JPS5855436B2 - ポリエチレン蓄熱体 - Google Patents
ポリエチレン蓄熱体Info
- Publication number
- JPS5855436B2 JPS5855436B2 JP54142436A JP14243679A JPS5855436B2 JP S5855436 B2 JPS5855436 B2 JP S5855436B2 JP 54142436 A JP54142436 A JP 54142436A JP 14243679 A JP14243679 A JP 14243679A JP S5855436 B2 JPS5855436 B2 JP S5855436B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat storage
- polyethylene
- heat
- storage body
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、溶融時に固着、団塊化を起こさないポリエチ
レン蓄熱体に関する。
レン蓄熱体に関する。
「蓄熱」は太陽熱や工場廃熱など、その発生量と発生時
間が不安定な熱エネルギーを、一時的に貯蔵することに
よって、任意の時間に任意の量を消費できるようにする
ための技術であり、近年のエネルギー事情を背景として
ますます重要視されている。
間が不安定な熱エネルギーを、一時的に貯蔵することに
よって、任意の時間に任意の量を消費できるようにする
ための技術であり、近年のエネルギー事情を背景として
ますます重要視されている。
現在までに知られている蓄熱の原理は次のように大別さ
れる。
れる。
（１）物質の顕熱を利用する方法
（２）物質の相変化潜熱を利用する方法
（３）物質の化学反応熱を利用する方法
このような蓄熱の目的に利用できる物質が、所謂蓄熱材
料であり、例えば（１）では水や岩石のように単位体積
当りの熱容量が大きな物質が、また（３）では水酸化カ
ルシウムのように容易に温度により下記のような可逆反
応を起しかつ反応熱の犬なる物質がそれぞれ蓄熱材料と
して検討されてきた。
料であり、例えば（１）では水や岩石のように単位体積
当りの熱容量が大きな物質が、また（３）では水酸化カ
ルシウムのように容易に温度により下記のような可逆反
応を起しかつ反応熱の犬なる物質がそれぞれ蓄熱材料と
して検討されてきた。
Ｃａ（ＯＨ）２；二ＣａＯ＋Ｈ２０
一方（２）の相変化潜熱を利用するタイプの蓄熱体フ
としては、芒硝（Ｎａ２ＳＯ４Ｈ１０Ｈ２０）やハイポ
（Ｎａ２Ｓ２０３・５Ｈ２０）のように溶融／凝固の際
の溶融潜熱を利用した所謂溶融潜熱利用型の蓄熱体が検
討されてきた。
としては、芒硝（Ｎａ２ＳＯ４Ｈ１０Ｈ２０）やハイポ
（Ｎａ２Ｓ２０３・５Ｈ２０）のように溶融／凝固の際
の溶融潜熱を利用した所謂溶融潜熱利用型の蓄熱体が検
討されてきた。
しかし、芒硝やハイポなどの無機水利化合物は５その大
部分が過冷却や相分離現象を起すため、蓄熱体として長
期間安定な動作を行わせることが困難である。
部分が過冷却や相分離現象を起すため、蓄熱体として長
期間安定な動作を行わせることが困難である。
また金属材料を腐食するという欠点がある。
そこで、本発明者等はこれ等の欠点のなし）溶融ア潜熱
利用型の蓄熱材料について種々検討の結果、結晶性のポ
リエチレンが過冷却や相分離が全くなく、安定な蓄熱動
作を保証しうる、基本的には無害で、金属材料に対する
腐食性を崩しない、工業有機材料のうち比較的安価であ
る等の理由によりｉ最適の蓄熱材料となり得るとの結論
に至った。
利用型の蓄熱材料について種々検討の結果、結晶性のポ
リエチレンが過冷却や相分離が全くなく、安定な蓄熱動
作を保証しうる、基本的には無害で、金属材料に対する
腐食性を崩しない、工業有機材料のうち比較的安価であ
る等の理由によりｉ最適の蓄熱材料となり得るとの結論
に至った。
しかし、ポリエチレンを蓄熱体としてそのまま使用する
と、０）加熱・溶融時において粘い融液となり、これが
互いに融着して団塊化するので、熱媒体の流路を塞いだ
り、熱媒体との熱交換を悪化フ させる。
と、０）加熱・溶融時において粘い融液となり、これが
互いに融着して団塊化するので、熱媒体の流路を塞いだ
り、熱媒体との熱交換を悪化フ させる。
（ロ）また、溶融時の体積膨張が犬であるため、蓄熱器
に大きな応力を発生させる。
に大きな応力を発生させる。
；などの不都合がある。
これ等の不都合を回避するために、以上の蓄熱材料を適
当な強度と所定の形状を有する小容器に；充填、密封す
ることにより熱交換及び取扱いに便利な蓄熱体を構成す
るとともに、以上のように構成された蓄熱体を多数個集
積して蓄熱器を形成して熱媒体（空気、水、オイルなど
の流体）との間で熱交換を行なわせて蓄熱の目的を達す
るようにしていた。
当な強度と所定の形状を有する小容器に；充填、密封す
ることにより熱交換及び取扱いに便利な蓄熱体を構成す
るとともに、以上のように構成された蓄熱体を多数個集
積して蓄熱器を形成して熱媒体（空気、水、オイルなど
の流体）との間で熱交換を行なわせて蓄熱の目的を達す
るようにしていた。
芒硝、ハイポ等の蓄熱材料は熱媒体としての水に可溶で
あり、この点からも小容器の使用が不可避であった。
あり、この点からも小容器の使用が不可避であった。
しかし、この場合−基の蓄熱器には非常に多数の、時と
して数万個の蓄熱体が使用されるため、以上のように蓄
熱材料を小容器に充填、密封する方法では小容器の製作
と蓄熱材料の充填、密封の工程に要する経費が莫大とな
り、時として蓄熱材料そのものの経費よりも小容器の製
作、加工費の方が高額となることもあった。
して数万個の蓄熱体が使用されるため、以上のように蓄
熱材料を小容器に充填、密封する方法では小容器の製作
と蓄熱材料の充填、密封の工程に要する経費が莫大とな
り、時として蓄熱材料そのものの経費よりも小容器の製
作、加工費の方が高額となることもあった。
これが溶融潜熱利用型蓄熱器のコストを増大させ、その
広範な実用化を阻害する大きな要因となっていた。
広範な実用化を阻害する大きな要因となっていた。
そこで、本発明者等は別の特許出願で、所定形状の結晶
性ポリエチレンに電離性放射線を照射してポリエチレン
の分子間を架橋し、ポリエチレンをそのまま蓄熱体とし
て使用できる方法を提案したが、この方法では得られた
蓄熱体は高温高圧水或はエチレングリコール、プロピレ
ングリコールなどのポリエチレンを溶解しない性質の熱
媒体と直接接触させて用いることができるが、空気を熱
媒体として使用する場合、特に蓄熱体を流動床として用
いるような場合には、高温で溶融した状態の蓄熱体表面
がいくらか粘着性を示すため、蓄熱体同志が固着、団塊
化を起こして再度使用できなくなるという不都合を生ず
る。
性ポリエチレンに電離性放射線を照射してポリエチレン
の分子間を架橋し、ポリエチレンをそのまま蓄熱体とし
て使用できる方法を提案したが、この方法では得られた
蓄熱体は高温高圧水或はエチレングリコール、プロピレ
ングリコールなどのポリエチレンを溶解しない性質の熱
媒体と直接接触させて用いることができるが、空気を熱
媒体として使用する場合、特に蓄熱体を流動床として用
いるような場合には、高温で溶融した状態の蓄熱体表面
がいくらか粘着性を示すため、蓄熱体同志が固着、団塊
化を起こして再度使用できなくなるという不都合を生ず
る。
本発明は、上記実情に鑑み前述のように溶融潜熱型蓄熱
体として優れた性質を有する結晶性ポリエチレンを、高
価な小容器に密封することなく、しかも空気を熱媒体と
するような場合にも固着、団塊化を起こさずに使用する
ことができるようなポリエチレン蓄熱体を提供すること
を目的とするもので、その要旨は所定形状の結晶性ポリ
エチレンに電離性放射線を照射して上記ポリエチレンの
分子間を架橋するとともに、該ポリエチレンの表面に耐
熱性物質の微粉末を付着させるようにしたものである。
体として優れた性質を有する結晶性ポリエチレンを、高
価な小容器に密封することなく、しかも空気を熱媒体と
するような場合にも固着、団塊化を起こさずに使用する
ことができるようなポリエチレン蓄熱体を提供すること
を目的とするもので、その要旨は所定形状の結晶性ポリ
エチレンに電離性放射線を照射して上記ポリエチレンの
分子間を架橋するとともに、該ポリエチレンの表面に耐
熱性物質の微粉末を付着させるようにしたものである。
即ち、本発明は以上のように構成することにより、結晶
性ポリエチレンは加熱により溶融してもゲル状になって
流動せず、且つ適度の強度を有し、しかも溶融状態で粘
着性を示さなくなる。
性ポリエチレンは加熱により溶融してもゲル状になって
流動せず、且つ適度の強度を有し、しかも溶融状態で粘
着性を示さなくなる。
そこで、蓄熱体とするのに高価な小容器を必要とせず、
また空気等の熱媒体とする場合にも固着、団塊化を起こ
さず、本発明の所期の目的を達成することができたので
ある。
また空気等の熱媒体とする場合にも固着、団塊化を起こ
さず、本発明の所期の目的を達成することができたので
ある。
更に、本発明によればポリエチレンの溶融時の体積膨張
率が減少するため、これを収容する蓄熱器に加熱時に大
きな応力を発生させることもない。
率が減少するため、これを収容する蓄熱器に加熱時に大
きな応力を発生させることもない。
本発明では蓄熱材料として結晶性、特に高結晶性ポリエ
チレンを、球体、棒状体、板状体、円管状体などの所定
形状に成形したものを使用する。
チレンを、球体、棒状体、板状体、円管状体などの所定
形状に成形したものを使用する。
なお、これらの成形体はその直径（または厚み）を２〜
８關にとることにより、満足すべき熱応答性を持つ蓄熱
器を一般に構成することができる。
８關にとることにより、満足すべき熱応答性を持つ蓄熱
器を一般に構成することができる。
また、本発明において使用する電離性放射線としてはコ
バルト６０のガンマ線が好適であるが、これに限定され
ず電子線や短波長Ｘ線など、所謂電離性放射線は全て使
用できる。
バルト６０のガンマ線が好適であるが、これに限定され
ず電子線や短波長Ｘ線など、所謂電離性放射線は全て使
用できる。
電離性放射線の照射線量は、１０５〜１０８ラドであり
、それ地下であると融着や団塊化が起こり、それ以上で
あるとポリエチレンの溶融熱が減少し、蓄熱密度が小さ
くなるので、好ましくない。
、それ地下であると融着や団塊化が起こり、それ以上で
あるとポリエチレンの溶融熱が減少し、蓄熱密度が小さ
くなるので、好ましくない。
また電離性放射線を照射するときの雰囲気は真空或は不
活性ガス中で行うのが好ましい。
活性ガス中で行うのが好ましい。
更に本発明に用いられる耐熱性物質の微粉末としては、
酸化アルミニウム、シリカゲル、炭酸マグネシウム、ジ
ルコニア、黒鉛、炭化ケイ素、窒化ホウ素、テフロン粉
末、粘土、ニッケル粉、銅粉などを挙げることができる
。
酸化アルミニウム、シリカゲル、炭酸マグネシウム、ジ
ルコニア、黒鉛、炭化ケイ素、窒化ホウ素、テフロン粉
末、粘土、ニッケル粉、銅粉などを挙げることができる
。
本発明において、耐熱性物質の微粉末は例えば次のよう
な処理によってポリエチレン表面に付着させられる。
な処理によってポリエチレン表面に付着させられる。
まず、放射線照射を行ったポリエチレンを耐熱性物質の
微粉末と混和し、これをポリエチレンの融点上１０〜２
０℃に加熱した後、さらに１５分間、機械的に攪拌を行
って、ポリエチレンの表面に微粉末を（まぶすようにし
て）付着せしめてから、ポリエチレンのみをふるい分け
る。
微粉末と混和し、これをポリエチレンの融点上１０〜２
０℃に加熱した後、さらに１５分間、機械的に攪拌を行
って、ポリエチレンの表面に微粉末を（まぶすようにし
て）付着せしめてから、ポリエチレンのみをふるい分け
る。
このようにして処理した付着微粉末は、水洗によっても
ポリエチレン表面から離れず、強固に付着している。
ポリエチレン表面から離れず、強固に付着している。
こうして得られたポリエチレン蓄熱体は、蓄熱密度が大
きく、適冷や相分離を起こさず、溶融時において融着・
団塊化を起こさない。
きく、適冷や相分離を起こさず、溶融時において融着・
団塊化を起こさない。
しかも、溶融時における体積膨張率が大幅に低下してい
るため、安定な蓄熱動作が可能である。
るため、安定な蓄熱動作が可能である。
本発明によるポリエチレン蓄熱体は以上のように安価・
経済的な方法で融着・団塊化を防止したもので、太陽エ
ネルギーや工場廃熱などの低温熱エネルギーの回収・利
用に好適なものである。
経済的な方法で融着・団塊化を防止したもので、太陽エ
ネルギーや工場廃熱などの低温熱エネルギーの回収・利
用に好適なものである。
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
実施例
第１図のような蓄熱試験装置を製作し、その中に充填す
べき、ポリエチレン蓄熱体１について、後述するような
種々の方法で団塊化防止のための処理を行なった。
べき、ポリエチレン蓄熱体１について、後述するような
種々の方法で団塊化防止のための処理を行なった。
第１図において、２は断熱材層、３は鋼板製容器、４は
多孔板、５は電気ヒータ、６は空気ポンプである。
多孔板、５は電気ヒータ、６は空気ポンプである。
６から送入される空気を５で加熱し、その温度を熱電対
７および温度メータ８で監視しつつ、蓄熱体１の層に吹
込んでこれを昇温させる。
７および温度メータ８で監視しつつ、蓄熱体１の層に吹
込んでこれを昇温させる。
このとき、吹込み空気の温度をポリエチレンの融点上１
５〜２５℃となるように一定とすると、ポリエチレンは
溶融を起し、その融解熱に相当するエネルギをポリエチ
レン内部に蓄積することになる。
５〜２５℃となるように一定とすると、ポリエチレンは
溶融を起し、その融解熱に相当するエネルギをポリエチ
レン内部に蓄積することになる。
次に、電気ヒータ５の出力を調節して、吹込み空気の温
晩を、ポリエチレンの融点より１５〜２５°Ｃ下方にな
るようにすると、ポリエチレンはその融解熱を放出しつ
つ凝固を起し、この間、その融点に相当する一定温、変
の空気が第１図の試験装置の出口９に得られることにな
る。
晩を、ポリエチレンの融点より１５〜２５°Ｃ下方にな
るようにすると、ポリエチレンはその融解熱を放出しつ
つ凝固を起し、この間、その融点に相当する一定温、変
の空気が第１図の試験装置の出口９に得られることにな
る。
このとき用いられたポリエチレンは商品名５ｈｏｌｅｘ
Ｆ ６０５０ Ｃ直径約３關のペレットである。
Ｆ ６０５０ Ｃ直径約３關のペレットである。
このような蓄熱体が溶融・凝固の繰り返しにより、団塊
化を起すと、蓄熱体の層の中の空気流路がせばめられ、
効率的な蓄熱体／空気間の熱交換が不可能となるため、
非常な不都合を生ずる。
化を起すと、蓄熱体の層の中の空気流路がせばめられ、
効率的な蓄熱体／空気間の熱交換が不可能となるため、
非常な不都合を生ずる。
そこで、団塊化防止を目的に、次に述べるような処理を
行なって試料を準備した。
行なって試料を準備した。
（１）ポリエチレンに１０６ ラドのコバルト６０ガン
マ線を照射した後、約３００メツシユのアルミナ粉（等
重量）を混和し、これをポリエチレンの融点上１０〜２
００Ｃに加熱した後、さらに１５分間、機械的に攪拌を
行なって、ポリエチレンの表面にアルミナ粉を（まぶす
ようにして）付着せしめてから、ポリエチレンのみをふ
るい分けた。
マ線を照射した後、約３００メツシユのアルミナ粉（等
重量）を混和し、これをポリエチレンの融点上１０〜２
００Ｃに加熱した後、さらに１５分間、機械的に攪拌を
行なって、ポリエチレンの表面にアルミナ粉を（まぶす
ようにして）付着せしめてから、ポリエチレンのみをふ
るい分けた。
（２）ポリエチレンにｌＯ７ラドのコバルト６０ガンマ
線を照射した後、（１）と同様にして、約３００メツシ
ユのシリカゲル粉をポリエチレンの表面に付着せしめた
。
線を照射した後、（１）と同様にして、約３００メツシ
ユのシリカゲル粉をポリエチレンの表面に付着せしめた
。
（３）ポリエチレンに１０８ラドのコバルト６０ガンマ
線を照射した後、（１）と同様にして、約３２０メツシ
ユの炭酸マグネシウム粉を付着せしめた。
線を照射した後、（１）と同様にして、約３２０メツシ
ユの炭酸マグネシウム粉を付着せしめた。
（４）ポリエチレンに１０７ラドのコバルト６０ガンマ
線を照射した後、（１）と同様にして、約２００メツシ
ユのジルコニア粉を付着せしめた。
線を照射した後、（１）と同様にして、約２００メツシ
ユのジルコニア粉を付着せしめた。
以上のごとき種々の処理を行なったポリエチレン蓄熱体
ペレットを第１図に示した試験装置内に装入し、既に説
明を加えたような加熱と冷却を行なって、ポリエチレン
の溶融と凝固を数〜数十回にわたって繰り返したのち、
これを外部に取り出して、その団塊化の状況を観察した
。
ペレットを第１図に示した試験装置内に装入し、既に説
明を加えたような加熱と冷却を行なって、ポリエチレン
の溶融と凝固を数〜数十回にわたって繰り返したのち、
これを外部に取り出して、その団塊化の状況を観察した
。
この結果をまとめると次表のようであった。
以上のように、ポリエチレンを照射処理し、かつ、酸化
アルミニウム、シリカゲル、炭酸マグネシウム、ジルコ
ニアなどの耐熱性粉末をその表面に付着せしめた試料（
１）〜（４）は、溶融と凝固を数多く、繰り返した後で
も、はとんど固着を起こしておらず、容易に個々のペレ
ット粒子が分離して、ばらばらになることが知られた。
アルミニウム、シリカゲル、炭酸マグネシウム、ジルコ
ニアなどの耐熱性粉末をその表面に付着せしめた試料（
１）〜（４）は、溶融と凝固を数多く、繰り返した後で
も、はとんど固着を起こしておらず、容易に個々のペレ
ット粒子が分離して、ばらばらになることが知られた。
比較例
次のような処理を行った試料を用いて第１図に示した試
、験装置によって同様の試験を行った。
、験装置によって同様の試験を行った。
（１）ポリエチレンに１０６ ラドのコバルト６０ガン
マ線を照射した。
マ線を照射した。
（２）ポリエチレンに１０７ラドのコバルト６０ガンマ
線を照射した。
線を照射した。
（３）ポリエチレンにｌＯ８ラドのコバルト６０ガンマ
線を照射した○ この結果をまとめると次表のようであった。
線を照射した○ この結果をまとめると次表のようであった。
行った試料では、なお、固着・団塊化が生じた。
第１図は本発明の一実施例である蓄熱器の断面図である
。 図中、１は蓄熱体、２は断熱材、３は鋼板製容器、４は
多孔板、５は電気ヒータ、６は空気ポンプ、７は熱電対
、８は温度メータ、９は出口、である。
。 図中、１は蓄熱体、２は断熱材、３は鋼板製容器、４は
多孔板、５は電気ヒータ、６は空気ポンプ、７は熱電対
、８は温度メータ、９は出口、である。
Claims (1)
- １ 所定形状の結晶性ポリエチレンに電離性放射線を照
射して上記ポリエチレンの分子間を架橋するとともに、
該ポリエチレンの表面に耐熱性物質の微粉末を付着する
ようにしたことを特徴とするポリエチレン蓄熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54142436A JPS5855436B2 (ja) | 1979-11-02 | 1979-11-02 | ポリエチレン蓄熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54142436A JPS5855436B2 (ja) | 1979-11-02 | 1979-11-02 | ポリエチレン蓄熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5666694A JPS5666694A (en) | 1981-06-05 |
| JPS5855436B2 true JPS5855436B2 (ja) | 1983-12-09 |
Family
ID=15315262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54142436A Expired JPS5855436B2 (ja) | 1979-11-02 | 1979-11-02 | ポリエチレン蓄熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5855436B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS591995A (ja) * | 1982-06-24 | 1984-01-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 蓄熱器 |
-
1979
- 1979-11-02 JP JP54142436A patent/JPS5855436B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5666694A (en) | 1981-06-05 |
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