JPS63189787A - 携帯用蓄熱装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は相変化温度より低い温度で安定した過冷却状
態を保持する潜熱蓄熱材を用いた蓄熱装置に係り、特に
携帯に適した過冷却状態解除手段を備えた携帯用蓄熱＠
置に関する。

（従来の技術） 熱エネルギーを蓄積し、必要なときにそれを取出して使
用できる蓄熱装置には、顕然蓄熱材を使用するものと潜
熱蓄熱材を使用するものとがある。潜熱蓄熱材は相変化
に伴ない熱エネルギーを放出するものであり、顕熱蓄熱
材に比べて３〜５倍程度の蓄熱密度を有するため、蓄熱
装置がコンパクトになるという特長を持っている。

潜熱蓄熱材の一例としては酢酸ナトリウム系の水和塩の
ように、相変化温度より低い温度において凝固せずに安
定な過冷却状態を保持するものが知られている。この潜
熱蓄熱材は過冷却状態を安定に維持することから、外気
温が低いときでも潜熱を失うことなく保存できるので、
特に携帯用に適している。

そして、この潜熱蓄熱材は過冷却状態を解除し、液相か
ら固相に相転移する際に潜熱を放出するため、過冷却状
態を解除することで任意の時に熱エネルギーを取出すこ
とができる。

この種の潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除するには、過冷
却状態にある潜熱蓄熱材に適当な刺激を与えればよい。

この刺激付与による過冷却解除手段として、（１）鋭利
な金属棒を蓄熱材に接触させる方法、（′２Ｊ蓄熱材に
′Ｒ極を介して電圧を印加する方法、（３１蓄熱材の種
材を蓄熱材に添加する方法等が□従来知られている。

ト しかしながら、（１）（２）の方法は過冷却解除に必要
な核生成の機構が十分解明されておらず、実際にこれら
の方法は刺激を与えても過冷却が解除されないことがあ
り、信頼性に欠けるという問題がある。

一方、（ａの種材を添加する方法は、過冷却解除に必要
な核そのものを添加するため、過冷却解除を確実に行な
うことができるが、添加した種材が蓄熱材中に蓄積して
ゆくことにより、やがて蓄熱材の相分離を引起こし、安
定な過冷却状態を保持できなくなるという問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の潜熱蓄熱材の過冷却解除手段のうち、
機械的あるいは電気的な刺激を蓄熱材に付与するものは
信頼性に乏しく、また棒材を蓄熱材に添加する方法は蓄
熱材を劣化させるという問題があった。

本発明はこのような従来の問題点を解消し、潜熱蓄熱材
の過冷却状態を確実に、しかも蓄熱材の劣化を伴わずに
解除でき、さらに携帯性に優れた過冷却解除手段を備え
た携帯用蓄熱装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明に係る携帯用蓄熱装置は、相変化温度より低い温
度で安定した過冷却状態を保持する潜熱蓄熱材を充填し
た蓄熱槽に接続司能に構成され、潜熱蓄熱材を過冷却限
界温度以下に冷却してその過冷却状態を解除するための
冷媒を封入したボンベを備え、さらに該ボンベを蓄熱槽
に接続した状態でボンベ内の冷媒を潜熱蓄熱材に直接、
または間接的に接触させる冷媒流路を形成したことを特
徴とする。

（作用） 潜熱蓄熱材を過冷却限界温度以下、すなわち過冷却状態
を維持できる最低温度以下の温度に冷却すると、冷却さ
れた領域の過冷却状態が解除され、その作用が蓄熱構内
の蓄熱材全域に伝搬することにより、蓄熱材の保有して
いる熟エネルギーが放出される。

このような潜熱蓄熱材を過冷却限界温度以下に冷却する
ことによる適冷ｆＪ］解除は、潜熱蓄熱材の基本的な性
質を利用したもので、非常に信頼性が高く、また蓄熱材
を劣化させることもない。

ここで、本発明における過冷却解除手段は、蓄熱槽とは
別に設けられ蓄熱槽と接続可能に構成されたボンベから
過冷却解除のための冷媒を供給する構成となっているた
め持ち易く、ボンベ自体も交換が可能であることから小
型なものでよいので、装置全体がコンパクトとなり、携
帯性に富む。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は本発明の一実施例に係る携帯用蓄熱装置の構成を示す
断面図である。

第１図において、蓄熱槽１は金属製の容器２の外部を断
熱１３で覆ったものであり、容器２に潜熱蓄熱材４が充
填されている。容器２の周囲、に潜熱蓄熱材４を加熱す
るための電気ヒータ（この例ではシースヒータ）５が巻
かれている。ヒータ５は蓄熱材４を加熱するとき、コネ
クタ６を介して図示しないヒータ電源に接続され、通電
される。

一方、過冷却解除手段は次のように構成されている。ボ
ンベ８は冷媒９を充填したタンク１０と、継手１１と、
この継手１１を介してタンク１０に接続された開閉器１
２と有し、開閉器１２を介して蓄熱槽１に接続される。

蓄熱槽１には冷媒流路としての金属バイブ１３が備えら
れている。この金属バイブ１３の一端には、ボンベ８の
開閉器１２との接続用の開閉器１４が設けられている。

また、金属バイブ１３は略Ｕ字状に形成され、その中間
部１５が蓄熱槽１内の蓄熱材４中に挿入され、他端部１
６は蓄熱槽１の外部に露出して外気と連通している。

上記構成において、潜熱蓄熱材４は例えば酢酸ナトリウ
ム三水和塩に増結剤としてのキサンタンガムを１〜２％
混ぜたものである。第２図はこの潜熱蓄熱材４の加熱・
冷却曲線を示したものであり、相変化ｍ度（融点）Ｔｖ
（５９℃程度）以上の温度に加熱されると液相となるが
、その後７Ｍ未満の温度に冷却された場合、温度ＴＭを
通過しても凝固せず、ＴＭより低い温度、例えば−１０
°Ｃまで安定な過冷却状態を保持する。そして、この潜
熱蓄熱材４は過冷却限界温度ＴＬ（２０℃程度）以下に
冷却されると、過冷却状態が解除される。

一方、ボンベ８内に充填された冷媒９は外気温下で馬圧
の液体状であるが、その沸点が蓄熱材４の過冷却限界温
度より低温のものが使用される。

次に、上記のように構成された携帯用蓄熱装置の動作を
説明する。コネクタ６を図示しないヒータ電源に接続し
てヒータ５に通電を行ない、容器２を介して潜熱蓄熱材
４を相変化温度ＴＭ以上の温度まで加熱した後放置する
と、蓄熱材４は断熱槽３を介して外気で冷部されて放熱
するが、断熱槽３により過冷却限界温度より高い温度に
保たれるため、過冷却状態となって潜熱を保持する。

この潜熱を利用するときには、ボンベ８の開閉器１２と
蓄熱槽１側に設けられた金属バイブ１３の一端部の開閉
器１４とを接続する。これによりボンベ８内の液体状態
の冷媒９は開閉器１２から出ると同時に大気圧まで膨張
し、開閉器１４を介して金属バイブ１３内に流入する。

このとき冷媒９は蒸発して温度が低下する、金属バイブ
１３を通して蓄熱槽１内の潜熱蓄熱材４の熱を奪う、す
なわち蓄熱材を冷却する。なお、金属バイブ１３内にお
いて蒸発した冷媒ガスは、金属パイプ１３の他端部１６
から外気に放出される。

ここで、冷媒９として前述したように沸点が蓄熱材４の
過冷却限界温度より低いものを使用すると、金属バイブ
１３の蓄熱材４中に挿入されている中間部１５に接して
いる領域の蓄熱材４は過冷却限界温度度以下となり、過
冷却状態が解除されて凝固する。そして、この作用は急
速に蓄熱Ｉ１１内の蓄熱材４全体に及び、保持している
熱を放出する。こうして蓄熱材４の過冷却が解除された
後、ボンベ８の開閉器１２と金属パイプ１３の一端部の
開閉器１４との接続は外される。

このようにして、簡単な構成により潜熱蓄熱材４の過冷
却状態を確実に解除し、潜熱を放出させることができる
。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば
上記実施例では冷媒９を冷媒流路としての金属パイプ１
３を介して間接的に潜熱蓄熱材４に接触させたが、冷媒
流路の先端を蓄熱槽内に露出させ、冷媒を直接蓄熱材に
接触させる構成としてもよい。その場合、蓄熱槽内を常
時は密閉し、冷媒接触による蓄熱材の過冷却状態解除後
に、蓄熱槽内の蒸発した冷媒ガスを蓄熱槽内から外部へ
逃がすための弁を蓄熱槽に設けることが望ましい。

その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することが可能である。

［発明の効果］ 本発明によれば、蓄熱槽とは別に設けられたボンベから
冷媒を蓄熱槽内の冷媒流路に導くことにより、蓄熱層内
の潜熱蓄熱材を過冷却限界温度以下に冷却して過冷却状
態を解除する構成としたため、機械的または電気的な刺
激を蓄熱材に与える方法に比べて確実に、しかも種材を
添加する方法のような蓄熱材の劣化を伴なうことなく過
冷却の解除を行なうことが可能である。さらに、本発明
に係る蓄熱装置は、蓄熱層とボンベを切離した状態で持
運ぶことができるとともに全体を小型化でき、しかも過
冷却解除のために電源を必要としないので、携帯性に富
み、携帯用の暖房器や加熱器等に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る携帯用蓄熱装置の構成
を示す断面図、第２図は本本発明で使用する潜熱蓄熱材
の加熱・冷却特性の一例を示す図である。 １・・・蓄熱槽、２・・・金属製容器、３・・・断熱槽
、４・・・潜熱蓄熱材、５・・・電気ヒータ、６・・・
コネクタ、８・・・ボンベ、９・・・冷媒、１０・・・
タンク、１１・・・継手、１２・・・開閉器、１３・・
・金属パイプ　（冷媒流路）、１４・・・開閉器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）相変化温度より低い温度で安定した過冷却状態を
   保持する潜熱蓄熱材を充填した蓄熱槽と、この蓄熱槽に
   接続可能に構成され、前記潜熱蓄熱材を過冷却限界温度
   以下に冷却してその過冷却状態を解除するための冷媒を
   封入したボンベと、このボンベが前記蓄熱槽に接続され
   た状態で前記冷媒を前記潜熱蓄熱材に直接または間接的
   に接触させる冷媒流路とを備えたことを特徴とする携帯
   用蓄熱装置。
2. （２）冷媒は潜熱蓄熱材の過冷却限界温度より低い沸点
   を有するものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の携帯用蓄熱装置。
3. （３）冷媒流路は一部が蓄熱槽内の潜熱蓄熱材中に挿入
   され、ボンベと接続される側と反対側の端部が蓄熱槽外
   において外気に連通したパイプであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の携帯用蓄熱装置。