JPH0634378B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はホットプレート，アイロン等の発熱体を備えた
加熱装置に関するものである。

従来の技術 従来より、ホットプレート，アイロン等の加熱装置に熱
保留機能を付加して、使用時における加熱面の急激な冷
却を防止して加熱特性を向上させたり、あるいは一定時
間は電源から切離して使用できるようにして、いわゆる
コードレス化を図って使い勝手を向上させる試みがなさ
れている。

この種の加熱装置では熱保留作用を付加するために、単
に加熱ベースの重量を増大させて比熱によるヒートマス
を大きくしたり、一定温度で潜熱を有する熱保留材を備
えているのが通常である。

これらの加熱装置に用いられる熱保留材としては、１５
０〜２５０℃の温度範囲内で蓄放熱でき、しかも使用環
境が家庭内であることが多いから特に安全性にすぐれて
いることが必要となる。しかし、この条件を満足する熱
保留材の種類はほとんど見い出されていないのが現状で
ある。強いて掲げると例えば、低融点金属の溶融潜熱を
利用したものや、ペンタエリスリトールの決勝転移潜熱
を利用したもの、さらには無水硫酸ナトリウムとアルカ
リ金属、あるいはアルカリ土類金属とハロゲン元素との
化合物の組合せたものが知られている程度である。

発明が解決しようとする問題点 しかし、例えば低融点金属を熱保留材とする加熱装置で
は、熱保留時に必ず融解して液化することからその密閉
方法が容易でなく、またベースを構成する金属との接触
による電蝕や金属同士の拡散や、この使用による重量の
大幅増加等の問題もあった。また、ペンタエリスリトー
ルを熱保留材とする場合では、ペンタエリスリトールは
有機物質であることから耐熱性が十分でなく、長期間に
亘る使用によって劣化を起こし目的を達し得なくなる可
能性があるため、使用上限温度の設定を厳しくする必要
があるとともに、転移温度を越える高温での常時使用が
できないものであった。

また無水硫酸ナトリウムとアルカリ金属あるいはアルカ
リ土類金属とハロゲン元素との化合物の組合せは、不使
用時に空気中の水分を徐々に吸着した場合加熱装置のベ
ース金属容器を腐食させる現象が発生しやすいものであ
った。このためポットプレート，アイロン等の加熱装置
に熱保留機能を付加するにあたって十分な気密性を要す
るものであった。

本発明は、このような従来の問題を解消し、コードレス
化をはかった加熱装置を提供することを目的とするもの
である。

問題点を解決するための手段 本発明の加熱装置は上記の問題点に着目してなされたも
のであり、無水硫酸ナトリウムに、硫酸アリカリ金属化
合物あるいは硫酸アルカリ土類金属化合物の少なくとも
１種以上を混在させて熱保留材とし、これと発熱体ある
いはあらかじめ発熱体にフインを付設形成した発熱体ユ
ニットとを、ベース中に埋設してなるものである。

作用 本発明で使用する熱保留材は無水硫酸ナトリウムの結晶
転移（斜方晶形から単晶形に吸熱転移する）を利用する
もので、無水硫酸ナトリウム単体では約２４１℃の転移
点で約６０Ｊ／ｇと１８５℃で２０Ｊ／ｇの転移潜熱を
有し、融点が８８４℃と高温であるため、これ以下の温
度では非常に安定であると同時に金属に対する腐食性等
も催少で、体積変化も小さい。また、医薬品や浴用剤と
して用いられていることから人体に触れたとしても安全
上の問題もない。

本発明は、この無水硫酸ナトリウムを主熱保留物質とす
るもので、これに硫酸アルカリ金属化合物すなわちLi₂S
O₄，K₂OS₄，Rb₂SO₄，Cs₂SO₄あるいは硫酸アルカリ土類
金属化合物すなわち、SaSO₄，MgSO₄，BaSO₄の少なくと
も１種以上を混在させて加熱溶融により共存させること
により無水硫酸ナトリウムが本来有する結晶転移潜熱を
ほとんど消失させることなくその転移温度を低下させる
ことができ、またその転移温度は上記化合物の混合量に
より１５０〜２５０℃の温度範囲で任意に設定できるこ
とを見出した。従って、熱保留材，ベース，発熱体の形
状および大きさ，または発熱体の容量等によって決定さ
れるベースと発熱体との温度勾配に応じて蓄熱温度を設
定すれば、広い使用温度域で熱保留材を有効に使用して
ベースの温度低下を抑制できる加熱装置が設計できる。

無水硫酸ナトリウムに対して硫酸アルカリ金属化合物あ
るいは硫酸アルカリ土類金属化合物の少なくとも１種以
上の混在によれば、従来のアルカリ金属ハロゲン化物あ
るいはアルカリ土類金属ハロゲン化物の混在時に発生し
ていた吸湿によるベース金属の腐蝕現象を極めて軽微に
することができ、熱保留材の一体化にあたって気密の程
度が軽減できるものとなった。

実施例 以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の加熱装置をアイロンに応用した場合の
実施例を示すものである。図において、１はベース２中
に設けた熱保留材で、無水硫酸ナトリウムに、硫酸アル
カリ金属化合物すなわちLi₂SO₄，K₂OS₄，Rb₂SO₄，Cs₂SO
₄あるいは硫酸アルカリ土類金属化合物すなわち、SaS
O₄，MgSO₄，BaSO₄の少なくとも１種以上を混在させて加
熱溶融により共存させている。ここで、化合物の添加量
に応じて無水硫酸ナトリウムの転移開始温度、すなわち
蓄熱温度を第２図に示すように変化させることができ
る。３はシーズ式の発熱体であり、３Ａは発熱体３に付
設形成したアルミニウムフインであり、熱保留材１中に
埋設されている。ベース２の上面には気化室６がベース
の鋳造と同時に形成され、気化室蓋７によって気化室６
の上部をおおっている。さらにベース２の鋳造時に、加
熱面２Ａの部位の一部２Ｂが、この面と対応する部位２
Ｃに、発熱体ユニットに接触または連結することなく熱
保留材１を貫通し一体化させている。温度調節器は温度
検出部２Ｄ温度を感知し温調する（温度調節器は図に示
されていない）。８はタンク９に貯水された水を気化室
６に給水するための滴下ノズルで、気化室蓋７に取付け
られたパッキング１０を介して気化室６と接続してい
る。１１はタンク中の水を気化室６へ流すための弁駆動
開閉桿で把手１２の上部に設けられたスチームボタン１
３と連動しており、この上下動により滴下ノズル８から
の給水は制御する。14はベース２の底面に設けたスチー
ム噴出孔で、気化室６とスチーム通路１５を介して連動
しており、気化室６で発生したスチームを噴出する。１
６は図には示されていない温度調節器を介して発熱体３
に電気的に接続する給電端子で、電源と接続して動力を
供電する。１７は温度調節器と接続した温度調節レバー
で、ベース２の温度設定を行うために用いる。

以上のように構成されたアイロンについて、以下その動
作を説明する。

給電端子１６に電源を接続して通電すると、シーズ式の
発熱体３が発熱し、これに付設形成されたアルミニウム
フイン３Ａを加熱する。発熱体ユニットとベース２の間
には温度，勾配が発生する。例えば、ベース２の温度が
１８０℃に保持された場合、発熱体ユニットの温度はそ
れ以上になるため熱保留材１はベース２よりも高い温度
に上昇し、蓄熱が行なわれる。このように発熱体ユニッ
トは熱保留材の蓄熱を容易ならしめる役割を果す。しか
し硫酸ナトリウムのみでは蓄熱温度が約２５０℃であ
り、蓄熱の確実化をはかるために本発明者等は硫酸アル
カリ金属化合物、あるいは硫酸アルカリ土類金属の少な
くとも１種以上を混在させることで蓄熱温度を低下させ
確実性を確保するものとした。電源を給電端子１６から
切離すと熱保留材は放熱を始める。この熱は、ベース２
に供熱されベース２の加熱面２Ａおよび気化室６の温度
低下を抑制する。この様子を従来常とう手段として製品
化されているアルミニウム鋳造物との対比で性能を比較
する。全重量の３５％を熱保留材とした本発明によるア
イロンベースと、これと同重量としたアルミニウムのみ
から作製した同一形状のアルミニウムブロックベースと
を２００℃から放冷し、１００℃に到達するまでの放熱
曲線を求め、第３図に示した。第３図中、曲線は本発
明による場合で、はアルミニウムブロックベースであ
る。

次に第１図のアイロンにおいてスチームを発生させる場
合は、スチームボタン１３を操作して開閉桿１１を開け
ば滴下ノズル８からパッキング10を介して気化室６に水
が供給され、ここで発生したスチームはスチーム通路１
５を経由してスチーム噴出孔１４から噴出される。この
時、気化室６からは多量の熱が奪われるが、アルミニウ
ムブロックベースに比較して本発明によるベースは熱保
留材の潜熱および顕熱の供熱によって急激な温度低下を
することなく安定したスチームを長時間発生させること
ができる。この状態を第４図に示す。全量を７００ｇと
した各ベース容器の中央温度を２００℃に保持させてお
き通電を止めスチームを連続して滴下水量８ｇ／分の状
態で噴出し続けた場合、全量の３５％を熱保留材とした
本発明によるアイロンベースによる曲線とこれと同重
量としたアルミニウムブロックベースである曲線を水
漏れが発生する１２０℃の状態まで求め比較した。

またアイロンとして実用されるひとつのモデルパターン
としてベース中央温度を２００℃に保持しておき給電端
子１６からアイロン本体を取りはずし、スチームボタン
１３を操作して滴下水量８ｇ／分の状態でスチームを発
生させながら、アイロン掛けを１分間実施した後スチー
ムの噴出を中止して２０秒間給電する繰返しを行なった
場合の状態を第５図に示す。この図において本発明品で
ある曲線に対してこれと同重量のアルミブロックベー
スによる比較品である曲線は給電による熱の供給が不
足して短時間で１２０℃で水漏れを発生する状態に至る
のに対して、本発明品は１７分を経過してもベース中央
温度は１５０℃を保持しておりさらに使用が可能である
ことを示している。

第６図は２００℃近傍の温度域に、第１図に示したアイ
ロンベースの温度検出部２Ｄで温調した場合（曲線）
と、温度検出２Ｄでなく第１図Ｓの位置で温調した場合
（曲線）と、及びアルミニュウムブロックベースによ
る場合（曲線）を同一条件下で比較したものである。
この図から明かであるように、本発明によるアイロンベ
ースの温度制御幅はアルミニウムブロックベースの場合
と同等にすることができるものである。

本発明によるアイロンベースの耐蝕性は、硫酸ナトリウ
ム：硫酸カリウム＝９５：５モル％とした混合物及び比
較品として硫酸ナトリウム：塩化カリウム＝９５：５モ
ル％混合物を１０００℃に加熱し均一に溶融後放冷し粉
末化し、ベース材質をアルミニウムにより第１図に示す
構成としたアイロンベースをそれぞれ作製した。腐蝕性
試験を行うにあたり空気との接触性を向上させるために
この中央部を切断し、その一片を200℃×2000時間保持
し、他の片を外気の通過する室内に１年間放置した後の
それぞれのアルミニウムと熱保留材との接触部分を調べ
た結果下記表の結果を得た。

この結果から本発明によるアイロンベースは耐蝕性に関
しても特に問題を有しないことが明らかになった。

次に第７図に本発明の他の実施例を示す。図中熱保留材
１，シーズ式の発熱体３，発熱体に付設形成したアルミ
ニウムフイン３Ａ，気化室蓋７，滴下ノズル８，タンク
９，パッキング１０，開閉桿１１，把手１２，スチーム
ボタン１３，スチーム噴出孔１４，給電端子１６，温度
調節レバー17は第１図の実施例と同じである。第７図の
実施例は、あらかじめベース２を作製し、これに発熱体
ユニットと熱保留材とを埋設し、その上面に気化室を形
成したベース２の蓋５をビス５Ａにより取りつけてあ
る。このとき温度検出部２Ｄは加熱面２Ａの部位の一部
２Ｂが温度検出部２Ｄの裏面に接触する構成となってい
る。この構成は第１図で示した鋳造一体化方法に比較し
て、熱保留材が発熱ユニットを覆蔽一体化するに十分な
保形力のない無機化合物を使用する場合極めて有効であ
り、効果は第１図に示す場合と同様の結果をもたらすも
のである。

本発明の説明にあたって加熱面を形成する部位の一部分
と熱保留材を介して相対する部位とを熱保留材を貫通し
て一体化させ、この箇所の温度を検出して温調する場合
の部位の構成は、第１図に示す方法を採ったがこの方法
に限定するものではなく熱伝導率がアルミニウムと同等
あるいはそれ以上のねじ、リベットなどによる一体化で
も同一の結果をもたらすことは云うまでもない。

発明の効果 本発明の加熱装置は無水硫酸ナトリウムに、硫酸アルカ
リ金属化合物あるいは硫酸・アルカリ土類金属化合物の
少なくとも１種以上を混在させて熱保留材とし、これ
と、発熱体あるいはあらかじめ発熱体にフインを付設形
成した発熱体ユニットとをベース中に埋設したもので、
熱保留材の十分なる蓄熱が行なわれかつ、熱保留材に起
因するベースへの腐食性、それ自身の分解等、従来の問
題点が解決でき、加熱特性の向上と、コードレス化を図
って使い勝手の優れたホットプレート，アイロン等の加
熱装置が提供出来るものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の加熱装置をアイロンに応用した実施例
の側断面図、第２図は熱保留材の組成変化による転移開
始温度の変化を示す特性図、第３図は本発明品とアルミ
ニウムブロックベースとの２００℃から１００℃までの
放冷特性比較図、第４図は、通電を中止した状態で連続
スチーム噴出時の温度降下特性比較図、第５図はアイロ
ン掛けパターンを１分間実使用、２０秒間給電の繰返し
による温度保持状態を示す特性図、第６図は連続給電時
のベース中央温度の変動特性比較図、第７図は本発明の
加熱装置をアイロンに応用した他の実施例の断面図であ
る。 １……熱保留材、２……ベース、２Ａ……加熱面、３…
…発熱体、３Ａ……フイン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無水硫酸ナトリウムに、硫酸アルカリ金属
   化合物あるいは硫酸アルカリ土類金属化合物の少なくと
   も１種以上を混在させて熱保留材とし、これと発熱体あ
   るいはあらかじめ発熱体にフインを付設形成した発熱体
   ユニットとをベース中に埋設してなる加熱装置。