JPS604753A - 蓄熱エレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、採暖機器に用いる蓄熱エレメントに関するも
のである。

従来例の構成とその問題点 従来例の蓄熱エレメントの構成は、第１図に示すとおり
、蓄熱材料１を、略円筒形状の外装材３に充填し、両端
部を封口材４，４′で密閉するとともに、前記蓄熱材料
１の内部に埋設した、発熱体を保持する構成のものであ
−た。尚、リード線５゜５′は、前記発熱体２への給電
用のリード線である。

この構成の蓄熱エレメントに於いて、発熱体２に通電印
加されるとき、この発熱エネルギーは、蓄熱材料１に蓄
熱され、放熱時の熱源となる。とこで、蓄熱材料１とし
ては、固相から液相への相変化に伴う、潜熱を利用する
場合が一般的で、このとき蓄熱時初期には、蓄熱材料１
は、固相であり、蓄熱が進行するに従い発熱体２の周辺
部から徐々に溶融し、蓄熱完了時には完全に液相となる
。

従来例のように蓄熱材料１と、これを加熱する発熱体２
とが、単独に存在する場合、蓄熱時の挙動は蓄熱材料１
と発熱体２との熱的結合方法及び発熱量の大きさとが重
要な因子となった。すなわち、発熱体２から蓄熱材料１
への熱移動は主として伝導熱によるものであるから、両
者が完全に密着している事が望ましく、しかも、接触部
分が大きい程、そして蓄熱材料１の層が薄い程、さらに
発熱体の発熱量は大きい程、短時間に蓄熱が完了できた
。ところが、実際には発熱体２及びその個構成材料に於
いて形状的に薄形化するにも限界があり、蓄熱材料１の
層は、ある程度の厚みをもつ構造となり、そして発熱体
２０発熱量も大きくすると一発熱温度が高温になるため
、安全性の面から限界があった。従って、この様に、従
来例の構成では蓄熱にかなりの時間を要するという欠点
があ−だ。

しかも、基本的に蓄熱材料１と、発熱体２との２つの構
成部品から成っており、それぞれの形状や、利質、配置
方法、接触方法、断熱方法等でその性能が大きく左右さ
れるため、その最適値設計を行う必要があった。更には
、蓄熱時の過熱防止の安全性のため、蓄熱材料１の温度
を検知１．、発熱体２の通電率制御をする必要があった
が、蓄熱エレメント全体にわたっての検知は困難で安全
性にも欠けていた。

発明の目的 本発明は、上記従来の欠点を解消するもので、蓄熱時の
所要時間を短縮化するとともに一温度センザ・ヒータ等
の電気機能を内蔵した蓄熱エレメントを提供することを
目的とする。

発明の構成 上記目的を達するだめ、本発明の蓄熱エレメントは、蓄
熱材料中に、少なくとも１対の電極を設けたものである
。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について図面に基づいて説明す
る、 第２図に於いて、略円筒状の外装材３に、蓄熱材料１を
充填し、この中に１対の電極６，６′を設け、封口材４
，４′で密封するとともに、電極６゜６′を保持する構
成のものである。ここで、蓄熱材料１は、水、金属水利
塩、有機金属塩、高分子電解質、パラフィン等の蓄熱材
料のみを用いる場合と、上記蓄熱材料１の中へ、イオン
性導電剤、カーボン粉体、金属粉体等の導電剤を混入さ
せた場合と、」二記蓄熱材料１の中へ、ポリビニルアル
コール等の増粘剤を混入させた場合等がある。そして、
対向する１対の電極６，６′は、この間に大きな電流を
流し、蓄熱材料１そのものを通電加熱する場合と、信号
電流を流して、蓄熱材料１の温度検知をする場合との、
２通りの使用目的をもつものである。

蓄熱材料１自身の電導度又は〜それに混合させた導電剤
の電導度を利用し、この中に設けられた対向電極６，６
′間に、電流を通じることにより、蓄熱材料１そのもの
を発熱させることができ、蓄熱材料１加熱用の発熱体が
不要となり、非常に蓄熱エレメント全体の構成が簡素化
される。しかも直接加熱であるから、蓄熱に要する時間
も短縮化する効果がもたらされる。その他にも、蓄熱材
料１の温度と粘性と電導度との相関性から電極６゜６′
間には、温度信号としても取り出すことができ、蓄熱材
料１全体の温度が検知でき、安全性を向上させる効果も
有している。

以下、上記構成における作用について説明する。

前記蓄熱材料１は、大半は、それ自体、かなり良好な電
導性をもっており発熱抵抗体成分としてはかなり小さい
ので、絶縁性の材料を混入し、所定の抵抗値に調節する
必要がある。一方、パラフィン等の非電導性の蓄熱材料
１には、高分子電解質のようなイオン性導電剤や、金属
粉、カーボン粉末等を混入すると、電導度が増し、発熱
体となり得る。このようにして得られた蓄熱材料１は、
両端に電極６，６′が形成されているので、この間に電
圧が印加されたとき、上記蓄熱材＃４１は、全体に均一
加熱される。

これは、従来のように発熱体の近傍から徐々に溶融する
のでなく、全体加熱であるので、効率的で、す早く蓄熱
が行える。

蓄熱材料１に、増粘剤を句加するのは、電導度の調整や
固相から液相に変化したときの極度の粘度低下による液
もれ、加重変形等の不都合を防ぐだめの１つの手段であ
る。

一般に、−］二記蓄熱材料１の多くはイオン電導性を示
し、粘度と電導度との間に相関性があり、第３図で示す
とおり、粘度が低下すると、電導度は増大する傾向にあ
る。一方、粘度と温度とも相関性があり、固相から液相
に変化する場合は、融点Ｔ、近防で急激な、粘度低下を
きたす。従って、電導度は、蓄熱材料１の温度と関係し
、融点近傍で急激な増大を示す。この特性を利用すると
、すなわち、蓄熱利料１中に設けられた電極６，６′間
に、信号電流を流すとき、蓄熱材料１の相変化に応じた
信号を検出できる。この方法であると、確実に液相にな
ったことを検出できるので、この信号を用いて加熱装置
の通電率を制御すれば、蓄熱時の過熱を防止でき、安全
性が増す。第４図は入力電源端子ａ、ｂ間に、抵抗体１
２と、上記蓄熱エレメント１１と、別の抵抗体１３とか
らなる直列回路を形成し、蓄熱エレメント１１の間に、
トリガー発生回路部１４を並列接続し、上記トリガー発
生回路部１４の信号出力端子Ｃと、電流制御素子１６と
を接続し、一方、上記電流制御素子１６と、蓄熱材料加
熱用の発熱体２との直列回路を、入力電源端子間に接続
した構成である。通電開始時は、蓄熱材料１は、固相で
あるから、電導度は低く、従−て、抵抗体１３との分割
電圧により、上記蓄熱エレメント１１間の出力電圧は大
きくなる。この信号をうけて、トリガー発生回路部１４
では、トリガー信号を出し、発熱体２に通電がなされる
。ところが、蓄熱材料１が、液相に変わったときは、抵
抗体１３との分割電圧であるから、上記蓄熱エレメント
１１間の出力電圧は小さくなる。従って、トリガー発生
回路部１４からのトリガー信号は出す、発熱体２は非通
電となる。

第５図では、更に、この蓄熱エレメント１１を通電加熱
体としても使用する場合の例で、入力電源端子ａ、ｂ間
に、ダイオード１６と、抵抗体１２と、上記蓄熱エレメ
ント１１と、抵抗体１３と、ダイオード１７との直列回
路を接続し、上記ダイオード１６と抵抗体１２との直列
回路間に、ダイオード１９．ダイオード１８の直列回路
を並列に接続し、そして上記抵抗体１３とダイオード１
７との直列回路間にサイリスター１６が並列を接続し、
上記ダイオード１８と蓄熱エレメント１１との直列回路
間に、トリガー発生回路部１４を接続し１、出力信号端
子Ｃば、前記サイリスター１６のゲートと接続している
。尚ダイオード１７の順・逆方向は第５図に示すとおり
である。この回路構成に於いて、蓄熱材料１が固相のと
き、入力電源が端子ａが正極のときを正のサイクル、端
子わが正極のときを負のサイクルとすると、い捷、負の
サイクルのとき、前述の理由で、蓄熱エレメント１１間
の電圧は大きくなり、トリガー発生回路部１４から、ト
リガー信号が出力される。このとき正のサイクルでは、
サイリスター１５が導通し、蓄熱エレメント１１は、通
電加熱される。

一方、蓄熱材料１が液相になったときは、上述の理由か
ら、負のサイクル時に、トリガー信号を発生しなく蓄熱
エレメント１１は非通電となる。

この様に、１つの蓄熱エレメント１１に於いて、正、負
それぞれのサイクルを利用し、通電加熱と検知装置の両
機能をもたせることができる。従って、効率良く、安全
にしかもす早く、蓄熱が行える。

発明の効果 以上のように本発明によれば一次の効果を得るととがで
きる。

（１）蓄熱材料加熱用の発熱体が不要となり、構造が簡
素化される。

（２）蓄熱材料そのものが、発熱するため、全体に均一
に、蓄熱が行われ、所要時間を短縮化できる。

（３）蓄熱材料全体にわたっての温度検知ができ、蓄熱
時の安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の蓄熱エレメントの断面図、第２図は本発
明の一実施例における蓄熱エレメントの断面図、第３図
は本発明の一実施例に用いる蓄熱材料の温度と粘度の関
係及び温度と電導度の関係を示すグラフ、第４図は本発
明の一実施例に於けｆ！− る回路図、第５図は本発明の１７の実施例に於ける回路
図である。 １・・・・・・蓄熱材料、２・・・・・・発熱体、６，
６′・・・・・・電極、３・・・・・・外装材、１１・
・・・・・蓄熱エレメント、１４・・・・・・トリガー
発生回路部、１５・・・・・・サイ１ノスター。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）導電性の蓄熱材料に、少なくとも１対の電極を当
   接させた蓄熱エレメント。 （２）蓄熱材料が、導電剤を含有している特許請求の範
   囲第１項記載の蓄熱エレメント。 （３）蓄熱材料が、増粘剤を含有している特許請求の範
   囲第１項記載の蓄熱エレメント。 （４）蓄熱材料が、水、金属水利塩、有機金属塩。 尿素、高分子分解質ポリビニルアルコール、パラフィン
   、ポリエチレングリコールより選ばれた少なくとも一種
   を含有する特許請求の範囲第１項記載の蓄熱エレメント
   。 （６）１対の電極によって、温度検知する特許請求の範
   囲第１項〜第４項のいずれか１つに記載の蓄熱エレメン
   ト。