JP2018159002A - Heat storage member, heating apparatus, heating apparatus for automobile, pot and heating cooker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄熱部材、ならびに暖房装置および自動車用暖房装置、ならびに鍋および加熱調理器に関する。 The present invention relates to a heat storage member, a heating device, a heating device for an automobile, a pan, and a heating cooker.
蓄熱材に蓄えた熱を利用する技術は様々なものが知られている。例えば、太陽熱や工場排熱等を熱エネルギーとして水や空気などの蓄熱媒体に蓄え、必要に応じて取り出して使用することができる。
蓄熱と放熱の場面において、場所や時間に隔たりがあることから、熱を輸送する手段や熱を長期に蓄えておくための断熱技術などが重要であった。
Various techniques using the heat stored in the heat storage material are known. For example, solar heat, factory exhaust heat or the like can be stored as heat energy in a heat storage medium such as water or air, and can be taken out and used as necessary.
In the situation of heat storage and heat dissipation, there are gaps in place and time, so means for transporting heat and heat insulation technology for storing heat for a long time were important.
従来の蓄熱材は、その方式から、物質の温度変化を利用する顕熱蓄熱材、物質の相変化を利用する潜熱蓄熱材、化学反応熱を利用する化学蓄熱材に大別される。 Conventional heat storage materials are broadly classified into sensible heat storage materials that use temperature changes of substances, latent heat storage materials that use phase changes of substances, and chemical heat storage materials that use chemical reaction heat.
しかしながら、これらの蓄熱材には次のような問題があった。すなわち、顕熱蓄熱材および潜熱蓄熱材は、時間とともに外部に熱が放出されるため、断熱機構を有したとしても長期に蓄熱状態を維持することは困難であった。また、放熱後、化学蓄熱材を再び蓄熱させるには高温での処理が必要であり、繰り返し利用することが困難であった。 However, these heat storage materials have the following problems. In other words, since the sensible heat storage material and the latent heat storage material release heat to the outside over time, it is difficult to maintain the heat storage state for a long time even if they have a heat insulation mechanism. In addition, after heat release, in order to store the chemical heat storage material again, processing at a high temperature is necessary, and it has been difficult to repeatedly use it.
かかる問題に対し、近年ではTi3O5の組成を有する畜放熱酸化チタンを適用した畜放熱材が提案されている(特許文献1)。特許文献1に記載の畜放熱材は、外部刺激を受けない限り蓄熱状態を維持することができる。また、放熱後、蓄熱材を容易に再び蓄熱させることができるので、繰り返し利用することが可能である。
In recent years, livestock heat dissipation materials to which livestock heat dissipation titanium oxide having a composition of Ti 3 O 5 is applied have been proposed (Patent Document 1). The animal heat radiation material described in
しかしながら、特許文献1に記載の畜放熱材を適用した蓄熱システムにおいては、装置構成が大がかりとなり、家庭用などの少量での熱利用には不向きであるといった問題があった。また、蓄熱材と熱利用機関との間において熱を輸送する手段が必要であり、エネルギーの観点から非効率的であった。
However, in the heat storage system to which the animal heat radiation material described in
本発明の一態様はこのような事情に鑑みてなされたものであって、畜放熱が可能な蓄熱部材を提供することを目的とする。また、このような蓄熱部材を備えた暖房装置および自動車用暖房装置、ならびに鍋および加熱調理器を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a heat storage member capable of radiating livestock. Moreover, it aims at providing the heating apparatus provided with such a thermal storage member, the heating apparatus for motor vehicles, the pan, and the heating cooker.
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、固体−固体相転移により畜放熱するセラミックス粒子と、セラミックス粒子が充填された容器と、を備え、セラミックス粒子は、第1固相および第1固相よりも自由エネルギーの高い第2固相を呈し、第1固相は、熱、光または電流によって第2固相に相転移し、第2固相は、圧力または光による刺激によって放熱して第1固相に相転移し、容器は、セラミックス粒子を刺激可能に構成された刺激部を有する蓄熱部材を提供する。 In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention includes ceramic particles that dissipate heat by solid-solid phase transition, and a container filled with the ceramic particles. The ceramic particles include the first solid phase and the first solid phase. Presenting a second solid phase having higher free energy than one solid phase, the first solid phase undergoes phase transition to the second solid phase by heat, light or current, and the second solid phase releases heat by stimulation by pressure or light. Then, the phase transitions to the first solid phase, and the container provides a heat storage member having a stimulation part configured to be able to stimulate the ceramic particles.
本発明の一態様においては、刺激部は筒状であり、刺激部に挿入される押圧部を有し、刺激部の内部空間の断面積は、25mm2以下である構成としてもよい。 In one aspect of the present invention, the stimulation part may be cylindrical, may have a pressing part inserted into the stimulation part, and the cross-sectional area of the internal space of the stimulation part may be 25 mm 2 or less.
本発明の一態様においては、容器はチューブ状であり、全体としてらせん状またはうずまき状の形態である構成としてもよい。 In one embodiment of the present invention, the container has a tubular shape, and may have a spiral or spiral shape as a whole.
本発明の一態様においては、刺激部は、透光性部材を有する構成としてもよい。 In one embodiment of the present invention, the stimulating unit may have a translucent member.
本発明の一態様においては、容器の内部に、さらに流体媒質が充填されている構成としてもよい。 In one embodiment of the present invention, the container may be further filled with a fluid medium.
本発明の一態様においては、流体媒質は、室温で液体である構成としてもよい。 In one embodiment of the present invention, the fluid medium may be a liquid at room temperature.
本発明の一態様においては、第2固相は、60℃以下で安定である構成としてもよい。 In one embodiment of the present invention, the second solid phase may be configured to be stable at 60 ° C. or lower.
本発明の一態様においては、容器の外面における放熱温度は60℃以上である構成としてもよい。 In one embodiment of the present invention, the heat radiation temperature on the outer surface of the container may be 60 ° C. or higher.
本発明の一態様においては、セラミックス粒子は、Ti3O5の組成を有する畜放熱酸化チタンである構成としてもよい。 In one aspect of the present invention, the ceramic particles may be configured to be animal heat radiation titanium oxide having a composition of Ti 3 O 5 .
本発明の一態様は、ヒーターと、ヒーターからの熱を受ける上記の蓄熱部材と、刺激部を介してセラミックス粒子を刺激する刺激手段と、蓄熱部材が放出した熱を温風として送風するファンと、を備える暖房装置を提供する。 One aspect of the present invention includes a heater, the heat storage member that receives heat from the heater, a stimulation unit that stimulates ceramic particles via the stimulation unit, and a fan that blows heat released from the heat storage member as hot air A heating device comprising:
本発明の一態様は、自動車の駆動源と、駆動源からの熱を受ける上記の蓄熱部材と、刺激部を介してセラミックス粒子を刺激する刺激手段と、蓄熱部材が放出した熱を室内へ輸送する熱輸送手段と、を備える自動車用暖房装置を提供する。 One aspect of the present invention is an automobile drive source, the above-described heat storage member that receives heat from the drive source, a stimulation unit that stimulates ceramic particles through the stimulation unit, and the heat released by the heat storage member is transported indoors. An automobile heating device is provided.
本発明の一態様は、直火型の鍋であって、鍋本体と、鍋本体の底壁もしくは側壁またはその両方に設けられた上記の蓄熱部材と、刺激部を介してセラミックス粒子を刺激する刺激手段と、を備える鍋を提供する。 One aspect of the present invention is a direct-fired type pot, which stimulates ceramic particles via a pot body, the heat storage member provided on the bottom wall or the side wall of the pot body, or both, and a stimulator. And a stimulating means.
本発明の一態様は、加熱調理器の駆動源である熱源と、熱源からの熱を受ける上記の蓄熱部材と、刺激部を介してセラミックス粒子を刺激する刺激手段と、を備える加熱調理器を提供する。 One aspect of the present invention is a heating cooker including a heat source that is a driving source of a heating cooker, the heat storage member that receives heat from the heat source, and a stimulation unit that stimulates ceramic particles through a stimulation unit. provide.
本発明の一態様によれば、畜放熱が可能な蓄熱部材が提供される。また、このような蓄熱部材を備えた暖房装置および自動車用暖房装置、ならびに鍋および加熱調理器が提供される。 According to one aspect of the present invention, a heat storage member capable of livestock heat dissipation is provided. Moreover, the heating apparatus provided with such a thermal storage member, the heating apparatus for motor vehicles, a pan, and a heating cooker are provided.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings below, the dimensions and ratios of the constituent elements are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
<第1実施形態>
[蓄熱部材]
以下、本発明の第1実施形態を適用した蓄熱部材の一例として、蓄熱部材1を説明する。図1は、蓄熱部材1を示す平面図である。図2は、図1の断面図である。
<First Embodiment>
[Heat storage material]
Hereinafter, the
図1および図2に示すように、蓄熱部材1は、セラミックス粒子10と、流体媒質15と、セラミックス粒子10および流体媒質15が充填された容器20と、を備える。また、容器20は、一方の端部20aが閉じており、他方の端部20bにはセラミックス粒子10を刺激可能に構成された加圧部5が設けられている。本明細書において、加圧部5は、特許請求の範囲における刺激部に相当する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
蓄熱部材1は、パスカルの原理を利用して、蓄熱部材1に充填されたセラミックス粒子10の相転移を引き起こすことで、潜在的に蓄えた熱を放出するものである。
The
(セラミックス粒子)
セラミックス粒子10は、固体−固体相転移により畜放熱するものである。
セラミックス粒子10は、第1固相および第1固相よりも自由エネルギーの高い第2固相を呈する。
第1固相は、熱、光または電流によって第2固相に相転移する。一方、第2固相は、圧力または光による刺激によって放熱して第1固相に相転移する。本実施形態では、セラミックス粒子10が、熱によって第1固相から第2固相に相転移し、圧力による刺激によって放熱して第2固相から第1固相に相転移する性質に着目し、設計した。
(Ceramic particles)
The
The
The first solid phase undergoes a phase transition to the second solid phase by heat, light or current. On the other hand, the second solid phase dissipates heat by pressure or light stimulation and makes a phase transition to the first solid phase. In the present embodiment, attention is paid to the property that the
セラミックス粒子10の第2固相は、60℃以下で安定であることが好ましい。換言すると、セラミックス粒子10は、60℃以下であっても第2固相から第1固相に相転移しないことが好ましい。このようなセラミックス粒子10を用いた蓄熱部材1は、60℃以下であっても蓄熱状態を維持することができる。また、蓄熱部材1を保温する断熱装置を簡略化もしくは省略することができるので、各種用途における装置の小型化が可能である。
The second solid phase of the
蓄熱部材1において、容器20の外面における放熱温度は60℃以上であることが好ましい。放熱温度が60℃以上であると、蓄熱部材1を後述する暖房装置や自動車用暖房装置に適用する場合、空間を効率的に暖めることができる。また、蓄熱部材1を鍋や加熱調理器に適用する場合、人が食物をおいしく感じられる温度である60〜65℃の範囲に食物を加熱または保温することができる。容器20の形成材料の比熱[J/(kg・℃)]や蓄熱部材1の使用環境にもよるが、容器20の外面における放熱温度が対象物の温度の目標値よりも10℃〜15℃高い温度となるように、蓄熱部材1の畜放熱量を調整するとよい。
In the
蓄熱部材1の蓄放熱量は、セラミックス粒子10の充填量によって調整することができる。例えば、容器20の外面における放熱温度を所定温度とするときのセラミックス粒子10の充填量[kg]は、式(1)によって算出される。
MxCx((T1+ΔT)−T2)=MyCy(T2−T1) (1)
式(1)の各値は、以下を表す。
Mx:セラミックス粒子10の質量[kg]
My:容器20の質量[kg]
Cx:セラミックス粒子10の形成材料の比熱[J/(kg・℃)]
Cy:容器20の形成材料の比熱[J/(kg・℃)]
T1:容器20の外面またはセラミックス粒子10における初期温度[℃]
T2:容器20の外面またはセラミックス粒子10における放熱温度[℃]
ΔT:セラミックス粒子10の上昇温度[℃]
The amount of stored and released heat of the
M x C x ((T 1 + ΔT) -T 2) = M y C y (T 2 -T 1) (1)
Each value of Formula (1) represents the following.
M x : mass of the ceramic particles 10 [kg]
M y: a
C x : Specific heat of the forming material of the ceramic particles 10 [J / (kg · ° C.)]
C y : Specific heat of forming material of container 20 [J / (kg · ° C.)]
T 1 : Initial temperature [° C.] on the outer surface of the
T 2 : heat radiation temperature [° C.] on the outer surface of the
ΔT: rising temperature of ceramic particles 10 [° C.]
本実施形態においては、容器20の質量を、セラミックス粒子10の充填前に直接測定してもよいし、予め求めておいた容器20の体積に比重を乗じることで算出してもよい。
In the present embodiment, the mass of the
表1に、容器20の形成材料として強化セラミックスを使用したときのセラミックス粒子10の充填量を示す。なお、Cyを1[J/(kg・℃)]、T1を10[℃]、T2を75[℃]、ΔTを80[℃]とした。
Table 1 shows the filling amount of the
強化セラミックスとは、陶土と酸化アルミニウム(Al2O3)との混合物を高温焼成したアルミナ強化セラミックスや、炭化ケイ素と炭素繊維とを複合化した繊維強化セラミックスなどの総称である。アルミナ強化セラミックスは、強化磁器の形成材料として用いられる。強化磁器としては、愛岐共販社製のニューネオハードまたは株式会社おぎそのRe−OGISOなどが挙げられる。繊維強化セラミックスとしては、クアーズテック株式会社の繊維強化セラミックスなどが挙げられる。 Reinforced ceramics is a generic term for alumina reinforced ceramics obtained by firing a mixture of porcelain clay and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) at a high temperature, and fiber reinforced ceramics obtained by combining silicon carbide and carbon fibers. Alumina reinforced ceramics are used as a material for forming reinforced porcelain. Examples of the reinforced porcelain include New Neohard manufactured by Aiki Kyodo Co., Ltd. or Ogiso Re-OGISO. Examples of fiber reinforced ceramics include fiber reinforced ceramics manufactured by Coors Tech Co., Ltd.
図1および図2に示す容器20の肉厚を1.5[mm]とした。また、容器20を平面視したときに最小となる円で近似したときの円の直径R(以下、これを「うずまき径R」と称する。)を、250[mm]とした。表1に示す容器20の内径は、加圧部5を含めない容器20の内径である。容器20の内径は、予め試験的に容器20にセラミックス粒子10を充填した際、T2が75℃以上に達したときの径とした。
The wall thickness of the
なお、表1では、アルミナ強化セラミックスとして愛岐共販社製のニューネオハードを、繊維強化セラミックスとしてクアーズテック株式会社の繊維強化セラミックスを用いたときのセラミックス粒子10の充填量を示す。
Table 1 shows the filling amount of the
セラミックス粒子10としては、上述した性質を有するものであれば特に限定されないが、例えばTi3O5の組成を有する畜放熱酸化チタンが挙げられる。Ti3O5の組成を有する畜放熱酸化チタンは、第1固相としてβ相を呈し、第2固相としてλ相を呈する。
The
セラミックス粒子10は、従来の化学蓄熱材で使用される物質と異なり、放熱する際に組成が変化しない。そのため、セラミックス粒子10を使用した蓄熱部材1は、従来の化学蓄熱材と比べて放熱後も容易に蓄熱させることができ、繰り返し利用することが可能である。
Unlike the material used in the conventional chemical heat storage material, the composition of the
(流体媒質)
図2に示すように、セラミックス粒子10の粒子間、およびセラミックス粒子10と容器20の内壁との間には、流体媒質15が満たされている。流体媒質15は、加圧部5に加えた圧力を、他方の端部20bから一方の端部20aに向かって伝播するものである。また、流体媒質15は、セラミックス粒子10に対して等方的に圧力を加えるものである。セラミックス粒子10が放出した熱は、流体媒質15を介して容器20に伝播する。このとき、セラミックス粒子10が放出した熱によって流体媒質15の体積が膨張する。これにより、本実施形態の蓄熱部材1は、セラミックス粒子10に対してより効率的に圧力を加えることができる。
(Fluid medium)
As shown in FIG. 2, a
流体媒質15は、室温で液体であるものが好ましい。また、蓄熱部材1を加熱することにより第1固相から第2固相に相転移させる場合、流体媒質15としては耐熱性に優れたものが好ましい。このような流体媒質として、具体的にシリコンオイル、エステル系オイル、フェニルエーテル系オイルなどが挙げられる。
The
(容器)
容器20は、セラミックス粒子10および流体媒質15を封入するとともに、セラミックス粒子10に効率的に圧力を伝播しやすくするものである。また、容器20は、セラミックス粒子10が放出した熱を用いて、容器20の外面と接する被加熱物を加熱する。
(container)
The
図1および図2に示すように、容器20はチューブ状であり、全体としてうずまき状の形態を有している。うずまきの間隔が小さいほど、蓄熱部材1の外周によって規定される平面積に占めるセラミックス粒子10の量が多くなるので、蓄熱部材1は畜放熱量が多くなる。また、セラミックス粒子10の形成材料であるセラミックスは、熱容量が大きいことが知られている。容器20がうずまき状の形態を有することで、熱容量が小さい容器20の壁が一定の間隔で存在する。そのため、蓄熱部材1の熱容量が大きくなるのを抑えることができる。そのため、セラミックス粒子10を効率的に加熱できるとともに、セラミックス粒子10が放出した熱を効率的に取り出すことができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
蓄熱部材1を平面視したとき、蓄熱部材1が有するうずまき状の形態の最外周によって規定される形状は略円形である。
When the
また、容器20の内部空間の断面積は、一定であることが好ましい。断面積が一定であると、加圧部5に加えた圧力を均一に伝播できるとともに、セラミックス粒子10が放出した熱を均一に取り出すことができる。
Moreover, it is preferable that the cross-sectional area of the internal space of the
容器20の形成材料としては、伝熱性、耐熱性および機械的強度の観点から、例えばステンレス、寿鉄、鋼を含む鉄、アルミ、アルミ合金、銅、チタンもしくはチタン合金、強化セラミックスが挙げられる。容器20の形成材料としては、強化セラミックスが好ましい。
Examples of the material for forming the
例えば、容器20の形成材料が強化セラミックスである場合、容器20は、強化セラミックスを用いて所望の形に成形したものを焼結することで製造できる。
For example, when the forming material of the
加圧部5は、筒状の形状であり、加圧部5の内部空間の断面は略円形である。
The pressurizing
図3は、加圧部5を拡大した断面模式図である。図3に示すように、蓄熱部材1は、加圧部5に挿入される押圧部7を有する。
押圧部7は、セラミックス粒子10および流体媒質15が容器20の外部に流出するのを抑えるとともに、外部から押圧されることでセラミックス粒子10を加圧するものである。押圧部7の加圧部5に挿入される部分の長さは、セラミックス粒子10が放出した熱によって流体媒質15の体積が膨張しても押圧部7が加圧部5から脱離しないように設定される。
FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view of the pressurizing
The
押圧部7の形成材料としては、機械的強度の観点から、例えばステンレス、鉄が好ましい。
As a forming material of the
加圧部5に加える圧力の大きさは、セラミックス粒子10が第2固相から第1固相に相転移する圧力と加圧部5の内部空間の断面積Sとに応じて決定される。
加圧部5の内部空間の断面積Sは小さいほど圧力が少なくて済むため好ましい。具体的に、加圧部5の内部空間の断面積Sは、25mm2以下であることが好ましく、1mm2以下であることがより好ましい。
加圧部5の内径は、容器20の内径と異なっていてもよい。
The magnitude of the pressure applied to the
A smaller cross-sectional area S of the internal space of the pressurizing
The inner diameter of the
加圧部5を加圧する方法としては、例えばハンマーで押圧部7を叩いて押圧する方法が挙げられる。
As a method of pressurizing the pressurizing
以下、蓄熱部材1が放熱する原理について説明する。まず、押圧部7を押圧することで、加圧部5に存在するセラミックス粒子10および流体媒質15が押圧部7にて加圧される。加圧部5に加えた圧力は、他方の端部20bから一方の端部20aに向かって容器20の内部空間を伝播していき、理論上、全てのセラミックス粒子10が加圧される。一方、加圧されたセラミックス粒子10は放熱して、その周囲にある流体媒質15を加熱する。これにより、流体媒質15が熱膨張し、容器20の内部圧力が上昇する。容器20の内部圧力の上昇によっても理論上、全てのセラミックス粒子10が加圧される。こうして、蓄熱部材1が放熱する。
Hereinafter, the principle that the
蓄熱部材1内部のセラミックス粒子10は、加圧部5を加圧するまでの期間、蓄熱状態である第2固相の状態を維持することができる。そして、加圧部5を加圧することによって放熱して、第2固相から第1固相に相転移することができる。つまり、加圧部5を加圧したときに放熱させることができるので、蓄熱部材1は任意のタイミングで放熱することができる。以上のことから、本実施形態によれば、畜放熱が可能な蓄熱部材が提供される。
The
[暖房装置]
以下、蓄熱部材1を適用した暖房装置の一例として暖房装置100を説明する。図4は、暖房装置100を示す断面模式図である。
[Heating device]
Hereinafter, the
図4に示すように、暖房装置100は、バーナー(ヒーター)101と、蓄熱部材1と、刺激手段103と、熱輸送手段107と、吹出し口111と、を備える。熱輸送手段107は、吸気通路109と、ブロアファン110と、を備える。
As shown in FIG. 4, the
バーナー101にはガスが供給されており、そのガスを燃焼させて得られる火炎Hは、吸気A1に熱を放出する。吸気通路109には、吸気A1を流すブロアファン110が設けられている。ブロアファン110は、バーナー101が放出した熱を温風W1として輸送(送風)する。
Gas is supplied to the
蓄熱部材1は、吸気通路109の途中に設けられている。温風W1は、吸気通路109を下降し、蓄熱部材1で熱を放出する。蓄熱部材1は、バーナー101(または温風W1)の熱を受けて蓄熱する。
The
刺激手段103は、蓄熱部材1の加圧部5(図1参照)を介してセラミックス粒子10を加圧し、蓄熱部材1が蓄えた熱を放出する。バーナー101から送出された温風W1、蓄熱部材1から送出された温風W2、および吸気A2は、吸気通路109内で合流し、吹出し口111から温風W3として室内に送出される。
The stimulating means 103 pressurizes the
従来の暖房装置においては、バーナーの始動時や外気温が低い時など、吸気が十分加熱されていない場合、温風が送出されるまでに時間を要した。一方、本発明の一態様の暖房装置100では、バーナー101の熱を受けて蓄熱した蓄熱部材1を、刺激手段103にて放熱させることができる。そのため、温風が送出されるまでの時間を従来と比べて短縮することができる。
In the conventional heating apparatus, when the intake air is not sufficiently heated, such as when the burner is started or when the outside air temperature is low, it takes time until the warm air is sent out. On the other hand, in the
また、暖房装置100では、バーナー101を使用していない時も蓄熱部材1を用いれば温風を送り出すことができる。すなわち、停電時などでバーナー101が使用できないときでも、蓄熱部材1を予備熱源として使用することができる。
Moreover, in the
[自動車用暖房装置]
以下、蓄熱部材1を適用した自動車用暖房装置の一例として自動車用暖房装置200を説明する。図5は、自動車用暖房装置200を示す概略模式図である。
[Automotive heating system]
Hereinafter, an
図5に示すように、自動車用暖房装置200は、自動車のエンジン(駆動源)201と、蓄熱部材1と、刺激手段203と、ヒーターコア205と、熱輸送手段207と、を備える。熱輸送手段207は、吸気通路209と、ブロアファン210と、送熱管211と、を備える。
As shown in FIG. 5, the
エンジン201は、流路217を介してヒーターコア205と接続されている。流路217には、エンジン201を冷却する液体が流れている。流路217の途中には、エンジン201およびヒーターコア205に液体を流すウォーターポンプ218が設けられている。ウォーターポンプ218は、エンジン201の動力によって回転する。エンジンの排熱は、エンジン201の周囲を流れる液体へ放出される。
また、エンジン201は、エンジン201で発生した排気ガスE3を輸送する配管225と接続されている。
The
The
ヒーターコア205は、吸気通路209内に設けられている。ヒーターコア205には、加熱された液体が流路217を介して供給される。加熱された液体は、暖房運転時に室内(車室内)へ送られる吸気A4に熱を放出する。吸気通路209には、吸気A4を流すブロアファン210が設けられている。ブロアファン210は、ヒーターコア205が放出した熱を温風W4として輸送する。
The
蓄熱部材1は、排気ガスE3を輸送する配管225の周囲に設けられている。蓄熱部材1では、エンジン201(または排気ガスE3)の熱を受けて蓄熱する。
The
刺激手段203は、蓄熱部材1の加圧部5(図1参照)を介してセラミックス粒子10を加圧し、蓄熱部材1が蓄えた熱を放出させる。蓄熱部材1に接続された送熱管211は、蓄熱部材1が放出した熱を温風W5として吸気通路209に輸送する。ヒーターコア205から送出された温風W4と蓄熱部材1から送出されたW5とが、吸気通路209内で合流し、温風W6として室内に送出される。
The stimulating means 203 pressurizes the
従来の自動車用暖房装置においては、エンジンの始動時や外気温が低い時など、液体が十分加熱されていない場合、温風が送出されるまでに時間を要した。一方、本発明の一態様の自動車用暖房装置200では、エンジン201の排熱を受けて蓄熱した蓄熱部材1を、刺激手段203にて放熱させることができるため、温風が送出されるまでの時間を従来と比べて短縮することができる。
In a conventional automotive heating device, when the liquid is not sufficiently heated, such as when the engine is started or when the outside air temperature is low, it takes time until the warm air is delivered. On the other hand, in the
[鍋]
以下、蓄熱部材1を適用した鍋の一例として鍋300を説明する。図6は、鍋300を示す斜視図である。図6に示すように、鍋300は、鍋本体301と、鍋本体301の底壁301aに設けられた蓄熱部材1と、刺激手段303と、蓋305とを備える。
[pot]
Hereinafter, the
蓄熱部材1は、底壁301aに溶接されている。鍋300は、直火型の鍋であって、蓄熱部材1は、直火の熱を受けて蓄熱する。
The
刺激手段303は、蓄熱部材1の加圧部5(図1参照)を介してセラミックス粒子10を加圧し、蓄熱部材1が蓄えた熱を放出させる。蓄熱部材1から放出された熱は、底壁301aに放出され、さらに鍋300に入れられた被加熱物T1が加熱または保温される。
The stimulating means 303 pressurizes the
従来の直火型の鍋では、直火での加熱を止めると鍋本体301の熱は周囲の空気に放出される。また、被加熱物T1の熱も直接もしくは鍋本体301を介して周囲の空気に放出される。一方、本発明の一態様の鍋300では、直火の熱を受けて蓄熱した蓄熱部材1を、刺激手段303にて放熱させることができる。そのため、直火での加熱を止めた後も鍋300を加熱して被加熱物T1を加熱または保温することができる。
In the conventional direct-fire type pan, when the heating in the direct fire is stopped, the heat of the
[加熱調理器]
以下、蓄熱部材1を適用した鍋の一例として加熱調理器400を説明する。加熱調理器400は、調理器具410と接して、調理器具410に入れられた被加熱物T2を加熱または保温するものである。図7は、加熱調理器400を示す斜視図である。図7に示すように、加熱調理器400は、加熱調理器400の駆動源である熱源401と、蓄熱部材1と、刺激手段403と、を備える。
[Heating cooker]
Hereinafter, the
蓄熱部材1は、熱源401からの熱を受ける蓄熱する。蓄熱部材1を設ける位置については、熱源401からの熱を受けることができる限り特に限定されない。
The
刺激手段403は、蓄熱部材1の加圧部5(図1参照)を介してセラミックス粒子10を加圧し、蓄熱部材1が蓄えた熱を放出させる。蓄熱部材1から放出された熱は、調理器具410に放出され、さらに調理器具410に入れられた被加熱物T2が加熱または保温される。
The stimulating means 403 pressurizes the
従来の加熱調理器の鍋では、熱源401による加熱を止めると調理器具410の熱は周囲の空気に放出される。また、被加熱物T2の熱も直接もしくは調理器具410を介して周囲の空気に放出される。一方、本発明の一態様の加熱調理器400では、直火の熱を受けて蓄熱した蓄熱部材1を、刺激手段403にて放熱させることができるため、熱源401による加熱を止めた後も調理器具410を加熱して被加熱物T2を加熱または保温することができる。
In the pan of the conventional cooking device, when the heating by the
<第2実施形態>
[蓄熱部材]
以下、本発明の第2実施形態を適用した蓄熱部材の一例として、蓄熱部材2を説明する。図8は、蓄熱部材2を示す斜視図である。図9は、図8のIX−IX線に沿う断面図である。第2実施形態は、第1実施形態と一部共通している。異なるのは、セラミックス粒子10が、光による刺激によって放熱して第2固相から第1固相に相転移する性質に着目し、設計したことである。そのため、図8および図9に示すように、蓄熱部材2の照射部6は、セラミックス粒子10に光照射が可能なように透光性部材9を有している。
Second Embodiment
[Heat storage material]
Hereinafter, the heat storage member 2 is demonstrated as an example of the heat storage member to which 2nd Embodiment of this invention is applied. FIG. 8 is a perspective view showing the heat storage member 2. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. The second embodiment is partially in common with the first embodiment. The difference is that the
蓄熱部材2において、容器21は円盤状の形態を有する。照射部6は、蓄熱部材2を平面視したときに蓄熱部材の直径方向に沿って設けられている。
In the heat storage member 2, the
セラミックス粒子10に照射する光としては、セラミックス粒子10が相転移できる光であれば特に限定されない。セラミックス粒子10が畜放熱酸化チタンである場合、照射する光として、紫外光から赤外光(波長355nm〜1064nmのレーザー光)が使用できる。また、セラミックス粒子10が畜放熱酸化チタンである場合、照射する光の光量は、0.5×100mJcm−2・pulse−1〜15×100mJcm−2・pulse−1の範囲である。
The light applied to the
以下、蓄熱部材2が放熱する原理について説明する。まず、光を、透光性部材9を介して蓄熱部材2の内部空間に向かって照射する。透光性部材9近傍のセラミックス粒子10は光が直接照射されるので、第2固相から第1固相に相転移して、蓄えた熱を放出する。この熱により、流体媒質が熱膨張することで、蓄熱部材2の内部圧力が上昇する。この圧力によって、光が直接照射されないセラミックス粒子10が第2固相から第1固相に相転移して、蓄えた熱を放出する。内部圧力の上昇とセラミックス粒子10の放熱が連鎖的に起こることで、蓄熱部材2全体のセラミックス粒子10が第2固相から第1固相に相転移して、蓄えた熱を放出する。このようにして、蓄熱部材2は蓄えた熱を放出する。
Hereinafter, the principle that the heat storage member 2 radiates heat will be described. First, light is irradiated toward the internal space of the heat storage member 2 through the
蓄熱部材2におけるセラミックス粒子10は、光を照射するまでの期間、蓄熱状態である第2固相の状態を維持することができる。そして、光の照射によって第2固相から第1固相に相転移して、蓄えた熱を放出することができる。つまり、蓄熱部材2に光を照射したときに、蓄えた熱を放出させることができる。よって、蓄熱部材2は任意のタイミングで放熱することができる。以上のことから、本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、畜放熱が可能な蓄熱部材が提供される。
The
なお、本発明の一態様は、上記実施形態に限定されない。
例えば、第1実施形態において、蓄熱部材1には流体媒質15が充填されている例を示したが、流体媒質15が充填されていなくてもよい。その場合、セラミックス粒子10は、隣接するセラミックス粒子10と接するように充填されているとよい。流体媒質15が蓄熱部材に充填されていない場合、蓄熱部材の構成がより簡単になるので、蓄熱部材の信頼性を向上させることができる。
Note that one embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the first embodiment, an example in which the
また、第1実施形態では、蓄熱部材1を平面視したときに蓄熱部材1の外周によって規定される形状は略円形である例を示したが、形状はこれに限定されない。例えば、蓄熱部材1の外周によって規定される形状は三角形、四角形、多角形などであってもよい。
Moreover, in 1st Embodiment, when the
また、第1実施形態では、容器20がうずまき状である例を示したが、うずまきのピッチは一定でも、ランダムでもよい。
さらに、容器20の形態はうずまき状に限定されない。例えば、容器20は、波状、らせん状であってもよい。
In the first embodiment, an example in which the
Furthermore, the form of the
また、第1実施形態では、容器20は加圧部5に押圧部7を有する例を示したが、さらに透光性部材を備えていてもよい。その場合、蓄熱部材1を放熱させる際は、刺激として圧力または光の少なくとも一方を与えればよい。
Moreover, although the
また、第2実施形態では、容器21や照射部6の形態について述べたが、容器21や照射部6の形態は上記に限定されない。
Moreover, in 2nd Embodiment, although the form of the
また、第1実施形態の暖房装置100および自動車用暖房装置200、ならびに鍋300および加熱調理器400において、蓄熱部材として蓄熱部材1を設ける例を示したが、蓄熱部材2を設けてもよい。その場合、刺激手段103〜403としては、照射部6を介してセラミックス粒子10に光照射するものである。
Moreover, although the example which provides the
また、第1実施形態の鍋300では、蓄熱部材1を底壁301aに設ける例を示したが、蓄熱部材1を、側壁301bに設けてもよいし、底壁301aと側壁301bとの両方に設けてもよい。
Moreover, in the
また、上記実施形態において、セラミックス粒子10の相転移に熱を利用する例を示したが、電流であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the example which utilizes a heat | fever for the phase transition of the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, each structure and those combination in this embodiment are examples, and addition, abbreviation | omission, substitution, and other of a structure are within the range which does not deviate from the meaning of this invention. It can be changed. Further, the present invention is not limited by the embodiment.
1,2…蓄熱部材、5…加圧部、6…照射部、7…押圧部、9…透光性部材、10…セラミックス粒子、15…流体媒質、20,21…容器、100…暖房装置、101…バーナー(ヒーター)、103,203,303,403…刺激手段、107,207…熱輸送手段、200…自動車用暖房装置、201…エンジン(駆動源)、300…鍋、301…鍋本体、301a…底壁、301b…側壁、400…加熱調理器、401…熱源、S…断面積、W1,W2,W3,W4,W5,W6…温風
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記セラミックス粒子が充填された容器と、を備え、
前記セラミックス粒子は、第1固相および前記第1固相よりも自由エネルギーの高い第2固相を呈し、
前記第1固相は、熱、光または電流によって前記第2固相に相転移し、
前記第2固相は、圧力または光による刺激によって放熱して前記第1固相に相転移し、
前記容器は、前記セラミックス粒子を刺激可能に構成された刺激部を有する蓄熱部材。 Ceramic particles that dissipate heat by solid-solid phase transition;
A container filled with the ceramic particles,
The ceramic particles exhibit a first solid phase and a second solid phase having a higher free energy than the first solid phase,
The first solid phase undergoes a phase transition to the second solid phase by heat, light or current,
The second solid phase dissipates heat by pressure or light stimulation and makes a phase transition to the first solid phase,
The said container is a thermal storage member which has the stimulation part comprised so that the said ceramic particle could be stimulated.
前記刺激部に挿入される押圧部を有し、前記刺激部の内部空間の断面積は、25mm2以下である請求項1に記載の蓄熱部材。 The stimulation part is cylindrical,
2. The heat storage member according to claim 1, further comprising a pressing portion that is inserted into the stimulation portion, wherein a cross-sectional area of the internal space of the stimulation portion is 25 mm 2 or less.
前記ヒーターからの熱を受ける請求項1〜9のいずれか1項の蓄熱部材と、
前記刺激部を介して前記セラミックス粒子を刺激する刺激手段と、
前記蓄熱部材が放出した熱を温風として送風するファンと、を備える暖房装置。 A heater,
The heat storage member according to any one of claims 1 to 9, which receives heat from the heater;
Stimulating means for stimulating the ceramic particles via the stimulating part;
And a fan that blows heat released by the heat storage member as warm air.
前記駆動源からの熱を受ける請求項1〜9のいずれか1項の蓄熱部材と、
前記刺激部を介して前記セラミックス粒子を刺激する刺激手段と、
前記蓄熱部材が放出した熱を室内へ輸送する熱輸送手段と、を備える自動車用暖房装置。 The driving source of the car,
The heat storage member according to any one of claims 1 to 9, which receives heat from the drive source;
Stimulating means for stimulating the ceramic particles via the stimulating part;
And a heat transport means for transporting the heat released by the heat storage member into the room.
鍋本体と、
前記鍋本体の底壁もしくは側壁またはその両方に設けられた請求項1〜9のいずれか1項の蓄熱部材と、
前記刺激部を介して前記セラミックス粒子を刺激する刺激手段と、を備える鍋。 It ’s an open fire pan,
The pan body,
The heat storage member according to any one of claims 1 to 9, provided on a bottom wall or a side wall of the pan body or both,
And a stimulating means for stimulating the ceramic particles through the stimulating part.
前記熱源からの熱を受ける請求項1〜9のいずれか1項の蓄熱部材と、
前記刺激部を介して前記セラミックス粒子を刺激する刺激手段と、を備える加熱調理器。 A heat source that is a driving source of the cooking device;
The heat storage member according to any one of claims 1 to 9, which receives heat from the heat source;
A heating cooker comprising: stimulation means for stimulating the ceramic particles through the stimulation unit.
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JP2017057290A JP2018159002A (en) | 2017-03-23 | 2017-03-23 | Heat storage member, heating apparatus, heating apparatus for automobile, pot and heating cooker |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022137743A1 (en) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 株式会社デンソー | Heat storage/release device |
WO2022185943A1 (en) * | 2021-03-03 | 2022-09-09 | 株式会社デンソー | Heat storing/releasing device |
WO2023174911A1 (en) * | 2022-03-14 | 2023-09-21 | Timothy Patrick Cooper | Thermal energy storage system |
-
2017
- 2017-03-23 JP JP2017057290A patent/JP2018159002A/en active Pending
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