JPH0914877A - 熱交換素子 - Google Patents

熱交換素子

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JPH0914877A
JPH0914877A JP7163338A JP16333895A JPH0914877A JP H0914877 A JPH0914877 A JP H0914877A JP 7163338 A JP7163338 A JP 7163338A JP 16333895 A JP16333895 A JP 16333895A JP H0914877 A JPH0914877 A JP H0914877A
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JP
Japan
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heat exchange
heat storage
heat
exchange element
particles
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Withdrawn
Application number
JP7163338A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Sugawara
亮 菅原
Mikio Sei
三喜男 清
Hitoshi Kudo
均 工藤
Kenji Tsubaki
健治 椿
Nobuaki Yabunouchi
伸晃 薮ノ内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な熱交換性能が保持される熱交換素子を
提供する。 【構成】 熱交換素子は、結晶化度40%未満の低結晶
性ポリオレフィンからなる基質と、この基質に担持され
た、固相−液相間を可逆的に相転移する有機系蓄熱材を
構成材料とする蓄熱体1、及び、この蓄熱体1に直接接
触する熱媒の流路2を備え、上記蓄熱体1が互いに一部
を固着した粒子1aの集合体であり、これら粒子1a間
の空隙を流路2とする。蓄熱体1からなる粒子1aが互
いに一部を固着しているので、輸送や長時間多量の熱媒
流を受けても偏りを発生することがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は相転移に伴う潜熱を利用
した蓄熱体からなる熱交換素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】相転移に伴う潜熱を利用した潜熱蓄熱材
として、パラフィン等の有機系蓄熱材を樹脂に担持した
蓄熱体が知られている。上記蓄熱体は適当なハウジング
に収納し、熱媒と直接接触することにより蓄熱及び放熱
を行うことができる。しかし、例えば、床材や壁材等に
組み込んで利用する場合、設置される個所が限定され、
蓄熱体と熱媒の接触面積が小さく熱交換性能を高くする
ことが困難である。そこで、上記蓄熱体と熱媒の接触面
積を上げるため、蓄熱体を球状や円筒状の粒子の状態で
用いることが検討されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、粒子状の蓄熱
体を用いた場合、輸送中や、長時間多量の熱媒流を受け
た際に、粒子状の蓄熱体に偏りを生じる。蓄熱体に偏り
を生じた場合、熱交換性能を低下させたり、最悪の場合
熱媒の流路を閉塞する恐れがある。
【0004】本発明は上記事実に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、良好な熱交換性能が保持
される熱交換素子を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
熱交換素子は、結晶化度40%未満の低結晶性ポリオレ
フィンからなる基質と、この基質に担持された、固相−
液相間を可逆的に相転移する有機系蓄熱材を構成材料と
する蓄熱体1、及び、この蓄熱体1に直接接触する熱媒
の流路2を備える熱交換素子であって、上記蓄熱体1が
互いに一部を固着した粒子1aの集合体であり、これら
粒子1a間の空隙を流路2とすることを特徴とする。
【0006】本発明の請求項2に係る熱交換素子は、請
求項1記載の熱交換素子において、上記集合体は蓄熱体
の粒子1aを融着させたものであることを特徴とする。
【0007】本発明の請求項3に係る熱交換素子は、請
求項1又は請求項2記載の熱交換素子において、上記基
質が、さらに結晶化度40%以上の結晶性ポリオレフィ
ンを構成材料とすることを特徴とする。
【0008】本発明の請求項4に係る熱交換素子は、請
求項1乃至請求項3いずれか記載の熱交換素子におい
て、上記有機系蓄熱材が結晶性ハイドロカーボン、結晶
性脂肪酸、及び結晶性脂肪酸エステルから選ばれる少な
くとも1種であることを特徴とする。
【0009】以下、本発明を詳しく説明する。図1は本
発明の一実施例に係る蓄熱素子を使用した熱交換器の透
視した斜視図であり、図2は図1に示す熱交換器の断面
図である。
【0010】本発明の熱交換素子を構成する蓄熱体1
は、結晶化度40%未満の低結晶性ポリオレフィンから
なる基質と、この基質に担持された、固相−液相間を可
逆的に相転移する有機系蓄熱材を構成材料とする。
【0011】上記低結晶性ポリオレフィンはX線回折法
による結晶化度が40%未満であり、この低結晶性ポリ
オレフィンとしては、例えば、ポリプロピレン、アタク
チックポリプロピレン、エチレンとα−オレフィンとの
共重合体が挙げられる。このα−オレフィンとしては、
プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセ
ン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等が挙げ
られる。
【0012】上記蓄熱体1の基質に、蓄熱体1の強度を
向上させるために、樹脂として、上記低結晶性のポリオ
レフィンと共に、結晶化度40%以上の結晶性ポリオレ
フィンを用いると、蓄熱体1の形状保持力を高めること
ができる。特に、低結晶性のポリオレフィンの結晶化度
が30%以下の場合は、効果的である。上記結晶化度4
0%以上の結晶性ポリオレフィンとしては、高密度ポリ
エチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、
直鎖低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられ
る。なお、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、
低密度ポリエチレンは、JIS−K−6760で規定さ
れているものである。
【0013】上記有機系蓄熱材は固相−液相間を可逆的
に相転移する性質を有する物質であって、上記結晶化度
40%未満の低結晶性のポリオレフィンと相溶性を有す
るものが望ましく、上記結晶化度40%以上の結晶性ポ
リオレフィンを用いる場合はこの結晶性ポリオレフィン
とも相溶性を有するものが望ましい。上記有機系蓄熱材
としては、特に限定はしないが、具体的には、パラフィ
ン、パラフィンワックス、イソパラフィン、ポリエチレ
ンワックス等のハイドロカーボン、脂肪酸、及び脂肪酸
エステル類(以下脂肪酸類と記す)等が挙げられる。上
記有機系蓄熱材は融点が5〜90℃のものが好ましく、
望ましくは融点が20〜80℃のものである。これらは
1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよ
い。上記有機系蓄熱材は、蓄熱の効率を保持する点よ
り、20cal/g以上の相転移熱量を有する結晶性物
質であることが望ましい。
【0014】上記蓄熱体1に用いられる構成材料の配合
比率は、蓄熱体1の用途により適宜決められるが、例え
ば、結晶化度40%未満の低結晶性のポリオレフィンは
10〜30重量%、有機系蓄熱材は70〜90重量%が
適当である。また、結晶化度40%以上の結晶性ポリオ
レフィンを用いる場合は、結晶化度40%以上の結晶性
ポリオレフィンは5〜20重量%、結晶化度40%未満
の低結晶性のポリオレフィンは10〜40重量%、有機
系蓄熱材は40〜85重量%が適当である。
【0015】本発明においては、上記蓄熱体1が互いに
一部を固着した粒子1aの集合体であり、これら粒子1
a間の空隙を熱媒の流路2とする。上記蓄熱体1の粒子
1aの作製は、例えば、低結晶性のポリオレフィン等の
樹脂の融点以上の温度で混練機等で混練し、この溶融混
合物を粒子状に成形することによって実現できる。上記
成形は、例えば、押出成形、射出成形等通常のプラスチ
ックの成形方法が採用できる。なお、上記粒子の形状
は、球状、円筒状、角状等限定されない。上記蓄熱体1
には、樹脂、及び、有機系蓄熱材の他に必要に応じて、
無機、及び有機のフィラー、ガラス繊維、ウィスカー、
金属繊維、難燃剤、酸化防止剤等を構成材料としてもよ
い。
【0016】これら蓄熱体1の粒子1aの固着方法は限
定されず、例えば、接着剤を用いて接着しても、蓄熱体
1の構成材料の融点以上の温度を加えて融着しても、常
温で加圧してもよい。また、必要に応じて加温と加圧の
両方を行ってもよいが、連続する空隙が失われないよう
注意を要する。なお、融着による作製は、蓄熱体1の構
成材料が熱可塑性樹脂であるので、容易に固着できる点
から好ましい。
【0017】その後、例えば、図1に示す如く、全体の
形状を略平板とした熱交換素子3は、前後の端面に熱媒
の入口5と出口6が設けられた、平板なハウジング4に
収納し、熱交換器に使用される。
【0018】上述の如く、蓄熱体1が粒子1aの集合体
で、この粒子1aの空隙を熱媒の流路2とするので、蓄
熱体1と熱媒が直接接触するため熱交換性能が良いと共
に、蓄熱体1からなる粒子1aが互いに一部を固着して
いるので、輸送中や長時間多量の熱媒流を受けても偏り
を発生することがなく、形状がいつまでも保持される。
その結果、長期間にわたり良好な熱交換性能が保持され
る。
【0019】
【作用】本発明の請求項1に係る熱交換素子は、蓄熱体
1が粒子1aの集合体で、この粒子1aの空隙を熱媒の
流路2とするので、蓄熱体1と熱媒が直接接触するため
熱交換性能が良いと共に、蓄熱体1からなる粒子1aが
互いに一部を固着しているので、輸送中や長時間多量の
熱媒流を受けても偏りを発生することがない。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例と比較例を挙げる。
【0021】実施例1 結晶化度40%未満の低結晶性ポリオレフィンとして、
結晶化度6%のアタクチックポリプロピレン(住友化学
株式会社製:スミチックSS−30B、密度0.84g
/cm3 、融点170℃)を10重量%、結晶化度40
%以上の結晶性ポリオレフィンとして、結晶化度45%
の直鎖低密度ポリエチレン(住友化学株式会社製:スミ
カセンαFZ201−0、密度0.912g/cm3
結晶化部の融点120℃)を20重量%、有機系蓄熱材
としてパラフィン140品(日本精蝋株式会社製:14
0F、融点60℃)を70重量%の配合比率で配合して
成形材料とした。この成形材料を140℃に加熱しなが
ら混練した溶融物を冷却し、切断し、厚さ2mm、直径
2mmの円筒形の蓄熱体の粒子を作製した。
【0022】これら蓄熱体の粒子を長さ300mm、幅
150mmの容器に入れ温度70℃の接触圧で加圧し、
粒子の一部が互いに固着した熱交換素子を得た。熱交換
素子の厚みは15mm、蓄熱体の占める容積率は65%
であった。
【0023】上記熱交換素子を内部が長さ320mm、
幅150mm、厚み15mmのハウジングに収納した。
ハウジングの前後の端面には入口と出口を設けてある。
これを熱交換器とした。
【0024】実施例2 実施例1と同様にして作製した蓄熱体の粒子を長さ30
0mm、幅150mmの容器に入れ、温度150℃の雰
囲気で10秒間放置し、粒子の一部が互いに固着した熱
交換素子を得た。熱交換素子の厚みは15mm、蓄熱体
の占める容積率は65%であった。上記熱交換素子を実
施例1と同様のハウジングに収納し熱交換器を得た。
【0025】比較例1 実施例1と同様にして作製した溶融物を冷却し、切断
し、厚さ15mm、長さ300mm、幅150mmの平
板な蓄熱体を得た。この蓄熱体に前後端面を貫通する半
径6mmの貫通孔を7本あけ流路とし、熱交換素子とし
た。蓄熱体の占める容積率は65%であった。上記熱交
換素子を実施例1と同様のハウジングに収納し熱交換器
を得た。
【0026】得た実施例1〜2の熱交換器に長時間多量
の熱媒を通し、偏りを検査した。熱媒に30℃の水を用
い、5リットル/分で5時間通したが、熱交換素子が偏
ったり形状が変形することはなかった。
【0027】次に実施例1〜2と比較例1の熱交換性能
を評価した。熱交換素子を65℃に加熱した後に、熱媒
として温度30℃の水を入口より1リットル/分の流速
で通し、出口の水温が50℃になる迄の時間を測定し
た。結果は実施例1は10秒、実施例2は11秒、比較
例1は18秒であり、実施例の熱交換性能が良好に保持
されていることが確認できた。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】本発明の請求項1に係る熱交換素子は、
上記構成からなるので、蓄熱体1と熱媒が直接接触する
ため熱交換性能が良いと共に、輸送による衝撃や、長時
間多量の熱媒流を受けても偏りを発生することがなく、
形状がいつまでも保持される。その結果、長期間にわた
り良好な熱交換性能が保持される。
【0030】本発明の請求項2に係る熱交換素子は、上
記効果に加えて、熱交換素子の作製が容易にできる。
【0031】本発明の請求項3に係る熱交換素子は、上
記効果に加えて、熱交換素子を構成する蓄熱体の形状保
持力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る蓄熱素子を使用した熱
交換器の透視した斜視図である。
【図2】図1に示す熱交換器の断面図である。
【符号の説明】
1 蓄熱体 1a 粒子 2 流路 3 熱交換素子 4 ハウジング 5 入口 6 出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椿 健治 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 薮ノ内 伸晃 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶化度40%未満の低結晶性ポリオレ
    フィンからなる基質と、この基質に担持された、固相−
    液相間を可逆的に相転移する有機系蓄熱材を構成材料と
    する蓄熱体(1)、及び、この蓄熱体(1)に直接接触
    する熱媒の流路(2)を備える熱交換素子であって、上
    記蓄熱体(1)が互いに一部を固着した粒子(1a)の
    集合体であり、これら粒子(1a)間の空隙を流路
    (2)とすることを特徴とする熱交換素子。
  2. 【請求項2】 上記集合体は蓄熱体の粒子(1a)を融
    着させたものであることを特徴とする請求項1記載の熱
    交換素子。
  3. 【請求項3】 上記基質が、さらに結晶化度40%以上
    の結晶性ポリオレフィンを構成材料とすることを特徴と
    する請求項1又は請求項2記載の熱交換素子。
  4. 【請求項4】 上記有機系蓄熱材が結晶性ハイドロカー
    ボン、結晶性脂肪酸、及び結晶性脂肪酸エステルから選
    ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1
    乃至請求項3いずれか記載の熱交換素子。
JP7163338A 1995-06-29 1995-06-29 熱交換素子 Withdrawn JPH0914877A (ja)

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Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20020903