放熱塗料及び放熱塗料を用いた放熱層構造並びにそれらの製造方法
【課題】人工鉱石粉末及び酸化アルミニウムを塗料の形態を有して硬化させることにより、例えばモータや発電機等の外壁面等に担持させることができる放熱塗料及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】
本発明に係る放熱塗料は、酸化アルミニウムと液状エポキシ樹脂との混合溶液からなる主剤と、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、さらに高温で再度溶融した後に冷却して得た鉱石塊を粉砕して得られる人工鉱石粉末と、上記主剤と上記人工鉱石粉末とに混合させてこれらを硬化させる硬化剤と、を有する。そして、モータ等の発熱しやすいケース外壁面に担持させる放熱塗料とした。
【解決手段】
本発明に係る放熱塗料は、酸化アルミニウムと液状エポキシ樹脂との混合溶液からなる主剤と、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、さらに高温で再度溶融した後に冷却して得た鉱石塊を粉砕して得られる人工鉱石粉末と、上記主剤と上記人工鉱石粉末とに混合させてこれらを硬化させる硬化剤と、を有する。そして、モータ等の発熱しやすいケース外壁面に担持させる放熱塗料とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工鉱石粉末を含有する放熱塗料及び放熱塗料を用いた放熱層構造並びにそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、耐熱性に優れ、硬度の高い素材としてセラミックが広く用いられてきている。かかるセラミックは、酸化アルミニウム（アルミナ：Al２O３）等の原材料を混合し成形した後に焼結することによって製造されおり、成形時に多様な形態に形成することができることから幅広く利用されていた。
【０００３】
代表的なセラミックであるアルミナの熱的物性は、耐熱性が約１６００℃、熱伝導率が３６．０（Ｗ／ｍ／Ｋ）、熱拡散率が０．０１１９ｘ１０３（ｍ２／ｓ）（いずれも３００Ｋでの値）である。
【０００４】
ところが、上記従来のセラミックでは、耐熱性、耐磨耗性、加工容易性等の理由から幅広く利用されているものの、さらに耐熱性等の熱的物性を向上させた人工的な素材の開発が望まれていた。
【０００５】
また、上記従来のセラミックでは、原材料を混合し成形した後に焼結しなければならず、製造に時間や労力を要していたため、製造容易な人工的な素材の開発が望まれていた。
【０００６】
そこで、例えば特許文献１に記載のように、上記素材として人工鉱石を使用することが本願出願人より開示されている。この特許文献１には、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、その後、さらに高温で再度溶融した後に冷却することによって得られる人工鉱石が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３７６６３８５号公報
【発明の概要】
【０００８】
かかる人工鉱石は、特性として熱伝導率が極めて高く、しかも、製造工程を一部変更することにより導電性を低下して極めて高い抵抗値を有する電気特性が発見された。ところが、これら上記した高い熱伝導率や電気特性を発揮する使い方としてはそのままの形態で使用できない。
【０００９】
また、人工鉱石は、上記耐熱性、耐磨耗性などを備え、電気絶縁部材として機能も有するが、そのままでは粉末の形態であるため、これを粉末形態として混入しても、そのままの形態で対象物に塗布することが困難であった。
【００１０】
そこで、本願発明は、人工鉱石及び酸化アルミニウムを塗料の形態として対象物に硬化させて担持させることができる放熱塗料及び放熱塗料を用いた放熱層構造並びにそれらの製造方法を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、人工鉱石粉末と、酸化アルミニウム及び液状エポキシ樹脂の混合溶液からなる主剤と、上記主剤と上記人工鉱石粉末とに混合させてこれらを硬化させる硬化剤とよりなり、しかも、人工鉱石粉末は、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを熱溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、さらに高温で再度溶融した後に冷却して得た鉱石塊を粉砕したものであることを特徴とする放熱塗料である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、上記主剤は、６０〜８０重量％の酸化アルミニウムと、１５〜２５％重量％のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と、５〜１５重量％のアルキルフェノールグリシジルエーテルと、を有することを特徴とする請求項１に記載の放熱塗料である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、上記硬化剤は、７５〜８５重量％の変性ポリアミドと１５〜２５重量％のトリエチレンテトラミンとからなることを特徴とする請求項１に記載の放熱塗料である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、上記人工鉱石粉末は、粒径が５〜３０μｍの粉体と１５０〜２００メッシュの粉体との混合物であることを特徴とする請求項１に記載の放熱塗料である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、上記主剤、硬化剤及び人工鉱石粉末を混合した粘調塗料を、耐熱ケースの表面に一定厚みの放熱層を形成すべく塗布すると共に、放熱層に所定幅及び所定深さを有する縦溝を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の放熱塗料による放熱層構造である。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、酸化アルミニウムと液状エポキシ樹脂とアルキルフェノールグリシジルエーテルとを混合して主剤を生成する工程と、次いで、上記主剤に硬化剤を混合する工程と、その後、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、さらに高温で再度溶融した後に冷却して得た鉱石塊を粉砕した人工鉱石粉末を混合する工程と、を有することを特徴とする放熱塗料の製造方法である。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、上記主剤は、６０〜８０重量％の酸化アルミニウムと、１５〜２５％重量％のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と、５〜１５重量％のアルキルフェノールグリシジルエーテルと、を有することを特徴とする請求項６に記載の放熱塗料の製造方法である。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、上記硬化剤は、７５〜８５重量％の変性ポリアミドと１５〜２５重量％のトリエチレンテトラミンとからなることを特徴とする請求項６に記載の放熱塗料の製造方法である。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、上記人工鉱石粉末は、粒径が５〜３０μｍの粉体と１５０〜２００メッシュの粉体との混合物であることを特徴とする請求項６に記載の放熱塗料の製造方法である。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、上記主剤、硬化剤及び人工鉱石粉末を混合した粘調塗料を、耐熱ケースの表面に一定厚みの放熱層を形成した後、放熱層に所定幅及び所定深さを有する縦溝を形成することを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか１項に記載の放熱層構造の形成方法である。
【発明の効果】
【００２１】
この発明に係る放熱塗料は、硬化剤により人工鉱石粉末を充分な粘着性を有する放熱塗料として形成することができ、金属製やガラス製の耐熱ケースに塗布しやく、充分に耐熱ケースに粘着して密着状態となり、耐熱ケースからの放熱の熱伝導性を良好にする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る実施形態の放熱塗料をモータや発電機等のケース外壁面に塗布した状態を示す正面図である。
【図２】本発明に係る実施形態の放熱塗料による放熱層構造を発電機のケース外壁面に塗布した状態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る実施形態の放熱塗料を太陽電池モジュールの底面に塗布した状態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る実施形態の放熱塗料をＬＥＤランプユニットに塗布した状態を示す説明図である。
【図５】本発明に係る実施形態の放熱塗料をＬＥＤ電球に塗布した状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る放熱塗料は、酸化アルミニウム（Al２O３）と液状エポキシ樹脂との混合溶液からなる主剤と、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、さらに高温で再度溶融した後に冷却して得た鉱石塊を粉砕した人工鉱石粉末と、上記主剤と上記人工鉱石粉末とに混合させてこれらを硬化させる硬化剤と、を有するものである。
【００２４】
主剤は、６０〜８０重量％の酸化アルミニウムと、１５〜２５％重量％のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と、５〜１５重量％のアルキルフェノールグリシジルエーテルと、を有する。
【００２５】
酸化アルミニウムは、耐熱性に優れ、硬度が高いことから、研磨剤や耐火材料として使用されている。また、半導体部品などの絶縁材料としても使用されている。本実施形態では、酸化アルミニウムの抵抗率が高い性質を生かして、太陽電池モジュールの裏面側に配設する絶縁材料として適用したりする。
【００２６】
酸化アルミニウムが６０重量％未満であると、絶縁材料として使用する場合に抵抗率を高くすることができない。また、酸化アルミニウムが８０重量％を越えると、混合するエポキシ樹脂の量が減るので、対象物への酸化アルミニウムの接着性が低下してしまう。好ましくは６５重量％〜７５重量％である。
【００２７】
ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂は、塗料・土木・接着・電気絶縁材料及び反応中間体等幅広い用途に使用される熱硬化性樹脂である。
【００２８】
ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂が１５重量％未満であると、接着性を有するエポキシ樹脂の量が少なく、酸化アルミニウムを対象物に接着させにくくなる。また、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂が２５重量％を越えると、エポキシ樹脂の粘性が高くなってしまう。
【００２９】
アルキルフェノールグリシジルエーテルは、エポキシ樹脂用反応性希釈剤として使用され、上記ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と混合する量によりビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂の粘性を調整することができる。
【００３０】
アルキルフェノールグリシジルエーテルが１５重量％未満であると、エポキシ樹脂の粘性を低下させることができず、反応性希釈剤としての機能を果たすことができない。また、アルキルフェノールグリシジルエーテルが２５重量％を越えると、エポキシ樹脂の所定の粘性を得ることができない。
【００３１】
そして、本実施形態では、酸化アルミニウムの粉末に液状エポキシ樹脂を混合することにより、エポキシ樹脂の接着性を利用して酸化アルミニウムを対象物に接着させるようにしている。
【００３２】
硬化剤は、上記酸化アルミニウムと共にエポキシ樹脂を硬化させるものである。硬化剤としては、例えば、東特塗料株式会社製の硬化剤Ｍ５５０Ｂを使用することができる。この硬化剤は、７５〜８５重量％の変性ポリアミドアミンと１５〜２５重量％のトリエチレンテトラミンとを含有する。
【００３３】
粉末にする人工鉱石は、本願出願人による特許第３７６６３８５号に記載のものを使用してもよい。すなわち、人工鉱石は、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、その後、さらに高温で再度溶融した後に冷却することによって人工鉱石の鉱石塊が得られる。
【００３４】
このようにして、得られた人工鉱石は、例えば、内燃機関のエンジンケーシングを製造した場合やエンジンケーシングの内外表面に人工鉱石を塗布した場合には、人工鉱石の吸熱作用によって、エンジン内部の温度上昇を防止することができる。
【００３５】
また、本発明に係る人工鉱石粉末を用いてエンジン内部で発生した排気ガスを外部に排出するための排気筒を製造した場合や排気筒の内外表面に人工鉱石を塗布した場合には、人工鉱石の分子分解作用によって、有害物質の排出を防止することができる効果を有する。
【００３６】
本実施形態における人工鉱石粉末は、粒径が５〜３０μｍ又は１５０〜２００メッシュである。粒径が５μｍ未満又は２００メッシュを越えると、粒径が微細になり軽量になって人工鉱石粉末が凝集した状態で混合液中において浮遊しやすく、混合液中で不均一となり人工鉱石粉末が有する熱吸収性を発揮させることができない。また、粒径が３０μｍを越えて１５０未満メッシュであると、人工鉱石の粒径が大きくエポキシ樹脂になじみにくくなってしまう。
【００３７】
また、人工鉱石粉末は、粒径が５〜３０μｍの細かい粉体と、粒径が１５０〜２００メッシュの粗い粉体とを混合している。粒径が５〜３０μｍの細かい粉体により、より非導電性にすることができる。また、粒径が１５０〜２００メッシュの粗い粉体により、より熱伝導性を良好にすることができる。なお、粒径が５〜３０μｍの細かい粉体のみ、又は粒径が１５０〜２００メッシュの粗い粉体のみを上記主剤と硬化剤とに混合することもできる。
【００３８】
以上のように、本実施形態では、上記方法で生成した人工鉱石を粉砕して人工鉱石粉末すると共に、粉末の酸化アルミニウムと硬化剤との混合液に添加する。そして、この混合液を対象物に塗布する。さらに、この後、略２４時間の自然乾燥により、放熱塗料を対象物に塗布する。これにより、本実施形態における酸化アルミニウム及び人工鉱石粉末を含有する放熱塗料を容易に対象物に塗布することができるようになる。
【００３９】
耐熱ケースに放熱塗料を塗布する厚みは、少なくとも２００μｍ以上であり、好ましくは５００μｍ以上である。電気自動車の発電機に塗布する場合には、厚みが略５ｃｍの放熱塗料を塗布している。
【００４０】
また、放熱塗料により放熱層構造を形成した後、放熱塗料が硬化する前に、ダイヤモンドカッターにより縦溝を形成してもよい。この縦溝を形成することにより、空気中に触れる面積が増え、対象物から熱拡散をより良好にすることができる。縦溝の幅及び深さは限定されない。
【００４１】
以下に、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００４２】
（実施例１）
略真空状態下で１６５０℃〜１６８０℃に加熱した真空溶融炉に８０重量％の粉末状の珪素を投入し、その後、５重量％の粉末状の鉄と５重量％の粉末状のアルミニウムと５重量％のカルシウムと、５質量％のその他混合物（例えば、酸化アルミニウム）と、を３〜５分間隔で順に投入するとともに撹拌混合し、その後、真空溶融炉から溶融物を取出し、常温中で自然冷却することによって塊状の人工鉱石を生成した。
【００４３】
次に、上記塊状の人工鉱石を、略真空状態下で１７５０℃〜１８００℃に加熱した真空溶融炉で再度溶融し、その後、溶融物を取出し、常温中で自然冷却することによって塊状の人工鉱石を生成した。
【００４４】
次に、上記塊状の人工鉱石を、略真空状態下で２０００℃〜２０５０℃に加熱した真空溶融炉で再度溶融し、その後、溶融物を取出し、常温中で自然冷却することによって塊状の人工鉱石を生成した。
【００４５】
このように、溶融後に冷却し、さらに高温で溶融するといったように、徐々に高温下で溶融を繰り返し行って人工鉱石の鉱石塊を得た。
【００４６】
そして、人工鉱石の鉱石塊を、粉砕機により粉砕して篩器にかけて、粒径が５〜３０μｍの粉体、又は粒径が１５０〜２００メッシュの粉体とした。人工鉱石の鉱石塊では所定の水分を有するため通電性を有するが、人工鉱石の粉体では、人工鉱石の鉱石塊を粉砕機により粉砕し、粉砕した粉体同士に摩擦をかけながら打撃することにより、熱が発生して水分が蒸発し、含水率３％以下になるため通電性が無くなる。
【００４７】
この後、酸化アルミニウムと液状エポキシ樹脂とアルキルフェノールグリシジルエーテルとを混合して略１００ｇの主剤を生成した。主剤は、６０〜８０重量％の酸化アルミニウムと、１５〜２５％重量％のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と、５〜１５重量％のアルキルフェノールグリシジルエーテルとにより生成した。
【００４８】
次いで、上記主剤に、東特塗料株式会社製の硬化剤Ｍ５５０Ｂを略５．６ｇ混合した。この硬化剤には、７５〜８５重量％の変性ポリアミドアミンと１５〜２５重量％のトリエチレンテトラミンとを有する。
【００４９】
この後、粒径が５〜３０μｍの人工鉱石粉末を略３０ｇ、粒径が１５０〜２００メッシュの人工鉱石粉末を略１３０ｇ混合した。
【００５０】
以上のような工程を経て、本実施例における放熱塗料１１を得ることができた。そして、放熱塗料１１を電気自動車Ａ内の発電機１３やモータ１４等の発熱しやすい箇所に塗布して、この後、２４時間自然乾燥させた。
【００５１】
例えば、図１に示すように、電気自動車Ａは、バッテリ１２、発電機１３、モータ１４（直流モータ又は交流モータ）及びギヤボックス１５を備えている。そのモータ１４、発電機１３、ギヤボックス１５などの発熱しやすいケース外壁面に本実施例における放熱塗料１１を塗布した。なお、図１中、１６は差動装置（ディファレンシャル）、１７は車輪、２３はシャフト、２４はＡＣ・Ｖ電源コード（例えばＡＣ２００Ｖ電源コード）、２５はＤＣ・Ｖ（ＤＣ・Ａ）電源コードである。
【００５２】
このように、放熱塗料１１を、バッテリ１２、発電機１３、モータ１４及びギヤボックス１５等の発熱しやすいケース外壁面に塗布することによって容易に担持させることができた。そして、人工鉱石の熱的物性により、モータ１４等で発生する熱を人工鉱石が吸収して外方に拡散することで、モータ１４等の温度の上下をコントロールすることができた。
【００５３】
モータ１４等では、ケース外壁面はその構造上凹凸面を多く有するため、そのような凹凸面であっても、冷却用のシート剤を貼り付けることに比べて、放熱塗料１１を塗布するだけで容易に配設することができた。また、放熱塗料１１をモータ１４のケース外壁面に塗布することで絶縁性を有するため、静電気などの発生を防止することができる。
【００５４】
従来、発電機１３の耐熱ケース３１は鉄を鋳造して形成していたが、本実施例では、図２に示すように、鉄より軽量のアルミニウムを鋳造して形成した。また、回転シャフト３２の軸受３６の外壁部３７は銅で形成した。アルミニウムで形成した耐熱ケース３１及び銅で形成した外壁部３７は熱伝導性を優れている。なお、図中、３３は回転ロータ、３４はステータ、３５はプーリである。
【００５５】
さらに、アルミニウムで形成した耐熱ケース３１の表面に厚みが５ｃｍ程度の放熱塗料１１を塗布して放熱層を形成すると共に、その放熱塗料１１による放熱層構造Ｍに所定幅及び深さを有する縦溝４０を形成した。この縦溝４０は、放熱層構造Ｍが空気に接触する面積を大きくするためである。
【００５６】
このように構成することにより、上記耐熱ケース３１及び外壁部３７の良好な熱伝導性と、耐熱ケース３１の外壁に塗布した放熱塗料１１からなる放熱層構造Ｍにより上記発電機１３で発生する熱を外方に拡散することができた。また、縦溝４０により、空気との接触面積が増えるので、より放熱性が良くなった。
【００５７】
さらに、モータ１４等に隣接して配設される冷却ファン２２に羽根の表面に担持させることで、羽根の表面を通過する気体の温度を下げることができ（空気の場合には約３℃低減させることが確認された。）、冷却ファン２２による冷却効率を増大することができた。冷却ファン２２もファン本体が凹凸面を有するが、その凹凸面に対しても放熱塗料１１を容易に塗布することができた。
【００５８】
ギヤボックス１５については、放熱塗料１１を耐熱ケース３１の外壁に塗布することにより、走行時に流れる風を受けて冷却することが可能となった。また、その他のバッテリ１２、発電機１３、モータ１４についても同様である。
【００５９】
また、放熱塗料１１は防水性を有すると共に電気を通さないので、自動車などに塗布すれば、水の中でも移動することができる。
【００６０】
（実施例２）
本実施例では、上記実施例１と同様の製造方法により得られた放熱塗料１１を太陽電池モジュール１８の裏面電極２１の裏面側に塗布して自然乾燥させた。
【００６１】
図３に示すように、一般家庭の屋根に設置される屋根一体型の太陽電池モジュール１８は、半導体層２０を表面電極１９と裏面電極２１とで挟み込むように構成されている。表面電極１９は太陽光を入射させるため透明な別の絶縁材料を配設しているが、裏面電極２１は屋根下にあり水滴や静電気等から保護する必要がある。
【００６２】
そこで、本実施例では、太陽電池モジュール１８を屋根一面に設置すると共に、太陽電池モジュール１８の裏面電極２１の裏面側に放熱塗料１１を塗布して放熱層構造Ｍを屋根一面に形成した。このように放熱層構造Ｍによって、太陽電池モジュール１８をその周りに発生する水滴や静電気から保護することができ、また、太陽電池モジュール１８の電気的特性を安定にすることができた。すなわち、静電気などによって電気的特性が不安定になることが解消できた。
【００６３】
また、酸化アルミニウムを含有するので、太陽電池モジュール１８の絶縁機能を高めると共に、酸化アルミニウムは、防水性、耐熱性及び硬質性の性質を有して、屋根瓦の代わりの保護部材としても使用することができた。すなわち、酸化アルミニウムを含有する放熱層構造Ｍが屋根一面を覆うような層構造とすることにより、屋根瓦の代わりとなる。
【００６４】
しかも、太陽電池モジュール１８の裏面側に塗布した放熱塗料１１は、人工鉱石を含有しているので、絶縁材料として機能することができると共に、太陽電池モジュール１８の裏面側に回り込む風を受けて、太陽電池モジュール１８を冷却させることもできた。
【００６５】
また、冬場においては、室内の空気は暖房で温められるので、その温められた空気が屋根裏に導きかれる。そして、屋根裏の熱が、太陽電池モジュール１８に塗布された放熱層構造Ｍを通して、太陽電池モジュール１８上方の室外に拡散する。これにより、太陽電池モジュール１８上に降り積もった雪が拡散した熱を受けて融ける。このようにして、太陽電池モジュール１８自体にヒータ等を設置することなく、太陽電池モジュール１８上に降り積もった雪を融かすことができる。
【００６６】
さらに、夏場においては、室内の空気は冷房で冷やされるので、その冷やされた空気が、太陽電池モジュール１８に塗布された放熱塗料１１による放熱層構造Ｍを通して、屋根上方の室外に拡散する。これにより、太陽電池モジュール１８上の空気を冷やす効果がある。これにより、家周辺の空気が冷やされて、室内の冷房の使用温度や使用頻度を下げることができ、電気代やエネルギーの節約が可能となる。
【００６７】
さらに、屋内の壁面に放熱塗料１１を塗布して放熱層構造Ｍを形成すると、室内の冷房使用時に放熱層構造Ｍが冷たい空気を蓄熱することにより冷房を使用せずに済む。また、室内の暖房使用時に放熱層構造Ｍが温かい空気を蓄熱することにより暖房を使用せずに済む。
【００６８】
さらに、上記太陽電池モジュール１８に限られず、放熱塗料１１を携帯電話、テレビ、ラジオ、コンピュータ、電子レンジ等の電気製品の筐体（外装部材）の表面に担持させることで、その絶縁性を生かして静電気の帯電を防止することができるとともに、電磁波の侵入や漏出を防止することができ、さらには、雑音（ノイズ）を除去することができた。
【００６９】
（実施例３）
さらに、本実施例における放熱塗料１１は、ＬＥＤ電球Ｂ（発光ダイオード）やハロゲンランプなどの点灯時の発熱を放熱する放熱部材２６として使用することができた。
【００７０】
すなわち、図４に示すように、上記製法により製造した放熱塗料１１を硬化させることにより、直径が略１５ｃｍで厚みが略１０ｃｍの略円筒形状を有する放熱部材２６を形成し、この放熱部材２６の内部に２４ＷのＬＥＤ電球ユニット３０を３セット（計７２Ｗ相当）収納した。また、放熱塗料１１で形成した放熱部材２６の表面に所定幅及び深さを有する縦溝４０を形成した。図中、２８はリード線、２９はＬＥＤ光源部である。
【００７１】
そして、ＬＥＤ電球ユニット３０を点灯するとその回路部２７から発熱するが、放熱塗料１１で形成した略円筒形状を有する放熱部材２６により、その熱を外方に拡散させることができた。また、縦溝４６を形成することにより、熱の拡散をより良くすることができた。さらに、外部から冷風を放熱部材２６に当てることにより、ＬＥＤ電球ユニット３０が冷却できる冷却効果も確認できた。これらの効果は、略円筒形状を有する放熱部材２６が熱伝導性に優れていることを証明するものである。
【００７２】
また、本実施例における放熱塗料１１は、図５に示すように、通常のＬＥＤ電球Ｃの放熱部材２６にも適用することができる。通常のＬＥＤ電球Ｃの放熱部材２６は、円筒形状を有する放熱体２６ａの外周面に放射状に突設した放熱フィン２６ｂを有する。本実施例では、図５（ｂ）に示すように、通常の放熱部材２６の形状と同様な放熱部材２６を、放熱塗料１１を硬化させて形成することにより、従来のアルミニウムによる放熱部材２６の代用品として利用することができる。さらに、上記家庭用のＬＥＤ電球Ｃに限られず、放熱塗料１１は防水性を有するので、潜水艇の防水用のＬＥＤランプにも適用することができる。
【００７３】
さらに、本実施例における放熱塗料１１を、熱に弱い半導体ＩＣを搭載するＩＣ基板の放熱板として使用することもできる。具体的には、ＩＣ基板において、半導体ＩＣを搭載する搭載面とは反対側の面の一部又は全体に、放熱塗料１１を塗布して放熱塗料１１による放熱層を形成する。これにより、半導体ＩＣが駆動時に発生する熱を、ＩＣ基板の放熱層を通して外方に拡散させることができる。また、放熱塗料１１で形成した放熱層を、大電流を流すトランジスタの放熱用部品であるヒートシンクの代用品としても使用することができる。
【００７４】
なお、上記ではモータ１４を備えた電気自動車Ａ、太陽電池モジュール１８及びＬＥＤ電球について述べたが、本実施例における放熱塗料１１は、これに限られず、家庭の発電、工場、事務所、船、飛行機などの発熱しやすい箇所又は絶縁材料を必要とする箇所に塗布することができる。
【符号の説明】
【００７５】
Ａ 電気自動車
Ｂ ＬＥＤ電球
１１ 放熱塗料
１２ バッテリ
１３ 発電機
１４ モータ
１５ ギヤボックス
１６ ディファレンシャル
１７ 車輪
１８ 太陽電池モジュール
１９ 表面電極
２０ 半導体層
２１ 裏面電極
２２ 冷却ファン
２３ シャフト
２４ ＡＣ・Ｖ電源コード
２５ ＤＣ・Ｖ（ＤＣ・Ａ）電源コード
２６ 放熱部材
２６ａ 放熱体
２６ｂ 放熱フィン
２７ 回路部
２８ 口金
２９ ＬＥＤ光源部
３０ ＬＥＤ電球ユニット
３１ ケース
３２ 回転シャフト
３３ 回転ロータ
３４ ステータ
３５ プーリ
３６ 軸受
３７ 外壁部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工鉱石粉末を含有する放熱塗料及び放熱塗料を用いた放熱層構造並びにそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、耐熱性に優れ、硬度の高い素材としてセラミックが広く用いられてきている。かかるセラミックは、酸化アルミニウム（アルミナ：Al２O３）等の原材料を混合し成形した後に焼結することによって製造されおり、成形時に多様な形態に形成することができることから幅広く利用されていた。
【０００３】
代表的なセラミックであるアルミナの熱的物性は、耐熱性が約１６００℃、熱伝導率が３６．０（Ｗ／ｍ／Ｋ）、熱拡散率が０．０１１９ｘ１０３（ｍ２／ｓ）（いずれも３００Ｋでの値）である。
【０００４】
ところが、上記従来のセラミックでは、耐熱性、耐磨耗性、加工容易性等の理由から幅広く利用されているものの、さらに耐熱性等の熱的物性を向上させた人工的な素材の開発が望まれていた。
【０００５】
また、上記従来のセラミックでは、原材料を混合し成形した後に焼結しなければならず、製造に時間や労力を要していたため、製造容易な人工的な素材の開発が望まれていた。
【０００６】
そこで、例えば特許文献１に記載のように、上記素材として人工鉱石を使用することが本願出願人より開示されている。この特許文献１には、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、その後、さらに高温で再度溶融した後に冷却することによって得られる人工鉱石が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３７６６３８５号公報
【発明の概要】
【０００８】
かかる人工鉱石は、特性として熱伝導率が極めて高く、しかも、製造工程を一部変更することにより導電性を低下して極めて高い抵抗値を有する電気特性が発見された。ところが、これら上記した高い熱伝導率や電気特性を発揮する使い方としてはそのままの形態で使用できない。
【０００９】
また、人工鉱石は、上記耐熱性、耐磨耗性などを備え、電気絶縁部材として機能も有するが、そのままでは粉末の形態であるため、これを粉末形態として混入しても、そのままの形態で対象物に塗布することが困難であった。
【００１０】
そこで、本願発明は、人工鉱石及び酸化アルミニウムを塗料の形態として対象物に硬化させて担持させることができる放熱塗料及び放熱塗料を用いた放熱層構造並びにそれらの製造方法を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、人工鉱石粉末と、酸化アルミニウム及び液状エポキシ樹脂の混合溶液からなる主剤と、上記主剤と上記人工鉱石粉末とに混合させてこれらを硬化させる硬化剤とよりなり、しかも、人工鉱石粉末は、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを熱溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、さらに高温で再度溶融した後に冷却して得た鉱石塊を粉砕したものであることを特徴とする放熱塗料である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、上記主剤は、６０〜８０重量％の酸化アルミニウムと、１５〜２５％重量％のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と、５〜１５重量％のアルキルフェノールグリシジルエーテルと、を有することを特徴とする請求項１に記載の放熱塗料である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、上記硬化剤は、７５〜８５重量％の変性ポリアミドと１５〜２５重量％のトリエチレンテトラミンとからなることを特徴とする請求項１に記載の放熱塗料である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、上記人工鉱石粉末は、粒径が５〜３０μｍの粉体と１５０〜２００メッシュの粉体との混合物であることを特徴とする請求項１に記載の放熱塗料である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、上記主剤、硬化剤及び人工鉱石粉末を混合した粘調塗料を、耐熱ケースの表面に一定厚みの放熱層を形成すべく塗布すると共に、放熱層に所定幅及び所定深さを有する縦溝を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の放熱塗料による放熱層構造である。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、酸化アルミニウムと液状エポキシ樹脂とアルキルフェノールグリシジルエーテルとを混合して主剤を生成する工程と、次いで、上記主剤に硬化剤を混合する工程と、その後、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、さらに高温で再度溶融した後に冷却して得た鉱石塊を粉砕した人工鉱石粉末を混合する工程と、を有することを特徴とする放熱塗料の製造方法である。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、上記主剤は、６０〜８０重量％の酸化アルミニウムと、１５〜２５％重量％のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と、５〜１５重量％のアルキルフェノールグリシジルエーテルと、を有することを特徴とする請求項６に記載の放熱塗料の製造方法である。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、上記硬化剤は、７５〜８５重量％の変性ポリアミドと１５〜２５重量％のトリエチレンテトラミンとからなることを特徴とする請求項６に記載の放熱塗料の製造方法である。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、上記人工鉱石粉末は、粒径が５〜３０μｍの粉体と１５０〜２００メッシュの粉体との混合物であることを特徴とする請求項６に記載の放熱塗料の製造方法である。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、上記主剤、硬化剤及び人工鉱石粉末を混合した粘調塗料を、耐熱ケースの表面に一定厚みの放熱層を形成した後、放熱層に所定幅及び所定深さを有する縦溝を形成することを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか１項に記載の放熱層構造の形成方法である。
【発明の効果】
【００２１】
この発明に係る放熱塗料は、硬化剤により人工鉱石粉末を充分な粘着性を有する放熱塗料として形成することができ、金属製やガラス製の耐熱ケースに塗布しやく、充分に耐熱ケースに粘着して密着状態となり、耐熱ケースからの放熱の熱伝導性を良好にする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る実施形態の放熱塗料をモータや発電機等のケース外壁面に塗布した状態を示す正面図である。
【図２】本発明に係る実施形態の放熱塗料による放熱層構造を発電機のケース外壁面に塗布した状態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る実施形態の放熱塗料を太陽電池モジュールの底面に塗布した状態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る実施形態の放熱塗料をＬＥＤランプユニットに塗布した状態を示す説明図である。
【図５】本発明に係る実施形態の放熱塗料をＬＥＤ電球に塗布した状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る放熱塗料は、酸化アルミニウム（Al２O３）と液状エポキシ樹脂との混合溶液からなる主剤と、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、さらに高温で再度溶融した後に冷却して得た鉱石塊を粉砕した人工鉱石粉末と、上記主剤と上記人工鉱石粉末とに混合させてこれらを硬化させる硬化剤と、を有するものである。
【００２４】
主剤は、６０〜８０重量％の酸化アルミニウムと、１５〜２５％重量％のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と、５〜１５重量％のアルキルフェノールグリシジルエーテルと、を有する。
【００２５】
酸化アルミニウムは、耐熱性に優れ、硬度が高いことから、研磨剤や耐火材料として使用されている。また、半導体部品などの絶縁材料としても使用されている。本実施形態では、酸化アルミニウムの抵抗率が高い性質を生かして、太陽電池モジュールの裏面側に配設する絶縁材料として適用したりする。
【００２６】
酸化アルミニウムが６０重量％未満であると、絶縁材料として使用する場合に抵抗率を高くすることができない。また、酸化アルミニウムが８０重量％を越えると、混合するエポキシ樹脂の量が減るので、対象物への酸化アルミニウムの接着性が低下してしまう。好ましくは６５重量％〜７５重量％である。
【００２７】
ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂は、塗料・土木・接着・電気絶縁材料及び反応中間体等幅広い用途に使用される熱硬化性樹脂である。
【００２８】
ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂が１５重量％未満であると、接着性を有するエポキシ樹脂の量が少なく、酸化アルミニウムを対象物に接着させにくくなる。また、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂が２５重量％を越えると、エポキシ樹脂の粘性が高くなってしまう。
【００２９】
アルキルフェノールグリシジルエーテルは、エポキシ樹脂用反応性希釈剤として使用され、上記ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と混合する量によりビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂の粘性を調整することができる。
【００３０】
アルキルフェノールグリシジルエーテルが１５重量％未満であると、エポキシ樹脂の粘性を低下させることができず、反応性希釈剤としての機能を果たすことができない。また、アルキルフェノールグリシジルエーテルが２５重量％を越えると、エポキシ樹脂の所定の粘性を得ることができない。
【００３１】
そして、本実施形態では、酸化アルミニウムの粉末に液状エポキシ樹脂を混合することにより、エポキシ樹脂の接着性を利用して酸化アルミニウムを対象物に接着させるようにしている。
【００３２】
硬化剤は、上記酸化アルミニウムと共にエポキシ樹脂を硬化させるものである。硬化剤としては、例えば、東特塗料株式会社製の硬化剤Ｍ５５０Ｂを使用することができる。この硬化剤は、７５〜８５重量％の変性ポリアミドアミンと１５〜２５重量％のトリエチレンテトラミンとを含有する。
【００３３】
粉末にする人工鉱石は、本願出願人による特許第３７６６３８５号に記載のものを使用してもよい。すなわち、人工鉱石は、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、その後、さらに高温で再度溶融した後に冷却することによって人工鉱石の鉱石塊が得られる。
【００３４】
このようにして、得られた人工鉱石は、例えば、内燃機関のエンジンケーシングを製造した場合やエンジンケーシングの内外表面に人工鉱石を塗布した場合には、人工鉱石の吸熱作用によって、エンジン内部の温度上昇を防止することができる。
【００３５】
また、本発明に係る人工鉱石粉末を用いてエンジン内部で発生した排気ガスを外部に排出するための排気筒を製造した場合や排気筒の内外表面に人工鉱石を塗布した場合には、人工鉱石の分子分解作用によって、有害物質の排出を防止することができる効果を有する。
【００３６】
本実施形態における人工鉱石粉末は、粒径が５〜３０μｍ又は１５０〜２００メッシュである。粒径が５μｍ未満又は２００メッシュを越えると、粒径が微細になり軽量になって人工鉱石粉末が凝集した状態で混合液中において浮遊しやすく、混合液中で不均一となり人工鉱石粉末が有する熱吸収性を発揮させることができない。また、粒径が３０μｍを越えて１５０未満メッシュであると、人工鉱石の粒径が大きくエポキシ樹脂になじみにくくなってしまう。
【００３７】
また、人工鉱石粉末は、粒径が５〜３０μｍの細かい粉体と、粒径が１５０〜２００メッシュの粗い粉体とを混合している。粒径が５〜３０μｍの細かい粉体により、より非導電性にすることができる。また、粒径が１５０〜２００メッシュの粗い粉体により、より熱伝導性を良好にすることができる。なお、粒径が５〜３０μｍの細かい粉体のみ、又は粒径が１５０〜２００メッシュの粗い粉体のみを上記主剤と硬化剤とに混合することもできる。
【００３８】
以上のように、本実施形態では、上記方法で生成した人工鉱石を粉砕して人工鉱石粉末すると共に、粉末の酸化アルミニウムと硬化剤との混合液に添加する。そして、この混合液を対象物に塗布する。さらに、この後、略２４時間の自然乾燥により、放熱塗料を対象物に塗布する。これにより、本実施形態における酸化アルミニウム及び人工鉱石粉末を含有する放熱塗料を容易に対象物に塗布することができるようになる。
【００３９】
耐熱ケースに放熱塗料を塗布する厚みは、少なくとも２００μｍ以上であり、好ましくは５００μｍ以上である。電気自動車の発電機に塗布する場合には、厚みが略５ｃｍの放熱塗料を塗布している。
【００４０】
また、放熱塗料により放熱層構造を形成した後、放熱塗料が硬化する前に、ダイヤモンドカッターにより縦溝を形成してもよい。この縦溝を形成することにより、空気中に触れる面積が増え、対象物から熱拡散をより良好にすることができる。縦溝の幅及び深さは限定されない。
【００４１】
以下に、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００４２】
（実施例１）
略真空状態下で１６５０℃〜１６８０℃に加熱した真空溶融炉に８０重量％の粉末状の珪素を投入し、その後、５重量％の粉末状の鉄と５重量％の粉末状のアルミニウムと５重量％のカルシウムと、５質量％のその他混合物（例えば、酸化アルミニウム）と、を３〜５分間隔で順に投入するとともに撹拌混合し、その後、真空溶融炉から溶融物を取出し、常温中で自然冷却することによって塊状の人工鉱石を生成した。
【００４３】
次に、上記塊状の人工鉱石を、略真空状態下で１７５０℃〜１８００℃に加熱した真空溶融炉で再度溶融し、その後、溶融物を取出し、常温中で自然冷却することによって塊状の人工鉱石を生成した。
【００４４】
次に、上記塊状の人工鉱石を、略真空状態下で２０００℃〜２０５０℃に加熱した真空溶融炉で再度溶融し、その後、溶融物を取出し、常温中で自然冷却することによって塊状の人工鉱石を生成した。
【００４５】
このように、溶融後に冷却し、さらに高温で溶融するといったように、徐々に高温下で溶融を繰り返し行って人工鉱石の鉱石塊を得た。
【００４６】
そして、人工鉱石の鉱石塊を、粉砕機により粉砕して篩器にかけて、粒径が５〜３０μｍの粉体、又は粒径が１５０〜２００メッシュの粉体とした。人工鉱石の鉱石塊では所定の水分を有するため通電性を有するが、人工鉱石の粉体では、人工鉱石の鉱石塊を粉砕機により粉砕し、粉砕した粉体同士に摩擦をかけながら打撃することにより、熱が発生して水分が蒸発し、含水率３％以下になるため通電性が無くなる。
【００４７】
この後、酸化アルミニウムと液状エポキシ樹脂とアルキルフェノールグリシジルエーテルとを混合して略１００ｇの主剤を生成した。主剤は、６０〜８０重量％の酸化アルミニウムと、１５〜２５％重量％のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と、５〜１５重量％のアルキルフェノールグリシジルエーテルとにより生成した。
【００４８】
次いで、上記主剤に、東特塗料株式会社製の硬化剤Ｍ５５０Ｂを略５．６ｇ混合した。この硬化剤には、７５〜８５重量％の変性ポリアミドアミンと１５〜２５重量％のトリエチレンテトラミンとを有する。
【００４９】
この後、粒径が５〜３０μｍの人工鉱石粉末を略３０ｇ、粒径が１５０〜２００メッシュの人工鉱石粉末を略１３０ｇ混合した。
【００５０】
以上のような工程を経て、本実施例における放熱塗料１１を得ることができた。そして、放熱塗料１１を電気自動車Ａ内の発電機１３やモータ１４等の発熱しやすい箇所に塗布して、この後、２４時間自然乾燥させた。
【００５１】
例えば、図１に示すように、電気自動車Ａは、バッテリ１２、発電機１３、モータ１４（直流モータ又は交流モータ）及びギヤボックス１５を備えている。そのモータ１４、発電機１３、ギヤボックス１５などの発熱しやすいケース外壁面に本実施例における放熱塗料１１を塗布した。なお、図１中、１６は差動装置（ディファレンシャル）、１７は車輪、２３はシャフト、２４はＡＣ・Ｖ電源コード（例えばＡＣ２００Ｖ電源コード）、２５はＤＣ・Ｖ（ＤＣ・Ａ）電源コードである。
【００５２】
このように、放熱塗料１１を、バッテリ１２、発電機１３、モータ１４及びギヤボックス１５等の発熱しやすいケース外壁面に塗布することによって容易に担持させることができた。そして、人工鉱石の熱的物性により、モータ１４等で発生する熱を人工鉱石が吸収して外方に拡散することで、モータ１４等の温度の上下をコントロールすることができた。
【００５３】
モータ１４等では、ケース外壁面はその構造上凹凸面を多く有するため、そのような凹凸面であっても、冷却用のシート剤を貼り付けることに比べて、放熱塗料１１を塗布するだけで容易に配設することができた。また、放熱塗料１１をモータ１４のケース外壁面に塗布することで絶縁性を有するため、静電気などの発生を防止することができる。
【００５４】
従来、発電機１３の耐熱ケース３１は鉄を鋳造して形成していたが、本実施例では、図２に示すように、鉄より軽量のアルミニウムを鋳造して形成した。また、回転シャフト３２の軸受３６の外壁部３７は銅で形成した。アルミニウムで形成した耐熱ケース３１及び銅で形成した外壁部３７は熱伝導性を優れている。なお、図中、３３は回転ロータ、３４はステータ、３５はプーリである。
【００５５】
さらに、アルミニウムで形成した耐熱ケース３１の表面に厚みが５ｃｍ程度の放熱塗料１１を塗布して放熱層を形成すると共に、その放熱塗料１１による放熱層構造Ｍに所定幅及び深さを有する縦溝４０を形成した。この縦溝４０は、放熱層構造Ｍが空気に接触する面積を大きくするためである。
【００５６】
このように構成することにより、上記耐熱ケース３１及び外壁部３７の良好な熱伝導性と、耐熱ケース３１の外壁に塗布した放熱塗料１１からなる放熱層構造Ｍにより上記発電機１３で発生する熱を外方に拡散することができた。また、縦溝４０により、空気との接触面積が増えるので、より放熱性が良くなった。
【００５７】
さらに、モータ１４等に隣接して配設される冷却ファン２２に羽根の表面に担持させることで、羽根の表面を通過する気体の温度を下げることができ（空気の場合には約３℃低減させることが確認された。）、冷却ファン２２による冷却効率を増大することができた。冷却ファン２２もファン本体が凹凸面を有するが、その凹凸面に対しても放熱塗料１１を容易に塗布することができた。
【００５８】
ギヤボックス１５については、放熱塗料１１を耐熱ケース３１の外壁に塗布することにより、走行時に流れる風を受けて冷却することが可能となった。また、その他のバッテリ１２、発電機１３、モータ１４についても同様である。
【００５９】
また、放熱塗料１１は防水性を有すると共に電気を通さないので、自動車などに塗布すれば、水の中でも移動することができる。
【００６０】
（実施例２）
本実施例では、上記実施例１と同様の製造方法により得られた放熱塗料１１を太陽電池モジュール１８の裏面電極２１の裏面側に塗布して自然乾燥させた。
【００６１】
図３に示すように、一般家庭の屋根に設置される屋根一体型の太陽電池モジュール１８は、半導体層２０を表面電極１９と裏面電極２１とで挟み込むように構成されている。表面電極１９は太陽光を入射させるため透明な別の絶縁材料を配設しているが、裏面電極２１は屋根下にあり水滴や静電気等から保護する必要がある。
【００６２】
そこで、本実施例では、太陽電池モジュール１８を屋根一面に設置すると共に、太陽電池モジュール１８の裏面電極２１の裏面側に放熱塗料１１を塗布して放熱層構造Ｍを屋根一面に形成した。このように放熱層構造Ｍによって、太陽電池モジュール１８をその周りに発生する水滴や静電気から保護することができ、また、太陽電池モジュール１８の電気的特性を安定にすることができた。すなわち、静電気などによって電気的特性が不安定になることが解消できた。
【００６３】
また、酸化アルミニウムを含有するので、太陽電池モジュール１８の絶縁機能を高めると共に、酸化アルミニウムは、防水性、耐熱性及び硬質性の性質を有して、屋根瓦の代わりの保護部材としても使用することができた。すなわち、酸化アルミニウムを含有する放熱層構造Ｍが屋根一面を覆うような層構造とすることにより、屋根瓦の代わりとなる。
【００６４】
しかも、太陽電池モジュール１８の裏面側に塗布した放熱塗料１１は、人工鉱石を含有しているので、絶縁材料として機能することができると共に、太陽電池モジュール１８の裏面側に回り込む風を受けて、太陽電池モジュール１８を冷却させることもできた。
【００６５】
また、冬場においては、室内の空気は暖房で温められるので、その温められた空気が屋根裏に導きかれる。そして、屋根裏の熱が、太陽電池モジュール１８に塗布された放熱層構造Ｍを通して、太陽電池モジュール１８上方の室外に拡散する。これにより、太陽電池モジュール１８上に降り積もった雪が拡散した熱を受けて融ける。このようにして、太陽電池モジュール１８自体にヒータ等を設置することなく、太陽電池モジュール１８上に降り積もった雪を融かすことができる。
【００６６】
さらに、夏場においては、室内の空気は冷房で冷やされるので、その冷やされた空気が、太陽電池モジュール１８に塗布された放熱塗料１１による放熱層構造Ｍを通して、屋根上方の室外に拡散する。これにより、太陽電池モジュール１８上の空気を冷やす効果がある。これにより、家周辺の空気が冷やされて、室内の冷房の使用温度や使用頻度を下げることができ、電気代やエネルギーの節約が可能となる。
【００６７】
さらに、屋内の壁面に放熱塗料１１を塗布して放熱層構造Ｍを形成すると、室内の冷房使用時に放熱層構造Ｍが冷たい空気を蓄熱することにより冷房を使用せずに済む。また、室内の暖房使用時に放熱層構造Ｍが温かい空気を蓄熱することにより暖房を使用せずに済む。
【００６８】
さらに、上記太陽電池モジュール１８に限られず、放熱塗料１１を携帯電話、テレビ、ラジオ、コンピュータ、電子レンジ等の電気製品の筐体（外装部材）の表面に担持させることで、その絶縁性を生かして静電気の帯電を防止することができるとともに、電磁波の侵入や漏出を防止することができ、さらには、雑音（ノイズ）を除去することができた。
【００６９】
（実施例３）
さらに、本実施例における放熱塗料１１は、ＬＥＤ電球Ｂ（発光ダイオード）やハロゲンランプなどの点灯時の発熱を放熱する放熱部材２６として使用することができた。
【００７０】
すなわち、図４に示すように、上記製法により製造した放熱塗料１１を硬化させることにより、直径が略１５ｃｍで厚みが略１０ｃｍの略円筒形状を有する放熱部材２６を形成し、この放熱部材２６の内部に２４ＷのＬＥＤ電球ユニット３０を３セット（計７２Ｗ相当）収納した。また、放熱塗料１１で形成した放熱部材２６の表面に所定幅及び深さを有する縦溝４０を形成した。図中、２８はリード線、２９はＬＥＤ光源部である。
【００７１】
そして、ＬＥＤ電球ユニット３０を点灯するとその回路部２７から発熱するが、放熱塗料１１で形成した略円筒形状を有する放熱部材２６により、その熱を外方に拡散させることができた。また、縦溝４６を形成することにより、熱の拡散をより良くすることができた。さらに、外部から冷風を放熱部材２６に当てることにより、ＬＥＤ電球ユニット３０が冷却できる冷却効果も確認できた。これらの効果は、略円筒形状を有する放熱部材２６が熱伝導性に優れていることを証明するものである。
【００７２】
また、本実施例における放熱塗料１１は、図５に示すように、通常のＬＥＤ電球Ｃの放熱部材２６にも適用することができる。通常のＬＥＤ電球Ｃの放熱部材２６は、円筒形状を有する放熱体２６ａの外周面に放射状に突設した放熱フィン２６ｂを有する。本実施例では、図５（ｂ）に示すように、通常の放熱部材２６の形状と同様な放熱部材２６を、放熱塗料１１を硬化させて形成することにより、従来のアルミニウムによる放熱部材２６の代用品として利用することができる。さらに、上記家庭用のＬＥＤ電球Ｃに限られず、放熱塗料１１は防水性を有するので、潜水艇の防水用のＬＥＤランプにも適用することができる。
【００７３】
さらに、本実施例における放熱塗料１１を、熱に弱い半導体ＩＣを搭載するＩＣ基板の放熱板として使用することもできる。具体的には、ＩＣ基板において、半導体ＩＣを搭載する搭載面とは反対側の面の一部又は全体に、放熱塗料１１を塗布して放熱塗料１１による放熱層を形成する。これにより、半導体ＩＣが駆動時に発生する熱を、ＩＣ基板の放熱層を通して外方に拡散させることができる。また、放熱塗料１１で形成した放熱層を、大電流を流すトランジスタの放熱用部品であるヒートシンクの代用品としても使用することができる。
【００７４】
なお、上記ではモータ１４を備えた電気自動車Ａ、太陽電池モジュール１８及びＬＥＤ電球について述べたが、本実施例における放熱塗料１１は、これに限られず、家庭の発電、工場、事務所、船、飛行機などの発熱しやすい箇所又は絶縁材料を必要とする箇所に塗布することができる。
【符号の説明】
【００７５】
Ａ 電気自動車
Ｂ ＬＥＤ電球
１１ 放熱塗料
１２ バッテリ
１３ 発電機
１４ モータ
１５ ギヤボックス
１６ ディファレンシャル
１７ 車輪
１８ 太陽電池モジュール
１９ 表面電極
２０ 半導体層
２１ 裏面電極
２２ 冷却ファン
２３ シャフト
２４ ＡＣ・Ｖ電源コード
２５ ＤＣ・Ｖ（ＤＣ・Ａ）電源コード
２６ 放熱部材
２６ａ 放熱体
２６ｂ 放熱フィン
２７ 回路部
２８ 口金
２９ ＬＥＤ光源部
３０ ＬＥＤ電球ユニット
３１ ケース
３２ 回転シャフト
３３ 回転ロータ
３４ ステータ
３５ プーリ
３６ 軸受
３７ 外壁部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工鉱石粉末と、
酸化アルミニウム及び液状エポキシ樹脂の混合溶液からなる主剤と、
上記主剤と上記人工鉱石粉末とに混合させてこれらを硬化させる硬化剤とよりなり、
しかも、人工鉱石粉末は、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを熱溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、さらに高温で再度溶融した後に冷却して得た鉱石塊を粉砕したものであることを特徴とする放熱塗料。
【請求項２】
上記主剤は、６０〜８０重量％の酸化アルミニウムと、１５〜２５％重量％のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と、５〜１５重量％のアルキルフェノールグリシジルエーテルと、を有することを特徴とする請求項１に記載の放熱塗料。
【請求項３】
上記硬化剤は、７５〜８５重量％の変性ポリアミドと１５〜２５重量％のトリエチレンテトラミンとからなることを特徴とする請求項１に記載の放熱塗料。
【請求項４】
上記人工鉱石粉末は、粒径が５〜３０μｍの粉体と１５０〜２００メッシュの粉体との混合物であることを特徴とする請求項１に記載の放熱塗料。
【請求項５】
上記主剤、硬化剤及び人工鉱石粉末を混合した粘調塗料を、耐熱ケースの表面に一定厚みの放熱層を形成すべく塗布すると共に、放熱層に所定幅及び所定深さを有する縦溝を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の放熱塗料による放熱層構造。
【請求項６】
酸化アルミニウムと液状エポキシ樹脂とアルキルフェノールグリシジルエーテルとを混合して主剤を生成する工程と、
次いで、上記主剤に硬化剤を混合する工程と、
その後、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、さらに高温で再度溶融した後に冷却して得た鉱石塊を粉砕した人工鉱石粉末を混合する工程と、を有することを特徴とする放熱塗料の製造方法。
【請求項７】
上記主剤は、６０〜８０重量％の酸化アルミニウムと、１５〜２５％重量％のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と、５〜１５重量％のアルキルフェノールグリシジルエーテルと、を有することを特徴とする請求項６に記載の放熱塗料の製造方法。
【請求項８】
上記硬化剤は、７５〜８５重量％の変性ポリアミドと１５〜２５重量％のトリエチレンテトラミンとからなることを特徴とする請求項６に記載の放熱塗料の製造方法。
【請求項９】
上記人工鉱石粉末は、粒径が５〜３０μｍの粉体と１５０〜２００メッシュの粉体との混合物であることを特徴とする請求項６に記載の放熱塗料の製造方法。
【請求項１０】
上記主剤、硬化剤及び人工鉱石粉末を混合した粘調塗料を、耐熱ケースの表面に一定厚みの放熱層を形成した後、放熱層に所定幅及び所定深さを有する縦溝を形成することを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか１項に記載の放熱層構造の形成方法。
【請求項１】
人工鉱石粉末と、
酸化アルミニウム及び液状エポキシ樹脂の混合溶液からなる主剤と、
上記主剤と上記人工鉱石粉末とに混合させてこれらを硬化させる硬化剤とよりなり、
しかも、人工鉱石粉末は、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを熱溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、さらに高温で再度溶融した後に冷却して得た鉱石塊を粉砕したものであることを特徴とする放熱塗料。
【請求項２】
上記主剤は、６０〜８０重量％の酸化アルミニウムと、１５〜２５％重量％のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と、５〜１５重量％のアルキルフェノールグリシジルエーテルと、を有することを特徴とする請求項１に記載の放熱塗料。
【請求項３】
上記硬化剤は、７５〜８５重量％の変性ポリアミドと１５〜２５重量％のトリエチレンテトラミンとからなることを特徴とする請求項１に記載の放熱塗料。
【請求項４】
上記人工鉱石粉末は、粒径が５〜３０μｍの粉体と１５０〜２００メッシュの粉体との混合物であることを特徴とする請求項１に記載の放熱塗料。
【請求項５】
上記主剤、硬化剤及び人工鉱石粉末を混合した粘調塗料を、耐熱ケースの表面に一定厚みの放熱層を形成すべく塗布すると共に、放熱層に所定幅及び所定深さを有する縦溝を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の放熱塗料による放熱層構造。
【請求項６】
酸化アルミニウムと液状エポキシ樹脂とアルキルフェノールグリシジルエーテルとを混合して主剤を生成する工程と、
次いで、上記主剤に硬化剤を混合する工程と、
その後、珪素化合物、トルマリン、セラミックのいずれかを溶融させた後に、鉄、アルミニウム、カルシウムを添加し、その後に冷却し、さらに高温で再度溶融した後に冷却して得た鉱石塊を粉砕した人工鉱石粉末を混合する工程と、を有することを特徴とする放熱塗料の製造方法。
【請求項７】
上記主剤は、６０〜８０重量％の酸化アルミニウムと、１５〜２５％重量％のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と、５〜１５重量％のアルキルフェノールグリシジルエーテルと、を有することを特徴とする請求項６に記載の放熱塗料の製造方法。
【請求項８】
上記硬化剤は、７５〜８５重量％の変性ポリアミドと１５〜２５重量％のトリエチレンテトラミンとからなることを特徴とする請求項６に記載の放熱塗料の製造方法。
【請求項９】
上記人工鉱石粉末は、粒径が５〜３０μｍの粉体と１５０〜２００メッシュの粉体との混合物であることを特徴とする請求項６に記載の放熱塗料の製造方法。
【請求項１０】
上記主剤、硬化剤及び人工鉱石粉末を混合した粘調塗料を、耐熱ケースの表面に一定厚みの放熱層を形成した後、放熱層に所定幅及び所定深さを有する縦溝を形成することを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか１項に記載の放熱層構造の形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２３６３４４（Ｐ２０１１−２３６３４４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０９５６６（Ｐ２０１０−１０９５６６）
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（５０１１３１１１７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（５０１１３１１１７）
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]