(57)【要約】【課題】過冷却をすることが可能な蓄熱材の状態を短時間で判定し、蓄熱材の発核を的確に開始させることが可能な蓄熱装置を提供する。【解決手段】蓄熱装置１は、過冷却をすることが可能な蓄熱材４に接するアノード電極５及びカソード電極６と、これら両電極間に電圧を印加する電圧印加手段１２と、両電極間の電気的特性を検出する検出手段１３と、制御手段１４を備える。制御手段１４は閾値を有する。閾値を、蓄熱材４が液相状態であるときの両電極間の電気的特性の値と蓄熱材４が固相状態にあるときの両電極間の電気的特性の値との間の値とする。制御手段１４は、電圧印加手段１２で両電極間に第一の電圧を印加させることに基づいて蓄熱材４の電気的特性を検出手段１３で検出させる。検出された電気的特性の値が閾値を下回る場合、制御手段１４は、第一の電圧より高くかつ蓄熱材が発核可能な第ニの電圧を蓄熱材４に印加させることを特徴としている。【選択図】図１
2014102014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱槽と、
この蓄熱槽に収容され過冷却をすることが可能な蓄熱材と、
この蓄熱材に接して配置されたアノード電極と、
このアノード電極から離れて前記蓄熱材に接して配置されたカソード電極と、
前記両電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記両電極間の電気的特性を検出する検出手段と、
前記蓄熱材が液相状態であるときの前記両電極間の電気的特性の値と前記蓄熱材が固相状態にあるときの前記両電極間の電気的特性の値との間の値を閾値として有し、前記電圧印加手段を動作させて前記両電極間に第一の電圧を印加させることに基づき前記検出手段で前記蓄熱材の電気的特性を検出させ、検出された電気的特性の値が前記閾値を下回る場合、前記第一の電圧より高くかつ前記蓄熱材が発核可能な第ニの電圧を前記電圧印加手段で前記蓄熱材に印加させる制御手段と、
を具備することを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記第一の電圧の値が、前記アノード電極の酸化電位と前記カソード電極での水の還元電位との電圧差を下回る電圧値であることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記第一の電圧の値が０．９Ｖ未満であることを特徴とする請求項２に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記第ニの電圧の値が、前記アノード電極の酸化電位と前記カソード電極での水の還元電位との電圧差以上の高い電圧値であることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記第ニの電圧の値が０．９Ｖ以上２Ｖ以下であることを特徴とする請求項４に記載の蓄熱装置。
【請求項６】
前記蓄熱槽に配設された電気ヒータを更に備え、前記第一の電圧の印加に基づき検出された前記電気的特性の値が前記閾値を上回る場合、前記制御手段が前記電気ヒータを発熱させることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の蓄熱装置。
【請求項７】
前記第ニの電圧の印加に基づき検出された前記電気的特性の値が前記閾値を上回る場合、前記制御手段が前記電圧印加手段の動作を停止させることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の蓄熱装置。
【請求項８】
前記第ニの電圧の印加に基づき検出された電気的特性の値が前記閾値を下回る場合、前記制御手段は、前記第ニの電圧より低い第三の電圧を所定時間印加させてから、再び前記第ニの電圧を印加させることを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の蓄熱装置。
【請求項９】
前記電気的特性の値が抵抗値であって、これを検出する前記検出手段が電流検知部と抵抗推定部とを有した電気回路で形成されており、前記電流検知部が、前記電圧印加手段により前記両電極間に印加された電圧に応じて前記両電極間に流れる電流を検知し、前記抵抗推定部が、前記電流検知部で検知された電流の値に基づいて電気抵抗を推定することを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか一項に記載の蓄熱装置。
【請求項１０】
圧縮機を有するヒートポンプ式の空気調和機において、請求項１から９のうちのいずれか一項に記載の蓄熱装置を備えることを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、過冷却される蓄熱材の相変化により潜熱を放出する蓄熱装置、及びこの装置を備える空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
相変化が可能な蓄熱材の過冷却を利用して、この蓄熱材に熱を貯蔵し、放熱要求がされた時に、過冷却状態を解除して蓄熱材を液相状態から固相状態に変化させ、それに伴って放出される潜熱で加熱する蓄熱装置が知られている。
【０００３】
蓄熱材が過冷却される条件としては、蓄熱材が過冷却をすることが可能な物質（ＰＣＭ；Phase change material）であること、及び蓄熱材が完全に溶融した液相状態にあることが挙げられる。この蓄熱材の過冷却状態を解除して、蓄熱材を液相状態から固相状態に変化させることは、「発核」と称されている。蓄熱材が液相状態にあるときに、蓄熱材の過冷却状態を解除すると、発核が開始されて、過冷却されて液相状態にある蓄熱材を固相状態に変化させることができる。
【０００４】
発核させる前の蓄熱材が固相状態、つまり、過冷却状態にない場合は、発核操作を行なっても発核は起こらない。これにより、蓄熱材が凝固されないので、蓄熱材に蓄えられた潜熱を放出することはできない。又、発核の不具合で、発核ができない場合は、発核操作を行なった後も、蓄熱材は、固相状態に変化せず、液相状態でかつ過冷却された状態を維持する。これにより、蓄熱材が凝固されないので、蓄熱材に蓄えられた潜熱を放出することはできない。
【０００５】
このため、過冷却をすることが可能な蓄熱材を用いた蓄熱装置で、その蓄熱材からの潜熱の放出を的確に制御するには、蓄熱材の状態を把握する必要がある。そして、こうしたことが可能な蓄熱装置の提供が望まれている。
【０００６】
更に、過冷却された蓄熱材を発核させて、この蓄熱材が蓄えた潜熱を放出させる場合、蓄熱材の状態把握から発核が終わるまでの時間を、できる限り短くすることは、潜熱を利用して加熱される対象物を速やかに起動できるので好ましい。
【０００７】
このような課題を解決できれば、冬季等温度が低い条件下で空気調和機の暖房運転が開始される場合、蓄熱材から放出される潜熱で、低温状態にある圧縮機を速やかに加熱できる。これにより、圧縮機の運転に伴って循環される冷媒の温度上昇が早められる結果、空気調和機の室内機からの温風を吹き出しが速やかに行なわれ暖房をすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２７１００４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７９７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
実施形態は、過冷却をすることが可能な蓄熱材の状態を短時間で判定し、蓄熱材の発核を的確に開始させることが可能な蓄熱装置、及びこの装置を備えて速やかに温風を噴出すことが可能な空気調和機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、実施形態の蓄熱装置は、過冷却をすることが可能な蓄熱材に接するアノード電極及びカソード電極と、これら両電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、両電極間の電気的特性を検出する検出手段と、制御手段を備える。制御手段は閾値を有する。閾値を、蓄熱材が液相状態であるときの両電極間の電気的特性の値と蓄熱材が固相状態にあるときの両電極間の電気的特性の値との間の値とする。制御手段は、電圧印加手段で両電極間に第一の電圧を印加させることに基づき蓄熱材の電気的特性を検出手段で検出させる。検出された電気的特性の値が閾値を下回る場合、制御手段は、第一の電圧より高くかつ蓄熱材が発核可能な第ニの電圧を蓄熱材に印加させることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る蓄熱装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の蓄熱装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図３】図１の蓄熱装置の蓄熱材が液相状態にある場合と固相状態にある場合の温度と電極間抵抗との関係を示すグラフである。
【図４】図１の蓄熱装置の蓄熱材に印加される電圧と、電圧の印加に伴い電極間に流れる電流との関係を示すグラフである。
【図５】図１の蓄熱装置を備える空気調和機の冷凍サイクルを示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る蓄熱装置の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、第１の実施の形態に係る蓄熱装置とこれを備えた空気調和機を、図１〜図５を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１に示すように蓄熱装置１は、蓄熱部２と制御部１１を具備している。
【００１４】
蓄熱部２は、蓄熱槽３と、蓄熱材４と、アノード電極５と、カソード電極６と、電気ヒータ７とを備えている。
【００１５】
蓄熱槽３の内部に蓄熱材４が収容されている。蓄熱材４には、過冷却をすることが可能である蓄熱材、即ち、液相の状態から温度が下がって融点以下になっても凝固せずに液相状態を維持する特性を有した蓄熱材が使用される。このような蓄熱材は、過冷却が生じる潜熱蓄熱材又は相変化蓄熱材と称される。
【００１６】
こうした蓄熱材４として、例えば酢酸ナトリウム３水和物等の酢酸ソーダや、例えば硫酸ナトリウム１０水和物等の硫酸ソーダを挙げることができるが、融点が高いものが必要な場合には酢酸ナトリウム３水和物を用いることが望ましい。酢酸ナトリウム３水和物の代表的な融点は５８℃、熱伝導率は０.３〜０.７Ｗ／ｍ・ｋ、潜熱は２６４ｋｊ／ｋｇ、比熱は２〜４ｋｊ／ｋｇである。
【００１７】
アノード電極５は、蓄熱材４に正電圧を印加するために用いられており、例えば銀や白金等で形成されている。アノード電極５は例えば全体が蓄熱材４に接する状態に配置されている。このアノード電極５は、蓄熱材４に接する部位に切欠き部５ａを有することが好ましい。これとともに、例えば切欠き部５ａが銀で形成されているなど切欠き部５ａは銀を含んでいることが好ましい。
【００１８】
カソード電極６は、蓄熱材４に負電圧を印加するために用いられており、例えばステンレスや銀等で形成されている。このカソード電極６は、アノード電極５から離れて例えば全体が蓄熱材４に接する状態に配置されている。
【００１９】
電気ヒータ７は、蓄熱材４を加熱できるように蓄熱槽３に設けられており、例えば蓄熱槽３の内部に蓄熱材４に接して配置されている。この電気ヒータ７は、蓄熱材４に侵されることがないように耐酸性の保護材（図示しない）で被覆されている。なお、電気ヒータ７は蓄熱槽３の外面に接して配置することも可能である。
【００２０】
制御部１１は、電圧印加手段１２と、検出手段１３と、制御手段１４を備えている。制御部１１は、例えばユニットをなしていて、例えば蓄熱槽３の外面に配設されている。なお、制御部１１は蓄熱槽３から離れて配設可能であるとともに、後述する空気調和機３１の制御システム、又は、空気調和機及びその他の家電製品全体を制御するネットワーク家電制御システムなどの他のシステムに、接続ないしは組込まれていてもよい。
【００２１】
電圧印加手段１２の正極は第１給電線１５を経由してアノード電極５に接続されているとともに、電圧印加手段１２の負極は第２給電線１６を経由してカソード電極６に接続されている。即ち、電圧印加手段１２は、アノード電極５とカソード電極６間に電圧を印加することができるように設けられている。
【００２２】
更に、電圧印加手段１２の正極は電気ヒータ７が有する一方の端子（図示しない）に第３給電線１７を経由して接続されているとともに、電圧印加手段１２の負極は電気ヒータ７が有する他方の端子（図示しない）に第４給電線１８を経由して接続されている。第１給電線１５又は第２給電線１６に第１スイッチ１９が介装されているとともに、第３給電線１７又は第４給電線１８に第２スイッチ２０が介装されている。第１スイッチ１９と第２スイッチ２０は連動して開閉され、一方がオンした状態にあるとき、他方はオフした状態を保持する。
【００２３】
第２スイッチ２０が閉じている場合に限って、電圧印加手段１２の電圧を電気ヒータ７に印加することが可能である。なお、電気ヒータ７の電源と電圧印加手段１２とは別々に設けられていても良い。
【００２４】
検出手段１３は、両電極（つまり、アノード電極５とカソード電極６）間に電圧が印加された状態で、これらの電極間に在る蓄熱材の電気的特性を検出するために設けられている。ここで、蓄熱材４の電気的特性とは、例えば電気抵抗、電流、又は電圧等である。第１実施形態は、電気的特性として両電極間の電気抵抗（以下を電極間抵抗と称する）を検出する構成となっており、そのための電極間抵抗の検出手段として例えば交流抵抗計を使用している。
【００２５】
交流抵抗計は、アノード電極５とカソード電極６間に交流信号が与えられることに基づいて両電極間の電気抵抗を検出する。なお、酢酸ナトリウム３水和物や硫酸ナトリウム１０水和物などの蓄熱材４は、イオン伝導性を有する。これにより、両電極間の電気抵抗を検出する時における電極近傍での電気二重層の成長により電極間の電気抵抗が増加することがある。この点を改善するために、両電極間に交流信号として１ＫＨｚの高周波交流信号を与えた状態で、交流抵抗計によって両電極間の電気抵抗を検出する。
【００２６】
このような交流抵抗計のコストが高いので、これを用いる蓄熱装置１のコストアップの因子となる。そのため、検出手段１３に交流抵抗計を用いることに代えて、電流遮断法を利用して両電極間の電気抵抗を検出する電気的な検出手段を用いることが好ましい。
【００２７】
この検出手段は、電流検知部と抵抗推定部とを有した電気回路で形成される。電流検知部は、電圧印加手段１２により両電極間に印加される後述の第一の電圧Ｖ１に応じて両電極間に流れる電流を検知する。抵抗推定部は、電流検知部で検知された電流の値に基づいて電気抵抗を推定する。このような電気的な検出手段を用いる場合、この手段は制御手段１４の一部として構成することが可能である。
【００２８】
制御手段１４は、図示しないがメモリ、演算部、印加電圧コントローラ、及びスイッチコントローラ等を有して形成されている。この制御手段１４の演算部と検出手段１３とは第１信号線２１で電気的に接続されている。これとともに、制御手段１４の印加電圧コントローラと電圧印加手段１２とは第２信号線２２で電気的に接続され、同様に、制御手段１４のスイッチコントローラとスイッチ１９とは第３信号線２３で電気的に接続されている。
【００２９】
制御手段１４のメモリには、蓄熱装置１を制御する上で必要な各種のデータが記憶されている。このデータは、検出手段１３が検出した電気的特性の値（例えば電気抵抗の値）と、電圧印加手段１２を操作する条件とが関係付けられたデータベースを含んでいるとともに、その関連付けのための閾値等を含んでいる。閾値は、後述の測定に基づいて、蓄熱材４が液相状態であるときの両電極間の電気的特性値（例えば電気抵抗値）と、蓄熱材４が固相状態にあるときの両電極間の電気的特性値（例えば電気抵抗値）との間の値に設定される。
【００３０】
制御手段１４による制御には、第１スイッチ１９をオンさせ第２スイッチ２０をオフさせるとともに、電圧印加手段１２を動作させて、蓄熱材４に第一の電圧Ｖ１を印加させる制御が含まれ、更に、この制御に基づいて電極間抵抗を検出手段１３で検出させる制御が含まれる。これとともに、制御手段１４による制御には、検出手段１３で検出された電極間抵抗の値を閾値と比較させる制御も含んでいる。更に、制御手段１４による制御には、電極間抵抗の値が閾値を下回った場合、電圧印加手段１２を動作させて第一の電圧Ｖ１より高くかつ蓄熱材４が発核可能な第二の電圧Ｖ２を、蓄熱材４に印加させる制御が含まれ、この逆に、電極間抵抗の値が閾値を上回った場合、第１スイッチ１９をオフさせ第２スイッチ２０をオンさせるとともに、電圧印加手段１２動作させて、電気ヒータ７に通電させる制御も含まれている。
【００３１】
次に、前記蓄熱装置１を備えたヒートポンプ式の空気調和機を図５により説明する。空気調和機３１は、室外機Ｋａと室内機Ｋｂとから構成されている。
【００３２】
室外機Ｋａには、圧縮機３２、四方切換え弁３３、室外熱交換器３４、及び膨張装置３５等が配置されている。室内機Ｋｂには、室内熱交換器３６等が配置されている。これら圧縮機３２−四方切換え弁３３−室外熱交換器３４−膨張装置３５−室内熱交換器３６は、冷媒管Ｐを介して順次接続されて、冷凍サイクル回路Ｒを構成している。
【００３３】
室外機Ｋａには室外熱交換器３４に対向して室外送風機３７が配置される。更に、室外機Ｋａには、温度センサの他、各構成部品を接続する配管や電気配線等が設けられている。
【００３４】
室外送風機３７は、プロペラ型の室外ファン３７Ｆと、これを駆動する駆動モータ３７Ｍとからなる。室外熱交換器３４において、室外ファン３７Ｆの回転により室外熱交換器３４を通風する室外空気と、室外熱交換器３４の内部を流れる冷媒とが熱交換される。
【００３５】
室内機Ｋｂには室内熱交換器３６に対向して室内送風機３８が配置される。更に、室内機Ｋｂには、図示しない圧縮機駆動装置、温度センサの他、各構成部品を接続する配管や電気配線等が設けられている。
【００３６】
室内送風機３８は、横流ファン型の室内ファン３８Ｆと、これを駆動する駆動モータ３８Ｍとからなる。室内熱交換器３６において、室内ファン３８Ｆの回転により室内熱交換器３６を通風する室内空気と、室内熱交換器３６の内部を流れる冷媒とが熱交換される。
【００３７】
空気調和機３１の制御部は、図示しないリモートコントローラから運転開始信号を受けることにより、圧縮機３２と、室外送風機３７、及び室内送風機３８に駆動信号を送る。それにより、空気調和機３１の冷房運転又は暖房運転が開始される。
【００３８】
冷房運転では、圧縮機３２で圧縮されて冷媒管Ｐに吐出される高温高圧のガス冷媒が、図５中実線で示すように切換えられた四方切換え弁３３を経由して室外熱交換器３４に流入する。室外熱交換器３４に流入したガス冷媒は、室外送風機３７の室外ファン３７Ｆによって送風される外気と熱交換して冷却され、室外熱交換器３４を流通するうちに徐々にガス状から液状に変化する。
【００３９】
室外熱交換器３４の冷媒出口で、冷媒の全てが液状となることで、室外熱交換器３４は凝縮器として機能する。この室外熱交換器３４から導出される高圧の液冷媒は、膨張装置３５に導かれて断熱膨張し、ガス冷媒と液冷媒の混ざった、いわゆる気液ニ相状態の冷媒となる。
【００４０】
この冷媒は、室内熱交換器３６に導かれ、室内送風機３８から送風される室内空気と熱交換して蒸発し、室内空気から蒸発潜熱を奪う。これにより、室内空気の温度が低下されて、この空気は室内に吹き出されて冷房作用をなす。室内熱交換器３６において、冷媒は気液ニ相状態からガス状態に変化されるので、室内熱交換器３６は蒸発器として機能する。こうして室内熱交換器３６から流出したガス冷媒は圧縮機３２に吸込まれて、冷房サイクルが形成される。
【００４１】
四方切換え弁３３を図５中点線で示すように切換えることにより、圧縮機３２から吐出される高温高圧のガス冷媒は、前記冷房サイクルとは逆方向に導かれて冷媒管Ｐを流通し循環して、暖房サイクルを形成する。このような暖房運転においては、室内熱交換器３６が凝縮器として機能するとともに、室外熱交換器３４が蒸発器として機能する。
【００４２】
そのため、室内熱交換器３６に通風される室内空気は、室内熱交換器３６での熱交換により加熱される。つまり、冷媒が凝縮する際に放出される凝縮熱を吸収して温度上昇される。こうして室内熱交換器３６において温度が上がった空気は、室内に吹き出されて、暖房作用をなす。
【００４３】
この空気調和機３１は前記構成の蓄熱装置１を備えている。即ち、図１に示すように蓄熱装置１は、その蓄熱槽３が圧縮機３２と熱交換ができるように、圧縮機３２の周面の少なくとも一部に蓄熱槽３の側壁を接触させて配設されている。これにより、蓄熱槽３内の蓄熱材４は、冬季における空気調和機３１の暖房運転中に、高温となる圧縮機３２によって蓄熱材４の融点以上の温度となるように加熱される。したがって、空気調和機３１の運転中、蓄熱材４は圧縮機３２の排熱によって温度上昇され、溶解して液相状態となる。
【００４４】
これとともに、暖房運転が停止された状態が維持されると、圧縮機３２の温度は周囲温度まで低下する。この場合、冬季等における圧縮機３２の周囲温度は、前記融点の温度より低くなる。したがって、圧縮機３２と同様に蓄熱材４はその融点を下回る温度にまで下がる。既述のように蓄熱材４は過冷却が可能な物質で形成されている。このため、蓄熱材４は、液相の状態から温度が下がって融点以下になっても、凝固せずに液相状態を維持して過冷却された状態となり、潜熱を蓄える。
【００４５】
次に、例えば冬季に空気調和機３１の暖房運転が開始される際に蓄熱装置１を運転する手順を、図２を参照して説明する。
【００４６】
なお、この場合以前での暖房運転において、圧縮機３２から外部に放出される熱の一部によって、蓄熱槽３内の蓄熱材４はその融点以上に加熱されて液相状態に保持される。そして、暖房運転の停止後に温度低下により、蓄熱材４の温度は、この蓄熱材４の融点より低下するが、この状態で蓄熱材４は凝固せずに液相状態を保持して過冷却状態となる。こうした状態において暖房運転が開始される。
【００４７】
まず、制御手段１４は、ステップＳ０１を実行する。それにより、電圧印加手段１２が動作されて、第一の電圧Ｖ１が、アノード電極５とカソード電極６との間に数秒間印加される。この場合、制御手段１４の制御により、第１スイッチ１９は閉じた状態に保持されるとともに第２スイッチ２０は開かれた状態に保持されるので、第一の電圧Ｖ１は電気ヒータ７には供給されない。なお、過冷却状態の蓄熱材４に第一の電圧Ｖ１が印加される。第一の電圧Ｖ１では蓄熱材４が発核されることはない。
【００４８】
次に、制御手段１４は、第一の電圧Ｖ１が印加された条件下において、ステップＳ０２を実行する。それにより、アノード電極５とカソード電極６との間の電気抵抗（電極間抵抗）の値が、検出手段１３により検出される。検出された電極間抵抗Ｒ１は制御手段１４に供給される。
【００４９】
蓄熱材４が液相状態にある場合と固相状態にある場合とでは、蓄熱材４内のイオン伝導性が変化する。このため、検出手段１３で検出される電極間抵抗Ｒ１の値は蓄熱材４の相状態によって異なる。
【００５０】
即ち、両電極（アノード電極５とカソード電極６）間の電気抵抗の変化を、蓄熱材４が液相状態と固相状態で夫々測定した結果を、図３に示す。
【００５１】
この測定は、蓄熱材４に酢酸ナトリウム３水和物（酢酸ナトリウム５５ｗｔ％濃度）を用いるとともに、銀製のアノード電極５及びカソード電極６を用い、電極間距離を１０ｍｍとしてアノード電極５とカソード電極６を蓄熱材４内に配置した条件で、行なった。この場合、蓄熱材４は恒温槽で温度制御を行って、温度に対する影響も測定した。
【００５２】
測定の結果、図３に示すように蓄熱材４が固相状態に在る場合の電極間抵抗と、蓄熱材４が液相状態に在る場合の電極間抵抗は、温度の上昇に伴い低下する傾向が見られた。しかし、こうした温度変化に伴う前者の電極間抵抗の差ＲＳ及び後者の電極間抵抗の差ＲＬよりも、前者の固相状態での電極間抵抗と後者の液相状態での電極間抵抗との差ＲＷの方が、遥かに大きいことが確かめられた。
【００５３】
したがって、電極間抵抗Ｒ１を測定することにより、蓄熱材４が液相状態に在るのか固相状態に在るのかを知ることが可能となる。そのために、制御手段１４には前記閾値として、前記差ＲＷの範囲内の電極間抵抗の値が設定されている。この場合、閾値は、前記差ＲＷの上限値（つまり、蓄熱材４が固相状態に在る場合の電極間抵抗の最小値）、又は前記差ＲＷの下限値（つまり、蓄熱材４が液相状態に在る場合の電極間抵抗の最大値）、若しくはこれら上限値と下限値の中間の値に設定することが可能である。
【００５４】
検出手段１３で検出されて制御手段１４に供給された電極間抵抗Ｒ１は、予め定められた閾値より図２のステップＳ０３で比較される。電極間抵抗Ｒ１の値が閾値を下回る場合、ステップＳ０３での判断はＮＯとなる。つまり、蓄熱槽３内の蓄熱材４は過冷却された液相状態にあると判断される。
【００５５】
ステップＳ０３での判断がＮＯになると、制御手段１４はステップＳ０４を実行する。このステップＳ０４で放熱(発核)要求がなされたか否かを判断する。なお、発核は、その要求がなされた場合に限って行なわれる。ステップＳ０４での判断がＮＯである場合、ステップＳ０１に戻る。
【００５６】
放熱要求によってステップＳ０４の判断がＹＥＳになると、制御手段１４はステップＳ０５を実行する。このステップＳ０５により、電圧印加手段１２が動作されて、アノード電極５とカソード電極６との間に第ニの電圧Ｖ２が印加される。なお、この場合、第１スイッチ１９はオン状態にあるとともに第２スイッチ２０はオフ状態にある。
【００５７】
第二の電圧Ｖ２は、それ以前に印加された第一の電圧Ｖ１より高く、かつ、過冷却状態の蓄熱材４が発核可能な値の電圧である。
【００５８】
ステップＳ０４で蓄熱材４に第二の電圧Ｖ２を印加することを言い換えれば、蓄熱材４に対する発核操作を実行することである。これとともに第二の電圧Ｖ２は、図３の測定結果を得る場合と同じ条件で行なった以下の試験結果に基づいて制御手段１４に設定されたものである。
【００５９】
つまり、蓄熱材４に酢酸ナトリウム３水和物（酢酸ナトリウム５５ｗｔ％濃度）を用いるとともに、銀製のアノード電極５及びカソード電極６を用い、蓄熱材４内に電極間距離を１０ｍｍ設けてアノード電極５とカソード電極６を配置した条件で、これら電極間に様々な値の電圧を印加して、そのときに電極間を流れる電流を測定した。測定された電極間電流と印加電圧との関係を図４に示した。これとともに、印加電圧の値と蓄熱材４の発核の有無との関係についても調べた。なお、この場合、電圧はステップ波形の形態で印加すると共に、発核有無の判定時間は１５秒とした。
【００６０】
図４に示すＣＶ（電流−電圧）波形により、印加電圧が０.９Ｖ以上になると電極間電流が急激に増加する傾向が見られた。この増加を示す波形領域を図４中符号ＣＰで示す。又、印加電圧が０Ｖ、０.３Ｖ、０.５Ｖ、及び０.７Ｖでは、蓄熱材４が発核しないことが確かめられ、印加電圧が０.９Ｖ、１.５Ｖでは、蓄熱材４が発核したことが確かめられた。即ち、印加電圧が０.９Ｖ未満では発核は起こらず、０.９Ｖ以上の印加電圧により発核することが分った。更に、発核を生じたサンプルでは、いずれもアノード電極５の近傍で発核が開始されることが確かめられた。
【００６１】
アノード電極５とカソード電極６が共に銀製で、蓄熱材４に酢酸ナトリウム３水和物を用いて、両電極間に所定の電圧を印加すると、アノード電極側において式（１）で表される銀の還元反応が起こり、カソード電極側において式（２）で表される水の還元反応が起こって蓄熱材４に電流が流れる。
【数１】
2014102014.tif 000003
【００６２】
【数２】
2014102014.tif 000004
【００６３】
蓄熱材４の発核は、銀製のアノード電極５から銀イオンが溶出して開始される。このため、発核電圧である第ニの電圧Ｖ２を、銀イオンの溶出が開始されるアノード電極５の酸化電位とカソード電極６での水の還元電位との差によって生じる電圧値以上の電圧値に設定することで、蓄熱材４を発核させることが可能である。ここで、アノード電極５の酸化電位と水の還元電位との差異によって生じる最低電圧値は、式（３）で表されるアノード電極５の酸化電位と、式（４）で表されるカソード電極６での水の還元電位との差から求めることができる。
【数３】
2014102014.tif 000005
【００６４】
【数４】
2014102014.tif 000006
【００６５】
これらの式での符号は以下を意味している。
【００６６】
Ｅａ，0：アノード電極標準電極電位  
Ｅｃ，0：カソード電極標準電極電位  
ｎａ    ：アノード電極材料の価数＝銀電極の場合は１  
Ｒ      ：気体定数＝８.３１４  
Ｔ      ：温度＝２９８Ｋ（環境温度条件によって異なる）  
Ｆ      ：ファラデー定数＝９６５００  
Ａｎ＋  ：アノード電極溶出濃度＝１０−６ 
ＯＨ−  ：ＯＨ−濃度＝蓄熱材４のＰＨ（ペーハー）を測定して算出。
【００６７】
そして、第二の電圧Ｖ２の値は式（５）で求めることができ、第一の電圧Ｖ１の値は式（６）で求めることができる。
【数５】
2014102014.tif 000007
【００６８】
【数６】
2014102014.tif 000008
【００６９】
既述のようにアノード電極５を銀製とし、蓄熱材４に酢酸ナトリウム３水和物（酢酸ナトリウム５５ｗｔ％濃度）を用いた場合、  
Ｅａ−Ｅｃ＝０.４３−（−０.５２）＝０.９４（Ｖ）となる。この電圧値は、図４のＣＶ測定結果において０.９Ｖ以上で急激に上昇する酸化電流が観測された結果と略対応する。このため、第一の電圧Ｖ１は０Ｖを超えて０.９Ｖ未満に設定するとともに、第二の電圧Ｖ２は０.９Ｖ以上に設定することが好ましい。
【００７０】
こうして第一の電圧Ｖ１と第二の電圧Ｖ２が設定された制御手段１４で、既述のステップＳ０１〜ステップＳ０３による制御をすることにより、蓄熱材４が液相状態なのか固相状態なのかを、蓄熱材４を発核させることなく判断することが可能である。そして、この後に、発核要求があった場合（ステップＳ０４での判断がＹＥＳ）にステップＳ０５を実施して、第一の電圧Ｖ１より高い第二の電圧Ｖ２を両電極間に印加することで、過冷却されて液相状態にあると判断された蓄熱材４を発核させることができる。
【００７１】
発核が起こると、過冷却状態の蓄熱材４は、液相状態から固相状態に相変位し、それに伴い潜熱を放出する。放出された潜熱は、暖房運転を開始した空気調和機３１の圧縮機３２に供給されるので、蓄熱材４から放出された潜熱により、圧縮機３２の温度が速やかに上昇される。それにより、冷媒の温度が速やかに上昇するので、暖房運転の開始を起点として室内機Ｋｂから温風が吹き出されるまでに要する時間を短くすることが可能である。
【００７２】
なお、放出された潜熱による加熱の対象は、圧縮機３２に制約されない。例えば、冷媒管Ｐのうちで、圧縮機３２の冷媒吸込み口に接続されてこの口に吸込まれようとする冷媒を導く吸込み口近傍の配管部位、又は圧縮機３２の冷媒吐出し口に接続されてこの口から吐出された冷媒を導く吐出し口近傍の配管部位を、蓄熱材４と接して蓄熱槽３内に配設することにより、冷媒配管Ｐを流れる冷媒を、蓄熱材４から放出される潜熱で加熱することも可能である。
【００７３】
又、前記ステップＳ０３での判断がＹＥＳの場合、つまり、ステップＳ０２で検出された電極間抵抗Ｒ１の値が閾値を上回る場合は、蓄熱槽３内の蓄熱材４が固相状態にあると判断される。なお、蓄熱材４が固相状態にある場合は、蓄熱材４を発核させる刺激を与えても、蓄熱材４は発核しないので潜熱を放出できない。
【００７４】
ステップＳ０３での判断がＹＥＳになると、次に、制御手段１４はステップＳ０６を実行する。それにより、第２スイッチ２０がオンされるとともに、加熱用の電圧が電圧印加手段１２を経由して電気ヒータ７に一定時間供給される。この場合、制御手段１４は第１スイッチ１９をオフするので、両電極間に加熱用の電圧が印加されることはない。このステップＳ０６が実行されることで、固相状態の蓄熱材４は、電気ヒータ７で加熱され液相状態となって、次の暖房運転の再開に備える。
【００７５】
以上説明したように制御手段１４で制御される第１実施形態の蓄熱装置１によれば、両電極間に蓄熱材４の発核電圧より低い第一の電圧Ｖ１を数秒間印加させると共に、これら電極間の電気抵抗（電極間抵抗Ｒ１）を検出し、それを予め定めた閾値と比較することで、過冷却をすることが可能な蓄熱材４が固相状態に在るのか液相状態に在るのかを、判断している。したがって、蓄熱材４を発核させることなく、この蓄熱材４の相状態を短時間で判断できる。
【００７６】
更に、第１実施形態の蓄熱装置１によれば、蓄熱材４が液相状態に在ると判断された場合、引き続いて第一の電圧Ｖ１より高い第二の電圧Ｖ２を両電極間に印加している。これにより、固相状態の蓄熱材４に対して発核操作が行なわれることがないとともに、過冷却されて液相状態に在る蓄熱材４の発核を的確に開始させることが可能である。
【００７７】
したがって、蓄熱材４の発核に伴い潜熱を放出する蓄熱装置１により、暖房運転開始時において圧縮機３２等が加熱される空気調和機３１によれば、速やかに温風を噴出すことが可能である。
【００７８】
図６は第２の実施の形態を示している。第２実施形態は以下の説明において第１実施形態とは相違し、それ以外は第１実施形態と同じである。このため、第１実施形態と同一ないしは同様の機能を奏する構成については、第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。又、説明においては必要により図１及び図５等も参照する。
【００７９】
図６のフローチャートにおいて、ステップＳ０１〜ステップＳ０６は、第１実施形態で説明したのと同じである。第２実施形態での蓄熱装置１の運転手順は、ステップＳ０４で第ニの電圧Ｖ２を印加する制御を行った後に実行されるステップＳ０７〜ステップＳ１３を有している。
【００８０】
制御手段１４は、第ニの電圧Ｖ２を印加した後、アノード電極５とカソード電極６との間の電気抵抗（電極間抵抗Ｒ２）を検出手段１３で検出するステップＳ０７を実行する。
【００８１】
次に、制御手段１４は、電極間抵抗Ｒ２が予め定められた閾値より大きいか否かを判断するステップＳ０８を行なう。このステップＳ０８で用いる閾値は、前記ステップＳ０３で用いた閾値と同じであるが、図３での差ＲＷの範囲に含まれる抵抗値であれば、ステップＳ０３で用いた閾値と違っていても良い。
【００８２】
電極間抵抗Ｒ２が予め定められた閾値より大きい場合、ステップＳ０８での判断がＹＥＳとなる。つまり、第ニの電圧Ｖ２の印加によって蓄熱材４の発核が完了し、蓄熱材４が固相状態に在る、と判断される。そうすると、制御手段１４は、ステップＳ０９を実行して蓄熱装置１の運転を終了させる。
【００８３】
又、電極間抵抗Ｒ２が予め定められた閾値より小さい場合、ステップＳ０８での判断はＮＯとなる。つまり、ステップＳ０５での第二の電圧Ｖ２の印加に拘わらず、未だに蓄熱材４が液相状態に在ると判断される。そうすると、制御手段１４は、次のステップＳ１０を実行する。
【００８４】
このステップＳ１０により、第ニの電圧Ｖ２より低い第三の電圧Ｖ３が、電圧印加手段１２を経由してアノード電極５とカソード電極６との間に数秒間印加される。そして、次のステップＳ１１で第三の電圧Ｖ３が所定時間（数秒間）印加されたと判断された場合、制御手段１４は、ステップＳ１２で発核指令が所定回数に達したか否かを判断する。この判断がＮＯの場合、制御手段１４はステップＳ０５に戻ってこのステップを実行する。即ち、制御手段１４は、再び第二の電圧Ｖ２を印加して蓄熱材４を発核させる操作をする。
【００８５】
このように蓄熱装置１をその制御手段１４で運転することにより、蓄熱材４にステップＳ０５で与える第二の電圧Ｖ２とステップＳ０９で与える第三の電圧Ｖ３との差に基づき、両電極間を流れる電流値の変化を利用して、ステップＳ０７での電極間抵抗Ｒ２を検出することが可能である。そして、第ニの電圧Ｖ２の印加後に、蓄熱材４が発核されて、蓄熱材４が固相状態に在るのか液相状態に在るのかをステップＳ０８で判断できる。そのため、このステップＳ０８により発核の終了のタイミングを決定でき、この決定に従い、次のステップＳ０９で確実に発核を終了させることが可能である。
【００８６】
又、蓄熱材４の発核ができなかった場合、ステップＳ０５〜ステップＳ０８、及びステップＳ１０〜ステップＳ１２の制御が繰り返される。この繰り返し回数が所定数に達すると、ステップＳ１１での判断はＹＥＳになる。このため、制御手段１４は次のステップＳ１３を実行する。それにより、報知器例えばブザーや表示パネル若しくはこれら双方が動作されて、蓄熱装置１が発核異常の状態にあることを報知する。
【００８７】
このように第２実施形態の制御によれば、発核指令が出た後に、蓄熱材４の相状態を判断することができると共に、それに基づき発核の終了タイミングを決定することが可能である。
【００８８】
第２実施形態の蓄熱装置１及びこれを備えた空気調和機３１は、以上説明した以外の構成は図６に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。したがって、この第２実施形態においても、両電極間に蓄熱材４の発核電圧より低い第一の電圧Ｖ１を数秒間印加させると共に、これら電極間の電気抵抗（電極間抵抗Ｒ１）を検出し、それを予め定めた閾値と比較することで、過冷却をすることが可能な蓄熱材４が固相状態に在るのか液相状態に在るのかを、判断している。したがって、蓄熱材４を発核させることなく、この蓄熱材４の状態を短時間で判断できる。
【００８９】
更に、第２実施形態の蓄熱装置１は、蓄熱材４が液相状態に在ると判断された場合、引き続いて第一の電圧Ｖ１より高い第二の電圧Ｖ２を両電極間に印加している。それにより、蓄熱材４が固相状態であるときに、発核操作がされることがないとともに、過冷却されて液相状態に在る蓄熱材４の発核を的確に開始させることが可能である。
【００９０】
したがって、蓄熱材４の発核に伴い潜熱を放出する蓄熱装置１により、暖房運転開始時において圧縮機３２等が加熱される空気調和機３１によれば、速やかに温風を噴出すことが可能である。
【００９１】
以上のように本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であるとともに、発明の要旨を逸脱しない限り、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形などは、発明の範囲に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９２】
１…蓄熱装置、２…蓄熱部、３…蓄熱槽、４…蓄熱材、５…アノード電極、６…カソード電極、７…電気ヒータ、１１…制御部、１２…電圧印加手段、１３…検出手段、１４…制御手段、３１…空気調和機、３２…圧縮機
【図１】
2014102014.tif 000009
【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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