JPH0726794B2

JPH0726794B2 - 過冷却形蓄熱装置

Info

Publication number: JPH0726794B2
Application number: JP61265923A
Authority: JP
Inventors: 和夫山下
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-11-07
Filing date: 1986-11-07
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPS63118558A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は熱エネルギーを過冷却状態で蓄え、必要な時に
蓄えた熱エネルギーを取り出すことができる、繰返し使
用可能な蓄熱体を採暖・保温・加温装置など比較的小形
機器として利用する分野に関する。

従来の技術従来より潜熱を利用する潜熱蓄熱材は単位重量当りの蓄
熱量が大きい、一定温度の出力が得られるなどの利点を
有するため、コードレスの装身採暖装置・保温装置・加
温装置に用いる試みが行なわれてきた。しかし、従来は
過冷却を防止した蓄熱材を用いる試みがほとんどであっ
た。すなわち、蓄熱材は加熱（蓄熱）完了と同時に放熱
を開始するタイプである。したがって必要な時に放熱さ
せることができず用途が限定されたものとなった。とこ
ろが最近過冷却現象を利用し任意の時に蓄熱材より熱を
取り出す方式が試みられてきた。すなわち、特開昭61-1
4283公報には蓄熱材とヒドロキシプロピル化グアーガム
とを必須の構成成分とした過冷却可能な蓄熱組成物が記
載されている。この公報の中で蓄熱組成物をガラスビン
中で過冷却させ熱を必要とするときに種結晶を入れるか
又は先のとがった金属棒で刺戟を与え過冷却を崩壊し熱
を取り出す方法を示している。この方法は給湯分野など
の大形蓄熱装置には有効と考えられる。しかし、小形蓄
熱装置例えば身体採暖装置に用いる場合、常に種結晶を
携帯する必要があり、粉失または種結晶の入手などやっ
かいな課題が生ずる。また先のとがった金属棒を使用す
る場合、携帯上および安全上に問題がある。さらに容器
の開閉に伴ない前記蓄熱材組成物が漏出し周囲を汚損す
る懸念があった。

また、特開昭61-22194公報にはエネルギー貯蔵物と刺戟
体とからなる熱エネルギー貯蔵装置が記載されている。
この公報では、過冷却状態にあるエネルギー貯蔵物に種
結晶からなる刺戟体を物理的に接触させ、過冷却を崩壊
し熱エネルギーを取り出す構成を示している。しかし、
この構成も小形蓄熱装置に用いる場合に実用的な課題が
ある。すなわち、加熱（蓄熱）時に種結晶に熱が加わり
種結晶が融解しないようにするために熱的隔離する必要
がある。しかし、装置が小形の場合はこの熱的隔離が困
難であり、できても装置を大きくしてしまう。しかも携
帯時の移動時の外的刺激や種々の環境下での加熱に対し
て確実に種結晶を熱隔離するのは困難である。

発明が解決しようとする問題点本発明は前記蓄熱装置の課題を解決しようとするもので
ある。すなわち、過冷却可能な蓄熱体を採暖装置・保温
装置・加温装置などの小形蓄熱装置に用いた場合、容易
に蓄熱でき利便性よく簡単確実に過冷却を崩壊し熱を取
り出すことができるようにすると共に、蓄熱材が漏出し
周囲を汚染することがないようにしようとするものであ
る。

問題点を解決するための手段本発明は上記問題点を解決するために、過冷却可能で刺
激により液体から固体に相変化し潜熱を放出する蓄熱材
を封入した容器と、この容器に取付けられ容器の内外に
連通する毛細管体と、容器外に設けられた毛細管体を二
分し、その間に前記二分された毛細管体同志を接触した
り、離したりすることができる切換装置とを設けた構成
としたものである。

作用本発明は前記構成のため、利便性よく、かつ、確実に過
冷却状態を崩壊させることができる蓄熱装置とすること
ができる。すなわち、蓄熱装置は蓄熱材が封入された容
器と、この容器の内外に連通する毛細管体とより構成さ
れている。この毛細管体の一端は容器内に設けられてい
るので、この部分で蓄熱材と接する。したがって、蓄熱
材は毛細管現象により毛細管体にしみ込んでいく。この
結果、毛細管体は全体にわたって蓄熱材を担持する形と
なる。毛細管体の長さが長い場合、または切換装置を非
接触とし二分された毛細管体が非連続となっている場合
は、あらかじめ蓄熱材をしみ込ませた毛細管体を用いれ
ばよい。一度蓄熱材が毛細管体にしみ込むと、蓄熱材は
毛細管力により保持されるので、蓄熱材が部分的に消失
してしまうことはない。前記構成の過冷却形蓄熱装置で
は蓄熱時、容器外の毛細管体を加熱源から遠ざけること
は容易にできる。したがって、毛細管体にしみ込んだ蓄
熱材の一部は蓄熱時融解することなく結晶状態のままで
存在するようにさせることができる。もちろん、切換装
置より容器側にある毛細管体は完全に融解しておかなけ
ればならない。蓄熱終了後、切換装置より外側（容器と
反対側）の毛細管体は前述のごとく、その一部に未融解
部分を含んでいるので、この部分が種結晶となり結晶化
が行なわれ、この外側の毛細管体全体が結晶体となる。
切換装置よりも内側すなわち、切換装置と容器とを結ぶ
毛細管体は結晶核を含まないので、過冷却状態となる。
いま、熱を利用しようとするとき、切換装置を作動し、
切換装置の内外の毛細管を接触させると、外側の毛細管
は結晶化してあるため、これが種結晶となって、内側の
毛細管に含まれている蓄熱材の過冷却状態は崩壊する。
この崩壊は毛細管を伝播し、容器内の蓄熱材に達する。
したがって、蓄熱材は液体から固体に相変化し潜熱を放
出することができる。

実施例以下、本発明の実施例について説明する。本発明におい
て蓄熱装置１は蓄熱材３が封入されている容器２と、こ
の容器の内外にわたって設けられた毛細管体４と、前記
容器２の外側に設けられた毛細管体の間に設けられた切
換装置５とより構成されている。

容器２は蓄熱３と非反応性・非相溶性の材料でつくられ
る。特に採暖装置に使用する場合は可撓性を必要とする
ためアルミラミネートフィルムが良い。蓄熱材は塩化カ
ルシウム６水塩、硫酸ナトリウム10水塩、チオ硫酸ナト
リウム５水塩、酢酸ナトリウム３水塩などの水和塩形潜
熱蓄熱材である。また、必要に応じて増粘剤，安定剤ま
たは、熱伝導物質が混入される。毛細管体４は蓄熱材３
と非相溶性の材料よりなる繊維質体、例えば、綿・セル
ローズ等の天然繊維または、ポリエステル・アクリル・
ポリアミドなどの合成繊維よりなる糸状体、織布、ある
いは不織布またはステンレス・銅等よりなる金属細線体
である。この毛細管体４を容器２の内外に連通するよう
に取付ける。容器内の毛細管体は蓄熱時溶融した蓄熱材
に接し、毛細管力により蓄熱材を吸い上げ、毛細管体を
ぬらす。毛細管体の長さが長い時はあらかじめ蓄熱材を
含浸してある毛細管体を使用する。本発明の特徴とする
ところは容器２の外側の毛細管体を二分し、その間に切
換装置５を設けたことである。この切換装置５の内側に
ある内側毛細管体4aは容器２を連通する毛細管体の一部
であり、外側にある外側毛細管体4bは加熱（蓄熱）時に
加熱装置によりその端部が加熱されないように加熱装置
の外側にまで配置できるようにした尻尾状の毛細管体で
ある。外側毛細管体4bは、蓄熱装置を数回の繰返し利用
のみでよい場合は外皮を必要としないが、繰返し利用回
数の多い場合は外皮６で覆うとよい。外皮６としてはチ
ューブ、収縮チューブ、フィルム間への挿入またはテー
ピングなど可撓性を損なわないものならば何でもよい。
外皮６は必ずしも密封する必要はないが使用する環境に
よっては、結晶水が飛散し無水塩となり、もはや種結晶
となり働らかないようになるので密封するほうが好まし
い。また、毛細管体の外皮６の寸法は第１図のごとき尻
尾状に限定されるものではなくどのような形状であって
も何等さしつかえない。切換装置５は二分された毛細管
体4a,4bを接触したり、非接触したりする装置である。
第２図は切換装置の一例を示したもので、ツマミ７を左
側に動かすことにより、毛細管体4a,4bを接触させるよ
うにしたものである。ツマミ７をはなすとバネ等の力に
よりもとの位置にもどり毛細管体4a,4bは離れた状態と
なる。切換装置の構成としてはこの外、バネを利用する
方法、切換装置５の容器を弾性体でつくり加圧する方法
等が考えられる。また、本発明では容器内外を毛細管体
で連通しているので、容器２内の蓄熱材３が切換装置５
内に漏出し実質的に毛細管体4a,4bに含浸されている蓄
熱材がつながることはない。この切換装置の働らきは以
下のようである。蓄熱時、蓄熱装置１を加熱すると蓄熱
材３は融解し固体から液体に相変化する。この時、毛細
管体4bの端部を加熱装置の外に置き、この部分の蓄熱材
だけは融解しないようにする。加熱後、冷却すると蓄熱
材は過冷却状態となる。しかし、毛細管体4bの端部は加
熱していないため、蓄熱材３は融解せず固体のままであ
る。冷却時この未融解の蓄熱材３が種結晶となり毛細管
体4b中の蓄熱材は逐次結晶していく。切換装置５内で毛
細管体4aと4bとを非接触の形にしておくと前期結晶化は
毛細管体4bだけで結晶化してとどまる。容器内の蓄熱材
３および毛細管体4aの蓄熱材は過冷却のままである。熱
を必要とするとき、切換装置５を作動し毛細管体4aと4b
とを接触させると、毛細管体4bの結晶が種結晶となり毛
細管体4aの蓄熱材３は結晶化しはじめる。これは毛細管
に従って進行し容器２内の蓄熱材３も結晶化を始める。
このように、切換装置５を作動することにより容易に過
冷却状態にある蓄熱材を結晶させ、その潜熱を取り出す
ことができる。

以下、具体的な実施例を示す。

最内層がポリエチレンからなる二枚のアルミラミネート
フィルムを熱融着して得られた容器２に蓄熱材３として
酢酸ナトリウム３水塩を封入した。毛細管体４としてポ
リエステルからなる糸を用いた。さらに毛細管体４は二
分し、一方の内側毛細管体4aは容器２と切換装置５との
間に設けられた。他方の外側毛細管体4bは切換装置５に
取付けられ、細長い尻尾状の形態とした。外側毛細管体
4bの外皮６としては、容器２材料と同一材料を用い熱融
着により密封した。切換装置５はポリエチレン成型品よ
りなり、容器と外皮とは熱融着により接着し一体とし
た。この構成では内側毛細管体4aは蓄熱材と直接接して
いるため、毛細管力によって蓄熱材を吸いあげ、蓄熱材
で含浸された状態になる。外側毛細管体4bは長さが長
く、また、切換装置により通常は内側毛細管体4aと非接
触となっているため、毛細管力により蓄熱材３を吸いあ
げることができないため、あらかじめ蓄熱材３を含浸し
たポリエステル糸を用いた。この蓄熱装置１を熱源によ
り90℃に加熱し蓄熱した。この時、外側毛細管体4bの一
端は熱源より遠ざけることにより酢酸ナトリウム３水塩
の融点58℃以下の温度に容易にすることができ、この部
分の酢酸ナトリウム３水塩は結晶のままであった。した
がって、蓄熱後冷却すると、容器２内および毛細管体４
に含まれている酢酸ナトリウム３水塩は過冷却現象を示
したが、毛細管体4bに含まれている酢酸ナトリウム３水
塩は結晶化していた。熱を必要とするとき、切換装置５
を作動し毛細管体4aと4bとを接触させると容易に蓄熱装
置１内の酢酸ナトリウム３水塩を結晶化することがで
き、この時潜熱を取り出すことができた。この蓄熱と放
熱との操作を500回繰返したが、いづれの場合も容易に
結晶化し潜熱を取り出すことができた。

発明の効果以上のように本発明の蓄熱装置によれば次の効果が得ら
れる。

すなわち、本発明の蓄熱装置は容器内外に連通する蓄熱
材が含浸された毛細管が設けられ、かつ、容器の外側の
毛細管体は二分され、その間に切換装置が設けられてい
る。蓄熱時、前記二分された毛細管体は切換装置により
非接触とし、切換装置の一方の毛細管体を加熱装置外に
配することにより、この部分を蓄熱材の融点以下に容易
にすることができる。このため、冷却時、容器外の毛細
管体に含まれる蓄熱材は一方は過冷却状態であり、他方
は結晶状態となる。熱を必要とする時、切換装置を作動
して、この二分された毛細管体を物理的に接触させる
と、容易に結晶化は蓄熱装置に伝播し、蓄熱材の潜熱を
取り出すことができる。また、本発明での過冷却崩壊は
切換装置を作動するという外的手段で行なうため、蓄熱
材が漏出し周囲を汚染することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の過冷却形蓄熱装置の平面
図、第２図は同断面図である。１……蓄熱装置、２……容器、３……蓄熱材、４……毛
細管体、５……切換装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】過冷却可能で刺激により液体から固体に相
変化し潜熱を放出する蓄熱材を封入した容器と、一端が
前記容器の内部に他端が前記容器の外部に連通して設け
られた毛細管体と、前記毛細管体を二分し、その間に設
けられ、前記二分された毛細管体を物理的に連続または
非連続とすることができる切換装置とよりなる過冷却形
蓄熱装置。