JPH053907Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は無機塩水和物を主体とする蓄熱材の
発熱装置に関する。

従来技術 無機塩水和物を主体とする蓄熱材は、結晶化時
の相変化に伴う放熱量が比較的大きく、また放熱
に伴う蓄熱材の温度低下が低いため蓄熱装置をコ
ンパクトにできる利点があり、ヒータ等の他の熱
源と組合わせたり、その補助として農業用ビニー
ルハウスの暖房用に、またその他の蓄熱用途に
種々利用されているが、無機塩水和物には元来溶
融状態からの冷却時、本来の相変化温度を過ぎて
も結晶化しないという性質があり、そのためこの
種の蓄熱材は一般に温度が必要以上に下がつても
発熱しないといういわゆる過冷却現象を呈する。
この対策に従来は主として過冷却現象自体を防止
することに主眼がおかれ、無機塩水和物への添加
剤やその組成比を変えることについて種々試みら
れ、それなりに効果を上げているが、相変化を随
時生じさせたり、所定の温度で生じさせるように
することはできなかつた。

相変化を生じさせるために、親水性多糖類を添
加した混合物に弱い電流を通したり、棒でつゝく
方法や、無機塩水和物を主体とする溶融状態の蓄
熱材に無機塩水和物或いは無水物の結晶よりなる
核剤を投入あるいは接触させる方法なども提案さ
れている。こうした方法によれば、相変化を随時
生じさせることが可能となるが、前者の方法にお
いては、相変化を起こすときと起こさないときが
あつて確実性を欠く嫌いがある。この点後者の方
法においては相変化を確実に起こすことができる
利点があるが、従来の方法では核剤の投入或いは
接触は人為的に行われ、外気温が低下して放熱を
開始したいときに自動的に相変化を起こさせるよ
うにはなつていない。

考案が解決しようとする課題 本考案は、外気温が所定温度まで低下して放熱
を開始したいときに核剤を自動的に蓄熱材に投下
するか或いは接触させるようにしたものである。

課題の解決手段 本考案に係る発熱装置はそのため、無機塩水和
物の一種以上よりなり或いはこれに親水性多糖類
を混合した蓄熱材が充填される蓄熱容器と、核剤
が充填される容器と、核剤を充填した容器の口部
を開閉するバルブと、バルブを制御する制御回路
とよりなり、制御回路にはバイメタルを用いた温
度感応スイツチが設けられ、温度感応スイツチが
閉じ、バルブが作動して口部が開放されると、容
器中の核剤が蓄熱容器に投下されるか或いは蓄熱
容器中の溶融状態の蓄熱材が核剤と接触するよう
にしたものである。

作 用 外気温が一定温度まで下がり、温度感応スイツ
チが閉じると、バルブが作動し、核剤を充填した
容器の口部が開く。これにより容器中の核剤が蓄
熱容器内に投下されるか或いは蓄熱容器中の蓄熱
材と接触し相変化を起す。

本装置において用いられる無機塩水和物として
は、潜熱型蓄熱材として知られている種々のもの
が例示できる。具体的には硝酸リチウム３水和物
（Lino₃・3H₂Ｏ）、クロム酸ナトリウム10水和物
（Na₂CrO₄・10H₂Ｏ）、硫酸ナトリウム10水和物
（Na₂SO₄・10H₂Ｏ）、炭酸ナトリウム10水和物
（Na₂CO₃・10H₂Ｏ）、リン酸水素ナトリウム12水
和物（Na₂HPO₄・12H₂Ｏ）、チオ硫酸ナトリウ
ム５水和物（Na₂S₂O₃・5H₂Ｏ）、酢酸ナトリウ
ム３水和物（CH₃COONa・3H₂Ｏ）、硝酸マグネ
シウム６水和物（Mg（NO₃）₂・6H₂Ｏ）、塩化マ
グネシウム６水和物（MgCl₂・6H₂Ｏ）、塩化カ
ルシウム６水和物（CaCl₂・6H₂Ｏ）、塩化ストロ
ンチウム６水和物（SrCl₂・6H₂Ｏ）、等がある。

親水性多糖類は、ホモ多糖類、ヘテロ多糖類あ
るいはこれらの誘導体といつた如何なる種類でも
よい。このような親水性多糖類の例としては、グ
ルカンであるセルロース、アミロース、ラミナラ
ン、アミロペクチン、グリコーゲン、微生物のデ
キストラン等、ガラクタンである寒天アガロー
ス、λ−カラゲナン、カタツムリのガラクタン
等、フルクタンであるダリヤやキクイモ根茎のイ
ヌリン、レバン、トリチシン等、高等植物のキシ
ラン、ゾウゲヤシや海藻あるいは酵母のマンナ
ン、Ｎ−アセチルグリコサミンポリマーであるキ
チン、ポリガラクツロン酸であるペクチン酸、落
花生、リンゴ、テンサイのアラビナン等のホモ多
糖類、あるいはこれらの誘導体、すなわちアルキ
ル化、アセチル化、硫酸エステル化、酢酸エステ
ル化等を行つたもの例えばカルボキシメチルセル
ロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキ
シエチルセルロース、ジヒドロキシエチルセルロ
ース、ヒドロキシプロピルセルロース等を挙げる
ことができる。又別には、Ｄ−グリコールとＤ−
マンノースが互いにβ1−４結合したグルコマン
ノグリカンであるコンニヤクマンナン、木材のグ
ルコマンナン、このグリコマンナン主鎖にＤ−ガ
ラクトースがα1−６結合して分枝している針葉
樹材のガラクトグルコマンノグリカン、グアガム
（グアラン）、カラマツのアラビノガラクトグリカ
ン、アラビアガム、トラガントガムのトラガント
酸、アルギン酸、グリコサミノグリカン、ローカ
ストビーンガム等のヘテロ多糖類あるいはこれら
の誘導体、更にヘテロ多糖の一種である細胞外ヘ
テロ多糖すなわち細菌Xanthomonas
Campestrisの培地より得られるＤ−グリコース、
Ｄ−マンノース、Ｄ−グルクロン酸を構成単位と
するキサンタンガム、PseudnmnasのMucoid株
の培地より得られるＤ−マンヌロン酸、Ｌ−グル
クロン酸を構成単位とするヘテロ多糖、A.
indicumの培地より得られるＤ−グリセロ−Ｄ−
マンノヘプトース、Ｄ−グルコース、Ｄ−マンノ
ースを構成単位とする酸性ヘテロ多糖とＤ−グル
コース、Ｄ−マンノース、Ｌ−アラビノース、Ｌ
−ラムノースを構成単位とする酸性ヘテロ多糖類
の混合物等あるいはこれらの誘導体を挙げること
ができる。これら中では各種の無機塩水和物と相
溶し易く、増粘効果が大きくてゲル化効果が優
れ、また工業的に入手し易いことから、キサンタ
ンガム、ヒドロキシエチルセルロース等のヒドロ
キシアルキルセルロース、ヒドロキシプロピル化
グアガム等のヒドロキシアルキル化グアガムが好
ましく、とくにキサンタンガムはこれらのバラン
スが一番優れていて好ましい。一般的にキサンタ
ンガムはケルコ社より「ケルトロル
（KELTROL）」及び「ケルザン（KELZAN）」
の商標名で市販されており、又ヒドロキシプロピ
ル化グアガムは「ジヤガーHP−11」の商標で市
販されていて容易に入手し得る。

上述したものは単独で又は２種以上混合して使
用してもよい。とくにその効果が著しいキサンタ
ンガムを主成分として他の多糖類を混合する系は
好適である。この際混合割合はとくに制限はな
く、所望の割合で混合することが可能であるが、
好ましくはキサンタンガムが半分以上になるよう
にする。これらの混合物の特徴はキサンダンガム
単独使用時よりも少ない量で済むことであり、し
たがつて効率の高い熱エネルギー貯蔵物が得られ
る。

無機塩水和物と親水性多糖類とを混合する際に
は無機塩水和物が充分に増粘されてヒドロゲル状
になり、相分離が防止されるよう、使用する無機
塩水和物に応じて適宜親水性多糖類の種類を選択
する。又両者の系に必要に応じて第３成分を添加
してヒドロゲル状の安定化を計つてもかまわな
い。このような組合わせの例として、酢酸ナトリ
ウム３水和物−キサンタンガム、酢酸ナトリウム
３水和物−ヒドロキシプロピル化グアガム、酢酸
ナトリウム３水和物−ヒドロキシエチルセルロー
ス、酢酸ナトリウム３水和物−キサンタンガム−
ローカストビーンガム、硫酸ナトリウム−10水和
物−キサンタンガム−塩化ナトリウム等が例示で
きる。

親水性多糖類と無機塩水和物の混合割合は、使用
する多糖の種類及び無機塩水和物の種類あるいは
これらの組合わせの種類によつて異なるので一概
に規定することが難しいものの、概ね親水性多糖
類が１〜10重量％、好ましくは２〜５重量％、無
機塩水和物90〜99重量％、好ましくは95〜98重量
％である。

以上より構成される蓄熱材は、熱源を与えられ
ることによつて無機塩水和物が融解してエネルギ
ーを蓄積し、その後雰囲気温度が低下し無機塩水
和物の融点未満になつてもヒドロゲル状となつて
過冷却を保持し続け固化（結晶化）が生じないと
いう特性を有している。

核剤は無機塩水和物か無水物の結晶、例えばホ
ウ酸、ホウ砂、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウ
ム、無水ケイ酸、炭化ケイ素、アルミナ、炭酸バ
リウム、炭酸ストロンチウム、フツ化バリウム、
フツ化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化
ストロンチウム、塩化ニツケル、銅粉等が単独ま
たは二種以上組合わせて使用されるか或いはこれ
に上述の親水性多糖類を混合したものが使用され
る。

蓄熱材が充填される蓄熱容器や核剤が充填され
る容器は、例えばタンク、チユーブ、袋、壜など
蓄熱材や核剤が充填できるものであれば、如何な
る種類、形態、材質のものであつてもよい。

温度感応スイツチは設定温度が調節され、所望
の温度で開閉できるようになつているのが望まし
い。

口部は容器に形成される開口、容器に連結され
るパイプ、チユーブ、溝状のものなどを例示する
ことができる。

核剤は上述するように、蓄熱材に投入されるか
接触するようにされるが、核剤の投入によつて当
初の組成が変わることのないよう単に接触される
のが望ましい。そのためには上述の口部で蓄熱容
器と核剤の容器が連結され、蓄熱容器中の溶融状
態の蓄熱材が口部を通つて核剤に接触できるよう
にする必要がある。

なお、蓄熱容器には空気層があつてもよいが設
けなのが望ましい。バルブ操作しない限り半永久
的に蓄熱した状態を維持し、暴発（勝手に相変化
を起こすこと）の可能性がなくなるからである。

また蓄熱容器は１個または２個以上使用され、
２個以上使用する場合には、用途に応じて上述の
口部により直列に接続することもできるし、核剤
を充填する容器に複数連結することもでき、また
一つの蓄熱容器に複数の容器を枝状に接続するこ
ともできる。

実施例 第１図に示す実施例は、多数の蓄熱容器１をパ
イプ２よつて直列に連結し、各パイプ２にはボー
ル弁３が設けられ、隣接の蓄熱容器１に充填され
る各蓄熱材４の接触或いは遮断を行うようになつ
ており、端部の蓄熱容器１より伸びるパイプ２の
突出端は閉じられ、ボール弁３との相に核剤５が
充填されるようになつている。発熱時において
は、核剤側のボール弁３より順次操作し、溶融状
態の蓄熱材４を核剤に接触させて相変化を生じさ
せ、これを他の蓄熱容器中の蓄熱材まで次々と伝
播させていく。結晶化した蓄熱材を溶解させるに
は、各蓄熱材を個別に加熱していくこともできる
が、好ましくは各蓄熱容器にヒータが設けられ
る。

ボール弁３としては、電動機によつて操作され
る電動弁または電磁弁が使用される。電動弁或い
は電磁弁は、その開閉操作が設定温度で自動的に
行えるようにしてある。第２図はその電気回路の
一例を示すもので、多数の電磁弁７ａ，７ｂ，７
ｃが並列に接続されて同じく並列の手動による開
閉スイツチ８とバイメタルを使用した温度感応ス
イツチ９とに接続されている。本実施例による場
合、各電磁弁の切換操作は手動によつても行うこ
とができるし、外気温が下がつて設定温度になつ
たとき自動的にも行われる。

考案の効果 本考案によれば、外気温が下がつて所定温度に
なつたとき核剤が蓄熱材に自動的に投下或いは接
触して相変化を確実に生じさせ、放熱させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る装置の概略図、第２図は
別の実施例に使用される電気回路図である。 １……蓄熱容器、２……パイプ、３……ボール
弁、４……蓄熱材、５……核剤、７ａ，７ｂ，７
ｃ……電磁弁、８……開閉スイツチ、９……温度
感応スイツチ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 無機塩水和物の一種以上よりなり或いはこれ
   に親水性多糖類を混合した蓄熱材が充填される
   蓄熱容器と、核剤が充填される容器と、核剤を
   充填した容器の口部を開閉するバルブと、バル
   ブを制御する制御回路とよりなり、制御回路に
   はバイメタルを用いた温度感応スイツチが設け
   られ、温度感応スイツチが閉じ、バルブが作動
   して口部が開放されると、容器中の核剤が蓄熱
   容器に投下されるか或いは蓄熱容器中の溶融状
   態の蓄熱材が核剤と接触するようになつている
   蓄熱材の発熱装置。 (2) 温度感応スイツチは設定温度が調節可能なス
   イツチである登録請求の範囲第１項記載の蓄熱
   材の発熱装置。