JPS5925160B2 - 耐熱性被覆膜を有するポリオレフイン蓄熱体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 太陽熱や工場廃熱など、その発生量と発生時間が不確定
な熱エネルギを、一時的に保存することにより、必要な
時間に必要な量をそこから取出して使用するための、「
蓄熱器」なる概念が、近年のエネルギ事情を背景として
、重要な意味を持つようになってきている。

熱エネルギの貯蔵、すなわち、蓄熱に関係する技術は、
次の３つのカテゴリーに大別することができる。

（１）物質の顕熱の利用 （２）物質の相変化に伴う潜熱の利用 （３）化学反応熱の利用 （１）では水や岩石など、比熱の大きな物質が利用され
、（２）では芒硝（Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２０）、ハイ
ポ（Ｎａ２８２０３ ・５Ｈ２０）などの溶融潜熱が犬
なる物質が蓄熱材の候補となっている。

（３）としてはｓｏ３； ｓｏ□＋１／２０゜ のような可逆的反応が現在、開発されつつある。

さて、本発明の蓄熱体は、前記（２）に属する潜熱利用
型のものであるが、例示した芒硝やハイポなどの無機水
利化合物が大部分、過冷却や相分離現象を起すため、蓄
熱体として長期間安定な動作が困難であることに比較す
ると、過冷却や相分離の全くないポリオレフィンを主材
とするため、安定な蓄熱動作を保証しうるものである。

また、ポリオレフィンは、基本的に無害であり、例示し
た芒硝やハイポのように金属材料に対する腐食性を有し
ない利点がある。

さらに、ポリオレフィンは工業有機材料のうちでも比較
的安価であって、経済的な蓄熱器を構成しうる可能性を
有している。

しかし、工業製品としてのポリオレフィンを蓄熱体とし
てそのままで使用すると、（イ）加熱・溶融時において
粘い融液となり、これが互いに融着して団塊化するので
、熱媒体の流路を塞いだり、熱媒体との熱交換を悪化さ
せる。

また、（ロ）溶融時の体積膨張が犬であるため、蓄熱器
に大きな応力を発生させる。

；などの不都合があった。本発明による蓄熱体は、ポリ
オレフィンのこのような難点を除去することによって、
蓄熱材料として理想的な性質を付与させたものである。

すなわち、ポリオレフィンにコバルト６０ガンマ線、電
子線などの電離性放射線を照射すると、その分子鎖間に
架橋反応が起るため、ポリオレフィンはその融点以上に
加熱された場合にも容易に流動し難い性質を獲得すると
ともに、溶融時における体積膨張率が大幅に低下する。

放射線照射後のポリオレフィンは、そのままでも熱水ま
たはエチレングリコール溶液用の蓄熱体として用いうる
が、特に空気を熱媒体とする蓄熱器を構成して、これに
蓄熱を行ない、長時間、ポリオレフィンの融点以上の高
温度に保持した場合に、軽度ながらポリオレフィン同士
が融着し、全体が団塊化する傾向が認められた。

そこで、本発明者らは経済的な団塊化防止方法について
研究を進めた結果、電離性放射線照射したものにフッ素
樹脂、シリコン樹脂、ポリイミドなどの耐熱性樹脂を表
面被覆させることにより、ポリオレフィンの団塊化を防
止できることを見出し、本発明を完成した。

以下に本発明を実施例について説明する。

まず、第１図のような蓄熱試験装置を制作し、その中に
充填すべき、ポリオレフィン蓄熱体１について、後述す
るような種々の方法で団塊化防止のための処理を行った
。

第１図において、２は断熱材層、３は鋼板製容器、４は
多孔板、５は電気ヒータ、６は空気ポンプである。

６から送入される空気を５で加熱し、その温度な熱電対
７および温度メータ８で監視しつつ、蓄熱体１０層に吹
込んでこれを昇温させる。

このとき、吹込み空気の温度をポリオレフィンの融点上
１５〜２５℃となるように一定とすると、ポリオレフィ
ンは溶融を起し、その融解熱に相当するエネルギをポリ
オレフィン内部に蓄積することになる。

次に、電気ヒータ５の出力を調節して、吹込み空気の温
度を、ポリオレフィンの融点より１５〜２５℃下方にな
るようにすると、ポリオレフィンはその融解熱を放出し
つつ凝固を起し、この間、その融点に相当する一定温度
の空気が第１図の試験装置の出口９に得られることにな
る。

このとき用いられたポリオレフィンは商品名５ｈｏｌｅ
ｘＦ６０５０Ｃ，直径約３Ｔｒｖｎのポリエチレンペレ
ットである。

このような蓄熱体が溶融・凝固の繰り返しにより、団塊
化を起すと、蓄熱体の層の中の空気流路がせばめられ、
効果的な蓄熱体／空気間の熱交換が不可能となるため、
非常に不都合を生ずる。

そこで、団塊化防止を目的に、次に述べるような処理を
行って試料を準備した（実施例）。

（１）ポリエチレンに１０６ ラドのコバルト６０ガン
マ線を照射した。

（２）ポリエチレンに１０７ラドのコバルト６０ガンマ
線を照射した。

（３）ポリエチレンに１０８ラドのコバルト６０ガンマ
線を照射した。

（４） ポリエチレンに５×１０７ ラドのコバルト
６０ガンマ線を照射した後、水を加えたポリテトラフル
オロエチレン・ディスパージョン液ニひたし、よく振っ
て分散させたのち、１０２℃の空気恒温槽中で水分を蒸
発・除去し、照射ポリエチレンの表面をポリテトラフル
オロエチレン薄膜で被覆せしめた。

（５）ポリエチレンを（４）と同様にガンマ線照射処理
したのち、シリコン樹脂モノマーを２０重量％溶解せし
めた溶剤中にひたし、よく振って分散させたのち、適量
の触媒を加え、１１５℃の空気恒温槽中で、全体を振と
うさせながら、溶剤を蒸発・除去すると同時に、シリコ
ン樹脂を重合すせ、ポリエチレンペレットの表面を、シ
リコン樹脂の薄膜で被覆せしめた。

（６） ポリエチレンに５×１０７ラドのコバルト６
０ガンマ線を照射しながら、アルコンガスにより塩化ビ
ニール蒸気を送り込んで、ポリエチレンと塩化ビニール
を共存させ、ポリエチレンの表面に塩化ビールをグラフ
ト重合させ、被覆せしめた。

以上のような種々の処理を行ったポリオレフィン蓄熱体
ペレットを第１図に示した試験装置内に装入し、既に説
明を加えたよう々加熱と冷却を行って、ポリエチレンの
溶融と凝固を数〜数十回にわたって繰り返したのち、こ
れを外部に取り出して、その団塊化の状況を観察した。

この結果をまとめると次表のようであった。

この試験によれば、ポリエチレンを照射処理のみの試料
（１）〜（３）では、なお、軽度の固着・団塊化が生ず
るのに対し、フッ素樹脂、シリコン樹脂、塩化ビニール
などポリエチレンよりも高い融点を持つ耐熱性樹脂でそ
の表面を被覆せしめた試料（４）〜（６）は、ポリエチ
レンの溶融と凝固を数多く、繰り返した後でも、はとん
ど固着を起しておらず、容易に個々のペレット粒子が分
離して、ばらばらになることが知られた。

このように効果的、経済的な方法で、ポリオレフィン蓄
熱材の固着・団塊化を防止できた点に本発明蓄熱体の特
徴がある。

処理した被覆膜は、水洗によってもポリエチレン表面か
ら離れず、強固に付着している。

なお、上記（６）と同様の方法で、ポリイミド樹脂の薄
膜を被覆することもできる。

このような被覆膜の厚みは、処理条件により、種々に調
節しうるが、一般的には２０〜１００ミクロンでその効
果を十分に発揮しつる。

また、耐熱性樹脂中にポリオレフィンを埋設した形式の
蓄熱体も製作可能であり、本発明の適用範囲は上記実施
例に止まらない。

以上、説明してきたように、本発明蓄熱体は、ポリオレ
フィンのペレットに適量の電離性放射線を照射して、架
橋反応を起させ、その融点以上でも容易に流動させない
ようにすると共に、さらにその表面に耐熱性樹脂を被覆
させることにより、ペレット相互の固着・団塊化を防止
したものであって、市販ポリオレフィンを蓄熱材料とし
て用いる場合の欠点を除去した点に犬き々意義を有して
いる。

なお、本蓄熱体は、球状、棒状、平板状、円管状など種
々の形状において使用できるが、ポリオレフィン自身の
熱伝導度が低い事情があり、蓄熱器の要求にもよるが、
その直径（または厚み）を２〜８叫にとることによって
、満足すべき熱応答性を持つ蓄熱器を構成しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である蓄熱試験装置の構造図
である。 １・・・蓄熱体、２・・・断熱材、３・・・鋼板製容器
、４・・・多孔板、５・・・電気ヒータ、６・・・空気
ポンプ、７・・・熱電対、８・・・温度メータ、９・・
・出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 結晶性ポリオレフィンの球体、棒状体または板状体
   などに１０５〜１０８ラドの電離性放射線を照射し、そ
   の表面に耐熱性樹脂膜を被覆させてなることを特徴とす
   る蓄熱体。