JPH07157750A - 蓄熱組成物及び蓄熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 室温差等の温度変化に対処でき、従って高温
又は低温に偏った暖房状態を回避できる潜熱（凝固熱）
利用式の蓄熱組成物、及びその潜熱放出時における液体
状態の蓄熱組成物の取扱性に優れる蓄熱材の開発。 【構成】 融点が３０℃以上のハイドロカーボン１００
重量部に、それよりも融点が１０℃以上低い脂肪酸エス
テル又は／及び官能基含有の脂肪族系化合物を１００重
量部以下、あるいは前記ハイドロカーボン１００重量部
に、それとの融点差が＋５℃〜−１０℃の前記脂肪酸エ
ステル等を４０重量部以下配合してなり、複数のピーク
放熱温度を示す蓄熱組成物、及びその蓄熱組成物を炭化
水素系有機高分子と機械的に混合してなる蓄熱材。 【効果】 高温側又は低温側等の異なる放熱温度の設定
が可能で、その温度設定や放熱温度間における放熱量の
制御で室温差等の温度変化に対処できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のピーク放熱温度
を有して暖房温度の制御が可能な床暖房等に好適な蓄熱
組成物、及びそれを用いた固体状態を保持して取扱性に
優れる蓄熱材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、床暖房等に用いうる蓄熱材として
はポリオレフィンに潜熱蓄熱材を吸収させたものが知ら
れていた（特開平２−２５２７８９号公報）。しかしな
がら、室温差等の温度差に対応しにくい問題点があっ
た。すなわち初冬や極寒季、あるいは暖房を要する日の
内でも日中の温暖な時間帯や夜明け前の低温時間帯では
暖房温度に変化をもたせることが望まれるが、従来の蓄
熱材では放熱温度が日中の平均温度等として一定である
ため温度差に対処することが困難であり、室温が高くな
りすぎるか必要温度まで上昇しないかの何れかであっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、室温差等の
温度変化に対処でき、従って高温又は低温に偏った暖房
状態を回避できる潜熱（凝固熱）利用式の蓄熱組成物、
及びその潜熱放出時における液体状態の蓄熱組成物の取
扱性に優れる蓄熱材の開発を課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、融点が３０℃
以上のハイドロカーボン１００重量部に、それよりも融
点が１０℃以上低い脂肪酸エステル又は／及び官能基含
有の脂肪族系化合物を１００重量部以下配合してなり、
複数のピーク放熱温度を示すことを特徴とする蓄熱組成
物を提供するものである。

【０００５】また本発明は、融点が３０℃以上のハイド
ロカーボン１００重量部に、それとの融点差が＋５℃〜
−１０℃の脂肪酸エステル又は／及び官能基含有の脂肪
族系化合物を４０重量部以下配合してなり、複数のピー
ク放熱温度を示すことを特徴とする蓄熱組成物を提供す
るものである。

【０００６】さらに本発明は、前記した蓄熱組成物を炭
化水素系有機高分子と機械的に混合してなることを特徴
とする蓄熱材を提供するものである。

【０００７】

【作用】ＤＳＣ（示差走査熱量計）測定において複数の
ピークを有する放熱温度特性を示す上記構成の蓄熱組成
物とすることにより、その特性に基づいて高温側又は低
温側等の異なる放熱温度の設定が可能となり、その温度
設定で室温差等の温度変化に対処できて、高温又は低温
に偏った暖房状態を回避することができる。またかかる
蓄熱組成物を炭化水素系有機高分子との機械的混合物と
することで蓄熱組成物が液体状態となったときの流出を
防止できて全体を固体状物として取扱いうる、従って取
扱性に優れる蓄熱材とすることができる。

【０００８】

【実施例】本発明の蓄熱組成物は、ハイドロカーボンと
脂肪酸エステル又は／及び官能基含有の脂肪族系化合物
とを、ＤＳＣ測定において複数のピークを有する放熱温
度特性を示すように配合したものである。

【０００９】ハイドロカーボンとしては、融点が３０℃
以上の種々のものを用いることができ、脂肪族系、シク
ロ系、直鎖系、分岐系などの適宜な非極性系のものを用
いうる。従って融点が１００〜１５０℃程度のポリエチ
レン等のポリオレフィンなども用いうるが、一般には床
等の暖房を目的とするものである点より、融点が３０〜
９０℃、就中３２〜５５℃のものが用いられる。

【００１０】配合成分の相溶性等の点より好ましく用い
うるハイドロカーボンとしては、例えばＣ₁₈Ｈ₃₈やＣ₂₀
Ｈ₄₂の如き炭素数が１８以上のｎ−アルカン、Ｃ₂₂Ｈ₄₄
やＣ₂₄Ｈ₄₈の如き炭素数が２２以上の１−アルケン、１
１５°Ｆパラフィン、１号ソフトパラフィン、１２５°
Ｆパラフィンの如きパラフィンワックスなどがあげられ
る。

【００１１】脂肪酸エステルや官能基含有の脂肪族系化
合物としても、前記ハイドロカーボンとの組合せにおい
て複数のピーク放熱温度が現れればよいことから種々の
極性系のものを用いることができ、ハイドロカーボンよ
りも融点が１０℃以上低いもの又はハイドロカーボンと
の融点差が＋５℃〜−１０℃であるものの適宜なものを
用いうる。

【００１２】ちなみに脂肪酸エステルとしては、パルミ
チン酸メチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ステ
アリル、ミリスチン酸ミリスチルなどがあげられ、ミリ
スチン酸ミリスチル等の融点が４０℃程度のものが好ま
しく用いられる。

【００１３】また官能基含有の脂肪族系化合物として
は、例えばカプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パ
ルミチン酸、ステアリン酸の如き脂肪酸やその酸アミ
ド、カプリルアルコール、ラウリルアルコール、ミリス
チルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルア
ルコールの如き炭素数が１２以上、就中１４以上の高級
アルコールなどがあげられる。

【００１４】複数のピーク放熱温度が現れる蓄熱組成物
の調製は、ハイドロカーボン（前者）よりも融点が１０
℃以上低い脂肪酸エステル又は／及び官能基含有の脂肪
族系化合物（後者）との組合せでは、前者１００重量部
あたり後者１００重量部以下、就中５〜５０重量部の割
合で配合することにより行うことができる。その配合割
合が１００重量部を超えると複数の明確なピーク放熱温
度が現れにくくなり、５重量部未満では配合量に乏しく
てその添加に基づく放熱ピークが現れにくくピーク放熱
温度を複数化する効果に乏しい。

【００１５】一方、ハイドロカーボン（前者）との融点
差が＋５℃〜−１０℃の脂肪酸エステル又は／及び官能
基含有の脂肪族系化合物（後者）との組合せでは、前者
１００重量部あたり後者４０重量部以下、就中５〜２０
重量部の割合で配合することにより複数のピーク放熱温
度が現れる蓄熱組成物を調製することができる。その配
合割合が４０重量部を超えると複数の明確なピーク放熱
温度が現れにくくなり、５重量部未満では配合量に乏し
くてその添加に基づく放熱ピークが現れにくくピーク放
熱温度を複数化する効果に乏しい。

【００１６】蓄熱組成物の調製は、１種又は２種以上の
ハイドロカーボンと１種又は２種以上の脂肪酸エステル
又は／及び官能基含有の脂肪族系化合物とを加熱熔融下
に混合する方式などの適宜な方式で行うことができる。
なお各配合成分は、異炭素数物等の不純物を含有してい
てもよく、一般には５０％以上の純度、好ましくは約９
０％以上の純度を有するものや、パラフィンワックスの
ように特定の融点をもつ混合物が用いられる。従って、
通例の工業用市販品をそのまま用いることができる。

【００１７】本発明の蓄熱組成物は、例えば袋やパイ
プ、中空ボール等の被覆体で蓄熱組成物を封入したも
の、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等の
有機高分子からなる袋に蓄熱組成物をパック詰めして冷
却過程でシートや板等に成形したもの、布、壁、板等の
多孔質体に蓄熱組成物を含浸させたもの、マイクロカプ
セル中に封入したものの如く、蓄熱組成物を保持体を介
して流出不能に内蔵する包蔵物などの使用目的に応じた
適宜な形態の蓄熱材として実用に供してもよいものであ
り、その場合に必要に応じて金属等の伝熱性物質からな
る均熱化層を付加しうるものである。

【００１８】また適宜な有機高分子、就中、炭化水素系
有機高分子と蓄熱組成物との固体状混合物からなる蓄熱
材としても実用に供しうる。その場合、撹拌処理、混合
処理、混練処理等の機械的手段による混合方式が好まし
い。機械的手段による混合方式によれば、有機高分子１
００重量部あたり３００〜５０００重量部の大量の蓄熱
組成物を混合しても、成形加工性に優れ、蓄熱組成物が
移行（ブリード）しにくくてベトつきにくいものを容易
に得ることができる。

【００１９】機械的手段による混合は例えば、溶融物と
した一方にそれに膨潤、ないし溶解する他方を撹拌混合
する方式、両者を加熱して流動状態ないし溶融物として
それらを混練、ないし撹拌混合する方式など、適宜な方
式で行ってよい。また混練には、例えば２本ロール、バ
ンバリーミキサー、押出機、２軸混練押出機などの通例
の混合機を用いることができる。

【００２０】前記した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１０重
量％以下、就中５重量％以下のものが好ましく用いう
る。その例としては、オレフィン系ポリマー、熱可塑性
エラストマー、炭化水素系ゴムなどがあげられる。炭化
水素系有機高分子としては、１種又は２種以上を用いる
ことができ、架橋物とすることもできる。

【００２１】前記オレフィン系ポリマーの具体例として
は、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−オレフィンと酢酸ビニル、アクリル酸エチ
ル、メタクリル酸エチルの如き他種モノマーとのコポリ
マー、それらの軽度にハロゲン化されたポリマーなどが
あげられる。

【００２２】前記熱可塑性エラストマーの具体例として
は、スチレン・ブタジエン・スチレンブロックコポリマ
ー、スチレン・イソプレン・スチレンブロックコポリマ
ー、スチレン・エチレン・ブテン−１・スチレンブロッ
クコポリマー、スチレン・水素添加イソプレン・スチレ
ンブロックコポリマー等のスチレン系熱可塑性エラスト
マーや、エチレン・α−オレフィンブロックコポリマー
等のオレフィン系熱可塑性エラストマー、その他ウレタ
ン系、エステル系等の公知物のいずれもあげることがで
きる。

【００２３】前記炭化水素系ゴムの具体例としては、天
然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブチルゴム、イソ
プレンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プ
ロピレン・ジエンゴム、エチレン・酢酸ビニルゴム、エ
チレン・エチルアクリレートゴムなどがあげられる。炭
化水素系ゴム１〜２０重量部とオレフィン系ポリマー１
〜２０重量部の併用系、特に化学架橋法、水架橋法、照
射架橋法等による架橋系は柔軟性、保形性、成形性、強
靱性などの点より好ましく用いうる。

【００２４】なお上記した蓄熱材は、ガスや発泡剤等に
よる発泡化、シラスバルーン等のバルーンの添加などに
よる低比重化、あるいは金属やセラミック等の無機系高
密度充填材等の添加による高比重化などにより比重を調
節することもできる。また、有機繊維や無機繊維の充
填、あるいは紐、ワイヤ、不織布、織布、網等の支持体
の使用による補強形態とすることもできる。その他、包
蔵物には種々の添加剤、酸化防止剤、着色剤、顔料、帯
電防止剤、防黴剤、難燃剤、防鼠剤、金属やカーボン等
の伝熱材などの適宜な配合剤を添加して実用に供するこ
とができる。

【００２５】また上記固体状混合物からなる蓄熱材は、
ペレット等の顆粒物、ないしボール等の塊のほか、流し
込み方式、プレス方式、押出成形方式、射出成形方式等
の適宜な方式で、紐、シート、板、棒、ハニカム体、パ
イプ等の任意な形態に加工した包蔵物として実用に供す
ることができる。さらに溶融物の流し込み方式等によ
り、適用箇所に直接展開する方式なども採ることができ
る。従って本発明の蓄熱材は、使用目的に応じた任意な
形態に成形することができる。

【００２６】本発明の蓄熱組成物ないし蓄熱材は、蓄熱
式熱源として暖房や保温などの種々の目的に用いること
ができる。床暖房への適用方式としては例えば、温水の
配管を蓄熱組成物で形成する方式、温水中に顆粒物等か
らなる蓄熱組成物を投入して循環させる方式、シート等
からなる蓄熱組成物で温水配管を被覆する方式、床仕上
げ材の下に温水配管やヒーター等からなる適宜な熱源と
共に板、棒、ハニカム体、パイプ等からなる蓄熱材を敷
設する方式などがあげられる。

【００２７】実施例１ 融点が５２℃のパラフィンワックス（日本石油：１２５
°Ｆパラフィン）６０部（重量部、以下同じ）と、１−
ヘキサデカノール（花王カルコール６０）４０部を加熱
熔融下に混合して蓄熱組成物を得た。前記の蓄熱組成物
をＤＳＣにて６０℃から２０℃まで５℃／分の速度で降
温し、全体が冷却固化するまでのピーク放熱温度を調べ
た（以下同じ）。その結果、ピーク放熱温度は、４８．
３℃と４０．１℃と３７．７℃の３ヵ所に現れ、その場
合の全体としての放熱量は２７８．０６ｊ/gであった。

【００２８】また前記の蓄熱組成物を５０℃に加熱して
降温した場合にはピーク放熱温度が４５．６℃と４０．
０℃と３７．６℃の３ヵ所に現れ、その場合の全体とし
ての放熱量は２３３．１０ｊ/gであり、４５℃に加熱し
て降温した場合にはピーク放熱温度が４０．２℃の１ヵ
所に現れてその場合の全体としての放熱量は１８７．３
３ｊ/gであった。なお前記において、低温側の２ヵ所の
ピークは固体−固体間の相変化がやや遅れて出るための
ものであり、単一のピークとして扱いうるものである。

【００２９】前記より６０℃程度に加熱することで蓄熱
温度が４８℃のものとして、また５０℃に加熱すること
で蓄熱温度が４３℃のものとして、かつ充分な蓄熱量を
有する熱源として２通りの温度制御が可能なものとして
扱えることがわかる。なお４５℃に加熱することで蓄熱
温度が４３℃のものとして扱えその場合、蓄熱量が少な
いことは気温の高い状態では高温化を回避できて好都合
に作用することがわかる。

【００３０】実施例２ １２５°Ｆパラフィン７０部と、１−ヘキサデカノール
３０部を加熱熔融下に混合して蓄熱組成物を得た。前記
の蓄熱組成物を５５℃に加熱して降温した場合にはピー
ク放熱温度が４９．５℃と４０．３℃と３６．５℃の３
ヵ所に現れてその場合の全体としての放熱量は２５０．
２４ｊ/gであり、４５℃に加熱して降温した場合にはピ
ーク放熱温度が４０．５℃と３６．５℃の２ヵ所に現れ
てその場合の全体としての放熱量は１４６．８７ｊ/gで
あった。なお前記においても低温側の２ヵ所のピーク
は、単一のピークとして扱いうるものである。

【００３１】前記より蓄熱温度が５０℃と４０℃の２通
りの温度制御が可能なものとして扱うことができ、５５
〜４５℃の加熱温度間で実施例１の場合と同様に蓄熱量
を制御できて気温差による室温制御の可能なことがわか
る。

【００３２】実施例３ ｎ−トコサン（Ｃ₂₂Ｈ₄₆：和光純薬、純度９９％以上）
８０部と、１−テトラデカノール（花王カルコール４
０）２０部を加熱熔融下に混合して蓄熱組成物を得た。
前記の蓄熱組成物を４５℃に加熱して降温した場合には
ピーク放熱温度が３９．２℃と２９．１℃の２ヵ所に現
れてその場合の全体としての放熱量は２５６．３１ｊ/g
であり、３５℃に加熱して降温した場合にはピーク放熱
温度が２９．０℃の１ヵ所に現れてその場合の放熱量は
１１３．７２ｊ/gであった。なお前記においても低温側
の２ヵ所のピークは、単一のピークとして扱いうるもの
である。

【００３３】前記より蓄熱温度が４０℃と３０℃の２通
りの温度制御が可能なものとして扱うことができ、４５
〜３５℃の加熱温度間で実施例１の場合と同様に蓄熱量
を制御できて気温差による室温制御の可能なことがわか
る。

【００３４】実施例４ 実施例１で得た蓄熱組成物１００部と、熱可塑性エラス
トマー（シェル化学社製、クレイトンＧ１６５０、以下
同じ）１２．５部と、直鎖状ポリエチレンＡ（密度０．
９３５ｇ／cm³、ＭＩ２．１ｇ／１０分、以下同じ）
７．５部を加熱溶融下に、酸化防止剤（２，２，４−ト
リメチル−１，２−ジヒドロキノリンの重合物、以下同
じ）０．２部と共に撹拌混合して蓄熱材を得た。

【００３５】前記の蓄熱材を常温で７日間放置したの
ち、蓄熱組成物が滲み出るか否かを調べたところ滲み出
しは認められず、また１cm角ブロックの蓄熱材を常温で
７日間放置したのちその形状の変化を調べたところ、ほ
ぼ原形を保持していた。

【００３６】実施例５ 実施例２で得た蓄熱組成物を用いたほかは実施例 に準
じて蓄熱材を得た。この蓄熱材を常温で７日間放置した
のち蓄熱組成物が滲み出るか否かを調べたところ滲み出
しは認められず、また１cm角ブロックの蓄熱材を常温で
７日間放置したのちその形状の変化を調べたところ、ほ
ぼ原形を保持していた。

【００３７】

【発明の効果】本発明の蓄熱組成物によれば、複数のピ
ーク放熱温度を有することに基づいて高温側又は低温側
等の異なる放熱温度の設定が可能となり、その温度設定
や放熱温度間における放熱量の制御で室温差等の温度変
化に対処できて、高温又は低温に偏った暖房状態を回避
することができる。また本発明の蓄熱材は、かかる蓄熱
組成物が液体状態となったときの流出を防止できて全体
を固体状物として取扱うことができ取扱性に優れてい
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 融点が３０℃以上のハイドロカーボン１
   ００重量部に、それよりも融点が１０℃以上低い脂肪酸
   エステル又は／及び官能基含有の脂肪族系化合物を１０
   ０重量部以下配合してなり、複数のピーク放熱温度を示
   すことを特徴とする蓄熱組成物。
2. 【請求項２】 融点が３０℃以上のハイドロカーボン１
   ００重量部に、それとの融点差が＋５℃〜−１０℃の脂
   肪酸エステル又は／及び官能基含有の脂肪族系化合物を
   ４０重量部以下配合してなり、複数のピーク放熱温度を
   示すことを特徴とする蓄熱組成物。
3. 【請求項３】 ハイドロカーボンが炭素数１８以上のｎ
   −アルカン、炭素数２２以上の１−アルケン又は／及び
   パラフィンワックスであり、官能基含有の脂肪族系化合
   物が脂肪酸、脂肪酸アミド又は／及び炭素数が１２以上
   の高級アルコールである請求項１又は２に記載の蓄熱組
   成物。
4. 【請求項４】 請求項１〜３に記載の蓄熱組成物を炭化
   水素系有機高分子と機械的に混合してなることを特徴と
   する蓄熱材。