JP2005054064A - Solid heat storage material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被冷却体又は被加熱体を保冷又は保温するのに有用な蓄熱材に関する。 The present invention relates to a heat storage material useful for keeping a cooled object or a heated object cold or warm.
従来、常温で流動状（ゾル状など）又はゲル状の蓄熱物質を袋や容器に充填した種々の蓄冷材が提案されている。しかし、常温でゾル状の蓄熱物質を充填した蓄冷材は、常温で袋や容器が破損した場合、外へ流出して被冷却物をぬらしたり、汚したりする欠点がある。そのため、常温ではゲル状の蓄冷材が消費者に好まれている。 Conventionally, various cold storage materials have been proposed in which bags or containers are filled with a fluid storage material (such as sol) or gel at room temperature. However, a cold storage material filled with a sol-like heat storage material at room temperature has a drawback that when a bag or a container is damaged at room temperature, it flows out and wets or soils an object to be cooled. For this reason, gel-like cold storage materials are preferred by consumers at room temperature.
また、蓄冷材は、冷却することにより、被冷却体を充分に冷却する能力（蓄熱性及び放熱性）を備えている必要がある。そのため、蓄熱物質としては、融解熱及び比熱が大きいもの程好ましく、安価である点からも特に水が適している。 Moreover, the cool storage material needs to be equipped with the capability (heat storage property and heat dissipation) to fully cool a to-be-cooled body by cooling. Therefore, as the heat storage material, a material having a large heat of fusion and specific heat is preferable, and water is particularly suitable from the viewpoint of low cost.
一方、蓄冷材は、特に、食品や動物（人体やペットの頭部や患部など）を冷却又は保冷するのに使用される。従って、蓄冷材を充填又は封入した袋や容器が破損し、内容物が食品や動物（人体など）などに接触しても安全性の高いものでなければならない。このような観点から、安全性が高く、蓄熱性及び放熱性を高めるため多量の水を含有する常温でゲル状の蓄冷材が種々提案されている。 On the other hand, the regenerator material is used to cool or keep food and animals (human body, pet head, affected part, etc.) in particular. Therefore, the bag or container filled or enclosed with the regenerator material should be damaged and the contents should be highly safe even if it comes into contact with food or animals (human body, etc.). From such a point of view, various gel-like cold storage materials have been proposed that are safe and contain a large amount of water at room temperature in order to enhance heat storage and heat dissipation.
例えば、特公昭６１−５４０７３号公報（特許文献１）には、ガラクトマンナン、α−化デンプン及び必要によりプロピレングリコールを含有するコロイド状水分散体を、ホウ砂及び／又はホウ酸でゲル化したゲル状蓄冷材が開示され、特公昭６１−５４０７４号公報（特許文献２）には、前記と同様のコロイド状水分散体をジアルデヒドデンプンでゲル化したゲル状蓄冷剤が開示されている。また、特公昭６１−５４０７５号公報（特許文献３）には、グアーガム及びローカストビーンガム、又はこれらのガムとカラギーナンからなるガム質、α−化デンプン及び必要によりプロピレングリコールを含むコロイド状水分散体に、ホウ素及びホウ酸、並びに必要により塩化カリウムを添加してゲル化させたゲル状蓄冷剤が開示されている。
しかし、このような従来の蓄冷材の多くは、冷凍庫内（通常約−１８℃）で冷却すると凍結して固くなり、被冷却体の形状に応じて変形し難いため、形状の複雑な被冷却体や、人体の頭部又は患部など、被冷却体の形状に追随させるのが難しく、効率よく冷却するのは困難である。また、流動性の蓄冷材は、蓄冷してもある程度は固くなり難いものの、保形性は低く、被冷却体の形状に追随させて効率よく冷却することは未だ困難である。 However, many of such conventional cold storage materials freeze and harden when cooled in a freezer (usually about -18 ° C), and are difficult to deform according to the shape of the object to be cooled. It is difficult to follow the shape of the body to be cooled, such as the body, the human head, or the affected part, and it is difficult to cool efficiently. In addition, although a fluid cold storage material is hard to be hardened to some extent even after cold storage, its shape retention is low, and it is still difficult to efficiently cool it by following the shape of the object to be cooled.
一方、加熱により蓄熱し、放熱に伴って被加熱体を保温又は加熱する蓄熱材についても、使用過程で固化するため、被加熱体の形状によっては、被加熱体を効率よく加熱するのが困難である。 On the other hand, the heat storage material that stores heat by heating and retains or heats the heated body with heat radiation also solidifies in the course of use, so it is difficult to efficiently heat the heated body depending on the shape of the heated body. It is.
従って、本発明の目的は、放冷（冷却）又は放熱（加熱）のいずれにおいても、被冷却体又は被加熱体の形状に追随させることができ、被冷却体又は被加熱体を効率よく保冷（冷却）又は保温（加熱）できる蓄熱材を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to allow the object to be cooled or the shape of the object to be heated to follow either the cooling (cooling) or the heat dissipation (heating), and to efficiently cool the object to be cooled or the object to be heated. The object is to provide a heat storage material that can be (cooled) or kept warm (heated).
本発明の他の目的は、蓄熱性及び放熱性が高く、保冷（冷却）又は保温（加熱）効果を長時間持続できる蓄熱材を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a heat storage material that has high heat storage properties and heat dissipation properties and can maintain a cold storage (cooling) or heat storage (heating) effect for a long time.
本発明のさらに他の目的は、蓄熱材が粒状である場合には、蓄熱材を充填又は封入するための袋体などが破損しても、蓄熱材の流出を抑制でき、また、蓄熱材が食品又は動物などに接触しても汚染せず、安全性の高い蓄熱材を提供することにある。 Still another object of the present invention is that when the heat storage material is granular, even if a bag body for filling or enclosing the heat storage material is damaged, the outflow of the heat storage material can be suppressed. An object of the present invention is to provide a highly safe heat storage material that is not contaminated even when it comes into contact with food or animals.
本発明者は、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、固液相変化を伴う化合物で構成された蓄熱体と、繊維状又は粉粒状無機材料と、必要によりバインダーとを組み合わせて、常温（及び加熱状態）で固体のペレット状に成形すると、長時間、効率よく被冷却体又は被加熱体を保冷（冷却）又は保温（加熱）できることを見いだし、本発明を完成した。 As a result of earnest studies to achieve the above-mentioned problems, the inventor combined a heat storage body composed of a compound accompanied by a solid-liquid phase change, a fibrous or powdered inorganic material, and a binder as necessary, at room temperature ( In addition, the present inventors have found that the object to be cooled or the object to be heated can be efficiently kept cool (cooled) or kept warm (heated) for a long time by forming into a solid pellet in the heating state.
すなわち、本発明の蓄熱材は、少なくとも固液相変化を伴う化合物で構成された蓄熱体と、繊維状又は粉粒状無機材料とで構成され、かつ常温で固体である。前記無機材料の割合は、蓄熱体１００重量部に対して、１〜３００重量部程度であってもよい。前記蓄熱体は、固液相変化を伴う有機化合物で構成してもよい。前記蓄熱体は、固液相変化を伴う化合物とこの化合物を被覆又は封入する高分子膜とで構成されたカプセル、若しくは固液相変化を伴う化合物を含浸させたポリマー粒子で構成してもよい。前記蓄熱材は、さらにバインダーを含んでいてもよい。バインダーの割合は、蓄熱体及び無機材料の総量１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部程度であってもよい。前記蓄熱材は、粒状であってもよく、１〜５０ｍｍの範囲に最大径を有していてもよい。また、蓄熱材の比重は１．２〜２であってもよい。 That is, the heat storage material of the present invention is composed of at least a heat storage body composed of a compound accompanied by a solid-liquid phase change and a fibrous or powdered inorganic material, and is solid at room temperature. The proportion of the inorganic material may be about 1 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the heat storage body. You may comprise the said thermal storage body with the organic compound accompanying a solid-liquid phase change. The heat storage body may be composed of a capsule composed of a compound accompanied by a solid-liquid phase change and a polymer film covering or enclosing the compound, or a polymer particle impregnated with a compound accompanied by a solid-liquid phase change. . The heat storage material may further contain a binder. The ratio of the binder may be about 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the heat storage body and the inorganic material. The heat storage material may be granular, and may have a maximum diameter in the range of 1 to 50 mm. Moreover, 1.2-2 may be sufficient as the specific gravity of a thermal storage material.
本発明では、固液相変化を伴う化合物で構成された蓄熱体と、繊維状又は粉粒状無機材料と、必要によりバインダーとを組み合わせて、蓄熱材を常温で固体とするので、蓄熱材を冷却又は加熱して用いても、蓄熱材を被冷却体又は被加熱体の形状に追随させることができ、被冷却体又は被加熱体を効率よく保冷（冷却）又は保温（加熱）できる。また、蓄熱性及び放熱性が高く、蓄熱材の保冷（冷却）又は保温（加熱）効果を長時間持続させることができる。さらに、蓄熱材が常温でペレット状などの粒状である場合には、蓄熱材を充填又は封入するための袋体などが破損しても、蓄熱材の流出を抑制でき、また、蓄熱材が食品又は動物などに接触しても汚染せず、安全性が高い。 In the present invention, the heat storage material composed of a compound accompanied by a solid-liquid phase change, a fibrous or powdered inorganic material, and a binder as necessary are combined to make the heat storage material solid at room temperature. Or even if it heats and uses, a thermal storage material can be made to follow the shape of a to-be-cooled body or a to-be-heated body, and a to-be-cooled body or a to-be-heated body can be efficiently cool-retained (cooled) or kept warm (heated). Moreover, heat storage property and heat dissipation are high, and the cold storage (cooling) or heat storage (heating) effect of the heat storage material can be maintained for a long time. Furthermore, when the heat storage material is in the form of pellets or the like at room temperature, the outflow of the heat storage material can be suppressed even if a bag body for filling or enclosing the heat storage material is damaged, and the heat storage material is food. Or, even if it comes into contact with animals, it is not contaminated and is highly safe.
本発明の蓄熱材は、固液相変化を伴う化合物で構成された蓄熱体と繊維状又は粉粒状無機材料とで構成され、かつ常温で固体である。 The heat storage material of the present invention is composed of a heat storage body composed of a compound accompanied by a solid-liquid phase change and a fibrous or powdered inorganic material, and is solid at room temperature.
(A)蓄熱体
蓄熱体は、少なくとも固液相変化を伴う化合物（以下、単に固液相変化物質と称する場合がある）で構成されている。
(A) Heat storage body The heat storage body is composed of at least a compound accompanied by a solid-liquid phase change (hereinafter sometimes simply referred to as a solid-liquid phase change substance).
（固液相変化物質）
固液相変化物質は、固液相変化を伴う無機物質［例えば、硫酸塩（硫酸カリウム、硫酸ナトリウムなどのアルカリ金属硫酸塩など）、炭酸塩（炭酸カリウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸塩など）など］などであってもよいが、通常、有機化合物であるのが好ましい。このような固液相変化を伴う有機化合物としては、化学的に安定な物質が使用され、例えば、酢酸塩（酢酸カリウム、酢酸ナトリウムなどのアルカリ金属酢酸塩など）などのカルボン酸金属塩などであってもよいが、通常、融解潜熱が高く、明瞭な融点を示す種々の疎水性又は非水溶性化合物が使用できる。
(Solid-liquid phase change material)
Solid-liquid phase change substances include inorganic substances with solid-liquid phase changes [for example, sulfates (alkali metal sulfates such as potassium sulfate and sodium sulfate), carbonates (alkali metal carbonates such as potassium carbonate and sodium carbonate, etc.) Etc.], etc., but it is usually preferably an organic compound. As such an organic compound accompanied by a solid-liquid phase change, a chemically stable substance is used, for example, a carboxylic acid metal salt such as acetate (alkali metal acetate such as potassium acetate or sodium acetate). Usually, various hydrophobic or water-insoluble compounds having a high latent heat of fusion and a clear melting point can be used.
疎水性脂肪族化合物としては、例えば、アルカン類又は炭化水素類（テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン、エイコサンなどの直鎖状Ｃ14-20アルカン類（ｎ−Ｃ14-20アルカン類）、イソパラフィンなどの分岐鎖状アルカン類など）、高級脂肪酸類［飽和Ｃ7-11アルカンカルボン酸類（カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデシル酸など）、不飽和Ｃ18-22高級脂肪酸類（オレイン酸、エルカ酸など）、高級脂肪酸塩など］、高級脂肪酸エステル類［Ｃ12-20アルカンカルボン酸Ｃ1-3アルキルエステル類（ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ミリスチン酸エチル、パルミチン酸エチル、ステアリン酸エチルなど）、グリセリン脂肪酸エステル類、例えば、モノＣ8-10脂肪酸グリセリンエステル類（モノカプリンなど）、トリＣ10-14脂肪酸グリセリンエステル類（トリカプリン、トリラウリン、トリミリスチンなど）、ポリグリセリンＣ10-20高級脂肪酸エステル類など］、高級脂肪酸アミド類（カプロン酸Ｎ−メチルアミドなど）、高級アルコール類（デシルアルコール、ラウリルアルコールなどのＣ10-12アルキルアルコール類など）、ワックス類［脂肪酸（カプリン酸、パルミチン酸、オレイン酸などのＣ4-34飽和又は不飽和脂肪酸など）と一価アルコール（ラウリルアルコール、セチルアルコール、オレイルアルコールなどの飽和又は不飽和脂肪族Ｃ12-30モノオールなど）とのエステル、精製ロウ（固形パラフィン（パラフィンワックス）など）など］などが例示できる。 Examples of the hydrophobic aliphatic compound include alkanes or hydrocarbons (linear C 14-20 alkanes such as tetradecane, pentadecane, hexadecane, heptadecane, octadecane, nonadecane, eicosane (n-C 14-20 alkanes). ), Branched chain alkanes such as isoparaffin), higher fatty acids [saturated C 7-11 alkane carboxylic acids (caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, undecyl acid, etc.), unsaturated C 18-22 higher fatty acids ( Oleic acid, erucic acid, etc.), higher fatty acid salts, etc.], higher fatty acid esters [C 12-20 alkanecarboxylic acid C 1-3 alkyl esters (methyl laurate, methyl myristate, methyl palmitate, ethyl myristate, Ethyl palmitate, ethyl stearate, etc.), glycerin fatty acid esters, such as mono 8-10 fatty acid glycerol esters (such as monocaprin), tri C 10-14 fatty acid glycerol esters (tricaprin, trilaurin, etc. trimyristin), polyglycerol C 10-20 higher fatty acid esters, etc.], higher fatty amides ( Caproic acid N-methylamide, etc.), higher alcohols (such as C10-12 alkyl alcohols such as decyl alcohol and lauryl alcohol), waxes [fatty acids ( C4-34 saturated or capric acid, palmitic acid, oleic acid etc. Unsaturated fatty acids, etc.) and monohydric alcohols (saturated or unsaturated aliphatic C 12-30 monools such as lauryl alcohol, cetyl alcohol, oleyl alcohol, etc.), refined waxes (solid paraffin wax, etc.), etc. ] Etc. can be illustrated.
これらの化合物は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの化合物のうち、明瞭な融点を示す油脂状又はワックス状化合物、例えば、アルカン類又は炭化水素類、高級脂肪酸や高級脂肪酸エステル類などが好ましい。中でも、炭素数１４〜２２（例えば、１４〜１８）程度の直鎖状アルカン類や前記ワックス類が繁用される。 These compounds can be used alone or in combination of two or more. Of these compounds, oily or waxy compounds having a clear melting point, such as alkanes or hydrocarbons, higher fatty acids and higher fatty acid esters are preferred. Among them, linear alkanes having about 14 to 22 carbon atoms (for example, 14 to 18) and the waxes are frequently used.
固液相変化物質は、通常、室温（１５〜２５℃程度）で固体であるのが好ましく、また、通常、実質的に水を含まないのが好ましい。 In general, the solid-liquid phase change material is preferably solid at room temperature (about 15 to 25 ° C.), and usually it is preferably substantially free of water.
蓄熱体は、固液相変化物質単独（固体の固液相変化物質の粒子など）であってもよく、また、固液相変化物質を含むカプセルや、固液相変化物質を含浸させたポリマー粒子などであってもよい。蓄熱材をカプセル状で、又はポリマー粒子に含浸させて用いると、加熱などに伴って固液相変化物質が流動化し、室温状態に戻した場合に無機材料やバインダーと固着するのを抑制することもできる。 The heat accumulator may be a solid-liquid phase change material alone (eg, solid solid-liquid phase change material particles), a capsule containing the solid-liquid phase change material, or a polymer impregnated with the solid-liquid phase change material. It may be a particle or the like. When a heat storage material is used in the form of a capsule or impregnated with polymer particles, the solid-liquid phase change material is fluidized with heating, etc., and is prevented from sticking to an inorganic material or binder when it is returned to room temperature. You can also.
(i)カプセル
カプセルは、固液相変化物質とこの固液相変化物質を被覆又は封入する高分子膜とで構成できる。
(i) Capsule A capsule can be composed of a solid-liquid phase change material and a polymer film covering or encapsulating the solid-liquid phase change material.
前記カプセルにおいて、高分子膜の種頼は特に制限されず、種々の高分子、例えば、熱硬化性樹脂（メラミン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビスフェノールＡ型などのエポキシ系樹脂、エポキシ（メタ）アクリレートなどのビニルエステル系樹脂など）、熱可塑性樹脂（ポリ塩化ビニルやポリ酢酸ビニルなどを用いたビニル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン樹脂など）などが使用できる。 In the capsule, the type of polymer film is not particularly limited, and various polymers such as thermosetting resins (melamine resins, polyurethane resins, bisphenol A type epoxy resins, epoxy (meth) acrylates, etc. Vinyl ester resins, etc.), thermoplastic resins (vinyl resins using polyvinyl chloride and polyvinyl acetate, acrylic resins, styrene resins, polyester resins, polyamide resins, polyurethane resins, etc.) Can be used.
カプセル化には、慣用の方法、例えば、液中硬化被覆法、オリフィス法、相分離法、噴霧寵燥法などが利用できる。例えば、カプセル化において、固液相変化物質を水性媒体中に分散させ、この分散固液相変化物質を核として重合性単量体を重合してもよく、また、固液相変化物質と重合性単量体とを含む混合物（単量体溶液又は分散液）を重合することにより、粒子状蓄熱体を形成してもよい。さらに、重合性単量体は、必要により慣用の重合開始剤及び／又は分散剤（界面活性剤など）の存在下で重合してもよい。 For the encapsulation, a conventional method such as a submerged curing coating method, an orifice method, a phase separation method, or a spray drying method can be used. For example, in encapsulation, a solid-liquid phase change material may be dispersed in an aqueous medium, and a polymerizable monomer may be polymerized using the dispersed solid-liquid phase change material as a nucleus. The particulate heat accumulator may be formed by polymerizing a mixture (monomer solution or dispersion) containing the polymerizable monomer. Furthermore, the polymerizable monomer may be polymerized in the presence of a conventional polymerization initiator and / or dispersant (such as a surfactant) as necessary.
前記重合性単量体としては、例えば、ビニルエステル系単量体（酢酸ビニル、ラウリン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルなど）、（メタ）アクリル系単量体（（メタ）アクリル酸；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ステアリルなどの（メタ）アクリル酸Ｃ1-20アルキルエステル類；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキル；（メタ）アクリル酸グリシジル；（メタ）アクリル酸Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノエステル；（メタ）アクリルアミド；（メタ）アクリロニトリルなど）、重合性不飽和多価カルボン酸又はそのエステル（マレイン酸、フマル酸、マレイン酸モノ又はジアルキルエステル、フマル酸モノ又はジアルキルエステルなど）、スチレン系単量体（スチレン、ビニルトルエン、スチレンスルホン酸又はその塩など）などが例示できる。これらの重合性単量体は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。 Examples of the polymerizable monomer include vinyl ester monomers (vinyl acetate, vinyl carboxylates such as vinyl laurate), (meth) acrylic monomers ((meth) acrylic acid; (meth) (Meth) acrylic acid C 1-20 alkyl esters such as methyl acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate; hydroxyethyl (Meth) acrylate, hydroxyalkyl (meth) acrylate such as hydroxypropyl (meth) acrylate; (meth) acrylic acid glycidyl; (meth) acrylic acid N, N-dialkylamino ester; (meth) acrylamide; (meth) acrylonitrile Polymerizable unsaturated polyvalent carboxylic acid or ester thereof (malein) , Fumaric acid, maleic acid mono- or dialkyl ester, fumaric acid mono- or dialkyl ester), styrene monomer (styrene, vinyl toluene, styrene sulfonic acid or a salt thereof), and others. These polymerizable monomers can be used alone or in combination of two or more.
なお、高分子膜の特性（強度や柔軟性など）を調整するため、複数の重合性基を有する多官能性単量体を併用してもよい。このような多官能性単量体としては、ジビニルベンゼン、アルキレングリコールジ（メタ）アクリレート［エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオールルジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレートなど］、（ポリ）オキシアルキレングリコールジ（メタ）アクリレート［ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレートなど］、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレートなどが例示できる。これらの単量体も単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。なお、多官能性単量体の使用量は、例えば、前記重合性単量体の総量に対して０．１〜１０重量％（例えば、０．１〜５重量％）程度の範囲から選択できる。 In addition, in order to adjust the characteristics (strength, flexibility, etc.) of the polymer film, a polyfunctional monomer having a plurality of polymerizable groups may be used in combination. Such polyfunctional monomers include divinylbenzene, alkylene glycol di (meth) acrylate [ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, hexanediol ludi (meth) acrylate, neopentyl glycol Di (meth) acrylate, etc.], (poly) oxyalkylene glycol di (meth) acrylate [diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) ) Acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, etc.], trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, etc. There can be exemplified. These monomers can also be used alone or in combination of two or more. In addition, the usage-amount of a polyfunctional monomer can be selected from the range of about 0.1-10 weight% (for example, 0.1-5 weight%) with respect to the total amount of the said polymerizable monomer, for example. .
重合性単量体の使用量は、固液相変化物質の蓄熱性を損なわない範囲で選択でき、例えば、固液相変化物質（疎水性脂肪族化合物など）１００重量部に対して１〜７５重量部、好ましくは５〜５０重量部、さらに好ましくは５〜３０重量部程度である。 The amount of the polymerizable monomer used can be selected within a range that does not impair the heat storage property of the solid-liquid phase change material. For example, 1 to 75 parts by weight per 100 parts by weight of the solid-liquid phase change material (hydrophobic aliphatic compound, etc.). It is about 5 to 50 parts by weight, more preferably about 5 to 30 parts by weight.
重合は、水性媒体中で、懸濁又は乳化重合により行う場合が多い。重合に使用する重合開始剤としては、重合形式に応じて、慣用の化合物、例えば、非水溶性開始剤［ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、クメンパーオキサイドなどの有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス（２，４一ジメチルバレロニトリル）などのアゾ化合物など］、水溶性開始剤（過硫酸塩、過酸化水素など）などを使用してもよい。重合は、慣用の方法、例えば、不活性ガス雰囲気中、２０〜１２０℃程度の温度で行うことができる。重合は、分散粒子状の固液相変化物質を含む水性媒体に重合性単量体を一括又は間欠的（若しくは連続的）に添加して行ってもよく、固液相変化物質と重合性単量体とを含む混合物（単量体溶液又は分散液）を水性媒体に一括又は間欠的（若しくは連続的）に添加して行ってもよい。 Polymerization is often performed by suspension or emulsion polymerization in an aqueous medium. As the polymerization initiator used for the polymerization, a conventional compound such as a water-insoluble initiator [an organic peroxide such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, cumene peroxide, azobisisobutyrate, or the like is used depending on the polymerization type. Rononitrile, azo compounds such as azobis (2,4-dimethyldimethylvaleronitrile), etc.], water-soluble initiators (persulfate, hydrogen peroxide, etc.) and the like may be used. The polymerization can be performed by a conventional method, for example, at a temperature of about 20 to 120 ° C. in an inert gas atmosphere. Polymerization may be performed by adding polymerizable monomers all at once or intermittently (or continuously) to an aqueous medium containing a dispersed particulate solid-liquid phase change material. The mixture (monomer solution or dispersion) containing the monomer may be added to the aqueous medium all at once or intermittently (or continuously).
なお、カプセルにおいて固液相変化物質の形態は特に制限されず、例えば、カプセル内で固液相変化物質の粒子が単一の核を形成してもよく、固液相変化物質の粒子が独立して又は凝集してカプセル内で分散していてもよく、複数のカプセルは凝集又は会合していてもよい。 The form of the solid-liquid phase change substance in the capsule is not particularly limited. For example, the solid-liquid phase change substance particles may form a single nucleus in the capsule, and the solid-liquid phase change substance particles are independent. Or may be aggregated and dispersed within the capsule, and the plurality of capsules may be aggregated or associated.
(ii)固液相変化物質を含浸させたポリマー粒子
ポリマー粒子は、蓄熱体を含浸又は吸収（又は吸蔵）可能な種々の高分子で構成できる。ポリマー粒子を構成する高分子としては、例えば、吸油性樹脂が使用できる。
(ii) Polymer Particle Impregnated with Solid-Liquid Phase Change Material The polymer particle can be composed of various polymers that can impregnate or absorb (or occlude) a heat storage body. As the polymer constituting the polymer particles, for example, an oil-absorbing resin can be used.
前記高分子（吸油性樹脂など）としては、例えば、ポリプロピレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン樹脂などが使用できる。吸油性樹脂としては、架橋した樹脂、例えば、α−オレフィン（イソブチレン、スチレンなど）と無水マレイン酸と（メタ）アクリル酸エステル（ブチル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸Ｃ1-18アルキルエステルなど）との共重合体を、酸無水物基を利用して架橋剤（金属化合物などのイオン架橋剤、エポキシ化合物など）で架橋させた吸油性樹脂（特開平７−１３３３８３号公報）、（メタ）アクリル酸エステルと分子内に２以上の（メタ）アクリロイル基を有する多官能性（メタ）アクリレートとの重合体（特開平５−１７５３７号公報などを参照）、商品名「ノーソレックス」（日本ゼオン（株）製）なども使用できる。これらの高分子は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。 Examples of the polymer (such as an oil-absorbing resin) that can be used include polypropylene resins, acrylic resins, styrene resins, urethane resins, and silicone resins. Examples of the oil-absorbing resin include crosslinked resins such as α-olefins (isobutylene, styrene, etc.), maleic anhydride, and (meth) acrylic acid esters ((meth) acrylic acid C 1-18 alkyl such as butyl (meth) acrylate). An oil-absorbing resin (Japanese Patent Laid-Open No. 7-133383) obtained by crosslinking a copolymer with an ester, etc.) with a crosslinking agent (ionic crosslinking agent such as a metal compound, epoxy compound) using an acid anhydride group. Polymer of (meth) acrylic acid ester and polyfunctional (meth) acrylate having 2 or more (meth) acryloyl groups in the molecule (see JP-A-5-17537, etc.), trade name “NOSOLEX” (Made by Nippon Zeon Co., Ltd.) can also be used. These polymers can be used alone or in combination of two or more.
高分子（吸油性樹脂など）は、粉粒体（ビーズ状粒子も含む）として使用できる。固液相変化物質を含浸したポリマー粒子は、液状又は溶液（分散液状）の固液相変化物質と、ポリマー粒子とを接触させ、ポリマー粒子に固液相変化物質を含浸又は吸収させることにより得ることができる。固液相変化物質の含浸又は吸収は、必要により水性媒体中で行ってもよく、加温又は加熱（例えば、５０〜１２０℃程度）下で行ってもよい。 A polymer (such as an oil-absorbing resin) can be used as a powder (including bead-like particles). The polymer particles impregnated with the solid-liquid phase change substance are obtained by bringing a liquid or solution (dispersed liquid) solid-liquid phase change substance into contact with the polymer particles and impregnating or absorbing the polymer particles with the solid-liquid phase change substance. be able to. The impregnation or absorption of the solid-liquid phase change substance may be performed in an aqueous medium as necessary, or may be performed under heating or heating (for example, about 50 to 120 ° C.).
ポリマー粒子の割合は、固液相変化物質を吸収する能力に応じて、固液相変化物質の蓄熱性及び放熱性を損なわない範囲で選択でき、例えば、固液相変化物質１００重量部に対して１〜１００重量部、好ましくは３〜５０重量部、さらに好ましくは５〜３０重量部程度である。 The ratio of the polymer particles can be selected in a range that does not impair the heat storage and heat dissipation of the solid-liquid phase change material according to the ability to absorb the solid-liquid phase change material. 1 to 100 parts by weight, preferably 3 to 50 parts by weight, more preferably about 5 to 30 parts by weight.
なお、蓄熱材の加熱に伴い、前記カプセルや前記ポリマー粒子が溶融し、固液相変化物質が滲出したり、溶融したポリマーが無機材料やバインダーと固着して一体化するのを防ぐため、前記カプセルの高分子膜を構成する高分子やポリマー粒子を構成する高分子は、蓄熱材の加熱温度より高い融点又は熱変形温度を有するのが好ましい。蓄熱材を保温材として用いる場合、このような高分子の融点又は軟化点は、例えば、７０℃以上（例えば、７０〜２５０℃程度）、好ましくは１００℃以上（例えば、１００〜２００℃程度）、さらに好ましくは１２０℃以上（例えば、１２０〜２００℃程度）であってもよい。 As the heat storage material is heated, the capsule and the polymer particles are melted, and the solid-liquid phase change material is exuded, and the melted polymer is prevented from being fixed and integrated with the inorganic material or the binder. The polymer constituting the polymer film of the capsule and the polymer constituting the polymer particle preferably have a melting point or heat deformation temperature higher than the heating temperature of the heat storage material. When a heat storage material is used as a heat insulating material, the melting point or softening point of such a polymer is, for example, 70 ° C. or higher (for example, about 70 to 250 ° C.), preferably 100 ° C. or higher (for example, about 100 to 200 ° C.). More preferably, it may be 120 ° C. or higher (for example, about 120 to 200 ° C.).
蓄熱材全体に対する蓄熱体の割合は、例えば、３０〜８０重量％、好ましくは３５〜７５重量％、さらに好ましくは４０〜７０重量％程度である（但し、蓄熱体と無機材料とバインダーとの総量を１００重量％とする）。蓄熱体の割合が少なすぎると、蓄熱量が不十分となる虞があり、多すぎると固体状を維持できなくなる虞がある。 The ratio of the heat storage body with respect to the whole heat storage material is, for example, 30 to 80% by weight, preferably 35 to 75% by weight, and more preferably about 40 to 70% by weight (however, the total amount of the heat storage body, the inorganic material, and the binder) Is 100% by weight). If the proportion of the heat storage body is too small, the amount of heat storage may be insufficient, and if it is too large, the solid state may not be maintained.
(B)繊維状又は粉粒状無機材料
無機材料としては、蓄熱体を固体状の形態に維持又は保持するとともに、蓄熱体の冷却又は加熱効果を被冷却体又は被加熱体に効率よく伝達することが可能な比較的熱伝導性の高い無機材料が使用できる。
(B) Fibrous or granular inorganic material As an inorganic material, the heat storage body is maintained or held in a solid form, and the cooling or heating effect of the heat storage body is efficiently transmitted to the cooled body or the heated body. An inorganic material with relatively high thermal conductivity that can be used can be used.
このような無機材料としては、熱伝導性を向上可能な種々の材料、例えば、金属［アルミニウム、銅、アルミニウム基合金（Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金など）、銅基合金（Ｃｕ−Ｚｎ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ系合金など）など］、金属化合物［金属酸化物（酸化チタン、酸化鉄、酸化銅など）、金属無機酸塩（炭酸塩、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどのアルカリ土類金属炭酸塩；硫酸塩、例えば、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウムなどのアルカリ土類金属硫酸塩など）など］、ケイ素含有化合物［酸化ケイ素（シリカなど）；ケイ酸金属塩、例えば、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸マグネシウム（タルク）、ケイ酸カルシウムなどのアルカリ又はアルカリ土類金属ケイ酸塩など；珪藻土など］、炭素材［黒鉛；鉱物系炭素材（ピッチ系炭素材など）、植物や樹脂などを原料とする炭素材、例えば、活性炭素材（活性炭など）など］などが挙げられる。これらの無機材料は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。 Examples of such inorganic materials include various materials that can improve thermal conductivity, such as metals [aluminum, copper, aluminum-based alloys (Al-Mn alloys, Al-Mg alloys, Al-Mg-Si alloys). Etc.), copper base alloys (Cu—Zn alloys, Cu—Sn alloys, Cu—Ni alloys, etc.), metal compounds [metal oxides (titanium oxide, iron oxide, copper oxide, etc.), metal inorganic acids Salts (such as carbonates, alkaline earth metal carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate; sulfates such as alkaline earth metal sulfates such as calcium sulfate and magnesium sulfate), silicon-containing compounds [silicon oxide (Silica, etc.); metal silicates, for example, alkali or alkaline earth metal silicates such as sodium silicate, magnesium silicate (talc), calcium silicate Etc.; diatomaceous earth, etc.], a carbon material [graphite; (such as pitch-based carbon material) mineral-based carbon material, a carbon material as a raw material such as plants and resins, such as activated carbon material (activated carbon)], and the like. These inorganic materials can be used alone or in combination of two or more.
無機材料の形状は、特に制限されず、繊維状又は粉粒状などであってもよい。粉粒状材料としては、例えば、金属粒子又は粉末（金属アルミニウム粉末、銅粉末など）、金属化合物粉末（炭酸金属塩微粉末、酸化ケイ素粉末など）、粒子状炭素材（粉末活性炭、造粒活性炭などの活性炭など）が挙げられる。また、粉粒状材料には、アルミニウムメッシュ破片、銅メッシュ破片などの高熱伝導性メッシュの破砕物も含まれる。また、繊維状材料としては、金属繊維（アルミニウム線、銅線などの金属線；アルミニウム繊維、銅繊維などの金属繊維など）、炭素繊維（ピッチ系炭素繊維などの鉱物系炭素繊維など）が例示できる。前記無機材料のうち、特に、粉粒状の金属化合物が好ましい。 The shape of the inorganic material is not particularly limited, and may be fibrous or powdery. Examples of the particulate material include metal particles or powder (metal aluminum powder, copper powder, etc.), metal compound powder (metal carbonate fine powder, silicon oxide powder, etc.), particulate carbon material (powder activated carbon, granulated activated carbon, etc.) Of activated carbon). In addition, the granular material includes crushed materials of highly heat conductive mesh such as aluminum mesh fragments and copper mesh fragments. Examples of fibrous materials include metal fibers (metal wires such as aluminum wires and copper wires; metal fibers such as aluminum fibers and copper fibers), and carbon fibers (mineral carbon fibers such as pitch-based carbon fibers). it can. Of the inorganic materials, powder metal compounds are particularly preferable.
無機材料のサイズは、特に制限されず、最長部分（最大粒子径又は最大繊維長）が、０．１〜２００μｍ、好ましくは１〜１５０μｍ、さらに好ましくは５〜１００μｍ（例えば１０〜１００μｍ）程度の範囲から選択できる。なお、粉粒状材料の場合、平均粒子径は、例えば、０．０１〜１００μｍ、好ましくは０．０１〜５０μｍ、さらに好ましくは０．０５〜１０μｍ（例えば、０．１〜５μｍ）程度であってもよい。繊維状材料の場合、平均繊維径は、特に制限されず、０．０１〜５０μｍ、好ましくは０．０５〜２０μｍ、さらに好ましくは０．１〜１０μｍ程度であってもよい。 The size of the inorganic material is not particularly limited, and the longest portion (maximum particle diameter or maximum fiber length) is about 0.1 to 200 μm, preferably about 1 to 150 μm, more preferably about 5 to 100 μm (for example, 10 to 100 μm). You can select from a range. In the case of a granular material, the average particle size is, for example, about 0.01 to 100 μm, preferably 0.01 to 50 μm, more preferably about 0.05 to 10 μm (for example, 0.1 to 5 μm). Also good. In the case of a fibrous material, the average fiber diameter is not particularly limited, and may be 0.01 to 50 μm, preferably 0.05 to 20 μm, and more preferably about 0.1 to 10 μm.
無機材料の割合は、蓄熱体１００重量部に対して、例えば、１〜３００重量部、好ましく１０〜３００重量部、さらに好ましくは２０〜２５０重量部（特に５０〜２００重量部）程度であってもよい。なお、蓄熱材全体に対する無機材料の割合は、例えば、２０〜７０重量％、好ましくは２５〜６５重量％、さらに好ましくは３０〜６０重量％程度であってもよい（但し、蓄熱体と無機材料とバインダーとの総量を１００重量％とする）。無機材料の割合が多すぎると、蓄熱体の含有比率が少なくなるため十分な蓄熱効果が得られない虞があり、少なすぎると、蓄熱体を固体状に維持又は保持するのが困難となる虞がある。 The proportion of the inorganic material is, for example, about 1 to 300 parts by weight, preferably 10 to 300 parts by weight, more preferably 20 to 250 parts by weight (particularly 50 to 200 parts by weight) with respect to 100 parts by weight of the heat storage body. Also good. In addition, the ratio of the inorganic material with respect to the whole heat storage material may be, for example, about 20 to 70% by weight, preferably about 25 to 65% by weight, and more preferably about 30 to 60% by weight (however, the heat storage body and the inorganic material) And 100% by weight of the binder). If the proportion of the inorganic material is too large, the content ratio of the heat storage body is reduced, so that a sufficient heat storage effect may not be obtained, and if it is too small, it may be difficult to maintain or hold the heat storage body in a solid state. There is.
本発明の蓄熱材は、固液相変化物質と繊維状又は粉粒状無機材料とを組み合わせて用いるので、蓄熱性及び放熱性のいずれも高く、保冷又は保温効果を長時間持続できる。 Since the heat storage material of the present invention is used in combination with a solid-liquid phase change material and a fibrous or powdered inorganic material, both the heat storage property and the heat dissipation property are high, and the cold or heat retention effect can be maintained for a long time.
(C)バインダー
蓄熱体の種類や用途（冷却材、蓄熱材など）に応じて、蓄熱材にバインダーを含有させることにより、高温・多湿環境下においても、蓄熱材の形状を安定に維持又は保持させることができる。例えば、バインダーを含有させることにより、蓄熱体及び無機材料を結合させることができ、蓄熱体及び無機材料を含む組成物として、さらに造粒又はペレット化などにより、蓄熱体及び無機材料が分散した粒子状蓄熱材とすることもできる。
(C) Binder By adding a binder to the heat storage material according to the type and application (coolant, heat storage material, etc.) of the heat storage material, the shape of the heat storage material can be stably maintained or maintained even in high-temperature and high-humidity environments. Can be made. For example, by containing a binder, the heat storage body and the inorganic material can be combined, and as a composition including the heat storage body and the inorganic material, particles in which the heat storage body and the inorganic material are dispersed by granulation or pelletization. It can also be a heat storage material.
前記バインダーとしては、セルロース誘導体［酢酸セルロースなどのセルロースエステル；アルキルセルロース（メチルセルロースなどのＣ1-6アルキルセルロースなど）、ヒドロキシアルキルセルロース（ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのヒドロキシＣ1-6アルキルセルロース）、ヒドロキシアルキルアルキルセルロース（ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなど）、カルボキシアルキルセルロース（カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロースなどのカルボキシＣ1-6アルキルセルロースなど）などのセルロースエーテルなど］、熱可塑性樹脂［エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体などのオレフィン系樹脂；ポリスチレン、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体などのスチレン系樹脂；ポリメチル（メタ）アクリレート、メタクリル酸メチル−アクリル酸アルキル共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸アルキル−（メタ）アクリル酸共重合体などのアクリル系樹脂；ポリビニルアルコールなどのビニルアルコール系重合体；ポリ塩化ビニルなどのビニル系樹脂；ポリアミド系樹脂；ポリエステル樹脂；ポリカーボネート；熱可塑性ポリウレタンなど］、熱硬化性樹脂（フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂など）などのバインダー樹脂が使用できる。これらのバインダーは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。 The binder, cellulose esters such as cellulose derivatives [cellulose acetate; (such as C 1-6 alkyl celluloses such as methyl cellulose) alkyl cellulose, hydroxyalkyl cellulose (hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl C 1-6 alkyl celluloses such as hydroxypropyl cellulose) , Cellulose ethers such as hydroxyalkyl alkyl cellulose (such as hydroxyethyl methyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose), carboxyalkyl cellulose (such as carboxy C 1-6 alkyl cellulose such as carboxymethyl cellulose and carboxyethyl cellulose), thermoplastic resins [ethylene-acetic acid Olefin resins such as vinyl copolymers and ethylene- (meth) acrylic acid copolymers; poly Styrene resins such as ethylene and styrene- (meth) acrylic acid ester copolymer; polymethyl (meth) acrylate, methyl methacrylate-alkyl acrylate copolymer, methyl methacrylate-alkyl acrylate- (meth) acrylic acid co Acrylic resins such as polymers; Vinyl alcohol polymers such as polyvinyl alcohol; Vinyl resins such as polyvinyl chloride; Polyamide resins; Polyester resins; Polycarbonates; Thermoplastic polyurethanes, etc.], thermosetting resins (phenol resins, A binder resin such as an amino resin, an unsaturated polyester resin, or an epoxy resin can be used. These binders can be used alone or in combination of two or more.
このようなバインダーは、蓄熱材の加熱に伴い、溶融し、固液相変化物質が滲出したり、溶融したバインダーが固体蓄熱材（粒状蓄熱材など）を一体化するのを防ぐため、蓄熱材の加熱温度より高い融点又は熱変形温度を有するのが好ましい。蓄熱材を保温材として用いる場合、このようなバインダーの融点又は軟化点は、例えば、７０℃以上（例えば、７０〜３００℃程度）、好ましくは１００℃以上（例えば、１００〜３００℃程度）、さらに好ましくは１２０℃以上（例えば、１２０〜３００℃程度）であってもよい。 Such a binder melts as the heat storage material is heated, so that the solid-liquid phase change material is exuded, and the melted binder prevents the solid heat storage material (eg, granular heat storage material) from being integrated. It is preferable to have a melting point or heat distortion temperature higher than the heating temperature. When using a heat storage material as a heat insulating material, the melting point or softening point of such a binder is, for example, 70 ° C or higher (for example, about 70 to 300 ° C), preferably 100 ° C or higher (for example, about 100 to 300 ° C), More preferably, it may be 120 ° C. or higher (for example, about 120 to 300 ° C.).
蓄熱材が、バインダーを含有する場合、バインダーの割合は、蓄熱体及び無機材料の総量１００重量部に対して、例えば、０．０１〜３０重量部、好ましくは０．１〜２０重量部程度から選択でき、通常、０．０１〜１０重量部（例えば、０．１〜５重量部）程度であってもよい。前記バインダーの割合が多すぎると、蓄熱材の高温及び多湿環境下での安定度は向上するものの、蓄熱体や無機材料の含有比率が少なくなるため、十分な蓄熱及び放熱効果を得るのが困難となる虞があるとともに、経済的にも不利である。また、前記割合が少なすぎる場合、蓄熱材の種類や、蓄熱材及び無機材料の割合によっては、蓄熱材を固体状に維持又は保持できなくなる虞がある。 When the heat storage material contains a binder, the ratio of the binder is, for example, from 0.01 to 30 parts by weight, preferably from about 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the heat storage body and the inorganic material. Usually, it may be about 0.01 to 10 parts by weight (for example, 0.1 to 5 parts by weight). When the ratio of the binder is too large, the stability of the heat storage material in a high temperature and high humidity environment is improved, but the content ratio of the heat storage body and the inorganic material is decreased, so that it is difficult to obtain a sufficient heat storage and heat dissipation effect. It is also disadvantageous economically. Moreover, when the said ratio is too small, there exists a possibility that it may become impossible to maintain or hold | maintain a heat storage material in solid state depending on the kind of heat storage material and the ratio of a heat storage material and an inorganic material.
本発明の蓄熱材は、前記蓄熱体と繊維状又は粉粒状無機材料と、必要によりバインダーとを含むことにより、常温（１５〜２５℃程度）及び蓄熱状態でも固体とすることができる。 The heat storage material of the present invention can be solid even at room temperature (about 15 to 25 ° C.) and in a heat storage state by including the heat storage body, a fibrous or granular inorganic material, and a binder as necessary.
本発明の蓄熱材は、固体状（粒状など）の蓄熱体と繊維状又は粉粒状無機材料とを含む混合物として用いてもよい。また、蓄熱体と繊維状又は粉粒状無機材料とバインダーとを含む組成物を、ペレット化又は造粒し、粒状蓄熱材として用いてもよい。例えば、カプセル状蓄熱材や吸油性ポリマーに含浸させた蓄熱材を調製することにより得られる分散液やスラリーに無機材料及び必要によりバインダーを混合し、得られた混合物を造粒してもよい。 The heat storage material of the present invention may be used as a mixture containing a solid (such as granular) heat storage body and a fibrous or powdered inorganic material. Moreover, you may pelletize or granulate the composition containing a thermal storage body, a fibrous or granular inorganic material, and a binder, and use it as a granular thermal storage material. For example, an inorganic material and, if necessary, a binder may be mixed in a dispersion or slurry obtained by preparing a capsule-shaped heat storage material or a heat storage material impregnated with an oil-absorbing polymer, and the resulting mixture may be granulated.
このように、蓄熱材の形態は、固体状であれば特に制限されないが、被冷却体又は被加熱体の形状に有効に追随させるためには、粒状（粉末状、ペレット状なども含む）であるのが好ましい。粒状蓄熱材は、冷却状態（蓄冷状態）及び加熱状態（蓄熱状態）のいずれの場合にも粒子状の形態を維持できる。 Thus, the form of the heat storage material is not particularly limited as long as it is solid, but in order to effectively follow the shape of the object to be cooled or the object to be heated, it is granular (including powder, pellets, etc.). Preferably there is. The granular heat storage material can maintain a particulate form in any of a cooling state (cool storage state) and a heating state (heat storage state).
本発明の蓄熱材は、常温及び蓄熱状態であっても、固体（特に粒状又は顆粒状）であるため、放熱又は放冷に伴って、固液相変化物質が凍結しても、蓄熱材の形状は実質的に変化することがない。そのため、例えば、蓄熱材を冷却材として被冷却体に適用しても、被冷却体の形状に追随させることができ、効率よく被冷却体を冷却できる。 Since the heat storage material of the present invention is solid (particularly granular or granular) even at room temperature and in the heat storage state, even if the solid-liquid phase change material freezes due to heat dissipation or cooling, the heat storage material The shape does not change substantially. Therefore, for example, even if the heat storage material is applied to the cooled object as a cooling material, the shape of the cooled object can be followed, and the cooled object can be efficiently cooled.
また、蓄熱材を封入する包材が破損しても蓄熱材の流出を効率よく抑制するため、粒径の比較的細かい粉末状よりもある程度大きな粒径を有する粒状蓄熱材を用いてもよい。 Further, in order to efficiently suppress the outflow of the heat storage material even if the packaging material enclosing the heat storage material is damaged, a granular heat storage material having a particle size that is somewhat larger than a powder with a relatively fine particle size may be used.
粒状蓄熱材の平均粒子径は、例えば、０．１〜１０ｍｍ、好ましくは０．５〜７ｍｍ、さらに好ましくは１〜５ｍｍ程度であってもよい。 The average particle diameter of the granular heat storage material may be, for example, about 0.1 to 10 mm, preferably about 0.5 to 7 mm, and more preferably about 1 to 5 mm.
なお、効率よく被冷却体又は被加熱体を冷却又は加熱するため、また、被冷却体又は被加熱体に適用した場合の感触を改善するため、粒状蓄熱材の最大径（最長径）は、例えば、１〜５０ｍｍ、好ましくは２〜４０ｍｍ、さらに好ましくは５〜３０ｍｍ程度であるのが好ましい。 In order to efficiently cool or heat the object to be cooled or the object to be heated, and to improve the feel when applied to the object to be cooled or the object to be heated, the maximum diameter (longest diameter) of the granular heat storage material is: For example, the thickness is preferably 1 to 50 mm, preferably 2 to 40 mm, more preferably about 5 to 30 mm.
蓄熱材の比重は、特に制限されず、例えば、１．２〜２、好ましくは１．３〜１．９、さらに好ましくは１．５〜１．８程度である。 The specific gravity of the heat storage material is not particularly limited, and is, for example, about 1.2 to 2, preferably about 1.3 to 1.9, and more preferably about 1.5 to 1.8.
本発明の蓄熱材は、常温で固体（特に粒状）であるため、材料としての加工性が優れており、布製（天然繊維、半合成繊維、合成繊維などで形成された織布又は不織布など）や樹脂製の包材（袋体などの容器）に充填又は封入するだけで、蓄熱又は蓄冷マット（蓄熱又は蓄冷パッド）や蓄熱又は蓄冷シートなどとして使用できる。また、粒状蓄熱材は、複雑な形状を有する被冷却体又は被加熱体に対しても適用可能であり、被冷却体又は被加熱体を効率よく冷却又は加熱（加温）できる。 Since the heat storage material of the present invention is solid (particularly granular) at room temperature, it has excellent processability as a material, and is made of cloth (such as woven or non-woven fabric formed of natural fiber, semi-synthetic fiber, synthetic fiber, etc.) Or a resin packaging material (a container such as a bag) can be used as a heat storage or cold storage mat (heat storage or cold storage pad) or a heat storage or cold storage sheet. The granular heat storage material can also be applied to a cooled object or a heated object having a complicated shape, and can efficiently cool or heat (heat) the cooled object or the heated object.
前記包材を形成する樹脂としては、例えば、塩素系樹脂（軟質塩化ビニル系樹脂など）、オレフィン系樹脂（ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂など）、シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂などが利用でき、袋体は単一の樹脂に限らず、複数の樹脂の積層体で形成してもよい。また、包材は、前記無機材料の項で例示した比較的熱伝導性の高い材料、例えば、アルミニウム、銅、これらの合金（前記例示のアルミニウム基合金及び銅基合金など）などの金属で構成してもよい。高熱伝導性材料は前記例示の樹脂製の袋体（又は袋体を形成するための樹脂シート）に積層して用いてもよい。 Examples of the resin forming the packaging material include chlorine resins (soft vinyl chloride resins, etc.), olefin resins (polyethylene resins, polypropylene resins, etc.), silicone resins, polyester resins, polyamide resins, polyurethane resins. Resins can be used, and the bag body is not limited to a single resin, and may be formed of a laminate of a plurality of resins. The packaging material is made of a material having a relatively high thermal conductivity exemplified in the section of the inorganic material, for example, a metal such as aluminum, copper, or an alloy thereof (the aluminum-based alloy and the copper-based alloy described above). May be. The high thermal conductivity material may be used by being laminated on the above-described exemplary resin bag (or a resin sheet for forming the bag).
本発明の蓄熱材は、固液相変化を利用して、固液相変化物質の融点より低い温度で冷却して、保冷材（冷却材）として用いてもよく、また、固液相変化物質の融点より高い温度で加温して、保温材（加熱材）として利用してもよい。 The heat storage material of the present invention may be used as a cold insulation material (cooling material) by cooling at a temperature lower than the melting point of the solid-liquid phase change material using a solid-liquid phase change, or a solid-liquid phase change material. It may be heated at a temperature higher than the melting point of and used as a heat insulating material (heating material).
冷却材は、冷凍庫や冷蔵庫などを利用して冷却させ、人体などの被冷却体に適用することができる。 The cooling material can be cooled using a freezer, a refrigerator, or the like, and can be applied to a cooled object such as a human body.
保温材は、湯、蒸気、電子レンジなどの加熱源により加熱し、それを人体などの被加熱体に適用することができる。蓄熱材は、必要により、含水材料［活性炭、シリカゲル、アルミ粉末、粘土などの他、含水無機化合物（金属酸化物、金属無機酸塩（炭酸塩、硫酸塩など））など］を含有させてもよい。このような含水材料を含む蓄熱材は、電磁波の作用により発熱するため、電子レンジにより簡便に加熱でき、間接的に蓄熱体を効率よく加熱できる。 The heat insulating material is heated by a heating source such as hot water, steam, or a microwave oven, and can be applied to an object to be heated such as a human body. The heat storage material may contain a water-containing material [activated carbon, silica gel, aluminum powder, clay, etc., or a water-containing inorganic compound (metal oxide, metal inorganic acid salt (carbonate, sulfate, etc.), etc.)] if necessary. Good. Since the heat storage material containing such a water-containing material generates heat by the action of electromagnetic waves, it can be easily heated by a microwave oven, and can indirectly heat the heat storage body.
本発明の蓄熱材は、食品や動物（人体、ペットなど）を保冷又は保温するための冷却材又は保冷材（保冷シート又はマットなど）、あるいは保温材（保温シート又はマットなど）に有用である。また、壁材や床材などに充填して、蓄熱（冷）性を有する建材としても利用できる。冷却材は、夏場などにおいて暑さを和らげるため、装着具内（例えば、ヘルメットや帽子などの内部）、マット内部（例えば、ペット用マットの内部など）、壁材内部、寝具内部（ベットマットレスの内部など）などに配置しても使用するのにも有用である。さらに人や動物の冷却のみならず、パーソナルコンピューターなどの電子機器類の下に置き、電子機器類からの発熱を効率良く吸収する吸熱マットなどとしても有用である。 The heat storage material of the present invention is useful as a cooling material or cold insulation material (such as a cold insulation sheet or mat) for keeping food or animals (human body, pets, etc.) cold or warm, or a heat insulation material (such as a thermal insulation sheet or mat). . It can also be used as a building material having heat storage (cold) properties by filling wall materials or floor materials. In order to relieve the heat in the summer, the cooling material is used inside the wearing equipment (for example, inside a helmet or hat), inside the mat (for example, inside a pet mat), inside the wall material, inside the bedding (bedding mattress It is also useful for use even if it is placed inside). Furthermore, it is useful not only for cooling humans and animals but also as an endothermic mat that is placed under electronic equipment such as a personal computer and efficiently absorbs heat generated from the electronic equipment.
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例１
(1)蓄熱体カプセルの調製
ｎ−ペンタデカン４０ｇ、スチレン１０ｇ、及び重合開始剤［２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）］０．８ｇを、室温で５分間攪拌混合し、混合物を調製した。この混合物の全量を、ポリビニルアルコール水溶液（濃度０．１重量％）６０ｇに添加し、約８０００ｒｐｍの撹拌速度で激しく攪拌させながら前記混合物を乳化させ、粒径３〜５μｍのエマルジョンを形成した。得られたエマルジョンを６０℃で、攪拌下（撹拌速度：約８０００ｒｐｍ）で５時間保持し、エマルジョン中のスチレンを重合させた。なお、この重合過程において、反応混合物は、ｎ−ペンタデカンからなる蓄熱部と、ポリスチレンで構成され、前記蓄熱部を被覆する被覆層とを備えたカプセル体が、水中に分散していると考えられる。
Example 1
(1) Preparation of heat storage body capsule 40 g of n-pentadecane, 10 g of styrene, and 0.8 g of a polymerization initiator [2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile)] were stirred and mixed at room temperature for 5 minutes. A mixture was prepared. The total amount of this mixture was added to 60 g of an aqueous polyvinyl alcohol solution (concentration: 0.1% by weight), and the mixture was emulsified with vigorous stirring at a stirring speed of about 8000 rpm to form an emulsion having a particle size of 3 to 5 μm. The obtained emulsion was held at 60 ° C. with stirring (stirring speed: about 8000 rpm) for 5 hours to polymerize styrene in the emulsion. In this polymerization process, it is considered that the reaction mixture is dispersed in water with a heat storage part made of n-pentadecane and a coating layer made of polystyrene and provided with a coating layer covering the heat storage part. .
(2)蓄熱材の調製
前記(1)の工程で得られた分散液に、ホワイトカーボン５０ｇ及びカルボキシメチルセルロース１ｇを添加し、ニーダーで混練して粘土状にした。押出造粒機により、得られた粘土状混合物を直径約３ｍｍ及び長さ５ｍｍの円柱状の造粒物に成形した。得られた造粒物を８０℃の乾燥室で１時間乾燥させ、固形蓄熱材を得た。
(2) Preparation of heat storage material 50 g of white carbon and 1 g of carboxymethylcellulose were added to the dispersion obtained in the step (1), and kneaded into a clay. The obtained clay-like mixture was formed into a cylindrical granulated product having a diameter of about 3 mm and a length of 5 mm by an extrusion granulator. The obtained granulated material was dried in a drying chamber at 80 ° C. for 1 hour to obtain a solid heat storage material.
得られた蓄熱材５００ｇを厚さ２ｍｍのポリエチレン袋に充填し、冷蔵庫で１時間冷却させた。冷却後、冷蔵庫から取り出して人体額部に当てたところ、額部の形状に精度よく追随し、心地よい冷熱（８〜３０℃）が約２時間持続した。 500 g of the obtained heat storage material was filled in a 2 mm thick polyethylene bag and cooled in a refrigerator for 1 hour. After cooling, when it was taken out from the refrigerator and applied to the human forehead part, the shape of the forehead part was accurately followed, and comfortable cold (8-30 ° C.) lasted for about 2 hours.
比較例１
水道水５００ｇを厚さ２ｍｍのポリエチレン袋に充填し、冷凍庫で１時間冷却させた。冷却後、冷凍庫から取り出して人体額部に当てたところ、特に取り出した直後から氷がある程度溶解するまでは額部の形状に追随することはなく、心地よい冷熱（０〜３０℃）も約１時間しか持続しなかった。
Comparative Example 1
500 g of tap water was filled in a 2 mm thick polyethylene bag and cooled in a freezer for 1 hour. After cooling, when taken out from the freezer and applied to the human forehead part, the shape of the forehead part does not follow until the ice melts to a certain extent immediately after taking out, and comfortable cold (0-30 ° C) is also about 1 hour It only lasted.
実施例２
(1)蓄熱体の調製
吸油性樹脂粉末［ノーソレックス（日本ゼオン社製）］５ｇを水に分散させ、この分散液中にパラフィンワックス［♯１２０（日本精蝋社製）］４０ｇを添加し、７０℃の加熱条件下にてホモジナイザーで攪拌することにより、粒径３〜５μｍのゼリー状ビーズスラリを調製した。
Example 2
(1) Preparation of heat storage material 5 g of oil-absorbing resin powder [Nosolex (manufactured by ZEON Corporation)] is dispersed in water, and 40 g of paraffin wax [# 120 (manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd.)] is added to this dispersion. A jelly-like bead slurry having a particle diameter of 3 to 5 μm was prepared by stirring with a homogenizer under heating conditions of 70 ° C.
(2)蓄熱材の調製
得られたスラリに、炭酸カルシウム微粉末６０ｇ、及びカルボキシメチルセルロース１ｇを添加し、ニーダーで混練して粘土状にした。押出造粒機により、得られた粘土状混合物を直径約３ｍｍ及び長さ５ｍｍの円柱状の造粒物に成形した。得られた造粒物を８０℃の乾燥室で１時間乾燥させ、固形蓄熱材を得た。
(2) Preparation of heat storage material 60 g of calcium carbonate fine powder and 1 g of carboxymethylcellulose were added to the obtained slurry, and kneaded with a kneader to make a clay. The obtained clay-like mixture was formed into a cylindrical granulated product having a diameter of about 3 mm and a length of 5 mm by an extrusion granulator. The obtained granulated material was dried in a drying chamber at 80 ° C. for 1 hour to obtain a solid heat storage material.
綿繊維で構成された包材に、得られた固形蓄熱材５０ｇ及びシリカゲル（平均粒子径３ｍｍ）２５０ｇを充填して、パッド状蓄熱材を形成した。このパッド状蓄熱材を出力５００Ｗの電子レンジで１分間加熱し、人体肩部に当てたところ、心地よい温熱（４０〜６０℃）が約１時間持続した。 A pad-shaped heat storage material was formed by filling 50 g of the obtained solid heat storage material and 250 g of silica gel (average particle diameter: 3 mm) into a packaging material composed of cotton fibers. When this pad-shaped heat storage material was heated in a microwave oven with an output of 500 W for 1 minute and applied to the shoulder of a human body, comfortable warmth (40 to 60 ° C.) lasted for about 1 hour.
比較例２
綿繊維で構成された包材に、シリカゲル（平均粒子径３ｍｍ）３００ｇを充填し、パッド状蓄熱材を形成した。このパッド状蓄熱材を出力５００Ｗの電子レンジで１分間加熱し、人体肩部に当てたところ、心地よい温熱（４０〜６０℃）は約２０分しか持続しなかった。
Comparative Example 2
A packaging material composed of cotton fibers was filled with 300 g of silica gel (average particle diameter: 3 mm) to form a pad-shaped heat storage material. When this pad-shaped heat storage material was heated in a microwave oven with an output of 500 W for 1 minute and applied to the shoulder of a human body, comfortable heat (40-60 ° C.) lasted only about 20 minutes.
１，１１…固形蓄熱材
２…固液相変化物質含有カプセル
１２…固液相変化物質含有吸油性ポリマー
３，１３…無機微粉末
４，１４…バインダー（カルボキシメチルセルロース）
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