潛熱蓄熱裝置的制作方法

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為有著每個單位重量的蓄熱量大并能得到一定溫度的輸出的優(yōu)點，開始用于供熱水領域、供暖領域。當實用化時，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，或為了在用作取暖裝置的場合，在裝到身體上時能維持可撓性而不會感到不舒服，故使用時將蓄熱材料分割成多個小袋。
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為由多個小室2連接起來配設而成的結構。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。
在上述已有的結構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行的，或者有時蓄熱后也能保持該狀態(tài)。
但是，在該蓄熱結構中構成蓄熱裝置1的小室2的溫度根據(jù)其配設的位置而大為不同。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進行加熱而蓄熱時，其加熱溫度必須在潛熱蓄熱材料4的熔點θ1以上，過冷卻防止材料5的耐熱溫度θ2以下進行溫度控制。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，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行蓄熱。為此存在蓄熱時間變長的問題。且，蓄熱時如在一部分小室2的附近局部上以絕熱材料6覆蓋，則封入在該小室2內的潛熱蓄熱材料4的溫度上升。在溫度檢出裝置用熱動開關(thermostat)時，在上述小室2接近熱動開關的場合可由熱動開關來檢知，而在遠離熱動開關的場合則不能檢知，溫度會進一步上升。為防止此情況，最好能增加熱動開關的數(shù)目，但這不實用。而且，溫度檢出裝置用溫度檢測線時，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利用作放熱時會發(fā)生即使變到熔點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)結束的同時開始放熱的那種類型。因此不能在需要時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，能在任意的時間由蓄熱材料取出熱量的手段。
即，在特開昭61-14283公報或特開昭60-1020公報等中記載有過冷卻蓄熱體和破壞過冷卻的手段。但是，當將該過冷卻形蓄熱體用作取暖裝置等時，存在著下列問題。即由于蓄熱材料在蓄熱時(過冷卻時)為液體，故存在著可撓性，但由于一旦放熱，就變?yōu)楣腆w故會失去可撓性。這種傾向在蓄熱材料成為固體而溫度下降時更為顯著。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開昭57-87276號公報或實開昭57-85154號公報所示曾進行過使具有可撓性的薄板的一部分相接合，設有多個小室，在該小室內封入蓄熱材料，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號公報、特開昭61-22194號公報或特開昭60-1020號公報所記載的那樣給予刺激是必要的。即在特開昭61-14283公報中記載有以蓄熱材料和羥丙基化愈瘡膠為必要的構成成份的能過冷卻的蓄熱組成物。在該公報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，令人擔心的是伴隨容器的開閉，上述蓄熱材料組成物會漏出，從而沾污周圍環(huán)境。
且，在特開昭61-22194號公報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實用上的課題。即為了使加熱(蓄熱)時不致使籽晶受到熱而熔解，有必要作熱的隔離。但是，在裝置為小型時該熱的隔離有困難，即使能隔離，裝置也會變大。而且對于在攜帶等移動時的外界刺激和在各種環(huán)境下的加熱要確實使籽晶作熱隔離有困難。
且，在特開昭60-1020號公報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也存在實用上的課題。即作攜帶用供暖器使用時經(jīng)常受到動態(tài)的刺激，在上述活性材料帶上也頻繁地經(jīng)受彎曲應力，并由于該應力而在不需要時破壞過冷卻，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號公報或實開昭57-8726號公報上所記載的多個小室上分別設置這樣的刺激手段在實用上有困難。即在取出熱量時必須對每個小室一一給予刺激，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管現(xiàn)象確實地利用潛熱。
本發(fā)明的潛熱蓄熱裝置的結構是使容器的一部分相結合設置多個小室，并將蓄熱材料封入該小室中，同時用連通部在上述小室之間進行連接。根據(jù)該結構能通過上述接合部的彎曲使之持有可撓性。且蓄熱材料的結晶化是通過連通部進行的。對于過冷卻防止形蓄熱裝置必須在上述小室的1室或設在容器外并由連通部與容器相連接的部分上設置蓄熱材料的未熔解部分。在過冷卻形蓄熱槽上設有貫通容器內外的毛細管體，通過刺激容器外的毛細管體來破壞過冷卻。通過上述結構能從潛熱蓄熱裝置確實取出潛熱。
本發(fā)明的潛熱蓄熱裝置由于設有互相連通的多個小室，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小室沒有變成過冷卻狀態(tài)，則由于有連通部也不會使全體都變成過冷卻狀態(tài)，能使?jié)摕岱懦龅耐瑫r蓄熱時間變短，而且使用性也提高。
再者，如通過毛細管體將封入有潛熱材料的容器內外連通，則即使?jié)摕嵝顭岵牧系娜w變?yōu)檫^冷卻狀態(tài)，只要刺激上述毛細管體，也能很容易地在任何時間使?jié)摕岱懦觯壹词谷萜魃鲜艿綁毫Γ捎谟蒙鲜雒毠荏w使容器內外連通，潛熱蓄熱材料也不會很容易地泄出外部，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)明的另一個實施例的蓄熱裝置的斷面圖，圖9為本發(fā)明的另外一個實施例的斷面圖，圖10為本發(fā)明的另外一個實施例的斷面圖，圖11為本發(fā)明的另外一個實施例的斷面圖，圖12為本發(fā)明的另外一個實施例的平面圖，圖13為同斷面圖。
以下對將本發(fā)明的技術用于過冷卻防止形蓄熱裝置的場合進行說明。本發(fā)明的結構是使構成潛熱蓄熱裝置的容器的一部分相結合設置多個小室，在該小室內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)分為多個小室，而潛熱蓄熱材料實質上在整個蓄熱體范圍內連接著。在結構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，在一個小室中潛熱蓄熱材料從液體到固體作相變化(結晶化)，則該變化被傳播到連通部，接著再傳到下一個小室。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產生較大的溫差。現(xiàn)將周邊部分的一個小室的溫度設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間進行蓄熱，則當然中央部分的小室的溫度會變?yōu)楦哂谶^冷卻防止材料的耐熱溫度，在加熱結束后一旦使其放熱，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小室的潛熱蓄熱材料不會成為過冷卻狀態(tài)，在潛熱蓄熱材料的熔點附近，會發(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顯示過冷卻狀態(tài)。實際放熱時由于周邊部分快，故中央部不會成為過冷卻。因而中央部的溫度也是作連續(xù)的溫度變化，不會因過冷卻而溫度暫時下降。此時如在上述周邊部分的一個小室內插入過冷卻防止材料就已足夠。
而且，在蓄熱體蓄熱時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，用上述保溫材料覆蓋的小室溫度上升，有時會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變成溫度比過冷卻防止材料的耐熱溫度高。因而放熱時當正常部分從液體變?yōu)楣腆w的相變化一開始，結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行連接，哪個小室也都不會成為過冷卻狀態(tài)。
實施例1以下就本發(fā)明的一實施例進行說明。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的結構是通過將薄膜或管子的容器7的適當處所熱熔合后所得到接合部8從而區(qū)分為多個小室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管體9相互連接。
以下就各要素進行說明。容器7用潛熱蓄熱材料4或非反應性·非相溶性的材料制成。作為接合部8的制作方法，或將一對薄膜熱熔合或將一張薄膜彎曲后作為上下兩張進行熱熔合或將管子等的適當處所進行熱熔合來得到。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)定劑或熱傳導物質。毛細管體9為由潛熱蓄熱材料4和非反應性，非相溶性材料所組成的纖維質體，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的材料上并進行固定。毛細管體9必須能耐受熱熔合時的熱而不能在熱熔合時熔解而和容器7的材料成為一體。因為毛細管體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，只要能通過結合部8使小室和小室相連結即可。
如圖3所示，在最內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管體9，通過熱熔合將寬度5mm的接合部設在4×6cm的小室2的周圍。在該熱熔合時為使所有小室2都通過毛細管體至少在一處能和其他小室2連接，而預先配置好毛細管體9。在這些小室內充填有醋酸鈉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行封口。這樣，小室2每列10個，3列總計為30個小室，從而作成由30個小室組成的蓄熱體。在該蓄熱體中如圖1所示裝有加熱器3。溫度控制器設在小室2a上，溫度設定成小室2a的溫度不能超過75℃，進行通電(蓄熱)。在小室2a蓄熱結束時，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，當各個小室都完全獨立的場合除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。溫度下降進行后一旦變到潛熱蓄熱材料4的熔點附近則在小室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小室上加了150公斤的應力，但由于有毛細管體，而使蓄熱材料的流動受到極端地限制，故未曾有蓄熱材料向其他小室移動而發(fā)生偏厚的現(xiàn)象。
實施例2和實施例1相同，作成由30個小室組成的蓄熱體，即小室2每一列10個，3列合計30個。在本實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，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)生的異常現(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，并遠遠超過過冷卻防止材料的耐熱溫度80℃。在小室2完全獨立的場合，發(fā)生過冷卻現(xiàn)象，而不能從該部分的小室2取出潛熱。然而在本實施例中由于用毛細管體9來連結各小室2的潛熱蓄熱材料4，放熱時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，用該部分進行溫度控制也可。再者作為熱源不用加熱器，而使用熱風，熱水也能得到同樣的結果。
而且，將上述蓄熱體裝在人體上時，由于很容易地以接合器為軸進行彎曲，不會感到任何的不舒適感，而能得到舒適的供暖。
實施例3如圖5及圖6所示，在蓄熱裝置1中設有貫通內外的毛細管體9。潛熱蓄熱材料用醋酸鈉3水鹽，且毛細管體9用聚酯絲。因毛細管體9的長度長故使用預先浸透過醋酸鈉3水鹽的。僅需使用幾次即可時不需要外皮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，故在毛細管體的全體上設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，毛細管體9的一端設于絕熱材料6的外側。用加熱器3對該供暖裝置加熱。通過加熱，醋酸鈉3水鹽的溫度達到90℃而蓄熱。此時毛細管體9位于絕熱材料6的外側的一端的溫度為35℃，比醋酸鈉3水鹽的融點56℃還低。放熱時，殘存在毛細管體9內的結晶成為籽晶，能進行結晶化而從蓄熱裝置1中取出潛熱。
實施例4在實施例1及實施例2中的小室用毛細管體9連結，而在本實施例中如圖8所示不用毛細管體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實質上成連續(xù)狀態(tài)。且未粘接部分12的結構和潛熱蓄熱材料4的移動有密切的關系，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，因而蓄熱裝置1產生偏厚現(xiàn)象。且，未粘接部分12的寬度如大于10mm則容易流動，故最好在10mm以下。
用上述結構在和實施例1相同進行加熱(蓄熱)放熱時，結晶化從沒發(fā)生冷卻現(xiàn)象的小室2a進展到蓄熱裝置全體，故能取出潛熱蓄熱材料4的潛熱。
接著說明將本發(fā)明的技術用于過冷卻形蓄熱裝置時的情況。首先表示利用本發(fā)明的技術破壞過冷卻的方法。本發(fā)明是在設有內外連通的毛細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。
如利用以上實施例1～4的結構，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，故過冷卻不會輕易被破壞，然而一旦刺激安裝在容器上，并使容器的內部和外部連通的毛細管體，則能很容易地破壞過冷卻而取出熱量。這是由于毛細管體在容器的內部和外部之間進行連通，它在容器內部和蓄熱材料接觸，蓄熱材料通過毛細管現(xiàn)象被吸上來，運到容器外部的緣故。因而，刺激毛細管體一事，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管體的刺激部開始，傳播到毛細管體的蓄熱材料，接著擴大到容器中的蓄熱材料。在本發(fā)明的結構中由于容器的內外以毛細管體連接，即使在容器上加壓，因毛細管的阻力，而蓄熱材料不會漏出到外部。
實施例5圖9表示本實施例的蓄熱裝置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內的毛細管體9所組成。且根據(jù)需要可裝上覆蓋毛細管體9的覆蓋物14。
以下，對每個要素進行說明。容器13用和潛熱蓄熱材料無反應性、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)定劑或熱傳導性物質等。毛細管體9的組成為由和潛熱蓄熱材料4無反應性及無相溶性的材料組成的纖維質體(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)氣泡的燒結體(例如，聚乙烯多孔質燒結體或多孔質陶瓷)所組成，而裝在容器13內。安裝方法是安裝成一端在容器13的外部，另一端在容器的內部能和蓄熱材料相接觸，毛細管體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，以致使毛細管體9的全體好象用潛熱蓄熱材料4所浸透過。因為蓄熱時溫度上升，一旦容器13產生內壓，則容器13內部的潛熱蓄熱材料4會經(jīng)毛細管體9漏出，故應考慮到潛熱蓄熱材料4的種類和因蓄熱時的溫度上升而引起的粘度降低，而把毛細管體9設計成能使?jié)摕嵝顭岵牧?幾乎不漏出。
對上述結構的蓄熱裝置1用熱水或加熱器等進行加熱(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力，也不會破壞過冷卻狀態(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，則連鎖反應地擴大。即在毛細管體9的刺激部分開始的過冷卻的破壞，從毛細管體9傳播開來，一直傳到容器13的內部，接著擴大到容器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的目的是在保護從容器13上突出來的毛細管體9的同時抑制來自毛細管體的水的蒸發(fā)。即，將蓄熱裝置1在過冷卻狀態(tài)下保存，或搬運時，有時會受到意外的刺激，用它則可防止因該刺激而引起的過冷卻的破壞。且，蓄熱時蓄熱裝置1的溫度如變高，則因為從毛細管體9來的潛熱蓄熱材料4的結晶水很容易蒸發(fā)，故通過遮住毛細管體9而使蒸發(fā)難以進行。
以下表示具體的結構。
將二張鋁層疊薄膜的三個方面進行熱熔合來制造容器。此時在一處夾入0.2φ的聚酯絲作毛細管體使用。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，容器內長50mm。且在裝有毛細管體的附近上以從熱熔合部分起20mm的長度為毛細管覆蓋物，并用上述鋁層疊薄膜設置。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管體則破壞了過冷卻狀態(tài)。該破壞傳過聚酯絲，再擴大到蓄熱材料，就能很容易地取出熱量。且盡管加熱時內壓上升，也沒看到蓄熱材料向外部漏出。
實施例6圖10表示本實施例的蓄熱裝置。該蓄熱裝置的結構是在具有由毛細管體9填滿的引出部15和開閉機構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上通過熱熔合設置內藏有作為毛細管體9的聚乙烯燒結體的聚乙烯管來作為引出部。作為開閉機構16通過在聚乙烯管上設置聚乙烯罩來蓋住，從而能作成密封結構。在該容器13內減壓密封入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。在本實施例中由于未使用時，關上開閉機構，保持密封狀態(tài)，故不會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)，在蓄熱時或保管時不會發(fā)生水分蒸發(fā)而使蓄熱材料的組成成份變化。即使打開開閉機構，因容器內外用毛細管體遮斷，故不會有潛熱蓄熱材料漏出到外部。
實施例7圖11表示本實施例的蓄熱裝置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的內外的毛細管體9所組成，而且容器13的外側的毛細管體的結構是分成兩部分，其間并設有切換裝置17，該裝置能使上述被分為兩部分的毛細管體9a、9b接觸或不接觸。該毛細管體9的一端因設在容器13內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通過毛細管現(xiàn)象滲入毛細管體。其結果成為整個毛細管體9都載有潛熱蓄熱材料4的形式。在毛細管體的長度較長時，或者使切換裝置成為不接觸，并使被分作兩部分的毛細管體9成為不連續(xù)時，最好使用預先滲有潛熱蓄熱材料的毛細管體9。一旦潛熱蓄熱材料摻入毛細管體9則潛熱蓄熱材料4由毛細管力而被保持，故潛熱蓄熱材料4不會部分地消失。在上述結構的過冷卻形蓄熱裝置1中在蓄熱時很容易使容器外的毛細管體9b遠離加熱源。因而，能使?jié)B入毛細管體的潛熱蓄熱材料的一部分在蓄熱時不熔解，直接以結晶狀態(tài)存在。當然位于從切換裝置17起靠容器側的毛細管體9a必須完全熔解。在蓄熱結束后比切換裝置外側(和容器相反的一側)的毛細管體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行結晶化，該外側的毛細管的全體成為結晶體。在比切換裝置更內側的即連接切換裝置17和容器13的毛細管體9a因不含結晶核，故成為過冷卻狀態(tài)。現(xiàn)在如欲利用熱時，使切換裝置工作，例如移動旋鈕18，使切換裝置17的內外毛細管相接觸，則由于外側的毛細管已結晶化，它將成為籽晶，從而破壞內側的毛細管內所含潛熱蓄熱材料的過冷卻狀態(tài)。此破壞從毛細管體9a傳播到達容器內的蓄熱材料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小室時的各小室的過冷卻破壞方法。本發(fā)明的蓄熱裝置的結構是將潛熱蓄熱材料封入小室，并使各小室通過毛細管體連接，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現(xiàn)象被吸到毛細管體。即毛細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小室，而潛熱蓄熱材料實質上在蓄熱裝置全體中相連的。現(xiàn)在，如將刺激加與設在蓄熱裝置的一個小室上的刺激部上，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。該過冷卻的破壞擴大到具有刺激部的小室全體。接著毛細管體中的潛熱蓄熱材料的過冷卻被破壞，進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及蓄熱裝置全體。即如一個小室的潛熱蓄熱材料的過冷卻破壞，則會通過毛細管體擴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上設有接合部，即使將潛熱蓄熱材料分散到多個小室，利用一處的刺激就能破壞構成蓄熱裝置的全小室的潛熱蓄熱材料的過冷卻。
實施例8圖12為本實施例的蓄熱裝置1的平面圖，圖13為斷面圖。蓄熱裝置1的結構是通過使薄膜或管子的容器7的適當處所熱熔合而得到的接合部8被分成多個小室2。在該小室2中封入在實施例1中所示的潛熱蓄熱材料。且各小室2之間設有毛細管體9。具體表示如下在最內層由聚乙烯組成的二張鋁層疊薄膜之間，作為毛細管體9，夾以由聚酯組成的絲，通過熱封將寬度為5mm的接合部8設在5×5cm的正方形小室的周圍。在進行該熱封時，為使全部小室2至少在一處能通過毛細管體9和其他小室2相連結，預先配置好毛細管體9。在該小室2內，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個小室2，兩列8個小室組成。在該蓄熱裝置1的一個小室2上設有刺激口19，將該蓄熱裝置加熱到比醋酸鈉3水鹽的熔點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上加了150公斤的應力，但因毛細管體將潛熱蓄熱材料4的流動作極度限制，故不會因潛熱蓄熱材料4向其他小室移動而發(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。當該蓄熱裝置1裝在人體上時，由于很容易地以接合部8為軸進行彎曲，不會感到任何不舒服。
實施例9和實施例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實質上呈連續(xù)狀態(tài)。即不是用毛細管體連通各小室，而是在各小室間的一部分上設有未粘接的孔穴。如刺激設在蓄熱裝置1上的刺激口19，則和實施例8的場合相同，能破壞過冷卻狀態(tài)而取出潛熱。
以上，如用實施例1，2，3，4的過冷卻防止形蓄熱裝置，即可得到下述結果。即、由于由多個小室形成，且各小室用毛細管體等連接，潛熱蓄熱材料本身在蓄熱裝置全體中實質上是聯(lián)系著的，因此即使只有一個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附近，發(fā)生液體變固體的相變化，則該變化會傳播到蓄熱體全體，而能從蓄熱裝置1中取出潛熱。這是因為只要選出溫度難上升的小室來進行溫度控制即可，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，故能將熱源溫度設定在比潛熱蓄熱材料4的熔點高出相當多的溫度上，從而縮短蓄熱時間。且在裝在人體上的場合，由于小室和小室連結起來的接合部彎曲，很容易地跟隨外部應力，幾乎不感到有不舒服感。再者，因小室和小室之間用毛細管體連接，即使在一部分的小室上加上壓力，毛細管體會阻止?jié)摕嵝顭岵牧系牧鲃樱鴰缀醪粫苿拥狡渌男∈遥试谛顭嵫b置1中不會發(fā)生偏厚現(xiàn)象。
且，如使用實施例5，6，7，8，9的過冷卻形蓄熱裝置，可得到以下的效果。即，由于由多個小室形成，且各小室用毛細管體等連接，蓄熱材料本身在蓄熱裝置全體中實質上是相連接的，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，因在接合部彎曲時能很容易地實行可撓性，故即使裝在人體上也幾乎不會感到有不舒服感。再者，因過冷卻的破壞是通過刺激蓄熱材料實行的，而該蓄熱材料是通過毛細管體滲出到外部的，故能簡單地使過冷卻破壞。且，因容器處于用毛細管體加蓋的狀態(tài)，故內部的蓄熱材料不會漏出到外部。
權利要求
1.一種蓄熱裝置包括使薄膜或管子的適當處所進行粘接而設置的接合部，由該接合部所區(qū)分的多個小室，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室內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置的連通部。
2.如權利要求
1所述的蓄熱裝置，其特征在于連通部為絲狀體的毛細管體。
3.如權利要求
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，及連通該容器內外的毛細管。
5.如權利要求
4所述的蓄熱裝置，其特征在于毛細管體為絲狀體。
6.如權利要求
4所述的蓄熱裝置，其特征在于毛細管體為由連續(xù)氣泡組成的發(fā)泡體或燒結體。
7.如權利要求
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管體的開閉機構。
8.如權利要求
4所述的蓄熱裝置，其特征在于設置成使位于容器外部的毛細管體的一部分與加熱裝置分開。
9.如權利要求
4所述的蓄熱裝置，其特征在于設有切換裝置，該切換裝置是將位于容器外部的毛細管體分為兩部分，在其間能使上述分為二部分的毛細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處所相結合而設有多個小室，在該小室內封入蓄熱體的同時在上述小室間設有毛細管體，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.如權利要求
10所述的蓄熱裝置，其特征在于毛細管體為絲狀體。
12.如權利要求
10所述的蓄熱裝置，其特征在于作為毛細管體在接合部上設有未粘接部分。
專利摘要
本發(fā)明涉及利用毛細管現(xiàn)象從潛熱蓄熱材料確實取出潛熱的裝置。潛熱蓄熱材料的結晶化是沿毛細管體正好象沿導火線那樣傳播到蓄熱裝置全體。即結晶化的觸發(fā)在過冷卻形蓄熱裝置上是通過刺激毛細管體的一部分，在過冷卻防止形蓄熱裝置上是通過使毛細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)分為多個小室時通過在各小室間設有連通部能使裝置全體結晶化。本技術能利用于不用軟線的取暖、保溫、加溫裝置。
文檔編號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:松下電器產業(yè)株式會社