JPH09176623A - 冷熱搬送用マイクロカプセル分散液 - Google Patents

冷熱搬送用マイクロカプセル分散液

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JPH09176623A
JPH09176623A JP7334835A JP33483595A JPH09176623A JP H09176623 A JPH09176623 A JP H09176623A JP 7334835 A JP7334835 A JP 7334835A JP 33483595 A JP33483595 A JP 33483595A JP H09176623 A JPH09176623 A JP H09176623A
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JP
Japan
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heat
microcapsule dispersion
pentadecane
hexadecane
heat storage
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JP7334835A
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English (en)
Inventor
Mamoru Ishiguro
守 石黒
Shigehiro Maeda
茂宏 前田
Akio Chikasawa
明夫 近沢
Tetsuo Setoguchi
哲夫 瀬戸口
Masaaki Yoshikawa
正晃 吉川
Takatoshi Nakahira
貴年 中平
Akira Kishimoto
章 岸本
Yukihiko Akamatsu
幸彦 赤松
Yasunori Nakanishi
靖憲 中西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinko Electric Industries Co Ltd
Mitsubishi Paper Mills Ltd
Osaka Gas Co Ltd
Sinko Industries Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Industries Co Ltd
Mitsubishi Paper Mills Ltd
Osaka Gas Co Ltd
Sinko Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷房温度領域に適した冷熱を水だけの場合よ
りも少ない流量で多量に搬送し得る冷熱搬送用マイクロ
カプセル分散液を得る。特にチラータイプの冷凍機を用
いた冷房用熱搬送媒体に適した熱搬送媒体を得る。 【解決手段】 蓄熱材としてヘキサデカンとペンタデカ
ンの混合物を内包するマイクロカプセルから成る水系の
冷熱搬送用マイクロカプセル分散液。ヘキサデカンとペ
ンタデカンの好ましい混合比率は8:2〜1:9、更に
は7:3〜2:9の範囲が好ましい。蓄熱材の過冷却防
止材を上記蓄熱材と併用することにより一層狭い温度範
囲で融解と凝固を繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チラータイプの冷凍機
を用いた冷房用熱搬送媒体に関するものであり、詳しく
は冷凍機内で蓄えられた冷熱を末端の熱交換器まで効率
的に搬送し得る冷熱搬送用媒体に関するものである。通
常、冷暖房用熱媒体としては低温から高温域に亘り「水
(湯)」が用いられるが、本発明における潜熱搬送媒体
は冷房に適する温度領域で相変化する蓄熱材を内包した
マイクロカプセルの水系分散液から成るため多量の熱量
を少ない流量且つ狭い温度範囲の中で搬送することが可
能となる。
【0002】
【従来の技術】通常、冷房用チラーの熱媒体として水が
用いられている。水は冷房から暖房領域まで広い範囲で
熱を蓄えることが可能で、しかも安全、安価であるとい
う利点を有しているためビル冷暖房用熱媒体として広く
用いられている。
【0003】水(湯)の顕熱(温度差)を利用した熱搬
送方法に代わる新規な熱搬送方法として蓄熱材粒子の分
散液を利用した潜熱搬送方法が提案されている。潜熱搬
送方法は、相変化を伴わない顕熱のみを利用した熱搬送
方法に比べ、融点を挟む狭い温度範囲で多量の熱エネル
ギーを蓄えて搬送することができるため、水だけの場合
に比べ少ない流量で多量の熱量を搬送できる利点を有
し、特開平5−117642号公報、同5−16348
6号公報、同5−215369号公報等には有機系蓄熱
材を内包するマイクロカプセルを用いた熱搬送方法が提
案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】冷房用の熱媒体として
水を用いる場合、一般に冷凍機としては、吸収式冷凍機
や圧縮式冷凍機などが使用される。一般に冷房に適した
温度領域として熱媒体の冷凍機出口温度が5℃付近、フ
ァンコイル等冷房用熱交換器で空気と熱交換した後の冷
凍機への戻り温度が13℃付近で循環使用される。熱媒
体として水に変えて潜熱搬送媒体を使用する目的は、水
に比べ少ない流量で多量の熱量を搬送することにある
が、そのためには上記温度範囲の中で多量の潜熱を蓄
え、かつ放熱する能力を有することが必要である。
【0005】一般に冷房領域に適した潜熱搬送用蓄熱材
としては、テトラデカン、ペンタデカン等の直鎖の脂肪
族炭化水素がその安定性、安全性、融解熱量の大きさな
どの観点から好ましい蓄熱材として提案されており、そ
れらの融点付近に約30〜50kcal/kg の熱量を蓄えること
ができる。しかしながらこれらの蓄熱材を単独で含むマ
イクロカプセルには次のような問題点がある。
【0006】即ち、これらの蓄熱材の融解及び凝固はあ
る温度幅をもって行なわれる。例えばペンタデカン(C=1
5)の凝固の場合には8℃付近から凝固が始まり6℃付近
でピークとなり、完全に凝固するためには4℃付近まで
冷却する必要があることが示差熱熱量計による分析結果
より伺える。またペンタデカンはその融解熱量がそれほ
ど大きくないことも相俟って上記良好な温度領域内で蓄
放熱できる熱量は30kcal/kgを下回ってしまうという
問題がある。
【0007】テトラデカン(C=14)は純粋なもので約50 k
cal/kgと高い融解熱量を有するため搬送熱量は充分であ
るが、マイクロカプセル化することにより著しい過冷却
を生じ、凝固温度は0℃以下となり上記温度領域から大
きく逸脱してしまい単独での冷房用蓄熱材としては使用
困難である。
【0008】ヘキサデカン(C=16)は融解熱量が高いもの
の、15℃付近から融解が始まり、17℃付近でピーク
となり、21℃付近で終了するため融解時の温度領域が
完全に上記温度範囲を逸脱してしまい単独での冷房用蓄
熱材としては使用困難である。
【0009】この様に蓄熱材の融点、凝固点及び融解熱
量はその化合物に特有の値であり自由に操作することは
できない。また、蓄熱材同士の混合も考えられるが、一
般に異なる種類の蓄熱材を混合してもその中間的な熱物
性が得られることは少なく、逆に融点と凝固点の低下、
更には融解熱量までも低下してしまい全ての条件を満足
させることは困難であった。
【0010】本発明の目的は、冷房領域に適した冷熱を
効率的に搬送し得る冷熱搬送用マイクロカプセル分散液
を得ることにあり、詳しくは5〜13℃の狭い温度範囲
で完全に融解と凝固が繰り返されるか、もしくはこの温
度領域に少なくともカプセル絶乾重量当たり30 kcal/
kg以上の熱量を蓄えることが可能な水系の冷熱搬送用マ
イクロカプセル分散液を得ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は蓄熱材と
してヘキサデカンとペンタデカンの混合物をマイクロカ
プセル化することにより達成される。先に蓄熱材同士の
混合は熱物性に対し良い影響を与えないことを述べた
が、この2種の組合せにおいては融点や凝固点の低下及
び極端な融解熱量の低下も生じない特殊な組合せである
ことが判明した。例えばヘキサデカンとテトラデカンと
の組合せや、ペンタデカンと脂肪族炭化水素以外の化合
物との組合せにおいては凝固点や融解熱量の著しい低下
が生じたり、相変化温度範囲がブロードになるなどして
混合による利点は全く見出されない。
【0012】上記温度範囲内でカプセル絶乾重量当たり
30 kcal/kg以上の融解と凝固熱量を蓄えるためのヘキ
サデカンとペンタデカンの混合比は、8:2〜1:9の
範囲が良く、さらに好ましくは7:3〜2:8の範囲が
良い。この範囲よりもヘキサデカンの比率が増すと融点
が上昇し前記好ましい温度領域を逸脱し、この範囲より
もペンタデカンの比率が増すと凝固点が下がり過ぎたり
融解熱量の低下をもたらしたりして同様に前記好ましい
温度領域を逸脱してしまう。
【0013】本発明において用いられる相変化を伴う化
合物をマイクロカプセル化する手法としては、コアセル
ベーション法、界面重合法、in−situ法、酵母菌
を用いた手法(特開昭63−88033号公報等)等を
用いることが可能であり、いずれの手法においても本発
明の効果は達成され得る。
【0014】マイクロカプセルの粒子径は、規定の粒子
径を得るために乳化機あるいは分散機と称される高剪断
力を与え得る機種の選択や乳化分散時の温度、時間に応
じて調節されるが、好ましくは0.1〜5μmの範囲が
良い。粒子径が5μmより大きくなると流動時の剪断力
を受け易くなり容易に破壊してしまうため好ましくな
い。また、0.1μm未満の粒子径にすることは非常に
長時間の乳化分散と、場合によっては著しい増粘を生じ
ることがあるので0.1μm以上が好ましい。
【0015】本発明における蓄熱材混合物中に必要であ
れば過冷却防止材を含有することにより融点と凝固点が
異なる現象、即ち過冷却を防止することが可能で、より
一層狭い温度範囲の中で融解と凝固を繰り返す蓄熱材組
成物を得ることができる。本発明で使用される過冷却防
止材としてはステアリン酸、パルミチン酸の如きカルボ
ン酸類、ステアリルアルコール、オクタンジオールの如
きアルコール類、エチレンビスアマイド、ステアリン酸
アマイドの如きアマイド類、等の融点が40℃以上の化
合物が適している。過冷却防止材は蓄熱材重量に対し
0.1〜20%(w/w)の範囲で添加されることが好
ましい。この範囲未満であると過冷却防止材としての効
果が不十分であり、この範囲以上の添加量であると融解
熱量の低下をもたらすため好ましくない。
【0016】かくして得られた冷熱搬送用マイクロカプ
セル分散液は、そのままでも本発明の目的を達し得るも
のであるが、必要に応じエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、各種無機塩類、防腐剤、各種劣化防止
剤、増粘剤、分散補助剤、比重調節材、湿潤材、滑材、
水処理剤、流動性調節剤、各種無機または有機顔料、染
料等を添加することができる。
【0017】
【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。尚、本発明は実施例に限定されるものでない。ま
た、実施例中に示す融点、凝固点及び融解熱量は示差熱
熱量計(米国パーキンエルマー社製、DSC−7型)を
用いて測定した。融点及び凝固点は其々の吸熱と発熱の
ピーク時の温度を、(温度範囲)は融解または凝固の開
始と終了温度を示し、また融解熱量、凝固熱量の値は5
〜13℃間おけるマイクロカプセル絶乾単位重量当たり
の熱量を示す。
【0018】実施例1 メラミン粉末20gに37%ホルムアルデヒド水溶液2
6gと水50gを加えpHを8に調整した後、約70℃
まで加熱しメラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶
液を得た。
【0019】pHを4.5に調整した5%のスチレン−
無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液100g
中に、ペンタデカン40gとヘキサデカン40gに過冷
却防止材としてステアリルアルコール4gを溶解させた
混合液を上記水溶液中に激しく撹拌しながら添加し、体
積平均粒子径が2.0μmになるまで乳化を行なった。
【0020】上記乳化液に上記メラミン−ホルムアルデ
ヒド初期縮合物水溶液全量を添加し70℃で2時間撹拌
を施した後、20%苛性ソーダ水溶液でpHを9に調整
して蓄熱材を含むマイクロカプセル分散液を得た。この
マイクロカプセル分散液の融解、凝固の状態を示差熱熱
量計で測定した結果を表1に示す。
【0021】実施例2 蓄熱材として、ペンタデカン16gとヘキサデカン64
gに過冷却防止材としてステアリン酸2gを溶解した混
合液を実施例1と同様にしてカプセル化を行いマイクロ
カプセル分散液を得た。このマイクロカプセル分散液の
融解、凝固の状態を示差熱熱量計で測定した結果を表1
に示す。
【0022】実施例3 蓄熱材として、ペンタデカン56gとヘキサデカン24
gに過冷却防止材としてステアリン酸アマイド8gを溶
解した混合液を実施例1と同様にしてカプセル化を行い
マイクロカプセル分散液を得た。このマイクロカプセル
分散液の融解、凝固の状態を示差熱熱量計で測定した結
果を表1に示す。
【0023】比較例1〜6 表1の比較例に示す蓄熱材組成物を実施例1と同様の方
法を用いてマイクロカプセル化を行なった。表1に、融
点、凝固点及び5〜13℃間に蓄えることが可能な融
解、凝固熱量を測定した結果を示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】表1に示したの実施例の結果からも明ら
かなように、本発明により冷熱搬送用媒体としてペンタ
デカンとヘキサデカンの混合物を内包するマイクロカプ
セル分散液を用いることにより冷房温度領域として好ま
しい5〜13℃の温度領域で完全に融解と凝固を示す
か、もしくはこの温度領域に30 kcal/kg以上の融解及
び凝固熱量を有し得る冷熱搬送用マイクロカプセル分散
液が得られる。一方、比較例に示した蓄熱材組成では融
解もしくは凝固領域が上記好ましい温度領域を大きく逸
脱したり、融解熱量の大幅な低下をもたらし潜熱搬送媒
体として好ましくない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 茂宏 東京都千代田区丸の内3丁目4番2号 三 菱製紙株式会社内 (72)発明者 近沢 明夫 大阪府大阪市中央区平野町4丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 瀬戸口 哲夫 大阪府大阪市中央区平野町4丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 吉川 正晃 大阪府大阪市中央区平野町4丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 中平 貴年 大阪府大阪市中央区平野町4丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 岸本 章 大阪府大阪市中央区平野町4丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 赤松 幸彦 大阪府大阪市北区南森町1丁目4番5号 新晃工業株式会社内 (72)発明者 中西 靖憲 大阪府大阪市北区南森町1丁目4番5号 新晃工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘキサデカンとペンタデカンの混合物を
    内包するマイクロカプセルから成る冷熱搬送用マイクロ
    カプセル分散液。
  2. 【請求項2】 ヘキサデカンとペンタデカンの混合物及
    び過冷却防止材を内包するマイクロカプセルから成る請
    求項1記載の冷熱搬送用マイクロカプセル分散液。
  3. 【請求項3】 ヘキサデカンとペンタデカンの混合比率
    が8:2〜1:9である請求項1または2記載の冷熱搬
    送用マイクロカプセル分散液。
JP7334835A 1995-12-22 1995-12-22 冷熱搬送用マイクロカプセル分散液 Pending JPH09176623A (ja)

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JP7334835A JPH09176623A (ja) 1995-12-22 1995-12-22 冷熱搬送用マイクロカプセル分散液
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