(57)【要約】【課題】熱媒体の供給開始から所定期間における熱出力が安定している蓄熱装置を提供する。【解決手段】本開示の蓄熱装置１ａは、蓄熱体２と、接触流路３ｘを有し、熱媒体を流すための流路３と、を備える。蓄熱体２は、上流側流路３ｂに接する上流部２ａと、下流側流路３ｄに接する下流部２ｂとを有する。上流部２ａ及び下流部２ｂは、上流側流路３ｂ及び上流部２ａと、下流側流路３ｄ及び下流部２ｂとを分断して、上流部２ａ及び下流部２ｂが同一の温度にある状態で、流入口１１に最も近い第１位置から上流部２ａの温度と異なる温度を有する流体を上流側流路３ｂに連続的に供給し、かつ、流入口１１に最も近い第２位置から流体を下流側流路３ｄに同様に連続的に供給したときに、下流側流路３ｄの壁面温度の変化速度が、上流側流路３ｂの壁面温度の変化速度よりも大きいように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱材を含む蓄熱体と、
流入口、流出口、及び前記蓄熱体と接する接触流路を有し、熱媒体を流すための流路と、を備え、
前記接触流路は、上流側流路と、前記流路に沿って前記上流側流路よりも前記流出口に近い位置に位置する下流側流路とを有し、
前記蓄熱体は、前記上流側流路に接する上流部と、前記下流側流路に接する下流部とを有し、
前記上流部及び前記下流部は、
前記上流側流路及び前記上流部と、前記下流側流路及び前記下流部とを分断して、前記上流部及び前記下流部が同一の温度にある状態で、前記上流側流路の前記流路に沿って前記流入口に最も近い第１位置から前記上流部の温度と異なる温度を有する流体を前記上流側流路に連続的に供給し、かつ、前記下流側流路の前記流路に沿って前記流入口に最も近い第２位置から前記流体と同一の温度及び同一の組成を有する流体を前記上流側流路における前記流体の質量流量と同一の質量流量で前記下流側流路に連続的に供給したときに、前記第２位置から前記流出口側に所定の距離だけ離れた前記下流側流路の壁面温度の変化速度が、前記第１位置から前記流出口側に前記所定の距離だけ離れた前記上流側流路の壁面温度の変化速度よりも大きいように構成されている、
蓄熱装置。
【請求項２】
複数の前記上流側流路及び複数の前記下流側流路が所定の間隔で並び、
前記流路は、前記複数の前記上流側流路と前記複数の前記下流側流路とを直列的に連通させる共通流路を有する、請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記下流部は、前記流路に沿って前記共通流路よりも下流側に位置し、かつ、前記複数の前記下流側流路の並び方向において互いに隣り合う前記下流側流路同士の間に位置している前記蓄熱材を含み、
前記上流部は、前記流路に沿って前記共通流路よりも上流側に位置し、かつ、前記複数の前記上流側流路の並び方向において互いに隣り合う前記上流側流路同士の間に位置している前記蓄熱材を含み、
前記複数の前記上流側流路及び前記複数の前記下流側流路の並び方向を前記蓄熱材の厚さ方向と定義したとき、前記下流部に含まれた固体状態の前記蓄熱材の厚さが、前記上流部に含まれた固体状態の前記蓄熱材の厚さよりも小さい、請求項２に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記下流部は、前記蓄熱材によって少なくとも一部が囲まれた、前記蓄熱材の熱伝導率より高い熱伝導率を有する高熱伝導部材を含み、
前記上流部は、前記高熱伝導部材を含まない、請求項２又は３に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記下流部及び前記上流部は、前記蓄熱材によって少なくとも一部が囲まれた、前記蓄熱材の熱伝導率より高い熱伝導率を有する高熱伝導部材を含み、
前記下流部の前記蓄熱体の単位質量あたりの前記高熱伝導部材の質量が、前記上流部の前記蓄熱体の単位質量あたりの前記高熱伝導部材の質量よりも大きい、請求項２又は３に記載の蓄熱装置。
【請求項６】
前記下流部に含まれた前記高熱伝導部材の表面積が、前記上流部に含まれた前記の高熱伝導部材の表面積よりも大きい、請求項５に記載の蓄熱装置。
【請求項７】
前記蓄熱体は、前記流路を形成する配管と、前記配管の外周面から前記蓄熱材に向かって延び、前記蓄熱材の熱伝導率より高い熱伝導率を有する複数のフィンとを含み、
前記下流部において隣り合う前記フィン同士の間隔が、前記上流部において隣り合う前記フィン同士の間隔よりも狭い、請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項８】
前記流入口及び前記流出口は、前記蓄熱体を冷却するための前記熱媒体及び前記蓄熱体によって冷却されるべき前記熱媒体にとってそれぞれ流入口及び流出口である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項９】
前記流路は、前記流入口側で、前記蓄熱体を冷却するための気液二相状態の前記熱媒体及び前記蓄熱体によって冷却されるべき液体又は気液二相状態の前記熱媒体を前記蓄熱装置に供給するための流路に接続されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項１０】
圧縮機構、凝縮器、膨張機構、及び蒸発器を備えた冷凍サイクル装置であって、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の蓄熱装置と、
前記蓄熱体によって当該冷凍サイクル装置の冷媒を冷却するときは、前記凝縮器の出口から前記膨張機構の入口へ流れている前記冷媒を前記蓄熱装置に導き、又は、前記冷媒によって前記蓄熱体を冷却するときは、前記膨張機構の出口から前記蒸発器の入口へ流れている前記冷媒又は前記蒸発器の出口から前記圧縮機構の入口へ流れている前記冷媒を前記蓄熱装置へ導く流路調整機構と、をさらに備えた、
冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱装置に関する。また、本発明は、その蓄熱装置を備えた、冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、相変化に伴う潜熱を利用した潜熱蓄熱材が知られている。潜熱蓄熱材は、高い蓄熱量を達成することができるので注目されている。潜熱蓄熱材としては、例えば、無機塩の水和物、水（氷）、及びパラフィンが知られている。
【０００３】
特許文献１には、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、潜熱蓄熱材を用いた蓄熱装置１００が記載されている。蓄熱装置１００は、潜熱蓄熱材１０２、蓄熱材用プレート１０４ａ、熱媒体用プレート１０４ｂ、端板１０４ｄ、多孔性金属１０９、熱媒体入口１１１、熱媒体出口１１２を有している。蓄熱装置１００は、概して、端板１０４ｄと、蓄熱材用プレート１０４ａと、熱媒体用プレート１０４ｂとの積層構造によって構成されている。端板１０４ｄには、熱媒体入口１１１及び熱媒体出口１１２が形成されている。熱媒体用プレート１０４ｂが熱媒体１１０の流路を形成している。蓄熱材用プレート１０４ａには、多孔性金属１０９が設けられ、多孔性金属１０９の細孔の内部に潜熱蓄熱材１０２が充填されている。熱媒体１１０は、熱媒体入口１１１から導入され、熱媒体用プレート１０４ｂの内部を通過し、熱媒体出口１１２から流出する。
【０００４】
図１４Ｂに示すように、蓄熱材用プレート１０４ａの深さａは、熱媒体用プレート１０４ｂの深さｂよりも大きい。蓄熱材用プレート１０４ａの内部の熱伝導率が多孔性金属１０９により向上している。このため、蓄熱材用プレート１０４ａの深さａが大きく定められていても、蓄熱材用プレート１０４ａ又は熱媒体用プレート１０４ｂから熱媒体１１０への熱伝達率が低下することを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８９２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の蓄熱装置１００は、蓄熱装置１００へ熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において安定した熱出力を得る観点から改良の余地を有する。そこで、本発明は、蓄熱装置へ熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において安定した熱出力を得ることができる蓄熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、
蓄熱材を含む蓄熱体と、
流入口、流出口、及び前記蓄熱体と接する接触流路を有し、熱媒体を流すための流路と、を備え、
前記接触流路は、上流側流路と、前記流路に沿って前記上流側流路よりも前記流出口に近い位置に位置する下流側流路とを有し、
前記蓄熱体は、前記上流側流路に接する上流部と、前記下流側流路に接する下流部とを有し、
前記上流部及び前記下流部は、
前記上流側流路及び前記上流部と、前記下流側流路及び前記下流部とを分断して、前記上流部及び前記下流部が同一の温度にある状態で、前記上流側流路の前記流路に沿って前記流入口に最も近い第１位置から前記上流部の温度と異なる温度を有する流体を前記上流側流路に連続的に供給し、かつ、前記下流側流路の前記流路に沿って前記流入口に最も近い第２位置から前記流体と同一の温度及び同一の組成を有する流体を前記上流側流路における前記流体の質量流量と同一の質量流量で前記下流側流路に連続的に供給したときに、前記第２位置から前記流出口側に所定の距離だけ離れた前記下流側流路の壁面温度の変化速度が、前記第１位置から前記流出口側に前記所定の距離だけ離れた前記上流側流路の壁面温度の変化速度よりも大きいように構成されている、
蓄熱装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
上記の蓄熱装置によれば、蓄熱装置へ熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、蓄熱装置の熱出力が安定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る蓄熱装置の外観を示す斜視図
【図２】熱媒体の流れを示す図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１の蓄熱装置を備えた冷凍サイクル装置の構成図
【図４】図１の蓄熱装置を備えた別の冷凍サイクル装置の構成図
【図５】変形例に係る蓄熱装置の断面図
【図６】図５の蓄熱装置のプレート同士の接触部の一部を拡大した断面図
【図７】第２実施形態に係る蓄熱装置の外観を示す斜視図
【図８】熱媒体の流れを示す図７のVIII−VIII線に沿った断面図
【図９】変形例に係る蓄熱装置の断面図
【図１０】別の変形例に係る蓄熱装置の断面図
【図１１】さらに別の変形例に係る蓄熱装置の断面図
【図１２】第３実施形態に係る蓄熱装置の外観を示す斜視図
【図１３】熱媒体の流れを示す図１２のXIII−XIII線に沿った断面図
【図１４Ａ】従来の蓄熱装置の外観を示す斜視図
【図１４Ｂ】図１４Ａの蓄熱装置の内部における熱媒体の流れを示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
特許文献１に記載の蓄熱装置１００では、熱媒体用プレート１０４ｂの内部に位置する、潜熱蓄熱材１０２と多孔性金属１０９との集合体の厚みは流路に沿って一定であるので、熱媒体１１０の流路の入口側の潜熱蓄熱材１０２の伝熱特性と、熱媒体１１０の流路の出口側の潜熱蓄熱材１０２の伝熱特性とはほぼ同じである。このため、蓄熱装置１００に冷媒を供給する場合、潜熱蓄熱材１０２は、冷媒との熱交換によって熱媒体１１０の流路の入口から熱媒体１１０の流路の出口にかけて順次冷媒の温度に接近する。すなわち、熱媒体１１０の流路の入口側の壁面温度と流路の出口側の潜熱蓄熱材１０２の有する壁面温度との差が比較的大きい。その結果、蓄熱装置１００に蓄えられた熱によって熱媒体を加熱又は冷却するときに、蓄熱装置１００の熱出力は、蓄熱装置１００への熱媒体の供給を開始した直後に最大となり、その後、蓄熱装置１００の熱出力は、徐々に減少する。ここで、蓄熱装置の熱出力とは、蓄熱装置から流出する熱媒体の温度又は乾き度を意味する。
【００１１】
本明細書において、「蓄熱」は、温熱を蓄える場合と、冷熱を蓄える場合とを含む概念である。後者を特に「蓄冷」という。蓄冷では、潜熱蓄熱材を用いる場合、潜熱蓄熱材が固体状態から液体状態に相変化するときの吸熱によって、潜熱蓄熱材に蓄えられた冷熱が放出される。これを、「放冷」という。
【００１２】
例えば、冷凍サイクル装置を循環する冷媒を熱媒体として利用して蓄熱装置において蓄冷を行うことを考える。この場合、蓄熱装置からの熱出力は、蓄熱装置へ熱媒体の供給を開始した直後からより長期間にわたって安定していることが望ましい。すなわち、蓄熱装置から流出する熱媒体の温度の変化が、蓄熱装置へ熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、小さいことが望ましい。あるいは、気液二相状態の冷媒が蓄熱装置の熱媒体として利用される場合、その所定期間において蓄熱装置から流出する冷媒の乾き度の変化が小さいことが望ましい。しかし、特許文献１に記載の蓄熱装置１００を用いる場合、蓄冷を行うとき又は放冷を行うときのいずれでも、蓄熱装置１００の熱出力は、蓄熱装置１００への冷媒の供給を開始した直後に最大となり、その後徐々に減少する。ここで、「熱出力が最大である」とは、蓄冷を行うときには、蓄熱装置１００から流出する冷媒（熱媒体）の温度又は乾き度が最も高いことを意味し、放冷を行うときには、蓄熱装置１００から流出する冷媒（熱媒体）の温度が最も低いことを意味する。
【００１３】
本開示の第１態様は、
蓄熱材を含む蓄熱体と、
流入口、流出口、及び前記蓄熱体と接する接触流路を有し、熱媒体を流すための流路と、を備え、
前記接触流路は、上流側流路と、前記流路に沿って前記上流側流路よりも前記流出口に近い位置に位置する下流側流路とを有し、
前記蓄熱体は、前記上流側流路に接する上流部と、前記下流側流路に接する下流部とを有し、
前記上流部及び前記下流部は、
前記上流側流路及び前記上流部と、前記下流側流路及び前記下流部とを分断して、前記上流部及び前記下流部が同一の温度にある状態で、前記上流側流路の前記流路に沿って前記流入口に最も近い第１位置から前記上流部の温度と異なる温度を有する流体を前記上流側流路に連続的に供給し、かつ、前記下流側流路の前記流路に沿って前記流入口に最も近い第２位置から前記流体と同一の温度及び同一の組成を有する流体を前記上流側流路における前記流体の質量流量と同一の質量流量で前記下流側流路に連続的に供給したときに、前記第２位置から前記流出口側に所定の距離だけ離れた前記下流側流路の壁面温度の変化速度が、前記第１位置から前記流出口側に前記所定の距離だけ離れた前記上流側流路の壁面温度の変化速度よりも大きいように構成されている、
蓄熱装置を提供する。
【００１４】
第１態様に係る蓄熱装置において、上流側流路を流れて上流部と熱交換した後の熱媒体が下流側流路に供給されるので、下流部の温度と下流側流路を流れている熱媒体の温度との差は、上流部の温度と上流側流路を流れている熱媒体の温度との差よりも小さくなっている。第１態様によれば、上流側流路及び上流部と、下流側流路及び下流部とを分断して、蓄熱体から熱媒体への熱の移動に関する所定の条件を同一にして上流側流路と下流流路とにそれぞれ個別に熱媒体を供給したとき、下流側流路の壁面温度が上流側流路の壁面温度よりも変化しやすい。すなわち、下流部において、蓄熱体の有する熱が熱媒体へ伝わりやすい。このため、蓄熱装置への熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、上流側流路の壁面温度と下流側流路の壁面温度との差が開きにくい。その結果、所定期間において蓄熱装置から安定した熱出力を得ることができる。
【００１５】
本開示の第２態様は、第１態様に加えて、複数の前記上流側流路及び複数の前記下流側流路が所定の間隔で並び、前記流路は、前記複数の前記上流側流路と前記複数の前記下流側流路とを直列的に連通させる共通流路を有する、蓄熱装置を提供する。第２態様によれば、所定の間隔で並んでいる複数の上流側流路と複数の下流側流路とが共通流路によって直列に連通しているので、蓄熱装置の内部に形成される熱媒体の流路の流路長を長くすることができる。
【００１６】
本開示の第３態様は、第２態様に加えて、前記下流部は、前記流路に沿って前記共通流路よりも下流側に位置し、かつ、前記複数の前記下流側流路の並び方向において互いに隣り合う前記下流側流路同士の間に位置している前記蓄熱材を含み、前記上流部は、前記流路に沿って前記共通流路よりも上流側に位置し、かつ、前記複数の前記上流側流路の並び方向において互いに隣り合う前記上流側流路同士の間に位置している前記蓄熱材を含み、前記複数の前記上流側流路及び前記複数の前記下流側流路の並び方向を前記蓄熱材の厚さ方向と定義したとき、前記下流部に含まれた固体状態の前記蓄熱材の厚さが、前記上流部に含まれた固体状態の前記蓄熱材の厚さよりも小さい、蓄熱装置を提供する。第３態様によれば、下流部における蓄熱材と下流側流路の壁面との平均距離が、上流部における蓄熱材と上流側流路の壁面との平均距離よりも小さい。このため、下流部において、蓄熱体の有する熱が熱媒体へ伝わりやすい。
【００１７】
本開示の第４態様は、第２態様又は第３態様に加えて、前記下流部は、前記蓄熱材によって少なくとも一部が囲まれた、前記蓄熱材の熱伝導率より高い熱伝導率を有する高熱伝導部材を含み、前記上流部は、前記高熱伝導部材を含まない、蓄熱装置を提供する。第４態様によれば、高熱伝導部材を熱が伝わるので、下流部において、蓄熱体の有する熱が熱媒体へ伝わりやすい。
【００１８】
本開示の第５態様は、第２態様又は第３態様に加えて、前記下流部及び前記上流部は、前記蓄熱材によって少なくとも一部が囲まれた、前記蓄熱材の熱伝導率より高い熱伝導率を有する高熱伝導部材を含み、前記下流部の前記蓄熱体の単位質量あたりの前記高熱伝導部材の質量が、前記上流部の前記蓄熱体の単位質量あたりの前記高熱伝導部材の質量よりも大きい、蓄熱装置を提供する。第５態様によれば、蓄熱体の上流部における熱伝導率を高めつつ、蓄熱体の下流部における熱伝導率を蓄熱体の上流部における熱伝導率よりも高めることができる。このため、蓄熱体の下流部において、蓄熱体の有する熱が熱媒体へ伝わりやすい。
【００１９】
本開示の第６態様は、第５態様に加えて、前記下流部に含まれた前記高熱伝導部材の表面積が、前記上流部に含まれた前記の高熱伝導部材の表面積よりも大きい、蓄熱装置を提供する。第６態様によれば、下流部における高熱伝導部材と蓄熱材の接触面積が、上流部における高熱伝導部材と蓄熱材の接触面積より大きい。このため、蓄熱体の下流部において、蓄熱体の有する熱が熱媒体へ伝わりやすい。
【００２０】
本開示の第７態様は、第１態様に加えて、前記蓄熱体は、前記流路を形成する配管と、前記配管の外周面から前記蓄熱材に向かって延び、前記蓄熱材の熱伝導率より高い熱伝導率を有する複数のフィンとを含み、前記下流部において隣り合う前記フィン同士の間隔が、前記上流部において隣り合う前記フィン同士の間隔よりも狭い、蓄熱装置を提供する。第７態様によれば、下流部においてフィン同士の間隔が相対的狭いので、蓄熱体の下流部において、蓄熱体の有する熱が熱媒体へ伝わりやすい。
【００２１】
本開示の第８態様は、第１態様〜第７態様のいずれか１つに加えて、前記流入口及び前記流出口は、前記蓄熱体を冷却するための前記熱媒体及び前記蓄熱体によって冷却されるべき前記熱媒体にとってそれぞれ流入口及び流出口である、蓄熱装置を提供する。第８態様によれば、蓄熱体を冷却するための熱媒体と蓄熱体によって冷却される熱媒体がともに、流入口から流出口に向かって流路を流れる。このため、いずれの熱媒体が流入する場合でも、蓄熱装置への熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において安定した熱出力を得ることができる。
【００２２】
本開示の第９態様は、第１態様〜第８態様のいずれかに１つに加えて、前記流路は、前記流入口側で、前記蓄熱体を冷却するための気液二相状態の前記熱媒体及び前記蓄熱体によって冷却されるべき液体又は気液二相状態の前記熱媒体を前記蓄熱装置に供給するための流路に接続されている、蓄熱装置を提供する。第９態様によれば、所定の状態の熱媒体を蓄熱装置に供給できる。
【００２３】
本開示の第１０態様は、
圧縮機構、凝縮器、膨張機構、及び蒸発器を備えた冷凍サイクル装置であって、
第１態様〜第９態様のいずれか１つの蓄熱装置と、
前記蓄熱体によって当該冷凍サイクル装置の冷媒を冷却するときは、前記凝縮器の出口から前記膨張機構の入口へ流れている前記冷媒を前記蓄熱装置に導き、又は、前記冷媒によって前記蓄熱体を冷却するときは、前記膨張機構の出口から前記蒸発器の入口へ流れている前記冷媒又は前記蒸発器の出口から前記圧縮機構の入口へ流れている前記冷媒を前記蓄熱装置へ導く流路調整機構と、をさらに備えた、
冷凍サイクル装置を提供する。
【００２４】
第１０態様によれば、冷凍サイクル装置の冷媒を用いて蓄冷及び放冷を行うことができる。この場合、膨張機構の出口から蒸発器の入口へ流れている冷媒又は蒸発器の出口から圧縮機構の入口へ流れている冷媒の有する冷熱を蓄えることができる。また、凝縮器の出口から膨張機構の入口へ流れている冷媒を冷却できる。
【００２５】
本開示の第１１態様は、
蓄熱材を含む蓄熱体と、
流入口、流出口、及び前記蓄熱体と接する接触流路を有し、熱媒体を流すための流路と、を備え、
前記接触流路は、上流側流路と、前記流路に沿って前記上流側流路よりも前記流出口に近い位置に位置する下流側流路とを有し、
前記蓄熱体は、前記上流側流路に接する上流部と、前記下流側流路に接する下流部とを有し、
複数の前記上流側流路及び複数の前記下流側上流流路が所定の間隔で並び、
前記流路は、前記複数の前記上流側流路と前記複数の前記下流側流路とを直列的に連通させる共通流路を有し、
前記下流部は、前記流路に沿って前記共通流路よりも下流側に位置し、かつ、複数の前記下流側流路の並び方向において互いに隣り合う前記下流側流路同士の間に位置している前記蓄熱材を含み、
前記上流部は、前記流路に沿って前記共通流路よりも上流側に位置し、かつ、前記並び方向において互いに隣り合う前記上流側流路同士の間に位置している前記蓄熱材を含み、
複数の上流側流路の並び方向を前記蓄熱材の厚さ方向と定義したとき、前記下流部に含まれた固体状態の前記蓄熱材の厚さが、前記上流部に含まれた固体状態の前記蓄熱材の厚さよりも小さい、
蓄熱装置を提供する。
【００２６】
第１１態様によれば、下流部における蓄熱材と下流側流路の壁面との平均距離が、上流部における蓄熱材と上流側流路の壁面との平均距離よりも小さい。このため、下流部において、蓄熱体の有する熱が蓄熱体から熱媒体へ伝わりやすい。その結果、蓄熱装置への熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、上流側流路の壁面温度と下流側流路の壁面温度との差が開きにくい。これにより、所定期間において蓄熱装置から安定した熱出力を得ることができる。
【００２７】
本開示の第１２態様は、
蓄熱材を含む蓄熱体と、
流入口、流出口、及び前記蓄熱体と接する接触流路を有し、熱媒体を流すための流路と、を備え、
前記接触流路は、上流側流路と、前記流路に沿って前記上流側流路よりも前記流出口に近い位置に位置する下流側流路とを有し、
前記蓄熱体は、前記上流側流路に接する上流部と、前記下流側流路に接する下流部とを有し、
前記下流部は、前記蓄熱材によって少なくとも一部が囲まれた、前記蓄熱材の熱伝導率より高い熱伝導率を有する高熱伝導部材を含み、
前記上流部は、前記高熱伝導部材を含まない、
蓄熱装置を提供する。
【００２８】
第１２態様によれば、高熱伝導部材を熱が伝わるので、下流部において、蓄熱体の有する熱が蓄熱体から熱媒体へ伝わりやすい。その結果、蓄熱装置への熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、上流側流路の壁面温度と下流側流路の壁面温度との差が開きにくい。これにより、所定期間において蓄熱装置から安定した熱出力を得ることができる。
【００２９】
本開示の第１３態様は、
蓄熱材を含む蓄熱体と、
流入口、流出口、及び前記蓄熱体と接する接触流路を有し、熱媒体を流すための流路と、を備え、
前記接触流路は、上流側流路と、前記流路に沿って前記上流側流路よりも前記流出口に近い位置に位置する下流側流路とを有し、
前記蓄熱体は、前記上流側流路に接する上流部と、前記下流側流路に接する下流部とを有し、
前記下流部及び前記上流部は、前記蓄熱材によって少なくとも一部が囲まれた、前記蓄熱材の熱伝導率より高い熱伝導率を有する高熱伝導部材を含み、
前記下流部の前記蓄熱体の単位質量あたりの前記高熱伝導部材の質量が、前記上流部の前記蓄熱体の単位質量あたりの前記高熱伝導部材の質量よりも大きい、
蓄熱装置を提供する。
【００３０】
第１３態様によれば、蓄熱体の上流部における熱伝導率を高めつつ、蓄熱体の下流部における熱伝導率を蓄熱体の上流部における熱伝導率よりも高めることができる。このため、蓄熱体の下流部において、蓄熱体の有する熱が蓄熱体から熱媒体へ伝わりやすい。その結果、蓄熱装置への熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、上流側流路の壁面温度と下流側流路の壁面温度との差が開きにくい。これにより、所定期間において蓄熱装置から安定した熱出力を得ることができる。
【００３１】
第１４態様は、第１３態様に加えて、前記下流部に含まれた前記高熱伝導部材の表面積が、前記上流部に含まれた前記の高熱伝導部材の表面積よりも大きい、蓄熱装置を提供する。第６態様によれば、下流部における高熱伝導部材と蓄熱材の接触面積が、上流部における高熱伝導部材と蓄熱材の接触面積より大きい。このため、蓄熱体の下流部において、蓄熱体の有する熱が熱媒体へ伝わりやすい。
【００３２】
本開示の第１５態様は、
蓄熱材を含む蓄熱体と、
流入口、流出口、及び前記蓄熱体と接する接触流路を有し、熱媒体を流すための流路と、を備え、
前記接触流路は、上流側流路と、前記流路に沿って前記上流側流路よりも前記流出口に近い位置に位置する下流側流路とを有し、
前記蓄熱体は、前記上流側流路に接する上流部と、前記下流側流路に接する下流部と、前記流路を形成する配管と、前記配管の外周面から前記蓄熱材に向かって延び、前記蓄熱材の熱伝導率より高い熱伝導率を有する複数のフィンとを含み、
前記下流部において隣り合う前記フィン同士の間隔が、前記上流部において隣り合う前記フィン同士の間隔よりも狭い、
蓄熱装置を提供する。
【００３３】
第１５態様によれば、下流部においてフィン同士の間隔が相対的狭いので、蓄熱体の下流部において、蓄熱体の有する熱が蓄熱体から熱媒体へ伝わりやすい。その結果、蓄熱装置への熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、上流側流路の壁面温度と下流側流路の壁面温度との差が開きにくい。これにより、所定期間において蓄熱装置から安定した熱出力を得ることができる。
【００３４】
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。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、「蓄熱」が「蓄冷」に該当する場合を中心に本開示の実施態様を説明するが、本開示の態様は、「蓄熱」が温熱を蓄えることを意味する場合にも適用可能である。また、以下の説明において「蓄熱体」には、蓄熱材だけでなく、蓄熱材と接し、流路を流れる熱媒体に蓄熱材の有する熱を直接伝える、厚みを有する壁を含むものとする。添付の図面において、ＸＹ平面が水平面に平行な面であり、Ｚ軸の負方向が鉛直方向である。
【００３５】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態に係る蓄熱装置１ａは、略直方体状の筐体８を有している。図２に示すように、蓄熱装置１ａは、蓄熱体２と、流路３とを備えている。流路３は、流入口１１、流出口１２、及び接触流路３ｘを有し、熱媒体を流すための流路である。図２中の矢印は熱媒体の流れを模式的に示している。接触流路３ｘは、流路３のうち蓄熱体２と接する流路である。接触流路３ｘは、上流側流路３ｂと下流側流路３ｄとを有する。下流側流路３ｄは、流路３に沿って上流側流路３ｂよりも流出口１２に近い位置に位置する。本実施形態では、複数の上流側流路３ｂ及び複数の下流側流路３ｄが所定の間隔で並んでいる。この並び方向がＹ軸方向に一致する。また、流路３は、共通流路３ｃを有する。共通流路３ｃは、複数の上流側流路３ｂと複数の下流側流路３ｄとを直列的に連通させている。流路３は、流入口１１から複数の上流側流路３ｂのそれぞれの一方の端部まで延びている上流側共通流路３ａと、複数の下流側流路３ｄのそれぞれの一方の端部から流出口１２まで延びている下流側共通流路３ｅとを有している。上流側共通流路３ａ、共通流路３ｃ、及び下流側共通流路３ｅはそれぞれ、上流側マニホールド３１、中間マニホールド３２、及び下流側マニホールド３３によって形成されている。
【００３６】
流入口１１は、上流側マニホールド３１の端部が筐体８の一の側面から突出することによって形成されている。流入口１１は、筐体８の底面近傍の筐体８の側面の端部に位置している。流出口１２は、下流側マニホールド３３の端部が筐体８の流入口１１が位置している側面と反対側の側面から突出することによって形成されている。流出口１２は、その反対側の側面において、流入口１１が位置している側面に垂直な方向に流入口１１を平行に移動させた位置に形成されている。
【００３７】
蓄熱体２は、蓄熱材２１を含む。蓄熱体２は、上流側流路３ｂに接する上流部２ａと、下流側流路３ｄに接する下流部２ｂとを有する。下流部２ｂは、流路３に沿って共通流路３ｃよりも下流側に位置し、かつ、複数の下流側流路３ｄの並び方向において互いに隣り合う下流側流路３ｄ同士の間に位置している蓄熱材２１を含む。また、上流部２ａは、流路３に沿って共通流路３ｃよりも上流側に位置し、かつ、複数の上流側流路３ｂの並び方向において互いに隣り合う上流側流路３ｂ同士の間に位置している蓄熱材２１を含む。また、蓄熱体２は、隣り合う上流側流路３ｂと下流側流路３ｄとの間に位置している蓄熱材２１を含む。
【００３８】
蓄熱材２１は、特に限定されないが、例えば、ペンタデカン（融点：９．９℃）及びヘキサデカン（融点：１８℃）等のパラフィン、水（氷）、塩化カルシウム水和物及び硫酸ナトリウム水和物等の無機塩の水和物である。蓄熱体２は、蓄熱材２１の温度低下に伴う顕熱に加え、蓄熱材２１が液体状態から固体状態へ変化するときの潜熱を冷熱として蓄える。また、蓄熱体２は、蓄熱材２１の温度上昇に伴う顕熱及び蓄熱材２１が固体状態から液体状態へ変化するときの潜熱の形態で蓄えた冷熱を放出する。これにより、熱媒体を冷却できる。蓄熱材２１は、上流部２ａ及び下流部２ｂにおいて、例えば、同一の材料が用いられる。
【００３９】
蓄熱体２は、プレート２２ａ、プレート２２ｂ、プレート２２ｃ、及びプレート２２ｄを含む。プレート２２ａ、プレート２２ｂ、及びプレート２２ｃは、それぞれ、底面部と、底面部の周縁で底面部から延びている側面部を有している。プレート２２ａ、プレート２２ｂ、及びプレート２２ｃの底面部は凹凸（図示省略）を有している。この凹凸により伝熱面積が増加し、蓄熱体２と流路３を流れている熱媒体との間の熱交換が促進される。プレート２２ｄは、平板である。プレート２２ａ、プレート２２ｂ、プレート２２ｃ、及びプレート２２ｄは、例えば、ステンレス又はアルミニウムなどの金属製である。
【００４０】
プレート２２ａの側面部がガスケットを挟んでプレート２２ｂに押し付けられて形成された空間に蓄熱材２１が充填されていることによって、上流部２ａが形成されている。また、プレート２２ｂの側面部がガスケットを挟んでプレート２２ａに押しつけられて上流側流路３ｂとしての空間が形成されている。プレート２２ｃの側面部がガスケットを挟んでプレート２２ｂ又はプレート２２ｄに押し付けられて形成された空間に蓄熱材２１が充填されていることによって、下流部２ｂが形成されている。また、プレート２２ｂの側面部がガスケットを挟んでプレート２２ｃに押し付けられて下流側流路３ｄとしての空間が形成されている。プレート２２ｂの側面部には、貫通孔が形成されている。この貫通孔によって、上流側流路３ｂが上流側共通流路３ａ又は共通流路３ｃにつながっている。また、この貫通孔によって、下流側流路３ｄが下流側共通流路３ｅ又は共通流路３ｃにつながっている。ガスケットは、プレート２２ｂとプレート２２ａとの間、プレート２２ｂ又はプレート２２ｄとプレート２２ｃとの間を封止している。
【００４１】
プレート２２ｂ及びプレート２２ａは、上流側流路３ｂを形成するための壁に相当する。また、プレート２２ｂ及びプレート２２ｃは、下流側流路３ｄを形成するための壁に相当する。プレート２２ａ、プレート２２ｂ、及びプレート２２ｃは、例えば、金属などの高い熱伝導率を有する材料で形成されている。このため、プレート２２ａ、プレート２２ｂ、及びプレート２２ｃのそれぞれの厚さに相違がある場合でも、この相違は、上流部２ａから熱媒体への熱の伝わり方と下流部２ｂから熱媒体への熱の伝わり方との関係にほとんど影響を及ぼさない。すなわち、上流側流路３ｂを形成するための壁の厚みと下流側流路３ｄを形成するための壁の厚みとの関係は特に制限されない。
【００４２】
図１に示すように、流入口１１が位置する筐体８の側面において流入口１１の対角線上に蓄熱材導入口１３が位置している。蓄熱材導入口１３は、蓄熱材２１を注入するためのマニホールドの端部が突出することによって形成されている。蓄熱材導入口１３は、マニホールドを介して下流部２ｂの蓄熱材２１を充填するための空間及び上流部２ａの蓄熱材２１を充填するための空間につながっている。蓄熱材導入口１３から、液体状態の蓄熱材２１が、下流部２ｂの蓄熱材２１を充填するための空間及び上流部２ａの蓄熱材２１を充填するための空間にそれぞれ供給される。これにより、これらの空間に蓄熱材２１が充填される。蓄熱材２１が固体から液体に変化する際に蓄熱材２１は膨張する。そのため、蓄熱材２１を充填する空間に相応の空隙が確保されるように、蓄熱材２１が充填されることが望ましい。これにより、プレート２２ａ、プレート２２ｂ、プレート２２ｃ、及びプレート２２ｄに蓄熱材２１の膨張に伴って圧力が加わることを防止できる。蓄熱装置１ａには、蓄熱材導入口１３が１つのみ形成されている。液体状態における蓄熱材２１の粘性を考慮して、複数の蓄熱材導入口１３が形成されてもよい。なお、蓄熱装置１ａを組み立てる場合に、プレート２２ａとプレート２２ｂとの間又はプレート２２ｃとプレート２２ｂとの間に蓄熱材２１を充填し封入してもよい。この場合、蓄熱材導入口１３は省略できる。
【００４３】
パラフィンであるペンタデカン又はヘキサデカンの熱伝導率は、それらが固体であるとき約０．３４Ｗ／ｍ・Ｋであり、それらが液体であるとき約０．１５Ｗ／ｍ・Ｋである。２０℃におけるステンレスの熱伝導率は１６Ｗ／ｍ・Ｋである。２０℃におけるアルミニウムの熱伝導率は２００Ｗ／ｍ・Ｋである。蓄熱材２１が、例えばペンタデカン又はヘキサデカンであり、プレート２２ａ、プレート２２ｂ、又はプレート２２ｃが、例えばステンレス又はアルミニウムである場合に、蓄熱材２１の有する冷熱が、プレート２２ａ、プレート２２ｂ、又はプレート２２ｃを経由して、流路３を流れている熱媒体へ移動することを考える。蓄熱材２１の熱伝導率は、プレート２２ａ、プレート２２ｂ、又はプレート２２ｃの熱伝導率よりかなり小さいので、蓄熱材２１における熱伝導がこの熱の移動を律速する。このことは、蓄熱材２１としての他の材料とプレート２２ａ、プレート２２ｂ、又はプレート２２ｃを構成する他の材料との組み合わせの多くについてあてはまる。
【００４４】
上流側流路３ｂ及び上流部２ａと、下流側流路３ｄ及び下流部２ｂとを分断することを考える。この場合、蓄熱体２のうち、上流側流路３ｂ及び下流側流路３ｄのいずれにも接する部分は、上流側流路３ｂに接する部分が上流部２ａに属し、下流側流路３ｄに接する部分が下流部２ｂに属するように分断される。この分断は、例えば、上流部２ａに属する部分の熱容量と下流部２ｂに属する部分の熱容量との比が、上流部２ａに属する部分が上流側流路３ｂに接する面積と下流部２ｂに属する部分が下流側流路３ｄに接する面積との比に一致するように行う。そのうえで、上流部２ａ及び下流部２ｂが同一の温度にある状態で、上流側流路３ｂの流路３に沿って流入口１１に最も近い第１位置から上流部２ａの温度と異なる温度を有する流体を上流側流路３ｂに連続的に供給する。また、下流側流路３ｄの流路３に沿って流入口１１に最も近い第２位置から上記の流体と同一の温度及び同一の組成を有する流体を上流側流路３ｂにおける流体の質量流量と同一の質量流量で下流側流路３ｄに連続的に供給する。このとき、第２位置から流出口１２に所定の距離だけ離れた下流側流路３ｄの壁面温度の変化速度が、第１位置から流出口１２にその所定の距離だけ離れた上流側流路３ｂの壁面温度の変化速度よりも大きいことが望ましい。この関係が成立するように、上流部２ａ及び下流部２ｂが構成されていることが望ましい。この関係を最適関係と呼ぶこととする。
【００４５】
本実施形態では、プレート２２ｃの深さは、プレート２２ａの深さよりも浅い。このため、複数の上流側流路３ｂ及び複数の下流側流路３ｄの並び方向を蓄熱材２１の厚さ方向と定義したとき、下流部２ｂに含まれた固体状態の蓄熱材２１の厚さＴＤが、上流部２ａに含まれた固体状態の蓄熱材２１の厚さＴＵよりも小さい。この場合、下流部２ｂにおける蓄熱材２１と下流側流路３ｄの壁面との平均距離が、上流部２ａにおける蓄熱材２１と上流側流路３ｂの壁面との平均距離よりも小さい。このため、下流部２ｂにおいて、下流側流路３ｄの壁面へ向かって移動する熱の経路が短く、蓄熱体２の有する熱が壁面に伝わりやすい。その結果、多くの場合、上記の最適関係が成り立つ。下流部２ｂに含まれた固体状態の蓄熱材２１の厚さＴＤと、上流部２ａに含まれた固体状態の蓄熱材２１の厚さＴＵとの比ＴＤ／ＴＵは、例えば、０．３〜０．７である。
【００４６】
接触流路３ｘの壁面と熱媒体との熱伝達は、蓄熱装置１ａの伝熱性能に影響を与える。例えば、接触流路３ｘにおける熱媒体の流速が高いほど接触流路３ｘの壁面と熱媒体との熱伝達が促進される。また、蓄熱装置１ａにおける熱媒体の流れの圧力損失を許容範囲に抑える必要がある。熱媒体の流速が低いほどその圧力損失は低くなる。これらの観点から、上流側流路３ｂの断面積ＡＵと下流側流路３ｄの断面積ＡＤとの比が所定の範囲に収まっていることが望ましい。断面積ＡＵと断面積ＡＤとの比ＡＤ／ＡＵは、例えば、０．５〜１．５である。ここで、上流側流路３ｂの断面積ＡＵ及び下流側流路３ｄの断面積ＡＤは、それぞれ、分岐している流路の断面積の和を意味する。
【００４７】
次に、蓄熱装置１ａの動作について説明する。まず、放冷を行うとき、すなわち、蓄熱体２に蓄えられた冷熱によって熱媒体を冷却するときの蓄熱装置１ａの動作を説明する。蓄冷体２の蓄熱材２１の融点よりも高温の熱媒体が、蓄熱体２によって冷却される熱媒体として、流入口１１から蓄熱装置１ａの内部に供給される。この熱媒体は、上流側共通流路３ａ、上流側流路３ｂ、共通流路３ｃ、下流側流路３ｄ、及び下流側共通流路３ｅをこの順番で通過して、流出口１２から流出する。すなわち、流入口１１及び流出口１２は、それぞれ、蓄熱体２によって冷却されるための熱媒体にとっての流入口及び流出口である。熱媒体は、上流側流路３ｂ及び下流側流路３ｄを流れている期間に、蓄熱体２と熱交換する。熱媒体は、特定の期間において連続的に蓄熱装置１ａに供給される。
【００４８】
放冷工程の開始時において、蓄熱材２１は固体状態である。蓄熱材２１と熱媒体との熱交換によって、固体状態の蓄熱材２１の温度が上昇する。これにより、固体状態の蓄熱材２１の温度上昇に伴う顕熱によって熱媒体が冷却される。蓄熱材２１と熱媒体との熱交換によって、蓄熱材２１の温度が蓄熱材２１の融点まで上昇すると、蓄熱材２１は固体状態から液体状態に変化し始める。蓄熱材２１の全体が液体状態に変化するまで、蓄熱材２１の温度は蓄熱材２１の融点で一定となる。蓄熱材２１の固体状態から液体状態への変化に伴う潜熱によって熱媒体が冷却される。蓄熱材２１の全体が液体状態に変化すると、蓄熱材２１の温度は再び上昇する。液体状態の蓄熱材２１の温度上昇に伴う顕熱によっても熱媒体が冷却される。蓄熱材２１が例えばパラフィンである場合、この状態変化に伴って蓄熱材２１の体積は１０％程度増加する。
【００４９】
熱媒体が上流側流路３ｂを流れている期間に、上流部２ａが有する冷熱によって熱媒体が冷却される。また、下流部２ｂが有する冷熱によって、上流側流路３ｂを通過した熱冷媒が冷却される。すなわち、熱媒体は、流路３を流れることによって、上流部２ａが有する冷熱によって冷却された後に下流部２ｂが有する冷熱によって冷却される。
【００５０】
上記の通り、下流部２ｂに含まれた固体状態の蓄熱材２１の厚さＴＤが、上流部２ａに含まれた固体状態の蓄熱材２１の厚さＴＵよりも小さい。このため、下流部２ｂにおいて、蓄熱体２から流路３を流れている熱媒体へ蓄熱体２の有する熱が伝わりやすい。これに対し、上流部２ａにおいて、蓄熱体２から流路３を流れている熱媒体へ蓄熱体２の有する熱が伝わりにくい。これにより、流路３への熱媒体の供給を開始した直後から所定期間において、流路３の熱媒体と接触する壁面における最大温度と最小温度との差が開きにくい。その結果、蓄熱装置１ａへの熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、蓄熱装置１ａから安定した熱出力を得ることができる。すなわち、所定期間において、蓄熱装置１ａから流出する熱媒体の温度を安定させることができる。
【００５１】
次に、蓄冷を行うとき、すなわち、蓄熱体２を冷却するときの蓄熱装置１ａの動作を説明する。蓄冷体２の蓄熱材２１の凝固点以下の温度の熱媒体が、蓄熱体２を冷却するための熱媒体として、流入口１１から蓄熱装置１ａの内部に供給される。この熱媒体は、上流側共通流路３ａ、上流側流路３ｂ、共通流路３ｃ、下流側流路３ｄ、及び下流側共通流路３ｅをこの順番で通過して、流出口１２から流出する。すなわち、流入口１１及び流入口１２は、それぞれ、蓄熱体２を冷却するための熱媒体にとっての流入口及び流出口である。熱媒体は、上流側流路３ｂ及び下流側流路３ｄを流れている期間に、蓄熱体２と熱交換する。熱媒体は、特定の期間において連続的に蓄熱装置１ａに供給される。
【００５２】
蓄冷工程の初期において、蓄熱材２１は液体状態である。蓄熱材２１と熱媒体との熱交換によって、液体状態の蓄熱材２１の温度が低下する。これにより、熱媒体の有する冷熱が、液体状態の蓄熱材２１に顕熱の形態で蓄えられる。さらに、蓄熱材２１の温度が蓄熱材の凝固点まで下降すると、蓄熱材２１は液体状態から固体状態に相変化する。蓄熱材２１の全体が液体状態から固体状態に変化するまで、蓄熱材２１の温度は蓄熱材２１の凝固点で一定となる。これにより、熱媒体が有する冷熱を蓄熱材２１に潜熱の形態で蓄えることができる。蓄熱材２１の全体が固体状態に変化すると、蓄熱材２１の温度は再び下降する。これにより、冷媒が有する冷熱は固体状態の蓄熱材２１に顕熱の形態で蓄えられる。蓄熱材２１がパラフィンである場合、この状態変化に伴って蓄熱材２１の体積は１０％程度減少する。
【００５３】
蓄冷工程において、熱媒体は、上流側流路３ｂを通過した後に下流側流路３ｄを通過する。これにより、熱媒体は、上流部２ａを冷却した後に下流部２ｂを冷却する。このため、放冷工程で述べたように、蓄熱装置１ａへの熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、蓄熱装置１ａから安定した熱出力を得ることができる。
【００５４】
次に、蓄熱装置１ａを備えた冷凍サイクル装置について説明する。図３に示すように、冷凍サイクル装置８０ａは、圧縮機構５１、凝縮器５２、第１膨張機構５３ａ、第２膨張機構５３ｂ、蒸発器５４、蓄熱装置１ａ、コントローラ５５ａ、流路６１、流路６２、流路６３、流路６４、流路６５、流路６６、バイパス流路７０ａ、バイパス流路７０ｂ、バイパス流路７０ｃを備えている。第１膨張機構５３ａ及び第２膨張機構５３ｂ、はそれぞれ、例えば、電動膨張弁である。流路６１は、圧縮機構５１の出口と凝縮器５２の入口とを接続している。流路６２は、凝縮器５２の出口と第１膨張機構５３ａの入口とを接続している。流路６３は、第１膨張機構５３ａの出口と蓄熱装置１ａの流入口１１とを接続している。流路６４は、蓄熱装置１ａの流出口１２と第２膨張機構５３ｂの入口とを接続している。流路６５は、第２膨張機構５３ｂの出口と蒸発器５４の入口とを接続している。流路６６は、蒸発器５４の出口と圧縮機構５１の入口とを接続している。
【００５５】
バイパス流路７０ａは、流路６２において、凝縮器５２の出口と第１膨張機構５３ａの入口との間で流路６２から分岐し、流路６３において、第１膨張機構５３ａの出口と蓄熱装置１ａの流入口１１との間で流路６３に合流している。バイパス流路７０ｂは、流路６３において、第１膨張機構５３ａの出口と蓄熱装置１ａの流入口１１との間で流路６３から分岐し、流路６４において、蓄熱装置１ａの流出口１２と第２膨張機構５３ｂの入口との間で流路６４に合流している。バイパス流路７０ｃは、流路６４において、蓄熱装置１ａの流出口１２と第２膨張機構５３ｂの入口との間で流路６４から分岐し、流路６５において、第２膨張機構５３ｂの出口と蒸発器５４の入口との間で流路６５に合流している。
【００５６】
流路６２において、バイパス流路７０ａの分岐位置と第１膨張機構５３ａの入口との間には、開閉弁５６ａが設けられている。バイパス流路７０ａには、開閉弁５６ｂが設けられている。流路６３において、バイパス流路７０ｂの分岐位置と蓄熱装置１ａの流入口１１との間には、開閉弁５６ｃが設けられている。バイパス流路７０ｂには、開閉弁５６ｄが設けられている。流路６４において、バイパス流路７０ｃの分岐位置と第２膨張機構５３ｂの入口との間には、開閉弁５６ｅが設けられている。バイパス流路７０ｂには、開閉弁５６ｆが設けられている。開閉弁５６ａ、開閉弁５６ｂ、開閉弁５６ｃ、開閉弁５６ｄ、開閉弁５６ｅ、及び開閉弁５６ｆは、それぞれ、例えば電磁弁である。
【００５７】
コントローラ５５ａは、第１膨張機構５３ａ及び第２膨張機構５３ｂの開度、並びに、開閉弁５６ａ、開閉弁５６ｂ、開閉弁５６ｃ、開閉弁５６ｄ、開閉弁５６ｅ、及び開閉弁５６ｆの開閉を制御するための制御信号を発生させる。コントローラ５５ａは、この制御信号を、第１膨張機構５３ａ、第２膨張機構５３ｂ、開閉弁５６ａ、開閉弁５６ｂ、開閉弁５６ｃ、開閉弁５６ｄ、開閉弁５６ｅ、又は開閉弁５６ｆに対し送る。コントローラ５５ａ、開閉弁５６ａ、開閉弁５６ｂ、開閉弁５６ｃ、開閉弁５６ｄ、開閉弁５６ｅ、及び開閉弁５６ｆによって、蓄熱装置１ａに熱媒体として供給される冷媒の流路を調整する流路調整機構が構成されている。
【００５８】
冷凍サイクル装置８０ａの冷媒は特に限定されない。冷凍サイクル装置８０ａの冷媒は、例えばＲ４１０ａなどのハイドロフルオロカーボンである。蓄熱装置１ａは、冷媒の種類に応じて耐圧設計されている必要がある。冷媒がＲ４１０ａである場合、蓄熱装置１ａは３ＭＰａの圧力に耐えることができるように耐圧設計が施されている。
【００５９】
蓄熱装置１ａが放冷を行うとき、コントローラ５５ａから送られた制御信号によって、開閉弁５６ａ、開閉弁５６ｄ、及び開閉弁５６ｆが閉じ、開閉弁５６ｂ、開閉弁５６ｃ、及び開閉弁５６ｅが開く。すなわち、流路調整機構は、蓄熱装置１ａの蓄熱体２によって冷凍サイクル装置８０ａの冷媒を冷却するときは、凝縮器５２の出口から第２膨張機構５３ｂの入口へ流れている冷媒を蓄熱装置１ａに導く。凝縮器５２を通過した後の冷媒は第１膨張機構５３ａで膨張することなく、蓄熱装置１ａに導かれる。このため、蓄熱装置１ａには、冷凍サイクル８０ａにおいて、凝縮器５２を通過した後の、サブクール状態の冷媒液、又は、気液二相状態の冷媒が導入される。この場合、冷媒の温度は、例えば、２５〜３５℃である。この冷媒が蓄熱装置１ａの流路３を熱媒体として流れることによって冷却され、蓄熱装置１ａから流出する。冷却された冷媒が第２膨張機構５３ｂによって膨張する。このように、蓄熱装置１ａの流路３は、流入口１１側で、蓄熱体２によって冷却されるべき液体又は気液二相状態の熱媒体を蓄熱装置１ａに供給するための流路６３に接続されている。
【００６０】
蓄熱装置１ａが蓄冷を行うとき、コントローラ５５ａから送られた制御信号によって、開閉弁５６ａ、開閉弁５６ｃ、及び開閉弁５６ｆが開き、開閉弁５６ｂ、開閉弁５６ｄ、及び開閉弁５６ｅが閉じる。すなわち、流路調整機構は、冷媒によって蓄熱体２を冷却するときは、第１膨張機構５３ａの出口から前記蒸発器５４の入口へ流れている冷媒を蓄熱装置１ａに導く。凝縮器５２を通過した後の冷媒は第１膨張機構５３ａで膨張し、低温の気液二相状態になる。この低温の気液二相状態の冷媒が蓄熱装置１ａに導入される。この冷媒が、蓄熱装置１ａを熱媒体として流れることによって、蓄熱体２から受熱して蓄熱体２を冷却する。これにより、液体状態の冷媒の一部が蒸発し気体状態に変化する。その結果、冷媒は、冷媒の乾き度が高められた状態で、蓄熱装置１ａから流出する。冷媒が気相リッチな気液二相状態であると、冷媒の熱伝達特性は低下する。しかし、この場合でも、上記の通り、蓄熱装置１ａへの冷媒の供給開始直後から所定期間において、蓄熱装置１ａから流出する冷媒の温度を安定させることができる。蓄熱装置１ａから流出した冷媒は、第２膨張機構５３ｂを通過することなく、バイパス流路７０ｃを流れて、蒸発器５４に流入する。このように、蓄熱装置１ａの流路３は、流入口１１側で、蓄熱体２を冷却するための気液二相状態の熱媒体を蓄熱装置１ａに供給するための流路６３に接続されている。
【００６１】
蓄熱装置１ａに冷媒を供給しないときは、コントローラ５５ａから送られた制御信号によって、開閉弁５６ｃが閉じ、開閉弁５６ｄが開く。これにより、冷媒が、蓄熱装置１ａをバイパスする。この場合、コントローラ５５ａは、第１膨張機構５３ｂ及び第２膨張機構５３ｂの少なくとも１つを冷媒が流れるように、開閉弁５６ａ、開閉弁５６ｂ、開閉弁５６ｅ、及び開閉弁５６ｆの開閉を制御する。
【００６２】
冷凍サイクル装置８０ａは、蓄熱装置１ａに代えて、後述する、蓄冷装置１ｂ、蓄冷装置１ｃ、蓄冷装置１ｄ、蓄冷装置１ｅ、蓄冷装置１ｆ、又は蓄冷装置１ｇを備えていてもよい。
【００６３】
蓄熱装置１ａを備えた別の冷凍サイクル装置８０ｂについて説明する。冷凍サイクル装置８０ｂの構成のうち、冷凍サイクル装置８０ａの構成要素と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付し、説明を省略することがある。冷凍サイクル装置８０ａについての説明は技術的に矛盾しない限り、冷凍サイクル装置８０ｂにもあてはまる。
【００６４】
図４に示すように、冷凍サイクル装置８０ｂは、圧縮機構５１、凝縮器５２、膨張機構５３、蒸発器５４、蓄熱装置１ａ、コントローラ５５ｂ、流路６１、流路６２、流路６５、流路６６、流路６７ａ、流路６７ｂ、流路６８ａ、流路６８ｂ、流路６９ａ、及び流路６９ｂを備えている。膨張機構５３は、例えば、電動膨張弁である。冷凍サイクル装置８０ｂは、開閉弁５７ａ、開閉弁５７ｂ、開閉弁５７ｃ、開閉弁５７ｄ、開閉弁５７ｅ、三方弁５８ａ、及び三方弁５８ｂをさらに備えている。開閉弁５７ａ、開閉弁５７ｂ、開閉弁５７ｃ、開閉弁５７ｄ、及び開閉弁５７ｅは、例えば、電磁弁である。三方弁５８ａ及び三方弁５８ｂは、例えば、三方向電磁弁である。
【００６５】
流路６１は、圧縮機構５１の出口と凝縮器５２の入口とを接続している。流路６２は、凝縮器５２の出口と膨張機構５３の入口とを接続している。流路６５は、膨張機構５３の出口と蒸発器５４の入口とを接続している。流路６６は、蒸発器５４の出口と圧縮機構５１の入口とを接続している。流路６２において、凝縮器５２の出口と膨張機構５３の入口との間に開閉弁５７ａが設けられている。流路６６において、蒸発器５４の出口と圧縮機構５１の入口との間に開閉弁５７ｄが設けられている。
【００６６】
流路６７ａは、流路６２において、凝縮器５２の出口と開閉弁５７ａとの間で流路６２から分岐して、三方弁５８ａに接続されている。流路６７ａには、開閉弁５７ｂが設けられている。流路６７ｂは、流路６２において、開閉弁５７ａと膨張機構５３の入口との間で流路６２に接続されている。流路６７ｂは、三方弁５８ｂに接続されている。流路６７ｂには、開閉弁５７ｃが設けられている。流路６８ａは、三方弁５８ａと接続され、蓄熱装置１ａの流入口１１と接続されている。流路６８ｂは、蓄熱装置１ａの流出口１２と接続され、三方弁５８ｂと接続されている。流路６９ａは、流路６６において、蒸発器５４の出口と開閉弁５７ｄとの間で流路６６から分岐し、三方弁５８ａに接続されている。流路６９ａには、開閉弁５７ｅが設けられている。流路６９ｂは、三方弁５８ｂに接続され、流路６６において、開閉弁５７ｄと圧縮機構５１の入口との間で流路６６に接続されている。
【００６７】
三方弁５８ａは、弁の方向が切り替わることにより、流路６８ａと、流路６７ａ又は流路６９ａとを連通させる。また、三方弁５８ｂは、弁の方向が切り替わることにより、流路６８ｂと、流路６７ｂ又は流路６９ｂとを連通させる。
【００６８】
コントローラ５５ｂは、膨張機構５３の開度と、開閉弁５７ａ、開閉弁５７ｂ、開閉弁５７ｃ、開閉弁５７ｄ、及び開閉弁５７ｅの開閉と、三方弁５８ａ及び三方弁５８ｂの弁の方向とを制御するための制御信号を発生させる。コントローラ５５ｂは、この制御信号を、膨張機構５３、開閉弁５７ａ、開閉弁５７ｂ、開閉弁５７ｃ、開閉弁５７ｄ、開閉弁５７ｅ、三方弁５８ａ、及び三方弁５８ｂに対し送る。コントローラ５５ｂ、開閉弁５７ａ、開閉弁５７ｂ、開閉弁５７ｃ、開閉弁５７ｄ、開閉弁５７ｅ、三方弁５８ａ、及び三方弁５８ｂによって、蓄熱装置１ａに熱媒体として供給される冷媒の流路を調整する流路調整機構が構成されている。
【００６９】
蓄熱装置１ａが放冷を行うとき、コントローラ５５ｂから送られた制御信号によって、開閉弁５７ａ及び開閉弁５７ｅが閉じ、開閉弁５７ｂ、開閉弁５７ｃ、及び開閉弁５７ｄが開く。また、流路６７ａと流路６８ａとが連通するように三方弁５８ａの弁の方向が切り替わる。さらに、流路６７ｂと流路６８ｂとが連通するように三方弁５８ｂの弁の方向が切り替わる。このため、凝縮器５２を通過した冷媒は、流路６７ａ及び流路６８ａを通過して、蓄熱装置１ａに導かれる。蓄熱装置１ａから流出した冷媒は、流路６８ｂ及び流路６７ｂを通過して膨張機構５３の入口へ導かれる。このように、流路調整機構は、蓄熱装置１ａの蓄熱体２によって冷凍サイクル装置８０ｂの冷媒を冷却するときは、凝縮器５２の出口から膨張機構５３の入口へ流れている冷媒を蓄熱装置１ａに導く。
【００７０】
蓄熱装置１ａが蓄冷を行うとき、コントローラ５５ｂから送られた制御信号によって、開閉弁５７ａ及び開閉弁５７ｅが開き、開閉弁５７ｂ、開閉弁５７ｃ、及び開閉弁５７ｄが閉じる。また、流路６９ａと流路６８ａとが連通するように三方弁５８ａの弁の方向が切り替わる。さらに、流路６９ｂと流路６８ｂとが連通するように三方弁５８ｂの弁の方向が切り替わる。このため、蒸発器５４を通過した冷媒は、流路６８ａ及び流路６９ｂを通過して、蓄熱装置１ａに導かれる。蓄熱装置１ａから流出した冷媒は、流路６８ｂ、流路６９ｂ、流路６６を通過して、圧縮機構５１に導かれる。このように、流路調整機構は、蓄熱装置１ａの蓄熱体２によって冷凍サイクル装置８０ｂの冷媒を冷却するときは、凝縮器５２の出口から膨張機構５３の入口へ流れている冷媒を蓄熱装置１ａに導く。
【００７１】
蒸発器５４を通過した直後の冷媒は場合によっては気液二相状態である。冷媒が、蓄熱装置１ａを熱媒体として流れることによって、蓄熱体２から受熱して蓄熱体２を冷却する。これにより、液体状態の冷媒の一部が蒸発し気体状態に変化する。その結果、冷媒は、冷媒の乾き度が高められた状態で、蓄熱装置１ａから流出する。
【００７２】
冷凍サイクル装置８０ｂは、蓄熱装置１ａに代えて、後述する、蓄冷装置１ｂ、蓄冷装置１ｃ、蓄冷装置１ｄ、蓄冷装置１ｅ、蓄冷装置１ｆ、又は蓄冷装置１ｇを備えていてもよい。
【００７３】
（変形例）
蓄熱装置１ａは、様々な観点から変更が可能である。例えば、ガスケットを用いる代わりに、プレート２２ｂとプレート２２ａとの間、プレート２２ｂ又はプレート２２ｄとプレート２２ｃとの間にロウ材を配置し、ロウ材の融点以上の温度でロウ材を加熱してもよい。これにより、プレート２２ｂとプレート２２ａとの間及びプレート２２ｂ又はプレート２２ｄとプレート２２ｃとの間をそれぞれ封止できる。
【００７４】
変形例に係る蓄熱装置１ｂを図５に示す。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ことがある。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。
【００７５】
蓄熱装置１ｂは、図５に示すように、蓄熱装置１ａのプレート２２ａ及びプレート２２ｃに代えて、プレート２２ｅが用いられている。プレート２２ｅは、プレート２２ｅの深さがプレート２２ａ又はプレート２２ｃの深さと異なる点以外、プレート２２ａ又はプレート２２ｃと同様に構成されている。プレート２２ｅの深さは、例えば、プレート２２ａの深さとプレート２２ｃの深さとの間の値をとる。
【００７６】
上流側流路３ｂの両側のそれぞれで、２つのプレート２２ｅを重ねることによって形成された２つの空間に蓄熱材が充填されていることによって上流部２ａが形成されている。２つのプレート２２ｅの底面部同士が接触するように、２つのプレート２２ｅは重ね合わせられている。プレート２２ｅは、プレート２２ａ及びプレート２２ｃと同様に、底面部に凹凸が形成されている。このため、図６に示すように、隣り合う２つのプレート２２ｅの凸部２２ｍと凹部２２ｎとが接触している。これにより、２つのプレート２２ｅ同士がプレート２２ｅの底面部の全面にわたって接触するので、プレート２２ｅにおける伝熱が促進される。また、プレート２２ｅの底面部の中央付近の部分が隣り合うプレート２２ｅと接触するので、蓄熱装置１ｂの機械強度が高まる。このことは、蓄熱装置１ｂに冷媒を流す場合の耐圧、蓄熱材２１の膨張による蓄熱装置１ｂの部材に加わる圧力の変動に対して有利である。なお、凸部２２ｍの幅と凹部２２ｎの幅との関係は特に制限されない。例えば、凸部２２ｍの幅と凹部２２ｎの幅との比が１：１であってもよい。
【００７７】
本変形例において、上流部２ａに含まれた固体状態の蓄熱材２１の厚さとは、２つのプレート２２ｅによって形成された空間に位置する固体状態の２つの蓄熱材２１の厚さの和を意味する。
【００７８】
下流側流路３ｄと隣り合う１つのプレート２２ｅによって形成された空間に蓄熱材２１が充填されることによって下流部２ｂが形成されている。これにより、下流部２ｂにおいて、蓄熱体２の有する熱が蓄熱体２から流路３を流れている熱媒体へ伝わりやすくなっている。このため、蓄熱装置１ｂにおいても、蓄熱装置１ｂへの熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、蓄熱装置１ｂから安定した熱出力を得ることができる。
【００７９】
上流部２ａにおいて、３つ以上のプレート２２ｅが重ねられて、上流部２ａの蓄熱材２１を充填するための３つ以上の空間が形成されていてもよい。この場合、下流部２ｂにおいて、上流部２ａで重ねられたプレート２２ｅよりも少ない数のプレート２２ｅが重ねられて、下流部２ｂの蓄熱材２１を充填するための複数の空間が形成されていてもよい。ここで、固体状態の蓄熱材の厚さとは、重ねられた複数のプレート２２ｅによって形成された空間に充填された固体状態の複数の蓄熱材２１の厚さの和を意味する。
【００８０】
＜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１実施形態と同一又は対応する第２実施形態の構成要素には、第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。第１実施形態に関する説明及びその変形例は、技術的に矛盾しない限り、本実施形態にも適用される。
【００８１】
図７に示すように、蓄熱装置１ｃは、略直方体状の筐体８を有している。図８に示すように、蓄熱装置１ｃは、蓄熱体２と、流路３とを備えている。流路３は、流入口１１、流出口１２、接触流路３ｘを有し、熱媒体を流すための流路である。接触流路３ｘは、蓄熱体２と接している。接触流路３ｘは、上流側流路３ｂと、下流側流路３ｄを有する。下流側流路３ｄは、流路３に沿って上流側流路３ｂよりも流出口１２に近い位置に位置する。図８に示すように、複数の上流側流路３ｂ及び複数の下流側流路３ｄが所定の間隔で並んでいる。また、流路３は、複数の上流側流路３ｂと複数の下流側流路３ｄとを直列的に連通させる共通流路３ｃを有する。流路３は、流入口１１から複数の上流側流路３ｂのそれぞれの一方の端部まで延びている上流側共通流路３ａと、複数の下流側流路３ｄのそれぞれの一方の端部から流出口１２まで延びている下流側共通流路３ｅとを有している。
【００８２】
上流側共通流路３ａ及び下流側共通流路３ｅは、ヘッダ６ａによって形成されている。ヘッダ６ａは、両端が開口した直管である。ヘッダ６ａの両端は、筐体８の互いに対向する壁をそれぞれ貫通している。ヘッダ６ａの一方の端部の開口が流入口１１であり、ヘッダ６ａの他方の端部の開口が流出口１２である。ヘッダ６ａの内部の空間は仕切板１５によって仕切られている。仕切板１５より流入口１１側のヘッダ６ａの内部空間が上流側共通流路３ａに相当し、仕切板１５より流出口１２側のヘッダ６ａの内部空間が下流側共通流路３ｅに相当する。
【００８３】
共通流路３ｃは、ヘッダ６ｂによって形成されている。ヘッダ６ｂは、両端が閉塞された直管であり、ヘッダ６ａと平行に筐体８の内部に配置されている。ヘッダ６ａの管壁及びヘッダ６ｂの管壁には、複数の切込みが形成されている。複数の扁平管２５の端部が嵌め込まれて、ロウ材によって、複数の扁平管２５がヘッダ６ａ及びヘッダ６ｂに接合されている。複数の扁平管２５は互いに平行に並んでいる。複数の扁平管２５が並んでいる方向がＹ軸方向と一致する。このようにして接合された、ヘッダ６ａ、ヘッダ６ｂ、及び複数の扁平管２５が筐体８に覆われている。扁平管２５は、アルミニウムなどの金属製である。複数の扁平管２５のうち、仕切板１５より流入口１１に近い位置でヘッダ６ａに接続されている扁平管２５が、上流側流路３ｂを形成している。また、仕切板１５より流出口１２に近い位置でヘッダ６ａに接続されている扁平管２５が、下流側流路３ｄを形成している。
【００８４】
蓄熱体２は、蓄熱材２１と、複数の扁平管２５とを含む。蓄熱体２は、上流側流路３ｂに接する上流部２ａと、下流側流路３ｄに接する下流部２ｂとを有する。図７に示すように、筐体８の上面に、蓄熱材導入口１３が形成されている。蓄熱材導入口１３から複数の扁平管２５の間に蓄熱材が充填される。このため、複数の扁平管２５同士の間に蓄熱材２１が位置している。これにより、下流部２ｂは、流路３に沿って共通流路３ｃよりも下流側に位置し、かつ、複数の下流側流路３ｄの並び方向において互いに隣り合う下流側流路３ｄ同士の間に位置している蓄熱材２１を含む。上流部２ａは、流路３に沿って共通流路３ｃよりも上流側に位置し、かつ、複数の上流側流路３ｂの並び方向において互いに隣り合う上流側流路３ｂ同士の間に位置している蓄熱材２１を含む。
【００８５】
複数の下流側流路３ｄを形成している複数の扁平管２５は、複数の上流側流路３ｂを形成している複数の扁平管２５のピッチよりも狭いピッチで並んでいる。このため、複数の上流側流路３ｂ及び複数の下流側流路３ｄの並び方向を蓄熱材２１の厚さ方向と定義したとき、下流部２ｂに含まれた固体状態の蓄熱材２１の厚さＴＤが、上流部２ａに含まれた固体状態の蓄熱材の厚さＴＵよりも小さい。ＴＤとＴＵとの比ＴＤ／ＴＵは、例えば、０．３〜０．７である。
【００８６】
このような構成により、下流部２ｂにおいて、蓄熱体２から流路３を流れている熱媒体へ蓄熱体２の有する熱が伝わりやすくなっている。このため、蓄熱装置１ｃにおいても、蓄熱装置１ｃへの熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、蓄熱装置１ｃから安定した熱出力を得ることができる。なお、本実施形態においても、上流部２ａ及び下流部２ｂは、第１実施形態で述べた最適関係が成立するように、構成されていることが望ましい。このことは、以下の変形例についてもあてはまる。
【００８７】
（変形例）
蓄熱装置１ｃは、様々な観点から変更可能である。蓄熱装置１ｃは、例えば、図９に示す変形例に係る蓄熱装置１ｄのように変更されてもよい。蓄熱装置１ｄは、下流側流路３ｄの数が上流側流路３ｂの数よりも多い点を除き、蓄熱装置１ｃと同様に構成されている。蓄熱装置１ｄは、蓄熱装置１ｃと同様の効果を発揮しつつ、蓄熱体２の下流部２ｂにおいてより大きな熱容量を確保することができる。
【００８８】
蓄熱装置１ｃは、図１０に示す蓄熱装置１ｅのように変更されてもよい。蓄熱装置１ｅは、特に説明する場合を除き、蓄熱装置１ｃと同様に構成されている。複数の上流側流路３ｂのピッチと複数の下流側流路３ｄのピッチが一致するように、複数の扁平管２５が互いに平行に配置されている。なお、複数の下流側流路３ｄのピッチが複数の上流側流路３ｂのピッチよりも小さいように、複数の扁平管２５が配置されていてもよい。場合によっては、複数の下流側流路３ｄのピッチが複数の上流側流路３ｂのピッチよりも大きいように、複数の扁平管２５が配置されていてもよい。
【００８９】
蓄熱体２の下流部２ｂは、高熱伝導部材９ａを含んでいる。高熱伝導部材９ａは、蓄熱材２１によって少なくとも一部が囲まれている。また、高熱伝導部材９ａは、蓄熱材２１の熱伝導率より高い熱伝導率を有する。高熱伝導部材９ａは、例えば、アルミニウム等の金属製のフィンである。高熱伝導部材９ａの形状は特に限定されない。例えば、図１０に示すように、高熱伝導部材９ａはコルゲート形状を有している。高熱伝導部材９ａは、ロウ材によって下流側流路３ｄを形成する扁平管２５の外周面に接合されている。一方、蓄熱体２の上流部２ａは、高熱伝導部材９ａを含まない。高熱伝導部材９ａの熱伝導率ｋｈと蓄熱材２１の熱伝導率ｋｓの比ｋｈ／ｋｓは、例えば、５０〜２０００である。
【００９０】
下流部２ｂが高熱伝導部材９ａを含むことにより、下流部２ｂにおいて、蓄熱体２の有する熱が蓄熱体２から流路３を流れている熱媒体へ伝わりやすい。このため、蓄熱装置１ｅにおいても、蓄熱装置１ｅへの熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、蓄熱装置１ｅから安定した熱出力を得ることができる。
【００９１】
蓄熱装置１ｅは、図１１に示す蓄熱装置１ｆのようにさらに変更されてもよい。蓄熱装置１ｆにおいて、下流部２ｂは、高熱伝導部材９ａを含み、上流部２ａは、高熱伝導部材９ｂを含む。高熱伝導部材９ａ及び高熱伝導部材９ｂは、それぞれ、蓄熱材２１によって少なくとも一部が囲まれている。また、高熱伝導部材９ａ及び高熱伝導部材９ｂは、蓄熱材２１の熱伝導率より高い熱伝導率を有する。下流部２ｂの蓄熱体２の単位質量あたりの高熱伝導部材９ａの質量ＷＤが、上流部２ａの蓄熱体２の単位質量あたりの高熱伝導部材９ｂの質量ＷＵよりも大きい。ＷＤとＷＵとの比ＷＤ／ＷＵは、例えば、１．３〜３．５である。
【００９２】
高熱伝導部材９ｂは、例えば、アルミニウム等の金属製のフィンである。高熱伝導部材９ａと高熱伝導部材９ｂとは、同一の材料で構成されている。高熱伝導部材９ｂの形状は特に限定されない。例えば、図１１に示すように、高熱伝導部材９ｂはコルゲート形状を有している。高熱伝導部材９ｂは、ロウ材によって上流側流路３ｂを形成する扁平管２５に接合されている。
【００９３】
高熱伝導部材９ａであるコルゲート形状のフィンのピッチＰＤは、高熱伝導部材９ｂであるコルゲート形状のフィンのピッチＰＵよりも小さい。ピッチＰＤとピッチＰＵとの比は、例えば、０．３〜０．７である。このため、下流部２ｂにおいて、蓄熱体２から流路３を流れている熱媒体へ蓄熱体２の有する熱が伝わりやすくなっている。これにより、蓄熱装置１ｆにおいても、蓄熱装置１ｆへの熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、蓄熱装置１ｆから安定した熱出力を得ることができる。
【００９４】
さらに、下流部２ｂに含まれた高熱伝導部材９ａの表面積ＳＤが、上流部２ａに含まれた高熱伝導部材９ｂの表面積ＳＵよりも大きくてもよい。この場合、ＳＤとＳＵとの比ＳＤ／ＳＵは、例えば、２〜１１である。また、蓄熱体２の有する熱を熱媒体へ伝えやすくする観点から、下流部２ｂに含まれた高熱伝導部材９ａと扁平管２５との接触面積が大きいことが望ましい。
【００９５】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る蓄熱装置１ｇについて説明する。第１実施形態と同一又は対応する第３実施形態の構成要素には、第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。第１実施形態に関する説明及びその変形例は、技術的に矛盾しない限り、本実施形態にも適用される。
【００９６】
図１２に示すように、蓄熱装置１ｇは、略直方体状の筐体８を有している。図１３に示すように、蓄熱装置１ｇは、蓄熱体２と、流路３とを備えている。流路３は、流入口１１、流出口１２、及び接触流路３ｘを有し、熱媒体を流すための流路である。接触流路３ｘは、上流側流路３ｂと、下流側流路３ｄとを有する。下流側流路３ｄは、流路３に沿って上流側流路３ｂよりも流出口１２に近い位置に位置している。流路３は、両端が開口している配管２３によって形成されている。配管２３は、直管である。配管２３の一方の端部における開口が流入口１１に相当し、配管２３の他方の端部における開口が流出口１２に相当する。配管２３の両端は、筐体８の対向する側壁をそれぞれ貫通している。３本の配管２３が２列に並んで計６本の配管２３が互いに平行に筐体８を貫通している。これにより、６つの流路３が形成されている。
【００９７】
筐体８の上面には、蓄熱材導入口１３が形成されている。６本の配管２３が液体状態の蓄熱材の液面よりも下方に位置するように、蓄熱材導入口１３から液体状態の蓄熱材２１が導入される。蓄熱体２は、蓄熱材２１と、流路３を形成する配管２３と、複数のフィン７ａ及び複数のフィン７ｂとを含む。フィン７ａ及びフィン７ｂは配管２３の外周面から蓄熱材２１に向かって延びている。フィン７ａ及びフィン７ｂは、直管３の中心軸に対して垂直な方向に延びるように配管２３の外周面に接合されている。また、フィン７ａ及びフィン７ｂは蓄熱材の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する。フィン７ａ及びフィン７ｂは、例えば、アルミニウムなどの金属製である。複数のフィン７ａは、複数のフィン７ｂよりも流出口１２に近い位置に並んでいる。複数のフィン７ａは、下流側流路３ｄを形成する配管２３の外周面に設けられている。複数のフィン７ｂは、上流側流路３ｂを形成する配管２３の外周面に設けられている。
【００９８】
蓄熱体２は、上流側流路３ｂに接する上流部２ａと、下流側流路３ｄに接する下流部２ｂとを有する。上流部２ａは、複数のフィン７ｂを含み、下流部２ｂは、複数のフィン７ａを含む。下流部２ｂにおいて隣り合うフィン７ａ同士の間隔が、上流部２ａにおいて隣り合うフィン７ｂ同士の間隔よりも狭い。このため、下流部２ｂにおいて、蓄熱体２から流路３を流れている熱媒体へ蓄熱体２の有する熱が伝わりやすくなっている。これにより、蓄熱装置１ｇへの熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、蓄熱装置１ｇから安定した熱出力を得ることができる。なお、本実施形態においても、上流部２ａ及び下流部２ｂは、第１実施形態で述べた最適関係が成立するように、構成されていることが望ましい。
【００９９】
なお、６本の配管２３は、流入口１１側及び流出口１２側で、６本の配管２３が形成する６つ流路が１つの流路に合流するように互いに接続されていてもよい。また、配管２３は、筐体８の内部で配管２３が蛇行する流路を形成するように蛇行形状を有していてもよい。この場合、上流部２ａ及び下流部２ｂは、第１実施形態で述べた最適関係が成立するように構成されていることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本開示の蓄熱装置によれば、蓄冷時及び放冷時において、蓄熱装置への熱媒体の供給を開始した直後からの所定期間において、蓄熱装置から安定した熱出力を得ることができる。このため、本開示の蓄熱装置は、例えば、家庭用、業務用、又は車載用の冷凍サイクル装置に利用できる。
【符号の説明】
【０１０１】
１ａ〜１ｇ              蓄熱装置
２                      蓄熱体
２ａ                    上流部
２ｂ                    下流部
３                      流路
３ｂ                    上流側流路
３ｄ                    下流側流路
３ｃ                    共通流路
３ｘ                    接触流路
７ａ、７ｂ              フィン
９ａ、９ｂ              高熱伝導部材
１１                    流入口
１２                    流出口
２１                    蓄熱材
２３                    配管
５１                    圧縮機構
５２                    凝縮器
５３                    膨張機構
５３ａ                  第１膨張機構
５３ｂ                  第２膨張機構
５４                    蒸発器
６３                    流路
８０ａ、８０ｂ          冷凍サイクル装置
【図１】
2015117917.tif 000003
【図２】
2015117917.tif 000004
【図３】
2015117917.tif 000005
【図４】
2015117917.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015117917.tif 000008
【図７】
2015117917.tif 000009
【図８】
2015117917.tif 000010
【図９】
2015117917.tif 000011
【図１０】
2015117917.tif 000012
【図１１】
2015117917.tif 000013
【図１２】
2015117917.tif 000014
【図１３】
2015117917.tif 000015
【図１４Ａ】
2015117917.tif 000016
【図１４Ｂ】
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