JP2852530B2 - 蓄熱材 - Google Patents

蓄熱材

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JP2852530B2 JP1203507A JP20350789A JP2852530B2 JP 2852530 B2 JP2852530 B2 JP 2852530B2 JP 1203507 A JP1203507 A JP 1203507A JP 20350789 A JP20350789 A JP 20350789A JP 2852530 B2 JP2852530 B2 JP 2852530B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は蓄熱材に関し、更に詳しくはパラフィン類を
主成分として用いた蓄熱材に関する。
〔従来の技術〕
従来蓄熱材はその原理から物質の顕熱を利用するも
の、物質の相変化潜熱を利用するもの、物質の化学反応
熱を利用するもの等がある。現在実用的な面より物質の
相変化潜熱を利用する蓄熱材が注目を集めており、蓄熱
式空調機器、蓄熱式建材、各種保温器具や装置等に利用
されつつある。
この相変化潜熱を利用する蓄熱材の一つとしてパラフ
ィン等の有機物質を用いた所謂有機蓄熱材がある。この
有機蓄熱材は使用中に過冷却、相分離等の難点が少な
く、長期寿命に優れているので従来から注目されてい
る。
元来、潜熱型蓄熱材は無機系、有機系を含め固体から
液体への相変化時に蓄熱し、液体から固体への相変化時
に放熱する。このためこれ等潜熱型蓄熱材を利用するた
めには液化時に流動して漏れないような形態を保つよう
な配慮が要求される。このための密閉容器や袋に収納す
る方法では、充分なる強度を有する容器等を使用すれば
コストが高く実用的ではなく、また簡易的なものにすれ
ば容易に破損して液が漏れたり溢れたりする恐れがあり
長期間使用する点では問題が生じる。
従って容器に収納する手段に代わって(イ)多孔質物
質内に収納する、(ロ)マイクロカプセル化する等の方
法が提案され、またこれ等を組合わせた方法が使用され
つつある。更にはまた(ハ)ポリオレフィン、通常は架
橋ポリオレフィンに収納させてカプセル中に閉じ込める
方法も提案されている。
しかしながら上記各方法によってもパラフィン等の滲
み出しが完全には防止出来ずに大きな問題となってお
り、その他製造上の工程が複雑でコスト高となったり、
単位体積当たりの蓄熱材の含有量が減少する等の問題が
生じる。更に上記(ロ)のマイクロカプセル化する方法
ではカプセル間に空間が生じ、この空間の存在により単
位体積当たりの蓄熱性能が低下する。
またその他の従来方法として結晶性ポリエチレン等の
結晶状ポリオレフィンに練り込む方法も知られている
が、取扱い上の難点がある。たとえば硬くて取扱いが困
難であったり、通常の取扱い中に破損したりする。更に
高温でパラフィン等が相分離して滲み出す難点も生じ、
これを防止するためには容器を強固なものとする必要が
あり実用的ではない。
一般に蓄熱材は、限られた空間に設置されることが多
く、特に蓄熱材の好ましい用途である蓄熱式床暖房装置
の場合等ではその設置空間は極めて限定され、単位体積
当たりの蓄熱量が少しでも大きいことが強く要望されて
いる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明が解決しようとする課題は、従来の有機蓄熱材
の上記難点を解消することであり、更に詳しくは使用温
度域で30kcal/kg以上、好ましくは35kcal/kg以上の高レ
ベルの潜熱を有する有機質蓄熱材料であって、用いたパ
ラフィン類の最高結晶転移温度(Tmax、後記するように
多くの場合、融点に該当する。)以上においても溶融、
滴下、相分離、液体のブリードがなく、しかもTmax以下
(パラフィン類は、固体状を呈する。)でも脆くなく、
シート状に成形しても割れることがなく適度な柔軟性を
有する蓄熱材を開発することである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題はパラフィン類、炭化水素ゴム、好ましくは
パラフィン類100重量部に対し5〜30重量部及び炭化水
素ゴムの架橋剤を炭化水素ゴム100重量部に対し、0.5〜
20重量部含有して成る組成物を架橋(但しシラン系化合
物による架橋を除く)し、これを蓄熱剤として使用する
ことにより解決される。
〔発明の作用〕
本発明に於いては、パラフィン類に炭化水素ゴムを配
合し、これを架橋させることを要旨としている。炭化水
素ゴムの作用により適度の弾性及び柔軟性を賦与し、蓄
熱剤がパラフィン類のTmax以下の低温に於いても脆くな
く、またシート状に成形しても容易に割れることがな
い。また炭化水素ゴムを架橋することにより、蓄熱材は
パラフィン類のTmax以上となっても溶融、滴下、相分
離、ブリード等がなく極めて優れた性能を示す。
本発明に於いて使用されるパラフィン類としては、JI
S K 7121(プラスチックの転移温度測定方法)に従って
測定したTmaxが使用温度、即ち室温〜100℃好ましくは
室温〜80℃前後の温度域にある有機化合物が使用され
る。但しこの際の室温とは、本発明の蓄熱材がその稼働
中に遭遇する最低温度を意味する。
パラフィン類の好ましい具体例としては、各種パラフ
ィン、ロウ、ワックスをはじめ、ステアリン酸、パルミ
チン酸等の脂肪酸やポリエチレングリコール等のアルコ
ール類を例示することが出来、これ等1種が単独で、ま
たは2種以上の混合物として使用される。
上記した使用温度において、パラフィン類のあるもの
は唯1つの結晶転移温度を有し(この場合はその温度が
Tmaxとなる。)、またあるものは2種以上の多数の結晶
転移温度を有する。2種以上のパラフィン類の混合物も
2以上の多数の結晶転移温度を有する場合が多い。それ
らの場合においては、最高の結晶転移温度がTmaxに該当
する。本発明で使用するパラフィン類は、必ずしも明確
な融点(全体が固体から液体に相変化する温度)を示す
ものに限定しないが、多くのパラフィン類については、
一般にTmaxが融点に該当する。使用温度において、2以
上の多数の結晶転移温度を有するパラフィン類の場合、
それら全ての結晶転移温度を蓄熱に利用することが出来
る。
本発明に於いて使用される炭化水素ゴムとしては、天
然ゴム、SBR、BR、IR、IIR、EPM、EPDM、エチレン酢酸
ビニル共重合体ゴム等があげられ、これ等は1種または
2種で用いられる。この炭化水素ゴムはパラフィン類10
0重量部に対し、5〜30重量部、好ましくは10〜20重量
であり、5重量部に達しない場合は柔軟性が低下して脆
くなる傾向があり、また30重量部よりも多くなると蓄熱
材としての単位体積当たりの蓄熱量の低下を来す。
上記炭化水素ゴムを架橋するために使用する架橋剤と
しては、該ゴムを架橋させうるものであれば広く使用出
来、天然ゴム、SBR、BR、IR、IIR、EPM、EPDMでは硫黄
系加硫剤が好ましく用いられ、また天然ゴム、SBR、IIR
ではp−キシレンジオキシム等のオキシム類も使用出来
る。また天然ゴム、EPM、EPDM、エチレン酢酸ビニル共
重合体ゴムではジクミルパーオキサイド等の有機過酸化
物架橋剤も用いることが出来る。架橋剤の使用量は炭化
水素ゴム100重量部に対し、0.5〜20重量部程度である。
また本発明に於いては、必要に応じ硫黄系架橋剤を用
いる場合に加硫促進剤を使用することも出来る。この加
硫促進剤としては、たとえばジフェニルグアニジン等の
グアニジン系促進剤、2−メルカプトベンゾチアゾール
等のチアゾール系促進剤、テトラメチルチウラムジスル
フィド等のチウラム系促進剤を例示出来、その他アルデ
ヒド−アミン系化合物、アルデヒド−アンモニア系化合
物、ジチオカルバメート系化合物等も使用することが出
来る。更には酸化亜鉛等の金属酸化物、トリエタノール
アミン等のアミン類も使用出来る。
オキシム類を架橋剤として使用した場合には、硫黄、
上記加硫促進剤の他に酸化鉛を助剤として使用すること
が好ましい。
有機過酸化物を架橋剤として用いた場合には、硫黄、
オキシム類、上記加硫促進剤の他にビニル−トリス(β
−メトキシエトキシ)シラン等のシラン系カップリング
剤、アクリルエステル系化合物等を架橋助剤として使用
することもできる。
この架橋助剤の使用量は、適度の架橋度を得るに適し
た量で適宜に使用されれば良く、通常炭化水素ゴム100
重量部に対し、0〜30重量部程度である。
炭化水素ゴムを架橋するに際しては、その架橋度はJI
S C3 3005に従って測定して1%以上、好ましくは2%
以上である。架橋度が1%以上、好ましくは2%以上と
することより、蓄熱材の温度が使用したパラフィン類の
Tmax以上となっても溶融や滴下することなく形状保持を
可能とする。
本発明に於いては更にこの種成分に必要に応じ添加さ
れる公知の各種の添加剤を配合することが出来る。たと
えば老化防止剤、酸化防止剤、着色剤、顔料、帯電防止
剤等の他、用途に応じて防黴剤、難燃剤、防鼡剤を、さ
らには伝熱性向上のために金属粉、金属繊維、金属酸化
物、カーボン、カーボンファイバー等を使用することが
出来る。
本発明の蓄熱剤組成は、ロールミル、バンバリーミキ
サー等、従来のゴム用混練機を用いて混合混練出来、プ
レス成形機、押出成形機、射出成形機等、通常の成形機
を用いて所望の形状に成形しうる。
その成形形状としては、シート状をはじめ粒状、ペレ
ット状等各種の形状となし得るが、上記で説明した通り
特にシート状が好ましい。
本発明蓄熱材はその使用に際しては、原則的には従来
のこの種蓄熱材の使用態様がすべて採用出来るが、特に
シート状の本発明蓄熱材を防護フィルム、たとえばポリ
エチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンのフィルム
等で被覆し、この上から更にアルミニウムの如き金属箔
を用いて均熱化層を設けるのが好ましい。
〔実施例〕
以下に実施例を示して本発明を一層詳しく説明する。
実施例1〜5、比較例1〜3 第1表に示す各蓄熱材組成を2本ロールで混練混合
し、プレス架橋して130mm×110mm×2mm厚の実施例1〜
5、比較例1〜3の板状(シート状)蓄熱材を得た。プ
レス架橋条件は、炭化水素ゴムとして天然ゴムを用いた
実施例1及び比較例1では150℃×30分、EPDMを用いた
実施例2〜5及び比較例2〜3では165℃×30分とし
た。
得られた蓄熱材について、第1表に示す特性を以下の
方法で測定し、結果を第1表に示した。尚架橋度はJIS
C 3005によって測定した。
最大蓄熱温度:本発明蓄熱材は、使用したパラフィン
類の示す結晶転移温度特性が反映した蓄熱特性を示す。
最大蓄熱温度とは、最も大きな蓄熱あるいは吸熱を示す
温度であって、多くの場合パラフィン類のTmaxまたは融
点おいて、あるいはその近傍温度で現れる。この温度を
JIS K 7121に準じてDSC装置で測定した。
蓄熱量:JIS K 7122に準じてDSC装置により融解熱(kJ
/kg)を測定し、kcal/kgに換算して表示した。
柔軟性:蓄熱材を10mm巾の短冊状に切り取り、両端を
把持して90度で曲げ、破損するかどうかを調べて破損の
ないものを良とした。
形状保持性:実用上想定される最高温度域までオーブ
ン中で加熱した状態(最大蓄熱温度以上で蓄熱した状
態)を目視観察し、形状的に見て略原形を保っているも
のを良とした。不良は溶融したものである。
滲み出し:形状保持性が良であった蓄熱材についてポ
リエチレンフィルム袋中に封入し、所定温度に24時間放
置してパラフィン類が分離しているかどうかを目視観察
した。ほとんど異常のないものを良とした。不良は明ら
かに分離が認められるものである。
測定結果を第1表に示す。比較例1〜3は蓄熱量が不
足するか、あるいは他の特性が不充分である。これに対
し、実施例1〜5はいずれも蓄熱量が35kcal/kg以上で
非常に高レベルであり、他の特性も満足できるものであ
る。
尚、第1表中の(注1)〜(注5)は夫々下記のもの
である。
(注1):日本精蝋社製、商品名「115゜Fパラフィン」
融点47℃ (注2):大内新興化学社製、商品名「サンノック
N」、融点60℃、比重0.9 (注3):三洋貿易社販売、商品名「SMR−5L」 (注4):住友化学社製、商品名「エスプレン301」、
エチレン比率65% (注5):2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン
ポリマー 実施例6 実施例2の蓄熱材組成を、実施例2と同じ方法で混練
混合し、プレス架橋して800mm×250mm×20mm厚の板状蓄
熱材を得た。
これを0.1mm厚のポリエチレンシート袋中に封入し、
さらにポリエチレン/アルミニウム/ポリエステル(30
μm/25μm/25μm)の三層アルミラミネートシートでヒ
ートシールにより封入して蓄熱ボードを作製した。この
蓄熱ボード2枚の間に100V、67Wの発熱線ヒータを挿入
した構造のサンドイッチ体を作製し、該サンドイッチ体
を床材とその下に設けた断熱材層との間に配置して蓄熱
式床暖房ユニットを構成した。
この蓄熱式床暖房ユニット中の上記発熱線ヒータに、
8時間通電−その後16時間は電源切断、の工程を1サイ
クル(24時間)とする通電サイクルを課して床面温度を
連続測定した結果、28℃に昇温した後は26〜28℃で24時
間経過後も安定していた。
〔発明の効果〕
本発明の蓄熱材は、30kcal/kg以上、好ましくは35kca
l/kg以上の高レベルの潜熱を有し、しかも使用したパラ
フィン類のTmaxまたは融点以上においても溶融、滴下、
相分離、液体のブリード等がなく、しかも融点以下でも
脆くなく、シート状に成形しても割れることかなく適度
な柔軟性を有する。上記実施例では暖房用に用いた場合
を示したが、特に本発明のシート状蓄熱材は非常に柔軟
であるので、身体保温用を始めとし、座席シート、各種
機器保温用等にも広範囲に採用出来極めて利用価値が高
い。勿論本発明の蓄熱材は、深夜電力を利用する蓄熱式
床暖房にも好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09K 5/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パラフィン類100重量部、炭化水素ゴム5
    〜30重量部、及び該ゴム100重量部に対して0.5〜20重量
    部の炭化水素ゴム架橋剤からなる組成物を架橋(但しシ
    ラン系化合物による架橋を除く)してなることを特徴と
    する蓄熱材。
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