JPH0339154A - 携帯用暖房器 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は相変化温度より低い温度で安定した過冷却状態
を保持する蓄熱材を用い、この過冷却された蓄熱材が液
相から固相に相変化する時に発生する熱を熱源として用
いた携帯用暖房器に関するものである。

（従来の技術） 従来のこの種の携帯用暖房器は、大別すると２ＦＩｉ類
に分類することができる。

一方は、化学反応から生ずる反応熱を利用し、この熱で
身体を加熱する携帯用暖房器である。しかし、この暖房
器は一旦化学反応すると還元しないため、−度の発熱を
利用する使い捨てには適しているが、再使用できない欠
点があった。また、もう一方は、潜熱蓄熱材を用い、こ
の潜熱蓄熱材をヒーター等で蓄熱して使用する携帯用暖
房器である。しかし、この暖房器は蓄熱材として過冷却
を生じさせない材料を用いていることから、蓄熱終了後
、放熱が開始される。このため、長時間熱を保有するこ
とができず、使い勝手が悪い、熱効率が悪い等の欠点が
あった。

そこで、近年、上述の２者の欠点を袖う携帯用暖房器と
して、安定した過冷却状態を有する潜熱蓄熱材（例えば
酢酸ナトリウム３水塩）を用い、この蓄熱材をヒーター
等で加熱して蓄熱するものが知られている（実開昭６３
−１３９５２１号公報）。この蓄熱材を使用した暖房器
は、安定した過冷却状態を有するため、蓄熱後、周囲の
温度が低ドしても潜熱を保有することができ、長時間熱
を保存することができる。この潜熱を取出す方法は、過
冷却解除手段（トリガー）と呼ばれる金属片（現段階で
は金属以外の材料では過冷却を解除することはできない
）を指等で即して蓄熱材の過冷却状態を解除して行われ
る。

しかし、過冷却状態を有する潜熱蓄熱材に蓄熱を行い、
この蓄熱完了後に過冷却解除手段を使用して蓄熱材の過
冷却状態を解除して熱利用を行う場合は、蓄熱材の温度
が相変化温度（酢酸ナトリウム３水塩の場合約５８℃）
−以下の過冷却状態まで、温度が低下しなければならず
、断熱性の良い蓄熱容器では、蓄熱材の温度が蓄熱完了
後、相変化温度以下（過冷却状態）の温度に低下するま
でに時間がかかり、熱利用を行うまでに時間がかかり、
使い勝手が悪くなっていた。

第５図は上述の過冷却形潜熱蓄熱材の蓄熱・放熱特性を
示した状態図である。潜熱蓄熱材に酢酸ナトリウム三水
塩を使用した場合には、相変化温度Ｔｐｔ＋は約５８℃
、潜熱は５６Ｋｃａｌ／ｋｇである。外気温Ｔ　で蓄熱
材温度Ｔｓが初期的に与えＯ られ、加熱器で加熱され、融解し、蓄熱が完了した後に
外気で自然冷却°すると、徐々に蓄熱材の温度が下がり
△τｉ後に相変化温度以下となり、さらに放置しておく
と液体のままで外気ｌＨレベルまで温度が低下する。こ
れを過冷却状態といい、凝固潜熱が保存される。この後
、過冷却解除手段で蓄熱材の過冷却状態を解除させると
、発核し、凝固が始まり、潜熱が蓄熱材から放出され、
蓄熱材の温度は相変化温度Ｔ、、、（酢酸ナトリウム三
水塩の場合約５８℃）まで上昇して、暖房能力を発揮す
ると共に、温度が低下して固化が完了する。

外気による冷却過程で相変化温度Ｔ　ｐｈ以上では、過
冷却の解除を行っても発核が伝ばんしないため、過冷却
状態が解除されない。そのためΔτｉ後まで待たなけれ
ば過冷却状態を解除することができず、熱利用を行うま
でに時間がかかり、使い勝手が悪くなっていた。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の携帯用暖房器では、過冷却状態を有す
る潜熱蓄熱材に蓄熱を行い、この蓄熱完了後に過冷却解
除手段を使用して蓄熱材の過冷却状態を角琴除して熱利
用を行う場合は、蓄熱材の温度が相変化温度以下の過冷
却状態まで、温度が低下しなければならず、断熱性の良
い蓄熱容器では、蓄熱材の温度が蓄熱完了後、相変化温
度以下の温度に低下するまでに時間がかかり、蓄熱後す
ぐに熱利用を行うことができず、使い勝手が悪くなって
いｔ二。

本発明は上記エバ情に鑑みてなされたもので、いつでも
蓄熱した熱を利用することが可能で、使い勝手に優れた
携シ１）用暖房器を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の携帯用暖房器は、安定
した過冷却状態を有する潜熱蓄熱材を充填した可撓性容
器と、この可撓性容器の特定領域の容積を他の領域より
小さくして封入した前記蓄熱材の過冷却を解除する解除
手段とを具備してなることを特徴とする。

（作　用） このように構成されたものにおいては、蓄熱後の外気に
よる冷却過程で、可撓性容器の解除手段封入部の容積を
他の領域より小さくして蓄熱材の熱容量を少なくし、空
気への伝熱面積を大きくすることにより、伝熱速度を速
くでき、短時間で解除手段封入部の蓄熱材を過冷却状態
まで冷却できるため、いつでも蓄熱した熱を利用するこ
とができ、使い勝手が向上する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面の簡単な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る携帯用暖房器の構成図
である。

図において、携帯用暖房器１は、安定な過冷却状態を有
する潜熱蓄熱材２と、過冷却した前記潜熱蓄熱材２の過
冷却状態を解除する角り除手段３を特定の領域部４に封
入した蓄熱容器５とから構成されている。

前記潜熱蓄熱材２は、過冷却と晶析を反復し、晶析時に
発熱するもので、この蓄熱材２の一例として酢酸ナトリ
ウム三水塩を使用する。この酢酸ナトリウム３水塩は、
無水酢酸ナトリウムを所望量の水に溶射して製造するも
のである。また、この酢酸ナトリウム三水塩は、過冷却
された液体時に衝撃を受けると晶析し、この晶析時に発
熱する性質を有している。

前記過冷却を角９除する解除手段３は、全屈製材料でで
きている。従って、蓄熱容器５内の前記潜熱蓄熱材２が
過冷却の状態において、蓄熱容器５の外部より解除手段
３を即すと、これによって潜熱蓄熱材２に衝撃を与える
ため、潜熱蓄熱材２は衝撃を受けた部分から徐々に晶析
（過冷却解除）を開始し、連鎖的に全て（蓄熱容器５内
全体）の潜熱蓄熱材２が晶析する。この晶析により潜熱
蓄熱材２の潜熱が放出され、この熱が蓄熱容器５の外部
へ伝達されるので、この蓄熱容器５を身体にすることに
よって身体が暖められ、ヒーターとして使用することが
できる。

また、前記蓄熱容器５は、耐熱性合成樹脂その他の材料
を用いたもの、例えばポリエステル、ポリプロピレン、
ビニル、ポリエチレンその他の適度の伸縮性、柔軟性、
耐熱性の合成樹脂等の可撓性の容器である。この蓄熱容
器５は、前記過冷却を解除する解除手段３を特定の領域
部４に保持（移動不可能に）できるように形成し、この
特定の領域部４（解除手段３の封入部）の厚みｔ２を約
２ｎ程度、その他の領域の厚みｔｌを約１０ｍｍの厚さ
に形成し、潜熱蓄熱材２の封入される容積を他の領域よ
り小さくした袋状の容器である。最初、蓄熱容器５は潜
熱蓄熱材２と解除手段３を人れるために一端が開き、そ
の他の端は密封されている。潜熱蓄熱材２と解除手段３
を蓄熱容器５に入れた後に開端部を蓄熱材２が漏れない
ように密封する。この封入方法はこれに限られるもので
はない。また、蓄熱容器５の大きさと形状は使用目的等
によって変えることができるものである。

次に、上述のように構成された携帯用暖房器１の動作に
ついて説明する。

まず、この携（杼用暖房器１を使用するために、潜熱蓄
熱材２と解除手段３の封入された蓄熱容器５を加熱器（
図示せず）等で加熱し、確実に潜熱蓄熱材２を完全に溶
かし、潜熱蓄熱材２を相変化まで加熱し蓄熱を行う。蓄
熱が完了した後に外気で自然冷却すると、徐々に蓄熱材
２の温度が下がり△τｌ後に相変化温度Ｔｐｈ以下とな
り、さらに放置しておくと液体のままで外気温レベルま
で温度が低下し過冷却状態になり、凝固潜熱が保存され
る。

しかし、本発明の場合は、蓄熱容器５の特定の領域部４
（ｊｌ／／除手段３の封入部）の厚みｔ２を約２１−程
度、その他の領域の厚みｔｌを約１０ｍ＋＊の厚さに形
成し、潜熱蓄熱材２の封入される容積を他の領域より小
さくしたため、他の領域よりも解除手段３の封入された
特定の領域部４の蓄熱材２の熱容量を少なくでき、空気
への伝熱面積を大きくすることができるため、伝熱速度
を速くでき、短時間で解除手段３の封入された特定の領
域部４の蓄熱材２を過冷却状態まで冷却できる。

この蓄熱材２が過冷却状態において、蓄熱容器５の外部
より解除手段３を指等で即すと、これによって蓄熱材２
に衝撃が与えられるため、潜熱蓄熱材２は衝撃を受けた
部分から徐々に晶析（発核）し、凝固が始まり、連鎖的
に全て（蓄熱容器５内全体）の潜熱蓄熱材２が晶析する
。その結果、潜熱が蓄熱材２から放出され、蓄熱材２の
温度は相変化温度Ｔ９．（酢酸ナトリウム三水塩の場合
約５８℃）まで上昇して、暖房能力を発揮すると共に、
温度が低下して固化が完了する。

上述のように他の領域よりも解除手段３の封入された特
定の領域部４の蓄熱材２を、早く過冷却状態まで冷却で
きるため、いつでも蓄熱した熱を利用することができ、
使い勝手が向上する。

また、潜熱蓄熱材２の加熱および過冷却を繰り返すこと
によって、暖房器ｌは繰り返し使用できる。

上述の蓄熱容器５を加熱器（図示せず）等で加熱した後
、外気で冷却した場合の温度特性を、７０℃蓄熱で５５
℃まで冷却された時間ｙｌで整理すると、蓄熱容器５の
熱さ部２により、容器内の蓄熱材２の重量が変わった影
響が、第２図の本発明の一実施例に係る携帯用暖房器の
容器厚さと過冷却必要時間との関係を示す特性図に示さ
れている。

この結果は、１次遅れとした計算結果であるが、容器の
厚さと冷却時間に比例の関係があることがわかる。よっ
て、蓄熱容器５の特定領域部４の厚さを他の領域の１／
２にすることにより、特定領域部４の冷却時間部２は他
の領域の冷却時間ｙｌの１／２となる。

以上のことから、解除手段３の封入された特定領域部４
の容器の厚さを他の領域の１１５レベルにすれば、解除
手段３の封入された特定領域部４の蓄熱材２は、他の領
域より５倍早く過冷却状態となり、早く過冷却状態まで
冷却できるため、いつでも蓄熱した熱を利用することが
でき、使い勝手が向上する。

次に、本発明の他の実施例を第３図を参照して説明する
。

第３図は本発明の他の実施例に係る携４１２用暖房器の
構成図である。

前述の実施例と重複する部分については、説明を省略す
る。

図において、携帯用暖房器１は、安定な過冷却状態を有
する潜熱蓄熱材２と、過冷却した前記潜熱蓄熱材２の過
冷却状態を解除する解除手段３を特定の領域部４に封入
した蓄熱容器５とから部１７成されている。

この特定の領域部４は蓄熱容器５の隅部に突出部６を形
成して設けている。

この突出部６に設けた特定の領域部４（解除手段３の封
入部）の厚み部２を約２關程度、その他の領域の厚みｔ
ｌを約１０ｍｍの厚さに形成し、潜熱蓄熱材２の封入さ
れる容積を他の領域より小さくした袋状の容器である。

このように構成することにより、解除手段３の封入され
た突出部６の特定の領域部４内の蓄熱材２は、周囲空気
との接触部分として突出部６が増加し、しかもこの弯出
部６の蓄熱材２の熱容量を少なくでき、空気への伝熱面
積を大きくすることができるため、伝熱速度を速くでき
、短時間で解除手段３の封入された特定の領域部４の蓄
熱材２を過冷却状態まで冷却できる。（特定の領域部４
の厚み部２が約２市の場合で、約１０％冷却時間を短縮
することができる。（前述の実施例に比較）） さらに、第４図の本発明の他の実施例に係る携帯用暖房
器の構成図に示すように、前述の特定の領域部４の設け
られた突出部６と蓄熱容器５の間にくびれ部７を設けて
、このくびれ部７を前記解除手段３の通過不可能な形状
とすることで、解除手段３を特定の領域部４に保持（移
動不可能に）できる。また、この特定の領域部４の設け
られた突出部６を第４図に示すように蓄熱容器５と一体
の形状（直方体）にでき、取扱いが非常に良くなる。

［発明の効果］ 本発明によれば、蓄熱後の外気による冷却過捏で、可撓
性容器の解除手段封入部の容積を他の領域より小さくし
て蓄熱材の熱容量を少なくし、空気への伝熱面積を大き
くすることにより、伝熱速度を速くでき、短時間で解除
手段封入部の蓄熱材を過冷却状態まで冷却できるため、
いつでも蓄熱した熱を利用することができ、使い勝手が
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る携帯用暖房器の構成図
、第２図は本発明の一実施例に係る携帯用暖房器の容器
厚さと過冷却必要時間との関係を示す特性図、第３図乃
至第４図は本発明の他の実施例に係る携帯用暖房器の構
成図、第５図は過冷却形潜熱蓄熱材の蓄熱・放熱特性を
示した状態図である。 ｌ・・・携帯用暖房器、２・・・潜熱蓄熱材、３・・・
解除手段、４・・・特定領域、５・・・蓄熱容器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）安定した過冷却状態を有する潜熱蓄熱材を充填し
   た可撓性容器と、この可撓性容器の特定領域の容積を他
   の領域より小さくして封入した前記蓄熱材の過冷却を解
   除する解除手段とを具備してなることを特徴とする携帯
   用暖房器。
2. （２）安定した過冷却状態を有する潜熱蓄熱材を充填し
   た可撓性容器と、この可撓性容器の一部を外部に突出さ
   せ、この突出部に封入した前記蓄熱材の過冷却を解除す
   る解除手段とを具備してなることを特徴とする携帯用暖
   房器。
3. （３）前記突出部と可撓性容器本体部を連通部を設けて
   連通させ、この連通部を前記解除手段の通過不可能な形
   状としたことを特徴とする請求項２記載の携帯用暖房器
   。