(57)【要約】【課題】固相から液相あるいは液相から固相いわゆる相変化の熱収支を利用した潜熱蓄熱材料が自然エネルギーを使用する省エネ技術、あるいは冷却、定温化材として、特に相変化温度を任意に選択できるパラフィン系潜熱蓄熱材料が多用されて来ている。この材料をスピーカーの磁気回路部適用し、発熱の冷却、定温化を図り、熱の影響で変化する再生周波数特性の安定化、音質への変化の解消を目的に検討してきた。しかし、パラフィン系潜熱蓄熱材料は熱伝導率が小さく、冷却対象物とする電子機器からの熱移動が遅く、特に急激な温度変化に対応出来ない問題がある。【解決手段】本発明は熱伝導率の大きな金属からなる連続気孔構造とる金属多孔体、あるいは金属紛体を潜熱蓄熱材料とを複合することで潜熱蓄熱材料の熱伝導性を高め、熱伝達の向上を図り、スピーカーの磁気回路部等の電子機器の急激な温度変化に対応を可能にする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜熱蓄熱材料と金属多孔体、金属紛体等の高熱伝導性材料とを複合した材料を用いたことを特徴とする電子機器用冷却、定温装置。
【請求項２】
請求項１の潜熱蓄熱材料はパラフィン系材料であること。
【請求項３】
請求項１の電子機器が音響用スピーカーであること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、スピーカー磁気回路部の冷却、定温化を図る潜熱蓄熱材料を用いた定温化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  スピーカーは電気信号から音への変換効率が悪く、その結果として磁気回路部に熱が発生し、温度上昇をもたらしスピーカーの音響特性、はなはだしい場合はスピーカーのボイスコイルコイル等の破損をもたらす等の影響をおよぼす問題がある。【０００３】  上記問題を解決するために、磁気回路部を耐熱性材料で構成したボイスコイル等の破損を防止、またはヒートパイプ等の冷却装置等による改善が図られてきたが、スピーカーの周波数特性、音質に影響を与えるスピーカーボックス内の温度変化については考慮されていない。【０００４】  本案発明者は、スピーカー特性に影響を与えるスピーカーボックス内の温度上昇を押させるとともに熱変化に伴う相変化物質であるパラフィン系潜熱蓄熱材料を使用した温度の安定化を図る定温化装置を検討してきた。【０００５】  相変化物質とは、所与の温度で熱が供給または放出されたとき、固相から液相へ（溶解）、あるいは液相から固相（凝固）と相転移を起こす物質を指している。固相から液相（昇温）、液相から固相（降温）の相変化過程における吸熱と発熱の熱収支の形態を図１（示差走査熱量分析計測定）に示す。【０００６】  近年、図１に示した相転移を起こす物質の大きな熱収支を利用し、昼夜の温度差から自然エネルギーを使用する省エネ技術、あるいは保冷、定温化材として、潜熱蓄熱材料が多用され、特に相変化温度を任意に選択できるパラフィン系潜熱蓄熱材料が使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１４９７９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  スピーカーは図２に示したに振動板、エッジ、ダンパー等は紙、繊維、プラスチックス、ゴム等の有機材料から構成され、物性（弾性率、内部損失等）が温度によって変化、特にゴム等の粘弾性体で作られるエッジの物性変化が大きく、周波数特性、音質の安定化を図るためには物性の安定化が必要とされる。【０００９】  スピーカー構成材料の物性変化に影響を与える熱源の磁気回路部、スピーカーボックス内の温度上昇を押させるとともに温度の安定化、つまり定温化を図り、温度変化によるスピーカーの周波数特性、音質変化の解消が課題である。【００１０】  本案発明者は課題解消のために、パラフィン系潜熱蓄熱材料の吸熱、発熱現象を利用した冷却、定温化装置を検討してきたが、パラフィン系潜熱蓄熱材料の熱伝導率は０．１２５〜０．３３（Ｗ／ｍＫ）と非常に小さく、発熱体から潜熱蓄熱材料への熱移動が遅く、接触面近傍に留まり、特に急激な温度変化に対応ず、課題達成のためには潜熱蓄熱材料の熱伝導率を向上させる改善が必要であることが解った。【００１１】  熱伝導率改善の為に、粒状または粉末黒鉛、膨張黒鉛等と潜熱蓄熱材料を複合し、熱伝導率を改善する技術（特許文献１）が提案されている。【００１２】  しかし、一般的に溶融粘度の高いパラフィン系潜熱蓄熱材料の複合化には難しい問題がある。特に層状空隙構造である膨張黒鉛との複合においては、この空隙に潜熱蓄熱材料を侵入させるには真空含浸ないし真空圧力含浸等の特別な方法が必要とされる問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  本発明は、パラフィン系潜熱蓄熱材料と熱伝導率の大きな金属からなる連続多孔質体あるいは紛体との複合を行い、熱伝導率を改善した潜熱蓄熱材料を用いて定温化装置を製作し、スピーカー磁気回路部に装着し、スピーカーの発熱部である磁気回路部の冷却を行い、磁気回路部とスピーカーボックス内の温度の定温化を図り、温度変化の大きい、エッジ材料等、スピーカー構成材料の物性変化を少なくし、スピーカーの周波数特性、音質への温度の影響を解消する。
【発明の効果】
【００１４】  詳細は実施例で示すが、パラフィン系潜熱蓄熱材料と連続多孔質金属体、あるいは金属粉体とを複合することで、複合前の潜熱蓄熱材料と比較し、大きく熱伝導性が改善する効果が確認された。【００１５】  また、複合体の制作においては、予め潜熱蓄熱材料の溶融流動温度に加熱した連続多孔質金属体に溶融した潜熱蓄熱材料を注ぎ込むことで容易に複合できることを見出し、従来技術の真空装置等の特別な装置を必要としないコスト的効果も確認された。【００１６】  更に、潜熱蓄熱材料が内包された形態を有する粒子状潜熱蓄熱材料にあっては金属粉体との複合は単に混合するのみで容易に熱伝導率を改善することを見出した。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】「潜熱蓄熱材料の相転移」
【図２】「スピーカーの構造」
【図３】「測定概略図」  図３−１「鉄円柱測定」  図３−２「鉄円柱／潜熱蓄熱材測定」
【図４】「含浸複合図（実施例１）」
【図５】「冷却効果測定結果」
【図６】「スピーカーと定温装置」
【図７】「磁気回路温度とスピーカー再生周波数特性」
【図８】「磁気回路温度と低域共振ｆ０特性」
【発明の実施するための形態】
【００１８】  詳細は比較例、実施例で述べるが図３−１に示した温度測定装置を製作し、断熱材と７０℃に加熱した鉄円柱（径３０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ）間に評価する潜熱蓄熱材料を挿入し（図３−２）、潜熱蓄熱材料と鉄円柱の接触時間における鉄円柱の温度降下を熱電対で測定し、比較例１、２、３および実施例１、２３の評価を行い、本発明の効果を確認した。
【比較例１】
【００１９】  ７０℃に加温した下記形状、鉄円柱の自然放冷温度の測定を熱電対で用い測定を行った。その結果を図５に比較例１として示す。
【比較例２】
【００２０】  パラフィン系潜熱蓄熱材料、商品名  ＣＡＬＧＲＩＰ  ＰＭ５０８（ＪＳＲ（株））を用い、６ｇの円柱（およそ径３０ｍｍ、厚さ９ｍｍ）を制作し、あらかじめ７０℃に加温した鉄円柱（比較例１と同じ）に図３の潜熱蓄熱材料部にセットし、鉄円柱の温度降下の測定とＣＡＬＧＲＩＰ  ＰＭ５０８の状態変化を観察した。
【００２１】温度降下測定結果を図５に比較例２として示す。
【００２２】  鉄円柱／潜熱蓄熱材料の接触面から熱伝導がなされ、潜熱蓄熱材料が融解し、白色から透明に変化する相変化（固相→液相）が接触面から３ｍｍ程度までは短時間で観察されたが、５ｍｍ以上の変化までは２０分程度を要した。測定を終了した３０分においても６ｍｍ程度までの相変化で、全体の相変化を観察できなかった。この現象は潜熱蓄熱材料の低い熱伝導率に起因していると考察される。
【比較例３】
【００２３】  厚さ１００μｍのアルミ箔で径３０ｍｍ、高さ１７ｍｍの円筒を作り、その中に粒子状パラフィン系潜熱蓄熱材料、商品名  ＣＡＬＧＲＩＰ  ＰＣ４０１１（ＪＳＲ（株））充填した測定試料を作製し、比較例２と同様に鉄円柱の温度降下を測定した。結果を図５に比較例３として示す。
【００２４】  潜熱蓄熱材料を挿入した、比較例２、３は比較例１、鉄円柱単体放置に比較し、温度降下する時間が早く潜熱蓄熱材料の効果が確認されたが、比較例２の相変化観察状態から見ると潜熱蓄熱材料全体に熱伝導がされておらず十分に効果が発現されておらず熱伝導性の改善の必要性が確認される。
【実施例１】
【００２５】  比較例２の熱伝導性の改善を目的に、連続多孔質金属体、ニッケル系多孔質金属、商品名、セルメット＃４（住友金属（株））を用い、円柱（径３０ｍｍ、厚さ９ｍｍ）を作成し、その円柱に１３０℃で溶融したＣＡＬＧＲＩＰ  ＰＭ５０８を含浸し、セルメット＃４／ＣＡＬＧＲＩＰ  ＰＭ５０８の複合潜熱蓄熱材料を制作した。含浸複合状態を図４に示す。【００２６】  ＣＡＬＧＲＩＰ  ＰＭ５０８を含浸する際に連続孔質金属体をＣＡＬＧＲＩＰ  ＰＭ５０８の溶融流動温度１３０℃に加熱することで容易にＣＡＬＧＲＩＰ  ＰＭ５０８が浸透し、複合における特別な装置は不要であった。【００２７】  ＣＡＬＧＲＩＰ  ＰＭ５０８とセルメット＃４の複合体積比率を以下に示す。
ＣＡＬＧＲＩＰ  ＰＭ５０８：セルメット＃４＝９：１【００２８】    比較例１と同様に鉄円柱の温度降下測定行った結果を図５に実施例１として示す。結果から明らかのように比較例２の潜熱蓄熱材料単体より短時間で温度降下する複合効果が確認された。【００２９】  また、潜熱蓄熱材料の結晶融解が全体におよぶ相変化（固相→液相）が観察され連続多孔質金属体の複合効果による熱伝導率の向上が確認された。
【実施例２】
【００３０】  比較例３の熱伝導性の改善を目的に、球状銅粉、商品名ＭＡ−Ｃ−Ｓ（三井金属鉱業（株））と粒子状パラフィン系潜熱蓄熱材料、商品名  ＣＡＬＧＲＩＰ  ＰＣ４０１１とを混合し、比較例３と同様に測定試料を作製し、測定を行い複合の効果の確認を行った。【００３１】  ＣＡＬＧＲＩＰ  ＰＣ４０１１と球状銅粉の複合体積比率を以下に示す。
ＣＡＬＧＲＩＰ  ＰＣ４０１１：球状銅粉＝９：１【００３２】  比較例１と同様に鉄円柱の温度降下測定行った結果を図５に実施例２として示す。図５から明らかのように比較例３の潜熱蓄熱材料単体より短時間で温度降下する複合効果が確認された。【００３３】  実施例１と同様に熱伝導性の向上が確認されたが、実施例１よりも効果が小さい結果であった。この原因は実施例１の複合構造が連続構造であるのに対して、実施例２は粒子同士の点接触構造あることが原因と考察される。
【実施例３】
【００３４】  スピーカーに実装での効果を確認するために、表１に示した仕様の口径６ｃｍの小型スピーカーを製作し、その磁気回路部に取り付け可能な容器に実施例１の複合体を挿入した本案、定温装置（図６）を製作し、ボックス（縦：横：奥行き＝２０：１５：１０ｃｍ）にスピーカーを取り付け、定格入力を過大に上回る約１５Ｗ程度のホワイトノイズ信号を入力し、磁気回路部の温度が５０℃に達した時に近接（スピーカーからの距離３ｃｍ）における再生周波数の測定、ただちに定温装置を取り付け磁気回路部の温度が３５℃、２５℃に低下した時の温度における再生周波数への影響を測定した。更に継続して過大入力を行い、２５℃の温度が約３０分間程度維持される定温化効果が観測された。
【表１】
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【００３５】  磁気回路部の温度上昇に伴い、低域共振周波数ｆ０が低下する結果（図７、８）が得られ、再生周波数特性に温度が大きく影響することと潜熱蓄熱材料よる冷却、定温化効果が確認された。【００３６】  周波数低下は、スピーカーを構成する材料のヤング率等の物性の温度変化によるものと推測され、特にウレタンシートで作られたエッジの物性の温度特性が最も大きく影響したものと考察される。【００３７】  実施例１から３ではパラフィン系潜熱蓄熱材料、連続孔質金属体および球状銅粉を用いたがこれらに限定されるものではなく、また相転移温度、４０℃の潜熱蓄熱材料を使用したがこれに限定されるものでなく必要とされる温度を任意に選択、別種の潜熱蓄熱材料でも良く、また金属と同等の熱伝導性を有するセラミック等の材料でも良い。【００３８】  本案をスピーカーの磁気回路部に適応したが、これに限定されるものではなく、温度の影響を受け易い電子機器、測定装置にも適応可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】  使用時の温度変化の影響を受けることなく、安定した再生周波数特性を実現することが可能になり、それに起因する音質の変化のない快適な音楽環境の実現が可能となる。
【符号の説明】
【００４０】    １鉄円柱（径３０ｍｍ、高さ２０）
２断熱材
３熱電対
４潜熱蓄熱材料（径３０ｍｍ、高さ９ｍｍ）
【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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