JPH0366788A - 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〕 本発明は蓄熱材に関し、更に詳しくはパラフィン類を主
成分として用いた蓄熱材に関する。

〔従来の技術〕

従来蓄熱材はその原理から物質の顕熱を利用するもの、
物質の相変化潜熱を利用するもの、物質の化学反応熱を
利用するもの等がある。現在実用的な面より物質０相変
化潜熱を利用する蓄熱材が注目を集めており、蓄熱式空
調機器、蓄熱式建材、各種保温器具や装置等に利用され
つつある。

この相変化潜熱を利用する蓄熱材の一つとしてパラフィ
ン等の有機物質を用いた所謂有機蓄熱材がある。この有
機蓄熱材は使用中に過冷却、相分離等の難点が少なく、
長期寿命に優れているので従来かろ注目されている。

元来、潜熱型蓄熱材は無機系、有機系を含め固体から液
体への相変化時に蓄熱し、液体から固体への相変化時に
放熱する。このためこれ等潜熱型蓄熱材を利用するため
には液化時に流動して漏れないような形態を保つような
配慮が要求さる。このための密閉容器や袋に収納する方
法では、充分なる強度を有する容器等を使用すればコス
トが高く実用的ではなく、また簡易的なものにすれば容
易に破損して液が漏れたり溢れたりする恐れがあり長期
間使用する点では問題が生じる。

従って容器に収納する手段に代わって（イ）多孔質物質
内に収納する、（ロ）マイクロカプセル化する等の方法
が提案され、またこれ等を組合わせた方法が使用されつ
つある。更にはまた（ハ）ポリオレフィン、通常は架橋
ポリオレフィンに収納させてカプセル中に閉じ込める方
法も提案されている。

しかしながら上記各方法によってもパラフィン等の滲み
出しが完全には防止出来ずに大きな問題となっており、
その他製造上の工程が複雑でコスト高となったり、単位
体積当たりの蓄熱材の含有量が減少する等の問題が生じ
る。更に上記（ロ）のマイクロカプセル化する方法では
カプセル間に空間が生じ、この空間の存在により単位体
積当たりの蓄熱性能が低下する。

またその他の従来方法として結晶性ポリエチレン等の結
晶状ポリオレフィンに練り込む方法も知られているが、
取扱い上の難点がある。たとえば硬くて取扱いが困難で
あったり、通常の取扱い中に破損したりする。更に高温
でパラフィン等が相分離して滲み出す難点も生じ、これ
を防止するためには容器を強固なものとする必要があり
実用的ではない。

一般に蓄熱材は、限られた空間に設置されることが多く
、特に蓄熱材の好ましい用途である蓄熱式床暖房装置の
場合等ではその設置空間は極めて限定され、単位体積当
たりの蓄熱量が少しでも大きいことが強く要望されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が解決しようとする課題は、従来の有機蓄熱材の
上記難点を解消することであり、更に詳しくは使用温度
域で３０ｋｃａｌ／ｋｇ以上、好１しくは３５　ｋｃａ
ｌ／ｋｇ以上の高レベルの潜熱を有する有機質蓄熱材料
であって、用いたパラフィン類の最高結晶転移温度（Ｔ
□ヨ、後記するように多くの場合、融点に該当する。）
以上においても溶融、滴下、相分離、液体のブリードが
なく、しかもＴ□、以下（パラフィン類は、固体状を呈
する。〉でも脆くなく、シート状に成形しても割れるこ
とがなく適度な柔軟性を有する蓄熱材を開発することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

この！Ｉｌｌは、パラフィン類に熱可塑性エラストマー
を配合した組成物を蓄熱材として使用することにより解
決される。特に本発明に於いて使用される熱可塑性エラ
ストマーは、・パラフィン類の少なくともＴ１．８以下
ではゴム弾性を示すものを使用する。従ってＴ、□以下
の温度ではゴム弾性を有するが故に、パラフィン類をう
まく包み込んだ状態で熱可塑性エラストマーで担持出来
ると共に取扱いが容易であり、割れ難くなり、シート状
もしくは板状への成形が容易である。またこのエラスト
マーは、その配合量を５〜３０重量部（パラフィン１）
１００重量部に対して）程度で充分なる性能を発揮する
ため、本発明の蓄熱材はパラフィン類の配合量が多く蓄
熱量も大きい、更に上記エラストマーは、Ｔ、□より高
温度においてもゴム弾性を持続するために、本発明の蓄
熱材は溶融したり滴下することもなく、またパラフィン
類の相分離もなくブリードを生じることもない、従って
従来の蓄熱材の難点を解消することが出来る。

〔発明の作用並びに構成〕

本発明の蓄熱材は、原則的にはパラフィン類と熱可塑性
エラストマーとを主成分として成り、更に好ましくはパ
ラフィンＩｇｌｏｏ重量部と該エラストマー５〜３０重
量部とを主成分として成るものであって、３０　ｋｃａ
ｌ／ｋｇ以上、好ましくは３５ｋｃａｌ／ｋｇ以上の高
レベルの潜熱を有するものである。

本発明に於いて使用されるパラフィン類としては、ＪＩ
Ｓ　Ｋ　７１２１（プラスチックの転移温度測定方法〉
に従って測定したＴ、、！が使用温度、即ち室温〜１０
０℃好ましくは室温〜８０℃前後の温度域にある有機化
合物が使用される。但しこの際の室温とは・、本発明の
蓄熱材がその稼働中に遭遇する最低温度を意味する。

パラフィン類の好ましい具体例としては、各種パラフィ
ン、ロウ、ワックスをはじめ、ステアリン酸、パルミチ
ン酸等の脂肪酸やポリエチレングリコール等のアルコー
ル類を例示することが出来、これ等１種が単独で、また
は２種以上の混合物として使用される。

上記した使用温度において、パラフィン類のあるものは
唯１つの結晶転移温度を有しくこの場合はその温度がＴ
　ｍｍｘとなる。）、またあるものは２以上の多数の結
晶転移温度を有する。２種以上のパラフィン類の混合物
も２以上の多数の結晶転移温度を有する場合が多い、そ
れらの場合においては、最高の結晶転移温度がＴ１．つ
に該当する。

本発明で使用するパラフィン類は、必ずしも明確な融点
（全体が固体から液体に相変化する温度）を示すものに
限定しないが、多くのパラフィン類については、一般に
Ｔ、１８が融点に該当する。使用温度において、２以上
の多数の結晶転移温度を有するパラフィン類の場合、そ
れら全ての結晶転移温度を蓄熱に利用することが出来る
。

本発明に於いて使用される熱可塑性エラストマーとして
は、ゴム並びにプラスチックスの分野で「熱可塑性エラ
ストマー」として知られている、あるいは知られ得るも
ののうち、少なくとも前記した室温以上で且つ使用した
パラフィン類のＴ　ａ　ａＸ＋ｔＯ℃の温度域では、好
ましくは少なくとも室温以上で且つＴｓａｘ　＋　２０
℃の温度域では、ゴム弾性を有するものが使用される。

勿論、Ｔ、、８＋２０℃より高温度でもゴム弾性を持続
するものも使用出来る。

具体的にはスチレン系、オレフィン系、ウレタン系、エ
ステル系等の各種の従来公知の熱可塑性エラストマーの
なかから上記条件に適合したものが適宜に選択して使用
される。好ましい具体例としては、スチレン系ブロック
共重合体エラストマー及びオレフィン系エラストマーで
ある。この際のスチレン系ブロック共重合体エラストマ
ーとしては、たとえばＡ−Ｂ−Ａ　（但しＡはポリスチ
レン、Ｂはポリブタジェン、ポリイソプレン、またはこ
れ等に水素を付加したエチレン・ブチレン等を示す）を
例示出来る。またオレフィン系熱可塑性エラストマーと
しては、たとえばエチレンープロヒレン共重合体ヤエチ
レンーブロビレンージエン三元共重合体にポリエチレン
またはポリプロピレンが混合された混合物、エチレン−
プロピレン共重合体やエチレン−プロピレン−ジエン三
元共重合体にエチレンまたはプロピレンがグラフト重合
されたもの等を例示することが出来る。

本発明に於いてはパラフィン類１００重量部に対し、熱
可塑性エラストマーを５〜３０重量部配合する。この際
５重量部に達しない場合には形態を保つのに不充分であ
って、このためパラフィン類のＴ　＋ａｍ□以上に於い
ては溶融、滴下、液体のブリードが生じ易く、一方、Ｔ
　ａ　ａ　１）以下では脆く割れやすくなる。また３０
重量部を超えると単位体積当たりの蓄熱量が低下するこ
ととなり好ましくない。

本発明に於いては、更にこの種成分に必要に応じ添加さ
れる公知の各種の添加剤を配合することができる。たと
えば、老化防止剤、酸化防止剤、着色剤、顔料、帯電防
止剤の他、用途に応じて防黴剤、難燃剤、防凧剤を、更
には伝熱性向上のために金属粉、金属繊維、金属酸化物
、カーボン、カーボンファイバー等を使用することが出
来る。

本発明の蓄熱材は、その形状としてはシート状をはじめ
粒状、ペレット状等各種の形状に出来るが、上記で説明
した通り特にシート状、もしくは板状が好ましい。

本発明蓄熱材の成形方法としては、特に限定さないが好
ましい方法を例示すると以下の通りである。即ち２本ロ
ール、押出機、２軸混練押出機、攪拌式混合機等の通常
の混合・攪拌機を使用してまずパラフィン類と熱可塑性
エラストマーを主成分とした組成物を調製する。撹拌機
を使用する場合には溶融状態にあるパラフィン類に熱可
塑性エラストマー及び他の成分を加えて攪拌する。この
際、熱可塑性エラストマーはペレット状や粒状としてお
いてから加えると作業性が向上する。添加温度は熱可塑
性エラストマーの熱可塑化域であることが好ましく、通
常１００〜２００℃である。

混合され溶液状となった上記組成物は、そのままで、あ
るいは若干冷却して底形される。底形は型に流し込み所
望のシート状、板状としても良く、また本発明蓄熱材は
パラフィン類のＴ、□以下になると固形化するのでブロ
ック状にした後、切断してシート状や板状としても良い
、またフィルム、布、繊維等の上に付着、あるいは塗布
、あるいは含浸させてシート状、板状としても良い、更
にまたポリエチレン等の袋にパンク詰めにして冷却過程
でシート、板状とすることも出来、一方押出機を用いれ
ばシート状、板状に押出成型することが出来、更に該押
出機により棒状、パイプ状にも成型出来る。棒、バイブ
を細断すれば粒状、ペレット状ともなる。

本発明蓄熱材はその使用に際しては、原則的には従来の
この種蓄熱材の使用態様がすべて採用出来るが、特にシ
ート状の本発明蓄熱材を防護フィルム、たとえばポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリエステル等のフィルムで
被覆し、この上から更にアルミニウムの如き金Ｎ箔を用
いて均熱化層を設けるのが好ましい、また前記フィルム
とアルミニウム等の金属箔をはり合わせたラミネートフ
ィルムで被覆しても良い。

〔実施例〕

以下に実施例を示して本発明の詳細な説明する。

実施例１〜５、比較例１〜４ 第１表に示す組成（割合は全て重量部〉について、まず
パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、ステアリ
ン酸等のパラフィン類を容器中で１３０℃〜１８０℃に
昇温、溶融しておき、他の熱可塑性エラストマー、エチ
レン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ
）　、ポリエチレン等を加え約６０〜１２０分間攪拌混
合した。これを型に流し込んで空冷させ、１３０ｍＸ１
）０ｍ×２鵡厚の板状の実施例１〜５、比較例１〜４の
蓄熱材を得た。

これらの蓄熱材につき、第１表に示す特性を以下の方法
で測定した。

最大蓄熱温度：本発明蓄熱材は、使用したパラフィン類
の示す結晶転移温度特性が反映した蓄熱特性を示す、最
大蓄熱温度とは、最も大きな蓄熱あるいは吸熱を示す温
度であって、多くの場合パラフィン類のＴＩＩ□または
融点おいて、あるいはその近傍温度で現れる。この温度
をＪＩＳ　Ｋ　７１２１に準じてＤＳＣ装置で測定した
。

蓄熱量：　ＪＩＳに７１２２に準じてＯＳＣ装置により
融解熱（ｋＪ／ｋｇ）を測定し、ｋｃａｌ／ｋｇに換算
して表示した。

柔軟性：蓄熱材を１０ｆｉ巾の短冊状に切り取り、両端
を把持して９０度に曲げ、破損するかどうかを調べて破
損のないものを良とした。

形状保持性：実用上想定される最高温度域までオーブン
中で加熱した状Ｂ（最大蓄熱温度以上で蓄熱した状７！
りを目視観察し、形状的に見て略原形を保っているもの
を良とした。不良は溶融したものである。

滲み出し：形状保持性が良であった蓄熱材についてポリ
エチレンフィルム袋中に封入し、所定温度に２４時間放
置してパラフィン類が分離しているかどうかを目視観察
した。はとんど異常のないものを良とした。不良は明ら
かに分離が認められるものである。

測定結果を第１表に示すが、本発明の実施例１〜５の蓄
熱材はいずれも３５　ｋｃａｌ／ｋｇ以上の蓄熱量を有
し、実用的に必要な他の特性も満足するものであった。

一方比較例は蓄熱量が不足であるか又は他の特性が不充
分であった。

７１ 実施例６ 実施例１の組成物を上記と同じ方法で混合し、同じ操作
で８０　ＱｗＸ　２５　ＱｍＸ　２０ｍ厚の板状蓄熱材
とした。これを０．１目厚のポリエチレンシート袋中に
封入し、さらにポリエチレン／アルもニウム／ポリエス
テル（３０μ−／２５μ■／２５μ−）の三層アル逅う
ξネートシートでヒートシールにより封入して蓄熱ボー
ドを作製した。

この蓄熱ボード２枚の間に１００Ｖ、６７Ｗの発熱線ヒ
ータを挿入した構造のサンドインチ体を作製し、該サン
ドインチ体を床材とその下に設けた断熱材層との間に設
置して蓄熱式床暖房ユニフトを構成した。該蓄熱式床暖
房ユニアト中の上記発熱線ヒータに、８時間通電−その
後１６時間は電源切断、の工程を１サイクル（２４時間
）とする通電サイクルを課して床面温度を連続測定した
結果、２８℃に昇温した後は２６〜２８℃で２４時間経
過後も安定していた。

〔発明の効果〕

本発明の蓄熱材は、３０ｋｃａｌ／ｋｇ以上、好ましく
は３５ｋｃａｌ／ｋｇ以上の高レベルの潜熱を有し、し
かも使用したパラフィン類のＴ　ａ　ｍ　Ｉ＋または融
点以上においても溶融、滴下、相分離、液体のブリード
等がなく、しかも融点以下でも跪くなく、シート状に底
形しても割れることかなく適度な柔軟性を有する０以上
により本発明の蓄熱材は、深夜電力を利用する蓄熱式床
暖房に好適であり、床暖房用以外にも同様な用途に使用
し得る。

（以上）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）パラフィン類及び熱可塑性エラストマーを主成分
   として成ることを特徴とする蓄熱材。
2. （２）パラフィン類１００重量部に対し熱可塑性エラス
   トマーが５〜３０重量部である第１請求項に記載の蓄熱
   材。
3. （３）形状がシート状もしくは板状である第１請求項ま
   たは第２請求項に記載の蓄熱材。