JP2021122714A - Hot-water bottle having latent-heat storage agent contained therein and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子レンジ加熱対応の湯たんぽであって、湯たんぽ内に潜蓄熱剤及び水を内蔵する事を特徴とする、湯たんぽ及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a hot water bottle that can be heated in a microwave oven, and is characterized by incorporating a latent heat storage agent and water in the hot water bottle, and a method for producing the hot water bottle.
本発明は電磁誘導加熱対応の湯たんぽであって、湯たんぽ内に潜熱蓄熱剤及び磁性体を内蔵する事を特徴とする、湯たんぽ及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a hot water bottle capable of electromagnetic induction heating, which is characterized in that a latent heat storage agent and a magnetic substance are incorporated in the hot water bottle, and a method for producing the hot water bottle.
本発明で内蔵する潜熱蓄熱剤は、加熱により個体から液体へ変化する際に熱(蓄熱)を蓄え、冷却によって液体から個体へと変化する際に熱(潜熱)を放出する融解・凝固の現象を利用して保温をするものである。 The latent heat storage agent built in the present invention stores heat (heat storage) when changing from a solid to a liquid by heating, and releases heat (latent heat) when changing from a liquid to a solid by cooling. It keeps warmth by using.
上述の湯たんぽに内蔵する潜熱蓄熱剤は、使用温度域及び温度保温維持時間で分け、80℃〜95℃ではミョウバンを主成分とする潜熱蓄熱剤、100℃以上にはエリスリトールを主成分とする潜熱蓄熱剤またはマンニトールを主成分とする潜熱蓄熱剤及びエリスルトール及びマンニトール混合を主成分とする蓄熱剤を充填する。 The latent heat storage agent built into the above-mentioned hot water tank is divided according to the operating temperature range and the temperature retention maintenance time. It is filled with a heat storage agent or a latent heat storage agent containing mannitol as a main component and a heat storage agent containing a mixture of erythritol and mannitol as a main component.
本発明の湯たんぽの材質は、高温域にはシンジオタクチックポリスチレン又は、4−メチルペンテンー1を主原料とする結晶性のオレフィン系ポリマー等の高温耐熱樹脂成型品であって、加重及び加圧、高温に十分耐える材質である事を特徴とする。 The material of the hot water bottle of the present invention is a high-temperature heat-resistant resin molded product such as syndiotactic polystyrene or a crystalline olefin polymer containing 4-methylpenten-1 as a main raw material in a high temperature region, and is loaded and pressed. It is characterized by being a material that can withstand high temperatures sufficiently.
本発明の湯たんぽ容器の材質は、100℃以下ではポリプロピレン樹脂でも良いが安全許容温度幅が少ないことから、低温域の使用に限ることを特徴とする。 The material of the hot water bottle container of the present invention may be polypropylene resin at 100 ° C. or lower, but is characterized in that it is limited to use in a low temperature range because the safe allowable temperature range is small.
従来から身体を温めるため沸騰したお湯を容器に注ぎ栓をし、触れて暖を取る暖房器具としての湯たんぽがあり。使用される容器の材質には陶器、金属、プラスチック製がある。 Traditionally, there is a hot water bottle as a heating device that warms the body by pouring boiling water into a container and plugging it. The materials of the containers used include pottery, metal and plastic.
蓄熱剤として酢酸ナトリウムを主成分とする潜熱蓄熱剤があり、湯たんぽの容器を電子レンジで加熱するものが存在する。 As a heat storage agent, there is a latent heat storage agent containing sodium acetate as a main component, and there is a heat storage agent that heats a hot water bottle container with a microwave oven.
上述の酢酸ナトリウムを主成分とする潜熱蓄熱剤の保温温度は50℃〜60℃程度で、時系列で追えば次第に潜熱反応が劣化し、長期の蓄熱効果が得られない。 The heat retention temperature of the above-mentioned latent heat storage agent containing sodium acetate as a main component is about 50 ° C. to 60 ° C., and if it is followed in chronological order, the latent heat reaction gradually deteriorates and a long-term heat storage effect cannot be obtained.
酢酸ナトリウム主成分の潜熱蓄熱剤は、電子レンジで加熱する場合に加熱しすぎると電子レンジ庫内で破袋をする事故が報告されている。 It has been reported that a latent heat storage agent containing sodium acetate as a main component breaks a bag in a microwave oven if it is heated too much when heated in a microwave oven.
酢酸ナトリウム主成分の潜熱蓄熱剤は、4分以上の加熱時間がかかり、且つ、蓄熱剤の劣化により使用回数に限度がある。 The latent heat storage agent containing sodium acetate as a main component takes a heating time of 4 minutes or more, and the number of times of use is limited due to deterioration of the heat storage agent.
蓄電式の湯たんぽが市場にあるが、充電時間が10分から12分ほどかかり、充電後は6〜7時間、温もりを保つ蓄熱式の湯たんぽがある。しかし、湯たんぽ本体の容器の材質がポリ塩化ビニル(PCV)で、強度はあるが毒性が強く臭いもきつい。 There are storage-type hot water bottles on the market, but there are heat storage-type hot water bottles that take 10 to 12 minutes to charge and keep warm for 6 to 7 hours after charging. However, the material of the container of the hot water bottle body is polyvinyl chloride (PCV), and although it is strong, it is highly toxic and has a strong odor.
充電式湯たんぽの重量は1.8kg以上あり、厚さも8cm以上で耐熱温度の許容範囲が狭い。 The rechargeable hot water bottle weighs 1.8 kg or more, has a thickness of 8 cm or more, and has a narrow heat-resistant temperature tolerance.
5200mAH程度の大容量充電式カイロで、モバイルバッテリを使ったUSB付き電熱湯たんぽがあるが、充電時間が3〜4時間もかかり、USBアダプタでは9〜10時間も掛かり、耐久使用回数は500回程度と少ない。 It is a large-capacity rechargeable body warmer with a capacity of about 5200 mAH, and there is an electric hot water bottle with USB that uses a mobile battery, but it takes 3 to 4 hours to charge, 9 to 10 hours with a USB adapter, and the number of durable uses is about 500 times. And few.
潜熱蓄熱剤として酢酸ナトリウムを主成分とする湯たんぽが市場にあるが、ミョウバンを主成分とする潜熱蓄熱剤及びエリスリトールやマンニトールを主成分とする食物由来の潜熱蓄熱剤使用の湯たんぽは市場に無い。また、食物由来の潜熱蓄熱剤のため無毒、難燃、安全である。 Hot water bottles containing sodium acetate as the main component are on the market as latent heat storage agents, but hot water bottles using latent heat storage agents containing myoban as the main component and food-derived latent heat storage agents containing erythritol or mannitol as the main components are not on the market. In addition, it is non-toxic, flame-retardant, and safe because it is a latent heat storage agent derived from food.
2000回以上の耐久性があり、軽量、平坦、薄型の形状の湯たんぽは市場に無い。 There is no hot water bottle on the market that has a durability of 2000 times or more and is lightweight, flat, and thin.
実用新案登録第3177022号では、エリスリトールの潜熱剤に触れているが、エリスリトール単体では、電子レンジのマイクロ波に反応しないため、また発熱を安定させることが困難であるため、市場にエリスリトールが主成分の潜熱蓄熱剤の製品はない。 Erythritol's latent heat agent is mentioned in Practical New Design Registration No. 3177022, but erythritol alone is the main component of erythritol on the market because it does not react to microwaves in microwave ovens and it is difficult to stabilize heat generation. There is no latent heat storage agent product.
また、金属繊維を封入するとした方法もあるが、金属繊維があれば電子レンジで異常加熱の要因になり、実際に対応することは危険で、また、狭い空間に充填する事ができない。 There is also a method of encapsulating metal fibers, but if there are metal fibers, it causes abnormal heating in a microwave oven, and it is dangerous to actually deal with them, and it is not possible to fill a narrow space.
実用新案登録第3177022号では、エリスリトールの潜熱剤に触れているが、エリスリトール単体では、電子レンジのマイクロ波には反応しないため、電子レンジで過熱ができない。水成分を僅か加えることで、電子レンジのマイクロ波に反応させ、安定した加熱が可能になるような製品は無かった。 Utility model registration No. 3177022 mentions the latent heat agent of erythritol, but erythritol alone does not react to microwaves in the microwave oven, so it cannot be overheated in the microwave oven. There was no product that could react to the microwave of a microwave oven and enable stable heating by adding a small amount of water component.
実用新案登録第3177022号では、エリスリトールの潜熱蓄熱剤が書かれているが、電磁誘導加熱による方法にはふれていない。また、金属繊維を内蔵する方法も、従来あるが、狭い空間に充填させるためには、非磁性体のコイル切削法による、30μから40μのアルミ金属繊維の柔軟性に富み、熱伝導が良いものでなければ、電磁誘導加熱の加熱時間の短縮効果が得られない。 Utility model registration No. 3177022 describes a latent heat storage agent for erythritol, but does not mention the method using electromagnetic induction heating. In addition, there is a conventional method of incorporating metal fibers, but in order to fill a narrow space, a non-magnetic coil cutting method is used to make 30μ to 40μ aluminum metal fibers highly flexible and have good heat conduction. Otherwise, the effect of shortening the heating time of electromagnetic induction heating cannot be obtained.
沸騰したお湯を給湯する湯たんぽがあるが、給湯時の火傷ややお湯の漏れ事故の恐れがあるため、使用には危険が伴う。 There is a hot water bottle that supplies boiling water, but it is dangerous to use because there is a risk of burns during hot water supply and a slight leak of hot water.
酢酸ナトリウムを主成分とする潜熱蓄熱剤は、保温温度域も低く、且つ繰り返し耐久性に難があり、酢酸ナトリウムが主成分以外の潜熱蓄熱剤が必要である。 A latent heat storage agent containing sodium acetate as a main component has a low heat retention temperature range and has difficulty in repeated durability, and a latent heat storage agent other than sodium acetate as a main component is required.
一般に市場にある湯たんぽは、給湯式では4kg以上になり重量的に重く、且つ、高さも大きさも取り扱いに難がある。 Generally, hot water bottles on the market weigh more than 4 kg in the hot water supply type, are heavy in weight, and are difficult to handle in terms of height and size.
湯たんぽでは取扱い安全性が第一であり、熱湯を注ぎ、または潜熱蓄熱剤が高温にさらされ容器の破袋から漏れたり、高温に加熱された湯たんぽ本体を手で触ったり、低温やけどの問題に重視する必要がある。 In hot water bottles, handling safety is the first priority, and hot water is poured, or the latent heat storage agent is exposed to high temperature and leaks from the broken bag of the container, the hot water bottle body heated to high temperature is touched by hand, and there is a problem of low temperature burns. It needs to be emphasized.
その為、湯たんぽの材質は、シンジオタクチックポリスチレン又は、4−メチルペンテンー1を主原料とする結晶性のオレフィン系ポリマー等の高温耐熱樹脂成型品を使用し、加重及び加圧、高温に十分耐える材質である事を特徴とするが、複数個以上のブリッジ構造柱を内部に設け、更に耐圧に対応させる。 Therefore, the material of the hot water bottle is a high-temperature heat-resistant resin molded product such as syndiotactic polystyrene or a crystalline olefin polymer containing 4-methylpenten-1 as the main raw material, which is sufficient for weighting, pressurization, and high temperature. It is characterized by being a material that can withstand, but it is provided with a plurality of bridge structure columns inside to further support pressure resistance.
潜熱蓄熱剤を充填した耐熱樹脂容器の全面を、発泡セラミック断熱塗料で塗布し、更に容器外周をメラミン樹脂発泡体断熱材やクロロプレンゴム・ナイロン・テットの微細気泡を持ったウエットスーツ生地で覆うことで、湯たんぽの温度維持及び維持時間を保て、且つ、低温やけど防止が可能になる。 The entire surface of the heat-resistant resin container filled with the latent heat storage agent is coated with a foamed ceramic heat insulating paint, and the outer periphery of the container is covered with a melamine resin foam heat insulating material or a wet suit cloth having fine bubbles of chloroprene rubber, nylon, and tet. Therefore, it is possible to maintain the temperature and maintenance time of the hot water bottle and prevent low-temperature burns.
本発明によれば高密度潜熱蓄熱剤を湯たんぽに内蔵させ、そのまま電子レンジにかければ、高密度潜熱蓄熱剤の単位当たりの蓄熱量が水の5倍以上であることから、少量で且つ軽量、小容積の湯たんぽが提供できる。 According to the present invention, if a high-density latent heat storage agent is incorporated in a hot water bottle and placed in a hot water bottle as it is, the amount of heat storage per unit of the high-density latent heat storage agent is 5 times or more that of water. A small volume hot water bottle can be provided.
本発明で湯たんぽに潜熱蓄熱剤に磁性体を内蔵させれば、電磁誘導過熱に対応でき、IH調理器にそのままかけ加熱ができる。 In the present invention, if a magnetic material is incorporated in a latent heat storage agent in a hot water bottle, it can cope with electromagnetic induction overheating, and can be heated by directly applying it to an IH cooker.
本発明で使用する湯たんぽの素材は、シンジオタクチックポリスチレン又は、4−メチルペンテンー1を主原料とする結晶性のオレフィン系ポリマー等の高温耐熱樹脂成型品であって、加重等の高耐熱樹脂の成型品で、150℃〜230℃までの高温に耐えられる。 The material of the hot water bottle used in the present invention is a high-temperature heat-resistant resin molded product such as syndiotactic polystyrene or a crystalline olefin polymer containing 4-methylpenten-1 as a main raw material, and is a highly heat-resistant resin such as a weight. This molded product can withstand high temperatures from 150 ° C to 230 ° C.
本発明で使用する湯たんぽの高耐熱樹脂成型品は、高圧、高温、加重に耐えられるように密封性、肉厚、複数個以上補強用柱のブリッジを設けることで、安全に使用できる。 The highly heat-resistant resin molded product of the hot water bottle used in the present invention can be safely used by providing a bridge of a plurality of reinforcing columns having a sealing property and a wall thickness so as to withstand high pressure, high temperature, and load.
本発明に使用する潜熱蓄熱剤は、80℃〜95℃ではミョウバンを主成分とする潜熱蓄熱剤、100℃以上にはエリスリトールを主成分とする潜熱蓄熱剤またはマンニトールを主成分とする潜熱蓄熱剤、及びエリスルトール及びマンニトール混合を主成分とする蓄熱剤を充填する。食遺品添加物グレードで、安全、無毒、不燃性であり、環境において優位である。 The latent heat storage agent used in the present invention is a latent heat storage agent containing myoban as a main component at 80 ° C to 95 ° C, and a latent heat storage agent containing erythritol as a main component or a latent heat storage agent containing mannitol as a main component at 100 ° C or higher. , And a heat storage agent containing a mixture of erythritol and mannitol as a main component. Food additive grade, safe, non-toxic, non-flammable and environmentally superior.
本発明での電子レンジ及び電磁誘導加熱であるIH調理器での加熱時間は、30秒から2分以内の短時間で加熱を終了でき効率的である。 The heating time in the microwave oven and the IH cooker, which is the electromagnetic induction heating in the present invention, is efficient because the heating can be completed in a short time within 30 seconds to 2 minutes.
本発明の実施例1の[図1]1aは、湯たんぽ本体の基材である、シンジオタクチックポリスチレン又は、4−メチルペンテンー1を主原料とする結晶性のオレフィン系ポリマー等の高温耐熱樹脂成型品であって、加重等の高耐熱樹脂の成型品で、150℃〜230℃までの高温に耐えられる、平坦、薄形の湯たんぽの基材全体斜視図を示す。 [Fig. 1] 1a of Example 1 of the present invention is a high-temperature heat-resistant resin such as syndiotactic polystyrene or a crystalline olefin polymer containing 4-methylpenten-1 as a main raw material, which is a base material of a hot water bottle body. The whole base material perspective view of a flat and thin hot water bottle which is a molded product and is a molded product of a highly heat-resistant resin such as a weight and can withstand a high temperature of 150 ° C. to 230 ° C. is shown.
本発明の実施例2は、[図2]に示すように耐熱樹脂容器1aで電子レンジ対応の湯たんぽであって、容器内に内蔵する潜熱蓄熱剤2aは、80℃〜95℃ではミョウバンを主成分とする潜熱蓄熱剤、100℃以上にはエリスリトールを主成分とする潜熱蓄熱剤またはマンニトールを主成分とする潜熱蓄熱剤及びエリスルトール及びマンニトール混合を主成分とする蓄熱剤を充填する。食品添加物グレードで、安全、無毒、不燃性である。容器の内側には陰圧及び陽圧に対応する補強ブリッジ2cが複数個もうけ耐熱樹脂容器の変形を抑える。外側全体には発泡セラミック断熱材2b等を塗布し、更に断熱された湯たんぽの外装を微細気泡で施したウエットスーツ生地2dで覆う。湯たんぽ本体には発泡セラミック断熱材2bと微細気泡を施したウエットスーツ2dで覆う事で低温やけど等の事故発生を極力抑える。ウエットスーツで覆われた湯たんぽは、そのまま電子レンジに入れ30秒から2分以内の加熱で、70℃以上を約7時間保温できる。電子レンジで加熱終了時の湯たんぽ本体の温度は40℃以上にならないので、安全に電子レンジから取り出せ、当初の湯たんぽ本体の温度が上昇を緩やかになるようにし、取り扱いにおける安全性を高めている。 As shown in [Fig. 2], Example 2 of the present invention is a hot water tank compatible with a microwave oven in a heat-
実施例3の[図3]は、湯たんぽを電磁誘導加熱方式のプレート面3cでの加熱保温をする構造を示す拡大断面図で、実施例2の構造に更に磁性体金属3bを内蔵させた例である。磁性体金属は磁性SUS板、磁性SUSパンチングプレート、磁性体金網、アルミナ等の金属溶射板のいずれでも良い。これにより電磁誘導加熱が可能であり、1分から2分で湯たんぽに内蔵された潜熱蓄熱剤は、90℃前後になり7時間後でも70℃以上の保温ができる。この際、磁性体金属が湯たんぽ本体の基材に直接接しないように、炭素繊維ロッド3aやジルコン球で間隙を施して、電磁誘導加熱時の高温が、潜熱蓄熱剤2aの溶解に悪影響が出ないように構成されている。 [Fig. 3] of Example 3 is an enlarged cross-sectional view showing a structure in which a hot water bottle is heated and kept warm on a
実施例4は、電磁誘導加熱時の加熱効率を高めるため、内蔵した潜熱蓄熱剤2aとの接触面積を広げる目的でコイル切削の30μ〜40μのアルミ極細金属繊維3bを内蔵させた例である。狭い湯たんぽの空間において磁性体金属3aからの加熱された熱を、より効率的な方法でまんべんなく潜熱蓄熱剤2aに熱伝導できる。 Example 4 is an example in which 30 μ to 40 μm of coil-cut aluminum
本発明によれば、熱湯を注ぐ危険性もなく軽く薄く、電子レンジまたは電磁誘導加熱器に対応でき、加熱時間も数十秒から2分程度で効果を発揮する。 According to the present invention, there is no danger of pouring hot water, it is light and thin, it can be used in a microwave oven or an electromagnetic induction heater, and the heating time is about several tens of seconds to two minutes.
本発明の潜熱蓄熱剤は、食品添加物グレードのため無毒、不燃性で、安全であることから、一般家庭や医療用において利用でき、医療分野では効率が良く、安全な加熱保温が達成できる。 Since the latent heat storage agent of the present invention is a food additive grade, it is nontoxic, nonflammable, and safe, so that it can be used in general households and medical applications, and it is efficient and safe heat retention can be achieved in the medical field.
本発明の湯たんぽの材質は、シンジオタクチックポリスチレン又は、4−メチルペンテンー1を主原料とする結晶性のオレフィン系ポリマー等の高温耐熱樹脂成型品であって、使用加熱温度域における許容幅が大きく、加重及び加圧、高温に十分耐える 材質である事を更に安全が確保できる。 The material of the hot water bottle of the present invention is a high-temperature heat-resistant resin molded product such as syndiotactic polystyrene or a crystalline olefin polymer containing 4-methylpenten-1 as a main raw material, and has an allowable range in the operating heating temperature range. It is possible to further ensure safety that the material is large and can withstand heavy load, pressurization, and high temperature.
本発明の湯たんぽの材質は、シンジオタクチックポリスチレン又は、4−メチルペンテンー1を主原料とする結晶性のオレフィン系ポリマー等の高温耐熱樹脂成型品であって、加熱時の温度を高くすることができ、また高温になった蓄熱剤を薄い材料の断熱材を用いて適度な断熱が可能であるため、低温火傷の可能性を排除しながら、長時間の保温が可能になり、また小型、薄型の湯たんぽが容易に実現できる。 The material of the hot water bottle of the present invention is a high-temperature heat-resistant resin molded product such as syndiotactic polystyrene or a crystalline olefin polymer containing 4-methylpenten-1 as a main raw material, and the temperature at the time of heating is raised. It is possible to keep the heat storage agent at a high temperature for a long time while eliminating the possibility of low temperature burns because it is possible to insulate the heat storage agent with a thin material. A thin hot water bottle can be easily realized.
1a・・・本体基材耐熱樹脂容器
1b・・・湯たんぽ取手
2a・・・高密度潜熱蓄熱剤
2b・・ 断熱塗料層
2c・・・補強ブリッジ(陰圧・陽圧対応)
2d・・・ウエットスーツ生地(メラミン樹脂発泡体断熱材)
2e・・・電子レンジ台
3a・・・補強用炭素繊維ロッド
3b・・・磁性体金属
3c・・・電磁誘導加熱プレート面
3d・・・非磁性体コイル切削金属繊維1a ・ ・ ・ Main body base material Heat-
2d ・ ・ ・ Wet suit fabric (melamine resin foam insulation)
2e ・ ・ ・ Microwave stand 3a ・ ・ ・ Carbon fiber rod for
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