(57)【要約】      （修正有）【課題】様々な形状の蓄熱構造物を成形することができる、基材樹脂中に蓄熱材を含有する樹脂ペレット及び該蓄熱材含有樹脂ペレットを蓄熱材カプセルの破損なく製造できるペレットの製造方法を提供する。【解決手段】基材樹脂と、基材樹脂中に均一に分散したカプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材とからなり、蓄熱材の含有量が２０〜７０体積％蓄熱材含有樹脂ペレット。基材樹脂と、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材とを混合し、成形して蓄熱材含有樹脂ペレットを製造する方法であって、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材を蓄熱物質の相転移温度以上に加温して加温済蓄熱材２１０を準備する加温工程と、軟化状態の基材樹脂２１０を押出成形機に投入する工程と、加温済蓄熱材を押出成形機にサイドフィードして、軟化状態の基材樹脂と混合する工程と、を含む蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材樹脂と、
前記基材樹脂中に均一に分散した、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材とからなり、
前記蓄熱材の含有量が２０〜７０体積％であることを特徴とする蓄熱材含有樹脂ペレット。
【請求項２】
１６０℃で測定したＭＦＲが１９．０ｇ以下／１０ｍｉｎであり、かつ、１８０℃で測定したＭＦＲが３３．０ｇ以下／１０ｍｉｎである請求項１に記載の蓄熱材含有樹脂ペレット。
【請求項３】
基材樹脂と、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材とを混合し、成形して蓄熱材含有樹脂ペレットを製造する方法であって、
カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材を蓄熱物質の相転移温度以上に加温して加温済蓄熱材を準備する加温工程と、
軟化状態の基材樹脂を押出成形機に投入する工程と、
前記加温済蓄熱材を押出成形機にサイドフィードして、軟化状態の前記基材樹脂と混合する工程と、を含むことを特徴とする蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法。
【請求項４】
前記加温工程の前に、前記蓄熱材に含まれる水分量を減少させる乾燥工程を行う請求項３に記載の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法。
【請求項５】
前記乾燥工程では、５０〜８０℃で１〜５時間の乾燥を行う請求項４に記載の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱材含有樹脂ペレット及び蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギーの有効利用の観点から、熱エネルギーを蓄熱し、必要に応じて放出することのできる蓄熱材料が望まれている。
例えば、特許文献１には、セラミックからなる多孔質部材で構成され、内部に流入する気体から熱と湿気を吸入しながら所定温度まで蓄熱する蓄熱構造物が開示されている。
特許文献２には、相変化材料を含有する複数個のマイクロカプセルを分散用高分子材料と混合する工程を含む、高分子複合体の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１３４６３号公報
【特許文献２】特表２００８−５３３２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の蓄熱構造物は、セラミックからなる多孔質部材であり、熱交換の時間が長くなるほど、蓄熱構造物の熱交換機能が低下していくという課題があった。また、この蓄熱構造物は、セラミックからなる多孔質部材で構成されているので材料の密度が小さく、蓄熱構造物の単位体積当たりの熱容量が小さいという問題があった。
【０００５】
本発明者らは、セラミックからなる蓄熱構造物に代えて、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材の特性を検討した。上記蓄熱材は、熱交換の際の温度で相転移する蓄熱物質をカプセル内に封入したものであり、相転移に伴う潜熱として熱を放出又は吸収することから、蓄熱材として使用することができると予想される。
【０００６】
上記蓄熱材は、カプセル内に蓄熱材料が封入されている粒子状（粉末状）の材料であり、そのままでは構造材料として使用することが難しいので、蓄熱構造物の基材となる基材樹脂と混合して成形することにより蓄熱構造物として使用することができると考えた。
一般的に樹脂を用いて構造物を成形する際には、樹脂ペレットを用いて射出成形できることが好ましい。そのため、基材樹脂中に蓄熱材を含有する樹脂ペレットを用いることによって様々な形状の蓄熱構造物を成形することができるものと考えられた。
【０００７】
本発明者らは、特許文献２を参考にし、基材樹脂と蓄熱材を混合して、一般的な作製方法により樹脂ペレットを作製することを試みた。
具体的には、基材樹脂と蓄熱材を混合して押出成形機に投入し、押出成形機内で撹拌混合した後に溶融させ、溶融樹脂を押し出してストランドを作製し、ストランドを水中に通した後に切断してペレット化する方法を試みた。
上記方法によりペレット化すると、樹脂ペレット作製時にストランドを水中に通した際に、水の表面に油状の膜の発生が見られた。このことから、樹脂ペレットの製造過程において蓄熱材のカプセルに破れが発生し、蓄熱物質がカプセル外に漏れてしまったことが推定された。この結果から、一般的な樹脂ペレット作製方法をそのまま適用しただけでは蓄熱材を含有する樹脂ペレットを作製することができないことが判明した。
また、樹脂ペレットの蓄熱量を測定してみると、配合した蓄熱材の量から予想される蓄熱量よりも低く、蓄熱特性が予想を下回る結果となった。特に、蓄熱材の含有量を増やすと、樹脂ペレット内において蓄熱材の凝集等が発生し、蓄熱材が基材樹脂中に不均一に分布したものとなっていた。この蓄熱材が不均一に分布した樹脂ペレットを使用して蓄熱構造物を作製すると、蓄熱構造物内にペレット間の境界が残ってしまい、蓄熱構造物の割れや欠け等の不具合が発生してしまった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、基材樹脂中に蓄熱材を含有する樹脂ペレット及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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットは、
基材樹脂と、
上記基材樹脂中に均一に分散した、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材とからなり、
上記蓄熱材の含有量が２０〜７０体積％であることを特徴とする。
【００１０】
本発明者らは、詳しくは後述するが、蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法について詳細に検討し、基材樹脂中に含有させる蓄熱材の含有量を２０〜７０体積％としても、ペレット内において蓄熱材が基材樹脂中に均一に分散した樹脂ペレットを得られた。そして、このような樹脂ペレットを使用して射出成形等で蓄熱構造物を作製すると、ペレットとしての濡れ広がり性がよく、固化後の蓄熱構造物にはペレット間の境界が生じないことを確認した。
また、このペレットには蓄熱材中のカプセルに破れがなく、２０〜７０体積％の蓄熱材が含まれているため、配合した蓄熱材の量に対応した蓄熱量を有するペレットである。このペレットにより蓄熱構造物を製造することができる。
【００１１】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットにおいては、１６０℃で測定したＭＦＲが１９．０ｇ以下／１０ｍｉｎであり、かつ、１８０℃で測定したＭＦＲが３３．０ｇ以下／１０ｍｉｎであることが好ましい。
【００１２】
ＭＦＲ（メルトフローレート）は、ペレットに不具合（蓄熱材を構成するカプセルが破れて蓄熱物質が基材樹脂中に漏れ出る等）があると大きくなる傾向にある。ＭＦＲが上記の範囲であるということは、ペレットに不具合が生じていないことを意味しており、蓄熱材が蓄熱特性を充分に発揮できる形態で含有されている蓄熱材含有樹脂ペレットとなる。
ＭＦＲの測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０（１９９９）に準拠し、株式会社東洋精機製作所製のメルトインデクサー  Ｆ−Ｗ０１(ダイ径φ２ｍｍ)等の測定装置により、行うことができる。
【００１３】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法は、
基材樹脂と、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材とを混合し、成形して蓄熱材含有樹脂ペレットを製造する方法であって、
カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材を蓄熱物質の相転移温度以上に加温して加温済蓄熱材を準備する加温工程と、
軟化状態の基材樹脂を押出成形機に投入する工程と、
上記加温済蓄熱材を押出成形機にサイドフィードして、軟化状態の上記基材樹脂と混合する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明者らは、蓄熱材のカプセルが破れることを防止する検討を行った。
まず、基材樹脂が固体（硬い状態）で蓄熱材と混合されると蓄熱材のカプセルが破れると予想し、この対策として基材樹脂を加温し、軟化状態の基材樹脂を押出成形機に投入することとした。
しかし、軟化状態の基材樹脂を押出成形機に投入し、そこに蓄熱材を混合した場合でもカプセルが破れることが確認された。この理由につき考察したところ、混合中に、蓄熱材が基材樹脂の熱を吸熱してしまうことによって軟化状態の基材樹脂の温度が下がることで基材樹脂が再固化してしまい、混合中に蓄熱材のカプセルが破れるものと推測した。
【００１５】
この問題に対する対策として、本発明者らが種々検討した結果、蓄熱材を加温して加温済み蓄熱材とすることを試みた。このとき、蓄熱材を加温する温度は、蓄熱物質の相転移温度以上とすることとした。この加温済蓄熱材を軟化状態の基材樹脂と混合することで、蓄熱材が基材樹脂からの熱を吸熱しにくくなり、基材樹脂の再固化が防止されることが判明した。そして、加温済蓄熱材と軟化状態の基材樹脂を混合して押出成形を行うことによって、蓄熱材のカプセルの破れを防止して蓄熱材含有樹脂ペレットを製造することができた。
この方法であると、基材樹脂から蓄熱材への吸熱が生じにくくなり、基材樹脂の温度が下がらないので基材樹脂の再固化が防止される。なお、具体的な方法として、軟化状態の基材樹脂を押出成形機に投入しておくとともに、別途蓄熱物質の相転移温度以上に加温した加温済蓄熱材を準備し、加温済蓄熱材をサイドフィードにより押出成形機に投入して軟化状態の基材樹脂と加温済蓄熱材との混合を行うことがよいことが分かった。
【００１６】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法においては、上記加温工程の前に、上記蓄熱材に含まれる水分量を減少させる乾燥工程を行うことが好ましい。
【００１７】
本発明者らが蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法についてさらに検討したところ、押出成形機のベントポートから樹脂が盛り上がるベントアップという不具合が発生することがあった。この原因について検討したところ、蓄熱材が吸湿している場合、ベントアップが発生しやすいということが判明した。特に夏場の高温多湿条件下において蓄熱材の吸湿が生じやすくなる。そこで、加温工程の前に蓄熱材に含まれる水分量を減少させる乾燥工程を行うことで、ベントアップを防止して蓄熱材含有樹脂ペレットをより確実に製造できることが分かった。
【００１８】
また、本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法において、上記乾燥工程では、５０〜８０℃で１〜５時間の乾燥を行うことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（ａ）は、蓄熱材含有樹脂ペレットの断面の顕微鏡写真であり、蓄熱材が基材樹脂中に均一に分散している場合の一例を示す写真であり、図１（ｂ）は、蓄熱材含有樹脂ペレットの断面の顕微鏡写真であり、蓄熱材が基材樹脂中に均一に分散されていない場合の一例を示す写真である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の樹脂ペレットを用いて製造される蓄熱構造物の一例を模式的に示す斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法における押出成形の様子の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、ベントアップについて模式的に示す、ベントポート付近の拡大図である。
【００２０】
（発明の詳細な説明）
以下、本発明の蓄熱材含有樹脂ペレット及び蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
【００２１】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットは、基材樹脂と、上記基材樹脂中に均一に分散した、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材とからなり、上記蓄熱材の含有量が２０〜７０体積％であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットにおいては、蓄熱材含有樹脂ペレット中の蓄熱材の含有量が２０〜７０体積％である。蓄熱材の含有量は３０〜６５体積％であることがより好ましい。
体積の基準は、蓄熱物質の融点における、蓄熱材（固体）の体積と、蓄熱材含有樹脂ペレットの体積とである。
蓄熱材の含有量が２０体積％以上であると、蓄熱物質の量が充分な量となり、蓄熱構造物の熱交換効率が向上する。蓄熱材の含有量が７０体積％以下であると、基材樹脂の割合が高くなり、蓄熱構造物の強度が充分に高くなる。
【００２３】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットにおいては、蓄熱材が基材樹脂中に均一に分散している。
蓄熱材含有樹脂ペレットの断面を顕微鏡観察して、カプセル状の蓄熱材がペレットの端まで充填されている場合、蓄熱材が基材樹脂中に均一に分散しているといえる。
蓄熱材が基材樹脂中に均一に分散されていない場合、ペレットの端の部分でカプセルが変形し、ペレットの端の部分でカプセルが破れてカプセルから蓄熱物質が流出して黒い色になっていることがある。
図１（ａ）は、蓄熱材含有樹脂ペレットの断面の顕微鏡写真であり、蓄熱材が基材樹脂中に均一に分散している場合の一例を示す写真であり、図１（ｂ）は、蓄熱材含有樹脂ペレットの断面の顕微鏡写真であり、蓄熱材が基材樹脂中に均一に分散されていない場合の一例を示す写真である。
【００２４】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットにおいては、１６０℃で測定したＭＦＲが１９．０ｇ以下／１０ｍｉｎであり、かつ、１８０℃で測定したＭＦＲが３３．０ｇ以下／１０ｍｉｎであることが好ましい。
ＭＦＲは、ペレットに不具合（蓄熱材を構成するカプセルが破れて蓄熱物質が基材樹脂中に漏れ出る等）があると大きくなる傾向にある。ＭＦＲが上記の範囲であるということは、ペレットに不具合が生じていないことを意味しており、蓄熱材が蓄熱特性を充分に発揮できる形態で含有されている蓄熱材含有樹脂ペレットとなる。
【００２５】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットにおける基材樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及び紫外線硬化樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。また、樹脂ペレットは射出成形に適した樹脂ペレットであることが好ましく、その観点からは基材樹脂が熱可塑性樹脂であることがより好ましい。
【００２６】
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体（オレフィン系エラストマーともいう）、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエーテルケトン、ポリスルホン、フッ素樹脂、ポリアミドイミド、アクリル樹脂等が挙げられる。
紫外線硬化樹脂としては、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらのなかでは、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、オレフィン系エラストマー、ポリアミド及びアクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種が望ましい。これらの樹脂は、射出成形に適しており、成形品が必要な機械的強度を充分に備えているので、基材樹脂として特に好適に用いることができる。
【００２７】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットにおいて、蓄熱材は、カプセル内に蓄熱物質が封入されてなる。蓄熱物質がカプセル内に封入されてなるので、蓄熱物質が相転移したとしても、蓄熱物質がカプセル外に漏れ出ることがない。そのため、本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットを用いて製造した蓄熱構造物は、熱交換に繰り返し用いることができる。
【００２８】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットにおける蓄熱材のカプセルの構成材料は、特に限定されないが、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド及びポリアクリルアミドからなる群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂、オレフィン系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー又は金属で構成されていることが好ましく、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド及びポリアクリルアミドからなる群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂であることがより好ましい。
また、シリカ等の無機材料を用いてもよい。
各カプセルがこれらの材料で構成されていると、熱交換の際に、熱によりカプセルが破れることを防止することができる。
【００２９】
カプセルは、カプセルの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する第１フィラーをさらに含んでいてもよい。カプセルがこのような熱伝導率を有する第１フィラーを含むと、蓄熱物質へ熱を伝えやすくなる。すなわち、蓄熱物質への伝熱速度又は蓄熱物質からの伝熱速度を向上させることができる。従って、効率よく熱交換をすることができる。
【００３０】
第１フィラーの含有量は、カプセル全体の重量に対して１０〜３０重量％であることが好ましい。第１フィラーの含有量が上記範囲内であると、カプセルの強度を損なうことなく、熱伝導率を向上させることができる。なお、第１フィラーの含有量のベースとなるカプセル全体の重量には、内包する蓄熱物質の重量を含まない。
第１フィラーとしては、特に限定されないが、例えば、ガラス、シリカ、ワラストナイト、水酸化アルミニウム、カオリン、酸化チタン、アルミナ、マイカ、タルク、炭素、チタン酸カリウム等から構成される無機フィラー、及び、銅等から構成される金属フィラー等を用いることができる。上記フィラーは、粒子状、繊維状、ウィスカ状であってもよい。
また、金属フィラーは、無機フィラーや樹脂粒子の表面に金属メッキを施したものであってもよい。カプセルの熱伝導率を向上させる観点から、ガラス繊維及び炭素繊維が望ましい。
【００３１】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットにおける蓄熱材の蓄熱物質は、パラフィン、硫酸ナトリウム水和物、酢酸ナトリウム水和物、塩化カルシウム水和物、エリスリトール及びチオ硫酸ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが望ましい。
これらの物質は、容易に融点を制御することができるので蓄熱物質として好適に用いることができる。これらの中では、用途や使用に対しての設計の自由度が高くなるので、パラフィンを用いることが望ましい。
【００３２】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットにおける蓄熱材としては、三菱製紙株式会社製の商品名：サーモメモリー、三木理研株式会社製の蓄熱用マイクロカプセル、及び、ＪＳＲ株式会社製の商品名：ＣＡＬＧＲＩＰ等の市販されているものを用いることができる。
【００３３】
また、相転移温度の異なる２種類以上の蓄熱物質を併用してもよい。相転移温度の異なる２種類以上の蓄熱物質は、同一のカプセル内に封入されていてもよく、蓄熱物質ごとに別のカプセル内に封入されていてもよい
【００３４】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットにおける蓄熱材の平均粒子径は、１０〜６０００μｍであることが好ましく、２０〜２００μｍであることがより好ましい。
蓄熱材の平均粒子径が１０μｍ以上であると、蓄熱材に封入される蓄熱物質の量が充分な量となり、蓄熱材の量に対する、蓄熱構造物の熱交換効率が充分に高くなる。
蓄熱材の平均粒子径が６０００μｍ以下であると、蓄熱材の表面積が充分に大きくなり、蓄熱物質への伝熱速度又は蓄熱物質からの伝熱速度が充分に速くなる。その結果、熱交換効率が向上する。
【００３５】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットにおいて、蓄熱物質の融点は、１０〜１２０℃であることが好ましく、０〜７０℃であることがより好ましい。
また、蓄熱物質の相転移において、液体から固体への変化、又は、固体から液体への変化は体積の変化が少ないので制御しやすい。
【００３６】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットは、基材樹脂の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する第２フィラーをさらに含んでいてもよい。樹脂ペレットがこのような熱伝導率を有する第２フィラーを含むと、基材樹脂と蓄熱材との間の伝熱速度を向上させることができる。また、蓄熱材には蓄熱物質が含まれているので、結果的に、蓄熱物質への伝熱速度又は蓄熱物質からの伝熱速度を向上させることもできる。従って、効率よく熱交換をすることができる。
第２フィラーの含有量は、蓄熱材含有樹脂ペレットの重量に対して１０〜３０重量％であることが望ましい。
第２フィラーとしては、特に限定されないが、例えば、ガラス、シリカ、ワラストナイト、水酸化アルミニウム、カオリン、酸化チタン、アルミナ、マイカ、タルク、炭素、チタン酸カリウム等から構成される無機フィラー、及び、銅等から構成される金属フィラー等を用いることができる。上記フィラーは、粒子状、繊維状、ウィスカ状であってもよい。
また、金属フィラーは、無機フィラーや樹脂粒子の表面に金属メッキを施したものであってもよい。蓄熱構造物の熱伝導率を向上させる観点から、ガラス繊維及び炭素繊維が望ましい。
【００３７】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットは、相溶材をさらに含んでいてもよい。
相溶材としてはポリプロピレン樹脂をベースとして一部を無水マレイン酸でグラフト化したものを使用することができる。
【００３８】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットの形状は特に限定されるものではなく、その大きさも特に限定されるものではない。通常の樹脂の射出成形に用いられる樹脂ペレットの形状、大きさとすることで通常の樹脂の射出成形に使用する射出成形装置を使用して蓄熱構造物を製造することができる。
例えば、高さ０．０１〜１００ｍｍ、直径０．０１〜５０ｍｍの円柱状のペレットとすることが好ましい。
【００３９】
本発明の樹脂ペレットを用いて製造される蓄熱構造物の形状は特に限定されるものではなく、射出成形により成形することができる形状であることが好ましい。
例えば、流体が流通する流路を有する蓄熱構造物とすることが好ましく、この流路に流体を流通させることによって、流体と蓄熱構造物の間で熱交換を行うことができる。
流体としては、特に限定されず、液体であっても気体であっても良いが、気体であることが好ましい。また、流体としては、空気であることがより好ましい。
【００４０】
蓄熱構造物は、複数の流路を有していることが好ましい。
蓄熱構造物が複数の流路を有すると、流体と、蓄熱構造物との接触度合いを増加させることができる。流体と構造物との熱交換効率はこれらの接触度合いの大きさに依存するので、蓄熱構造物が複数の流路を有すると、効率よく熱交換をすることができる。
【００４１】
蓄熱構造物の形状は、複数の流路が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム形状であることが好ましい。
蓄熱構造物の形状がハニカム形状であると、流路の形状の組み合わせにより用途及び使用の自由度が上がる。また、蓄熱構造物の強度を充分に強くすることができる。さらに、流体と蓄熱構造物との接触度合いを増加させることができる。
【００４２】
ハニカム形状の蓄熱構造物では、隔壁の厚さは、特に限定されないが、５０〜５０００μｍであることが望ましく、５００〜３０００μｍであることがより望ましい。
隔壁の厚さが、５０μｍ以上であると、隔壁が充分に厚いので、蓄熱構造物の強度が充分に強くなる。また、隔壁に含まれる蓄熱材を充分な量とすることができるので、熱交換効率が向上する。
隔壁の厚さが、５０００μｍ以下であると、流体と蓄熱構造物との接触度合いを充分に大きくすることができる。また、隔壁の内部まで熱が伝わりやすくなる。そのため、熱交換効率が向上する。
【００４３】
ハニカム形状の蓄熱構造物では、流路の密度は、特に限定されないが、蓄熱構造物の長手方向に垂直な断面において、１０〜１０００個／平方インチであることが望ましく、３０〜８００個／平方インチであることがより望ましい。
流路の密度が、１０個／平方インチ以上であると、流体と蓄熱構造物との接触度合いが大きくなる。そのため、熱交換効率が向上する。
流路の密度が、１０００個／平方インチ以下であると、隔壁が充分な厚さとなり、蓄熱構造物が充分な強度となる。
【００４４】
また、ハニカム形状の蓄熱構造物では、その長手方向に垂直な断面において、流路の形状は、特に限定されず、例えば、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形であってもよい。
【００４５】
本発明の樹脂ペレットを用いて製造される蓄熱構造物の一例について図面を参照しながら説明する。
図２（ａ）は、本発明の樹脂ペレットを用いて製造される蓄熱構造物の一例を模式的に示す斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す蓄熱構造物１は、流体Ｆとの熱交換に用いる構造物である。
蓄熱構造物１を形成する部材１０は、蓄熱材と基材樹脂とからなる。
蓄熱構造物１は、流体Ｆが流入する複数の流入口２１と、流入口２１から流入した流体Ｆが通過する複数の流路２２と、流路２２を通過した流体Ｆが流出する複数の流出口２３とを有しており、蓄熱構造物１の形状は、複数の流路２２が隔壁２４を隔てて長手方向に並設されたハニカム形状である。なお、流体Ｆの流れは、図２（ｂ）中に矢印で示す。
【００４６】
以下、本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法について説明する。
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法は、
基材樹脂と、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材とを混合し、成形して蓄熱材含有樹脂ペレットを製造する方法であって、
カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材を蓄熱物質の相転移温度以上に加温して加温済蓄熱材を準備する加温工程と、
軟化状態の基材樹脂を押出成形機に投入する工程と、
上記加温済蓄熱材を押出成形機にサイドフィードして、軟化状態の上記基材樹脂と混合する工程と、を含むことを特徴とする。
【００４７】
（乾燥工程）
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法では、後述する加温工程の前に、蓄熱材に含まれる水分量を減少させる乾燥工程を行うことが好ましい。
蓄熱材に含まれる水分量を減少させておくと、押出成形機のベントポートからのベントアップを防止することができる。
乾燥工程では、５０〜８０℃で１〜５時間の乾燥を行うことが好ましい。
また、蓄熱材に含まれる吸湿率が５％以下となるように乾燥を行うことが好ましい。
【００４８】
（加温工程）
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法では、蓄熱材を予め蓄熱物質の相転移温度以上に加温する。相転移温度以上に加温して、カプセル内の蓄熱物質が高温の相に相転移（通常は固体から液体への相転移）した蓄熱材を加温済蓄熱材と呼ぶ。
加温工程における加温温度は、蓄熱物質の相転移以上であればよいが、相転移を確実にさせるためには相転移温度よりも５〜４０℃高い温度での加温を行うことが好ましい。事前に蓄熱材に対して乾燥工程を行う場合には、加温工程における加温温度は乾燥温度よりも高い温度で行うことが好ましい。
例えば、相転移温度４０℃の蓄熱物質を含む蓄熱材の場合、４０℃以上で加温することが好ましく、さらに、４５〜８０℃で加温することがさらに好ましい。
また、加温時間はその加温温度で相転移が確実に生じる時間であれば特に限定されるものではないが、１〜１２時間とすることが好ましい。
【００４９】
（押出成形機投入工程）
押出成形機投入工程では、軟化状態の基材樹脂を押出成形機に投入する。
この工程では、基材樹脂を軟化させてから押出成形機に投入してもよく、押出成形機のシリンダー温度を押出成形機の上流部分で基材樹脂の軟化点以上にしておき、押出成形機内で基材樹脂を軟化させてもよい。どちらの場合も「軟化状態の基材樹脂を押出成形機に投入する」ことに含まれる。ただし、加温済蓄熱材を押出成形機にサイドフィードする部分において、押出成形機内では基材樹脂が軟化しているようにする。
加温済蓄熱材がサイドフィードされる時点で基材樹脂が軟化していると、混合により蓄熱材のカプセルが破れることが防止される。
基材樹脂の軟化点としては環球法で測定される値を使用することができ、ポリプロピレン樹脂の場合は１３５〜１５０℃である。
【００５０】
（加温済蓄熱材混合工程）
続いて、加温済蓄熱材を押出成形機にサイドフィードして、軟化状態の基材樹脂と混合する。
サイドフィードとは、加温済蓄熱材を供給するフィーダーを、基材樹脂を供給するフィーダーとは別に設置して、押出成形機内で予め混練させておいた基材樹脂に対して投入する方法である。
加温済蓄熱材のサイドフィードには、公知のサイドフィーダーを使用することができる。
この際、加温済蓄熱材の温度が低下しないようにサイドフィーダーに対して断熱材等を使用して断熱性を確保しておくことが好ましい。
【００５１】
上記方法により軟化状態の基材樹脂と加温済蓄熱材を混合し、押出成形機のダイからストランドを押出し、切断することによってペレット化して、蓄熱材含有樹脂ペレットを製造することができる。押出成形の条件、ストランドの切断の条件等は特に限定されるものではない。
【００５２】
本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法についてさらに詳述する。
図３は、本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法における押出成形の様子の一例を模式的に示す断面図である。
押出成形機１００は、シリンダー１１０、スクリュー１２０、サイドフィーダー１３０、ベントポート１４０及びダイ１５０を備えている。基材樹脂２００は図示しないメインフィーダーから押出成形機１００に投入される。基材樹脂２００は軟化させてから押出成形機１００に投入されてもよく、押出成形機１００にヒーター（図示せず）を設置しておきシリンダー１１０の温度を再度フィーダー１３０よりも上流側において基材樹脂の軟化温度以上にしておくことにより基材樹脂２００を軟化させるようにしてもよい。
加温済蓄熱材２１０はサイドフィーダー１３０から押出成形機１００に投入され、軟化状態の基材樹脂と混合されて、蓄熱材含有樹脂２２０となる。
蓄熱材含有樹脂２２０は、スクリュー１２０のせん断力により混合され、ダイ１５０からストランド２３０として押し出される。その際、蓄熱材含有樹脂２２０から発生したガスを抜くためのベントポート１４０がダイ１５０よりも少し上流側に設けられている。
ここで、蓄熱材を加温して加温済蓄熱材２１０とする前に予め乾燥しておくと、ベントポート１４０においてベントアップが生じることが防止される。
なお、図４は、ベントアップについて模式的に示す、ベントポート付近の拡大図である。
ベントポート１４０ではシリンダー１１０内を流れる蓄熱材含有樹脂２２０に含まれるガスのガス抜きが行われるが、蓄熱材含有樹脂２２０に水分がほとんど含まれておらず、発生するガスがほとんどない場合には蓄熱材含有樹脂２２０はベントポートにおいてほとんど盛り上がることはないが、蓄熱材含有樹脂２２０に水分２４０が多く含まれる場合、シリンダー１１０内での加熱により水分２４０の蒸気化、膨脹、突沸が生じて蓄熱材含有樹脂２２０が膨脹してベントアップが生じるものと思われる。
【００５３】
以下に、本発明の蓄熱材含有樹脂ペレット及び蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法について説明する。
（１）本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットは、基材樹脂と、基材樹脂中に均一に分散した、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材とからなり、蓄熱材の含有量が２０〜７０体積％である。
このような蓄熱材含有樹脂ペレットは、ペレットの濡れ広がり性がよく、固化後の蓄熱構造物にはペレット間の境界が生じることがない。
また、このペレットには蓄熱材中のカプセルに破れが発生することなく、２０〜７０体積％の蓄熱材が含まれているため、配合した蓄熱材の量に対応した、蓄熱量の多い蓄熱構造物を製造するためのペレットとして使用することができる。
【００５４】
（２）本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法では、カプセル内に蓄熱物質が封入された蓄熱材を蓄熱物質の相転移温度以上に加温して加温済蓄熱材を準備する加温工程と、軟化状態の基材樹脂を押出成形機に投入する工程と、加温済蓄熱材を押出成形機にサイドフィードして、軟化状態の基材樹脂と混合する工程とを行う。
上記方法により、加温済蓄熱材と軟化状態の基材樹脂を混合して押出成形を行うことによって、カプセルの破れを防止して蓄熱材含有樹脂ペレットを製造することができる。
【００５５】
（３）本発明の蓄熱材含有樹脂ペレットの製造方法では、加温工程の前に、蓄熱材に含まれる水分量を減少させる乾燥工程を行うことが好ましい。
加温工程の前に蓄熱材に含まれる水分量を減少させる乾燥工程を行うことで、ベントアップを防止して蓄熱材含有樹脂ペレットをより確実に製造できる。
【００５６】
（実施例）
以下、本発明を具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【００５７】
（実施例１）
（乾燥工程及び加温工程）
蓄熱材として、相転移温度２７℃のパラフィンを蓄熱物質として蓄熱材中に８０重量％含有するカプセル状蓄熱材を準備した。
続いて、相転移温度である２７℃よりも高い温度である６０℃で一晩（１２時間）、熱風乾燥機中で加温して、加温済蓄熱材とした。
【００５８】
（押出成形機投入工程）
基材樹脂として軟化点が１３５〜１５０℃であるポリプロピレン樹脂を準備し、押出成形機内のシリンダー温度を軟化点以上（但し１６０℃以下）として、押出成形機内で基材樹脂を軟化させた。
【００５９】
（加温済蓄熱材混合工程）
軟化状態の基材樹脂を押出成形機内に流しつつ、サイドフィーダーから加温済蓄熱材を投入した。投入時の加温済蓄熱材の温度は３２℃であり、相転移済の状態を維持していることを確認した。
なお、基材樹脂１６．３５ｋｇに対して蓄熱材を３３．６５ｋｇ混合しており、この混合比は体積割合が基材樹脂：蓄熱材＝５０：５０となる割合である。
このようにして混合した蓄熱材含有樹脂をダイから押し出してストランド化し、ストランドを切断することによってペレット化して、蓄熱材含有樹脂ペレットを製造した。
この際、ベントアップが発生して、４本作製したストランドのうちの１本にストランド切れが発生したが、蓄熱材含有樹脂ペレットを製造することは可能であった。
【００６０】
（実施例２）
（乾燥工程）
蓄熱材として、相転移温度３９℃のパラフィンを蓄熱物質として蓄熱材中に８０重量％含有するカプセル状蓄熱材を準備した。この蓄熱材を７０℃、２時間乾燥した。
以後の工程は実施例１と同様にして蓄熱材含有樹脂ペレットを製造した。
なお、サイドフィーダーから加温済蓄熱材を投入した際の加温済蓄熱材の温度は４１℃であり、相転移済の状態を維持していることを確認した。
本実施例ではベントアップが発生せず、ストランド切れが発生することなく、蓄熱材含有樹脂ペレットを製造することができた。
【００６１】
（比較例１）
実施例１と同じ基材樹脂及び蓄熱材を混合してメインフィーダーから同時に押出成形機内に投入し、押出成形を行って蓄熱材含有樹脂ペレットを製造した。蓄熱材について乾燥工程、加温工程は行っていない。
【００６２】
（比較例２）
実施例１と同じ基材樹脂及び蓄熱材を使用し、基材樹脂については実施例１と同様に押出成形機内で軟化させた。蓄熱材は乾燥工程、加温工程を行うことなくサイドフィーダーから押出成形機内に投入して軟化状態の基材樹脂と混合し、押出成形を行って蓄熱材含有樹脂ペレットを製造した。
【００６３】
（ＭＦＲの測定）
各実施例及び比較例で製造した蓄熱材含有樹脂ペレットにつき、株式会社東洋精機製作所製のメルトインデクサー  Ｆ−Ｗ０１(荷重２．１６ｋｇ、ダイ径φ２ｍｍ)により、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０（１９９９）に準拠して１６０℃及び１８０℃でのＭＦＲを測定した。
その結果は以下の通りであった。
実施例１：１６０℃で４．０ｇ／１０ｍｉｎ、１８０℃で６．７ｇ／１０ｍｉｎ
実施例２：１６０℃で１５．２ｇ／１０ｍｉｎ、１８０℃で２９．１ｇ／１０ｍｉｎ
比較例１、２：１６０℃で１９．０ｇ／１０ｍｉｎ以上、１８０℃で３３．０ｇ／１０ｍｉｎ以上
この結果から、各実施例で製造した蓄熱材含有樹脂ペレットではカプセルが破れていないものと推測される。一方、各比較例で製造した蓄熱材含有樹脂ペレットでは蓄熱材を構成するカプセルが破れて蓄熱物質が基材樹脂中に漏れ出ているためにＭＦＲが大きくなっているものと推測される。
【００６４】
（外観観察及び分散性の観察）
各実施例及び比較例で製造した蓄熱材含有樹脂ペレットにつき、顕微鏡観察を行った。その結果、各実施例で製造した蓄熱材含有樹脂ペレットは、図１（ａ）に示したような、蓄熱材が基材樹脂中に均一に分散している状態であることが確認できた。一方、各比較例で製造した蓄熱材含有樹脂ペレットは、図１（ｂ）に示したように、ペレットの端の部分で蓄熱物質の流出に起因すると思われる黒い色になっている部分が観察された。
顕微鏡観察は、キーエンス製ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ  ＶＨＸ−１０００を用いて行った。
【符号の説明】
【００６５】
１００  押出成形機
１１０  シリンダー
１２０  スクリュー
１３０  サイドフィーダー
１４０  ベントポート
１５０  ダイ
２００  基材樹脂
２１０  加温済蓄熱材
２２０  蓄熱材含有樹脂
２３０  ストランド
２４０  水分
【図１】
2017149821.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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