專利名稱:潛熱蓄熱裝置的制作方法
本發(fā)明涉及將蓄在潛熱蓄熱材料中的熱能用于取暖、保溫、加溫裝置的過冷卻防止形及過冷卻形的蓄熱裝置。
已有的利用潛熱的潛熱蓄熱材料因?yàn)橛兄總€(gè)單位重量的蓄熱量大并能得到一定溫度的輸出的優(yōu)點(diǎn)，開始用于供熱水領(lǐng)域、供暖領(lǐng)域。當(dāng)實(shí)用化時(shí)，為了防止蓄熱材料偏厚，為了能得到使蓄熱裝置的厚度為一定而有良好的加熱(蓄熱)效率，或?yàn)榱嗽谟米魅∨b置的場合，在裝到身體上時(shí)能維持可撓性而不會(huì)感到不舒服，故使用時(shí)將蓄熱材料分割成多個(gè)小袋。
以蓄熱裝置作供暖裝置使用的已有的例子由圖1、圖2說明。蓄熱裝置1為由多個(gè)小室2連接起來配設(shè)而成的結(jié)構(gòu)。蓄熱是對相對于上述小室2分別以大致同樣的密度安裝的加熱器3通電，使蓄熱材料熔解而蓄熱。供暖裝置是通過以絕熱材料6來覆蓋上述加熱器3的外周而得到的。且，在上述小室2中裝有潛熱蓄熱材料4和防止該潛熱蓄熱材料4的過冷卻用的過冷卻防止材料5。
在上述已有的結(jié)構(gòu)中蓄熱是通過使加熱器3通電、不通電來把溫度控制在一定溫度上而進(jìn)行的，或者有時(shí)蓄熱后也能保持該狀態(tài)。
但是，在該蓄熱結(jié)構(gòu)中構(gòu)成蓄熱裝置1的小室2的溫度根據(jù)其配設(shè)的位置而大為不同。即溫度分布上發(fā)生高低變化的幅度較大。
一方面過冷卻防止材料5具有耐熱溫度，如暴露在高于該溫度時(shí)則已經(jīng)不再起過冷卻防止材料5的作用。因而將潛熱蓄熱材料4用加熱器3進(jìn)行加熱而蓄熱時(shí)，其加熱溫度必須在潛熱蓄熱材料4的熔點(diǎn)θ1以上，過冷卻防止材料5的耐熱溫度θ2以下進(jìn)行溫度控制。該溫度范圍(θ2-θ1)一般并不很大。例如，潛熱蓄熱材料4用醋酸鈉·3水鹽及過冷卻防止材料5用焦磷酸鈉·10水鹽的場合，熔點(diǎn)θ1為58℃，耐熱溫度θ2為80℃，只有約20℃的幅度范圍，在溫度分布大時(shí)，很容易越過此溫度范圍。為了不越過該溫度范圍必須使加熱器3的消耗電力小，使溫度慢慢上升來進(jìn)行蓄熱。為此存在蓄熱時(shí)間變長的問題。且，蓄熱時(shí)如在一部分小室2的附近局部上以絕熱材料6覆蓋，則封入在該小室2內(nèi)的潛熱蓄熱材料4的溫度上升。在溫度檢出裝置用熱動(dòng)開關(guān)(thermostat)時(shí)，在上述小室2接近熱動(dòng)開關(guān)的場合可由熱動(dòng)開關(guān)來檢知，而在遠(yuǎn)離熱動(dòng)開關(guān)的場合則不能檢知，溫度會(huì)進(jìn)一步上升。為防止此情況，最好能增加熱動(dòng)開關(guān)的數(shù)目，但這不實(shí)用。而且，溫度檢出裝置用溫度檢測線時(shí)，溫度檢測線不能測定局部的溫度變化。為此由上述絕熱材料局部覆蓋的小室2的溫度上升。這樣潛熱蓄熱材料4的溫度更加上升，很容易越過過冷卻防止材料5的耐熱溫度。因而存在的問題是在潛熱蓄熱材料4利用作放熱時(shí)會(huì)發(fā)生即使變到熔點(diǎn)θ1以下仍處于液體狀態(tài)而不放出潛熱的過冷卻現(xiàn)象。
上述說明是涉及使用能防止過冷卻的蓄熱材料。即蓄熱材料是在加熱(蓄熱)結(jié)束的同時(shí)開始放熱的那種類型。因此不能在需要時(shí)使其放熱而使用途受到限制。一方面也在嘗試積極地利用過冷卻現(xiàn)象，能在任意的時(shí)間由蓄熱材料取出熱量的手段。
即，在特開昭61-14283公報(bào)或特開昭60-1020公報(bào)等中記載有過冷卻蓄熱體和破壞過冷卻的手段。但是，當(dāng)將該過冷卻形蓄熱體用作取暖裝置等時(shí)，存在著下列問題。即由于蓄熱材料在蓄熱時(shí)(過冷卻時(shí))為液體，故存在著可撓性，但由于一旦放熱，就變?yōu)楣腆w故會(huì)失去可撓性。這種傾向在蓄熱材料成為固體而溫度下降時(shí)更為顯著。作為取暖裝置可撓性的喪失是致命的問題。為了解決此問題，在已有能防止過冷卻的蓄熱材料中如實(shí)開昭57-87276號(hào)公報(bào)或?qū)嶉_昭57-85154號(hào)公報(bào)所示曾進(jìn)行過使具有可撓性的薄板的一部分相接合，設(shè)有多個(gè)小室，在該小室內(nèi)封入蓄熱材料，通過上述接合部的曲折，使其持有可撓性的嘗試。但是在過冷卻蓄熱體的場合，為取出熱量，需要有一使過冷卻破壞的手段。該手段如上述特開昭61-14283號(hào)公報(bào)、特開昭61-22194號(hào)公報(bào)或特開昭60-1020號(hào)公報(bào)所記載的那樣給予刺激是必要的。即在特開昭61-14283公報(bào)中記載有以蓄熱材料和羥丙基化愈瘡膠為必要的構(gòu)成成份的能過冷卻的蓄熱組成物。在該公報(bào)中所示的方法是在玻璃瓶中使蓄熱組成物過冷卻，在需要熱量時(shí)加入籽晶，或者用尖的金屬棒給予刺激，破壞過冷卻而取出熱量。在此方法中使用尖金屬棒的場合，存在著攜帶上或安全上的問題。再者，令人擔(dān)心的是伴隨容器的開閉，上述蓄熱材料組成物會(huì)漏出，從而沾污周圍環(huán)境。
且，在特開昭61-22194號(hào)公報(bào)中記載有由能量貯藏物和刺激體組成的熱能貯藏裝置。在該公報(bào)中所示的方法為使由籽晶組成的刺激體與處在過冷卻狀態(tài)的能量貯藏物以物理方式相接觸，破壞過冷卻而取出熱能。但是，該方法也存在著在用于小型蓄熱裝置時(shí)實(shí)用上的課題。即為了使加熱(蓄熱)時(shí)不致使籽晶受到熱而熔解，有必要作熱的隔離。但是，在裝置為小型時(shí)該熱的隔離有困難，即使能隔離，裝置也會(huì)變大。而且對于在攜帶等移動(dòng)時(shí)的外界刺激和在各種環(huán)境下的加熱要確實(shí)使籽晶作熱隔離有困難。
且，在特開昭60-1020號(hào)公報(bào)中記載的方法是作為破壞過冷卻的手段，將撓性的活性材料帶封入容器，通過使該活性材料帶的彎曲而破壞過冷卻狀態(tài)。但是該方法在用于小型蓄熱裝置時(shí)也存在實(shí)用上的課題。即作攜帶用供暖器使用時(shí)經(jīng)常受到動(dòng)態(tài)的刺激，在上述活性材料帶上也頻繁地經(jīng)受彎曲應(yīng)力，并由于該應(yīng)力而在不需要時(shí)破壞過冷卻，放出熱量，即所謂受到各種不穩(wěn)定性的糾纏。再者，在特開昭57-85154號(hào)公報(bào)或?qū)嶉_昭57-8726號(hào)公報(bào)上所記載的多個(gè)小室上分別設(shè)置這樣的刺激手段在實(shí)用上有困難。即在取出熱量時(shí)必須對每個(gè)小室一一給予刺激，且刺激手段本身對身體有異感。
本發(fā)明的目的在于提供一種潛熱蓄熱裝置，該裝置能通過利用毛細(xì)管現(xiàn)象確實(shí)地利用潛熱。
本發(fā)明的潛熱蓄熱裝置的結(jié)構(gòu)是使容器的一部分相結(jié)合設(shè)置多個(gè)小室，并將蓄熱材料封入該小室中，同時(shí)用連通部在上述小室之間進(jìn)行連接。根據(jù)該結(jié)構(gòu)能通過上述接合部的彎曲使之持有可撓性。且蓄熱材料的結(jié)晶化是通過連通部進(jìn)行的。對于過冷卻防止形蓄熱裝置必須在上述小室的1室或設(shè)在容器外并由連通部與容器相連接的部分上設(shè)置蓄熱材料的未熔解部分。在過冷卻形蓄熱槽上設(shè)有貫通容器內(nèi)外的毛細(xì)管體，通過刺激容器外的毛細(xì)管體來破壞過冷卻。通過上述結(jié)構(gòu)能從潛熱蓄熱裝置確實(shí)取出潛熱。
本發(fā)明的潛熱蓄熱裝置由于設(shè)有互相連通的多個(gè)小室，在各小室之間持有可撓性，作為裝置全體也能持有充分的可撓性。另外如果即使只有一個(gè)小室沒有變成過冷卻狀態(tài)，則由于有連通部也不會(huì)使全體都變成過冷卻狀態(tài)，能使?jié)摕岱懦龅耐瑫r(shí)蓄熱時(shí)間變短，而且使用性也提高。
再者，如通過毛細(xì)管體將封入有潛熱材料的容器內(nèi)外連通，則即使?jié)摕嵝顭岵牧系娜w變?yōu)檫^冷卻狀態(tài)，只要刺激上述毛細(xì)管體，也能很容易地在任何時(shí)間使?jié)摕岱懦?，且即使容器上受到壓力，由于用上述毛?xì)管體使容器內(nèi)外連通，潛熱蓄熱材料也不會(huì)很容易地泄出外部，故使用非常方便。
圖1為已有的蓄熱裝置的斜視圖，圖2為使用圖1的蓄熱裝置的供暖裝置的斷面圖，圖3為本發(fā)明的一實(shí)施例的蓄熱裝置的斜視圖，圖4為同斷面圖，圖5為本發(fā)明的另一實(shí)施例的蓄熱裝置的平面圖，圖6為同斷面圖，圖7為使用圖5所示的蓄熱裝置的供暖裝置的斷面圖，圖8為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的蓄熱裝置的斷面圖，圖9為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的斷面圖，圖10為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的斷面圖，圖11為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的斷面圖，圖12為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的平面圖，圖13為同斷面圖。
以下對將本發(fā)明的技術(shù)用于過冷卻防止形蓄熱裝置的場合進(jìn)行說明。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是使構(gòu)成潛熱蓄熱裝置的容器的一部分相結(jié)合設(shè)置多個(gè)小室，在該小室內(nèi)封入潛熱蓄熱材料和過冷卻防止材料，且各小室通過連通部進(jìn)行連接。該連通部由于和各小室中的潛熱蓄熱材料相連接，而成為用連通部的蓄熱材料浸漬的狀態(tài)。因而蓄熱體雖被區(qū)分為多個(gè)小室，而潛熱蓄熱材料實(shí)質(zhì)上在整個(gè)蓄熱體范圍內(nèi)連接著。在結(jié)構(gòu)如上所述的蓄熱裝置中即使多數(shù)的小室成為過冷卻狀態(tài)，只要至少有一個(gè)小室不成為過冷卻狀態(tài)則蓄熱體就不成為過冷卻狀態(tài)，而能取出蓄熱體的熱量。即如在放熱時(shí)，在一個(gè)小室中潛熱蓄熱材料從液體到固體作相變化(結(jié)晶化)，則該變化被傳播到連通部，接著再傳到下一個(gè)小室。該小室的潛熱蓄熱材料即使處于例如過冷卻狀態(tài)，由于所謂上述變化已被傳播意味著已將籽晶插入到過冷卻狀態(tài)，故該冷卻狀態(tài)很容易被破壞而放出熱量。該變化通過連通部依次遍及小室全體。因而能從蓄熱體取出熱量。
本發(fā)明的蓄熱體如用加熱器加熱，則在蓄熱體的周邊部分和中央部分會(huì)產(chǎn)生較大的溫差?，F(xiàn)將周邊部分的一個(gè)小室的溫度設(shè)定成低于過冷卻防止材料的耐熱溫度，如用加熱器加熱成在盡量短的時(shí)間進(jìn)行蓄熱，則當(dāng)然中央部分的小室的溫度會(huì)變?yōu)楦哂谶^冷卻防止材料的耐熱溫度，在加熱結(jié)束后一旦使其放熱，就發(fā)生過冷卻狀態(tài)。然而，在本發(fā)明中正如在上述說明中也能了解的那樣，已使周邊部分的一個(gè)小室的潛熱蓄熱材料不會(huì)成為過冷卻狀態(tài)，在潛熱蓄熱材料的熔點(diǎn)附近，會(huì)發(fā)生液體變?yōu)楣腆w的相變化。由于該變化將通過連通部分，一直傳到中央部，因而中央部的潛熱蓄熱材料不會(huì)顯示過冷卻狀態(tài)。實(shí)際放熱時(shí)由于周邊部分快，故中央部不會(huì)成為過冷卻。因而中央部的溫度也是作連續(xù)的溫度變化，不會(huì)因過冷卻而溫度暫時(shí)下降。此時(shí)如在上述周邊部分的一個(gè)小室內(nèi)插入過冷卻防止材料就已足夠。
而且，在蓄熱體蓄熱時(shí)在一部分的小室附近，局部地方用保溫材料覆蓋，且用溫度檢出裝置不能檢知時(shí)，用上述保溫材料覆蓋的小室溫度上升，有時(shí)會(huì)成為高于過冷卻防止材料的耐熱溫度。但是，未用上述保溫材料覆蓋的正常部分不會(huì)變成溫度比過冷卻防止材料的耐熱溫度高。因而放熱時(shí)當(dāng)正常部分從液體變?yōu)楣腆w的相變化一開始，結(jié)晶化即通過連通部傳給小室，該小室曾因用上述保溫材料覆蓋，溫度已變?yōu)楦哂谶^冷卻防止材料的耐熱溫度，故能取出該小室的潛熱。如上所述，在本發(fā)明中因各小室通過連通部進(jìn)行連接，哪個(gè)小室也都不會(huì)成為過冷卻狀態(tài)。
實(shí)施例1以下就本發(fā)明的一實(shí)施例進(jìn)行說明。圖3為本發(fā)明的蓄熱裝置1的平面圖、圖4為斷面圖。蓄熱裝置1的結(jié)構(gòu)是通過將薄膜或管子的容器7的適當(dāng)處所熱熔合后所得到接合部8從而區(qū)分為多個(gè)小室2。該小室2中封入有潛熱蓄熱材料4和過冷卻防止材料5。再者小室2由形成連通部的毛細(xì)管體9相互連接。
以下就各要素進(jìn)行說明。容器7用潛熱蓄熱材料4或非反應(yīng)性·非相溶性的材料制成。作為接合部8的制作方法，或?qū)⒁粚Ρ∧崛酆匣驅(qū)⒁粡埍∧澢笞鳛樯舷聝蓮堖M(jìn)行熱熔合或?qū)⒐茏拥鹊倪m當(dāng)處所進(jìn)行熱熔合來得到。除熱熔合以外用粘接劑粘接亦可。特別是在使用于取暖裝置場合由于必需有可撓性，故可用鋁層疊薄膜。以下說明用一對薄膜的場合。小室2利用接合部8圍住周圍，可根據(jù)使用目的做成任意大小、任意的形狀。潛熱蓄熱材料4為氯化鈣6水鹽、硫酸鈉10水鹽、硫代硫酸鈉5水鹽、醋酸鈉3水鹽等的水合鹽形蓄熱材料，由于一旦加熱到熔點(diǎn)以上，再冷卻就成為過冷卻狀態(tài)，為了防止此種情況而混入過冷卻防止材料。此外，根據(jù)需要，還可混入增粘劑、穩(wěn)定劑或熱傳導(dǎo)物質(zhì)。毛細(xì)管體9為由潛熱蓄熱材料4和非反應(yīng)性，非相溶性材料所組成的纖維質(zhì)體，例如由棉、纖維素等天然纖維或聚酯，丙烯、聚酰胺，芳香族聚酰胺等的合成纖維組成的絲狀體，織布或非織布，或由不銹鋼、銅等組成的金屬細(xì)線體，或由各種連續(xù)氣泡體組成。熱熔合是通過將上述毛細(xì)管體9夾入到二薄膜之間，熱熔合后粘合到容器7的材料上并進(jìn)行固定。毛細(xì)管體9必須能耐受熱熔合時(shí)的熱而不能在熱熔合時(shí)熔解而和容器7的材料成為一體。因?yàn)槊?xì)管體9熔解后一旦和容器7的材料形成一體則已經(jīng)沒有毛細(xì)管力，潛熱蓄熱材料4的熔液變成不能浸透，過冷卻的破壞在此中斷。例如層疊薄膜的最內(nèi)層(熔合層)為聚乙烯的場合，以木棉、聚酯及聚酰胺的絲狀體為佳。毛細(xì)管體的安裝位置和安裝方法沒有特別的限定，只要能通過結(jié)合部8使小室和小室相連結(jié)即可。
如圖3所示，在最內(nèi)層由聚乙烯組成的二張鋁層疊薄膜之間夾以由聚酯組成的絲來作為毛細(xì)管體9，通過熱熔合將寬度5mm的接合部設(shè)在4×6cm的小室2的周圍。在該熱熔合時(shí)為使所有小室2都通過毛細(xì)管體至少在一處能和其他小室2連接，而預(yù)先配置好毛細(xì)管體9。在這些小室內(nèi)充填有醋酸鈉3水鹽作為潛熱蓄熱材料4。但僅在小室2a，除醋酸鈉3水鹽之外，還充填有焦磷酸鈉10水鹽。將各小室在減壓下進(jìn)行封口。這樣，小室2每列10個(gè)，3列總計(jì)為30個(gè)小室，從而作成由30個(gè)小室組成的蓄熱體。在該蓄熱體中如圖1所示裝有加熱器3。溫度控制器設(shè)在小室2a上，溫度設(shè)定成小室2a的溫度不能超過75℃，進(jìn)行通電(蓄熱)。在小室2a蓄熱結(jié)束時(shí)，蓄熱體的溫度分布為，四角(和小室2a對稱的位置)的小室2約為75℃，上述以外的周邊部分的小室2為85～95℃，中央部的小室2為90～100℃。在該溫度下，當(dāng)各個(gè)小室都完全獨(dú)立的場合除2a以外的小室全部為發(fā)生過冷卻現(xiàn)象的溫度。且蓄熱時(shí)間與已有的溫度控制方式相比只需大約一半。蓄熱后立即開始放熱。蓄熱體溫度的下降四角大，其次是周邊部分的小室2。溫度下降進(jìn)行后一旦變到潛熱蓄熱材料4的熔點(diǎn)附近則在小室2a中液體向固體的相變化開始而放出潛熱。接著一旦鄰接小室2a的小室2的溫度變到潛熱蓄熱材料4的熔點(diǎn)以下則該相變化傳播到該小室從而誘發(fā)該小室的液體變化為固體的相變化。該現(xiàn)象依次傳播，到達(dá)蓄熱裝置全體故能全部取出蓄熱裝置的潛熱。另外加熱中曾在一個(gè)小室上加了150公斤的應(yīng)力，但由于有毛細(xì)管體，而使蓄熱材料的流動(dòng)受到極端地限制，故未曾有蓄熱材料向其他小室移動(dòng)而發(fā)生偏厚的現(xiàn)象。
實(shí)施例2和實(shí)施例1相同，作成由30個(gè)小室組成的蓄熱體，即小室2每一列10個(gè)，3列合計(jì)30個(gè)。在本實(shí)施例中各小室中將醋酸鈉3水鹽和焦磷酸鈉10水鹽混合后封入。蓄熱時(shí)，該蓄熱體的一部分用保溫材料局部地加以覆蓋，而且在用該保溫材料作局部覆蓋的場合發(fā)生的異?，F(xiàn)象不能被充分檢出而加以控制的場合，該部分成為局部的溫度升高，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過過冷卻防止材料的耐熱溫度80℃。在小室2完全獨(dú)立的場合，發(fā)生過冷卻現(xiàn)象，而不能從該部分的小室2取出潛熱。然而在本實(shí)施例中由于用毛細(xì)管體9來連結(jié)各小室2的潛熱蓄熱材料4，放熱時(shí)沒有用保溫材料作局部保溫之處的潛熱蓄熱材料一旦發(fā)生液體變?yōu)楣腆w的相變化，與其相鄰的用上述保溫材料覆蓋的小室2也通過毛細(xì)管體傳播液體變?yōu)楣腆w的相變化，能在不發(fā)生過冷卻現(xiàn)象下，取出潛熱蓄熱材料4的潛熱。以上為裝配有加熱器的場合，而在小室的一部分上不配加熱器線，用該部分進(jìn)行溫度控制也可。再者作為熱源不用加熱器，而使用熱風(fēng)，熱水也能得到同樣的結(jié)果。
而且，將上述蓄熱體裝在人體上時(shí)，由于很容易地以接合器為軸進(jìn)行彎曲，不會(huì)感到任何的不舒適感，而能得到舒適的供暖。
實(shí)施例3如圖5及圖6所示，在蓄熱裝置1中設(shè)有貫通內(nèi)外的毛細(xì)管體9。潛熱蓄熱材料用醋酸鈉3水鹽，且毛細(xì)管體9用聚酯絲。因毛細(xì)管體9的長度長故使用預(yù)先浸透過醋酸鈉3水鹽的。僅需使用幾次即可時(shí)不需要外皮10，而為了能增加反覆利用次數(shù)，要防止因從該部分上水分有蒸發(fā)而引起組成的變化，故在毛細(xì)管體的全體上設(shè)有由與容器的材料相同的材料所組成的外皮10。容器與外皮10粘接，使整個(gè)蓄熱裝置1成為密封狀態(tài)。容器和外皮10相粘接后蓄熱裝置1全成為密封狀態(tài)。在該蓄熱裝置1上裝有用于蓄熱的加熱器3，且其外周用絕熱材料覆蓋，即得到如圖7所示的供暖裝置11。再者，毛細(xì)管體9的一端設(shè)于絕熱材料6的外側(cè)。用加熱器3對該供暖裝置加熱。通過加熱，醋酸鈉3水鹽的溫度達(dá)到90℃而蓄熱。此時(shí)毛細(xì)管體9位于絕熱材料6的外側(cè)的一端的溫度為35℃，比醋酸鈉3水鹽的融點(diǎn)56℃還低。放熱時(shí)，殘存在毛細(xì)管體9內(nèi)的結(jié)晶成為籽晶，能進(jìn)行結(jié)晶化而從蓄熱裝置1中取出潛熱。
實(shí)施例4在實(shí)施例1及實(shí)施例2中的小室用毛細(xì)管體9連結(jié)，而在本實(shí)施例中如圖8所示不用毛細(xì)管體9，而使接合部8的一部分不粘接，在兩小室之間潛熱蓄熱材料4實(shí)質(zhì)上成連續(xù)狀態(tài)。且未粘接部分12的結(jié)構(gòu)和潛熱蓄熱材料4的移動(dòng)有密切的關(guān)系，未粘接部分12的寬度最好在其長度為1/2以下。如比此值大，則一旦向一個(gè)小室加上壓力，則該小室的潛熱蓄熱材料4向其他小室移動(dòng)，因而蓄熱裝置1產(chǎn)生偏厚現(xiàn)象。且，未粘接部分12的寬度如大于10mm則容易流動(dòng)，故最好在10mm以下。
用上述結(jié)構(gòu)在和實(shí)施例1相同進(jìn)行加熱(蓄熱)放熱時(shí)，結(jié)晶化從沒發(fā)生冷卻現(xiàn)象的小室2a進(jìn)展到蓄熱裝置全體，故能取出潛熱蓄熱材料4的潛熱。
接著說明將本發(fā)明的技術(shù)用于過冷卻形蓄熱裝置時(shí)的情況。首先表示利用本發(fā)明的技術(shù)破壞過冷卻的方法。本發(fā)明是在設(shè)有內(nèi)外連通的毛細(xì)管體的容器中封入潛熱蓄熱材料，該材料是可能過冷卻的并通過刺激可由液體到固體作相變化，并放出潛熱的。
如利用以上實(shí)施例1～4的結(jié)構(gòu)，則可制成方便可靠、且安全的蓄熱裝置。即，由于將過冷卻的潛熱蓄熱材料密封在容器內(nèi)，故過冷卻不會(huì)輕易被破壞，然而一旦刺激安裝在容器上，并使容器的內(nèi)部和外部連通的毛細(xì)管體，則能很容易地破壞過冷卻而取出熱量。這是由于毛細(xì)管體在容器的內(nèi)部和外部之間進(jìn)行連通，它在容器內(nèi)部和蓄熱材料接觸，蓄熱材料通過毛細(xì)管現(xiàn)象被吸上來，運(yùn)到容器外部的緣故。因而，刺激毛細(xì)管體一事，就等于刺激蓄熱材料，故能很容易地破壞過冷卻狀態(tài)。過冷卻的破壞從上述毛細(xì)管體的刺激部開始，傳播到毛細(xì)管體的蓄熱材料，接著擴(kuò)大到容器中的蓄熱材料。在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中由于容器的內(nèi)外以毛細(xì)管體連接，即使在容器上加壓，因毛細(xì)管的阻力，而蓄熱材料不會(huì)漏出到外部。
實(shí)施例5圖9表示本實(shí)施例的蓄熱裝置1。該蓄熱裝置1由容器13和封入該容器13的潛熱蓄熱材料4及裝在容器13內(nèi)的毛細(xì)管體9所組成。且根據(jù)需要可裝上覆蓋毛細(xì)管體9的覆蓋物14。
以下，對每個(gè)要素進(jìn)行說明。容器13用和潛熱蓄熱材料無反應(yīng)性、無相溶性的材料制造。特別是在使用于取暖裝置的場合，由于必需有可撓性，最好用鋁層疊薄膜。潛熱蓄熱材料4為氯化鈣6水鹽，硫酸鈉10水鹽，硫代硫酸鈉5水鹽，醋酸鈉3水鹽等的水合鹽形蓄熱材料，根據(jù)需要而混合有增粘劑、穩(wěn)定劑或熱傳導(dǎo)性物質(zhì)等。毛細(xì)管體9的組成為由和潛熱蓄熱材料4無反應(yīng)性及無相溶性的材料組成的纖維質(zhì)體(例如由棉花、纖維素等天然纖維或聚酯，丙烯，尼隆，芳香族聚酰胺等合成纖維組成的絲狀體，織布或非織布，或由不銹鋼、銅等組成的金屬細(xì)線體)，連續(xù)氣泡體(例如聚氨基甲酸乙酯、具有各種連續(xù)氣泡的彈性體或金屬發(fā)泡體)，或具有連續(xù)氣泡的燒結(jié)體(例如，聚乙烯多孔質(zhì)燒結(jié)體或多孔質(zhì)陶瓷)所組成，而裝在容器13內(nèi)。安裝方法是安裝成一端在容器13的外部，另一端在容器的內(nèi)部能和蓄熱材料相接觸，毛細(xì)管體9由于和潛熱蓄熱材料4相接觸，而將潛熱蓄熱材料4吸上，以致使毛細(xì)管體9的全體好象用潛熱蓄熱材料4所浸透過。因?yàn)樾顭釙r(shí)溫度上升，一旦容器13產(chǎn)生內(nèi)壓，則容器13內(nèi)部的潛熱蓄熱材料4會(huì)經(jīng)毛細(xì)管體9漏出，故應(yīng)考慮到潛熱蓄熱材料4的種類和因蓄熱時(shí)的溫度上升而引起的粘度降低，而把毛細(xì)管體9設(shè)計(jì)成能使?jié)摕嵝顭岵牧?幾乎不漏出。
對上述結(jié)構(gòu)的蓄熱裝置1用熱水或加熱器等進(jìn)行加熱(蓄熱)。在潛熱蓄熱材料4充分熔解后，一旦冷卻到室溫，即能得到潛熱蓄熱材料4的過冷卻狀態(tài)。在該狀態(tài)下雖然理由還不肯定，即使給予蓄熱裝置1以沖擊，或施加彎曲或加壓等的應(yīng)力，也不會(huì)破壞過冷卻狀態(tài)。為了取出熱量只要刺激位于容器2的外部的毛細(xì)管體9即可。刺激的方法是用棒狀體、薄葉物或手指等刺激毛細(xì)管體9的表面特別是容器的根部。特別是在要刺激的物體上，事先粘著上或浸上潛熱蓄熱材料4的籽晶，則只要輕輕接觸就能很容易地破壞過冷卻。過冷卻的破壞一旦開始，則連鎖反應(yīng)地?cái)U(kuò)大。即在毛細(xì)管體9的刺激部分開始的過冷卻的破壞，從毛細(xì)管體9傳播開來，一直傳到容器13的內(nèi)部，接著擴(kuò)大到容器13中的潛熱蓄熱材料4。這樣一來，就能取出潛熱蓄熱材料4的熱量。
用覆蓋物14的目的是在保護(hù)從容器13上突出來的毛細(xì)管體9的同時(shí)抑制來自毛細(xì)管體的水的蒸發(fā)。即，將蓄熱裝置1在過冷卻狀態(tài)下保存，或搬運(yùn)時(shí)，有時(shí)會(huì)受到意外的刺激，用它則可防止因該刺激而引起的過冷卻的破壞。且，蓄熱時(shí)蓄熱裝置1的溫度如變高，則因?yàn)閺拿?xì)管體9來的潛熱蓄熱材料4的結(jié)晶水很容易蒸發(fā)，故通過遮住毛細(xì)管體9而使蒸發(fā)難以進(jìn)行。
以下表示具體的結(jié)構(gòu)。
將二張鋁層疊薄膜的三個(gè)方面進(jìn)行熱熔合來制造容器。此時(shí)在一處夾入0.2φ的聚酯絲作毛細(xì)管體使用。容器的尺寸為100mm×120mm，熱熔合的寬度為5mm，聚酯絲的長度為容器外長20mm，容器內(nèi)長50mm。且在裝有毛細(xì)管體的附近上以從熱熔合部分起20mm的長度為毛細(xì)管覆蓋物，并用上述鋁層疊薄膜設(shè)置。在該容器中封入40克的潛熱蓄熱材料，即得到蓄熱裝置。將在容器外的聚酯絲推入覆蓋物中使其被上述覆蓋物全部覆蓋后進(jìn)行加熱(蓄熱)。使?jié)摕嵝顭岵牧铣浞秩刍螅坏├鋮s到室溫，則很容易得到過冷卻物。在此狀態(tài)下無論加上怎樣的外部刺激，都不會(huì)破壞過冷卻。為了取出熱量，如用附有籽晶的刺激棒來刺激毛細(xì)管體則破壞了過冷卻狀態(tài)。該破壞傳過聚酯絲，再擴(kuò)大到蓄熱材料，就能很容易地取出熱量。且盡管加熱時(shí)內(nèi)壓上升，也沒看到蓄熱材料向外部漏出。
實(shí)施例6圖10表示本實(shí)施例的蓄熱裝置。該蓄熱裝置的結(jié)構(gòu)是在具有由毛細(xì)管體9填滿的引出部15和開閉機(jī)構(gòu)16的容器13上封入潛熱蓄熱材料4。
具體表示如下。
在100mm×120mm的鋁層疊片制造的容器13上通過熱熔合設(shè)置內(nèi)藏有作為毛細(xì)管體9的聚乙烯燒結(jié)體的聚乙烯管來作為引出部。作為開閉機(jī)構(gòu)16通過在聚乙烯管上設(shè)置聚乙烯罩來蓋住，從而能作成密封結(jié)構(gòu)。在該容器13內(nèi)減壓密封入40克醋酸鈉3水鹽，而得到蓄熱裝置1。在100℃的熱水中浸10分鐘，使?jié)摕嵝顭岵牧?充分熔化后，如冷卻到室溫就能很容易地得到過冷卻物。在此狀態(tài)下無論加上怎樣的刺激，都不會(huì)破壞過冷卻。為了取出熱量，拆下蓄熱裝置1的罩14，如用火柴棒輕輕地刺激聚乙烯燒結(jié)體的表面，則過冷卻狀態(tài)破壞而能很容易地取出熱量。在本實(shí)施例中由于未使用時(shí)，關(guān)上開閉機(jī)構(gòu)，保持密封狀態(tài)，故不會(huì)因不必要的外界刺激而破壞過冷卻狀態(tài)。且通常由于處在密閉狀態(tài)，在蓄熱時(shí)或保管時(shí)不會(huì)發(fā)生水分蒸發(fā)而使蓄熱材料的組成成份變化。即使打開開閉機(jī)構(gòu)，因容器內(nèi)外用毛細(xì)管體遮斷，故不會(huì)有潛熱蓄熱材料漏出到外部。
實(shí)施例7圖11表示本實(shí)施例的蓄熱裝置1。該蓄熱裝置1由封入潛熱蓄熱材料4的容器13和連通該容器13的內(nèi)外的毛細(xì)管體9所組成，而且容器13的外側(cè)的毛細(xì)管體的結(jié)構(gòu)是分成兩部分，其間并設(shè)有切換裝置17，該裝置能使上述被分為兩部分的毛細(xì)管體9a、9b接觸或不接觸。該毛細(xì)管體9的一端因設(shè)在容器13內(nèi)故以該部分與潛熱蓄熱材料4相接觸。因而，潛熱蓄熱材料4通過毛細(xì)管現(xiàn)象滲入毛細(xì)管體。其結(jié)果成為整個(gè)毛細(xì)管體9都載有潛熱蓄熱材料4的形式。在毛細(xì)管體的長度較長時(shí)，或者使切換裝置成為不接觸，并使被分作兩部分的毛細(xì)管體9成為不連續(xù)時(shí)，最好使用預(yù)先滲有潛熱蓄熱材料的毛細(xì)管體9。一旦潛熱蓄熱材料摻入毛細(xì)管體9則潛熱蓄熱材料4由毛細(xì)管力而被保持，故潛熱蓄熱材料4不會(huì)部分地消失。在上述結(jié)構(gòu)的過冷卻形蓄熱裝置1中在蓄熱時(shí)很容易使容器外的毛細(xì)管體9b遠(yuǎn)離加熱源。因而，能使?jié)B入毛細(xì)管體的潛熱蓄熱材料的一部分在蓄熱時(shí)不熔解，直接以結(jié)晶狀態(tài)存在。當(dāng)然位于從切換裝置17起靠容器側(cè)的毛細(xì)管體9a必須完全熔解。在蓄熱結(jié)束后比切換裝置外側(cè)(和容器相反的一側(cè))的毛細(xì)管體9b，如上所述，因其一部分含有未熔解的部分，該部分成為籽晶而進(jìn)行結(jié)晶化，該外側(cè)的毛細(xì)管的全體成為結(jié)晶體。在比切換裝置更內(nèi)側(cè)的即連接切換裝置17和容器13的毛細(xì)管體9a因不含結(jié)晶核，故成為過冷卻狀態(tài)。現(xiàn)在如欲利用熱時(shí)，使切換裝置工作，例如移動(dòng)旋鈕18，使切換裝置17的內(nèi)外毛細(xì)管相接觸，則由于外側(cè)的毛細(xì)管已結(jié)晶化，它將成為籽晶，從而破壞內(nèi)側(cè)的毛細(xì)管內(nèi)所含潛熱蓄熱材料的過冷卻狀態(tài)。此破壞從毛細(xì)管體9a傳播到達(dá)容器內(nèi)的蓄熱材料4。因而潛熱蓄熱材料能從液體相變化為固體而放出潛熱。
接著，說明有關(guān)在過冷卻形蓄熱裝置中為了付與可撓性而將容器分割為多個(gè)小室時(shí)的各小室的過冷卻破壞方法。本發(fā)明的蓄熱裝置的結(jié)構(gòu)是將潛熱蓄熱材料封入小室，并使各小室通過毛細(xì)管體連接，該潛熱蓄熱材料是可以過冷卻的并通過刺激很容易破壞過冷卻狀態(tài)。該毛細(xì)管體由于在小室中和潛熱蓄熱材料相接觸，潛熱蓄熱材料通過毛細(xì)現(xiàn)象被吸到毛細(xì)管體。即毛細(xì)管體成為浸有潛熱蓄熱材料狀態(tài)。因而，蓄熱裝置雖被分為多個(gè)小室，而潛熱蓄熱材料實(shí)質(zhì)上在蓄熱裝置全體中相連的。現(xiàn)在，如將刺激加與設(shè)在蓄熱裝置的一個(gè)小室上的刺激部上，則在該部分上過冷卻受到破壞，潛熱蓄熱材料從液體向固體，邊放出潛熱，邊開始相變化。該過冷卻的破壞擴(kuò)大到具有刺激部的小室全體。接著毛細(xì)管體中的潛熱蓄熱材料的過冷卻被破壞，進(jìn)一步相鄰的小室的潛熱蓄熱材料的過冷卻也被破壞。這樣過冷卻的破壞擴(kuò)及蓄熱裝置全體。即如一個(gè)小室的潛熱蓄熱材料的過冷卻破壞，則會(huì)通過毛細(xì)管體擴(kuò)及蓄熱裝置全體的小室。本發(fā)明的過冷卻蓄熱體為使其持有可撓性，蓄熱裝置1上設(shè)有接合部，即使將潛熱蓄熱材料分散到多個(gè)小室，利用一處的刺激就能破壞構(gòu)成蓄熱裝置的全小室的潛熱蓄熱材料的過冷卻。
實(shí)施例8圖12為本實(shí)施例的蓄熱裝置1的平面圖，圖13為斷面圖。蓄熱裝置1的結(jié)構(gòu)是通過使薄膜或管子的容器7的適當(dāng)處所熱熔合而得到的接合部8被分成多個(gè)小室2。在該小室2中封入在實(shí)施例1中所示的潛熱蓄熱材料。且各小室2之間設(shè)有毛細(xì)管體9。具體表示如下在最內(nèi)層由聚乙烯組成的二張鋁層疊薄膜之間，作為毛細(xì)管體9，夾以由聚酯組成的絲，通過熱封將寬度為5mm的接合部8設(shè)在5×5cm的正方形小室的周圍。在進(jìn)行該熱封時(shí)，為使全部小室2至少在一處能通過毛細(xì)管體9和其他小室2相連結(jié)，預(yù)先配置好毛細(xì)管體9。在該小室2內(nèi)，每室充填20克作為潛熱蓄熱材料4的醋酸鈉3水鹽，在減壓條件下將其他一方封口。這樣，就制成蓄熱裝置1，該蓄熱裝置1由每1列4個(gè)小室2，兩列8個(gè)小室組成。在該蓄熱裝置1的一個(gè)小室2上設(shè)有刺激口19，將該蓄熱裝置加熱到比醋酸鈉3水鹽的熔點(diǎn)58℃高的80℃，在潛熱蓄熱材料4完全熔解后如冷卻到室溫，則潛熱蓄熱材料4很容易地成為過冷卻狀態(tài)。在加熱中在小室中的一個(gè)上加了150公斤的應(yīng)力，但因毛細(xì)管體將潛熱蓄熱材料4的流動(dòng)作極度限制，故不會(huì)因潛熱蓄熱材料4向其他小室移動(dòng)而發(fā)生偏厚。如刺激該過冷卻了的蓄熱裝置的刺激口19，則過冷卻破壞，可看到從蓄熱裝置全體1放出熱量。當(dāng)該蓄熱裝置1裝在人體上時(shí)，由于很容易地以接合部8為軸進(jìn)行彎曲，不會(huì)感到任何不舒服。
實(shí)施例9和實(shí)施例4相同，使接合部8的一部分未粘接，在小室2之間潛熱蓄熱材料4實(shí)質(zhì)上呈連續(xù)狀態(tài)。即不是用毛細(xì)管體連通各小室，而是在各小室間的一部分上設(shè)有未粘接的孔穴。如刺激設(shè)在蓄熱裝置1上的刺激口19，則和實(shí)施例8的場合相同，能破壞過冷卻狀態(tài)而取出潛熱。
以上，如用實(shí)施例1，2，3，4的過冷卻防止形蓄熱裝置，即可得到下述結(jié)果。即、由于由多個(gè)小室形成，且各小室用毛細(xì)管體等連接，潛熱蓄熱材料本身在蓄熱裝置全體中實(shí)質(zhì)上是聯(lián)系著的，因此即使只有一個(gè)小室或只有一部分沒有成為過冷卻現(xiàn)象，而在潛熱蓄熱材料的熔點(diǎn)附近，發(fā)生液體變固體的相變化，則該變化會(huì)傳播到蓄熱體全體，而能從蓄熱裝置1中取出潛熱。這是因?yàn)橹灰x出溫度難上升的小室來進(jìn)行溫度控制即可，而其他小室的溫度變成高于過冷卻防止材料的耐熱溫度也行，故能將熱源溫度設(shè)定在比潛熱蓄熱材料4的熔點(diǎn)高出相當(dāng)多的溫度上，從而縮短蓄熱時(shí)間。且在裝在人體上的場合，由于小室和小室連結(jié)起來的接合部彎曲，很容易地跟隨外部應(yīng)力，幾乎不感到有不舒服感。再者，因小室和小室之間用毛細(xì)管體連接，即使在一部分的小室上加上壓力，毛細(xì)管體會(huì)阻止?jié)摕嵝顭岵牧系牧鲃?dòng)，而幾乎不會(huì)移動(dòng)到其他的小室，故在蓄熱裝置1中不會(huì)發(fā)生偏厚現(xiàn)象。
且，如使用實(shí)施例5，6，7，8，9的過冷卻形蓄熱裝置，可得到以下的效果。即，由于由多個(gè)小室形成，且各小室用毛細(xì)管體等連接，蓄熱材料本身在蓄熱裝置全體中實(shí)質(zhì)上是相連接的，如用刺激來破壞一處的過冷卻，則該過冷卻的破壞能傳播到蓄熱裝置全體，從而從蓄熱裝置取出潛熱。而且，因在接合部彎曲時(shí)能很容易地實(shí)行可撓性，故即使裝在人體上也幾乎不會(huì)感到有不舒服感。再者，因過冷卻的破壞是通過刺激蓄熱材料實(shí)行的，而該蓄熱材料是通過毛細(xì)管體滲出到外部的，故能簡單地使過冷卻破壞。且，因容器處于用毛細(xì)管體加蓋的狀態(tài)，故內(nèi)部的蓄熱材料不會(huì)漏出到外部。
權(quán)利要求
1.一種蓄熱裝置包括使薄膜或管子的適當(dāng)處所進(jìn)行粘接而設(shè)置的接合部，由該接合部所區(qū)分的多個(gè)小室，封入上述各小室的潛熱蓄熱材料，在上述小室中的至少一個(gè)室內(nèi)和上述潛熱蓄熱材料一起封入的過冷卻防止材料，和在上述小室間通過接合部而設(shè)置的連通部。
2.如權(quán)利要求
1所述的蓄熱裝置，其特征在于連通部為絲狀體的毛細(xì)管體。
3.如權(quán)利要求
1所述的蓄熱裝置，其特征在于作為連通部在接合部上設(shè)有未粘接部分。
4.一種蓄熱裝置，具有封入蓄熱材料的容器，該蓄熱材料是可以過冷卻的并通過刺激從液體向固體作相變化而放出潛熱，及連通該容器內(nèi)外的毛細(xì)管。
5.如權(quán)利要求
4所述的蓄熱裝置，其特征在于毛細(xì)管體為絲狀體。
6.如權(quán)利要求
4所述的蓄熱裝置，其特征在于毛細(xì)管體為由連續(xù)氣泡組成的發(fā)泡體或燒結(jié)體。
7.如權(quán)利要求
4所述的蓄熱裝置，其特征在于具有覆蓋位于容器外部的毛細(xì)管體的開閉機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求
4所述的蓄熱裝置，其特征在于設(shè)置成使位于容器外部的毛細(xì)管體的一部分與加熱裝置分開。
9.如權(quán)利要求
4所述的蓄熱裝置，其特征在于設(shè)有切換裝置，該切換裝置是將位于容器外部的毛細(xì)管體分為兩部分，在其間能使上述分為二部分的毛細(xì)管體用物理方法成為連續(xù)或不連續(xù)。
10.一種過冷卻形蓄熱裝置，包括使薄膜或管子的適當(dāng)處所相結(jié)合而設(shè)有多個(gè)小室，在該小室內(nèi)封入蓄熱體的同時(shí)在上述小室間設(shè)有毛細(xì)管體，上述蓄熱體是可過冷卻的并通過刺激從液體向固體作相變化，從而放出潛熱。
11.如權(quán)利要求
10所述的蓄熱裝置，其特征在于毛細(xì)管體為絲狀體。
12.如權(quán)利要求
10所述的蓄熱裝置，其特征在于作為毛細(xì)管體在接合部上設(shè)有未粘接部分。
專利摘要
本發(fā)明涉及利用毛細(xì)管現(xiàn)象從潛熱蓄熱材料確實(shí)取出潛熱的裝置。潛熱蓄熱材料的結(jié)晶化是沿毛細(xì)管體正好象沿導(dǎo)火線那樣傳播到蓄熱裝置全體。即結(jié)晶化的觸發(fā)在過冷卻形蓄熱裝置上是通過刺激毛細(xì)管體的一部分，在過冷卻防止形蓄熱裝置上是通過使毛細(xì)管體的一部分的蓄熱材料不熔解而開始的。且為了付與可撓性，在將容器區(qū)分為多個(gè)小室時(shí)通過在各小室間設(shè)有連通部能使裝置全體結(jié)晶化。本技術(shù)能利用于不用軟線的取暖、保溫、加溫裝置。
文檔編號(hào)A61F7/03GK87104257SQ87104257
公開日1988年1月20日 申請日期1987年6月15日
發(fā)明者山下和夫 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan