JPH06346047A - 蓄熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ５℃程度の冷却水で充分に冷却固化でき、融
点が１４℃以下で夏場等の冷房目的に利用でき、融点以
下の温度、特に５〜１４℃での融解熱の大きい蓄熱材の
開発。 【構成】 ｎ−ペンタデカン５０重量％以上とｎ−ヘキ
サデカン５０重量％以下、又はｎ−ペンタデカン８０重
量％以上とｎ−テトラデカン２０重量％以下、あるいは
ｎ−ペンタデカン５０重量％以上、ｎ−ヘキサデカン５
０重量％未満及びｎ−テトラデカン２０重量％以下でｎ
−ヘキサデカンをｎ−テトラデカンより多量に含有する
混合物からなり融点が９〜１４℃である蓄熱材、及び前
記の蓄熱材又はｎ−ペンタデカンと炭化水素系有機高分
子との機械的手段による固体状混合物からなる蓄熱材。 【効果】 フロンの使用を回避でき、不純物含有のｎ−
ペンタデカン等の原料を有利に使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１４℃以下、特に５〜
１４℃で冷却固化し、かつ融解して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
昼間の冷房などに用いるシステムが提案されている。か
かるシステムに好適な蓄熱材は、氷結によるパイプライ
ンの詰り等の恐れが少ない例えば５℃程度の冷却水で冷
却固化でき、５〜１４℃、就中７℃程度で融解してその
融解熱が大きいものとされている。

【０００３】従来、前記要求を満たすものとしてクラス
レートが知られていた。しかしながら周知の如く、クラ
スレートはフロンと水の混合物で、そのフロンが環境衛
生問題から使用規制の対象となっている。そのためクラ
スレートの代替物の提供が課題となっている。

【０００４】蓄熱材としてはエチレングリコールと水と
の混合物も知られている。しかし、かかる混合物はその
冷却固化温度（凝固点）が−１０〜０℃と低く、前記の
冷却水を介した蓄熱材の冷却固化には不向きであると共
に、その冷却固化処理に低温を要して夜間の余剰電力の
利用効率に乏しい問題点などがあつた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、５℃程度の
冷却水で充分に冷却固化させることができ、しかも融点
が１４℃以下で夏場等の冷房目的に利用でき、融点以下
の温度、特に５〜１４℃での融解熱の大きいものの開発
を課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ｎ−ペンタデ
カン５０重量％以上とｎ−ヘキサデカン５０重量％以
下、又はｎ−ペンタデカン８０重量％以上とｎ−テトラ
デカン２０重量％以下の混合物からなり、融点が９〜１
４℃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】また本発明は、ｎ−ペンタデカン５０重量
％以上、ｎ−ヘキサデカン５０重量％未満及びｎ−テト
ラデカン２０重量％以下の混合物からなり、かつｎ−ヘ
キサデカンをｎ−テトラデカンよりも多量に含有して融
点が９〜１４℃であることを特徴とする蓄熱材を提供す
るものである。

【０００８】さらに本発明は、前記に記載の蓄熱材又は
ｎ−ペンタデカンと炭化水素系有機高分子との機械的手
段による固体状混合物からなることを特徴とする蓄熱材
を提供するものである。

【０００９】

【作用】ｎ−ペンタデカンを主成分に用いてｎ−ヘキサ
デカン又は／及びｎ−テトラデカンを上記の範囲で混合
することにより、５℃の冷却水で冷却固化できて融点が
１４℃以下であり、５〜１４℃での融解熱の大きさに優
れる蓄熱材を得ることができる。ちなみに５〜１４℃で
の融解熱は、通例略３０caｌ／ｇ以上である。

【００１０】一方、意外なことにｎ−テトラデカンを用
いた系の場合、そのｎ−テトラデカンとして不純物含有
のそのもの自体では５℃で冷却固化しないものを用いた
ときにも５℃の冷却水で確実に冷却固化でき、しかも５
〜１４℃での融解熱がｎ−テトラデカンを含有しない系
よりも大きい値を示す。かかる予測不能の全体的な冷却
固化現象及び融解熱の飛躍的向上より本発明によるｎ−
アルカン混合系では、化学結合を伴うのかその機構は不
明であるが単なる混合とは異質の状態が形成されている
ものと考えられる。

【００１１】従ってむしろ、例えば灯油等を粗精製して
なる前記ｎ−アルカンの混合系が高純度に精製したもの
よりも好ましく用いることができ、高純度化するための
精製工程等の労力を省略できるし、また高純度品に比べ
て容易に大量入手できるなどの利点がある。ちなみに、
ｎ−ヘキサデカンの灯油での含有量は多くても１５重量
％程度であり、それを高純度品とした場合の収率はｎ−
アルカンの混合系として入手した場合に比べ特段に低下
する。

【００１２】

【発明の構成要素の例示】本発明の蓄熱材は、ｎ−ペン
タデカンとｎ−ヘキサデカン又は／及びｎ−テトラデカ
ンを融点が９〜１４℃、好ましくは１０〜１４℃となる
ように混合調製したものである。混合における前記各成
分の組合せは、ｎ−ペンタデカンとｎ−ヘキサデカンの
２種、ｎ−ペンタデカンとｎ−テトラデカンの２種、又
はｎ−ペンタデカンとｎ−ヘキサデカンとｎ−テトラデ
カンの３種である。

【００１３】ｎ−ペンタデカンとｎ−ヘキサデカンの２
種の組合せの場合、その混合割合はｎ−ペンタデカン５
０重量％以上、ｎ−ヘキサデカン５０重量％以下の範囲
で適宜に決定することができる。ｎ−ペンタデカンが５
０重量％未満の混合割合では、融点が９℃未満となりや
すく５℃の冷却水で冷却固化させることが困難になる。

【００１４】ｎ−ペンタデカンとｎ−テトラデカンの２
種の組合せの場合、その混合割合はｎ−ペンタデカン８
０重量％以上、ｎ−テトラデカン２０重量％以下の範囲
で適宜に決定することができる。ｎ−ペンタデカンが８
０重量％未満の混合割合では、融点が９℃未満となりや
すく５℃の冷却水で冷却固化させることが困難になる。

【００１５】ｎ−ペンタデカンとｎ−ヘキサデカンとｎ
−テトラデカンの３種の組合せの場合、その混合割合
は、ｎ−ペンタデカン５０重量％以上、好ましくは６０
重量％以上、ｎ−ヘキサデカン５０重量％未満、好まし
くは３０重量％以下、ｎ−テトラデカン２０重量％以
下、好ましくは１０重量％以下であり、ｎ−ヘキサデカ
ンをｎ−テトラデカンよりも多量に含有する範囲で適宜
に決定することができる。ｎ−テトラデカンに対するｎ
−ヘキサデカンの好ましい含有割合は、２〜３倍程度で
ある。

【００１６】前記の３種混合系において、ｎ−ペンタデ
カンが５０重量％未満、又はｎ−テトラデカンが２０重
量％を超える混合割合、あるいはｎ−ヘキサデカンの含
有量がｎ−テトラデカンよりも少量では、融点が９℃未
満となりやすく、５℃の冷却水で冷却固化させることが
困難になる。一方、ｎ−ヘキサデカンが５０重量％以上
の混合割合では、融点が１４℃を超えやすく冷房用途に
不向きとなる。

【００１７】本発明において用いるｎ−ペンタデカン、
ｎ−ヘキサデカン及びｎ−テトラデカンは、９〜１４℃
の融点を阻害しない範囲において不純物を含有していて
もよい。不純物を含有する場合、前記の混合割合はその
不純物含有物に基づく。一般には、蓄熱量の点より５０
％以上の純度、好ましくは約９０％以上の純度を有する
ものが用いられる。従って通例の工業用市販品をそのま
ま用いることができる。前記の不純物としては、例えば
炭素数が１０、１２、１８又は２０等のパラフィンなど
があげられる。

【００１８】従って本発明において用いるｎ−ペンタデ
カン、ｎ−ヘキサデカン及びｎ−テトラデカンは、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、
ポリエチレンワックス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。

【００１９】なお本発明において蓄熱材の融点は、ＤＳ
Ｃ（示差走査熱量計）を用いた−２０℃(凝固状態)から
２５℃（場合により４０℃、液体状態）まで２℃／分の
速度で昇温する吸熱時の測定におけるピーク吸熱温度を
意味し、本発明の蓄熱材では更に２０cal／ｇ以上の吸
熱量を示す温度域でのピーク吸熱温度を意味する。

【００２０】本発明の蓄熱材は、適宜な形態で用いるこ
とができる。その例としては、袋やパイプ、中空ボール
等による封入形態としてそのまま用いる方式、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエステル等の有機高分子か
らなる袋にパック詰めして冷却過程でシートや板等に成
形して用いる方式、壁や板等の多孔質体に含浸させて用
いる方式、フィルム、布、繊維等の上に付着、塗布、な
いし含浸させて用いる方式、マイクロカプセル中に封入
して用いる方式などがあげられる。その場合、必要に応
じて金属等の伝熱性物質からなる均熱化層を付加するこ
とができる。

【００２１】また適宜な有機高分子、就中、炭化水素系
有機高分子との固体状混合物として用いることもでき
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
合方式によれば、有機高分子１００重量部あたり３００
〜２０００重量部の大量の蓄熱材を混合しても、成形加
工性に優れ、蓄熱材が移行（ブリード）しにくくてベト
つきにくいものを容易に得ることができる。

【００２２】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。

【００２３】前記した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。その具体例としては、オレフィン系ポリマー、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。
炭化水素系有機高分子としては、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。

【００２４】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、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。

【００２５】本発明において前記の固体状混合物からな
る蓄熱材を得る場合には、ｎ−ペンタデカンとｎ−ヘキ
サデカン又は／及びｎ−テトラデカンの混合系に代え
て、ｎ−ペンタデカンを単独系で用いることができる。
もちろんそのｎ−ペンタデカンは、上記のように不純物
を含有していてもよい。

【００２６】なお上記した固体状混合物は、ガスや発泡
剤等による発泡化、シラスバルーン等のバルーンの添加
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。また、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。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。

【００２７】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、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
とができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、氷結の恐れが少ない５
℃程度の冷却水で冷却固化させることができると共に、
１４℃以下の融点を有し、５〜１４℃での融解熱が特段
に大きい蓄熱材を得ることができる。またフロンの使用
を回避でき、不純物含有のｎ−ペンタデカン等の原料を
有利に使用できる利点も有している。

【００２９】

【実施例】

実施例１ 純度９９％のｎ−ペンタデカン（主な不純物：ヘキサデ
カン、ガスクロマトグラフィーによる測定、以下同じ）
６０部（重量部、以下同じ）と、純度９８％のｎ−ヘキ
サデカン（主な不純物：テトラデカン、以下同じ）４０
部を室温（いずれも液状）で撹拌混合して蓄熱材を得
た。

【００３０】実施例２ 純度９９％のｎ−ペンタデカン８０部と、純度９８％の
ｎ−ヘキサデカン２０部を室温で撹拌混合して蓄熱材を
得た。

【００３１】実施例３ 純度９９％のｎ−ペンタデカン８５部と、純度９５％の
ｎ−テトラデカン（主な不純物：トリデカン、ペンタデ
カン、以下同じ）１５部を室温（いずれも液状）で撹拌
混合して蓄熱材を得た。

【００３２】実施例４ 純度９９％のｎ−ペンタデカン９０部と、純度９５％の
ｎ−テトラデカン１０部を室温で撹拌混合して蓄熱材を
得た。

【００３３】実施例５ 純度９９％のｎ−ペンタデカン６０部、純度９８％のｎ
−ヘキサデカン３０部及び純度９５％のｎ−テトラデカ
ン１０部を室温で撹拌混合して蓄熱材を得た。

【００３４】実施例６ 純度９９％のｎ−ペンタデカン８０部、純度９８％のｎ
−ヘキサデカン１５部及び純度９５％のｎ−テトラデカ
ン５部を室温で撹拌混合して蓄熱材を得た。

【００３５】実施例７ 実施例１で得た蓄熱材１００部を、熱可塑性エラストマ
ー（シェルジャパン社製、クレイトンＧ１６５０、以下
同じ）１５部と炭化水素系ワックス（密度０．９５ｇ／
cm³、融点１１８℃、分子量４０００、以下同じ）１０
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。

【００３６】実施例８ 実施例１で得た蓄熱材に代えて実施例２で得た蓄熱材を
用いたほかは実施例７に準じて固体状混合物（蓄熱材）
を得た。

【００３７】実施例９ 実施例１で得た蓄熱材に代えて実施例３で得た蓄熱材を
用いたほかは実施例７に準じて固体状混合物（蓄熱材）
を得た。

【００３８】実施例１０ 実施例１で得た蓄熱材に代えて実施例４で得た蓄熱材を
用いたほかは実施例７に準じて固体状混合物（蓄熱材）
を得た。

【００３９】実施例１１ 実施例１で得た蓄熱材に代えて実施例５で得た蓄熱材を
用いたほかは実施例７に準じて固体状混合物（蓄熱材）
を得た。

【００４０】実施例１２ 実施例１で得た蓄熱材に代えて実施例６で得た蓄熱材を
用いたほかは実施例７に準じて固体状混合物（蓄熱材）
を得た。

【００４１】実施例１３ 実施例１で得た蓄熱材に代えて純度９９％のｎ−ペンタ
デカンを用いたほかは実施例７に準じて固体状混合物
（蓄熱材）を得た。

【００４２】比較例１ 純度９９％のｎ−ペンタデカン４０部と、純度９８％の
ｎ−ヘキサデカン６０部を室温で撹拌混合して蓄熱材を
得た。

【００４３】比較例２ 純度９９％のｎ−ペンタデカン５０部と、純度９５％の
ｎ−テトラデカン５０部を室温で撹拌混合して蓄熱材を
得た。

【００４４】比較例３ 純度９９％のｎ−ペンタデカン５０部、純度９８％のｎ
−ヘキサデカン１５部及び純度９５％のｎ−テトラデカ
ン３５部を室温で撹拌混合して蓄熱材を得、これを実施
例１で得た蓄熱材に代えて用いたほかは実施例７に準じ
て固体状混合物（蓄熱材）を得た。

【００４５】比較例４ 純度９９％のｎ−ペンタデカン６５部、純度９８％のｎ
−ヘキサデカン１０部及び純度９５％のｎ−テトラデカ
ン２５部を室温で撹拌混合して蓄熱材を得、これを実施
例１で得た蓄熱材に代えて用いたほかは実施例７に準じ
て固体状混合物（蓄熱材）を得た。

【００４６】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。 融点 ＤＳＣにて−２０℃から２５℃（場合により４０℃）ま
で２℃／分の速度で昇温し、２０cal／ｇ以上の吸熱量
を示す温度域でのピーク吸熱温度を調べた。

【００４７】凝固性 ３０℃に保持して安定化させたもの（蓄熱材は液状）
を、５℃の水中に投入して２４時間放置したのち取りだ
して、蓄熱材が冷却固化しているか否かを調べ、してい
る場合を○、していない場合を×として評価した。なお
試験は、実施例１〜６、比較例１，２の場合には蓄熱材
をポリエチレンの薄膜袋に入れて、他の固体状混合物に
ついては厚さ５mmの５０mm角試験板を成形して、それに
ついて行った。蓄熱材の冷却固化の確認は、実施例１〜
６、比較例１，２の場合には目視判定により、他の固体
状混合物については全体として固体状であるため、ＤＳ
Ｃにて吸熱曲線の変化を調べて判定した。

【００４８】吸熱量 常温（場合により４０℃）から５℃まで−０．５℃／分
の速度で降温して安定させたのち、ＤＳＣにて５℃から
１４℃に０．５℃／分の速度で昇温する間の吸熱量を調
べた。

【００４９】放熱量 常温（場合により４０℃）から１４℃まで−０．５℃／
分の速度で降温して安定させたのち、さらに１４℃から
５℃に−０．５℃／分の速度で降温する間の放熱量をＤ
ＳＣにて調べた。

【００５０】ブリード性 固体状混合物を常温で７日間放置したのち、蓄熱材成分
が滲み出るか否かを調べ、滲み出ないものを良とした。

【００５１】形状保持性 １cm角ブロックの固体状混合物を常温で７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。

【００５２】前記の結果を表１、表２に示した。

【表１】

【００５３】

【表２】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｎ−ペンタデカン５０重量％以上とｎ−
   ヘキサデカン５０重量％以下の混合物からなり、融点が
   ９〜１４℃であることを特徴とする蓄熱材。
2. 【請求項２】 ｎ−ペンタデカン８０重量％以上とｎ−
   テトラデカン２０重量％以下の混合物からなり、融点が
   ９〜１４℃であることを特徴とする蓄熱材。
3. 【請求項３】 ｎ−ペンタデカン５０重量％以上、ｎ−
   ヘキサデカン５０重量％未満及びｎ−テトラデカン２０
   重量％以下の混合物からなり、かつｎ−ヘキサデカンを
   ｎ−テトラデカンよりも多量に含有して融点が９〜１４
   ℃であることを特徴とする蓄熱材。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３に記載の蓄熱材と炭
   化水素系有機高分子との機械的手段による固体状混合物
   からなることを特徴とする蓄熱材。
5. 【請求項５】 ｎ−ペンタデカンと炭化水素系有機高分
   子との機械的手段による固体状混合物からなることを特
   徴とする蓄熱材。