JPH0366789A - 蓄熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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３０　ｋｃａｌ／ｋｇ以上、好ましくは３５　ｋｃ
ａｌ／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（
Ｔ、、、　、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Ｔ１．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、炭化水素ゴム及び結晶性ポ
リオレフィンを主成分として威る組成物を蓄熱材として
使用することにより解決される。

本発明者の研究に依れば、上記三成分からなる蓄熱材、
特に好ましくはパラフィン類１００重量部、炭化水素ゴ
ム１〜２０重量部、及び結晶性ポリオレフィン１〜２０
重量部から成る組成物を蓄熱材として使用するときは、
高レベルの潜熱を有することが出来、蓄熱材の温度がパ
ラフィン類のＴ、□以上となっても溶融、滴下、相分離
、ブリード等の望ましくない現象が生じ難くなり、しか
もパラフィン類が固体状となるＴ１．８以下の低温度に
於いても跪くなく適度な柔軟性を有し、シート状に成形
しても割れることもなく、従来のこの種蓄熱材の難点を
ことごとく解消できることが見出され、これに基づき本
発明が完成されたものである。

〔発明の作用並びに構成〕

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　７１２Ｂプラスチツクの転移温度測定方法）に
従って測定したＴ、あゆが使用温度、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、バルミチ
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くこの場合はその温度がＴ
、□となる。）、またあるものは２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Ｔ、、８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
Ｔ１１．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する炭化水素ゴムとしては天然ゴム
、ＳＢＲ，、ＢＲ，ＩＲ，Ｉ　ＩＲ，ＥＰＭ。

ＥＰＤＭ、及びエチレン−酢酸ビニル共重合体ゴム等の
１種または２種以上が使用される。これ等各炭化水素ゴ
ムは、それ自体は夫々良く知られたものであり、夫々の
ゴムとしては従来から知られたものがいずれも使用され
る。

この炭化水素ゴムは他の２戒分と相俟って全体として上
記の如き優れた効果を発揮するが、特にパラフィン類の
Ｔ１１３以上の温度での溶融、滴下、相分離、ブリード
の防止に効果が大きく、特にパラフィン類を包み込んで
ブリード防止に特に効果が大きい。

本発明に於いて用いる結晶性ポリオレフィンとしては、
その成分としてポリメチレン、ポリエチレン、ポリスチ
レンなどのホモポリマー、メチレンを主体としてエチレ
ン、プロピレン等が共重合したもの、エチレンを主体と
してメチレン、プロピレン、ブテン等が共重合したもの
、プロピレンを主体として他のオレフィンが共重合した
ものなどオレフィン同志のコポリマー、エチレン、プロ
ピレン、ブテンなどのオレフィンと他のモノマーたとえ
ば酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸等とのコポリ
マー等であり、これ等は１種または２種以上で使用され
るが、就中ＪＩＳに７］　２１　（プラスチックの転移
温度測定方法）によって測定される最高結晶転移温度（
通常は融点に該当する。）が使用したパラフィン類のＴ
　ＩＩ　＠　ｍより少なくとも１０℃高いもの、好まし
くはＴ□、より少なくとも２０℃高いものが使用される
。特にこれ等結晶性ポリオレフィンの転移温度は、蓄熱
材を床暖房装置等の熱源を設けてなる蓄熱装置や器具等
に温調装置を取付けて使用する場合には、用いるパラフ
ィン類のＴ　＋＋＋ｓｘよりも充分に高いことが好まし
い、たとえばパラフィン類のＴ、□が４Ｇ℃の場合には
、結晶性ポリオレフィンの当該転移温度は６０℃以上、
好ましくは８０℃以上、より好ましくは１００℃以上で
ある。この結晶性ポリオレフィンは、炭化水素ゴムと相
俟って適度な柔軟性を有しつつ確実に形状保持を達成し
、しかも脆くなくシート底形しても割れを生ぜず充分な
る保持性を維持するものである。

本発明に於いては、上記三成分の配合割合は、パラフィ
ン類１００重量部に対し、炭化水素ゴム１〜２０重量部
、好ましくは５〜１５重量部、結晶性ポリオレフィン１
〜２０重量部、好ましくは５〜１５重量部である。炭化
水素ゴムの配合量が１重量部に達しないと、脆くて柔軟
性に欠け、ブリートの防止等にも悪影響が生ずる。また
２０重量部よりも大きくなりすぎると単位体積（もしく
は単位重量）当たりのＮ熱量が減少する問題が生じる。

結晶性ポリオレフィンが１重量部に達しない場合には形
状保持性が悪く、また２０１！量部よりも多くなると単
位体積当たり（単位重量当たり）の蓄熱量が減少する。

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できる。たと
えば、老化防止剤、酸化防止剤、着色剤、顔料、帯電防
止剤の他、用途に応じて防黴剤、難燃剤、防凧剤を、更
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。

本発明の蓄熱材は、その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に出来るが、特にシート
状に成形して使用するのが好ましい。

本発明蓄熱材の成形方法としては、特に限定さないが好
ましい方法を例示すると以下の通りである。

即ち２本ロール、押出機、２軸混練押出機、攪拌式混合
機等の通常の混合・攪拌機を使用する。

攪拌機を使用する場合には、予め炭化水素ゴムと結晶性
ポリオレフィンとを予備混合しておき、溶融状態にある
パラフィン類に加えて攪拌する。この際、予備混合物を
ペレット状や粒状としておいてから加えると作業性が向
上する。添加温度は結晶性ポリオレフィンの融点以上で
あることが好ましい。

混合され溶液状となった上記ａ放物は、そのままで、あ
るいは若干冷却して成形される。成形は型に流し込み所
望のシート状、板状としても良く、また上記組成物はパ
ラフィン類のＴ、。以下になると固形化するのでブロッ
ク状にした後、切断してシート状や板状としても良い、
またフィルム、布、繊維等の上に付着、あるいは塗布、
あるいは含浸させてシート状、板状としても良い、更に
またポリエチレン等の袋にパンク詰めにして冷却過程で
シート、板状とすることも出来、一方押出機を用いれば
シート状、板状に押出成型することが出来、更に該押出
機により棒状、パイプ状にも成型出来る。棒、パイプを
細断すれば粒状、ベレソト状ともなる。

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、ポリプロピレン、ポリエステル等のフィルムで
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、また前記フィルム
とアルミニウム等の金属箔をはり合わせたラミネートフ
ィルムで被覆しても良い。

〔実施例〕

以下に実施例を示して本発明の詳細な説明する。

実施例１〜７、比較例１〜４ 第１表に示す組成（割合は全て重量部〉について、まず
パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、ステアリ
ン酸等のパラフィン類を容器中で１３０℃〜１８０℃に
昇温、溶融しておき、予めロールミルで混合し、ペレッ
ト化した炭化水素ゴムと結晶性ポリオレフィンの混合物
等を加え、約６０〜１２０分間攪拌混合した。比較例１
〜４はそのまま加えた。これを型に流し込んで空冷させ
１３０ＤＸ　ｆ　ｌ　ＱｍＸ　２ｍ厚の板状の実施例Ｉ
〜７、比較例１〜４の蓄熱材を得た。

これらの蓄熱材につき、第１表に示す特性を以下の方法
で測定した。

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Ｔ□、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１　＋　ＪＩＳ　Ｋ　７１２２に準じて［ｌＳＣ装
置により融解熱（ｋＪ／ｋｇ）を測定し、ｋｃａｌ／ｋ
ｇに換算して表示した。

柔軟性：′Ｍ熱材をＩｏｎ巾の短冊状に切り取り、両端
を把持して９０度に曲げ、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。は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表に示すが、本発明の実施例１〜７の蓄
熱材はいずれも３５ｋｃａｌ／ｋｇ以上の蓄熱量を有し
、実用的に必要な他の特性も満足するものであった。一
方比較例は蓄熱量が不足であるか又は他の特性が不充分
であった。

〔以下余白〕

実施例８ 実施例５の組成物を上記と同じ方法で混合し、同じ操作
で８００ｍＸ２５０ｍＸ２０關厚の板状蓄熱材とした。

これを０．１ｆｌ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（
３０μｍ／２５μ■／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ンチ体を作製し、該サン
ドインチ体を床材とその下に設けた断熱材層との間に設
置して蓄熱式床暖房ユニットを槽底した。該蓄熱式床暖
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？！源切断、の工程を１サイクル〈２４時
間〉とするｉ１ｍ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３５　ｋｃａｌ／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、しかもパラ
フィン類の以下（固体状）でも脆くなく、シート状に底
形しても割れ難く適度な柔軟性を有する。

以上により本発明の蓄熱材は、深夜電力を利用する蓄熱
式床暖房に好適であり、床暖房用以外にも同様な用途に
使用し得る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）パラフィン類、炭化水素ゴム及び結晶性ポリオレ
   フィンを主成分として含有して成ることを特徴とする蓄
   熱材
2. （２）パラフィン類、炭化水素ゴム及び結晶性ポリオレ
   フィンの割合がパラフィン類１００重量部、炭化水素ゴ
   ム１〜２０重量部及び結晶性ポリオレフィン１〜２０重
   量部である第１請求項に記載の蓄熱材。
3. （３）蓄熱材の形状がシート状あるいは板状である第１
   請求項または第２請求項に記載の蓄熱材。