NL1022768C2

NL1022768C2 - Composite warming pad for e.g. seat cushions or soft toys, contains phase change salt crystals in discrete cells

Info

Publication number: NL1022768C2
Application number: NL1022768A
Authority: NL
Inventors: Hendrik Glastra
Original assignee: Rigitec B V
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2004-08-26

Abstract

A salt (6) which absorbs heat when changing from the crystal state into a liquid state and releases heat during the reverse process is stored in discrete cells (4) in the pad. Independent claims are also included for the following: (a) Warming vessel containing the above pad; and (b) Method for making the pad by melting the salts and using a sponge (2) to absorb them.

Description

Korte aanduiding: Warmte accumulerend respectievelijk opnemend composiet; houder, gevuld met een dergelijk composiet en werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk composietBrief indication: Heat accumulating or absorbing composite; container filled with such a composite and method for manufacturing such a composite

Warmte accumulerende samenstellingen zijn algemeen bekend. Ze worden bijvoorbeeld toegepast in warmte accumulerende zitkussentjes (geliefd bij bezoekers van niet overdekte stadions), en ook in zorginstellingen voor het plaatselijk met warmte behandelen van patiën-5 ten. De Nederlandse octrooiaanvrage 1021279, ten name van aanvraagster, beschrijft een dergelijke warmte accumulerende samenstelling en de toepassing daarvan waarbij door speciale maatregelen een gelijkmatige warmteafgifte wordt gerealiseerd.Heat accumulating compositions are well known. They are used, for example, in heat-accumulating seat cushions (loved by visitors to uncovered stadiums), and also in care institutions for the local heat treatment of patients. Dutch patent application 1021279, in the name of the applicant, describes such a heat-accumulating composition and the application thereof, whereby a uniform heat emission is realized by special measures.

Het warmte accumulerend respectievelijk warmte opnemend vermogen 10 wordt aanzienlijk vergroot wanneer men aan de samenstelling een zout toevoegt dat onder de opname van warmte van de kristaltoestand overgaat naar de vloeibare toestand en daarna, onder de afgifte van deze warmte, van aggregaattoestand omkeert, dus van de vloeibare toestand overgaat naar de kristaltoestand. Het is bekend dat op deze wijze in 15 een beperkt volume een aanzienlijke hoeveelheid warmte kan worden geaccumuleerd. Een bezwaar is echter dat bij de overgang van de vloeibare toestand naar de kristaltoestand een ongecontroleerde kristalgroei optreedt waarbij de gevormde kristallen niet alleen qua vorm en grootte zeer onregelmatig zijn, doch ook aan hun buitenoppervlak 20 vele scherpe punten en overgangen vertonen. Het is duidelijk dat dit voor vele toepassingen en in het bijzonder in een warmte accumulerende houder als hierboven omschreven bezwaarlijk is. Bovendien beperkt het feit dat bij overgang van de kristaltoestand naar de vloeibare toestand vrije vloeistof ontstaat de toepassingsmogelijkheden.The heat-accumulating or heat-absorbing capacity is considerably increased if a salt is added to the composition which, under the absorption of heat, changes from the crystal state to the liquid state and then, under the release of this heat, from the aggregate state, that is to say from the aggregate state liquid state changes to crystal state. It is known that in this way a considerable amount of heat can be accumulated in a limited volume. A drawback, however, is that uncontrolled crystal growth occurs at the transition from the liquid state to the crystal state, the crystals formed being very irregular not only in shape and size, but also having many sharp points and transitions on their outer surface. It is clear that this is inconvenient for many applications and in particular in a heat-accumulating container as described above. Moreover, the fact that free liquid is created upon transition from the crystal state to the liquid state limits the application possibilities.

25 De uitvinding beoogt dit bezwaar te ondervangen. De uitvinding’, verschaft hiertoe een composiet waarin het zout is opgenomen in een aantal discrete cellen.The invention has for its object to obviate this drawback. To this end, the invention provides a composite in which the salt is incorporated in a number of discrete cells.

Door het insluiten van het zout in de cellen wordt bereikt dat de overgang van de vloeibare naar de kristalvorm geschiedt zonder 30 ongecontroleerde kristalgroei, zodat wordt voorkomen dat zich plaatselijk grote kristallen vormen terwijl in het bijzonder de, bij een 1022768 I "2_ I ongecontroleerde kristallisatie optredende scherpe punten en randen I niet meer optreden en voor de toepassing van het composiet in een I warmte accumulerende houder dus geen probleem meer zijn. Bovendien I blijft de gevormde vloeistof opgesloten en is de warmteafgifte ge- I 5 lijkmatiger.By enclosing the salt in the cells, it is achieved that the transition from the liquid to the crystal form occurs without uncontrolled crystal growth, so that locally large crystals are prevented while, in particular, the uncontrolled crystallization with a 1022768 I "2_ I crystallization occurring sharp points and edges I no longer occur and are therefore no longer a problem for the use of the composite in a heat-accumulating container Moreover, the liquid formed remains confined and the heat emission is more uniform.

I Een zeer gunstige, goedkope en gemakkelijk te realiseren uitvoe- I ringsvorm van het composiet is die waarin de cellen worden gevormd door de holten van een, bij voorkeur sponsachtig, lichaam.A very favorable, inexpensive and easily realized embodiment of the composite is that in which the cells are formed by the cavities of a, preferably spongy, body.

Het gebruik van zouten van de hierboven beschreven soort voor 10 warmteopslag in gebouwen en woningen is bekend. Het composiet volgens de uitvinding geeft echter zeer bijzondere nieuwe toepassingsmoge- lijkheden omdat dit zeer gemakkelijk te verwerken composiet probleem- I loos in in een gebouw steeds aanwezige holten kan worden onderge- I bracht, bijvoorbeeld in ruimten tussen verschillende verdiepingen of H 15 tussen muren. Daardoor ontstaan geheel nieuwe verwarmingsmogelijkhe- den. In combinatie met een verwarmingselement, bijvoorbeeld een op nachtstroom bedreven elektrisch verwarmingselement is het composiet uitstekend geschikt voor het vorstvrij houden van leidingen en in- stallaties.The use of salts of the type described above for heat storage in buildings and homes is known. The composite according to the invention, however, offers very special new applications because this very easy-to-process composite can be accommodated without difficulty in cavities which are always present in a building, for example in spaces between different floors or between walls. This creates entirely new heating options. In combination with a heating element, for example an electric heating element operated by night current, the composite is excellent for keeping pipes and installations free from frost.

20 De bij de afgifte van de geaccumuleerde warmte ontstane vrije vloeistof is in vele eerdere toepassingen van warmte accumulerende zouten uiterst hinderlijk gebleken en er onder andere de oorzaak van dat de ontwikkeling van een motorvoorverwarmingssysteem met opslag van aan de koelvloeistof onttrokken warmte geen succes heeft gekend.The free liquid produced during the release of the accumulated heat has proved to be extremely annoying in many previous applications of heat-accumulating salts and among other things the cause of the development of an engine pre-heating system with storage of heat extracted from the coolant having been unsuccessful.

25 Met het composiet volgens de uitvinding echter worden de ondervonden bezwaren ondervangen.With the composite according to the invention, however, the disadvantages encountered are obviated.

Het kan voordelen hebben wanneer het composiet meerdere zouten met onderling verschillend smeltpunt bevat waardoor het met het com- posiet te bestrijken temperatuurbereik wordt vergroot.It may be advantageous if the composite contains several salts with mutually different melting points, so that the temperature range to be covered with the composite is increased.

H 30 Geschikte zouten zijn natriumacetaattrihydraat met een kristal- lisatietemperatuur van 52 °C en natriumsulfaatdecahydraat met een kristallisatietemperatuur van 32°C. Deze zouten kunnen worden ge- mengd.Suitable salts are sodium acetate trihydrate with a crystallization temperature of 52 ° C and sodium sulfate decahydrate with a crystallization temperature of 32 ° C. These salts can be mixed.

H De gevraagde uitsluitende rechten strekken zich voorts uit tot 35 een houder gevuld met een warmte accumulerend composiet volgens de II conclusies 1-4 .The requested exclusive rights also extend to a container filled with a heat-accumulating composite according to the claims 1-4.

Bijzondere effecten worden verkregen wanneer men, zoals conclu-sie 6 voorstelt, in een houder gebruik maakt van een vulling van -3- sponsachtig materiaal waarvan slechts een gedeelte is uitgevoerd als een composiet volgens de uitvinding. Viscosemateriaal is bijzonder gemakkelijk te verwerken en kan op eenvoudige wijze in vorm worden gebracht om te dienen als de vulling van bijvoorbeeld een speelgoed-5 beest. Door slechts een gedeelte daarvan warmteaccumulerend uit te voeren verkrijgt men een speeltje dat voor een kind normaal aanvoelt doch ook de functie van een warmhoudkruik verricht.Particular effects are obtained when, as claimed in claim 6, use is made in a container of a filling of spongy material of which only a part is designed as a composite according to the invention. Viscose material is particularly easy to process and can be shaped in a simple manner to serve as the filling of, for example, a toy animal. By carrying out only a part of this in a heat-accumulating manner, one obtains a toy that feels normal to a child but also performs the function of a warming jar.

Voor alle uitvoeringsvormen geldt dat het "opladen" op de gebruikelijke wijze, bijvoorbeeld ook met een magnetronoven mogelijk 10 is.For all embodiments it holds that "charging" is possible in the usual manner, for example also with a microwave oven.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een warmte accumulerend respectievelijk opnemend composiet volgens hetwelk men de in het composiet te gebruiken zouten eerst tot oplossing brengt en de aldus gevormde oplossing doet opzui-15 gen door een sponsachtig lichaam.The invention furthermore relates to a method for manufacturing a heat-accumulating or receiving composite according to which the salts to be used in the composite are first dissolved and the solution thus formed is soaked up by a spongy body.

Het is duidelijk dat het composiet volgens de uitvinding niet alleen geschikt is om warmte te accumuleren en later weer af te geven doch ook geschikt is voor het verrichten van de omgekeerde functie, dus voor koelen. De te handhaven temperatuur hangt geheel af van het 20 gekozen zout en het is bijvoorbeeld mogelijk met het composiet volgens de uitvinding vormvaste of flexibele koelinrichtingen voor medische toepassingen (waarbij bijvoorbeeld een temperatuur van 5°C wordt gehandhaafd) te realiseren.It is clear that the composite according to the invention is not only suitable for accumulating heat and subsequently releasing it, but is also suitable for performing the reverse function, i.e. for cooling. The temperature to be maintained depends entirely on the salt selected and it is possible, for example, to realize form-retaining or flexible cooling devices for medical applications with the composite according to the invention (wherein, for example, a temperature of 5 ° C is maintained).

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening. 25 Daarin toont: fig. 1 een perspectivische afbeelding van een parallellepipedumvormig composiet bijvoorbeeld bestemd voor toepassing in een warmte accumulerend zitkussen; fig. 2 een doorsnede over de lijn II-II; 30 fig. 3 een afbeelding op vergrote schaal van een detail in fig.The invention is explained with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows a perspective view of a parallelepiped-shaped composite intended, for example, for use in a heat-accumulating seat cushion; Fig. 2 is a section on the line II-II; FIG. 3 is an enlarged scale view of a detail in FIG.

2; fig. 4 een dwarsdoorsnede door een warmte accumulerend zitkussen waarin het composiet wordt toegepast; fig. 5 een afbeelding van een speelgoedbeest waarin een compo-35 siet volgens de uitvinding is verwerkt.2; Fig. 4 is a cross-section through a heat-accumulating seat cushion in which the composite is used; Fig. 5 shows an image of a toy animal in which a composite according to the invention is incorporated.

In fig. 1 is afgebeeld een parallellepipedumvormig lichaam 2 uit sponsachtig materiaal, bijvoorbeeld het algemeen bekende viscosemateriaal waaruit sponsen voor huishoudelijk gebruik worden vervaardigd.Fig. 1 shows a parallelepiped-shaped body 2 of sponge-like material, for example the well-known viscosity material from which sponges for household use are made.

1 022 763 I -4- I In dit parallellepipedumvormig lichaam 2 bevindt zich op de gebruike- lijke wijze een groot aantal holten 4. Een dergelijk sponsachtig li- I chaam kan in elke gewenste vorm worden vervaardigd.A large number of cavities 4 is present in this parallelepiped-shaped body 2 in the usual manner. Such a spongy body can be manufactured in any desired shape.

I Elk van de holten 4 is, zoals fig. 2 toont, gevuld met zoutkris- I 5 tallen 6, bijvoorbeeld kristallen van natriumacetaattrihydraat, een I zout dat bij een temperatuur van circa 52°C van de kristaltoestand I overgaat in de vloeibare toestand. Hiervoor is een aanzienlijke hoe- I veelheid warmte nodig die, zoals op zich bekend, bij een latere over' gang van de vloeibare toestand terug naar de kristaltoestand weer 10 vrijkomt. Wanneer men een langer temperatuurtraject wenst te verkrij- gen kan men een mengsel van zouten toepassen, bijvoorbeeld door de H toevoeging van natriumsulfaatdecahydraat dat een kristallisatietempe- I ratuur van 32°C heeft.Each of the cavities 4 is, as Fig. 2 shows, filled with salt crystals 6, for example crystals of sodium acetate trihydrate, a salt which changes from the crystal state I to the liquid state at a temperature of approximately 52 ° C. This requires a considerable amount of heat which, as is known per se, is released again at a later transition from the liquid state back to the crystal state. If a longer temperature range is desired, a mixture of salts may be used, for example, by the H addition of sodium sulfate decahydrate having a crystallization temperature of 32 ° C.

Dit vullen van de holten 4 met het zout 6 kan op eenvoudige wij- 15 ze geschieden door een samengedrukt blok van het sponsachtig materi- H aal te plaatsen in een houder gevuld met het vloeibare zout. Het sponsachtig materiaal zuigt het vloeibare zout op totdat alle holten 4 met dit zout zijn gevuld. Dan is het composiet gereed.This filling of the cavities 4 with the salt 6 can be done in a simple manner by placing a compressed block of the spongy material in a container filled with the liquid salt. The spongy material sucks up the liquid salt until all the cavities 4 are filled with this salt. Then the composite is ready.

Fig. 3 toont op vergrote schaal een dergelijke holte 4, gevuld 20 met het zout 6, nu in de gekristalliseerde toestand die is verkregen I bij de overgang van de vloeibare toestand naar de kristaltoestand onder het afgeven van de opgenomen warmte. Zoals de figuur toont wor- I den bij de kristallisatie betrekkelijk kleine kristallen 8 gevormd, en ook wat grotere conglomeraten 10. Bovendien vertonen de kristallen 25 scherpe punten, zoals aangegeven met 12. Wanneer men het zout eenvou- digweg door een warmte accumulerende substantie zou mengen en deze substantie zou gebruiken voor het vullen van bijvoorbeeld een zitkus- sen leidt de beschreven wijze van rekristalliseren tot problemen.FIG. 3 shows on an enlarged scale such a cavity 4, filled with the salt 6, now in the crystallized state obtained at the transition from the liquid state to the crystal state while releasing the absorbed heat. As the figure shows, relatively small crystals 8 are formed during crystallization, as well as somewhat larger conglomerates 10. Moreover, the crystals 25 have sharp points, as indicated by 12. If the salt were simply absorbed by a heat-accumulating substance and would use this substance for filling, for example, a seat cushion, the recrystallization method described leads to problems.

Doordat het zout nu is opgesloten in de individuele holten van het 30 sponsachtig lichaam 2 is het niet meer mogelijk dat plaatselijk grote "klonten" met onregelmatige contouren en harde randen ontstaan ter- wijl de gevormde vloeistof niet langer vrij, maar opgesloten is zodat de in de aanhef van de beschrijving beschreven bezwaren zijn onder- vangen. Bovendien treedt een zeer gelijkmatige warmteafgifte op.Because the salt is now confined in the individual cavities of the spongy body 2, it is no longer possible for locally large "lumps" with irregular contours and hard edges to be formed, while the liquid formed is no longer free, but confined so that the the objections described in the preamble of the description have been overcome. Moreover, a very even heat emission occurs.

35 Fig. 4 toont in dwarsdoorsnede een zitkussen 10, opgebouwd uit een composiet 2 dat is opgesloten in een vloeistofdichte omhulling 12. Daaromheen is weer een overtrek 14 aangebracht die eventueel kan t -5- zijn voorzien van een ritsluiting om gemakkelijk verwijderen mogelijk te maken.FIG. 4 is a cross-sectional view of a seat cushion 10 built up of a composite 2 enclosed in a liquid-tight enclosure 12. A cover 14 has been provided around it, which cover may optionally be provided with a zipper for facilitating easy removal.

Fig.5 toont een speelgoedbeest 16 bestaande uit een overtrek 18 met daarin een de vorm bepalende vulling 20 uit viscosemateriaal 5 waarvan een centraal deel 22 is uitgevoerd als een composiet volgens de uitvinding. Het geheel voelt aan als een "normaal" speelgoedbeest dat echter ook de functie van een warmhoudkruik vervult.Fig. 5 shows a toy animal 16 consisting of a cover 18 with a shape-filling filling 20 of viscose material 5, a central part 22 of which is designed as a composite according to the invention. The whole feels like a "normal" toy animal that also fulfills the function of a warming jar.

Het zal duidelijk zijn dat het composiet volgens de uitvinding zeer vele toepassingen heeft waarvan de hierboven beschrevene slechts 10 voorbeelden zijn.It will be clear that the composite according to the invention has very many applications of which the above described are only 10 examples.

1 022 7 681 022 7 68

Claims

Composite according to claim 1, characterized in that the cells are formed by cavities present in a body. 3. Composite according to claim 2, characterized in that the body is spongy.

Composite according to claims 1-3, characterized in that it contains several salts with mutually different melting points.

5. Heat accumulating or receiving container, filled with a composite according to claims 1-4.

Container according to claim 4, characterized by a filling I, a part of which is designed as a composite according to I claims 2-4. 25

Process for forming a composite according to claim 3-4, characterized in that the salts in the composite I are melted and the solution thus formed is sucked up by a spongy body. I 1 Π '/ r'l ~ 7 ιΛ Λ