JP3159150U

JP3159150U - 蓄熱部材

Info

Publication number: JP3159150U
Application number: JP2009009425U
Authority: JP
Inventors: 佐藤　正昭; 正昭佐藤
Original assignee: 株式会社Ｓｔｓ研究所
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2010-05-13
Anticipated expiration: 2019-12-28

Abstract

【課題】蓄熱効率の高い蓄熱部材を提供する。【解決手段】蓄熱剤２１を内包した蓄熱体２３と該蓄熱体２３を被覆する被覆体２６とから蓄熱部材２０を構成し、蓄熱体２３と被覆体２６との間の少なくとも一部分に空気層２７を設ける。また、被覆体２６は透明部２６Ａと着色部２６Ｂを設け、透明部２６Ａは蓄熱体２３への太陽光入射側である上面側に配する。また、着色部２６Ｂは黒色または黒色が入った濃色系の色調をなす塗料膜２５や着色フィルムなどを用いて構成する。【選択図】図１

Description

本考案は、蓄熱部材に関し、特に蓄熱効率の高い蓄熱部材に関する。

蓄熱部材に関しては従来からさまざまな技術が知られている。例えば、特許文献１に開示された技術は、図４に示すように、蓄熱部材を着雪防止表示装置に用いた例である。
図４において、１００は表示部で、道路の行き先などの情報がペンキなどで表示されている。３００は蓄熱部材で、扁平な形状をした丈夫なビニール袋からなり、蓄熱材を内包したものである。この蓄熱部材３００は表示部１００の裏面側に設けられており、蓄熱部材３００の露出表面は太陽熱の吸収に優れた黒色の塗装を施している。８００はポールである。道路の脇などに立脚するようになっている。

この着雪防止表示装置は降雪のある道路の脇に立脚して用いられ、道路案内の表示部に着雪した雪を溶かして、案内表示を良く見えるようにしている。
昼間の暖かい太陽熱を蓄熱部材３００の表面の黒色塗装面で吸収して蓄熱材で蓄熱し、外気温が下がった時に蓄熱部材３００から熱を放熱して表示部１００を暖め、表示部１００に降りかかった雪を溶かして、表示部１００が着雪によって見えなくならないようにしている。

また、特許文献２に開示された技術は、図５に示すように、振動と吸音の改善を図った蓄熱部材が示されている。なお、図５は説明し易いようにその主旨を逸脱しないように書き直しした断面図を示したものである。

図５において、１は蓄熱性樹脂被膜である。２は蓄熱性を有するボードである。３は多孔質体層で、ボード状若しくはフェルト状のグラスウール若しくはセラミック繊維によるフェルト材料（シリカ）で形成された難燃性を有するものである。ボード２は蓄熱性樹脂被膜１に多孔質体層３を設けたもので構成している。

１１は樹脂被膜で、難燃性を有しかつ燃焼時に有害ガスを発生しない材料で構成している。具体的には、シリコーン樹脂に２：１〜１：１の比で、Ｓｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｍｇの何れか１種を含む化合物またはＳｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｍｇの何れか１種を含む化合物の混合物からなる無機化合物を混合したもので形成されている。
１２はマイクロカプセルの様態をなした蓄熱材で、相変化物質１２ａの周囲を壁膜１２ｂ被覆した微小の球体で構成している。
図５においては、マイクロカプセルにした蓄熱材１２を樹脂被膜１１で被覆して蓄熱性樹脂被膜１を構成している。

特許文献２によれば、このような構成を取ることにより建築基準法に定められている単位面積当たりの燃焼発熱量を８ＭＪ／ｍ^２以下にすることができるとされている。
また、振動が抑制され、吸音特性が向上するとされている。

特許公開２００２−３８４３０号公報（図２）特許公開２００９−２９９６２号公報（図３）

しかしながら、特許文献１に示された構成は、日照時間が短く気温の低い冬季にあっては、気温の低い外気温に蓄熱部材３００が直接曝されるので蓄熱効率は悪く、また、蓄熱されてもその蓄熱された熱の放熱は蓄熱部材３００の黒色塗装が施された表面からも放熱が行われるので、表示部１００を暖める熱量は少なくなり、また暖める時間も短くなるという問題を有する。

また、特許文献２に示された構成は、樹脂被膜１１に無機化合物が含まれているので太陽光や太陽放射熱が反射され易く、蓄熱効率を低下させるという問題を有する。また、日照時間が短く気温の低い冬季にあっては、気温の低い外気温に蓄熱性樹脂被膜１が直接外気温に曝されるので、蓄熱効率が悪くなると言う問題を有する。

本考案は、上記の課題に鑑みてなされたもので、蓄熱効率が高く、且つ放熱時間が長く持続する蓄熱部材を得ることを目的とするものである。

上記の課題を解決するための手段として、本考案の蓄熱部材の特徴は、蓄熱剤を内包した蓄熱体と該蓄熱体を被覆する被覆体とからなる蓄熱部材であって、前記蓄熱体と前記被覆体との間に少なくとも一部分に空気層を有しており、前記被覆体は透明部と着色部を有していて、前記透明部は前記蓄熱体への太陽光入射側である上面側に配していて、前記着色部は黒色または黒色が入った濃色系の色調をなすことを特徴とするものである。

また、本考案の蓄熱部材の特徴は、上記の被覆体の透明部と着色部が一つの部材からなり、着色部は塗料を塗布した部位、または着色フィルムを貼付けした部位で構成されることを特徴とするものである。

また、本考案の蓄熱部材の特徴は、上記の被覆体の着色部が透明部の材料と異なる材料で構成されていることを特徴とするものである。

また、本考案の蓄熱部材の特徴は、上記の蓄熱体が立脚部材を介して被覆体から遊離していることを特徴とするものである。

また、本考案の蓄熱部材の特徴は、上記の蓄熱剤が硫酸ナトリウム１０水和物，酢酸ナトリウム３水和物，ポリエチレングリコール，パラフィンなどの潜熱蓄熱性を有する物質であることを特徴とするものである。

上記の構成を取ることにより、次のような効果を奏する。効果の１点目は、被覆体の透明部を太陽光入射側である上面側に配しているので、蓄熱体は太陽光や太陽の放射熱を直接受けることになり、蓄熱効率を高める効果を生む。また、透明部以外の部分、つまり、着色部は黒色または黒色の入った濃色系の色をなしているので太陽の光や放射熱の吸収が良く、その吸収熱が蓄熱体に熱伝導されて蓄熱体の蓄熱効率を更に向上させる効果を生む。

効果の２点目は、蓄熱体と被覆体との間の少なくとも一部分に空気層が存在する。日照時間が短く気温の低い冬季にあっては、熱伝導率の低い空気層があることで、蓄熱体は低い外気温に直接曝されないで済み、外気温からの影響を最小限に抑えて蓄熱効率を高める効果を得る。

効果の３点目は、被覆体の透明部と着色部を一つの部材から構成し、着色部を塗装または着色フィルムで構成すると、製作が容易であることから安いコストで被覆体を形成することができる。

効果の４点目は、被覆体の着色部を構成する部材は太陽放射熱の熱吸収部材であると共に、蓄熱部材からの熱放熱時には外部への熱放熱部材としての働きもなす。そこで、被覆体の着色部を透明部の材料と異なる材料で構成し、その材料を選択することにより熱吸収機能と放熱機能との調整を行うことができる。

効果の５点目は、蓄熱体を立脚部材を介して浮かせることにより、蓄熱部材を地面に設置したときに地熱の冷気を直接受けないで済む。つまり、地熱の冷気の影響を極力抑制して蓄熱効率を高めることができるようになる。

効果の６点目は、蓄熱剤を硫酸ナトリウム１０水和物，酢酸ナトリウム３水和物，ポリエチレングリコール，パラフィンなどの潜熱蓄熱性を有する物質を用いることにより、３０〜５０°Ｃ近くの温度で相変化を起こし、また、その潜熱量も大きいことから建築の蓄熱部材として、あるいは野菜等のハウス栽培などの蓄熱部材として好適に適用することができる。

本考案の実施形態に係る蓄熱部材を模式的に示した要部断面図である。実施例１に係る蓄熱部材を模式的に示した要部断面図である。実施例２に係る蓄熱部材を模式的に示した要部断面図である。特許文献１に示された蓄熱部材を用いた着雪防止表示装置の斜視図である。特許文献２に示された蓄熱部材の要部断面図である。

以下、本考案を実施するための実施形態を図１を用いて説明する。なお、図１は本考案の実施形態に係る蓄熱部材を模式的に示した要部断面図である。

［実施形態に係る蓄熱部材の構成の説明：図１］
図１において、２０は蓄熱部材である。２１は蓄熱剤で、２２は蓄熱剤２１を包む包装材である。２３は蓄熱体で、蓄熱体２３は蓄熱剤２１を包装材２２で包装したものからなる。
２４は蓄熱体２３を収納する透明な収納カバーである。なお、この収納カバー２４は、蓄熱体２３の収納や取出しを容易にするために、図示はしていないが、同一材料での２つの部材を公知の係止方法で係止して一体にしたものである。
２５は黒色の塗料膜である。この塗料膜２５は、図１において、収納カバー２４の一点鎖線Ａで示した境界線から下部側に設けている。２６は被覆体で、この被覆体２６は透明部２６Ａと着色部２６Ｂとの部位に分かれており、着色部２６Ｂは収納カバー２４に黒色の塗料膜２５を設けた部位が着色部２６Ｂを構成している。また、透明部２６Ａは収納カバー２４が露出した部位（これは、塗料膜２５が設けられてない部位にあたる）、つまり、図１においては境界線Ａから上部にあたる上面２６ｃ側の方の部位が透明部２６Ａを構成している。
矢印で示したＰは太陽の入射光を指しており、矢印の方向に入射する。透明部２６Ａは太陽の入射光Ｐ側にあって被覆体２６の上面２６ｃ側に設けている（これは、蓄熱体２３の上方側にも当たる）。

２７は空気層である。空気層２７は被覆体２６と蓄熱体２３との間に設けた空気層で、本実施形態においては、被覆体２６の透明部２６Ａ側の方に空気層２７を設けている。
以上述べた構成部品を主要な構成部品にして蓄熱部材２０を構成している。

［蓄熱部材構成部品の仕様の説明］
次に、それぞれの構成部品の仕様について説明する。最初に、蓄熱剤２１は相転移可能で潜熱蓄熱性を有する化合物からなる。このような機能を有する化合物としてはさまざまな化合物が挙げられるが、本考案においては、硫酸ナトリウム１０水和物（化学式Ｎａ_２ＳＯ_４・１０Ｈ_２Ｏ、相変化温度３２．４°Ｃ、潜熱量６２．９Ｃａｌ／ｇ），酢酸ナトリウム３水和物（化学式ＣＨ_３ＣＯＯＮａ・３Ｈ_２Ｏ、相変化温度５８°Ｃ、潜熱量５９．７Ｃａｌ／ｇ），ポリエチレングリコール（化学式ＨＯ−（ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ）_ｎ−Ｈ、相変化温度３０〜５０°Ｃ、潜熱量約４０Ｃａｌ／ｇ），パラフィン（化学式Ｃ１８Ｈ３８、相変化温度２８．２°Ｃ、潜熱量５７．８Ｃａｌ／ｇ，化学式Ｃ２０Ｈ４２、相変化温度３６．４°Ｃ、潜熱量５８．８Ｃａｌ／ｇなど）などを好適なものとして挙げることができる。
これらのものは相変化温度も比較的低く、潜熱量も大きいので太陽光や太陽放射熱の下で高い蓄熱量が得られる。

包装材２２は耐熱性や耐光性、耐衝撃性、耐寒性、耐透水性などに優れた透明な樹脂のシートやフィルムなどを用いて袋状に形成したものからなる。耐熱性や耐光性、耐衝撃性、耐寒性、耐透水性などに優れた透明な樹脂としてはポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂，ポリ塩化ビニール，ナイロンなどが好適な樹脂として挙げることができる。
この包装材２２は外部からの衝撃などによって破れる危険性もあるので、二重に積層して形成しても良い。例えば、ナイロンシートの内側に熱溶着でポリエチレンシートをラミネートしたシートなどが挙げられる。

収納カバー２４は耐熱性や耐光性、耐衝撃性、耐寒性、耐透水性などに優れた透明な樹脂から所要の形状に形成したものからなる。このような樹脂としてはポリエチレン樹脂，ポリエチレンテレフタレート樹脂，ポリカーボネイト樹脂，ポリ塩化ビニール，アクリル樹脂などの樹脂が好ましく、射出成形方法などで形成し、破損を防止するために厚みを少し厚目に形成するのが好ましい。

着色部２６Ｂを構成する塗料膜２５は、本実施形態においては、黒色顔料を配合した塗料を塗装方法や印刷方法などで形成した黒色の塗料の膜からなる。この着色部２６Ｂの色は太陽光や太陽放射熱を吸収するために設けるもので、色調としては黒色または黒色の入った濃色系の色調が好ましい。濃色系の色調としては紫色に黒色が強く混じった濃紫色、青色に黒色が強く混じった濃青色などの色調が挙げられる。
本考案においては、着色部２６Ｂは塗料膜２５で構成したが、必ずしも塗料膜に限るものではなく、着色フィルム（着色テープを含む）などであっても良い。塗料膜や着色フィルムなどで着色部２６Ｂを構成すると、簡単な方法であるので容易に形成することができ、制作コストは安くできる。
また、着色フィルムを用いる以外の方法としては、真空蒸着方法やイオンプレーティング方法などの乾式メッキ方法で着色部２６Ｂを形成することができる。
また、着色部２６Ｂは透明部２６Ａと別部材で構成しても構わない。

空気層２７は蓄熱体２３と被覆体２６との間に設けた隙間が空気層２７を構成する。これは、蓄熱体２３を直接外気温に曝させないために設ける。空気層２７は熱伝導率が低い。日照時間が短く気温の低い冬季にあっては、空気層２７があることで直接外気温に影響を受けずに済む。外気温からの影響を最小限に抑えて蓄熱効率を高める効果を生む。

［作用、効果の説明］
次に、上記の構成をとる蓄熱部材２０の作用・効果を説明する。図１において、蓄熱体２３の上面側には空気層２７があり、被覆体２６は透明部２６Ａとなっているので、太陽光並びに太陽放射熱は直接的に蓄熱体２３の上面から蓄熱体２３内に入り込む。これは、太陽放射熱は空気層２７に影響受けないことによる。
これにより、蓄熱体２３の蓄熱効率は無駄なく行われて効率の良い蓄熱が行われる。

また、蓄熱体２３の側面側や下面側は被覆体２６の黒色なる着色部２６Ｂが設けられているので、太陽光や太陽放射熱の吸収が良く、この吸収した熱が蓄熱体２３に熱伝導されて蓄熱体２３の蓄熱作用を促し、蓄熱効率を更に高める効果を生む。

また、日照時間が短く気温の低い冬季にあっては、空気層２７があることで蓄熱体２３は直接外気温に影響を受けずに済む。空気層は熱伝導率が低い。このため、空気層２７が低い外気温の進入を遮断し、断熱層としての働きをなす。
日照時間が短く気温の低い冬季にあっても、空気層２７を有することで蓄熱体２３の蓄熱効率は高められて蓄熱量を増やすことができる。

［実施例１に係る蓄熱部材の説明：図２］
次に、本考案の実施例１に係る蓄熱部材について図２を用いながら説明する。図２は実施例１に係る蓄熱部材を模式的に示した要部断面図である。
図２において、３３は蓄熱体である。蓄熱体３３は蓄熱剤３１を包装材３２で包装したものからなる。実施例１においては、蓄熱剤３１は硫酸ナトリウム１０水和物を用いている。硫酸ナトリウム１０水和物は化学式Ｎａ_２ＳＯ_４・１０Ｈ_２Ｏで表され、３２．４°Ｃの温度で相変化を起こす。また、潜熱量は６２．９Ｃａｌ／ｇと比較的蓄熱カロリーは大きい。
包装材３２はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いている。

３６は被覆体である。この被覆体３６は一点鎖線で示した境界線Ａを境にして透明部３６Ａと着色部３６Ｂに分かれており、透明部３６Ａは透明な収納カバー３４で構成し、着色部３６Ｂは黒色に着色した収納カバー３５で構成している。実施例１においては、収納カバー３４は透明なアクリル樹脂の材料で形成し、収納カバー３５は透明なアクリル樹脂に黒色顔料を混ぜ合わせた樹脂材料で形成している。従って、収納カバー３５は黒色に着色されている。
境界線Ａでの収納カバー３４の端面は外側に凸部３４ａを有し、収納カバー３５の端面は内側に凸部３５ａ有して、それらが双方に係合して被覆体３６ができ上がっている。

３７は空気層である。この空気層３７は、図２において、蓄熱体３３の下面側を除く上面側と側面側に設けられている。

以上の構成をなす蓄熱部材３０は、日照時間が短く気温の低い冬季にあっては、気温の低い外気温に大きく影響されることなく蓄熱効率を高め、多くの熱量を蓄熱することができる。
また、被覆体３６は透明樹脂と着色樹脂の２種の異なる材料で構成しているが、前述の実施形態での塗料膜を設けた構成と比較してその効果は何ら変わらない。

ところで、空気の熱伝導率が０．０２Ｗ／ｍ・ｋ、被覆体３６のアクリル樹脂が０．２Ｗ／ｍ・ｋ位であるので、被覆体３６の方の熱伝導が空気より約１０倍位高い。従って、外気温が下がって蓄熱体３３が放熱し始めたとき、空気層３７を通って被覆体３６から放熱される以外に、蓄熱体３３の下面に接触した熱伝導率の高い収納カバー３５に伝熱されて被覆体３６全体に伝熱され、被覆体３６から外部に向かって放熱される。
ここで、蓄熱体３３と収納カバー３５との接触面積は、蓄熱体３３の全周囲面積と比較すると非常に小さいことから、蓄熱体３３から収納カバー３５に伝熱される単位時間当たりの熱量は少ないものとなり、蓄熱体３３からの放熱時間は長い時間を要する。また、空気層３７を通って収納カバー３５からの放熱も、空気の熱伝導率が非常に小さいことから、放熱時間に長い時間を要する。
つまり、長い時間にわたって被覆体３６からの放熱が行われることになり、外気を暖める時間を長く保持できる。これは、外気の保温時間を長くできるという効果を生む。

［実施例２に係る蓄熱部材の説明：図３］
次に、本考案の実施例２に係る蓄熱部材について図３を用いながら説明する。図３は実施例２に係る蓄熱部材を模式的に示した要部断面図である。なお、前述の実施例１での構成部品と同じ仕様をなす構成部品は同一符号を付けてある。

実施例２の蓄熱部材４０で前述の実施例１の蓄熱部材と異なるところは、図３に示すように、蓄熱体３３を被覆体３６である収納カバー３５から立脚部材４８を介して空気層３７の中に浮遊させたことである。蓄熱体３３は立脚部材４８によって収納カバー３５から離れて設けられている。

立脚部材４８は蓄熱体３３の耐震性を考えると多孔質材が好ましい。このようなものとしてはグラスウールやセラミック繊維によるフェルト状のものなどを挙げることができるが、必ずしも多孔質材に限るものではない。例えば、ウレタンゴムや樹脂などであっても構わない。また、これらの部材に中空部を設けて、蓄熱体３３と収納カバー３５との間に空気層を設ける形状にしても良い。

立脚部材４８は蓄熱体３３が地熱によって影響を受けるのを防ぐために設けている。日照時間が短く気温の低い冬季にあっては、地熱がかなり冷えた状態になる。蓄熱体３３が収納カバー３５と接触し、そして、収納カバー３５が地表に設置されると、冷えた地熱が収納カバー３５を介して蓄熱体３３に伝導し、蓄熱体３３の蓄熱効率を低下させる。
蓄熱体３３を立脚部材４８を介して被覆体３６である収納カバー３５から浮かせることで、そこに空気層が生まれ、地表の冷えた熱の伝熱が遮断される。そして、これによって蓄熱体３３の蓄熱効率は向上する。

２０、３０、４０蓄熱部材
２１、３１蓄熱剤
２２、３２包装材
２４、３４、３５収納カバー
２５塗料膜
２６、３６被覆体
２６Ａ、３６Ａ透明部
２６Ｂ、３６Ｂ着色部
２６ｃ上面
２７、３７空気層
３４ａ、３５ａ凸部
４８立脚部材

Claims

蓄熱剤を内包した蓄熱体と該蓄熱体を被覆する被覆体とからなる蓄熱部材であって、前記蓄熱体と前記被覆体との間の少なくとも一部分に空気層を有しており、前記被覆体は透明部と着色部を有していて、前記透明部は前記蓄熱体への太陽光入射側である上面側に配していて、前記着色部は黒色または黒色が入った濃色系の色調をなすことを特徴とする蓄熱部材。
前記被覆体の透明部と着色部は一つの部材からなり、前記着色部は塗料を塗布した部位、または着色フィルムを貼付けした部位で構成されることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱部材。
前記被覆体の着色部は前記透明部の材料と異なる材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱部材。
前記蓄熱体は立脚部材を介して前記被覆体から遊離していることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱部材。
前記蓄熱剤は硫酸ナトリウム１０水和物，酢酸ナトリウム３水和物，ポリエチレングリコール，パラフィンなどの潜熱蓄熱性を有する物質であることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱部材。