(57)【要約】【課題】比較的軽量で機械的強度に優れるとともに容易に低温域の廃熱を潜熱蓄熱することが可能な潜熱蓄熱体およびその製造方法を提供すること。【解決手段】潜熱蓄熱体１は、有機化合物で構成される潜熱蓄熱部材１０と、潜熱蓄熱部材１０を内部に封入する金属製のシームレスカプセルである金属皮膜２０とを備えている。潜熱蓄熱部材１０の表面に酸化銅の粉末を塗布し、この粉末とめっき触媒とを析出起点として無電解銅めっきをした後、電解銅めっきを行なって金属皮膜２０を形成し、金属皮膜２０の内部に潜熱蓄熱部材１０が封入された潜熱蓄熱体１を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物で構成される潜熱蓄熱部材（１０）と、
前記潜熱蓄熱部材を内部に封入する金属製のシームレスカプセル（２０）と、
を備える潜熱蓄熱体。
【請求項２】
前記シームレスカプセルは、外径が１ｍｍ〜１０ｍｍである請求項１に記載の潜熱蓄熱体。
【請求項３】
前記有機化合物は、融点が４０℃〜９０℃である請求項１又は請求項２に記載の潜熱蓄熱体。
【請求項４】
前記有機化合物は、炭素数が２１〜４６のノルマルパラフィンである請求項１又は請求項２に記載の潜熱蓄熱体。
【請求項５】
前記潜熱蓄熱部材が固相状態であるときには、前記潜熱蓄熱部材が前記シームレスカプセルの内方領域の一部を占めており、前記内方領域の残部に空洞（１１）が形成されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の潜熱蓄熱体。
【請求項６】
前記空洞の体積は、前記潜熱蓄熱部材が液相状態であるときの体積と固相状態であるときの体積との体積差以上である請求項５に記載の潜熱蓄熱体。
【請求項７】
前記シームレスカプセルは、銅製である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の潜熱蓄熱体。
【請求項８】
前記シームレスカプセルは、その平均厚さが、外径の０．７％〜１０％である請求項７に記載の潜熱蓄熱体。
【請求項９】
前記シームレスカプセルは、その厚さのばらつきが、前記平均厚さに対し±３０％以内である請求項８に記載の潜熱蓄熱体。
【請求項１０】
有機化合物で構成される粒状の潜熱蓄熱部材（１０）を準備する準備工程（１１０）と、
前記準備工程で準備した前記潜熱蓄熱部材の表面に金属又は金属酸化物の粉末（３０）を押し付けて、前記潜熱蓄熱部材に前記粉末を担持させる粉末担持工程（１２０）と、
前記潜熱蓄熱部材の表面にめっき触媒を付与し、前記粉末及び前記めっき触媒を析出起点として、無電解めっき法によって前記潜熱蓄熱部材の表面に第１めっき層（２１）を形成する無電解めっき工程（１３０）と、
前記無電解めっき工程の後に、電解めっき法によって前記第１めっき層の表面に第２めっき層（２２）を形成する電解めっき工程（１４０）と、を備え、
前記第１めっき層及び前記第２めっき層を有する金属製のシームレスカプセル（２０）の内部に前記潜熱蓄熱部材が封入された潜熱蓄熱体の製造方法。
【請求項１１】
前記粉末担持工程では、前記第１めっき層を形成する金属と同一金属の前記粉末及び同一金属の酸化物の前記粉末の少なくともいずれかを担持させる請求項１０に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
【請求項１２】
前記粉末担持工程では、粉末粒径が１μｍ〜１００μｍの前記粉末を担持させる請求項１１に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
【請求項１３】
前記無電解めっき工程では、前記潜熱蓄熱部材を上方から押さえ込んで、前記潜熱蓄熱部材の全体をめっき液（９５）の液面（９５ａ）よりも下方に位置させる請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
【請求項１４】
前記電解めっき工程では、表面に前記第１めっき層が形成された前記潜熱蓄熱部材を上方から押さえ込んで、前記第１めっき層の全体をめっき液の液面よりも下方に位置させる請求項１３に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
【請求項１５】
前記準備工程では、前記潜熱蓄熱部材の液滴（１０Ａ）を冷却液（９１）中に供給して外側から凝固させて、前記粒状の前記潜熱蓄熱部材を形成する請求項１０から請求項１４のいずれか一項に記載の潜熱蓄熱体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示される技術は、物質の固液相変化を利用して蓄熱を行なう潜熱蓄熱体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の潜熱蓄熱体として、例えば下記特許文献１に開示された潜熱蓄熱カプセルがある。この潜熱蓄熱カプセルは、潜熱蓄熱材と、潜熱蓄熱材の表面を覆う金属皮膜とからなる。開示された潜熱蓄熱体は、潜熱蓄熱材の表面を金属皮膜で覆うため、比較的機械的強度が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２３１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術の潜熱蓄熱体では、潜熱蓄熱材が鉛等の金属であり、固液相変化する温度が比較的高い。そのため、産業界等で多量に廃棄されている低温域の廃熱を潜熱として蓄熱し難いという問題がある。また、潜熱蓄熱材に鉛等の金属を用いた場合には、潜熱蓄熱材の比重が比較的大きいために、潜熱蓄熱体の重量が極めて大きくなってしまうという問題がある。
【０００５】
ここに開示される技術は、上記点に鑑みてなされたものであり、比較的軽量で機械的強度に優れるとともに容易に低温域の廃熱を潜熱蓄熱することが可能な潜熱蓄熱体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、開示される潜熱蓄熱体では、
有機化合物で構成される潜熱蓄熱部材（１０）と、
潜熱蓄熱部材を内部に封入する金属製のシームレスカプセル（２０）と、を備えている。
【０００７】
これによると、潜熱蓄熱部材を、比重が比較的小さく比較的低融点の有機化合物で構成することができる。また、潜熱蓄熱部材を内部に封入するカプセルを、接合部等のない比較的高強度のシームレスの金属製とすることができる。したがって、比較的軽量で機械的強度に優れるとともに、容易に低温域の廃熱を潜熱蓄熱することができる。
【０００８】
また、開示される潜熱蓄熱体の製造方法では、
有機化合物で構成される粒状の潜熱蓄熱部材（１０）を準備する準備工程（１１０）と、
準備工程で準備した潜熱蓄熱部材の表面に金属又は金属酸化物の粉末（３０）を押し付けて、潜熱蓄熱部材に粉末を担持させる粉末担持工程（１２０）と、
潜熱蓄熱部材の表面にめっき触媒を付与し、粉末及びめっき触媒を析出起点として、無電解めっき法によって潜熱蓄熱部材の表面に第１めっき層（２１）を形成する無電解めっき工程（１３０）と、
無電解めっき工程の後に、電解めっき法によって第１めっき層の表面に第２めっき層（２２）を形成する電解めっき工程（１４０）と、を備え、
第１めっき層及び第２めっき層を有する金属製のシームレスカプセル（２０）の内部に潜熱蓄熱部材が封入された潜熱蓄熱体を製造する。
【０００９】
これによると、準備工程で準備した粒状の潜熱蓄熱部材の表面を、無電解めっき工程及び電解めっき工程で形成する第１めっき層及び第２めっき層で容易に被覆することができる。無電解めっきの触媒付与ばかりでなく、粉末担持工程を行なうことで、無電解めっき工程では、潜熱蓄熱部材を比較的均一に覆うとともに、潜熱蓄熱部材に密着した第１めっき層を形成することができる。また、電解めっき工程では、比較的膜厚を制御し易い第２めっき層を、第１めっき層を起点として析出させることができる。したがって、有機化合物で構成される粒状の潜熱蓄熱部材を内部に封入するカプセルを、第１めっき層及び第２めっき層を有する比較的高強度のシームレスの金属製とすることができる。このようにして、比較的軽量で機械的強度に優れるとともに、容易に低温域の廃熱を潜熱蓄熱することが可能な潜熱蓄熱体を製造することができる。
【００１０】
なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示技術の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る潜熱蓄熱体の概略構造を示す断面図である。
【図２】図１に示す潜熱蓄熱体のＩＩ部の部分拡大断面図である。
【図３】潜熱蓄熱部材が液相状態であるときの潜熱蓄熱体の概略構造を示す断面図である。
【図４】潜熱蓄熱部材が固相状態であるときの潜熱蓄熱体の概略構造の一例を示す断面図である。
【図５】潜熱蓄熱体の製造工程フローを示すフローチャートである。
【図６】潜熱蓄熱部材の粒状体作製工程の説明図である。
【図７】粒状体作製工程で作製された粒状体の概略構造を示す断面図である。
【図８】潜熱蓄熱部材の表面に粉末を塗布する粉末塗布工程の説明図である。
【図９】粉末が塗布された潜熱蓄熱部材の構造を模式的に示す断面図である。
【図１０】無電解めっき工程の説明図である。
【図１１】無電解めっきにより第１めっき層で被覆された潜熱蓄熱部材の構造を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照しながら開示技術を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１３】
（第１実施形態）
開示技術を適用した第１実施形態について、図１〜図１１を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の潜熱蓄熱体１は、有機化合物で構成される潜熱蓄熱部材１０と、潜熱蓄熱部材１０を内部に収容するように形成された金属皮膜２０とを備えている。潜熱蓄熱体１は、例えば外形が球形をなしており、外径が約４ｍｍの粒状体である。金属皮膜２０は、めっき被膜からなり、接合部等を有しない。金属皮膜２０は、本実施形態におけるシームレスカプセルに相当する。
【００１５】
潜熱蓄熱体１は、例えば、車両に搭載された内燃機関の冷却水との間で熱の授受を行なう。例えば、複数の潜熱蓄熱体１が集合体となって冷却水の流通経路に配置される。潜熱蓄熱体１は、冷却水の温度が比較的高温である場合には、冷却水が有する廃熱を受け取って潜熱蓄熱部材１０が固相状態から液相状態へと相変化して潜熱として蓄熱する。また、冷却水の温度が比較的低温である場合には、潜熱蓄熱部材１０が液相状態から固相状態へと相変化して潜熱を冷却水へ放出する。
【００１６】
潜熱蓄熱部材１０は、例えば、炭素数３２のノルマルパラフィンであるドトリアコンタンを主成分とすることができる。潜熱蓄熱部材１０を構成する有機化合物をドトリアコンタンとした場合には、潜熱蓄熱部材１０は６９℃の融点を有する。潜熱蓄熱部材１０は６９℃の凝固点を有する。潜熱蓄熱部材１０は、液相と固相とが共存可能な相転移温度が６９℃である。融点及び凝固点は、例えばＪＩＳＫ７１２１に基づいて定義される温度である。本例の潜熱蓄熱部材１０を構成する材料は、例えば、日本精蝋株式会社製のParaffin Wax - 155により提供される。
【００１７】
潜熱蓄熱体１の外表面に沿って流れる冷却水の温度が融点より高い場合には、潜熱蓄熱部材１０は、金属皮膜２０を介して冷却水が有する熱を受け取り融解する。また、潜熱蓄熱体１の外表面に沿って流れる冷却水の温度が融点より低い場合には、潜熱蓄熱部材１０は凝固し、金属皮膜２０を介して冷却水に放熱する。
【００１８】
潜熱蓄熱部材１０を構成する有機化合物は、ドトリアコンタンに限定されるものではない。潜熱蓄熱部材１０を構成する有機化合物は、融点が４０℃〜９０℃であることが好ましい。内燃機関の熱効率等に基づいて定まる好適な温度域の下限が例えば４０℃であり、上限が例えば９０℃である。内燃機関が車両に搭載される場合には、例えば４０℃が暖機完了時の冷却水温度として設定される。また、例えば９０℃が一般的な定常走行モードにおける冷却水温度として設定される。したがって、潜熱蓄熱部材１０を構成する有機化合物の融点が４０℃〜９０℃の範囲であれば、定常走行時の冷却水の廃熱を潜熱蓄熱部材１０に蓄熱して、内燃機関再始動時等の暖機に利用することができる。
【００１９】
潜熱蓄熱部材１０を構成する有機化合物としては、炭素数が２１〜４６のノルマルパラフィンを用いることができる。炭素数２１のノルマルパラフィンであるヘンイコサンは、融点が４０．５℃である。また、炭素数４６のノルマルパラフィンであるヘキサテトラコンタンは、融点が８６℃〜８９℃である。したがって、炭素数が２１〜４６のノルマルパラフィンを単独もしくは混合して用いることで、潜熱蓄熱部材１０の相転移温度を４０℃〜９０℃の範囲に設定することができる。
【００２０】
潜熱蓄熱体１の外径すなわち金属皮膜２０の外径の一例として、約４ｍｍと上記したが、潜熱蓄熱体１の外径は、１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。外径が１ｍｍ未満であると、潜熱蓄熱体１が微細粉末となり取り扱いが比較的困難になる。また、外径が１０ｍｍを超えると、潜熱蓄熱体１の比表面積が小さくなり、冷却水との間での熱移動が非効率的になる。したがって、潜熱蓄熱体１の外径は、１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。また、潜熱蓄熱体１の外径は、２ｍｍ〜７ｍｍであることがより好ましく、２．５ｍｍ〜５ｍｍであれば更に好ましい。
【００２１】
金属皮膜２０は、例えば銅製である。すなわち、金属皮膜２０は、銅めっき被膜により構成される。金属皮膜２０の平均厚さｔは、例えば５０μｍである。したがって、本例では、金属皮膜２０の平均厚さｔは、金属皮膜２０の外径の約１．２５％である。金属皮膜２０の平均厚さｔは、金属皮膜２０の外径の０．７％〜１０％であることが好ましい。平均厚さｔが金属皮膜２０の外径の０．７％未満であると、金属皮膜２０の機械的強度を確保し難い。また、平均厚さｔが金属皮膜２０の外径の１０％を超えると、潜熱蓄熱部材１０に対する金属皮膜２０の体積比率が大きくなり過ぎ好ましくない。したがって、金属皮膜２０の平均厚さｔは外径の０．７％〜１０％であることが好ましい。また、金属皮膜２０の平均厚さｔは外径の１％〜４％であることがより好ましい。
【００２２】
図２に示すように、金属皮膜２０の厚さは、表面延在方向の位置により若干ばらつく場合がある。金属皮膜２０の厚さのばらつきは、平均厚さｔに対し±３０％以内であることが好ましい。金属皮膜２０の厚さが、平均厚さｔに対し＋３０％〜−３０％の範囲外にまでばらつくと、内外圧力差が大きくなったときに、金属皮膜２０が座屈したり破断したりし易くなる。したがって、金属皮膜２０の厚さのばらつきは、平均厚さｔに対し±３０％以内であることが好ましい。金属皮膜２０の厚さのばらつきは、平均厚さｔに対し±２５％以内であることがより好ましい。
【００２３】
なお、上述の説明における金属皮膜２０の厚さは、図２に示す平均厚さｔの範囲からも明らかなように、金属皮膜２０の内側面が突出し潜熱蓄熱部材１０に食い込む部分の寸法を含まない。この金属皮膜２０の突出部は、後述する潜熱蓄熱体１の製造時に用いる粉末３０に起因する凸部である。すなわち、金属皮膜２０の好ましい平均膜厚ｔや厚さばらつきは、この凸部を含まない厚さ寸法に基づくものである。
【００２４】
図１に示すように、金属皮膜２０の内部には、固相状態の潜熱蓄熱部材１０が存在しない空洞１１が形成されている。すなわち、潜熱蓄熱部材１０が固相状態であるときには、潜熱蓄熱部材１０が金属皮膜２０の内部領域の一部を占めており、内部領域の残りの部分が空洞１１となっている。空洞１１内は、好ましくは真空である。空洞１１は、若干のガスを有していてもよい。空洞１１は、潜熱蓄熱部材１０が相変化して液相状態となった際に、潜熱蓄熱部材１０の体積膨張分を受け入れることができる。したがって、空洞１１の体積は、潜熱蓄熱部材１０が液相状態であるときの体積と固相状態であるときの体積の差以上であることが好ましい。
【００２５】
図１に示す潜熱蓄熱体１は、潜熱蓄熱部材１０が固相状態である。潜熱蓄熱部材１０が潜熱蓄熱体１の外部を流れる熱輸送媒体である冷却水から吸熱して液相状態となると、例えば図３に示すように、空洞１１が消滅する。図１における空洞１１の体積が、潜熱蓄熱部材１０の相変化に伴う体積増加分よりも大きければ、空洞１１は小さくなるのみで消滅しない。潜熱蓄熱部材１０が潜熱蓄熱体１の外部を流れる冷却水へ放熱して再度液相状態となると、例えば図４に示すように、潜熱蓄熱部材１０と金属皮膜２０との間に空洞１１が形成される。潜熱蓄熱部材１０が固相状態であるときの空洞１１は、潜熱蓄熱部材１０に内包されるように形成されてもよいし、潜熱蓄熱部材１０と金属皮膜２０との間に形成されてもよい。
【００２６】
次に、上述の構成の潜熱蓄熱体１の製造方法について説明する。潜熱蓄熱体１を製造するときには、図５に示すように、粒状体作製工程１１０、粉末塗布工程１２０、無電解めっき工程１３０、及び電解めっき工程１４０を順次実行する。
【００２７】
粒状体作製工程１１０では、図６に示すように、溶融して液相状態とした潜熱蓄熱部材の粒である液滴１０Ａを、ノズル９０の先端から冷却槽９２内に貯留した冷却液である冷却水９１中に滴下する。冷却液は、潜熱蓄熱部材１０を構成する有機化合物と相溶性を有しない液体であることが好ましい。本例の潜熱蓄熱部材１０は不水溶性のノルマルパラフィンであるので、冷却液を冷却水９１としている。冷却水９１に滴下された液滴１０Ａは、冷却水９１により冷却されて外側から凝固され、粒状の潜熱蓄熱部材１０となる。液滴１０Ａが外側から順次凝固されるため、固相状態となった潜熱蓄熱部材１０には、図７に示すように、相変化に伴う数％の体積減少分の容積を有する空洞１１が中央部に形成される。
【００２８】
図６に示す方法で、図７に示す粒状の潜熱蓄熱部材１０を形成する工程が、粒状体作製工程１１０である。粒状体作製工程１１０は、潜熱蓄熱部材の液滴１０Ａを冷却水９１中に滴下するものに限定されない。例えば、先端が冷却液中に位置するようにノズル９０を配置して、冷却水９１中に液滴１０Ａを供給するものであってもよい。ノズル９０の姿勢も図示したものに限定されず、冷却槽９２に対して側方又は下方から、冷却水９１中に液滴１０Ａを供給するものであってもよい。
【００２９】
粒状体作製工程１１０は、本実施形態において、有機化合物で構成される粒状の潜熱蓄熱部材１０を準備する準備工程に相当する。なお、準備工程は粒状体作製工程１１０に限定されず、例えば図７に示すような潜熱蓄熱部材１０を準備して、後工程に供給する工程であってもよい。
【００３０】
粉末塗布工程１２０では、図８に示すように、粒状体作製工程１１０で作成した粒状の潜熱蓄熱部材１０と粉末３０とを容器９３内に収容し、潜熱蓄熱部材１０の表面に粉末３０を塗布する。粉末塗布工程１２０では、潜熱蓄熱部材１０の表面近傍が塑性変形する程度の付勢力で粉末３０を潜熱蓄熱部材１０に押し付け、図９に示すように、潜熱蓄熱部材１０に粉末３０を担持させる。
【００３１】
例えば、容器９３をガラス容器とし、容器９３を回転する装置により潜熱蓄熱部材１０と粉末３０とを混合して、回転混合に伴い粉末３０を潜熱蓄熱部材１０に押し付け、潜熱蓄熱部材１０に粉末３０を担持させることができる。また、例えば、容器９３をポリエチレン袋とし、袋内で潜熱蓄熱部材１０と粉末３０とを混合しつつ袋の外部から押圧して粉末３０を潜熱蓄熱部材１０に押し付け、潜熱蓄熱部材１０に粉末３０を担持させることができる。
【００３２】
粉末３０は、銅粉末及び酸化銅粉末の少なくともいずれかであればよい。粉末３０は、本例では立方体形状の酸化銅粉末であり、平均粒子径が約１０μｍの粉末を用いている。粉末３０の粒径は、１μｍ〜１００μｍであることが好ましい。粉末粒径がこの範囲にあると、潜熱蓄熱部材１０に粉末３０を担持させ易く、後工程である無電解めっき工程１３０において、めっき層を安定して形成し易い。本例では、粒径の分布範囲が１μｍ〜２０μｍであり、平均粒径が約１０μｍの酸化銅粉末を用いている。
【００３３】
粉末３０は、平均粒子径が潜熱蓄熱体１の金属皮膜２０の平均厚さｔよりも小さく、かつ多面体形状の粒子であることが好ましい。粉末３０の平均粒子径を金属皮膜２０の平均厚さｔを小さくすることで、金属皮膜２０形成時に金属皮膜２０の厚さばらつきの増大を抑制できる。また、粉末３０の形状を多面体形状とすることで、粉末３０を潜熱蓄熱部材１０に押し付けた際に角部に応力を集中させて、粉末３０を潜熱蓄熱部材１０に確実に担持させることができる。ここで、立方体形状を含む多面体形状の粒子径とは、径寸法長さが最長となる例えば対角寸法とすることができる。
【００３４】
粉末塗布工程１２０は、本実施形態において、潜熱蓄熱部材１０の表面に金属又は金属酸化物の粉末を押し付けて、潜熱蓄熱部材に粉末を担持させる粉末担持工程に相当する。
【００３５】
図５に示すように、粉末塗布工程１２０が終了した後、無電解めっき工程１３０を行なう。無電解めっき工程１３０は、触媒付与工程１３１、水洗工程１３２、触媒活性工程１３３、水洗工程１３４、無電解銅めっき工程１３５、及び水洗・乾燥工程１３６を有している。無電解めっき工程１３０では、上記した各工程を上記した順に実行する。
【００３６】
触媒付与工程１３１では、キャタリスト溶液を用いて潜熱蓄熱部材１０の表面に触媒付与を行なう。キャタリスト溶液は、例えば塩化第一スズと塩化パラジウムの混合溶液である。粉末３０を担持した潜熱蓄熱部材１０をパラジウム−スズ混合コロイド溶液に浸漬して、表面に触媒を付与する。粉末塗布工程１２０において粉末３０を潜熱蓄熱部材１０の表面に担持させたものの、触媒付与工程１３１までに一部の粉末３０が潜熱蓄熱部材１０の表面から脱落する場合がある。ところが、潜熱蓄熱部材１０に一旦食い込んだ粉末３０が脱落するので、塑性変形した潜熱蓄熱部材１０には粉末脱離部位に凹部が形成される。潜熱蓄熱部材１０からの粉末３０の脱離があったとしても、触媒付与工程１３１では、この凹部も利用して触媒の確実な付与が行なわれる。
【００３７】
触媒付与工程１３１を実行した後、水洗工程１３２を経て触媒活性工程１３３を実行する。触媒活性工程１３３では、例えば、パラジウム−スズ混合コロイドのスズを除去して金属パラジウムを露出させるためのアクセラレーション処理を行なう。アクセラレーション処理は、例えば希塩酸や希硫酸等の酸性水溶液に潜熱蓄熱部材１０を浸漬する酸処理である。
【００３８】
触媒活性工程１３３を実行した後、水洗工程１３４を経て無電解銅めっき工程１３５を実行する。無電解銅めっき工程１３５では、図１０に示すように、例えばバレルめっき装置を用いる。バレルめっき装置は、例えば、内部にめっき液９５を貯留するめっき浴槽９４内に、多孔を有し回転可能なバレル９６を備えている。バレル９６内において潜熱蓄熱部材１０の表面に銅めっき層の形成が行なわれる。
【００３９】
このとき、潜熱蓄熱部材１０の平均密度はめっき液９５の平均密度よりも小さい。すなわち、潜熱蓄熱部材１０はめっき液９５内で液面９５ａに向かって浮上しようとする。本実施形態では、多数の粒状の潜熱蓄熱部材１０を例えばポリ塩化ビリニデン製のメッシュ袋９７内に収容してバレル９６内に配設している。これにより、潜熱蓄熱部材１０の浮上を抑制して、潜熱蓄熱部材１０がめっき液９５の液面９５ａから上方に突出しないようにしている。すなわち、潜熱蓄熱部材１０をメッシュ袋９７で上方から押さえ込んで、潜熱蓄熱部材１０の全体がめっき液９５の液面よりも下方に位置させている。粒径よりも目の細かいメッシュ袋９７内に潜熱蓄熱部材１０を収容することで、バレル９６に形成された比較的大きな孔を介して、粒状の潜熱蓄熱部材１０が流出することも抑止できる。
【００４０】
無電解銅めっき工程１３５では、潜熱蓄熱部材１０に担持された粉末３０と、潜熱蓄熱部材１０の表面に付与されたパラジウム触媒とを析出起点として、図１１に示すように、銅めっき層である第１めっき層２１が形成される。無電解銅めっき工程１３５では、粉末３０を構成する酸化銅が還元され、無電解銅めっきの起点として機能する。無電解銅めっき工程１３５を実行したら、水洗・乾燥工程１３６を実行する。
【００４１】
無電解めっき工程１３０では、触媒付与工程１３１から水洗・乾燥工程１３６までを通じて、潜熱蓄熱部材１０の環境温度が潜熱蓄熱部材１０を構成する材料の融点未満に管理される。本例のように、潜熱蓄熱部材１０を構成する有機化合物をドトリアコンタンとした場合には、潜熱蓄熱部材１０は６９℃の融点を有する。本例では、触媒付与工程１３１における液温を３０℃としている。また、触媒活性工程１３３における液温を常温である室温相当としている。また、無電解銅めっき工程１３５におけるめっき液９５の液温を３３℃としている。これらにより、無電解めっき工程１３０では、潜熱蓄熱部材１０の粒形状を崩すことなく第１めっき層２１を形成することができる。
【００４２】
無電解めっき工程１３０により、潜熱蓄熱部材１０の表面の全域に、例えば約１μｍの厚さの第１めっき層２１が形成される。第１めっき層２１は、０．５μｍ〜２μｍの厚さに形成することが好ましい。
【００４３】
図５に示すように、無電解めっき工程１３０を終了した後、電解めっき工程１４０を行なう。電解めっき工程１４０は、酸活性工程１４１、水洗工程１４２、電解銅めっき工程１４３、及び水洗・乾燥工程１４４を有している。電解めっき工程１４０では、上記した各工程を上記した順に実行する。
【００４４】
酸活性工程１４１では、例えば希硫酸等の酸性水溶液を用いて第１めっき層２１表面の活性化処理を行なう。酸活性工程１４１を実行した後、水洗工程１４２を経て電解銅めっき工程１４３を実行する。電解銅めっき工程１４３では、無電解銅めっき工程１３５と同様に、例えばバレルめっき装置を用いる。バレルめっき装置のバレル内において潜熱蓄熱部材１０の全表面を覆う第１めっき層２１の表面に、更に銅めっき層の形成が行なわれる。電解銅めっき工程１４３では、例えば、ピロリン酸銅めっき液を用いて潜熱蓄熱部材１０の第１めっき層２１の表面に銅を析出させる電解銅めっきが行なわれる。電解銅めっき工程１４３では、例えば４Ａの電流が通電される。
【００４５】
電解銅めっき工程１４３においても、第１めっき層２１を含む潜熱蓄熱部材１０の平均密度はめっき液の平均密度よりも小さい。すなわち、第１めっき層２１を含む潜熱蓄熱部材１０はめっき液内で液面に向かって浮上しようとする。本実施形態では、電解銅めっき工程１４３においても、無電解銅めっき工程１３５と同様に、多数の粒状の潜熱蓄熱部材１０を例えばポリ塩化ビリニデン製のメッシュ袋内に収容してバレル内に配設している。これにより、潜熱蓄熱部材１０の浮上を抑制して、潜熱蓄熱部材１０がめっき液の液面から上方に突出しないようにしている。すなわち、潜熱蓄熱部材１０をメッシュ袋で上方から押さえ込んで、第１めっき層２１の全体がめっき液の液面よりも下方に位置するようにしている。潜熱蓄熱部材１０を粒径よりも目の細かいメッシュ袋内に収容することで、バレルに形成された比較的大きな孔を介して、粒状の潜熱蓄熱部材１０が流出することも抑止できる。
【００４６】
電解銅めっき工程１４３では、潜熱蓄熱部材１０の表面の全域を覆う第１めっき層２１を析出起点として、図２に示すように、銅めっき層である第２めっき層２２が形成される。第２めっき層２２の厚さは、例えば５０μｍである。第１めっき層２１に第２めっき層２２を重ねるように形成することにより、第１めっき層２１及び第２めっき層２２を有する金属皮膜２０が形成される。電解銅めっき工程１４３を実行したら、水洗・乾燥工程１４４を実行する。
【００４７】
電解めっき工程１４０では、酸活性工程１４１から水洗・乾燥工程１４４までを通じて、潜熱蓄熱部材１０の環境温度が潜熱蓄熱部材１０を構成する材料の融点未満に管理される。本例のように、潜熱蓄熱部材１０を構成する有機化合物をドトリアコンタンとした場合には、潜熱蓄熱部材１０は６９℃の融点を有する。本例では、酸活性工程１４１における液温を常温である室温相当としている。また、電解銅めっき工程１４３におけるめっき液の液温を５５℃としている。これらにより、電解めっき工程１４０では、第１めっき層２１で覆われた潜熱蓄熱部材１０の粒形状を崩すことなく第２めっき層２２を形成することができる。
【００４８】
上述の構成の潜熱蓄熱体１によれば、以下に述べる効果を得ることができる。
【００４９】
潜熱蓄熱体１は、有機化合物で構成される潜熱蓄熱部材１０と、潜熱蓄熱部材１０を内部に封入する金属製のシームレスカプセルである金属皮膜２０とを備えている。これによると、潜熱蓄熱部材１０を、比重が比較的小さく比較的低融点の有機化合物で構成することができる。また、潜熱蓄熱部材１０を内部に封入するカプセルである金属皮膜２０を、接合部等のない比較的高強度のシームレスの金属製とすることができる。したがって、潜熱蓄熱体１は、比較的軽量で機械的強度に優れるとともに、容易に低温域の廃熱を潜熱蓄熱することができる。
【００５０】
本実施形態のように、潜熱蓄熱体１が車両に搭載される場合には、潜熱蓄熱体１が比較的軽量であることは車両重量や車両搭載性の観点から有利である。また、潜熱蓄熱体１が軽量であるとともに機械的強度にも優れることで、比較的大きな振動が印加されることがある車両搭載環境であっても、潜熱蓄熱体１の構造を維持し易い。さらに、車両に搭載された内燃機関が運転と停止とを繰り返し、内燃機関から冷却水への放熱量が経時的に大きく変動する場合であっても、潜熱蓄熱部材１０の相変化により、冷却水温を所定温度範囲に維持し易い。
【００５１】
潜熱蓄熱部材１０の相変化が頻繁に繰り返されて、金属皮膜２０の内外圧力差の変動に起因する繰り返し応力印加があっても、シームレスの金属皮膜２０はこれに耐えることが可能である。鉛等の金属粒子に金属皮膜を形成した比較例の場合には、金属粒子が液相に変化した際に膨張圧が金属皮膜に印加され、固液相変化が繰り返されると金属皮膜が破壊されてしまうという問題がある。本実施形態の潜熱蓄熱体１によれば、このような問題が発生し難く、高い耐久性を確保し易い。
【００５２】
また、金属皮膜２０は、外径が１ｍｍ〜１０ｍｍである。これによると、外径を１０ｍｍ以下にすることで、潜熱蓄熱体の比表面積を比較的大きくして、金属皮膜２０内部の潜熱蓄熱部材１０と外部の熱輸送媒体との間の熱移動を容易にできる。また、外径を１ｍｍ以上にすることで、潜熱蓄熱体１の取り扱いが容易であり、製造性に優れる。
【００５３】
また、潜熱蓄熱部材１０を構成する有機化合物は、融点が４０℃〜９０℃である。これによると、融解／凝固温度である相転移温度以上の比較的低温域の廃熱を容易に蓄熱し、比較的低温の相転移温度で放熱することができる。
【００５４】
また、潜熱蓄熱部材１０を構成する有機化合物は、炭素数が２１〜４６のノルマルパラフィンである。炭素数２１のノルマルパラフィンであるヘンイコサンは融点が４０．５℃であり、炭素数４６のノルマルパラフィンであるヘキサテトラコンタンは融点が８６℃〜８９℃である。したがって、融解／凝固温度である相転移温度以上の比較的低温域の廃熱を容易に蓄熱し、比較的低温の相転移温度で放熱することができる。
【００５５】
また、潜熱蓄熱部材１０が固相状態であるときには、潜熱蓄熱部材１０が金属皮膜２０の内方領域の一部を占めており、この内方領域の残部に空洞１１が形成されている。これによると、潜熱蓄熱部材１０が固相状態から液相状態に相変化した際に体積膨張しても、膨張分を空洞１１部分に受け入れることが可能である。したがって、固相状態から液相状態に相変化した際の内圧上昇を抑制し易い。
【００５６】
また、空洞１１の体積は、潜熱蓄熱部材１０が液相状態であるときの体積と固相状態であるときの体積との体積差以上である。これによると、潜熱蓄熱部材１０の固相状態から液相状態への相変化に伴う体積膨張分を、空洞１１部分に確実に受け入れることができる。したがって、固相状態から液相状態に相変化した際の内圧上昇を確実に抑制できる。
【００５７】
また、金属皮膜２０は、銅製である。これによると、熱伝導性に優れるとともに比較的安価なシームレスカプセルである金属皮膜を提供できる。
【００５８】
金属皮膜２０は、その平均厚さが、外径の０．７％〜１０％である。これによると、機械的強度を確保しつつ、潜熱蓄熱部材１０に対する金属皮膜２０の体積比率を抑制することができる。したがって、比較的効率よく熱伝導を行なうことができるとともに、潜熱蓄熱体１を軽量化することができる。また、金属皮膜２０の製造が比較的容易になる。
【００５９】
また、金属皮膜２０は、その厚さのばらつきが、平均厚さに対し±３０％以内である。これによると、金属皮膜２０の内外圧力の差が比較的大きくても、金属皮膜２０が破断したり座屈したりし難い。
【００６０】
また、上述の潜熱蓄熱体１の製造方法によれば、以下に述べる効果を得ることができる。
【００６１】
開示された潜熱蓄熱体１の製造方法は、準備工程である粒状体作製工程１１０、粉末担持工程である粉末塗布工程１２０、無電解めっき工程１３０、及び電解めっき工程１４０を備える。準備工程では、有機化合物で構成される粒状の潜熱蓄熱部材１０を準備する。粉末担持工程では、準備工程で準備した潜熱蓄熱部材１０の表面に金属又は金属酸化物の粉末３０を押し付けて、潜熱蓄熱部材１０に粉末３０を担持させる。無電解めっき工程１３０では、潜熱蓄熱部材１０の表面にめっき触媒を付与し、粉末３０及びめっき触媒を析出起点として、無電解めっき法によって潜熱蓄熱部材の表面に第１めっき層２１を形成する。電解めっき工程１４０では、無電解めっき工程１３０の後に、電解めっき法によって第１めっき層２１の表面に第２めっき層２２を形成する。以上の工程群により、第１めっき層２１及び第２めっき層２２を有する金属皮膜２０の内部に潜熱蓄熱部材１０が封入された潜熱蓄熱体１を製造する。
【００６２】
これによると、準備工程で準備した粒状の潜熱蓄熱部材１０の表面を、無電解めっき工程１３０及び電解めっき工程１４０で形成する第１めっき層２１及び第２めっき層２２で容易に被覆することができる。無電解めっきの触媒付与ばかりでなく、粉末担持工程を行なうことで、無電解めっき工程１３０では、潜熱蓄熱部材１０を比較的均一に覆うとともに、潜熱蓄熱部材１０に密着した第１めっき層２１を形成することができる。また、電解めっき工程１４０では、比較的膜厚を制御し易い第２めっき層２２を、第１めっき層２１を起点として析出させることができる。したがって、有機化合物で構成される粒状の潜熱蓄熱部材１０を内部に封入するカプセルを、第１めっき層２１及び第２めっき層２２を有する比較的高強度のシームレスの金属製とすることができる。このようにして、比較的軽量で機械的強度に優れるとともに、容易に低温域の廃熱を潜熱蓄熱することが可能な潜熱蓄熱体１を製造することができる。
【００６３】
また、粉末担持工程では、第１めっき層２１を形成する金属と同一金属の粉末及び同一金属の酸化物の粉末の少なくともいずれかを担持させる。これによると、無電解めっき工程１３０において、触媒とともに粉末も起点として第１めっき層２１を析出させることが容易である。
【００６４】
また、粉末担持工程では、粉末粒径が１μｍ〜１００μｍの粉末３０を担持させる。これによると、粉末担持工程において、潜熱蓄熱部材１０に粉末を担持させ易いとともに、無電解めっき工程１３０において、第１めっき層２１を安定して形成し易い。
【００６５】
また、無電解めっき工程１３０では、潜熱蓄熱部材１０を上方から押さえ込んで、潜熱蓄熱部材１０の全体をめっき液９５の液面９５ａよりも下方に位置させる。これによると、粒状の潜熱蓄熱部材１０の平均密度が無電解めっき工程１３０のめっき液９５の密度よりも小さい場合であっても、潜熱蓄熱部材１０の表面の全域に亘って第１めっき層２１を安定して形成することができる。
【００６６】
また、電解めっき工程１４０では、表面に第１めっき層２１が形成された潜熱蓄熱部材１０を上方から押さえ込んで、第１めっき層２１の全体をめっき液の液面よりも下方に位置させる。これによると、第１めっき層２１を有する潜熱蓄熱部材１０の平均密度が電解めっき工程１４０のめっき液の密度よりも小さい場合であっても、第１めっき層２１の外表面の全域に亘って第２めっき層２２を安定して形成することができる。
【００６７】
また、準備工程では、潜熱蓄熱部材１０の液滴１０Ａを冷却液である冷却水９１中に供給して外側から凝固させて、粒状の潜熱蓄熱部材１０を形成する。これによると、粒状の潜熱蓄熱部材１０を形成する際に、液相の潜熱蓄熱部材１０を外側から順次凝固させることができる。したがって、内部に空洞１１を有する粒状の潜熱蓄熱部材１０を容易に形成することができる。
【００６８】
（他の実施形態）
この明細書に開示される技術は、その開示技術を実施するための実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。開示される技術は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。実施形態は追加的な部分をもつことができる。実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。開示技術の技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示技術のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００６９】
上記実施形態では、潜熱蓄熱部材１０を構成する有機化合物は、ノルマルパラフィンであったが、これに限定されるものではない。例えばイソパラフィンであってもよいし、他の有機化合物であってもよい。産業界等で廃棄されている比較的低温の廃熱、例えば４０℃〜２００℃の廃熱に対応して、廃熱温度に対応する相転移温度を有する有機化合物を採用することができる。
【００７０】
また、上記実施形態では、金属皮膜２０を構成する金属として、熱伝導性に優れ比較的安価なＣｕを採用した例について説明したが、金属皮膜２０を構成する金属はＣｕに限定されるものではない。金属皮膜を構成する金属として、自己触媒的無電解反応を起こすことが可能な金属、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかを採用することができる。上記した金属のうち、熱伝導性の観点から、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇのいずれかが好ましい。また、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇのうち、上記実施形態で説明した比較的安価なＣｕが最も好ましい。
【００７１】
なお、金属の種類に係らず、金属皮膜の平均厚さｔは、以下の式（１）を満たすことが好ましい。
【００７２】
２Ｅ／（３（１−ｖ２））（１／２）（ｔ／Ｒ）２＜１０１．３ｋＰａ    ・・・（１）
ここで、Ｅは金属皮膜のヤング率、ｖは金属皮膜のポアソン比、Ｒは金属皮膜の半径である。
【００７３】
また、上記実施形態では、粉末３０は、銅粉末及び酸化銅粉末の少なくともいずれかであったが、これに限定されるものではない。粉末３０は、第１めっき層２１の析出起点となるものであればよい。したがって、第１めっき層２１を構成する金属と同一の金属、及び、同一の金属の酸化物の少なくともいずれかからなるものであることが好ましい。
【００７４】
また、上記実施形態では、粉末３０の形状は多面体形状であったが、これに限定されるものではない。粉末の形状は、例えば球形状であってもよい。また、粉末の形状は、例えば不定形状であってもよい。
【００７５】
また、上記実施形態では、無電解めっき工程１３０内のめっき前の触媒処理法として、パラジウム−スズ混合コロイドのスズを除去して金属パラジウムを露出させるキャタリスト−アクセレータ法を採用していたが、これに限定されるものではない。例えば、センシタイザ−アクチベータ法を採用してもよい。また、例えば、アルカリイオンキャタリスト法を採用してもかまわない。
【００７６】
また、上記実施形態では、粉末塗布工程１２０の後に、無電解めっき工程１３０の触媒付与工程１３１を行なっていたが、これに限定されるものではない。例えば、潜熱蓄熱部材１０への触媒付与をした後に粉末担持を行なうものであってもよい。無電解めっきを行なう際に、粉末及びめっき触媒の両者をめっき金属の析出起点とするものであればよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、無電解銅めっき工程１３５及び電解銅めっき工程１４３において、メッシュ袋を用いて潜熱蓄熱部材１０の全体をめっき液の液面よりも下方に位置させていたが、これに限定されるものではない。メッシュ袋以外の押さえ込み部材を用いて、液面よりも下方に潜熱蓄熱部材を押さえ込んでもよい。また、無電解銅めっき工程１３５及び電解銅めっき工程１４３以外の工程においても、押さえ込み部材を用いてもかまわない。
【００７８】
また、上記実施形態では、潜熱蓄熱体１は、車両に搭載された内燃機関の冷却水との間で熱の授受を行なうものであったが、これに限定されるものではない。例えば、産業界で用いられる他の熱輸送媒体との間で熱の授受を行なうものであってもよい。産業界で廃棄されている比較的低温の廃熱、例えば４０℃〜２００℃の廃熱を利用する際に、開示技術を広く適用して有効である。
【符号の説明】
【００７９】
１  潜熱蓄熱体
１０  潜熱蓄熱部材
２０  金属皮膜（シームレスカプセル）
２１  第１めっき層
２２  第２めっき層
３０  粉末
１１０  粒状体作製工程（準備工程）
１２０  粉末塗布工程（粉末担持工程）
１３０  無電解めっき工程
１４０  電解めっき工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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