(57)【要約】【課題】単位体積あたりの蓄放熱量が大きく、熱応答性が良好で、かつ相変化温度よりも高い温度範囲における蓄放熱性物質の流動性が低減された蓄放熱材を提供する。【解決手段】蓄放熱材１０は、三次元網目状構造を有する金属構造体２０と、可逆的に相変化可能な結晶性の樹脂架橋体３０と、を含む。樹脂架橋体３０は金属構造体２０の三次元網目状構造の内部に充填されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元網目状構造を有する金属構造体と、
可逆的に相変化可能な結晶性の樹脂架橋体と、を含み、
前記樹脂架橋体は前記金属構造体の前記三次元網目状構造の内部に充填されている、
蓄放熱材。
【請求項２】
前記樹脂架橋体の相変化温度は０℃以上１００℃以下である、請求項１に記載の蓄放熱材。
【請求項３】
前記金属構造体と前記樹脂架橋体との総質量に対する、前記樹脂架橋体の質量の比として表される樹脂充填率が７０質量％以上である、請求項１又は請求項２に記載の蓄放熱材。
【請求項４】
前記樹脂架橋体が、電子線照射により架橋された電子線架橋体である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の蓄放熱材。
【請求項５】
前記樹脂架橋体は、式：−（ＣＨ２）ｎ−（ｎは１以上の整数）で表されるポリメチレン鎖を含有するポリメチレン鎖含有樹脂の架橋体を含む請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の蓄放熱材。
【請求項６】
前記樹脂架橋体は、樹脂ワックスの架橋体を含む、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の蓄放熱材。
【請求項７】
前記金属構造体は、銅、アルミニウム、又はニッケルから構成される、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の蓄放熱材。
【請求項８】
前記金属構造体の一部が前記蓄放熱材の表面から外部に露出した構造を有する、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の蓄放熱材。
【請求項９】
前記蓄放熱材は蓄放熱シートである、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の蓄放熱材。
【請求項１０】
前記蓄放熱シートの厚みが０．５ｍｍ超である、請求項９に記載の蓄放熱材。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の蓄放熱材と、
前記蓄放熱材の前記金属構造体の一部が接触するように配置された筐体と、を備える蓄放熱デバイス。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の蓄放熱材を含む建築材。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の蓄放熱材を含む電気製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄放熱材、蓄放熱デバイス、建築材および電気製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体と液体との間の相変化による潜熱を利用して蓄熱または放熱を行う蓄放熱性物質を利用した蓄放熱材が知られている。固体の蓄放熱性物質が熱を吸収し、固体から液体に完全に相変化するまでの間、または液体の蓄放熱性物質が熱を放出し、液体から固体に完全に相変化するまでの間、蓄放熱性物質の温度は一定の温度（相変化温度）に保たれる。この現象を利用し、冷却や保温などの調温を必要とする種々の用途に蓄放熱材が利用されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、そのような蓄放熱材を有するヒートシンクの一例が開示されている。このヒートシンクは、筐体と、三次元網目構造を有する金属多孔体と、蓄放熱性物質とを含む。金属多孔体は筐体の内部に収容され、蓄放熱性物質は筐体の内部および金属多孔体の気孔部に充填されている。
【０００４】
特許文献２には、多孔体に蓄放熱性物質が担持された蓄熱層を備える床暖房構造体が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、アクリル系粘弾性体から形成された蓄放熱性粘着シートが開示されている。蓄放熱性粘着シートは、アクリル系ベースポリマー中に蓄放熱カプセルが分散された混合樹脂材料を原料とし、その混合樹脂材料をシート状に成形したものである。蓄放熱カプセルは、相変化によって蓄熱または放熱を行う混合樹脂材料がマイクロカプセル内に封入された構造を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１９５２０２号公報
【特許文献２】特開２００６−４６８８６号公報
【特許文献３】特開２０１６−８９０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
蓄放熱材が充分な性能を発揮するために、幾つかの特性が求められる。例えば単位体積あたりの蓄放熱材の蓄放熱量が大きいことが求められる。単位体積あたりの蓄放熱量が大きいことにより吸熱または放熱性能を充分に発揮することができる。また熱応答性が良好なことが求められる。熱応答性が良好なことにより、周囲の温度の変化に対して迅速に応答し、調温の対象となる物品の温度を迅速に調整することができる。さらに蓄放熱材に含まれる蓄放熱性物質の、相変化温度よりも高い温度範囲における流動性を低減することが求められる。固体の蓄放熱性物質が熱を吸収すると、相変化が生じる。このとき、相変化により蓄放熱性物質が液体などの流体に変化すると、蓄放熱性物質が所定の位置から流出し、蓄放熱性能の低下や他の部材の汚染が生じるおそれがある。したがって、相変化温度よりも高い温度範囲においても蓄放熱性物質が流出しないよう、蓄放熱性物質の流動性を低減することが求められる。
【０００８】
そこで単位体積あたりの蓄放熱量が大きく、熱応答性が良好で、かつ相変化温度よりも高い温度範囲における蓄放熱性物質の流動性が低減された蓄放熱材を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の蓄放熱材は、三次元網目状構造を有する金属構造体と、可逆的に相変化可能な結晶性の樹脂架橋体と、を含む。樹脂架橋体は金属構造体の三次元網目状構造の内部に充填されている。
【発明の効果】
【００１０】
上記蓄放熱材によれば、単位体積あたりの蓄放熱量が大きく、熱応答性が良好で、かつ相変化温度よりも高い温度範囲における蓄放熱性物質の流動性が低減された蓄放熱材を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】蓄放熱材の一例を示す概略斜視図である。
【図２】蓄放熱材の内部構造を示す概略図である。
【図３】蓄放熱デバイスの一例を示す概略図である。
【図４】床暖房構造体の一例を示す概略図である。
【図５】ＩＣチップの冷却構造の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態を列記して説明する。本願の蓄放熱材は、三次元網目状構造を有する金属構造体と、可逆的に相変化可能な結晶性の樹脂架橋体と、を含む。樹脂架橋体は金属構造体の三次元網目状構造の内部に充填されている。
【００１３】
三次元網目状構造を有する金属構造体は、熱的に連続しており、かつ樹脂材料と比較して熱伝導性が高い。そのため、三次元網目状構造を有する金属構造体を備えることで蓄放熱材の熱応答性を高めることができる。また本願の蓄放熱材においては、蓄放熱性物質として樹脂架橋体を用いる。樹脂架橋体は、相変化温度を超えても流動性の増加が小さい。そのため、相変化温度よりも高い温度範囲における樹脂架橋体の流動性が未架橋の蓄放熱性物質と比較して低減される。そのため、マイクロカプセルなどの蓄放熱性物質の流動を阻止するための流動防止材の使用量を低減できる、又は流動性防止材を使用しなくても充分に樹脂架橋体の流動性が低減できる。そのため、マイクロカプセルの存在による蓄放熱性物質の含有比率の減少を避けることができ、結果的に単位体積あたりの蓄放熱量を大きくすることができる。
【００１４】
また金属構造体の存在によって、蓄放熱性の樹脂を単独で使用する場合と比べて蓄放熱材全体の強度を高めることができる。強度の向上により、蓄放熱性の樹脂を単独用いて形成される蓄放熱材と比較して、より厚い蓄放熱材を形成することができる。厚みを増すことにより、蓄放熱材全体の蓄放熱量を高めることができる。
【００１５】
上記結晶性の樹脂の相変化温度は０℃以上１００℃以下であるのが好ましい。これにより、実用的な多くの用途に上記蓄放熱材を提供することが容易となる。
【００１６】
上記蓄放熱材においては、金属構造体と樹脂架橋体との総質量に対する、樹脂架橋体の質量の比として表される樹脂充填率が７０質量％以上であってもよい。樹脂充填率が７０質量％以上であること、すなわち蓄放熱材料としての樹脂架橋体の割合が充分に高いことにより、樹脂架橋体の蓄放熱特性をより充分に活用することができる。
【００１７】
上記蓄放熱材において、樹脂架橋体が、電子線照射により架橋された電子線架橋体であってもよい。樹脂架橋体が電子線架橋体である場合、架橋による流動性の低減効果がより充分に発揮される。
【００１８】
上記蓄放熱材において、結晶性の樹脂は、式：−（ＣＨ２）ｎ−（ｎは１以上の整数）で表されるポリメチレン鎖を含有するポリメチレン鎖含有樹脂を含んでいてもよい。このようなポリメチレン鎖含有樹脂は、上記樹脂架橋体を形成するのに好適である。
【００１９】
上記蓄放熱材において、樹脂架橋体は、樹脂ワックスの架橋体を含んでいてもよい。樹脂ワックスの架橋体を含むことにより、実用上好適な相変化温度を達成することが容易となる。また。樹脂ワックスは未架橋の状態においては加熱により容易に融解することから、融解した状態で金属構造体の三次元網目状構造内部に充填しやすい。充填後に架橋することで、樹脂架橋体の密度を高めて、蓄放熱材の単位体積あたりの蓄放熱量を大きくしやすい点で好ましい。
【００２０】
上記蓄放熱材において、金属構造体は、銅、アルミニウム、又はニッケルから構成されてもよい。これらの金属は熱伝導率が高く上記蓄放熱材の熱応答性を高めることから、上記金属構造体を構成する金属材料として好適である。
【００２１】
上記蓄放熱材は、金属構造体の一部が蓄放熱材の表面から外部に露出した構造を有していてもよい。金属構造体は樹脂と比べて熱伝導率が高い。金属構造体の一部が蓄放熱材の表面から外部に露出することにより、その露出した部分に接触した保冷または保温の対象となる物品の熱が、露出部分を通じて蓄放熱材の内部へと伝わりやすくなるため、熱応答性が高まる。
【００２２】
上記蓄放熱材においては、蓄放熱材は蓄放熱シートであってもよい。シート状に成形することで、蓄放熱材としての使いやすさが向上し、用途を広げることができる。
【００２３】
上記蓄放熱シートは、その厚みが０．５ｍｍ超であってもよい。このように充分な厚みを有する蓄放熱シートは全体の蓄放熱量が高いため、蓄放熱特性がより充分に発揮される。
【００２４】
また本願は蓄放熱デバイスにも関する。本願の蓄放熱デバイスは、上記蓄放熱材と、上記蓄放熱材の金属構造体の一部が接触するように配置された筐体と、を備える。このような蓄放熱デバイスは、蓄放熱性能に優れ、種々の用途に使用することができる。
【００２５】
また本願は上記蓄放熱材を含む建築材にも関する。本願の建築材は、蓄放熱性能に優れ、壁材や床材などに好適に適用することができる。
【００２６】
また本願は上記蓄放熱材を含む電気製品にも関する。本願の電気製品は、蓄放熱性能に優れ、安定した動作が確保される。
【００２７】
［本願発明の実施形態の詳細］
次に、本願の蓄放熱材の一実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰り返さない。
【００２８】
［蓄放熱材の構成］
図１および図２を参照して、本実施の形態に係る蓄放熱材の構成を説明する。図１は蓄放熱材の一例を示す概略斜視図である。図２は蓄放熱材の内部構造を示す概略図である。
【００２９】
図１および図２を参照して、蓄放熱材１０は、金属構造体２０と、樹脂架橋体３０とを含む。これらの詳細について以下に説明する。
【００３０】
［金属構造体］
金属構造体２０は三次元網目状構造を有する。金属構造体２０は、例えば、発泡ウレタン等の三次元網目状構造を有する樹脂成形体をテンプレートとし、その骨格の表面に金属めっきを施し、その後、燃焼等の方法によって樹脂成形体を除去することで得ることができる。金属めっきの基材となる樹脂成形体としては発泡樹脂に限定されず、不織布状の樹脂成形体を用いることもできる。また、三次元網目状構造を有する金属構造体２０は、めっき法以外に、焼結法や鋳造法によっても製造することができる。
【００３１】
金属構造体２０は、金属率が２体積％以上、１５体積％以下であることが好ましい。金属率とは、三次元網目状構造を有する金属構造体２０のみかけの体積において金属構造体２０を構成する金属が実際に占める体積の割合のことをいう。金属構造体２０の金属率を２体積％以上とすることにより、金属構造体２０の骨格の金属量を充分に確保し、蓄放熱材１０の熱応答性を向上させることができる。また、金属構造体２０の金属率を１５体積％以下とすることにより、充分に軽量な蓄放熱材１０を低コストで得ることができる。金属構造体２０の金属率は３体積％以上がより好ましく、４体積％以上が更に好ましい。また１０体積％以下がより好ましく、８体積％以下が更に好ましい。
【００３２】
上記金属率は、様々な方法によって調整することができる。例えば、テンプレートとなる三次元網目状構造を有する樹脂成形体の平均気孔径や骨格の太さを調製することにより金属率の調整が可能である。また、めっき膜の厚さの調整により骨格の太さを調整したり、金属構造体２０のシートを作製後、シートを圧縮したりすることによっても金属率を調整することができる。
【００３３】
金属構造体２０においては、その平均気孔径が０．４５ｍｍ以上、３．２０ｍｍ以下であることが好ましい。平均気孔径が０．４５ｍｍ以上であることにより、金属構造体２０の気孔に樹脂架橋体３０を充填し易くなる。また、平均気孔径が３．２０ｍｍ以下であることにより、金属構造体２０の骨格の表面と樹脂架橋体３０との接触面積を大きくし、樹脂架橋体３０に速やかに熱を伝達させることが可能となる。金属構造体２０の平均気孔径は１．３０ｍｍ以下がより好ましく、０．９０ｍｍ以下が更に好ましい。
【００３４】
金属構造体２０の平均気孔径は、例えば次のように測定することができる。まず蓄放熱材１０を切断し、その断面の拡大顕微鏡写真を撮影する。その写真を画像解析ソフトなどを用いて画像分析し、撮影された視野範囲内上に存在する各気孔の面積をそれぞれ求める。各気孔の面積から、各気孔の円相当径を求める。気孔の面積をＳとすると、円相当径は、｛４Ｓ／π｝（πは円周率）の正の平方根として求められる。各気孔の円相当径に基づいてその平均値を求めた値を上記平均気孔径として採用することができる。
【００３５】
金属構造体２０の比表面積は２５０ｍ２／ｍ３以上、５８００ｍ２／ｍ３以下であることが好ましい。金属構造体２０の比表面積が２５０ｍ２／ｍ３以上であることにより、金属構造体２０の骨格の表面と樹脂架橋体３０との接触面積をより大きくすることができる。また、金属構造体２０の比表面積が５８００ｍ２／ｍ３以下であることにより、樹脂の充填が容易になる。金属構造体２０の比表面積は８５０ｍ２／ｍ３以上がより好ましく、１２５０ｍ２／ｍ３以上が更に好ましい。
【００３６】
金属構造体２０の比表面積は、金属構造体２０の平均気孔径ともある程度の相関がある。そのため、上記平均気孔径を変更するのと同様の方法によって、比表面積についても適宜調整することが可能である。
【００３７】
金属構造体２０の比表面積は、例えば静電容量法によって測定することができる。静電容量法とは、下記理論式に示されるように金属材料の静電容量が表面積に比例するということを利用する測定方法である。即ち、まず、試料となる金属構造体２０と同純度で表面積が既知の金属板を複数枚用意し、それぞれの静電容量を測定する。そして、「静電容量」対「面積」の検量線を作成することで、試料の表面積を検量法により求めることができる。
【００３８】
（理論式）
Ｃ＝ε×（Ａ／ｄ）
Ｃ：静電容量、ε：誘電率、ｄ：２極間の距離、Ａ：試料の表面積
【００３９】
金属構造体２０を構成する金属は特に限定されないが、良好な熱伝導性を有する金属が好ましい。良好な熱伝導性を有する金属を用いることで蓄放熱材の熱応答性を高めることができる。そのような金属の例としては、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、金、クロム、スズなどを挙げることができる。なかでも加工性や熱伝導性、コストなどを考慮して、銅、アルミニウム、又はニッケルが好ましい。
【００４０】
三次元網目状構造を有する金属構造体２０としては、例えば、住友電気工業株式会社製のアルミセルメット（Ｒ）（アルミニウム製）やニッケルセルメット（Ｒ）（ニッケル製）、銅セルメット（Ｒ）（銅製）などを好ましく用いることができる。
【００４１】
［樹脂架橋体］
樹脂架橋体３０は可逆的に相変化可能な結晶性の樹脂架橋体を含有する。可逆的に相変化可能な結晶性の樹脂架橋体とは、第１の状態と、第１の状態とは異なる第２の状態とが、吸熱または放熱により可逆的に相互に転換可能な樹脂架橋体をいう。たとえば、結晶化した状態（第１の状態に相当）の物質が吸熱することにより、非晶質の状態（第２の状態に相当）に変化し、かつ非晶質の状態の物質が放熱することにより結晶化した状態に戻るような、双方向の変化が可逆的に生じ得る樹脂架橋体をいう。このような相変化における潜熱を利用することにより、吸熱と放熱とを繰り返し行うことができる。
【００４２】
上記「可逆的に相変化可能な結晶性の樹脂架橋体」としては、結晶状態と非晶質状態との間で可逆的に変化可能なものが好ましい。例えば、結晶状に固形化した状態と軟化した状態との間で相変化可能なものが好ましい。たとえば、結晶性の固体とゲル状体との間で相変化可能な樹脂架橋体が好ましい。
【００４３】
樹脂架橋体３０は未架橋の前駆体樹脂を架橋することによって得ることができる。そのような未架橋の前駆体樹脂としては、例えば、脂肪族炭化水素、長鎖アルコール、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸エステル、脂肪酸トリグリセリド、ポリエーテル化合物等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４４】
脂肪族炭化水素としては、例えば、炭素数８〜３６の脂肪族炭化水素を用いることができる。その具体例としては、ｎ−テトラデカン（融点８℃）、ペンタデカン（融点１０℃）、ｎ−ヘキサデカン（融点１７℃）、ｎ−ヘプタデカン（融点２２℃）、ｎ−オクタデカン（融点２８℃）、ｎ−ノナデカン（融点３２℃）、イコサン（融点３６℃）、ドコサン（融点４４℃）、およびこれらの混合物で構成されるｎ−パラフィンやパラフィンワックス等が挙げられる。
【００４５】
長鎖アルコールとしては、例えば、炭素数８〜３６の長鎖アルコールを用いることができ、具体的には、カプリルアルコール（融点７℃）、ラウリルアルコール（融点２４℃）、ミリスチルアルコール（融点３８℃）、ステアリルアルコール（融点５８℃）等が挙げられる。
【００４６】
長鎖脂肪酸としては、例えば、炭素数８〜３６の長鎖脂肪酸を用いることができ、具体的には、オクタン酸（融点１７℃）、デカン酸（融点３２℃）、ドデカン酸（融点４４℃）、テトラデカン酸（融点５０℃）、オクタデカン酸（融点７０℃）、ヘキサデカン酸（融点６３℃）等の脂肪酸等が挙げられる。
【００４７】
長鎖脂肪酸エステルとしては、例えば、炭素数８〜３６の長鎖脂肪酸エステルを用いることができ、具体的には、ラウリン酸メチル（融点５℃）、ミリスチン酸メチル（融点１９℃）、パルミチン酸メチル（融点３０℃）、ステアリン酸メチル（融点３８℃）、ステアリン酸ブチル（融点２５℃）、アラキジン酸メチル（融点４５℃）等が挙げられる。
【００４８】
脂肪酸トリグリセリドとしては、例えば、ヤシ油、パーム核油等の植物油や、その精製加工品である中鎖脂肪酸トリグリセリド、長鎖脂肪酸トリグリセリド等が挙げられる。
【００４９】
ポリエーテル化合物としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールジアクリレート、エチルエチレングリコール等が挙げられる。
【００５０】
なかでも前駆体樹脂としては、式：−（ＣＨ２）ｎ−（ｎは１以上の整数）で表されるポリメチレン鎖を含有するポリメチレン鎖含有樹脂であるのが好ましい。このようなポリメチレン鎖含有樹脂は、架橋、特に電子線の照射による架橋が行いやすい点で好ましい。具体例としては、炭素数８〜３６の脂肪族炭化水素、炭素数８〜３６の長鎖アルコール、炭素数８〜３６の長鎖脂肪酸、炭素数８〜３６の長鎖脂肪酸エステルなどが挙げられる。式：−（ＣＨ２）ｎ−（ｎは１以上の整数）で表されるポリメチレン鎖を含有するポリメチレン鎖含有樹脂の架橋体は、樹脂架橋体３０として好適に使用することができる。
【００５１】
また前駆体樹脂としては樹脂ワックスも好ましく使用することができる。樹脂ワックスは取扱いやすく、かつ金属構造体２０への充填が容易に行える点で好ましい。そのような樹脂ワックスとしては、モンタン酸エステルを主成分とするモンタンワックス、パラフィンを主成分とするパラフィンワックスなどが挙げられる。またパラフィンワックスは炭素数の選択により融点の調整を行うことができることから、パラフィンワックスを選択することで使用適正温度に適した蓄放熱材を形成することができる。また相変化温度の異なる２種以上のワックスを混合することで、相変化温度を調整することも可能である。樹脂ワックスの架橋体を含む樹脂架橋体は、樹脂架橋体３０として好適に使用することができる。
【００５２】
前駆体樹脂は用途に応じて適宜変更することができる。例えば床暖房における保温用として、床暖房パネルに蓄放熱材１０を使用する場合、適温は概ね２０℃〜４０℃である。この場合、その温度範囲に相変化温度（融点）を有するポリエチレングリコール（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ、ＰＥＧ）を上記前駆体樹脂として好ましく使用することができる。またコンピュータや液晶ディスプレイパネルなどの電気製品の放熱用の場合、適正な使用範囲は概ね３５℃〜６０℃である。この場合はポリエチレンワックスなどを上記前駆体樹脂として好ましく使用することができる。
【００５３】
樹脂架橋体３０は、上記前駆体樹脂と、前駆体樹脂以外の他の添加剤とを含有する組成物を原料としてもよい。組成物中の前駆体樹脂を架橋することにより樹脂架橋体３０を形成することができる。組成物の場合、樹脂架橋体３０の割合が９０質量％以上であるのが好ましく、９５質量％以上であるのがより好ましい。
【００５４】
上記他の添加剤として、例えばトリアリルイソシアヌレート（Ｔｒｉａｌｌｙｌ  ｉｓｏｃｙａｎｕｒａｔｅ、ＴＡＩＣ）などの架橋助剤を含んでいてもよい。
【００５５】
また上記組成物は、マイクロカプセルなどの、蓄放熱性物質の流動を阻止するための流動防止材を含むこともできる。ただし、流動防止材を含むことにより相対的に蓄放熱性物質である樹脂架橋体３０の割合が減少する。蓄放熱性の低減を防ぐ観点からは流動防止材の含有量はできるだけ少ないのが好ましい。また流動防止材は全く含まなくてもよい。本実施の形態においては、流動防止材を含まずに樹脂架橋体３０を作成する。
【００５６】
上記組成物は、上述の成分の他に、顔料、骨材、可塑剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、消泡剤、発泡剤、レベリング剤、顔料分散剤、沈降防止剤、たれ防止剤、滑剤、脱水剤、艶消し剤、難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の添加剤をさらに含有することもできる。
【００５７】
樹脂架橋体３０は、金属構造体２０に上記前駆体樹脂または上記前駆体樹脂を含有する組成物を含浸させ、その後上記前駆体樹脂を架橋することにより得られる。架橋の方法は特に限定されず、例えば有機シラン化合物を架橋剤とするシラン架橋、有機過酸化物を架橋剤とする有機過酸化物架橋、電子線やγ線などの高エネルギー放射線を照射する放射線架橋、加熱による熱架橋などがある。なかでも、放射線架橋、特に電子線を上記前駆体樹脂に照射して架橋する電子線架橋が好ましい。電子線架橋は架橋前後で結晶の融解温度がほとんど変化しないことから相変化温度の調整が比較的容易である。また短時間で処理できる点からも電子線架橋が好ましい。このようにして得られる電子線架橋体は、樹脂架橋体３０として好適に使用することができる。
【００５８】
樹脂架橋体３０が架橋されているか否かの判定は、ゲル分率測定により行うことができる。ゲル分率測定は、例えば樹脂架橋体３０をキシレンなどの溶剤に投入して撹拌し、不溶分の残存量を確認することにより行う。未架橋の樹脂の場合、樹脂はほぼ完全に溶解する。これに対し、架橋された樹脂の場合は不溶分が生じる。これを利用して架橋体か未架橋体かを判別することができる。
【００５９】
樹脂架橋体３０は、蓄放熱材１０における蓄放熱性物質として機能し、相変化の間は相変化温度にて温度が一定する。樹脂架橋体３０の相変化温度は０℃以上１００℃以下であるのが好ましい。相変化温度はより好ましくは１０℃以上である。また相変化温度はより好ましくは８０℃以下である。樹脂架橋体３０の相変化温度は、未架橋の状態での前駆体樹脂の融点または凝固点を参考に、上記前駆体樹脂の種類を適宜選択することにより調整が可能である。なお、固体が相変化温度にて完全に融解して液体になる場合、相変化温度と融点とは同義である。
【００６０】
上記相変化温度は用途に応じて適宜選択される。例えば床暖房パネルに蓄放熱材１０を使用する場合、適正な使用範囲は概ね２０℃〜４０℃である。したがって、樹脂架橋体３０の相変化温度としては２０℃以上４０℃以下が好ましい。また例えばコンピュータや液晶ディスプレイパネルなどの電気製品の保冷用の場合、適正な使用範囲は概ね３５℃〜６０℃である。したがって、樹脂架橋体３０の相変化温度としては３５℃以上６０℃以下が好ましい。
【００６１】
相変化温度は、示差走査熱量計（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ、ＤＳＣ）により測定することが可能である。
【００６２】
［蓄放熱材］
次に図１および図２を参照して、本実施の形態の蓄放熱材１０の一例である蓄放熱シートを説明する。図２を参照して、蓄放熱材１０（蓄放熱シート）は金属構造体２０と、樹脂架橋体３０とを備える。樹脂架橋体３０は金属構造体２０の三次元網目状構造の内部に充填されている。樹脂架橋体３０が充填された状態においては、三次元網目状構造を有する金属構造体２０の気孔内に樹脂架橋体３０が保持される。
【００６３】
蓄放熱材１０は、例えば以下のような方法によって作成することができる。一例として、電子線架橋により樹脂架橋体３０を形成する方法を説明する。まずトレイなどの容器内に金属構造体２０を配置する。次に容器内に樹脂架橋体３０の前駆体である未架橋の前駆体樹脂（または前駆体樹脂と添加剤とを含有する組成物）を注入する。この状態において、前駆体樹脂または上記組成物は粉体やペレットなどの固形の形態である。この状態で加温して前駆体樹脂を溶融させ、金属構造体２０の気孔内に前駆体樹脂を充填する。このとき、気孔全体に前駆体樹脂が充分に行き渡るよう、必要に応じて減圧してもよい。充填後、蓄放熱性樹脂を冷却して固体状に硬化させる。前駆体樹脂が硬化した状態の金属構造体２０を容器から取り出し、蓄放熱性樹脂に電子線を照射させることで樹脂を架橋し、樹脂架橋体３０を形成する。
【００６４】
なお電子線を照射して架橋させる電子線架橋以外にシラン架橋や有機過酸化物架橋などの架橋剤を用いた化学架橋により架橋や、加熱による熱架橋を行ってもよい。
【００６５】
蓄放熱材１０においては、樹脂充填率が７０質量％以上であるのが好ましい。樹脂充填率とは、金属構造体２０と樹脂架橋体３０の総質量に対する樹脂架橋体３０の質量の比として表される値である。樹脂充填率が７０質量％以上であれば、蓄放熱特性が充分に発揮される。樹脂充填率は好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上である。
【００６６】
架橋は樹脂架橋体３０の前駆体樹脂を金属構造体２０に充填（含浸）させた後に行うのが好ましい。架橋により樹脂架橋体３０の流動性が低減することから、未架橋の状態で金属構造体２０に充填させた方が充填作業が容易であり、かつ樹脂充填率を高めることができる。また、架橋により金属構造体２０と樹脂架橋体３０との間でも絡み合いが生じ、金属構造体２０と樹脂架橋体３０とが分離しにくくなる。そのため、未架橋の前駆体樹脂を金属構造体２０に充填した後に前駆体樹脂を架橋することで相変化温度よりも高い温度範囲においても、蓄放熱性物質が分離・流出しにくくなる。
【００６７】
図２を参照して、蓄放熱材１０は、金属構造体２０の一部（露出部２０ａ，２０ｂ）が樹脂架橋体３０の表面３０Ａ，３０Ｂから外部に露出した構造を有する。金属構造体２０は樹脂架橋体３０に比べて熱伝導率が高いため、露出部２０ａ，２０ｂに接触した外部の部材の熱を蓄放熱材１０内部に迅速に伝えることができる。その結果、蓄放熱の応答性が高まる。
【００６８】
蓄放熱材１０としての蓄放熱シートの厚みは０．５ｍｍ超であるのが好ましく、０．７ｍｍ超であるのがより好ましい。シートの厚みを厚くすることで、蓄放熱シート全体としての蓄放熱特性を高めることができる。上限は特に限定されないが、上記厚みは、例えば２ｍｍ以下である。このような厚みであれば、蓄放熱シートの強度と蓄放熱のバランスが良好である。
【００６９】
厚みが０．５ｍｍ超の蓄放熱シートは、金属構造体２０と樹脂架橋体３０とを併用することにより達成される。樹脂架橋体３０のみを用いた場合、厚いシートを作るのは難しい。蓄放熱シートが金属構造体２０を内包すると、金属構造体２０による補強効果によって厚い蓄放熱シートを作成することが可能となる。
【００７０】
また蓄放熱材１０としての蓄放熱シートの厚みｔとした場合、金属構造体２０の厚みｔ２０は０．９ｔ以上であるのが好ましく、１．０ｔ以上であるのが好ましい。金属構造体２０の厚みｔ２０は０．９ｔ以上であれば、金属構造体２０を通じて充分な熱応答性を得ることができる。また図２に示すように、ｔ２０＞ｔであって、金属構造体２０の一部（露出部２０ａ，２０ｂ）が樹脂架橋体３０の表面３０Ａ，３０Ｂから外部に露出した構造を有するのが好ましい。この場合、より高い熱応答性を得ることができる。
【００７１】
蓄放熱材１０は、下記に示す蓄放熱デバイス、床材や壁材などの建築材、放熱を必要とする電気製品などの各種用途において、放熱や蓄熱を効率よく行うために用いることができる。
【００７２】
［蓄放熱デバイス］
次に、上記蓄放熱材１０を用いた蓄放熱デバイスの一実施形態について説明する。図３は蓄放熱デバイスの一例を示す概略図である。図３を参照して、蓄放熱デバイス１００は、蓄放熱材１０と、筐体４０とを備える。
【００７３】
筐体４０は、凹部を有する基部４１と、凹部の開口を閉塞する蓋部４２とを備える。基部４１と蓋部４２とが接触する位置にはパッキン４３が設けられ、固定ピン４４によって基部４１と蓋部４２とが固定される。蓄放熱材１０は基部４１の凹部に収容される。蓄放熱材１０は、それ自体でも相変化温度よりも高い温度範囲における蓄放熱性物質の流動性が充分に低減されているものの、筐体４０内に収容することにより、より確実に保型性を高め、樹脂架橋体３０の消失による蓄放熱性の低下を防止することができる。
【００７４】
上記筐体４０には、蓄放熱材１０から露出する金属構造体２０の一部が接触するように配置される。蓄放熱材１０の金属構造体２０の下部は、接触点Ｃ１において筐体４０の基部４１と接触する。また、金属構造体２０の上部は、接触点Ｃ２において筐体４０の蓋部４２と接触する。このように配置することで、筐体４０からの熱が金属構造体２０を通じて、蓄放熱性物質である樹脂架橋体３０に迅速に伝わり、充分に高い熱応答性が得られる。また筐体４０と金属構造体２０とをろう付けや半田付けなどによって固定することにより、両者の熱的な接続をより確実に行うこともできる。
【００７５】
外部からの熱を蓄放熱材１０に迅速に伝えるために、筐体４０は熱伝導性に優れるものであればよく、金属製の筐体が筐体４０として好ましい。また金属構造体２０を構成する金属と同じ金属を用いると、筐体４０と金属構造体２０との熱膨張係数が一致し、熱抵抗を下げることができる。筐体４０としては、例えば、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、銀、金、クロム、スズあるいはこれらの合金からなる筐体を用いることができる。また筐体の大きさや厚さは、調温の対象となる物品の大きさ等に応じて適宜設計することができる。
【００７６】
上記蓄放熱デバイス１００は、例えば冷却や保温などの調温を必要とする電気製品などの各種用途において好適に用いることができる。
【００７７】
［建築材］
上記蓄放熱材１０は、建築材に有用に適用することもできる。蓄放熱材１０を含む本実施の形態の建築材（床暖房構造体１１０）の一例の概略図を図４に示す。床暖房構造体１１０は第１の床材層６０、蓄放熱材（蓄放熱シート）１０、面状発熱層６２、第２の床材層６４がこの順に積層された構造を有する。
【００７８】
床材層６０，６４としては、例えば塩化ビニル、ポリオレフィン等の樹脂タイル及び樹脂シート、一枚板、合板、パーティクルボード等の木質材料、繊維質材料、磁器タイル等のセラミックス材料、大理石、御影石、テラゾー等の石材料、モルタル等のコンクリート材料、ゴムやリノリウム等の天然樹脂タイル及び天然樹脂シート等が挙げられる。また畳、カーペット、じゅうたん、フローリング材等も床材層として使用することができる。なかでも耐熱性を有する基材が好ましい。
【００７９】
床材層６０，６４の厚さは特に限定されないが、それぞれ、通常１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上１５ｍｍ以下程度であればよい。
【００８０】
面状発熱層６２は特に限定されず、公知の面状発熱体を使用することができる。例えば、ニクロム線を蛇行させて絶縁体表面に配置したもの、電気抵抗発熱体と電極を積層したもの、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ、正の温度係数）面状発熱体等が挙げられる。なかでも、電気抵抗発熱体と電極を積層したもの、およびＰＴＣ面状発熱体を好適に用いることができる。面状発熱層６２の厚みは、例えば３ｍｍ以下とすることができる。
【００８１】
上記床暖房構造体１１０はさらに他の層を含んでいてもよい。たとえば断熱層や、熱の伝導性を高めるための伝熱層をさらに含んでもよい。
【００８２】
上記積層構造を形成する方法としては、予め、第１の床材層６０、蓄放熱材１０、面状発熱層６２、第２の床材層６４からなる床暖房パネルを作製しておき、（コンクリート、モルタル、あるいはフローリングなどの）基材の上に積層する方法、基材の上に、第１の床材層６０、蓄放熱材１０、面状発熱層６２、第２の床材層６４を順に積層する方法等が挙げられる。具体的には、蓄放熱材１０に対し、第１の床材層６０、面状発熱層６２、床材層６４を公知の接着剤や接着テープ等で貼着して床暖房パネルを作製し、その床暖房パネルを基材の上に固定する方法が挙げられる。
【００８３】
このような床暖房構造体１１０は、新築やリフォーム等の種々の建築の場面において好適に使用することができる。
【００８４】
なお、本実施の形態においては、建築材として床暖房構造体１１０を例示したが、冷却や保温などの調温を必要とする他の種々の建築材に上記蓄放熱材１０を使用することができる。例えば建築物の外壁に上記蓄放熱材１０を内蔵させることで、夏は涼しく、冬は温かい建築物を提供することができる。
【００８５】
［電気製品］
上記蓄放熱材１０は、電気製品として有用に使用することもできる。蓄放熱材１０を含む本実施の形態の電気製品の例を図５に示す。なお、電気製品とは、電気を使う製品であって冷却や保温などの調温を必要とするあらゆる製品を意味する。電気製品には、電子部品や電子装置などの電子機器も含まれる。
【００８６】
図５には、ＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ８０の上に蓄放熱材１０が配置され、その上にヒートシンク７０が載置されたＩＣチップの冷却構造１２０の一例の概略図が示されている。蓄放熱材１０は、ＩＣチップ８０からの熱を吸収してヒートシンク７０とともにＩＣチップ８０の冷却を行う。このように蓄放熱材１０を発熱源であるＩＣチップ８０に接触させることで優れた冷却効果を発揮することができる。
【００８７】
また図示していないが、例えば液晶用パネルの冷却用にシート状に加工した蓄放熱材１０を使用することも可能である。上記蓄放熱材１０は大面積への加工も容易であり、液晶用パネルの大きさに合わせたシート状に加工することで、液晶用パネルに好適に使用することができる。また、自動車における電気系統の電子機器などに対しても用いることができる。このように種々の電気機器において、発熱源を速やかに冷却することが可能である。
【実施例】
【００８８】
発明の効果を確認するために以下の実験を行い、特性を評価した。なお試料の相変化温度のおよび相変化時熱量はＤＳＣにて測定した。
【００８９】
［蓄放熱性の評価］
（実施例１）
三次元網目状構造を有する金属構造体２０として、アルミニウム多孔質体である「アルミセルメット（Ｒ）」（住友電気工業株式会社製、グレード＃３、シート厚み３．５ｍｍ）を準備し、トレイ内に配置した。トレイ内にモンタン酸エステル（ＣＨ３（ＣＨ２）２６ＣＯ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）Ｈ）を主成分とするモンタンワックス（分子量４５２）（クラリアントケミカルズ株式会社のＬｉｃｏｗａｘ（Ｒ）  ＫＳＴ）を加え、減圧下で加熱しモンタンワックスを融解させることによりアルミセルメット（Ｒ）の気孔内にモンタンワックスを充填した。モンタンワックスを室温まで冷却し、固化させた。得られたアルミセルメット（Ｒ）とモンタンワックスの複合体をトレイから取り出した。電子線照射装置にてモンタンワックスに電子線を照射することにより、モンタンワックスを架橋した。このようにして、金属構造体２０と、樹脂架橋体３０とを含む蓄放熱シートＡを得た。蓄放熱シートＡにおける樹脂充填率は９０質量％であった。またＤＳＣ測定の結果、蓄放熱シートＡの相変化温度は５７．８℃、相変化時熱量は１４４Ｊ／ｇであった。
【００９０】
（実施例２）
モンタンワックスに代えて、パラフィンワックス（日本精蝋株式会社のＥＭＷ０００１）を使用する以外は実施例１と同様の方法により蓄放熱シートＢを得た。蓄放熱シートＢにおける樹脂充填率は９０質量％であった。またＤＳＣ測定の結果、蓄放熱シートＢの相変化温度は４７．５℃、相変化時熱量は１３１Ｊ／ｇであった。
【００９１】
（実施例３）
モンタンワックスに代えて、ポリエチレングリコール混合物（ポリエチレングリコール（分子量１０００、和光純薬工業株式会社製）と、ポリエチレングリコール１００質量部に対し１０質量部の架橋助剤（ＴＡＩＣ）とを含む）を使用する以外は実施例１と同様の方法により蓄放熱シートＣを得た。蓄放熱シートＣにおける樹脂充填率は７０質量％であった。またＤＳＣ測定の結果、蓄放熱シートＣの相変化温度は３８．８℃、相変化時熱量は１５３Ｊ／ｇであった。
【００９２】
（比較例１）
モンタンワックスに代えて、マイクロカプセルに蓄放熱性物質（ポリエチレングリコール）が封入された蓄熱ゲルを含有する熱硬化性樹脂を使用する以外は実施例１と同様の方法により蓄放熱シートＤを得た。蓄放熱シートＤにおける樹脂充填率は７０質量％であった。またＤＳＣ測定の結果、蓄放熱シートＤの相変化温度は３４．８℃、相変化時熱量は５８Ｊ／ｇであった。
【００９３】
実施例と比較例の結果を比較すると、比較例においては融解熱量が低く、実施例の概ね１／２以下であった。融解熱量が大きいほど蓄放熱特性が高いことから、比較例の蓄放熱シートＤに比べて実施例の蓄放熱シートＡ〜Ｃが蓄放熱特性に優れていることが分かる。比較例１の蓄放熱シートＤはマイクロカプセルに蓄放熱性物質が封入された蓄熱ゲルを蓄放熱性物質として使用し、樹脂の架橋は行われていない。この場合、マイクロカプセルの影響によって蓄放熱材の特性が充分に発揮されないものと考えられる。特にマイクロカプセルの存在によって蓄放熱性物質の充填性が低下し、また蓄放熱性物質の相対的な濃度が低下した結果、単位体積あたりの蓄放熱量が低下したことが原因の一つと考えられる。
【００９４】
［流動性評価］
（実施例４）（電子線照射架橋あり）
三次元網目状構造を有する金属構造体２０として、ニッケル多孔質体である「ニッケルセルメット（Ｒ）」（住友電気工業株式会社製、グレード＃３、シート厚み３．５ｍｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして蓄放熱シートＥを得た。
【００９５】
（実施例５）（電子線照射架橋あり＋架橋助剤）
モンタンワックスとともに架橋助剤（ＴＡＩＣ）を含有する組成物を用いた以外は実施例４と同様にして蓄放熱シートＦを得た。
【００９６】
（比較例２）
電子線の照射による架橋を省略した以外は実施例４と同様にして蓄放熱シートＧを得た。
【００９７】
上記実施例４で得られた蓄放熱シートＥ（電子線照射架橋あり）と、上記実施例５で得られた蓄放熱シートＦ（電子線照射架橋あり＋架橋助剤）と、上記比較例２で得られた蓄放熱シートＧ（架橋なし）のそれぞれを１００℃のオーブン中で１５分間加熱した。架橋していない蓄放熱シートＧはニッケルセルメット（Ｒ）から未架橋の樹脂が溶け出しており、金属構造体と樹脂成分の分離が見られた。これに対し蓄放熱シートＥと蓄放熱シートＦにおいては、相変化温度より高い温度に加熱したにも関わらずいずれも樹脂架橋体３０は金属構造体２０に担持された状態であった。このように、蓄放熱性物質として樹脂架橋体３０を採用することにより、相変化温度よりも高い温度範囲における蓄放熱性物質の流動性が低減された蓄放熱材１０が得られた。
【００９８】
上述のように、本願の蓄放熱材１０によれば、単位体積あたりの蓄放熱量が大きい蓄放熱材１０を得ることができる。また金属構造体２０を含むことで熱応答性が良好な蓄放熱材１０を得ることができる。さらに樹脂架橋体３０を含むことで、相変化温度よりも高い温度範囲における蓄放熱性物質の流動性が低減された蓄放熱材を提供することができる。
【００９９】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本願の蓄放熱材は、冷却や保温などの調温が必要とされる建築材や電気製品などの分野において、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  蓄放熱材
２０  金属構造体
２０ａ，２０ｂ  露出部
３０  樹脂架橋体
３０Ａ，３０Ｂ  表面
４０  筐体
４１  基部
４２  蓋部
４３  パッキン
４４  固定ピン
６０  床材層
６２  面状発熱層
６４  床材層
７０  ヒートシンク
８０  ＩＣチップ
１００  蓄放熱デバイス
１１０  床暖房構造体
１２０  冷却構造
【図１】
2019116542.tif 000003
【図２】
2019116542.tif 000004
【図３】
2019116542.tif 000005
【図４】
2019116542.tif 000006
【図５】
2019116542.tif 000007