JP3516988B2 - 蓄熱物質用トリガー - Google Patents

蓄熱物質用トリガー

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    • Y02E60/14Thermal energy storage

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蓄熱物質用トリガーに関
し、さらに詳細には過冷却状態にある液体状の蓄熱物質
の結晶化を開始させるためのトリガーに関する。
【0002】
【従来の技術】蓄熱物質には、酢酸ナトリウム三水和物
のように、凝固と融解の相変化によって潜熱を吸収、放
出する性質を利用したものが知られている。これらの蓄
熱物質は、通常は加熱により融解した後、凝固点まで冷
却されると結晶化の開始とともに潜熱を放出して発熱状
態となるが、条件によっては凝固点以下に冷却されても
結晶化しない状態、いわゆる過冷却状態が現れる。蓄熱
材の過冷却状態を防止する方法としては、あらかじめ、
結晶核形成材を添加しておく方法がある(特開昭58ー
99696号公報など)。結晶核形成材を添加すること
によって過冷却状態は防止され、蓄熱物質が凝固点まで
冷却された時点で結晶化が始まり、潜熱を放熱するので
用途によっては便利であるが、使用に際しては凝固点以
上に加熱状態にしておく必要がある。
【0003】一方、結晶核形成材などを添加せず、温度
が低下しても結晶化が始まらないように意図的に過冷却
状態を保持させておき、必要時に物理的刺戟を与えて結
晶化を開始させて発熱を得る目的にも用いられており、
その手段として蓄熱物質に過冷却状態を破るためのトリ
ガーを組み合わせたものが知られている。トリガー方式
のものは温度が低下しても過冷却状態が保たれており、
任意の時期に発熱を開始させることができる点で、携帯
用などとして便利である。
【0004】従来、トリガーとしては金属などの尖鋭物
を用い、過冷却状態の液体に接触させて刺戟を与えるよ
うにしたもの(特開昭61ー197921号公報)、コ
イルバネを過冷却状態の液体に接触させておき、そのバ
ネに外力を加えて変形させることにより刺戟を与えるよ
うにしたもの(実開平3ー25538号公報)などが提
案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属な
どの尖鋭物を過冷却状態の液体に接触させるものは構造
が複雑であるばかりでなく、操作条件などによっては結
晶化が始まらなかったり、誤作動によって結晶化が始ま
ることがある。また、コイルバネを利用したものも構造
が複雑で加工が難しく、輸送時など取扱中の振動や衝撃
などによって作動し、実際の使用時には放熱してしまっ
ているなど信頼性にも問題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、輸送時の
衝撃などでは不用意に作動せず、蓄熱体の使用時に確実
に結晶化を起こしうるトリガーを得るべく鋭意研究を重
ねた結果、剛性および弾性のある板片を重ね、少なくと
も2カ所を固定具によって固定したものをトリガーとす
ることによって課題を解決しうることを見い出し、本発
明に到達した。すなわち本発明は、物理的刺戟を与えて
過冷却状態を破り、蓄熱物質の凝固による潜熱を放出さ
せるための蓄熱物質用トリガーにおいて、剛性および弾
性を有する複数枚の板片が重ねられ、該板片同士が固定
具によって少なくとも2カ所で固定されてなることを特
徴とする蓄熱物質用トリガーである。
【0007】本発明において、剛性および弾性のある複
数の板片が重ねられてトリガーとされる。板片としては
基本的には金属片が用いられ、例えばステンレス鋼、り
ん青銅、洋白、黄銅、ベリリウム銅、鉄、モネルメタ
ル、コルソン合金およびコンスタンタンなどであり、こ
れらのうちでもステンレス鋼、りん青銅、洋白、黄銅、
ベリリウム銅などが効果的である。また、金属片の代わ
りにこれらの金属が他の金属片または剛性を有する合成
樹脂片の表面にメッキ、蒸着などにより付着せしめられ
たものであってもよい。これらの板片の弾性の目安とし
ては、通常は、弾性限度が20〜160Kgf/m
2 、縦弾性率が7500〜22000Kgf/m
2 、横弾性率が3500〜9000Kgf/mm2
度のものである。
【0008】板片の形状および大きさには特に制限はな
く、例えば、長方形、正方形、円形、楕円形などである
が、通常は長方形状のものが好ましく、長辺が短辺の
1.5〜10倍のような細長い形状の板片が好ましい。
面積があまり大きくなると、輸送時の衝撃などで作動す
る恐れがあること、また、小さくなり過ぎると操作性や
作動の信頼性が低下する恐れがあることなどから、例え
ば、長方形であれば、短辺が3〜30mm、長辺が10
〜100mm、好ましくは短辺が5〜20mm、長辺が
15〜60mm程度である。
【0009】板片の厚さは、材質、剛性の強さ、大きさ
などによって異なり一概に特定はできないが、板片に指
圧などを加えることにより僅かに湾曲する程度の厚さで
よく、0.1〜4.0mm、好ましくは0.2〜2.0
mm程度である。板片はそのままの状態で使用してもよ
いが、トリガーとしての作動性を調節するなどの目的で
全面または部分的に孔や突起を設けてもよい。孔の形状
としては円形、楕円形、四角形、スリット状などであ
り、また、突起は錐など先端の鋭利な工具などで片面か
ら力を加えるなどの方法で設けることができる。
【0010】本発明において、複数枚の板片が重ねられ
るが、通常は2枚の板片が用いられ、板片同士は互いに
密接した状態、または、間隙を持たせた状態で固定され
る。間隙を持たせる場合には、全面にわたって等間隔で
あってもよく、また、一端を密着させるか、狭くし、他
端で広くなるような形態であってもよいが通常は等間隔
とされる。間隙は板片全面に対する平均間隔で0.1〜
5.0mm、好ましくは0.3〜2.0mm程度であ
る。
【0011】板片同士は全面が密接した状態あるいは間
隙を保った状態で、固定具によって少なくとも2か所で
固定される。固定箇所は板片同士が密接または所定の間
隙を維持されればよいが、通常は板片の両端近辺で2か
所とされ、必要に応じてさらにその他の箇所でも固定さ
れる。固定具としては、例えば、ビス、リベット、ハト
目、カシメ、はんだ付け、接着剤などが使用でき、中で
も加工性、強度、耐久性などからビス、ハト目、カシメ
などが好ましい。また、板片同士に間隙を持たせる場合
には固定部にワッシャーやパッキンなどを介在させるこ
ともできる。この他、輸送時などの取扱い時の衝撃によ
る誤作動を緩和するなど目的で板片同士の間にスペーサ
ーなどを噛ませてもよい。
【0012】本発明において、運搬、保存などの取扱時
の振動、衝撃によるトリガーの誤作動をさらに確実に防
止するために、固定された板片の外側の面を柔軟性を有
する材料で被覆することが好ましい。被覆材としては外
部からの振動や衝撃を吸収しうる柔軟性、弾性を有する
ものであり、合成繊維、天然繊維の不織布、交織布、合
成樹脂発泡体、合成ゴムまたは天然ゴムの発泡体などで
ある。これらのうちでも柔軟性および弾力性を有し、振
動や衝撃に対し優れた吸収力を有する点から発泡体が好
ましく、例えば、ポリウレタン、塩化ビニル、ポリスチ
ロールなどの発泡体、天然ゴムスポンジ、シリコンゴム
発泡体などであり、ポリウレタン発泡体などがとりわけ
好ましく、密度が0.005〜0.30/cm3 、空隙
率が70〜99.5%、40%圧縮時における圧縮強度
が5〜300g/cm2 程度のものとされる。
【0013】被覆を設ける方法としては、トリガーを形
成する板片の外面の片面または両面に被覆材を張りつけ
る方法、あるいは板片の面積よりも大きめで少なくとも
1辺乃至は2辺が開口した袋状の被覆材の中に板片全体
を挿入する方法などがある。被覆の厚さは通常は1〜2
0mm、好ましくは3〜15mm程度とされる。
【0014】
【実施例】次に、本発明の蓄熱物質用トリガーを図面に
より例示し、具体的に説明する。図1はトリガーの平面
図および縦断面図であり、図2は図1のトリガー収納さ
れた蓄熱体の断面図であり、図3a〜bはそれぞれ図1
とは異なる態様のトリガーの平面図および断面図であ
り、図4は図1のトリガーの表面が被覆された状態の側
面図である。図1において、縦長の2枚の板片1および
1同士が互いに密接した状態で重ね合わされ、その両端
近辺でビス2、2により固定され、本発明のトリガー3
とされている。トリガー3は図2の如く蓄熱物質4とと
もに偏平状の袋5に密封収納されて蓄熱体6を構成して
いる。
【0015】使用に際しては、蓄熱体6を加熱して内部
の蓄熱物質を完全に融解させた後、放冷することによっ
て凝固点より低くなっても結晶が析出せず、所謂過冷却
状態が維持される。次に、蓄熱体6の使用時には外部か
らトリガー3の内蔵部に指などで力を加えて板片を変形
させることにより、剛性および弾性のある板片1、1同
士が密接状態でずれて摩擦を生じ、過冷却状態にある蓄
熱物質4に物理的刺戟が与えられる。これによって、過
冷却状態が破れて結晶が析出し始め、凝固が進むと同時
に潜熱が放出され、この熱によって目的とする加熱対象
物を加温することができる。また、トリガー3の板片が
摩耗しても、随時新しい接触面が現れるので、放熱後凝
固した蓄熱物質4を再度加熱して融解することにより、
繰り返し使用することができる。
【0016】図3において、aは2枚の板片1および1
同士が互いに間隙を保った状態でビス2、2およびワッ
シャ7、7により固定されたトリガーであり、bは2枚
の板片1、1がハト目8、8により互に密接して固定さ
れたトリガーである。
【0017】図4において、図1で示したと同様のトリ
ガー3を柔軟性および弾力性を有する袋状の被覆材に開
口部9より挿入することより、板片の外側の面が被覆さ
れている点で図1とは異なる態様のトリガーである。
【0018】これら種々の形態のトリガーは蓄熱材の種
類、蓄熱体の大きさ、形状などによって適宜選択して使
用される。また、蓄熱体に内蔵されるトリガーは通常は
1個であるが、同形態または互いに異なる形態で2個以
上内蔵してもよい。
【0019】(実施例1)りん青銅製で長さ縦50m
m、巾10mm、厚さ0.3mmの板片(縦弾性率10
500Kgf/mm2 、横弾性率4550Kgf/mm
2 )2枚を密接させて重ね合わせ、固定具としてビスを
用いて2カ所を固定し、図1で示したと同様の形態のト
リガーを製作した。
【0020】(使用例)縦80mm、横120mm、厚
さ100μの透明ポリエチレンフィルム2枚を重ね合わ
せ3方を熱シールして片端が開口した袋を製作し、蓄熱
物質として酢酸ナトリウム3水和物100gとトリガー
を収納し、開口部を熱シールにより密封し、蓄熱体を得
た。この蓄熱体を85℃に加熱して酢酸ナトリウム3水
和物を完全に融解させた後、25℃の室内で放冷するこ
とにより、過冷却状態とした。この蓄熱体を高さ1mの
位置からコンクリート板の上に落下させてみたが、結晶
化は始まらなかった。次に、蓄熱体のトリガー内蔵位置
に外部から指圧を加えると過冷却状態の液体から結晶が
析出し始めるとともに温度が上昇し、55℃に維持され
た状態で潜熱を放出しながら凝固が進行した。同様にし
て加熱融解、過冷却状態、トリガーの作動による放熱を
100サイクル繰り返した結果、いずれの場合も確実に
過冷却状態を破ることができた。
【0021】(実施例2)ステンレス鋼製で長さ縦50
mm、巾10mm、厚さ0.3mmの板片(縦弾性率1
9600Kgf/mm2 、横弾性率7700Kgf/m
2 )2枚を固定具としてビスおよびワッシャを用い1
mmの間隙を保って2カ所を固定し、図3aで示したと
同様の形態のトリガーを製作した。
【0022】(使用例)このトリガーを実施例1におけ
ると同様に蓄熱体に内蔵し、実施例1と同様にして落下
試験およびトリガーの作動試験をおこなった結果、落下
試験では結晶化は起こらず、作動試験では確実に作動
し、100回の繰り返し使用が可能であった。
【0023】(実施例3)実施例2で用いたと同じステ
ンレス鋼製で長さ縦50mm、巾10mm、厚さ0.3
mmの板片2枚を密接して重ね合わせ、固定具としてハ
ト目により3カ所を固定し、図3bで示したと同様の形
態のトリガーを製作した。
【0024】(使用例)このトリガーを実施例1におけ
ると同様に蓄熱体に内蔵し、実施例1と同様にして落下
試験およびトリガーの作動試験をおこなった結果、落下
試験では結晶化は起こらず、また、作動試験では確実に
作動し、100回の繰り返し使用が可能であった。
【0025】(実施例4)縦60mm、巾30mmで厚
さ5mmのポリウレタン樹脂発泡シート(密度、0.0
8g/cm3 、空隙率94.5%)2枚を重ね合わせ、
両短辺同士を固着して長辺2辺が開口した袋状の被覆材
を準備した。 この開口部より実施例1におけると同様
にして製作したトリガーを挿入して板片の外面全体がポ
リウレタン樹脂発泡シートによって被覆されたトリガー
を製作した。
【0026】(使用例)このトリガーを実施例1におけ
ると同様に蓄熱体に内蔵し、実施例1と同様にして落下
試験およびトリガーの作動試験をおこなった結果、落下
試験では結晶化は起こらず、さらに、2mの位置からコ
ンクリート板の上に落下させてみたが、結晶化は始まら
なかった。また、作動試験では確実に作動し、100回
の繰り返し使用が可能であった。
【0027】(実施例5)縦50mm、巾30mmで厚
さ10mmのポリウレタン樹脂発泡シート(実施例4と
同材質)を実施例1におけると同様にして製作したトリ
ガーの外側両面に貼りつけて被覆されたトリガーとし
た。
【0028】(使用例)このトリガーを実施例1におけ
ると同様に蓄熱体に内蔵し、実施例1と同様にして落下
試験およびトリガーの作動試験をおこなった結果、落下
試験では結晶化は起こらず、さらに、2mの位置からコ
ンクリート板の上に落下させてみたが、結晶化は始まら
なかった。また、作動試験では確実に作動し、100回
の繰り返し使用が可能であった。
【0029】比較例1 りん青銅製の板片の代わりにトリガーとして同材質のコ
イルバネ(芯径0.3mm、直径2.5mm、長さ20
mm、巻数25)を内蔵させた他は、実施例1と同様に
して蓄熱袋を製作し、実施例1とおけると同様に高さ1
mの位置からコンクリート板の上に落下させた時、結晶
化が始まり放熱してしまった。
【0030】
【発明の効果】本発明のトリガーは、蓄熱物質の過冷却
状態における保存、取扱時の衝撃や振動などによって誤
動作を起こすことがなく、使用時には確実に作動して結
晶化を開始させることができ、しかも、多数回の繰り返
し使用ができるなど実用上優れた性能を備えた蓄熱物質
用トリガーである。
【0031】
【図面の簡単な説明】
【図1】 トリガーの平面図および断面図。
【図2】 蓄熱体の断面図。
【図3】 図1とは異なる態様のトリガーの平面図およ
び断面図。
【図4】 被覆材で被覆されたトリガーの側面図。
【符号の説明】
1 板片 2 ビス 3 トリガー 4 蓄熱物質 5 袋 7 ワッシャ 8 ハト目 9 被覆材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−234761(JP,A) 特開 平3−37180(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28D 20/00

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物理的刺戟を与えて過冷却状態を破り、
    蓄熱物質の凝固による潜熱を放出させるための蓄熱物質
    用トリガーにおいて、剛性および弾性を有する複数枚の
    板片が重ねられ、該板片同士が固定具によって少なくと
    も2カ所で固定されてなることを特徴とする蓄熱物質用
    トリガー。
  2. 【請求項2】 板片同士が互いに密接して重ねられ、固
    定されてなる請求項1に記載のトリガー。
  3. 【請求項3】 板片同士が0.1〜5.0mmの平均間
    隙を保って重ねられ、固定されてなる請求項1に記載の
    トリガー。
  4. 【請求項4】 板辺の厚さが0.1〜4.0mmである
    請求項1に記載のトリガー。
  5. 【請求項5】 板片の材質が、ステンレス鋼、りん青
    銅、洋白、黄銅、ベリリウム銅、または、これら金属が
    その他の金属または合成樹脂製の板片の表面に付着せし
    められたものである請求項1に記載のトリガー。
  6. 【請求項6】 板片の弾性限度が20〜160Kgf/
    mm2 、縦弾性率が7500〜22000Kgf/mm
    2 、横弾性率が3500〜9000Kgf/mm2 であ
    る請求項5に記載のトリガー。
  7. 【請求項7】 固定具がビス、ハト目またはカシメであ
    る請求項1に記載のトリガー。
  8. 【請求項8】 板片の外側となる面が柔軟性および弾性
    を有する被覆材で被覆されてなる請求項1に記載のトリ
    ガー。
  9. 【請求項9】 被覆材が合成樹脂または合成ゴムもしく
    は天然ゴムの発泡体である請求項8に記載のトリガー。
  10. 【請求項10】被覆材の密度が0.005〜0.30/
    cm3 、空隙率が70〜99.5%、40%圧縮時にお
    ける圧縮強度が5〜300g/cm2 である請求項9に
    記載のトリガー。
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