JPH0541677B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、相変化材料を具現化する組成物、特
に少くとも14個の炭素原子を有する結晶質、長鎖
アルキルハイドロカーボンを含む組成物に関する
ものである。前もつて決定されたレベルから温度
が降下または上昇した時、大量の熱を貯蔵した
り、周囲にそれを放出する固有の能力ゆえに、相
変化熱エネルギー貯蔵システムには多くの利点が
ある。これらのシステムは、気候のコントロール
やそれに付随するエネルギー消費が建築物の設計
や材料の選択の際には主要な考慮すべき事柄の一
つである建築業界では特に利点がある。 色々な建築材や技術は、以前は熱気が冷気を保
持し、それによつてエネルギーコストを減少させ
るために使用されてきた。それらの中には、相変
化材料を組み入れた構造上の要素が含まれてい
る。相変化材料を建築材料の中に組み入れること
により、快適な条件を維持するために必要なエネ
ルギーを上回るエネルギーが、快適な範囲の維持
を必要とする時、固有のものとして吸収され放出
される。このようにして、冬には、建築物の壁や
床などの建築要素の中に組み入れられた相変化材
料は、日中太陽エネルギーを吸収し、温度の下が
つた夜、内部にそれを放出する。夏には、同じ相
変化材料が、その熱平衡特性によつて、エネルギ
ーを吸収することにより冷気を維持する。 相変化材料を組み入れた構造上の要素は、それ
らがエネルギー貯蔵のためにより高度なキヤパシ
テイーを有し、さらに、非常にせまい温度範囲に
わたつて、多量のエネルギーを吸収し放出すると
いう理由から、ただ、顕熱を貯蔵する要素より、
より望ましいものである。相変化材料は、熱貯蔵
のためのその顕熱容量に加えて、その融解潜熱を
利用している。融解の潜熱は実質的に材料の顕熱
容量より大きい。つまり、材料が解ける時に吸収
するか、または、凍る時に放出するエネルギーの
量は、それが温度１℃上昇したり、降下したりす
る時に吸収放出するエネルギーの量よりはるかに
大きい。このようにして、融解凝固する際、単位
重量当り、同じ温度範囲内で加熱されるか冷却さ
れる顕熱貯蔵材料より実質的により多くのエネル
ギーを吸収放出する。さらに、広い温度範囲にわ
たつて本質的に均一にエネルギーを吸収放出する
顕熱貯蔵材料と対照してみると、相変化材料はそ
の融点／氷点付近で多量のエネルギーを吸収放出
する。これは、スペースに過当な価値があり、エ
ネルギーの貯蔵と放出が非常にせまい快適範囲内
で要求される建築物において、特に好都合であ
る。 10℃〜65℃の温度範囲内で、熱エネルギーを貯
蔵したり放出したりでき一般建築物材料（たとえ
ば、コンクリート、セメント、石こう、ゴム、プ
ラスチツクス）の中に経済的に組み入れることが
できた効果的な相変化材料は、ソーラーパツシ
ブ、ソーラーアクテイブ、オフピーク電気負荷レ
ベリング、ブリツジデツキの除氷、その他を含む
多くの加熱、冷却に関する応用のめに広い有用性
があるだろうということが、長く認められてき
た。 上述の温度範囲で融解、凍結し、さらに高い融
解熱（たとえば水和物塩、クラスレート）を有す
る他のタイプの相変化材料が研究されてきた、し
かし、広範な使用は、それをコンテナに収容する
ことの困難さ、熱サイクルに対する不安定性、腐
食、漏れ、その他の理由から、成し遂げられなか
つた。 パラフインワツクスは、相変化材料として建築
材料に使用することが考えられてきた、しかし、
今日まで、それらを建築材料に組み入れる有効な
方法はなかつた、さらに／または、それらは、建
築材料の物理的性質において相当なロスを含んで
いた。 本発明以前の技術において使える知識の中に
は、相変化材料を組み入れた構造的、非構造的建
築材料の両方を開示しているChahroudiに対する
これらの米国特許No.4259401などがある。これら
の建築材料は、相変化材料がしみ込んだ剛いポー
ラスマトリツクス構造になつている。３種類の相
変化材料、すなわち、水和物塩、ワツクス、クラ
スレートが開示されている。セメント、石こう、
または、熱硬化性材料は、剛性マトリツクスを形
成するかも知れない。 Chenに対する米国特許No.4504402は、粉末状に
ぎつしりとつまつた相変化組成物に関してカラを
形成することにより調整されるカプセル入り相変
化材料を説明している。カプセル入り相変化材料
の応用の一つは、コンクリート又は石こう構造に
関するものである。 本発明は概して相変化材料のような、熱エネル
ギー貯蔵に有用であり、14個以上の炭素原子を有
する結晶質、長鎖アルキルハイドロカーボンを含
む組成物に、関している。 結晶質アルキルハイドロカーボンは、特に有用
な相変化材料である。パラフインの融解温度は、
約130℃の“限界”融点が直鎖内に40個以上の炭
素原子を有する生成物において到達されるまで増
加する。結果としては、太陽の能動的、受動的な
応用に対して相変化材料として使用するために、
０℃と80℃の間の望ましい融解温度の結晶質ハイ
ドロカーボンを選択することができる。組成物の
純度によるが、融解熱の範囲は約40から60cal／
ｇｍになる。組成物は非有毒性、非腐食性、非吸
湿性、さらに安価なものである。同時に、それら
は、かなり熱サイクルに耐える。 アルキルハイドロカーボンは、２個又はそれ以
上の結晶質アルキルハイドロカーボンの組成物の
形で、特に有用であることが知られていた。特
に、石油精製操作の副産物として低価格で得られ
る結晶質アルキルハイドロカーボン混合物は、当
発明に使用するには経済的に有利である。混合物
の成分の融点の違いによるが、混合物は融解熱が
減少することなくこれらの個々のアルキルハイド
ロカーボンの中間的な熱貯蔵特性を示す。 適当なアルキルハイドロカーボンを選ぶことに
より、熱エネルギーが貯蔵される温度は、−12℃
（テトラデカン）から95℃（商業的微晶質ワツク
ス）まで変えることができる。ブリツジデツキ除
氷のためには、融点が約10℃のヘキサデカンが有
利である。環境制御に太陽熱を受動的に適用する
ために、融点が約28℃のオクトデカンが使用され
る。太陽熱の能動的な貯蔵の適用のために、50℃
から65℃の範囲で融ける商業的パラフインワツク
スが望ましい。 本発明の１つの具体例については、結晶質アル
キルハイドロカーボンは、水硬セメントのような
重合体の、または無機物のセメント質組成物の中
に組み入れられる。アルキルハイドロカーボン
は、マトリツクスの強度特性における相当な低下
なしにあるセメントの場合には10重量パーセント
まで、また石こうの場合には10から20重量パーセ
ントまでの濃度で、コンクリート、セメント、石
こうのようなセメント質組成物の中に乾式または
湿式混合により直接組み入れることができること
は以前より認められていた。本発明のより好まし
い具体例に従つて、アルキルハイドロカーボン
は、無機物のセメント質混合物の中に組み入れる
ために、硬質ワツクス、または、ゴムまたはプラ
スチツクのペレツトの中に、吸収充填材とともに
あらかじめ混合されるかまたは組み入れられる。 本発明の他の具体例に従うと、ある耐炎性の薬
剤が、火炎遅延性を与えるために結晶質アルキル
ハイドロカーボンとともに使用される。あるハロ
ゲン化ハイドロカーボンがこの目的のためには役
に立つ。これらのハイドロカーボンは、むしろ、
燃焼により遊離したハロゲンと反応し、濃厚な消
火性ガスを生ずる酸化アンチモンのような多価金
属酸化物とともに使用される。 本発明の他の具体例においては、アルキルハイ
ドロカーボンは、セメントに対してハイドロカー
ボンの親和力を高めることにより、またハイドロ
カーボンが粘土またはセメント本体に浸透するの
を可能にすることにより、湿潤剤と同様に作用す
るステアリルアルコールのような極性ハイドロカ
ーボンとともに、無機質セメント質組成物の中に
浸透される。この具体例においては、アルキルハ
イドロカーボンは、その熱貯蔵能力を本体にもた
らすばかりでなく、それを防水する。 本発明の他の具体例に従つて、アルキルハイド
ロカーボンは架橋して又は架橋しないで、プラス
チツクまたはゴムのキヤリアの中に組み入れられ
る。これらの組成物は、水硬性セメント質製品の
中に顆粒またはペレツトとして組み入れられる
か、または、床タイル、壁材などを作るべく使用
される。付加的な熱貯蔵能力は、アルキルハイド
ロカーボンと同じかまたは異なる温度範囲でと
け、重要な融解熱を示す結晶質ゴムキヤリアを用
いて得られる。 本発明の次なる具体例は、重合組成物及び、特
にペレツトのみならず成形物、シート、フイル
ム、ロツド、フアイバーを形成するのに有役な結
晶質アルキルハイドロカーボンを含むエラストマ
ー的組成物に存する。これらの組成物は、すぐれ
た熱貯蔵能力を有する床材、タイル、壁面パネル
の製造に有役なようにデザイン可能である。 本発明に従つて、14個又はそれ以上の炭素原子
を有する結晶性アルキルハイドロカーボンは、相
変化材料として機能するマトリツクス材料中に組
み入れられる。 融点が約95℃までの多数の市販ワツクスは、本
発明における相変化材料として有益である。例え
ば、融点42〜44℃のワツクス（シエルオイル社
製、シエルワツクス100）、融点44〜47℃のワツク
ス（シエルワクツス120）、融点52〜55℃のワツク
ス（シエルワツクス200）、融点60〜65℃のワツク
ス（シエルワツクス300）、融点65℃のワツクス
（スタンダールオイルオブオハイオ社製、ボロン
Ｒ−152）、融点約61℃のワツクス（ユニオンオイ
ル社製、ユニオンSR−143）、融点約53℃のワツ
クス（ウイトココーポレーシヨン社製、ウイトコ
128）、融点40℃のワツクス（ウイトコLLN）、融
点31℃のワツクス（ウイトコ45A）、融点24℃の
ワツクス（ウイトコＫ−61）、融点17℃のワツク
ス（ウイトコＫ−51）、融点７℃のワツクス（ウ
イトコ85010−１）、融点34〜61℃のワツクス（ア
リストワツクス143）、融点約61℃のワツクス（パ
ラフイン150）が使用できる。これらのワツクス
は30kcal／ｇ以上の融解熱を有し、他の相変化材
料に比較して安価であり、タンク車の量で購入し
た場合、１ポンド当たり28U.S.セント程度であ
る。これらのワツクスは単独でもあるいは組み合
わせても使用することができる。例えば、融点42
〜44℃のワツクス（シエルオイル社製、シエルワ
ツクス100）、融点44〜47℃のワツクス（シエルワ
ツクス120）、融点52〜55℃のワツクス（シエルワ
ツクス200）、融点約53℃のワツクス（ウイトコ
128）、融点約61℃のワツクス（パラフイン150）
のような高融点パラフインワツクスは、低融点の
C₁₆（mp10℃）及びC₁₈（mp28℃）の結晶質ハイド
ロカーボンと混合して、それらの中間の融解温度
を有する相変化材料を製造可能であり、また、前
述のような構造材料に組みこむことも可能であ
る。 本発明に使用するワツクスの好ましいグループ
は、結晶性アルキルハイドロカーボンの混合物で
あり、それにおける個々の成分の融点は約０〜95
℃の範囲内にあるものであり、好ましくは５〜60
℃の範囲内にあることが望ましい。混合物を構成
するワツクスの融点の違いが約20℃より大きい
と、混合物は２つの異なる融点を示すことにな
り、そのときは、２つの融解熱を有することにな
る。 本発明にあつて有用な特に好ましいクラスのワ
ツクスは、アルキルハイドロカーボンの混合物を
含んでいて、石油精製の副産物として、低コスト
で得られる。それらは安価であるから、追加の費
用をできるだけ押さえた状態で建築材料に組みこ
むことができると同時に、エネルギーコスト低減
という点から大きな節約となる。パツシブヒーテ
イング用の好ましい混合物の融点は、24〜32℃の
範囲である。パツシブ冷気貯蔵用の好ましい混合
物の融点は18〜24℃の範囲である。多くの応用に
おいて、混合物はヒーテイングおよびクーリング
用として信頼のおけるものである。23〜25℃で融
解、凝固する混合物は、ヒーテイング、クーリン
グ用の熱的素材として建物全体にわたり使用可能
である。特に好ましい混合物には、融点が24℃、
凝固点が19.8℃（加熱、冷却速度10℃／分におけ
る示差走査熱量測定による）のワツクス（ウイト
コＫ−61）がある。このワツクスのクロマトグラ
フイー分析によれば、それは主に炭素原子数が16
〜21個のノルマルパラフインを含んでいるが、そ
の大部分の成分は炭素原子数が17個、18個、19
個、そして20個からなるものである。 ウイトコ化学(株)の５つの製品についての熱エネ
ルギー貯蔵データを下の表に示す。この表は、ソ
ーラーパツシブヒーテイングおよびクーリングに
おいて関心のあると思われる温度範囲をカバーす
るような融解ならびに凝固温度を有している混合
物が利用可能であることを示している。

【表】 本発明に使用されるアルキルハイドロカーボン
を選択するときに考えなければならないもう一つ
の重要な点は、それらの過冷却あるいは過加熱の
傾向についてである。10℃／minというような速
い速度で冷却したときでさえ、過冷却がほとんど
又は全くないようなアルキルハイドロカーボンを
使用するのが望ましい。いずれにせよ、過冷却あ
るいは過加熱による融解および凝固温度でみられ
る差は、10℃以下が望ましい。さらに好ましくは
この差は５℃以下であり、最も好ましくは、３℃
以下である。 中間物であるか又は混合物を構成する個々の相
変化材料の平均相変化特性を示すアルキルハイド
ロカーボンの混合物を供給するばかりでなく、２
つあるいはそれ以上の異なる相変化を示す混合物
を供給することも可能である。このような混合物
は相変化材料を冬期には熱を保存し、夏期には冷
気を消費するような場合に応用するのに有益であ
る。当発明のこの具体化のためには相変化材料の
融点の差は、少くとも15℃である必要がある。こ
のような２つの融点をもつ混合物の典型的な例
は、15℃で凝固し、加熱した時35℃で融解する混
合物である。市販の多くのワツクスは気候コント
ロールに使用されるようなパツシブエネルギー貯
蔵システムには不適当である、というのは、それ
らのワツクスの融点が高すぎるからである。結局
のところ、当発明にしたがい、これらの材料は混
合物の融点が16〜42℃の範囲になるようにするた
めに炭素原子数が14〜18個の、さらに言えば、そ
れが14個、16個、または18個の炭素原子を有する
結晶性アルキルハイドロカーボンと組み合わせる
のが良い。 本発明の特に望ましい具体例は、耐火炎性ハロ
ゲン化ハイドロカーボン、特に火炎遅延剤用の耐
火炎性結晶質塩化ハイドロカーボンを利用してい
る。耐火炎性ハイドロカーボンの典型的例は、塩
化あるいは臭化あるいは沸化ハイドロカーボンの
ようなハロゲン化ハイドロカーボンである。代表
的な例には、塩素化ワツクス（ダイヤモンド・シ
ヤムロツク社製、クロロワツクス70）がある。そ
の他のハロゲン化ハイドロカーボン（相変化材料
でない）も又用いることができ、これらのいくつ
かはエチル社から入手できる。それらにはテトラ
ブロモフタリツクアンハイドライド、テトラブロ
モビスフエノールＡ、デカブロモジフエニルオキ
サイドが含まれる。 ハロゲン化ハイドロカーボンは、酸化アンチモ
ンやその他の多価金属酸化物のような従来よりあ
る耐火炎性充填剤と組み合わせて使用するのが好
ましい。ハロゲン化ハイドロカーボンの酸化物に
対する重量比は変えることも可能であるが、代表
的なその値としては、ほぼ１：１から３：１であ
る。耐火炎ワツクス製剤は、以前は自己消炎性を
付与すべく重合体に添加されていた。この目的に
使用されるワツクス製剤は、本願発明にしたがつ
て耐火炎性相変化材料としても有用である。 アルキルハイドロカーボンは、セメント状材料
と重合材料の両者に適合するものであり、これら
の材料に組みこみ可能であり、望ましい熱エネル
ギー貯蔵特性を有する構造物を供給すべく、建築
業界で使用可能であることが明らかになつた。 本発明の無機質セメント状組成物は剛性のある
マトリツクス−フオーミング材料として無機質セ
メント状材料を含んでいる。有用なセメント状材
料の典型的例は、水硬性セメント、石こう、パリ
スプラスター、石灰等である。ポルトランドセメ
ントは、明らかに一番広く使用されている水硬性
セメントである。ポルトランドセメントは、通常
建設用として使用されるものである。タイプ、
、、およびＶのものが使用可能である。ホ
ワイトセメント、空気除去セメント、高アルミナ
セメント、石工用セメントもまた使用することが
できる。 コンクリートは水硬性セメントと骨材との混合
物である。典型的な骨材には、砂やフライアツシ
ユのようないわゆる微小骨材の他に、砂利、花こ
う岩、石灰石、石英等のような粗い骨材がある。
従来の水硬性セメントコンクリート、たとえば、
ポルトランドセメントコンクリートの所定の製品
中にあつては、その組成の大部分がこれらの骨材
で占められている（体積割合でほぼ50から70％を
占めている）。これらのセメント、コンクリート
は、これで使用されているごとく「無機質セメン
ト状材料」という術語のはんちゆうに入るもので
ある。 本発明の無機質セメント状組成物には、建物の
壁、床、床パツド、仕切りをつくるのに使用され
るような型注入したコンクリート構造物をつくる
ときのみならず、コンクリートブロツク、ドライ
ウオール等のようなあらかじめ形成した材料を製
造するのに有用なコンクリートや石こう混合物が
含まれる。さらに、当発明の組成物には、日中に
あつては熱エネルギー貯蔵用に相変化材料を組み
入れることによつて、氷結を防止し、夜間にあつ
ては放熱して表面の水の凍結を防止することがで
きるような通路、滑走路、ブリツジデツキ構造物
に対して有役である組成物もまた含まれる。 アルキルハイドロカーボンは、組成物に形づく
りそれらを硬化する前にハイドロカーボンにセメ
ントあるいはコンクリートの他の成分を混合する
ことによつて、無機質セメント状混合物に直接組
み入れることができる。利点の多い使用可能なも
う一つの方法は、あらかじめ形成し硬化させたポ
ーラスな建築材料にアルキルハイドロカーボンを
浸透させる方法である。ドライウオール、硬化セ
メント製品、レンガおよびコンクリートブロツク
のような種々のコンクリート、石的なもの、ある
いは粘土をベースとした素材は、このようにして
アルキルハイドロカーボンを浸透させることがで
きる。 浸透は再浸透の応用に特に用いられる。前もつ
て形成された建築材料に浸透させるのは、一般に
アルキルハイドロカーボンの融点以上の温度に材
料を加熱しなければならない。もちろん、ある場
合には下層基盤にアルキルハイドロカーボンを実
際に浸透させる必要はない。むしろハイドロカー
ボン組成物が基盤の表層に浸透して行くように、
基盤の表層にハイドロカーボン混合物を単にコー
テイングするだけでよい。 Ｃ−18アルキルハイドロカーボンを既存のハイ
ウエイブリツジデツキあるいは空港の滑走路に浸
みこませれば耐塩性が得られ、ブリツジの補強ス
チールロツドの塩誘起腐食によつてもたらされる
それらの品質が劣化することがなくなる。もし、
丁度０℃以上の温度で融解、凝固するアルキルハ
イドロカーボンを選択すれば、ハイウエイを閉鎖
する以前にブリツジデツキが凍結してしまうよう
な豪雪地帯における危険性を同時に少なくした
り、あるいはそれを未然に防止することができ
る。 直接混合、あるいは浸透によつてアルキルハイ
ドロカーボンを無機質セメント状組成物に組みこ
む場合、アルキルハイドロカーボンのセメントへ
の親和力を高め、および／または、その表面張力
を低下させることによつて、湿潤剤と同じ働きを
する極性ハイドロカーボンと組み合わせて使用す
るのが良い。この場合、アルキルハイドロカーボ
ンはコンクリートに浸透し、相変化材料として機
能するばかりでなく、コンクリートに耐水性をも
たらす働きもする。 有用な極性ハイドロカーボンの代表的な例に長
鎖（すなわち炭素原子12個以上を有するもの）脂
肪酸やステアリン酸のようなアルコール、ステア
リルアルコールやモンタンワツクスあるいは水素
添加獣脂のような極性ワツクスがある。使用され
る極性ハイドロカーボンはまた相変化材料でもあ
り、したがつてそれはアルキルハイドロカーボン
100部に対して、約１から25部が適切である。ア
ルキルハイドロカーボンはコンクリートの中を自
由に移動し、それがコンクリートの表面をシール
すれば、コンクリートは耐水性を持つことにな
る。 セメントあるいはコンクリート組成物が硬化す
る前に、アルキルハイドロカーボンをそれらに直
接組み入れられると、硬化後のコンクリートの強
度（セツト時間ではない）が低下する傾向のある
ことが明らかになつた。アルキルハイドロカーボ
ンは、潤滑性を有していて、コンクリートマトリ
ツクス中での砂および骨材とセメントの粘着量を
低下させる。一般に、コンクリート混合物中にお
けるアルキルハイドロカーボンの乾燥重量は、５
％以下であることが望ましい。しかしながら、混
合物中の骨材量を少なくしたり、あるいは骨材を
完全に無くしたりした場合は、アルキルハイドロ
カーボンを約10％添加しても良い。一方、石こ
う、パリスプラスター、あるいはドライウオール
組成物にあつては、重量パーセントで10から20％
のアルキルハイドロカーボンをウエツトミツクス
に対して添加しても良い。 ポルトランドセメント組成物等のような無機質
セメント状混合物へのアルキルハイドロカーボン
の組みこみ量は、アルキルハイドロカーボンが微
細に分割されたシリカ（たとえば、CAB−Ｏ−
SILあるいはHiSil）のような高吸収性充てん剤
と組み合わせて使用されるのであれば、その量を
増加させることが可能であることも見いだされ
た。高吸収充てん剤のようなものとアルキルハイ
ドロカーボンを前もつて混合させるとハイドロカ
ーボンは充てん剤中にとどまり、コンクリートあ
るいはセメント組成物の強度の低下を小さくする
ことが明らかになつた。 組成物中に入れるアルキルハイドロカーボンの
量についての下限は無い、というのは、その量が
いくらであつても、理論的には何らかの熱貯蔵に
対する利益が得られるからである。代表的なもの
として、当発明の組成物は、少なくとも１％の結
晶性アルキルハイドロカーボンを含んでいる。 すでに述べたように、混合物に火炎遅炎性を与
えるために、アルキルハイドロカーボンは、その
他のハロゲン化ハイドロカーボンや多価金属酸化
物を組み合わせて使用しても良い。多価金属酸化
物をアルキルハイドロカーボンと直接混合した
り、コンクリートブロツク、れんがなどにしみこ
ませた場合、ブロツクのポーラスなネツトワーク
により酸化物がワツクス混合物からこし取られや
すい。結局、コンクリートや粘土構造物にアルキ
ルハイドロカーボンを浸透させるときには、金属
酸化物とコンクリート混合物を前もつて混合さ
せ、さらに、硬化したコンクリート製品にハロゲ
ン化したワツクスを含むアルキルハイドロカーボ
ンをしみこませることが望ましいということが認
められた。 アルキルハイドロカーボンは、硬化したコンク
リート組成物の物理的性質を低下させる傾向があ
ることから、以下に述べる重合組成物あるいはワ
ツクス組成物のうちの一つのセメント組成物中
に、粒子サイズが約0.25から3.0mmの範囲のペレ
ツトまたは顆粒状のハイドロカーボンを組みこむ
のが望ましい。 ペレツトあるいは顆粒は、アルキルハイドロカ
ーボンをポリマーに組み入れ、そして、そのポリ
マーをすりつぶしたり、あるいは切断したりする
ことにより、製造することができる。セメント状
組成物に使用する場合、重合組成物は架橋してい
る必要はない、というのは、ペレツトの熱的形状
安定性は重要でないからである。この場合、セメ
ント状組成物に対して、ハイドロカーボン相変化
材料を含むペレツトあるいは顆粒を重量パーセン
トで50％まで入れることができる。ペレツト中に
組み入れたり、あるいはしみこませるアルキルハ
イドロカーボンの量を増加させ、そして、ペレツ
ト中にそれを保持するには、前述の吸収性シリカ
充てん剤をペレツトに入れることが望ましい。 本発明の一つの具体例にしたがつて、ペレツト
は重合体の代りにハードワツクスを使用して形成
される。ワツクスは結晶質でも非結晶質でも良
い。ワツクスが結晶質であるときは、それが使用
される条件によるが、その融解熱はペレツトの熱
貯蔵特性に寄与する。このことは、高温が使用さ
れる能動的熱エネルギー貯蔵にあつて特に有役で
ある。 本発明において有用であるハードワツクスの代
表的例には、炭素水素ワツクス（シエルワツクス
300）、塩素化ワツクス（クロロワツクス70S）、
ステアリン酸、高融点微結晶質ワツクス（たとえ
ばバルコ製から得られるペトロライトワツクス）
がある。これらのワツクスは融点が50℃以上であ
つて、ASTM D1321−61Tで測定した貫入硬度
が約10以下であるという点に特徴がある。 本発明のセメント状組成物は、アルキルハイド
ロカーボンの融点を適切に選択することによつ
て、各種の受動的な熱貯蔵応用に使用するようデ
ザインすることが可能である。約16〜42℃の範囲
で融解する、アルキルハイドロカーボンは、前述
の建築材料や構造物などのパツシブソーラーヒー
テイングに使用される。ブリツジデツキあるいは
通路の防氷のためには約５〜15℃で融解するアル
キルハイドロカーボンを使用するのは良い。 本発明にしたがい、アルキルハイドロカーボン
は、また壁面材、床面材、あるいは前述のペレツ
トをつくるために熱硬化性または熱可塑性重合材
料、またはエラストマーあるいは非エラストマー
重合材料に組みこむことが可能である。“重合材
料”という言葉の中には、天然および合成ゴムが
含まれる。重合材料はそれに組みこみ可能であつ
て、そして成型したり、コーテイングしたりする
ときにそこに分散して残留することができるアル
キルハイドロカーボンと適合するものでなければ
ならない。材料が十分に適合しないと、アルキル
ハイドロカーボンはその分散がかなり困難とな
り、それは融解相および分散液滴相として存在す
ることになる。アルキルハイドロカーボンが融解
および凝固に対して、大きな影響があるかどうか
は明らかでない。 結晶性長鎖ハイドロカーボンは、天然ゴム、ブ
チルゴム、ポリブタジエン、共重合体（ブタジエ
ン／スチレン）、共重合体（エチレン／プロピレ
ン）（EPDM）のような弱酸性ゴムあるいは非極
性ゴムあるいは重合体のいずれにも１番速く分散
させることができる。また、結晶性長鎖ハイドロ
カーボンは、ナイロン、ポリエステル、アクリレ
ートゴム、メタアクリレートゴム、ポリビニルア
ルコール、エチレンビニルアセテート共重合体、
ポリビニルアセテート、塩化ビニル／ビニールア
セテート共重合体、ネオプレン、ブタジエン−ア
クリロニトリルゴム等のような極性重合体にも分
散可能である。また、ネオプレン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニリデンのような火炎抵抗を有す
るハロゲン化重合体を使用することも又望まし
い。 本発明の重合組成物は、その最終用途および熱
的形状安定性に対する要求によつて、架橋してあ
るいは非架橋でのいずれの状態でも使用可能であ
り、架橋が結晶性アルキルハイドロカーボンの相
変化性質を防げるものとは限らない。しかしなが
ら、相変化材料が有効に融解および凝固するその
能力を失なわない、そしてその結果融解熱が減少
してしまうほどには重合組成物が架橋していない
ということが肝要である。 相変化材料として機能することができるかなり
の結晶性を有するゴムやその他のエラストマー
に、アルキルハイドロカーボンを組み入れること
は特に利点がある。報告によれば、天然ゴムの相
転換は、−６〜25℃である。ネオプレン（ポリク
ロロプレン）の結晶融点は、報告によれば、約32
℃であり、これは快適なヒーテイングに望ましい
ものである。その他の半結晶性ゴムにいくつかの
EPDMや共重合（エチレン／ビニルアセテート）
ゴムがある。したがつて、アルキルハイドロカー
ボンを含む結晶性マトリツクスゴムは、それを構
成する両者の成分の寄与により、大きな熱エネル
ギー貯蔵能力をもたらすことになる。 アルキルハイドロカーボンは、使用するハイド
ロカーボンおよび重合体の性質によるが、前述の
重合組成物中に重量パーセントで50％まで組み入
れることができる。理論的には、使用する相変化
材料の量に下限はない。それは、その量がいくら
であつても（どんなに少量であつても）ある種の
熱エネルギー貯蔵上の利点があるからである。通
常、相変化材料の量は、重量パーセントで少なく
とも１％が使用される。 成型品をつくるときには、アルキルハイドロカ
ーボンは、従来からある方法、たとえば、バンバ
リーミルあるいはロールミルにより重合材料と混
合させることができる。さらに、従来の可塑剤、
充てん剤、顔料、硬化剤、促進剤等も、物理的性
質を所定のものに調節するため組成物に添加可能
である。微小に分割したシリカやカーボンブラツ
クのような充てん剤を、重合組成物に添加するの
も良いことである。それら充てん剤の添加量は、
重合体100部に対して約10から100部が良い。 当発明の重合組成物は、ゴム製床タイル、床材
等をつくるときに有役な組成物を供給すべく、別
の慣習的方法で混合することができる。 本発明のもう一つの具体例にしたがい、絶縁や
その他の応用に有役なポリウレタンのような重合
熱硬化性発泡材、あるいは熱可塑性ポリスチレン
発泡材に、本発明に従い絶縁能力を高めるため
に、アルキルハイドロカーボンを充てんすること
が可能である。フレキシブルなオープンセル状発
泡材には、溶融ハイドロカーボンにその発泡材を
押しこみ、そして、それを取り出した後で発泡材
を再び圧縮して余分の溶融ハイドロカーボンを取
り除くことにより、アルキルハイドロカーボンを
充てんすることができる。好ましい発泡材は、フ
レキシブルで、密度が低く、オープンセル状発泡
材である；しかしながら、実質的に熱貯蔵特性を
高めるような発泡材であればどんなものでも、当
発明にしたがつて相変化材料にしみこませること
ができる。 本発明のさらにもう一つの具体例にしたがつ
て、当発明にしたがつて形成されたペレツトは空
気、エチレングリコール、水等のような熱交換用
流体がペレツトベツド中を循環するペレツトベツ
ド熱交換器のようなアクテイブあるいはパツシブ
ハイブリツド熱貯蔵システムに使用される。この
ような使用にあつては、ペレツト（キヤリヤーポ
リマー）は架橋しているのが良く、アルキルハイ
ドロカーボンの融点は10〜65℃の範囲のものが良
い。本発明の一つの具体例にあつては、ブラツク
ペレツト（たとえばカーボンブラツク充てん剤を
含むもの）をつくることができ、それはコンビネ
ーシヨンコレクターが貯蔵ユニツトとして使用す
ることができる。これらのペレツトは太陽光を吸
収したり、エネルギーを貯蔵するような太陽温水
器に使用することができる。この具体例では、融
点が約140〓の相変化材料が使用される。同様に、
本発明にしたがつて形成されたペレツトは、コー
ヒーカツプあるいはテイーカツプを飲める状態に
あたためておくのに使用することができる。 本発明にしたがい、相変化材料としてアルキル
ハイドロカーボンを組み入れるようにすることの
できる建築材料の一部を取り上げれば、それは、
石こうボード、石こう、セメントブロツク、セメ
ント化粧しつくい、セメント床材、プラスチツク
およびゴム製床用タイル、発泡絶縁材、染料など
がある。 本発明を次に示す例を引用して詳細に説明す
る。 実施例 １ 石こうの水スラリに石こう90部に対してオクタ
デカン10部の割合でオクタデカンを添加し、セメ
ント状の相変化組成物を用意した。この組成物を
硬化させ、微分走査熱量測定（DSC）分析をし
た。温度走査速度は10℃／minであつた。DSC曲
線を第１図に示す。図はオクタデカンの融解温度
（32.2℃）および結晶化温度（27.4℃）を明確に
示している。したがつて、Ｃ−18アルキルハイド
ロカーボンは、石こう中において、その有利な潜
熱貯蔵特性を保持していることになる。 実施例 ２ 天然ゴム100部、オクタデカン100部、ステアリ
ン酸１部、カルボシル40部、サンテキニアNS2.0
部、酸化亜鉛5.0部、フレクゾン2.5部、イオウ2.5
部の割合で混合して、パツシング熱貯蔵用のシー
トあるいはペレツトをつくるのに有役なゴム組成
物を用意した。その組成物を350〓で30分間硬化
し、DSC分析を行つた。温度走査速度10℃／min
のときのDSC曲線を第２図に示す。オクタデカ
ンの融解、結晶化は、それぞれ25.8℃、18.2℃で
おこつた。オクタデカンの融解熱は保持されてい
た。 実施例 ３ 以下のようなゴム（EPDM）組成物を用意し、
350〓で30分間硬化した。それぞれの組成物に用
いたアルキルハイドロカーボンは、それらの融解
点、融解熱特性を保持していた。

【表】 特定の具体例を引用しながら発明について詳細
に説明してきたが、特許請求の範囲から逸脱する
ことなくその無数の修正および変化が可能である
ことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は例１のセメント状組成物についての微
分走査熱量測定曲線である。第２図は、例２の重
合組成物についての微分走査熱量測定曲線であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相変化材料と、それが組み込まれたマトリツ
   クス材料を含む組成物であつて、 前記相変化材料は、キヤリアー材料中にアルキ
   ルハイドロカーボンが組み込まれたものであり、 前記アルキルハイドロカーボンは炭素原子数が
   14以上で、融解熱が30cal／ｇ以上の結晶性直鎖
   アルキルハイドロカーボンであり、 前記キヤリアー材料は、前記アルキルハイドロ
   カーボンがその中に分散し、かつ残留するよう
   な、アルキルハイドロカーボンとの適合性を有す
   るものである、 ことを特徴とする熱エネルギー貯蔵に用いる組成
   物。 ２ 前記キヤリアー材料が、ハードワツクス、高
   吸収充填剤、および重合材料からなる群より選ば
   れた少なくとも１種の物質である請求の範囲第１
   項記載の組成物。 ３ 前記マトリツクス材料が、無機質セメント状
   材料である請求の範囲第１項または第２項記載の
   組成物。 ４ 前記無機質セメント状材料が、水硬性セメン
   ト、石膏、パリス石膏、石灰、コンクリートから
   なる群より選ばれた物質である請求の範囲第３項
   記載の組成物。 ５ ハードワツクスが融点50℃以上、貫入硬度が
   10以下である請求の範囲第２項記載の組成物。 ６ アルキルハイドロカーボンの融点が18から32
   ℃の範囲にある請求の範囲第１項記載の組成物。 ７ アルキルハイドロカーボンの炭素数が17から
   20である請求の範囲第６項記載の組成物。 ８ 重合材料が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、
   エラストマー、および非エラストマーからなる群
   より選ばれる少なくとも１種の物質である請求の
   範囲第２項記載の組成物。 ９ 重合材料が、天然ゴム、合成ゴム、および
   EPDMからなる群より選ばれる少なくとも１種
   の物質である請求の範囲第２項記載の組成物。 １０ 重合材料の少なくとも１部分が、ハロゲン
   化ポリマーである請求の範囲第２項記載の組成
   物。 １１ キヤリアー材料の中に、炭素原子数が14以
   上で、融解熱が30cal／ｇ以上の結晶性直鎖アル
   キルハイドロカーボンを組み込んだ組成物であつ
   て、 前記キヤリアー材料は、前記アルキルハイドロ
   カーボンがその中に分散し、かつ残留するよう
   な、アルキルハイドロカーボンとの適合性を有す
   るものである、 ことを特徴とする熱エネルギー貯蔵に用いる相変
   化材料組成物。 １２ 前記キヤリアー材料が、ハードワツクス、
   高吸収充填剤、および重合材料からなる群より選
   ばれた少なくとも１種の物質である請求の範囲第
   １１項記載の組成物。 １３ ハードワツクスが融点50℃以上、貫入硬度
   が10以下である請求の範囲第１１項記載の組成
   物。 １４ アルキルハイドロカーボンの融点が18から
   32℃の範囲にある請求の範囲第１１項記載の組成
   物。 １５ アルキルハイドロカーボンの炭素数が17か
   ら20である請求の範囲第１４項記載の組成物。 １６ 重合材料が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹
   脂、エラストマー、および非エラストマーからな
   る群より選ばれる少なくとも１種の物質である請
   求の範囲第１２項記載の組成物。 １７ 重合材料が、天然ゴム、合成ゴム、および
   EPDMからなる群より選ばれる少なくとも１種
   の物質である請求の範囲第１２項記載の組成物。 １８ 重合材料の少なくとも１部分が、ハロゲン
   化ポリマーである請求の範囲第１２項記載の組成
   物。 １９ 相変化材料、火炎遅延剤、およびそれらが
   組み込まれたマトリツクス材料を含む組成物であ
   つて、 前記相変化材料は、キヤリアー材料中にアルキ
   ルハイドロカーボンが組み込まれたものであり、 前記アルキルハイドロカーボンは炭素原子数が
   14以上で、融解熱が30cal／ｇ以上の結晶性直鎖
   アルキルハイドロカーボンであり、 前記キヤリアー材料は、前記アルキルハイドロ
   カーボンがその中に分散し、かつ残留するよう
   な、アルキルハイドロカーボンとの適合性を有す
   るものである、 ことを特徴とする熱エネルギー貯蔵に用いる組成
   物。 ２０ 前記キヤリアー材料が、ハードワツクス、
   高吸収充填剤、および重合材料からなる群より選
   ばれた少なくとも１種の物質である請求の範囲第
   １９項記載の組成物。 ２１ 前記重合材料が、熱可塑性樹脂、熱硬化性
   樹脂、エラストマー、および非エラストマーから
   なる群より選ばれる少なくとも１種の物質である
   請求の範囲第２０項記載の組成物。 ２２ 重合材料が、天然ゴム、合成ゴム、および
   EPDMからなる群より選ばれる少なくとも１種
   の物質である請求の範囲第２０項記載の組成物。 ２３ 前記マトリツクス材料が、無機質セメント
   状材料である請求の範囲第１９項から第２２項の
   いずれか１項記載の組成物。 ２４ 前記無機質セメント状材料が、水硬性セメ
   ント、石膏、パリス石膏、石灰、コンクリートか
   らなる群より選ばれた物質である請求の範囲第２
   ３項記載の組成物。 ２５ 火炎遅延剤が、ハロゲン化ハイドロカーボ
   ンおよび多価金属酸化物を含む、請求の範囲第１
   ９項ないし第２４項のいずれか１項記載の組成
   物。 ２６ ハロゲン化ハイドロカーボンが塩素化ハイ
   ドロカーボン、テトラブロモフタリツクアンハイ
   ドライド、テトラブロモビスフエノールＡ、デカ
   ブロモジフエニールオキサイドからなる群より選
   ばれる物質であり、前記多価金属酸化物が酸化ア
   ンチモンであり、両者の重量比が約１：１から
   ３：１である請求の範囲第２５項記載の組成物。 ２７ 相変化材料がペレツト状である請求の範囲
   第１項から第１０項のいずれか１項記載の組成
   物。 ２８ 相変化材料として用いる組成物がペレツト
   状である請求の範囲第１１項から第１８項のいず
   れか１項記載の組成物。 ２９ 相変化材料がペレツト状である請求の範囲
   第１９項から第２６項のいずれか１項記載の組成
   物。