JPS63101657A - 蓄熱体 - 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】 産業上の利用分野 本発明は採暖・保温・加温装置に潜熱蓄熱材を用いる分
野に関する。

従来の技術 従来より潜熱を利用する潜熱蓄熱材は単位重量当りの蓄
熱量が大きい、一定温度の出力が得られるなどの利点を
有するため、給湯分野・暖房分野に用いられるようにな
ってきた。実用化にあたりては、蓄熱材の偏肉を防ぐた
め、蓄熱体の厚みを一定とし加熱（蓄熱）効率を良くす
るため、あるいは採暖装置として用いる場合、身体装着
時に可撓性をもたせ異和感を感じないようにするため、
蓄熱材を多数の小袋に分割して用いられてきた。

蓄熱体を暖房装置として用いている従来例を第３図、第
４図により説明する。蓄熱体１は多数の小室２を連結し
て配設した構成となっている。蓄熱はそれぞれ前記小室
２に相対してはｙ同様の密度で取り付けられたヒータ３
に通電し、蓄熱材を溶解し蓄熱していた。蓄熱装置は前
記ヒータ３の外周を断熱材６で覆うことにより得ていた
。また、前記小室２には潜熱蓄熱材４とこの潜熱蓄熱材
の過冷却を防止するための過冷却防止材６とが収納され
ている。

前記従来の構成では、蓄熱はヒータを通電、非通電する
ことにより一定温度に制御して行う、または蓄熱後もこ
の状態を保持する場合もある。しかし、この蓄熱方法で
は蓄熱体１を構成する小室２の温度は、それが配設され
ている位置によって大きく異なっていた。すなわち、温
度分布には大きな高低の巾が発生していた。一方、過冷
却防止材６は耐熱温度を有しており、その温度以上に晒
されるともはや過冷却防止材６として働らかないように
なる。したがって、蓄熱材４をヒータ３で加熱し蓄熱す
る場合、その加熱温度は蓄熱材４の融点０１以上で、過
冷却防止材６の耐熱温度０２以下で温度制御をしなけれ
ばならない。この温度範囲θ２−０．は一般にはそれ程
大きくない。例えば、潜熱蓄熱材４として、酢酸ナトリ
ウム・３水塩を、過冷却防止材としてピロリン酸ナトリ
ウム・１ｏ水塩を用いた場合、融点θ、は６８℃、耐熱
温度θ２は８０℃と約２０℃の巾しかない。温度分布が
大きい場合、容易にこの温度範囲を越えてしまう。この
温度範囲を越えないようにするには、ヒータ３の消費電
力を少なくし除々に温度を上げ蓄熱しなければならず、
このために蓄熱時間が長くなるという問題があった。ま
た、蓄熱時に一部の小室２付近が局所的に保温材で覆わ
れると、その小室２に封入されている潜熱蓄熱材４の温
度は上昇する。温度検出装置としてサーモスタットを用
いる場合、前記小室２がサーモスタットの近くにある場
合はサーモスタットにより検知されるが、サーモスタッ
トより離れている場合は検知されずさらに温度は上昇す
る。これを防ぐためにはサーモスタットの数を増やせば
良いがこれは実用的でない。また、温度検出装置として
温度検知線を用いる場合、温度検知線は局部的な温度変
化を測定することができない。このため、前記保温材で
局所的に覆われた小室２の温度は上昇する。このように
して、潜熱蓄熱材４の温度はさらに上昇し、過冷却防止
材６の耐熱温度θ２を容易に越えることとなる。そして
潜熱蓄熱材４の放熱利用時に、融点θ、以下になっても
液体のま＼潜熱を放出しない過冷却現象が発生するとい
う問題点を有していた。

発明が解決しようとする問題点 本発明は前記蓄熱体の課題を解決しようとするものであ
る。すなわち、蓄熱体を短時間で蓄熱すると共に、蓄熱
体に過冷却状態を発生させないようにしたものである。

問題点を解決するための手段 本発明は前記問題点を解決するために、フィルムまたは
チューブの適当箇所を接着して複数箇の小室をつくり、
これら小室に潜熱蓄熱材と過冷却防止材が封入されるよ
うにし、さらに本発明の特長とするところで、前記接合
部に前記小室間を連通ずる末接着の径路を設けるように
したものである。なお、本発明においては過冷却防止材
はすべての小室に必ずしも封入する必要はない。

作用 本発明は前記構成のため、蓄熱時間を短縮することがで
きると共に、過冷却現象が発生しない蓄熱体とすること
ができる。すなわち、前記蓄熱体は潜熱蓄熱材と過冷却
防止材とが小室に封入され、かつ、各小室が接合部に設
けられた末接着の径路で連通されている構成になってい
るので、潜熱蓄熱材は各小室に独立して封入されている
のでなく蓄熱体全体に亘って実質的につながっている。

前記のごとき構成の蓄熱体では多数の小室が過冷却状態
となっても、少くとも一つの小室が過冷却状態にならな
ければ蓄熱体は過冷却状態にならず、蓄熱体の熱を取り
出すことができる０すなわち、放熱時に一つの小室で潜
熱蓄熱材が液体から固体に相変化（結晶化）するとこの
変化は接合部の末接着の径路にある潜熱蓄熱材に伝播さ
れ、次の小室の潜熱蓄熱材に伝えられる。この小室の潜
熱蓄熱材が例えば過冷却状態にあっても、前記変化が伝
播されたということは過冷却状態に種結晶が挿入された
ことを意味するから、この過冷却状態は容易に破壊され
熱を放出する。この変化は接合部の末接着の径路を通し
て次々に伝播し小室全体にわたっていく。したがって、
蓄熱体より熱を取り出すことができる。

本発明の蓄熱体を従来の技術にしたがってヒータにより
加熱すると、蓄熱体の周辺部と中央部とでは大きな温度
差が生ずる。いま、周辺部の１つの小室の温度が過冷却
防止材の耐熱温度以下になるように設定し、できるだけ
短時間で蓄熱するようにヒータで加熱すると、当然中央
部の小室の温度は過冷却防止材の耐熱温度以上の温度と
なり、加熱終了後放熱させると過冷却状態が発生する。

しかるに本発明においては前述の説明でもわかるように
周辺部の１つの小室の潜熱蓄熱材は過冷却状態にならな
いようにしているため、潜熱蓄熱材の融点近傍で液体→
固体の相変化（結晶化）が起る。この変化は接合部の末
接着の径路を伝わって中央部まで伝わってゆくので中央
部の潜熱蓄熱材は過冷却状態を示さない。実際の放熱は
周辺部の方がはやいため、中央部が過冷却となることは
ないｏしたがって中央部の温度も連続的な温度変化であ
り過冷却により一時的に温度がさがることはない。仁の
場合は、前記周辺部の一つの小室に過冷却防止材を挿入
しておけば充分である。

また、蓄熱体の蓄熱時に一部の小室付近が局所的に保温
材で覆われ、かつ、温度検出装置で検知されない場合は
、前記保温材で覆われた小室は温度上昇し過冷却防止材
の耐熱温度以上になることがある。しかし、前記保温材
で覆われていない正常部分は過冷却防止材の耐熱温度以
上にはならない。したがって、放熱時正常部分で液体→
固体の相変化が始まると結晶化は接合部の末接着の径路
を通して、前記保温材で覆われたために過冷却防止材の
耐熱温度以上になった小室に伝わっていき、その小室の
潜熱を取りだすことができる。以上のように、本発明で
は各小室が接合部の末接着の径路を通して連結されてい
るので、どの小室も過冷却状態になることはない。

実施例 以下、本発明の実施例について説明する０第１図は本発
明の蓄熱体１の平面図、第２図は断面図である。蓄熱体
１はフィルムまたはチューブ７の適当箇所を熱融着して
得られた接合部８によって複数箇の小室２に区分された
構成となっている。

この小室２に潜熱蓄熱材４と過冷却防止材６とが封入さ
れている。さらに小室２は未接着部分９によりお互いに
連結されている。

以下、各要素について説明する。容器７は潜熱蓄熱材４
と非反応性・非相溶性の材料でつくられる。接合部８の
作製方法としては、一対のフィルムを熱融着するか、一
枚のフィルムを折り曲げ上下２枚として熱融着するか、
またはチューブ等の適当な箇所を熱融着するかして得ら
れる。熱融着以外でも接着剤による接着でもよい。特に
採暖装置に使用する場合は可撓性を必要とするためアル
ミラミネートフィルムがよい。以下、一対のフィルムを
用いた場合を記す。小室２は周囲を接合部８で囲われた
ものであり、使用目的により任意の大きさ、任意の形と
することができる。潜熱蓄熱材４は塩化カルシウム６水
塩、硫酸ナトリウム１ｏ水塩、チオ硫酸ナトリウム６水
塩、酢酸ナトリウム３水塩などの水利塩形蓄熱材であり
、融点以上に加熱し冷却すると過冷却状態となるため、
これを防ぐために過冷却防止材が混入される。また、必
要に応じて増粘剤、安定剤または熱伝導物質が混入され
る。未接着部９は熱融着時、接着部分に溶融しない材料
を挟み込んで熱融着すればよい。この溶融しない材料は
熱融着後除去してもよいし、蓄熱体に悪影響を与えない
ならそのま＼でもよい。また、金型を用いて熱融着する
場合は金型の一部を削り熱融着時末接着部分に圧力が加
わらないようにすればよい。

実施例１ 具体的な一実施例を第１図を用いて説明する。

最内層がポリエチレンからなる二枚のアルミラミネート
フィルムの間に巾２Ｍのセロファンを熱シールによって
得られる接合部８に直角に挾み、巾６簡の熱シールを行
なう。この後、セロファンは除去する。これにより非接
着部９が得られる。これにより４Ｘ６ｃＩＩＩの小室を
得る。得られたすべての小室が少なくとも１箇所で他の
小室と未接着部分で連結されるように蓄熱体を構成する
。これらの小室２に潜熱蓄熱材４として酢酸ナトリウム
３水塩を充填した。但し、小室２ａのみ酢酸ナトリウム
３水塩以外に過冷却防止剤６としてビロリン酢ナトリウ
ム１ｏ水塩を充填した。それぞれの小室を減圧下で封口
した。このようにして小室２が１列当り１０ケ、３列合
計３０ケの小室からなる蓄熱体を作成した。この蓄熱体
に第１図に示すようにヒータ３を取り付けた。温度制御
器は小室２ａ上に設け、小室２＆の温度が７６℃以上に
ならないように温度設定し、通電（蓄熱）を行なった。

小室２ａの蓄熱終了時における蓄熱体の温度分布は、四
隅（小室２！Ｌと対称位置）の小室２は約７６℃、前記
以外の周辺部の小室２は８６〜９６℃、中央部の小室２
は９０〜１ｏｏ℃であった。この温度では小室が夫々完
全に独立している場合は２ａ以外の小室は全部過冷却現
象を発生する温度である。また、蓄熱時間は従来の温度
制御方式に比し約半分ですんだ。蓄熱後直ちに放熱を開
始する。蓄熱体の温度低下は四隅が大きく、次いで周辺
部の小室２である。温度低下がす＼み潜熱蓄熱材４の融
点近傍になると、小室２１Ｌで液体→固体への相変化が
始まり潜熱を放出する。次いでこの相変化は小室２ａに
隣接する小室２の温度が潜熱蓄熱材４融点以下になると
、この小室に伝播しこの小室の液体→固体への相変化を
誘発する。

この現象は次々に伝播し蓄熱体全体に及び、蓄熱体の潜
熱をすべて取り出すことができた。また、加熱中小室の
一つに１５０ｋｇの応力を加えたが、未接着部分の壁面
の粘性抵抗のため蓄熱材の移動はほとんどみられなかっ
た。蓄熱材の移動と未接着部分の構成とは関係がある。

未接着部分の巾がその長さのに以下が好ましい。これ以
上大きくなると流動が起りやすくなる。また、巾が１ｏ
１ＤＩ以上になると流動しやすくなるのでそれ以下が好
ましい。

実施例２ 実施例１と同様に小室２が１列当り１０ケ、３列合計３
０ケの小室よりなる蓄熱体を作成した。

本実施例においては各小室には酢酸ナトリウム３水塩と
ピロリン酸ナトリウム１０水塩とが混合され封入されて
いる。蓄熱時、この蓄熱体の一部が保温材で局所的に覆
われ、しかもこの保温材で局所的に覆われた場合の異常
が充分に検出され制御されない場合、この部分は局所的
に温度が高く、過冷却防止材の耐熱温度８０℃をはるか
に越えるものとなった０小室２が完全に独立している場
合、過冷却現象が発生し、この部分の小室２からは潜熱
を取り出すことはできない。しかるに本願では接合部８
の未接着部分９を通して各小室２の潜熱蓄熱材４が連結
されているため、放熱時保温材で局所的に保温されてい
ない箇所の潜熱蓄熱材４が液体→固体の相変化を起こす
と、これに隣接している前記保温材で覆われている小室
２も未接着部分９を通して液体→固体への相変化が伝播
され、過冷却現象が発生することなく潜熱蓄熱材４の潜
熱を取り出すことができた。

また、前記蓄熱体を人体に装着した場合、接合部を軸と
して容易に屈曲するため、なんら異和感を感じることな
く快適な暖房が得られた。

発明の効果 以上のように本発明の蓄熱体によれば次の効果が得られ
る。

すなわち、本発明の蓄熱体は複数箇の小室より形成され
、しかも各小室が接合部の未接着の径路を通して接続さ
れているので、１箇の小室だけでも過冷却現象にならず
潜熱蓄熱材の融点付近で液体→固体の相変化を起すなら
ば、この変化を蓄熱体全体に伝播し蓄熱体から潜熱を取
り出すことができる。これは温度上昇のしにくい小室を
選んで温度制御すればよく、他の小室の温度が過冷却防
止材の耐熱温度以上になってもよいので、熱源温度を潜
熱蓄熱材の融点よりも相当高い温度に設定することがで
き蓄熱時間を短縮することができる。

また、人体に装着した場合、小室と小室とを結ぶ接合部
が屈曲し、外部応力に容易に追従するため、はとんど異
和感を感じない。

以上のごとく、本発明の蓄熱体によれば、短時間で蓄熱
でき、蓄熱体の潜熱をすべて取り出すことができる。ま
た、採暖装置として用いる場合、可撓性を有するので異
和感のない蓄熱体とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の蓄熱体の斜視図、第２図は
同断面図、第３図は従来例の斜視図、第４図は同断面図
である。 １・・・・・・蓄熱体、２・・・・・・小室、４・・・
・・・潜熱蓄熱材、６・・・・・・過冷却防止材、７・
・・・・・フィルムまたはチューブ、８・・・・・・接
合部・、９・・・・・・未接着部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フィルムまたはチューブの適当箇所を接着して設けた接
   合部と、この接合部に区分けされた複数箇の小室と、前
   記小室に封入された潜熱蓄熱材と、前記小室の少なくと
   も一室に前記潜熱蓄熱材と共に封入された過冷却防止材
   と、前記接合部に設けられ前記小室間を連通する末接着
   の径路とよりなる蓄熱体。