(57)【要約】【課題】結晶化時間を短縮し、熱の取り出し速度の向上を図る蓄熱装置を提供すること。【解決手段】過冷却状態で蓄熱可能な潜熱蓄熱材１０を収容する蓄熱容器１１と、潜熱蓄熱材１０の過冷却状態を解除するトリガー部１３と、熱源側ヒートパイプ１７及び熱利用側ヒートパイプ１５と、熱源側ヒートパイプ１７及び熱利用側ヒートパイプ１５に接続され、蓄熱容器１１内を複数の領域Ｓ，Ｓに区分けするフィン２１，２３とを備え、これらフィン２１，２３に、それぞれ隣接する領域Ｓ，Ｓを連通する連通口２１Ａ，２３Ａ，２３Ｂを設け、トリガー部１３が設けられた領域Ｓとその他の領域Ｓとを連通口２１Ａ，２３Ａ，２３Ｂを介して連通する構成とした。【選択図】図１
2014137153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過冷却状態を利用する潜熱蓄熱材を収容する蓄熱容器と、
前記潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除する過冷却解除手段と、
熱輸送部材と、
前記熱輸送部材に接続され、前記蓄熱容器内を複数の領域に区分けする熱伝導板とを備え、前記熱伝導板に連通口を設け、前記過冷却解除手段が設けられた前記領域と、その他の前記領域とが、前記連通口を介して連通することを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
複数の前記熱伝導板上に設けた連通口は、前記過冷却解除手段を起点として伸びる直線上に位置するように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記直線は、前記過冷却解除手段から前記蓄熱容器内の所定の目標点まで伸び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】
前記目標点が、前記複数の領域ごとに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記複数の領域ごとに設けられている目標点が、前記複数の領域内において前記過冷却解除手段から最も遠い位置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】
前記蓄熱容器内に、前記過冷却解除手段により結晶化した前記潜熱蓄熱材を過冷却状態の前記潜熱蓄熱材内に分散させる分散手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の蓄熱装置。
【請求項７】
前記分散手段は、前記過冷却解除手段を兼ねることを特徴とする請求項６に記載の蓄熱装置。
【請求項８】
前記分散手段は、前記過冷却解除手段が設けられた領域で結晶化した潜熱蓄熱材を、他の領域に移して分散させる構成としたことを特徴とする請求項６または７に記載の蓄熱装置。
【請求項９】
前記分散手段は、前記過冷却解除手段が設けられた領域に配置され、当該領域で結晶化した潜熱蓄熱材を攪拌し、前記連通口を通じて他の領域に分散させる構成としたことを特徴とする請求項６に記載の蓄熱装置。
【請求項１０】
前記蓄熱容器は、該蓄熱容器の内面に固定され、前記熱伝導板の上方に延在して前記潜熱蓄熱材の重量を受ける支持板部を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の蓄熱装置。
【請求項１１】
前記支持板部は、前記連通口と重なる位置に開口部を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の蓄熱装置。
【請求項１２】
複数の前記過冷却解除手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱容器内に収容した蓄熱材に蓄えた熱を必要に応じて外部に取り出すことのできる蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場排熱や自動車等のエンジンやモーターの排熱、或いは、太陽熱を蓄熱して必要な時に熱源として利用する蓄熱装置が知られている。この種の蓄熱装置では、蓄熱材として、固相から液相への相変化（融解）による潜熱を利用して蓄熱を行う潜熱蓄熱材が用いられている。過冷却状態を利用する潜熱蓄熱材は、融点以下でも液相の過冷却状態を保持し、外部刺激により液相から固相へ相変化（結晶化）して熱を放出する材料である。過冷却状態から必要に応じて熱を取り出すために、任意のタイミングで潜熱蓄熱材に刺激を与えて結晶化を誘発する過冷却解除機構（トリガー機構）を備えた蓄熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７５０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、急速暖房や急速加熱の用途に蓄熱装置を利用したいとの要望が増しており、熱の取り出し速度の向上の種々の工夫が行われている。例えば、潜熱蓄熱材に熱伝導率の高い材料を混合し熱伝導を高める方法や、蓄熱容器内部に熱伝導率の高い部材の採用が行われている。また、例えば、蓄熱容器内に、熱輸送部材と熱伝導板とを配置し、熱輸送部材及び熱伝導板を通じて、放熱された熱を迅速に外部に取り出すことが考えられる。しかし、この構成では、熱伝導板の大型化に伴い、熱伝導板が潜熱蓄熱材の結晶の成長経路に延在するため、該熱伝導板の迂回により成長経路が長くなり、結晶化終了までの時間が長くなる事態が想定される。
また、取り出す熱は潜熱蓄熱材の結晶化に伴う潜熱なので、結晶化終了までの時間を短縮する方法も、熱の取り出し速度向上に有効である。潜熱蓄熱材の結晶化終了までの時間を短縮するために蓄熱容器を小区画に分けて、複数のトリガー装置を設けると、各区画での蓄熱材の結晶化終了が蓄熱容器全体での結晶化終了時間になるので、結晶化時間を短縮できる。しかし、この構成では、蓄熱装置の構成が複雑になる問題がある。
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、結晶化時間を短縮し、熱の取り出し速度の向上を図る蓄熱装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、過冷却状態を利用する潜熱蓄熱材を収容する蓄熱容器と、前記潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除する過冷却解除手段と、熱輸送部材と、前記熱輸送部材に接続され、前記蓄熱容器内を複数の領域に区分けする熱伝導板とを備え、前記熱伝導板に連通口を設け、前記過冷却解除手段が設けられた前記領域と、その他の前記領域とは、前記連通口を介して連通することを特徴とする。
【０００６】
発明者は、潜熱蓄熱材の結晶化機構を解析し、結晶化速度を向上させ、結晶化終了までの時間を短縮する蓄熱装置の構成を発明した。潜熱蓄熱材の結晶化は、結晶化速度が遅い場合は、未結晶領域と結晶化領域の界面は平滑面で進行するが、結晶化速度が速い場合は、界面に凹凸ができ、凸部分が優先的に成長し真っ直ぐ伸び、先端が枝分かれしていく樹枝形状（デンドライト）で結晶化が進行する。
結晶化終了までの時間の短縮には、凸部の成長を阻害せずに、凹部に残った未結晶部をいかに早く結晶化させるかが重要となる。進行するデンドライトの凸部を阻害しないように、熱伝導板に連通口を設けるが，凹部に残った未結晶部の結晶化のために，熱伝導板にデンドライトの枝部が当たり結晶化の進行方向の折り返しを積極的に利用する構成とする。
結晶化領域と未結晶領域の界面では、結晶化が進む“流れ”と、結晶化により発生した熱により、温度が上昇し、結晶化した固体が液体に戻ろうとする“流れ”の拮抗が起きており、発生した熱を界面から素早く除去すれば、結晶化速度も向上するので、熱伝導板にデンドライトの一部を当て、また第二の熱伝導板を設置する構成とした。結晶化の進行方向に沿った熱伝導板上は、上記熱の移動がすぐに起きるので、高い結晶化速度を示し、結晶化の成長方向を効果的に誘導できる。
連通口の多数化は、別の領域における結晶化の起点となるので、結晶化時間短縮には有効であるが、熱の効率的な輸送においては不利になるので、連通口の位置、面積に工夫が必要である。
また、上下方向に設置した熱伝導板で、蓄熱材の重量を支える構成となる場合は、重量保持できる構造とする必要がある。
【０００７】
この構成は、蓄熱容器内を複数の領域に区分けする前記熱伝導板に連通口を設け、過冷却解除手段が設けられた領域と、その他の領域とは連通口を介して連通する構成であり、潜熱蓄熱材の結晶の一部が、一の領域から別の領域に連通口を通じて成長するので、結晶成長経路が短縮され、過冷却解除手段の作動から潜熱蓄熱材全体の結晶化終了までの時間が短縮され、熱の取り出し速度の向上を図ることができる。
【０００８】
この構成において、複数の前記熱伝導板上に設けた連通口を結ぶ直線は、前記過冷却解除手段を起点として伸びる構成としても良い。さらに、前記直線は、前記過冷却解除手段から前記蓄熱容器内の所定の目標点まで伸びる構成としても良い。さらに、前記目標点が、前記複数の領域ごとに設けられていても良い。さらに、前記複数の領域ごとに設けられている目標点が、前記複数の領域内において前記過冷却解除手段から最も遠い位置であっても良い。
【０００９】
また、前記蓄熱容器内に、前記過冷却解除手段により結晶化した前記潜熱蓄熱材を、過冷却状態の前記潜熱蓄熱材内に分散させる分散手段を設けても良い。また、前記分散手段は、前記過冷却解除手段を兼ねても良い。また、前記分散手段は、前記過冷却解除手段が設けられた領域で結晶化した潜熱蓄熱材を、他の領域に移して分散させる構成としても良い。また、前記分散手段は、前記過冷却解除手段が設けられた領域に配置され、当該領域で結晶化した潜熱蓄熱材を攪拌し、前記連通口を通じて他の領域に分散させる構成としても良い。
【００１０】
また、前記蓄熱容器は、該蓄熱容器の内面に固定され、前記熱伝導板の上方に延在して前記潜熱蓄熱材の重量を受ける支持板部を備えても良い。また、前記支持板部は、前記連通口と重なる位置に開口部を備えても良い。また、蓄熱容器内に複数の前記過冷却解除手段を備えても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、蓄熱容器内を複数の領域に区分けする前記熱伝導板に連通口を設け、過冷却解除手段が設けられた領域と、その他の領域とを連通口を介して連通させる構成としたため、潜熱蓄熱材の結晶の一部が、連通口を通じて、一の領域から別の領域に成長していくことにより、結晶の成長経路の短縮を図り、過冷却解除手段の作動から潜熱蓄熱材全体の結晶化終了までの時間を短縮し、熱の取り出し速度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蓄熱装置の概略構成を示す部分断面図である。
【図２】トリガー部の動作を示す部分拡大図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】分散部の構成を説明する部分拡大図である。
【図５】第２実施形態に係る蓄熱装置の概略構成を示す部分断面図である。
【図６】第３実施形態に係る蓄熱装置の概略構成を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明を適用した第１実施形態に係る蓄熱装置１００の概略構成を示す断面図である。蓄熱装置１００は、図１に示すように、環境温度で過冷却状態となる潜熱蓄熱材１０を収容する蓄熱容器１１と、当該潜熱蓄熱材１０に熱的に接続され、熱源５からの熱を潜熱蓄熱材１０に伝達する熱源側ヒートパイプ（熱源側熱輸送手段）１７と、潜熱蓄熱材１０に蓄熱した熱を、熱利用機器３に伝達する熱利用側ヒートパイプ（利用側熱輸送手段）１５を備える。この構成により、蓄熱装置１００は、熱源側ヒートパイプ１７を介して熱源５から伝達される熱を潜熱蓄熱材１０に蓄熱すると共に、熱利用側ヒートパイプ１５を介して潜熱蓄熱材１０に蓄熱した熱を熱利用機器３供給する。熱源５と熱利用機器３の組み合わせとしては、例えば、ヒートポンプ式給湯器における深夜電力を利用した発熱と給湯、電気自動車におけるモーター排熱と暖房、太陽熱給湯器における太陽熱と給湯、床暖房器における深夜電力を利用した発熱と暖房等がある。
【００１４】
蓄熱容器１１は、例えば、耐食性が高いステンレス金属により形成されており、熱源側ヒートパイプ１７及び熱利用側ヒートパイプ１５は、蓄熱容器１１の対向する２つの側面部をそれぞれ貫通して配置されている。また、蓄熱容器１１は、アルミ等の軽量金属やポリプロプレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の合成樹脂から構成されても良い。
なお、図１では、熱源側ヒートパイプ１７が蓄熱容器１１の下面部１１Ｃを、熱利用側ヒートパイプ１５が蓄熱容器１１の上面部１１Ｂを、それぞれ貫通して配置された構成としているが、各ヒートパイプが互いに干渉しない位置であれば、各ヒートパイプの配置位置は上記に限定されない。本実施形態では、蓄熱容器１１は、下面部１１Ｃに熱源側ヒートパイプ１７を支持する軸受部１８を備え、この軸受部１８は、蓄熱容器１１内に収容された潜熱蓄熱材１０が融解した場合、当該融解した潜熱蓄熱材１０が蓄熱容器１１の外部に漏れ出ない程度のシール性（水密性）を備えている。
また、熱源側ヒートパイプと熱利用側ヒートパイプを一本のヒートパイプで構成することも可能である。また、熱源または利用機器が複数ある場合、それに合わせて複数のヒートパイプの配置も可能である。
【００１５】
本実施形態では、熱源側ヒートパイプ１７及び熱利用側ヒートパイプ１５は、各ヒートパイプの一部がそれぞれ蓄熱容器１１の内側に配置されるため、この蓄熱容器１１の内側に配置される部位には、その表面に樹脂材料等によるコーティングを施すことが望ましい。この構成によれば、各ヒートパイプが潜熱蓄熱材１０と直接接触することが防止されるため、当該潜熱蓄熱材１０による当該ヒートパイプの表面の腐食を防止できる。
また、熱源側ヒートパイプ１７には、この熱源側ヒートパイプ１７を略中心として複数のフィン（熱伝導板）２３が所定間隔をあけて固定され、熱利用側ヒートパイプ１５には、この熱利用側ヒートパイプ１５を略中心として複数のフィン（熱伝導板）２１が所定間隔をあけて固定されており、潜熱蓄熱材１０との熱交換面積を増やす構成である。
【００１６】
熱源側ヒートパイプ１７及び熱利用側ヒートパイプ１５にそれぞれ固定されるフィン２３，２１は、熱伝導性の高い金属板で形成され、各ヒートパイプ１５，１７と潜熱蓄熱材１０との熱伝達特性を高めている。
また、これらフィン２１，２３は、蓄熱容器１１内の潜熱蓄熱材１０の温度が部分的に偏ることを防止し、当該潜熱蓄熱材１０への蓄熱時または放熱時における熱の均質化を実現する。このため、熱の均質化の観点からは、フィン２１，２３の面積は広い（大きい）方が望ましく、フィン２１，２３は、蓄熱容器１１の下面部１１Ｃよりもわずかに小さい大きさ、及び、形状に形成されている。
また、本実施形態では、これら複数のフィン２１，２３は、それぞれ間隔をあけて互いに略平行に配置されており、蓄熱容器１１内は、フィン２１，２３によって複数の領域Ｓに区分けされている。ここで、区分けされた「領域Ｓ」は、各フィンによって完全に仕切られる形態だけでなく、フィンの外縁と蓄熱容器１１の内周面１１Ａとの隙間を介して、互いに連通する形態を含む。
【００１７】
潜熱蓄熱材１０は、過冷却状態を利用する潜熱蓄熱材であり、例えば、酢酸ナトリウム・３水和物からなる潜熱蓄熱材が挙げられる。他に塩化マグネシウム・６水和塩、水酸化バリウム・８水和塩、チオ硫酸ナトリウム・５水和物、硝酸マグネシウム・６水和物、塩化カルシウム・６水和物、硫酸ナトリウム・１０水和物、キシリトール、或いは／及びこれらの混合物や水溶液等を使用できる。
【００１８】
蓄熱装置１００は、任意のタイミングで潜熱蓄熱材１０に刺激を与えて結晶化を誘発する過冷却解除手段としてのトリガー部１３を備える。
本実施形態のトリガー部１３は、蓄熱容器１１の内周面１１Ａから内側に突出して設けられる凸部３１と、この凸部３１と接触自在に蓄熱容器１１内に設けられる接触部３２とを備え、この接触部３２と凸部３１との接触により凸部３１の一部を変形させて潜熱蓄熱材１０の過冷却状態を解除する。
【００１９】
凸部３１は、例えば、蓄熱容器１１と同様に耐食性の高いステンレス金属により形成されて蓄熱容器１１の内周面１１Ａに固定される。凸部３１は、潜熱蓄熱材１０の結晶化の起点となる。このため、蓄熱容器１１内に収容される潜熱蓄熱材１０全体の結晶化時間の短縮を図るべく、本実施形態では、凸部３１は、熱利用側ヒートパイプ１５に固定される最下段のフィン２１と略同じ高さ位置に設けられている。
また、凸部３１は、図２に示すように、内周面１１Ａから離れた先端側が基端側に比べて先細りの薄板状に形成される。これにより、凸部３１は、接触部３２と当接した際に、該凸部３１の先端側が湾曲して弾性変形する。
また、凸部３１の上面３１Ａ及び下面３１Ｂには、それぞれ、周方向（蓄熱容器１１の内周面１１Ａに沿った方向）に沿って伸びる溝部２６が形成される。この溝部２６は、底部を有する断面略くさび状に形成され、凸部３１の変形に伴い開閉する。
【００２０】
接触部３２は、凸部３１よりも剛性が高く形成され、長尺に形成された金属製の軸部材３３の先端に固定される。この軸部材３３は、図１に示すように、蓄熱容器１１の上面から内部に差し込まれ、蓄熱容器１１の上面部１１Ｂに設けられた軸受部３４によって軸方向に摺動自在に支持されている。軸部材３３の上端には、この軸部材３３を軸方向に移動させる軸移動機構３５を備える。この軸移動機構３５としては、例えば、モーターとカムとの組み合わせや、エアーシリンダを用いることができる。
【００２１】
過冷却状態の潜熱蓄熱材１０から蓄熱した熱を取り出す時には、任意のタイミングで、軸移動機構３５を作動させて接触部３２及び軸部材３３を軸方向に沿って上下動させる。これにより、図２に示すように、接触部３２が凸部３１の先端に当接し、凸部３１は、先端側が上下に湾曲するように変形する。この場合、凸部３１の変形に伴い、凸部３１に設けられた溝部２６は、開口端が開閉し、溝部２６の底部近傍の潜熱蓄熱材が、効果的に機械的エネルギーを受けるために結晶化が誘発される。溝部２６が有底でない場合は、溝部２６が閉じる時に潜熱蓄熱材１０は反対側に押し出され、圧縮力が潜熱蓄熱材１０に加わらないので、結晶化は生じない。
溝部２６近傍の潜熱蓄熱材１０の結晶化が起きれば、この結晶化した潜熱蓄熱材１０を核として、蓄熱容器１１内の潜熱蓄熱材１０全体に結晶化が進行し、当該潜熱蓄熱材１０に保持された潜熱が放出される。この放出された熱は、フィン２１及び熱利用側ヒートパイプ１５を通じて熱利用機器３に伝達される。
【００２２】
ところで、本実施形態の蓄熱装置１００は、熱源側ヒートパイプ１７及び熱利用側ヒートパイプ１５に、それぞれ複数のフィン２３，２１を取り付けて、蓄熱時及び放熱時におけるヒートパイプの熱伝達特性を高めている。
ここで、過冷却状態の潜熱蓄熱材１０を結晶化する場合、潜熱蓄熱材１０は、一般に、トリガー部１３を起点として、デンドライト（dendrite）形状で結晶化が進行することが知られている。潜熱蓄熱材１０に蓄えられた熱を迅速に利用する観点では、トリガー部１３を作動させてから潜熱蓄熱材１０の結晶化の終了までをより短時間で行うことが望ましい。
しかしながら、上記した構成では、蓄熱装置１００は、蓄熱容器１１内に複数のフィン２１，２３を備え、これらフィン２１，２３により当該蓄熱容器１１内は複数の領域Ｓに区分けされている。このため、潜熱蓄熱材１０の結晶化は、フィン２１，２３の外縁と蓄熱容器１１の内周面１１Ａとの隙間を通じて、一の領域Ｓから別の領域Ｓに進行していくことにより、結晶の成長経路が長くなり、結晶化の終了までの時間が長くなる事態が想定される。
【００２３】
本実施形態では、各フィン２１には、それぞれ該フィン２１を介して隣接する領域Ｓ，Ｓ同士を連通する連通口２１Ａが設けられ、各フィン２３には、それぞれ該フィン２３を介して隣接する領域Ｓ，Ｓ同士を連通する連通口２３Ａ，２３Ｂが設けられている。これら連通口２１Ａ，２３Ａ，２３Ｂが、トリガー部１３の接触部３２が設けられた領域Ｓを、他の領域Ｓと連通させ、各連通口２１Ａ，２３Ａ，２３Ｂは、それぞれ、トリガー部１３から伸びる各直線上に設けられている。
具体的には、連通口２３Ａは、例えば、トリガー部１３の接触部３２の下方に形成され、各フィン２３の連通口２３Ａは、図１に示すように、それぞれトリガー部１３から鉛直下方に伸びる直線Ｘ１上に位置するように形成される。
また、各フィン２３の連通口２３Ｂは、図１及び図３に示すように、トリガー部１３に近い最上段のフィン２３から下方のフィン２３に向かうにつれ、トリガー部１３から熱源側ヒートパイプ１７を挟んで、該トリガー部１３と反対側の内周面１１Ａ（所定の目標点）側に伸びる直線Ｘ２上に位置するように形成される。
同様に、各フィン２１の連通口２１Ａは、図１に示すように、トリガー部１３に近い最下段のフィン２１から上方のフィン２１に向かうにつれ、トリガー部１３から熱利用側ヒートパイプ１５を挟んで、該トリガー部１３と反対側の内周面１１Ａ（所定の目標点）側に伸びる直線Ｘ３上に位置するように形成される。
なお、所定の目標点は、複数の領域Ｓごとに設けられることが望ましく、トリガー部１３から各目標点に伸びる直線上に連通口が配置される。この場合、各目標点は、各領域Ｓ内におけるトリガー部１３から離間した位置に設定することが望ましく、トリガー部１３から最も遠い位置に設定することが最善である。この構成によれば、潜熱蓄熱材１０の結晶は、トリガー部１３から離間した、または、最も遠い位置に設定された目標点に向けて、最短経路で成長していくため、トリガー部１３の作動から潜熱蓄熱材１０全体の結晶化終了までの時間を短縮でき、熱の取り出し速度の向上を図ることができる。
【００２４】
このように、本実施形態では、蓄熱容器１１内を複数の領域Ｓ，Ｓに区分けするフィン２１，２３に、それぞれ隣接する領域Ｓ，Ｓを連通する連通口２１Ａ，２３Ａ，２３Ｂを設け、トリガー部１３が設けられた領域Ｓとその他の領域Ｓとを連通口２１Ａ，２３Ａ，２３Ｂを介して連通する構成としたため、潜熱蓄熱材１０の結晶の一部が、各連通口２１Ａ，２３Ａ，２３Ｂを通じて、一の領域Ｓから別の領域Ｓに成長し、結晶の成長経路の短縮が図られ、トリガー部１３の作動から潜熱蓄熱材１０全体の結晶化終了までの時間を短縮できる。これにより、潜熱蓄熱材１０に蓄えられた熱を速やかに利用できる。
潜熱蓄熱材１０は、上述したように、デンドライト（dendrite）形状に成長するため、各領域Ｓに進入した結晶の一部は、それぞれフィン２１，２３で折り返して結晶化が進行する。このため、各連通口２１Ａ，２３Ａ，２３Ｂを通じて、各領域Ｓ内に結晶を導入するだけで、該領域Ｓ内の結晶化が進行するため、潜熱蓄熱材１０全体が結晶化するまでの時間を短縮できる。
また、フィン２１，２３により、結晶化により発生した熱を素早く除去し、フィン２１，２３に当たったデンドライト形状の結晶の方向を該フィン２１，２３の表面（平面）に沿って効果的に誘導できる。また結晶のフィン２１，２３への固着による成長速度の遅延の観点から、フィン２１，２３の表面は滑らかな方が望ましい。
また、各連通口２１Ａ，２３Ａ，及び２３Ｂは、それぞれトリガー部１３を起点として伸びる直線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３上に位置するように形成されるため、例えば、トリガー部１３から遠い最下段のフィン２３の下方の領域Ｓ、及び、最上段のフィン２１の上方の領域Ｓにおける、トリガー部１３から各ヒートパイプ１５，１７を挟んで、該トリガー部１３と反対側の内周面１１Ａ側のエリアにも最短経路で結晶化を進行させることができる。このため、各領域Ｓ内に速やかに潜熱蓄熱材１０の結晶を導入でき、トリガー部１３の作動から潜熱蓄熱材１０全体の結晶化終了までの時間を短縮できる。
【００２５】
また、本実施形態では、蓄熱装置１００は、結晶化が誘発された潜熱蓄熱材１０を分散させる分散部（分散手段）４１を備える。この分散部４１は、フィン２１及びフィン２３にそれぞれ設けられた連通口２１Ｂ，２３Ｃを通過して、各領域Ｓ，Ｓ間を移動するヘッド部４２を備え、このヘッド部４２は、長尺に形成された金属製の軸部材４３の先端に固定される。この軸部材４３は、図１に示すように、蓄熱容器１１の上面から内部に差し込まれ、蓄熱容器１１の上面部１１Ｂに設けられた軸受部４４によって軸方向に摺動自在に支持されている。軸部材４３の上端には、この軸部材４３を軸方向に移動させる軸移動機構４５を備える。この軸移動機構４５としては、例えば、モーターとカムとの組み合わせや、エアーシリンダを用いることができる。
【００２６】
ヘッド部４２は、図４に示すように、基板５０と、この基板５０の上面５０Ａ及び下面５０Ｂの周縁にそれぞれ設けられる上壁部５１及び下壁部５２を備え、上壁部５１及び下壁部５２と基板５０とで、それぞれ上窪み部５３及び下窪み部５４が形成されている。これら上窪み部５３及び下窪み部５４は、結晶化した潜熱蓄熱材１０を保持するための窪みである。
分散部４１は、ヘッド部４２をトリガー部１３が位置する領域Ｓに配置される。トリガー部１３が作動した場合、結晶化した潜熱蓄熱材１０を上窪み部５３及び下窪み部５４に保持した状態で、ヘッド部４２を上下に移動させることで、結晶化した潜熱蓄熱材１０が各領域Ｓに分散される。これら分散された潜熱蓄熱材１０を核として、それぞれの場所で結晶化が進行し、蓄熱容器１１内の潜熱蓄熱材１０全体の結晶化までの時間の短縮を図ることができる。
【００２７】
本実施形態では、ヘッド部４２は、上窪み部５３及び下窪み部５４を備える構成としたが、ヘッド部４２を上下に作動させて、結晶化した潜熱蓄熱材１０が他の領域Ｓに分散されるのであれば、他の形状としても良いことは勿論である。
また、本実施形態では、分散部４１をトリガー部１３とは別個に設ける構成としたが、トリガー部１３の接触部３２にヘッド部４２の機能を合わせ持たせても良い。この構成では、トリガー部１３の動作により結晶化した潜熱蓄熱材１０を速やかに、他の領域Ｓに移動させて分散させることができ、蓄熱容器１１内の潜熱蓄熱材１０全体の結晶化までの時間をより一層短縮できる。
【００２８】
さて、本実施形態にかかる蓄熱装置１００は、蓄熱容器１１の上下方向に熱源側ヒートパイプ１７及び熱利用側ヒートパイプ１５が伸び、これら熱源側ヒートパイプ１７及び熱利用側ヒートパイプ１５に、それぞれ所定の間隔をあけてフィン２３及びフィン２１が配置されている。このため、各フィン２１，２３は、略水平方向に延在することになり、各フィン２１，２３がそれぞれ潜熱蓄熱材１０の荷重を受ける構成となっている。このため、フィン２１，２３は、潜熱蓄熱材１０の荷重を受ける程度の剛性を備える設計が必要となっていた。
このため、蓄熱容器１１は、該蓄熱容器１１の内周面１１Ａに固定され、最下段のフィン２３の上方に延在して潜熱蓄熱材１０の重量を受ける支持板部１２を備える。これにより、支持板部１２が潜熱蓄熱材１０の重量を受けるため、フィン２３に直接かかる荷重を低減でき、フィン２３の剛性を低減した設計ができる。
この支持板部１２には、フィン２３に設けられる連通口２３Ａ〜２３Ｃと同じ位置に、それぞれ同じ形状、大きさの開口（開口部）１２Ａ，１２Ｂ及び１２Ｃが形成されている。これにより、結晶化した潜熱蓄熱材１０の移動を実現しつつ、フィン２３へ荷重がかかることを抑えることができる。本実施形態では、支持板部１２は、最下段のフィン２３の上方に延在して設けているが、これに限るものではなく、例えば、これに加えて、中段のフィン２３の上方にも延在して設けても良い。
【００２９】
＜第２実施形態＞
上述の第１実施形態では、分散部４１として、領域Ｓ，Ｓ間を連通する連通口２１Ｂ，２３Ｃを通じて移動するヘッド部４２を備え、このヘッド部４２に保持された結晶化した潜熱蓄熱材１０を他の領域Ｓに移動、分散させる構成について説明したが、この第２実施形態では、分散方式が異なる。
図５は、第２実施形態にかかる蓄熱装置１１０の概略構成を示す部分断面図である。
この第２実施形態では、上記した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
蓄熱装置１１０は、結晶化が誘発された潜熱蓄熱材１０を分散させる分散部（分散手段）６１を備える。この分散部６１は、トリガー部１３が設けられた領域Ｓに配置される攪拌ファン６２を備え、この攪拌ファン６２は、長尺に形成された金属製の軸部材６３の先端に固定される。この軸部材６３は、図５に示すように、蓄熱容器１１の側面から内部に差し込まれ、蓄熱容器１１の側面に設けられた軸受部６４によって回転自在に支持されている。軸部材６３の基端には、この軸部材６３及び攪拌ファン６２を回転させる回転動機構６５を備える。
攪拌ファン６２は、上記した連通口２１Ｂ，２３Ｃを結ぶ直線上に配置され、軸部材６３の回転により、潜熱蓄熱材１０を放射状に移動させるようなファン形状になっている。
この構成では、トリガー部１３によって結晶化した潜熱蓄熱材１０を攪拌することにより、該結晶化した潜熱蓄熱材１０が連通口２１Ｂ，２３Ｃを通じて、他の領域Ｓに押入れることで、当該他の領域Ｓに分散させることができる。
なお、攪拌ファン６２の形状は上記したものに限るものではなく、攪拌ファンの回転によって、結晶化した潜熱蓄熱材１０が連通口２１Ｂ，２３Ｃを通じて、他の領域Ｓに移動するものであればよい。
【００３１】
＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態にかかる蓄熱装置１２０の概略構成を示す部分断面図である。
蓄熱装置１２０は、熱源側ヒートパイプ１７の長手方向に沿って配置され、熱源側ヒートパイプ１７を中心として放射状に伸びる複数のフィン１２３と、熱利用側ヒートパイプ１５の長手方向に沿って配置され、熱利用側ヒートパイプ１５を中心として放射状に伸びる複数のフィン１２１とを備える点で、上記した第１，２実施形態の蓄熱装置１００，１１０と構成を異にする。これら蓄熱装置１００，１１０と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
蓄熱容器１１は、熱源側ヒートパイプ１７と熱利用側ヒートパイプ１５との間に、蓄熱容器１１の内周面１１Ａに固定されてフィン１２３の上方に延在する支持板部１１２を備える。この支持板部１１２は、熱利用側ヒートパイプ１５が配置された上方の室に収容された潜熱蓄熱材１０の重量を受けるためのものであり、支持板部１１２には、蓄熱容器１１の上下の室を連通する開口１１２Ａ，１１２Ｂが設けられている。
この開口１１２Ａ，１１２Ｂは、トリガー部１３が配置される上方側の室で生じた潜熱蓄熱材１０の結晶を下方側の室に導くものである。
【００３３】
本実施形態では、放射状に延びたフィン１２１，１２３と、蓄熱容器１１の内周面１１Ａと、支持板部１１２とで複数の領域Ｓが区分けされる。
そして、これら各フィン１２１，１２３には、隣接する領域Ｓ，Ｓを連通する連通口１２１Ａ，１２３Ａが形成されている。
この構成でも、潜熱蓄熱材１０の結晶の一部が、各連通口１２１Ａ，１２３Ａを通じて、一の領域Ｓから別の領域Ｓに成長し、結晶の成長経路の短縮を図り、トリガー部１３の作動から潜熱蓄熱材１０全体の結晶化終了までの時間を短縮できる。これにより、潜熱蓄熱材１０に蓄えられた熱を速やかに利用できる。
【００３４】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。例えば、潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除する過冷却解除手段として、上記した実施形態では、トリガー部１３として、接触部３２と、この接触部３２により変形する凸部３１とを備えた構成としたが、蓄熱容器１１の内壁に種結晶を保持する穴状の保持室と、この保持室の開口を閉塞する蓋部材とを備えるトリガー部を設け、蓋部材を保持室に対して、接離自在に移動させたり回転させたりすることで、保持室の開口を開閉する構成としても良い。
あるいは、熱輸送部材に接続され、前記蓄熱容器内を複数の領域に区分けする熱伝導板の変形によるものであってもよい。
また、上記した実施形態では、蓄熱容器１１内に単一のトリガー部１３を設ける構成としたが、例えば、各領域Ｓにそれぞれトリガー部１３を設ける等、蓄熱容器１１内に複数のトリガー部１３設ける構成としても良いことは勿論である。この構成によれば、発核点が増える分、トリガー部１３の作動から潜熱蓄熱材１０全体の結晶化終了までの時間を短縮でき、熱の取り出し速度の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０  潜熱蓄熱材
１１  蓄熱容器
１２，１１２  支持板部
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１１２Ａ，１１２Ｂ  開口（開口部）
１３  トリガー部（過冷却解除手段）
１５  熱利用側ヒートパイプ（熱輸送部材）
１７  熱源側ヒートパイプ（熱輸送部材）
２１，１２１  フィン（熱伝導板）
２１Ａ，２１Ｂ，１２１Ａ  連通口
２３，１２３  フィン（熱伝導板）
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，１２３Ａ  連通口
３１  凸部
３２  接触部
４１，６１  分散部（分散手段）
４２  ヘッド部
５０  基板
５１  上壁部
５２  下壁部
６２  攪拌ファン
１００，１１０，１２０  蓄熱装置
Ｓ      領域
【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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