(57)【要約】【課題】従来に比して優れた伝熱効率及び蓄熱量を有するとともに、蓄熱状態を正確に判定できる蓄熱装置を提供すること。【解決手段】過冷却蓄熱材を備え、過冷却蓄熱材の相変化に伴って放出される潜熱によりエンジン２を加熱する蓄熱装置１であって、過冷却蓄熱材を収容する主容器１１０と、主容器１１０に設けられ、過冷却蓄熱材を発核させて液相から固相へと相変化させる発核装置１２と、過冷却蓄熱材に対して非相溶性であり且つ過冷却蓄熱材よりも比重が小さい液体Ｌを収容するとともに、過冷却蓄熱材の相変化に伴う体積変化に応じて液体Ｌの一部が主容器１１０内との間で移動可能となるように主容器１１０に連通して設けられた予備容器１３と、予備容器１３に設けられ、予備容器１３内の液体Ｌの液面の高さを検出する検出装置１４と、検出された液面の高さに基づいて、過冷却蓄熱材の蓄熱状態を判定する判定部と、を備える。【選択図】図３
2012083043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過冷却蓄熱材を備え、当該過冷却蓄熱材の相変化に伴って放出される潜熱により対象物を加熱する蓄熱装置であって、
前記過冷却蓄熱材を収容する主容器と、
前記主容器に設けられ、過冷却状態の前記過冷却蓄熱材を発核させて液相から固相へと相変化させる発核手段と、
前記過冷却蓄熱材に対して非相溶性であり且つ前記過冷却蓄熱材よりも比重が小さい液体を収容するとともに、前記過冷却蓄熱材の相変化に伴う体積変化に応じて前記液体の一部が前記主容器内との間で移動可能となるように前記主容器に連通して設けられた予備容器と、
前記予備容器に設けられ、前記予備容器内の液体の液面の高さを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された液面の高さに基づいて、前記過冷却蓄熱材の蓄熱状態を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記予備容器は、前記主容器よりも容積が小さく且つ鉛直方向に長尺の形状であることを特徴とする請求項１記載の蓄熱装置。
【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。より詳しくは、過冷却蓄熱材を備え、この過冷却蓄熱材の相変化に伴って放出される潜熱により対象物を加熱する蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両の走行に伴って生じた各種廃熱を蓄熱しておき、蓄熱した熱を必要に応じて放出することで内燃機関や自動変速機等の対象物を暖機する蓄熱装置が知られている。近年では、蓄熱及び放熱する熱材として過冷却蓄熱材を用いた蓄熱装置が提案されている。この蓄熱装置では、過冷却蓄熱材が過冷却状態となっているとき、即ちその温度が融点よりも低く且つ液相にあるときに、発核させることによって液相から固相へと変化させ、このときの相変化に伴って放出される潜熱を利用する。
【０００３】
ところで、過冷却状態の過冷却蓄熱材を発核させて過冷却状態を解除すると、相変化に伴って体積が減少する。すると、この体積減少が過冷却蓄熱材と伝熱部材との接触不良を引き起こして伝熱効率が低下する、という問題があった。これに対して、過冷却蓄熱材の体積変化を吸収するための空気層を設ける等の検討もなされているが、この場合には空気層によって伝熱部に隙間が生じ、熱抵抗が増大して伝熱効率を向上できない、という問題があった。そこで、例えば、熱変形可能な蓄熱材収納容器と、この蓄熱材収納容器を伝熱部材に常時接触させるための付勢部材と、を備える蓄熱装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３３２６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、代表的な過冷却蓄熱材である酢酸ナトリウム三水和物等は、過冷却状態を解除すると針状結晶を生成するところ、機械的な手法で過冷却蓄熱材と伝熱部材との接触不良を改善する特許文献１に記載の技術では、針状結晶と伝熱部材との間に隙間が生じるのを十分に抑制できない。このため、熱抵抗が増大して伝熱効率を十分に向上できない、という問題があった。
【０００６】
また、針状結晶と伝熱部材との間に隙間が生じると、過冷却蓄熱材の表面部分に気液界面が発生する。気液界面下では過冷却蓄熱材の過冷却状態を安定して維持するのが困難であるため、十分な蓄熱量が得られない、という問題があった。
【０００７】
さらには、針状結晶と伝熱部材との間に隙間が生じると、蓄熱材収納容器の熱変形を、過冷却蓄熱材の体積変化に追従させることができない。このため、過冷却蓄熱材の体積変化量を正確に検出できず、過冷却蓄熱材の蓄熱状態を正確に判定できない、という問題があった。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来に比して優れた伝熱効率及び蓄熱量を有するとともに、蓄熱状態を正確に判定できる蓄熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明は、過冷却蓄熱材を備え、当該過冷却蓄熱材の相変化に伴って放出される潜熱により対象物（例えば、後述のエンジン２）を加熱する蓄熱装置（例えば、後述の蓄熱装置１）を提供する。本発明に係る蓄熱装置は、前記過冷却蓄熱材を収容する主容器（例えば、後述する主容器１１０）と、前記主容器に設けられ、過冷却状態の前記過冷却蓄熱材を発核させて液相から固相へと相変化させる発核手段（例えば、後述の発核装置１２）と、前記過冷却蓄熱材に対して非相溶性であり且つ前記過冷却蓄熱材よりも比重が小さい液体（例えば、後述の液体Ｌ）を収容するとともに、前記過冷却蓄熱材の相変化に伴う体積変化に応じて前記液体の一部が前記主容器内との間で移動可能となるように前記主容器に連通して設けられた予備容器（例えば、後述の予備容器１３）と、前記予備容器に設けられ、前記予備容器内の液体の液面の高さを検出する検出手段（例えば、後述の検出装置１４）と、前記検出手段により検出された液面の高さに基づいて、前記過冷却蓄熱材の蓄熱状態を判定する判定手段（例えば、後述の判定部，ＥＣＵ１６）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、過冷却蓄熱材を収容する主容器に加えて、過冷却蓄熱材に対して非相溶性であり且つ過冷却蓄熱材よりも比重が小さい液体を収容する予備容器を設けた。予備容器は、過冷却蓄熱材の相変化に伴う体積変化に応じて、収容する液体の一部が主容器内との間で移動可能となるように、主容器に連通して設けた。
主容器内に収容された過冷却蓄熱材は、発核により過冷却状態が解除されると、体積の減少を伴って液相から固相へと相変化し、針状結晶を生成する。このとき、本発明では、過冷却蓄熱材の体積変化を吸収する手段として、空気層の代わりに過冷却蓄熱材に非相溶性の液体を用いる。具体的には、過冷却蓄熱材に非相溶性の液体を、主容器に連通する予備容器内に収容するため、過冷却蓄熱材の体積の減少に伴って当該液体の一部が予備容器から主容器内に移動する。即ち、過冷却蓄熱材の体積減少分を補う形で、上記液体が主容器内に移動して主容器内に充填される。その結果、過冷却蓄熱材とフィン等の壁面との間に隙間が生じることが無いため、熱抵抗の増大を回避でき、高い伝熱効率が得られる。
【００１１】
また、本発明では空気層を設けないため、主容器内に収容可能な最大量の過冷却蓄熱材を収容でき、大きな蓄熱量が得られる。さらには、本発明では空気層が存在せず、過冷却蓄熱材とフィン等の壁面との間に隙間が生じることが無いため、過冷却蓄熱材の表面部分に気液界面が発生するのを回避できる。過冷却蓄熱材は、気液界面下よりも液液界面下の方がより安定して過冷却状態を維持できることから、本発明によれば、過冷却蓄熱材の過冷却状態を安定して維持でき、十分な蓄熱量が得られる。
【００１２】
また本発明では、予備容器内の液体の液面の高さを検出する検出手段を設けるとともに、検出された液面の高さに基づいて、過冷却蓄熱材の蓄熱状態を判定する判定手段を設けた。
上述したように、本発明に係る蓄熱装置では、主容器内の過冷却蓄熱材が液相から固相へと相変化して体積が減少すると、予備容器内に収容されていた液体の一部が主容器内に移動する。このとき、予備容器内の液面の高さは、過冷却蓄熱材の体積減少量、即ち固相への相変化量に応じて下降する。また、主容器内の過冷却蓄熱材が固相から液相へと相変化してその体積が増加すると、主容器内に流れ込んでいた液体が予備容器内に移動する。このとき、液体の比重は過冷却蓄熱材の比重よりも小さいため、液体のみが予備容器内に移動する。また、予備容器内の液面の高さは、過冷却蓄熱材の体積増加量、即ち液相への相変化量に応じて上昇する。従って、本発明によれば、予備容器内に収容されている液体の液面の高さを検出することにより、過冷却蓄熱材の相変化量を正確に把握できるため、検出した液面の高さに基づいて過冷却蓄熱材の蓄熱状態（蓄熱量）を正確に判定できる。
なお、過冷却蓄熱材の温度を検出することで蓄熱状態を推定する手法が従来より検討されていたが、この手法では所定時間毎に温度を測定して温度変化を取得する必要があったところ、本発明によれば、予備容器内の液体の液面の高さを１回測定するだけで蓄熱状態を判定でき、より簡易に蓄熱状態を判定できる。
【００１３】
この場合、前記予備容器は、前記主容器よりも容積が小さく且つ鉛直方向に長尺の形状であることが好ましい。
【００１４】
この発明では、予備容器の容積を主容器の容積よりも小さく設定するとともに、予備容器の形状を鉛直方向に長尺の形状とした。
これにより、過冷却蓄熱材の相変化に応じた予備容器内の液面の高さの変化がより顕著となり、液面の高さをより正確に検出できる。従って、この発明によれば、より正確に検出された液面の高さに基づいて、過冷却蓄熱材の蓄熱状態（蓄熱量）をより正確に判定できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来に比して優れた伝熱効率及び蓄熱量を有するとともに、蓄熱状態を正確に判定できる蓄熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄熱装置の構成を示す図である。
【図２】過冷却蓄熱材が過冷却状態にあるときの上記実施形態に係る蓄熱装置本体の縦断面図である。
【図３】過冷却蓄熱材の過冷却状態が解除されたときの上記実施形態に係る蓄熱装置本体の縦断面図である。
【図４】主容器内に空気層を設けた従来の蓄熱装置本体の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る蓄熱装置１の構成を示す図である。本実施形態に係る蓄熱装置１は、図示しない車両に搭載されており、この車両の走行に伴ってエンジン２で発生した廃熱を蓄熱する。また、蓄熱した熱を、エンジン２の始動時等に放熱することで、エンジン２を暖機する。
【００１９】
図１に示すように、蓄熱装置１は、蓄熱装置本体１１と、発核装置１２と、予備容器１３と、検出装置１４と、冷却水管１５と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）」という）１６と、を備える。
【００２０】
図２は、過冷却蓄熱材が過冷却状態にあるときの蓄熱装置本体１１の縦断面図である。
なお、図２には、発核装置１２、予備容器１３及び検出装置１４を併せて図示している。図２に示すように、蓄熱装置本体１１は、主容器１１０と、熱交換フィン１１１と、流路１５０と、流体導入口１５１と、流体導出口１５２と、過冷却蓄熱材（図２では、過冷却状態で液相の過冷却蓄熱材ＳＬを示している。）と、を備える。
【００２１】
主容器１１０は、中空の容器であり、後述する過冷却蓄熱材を収容する。主容器１１０は、水平方向に長尺な直方体形状である。
【００２２】
熱交換フィン１１１は、後述する過冷却蓄熱材及び流路１５０内を流通する冷却水との間で熱交換を行うための伝熱部材である。熱交換フィン１１１は、水平方向に延び、上下方向に所定の間隔毎に設けられた平板状の複数の水平フィンから構成されている。これら複数の水平フィンはそれぞれ、主容器１１０の長手側面に連結しており、後述する流路１５０に接して設けられている。熱交換フィン１１１には、過冷却蓄熱材の体積変化の際に、液相状態の過冷却蓄熱材が移動できるように多数の細孔が設けられている。細孔の径は、固相の過冷却蓄熱材（針状結晶）は通過できない程度の大きさである。なお、熱交換フィン１１１としては、オフセットフィンやブラシ状のフィンを好ましく用いることもできる。
【００２３】
流体導入口１５１及び流体導出口１５２は、主容器１１０の長手方向の両端に取付けられており、冷却水管１５と蓄熱装置本体１１とを接続する。エンジン２で暖められた冷却水は、流体導入口１５１から主容器１１０内に導入され、熱交換フィン１１１を介して過冷却蓄熱材と熱交換した後、流体導出口１５２から導出される。
【００２４】
流路１５０は、流体導入口１５１と流体導出口１５２とを連結する。流体導入口１５１から導入された冷却水は、この流路１５０内を流通する過程で過冷却蓄熱材と熱交換する。流路１５０は、鉛直方向に延びる複数の鉛直部と、水平方向に延びる複数の水平部と、を備え、隣接する鉛直部の下端同士または上端同士が交互に水平部で連結されることにより、形成されている。
【００２５】
過冷却蓄熱材は、液相状態から温度を下げて、その温度が凝固点以下になっても液相のままで固化しない性質を有する潜熱蓄熱材である。本実施形態では、過冷却蓄熱材として酢酸ナトリウム三水和物を用いている。過冷却蓄熱材は、その温度が凝固点以下であり且つ液相であるとき、即ち過冷却状態にあるときに、この過冷却状態を解除し液相から固相に変化させると、この相変化に伴って潜熱を放出する。従って、この過冷却蓄熱材と熱交換可能な所定の対象物の温度が過冷却蓄熱材の温度よりも低い場合には、過冷却蓄熱材の過冷却状態を解除することにより、上記対象物を加熱することができる。なお、本明細書では、過冷却蓄熱材の過冷却状態を解除し、液相から固相へ変化させることを、発核させるという。
【００２６】
ここで、本実施形態で用いる酢酸ナトリウム三水和物のみならず、通常用いられる過冷却蓄熱材は、いずれも針状結晶性の物質である。即ち、発核によって過冷却蓄熱材の過冷却状態を解除すると、過冷却蓄熱材の針状結晶が生成する。
【００２７】
本実施形態の主容器１１０内には、収容可能な最大量の過冷却蓄熱材が収容されている。主容器１１０内には空気層は設けられておらず、過冷却蓄熱材の表面部分に気液界面は存在しない。図２に示すような過冷却状態下では、後述する予備容器１３の連通管１３２と主容器１１０との接続部分において、過冷却蓄熱材と後述する液体Ｌとが接することによって、液液界面が形成されている。
【００２８】
主容器１１０の上部には、発核装置１２が取り付けられている。発核装置１２は、過冷却蓄熱材に機械的な刺激を与えることで過冷却蓄熱材を発核させる。発核装置１２は、ピエゾ素子を有する発核装置本体１２１と、この発核装置本体１２１から下方に棒状に延びて、ピエゾ素子の振動を所定の位置に伝えるプローブ１２２と、を含んで構成される。ピエゾ素子は、後述するＥＣＵ１６に電気的に接続されており、ＥＣＵ１６からの制御信号に応じてプローブ１２２の先端を振動させて、過冷却蓄熱材に機械的刺激を与える。この構成により、発核装置１２は、ＥＣＵ１６からの制御信号に応じて動作し、過冷却状態にある過冷却蓄熱材を発核させる。
【００２９】
予備容器１３は、その内部に後述する液体Ｌを収容する。予備容器１３は、予備容器本体１３１と、連通管１３２と、を備えている。予備容器１３は、主容器１１０の上方に配置されており、予備容器１３の底部と主容器１１０の上部とが、連通管１３２を介して連通している。
【００３０】
予備容器本体１３１の容積と連通管１３２の容積とを加算した予備容器１３の容積は、主容器１１０の容積よりも小さく設定されている。また、予備容器本体１３１は、鉛直方向に長尺の四角柱状に形成されている。
【００３１】
予備容器１３内に収容される液体Ｌとしては、主容器１１０に収容される過冷却蓄熱材に対して非相溶性の液体であって、且つ当該過冷却蓄熱材よりも比重の小さい液体が用いられる。例えば液体Ｌとして、シリコンオイルが好ましく用いられる。
なお、予備容器１３内における液体Ｌの収容量は、過冷却蓄熱材が全て針状結晶化し、最も体積が減少した場合であっても予備容器１３内に液体Ｌが残存し、液面の高さが検出できる量に設定されている。
【００３２】
検出装置１４は、予備容器１３内に収容されている液体Ｌの液面の高さを検出する。検出装置１４は、フロート１４１と、エンコーダ１４２と、を備えている。
フロート１４１は、予備容器１３内に収容されている液体Ｌの液面を覆う板状の部材から構成されており、液体Ｌの液面が上昇または下降するに伴って、上昇または下降する。
エンコーダ１４２は、フロート１４１に連結されており、フロート１４１の高さ、即ち液体Ｌの液面の高さを検出する。エンコーダ１４２は、後述するＥＣＵ１６に電気的に接続されており、その検出信号はＥＣＵ１６に送信される。
【００３３】
図１に戻って、冷却水管１５は、エンジン２の冷却水が流通する通路であり、蓄熱装置本体１１に接続されている。上述したように、冷却水管１５内の冷却水と蓄熱装置本体１１内の過冷却蓄熱材とは、熱交換フィン１１１を介して熱交換が可能となっている。熱交換後の冷却水は、エンジン２に循環される。
【００３４】
ＥＣＵ１６は、各種入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット（以下、「ＣＰＵ」という）とを備える。この他、ＥＣＵ１６は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路と、発核装置１２に制御信号を出力する出力回路と、を備える。
【００３５】
以上のようなハードウェア構成からなるＥＣＵ１６は、過冷却蓄熱材の蓄熱状態を判定するモジュールとして、判定部を備えている。判定部は、上記検出装置１４で検出された予備容器１３内の液体Ｌの液面の高さに基づいて、主容器１１０内の過冷却蓄熱材の蓄熱状態を判定する。ここで、本明細書において蓄熱状態とは、過冷却蓄熱材の蓄熱量を意味する。蓄熱状態の判定には、主容器１１０内に収容された過冷却蓄熱材の相変化に伴う体積変化に応じて、予備容器１３内の液体Ｌが主容器１１０と予備容器１３４との間を移動する性質を利用する。具体的には、判定部は、検出装置１４の検出信号に応じて、予め取得してＥＣＵ１６に格納した予備容器１３内の液体Ｌの液面の高さと主容器１１０内の過冷却蓄熱材の蓄熱状態との関係を検索することにより、過冷却蓄熱材の蓄熱状態を判定する。なお、ＥＣＵ１６は、判定部の判定結果に基づいて、発核装置１２に制御信号を出力する。
【００３６】
次に、上記のような構成を備えた本実施形態に係る蓄熱装置１の動作について、放熱動作と蓄熱動作とに分けて説明する。
【００３７】
［放熱動作］
先ず、エンジン２を始動すると、検出装置１４にて予備容器１３内の液体Ｌの液面の高さが検出され、この検出結果に基づいて過冷却蓄熱材の蓄熱状態が判定される。エンジン２の停止時は、通常、図２に示したように過冷却蓄熱材が過冷却状態、即ち熱を多量に蓄熱した状態であるため、ＥＣＵ１６から制御信号が出力されて発核装置１２が動作する。これにより、主容器１１０内の過冷却蓄熱材全体に発核が伝播することで、過冷却蓄熱材の過冷却状態が解除されて固相に相変化し、針状結晶が生成する。また、それに伴って潜熱が放出され、過冷却蓄熱材の温度が上昇する。
【００３８】
図３は、過冷却蓄熱材の過冷却状態が解除されたときの蓄熱装置本体１１の縦断面図である。図３の破線部分の拡大図に示すように、過冷却蓄熱材の体積は相変化に伴い減少するとともに、過冷却蓄熱材の針状結晶ＳＳが熱交換フィン１１１の壁面に対して略平行に延びて成長し、針状結晶ＳＳと熱交換フィン１１１との間に隙間が生じる。このとき、主容器１１０内に移動してきた非相溶性の液体Ｌが、熱交換フィン１１１の壁面と針状結晶ＳＳとの間に流れ込んで充填される。これにより、熱交換フィン１１１の壁面と針状結晶ＳＳとの間は非相溶性の液体Ｌで満たされる結果、隙間が生じることが無く、良好な伝熱状態が確保される。
【００３９】
またこのとき、低温の冷却水が流体導入口１５１より流路１５０内に導入される。導入された冷却水は、流路１５０内を流通する過程で、過冷却蓄熱材が放出した潜熱を受け取ることで高温化されて、流体導出口１５２から導出される。次いで、導出された冷却水がエンジン２に供給されて熱の受け渡しが行われ、エンジン２が暖機される。
【００４０】
［蓄熱動作］
エンジン２の暖機終了後、高温化されたエンジン２の冷却水が流路１５０内を流通する。このとき、放熱して針状結晶化していた過冷却蓄熱材が熱を受け取り、再び液相へと変化する。液相へ変化するとともに過冷却蓄熱材の体積が増加するため、過冷却蓄熱材に非相溶性で且つ過冷却蓄熱材よりも比重の小さい液体Ｌのみが予備容器１３内に移動する。熱を十分に受け取ると、主容器１１０内の過冷却蓄熱材が全て液相となり、主容器１１０内に移動していた液体Ｌは全て予備容器１３内に移動する。その後、エンジン２が停止すると、主容器１１０内の温度は下がるが、過冷却蓄熱材は過冷却状態となり、次回の放熱動作まで潜熱として蓄熱する。
【００４１】
以上のような放熱動作と蓄熱動作とを繰り返すことにより、本実施形態の蓄熱装置１は、エンジン２で発生した廃熱を蓄熱するとともに、蓄熱した熱をエンジン２の始動時等に放熱し、エンジン２を暖機する。
【００４２】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、過冷却蓄熱材を収容する主容器１１０に加えて、過冷却蓄熱材に対して非相溶性であり且つ過冷却蓄熱材よりも比重が小さい液体Ｌを収容する予備容器１３を設けた。予備容器１３は、過冷却蓄熱材の相変化に伴う体積変化に応じて、収容する液体Ｌの一部が主容器１１０内との間で移動可能となるように、主容器１１０に連通して設けた。
主容器１１０内に収容された過冷却蓄熱材は、発核により過冷却状態が解除されると、体積の減少を伴って液相から固相へと相変化し、針状結晶を生成する。このとき、本実施形態では、過冷却蓄熱材の体積変化を吸収する手段として、空気層の代わりに過冷却蓄熱材に非相溶性の液体Ｌを用いる。具体的には、過冷却蓄熱材に非相溶性の液体Ｌを、主容器１１０に連通する予備容器１３内に収容するため、過冷却蓄熱材の体積の減少に伴って液体Ｌの一部が予備容器１３から主容器１１０内に移動する。即ち、過冷却蓄熱材の体積減少分を補う形で、液体Ｌが主容器１１０内に移動して主容器１１０内に充填される。その結果、過冷却蓄熱材と熱交換フィン１１１の壁面との間に隙間が生じることが無いため、熱抵抗の増大を回避でき、高い伝熱効率が得られる。
【００４３】
また、図４（本実施形態と共通する構成については同一の符号を付している。）に示すような空気層Ａを主容器５１０内に設けた従来の蓄熱装置本体５１では、過冷却蓄熱材の充填量に制限があったところ、本実施形態では空気層を設けないため、主容器１１０内に収容可能な最大量の過冷却蓄熱材を収容でき、大きな蓄熱量が得られる。さらには、本実施形態では空気層が存在せず、過冷却蓄熱材と熱交換フィン１１１の壁面との間に隙間が生じることが無いため、過冷却蓄熱材の表面部分に気液界面が発生するのを回避できる。過冷却蓄熱材は、気液界面下よりも液液界面下の方がより安定して過冷却状態を維持できることから、本実施形態によれば、過冷却蓄熱材の過冷却状態を安定して維持でき、十分な蓄熱量が得られる。
【００４４】
また本実施形態では、予備容器１３内の液体Ｌの液面の高さを検出する検出装置１４を設けるとともに、検出された液面の高さに基づいて、過冷却蓄熱材の蓄熱状態を判定する判定部を設けた。
上述したように、本実施形態に係る蓄熱装置１では、主容器１１０内の過冷却蓄熱材が液相から固相へと相変化して体積が減少すると、予備容器１３内に収容されていた液体Ｌの一部が主容器１１０内に移動する。このとき、予備容器１３内の液面の高さは、過冷却蓄熱材の体積減少量、即ち固相への相変化量に応じて下降する。また、主容器１１０内の過冷却蓄熱材が固相から液相へと相変化してその体積が増加すると、主容器１１０内に流れ込んでいた液体Ｌが予備容器１３内に移動する。このとき、液体Ｌの比重は過冷却蓄熱材の比重よりも小さいため、液体Ｌのみが予備容器１３内に移動する。また、予備容器１３内の液面の高さは、過冷却蓄熱材の体積増加量、即ち液相への相変化量に応じて上昇する。従って、本実施形態によれば、予備容器１３内に収容されている液体Ｌの液面の高さを検出することにより、過冷却蓄熱材の相変化量を正確に把握できるため、検出した液面の高さに基づいて過冷却蓄熱材の蓄熱状態（蓄熱量）を正確に判定できる。
なお、過冷却蓄熱材の温度を検出することで蓄熱状態を推定する手法が従来より検討されていたが、この手法では所定時間毎に温度を測定して温度変化を取得する必要があったところ、本実施形態によれば、予備容器１３内の液体Ｌの液面の高さを１回測定するだけで蓄熱状態を判定でき、より簡易に蓄熱状態を判定できる。
【００４５】
また本実施形態では、予備容器１３の容積を主容器１１０の容積よりも小さく設定するとともに、予備容器１３の形状を鉛直方向に長尺の四角柱形状とした。
これにより、過冷却蓄熱材の相変化に応じた予備容器１３内の液面の高さの変化がより顕著となり、液面の高さをより正確に検出できる。従って、本実施形態によれば、より正確に検出された液面の高さに基づいて、過冷却蓄熱材の蓄熱状態（蓄熱量）をより正確に判定できる。
【００４６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
例えば、上記実施形態では、冷却水管１５を流通するエンジン２の冷却水を、蓄熱装置１の加熱対象物としたが、これに限定されない。自動変速機の作動油等を加熱対象としてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、過冷却蓄熱材として酢酸ナトリウム三水和物を用いたが、これに限定されない。例えば、Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２Ｏや、ＣａＣｌ２・６Ｈ２Ｏ等の水和塩化合物を用いてもよい。これらの過冷却蓄熱材はいずれも、針状結晶性の物質であり、上記実施形態と同様の効果が奏される。
【００４８】
また、上記実施形態では、発核装置１２として、機械的な刺激を与える構成としたが、これに限定されない。例えば、ＥＣＵ１６からの制御信号に応じて過冷却蓄熱材に電圧を印加する等して、過冷却蓄熱材に電気的な刺激を与えるように構成してもよい。あるいは、金属ばねと、この金属ばねに打撃を与えるソレノイドと、を含んで構成された発核装置を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１…蓄熱装置
２…エンジン（対象物）
１１…蓄熱装置本体
１２…発核装置（発核手段）
１３…予備容器
１４…検出装置（検出手段）
１６…ＥＣＵ（判定手段）
１１０…主容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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