(57)【要約】【課題】過冷却状態にある水溶液の凝固開始の時期を制御可能とする。【解決手段】蓄冷装置１は、蓄熱器３と、制御部４とを有する。蓄熱器３は、容器３１と、容器３１内に収容された蓄冷主剤を含む水溶液３２とを有する。制御部４は、水溶液３２に液相の添加物としての水塊を供給する水塊添加部４３を有する。さらに、制御部４は、水溶液３２に外部刺激としての超音波を供給する超音波供給部４４を有する。これらは相変化発生部４１を提供する。相変化発生部４１は、水溶液３２が過冷却された状態において、水塊を供給し、超音波を照射する。この結果、水溶液３２の中において、水から氷への相変化が発生する。水溶液３２の中には、相変化に起因して水和物３４が成長を開始する。水和物３４は、相変化により発生した氷核３３を核として成長する。これにより、水溶液３２の過冷却が解除され、蓄熱が開始される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱主剤を含む水溶液（３２）から水和物（３４）を生成させることにより蓄熱する蓄熱装置（１）において、
前記水溶液が凝固温度以下に過冷却されている状態で、水から氷への相変化、溶液から水和物への相変化、および／または水和数変化を伴う相変化を発生させることにより、前記水溶液から水和物を生成させ、蓄熱を開始させる制御部（４）を備えることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記制御部（４）は、
前記相変化を発生させる相変化発生部（４１）を備え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】
前記制御部（４）は、
前記水溶液が凝固温度以下に過冷却されている状態で、前記相変化発生部により前記相変化を発生させる制御装置（４２）を備え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】
前記相変化発生部（４１）は、
前記水溶液の中に、前記相変化を発生するための液相の添加物を添加する添加部（４３）を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記添加部（４３）は、
前記添加物として、水塊を供給す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】
前記添加部（４３）は、
前記添加物として、氷塊を供給するとともに、前記氷塊が融けることにより発生した水塊を供給することを特徴とする請求項５に記載の蓄熱装置。
【請求項７】
前記相変化発生部（４１）は、
前記水溶液の中に振動、音、超音波、光、電磁波、電界、磁界、放電、部分的な温度変化、部分的な圧力変化などの外部刺激を与えることにより、前記相変化を発生させる外部刺激供給部（４４）を備えることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載の蓄熱装置。
【請求項８】
前記相変化発生部（４１）は、
前記水溶液の中に、前記相変化を発生するための水塊または氷塊を添加する添加部（４３）と、
少なくとも前記水塊または前記氷塊が融けることによって発生した水塊に超音波を与えることにより、水から氷への相変化を発生させる超音波供給部（４４）とを備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の蓄熱装置。
【請求項９】
前記蓄熱主剤は、第４級アルキルアンモニウム塩であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の蓄熱装置。
【請求項１０】
前記蓄熱主剤は、テトラブチルアンモニウムブロマイド、またはテトラブチルアンモニウムフルオリドであることを特徴とする請求項９に記載の蓄熱装置。
【請求項１１】
蓄熱主剤の水溶液（３２）から水和物（３４）を生成させることにより蓄熱する蓄熱制御方法（１）において、
前記水溶液を凝固温度以下に過冷却する過冷却段階と、
前記水溶液が凝固温度以下に過冷却されている状態で、水から氷への相変化、溶液から水和物への相変化、および／または水和数変化を伴う相変化を発生させることにより、前記水溶液から水和物を生成させ、蓄熱を開始させる相変化段階とを有することを特徴とする蓄熱制御方法。
【請求項１２】
前記相変化段階は、前記水溶液の中に、前記相変化を発生するための液相の添加物を添加する添加段階を含むことを特徴とする請求項１１に記載の蓄熱制御方法。
【請求項１３】
前記添加段階は、前記添加物として、水塊を供給することを特徴とする請求項１２に記載の蓄熱制御方法。
【請求項１４】
前記添加段階は、前記添加物として、氷塊を供給するとともに、前記氷塊が融けることにより発生した水塊を供給することを特徴とする請求項１３に記載の蓄熱制御方法。
【請求項１５】
前記相変化段階は、前記水溶液の中に振動、音、超音波、光、電磁波、電界、磁界、放電、部分的な温度変化、部分的な圧力変化などの外部刺激を与えることにより、前記相変化を発生させる外部刺激段階を含むことを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の蓄熱制御方法。
【請求項１６】
前記相変化段階は、
前記水溶液の中に、前記相変化を発生するための水塊または氷塊を添加する添加段階（４３）と、
少なくとも前記水塊または前記氷塊が融けることによって発生した水塊に超音波を与えることにより、水から氷への相変化を発生させる超音波供給段階とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の蓄熱制御方法。
【請求項１７】
前記蓄熱主剤は、第４級アルキルアンモニウム塩であることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の蓄熱制御方法。
【請求項１８】
前記蓄熱主剤は、テトラブチルアンモニウムブロマイド、またはテトラブチルアンモニウムフルオリドであることを特徴とする請求項１７に記載の蓄熱制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示される発明は、低温を蓄冷する蓄熱材を利用した蓄熱装置、およびその蓄熱材による蓄熱を開始する時期を制御するための蓄熱制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、低温を蓄冷する蓄熱主剤を含む水溶液を蓄熱材として利用する技術を開示する。この技術は、水溶液の過冷却状態を防止するために、蓄熱主剤と結晶構造が類縁の固相材料を水溶液中に添加することによって、水溶液の凝固温度、すなわち融点を調整することを開示する。この技術では、添加剤を核として蓄熱主剤の水和物が成長してゆく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１０４１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の構成では、水溶液の凝固温度を調整できるが、蓄熱を開始する時期を制御することができない。過冷却が抑制されると、凝固温度において一時的に温度低下が抑制される。このため、空調装置の用途などにおいては、吹出温度の低下が抑制され、急速冷房の要求に応えられないことがある。
【０００５】
このような課題に対策するために凝固温度を低下させるように水溶液における蓄熱主剤の濃度を調整することが可能である。しかし、調和濃度など、蓄熱量が大きい濃度を使えなくなることがあり、凝固温度と蓄熱量との両立を図ることが困難であった。
【０００６】
上述の観点において、または言及されていない他の観点において、蓄熱装置、および蓄熱制御方法にはさらなる改良が求められている。
【０００７】
発明の目的のひとつは、改良された蓄熱装置、および蓄熱制御方法を提供することである。
【０００８】
発明の目的のひとつは、蓄熱を開始する時期を制御可能な蓄熱装置、および蓄熱制御方法を提供することである。
【０００９】
発明の目的の他のひとつは、蓄熱主剤の濃度調整だけに依存することなく水溶液の凝固温度を制御可能な蓄熱装置、および蓄熱制御方法を提供することである。
【００１０】
発明の目的の他のひとつは、過冷却状態にある水溶液の凝固開始の時期を制御可能とすることにより、水溶液の過冷却を許容して蓄熱前の低温を急冷などの用途に利用可能とするとともに、用途に応じた任意の時期に蓄熱を開始することが可能な蓄熱装置、および蓄熱制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１２】
発明のひとつは、蓄熱主剤を含む水溶液（３２）から水和物（３４）を生成させることにより蓄熱する蓄熱装置（１）において、水溶液が凝固温度以下に過冷却されている状態で、水から氷への相変化、溶液から水和物への相変化、および／または水和数変化を伴う相変化を発生させることにより、水溶液から水和物を生成させ、蓄熱を開始させる制御部（４）を備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成によると、水溶液が過冷却されるから、蓄熱が開始される前に低温を利用することができる。さらに、水溶液が過冷却されている状態で、相変化を発生させることにより水和物の生成が開始され、蓄熱が開始される。よって、水溶液が過冷却状態になった後に、蓄熱を開始する時期を制御することができる。
【００１４】
発明のひとつは、蓄熱主剤を含む水溶液（３２）から水和物（３４）を生成させることにより蓄熱する蓄熱方法（１）において、水溶液を凝固温度以下に過冷却する過冷却段階と、水溶液が凝固温度以下に過冷却されている状態で、水から氷への相変化、溶液から水和物への相変化、および／または水和数変化を伴う相変化を発生させることにより、水溶液から水和物を生成させ、蓄熱を開始させる相変化段階とを有することを特徴とする。
【００１５】
この方法によると、水溶液が過冷却されるから、蓄熱が開始される前に低温を利用することができる。さらに、水溶液が過冷却されている状態で、相変化を発生させることにより水和物の生成が開始され、蓄熱が開始される。よって、水溶液が過冷却状態になった後に、蓄熱を開始する時期を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】発明の第１実施形態に係る蓄熱装置のブロック図である。
【図２】第１実施形態の水溶液中における状態変化を示した遷移図である。
【図３】発明の第２実施形態の水溶液中における状態変化を示した遷移図である。
【図４】実施例と比較例とを対比する表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下において、図面を参照しながら、発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。
【００１８】
（第１実施形態）
図１において、蓄熱装置１は、冷凍サイクル２と、蓄熱器３と、制御部４とを有する。蓄熱装置１は、例えば、空調装置における利用空気を冷却する装置を提供する。例えば、蓄熱装置１は、冷凍サイクル２が停止した後においても、蓄熱器３に蓄えられた低温によって利用空気を冷却する。この実施形態では、低温が蓄熱器３に蓄熱されるから、蓄熱の語は、蓄冷と置き換えることができる。
【００１９】
冷凍サイクル２は、熱源機であって、蓄熱器３に蓄熱されるべき低温を供給する。冷凍サイクル２は、蒸発器２１、圧縮機２２、放熱器２３、および減圧器２４を備える。蒸発器２１は、圧縮機２２の吸入側に設けられ、内部において冷媒が蒸発することにより低温を供給する。蒸発器２１は、例えば、空調装置における空気冷却器である。圧縮機２２は、蒸発器２１において蒸発した冷媒を吸入し、圧縮し、高圧冷媒を吐出する。放熱器２３は、圧縮機２２から供給される高圧冷媒を受け入れ、高圧冷媒を冷却する。減圧器２４は、放熱器２３において冷却された高圧冷媒を減圧し、低圧冷媒を蒸発器２１に供給する。冷凍サイクル２は、例えば、圧縮機２２を運転状態、または停止状態に切換えることにより、蒸発器２１における低温の発生を断続可能である。
【００２０】
蓄熱器３は、蒸発器２１と熱的に結合された容器３１を有する。容器３１は、蒸発器２１に機械的に接触して設けることができる。容器３１は、水溶液３２を収容している。
【００２１】
水溶液３２は、蓄熱主剤を含む水溶液である。水溶液３２は、水に蓄熱主剤を溶解させることによって調製されている。水溶液３２は、防錆剤などの添加剤を付加的に含むことができる。水溶液３２は、調和濃度など、蓄熱量が大きい濃度近傍の濃度に調整されている。水溶液３２は、凝固温度、すなわち融点以下において、蓄熱主剤と水との水和物を生成する。水溶液３２の凝固温度は、水の凝固温度、すなわち大気圧下における０°Ｃを上回る温度である。
【００２２】
水溶液３２の凝固温度は、蒸発器２１が提供可能な低温の温度より高い温度である。空調用途に利用される場合、霜の成長による空気通路の閉塞を抑制するために、蒸発器２１の温度は、大気圧下における０°Ｃをわずかに上回る温度、例えば３°Ｃ程度である。水溶液３２の凝固温度は、１０°Ｃ前後である。よって、水溶液３２は、冷凍サイクル２によって過冷却されることがある。しかし、水溶液３２の過冷却状態は、水の凝固温度を下回ることはない。よって、水溶液３２の過冷却状態は、水の凝固温度以上において提供される。
【００２３】
蓄熱主剤は、第４級アルキルアンモニウム塩である。第４級アルキルアンモニウム塩の水溶液３２は、凝固温度以下において第４級アルキルアンモニウム塩水和物を生成する。蓄熱主剤は、テトラブチルアンモニウムブロマイド、またはテトラブチルアンモニウムフルオリドである。
【００２４】
制御部４は、蓄熱を開始する時期、すなわち蓄熱を開始する時期を制御する。制御部４は、相変化発生部４１と、制御装置４２とを備える。
【００２５】
相変化発生部４１は、過冷却状態にある水溶液３２の中に、水和物３４が成長を開始するための相変化を発生させる。相変化は、水から氷への相変化、水溶液から水和物への相変化、および／または水和物の水和数変化を伴う相変化である。図中には、相変化の一例として、水から氷への相変化によって提供された氷核３３が図示されている。過冷却状態にある水溶液３２中には、氷核３３の生成をトリガとして水和物３４が成長を開始する。相変化発生部４１は、相変化を発生させるために、水溶液３２に外部刺激を与える。外部刺激は、水溶液３２の全体、または一部に与えられる。外部刺激は、振動、音、超音波、光、電磁波、電界、磁界、放電、部分的な温度変化、部分的な圧力変化などによって提供される。
【００２６】
制御装置４２は、相変化発生部４１を制御する。制御装置４２は、蓄熱を開始するべき時期に相変化発生部４１を活性化させ、水溶液３２の中に相変化を発生させる。制御装置４２は、水溶液３２が凝固温度以下に過冷却されるまで待った後に、水溶液３２が凝固温度以下に過冷却されている状態で、相変化発生部４１により相変化を発生させる。これにより、相変化を起点として過冷却状態にある水溶液３２内に水和物が成長する。よって、過冷却の進行が抑えられる。また、蓄熱が開始される。
【００２７】
制御装置４２は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制御装置は、少なくともひとつの演算処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくともひとつのメモリ装置（ＭＭＲ）とを有する。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置は、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置を機能させる。制御装置は、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、機能を実行するための手段と呼ぶことができ、別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成的なブロック、またはモジュールと呼ぶことができる。
【００２８】
ひとつの例において、相変化発生部４１は、水溶液３２内において、水から氷への相変化を発生させる手段として構成される。相変化発生部４１は、水塊添加部４３および超音波供給部４４を備える。
【００２９】
水塊添加部４３は、水溶液３２の中に、水和物３４の成長を開始させる相変化を発生するための液相の添加物を添加する。水塊添加部４３は、水溶液３２の中に、外部刺激によって水から氷への相変化を発生しやすい水塊を添加する。水塊添加部４３は、水溶液３２の一部分だけに水塊を供給する。水塊添加部４３は、小さい水滴を供給する水滴添加部とも呼ぶことができる。水塊添加部４３は、水溶液３２の中に水塊を供給する供給部とも呼ぶことができる。水塊添加部４３は、水溶液３２の中に液相の添加物としての水を添加しているともいえる。
【００３０】
水塊添加部４３は、水溶液３２の中に、氷塊を供給することによって、水溶液３２の中に氷塊が融けることにより発生した水塊を供給する。よって、水塊添加部４３は氷塊添加部４３とも呼ぶことができる。氷塊添加部４３が供給する氷塊は、過冷却状態にあるが水の凝固温度より高温である水溶液３２の中において融解し、氷核のまわりに水塊を提供する。
【００３１】
超音波供給部４４は、水溶液３２に外部刺激を与える外部刺激供給部の一例である。超音波供給部４４は、水溶液３２内に供給された水塊に超音波を照射する。超音波は水溶液３２および水塊の中に局部的な高圧部分、および低圧部分を発生させる。この結果、水塊の中においては、水から氷への相変化が発生する。水塊添加部４３が供給する氷塊は、水塊の温度を水の凝固温度の近傍に維持するために貢献する。このため、氷塊を供給することにより、水から氷への相変化が促進される。水から氷への相変化を起点として、水溶液３２の中では水和物３４の成長が開始される。水から氷への相変化により生成される微小な氷核３３を核として水溶液３２の中に水和物３４が成長すると見ることもできる。この結果、過冷却の進行が抑えられ、蓄熱が開始される。
【００３２】
図２は水溶液３２の状態の遷移を示している。まず、状態（０）に図示されるように、水塊添加部４３によって水溶液３２内に氷塊３５が供給される。氷塊３５は、水溶液３２の凝固温度より低いが、水の凝固温度より高い温度の過冷却状態の中において、徐々に融解する。やがて、状態（１）に図示されるように、小さくなった氷塊３５のまわりに水塊３６が形成される。
【００３３】
次に、状態（２）に図示されるように、超音波供給部４４によって、少なくとも水塊３６に超音波が照射される。超音波は水塊３６に高圧部分と低圧部分とを発生させる。水塊３６の温度は、水塊３６が氷塊３５に起因するため比較的低温である。このため、超音波に起因する圧力変動によって、水塊３６の中には、水から氷への相変化が発生する。この相変化によって、微小な氷核３３が発生する。この相変化は、過冷却状態にある水溶液３２の水和物生成を開始させる。この結果、状態（３）に図示されるように、氷核３３を核として水和物が急速に成長する。これにより、蓄熱が開始される。
【００３４】
したがって、この実施形態では、水溶液３２が過冷却されることを許容する段階の後に、水溶液３２の中において水から氷への相変化を発生させる段階が実行される。これにより、過冷却状態にある水溶液３２は急速に水和物を生成し、蓄熱を開始する。相変化を発生させる段階は、水溶液３２の中に水塊３６を供給し、この水塊３６に外部刺激を与えることによって実行される。水塊３６の供給は、水溶液３２の中に氷塊３５を供給することによって実行される。外部刺激は、超音波によって与えられる。この結果、蓄熱開始時期を制御することができる。また、蓄熱が開始される前においては、水溶液３２の過冷却が許容されるから、蓄熱器３を低温にすることができる。これにより、例えば、空調における急速冷房などが可能となる。
【００３５】
冷凍サイクル２が起動され、運転を開始すると、制御装置４２は、水溶液３２が過冷却されることを許容するように、相変化発生部４１を制御する。すなわち、制御装置４２は、水溶液３２が過冷却されるように、相変化発生部４１が水溶液３２中に相変化を発生させないように、相変化発生部４１を制御する。これにより、水溶液３２を凝固温度以下に過冷却する過冷却段階が提供される。
【００３６】
やがて、水溶液３２が過冷却され、冷凍サイクル２が起動された後に所定の効果が得られると、制御装置４２は、相変化発生部４１が水溶液３２中に相変化を発生させるように、相変化発生部４１を制御する。すなわち、蓄熱を開始すべき時期が到来すると、制御装置４２は、相変化発生部４１が水溶液３２中に相変化を発生させるように、相変化発生部４１を制御する。すなわち、相変化を発生させることにより、水溶液３２から水和物３４を生成させ、蓄熱を開始させる相変化段階が提供される。
【００３７】
具体的には、水塊添加部４３によって氷塊３５が水溶液３２の中に供給される。すなわち、相変化段階は、水溶液３２の中に、相変化を発生するための液相の添加物３５、３６を添加する添加段階を含む。相変化段階は、水溶液３２の中に外部刺激を与えることにより、相変化を発生させる外部刺激段階を含む。ここでは、超音波供給部４４によって超音波が供給される。よって、相変化段階は、少なくとも水塊または氷塊が融けることによって発生した水塊に超音波を与えることにより、水から氷への相変化を発生させる超音波供給段階を含むことができる。これにより、水溶液３２の中に水から氷への相変化が発生する。さらに、相変化に起因して、水溶液３２中には水和物３４が成長し、過冷却が解除され、蓄熱が開始される。
【００３８】
以上に述べた実施形態によると、水和物を生成する蓄熱主剤の水溶液が、蓄熱材として利用される。この蓄熱材の蓄熱開始温度を制御可能な装置と方法とが提供される。この装置および方法では、蓄熱主剤を含む水溶液が、凝固温度以下の温度にあるときに、蓄熱主剤を含む水溶液の中において、水から氷への相変化、溶液から水和物への相変化、または水和数変化を伴う相変化を発生させることにより水溶液の過冷却を解除させ、蓄熱の開始時期が制御できる。具体的には、第４級アルキルアンモニウム塩水和物が蓄熱のために生成され利用される。上記相変化は、水溶液の全体、水溶液の一部、または水溶液に添加された添加物において発生させられる。相変化は、水溶液の凝固温度以下の温度において、超音波、光、電場、局部温度制御などの外部刺激により発生させられる。さらに具体的には、水溶液の凝固温度以下の温度において、水溶液に、水または氷を添加し、超音波を照射することによって、水の凝固温度である０°Ｃ以上において過冷却を解除させ、蓄熱の開始時期が制御できる。
【００３９】
（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、水塊添加部４３は、水溶液３２の中に氷塊３５を供給する。これに代えて、水塊添加部４３は、水溶液３２の中に、氷に起因しない水塊を供給するように構成されてもよい。
【００４０】
図３の状態（１）に図示されるように、水塊添加部４３は、水溶液３２の中に、水塊２３６を供給する。状態（２）に図示されるように、超音波供給部４４によって、少なくとも水塊２３６に超音波が照射される。超音波は水塊２３６に高圧部分と低圧部分とを発生させる。超音波に起因する圧力変動によって、水塊２３６の中には、水から氷への相変化が発生する。この相変化によって、微小な氷核３３が発生する。この相変化は、過冷却状態にある水溶液３２の水和物生成を開始させる。この結果、状態（３）に図示されるように、氷核３３を核として水和物が急速に成長する。これにより、蓄熱が開始される。
【００４１】
（実施例１）
まず、テトラブチルアンモニウムブロマイド（ＴＢＡＢ）水溶液４０．８ｗｔ％を調製した。この水溶液は、融点すなわち凝固温度が１１．６°Ｃである。水溶液は、潜熱量１９０Ｊ／ｇである。この水溶液を９０ｍｌだけ容器内に収容し、冷却した。さらに、冷却過程において、水溶液が＋７．０°Ｃにまで過冷却された時点で、氷塊を供給するとともに、超音波を照射した。ここでは、氷塊を約１０ｍｇ供給した。また、超音波の発振周波数は４２ｋＨｚであり、その出力は７０Ｗであった。
【００４２】
図４には、実施例１の実験を３回繰り返した結果が示されている。丸印は、氷塊の供給および超音波の照射に応答して、水和物の成長が始まり、蓄熱が開始されたことを示している。このことから、氷塊を添加して超音波照射すると、０°Ｃ以上でＴＢＡＢ水溶液の過冷却状態を解除し、その時期で蓄熱を開始させることができることがわかる。
【００４３】
さらに、図４には、比較例１、比較例２、および比較例３の結果が示されている。図中において、Ｘ印は、水和物の成長が観測されず、過冷却状態が継続し蓄熱が開始されなかったことを示している。比較例１は、氷塊を約１０ｍｇ供給し、超音波を照射しない場合である。比較例１では、５分経過しても過冷却状態のままで、蓄熱が開始されなかった。比較例２は、５０ｎｍ以下に調製されたアルミナ微粒子を添加し、超音波を照射した場合である。比較例３は、何も添加することなく、超音波の照射だけを実行した場合である。これらの比較例においても、過冷却状態のままで、蓄熱が開始されなかった。
【００４４】
この実施例１と比較例１−３との対比から、水溶液３２の中における相変化が水和物の成長の開始、すなわち蓄熱の開始に重要な役割を果たしていることがわかる。
【００４５】
（実施例２）
まず、テトラブチルアンモニウムフルオリド（ＴＢＡＦ）水溶液８．０ｗｔ％を調製した。この水溶液は、融点すなわち凝固温度が１０．９°Ｃである。水溶液は、潜熱量２３Ｊ／ｇである。この水溶液を９０ｍｌだけ容器内に収容し、冷却した。さらに、冷却過程において、水溶液が＋８．０°Ｃにまで過冷却された時点で、氷塊を供給するとともに、超音波を照射した。ここでは、氷塊を約１０ｍｇ供給した。また、超音波の発振周波数は４２ｋＨｚであり、その出力は７０Ｗであった。
【００４６】
図４には、実施例２の実験を３回繰り返した結果が示されている。氷塊を添加して超音波照射すると、０°Ｃ以上でＴＢＡＦ水溶液の過冷却状態を解除し、その時期において蓄熱を開始させることができることがわかる。
【００４７】
さらに、図４には、比較例４、および比較例５の結果が示されている。比較例４は、氷塊約１０ｍｇを供給し、超音波を照射しない場合である。比較例５は、何も添加することなく、超音波の照射だけを実行した場合である。これらの比較例においても、過冷却状態のままで、蓄熱が開始されなかった。
【００４８】
この実施例２と比較例４−５との対比から、水溶液３２の中における相変化が水和物の成長の開始、すなわち蓄熱の開始に重要な役割を果たしていることがわかる。
【００４９】
（他の実施形態）
上記実施形態では、水から氷への相変化を発生させるための外部刺激として超音波を採用した。これに代えて、部分的な圧力変化を生じさせる手段、例えば機械的な可動部による水溶液の部分的な加圧、または減圧を利用して水から氷への相変化を発生させてもよい。また、水溶液の中において部分的な温度変化を発生させてもよい。また、上記実施形態に開示した複数の手段を組み合わせて外部刺激を与えてもよい。
【００５０】
発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。各実施形態は追加的な部分をもつことができる。各実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。上記実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。発明のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【符号の説明】
【００５１】
１  蓄熱装置、
２  冷凍サイクル、
３  蓄熱器、
３１  容器、  ３２  水溶液、  ３３  氷核、  ３４  水和物、
３５  氷塊、  ３６  水塊、
４  制御部、
４１  相変化発生部、  ４２  制御装置、
４３  水（氷）塊添加部、  ４４  超音波供給部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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