JPS61171788A - 潜熱型蓄熱剤 - Google Patents

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】 （Ａ）産業上の利用分野 本発明は、結晶性の有機化合物や有機ポリマーの融解に
伴う熱の吸収、放出を利用した潜熱利用型の蓄熱剤の製
造方法に関するものである。

（Ｂ）従来の技術 有機結晶性物質の融解−結晶化に伴う潜熱を利用した蓄
熱剤は、１）過冷却や相分離などの問題がなく、２）安
価で安全性が高い、３）腐食性を有しない、などの点に
おいて無機系潜熱型蓄熱剤よシも有利に使用できること
が明らかにされている。本発明者らは、特に有機結晶性
ポリマーであるポリエチレンを基材とする潜熱型蓄熱剤
について、工学的に実施可能とする技術的諸問題につい
て種々の研究を行い、融解−結晶化における液状−固状
の相変化の影響を小さくし、かつ粘着等を防止するため
、架橋の導入法、ポリマーの金属や耐熱性粉末による被
覆等による形状安定化処理法を発明した（特許第１２２
６６７６号、１２２６６７７号、特公昭５９−０２５１
６０号）。これは主として、熱媒体との直接熱交換を長
期にわたって可能とするような潜熱型蓄熱剤として必要
とされる処置である。またこれらを使用する場合の劣化
防止法及び蓄熱器等についても開発を行ってきた（特願
昭５８−１９８９８７号、特願昭５８−１９８９８８号
、特願昭５８−１９８９８９号、特願昭５８−１！１Ｊ
８９４０号、特願昭５９−２２４４８８号）。上記のよ
うな技術的開発が可能であった根幹は、ポリエチレンが
架橋の可能な結晶性高分子であるという事実であシ、架
橋を導入すれば加熱融解時ももとの形状をほぼそのまま
保って熱の吸収、放出が可能となることである。しかし
、他のほとんどすべての有機結晶性物質において、それ
に架橋を導入することは極めて困難であり、加熱時には
融液となるため蓄熱剤の形状は著しく変化し、そのまま
では熱媒体の流路を塞いだり、熱媒体と蓄熱剤との熱交
換を悪化させる。また溶融時の体積膨張により蓄熱器に
対し大きな応力を及ぼすなどの不都合が生じた。

従って、これらの物質の利用には高価な熱交換器の使用
を余儀なくされた。一方、ポリエチレン系蓄熱剤により
利用可能な温度範囲はその融点付近に局限されるので、
他種の有機結晶性物質を用いてより広範囲の温度領域に
適合し、経済的に用いることのできる潜熱型蓄熱剤に対
する要望は極めて大きいものがある。

（Ｃ）発明が解決しようとする問題点 本発明は上記の点に濫み、架橋性を持たない有機結晶性
物質または有機結晶性ポリマーを素材として、問題とな
る融解時の形状変化及び融着が防止された、直接熱交換
の可能な潜熱型蓄熱剤を提供することを目的とするもの
である。

（Ｄ）発明の構成 本発明の潜熱型蓄熱剤としては原則としてすべての結晶
性有機物または結晶性有機ポリマーが使用できるが、当
然ながら安価な物質であり、また融解時になるべく粘奉
鳥な融液となるような物質が望ましい。それは、マクロ
カプセル化後も融解時に粘稠なほど形状変化や融液の漏
洩を低応力で抑制し得るからである。そのような結晶性
物質としてパラフィン類、ロウ類、長鎖脂肪酸誘導体、
長鎖アルコール等、また結晶性ポリマーとしてはポリエ
チレングリコール、ポリプロピレン、ポリオキシメチレ
ン、ポリエステルなどがあケラレル。

たとえばポリエチレングリコールは分子量により融解温
度を制御できるので、常温以下から６０℃近傍までの温
度範囲をカバーできる。そのほか、固相−固相の相転移
を利用できるペンタエリヌリトール等があげられる。ま
た場合によっては固相０°”−・＝ｒａ＋−ｍｈ＊＊ｐ
ｏｖ；ｂｃｈ＋；ａｘ　　、。

えない。これらの物質のマクロカプセル化は、単に形状
安定化処理であるだけでなく、表面架橋の一種と見なす
ことも可能である。それ自身の架橋が可能であるポリエ
チレンにおいても、全体に対する架橋の進行は蓄熱量の
低下及び耐久性の低下をもたらすので、でき得れば１表
面部分だけの架橋による形状°安定化と融着防止が最も
望ましいとされている。これらの点からすれば、マクロ
カプセル化は最も望ましい表面架橋の代替技術と見なす
ことができる。この目的は本発明によれば、次のような
方法によって達成できる。その方法は、架橋したゴム状
物質を有機潜熱型蓄熱物質の表面に形成させることにあ
る。その方法には種々あるが、まず一旦蓄熱物質を溶融
させた後、固化させるときに取扱いに容易なように適当
な大きさの球状に成型して置く。これは融解時の形状安
定化に界面張力が効果的に作用するために好都合な形態
であるが、必ずしもこれに限るわけではない。これを架
橋硬化前のポリマー液に浸漬し、その後適当温度に保持
して架橋硬化させる。そのような架橋性ポリマーとして
一液型、二液型のシリコーン、エポキシ樹脂、ウレタン
等があげられるが、被覆の厚さは０．２〜２ｆｆ程度で
目的を達し得る。被覆を形成するポリマーは内部の蓄熱
剤の融解や膨張に対抗するためのある程度のゴム弾性を
示し、かつ目的に応じて適度の耐熱性を持つものが望ま
しい。

また、特に架橋性がない熱可塑性ポリマーであっても、
使用時の熱媒体の種類によっては熱可塑性のポリマー等
もマクロカプセル化に有効に用い得る。たとえば水溶性
ポリマーであるポリビニルアルコール、ゼラチン等は濃
厚水溶液として蓄熱剤粒に被覆をほどこし乾燥させれば
、空気等を熱媒体とする蓄熱器に使用することができる
。同様にして、熱媒体の種類によっては各種の有機溶剤
に可溶性の有機ポリマーを表面被覆剤として用いること
が可能である。この方法の利点の一つは、マクロカプセ
ル化により内部の蓄熱剤が外部の、たとえば酸化性雰囲
気等から保護されることで、長期間の使用によっても蓄
熱能力が低下しないことが知られた。上記により製造さ
れたマクロカプセルの内部の蓄熱剤は、熱の吸収時には
融解するため、カプセル全体はある程度軟化するが、蓄
熱剤の自重による下部の蓄熱剤に対する圧力を有効に減
少させるような構造を持つ潜熱蓄熱器（特願昭５９−２
２４４８８号）を用いれば、固着団塊化して熱媒体の流
路を塞ぐ恐れはない。

（Ｅ）発明の実施例 以下、本発明の代表的な実施例を示す。

実施例１ 直径約１ｍの球状に成型したパラフィン−密ロウ（１：
　１）混合物を蓄熱剤とし、二液型常温硬化性シリコ−
、ンゴム液−硬化触媒混合物中に浸漬した後引き上げ、
−ｇ夜常温に放置し、ゴム状皮膜を形成させた。これを
約５０℃に保ったところ、内部の蓄熱剤は融解し透明と
なったが球状を保ち、冷却固化した後もその形状に変化
はなかった。

実施例２ 直径約１ｃＩｎの球状に成型したパラフィン（融点５０
℃）を、二液型常温硬化性エポキシ樹脂（３０分硬化型
）の未硬化混合液中に浸漬し、引き上げた後−胤夜常温
に放置し硬化させ、球状の表面被覆蓄熱剤を得た。これ
を約５０℃に保ったところ、内部の蓄熱剤は融解し透明
となったが球状を保ち、冷却固化した後もその形状に変
化はなかった・実施例３ 直径約１ｃＩｎの球状に成型したポリエチレングリコー
ル（分子量約１０００）を、二液型常温硬化性エポキシ
樹脂（５分硬化型）の未硬化混合液中に浸漬し、引き上
げた後−鳳夜常温に放置し硬化させ、球状の表面被覆蓄
熱剤を得た。これを約５０℃に保ったところ、内部の蓄
熱剤は融解し透明となったが球状を保ち、冷却固化した
後もその形状に変化はなかった。

実施例４ 直径約１ｍの球状に成型したポリエチレングリコール（
分子量約１００万）をゼラチン製カプセルに封入し、球
状の表面被覆蓄熱剤を作成した。

これを約７０℃に保ったところ、内部の蓄熱剤は融解し
透明となったが球状を保ち、冷却固化した後もその形状
に変化はなかった。　　　　　　　　　　１（Ｆ）発明
の効果 本発明による潜熱型蓄熱剤は、素材として安価で蓄熱密
度が高い物質を選択することが可能となる。それに過冷
却や相分離などの欠点がなく、マクロカプセル化されて
いるため、長期間の使用に対しても熱、酸化劣化による
蓄熱能力の低下が生じない。またこれを用いれば、熱媒
体が気体か液体かを問わず経済性を低下させる熱交換器
の必要がなく、維持の容易な潜熱蓄熱器を構成すること
ができる。従って、太陽エネルギーや工場廃熱などの熱
エネルギーの回収、利用に好適なものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱により融液となる結晶性有機化合物または結晶性有
   機ポリマーを、ゴム弾性を有するマクロカプセル中に包
   蔵することを特徴とする潜熱型蓄熱剤の製造方法。