(57)【要約】【課題】包接化合物を効率的に生成する、包接化合物の生成方法、熱エネルギーの蓄積と取り出しを行う方法並びに、蓄熱装置及びその運転方法を提供することを課題とする。【解決手段】包接化合物のホスト分子を溶媒としゲスト分子を溶質として含む溶液Ｌの中に配置される熱交換器２と該熱交換器２を収容する蓄熱槽１とを備え、該熱交換器２の伝熱面に包接化合物Ｌ１を生成させることにより熱エネルギーを前記蓄熱槽１内に蓄積する蓄熱動作と、前記熱交換器の伝熱面に生成している包接化合物を前記伝熱面の側から融解させることにより前記熱エネルギーを前記蓄熱槽１外に取り出す放熱動作を行う蓄熱装置において、蓄熱動作の終了前の所定時間の時間帯で、前記溶液を攪拌する攪拌装置３，４を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
包接化合物のホスト分子を溶媒としゲスト分子を溶質として含む溶液を、該溶液中に配置された熱交換器を介して熱媒体と熱交換させることにより、該熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させる工程を有する包接化合物の生成方法において、
熱交換の終了前の所定時間の時間帯に、前記溶液を攪拌することを特徴とする包接化合物の生成方法。
【請求項２】
包接化合物の生成と融解によって熱エネルギーの蓄積と取り出しを行う方法において、  包接化合物のホスト分子を溶媒としゲスト分子を溶質として含む溶液を、該溶液中に配置された熱交換器を介して熱媒体と熱交換させることにより、該熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させ、熱エネルギーを蓄積する第１工程と、前記熱交換器の伝熱面に生成している包接化合物を前記伝熱面の側から融解させ、前記熱エネルギーを取り出す第２工程とを有し、
前記第１工程の終了前で所定時間の時間帯に、前記溶液を攪拌することを特徴とする熱エネルギーの蓄積と取り出しを行う方法。
【請求項３】
第１工程と第２工程とを繰り返すとともに、前記第２工程の終了から前記第１工程の開始までの時間帯においても、前記溶液を攪拌することを特徴とする請求項２に記載の熱エネルギーの蓄積と取り出しを行う方法。
【請求項４】
包接化合物のホスト分子を溶媒としゲスト分子を溶質として含む溶液の中に配置される熱交換器と該熱交換器を収容する蓄熱槽とを備え、該熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させることにより熱エネルギーを前記蓄熱槽内に蓄積する蓄熱動作と、前記熱交換器の伝熱面に生成している包接化合物を前記伝熱面の側から融解させることにより前記熱エネルギーを前記蓄熱槽外に取り出す放熱動作を行う蓄熱装置において、
蓄熱動作の終了前の所定時間の時間帯で、前記溶液を攪拌する攪拌装置を備えることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項５】
包接化合物のホスト分子を溶媒としゲスト分子を溶質として含む溶液の中に配置される熱交換器と該熱交換器を収容する蓄熱槽と、前記溶液を攪拌する攪拌装置とを備える蓄熱装置の運転方法において、
前記熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させることにより熱エネルギーを前記蓄熱槽内に蓄積する蓄熱工程と、前記熱交換器の伝熱面に生成している包接化合物を前記伝熱面の側から融解させることにより前記熱エネルギーを前記蓄熱槽外に放出する放熱工程を有し、
前記蓄熱工程の終了前の所定時間の時間帯において、前記攪拌装置を駆動させる工程を有することを特徴とする蓄熱装置の運転方法。
【請求項６】
前記蓄熱工程と前記放熱工程とを繰り返すとともに、いずれかの放熱工程の終了から次の蓄熱動作の開始までの時間帯においても、前記攪拌装置を駆動させることを特徴とする請求項５に記載の蓄熱装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包接化合物のホスト分子を溶媒としゲスト分子を溶質として含む溶液（以下「原料溶液」という）を、原料溶液中に配置された熱交換器を介して熱媒体と熱交換させることにより、その熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させる技術及びこれを熱利用分野に適用する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱を蓄積する性質を有する物質（以下、「潜熱蓄積物質」という場合がある）の原料物質を、熱交換器を介して熱媒体と熱交換させて、その熱交換器の伝熱面に潜熱蓄積物質を生成させることにより熱エネルギーを蓄積し、その潜熱蓄積物質を融解させることにより当該熱エネルギーを取り出す蓄熱技術が知られている。その典型例は、水を凍らせてできる氷を潜熱蓄積物質とする内融式氷蓄熱技術（特許文献１）や外融式氷蓄熱技術（特許文献２）、プロピレングリコール、寒剤及び添加剤を加えた水を凍らせてできるシャーベット状の氷を潜熱蓄積物質とする蓄熱技術（特許文献３）である。
【０００３】
他方、包接水和物（特許文献４）及びその他の包接化合物（特許文献５）も潜熱蓄積物質として知られており、包接化合物のホスト分子を溶媒としゲスト分子を溶質として含む溶液（原料溶液）を、熱交換器を介して熱媒体と熱交換させ、その熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させることにより熱エネルギーを蓄積し、その包接化合物を融解させることにより当該熱エネルギーを取り出す蓄熱技術への適用も検討されている（特許文献６）。
【特許文献１】特開平６−１１１５８号公報
【特許文献２】実開昭６２−１１７４３５号公報
【特許文献３】特開昭６３−７００９５号公報
【特許文献４】特公昭５７−３５２２４号公報
【特許文献５】特開２００５−４１９０８号公報
【特許文献６】特開２０００−１１１２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、包接化合物の伝熱性は、熱伝導率が氷などと比べて低い。それ故、蓄熱時において、熱交換器を介して熱媒体と熱交換させ、その熱交換器の伝熱面に包接化合物を付着させ堆積させて、さらにより多くの包接化合物を生成させようとしても、包接化合物の生成量が増しその厚みが増すほど包接化合物の熱抵抗が大きくなり、熱媒体からの熱エネルギーが原料溶液の側に伝達され難くなり、延いては新たな包接化合物を生成させること、即ちより多くの熱エネルギーを蓄積させることができなくなる。それにも拘らず、包接化合物の凝固点未満に冷却された熱媒体を熱交換器に供給し続けるのは明らかに不経済である。
【０００５】
前記の問題を解消する一つの手法は、熱交換器の伝熱面の近傍にある原料溶液を攪拌することである。原料溶液を攪拌すれば、熱交換器の伝熱面に付着堆積している包接化合物の近傍の原料溶液が攪拌され、熱交換器による熱交換の効果が及ぶ領域における伝熱性が改善され、包接化合物の生成速度を高めること、即ち単位量の包接化合物をより短時間で生成させることができる。しかし、包接化合物がある程度の厚さにまで成長した後は、攪拌による伝熱性の改善は顕著といえるほど奏効的ではなくなり、むしろ攪拌し続けること自体エネルギーを無駄使いともいえる状況になる。
【０００６】
本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、熱交換器からその伝熱面に生成した包接化合物を経て原料溶液に達するまでの伝熱性を改善するとともに、包接化合物を効率的に生成させることが可能な技術及びそれを熱利用分野に適用する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を解決するための、本発明の第１の形態に係る包接化合物の生成方法は、包接化合物のホスト分子を溶媒としゲスト分子を溶質として含む溶液を、該溶液中に配置された熱交換器を介して熱媒体と熱交換させることにより、該熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させる工程を有する包接化合物の生成方法において、熱交換の終了前の所定時間の時間帯に、前記溶液を攪拌することを特徴とする。
【０００８】
ここで、本発明において用いられる、次に掲げる用語又は表現の意味は、以下のとおりとする。
【０００９】
（１）「包接化合物」とは、複数の分子が適当な条件下で組み合わさって結晶ができるとき、一方の分子（ホスト分子）が籠状、トンネル形、層状または網状構造をつくり、その隙間に他の分子（ゲスト分子）が入りこんだ構造の化合物の意味であり、包接水和物を除くこととする狭義の包接化合物（特許文献５参照）のみならず、この包接水和物（特許文献４，６参照）を含む、言わば広義の包接化合物も「包接化合物」を意味する。言うまでもなく、水が凝固してできる氷はこれに該当しない。
【００１０】
（２）「熱交換器」とは、熱源又は熱媒体との熱交換を可能にする伝熱面を備える伝熱物体を意味し、該伝熱物体が中実であるか否か、断面形状、寸法、材質等は問わない。プレート式や多管式といった型式も問わない。ヒートパイプも「熱交換器」の一種である。本発明の具体的な説明を行う際に、熱媒体が流通する空洞を有する伝熱管を「熱交換器」として本発明の具体的な説明を行う場合があるとしても、それは「熱交換器」をかかる伝熱管に限定する意図ではない。
【００１１】
（３）熱交換器の「伝熱面」とは、熱交換器による熱交換が行われる、当該熱交換器が備える外表面及びその熱交換の効果が及ぶ前記外表面の近傍領域をいう。
【００１２】
（４）「下方」及び「上方」とは、それぞれ、重力が働く方向及びその反対の方向をいう。
【００１３】
（５）「塊状体」とは、一つの集合体としての外形を有する物体をいい、周囲のものと視覚的に区別できる外形であれば、その形状に限定はなく、特に明記する場合を除き、内部の構造、強度、硬度、粘性、密度、組成等は問わない。なお、「包接化合物の塊状体」とは、包接化合物が生成を重ねて塊状をなし、塊状体と肉眼で認定できる状態になるに至ったものをいう。
【００１４】
（６）「スラリー」とは、液体中に固体粒子が分散又は懸濁した状態又はその状態にある物質をいう。沈降しがちな固体粒子を浮遊状態とするために界面活性剤を添加したり、機械的に攪拌することもあるが、その場合にも「スラリー」という。特に包接化合物又はその塊状体について「スラリー」という場合には、界面活性剤の添加や機械的攪拌の有無に拘らず、包接化合物のホスト分子を溶媒としゲスト分子を溶質として含む溶液の中に当該包接化合物が分散又は懸濁した状態又はその状態にある物質をいうが、分散や懸濁が均質であることまで必要とされない。例えば、包接化合物の塊状体の一部（特に溶液に接している部分）が前記溶液中に分散又は懸濁しているが残部は前記溶液中で塊状体のままである場合には、その分散又は懸濁しているものは「スラリー」であり、包接化合物の塊状体と前記溶液中で並存している状態にあるといえる。
【００１５】
（７）「攪拌」とは、対象物（本発明では主として原料溶液、包接化合物、包接化合物スラリー等）を掻き混ぜることを意味する。対象物の循環（特許文献３参照）や機械振動も、これを掻き混ぜたのと同等の結果が生じるので、「攪拌」に該当する。また、本発明においては、「攪拌」には、対象物を掻き混ぜることに加えて、溶液の濃度または温度を均一化させることを目的とするその他の動作（例えば濃度または温度の異なる溶液を混合すること、濃度または温度の異なる溶液を拡散させることなど）が含まれるものとする。
【００１６】
（８）「調和融点」とは、原料溶液の液相から包接化合物が生成する際、原料溶液中のゲスト分子の濃度と包接化合物中のゲスト分子の濃度とが等しく、包接化合物の生成の前後において当該液相の組成が変わらない場合の温度をいう。なお、縦軸を包接化合物生成温度、横軸を原料溶液中のゲスト分子の濃度とした状態図では極大点が「調和融点」となる。また、調和融点を与える原料溶液中のゲスト分子の濃度を「調和融点濃度」という。調和融点濃度未満の濃度の原料溶液から包接化合物を生成する場合には、包接化合物の生成につれて原料溶液のゲスト分子の濃度が低下し、その濃度に対する包接化合物生成温度が低下する。
【００１７】
本発明の第１の形態において、「熱交換の終了前の所定時間の時間帯」とは、当該所定時間の終了時が熱交換の終了前であることをいう。この時間帯において、「溶液（包接化合物のホスト分子を溶媒とし、そのゲスト分子を溶質として含む）を攪拌すること」とは、前記時間帯で少なくとも１回原料溶液を攪拌することを意味し、一時的に、継続して、連続して又は断続的に若しくは間欠的に原料溶液を攪拌することを含む。
【００１８】
かくして、伝熱性を高めるのに有効な所定時間の時間帯で原料溶液を攪拌するので、熱交換器の伝熱面に付着堆積している包接化合物の近傍の原料溶液が十分に攪拌され、熱交換器による熱交換の効果が及ぶ領域における伝熱性が改善され、包接化合物の生成速度を高め、即ち単位量の包接化合物をより短時間で生成させる。
【００１９】
本発明の第２の形態に係る熱エネルギーの蓄積と取り出しを行う方法は、包接化合物の生成と融解によって熱エネルギーの蓄積と取り出しを行う方法において、包接化合物のホスト分子を溶媒としゲスト分子を溶質として含む溶液を、該溶液中に配置された熱交換器を介して熱媒体と熱交換させることにより、該熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させ、熱エネルギーを蓄積する第１工程と、前記熱交換器の伝熱面に生成している包接化合物を前記伝熱面の側から融解させ、前記熱エネルギーを取り出す第２工程とを有し、前記第１工程の終了前で所定時間の時間帯において、前記溶液を攪拌することを特徴とする。
【００２０】
かかる第２の形態は、第１の形態での包接化合物の生成のための熱交換を第１工程とし、この第１工程に加え、包接化合物を融解して熱エネルギーを取り出す工程を第２工程として備えることとしたものである。したがって、この第２の形態においては、第１の形態での「熱交換」を「第１工程」として表現しただけなので、「所定時間の時間帯」、「溶液を攪拌」は、第１の形態におけるそれぞれの対応語句と同義である。
【００２１】
本発明の第３の形態に係る熱エネルギーの蓄積と取り出しを行う方法は、第２の形態に係る方法における前記第１工程と前記第２工程とを繰り返すとともに、前記第２工程の終了から前記第１工程の開始までの時間帯で、前記溶液を攪拌することを特徴とする。すなわち、溶液の攪拌は、第１工程における所定時間の時間帯で行われると共に、第２工程後第１工程前においても行われる。
【００２２】
本発明の第４の形態に係る蓄熱装置は、包接化合物のホスト分子を溶媒としゲスト分子を溶質として含む溶液の中に配置される熱交換器と該熱交換器を収容する蓄熱槽とを備え、該熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させることにより熱エネルギーを前記蓄熱槽内に蓄積する蓄熱動作と、前記熱交換器の伝熱面に生成している包接化合物を前記伝熱面の側から融解させることにより前記熱エネルギーを前記蓄熱槽外に取り出す放熱動作を行う蓄熱装置において、蓄熱動作の終了前の所定時間の時間帯で、前記溶液を攪拌する攪拌装置を備えることを特徴とする。この第４の形態においては、第１の形態での「熱交換」を「蓄熱動作」と表現しただけなので、「所定時間の時間帯」、「溶液の攪拌」は、第１の形態におけるそれぞれの対応語句と同義である。
【００２３】
本発明の第５の形態に係る蓄熱装置の運転方法は、包接化合物のホスト分子を溶媒としゲスト分子を溶質として含む溶液の中に配置される熱交換器と該熱交換器とを収容する蓄熱槽と、前記溶液を攪拌する攪拌装置とを備える蓄熱装置の運転方法において、前記熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させることにより熱エネルギーを前記蓄熱槽内に蓄積する蓄熱工程と、前記熱交換器の伝熱面に生成している包接化合物を前記伝熱面の側から融解させることにより前記熱エネルギーを前記蓄熱槽外に放出する放熱工程を有し、前記蓄熱工程の終了前の所定時間の時間帯で、前記攪拌装置を駆動させる工程を有することを特徴とする。この第５の形態においては、第１の形態での「熱交換」を「蓄熱工程」と表現しただけなので、「所定時間の時間帯」、「溶液の攪拌」は、第１の形態におけるそれぞれの対応語句と同義である。
【００２４】
本発明の第６の形態に係る蓄熱装置の運転方法は、第５の形態に係る運転方法における前記蓄熱工程と前記放熱工程とを繰り返すとともに、放熱工程の終了から次の蓄熱動作の開始までの時間帯においても、前記攪拌装置を駆動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、熱交換器を介して原料溶液と熱媒体とを熱交換させることにより、その熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させる際、熱交換の終了前の所定時間の時間帯において、原料溶液を攪拌するので、熱交換器の伝熱面から原料溶液へ及び熱交換器の伝熱面に生成した包接水和物から原料溶液への効果的な熱伝達が可能になり、熱交換器の伝熱面に包接化合物を速やかに生成させ、成長させることができる。その結果、効率的に蓄熱することができ、さらに蓄熱時に必要な熱媒体を冷却する装置の負荷をより少なくすることができると同時に、所定時間を超えた後は原料溶液の攪拌を行わないので、奏効的な範囲で攪拌を行うことが可能になり、省エネルギーにも資する。
【００２６】
なお、熱交換器を介して原料溶液と熱媒体とを熱交換させることにより包接化合物の生成と融解を行うと（特にこれらを少なくとも１回繰り返して行うと）、原料溶液に温度勾配が生じる傾向がある。また、原料溶液中でのゲスト分子の濃化に起因して濃度勾配が生じる傾向があり、この濃度勾配は通常、包接化合物の生成と融解の繰返し数の増加に伴い顕著になる。しかし、本発明によれば、蓄熱時に所定時間の時間帯において原料溶液が攪拌されるので、原料溶液の温度勾配やゲスト分子の濃度勾配を解消し、原料溶液をより均質化でき、かかる原料溶液から生成される包接化合物の物性のばらつきを従前よりも小さくすることができるという作用効果も奏する。
【００２７】
本発明によると、以上のごとくの効果を得られるが、本発明の各形態についての効果を個別的に述べると、次のとおりである。
【００２８】
（ｉ）本発明の第１の形態によれば、熱交換器を介して原料溶液と熱媒体とを熱交換させることにより、その熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させる際、熱交換の終了前の所定時間の時間帯において、原料溶液を攪拌するので、熱交換器から原料溶液への効果的な熱伝達が可能になり、熱交換器の伝熱面に包接化合物を速やかに生成させ、成長させることができる生成方法を実現することができる。この生成方法によれば、蓄熱時に必要な熱媒体を冷却する装置の負荷をより少なくすることができるとともに、前記所定時間以降は攪拌しない結果、非効率なエネルギーを費やさないので、奏効的な範囲で攪拌を行うことができ、省エネルギーにも資する。
【００２９】
（ii）本発明の第２の形態によれば、熱交換器を介して原料溶液と熱媒体とを熱交換させ、包接化合物を生成させる工程の終了前の所定時間の時間帯において、原料溶液を攪拌するので、熱交換器から原料溶液への効果的な熱伝達が可能になり、熱交換器の伝熱面に包接化合物を速やかに生成させ、成長させることができる熱エネルギーの蓄積と取り出しを行う方法を実現することができる。また、蓄熱を行う際に必要な熱媒体を冷却する装置の負荷をより少なくすることができるとともに、前記所定時間以降は攪拌しない結果、非効率なエネルギーを費やさないので、奏効的な範囲で攪拌を行うことができ、省エネルギーにも資する。
【００３０】
原料溶液中に配置された熱交換器を介して熱媒体と熱交換させることにより包接化合物を融解させて熱エネルギーを取り出す場合、原料溶液の温度は、包接化合物の凝固点よりも高い温度になる。その結果、自ずと原料溶液の上方が相対的に高温で、下方は相対的に低温という温度勾配が生じる。また、熱エネルギーの蓄積と取り出しを繰り返すと、包接化合物が融解した場所にゲスト分子が滞留することでゲスト分子の濃化が起こり、濃度勾配が生じる傾向がある。更に、熱エネルギーの取り出しを行っても、包接化合物が未融解のまま残存する傾向がある。例えば、包接化合物の比重が原料溶液のそれよりも大きい場合、当該原料溶液が収容されている容器の上部にある原料溶液の温度は包接化合物の凝固」点よりも高いものの、下部にある原料溶液は包接化合物の凝固点以下の温度となる場合があり、当該下部に包接化合物が未融解のまま残存し得ることになる。これは温度勾配と同時に濃度勾配が生じているのと実質的に同じ状態でもある。
【００３１】
これに対し、本発明の第２の形態によれば、包接化合物の生成時に所定時間の時間帯において原料溶液を攪拌するので、相対的に高温の原料溶液と相対的に低温の原料溶液とを混合させることにより、ゲスト分子の濃度が相対的に高い原料溶液と相対的に低い原料溶液とを混合させることにより、又は包接化合物の凝固点以上の原料溶液との混合による未融解の包接化合物の融解させることにより、原料溶液の温度勾配やゲスト分子の濃度勾配を解消し、原料溶液をより均質化することができ、かかる原料溶液から生成される包接化合物の物性のばらつきを従前よりも小さくすることもできる。
【００３２】
（iii）尤も、本発明の第２の形態では、包接化合物が生成し始めているときに原料溶液の攪拌を行うので、温度勾配や濃度勾配の解消が徹底されない場合もあり得る。これに対し、本発明の第３の形態によれば、熱エネルギーを取り出した後に再度熱エネルギーを蓄積する前に原料溶液を攪拌して、温度勾配や濃度勾配の解消を徹底することができるので第２の形態の場合よりも効果があり、均質な熱エネルギーを蓄積でき、熱エネルギーの蓄積と取り出しを無駄なく、効率的に行うことができる。
【００３３】
（iv）本発明の第４の形態によれば、熱交換器を介して原料溶液と熱媒体とを熱交換させ、包接化合物を生成させる蓄熱動作の終了前の所定時間の時間帯において、原料溶液が攪拌装置により攪拌されるので、熱交換器から原料溶液へ効果的に熱伝達させることができ、熱交換器の伝熱面に包接化合物を速やかに生成させ、成長させることができる蓄熱装置を実現することができる。このような蓄熱装置では、前記所定時間以降は攪拌しない結果、非効率なエネルギーを費やさないので、蓄熱動作時に必要な熱媒体を冷却する装置の負荷がより少なくなり、奏効的な範囲で攪拌が行われ、エネルギーが節減される。なお、攪拌に必要な電力は低廉な夜間電力により賄うことができる。また、蓄熱装置では熱エネルギーの蓄積動作と放出動作を繰り返されるのが普通であり、その繰返しの際、蓄熱動作の開始から所定時間の時間帯において原料溶液が攪拌されれば、ゲスト分子の濃度勾配が解消され、原料溶液がより均質化され、かかる原料溶液から生成される包接化合物の物性のばらつきが従前よりも小さくなる。この結果、蓄熱装置の性能が安定化する。
【００３４】
また、放熱動作を行うと、原料溶液の温度が包接化合物の凝固点よりも高い温度になる。その結果、原料溶液の上方が相対的に高温で、下方は相対的に低温という温度勾配が蓄熱槽内に生じる。また、蓄熱動作と放熱動作を繰り返すと、包接化合物が融解した場所にゲスト分子が滞留することでゲスト分子の濃化が起こり、濃度勾配が生じる傾向がある。更に、熱エネルギーの取り出しを行っても、包接化合物が未融解のまま残存することがあり得る。例えば、包接化合物の比重が原料溶液のそれよりも大きい場合において、当該原料溶液が収容されている容器の上部にある原料溶液の温度は包接化合物の凝固点よりも高いものの、下部にある原料溶液は包接化合物の凝固点以下の温度となるときは、当該下部に包接化合物が未融解のまま残存する。特に、本発明の第４の形態に係る蓄熱装置は、熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させることにより熱エネルギーを蓄熱槽内に蓄積する蓄熱動作と、熱交換器の伝熱面に生成している包接化合物を前記伝熱面の側から融解させることにより熱エネルギーを蓄熱槽外に取り出す放熱動作を行うもの、即ち、内融式の蓄熱装置である。内融式の蓄熱装置では、包接化合物と原料溶液との比重が異なると、放熱動作の際、その比重の差に応じて未融解の包接化合物が浮揚又は沈降し、蓄熱槽内に偏在する傾向がある。このような未融解の包接化合物の存在は原料溶液の濃度勾配や温度勾配の原因になり、蓄熱装置の性能の低下を招来しかねない。
【００３５】
これに対し、本発明の第４の形態によれば、蓄熱動作時に所定時間の時間帯において、原料溶液が攪拌されるので、相対的に高温の原料溶液と相対的に低温の原料溶液との混合により又はゲスト分子の濃度が相対的に高い原料溶液と相対的に低い原料溶液との混合により、そして特に包接化合物の凝固点以上の原料溶液との混合による未融解の包接化合物が融解することにより、原料溶液の温度勾配やゲスト分子の濃度勾配が解消され、原料溶液がより均質になり、かかる原料溶液から生成する包接化合物の物性のばらつきが従前よりも小さくなる。それ故、本発明の第４の形態によれば、均質な熱エネルギーの蓄積が可能で、安定な性能を有する蓄熱装置を実現することができる。
【００３６】
なお、放熱動作終了後蓄熱動作開始前までに攪拌装置により原料溶液を攪拌する方が、温度勾配や濃度勾配の解消が徹底されるので、均質な熱エネルギーが蓄積され、蓄熱動作と放熱動作が無駄なく効率的に行われる蓄熱装置の実現という意味では、より好ましい。
【００３７】
（v）本発明の第５の形態によれば、本発明の第４の形態に係る蓄熱装置、特に内融式の蓄熱装置に適した運転方法を実現することができる。即ち、熱交換器を介して原料溶液と熱媒体とを熱交換させ、包接化合物を生成させる蓄熱工程時に所定時間の時間帯において、原料溶液を攪拌するので、熱交換器から原料溶液への熱伝達を効果的に行うことができ、熱交換器の伝熱面に包接化合物を速やかに生成させ、成長させることができる。かかる運転により、蓄熱工程の際に、前記所定時間以降は攪拌しない結果、非効率なエネルギーを費やさないので、必要な熱媒体を冷却する装置の負荷をより少なく抑えることができ、奏効的な範囲で攪拌を行うことでエネルギーを節減することができる。なお、攪拌に必要な電力は低廉な夜間電力により賄えばよい。また、蓄熱装置の運転では蓄熱工程と放熱工程が繰返し実行されるのが普通であり、その繰返しの際、蓄熱動作の開始から所定時間が経過するまでの時間帯において原料溶液を攪拌することにより、原料溶液の濃度勾配とゲスト分子の濃度勾配を解消することができ、原料溶液をより均質にでき、かかる原料溶液から生成される包接化合物の物性のばらつきを従前よりも小さくすることができる。これにより、蓄熱装置の性能を安定化させることができる。
【００３８】
また、放熱工程を実行すると、原料溶液の温度が包接化合物の凝固点よりも高い温度になるので、蓄熱槽内に温度勾配が生じる。また、蓄熱工程と放熱工程を繰り返し実行すると、包接化合物が融解した場所にゲスト分子が滞留することでゲスト分子の濃化が起こり、濃度勾配が生じる傾向がある。更に、熱エネルギーの取り出しを行っても、包接化合物が未融解のまま残存することがあり得る。特に、本発明の第４の形態に係る蓄熱装置のような内融式の蓄熱装置の運転時においては、包接化合物と原料溶液との比重が異なると、放熱工程の際、その比重の差に応じて未融解の包接化合物が浮揚又は沈降し、蓄熱槽内に偏在することがあり、かかる未融解の包接化合物の存在が原料溶液の濃度勾配や温度勾配の原因になる。これに対し、本発明の第５の形態によれば、蓄熱工程時に所定時間の時間帯において、原料溶液を攪拌するので、相対的に高温の原料溶液と相対的に低温の原料溶液との混合により又はゲスト分子の濃度が相対的に高い原料溶液と相対的に低い原料溶液との混合により、そして特に包接化合物の凝固点以上の原料溶液との混合による未融解の包接化合物が融解することにより、原料溶液の温度勾配やゲスト分子の濃度勾配を解消することができ、原料溶液をより均質化でき、かかる原料溶液から生成する包接化合物の物性のばらつきを従前よりも小さくすることができる。それ故、本発明の第５の形態によれば、均質な熱エネルギーの蓄積が可能で、安定な性能を有する蓄熱装置の運転を実現することができる。
【００３９】
（vi）尤も、本発明の第５の形態では、包接化合物が生成し始めているときに原料溶液の攪拌を行うので、温度勾配や濃度勾配の解消が徹底されない傾向もある。これに対し、本発明の第６の形態によれば、放熱工程終了後蓄熱工程開始前に原料溶液を攪拌するので、温度勾配や濃度勾配の解消を徹底できることから第５の形態の場合よりも効果があり、均質な熱エネルギーを蓄積でき、熱エネルギーの蓄積と取り出しを無駄なく、効率的に行うことができる。
【００４０】
（vii）なお、第５の形態に係る蓄熱装置及び第６の形態における蓄熱装置は内融式であるが、本発明は内融式以外の方式の蓄熱装置も射程内としている。例えば、特許文献６に記載の蓄熱装置は、原料溶液を熱交換器を介して熱媒体と熱交換させ、その熱交換器の伝熱面に包接化合物を生成させることにより熱エネルギーを蓄積するとともに、当該包接化合物を剥離させて原料溶液に分散又は懸濁させることでスラリーにし、このスラリーを外部に取り出した後に融解させることにより当該熱エネルギーを取り出すという方式の蓄熱装置である。例えば、この特許文献６の蓄熱装置における包接化合物の生成方法は、本発明の第１の形態が予定する技術的範疇に入る。
【００４１】
また、本発明の各形態における原料溶液の攪拌は、包接化合物の生成と融解（第２及び第３の各形態においては第１工程と第２工程、第４の形態においては蓄熱動作と放熱動作、第５及び第６の各形態においては蓄熱工程と放熱工程にそれぞれ対応する）を少なくとも１回以上繰り返した後に行う。従って、包接化合物の生成と融解を例えば５回繰り返した後に原料溶液を１回攪拌するようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下において本発明の実施形態として、第一実施形態で蓄熱装置、第二実施形態でこの蓄熱装置を用いた蓄熱式空調装置について説明する。これらの実施形態では、包接化合物の具体例を包接水和物としているが、当該具体例が包接水和物であるからといって、本発明からその他の包接化合物が除外するものではない。
【００４３】
また、本発明では原料溶液におけるゲスト分子の濃度は、調和融点を与える濃度（調和融点濃度）であっても、それ未満又はそれより大きな濃度であっても構わない。
【００４４】
＜第一実施形態＞
本実施形態の蓄熱装置は、図１に見られるごとく、蓄熱槽１に水和物生成物質を含む水溶液からなる原料溶液Ｌが貯留されており、この蓄熱槽１内には、原料溶液と冷凍サイクルの熱媒体（冷媒）とを熱交換させる熱交換器２（ここでは伝熱管）が収容されている。この熱交換器２としての伝熱管は管内に熱媒体を流通して前記熱交換を行う際に、その伝熱面積を大きくするために、図示の例では、上下に蛇行して形成されその管長を長くしている。前記蓄熱槽１には、その底部から上部に向け原料溶液を送るべく、循環経路３が取り付けられ、その循環経路３にはポンプ４が設けられている。この循環経路３を経て蓄熱槽１底部の原料溶液Ｌを槽内上部へ送ることにより、槽内では原料溶液の攪拌が行われる。
【００４５】
この攪拌は、本実施形態では、熱交換の開始から、その終了前の所定時間が経過するまでの時間帯において行われる。
【００４６】
このような図１の本実施形態装置では、熱交換器２としての伝熱管に低温の熱媒体が流通されると、熱媒体が伝熱管表面で原料溶液Ｌと熱交換して、該原料溶液Ｌが冷却され包接水和物Ｌ１が生成される。包接水和物Ｌ１は熱交換器２の表面に付着し堆積するものや、包接水和物Ｌ１が熱交換器２の表面から剥離し原料溶液中に粒子状で分散または懸濁してスラリーを生成するものがある。図１には熱交換器２たる伝熱管の周囲に包接水和物の塊状体が付着形成されている状態を示している。包接水和物の水溶液を冷却して生成した塊状の包接水和物Ｌ１は、伝熱管の周りに略同軸鞘状、略円筒形状に形成されている。熱交換器としての伝熱管の配置例として、上下方向に蛇行したものを示したが、これに限定されるものではなく、例えば、水平方向に蛇行するように配置したものでもよい。
【００４７】
図１に示す本実施形態の蓄熱装置について、攪拌の時期と蓄熱効率について検討すべく、ポンプ４により蓄熱槽１の底部から原料溶液Ｌを抜出し蓄熱槽１の上部へ戻す循環経路３を設けて蓄熱槽１の原料溶液Ｌを攪拌するようにして攪拌を行う場合と、このポンプ４を運転しないで攪拌を行わない場合について、蓄熱経過時間と蓄熱速度の関係を調べる実験を行って図２のような結果を得た。
【００４８】
この実験では、原料溶液として包接水和物生成物質の臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）の調和融点を与える濃度（調和融点濃度）未満の水溶液を用いた。しかし、本発明では原料溶液におけるゲスト分子の濃度は、調和融点を与える濃度（調和融点濃度）であっても、それ未満又はそれより大きな濃度であっても構わない。
【００４９】
図２において、横軸は、熱交換開始からの経過時間を蓄熱終了までの時間に対する比であり、「蓄熱経過時間比」として表記している。また、縦軸は、熱交換器で熱媒体との熱交換により冷却され蓄熱された熱エネルギーの単位時間当たりの蓄熱量であり、「蓄熱速度」として表記している。この図によると、蓄熱速度が大きいほど効率的に蓄熱が行われていることを示している。
【００５０】
（所定時間の特定）
次に、攪拌を行う所定時間を固相率の範囲により特定すべく、図２を検討する。図２によると、熱交換を開始してから当初は原料溶液の温度が低下し、やがて熱交換器２の表面近傍の原料溶液Ｌの温度が包接水和物生成開始温度に到達すると包接水和物Ｌ１が生成し始め、包接水和物粒子が原料溶液中に分散または懸濁して水和物スラリーが生成される。熱交換が継続されるにつれて包接水和物粒子が増加し固相率（包接水和物Ｌ１の水和物スラリーに対する重量比率）が増加し、さらに熱交換器２の表面に包接水和物の塊状体が形成される。
【００５１】
包接水和物が生成されていない段階（原料溶液の段階）と、固相率が小さい段階（蓄熱密度が小さいことに相当）では、原料溶液の攪拌を行うことにより、熱交換器を介した熱交換が効率よく行われ蓄熱速度が高くなることがわかる。
【００５２】
蓄熱経過時間比が０．５となり、固相率が大きくなる（蓄熱密度が大きいことに相当）と、原料溶液の攪拌の有無による蓄熱速度の差は無くなった。
【００５３】
すなわち、前記蓄熱経過時間比が０．５以下では、原料溶液の攪拌を行うことにより、熱交換器２の表面への水和物の付着堆積による伝熱性の低下を防ぎ、熱交換が効率よく行われていることを示している。しかし、固相率が大きくなり蓄熱経過時間比が０．５を超えると、原料溶液もしくは水和物スラリー中の水和物量が多くなり、熱交換面に付着した水和物量が多くなる結果、熱伝導率の低い水和物量が多くなって、これらの伝熱性が低下するため、攪拌による熱交換効率を高める効果が認められなくなった。
【００５４】
原料溶液の攪拌を行うことにより熱交換効率が高くなる効果がある固相率の適正範囲は、ＴＢＡＢ濃度、熱交換器に流通させる熱媒体の種類・温度・流量、熱交換器と蓄熱槽の構造、攪拌の方法、攪拌の強度（時間当たりに入れ替わる原料溶液の全体に対する割合）、蓄熱速度等により異なるが、概ね固相率が１０〜１５ｗｔ％より小さい範囲で原料溶液の攪拌による効果が認められた（表１参照）。また、ＴＢＡＢ以外の包接水和物生成物質についても同様の結果であった。
【００５５】
したがって、蓄熱運転の熱交換の開始から生成された水和物スラリーの固相率が約１０〜１５ｗｔ％に達するまでの時間帯において、蓄熱槽内の原料溶液もしくは水和物スラリーを攪拌させることにより伝熱性を改善でき、熱交換効率を高め包接化合物を効率的に生成させることが可能となる。水和物スラリーの固相率が約１０〜１５ｗｔ％に達してからは、攪拌を行う必要がないので、奏効な範囲で攪拌を行うこととなり、省エネルギーとすることができる。
【００５６】
かくして、本実施形態では、攪拌を行う「所定時間」を固相率が約１０〜１５ｗｔ％に達するまでの時間と設定することがよい。
【００５７】
固相率により特定する他に、熱交換器で熱媒体との熱交換により冷却され蓄熱された熱エネルギーの累積値（熱交換された累積熱エネルギー）すなわち累積蓄熱量により攪拌を行う時間により「所定時間」を特定してもよい。
【００５８】
【表１】
2008215654.tif 000003
【００５９】
（固相率の計測方法）
本実施形態において、「所定時間」は既述のごとく固相率が好適な値となる時間で特定されるが、その特定のためには、攪拌を停止すべき時点であるかを判定するのに固相率を計測せねばならない。
【００６０】
次に、攪拌の停止時期を判定するために、水和物スラリーの固相率を計測する方法について説明する。
【００６１】
固相率は固相の水和物と液相の原料溶液の物性の相違に基づく計測によって求められる。例えば、導電性の相違に基づき蓄熱槽内に設けた電極間の水和物スラリー電気抵抗の変化の計測、あるいは、密度の相違に基づき蓄熱槽内の液位の変化の計測が挙げられる。さらには、予め包接水和物の生成温度と溶液中の水和物生成物質濃度の関係、初期水和物生成物質溶液濃度のデータを記憶させておき、これら記憶されたデータと蓄熱槽内の水和物スラリー温度の計測値から、固相率を算出することもできる。
【００６２】
水和物を生成する水和物生成物質の水溶液を冷却すると、水和物生成温度以下になると水和物粒子が生成し、水和物粒子は水溶液中に分散もしくは懸濁して水和物スラリーが生成される。冷却を続けると水和物粒子は増加し、固相率（水和物粒子の水和物スラリーに対する重量比率をいう）が増加する。水和物を生成する水和物生成物質の水溶液の初期濃度によって定まるが、水和物スラリーの温度と固相率との間に一定の関係がある。
【００６３】
例えば、初期濃度が１４ｗｔ％の臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）水溶液の水和物スラリーの温度と固相率の関係を図３のグラフに示す。予め判っている水和物生成物質の水溶液の初期濃度と、計測した水和物スラリー温度に基づき固相率を求められる。したがって、蓄熱槽内に設けた計測計による計測値から固相率を求め、求めた固相率が所定範囲内のときは、原料溶液もしくは水和物スラリーの攪拌を行い、また、固相率が所定範囲より大きくなれば攪拌を停止する。
【００６４】
（所定時間設定の他の方法）
熱交換の開始から、溶液を攪拌することにより溶液または水和物スラリーの熱伝達を促進できる効果を奏することができる時間を攪拌する「所定時間」として特定する他の方法として、蓄熱速度を計測して定めることが可能である。蓄熱速度を計測して、溶液を攪拌することにより、攪拌しない場合の蓄熱速度を上回っているかどうかを判断し、上回っている間には攪拌を行うこととする。
【００６５】
蓄熱速度は熱媒体の流量や蓄熱槽入口・出口での熱媒体の温度などから算出される。熱媒体の流量や温度を計測する代わりに蓄熱速度を概算するには次の方法がある。蓄熱運転中の圧縮機の運転は蓄熱状況に応じて制御され、詳しくは運転周波数が制御される。あらかじめ蓄熱速度と圧縮機の運転周波数との関係を求めておき、圧縮機の運転周波数を計測することによって蓄熱速度を換算できる。
【００６６】
圧縮機の運転周波数を計測して運転状況を監視することにより蓄熱速度を求め、攪拌を行う所定時間を定めることができる。
【００６７】
＜第二実施形態＞
以下、本発明の第二実施形態として、蓄熱装置を用いた蓄熱式空調システムを図４に基づき説明する。
【００６８】
図４は本実施形態の蓄熱式空調システムであって、蓄熱式空調のための構成機器およびその制御装置を示している。
【００６９】
図４において、蓄熱装置は図１の装置と同じ構成であり、蓄熱槽１内に蓄熱材としての原料溶液Ｌを貯留し、ここに熱交換器（伝熱管）２が貫通して設けられ、前記蓄熱槽１には、循環経路３が取り付けられ、この循環経路３にポンプ４が設けられている。前記熱交換器２には熱媒体（冷媒）が流出入する。
【００７０】
前記蓄熱槽１には、さらに固相率センサ５と蓄熱量センサ６が設けられている。
【００７１】
固相率センサ５は、蓄熱材の固相率を算定するためのデータとして、蓄熱材温度等を計測する。後述する固相率を演算する例では、固相率センサとして蓄熱材の水和物スラリーの温度を計測するが、他の演算方法、例えば、水和物スラリーの電気抵抗から演算する方法、蓄熱材の液位の変化から演算する方法の場合は、それぞれ、電気抵抗または液位の変化を計測する。蓄熱量センサ６は、蓄熱量を算定するためのデータとして、蓄熱材温度、蓄熱材液位等を計測する。
【００７２】
循環経路３とポンプ４は、攪拌装置として機能し、蓄熱槽１の底部から蓄熱材としての水溶液Ｌを抜き出し蓄熱槽１の上部の液面近傍に戻すように循環させる。液面近傍に水溶液を戻す際に分散して戻すように分配配管を設けると攪拌効果を高めることができる。
【００７３】
本蓄熱式空調システムの蓄熱材は、包接水和物を生成する包接水和物生成物質の水溶液であって、包接水和物の凝固点が０℃より高く２０℃より低い蓄熱材が用いられる。例えば、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）の水溶液がある。
【００７４】
このような蓄熱装置の前記熱交換器２の一端側に、熱交換器２へ流入する熱媒体を減圧する減圧弁７が、そして他端側には開閉弁８がそれぞれ蓄熱槽１外で設けられており、前記減圧弁７と開閉弁８からそれぞれ管路が室外側と室内側へ分岐されていて、室外では室外側熱交換器１０そして室内では室内側熱交換器２０に至っている。
【００７５】
室外に設置されている室外側熱交換器１０は、蓄熱式空調システムを構成する冷凍サイクルの熱媒体（冷媒）が外気と熱交換を行うようになっており、該室外側熱交換器１０には圧縮機１１が直列に接続されている。かくして、前記蓄熱装置と室外側熱交換器１０とは、閉ループをなす管路で接続される。
【００７６】
一方、減圧弁７から分岐した室内側の管路に開閉弁９が設けられており、室内に設置された複数の室内側熱交換器２０が並列をなして、前記開閉弁９側と前記開閉弁８側との間に接続されている。図示の例では、二つの室内側熱交換器２０が設置されており、それぞれ減圧装置２１を介して前記開閉弁９側に接続されている。この減圧装置２１は、室内側熱交換器に流入する熱媒体を減圧する。
【００７７】
さらに開閉弁９と減圧装置２１との間の管路は、熱交換器２と開閉弁８との間の管路と接続されていて、一つの流路３０をなしている。
【００７８】
このように、これらの構成機器を、熱媒体の配管と、この熱媒体の流路を切替える開閉弁８，９とで連結し、後述の制御装置４０により制御を行って冷凍サイクル回路を形成する。
【００７９】
蓄熱装置の運転のための制御装置４０は、テータベースを記憶する記憶手段４１と、計測データを入力する計測データ入力手段４２と、これらの手段４１そして４２からの出力にもとづいて演算を行う演算手段４３と、この演算手段４３からの出力にもとづいて前記構成機器を制御する運転制御手段４４とを有している。前記計測データ入力手段４２は、蓄熱槽１に設けられた固相率センサ５と蓄熱量センサ６からの計測データが入力される。演算手段４３は、記憶手段４１と計測データ入力手段４２からのデータにもとづいて、固相率そして蓄熱量をそれぞれ演算する固相率演算手段４３Ａと蓄熱量演算手段４３Ｂとを有している。また、運転制御手段４４は、前記演算手段から演算結果を受けて作動する運転モード切替手段４４Ａと攪拌装置運転制御手段４４Ｂとを有している。
【００８０】
次に、上述の制御装置４０を構成する各手段について、さらに詳述する。
【００８１】
Ａ．記憶手段
記憶手段４１には各種のデータベースが記憶されている。記憶されているデータベースは、蓄熱材の特性としての蓄熱材の水和物生成開始温度と水溶液中の水和物生成物質濃度との関係を表した水和物生成曲線、水和物スラリーの温度と固相率の関係を表した曲線、蓄熱材の比熱、潜熱量、蓄熱材の初期濃度、蓄熱材の重量があり、また冷房需要に基づいた予定蓄熱量がある。予定蓄熱量の設定は、季節や曜日などの情報、記憶手段に記憶された過去の冷熱需要データ等に基づき、翌日に必要な蓄熱量を予測するプログラムなどから設定される蓄熱需要を予測して設定する。
【００８２】
Ｂ．計測データ入力手段
計測データ入力手段４２は、蓄熱槽１に備えられた固相率センサ５、蓄熱量センサ６から出力されたデータを演算手段に入力するためのハードウェアおよびソフトウェアをいう。
【００８３】
Ｃ．演算手段
演算手段４３はＣＰＵ等によってプログラムが実行されることで実現されるものである。演算手段４３は、計測データ入力手段４２によって入力された蓄熱材温度と記憶手段によって記憶されている蓄熱材の初期濃度、蓄熱材の水和物スラリー温度と固相率の関係曲線に基づき、固相率を演算する固相率演算手段４３Ａと、計測データ入力手段４２によって入力された蓄熱材温度、蓄熱材液位と、記憶手段４１によって記憶されている蓄熱材の水和物生成曲線、比熱、潜熱量、初期濃度、重量とから蓄熱量を演算する蓄熱量演算手段４３Ｂとを備えている。
【００８４】
Ｄ．運転制御手段
運転制御手段４４は演算手段４３から出力される固相率に基づいて攪拌装置を運転制御する攪拌装置運転制御手段４４Ｂと、演算手段４３から出力される蓄熱量や、予め記憶手段４１に格納された予定蓄熱量に基づいて冷凍サイクルを運転制御、すなわち蓄熱運転、蓄熱利用冷房運転、蓄熱非利用冷房運転などの運転モードの切替えを行う運転モード切替手段４４Ａとを備える。具体的には、運転モード切替手段４４Ａは圧縮機１１の運転制御および開閉弁８，９の開閉制御を行う。
【００８５】
次に、前記のように構成された本蓄熱式空調システムの動作を説明する。このシステムでは、蓄熱運転、蓄熱利用過冷却冷房運転、そして一般冷房運転に切り替えることができる。
【００８６】
（ａ）蓄熱運転
蓄熱運転時には、攪拌装置の起動後に、開閉弁８が「開」となり、開閉弁９が「閉」となる。また、蓄熱槽１内の熱交換器２（伝熱管）に熱媒体（冷媒）が流通される。前記のような開閉弁の状態において、圧縮機１１から吐出された熱媒体は室外側熱交換器１０で凝縮される。液化した熱媒体は減圧弁７で減圧され、この減圧された熱媒体は熱交換器２内で蒸発して蓄熱材を冷却し水和物を生成して蓄熱する。蓄熱運転においては、蓄熱槽１に収められている熱交換器２の表面が冷却面となり、蓄熱材であるＴＢＡＢ水溶液が冷却され、包接水和物が生成され包接水和物粒子が水溶液中に分散または懸濁した水和物スラリーが製造される。さらに熱交換器２の周囲に水和物が塊状に生成する。
【００８７】
蓄熱運転を開始する時に上述のように攪拌装置を起動すると、蓄熱槽１の底部から蓄熱材の水溶液Ｌを抜き出し蓄熱槽１の上部の液面近傍に戻すように循環させる。蓄熱材の水溶液を循環させることにより蓄熱材の水溶液を攪拌するので、熱交換器２から水溶液への効果的な熱伝達が可能になり、熱交換器２の伝熱面に包接化合物を速やかに生成させ、成長させることができる。これにより、蓄熱時に必要な冷媒を冷却する圧縮機１１の負荷をより少なくすることができる。
【００８８】
ここで、攪拌操作終了の時期判定について説明する。
【００８９】
計測データ入力手段４２によって入力された蓄熱材温度と記憶手段４１によって記憶されている蓄熱材の初期濃度、蓄熱材の水和物スラリー温度と固相率の関係曲線に基づき、固相率を演算する。あらかじめ攪拌により熱伝達が促進され蓄熱速度を大きくできる固相率の適切な範囲を所定範囲として求めておき、演算した固相率が所定範囲の上限値に達したら、攪拌を停止する。このようにすることにより奏効的な範囲で攪拌を行うことができ、攪拌のための循環ポンプの省エネルギーにも資することができる。
【００９０】
（ｂ）蓄熱利用過冷却冷房運転
蓄熱利用過冷却冷房運転時には、開閉弁８，９を「閉」とする。また、減圧弁７は全開にしておく。
【００９１】
前記のような開閉弁の状態において、圧縮機１１から吐出された冷媒は室外側熱交換器１０で凝縮される。液化した熱媒体（冷媒）は開弁した減圧弁７を経由して蓄熱槽１内の熱交換器２で蓄熱材と熱交換して過冷却状態になる。
【００９２】
熱交換器２を経由して過冷却状態になった熱媒体は、減圧装置２１で減圧されて室内側熱交換器２０で蒸発して室内を冷房し、再び圧縮機１１に戻る。
【００９３】
（ｃ）一般冷房運転（蓄熱非利用冷房運転）
蓄熱を利用しない一般冷房運転時には、開閉弁９を「開」とし、開閉弁８を「閉」とする。前記のような開閉弁の状態において、圧縮機１１から吐出された熱媒体は室外側熱交換器１０で凝縮される。液化した熱媒体は開弁した開閉弁９を経由して減圧装置２１で減圧される。室内側熱交換器２０で熱媒体は蒸発して室内を冷房し、再び圧縮機１１に戻る。
【００９４】
次に、原料溶液の攪拌操作について、さらに説明を加える。蓄熱利用冷房運転終了後には攪拌操作を行うとよい。蓄熱利用冷房運転を行い蓄熱した蓄熱剤から冷熱を回収する放熱工程を実行すると、原料溶液の温度が包接化合物の凝固点よりも高い温度になるので、蓄熱槽内に自ずと原料溶液の上方が相対的に高温で、下方は相対的に低温という温度勾配が生じる。また、蓄熱工程と放熱工程を繰り返し実行すると、包接化合物が融解した場所にゲスト分子が滞留することでゲスト分子の濃化が起こり、濃度勾配が生じることがある。更に、熱エネルギーの取り出しを行っても、包接化合物が未融解のまま残存することがあり、熱エネルギーをそれ以上取り出せない。特に、本実施形態に係る蓄熱装置のような内融式の蓄熱装置の運転時においては、包接化合物と原料溶液との比重が異なると、放熱工程の際、その比重の差に応じて未融解の包接化合物が浮揚又は沈降し、蓄熱槽内に偏在することがあり、かかる未融解の包接化合物の存在が原料溶液の濃度勾配や温度勾配の原因になる。
【００９５】
これに対し、蓄熱利用冷房運転終了後、再度蓄熱運転を開始する前に蓄熱材を攪拌する工程を設ける。この攪拌を行うと、相対的に高温の原料溶液と相対的に低温の原料溶液とを混合させることができ、ゲスト分子の濃度が相対的に高い原料溶液と相対的に低い原料溶液とを混合させることにより、又は包接化合物の凝固点以上の原料溶液との混合による未融解の包接化合物の融解させることにより、原料溶液の温度勾配やゲスト分子の濃度勾配を解消し、原料溶液をより均質化することができ、かかる原料溶液から生成される包接化合物の物性のばらつきを小さくすることもできる。
【００９６】
かくして、均質な熱エネルギーを蓄積でき、熱エネルギーの蓄積と取り出しを無駄なく、効率的に行うことができる。  
【００９７】
本発明は、以上の形態に限定されず、種々変更が可能である。例えば、攪拌装置を変更できる。
【００９８】
図５は循環ポンプによる攪拌装置を備えた蓄熱装置の例である。図１では蓄熱槽１の底部から原料溶液を抜出し蓄熱槽の上部の原料溶液面近傍に戻すように循環させるようにしたが、図５では蓄熱時に蓄熱槽１の液面付近に存在する水溶液もしくはスラリーをポンプ４で蓄熱槽１の底部付近に送ることで、蓄熱材を強制対流させ伝熱特性を改善するものである。吐出管先端を小径化して高流速化してもよい。また、吸込、吐出部ともに１箇所ではなく複数の箇所設けてもよいし、吸込または吐出を分散して行うように分配配管を設けると攪拌効果を高めることができる。また蓄熱時に蓄熱槽の液面付近に存在する水溶液もしくはスラリーの密度が底部付近に存在する水溶液もしくはスラリーの密度より小さい場合には、分配配管に設ける吐出孔を下向き又は斜め下向きに吐出するようにすると、攪拌効果を高めることができる。
【００９９】
次に、図６のように攪拌翼４Ａを回転させる攪拌装置を備えて水溶液あるいはスラリーを攪拌させて伝熱特性を改善させてもよい。
【０１００】
さらには、図７のように蓄熱槽の底部に気泡を放出する散気装置を設けエアポンプ４Ｂにより空気を供給して気泡の浮上により原料溶液またはスラリーを攪拌する攪拌装置を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第一実施形態としての蓄熱装置の概要構成図である。
【図２】図１装置で、攪拌を行う場合と行わない場合における、蓄熱経過時間と蓄熱速度との関係を示す図である。
【図３】水和物スラリー温度と固相率との関係を示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態としての蓄熱式空調システムの構成図である。
【図５】他の実施形態としての攪拌装置の図である。
【図６】さらに他の実施形態としての攪拌装置の図である。
【図７】さらに他の実施形態としての攪拌装置の図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  蓄熱槽
２  熱交換器（伝熱管）
３  攪拌装置（循環経路）
４  攪拌装置（ポンプ）
Ｌ  （原料）溶液
Ｌ１  包接化合物
【図１】
2008215654.tif 000004
【図２】
2008215654.tif 000005
【図３】
2008215654.tif 000006
【図４】
2008215654.tif 000007
【図５】
2008215654.tif 000008
【図６】
2008215654.tif 000009
【図７】
2008215654.tif 000010