JP2521056B2 - 蓄熱式暖房装置 - Google Patents

蓄熱式暖房装置

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JP2521056B2 JP61197860A JP19786086A JP2521056B2 JP 2521056 B2 JP2521056 B2 JP 2521056B2 JP 61197860 A JP61197860 A JP 61197860A JP 19786086 A JP19786086 A JP 19786086A JP 2521056 B2 JP2521056 B2 JP 2521056B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は凝固性蓄熱材を用いた蓄熱式暖房装置の改良
に関するものであり、凝固性蓄熱材の過冷却を防止し温
度特性に優れた暖房装置を提供するものである。
〔従来の技術〕
蓄熱式暖房装置は発熱体と熱容量の大きな蓄熱材とを
組み合わせ、熱容量の大きな蓄熱材に一時的に蓄熱する
ことにより暖房装置の発熱面の温度の均一化、暖房運転
停止後の急激な室温低下の防止、深夜電力を使用するこ
とによる維持費の低減等を目的に開発商品化されており
蓄熱材としてコンクリート、レンガ等の顕熱型蓄熱材を
用いた装置のものと凝固性蓄熱材を用いた装置のものと
がある。凝固性蓄熱材を用いた蓄熱式暖房装置として
は、例えば、特開昭59−89935号公報等が提案されてい
る。凝固性蓄熱材は物質が融解時に蓄熱し、凝固時に放
熱する性質を利用した蓄熱材であり体積当りの蓄熱量が
大きく、蓄放熱時の温度変化が小さい等の特性を有する
ため凝固性蓄熱材を用いた装置は顕熱型蓄熱材を用いた
装置に比較して装置が小型化でき、又特定温度領域の熱
が利用できる等の特徴を有する。しかしながら、凝固性
蓄熱材は加熱して完全融解させた後、温度を徐々に下げ
てくると一旦凝固温度以下まで温度を低下させないと凝
固しないという過冷却現象がしばしば認められる。著し
い過冷却の発生は蓄熱式暖房装置を使用時に、一時的に
設定温度より低い温度の時間帯を生じさせることにな
り、その解決が望まれている。凝固性蓄熱材の過冷却防
止方法としては、従来から種々の方法が提案されてい
る。例えば、凝固性蓄熱材に過冷却防止剤を混合する方
法、凝固性蓄熱材と連なる特定箇所に過冷却防止剤を置
く方法がある。こうした方法は各凝固性蓄熱材に適した
過冷却防止剤の選択により効果的な方法であり凝固性蓄
熱材の製造の際には良く用いられる方法である。しかし
ながらこの方法では過冷却を小さくする事は出来るが、
完全に無くすことはできない。
また、過冷却防止の他の方法としては、凝固性蓄熱材
を完全に融解せず未融解部分を凝固性蓄熱材の一部又は
複数部に残しておく方法がある。凝固性蓄熱材の内部に
未融解部分があると凝固する時に未融解部分を核にして
凝固するため過冷却を生じない。しかしこの方法は過冷
却防止効果の点では効果があるが未融解部分を多量に作
ることはそれだけ蓄熱量を減少させることになる。この
方法を実用的に用いるためには凝固性蓄熱材の蓄熱量を
大きくするため未融解部分は出来るだけ微少にして他の
融解部分は実用に耐える範囲内で出来るだけ高温にする
ことが必要であり、こうしたことを実用的に可能にする
方法を見いだす事である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者等は発熱体と凝固性蓄熱材とを組み合わせた
蓄熱式暖房装置において凝固性蓄熱材の過冷却を防止す
るため、凝固性蓄熱材の未融解部分は出来るだけ微少に
して他の融解部分は実用に耐える範囲内で出来るだけ高
温にする実用化の可能な方法を見いだし温度特性に優れ
た暖房装置を提供せんと鋭意検討を重ねた。
〔問題点を解決するための手段〕
その結果、本発明者等は凝固性蓄熱材容器の少なくと
も一部に熱伝導性の小さな部分を意図的に設けることに
より実用的に凝固性蓄熱材の過冷却を防止しうることを
見いだした。凝固性蓄熱材は体積当りの蓄熱量が大き
く、熱伝導性が比較的小さい。このことは凝固性蓄熱材
を加熱融解させる際、発熱部の周辺から徐々に凝固性蓄
熱材が融解してゆき時間の経過とともに融解部が徐々に
周囲に拡大していくことを示している。凝固性蓄熱材の
容器の少なくとも一部に熱伝導性の小さな部分を意図的
に設け該凝固性蓄熱材に温度むらを設けると、それが顕
著に凝固性蓄熱材の融解状態の差として現れる。こうし
た方法を用いる事により該凝固性蓄熱材の連続層の少な
くとも一部に微少の未融解部分を意図的に作り出すこと
が容易に可能なことを見いだしたものである。
即ち本発明は、発熱体と密封容器に充填された凝固性
蓄熱材とを組み合わせた暖房装置において、発熱体によ
って該凝固性蓄熱材を一定時間加熱後、凝固性蓄熱材の
任意の少なくとも一部に未融解部分を生じさせるよう
に、凝固性蓄熱材容器の少なくとも一部に意図的に熱伝
導性の小さな部分を設けることにより、該凝固性蓄熱材
の過冷却を防止した温度特性に優れた蓄熱式暖房装置に
関するものである。
本発明の特徴は凝固性蓄熱材容器の少なくとも一部に
意図的に熱伝導性の小さな部分を設けることにより凝固
性蓄熱材の連続層の任意の少なくとも一部に未融解部分
を生じさせて凝固性蓄熱材の過冷却を防止するため、凝
固性蓄熱材の未融解部分を微少にすることが可能で他の
完全融解部分の温度は凝固性蓄熱材の融解温度より高温
にして凝固性蓄熱材の顕熱も利用できるため凝固性蓄熱
材を有効に利用でき蓄熱量を大きくしてしかも凝固性蓄
熱材の過冷却を防止できる点にある。また凝固性蓄熱材
の過冷却を防止することによりこれを蓄熱式暖房装置と
して使用したとき過冷却による一時的な室温等の低下を
生じさせない温度特性の優れた暖房装置を提供出来るこ
とである。
本発明に使用することが出来る発熱体としては、例え
ば電気式の線状発熱体、棒状発熱体、面状発熱体等を使
用することができる。また線状、棒状または面状の導体
内に所定温度の熱媒を流して加熱する発熱体、所定温度
の熱媒を所定形状の槽状容器内に導入して加熱する発熱
体等、あるいはまたヒートパイプのような伝導性の良い
材料を利用した発熱体等を使用することができる。電気
式の線状、棒状発熱体としては、例えば電熱線を所定形
状に配線したもの、電熱線と他の材料とを複合して所定
形状にしたもの等がある。電気式の面状発熱体として
は、例えば導電性物質を合成樹脂と複合あるいは導電性
塗料を基布に塗布し面状発熱体としたもの、アルミ箔を
エッチングして回路を作り合成樹脂と複合して面状発熱
体としたもの等がある。
線状、棒状または面状の導体内に所定温度の熱媒を流
して加熱する発熱体としては、例えば種々の熱源で加熱
した所定温度の温水、油、蒸気、温風等の熱媒を金属又
は合成樹脂製の平板状、パイプ状等の導体内に導入して
加熱する発熱体等である。
本発明に使用することが出来る凝固性蓄熱材として
は、例えば無機塩水和物などであり具体的にはNa2SO4
10H2OまたはこれにNaCl,KCl等を混合したもの、CaCl2
6H2OまたはこれにMgCl2・6H2OまたはMgBr2・6H2O等を混
合したもの、Na2S2O3・5H2O,CH3COONa・3H2O等が挙げ
られる。これらは通常過冷却防止材、濃化材等が配合さ
れている。
凝固性蓄熱材は透湿性が少なく腐食性の無い金属、合
成樹脂,合成ゴム等あるいはこれらの複合材料等で出来
た容器に密封充填される。容器の透湿性が大きいと凝固
性蓄熱材の水分が蒸発して凝固性蓄熱材が変質する可能
性がある。該容器の形状としては筒状、箱状、袋状等で
内部が空洞のもの、複数個のリブ構造を有しているも
の、あるいは複数個の隔壁を有するものなどが挙げられ
る。
該容器の少なくとも一部には熱伝導性の小さい部分が
意図的に設けられている。熱伝導性の小さい部分の設け
方としては、例えば有機質のボード、発泡体等の熱伝導
率の小さな材料を該容器に挿入する。また合成樹脂、合
成ゴム等の熱伝導率の小さな材料で出来た該容器の厚み
を特定箇所で厚くする、あるいは該容器の特定箇所に空
隙部を設ける、またこれらを組み合わせる等が可能であ
る。
また該容器が複数個の隔壁を有する構造であり、該容
器内で凝固器内で凝固性蓄熱材が一部又は複数部で不連
続層になる場合、容器内の連続層毎にその領域内の任意
の一部又は複数部に凝固性蓄熱材の未融解部分を生じさ
せるように該容器に熱伝導性の小さな部分を意図的に設
ける必要がある。
本発明で該容器に熱伝導性の小さな部分を設け、凝固
性蓄熱材の連続層内の任意の一部に未融解部分を生じさ
せる条件は、例えば挿入材料の種類、発熱体の種類、凝
固性蓄熱材の種類、容器の形状、材質等または周辺の環
境条件等により異なるため各条件毎により決められる。
〔発明の効果〕
本発明の凝固性蓄熱材の過冷却を防止した蓄熱式暖房
装置としては、例えば発熱体として電気、温水あるいは
他の熱媒、ヒートポンプ等を利用して床、壁、天井等に
設置される輻射暖房装置、あるいは発熱体として電気、
温水あるいは他の熱媒、ヒートポンプ等を利用した対流
式暖房装置等であり、凝固性蓄熱材を利用して蓄熱する
ことにより暖房装置の発熱面の温度の均一化、暖房運転
停止後の急激な室温低下の防止、深夜電力を使用するこ
とによる維持費の低減等を図ることができる。
〔実施例〕
つぎに実施例によって本発明を更に詳しく説明するが
本発明はこれらに限定されるものではない。第1図は凝
固性蓄熱材の容器の模式的斜視図の一例である。
1は凝固性蓄熱材容器であり、2は該容器の一部に意
図的に設けられた熱伝導性の小さい部分であり、2は熱
伝導性の小さな材料で出来ており内部に溝部分が設けら
れている。該溝部分には凝固性蓄熱材が入っておりこれ
は3で表わす凝固性蓄熱材と連続している一定時間加熱
後、該溝部分の凝固性蓄熱材は未融解部分となり凝固性
蓄熱材の過冷却を防止する。3は容器のなかに密封充填
された凝固性蓄熱材である。2の熱伝導性の小さい部分
の設け方の幾つかの例を第2図−第4図に示す。第2図
−第4図は第1図のA−A′断面で切断したときの模式
的斜視図の一部である。第2図−第4図で、1は凝固性
蓄熱材容器であり、2は該容器の一部又は複数部に意図
的に設けられた熱伝導性の小さい部分であり、3は容器
のなかに密封充填された凝固性蓄熱材である。2の熱伝
導性の小さい部分の設け方として、第2図は断熱材の一
部に溝部分4を設け容器の中の一部に挿入したもの、第
3図は容器の一部の厚みを厚くし内部に凝固性蓄熱材が
入ることの出来る空洞部4がある。第4図は容器の一部
に空隙部4を設けて熱伝導性を小さくした凝固性蓄熱材
が入る溝部分5がある。
第5図は面状発熱体と凝固性蓄熱材とを組み合わせた
時の模式的斜視図を示す。1は面状発熱体であり、2は
第1図で説明した容器に充填された凝固性蓄熱材であ
り、面状発熱体1と接触する形で上面に置かれている。
第6図は槽状容器内に熱媒を導入して加熱する発熱体と
凝固性蓄熱材とを組み合わせた時の模式的斜視図を示
す。1は槽状容器でありこの中には温水、油、温風等の
熱媒2が循環出来るようになっている。3は第1図で説
明した容器に充填されている凝固性蓄熱材である。
第7図は電熱線と凝固性蓄熱材とを組み合わせた蓄熱
式床暖房装置の模式的斜視図である。1はコンクリート
スラブ等の床下地材である。2は断熱材であり、3は電
熱線である。4は第1図で説明した容器に密封充填され
た凝固性蓄熱材である。5は床材及び床仕上げ材であ
る。
第5図−第7図において発熱体を所定温度で一定時間
加熱すると容器内部に設けられた熱伝導性の小さい箇所
は温度が余り上がらずこの箇所と接触する箇所の凝固性
蓄熱材に未融解部が生じ凝固性蓄熱材の過冷却を防止す
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は凝固性蓄熱材の容器の模式的斜視図の一例であ
る。 1.凝固性蓄熱材容器、2.容器の一部又は複数部に設けら
れた熱伝導性の小さい部分、3.容器に充填された凝固性
蓄熱材 第2図−第4図は凝固性蓄熱材の容器断面の模式的斜視
図の一部である。 1.凝固性蓄熱材容器、2.容器の一部又は複数部に設けら
れた熱伝導性の小さい部分、3.容器に充填された凝固性
蓄熱材 第2図で4は2の内部に設けられた溝部分、第3図で4
は2の内部に設けられた空洞部、第4図で4は2の内部
に設けられた空隙部、5は溝部分である。 第5図は面状発熱体と凝固性蓄熱材とを組み合わせた構
造の模式的斜視図である。 1.面状発熱体、2.容器に充填された凝固性蓄熱材 第6図は槽状容器内に熱媒を導入して加熱する発熱体と
凝固性蓄熱材とを組み合わせた構造の模式的斜視図であ
る。 1.槽状容器、2.熱媒、3.容器に充填された凝固性蓄熱材 第7図は電熱線を使用した蓄熱式床暖房装置の模式的斜
視図である。 1.床下地材、2.断熱材、3.電熱線、4.容器に充填された
凝固性蓄熱材、5.床材及び床仕上げ材

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発熱体と密封容器に充填された凝固性蓄熱
    材とを組み合わせた暖房装置において、発熱体により該
    凝固性蓄熱材を加熱する際に該凝固性蓄熱材の連続層の
    任意の少なくとも一部に未融解部分を生じさせるよう
    に、該凝固性蓄熱材容器の少なくとも一部に熱伝導性の
    小さい部分を意図的に設けることにより該凝固性蓄熱材
    の過冷却を防止した温度特性に優れた蓄熱式暖房装置。
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JPS4944384A (ja) * 1972-07-07 1974-04-26

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