JP2893363B2 - 蓄熱材 - Google Patents

蓄熱材

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄熱・放熱の繰返しに
よるn−パラフィンのブリードを防止した、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
昼間の冷房等に用いるシステムなど種々の蓄熱材利用シ
ステムが提案されているが、蓄熱材が融解して液体状態
となった際にもその流出を有効に防止できる簡便で、種
々のシステムに好都合な形態で利用できる技術手段の提
供が課題となっている。
【0003】従来、前記した余剰電力等を利用しうる蓄
熱材としては、フロンと水の混合物からなるクラスレー
トやエチレングリコールと水との混合物からなるものが
知られていた。しかしながら、クラスレートのフロン使
用による環境衛生問題もさりながら、蓄熱材の流出防止
手段としてはいずれの場合にも貯液槽等を介して貯液す
る手段が採られており、かかる手段では種々の蓄熱材利
用システムに利用することが困難な問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記に鑑みて本発明者
らは、蓄熱材としてn−パラフィンを用いそれをポリマ
ーと混合することを試みた。けだし、かかる混合物の調
製に成功すればその混合物をポリマーの如く用いて種々
の形態に成形して利用できるからである。しかしなが
ら、通例のポリマーと混合したのではn−パラフィンの
ブリード問題が発生して実用に耐えるものが得られない
ことが判明した。
【0005】そこで、本発明者らはさらに鋭意研究を重
ねてn−パラフィンのブリード問題を生じないポリマー
を見出した。しかし、かかる混合物は室温ではブリード
問題を生じないものの蓄熱・放熱の繰返しによりブリー
ド問題が発生することが判明した。従って本発明は、蓄
熱・放熱を繰返してもn−パラフィンがブリードしない
ポリマー混合系の蓄熱材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、融点が5〜2
0℃のn−パラフィンと炭化水素系有機高分子の固体状
混合物からなり、その炭化水素系有機高分子としてゴム
質ポリマーと、融点が100℃以上で分子量が3000
以上のワックスを用いたこと、及び蓄熱温度が30℃以
下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】炭化水素系のゴム質ポリマーがn−パラフィン
を吸収保持し、融点が100℃以上で分子量が3000
以上の炭化水素系のワックスが混合物の硬さや形状保持
性を付与して、蓄熱・放熱を繰返してもn−パラフィン
がブリードしないポリマー混合系の蓄熱材が得られる。
またワックスの使用により成分混合を短い時間で行うこ
とができてn−パラフィンの蒸発を抑制できると共に、
得られる混合物を軟質性に優れるものとすることができ
る。
【0008】
【発明の構成要素の例示】本発明の蓄熱材は、融点が
〜20℃のn−パラフィンと、炭化水素系のゴム質ポリ
マーと、融点が100℃以上で分子量が3000以上の
炭化水素系のワックスを成分とし、蓄熱温度が30℃以
下の固体状混合物からなる。
【0009】 一般に用いられるn−パラフィンとして
は、例えばn−テトラデカン、n−ヘキサデカン、n−
オクタデカンなどの炭素数が14〜20のn−パラフィ
ンがあげられる。n−パラフィンは、2種以上の混合物
として用いることもでき、不純物を含有していてもよ
い。従って本発明においては、n−パラフィンを主成分
として、就中50重量%以上含有して、その融点が5〜
20℃、好ましくは10〜17℃のものであればよい。
【0010】よって本発明において用いるn−パラフィ
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。
【0011】炭化水素系のゴム質ポリマーとしては、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。
その例としては、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。炭化水素系のゴム質ポリマーは、
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。
【0012】前記熱可塑性エラストマーの具体例として
は、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、エステル
系等の公知物のいずれもあげることができ、少なくとも
室温から併用するn−パラフィンの凝固点よりも10℃
高い温度域でゴム弾性を有するものが好ましく用いられ
る。
【0013】前記炭化水素系ゴムの具体例としては、天
然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブチルゴム、イソ
プレンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プ
ロピレン・ジエンゴム、エチレン・酢酸ビニルゴム、エ
チレン・エチルアクリレートゴムなどがあげられる。炭
化水素系ゴム1〜20重量部とオレフィン系ポリマー1
〜20重量部の併用系、特に化学架橋法、水架橋法、照
射架橋法等による架橋系は柔軟性、保形性、成形性、強
靱性などの点より好ましく用いうる。前記オレフィン系
ポリマーとしては、例えばポリメチレン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のα−オレフィンのホモポリマ
ー、オレフィン同士のコポリマー、α−オレフィンと酢
酸ビニル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチルの如
き他種モノマーとのコポリマー、それらの軽度にハロゲ
ン化されたポリマーなどがあげられる。
【0014】炭化水素系のワックスとしては、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。用い
るワックスは、融点が100℃以上で分子量が3000
以上のものである。その融点が100℃未満で分子量が
3000未満のものでは、得られる混合物が形状保持性
に乏しくなり、特に100℃未満での形状保持性に乏し
くなる。炭化水素系のワックスは、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。
【0015】炭化水素系のワックスの具体例としては、
ハイワックス400P、ハイワックス410P、ハイワ
ックス420P、ハイワックス800P(いずれも商品
名、三井石油化学工業社製)などがあげられる。
【0016】固体状混合物は、各成分を適宜に混合する
ことにより調製することができる。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。
【0017】各成分の混合割合は、炭化水素系のゴム質
ポリマーとワックスの合計量に基づいて、n−パラフィ
ン100重量部あたり5〜30重量部が適当であり、1
0〜25重量部が好ましい。その混合割合が5重量部未
満では形状保持性に乏しい混合物となり、30重量部を
超えると蓄熱量に乏しい混合物となる。
【0018】炭化水素系のゴム質ポリマーとワックスの
使用割合は、ゴム質ポリマー100重量部あたり、ワッ
クス10〜200重量部、就中50〜100重量部が好
ましい。ワックスの使用割合が前記範囲外ではn−パラ
フィンのブリード防止効果に乏しくなる。
【0019】なお固体状混合物は、ガスや発泡剤等の添
加による発泡化、シラスバルーン等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。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。
【0020】得られた固体状混合物は、ペレット等の粉
末、ないし顆粒物やボール等の塊のほか、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、紐、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。ま
た溶融物の流し込み方式等により、適用箇所に直接展開
する方式なども採ることができる。さらに有機繊維や無
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。
加えて金属等の伝熱性物質からなる均熱化層を付加した
形態とすることもできる。従って本発明の蓄熱材は、使
用目的に応じた任意な形状に成形して適宜な形態で使用
することができる。
【0021】 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、蓄熱温度が30℃以下であること
より、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もできる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、炭化水素系のゴム質ポ
リマーとワックスを用いたので、蓄熱・放熱を繰返して
もn−パラフィンがブリードしない固体状混合物からな
、夜間の余剰電力等を利用した昼間の冷房システムな
どを構築できる蓄熱材を得ることができる。また得られ
た蓄熱材は、成形性に優れて種々の形態で利用でき、蓄
熱量、形状保持性、軟質性に優れている。
【0023】
【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)
100部(重量部、以下同じ)と、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、炭化水素系ワックスA(融点126℃、
分子量4000、密度0.98g/cm3、以下同じ)1
0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)
0.1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2 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、炭化水素系ワックスB(融点11
8℃、分子量4000、密度0.95g/cm3)10部
の加熱溶融下に、酸化防止剤0.1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3 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、炭化水素系ワックスC(融点12
0℃、分子量8000)10部の加熱溶融下に、酸化防
止剤0.1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、炭
化水素系ワックスA10部を加熱溶融下に酸化防止剤
0.1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5 純度98%のn−ヘキサデカン85部と、純度98%の
n−オクタデカン15部と、熱可塑性エラストマー15
部と、炭化水素系ワックスA10部を加熱溶融下に酸化
防止剤0.1部と共に撹拌混合して固体状混合物(蓄熱
材)を得た。
【0028】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(密度0.935g
/cm3、MI2g/10分、以下同じ)10部を加熱溶
融下に酸化防止剤0.1部と共に撹拌混合して固体状混
合物(蓄熱材)を得た。
【0029】比較例2 純度98%のn−ヘキサデカン100部と、エチレン・
プロピレンゴム(日本合成ゴム社製、EP07P)10
部と、ポリエチレン10部を加熱溶融下に酸化防止剤
0.1部と共に撹拌混合して固体状混合物(蓄熱材)を
得た。
【0030】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。 蓄熱温度 示差走査熱量計にて−20℃から50℃まで5℃/分の
速度で昇温し、ピーク吸熱温度を調べた。
【0031】蓄熱量 前記の蓄熱温度試験における吸熱分の全熱量を調べた。
【0032】形状保持性 1cm角ブロックの蓄熱材を40℃で1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。
【0033】ブリード性 蓄熱材を5℃に冷却後25℃の室内に5時間放置するヒ
ートサイクルを10回繰返し、蓄熱成分(n−パラフィ
ン等)が滲み出るか否かを調べ、滲み出ないものを良、
滲み出るものを不良とした。
【0034】加工性 蓄熱材形成用の混合成分を140℃で撹拌混合したのち
常温に放置して固化させ、それを切り取って混合成分の
分散状態を調べ、均一に分散している場合を良とした。
【0035】前記の結果を表1に示した。
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09K 5/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 融点が5〜20℃のn−パラフィンと炭
    化水素系有機高分子の固体状混合物からなり、その炭化
    水素系有機高分子としてゴム質ポリマーと、融点が10
    0℃以上で分子量が3000以上のワックスを用いたこ
    、及び蓄熱温度が30℃以下であることを特徴とする
    蓄熱材。
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