JPS6375083A - 相変化組成物 - 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】 本発明は、相変化材料を具現化する組成物、特に少くと
も１４個の炭素原子を有する結晶賞、長鎖アルキルハイ
ドロカーボンを含む組成物に関するものである。前もっ
て決定されたレベルから温度が降下または上昇した時、
大量の熱を貯蔵したり、周囲にそれを放出する固有の能
力ゆえに、相変化熱エネルギー貯蔵システムには多く□
の利点がある。これらのシステムは、気候のコントロー
ルやそれに付随するエネルギー消費が建築物の設計や材
料の選択の際には主要な考慮すべき事柄の一つである建
築業界では特に利点がある。

色々な建築材や技術は、以前は熱気や冷気を保持し、そ
れによってエネルギーコストヲ減少すせるために使用さ
れてきた。それらの中には、相変化材料を組み入れた構
造上の要素が含まれている。

相変化材料を建築材料の中に組み入れることにより、快
適な条件を維持するために必要なエネルギーを上回るエ
ネルギーが、快適な範囲の維持を必要とする時、固有の
ものとして吸収され放出される。このようにして、冬に
は、建築物の壁や床などの建築要素の中に組み入れられ
た相変化材料は、日中太陽エネルギーを吸収し、温度の
下がった夜、内部にそれを放出する。夏には、同じ相変
化材料が、その熱平衡特性によって、エネルギーを吸収
することにより冷気を維持する。

相変化材料を組み入れた構造上の要素は、それらがエネ
ルギー貯蔵のためにより高度なキャパシティーを有し、
さらに、非常にせまい温度範囲にわたって、多量のエネ
ルギーを吸収し放出するという理由から、ただ、顕熱を
貯蔵する要素より、より望ましいものである。相変化材
料は、熱貯蔵のためのその顕熱容量に加えて、その融解
潜熱を利用している。融解の潜熱は実質的に材料の顕熱
容量よシ大きい。つまシ、材料が解ける時に吸収するか
、または、凍る時に放出するエネルギーの量は、それが
温度１℃上昇したり、降下したシする時に吸収放出する
エネルギーの量よシはるかに大きい。このようＫして、
融解凝固する際、単位重量当り、同じ温度範囲内で加熱
されるか冷却される顕熱貯蔵材料より実質的により多く
のエネルギーを吸収放出する。さらに、広い温度範囲に
わたって本質的に均一にエネルギーを吸収放出する顕熱
貯蔵材料と対照してみると、相変化材料はその融点／氷
点付近で多量のエネルギーを吸収放出する。これは、ス
イースに過当な価値があり、エネルギーの貯蔵と放出が
非常にせまい快適範囲内で要求される建築物において、
特に好都合である。

１０℃〜６５℃の温度範囲内で、熱エネルギーを貯蔵し
たり放出したりでき一般建築物材料（たとえば、コンク
リート、セメント、石こう、ゴム、プラスチックス）の
中に経済的に組み入れることができた効果的な相変化材
料は、ソーラーノｔツシブ、ソーラーアクティブ、オフ
ピーク電気負荷レベリング、ブリッジデツキの除氷、そ
の他を含む多くの加熱、冷却に関する応用のために広い
有用性があるだろうということが、長く認められてきた
。

上述の温度範囲で融解、凍結し、さらに高い融解熱（た
とえば水和物塩、クラスレート）を有する他のタイプの
相変化材料が研究されてきた、しかし、広範な使用は、
それをコンテナに収容することの困難さ、熱サイクルに
対する不安定性、腐食、漏れ、その他の理由から、成し
遂げられなかった。

パラフィンワックスは、相変化材料として建築材料に使
用することが考えられてきた、しかし、今日まで、それ
らを建築材料に組み入れる有効な方法はなかった、さら
に／または、それらは、建築材料の物理的性質において
相当なロスを含んでいた。

本発明以前の技術において使える知識の中には、相変化
材料を組み入れた構造的、非構造的建築材料の両方を開
示しているＣｈａｈｒｏｕｄｉ　　に対するこれらの米
国特許／％４２５３４０１などがある。これらの建築材
料は、相変化材料がしみ込んだ剛いポーラスマトリック
ス構造になっている。３種類の相変化材料、すカわち、
水和物塩、ワックス、クラスレートが開示されている。

セメント、石こう、または、熱硬化性材料は、剛体マ）
　ＩＪワックス形成するかも知れない。

Ｃｈｅｎに対する米国特許４４５０４４０２は、粉末状
にぎっしりとつまった相変化組成物に関してカラを形成
することにより調整されるカプセル入シ相変化材料を説
明している。カプセル入シ相変化材料の応用の一つは、
コンクリート又は石こう構造に関するものである。

本発明は概して相変化材料のような、熱エネルギー貯蔵
に有用であり、１４個以上の炭素原子を有する結晶質、
長鎖アルキルハイドロカーボンを含む組成物に、関して
いる。

結晶質アルキルハイドロカーボンは、特に有用な相変化
材料である。パラフィンの融解温度は、約１３０℃の１
限界１融点が直鎖内に４０個以上の炭素原子を有する生
成物において到達されるまで増加する。結果としては、
太陽の能動的、受動的な応用に対して相変化材料として
使用するために、０℃と８０℃の間の望ましい融解温度
の結晶質ハイドロカーボンを選択することができる。組
成物の純度によるが、融解熱の範囲は約４０から６０　
ｃａｌ／ｇｍ　　Ｋなる。組成物は非有毒性、非腐食性
、非吸湿性、さらに安価なものである。同時に、それら
は、かなり熱サイクルに耐える。

アルキルハイドロカーボンは、２個又はそれ以上の結晶
質アルキルハイド９０カーボンの組成物の形で、特に有
用であることが知られていた。特に、石油精製操作の副
産物として低価格で得られる結晶質アルキルハイドロカ
ーボン混合物は、当発明に使用するには経済的に有利で
ある。混合物の成分の融点の違いによるが、混合物は融
解熱が減少することなくこれらの個々のアルキルハイド
ロカーボンの中間的な熱貯蔵特性を示す。

適当なアルキルハイドロカーボンを選ぶことにより、熱
エネルギーが貯蔵される温度は、−１２℃（テトラデカ
ン）から９５℃（商業的微晶質ワックス）まで変えるこ
とができる。ブリッジデツキ除氷のためには、融点が約
１０℃のヘキサデカンが有利である。環境制御に太陽熱
を受動的に適用するために、融点が約２８℃のオクトデ
カンが使用される。太陽熱の能動的な貯蔵の適用のため
に、５０℃から６５℃の範囲で融ける商業的パラフィン
ワックスが望ましい。

本発明の１つの具体例については、結晶質アルキルハイ
ドロカーボンは、水硬セメントのような重合体の、また
は無機物のセメント質組成物の中に組み入れられる。ア
ルキルハイドロカーボンは、マトリックスの強度特性に
おける相当な低下なしにあるセメントの場合にはｌＯ重
素置−セントまで、また石こうの場合には１０から２０
重量パーセントまでの濃度で、コンクリート、セメント
、石こうのようなセメント質組成物の中に乾式または湿
式混合により直接組み入れることができることは以前よ
シ認められていた。本発明のよシ好ましい具体例に従っ
て、アルキルハイドロカーボンは、無機物のセメント賞
混合物の中に組み入れるために、硬質ワックス、または
、ゴムまたはプラスチックの堅レットの中に、吸収充填
材とともにあらかじめ混合されるかまたは組み入れられ
る。

本発明の他の具体例に従うと、ある耐炎性の薬剤が、火
炎遅延性を与えるために結晶質アルキルハイド９０カー
ボンとともに使用される。あるハロゲン化ハイド°ロカ
ーボンがこの目的のためには役に立つ。これらのハイド
ロカーボンは、むしろ、燃焼により遊離したハロゲンと
反応し、濃厚な消火性ガスを生ずる酸化アンチモンのよ
うな多価金属酸化物とともに使用される。

本発明の４．＋＋、の具体例においては、アルキルハイ
ド９０カーボンは、セメントに対してハイド９０カーボ
ンの親和力を高めることにより、またハイドロカーボン
が粘土またはセメント本体に浸透するのを可能にするこ
とによシ、湿潤剤と同様に作用するステアリルアルコー
ルのような極性ハイドロカーボンとともに、無機物セメ
ント質組成物の中に浸透される。この具体例においては
、アルキルハイド９０カーボンは、その熱貯蔵能力を本
体にもたらすばかシでなく、それを防水する。

本発明の他の具体例に従って、アルキルハイドロカーボ
ンは架橋して又は架橋しないで、プラスチックまたはゴ
ムのキャリアの中に組み入れられる。これらの組成物は
、水硬性セメント實與品の中に顆粒またはペレットとし
て組み入れられるか、または、床タイル、壁材などを作
るべく使用される。付加的な熱貯蔵能力は、アルキルハ
イドロカーボンと同じかまたは異なる温度範囲でとけ、
重要な融解熱を示す結晶質ゴムキャリアを用いて得られ
る。

本発明の次なる具体例は、重合組成物及び、特にペレッ
トのみならず成形物、シート、フィルム、ロット９、フ
ァイバーを形成するのに有段な結晶質アルキルハイドロ
カーボンを含むエラストマー的組成物に存する。これら
の組成物は、すぐれた熱貯蔵能力を有する床材、タイル
、壁面パネルの製造に有段なようにデザイン可能である
。

本発明に従って、１４個又はそれ以上の炭素原子を有す
る結晶性アルキルハイドロカーボンは、相変化材料とし
て機能するマトリックス材料中に組み入れられふ。

融点が約９５℃までの多数の市販ワックスは、当発明に
おける相変化材料として有段であり０それらのワックス
とは、シェルワックス１０　ｏ　（ｍｐ４２〜４４℃）
、シェルワックス１２０　（ｆｆｔｐ４４〜４７℃）、
シェルワックス２００　（ｍｐ５２〜５５℃）、シェル
ワックス３ｏ　ｏ　（ｍｐ６０〜６５℃）、ボロンＲ−
１５２（ｍｐ５５℃χユニオｙｓＲ−１４３（ｍｐ約６
１℃）、ウイトコ１２８　（ｍｐ約５３℃）、ウィト：
ｒＬＬＮ（ｍｐ４０℃）、ウイトコ４５Ａ（ｍｐ３１℃
）、ライ）コに−６１（ｍｐ２４℃）、ウィト：ｌＫ−
５１（ｍｐ１７℃）、ウィト：ｆ８５０１０−１（ｍｐ
７℃）、アリストワツク１４３（ｍｐ　　３４〜６１℃
）、及びパラフィン１５０　（ｍｐ約６１’Ｃ）である
。これらのワックスの融解熱は、他の相変化材料に比較
して３０　ｋｃｊ＊ｌ／ｇ　　以上も大きく、そのほと
んどの価格は安く、タンク車の量で購入した場合、１ポ
ンド当り２８　Ｕ、Ｓ、セント程度である。これらのワ
ックスは、単独でもあるいは組み合わせても使用するこ
とができる。たとえば、シェルワックス１００（１００
（℃）、シェルワックス１２０（ｍｐ４４〜４７℃）、
シェルワックス２００（ｍｐ　　５２〜５５℃）、ウイ
トコ１２８（ｍｐ５３℃）、パラフィン１５０（ｍｐ６
１℃）のような市販の高融点パラフィンワックスは、低
融点のＣ１６（Ｃ１６（℃）及び０１ｓ　（ｍｐ　　２
８℃）の結晶質ハイドロカーボンと混合して、それらの
中間の融解温度を有する相変化材料を製造可能であり、
マえ、前述のような構造材料に組みこむことも可能であ
る。

本発明に使用するワックスの好ましいグループは、結晶
性アルキルハイドロカーボンの混合物であり、それにお
ける個々の成分の融点は約０〜９５℃の範囲内にあるも
のであシ、好ましくは５〜６０℃の範囲内にあることが
望ましい。混合物を構成するワックスの融点の違いが約
２０℃よシ大きいと、混合物は２つの異なる融点を示す
ことになり、そのときは、２つの融解熱を有することに
なる。

本発明にあって有用な特に好ましいクラスのワックスは
、アルキルハイドロカーボンの混合物を含んでいて、石
油精製の副産物として、低コストで得られる。それらは
安価であるから、追加の費用をできるだけ押さえた状態
で建築材料に組みこむことができると同時に、エネルギ
ーコスト低減という点から大きな節約となふ。ノモツシ
プヒーティング用の好ましい混合物の融点は、２４〜３
２℃の範囲である。ノツシブ冷気貯蔵用の好ましい混合
物の融点は１８〜２４℃の範囲である。多くの応用にお
いて、混合物はヒーティングおよびり一リング用として
信頼のおけるものであみ。２３〜２５℃で融解、凝固す
る混合物は、ヒーティング、クーリング用の熱的素材と
して建物全体にわたり使用可能である。特に好ましい混
合物にウイトコ化学（株）のに−６１と呼ばれるものが
ある。

このワックスの融点は２４℃で、凝固点は１９．８℃で
ある（加熱、冷却速度１０℃／順における微分走査熱量
測定による）。Ｋ−６１のクロマトグラフィー分析によ
れば、それは主に炭素原子数が１６〜２１個のノーマル
パラフィンを含んでいるがその大部分の成分は炭素原子
数が１７個、１８個、１９個、そして２０個からなるも
のである。

ウイトコ化学（株）の５つの製品についての熱エネルギ
ー貯蔵データを下の表に示す。この表は、ソーラーノセ
ツシプヒーティングおよびクーリングにおいて関心のあ
ふと思われる温度範囲をカバーするような融解ならびに
凝固温度を有していふ混合物が利用可能であることを示
している。

Ｔｍ　　　Ｔｃ　　　’Ｉ’ｍ−Ｔｃ　　Ｈｆ　　　　
　ＨＣｌ、ウイトコＬＬＮ　　　　４０．０　３４．７
　　５．３　　５１．１　　　４９．２２、ウイトコ４
５−Ａ　　　３１．４　２６．３　　５．ｌ　　　　４
１．２　　　４０．０１ウイトコに−６１２４，０１９
，８５，２４＆４　　　４７．８４、ライ）：ｒＫ−５
１１７，４１２，３５，１４７，６４７，２５、ウイト
コ８５０１０−１　　７．６　　４．０　　３．６　　
３０．４　　　３１．０本発明に使用されるアルキルハ
イドロカーボンを選択すみときに考えなければならない
もう一つの重要な点は、それらの過冷却あるいは過加熱
の傾向についてである。ｌＯ℃／Ｍというような速い速
度で冷却したときでさえ、過冷却がほとんど又は全くな
いようなアルキルハイドロカーボンを使用するのが望ま
しい。いずれにせよ、過冷却あるいは過加熱による融解
および凝固温度でみられる差は、１０℃以下が望ましい
。さらに好ましくはこの差は５℃以下であり、最も好ま
しくは、３℃以下である。

中間物でありか又は混合物を構成する個々の相変化材料
の平均相変化特性を示すアルキルハイドロカーボンの混
合物を供給するばかりでなく、２つあふいはそれ以上の
異なる相変化を示す混合物を供給することも可能である
。このような混合物は相変化材料を冬期には熱を保存し
、夏期には冷気を消費するような場合に応用するのに有
段であふ。当発明のこの具体化のためＫは相変化材料の
融点の差は、少くとも１５℃である必要がある。

このような２つの融点をもつ混合物の典型的な例は、１
５℃で凝固し、加熱した時３５℃で融解する混合物であ
る。市販の多くのワックスは気候コントロールに使用さ
れるようなパッシブエネルギー貯蔵システムには不適当
である、というのは、それらのワックスの融点が高すぎ
るからであふ。

結局のところ、当発明にしたがい、これらの材料は混合
物の融点が１６〜４２℃の範囲になるようにするために
炭素原子数が１４〜１８個の、さらに言えば、それが１
４個、１６個、または１８個の炭素原子を有する結晶性
アルキルハイドロカーボンと組み合わせるのが良い。

本発明の特に望ましい具体例は、耐火炎性ハロゲン化ハ
イド°ロカーボン、特に火炎遅延剤用の耐火炎性結晶質
塩化ハイドロカーボンを利用している。耐火炎性ハイド
ロカーボンの典型的例は、塩化あるいは臭化あふいは沸
化ハイドロカーボンのようなハロゲン化ハイド９０カー
ボンである。その代表的例に、ダイヤモンドジャムロッ
ク社のクロロワックス７０３があり０その他のハロゲン
化ハイド９０カーボン（相変化材料でない）も又用いる
ことができ、これらのいくつかはエチル社から入手でき
る。それらにはテトラブロモフタリックアンハイｒライ
ド、テトラブロモビスフェノールＡ１デカブロモジフエ
ニルオキサイド９が含まれる。

ハロゲン化ハイドロカーボンは、酸化アンチモンやその
他の多価金属酸化物のような従来よりあふ耐火炎性充填
剤と組み合わせて使用するのが好ましい。ハロゲン化ハ
イドロカーボンの酸化物に対するｉｔ比は変えることも
可能であるが、代表的なその値としては、はぼ１：ｌか
ら３：ｌである。耐火炎ワックス型剤は、以前は自己消
炎性を付与すべく重合体に添加されていた。この目的に
使用されるワックス製剤は、本願発明にしたがって耐火
炎性相変化材料としても有用である。

アルキルハイド薗カーボンは、セメント状材料と重合材
料の両者に適合するものであり、これらの材料に組みこ
み可能であり、望ましい熱エネルギー貯Ｒ特性を有する
構造物を供給すべく、建築業界で使用可能であることが
明らかになった。

本発明の無機質セメント状組成物は剛性のあるマトリッ
クス−フォーミング材料として無機質セメント状材料を
含んでいる。有用なセメント状材料の典型的例は、水硬
性セメント、石こう、パリスプラスター、石灰等である
。ポルトランド９セメントは、明らかに一番広く使用さ
れている水硬性セメントであゐ。ポルトランドセメント
は、通常建設用として使用されるものである。タイプ■
、■、■、■および■のものが使用可能である。ホワイ
トセメント、空気除去セメント、高アルミナセメント、
石工用セメントもまた使用することができる。

コンクリートは水硬性セメントと骨材との混合物である
。典型的な骨材には、砂やフライアッシュのようないわ
ゆる微小骨材の他に、砂利、花ζう岩、石灰石、石英等
のような粗い骨材がある。

従来の水硬性セメントコンクリート、たとえば、ポルト
ランドセメントコンクリートの所定の製品中にあっては
、その組成の大部分がこれらの骨材で占められている（
体積割合でほぼ５０から７０チを占めている）。これら
のセメント、コンクリートは、これで使用されているご
とく「無機質セメント状材料」という術語のはんちゆう
に入るものである。

本発明の無機質セメント状組成物には、建物の壁、床、
床パッド、仕切シをつくるのく使用されるような型注入
したコンクリート構造物をつくるときのみならず、コン
クリートブロック、ドライウオール等のようなあらかじ
め形成した材料を製造するのに有用なコンクリートや石
こう混合物が含まれる・さらに、尚発明の組成物には、
日中にあっては熱エネルギー貯蔵用に相変化材料を組み
入れふことによって、氷結を防止し、夜間にあっては放
熱して表面の水の凍結を防止することができるような通
路、滑走路、ブリッジデツキ構造物に対して有段であふ
組成物もまた含まれる。

アルキルハイドロカーボンは、組成物を形づく勺それら
を硬化すふ前にハイドロカーボンにセメントあるいはコ
ンクリートの他の成分を混合することＫよって、無機質
セメント状混合物に直接組み入れることができる。利点
の多い使用可能なもう一つの方法は、あらかじめ形成し
硬化させたポーラスな建築材料にアルキルハイドロカー
ボンを浸透させる方法である。ドライウオール、硬化セ
メント製品、レンガおよびコンクリートブロックのよう
な種々のコンクリート、石的なもの、あるいは粘土をベ
ースとした素材は、このようにしてアルキルハイドロカ
ーボンを浸透させることができ石。

浸透は再浸透の応用に特に用いられる。前もって形成さ
れた建築材料に浸透させるには、一般にアルキルハイド
ロカーボンの融点以上の温度に材料を加熱しなければな
らない。もちろん、ある場合には下層基盤にアルキルハ
イド９０カーボンを実際に浸透させる必要はない。むし
ろハイドロカーボン組成物が基盤の表層に浸透して行く
ように、基盤の表層にハイドロカーボン混合物を単にコ
ーティングするだけでよい。

Ｃ−１８アルキルハイドロカーボンヲ既存のハイウェイ
ブリッジデツキあるいは空港の滑走路に浸みとませれば
耐塩性が得られ、ブリッジの補強スチールロツｒの塩誘
起腐食によってもたらされるそれらの品質が劣化すみこ
とがなくなる。もし、丁度０℃以上の温度で融解、凝固
するアルキルハイドロカーボンを選択すれば、ハイウェ
イを閉鎖する以前にブリッジデツキが凍結してしまうよ
うな豪雪地帯における危険性を同時に少なくしたシ、あ
るいはそれを未然に防止することができる。

直接混合、あるいは浸透によってアルキルハイドロカー
ボンを無機質セメント状組成物に組みこむ場合、アルキ
ルハイドロカーボンのセメントへの親和力を高め、およ
び／ま念は、その表面張力を低下させることによって、
湿潤剤と同じ働きをする極性ハイドロカーボンと組み合
わせて使用するのが良い。この場合、アルキルハイドロ
カーボンはコンクリートに浸透し、相変化材料として機
能するばかシでなく、コンクリートに耐水性をもたらす
働きもすみ。

有用な極性ハイドロカーボンの代表的な例に長鎖（すな
わち炭素原子１２個以上を有するもの）脂肪酸やステア
リン酸のようなアルコール、ステアリルアルコールやモ
ンタンワックスあるいは水素添加獣脂のような極性ワッ
クスがある。使用されふ極性ハイドロカーボンはまた相
変化材料でもあり、したがってそれはアルキルハイドロ
カーボン１００部に対して、約１から２５部が適切であ
る。アルキルハイドロカーボンはコンクリートの中を自
由に移動し、それがコンクリートの表面をシールすれば
、コンクリートは耐水性を持つことになふ。

セメントあるいはコンクリート組成物が硬化する前に、
アルキルハイドロカーボンをそれらに直接組み入れられ
ると、硬化後のコンクリートの強・　度が低下すふ傾向
（セット時ではない）のあることが明らかになった。ア
ルキルハイドロカーボンは、潤滑性を有していて、コン
クリートマトリックス中での砂および骨材とセメントの
粘着量を低下させる。一般に、コンクリート混合物中に
おけるアルキルハイドロカーボンの乾燥重量は、５チ以
下であることが望ましい。しかしながら、混合物中の骨
材量を少なくしたり、あるいは骨材を完全に無くしたシ
した場合は、アルキルハイドロカーボンを約１０％添加
しても良い。一方、石こう、パリスプラスター、あふい
はト°ライウオール組成物にあっては、重量パーセント
で１０から２０％のアルキルハイドロカーボンをウェッ
トミックスに対して添加しても良い。

ポルトランドセメント組成物等のような無機質セメント
状混合物へのアルキルハイドロカーボンの組みこみ量は
、アルキルハイドロカーボンが微細に分割されたンリカ
（たとえば、ＣＡＢ−０−８ＩＬあるいはＨＩＳｉＪ　
）のような高吸収性充てん剤と組み合わせて使用される
のであれば、その量を増加させふことが可能であること
も見いだされた。高吸収光てん剤のようなものとアルキ
ルハイドロカーボンを前もって混合させるとハイド９０
カーボンは充てん剤中にとどまり、コンクリートあふい
はセメント組成物の強度をさらに低下させることが明ら
かになった。

組成物中に入れるアルキルハイドロカーボンの量につい
ての下限は無い、というのは、その量がいくらであって
も、理論的には何らかの熱貯蔵に対する利益が得られる
からである。代表的なものとして、当発明の組成物は、
少なくとも１％の結晶性アルキルハイドロカーボンを含
んでいる。

すでに述べたように、混合物に火炎遅延性を与えるため
に、アルキルハイドロカーボンは、その他のハロゲン化
ハイドロカーボンや多価金属酸化物と組み合わせて使用
しても良い。多価金属酸化物をアルキルハイドロカーボ
ンと直接混合したり、コンクリートブロック、れんがな
どにしみこませた場合、ブロックのポーラスなネットワ
ークによシ酸化物がワックス混合物からこし取られやす
い。

結局、コンクリートや粘土構造物にアルキルハイドロカ
ーボンを浸透させるときには、金属酸化物とコンクリー
ト混合物を前もって混合させ、さらに、硬化したコンク
リート製品にハロゲン化したワックスを含むアルキルハ
イド°ロカーボンをしみこませることが望ましいという
ことが認められた。

アルキルハイドロカーボンは、硬化したコンクリート組
成物の物理的性質を低下させる傾向があることから、以
下に述べる重合組成物あるいはワックス組成物のうちの
一つのセメント組成物中に、粒子サイズが約０．２５か
ら３．０間の範囲のペレットまたは顆粒状のハイドロカ
ーボンを組みこむのが宅ましい。

はレットあるいは顆粒は、アルキルハイドロカーボンを
ポリマーに組み入れ、そして、そのポリマーをすシつぶ
したり、あるいは切断したりすることにより、製造する
ことができる。セメント状組成物に使用する場合、重合
組成物は架橋している必要はない、というのは、Ｒレッ
トの熱的形状安定性は重要でないからである。この場合
、セメント状組成物に対して、ハイドロカーボン相変化
材料を含むはレットありいは顆粒を重量パーセントで５
０％まで入れることができる。ペレット中に組み入れた
り、あるいはしみこませるアルキルハイド°ロカーボン
の量を増加させ、そして、ペレット中にそれを保持する
には、前述の吸収性シリカ充てん剤をにレッドに入れる
ことが望ましい。

本発明の一つの具体例にしたがって、ペレットは重合体
の代シにハート９ワツクスを使用して形成される。ワッ
クスは結晶質でも非結晶質でも良い。

ワックスが結晶質であふときは、それが使用される条件
によるが、その融解熱はペレットの熱貯蔵特性に寄与す
る。このことは、高温が使用される能動的熱エネルギー
貯蔵にあって特に有段である。

本発明において有用であるハードワックスの代表的例に
、シェルワックス３００、シェルオイル社の製品、クロ
ロワックス７０Ｓ１ステアリン酸、高融点微結晶質ワッ
クス（たとえばバルコ製品から得られふベトロライトワ
ックス）がある。これらのワックスは融点が５０℃以上
であって、ＡＳＴＭ　　Ｄ　　１３２１−６１Ｔで測定
した浸透硬度が約１０以下であるという点に特徴がある
。

本発明のセメント状組成物は、アルキルハイドロカーボ
ンの融点を適切に選択することによって、各種の受動的
な熱貯蕨応用に使用すふようデザインすることが可能で
ある。約１６〜４２℃ノ範囲で融解する、アルキルハイ
ドロカーボンは、前述の建築材料や構造物などのパッシ
ブソーラーヒーティングに使用される。ブリッジデツキ
あるいは通路の防水のためには約５〜１５℃で融解する
アルキルハイドロカーボンを使用するのは良い。

本発明にしたがい、アルキルノーイドロカーボンは、ま
た壁面材、床面材、あるいは前述のイレットをつくるた
めに熱硬化性または熱可塑性のニジストマーあるいは非
エラストマー重合材料に組みこむことが可能である。１
重合材料１という１！葉の中には、天然および合成ゴム
が含まれふ。重合材料はそれに組みこみ可能であって、
そして成型したり、コーティングしたシするときにそこ
に分散して残留することができるアルキルノーイドロカ
ーポンと適合するものでなければならない。材料が十分
に適合しないと、アルキルハイドロカーボンはその分散
がかなり困難となシ、それは融解相および分散液滴相と
して存在するととＫなる。アルキルハイドロカーボンが
融解および凝固に対して、大きな影響があるかどうかは
明らかでない。

結晶性長鎖ハイドロカーボンは、天然ゴム、ブチルゴム
、ポリブタジェン、共重合体（ブタジェン／スチレン）
　、共重合体（エチレン／フロピレン）（ＥＰＤＭ）の
ような弱極性ゴムあるいは非極性ゴムあるいは重合体の
いずれにも１番速く分散させることができふ。また、結
晶性長鎖ノ＼イドロカーボンは、ナイロン、ポリエステ
ル、アクリレートゴム、メタアクリレートゴム、ポリビ
ニルアルコール、　エチレンビニルアセテート共重合体
、ポリビニルアセテ−）、［化ビニル／ビニールアセテ
ート共重合体、ネオプレン、ブタジェン−アクリロニト
リルゴム等のような極性重合体にも分散可能である。ま
た、ネオプレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン
のような火炎抵抗を有する）・ロゲン化重合体を使用す
ることも又望ましい。

本発明の重合組成物は、その最終用途および熱的形状安
定性に対する要求によって、架橋しであるいは非架橋で
のいずれの状態でも使用可能であり、架橋が結晶性アル
キルハイドロカーボンの相変化性質を防げふものとは限
らない。しかしながら、相変化材料が有効に融解および
凝固するその能力を失なわない、そしてその結果融解熱
が減少してしまうほどには重合組成物が架橋していない
ということが肝要である。

相変化材料として機能することができるかなりの結晶性
を有するゴムやその他のエラストマーに、アルキルハイ
ド９０カーボンを組み入れることは特に利点がある。報
告によれば、天然ゴムの相転辞は、−６〜２５℃である
。ネオプレン（ポリクロロプレン）の結晶融点は、報告
によれば、約３２℃であり、これは快適なヒーティング
に望ましいものである。その他の半結晶性ゴムにいくつ
かのＥＰＤＭや共重合（エチレン／ビニルアセテート）
ゴムがある。したがって、アルキルハイド９０カーボン
を含む結晶性マトリックスゴムは、それを構成する両者
の成分の寄与によシ、大きな熱エネルギー貯蔵能力をも
たらすことに會る。

アルキルハイドロカーボンは、使用するハイドロカーボ
ンおよび重合体の性質によるが、前述の重合組成物中に
重量パーセントで５０チまで組み入れふことができる。

理論的には、使用すふ相変化材料の量に下限は々い。そ
れは、その量がいくらであっても（どんなに少量であっ
ても）ある種の熱エネルギー貯蔵上の利点があるからで
あみ。

通常、相変化材料の量は、重量パーセントで少なくとも
ｌチが使用される。

成型品をつくるときには、アルキルノ・イドロカーボン
は、従来からある方法、たとえば、バンバリーミルある
いはロールミルにより重合材料と混″合させることがで
きる。さらに、従来の可塑剤、充てん剤、顔料、硬化剤
、促進剤等も、物理的性實を所定のものに調節すみため
組成物に添加可能である。微小に分割したシリカやカー
ボンブラックのような充てん剤を、重合組成物に添加す
るのも良いことである。それら充てん剤の添加量は、重
合体１００部に対して約ｌＯから１００部が良い。

当発明の重合組成物社、ゴム製床タイル、床材等をつく
ふときに有役な組成物を供給すべく、別の慣習的方法で
混合することができる。

本発明のもう一つの具体例にしたがい、絶縁やその他の
応用に有役なポリウレタンのような重合熱硬化性発泡材
、あるいは熱可塑性ポリスチレン発泡材に、本発明に従
い絶縁能力を高めるために、アルキルハイドロカーボン
を充てんすることが可能である。フレキシブルなオープ
ンセル状発泡材には、溶融ハイドロカーボンにその発泡
材を押しこみ、そして、それを取り出した後で発泡材を
再び圧縮して余分の溶融ハイドロカーボンを取り除くこ
とＫより、アルキルハイドロカーボンヲ充テんすること
ができる。好ましい発泡材は、フレキシブルで、密度が
低く、オープンセル状発泡材であフ；シかしながら、実
質的に熱貯蔵特性を高めるような発泡材であればどんな
ものでも、当発明にしたがって相変化材料圧しみこませ
ることができる。

本発明のさらにもう一つの具体例にしたがって、当発明
にしたがって形成されたペレットは空気、エチレングリ
コール、水等のような熱交換用流体がはレットベッド中
を循環すふペレットベッド熱交換器のようなアクティブ
あるいはノセツシプハイブリッド熱貯蔵システムに使用
される。このような使用にあっては、ペレット（キャリ
ヤーポリマー）は架橋しているのが良く、アルキルハイ
ドロカーボンの融点は１０〜６５℃の範囲のものが良い
。本発明の一つの具体例にあっては、ブラックペレット
（たとえばカーボンブラック充てん剤を含むもの）をつ
くることができ、それはコンビネーションコレクターや
貯蔵ユニットとして使用することができる。これらのペ
レットは太陽光を吸収したシ、エネルギーを貯蔵するよ
うな太陽温水器に使用することができる。この具体例で
は、融点が約１４０下の相変化材料が使用される。同様
に、本発明にしたがって形成されたペレットは、コーヒ
ーカップあるいはティーカップを飲める状態にあたため
ておくのに使用することができる。

本発明にしたがい、相変化材料として・アルキルハイド
ロカーボンを組み入れるようにすることのできる建築材
料の一部を取り上げれば、それは、石こうボード、石こ
う、セメントブロック、セメント化粧しつくい、セメン
ト床材、プラスチックおよびゴム製床用タイル、発泡絶
縁材、染料などがある。

本発明を次に示す例を引用して詳細に説明する。

実施例１ 石こうの水スラリに石こう９０部に対してオクタデカン
１０部の割合でオクタデカンを添加し、セメント状の相
変化組成物を用意した。この組成物を硬化させ、微分走
査熱量測定（ＤＳＧ）分析をした。温度走査速度はｌＯ
℃／騙であった。

ＤＳＧ曲線を第１図に示す。図はオクタデカンの融解温
度（３２，２℃）および結晶化温度（２部４℃）を明確
に示している。したがって、Ｃ−１８アルキルハイドロ
カーボンは、石こう中において、その有利な潜熱貯蔵特
性を保持していることになふ。

実施例２ 天然ゴム１００部、オクタデカン１００部、ステアリン
酸１部、カルボシル４０部、サンテキニアＮＳ２．０部
、酸化亜鉛５．０部、フレ２７７２．５部、イオウ２５
部の割合で混合して、パッシング熱貯蔵用のシートある
いはペレットをつくるのに有役なゴム組成物を用意した
。その組成物を３５０下で３０分間硬化し、ＤＳＣ分析
を行った。温度走査速度１０℃／閣のときのＤＳＣ曲線
を第２図に示す。オクタデカンの融解、結晶化は、それ
ぞれ２５．８℃、１８．２℃でおこった。オクタデカン
の融解熱は保持されていた。

実施例３ 以下のようなゴム（ＥＰＤＭ）組成物を用意し、３５０
下で３０分間硬化した。それぞれの組成物に用いたアル
キルハイドロカーボンは、それらの融解点、融解熱特性
を保持していた。

特定の具体例を引用しながら発明について詳細に説明し
てきたが、特許請求の範囲から逸脱することなくその無
数の修正および変化が可能であることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は例１のセメント状組成物についての微分走査熱
量測定曲線である。 第２図は、例２の重合組成物についての微分走査熱量測
定曲線である。 代１人　弁４士湯浅恭゛吊、′） （外５名） 勧遷１ｒｎＷ） ＪＬ隻　（゛（） 勿流（ｒＪ） ミ盈哉（’Ｃ）

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. （１）その中に相変化材料を組みこんでいるマトリック
   ス材料からなっていて、前記相変化材料が１４個以上の
   炭素原子を有し、融触熱が３０ｃａｌ／ｇ以上であるよ
   うな少くとも２つの結晶性直鎖アルキルハイドロカーボ
   ンの混合物であるような熱エネルギー貯蔵に有用な組成
   物。
2. （２）前記マトリックス材料が無機質セメント状材料で
   あるような特許請求の範囲第１項に記載の組成物。
3. （３）前記無機質セメント状材料が水硬性セメント、石
   こう、パリス石こう、石灰、コンクリートのうちから選
   択されたものであるような特許請求の範囲第２項に記載
   の組成物。
4. （４）前記相変化材料がペレット状で前記マトリックス
   材料に組みこまれているような特許請求の範囲第３項に
   記載の組成物。
5. （５）前記ペレットが融点が５０℃以上で、貫通硬度が
   １０以下であり、前記相変化材料を含んでいるハードワ
   ックスマトリックスからなるような特許請求の範囲第４
   項に記載の組成物。
6. （６）前記相変化材料が前記マトリックス材料に導入さ
   れる以前に、高吸収性充てん剤と前もって混合されてい
   るような特許請求の範囲第３項に記載の組成物。
7. （７）前記混合物が付加的に火炎遅延剤を含んでいるよ
   うな特許請求の範囲第３項に記載の組成物。
8. （８）前記火炎遅延剤がハロゲン化ハイドロカーボンお
   よび多価金属酸化物を含んでいるような特許請求の範囲
   第７項に記載の組成物。
9. （９）前記組成物が湿潤剤と組み合わせて前記マトリッ
   クス材料に前記相変化材料をしみこませることによって
   つくられているような特許請求の範囲第２項に記載の組
   成物。
10. （１０）前記湿潤剤がステアリン酸あるいはステアリル
    アルコールであるような特許請求の範囲第９項に記載の
    組成物。
11. （１１）前記アルキルハイドロカーボンがシェルワック
    ス１００、シェルワックス１２０、シェルワックス２０
    ０、シェルワックス３００、ボロンＲ−１５２、ユニオ
    ンＳＲ−１４３、ウイトコ１２８、ウイトコＬＬＭ、ウ
    イトコ４５Ａ、ウイトコＫ−６１、ウイトコＫ−５１、
    ウイトコ８５０１−１、アリストワックス１４３、パラ
    フィン１５０からなるグループの中から選択されている
    ような特許請求の範囲第１項に記載の組成物。
12. （１２）前記アルキルハイドロカーボンが炭素原子を１
    ６個から２０個含むノルマルアルキルハイドロカーボン
    の混合物であるような特許請求範囲第２項に記載の組成
    物。
13. （１３）前記ハロゲン化ハイドロカーボンがクロロワッ
    クス７０−Ｓ、テトラブロモフタリックアンハイドライ
    ド、テトラブロモビスフェノールＡ、デカブロモディフ
    ェニルオキサイドからなるグループから選択されていて
    、さらに前記多価金属酸化物が酸化アンチモンであって
    、前記ハロゲン化ハイドロカーボンと前記酸化アンチモ
    ンの重量比がほぼ１：１から３：１であるような特許請
    求の範囲第７項に記載の組成物。
14. （１４）前記組成物がブリッジデッキであるような特許
    請求の範囲第１項に記載の組成物。
15. （１５）炭素原子を１４個以上有していて、融解熱が３
    ０ｃａｌ／ｇ以上である結晶性直鎖アルキルハイドロカ
    ーボンが分散しているハードワックスマトリックスから
    なる熱エネルギー貯蔵に有役なペレット。
16. （１６）前記ハードワックスマトリックス材料が融点が
    ５０℃以上で、浸透硬度が１０以下であるワックスであ
    るような特許請求の範囲第１５項に記載のペレット。
17. （１７）前記直鎖結晶性アルキルハイドロカーボンが炭
    素原子１４個以上で融解熱が３０ｃａｌ／ｇ以上である
    、少くとも２つの結晶性直鎖アルキルハイドロカーボン
    の混合物であるような特許請求の範囲第１６項に記載の
    ペレット。
18. （１８）前記混合物の融点が１８〜３２℃の範囲にある
    ような特許請求の範囲第１７項に記載のペレット。
19. （１９）前記アルキルハイドロカーボンが炭素原子１７
    〜２０個を含むハイドロカーボンの混合物からなるよう
    な特許請求の範囲第１８項に記載のペレット。
20. （２０）前記マトリックス材料がオープンセルの重合体
    発泡材であるような特許請求の範囲第１項に記載の組成
    物。
21. （２１）前記発泡材がポリウレタン発泡材あるいはポリ
    スチレン発泡材であるような特許請求の範囲第２０項に
    記載の組成物。
22. （２２）前記マトリックス材料が重合材料であるような
    特許請求の範囲第１項に記載の組成物。
23. （２３）前記重合材料が天然あるいは合成ゴムであるよ
    うな特許請求の範囲第２２項に記載の組成物。
24. （２４）前記重合材料がハロゲン化ポリマーであるよう
    な特許請求の範囲第２２項に記載の組成物。
25. （２５）前記組成物が付加的に火炎遅延剤を含んでいる
    ような特許請求の範囲第２３項に記載の重合材料。
26. （２６）前記火炎遅延剤がハロゲン化ハイドロカーボン
    と多価金属酸化物を含んでいるような特許請求の範囲第
    ２５項に記載の組成物。
27. （２７）前記ハロゲン化ハイドロカーボンがクロロワッ
    クス７０−Ｓ、テトラブロモフタリックアンハイドライ
    ト、テトラブロモビスフェノールＡ、デカブロモディフ
    ェニルオキサイドからなるグループから選択されたもの
    であって、前記多価金属酸化物が酸化アンチモンであっ
    て、前記ハロゲン化ハイドロカーボンと前記酸化アンチ
    モンの重量比が約１：１から３：１であるような特許請
    求の範囲第２６項に記載の組成物。