JPH03111482A - 潜熱蓄熱材 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、相変化を利用して蓄熱あるいは蓄冷を行う
潜熱蓄熱材、特にポリオレフィンにパラフィン等の相変
化材料を固定化した潜熱蓄熱材に関する。

〔従来の技術〕

潜熱蓄熱材の使用形態としては、容器あるいはアルミラ
ミネート製袋に封入して使用するのが一般的であるが、
カプセル化またはミクロカプセル化（以下「（ミクロ）
カプセル化」と言う）したり、マトリックス中に分散さ
せ固定化することが近年盛んに研究されている。

たとえば、園芸用の温室の保温に用いられている潜熱蓄
熱材は、第５図（ａｌおよび（ｂ）にみるように、アル
ミラミネート製の袋２１に水和塩系の相変化材料２２が
封入されている。

このような潜熱蓄熱材は、袋２１が破れたときに相変化
材料２２が流出しやすいという問題がある。

また、ポリオレフィン製材料にパラフィン等の相変化材
料を固定化したものが提案されており、たとえば、架橋
度を調節したポリエチレンシートにｎ−パラフィンを膨
潤させてなる平板状潜熱蓄熱材がある。このような潜熱
蓄熱材は、第５図に示したものに比べて相変化材料が流
出しに（いという利点を有する。

〔発明が解決しようとする課題〕

架橋度を調節したポリエチレンやポリプロピレン等のポ
リオレフィン製材料ヲ、ｎ−ハラフィンや脂肪酸や脂肪
酸エステルや脂肪族アルコール等（以下「ワックス」と
称する）の相変化材料で膨潤させた潜熱蓄熱材は、ポリ
オレフィンをマトリックスとしてワックスがその中へ含
浸された状態であるため、ある程度の強度は有するが、
ポリオレフィンの持つ元来の強度は保ちえない。そのた
め、前記潜熱蓄熱材を取り付ける際、釘、ネジあるいは
持具（たとえば、潜熱蓄熱材を支持したり、保持したり
、あるいは、把持したりする手段など）が固定される部
分の強度が不足する。

この発明は、ポリオレフィン製材料をワックス等の相変
化材料で膨潤させた潜熱蓄熱材の長所を活かしつつ、取
り付は等を行う時の作業性および加工性を向上させた潜
熱蓄熱材を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明にかかる潜熱蓄熱
材は、相変化材料で膨潤されたポリオレフィン製材料の
一部に、相変化材料の含浸量が少ないかまたは含浸され
ていない部分を有するものである。

相変化材料で膨潤した後のポリオレフィン製材料の性状
は、まず被膨潤物であるポリオレフィンの架橋度に強く
依存する。たとえば、ポリエチレンを例にとると、架橋
度が低いと膨潤時に融解して形状を保てず、逆に架橋度
が高いと相変化材料がポリエチレンマトリックス中に入
りに（くなり、含有率が低くなってしまう。ポリエチレ
ンの架橋法としては、公知であるどの方法を用いても良
いが、過酸化物により架橋したポリエチレンでは、キシ
レン抽出によるゲル分率が５０〜８０重量％（以下「重
量％」を単に「％」と言う）のものが好ましく、特に６
０〜７０％のものが優れている。また、シラン架橋した
ポリエチレンでは、ゲル分率が３０〜５０％のものが優
れていて好ましい。

この発明で用いる相変化材料としては、特に制限はなく
、広い意味での相転移を示す物質であって、蓄熱・蓄冷
しようとする温度に応じた相転移温度を持つものを適宜
選択して使用するようにすればよい。たとえば、ポリオ
レフィン樹脂と相溶性がある、結晶性のｎ−パラフィン
、結晶性の脂肪酸、結晶性の脂肪酸エステルおよび結晶
性の脂肪族アルコールなどの結晶性の有機化合物が単独
であるいは２種以上の混合物として使用される。

中でも、融点および凝固点が５〜５０℃程度である、結
晶性の長１１ｎ−パラフィン、結晶性の高級脂肪酸、結
晶性の高級脂肪酸エステル、結晶性の高級脂肪族アルコ
ールが好ましく使用される。これらも、それぞれ、単独
で使用されたり、２種以上の混合物で使用されたりする
。

この発明で相変化材料の担体として用いるポリオレフィ
ン製材料は、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリブテン（ポリブチレンも含める）、結
晶性ポリスチレン、ポリ（４−メチル−ペンテン−１）
などであり、それぞれ、単独であるいは２種以上合わせ
て用いられる。また、ポリオレフィン製材料の形状とし
ては、たとえば、シートなどの成形体が挙げられるが、
これに限るものではない。

ポリオレフィンの架橋は電子線照射、γ線照射、過酸化
物処理、シラン架橋等の公知または周知の方法によって
行うことができる。架橋されたポリオレフィンの架橋度
は架橋法によってその最適範囲は異なるが、キシレン抽
出によるゲル含有量（ゲル残留量）が、電子線照射・γ
線照射・過酸化物処理による架橋であれば５０〜９０％
が好ましく、６０〜７０％がより好ましく適当であり、
シラン架橋であれば３０〜５０％が好ましく適当である
。ゲル含有量が低すぎると、膨潤時にポリオレフィンが
溶解して形状を留、めなくなり、反対に、ゲル含有量が
９０％を越えると、相変化材料の膨潤が難しくなること
がある。

ポリオレフィンとしては、架橋の容易さ、膨潤のしやす
さ、入手の容易さからポリエチレンが好ましい。

膨潤後の相変化材料の膨潤量は、ポリオレフィンの架橋
度、膨潤温度・時間などにより変化するが、架橋ポリオ
レフィンおよび膨潤された相変化材料の合計重量１００
％に対して、４０〜８５％とするのが好ましい。

相変化材料の含浸量が少ないかまたは全くない部分を有
する潜熱蓄熱材を得るには、たとえば、つぎのように行
う。膨潤による膨張を押さえる部材でポリオレフィン製
材料の一部分（これは１箇所に限るものではなく、複数
箇所であってもよい）を挟み付けた状態で、前記ポリオ
レフィン製材料を前記相変化材料で膨潤させるのである
。具体的には、たとえば、前記部材として金属あるいは
ガラス板などを用い、これらで前記ポリオレフィン製材
料の一部分を挟み込み、しかも、圧力を加えた状態で、
融解した相変化材料（たとえば、ポリオレフィン製材料
の重量の１０〜１２倍の重量のワックス）に浸けて膨潤
を行うのである。前記圧力は、あまり弱いか全くないと
、膨潤による膨張を押さえられないので膨潤圧よりも大
きいことが好ましい。

前記部材としては、たとえば、滑らかな平面を有し、１
６０℃程度の温度においても変形しない固体物（たとえ
ば、板ガラスあるいは研磨された平面を持つ金属等）を
用いる２、また、得られた潜熱蓄熱材の取り付けや加工
などの便利さを考慮して、平面または曲面などを適宜選
択して用いることができる。

ポリオレフィン製材料を相変化材料で膨潤するには、た
とえば、融解した相変化材料をポリオレフィン製材料の
融点以上の温度に加温し、この中に上記のように一部分
を前記部材で挟んだポリオレフィン製材料を入れて、た
とえば約１時間加熱攪拌を続け、ポリオレフィン製材料
中に相変化材料を吸収させて、同ポリオレフィン製材料
を膨潤することにより行うが、他の方法により行っても
よい。

上記のワックスなど、ポリオレフィンとの相溶性が良い
相変化材料を用いると、相変化材料がポリオレフィン製
材料中に浸透して、樹脂分子中に固定される。所望の時
間、加熱攪拌した後、融解した相変化材料中から取り出
す。冷却後、不透過面を取り外して、この発明の潜熱蓄
熱材が得られる。

この発明の潜熱蓄熱材は、相変化材料の含浸量がより少
ないかまたは全くない部分を有する。この部分は、膨潤
前のもとのポリオレフィン製材料の機械的強度またはそ
れに近い機械的強度を維持しているので、この部分を利
用して釘、ネジあるいは上記持具などで取り付け、加工
などを行うことができる。取り付け、加工などの際に圧
迫しても相変化材料が染み出さない。

〔作　　　用〕

潜熱蓄熱材が、相変化材料の含浸量の少ないかまたは全
くない部分を有していることにより、その部分が元のポ
リオレフィン製材料の物性またはこれに近い物性を保っ
ている。

〔実　施　例〕

以下に、この発明の具体的な実施例を示すが、この発明
は下記実施例に限定されない。下記実施例では、架橋ポ
リオレフィン樹脂として、ポリエチレン（三菱油化■製
ＹＦ−３０）を過酸化物（ジクミルパーオキシド）を用
いてゲル含有量が６５％となるように架橋を調節した厚
み１１−のシート状のものを用いた。相変化材料として
、旭電化工業−より市販されている結晶性脂肪酸エステ
ル「サーモトフブ１５」　（相変化温度１５℃）を用い
た。

一実施例１− 第３図および第４図にみるように、厚み１ｆｉの架橋ポ
リエチレンシート５の一端部を２枚のアルミニウム製プ
レート６および６で挟み、金属製クリップ７を用いて上
下方向より圧迫した。このとき、架橋ポリエチレンシー
ト５が膨潤時に伸びる方向とあまり伸びない方向とがあ
るので、前記アルミニウム製プレート６および６は、伸
びない方向に平行とした。このようにしたものを、ポリ
エチレンの重量の１０倍以上の量の相変化材料８を入れ
たビーカー９に入れた０次に、シリコーンオイル１４の
入ったオイルバス１ｏを用いて、攪拌機１５で攪拌しつ
つ１５０℃で１時間膨潤を行った。膨潤後、相変化材料
８より取り出して冷却した後、アルミニウム製プレート
６を取り外して、シート状の潜熱蓄熱材を得た。この潜
熱蓄熱材のプレート６で覆われていた端部３は、他の部
分に比べて相変化材料で膨潤されておらず、もとのポリ
エチレンのままであった。第１図にみるように、この端
部３にねじ穴４をあけることができた。

また、取り付は時な・どに圧迫しても相変化材料が染み
出さなかった（相変化材料の融解温度以上の温度でも）
。

この潜熱蓄熱材１は、ねじ穴４をあけることにより、蓄
熱を行う場所に取り付けやすくなっており、たとえば、
壁あるいは天井にねじ１３で取り付けることにより、施
工の容易な蓄熱建材として利用できる。しかし、用途は
これに限定されることはなく、たとえば、自動車等のバ
ッテリ一部に取り付け、冬期の冷却防止に用いることも
可能である。

なお、潜熱蓄熱材１の相変化材料で膨潤させた部分１２
は、機械的強度に欠けていて、ねじで固定できなかった
。

一実施例２− 架橋ポリエチレンシート５の両端部をプレート６で挟ん
でクリップ７で圧迫したこと以外は実施例１と同様な方
法で膨潤を行い、両端に、他の部分に比べて相変化材料
で膨潤させない部分３を持つシート状の潜熱蓄熱材１１
を得た。

第２図にみるように、この潜熱蓄熱材１１を円筒状に巻
いて、その両端部の膨潤していない部分３および３を重
ね合わせて融着させることができた。融着の際には、相
変化材料の染み出さなかった。この円筒状の潜熱蓄熱材
１１で植木鉢を覆い、蓄熱効果を持たせることができた
。

〔発明の効果〕

この発明の潜熱蓄熱材は、以上に述べたように、相変化
材料の含浸量が少ないかまたは全くない部分を有してい
るので、ポリオレフィン製材料を相変化材料で膨潤させ
た潜熱蓄熱材の長所を活かしつつ、取り付けなどの際の
作業性を向上させること、および、加工性の向上をはか
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の潜熱Ｍ熱材の１実施例の斜視図、第
２図は別の１実施例の斜視図、第３図および第４図はこ
の発明の潜熱蓄熱材を製造する状態の１例を示す模式図
、第５図は従来の潜熱蓄熱材の１例を表し、図（ａ）は
斜視図、図（ｂ）は断面図である。 ■、１１・・・潜熱蓄熱材　３・・・相変化材料で膨潤
させていない部分　５・・・架橋ポリエチレンシート６
・・・アルミニウム製プレート　７・・・金属製クリッ
プ　８・・・融解した相変化材料　１２・・・相変化材
料で膨潤したした部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　相変化材料で膨潤されたポリオレフィン製材料の一
   部に、相変化材料の含浸量が少ないかまたは含浸されて
   いない部分を有する潜熱蓄熱材。