(57)【要約】【課題】従来に比して優れた伝熱効率を有する蓄熱装置を提供すること。【解決手段】過冷却蓄熱材Ｓを備え、当該過冷却蓄熱材Ｓ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、前記過冷却蓄熱材Ｓを収容する熱交換プレート接合体１１０と、当該熱交換プレート接合体１１０内に設けられ、前記過冷却蓄熱材Ｓと熱交換を行うフィン壁１１５と、を備え、当該フィン壁１１５には、複数の孔１１４が設けられていることを特徴とする蓄熱装置１である。【選択図】図２
2012047370.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ケースと、
当該ケース内に設けられ、前記過冷却蓄熱材と熱交換を行うフィン壁と、を備え、
当該フィン壁には、複数の孔が設けられていることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記ケースは、略矩形平板状に形成され、
前記フィン壁は、前記ケースの長手方向に交差する方向に延びて、当該長手方向に複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記フィン壁は、その上端及び下端が前記ケースの内表面に接してい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】
前記複数の孔は、前記フィン壁の延びる方向に所定の間隔で設けられるとともに、それぞれの孔が他の各フィン壁に設けられたそれぞれの孔と前記ケースの長手方向に一直線上に配置されるように設けられていることを特徴とする請求項２または３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などの対象物を暖機する蓄熱装置が知られている。近年では、このような蓄熱装置において、蓄熱及び放熱する熱材として過冷却蓄熱材を用いたものが提案されている。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か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、過冷却蓄熱材では、発核により過冷却を解除すると、相変化に伴って体積が変化する。すると、この体積変化が過冷却蓄熱材と伝熱部材との接触不良を引き起こし、伝熱効率が低下する、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、特許文献１に開示された蓄熱装置では、十分な伝熱効率が得られていないのが現状であった。さらなる伝熱効率の向上を目的として、フィンなどの伝熱部材を用いた場合には、フィンが蓄熱材収納容器の熱変形を阻害し、却って伝熱効率が低下してしまう、という問題があった。
【０００６】
また、通常、過冷却蓄熱材としては酢酸ナトリウム三水和物などの針状結晶性の物質が用いられるが、このような物質の過冷却状態を発核により解除すると、フィンなどの伝熱部材の壁面に対して平行な針状結晶が生成する。このため、過冷却蓄熱材と伝熱部材の壁面との間に隙間が生じ、良好な伝熱効率が得られない、という問題があった。
【０００７】
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を有す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】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明は、過冷却蓄熱材（例えば、後述の過冷却蓄熱材Ｓ）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ケース（例えば、後述の熱交換プレート接合体１１０）と、当該ケース内に設けられ、前記過冷却蓄熱材と熱交換を行うフィン壁（例えば、後述のフィン壁１１５）と、を備え、当該フィン壁には、複数の孔（例えば、後述の複数の孔１１４）が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、過冷却蓄熱材を収容するケース内に、過冷却蓄熱材との熱交換を行うフィン壁を設けるとともに、このフィン壁に複数の孔を設けた。
これにより、過冷却蓄熱材の過冷却状態を解除すべく発核させると、フィン壁に設けられた複数の孔を通じて、発核が過冷却蓄熱材全体に素早く伝播する。すると、フィン壁に向かって過冷却蓄熱材の針状結晶が延びて成長し、フィン壁に設けられた孔を通過する。即ち、針状結晶の成長がフィン壁によって阻害されるのを抑制できるため、フィン壁に対して垂直な針状結晶が生成し、フィン壁と針状結晶との良好な接触状態が確保される。従って、過冷却蓄熱材の針状結晶とフィン壁との間に隙間が生じるのを抑制でき、フィン壁を通じて過冷却蓄熱材の潜熱を効率良く伝熱できる。
【００１０】
また、前記ケースは、略矩形平板状に形成され、前記フィン壁は、前記ケースの長手方向に交差する方向に延びて、当該長手方向に複数設けられていることが好ましい。
【００１１】
この発明では、フィン壁を、ケースの長手方向に交差する方向に延設するとともに、当該長手方向に複数のフィン壁を設けた。これにより、複数のフィン壁に対して垂直な針状結晶を生成させることができるため、複数のフィン壁を通じて、過冷却蓄熱材の潜熱をより効率良く伝熱できる。
【００１２】
また、前記フィン壁は、その上端（例えば、後述の山部）及び下端（例えば、後述の谷部）が前記ケースの内表面に接していることが好ましい。
【００１３】
この発明では、フィン壁を、その上端及び下端がケースの内表面に接するように設けた。これにより、過冷却蓄熱材からフィン壁に伝わった熱を効率良くケースに伝熱できるため、蓄熱装置全体として伝熱効率をさらに高めることができる。
【００１４】
また、前記複数の孔は、前記フィン壁の延びる方向に所定の間隔で設けられるとともに、それぞれの孔が他の各フィン壁に設けられたそれぞれの孔と前記ケースの長手方向に一直線上に配置されるように設けられていることが好ましい。
【００１５】
この発明では、複数の孔を、フィン壁の延びる方向に所定の間隔で設けるとともに、それぞれの孔が他の各フィン壁に設けられたそれぞれの孔と前記ケースの長手方向に一直線上に配置されるように設けた。
これにより、過冷却蓄熱材の過冷却状態を解除すべく発核させると、ケースの長手方向に一直線上に配置された各フィン壁の孔を通じて、発核がより素早く伝播し、過冷却の解除がより素早く行われる。すると、フィン壁に向かって針状結晶が延びて成長し、フィン壁に設けられた孔を通過する。さらには、長手方向に一直線上に各フィン壁のそれぞれの孔が配置されているため、孔を通過して成長した針状結晶はさらに延び、他のフィン壁に設けられた孔を通過して成長できる。即ち、針状結晶の成長がフィン壁によって阻害されるのをより抑制できるため、フィン壁に対して垂直な針状結晶がより多く生成し、フィン壁と針状結晶とのより良好な接触状態が確保される。従って、この発明によれば、過冷却蓄熱材の針状結晶とフィン壁との間に隙間が生じるのをより抑制でき、伝熱効率をより向上できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来に比して優れた伝熱効率を有する蓄熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】上記実施形態に係る蓄熱装置本体の構成を示す分解斜視図である。
【図３】過冷却蓄熱材の収容状態を説明するための図であり、（Ａ）は蓄熱装置本体の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】蓄熱装置本体内における冷却水の流通状態を説明するための図であり、（Ａ）は蓄熱装置本体の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】壁面構造と針状結晶の配向との関係を説明するための図であり、（Ａ）は壁面に孔が設けられていない場合の針状結晶の配向を示す図であり、（Ｂ）は壁面に孔が設けられている場合の針状結晶の配向を示す図である。
【図６】実施例１及び比較例１の積算放熱量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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の始動時などに放熱することで、エンジン２を暖機する。
【００２０】
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、冷却水管１３と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）」という）１４と、を備える。
【００２１】
図２は、蓄熱装置本体１１の分解斜視図である。図２に示すように、蓄熱装置本体１１は、蓄熱モジュール１０と、トッププレート１１８と、エンドプレート１１９と、流体導入口１３１と、流体導出口１３２と、を備える。蓄熱装置本体１１は、これらの部材をろう付けすることにより、一体化形成されている。具体的には、全ての部材を組み付けて所定の圧着治具にセットした後、真空ろう付け法などによりろう付けを行うことで、一体化される。
【００２２】
蓄熱モジュール１０は、略直方体の外形を呈しており、略矩形平板状の複数の熱交換プレート接合体１１０，１１０・・・を積層してろう付けすることにより、形成されている。なお、図２では、説明の便宜上、蓄熱モジュール１０の一部を分解して示している。
【００２３】
熱交換プレート接合体１１０は、略矩形平板状のケースであり、上側熱交換プレート１１１と、下側熱交換プレート１１２と、図示しない過冷却蓄熱材と、フィン１１３と、を備える。熱交換プレート接合体１１０は、過冷却蓄熱材及びフィン１１３を収容した状態で、上側熱交換プレート１１１と下側熱交換プレート１１２をろう付けすることにより、形成されている。
【００２４】
上側熱交換プレート１１１は、略矩形で平板状のブレージングシートであり、その外周端部と、長手方向の両端に設けられた一対の円形状の孔の外周部分とが下方に突出した形状となっている。また、下側熱交換プレート１１２は、略矩形で平板状のブレージングシートであり、その外周端部と、長手方向の両端に設けられた一対の円形状の孔の外周部分とが上方に突出した形状となっている。このため、上側熱交換プレート１１１と下側熱交換プレート１１２との接合は、これらの突出部同士をろう付けすることにより行われる。また、これら上側熱交換プレート１１１と下側熱交換プレート１１２は、熱伝導性が良好な同一形状の熱交換プレートからなり、一方の上下を反転させた状態で、他方とろう付けすることにより、熱交換プレート接合体１１０が形成される。
【００２５】
上側熱交換プレート１１１及び下側熱交換プレート１１２の長手方向の両端に設けられた一対の円形状の孔は、後述する流体導入口１３１及び流体導出口１３２の取付け位置に対応した位置に設けられており、これらの孔を冷却水が通過する。上述したように、これらの孔の外周部分は熱交換プレート接合体１１０の内方に向かって突出して接合されているため、熱交換プレート接合体１１０内には冷却水が浸入しない構造となっている。
【００２６】
また、上側熱交換プレート１１１の略中央には、円形状の孔が設けられており、この孔の外周部分は、上方に突出した形状となっている。一方、下側熱交換プレート１１２の略中央には、円形状の孔が設けられており、この孔の外周部分は、下方に突出した形状となっている。これらの孔は、後述する発核装置１２の取り付け位置に対応した位置に設けられており、この孔を通じて発核が過冷却蓄熱材全体に伝播される。なお、熱交換プレート接合体１１０を積層して接合する際には、上側熱交換プレート１１１の略中央に設けられた孔の上方に突出した外周部分と、下側熱交換プレート１１２の略中央に設けられた孔の下方に突出した外周部分とをろう付けするため、熱交換プレート接合体１１０内には冷却水が浸入しない構造となっている。
【００２７】
また、上側熱交換プレート１１１の上面には、その外周縁に沿って枠状の凸部が設けられており、下側熱交換プレート１１２の下面には、その外周縁に沿って枠状の凸部が設けられている。これら枠状の凸部の位置及び寸法は同一に設定されており、熱交換プレート接合体１１０を積層して接合する際には、これら枠状の凸部同士をろう付けする。これにより、蓄熱モジュール１０が形成されるとともに、一の熱交換プレート接合体１１０を構成する上側熱交換プレート１１１の上面と、他の熱交換プレート接合体１１０を構成する下側熱交換プレート１１２の下面と、枠状の凸部と、で囲まれた冷却水の流路が形成される。これにより、後述する流体導入口１３１から導入された冷却水は、積層された複数の熱交換プレート接合体１１０の間に形成された流路を流通して、流体導出口１３２から導出される。
【００２８】
図示しない過冷却蓄熱材は、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かつ液相であるとき、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。
【００２９】
なお、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。本実施形態では、この過冷却蓄熱材の針状結晶の配向に着目し、この配向を制御することで伝熱効率を向上させるものである。
【００３０】
ここで、過冷却蓄熱材の収容状態について説明する。
図３は、過冷却蓄熱材Ｓの収容状態を説明するための図であり、（Ａ）は蓄熱装置本体１１の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。上述したように、過冷却蓄熱材Ｓは、熱交換プレート接合体１１０内に、フィン１１３とともに収容されている。より具体的には、過冷却蓄熱材Ｓは、図３（Ｂ）においてハッチングされた領域に収容されており、熱交換プレート接合体１１０内の密閉空間内に充填されて収容されている。
【００３１】
図２に戻って、本実施形態のフィン１１３は、熱交換プレート接合体１１０の長手方向に山部と谷部が交互に形成された蛇腹状のフィンである。このため、フィン１１３の傾斜部を構成するフィン壁１１５は、熱交換プレート接合体１１０の短手方向に延びて、長手方向に複数配置される。フィン壁１１５の延びる方向の両端は、熱交換プレート接合体１１０の長手方向の側面の内壁に接している。これにより、フィン１１３から熱交換プレート接合体１１０への伝熱が効率良く行われる。
【００３２】
フィン１１３の山部は、熱交換プレート接合体１１０の内表面、具体的には上側熱交換プレート１１１に接している。フィン１１３の谷部は、熱交換プレート接合体１１０の内表面、具体的には下側熱交換プレート１１２に接している。これにより、フィン１１３から熱交換プレート接合体１１０への伝熱が効率良く行われる。
【００３３】
なお、本実施形態では、発核装置１２が設けられている略中央部において、フィン１１３は長手方向に２分割されている。これにより、図３の矢印で示すように、下層の熱交換プレート接合体１１０内に収容されている過冷却蓄熱材Ｓに、発核を伝播し易い構造となっている。
【００３４】
また、フィン壁１１５には、孔１１４が複数設けられており、具体的には、フィン壁１１５の延びる方向に、所定の間隔で孔１１４が複数設けられている。さらに、図３に示すように、それぞれの孔１１４が、他の各フィン壁１１５にそれぞれ設けられた孔１１４と長手方向において一直線上に配置されるように設けられている。即ち、各フィン壁１１５を、長手方向の一端側から順に、第１フィン壁、第２フィン壁、第３フィン壁・・・とし、各フィン壁１１５に設けられた複数の孔１１４を、短手方向の一端側から順に、第１の孔、第２の孔、第３の孔・・・としたときに、第１フィン壁に設けられた第１の孔と、第２フィン壁に設けられた第１の孔と、第３フィン壁に設けられた第１の孔は、長手方向において一直線上に配置されている。同様に、第１フィン壁に設けられた第２の孔と、第２フィン壁に設けられた第２の孔と、第３フィン壁に設けられた第２の孔は、長手方向において一直線上に配置されている。他の孔についても、同様である。
【００３５】
図２に戻って、トッププレート１１８及びエンドプレート１１９は、略矩形で平板状のブレージングシートであり、蓄熱モジュール１０を上下から挟持して蓄熱モジュール１０を保護する。トッププレート１１８の上面の略中央には、後述する発核装置１２が取り付けられ、上面の長手方向両端には、後述する流体導入口１３１及び流体導出口１３２が取り付けられている。
【００３６】
また、トッププレート１１８は、蓄熱モジュール１０の上面の外周縁に沿って設けられた枠状の凸部とろう付けされており、これにより、トッププレート１１８と蓄熱モジュール１０との間に、冷却水の流路が形成されている。エンドプレート１１９は、蓄熱モジュール１０の下面の外周縁に沿って設けられた枠状の凸部とろう付けされており、これにより、エンドプレート１１９と蓄熱モジュール１０との間に、冷却水の流路が形成されている。
【００３７】
流体導入口１３１及び流体導出口１３２は、トッププレート１１８の長手方向の両端に取付けられており、冷却水管１３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１３１から蓄熱装置本体１１に導入され、熱交換された後、流体導出口１３２から導出される。
【００３８】
ここで、蓄熱装置本体１１内における冷却水の流通状態について説明する。
図４は、蓄熱装置本体１１内における冷却水Ｃの流通状態を説明するための図であり、（Ａ）は蓄熱装置本体の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図４（Ｂ）においてハッチングされている領域が、冷却水Ｃが流通する領域である。図３（Ｂ）の矢印で示すように、流体導入口１３１から導入された冷却水Ｃは、各熱交換プレート接合体１１０の間に形成された流路を流通する。このときに、フィン１１３及び熱交換プレート接合体１１０を介して過冷却蓄熱材Ｓとの熱交換が行われる。そして、熱交換後の冷却水Ｃは、流体導出口１３２から導出される。
【００３９】
図１に戻って、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。この発核装置１２は、例えば、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る。このソレノイドは、ＥＣＵ１４に電気的に接続されており、ＥＣＵ１４からの制御信号に応じてロッドを進退させて、金属ばねに打撃を与える。この構成により、発核装置１２は、ＥＣＵ１４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。
【００４０】
冷却水管１３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１３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が可能となっており、熱交換後の冷却水はエンジン２に循環される。
【００４１】
ＥＣＵ１４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など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、ＥＣＵ１４は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果など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。
【００４２】
次に、本実施形態における過冷却蓄熱材Ｓの針状結晶の配向について、フィン壁１１５の壁面構造との関係から説明する。
図５は、壁面構造と針状結晶の配向との関係を説明するための図であり、（Ａ）は壁面に孔が設けられていない場合の針状結晶の配向を示す図であり、（Ｂ）は壁面に孔が設けられている場合の針状結晶の配向を示す図である。
【００４３】
図５（Ａ）に示すように、従来のように孔が設けられていない壁面Ｗ１の場合には、針状結晶は壁面Ｗ１を通過できないために、壁面Ｗ１に対して平行に延びて成長する。このため、壁面Ｗ１と針状結晶との間に隙間が形成され、熱抵抗が増大して伝熱効率が低下する。
【００４４】
これに対して、図５（Ｂ）に示すように、本実施形態のように複数の孔Ｈが設けられた壁面Ｗ２の場合には、針状結晶が孔Ｈを通過して成長するため、壁面Ｗ２に対して垂直な針状結晶が生成する。このため、壁面Ｗ２と針状結晶との間に隙間が生じるのが抑制され、伝熱効率の低下が抑制される。従って、本実施形態に係るフィン壁１１５のように、複数の孔１１４を設けることによって、伝熱効率が高められることが分かる。
【００４５】
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。
【００４６】
［放熱動作］
先ず、エンジン２の始動時に、ＥＣＵ１４からの制御信号に応じて発核装置１２が動作する。これにより、発核が過冷却蓄熱材Ｓの全体に伝播し、過冷却蓄熱材Ｓが結晶化して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。
【００４７】
このとき、低温の冷却水Ｃを流体導入口１３１より蓄熱装置本体１１に導入する。導入された冷却水Ｃが蓄熱装置本体１１内を流通する際に、過冷却蓄熱材Ｓから熱を受け取り、高温化されて流体導出口１３２から導出される。次いで、導出された冷却水Ｃ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。
【００４８】
［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Ｃが蓄熱装置本体１１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Ｓが熱を受け取り、再び液相へと変化する。熱を十分に受け取ると、蓄熱装置本体１１内の過冷却蓄熱材Ｓが全て液相となる。その後、エンジン２が停止すると、蓄熱装置本体１１の温度が下がるが、過冷却蓄熱材Ｓ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。
【００４９】
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の始動時などに放熱し、エンジン２を暖機する。
【００５０】
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Ｓを収容する熱交換プレート接合体１１０内に、過冷却蓄熱材Ｓとの熱交換を行うフィン１１３を設けるとともに、このフィン１１３のフィン壁１１５に複数の孔１１４を設けた。
これにより、過冷却蓄熱材Ｓの過冷却状態を解除すべく発核させると、フィン壁１１５に設けられた複数の孔１１４を通じて、発核が過冷却蓄熱材Ｓの全体に素早く伝播する。すると、フィン壁１１５に向かって過冷却蓄熱材Ｓの針状結晶が延びて成長し、フィン壁１１５に設けられた孔１１４を通過する。即ち、針状結晶の成長がフィン壁１１５によって阻害されるのを抑制できるため、フィン壁１１５に対して垂直な針状結晶が生成し、フィン壁１１５と針状結晶との良好な接触状態が確保される。従って、過冷却蓄熱材Ｓの針状結晶とフィン壁１１５との間に隙間が生じるのを抑制でき、フィン壁１１５を通じて過冷却蓄熱材Ｓの潜熱を効率良く伝熱できる。
【００５１】
また、本実施形態では、蛇腹状のフィン１１３を用いたため、フィン壁１１５が熱交換プレート接合体１１０の短手方向に延設され、長手方向に複数配置される。これにより、複数のフィン壁１１５に対して垂直な針状結晶を生成させることができるため、フィン壁１１５を通じて過冷却蓄熱材Ｓの潜熱をより効率良く伝熱できる。
【００５２】
また、本実施形態では、フィン壁１１５を、その山部及び谷部が熱交換プレート接合体１１０の内表面に接するように設けた。これにより、過冷却蓄熱材Ｓからフィン壁１１５に伝わった熱を効率良く熱交換プレート接合体１１０に伝熱できるため、蓄熱装置１全体として伝熱効率をさらに高めることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、複数の孔１１４を、フィン壁１１５の延びる方向に所定の間隔で設けるとともに、それぞれの孔１１４が他の各フィン壁１１５に設けられたそれぞれの孔１１４と、熱交換プレート接合体１１０の長手方向に一直線上に配置されるように設けた。
これにより、過冷却蓄熱材Ｓの過冷却状態を解除すべく発核させると、熱交換プレート接合体１１０の長手方向に一直線上に配置された各フィン壁１１５のそれぞれの孔１１４を通じて、発核がより素早く伝播し、過冷却の解除がより素早く行われる。すると、フィン壁１１５に向かって針状結晶が延びて成長し、フィン壁１１５に設けられた孔１１４を通過する。さらには、各フィン壁１１５のそれぞれの孔１１４が長手方向に一直線上に配置されているため、孔１１４を通過して成長した針状結晶はさらに延び、他のフィン壁１１５に設けられた孔１１４を通過して成長できる。即ち、針状結晶の成長がフィン壁１１５によって阻害されるのをより抑制できるため、フィン壁１１５に対して垂直な針状結晶がより多く生成し、フィン壁１１５と針状結晶とのより良好な接触状態が確保される。従って、本実施形態によれば、過冷却蓄熱材Ｓの針状結晶とフィン壁１１５との間に隙間が生じるのをより抑制でき、伝熱効率をより向上できる。
【００５４】
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１３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などを加熱対象としてもよい。
【００５５】
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など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。
【００５６】
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、ＥＣＵ１４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などして、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、超音波発生装置を発核装置１２として用いてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、各部材の接合をろう付けで行ったが、これに限定されない。ろう付け以外にも、溶接や接着などにより接合してもよい。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５９】
［実施例１］
実施例１として、上記実施形態に係る蓄熱装置１の放熱性能の評価試験を実施した。具体的には、流体導入口１３１よりエンジン２の冷却水Ｃを蓄熱装置本体１１に導入し、フィン壁１１５及び熱交換プレート接合体１１０を介して、過冷却蓄熱材Ｓと熱交換をさせた。熱交換後、流体導出口１３２から導出された冷却水Ｃの温度を計測し、冷却水Ｃの温度上昇を測定した。このとき、冷却水Ｃが受け取った熱量を算出するとともに、全蓄熱量に対する積算放熱量を算出した。
【００６０】
［比較例１］
実施例１で用いた蓄熱装置１において、孔が設けられていないフィンを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行った。なお、比較例１で用いたフィンの面積及び材質は、実施例１で用いたフィン１１３と同一とした。
【００６１】
［評価結果］
図６は、実施例１及び比較例１の積算放熱量を示す図である。この図６に示すように、実施例１では、放熱が終了した時間において、全蓄熱量のおよそ９５％の熱を放熱したことが分かった。これに対して、比較例１では、放熱が終了した時間において、全蓄熱量のおよそ５０％の熱しか放熱していないことが分かった。この結果から、複数の孔１１４を設けたフィン壁１１５を備えるフィン１１３を用いた本発明の実施例１によれば、従来に比して優れた伝熱効率を有することが確認された。
【符号の説明】
【００６２】
１…蓄熱装置
２…エンジン（対象物）
１０…蓄熱モジュール
１１…蓄熱装置本体
１２…発核装置
１３…冷却水管
１４…ＥＣＵ
１１０…熱交換プレート接合体（ケース）
１１３…フィン
１１４…孔
１１５…フィン壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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