JP2002013893A - 起熱装置を具備した潜熱放熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 潜熱蓄熱材の過冷却を利用する方法に措い
て、起熱部と放熱部を分離できるので、放熱部の容器を
用途に応じて多様に製作できる放熱体でありすなわち、
遠隔で起熱スイッチを有する放熱体を提供するものであ
る。 【解決手段】起熱を促進する金属トリガーをドーム型１
で放熱部と接合部で取付け外しが可能で密封できるキャ
ップ内にシールド用トレー２に装着内蔵して、ドーム１
の空気圧を介してトリガーを作動する操作に措いて遠隔
が簡便にできるので使用時に阻害されない方法に措いて
解決した。潜熱放熱体の放熱部（潜熱蓄熱剤入り容器）
と起熱部（密封用キャップ内蔵）に分離して製作し、取
り替えできる接合部を介して合体してなる放熱体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱すると熱を吸収し
て融解し液化する。この状態に何らかの処置を施さない
限り、過冷却状態で蓄熱が持続する。この現象を応用し
て使用時に簡便に本起熱装置をして、潜熱を利用する放
熱体であり、潜熱は顕熱に比べ単位所要熱量が大きく、
一定時間、一定温度を放熱し持続する特徴を持つ。当該
品は常温の蓄熱状態でバッテリーの様に常温状態で潜熱
を持ち運べるので、必要に応じて熱を取り出す事ができ
る。尚、放熱後当該放熱体は再加熱で繰り返し使用でき
る。時間や場所、放熱に阻害されずに設置作業ができる
等、利便性と放熱部の容器の形状を用途に応じて変更す
ればよく機能性優れる。例えば電源を使用できない緊急
用や医療手術台、輸液デスポザーの保温、医薬品の輸送
保温、温熱カイロ、温度保持、薬品化粧品の反応促進、
温水維持など、健康、医療、美容、食品、レジャー用
品、暖房やエネルギー活用ではタイムラグを補うので廃
熱の再利用も活用できる放熱体に関する。

【０００２】

【従来の技術】水和物化合物は加熱すると融解した後、
融点以下になっても凝固しない状態がみられる。これら
を過冷却現象と言い、当該物質はこの現象が著しい。こ
の過冷却現象を蓄熱に応用する技術が知られている。一
般的に潜熱型蓄熱材の利用技術は、核質生成剤を用いて
化学反応で過冷却を防止する方法や、物質が過冷却した
状態から物理的方法を用いて凝固させる方法は周知であ
つた。本発明は後者の応用技術であり、従来は薄膜等に
なるプラスチック包装材内に酢酸ナトリウム水和物とト
リガーを混入する方法の代表例として米国特許第４，０
７７，３９０号、米国特許第４，４６０，５４６号、日
本国特許第２５６６４４５号、同実用新案登録第２５２
３６３７号等により既に公知である。しかし円筒等立体
構造へ応用技術、特に起熱装置設定の方法と具体化の遅
れが利用上の障害となり、普及を妨げていた。

【０００３】従来、知られている技術は、過冷却状態で
密封包装体を針等を用いて孔を開ける刺激法や蓄熱溶液
内で金属片をプラスチック枠で固定し、該トリガーを直
接物理的圧力を加えて、反発力の衝撃を応用した各種の
トリガー方式が公知である。

【０００４】方法において、針等によるトリガー刺激方
法は内容物の流出が起こり、再利用できない等の課題を
解決できていなかった。又、トリガーにおける従来の設
置方法は蓄熱放熱部の内に直接装着のためトリガーに物
理的接触が可能な状態に限られていた。使用上、都度取
り出して放熱部内のトリガーを外部から圧着して作動さ
せなければならないから放熱を開始させた後に設置しな
ければならず、直接放熱体に手に触れる事になり使用安
全上に不具合があった。

【０００５】

【発明が解決しょうとする課題】本発明は放熱部とトリ
ガー装置部を分割して製作した後、合体して密封してい
るので、従来に比べ充てんが単純化でき、生産性や経済
性に優れる。使用に際して放熱部と起熱装置部に分割し
ているので、放熱の開始は目的物に設置した後に起熱で
きるから取り扱いも簡便で安全となる。構成や機能面に
おて密封機能と起熱装置を合わせ持つキャップの構成で
解決できる。蓄熱材の密封性を保持できるから内容物の
流失や漏れや安全性の確保と機能低下を防止できる。起
熱装置と放熱体の両体が接合部にネジ溝を同一に規定す
れば、放熱部は使用目的や用途に準じた形状に自在に対
応できる。キャツプの形状に採用するドーム円球の機能
は伸縮性と復元性を有すれば、指等でドームに圧力を加
えるだけで、圧力容量に準じて液化物を吸排出して蓄熱
溶液内に強制対流を発生する。溶液イオンの対流液は装
着された金属片板を通過する時に、金属イオンや金属片
板面が刺激壁となり、反応を促進して結晶核を生成す
る。一般的に潜熱蓄熱材に供する材料は物質により異な
るが、単一物質には過冷却現象は認められないが、複数
以上の化合物に限定されるものである。過冷却現象は一
定気圧と温度条件下で融点以下に物質の温度が下がって
も凝固しないで持続している状態をいう。酢酸ナトリウ
ム水和物は化合物中でも過冷却と相分離現象が著しい物
質である。本発明は蓄熱材溶液が流動又は移動の際に金
属面や異物に接触すると反応して、過冷却状態を破り凝
固を開始し放熱する事に着目し、対流発生にポンプ動力
にドーム、金属片板を触媒に見立てると従来のような使
用上の制限や従来のトリガーの不都合や機能性に限定さ
れない。動作も指でドームを圧縮、空気力量の応用で破
過冷却を開始し、簡便に蓄熱と放熱の繰り返しの機能性
と安全性、作業性を確保し向上できる。ポンプ機能によ
る対流と金属による触媒機能、並びに分解や相分離を防
止した蓄熱材の組み合わせを特徴とする潜熱蓄熱と起熱
する装置で構成した放熱体を提供できる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の手段として用い
られる潜熱蓄熱材は、酢酸ナトリウム水和物を主剤とし
た電解質蓄熱材である。本発明に採用した潜熱蓄熱素材
は単位重量当たりの熱量は６０ｃａｌ／ｇ、単位当たり
の容量熱量は８５ｃａｌ／ｍｌであり、比重は１．４
２、融点及び凝固点は５８℃にあり、使用される目的に
より熱量を減少させずに融点／凝固点の変更、例えば６
０℃から３０℃まで任意に変更できる蓄熱材を提供する
ものである。

【０００７】本発明に有効な蓄熱性能を有する酢酸ナト
リウム系潜熱蓄熱材料が、合成樹脂例えばポリプロピレ
ン、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロン、エラスト
ーマや用途別に精密合成し材料化された変性高分子樹脂
が与えられる。注入口に接続用のネジ切り部を有する円
筒型成型容器や積層になるフイルム包装体のラミネート
材やブロー又はインジェクション成型に成る上部にドー
ムを有するキャップ内にトリガーを装着部の素材として
用いる。成型される容器は、耐強度に措いて、耐熱／耐
寒性及び成型性と適度の柔軟性に優れ、熱伝導性や透湿
性能、電子マイクロ波の影響を受けない容器材料は示唆
した合成樹脂の内より選択する事が、放熱体機能の効果
として好ましい。

【０００８】破過冷却に密封用のキャツプ内に起熱刺激
及び反応用金属片板をシールド用内枠トレーに装着し
て、過冷却溶液をキャップドームの空気圧で放熱部へ対
流が通過時に触媒金属に接触して過冷却を破り放熱が起
こる。触媒作用や反応性は銅やコンスタンタン等がある
が、イオン化傾向も大きい。好ましくはＳＡＳやニッケ
ル合金、Ｃ合金がある。

【０００９】本発明の蓄熱方法に措いて、小容量の場
合、恒温器など空気加熱の熱伝導方式に比べ、温水や蒸
気加熱又は電子レンジによる方法が効率的である。又、
大容積の放熱体には直接接触する電気フラットヒーター
を用いると簡便に利用できるので好ましい。

【００１０】

【実施例１】本発明の実施例である。酢酸ナトリウム系
になる蓄熱材の融点／凝固点を５４℃に調理調整したも
のを、図〜１に図示するオレフィン製でブロー成型にな
る円筒容器１０ｍｍφ×１００ｍｍＬに充てんした重量
は２５ｇ、熱量１，５Ｋｃａｌを温水加熱槽内で７５℃
に加熱し溶解した後、室温１９℃の雰囲気において自然
放熱又は水冷による試料の蓄熱状態は過冷却状態を呈し
た。当該過冷却状態の試料を室温１９℃の常温雰囲気に
おいて、蓄熱水溶液をキャップのドーム円球体の空気を
圧縮して強制対流を装着したトリガーを通過させて、破
過冷却状態を確認した。繰り返しの実施においても適性
な蓄熱、起熱機能、放熱、持続効果を発揮した。

【００１１】

【実施例２】以上の構造になる放熱体の蓄熱／放熱機能
状況と温度変化を測定した。実施例において、事前に試
料１０点のうち８点のを融点／凝固点を５４℃に３点を
４５℃に融点調整した酢酸ナトリウム水和化合物を用い
て、トリガーの形状を変えて装置した当該、潜熱蓄熱放
熱体と同じ容積の水を充てんした２点容器の機能と性能
の確認と比較を実施した。室温１９℃に措いて融解温度
は温水７３℃１０分で８体とも完全に融解液状化した試
料を、水温１５℃の水に浸し水温に均衡するまで冷却し
ても、試料全部が過冷却状態を呈した。当該試料を更に
トリガー装置を作動させたところ、空気圧縮と同時に過
冷却を破り、凝固と放熱がスムースに起ることを確認し
起熱装置の信頼性を得た。放熱による温度の変化と推移
は凝固開始１０秒で放熱体に設定した温度センサー計測
は規定の設定通り５４℃／５点の試料と４５℃／３点の
各試料は、各々設定した融点まで上昇して潜熱放熱を以
降３８分にわたり、一定温度を放熱し続けた。開始温度
は試料全てに措いて設定し の稼働を実施したが、熱履歴挙動や安定性に変化はなく
放熱温度範囲を維持した。尚、水を充てんした容器２点
は同じ室温での放熱は７３℃から２０℃に到達は１１分
で終了した。

【００１３】

【発明の効果】本発明の潜熱蓄熱放熱体は以上のように
構成され、小型で持ち運びや利便性に特徴がある。起熱
装置になるキャツプ構造体は両体の接続部を予め共用性
を規定すれば放熱部が立体構造から平面体又は変形構造
に至る使用目的に応じた容器の型で対応できるので、選
択性に優れ産業用途の活用幅を拡大できる。

【符号の説明】

１〜 ドーム状キャップ構造体 ２〜 金属トリガーと装着用シールドトレー ２〜１ 湾曲円盤型トリガー ２〜２ 細孔付き円盤型トリガー ２〜３ 網状円盤型トリガー ２〜４ 金属リング状円盤トリガー ２〜５ 金属ボール ２〜６ コイルスプリングトリガー ３〜 潜熱蓄熱放熱体 ４〜 円筒型、フラット型、立体容器

【図面の簡単な説明】

【図１】ドーム型キャップにトリガーを装着した潜熱蓄
熱放熱体の全体構造を示した側断面図である。

【図２】全体の構造を起熱装置と潜熱放熱体に分割した
構成図である。１〜はドーム型キャツプ全体の側断面図
である。２〜はキャツプの接合用ネジ切り円筒部に装置
されるトリガーを装着するシールドトレイの内蔵図を示
している。３〜及び４〜は潜熱蓄熱材が充てんされたポ
リオレフィンになるは放熱円筒容器の側断面図である。

【図３】１〜のキャツプドームの形状が、だ円径構造体
を示す側断面である。

【図４】キャップ内に装着する金属トリガーの形状と種
類を平面及び側即断面で示す。２−１は湾曲した円盤を
示す。２−２は円盤状の表裏を通過する細孔を有する ２−３は網目になる円盤。 ２−４はリング状円盤。
２−５はボール状の球形。 ２−６は線状からなる円
筒形のバネ態を示す 図示していないが、２−１、２−４、２−５の各表面又
は裏面のいずれか又は、両面又は球面に凹凸、ティパー
やティンプルを施すとより効果的である。

【図５】１〜のキャップドームが半円球構造体であり、
放熱部と接続を示す側断面図と平面図である。 ２〜に
図示するトリガー球体と円盤又はバネの組み合わせが、
ネット状のシールドトレーに装着された状態を示す。

【図６】１〜のキャップドームがジャバラ円筒構造体と
内蔵する２〜のトリガー装着と放熱部の接合状態を図示
した側断面図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相変化する潜熱蓄熱材が注入開口部を有す
   る円筒体又は立方体になる容器等に充てんされ、当該容
   器と密封用キャップの上部がドーム型で円筒の接合部と
   一体になる構造内に金属片板になるトリガーを装着した
   起熱装置の構成体と相互の接合部を介し、合体してなる
   潜熱放熱体に関する。
2. 【請求項２】潜熱蓄熱材が、酢酸ナトリウム水和物を主
   材に素材の機能の安定させる方法等を施した構成物にな
   る蓄熱剤を充てんした請求項１記載の潜熱放熱体に関す
   る。
3. 【請求項３】トリガーになる金属板が、湾曲円盤形、円
   盤形、網状円盤、リング状円盤、バネ状、及び金属球形
   から選択され、円盤の表裏の両面又は片面のいずれかを
   細孔、スリット、凹凸状に加工されたものを、単独又
   は、組み合わせして装置内に装着した請求項１記載の潜
   熱放熱体に関する。
4. 【請求項４】キャップ上部が伸縮するドームの形状がジ
   ャバラ状の円筒状、円球、だ円球又は半円球で最大円周
   の一遍が鋭角線を有して、底辺の円筒体の接合部に一体
   で成型になる。円筒体内で密封性能を兼ねたシールドト
   レイに金属トリガーを装着し、接合用ネジ溝を有して成
   る合成樹脂成型物をキャップ型に構成した請求項１記載
   の潜熱放熱体に関する。