JPH05117638A - 蓄熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】直接熱交型蓄熱槽用蓄熱材として、熱交換時に
ブロッキングの生じないものを開発すること。 【構成】シラングラフトした炭化水素系有機高分子を、
パラフィン類に強制的に均一混合させた後、水架橋させ
て成る材料を直接熱交型蓄熱槽用の蓄熱材として使用す
ること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蓄熱材に関する。

【０００２】

【従来の技術】直接熱交型蓄熱槽に潜熱蓄熱材を用いる
場合、蓄熱材が蓄熱時に溶融、液化するために、頑丈な
容器に封入しておくか、あるいはカプセル化する等の手
段が必要であり、蓄熱材が高価となって実用的でないと
いう問題がある。従って、特にパラフィン類を蓄熱材と
する場合には直接熱交型の蓄熱槽は採用されていない。

【０００３】一方、各種の蓄熱材が開発されているが、
その中の一つとして本発明者が既に新たに開発した蓄熱
材（平成２年７月２７日出願、特願平２−２００９１６
号）があり、この新しい蓄熱材は前記したような蓄熱時
の溶融液化がないので、そのまま直接熱交型蓄熱槽に採
用できるという極めてすぐれた性能を有する。この際蓄
熱槽に入れる蓄熱材は通常粒子状、球状、線状、ブロッ
ク状等形状、サイズは任意である。しかしながら、蓄熱
量を極力多くするために、蓄熱槽に多量の蓄熱材を投入
するが、例えば、熱媒として水やエチレングリコール等
を用い、蓄熱槽中で蓄熱−放熱を繰り返すと、次第に蓄
熱材同士がくっついて固まりとなり、所謂ブロッキング
が生じ、熱交換がうまく行われなくなるという新たな問
題が発生した。

【０００４】蓄熱材を蓄熱させた状態で、移送させる場
合も同様にブロッキングが発生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明が解決し
ようとする課題は、上記本発明者が既に開発した新しい
蓄熱材（以下先願蓄熱材という）を基本とする蓄熱材に
ついても、直接熱交型蓄熱槽に使用する場合に生ずる上
記難点を解消することである。更に詳しくは先願蓄熱材
を基本とする蓄熱材のブロッキングを解消することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題はパラフィン
類、好ましくはその１００重量部に、シラングラフトし
た炭化水素系有機高分子、好ましくはその５〜３０重量
部を、強制的に均一混合させた後、水架橋させることに
よって解決される。

【０００７】

【発明の作用並びに構成】本発明に於いては炭化水素系
有機高分子はシラングラフトされ、これが水架橋されて
いるために、たとえ、水やエチレングリコールの如き熱
媒中に於いても、換言すれば蓄熱−放熱を繰り返して
も、蓄熱材同志がブロッキングしない。このため熱交換
が円滑に行われ、直接熱交型蓄熱材として極めて好適な
ものとなる。

【０００８】本発明に於いてはシラングラフトした炭化
水素系有機高分子を使用する。この際使用される炭化水
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）の含有量は１０重量％以下、好ましくは５重
量％以下である炭化水素系有機高分子の１種または２種
以上が用いられる。かかる炭化水素系有機高分子の例を
以下に示す。

【０００９】（１）ポリオレフィン系ポリマー類：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−オレフィンとの他のモノマー、例えば酢酸ビニル、
アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル等とのコポリマ
ーおよび、これらの軽度にハロゲン化されたポリマー等
が挙げられる。これは非結晶性〜低結晶性でもよいし、
結晶性でもよい。

【００１０】

【００１１】（２）炭化水素系ゴム類：天然ゴム、スチ
レン−ブタジエン−共重合体ゴム、ブチルゴム、イソプ
レンゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、イチレ
ン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム、エチレン−
酢酸ビニル共重合体ゴム、エチレン−エチルアクリレー
ト共重合体ゴム等が例示される。

【００１２】本発明に於いては、この炭化水素系有機高
分子はシラングラフトされる。このシラングラフトは通
常以下の方法で行われる。即ち１４０℃以上の温度にお
いて、炭化水素系有機高分子に遊離ラジカルを発生させ
る化合物の存在下、たとえば、一般式ＲＲ′ＳｉＹ
₂（但し、Ｒは１価のオレフィン性不飽和を含む炭化水
素基又は、ハイドロカーボンオキシ基、Ｙは加水分解し
うる有機基、Ｒ′は基Ｒまたは基Ｙを表す）で表される
シランの存在下、１４０℃以上の温度でグラフトさせ
る。ここで、遊離ラジカルを発生させる化合物として
は、ジクミルパーオキシド等の有機過酸化物が０．００
１重量部〜１重量部、シランとしては、ビニルトリメト
キシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のシラン化合
物０．５重量部〜５重量部が各々、前記炭化水素系有機
高分子１００重量部に対して用いられる。

【００１３】本発明に於いて蓄熱成分として使用される
パラフィン類としては、ＪＩＳ Ｋ７１２１（プラスチ
ックの転移温度測定方法）に従って測定したＴ_maxが使
用温度、即ち室温〜１００℃、好ましくは室温〜８０℃
前後の温度域にある有機化合物が使用される。但し、こ
の際の室温とは、本発明の蓄熱材がその稼働中に遭遇す
る最低温度を意味する。

【００１４】パラフィン類の好ましい具体例としては、
各種パラフィン、ロウ、ワックスをはじめ、ステアリン
酸、パルミチン酸等の脂肪酸、高級アルコールやポリエ
チレングリコール等を例示することができ、これら１種
が単独で、または２種以上の混合物として使用される。

【００１５】本発明においては、上記シラングラフトさ
れた炭化水素系有機高分子の使用量は、好ましくはパラ
フィン類１００重量部に対して５〜３０重量部である。
５重量部未満では得られる組成物の柔軟性が低下して脆
くなる傾向があると共に、Ｔ_max以上においてパラフィ
ン類が滲み出し、或いは溶融し易くなる傾向があり、一
方３０重量部を超える過大量ではパラフィン類の使用量
が少なくなって蓄熱量もそれに比例して少なくなる傾向
がある。

【００１６】また、本発明においては、上記シラングラ
フトされた炭化水素系有機高分子以外に、シラングラフ
トされていない炭化水素系有機高分子も併用して混合す
ることができ、その使用量は、両者の合計がパラフィン
類１００重量部に対し、３０重量部以下となればよい。

【００１７】かかるシラングラフトされていない炭化水
素系有機高分子としては、前記（１）ポリオレフィン系
ポリマー類（２）炭化水素系ゴム類、および、下記熱可
塑性エラストマー類の１種もしくは２種以上であり、こ
れらはパラフィン類とシラングラフトされた炭化水素系
有機高分子との混合性を改善、あるいは、パラフィン類
の滲み出し性改善、あるいは柔軟性等の物性改善のため
に用いられる。

【００１８】熱可塑性エラストマー類：ゴム並びにプラ
スチックスの分野で「可塑性エラストマー」として知ら
れている、或いは知られ得るもののうち、少なくとも前
記した室温以上で、且つ使用したパラフィン類のＴ_max
＋１０℃の温度域では、好ましくは少なくとも室温以上
で且つＴ_max＋２０℃の温度域では、ゴム弾性を有する
ものが使用される。勿論Ｔ_max＋２０℃より高温度でも
ゴム弾性を持続する物も使用できる。

【００１９】具体的には、スチレン系、オレフィン系、
ウレタン系、エステル系等の各種の従来公知の熱可塑性
エラストマーが例示できる。

【００２０】さらに、本発明においては、上記成分の他
に必要に応じて各種の添加剤を混合することができる。
例えば、特願平２−２００９１６号に記載の比重調整
材、補強材、発泡材、滴点向上材の他、老化防止剤、酸
化防止剤、着色材、防黴剤、難燃剤、伝熱向上材等が使
用できる。

【００２１】シラングラフトした炭化水素系有機高分子
は、パラフィン類に強制的に均一混合される。

【００２２】混合は両者をまず溶融し、混合する。溶融
温度は少なくともパラフィン類及び炭化水素系有機高分
子の溶融温度以上である。混合は機械的手段による混合
である限り、各種の混合手段がいずれも採用され、代表
的な手段として、例えば撹拌、混合、混練等を例示出来
る。

【００２３】尚、機械的手段にての混合とは、パラフィ
ン類とシラングラフトした炭化水素系有機高分子の双方
中の少なくとも１成分の溶融物に残余の成分が少なくと
も膨潤、好ましくは溶解することにより、或いは高温度
により、混合対象となるいずれの成分も外力にて流動変
形しうる状態において撹拌、混合、或いは混練する行為
を意味する。例えば１００〜２００℃に保持されたパラ
フィン類の溶融物に炭化水素系有機高分子を溶解し、得
られる高温度の溶液を撹拌混合する態様、混合各成分が
軟化する温度、例えば５０〜２５０℃で２本ロール、バ
ンバリーミキサー、押出機、２軸混練押出機等の通常の
混練機を使用して混練混合する態様が例示される。

【００２４】混合の程度は可及的に充分であることが好
ましいが、一般には１〜１５０分程度の混合を行って目
視にて一様に混合されたと判断される程度である。尚、
この混合は強制的に行われる。

【００２５】シラングラフトした炭化水素系有機高分子
以外の混合材、添加材も原則として同様にパラフィン類
に強制的に均一混合される。

【００２６】ここで、シラングラフトしていない炭化水
素系有機高分子をパラフィン類に混合する段階で、混合
と同時にシラングラフトする方法、および混合の後にシ
ラングラフトする方法も考えれられるが、混合が均一に
できない、および、作業が複雑になる等の欠点があり、
うまくいかない。

【００２７】本発明に於いては、この均一混合物を水架
橋させる。この際の水架橋の手段自体、従来から知られ
ている各種の水架橋手段が採用され、たとえば温水処理
や、自然架橋等が好ましい手段として挙げられる。架橋
の程度は後記する蓄熱材形状において、その表面層の少
なくとも０．１ｍｍがゲル分率にして少なくとも１％以
上であり、好ましくは２％以上である。架橋が不充分で
あると、ブロッキングの防止が不充分となることがあ
る。

【００２８】本発明に於いては水架橋の前または後に於
いて、蓄熱材を（均一混合物を）細粒化させておくこと
が出来る。これにより蓄熱←→放熱サイクルがスムース
に行えるという効果が期待出来る。この細粒化の程度は
０．１〜２００ｍｍφ程度であり、その形状としては球
状乃至粒状、或いはペレット状、角状等適当な形状とす
れば良い。その細粒化の手段としても、上記サイズに細
粒化出来る手段であれば良い。

【００２９】

【実施例】以下に実施例及び比較例を示して本発明を詳
しく説明する。

【００３０】

【実施例１〜４】表１に示すパラフィンとシラングラフ
ト炭化水素系有機高分子（シラングラフト樹脂）およ
び、その他からなる蓄熱材原料組成物を１５０℃で溶融
し、撹拌混合した後、板状に成形し、ペレタイザーによ
ってペレット（約５ｍｍ角）を作製した。このペレット
を水架橋させた後、放熱及び蓄熱状態でのブロッキング
を測定した。結果を表１に示した。

【００３１】但し表１に於いて使用した樹脂は以下の通
りであり、シラングラフト樹脂は、これを下記によりシ
ラングラフトしたものである。

【００３２】樹脂Ａ：エチレンプロピレン共重合体とポ
リエチレンの５０／５０のブレンド物。 樹脂Ｂ：エチレンプロピレン共重合体とポリエチレンの
７０／３０のブレンド物。 樹脂Ｃ：ポリエチレン。 樹脂Ｄ：熱可塑性エラストマー。

【００３３】シラングラフト手段：樹脂Ａ、Ｂについて
は樹脂１００重量部に対し、ビニルトリメトキシシラン
２重量部、ジクミルパーオキシド０．０４重量部を予備
混合し、２００℃、３０ｍｍφ押出機で押出し、シラン
グラフトした。樹脂Ｃについては、ジクミルパーオキシ
ドを０．０６重量部とした他は樹脂Ａ、Ｂと同様にして
シラングラフトした。

【００３４】表１のブロッキングの測定は以下の方法に
よった。

【００３５】ビーカーに蓄熱材と水を１：２の重量比率
で入れ、室温と蓄熱ヒートサイクルを１回／１日単位で
７日間実施し、ペレットがブロッキングするかどうかを
目視観察した。

【００３６】

【比較例１〜２】表１に示す各成分を用い、上記実施例
と同様に処理して蓄熱材を得た。この結果を表１に併記
した。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】本発明は使用するバインダ成分としての
炭化水素系有機高分子が架橋されているため、蓄熱−放
熱を繰り返しても、この間にブロックすることがなく、
円滑に熱交換が可能となり、直接熱交型蓄熱材として極
めて優れたものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シラングラフトした炭化水素系有機高分子
   を、パラフィン類に強制的に均一混合させた後、水架橋
   させて成る蓄熱材。
2. 【請求項２】パラフィン類１００重量部とシラングラフ
   トした炭化水素系有機高分子５〜３０重量部から成るも
   のである請求項１に記載の蓄熱材。
3. 【請求項３】水架橋の前後に、均一混合物を細粒化させ
   てなる請求項１に記載の蓄熱材。