛華（特３号） ……５重量部Ｓ ……1.5重量部促進材ペンタメチレンジチオカルバミン酸ヒペリジン塩……２
重量部上記組成のEPDMを200gと、トルエン1000gとを２の
撹拌機付きフラスコに入れ、EPDMが十分溶解するまで撹
拌した（24時間）。

つぎに、蓄熱材としてCH₃COONa・3H₂O/NaHPO₄（重量
比96/4）の粉末（平均粒径0.15mm）を90gを加え、１時
間、撹拌混合した。

混合後、この溶液をテフロン平板型に流し込みトルエ
ンを減圧下（40mmHg）にて蒸発させ、100×60×20mmの
板状に成形し、そして、この板を10kg/cm²の圧力下で80
℃にて30分間熱処理することで前記EPDMを加硫して複合
蓄熱体を得た。

この複合蓄熱体の成形シートに電極用の銀ペースト
｛ドータイトＤ−550（藤倉化成（株）製）｝を5mm巾塗
布し、リード線を出し、50Hz、20Vの交流を印加した
（第３図参照）。

この交流の印加後のシートの測温点での温度変化を第
４図に示す。

この場合、蓄熱材の融点は58.5℃、高分子材料として
EPDM（加硫シート、寸法、100×50×10mm）とした。

そして、実験の結果として、比較例−１（実験例−１
（ａ）のうちの蓄熱材を含まないゴムシート）と比較す
ると蓄熱材の潜熱により一定の温度を維持していること
がわかり、効果が認められた。

［実験例−１（ｂ）］前記実験例−１（ａ）で作成した蓄熱体を、多孔率40
％のPTFEシート（厚さ1.5mm）で被覆した複合蓄熱体を
得た。

前記実験例−１（ａ）と同様に、複合蓄熱体の表面の
中央部の測温点での温度を測定したところ、第４図に示
すように、保温性があり、蓄熱材の放熱による温度上昇
を長時間に渡って維持していることが確かめられた。

但し、表面温度は実験例−１（ａ）に比べて低いが、
長時間に渡って一定の温度を保持した。

また、前記実験例−１（ｂ）において、比較例として
は実験例−１（ａ）のうちの蓄熱材を入れないゴムシー
トを作成し、加熱、放熱を同様に、ゴム表面の中央部の
測温点での温度計測により調べ、この結果、通電停止後
に10秒で温度の低下が見られた。

これは実験例−１（ａ）の比較例−１と同様である。

すなわち、上記実験例−１（ａ）にあっては導電ゴム
と蓄熱材とで複合蓄熱体を構成したものであり、また、
実験例−１（ｂ）にあっては導電ゴムと蓄熱材と保温材
とで複合蓄熱体を構成したものであり、そして、比較例
−１としては加硫されている導電ゴムのみを用いた。

［実験例−２］まず、この実験で使用したポリエチレン組成物の組成
を示すと、ポリエチレン（マーレックス50） ……70重量部ポリエチレン（ヘキストPA560） ……30重量部ケッチンブラック ……16重量部上記組成のポリエチレン組成物200gと、トルエン1000
gとを２の撹拌機付きフラスコに入れ、液温を110℃に
してポリエチレンをトルエンに十分溶解するまで撹拌し
た（２時間）。

つぎに、硝酸セルロースを1g加えて溶解し、続いて、
蓄熱材CH₃COONa・3H₂O/NaHPO₄（重量比96/4）の粉末
（平均粒径0.15mm）を90g加え、１時間、撹拌混合し
た。

前記蓄熱材は、80℃で溶解し、球状になり、ポリエチ
レンのトルエン溶液中に分散していた。この混合物を80
℃に保温してある金型に流し込み、トルエンを蒸発し、
100×100×2mmのシートを作成した。このようにして得
られた複合蓄熱体を前記実験例−１（ａ）および実験例
−２（ｂ）と同様にリード線を出し、50Hz、25Vの交流
を印加して発熱、放熱特性を測定した。

この交流の印加後のシートの温度変化を第５図に示
す。

この場合、PE（ポリエチレン）の融点は126℃、蓄熱
材の融点は58℃である。

また、比較例−２としては実験例−２の蓄熱材および
硝酸セルロースを含まないものを用いた。

そして、実験の結果として比較例−２と比較すると温
度の下降に長時間を要し、保温効果が認められた。

［実験例−３］前記実験例−２と同じポリエシレン組成物400gを160
℃に保温したニーダーに入れ、これに蓄熱剤としてカル
ナバワックス２号（融点82〜85.5℃）200gを入れ、40r
・ｐ・ｍで10分間混合した。

この混合物を取り出し、熱プレス法により、100×100
×10mmの板状に成形し、そして、前記各実験例と同様に
リード線を出し、50Hz、30Vの交流を印加し、発熱、放
熱特性を測定した。

この交流の印加後のシートの温度変化を第６図に示
す。

この場合、比較例−３として前記実験例−２と同様な
ポリエチレン（PE）組成物を熱プレス法により100×100
×10mmの板状に成形したものを用いた。

そして、実験の結果、比較例−３と比較すると温度の
下降に長時間を要し、保温効果が認められた。

〔発明の効果〕

この発明は前記のように構成したことにより、導電性
高分子材料に通電すると、導電性高分子材料が発熱する
とともに、導電性高分子材料の発熱によって蓄熱材が加
熱されて融解し、蓄熱材に熱が蓄えられることになる。
したがって、冷暖房装置等の発熱体として用いることが
できる。この場合、導電性高分子材料の易成形性によ
り、全体を所望の形状（例えばシート状等）に形成する
ことができるので、全体を小型化することができ、小型
化が要求される家庭用の冷暖房装置等の発熱体としても
有効に用いることができることになる。また、導電性高
分子材料と潜熱型蓄熱材とを、導電性高分子材料中に蓄
熱材粉末を分散・混合等して複合した場合には、熱サイ
クルによる蓄熱材の凝集を防止することができ、全体に
渡って均一に放熱させることができる。さらに、導電性
高分子材料と潜熱型蓄熱材とを、導電性高分子材料中に
表面に硝酸セルロースにより薄膜を形成してカプセル化
した蓄熱材粉末を分散・混合した場合には、成形時にお
ける分散状態の変化を抑えることができ、全体に渡って
均一に放熱させることができることになる等の優れた効
果を有するものである。

【図面の簡単な説明】第１図は導電性粒子の分散モデルを示す図、第２図は導
電性高分子材料と導電性皮膜または金属板との積層状態
を示す図、第３図は成形シートを示す図、第４図は実験
例−１の結果を示す図、第５図は実験例−２の結果を示
す図、第６図は実験例−３の結果を示す図である。１……導電性高分子材料２……導電性皮膜または金属板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性高分子材料と潜熱型蓄熱材とを複合
するとともに、前記導電性高分子材料に電極を設けて通
電・発熱可能としたことを特徴とする複合蓄熱体。
【請求項２】前記導電性高分子材料は、ゴム、樹脂等の
高分子材料中に金属、カーボンブラック等の導電性粒子
を分散・混合してなる特許請求の範囲第１項記載の複合
蓄熱体。
【請求項３】前記導電性高分子材料は、ゴム、樹脂等の
高分子材料に導電性皮膜、金属を積層してなる特許請求
の範囲第１項記載の複合蓄熱体。
【請求項４】前記導電性高分子材料と前記潜熱型蓄熱材
とは、導電性高分子材料中に蓄熱材粉末を分散・混合し
て複合した特許請求の範囲第１項記載の複合蓄熱体。
【請求項５】前記導電性高分子材料と前記潜熱型蓄熱材
とは、導電性高分子材料中に表面に硝酸セルロースによ
る薄膜を形成してカプセル化した蓄熱材粉末を分散・混
合して複合した特許請求の範囲第１項記載の複合蓄熱
体。