JPH05735U - 暖房用蓄熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】極めて安全に暖房用蓄熱材として使用出来る有
機系蓄熱材を提供する。 【構成】鉄、銅、ステンレス等の融点が９００℃以上の
金属１で、パラフィン類と炭化水素系有機高分子から成
るバインダー成分とを機械的手段により配合混合した組
成物である蓄熱成分２を包装する。

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本考案は暖房用蓄熱材に関する。

【従来の技術】

暖房用の蓄熱材としては従来次の様なものがよく知られており、なかには既に 実用され又は実用されつつあるものもある。 （１）顕熱を利用する水やコンクリート等の蓄熱材。 （２）潜熱を利用する無機系蓄熱材、例えば硫酸ナトリウム水和物（ＮａＳＯ ₄ ・１０Ｈ₂Ｏ）、塩化カルシウム水和物（ＣａＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ）等のような蓄熱 材。 （３）潜熱を利用するパラフィン系等の有機化合物利用蓄熱材。 上記（１）の蓄熱材は顕熱を利用するものであるため蓄熱量が少なく、効率が 悪いという欠点があり、上記（２）は蓄熱温度（所謂融点）が３０〜３２℃と低 く、暖房用として熱を利用するに際しては温度が低すぎるという欠点がある。一 方、上記（３）は数多くの物質が利用できるため、必要な蓄熱温度を持つ物質を 選択して用いることができるという大きな利点がある。即ち約３５〜１００℃の 範囲の中で適切な融点を持つものを用途に応じて適宜選択使用できるため、実用 上極めて有効である。しかしながらよく知られている通り、有機化合物であるた めに可燃性であり、暖房用等建築物での使用においてはおのずと制限がある。

【考案が解決しようとする課題】

本考案が解決しようとする課題は、従来の暖房用蓄熱材の上記欠点を解消する ことであり、更に好ましくは上記（３）の蓄熱材の難点を解消することである。

【課題を解決するための手段】

この課題は蓄熱成分を、融点が９００℃以上の金属で包装することによって解 決される。

【考案の作用】

本考案の蓄熱材はその表面を融点が９００℃以上の金属で包装しているために 、たとえ蓄熱成分として有機化合物を使用していても容易には燃焼せず、万一火 災が発生してもすぐには着火、延焼しないので安全性が極めて高く、暖房用とし て極めて好適な蓄熱材となる。しかも有機化合物を使用しているため上記従来の （３）の蓄熱材の利点をそのまま保持し、上記従来の（１）及び（２）の欠点も おのずと生じない。 本考案の蓄熱材の代表的な形態を図面を用いて以下に説明する。図１及び図２ に示す如く本考案の基本的な態様は蓄熱成分（２）を融点が９００℃以上の金属 （以下単に金属という場合がある）で被覆した態様である。尚、図２は図１のＡ −Ａ”線の断面図である。又例えば図３の如く角が丸みをおびたものでも良い。 図４に示す如く両端に空隙又は発泡体（３）を設けても良く、図５に示す如く蓄 熱成分と金属被覆との間に発泡体や不燃性繊維（４）等を介在させても構わない 。更には又図６に示す如く両端に水（５）を充填しても良い。 本考案で使用する蓄熱成分は蓄熱温度において固体状を保つもの（液化しない もの）が使用され、その代表的なものを例示すると、本考案者がすでに開発した 新しい蓄熱材を挙げることができる。この蓄熱材について若干説明すると、以下 の通りである。 本考案に於いて使用する蓄熱成分は基本的には上記の通り、パラフィン類とバ インダー成分とが機械的手段により上記配合割合で混合された組成物であり、且 つこの際のバインダー成分は炭化水素系有機高分子から成るものである。 好ましい蓄熱成分は以下のものである。 上記基本蓄熱成分において、夫々 （イ）炭化水素系有機高分子がポリオレフィン系ポリマー類である蓄熱成分。 （ロ）炭化水素系有機高分子が熱可塑性エラストマー類である蓄熱成分。 （ハ）炭化水素系有機高分子が炭化水素系ゴム類である蓄熱成分。 （ニ）蓄熱成分としてのパラフィン類と、該パラフィン類１００重量部当たり 炭化水素系有機高分子からなるバインダ成分５〜３０重量部とからなり、該バイ ンダ成分として、（１）熱可塑性エラストマー、（２）炭化水素系ゴム類とポリ オレフィン系ポリマー類との併用系からなる群から選ばれた少なくとも１種を用 いた蓄熱成分。 （ホ）パラフィン類と炭化水素系有機高分子とが機械的手段にて混合されてな る蓄熱成分。 （ヘ）炭化水素系有機高分子が最終的に架橋されてなる蓄熱成分。 等である。 これら新しい蓄熱成分について更に説明すれば以下の通りである。 炭化水素系有機高分子バインダ成分とパラフィン類とを機械的手段にて混合して 一様な組成物とした場合、たとえ該パラフィン類の使用量が上記のごとく大量（ この量はバインダ成分１００重量部当たりのパラフィン類量に換算すると、３３ ３〜２０００重量部になる）であっても、驚くべきことに得られた組成物は成形 加工性に富み、しかもパラフィン類の成形体表面への移行が殆ど無く、蓄熱時に 固体状を保持する。機械的手段による均一混合という一見常識的とも思われる手 段にて、本発明者が知る限り従来何人もなし得なかった本考案の目的が達成され ることは、まさに予想外のことと言わざるを得ない。 本考案において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も成分 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。たとえば１００〜２００℃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、たとえば５０〜２５０℃で２本ロール、バンバリーミキサ、押 出機、２軸混練押出機等の通常の混練機をしようして混練混合する様態等が例示 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１〜１５ ０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。 混合され溶液状となった上記組成物は、そのままで、或いは若干冷却して成形 される。押出機を用いればシート状、板状に押し出し成形することができ、更に 該押出機により棒状、パイプ状にも成形できる。棒、パイプを細断すれば粒状、 ペレット状ともなる。 本考案において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Ｔ_max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、本考案の蓄熱成分がその稼働中に遭 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。 本考案において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（たとえば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種又 は２種以上が用いられる。かかる炭化水素系有機高分子例を以下に示す。 （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、ポリプロピレンなどのα−オレフィンのホモポ リマー、オレフィン同志のコポリマー、α−オレフィンと他のモノマー、たとえ ば酢酸ビニル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル等とのコポリマー及び、 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。 （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「熱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Ｔ_max＋１０℃の温度域では、好ましくは少なくとも室温以 上で且つＴ_max＋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Ｔ_max＋２０℃より高温度でもゴム弾性を持続するものも使用出来る。 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。 （３）炭化水素系ゴム類： 天然ゴム、スチレン−ブタジェン−共重合ゴム、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、エチレン−プロピレン−ジェン三元共重 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。 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、夫々プラスチックス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。 本考案においては、炭化水素系有機高分子の使用量は、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、Ｔ_max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。しかし て炭化水素系有機高分子の好ましい使用量は、パラフィン類１００重量部に対し て１０〜３０重量部である。 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、それらはパラフィン類との混合中、或いは混合の後に行われる。 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）、 及び照射架橋等いずれも採用できる。 本考案の蓄熱成分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、蓄熱成分の温度が使用したパラフィン類のＴ _max 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。 本考案において炭化水素系有機高分子からなるバインダ成分は下記Ａ或いはそ の架橋物又はＢの材料が特に好ましい。かかる場合パラフィン類とバインダ成分 との親和性が特に良好であるので、前記した機械的手段にて両者が混合されなく とも、本考案における必要量（即ちパラフィン類１００重量部当たり炭化水素系 有機高分子が５〜３０重量部となる量）を炭化水素系有機高分子粒子に含有させ 得ることができ、そうして得た組成物またはその成形品では含有パラフィン類の 移行並びにそれによる表面べた付きの問題が高度に解決される。勿論それらの場 合においても機械的手段による混合を施すほうが好ましいことは当然である。 Ａ．前記（３）の炭化水素系ゴム類と前記（１）のポリオレフィン系ポリマー 類との併用系： この場合のポリオレフィン系ポリマー類としては特に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、オレフィン同志のコポ リマー、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、これらは１種又は２種以上で使用されるが、 就中ＪＩＳ Ｋ ７１２１（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_{ma x} より少なくとも１０℃高い高結晶性のもの、好ましくはＴ_maxより少なくとも２ ０℃高いものが使用される。この結晶性ポリオレフィンは炭化水素系ゴム類との 併用下出適度な柔軟性を有しつつ確実に形状保持性をも達成する。しかも脆くな く、成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。３成分の配 合割合はパラフィン類１００重量部に対し、炭化水素系ゴム類１〜２０重量部、 好ましくは５〜１５重量部、ポリオレフィン系ポリマー類１〜２０重量部、好ま しくは５〜１５重量部である。この混合系においては蓄熱成分は非架橋状態でも よいが、ゲル分率にして少なくとも１重量％、好ましくは少なくとも２重量％に 適当な方法、たとえば前記した化学架橋法、水架橋法、照射架橋法、就中水架橋 法にて架橋されていることが好ましい。 Ｂ．前記（２）の熱可塑性エラストマー類： パラフィン類の少なくともＴ_max以下ではゴム弾性を示すものが好ましい。こ の場合Ｔ_max以下の温度ではゴム弾性を有するが故にパラフィン類をうまく包み 込んだ状態で該熱可塑性エラストマーで良好に担持できるので混合物の取り扱い が容易であり、割れ難くなり、成形が容易である。更に上記エラストマーはＴ_{ma x} より高温度においてもゴム弾性を持続するために、本考案の蓄熱成分は溶融し たり滴下することもない。 本考案においては更に上記成分の他に必要に応じて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、防黴剤を、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でき る。 本考案で使用する金属は融点９００℃以上のものであり、９００℃未満では焼 けてしまうので好ましくない。好ましい具体例としては鉄、銅、ステンレス等融 点が９００℃以上の適宜なものが選択使用される。金属の被覆の厚さは用途に応 じ、適宜選択すれば良く、例えば銅箔の場合１８、３５、７０、１０５μｍや１ ０μｍ以上のステンレスや鉄箔が例示できる。特に金属箔を用いれば軽量となり 、且つ蓄熱材自体が柔軟性を持つため極めて好ましい。本考案において蓄熱成分 を金属で包装するに際してはその手段はなんら限定されず、用途に応じ、例えば 図１〜図６のような態様になるように包装すれば良い。尚、図４〜図６の態様の ものは蓄熱成分と被覆層との間に空隙があるため、熱膨張をこの空隙で吸収する ことができ、この点から好ましいものである。又金属で包装する場合、溶接した り接着剤で密封したりしても構わない。 本考案の蓄熱材は暖房用として極めて優れており、床暖房、壁暖房、車両暖房 等の各種の暖房用蓄熱材として有効に使用される。

【考案の効果】

本考案の蓄熱材によれば極めて安全に暖房用として使用でき、産業上における 効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の暖房用蓄熱材の一例を示す斜視
図である。

【図２】図２は本考案の暖房用蓄熱材の一例を示す断面
図である。

【図３】図２は本考案の暖房用蓄熱材の一例を示す断面
図である。

【図４】図２は本考案の暖房用蓄熱材の一例を示す断面
図である。

【図５】図２は本考案の暖房用蓄熱材の一例を示す断面
図である。

【図６】図２は本考案の暖房用蓄熱材の一例を示す断面
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 百瀬 千秋 兵庫県尼崎市東向島西之町８番地 三菱電 線工業株式会社尼崎製作所内

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 融点が９００℃以上の金属で蓄熱成分を包装したことを
   特徴とする暖房用蓄熱材。