JPH05214329A - 蓄熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 氷結の恐れが少ない５℃程度の冷却水で充分
に冷却固化させることができ、融点が１７℃以下で夏場
等の冷房目的に利用でき、融点以下の温度、特に５〜１
４℃での融解熱の大きいものを得ること。 【構成】 ｎ−ヘキサデカンとｎ−テトラデカンの混合
物からなり、その混合割合がｎ−ヘキサデカン／ｎ−テ
トラデカンの重量部に基づいて９９／１〜６５／３５で
あると共に、融点が９〜１７℃である蓄熱材。 【効果】 フロンの使用を回避でき、不純物含有のｎ−
ヘキサデカンやｎ−テトラデカンを使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１７℃以下、特に５〜
１７℃で冷却固化し、かつ融解して冷房用等に好適な蓄
熱材に関する。

【０００２】

【従来の技術】夜間の余剰電力等を利用して蓄熱材を冷
却固化（凝固）させ、その融解時の吸熱作用を利用して
昼間の冷房などに用いるシステムが提案されている。か
かるシステムに好適な蓄熱材は、氷結によるパイプライ
ンの詰り等の恐れが少ない例えば５℃程度の冷却水で冷
却固化でき、５〜１４℃、就中７℃程度で融解してその
融解熱が大きいものとされている。

【０００３】従来、前記要求を満たすものとしてクラス
レートが知られていた。しかしながら周知の如く、クラ
スレートはフロンと水の混合物で、そのフロンが環境衛
生問題から使用規制の対象となっている。そのためクラ
スレートの代替物の提供が課題となっている。

【０００４】蓄熱材としてはエチレングリコールと水と
の混合物も知られている。しかし、かかる混合物はその
冷却固化温度（凝固点）が−１０〜０℃と低く、前記の
冷却水を介した蓄熱材の冷却固化には不向きであると共
に、その冷却固化処理に低温を要して夜間の余剰電力の
利用効率に乏しい問題点などがあつた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、５℃程度の
冷却水で充分に冷却固化させることができ、しかも融点
が１７℃以下で夏場等の冷房目的に利用でき、融点以下
の温度、特に５〜１４℃での融解熱の大きいものの開発
を課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ｎ−ヘキサデ
カンとｎ−テトラデカンの混合物からなり、その混合割
合がｎ−ヘキサデカン／ｎ−テトラデカンの重量部に基
づいて９９／１〜６５／３５であると共に、融点が９〜
１７℃であることを特徴とする蓄熱材を提供するもので
ある。

【０００７】

【作用】ｎ−ヘキサデカンとｎ−テトラデカンを上記の
範囲で混合することにより、５℃の冷却水で冷却固化で
きて融点が１７℃以下であり、５〜１４℃での融解熱の
大きさに優れる蓄熱材を得ることができる。ちなみに５
〜１４℃での融解熱は、通例３０caｌ／ｇ以上である。

【０００８】また意外なことに、ｎ−テトラデカンとし
て不純物含有のそのもの自体では５℃で冷却固化しない
ものを用いた場合にも、５℃の冷却水で確実に冷却固化
でき、しかもｎ−ヘキサデカンよりも融解熱が低いｎ−
テトラデカンを含有していながら５〜１４℃での融解熱
がｎ−テトラデカンを含有しないｎ−ヘキサデカンより
も大きい値を示す。かかる予測不能の全体的な冷却固化
現象及び融解熱の飛躍的向上より本発明によるｎ−ヘキ
サデカンとｎ−テトラデカンとの混合系では、化学結合
を伴うのかその機構は不明であるが単なる混合とは異質
の状態が形成されているものと考えられる。

【０００９】

【発明の構成要素の例示】本発明の蓄熱材は、ｎ−ヘキ
サデカンとｎ−テトラデカンの混合物からなり、融点が
９〜１７℃のものである。その混合割合は、ｎ−ヘキサ
デカン／ｎ−テトラデカンの重量部に基づいて９９／１
〜６５／３５であり、好ましくは９０／１０〜８０／２
０である。ｎ−テトラデカンの混合割合が１重量部未満
では併用効果の発現性に乏しくて融点を１７℃以下に調
節できないと共に融解熱の向上効果に乏しく、３５重量
部を超えると融点が８℃以下になると共に、５℃の冷却
水で冷却固化できないものとなる。

【００１０】本発明において用いるｎ−ヘキサデカン及
びｎ−テトラデカンは、９〜１７℃、好ましくは１２〜
１５℃の融点を阻害しない範囲において不純物を含有し
ていてもよい。不純物を含有する場合、前記の混合割合
はその不純物含有物に基づく。一般には、蓄熱量の点よ
り５０％以上の純度、好ましくは約９０％以上の純度を
有するものが用いられる。従って通例の工業用市販品を
そのまま用いることができる。前記の不純物としては、
例えば炭素数が１０、１２、１８又は２０等のパラフィ
ンなどがあげられる。

【００１１】従って本発明において用いるｎ−ヘキサデ
カン及びｎ−テトラデカンは、適宜な方法で調製したも
のであってよい。その例としては、ナフサ、灯油、軽油
等の石油系留分から回収したもの、ポリエチレン合成時
の副生物から分別回収したもの、ポリエチレンや架橋ポ
リエチレンの廃棄回収時に生成したものを分別回収した
ものなどがあげられる。なお前記の石油系留分からの回
収は、例えば吸着法による気相法（ISOSIV法、BP法等）
又は液相法（MOLEX法）、尿素を用いる方法（NUREX法、
EDELEANU法等）など、適宜な方法で行うことができる。

【００１２】なお本発明において蓄熱材の融点は、ＤＳ
Ｃ（示差走査熱量計）を用いた−２０℃(凝固状態)から
２５℃（場合により４０℃、液体状態）まで２℃／分の
速度で昇温する吸熱時の測定におけるピーク吸熱温度を
意味し、本発明の蓄熱材では更に２０cal／ｇ以上の吸
熱量を示す温度域でのピーク吸熱温度を意味する。

【００１３】本発明の蓄熱材は、適宜な形態で用いるこ
とができる。その例としては、袋やパイプ、中空ボール
等による封入形態としてそのまま用いる方式、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエステル等の有機高分子か
らなる袋にパック詰めして冷却過程でシートや板等に成
形して用いる方式、壁や板等の多孔質体に含浸させて用
いる方式、フィルム、布、繊維等の上に付着、塗布、な
いし含浸させて用いる方式、マイクロカプセル中に封入
して用いる方式などがあげられる。その場合、必要に応
じて金属等の伝熱性物質からなる均熱化層を付加するこ
とができる。

【００１４】また適宜な有機高分子、就中、炭化水素系
有機高分子との固体状混合物として用いることもでき
る。その場合、撹拌処理、混合処理、混練処理等の機械
的手段による混合方式が好ましい。機械的手段による混
合方式によれば、有機高分子１００重量部あたり３００
〜２０００重量部の大量の蓄熱材を混合しても、成形加
工性に優れ、蓄熱材が移行（ブリード）しにくくてベト
つきにくいものを容易に得ることができる。

【００１５】機械的手段による混合は例えば、溶融物と
した一方にそれに膨潤、ないし溶解する他方を撹拌混合
する方式、両者を加熱して流動状態ないし溶融物として
それらを混練、ないし撹拌混合する方式など、適宜な方
式で行ってよい。また混練には、例えば２本ロール、バ
ンバリーミキサー、押出機、２軸混練押出機などの通例
の混合機を用いることができる。

【００１６】前記した炭化水素系有機高分子としては、
主鎖が基本的に炭化水素であり、主鎖中における他の成
分（例えばＯ、Ｎ、Ｓi、ハロゲン等）の含有量１０重
量％以下、就中５重量％以下のものが好ましく用いう
る。その具体例としては、オレフィン系ポリマー、熱可
塑性エラストマー、炭化水素系ゴムなどがあげられる。
炭化水素系有機高分子としては、１種又は２種以上を用
いることができ、架橋物とすることもできる。

【００１７】得られた固体状混合物は、ペレット等の粉
末、ないし顆粒物のほか、流し込み方式、プレス方式、
押出成形方式、射出成形方式等の適宜な方式で、シー
ト、板、棒、ハニカム体、パイプ等の任意な形態に加工
して実用に供することができる。

【００１８】なお固体状混合物は、ガスや発泡剤等によ
る発泡化、シラスバルーン等のバルーンの添加などによ
る低比重化、あるいは金属やセラミック等の無機系高密
度充填材等の添加による高比重化などにより比重を調節
することもできる。また、有機繊維や無機繊維の充填、
あるいは紐、ワイヤ、不織布、織布、網等の支持体の使
用による補強形態とすることもできる。その他、固体状
混合物には種々の添加剤、酸化防止剤、着色剤、顔料、
帯電防止剤、防黴剤、難燃剤、防鼠剤、金属やカーボン
等の伝熱材などの適宜な配合剤を添加して実用に供する
ことができる。

【００１９】本発明の蓄熱材、ないしそれを用いた上記
の二次成形物等は、冷却固化物が融解する際の外部熱の
吸熱作用を利用して種々の冷房、ないし冷却システムに
用いることができる。また、液状物が外部に熱を放出し
て凝固（冷却固化）する際の放熱作用を利用して種々の
用途、例えば保温や凍結防止などのシステムに用いるこ
とができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、ｎ−ヘキサデカンとｎ
−テトラデカンの所定割合の混合物としたので、氷結の
恐れが少ない５℃程度の冷却水で冷却固化させることが
できると共に、１７℃以下の融点を有し、５〜１４℃で
の融解熱が特段に大きい蓄熱材を得ることができる。ま
たフロンの使用を回避でき、不純物含有のｎ−ヘキサデ
カンやｎ−テトラデカンを使用できる利点も有してい
る。

【００２１】

【実施例】

実施例１ 純度９８％のｎ−ヘキサデカン（主な不純物：テトラデ
カン、ガスクロマトグラフィーによる測定、以下同じ）
８０部（重量部、以下同じ）と、純度９７％のｎ−テト
ラデカン（主な不純物：ドデカン、以下同じ）２０部を
室温（いずれも液状）で撹拌混合して蓄熱材を得た。

【００２２】実施例２ 純度９８％のｎ−ヘキサデカン８５部と、純度９５％の
ｎ−テトラデカン（主な不純物：トリデカン、ペンタデ
カン、以下同じ）１５部を室温（いずれも液状）で撹拌
混合して蓄熱材を得た。

【００２３】実施例３ 純度９８％のｎ−ヘキサデカン９５部と、純度９７％の
ｎ−テトラデカン５部を室温で撹拌混合して蓄熱材を
得、それを熱可塑性エラストマー（シェル化学社製、ク
レイトンＧ１６５０、以下同じ）１５部とポリエチレン
Ａ（密度０．９３５ｇ／cm³、ＭＩ２ｇ／１０分、以下
同じ）１０部の加熱溶融下に、酸化防止剤（２，２，４
−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリンの重合物、以
下同じ）０．２部と共に撹拌混合して固体状混合物（蓄
熱材）を得た。

【００２４】実施例４ 純度９８％のｎ−ヘキサデカン９０部と、純度９７％の
ｎ−テトラデカン１０部と、熱可塑性エラストマー１５
部と、ポリエチレンＢ（密度０．９２５ｇ／cm³、ＭＩ
１０ｇ／１０分、以下同じ）１０部を加熱溶融下に酸化
防止剤０．２部と共に撹拌混合して固体状混合物（蓄熱
材）を得た。

【００２５】実施例５ 純度９８％のｎ−ヘキサデカン８５部と、純度９７％の
ｎ−テトラデカン１５部と、熱可塑性エラストマー１５
部と、ポリエチレンＢ１０部を加熱溶融下に酸化防止剤
０．２部と共に撹拌混合して固体状混合物（蓄熱材）を
得た。

【００２６】実施例６ 純度９８％のｎ−ヘキサデカン８０部と、純度９７％の
ｎ−テトラデカン２０部と、熱可塑性エラストマー１５
部と、ポリエチレンＣ（密度０．９１０ｇ／cm³、ＭＩ
１４ｇ／１０分、以下同じ）１０部を加熱溶融下に酸化
防止剤０．２部と共に撹拌混合して固体状混合物（蓄熱
材）を得た。

【００２７】実施例７ 純度９８％のｎ−ヘキサデカン７０部と、純度９７％の
ｎ−テトラデカン３０部と、熱可塑性エラストマー１５
部と、水架橋性ポリエチレン（ポリエチレンＢ１００部
にビニルトリメトキシシラン２部をジクミルパーオキサ
イド０．０４部の存在化に反応させたシラングラフト
体、以下同じ）１０部を加熱溶融下に酸化防止剤０．２
部と共に撹拌混合して固体状混合物（蓄熱材）を得た。
水架橋性ポリエチレンの架橋度（ゲル分率）は１０％で
あった。

【００２８】実施例８ 純度９８％のｎ−ヘキサデカン７５部と、純度９７％の
ｎ−テトラデカン２０部と、純度９８％のオクタデカン
５部と、熱可塑性エラストマー１５部と、水架橋性ポリ
エチレン１０部と、エチレンプロピレンゴム（日本合成
ゴム社製のＥＰ０７Ｐ１００部にビニルトリメトキシシ
ラン２部をジクミルパーオキサイド０．０４部の存在化
に反応させたシラングラフト水架橋系ポリマー、以下同
じ）５部を加熱溶融下に酸化防止剤０．２部と共に撹拌
混合して固体状混合物（蓄熱材）を得た。エチレンプロ
ピレンゴムの架橋度（ゲル分率）は８％であった。

【００２９】実施例９ 純度９８％のｎ−ヘキサデカン９０部と、純度９５％の
ｎ−テトラデカン１０部と、熱可塑性エラストマー１０
部と、ポリエチレンＢ１０部を加熱溶融下に酸化防止剤
０．２部と共に撹拌混合して固体状混合物（蓄熱材）を
得た。

【００３０】比較例１ 純度９８％のｎ−ヘキサデカン１００部と、熱可塑性エ
ラストマー１５部と、ポリエチレンＡ１０部を加熱溶融
下に酸化防止剤０．２部と共に撹拌混合して固体状混合
物（蓄熱材）を得た。

【００３１】比較例２ 純度９５％のｎ−ヘキサデカン１００部と、熱可塑性エ
ラストマー１５部と、ポリエチレンＢ１０部を加熱溶融
下に酸化防止剤０．２部と共に撹拌混合して固体状混合
物（蓄熱材）を得た。

【００３２】比較例３ 純度９８％のｎ−ヘキサデカン６０部と、純度９７％の
ｎ−テトラデカン４０部と、熱可塑性エラストマー１５
部と、ポリエチレンＡ１０部を加熱溶融下に酸化防止剤
０．２部と共に撹拌混合して固体状混合物（蓄熱材）を
得た。

【００３３】比較例４ 純度９８％のｎ−オクタデカン（主な不純物：ヘキサデ
カン）１００部と、熱可塑性エラストマー１５部と、ポ
リエチレンＡ１０部を加熱溶融下に酸化防止剤０．２部
と共に撹拌混合して固体状混合物（蓄熱材）を得た。

【００３４】評価試験 実施例、比較例で得た蓄熱材（固体状混合物）について
下記の特性を調べた。 融点 ＤＳＣにて−２０℃から２５℃（場合により４０℃）ま
で２℃／分の速度で昇温し、２０cal／ｇ以上の吸熱量
を示す温度域でのピーク吸熱温度を調べた。

【００３５】凝固性 ３０℃に保持して安定化させたもの（蓄熱材は液状）
を、５℃の水中に投入して２４時間放置したのち取りだ
して、蓄熱材が冷却固化しているか否かを調べ、してい
る場合を○、していない場合を×として評価した。なお
試験は、実施例１，２の場合には蓄熱材をポリエチレン
の薄膜袋に入れて、他の固体状混合物については厚さ５
mmの５０mm角試験板を成形して、それについて行った。
蓄熱材の冷却固化の確認は、実施例１，２の場合には目
視判定により、他の固体状混合物については全体として
固体状であるため、ＤＳＣにて吸熱曲線の変化を調べて
判定した。

【００３６】吸熱量 常温（場合により４０℃）から５℃まで−０．５℃／分
の速度で降温して安定させたのち、ＤＳＣにて５℃から
１４℃に０．５℃／分の速度で昇温する間の吸熱量を調
べた。

【００３７】放熱量 常温（場合により４０℃）から１４℃まで−０．５℃／
分の速度で降温して安定させたのち、さらに１４℃から
５℃に−０．５℃／分の速度で降温する間の放熱量をＤ
ＳＣにて調べた。

【００３８】ブリード性 固体状混合物を常温で７日間放置したのち、蓄熱材成分
が滲み出るか否かを調べ、滲み出ないものを良とした。

【００３９】形状保持性 １cm角ブロックの固体状混合物を常温で７日間放置した
のち、形状の変化を調べ、ほぼ原形を保持しているもの
を良、流動又は形状変化したものを不良として評価し
た。

【００４０】前記の結果を表１、表２に示した。

【表１】

【００４１】

【表２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 百瀬 千秋 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｎ−ヘキサデカンとｎ−テトラデカンの
   混合物からなり、その混合割合がｎ−ヘキサデカン／ｎ
   −テトラデカンの重量部に基づいて９９／１〜６５／３
   ５であると共に、融点が９〜１７℃であることを特徴と
   する蓄熱材。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の蓄熱材と炭化水素系有
   機高分子との機械的手段による固体状混合物からなるこ
   とを特徴とする蓄熱材。