JP2008089186A - Planar heat storage sheet and product utilizing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大量に熱量を蓄積できる蓄熱材に関し、更に詳しくは、複数枚の偏平な袋体にそれぞれ溶融温度の異なる蓄熱材を充填し、溶融温度の高い蓄熱材から低い温度の蓄熱材の順序で積層し、前記溶融温度の高い蓄熱材側から低い蓄熱材側へと蓄熱材の溶融あるいは凝固が所定の方向に進行するように構成することによって大量に蓄熱できる蓄熱材に関する。 The present invention relates to a heat storage material capable of accumulating a large amount of heat. More specifically, a plurality of flat bags are filled with heat storage materials having different melting temperatures, and the heat storage material having a high melting temperature is changed to a heat storage material having a low temperature. The present invention relates to a heat storage material capable of storing a large amount of heat by stacking in order and configured such that melting or solidification of the heat storage material proceeds in a predetermined direction from the heat storage material side having a high melting temperature to the low heat storage material side.
例えば、床構造の中に面状の電熱ヒータあるいは温水管を配置し、電熱ヒータの発熱あるいはボイラより温水管へ温水を供給して床板を加熱する床暖房装置は一般的に使用ている。また、面状電熱ヒータなどのヒータと潜熱型の蓄熱材を組合わせて夜間電力を利用して夜間して前記蓄熱材を加熱して蓄熱材の溶融潜熱分の熱量を蓄熱するものが提案されている(例えば特許文献1、2、3参照)。
床暖房装置に組込まれる蓄熱体に使用される蓄熱材は硫酸ナトリウム10水塩(Na2 SO4 ・10H2 O)が蓄熱と放熱性能がすぐれている点から最も多く使用されてようであるが、この蓄熱材の融点は32.4℃である。この蓄熱材は常温では固体であるが、前記融点以上の温度が加熱されると溶融を開始し、全体が溶融するまでの間に大量の熱エネルギーを潜熱として貯蔵する。そして室温が低下して床暖房装置を作動させる温度になると前記蓄熱材より放熱して暖房性能を発揮するが、この放熱により前記温度より若干下において凝固する。前記受熱により溶融する際に大量の潜熱を貯蔵し、暖房時にこれを放出する性質を利用して床暖房などに使用されている。
It seems that
この潜熱型蓄熱材としては、代表的なものは前記のように硫酸ナトリウム10水塩やホウ酸ナトリウム10水塩などがある。そしてこれを使用する際には、薄い袋体状としたりパイプ状の容器内に充填してシート型蓄熱体やパイプ型蓄熱体とし、これを床構造内に設けている。 Typical examples of the latent heat storage material include sodium sulfate decahydrate and sodium borate decahydrate as described above. When this is used, it is formed into a thin bag or filled into a pipe-shaped container to form a sheet-type heat storage body or a pipe-type heat storage body, which is provided in the floor structure.
しかも、この蓄熱材を使用した床暖房装置に安価な電気料金の夜間電力を利用して蓄熱材を加熱・融解して潜熱の熱エネルギーを蓄熱しておき、朝の人が活動する時間帯に床暖房装置のヒーターに通電して床暖房装置を作動させて電熱ヒータと蓄熱体からの放熱により暖房する。そして床温が蓄熱材を凝固させる温度以下に低下した場合は、必要に応じて前記電熱ヒータに適宜通電して追い炊きを行ないながら床暖房を行なっている。この蓄熱材を収容する形態としては、床構造にもよるが、コンクリート床の場合にはパイプ状の容器内に収容したパイプ型の蓄熱体が使用され、日本式家屋の木造床の場合には合成樹脂シートを使用した袋体に蓄熱材を充填したシート型ないし平板型の蓄熱体が主として使用されている。 In addition, the floor heater using this heat storage material is heated and melted by using low-cost electric power night electricity to store the heat energy of latent heat, and in the time when people in the morning are active The heater of the floor heating device is energized to operate the floor heating device, and the heater is heated by heat radiation from the electric heater and the heat storage body. When the floor temperature falls below the temperature at which the heat storage material is solidified, floor heating is performed while energizing the electric heater as necessary to perform additional cooking. Depending on the floor structure, this heat storage material can be stored in the case of a concrete floor, but in the case of a concrete floor, a pipe-type heat storage body housed in a pipe-shaped container is used. A sheet type or flat plate type heat storage body in which a heat storage material is filled in a bag body using a synthetic resin sheet is mainly used.
例えば、前記パイプ型の蓄熱体の場合はポリプロピレン製のパイプで直径が27mm、長さが1200あるいは600mmのものを複数本(例えば5本)並行に並べて使用され、また、シート型蓄熱体の場合は幅が200mm、長さが800mm、そして厚さが5mmのものが多く使用されている。 For example, in the case of the pipe-type heat accumulator, a polypropylene pipe having a diameter of 27 mm and a length of 1200 or 600 mm is used in parallel (for example, five) and used in parallel. Are often used with a width of 200 mm, a length of 800 mm, and a thickness of 5 mm.
前記蓄熱材は、放熱して常温で固体となり、吸熱して液体となる相変化することによって、主として吸熱によって潜熱分の蓄熱を行ない、この蓄熱された潜熱分程度を放熱して固体となる変化を繰返すものであり、従って、円滑に溶融・凝固する可逆的変化を行なうことが重要である。 The heat storage material releases heat and becomes solid at room temperature, and absorbs heat to become a liquid, thereby storing heat for latent heat mainly by heat absorption, and changing to become solid by radiating about the stored latent heat. Therefore, it is important to perform a reversible change that smoothly melts and solidifies.
(過冷却現象について)
ところが、前記硫酸ナトリウムからなる蓄熱材を、1本のパイプ型の蓄熱体あるいは1枚の薄袋型の蓄熱体の形態とし、これを全く仕切りがない状態で、蓄熱材を充填した場合は、充填した量に関係して熱の授受が全体に円滑に行なわれず、『過冷却現象』が発生する。
(About supercooling phenomenon)
However, when the heat storage material made of sodium sulfate is in the form of one pipe-type heat storage body or one thin bag-type heat storage body, and this is not partitioned at all, when the heat storage material is filled, In relation to the amount of filling, heat is not transferred smoothly and the “supercooling phenomenon” occurs.
この『過冷却現象』とは、蓄熱材が繰返して吸熱による液体化、放熱による固体化の相変化を繰返している間に、蓄熱材の性状が次第に変化して「固い小石ないし砂利」のような結晶を形成するようになる。この小石状のものが蓄熱材の中に分散して発生すると次第に伝染して成長し、遂には融解温度以上に加熱しても固体の状態で存在することになる。この蓄熱材の固体化は、もはや蓄熱作用を喪失しており、薄い袋の中に小石ないし砂利を収容したようにゴロゴロとした手触りとなる。この状態に性状が変化すると、もはや蓄熱材として性質が全く失なわれるが、この現象が過冷却現象である。 This “supercooling phenomenon” means that the heat storage material repeatedly changes its phase of liquefaction due to heat absorption and solidification due to heat dissipation, and the properties of the heat storage material gradually change, such as “hard pebbles or gravel”. Crystal is formed. When these pebbles are dispersed and generated in the heat storage material, they gradually spread and grow, and eventually exist in a solid state even when heated above the melting temperature. This solidification of the heat storage material no longer has the heat storage effect, and it becomes a rough touch as if pebbles or gravel were housed in a thin bag. When the properties change to this state, the properties of the heat storage material are completely lost. This phenomenon is a supercooling phenomenon.
この固体化への変化は、蓄熱材の樹類や使用する温度、更に蓄熱材を一つの塊りとして扱う量に関係するが、経験的にこの過冷却現象を防止するために、蓄熱材を収容した蓄熱体の形状、その大きさを前記のように限定して製作する。特に日本式家屋における床暖房においては、その床構造の中に薄袋体ないし平板状の蓄熱体とし、これを電熱ヒータの上面に配置して吸熱するようにしている。 This change to solidification is related to the trees of the heat storage material, the temperature to be used, and the amount of heat storage material handled as one lump, but empirically, in order to prevent this supercooling phenomenon, The shape and size of the stored heat storage body are limited as described above. In particular, in floor heating in a Japanese-style house, a thin bag body or a flat plate heat storage body is provided in the floor structure, and this is arranged on the upper surface of the electric heater to absorb heat.
(酷暑下の車体・寒冷地のバッテリ・風呂の長時間保温)
薄い袋状に形成した蓄熱体を家屋の床暖房装置として組込む場合は、大きさに比較的自由度がある上に加工性にすぐれており、前記過冷却現象を考慮して蓄熱材の一つの集団としての体積の限定が容易である。その上、外気の温度などに影響されて放熱量が不足する場合は、追加的な通電を行う有利な方法がある。
(Body in extreme heat, battery in cold region, long-term insulation of bath)
When a heat storage body formed in a thin bag shape is incorporated as a floor heating device for a house, it has a relatively large size and is excellent in workability, and it is one of the heat storage materials in consideration of the supercooling phenomenon. It is easy to limit the volume as a group. In addition, there is an advantageous method of performing additional energization when the amount of heat radiation is insufficient due to the temperature of the outside air.
しかし、例えば寒冷地で使用する自動車に搭載するバッテリの場合は、温度が低いことによる起電力が低下する上に、エンジン各部、特にピストンとシリンダとの間の摩擦抵抗が大きく、従ってエンジン始動時に消費電力が大きく、簡単にバッテリの電気容量を使用してしまうことになる。 However, in the case of a battery mounted on an automobile used in a cold region, for example, the electromotive force due to the low temperature is reduced and the frictional resistance between each part of the engine, in particular, the piston and the cylinder is large. Power consumption is large, and the electric capacity of the battery is easily used.
また、夏季の暑い日差しを受けて自動車を停車している場合、車体の天井部分が高温に加熱され、例えば、この車体の中に幼児などがいた場合には、短時間でも高熱症や脱水症状となって死亡事故が発生する危険性がある。 In addition, when a car is parked in the hot summer season, the ceiling of the car body is heated to a high temperature.For example, if there are infants in the car body, hyperthermia or dehydration can occur in a short time. There is a risk of death.
更に、最近は24時間風呂と称して常時、風呂の温度を一定に保持しておいたり、また、家族の入浴時間がまちまちであることから、人が入浴する度に、追い炊きが必要であるなど、経済的にも問題があった。 Furthermore, recently, it is called a 24-hour bath, and the temperature of the bath is kept constant at all times, and the family bathing time varies, so every time a person takes a bath, additional cooking is necessary. There was also an economic problem.
(発明の目的)
本発明は、過冷却現象が発生しない方法で、従来は考えられなかった大量の熱エネルギーを蓄熱できる平板状蓄熱シート、この蓄熱シートを使用した積層型蓄熱体、更に偏平なアルミ管などの金属管を使用した高温用蓄熱体を提供すること、また、前記平板状蓄熱シートを使用したバッテリの保温装置、偏平な金属管を使用したオイルパン保温装置、また、燃料電池に関係する水の保温装置など、各種の用途に利用できる蓄熱体を提供することを目的とするものである。
(Object of invention)
The present invention is a method in which a supercooling phenomenon does not occur, and a flat plate heat storage sheet capable of storing a large amount of heat energy, which has not been considered in the past, a laminated heat storage body using this heat storage sheet, and a metal such as a flat aluminum tube Providing a high-temperature heat storage body using a tube, a battery heat insulation device using the flat plate heat storage sheet, an oil pan heat insulation device using a flat metal tube, and water insulation related to a fuel cell It aims at providing the thermal storage body which can be utilized for various uses, such as an apparatus.
また、前記した各種用途に使用できる平板状蓄熱シートや偏平な金属管を使用した蓄熱体などを提供することを目的とするものである。 Moreover, it aims at providing the thermal storage body etc. which use the flat heat storage sheet | seat which can be used for an above described various use, a flat metal tube, etc.
前記目的を達成するための本発明は次のように構成されている。
(平板状蓄熱シート)
1)2枚の合成樹脂性シートを積層し、その周辺を接着して形成された偏平な袋体を、更に平面的に碁盤目状に、あるいは幅が狭い帯状のものにおいては、横縞状に仕切って小部屋を形成し、これらの各小部屋に潜熱型蓄熱材を充填し、各小部屋に充填した蓄熱材は独自に所定温度で溶融・凝固をするように分離されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
(Flat heat storage sheet)
1) A flat bag formed by laminating two synthetic resin sheets and adhering the periphery of the sheet is further formed into a grid pattern in a plane, or in the form of a strip, a horizontal stripe pattern. A small room is formed by partitioning, each of the small rooms is filled with a latent heat type heat storage material, and the heat storage material filled in each small room is independently separated so as to melt and solidify at a predetermined temperature. It is said.
蓄熱材を区画して独立させることによって熱エネルギーの蓄熱と放熱の挙動である融解・凝固のサイクルを正確に繰り返すことができる。 By dividing the thermal storage material and making it independent, the cycle of melting and solidification, which is the behavior of thermal energy storage and heat dissipation, can be accurately repeated.
2)前記平板状蓄熱シートを構成する碁盤目状あるいは横縞状の小部屋には、蓄熱材が吸熱と放熱を繰返している間に過冷却現象を発生させないように少量に区分けされた蓄熱材が充填されていることを特徴としている。
過冷却を防止することにより、長期にわって蓄熱材を安定して使用することができる。
2) In the grid-like or horizontal striped small room constituting the flat plate heat storage sheet, there is a heat storage material divided into small quantities so as not to cause a supercooling phenomenon while the heat storage material repeatedly absorbs and dissipates heat. It is characterized by being filled.
By preventing overcooling, the heat storage material can be used stably over a long period of time.
3)前記合成樹脂シートの少なくとも1枚は、合成樹脂シートの片面に熱伝導性にすぐれた金属箔を積層して接着した複合シートであり、前記金属箔を表面側に露出して配置していることを特徴としている。 3) At least one of the synthetic resin sheets is a composite sheet obtained by laminating and bonding a metal foil having excellent thermal conductivity on one side of the synthetic resin sheet, and the metal foil is exposed on the surface side and arranged. It is characterized by being.
偏平な袋体を構成するシートに金属箔が設けられていることによって蓄熱と放熱のサイクルを正確かつ効率的に行うことができる。 Since the metal foil is provided on the sheet constituting the flat bag body, the heat storage and heat dissipation cycle can be performed accurately and efficiently.
4)前記合成樹脂シートは、積層構造であり、表面に傷が付き難く、強度にすぐれた分子配向性高分子からなる材料を、内面側に熱接着性に優れた柔軟を材料をそれぞれ設けており、該シート全体の厚さは100〜200μmであり、更に表面側に熱伝導性の良好な金属箔がラミネートされていることを特徴としている。 4) The synthetic resin sheet has a laminated structure, and is provided with a material made of a molecularly oriented polymer that is hard to be scratched on the surface and excellent in strength, and a soft material with excellent thermal adhesion on the inner surface side. The thickness of the entire sheet is 100 to 200 μm, and a metal foil with good thermal conductivity is laminated on the surface side.
シート全体の厚さが100〜200μmの間であると加工性と、完成した平板状蓄熱シートの取扱性と、更に床暖房装置などの寸法に制約のある用途にも組込むことができ、前記の規格に制約を受けない。また、100μmより薄いと取扱中に破損し易く、また、200μmより厚いと熱エネルギーの授受に不具合が発生する上に、施工性、特に曲面へ沿わせることが困難になるなど問題がある。 If the total thickness of the sheet is between 100 and 200 μm, it can be incorporated into applications that have limitations on dimensions, such as workability, handleability of the finished flat plate heat storage sheet, and floor heating device. Not restricted by the standard. On the other hand, if it is thinner than 100 μm, it is easy to break during handling, and if it is thicker than 200 μm, there is a problem in that heat energy is transferred and it is difficult to follow the workability, especially along the curved surface.
5)前記合成樹脂シートは積層構造であり、表面層は延伸されたポリエステルフイルムあるいはナイロンなどであり、裏面層は直鎖状低密度ポリエチレンあるいは低密度ポリエチレンであり、更に前記表面層側にアルミ箔層が形成されていることを特徴としている。 5) The synthetic resin sheet has a laminated structure, the surface layer is a stretched polyester film or nylon, the back layer is a linear low density polyethylene or low density polyethylene, and an aluminum foil is provided on the surface layer side. It is characterized in that a layer is formed.
少なくともシートの表面に二軸延伸したポリエステルフイルムやナイロンフイルムを使用することによって簡単に損傷しない袋体を製造することができる。 By using a polyester film or nylon film biaxially stretched at least on the surface of the sheet, a bag body that is not easily damaged can be produced.
(平面型蓄熱シートの積層体・積層順序)
6)合成樹脂性シートからなる偏平な袋体を平面的に碁盤目状に仕切って小部屋を形成し、各小部屋に蓄熱材を小分けして充填し、各小部屋に充填された蓄熱材は独自に溶融・凝固をする平板状蓄熱シートと、同様な平板状蓄熱シートを複数枚を使用して積層体を形成していると共に、前記各平板状蓄熱シートに充填されている蓄熱材は、異なる温度で融解・凝固する特性を持っており、前記平板状蓄熱シートの積層体は、一方の側に融点が高く、他方の側に融点が順次低下する順序で配列されていることを特徴している。
(Laminated body / stacking order of flat heat storage sheet)
6) A flat bag made of a synthetic resin sheet is partitioned into a grid pattern to form small rooms, and each small room is filled with a heat storage material, and the heat storage material filled in each small room. Is a flat plate heat storage sheet that melts and solidifies by itself, and a laminated body using a plurality of similar flat plate heat storage sheets, and the heat storage material filled in each of the plate heat storage sheets is The laminate of the plate-shaped heat storage sheets has a property of melting and solidifying at different temperatures, and is arranged in the order in which the melting point is high on one side and the melting point sequentially decreases on the other side. is doing.
平板状蓄熱シートの蓄熱材の異なるものを組合わせることによって、大量の蓄熱を行うことができる。この蓄熱シートの構造を採用することにより、従来に存在しなかった用途にも適用できる。 A large amount of heat storage can be performed by combining different heat storage materials of the flat plate heat storage sheet. By adopting the structure of this heat storage sheet, it can be applied to uses that did not exist in the past.
7)合成樹脂性シートからなる偏平な袋体を平面的に碁盤目状に仕切って小部屋を形成して各小部屋に蓄熱材を小分けして充填した平板状蓄熱シートを、複数枚積層した平板状蓄熱シートの積層体において、前記各平板状蓄熱シートの蓄熱材は、異なる温度で融解・凝固する特性を持ち、前記平板状蓄熱シートは、一方の側に融点が高く、他方の側に融点が順次低下する順序で配列しており、更に各平板状蓄熱シートの間に金属箔あるいは同様な熱伝達作用を持つ金属層を介在させて熱伝導を補助していることを特徴としている。 7) A flat bag made of a synthetic resin sheet is divided into a grid pattern in a plane to form small chambers, and a plurality of flat plate heat storage sheets each of which is filled with a heat storage material are stacked. In the laminate of flat heat storage sheets, the heat storage material of each flat heat storage sheet has the property of melting and solidifying at different temperatures, and the flat heat storage sheet has a high melting point on one side and on the other side. The melting points are arranged in order of decreasing sequentially, and further, heat conduction is assisted by interposing a metal foil or a metal layer having a similar heat transfer action between each flat plate heat storage sheet.
平板状蓄熱シートを積層する際、シートの間に金属薄箔を介在させることによって、積層体全体として蓄熱作用を発揮させることができる。 When laminating a flat plate heat storage sheet, a heat storage effect can be exhibited as a whole laminate by interposing a thin metal foil between the sheets.
(金属パイプを使用した蓄熱体)
8)内面に蓄熱材およびアルミ管を保護するための合成樹脂皮膜を形成した偏平なアルミ管の内部に蓄熱材を充填し、該アルミ管を所定の長さで押圧して小部屋区切って蓄熱材を独立させ、隣合う蓄熱材が独立して相変化するように構成したことを特徴とするパイプ型蓄熱部材である。
(Heat storage using metal pipe)
8) Heat storage material is filled inside a flat aluminum tube having a synthetic resin film for protecting the heat storage material and aluminum tube on the inner surface, and the aluminum tube is pressed at a predetermined length to partition the small room to store heat. A pipe-type heat storage member characterized in that the material is made independent, and the adjacent heat storage material is phase-changed independently.
偏平な金属パイプを使用した、パイプ型蓄熱部材とすることによって、例えばエンジンのオイルパン内のオイルの保温のように、高温の用途にも簡単に使用できる。なお、オイルパンの保温用途程度の大きさのパイプであると、小室に区切ることなく充填しても過冷却問題は発生しない。 By using a pipe-type heat storage member using a flat metal pipe, it can be easily used for high-temperature applications, for example, heat retention of oil in an engine oil pan. If the pipe is about the size of an oil pan for keeping warm, even if it is filled without dividing it into small chambers, the problem of supercooling does not occur.
(自動車の天井の断熱方法)
9)車両などの人が居住している空間の天井部分に、前記6)あるいは7)に記載の平板状蓄熱シートを、吸熱面側に融解温度の高い蓄熱材を充填したものを、前記空間側に温度の低い蓄熱材を充填したものを配置し、吸熱面側の融解温度の高い蓄熱材から低い蓄熱材へと融解が順次行わせるように構成して前記空間内の温度上昇を遅延させるように構成したことを特徴とする車両などの温度調節装置である。
(How to insulate the ceiling of an automobile)
9) A space in which a flat heat storage sheet as described in 6) or 7) above is filled in a ceiling portion of a space where a person such as a vehicle lives and a heat storage material having a high melting temperature is filled on the heat absorption surface side. A material filled with a low-temperature heat storage material is arranged on the side, and the temperature rise in the space is delayed by configuring the heat-storing material on the heat-absorbing surface side to be melted sequentially from a high-heat storage material to a low heat-storage material. This is a temperature control device for a vehicle or the like that is configured as described above.
薄型の平板状蓄熱シートを1枚あるいは複数枚、用途に合わせて使用することによって優れた遮熱効果を発揮できる。特に、炎天下に駐車する場合に、前記蓄熱シートを車両の天井に配置するだけでも、かなりの遮熱効果が発揮できる。 An excellent heat shielding effect can be exhibited by using one or more thin flat plate heat storage sheets according to the application. In particular, when the vehicle is parked under a hot sun, a considerable heat shielding effect can be exhibited only by arranging the heat storage sheet on the ceiling of the vehicle.
(バッテリの保温装置)
10)車両用バッテリなどの所定の温度を保持する必要のある電気機器の放熱面に、前記請求項6あるいは7に記載の平板状蓄熱シートを使用した保温装置において、前記保温装置は、機器側に融解温度の高い蓄熱材から外面側に低い温度の蓄熱材の融解温度の順序で配列し、蓄熱により融解状態にある蓄熱材が放熱面側のものから順次放熱して凝固することによって前記機器の冷却を防止するように構成したことを特徴とする電気機器の保温装置である。
(Battery insulation device)
10) A heat retention device using the flat plate heat storage sheet according to
(エンジンのオイルパンの保温装置)
11)車両用エンジンのオイルパンの内部あるいは外部もしくは内部と外部に分けて前記請求項8記載のパイプ型蓄部材を配置し、前記エンジンが作動中のオイルの熱量を蓄熱材に吸熱させて蓄熱するように構成したことを特徴とするオイルパンの保温装置である。
(Engine oil pan thermal insulation device)
11) The pipe-type storage member according to
(風呂桶の湯の保温装置)
12)風呂桶の外面に、前記6)あるいは7)記載の平板状蓄熱シートの積層体を、融解点の高い蓄熱材を有する平板状蓄熱シートを前記風呂桶側に接触して配置し、前記蓄熱シートの積層体により風呂桶内の熱量の一部を蓄熱するように構成したことを特徴とする風呂桶の保温装置である。
(Hot bath water keeping device)
12) On the outer surface of the bath tub, the laminate of the flat plate heat storage sheets described in 6) or 7) is disposed in contact with the bath tub side of the flat plate heat storage sheet having a heat storage material having a high melting point, A heat retention device for a bath tub, characterized in that a part of the amount of heat in the bath tub is stored by a laminate of heat storage sheets.
風呂桶の外表面に蓄熱材の層を形成しておくことによって、風呂を使用した時の熱量を有効に蓄熱し、これを利用して燃料費を節約することができる。 By forming a layer of heat storage material on the outer surface of the bath tub, it is possible to effectively store the amount of heat when the bath is used, and to save fuel costs by using this heat storage.
(遮熱を必要とする部屋への適用)
13)遮熱を必要とする部屋あるいは容器の吸熱面、もしくは保温を必要とする部屋あるいは容器の放熱面に、前記請求項6あるいは請求項7に記載の平板状蓄熱シートの積層体を配置し、部屋もしくは容器の内部の温度の変化を防止するように構成したことを特徴とする温度調節方法である。
(Application to rooms that require heat insulation)
13) The laminated body of the flat plate heat storage sheet according to
本発明に係る蓄熱シートを使用することによって、従来の断熱手段の場合に比較して、季節に合わせた断熱効果、つまり、暖房時には暖房効果を高め、冷房時には冷房効果を効率的に行うことができる温度調節方法を提供できる。 By using the heat storage sheet according to the present invention, compared to the case of conventional heat insulation means, it is possible to enhance the heat insulation effect according to the season, that is, the heating effect at the time of heating, and efficiently the cooling effect at the time of cooling. Can provide a temperature control method.
本発明の技術的思想は、通常の蓄熱材の使用量よりも多く使用し、従来より多くの熱エネルギーを蓄積して保温性を高め、あるいは熱伝達を低下させて室内の温度上昇を図ることにある。 The technical idea of the present invention is to use more than the amount of normal heat storage material used, accumulate more heat energy than before and increase heat retention, or reduce heat transfer to increase indoor temperature. It is in.
具体的には、異なる温度の融解点を持つ潜熱型蓄熱材をそれぞれの袋状体に充填して平板状蓄熱シートを形成する。 Specifically, a flat heat storage sheet is formed by filling each bag-like body with latent heat storage materials having melting points at different temperatures.
そしてこの平板状蓄熱シート複数枚を使用し、蓄熱材の融解点の高いものから低いものへの順序で積層し、熱源側に高温の融解点を持つ蓄熱材を充填したものを配置することによって、階段的に融解点に変化が与えられており、これの順序にしたがって異なる融解点を持つ蓄熱材が融解し、その間に大量の潜熱を蓄熱していく。 And by using these flat heat storage sheets, laminating in order from the highest melting point of the heat storage material to the lower one, and placing the one filled with the heat storage material having a high melting point on the heat source side The melting point is changed step by step, and the heat storage materials having different melting points are melted according to the order, and a large amount of latent heat is stored during that time.
逆に、蓄熱した熱エネルギーを放熱する場合には、前記融解点の差異によって次々と段階的に蓄熱・放熱することができるので、従来の蓄熱装置に比較して長時間、大量の熱エネルギーを放熱することができる。 On the contrary, when the stored heat energy is dissipated, heat can be stored and dissipated step by step due to the difference in melting point, so that a large amount of heat energy can be stored for a long time compared to conventional heat storage devices. It can dissipate heat.
また、平板状蓄熱シートを積層したもの、場合によっては平板状蓄熱シート1枚を自動車のボデイの天井面の裏側あるいは表側に配置することによって、蓄熱シートの吸熱量に応じて車内の温度上昇を抑制でき、特に夏季の室温上昇を抑制できる。また、ボデイ内を暖房している時には、蓄熱シートが吸熱して蓄熱しているので、これによって車内の暖房に変えることができる。 In addition, by arranging a flat heat storage sheet, or in some cases, one flat heat storage sheet on the back side or the front side of the ceiling of an automobile body, the temperature rise in the vehicle can be increased according to the amount of heat absorbed by the heat storage sheet. It is possible to suppress the rise in room temperature especially in summer. Further, when the inside of the body is heated, the heat storage sheet absorbs heat and stores heat, so that it can be changed to heating in the vehicle.
その他の応用分野として、バッテリの保温、エンジンのオイルパン内のエンジンオイルの保温に伴うエンジンの始動性の改善など、各所の用途に蓄熱効果を利用することができるものである。 As other application fields, the heat storage effect can be used for various uses such as battery heat insulation, improvement of engine startability associated with heat insulation of engine oil in the engine oil pan.
次に図面を参照して本発明の実施例を説明する。
1.薄板状の蓄熱材の製造工程
図1は、本発明に係る平板状蓄熱シート14(図5、6参照)を製造するための合成樹脂シートとアルミ箔の積層シートの製造工程を示す説明図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1. Manufacturing Process of Thin Plate Heat Storage Material FIG. 1 is an explanatory view showing a manufacturing process of a laminated sheet of a synthetic resin sheet and an aluminum foil for manufacturing a flat plate heat storage sheet 14 (see FIGS. 5 and 6) according to the present invention. is there.
合成樹脂シート1として複合シート(あるいは複合フイルム)が使用されている。この複合シートは表面層として高強度の延伸ナイロンフイルム(傷が付き難い)、中間層として延伸したナイロンフイルム、更に内面層として低密度ポリエチレン(接着層:L−LDPE、LDPE)シートの3層のラミネートフイルム(厚さが100〜150μm)である。そして前記合成樹脂シート1とアルミ箔2(厚さが100μm)とを積層し、後述する袋体10を製造するための複合シートを製造する。
A composite sheet (or a composite film) is used as the
合成樹脂シート1は、ピンチロールを形成する第1ロールR1 によって所定の速度で供給され、この第1ロールR1 に隣接して配置された第2ロールR2 との間で僅かな緊張を与えながら、上方に設置されている加熱器Hより輻射熱を照射してシート1の上面を加熱して第2ロールR2 の部分においてアルミ箔ロールAより巻出されるアルミ箔2(表面に保護層を有する)を前記シート1の上面に積層する。
The
次の第3ロールR3 で押圧して一体に接着する。この第3ロールR3 は大径の冷却ロールr1 と、このロールr1 の周囲に配置した複数の小径のロールr2 、r3 によって押し付けられて冷却と共に積層シートとなる。 The next third roll R3 is pressed and bonded together. The third roll R3 is pressed by a large-diameter cooling roll r1 and a plurality of small-diameter rolls r2 and r3 arranged around the roll r1 to form a laminated sheet together with cooling.
図2は、前記合成樹脂シート1とアルミ箔2との積層工程の要部の説明図であって、合成樹脂シート1の表面には熱接着性のある薄い接着層が予め形成されており、加熱器Hの輻射熱によって前記接着層が軟化層mとなる。そしてこれの上面にアルミ箔2(表面に酸化防止と耐久性を持たすための保護層が形成されている。また、アルミ箔自体は反射性、電気的特性の改善、合成樹脂シートの強度の増加などの役目をする。)を積層し、これらをロールの合面で押圧することによって積層シート1Aを形成する。この積層シート1Aは後述する偏平な袋体10を形成するための重要な素材の一つである。
FIG. 2 is an explanatory view of a main part of the lamination step of the
図3は、製袋工程の説明図であって、例えば、袋体10(図5)の片面(下面)にアルミ箔をラミネートしない通常の合成樹脂シート1(前記複合シート)を使用し、上面に前記工程で製造した積層シート1Aを使用する場合を説明している。図示しているように積層シート1Aと別のシート1を合わせて両側の側縁部を加熱ロールを使用して所定の幅の溶融部eで溶着して1枚の偏平な筒状体5を連続的に製造する。
FIG. 3 is an explanatory view of a bag making process, for example, using a normal synthetic resin sheet 1 (the composite sheet) in which an aluminum foil is not laminated on one surface (lower surface) of the bag body 10 (FIG. 5), and an upper surface. The case where the
図4は、前記のようにして製造された筒状体5を、所定の幅で並行線状に接着する工程を示しており、前記偏平な筒状体5の上面から、並行線加熱ロールR4 を押圧して並行する線状に溶着線を形成するものである。
FIG. 4 shows a process of bonding the
前記並行線加熱ロールR4 は、両縁部を線条に押圧する鍔部p1 と、これらの鍔部p1 の間を所定の距離で押圧して溶着する複数個の鍔部p2 が形成されており、この並行線加熱ロールR4 を使用することによって1枚の袋体10(図5)を、多数の長手方向に配列された縦長の小筒体の集合体を配列した状態で形成する。 The parallel wire heating roll R4 is formed with a flange p1 that presses both edges against the filament, and a plurality of flanges p2 that are pressed and welded between the flanges p1 at a predetermined distance. By using this parallel line heating roll R4, one bag body 10 (FIG. 5) is formed in a state in which a large number of vertically arranged small cylinders are arranged.
なお、複数の溶着工程を使用しても良い場合には鍔部が1個の単なる加熱ロールを使用して適宜の間隔で溶着線を形成することによって任意の幅の小筒体を形成することができる。 When a plurality of welding processes may be used, a small tubular body having an arbitrary width is formed by forming a welding line at an appropriate interval using a simple heating roll having a single flange. Can do.
前記のようにして多数の縦の接合線6を有する袋体10(図5)が連続的に製造されたならば、これを所定の長さLで切断して規定寸法の長さLと幅Bからなる「中間材料」を製造する。
If the bag body 10 (FIG. 5) having a large number of vertical joining
次に、図6に示すように前記複数本の接合線6によって区分された複数本の筒状体7の列の中に所定量の蓄熱材8を充填する。この蓄熱材8は融解温度以上に加熱してあると液状であるので、この状態で多数の筒状体7の中に充填する(第1の充填方法)。
Next, as shown in FIG. 6, a predetermined amount of the
(別の充填方法:第2の充填方法)
この例においては筒状体7の全長にわたって一挙に蓄熱材8を充填し、これを小分けする方法が記載されているが、蓄熱材8の温度が十分に管理される場合は、複数本の筒状体7の横一列に、所定の少量の蓄熱材8を充填する。そして横方向に溶着線を形成して小分けした蓄熱材の袋を形成する。次に前記と同様な少量の蓄熱材8を横一列に充填し、その蓄熱材8の液面の上を横方向に溶着線を形成する。この方法は、通常小袋に調味料などを充填する場合と同様な方法である。
(Another filling method: second filling method)
In this example, a method is described in which the
(蓄熱材を充填する目安)
この蓄熱材8の蓄熱材として硫酸ナトリウム10水塩を使用する。幅が800mm、長さが1000mmの大きさの袋体10を形成し、この袋体10に形成された筒状体7の中に前記蓄熱材8をそれぞれ充填し、その充填後の「厚さ5mm」のシートとした場合は、蓄熱材8の体積は、0.9〜1.2kg/0.4m2あたり、好ましくは1kg程度が最適である。
(Guideline for filling heat storage material)
蓄熱材シートの厚さは蓄熱量に関係するが、取扱性などを考慮すると、3〜9mm程度であり、蓄熱材の1ユニットは30g前後が最適である。 Although the thickness of the heat storage material sheet is related to the amount of heat storage, in consideration of handleability and the like, it is about 3 to 9 mm.
前記(第1の充填方法)において、前記のように袋体10に形成された筒状体7のそれぞれに蓄熱材8が充填されたならば図5に示す開口部9(入口)を溶着によって閉止して中間製品とする。
In the (first filling method), if the
次に、この中間製品を水平な台の上に載置し、図5に示すように横方向(幅Bの方向)の溶着線11を単数あるいは複数個の鍔部を持つ加熱ロールを使用して形成する。その結果、蓄熱材8が充填された多数の「小部屋12」が碁盤目状に配列されて形成されることになる。前記した一連の工程によって蓄熱材8を小分けして充填された小部屋12が、碁盤目のように生前として配列状態で形成されたことになる(図5)。
Next, this intermediate product is placed on a horizontal base, and a heating roll having a single or a plurality of flanges is used for the
前記図5及び図6に示したものが、本発明でいう、平板状蓄熱シート14の完成した姿であり、これが下記する本発明の基礎的な部材である。
FIG. 5 and FIG. 6 show the completed form of the flat plate
なお、図5及び図6に示した平板状蓄熱シート14は、大面積用のものであるが、袋体の幅が狭い場合には、帯に横方向に溶着線を入れるように縞状に溶着することになる。
5 and 6 are for a large area, but when the width of the bag is narrow, the flat
(複数枚の蓄熱シートの利用)
本発明は、前記平板状蓄熱シート14を複数枚使用し、これを積層状態で構成するためには、蓄熱材に対する配慮が必要である。つまり、同一の蓄熱材を充填して形成しり蓄熱シートを複数枚重ね、一方より熱量を賦与した場合は、その蓄熱シートに接触ふる熱源の温度が余り高くない場合には、融解しない蓄熱材の部分が発生することがある。
(Use of multiple heat storage sheets)
In the present invention, it is necessary to consider the heat storage material in order to use a plurality of the plate-shaped
前記積層構造で使用する平板状蓄熱シート14に使用する「蓄熱材」の種類は、以下に述べるような材料で、所定の融解温度の差が存在するように適宜組合わせて使用する。
The kind of “heat storage material” used for the flat plate
(潜熱型蓄熱材の例)
エリスリトール〔融点:119℃、以下( )は融点を示す。〕、酢酸ナトリウム(58℃)、ポリエチレングリコール(40〜50℃)、チオ硫酸ナトリウム(48℃)、パラフィン(C22)(44℃)、パラフィン(C20)(36.4℃)、硫酸ナトリウム(32.4℃)、塩化カルシウム(29.7℃)・・などである。
(Example of latent heat storage material)
Erythritol [melting point: 119 ° C., hereinafter () indicates melting point. ], Sodium acetate (58 ° C), polyethylene glycol (40-50 ° C), sodium thiosulfate (48 ° C), paraffin (C22) (44 ° C), paraffin (C20) (36.4 ° C), sodium sulfate (32 .4 ° C.), calcium chloride (29.7 ° C.), etc.
(積層蓄熱シートの具体例)
図7は、前記図5及び図6等に示した平板状蓄熱シート14と、この蓄熱シート14の間にアルミ箔2を配置して組立てた積層型蓄熱シート16の構造を示す斜視図である。この蓄熱シート16は上面の平板状蓄熱シート14(U)に融解温度が「高温」のものを使用し、最も下段のシート14(2)に前記温度より「低温」の融解温度のものを使用し、階段状に融解温度に差を付けている。
(Specific example of laminated heat storage sheet)
FIG. 7 is a perspective view showing the structure of the flat plate
蓄熱材の融解温度に差を付ける理由は、例えば、熱源に近い第1層14(U)に高温のものを使用することによって第2層・・は第1層の蓄熱材が融解した後、顯熱を蓄積しながら温度上昇すると、その熱によって次の層の蓄熱材を融解させる。この加熱・融解動作を連続して行うことによって複数枚の平板状蓄熱シート14の全体に蓄熱させることができるものである。
The reason for making a difference in the melting temperature of the heat storage material is that, for example, by using a high temperature material for the first layer 14 (U) close to the heat source, the second layer. When the temperature rises while accumulating heat, the heat storage material in the next layer is melted by the heat. By continuously performing this heating / melting operation, heat can be stored in the entirety of the plurality of flat plate
従って、蓄熱の際には熱エネルギーが矢印Qのように吸熱して蓄熱材を順次融解し、下段にアルミ箔2を経由して伝達される。このようにして全部の蓄熱材が溶融すると最大限の蓄熱状態となる。そしてこの蓄熱した熱エネルギーを放熱する際には矢印qのように熱エネギーが移動し、温度が溶解点以下に低下した蓄熱材は固体に相変化する。
Therefore, when heat is stored, the heat energy is absorbed as indicated by the arrow Q to sequentially melt the heat storage material and transmitted to the lower stage via the
このように、蓄熱材の融解温度に差のある蓄熱シート14複数枚を積層するによって、熱エネルギーをカスケード的に各蓄熱シート14内に貯蔵することができる。このことは、大量の蓄熱材を同じ所に使用することができ、しかも潜熱型蓄熱材が持つ悪い特性の「過冷却現象」を発生を抑制しながら、吸熱と放熱とを効率的に繰返して行うことができるのである。
In this manner, by stacking a plurality of the
このような平板状蓄熱シートを複合的に使用することによって、従来の方法では使用が困難であった量(厚さ)の蓄熱材を、何ら問題なく使用できるのである。 By using such a flat heat storage sheet in a composite manner, an amount (thickness) of the heat storage material that is difficult to use by the conventional method can be used without any problem.
(パイプ型蓄熱体)
図8(A)は内面に合成樹脂の保護層19を形成したアルミパイプ20を図(B)のように偏平に形成した偏平アルミパイプ20Aを蓄熱材を充填する容器として使用してパイプ型蓄熱体を形成するものである。前記偏平アルミパイプ20Aの中に充填する蓄熱材の量が過冷却現象を起さない範囲のものである場合は、1本のパイプ20Aの中の蓄熱材を分割する必要はなく、1本物として使用することができる。しかし、長いパイプ20Aを使用する用途の場合には適当に分割して蓄熱材を分離させておくことが必要である。
(Pipe type heat storage)
FIG. 8A shows a pipe-type heat storage using an
図9は蓄熱材を充填した偏平アルミパイプ20Aを平面的に配列し、これをバンド21で整理して平板状の金属パイプ型蓄熱体22ととして取扱性を改善したものである。
In FIG. 9,
(自動車の天井の遮熱装置)
図10は自動車の天井板23の下面に平板状蓄熱シート14X、14Yを当接し、その下面を支持板24(強化した樹脂板)で支持させた遮熱装置である。この装置の場合、高温で融解する蓄熱材を持つシートは太陽の熱を大量に受けるシート14X側である。
(Automobile ceiling heat shield)
FIG. 10 shows a heat shield device in which flat
このように、異なる融解温度を持つ蓄熱材を使用した平板状蓄熱シート14X、14Yを重ねて使用することによって太陽からの熱を潜熱型蓄熱材の融解、特に段階的な融解を利用して効果的に遮熱することができ、車内の温度上昇の速度をかなり遅くでき、また、その最高温度も低下させることが可能である。
Thus, by using the flat plate
なお、使用する平板状蓄熱シートの蓄熱材の量や種類によっては、1枚のシートの使用によっても十分に効果を発揮させることも可能である。 It should be noted that depending on the amount and type of the heat storage material of the flat plate heat storage sheet to be used, the effect can be sufficiently exhibited even by using one sheet.
(バッテリの保温装置)
図11及び図12は、寒冷地で使用される車両に搭載されているバッテリの保温装置に関するもので、自動車の車体と一体の支持台26の上に断熱受板27を固定し、この断熱受板27の内部にバッテリ28を載せ、更にこのバッテリ28を覆って保温カバー29を設けたものである。
(Battery insulation device)
FIG. 11 and FIG. 12 relate to a heat insulating device for a battery mounted on a vehicle used in a cold region. A heat insulating receiving
前記保温カバー29は、平板状蓄熱シート14e、14f、14gを積層して賦形して形成したもので、前記シート14e、14f、14gには、内部のシート14g側に融解温度の高い蓄熱材を、外部のシート14e側に融解温度の低い蓄熱材を使用したものである。
The
図示されていないが、この保温カバー内にはエンジンが作動中に発生する熱エネルギーによって加熱する温水パイプあるいは小型の電熱ヒーターなどの加熱手段が設けられており、これによってエンジンが作動中に前記保温カバー29を構成している蓄熱材の全部を融解状態として大量の熱量を蓄熱しておく。
Although not shown in the figure, heating means such as a hot water pipe or a small electric heater that is heated by heat energy generated during operation of the engine is provided in the heat insulation cover. All of the heat storage material constituting the
そしてエンジンを停止させて、外気が低下しても、この保温カバー29より徐々に放熱して保温して、駐車中のバッテリの温度低下を防止し、翌日のエンジンの起動を円滑に行うことができるようにしたものである。
And even if the engine is stopped and the outside air decreases, the heat can be gradually released from the
(エンジンのオイルパンの保温装置)
図13はエンジンEの下部構造であるオイルパン31の外表面に、図9で説明した金属パイプ型蓄熱体22A、22Bを積層し、断熱性の保護カバー32で外面を保護したものを示している。
(Engine oil pan thermal insulation device)
FIG. 13 shows the outer surface of the
また、図14は、オイルパン31の内部に金属パイプ型蓄熱体22C、22Dを設けた保温装置を示している。
FIG. 14 shows a heat retaining device in which metal pipe-type
前記蓄熱体22A〜22Dの内部の蓄熱材は、エンジンEの作動中の熱によって受熱して融解状態となって蓄熱しており、例えば夜間にエンジンEが停止してこれが冷却された場合でも前記蓄熱を利用してエンジンオイルの温度低下をできるだけ防止してエンジンオイルの粘性の低下を防止し、次のエンジンの始動を容易にすることができる。
The heat storage material inside the
(風呂桶などの保温装置)
前記図13を借用して説明すると、オイルパン31を風呂桶(湯船)に見立てて説明すると、その外表面に図5及び図6に示したような平板状蓄熱シート14を使用した積層型蓄熱シート(例えば図7の構成のもの、あるいはこれを変形したもの)を使用することによって、風呂を使用している間の湯の熱エネルギーを流用して前記積層型蓄熱シートに蓄熱させ、風呂を使用しない間の湯の温度の低下を防止することができる。
(Heat insulation device such as bath tub)
FIG. 13 is borrowed, and the
本発明は、蓄熱材を複数の層に形成して段階的に蓄熱あるいは放熱する構造を採用しているので、この思想を利用することによって住宅など、断熱材が使用されている部分にも遮熱あるいは保温の手段として利用することができるのである。 Since the present invention employs a structure in which heat storage materials are formed in a plurality of layers and heat is stored or dissipated step by step, by utilizing this idea, a portion such as a house where heat insulation materials are used is also shielded. It can be used as a means of heat or heat retention.
1 合成樹脂シート 2 アルミ箔 A アルミ箔ロール
R1 第1のロール R2 第2のロール R3 第3のロール R4 並行加熱ロール r1 冷却ロール p1 鍔状部分
5 筒状体 6 溶着線 7 筒状体 8 蓄熱材
9 開口部 10 袋体 11 溶着線 12 小部屋
23 自動車の天井板 28 バッテリ 29 保温カバー
31 エンジンのオイルパン
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記平板状蓄熱シートの積層体は、一方の側に融点が高く、他方の側に融点が順次低下する順序で配列されていることを特徴とする平板状蓄熱シートの積層体。 A flat bag made of a synthetic resin sheet is divided into a grid or stripe shape in a plane to form small rooms, and each small room is filled with a heat storage material, and the heat storage filled in each small room. The material is composed of a flat plate heat storage sheet that melts and solidifies by itself and a plurality of similar flat plate heat storage sheets to form a laminate, and heat storage that is filled in each of the plate heat storage sheets The material has the property of melting and solidifying at different temperatures,
The laminate of flat heat storage sheets is arranged in the order in which the melting point is high on one side and the melting point sequentially decreases on the other side.
前記各平板状蓄熱シートの蓄熱材は、異なる温度で融解・凝固する特性を持ち、前記平板状蓄熱シートは、一方の側に融点が高く、他方の側に融点が順次低下する順序で配列しており、更に各平板状蓄熱シートの間に金属箔あるいは同様な熱伝達作用を持つ金属層を介在させて熱伝導を補助していることを特徴とする請求項6記載の平板状蓄熱シートの積層体。 A flat bag made of a synthetic resin sheet is divided into a grid or stripe in a plane to form small rooms, and a plurality of flat plate heat storage sheets filled with heat storage material divided into each small room are laminated. In the laminated body of the flat plate-shaped heat storage sheet,
The heat storage material of each of the flat plate heat storage sheets has a property of melting and solidifying at different temperatures, and the flat plate heat storage sheets are arranged in the order in which the melting point is high on one side and the melting point is sequentially decreased on the other side. 7. The flat plate heat storage sheet according to claim 6, further comprising a metal foil or a metal layer having a similar heat transfer function interposed between the flat plate heat storage sheets to assist heat conduction. Laminated body.
前記保温装置は、機器側に融解温度の高い蓄熱材から外面側に低い温度の蓄熱材の融解温度の順序で配列し、蓄熱により融解状態にある蓄熱材が放熱面側のものから順次放熱して凝固することによって前記機器の冷却を防止するように構成したことを特徴とする電気機器の保温装置。 In the heat retaining device using the flat plate heat storage sheet according to claim 6 or 7, on a heat radiating surface of an electric device that needs to maintain a predetermined temperature such as a vehicle battery,
The heat retaining device is arranged in the order of the melting temperature of the low-temperature heat storage material on the outer surface side from the heat storage material having a high melting temperature on the device side, and the heat storage material in a molten state by heat storage sequentially dissipates from the heat-radiation surface side. A heat retaining device for an electrical device, wherein the device is configured to prevent cooling of the device by solidifying.
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