JP2011182833A - 蓄熱体 - Google Patents

Abstract

【課題】使用感を良好にする。
【解決手段】蓄熱体３２は、袋体１８に収納されて、袋体１８の保持部２０に保持された加熱媒体の誘電加熱により間接的に加熱される。蓄熱体３２は、 第１収容材３６に封入され、常温から加熱媒体の沸点の範囲に亘って液状にある第１蓄熱材３４と、第２収容材４０に封入され、常温から加熱媒体の沸点の範囲内で設定される使用温度範囲に融点がある第２蓄熱材３８とを備えている。蓄熱体３２は、第２収容材４０に封入された第２蓄熱材３８が、第１収容材３６の内側に第１蓄熱材３４と共に封入される。
【選択図】図２

Description

この発明は、熱を蓄積する蓄熱体に関するものである。

温熱療法や携帯用や就寝時等に使用される保温具としては、硬質ケースや袋等からなる容器の内部に蓄熱材を封入して、電子レンジまたは湯煎によって蓄熱材を加熱することで、蓄熱材に熱を蓄積するものがある。この種の保温具は、金属製、陶器製、プラスチック製等の容器内部にお湯を注入して用いる湯たんぽに比べ、使用時にお湯を容器に注入する等の手間が省ける点で利便性に優れている。

前記保温具は、蓄熱材として、水のみや、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム等の高分子素材またはこれらの高分子素材に水を混合したものが用いられている。蓄熱材は、ポリアミド系樹脂やＡＢＳ樹脂等の非オレフィン系合成樹脂からなる容器や袋等の収容材に封入されている。これらの蓄熱材および収容材は、何れも極性を有する素材であって、電子レンジにおけるマイクロ波の照射により直接加熱されるようになっている。

特許第３７５２１４２号公報

前記保温具は、電子レンジによるマイクロ波の照射によって蓄熱材自体が加熱される構成であるので、誤って出力を高く設定したり、加熱時間を長く設定した場合に、蓄熱材が１００℃を越えて過熱されてしまう。このため、電子レンジから保温具を取り出す際や使用に際して注意を要したり、蓄熱材の気化等による内圧の上昇により容器が破裂したり、容器から蓄熱材が漏出あるいは飛散することがある。また、電子レンジは、時間を設定することなく所定の温度まで自動で加熱する自動加熱モードにおいて、加熱度合いを加熱対象物から発生する水蒸気の検知により制御する水蒸気制御タイプがある。保温具は、蓄熱材が容器に封入されて外部に水蒸気が放出されないので、この水蒸気制御タイプの電子レンジで自動加熱すると、蓄熱材が際限なく加熱されてしまう大きな問題がある。

仮に、蓄熱材を収容する容器に毛細管等の水蒸気を逃す孔を設けた場合は、容器の破裂のおそれを減じることができるものの、水等が孔から蒸気として漏出することで蓄熱材の成分が変化し、使うにつれて保温性能が低下してしまう不具合がある。また、容器に孔を設けると、容器の構造が複雑になってコストがかかったり、孔からの漏出を考慮して容器の内部に入れる蓄熱材が制限される難点もある。

更に、前記蓄熱材としては、加熱により固体から液体に変わるものがあるが、使用途中で冷えて液体から固体へ変わると、固体となった蓄熱材の硬さによって使用感が悪くなってしまう問題がある。

すなわち本発明は、従来の技術に係る蓄熱体に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、冷えても使用感が変わり難く、安全性の高い蓄熱体を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明の蓄熱体は、
周囲に保持された加熱媒体の誘電加熱により間接的に加熱される蓄熱体であって、
第１の収容材に封入され、常温から加熱媒体の沸点の範囲に亘って液状にある第１の蓄熱材と、
第２の収容材に封入され、常温から加熱媒体の沸点の範囲内で設定される使用温度範囲に融点がある第２の蓄熱材とを備え、
前記第２の収容材に封入された第２の蓄熱材が、前記第１の収容材の内側に第１の蓄熱材と共に封入され、
前記蓄熱材および前記収容材は、無極性分子からなる材料または前記加熱媒体より誘電率が低い材料で形成されることを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、第２の蓄熱材の相転移による潜熱を使用時に利用できると共に、第２の蓄熱材の周りを囲う液状の第１の蓄熱材によって固化した第２の蓄熱材の硬さを緩衝できる。しかも、蓄熱材および収容材が直接誘電加熱されないので、電子レンジ等の装置によって過剰に加熱されることがない。

請求項２に係る発明では、前記蓄熱材および前記収容材は、誘電率が２．５以下の材料で形成されることを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、蓄熱材および収容材の誘電率を２．５以下に設定することで、電子レンジ等でのマイクロ波の照射により昇温するほど誘電加熱されない。

請求項３に係る発明では、前記収容材は、前記加熱媒体の沸点より融点またはガラス転移点が高い耐熱性を有していることを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、収容材の融点またはガラス転移点を加熱媒体の沸点より高く設定することで、十分な耐熱性を担保し得る。

本発明に係る蓄熱体によれば、冷えても使用感が変わり難く、マイクロ波により直接加熱されないので安全性が高い。

本発明の好適な実施例に係る蓄熱体を有する保温具を示す概略斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 実験２の結果を示すグラフ図である。 実験３の結果を示すグラフ図である。

次に、本発明に係る蓄熱体につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。なお、実施例では、蓄熱体を保温具に用いる場合を例に挙げる。

図１または図２に示すように、実施例の保温具３０は、熱を蓄積・放散可能な蓄熱材３４,３８を備えた蓄熱体３２と、この蓄熱体３２の外側に設けられ、蓄熱体３２に熱を与える加熱媒体を保持可能な保持体としての袋体１８とから基本的に構成されている。保温具３０は、電子レンジ等の装置によってマイクロ波を照射することで、袋体１８に保持した加熱媒体を誘電加熱して蓄熱体３２を間接的に加熱するようになっている。そして、保温具３０は、蓄熱体３２に蓄積した熱の放散により保温対象を温め可能になっている。実施例の保温具３０は、袋体１８の内部に画成された収納空間１８ａに蓄熱体３２を収納する構成であって、略矩形状に形成された袋体１８の内部に同じく略矩形状に画成された収納空間１８ａに合わせて、蓄熱体３２が略矩形状に形成されている。

前記加熱媒体としては、極性分子であって誘電率が高い材料または高誘電率材料を含む材料が用いられ、マイクロ波の照射によって効率よく誘電加熱可能な常温で液状にあるものを使用できる。ここで、本願の「誘電率が高い」とは、ポリエチレングリコールと同等以上(誘電率：３５)の誘電率を有している材料を指す。実施例では、入手および取り扱いが容易な水(誘電率：８０)が加熱媒体として採用される。なお、本願で云う「常温」とは、熱したり冷やしたりしない自然な温度のことである。

図２に示すように、蓄熱体３２は、第１収容材(第１の収容材)３６に封入され、常温から加熱媒体の沸点に亘って液状にある第１蓄熱材(第１の蓄熱材)３４と、第２収容材(第２の収容材)４０に封入され、常温から加熱媒体の沸点の範囲内で設定される保温具３０の使用温度範囲に融点がある第２蓄熱材(第２の蓄熱材)３８とを備えている。蓄熱体３２は、第２収容材４０に封入された第２蓄熱材３８(以下、第２蓄熱材３８を第２収容材４０に封入したものを内包体という)が、第１収容材３６の内側に第１蓄熱材３４と共に封入して構成されている。すなわち、蓄熱体３２は、電子レンジ等での加熱の前後および保温具３０の使用途中で相転移する第２蓄熱材３８の周りを、常に流動状態にある第１蓄熱材３４で囲うようになっている。ここで、本願でいう「液状」とは、蓄熱材３４,３８の粘性が高いジェル状態等、蓄熱体３２の外側から力を加えた際に蓄熱材３４,３８が流動する状態を含む。

前記蓄熱体３２を構成する蓄熱材３４,３８および収容材３６,４０は、無極性分子からなる材料または加熱媒体より誘電率が低い材料で構成される。このように、蓄熱体３２の構成材として、誘電加熱されないまたは誘電加熱され難い材料が採用されている。すなわち、蓄熱体３２は、マイクロ波の照射により自己発熱せず、また自己発熱したとしてもその発熱量が微少であるので外部に放散する熱量との関係により昇温しないよう構成される。ここで、本願で云う「誘電率が低い」とは、極性分子で構成されていたりまたは極性分子を含んでいても加熱媒体より誘電率が低い条件を満たし、誘電率が８０程度の水や３５程度のポリエチレングリコールと比べて少なくとも桁１つ小さい範囲(誘電率：１０未満)をいう。そして、蓄熱体３２の構成材として、誘電率が２．５以下の範囲にある材料を用いるのがより望ましい。

前記第２蓄熱材３８は、常温から加熱媒体の沸点の範囲内で設定される保温具３０の使用温度範囲の間に、融点がある材料を採用するとよい。すなわち、第２蓄熱材３８は、保温具３０の使用温度範囲において液体と固体の間で相転移するよう設定されている。ここで、保温具３０の「使用温度範囲」とは、保温具３０で保温する対象および用途等に合わせて設定され、例えば保温する対象が人であり、保温具３０をカイロやあんか等として用いる場合には、使用温度範囲が体温近傍の３０℃から６０℃の範囲に設定される。従って、保温具３０は、カイロやあんか等として用いる場合には、使用温度が３０℃〜６０℃の範囲であるので、第２蓄熱材３８の融点が３０℃〜６０℃の範囲に設定される。また、保温する対象が酒等の飲料であり、温めた飲料を保温する用途の場合は、使用温度範囲が６０℃から８０℃の範囲に設定される。この場合は、第２蓄熱材３８の融点が６０℃〜８０℃の範囲に設定される。また、第１蓄熱材３４および第２蓄熱材３８は、その沸点が加熱媒体の沸点より大きい材料が好ましく、実施例では加熱媒体として水が用いられるので、第１蓄熱材３４および第２蓄熱材３８として沸点が１００℃より大きい材料が選択される。

前記第１蓄熱材３４および第２蓄熱材３８としては、例えば脂肪族炭化水素化合物やシリコーン等が挙げられ、脂肪族炭化水素化合物の中でもパラフィンが特に好適である。パラフィンは、化学的安定性が高く、また熱容量および比熱が大きくて一旦加熱されると冷め難い性質を有しているので、蓄熱材用途に適している。また、パラフィンは、分子量によって融点を簡単にコントロールすることができ、保温具３０の使用温度範囲に合わせて蓄熱材３４,３８の相転移のタイミングを設定し易い。なお、蓄熱材３４,３８は、水等の誘電率の高い材料を含まなければ、単一の材料で構成しても、複数の材料を組み合わせて構成してもよい。例えば、蓄熱材３４,３８としてパラフィンを用いる場合に、分子量の異なる複数のパラフィンを組み合わせることも可能である。

実施例の収容材３６,４０は、例えば脂肪族炭化水素化合物やシリコーン等からなる薄肉の袋状物である。収容材３６,４０としては、脂肪族炭化水素化合物の中でもポリエチレン(誘電率２．２〜２．４)やポリプロピレン(誘電率２．０〜２．３)等のオレフィン系合成樹脂が好適である。また、収容材３６,４０に用いられる材料としては、融点またはガラス転移点が加熱媒体の沸点より高いものが採用される。実施例では、加熱媒体として水が用いられるので、収容材３６,４０の融点またはガラス転移点が１００℃より高く設定され、収容材３６,４０は、誘電加熱による加熱媒体の沸点までの昇温によって溶融または変形しない耐熱性を有している。更に、収容材３６,４０は、蓄熱材３４,３８を内部に封入すると共に外部から液状の加熱媒体の侵入を阻む液密性だけでなく、気化した加熱媒体が内部に入らない気密性を有している。また、蓄熱体３２は、収容材３６,４０が柔軟性を有しており、第２蓄熱材３８が液状である場合に曲げたり捻ったり等、ある程度の変形が可能になっている。

前記袋体１８は、内部に画成された収納空間１８ａに収納した蓄熱体３２の外側を覆うようになっている(図１参照)。袋体１８は、蓄熱体３２の外側に配置されて、液状の加熱媒体を保持可能な保持部２０と、この保持部２０の外側を覆うように設けられ、気密性を有する被覆部２２とを備えている(図２参照)。なお、袋体１８では、蓄熱体３２の臨む側を内側といい、これと反対を外側という。また、実施例の袋体１８は、保持部２０および被覆部２２の２層に加えて、被覆部２２の外側に配置された保護部２４を備えている。このように、実施例の袋体１８は、３つの層で構成されており、蓄熱体３２に臨む最も内側に保持部２０が配置されると共に、保温具３０の取り扱いに際して使用者が触れる外側に保護部２４が配置され、保持部２０と保護部２４との間が被覆部２２で気密的に遮蔽されている。袋体１８を構成する３つの層は、接着等により互いに固定しても、外側に位置する部分に収納することで一体化して、必要に応じて互いに分離可能に構成してもよい。保温具３０では、蓄熱体３２が袋体１８の内部に画成された収納空間１８ａに保持部２０に接するように収納され、蓄熱体３２と保持部２０(保持部２０に保持された加熱媒体)との間で熱伝導可能になっている。

前記袋体１８は、該袋体１８における収納空間１８ａ側の内側(蓄熱体３２に臨む面)に保持部２０が配置され、この保持部２０に液状の加熱媒体を供給可能である一方、マイクロ波の照射による誘電加熱によって気化した加熱媒体を外方へ放散可能に構成される。ここで、袋体１８には、保持部２０への液状の加熱媒体の供給および気化した加熱媒体の保持部２０からの放散を許容する連通部２６が設けられている。実施例の袋体１８では、袋状に形成された保持部２０、被覆部２２および保護部２４の一辺(略矩形状における短辺)を開放して、外方から収納空間１８ａに連通する連通部２６が形成されて、この連通部２６を介して蓄熱体３２を収納空間１８ａに出し入れ可能になっている。このように、袋体１８では、液状の加熱媒体を保持部２０へ供給すると共に気化した加熱媒体を外方へ放散する連通部２６が、蓄熱体３２を収納空間１８ａに出し入れする開口としても共用されている。そして、袋体１８には、ファスナー、面ファスナー、ボタン、ホック等の連通部２６の全部または一部を閉じる係止手段２８が設けられている。保温具３０は、使用に際して係止手段２８で連通部２６を閉じることで、収納空間１８ａに収納した蓄熱体３２の連通部２６からの抜け出しを防止できる。

前記袋体１８を構成する保持部２０、被覆部２２および保護部２４は、無極性分子からなる材料または加熱媒体より誘電率が低い材料で構成される。このように、袋体１８の構成材として、誘電加熱されないまたは誘電加熱され難い材料が採用されている。すなわち、袋体１８は、マイクロ波の照射により自己発熱せず、また自己発熱したとしてもその発熱量が微少であるので外部に放散する熱量との関係により昇温しないよう構成される。袋体１８の構成材としては、蓄熱体３２と同様に、誘電率が２．５以下の範囲にある材料を用いるのがより望ましい。また、保持部２０に保持した液状の加熱媒体に対してマイクロ波を照射する都合上、袋体１８の構成材は、マイクロ波を反射せず、かつマイクロ波を透過するものが好適である。更に、袋体１８の構成材としては、融点またはガラス転移点が加熱媒体の沸点より高いものが採用される。実施例では、加熱媒体として水が用いられるので、保持部２０、被覆部２２および保護部２４の夫々の融点またはガラス転移点が１００℃より高く設定され、袋体１８は、誘電加熱による加熱媒体の沸点までの昇温によっても溶融または変形しない耐熱性を有している。袋体１８の構成材としては、例えば脂肪族炭化水素化合物やシリコーン等が挙げられ、脂肪族炭化水素化合物の中でもポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系合成樹脂が好適である。

前記保持部２０は、多孔質または繊維材料で形成され、液状の加熱媒体を吸収および保持可能で、かつ気化した加熱媒体を放散可能に構成されている。保持部２０は、短手辺の一方が開口した矩形状の袋状物であって、当該開口により構成される袋体１８の連通部２６を介して外方へ連通するようになっている。実施例の保持部２０は、柔軟性および可撓性を有するソフトな部分であって、収納空間１８ａに収納した蓄熱体３２と接するよう形成されている。保持部２０としては、スポンジ、フォームラバーまたは発泡体等の多孔質材料や、不織布、織布または紙等の繊維材料を選択することができ、実施例では、オレフィン系の合成樹脂繊維からなる不織布から保持部２０が形成されている。不織布からなる保持部２０は、表面張力により繊維の間に液状の加熱媒体を吸収して該加熱媒体を繊維の間に保持できると共に、誘電加熱により気化した加熱媒体を繊維の間から放散することができる。しかも、不織布からなる保持部２０は、繊維の種類、繊維の径や目付量を調節することで、保持する液状の加熱媒体の量を簡単に調節できると共に、柔軟性、可撓性や手触り等を簡単に変えることができる。

前記被覆部２２は、気密性を有するフィルム材で形成され、連通部２６を構成する開口を除く保持部２０の外面に積層されている。被覆部２２は、ポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系合成樹脂からなる柔軟な部分であって、内側に加熱媒体を閉じこめるようになっている。保護部２４は、加熱媒体の誘電加熱によって該加熱媒体の沸点近傍まで昇温する保持部２０および被覆部２２を隔てる部位であって、保温具３０の外郭を構成している。保護部２４としては、スポンジ、フォームラバーまたは発泡体等の多孔質材料や、不織布、織布または紙等の繊維材料や、軟質または硬質の中実材料を選択でき、保温具３０の保温対象や用途等に合わせて適宜選択される。実施例の保護部２４は、オレフィン系の合成樹脂繊維からなる不織布であって、柔軟性および可撓性を有している。保護部２４として不織布を採用することで、不織布を構成する繊維の種類、繊維の径や目付量の調節によって、柔軟性、可撓性や手触り等を簡単に設定することができる。

このように、袋体１８は、全体として柔軟性および可撓性を有し、第２蓄熱材３８が加熱媒体の誘電加熱により液状になったもとで、保温具３０は、保温対象に合わせて変形可能な形状追随性を有している。実施例の袋体１８のように、袋状に形成して内部の収納空間１８ａに蓄熱体３２を収納し、被覆部２２で気化した加熱媒体の流通を阻む構成にあっては、収納空間１８ａにこもった加熱媒体により高温になるので、袋体１８の構成材の耐熱性能を加熱媒体の沸点より余裕を見て設定するのが望ましい。例えば、実施例では、加熱媒体として水を用いているので、袋体１８の構成材の融点またはガラス転移点が１００℃より高い耐熱性能を有し、より好ましくは耐熱性能を１２０℃以上に設定するとよい。

実施例の保温具３０は、蓄熱体３２と袋体１８の内側を構成する保持部２０との少なくとも一部が接するよう構成され、保持部２０と蓄熱材３４,３８との間で伝熱可能になっている。すなわち、保温具３０は、保持部２０に保持された加熱媒体の誘電加熱による熱および蓄熱材３４,３８に蓄積された熱が、主として蓄熱体３２と袋体１８との接触による熱伝導によって熱が互いに伝わるようになっている。

〔実施例の作用〕
次に、実施例に係る蓄熱体３２の作用について説明する。保温具３０は、第２蓄熱材３８の融点が使用温度範囲内に設定されているので、第２蓄熱材３８が加熱前(常温)の状態で基本的に固体状態にある。保温具３０を使用する際は、先ず液状の加熱媒体を袋体１８の連通部２６から収納空間１８ａに供給することで、保持部２０に加熱媒体を含ませる。このとき、実施例の保温具３０は、保持部２０の外側が気密性を有する被覆部２２で覆われているので、収納空間１８ａに供給した加熱媒体が被覆部２２で阻まれて漏出しない。不織布からなる保持部２０は、目付量等の調節によって吸収可能な加熱媒体の量を設定できるので、保持部２０に吸収されずに余った加熱媒体を連通部２６から排出する。次いで、袋体１８の連通部２６を開放したまま保持部２０に加熱媒体を含ませた保温具３０を電子レンジ等の装置で加熱することで、保持部２０に保持された加熱媒体に対してマイクロ波が照射され、これにより極性を有する加熱媒体が誘電加熱により発熱する。これに対して、蓄熱体３２および袋体１８の構成材は、何れも無極性分子からなる材料または低誘電率の材料から構成されているので、マイクロ波の照射によって実質的に自己発熱しない。保温具３０は、発熱した加熱媒体によって蓄熱材３４,３８が間接的に加熱され、固体状態にあった第２蓄熱材３８が液体に相転移し、第２蓄熱材３８に顕熱だけでなく潜熱としても熱が蓄えられる。保温具３０は、誘電加熱により液体から気体に相転移した加熱媒体が保持部２０から連通部２６を介して外方へ放散し、蓄熱材３４,３８に熱が十分に蓄えられた時点で保持部２０が乾いた状態になる。そして、保温具３０は、連通部２６を係止手段２８で閉じて、保温対象の保温に使用される。

前記保温具３０によれば、保持部２０に含ませた加熱媒体を誘電加熱する構成であるから、加熱媒体が沸点より高い温度まで昇温せず、この加熱媒体の発熱によって加熱される保持部２０を含む袋体１８全体および蓄熱材３４,３８を含む蓄熱体３２全体が加熱媒体の沸点より高い温度まで昇温され難い。また、保温具３０は、保持部２０の外側を被覆部２２で覆っているので、保持部２０の内側に位置する蓄熱体３２と反対側から気化した加熱媒体が逃げることがなく、蓄熱体３２が収納された収納空間１８ａに加熱媒体をある程度こもらせることができる。また、保温具３０は、マイクロ波の照射時間の経過につれて、保持部２０から加熱媒体が気化して放出されるので、保持部２０から誘電加熱される対象が無くなる。しかも、保温具３０は、袋体１８に連通部２６が設けられて収納空間１８ａが密閉されてないので、保持部２０から収納空間１８ａ側に放散した加熱媒体が収納空間１８ａにある程度こもって蓄熱材３４,３８と熱交換するものの、開放された連通部２６から外方に放出される。すなわち、保温具３０は、加熱媒体が袋体１８または蓄熱体３２に封入される構成ではなく、気化した加熱媒体が袋体１８から外方へ放散可能に構成されているので、誘電加熱される加熱媒体が保温具３０自体から無くなる。従って、保温具３０は、長時間に亘ってまたは大出力でマイクロ波を照射しても、蓄熱体３２および袋体１８が加熱媒体との熱交換で得た熱量以上に過剰に加熱されることはない。また、保温具３０は、連通部２６を介して気化した加熱媒体を外方へ逃がすことで、気化した加熱媒体自体の過熱、逃げ場を失った加熱媒体による袋体の膨張や変形等の不都合を回避できる。

前記保温具３０は、蓄熱体３２および袋体１８の構成材の全てがマイクロ波の照射により直接発熱せず、保持部２０に含んだ加熱媒体の発熱のみによって間接的に加熱されるので、電子レンジ等の出力が大きい場合や電子レンジ等での加熱時間が長くなっても、これらの構成材が熱的な影響を直接受けない。また、収容材１６に封入された蓄熱材３４,３８は、加熱媒体より沸点が高く設定されており、加熱媒体が沸点を越えて昇温しないので、加熱媒体による加熱によって蓄熱材３４,３８が気化することがない。すなわち、蓄熱体３２は、電子レンジ等の出力が大きい場合や電子レンジ等での加熱時間が長くなっても、膨張や破裂等することはなく、安全性が非常に高い。すなわち、蓄熱体３２は、収容材３６,４０に孔等の蒸気逃がしを設ける必要がなく、蓄熱体３２の構成を簡易にでき、蓄熱材３４,３８の漏出や湿気の侵入による蓄熱材３４,３８の変質等の収容材３６,４０に蒸気逃がしを設けることによる弊害を回避できる。保温具３０は、特に加熱媒体として水を用いることで、水の高い誘電率により効率よく蓄熱できると共に、取り扱い時の安全性が高いので好適である。

前記保温具３０は、加熱度合いを加熱対象物から発生する水蒸気の検知により制御するオート制御を行う水蒸気制御タイプの電子レンジにおいて、オート制御により加熱しても不都合が起きない。すなわち、保温具３０によれば、保持部２０に含ませた加熱媒体がマイクロ波の照射により蒸発して連通部２６を介して外方へ放散されるので、電子レンジが水蒸気を検知することができ、設定値まで加熱された段階で自動停止されるから際限なく加熱されることはない。このように、保温具３０は、該保温具３０に予め設定してある推奨加熱時間を越えて加熱したり、推奨出力を越えた大出力で加熱する等の誤った取り扱いをしても、前述の如く蓄熱体３２および袋体１８が過熱したり、蓄熱体３２および袋体１８が変形や破裂等しない最低限の安全性を有している。すなわち、保温具３０は、使用者に過度の取り扱いの注意を負担させることがなく、簡単に使用することができる。

前記第２蓄熱材３８は、その融点が保温具の使用温度範囲内に設定されている。すなわち、保温具３０は、加熱前の状態において第２蓄熱材３８が固体状態にあり、電子レンジで加熱することで、固体状態から液体状態になり、主に液体状態で使用される。保温具３０は、固体である第２蓄熱材３８が、加熱媒体の発熱により加熱されて液体に相転移するときに吸熱するので、固体または液体から相転移しない第１蓄熱材３４と比べて、より多くの熱量を蓄積することができる。そして、保温具３０は、使用時に液体から固体に第２蓄熱材３８が相転移するときに発熱するので、固体または液体から相転移しない第１蓄熱材３４と比べて、より多くの熱量を放散することができる。前述の如く、保温具３０は、第２蓄熱材３８の融点を使用温度範囲内に設定してあり、特に使用温度範囲で相転移するように設定することで、潜熱による発熱作用が得られるので、顕熱のみの場合と比べて、１回当たりの保温可能時間や対象を温める能力を向上することができる。また、保温具３０は、第２蓄熱材３８を液体状態で使用すると共に柔軟な収容材１６および袋体１８を用いることで、使用時に全体として柔軟性を有することになるので、保温対象への形状追随性が向上する。

前記蓄熱体３２は、加熱前の常温において、第２蓄熱材３８が固体となっているが、第１蓄熱材３４が液状であるので、第２蓄熱材３８の硬さを該第２蓄熱材３８の周りを囲う液状の蓄熱材３４によって緩衝することができる。また、蓄熱体３２は、使用するにつれて第２蓄熱材３８が固体になるが、該第２蓄熱材３８の周りを囲む第１蓄熱材３４が液状のまま変化しないので、流動性を有する第１蓄熱材３４で第２蓄熱材３８の固化による使用感の悪化を抑えることができる。すなわち、蓄熱体３２は、使用途中で使用感が変わることを最小限に抑えることができ、保温対象が人であるカイロ等に用いられる場合は特に有用である。

前記蓄熱体３２は、第１収容材３６と比べて第２収容材４０を第１蓄熱材３４に対して相溶性が高い材料を用いてもよい。この場合、蓄熱体３２は、第２収容材４０を、蓄熱材３４,３８であるパラフィンに対して相溶性がよいポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系合成樹脂で形成し、第１収容材３６を、パラフィンに対してオレフィン系樹脂より相溶性が低い、ポリアミド系、エステル系、ビニル系の非オレフィン系合成樹脂で形成することが考えられる。例えば、第２収容材４０をポリエステルのフィルム材で形成し、第１収容材３６をポリアミドとポリエチレンテレフタラートとの積層フィルム材で形成することで、蓄熱体３２を繰り返し使用していると、第２収容材４０が第１蓄熱材３４に溶けて第１蓄熱材３４と第２蓄熱材３８とが混合する。しかし、蓄熱体３２は、第１収容材３６が第２収容材４０より相溶性が低い材料で形成されているので、第２収容材４０が溶けても第１収容材３６に変化なく、蓄熱材３４,３８が第１収容材３６から漏出することはない。そして、蓄熱体３２は、第２蓄熱材３８が第１蓄熱材３４と混合することで第２蓄熱材３８が常温で固化しなくなり、これにより製品の寿命を判別することができる。

(実験１)
実験１では、以下の条件で作成した実験例１,２および比較例１に係る保温具について、電子レンジで加熱試験を行った。
・実験例１
蓄熱材：パラフィン(WAX-120：日本精蝋製)、融点５０℃、誘電率１．２〜２．５
収容材：ポリエチレン製袋、厚さ０．２ｍｍ、誘電率２．２〜２．４
保持部：不織布(ポリプロピレン製、目付量２００ｇ／ｍ^２)、厚さ５ｍｍ、誘電率２．０〜２．３
実験例１の保温具は、収容材に蓄熱材１００ｍｌを封入した蓄熱体を、袋状に形成した保持部のみからなる袋体の中に収納して構成される。
・実験例２
蓄熱体：ポリエチレン製の板状体(縦５ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ４ｍｍ)、誘電率１．７〜２．４
保持部：不織布(ポリプロピレン製、目付量２００ｇ／ｍ^２)、厚さ５ｍｍ、誘電率２．０〜２．３
実験例２の保温具は、蓄熱体を袋状に形成した保持部のみからなる袋体の中に収納して構成される。
・比較例１
蓄熱材：ポリエチレングリコール(PEG-1500：三洋化成製)、融点４０℃、誘電率３５
収容材：ポリエチレン製袋、厚さ０．２ｍｍ、誘電率２．２〜２．４
保持部：不織布(ポリプロピレン製、目付量２００ｇ／ｍ^２)、厚さ５ｍｍ、誘電率２．０〜２．３
比較例１の保温具は、収容材に蓄熱材１００ｍｌを封入した蓄熱体を、袋状に形成した保持部のみからなる袋体の中に収納して構成される。

実験１では、各保温具の保持部に水１０ｍｌを吸収させた状態で電子レンジで５００Ｗの出力で加熱した。実験例１および２の保温具の夫々を、電子レンジで２０分間加熱した後、外気温２０℃の条件下で保持部表面の温度を測定したところ、実験例１の保温具は当初２０℃から４０℃まで昇温し、実験例２の保温具は加熱開始当初の２０℃から３０℃まで昇温していた。なお、実験例１および２の保温具は、目視で確認したところ、構成材に変形や溶融等の変化もない。これに対し、比較例１の保温具は、加熱時間が２０分になる前に蓄熱体が破裂した。

実験１の結果より判るように、蓄熱材、収容材、保持部の夫々が誘電率２．５以下の誘電加熱され難い構成材だけから構成された実験例１および実験例２の保温具であっても、電子レンジでの加熱後に昇温していることから、保持部に含ませた水の誘電加熱によって蓄熱体に熱を蓄積可能であることが確認できる。なお、蓄熱材としては、ポリエチレンよりパラフィンのほうが蓄熱性がよいことも確認できる。また、誘電率２．５以下の構成材で構成された実験例１および２の保温具は、誘電率が３５もある高い蓄熱材からなる比較例１の保温具が破裂する時間以上の長時間に亘って加熱しても、構成材の膨張や変形等の変化はなく、安全性に優れていることが確認できる。

実験２では、以下の条件で作成した実験例３の保温具および比較例２〜４の保温具について、蓄熱体の保温性能を比較した。比較例２の蓄熱材としては、一般的な蓄熱材として使用されるポリエチレングリコールを採用し、比較例３の蓄熱材としては、一般的な湯たんぽに使用されるものとして、水を想定し、比較例４として市販されている電子レンジ加熱型の湯たんぽに採用されている蓄熱材を用いている。
・実験例３
蓄熱材：パラフィン(WAX-120：日本精蝋製)、融点５０℃
・比較例２
蓄熱材：ポリエチレングリコール(PEG-1500：三洋化成製)、融点４０℃
・比較例３
蓄熱材：水
・比較例４
蓄熱材：ポリビニルアルコールと水とのジェル状混合物
実験例３、比較例２〜４は、ポリプロピレン製容器(厚さ１．０ｍｍ、誘電率２．０〜２．３)からなる収容材に、蓄熱材８０ｇを入れて蓄熱体を夫々作成した。

実験例３、比較例２〜４の蓄熱体を、恒温槽で８０℃に設定された水の中に３時間浸漬し、不織布を袋状に形成した保持部からなる袋体に、恒温槽から取り出した蓄熱体を収納し、蓄熱体の外面に温度センサを付けて２０℃に設定した恒温室で温度変化を測定した。その結果を図３に示す。図３より判るように、実験例３の蓄熱体は、融点が５０℃であって当該温度近傍で顕熱だけでなく潜熱が放出されるので、４０〜５０℃の範囲で温度が下がり難く、また比較例２〜４の蓄熱体と遜色ない保温性能を有していることを確認できる。

(実験３)
実験３では、以下の条件で作成した実験例４の保温具および比較例５の保温具について、電子レンジで加熱した際の温度変化を検証した。
・実験例４
蓄熱材：パラフィン(WAX-120：日本精蝋製)、融点５０℃、誘電率１．２〜２．５
収容材：ポリプロピレン製袋、厚さ０．２ｍｍ、誘電率２．０〜２．３
保持部：不織布(ポリプロピレン製、目付量２００ｇ／ｍ^２)、厚さ５ｍｍ、誘電率２．０〜２．３
実験例４の保温具は、収容材に蓄熱材８０ｇを封入した蓄熱体を、袋状に形成した保持部のみからなる袋体の中に収納して構成される。
・比較例５
蓄熱材：ポリエチレングリコール(PEG-1500：三洋化成製)、融点４０℃
比較例５は、ポリエチレン製容器(厚さ０．２ｍｍ、誘電率２．２〜２．４)からなる収容材に、蓄熱材８０ｇを入れて蓄熱体を作成し、この蓄熱体を実験例４と同じ保持部からなる袋体に収納して構成される。

実験３では、実験例４の保温具の保持部に水２０ｍｌを吸収させた状態で電子レンジで５００Ｗの出力で加熱し、比較例５は、保持部に水を付与することなく、実験例４と同様に加熱した。また、比較例６として、実施例４と同一構成の保温具に水を含ませない状態で実験例４と同様に加熱した。その結果を図４に示す。図４に示すように、比較例５の保温具は、時間と共に際限なく温度上昇する一方、実験例４の保温具は、１００℃を越えて温度上昇しないことが確認される。また、実験例４の保温具は、保持材に含ませた水が放散すると、誘電加熱される媒体が保温具からなくなってしまうので温度降下する。更に、比較例６の保温具の温度変化結果より判るように、実験例４の保温具は、保持材に水を付与しないと加熱されない。

(変更例)
前述した実施例の構成に限定されず、以下のように変更することもできる。
(１)保温具は、複数の蓄熱体を保持体に収納する構成や、蓄熱材を封入した収容材に保持体を貼り付ける構成等も採用できる。
(２)保温具は、蓄熱体の周りを保持部で全部覆う構成に限定されず、蓄熱体の周りの一部に保持部が配置される構成も採用できる。
(３)収容材として、薄肉のフィルムからなる袋状物を挙げたが、合成樹脂板からなるハードケースであってもよい。
(４)蓄熱体は、第１収容材に１つの内包体を封入したが、複数の内包体を封入してもよい。

３２ 蓄熱体、３４,３８ 蓄熱材、３６,４０ 収容材

Claims (3)

1. 周囲に保持された加熱媒体の誘電加熱により間接的に加熱される蓄熱体であって、
   第１の収容材に封入され、常温から加熱媒体の沸点の範囲に亘って液状にある第１の蓄熱材と、
   第２の収容材に封入され、常温から加熱媒体の沸点の範囲内で設定される使用温度範囲に融点がある第２の蓄熱材とを備え、
   前記第２の収容材に封入された第２の蓄熱材が、前記第１の収容材の内側に第１の蓄熱材と共に封入され、
   前記蓄熱材および前記収容材は、無極性分子からなる材料または前記加熱媒体より誘電率が低い材料で形成される
   ことを特徴とする蓄熱体。
2. 前記蓄熱材および前記収容材は、誘電率が２．５以下の材料で形成される請求項１記載の蓄熱体。
3. 前記収容材は、前記加熱媒体の沸点より融点またはガラス転移点が高い耐熱性を有している請求項１または２記載の蓄熱体。

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