(57)【要約】【課題】簡単な構造で種結晶の落下を防止することができる蓄熱装置、及び、トリガーユニットを提供する。【解決手段】蓄熱時の環境温度で過冷却状態となる潜熱蓄熱材２を容器１内に備える蓄熱ユニット５０と、潜熱蓄熱材２の結晶化を誘発する種結晶３０を保持するトリガーユニット１０と、を備え、トリガーユニット１０は、種結晶３０を保持する保持部材１１と、保持部材１１を、容器１に保持部材１１の先端１２Ａを潜熱蓄熱材２に接触可能とすべく移動可能に取り付けるシール部２０と、を備え、保持部材１１は、先端１２Ａに開口１４を有し、内表面１３Ａに凹凸を有する中空の種結晶保持部１５を備えた。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱時の環境温度で過冷却状態となる蓄熱材を容器内に備える蓄熱ユニットと、前記蓄熱材の結晶化を誘発する種結晶を保持するトリガーユニットと、を備え、
前記トリガーユニットは、前記種結晶を保持する保持部材と、前記保持部材を、前記容器に前記保持部材の先端を前記蓄熱材に接触可能とすべく移動可能に取り付けるシール部と、を備え、
前記保持部材は、前記先端に開口を有し、内表面に凹凸を有する中空の種結晶保持部を備えた
ことを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記凹凸は、前記種結晶保持部に延在する少なくとも１本の溝を構成し、前記溝を、前記開口を介して前記容器内部の空間に連通させ、前記溝内に前記種結晶を保持させたことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記溝は、前記種結晶保持部の内表面にらせん状に設けられたらせん溝であることを特徴とする請求項２に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記種結晶保持部は、前記凹凸により毛細管作用を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記保持部材は、円筒状の部材であり、前記溝が、前記中空部の内表面に周方向に並べて複数設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の蓄熱装置。
【請求項６】
前記保持部材は、外表面が滑らかに形成され、前記シール部は、前記保持部材に環装され、前記容器の密閉性を保つＯリングを備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の蓄熱装置。
【請求項７】
前記保持部材の先端を、先細り状に形成したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の蓄熱装置。
【請求項８】
前記保持部材の先端の外周部に雄ねじを設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の蓄熱装置。
【請求項９】
蓄熱時の環境温度で過冷却状態となる蓄熱材の結晶化を誘発するトリガーユニットであって、
前記蓄熱材の結晶化を誘発する種結晶を保持する保持部材を備え、前記保持部材は、先端に開口を有し、内表面に凹凸を有する中空の種結晶保持部を備えたことを特徴とするトリガーユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱時の環境温度で過冷却状態となり潜熱分のエネルギーを保持する蓄熱材を用いた蓄熱装置、及び、過冷却状態の蓄熱材の結晶化を誘発するトリガーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、深夜電力やモーター排熱、或いは、太陽熱等を蓄熱して必要な時に熱源として利用する蓄熱装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の蓄熱装置では、蓄熱材として蓄熱密度の大きい潜熱蓄熱材を用いることで装置の小型化を図っている。
ところで、蓄熱装置に蓄熱材として用いられる潜熱蓄熱材は、蓄熱後に融けた物質が凝固点以下の温度に冷却されても結晶化せず液体のまま存在する過冷却状態となり潜熱分のエネルギーを保持する性質を有する。この種の蓄熱材は、刺激を与えることで結晶化を開始し、結晶化することにより潜熱を放出する。そのため、蓄熱装置には、任意のタイミングで蓄熱材に刺激を与えるトリガーユニットが備えられる。トリガーユニットの機構としては、例えば、過冷却状態の蓄熱材に機械的に刺激を与える、或いは、電圧を印可する等の各種方法があるが、確実に蓄熱材の結晶化を誘発することができないという問題があった。そのため、蓄熱材と同じ材料を結晶化させた種結晶を接触させることで確実に蓄熱材の結晶化を誘発させる技術が知られている。例えば、特許文献１に記載の蓄熱装置では、蓄熱材と同じ材料を結晶化させた種結晶をパイプ内に充填し、当該パイプを移動させることで任意のタイミングで当該種結晶を過冷却状態の蓄熱材に接触させて蓄熱材の結晶化を誘発している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２２１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では、内面が平滑なパイプ内に種結晶を充填した構成であるため、種結晶をパイプ内に保持する保持力が十分ではなく、意図せぬタイミングで種結晶がトリガー機構から蓄熱材に落下してしまう可能性があった。種結晶が過冷却状態の蓄熱材に落下して蓄熱材に触れた場合には、意図せぬタイミングで蓄熱材の結晶化を招くこととなり、必要な時に蓄熱材に蓄熱した熱を利用することができなくなるという問題があった。
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、簡単な構造で種結晶の落下を防止することができる蓄熱装置、及び、トリガーユニット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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、蓄熱時の環境温度で過冷却状態となる蓄熱材を容器内に備える蓄熱ユニットと、前記蓄熱材の結晶化を誘発する種結晶を保持するトリガーユニットと、を備え、前記トリガーユニットは、前記種結晶を保持する保持部材と、前記保持部材を、前記容器に前記保持部材の先端を前記蓄熱材に接触可能とすべく移動可能に取り付けるシール部と、を備え、前記保持部材は、前記先端に開口を有し、内表面に凹凸を有する中空の種結晶保持部を備えたことを特徴とする。
【０００６】
また本発明は、上記蓄熱装置において、前記凹凸は、前記種結晶保持部に延在する少なくとも１本の溝であり、前記溝を、前記開口を介して前記容器内部の空間に連通させ、前記溝内に前記種結晶を保持させたことを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、上記蓄熱装置において、前記溝は、前記種結晶保持部の内表面にらせん状に設けられたらせん溝であることを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、上記蓄熱装置において、前記種結晶保持部は、前記凹凸により毛細管作用を有することを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、上記蓄熱装置において、前記保持部材は、円筒状の部材であり、前記溝が、前記中空部の内表面に周方向に並べて複数設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、上記蓄熱装置において、前記保持部材は、外表面が滑らかに形成され、前記シール部は、前記保持部材に環装され、前記容器の密閉性を保つＯリングを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、上記蓄熱装置において、前記保持部材の先端を、先細り状に形成したことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、上記蓄熱装置において、前記保持部材の先端の外周部に雄ねじを設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するために、本発明は、蓄熱時の環境温度で過冷却状態となる蓄熱材の結晶化を誘発するトリガーユニットであって、前記蓄熱材の結晶化を誘発する種結晶を保持する保持部材を備え、前記保持部材は、先端に開口を有し、内表面に凹凸を有する中空の種結晶保持部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、保持部材は、先端に開口を有し、内表面に凹凸を有する中空の種結晶保持部を備えたため、凹凸により種結晶保持部の内表面と種結晶との接触面積を増やすことができ、種結晶を種結晶保持部内に密着保持することができる。これにより、種結晶保持部の内表面に凹凸を設けるという簡単な構造で、種結晶を落下することなく保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蓄熱装置の概略構成を示す部分断面図である。
【図２】蓄熱材の状態変化を示す蓄熱装置の部分断面図であり、（Ａ）は蓄熱材が過冷却状態である状態を示す図であり、（Ｂ）はトリガーユニットにより種結晶を蓄熱材に接触させ、蓄熱材の結晶化を誘発した状態を示す図であり、（Ｃ）は蓄熱材が結晶化した状態を示す図である。
【図３】種結晶保持部材の底面図である。
【図４】種結晶保持部材の端部の斜視図であり、（Ａ）は直線状の溝を有する種結晶保持部を示す図であり、（Ｂ）はらせん状のらせん溝を有する種結晶保持部を示す図である。
【図５】種結晶保持部に種結晶が保持されている状態の一例を示す図であり、（Ａ）は過冷却状態の蓄熱材を種結晶保持部に充填した状態を示す図であり、（Ｂ）種結晶保持部に種結晶を配置した状態を示す図である。
【図６】種結晶保持部に種結晶を設置する方法の一例を示す図であり、（Ａ）は種結晶保持部に過冷却状態の蓄熱材を充填している状態を示す図であり、（Ｂ）は種結晶保持部に過冷却状態の蓄熱材が充填された状態を示す図であり、（Ｃ）は種結晶保持部に種結晶が配置された状態を示す図である。
【図７】変形例の種結晶保持部を示す底面図であり、（Ａ）は断面三角形状の溝が形成された種結晶保持部を示す図であり、（Ｂ）は断面略円形状の溝が形成された種結晶保持部を示す図である。
【図８】第２実施形態の種結晶保持部材を示す図であり、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図、（Ｃ）は変形例の保持部材の構成を示す横断面図である。
【図９】第３実施形態の種結晶保持部材を示す縦断面図である。
【図１０】第４実施形態の蓄熱装置の概略構成を示す部分断面図である。
【図１１】第５実施形態の蓄熱装置の概略構成を示す部分断面図である。
【図１２】第６実施形態のトリガーユニットの概略構成を示す部分断面図であり、（Ａ）は蓄熱材が過冷却状態である状態を示す図であり、（Ｂ）はトリガーユニットにより種結晶を蓄熱材に接触させ、蓄熱材の結晶化を誘発した状態を示す図である。
【図１３】容器の概略構成を示す部分断面図である。
【図１４】第７実施形態の容器の構成を示す断面図であり、（Ａ）は蓄熱材が過冷却状態である状態を示す図であり、（Ｂ）はトリガーユニットにより種結晶を蓄熱材に接触させ、蓄熱材の結晶化を誘発した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明を適用した第１実施形態に係る蓄熱装置１００の概略構成を示す断面図である。蓄熱装置１００は、図１に示すように、蓄熱時の環境温度で過冷却状態となる潜熱蓄熱材（蓄熱材）２を容器１内に備えた蓄熱ユニット５０と、潜熱蓄熱材２の放熱を誘発するトリガーユニット１０と、を備える。また、蓄熱装置１００は、潜熱蓄熱材２に熱的に接続され、熱源３からの熱を蓄熱材２に伝達する第１熱輸送手段４と、潜熱蓄熱材２に蓄熱した熱を、熱利用機器６に伝達する第２熱輸送手段５と、を備える。この構成により、潜熱蓄熱材２は、第１熱輸送手段４を介して熱源３から伝達される熱を蓄熱すると共に、第２熱輸送手段５を介して蓄熱した熱を熱利用機器６に供給する。
【００１７】
容器１は、例えば、耐食性が高いステンレスから形成することができる。また、容器１は、内面に樹脂コートを施したアルミ等の軽量で低コストの金属から形成されている構成であっても良い。更に、容器１は、ポリプロプレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の合成樹脂とアルミ箔とを層状に貼り合せて形成する構成であっても良い。
第１熱輸送手段４、及び、第２熱輸送手段５は、例えば、ヒートポンプや水循環装置等の熱媒体配管、或いは、ヒートパイプ等で構成される。第１熱輸送手段４、及び、第２熱輸送手段５は、容器１の外側に配置されて潜熱蓄熱材２に間接的に接触している構成であっても良いし、或いは、容器１の内側に配置されて潜熱蓄熱材２に直接接触している構成であっても良い。第１熱輸送手段４、第２熱輸送手段５は、容器１の内側に配置され蓄熱材２に直接接触する場合には、潜熱蓄熱材２による腐食を防ぐために、表面に樹脂等のコーティングが施されている構成であっても良い。また、図示は省略したが、第１熱輸送手段４、及び、第２熱輸送手段５には、フィンチューブやヒートパイプヒートシンク等のフィン材を設けて伝熱面積を向上させる構成であっても良い。
【００１８】
蓄熱装置１００は、熱源３と熱利用機器６の組み合わせとして、例えば、ヒートポンプ式給湯器における深夜電力と給湯、電気自動車におけるモーター排熱と暖房、太陽熱給湯器における太陽熱と給湯、床暖房器における深夜電力と暖房等、様々な製品へ応用し利用することができる。また、蓄熱装置１００は、第１熱輸送手段４、及び、第２熱輸送手段５が着脱自在な構成でも良く、単体で熱源３と離れた場所で利用できる熱電池、或いは、非常用熱源として利用することも可能である。
【００１９】
潜熱蓄熱材２は、酢酸ナトリウム・３水和塩、塩化マグネシウム・６水和塩、水酸化バリウム・８水和塩、チオ硫酸ナトリウム・５水和物、硝酸マグネシウム・６水和物、塩化カルシウム・６水和物、硫酸ナトリウム・１０水和物、キシリトール、或いは／及びこれらの混合物や水溶液等を使用することができ、融解または凝固時の潜熱を利用して蓄熱または放熱する性質を有する潜熱蓄熱材である。蓄熱装置１００は、潜熱蓄熱材２を蓄熱材として利用することで、水などの顕熱を利用する手法よりも蓄熱密度を大きくすることができるため、蓄熱ユニット５０の小型化を図ることができる。また、潜熱蓄熱材２の濃度調節により、蓄熱装置１００の発熱温度を調整することが可能である。
【００２０】
潜熱蓄熱材２は、蓄熱後に融けた液体の状態で凝固点以下の温度（蓄熱時の環境温度）に冷却されても結晶化することなく、液体のままで潜熱分の熱エネルギーを保持する過冷却状態となる性質を有する。蓄熱装置１００は、潜熱蓄熱材２のこの性質を利用しているため、断熱材を用いることなく環境温度下で熱エネルギーを保持することができる。
過冷却状態の潜熱蓄熱材２は、結晶化により潜熱を放出するため、トリガーユニット１０は、任意のタイミングで潜熱蓄熱材２に刺激を与えて結晶化を誘発することができるように構成されている。過冷却状態の潜熱蓄熱材２の結晶化を誘発することができる刺激としては、潜熱蓄熱材２に機械的に刺激を与えることや電圧を印可すること等が考えられる。本実施形態では、特に、トリガーユニット１０は、結晶化の核となる種結晶３０を直接過冷却状態の潜熱蓄熱材２に接触させることで、他の方法よりも確実に結晶化を誘発することができるように構成されている。
【００２１】
次に、トリガーユニット１０の構成について説明する。トリガーユニット１０は、後述する種結晶３０を先端（一端）１２Ａに保持する種結晶保持部材（保持部材）１１と、当該保持部材１１を、容器１に気密に取り付けるためのシール部２０とを備える。保持部材１１は、少なくとも先端部が円筒状に形成された部材であり、先端１２Ａが容器１の外部に抜け出すことなく上下に移動可能に設けられる。シール部２０は、水和物である蓄熱材２の水分変化を防止するために設けられ、容器１の密封性を保った状態で保持部材１１を容器１に対して支持するように構成されている。シール部２０は、保持部材１１が貫通する孔２２を有し、当該孔２２に保持部材１１を貫通させることで、容器１内の気密性（密閉性）を保つことができるように構成されている。本実施形態では、シール部２０は、保持部材１１に環装されて保持部材１１と容器１との気密性を保持するＯリング２１を備える。
【００２２】
保持部材１１は、図２に示すように、先端１２Ａが容器１内で上下に移動可能に設けられる。保持部材１１の移動は、図示は省略するが、例えばモーターとカム等を用いた機械的操作で行われる構成であっても良いし、或いは、手動操作で行われる構成であってもよい。保持部材１１は、外表面（外周）１１Ａに滑らかな表面を有し、Ｏリング２１との間の気密性を保った状態でスライド移動可能に設けられる。
図２（Ａ）に示すように、蓄熱装置１００は、潜熱蓄熱材２を蓄熱後、過冷却状態つまり液体の状態のままで容器１内に保持する。なお、以下の説明において、潜熱蓄熱材２Ａは、過冷却状態（液体）の潜熱蓄熱材２を示し、潜熱蓄熱材２Ｂは、結晶化した個体の状態の潜熱蓄熱材２を示す。
【００２３】
蓄熱装置１００の潜熱蓄熱材２Ａに蓄熱された熱を利用したい時には、任意のタイミングで図２（Ｂ）に示すように、トリガーユニット１０を先端１２Ａに保持された種結晶３０が潜熱蓄熱材２Ａに接触するようにスライド移動させる。種結晶３０が、潜熱蓄熱材２Ａに接触すると、種結晶３０が潜熱蓄熱材２Ａの結晶化の核となり潜熱蓄熱材２Ａの結晶化が開始され、結晶化により潜熱蓄熱材２Ａに保持された潜熱分の熱エネルギーが放出される。
トリガーユニット１０は、潜熱蓄熱材２Ａの結晶化が開始された後に所定の位置まで持ち上げられる。図２（Ｃ）は、潜熱蓄熱材２が全て結晶化し、潜熱蓄熱材２に蓄熱した熱の放熱が終了した状態を示す。蓄熱装置１００は、潜熱蓄熱材２Ｂに再び蓄熱して融解させ、過冷却状態となった潜熱蓄熱材２Ａを任意のタイミングで結晶化させることで、繰り返し利用可能に構成されている。
【００２４】
図３、及び、図４は、保持部材１１の先端１２Ａの構成を示す図である。保持部材１１は、図３、及び、図４に示すように、先端１２Ａに開口１４を有する中空の中空部１３を備える。中空部１３は、保持部材１１と同心円状に設けられ、開口１４と同じ径寸法に形成される。中空部１３は、少なくとも保持部材１１の先端１２Ａに形成されていれば良く、或いは、先端（一端）１２Ａから他端１２Ｂ近傍まで延在する構成であっても良い。中空部１３は、少なくとも保持部材１１の先端１２Ａが、種結晶３０を保持する種結晶保持部１５として構成されている。種結晶保持部１５の内表面１３Ａには凹部１６、及び、凸部１７が形成されている。つまり、種結晶保持部１５の内表面１３Ａは、凹部１６、及び、凸部１７を有する平滑ではない、凹凸のある表面形状に形成されている。凹部１６と凸部１７は、図３に示すように、種結晶保持部１５の内表面１３Ａに、周方向に交互に並べて複数設けられている。また、凹部１６、及び、凸部１７は、種結晶保持部１５に毛細管作用を起こす間隔で配置される。
【００２５】
凹部１６、及び、凸部１７は、図４に示すように、種結晶保持部１５の長手方向に連続して形成され、種結晶保持部１５には、凹部１６によって内表面１３Ａに長手方向に延在する溝６０が形成される。溝６０は、先端１２Ａの端面１９を貫通して保持部材１１の外部、つまり、容器１の内部空間に連通する。溝６０は、図４（Ａ）に示すように、種結晶保持部１５の長手方向に直線状に延びる構成であっても良いし、或いは、図４（Ｂ）に示すように、種結晶保持部１５の長手方向にらせん状に延びる構成であっても良い。各溝６０は、断面台形状の溝であり、保持部材１１には、先端１２Ａに種結晶保持部１５に連通する内歯車形状の開口１４が形成されている。なお、保持部材１１は、全域が筒状部材から形成されている構成であっても良いし、或いは、柱状部材の先端部に柱状部材とは別部材から構成される筒状部材を連結した構成としても良い。保持部材１１は、全域が筒状部材から形成されている場合には、他端１２Ｂが、容器１の気密性を保つために溶接や圧接、接着、或いは、バルブ等で封止されている。
【００２６】
次に、保持部材１１の種結晶保持部１５に種結晶３０を設置する方法について説明する。種結晶保持部１５に種結晶３０を設置するには、図５、及び、図６に示すように、例えば２通りの方法がある。図５は、第１の方法によって種結晶３０を種結晶保持部１５に設置する場合、図６は、第２の方法によって種結晶３０を種結晶保持部１５に設置する場合を示す図である。
まず、種結晶３０を設置する第１の方法について説明する。
第１の方法は、図５に示すように、容器１の外部で保持部材１１の中空部１３内に予め潜熱蓄熱材２を入れて固化させる方法である。潜熱蓄熱材２は、例えば、粉末の状態で中空部１３内に充填されて溶融され、冷却後に結晶化される構成であっても良いし、或いは、過冷却状態の潜熱蓄熱材２Ａを中空部１３内に入れて結晶化させる構成であっても良い。過冷却状態の潜熱蓄熱材２Ａを中空部１３内に流し入れる場合、中空部１３内に充填される潜熱蓄熱材２は、容器１内の蓄熱材とは別であり、外部で過冷却状態にした潜熱蓄熱材２Ａを中空部１３内に流し込む構成であっても良いし、或いは、容器１内で過冷却状態にした潜熱蓄熱材２Ａを外部の吸引手段（不図示）を用いて吸込み、中空部１３内に流し込む構成であっても良い。過冷却状態で中空部１３内に流し込まれた潜熱蓄熱材２Ａは、各溝６０に充填されて固化し、これによって種結晶保持部１５に密着保持される。
【００２７】
このように、種結晶保持部１５は、溝６０を備えるため、内表面１３Ａの表面積を広くすることができる。これにより、種結晶３０と、内表面１３Ａとの接触面積が増すため、種結晶３０を種結晶保持部１５に密着保持することができ、種結晶３０を落下しないように保持することができる。また、溝６０を、図４（Ｂ）に示したように、らせん状のらせん溝に形成した場合には、種結晶３０の自重により重力方向に掛る力に対する種結晶３０と内表面１３Ａとの摩擦力を大きくすることができ、より効果的に種結晶３０を落下しないように保持することができる。
【００２８】
次に、種結晶３０を設置する第２の方法について説明する。
図６は、種結晶３０を設置する第２の方法を示す図である。溝６０は、溝幅Ｗが略０．１ｍｍの細い溝であり、毛細管作用を有する。容器１にトリガーユニット１０を気密に固定して、容器１内の潜熱蓄熱材２を過冷却状態にした後に、図２（Ａ）に示すように、保持部材１１を先端１２Ａが潜熱蓄熱材２Ａに接触するように移動させる。保持部材１１の中空部１３には、図６（Ｂ）に示すように、先端１２Ａが潜熱蓄熱材２Ａに接触することで、溝６０内に毛細管作用により潜熱蓄熱材２Ａが吸い込まれる。溝６０内に吸い込まれた潜熱蓄熱材２Ａは、図６（Ｃ）に示すように、溝６０内で固化し、これにより、種結晶３０が種結晶保持部１５に保持される。この構成によれば、溝６０の毛細管作用を用いて簡単に種結晶保持部１５に種結晶３０を設置することができる。また、種結晶３０は、溝６０を構成する３面に密着接触した状態で保持されるため、種結晶３０と、種結晶保持部１５との内表面１３Ａとの接触面積を増すことができ、種結晶３０を落下しないように保持することができる。
【００２９】
以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、蓄熱時の環境温度で過冷却状態となる蓄熱材２を容器１内に備える蓄熱ユニット５０と、潜熱蓄熱材２の結晶化を誘発する種結晶３０を保持するトリガーユニット１０と、を備え、トリガーユニット１０は、種結晶３０を保持する保持部材１１と、保持部材１１を、容器１に気密にかつ保持部材１１の先端１２Ａを潜熱蓄熱材２に接触可能とすべく移動可能に取り付けるシール部２０と、を備え、保持部材１１は、先端１２Ａに開口１４を有し、内表面１３Ａに凹部１６、及び、凸部１７を有する中空の種結晶保持部１５を備えた。
この構成によれば、凹部１６、及び、凸部１７により、種結晶保持部１５の内表面１３Ａには凹凸が形成されるため、内表面１３と種結晶３０との接触面積を増して、種結晶３０を種結晶保持部１５に密着保持させることができ、種結晶を中空の種結晶保持部１５内に落下することなく保持する十分な保持力を得ることができる。
【００３０】
また、本発明を適用した実施形態によれば、凹部１６、及び、凸部１７は、種結晶保持部１５に延在し少なくとも１本の溝６０を構成し、溝６０を、開口１４を介して容器１内部の空間に連通させて、溝６０内に種結晶３０を保持させた。これにより、溝６０を設けたことで、種結晶保持部１５の内表面１３Ａの表面積を増すことができ、溝６０を構成する面に種結晶３０を接触させて保持することができる。そのため、種結晶保持部１５の内表面１３Ａと種結晶３０との接触面積を増して、種結晶３０を種結晶保持部１５に密着保持させることができ、種結晶３０の落下を防止することができる。また、溝６０内に保持された種結晶３０を、開口１４を介して潜熱蓄熱材２に接触させて、確実に潜熱蓄熱材２の結晶化を誘発することができる。
【００３１】
また、本発明を適用した実施形態によれば、溝６０は、種結晶保持部１５の内表面１３Ａにらせん状に設けられたらせん溝であるため、種結晶３０と、溝６０の表面と間に働く摩擦力を大きくすることができ、種結晶３０を内表面１３Ａに密着させて保持することができるため、種結晶３０の落下をより効果的に防止することができる。
【００３２】
また、本発明を適用した実施形態によれば、種結晶保持部１５は、凹部１６、及び、凸部１７により、毛細管作用を有する。これにより、種結晶３０を溝６０を構成する面に密着接触した状態で保持することができ、種結晶３０の落下を防止することができるとともに、保持部材１１の先端１２Ａを容器１内の潜熱蓄熱材２Ａ中に挿入することで、簡単に種結晶保持部１５に種結晶３０を設置することができる。
【００３３】
また、本発明を適用した実施形態によれば、保持部材１１は、円筒状の部材であり、溝６０が、中空部１３の内表面１３Ａに周方向に並べて複数設けられている。これにより、種結晶保持部１５の内表面１３Ａの表面積を増すことができ、各溝６０の内表面に種結晶３０を接触させて密着保持させることができ、種結晶３０の落下を防止することができる。
【００３４】
また、本発明を適用した実施形態によれば、保持部材１１は、外表面１１Ａが滑らかに形成され、シール部２０は、保持部材１１に環装されて容器１の気密性を保つＯリング２１を備えた。これにより、Ｏリング２１を用いて、保持部材１１と容器１との気密性を保ち、かつ、保持部材１１を移動可能に容器１に取り付けることができる。
【００３５】
なお、本実施計形態では、溝６０は、断面台形状に形成される構成としたが、溝６０の断面形状は台形に限られるものではない。図７は、種結晶保持部１５に形成される溝の変形例を示す図であり、例えば図７（Ａ）に示すように、保持部材１１１の一端１１２には、断面三角形状の溝１６０が内表面１３Ａに周方向に複数並べて設けられる構成であっても良い。或いは、図７（Ｂ）に示したように、保持部材２１１の一端２１２には、断面略円形状の溝２６０が内表面１３Ａに周方向に複数並べて設けられる構成であっても良い。
【００３６】
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態では、保持部材１１は、少なくとも先端１２Ａの内表面１３Ａに溝６０を備え、溝６０によって内表面１３Ａの表面積を広げて、この溝６０内に種結晶３０を保持することで、種結晶３０を種結晶保持部１５に密着保持する構成であった。部品点数を削減し、低コストに、種結晶３０を落下することなく種結晶保持部１５に保持するためには、第１実施形態で示したように保持部材１１に内表面１３Ａに溝６０を備える中空の種結晶保持部１５をもうけて種結晶３０を保持することが望ましいが、種結晶保持部は、保持部材１１とは別部材で形成されている構成とすることも可能である。この、第２実施形態では、多孔質部材６１２を用いて種結晶３０を保持する構成について説明する。なお、第２実施形態の蓄熱装置１００の構成は、保持部材６１１の構成以外は、上述した第１実施形態と同一であり、その説明を省略する。また、保持部材６１１の構成についても、上述した第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
図８は、第２実施形態の保持部材６１１を示す図である。保持部材６１１は、図８（Ａ）、及び、図８（Ｂ）に示すように、中空管状の管状部材６１５の内部に多孔質部材（凹凸）６１２を備える。管状部材６１５は、先端（一端）６１５Ａが開口し、他端６１５Ｂが、例えば溶接や圧接、接着、或いは、バルブ等によって、封止されている。
多孔質部材６１２は、多孔質プラスチック、多孔質セラミックス、或いは、多孔質金属等によって、環状部材６２１と略同じ高さ寸法の円柱形状に形成される。多孔質部材６１２の径寸法（外径）は、管状部材６１５の径寸法（内径）と同程度か或いは小さく形成される。多孔質部材６１２は、管状部材６１５の中空部６１３内に設置され、多孔質部材６１２と、管状部材６１５とは同心円状に配置される。多孔質部材６１２の先端（一端）６１２Ａは、管状部材６１５の先端６１５Ａに設けられた開口６１６から外部に臨んでいる。多孔質部材６１２は、管状部材６１５にカシメ、溶接、或いは、接着等で固定される。多孔質部材６１２は、図８に示すように、上端（他端）６１２Ｂが管状部材６１５に固定される。多孔質部材６１２を、管状部材６１５に固定する位置は、必ずしも上端６１２Ｂでなくても良く、落下することなく多孔質部材６１２を安定して固定できる任意の位置とすることができる。
【００３８】
多孔質部材６１２は、少なくとも先端６１２Ａに種結晶３０を保持する。種結晶３０は、過冷却状態の潜熱蓄熱材２を多孔質部材６１２の毛細管作用を用いて少なくとも一端６１２Ａに吸収させて、結晶化される。多孔質部材６１２には、容器１内で容器１内の潜熱蓄熱材２を吸収させる構成であっても良いし、或いは、容器１の外部で潜熱蓄熱材２を吸収させる構成であっても良い。このように、保持部材６１１は、管状部材６１５とは別部材で形成された多孔質部材６１２を種結晶保持部として有し、多孔質部材６１２によって保持される種結晶３０を管状部材６１５の先端６１５Ａに設けられた開口６１６からのみ外部に臨ませる構成とすることができる。
これらの構成によれば、多孔質材から形成された多孔質部材６１２に種結晶３０を染み込ませて保持することができるため、種結晶３０を密着保持することができ、種結晶３０の落下を防止することができる。
なお、多孔質部材６１２は、円柱状に形成されて管状部材６１５と同心円状に配置される構成の他に、図８（Ｃ）に示した変形例のように、管状部材６１５の内面６１５Ｃに沿って円環状に設けられる構成であっても良い。
【００３９】
なお、本実施形態において、管状部材６１５は、保持部材６１１の長さ方向に延在する構成としたが、これに限らず、図示は省略するが、保持部材６１１は、柱状の部材の先端部に中空管状の管状部材を連結して、この管状部材の内部に多孔質部材を備える構成としても良い。
【００４０】
＜第３実施形態＞
上述した第１実施形態では、保持部材１１は、少なくとも先端１２Ａが中空に形成され、この中空部１３の内表面１３Ａに溝６０備え、当該溝６０内に種結晶３０を保持する構成であった。この第３実施形態では、中空部１３内に種結晶３０を保持するとともに、外周側にも種結晶３０を保持することができる第２種結晶保持部７１５を備えた保持部材７１１について説明する。なお、第３実施形態の蓄熱装置１００の構成は、保持部材７１１の構成以外は、上述した第１実施形態と同一であり、その説明を省略する。また、保持部材７１１の構成についても、上述した第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
保持部材７１１は、図９に示すように、円筒状の部材であり、中空の中空部１３には、少なくとも先端（一端）７１２Ａの内表面１３Ａに複数の溝６０が形成された種結晶保持部１５が設けられている。また、保持部材７１１の他端７１２Ｂは、溶接や圧接、接着、或いは、バルブ等により封止されている。種結晶保持部１５には、種結晶３０が溝６０に密着保持されている。また、先端７１２Ａには、保持部材７１１の外表面１１Ａ側に、凹状（カップ状）に形成された第２種結晶保持部７１５が設けられる。第２種結晶保持部７１５は、先端７１２Ａを外側に折り返して、保持部材７１１と一体に形成される構成であっても良いし、或いは、保持部材７１１とは別体に形成された凹状部材を先端７１２Ａに溶接や圧接、接着、或いは、バルブ等で取り付ける構成であっても良い。第２種結晶保持部７１５には、種結晶３０が保持されるが、第２種結晶保持部７１５に設置される種結晶３０は、第２種結晶保持部７１５に粉末の状態で充填され、溶融された後に結晶化される構成であっても良いし、或いは、過冷却状態の容器１内の潜熱蓄熱材を第２種結晶保持部７１５ですくい上げて結晶化させる構成であっても良い。
この構成によれば、種結晶保持部１５、及び、第２種結晶保持部７１５で、種結晶３０を落下することなく保持することができる。そして、容器１内の潜熱蓄熱材２Ａの結晶化を誘発したい時には、先端７１２Ａを潜熱蓄熱材２Ａ内に挿入して、種結晶保持部１５、及び、第２種結晶保持部７１５に保持された種結晶３０を潜熱蓄熱材２Ａに接触させることができ、確実に潜熱蓄熱材２Ａの結晶化を開始させることができる。
【００４２】
＜第４実施形態＞
上述の第１実施形態では、保持部材１１は、軸方向に亘って同じ径寸法で形成された円筒状である構成とした。保持部材１１は、過冷却状態の潜熱蓄熱材２Ａの結晶化を誘発したい時に、先端１２Ａを潜熱蓄熱材２Ａと接触させるが、潜熱蓄熱材２Ａは、結晶化が開始した際に、保持部材１１の先端１２Ａと固着する可能性がある。保持部材１１の先端１２Ａが結晶化した潜熱蓄熱材２Ｂと固着した場合には、保持部材１１を潜熱蓄熱材２Ｂから抜き取る事ができなくなってしまう。保持部材１１を潜熱蓄熱材２Ｂから抜き取る事ができない場合には、潜熱蓄熱材２を液体にした後に抜き取る必要があるが、種結晶保持部１５内の種結晶３０も、潜熱蓄熱材２と共に液体となってしまうため、種結晶３０を再び種結晶保持部１５に設置する必要がある。この第４実施形態は、簡単な構成で、保持部材１１を結晶化開始後の潜熱蓄熱材２Ｂから抜きやすくするものである。なお、以下の説明において、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
図１０は、第４実施形態の蓄熱装置３００の概略構成を示す断面図である。蓄熱装置３００のトリガーユニット３１０は、シール部２０と、シール部２０によって容器１に気密に取り付けられる保持部材３１１と、を備える。保持部材３１１は、先端３１２Ａを潜熱蓄熱材２と接触可能とすべく移動可能に容器１に取り付けられている。保持部材３１１は、中空円筒状の部材であり、内部の中空部１３内に種結晶３０を保持している。保持部材３１１の先端３１２Ａは、先端に向かって徐々に細くなるように先細り形状に形成されている。
この構成によれば、保持部材３１１の先端３１２Ａを固化した潜熱蓄熱材２Ｂからでも簡単に抜き取ることができ、先端３１２Ａが潜熱蓄熱材２Ｂに固着するのを防止することができる。これにより、種結晶３０を種結晶保持部１５内に保持したままで、保持部材３１１を潜熱蓄熱材２Ｂから抜き取ることができ、種結晶３０を繰り返し利用可能とすることができる。
【００４４】
＜第５実施形態＞
上述した第４実施形態では、保持部材３１１の先端３１２Ａを固化した潜熱蓄熱材２Ｂからでも簡単に抜き取ることができるように、先端３１２Ａを先端に向かって徐々に細くなるように形成した。しかしながら、保持部材３１１は、先端３１２Ａを先端に向かって徐々に細くすることで、種結晶３０と潜熱蓄熱材２Ａとの接触面積が低減され、潜熱蓄熱材２Ａの結晶化を確実に誘発できる確実性が低減する可能性がある。また、種結晶３０は、種結晶保持部１５の内表面１３Ａに設けられた溝６０内に保持されるが、溝６０を、先端に向かって徐々に細くなる先端３１２Ａの内表面に形成するために、製造工程が複雑化することが考えられる。この第５実施形態は、軸方向に亘って同じ径寸法で形成された円筒状の保持部材４１１を簡単な構造で、固化した潜熱蓄熱材２Ｂからでも簡単に抜き取ることができるようにするものである。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態、或いは、第４実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
図１１は、第５実施形態の蓄熱装置４００の概略構成を示す断面図である。蓄熱装置４００のトリガーユニット４１０は、シール部２０と、シール部２０によって容器１に気密に取り付けられる保持部材４１１と、を備える。保持部材４１１は、先端４１２Ａを潜熱蓄熱材２と接触可能とすべく移動可能に容器１に取り付けられている。保持部材４１１は、中空円筒状の部材であり、内部の中空部１３内に種結晶３０を保持している。保持部材４１１は、先端４１２Ａの外表面４１１Ａ、つまり先端４１２Ａの外周部に、ねじ山(雄ねじ)４１３を備えている。雄ねじ４１３は、先端４１２Ａの外周部にらせん状に設けられて、端面１９まで延びている。
この構成によれば、先端４１２Ａの外周部にらせん状に雄ねじ４１３を設けたため、保持部材４１１は、先端４１２Ａを固化した潜熱蓄熱材２Ｂからでも、回転させながら抜くことで、簡単に抜き取ることができ、先端４１２Ａが潜熱蓄熱材２Ｂに固着するのを防止することができる。これにより、種結晶３０を種結晶保持部１５内に保持したままで、保持部材４１１を潜熱蓄熱材２Ｂから抜き取ることができ、種結晶３０を繰り返し利用可能とすることができる。
【００４６】
＜第６実施形態＞
上述した第１実施形態では、保持部材１１を移動させる際に、保持部材１１の先端１２Ａが潜熱蓄熱材２Ｂと固着した場合には、保持部材１１を潜熱蓄熱材２Ｂから抜き取る事ができなくなってしまう。また、保持部材１１は、シール部２０に移動可能に支持されている構成ではあるが、外部へ抜け出す、或いは、容器１内に落下するのが防止されている構成ではない。この第６実施形態では、保持部材１１の先端１２Ａを結晶化した潜熱蓄熱材２Ｂから抜け易くすることができるとともに、保持部材１１が外部へ抜け出す、或いは、容器１内に落下するのを防止することができる蓄熱装置５００を提供する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４７】
図１２（Ａ）に示すように、蓄熱装置５００は、トリガーユニット５１０を備え、トリガーユニット５１０は、上止め具５１１、下止め具５１３、及び、ばね５１２を備える。上止め具５１１は、保持部材１１の他端１２Ｂに設けられ、縦横の寸法が、保持部材１１の直径よりも大きく形成されている。トリガーユニット５１０は、上止め具５１１に、容器１に対して押し込む方向の荷重をかけることで、保持部材１１を移動させ先端１２Ａを潜熱蓄熱材２Ａに接触させることができる。
上止め具５１１の下面５１１Ａと、シール部２０の上面２０Ａとの間には、ばね５１２が設けられる。ばね５１２は、コイル状の圧縮ばねであり、上止め具５１１をシール部２０に対して押し付けるように、保持部材１１を移動させることで、図１２（Ｂ）に示すように、圧縮される。上止め具５１１へかけている荷重を除くと、ばね５１２の元に戻ろうとする力によって、上止め具５１１が押し上げられ、これにより、結晶化が始まった潜熱蓄熱材２Ｂから抜けにくくなっている保持部材１１の先端１２Ａを潜熱蓄熱材２Ｂから容易に引き抜くことができる。
【００４８】
保持部材１１の先端１２Ａには、下止め具５１３が設けられる。下止め具５１３は保持部材１１に環装されて設けられる。下止め具５１３は、上止め具５１１がばね５１２の元に戻ろうとする力によって押し上げられる際に、シール部２０の下面２０Ｂと干渉し、保持部材１１の先端１２Ａが容器１の外部に抜け出るのを防止する。
このように、保持部材１１の先端１２Ａに下止め具５１３を、他端１２Ｂに上止め具５１１を設け、上止め具５１１と、シール部２０との間に圧縮ばね５１２を設けたため、保持部材１１が容器１の外部へ抜け出す、或いは、容器１内に落下するのを防止することができるとともに、圧縮されたばね５１２の元に戻ろうとする力により保持部材１１の先端１２Ａを結晶化した潜熱蓄熱材２Ｂから抜け易くすることができる。
【００４９】
ところで、容器１内の潜熱蓄熱材２の量が少なく、結晶化した潜熱蓄熱材２Ｂから先端１２Ａを引き抜くために保持部材１１を上に持ち上げる力が、蓄熱ユニット５０の自重よりも大きい場合には、潜熱蓄熱材２の結晶化後に保持部材１１と一緒に容器１ごと蓄熱ユニット５０が持ち上がってしまう可能性がある。その対策として、図１３に示すように、容器１は、容器１を任意の設置面５２０に固定するための固定部５３０を備える構成でもよい。固定部５３０は、ボルト５３１が貫通する貫通孔５３２を備え、容器１は、ボルト５３１で設置面５２０に固定される。
【００５０】
＜第７実施形態＞
上述した第１実施形態では、シール部２０はＯリング２１を有し、Ｏリング２１で保持部材１１を軸シールすることで、保持部材１１を容器１に対して気密に動かすことができる構成とした。この第７実施形態では、容器７０１の一部、例えば上面７０２、を弾性的に動く部材で形成することで、上面７０２をシール部として用いて、保持部材１１を容器７０１に対して気密に動かすことができるようにした蓄熱装置７００について説明する。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
容器７０１は、図１４（Ａ）に示すように、ステンレスや内面に樹脂コートを施したアルミ、或いは、合成樹脂とアルミ箔とを層状に貼り合せた材料によって形成された４側面及び底面と、例えばゴム等の弾性材によって形成されたダイヤフラム状の上面（シール部）７０２とを有する。上面７０２は、容器７０１を形成する４側面の上端縁に、例えばは接着等によって取り付けられ、容器７０１の気密性を保つ。そして、上面７０２は、保持部材１１を容器７０１の気密を保った状態で移動可能に支持するシール部としての機能を有する。例えば、上面７０２に保持部材１１よりも小径の孔を設けて、当該孔に保持部材１１を挿入し当該孔を弾性変形させることで、保持部材１１を上面７０２に気密に支持する構成であっても良い。
【００５２】
上面７０２は、弾性材によってダイヤフラム状に形成されているため、保持部材１１を、先端１２Ａが容器７０１内の潜熱蓄熱材２Ａに接触するべく押し下げると、図１４（Ｂ）に示すように、上面７０２が伸びて、先端１２Ａが潜熱蓄熱材２Ａ内に挿入される。これにより、保持部材１１の先端１２Ａに保持された種結晶３０が潜熱蓄熱材２Ａと接触し、潜熱蓄熱材２Ａの結晶化が開始される。結晶化した潜熱蓄熱材２Ｂから保持部材１１を引き抜く際には、上面７０２の元に戻ろうとする力によって、保持部材１１を持ち上げることができ、容易に保持部材１１を潜熱蓄熱材２Ｂから引き抜くことができる。この構成によれば、弾性材によって形成された上面７０２に保持部材１１を取り付けることで、簡単な構成で保持部材１１を容器１に気密に取り付けることができるとともに、結晶化した潜熱蓄熱材２Ｂから、保持部材１１を容易に引き抜くことができる。
【符号の説明】
【００５３】
１，７０１  容器
２，２Ａ，２Ｂ  潜熱蓄熱材（蓄熱材）
１０，３１０，４１０，５１０  トリガーユニット
１１，１１１，２１１，３１１，４１１，６１１，７１１  保持部材
１２Ａ，１１２，２１２，３１２Ａ，４１２  先端（一端）
１３  中空部
１３Ａ  内表面
１４  開口
１５  種結晶保持部
１６  凹部
１７  凸部
２０  シール部
２１  Ｏリング
３０  種結晶
５０  蓄熱ユニット
６０，１６０，２６０  溝
１００，３００，４００，５００，７００  蓄熱装置
４１３  雄ねじ（ねじ山）
７０２  上面（シール部）
【図１】
2013194970.tif 000003
【図２】
2013194970.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2013194970.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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