JP3434164B2 - 蓄熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蓄熱式電気温風機等
に用いられる蓄熱装置に関し、内部に蓄熱材が配設され
た容器と前記蓄熱材を加熱する発熱体とを備えた蓄熱装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の蓄熱装置を用いた蓄熱式電
気温風機の断面図である。

【０００３】図に示すように、一般家庭の暖房用の蓄熱
式電気温風機１２に用いられる従来の蓄熱装置１は、容
器２内に蓄熱材３を充填し、前記容器２に接する加熱用
ヒーター４による前記蓄熱材３の融解過程と、前記容器
２と対流用空気５との熱交換による前記蓄熱材３の凝固
過程の繰り返しによって、前記容器２に熱を与え前記蓄
熱材３にて蓄熱したり、あるいは逆に蓄熱された前記蓄
熱材３の熱を放出するものである。

【０００４】前記容器２に接する加熱用ヒーター４とし
ては、マイカヒーター等の平面ヒーターなどが使用さ
れ、常に容器２に密着する構造となっている。また、前
記蓄熱材３は物質の相変化を利用した潜熱型蓄熱材等か
らなる。

【０００５】前記蓄熱式電気温風機１２では、前記蓄熱
装置１を当該電気温風機１２の対流用空気の通風路９内
に設け、放熱の必要としない夜間などに前記加熱用ヒー
ター４に通電して前記蓄熱装置１に熱エネルギーを蓄え
ておき、所定の温度に到達すれば通電を停止して正特性
発熱体等の温風ヒーター１０との併用運転まで保温さ
れ、必要時の朝などに前記温風ヒーター１０と併用する
ことにより、前記蓄熱装置１を有しない電気温風機に比
較して高い暖房能力が得られるものである。

【０００６】図において、６は送風ファンであり、７は
前記送風ファン６を回転駆動させる送風用モーターであ
り、８は前記対流用空気５の吸込口であり、１１は前記
対流用空気５の温風吹出口である。

【０００７】上記蓄熱式電気温風機１２は、前記蓄熱装
置１と正特性発熱体１０の併用運転時、前記送風用モー
ター７により前記送風ファン６が回転すると、該送風フ
ァン６の吸引力により前記対流用空気５は前記吸込口８
から流入し、前記蓄熱装置１の放熱により温風となって
前記温風ヒーター１０に至り、更に該温風ヒーター１０
により暖められて温風吹出口１１より放出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
蓄熱装置１は、加熱用ヒーター４が容器２の外周面に密
着して配設された構成なので、前記加熱用ヒーター４か
らの熱が前記容器２を介して蓄熱材３に伝わり、また、
前記容器２に伝わることなく、周囲の空気中に放熱され
る熱もあり、伝熱効率が悪く、蓄熱に要する時間がかか
るという問題点を有していた。

【０００９】また、この種の用途に用いられる前記蓄熱
材３は固相になると体積が減り、この固まった状態で前
記加熱用ヒーター４にて加熱されると、解け始めた部分
から体積膨張が始まり、まだ固まっている部分に非常に
大きな応力がかかり、ヒビワレによるクラック音が生じ
たり、前記容器２の変形や該容器２を構成する部材の接
合部の破損に伴う液状の前記蓄熱材３の容器２外への流
出などが生じるといった問題点を有していた。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑み、蓄熱材加熱時
の伝熱ロスを減少させ蓄熱時間を短縮できる蓄熱装置の
提供を目的とするものである。さらには、加熱による蓄
熱材の膨張時に容器が破損して当該蓄熱材の容器外への
流出を確実に防止することのできる蓄熱装置の提供を目
的とするものである。加えて、加熱による蓄熱材の膨張
時に当該蓄熱材の固相部分のクラック音等の不快音を減
少させことのできる蓄熱装置の提供を目的とするもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の発明の蓄熱装置は、内部に蓄熱材が
配設された容器と、前記蓄熱材を加熱する発熱体とを備
えた蓄熱装置において、前記容器内に前記発熱体を配設
したことを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明の第２の発明の蓄熱装置は、
第１の発明の蓄熱装置において、前記容器内の略中心に
前記発熱体を配設し、該発熱体に接続された放熱体を前
記容器の内周面に設け、前記発熱体と放熱体との間に前
記蓄熱材を配設したことを特徴とするものである。

【００１３】さらに、本発明の第３の発明の蓄熱装置
は、第２の発明の蓄熱装置において、前記放熱体の前記
発熱体側表面に、先端部が前記発熱体表面に接続された
放熱フィンを設けたことを特徴とするものである。

【００１４】加えて、本発明の第４の発明の蓄熱装置
は、第３の発明の蓄熱装置において、前記放熱フィンを
傾斜して配設したことを特徴とするものである。

【００１５】加えて、本発明の第５の発明の蓄熱装置
は、第２の発明の蓄熱装置において、前記発熱体を挟持
して覆う放熱板を設け、前記発熱体と放熱体とを前記放
熱板を介して接続し、前記放熱板と放熱体との間に前記
蓄熱材を配設したことを特徴とするものである。

【００１６】上記構成によれば、本発明の第１の発明の
蓄熱装置は、容器内に発熱体を配設した構成なので、前
記発熱体による蓄熱材の加熱時に、前記容器を介するこ
となく前記発熱体にて前記蓄熱材を加熱することができ
るとともに、前記発熱体の熱が前記容器外の空気に放熱
されることを確実に防止することができる。

【００１７】また、本発明の第２の発明の蓄熱装置は、
第１の発明の蓄熱装置において、前記容器内の略中心に
前記発熱体を配設し、該発熱体に接続された放熱体を前
記容器の内周面に設け、前記発熱体と放熱体との間に前
記蓄熱材を配設した構成なので、前記発熱体による前記
蓄熱材の加熱時に、前記発熱体の熱が前記放熱体に伝熱
され、前記放熱体にて前記容器の内周面近傍に位置する
蓄熱材を加熱して固相から液相に相変化させることがで
き、該容器の内周面近傍に位置する液相の蓄熱材にてま
だ相変化していない蓄熱材の固相から液相への変化によ
る膨張時の前記容器に対する応力を分散させることがで
き、前記容器の内周面にかかる応力を減少させることが
できる。また、まだ相変化していない蓄熱材に対する応
力をも分散させることができる。

【００１８】さらに、本発明の第３の発明の蓄熱装置
は、第２の発明の蓄熱装置において、前記放熱体の前記
発熱体側表面に、先端部が前記発熱体表面に接続された
放熱フィンを設けた構成なので、前記放熱フィンにて前
記蓄熱材を細かく分散させることができるとともに、容
器内の温度分布を均一にすることができる。

【００１９】加えて、本発明の第４の発明の蓄熱装置
は、第３の発明の蓄熱装置において、前記放熱フィンを
傾斜して配設した構成なので、前記放熱フィンが外方へ
向かって下り傾斜するよう当該蓄熱装置を電気温風機等
内に配設することにより、蓄熱材が放熱により液相から
固相へ体積が減少して変化する際に、当該蓄熱材が自身
の重力の影響で下方へ降下して傾斜した前記放熱フィン
に接触し易くなり、再度加熱する時の蓄熱材への伝熱効
率を向上することができる。

【００２０】加えて、本発明の第５の発明の蓄熱装置
は、第２の発明の蓄熱装置において、前記発熱体を挟持
して覆う放熱板を設け、前記発熱体と放熱体とを前記放
熱板を介して接続し、前記放熱板と放熱体との間に前記
蓄熱材を配設した構成なので、前記放熱板にて前記発熱
体からの熱を広範囲に伝熱させることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態にかか
る蓄熱装置について、図面とともに説明する。

【００２２】図１は本発明の第１実施の形態にかかる蓄
熱装置の断面図である。

【００２３】本実施の形態にかかる蓄熱装置は、蓄熱材
３が充填された容器２内の略中心部分に加熱用ヒーター
４を配設してなる構成からなる。前記蓄熱材３は蓄熱に
より膨張して液体化し放熱により収縮して固体化する潜
熱型蓄熱材等からなり、前記加熱用ヒーター４はマイカ
ヒーター等の平面ヒーターからなる。

【００２４】前記加熱用ヒーター４による蓄熱材３の加
熱（蓄熱）時には加熱された加熱用ヒーター４の周りか
ら蓄熱材３の融解が始まり、徐々に周囲に広がって行
く。図において、３ａは蓄熱材３の固相であり、３ｂは
蓄熱材３の液相である。

【００２５】該構成によれば、前記蓄熱材３の前記加熱
用ヒーター４による加熱時に、前記加熱用ヒーター４の
熱を直接前記蓄熱材３に伝熱することができ、従来の容
器外部に加熱用ヒーターを設けた場合に比較して、容器
２を介さない分および容器２外の空気に放熱しない分、
伝熱ロスが少なく、伝熱効率が上がり、蓄熱に要する時
間を短縮することができる。

【００２６】図２は本発明の第２実施の形態にかかる蓄
熱装置の断面図である。本実施の形態について、上述し
た第１実施の形態と相違する点のみ説明する。

【００２７】本実施の形態にかかる蓄熱装置は、加熱用
ヒーター４と容器２との間に断面視略コ字形の放熱体１
５が設けられてなり、該放熱体１５の一端側（開放側）
が前記加熱用ヒーター４に接触してなり、他端側が容器
２の内周面に接触してなる。

【００２８】また、前記放熱体１５の前記容器２に接す
る底部には、先端部が前記加熱用ヒーター４に接する放
熱フィン１５ａが複数設けられている。

【００２９】このように、放熱フィン１５ａが設けられ
た放熱体１５を加熱用ヒーター４と容器２との間に設け
ることにより容器２内が細分化され、これに伴って蓄熱
材３が細分化されている。

【００３０】該構成によれば、本実施の形態にかかる蓄
熱装置は上述した第１実施の形態に比較して蓄熱材３の
解け方が異なり、本実施の形態にかかる蓄熱装置によれ
ば、ヒビワレによるクラック音を減少することができる
とともに、容器２にかかる応力を減少させることができ
る。

【００３１】すなわち、上述した第１実施の形態におい
ては、容器２内の略中心で解け始めた蓄熱材３ｂから体
積膨張が始まり、その周りのまだ固まっている蓄熱材３
ａに非常に大きな応力がかかり、ヒビワレによるクラッ
ク音が生じたり、容器２の変形や接合部の破損に伴う液
状の蓄熱材３の容器２外への流出などが生じるといった
問題を有している。

【００３２】これに対して、本実施の形態においては、
加熱用ヒーター４による蓄熱材３の加熱時にそれに接し
ている放熱体１５および放熱フィン１５ａにも熱が伝わ
って加熱され、加熱用ヒーター４の周囲だけでなく放熱
体１５および放熱フィン１５ａの周囲からも蓄熱材３の
融解が始まり、容器２内部で加熱用ヒーター４から蓄熱
材３への熱伝導がより均一になり、蓄熱材３ａにかかる
応力は上方の空気相に逃がすことにより、ヒビワレによ
るクラック音や、容器２にかかる応力を減少させること
ができる。これにより、クラック音等の不快音を減少さ
せることができるとともに、容器２の変形，破損を確実
に防止することができる。

【００３３】図３は本発明の第３実施の形態にかかる蓄
熱装置の断面図であり、図４は該蓄熱装置の斜視図であ
る。図４においては容器２を切り欠いているが、これは
内部の構成を分かり易くするために切り欠いたものであ
って、容器２は内部を密閉してなるものである。本実施
の形態について、上述した第２実施の形態と相違する点
のみ説明する。

【００３４】本実施の形態にかかる蓄熱装置は、上述し
た第２実施の形態において、容器２内部の加熱用ヒータ
ーとして円筒状のシーズヒーター４ａを用いたものであ
って、さらに該シーズヒーター４ａを放熱用の金属板１
６にて挟持してなるものである。また、放熱体１５の一
端側および放熱フィン１５ａの先端部は前記金属板１６
に接触してなる。

【００３５】該構成によれば、加熱用ヒーターとしてシ
ーズヒーター４ａを用いた場合であっても、該シーズヒ
ーター４ａを挟持する前記金属板１６を広範囲に配設し
たので、該金属板１６により容器２内の広範囲において
前記シーズヒーター４ａから蓄熱材３への熱伝導を均一
にすることができる。

【００３６】これにより、加熱用ヒーターを小型化する
ことができ、コスト低減を図ることができる。

【００３７】本実施の形態においては、放熱フィン１５
ａを前記放熱体１５に代わって、図５に示すように、前
記金属板１６に設ける構成としても良い。

【００３８】また、前記シーズヒーター４ａに代わっ
て、小型のマイカヒーター等の平面ヒーターを用いても
良い。この場合には、前記金属板１６にて蓄熱材３が加
熱用ヒーター４に直接接触することを防止することがで
き、蓄熱材３の劣化を防止することができる。

【００３９】図６は本発明の第４実施の形態にかかる蓄
熱装置の断面図であり、図７は上述した第２実施の形態
にかかる蓄熱装置の断面図である。本実施の形態につい
て、上述した第２実施の形態と相違する点のみ説明す
る。

【００４０】本実施の形態にかかる蓄熱装置は、放熱体
１５に設けられた放熱フィン１５ａを傾斜して配設して
なる構成からなる。

【００４１】蓄熱材３である潜熱型蓄熱材は、液体から
固体になると体積が減るという性質があり、容器２表面
および放熱体１５並びに放熱フィン１５ａの表面は、容
器２外部の温度の低い空気相から熱を奪われ易く、液体
の状態で放熱体１５および放熱フィン１５ａに接触して
いる蓄熱材３は、その接触面から凝固が始まり、体積が
減少して放熱体１５および放熱フィン１５ａから離れた
状態で固体になる。例えば、上述した第２実施の形態に
おいては図７に示す状態となる。この状態で再度加熱し
ても、放熱体１５および放熱フィン１５ａからの熱は空
気相１７を介して蓄熱材３に至るため伝わりにくく、伝
熱効率は悪くなる。

【００４２】そこで、図６に示す本実施の形態にかかる
蓄熱装置のように、放熱フィン１５ａに傾斜を付け、当
該蓄熱装置をその放熱フィン１５ａが外側へ向かって下
り傾斜するよう電気温風機等内に配設することにより、
蓄熱材３が液体から固体になり体積が減少する際に、前
記放熱フィン１５ａに傾斜がついているため、蓄熱材３
が自身の重力の影響で下方に降下した場合に、前記放熱
フィン１５ａに接触しやすく、再度加熱した時に蓄熱材
３への熱伝導が良くなり、蓄熱時間の短縮につながる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の発
明の蓄熱装置によれば、容器内に発熱体を配設した構成
なので、前記発熱体による蓄熱材の加熱時に、前記容器
を介することなく前記発熱体にて前記蓄熱材を加熱する
ことができるとともに、前記発熱体の熱が前記容器外の
空気に放熱されることを確実に防止することができる。
したがって、蓄熱材加熱時の伝熱効率を高め、伝熱ロス
を減少させ、蓄熱時間を短縮することができる。

【００４４】また、本発明の第２の発明の蓄熱装置によ
れば、第１の発明の蓄熱装置において、前記容器内の略
中心に前記発熱体を配設し、該発熱体に接続された放熱
体を前記容器の内周面に設け、前記発熱体と放熱体との
間に前記蓄熱材を配設した構成なので、前記発熱体によ
る前記蓄熱材の加熱時に、前記発熱体の熱が前記放熱体
に伝熱され、前記放熱体にて前記容器の内周面近傍に位
置する蓄熱材を加熱して固相から液相に相変化させるこ
とができ、該容器の内周面近傍に位置する液相の蓄熱材
にてまだ相変化していない蓄熱材の固相から液相への変
化による膨張時の前記容器に対する応力を分散させるこ
とができ、前記容器の内周面にかかる応力を減少させる
ことができる。また、まだ相変化していない蓄熱材に対
する応力をも分散させることができる。したがって、蓄
熱材の膨張時の応力による容器の破損を確実に防止する
ことができ、破損に伴う液状の蓄熱材の容器外への流出
を確実に防止することができるとともに、クラック音等
の不快音の発生を低減することができる。

【００４５】さらに、本発明の第３の発明の蓄熱装置に
よれば、第２の発明の蓄熱装置において、前記放熱体の
前記発熱体側表面に、先端部が前記発熱体表面に接続さ
れた放熱フィンを設けた構成なので、前記放熱フィンに
て前記蓄熱材を細かく分散させることができるととも
に、容器内の温度分布を均一にすることができる。この
ように蓄熱材を分散させることにより、固体状の蓄熱材
がヒビワレし、クラック音が発生することをさらに低減
することができる。また、容器内の温度分布が均一とな
ることにより、蓄熱時間を短縮することができる。

【００４６】加えて、本発明の第４の発明の蓄熱装置に
よれば、第３の発明の蓄熱装置において、前記放熱フィ
ンを傾斜して配設した構成なので、前記放熱フィンが外
方へ向かって下り傾斜するよう当該蓄熱装置を電気温風
機等内に配設することにより、蓄熱材が放熱により液相
から固相へ体積が減少して変化する際に、当該蓄熱材が
自身の重力の影響で下方へ降下して傾斜した前記放熱フ
ィンに接触し易くなり、再度加熱する時の蓄熱材への伝
熱効率を向上して、蓄熱時間を短縮することができる。

【００４７】加えて、本発明の第５の発明の蓄熱装置に
よれば、第２の発明の蓄熱装置において、前記発熱体を
挟持して覆う放熱板を設け、前記発熱体と放熱体とを前
記放熱板を介して接続し、前記放熱板と放熱体との間に
前記蓄熱材を配設した構成なので、前記放熱板にて前記
発熱体からの熱を広範囲に伝熱させることができ、発熱
体の形状を小型化することができ、コスト低減を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態にかかる蓄熱装置の断
面図である。

【図２】本発明の第２実施の形態にかかる蓄熱装置の断
面図である。

【図３】本発明の第３実施の形態にかかる蓄熱装置の断
面図である。

【図４】本発明の第３実施の形態にかかる蓄熱装置の斜
視図である。

【図５】放熱板の他の構成を示す斜視図である。

【図６】本発明の第４実施の形態にかかる蓄熱装置の断
面図である。

【図７】本発明の第２実施の形態にかかる蓄熱装置の断
面図である。

【図８】従来の蓄熱装置を用いた蓄熱式電気温風機の断
面図である。

【符号の説明】

２ 容器 ３ 蓄熱材 ４，４ａ 加熱用ヒーター（発熱体） １５ 放熱体 １５ａ 放熱フィン １６ 金属板（放熱板）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−17760（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−240034（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−120069（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−75266（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−248779（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−98154（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−33108（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 7/02 F28D 20/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に蓄熱材が配設された容器と、前記
   蓄熱材を加熱する発熱体とを備えた蓄熱装置において、
   前記容器内の略中心に前記発熱体を配設し、該発熱体に
   接続された放熱体を前記容器の内周面に設け、前記発熱
   体と放熱体との間に前記蓄熱材を配設したことを特徴と
   する蓄熱装置。
2. 【請求項２】 前記放熱体の前記発熱体側表面に、先端
   部が前記発熱体表面に接続された放熱フィンを設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の蓄熱装置。
3. 【請求項３】 前記放熱フィンを傾斜して配設したこと
   を特徴とする請求項２記載の蓄熱装置。
4. 【請求項４】 前記発熱体を挟持して覆う放熱板を設
   け、前記発熱体と放熱体とを前記放熱板を介して接続
   し、前記放熱板と放熱体との間に前記蓄熱材を配設した
   ことを特徴とする請求項１記載の蓄熱装置。