JPS6067582A - 潜熱蓄熱材のカプセル化方法 - Google Patents

潜熱蓄熱材のカプセル化方法

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JPS6067582A
JPS6067582A JP58176076A JP17607683A JPS6067582A JP S6067582 A JPS6067582 A JP S6067582A JP 58176076 A JP58176076 A JP 58176076A JP 17607683 A JP17607683 A JP 17607683A JP S6067582 A JPS6067582 A JP S6067582A
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JP
Japan
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heat storage
storage material
solution
resin
spherical
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Pending
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JP58176076A
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English (en)
Inventor
Shinichi Tadenuma
蓼沼 新一
Takeshi Toyama
武志 外山
Tetsuo Taguchi
哲夫 田口
Yoshiyasu Machiyama
町山 嘉康
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Pentel Co Ltd
Original Assignee
Pentel Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/023Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material being enclosed in granular particles or dispersed in a porous, fibrous or cellular structure
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、潜熱蓄熱材のカプセル化方法に関し、さらに
詳しくは、潜熱蓄熱材を樹脂皮膜でコーティングしてな
る球状の蓄熱材カプセルの製造方法に関するものである
従来から、熱エネルギを貯蔵するために潜熱を利用する
蓄熱物質が利用されている。かような潜熱利用型蓄熱材
(以下単に蓄熱材と略称する)は、物質の凝固−溶解の
相変化に際して潜熱を発生するもので、水や岩石などの
顕熱を利用する蓄熱手段に比較して、体積当りの゛蓄熱
量が大きいこと、設置スペースを小さくできること、一
定の温度で熱供給ができること等の利点を有する。
蓄熱材を実際に蓄熱槽などの蓄熱装置に用いる場合には
、蓄熱材を筒状容器内に充填密封して蓄熱材ユニットと
し、このユニットの複数個を気体または液体の熱交換媒
体の流れの中に配置する方法が一般に行なわれている。
蓄熱材を充填するための筒状容器としては、鉄などの金
属製の罐詰状のもの(例えばダウ・ケミカル社のヒート
・セル)や、靭性のプラスチック製管状容器の両端をピ
ンチシールしたもの(特開昭56−53393)などが
提案されている。
また、蓄熱材体積膨張による内圧変化に伴って形状変形
しうるたわみ性のプラスチックフィルム容器を用いて円
柱状、角柱状、板状、球状などの形状とした蓄熱材ユニ
ツ[−も提案されている(特開昭56−103274 
)。
しかしながら、かような蓄熱材ユニットを上述の如き従
来方法で製造する場合には、予め作製した容器内に所定
量の蓄熱材を充填密封するため、容器コストや製造コス
トが高くなるうえに、蓄熱装置の形状に合せて蓄熱材容
器の設計を必要とする不利益を有している。
そこで本発明者等は、予め作製した容器内に蓄熱材を充
填密封することなく、蓄熱材自体を球状に付形せしめ、
これをその表面で形成させた樹脂皮膜によってコーティ
ングしてカプセル化することによって、内部蓄熱材の体
積iI脹による内圧変化に伴って変形しうる球状の蓄熱
材カプセルが安価かつ容易に製造できることを見出し、
本発明を完成させたものである。
すなわち本発明は、潜熱蓄熱材を溶解しない有機溶媒に
皮膜形成能を有する樹脂を溶解した溶液中に潜熱蓄熱材
を添加したのち、該蓄熱材の融点付近あるいは融点以上
に加熱して該溶液中で該蓄熱材を融解させ、この状態で
該溶液をかきまぜながら該蓄熱材の融点以下に冷却する
ことにより該溶液中で該蓄熱材を球状に凝固させ、次い
で、凝固した球状蓄熱材を該溶液から分離したのち乾燥
して該球状凝固蓄熱材の表面で該樹脂の皮膜を形成させ
ることを特徴とする潜熱蓄熱材のカプセル化方法である
かくして得られた蓄熱材カプセルは、内部蓄熱材の体積
膨張に伴って変形し内圧変化を十分に吸収できるもので
ある。また、カプセル球径は製造条件によってコントロ
ールできるため必要とする大きさのカプセルが容易に製
造でき、蓄熱装置の形状に適合する球径の蓄熱材カプセ
ルを蓄熱装置に充填することによりこの装置内を流動す
る熱交換媒体との間で効率の良い熱交操行なわせること
ができる。
本発明において使用する蓄熱材としては、融点、潜熱量
、安定性、可逆性などの使用条件を考慮して、既知の潜
熱蓄熱材物質の中から適宜選択して用いることができる
。具体的には、例えばLi NO,−3H20n Na
、5O4−10H,0゜Ca CJ!、−6H,O,N
a、HPO,−12H,O。
Ca Br、−68,O,Zn (NO,>2− ah
、o。
OH,COONa −3H,O,Ca (No、)、・
41−1.0. Na、S、O,−5H,01Na、B
2O,−10Hρ。
Mg (NO,)、−38,0,Mg (NO,)2−
68.O。
Fe (No、)2−68.O,Ba (OH)2−8
H,O。
Sr (OH)、−8H,O,AJK (SO,)2−
12H,O,(NH4> AJ (SO4)、・12H
よO等の1種または2種以上の混合物を前記のごとき使
用条件に応じて選択使用できる。
また、必要に応じて前記の蓄熱材物質に核発生剤や相分
離防止用のゲル化剤を添加してもよい。核発生剤として
は、例えばホウ酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム
、リン酸三ナトリウム等が使用でき、一般には蓄熱材物
質重量の5− 0.5〜10重量%の範囲で添加することができる。ま
た相分離防止用のゲル化剤としては、例えばカルボキシ
メチルセルロ−ス アルコール、ポリアクリル酸ナトリウム等が使用でき、
一般的には蓄熱材物質重量の0.1〜5重量%の範囲で
添加することができる。
上記の蓄熱材は、本発明においては皮膜形成能を有する
樹脂の有機溶媒溶液中で加熱融解。
冷却凝固されるのであるが、本発明で使用する有機溶媒
は蓄熱材を溶解しないものであることが必要であり、沸
点が50〜200℃の範囲のものが望ましい。かような
有機溶媒としては、例えばリグロイン、ガソリン、ケロ
シン、石油スピリット、石油ナフタ.シクロヘキナン,
メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン
、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、イソプロピルベ
ンゼン、ドルクロロエタン、テトラクロロエタン、トリ
クロロエチレン、テトラクロ口エチレン,トリクロロプ
ロパン等の1種または2種以上の混合物が使用できる。
6− 上記の有機溶媒に溶解させる皮膜形成能を有する樹脂と
しては一般に熱可塑性樹脂が使用でき、例えばポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルおよびその共重
合体、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、
ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニリデン等が好まし
く使用できる。樹脂溶液は、これらの樹脂の有機溶媒に
対して一般的には0.5〜20重邑%、好ましくは1〜
10重量%の範囲で樹脂を溶解して調製する。
本発明を実施するに際しては、先ず有機溶媒中に皮膜形
成能を有する樹脂を溶解して樹脂溶液を調製する。この
樹脂溶液中に上述のような蓄熱材を添加して徐々に81
度を上げて蓄熱材の融点付近あるいは融点以上の温度ま
で加熱し溶液内で蓄熱材を融解させる。このとき溶融蓄
熱材は溶液とは相溶せず、従って溶融蓄熱材相と溶液相
とが分離して混在している状態となる。
この状態で溶液内をかきまぜながら蓄熱材の融点以下の
温度まで外部から冷却すると、溶融蓄熱材は溶液内で次
第に球状に凝固してくる。
かきまぜは、溶液を収容した槽内で撹拌羽根を回転させ
ることによって効果的に行なうことができ、このときの
かきまぜ強さをコンI〜ロールすることによって蓄熱材
カプセルの球径を任意に調節できる点が本発明の大きな
利点である。
すなわち、かきまぜ強さが大きい程、溶液内での蓄熱材
凝固粒子の球径が小さくなり、かきまぜ強さは撹拌羽根
の形状や回転数により変化する。羽根の形状としてはタ
ービン型、プロペラ型、かい型等が使用でき、タービン
型の羽根を用いることによって比較的小さい球径のカプ
セルが得られ、また回転数を大とする程カプセル球径は
小さくなる。さらに、撹拌羽根を回転させる溶液槽内に
ジャマ板を設けることによって、かきまぜ強さを高める
ことができる。カプセルの球径はまた、有機溶媒に対す
る蓄熱材の添加量や蓄熱材の粘度などを適当に選定する
ことによっても調節することができる。
溶液内で形成され1c蓄熱材凝固粒子は、次いで溶液か
ら分離される。この分離に際しては、金網等で凝固粒子
をすくい上げたり、金網等で濾過したり、遠心分離等の
慣用的操作を用いることができる。分離した蓄熱材凝固
粒子の表面は、樹脂溶液で被覆されているため、これを
自然乾燥するか、低温で送風乾燥することによって、蓄
熱材凝固粒子表面で樹脂皮膜が形成され、かくして樹脂
皮膜により蓄熱材がコーティングされた球状の蓄熱材カ
プセルを得ることができる。
乾燥工程で留意すべき点は、蓄熱材の融点以下の温度で
乾燥させることである。融点以上の温度に曝される場合
には、球状の蓄熱材凝固粒子が溶融して変形してしまい
、かような変形状態で樹脂皮膜によりコーティングされ
た蓄熱材カプセルは、使用に際して蓄熱−放熱サイクル
を繰返すと、樹脂皮膜が破壊しやすくなるので好ましく
ない。
かくして得られた蓄熱材カプセルを必要に応じてさらに
別の種類の樹脂溶液中に浸漬して引9− 上げたのも乾燥させたり、あるいは別の種類の樹脂溶液
を蓄熱材カプセルにスプレーしたのち乾燥させたりする
ことによって、樹脂皮膜の多層コーティングを形成させ
、カプセルの機密性や耐久性を向上させることができる
さらにまた、樹脂溶液中にアルミニウム箔粉のごとき金
属箔粉または金属粉をこの樹脂溶液に対して0.5〜3
0重量%の範囲で添加する場合には、得られる樹脂皮膜
の熱応答性や耐水分透過性が向上し、特に吸湿性のある
蓄熱材を用いる場合には望ましい。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに説明する。
実施例1゜ 塩素化ポリプロピレン2011部をキシレン1000重
量部に溶解した樹脂溶液を直径500mm 。
深さ500n+mの槽に入れたのち、下記組成の蓄熱材
をこの樹脂溶液中に添加した。
Na2SO4−108,0100重量部N a2B40
.−10 Hρ 1重量部10− カルボキシメチルセルロース 1重量部次いで槽内溶液
を60℃まで加温して溶液中で蓄熱材を溶融させたのち
、直径25011Illのタービン型撹拌羽根を用いて
回転数50 rpmにて溶液をかきまぜながら10℃ま
で冷却した。これによって溶液中に球状に凝固した蓄熱
材粒子が形成された。槽底部に沈降した蓄熱材凝固粒子
を金網ですくいとり、常温で風乾して蓄熱材粒子表面に
塩素化ポリプロピレン皮膜を形成させた。
かくして得られた蓄熱材カプセルは球径的101111
、樹脂皮膜厚10−50μmを有し、融点は30〜32
℃であった。
径100111m 、長さ1000IIIのポリエチレ
ン製容器にこの蓄熱材カプセルを充填して、50℃の温
風および10℃の冷風による蓄熱と放熱のサイクルを繰
返したところ、1000回でもカプセルの樹脂皮膜は破
れることなく十分蓄熱材の機能を維持した。
実施例2゜ 実施例1において、樹脂溶液中から金網ですくいとった
蓄熱材凝固粒子を円筒容器に充填し、この容器内で減圧
乾燥して蓄熱材粒子表面に樹脂皮膜を形成させたところ
、複数の粒子が隣り合う粒子とそれらの皮膜接触面で互
いに結合し、各粒子間に連通孔を有する集合体が得られ
た。
この蓄熱材カプセル集合体をポリエチレン製円筒状チュ
ーブに挿入して60℃の温水および15℃の冷水を交互
に通水したところ、集合体を構成する各カプセル粒子間
の連通孔を通って水が流通し、500サイクル経過後も
カプセル内の蓄熱材は順調に融解−凝固を繰返し、個々
のカプセル粒子の分離やカプセル皮膜の破れ等は発生し
なかった。
実施例3゜ 樹脂溶液中にアルミニウム箔粉10重量部を分散させた
以外は実施例1と同様な蓄熱材、操作および条件を用い
て、アルミニウム箔粉が分散された樹脂皮膜を有する蓄
熱材カプセルを得た。
この蓄熱材カプセルについて実施例1と同様な冷熱サイ
クル試験を施したところ、融解、凝固時の熱応答が実施
例1で得られた蓄熱材カプセルよりも速やかとなり、ま
た1000サイクル経過後もカプセルのアルミニウム箔
粉入り樹脂皮膜は破れることはなかった。
実施例4゜ ポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体10重量部をイソ
プロピルベンゼン500重量部に溶解した樹脂溶液を実
施例1で用いたと同様な槽に入れ、下記組成の蓄熱材を
この樹脂溶液に添加した。
M(+(No、)2・6H,010重量部Zn (No
、)、 ・6820 90重量部次いで槽内溶液を60
℃まで加温して溶液中で蓄熱材を溶融させたのち、実施
例1で用いたと同様な撹拌羽根を用いて回転数ioor
pmにて溶液をかきまぜながら10℃まで冷却した。こ
れによって溶液中に球状に凝固した蓄熱材粒子が13− 形成された。この蓄熱材粒子を遠心分離器によって溶液
から分離し、常温で扇1!Lllllを用いて乾燥して
蓄熱材粒子表面にポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体
皮膜を形成させた。
かくして得られた蓄熱材カプセルは球径約511樹脂皮
膜厚5〜30μmを有し、融点は39〜41℃であった
この蓄熱材カプセルを60℃の温水および5℃の冷水に
各々30分間宛交互に浸漬させるサイクルを500回繰
返したところ、潜熱量は35ca110であり十分に使
用に耐えた。
上記で得られた蓄熱材カプセルをさらに、ポリカーボネ
ートの5重量%塩化メチレン溶液に浸漬して引上げ、風
乾することによって、ポリ。
塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体皮膜のうえにさらに厚
さ5〜15μmのポリカーボネート皮膜を有する蓄熱材
カプセルが得られた。
以上の説明かられかるように本発明の方法によれば、潜
熱蓄熱材のカプセル化を簡単な工程できわめて容易にか
つ効果的に行なうことがで14− き、またカプセルの球径も、樹脂溶液のかきまぜ強さ等
をコントロールすることによって、任意の大きさとする
ことができる。そのため゛、所定の熱交換器の形状や寸
法に最適な球径の蓄熱材カプセルを製造しこれを熱交換
器に充填するだけで、単位重量当りの表面積の大きい、
連通孔のある充填層が得られ、効率の良い熱交換を行な
うことができる。また、かような蓄熱材カプセルは必ず
しも熱交換器内に充填せずとも、簡単な袋に入れて使用
したり、さらには蓄熱材カプセルそのままで使用したり
することも可能である。さらには、蓄熱材カプセルは球
状であるため、熱交換器に充填した際に均一な充填がで
き、従って多数の熱交換器を併用する場合には、各熱交
換器間にバラツキがなく、均一な出力の熱交換器を設計
できるという利点もある。
15−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、潜熱蓄熱材を溶解しない有機溶媒に皮膜形成能を有
    する樹脂を溶解した溶液中に潜熱蓄熱材を添加したのち
    、該蓄熱材の融点付近あるいは融点以上に加熱して該溶
    液中で該蓄熱材を融解させ、この状態で該溶液をかきま
    ぜながら該蓄熱材の融点以下に冷却することにより該溶
    液中で該蓄熱材を球状に凝固させ、次いで、凝固した球
    状蓄熱材を該溶液から分離したのち乾燥して該球状凝固
    蓄熱材の表面で該樹脂の皮膜を形成させることを特徴と
    する潜熱蓄熱材のカプセル化方法。 2、前記樹脂溶液中に金属粉または金属箔粉を添加する
    特許請求の範囲第1項記載の方法。
JP58176076A 1983-09-22 1983-09-22 潜熱蓄熱材のカプセル化方法 Pending JPS6067582A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6278074A (ja) * 1985-09-23 1987-04-10 デイ−・リンドレイ・ヘンリ− 熱包装アツセンブリ,熱包装材および熱包装方法
JP2007031597A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Toyota Motor Corp 吸・放熱カプセル及びその製造方法並びに吸・放熱カプセル分散液及びその製造方法

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