(57)【要約】【課題】蓄熱材の結晶化を短期間で完了させるのに有利な蓄熱装置を提供する。【解決手段】  本開示の蓄熱装置（１ａ）は、容器（３０）と、容器（３０）の内部に位置する蓄熱材（２０）と、容器（３０）の内部に位置し、蓄熱材（２０）と接触するとともに、回転することによって蓄熱材（２０）を攪拌させる攪拌子（１２）と、蓄熱材（２０）と接触し、攪拌子（１２）から突出し、攪拌子（１２）の回転に伴って回転する突起（１５）と、を備える。攪拌子（１２）が回転する期間に、突起（１５）は、蓄熱材（２０）に接触している容器（３０）の内表面に連続的に接触する。【選択図】図１Ａ
2018071960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
前記容器の内部に位置する蓄熱材と、
前記容器の内部に位置し、前記蓄熱材と接触するとともに、回転することによって前記蓄熱材を攪拌させる攪拌子と、
前記蓄熱材と接触し、前記攪拌子から突出し、前記攪拌子の回転に伴って回転する突起と、を備え、
前記攪拌子が回転する期間に、前記突起は、前記蓄熱材に接触している前記容器の内表面に連続的に接触する、
蓄熱装置。
【請求項２】
前記攪拌子は、前記容器の外部で生じた物理的変化に従い、当該攪拌子の回転の開始、当該攪拌子の回転の停止、及び当該攪拌子の回転速度の変更を生じさせる、請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記攪拌子は、磁性体を含むとともに前記容器の外部から隔絶して配置されており、前記容器の外部で発生した磁界の変化により回転する、請求項１又は２に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記攪拌子の回転軸線に垂直な面に対して、前記攪拌子及び前記突起をそれぞれ前記回転軸線に平行な方向に射影して得られる射影の面積をＰ１及びＰ２と表したときに、Ｐ２がＰ１の９０％以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記攪拌子及び前記突起は、金属又は合金を含み、
前記攪拌子は、前記攪拌子が回転する期間において、前記容器の内表面に接触せず、
前記攪拌子及び前記突起の表面積の合計は、前記容器の内表面の面積の１０％以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項６】
前記攪拌子は、平面又は曲面を有する板状であり、
前記攪拌子の回転軸線は、前記攪拌子の重心及び前記突起の先端を通り、
前記突起は、前記回転軸線に垂直な面で切ったときの断面積が前記先端に向かって縮小する部分を含み、
前記回転軸線方向から前記攪拌子及び前記突起を見たときに、前記攪拌子と重ならない前記突起の部位は存在しない、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項７】
前記攪拌子は、
前記攪拌子の回転軸線上に重心を有し、前記回転軸線の周りに配置された第一板と、
前記第一板の前記重心から離れた位置において前記第一板に固定され、前記第一板の主面に垂直な方向において前記第一板の厚みより大きい寸法を有する翼であって、前記攪拌子の回転方向において前記蓄熱材と接触している前面を有する翼と、を備え、
前記蓄熱装置は第一空間をさらに含み、
前記第一空間は、前記攪拌子の回転軸線方向において、前記容器の前記内表面と前記第一板との間に存在し、
前記攪拌子の前記回転軸線に最も近い前記翼の部位を第一の端と定め、前記攪拌子が回転するときに前記第一の端が描く軌跡を第一軌跡と定めるときに、
前記第一空間は、前記第一軌跡と前記突起との間に存在し、
前記攪拌子の回転により前記蓄熱材は前記第一空間を循環可能である、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項８】
前記攪拌子の前記回転軸線と前記第一の端との距離は、前記攪拌子の前記回転軸線から最も離れた前記第一板の端と前記回転軸線との距離の４０％〜１００％である、請求項７に記載の蓄熱装置。
【請求項９】
前記容器の前記内表面と前記第一板との最短距離は、前記第一板の前記厚みの２〜１００倍である、請求項７又は８に記載の蓄熱装置。
【請求項１０】
前記容器は、前記容器の前記内表面と向かい合っている対面を有し、
前記攪拌子の回転軸線方向において、前記容器の前記内表面と前記第一板との距離は、前記容器の前記対面と前記第一板との距離よりも大きい、請求項７〜９のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項１１】
前記攪拌子の前記回転軸線から最も遠い前記攪拌子の部位を第二の端と定め、前記攪拌子が回転するときに前記第二の端が描く軌跡を第二軌跡と定めるときに、
前記容器の内部に配置され、かつ、前記回転軸線に垂直な方向において、前記第二軌跡の外側に配置された整流板であって、近位部及び前記近位部よりも前記第二軌跡から遠くに位置する遠位部を有する、整流板をさらに備えた、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項１２】
前記容器は、前記容器の前記内表面の端から前記攪拌子の前記回転軸線に沿って延びて前記攪拌子を囲んでいる内側面を有し、
前記整流板は、前記内側面から離れて位置しており、
前記第二軌跡と前記整流板との最短距離は、前記容器の前記内側面と前記整流板との最短距離よりも小さい、
請求項１１に記載の蓄熱装置。
【請求項１３】
前記容器は、前記容器の前記内表面と向かい合っている対面を有し、
前記整流板は、前記蓄熱材が有する熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料でできており、
前記整流板は、前記容器の前記内表面及び前記対面に接触している、
請求項１１又は１２に記載の蓄熱装置。
【請求項１４】
前記整流板の前記遠位部は、前記攪拌子の回転方向に湾曲している、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項１５】
前記容器の前記内表面は、短辺の２倍以上の長辺を有する長方形状であり、
前記近位部は前記内表面の前記長辺に沿って延びている、
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項１６】
前記容器の前記内表面は、短辺の２倍未満の長辺を有する長方形状、正方形状、又は円状であり、
放射状に配置された複数の前記整流板を備えた、
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項１７】
前記整流板は、前記第二軌跡に向かって開口しており、かつ、前記遠位部において湾曲しているＵ字状の形状を有する。請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項１８】
前記容器は、前記容器の前記内表面と向かい合っている対面を有し、
前記攪拌子は、前記攪拌子の前記回転軸線上に重心を有し、前記攪拌子の回転軸線方向における前記対面と前記第一板との間で前記回転軸線の周りに配置された第二板をさらに備え、
前記第一板は、第一貫通孔を有し、
前記第二板は、第二貫通孔を有する、
請求項７〜９のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項１９】
前記攪拌子の前記回転軸線から最も遠い前記攪拌子の部位を第二の端と定め、前記攪拌子が回転するときに前記第二の端が描く軌跡を第二軌跡と定めるときに、
前記第二軌跡の外側に位置するとともに、前記攪拌子の回転軸線方向に前記容器の内部空間を仕切る仕切りをさらに備えた、請求項１８に記載の蓄熱装置。
【請求項２０】
前記仕切りによって仕切られた各空間に配置され、それぞれ、近位部及び前記近位部よりも前記第二軌跡から遠くに位置する遠位部を有する、複数の整流板をさらに備えた、請求項１９に記載の蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄熱材は、熱又は冷熱を蓄えることができる材料であり、蓄熱材に蓄えられた熱又は冷熱は需要に応じて放出される。物質の相変化に伴う発熱反応及び吸熱反応を主に利用して熱又は冷熱を蓄えることができる蓄熱材は潜熱蓄熱材と呼ばれている。本明細書では、冷熱を蓄え需要に応じて冷熱を放出できる潜熱蓄熱材を潜熱蓄冷材、又は、単に蓄冷材と呼ぶこともある。潜熱蓄熱材の中には、過冷却特性を有する材料が存在し、このような潜熱蓄熱材の過冷却を解除する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、図１４Ａに示す通り、蓄冷装置３００が記載されている。蓄冷装置３００は、密閉容器３０１と、蓄熱材３０２と、プロペラ（刺激付与体）３１０と、モータ３２０とを備えている。蓄熱材３０２は、密閉容器３０１内に封入されており、過冷却特性を有する。蓄熱材３０２は、例えば、酢酸ナトリウム三水和物である。プロペラ３１０は、蓄熱材３０２に刺激を付与可能である。モータ３２０はプロペラ３１０を回転させる。プロペラ３１０の回転軸には永久磁石３１２が取付けられ、永久磁石３１２は密閉容器３０１の内面に近接して臨んでいる。モータ３２０は、密閉容器３０１の外部に配置され、支持板３２１によって支持されている。支持板３２１は、密閉容器３０１の外面に取付けられている。モータ３２０の回転軸には永久磁石３２２が取付けられ、永久磁石３２２は密閉容器３０１の外面に近接して臨んでいる。プロペラ３１０の刃が鋏のように作用し、蓄熱材３０２に痛烈な刺激が付与され、放熱の誘導が効果的に行われる。
【０００４】
特許文献２には、図１４Ｂに示す通り、発核装置５０２が記載されている。発核装置５０２は、支持枠５２０と、支持片５２１と、軸枠部材５２２と、回転体５２３と、複数の爪５２４と、水車５２５と、板状部材５２９とを備えている。軸枠部材５２２は、収容容器５１４の側壁を貫通することによって収容容器５１４内とウォータージャケット５１３内とに跨って配置されている。軸枠部材５２２の内部には、シャフト５２２ａが回転自在に支持されている。回転体５２３はシャフト５２２ａに対して回転可能に連結されている。複数の爪５２４は回転体５２３から放射線状に延びている。水車５２５はシャフト５２２ａに回転可能に連結されている。板状部材５２９はバイメタルよりなる。ウォータージャケット５１３内に流通する冷却水によって水車５２５が回転すると、この水車５２５の回転力がシャフト５２２ａを介して回転体５２３に伝達されて各爪５２４が回転する。この回転する爪５２４が板状部材５２９に対し摺動して板状部材５２９の表面が引っ掻かれて、新生面が形成される。この新生面を過冷却状態の蓄熱材Ｘに直に接触させることによって蓄熱材Ｘを発核させる。蓄熱材Ｘは、例えば酢酸ナトリウム・３水和物からなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１２４７９号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０２３７９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２に記載の技術では、蓄熱材の結晶化を完了化させるのに要する時間について具体的に検討されていない。そこで、本開示は、蓄熱材の結晶化を短期間で完了させるのに有利な蓄熱装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、
容器と、
前記容器の内部に位置する蓄熱材と、
前記容器の内部に位置し、前記蓄熱材と接触するとともに、回転することによって前記蓄熱材を攪拌させる攪拌子と、
前記蓄熱材と接触し、前記攪拌子から突出し、前記攪拌子の回転に伴って回転する突起と、を備え、
前記攪拌子が回転する期間に、前記突起は、前記蓄熱材に接触している前記容器の内表面に連続的に接触する、
蓄熱装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
上記の蓄熱装置は、蓄熱材の結晶化を短期間で完了させるうえで有利である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、本開示の蓄熱装置の一例を示す上面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示す蓄熱装置の正面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本開示の蓄熱装置の別の例を示す上面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示す蓄熱装置の正面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本開示の蓄熱装置のさらに別の例を示す上面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示す蓄熱装置の正面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本開示の蓄熱装置のさらに別の例を示す上面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す蓄熱装置の正面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本開示の蓄熱装置のさらに別の例を示す上面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示す蓄熱装置の正面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本開示の蓄熱装置のさらに別の例を示す上面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示す蓄熱装置の正面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本開示の蓄熱装置のさらに別の例を示す上面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示す蓄熱装置の正面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本開示の蓄熱装置のさらに別の例を示す上面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示す蓄熱装置の正面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本開示の蓄熱装置のさらに別の例を示す上面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａに示す蓄熱装置の正面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本開示の蓄熱装置のさらに別の例を示す上面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａに示す蓄熱装置の正面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、比較例１に係る蓄熱装置を示す上面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａに示す蓄熱装置の正面図である。
【図１２】図１２は、攪拌子の射影の面積に対する突起の射影の面積の比（Ｐ２／Ｐ１）と核生成効率との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、容器の内表面の面積に対する攪拌子の表面積の比と蓄熱材の結晶化の進行率との関係を示すグラフである。
【図１４Ａ】図１４Ａは、従来の蓄冷装置を示す断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、従来の発核装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜本発明者らの検討に基づく知見＞
短い期間（例えば１分以内）で蓄熱材の結晶化を完了させることができれば、蓄熱材の用途はさらに広がる。例えば、アイドリングストップを自動的に行う機能を有する自動車において、アイドリングストップ時の車室の冷房のために蓄熱材を利用することが考えられる。この場合、アイドリングストップ時には、エンジンによってコンプレッサーを駆動することにより得られる冷熱の代わりに、蓄熱材に蓄えられた冷熱が利用される。つまり、自動車の走行中にコンプレッサーを利用して蓄熱材を結晶化させて冷熱を蓄えつつ、アイドリングストップ時に蓄冷材を融解させて冷熱を放出するというサイクルを繰り返す方法が考えられる。都市部における自動車の交通事情を考慮すると、交通信号機同士の間隔が短く自動車が走行する期間が短くなる場合がある。このため、蓄熱材の結晶化をより短期間で完了でき、蓄熱材の全体で短期間に冷熱を潜熱として蓄えることができることが望ましい。
【００１１】
そこで、本発明者らは、蓄熱材の結晶化を短期間で完了させることができる技術について日夜検討を重ねた。その結果、本発明者らは、蓄熱材が入っている容器の内部に配置された攪拌子から突出している突起が、攪拌子が回転する期間に、蓄熱材に接触している容器の内表面に連続的に接触することにより、蓄熱材の結晶化が短期間で完了可能であることを新たに見出した。本発明者らは、この新たな知見に基づいて本開示の蓄熱装置を案出した。なお、上記の知見は本発明者らの検討に基づくものであり、上記の知見は先行技術ではない。
【００１２】
本開示の第１態様は、
容器と、
前記容器の内部に位置する蓄熱材と、
前記容器の内部に位置し、前記蓄熱材と接触するとともに、回転することによって前記蓄熱材を攪拌させる攪拌子と、
前記蓄熱材と接触し、前記攪拌子から突出し、前記攪拌子の回転に伴って回転する突起と、を備え、
前記攪拌子が回転する期間に、前記突起は、前記蓄熱材に接触している前記容器の内表面に連続的に接触する、
蓄熱装置を提供する。
【００１３】
第１態様によれば、攪拌子が回転する期間に、蓄熱材に接触している容器の内表面に突起が連続的に接触する。攪拌子の回転に伴う突起と容器の内表面との連続的な接触により、突起の表面の微小な凹凸及び容器の内表面の微小な凹凸との間に形成される微小な隙間の大きさが変動し、経時的な圧力変動が発生する。この圧力変動により、蓄熱材の結晶核が連続的に生成される。連続的に生成された結晶核は攪拌子の回転に伴う攪拌作用により蓄熱材の全体に拡散する。拡散した結晶核によって連鎖反応的に新たな結晶核の生成が促される。このため、容器内部の蓄熱材全体において同時多発的に結晶化が進行する。これにより、蓄熱材の過冷却が解除されると同時に速やかに蓄熱材の結晶化が完了し、蓄冷に必要な時間を短くできる。このように、第１態様によれば、蓄熱材の結晶化を短期間で完了できるので、例えば、交通信号機同士の間を自動車が走行する期間が短い場合であっても、蓄熱材の全体の結晶化を完了させることができる。
【００１４】
特許文献１に記載の技術によれば、密閉容器３０１の内部でプロペラ３１０及び永久磁石３１２が回転するものの、プロペラ３１０及び永久磁石３１２は密閉容器３０１の内表面と接触しながら回転するわけではない。特許文献１には、突起の存在についての記載がなく、突起が蓄熱材に接触している密閉容器３０１の内表面に連続的に接触する旨の記載もない。このため、プロペラ３１０の回転軸又は永久磁石３１２が密閉容器３０１との連続的な接触による経時的な圧力変動は生じない。このため、蓄熱材の結晶化を短期間で完了することは難しいと考えられる。
【００１５】
特許文献２に記載の技術によれば、回転する爪５２４が板状部材５２９に対し摺動して板状部材５２９の表面が引っ掻かれて形成された新生面に過冷却状態の蓄熱材Ｘが直に接触して蓄熱材Ｘが発核する。特許文献２には、蓄熱材Ｘの発核により生じた結晶核を蓄熱材の全体に拡散させることは記載されていない。実際に、板状部材５２９は、回転体５２３の回転中心から離れて位置しており、板状部材５２９の新生面に対する蓄熱材Ｘの接触による発核によって生じた結晶核が蓄熱材Ｘの全体に広がるのには時間がかかると考えられる。このため、特許文献２に記載の技術は蓄熱材の結晶化を短期間で完了させることは難しいと考えられる。しかも、回転する爪５２４が板状部材５２９に接触することにより軸枠部材５２２は、曲げ荷重を繰り返し受ける。また、回転する爪５２４と板状部材５２９との接触により、板状部材５２９は摩耗又は損傷し、板状部材５２９の信頼性が低下する。このため、軸枠部材５２２が必要な強度を有するように特別な検討を行う必要がある。
【００１６】
本開示の第２態様は、第１態様に加えて、前記攪拌子は、前記容器の外部で生じた物理的変化に従い、当該攪拌子の回転の開始、当該攪拌子の回転の停止、及び当該攪拌子の回転速度の変更を生じさせる、蓄熱装置を提供する。第２態様によれば、容器の外部で物理的変化を生じさせることにより攪拌子の回転を制御できる。
【００１７】
本開示の第３態様は、第１態様又は第２態様に加えて、前記攪拌子は、磁性体を含むとともに前記容器の外部から隔絶して配置されており、前記容器の外部で発生した磁界の変化により回転する、蓄熱装置を提供する。第３態様によれば、容器の外部で発生した動力を攪拌子に伝達する機構が不要であり、例えば、容器の内部の密閉性を高めやすい。
【００１８】
本開示の第４態様は、第１態様〜第３態様のいずれか１つの態様に加えて、前記攪拌子の回転軸線に垂直な面に対して、前記攪拌子及び前記突起をそれぞれ前記回転軸線に平行な方向に射影して得られる射影の面積をＰ１及びＰ２と表したときに、Ｐ２がＰ１の９０％以下である、蓄熱装置を提供する。攪拌子が軽量であると、突起と容器の内表面との接触により生じる圧力が小さく、攪拌子の回転に伴う突起と容器の内表面との連続的な接触により生じる圧力変動が小さくなりやすい。第４態様によれば、攪拌子が軽量であっても、突起の面積が大きすぎず、突起と容器の内表面との接触により生じる圧力が大きい。これにより、十分な大きさの圧力変動を発生させることができ、結晶核の生成効率が高まる。その結果、より確実に、蓄熱材の結晶化を短期間で完了できる。
【００１９】
本開示の第５態様は、第１態様〜第４態様のいずれか１つの態様に加えて、前記攪拌子及び前記突起は、金属又は合金を含み、前記攪拌子は、前記攪拌子が回転する期間において、前記容器の内表面に接触せず、前記攪拌子及び前記突起の表面積の合計は、前記容器の内表面の面積の１０％以上である、蓄熱装置を提供する。攪拌子及び突起が、金属又は合金を含み、攪拌子及び突起の表面積の合計が容器の内表面の面積の１０％以上であると、蓄熱材の体積に比べて攪拌子及び突起の合計の体積が小さい場合でも、蓄熱材の相転移により発生する熱が特定の場所に集中しにくく蓄熱材の外部に放出されやすい。このため、蓄熱材の結晶化が進みやすい。また、攪拌子及び突起の表面積の合計が容器の内表面の面積の１０％以上であるとき、攪拌子及び突起が大きな質量を有しやすい。このため、回転している攪拌子の回転力（慣性力）が蓄熱材の粘性力に勝り攪拌子が滑らかに回転しやすい。これにより、発生した結晶核が蓄熱材の全体に効率的に拡散する。このように、第５態様によれば、蓄熱材の体積に比べて攪拌子及び突起の合計の体積が小さい場合又は蓄熱材の粘度が比較的高い場合でも、蓄熱材の結晶化を短期間で完了できる。
【００２０】
本開示の第６態様は、第１態様〜第５態様のいずれか１つの態様に加えて、前記攪拌子は、板状であり、前記攪拌子の回転軸線は、前記攪拌子の重心及び前記突起の先端を通り、前記突起は、前記回転軸線に垂直な面で切ったときの断面積が前記先端に向かって縮小する部分を含み、前記回転軸線方向から前記攪拌子及び前記突起を見たときに、前記攪拌子と重ならない前記突起の部位は存在しない、蓄熱装置を提供する。換言すると、前記回転軸線方向から前記攪拌子及び前記突起を見たときに、前記突起の全ての部位が前記攪拌子と重なる。
【００２１】
本開示の第７態様は、第１態様〜第６態様のいずれか１つの態様に加えて、
前記攪拌子は、
前記攪拌子の回転軸線上に重心を有し、前記回転軸線の周りに配置された第一板と、
前記第一板の前記重心から離れた位置において前記第一板に固定され、前記第一板の主面に垂直な方向において前記第一板の厚みより大きい寸法を有する翼であって、前記攪拌子の回転方向において前記蓄熱材と接触している前面を有する翼と、を備え、
前記蓄熱装置は第一空間をさらに含み、
前記第一空間は、前記攪拌子の回転軸線方向において、前記容器の前記内表面と前記第一板との間に存在し、
前記攪拌子の前記回転軸線に最も近い前記翼の部位を第一の端と定め、前記攪拌子が回転するときに前記第一の端が描く軌跡を第一軌跡と定めるときに、
前記第一空間は、前記第一軌跡と前記突起との間に存在し、
前記攪拌子の回転により前記蓄熱材は前記第一空間を循環可能である、
蓄熱装置を提供する。
【００２２】
蓄熱材が結晶化するときには結晶化熱が発生する。このため、結晶核が発生する場所の近傍では蓄熱材の温度が上昇し、蓄熱材の結晶化が妨げられやすい。このため、速やかな蓄熱材の結晶化には結晶化熱が速やかに取り除かれることが望ましい。第７態様によれば、発生した結晶化熱が第一板を通って容器の外部に向かって伝わる。これにより、結晶化熱が速やかに取り除かれやすい。加えて、攪拌子が翼を備えるので、結晶核が容器の全体に速やかに散らばりやすい。さらに、第一軌跡と突起との間に第一空間が存在することにより、蓄熱材の結晶核が第一空間から第一空間の外部に散らばりやすいとともに、第一空間の外部の液体の蓄熱材が第一空間に導かれやすい。このため、攪拌子の回転に伴う突起と容器の内表面との連続的な接触により生成された結晶核は、結晶核の生成により発生した結晶化熱が第一板に放熱された状態で、第一空間の外部に散らばりやすい。このように、結晶核は、蓄熱材の凝固点から結晶核の温度を差し引いた温度差が大きい状態を維持したまま、第一空間の外部に散らばりやすい。その結果、第一空間の外部に散らばった結晶核によって、蓄熱材の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００２３】
本開示の第８態様は、第７態様に加えて、前記攪拌子の前記回転軸線と前記第一の端との距離は、前記攪拌子の前記回転軸線から最も離れた前記第一板の端と前記回転軸線との距離の４０％〜１００％である、蓄熱装置を提供する。第８態様によれば、第一空間が、攪拌子の回転による蓄熱材の循環の観点から望ましい容積を有しやすい。
【００２４】
本開示の第９態様は、第７態様又は第８態様に加えて、前記容器の前記内表面と前記第一板との最短距離は、前記第一板の前記厚みの２〜１００倍である、蓄熱装置を提供する。第９態様によれば、第一空間が、攪拌子の回転による蓄熱材の循環の観点から望ましい容積を有しやすい。
【００２５】
本開示の第１０態様は、第７態様〜第９態様のいずれか１つの態様に加えて、前記容器は、前記容器の前記内表面と向かい合っている対面を有し、前記攪拌子の回転軸線方向において、前記容器の前記内表面と前記第一板との距離は、前記容器の前記対面と前記第一板との距離よりも大きい、蓄熱装置を提供する。第１０態様によれば、第一空間が、攪拌子の回転による蓄熱材の循環の観点から望ましい容積を有しやすい。加えて、容器の対面と第一板との距離が短いので、第一板が受け取った結晶化熱が容器の外部に放熱されやすい。
【００２６】
本開示の第１１態様は、第７態様〜第１０態様のいずれか１つの態様に加えて、前記攪拌子の前記回転軸線から最も遠い前記攪拌子の部位を第二の端と定め、前記攪拌子が回転するときに前記第二の端が描く軌跡を第二軌跡と定めるときに、前記容器の内部に配置され、かつ、前記回転軸線に垂直な方向において、前記第二軌跡の外側に配置された整流板であって、近位部及び前記近位部よりも前記第二軌跡から遠くに位置する遠位部を有する、整流板をさらに備えた蓄熱装置を提供する。第１１態様によれば、攪拌子によって第一空間から送り出され、攪拌子の回転方向に流れている蓄熱材の流れが、整流板によって堰き止められ、第二軌跡から離れる方向に向かう。これにより、結晶核が容器の内部において第二軌跡から離れた位置に供給され、蓄熱材の結晶化が短期間で完了しやすい。整流板の働きにより容器の内部において第二軌跡から離れた位置に供給された蓄熱材の一部は、容器の内側面に沿って流れ、攪拌子によって第一空間に導かれる。このように、蓄熱材が、容器の内部の全体にわたって循環しやすい。その結果、攪拌子に対して容器の内部空間が比較的大きい場合でも、容器の内部において結晶核が第二軌跡から離れた位置に散らばりやすく、蓄熱材の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００２７】
本開示の第１２態様は、第１１態様に加えて、前記容器は、前記容器の前記内表面の端から前記攪拌子の前記回転軸線に沿って延びて前記攪拌子を囲んでいる内側面を有し、前記整流板は、前記内側面から離れて位置しており、前記第二軌跡と前記整流板との最短距離は、前記容器の前記内側面と前記整流板との最短距離よりも小さい、蓄熱装置を提供する。第１２態様によれば、第二軌跡と整流板との最短距離が小さいため、攪拌子と整流板との間隙において蓄熱材の流動抵抗が大きい。このため、攪拌子によって第一空間から送り出された蓄熱材は、整流板に沿って流れ、容器の内側面と整流板との間隙に流れ込みやすい。これにより、蓄熱材が、整流板及び容器の内側面を沿って流れ、さらに攪拌子によって第一空間に導かれやすい。このように、蓄熱材が、容器の内部の全体にわたって循環しやすい。
【００２８】
本開示の第１３態様は、第１１態様又は第１２態様に加えて、前記容器は、前記容器の前記内表面と向かい合っている対面を有し、前記整流板は、前記蓄熱材が有する熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料でできており、前記整流板は、前記容器の前記内表面及び前記対面に接触している、蓄熱装置を提供する。容器の内部の全体に拡散した結晶核が新たな結晶核の生成を促すことにより、結晶が成長する。結晶の成長により発生する結晶化熱は容器の外部に放熱される必要がある。第１３態様によれば、整流板が、蓄熱材が有する熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料でできており、容器の内表面及び容器の対面に接触しているので、蓄熱材の結晶の成長により発生する結晶化熱が容器の外部に放熱されやすく、蓄熱材の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００２９】
本開示の第１４態様は、第１１態様〜第１３態様のいずれか１つの態様に加えて、前記整流板の前記遠位部は、前記攪拌子の回転方向に湾曲している、蓄熱装置を提供する。第１４態様によれば、第二軌跡から離れた位置において、蓄熱材の流れが遠位部に沿って攪拌子の回転方向に流れるので、整流板の働きにより容器の内部において第二軌跡から離れた位置に供給された蓄熱材の一部が第一空間に向かって流れやすい。これにより、第一空間において蓄熱材が循環しやすい。
【００３０】
本開示の第１５態様は、第１１態様〜第１４態様のいずれか１つの態様に加えて、前記容器の前記内表面は、短辺の２倍以上の長辺を有する長方形状であり、前記近位部は前記内表面の前記長辺に沿って延びている、蓄熱装置を提供する。第１５態様によれば、容器の内表面が短辺の２倍以上の長辺を有する長方形状であっても、整流板の近位部が容器の内表面の長辺に沿って延びているので、結晶核を含む蓄熱材が容器の隅に供給されやすく、蓄熱材の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００３１】
本開示の第１６態様は、第１１態様〜第１４態様のいずれか１つの態様に加えて、前記容器の前記内表面は、短辺の２倍未満の長辺を有する長方形状、正方形状、又は円状であり、放射状に配置された複数の前記整流板を備えた、蓄熱装置を提供する。第１６態様によれば、容器の内表面の縦横比が低い場合において、放射状に配置された複数の整流板によって、容器の内部の全体において、第二軌跡から離れた位置に結晶核を含む蓄熱材が供給されやすい。このため、蓄熱材の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００３２】
本開示の第１７態様は、第１１態様〜第１４態様のいずれか１つの態様に加えて、前記整流板は、前記第二軌跡に向かって開口しており、かつ、前記遠位部において湾曲しているＵ字状の形状を有する、蓄熱装置を提供する。第１７態様によれば、攪拌子によって第一空間から送り出された蓄熱材が整流板に沿って流れて第二軌跡から離れるとともに、遠位部近傍の蓄熱材が整流板に沿って流れて第二軌跡に近づく。これにより、蓄熱材が、第一空間と遠位部の近傍との間において循環しやすい。その結果、容器の全体において蓄熱材の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００３３】
本開示の第１８態様は、第７態様〜第９態様のいずれか１つの態様に加えて、
前記容器は、前記容器の前記内表面と向かい合っている対面を有し、
前記攪拌子は、前記攪拌子の前記回転軸線上に重心を有し、前記攪拌子の回転軸線方向における前記対面と前記第一板との間で前記回転軸線の周りに配置された第二板をさらに備え、
前記第一板は、第一貫通孔を有し、
前記第二板は、第二貫通孔を有する、
蓄熱装置を提供する。
【００３４】
第１８態様によれば、結晶核の生成により発生した結晶化熱が第一板に加えて、第二板を通って容器の外部に向かって伝わるので、容器の内表面と容器の対面との距離が比較的大きい場合でも、結晶化熱が速やかに取り除かれやすい。加えて、攪拌子の回転に伴う突起と容器の内表面との連続的な接触により生成された結晶核の一部は、第一貫通孔、場合によっては第二貫通孔を通って、攪拌子の回転軸線方向に移動しやすい。これにより、容器の内表面と容器の対面との距離が比較的大きい場合に、攪拌子の回転軸線方向における容器の対面と第一板との間でも、結晶核が容器の全体に散らばりやすい。その結果、蓄熱材の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００３５】
本開示の第１９態様は、第１８態様に加えて、前記攪拌子の前記回転軸線から最も遠い前記攪拌子の部位を第二の端と定め、前記攪拌子が回転するときに前記第二の端が描く軌跡を第二軌跡と定めるときに、前記第二軌跡の外側に位置するとともに、前記攪拌子の回転軸線方向に前記容器の内部空間を仕切る仕切りをさらに備えた、蓄熱装置を提供する。第１９態様によれば、仕切りによって仕切られた複数の空間のうち、回転軸線方向において第一板よりも容器の対面に近い空間において、第一貫通孔、場合によっては第二貫通孔を通って攪拌子の回転軸線方向に移動した結晶核の対流が生じる。これにより、結晶核が容器の全体に散らばりやすい。その結果、容器の全体において蓄熱材の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００３６】
本開示の第２０態様は、第１９態様に加えて、前記仕切りによって仕切られた各空間に配置され、それぞれ、近位部及び前記近位部よりも前記第二軌跡から遠くに位置する遠位部を有する、複数の整流板をさらに備えている、蓄熱装置を提供する。第２０態様によれば、仕切りによって仕切られた各空間において、結晶核が第二軌跡から離れた位置に供給されやすく、蓄熱材の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００３７】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明は本開示の蓄熱装置を例示的に説明するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００３８】
＜第１実施形態＞
図１Ａ及び図１Ｂに示す通り、第１実施形態に係る蓄熱装置１ａは、蓄熱材２０と、容器３０と、攪拌子１２と、突起１５とを備えている。蓄熱材２０は、容器３０の内部に位置している。攪拌子１２は、容器３０の内部に位置し、蓄熱材２０と接触するとともに、回転することによって蓄熱材２０を攪拌させる。図１Ｂに示す通り、突起１５は、攪拌子１２から突出している。換言すると、突起１５は、攪拌子１２に接続されている。突起１５は、攪拌子１２の回転に伴って回転する。突起１５は、攪拌子１２が回転する期間に、蓄熱材２０に接触している容器３０の内表面に連続的に接触する。この場合、典型的には突起１５の先端が容器３０の内表面に連続的に接触する。
【００３９】
典型的には、蓄熱材２０は潜熱蓄熱材であり、蓄冷装置１ａは液相の蓄熱材２０を結晶化させることによって冷熱を蓄える。蓄冷装置１ａでは、例えば、蓄熱材２０に冷熱を潜熱として蓄える場合に攪拌子１２が回転する。攪拌子１２が回転する期間に、攪拌子１２から突出している突起１５が蓄熱材２０に接触している容器３０の内表面に連続的に接触する。これにより、攪拌子１２の重量と回転加速度の積である慣性力が発生し、蓄熱材２０が攪拌される。これにより、蓄熱材２０の対流が引き起こされる。また、攪拌子１２とともに回転する突起１５と容器３０の内表面との接触により、突起１５の先端表面の微小な（例えば、ｎｍオーダーの）凹凸及び容器３０の内表面の微小な（例えば、ｎｍオーダーの）凹凸との間に形成される微小な隙間の大きさが変動し、経時的な圧力変動が発生する。この圧力変動により、蓄熱材２０の微小な結晶核が連続的に生成される。連続的に生成された微小な結晶核は攪拌子１２の回転に伴う攪拌作用により蓄熱材２０の全体に速やかに拡散する。拡散した結晶核によって連鎖反応的に新たな結晶核の生成が促される。このため、容器３０の内部の蓄熱材２０全体に拡散した微小な結晶核を起点として同時多発的に結晶化が進行する。すなわち、１つの微結晶が成長する距離が短くなる。これにより、蓄熱材２０の過冷却が解除されると同時に速やかに蓄熱材２０の結晶化が完了し、蓄冷に必要な時間を短くできる。例えば、１分程度の短期間で蓄熱材２０の結晶化を完了できる。
【００４０】
都市部における交通信号機による自動車の停止は自動車が動き出してから１分程度で起こり得る。このため、蓄熱装置１ａを自動車に搭載してアイドリングストップ時の車室の冷房に利用する場合、蓄熱装置１ａは１分以内に蓄熱材２０の結晶化を完了できることが望ましい。
【００４１】
攪拌子１２は、例えば、容器３０の外部で生じた物理的変化に従い、攪拌子１２の回転の開始、攪拌子１２の回転の停止、及び攪拌子１２の回転速度の変更を生じさせる。
【００４２】
図１Ａ及び図１Ｂに示す通り、攪拌子１２には回転軸１１が接続されている。回転軸１１は、攪拌子１２の回転軸線方向に延びている。回転軸１１の端部に攪拌子１２が固定されている。回転軸１１は、その一部が容器３０に定められた貫通孔の内部に配置された状態で容器３０の外部まで延びている。回転軸１１は、モータ（図示省略）に連結されており、モータの作動に伴い回転する。この場合、モータの回転の開始、モータの回転の停止、及びモータの回転数の変更のそれぞれが容器３０の外部で生じた物理的変化に相当する。
【００４３】
容器３０の形態は、特に制限されないが、典型的には、容器３０は、蓄熱材２０に対して良好な耐食性を有する金属、合金、又は樹脂でできた密閉容器である。容器３０の形状は、例えば、塊状、板状、又はシート状である。容器３０の内容積に対して容器３０の内表面の面積が大きいと、蓄熱材２０が蓄冷材として機能する場合に、蓄冷又は放冷の応答性を向上させることができる。
【００４４】
容器３０の材料は、望ましくは、アルミニウム、銅、及びステンレスなどの良好な熱伝導性を有する金属である。容器３０の材料は、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、及びポリプロピレン（ＰＰ）樹脂等の良好な耐腐食性を有する樹脂であってもよい。また、容器３０は、アルミニウム箔と樹脂フィルムとが積層された積層フィルム等の可撓性の材料によって形成されていてもよい。
【００４５】
例えば、自動車のアイドリングストップ時の車室の冷房のために蓄熱装置１ａを利用する場合、蓄熱材２０への蓄熱及び蓄熱材２０からの放熱からなるサイクルが短期間で繰り返される必要がある。しかし、多くの場合、蓄熱材２０の熱伝導率は低い。このため、蓄熱材２０から放出される熱が速やかに容器３０の外部に放出されるように容器３０の形状及び寸法が定められていることが望ましい。例えば、蓄熱材２０が固体状態であるときに、蓄熱材２０の厚みは、望ましくは５ｍｍ以下、より望ましくは３ｍｍ以下、さらに望ましくは２ｍｍ以下である。例えば、蓄熱材２０の厚みの望ましい値に見合うように、容器３０の特定方向の寸法が定められている。例えば、図１Ｂに示す通り、攪拌子１２の回転軸線に平行な方向における容器３０の内表面の寸法は、攪拌子１２の回転軸線に垂直な方向における容器３０の内表面の寸法よりも小さい。なお、容器３０の内部の蓄熱材２０は、容器３０の内部おいて伝熱促進のためのフィンを配置することによって望ましい厚みを有する複数の薄い蓄熱材２０に区分けされてもよい。
【００４６】
攪拌子１２の形状は、例えば平面又は曲面を有する板状、棒状、又は複数枚の羽根を有する形状であり、攪拌子１２は、望ましくは容器３０の内部で蓄熱材２０を効果的に攪拌できる形状を有する。攪拌子１２は、例えば、伝熱フィンのような長方形状の薄板、長方形状の薄板の一部を折り曲げた形状、又はこれらが連結された形状であってもよい。攪拌子１２の回転軸線は、攪拌子１２の重心及び突起１５の先端を通っていてもよい。突起１５は、回転軸線に垂直な面で切ったときの断面積が先端に向かって縮小する部分を含んでいてもよい。突起１５の形状は、円錐形状であってもよいし、テーパー形状であってもよい。攪拌子１２及び突起１５は、回転軸線方向からを見たときに、攪拌子１２と重ならない突起１５の部位は存在しないように構成されていてもよい。攪拌子１２が回転する期間に、突起１５の先端は、容器３０の内表面と点接触することが望ましい。
【００４７】
容器３０の内部に収容可能な蓄熱材２０の容量を高め、かつ、攪拌子１２の伝熱性を高める観点から、攪拌子１２は、望ましくは、薄肉で大きな表面積を有し、又は、多くの羽根を有する。
【００４８】
攪拌子１２及び突起１５の材料は、容器３０と同一種類の材料であってもよいし、異なる種類の材料であってもよい。攪拌子１２及び突起１５の材料は、望ましくは良好な熱伝導性を有する材料であるが、攪拌子１２及び突起１５は、場合によっては、ガラス、セラミック、樹脂、又はゴムでできていてもよい。上記の通り、突起１５は容器３０の内表面に接触するので、容器３０の材料の種類及び突起１５の材料の種類の組み合わせとして、突起１５又は容器３０において腐食が発生しにくい材料が選択されることが望ましい。この場合、例えば、突起１５が腐食しにくい材料でできている。蓄冷のために短期間で蓄熱材２０の結晶化を完了させる場合、蓄熱材２０の結晶化に伴い発生する熱が特定の場所に集中することを防止しつつその熱を容器３０の外部に放出する必要がある。このため、攪拌子１２及び突起１５の形状及び材料は、望ましくは、良好な熱伝導性が発揮されるように決定される。
【００４９】
攪拌子１２が軽量であると、突起１５と容器３０の内表面との接触により生じる圧力が小さく、攪拌子１２の回転に伴う突起１５と容器３０の内表面との連続的な接触により生じる圧力変動が小さくなりやすい。このため、例えば、攪拌子１２の回転軸線に垂直な面に対して、攪拌子１２及び突起１５をそれぞれ回転軸線に平行な方向に射影して得られる射影の面積をＰ１及びＰ２と表したときに、望ましくは、Ｐ２がＰ１の９０％以下である。この場合、攪拌子１２が軽量であっても、突起１５の面積が大きすぎず、突起１５と容器３０の内表面との接触により生じる圧力が大きい。これにより、十分な大きさの圧力変動を発生させることができ、蓄熱材２０の結晶核の生成効率が高まる。その結果、より確実に、蓄熱材２０の結晶化を短期間で完了できる。
【００５０】
攪拌子１２が回転し始めると蓄熱材２０の微小な結晶核が生成される。蓄熱材２０の攪拌による対流で微小な結晶核が容器３０の内部に拡散し、拡散した微小な結晶核が新たな結晶核の生成を誘発する。容器３０の内部に拡散した結晶核のそれぞれが成長して合一化し、最終的には多結晶体になると考えられる。蓄熱材２０の結晶化の際には相転移熱が発生する。相転移熱が発生する場所の近傍では蓄熱材２０の温度が上昇し、蓄熱材２０の結晶化が妨げられやすい。このため、速やかな蓄熱材２０の結晶化には相転移熱の除熱が必要である。
【００５１】
蓄熱材２０の結晶化が始まると蓄熱材２０の粘度が上昇するので、攪拌子１２の回転が停止し、微小な結晶核の拡散も停止する。容器３０の内部の蓄熱材２０の全体にわたって微小な結晶核が拡散しなかった場合、結晶化が逐次的に進むので蓄熱材２０の結晶化の完了に長期間を要する。過冷却解除と同時に速やかに結晶化を完了させるためには、攪拌子１２の回転に伴う突起１５と容器３０の内表面との接触により発生した微小な結晶核を蓄熱材２０の攪拌及び対流によって短期間に蓄熱材２０の全体に拡散する必要がある。蓄熱材２０の粘度が比較的高くても攪拌子１２による攪拌により容器３０の内部の蓄熱材２０の全体が澱みなく対流するためには、攪拌子１２の大きさは容器３０の寸法に対して所定の大きさの関係を満たしていることが望ましい。
【００５２】
例えば、攪拌子１２及び突起１５は、望ましくは、金属又は合金を含むとともに、攪拌子１２は、攪拌子１２が回転する期間において、容器３０の内表面に接触せず、攪拌子１２及び突起１５の表面積の合計は、容器３０の内表面の面積の１０％以上である。攪拌子１２及び突起１５が、金属又は合金を含み、攪拌子１２及び突起１５の表面積の合計が容器３０の内表面の面積の１０％以上であると、蓄熱材２０の体積に比べて攪拌子１２及び突起１５の合計の体積が小さい場合でも、蓄熱材２０の相転移により発生する熱が特定の場所に集中することを防止しやすく、その熱が蓄熱材２０の外部に放出されやすい。このため、蓄熱材２０の結晶化が進みやすい。また、攪拌子１２及び突起１５の表面積の合計が容器３０の内表面の面積の１０％以上であると、攪拌子１２及び突起１５が大きな質量を有しやすい。このため、回転している攪拌子１２及び突起１５の回転力（慣性力）が蓄熱材２０の粘性力に勝り攪拌子１２及び突起１５が滑らかに回転しやすい。これにより、発生した結晶核が蓄熱材２０の全体に効率的に拡散する。このため、蓄熱材２０の体積に比べて攪拌子１２及び突起１５の合計の体積が小さい場合又は蓄熱材２０の粘度が比較的高い場合でも、蓄熱材２０の結晶化を短期間で完了できる。
【００５３】
容器３０の内部には複数の攪拌子１２が配置されていてもよい。このことは、蓄熱材２０の効率的な攪拌及び対流からは有利であるが、蓄熱装置１ａの製造コストを上昇させる。このため、容器３０の内部に単数の攪拌子１２を配置して蓄熱材２０の効率的な攪拌及び対流を生じさせることが望ましい。
【００５４】
突起１５の表面粗さは、攪拌子１２の他の部分の表面粗さと異なっていてもよいし、又は、突起１５に接触する容器３０の内表面の表面粗さは容器３０の他の部分の表面粗さと異なっていてもよい。突起１５の表面又は突起１５に接触する容器３０の内表面は、相対的に大きな表面粗さを有していてもよい。これにより、突起１５と容器３０の内表面が接触する際の圧力及び摩擦力を変動させやすい。突起１５の表面又は突起１５に接触する容器３０の内表面の表面粗さＲａは、特に限定されないが、例えば０．０１μｍ〜１００μｍであり、望ましくは０．１μｍ〜１００μｍであり、より望ましくは１．０μｍ〜１００μｍである。なお、表面粗さＲａは、日本工業規格（JIS）B 0601に定められた算術平均粗さを意味する。表面粗さを大きくする方法としては、例えば、セラミック微粒子を表面に吹き付けて物理的に表面を粗面化するサンドブラスト法又は表面を薬液に浸して化学的に表面を浸食するウエットエッチング法等の方法が挙げられる。
【００５５】
突起１５の面積を小さくするほど突起１５と容器３０の内表面との接触圧が大きくなる。この場合、攪拌子１２が回転する期間に発生する圧力変動が大きくなるので、蓄熱材２０の過冷却の解除に有効である。一方、突起１５と容器３０の内表面との接触圧が大きすぎると、攪拌子１２の回転のために過大なエネルギーが必要になることに加えて、容器３０の内表面の磨耗及び容器３０の壁の穿孔が起こる可能性がある。このため、突起１５の面積は、これらの点を踏まえて適切な範囲に定められていることが望ましい。攪拌子１２及び突起１５をそれぞれ回転軸線に平行な方向に射影して得られる射影の面積をＰ１及びＰ２と表したときに、Ｐ２は、例えばＰ１の０．０１％〜５０％であり、望ましくはＰ１の０．１％〜１０％である。
【００５６】
一般的に、蓄熱材の過冷却度が大きい程、蓄熱材の過冷却を解除しやすく、蓄熱材の結晶化速度も速い。しかし、冷房用途に蓄熱材に冷熱を蓄える場合に、蓄熱材の過冷却度を大きくとることは冷熱を発生させるための冷凍サイクルのコンプレッサーの動力コストを増加させる。このため、蓄熱材２０の過冷却度は、例えば１０Ｋ以下であり、望ましくは８Ｋ以下であり、より望ましくは７Ｋ以下である。蓄熱材２０の過冷却度が小さいほど、コンプレッサーの動作に要するコストを低減できる。なお、本明細書において過冷却度とは、蓄熱材の凝固点から過冷却状態の蓄熱材の温度を差し引いた差を意味する。
【００５７】
蓄熱材２０は、特に制限されないが、例えば、テトラブチルアンモニウムブロミド（ＴＢＡＢ）と水との混合物、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）と水との混合物、シクロペンタンと水との混合物、クラスレートハイドレートを形成可能な物質と水との別の混合物、クラスレートハイドレート以外の水和物を形成可能な水和塩、又は水単体である。なお、クラスレートハイドレート（包接水和物）とは、水分子が作る分子規模のかご構造の中に疎水性相互作用により様々なゲスト分子が入り込んだ包接化合物の総称である。ゲスト分子とは、水分子が作る「かご構造」の中に収まって安定化する分子を意味する。蓄熱材２０は、例えば、冷房に適した温度範囲、暖房に適した温度範囲、又は冷凍に適した温度範囲に属する融点を有する。蓄熱材２０は、安価で入手可能な材料であることが望ましい。蓄熱材２０は、単一の種類の蓄熱材料であってもよく、２種類以上の蓄熱材料を含んでいてもよい。また、蓄熱材２０はガスを含んでいてもよい。蓄熱材２０がガスを含むことにより、蓄熱材２０の潜熱量を増加させることができる場合がある。
【００５８】
蓄熱材２０は、各種の添加剤を含んでいてもよい。蓄熱材２０に含まれる添加剤の例としては、防腐剤、防錆剤、粘度調整剤、整泡剤、酸化防止剤、脱泡剤、砥粒、充填剤、顔料、染料、着色剤、増粘剤、界面活性剤、難燃剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、耐熱安定剤、粘着付与剤、硬化触媒、安定剤、シランカップリング剤、及びワックスが挙げられる。蓄熱材２０には、これらの添加剤が単独で含まれていてもよいし、２種類以上の添加剤の組み合わせが含まれていてもよい。蓄熱材２０に含まれる添加剤の種類及び含有量は特に制限されない。
【００５９】
蓄熱材２０がクラスレートハイドレートを形成可能な材料である場合、蓄熱材２０は例えば以下のように調製できる。まず、容器に入れた純水又はイオン交換水にクラスレートハイドレートを形成するためのゲスト物質を純水又はイオン交換水を攪拌しながら所定量まで徐々に加え、純水又はイオン交換水とゲスト物質とを十分に混合する。必要に応じて、上記の添加剤を、ゲスト物質と同時に、ゲスト物質に先立って、又はゲスト物質に続いて、純水又はイオン交換水に加えて、混合及び／又は攪拌してもよい。このようにして、蓄熱材２０を調製できる。また、ゲスト物質と上記の添加剤とを予め混合した容器に純水又はイオン交換を供給する方法によっても蓄熱材２０を調製できる。ゲスト物質及び添加剤を加える順序は特に制限されない。また、ゲスト物質又は添加剤の溶解又は分散を促進するために所定の温度に加熱して蓄熱材２０を調製してもよい。この場合、ゲスト物質又は添加剤が化学的に分解することがないように加熱処理が行われる。
【００６０】
（変形例）
蓄熱装置１ａは、図２Ａ及び図２Ｂに示す蓄熱装置１ｂのように変更されてもよい。蓄熱装置１ｂは、特に説明する場合を除き蓄熱装置１ａと同様に構成されている。蓄熱装置１ａの構成要素と同一又は対応する蓄熱装置１ｂの構成要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。蓄熱装置１ａに関する説明は技術的に矛盾しない限り蓄熱装置１ｂにもあてはまる。
【００６１】
図２Ａ及び図２Ｂに示す通り、蓄熱装置１ｂにおける攪拌子１２は、磁性体を含むとともに容器３０の外部から隔絶して配置されており、容器３０の外部で発生した磁界の変化により回転する。この場合、容器３０の外部で発生した磁界の変化が容器３０の外部で生じた物理的変化に相当する。容器３０の外部には磁界の変化を生じさせるマグネチックコントローラ（図示省略）が配置されている。マグネチックコントローラは、例えば、永久磁石及び永久磁石を回転させるモータを含んで構成されていてもよいし、電磁誘導により磁場を発生させる機構（コイル等）を含んで構成されていてもよい。蓄熱装置１ｂによれば、容器３０の外部で発生した動力を攪拌子１２に伝達する機構が不要であり、例えば、容器３０の内部の密閉性を高めやすい。また、蓄熱装置１ｂの構造を簡素にできるので、蓄熱装置１ｂの製造コストが低い。
【００６２】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る蓄熱装置１ｃについて説明する。第２実施形態は、特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様に構成される。第１実施形態に係る蓄熱装置１ａの構成要素のうち同一又は対応する蓄熱装置１ｃの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。第１実施形態及びその変形例に関する説明は、技術的に矛盾しない限り第２実施形態にもあてはまる。
【００６３】
図３Ａ及び図３Ｂに示す通り、蓄熱装置１ｃの攪拌子１２は、第一板１２ａと、翼１２ｂとを備えている。第一板１２ａは、攪拌子１２の回転軸線上に重心を有し、その回転軸線の周りに配置されている。翼１２ｂは、第一板１２ａの重心から離れた位置において第一板１２ａに固定され、第一板１２ａの主面に垂直な方向において第一板１２ａの厚みより大きい寸法を有する。加えて、翼１２ｂは、攪拌子１２の回転方向において蓄熱材２０と接触している前面Ｆを有する。蓄熱装置１ｃは第一空間Ｓ１をさらに含む。第一空間Ｓ１は、攪拌子１２の回転軸線方向において、容器３０の内表面３０ａと第一板１２ａとの間に存在する。第一空間Ｓ１は、第一軌跡Ｌ１と突起１５との間に存在する。第一軌跡Ｌ１は、攪拌子１２の回転軸線に最も近い翼１２ｂの部位を第一の端と定め、攪拌子１２が回転するときに第一の端が描く軌跡である。蓄熱材２０が液体であるときに攪拌子１２の回転により蓄熱材２０は第一空間Ｓ１を循環可能である。
【００６４】
蓄熱装置１ｃにおいて、結晶核の発生により生じた結晶化熱は第一板１２ａを通って容器３０の外部に向かって伝わる。これにより、結晶化熱が速やかに取り除かれやすい。加えて、攪拌子１２が翼１２ｂを備えるので、結晶核が容器３０の全体に速やかに散らばりやすい。さらに、第一軌跡Ｌ１と突起１５との間に第一空間Ｓ１が存在することにより、蓄熱材２０の結晶核が第一空間Ｓ１から第一空間Ｓ１の外部に散らばりやすいとともに、第一空間Ｓ１の外部の液体の蓄熱材２０が第一空間Ｓ１に導かれやすい。このため、攪拌子１２の回転に伴う突起１５と容器３０の内表面３０ａとの連続的な接触により生成された結晶核は、結晶核の生成により発生した結晶化熱が第一板１２ａに放熱された状態で、第一空間Ｓ１の外部に散らばりやすい。これにより、結晶核は、過冷却度を大きく維持した状態で、第一空間Ｓ１の外部に散らばりやすい。その結果、第一空間Ｓ１の外部に散らばった結晶核によって、蓄熱材２０の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００６５】
第一板１２ａが攪拌子１２の回転軸線上に重心を有する限り、第一板１２ａの形状は、特に制限されず、例えば、円板状、楕円板状、又は矩形板状等の多角板状であってもよい。第一板１２ａの厚みは、例えば、０．５〜２．０ｍｍである。これにより、第一板１２ａが適切な強度を有するとともに、攪拌子１２が回転するときに第一板１２ａが蓄熱材２０から受ける抵抗の大きさが小さい。第一板１２ａが攪拌子１２の回転軸線の周りに配置されている限り、第一板１２ａの配置は特定の配置に制限されないが、例えば、第一板１２ａは、攪拌子１２の回転軸線に垂直な方向に延びている。この場合、攪拌子１２が回転するときに第一板１２ａが蓄熱材２０から受ける抵抗の大きさが小さく、攪拌子１２を回転させるために必要な動力が少ない。
【００６６】
第一板１２ａは、典型的には良好な熱伝導性を有する材料によってできている。第一板１２ａは、例えば、２０℃において１０〜１９０Ｗ／（ｍＫ）以上の熱伝導率を有する材料でできている。第一板１２ａは、例えば、アルミニウム、銅、及びステンレス等の金属又は合金でできている。
【００６７】
翼１２ｂの形状は、特定の形状に限定されず、例えば、棒状、板状、又は羽根状である。翼１２ｂの形状は、攪拌子１２の回転により蓄熱材２０に対して高い攪拌効果を発揮できる形状であることが望ましい。翼１２ｂの形状は、例えば、伝熱用のフィンのような、長方形状の薄板又は長方形状の薄板を折り曲げた形状であってもよい。蓄熱材２０が占める容積を大きくし、かつ、伝熱性を高める観点から、翼１２ｂの形状は、小さい厚みを有し、かつ、大きな表面積を有する形状であることが望ましい。攪拌子１２における翼１２ｂの数（図３Ａでは４つ）は、特に制限されず、蓄熱材２０の攪拌効率、翼１２ｂの伝熱性、及び製造コストの観点から適切に決定される。攪拌子１２における翼１２ｂの数が複数である場合、複数の翼１２ｂは、例えば、攪拌子１２の回転軸線周りに均等に配置される。
【００６８】
翼１２ｂは、容器３０の材料と同一種類の材料でできていてもよいし、容器３０の材料とは異なる種類の材料でできていてもよい。翼１２ｂは、望ましくは、良好な熱伝導性を有する材料でできている。翼１２ｂは、例えば、ガラス、セラミック、樹脂、又はゴムでできていてもよい。翼１２ｂは、磁性材料と非磁性材料との組み合わせ等の２種類以上の材料の組み合わせによってできていてもよい。第一板１２ａの材料と翼１２ｂの材料とが異なる場合、第一板１２ａの材料と翼１２ｂの材料との組み合わせは、第一板１２ａと翼１２ｂとの境界において腐食の発生を抑制可能な組み合わせであることが望ましい。
【００６９】
蓄熱材２０の結晶化を短期間で完了するためには結晶化熱を速やかに取り除くことが有効である。このため、翼１２ｂの形状及び材料は、熱伝導性を重視して決定することが望ましい。
【００７０】
攪拌子１２の回転軸線と攪拌子１２の第一の端との距離は、例えば、攪拌子１２の回転軸線から最も離れた第一板１２ａの端と回転軸線との距離の４０％〜１００％である。これにより、第一空間Ｓ１が、攪拌子１２の回転による蓄熱材２０の循環の観点から望ましい容積を有しやすい。
【００７１】
容器３０の内表面３０ａと第一板１２ａとの最短距離は、例えば、第一板１２ａの厚みの２〜１００倍である。これにより、第一空間Ｓ１が、攪拌子１２の回転による蓄熱材２０の循環の観点から望ましい容積を有しやすい。
【００７２】
図３Ｂに示す通り、容器３０は、容器３０の内表面３０ａと向かい合っている対面３０ｂを有する。攪拌子１２の回転軸線方向において、容器３０の内表面３０ａと第一板１２ａとの距離は、例えば、容器３０の対面３０ｂと第一板１２ａとの距離よりも大きい。この場合、第一空間Ｓ１が、攪拌子１２の回転による蓄熱材２０の循環の観点から望ましい容積を有しやすい。加えて、容器３０の対面３０ｂと第一板１２ａとの距離が短いので、第一板１２ａが受け取った結晶化熱が容器３０の外部に放熱されやすい。
【００７３】
蓄熱装置１ｃにおいて、攪拌子１２は、例えば、容器３０の内表面３０ａの中央に配置されている。攪拌子１２は、容器３０の内表面３０ａの中心から離れた位置に配置されていてもよい。
【００７４】
（変形例）
蓄熱装置１ｃは、様々な観点から変更可能である。例えば、蓄熱装置１ｃは、図４Ａ〜図１０Ｂに示す通り、蓄熱装置１ｄ〜１ｊのように変更されてもよい。蓄熱装置１ｄ〜１ｊは、特に説明する場合を除き、蓄熱装置１ｃと同様に構成される。蓄熱装置１ｃの構成要素と同一又は対応する蓄熱装置１ｄ〜１ｊの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７５】
図４Ａ及び図４Ｂに示す通り、蓄熱装置１ｄは、整流板１６をさらに備えている。整流板１６は、容器３０の内部に配置され、かつ、攪拌子１２の回転軸線に垂直な方向において、第二軌跡Ｌ２の外側に配置されている。第二軌跡Ｌ２は、攪拌子１２の回転軸線から最も遠い攪拌子１２の部位を第二の端と定めたときに、攪拌子１２が回転するときに第二の端が描く軌跡である。整流板１６は、近位部１６ａ及び遠位部１６ｂを有する。遠位部１６ｂは、近位部１６ａよりも第二軌跡Ｌ２から遠くに位置する。
【００７６】
蓄熱装置１ｄにおいて、蓄熱材２０に冷熱を蓄えるために攪拌子１２が回転する場合、攪拌子１２によって第一空間Ｓ１から送り出され、攪拌子１２の回転方向に流れている蓄熱材２０の流れは、整流板１６によって堰き止められる。その後、蓄熱材２０は、整流板１６に沿って第二軌跡Ｌ２から離れる方向に流れる。このような蓄熱材２０の流れに伴う結晶核の対流により、結晶核が容器３０の内部において第二軌跡Ｌ２から離れた位置に供給される。このため、蓄熱材２０の結晶化が短期間で完了しやすい。整流板１６の働きにより容器３０の内部において第二軌跡Ｌ２から離れた位置に供給された蓄熱材２０の一部は、容器３０の内側面に沿って流れ、攪拌子１２によって第一空間Ｓ１に導かれる。このように、蓄熱材２０が、容器３０の内部の全体にわたって循環しやすい。その結果、攪拌子１２に対して容器３０の内部空間が比較的大きい場合でも、容器３０の内部において結晶核が第二軌跡Ｌ２から離れた位置に散らばりやすく、蓄熱材２０の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００７７】
整流板１６の遠位部１６ｂは、例えば、攪拌子１２の回転方向に湾曲している。これにより、第二軌跡Ｌ２から離れた位置において、蓄熱材２０の流れが遠位部１６ｂに沿って攪拌子１２の回転方向に流れる。このため、整流板１６の働きにより容器３０の内部において第二軌跡Ｌ２から離れた位置に供給された蓄熱材２０の一部が第一空間Ｓ１に向かって流れやすい。これにより、第一空間Ｓ１において蓄熱材２０が循環しやすい。
【００７８】
蓄熱装置１ｄは、例えば、一対の整流板１６を備える。攪拌子１２は、例えば、一対の整流板１６の間に配置されている。
【００７９】
蓄熱装置１ｄにおいて、容器３０は、典型的には内側面３０ｃを有する。内側面３０ｃは、容器３０の内表面３０ａの端から攪拌子１２の回転軸線に沿って延びて攪拌子１２を囲んでいる。整流板１６は、例えば、内側面３０ｃから離れて位置している。第二軌跡Ｌ２と整流板１６との最短距離は、例えば、容器３０の内側面３０ｃと整流板１６との最短距離よりも小さい。この場合、第二軌跡Ｌ２と整流板１６との最短距離が小さいため、攪拌子１２と整流板１６との間隙において蓄熱材２０の流動抵抗が大きい。このため、攪拌子１２によって第一空間Ｓ１から送り出された蓄熱材は、整流板１６に沿って流れ、容器３０の内側面３０ｃと整流板１６との間隙に流れ込みやすい。これにより、蓄熱材２０が、整流板１６及び容器３０の内側面３０ｃを沿って流れ、さらに攪拌子１２によって第一空間Ｓ１に導かれやすい。このように、蓄熱材２０が、容器３０の内部の全体にわたって循環しやすい。
【００８０】
蓄熱装置１ｄにおいて、容器３０は、典型的には、容器の内表面３０ａと向かい合っている対面３０ｂを有する。整流板１６は、典型的には、蓄熱材２０が有する熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料でできている。加えて、整流板１６は、容器３０の内表面３０ａ及び対面３０ｂに接触している。このため、蓄熱材２０の結晶の成長により発生する結晶化熱が容器３０の外部に放熱されやすく、蓄熱材２０の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００８１】
整流板１６は、例えば、２０℃において１５Ｗ／（ｍＫ）以上の熱伝導率を有する材料でできている。整流板１６は、例えば、アルミニウム、銅、及びステンレス等の金属又は合金でできている。
【００８２】
蓄熱装置１ｄにおいて、容器３０の内表面３０ａは、例えば、短辺の２倍以上の長辺を有する長方形状である。この場合、整流板１６の近位部１６ａは、内表面３０ａの長辺に沿って延びている。これにより、結晶核を含む蓄熱材が容器３０の隅に供給されやすく、蓄熱材の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００８３】
蓄熱装置１ｅは、特に説明する場合を除き、蓄熱装置１ｄと同様に構成されている。図５Ａ及び図５Ｂに示す通り、蓄熱装置１ｅは、一対の整流板１６に加えて、一対の邪魔板１７を備えている。一対の邪魔板１７のそれぞれは、第一端及び第二端を有する。邪魔板１７の第一端は第二軌跡Ｌ２の近傍に位置し、邪魔板１７の第二端は容器３０の内側面３０ｃに接触している。一対の整流板１６及び一対の邪魔板１７は、例えば、攪拌子１２の回転方向において整流板１６と邪魔板１７とが交互に現れるように配置されている。蓄熱装置１ｅにおいて、攪拌子１２は、例えば、内表面３０ａの中央に配置されている。
【００８４】
蓄熱装置１ｆは、特に説明する場合を除き、蓄熱装置１ｅと同様に構成されている。図６Ａ及び図６Ｂに示す通り、蓄熱装置１ｆにおいて、攪拌子１２は、例えば、内表面３０ａの一対の短辺の一方に片寄って配置されている。さらに、内表面３０ａの長辺に平行な方向において、内表面３０ａの一対の短辺の一方と攪拌子１２との間に配置された整流板１６の寸法は、内表面３０ａの一対の短辺の他方と攪拌子１２との間に配置された整流板１６の寸法よりも小さい。
【００８５】
蓄熱装置１ｄは、容器３０の内表面３０ａが短辺の２倍未満の長辺を有する長方形状、正方形状、又は円状であり、放射状に配置された複数の整流板１６を備えるように変更されてもよい。この場合、容器３０の内表面３０ａの縦横比が低い場合において、放射状に配置された複数の整流板１６によって、容器３０の内部の全体において、第二軌跡Ｌ２から離れた位置に結晶核を含む蓄熱材が供給されやすい。このため、蓄熱材の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００８６】
蓄熱装置１ｇは、特に説明する場合を除き、蓄熱装置１ｄと同様に構成されている。図７Ａ及び図７Ｂに示す通り、蓄熱装置１ｇにおいて、容器３０の内表面３０ａは正方形状である。蓄熱装置１ｇは、放射状に配置された複数（図７Ａでは４つ）の整流板１６を備えている。なお、図７Ｂにおいて、説明の便宜のために一部の整流板１６を省略して描いている。整流板１６は、第二軌跡Ｌ２の近傍から容器３０の内表面３０ａの対角線に沿って延びており、かつ、容器３０の内側面３０ｃの近傍において攪拌子１２の回転方向に湾曲し内側面３０ｃに沿って延びている。整流板１６は、例えば、整流板１６の内側面３０ｃに沿って延びている部分にスリットを有する。
【００８７】
蓄熱装置１ｈは、特に説明する場合を除き、蓄熱装置１ｄと同様に構成されている。図８Ａ及び図８Ｂに示す通り、蓄熱装置１ｈにおいて、容器３０の内表面３０ａは円状である。蓄熱装置１ｈは、放射状に配置された複数（図８Ａでは４つ）の整流板１６を備えている。なお、図８Ｂにおいて、説明の便宜のために一部の整流板１６を省略して描いている。
【００８８】
蓄熱装置１ｉは、特に説明する場合を除き、蓄熱装置１ｄと同様に構成されている。図９Ａ及び図９Ｂに示す通り、蓄熱装置１ｉにおいて、整流板１６は、第二軌跡Ｌ２に向かって開口しており、かつ、遠位部１６ｂにおいて湾曲しているＵ字状の形状を有する。攪拌子１２によって第一空間Ｓ１から送り出された蓄熱材２０が整流板１６に沿って流れて第二軌跡Ｌ２から離れるとともに、遠位部１６ｂの近傍の蓄熱材が整流板１６に沿って流れて第二軌跡Ｌ２に近づく。これにより、蓄熱材２０が、第一空間Ｓ１と遠位部１６ｂの近傍との間において循環しやすい。また、蓄熱材２０中に熱伝導性の良い整流板１６が密に存在するので、結晶化熱が除去されやすい。その結果、蓄熱材２０の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００８９】
蓄熱装置１ｉは、例えば、複数の整流板１６を備える。複数の整流板１６は、例えば、第一整流板１６ｐ及び第二整流板１６ｓを含む。第二整流板１６ｓは、第一整流板１６ｐの内側に配置されている。この場合、蓄熱装置１ｉは、第一整流板１６ｐと第二整流板１６ｓとの間にＵ字状の流路を有する。
【００９０】
蓄熱装置１ｉは、例えば、少なくとも一対の整流板１６を備え、一対の整流板１６は互いに反対方向に開口している。攪拌子１２は、一対の整流板１６の間に配置されている。
【００９１】
蓄熱装置１ｊは、特に説明する場合を除き、蓄熱装置１ｄと同様に構成されている。図１０Ａ及び図１０Ｂに示す通り、蓄熱装置１ｊにおいて、容器３０は、容器３０の内表面３０ａと向かい合っている対面３０ｂを有する。攪拌子１２は、第二板１２ｃをさらに備えている。第二板１２ｃは、攪拌子１２の回転軸線上に重心を有し、攪拌子１２の回転軸線方向における対面３０ｂと第一板１２ａとの間でその回転軸線の周りに配置されている。第一板１２ａは、第一貫通孔Ｈ１を有する。第二板１２ｃは、第二貫通孔Ｈ２を有する。
【００９２】
蓄熱装置１ｊによれば、結晶核の生成により発生した結晶化熱が第一板１２ａに加えて、第二板１２ｃを通って容器３０の外部に向かって伝わるので、容器３０の内表面３０ａと容器３０の対面３０ｂとの距離が比較的大きい場合でも、結晶化熱が速やかに取り除かれやすい。加えて、攪拌子１２の回転に伴う突起１５と容器３０の内表面３０ａとの連続的な接触により生成された結晶核の一部は、第一貫通孔Ｈ１、場合によっては第二貫通孔Ｈ２を通って、攪拌子１２の回転軸線方向に移動しやすい。これにより、容器３０の内表面３０ａと容器３０の対面３０ｂとの距離が比較的大きい場合に、攪拌子１２の回転軸線方向における容器３０の対面３０ｂと第一板１２ａとの間でも、結晶核が容器３０の全体に散らばりやすい。その結果、蓄熱材２０の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００９３】
第二板１２ｃの形状及び材料は、例えば、第一板１２ａの形状及び材料と同様に定められている。
【００９４】
蓄熱装置１ｊにおいて、翼１２ｂは、例えば、第一板１２ａに加えて、第二板１２ｃにも固定されている。翼１２ｂは、例えば、攪拌子１２の回転軸線方向における第一板１２ａと第二板１２ｃとの距離よりも大きい寸法を有する。
【００９５】
蓄熱装置１ｊにおいて、攪拌子１２は、例えば複数（図１０Ｂでは５つ）の第二板１２ｃを備えている。この場合、第一板１２ａ及び複数の第二板１２ｃは、攪拌子１２の回転軸線方向において所定の間隔で配置されている。例えば、第一板１２ａ及び複数の第二板１２ｃは、攪拌子１２の回転軸線方向において等間隔で配置されている。
【００９６】
蓄熱装置１ｊは、例えば、仕切り１８をさらに備えている。仕切り１８は、第二軌跡Ｌ２の外側に位置するとともに、攪拌子１２の回転軸線方向に容器３０の内部空間を仕切っている。これにより、攪拌子１２の回転軸線方向において第一板１２ａよりも容器３０の対面３０ｂに近い空間において、第一貫通孔Ｈ１、場合によっては第二貫通孔Ｈ２を通って攪拌子１２の回転軸線方向に移動した結晶核の対流が生じる。これにより、結晶核が容器３０の全体に散らばりやすい。その結果、蓄熱材の結晶化が短期間で完了しやすい。
【００９７】
仕切り１８は、例えば、容器３０の材料と同様の材料でできている。
【００９８】
蓄熱装置１ｊは、例えば、複数の整流板１６をさらに備えている。整流板１６は、仕切り１８によって仕切られた複数の空間のそれぞれに配置されている。整流板１６は、近位部１６ａ及び遠位部１６ｂを有する。遠位部１６ｂは、近位部１６ａよりも第二軌跡Ｌ２から遠くに位置する。この場合、仕切り１８によって仕切られた各空間において、結晶核が第二軌跡Ｌ２から離れた位置に供給されやすく、蓄熱材２０の結晶化が短期間で完了しやすい。
【実施例】
【００９９】
以下に、実施例により本開示の蓄熱装置をより詳細に説明する。ただし、本開示の蓄熱装置は、以下の実施例に限定されない。
【０１００】
＜実施例１＞
図１Ａ及び図１Ｂに示すような実施例１に係る蓄熱装置を作製した。まず、薄型直方体状の容器（内側寸法：縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×高さ３．０ｍｍ）を準備した。容器の一面はガラス製であり、容器の他の面はステンレス製であった。容器の壁の一部には貫通孔が形成されていた。また、攪拌子（直径：２９ｍｍ、高さ：２．０ｍｍ）を準備した。高さ０．４ｍｍ（半径０．４ｍｍの半球状）の突起部が攪拌子の中心部に取り付けられ、攪拌子の中心部に回転軸が取付けられていた。図１Ｂに示す通り、攪拌子の回転中心に位置する突起が容器の底面に接触し、かつ、回転軸が容器の内部から貫通孔を貫いて容器の外部に延びるように攪拌子を容器の内部に配置した。回転軸はモータに連結させた。容器の内部には蓄熱材として４０質量％のＴＢＡＢ水溶液を充填した。４０質量％のＴＢＡＢ水溶液の融点は１２℃であった。このようにして実施例１に係る蓄熱装置を作製した。
【０１０１】
＜動作例１＞
実施例１に係る蓄熱装置の容器の温度を５０℃に調整した後、水冷により容器を冷却した。容器の温度が７℃になった時点でモータを作動させて回転軸及び攪拌子を回転させた。回転軸及び攪拌子の回転速度は６００rpm（revolutions per minute）に設定した。その後、攪拌子の回転の開始からの時間を計測しながら容器の内部の蓄熱材の様子を目視により観察した。回転の開始からの時間の経過に伴い蓄熱材の粘性が高くなった。蓄熱材の粘性力が回転軸の回転の駆動力を上回った時点で攪拌子が停止した。回転軸の駆動力が大き過ぎると、結晶を破壊する可能性があるので、回転軸の駆動力は、蓄熱材の粘性を考慮して安定的に攪拌できるように低く定めた。攪拌子が停止した時点で、結晶核は容器の内部の全体に拡散しており、結晶核が成長する段階に入ると考えた。相転移熱の除熱にある程度の時間が必要であると考え、除熱が完了した時点を蓄熱材の結晶化の完了と定めた。４０質量％のＴＢＡＢ水溶液は、液相から固相に変化するときに密度が大きくなり体積が縮小するので、除熱が完了すると蓄熱材の体積が収縮する。このため、攪拌子の停止からしばらくして蓄熱材の結晶の内部に微細な空洞が形成された。蓄熱材に微細な空洞が十分に形成された時点で蓄熱材の結晶化が完了したとみなした。攪拌子の回転開始から２０秒経過時に攪拌子が停止した。また、攪拌子の回転開始から６０秒経過時に蓄熱材の結晶化が完了した。なお、攪拌子の回転開始から攪拌子が停止するまでの時間を回転時間と定め、攪拌子の回転開始から蓄熱材の結晶化が完了するまでの時間を結晶化完了時間と定めた。動作例１についての評価結果を表１に示す。ここで、回転時間の評価、結晶化完了時間の評価、及び総合的な評価は以下の基準に基づいて評価している。
【０１０２】
（回転時間の評価基準）
回転時間が１分未満：Ａ
回転時間が１分以上１０分未満：Ｂ
回転開始から１０分経過しても攪拌子が停止しない：Ｃ
（結晶化完了時間の評価基準）
結晶化完了時間が１分以下：Ａ
結晶化完了時間が１分〜１０分：Ｂ
回転開始から１０分間経過しても蓄熱材の結晶化が完了しない：Ｃ
（総合評価）
回転時間及び結晶化完了時間がともにＡ評価：Ａ
回転時間及び結晶化完了時間の少なくともいずれかがＢ評価：Ｂ
回転時間及び結晶化完了時間の少なくともいずれかがＣ評価：Ｃ
【０１０３】
＜比較例１＞
次に、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す通り、突起が容器の底面に接触しないように攪拌子を容器の内部に配置した以外は実施例１と同様にして、比較例１に係る蓄熱装置を作製した。比較例１に係る蓄熱装置の温度を５０℃に調整した後、水冷により容器を冷却した。容器の温度が７℃になった時点でモータを作動させて回転軸、攪拌子、及び突起を回転させた。回転の開始から１０分経過しても、攪拌子は停止せず、蓄熱材は結晶化しなかった。攪拌子が回転するときに突起が容器の内表面に接触していないと、蓄熱材に経時的な圧力変動が生じないので蓄熱材は結晶化しなかったと考えられる。比較例１についての評価結果を表１に示す。
【０１０４】
＜実施例２＞
図２Ａ及び２Ｂに示すような実施例２に係る蓄熱装置を作製した。実施例２に係る蓄熱装置の容器は、貫通孔を有しない以外、実施例１に係る蓄熱装置の容器と同様に構成されていた。容器の内側寸法は、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×高さ３．０ｍｍであった。また、磁性体でできた攪拌子（直径：２９ｍｍ、高さ：２．０ｍｍ）を準備した。高さ０．４ｍｍ（半径０．４ｍｍの半球状）の突起が攪拌子の中心部に取り付けられていた。この攪拌子を容器の内部に配置した。蓄熱材として４０質量％のＴＢＡＢ水溶液を充填した。マグネチックスターラーのコントロール部が内蔵された制御台の上に容器を載せた状態で、コントロール部を操作することにより攪拌子の回転が可能であった。このようにして、実施例２に係る蓄熱装置を作製した。
【０１０５】
＜動作例２＞
実施例２に係る蓄熱装置の温度を５０℃に調整した後、水冷により容器を冷却した。容器の温度が７℃になった時点でマグネチックスターラーのコントロール部を操作して攪拌子を回転させた。攪拌子の回転速度は６００rpm（revolutions per minute）に設定した。攪拌子の回転期間に突起が容器の底面に接触していた。攪拌子の回転の開始からの時間を計測しながら容器の内部の蓄熱材の様子を目視により観察した。攪拌子の回転開始から２０秒経過時に攪拌子が停止した。また、攪拌子の回転開始から６０秒経過時に蓄熱材の結晶化が完了した。動作例２の評価結果を表１に示す。
【０１０６】
＜動作例３＞
攪拌子の回転速度を３００rpmに設定して５秒間攪拌子を回転させた後、攪拌子の回転速度を６００rpmに変更した以外は、動作例２と同様にして実施例２に係る蓄熱装置を動作させた。攪拌子の回転速度を６００rpmに変更してから５秒経過時に攪拌子が停止した。換言すると、攪拌子の回転開始から１０秒経過時に攪拌子が停止した。また、攪拌子の回転開始から５０秒経過時に蓄熱材の結晶化が完了した。動作例３の評価結果を表１に示す。
【０１０７】
動作例２では、攪拌子の回転速度が６００rpmで一定に設定されているので、攪拌子の回転期間の初期に大きな揚力が攪拌子に働き、突起と接触している容器の内表面に係る荷重が減少したと考えられる。このため、容器の内表面と突起との接触部分での圧力変動が小さく、結晶核の生成速度が低くなり、動作例２における結晶化完了時間が動作例３における結晶化完了時間より長かったと考えられる。
【０１０８】
＜動作例４＞
攪拌子の回転速度を４００rpmに設定した以外は動作例２と同様にして実施例２に係る蓄熱装置を動作させた。攪拌子の回転開始から１７秒経過時に攪拌子が停止した。また、攪拌子の回転開始から５８秒経過時に蓄熱材の結晶化が完了した。
【０１０９】
＜実施例３＞
容器を、縦６０ｍｍ×横６０ｍｍ×高さ３．０ｍｍの内側寸法を有する容器に変更した以外は、実施例２と同様にして実施例３に係る蓄熱装置を作製した。容器の底面に平行な方向における容器の内表面と攪拌子とのクリアランスは１５．５ｍｍであった。
【０１１０】
＜動作例５＞
実施例２に係る蓄熱装置の代わりに実施例３に係る蓄熱装置を用いた以外は動作例４と同様にして実施例３に係る蓄熱装置を動作させた。攪拌子の回転開始から１９秒経過時に攪拌子が停止した。また、攪拌子の回転開始から４５０秒経過時に蓄熱材の結晶化が完了した。実施例３の蓄熱装置において、容器の長辺（縦又は横の内側寸法）に対する攪拌子の直径の割合は４８．３％と小さかった。攪拌子が停止した時、攪拌子の近傍の蓄熱材は、結晶核の拡散により白く見えたが、攪拌子から遠い部位の蓄熱材は透明なままであった。容器の内表面と攪拌子とのクリアランスが大きいので、攪拌によっても結晶核が攪拌子から遠い部位まで拡散しにくかったと考えられる。このため、動作例５では、攪拌子の回転停止後に逐次的な発核により蓄熱材の結晶化が進行したと考えられる。その結果、結晶化完了時間が４５０秒になったと考えられる。結晶化完了時間の短縮化のためには攪拌子の攪拌効果が重要であり、生成された結晶核は、蓄熱材の粘度に関わらず、容器内部の蓄熱材の全体に拡散することが望ましいことが示唆された。
【０１１１】
【表１】
2018071960.tif 000003
【０１１２】
アイドリングストップ時の車室の冷房のために蓄熱装置を利用する場合、都市部での交通状況を考慮すると、蓄冷時間は１分以内であることが望ましい。ここで、蓄冷時間とは、結晶化完了時間に相当し、過冷却解除に向けて攪拌子が回転を開始してから結晶化が完了するまでの時間を意味する。動作例１〜４に示す蓄熱装置の動作はアイドリングストップ時の車室の冷房の用途に適している。このため、実施例１及び２に係る蓄冷装置はアイドリングストップ時の車室の冷房の用途に適していることが示された。なお、実施例３に係る蓄冷装置は、１０分程度の蓄冷時間が許容される用途には適していることが示された。
【０１１３】
攪拌子の回転軸線に垂直な面（容器の底面）に対して、攪拌子及び突起をそれぞれ回転軸線に平行な方向に射影して得られる射影の面積をＰ１及びＰ２と表したときに、Ｐ２／Ｐ１と核生成効率との関係を調べた。直径２２ｍｍ及び高さ３.０ｍｍの内側寸法を有する円筒状の容器を準備した。長さ２０ｍｍ×幅５ｍｍ×高さ２．５ｍｍの寸法を有する棒状の攪拌子を準備した。攪拌子に取り付けられた突起の大きさを調整することにより、Ｐ２／Ｐ１が１０％〜１００％である攪拌子を準備した。攪拌子を容器の内部に配置し、蓄熱材として４０質量％のＴＢＡＢ水溶液を容器の内部に充填した。このようにして作製した蓄熱装置を動作例４と同様にして２０回以上動作させた。核生成効率は、攪拌子の回転開始から３０秒以内に攪拌子が停止する確率と定めた。結果を図１２に示す。図１２に示す通り、Ｐ２／Ｐ１が７０％以上になると、核生成効率が低下することが示された。これは、突起と容器の内表面との接触面積が大きいと、突起と容器の内表面との接触圧が小さくなり、攪拌子の回転による圧力変動が小さくなったためと考えられる。Ｐ２／Ｐ１が９０％以下であれば、核生成効率が８０％以上であるので、望ましいことが示唆された。
【０１１４】
容器の内表面の面積に対する攪拌子の表面積の比と結晶化の進行率との関係を調べた。直径２２ｍｍ及び高さ３.０ｍｍの内側寸法を有する円筒状の容器を準備した。５ｍｍの幅及び２．５ｍｍの高さを有し、回転軸線から回転軸線に垂直な方向に延びている複数の羽根を備えた、直径２０ｍｍの攪拌子（攪拌子Ａ）を準備した。また、５ｍｍの幅及び１．５ｍｍの高さを有し、回転軸線から回転軸線に垂直な方向に延びている複数の羽根を備えた、直径２０ｍｍの攪拌子（攪拌子Ｂ）を準備した。回転軸線から回転軸線に垂直な方向に延びている羽根の枚数を２枚〜１０枚に調整して、容器の内表面の面積に対する攪拌子の表面積の比を変化させた。攪拌子Ａ又は攪拌子Ｂを容器の内部に配置し、蓄熱材として４０質量％のＴＢＡＢ水溶液を容器の内部に充填した。このようにして作製した蓄熱装置を動作例４と同様にして動作させた。この場合に、各動作における分表示の結晶完了化時間の逆数を攪拌子の回転開始から１分経過した時点における蓄熱材の結晶化の進行率と定めた。ただし、結晶化完了時間が１分未満の場合、蓄熱材の結晶化の進行率は１００％と定めた。結果を図１３に示す。図１３において、ひし形のプロットは攪拌子Ａを用いた場合の結果を示し、正方形のプロットは攪拌子Ｂを用いた場合の結果を示す。攪拌子の回転開始から１分経過した時点における蓄熱材の結晶化の進行率は高いことが望ましいが、容器の内表面の面積に対する攪拌子の表面積の比が１０％以上であると、結晶化の進行率が５０％以上となるので、望ましいことが示された。
【０１１５】
＜実施例４＞
図３Ａ及び図３Ｂに示すような実施例４に係る蓄熱装置を作製した。直方体状の容器（内側寸法：縦５０ｍｍ×横１００ｍｍ×高さ２．０ｍｍ）を準備した。容器の一面はガラス製であり、容器の他の面はステンレス製であった。容器の内部において底面の中心付近に攪拌子を配置した。攪拌子は、第一板と、翼とを備えていた。第一板は、直径３０ｍｍ及び厚み０．５ｍｍの円板であった。第一板の中心には高さ１．３ｍｍ及び直径０．８ｍｍの柱状の突起が固定されていた。突起は、容器の底面に接触していた。４つの翼が、攪拌子の回転方向において等間隔で第一板の外周部に固定されていた。それぞれの翼は、第一板の半径方向に１０ｍｍの長さを有し、かつ、１．６ｍｍの高さを有していた。第一板の半径方向に２ｍｍの長さに相当する翼の上端部が第一板に固定され、翼の残りの上端部が第一板の半径方向外側に突出していた。翼の厚みは１．０ｍｍであった。攪拌子の一部は磁性材料でできており、容器の外部の磁界を変化させることにより、攪拌子は回転可能であった。容器に蓄熱材として４０質量％のＴＢＡＢ水溶液を充填した。このようにして、実施例４に係る蓄熱装置を作製した。
【０１１６】
＜動作例６及び７＞
動作例６として、実施例４に係る蓄熱装置を動作例２と同様に動作させた。また、動作例７として、容器の温度が３℃以下になった時点で攪拌子を回転させた以外は動作例６と同様に実施例４に係る蓄熱装置を動作させた。結果を表２に示す。動作例６及び７では、結晶化完了時間が１分以下であり、実施例４に係る蓄熱装置は優れた特性を有することが示唆された。第一板と容器の底面との距離が比較的大きいので、攪拌子の回転により、突起と翼との間の空間において蓄熱材が循環しやすかったため、実施例４に係る蓄熱装置は優れた特性を発揮できたと考えられる。
【０１１７】
【表２】
2018071960.tif 000004
【０１１８】
＜実施例５〜７＞
図４Ａ及び図４Ｂに示すような実施例５に係る蓄熱装置を作製した。直方体状の容器（内側寸法：縦５０ｍｍ×横２００ｍｍ×高さ２．０ｍｍ）を準備した。容器の一面はガラス製であり、容器の他の面はステンレス製であった。容器の内部において底面の中心付近に攪拌子を配置した。攪拌子として、実施例４に係る蓄熱装置の攪拌子と同一の攪拌子を用いた。また、容器の内部にステンレス製の２つの整流板（高さ：２．０ｍｍ）を配置した。各整流板は、攪拌子が回転するときに攪拌子の回転軸線から最も遠い攪拌子の端が描く軌跡である第二軌跡Ｌ２の近傍から容器の底面の長辺に沿って延びている近位部と、攪拌子の回転方向に湾曲している遠位部とを有していた。第二軌跡Ｌ２と各整流板との最短距離は０．１５ｍｍであった。容器の内側面と各整流板との最短距離は１０ｍｍであった。攪拌子の一部は磁性材料でできており、容器の外部の磁界を変化させることにより、攪拌子は回転可能であった。容器に蓄熱材として４０質量％のＴＢＡＢ水溶液を充填した。このようにして、実施例５に係る蓄熱装置を作製した。一対の整流板を配置しなかった以外は、実施例５と同様にして実施例６に係る蓄熱装置を作製した。第二軌跡Ｌ２と各整流板との最短距離を３ｍｍに変更し、かつ、容器の内側面と各整流板との最短距離を１０ｍｍに変更した以外は、実施例５と同様にして実施例７に係る蓄熱装置を作製した。
【０１１９】
＜動作例８〜１０＞
動作例８として、実施例５に係る蓄熱装置を動作例２と同様に動作させた。動作例９として、実施例６に係る蓄熱装置を動作例２と同様に動作させた。動作例１０として、実施例７に係る蓄熱装置を動作例２と同様に動作させた。結果を表３に示す。動作例８〜１０において、結晶化完了時間は１０分未満であり、実施例５〜７に係る蓄熱装置は良好な特性を有していた。特に、動作例８では、結晶化完了時間が１分以下であり、実施例５に係る蓄熱装置は優れた特性を有していた。整流板の配置を工夫することにより、容器の底面が高いアスペクト比を有する場合でも、攪拌子の近傍から容器の隅に蓄熱材の流れを生じさせ、１分以下の結晶化完了時間が実現可能であることが示された。
【０１２０】
【表３】
2018071960.tif 000005
【０１２１】
＜実施例８＞
図５Ａ及び図５Ｂに示すような実施例８に係る蓄熱装置を作製した。まず、直方体状の容器（内側寸法：縦５０ｍｍ×横２００ｍｍ×高さ２．０ｍｍ）を準備した。容器の一面はガラス製であり、容器の他の面はステンレス製であった。容器の内部において底面の中心付近に攪拌子を配置した。攪拌子は、第一板と、翼とを備えていた。第一板は、直径１５ｍｍ及び厚み０．５ｍｍの円板であった。第一板の中心には高さ１．３ｍｍ及び直径０．８ｍｍの柱状の突起が固定されていた。突起は、容器の底面に接触していた。４つの翼が、等間隔で第一板の外周部に固定されていた。それぞれの翼は、第一板の半径方向に７ｍｍの長さを有し、かつ、１．６ｍｍの高さを有していた。第一板の半径方向に２ｍｍの長さに相当する翼の上端部が第一板に固定され、翼の残りの上端部が第一板の半径方向外側に突出していた。翼の厚みは１．０ｍｍであった。容器の内部にステンレス製の２つの整流板（高さ：２．０ｍｍ）を配置した。各整流板は、攪拌子が回転するときに攪拌子の回転軸線から最も遠い攪拌子の端が描く軌跡である第二軌跡Ｌ２の近傍から容器の底面の長辺に沿って延びている近位部と、攪拌子の回転方向に湾曲している遠位部とを有していた。第二軌跡Ｌ２と各整流板との最短距離は０．１５ｍｍであった。容器の内側面と各整流板との最短距離は１６ｍｍであった。攪拌子の一部は磁性材料でできており、容器の外部の磁界を変化させることにより、攪拌子は回転可能であった。容器にステンレス製の２つの邪魔板を取り付けた。各邪魔板は第一端及び第二端を有し、邪魔板の第一端は第二軌跡Ｌ２の近傍に配置し、邪魔板の第二端は容器３０の内側面に接触させた。容器に蓄熱材として４０質量％のＴＢＡＢ水溶液を充填した。このようにして、実施例８に係る蓄熱装置を作製した。
【０１２２】
＜実施例９＞
図６Ａ及び図６Ｂに示すような実施例９に係る蓄熱装置を作製した。まず、直方体状の容器（内側寸法：縦５０ｍｍ×横２００ｍｍ×高さ２．０ｍｍ）を準備した。容器の一面はガラス製であり、容器の他の面はステンレス製であった。容器の底面の一方の短辺から５０ｍｍ離れた位置に攪拌子を配置した。攪拌子として、実施例８に係る蓄熱装置の攪拌子と同一の攪拌子を用いた。また、容器の内部にステンレス製の２つの整流板（高さ：２．０ｍｍ）を配置した。容器の底面の長辺に平行な方向において、一方の整流板の寸法は他方の整流板の寸法よりも大きかった。各整流板は、攪拌子が回転するときに攪拌子の回転軸線から最も遠い攪拌子の端が描く軌跡である第二軌跡Ｌ２の近傍から容器の底面の長辺に沿って延びている近位部と、攪拌子の回転方向に湾曲している遠位部とを有していた。第二軌跡Ｌ２と各整流板との最短距離は０．１５ｍｍであった。容器の内側面と各整流板との最短距離は１６ｍｍであった。容器にステンレス製の２つの邪魔板を取り付けた。各邪魔板は第一端及び第二端を有し、邪魔板の第一端は第二軌跡Ｌ２の近傍に配置し、邪魔板の第二端は容器の内側面に接触させた。容器に蓄熱材として４０質量％のＴＢＡＢ水溶液を充填した。このようにして、実施例９に係る蓄熱装置を作製した。
【０１２３】
＜実施例１０＞
図７Ａ及び図７Ｂに示すような実施例１０に係る蓄熱装置を作製した。まず、直方体状の容器（内側寸法：縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×高さ２．０ｍｍ）を準備した。容器の一面はガラス製であり、容器の他の面はステンレス製であった。容器の底面の中心付近に攪拌子を配置した。攪拌子として、実施例８に係る蓄熱装置の攪拌子と同一の攪拌子を用いた。また、容器の内部にステンレス製の４つの整流板（高さ：２．０ｍｍ）を放射状に配置した。各整流板は、近位部及び遠位部を有していた。近位部は、攪拌子が回転するときに攪拌子の回転軸線から最も遠い攪拌子の端が描く軌跡である第二軌跡Ｌ２の近傍から容器の底面の対角線に沿って延びていた。遠位部は、近位部の近くで攪拌子の回転方向に湾曲し、容器の底面の一辺に沿って延びていた。遠位部は、５ｍｍの幅を有する２つのスリットを有していた。第二軌跡Ｌ２と各整流板との最短距離は０．１５ｍｍであった。容器の内側面と各整流板との最短距離は１０ｍｍであった。容器に蓄熱材として４０質量％のＴＢＡＢ水溶液を充填した。このようにして、実施例１０に係る蓄熱装置を作製した。
【０１２４】
＜実施例１１＞
図８Ａ及び図８Ｂに示すような実施例１１に係る蓄熱装置を作製した。まず、円筒状の容器（内側寸法：直径１００ｍｍ、高さ２．０ｍｍ）を準備した。容器の一面はガラス製であり、容器の他の面はステンレス製であった。容器の底面の中心付近に攪拌子を配置した。攪拌子として、実施例８に係る蓄熱装置の攪拌子と同一の攪拌子を用いた。また、容器の内部にステンレス製の４つの整流板（高さ：２．０ｍｍ）を放射状に等間隔で配置した。各整流板は、近位部及び遠位部を有していた。近位部は、攪拌子が回転するときに攪拌子の回転軸線から最も遠い攪拌子の端が描く軌跡である第二軌跡Ｌ２の近傍から容器の底面の半径方向外側に延びていた。遠位部は、攪拌子の回転方向に湾曲していた。第二軌跡Ｌ２と各整流板との最短距離は０．１５ｍｍであった。容器の内側面と各整流板との最短距離は１０ｍｍであった。容器に蓄熱材として４０質量％のＴＢＡＢ水溶液を充填した。このようにして、実施例１１に係る蓄熱装置を作製した。
【０１２５】
＜動作例１１〜１４＞
動作例１１として、実施例８に係る蓄熱装置を動作例２と同様に動作させた。動作例１２として、実施例９に係る蓄熱装置を動作例２と同様に動作させた。動作例１３として、実施例１０に係る蓄熱装置を動作例２と同様に動作させた。動作例１４として、実施例１１に係る蓄熱装置を動作例２と同様に動作させた。結果を表４に示す。動作例１１〜１４において、結晶化完了時間は１分以下であり、実施例８〜１１に係る蓄熱装置は優れた特性を有していた。
【０１２６】
【表４】
2018071960.tif 000006
【０１２７】
＜実施例１２＞
図９Ａ及び図９Ｂに示すような実施例１２に係る蓄熱装置を作製した。まず、直方体状の容器（内側寸法：縦５０ｍｍ×横２００ｍｍ×高さ２．０ｍｍ）を準備した。容器の一面はガラス製であり、容器の他の面はステンレス製であった。容器の底面の中心付近に攪拌子を配置した。攪拌子として、実施例４に係る蓄熱装置の攪拌子と同一の攪拌子を用いた。また、容器の内部にそれぞれ異なる寸法を有するステンレス製の４対（８つ）の整流板（高さ：２．０ｍｍ）を配置した。各整流板は、近位部及び遠位部を有していた。各整流板は、攪拌子に向かって開口しており、かつ、遠位部において湾曲しているＵ字状の形状を有していた。各対の整流板は、互いに反対方向に開口している２つの整流板を含んでいた。４対の整流板の同一方向に開口している４つの整流板において、大きい寸法を有する整流板の内側に小さい寸法を有する整流板が所定の間隔で配置されていた。これにより、整流板同士の間にＵ字状の流路が形成されていた。攪拌子が回転するときに攪拌子の回転軸線から最も遠い攪拌子の端が描く軌跡である第二軌跡Ｌ２と整流板との最短距離は０．１５ｍｍであった。容器の内側面と最も大きい寸法を有する整流板との最短距離は４．２ｍｍであった。容器に蓄熱材として４０質量％のＴＢＡＢ水溶液を充填した。このようにして、実施例１２に係る蓄熱装置を作製した。
【０１２８】
＜実施例１３＞
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すような実施例１３に係る蓄熱装置を作製した。まず、直方体状の容器（内側寸法：縦５０ｍｍ×横２００ｍｍ×高さ１９．５ｍｍ）を準備した。容器の一面はガラス製であり、容器の他の面はステンレス製であった。容器の底面の中心付近に攪拌子を配置した。攪拌子は、３０ｍｍの直径及び０．５ｍｍの厚みを有する６つの円板と、４つの翼と、突起（回転軸）とを備えていた。６つの円板は、攪拌子の回転軸線に沿ってその回転軸線に垂直に配置され、円板同士の距離は２．３ｍｍであった。容器の底面に最も近い円板と底面との距離は２．５ｍｍであり、容器の底面と向かい合っている容器の頂面に最も近い円板と頂面との距離は２．５ｍｍであった。各円板は、１０ｍｍの直径を有する４つの円状の貫通孔を有し、４つの貫通孔の中心は円板の中心から等しい距離に位置していた。突起は、１９．５ｍｍの高さ及び０．８ｍｍの直径を有し、各円板の中心に固定されていた。突起の一端が容器の底面に接触し、突起の他端が容器の頂面に接触していた。４つの翼は、攪拌子の回転方向において等間隔で各円板の外周部に固定されていた。それぞれの翼は、円板の半径方向に１０ｍｍの長さを有し、かつ、１８．５ｍｍの高さを有していた。円板の半径方向に２ｍｍの長さに相当する翼の内側部分が円板に固定され、翼の残りの部分（外側部分）が円板の半径方向外側に突出していた。翼の厚みは１．５ｍｍであった。攪拌子が回転するときに攪拌子の回転軸線から最も遠い攪拌子の端が描く軌跡である第二軌跡Ｌ２の外側において、容器の内部空間が、０．５ｍｍの厚みを有する７対のステンレス製の仕切りによって攪拌子の回転軸線方向に仕切られていた。攪拌子の回転軸線方向において、仕切り同士の距離は２．０ｍｍであり、容器の底面に最も近い仕切りと底面との距離は２.０ｍｍであり、容器の頂面に最も近い仕切りと頂面との距離は２.０ｍｍであった。仕切りによって仕切られた各空間には整流板が配置されていた。整流板は、第二軌跡Ｌ２の近傍から容器の底面の長辺に沿って延びている近位部と、攪拌子の回転方向に湾曲している遠位部とを有していた。第二軌跡Ｌ２と各整流板との最短距離は０．１５ｍｍであった。容器の内側面と各整流板との最短距離は１０ｍｍであった。攪拌子の一部は磁性材料でできており、容器の外部の磁界を変化させることにより、攪拌子は回転可能であった。容器に蓄熱材として４０質量％のＴＢＡＢ水溶液を充填した。このようにして、実施例１３に係る蓄熱装置を作製した。
【０１２９】
＜動作例１５及び１６＞
動作例１５として、実施例１２に係る蓄熱装置を動作例２と同様に動作させた。動作例１６として、実施例１３に係る蓄熱装置を動作例２と同様に動作させた。結果を表５に示す。動作例１５及び１６において、結晶化完了時間は１分以下であり、実施例１２及び１３に係る蓄熱装置は優れた特性を有していた。複数対の整流板が密に配置されていたため、実施例１２に係る蓄熱装置は優れた特性を発揮できたと考えられる。実施例１３に係る蓄熱装置は、その容器の内部空間の容積が比較的大きかったのにも拘らず優れた特性を発揮できた。その理由としては、（ｉ）仕切りが２ｍｍ間隔で配置されていたことにより結晶化熱が速やかに容器の外部に放熱されたこと、（ii）結晶核が、円板の形成された貫通孔を通って仕切りによって仕切られた各空間に移動したことが考えられる。
【０１３０】
【表５】
2018071960.tif 000007
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本開示の蓄熱装置は、冷房に必要な冷熱を潜熱として速やかに蓄冷し、かつ、融点近傍の特定温度で蓄えた冷熱を取り出せるシステムに利用可能である。本開示の蓄熱装置は、低温用の蓄熱材のみならず、冷凍用、冷蔵用、又は高温用の潜熱蓄熱材を用いて実施できる。
【符号の説明】
【０１３２】
１ａ〜１ｊ                蓄熱装置
１２                      攪拌子
１２ａ                    第一板
１２ｂ                    翼
１２ｃ                    第二板
１５                      突起
１６                      整流板
１６ａ                    近位部
１６ｂ                    遠位部
１８                      仕切り
２０                      蓄熱材
３０                      容器
３０ａ                    内表面
３０ｂ                    対面
３０ｃ                    内側面
Ｆ                        前面
Ｈ１                      第一貫通孔
Ｈ２                      第二貫通孔
Ｌ１                      第一軌跡
Ｌ２                      第二軌跡
Ｓ１                      第一空間
【図１Ａ】
2018071960.tif 000008
【図１Ｂ】
2018071960.tif 000009
【図２Ａ】
2018071960.tif 000010
【図２Ｂ】
2018071960.tif 000011
【図３Ａ】
2018071960.tif 000012
【図３Ｂ】
2018071960.tif 000013
【図４Ａ】
2018071960.tif 000014
【図４Ｂ】
2018071960.tif 000015
【図５Ａ】
2018071960.tif 000016
【図５Ｂ】
2018071960.tif 000017
【図６Ａ】
2018071960.tif 000018
【図６Ｂ】
2018071960.tif 000019
【図７Ａ】
2018071960.tif 000020
【図７Ｂ】
2018071960.tif 000021
【図８Ａ】
2018071960.tif 000022
【図８Ｂ】
2018071960.tif 000023
【図９Ａ】
2018071960.tif 000024
【図９Ｂ】
2018071960.tif 000025
【図１０Ａ】
2018071960.tif 000026
【図１０Ｂ】
2018071960.tif 000027
【図１１Ａ】
2018071960.tif 000028
【図１１Ｂ】
2018071960.tif 000029
【図１２】
2018071960.tif 000030
【図１３】
2018071960.tif 000031
【図１４Ａ】
2018071960.tif 000032
【図１４Ｂ】
2018071960.tif 000033