JPH02210786A - 定温持続ヒーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本考案は蓄熱体、蓄熱材と転相温度を示す定温発熱体及
び発熱材の特徴を利用して、相互を組合わせて効率の良
い定温蓄熱式発熱体と、保形性を保った定温度ヒーター
に関する。

従来の技術 従来暖房、加熱には各種の発熱体が提案されている０例
えば、ニクロム線を使用したシーズコードヒーター、カ
ーボンヒーター、アルミ、銅、鉄等の箔を使用して印刷
エツチング法に成るフィルムヒーター等が挙げられる。

しかし提案されているどの発熱体も、温度コントロール
に必要なサーモスタットや過電流防止が無くては使用不
可能であった。

又、セラミックの半導体性を利用してキューリ一温度が
設定できる発熱ヒーターとして、チタン酸バリウム利用
の発熱体が提案されている。

しかしいずれも、放熱を持続させるには連続して電気を
発熱体に供給しなければならない。

この点を補う為に温度感知コントローラーや保温材によ
って省エネルギー化を計っている。

又近年上記原理にもとずいた技術、特許公開６３−１６
１２７０、同６３−１０３４５．同６３−１３５７２６
．他が提案されている。

これらは発熱体に蓄熱体を積層したもので加熱保温、持
続性に優れた熱効率性が証明されている。

しかし、発熱体製作に掛かるプロセスが複雑である為に
、これまでの発熱体に蓄熱体を一体化して放熱体とした
には、フィルムヒーターやシーズ線ヒーターの片面に両
面接着テープを用いて蓄熱体を接着積層しなければなら
なかった。又温度コントロール等についてもヒーター面
のみならず蓄熱体との関連性から使用部品の減数も限界
となり、この結果、メンテナンス等で複雑化のみならず
、生産性、及びコスト等まで影響を与えていた。

問題点を解決する為の手段 本発明は上記の問題点に鑑み考案されたものであり、蓄
熱体の特性である一定温度で相変する際に吸熱、放熱を
する潜熱の利用と蓄熱体の物性と特性を温度調整機能に
利用することで構造を単純化することができ、省エネル
ギー化と安全性の確保と上記問題点を解決する事にある
。

本考案は、電気を通電する為の電極を設置した絶縁性基
材からなる容器、又は軟包装フィルムなどに充填、密封
された発熱体の生成剤である転相温度を起こすエマルジ
ョン物質と一定温度で相変化する持水塩からなる蓄熱物
質とを分離して一括書封包装し一体としである。

発熱部に電気を通すだけで所定の温度まで加温するが発
熱体が作動し加熱している間、蓄熱体が吸熱、蓄熱し内
部温度全体が予め設定した発熱体のキュウリ−温度域に
達すると、発熱体は自動的に発熱機能をを中止するが、
その後は蓄熱体の放熱作用によって一定温度が長時間に
渡って該定温ヒーターの所定温度が維持される。

温度コントロールや安全機器を使用しないで発熱と蓄熱
を一定時間所定温度で維持することのできる放熱体にす
ることにある。これにより、常時ヒーターに電力を供給
しなくてもよく、エマルジョン物質の転相温度域を蓄熱
物質の融解に必要な温度に設定すれば解決出来る。

該定温持続ヒーターは発熱体と蓄熱体を内部に一体化し
た事を特徴とした構成を採用することにより、上記の問
題点を解決した。

上記定温度発熱体の主成材として、例えばヘキサン系、
シリコン系、リチュウム、水、乳化剤を一定割合いで混
合し、エマルジョン化した物を使用すればよい、また該
物質の特徴として、混合時に割合いを変更することで、
転相温度域の設定を１０〜９５℃まで調整できる。

該ヒーターに通電すると転相温度以下で導電性が低い為
に抵抗が大きくなり発熱し加熱する。

該発熱体の温度が予め定めた転相温度以上になると導電
率が高まり発熱が押えられる為、一定温度を維持するこ
とが出来る。

但し、平面均一な面状体として使用する場合、流体であ
るために保形性に欠けるのでこの解決策として、容器等
によって形状を保つ方法もあるが、堅牢強靭かつ簡便で
安全、より安価な方法として、上記物質を含水性基材に
含浸し、支持体として絶縁性包装基材に電源を設置して
密封することで外圧の影響を受けない。

又、内包する蓄熱剤物質としては、酢酸ナトリウム系、
硫酸ナトリウム系、塩化力ルシュウム系の物質や有機物
質としてポリエチレングリコール、パラフィン等、１０
〜８０’Ｃの温度域を有する潜熱蓄熱材料が利用できる
。

これ等相変化する持水塩からなる蓄熱物質を包装基材で
発熱部と分離し、−法化して書封包装するか、該物質の
保形性を保つために含水性基材に含浸し、ヒータ一部と
分離、−法化した上で書封包装する構造が採用できる。

支持体となる包装基材として、不透過性、電気遮断性、
シール接着性が強靭で加工適正を持合せていればよい。

作用 電極を設置した発熱部に電力を供給すると設定した転相
温度域まで導電抵抗が高い為樟温度が上昇する。温度上
昇過程で分離積層し内抱している蓄熱体に熱伝導によっ
て、蓄熱される。

蓄熱体は該、物質のもつ融解温度まで発熱部から熱伝導
で昇温し、蓄熱物質の融解温度が発熱部の転相温度に達
すると発熱物質は導電抵抗が低くなり自動的仁発熱が押
えられ一定温度に推移する。

この時点での発熱体の温度も平均化しており、その後は
蓄熱物質の持つ定温度で相変化する硬化現象の過程で融
解潜熱が放熱される事により、発熱部の転相温度付近で
長時間にわたって一定温度を持続する。

潜熱の放熱量が低下すると、該、発熱体内の温度域が転
相温度以下となる為、再び発熱部機能が回復し自動的に
連続して加熱が開始される。

以降吸熱、蓄熱、放熱に従って繰返し作動する。

実施例 以下本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１．２図は本発明で使用される定温持続ヒーターの一
実施例を示す線区である。

第３図はその斜視図である。

本実施例に於いて（１）は発熱体であり、（２）は蓄熱
体である。使用する蓄熱物質として、酢酸ナトリウム系
を使用し、該物質を溶解させて（融解温度５９℃）、保
形性保持上の理由により不織布等含水性基材に含浸させ
て面状体としである。

発熱体ぐ使用する物質は転相温度条件を予め導電抵抗値
６０℃で抵抗値が降下するように一定割合いによる水、
油（ヘキサン系やシリコン系）、リチクムを予め定める
配合率に準じて乳化剤でエマルジョン化して、保形化を
計る為に両端に電源用接点を設けた不織布等含水性基材
に含浸させて、図示の様に絶縁性を有する（４）包装支
持体に収納し、（５）接点部が包装支持体の外部に設け
た（６）端子と接続して書封包装しである。端子は（７
）の電源と接続している。

本実施例では、蓄熱体が例えば６０”Ｃに上昇する該発
熱物質は転相温度差（キュリー温度）により導電抵抗が
減少して自動的に電流を遮断するようにしである。

該定温持続ヒーターの両端ぼは電源端子が、支持体に固
定されて、内部の接点と漏電を防止するために防爆化の
うえ接続しである。

蓄熱体（２）は物質の融解点に於ける硬化・軟化の際に
起こる吸熱、放熱の現象を利用する。

本実施例は前述の酢酸ナトリウムを使用したが、相変化
を示す化合物であればよく、例えば持水塩を有する塩化
カルシュウムロ水塩、硫酸ナトリウム１０水塩、チオ硫
酸ナトリウム５水塩や、エチレングリコール、ポリエチ
レン、ワックス等蓄熱作用の有るものであれば良い。

発熱部（１）から蓄熱層（２）と外部への熱伝導性を促
進するために漏電を防止した支持体（４）の中間分にア
ルミニウム層（３）を設けて一体化している。

該定温持続ヒーターの構造は一例に示す物であり、積層
順位や形状については固定化されるものではない。

以上の構造からなる該発熱部に電源から１００Ｖ電流を
通した処、所定の蓄熱物質の持水塩が溶解するまで、温
度上昇を続けたのち、３３分後該放熱体との接点温度が
６０℃に達した時点で昇温か止まった。

以降放熱体の温度が蓄熱部の融解温度５８℃で維持され
５２℃に至って、再度発熱部の転相温度の抵抗値が上昇
して加熱開始に至る経過時間は、放置時間（雰囲気温度
２２℃）で５７分がかり一定の蓄熱効果を奏した。

又連続して使用すると初期通電時間に対し、約１０％弱
の加熱時間で済む事が判明した。

即ちこの例においては、５２〜５７℃の温度を５７分間
に亙って、放熱する事ができその間、発熱体は抵抗値が
降下しエネルギーをカットした。

さらに該発熱体を断熱材等で挟んで、暖房用発熱体とし
て使用した場合は、−段と発熱体の効果を発揮した。

上記実験の結果において、定温度ヒーターに於ける転相
温度設定と蓄熱体の相変化による融解温度設定値の誤差
について、問題となる現象は生じることなく、実験を数
回繰返しても発熱物質も良好に昇温、停止の物性動作は
設定通りであった。

又蓄熱体も溶解後に過冷却することもなく、良好に硬化
し融解潜熱を放熱した。

そして該発熱体は各物質による溶液の一方向に偏る事も
なく、均一に分布し保形性が極めて良好であった。

使用した該発熱体はエマルジョン化に必要な物質の割合
いを変えることで、使用する電圧も１０〜２００■まで
可能である。

使用可能な温度は０〜１００℃まで自由に選定できる。

又、他への応用例として、暖房用クツションに応用でき
る。この場合、これまで提案されている温度センサーや
サーモスタット、各コントロールを付帯した面状発熱体
には、鉄、アルミ、銅等の箔を使用して印刷エツチング
法になるフィルム発熱体が利用できるが、コントロール
が複雑であり、クツション等に利用した場合繰返し使用
するとフィルムヒータ一部が熱彫版と外圧による変形で
、発熱線が屈折による部分発熱や断線による問題が多発
していた。又、温度コントロールの配線関係でのトラブ
ルも絶えなかった。

本発明は、配線部は電源用のみであり、発熱線を使用し
ていないので断線、部分発熱等皆無である、該発熱体は
構造が簡単であり、従来提案されている欠点を補う事が
出来るため応用利用範囲が広まる。

応用範囲として、床暖房用、ハウス曖房、マット、カー
ペット、等の保温発熱体、又自動車シートや一般、業務
用椅子、医療理学療法用具、カイロ、寝具、食器食品、
スポーツ用品等の暖房用並びに保温用の定温持続発熱体
として利用できる。

以上の様に、本発明の定温持続ヒーターは種々の用途に
使用出来、その用途に応じて発熱体の種類、基材の種類
も適宜選択出来、形状も種々の変更が可能である。

効果 本発明は以、上のように構成され、該定温持続ヒーター
は温度コントロール機器が不要で一定の温度域を境に導
電性が変化するエマルジョン物質を発熱体として採用し
、又融解潜熱を利用する蓄熱物質を一体化しているので
熱効率が高く、構造が簡単なことからトラブルが少なく
安価に製造が可能となる。

該放熱体の特徴として、薄い板状に形成しであるので放
熱が均一である。尚、発熱物質がエマルジョンである為
カーボンヒーターの様に分散性不均一による部分発熱が
皆無であるとともに蓄熱、放熱の機能を備えているので
エネルギーコストも安価であり、放熱持続性に優れてい
る。

該品に採用している発熱部は発熱材料の割合いで使用す
る電圧に自由に対応できるので、バッテリーを用いた分
野から各産業分野まで幅広く使用できる特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の定温持続ヒーターの側断面図第２図は
その一実施例を示す線図、 第３図はその斜視図 １・・・発熱体 ３・・・アルミニウム層 ５・・・電源接点 ７・・・電源 ２・・・蓄熱体 ４・・・支持体絶縁部 ６・・・端子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定温度で相変化する持水塩からなる蓄熱物質を
   溶解時での保形性を図って、電気絶縁性包装基材で密封
   包装した蓄熱体を、エマルジョン物質よりなる発熱体の
   側面又は両側面に積層して一体化して成ることを特徴と
   した定温持続ヒーター。
2. （２）発熱体がエマルジョンの種類によつて、一定の温
   度域を境に高温時に導電性が高く、低温度時に導電性が
   低くなる転相温度現象を持つエマルジョンを利用し、エ
   マルジョン化した物質を含水性を有する包装基材例えば
   不織布、綿布、紙、連続気泡を有するプラスチック発泡
   材、等に含浸して、電気絶縁性を有する支持体の包装基
   材で保形性を保つ様に成し、電源用接点及び端子を設け
   て書封包装して成る特許請求の範囲第１項記載の定温持
   続ヒーター。
3. （３）エマルジョン化した転相温度を示す物質と一定温
   度で相変化する持水塩から成る蓄熱剤を電気絶縁性包装
   基材から成る容器に各々分離の上充填密封した蓄熱材と
   発熱材を一体化出来る支持体として電気絶縁性容器又は
   包装フイルム等に挿入充填し、電源用電極を設け密封し
   て成ることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の定
   温持続ヒーター。