JP6517909B1 - 蓄冷／蓄熱シート及び蓄冷／蓄熱シート生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロカプセルと熱伝導材料とを熱可塑性樹脂に混合して形成されるシートと、当該シートの一方の面に熱伝導シートとを備えることで、蓄冷／蓄熱効率を向上することができる蓄熱／蓄冷シートを提供する。【解決手段】主材料としての熱可塑性樹脂に、状態変化により蓄冷及び蓄熱を可能とする蓄冷／蓄熱材料が内包されたマイクロカプセル１１と、当該マイクロカプセル１１よりも熱伝導率が高い熱伝導材料として窒化アルミニウム１２とが混合されて形成されるシート体１５と、シート体１５の一方の面に配設され、前記マイクロカプセル１１及び窒化アルミニウム１２よりも熱伝導率が高い伝熱シート１６とを備えるものである。【選択図】図２

Description

本発明は、マイクロカプセルを利用した蓄冷／蓄熱シートに関する。

物質の状態変化を利用して蓄熱／蓄冷を行うことができる材料（例えば、パラフィン等）をメラミン樹脂等のカプセルで内包したマイクロカプセルが知られており、このマイクロカプセルが混合された断熱材や冷却材が利用されている。

このマイクロカプセルを断熱材や冷却材として利用する際に、マイクロカプセル自体は熱伝導率が良くないため、熱が内部の方まで侵入することができず、マイクロカプセルが潜在的に有する十分な蓄熱／蓄冷の機能を発揮することができないという問題がある。

上記のような問題に関連して、シリコーン樹脂にマイクロカプセルを混合する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１に示す技術は、オルガノポリシロキサン（２１）と熱伝導性粒子（２３，２４）と蓄熱材を含み、蓄熱材は融点０〜１００℃の蓄熱物質をマイクロカプセル化した蓄熱材粒子（２２）であり、オルガノポリシロキサン１００重量部に対して熱伝導性粒子（２３，２４）を１００〜２０００重量部含み、熱伝導率が０．２〜１０Ｗ／ｍ・Ｋであり、この蓄熱性シリコーン材料（２０）はシリコーンベースポリマー成分（Ａ）と架橋成分（Ｂ）と触媒と熱伝導性粒子と、マイクロカプセル化した蓄熱材粒子（２２）を（Ａ＋Ｂ）成分合計１００重量部に対して１００〜５００重量部を混合し架橋させて得るものである。

なお、シリコーンゴムシートに対してエンボス加工されたエンボスシートでラミネートすることで空気を排除する技術が特許文献２に開示されている。

特開２０１４−２０８７２８号公報 特開２０１５−６５４０３号公報

特許文献１に示す技術は、蓄熱性シリコーン材料に熱伝導性粒子と蓄熱材とを含むことで、熱伝導の効率を上げているが、蓄熱された熱を放出する手段がないため、処理対象物の冷却を十分に行うことができない。

また、マイクロカプセルと熱伝導性材料とが混合された蓄熱／蓄冷シートを利用する場合に、処理対象物に対して、蓄熱／蓄冷シートが直接接触するように貼着して使用することで、効率よく蓄熱／蓄冷シートを機能させることが可能となる。しかしながら、一般的に蓄熱／蓄冷シートを対象物に貼着する際には、接着剤等の接着層を介在させる必要があり、この接着層により蓄熱／蓄冷効率が下がってしまうため、接着層が熱伝導の抵抗となったり、蓄熱／蓄冷シートと接着剤との間で生じる熱伝導率の変化により、蓄熱／蓄冷シートの蓄熱／蓄冷が下がってしまう場合がある。特許文献１に示す技術においても、対象物に対して貼着して使用するような場合には接着層が必要となり、効率よく蓄熱／蓄冷をすることができない可能性がある。

さらに、マイクロカプセルの比重はシリコーン樹脂に比べて非常に軽いため、特許文献１に示すような割合でマイクロカプセルを混合した場合は、主材料であるシリコーン樹脂にマイクロカプセルを混練する際に大量の空気が混ざってしまい、混合させるのが極めて困難になってしまうという課題を有する。

なお、上記のようにシリコーン樹脂とマイクロカプセルとを混練する際に混ざった空気
やプレスの際にできる空気層により、表面にクレータ状の大きな孔が形成されてしまい、処理対象物との接触面積の減少や製品の性能低下の原因となってしまう。上記に示す特許文献２は、エンボスシートでラミネートすることで空気を排除するものであるが、この技術は、太陽電池モジュールを製造するためのものであり、蓄熱／蓄冷に関するものではない。

本発明は、マイクロカプセルと熱伝導材料とを熱可塑性樹脂に混合して形成されるシートと、当該シートの一方の面に放熱体とを備えることで、蓄冷／蓄熱効率を向上することができる蓄熱／蓄冷シートを提供する。

本発明に係る蓄熱／蓄冷シートは、主材料としての熱可塑性樹脂に、状態変化により蓄冷及び蓄熱を可能とする蓄冷／蓄熱材料が内包されたマイクロカプセルと、当該マイクロカプセルよりも熱伝導率が高い熱伝導材料とが混合されて形成されるシート体と、前記シート体の一方の面に配設され、前記マイクロカプセル及び前記熱伝導材料よりも熱伝導率が高い熱伝導シートとを備えるものである。

このように、本発明に係る蓄冷／蓄熱シートにおいては、主材料としての熱可塑性樹脂に、状態変化により蓄冷及び蓄熱を可能とする蓄冷／蓄熱材料が内包されたマイクロカプセルと、当該マイクロカプセルよりも熱伝導率が高い熱伝導材料とが混合されて形成されるシートと、前記シート体の一方の面に配設され、前記マイクロカプセル及び前記熱伝導材料よりも熱伝導率が高い熱伝導シートとを備えるため、熱可塑性樹脂の熱伝導率が良くない場合であっても、熱伝導材料によりシートの内部にまで確実に熱を伝導してマイクロカプセルの蓄冷／蓄熱機能を最大限に活かすことができると共に、熱伝導シートにより熱を放熱／吸熱して冷却／加熱効果を高めることができるという効果を奏する。

本発明に係る蓄熱／蓄冷シートは、少なくとも前記熱伝導シートが配設される側の面にエンボス加工がなされているものである。

このように、本発明に係る蓄熱／蓄冷シートにおいては、少なくとも前記熱伝導シートが配設される側の面にエンボス加工がなされているため、シートの表面積を大きくして放熱／吸熱の効率を上げることができるという効果を奏する。また、熱可塑性樹脂が、例えばシリコーン樹脂がゲル状態となった自己粘着性を有するような場合は、エンボスの凹部により生じる吸着力を利用して、シートを処理対象物に強固に貼着することが可能になるという効果を奏する。

本発明に係る蓄熱／蓄冷シートは、前記熱可塑性樹脂がゲル状のシリコーン樹脂であり、前記マイクロカプセルが前記シリコーン樹脂に対して８０％以下の割合で混合されているものである。

このように、本発明に係る蓄熱／蓄冷シートにおいては、ゲル状のシリコーン樹脂に、マイクロカプセルをシリコーン樹脂に対して８０％以下の割合で混合することで、ゲル状態のシリコーン樹脂が粘着性を保持することができ、接着剤を使うことなく処理対象物に直接貼着して、蓄熱／蓄冷効果を高めることができるという効果を奏する。

なお、マイクロカプセルを８０％よりも高い割合で混合した場合は、シリコーン樹脂のゲル状態を保つことができなくなり、自己粘着性がなくなることが発明者らにより明らかとなった。

本発明に係る蓄熱／蓄冷シートは、前記熱伝導性材料が前記熱可塑性樹脂に対して１０％以下の割合で混合されているものである。

このように、本発明に係る蓄熱／蓄冷シートにおいては、熱伝導性材料が熱可塑性樹脂に対して１０％以下の割合で混合されているため、シートの内部にまで効率よく熱を伝導させ、マイクロカプセルの機能を十分に発揮することができるという効果を奏する。

本発明に係る蓄熱／蓄冷シートは、前記マイクロカプセルの周囲に前記熱伝導材料が付着しているものである。

このように、本発明に係る蓄熱／蓄冷シートにおいては、前記マイクロカプセルの周囲に前記熱伝導材料が付着しているため、より効率よくマイクロカプセルに熱を伝導して蓄冷／蓄熱の効率を上げることができるという効果を奏する。

本発明に係る蓄熱／蓄冷シートは、前記熱伝導材料が、前記蓄冷／蓄熱シートの深さ方向に異なる割合で混合されているものである。

このように、本発明に係る蓄熱／蓄冷シートにおいては、熱伝導材料が、前記蓄冷／蓄熱シートの深さ方向に異なる割合で混合されているため、シートの表面付近では熱伝導効率を上げ、内部に行くにしたがって徐々に熱伝導効率を下げることとなり、シート内部に効率よく熱を伝導することが可能になるという効果を奏する。

本発明に係る蓄熱／蓄冷シートは、前記熱伝導材料の割合に応じて、前記マイクロカプセルの混合割合が前記蓄冷／蓄熱シートの深さ方向に異なるものである。

このように、本発明に係る蓄熱／蓄冷シートにおいては、前記熱伝導材料の割合に応じて、前記マイクロカプセルの混合割合が前記蓄冷／蓄熱シートの深さ方向に異なるため、熱伝導材料が多い領域においてはマイクロカプセルの割合を高くし、熱伝導材料が少ない領域においてはマイクロカプセルの割合を低くすることで、マイクロカプセルの蓄冷／蓄熱効率を格段に向上させることができるという効果を奏する。

本発明に係る蓄熱／蓄冷シートは、前記マイクロカプセルの粒径と前記熱伝導性材料の粒径との比率を５０：１〜５０：１．５とするものである。

このように、本発明に係る蓄熱／蓄冷シートにおいては、マイクロカプセルの粒径と熱伝導性材料の粒径との比率を５０：１〜５０：１．５とするため、熱伝導材料がマイクロカプセルの周囲の細かい隙間に入り込むことが可能となり、効率よく熱を伝導させることができるという効果を奏する。

本発明に係る蓄熱／蓄冷シートは、前記熱伝導シートが、前記マイクロカプセルよりも熱伝導率が高い熱伝導材料で形成される繊維であるものである。

このように、本発明に係る蓄熱／蓄冷シートにおいては、前記熱伝導シートが、前記マイクロカプセルよりも熱伝導率が高い熱伝導材料で形成される繊維であるため、シート表面における放熱／吸熱の効率を上げて、シート全体としての蓄熱／蓄冷効率を上げることができるという効果を奏する。

本発明に係る蓄熱／蓄冷シート生成方法は、熱可塑性樹脂とマイクロカプセルと当該マイクロカプセルよりも熱伝導率が高い熱伝導材料とを混合して蓄冷／蓄熱シートを生成する蓄冷／蓄熱シート生成方法において、前記熱可塑性樹脂、粉末状の前記マイクロカプセル及び前記熱伝導材料とを脱気しながら混合するものである。

このように、本発明に係る蓄熱／蓄冷シート生成方法においては、熱可塑性樹脂とマイクロカプセルと熱伝導材料とをを脱気しながら混合することで、マイクロカプセルの表面に形成される空気を排除して熱可塑性樹脂に確実で且つ分散させて混練することが可能になるという効果を奏する。また、混合中に脱気することで、無駄な空気を予め抜くことができ、樹脂中の空気を排除してプレス時に生じるクレータ状の空気孔を低減することができるという効果を奏する。

本発明に係る蓄熱／蓄冷シート生成方法は、混合された前記熱可塑性樹脂、前記マイクロカプセル及び前記熱伝導材料を表面がエンボス加工された成形板に押圧するものである。

このように、本発明に係る蓄熱／蓄冷シート生成方法においては、混合された前記熱可塑性樹脂、前記マイクロカプセル及び前記熱伝導材料を表面がエンボス加工された成形板に押圧するため、混合中に残留した空気が表面に出現した場合であっても、押圧によりエンボス加工されたシートがその空気を排除してクレータ状の孔をなくすことができるという効果を奏する。また、押圧する際に生じる空気層も同様に排除することが可能となる。

マイクロカプセルの機能を示す図である。 第１の実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートの内部構造を示す模式図である。 第１の実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートの表面形状を示す図である。 第１の実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートの形成工程を示すフローチャートである。 その他の実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートにおけるマイクロカプセルと熱伝導材料との構造を示す図である。 その他の実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートにおいて熱伝導材料の混合比率を変化させた場合の構造を示す図である。 その他の実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートにおいてマイクロカプセルの混合比率を変化させた場合の構造を示す図である。 実施例において、マイクロカプセルの混合割合を変えた場合の室温に対する冷却効果を示すグラフである。 実施例において、熱伝導シートの有無に応じた室温に対する冷却効果を示すグラフである。 実施例において、マイクロカプセルフィラーの混合率に対する蓄冷効果及び吸着力の結果を示す図である。 実施例において、マイクロカプセルの割合に応じた粘着性の程度を示す写真である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートについて、図１ないし図４を用いて説明する。本実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートは、熱可塑性樹脂に、状態変化により蓄冷及び蓄熱を可能とする蓄冷／蓄熱材料が内包されたマイクロカプセルと、このマイクロカプセルよりも熱伝導率が高い熱伝導材料とが混合されて形成されるシート体と、シート体の一方の面に配設され、マイクロカプセル及び熱伝導材料よりも熱伝導率が高い熱伝導シートとを備えるものである。なお、熱可塑性樹脂として、例えば、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。また、熱伝導材料として、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等を用いることができる。

図１は、マイクロカプセルの機能を示す図である。マイクロカプセルによる蓄冷／蓄熱は、物質の状態変化の際に必要となるエネルギーを利用するものであり、例えば、パラフィンのような有機化合物を蓄冷／蓄熱材料とし、これをメラミン、ウレタン、アクリル、ゼラチン等のカプセルに内包して形成されている。図１（Ａ）において、周囲の温度が低くなると、蓄冷／蓄熱材料が固体の状態となることで熱を放出する。一方、図１（Ｂ）において、周囲の温度が高くなると、蓄冷／蓄熱材料が液体の状態となることで熱を吸収する。すなわち、周囲の温度変化に応じて熱を蓄えたり放出したりすることで、蓄冷／蓄熱を実現することが可能となる。

図２は、本実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートの内部構造を示す模式図である。図に示すように、蓄冷／蓄熱シート１０は、熱可塑性樹脂中にマイクロカプセル１１と窒化アルミニウム１２とが均等に分散して混合されているシート体１５と、このシート体１５の一方の面に配設される伝熱シート１６とを備える。

上述したように、シリコーン樹脂にマイクロカプセルが混練された蓄冷／蓄熱シート１０においては、シート内部にまで十分に熱が伝導せずに、シートの内部に内在するマイクロカプセル１１を十分に機能させることができず、結果的にシート全体の蓄冷／蓄熱効率が低下してしまう場合がある。そのため、本実施形態においては、図２に示すように、マイクロカプセル１１と併せて、熱伝導性の材料（ここでは、窒化アルミニウム１２に相当）を熱可塑性樹脂に混合する。そうすることで、窒化アルミニウム１２を介して熱をシートの内部にまで十分に伝導することができ、シートの内部に内在するマイクロカプセル１１の機能を十分に活かすことが可能となる。

また、本実施形態においては、シート体１５の一方の面に熱伝導シート１６が配設されており、この熱伝導シート１６は、例えばアルミニウムのように、マイクロカプセル１１及び窒化アルミニウム１２よりもさらに熱伝導率が高いものである。すなわち、熱伝導シート１６をシート体１５の一方の面に配設することで、熱伝導シート１６を介しての放熱／吸熱が効果的に行われ、蓄冷／蓄熱シート１０の蓄冷／蓄熱効果をさらに高めることができる。特に、蓄冷／蓄熱シート１０を太陽光パネルの裏面などに熱伝導シート１６が外側となるように貼着することで、太陽光パネルの冷却効果を得ることができ、発電効率を上げることが可能となる。

なお、本実施形態に係る蓄冷／蓄熱シート１０は、図３に示すように、表面にエンボス加工が施されていてもよい。図３（Ａ）はエンボス加工あり、図３（Ｂ）はエンボス加工なしの場合のシート表面の写真である。表面のエンボスは後述する形成工程における成形板により形成することが可能であり、表面積を大きくすることで、吸熱及び放熱の効率を向上させることが可能となっている。

次に、上記蓄冷／蓄熱シートの形成方法について説明する。図４は、本実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートの形成工程を示すフローチャートである。まず、伝熱シート１６となるアルミ板とエンボスフッ素フィルムを重ねて配置した成形板を準備しておく（Ｓ１）。熱可塑性樹脂、マイクロカプセル１１及び窒化アルミニウム１２を準備する（Ｓ２）。なお、このとき、第２の実施形態において後述するように、熱可塑性樹脂がシリコーンの場合には、マイクロカプセル１１がシリコーンに対して８０％以下となるように準備する。Ｓ２の材料を混ぜ合わせ、真空混練器にて脱気しながら混練する（Ｓ３）。

ここで、マイクロカプセル１１の粉末は、熱可塑性樹脂に比べて比重が軽く粒径も小さいため、混練するのが極めて困難となってしまう。すなわち、マイクロカプセル１１の周囲に空気層が形成され、それが塊となってしまうため、熱可塑性樹脂に個々のマイクロカプセル１１の粉末が十分混練されない。そこで、ステップＳ３のように、混練中に空気を脱気することでマイクロカプセル１１の周囲に形成される空気層を除去し、個々のマイクロカプセル１１の粉末が効率よくシリコーン樹脂に混練することが可能となる。また、シート中に空砲が出来てしまうと、熱伝導率が悪くなるため、ステップＳ３のように脱気することで空砲が形成されるのを防止することが可能となる。

図４に戻って、材料が混練されると、ステップＳ１で準備した成形板に流し込む（Ｓ４）。成形温度８０度、成形時間９０分で成形処理を行う（Ｓ５）。温度が３０度以下に下がったらエンボスフッ素フィルムを剥がし、蓄冷／蓄熱シートが完成する。

なお、ステップＳ１の成形板に材料を流し込むことで、表面にエンボス加工を施すことができる。このとき、熱可塑性樹脂の内部に残留していた空気が押し出されて表面にクレータ状の気泡が出来てしまったり、押圧時には押圧面に空気層が生じてしまい、シートの表面に凹凸が形成されてしまう場合があるが、押圧力を加えることで、エンボス加工を確実に施すと共に、クレータ状の気泡や空気層をエンボスの隙間から除去して空気層が原因となって形成される表面の凹凸をなくすことができる。

また、本実施形態において、窒化アルミニウム１２の混合率を熱可塑性樹脂に対して１０％以下（熱可塑性樹脂の重量に対して、窒化アルミニウム１２の重量が１０％以下）となるように混練してもよい。そうすることで、シート内部にまで十分に熱を通しつつ、マイクロカプセル１１の蓄冷／蓄熱機能を最大限に機能させることが可能となる。

このように、本実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートにおいては、マイクロカプセルよりも熱伝導率が高い熱伝導材料が含まれるため、シートの内部にまで確実に熱を伝導して、熱伝導効率を上げることができると共に、一方の面に熱伝導シートを配設することで、放熱／吸熱効果を高め、蓄冷／蓄熱機能を最大限に機能させることが可能となる。

また、シートの一方の面がエンボス加工されているため、シートの表面積を大きくして放熱／吸熱の効率を上げることができる。

また、熱伝導性材料を熱可塑性樹脂に対して１０％以下の割合とすることで、シートの内部にまで効率よく熱を伝導させつつ、マイクロカプセルの機能を十分に発揮することができる。

さらに、熱可塑性樹脂と粉末状のマイクロカプセルとを脱気しながら混合することで、マイクロカプセルの表面に形成される空気を排除して熱可塑性樹脂に確実で且つ分散させて混練することが可能になる。また、混合中に脱気することで、無駄な空気を予め抜くことができ、樹脂中の空気を排除してプレス時に生じるクレータ状の空気孔を低減することができる。

さらにまた、混合された材料をエンボス加工された成形板に押圧することで、混合中に
残留した空気が表面に出現した場合であっても、その空気を排除してクレータ状の孔をなくすことができる。また、シートで押圧する際に生じる空気層も同様に排除することが可能となる。

なお、表面のエンボス加工は必ずしも必要なものではなく、一様に平滑な状態であってもよい。
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートについて説明する。本実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートは、熱可塑性樹脂をゲル状のシリコーン樹脂とし、それにマイクロカプセルと熱伝導性材料とを混合して形成されるものである。このとき、マイクロカプセルの混合比率をシリコーン樹脂の８０％以下（シリコーン樹脂の重量に対して、マイクロカプセルの重量を８０％以下）とすることで、シートに自己粘着性を生じさせるものである。なお、本実施形態において、前記第１の実施形態と重複する説明は省略する。

本実施形態においては、ゲル状のシリコーン樹脂に対して８０％以下の上記マイクロカプセル１１を混合することで、蓄冷／蓄熱シート１０を形成する。このとき、マイクロカプセル１１の混合率が極めて重要な要素であることが発明者らにより明確となった。すなわち、マイクロカプセル１１の混合比率が高過ぎるとゲル状のシリコーン樹脂の粘着性がなくなってしまうことが明らかとなった。

シリコーン樹脂の粘着性がなくなると、処理対象物に対して接着剤等の接着層を介して貼着する必要があり、熱伝導率の変化による熱伝導効率の低下を招いてしまう可能性がある。つまり、結果的に自己粘着性により処理対象物に直接貼着する場合に比べて蓄冷／蓄熱の効果が低下してしまう可能性がある。本実施形態においては、マイクロカプセル１１の混合比率をシリコーン樹脂の８０％以下とすることで、ゲル状のシリコーン樹脂が自己粘着性を維持することが可能となり、処理対象物に対して直接貼着して蓄冷／蓄熱の効果を上げることができる。

なお、処理対象物に対して接触する側の一の面にエンボス加工を施してもよい。そうすることで、エンボス加工の表面の凹凸により生じる吸着力を利用して、処理対象物に強固に貼着することが可能となる。また、他方の面にエンボス加工を施した場合は、第１の実施形態の場合と同様に、シートの表面積を大きくして放熱／吸熱の効率を上げることができる。

このように、本実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートにおいては、ゲル状のシリコーン樹脂に、状態変化により蓄熱及び蓄冷を可能とする蓄熱／蓄冷材料が内包されたマイクロカプセルを混合し、マイクロカプセルをシリコーン樹脂に対して８０％以下の割合とすることで、ゲル状態のシリコーン樹脂が粘着性を保持することができ、接着剤を使うことなく処理対象物に直接貼着して、蓄熱／蓄冷効果を高めることができる。

（その他の実施形態）
本実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートについて、図５ないし図７を用いて説明する。なお、本実施形態において、前記各実施形態と重複する説明は省略する。

本実施形態においては、マイクロカプセル１１の周囲に熱伝導材料（例えば、窒化アルミニウム１２）が接触して付着している構造を有している。図５は、本実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートにおけるマイクロカプセルと熱伝導材料との構造を示す図である。図５に示すように、マイクロカプセル１１の周囲に窒化アルミニウム１２が直接接触するように付着することで、マイクロカプセル１１に効率よく熱を伝えることができ、蓄冷／蓄熱の効率を上げることができる。

なお、図５に示すような構造は、電気的な処理（静電気）や熱処理（加熱）により予めマイクロカプセル１１の周囲に窒化アルミニウム１２を付着させて一体化し、その状態で前記第１の実施形態に示したような生成工程を行うことを実現することが可能である。

また、本実施形態においては、窒化アルミニウム１２の混合比率が、蓄冷／蓄熱シート１０の深さ方向に異なる割合で混合されるものであってもよい。すなわち、前記第１の実施形態においては、シリコーン樹脂に対して１０％以下の窒化アルミニウム１２を均等に分散させて混練する構造としたが、蓄冷／蓄熱シート１０の一方の面から他方の面に向かって窒化アルミニウム１２の混合比率が変化するような構造であってもよい。

図６は、本実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートにおいて熱伝導材料の混合比率を変化させた場合の構造を示す図である。窒化アルミニウム１２の混合比率は、図６（Ａ）に示すように、蓄冷／蓄熱シート１０の一方の面から他方の面に向かって次第に連続して変化するようにしてもよいし、図６（Ｂ）に示すように、蓄冷／蓄熱シート１０の一方の面から他方の面に向かって段階的に層状に変化するようにしてもよい。なお、このとき、処理対象物側の面から伝熱シート１６側の面に向かって、窒化アルミニウム１２の混合比率が低くなるように混合されることが望ましい。

このような構造にすることで、例えば、処理対象物の温度を下げる場合には、蓄冷／蓄熱シート１０の貼着面側から高い熱伝導率で熱を吸収し、内部に行くにしたがって徐々に熱伝導率が低下し、吸収した熱がシート内のマイクロカプセル１１に十分に蓄熱される。また同時に、伝熱シート１６により熱を効率よく放出することができるため、冷却効率を高めることが可能となる。

さらに、本実施形態においては、上述した窒化アルミニウム１２の割合に応じてマイクロカプセル１１の混合比率を変化させるようにしてもよい。図７は、本実施形態に係る蓄冷／蓄熱シートにおいてマイクロカプセルの混合比率を変化させた場合の構造を示す図である。マイクロカプセル１１の混合比率は、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、窒化アルミニウム１２の混合比率が高い領域ではそれに対応させて高くする。このような構造にすることで、熱伝導率が高く多くの熱を吸収できる領域においては、マイクロカプセル１１も多く内在することとなり、より多くの熱をマイクロカプセル１１で蓄熱することが可能となる。

さらにまた、本実施形態においては、マイクロカプセル１１の粒径と熱伝導性材料の粒径との比率が５０：１〜５０：１．５としてもよい。例えば、具体的には、マイクロカプセルの粒径５０μｍに対して、熱伝導性材料の粒径を１．０μｍ〜１．５μｍ程度としてもよい。このような比率の粒径を有することで、マイクロカプセル１１の隙間に熱伝導性材料が万遍なく拡散して熱伝導効率を上げることができる。

さらにまた、本実施形態においては、伝熱シート１６として繊維状や布状の熱伝導シートを用いるようにしてもよい。また、窒化アルミニウム１２の代わりに繊維状の熱伝導材料を用いることもでき、熱可塑性樹脂に繊維を混ぜ込んでシートを形成してもよい。

以上のように、本実施形態に係る蓄熱／蓄冷シートにおいては、シート内部にまで効率よく熱を伝送して熱伝導効率を向上させることができると共に、接着剤を使うことなく処理対象物に直接貼着して、蓄熱／蓄冷効果を高めることができる。

本発明に係る蓄冷／蓄熱シートについて、以下の実験を行った。

（１）マイクロカプセルの混合比率に応じた蓄冷効果の実験
マイクロカプセル１１の混合割合に対する蓄冷効果を確認した。図８は、マイクロカプセルの混合割合を変えた場合の室温に対する蓄冷効果を示すグラフである。室温を６０度に保った状態で、マイクロカプセル１１の混合比率をシリコンに対して、０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％と異ならせたシートを作成し、それぞれの温度変化を測定した。

グラフから明らかなように、混合比率が大きくなるほど室温の６０度に到達するまでの時間が長くなっている。すなわち、マイクロカプセル１１の混合比率を大きくすることで、蓄冷効果を高めることができることが明らかである。なお、実験データに含まれていないものの、マイクロカプセル１１を混合することができる最大比率（８０％）までは、蓄冷効果がマイクロカプセル１１の混合比率に応じて高くなることが確認されている。

（２）熱伝導シートの有無に応じた蓄冷効果の実験
シート体の一方の面に熱伝導シートを貼着した場合の蓄冷効果を確認した。図９は、熱伝導シートの有無に応じた室温に対する蓄冷効果を示すグラフである。室温を６０度から０度まで下げた場合に、
（Ａ）マイクロカプセル１１の混合比率５０％のシート体の一方の面にアルミシートを貼着したもの（以下、「Ａｌシート」という）
（Ｂ）マイクロカプセル１１の混合比率５０％のシート体の一方の面にアルミシートを貼
着して窒化アルミニウムを１０％混合したもの（以下、「Ａｌシート＋Ａｌ１０％」とい
う）
（Ｃ）マイクロカプセル１１の混合比率５０％のシート体としたもの（以下、「なし」と
いう）
のそれぞれについて、温度変化を測定した。

グラフから明らかなように、室温の低下に応じて、（Ｂ）「Ａｌシート＋Ａｌ１０％」
、（Ａ）「Ａｌシート」、（Ｃ）「なし」の順に冷却され、最終的な温度もこの順に低く
なっていることがわかる。

以上のことから、本発明における蓄冷／蓄熱シートはマイクロカプセル１１と窒化アルミニウム１２により蓄冷／蓄熱効果を発揮することが明確であり、さらに一方の面に伝熱シート１６を配設することで、より効果的に放熱／吸熱効果を高めることが可能であることが明らかとなった。

（３）自己粘着性についての実験
粘度が低いポッティング用シリコーンにマイクロカプセル１１のフィラーを混合して感触による吸着力を確認した。シリコーンだけの場合は柔らか過ぎて破れてしまうが、マイクロカプセルフィラーを混合することで硬度が上がり破れにくくなる。図１０は、マイクロカプセルフィラーの混合率に対する蓄冷効果及び吸着力の結果を示す図である。蓄冷効果は、マイクロカプセル１１の割合が増えるに連れて効果が上がり、８０％以上になると、マイクロカプセルの混合自体が困難となる。一方、吸着力はマイクロカプセル１１の割合が増えるに連れて下がり、８０％程度以上になるとほぼ自己粘着力がなくなってしまう。

また、自己粘着力を確認するために、室温６０度の環境下で、垂直に立てた鉄板に張り付く時間をマイクロカプセル１１の割合ごとに実験したところ、８０％以下では１時間以上張り付くことができるが、８０％より大きくなると１時間以上張り付くことができなかった。

さらに、図１１は、マイクロカプセル１１の割合に応じた粘着性の程度を示す写真である。図１１（Ａ）はマイクロカプセル１１が０％の場合、図１１（Ｂ）はマイクロカプセル１１が４０％の場合、図１１（Ｃ）はマイクロカプセル１１が８０％の場合である。写真にあるように、マイクロカプセル１１が０％のときは、自己粘着性が非常に高いが、引っ張るとすぐに破れてしまい取扱いが非常に難しいものとなる。マイクロカプセル１１が４０％のときは、自己粘着性が高く、多少引っ張っても破れることなく弾性力で元に戻るため、非常に取扱いが容易である。また、マイクロカプセル１１が８０％より大きいときは、自己粘着性が低く、引っ張ってもほとんど伸びない。つまり、壁面等に所定時間張り付いて維持することが困難な状態となってしまう。

以上のことから、本発明における蓄冷／蓄熱シートは、熱可塑性樹脂をシリコーン樹脂とした場合に、マイクロカプセル１１の混合比率を８０％以下とするのが望ましいことが明らかとなった。

１０ 蓄冷／蓄熱シート
１１ マイクロカプセル
１２ 窒化アルミニウム
１５ シート体
１６ 伝熱シート

Claims (10)

1. ゲル状のシリコーン樹脂で構成される熱可塑性樹脂に、状態変化により蓄冷及び蓄熱を可能とする蓄冷／蓄熱材料が内包されたマイクロカプセルと、当該マイクロカプセルよりも熱伝導率が高い熱伝導材料とが混合されて形成されるシート体と、
   前記シート体における熱源側と反対側の面に配設され、前記マイクロカプセル及び前記熱伝導材料よりも熱伝導率が高い熱伝導シートとを備え、
   前記マイクロカプセルが前記シリコーン樹脂に対して８０％以下の割合で混合されていることを特徴とする蓄冷／蓄熱シート。
2. 請求項１に記載の蓄冷／蓄熱シートにおいて、
   少なくとも前記熱伝導シートが配設される側の面にエンボス加工がなされていることを特徴とする蓄冷／蓄熱シート。
3. 請求項１又は２に記載の蓄冷／蓄熱シートにおいて、
   前記熱伝導性材料が前記熱可塑性樹脂に対して１０％以下の割合で混合されていることを特徴とする蓄冷／蓄熱シート。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の蓄冷／蓄熱シートにおいて、
   前記マイクロカプセルの周囲に前記熱伝導材料が付着していることを特徴とする蓄冷／蓄熱シート。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の蓄冷／蓄熱シートにおいて、
   前記熱伝導材料が、前記蓄冷／蓄熱シートの深さ方向に異なる割合で混合されていることを特徴とする蓄冷／蓄熱シート。
6. 請求項５に記載の蓄冷／蓄熱シートにおいて、
   前記熱伝導材料の割合に応じて、前記マイクロカプセルの混合割合が前記蓄冷／蓄熱シートの深さ方向に異なることを特徴とする蓄冷／蓄熱シート。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の蓄冷／蓄熱シートにおいて、
   前記マイクロカプセルの粒径と前記熱伝導性材料の粒径との比率が５０：１〜５０：１．５であることを特徴とする蓄冷／蓄熱シート。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の蓄冷／蓄熱シートにおいて、
   前記熱伝導シートが、前記マイクロカプセルよりも熱伝導率が高い熱伝導材料で形成される繊維であることを特徴とする蓄冷／蓄熱シート。
9. ゲル状のシリコーン樹脂で構成される熱可塑性樹脂とマイクロカプセルと当該マイクロカプセルよりも熱伝導率が高い熱伝導材料とを混合して蓄冷／蓄熱シートを生成する蓄冷／蓄熱シート生成方法において、
   前記熱可塑性樹脂、粉末状の前記マイクロカプセル及び前記熱伝導材料とを脱気しながら前記マイクロカプセルが前記シリコーン樹脂に対して８０％以下の割合となるように混合してシート体を形成し、当該シート体における熱源側と反対側の面に前記マイクロカプセル及び前記熱伝導材料よりも熱伝導率が高い熱伝導シートを配設することを特徴とする蓄冷／蓄熱シート生成方法。
10. 請求項９に記載の蓄冷／蓄熱シート生成方法において、
    混合された前記熱可塑性樹脂、前記マイクロカプセル及び前記熱伝導材料を表面がエンボス加工された成形板に押圧することを特徴とする蓄冷／蓄熱シート生成方法。