JPH03117894A - 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） 本発明は過冷却された蓄熱材の結晶化を開始させる過冷
却解除手段を封入した蓄熱装置に関する。

（従来の技術） 従来から、例えば酢酸ナトリウム３水塩のように、凝固
と融解の相変化によって熱を授受する水和塩を用いた蓄
熱材料が知られている。

この様な蓄熱材料では、通常加熱時に水和塩が結晶水を
放出し液体となって潜熱を吸収し、また、結晶化時には
結晶水を取り込んで凝固し潜熱を放出するものである。

また通常、水和塩を用いた蓄熱材料は加熱により液化し
た後、融解点以下に冷却しても凝固（発熱）せずに液体
のままの状態を保つものが多い。このような過冷却状態
にある蓄熱材に対し、機械的衝撃を加えるなどの手段に
より凝固（結晶化）を開始させ、これにより発熱させる
方法が一般的に用いられている。この方法によれば、０
．０１〜１００μｍの金属間隔に蓄熱材が狭まった状態
で、集中応力を加えることにより蓄熱材の分子配列を強
制的に揃え、凝固（結晶化）を開始させ、これにより発
熱させることができるといわれている。

従来の方法として、例えば１枚の金属板上にスリットを
構成し、この金属板をたわませることによりスリット上
に構成される断面同志（摺接部分）の擦り合せにより過
冷却状態にある蓄熱材に機械的衝撃を加えて過冷却を解
除する方法が揚げられる。この方法では構成するスリッ
トは成形時にスリットにおける上述したような隙間の管
理が必要となり、また多数回繰り返せば、摺接部分が摩
耗し、結晶化を発生させるスリットの摺接箇所が確保で
きなくなり、過冷却解除ができなくなるという欠点があ
った。

また、他の方法として、２枚の金属板で構成され、両者
をカシメもしくはポンチなどにより密接に接合させ、一
方の金属板をたわませることにより両金属板の間に構成
される金属同志の擦り合せにより過冷却状態にある蓄熱
材に機械的衝撃を加えて過冷却を解除する方法があるが
、この方法でも成形時に上述したような隙間の管理が必
要となり、また繰り返し使用により徐々に金属面が摩耗
し、カシメもしくはポンチ部の２枚の金属板の隙間が広
がり過冷却解除ができなくなるという欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の蓄熱装置に使用する過冷却解除装置で
は、成形時に０．０１〜１００μｍの金属間の隙間の管
理が必要となり、また多数回繰り返せば、摺接部分が摩
耗し、結晶化を開始させるスリットの宿接箇所が確保で
きなくなり過冷却解除ができなくなるという欠点があっ
た。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、成形時の隙
間管理が不要で、わずかな外力で、しかも繰り返し使用
しても確実に結晶化を開始（過冷却解除）できる過冷却
解除装置を封入した蓄熱装置を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の蓄熱装置は、少なくと
も一部が可撓性材料により形成された蓄熱容器と、この
蓄熱容器内に封入された過冷却可能な蓄熱材と、過冷却
した前記蓄熱材の結晶化を起させる、前記蓄熱材と密に
接触した過冷却解除手段とを含み、前記過冷却解除手段
は可撓性金属板にて形成され、この金属板上に開口部を
設け、この開口部に前記金属板の一端側（突出部）を摺
接可能な状態に挿入してリング上に構成したことを特徴
とする。

また、前記過冷却解除手段は可撓性金属板にて形成され
、一方の金属板に開口部を設け、他方の金属板に前記開
口部に摺接可能な突出部を設け、前記開口部に前記突出
部が挿入可能な状態に構成してもよい。

（作用） このように構成されたものにおいては、過冷却状態の蓄
熱材を、金属板上に開口部を設け、この開口部に前記金
属板の一端側を摺接可能な状態に挿入してリング状に構
成した過冷却解除手段または一方の金属板に開口部を設
け、他方の金属板に前記開口部に摺接可能な突出部を設
け、前記開口部に前記突出部が挿入可能な状態に構成し
た過冷却手段を押し曲げることで、開口部と金属板の一
端側（突出部）との切断面すなわち微小面積同志が衝突
もしくは密接状態でずれ合い、応力を集中してかけるこ
とが可能となり、を効に応力を０．０１〜１００μｍの
わずかな間隙に狭まれた蓄熱材に伝えることが可能とな
り、過冷却解除（結晶化開始）をわずかな外力により、
しかも確実に行うことができる。また、摺接部分の摩擦
方向がスリット（裂は目）と一致しているため、摺接部
分が摩耗しても、摺接面は更新されて随時新しい摺接面
を形成していくので摺接箇所を確保できなくなるという
ことがなく、過冷却解除を確実に繰り返し行うことがで
きる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は本発明の一実施例に係る蓄熱装置を示す構成図であ
る。

図において、蓄熱装置１は、安定な過冷却状態を有する
潜熱蓄熱材２と、過冷却した前記潜熱蓄熱材２の過冷却
状態を解除する過冷却解除手段３を封入した蓄熱容器４
から構成されている。

前記潜熱蓄熱材２は、過冷却と結晶化を反復し、結晶化
に発熱するもので、この蓄熱材２の一例として酢酸ナト
リウム三水塩を使用する。この酢酸ナトリウム３水塩は
、無水酢酸ナトリウムを所望量の水に溶解して製造する
ものである。また、この酢酸ナトリウム三水塩は、過冷
却された液体時−に衝撃を受けると結晶化し、この結晶
化時に発熱する性質を有している。

前記過冷却を解除する過冷却解除手段３は、第２図の本
発明の一実施例に係る蓄熱装置に具備した過冷却解除手
段の展開図、第３図の本発明の一実施例に係る蓄熱装置
に具備した過冷却解除手段の構成図に示すように構成さ
れている。

すなわち、解除手段３は、−枚の金属板１ｏに開口部１
１を設け、また金属板１ｏの一端側を突出部１２とし、
前記開口部１１に突出部１２を摺接可能な状態に挿入し
てリング状に構成されている。

また、解除手段３の開口部１１は外力を加えることで生
じるずれの方向に狭まる形状にし、この開口部１１に挿
入する人出部１２は外力を加えることで生じるずれの方
向に広がる形状に構成されている。

このように構成することにより、外力を加えると開口部
１１の切断面１３と突出部１２の切断面１４が衝突もし
くは密接状態でずれ合うことにより、わずかな間隙に蓄
熱材を挟み込んだ状態で集中応力が発生する。

従って、蓄熱容器４内の前記潜熱蓄熱材２が過冷却の状
態において、蓄熱容器４の外部より解除手段３を押すと
、これによって潜熱蓄熱材２に衝撃を与えるため、潜熱
蓄熱材２は衝撃を受けた部分から徐々に結晶化（過冷却
解除）を開始し、連鎖的に全て（蓄熱容器４内全体）の
潜熱蓄熱材２が晶析する。この晶析により潜熱蓄熱材２
の潜熱が放出され、この熱が蓄熱容器４の外部へ伝達さ
れるので、この蓄熱容器４を身体に接触することによっ
て身体が温められ、ヒータとして使用することができる
。

本実施例では、過冷却解除手段３に、０　、３　ｍｍの
厚みを持つＳＵＳ　３０４ばね鋼を用いた。

また、前記蓄熱容器４は、合成樹脂その他の材料を用い
たもの、例えばポリエステル、ビニル類、ポリオレフィ
ン類その他の適度の伸縮性、柔軟性、耐熱性、耐水性の
合成樹脂等の可撓性材料で一部（前記過冷却解除手段３
を動作する部位）または全体を構成した容器である。

最初、蓄熱容器４は潜熱蓄熱材２と解除手段３を入れる
ために一端が開き、その他の端は密封されている。潜熱
蓄熱材２と解除手段３を蓄熱容器４に入れた後に開端部
を蓄熱材２が漏れないように密封する。この封入方法は
これに限られるものではない。また、蓄熱容器４の大き
さと形状は使用目的等によって変えることができるもの
である。

次に、上述のように構成された蓄熱装置１の動作につい
て説明する。

まず、この蓄熱装置１を使用するために、潜熱蓄熱材２
と解除手段３の封入された蓄熱容器４を加熱器（図示せ
ず）等で潜熱蓄熱材２を相変化？ｍ度Ｔ　、ｈ　（酢酸
ナトリウム三水塩の場合約５８℃）まで加熱し、確実に
潜熱蓄熱材２を完全に溶かし、蓄熱を行う。蓄熱が完了
した後に外気で自然冷却すると、徐々に蓄熱材２の温度
が下がりΔτ１時間後に相変化温度Ｔｐｈ以下となり、
さらに放置しておくと液体のままで外気温レベルまで温
度が低下し過冷却状態になり、凝固潜熱が保存される。

この蓄熱材２が過冷却状態において、蓄熱容器４の外部
より解除手段３を指等で軽く押すと、解除手段３の開口
部１１の切断面１３と突出部１２の切断面１４との微小
面積同志が衝突もしくは密接状態でずれ合うため、わず
かな間隙に蓄熱材２を挟み込んだ状態で応力を集中して
かけることが可能となり、これによって蓄熱材２に衝撃
が与えられるため、蓄熱材２は衝撃を受けた部分から徐
々に晶析（発核）し、凝固が始まり、連鎖的に全て（蓄
熱容器４内全体）の潜熱蓄熱材２が晶析する。その結果
、潜熱が蓄熱材２から放出され、蓄熱材２の温度は相変
化温度Ｔｐｈ（酢酸ナトリウム三水塩の場合約５８℃）
まで上昇して、暖房能力を発揮し、６１２時間後に温度
が低下して固化が完了する。

なお、解除手段３の開口部１１は外力を加えることで生
じるずれの方向に狭まる形状、この開口部１１に挿入す
る前記金属板の一端側の突出部１２は外力を加えること
で生じるずれの方向に広がる形状に構成されているため
、開口部１１の切断面１３と突出部１２の切断面１４と
を衝突もしくは密接状態でずれ合うようにしているため
、繰り返し使用により切断面１３．１４に摩耗が生じて
も、初期切断面と同程度の面積で表面が常に更新され、
繰り返し使用を行っても、オ〕ずかな間隙に挟まれた蓄
熱材２に応力を集中してかけることができる。このよう
に両切断面１３．１４での摩耗による間隙の拡大による
劣化や接触面積の拡大による集中応力の低下による劣化
を防止するように構成したため、繰り返し使用によって
も問題なく過冷却状態の解除を行うことができる。

また、本発明は第４図の本発明の蓄熱装置に具備した過
冷却解除手段の変形例に係る構成図（ａ）に示すように
、解除手段３の作動可能な部位を残して収容する保護手
段である硬質プラスチック保護カバー１６で覆うことで
、不意の外力（誤って解除手段３を押してしまう）によ
る、過冷却を解除することを防ぐことができる。また、
（ｂ）図に示すように軟質のプラスチック保護カバー１
７で全体を覆っても、同等の効果を得ることができる。

次に、本発明の他の実施例について、第５図乃至第６図
を用いて説明する。なお、前述の実施例と重複する部分
の説明は省略する。

第５図は本発明の他の実施例に係る蓄熱装置に具備した
過冷却解除手段の構成図である。第５図（ａ）の解除手
段２０は、一方の金属板２１に開口部２２を設け、他方
の金属板２３に前記開口部２２に摺接可能な突出部２４
を設け、前記開口部２２に前記突出部２４が挿入可能な
状態に金属板同志を接続する。この時点では開口部２２
と突出部２４は離れており、過冷却状態を解除するため
に解除手段２０を押したときに開口部２２に突出部２４
が挿入され、開口部２２、突出部２４のそれぞれの切断
面が衝突もしくは密接状態でずれ合うように構成されて
いる。

このように構成することによっても前述の実施例と同様
の効果が得られる。

また、第５図（ｂ）に示すように解除手段２０の一方の
金属板２１の開口部２２を複数設け、この複数の開口部
２２に摺接可能に他方の金属板２３に複数の突出部２４
を設けたものである。このように構成することによって
も前述の実施例と同様の効果が得られる。更に、複数の
開口部２２．複数の突出部２４を設けることで複数の切
断面で衝妥もしくは密接状態でずれ合うため、より確実
に過冷却状態の解除を行うことができる。

第６図は本発明の他の実施例に係る蓄熱装置に具備した
過冷却解除手段の変形例を示す構成図である。図におい
て、解除手段３０は一枚の金属板を折り曲げて構成した
ものである。このように構成することによっても前述の
実施例と同様の効果が得られる。また、このように−枚
の金属板で構成することによりコストを安くすることが
可能である。

［発明の効果］ 本発明によれば、過冷却状態の蓄熱材を、金属板上に開
口部を設け、この開口部に前記金属板の一端側を摺接可
能な状態に挿入してリング上に構成した過冷却手段また
は、一方の金属板に開口部を設け、他方の金属板に前記
開口部に摺接可能な突出部を設け、前記開口部に前記突
出部が挿入可能な状態に構成した過冷却手段を押し曲げ
ることで、開口部と金属板の一端側（突出部）との切断
面すなわち微小面積同志が衝突もしくは密接状態でずれ
合い、応力を集中してかけることが可能となり、有効に
応力を０．０１〜１００μｍのわずかな間隙に挟まれた
蓄熱材に伝えることが可能となり、過冷却解除（結晶化
開始）をわずかな外力により、しかも確実に行うことが
できる。また、摺接部分の摩耗方向がスリット（裂は目
）と一致しているため、摺接部分が摩耗しても、摺接面
は更新されて随時新しい摺接面を形成していくので、摺
接箇所を確保できなくなるということがなく、過冷却解
除を確実に繰り返し行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る蓄熱装置を示す構成図
、第２図は本発明の一実施例に係る蓄熱装置に具備した
過冷却解除手段の展開図、第３図は本発明の一実施例に
係る蓄熱装置に具備した過冷却解除手段の構成図、第４
図は本発明の蓄熱装置に具備した過冷却解除手段の変形
例に係る構成図、第５図は本発明の他の実施例に係る蓄
熱装置に具備した過冷却解除手段の構成図、第６図は本
発明の他の実施例に係る蓄熱装置に具備した過冷却解除
手段の変形例を示す構成図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一部が可撓性材料により形成された蓄
   熱容器と、 この蓄熱容器内に封入された過冷却可能な蓄熱材と、 過冷却した前記蓄熱材の結晶化を起させる、前記蓄熱材
   と密に接触した過冷却解除手段とを含み、前記過冷却解
   除手段は可撓性金属板にて形成され、この金属板上に開
   口部を設け、この開口部に前記金属板の一端側を摺接可
   能な状態に挿入してリング状に構成したことを特徴とす
   る蓄熱装置。
2. （２）少なくとも一部が可撓性材料により形成された蓄
   熱容器と、 この蓄熱容器内に封入された過冷却可能な蓄熱材と、 過冷却した前記蓄熱材の結晶化を起こさせる、前記蓄熱
   材と密に接触した過冷却解除手段とを含み、 前記過冷却解除手段は可撓性金属板にて形成され、一方
   の金属板に開口部を設け、他方の金属板に前記開口部に
   摺接可能な突出部を設け、前記開口部に前記突出部が挿
   入可能な状態に構成したことを特徴とする蓄熱装置。
3. （３）前記過冷却解除手段の開口部は外力を加えること
   で生じるずれの方向に狭まる形状にし、この開口部に挿
   入する前記金属板の一端側もしくは前記他方の金属板の
   突出部は外力を加えることで生じるずれの方向に広がる
   形状に構成したことを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載の蓄熱装置。
4. （４）前記過冷却解除手段を、作動可能な部位を残して
   収容する保護手段で覆うことを特徴とする請求項１記載
   の蓄熱装置。