JPWO2018042640A1 - 複合部材及びその製造方法、蓄熱材及びその製造方法、蓄熱式空調装置、並びに蓄熱型ヒートパイプ式給油設備 - Google Patents
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Abstract
本発明は、第１の外表面、第２の外表面、及び、第１の外表面と第２の外表面とを連通させる連通孔を有する多孔質体と、連通孔に充填された、鎖状飽和炭化水素化合物及び糖アルコールからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する有機材料と、を備え、多孔質体は、有機材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料で形成されている、複合部材を提供する。
Description
本発明は、複合部材及びその製造方法、蓄熱材及びその製造方法、蓄熱式空調装置、並びに蓄熱型ヒートパイプ式給油設備に関する。
年々、住宅、オフィス等の居住空間の省エネルギー化が重要視されるようになり、それを達成するための材料技術が求められている。例えば、床、天井、壁等の内部にガラスウール、ウレタンフォーム等の断熱材を用いて、空調機器による冷暖房の効率化が図られてきたが、さらなる省エネルギー化のために蓄熱材をはじめとする材料の検討がなされている。また、例えば自動車においても、ＥＶ化に伴って、これまで以上の省エネルギー化が重要とされている。
近年、このような生活環境におけるエネルギーの有効利用を目的に、液相と固相との間の相変化を伴う潜熱を利用した潜熱蓄熱材が、蓄熱式空調機器、蓄熱式建材、各種保温器具又は装置、保冷剤等に用いられている。相変化を伴う潜熱を利用する方法は、相変化が生じる温度範囲で大きな熱量を貯蔵できること、蓄熱材の容量の縮小化が可能なこと、蓄熱量の大きさの割に大きな温度差が生じないため熱損失を抑制できること等を特長としており、各種の潜熱蓄熱材が、適温保持、加熱又は冷却の手段の一つとして提案されている。
しかし、潜熱蓄熱材料は、一般的に熱伝導率が低く、熱源接触部近傍から離れた位置には熱が十分に伝わらないため、熱の取り込み及び取り出しの速度が遅い。そのため、潜熱蓄熱材は、比較的薄い構造とせざるを得ず、適用分野に限定を受けることがある。このような問題に対し、潜熱蓄熱材の熱伝導率を高くする方法として、無機フィラ、金属粉等を配合する方法が知られている。例えば特許文献１には、所定の潜熱蓄熱材料と、平均粒径が０．１μｍ以上３０μｍ以下の熱伝導性セラミックスフィラーとを含み、熱伝導性セラミックスフィラーの含有量が全質量に対して２０質量％以上６０質量％以下の蓄熱材が開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載の蓄熱材では、熱伝導性セラミックスフィラーを含有させる分だけ潜熱蓄熱材の含有比率が小さくなり、蓄熱容量が低下するという問題がある。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、蓄熱特性と熱伝導性とを両立できる蓄熱材及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、当該蓄熱材に好適に用いられる複合部材及びその製造方法、並びに、当該蓄熱材を備える蓄熱式空調装置及び蓄熱型ヒートパイプ式給油設備を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討した結果、鎖状の飽和炭化水素化合物及び糖アルコールから選ばれる有機材料を、当該有機材料より熱伝導率の高い材料で形成された多孔質体の連通孔に充填することにより、蓄熱特性と熱伝導性との両立が可能になることを見出した。すなわち、本発明は、以下の＜１＞〜＜１４＞を提供する。
＜１＞ 第１の外表面、第２の外表面、及び、第１の外表面と第２の外表面とを連通させる連通孔を有する多孔質体と、連通孔に充填された、鎖状飽和炭化水素化合物及び糖アルコールからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する有機材料と、を備え、多孔質体は、有機材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料で形成されている、複合部材。
＜２＞ 多孔質体を形成する材料が、炭素、アルミニウム、銅及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する、＜１＞に記載の複合部材。
＜３＞ 多孔質体が８０％以上の気孔率を有する、＜１＞又は＜２＞に記載の複合部材。
＜４＞ 複合部材の表面に占める多孔質体の割合が、複合部材の内部における断面に占める多孔質体の割合より高い、＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の複合部材。
＜５＞ ＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の複合部材の製造方法であって、連通孔に有機材料を充填する充填工程を備える、複合部材の製造方法。
＜６＞ 充填工程で得られた複合部材の表面に占める多孔質体の割合を、複合部材の内部における断面に占める多孔質体の割合より高くする工程をさらに備える、＜５＞に記載の複合部材の製造方法。
＜７＞ 第１の外表面、第２の外表面、及び、第１の外表面と第２の外表面とを連通させる連通孔を有する多孔質体と、連通孔に充填された、鎖状飽和炭化水素化合物及び糖アルコールからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する蓄熱材料と、を備え、多孔質体は、蓄熱材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料で形成されている、蓄熱材。
＜８＞ 多孔質体を形成する材料が、炭素、アルミニウム、銅及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する、＜７＞に記載の蓄熱材。
＜９＞ 多孔質体が８０％以上の気孔率を有する、＜７＞又は＜８＞に記載の蓄熱材。
＜１０＞ 蓄熱材の表面に占める多孔質体の割合が、蓄熱材の内部における断面に占める多孔質体の割合より高い、＜７＞〜＜９＞のいずれかに記載の蓄熱材。
＜１１＞ ＜７＞〜＜１０＞のいずれかに記載の蓄熱材の製造方法であって、連通孔に蓄熱材料を充填する充填工程を備える、蓄熱材の製造方法。
＜１２＞ 充填工程で得られた蓄熱材の表面に占める多孔質体の割合を、蓄熱材の内部における断面に占める多孔質体の割合より高くする工程をさらに備える、＜１１＞に記載の蓄熱材の製造方法。
＜１３＞ ＜７＞〜＜１０＞のいずれかに記載の蓄熱材を備える、蓄熱式空調装置。
＜１４＞ ＜７＞〜＜１０＞のいずれかに記載の蓄熱材を備える、蓄熱型ヒートパイプ式給油設備。
＜２＞ 多孔質体を形成する材料が、炭素、アルミニウム、銅及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する、＜１＞に記載の複合部材。
＜３＞ 多孔質体が８０％以上の気孔率を有する、＜１＞又は＜２＞に記載の複合部材。
＜４＞ 複合部材の表面に占める多孔質体の割合が、複合部材の内部における断面に占める多孔質体の割合より高い、＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の複合部材。
＜５＞ ＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の複合部材の製造方法であって、連通孔に有機材料を充填する充填工程を備える、複合部材の製造方法。
＜６＞ 充填工程で得られた複合部材の表面に占める多孔質体の割合を、複合部材の内部における断面に占める多孔質体の割合より高くする工程をさらに備える、＜５＞に記載の複合部材の製造方法。
＜７＞ 第１の外表面、第２の外表面、及び、第１の外表面と第２の外表面とを連通させる連通孔を有する多孔質体と、連通孔に充填された、鎖状飽和炭化水素化合物及び糖アルコールからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する蓄熱材料と、を備え、多孔質体は、蓄熱材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料で形成されている、蓄熱材。
＜８＞ 多孔質体を形成する材料が、炭素、アルミニウム、銅及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する、＜７＞に記載の蓄熱材。
＜９＞ 多孔質体が８０％以上の気孔率を有する、＜７＞又は＜８＞に記載の蓄熱材。
＜１０＞ 蓄熱材の表面に占める多孔質体の割合が、蓄熱材の内部における断面に占める多孔質体の割合より高い、＜７＞〜＜９＞のいずれかに記載の蓄熱材。
＜１１＞ ＜７＞〜＜１０＞のいずれかに記載の蓄熱材の製造方法であって、連通孔に蓄熱材料を充填する充填工程を備える、蓄熱材の製造方法。
＜１２＞ 充填工程で得られた蓄熱材の表面に占める多孔質体の割合を、蓄熱材の内部における断面に占める多孔質体の割合より高くする工程をさらに備える、＜１１＞に記載の蓄熱材の製造方法。
＜１３＞ ＜７＞〜＜１０＞のいずれかに記載の蓄熱材を備える、蓄熱式空調装置。
＜１４＞ ＜７＞〜＜１０＞のいずれかに記載の蓄熱材を備える、蓄熱型ヒートパイプ式給油設備。
本発明によれば、蓄熱特性と熱伝導性とを両立できる蓄熱材及びその製造方法を提供することができ、また、当該蓄熱材に好適に用いられる複合部材及びその製造方法、並びに、当該蓄熱材を備える蓄熱式空調装置及び蓄熱型ヒートパイプ式給油設備を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態に係る複合部材は、多孔質体と、鎖状の飽和炭化水素化合物及び糖アルコールからなる群より選ばれる少なくとも１種の有機材料と、を備える。
多孔質体は、第１の外表面、第２の外表面、及び、第１の外表面と第２の外表面とを連通させる連通孔を有する。換言すれば、連通孔は、第１の外表面に形成された第１の開口部と、第２の外表面に形成された第２の開口部とを連通させている。連通孔は、３以上の外表面（開口部）を連通させていてもよい。多孔質体は、互いに独立の複数の連通孔を有していてもよく、連通孔を１つだけ有していてもよい。多孔質体が連通孔を１つだけ有する場合、該連通孔は、多孔質体の外表面に形成されたすべての開口部を互いに連通させていてよい。
多孔質体の気孔率は、有機材料の充填量を確保し、蓄熱容量を更に向上させる観点から、好ましくは８０％以上、より好ましくは８３％以上、さらに好ましくは８５％以上である。多孔質体の気孔率は、伝熱経路を確保し、更なる高熱伝導率化が可能になる観点から、好ましくは９７％以下、より好ましくは９５％以下、さらに好ましくは９０％以下である。多孔質体の気孔率は、蓄熱容量を更に向上させ、更なる高熱伝導率化が可能になる観点から、好ましくは、８０〜９７％、８０〜９５％、８０〜９０％、８３〜９７％、８３〜９５％、８３〜９０％、８５〜９７％、８５〜９５％又は８５〜９０％である。気孔率は、多孔質体試験片１と、多孔質体試験片１と同体積及び同成分であって孔を有さない試験片２とについて、それぞれ比重（ｇ／ｃｍ３）を測定し、それらの値から下記式に従って算出される。
気孔率（％）＝（試験片２の比重−試験片１の比重）／試験片２の比重×１００
気孔率（％）＝（試験片２の比重−試験片１の比重）／試験片２の比重×１００
このような多孔質体は、例えば、三次元網目状の骨格によって構成される三次元網目状構造体であってよい。この場合、三次元網目状の骨格で形成される空隙部分が連通孔に相当する。三次元網目状構造体では、骨格を通して更に効率の良い伝熱が可能となり、また、有機材料を連通孔に充填する際の空隙の発生が抑制される。
連通孔の径は、好ましくは５００〜２０００μｍ、より好ましくは６００〜１２００μｍ、さらに好ましくは８００〜１０００μｍである。連通孔の径が５００μｍ以上であると、有機材料を連通孔に充填する際に好適に空隙を除去することができる。連通孔の径が２０００μｍ以下であると、更なる高熱伝導率化が可能となる。連通孔の径は、図１（ａ）に示すように、三次元網目状構造体をＳＥＭで観察したときに、骨格で形成される空隙部分を円形と近似し、その外周Ｃをπで割った値を意味し、５箇所について測定された値の平均値として定義される。
三次元網目状構造体における骨格の径は、好ましくは５０〜１０００μｍ、より好ましくは１００〜２５０μｍ、さらに好ましくは１５０〜２００μｍである。骨格の径が５０μｍ以上であると、有機材料が熱膨張及び熱収縮を繰り返した場合でも、骨格の破断が生じにくい。骨格の径が１０００μｍ以下であると、連通孔の容量を確保でき、複合部材の蓄熱効果を更に向上させることができる。骨格の径は、図１（ｂ）に示すように、三次元網目状構造体をＳＥＭで観察したときに、骨格の交点である点Ａ，Ｂの２点間の中心の位置における骨格の幅として測定される距離ｄを意味し、３０箇所について測定された距離ｄの平均値として定義される。
多孔質体は、有機材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料で形成されている。なお、有機材料の熱伝導率は、固体状態での熱伝導率とする。多孔質体を形成する材料は、例えば１００ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有している。熱伝導率は、米国規格ＡＳＴＭ Ｅ１５３０に準拠した熱流計方式定常法で測定される。
多孔質体を形成する材料は、例えば無機材料であってよい。多孔質体を形成する材料は、例えば、炭素、アルミニウム、銅及び鉄から選ばれる少なくとも１種を含有している。多孔質体は、より具体的には、例えば、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、ＳＷＣＮＴ、ＭＷＣＮＴ、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、鉄、ステンレス等の繊維で形成された三次元網目状の骨格を有する三次元網目状構造体であってよい。このような三次元網目状構造体は、例えば、繊維を水、ポリビニルアルコール等の分散媒に分散し、抄造後に乾燥する湿式抄造法、接着剤を添加した繊維を乾燥して空気中に浮遊分散させながらメッシュ上に網目状構造を形成する乾式抄造法などによって得られる。
三次元網目状構造体は、例えば、多孔性の基体の表面に無機材料の粉末を付着させて担持させることにより得ることもできる。この基体は、最終的には加熱により分解されて消失すべきものであることから、樹脂により構成される。基体としては、ポリウレタンフォームが最も一般的に用いられるが、他にシリコーン樹脂、ポリエステル樹脂のフォームなどを用いることができる。
基体へ無機材料を付着させるにあたっては、従来から行われている下記の各種方法を適用することができる。
湿式法は、無機材料の粉末を分散媒中に分散させた分散液を作製し、この分散液中に基体を浸漬した後、基体を乾燥させる方法である。分散媒としては、アルコール等の揮発性を有する液体又は水を溶媒に結着剤を溶解させた溶液を用いることができる。この場合、粉末が沈降しないよう分散媒に分散剤を添加してもよい。分散媒としては、フェノール樹脂等の高分子有機物の溶液を用いてもよい。
乾式法は、基体表面にアクリル系、ゴム系等の粘着剤溶液又はフェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂等の接着性の樹脂溶液を塗布することにより粘着性を付与し、粉体中で基体を揺動させるか、あるいは基体に粉体をスプレーする等の方法により、基体表面に粉体を付着させる方法である。
続いて、無機材料を付着させた基体は、非酸化性雰囲気中で、無機材料の融点以上に加熱される。この融点までの昇温過程で、樹脂製の基体は分解し除去されて消失する。
上記の製造方法によって得られる多孔質体の三次元網目状構造は、樹脂製基体の三次元網目状構造がそのまま維持されたものとなる。したがって、樹脂製基体の三次元網目状構造を変更することで、多孔質体の三次元網目状構造（多孔質体全体の気孔率、連通孔の径の大きさ等）を所望のものに調整することが可能である。
複合部材に占める多孔質体の割合は、伝熱経路を確保し、更なる高熱伝導率化が可能になる観点から、複合部材の全体積基準で、好ましくは３体積％以上、より好ましくは５体積％以上、さらに好ましくは１０体積％以上である。複合部材に占める多孔質体の割合は、有機材料の充填量を確保し、蓄熱容量を更に向上させる観点から、複合部材の全体積基準で、好ましくは２０体積％以下、より好ましくは１７体積％以下、さらに好ましくは１５体積％以下である。複合部材に占める多孔質体の割合は、蓄熱容量を更に向上させ、更なる高熱伝導率化が可能になる観点から、複合部材の全体積基準で、好ましくは、３〜２０体積％、３〜１７体積％、３〜１５体積％、５〜２０体積％、５〜１７体積％、５〜１５体積％、１０〜２０体積％、１０〜１７体積％又は１０〜１５体積％である。
多孔質体の連通孔には、有機材料が充填されている。有機材料は、鎖状の飽和炭化水素化合物及び糖アルコールを含有する。これらの有機材料は、１種単独で用いられてもよく、２種以上の混合物として用いられてもよい。
鎖状の飽和炭化水素化合物（以下、単に「炭化水素化合物」ともいう）は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。炭化水素化合物は、実用的な蓄熱効果を得る観点から、例えば−１０〜１００℃の範囲内に融点を有する。このような炭化水素化合物の具体例としては、ｎ−ドデカン（Ｃ１２、−１０℃）、ｎ−トリデカン（Ｃ１３、−５℃）、ｎ−テトラデカン（Ｃ１４、６℃）、ｎ−ペンタデカン（Ｃ１５、９℃）、ｎ−ヘキサデカン（Ｃ１６、１８℃）、ｎ−ヘプタデカン（Ｃ１７、２１℃）、ｎ−オクタデカン（Ｃ１８、２８℃）、ｎ−ナノデカン（Ｃ１９、３２℃）、ｎ−エイコサン（Ｃ２０、３７℃）、ｎ−ヘンイコサン（Ｃ２１、４１℃）、ｎ−ドコサン（Ｃ２２、４６℃）、ｎ−トリコサン（Ｃ２３、４７℃）、ｎ−テトラコサン（Ｃ２４、５０℃）、ｎ−ペンタコサン（Ｃ２５、５４℃）、ｎ−ヘキサコサン（Ｃ２６、５６℃）、ｎ−ヘプタコサン（Ｃ２７、６０℃）、ｎ−オクタコサン（Ｃ２８、６５℃）、ｎ−ノナコサン（Ｃ２９、６６℃）、ｎ−トリアコンタン（Ｃ３０、６７℃）、ｎ−テトラコンタン（Ｃ４０、８１℃）、ｎ−ペンタコンタン（Ｃ５０、９１℃）、ｎ−ヘキサコンタン（Ｃ６０、９８℃）等が挙げられる。なお、各具体例に併記した括弧内の値は、それぞれ炭素数及び融点を示す。
有機材料は、直鎖状の飽和炭化水素化合物を主成分とする石油ワックスであってもよい。石油ワックスは、原料である石油又は天然ガスの減圧蒸留成分からの分離精製物である。石油ワックスの具体例としては、日本精蝋（株）製のＰａｒａｆｆｉｎ Ｗａｘ（４８〜６９℃（融点、以下同様。））、ＨＮＰ（６４〜７７℃）、ＳＰ（６０〜７４℃）、ＥＭＷ（４９℃）などがある。以上説明した炭化水素化合物は、１種単独で用いられてもよく、２種以上を組み合わせて用いられてもよい。
糖アルコールは、実用的な蓄熱効果を得る観点から、例えば８０〜２００℃の範囲内に融点を有する化合物である。糖アルコールの具体例としては、スレイトール（８９℃（融点、以下同様。））、キシリトール（９４℃）、ソルビトール（１０６℃）、エリスリトール（１２１℃）、アリトール（１５０℃）、マンニトール（１６７℃）、ガラクチトール（１８２℃）等が挙げられる。これらの糖アルコールは、１種単独で用いられてもよく、２種以上を組み合わせて用いられてもよい。
複合部材に占める有機材料の割合は、蓄熱容量を更に向上させる観点から、複合部材の全体積基準で、好ましくは８０体積％以上、より好ましくは８３体積％以上、さらに好ましくは８５体積％以上である。複合部材に占める有機材料の割合は、伝熱経路を確保し、更なる高熱伝導率化が可能になる観点から、複合部材の全体積基準で、好ましくは９７体積％以下、より好ましくは９５体積％以下、さらに好ましくは９０体積％以下である。複合部材に占める有機材料の割合は、蓄熱容量を更に向上させ、更なる高熱伝導率化が可能になる観点から、複合部材の全体積基準で、好ましくは、８０〜９７体積％、８０〜９５体積％、８０〜９０体積％、８３〜９７体積％、８３〜９５体積％、８３〜９０体積％、８５〜９７体積％、８５〜９５体積％又は８５〜９０体積％である。
複合部材は、多孔質体及び有機材料に加えて、シランカップリング剤、無機又は有機粒子等を更に備えていてもよい。シランカップリング剤は、例えば、多孔質体表面と有機材料との密着性を向上させるために好適に用いられる。無機粒子は、例えば、有機材料が液化した際の粘度調整、及び更になる高熱伝導化のために好適に用いられる。無機粒子は、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等で形成された粒子であってよい。
一実施形態に係る複合部材においては、複合部材の表面に占める多孔質体の割合が、複合部材の内部における断面に占める多孔質体の割合より高い。この複合部材によれば、多孔質体の割合が高い表面を熱源と接触させることができるため、複合部材全体への熱伝導をより好適に実現できる。
複合部材は、例えば、多孔質体の連通孔に有機材料を充填する充填工程を備える製造方法により得られる。充填工程では、例えば、液状にした有機材料中に多孔質体を浸漬することにより充填が行われる。
複合部材の製造方法は、充填工程で得られた複合部材の表面に占める多孔質体の割合を、複合部材の内部における断面に占める多孔質体の割合より高くする工程をさらに備えていてもよい。これにより、上述したような、複合部材の表面に占める多孔質体の割合が、複合部材の内部における断面に占める多孔質体の割合より高い複合部材が得られる。この工程では、例えば、充填工程で得られた複合部材の１つ又は複数の表面の研磨がなされる。
以上説明した複合部材では、有機材料により蓄熱する一方で、熱伝導率の高い多孔質体によって伝熱経路を確保している。このとき、多孔質体それ自体が連続的な伝熱経路を形成できるため、蓄熱特性の観点から、複合部材に占める多孔質体の割合を小さくして有機材料の割合を大きくした場合であっても、熱伝導性が好適に維持される。したがって、蓄熱特性と熱伝導性との両立が可能となる。
以上のとおり、複合部材は、蓄熱材料として有用な有機材料を備えているため、蓄熱材として好適に用いられる。したがって、以上の説明では、「複合部材」を「蓄熱材」、「有機材料」を「蓄熱材料」としてそれぞれ読み替えることができる。すなわち、一実施形態に係る蓄熱材は、第１の外表面、第２の外表面、及び、第１の外表面と第２の外表面とを連通させる連通孔を有する多孔質体と、連通孔に充填された、鎖状飽和炭化水素化合物及び糖アルコールからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する蓄熱材料と、を備えており、多孔質体は、蓄熱材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料で形成されている。
本実施形態に係る蓄熱材（複合部材）は、伝熱効率が高いことから、厚みの大きい蓄熱材の形状とすることができ、様々な用途における蓄熱材を小型化しても同等の特性を提供することが可能となる。
蓄熱材は、例えば、蓄熱式空調装置、蓄熱型ヒートパイプ式給油設備、住宅、ビル等の建築構造材、医薬品又は食料の保存用などに用いられる。
蓄熱式空調装置は、住宅、ビル、コンビニエンスストア等の店舗内空調の熱源機器として室外熱交換器及び蓄熱槽を使用する空調装置であれば、特に限定されない。蓄熱材は、このような蓄熱式空調装置における蓄熱槽に用いられる。
蓄熱型ヒートパイプ式給油設備は、蓄熱体が有する熱を、ヒートパイプを介して水に与えて温水を得る方式の給湯設備であれば、特に限定されない。蓄熱材は、このような蓄熱型ヒートパイプ式給油設備におけるヒートパイプを覆うようにして用いられる。
建築構造材は、住宅、ビル等の天井部材、壁材、床材などに蓄熱材を有する構成を有するものであれば、特に限定されない。蓄熱材が医薬品又は食料の保存用に用いられる場合、医薬品又は食料の保存、輸送時の温度変化を抑制し、医薬品又は食料を適温に保持できる態様であれば、具体的な使用態様は特に限定されない。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜３）
有機材料（蓄熱材料）として、日本精蝋（株）製パラフィンワックスＨＮＰ−３（融点６４℃、固体状態の熱伝導率０．２Ｗ／ｍＫ）、ＨＮＰ−９（融点７５℃、固体状態の熱伝導率０．２Ｗ／ｍＫ）及びキシリトール（融点９４℃、固体状態の熱伝導率０．２Ｗ／ｍＫ）を用い、それぞれを１００℃に設定したホットプレート上で融解させ、各有機材料（蓄熱材料）の中に純アルミニウム製の多孔質体であるポーラス金属ＨＣ１５（日立化成（株）製、気孔率９７％、アルミニウムの熱伝導率２３６Ｗ／ｍＫ）を浸した。真空乾燥機で有機材料（蓄熱材料）及びポーラス金属を脱泡し、取り出した後に室温まで放冷した。このポーラス金属（多孔質体）と有機材料（蓄熱材料）との複合部材を１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍのサイズの直方体状になるように、６面全てを研磨紙＃８００を用いて研磨した。
有機材料（蓄熱材料）として、日本精蝋（株）製パラフィンワックスＨＮＰ−３（融点６４℃、固体状態の熱伝導率０．２Ｗ／ｍＫ）、ＨＮＰ−９（融点７５℃、固体状態の熱伝導率０．２Ｗ／ｍＫ）及びキシリトール（融点９４℃、固体状態の熱伝導率０．２Ｗ／ｍＫ）を用い、それぞれを１００℃に設定したホットプレート上で融解させ、各有機材料（蓄熱材料）の中に純アルミニウム製の多孔質体であるポーラス金属ＨＣ１５（日立化成（株）製、気孔率９７％、アルミニウムの熱伝導率２３６Ｗ／ｍＫ）を浸した。真空乾燥機で有機材料（蓄熱材料）及びポーラス金属を脱泡し、取り出した後に室温まで放冷した。このポーラス金属（多孔質体）と有機材料（蓄熱材料）との複合部材を１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍのサイズの直方体状になるように、６面全てを研磨紙＃８００を用いて研磨した。
（比較例１〜３）
日本精蝋（株）製パラフィンワックスＨＮＰ−９（融点７５℃）を１００℃に設定したホットプレート上で融解させ、その中にアルミニウム粉末（（株）高純度化学製）を、３体積％、１０体積％及び２０体積％に相当する質量で添加した。これをよく攪拌した後、氷水で急冷した。このアルミニウム粉末とパラフィンワックスとの複合部材を１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍのサイズの直方体状になるように、６面全てを研磨紙＃８００を用いて研磨した。
日本精蝋（株）製パラフィンワックスＨＮＰ−９（融点７５℃）を１００℃に設定したホットプレート上で融解させ、その中にアルミニウム粉末（（株）高純度化学製）を、３体積％、１０体積％及び２０体積％に相当する質量で添加した。これをよく攪拌した後、氷水で急冷した。このアルミニウム粉末とパラフィンワックスとの複合部材を１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍのサイズの直方体状になるように、６面全てを研磨紙＃８００を用いて研磨した。
（比較例４）
日本精蝋（株）製パラフィンワックスＨＮＰ−９（融点７５℃）を１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍのサイズの直方体状になるように、６面全てを研磨紙＃８００を用いて研磨した。
日本精蝋（株）製パラフィンワックスＨＮＰ−９（融点７５℃）を１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍのサイズの直方体状になるように、６面全てを研磨紙＃８００を用いて研磨した。
（熱伝導率の測定）
得られた各複合部材について、米国規格ＡＳＴＭ Ｅ１５３０に準拠した熱流計方式定常法で熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）を測定した。
得られた各複合部材について、米国規格ＡＳＴＭ Ｅ１５３０に準拠した熱流計方式定常法で熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）を測定した。
（融解熱の測定）
得られた各複合部材について、示差走査熱量測定装置（ＤＳＣ８５００，パーキンエルマー製）を用いて、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で融解熱（Ｊ／ｇ）を測定した。
得られた各複合部材について、示差走査熱量測定装置（ＤＳＣ８５００，パーキンエルマー製）を用いて、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で融解熱（Ｊ／ｇ）を測定した。
各複合部材の構成と、熱伝導率及び融解熱の測定結果を表１に示す。なお、実施例１〜３の複合部材の構成は、ポーラス金属の気孔率から換算した体積％で示す。
上記表から明らかなとおり、本発明の複合部材（蓄熱材）は、比較例に比べて、熱伝導性及び蓄熱特性の両方に優れる。そのため、この複合部材（蓄熱材）は、住宅等の室内の適温維持、排熱利用などに好適に貢献でき、省エネルギー化に有用である。
Claims (14)
- 第１の外表面、第２の外表面、及び、前記第１の外表面と前記第２の外表面とを連通させる連通孔を有する多孔質体と、
前記連通孔に充填された、鎖状飽和炭化水素化合物及び糖アルコールからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する有機材料と、を備え、
前記多孔質体は、前記有機材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料で形成されている、複合部材。 - 前記多孔質体を形成する材料が、炭素、アルミニウム、銅及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する、請求項１に記載の複合部材。
- 前記多孔質体が８０％以上の気孔率を有する、請求項１又は２に記載の複合部材。
- 前記複合部材の表面に占める前記多孔質体の割合が、前記複合部材の内部における断面に占める前記多孔質体の割合より高い、請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合部材。
- 請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合部材の製造方法であって、
前記連通孔に前記有機材料を充填する充填工程を備える、複合部材の製造方法。 - 前記充填工程で得られた複合部材の表面に占める前記多孔質体の割合を、前記複合部材の内部における断面に占める前記多孔質体の割合より高くする工程をさらに備える、請求項５に記載の複合部材の製造方法。
- 第１の外表面、第２の外表面、及び、前記第１の外表面と前記第２の外表面とを連通させる連通孔を有する多孔質体と、
前記連通孔に充填された、鎖状飽和炭化水素化合物及び糖アルコールからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する蓄熱材料と、を備え、
前記多孔質体は、前記蓄熱材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料で形成されている、蓄熱材。 - 前記多孔質体を形成する材料が、炭素、アルミニウム、銅及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する、請求項７に記載の蓄熱材。
- 前記多孔質体が８０％以上の気孔率を有する、請求項７又は８に記載の蓄熱材。
- 前記蓄熱材の表面に占める前記多孔質体の割合が、前記蓄熱材の内部における断面に占める前記多孔質体の割合より高い、請求項７〜９のいずれか一項に記載の蓄熱材。
- 請求項７〜１０のいずれか一項に記載の蓄熱材の製造方法であって、
前記連通孔に前記蓄熱材料を充填する充填工程を備える、蓄熱材の製造方法。 - 前記充填工程で得られた蓄熱材の表面に占める前記多孔質体の割合を、前記蓄熱材の内部における断面に占める前記多孔質体の割合より高くする工程をさらに備える、請求項１１に記載の蓄熱材の製造方法。
- 請求項７〜１０のいずれか一項に記載の蓄熱材を備える、蓄熱式空調装置。
- 請求項７〜１０のいずれか一項に記載の蓄熱材を備える、蓄熱型ヒートパイプ式給油設備。
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