(57)【要約】【課題】相変化材を流入させる箇所を相変化材の流入後に確実に封止する。【解決手段】本発明の蓄熱パネル１は、外部と熱交換する部材である表板１１と、表板１１との間に収容空間１３９を形成する枠体１３および裏板１７と、収容空間１３９に収容され外部と交換される熱により相変化する相変化材とを備える。さらに、この蓄熱パネル１は、枠体１３に設けられる貫通孔１３８であり、外部から収容空間１３９内に注入される相変化材を案内し、この案内後に封止される第１貫通孔１３８Ａおよび第２貫通孔１３８Ｂと、第１貫通孔１３８Ａおよび第２貫通孔１３８Ｂを介して収容空間１３９内に相変化材が流入する際、収容空間１３９内の空気を外部へ排出し、この排出後に封止される第３貫通孔１３８Ｃおよび第４貫通孔１３８Ｄとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部と熱交換する部材である熱交換部材と、
前記熱交換部材との間に密閉空間を形成する密閉部材と、
前記密閉空間に収容され、外部と交換される熱により相変化する相変化材と、
前記密閉部材に設けられる貫通孔であり、外部から前記密閉空間内に注入される前記相変化材を案内し、当該案内後に封止される案内封止部と、
前記密閉部材において前記案内封止部とは異なる位置に設けられる貫通孔であり、当該案内封止部を介して前記密閉空間内に前記相変化材が流入する際、当該密閉空間内の空気を外部へ排出し、当該排出後に封止される排出封止部と
を備えることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記案内封止部は、前記貫通孔に挿入され、前記密閉空間内に注入される前記相変化材が内部を通過する注入管を備えることを特徴とする請求項１記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記排出封止部は、前記密閉部材において前記密閉空間を挟んで前記案内封止部と対向する位置に設けられることを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記密閉部材は、前記熱交換部材に対向するとともに当該熱交換部材に沿って設けられる板状の部材である対向部材と、当該熱交換部材と当該対向部材との間に設けられ当該熱交換部材および当該対向部材とともに前記密閉空間の周囲を囲う囲い部材とを備え、
前記案内封止部および前記排出封止部は、前記囲い部材に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記熱交換部材は、炭素繊維強化樹脂により形成される板状の部材であり、当該炭素繊維強化樹脂の炭素繊維は当該板状の面に沿って配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の蓄熱装置。
【請求項６】
外部と熱交換する部材である熱交換部材と、
外部の温度変化にともない温度が変化する領域である温度変化領域と、
前記温度変化領域と対向するとともに前記熱交換部材との間に密閉空間を形成する密閉部材と、
前記密閉空間に収容され、外部と交換される熱により相変化する相変化材と、
前記密閉部材に設けられる貫通孔であり、外部から前記密閉空間内に注入される前記相変化材を案内し、当該案内後に封止される案内封止部と、
前記密閉部材において前記案内封止部とは異なる位置に設けられる貫通孔であり、当該案内封止部を介して前記密閉空間内に前記相変化材が流入する際、当該密閉空間内の空気を外部へ排出し、当該排出後に封止される排出封止部と
を備えることを特徴とする構造体。
【請求項７】
外部と熱交換する部材である熱交換部材と、当該熱交換部材との間に密閉空間を形成するとともに複数の貫通孔が形成される密閉部材と、当該密閉空間に収容され外部と交換される熱により相変化する相変化材とを備える蓄熱装置の製造方法であって、
前記複数の貫通孔における一部の貫通孔を介して前記密閉空間内の空気を外部に排出しながら、当該複数の貫通孔における他の貫通孔を介して外部から当該密閉空間内に前記相変化材を注入する注入工程と、
前記注入工程の後に前記複数の貫通孔を封止する封止工程と
を備えることを特徴とする蓄熱装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱装置、構造体および蓄熱装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、宇宙機に適用可能で、軽量且つ、安価な蓄熱部材を提供するため、多数のセルを有するハニカム構造体を備え、各セル内に、蓄熱材が内包されたカプセルと、熱伝導フィラーと、が充填されてなる蓄熱部材が開示されている。そして、ハニカム構造体に蓄熱材が内包されたカプセルと熱伝導フィラーとを充填させることによって、蓄熱部材が厚い場合であっても熱伝導性の良い、軽量且つ、安価な蓄熱部材とし得ることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７８８６７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、外部と交換される熱により相変化する相変化材を内部に備える蓄熱装置において、相変化材を蓄熱装置内に流入させるための開口を設ける構成が考えられる。この開口は相変化材を流入させた後に封止されるが、この封止箇所から相変化材が漏れることも想定される。
【０００５】
本発明は、相変化材を流入させる箇所を相変化材の流入後に確実に封止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的のもと、本発明は、外部と熱交換する部材である熱交換部材と、前記熱交換部材との間に密閉空間を形成する密閉部材と、前記密閉空間に収容され、外部と交換される熱により相変化する相変化材と、前記密閉部材に設けられる貫通孔であり、外部から前記密閉空間内に注入される前記相変化材を案内し、当該案内後に封止される案内封止部と、前記密閉部材において前記案内封止部とは異なる位置に設けられる貫通孔であり、当該案内封止部を介して前記密閉空間内に前記相変化材が流入する際、当該密閉空間内の空気を外部へ排出し、当該排出後に封止される排出封止部とを備えることを特徴とする蓄熱装置である。
ここで、前記案内封止部は、前記貫通孔に挿入され、前記密閉空間内に注入される前記相変化材が内部を通過する注入管を備えるとよい。
また、前記排出封止部は、前記密閉部材において前記密閉空間を挟んで前記案内封止部と対向する位置に設けられるとよい。
また、前記密閉部材は、前記熱交換部材に対向するとともに当該熱交換部材に沿って設けられる板状の部材である対向部材と、当該熱交換部材と当該対向部材との間に設けられ当該熱交換部材および当該対向部材とともに前記密閉空間の周囲を囲う囲い部材とを備え、前記案内封止部および前記排出封止部は、前記囲い部材に形成されるとよい。
また、前記熱交換部材は、炭素繊維強化樹脂により形成される板状の部材であり、当該炭素繊維強化樹脂の炭素繊維は当該板状の面に沿って配置されるとよい。
【０００７】
他の観点から捉えると、本発明は、外部と熱交換する部材である熱交換部材と、外部の温度変化にともない温度が変化する領域である温度変化領域と、前記温度変化領域と対向するとともに前記熱交換部材との間に密閉空間を形成する密閉部材と、前記密閉空間に収容され、外部と交換される熱により相変化する相変化材と、前記密閉部材に設けられる貫通孔であり、外部から前記密閉空間内に注入される前記相変化材を案内し、当該案内後に封止される案内封止部と、前記密閉部材において前記案内封止部とは異なる位置に設けられる貫通孔であり、当該案内封止部を介して前記密閉空間内に前記相変化材が流入する際、当該密閉空間内の空気を外部へ排出し、当該排出後に封止される排出封止部とを備えることを特徴とする構造体である。
【０００８】
他の観点から捉えると、本発明は、外部と熱交換する部材である熱交換部材と、当該熱交換部材との間に密閉空間を形成するとともに複数の貫通孔が形成される密閉部材と、当該密閉空間に収容され外部と交換される熱により相変化する相変化材とを備える蓄熱装置の製造方法であって、前記複数の貫通孔における一部の貫通孔を介して前記密閉空間内の空気を外部に排出しながら、当該複数の貫通孔における他の貫通孔を介して外部から当該密閉空間内に前記相変化材を注入する注入工程と、前記注入工程の後に前記複数の貫通孔を封止する封止工程とを備えることを特徴とする蓄熱装置の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、相変化材を流入させる箇所を相変化材の流入後に確実に封止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に係る蓄熱パネルを示す概略構成図である。
【図２】本実施の形態に係る容器を示す分解図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ面で切断した断面図である。
【図４−１】（ａ）乃至（ｃ）は、蓄熱パネルの製造方法を示す概念図である。
【図４−２】（ｄ）乃至（ｆ）は、蓄熱パネルの製造方法を示す概念図である。
【図５】収容空間内に相変化材を注入する工程を示す概念図である。
【図６】蓄熱パネルの変形例を示す概念図である。
【図７】蓄熱パネルの変形例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について詳細に説明する。
＜蓄熱パネル１の構成＞
まず、図１を参照して、本実施の形態が適用される蓄熱パネル１の構成を説明する。ここで、図１は、本実施の形態に係る蓄熱パネル１を示す概略構成図である。
【００１２】
本実施の形態が適用される蓄熱パネル（蓄熱装置）１は、構造体の一例である人工衛星、住宅、自動車等（以下、単に「人工衛星」）に設けられ、外部の温度変化に対して、ある期間予め定められた温度に保つことができるよう構成されている。さらに説明をすると、蓄熱パネル１は、例えば外部温度の影響を受けて、人工衛星におけるある領域（温度変化領域）の温度が急激に変化することを緩和させるよう、この温度変化領域に対向して設けられる。
図１に示すように、本実施の形態の蓄熱パネル１は、熱伝導を促進する材料(熱伝導促進材料)から形成される容器１０と、容器１０内に充填されるとともに外部からの熱により固相と液相とで相変化する相変化材（Phase Change Material（ＰＣＭ））２０とを備えている。
【００１３】
容器１０は、後述する連通管１９を除き、炭素系複合材料である炭素繊維強化樹脂（Carbon Fiber Reinforced Plastics（ＣＦＲＰ）、炭素繊維強化プラスチック）により形成される概形が平板状の部材である。より詳細には、容器１０は、コールタールまたは石油重質分を原料として得られるピッチから製造される所謂ピッチ系炭素繊維に、エポキシ樹脂等の樹脂を含浸させた炭素繊維強化樹脂により構成される。
なお、エポキシ樹脂は、熱硬化性樹脂であり、硬化点は例えば１３０℃程度である。また、一般的に、ピッチ系炭素繊維は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）から製造される所謂ＰＡＮ系炭素繊維と比較して、熱伝導率が高い。さらに説明をすると、ＰＡＮ系の炭素繊維強化樹脂は、例えば熱伝導率１０Ｗ／ｍＫ程度であるのに対して、ピッチ系の炭素繊維強化樹脂は、例えば熱伝導率８０〜１１００Ｗ／ｍＫ程度である。
【００１４】
相変化材２０には、固相−液相変化における融解熱を利用することで蓄熱が可能な材料が用いられる。例えば、相変化材２０には、エイコサン（パラフィン）、水、酢酸ナトリウム、硫酸ナトリウム等の一般的に融解熱が大きい材料が用いられる。なお、この相変化材２０の材料は、蓄熱パネル１の使用環境において想定される温度と、相変化材の融点との関係等に基づいて選択される。なお、エイコサンの融点は、例えば５０〜６０℃であり、エポキシ樹脂の硬化点よりも低い。
【００１５】
次に、図２を参照して、蓄熱パネル１の容器１０の構成を詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る容器１０を示す分解図である。
図２に示すように、容器１０は、表板１１と、表板１１に積層される枠体１３と、枠体１３に積層される裏板１７と、枠体１３に設けられる連通管１９とを備える。
ここで、表板１１、枠体１３、および裏板１７は、ピッチ系の炭素繊維強化樹脂により形成される板状の部材である。また、これら表板１１、枠体１３、および裏板１７の炭素繊維は、繊維方向が板平面に沿うように積載されている。付言すると、表板１１、枠体１３、および裏板１７の面方向における熱伝導率は、厚さ方向における熱伝導率よりも大きくなる。
【００１６】
熱交換部材の一例である表板１１は、蓄熱パネル１が備えられる人工衛星Ａ（図３参照）の外側に向けて配置される板状の部材である。ここで、図示の例における表板１１の板面は略長方形であり、その４辺を次のように呼ぶ。すなわち図２において右手前の端を第１端１１１、第１端１１１と対向する端を第２端１１２、第１端１１１と第２端１１２との間の端であり図１において左手前側の端を第３端１１３、第３端１１３に対向する端を第４端１１４とする。
【００１７】
囲い部材の一例である枠体１３は、表板１１と裏板１７との間に設けられ、表板１１と裏板１７との間に収容空間１３９（後述）を形成するよう表板１１と裏板１７とを支持する板状の部材である。この枠体１３は、板面が略長方形状である。なお、枠体１３および裏板１７は、密閉部材の一例である。
また、枠体１３は、囲い部材の一例であり、相変化材２０（図１参照）を収容する収容空間（密閉空間）１３９を囲う第１端部１３１乃至第４端部１３４と、この収容空間１３９内に設けられる第１支持部１３５乃至第３支持部１３７とを備える。
【００１８】
ここで、第１端部１３１は、表板１１の第１端１１１に沿って設けられる略長方形状の部材である。この第１端部１３１は、第１端部１３１の長手方向と交差（直交）する方向、すなわち表板１１の第３端１１３に沿う方向に貫通する貫通孔（案内封止部、排出封止部）１３８を備える。図示の例においては、第１端部１３１は、第１端部１３１の長手方向の一方側（表板１１の第３端１１３側）に第１貫通孔１３８Ａを備え、他方側（表板１１の第４端１１４側）に第２貫通孔１３８Ｂを備える。
【００１９】
第２端部１３２は、表板１１の第２端１１２に沿って設けられる略長方形状の部材である。この第２端部１３２は、第２端部１３２の長手方向と交差（直交）する方向、すなわち表板１１の第３端１１３に沿う方向に貫通する貫通孔１３８を備える。図示の例においては、第２端部１３２の長手方向の一方側（表板１１の第３端１１３側）に第３貫通孔１３８Ｃを備え、他方側（表板１１の第４端１１４側）に第４貫通孔１３８Ｄを備える。なお、第３貫通孔１３８Ｃおよび第４貫通孔１３８Ｄは、それぞれ収容空間１３９を挟んで第１貫通孔１３８Ａおよび第２貫通孔１３８Ｂと対向する位置に設けられる。
【００２０】
第３端部１３３は、表板１１の第３端１１３に沿って設けられる略長方形状の部材である。この第３端部１３３の両端は、第１端部１３１および第２端部１３２の一方側にそれぞれ接続される。
第４端部１３４は、表板１１の第４端１１４に沿って設けられる略長方形状の部材である。この第４端部１３４の両端は、第１端部１３１および第２端部１３２の他方側にそれぞれ接続される。
【００２１】
第１支持部１３５は、収容空間１３９内部に設けられる略長方形状の部材であり、いわば収容空間１３９を貫通するように配置される。具体的には、第１支持部１３５の両端は、第１端部１３１および第２端部１３２の長手方向中央部にそれぞれ接続される。また、第１支持部１３５における表板１１および裏板１７と対向する面（図中上下の面）は、それぞれ表板１１および裏板１７と接続（接着）される。
【００２２】
第２支持部１３６は、収容空間１３９内部にて第１支持部１３５と交差する向きに設けられる略長方形状の部材である。この第２支持部１３６は、第３端部１３３の長手方向中央部から第１支持部１３５に向けて延びる。ここで、第２支持部１３６の長手方向における第１支持部１３５側は、第１支持部１３５との間に間隙１４１を形成する。また、第２支持部１３６における表板１１および裏板１７と対向する面（図中上下の面）は、それぞれ表板１１および裏板１７と接続（接着）される。
【００２３】
第３支持部１３７は、収容空間１３９内部にて第１支持部１３５と交差する向きに設けられる略長方形状の部材である。この第３支持部１３７は、第４端部１３４の長手方向中央部から第１支持部１３５に向けて延びる。ここで、第３支持部１３７の長手方向における第１支持部１３５側は、第１支持部１３５との間に間隙１４３を形成する。また、第３支持部１３７における表板１１および裏板１７と対向する面（図中上下の面）は、それぞれ表板１１および裏板１７と接続（接着）される。
【００２４】
対向部材の一例である裏板１７は、蓄熱パネル１が備えられる人工衛星Ａ（図３参照）の内側に向けて（温度変化領域に対向して）配置される板状の部材である。この裏板１７は、板面が略長方形状である。また、裏板１７は、表板１１と予め定めた間隔を隔てて、表板１１に沿うように形成されている。また、図示の例の裏板１７においては、表板１１の炭素繊維の方向と交差する（異なる向き）向きに沿って、炭素繊維が積層されている。しかしながら、表板１１の炭素繊維の方向に沿って設けてももちろんよい。
【００２５】
注入管の一例である連通管１９は、枠体１３の貫通孔１３８に挿入される略円管状の部材である。例えばアルミ等の金属材料や、エポキシ樹脂等の樹脂材料により形成される。図示の例においては、枠体１３の第１貫通孔１３８Ａ乃至第４貫通孔１３８Ｄにそれぞれ第１連通管１９Ａ乃至第４連通管１９Ｄが挿入される。なお、この連通管１９の内部は、収容空間１３９内へ相変化材２０（図１参照）を流入させた後に封止される（後述）。
【００２６】
さて、本実施の形態が適用される容器１０は、容器１０の内部と連通する貫通孔１３８および連通管１９を、表板１１および裏板１７ではなく枠体１３、すなわち蓄熱パネル１の側面に形成する構成である。ここで、仮に、表板１１（あるいは裏板１７）の面に貫通孔１３８および連通管１９を形成すると、表板１１（あるいは裏板１７）内においてそれぞれ積載される炭素繊維が分断される箇所が形成される構成となる。この構成の場合、表板１１（あるいは裏板１７）の炭素繊維に沿う伝熱が妨げられ得る。
【００２７】
＜蓄熱パネル１の動作＞
次に、本実施の形態が適用される蓄熱パネル１の動作を説明する。
まず、蓄熱パネル１が設けられた人工衛星Ａ（図３参照）の外部の温度が急激に上昇した際における、蓄熱パネル１の動作を説明する。なお、外部の温度が上昇する前の蓄熱パネル１内には固相の相変化材２０が配置されているものとする。
外部の温度上昇に伴い、表板１１（あるいは表板１１に加えて枠体１３および裏板１７）を介して、蓄熱パネル１の外部からの熱が蓄熱パネル１内の相変化材２０へ伝わる。そして、熱を受けた相変化材２０が、固相から液相へと相変化する。
【００２８】
ここで、蓄熱パネル１内の相変化材２０において固相から液相への相変化が進行している際に、相変化材２０の温度は相変化材２０の融点に保たれる。すなわち、外部からの熱を相変化材２０が吸収している状態となる。そして、相変化材２０の固相から液相への相変化が終了した後に、液相の相変化材２０の温度が融点を超えて上昇する。
このことから、蓄熱パネル１は、人工衛星Ａ（図３参照）の外部の温度が急激に上昇した際に、人工衛星Ａの内部温度の急激な上昇を緩和する。
【００２９】
次に、人工衛星Ａ（図３参照）の外部の温度が急激に下降した際における、蓄熱パネル１の動作を説明する。なお、外部の温度が下降する前の蓄熱パネル１内には液相の相変化材２０が配置されているものとする。
外部の温度下降に伴い、蓄熱パネル１内に配置された相変化材２０が液相から固相へと相変化する。ここで、蓄熱パネル１内の相変化材２０において液相から固相への相変化が進行している際に、相変化材２０の温度は相変化材２０の融点に保たれ、相変化材２０が外部へ熱を放出している状態となる。そして、相変化が終了した後に、固相の相変化材２０の温度が融点を超えて下降する。
このことから、蓄熱パネル１は、人工衛星Ａの外部の温度が急激に下降した際に、人工衛星Ａの内部温度の急激な下降を緩和する。
【００３０】
＜蓄熱パネル１の厚み＞
次に、図３を参照して、蓄熱パネル１の厚みについて説明をする。ここで、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ面で切断した断面図である。
本実施の形態が適用される蓄熱パネル１は、蓄熱パネル１を設置するために必要とする空間を抑制するべく、蓄熱パネル１の厚みｔ１を抑制して形成される。厚みｔ１を抑制することで、例えば人工衛星Ａを構成する壁部材や床部材（図示せず）の一部として（あるいは壁部材や床部材とともに）蓄熱パネル１を設置する際に、設置場所の寸法についての制限が抑制される。
【００３１】
ここで、蓄熱パネル１の厚みｔ１を抑制した場合、蓄熱パネル１内の相変化材２０の体積が抑制されることから、相変化材２０が蓄熱パネル１の外部と交換可能な熱量が制限される。
また、図示の例において相変化材２０は、容器１０よりも熱伝導率が低い。したがって、仮に、蓄熱パネル１の内部に配置される相変化材２０により交換可能な熱量を大きくするために、表板１１と裏板１７との間隙すなわち枠体１３の厚みｔ２を大きくすると、表板１１（あるいは表板１１に加えて枠体１３および裏板１７）から伝わる熱が、相変化材２０全体に均一に伝わらない状態となり得る。
【００３２】
そして、相変化材２０全体に熱が伝わらない状態となると、相変化材２０全体の相変化が終了する前に、既に相変化が終了した一部の相変化材２０の温度が変化し得る。
具体的に説明をすると、まず、蓄熱パネル１の外部の温度が上昇した際に、内部の急激な温度上昇をより抑制するには、蓄熱パネル１内の相変化材２０全体が固相から液相へ変化した後に、液相の相変化材２０の温度が融点を超えて上昇することが好ましい。しかしながら、枠体１３の厚みｔ２が大きく、相変化材２０全体に熱が伝わりにくい場合、相変化材２０における熱が十分に伝わらない領域が固相の状態であるにもかかわらず、それ以外の領域では液相に相変化した相変化材２０の温度が上昇し得る。
この場合、蓄熱パネル１内の相変化材２０全体を蓄熱に十分利用できていない状態となる。言い替えると、相変化材２０全体に熱が均一に伝わらない状態となることにより、相変化材２０が蓄熱パネル１の外部と交換可能な総熱量が制限される。したがって、蓄熱パネル１によって人工衛星Ａの内部の温度変化を緩和させる能力が制限されることとなる。
【００３３】
そこで、本実施の形態においては、蓄熱パネル１内に配置された相変化材２０全体の相変化が終了した後に、相変化が終了した相変化材２０の温度が融点を超えて変化するように、枠体１３の厚みｔ２を定める。付言すると、本実施の形態においては、蓄熱パネル１が外部と交換することが必要な熱量に応じて、枠体１３の厚みｔ２が定められる。
【００３４】
例えば、蓄熱パネル１の容器１０をピッチ系の炭素繊維強化樹脂により形成し、相変化材２０にエイコサンを用いるとともに、蓄熱パネル１の厚みｔ１が２ｍｍ、かつ表板１１および裏板１７の厚みｔ３が０．５ｍｍとなるようにした場合、表板１１と裏板１７との間隙、すなわち枠体１３の厚みｔ２が１ｍｍとなる。付言すると、枠体１３の厚みｔ２は、表板１１（あるいは裏板１７）の厚みｔ３の約０．２倍〜５倍の範囲であり、より好ましくは、０．５倍〜２倍の範囲である。
また、例えば、枠体１３の厚みｔ２は、蓄熱パネル１の厚みｔ１が、例えば０．５ｍｍ〜１０ｍｍとなるようにした場合、０．２５ｍｍ〜５ｍｍの範囲で構成される。ここで、枠体１３の厚みｔ２が０．２５ｍｍより小さい場合は、表板１１と裏板１７との間の空間を安定して作成することが困難となり得る。また、枠体１３の厚みｔ２が５ｍｍよりも大きい場合は、相変化材２０の相変化が終了する前に、一部の相変化材２０の温度が融点を超えて変化し得る。
【００３５】
さて、上述のように、第１支持部１３５、第２支持部１３６および第３支持部１３７（図２参照）における表板１１および裏板１７と対向する面は、それぞれ表板１１および裏板１７と接続され、互いに固定される。このことにより、相変化材２０が例えば固相から液相あるいは液相から気相など、相変化することにともない体積が増加した場合に、蓄熱パネル１が厚み方向において膨張すること（図中矢印参照）が抑制される。
【００３６】
＜蓄熱パネル１の製造方法＞
次に、図４−１（ａ）乃至（ｃ）および図４−２（ｄ）乃至（ｆ）を参照して、蓄熱パネル１の製造方法について説明をする。ここで、図４−１（ａ）乃至（ｃ）および図４−２（ｄ）乃至（ｆ）は、蓄熱パネル１の製造方法を示す概念図である。
まず、図４−１（ａ）に示すように、炭素繊維を一方向に引き揃えたテープや織物に樹脂を含浸させて作った中間素材（プリプレグ）を積層することにより、表板１１、枠体１３、および裏板１７（図４−１（ａ）において図示せず）の形状をそれぞれ形成する。ここで、図示の例においては、枠体１３を構成する第１端部１３１乃至第４端部１３４および第１支持部１３５乃至第３支持部１３７をそれぞれ別体として形成する。すなわち、第１端部１３１乃至第４端部１３４および第１支持部１３５乃至第３支持部１３７をそれぞれ略長方形（梁状）に形成する。
【００３７】
次に、図４−１（ｂ）に示すように、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、オレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、あるいはポリエステル等の離型材により、収容空間１３９（図２参照）に対応する形状の支持材４０を形成する。なお、ポリテトラフルオロエチレンの融点は、例えば３２０℃であり、エポキシ樹脂の硬化点よりも高い。
そして、この支持材４０の周囲に表板１１、枠体１３（第１端部１３１乃至第４端部１３４および第１支持部１３５乃至第３支持部１３７）を配置する。そして、プリプレグに含まれる余分な樹脂や空気等を除去するため、オートクレーブ（窯）内で、加圧しながらプリプレグに含まれる樹脂の硬化点以上に加熱する（オートクレーブ成形）。このことにより、プリプレグに含まれる樹脂が硬化し、かつ表板１１および枠体１３が一体となる。なお、図４−１（ｂ）においては図示を省略するが、裏板１７も別途オートクレーブ成形により形成される。
【００３８】
次に、図４−１（ｃ）に示すように、一体となって硬化した表板１１および枠体１３から、支持材４０が取り除かれる（図中矢印参照）。ここで、上述のように支持材４０が離型材により形成されていることから、支持材４０の取り除き作業は容易となる。そして、支持材４０が配置されていた表板１１および枠体１３には、収容空間１３９が形成される。なお、上述のように支持材４０を用いることで、オートクレーブ成形時に収容空間１３９が押し潰されることが抑制される。
【００３９】
次に、図４−２（ｄ）に示すように、収容空間１３９が形成された表板１１および枠体１３に対して裏板１７を固定する。具体的には、枠体１３の上面に例えばエポキシ樹脂等の樹脂を塗付し裏板１７を接着させる。この上面に塗付される樹脂は、所謂接着剤として機能する。なお、このとき第１支持部１３５乃至第３支持部１３７は、裏板１７に接着された状態となる。
そして、表板１１、枠体１３および裏板１７に不要部分がある場合には、裁断を行う。
【００４０】
次に、図４−２（ｅ）に示すように、例えばドリル（不図示）等の周知の加工具を用いて、枠体１３に第１貫通孔１３８Ａ乃至第４貫通孔１３８Ｄを形成する。さらに、形成された第１貫通孔１３８Ａ乃至第４貫通孔１３８Ｄに対して第１連通管１９Ａ乃至第４連通管１９Ｄが挿入されて固定される。なお、この第１連通管１９Ａ乃至第４連通管１９Ｄは、例えば第１貫通孔１３８Ａ乃至第４貫通孔１３８Ｄ内にエポキシ樹脂等を塗布することで固定される。
【００４１】
次に、図４−２（ｆ）に示すように、第１連通管１９Ａおよび第２連通管１９Ｂを介して収容空間１３９へ液相の相変化材２０が注入される（詳細は後述）。そして、収容空間１３９内が相変化材２０によって充填された後に、第１連通管１９Ａ乃至第４連通管１９Ｄが封止される。言い替えると、第１貫通孔１３８Ａ乃至第４貫通孔１３８Ｄが封止される。ここで、第１連通管１９Ａ乃至第４連通管１９Ｄ（第１貫通孔１３８Ａ乃至第４貫通孔１３８Ｄ）の封止は、例えば連通管１９を加熱（溶接）して連通管１９内部を塞ぐことや、エポキシ樹脂等を充填して連通管１９内部を塞ぐことにより実現される。
【００４２】
＜相変化材２０の注入＞
次に、図５を参照して、収容空間１３９内に相変化材２０を注入する工程について説明をする。ここで、図５は、収容空間１３９内に相変化材２０を注入する工程を示す概念図である。なお、図５は、図４−２（ｆ）の矢印Ｖから見た図であり、裏板１７の記載は省略している。
【００４３】
図５に示す例においては、蓄熱パネル１を立てて配置、すなわち枠体１３の第１端部１３１を第２端部１３２の鉛直方向下方に配置する。この状態において、連通管１９のうち、下方に配置される第１連通管１９Ａおよび第２連通管１９Ｂに対して、例えば不図示の注射器やポンプ等の加圧装置が接続される。そして、この加圧装置を用いて第１連通管１９Ａおよび第２連通管１９Ｂから液相の相変化材２０が注入される（図中矢印ＩＮ参照）。このとき、相変化材２０が第１連通管１９Ａおよび第２連通管１９Ｂを介して収容空間１３９内に注入されることにともない、第３連通管１９Ｃおよび第４連通管１９Ｄから収容空間１３９内の空気が流出する（図中矢印ＯＵＴ参照、注入工程）。
【００４４】
次に、例えば第３連通管１９Ｃおよび第４連通管１９Ｄから相変化材２０が流出するなど収容空間１３９が相変化材２０で充填された後に、加圧装置（不図示）を第１連通管１９Ａおよび第２連通管１９Ｂから取り外す。そして、第１連通管１９Ａ乃至第４連通管１９Ｄが塞がれる（封止工程）ことにより、相変化材２０が封止された状態となる。
【００４５】
ここで、図示の例においては収容空間１３９内に第２支持部１３６および第３支持部１３７が存在するが、間隙１４１，１４３が形成されている。したがって、第１連通管１９Ａおよび第２連通管１９Ｂから、それぞれ間隙１４１，１４３を通過し（図中矢印Ａ参照）、第３連通管１９Ｃおよび第４連通管１９Ｄに向かう（図中矢印Ｂ参照）、空気あるいは相変化材２０の流路が確保される。
また、上述のように、一部の連通管１９で空気を流出させながら他の連通管１９で相変化材２０を注入することにより、収容空間１３９内に存在する空気が相変化材２０の注入を妨げることが回避される。したがって、収容空間１３９の隅部まで相変化材２０を配置させ得る。
【００４６】
さらに、上述のように相変化材２０の注入後、第１連通管１９Ａ乃至第４連通管１９Ｄを塞ぐことで相変化材２０が封止された状態となる。このことにより、例えば枠体１３における外周部を構成する第１端部１３１乃至第４端部１３４の一部を、容器１０（図２参照）の他の部分と別体として形成し、収容空間１３９内に相変化材２０を配置（流入）させた後にこの別体を固定する場合と比較して、例えば封止すべき領域の面積が抑制され、相変化材２０の封止が容易となる。
【００４７】
＜変形例＞
次に、図６および図７を参照して、蓄熱パネル１の変形例について説明をする。ここで、図６および図７は、蓄熱パネル１の変形例を示す概念図である。なお、図６および図７においては、上述の実施の形態と同一の部分には同一の符号をつけ、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
まず、上述の実施の形態においては、枠体１３の第１端部１３１および第２端部１３２に連通管１９を設けることを説明したが、枠体１３に連通管１９が設けられる構成であればよい。したがって、例えば図６（ａ）に示すように、枠体２３が第１端部２３１乃至第４端部２３４および第１支持部２３５乃至第３支持部２３７を備える構成において、第３端部２３３および第４端部２３４にそれぞれ貫通孔１３８および連通管１９が設けられてもよい。
【００４９】
また、上述の実施の形態においては、収容空間１３９が第１支持部１３５によって２つの空間に分けられることを説明したが、収容空間１３９を構成する空間が、複数の連通管１９によって外部と連通される構成であれば、収容空間１３９の数は２つに限定されるものではない。
【００５０】
例えば、図６（ｂ）に示すように、収容空間１３９が４つの空間に分けられる構成であってもよい。具体的には、枠体３３が第１端部２３１乃至第４端部２３４、および収容空間１３９内において交差して配置される第１支持部３３５および第２支持部３３６を備える構成において、第１支持部３３５および第２支持部３３６によって区切られる４つの収容空間１３９それぞれに貫通孔１３８および連通管１９が設けられてもよい。
【００５１】
あるいは、図６（ｃ）に示すように、収容空間１３９が１つの空間であってもよい。具体的には、枠体４３が第１端部４３１乃至第４端部４３４を備える構成において、第１端部４３１および第２端部４３２に貫通孔１３８および連通管１９が設けられてもよい。なお、図示の例においては、収容空間１３９の対向する隅部に、貫通孔１３８および連通管１９が２組設けられている。あるいは、図６（ｄ）に示すように、枠体５３が、第１端部５３１乃至第４端部５３４を備える構成において、第２端部５３２に貫通孔１３８および連通管１９が２組設けられてもよい。
【００５２】
また、上記の説明においては、枠体１３に貫通孔１３８および連通管１９を設ける構成を説明したが、表板１１あるいは裏板１７に貫通孔１３８および連通管１９を設ける構成を排除するものではない。
例えば、図７（ａ）に示すように、収容空間１３９が２つの空間に分けられる構成である場合には、裏板１７に貫通孔１３８および連通管１９が４組設けられてもよい。あるいは、図７（ｂ）に示すように、表板１１および裏板１７にそれぞれ貫通孔１３８および連通管１９が２組設けられてもよい。
【００５３】
さて、上記の説明においては、図４−２（ｄ）に示すように、収容空間１３９が形成された表板１１および枠体１３に対して、別途オートクレーブ成形により硬化させた裏板１７を固定することを説明したが、表板１１、枠体１３および裏板１７が互いに固定され、相変化材２０を封止する構成であれば、この構成に限定されない。
例えば、表板１１、枠体１３および裏板１７のそれぞれをオートクレーブ成形により硬化させた後に、互いにエポキシ樹脂を用いて接着させ固定する構成であってもよい。あるいは、表板１１、枠体１３および裏板１７の一部または全部を、オートクレーブ成形を用いることなく例えば室温で硬化させながら互いに固定する構成であってもよい。
【００５４】
また、上記の説明においては、第１端部１３１乃至第４端部１３４および第１支持部１３５乃至第３支持部１３７をオートクレーブ成形し枠体１３を一体として形成することを説明したが、各々をオートクレーブ成形により硬化させた後に、エポキシ樹脂を用いる等して互いに固定させる構成や、各々をオートクレーブ成形を用いることなく例えば室温で硬化させながら互いに固定する構成であってもよい。
【００５５】
さて、上記の説明においては独立して形成される蓄熱パネル１を、人工衛星Ａに取り付ける構成として説明をしたが、炭素繊維強化樹脂により形成される容器１０内に、相変化材２０が封止される態様であればよい。したがって、例えば容器１０の一部を、人工衛星Ａを形成する部材により構成してもよい。さらに説明をすると、例えば人工衛星Ａを構成する壁部材や床部材（図示せず）が、炭素繊維強化樹脂によって形成されている場合に、壁部材（図示せず）を表板１１とする。すなわち、壁部材（図示せず）、枠体１３、および裏板１７により相変化材２０を封止する構成であってもよい。この構成により、表板１１が不要となるだけでなく、表板１１を介することなく、壁部材（図示せず）から相変化材２０へ直接熱が伝わるため、熱交換が促進され得る。
【００５６】
また、上述の実施の形態においては、蓄熱パネル１を平面状の部材として説明したが、表板１１と裏板１７とが予め定めた間隔を隔てて設けられ、かつ表板１１と裏板１７との間に相変化材２０が配置される構成であれば、曲面状の蓄熱パネル１として形成してもよい。
また、上述の実施の形態においては、容器１０が上面略長方形である構成を説明したが、容器１０の上面が正方形や、三角形等の多角形、円形、楕円形等、他の形状であってももちろんよい。
【００５７】
また、上述の実施の形態においては、蓄熱パネル１に貫通孔１３８および連通管１９を設けることを説明したが、蓄熱パネル１すなわち収容空間１３９内に相変化材２０を流入させ、かつ相変化材２０を封止することを可能にする構成であればよい。したがって、連通管１９を設けずに、蓄熱パネル１に貫通孔１３８のみを形成する構成であってもよい。そして、相変化材２０を注入した後に貫通孔１３８を封止すると、収容空間１３９から相変化材２０が漏れることが抑制される。
【００５８】
また、上述の実施の形態においては、容器１０を炭素繊維強化樹脂により構成することを説明したが、炭素繊維に限定するものではなく、例えば熱伝導率が、約３０Ｗ／ｍＫ以上、好ましくは約５０Ｗ／ｍＫ以上、さらに好ましくは約８０Ｗ／ｍＫ以上等の所謂熱伝導率が高い繊維を用いた繊維強化樹脂であれば他の繊維を用いてももちろんよい。
【００５９】
また、上述の実施の形態においては、相変化材２０の固相−液相変化における融解熱を利用することを説明したが、相変化材２０には、液相−気相変化における潜熱を利用することで蓄熱が可能な材料を用いてもよい。液相−気相変化における蒸発潜熱は、固相−液相変化における融解熱よりも大きいため、相変化材２０の量（体積）を抑制し得る。
【００６０】
また、相変化材２０の固相−固相変化における熱エネルギーを利用することで蓄熱してもよい。固相−固相変化における熱エネルギーを用いることにより、相変化材２０が容器１０から漏出することが抑制される。したがって、容器１０の内部圧力を考慮して容器１０を設計することが不要となり、例えば容器１０を構成する部材である表板１１、枠体１３あるいは裏板１７を薄くするなど容器１０の構成を簡略化することが可能となる。
付言すると、容器１０の構成を簡略化することにより、容器１０の軽量化が図れる。また、例えば表板１１あるいは裏板１７を薄くすることにより、人工衛星Ａから相変化材２０への熱伝導を向上させ、より効率的に蓄熱を行うことが可能となる。
【００６１】
さて、上記では種々の変形例を説明したが、これらの変形例どうしを組み合わせて構成してももちろんよい。
また、本開示は上記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…蓄熱パネル、１０…容器、１１…表板、１３…枠体、１７…裏板、１９…連通管、２０…相変化材、１３５…第１支持部材、１３６…第２支持部材、１３７…第３支持部材、１３８…貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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