JPS6245680A - 蓄熱カプセル，その製法および蓄熱建材 - 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】 〔技術分野〕 この発明は、住宅等の蓄熱構造に使用される蓄熱カプセ
ル、その製法および蓄熱建材に関する。

〔背景技術〕

近年、住宅等において、室の熱容量を増加させることに
より温度変化の少ない快適な室内環境を作り出すため、
蓄熱構造が設けられるようになった。このような蓄熱構
造を構成する蓄熱材としては、コンクリート水等を利用
した顕熱蓄熱性のものと、無機水和塩、パラフィン等を
利用した潜熱蓄熱性のものがあげられる。中でも、前記
無機水和塩、パラフィン等の潜熱蓄熱材が、軽（て熱容
量が大きく、蓄熱効果の高いものとして、多用されるに
至っている。

前記無機水和塩やパラフィン等の潜熱蓄熱材は、固体−
液体間の融解熱を潜熱として利用するものであり、相転
移によって液化してしまうため、通常、基材等に分散さ
れる場合には、熱可塑性樹脂等でカプセル化した蓄熱カ
プセルとして使用されている。ところが、固体−液体間
の相転移時には、潜熱蓄熱材の膨張収縮率が大きいため
、蓄熱カプセルの外殻である熱可塑性樹脂に大きな負荷
が加わり、カプセルがこわれてしまう恐れがある。この
ため、カプセル外殻として、充分な強度を持ったものを
使用しなければならなかった。

また、この蓄熱カプセルを製造するにあたっては、前述
したように潜熱蓄熱材の融点が低いため、加熱を伴う工
程を入れることができず、もし加熱を伴う工程を入れた
場合には、潜熱蓄熱材が液化してしまい、カプセル化す
ることが不可能である。特に、前記潜熱蓄熱材のうちで
も、無機水和塩型のものは、８０℃を超えると変質し、
もとの温度に戻しても融点、その他の性質が変わって使
えなくなってしまう。

さらに、この蓄熱カプセルを骨材として基材に分散させ
た蓄熱建材（壁材、床材等）は、前述したような蓄熱カ
プセルの膨張収縮によって製造途中あるいは使用時に、
そり、たわみ、クランク。

表面の凹凸等が発生ずる恐れがある。特に、石こうボー
ド、コンクリート等、乾燥養生時に１００℃前後の加熱
を必要とするような基材ではこれが著しく、問題となっ
ている。

〔発明の目的〕

この発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであって
、カプセル外殻に大きな負荷が加わる恐れがないため構
造が簡単、簡便な蓄熱カプセルと、その蓄熱カプセルを
簡単に、しがも、成分を変質させることなく製造できる
蓄熱カプセルの製法と、そり、たわみ、クラック、表面
の凹凸等の発生する恐れがないため、石こうボード、コ
ンクリート等、乾燥養生時に加熱を必要とする基材がら
でも作ることのできる蓄熱効果にすぐれた蓄熱建材を提
供することを目的としている。

〔発明の開示〕

以上の目的を達成するため、第１の発明は、固相転移に
よる潜熱を利用した潜熱蓄熱材の表面が熱可塑性樹脂で
被覆されてなる蓄熱カプセル、第２の発明は、固相転移
による潜熱を利用した潜熱蓄熱材の粒子表面に、この潜
熱蓄熱材の融点以下の温度の熱可塑性樹脂の溶液を噴霧
し、乾燥して被覆を形成し、カプセル化する蓄熱カプセ
ルの製法、第３の発明は、固相転移による潜熱を利用し
た潜熱蓄熱材の表面を熱可塑性樹脂で被覆して形成され
た蓄熱カプセルが、基材内に骨材として分散されてなる
蓄熱建材をそれぞれ要旨としているまず、第１の発明に
ついて、その一実施例をあられす第１図にもとづいて、
くわしく説明する。

固相転移による潜熱を利用した潜熱蓄熱材１とは、同素
体変化、多形変化、包晶変化、共晶変化等の固体−固体
間転移にともなう潜熱を利用したものである。このよう
な固相転移点を有する化合物としては種々のものがあげ
られるが、建材用途に使用すること、加熱に強いもので
あること等から、固相転移温度が５〜８０℃、かつ、融
点が１００℃以上であるものを使用することが好ましい
。このような条件を満たす、この発明に好ましい化合物
としては、固相転移熱量が大きく、しかも、安定で安全
な、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、
ペンタエリスリット等の多価アルコール類等があげられ
る。また、これらの化合物を種々の割合で配合すること
により、固相転移温度を自由に調節することも可能とな
る。

以上の潜熱発熱材１粒子の表面が熱可塑性樹脂２の被覆
で覆われることで、第１の発明である蓄熱カプセル３が
構成されている。熱可塑性樹脂２の被覆は、水等から前
記した親水性あるいは溶解性の潜熱蓄熱材粒子ｌを守り
、接触面積を増加させて熱伝導の効率を良くし、潜熱蓄
熱材粒子１の膨張収縮による体積変化を吸収するために
形成されるものである。被覆の材料としては、以上の条
件を満たすこと、化学的に安定であること等から、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等が好ましい
ものとしてあげられるが、熱可塑性樹脂であれば特に限
定されるものではない。

以上のように、第１の発明である蓄熱カプセルは、膨張
収縮率の小さい固相転移による潜熱を利用した潜熱蓄熱
材を核としてカプセルが形成されるようになっているた
め、カプセルの外殻である熱可塑性樹脂の被覆に大きな
負荷が加わることがなく、第１図にみるような簡単な被
覆のみの構造とすることが可能となっている。

つぎに、第２の発明について、くわしく説明する。

この発明は、第１の発明にかかる蓄熱カプセルの製法に
関するものである。

以下に、この発明の工程の一例を示す。

■　固相転移による潜熱を利用した潜熱蓄熱材を、少な
くともその融点以下の固体状態で粒状化する。

■　熱可塑性樹脂を、石油系または塩化炭化水素等の溶
剤で溶かして溶液を作成する。

■　前記粒子を、回転パン（ｌ唐衣機）あるいは転勤流
動層装置等のコーティング装置に投入し、粒子温度を潜
熱蓄熱材の融点以下に、保持する。

■　スプレーガン等で、前記粒子の表面に、潜熱蓄熱材
の融点以下の温度の熱可塑性樹脂の溶液を噴霧し、同時
にブロアーと加熱器でこの粒子上に熱風（潜熱蓄熱材の
融点以下でよい）を吹き付けて溶剤を瞬時に蒸発させ、
国技化を防ぎながら粒子表面に被覆を形成し、蓄熱カプ
セルを作成する。

以上のように、この発明の蓄熱カプセルの製法では、潜
熱蓄熱材として、第１の発明で説明したような融点の高
い（１００°Ｃ以上、）しかも、安定で変質しない化合
物を使用しているため、それ以下の温度であれば、以上
の実施例で示したような熱風乾燥等の加熱を伴う工程を
入れることができるようになる。したがって、ポリエチ
レンのように１００℃前後まで加熱しないと溶液になら
ないようなものをも溶液状として使用することができる
ため、溶液の噴霧、熱風乾燥等の簡単な工程で、前述し
たような樹脂の被覆が形成された蓄熱カプセルを作るこ
とが可能となる。なお、以上の実施例では、熱可塑性樹
脂の噴霧時に、前述したコーティング装置を使用して潜
熱蓄熱材粒子をもその融点以下に保持するようにしてい
たが、この発明テは、前述したコーティング装置を使用
せず、前記粒子を常温状態下において熱可塑性樹脂の被
覆を行うことも可能である。また、乾燥時には、その温
度が粒子の融点を超えるようなことがあっても、その熱
量は溶剤の蒸発に費やされるため、長時間の加熱でない
限り粒子が変形してしまうことはない。要するに、熱可
塑性樹脂溶液の温度が潜熱蓄熱材の融点以下であれば、
その他の工程の温度は、特に限定されず通常、その工程
が行われる温度に設定することができるのである。

次に、第３の発明について、その一実施例をあられす第
２図にもとづいて、くわしく説明する。

この発明は、第１の発明にかかる蓄熱カプセル３が基材
４内に骨＋４として分散されてなるものである。

蓄熱カプセル３は、前述したように、固相転移による潜
熱を利用した、融点の高い、がっ、膨張収縮率の小さい
潜熱蓄熱材１を核とし、そのまわりを、前記潜熱蓄熱材
の膨張収縮を吸収する等の働きを有する熱可塑性樹脂２
の被覆で覆ったものであり、従来の固体−液体間の相転
移による蓄熱カプセルにくらべて膨張収縮率が著しく小
さなものである。したがって、この蓄熱カプセル３を骨
材として基材４に分散させたこの発明の蓄熱建材５は、
製造途中あるいは使用時に同相転移温度以上に加熱され
るようなことがあっても、そり、たわみ、クラック、表
面の凹凸等の発生する恐れがなく、石こうボード、コン
クリート等、乾燥養生時に加熱を必要とする材料からで
も作ることが可能となっている。

なお、以上の実施例では、前記蓄熱カプセル３のみを骨
材として配合していたが、この発明の蓄熱建材では、通
常の建材用骨材を併用することもできる。要するに、第
１の発明の蓄熱カプセルが配合されていれば、その他の
構成は、特に限定されないのである。

つぎに、第１〜第３の発明の実施例について、比較例と
あわせて説明する。

まず、第１および第２の発明について説明する（実施例
１） 融点１２７℃のネオペンチルグリコールを粒状化し、こ
の粒子をコーティング装置に投入して粒子温度を８０℃
に保持した。ポリエチレンを溶剤とともに加熱してポリ
エチレンの溶液を作成した。この溶液を１００℃に加熱
して、前記粒子表面に噴霧し、同時に、ブロアーと加熱
器でこの粒子上に１００°Ｃの熱風を吹き付けて溶剤を
蒸発乾燥させ、蓄熱カプセルを作成した。

この蓄熱カプセルの固相転移温度における膨張収縮率（
体積変化）を測定したところ、固相転移前後の体積変化
率は５％未満であった。

（比較例１） 潜熱蓄熱材として、硫酸ナトリウム・１０水和塩（融点
３１〜３２℃）を使用した以外は、実施例１と同様にし
て蓄熱カプセルを作成しようとしたところ、前記硫酸ナ
トリウム・１０水和塩が液化してしまい、カプセル化す
ることがで゛きなかった。また、硫酸ナトリウム・ｌＯ
永相和塩加熱により変質してしまい、再び潜熱蓄熱材と
して使用することができなくなってしまった。

（比較例２） あらかじめ形成された熱可塑性樹脂製のカプセル外殻内
に前記硫酸ナトリウム・１０水和塩またハハラフィンを
封入して蓄熱カプセルを作成した。この蓄熱カプセルに
ついて、融点付近での膨張収縮率を測定したところ、硫
酸ナトリウム・１０水和塩を封入したものは５〜１０％
、パラフィンを封入したものは１０％以上であった。ま
た、カプセル外殻の強度の弱いものは、前記硫酸ナトリ
ウム・１０水和塩やパラフィンが溶融して体積が増加し
たときに、こわれてしまった。

以上のように、第１の発明の蓄熱カプセルを第２の発明
の製法で作成した実施例１では、比較例にくらべて簡単
に、しかも、成分を変質させることなく、蓄熱カプセル
を製造することができた。

しかも、できあがった蓄熱カプセルは、比較例にくらべ
て構造が簡単２節便なものであった。

つぎに、第３の発明について説明する。

（実施例２） 先の実施例１で作成した蓄熱カプセルを、コンクリート
中に体積比で３０％配合して、蓄熱建材を作成した。で
きあがった蓄熱建材には製造途中においても、また、使
用時においても、そり、たわみ、クラック、表面の凹凸
等は発生しなかった（比較例３） 蓄熱カプセルとして、比較例２で作成したものを使用し
た以外は、実施例２と同様にして蓄熱建材を作成したと
ころ、コンクリートの乾燥養生時の加熱により、表面に
凹凸が発生した。また、この蓄熱建材を繰り返し使用し
たところ、そり、たわみ、クランクが多発し、建材とし
て使用できなかった。

以上のように、第３の発明である実施例２は、第１の発
明の蓄熱カプセルを骨材として分散させたものであるた
め、比較例にくらべて、そり、たわみ、クランク、表面
の凹凸等が発生せず、しかも、蓄熱性にもすぐれたもの
であった。

〔発明の効果〕

第１〜第３の発明は以上のように構成されており、構造
が節単な蓄熱カプセルと、この蓄熱カプセルを節単に製
造する方法と、そり、たわみ、クランク、表面の凹凸等
のない蓄熱建材を得ることが可能となっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明にかかる蓄熱カプセルの一実施例を
あられす断面図、第２図は第３の発明にかかる蓄熱建材
の一実施例をあられす断面図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）固相転移による潜熱を利用した潜熱蓄熱材の表面
   が熱可塑性樹脂で被覆されてなる蓄熱カプセル。
2. （２）潜熱蓄熱材の固相転移温度が５〜８０℃であると
   ともに、その融点が１００℃以上である特許請求の範囲
   第１項記載の蓄熱カプセル。
3. （３）固相転移による潜熱を利用した潜熱蓄熱材の粒子
   表面に、この潜熱蓄熱材の融点以下の温度の熱可塑性樹
   脂の溶液を噴霧し、乾燥して被覆を形成し、カプセル化
   する蓄熱カプセルの製法。
4. （４）潜熱蓄熱材の固相転移温度が５〜８０℃であると
   ともに、その融点が１００℃以上である特許請求の範囲
   第３項記載の蓄熱カプセルの製法。
5. （５）固相転移による潜熱を利用した潜熱蓄熱材の表面
   を熱可塑性樹脂で被覆して形成された蓄熱カプセルが、
   基材内に骨材として分散されてなる蓄熱建材。
6. （６）潜熱蓄熱材の固相転移温度が５〜８０℃であると
   ともに、その融点が１００℃以上である特許請求の範囲
   第５項記載の蓄熱建材。