JPH0479659B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、採暖具等に用いられる蓄熱装置に関
するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、この種の蓄熱装置は、例えば第１図に示
す如く、潜熱の蓄熱体１を収納した容器２の外表
面に発熱体３及び温度検知体４を取付けていた。
しかし潜熱の蓄熱体１は、加熱していくと、温度
Taで固相・液相の相変化を伴ない、またある温
度Tb以上になると、過冷却現象あるいは気化を
起こし、蓄熱機能の消滅、気化による膨張による
容器の破裂、さらには過熱による周辺部材の変
色・発火等につながり大きな危険を有している。
そこでこの安全性をもたせるためにこの蓄熱体１
の加熱温度をTaとTbの温度範囲内に温度検知体
４により制御していた。しかし、蓄熱体１及び発
熱体３の熱供給量を調節しても、前記温度Taと
温度Tb間に温度を制御させるためには、蓄熱体
１が温度Taよりも低温の所で発熱体３の制御を
開始せざるを得なくなり、このため、完全に蓄熱
を完了させるまでの時間が非常に長くかかり不便
を感じるという問題を有していた。また、この蓄
熱装置に何か局部的に物を載せられた場合、この
断熱部分の蓄熱体１の温度が上昇し蓄熱体１の損
傷、さらには局部過熱により、蓄熱体容器２の破
裂、構成部材の変色・発火につながる場合があ
り、非常に危険なものであつた。

発明の目的 本発明はかかる従来の問題を解消するもので、
蓄熱を完了させるまでの時間を短縮化させた、安
全で信頼性の高い蓄熱装置を提供することを目的
とする。

発明の構成 この目的を達成するために、本発明は潜熱を利
用した蓄熱体と、発熱体と、温度検知体と、熱伝
導率の大きい基板とを備え、前記基板の少なくと
も一方の面に前記蓄熱体を配し、この蓄熱体の前
記基板と反対の面に前記発熱体を位置させ、前記
温度検知体は、前記基板と熱的に結合させた構成
にしている。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について第２図、第３
図及び第４図に基づいて説明する。

第２図において５は熱伝導率の大きい厚み30ミ
クロンのAlを含む基板であり、この上下表面に
潜熱蓄熱材料６を収納した容器７と温度検知体８
を配している。またこの容器７の基板５の反対面
には芯地９に固定された発熱線１０を配してい
る。また芯地９は基板５に容器７の周囲で接着さ
れている。第３図は本構成の主要部分を示す斜視
図である。またこれらは断熱体１１により覆われ
ている。なお、１２はリード線である。上記構成
にすることにより、温度検知体８は潜熱蓄熱材料
６の温度を十分に検知し、効率よく、制御するこ
とができるので、潜熱蓄熱材料６の蓄熱を、完了
させる時間を短縮させることができるというすぐ
れた特長を有するものである。

ここで、熱伝導率の大きい基板５と、この実施
例では厚み30μのAl板とポリエチレン、ポリアミ
ド、ポリエステル等の高分子材料からなる積層フ
イルムを用いたが、20μ以上の厚みのAl板以上に
熱伝導性の優れたものであればどのようなもので
あつてもよい。本構成にすることにより、温度検
知体８は、潜熱蓄熱材料６の温度を十分に検知す
ることができ、蓄熱を完了させる時間も早めるこ
とができる。また、本蓄熱装置の上に何か物が置
かれ、局部的に断熱状態が変わつた場合、この物
を置かれた位置に温度検知体がない場合、この部
分の温度は上昇するが、この基板５の熱伝導によ
り温度上昇もかなり緩和され、過熱されることが
ないという優れた特長を有するものである。ま
た、本実施例では容器７は厚み9μのAl板とポリ
エチレンポリアミド、ポリエステル、ポリアミド
等の高分子材料からなる積層フイルムを用いた
が、この容器７のAl板の厚みを大きくし各容器
を連続させることによりAlの厚み20μ以上の熱伝
導を有する基板５を本容器７で兼用させてもよ
い。

以下、上記構成における作用を説明する。

第４図は、第２図に示した本発明の一実施例の
主要部分の拡大図であるが、図中の矢視は、熱の
伝導方向を示すものである。通電とともに発熱線
１０は発熱し始め、この熱は容器７を介して潜熱
蓄熱材料６に伝導し、この潜熱蓄熱材料６は昇温
していき、熱伝導率の大きい基板５に伝達され、
この熱が温度検知体８に伝達されるよう構成され
ている。

第５図に潜熱蓄熱材料６、及び発熱線１０及び
温度検知体８の温度上昇を示すが、潜熱蓄熱材料
６は温度Taで固相から液相に相変化するが、時
間t₁までは発熱線１０及び潜熱蓄熱材料６及び温
度検知体８は同傾向で温度上昇していくが、時間
t₁〜t₂の相変化時においては潜熱蓄熱材料６は潜
熱を吸収していく。このため、温度Taで一定と
なり、この潜熱蓄熱材料６と熱伝導率の大きい基
板を介して熱的に結合した温度検知体８もこの温
度Taに追従する形となるが、発熱線１０から芯
地９を介した熱伝導により、若干温度上昇してい
き、ほぼ時間t₂で温度検知体８の制御温度に達
し、潜熱蓄熱材料６の過冷却現象、気化による容
器の破裂等に至る温度Ｔより低い一定温度に、基
板５の熱伝導により制御される。すなわち、基板
５の熱伝導により、温度検知体８は、潜熱蓄熱材
料６の相変化に伴なう温度変化に追従した温度検
知をするため、制御による無駄をなくし、蓄熱を
完了させる時間も短縮でき、また、長時間蓄熱加
熱し続けても常に潜熱蓄熱材料６は温度検知体８
の制御温度に誰持される。また本蓄熱装置の一部
に何か物が載せられ局所的に断熱状態が変わつて
も、基板５の熱伝導により、局部過熱等が起こる
こともなく安全である。実際、この基板５がない
従来構成の場合、蓄熱を完了させるまでの時間が
58分要したが、本実施例では21分で蓄熱完了させ
ることができ、また10時間蓄熱加熱後従来例の構
成では、潜熱蓄熱材料の温度が徐々に上昇してい
き温度Tbに近づいたが、本実施例では、約２℃
以下の温度変化に届めることができ、さらに局所
断熱状態における温度上昇も従来例の約30％に届
めることができた。

潜熱蓄熱材料６としては、パラフイン、ナフタ
リン等の有機物あるいは酢酸ナトリウム・３水塩
等の水分子の水素結合に由来する大きな潜熱を有
する水和塩を含むどのような材料であつてもよ
く、本実施例では、酢酸ナトリウム３水塩系蓄熱
材料を用いた。

また、温度検知体８としては本実施例ではサー
モスタツトを用いたが、負特性サーミスタ、正特
性サーミスタ等どのようなものであつてもよく、
温度検知体８の熱容量によつては発熱線１０を補
助的に温度検知体に熱的に結合させてもよい。ま
た温度検知体８にPTC素子を用い、発熱線１０
に電気的に直列に接続した形のものであつてもよ
い。この場合、通電初期の消費電力を大きくし、
かつ蓄熱完了後の安定状態での消費電力を小さく
することができるのでON−OFF制御による温度
変動幅をもなくすことができ、急速蓄熱が可能に
なるばかりでなく蓄熱加熱放置状態での蓄熱装置
の信頼性もさらに向上させることができる。

また、蓄熱装置は１制御であれば、どうしても
通電時間が長いほど中央部が端部よりも温度が高
くなるが、ヒータパターンにより端部のワツト密
度を上げると逆に、通電初期に端部の温度がかな
り上がつてしまう。ここで中央部分の蓄熱材料を
除くことにより本実施例の如くこの蓄熱装置の蓄
熱加熱中の蓄熱材料の温度分布をかなり小さくす
ることができ、これは、蓄熱材料の信頼性の向上
につながる。第６図は、蓄熱体に発熱体を取付け
た蓄熱エレメント１３を８個構成した、実施例の
斜視図であるが中央部分の蓄熱エレメント１３を
除き、この部分に温度検知体８を配しているが温
度分布を４℃以下に届めることができた。

また、本実施例でも潜熱蓄熱材料を複数個の小
袋に収納させたが、柔軟な容器での液相状態での
形状の不安定性、万一容器が破損した場合の流出
による火傷等を小袋サイズを小さくすればするほ
ど防止することができるという利点を有してい
る。

また、断熱体としては、軟式発泡ウレタンがよ
く使用されるが、柔いため潜熱蓄熱材料の放熱時
すなわち、使用時に押圧され厚みが非常に小さく
なる場合があるが、本実施例の如く前記発熱線を
ひも状にし、シート状の芯地に配線されたものを
使用することにより、ヒータ厚み分の空気断熱効
果があり、いくら押圧されても、ヒータ厚み分の
空気断熱効果は保持され、暑かつたり、火傷した
りすることなどを防止することができる。

発明の効果 以上の如く、本発明の蓄熱装置の構成によれ
ば、以下の効果を得ることができる。

(1) 潜熱蓄熱材料の蓄熱を完了させるまでの時間
を短縮することができ、使用性が向上する。

(2) 局所的に断熱状態が変わつても、蓄熱材料の
損傷、蓄熱容器の破裂、局部過熱、異常過熱、
発火等なく安全である。

(3) 長時間蓄熱加熱状態であつても、ほぼ一定温
度の制御を維持でき、信頼性が高い。

(4) サーモスタツトの如く１点制御の簡単な構成
で機能することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の構成を示す構成図、第２図は本
発明の蓄熱装置の一実施例を示す構成図、第３図
は同実施例の主要部分の構成を示す斜視図、第４
図は同実施例の主要部分の構成を示す構成図、第
５図は本発明の蓄熱装置の一実施例の各部の温度
上昇を示す図、第６図は本発明の蓄熱装置の他の
一実施例を示す斜視図である。 １，６……潜熱蓄熱材料、２，７……容器、３
……発熱体、４，８……温度検知体、５……熱伝
導率の大きい基板、９……発熱線固定芯地、１０
……発熱線、１１……断熱体、１３……蓄熱エレ
メント。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 潜熱を利用した蓄熱体と、発熱体と、温度検
   知体と、熱伝導率の大きい基板とを備え、前記基
   板の少なくとも一方の面に前記蓄熱体を配し、こ
   の蓄熱体の前記基板と反対の面に前記発熱体を位
   置させ、前記温度検知体は、前記基板と熱的に結
   合させた蓄熱装置。 ２ 蓄熱体は、その中央部を除去した形状とした
   特許請求の範囲第１項記載の蓄熱装置。 ３ 蓄熱体は、複数個の小袋に収納された形状と
   した特許請求の範囲第１項記載の蓄熱装置。 ４ 発熱体がひも状であり、シート状の基板に配
   線された特許請求の範囲第１項記載の蓄熱装置。 ５ 温度検知体は、正の抵抗温度係数を有する素
   子（以下PTC素子と記す）であり、前記発熱体
   と電気的に直列に接続された特許請求の範囲第１
   項記載の蓄熱装置。