JPH05163485A - 蓄熱材 - Google Patents
蓄熱材Info
- Publication number
- JPH05163485A JPH05163485A JP3352078A JP35207891A JPH05163485A JP H05163485 A JPH05163485 A JP H05163485A JP 3352078 A JP3352078 A JP 3352078A JP 35207891 A JP35207891 A JP 35207891A JP H05163485 A JPH05163485 A JP H05163485A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat storage
- storage material
- thermal conductivity
- weight
- hydrocarbon
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- Pending
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】熱交換の迅速性が要求される用途に使用できる
蓄熱材を開発すること。 【構成】パラフィン類と炭化水素系有機高分子とから成
る蓄熱材原料組成物に、直径０.００５〜１ｍｍ、アス
ペクト比１０〜１５００の高熱伝導性繊維を含有させて
成る組成物を蓄熱材として使用すること。
蓄熱材を開発すること。 【構成】パラフィン類と炭化水素系有機高分子とから成
る蓄熱材原料組成物に、直径０.００５〜１ｍｍ、アス
ペクト比１０〜１５００の高熱伝導性繊維を含有させて
成る組成物を蓄熱材として使用すること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は蓄熱材に関する。
【０００２】
【従来の技術】蓄熱材については従来から各種の蓄熱材
が開発されているが、その中の一つとして本発明者が既
に新たに開発した蓄熱材（平成２年７月２７日出願、特
願平２−２００９１６号）がある。この蓄熱材は極めて
優れた蓄熱特性を有するものであるが、必ずしも熱伝導
性が良好とは云い難い。
が開発されているが、その中の一つとして本発明者が既
に新たに開発した蓄熱材（平成２年７月２７日出願、特
願平２−２００９１６号）がある。この蓄熱材は極めて
優れた蓄熱特性を有するものであるが、必ずしも熱伝導
性が良好とは云い難い。
【０００３】このためたとえば特に放熱の持続性が要求
される床暖房等に用いる場合は、長時間の間に蓄熱し、
長時間の間に放熱されるので極めて好都合ではあるが、
一方蓄熱槽等熱交換の迅速性が要求される用途では、時
として不充分な場合がある。
される床暖房等に用いる場合は、長時間の間に蓄熱し、
長時間の間に放熱されるので極めて好都合ではあるが、
一方蓄熱槽等熱交換の迅速性が要求される用途では、時
として不充分な場合がある。
【０００４】この場合、蓄熱材を粒子化し、かつ、微小
サイズにする手段も開発されているが、この手段では製
造コストが大きくなる問題がある。
サイズにする手段も開発されているが、この手段では製
造コストが大きくなる問題がある。
【０００５】また、蓄熱材に熱伝導性の良好な配合材、
例えばカーボン、酸化アルミ等の無機粉末、あるいは銅
等の金属粉を添加する方法も考えられるが、少量では比
較的効果が薄く、また大量に添加すると単位重量当たり
の蓄熱量が低下する問題がある。
例えばカーボン、酸化アルミ等の無機粉末、あるいは銅
等の金属粉を添加する方法も考えられるが、少量では比
較的効果が薄く、また大量に添加すると単位重量当たり
の蓄熱量が低下する問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようする課題】従って本発明が解決しよ
うとする課題は、上記本発明者が既に開発した新しい蓄
熱材（以下先願蓄熱材という）を基本とする蓄熱材に、
その熱交換の迅速性を賦与することである。更に詳しく
は先願蓄熱材を基本とする蓄熱材について、蓄熱、放熱
速度を高め、熱交換の迅速性が要求される用途にも何等
の支障なく充分使用出来るようにすることである。
うとする課題は、上記本発明者が既に開発した新しい蓄
熱材（以下先願蓄熱材という）を基本とする蓄熱材に、
その熱交換の迅速性を賦与することである。更に詳しく
は先願蓄熱材を基本とする蓄熱材について、蓄熱、放熱
速度を高め、熱交換の迅速性が要求される用途にも何等
の支障なく充分使用出来るようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は、蓄熱材原料
組成物、特に好ましくはパラフィン類１００重量部と炭
化水素系有機高分子５〜３０重量部とから成る蓄熱材原
料組成物に、直径０．００５〜１ｍｍ、アスペクト比１
０〜１５００の高熱伝導性繊維を、好ましくは０．１〜
１０容量％含有させることにより解決される。
組成物、特に好ましくはパラフィン類１００重量部と炭
化水素系有機高分子５〜３０重量部とから成る蓄熱材原
料組成物に、直径０．００５〜１ｍｍ、アスペクト比１
０〜１５００の高熱伝導性繊維を、好ましくは０．１〜
１０容量％含有させることにより解決される。
【０００８】
【発明の作用並びに構成】本発明に於いては、上記蓄熱
材原料組成物に、上記特有の特性を有する繊維を含有さ
せることにより、蓄熱材としての他の特性を損なうこと
なく、蓄熱材全体の熱伝導性を向上させ、熱交換を迅速
に行うことが出来る。特にこの繊維を好ましくは０．１
〜１０容量％添加する場合には、熱伝導性良好でしかも
先願蓄熱材の優れた特性を殆どそのまま保持したままの
優れた蓄熱材が収得出来る。
材原料組成物に、上記特有の特性を有する繊維を含有さ
せることにより、蓄熱材としての他の特性を損なうこと
なく、蓄熱材全体の熱伝導性を向上させ、熱交換を迅速
に行うことが出来る。特にこの繊維を好ましくは０．１
〜１０容量％添加する場合には、熱伝導性良好でしかも
先願蓄熱材の優れた特性を殆どそのまま保持したままの
優れた蓄熱材が収得出来る。
【０００９】使用する繊維としては、先ずその直径が
０．００５〜１ｍｍである必要がある。この際０．００
５未満の直径のものでは蓄熱材への混合に手間がかか
り、また、何よりも高価ゆえ不経済となり、また逆に１
ｍｍより太くなると効果が薄く、全体的に均一分散しに
くくなる。同じくアスペクト比も１０〜１５００の範囲
のものを使用する必要がある。この際１０未満では性能
が不充分であり、また１５００より大きくなると混合が
難しくなる。
０．００５〜１ｍｍである必要がある。この際０．００
５未満の直径のものでは蓄熱材への混合に手間がかか
り、また、何よりも高価ゆえ不経済となり、また逆に１
ｍｍより太くなると効果が薄く、全体的に均一分散しに
くくなる。同じくアスペクト比も１０〜１５００の範囲
のものを使用する必要がある。この際１０未満では性能
が不充分であり、また１５００より大きくなると混合が
難しくなる。
【００１０】熱伝導率としては高熱伝導率のものを使用
し、通常０.０２cal／cm.sec℃以上の熱伝導率のものを
使用し、その代表例として金属繊維、たとえば銅、アル
ミニウム、鋼をはじめ、カーボン繊維等も使用される
が、特に銅、アルミニウム繊維が好ましい。
し、通常０.０２cal／cm.sec℃以上の熱伝導率のものを
使用し、その代表例として金属繊維、たとえば銅、アル
ミニウム、鋼をはじめ、カーボン繊維等も使用される
が、特に銅、アルミニウム繊維が好ましい。
【００１１】この繊維の使用量は、好ましくは、上記蓄
熱材原料組成物に対し、その容量で０．１〜１０％であ
り、０．１％に達しないと充分なる熱伝導性の改善が期
待出来難く、また１０％より多くなるとうまく混合でき
なかったり、または高価となり不経済となる場合があ
る。
熱材原料組成物に対し、その容量で０．１〜１０％であ
り、０．１％に達しないと充分なる熱伝導性の改善が期
待出来難く、また１０％より多くなるとうまく混合でき
なかったり、または高価となり不経済となる場合があ
る。
【００１２】本発明蓄熱材原料組成物は上記繊維の他
に、蓄熱成分としてのパラフィン類と、好ましくは該パ
ラフィン類１００重量部当たり５〜３０重量部の炭化水
素系有機高分子からなるバインダ成分とから成ってい
る。
に、蓄熱成分としてのパラフィン類と、好ましくは該パ
ラフィン類１００重量部当たり５〜３０重量部の炭化水
素系有機高分子からなるバインダ成分とから成ってい
る。
【００１３】ここで蓄熱成分として使用されるパラフィ
ン類としては、ＪＩＳ 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。
ン類としては、ＪＩＳ 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。
【００１４】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
等を例示することができ、これら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。
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
等を例示することができ、これら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。
【００１５】本発明において使用する炭化水素系有機高
分子としては、主鎖が基本的に炭化水素であり、主鎖中
における他の成分（例えばＯ、Ｎ、Ｓｉ、ハロゲン等）
の含有量は１０重量％以下、好ましくは５重量％以下で
ある炭化水素系有機高分子の１種または２種以上が用い
られる。かかる炭化水素系有機高分子の例を以下に示
す。
分子としては、主鎖が基本的に炭化水素であり、主鎖中
における他の成分（例えばＯ、Ｎ、Ｓｉ、ハロゲン等）
の含有量は１０重量％以下、好ましくは５重量％以下で
ある炭化水素系有機高分子の１種または２種以上が用い
られる。かかる炭化水素系有機高分子の例を以下に示
す。
【００１６】（１）ポリオレフィン系ポリマー類：ポリ
メチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等のα−オレ
フィンのホモポリマー、オレフィン同士のコポリマー、
α−オレフィンとの他のモノマー、例えば酢酸ビニル、
アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル等とのコポリマ
ーおよび、これらの軽度にハロゲン化されたポリマー等
が挙げられる。これは非結晶性〜低結晶性でもよいし、
結晶性でもよい。
メチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等のα−オレ
フィンのホモポリマー、オレフィン同士のコポリマー、
α−オレフィンとの他のモノマー、例えば酢酸ビニル、
アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル等とのコポリマ
ーおよび、これらの軽度にハロゲン化されたポリマー等
が挙げられる。これは非結晶性〜低結晶性でもよいし、
結晶性でもよい。
【００１７】（２）熱可塑性エラストマー類：ゴム並び
にプラスチックスの分野で「可塑性エラストマー」とし
て知られている、或いは知られ得るもののうち、少なく
とも前記した室温以上で、且つ使用したパラフィン類の
Ｔmax＋１０℃の温度域では、好ましくは少なくとも室
温以上で且つＴmax＋２０℃の温度域では、ゴム弾性を
有するものが使用される。勿論Ｔmax＋２０℃より高温
度でもゴム弾性を持続する物も使用できる。
にプラスチックスの分野で「可塑性エラストマー」とし
て知られている、或いは知られ得るもののうち、少なく
とも前記した室温以上で、且つ使用したパラフィン類の
Ｔmax＋１０℃の温度域では、好ましくは少なくとも室
温以上で且つＴmax＋２０℃の温度域では、ゴム弾性を
有するものが使用される。勿論Ｔmax＋２０℃より高温
度でもゴム弾性を持続する物も使用できる。
【００１８】具体的には、スチレン系、オレフィン系、
ウレタン系、エステル系等の各種の従来公知の熱可塑性
エラストマーが例示できる。
ウレタン系、エステル系等の各種の従来公知の熱可塑性
エラストマーが例示できる。
【００１９】（３）炭化水素系ゴム類：天然ゴム、スチ
レン−ブタジエン−共重合体ゴム、ブチルゴム、イソプ
レンゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、イチレ
ン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム、エチレン−
酢酸ビニル共重合体ゴム、エチレン−エチルアクリレー
ト共重合体ゴム等が例示される。
レン−ブタジエン−共重合体ゴム、ブチルゴム、イソプ
レンゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、イチレ
ン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム、エチレン−
酢酸ビニル共重合体ゴム、エチレン−エチルアクリレー
ト共重合体ゴム等が例示される。
【００２０】バインダ成分としての炭化水素系有機高分
子は架橋性、非架橋性のいずれであってもよいが、夫々
プラスチック性であるよりもゴム的性質を有するものの
ほうが好ましい。
子は架橋性、非架橋性のいずれであってもよいが、夫々
プラスチック性であるよりもゴム的性質を有するものの
ほうが好ましい。
【００２１】本発明においては、炭化水素系有機高分子
の使用量は、好ましくはパラフィン類１００重量部に対
して５〜３０重量部である。５重量部未満では得られる
組成物の柔軟性が低下して脆くなる傾向があると共に、
Ｔmax以上においてパラフィン類が滲み出し、或いは溶
融し易くなる傾向があり、一方３０重量部を超える過大
量ではパラフィン類の使用量が少なくなって蓄熱量もそ
れに比例して少なくなる傾向がある。
の使用量は、好ましくはパラフィン類１００重量部に対
して５〜３０重量部である。５重量部未満では得られる
組成物の柔軟性が低下して脆くなる傾向があると共に、
Ｔmax以上においてパラフィン類が滲み出し、或いは溶
融し易くなる傾向があり、一方３０重量部を超える過大
量ではパラフィン類の使用量が少なくなって蓄熱量もそ
れに比例して少なくなる傾向がある。
【００２２】炭化水素系有機高分子の架橋や加硫（以下
それらをまとめて架橋という）を所望する場合は、それ
らは押出成形前、押出成形中、或いは押出成形後に行わ
れうるが、押出成形後が一般的である。
それらをまとめて架橋という）を所望する場合は、それ
らは押出成形前、押出成形中、或いは押出成形後に行わ
れうるが、押出成形後が一般的である。
【００２３】架橋の方法としては一般に用いられている
化学架橋、シラン架橋（水架橋）、および照射架橋等い
ずれも採用できる。
化学架橋、シラン架橋（水架橋）、および照射架橋等い
ずれも採用できる。
【００２４】本発明の蓄熱材を架橋するに際してはいず
れの架橋方法を採用するにしてもその架橋度はＪＩＳ
Ｃ ３００５に従って測定してゲル分率にして１重量％
以上（組成物として）、好ましくは２重量％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
により、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。
れの架橋方法を採用するにしてもその架橋度はＪＩＳ
Ｃ ３００５に従って測定してゲル分率にして１重量％
以上（組成物として）、好ましくは２重量％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
により、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。
【００２５】本発明に於いてはこの組成物をまず溶融
し、混合する。溶融温度は少なくともパラフィン類及び
炭化水素系有機高分子の溶融温度以上である。混合は機
械的手段による混合である限り、各種の混合手段がいず
れも採用され、代表的な手段として、例えば撹拌、混
合、混練等を例示出来る。尚、機械的手段にての混合と
は、パラフィン類と炭化水素系有機高分子の双方中の少
なくとも１成分の溶融物に残余の成分が少なくとも膨
潤、好ましくは溶解することにより、或いは高温度によ
り、混合対象となるいずれの成分も外力にて流動変形し
うる状態において撹拌、混合、或いは混練する行為を意
味する。例えば常温〜２００℃に保持されたパラフィン
類の溶融物に炭化水素系有機高分子を溶解し、得られる
高温度の溶液を撹拌混合する態様、混合各成分が軟化す
る温度、例えば常温〜２５０℃で２本ロール、バンバリ
ーミキサー、押出機、２軸混練押出機等の通常の混練機
を使用して混練混合する態様が例示される。混合の程度
は可及的に充分であることが好ましいが、一般には１〜
１５０分程度の混合を行って目視にて一様に混合された
と判断される程度である。
し、混合する。溶融温度は少なくともパラフィン類及び
炭化水素系有機高分子の溶融温度以上である。混合は機
械的手段による混合である限り、各種の混合手段がいず
れも採用され、代表的な手段として、例えば撹拌、混
合、混練等を例示出来る。尚、機械的手段にての混合と
は、パラフィン類と炭化水素系有機高分子の双方中の少
なくとも１成分の溶融物に残余の成分が少なくとも膨
潤、好ましくは溶解することにより、或いは高温度によ
り、混合対象となるいずれの成分も外力にて流動変形し
うる状態において撹拌、混合、或いは混練する行為を意
味する。例えば常温〜２００℃に保持されたパラフィン
類の溶融物に炭化水素系有機高分子を溶解し、得られる
高温度の溶液を撹拌混合する態様、混合各成分が軟化す
る温度、例えば常温〜２５０℃で２本ロール、バンバリ
ーミキサー、押出機、２軸混練押出機等の通常の混練機
を使用して混練混合する態様が例示される。混合の程度
は可及的に充分であることが好ましいが、一般には１〜
１５０分程度の混合を行って目視にて一様に混合された
と判断される程度である。
【００２６】本発明に於いて繊維の混入は原則として上
記両成分の混合の際に行われる。
記両成分の混合の際に行われる。
【００２７】
【実施例】以下に実施例及び比較例を示して本発明を詳
しく説明する。
しく説明する。
【００２８】
【実施例１〜５】下記組成の蓄熱材原料組成物１００重
量部に、下記表１に示す所定の繊維を表１に示す容量％
添加し、均一に撹拌機で混合して、蓄熱材を調製した。
得られた蓄熱材の熱伝導率を測定して表１に併記した。
尚、熱伝導率は昭和電工社製迅速熱伝導率計を用いて測
定した。また、銅、アルミニウム自体の熱伝導率は各
々、３３２、１９４kcal／mh℃であった。
量部に、下記表１に示す所定の繊維を表１に示す容量％
添加し、均一に撹拌機で混合して、蓄熱材を調製した。
得られた蓄熱材の熱伝導率を測定して表１に併記した。
尚、熱伝導率は昭和電工社製迅速熱伝導率計を用いて測
定した。また、銅、アルミニウム自体の熱伝導率は各
々、３３２、１９４kcal／mh℃であった。
【００２９】蓄熱材原料組成物の組成 １１５°Ｆパラフィン １００重量部 熱可塑性エラストマー １５重量部 （シェル化学社製、商品名クレイトンＧ） ポリエチレンワックス ５重量部 酸化防止剤 ０．５重量部
【００３０】
【比較例１、２】表１に示す各成分を用い、上記実施例
と同様に処理して蓄熱材を得た。この結果を表１に併記
した。
と同様に処理して蓄熱材を得た。この結果を表１に併記
した。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【実施例６】実施例１の組成を下記に示す組成に変更し
た以外は、実施例２と全く同様にして得た蓄熱材の熱伝
導率を調べた結果、０.５１kcal／mh℃であった。 １５５°Ｆパラフィン １００重量部 エチレンプロピレンゴム １５重量部 ポリエチレン １０重量部 酸化防止剤 ０.２重量部
た以外は、実施例２と全く同様にして得た蓄熱材の熱伝
導率を調べた結果、０.５１kcal／mh℃であった。 １５５°Ｆパラフィン １００重量部 エチレンプロピレンゴム １５重量部 ポリエチレン １０重量部 酸化防止剤 ０.２重量部
【００３３】
【実施例７】実施例３の組成を用い、１０cm×２０cm×
１０cmの立方体を作成し、中心部に熱電対を埋込み設置
し、これを６０℃温水中に浸漬して、蓄熱時の温度の経
時変化を測定し、次いで２４℃の水中へ浸漬して、放熱
時の温度の経時変化を測定して時定数を調べた結果を表
２に示す。
１０cmの立方体を作成し、中心部に熱電対を埋込み設置
し、これを６０℃温水中に浸漬して、蓄熱時の温度の経
時変化を測定し、次いで２４℃の水中へ浸漬して、放熱
時の温度の経時変化を測定して時定数を調べた結果を表
２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】
【比較例３】比較例１の組成を用いた以外は実施例７と
全く同じくして時定数を調べた結果を表２に示す。
全く同じくして時定数を調べた結果を表２に示す。
【００３６】表２より、本発明の蓄熱材の蓄熱、放熱時
間は比較例のそれよりも半分以下であり、熱交換が著し
く改善されていることがわかる。
間は比較例のそれよりも半分以下であり、熱交換が著し
く改善されていることがわかる。
【００３７】
【発明の効果】本発明蓄熱材は、極めて優れた熱伝導性
を有するため、放熱−蓄熱時間が短く、蓄熱槽等熱交換
の迅速性が要求される用途に極めて好適なものである。
を有するため、放熱−蓄熱時間が短く、蓄熱槽等熱交換
の迅速性が要求される用途に極めて好適なものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 俊徳 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】パラフィン類と炭化水素系有機高分子とか
ら成る蓄熱材原料組成物に、直径０．００５〜１ｍｍ、
アスペクト比１０〜１５００の高熱伝導性繊維を含有さ
せて成ることを特徴とする蓄熱材。 - 【請求項２】上記蓄熱材原料組成物が、パラフィン類１
００重量部と炭化水素系有機高分子５〜３０重量部から
成るものである請求項１に記載の蓄熱材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3352078A JPH05163485A (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 蓄熱材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3352078A JPH05163485A (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 蓄熱材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05163485A true JPH05163485A (ja) | 1993-06-29 |
Family
ID=18421631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3352078A Pending JPH05163485A (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 蓄熱材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05163485A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003004580A1 (en) * | 2001-07-02 | 2003-01-16 | 3M Innovative Properties Company | Thermoconductive composition |
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| US9797087B2 (en) | 2006-01-26 | 2017-10-24 | Outlast Technologies, LLC | Coated articles with microcapsules and other containment structures incorporating functional polymeric phase change materials |
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