特許 7423601 過冷却解除装置、蓄熱装置及び動力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-19

(45)【発行日】2024-01-29

(54)【発明の名称】過冷却解除装置、蓄熱装置及び動力装置

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/02 20060101AFI20240122BHJP

【ＦＩ】

F28D20/02 F

F28D20/02 D

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021506235

(86)(22)【出願日】2020-02-07

(86)【国際出願番号】 JP2020004971

(87)【国際公開番号】W WO2020189089

(87)【国際公開日】2020-09-24

【審査請求日】2022-10-17

(31)【優先権主張番号】P 2019053121

(32)【優先日】2019-03-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２７年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「未利用熱エネルギーの革新的活用技術研究開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107641

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 耕一

(74)【代理人】

【識別番号】100168273

【弁理士】

【氏名又は名称】古田 昌稔

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 隆一

(72)【発明者】

【氏名】菅野 恒

(72)【発明者】

【氏名】仲村 達也

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１５８３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－０９６３３５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０２－０４２０４５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１０－１０５５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２７４８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００９８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４３７９４４８（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０４８６０７２９（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開昭６４－０４６５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００７／０２３７９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－０８１２９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｄ ２０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄熱材の過冷却状態を解除する過冷却解除装置であって、
表面に凹部を有する第１部材と、
前記表面に対向し、前記凹部を覆う第２部材と、
を備え、
前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方に、前記第２部材を前記第１部材の前記表面に密着させる荷重を加え、前記凹部に固体の前記蓄熱材が保持された状態で、前記過冷却状態が維持され、
前記第２部材を前記表面から離間させて、前記凹部に保持された固体の前記蓄熱材と、前記凹部の外部に存在する液体の前記蓄熱材との接触が許容されることにより、前記過冷却状態が解除される、過冷却解除装置。

【請求項2】

蓄熱材の過冷却状態を解除する過冷却解除装置であって、
表面に凹部を有する第１部材と、
前記表面に対向し、前記凹部を覆う第２部材と、
を備え、
前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方に、前記第２部材を前記第１部材の前記表面に密着させる荷重を加え、前記凹部に固体の前記蓄熱材が保持された状態で、前記過冷却状態が維持され、
前記荷重を減少させ、前記凹部に保持された固体の前記蓄熱材と、前記凹部の外部に存在する液体の前記蓄熱材との接触が許容されることにより、前記過冷却状態が解除される、過冷却解除装置。

【請求項3】

前記第１部材の前記表面が平坦面であり、
前記第２部材は、前記第１部材の前記表面に向かい合う平坦面を有し、
前記第１部材の前記平坦面に前記第２部材の前記平坦面が面接触したときに前記第１部材の前記凹部が前記第２部材によって覆われる、請求項１又は２に記載の過冷却解除装置。

【請求項4】

前記凹部が溝の形状を有し、
前記凹部の一端面が前記第１部材の外部に露出している、請求項１から３のいずれか１項に記載の過冷却解除装置。

【請求項5】

前記凹部の他端面が前記第１部材の前記外部に露出している、請求項４に記載の過冷却解除装置。

【請求項6】

前記第１部材は、前記第１部材の厚さ方向に延びる貫通孔を有し、
前記凹部の他端面は、前記貫通孔を通じて前記第１部材の前記外部に露出している、請求項４又は５に記載の過冷却解除装置。

【請求項7】

前記過冷却状態を維持すべきときに、前記第２部材が前記第１部材の前記凹部を覆うことによって、前記凹部に保持された前記蓄熱材と前記凹部の外部に存在する前記蓄熱材との接触が制限される、請求項１から６のいずれか１項に記載の過冷却解除装置。

【請求項8】

弾性変形可能な第３部材をさらに備え、
前記第１部材と前記第３部材との間に前記第２部材が位置している、又は、前記第２部材と前記第３部材との間に前記第１部材が位置している、請求項１から７のいずれか１項に記載の過冷却解除装置。

【請求項9】

前記第１部材又は前記第２部材に対向する表面を有し、前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方に荷重を加えるピストンをさらに備えた、請求項１から８のいずれか１項に記載の過冷却解除装置。

【請求項10】

前記ピストンに接続され、前記ピストンを前記第１部材又は前記第２部材に対して接近させる方向、及び、前記第１部材又は前記第２部材から離間させる方向に変位させるアクチュエータをさらに備えた、請求項９に記載の過冷却解除装置。

【請求項11】

前記第１部材及び前記第２部材を収容するシリンダをさらに備えた、請求項１から１０のいずれか１項に記載の過冷却解除装置。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか１項に記載の過冷却解除装置と、
水和塩、糖アルコール及び包接水和物からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む蓄熱材と、
前記蓄熱材を収容する容器と、
を備えた、蓄熱装置。

【請求項13】

請求項１２に記載された蓄熱装置と、
前記蓄熱装置から放出された熱を受け取る動力機関と、
を備えた、動力装置。

【請求項14】

前記ピストンを収容し、ねじ部を有するシリンダをさらに備え、
前記ピストンは、前記シリンダに収容されたときに、前記シリンダの前記ねじ部と螺合するねじ部を有し、
前記アクチュエータがモータであり、
前記モータは、前記ピストンを回転させて、前記ピストンを前記第１部材又は前記第２部材に対して接近させる前記方向、及び、前記第１部材又は前記第２部材から離間させる前記方向に変位させる、請求項１０に記載の過冷却解除装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、過冷却解除装置、蓄熱装置及び動力装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、蓄熱材が液相と固相との間で相転移することによって、蓄熱及び放熱を行う蓄熱装置が知られている。蓄熱装置は、過冷却された蓄熱材の過冷却状態を解除する過冷却解除装置を備えている。過冷却解除装置を備えた蓄熱装置は、例えば、ガソリンエンジン、電動機などの動力機関を備えた動力装置に利用される。

【0003】

特許文献１には、蓄熱材に電気的な刺激を与えることによって、過冷却状態の蓄熱材を結晶化させる蓄熱装置が記載されている。

【0004】

特許文献２には、可撓性を有する板部材の変形動作を利用して、過冷却状態の蓄熱材を結晶化させる発核装置が記載されている。板部材には、溝が設けられている。溝の内部には、蓄熱材の主成分である水和塩の無水物が配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１４６１７３号公報

【文献】特開２０１５－１０２２８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の過冷却解除装置は、蓄熱材の過冷却状態を解除できないことがある。

【0007】

本開示は、高い確率で蓄熱材の過冷却状態を解除できる、信頼性の高い過冷却解除装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様にかかる過冷却解除装置は、
蓄熱材の過冷却状態を解除する過冷却解除装置であって、
表面に凹部を有する第１部材と、
前記表面に対向し、前記凹部を覆う第２部材と、
を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、高い確率で蓄熱材の過冷却状態を解除できる、信頼性の高い過冷却解除装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本開示の実施形態１にかかる過冷却解除装置の概略断面図である。

【図2】図２は、図１に示した過冷却解除装置の一部を示す分解斜視図である。

【図3】図３は、図１に示した過冷却解除装置が備える第１部材の斜視図である。

【図4】図４は、図１に示した過冷却解除装置の分解図である。

【図5】図５は、本開示の実施形態２にかかる過冷却解除装置の概略断面図である。

【図6】図６は、図５に示した過冷却解除装置の一部を示す分解斜視図である。

【図7A】図７Ａは、図５に示した過冷却解除装置が備える第３部材の変形例を示す斜視図である。

【図7B】図７Ｂは、第３部材の別の変形例を示す斜視図である。

【図7C】図７Ｃは、第３部材のさらに別の変形例を示す斜視図である。

【図8】図８は、本開示の実施形態３にかかる過冷却解除装置の概略断面図である。

【図9】図９は、図８に示した過冷却解除装置の一部を示す分解斜視図である。

【図10】図１０は、図８に示した過冷却解除装置が備える第１部材の斜視図である。

【図11】図１１は、本開示の過冷却解除装置を用いた蓄熱装置の概略断面図である。

【図12】図１２は、図１１に示した蓄熱装置のXII-XII線に沿った概略断面図である。

【図13】図１３は、本開示の蓄熱装置を用いた動力装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（本開示の基礎となった知見）
蓄熱材を加熱して、蓄熱を行う場合、蓄熱材の温度は、蓄熱材の融点を大きく上回ることがある。蓄熱材は、例えば、蓄熱材の融点よりも４０℃以上高い温度まで加熱されることがある。従来の過冷却解除装置では、高い温度を経由して冷却された蓄熱材の過冷却状態を解除できないことがある。

【0012】

本開示の第１態様にかかる過冷却解除装置は、
蓄熱材の過冷却状態を解除する過冷却解除装置であって、
表面に凹部を有する第１部材と、
前記表面に対向し、前記凹部を覆う第２部材と、
を備える。

【0013】

第１態様によれば、過冷却状態の蓄熱材に過冷却解除装置を接触させると、その刺激によって蓄熱材の結晶化が進行する。これにより、蓄熱材の結晶が第１部材の凹部に収容される。凹部が第２部材に覆われていれば、蓄熱材を加熱しても、凹部に存在する蓄熱材は、結晶として凹部に残る。蓄熱材が過冷却された状態で第２部材を第１部材の表面から離間させると、過冷却状態の蓄熱材が凹部に侵入し、凹部に残った蓄熱材の結晶と接触する。これにより、蓄熱材の過冷却状態が解除され、蓄熱材が固化する。過冷却解除装置によれば、高い確率で蓄熱材の過冷却状態を解除できる。

【0014】

本開示の第２態様において、例えば、第１態様にかかる過冷却解除装置では、前記第２部材は、前記第１部材に密着することができてもよい。第２態様によれば、過冷却解除装置は、高い確率で蓄熱材の過冷却状態を解除できる。

【0015】

本開示の第３態様において、例えば、第１又は第２態様にかかる過冷却解除装置は、前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方に荷重を加えて前記第１部材と前記第２部材とを互いに密着させてもよい。第３態様によれば、過冷却解除装置の動作の再現性が向上する。

【0016】

本開示の第４態様において、例えば、第１から第３態様のいずれか１つにかかる過冷却解除装置では、前記第１部材の前記表面が平坦面であってもよく、前記第２部材は、前記第１部材の前記表面に向かい合う平坦面を有していてもよく、前記第１部材の前記平坦面に前記第２部材の前記平坦面が面接触したときに前記第１部材の前記凹部が前記第２部材によって覆われてもよい。第４態様によれば、過冷却解除装置は、高い確率で蓄熱材の過冷却状態を解除できる。

【0017】

本開示の第５態様において、例えば、第１から第４態様のいずれか１つにかかる過冷却解除装置では、前記凹部が溝の形状を有していてもよく、前記凹部の一端面が前記第１部材の外部に露出していてもよい。第５態様によれば、蓄熱材が過冷却された状態で第２部材を第１部材の表面から離間させると、過冷却状態の蓄熱材が凹部に速やかに侵入する。そのため、過冷却解除装置は、蓄熱材の過冷却状態を速やかに解除できる。

【0018】

本開示の第６態様において、例えば、第５態様にかかる過冷却解除装置では、前記凹部の他端面が前記第１部材の前記外部に露出していてもよい。第６態様によれば、過冷却解除装置は、蓄熱材の過冷却状態をより速やかに解除できる。

【0019】

本開示の第７態様において、例えば、第５又は第６態様にかかる過冷却解除装置では、前記第１部材は、前記第１部材の厚さ方向に延びる貫通孔を有していてもよく、前記凹部の他端面は、前記貫通孔を通じて前記第１部材の前記外部に露出していてもよい。第７態様によれば、過冷却解除装置は、蓄熱材の過冷却状態を容易に解除できる。

【0020】

本開示の第８態様において、例えば、第１から第７態様のいずれか１つにかかる過冷却解除装置では、前記過冷却状態を維持すべきときに、前記第２部材が前記第１部材の前記凹部を覆うことによって、前記凹部に保持された前記蓄熱材と前記凹部の外部に存在する前記蓄熱材との接触が制限されてもよく、前記過冷却状態を解除すべきときに、前記第１部材に対して前記第２部材が変位することによって、前記凹部に保持された前記蓄熱材と前記凹部の外部に存在する前記蓄熱材との接触が許容されてもよい。第８態様によれば、過冷却解除装置は、高い確率で蓄熱材の過冷却状態を解除できる。

【0021】

本開示の第９態様において、例えば、第１から第８態様のいずれか１つにかかる過冷却解除装置は、弾性変形可能な第３部材をさらに備えていてもよく、前記第１部材と前記第３部材との間に前記第２部材が位置していてもよい、又は、前記第２部材と前記第３部材との間に前記第１部材が位置していてもよい。第９態様によれば、第３部材は、例えば、第１部材又は第２部材と接触した状態で圧縮されることによって弾性変形する。弾性変形した第３部材は、第１部材又は第２部材に対して、荷重を均一に加えることができる。これにより、第２部材を第１部材の表面に容易に密着させることができる。そのため、蓄熱材を加熱したときに、凹部に収容された蓄熱材が結晶として凹部に残りやすい。蓄熱材が結晶として凹部に残りやすいため、過冷却解除装置は、より高い確率で蓄熱材の過冷却状態を解除できる。

【0022】

本開示の第１０態様において、例えば、第１から第９態様のいずれか１つにかかる過冷却解除装置は、前記第１部材又は前記第２部材に対向する表面を有し、前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方に荷重を加えるピストンをさらに備えていてもよい。第１０態様によれば、ピストンによって、第１部材及び第２部材の少なくとも一方に荷重を加えることができる。これにより、第１部材と第２部材とを互いに密着させることができる。ピストンによれば、過冷却解除装置の動作の再現性が向上する。

【0023】

本開示の第１１態様において、例えば、第１０態様にかかる過冷却解除装置は、前記ピストンに接続され、前記ピストンを前記第１部材又は前記第２部材に対して接近させる方向、及び、前記第１部材又は前記第２部材から離間させる方向に変位させるアクチュエータをさらに備えていてもよい。第１１態様によれば、アクチュエータによって、ピストンを変位させることができる。これにより、第１部材及び第２部材の少なくとも一方に荷重を加えることができる。

【0024】

本開示の第１２態様において、例えば、第１から第１１態様のいずれか１つにかかる過冷却解除装置は、前記第１部材及び前記第２部材を収容するシリンダをさらに備えていてもよい。第１２態様によれば、過冷却解除装置の動作の再現性が向上する。

【0025】

本開示の第１３態様にかかる蓄熱装置は、
第１から第１２態様のいずれか１つにかかる過冷却解除装置と、
水和塩、糖アルコール及び包接水和物からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む蓄熱材と、
前記蓄熱材を収容する容器と、
を備える。

【0026】

第１３態様によれば、蓄熱装置は、高い確率で蓄熱材の過冷却状態を解除できる。そのため、所望のタイミングで、蓄熱材を放熱させることができる。

【0027】

本開示の第１４態様にかかる動力装置は、
第１３態様にかかる蓄熱装置と、
前記蓄熱装置から放出された熱を受け取る動力機関と、
を備える。

【0028】

第１４態様によれば、動力機関は、暖機運転を行うときの燃料の消費又は電力の消費を抑制することができる。

【0029】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下の実施形態は例示に過ぎず、本開示は、以下の実施形態に限定されない。

【0030】

（実施形態１）
図１は、実施形態１の過冷却解除装置１００の概略断面図である。図１に示すように、過冷却解除装置１００は、第１部材１０及び第２部材２０を備えている。本実施形態において、方向Ｘは、第２部材２０から第１部材１０に向かう方向である。過冷却解除装置１００では、第１部材１０及び第２部材２０の間に、蓄熱材の結晶を収容することができる。第１部材１０と第２部材２０との間に蓄熱材の結晶を保持しつつ第２部材２０を第１部材１０に密着させると、第１部材１０と第２部材２０との間への液体の蓄熱材の侵入が制限される。そのため、蓄熱材に熱を蓄えるための蓄熱工程を経ても、第１部材１０と第２部材２０との間に蓄熱材の結晶が残りやすい。蓄熱工程を経て、蓄熱材は、液相かつ過冷却状態を保つことによって熱を蓄える。第１部材１０と第２部材２０との間への液体の蓄熱材の侵入を制限することによって、蓄熱材が過冷却状態に維持される。蓄熱材が過冷却された状態で第２部材２０を第１部材１０の表面から離間させると、過冷却状態の蓄熱材が第１部材１０及び第２部材２０の間に残っている蓄熱材の結晶と接触する。これにより、蓄熱材の過冷却状態が解除され、蓄熱材が固化する。

【0031】

図２は、過冷却解除装置１００の一部を示す分解斜視図である。図３は、第１部材１０の斜視図である。図１から図３に示すように、第１部材１０の形状は、例えば、板状である。第１部材１０は、例えば、平面視で円の形状を有する。第１部材１０は、平面視で矩形の形状を有していてもよい。

【0032】

図３に示すように、第１部材１０は、その表面１１に凹部１３を有する。凹部１３が第１部材１０の表面１１に形成されている。表面１１は、例えば、第１部材１０の主面であり、第１部材１０の最も広い面積を有する面である。表面１１は、例えば、平坦面である。凹部１３は、例えば、溝の形状を有する。凹部１３は、第１部材１０の厚さ方向に直交する方向に延びている。凹部１３が延びている方向に直交する凹部１３の断面の形状は、矩形であってもよく、Ｖ字状であってもよく、Ｕ字状であってもよい。

【0033】

凹部１３の一端面１４は、第１部材１０の外部に露出している。詳細には、凹部１３の一端面１４は、第１部材１０の外周面１６を通じて第１部材１０の外部に露出している。凹部１３の一端面１４は、表面１１の端部に位置する。凹部１３の他端面１５も第１部材１０の外部に露出している。図３では、凹部１３の他端面１５は、後述する貫通孔１２を通じて第１部材１０の外部に露出している。凹部１３は、第１部材１０の外周面１６から、貫通孔１２によって規定された第１部材１０の内周面１７まで延びている。凹部１３は、外周面１６から内周面１７までまっすぐに延びていてもよい。

【0034】

第１部材１０は、複数の凹部１３を有していてもよい。凹部１３の数は、特に限定されず、例えば、１以上３０以下である。本実施形態では、第１部材１０は、複数の凹部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ及び１３ｄを有する。複数の凹部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ及び１３ｄは、外周面１６によって規定された仮想円の周方向に沿って並んでいる。複数の凹部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ及び１３ｄは、上記の周方向に沿って等間隔で並んでいてもよい。複数の凹部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ及び１３ｄのそれぞれは、互いに独立している。

【0035】

第１部材１０の凹部１３の幅の最大値は、特に限定されず、例えば、５μｍ以上２００μｍ以下である。上記の凹部１３の幅の最大値は、３０μｍ以上であってもよく、１００μｍ以上であってもよい。本明細書において、「凹部１３の幅」は、凹部１３が延びている方向に直交する凹部１３の断面の幅を意味する。凹部１３の長さの最大値は、特に限定されず、例えば、１ｍｍ以上４ｍｍ以下である。凹部１３の深さの最大値は、特に限定されず、例えば、５μｍ以上２００μｍ以下である。凹部１３の深さの最大値は、１０μｍ以上であってもよい。凹部１３が延びている方向に直交する凹部１３の断面の面積の最大値は、特に限定されず、例えば、１２０μｍ²以上２４０００μｍ²以下である。

【0036】

第１部材１０は、貫通孔１２を有する。貫通孔１２は、第１部材１０の厚さ方向に延びている。貫通孔１２は、例えば、平面視で円の形状を有する。貫通孔１２は、例えば、第１部材１０の表面１１の重心付近に位置する。第１部材１０の外周面１６によって規定された仮想円の中心は、第１部材１０の内周面１７によって規定された仮想円の中心と一致してもよい。第１部材１０は、貫通孔１２によって、平面視でリングの形状を有している。貫通孔１２の直径は、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。

【0037】

図１及び図２に示すように、第２部材２０の形状は、例えば、板状である。第２部材２０は、例えば、平面視で円の形状を有する。第２部材２０は、平面視で矩形の形状を有していてもよい。第２部材２０は、第１部材１０の表面１１に対向し、凹部１３を覆う。第２部材２０は、凹部１３全体を覆ってもよく、凹部１３を部分的に覆ってもよい。第２部材２０が凹部１３を部分的に覆っている場合、第２部材２０によって覆われていない凹部１３の部分は、例えば、後述する第１シャフト４１の端面４５によって覆われる。第２部材２０は、例えば、表面２１によって凹部１３を覆うことができる。表面２１は、例えば、第２部材２０の主面であり、第１部材１０の表面１１に向かい合う平坦面である。第２部材２０の表面２１は、例えば、第１部材１０の表面１１に密着することができる。第１部材１０の表面１１及び第２部材２０の表面２１がいずれも平坦面であるとき、第２部材２０の表面２１は、例えば、第１部材１０の表面１１に面接触することができる。例えば、第１部材１０の表面１１に第２部材２０の表面２１が面接触したときに、凹部１３が第２部材２０によって覆われる。第２部材２０の表面２１には、凹部及び凸部が形成されていない。ただし、第２部材２０が凹部１３を覆うことができる限り、表面２１には、凹部又は凸部が形成されていてもよい。

【0038】

第２部材２０は、貫通孔２２を有していてもよい。貫通孔２２は、第２部材２０の厚さ方向に延びている。貫通孔２２は、例えば、平面視で円の形状を有する。貫通孔２２は、例えば、第２部材２０の表面２１の重心付近に位置する。第２部材２０は、貫通孔２２によって、平面視でリングの形状を有している。貫通孔２２は、例えば、第１部材１０の貫通孔１２と重なっている。貫通孔２２の直径は、第１部材１０の貫通孔１２の直径と同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0039】

過冷却解除装置１００は、複数の第１部材１０及び複数の第２部材２０を備えていてもよい。第１部材１０の数及び第２部材２０の数のそれぞれは、特に限定されず、例えば、１以上１０以下である。過冷却解除装置１００が複数の第１部材１０及び複数の第２部材２０を備えているとき、複数の第１部材１０及び複数の第２部材２０は、例えば、方向Ｘに交互に並んでいる。

【0040】

図１に示すように、過冷却解除装置１００は、第４部材４０及び第５部材５０をさらに備えていてもよい。図４は、図１の過冷却解除装置１００の分解図である。図４に示すように、第４部材４０は、第１シャフト４１、モータ４２、ギヤ４３及び第２シャフト４４を有する。第１シャフト４１は、第１部材１０及び第２部材２０の少なくとも一方に荷重を加えるピストンとして機能する。詳細には、第１シャフト４１の一端は、ギヤ４３を介してモータ４２に接続されている。第１シャフト４１の他端は、第２シャフト４４に接続されている。第１シャフト４１の端面４５が第２シャフト４４の端面と接している。端面４５は、第１部材１０又は第２部材２０に対向する第１シャフト４１の表面である。

【0041】

モータ４２は、第１シャフト４１を変位させるアクチュエータとして機能する。後述のとおり、モータ４２によれば、第１シャフト４１を第１部材１０又は第２部材２０に対して接近させる方向、及び、第１部材１０又は第２部材２０から離間させる方向に変位させることができる。詳細には、モータ４２は、第１シャフト４１にトルクを印加し、第１シャフト４１を回転させることができる。

【0042】

ギヤ４３は、第１シャフト４１に印加されるべきトルクを調節する。第１シャフト４１に印加されるべきトルクは、特に限定されず、０．０５Ｎ・ｍ以上３．０Ｎ・ｍ以下であってもよく、０．２Ｎ・ｍ以上３．０Ｎ・ｍ以下であってもよい。第２シャフト４４及び第１シャフト４１のそれぞれは、方向Ｘに延びている。第２シャフト４４の端面の直径は、第１シャフト４１の端面４５の直径よりも小さい。そのため、第１シャフト４１の端面４５の一部が第４部材４０の外部に露出している。

【0043】

図１及び図２に示すように、第２シャフト４４は、第１部材１０の貫通孔１２及び第２部材２０の貫通孔２２のそれぞれに挿入されている。これにより、第１部材１０及び第２部材２０が第４部材４０によって固定される。第１シャフト４１の端面４５は、例えば、第２部材２０の表面２１に対向する第２部材２０の表面２３を覆う。第１シャフト４１の端面４５は、第２部材２０の表面２３全体を覆ってもよく、第２部材２０の表面２３を部分的に覆ってもよい。第２部材２０が第１部材１０の凹部１３を部分的に覆っている場合に、第１シャフト４１の端面４５は、第２部材２０によって覆われていない凹部１３の部分を覆っていてもよい。第１シャフト４１の端面４５は、第２部材２０の表面２３に接することができる。

【0044】

図１及び図４に示すように、第１シャフト４１の側面には、雄ねじ部４６が形成されている。雄ねじ部４６は、後述する第５部材５０の雌ねじ部５３にねじ込まれている。雄ねじ部４６及び雌ねじ部５３によって、第１シャフト４１は、方向Ｘに前進及び後退することができる。詳細には、モータ４２によって、第１シャフト４１を時計回り方向に回転させると、雄ねじ部４６が雌ねじ部５３にさらにねじ込まれ、第１シャフト４１が方向Ｘに移動する。第１シャフト４１の端面４５が第２部材２０の表面２３に接しているとき、第１シャフト４１が方向Ｘに移動することによって、第２部材２０に方向Ｘの荷重を加えることができる。第２部材２０に荷重が加わると、第２部材２０の表面２１が第１部材１０の表面１１に密着する。第１部材１０の表面１１及び第２部材２０の表面２１がいずれも平坦面であるとき、第２部材２０に荷重が加わることによって、第２部材２０の表面２１が第１部材１０の表面１１に面接触する。一方、モータ４２によって、第１シャフト４１を反時計回り方向に回転させると、雄ねじ部４６が緩み、第１シャフト４１が方向Ｘの反対方向に移動する。これにより、第２部材２０に加わっていた荷重が取り除かれる。

【0045】

図１では、第２部材２０は、第１部材１０と第１シャフト４１との間に配置されている。ただし、第２部材２０が第１部材１０の凹部１３を覆う限り、第２部材２０の位置と第１部材１０の位置とは、互いに入れ替わっていてもよい。すなわち、第１部材１０が第２部材２０と第１シャフト４１との間に配置されていてもよい。このとき、第４部材４０は、第１部材１０から第２部材２０に向かう方向に、第１部材１０に荷重を加えることができる。このように、過冷却解除装置１００は、第４部材４０によって、第１部材１０及び第２部材２０の少なくとも一方に荷重を加えて第１部材１０と第２部材２０とを互いに密着させることができる。第４部材４０と、第１部材１０又は第２部材２０との間には、後述する第３部材などの他の部材が配置されていることがある。この場合、第４部材４０は、他の部材を介して、第１部材１０及び第２部材２０の少なくとも一方に荷重を加えることができる。

【0046】

第１シャフト４１の端面４５が第１部材１０の表面１１に対向し、第１部材１０の凹部１３を覆うことができれば、第１シャフト４１が第２部材として機能することもできる。第１シャフト４１が第２部材として機能する場合、過冷却解除装置１００は、第２部材２０を有していなくてもよい。

【0047】

図１及び図４は、第５部材５０の断面を示している。第５部材５０は、第１部材１０及び第２部材２０を収容するシリンダとして機能する。図４に示すように、第５部材５０は、本体部５６を有する。本体部５６は、例えば、筒状であり、方向Ｘに延びている。本体部５６は、第１部材１０、第２部材２０及び第４部材４０を収容する。詳細には、本体部５６は、第４部材４０の第１シャフト４１及び第２シャフト４４を収容する。

【0048】

本体部５６は、支持部５１、貫通孔５２、雌ねじ部５３及び開口部５５を有する。支持部５１は、例えば、本体部５６の内部において、方向Ｘに直交する平面である。支持部５１は、第１部材１０及び第２部材２０を支持する。詳細には、第１部材１０及び第２部材２０は、支持部５１と第１シャフト４１との間に挟み込まれている。支持部５１は、例えば、第１部材１０と接している。

【0049】

貫通孔５２は、方向Ｘにおいて、支持部５１から本体部５６の一端まで延びている。貫通孔５２は、例えば、平面視で円の形状を有する。貫通孔５２は、例えば、第１部材１０の貫通孔１２と重なっている。貫通孔５２の直径は、第１部材１０の貫通孔１２の直径と同じであってもよく、異なっていてもよい。貫通孔５２には、第４部材４０の第２シャフト４４が挿入されている。

【0050】

開口部５５は、本体部５６の側面に形成されている。開口部５５は、方向Ｘに延びている。開口部５５によって、支持部５１が第５部材５０の外部に露出している。開口部５５によって、本体部５６に収容された第１部材１０及び第２部材２０が過冷却解除装置１００の外部に露出している。開口部５５の数は、特に限定されず、例えば、１以上１０以下である。図２に示すように、本実施形態の過冷却解除装置１００において、第５部材５０は、２つの開口部５５ａ及び５５ｂを有している。開口部５５ａは、開口部５５ｂに対向している。なお、図２では、説明のため、第５部材５０の本体部５６の一部が省略されている。

【0051】

図１及び図４に示すように、雌ねじ部５３は、本体部５６の内側に形成されている。雌ねじ部５３は、例えば、本体部５６の他端に接している。上述のとおり、雌ねじ部５３には、第１シャフト４１の雄ねじ部４６がねじ込まれている。

【0052】

第５部材５０は、固定部５４をさらに有していてもよい。固定部５４によって、過冷却解除装置１００を蓄熱装置に固定することができる。固定部５４は、例えば、ねじ、ボルトなどの締結具をねじ込むことができる開口を有している。

【0053】

図１に示すように、過冷却解除装置１００は、連結部５７をさらに備えていてもよい。連結部５７は、例えば、第４部材４０においてモータ４２を第１シャフト４１に連結する。モータ４２は、連結部５７を通じて、第１シャフト４１を回転駆動させてもよい。

【0054】

第１部材１０、第２部材２０、第１シャフト４１、第２シャフト４４及び第５部材５０の材料としては、例えば、金属及び樹脂が挙げられる。金属としては、銅、アルミニウムなどが挙げられる。金属は、合金であってもよい。合金としては、上記の金属を含む合金、ステンレス鋼などが挙げられる。樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどが挙げられる。

【0055】

次に、過冷却解除装置１００の使用方法を説明する。

【0056】

まず、以下の方法によって、過冷却解除装置１００の準備を行う。まず、過冷却解除装置１００の先端部分を過冷却状態の蓄熱材に接触させる。詳細には、過冷却状態の蓄熱材が第５部材５０の開口部５５を通じて第５部材５０の本体部５６の内部に侵入するように、過冷却解除装置１００を蓄熱材に浸漬させる。過冷却解除装置１００を蓄熱材に接触させると、その刺激によって蓄熱材の結晶化が進行する。蓄熱材の結晶化を促進させるために、蓄熱材と接触する過冷却解除装置１００の部分に、蓄熱材の結晶をあらかじめ付着させていてもよい。蓄熱材の結晶化が進行することによって、蓄熱材の結晶が第１部材１０の凹部１３に収容される。

【0057】

次に、モータ４２を作動させ、第１シャフト４１を方向Ｘに移動させる。これにより、第２部材２０に対して方向Ｘに荷重が加わり、第２部材２０の表面２１が第１部材１０の表面１１に接近し、密着する。すなわち、第１部材１０の凹部１３が第２部材２０によって覆われる。このとき、凹部１３と第２部材２０の表面２１とによって囲まれた狭い空間に固体状態の蓄熱材が収容される。第２部材２０の表面２１と第１部材１０の表面１１との間にも、微量の蓄熱材が存在してもよい。以上の操作によって、過冷却解除装置１００の準備が終了する。

【0058】

次に、上記の操作を行った過冷却解除装置１００を用いて、蓄熱材の過冷却状態を解除する方法を説明する。まず、蓄熱材を加熱する。蓄熱材の温度が蓄熱材の融点を上回ると、蓄熱材が融解する。このとき、第１部材１０の凹部１３は、第２部材２０に覆われている。そのため、凹部１３に保持された蓄熱材と凹部１３の外部に存在する蓄熱材との接触が制限される。これにより、凹部１３に収容された蓄熱材が融解しにくい。すなわち、蓄熱材を加熱しても、凹部１３に収容された蓄熱材は、結晶として凹部１３に残りやすい。

【0059】

次に、蓄熱材を冷却する。これにより、蓄熱材の温度が蓄熱材の融点を下回り、蓄熱材が過冷却される。このとき、第２部材２０が第１部材１０の凹部１３を覆っているため、凹部１３に保持された蓄熱材と凹部１３の外部に存在する蓄熱材との接触が制限されている。これにより、蓄熱材の過冷却状態が維持される。次に、所望のタイミングでモータ４２を作動させ、第１シャフト４１を方向Ｘの反対方向に移動させる。これにより、第２部材２０に加えられた荷重が取り除かれ、第２部材２０の表面２１が第１部材１０の表面１１からわずかに離間する。言い換えると、第１部材１０に対して第２部材２０が変位する。このとき、第２部材２０の表面２１と第１部材１０の表面１１との間に、過冷却状態の蓄熱材が侵入する。過冷却状態の蓄熱材は、凹部１３に残った蓄熱材の結晶と接触する。すなわち、凹部１３に保持された蓄熱材と凹部１３の外部に存在する蓄熱材との接触が許容される。これにより、蓄熱材の過冷却状態が解除され、蓄熱材が固化する。

【0060】

本実施形態の過冷却解除装置１００では、第１部材１０の凹部１３の両端面が第１部材１０の外部に露出している。さらに、第１部材１０及び第５部材５０のそれぞれが貫通孔１２及び５２を有している。そのため、過冷却状態の蓄熱材が凹部１３に速やかに侵入することができる。本実施形態の過冷却解除装置１００の構造は、蓄熱材の過冷却状態を解除することに適している。本実施形態の過冷却解除装置１００によれば、蓄熱材が高い温度を経由して冷却された場合であっても、凹部１３に蓄熱材の結晶が残りやすいため、蓄熱材の過冷却状態を高い確率で解除できる。このように、本実施形態の過冷却解除装置１００は、高い信頼性で蓄熱材の過冷却状態を解除できる。

【0061】

（実施形態２）
図５は、本実施形態２にかかる過冷却解除装置１１０の概略断面図である。図６は、過冷却解除装置１１０の一部を示す分解斜視図である。図５及び６に示すように、過冷却解除装置１１０は、弾性変形可能な第３部材３０をさらに備えている。以上を除き、過冷却解除装置１１０の構造は、実施形態１の過冷却解除装置１００の構造と同じである。したがって、実施形態１の過冷却解除装置１００と本実施形態の過冷却解除装置１１０とで共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。すなわち、以下の各実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。さらに、技術的に矛盾しない限り、各実施形態は、相互に組み合わされてもよい。

【0062】

第３部材３０が弾性変形可能である限り、第３部材３０の形状は、特に限定されず、例えば板状である。以下では、一例として、第３部材３０の形状が平板状である場合について説明する。第３部材３０は、例えば、平面視で円の形状を有する。第３部材３０は、平面視で矩形の形状を有していてもよい。

【0063】

過冷却解除装置１１０において、第１部材１０と第３部材３０との間に第２部材２０が位置している、又は、第２部材２０と第３部材３０との間に第１部材１０が位置している。図６では、第１部材１０、第２部材２０及び第３部材３０がこの順番で並んでいる。詳細には、第３部材３０は、第１シャフト４１と第２部材２０との間に配置されている。ただし、第３部材３０は、第１部材１０と支持部５１との間に配置されていてもよい。上述のとおり、第２部材２０が第１部材１０の凹部１３を覆う限り、第２部材２０の位置と第１部材１０の位置とは、互いに入れ替わっていてもよい。この場合、第３部材３０は、第１シャフト４１と第１部材１０との間に配置されていてもよく、第２部材２０と支持部５１との間に配置されていてもよい。過冷却解除装置１１０が複数の第１部材１０及び複数の第２部材２０を備えている場合、第３部材３０は、１組の第１部材１０及び第２部材２０と、他の１組の第１部材１０及び第２部材２０との間に配置されていてもよい。

【0064】

第３部材３０は、貫通孔３２を有していてもよい。貫通孔３２は、第３部材３０の厚さ方向に延びている。貫通孔３２は、例えば、平面視で円の形状を有する。貫通孔３２は、例えば、第３部材３０の主面である表面３１の重心付近に位置する。第３部材３０は、貫通孔３２によって、平面視でリングの形状を有している。貫通孔３２は、例えば、第１部材１０の貫通孔１２及び第２部材２０の貫通孔２２の少なくとも一方と重なっている。貫通孔３２の直径は、第１部材１０の貫通孔１２の直径、又は、第２部材２０の貫通孔２２の直径と同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0065】

第３部材３０は、例えば、第３部材３０の厚さ方向に圧縮されることによって弾性変形することができる。第３部材３０は、例えば、フックの法則に従う弾性を有する材料で作られた部材である。第３部材３０の材料としては、例えば、樹脂が挙げられる。第３部材３０は、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂及びエポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１つを含んでいてもよく、シリコーン樹脂を含んでいてもよい。シリコーン樹脂は、シリコーンゴムであってもよい。第３部材３０が弾性変形可能である限り、第３部材３０は、金属を含んでいてもよい。

【0066】

過冷却解除装置１１０は、複数の第３部材３０を備えていてもよい。一例として、過冷却解除装置１１０が２つの第３部材３０を備えていてもよい。２つの第３部材３０のうちの１つの第３部材３０が第１シャフト４１と第２部材２０との間に配置され、他の第３部材３０が第１部材１０と支持部５１との間に配置されていてもよい。第３部材３０の数は、第１部材１０の数及び第２部材２０の数に応じて調節することができ、例えば１以上１０以下である。

【0067】

第３部材３０は、例えば、第１部材１０又は第２部材２０と接触した状態で圧縮されることによって弾性変形する。例えば、過冷却解除装置１１０では、第１シャフト４１を方向Ｘに移動させると、第３部材３０は、第１シャフト４１及び第２部材２０に挟み込まれて、その厚さ方向に圧縮される。これにより、第３部材３０が弾性変形する。弾性変形した第３部材３０は、第１部材１０又は第２部材２０に対して、荷重を均一に加えることができる。これにより、第２部材２０を第１部材１０の表面１１に容易に密着させることができる。すなわち、凹部１３に保持された蓄熱材と凹部１３の外部に存在する蓄熱材との接触を十分に制限することができる。第３部材３０によれば、蓄熱材を加熱したときに、凹部１３に収容された蓄熱材が結晶として凹部１３に残りやすい。そのため、過冷却解除装置１１０は、より高い確率で蓄熱材の過冷却状態を解除できる。

【0068】

第３部材３０によれば、比較的小さい荷重によって第２部材２０を第１部材１０の表面１１に密着させることもできる。第１部材１０又は第２部材２０に加えるべき荷重が減少すれば、過冷却解除装置１１０を構成する部材の耐久性が向上する傾向がある。

【0069】

（実施形態２の変形例）
図７Ａは、過冷却解除装置１１０が備える第３部材３０の変形例を示す斜視図である。図７Ａに示すように、第３部材３０の形状は、波板状であってもよい。波板状の第３部材３０は、例えば、複数の山部３５及び複数の谷部３６を有する。山部３５の数及び谷部３６の数のそれぞれは、特に限定されず、例えば、３以上１０以下である。本実施形態では、第３部材３０は、３つの山部３５ａ，３５ｂ及び３５ｃと、３つの谷部３６ａ，３６ｂ及び３６ｃとを有する。複数の山部３５ａ，３５ｂ及び３５ｃと、複数の谷部３６ａ，３６ｂ及び３６ｃとは、例えば、第３部材３０の外周面３７によって規定された仮想円の周方向に沿って等間隔で交互に並んでいる。複数の山部３５ａ，３５ｂ及び３５ｃの高さは、互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。複数の谷部３６ａ，３６ｂ及び３６ｃの高さは、互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0070】

波板状の第３部材３０の材料としては、例えば、金属及び樹脂が挙げられる。第３部材３０の耐久性を向上させる観点から、波板状の第３部材３０は、金属製であってもよい。波板状の第３部材３０に含まれる金属としては、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタンなどが挙げられる。波板状の第３部材３０に含まれる金属は、合金であってもよい。波板状の第３部材３０に含まれる合金としては、上記の金属を含む合金、ステンレス鋼などが挙げられる。波板状の第３部材３０は、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂及びエポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１つを含んでいてもよく、シリコーン樹脂を含んでいてもよい。

【0071】

波板状の第３部材３０が厚さ方向に圧縮されると、山部３５及び谷部３６の高さが低減するように、第３部材３０が弾性変形する。弾性変形した第３部材３０は、山部３５又は谷部３６によって、第１部材１０又は第２部材２０に対して、荷重を均一に加えることができる。波板状の第３部材３０において、山部３５の数及び谷部３６の数が多ければ多いほど、第１部材１０又は第２部材２０に対して、荷重をより均一に加えることができる傾向がある。第１部材１０又は第２部材２０に対して荷重を均一に加えることによって、第２部材２０を第１部材１０の表面１１に容易に密着させることができる。

【0072】

（第２実施形態の別の変形例）
図７Ｂは、第３部材３０の別の変形例を示す斜視図である。図７Ｂに示すように、第３部材３０は、４つの山部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ及び３５ｄと、４つの谷部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ及び３６ｄとを有する。複数の山部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ及び３５ｄと、複数の谷部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ及び３６ｄとは、例えば、第３部材３０の外周面３７によって規定された仮想円の周方向に沿って等間隔で交互に並んでいる。複数の山部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ及び３５ｄの高さは、互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。複数の谷部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ及び３６ｄの高さは、互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0073】

（第２実施形態のさらに別の変形例）
図７Ｃは、第３部材３０のさらに別の変形例を示す斜視図である。図７Ｃに示すように、第３部材３０は、５つの山部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ及び３５ｅと、５つの谷部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ及び３６ｅとを有する。複数の山部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ及び３５ｅと、複数の谷部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ及び３６ｅとは、例えば、第３部材３０の外周面３７によって規定された仮想円の周方向に沿って等間隔で交互に並んでいる。複数の山部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ及び３５ｅの高さは、互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。複数の谷部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ及び３６ｅの高さは、互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0074】

第３部材３０が弾性変形可能である限り、第３部材３０の形状は、図６及び図７Ａから７Ｃに示された平板状及び波板状に限定されない。第３部材３０の形状は、例えば、ＪＩＳ Ｂ１２５１：２０１８で規定されているばね座金の形状を有していてもよく、皿ばね座金の形状を有していてもよい。

【0075】

（実施形態３）
図８は、本実施形態３の過冷却解除装置１２０の概略断面図である。図９は、過冷却解除装置１２０の一部を示す分解斜視図である。図１０は、過冷却解除装置１２０が備える第１部材１０の斜視図である。図８から図１０に示すように、過冷却解除装置１２０の第１部材１０及び第２部材２０のそれぞれは、貫通孔を有していない。第４部材４０は、第２シャフトを有していない。第５部材５０の本体部５６は、貫通孔を有していない。第５部材５０の本体部５６は、３つの開口部５５ａ，５５ｂ及び５５ｃを有する。以上を除き、過冷却解除装置１２０の構造は、実施形態１の過冷却解除装置１００の構造と同じである。

【0076】

図１０に示すように、第１部材１０の凹部１３の一端面１４及び他端面１５のそれぞれは、第１部材１０の外周面１６を通じて第１部材１０の外部に露出している。凹部１３の一端面１４及び他端面１５のそれぞれは、表面１１の端部に位置する。凹部１３は、第１部材１０の外周面１６によって規定された仮想円の中心を経由して延びている。凹部１３は、上記の仮想円の中心を経由してまっすぐに延びていてもよい。

【0077】

本実施形態では、第１部材１０は、２つの凹部１３ａ及び１３ｂを有する。凹部１３ａは、凹部１３ｂに交差している。２つの凹部１３ａ及び１３ｂのそれぞれは、外周面１６によって規定された仮想円の中心から放射状に延びている。

【0078】

上述のとおり、第５部材５０の本体部５６は、３つの開口部５５ａ，５５ｂ及び５５ｃを有する。このような本体部５６の構造によれば、第１部材１０及び第２部材２０が支持部５１から移動して本体部５６から脱落することを抑制できる。

【0079】

（蓄熱装置の実施形態）
図１１は、本実施形態の蓄熱装置２００の概略断面図である。図１２は、図１１に示した蓄熱装置２００のXII-XII線に沿った概略断面図である。図１１に示すように、蓄熱装置２００は、過冷却解除装置１００、蓄熱材６０及び容器６５を備えている。過冷却解除装置１００は、蓄熱材６０に接触するように配置されている。詳細には、過冷却解除装置１００は、容器６５の上方から容器６５の内部に挿入されている。過冷却解除装置１００の先端部分が蓄熱材６０に接触している。過冷却解除装置１００は、容器６５の外部において、第５部材５０の固定部５４によって容器６５に固定されている。例えば、固定部５４及び容器６５のそれぞれに開口が設けられており、これらの開口に締結具がねじ込まれることによって、過冷却解除装置１００が容器６５に固定されている。蓄熱装置２００が備える過冷却解除装置１００の数は、特に限定されず、例えば、１以上５以下である。本実施形態では、蓄熱装置２００は、２つの過冷却解除装置１００を備えている。

【0080】

蓄熱材６０は、物質の相変化を利用して熱を蓄える潜熱蓄熱材でありうる。蓄熱材６０は、例えば、液相と固相との間で相転移することによって、蓄熱及び放熱することができる。蓄熱材６０は、例えば、水和塩、糖アルコール及び包接水和物からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。蓄熱材６０は、水和塩、糖アルコール又は包接水和物を主成分として含んでいてもよい。「主成分」とは、蓄熱材６０に重量比で最も多く含まれた成分を意味する。

【0081】

水和塩としては、例えば、酢酸ナトリウム三水和物、硫酸ナトリウム十水和物、硫酸水素ナトリウム一水和物、塩素酸リチウム三水和物、過塩素酸リチウム三水和物、フッ化カリウム二水和物、フッ化カリウム四水和物、塩化カルシウム二水和物、塩化カルシウム四水和物、塩化カルシウム六水和物、硝酸リチウム三水和物、硫酸ナトリウム十水和物、炭酸ナトリウム七水和物、炭酸ナトリウム十水和物、臭化カルシウム二水和物、リン酸水素二ナトリウム二水和物、リン酸水素二ナトリウム七水和物、リン酸水素二ナトリウム十二水和物、塩化鉄四水和物、塩化鉄六水和物、チオ硫酸ナトリウム五水和物、硫酸マグネシウム七水和物、酢酸リチウム二水和物、水酸化ナトリウム一水和物、水酸化バリウム一水和物、水酸化バリウム八水和物、硫酸アンモニウムアルミニウム六水和物、ピロリン酸ナトリウム十水和物、リン酸三ナトリウム六水和物、リン酸三ナトリウム八水和物及びリン酸三ナトリウム十二水和物が挙げられる。

【0082】

糖アルコールとしては、例えば、グリセリン、キシリトール、ソルビトール及びエリトリトールが挙げられる。包接水和物としては、例えば、テトラヒドロフランクラスレートハイドレート、トリメチルアミンセミクラスレートハイドレート、二酸化硫黄クラスレートハイドレート、テトラブチルアンモニウムホルメートハイドレート、酢酸テトラブチルアンモニウムハイドレート、臭化テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）ハイドレート、塩化テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＣｌ）ハイドレート及びフッ化テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＦ）ハイドレートが挙げられる。

【0083】

蓄熱材６０は、水和塩、糖アルコール及び包接水和物以外に、安定剤などの添加剤、水などをさらに含んでいてもよい。

【0084】

容器６５は、蓄熱材６０を収容している。図１１及び１２に示すように、容器６５の形状は、例えば、円柱状である。容器６５の形状は、楕円柱状であってもよく、角柱状であってもよい。容器６５の容積に対する蓄熱材６０の体積の比率は、特に限定されず、例えば、７０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下である。容器６５の材料は、特に限定されず、例えば、金属及び樹脂が挙げられる。金属としては、銅、アルミニウムなどが挙げられる。金属は、合金であってもよい。合金としては、上記の金属を含む合金、ステンレス鋼などが挙げられる。樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどが挙げられる。

【0085】

図１１及び１２に示すように、蓄熱装置２００は、配管７０をさらに備える。配管７０は、容器６５の内部において、蓄熱材６０に接触している。配管７０は、例えば、容器６５の１対の端面の一方から他方に向かう方向に延びており、容器６５を貫通している。配管７０は、熱媒体７５の流路である。配管７０は、蓄熱材６０と熱媒体７５とを隔てる隔壁として機能する。配管７０は、伝熱性を有する材料でできている。

【0086】

熱媒体７５は、蓄熱材６０に熱を付与する又は蓄熱材６０から熱を回収する。熱媒体７５としては、例えば、水、不凍液及びオイルが挙げられる。不凍液は、例えば、エチレングリコール水溶液である。オイルは、潤滑油であってもよい。熱媒体７５によれば、容器６５の外部において、蓄熱材６０から回収された熱を利用することができる。

【0087】

蓄熱装置２００は、複数の配管７０を備えていてもよい。配管７０の数は、特に限定されず、例えば、１以上１００以下である。図１２に示すように、本実施形態では、蓄熱装置２００は、８つの配管７０を備えている。

【0088】

蓄熱装置２００が複数の配管７０を備えているとき、複数の配管７０内のそれぞれを流れる複数の熱媒体７５は、互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。例えば、図１１において、配管７０ａ内を流れる熱媒体７５ａが不凍液であり、配管７０ｂ内を流れる熱媒体７５ｂがオイルであってもよい。

【0089】

（動力装置の実施形態）
図１３は、本実施形態の動力装置３００の概略構成図である。図１３に示すように、動力装置３００は、蓄熱装置２００及び動力機関８０を備えている。蓄熱装置２００は、配管７０ａ及び７０ｂを備える。配管７０ａ内を不凍液が流れている。配管７０ｂ内をオイルが流れている。動力機関８０は、例えば、内燃機関である。内燃機関としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、蒸気機関、電動機などが挙げられる。動力機関８０の内部では、オイル及び不凍液が循環している。動力装置３００は、例えば、自動車、２輪車などの車両である。自動車としては、ガソリン自動車、ディーゼル自動車、電気自動車などが挙げられる。

【0090】

動力機関８０は、オイルパン８４及びポンプ８５を有する。オイルパン８４は、オイルを収容する。ポンプ８５は、動力機関８０の内部を循環するオイルを昇圧し、オイルの流量を調節する。

【0091】

動力装置３００は、オイル排出経路９０をさらに備えている。オイル排出経路９０は、動力機関８０から排出されたオイルを蓄熱装置２００に送るための経路である。オイル排出経路９０は、動力機関８０のオイル出口に接続された一端と蓄熱装置２００の配管７０ｂの入口に接続された他端とを有する。

【0092】

動力装置３００は、オイル供給経路９１をさらに備えている。オイル供給経路９１は、動力機関８０にオイルを供給するための経路である。オイル供給経路９１は、蓄熱装置２００の配管７０ｂの出口に接続された一端と動力機関８０のオイル入口に接続された他端とを有する。

【0093】

動力装置３００は、バイパス経路９２をさらに備えている。バイパス経路９２は、オイル排出経路９０から分岐している。バイパス経路９２は、オイル供給経路９１に接続されている。バイパス経路９２には、熱交換器８３が配置されている。熱交換器８３は、バイパス経路９２を流れるオイルと、後述する不凍液供給経路９６を流れる不凍液との間で熱交換を生じさせる液－液熱交換器である。熱交換器８３の具体例は、プレート式熱交換器である。

【0094】

動力装置３００は、不凍液排出経路９５をさらに備えている。不凍液排出経路９５は、動力機関８０から排出された不凍液を蓄熱装置２００に送るための経路である。不凍液排出経路９５は、動力機関８０の不凍液出口に接続された一端と蓄熱装置２００の配管７０ａの入口に接続された他端とを有する。

【0095】

動力装置３００は、不凍液供給経路９６をさらに備えている。不凍液供給経路９６は、動力機関８０に不凍液を供給するための経路である。不凍液供給経路９６は、蓄熱装置２００の配管７０ａの出口に接続された一端と動力機関８０の不凍液入口に接続された他端とを有する。不凍液供給経路９６には、熱交換器８３及びポンプ８２が配置されている。ポンプ８２は、不凍液供給経路９６内の不凍液を昇圧し、不凍液の流量を調節する。

【0096】

動力装置３００は、バイパス経路９８及び９９をさらに備えている。バイパス経路９８は、分岐点９３から分岐点９４まで延びている。分岐点９３は、不凍液排出経路９５に位置する。分岐点９４は、不凍液供給経路９６における熱交換器８３とポンプ８２との間に位置する。バイパス経路９８には、ラジエータ８１が配置されている。ラジエータ８１は、バイパス経路９８内を流れる不凍液を冷却する。

【0097】

バイパス経路９９は、分岐点９７から熱交換器８３まで延びている。分岐点９７は、不凍液排出経路９５における分岐点９３と蓄熱装置２００との間に位置する。バイパス経路９９は、熱交換器８３において、不凍液供給経路９６と合流する。

【0098】

動力機関８０を運転していると、動力機関８０の温度が上昇する。これにより、動力機関８０の内部を循環している不凍液及びオイルの温度も上昇する。動力機関８０の内部を循環している不凍液の一部は、不凍液排出経路９５を通じて動力機関８０から排出される。不凍液排出経路９５を流れる不凍液は、蓄熱装置２００に送られる。蓄熱装置２００の配管７０ａを流れる不凍液は、蓄熱装置２００の蓄熱材６０に熱を付与する。これにより、蓄熱材６０を加熱することができる。蓄熱装置２００から排出された不凍液は、不凍液供給経路９６を通じて、動力機関８０に供給される。

【0099】

動力機関８０から排出された不凍液は、バイパス経路９８又は９９に送られてもよい。バイパス経路９８に送られた不凍液は、ラジエータ８１によって冷却される。冷却された不凍液は、不凍液供給経路９６を通じて、動力機関８０に供給される。

【0100】

動力機関８０の内部を循環しているオイルの一部は、オイル排出経路９０を通じて動力機関８０から排出される。オイル排出経路９０を流れるオイルは、バイパス経路９２を通じて、熱交換器８３に送られる。熱交換器８３において、オイルの温度は、不凍液の温度よりも高い。そのため、熱交換器８３におけるオイルと不凍液との熱交換によって、オイルが冷却される。熱交換器８３で冷却されたオイルは、オイル供給経路９１を通じて、動力機関８０に供給される。

【0101】

動力機関８０の運転を停止すると、動力機関８０とともに、オイル及び不凍液の温度が低下する。さらに、蓄熱材６０の温度も低下する。蓄熱材６０の温度が蓄熱材６０の融点を下回り、蓄熱材６０が過冷却される。

【0102】

動力機関８０の運転を再び開始するとき、蓄熱装置２００の過冷却解除装置１００の動作によって、蓄熱材６０の過冷却状態が解除される。これにより、蓄熱材６０が放熱する。配管７０ａを流れる不凍液及び配管７０ｂを流れるオイルは、蓄熱材６０から放出された熱を回収する。加熱された不凍液は、不凍液供給経路９６を通じて動力機関８０に供給される。加熱されたオイルは、オイル供給経路９１を通じて動力機関８０に供給される。これにより、動力機関８０は、蓄熱装置２００から放出された熱を受け取ることができる。動力装置３００によれば、動力機関８０を効率的に加熱することができる。そのため、動力機関８０の暖機運転の時間を短縮できる。暖機運転を行うときの燃料の消費又は電力の消費を抑制することができる。特に、本実施形態の動力装置３００によれば、外部環境の温度が－２０℃を下回る寒冷地において、暖機運転を行うときの燃料の消費又は電力の消費を大幅に抑制することができる。

【実施例】

【0103】

本開示を実施例に基づき、具体的に説明する。ただし、本開示は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

【0104】

（実施例１）
実施例１では、第１から第５部材を備える過冷却解除装置を準備した。実施例１の過冷却解除装置において、第１部材は、平面視でリングの形状を有していた。第１部材の外径は、７ｍｍであった。第１部材は、その表面に複数の凹部を有していた。凹部の数及び凹部の形状は、図３に示した第１部材と同じであった。第２部材は、平面視でリングの形状を有していた。第２部材の外径は、７ｍｍであった。第３部材は、波板状の形状を有していた。第３部材の形状は、図７Ａに示した第３部材と同じであった。第３部材の外径は、７ｍｍであった。第３部材は、ステンレス鋼でできていた。第４部材及び第５部材の形状は、それぞれ、図１に示した第４部材及び第５部材と同じであった。第１から第５部材の配置は、図５に示した配置と同じであった。

【0105】

（実施例２）
第３部材として、平板状の形状を有し、かつシリコーンゴムでできた第３部材を用いたことを除き、実施例１と同じ構成を有する実施例２の過冷却解除装置を準備した。実施例２の過冷却解除装置において、第３部材の形状は、図６に示した第３部材と同じであった。

【0106】

（実施例３）
第３部材を備えていないことを除き、実施例１と同じ構成を有する実施例３の過冷却解除装置を準備した。

【0107】

［過冷却解除試験の準備］
実施例１から３の過冷却解除装置のそれぞれについて、以下の方法で過冷却解除試験の準備を行った。まず、６０ｍＬのスクリュー管内に蓄熱材５２．３ｇを添加した。蓄熱材は、酢酸ナトリウム三水和物を主成分として含んでいた。次に、７５℃に設定した恒温槽内でスクリュー管を加熱することによって、蓄熱材を完全に融解させた。次に、２０℃に設定した恒温槽を用いて、蓄熱材を冷却した。これにより、過冷却状態の蓄熱材が得られた。

【0108】

次に、蓄熱材と接触する過冷却解除装置の部分に、酢酸ナトリウム三水和物の種結晶をあらかじめ付着させた。次に、過冷却解除装置の先端部分をスクリュー管の開口部に挿入した。過冷却解除装置をスクリュー管に挿入してから、スクリュー管を密閉した。過冷却解除装置の先端部分と過冷却状態の蓄熱材とを接触させることによって、蓄熱材の結晶化が進行した。これにより、蓄熱材の結晶が第１部材の凹部に収容された。次に、第４部材の第１シャフトを時計回りに回転させることによって、第１シャフトを第２部材から第１部材に向かう方向に移動させた。これにより、第２部材に対して、第２部材から第１部材に向かう方向に荷重が加わった。第２部材が第１部材に密着し、第１部材の凹部が第２部材によって覆われた。以上の操作によって、過冷却解除試験の準備が終了した。

【0109】

［過冷却解除試験］
次に、実施例１から３の過冷却解除装置のそれぞれについて、以下の方法で過冷却解除試験を行った。まず、９０℃に設定した恒温槽内で、スクリュー管を１時間加熱した。次に、２０℃に設定した恒温槽を用いて、蓄熱材を冷却した。これにより、過冷却状態の蓄熱材が得られた。次に、過冷却解除装置の第４部材の第１シャフトを反時計回りに回転させることによって、第１シャフトを第１部材から第２部材に向かう方向に移動させた。これにより、第２部材に加えられた荷重が取り除かれ、第１部材に対して第２部材が変位した。このとき、蓄熱材の結晶化が進行するかどうかを確認した。

【0110】

蓄熱材の過冷却状態が解除され、蓄熱材の結晶化が進行した場合、第４部材の第１シャフトを第２部材から第１部材に向かう方向に再び移動させた。これにより、第２部材を第１部材に密着させた。次に、上述の方法によって、過冷却解除試験を繰り返した。

【0111】

蓄熱材の過冷却状態が解除されず、蓄熱材の結晶化が進行しなかった場合、スクリュー管から過冷却解除装置を取り外した。次に、酢酸ナトリウム三水和物の結晶を用いて、過冷却解除装置に付着した蓄熱材を結晶化させた。この過冷却解除装置をスクリュー管に再び挿入し、スクリュー管を密閉した。過冷却解除装置の先端部分と過冷却状態の蓄熱材とを接触させることによって、蓄熱材の結晶化を進行させた。次に、第４部材の第１シャフトを第２部材から第１部材に向かう方向に移動させ、第２部材を第１部材に密着させた。次に、上述の方法によって、過冷却解除試験を繰り返した。

【0112】

以上の操作によって、過冷却解除試験を１０回以上繰り返した。得られた結果に基づいて、過冷却解除率を算出した。過冷却解除率は、試験回数に対する、蓄熱材の過冷却状態が解除された回数の比率を意味する。

【0113】

【表1】

【0114】

表１からわかるとおり、第１部材及び第２部材を備えた実施例１から３の過冷却解除装置は、高い過冷却解除率を示した。特に、第３部材を備えた実施例１及び２の過冷却解除装置を用いた場合、蓄熱材の過冷却状態をより確実に解除することができた。

【産業上の利用可能性】

【0115】

本開示の過冷却解除装置は、所望のタイミングで蓄熱材の過冷却状態を解除し、蓄熱材を放熱させることができる。本開示の蓄熱装置は、内燃機関の廃熱、燃焼式ボイラーの廃熱などを熱源として機器の暖機を行うことに適している。本開示の動力装置によれば、エネルギー資源の有効利用が可能である。本明細書に開示された技術は、ガソリン自動車、空調機、給湯器、電気自動車（ＥＶ）用の冷却システム、住宅の床暖房システムにも適用できる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】