(57)【要約】【課題】本発明は、高温でも使用可能であって、従来に比して効率の良い熱源を構成することができるようにする。【解決手段】本発明は、発熱体、この発熱体の熱を蓄積する蓄熱体、蓄熱体から放出される熱を遠赤外線により放出する遠赤外線放射部を順次積層するようにして、木炭粉末粒の有する微細な空隙を保持したまま、圧力１〜１５〔Ｎ／ｍｍ２〕により木炭粉末を所定形状に成型して蓄熱体を作成する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体、前記発熱体の熱を蓄積する蓄熱体、前記蓄熱体から放出される熱を遠赤外線により放出する遠赤外線放射部を順次積層して作成され、
前記蓄熱体が、
木炭粉末粒の有する微細な空隙を保持したまま、圧力１〜１５〔Ｎ／ｍｍ２〕により木炭粉末を所定形状に成型して作成される
ことを特徴とする蓄熱部材。
【請求項２】
前記蓄熱体が、
前記木炭粉末を繋ぎ剤と混合して作成された成型材料を射出成型して作成された
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱部材。
【請求項３】
前記繋ぎ剤が、ナイロン６である
ことを特徴とする請求項２に記載の蓄熱部材。
【請求項４】
蓄熱部材に蓄積された熱により加熱対象を加熱して前記加熱対象を昇温させる昇温システムであって、
前記蓄熱部材が、
発熱体、前記発熱体の熱を蓄積する蓄熱体、前記蓄熱体から放出される熱を遠赤外線により放出する遠赤外線放射部を順次積層して作成され、
前記蓄熱体が、
木炭粉末粒の有する微細な空隙を保持したまま、圧力１〜１５〔Ｎ／ｍｍ２〕により木炭粉末を所定形状に成型して作成される
ことを特徴とする昇温システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱部材及び昇温システムに関し、木炭粉末から作成した蓄熱体を使用した熱源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、公衆浴場、温水プール等の給湯に関する事業、ハウス栽培等の暖房に関する事業では、重油、石炭等の化石燃料を使用した熱源が使用されている。
【０００３】
この種の熱源に関して、特開２００８−１４６２６号公報には、粉砕した炭で発熱体を囲んで加熱源を作成する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで給湯、暖房等では、ランニングコストの低下、二酸化炭素排出量の低減が求められており、このため効率の良い熱源の提供が求められる。また種々の使用条件を考慮すれば、高温で使用可能なことも求められる。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高温でも使用可能であって、従来に比して効率の良い熱源を構成することができる蓄熱部材、及びこの蓄熱部材を用いた昇温システムを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため請求項１の発明は、蓄熱部材に適用して、発熱体、前記発熱体の熱を蓄積する蓄熱体、前記蓄熱体から放出される熱を遠赤外線により放出する遠赤外線放射部を順次積層して作成され、前記蓄熱体が、木炭粉末粒の有する微細な空隙を保持したまま、圧力１〜１５〔Ｎ／ｍｍ２〕により木炭粉末を所定形状に成型して作成される。
【０００８】
また請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記蓄熱体が、前記木炭粉末を繋ぎ剤と混合して作成された成型材料を射出成型して作成される。
【０００９】
また請求項３の発明は、請求項２の構成において、前記繋ぎ剤が、ナイロン６である。
【００１０】
また請求項４の発明は、蓄熱部材に蓄積された熱により加熱対象を加熱して前記加熱対象を昇温させる昇温システムに適用して、前記蓄熱部材が、発熱体、前記発熱体の熱を蓄積する蓄熱体、前記蓄熱体から放出される熱を遠赤外線により放出する遠赤外線放射部を順次積層して作成され、前記蓄熱体が、木炭粉末粒の有する微細な空隙を保持したまま、圧力１〜１５〔Ｎ／ｍｍ２〕により木炭粉末を所定形状に成型して作成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高温でも使用可能であって、従来に比して効率の良い熱源を構成することができる蓄熱部材、この蓄熱部材を用いた昇温システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る昇温システムを示す図である。
【図２】図１の昇温システムに適用される蓄熱部材を示す平面図である。
【図３】図２の蓄熱部材をＡ−Ａ線により切り取って示す図である。
【図４】図２の蓄熱部材に適用される蓄熱体の微細構造を示す図である。
【図５】図４をさらに拡大して示す図である。
【図６】図２の蓄熱体による実験の測定結果を示す図である。
【図７】図２の蓄熱体による他の実験の測定結果を示す図である。
【図８】図７との対比により発熱体を駆動しない場合の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る昇温システムを示す図である。この昇温システム１は、例えば給湯に供する水等の液体を加熱対象４とし、この加熱対象４を加熱する。この昇温システム１は、所定の保温部２に保持した蓄熱部材３に電力を供給して蓄熱部材３を加熱、昇温する。なお保温部２は、各種の断熱材により断熱した密閉空間を適用することができる。また蓄熱部材３の加熱は、例えば割安な深夜電力を適用することが考えられる。
【００１５】
その後、この昇温システム１は、この蓄熱部材３を搬送して加熱対象４に投入し、蓄熱部材３に蓄熱した熱により加熱対象４を加熱する。この昇温システム１は、その後、放熱した蓄熱部材３を元の保温部２に搬送して再び加熱、昇温に供する。昇温システム１は、この蓄熱部材３の加熱、昇温、放熱を繰り返し、加熱対象４を所望の温度に昇温する。なおこのため昇温システム１では、蓄熱部材３及び加熱対象４の温度を検出する温度センサ、蓄熱部材３の加熱時間、放熱時間を計測するタイマ等が適宜配置され、異常の検出、正常な状態への復帰等を図示しないコントローラの制御により実行する。
【００１６】
図２は、この蓄熱部材３の構成を示す平面図であり、図３は、図２をＡ−Ａ線により切り取って示す断面図である。蓄熱部材３は、全体が平板形状により形成され、発熱体５に蓄熱体６、遠赤外線放射部７を順次積層して作成される。
【００１７】
ここで蓄熱体６は、発熱体５より供給される熱を蓄熱する板状の部材であり、木炭粉末粒の有する微細な空隙を保持したまま、木炭粉末を高密度に充填、一体化して作成される。ここで木炭は、微細な空隙を有する多孔質部材であり、この微細な空隙は、蓄熱に大きく寄与する。従ってこの微細な空隙を保持したまま、木炭を高密度化すれば、大きな蓄熱機能を確保することができる。
【００１８】
このためこの実施の形態において、蓄熱部材３は、以下の工程により作成される。なお蓄熱体６は、杉、桧、竹の間伐材等、種々の木材の炭を使用することができるものの、この実施の形態では、黒炭を使用して作成される。
【００１９】
蓄熱体６は、黒炭を粉砕して木炭粉末が作成され、選別機を用いてこの木炭粉末が粒度により例えば３段階に選別される。蓄熱体６は、粒度分布がFuller曲線に近づくように、選別した木炭粉末を配合して原料の木炭粉末が作成される。なおこの実施の形態では、粒径３０〔μｍ〕以上によりこの原料の木炭粉末を作成した。
【００２０】
続いて蓄熱体６は、この原料の木炭粉末が繋ぎ剤と混合されて成型材料が作成される。ここで繋ぎ剤は、木炭粉末粒の有する微細な空隙を保持したまま、木炭粉末を高密度に一体化可能な種々の材料を適用することができる。具体的に、繋ぎ剤として天然系親油性樹脂、天然系親水性樹脂、合成樹脂等を適用することができる。なおここで天然系親油性樹脂としては、樹脂酸、脂肪酸−カプロン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、脂肪酸エステル、低分子パラフィン系、マンナン、アラビアゴム、シエラック等を適用することができる。また天然系親水性樹脂としては、澱粉、キサンタンガム、ジュランガム、カラギーナン、プルラン、寒天、カルボキメチルセルロース系、グルコース系、トレハロース系等を適用することができる。
【００２１】
この実施の形態において、蓄熱体６は、繋ぎ剤に合成樹脂であるナイロン６が適用されて成型材料が作成される。なおナイロン６を繋ぎ剤に適用する場合には、木炭粉末の重量比を２７〔％〕〜９０〔％〕に設定して、後述の射出成型により蓄熱体を所望の形状に成型することができる。
【００２２】
蓄熱体６は、続いてこの成型材料を高圧により成型して作成される。ここで成型には、種々の方法を適用できるものの、この実施の形態では、射出成型を適用する。なお射出成型で作成する場合、成型時の圧力は、成型圧力１０〜１５〔Ｎ/ｍｍ２〕であるものの、蓄熱体６は、圧力１〜１５〔Ｎ/ｍｍ２〕により成型して、木炭粉末粒の有する微細な空隙を保持したまま、木炭粉末を実用上十分に高密度化することができる。従って蓄熱体６は、成型方法によっては、圧力１〜１５〔Ｎ/ｍｍ２〕により成型される。なお蓄熱体６は、繋ぎ剤、成型方法によっては、適宜、乾燥工程、加熱工程が設けられる。これで得られる成形体は絶縁特性を有する物である。
【００２３】
図４及び図５は、蓄熱体６を詳細に示す電子顕微鏡写真である。この図４及び図５によれば、木炭の微細形状を保持しつつ、木炭粉末粒が高密度に充填されていることが判る。
【００２４】
発熱体５は、シート状の発熱体であり、この実施の形態では、カーボン系のメッシュ状面状発熱体が適用される。発熱体５は、例えば接着により蓄熱体６に密着して配置される。
【００２５】
遠赤外線放射部７は、蓄熱体６からの放射を効率良く遠赤外線に変換する部材である。遠赤外線放射部７は、この実施の形態では、ＰＡＮ系のカーボン繊維の織物を接着により蓄熱体６の表面に密接して配置する。なおＰＡＮ系のカーボン繊維に代えて、ピッチ系のカーボン素材、カーボンナノチューブ等、種々の素材を適用することができる。また接着に代えて塗膜を作成して配置しても良い。蓄熱部材３は、この遠赤外線放射部７の配置により、何ら遠赤外線放射部７を配置しない場合に比して、熱効率が１２％程度増大することが実験により確認された。
【００２６】
図６は、この昇温システム１による加熱対象４の温度上昇の測定結果である。この図６は、３リットルの水を加熱対象として測定を繰り返した測定結果であり、蓄熱部材３の投入（経過時間０）により、あたかも焼け石を水に投入した如く、速やかに加熱対象が温度上昇していることが判る。
【００２７】
これに対して図７は、蓄熱体６の機能の確認に供する測定結果を示す図である。この図７では、断熱材上にヒーターを配置し、このヒーターにより水槽に保持した約２リットルの水を加熱した場合の測定結果である。ここでこの水槽の壁面の１つには、遠赤外線放射部７を内側に向けて蓄熱部材３が配置される。この図７では、測定の開始によりヒーター及び発熱体５で水槽を加熱し、測定開始から４０分経過して発熱体５の印加電圧を増大させた測定結果である。なおここでＴ１は水温であり、Ｔ２は発熱体５の温度であり、Ｔ３は外気温である。また図８は、図７の測定条件と同一の条件により、ヒーターのみで水槽を加熱した場合の測定結果を示す図である。
【００２８】
これら図７及び図８の測定結果によれば、蓄熱部材３の蓄熱体６が断熱材として充分に機能し（図８）、さらに発熱体５の熱を遠赤外線放射部７側に効率よく伝導していることが判る（図７）。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態では、発熱体を発熱させて蓄熱体に蓄熱し、この蓄熱体の熱により加熱対象を加熱することにより、あたかも焼け石を水中に投入したかのようにして加熱対象を加熱することができる。また木炭粉末粒の有する微細な空隙を保持したまま、圧力１〜１５〔Ｎ／ｍｍ２〕により木炭粉末を平板形状に成型して蓄熱体を作成することにより、木炭粉末粒の有する微細な空隙を高密度化して十分な蓄熱機能を確保し、加熱対象を効率よく加熱することができる。またこのようにして作成される蓄熱体は、温度が高くなっても、素材の酸化等を有効に回避することができ、これにより高温でも使用可能であって、従来に比して効率の良い熱源を構成することが可能となる。またさらにこのようにして作成される蓄熱体は、充分な機械的強度も確保することができ、これにより熱源を構成する機構部品にも兼用することができ、広い適用範囲を確保することができる。
【００３０】
またさらに本実施の形態では、射出成型により蓄熱体を成型することにより、さらには繋ぎ剤にナイロン６を適用することにより、高い生産性を確保することができる。
【００３１】
なお上述の実施の形態においては、平板形状により蓄熱体を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば遠赤外線放射部側面を凹凸形状により作成して加熱対象との接触面積の増大を図り、加熱の効率を増大させる場合等、必要に応じて種々の形状により作成することができる。
【００３２】
また上述の実施の形態においては、発熱体の片側面に蓄熱体、遠赤外線放射部を順次積層する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、発熱体の両側面に積層するようにしても良い。
【００３３】
また上述の実施の形態においては、水を加熱対象とする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、エチレングリコール等の他の液体を加熱対象としてもよく、さらにはエチレングリコール、窒化アルミニウム等の各種の熱媒、セラミック等を介して加熱対象を加熱するようにしてもよい。
【００３４】
なお本発明は、上述の実施の形態に限定されるものでは無く、その趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施の形態を種々に組み合わせ、さらには上述の実施の形態に種々に変形を加えた形態とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、例えば深夜電力を利用した給湯、暖房、乾燥等の熱源に適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１‥‥昇温システム、２‥‥保温部、３‥‥蓄熱部材、４‥‥加熱対象、５‥‥発熱体、６‥‥蓄熱体、７‥‥遠赤外線放射部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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