(57)【要約】【課題】電圧を印加することで自己発熱でき、尚且つ発熱量を自己制御して蓄熱体を所定の温度域に維持することができ、これによって利用する際に、確実に期待した蓄熱量を得ることができ、且つ固定抵抗型ヒータ、温度センサ、制御装置や、ＰＴＣヒータ等を別に設ける必要がなくコストのかからない自己発熱制御機能付き蓄熱体を提供する。【解決手段】内部にカーボンを分散配置した蓄熱体２に一対の電極３、３を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にカーボンを分散配置した蓄熱体に一対の電極を設けて成ることを特徴とする自己発熱制御機能付き蓄熱体。
【請求項２】
上記蓄熱体は、蓄熱体の主体を構成する蓄熱体材料と、粉末状のカーボンブラックとを混練してカーボンブラックを蓄熱体材料中に分散配合した後、所定形状に成形して得られるものであることを特徴とする請求項１記載の自己発熱制御機能付き蓄熱体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己発熱制御機能付き蓄熱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えばニクロム線コードヒータ等の固定抵抗型のヒータから加熱されて蓄熱を行う潜熱蓄熱体が床暖房等に利用されている。このように利用される蓄熱体にあっては、ヒータの温度を検知するための温度センサの検知結果に基づいてヒータの運転を制御することで、蓄熱体への加熱温度が制御され、これにより蓄熱体の温度域を所定の温度域に維持していた。
【０００３】
また、上記固定抵抗型のヒータの替わりに、温度上昇に伴って抵抗値が上昇し自己の発熱を抑える、いわゆるＰＴＣ特性を有するＰＴＣヒータを用い、該ＰＴＣヒータにより蓄熱体の温度を制御するものも知られている（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３４９６１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例の蓄熱体を利用する場合は、蓄熱体に熱を供給するためのヒータを蓄熱体とは別に設ける必要があり、加えてこのヒータの温度を制御するために、ヒータとして高価なＰＴＣヒータを利用したり、固定抵抗型のヒータに温度センサや制御装置を備えなければならず、コストがかかる。また、上記ヒータの加熱温度は蓄熱体の温度と関係なく制御されているため、何等かの要因により蓄熱体の蓄熱が十分でなかったり、逆に蓄熱体が過加熱状態であった場合には、蓄熱体を期待した温度域に維持することができなかった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電圧を印加することで自己発熱でき、尚且つ発熱量を自己制御して蓄熱体を所定の温度域に維持することができ、これによって利用する際に、確実に期待した蓄熱量を得ることができ、且つ固定抵抗型ヒータ、温度センサ、制御装置や、ＰＴＣヒータ等を別に設ける必要がなくコストのかからない自己発熱制御機能付き蓄熱体を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る自己発熱制御機能付き蓄熱体は、内部にカーボンを分散配置した蓄熱体２に一対の電極３、３を設けて成ることを特徴とするものである。
【０００８】
このように内部にカーボンを分散配置した蓄熱体２に一対の電極を設けることで、両電極３、３間に電圧を印加した場合、両電極３、３間に配置された蓄熱体２を抵抗として自己発熱制御機能付き蓄熱体１は自己発熱でき、しかもこの場合、自己発熱により蓄熱が進行すると、蓄熱体２が熱膨張し、蓄熱体２中に分散配合されたカーボンブラック間の距離が離れて電気抵抗が上昇し、結果、自己発熱制御機能付き蓄熱体１の発熱量が低下し、次いで発熱量が低下すると、蓄熱体２が熱収縮し、カーボンブラック間の距離が近づいて電気抵抗が下降し、結果、自己発熱制御機能付き蓄熱体１の発熱量が上昇し、以後、この発熱量上昇→熱膨張→抵抗値上昇→発熱量低下→熱収縮→抵抗値下降という一連の動作を繰り返し行い、これによって自己発熱制御機能付き蓄熱体１は自身の温度を所定の温度域に維持することができる。
【０００９】
また請求項２記載の自己発熱制御機能付き蓄熱体は請求項１記載の自己発熱制御機能付き蓄熱体において、上記蓄熱体２は、蓄熱体２の主体を構成する蓄熱体材料と、粉末状のカーボンブラックとを混練してカーボンブラックを蓄熱体材料中に分散配合した後、所定形状に成形して得られるものであることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１は自己発熱制御機能付き蓄熱体１の全体斜視図であり、この自己発熱制御機能付き蓄熱体１は、内部に導電性を有するカーボンを分散配置した蓄熱体２に一対の電極３、３を設けてなるものである。
【００１１】
上記蓄熱体２は、蓄熱体２の主体を構成する蓄熱体材料と、粉末状のカーボンブラックとを混練してカーボンブラックを蓄熱体材料中に分散配合した後、所定形状に成形して得られるものである。
【００１２】
詳述すると、蓄熱体２の主体を構成する物質である蓄熱体材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）と、パラフィン（Ｐａ）と、増粘材とからなるものを用い、該蓄熱体材料はポリエチレン２０〜３０ｗｔ％、パラフィン６０〜８０ｗｔ％、増粘材５〜１０ｗｔ％を配合してなるものである。
【００１３】
ここでポリエチレンは蓄熱体２の骨格材をなすものである。パラフィンは蓄熱体２における蓄熱材の役割を果たすものであって、パラフィンの融点によって蓄熱体２の蓄熱温度が、配合量によって蓄熱体２の蓄熱量が決まるものである。また増粘材は、蓄熱状態でパラフィンが溶融している時にもパラフィンを高粘度に保ち、ポリエチレンの骨格構造から離脱するのを防ぐと共に、カーボンブラックの分散状態を安定させるものであって、この増粘材としてはパラフィンと相溶するものが好ましく、本実施形態においては増粘材としてエチレンプロピレン共重合体を用いている。
【００１４】
そして上記蓄熱体２の主体を構成する蓄熱体材料と粉末状のカーボンブラック（ＣＢ）とをミキサーなどで混練してカーボンブラックを蓄熱体材料中に分散させた後、この成形材料を押出成形することで、ボード状に成形された蓄熱体２を形成する。ここでカーボンブラック（ＣＢ）の配合比としては、蓄熱体材料全量に対して、３０〜４０ｗｔ％としている。なお、蓄熱体２の形状はボード状に限られるものではない。
【００１５】
上記のように形成された蓄熱体２は、蓄熱体２中に分散配置されたカーボンと、マトリクスとしての蓄熱体とにより導電性を備えたものとなる。
【００１６】
そしてこの蓄熱体２に一対の電極３、３を接触するように設け、この一対の電極３、３を配設した蓄熱体２全体をゴムシート（フィルムでも良い）で絶縁シールすることで自己発熱制御機能付き蓄熱体１が形成される。具体的には両電極３、３間距離を離して配置することが好ましく、上記各電極３、３は図１に示すように蓄熱体２の幅方向の両端部にそれぞれ内蔵されており、各電極３、３は長手方向に亘っている。なお、この一対の電極３、３の配置としては上記に限定されるものではなく、例えば図２に示すように両電極３、３を蓄熱体２の幅方向の側面に長手方向に亘って接するように設けたり、図３に示すように蓄熱体２の表面（上面）の幅方向両端部に長手方向に亘って接するように設けても良いものとし、また、図示は省略するが図２における両電極３、３を蓄熱体２の表面よりも蓄熱体２側に位置すると共に蓄熱体２の表面に露出するように配設し、蓄熱体２の表面をフラットにしたり、また図３における両電極３、３を蓄熱体２の両側面よりも蓄熱体２側に位置すると共に蓄熱体２の両側面に露出するように配設し、蓄熱体２の両側面をフラットにしても良く、すなわち両電極３、３は後述する電源に電気的に接続可能であれば蓄熱体２から露出してあっても埋め込んであっても良いものとする。
【００１７】
上記のように形成された自己発熱制御機能付き蓄熱体１は、両電極３、３間に電圧を印加して蓄熱体２に通電することで、自己発熱制御機能付き蓄熱体１自身が発熱する自己発熱機能と、自己発熱制御機能付き蓄熱体１自身を所定の温度域に維持する蓄熱量自己制御機能を有するものである。
【００１８】
すなわち自己発熱制御機能付き蓄熱体１に電源から電圧が印加されると、両電極間３に配置された蓄熱体２が抵抗となり、自己発熱制御機能付き蓄熱体１が自己発熱する。そして、自己の発熱により蓄熱が進行すると、蓄熱体材料、特にパラフィンが熱膨張し、これにより蓄熱体２中に分散配合されたカーボンブラック間の距離が離れて電気抵抗が上昇し、結果、自己発熱制御機能付き蓄熱体１の発熱量が低下する。自己発熱制御機能付き蓄熱体１の発熱量が低下すると、蓄熱体材料が熱収縮し、カーボンブラック間の距離が近づいて電気抵抗が下降し、結果、自己発熱制御機能付き蓄熱体１の発熱量が上昇する。以後、この発熱量上昇→熱膨張→抵抗値上昇→発熱量低下→熱収縮→抵抗値下降という一連の動作を繰り返し行い、これによって自己発熱制御機能付き蓄熱体１は、自身に貯えられる蓄熱量をコントロールして自身を所定の温度域に維持する。
【００１９】
そしてこのように自己発熱機能と蓄熱量自己制御機能を有する自己発熱制御機能付き蓄熱体１は、例えば床暖房等に利用することができる。なお、上記した自己発熱制御機能付き蓄熱体１の発熱量は蓄熱体２の抵抗値及び両電極間３、３距離によって決定されるため、蓄熱体２の抵抗値及び両電極３、３間距離は設計者によって適宜変更しても良いものとする。
【００２０】
上記のように内部にカーボンを分散配置した蓄熱体２に一対の電極を設けることで、蓄熱体２に電圧を印加した場合、両電極３、３間に配置された蓄熱体２を抵抗として自己発熱制御機能付き蓄熱体１自身が自己発熱でき、尚且つこの場合、自己発熱制御機能付き蓄熱体１は、上記した発熱量上昇→熱膨張→抵抗値上昇→発熱量低下→熱収縮→抵抗値下降といった一連の動作により自己の温度を所定の温度域に維持することができ、これにより確実に期待した蓄熱量が得られ、且つ利用する際に、固定抵抗型ヒータ、温度センサ、制御装置や、ＰＴＣヒータ等を別に設ける必要がなくコストを削減できる。
【００２１】
【実施例】
以下本発明の実施例を具体的に説明する。
【００２２】
（実施例）
蓄熱体材料全量に対して、高密度ポリエチレン２０ｗｔ％、融点５４℃のパラフィン７０ｗｔ％、エチレンプロピレン共重合体１０ｗｔ％、の配合比で配合してなる蓄熱体材料に、粉末状のカーボンブラックを蓄熱体材料全量に対して、３７．５ｗｔ％配合し、この蓄熱体材料にカーボンブラックを配合した成形材料をミキサーで混練して蓄熱体材料中に分散させた後、押出成形して幅２５０ｍｍ、厚さ２５ｍｍ、長さ９００ｍｍのボード状の蓄熱体２を形成し、図１に示すように該蓄熱体２の幅方向両端部に夫々電極３として銅線のより線を内蔵し、この一対の電極３、３を設けた蓄熱体２全体をゴムシートで絶縁シールすることで自己発熱制御機能付き蓄熱体１を得た。
【００２３】
そしてこの自己発熱制御機能付き蓄熱体１の一対の電極に電源からＡＣ１００Ｖを印加し、自己発熱制御機能付き自己発熱制御機能付き蓄熱体１の表面温度と、電力を測定した。測定結果を図４に示す。
【００２４】
図４に示す測定結果からもわかるように、両電極間に電圧を印加することで、自己発熱でき、尚且つ蓄熱量が多い場合には発熱量を抑え、蓄熱量が少ない場合には発熱量を増加させ、これにより蓄熱量を自己制御できる自己発熱制御機能付き蓄熱体１を得ることができた。
【００２５】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１記載の発明にあっては、内部にカーボンを分散配置した蓄熱体に一対の電極を設けることで、蓄熱体に電圧を印加した場合、両電極間に配置された蓄熱体を抵抗として自己発熱制御機能付き蓄熱体自身が自己発熱でき、尚且つこの場合、自己発熱制御機能付き蓄熱体は、発熱量上昇→熱膨張→抵抗値上昇→発熱量低下→熱収縮→抵抗値下降といった一連の動作により自己の温度を所定の温度域に維持することができ、これにより確実に期待した蓄熱量が得られ、且つ利用する際に、固定抵抗型ヒータ、温度センサ、制御装置や、ＰＴＣヒータ等を別に設ける必要がなくコストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す自己発熱制御機能付き蓄熱体の全体斜視図である。
【図２】他例の自己発熱制御機能付き蓄熱体を示す全体斜視図である。
【図３】更に他例の自己発熱制御機能付き蓄熱体を示す全体斜視図である。
【図４】自己発熱制御機能付き蓄熱体にＡＣ１００Ｖの電圧を印加した場合における電力と自己発熱制御機能付き蓄熱体の表面温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  自己発熱制御機能付き蓄熱体
２  蓄熱体
３  電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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