特許 7590198 蓄熱装置

(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】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】蓄熱装置

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/02 20060101AFI20241119BHJP

【ＦＩ】

F28D20/02 F

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021014535

(22)【出願日】2021-02-01

(65)【公開番号】P2022117821

(43)【公開日】2022-08-12

【審査請求日】2023-08-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000152826

【氏名又は名称】株式会社日本クライメイトシステムズ

(74)【代理人】

【識別番号】110004314

【氏名又は名称】弁理士法人青藍国際特許事務所

(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】100163463

【弁理士】

【氏名又は名称】西尾 光彦

(72)【発明者】

【氏名】椎 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】菅野 恒

(72)【発明者】

【氏名】仲村 達也

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 隆一

(72)【発明者】

【氏名】濱本 浩

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 洋一

【審査官】小川 悟史

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２８５５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２８８３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０７５０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０８１８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１２５２８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０６５６０６６６（ＣＮ，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】

蓄熱装置であって、
過冷却状態を示す蓄熱材と、
前記蓄熱材を収容する蓄熱槽と、
前記蓄熱材に隣接しており、前記蓄熱材と熱交換する熱媒体が通過する流路と、
前記蓄熱材の温度を測定する第一測定器と、
前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する過冷却解除装置と、
前記第一測定器によって測定された前記蓄熱材の温度を示す第一情報に基づいて、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する位置を調整する制御器と、を備え、
前記制御器は、前記蓄熱装置に対する放熱の要求の有無に基づき、前記蓄熱材の過冷却状態の解除が必要か否かを判断し、
前記制御器は、前記蓄熱材の結晶成長速度を推算し、前記結晶成長速度に基づいて前記過冷却状態を解除する位置を調整する、
蓄熱装置。

【請求項2】

前記過冷却解除装置は、互いに異なる位置で前記蓄熱材の過冷却状態を解除可能な複数の解除器を含み、
前記制御器は、前記第一情報に基づいて、前記複数の解除器の一部を動作させる、
請求項１に記載の蓄熱装置。

【請求項3】

前記複数の解除器は、前記流路に沿って延びる方向において互いに異なる複数の位置で前記蓄熱材の過冷却状態を解除可能である、又は、互いに異なる複数の高さで前記蓄熱材の過冷却状態を解除可能である、請求項２に記載の蓄熱装置。

【請求項4】

前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する位置を移動させる移動機構をさらに備え、
前記制御器は、前記第一情報に基づいて、前記位置を移動させて前記過冷却解除装置を動作させる、
請求項１に記載の蓄熱装置。

【請求項5】

前記移動機構は、前記流路に沿って延びる方向に前記位置を移動させる、又は、前記位置の高さを変える、請求項４に記載の蓄熱装置。

【請求項6】

前記第一測定器は、前記蓄熱槽の複数の位置で前記蓄熱材の前記温度を測定する、請求項１から５のいずれか１項に記載の蓄熱装置。

【請求項7】

前記熱媒体の温度を測定する第二測定器をさらに備え、
前記制御器は、前記第二測定器によって測定された前記熱媒体の温度を示す第二情報に基づいて、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する前記位置を調整する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の蓄熱装置。

【請求項8】

前記制御器は、前記流路における前記熱媒体の流量と相関関係のある第三情報に基づいて、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する前記位置を調整する、請求項１から７のいずれか１項に記載の蓄熱装置。

【請求項9】

前記制御器は、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を複数の位置のそれぞれで解除する場合における前記蓄熱装置からの放熱量の最大値に対応する特定位置を前記複数の位置の中から決定することによって、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する前記位置を調整する、請求項１から８のいずれか１項に記載の蓄熱装置。

【請求項10】

前記制御器は、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を複数の位置のそれぞれで解除する場合における前記蓄熱材の前記過冷却状態の解除の開始から前記蓄熱材の固化の完了までの期間の長さの最小値に対応する特定位置を前記複数の位置の中から決定することによって、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する前記位置を調整する、請求項１から８のいずれか１項に記載の蓄熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、蓄熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、過冷却状態を示す蓄熱材を用いた蓄熱装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、筐体と、潜熱蓄熱材と、流路と、過冷却解除機構とを備えた蓄熱装置が記載されている。筐体は蓄熱室を有し、蓄熱室に潜熱蓄熱材が配置されている。潜熱蓄熱材と熱交換するべき熱伝達媒体が流路を流れる。過冷却解除機構は、潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除する。過冷却解除機構は、熱伝達媒体の流れ方向における所定の位置に配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１０５５１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、蓄熱材の過冷却状態を解除する位置を蓄熱装置の条件に合わせて調整できる蓄熱装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示における蓄熱装置は、
過冷却状態を示す蓄熱材と、
前記蓄熱材を収容する蓄熱槽と、
前記蓄熱材に隣接しており、前記蓄熱材と熱交換する熱媒体が通過する流路と、
前記蓄熱材の温度を測定する第一測定器と、
前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する過冷却解除装置と、
前記第一測定器によって測定された前記蓄熱材の温度を示す第一情報に基づいて、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する位置を調整する制御器と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

上記の蓄熱装置は、蓄熱材の過冷却状態を解除する位置を蓄熱装置の条件に合わせて調整できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施の形態１の蓄熱装置の構成を示す図である。

【図2】図２は、実施の形態１の蓄熱装置の過冷却解除装置の制御のためのフローチャートである。

【図3】図３は、蓄熱材の結晶成長速度Ｒｃと蓄熱材の温度との関係を示すグラフである。

【図4】図４は、実施の形態２の蓄熱装置の構成を示す図である。

【図5A】図５Ａは、実施の形態２の蓄熱装置の移動機構を示す図である。

【図5B】図５Ｂは、図５ＡにおけるＶ-Ｖ線を切断線とする移動機構の断面図である。

【図6】図６は、実施の形態２の蓄熱装置の過冷却解除装置の制御のためのフローチャートである。

【図7】図７は、蓄熱材の過冷却状態を解除する位置の基準位置からのオフセット量と結晶成長速度Ｒｃとの関係を示すグラフである。

【図8】図８は、蓄熱材の過冷却状態を解除する位置の蓄熱槽の底面からの高さと結晶成長速度Ｒｃとの関係を示すグラフである。

【図9】図９は、変形例に係る移動機構を示す図である。

【図10】図１０は、図９におけるＸ-Ｘ線を切断線とする移動機構の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（本開示の基礎となった知見）
蓄熱材の融点以上の温度の熱が熱伝達媒体から蓄熱材に供給されると、蓄熱材は、融解して固相状態から液相状態へと変化する。その後、自然放熱によって蓄熱材の温度が融点未満の温度に下がっても、蓄熱材は液相状態を保ち続ける。この状態が「過冷却状態」である。過冷却状態において、蓄熱材は、液相状態と固相状態との間のエネルギー差に相当する内部エネルギー（潜熱）を蓄えている。この蓄熱材の過冷却状態を強制的に解除する、すなわち、蓄熱材において液相状態から固相状態への相変化（固化）を生じさせることによって、蓄熱材から潜熱が放出される。

【0010】

特許文献１によれば、過冷却解除機構は、例えば、流路における熱伝達媒体の流れ方向における蓄熱室の中心の位置に配置されている。また、特許文献１には、過冷却解除機構が熱伝達媒体の流れ方向における蓄熱室の中心の位置と蓄熱室の上流端の位置との間の位置に配置されている例も示されている。このような蓄熱装置によれば、時間の経過とともに、熱伝達媒体の流れ方向において蓄熱材に温度勾配が生じ、熱伝達媒体の温度は、流れ方向における上流側で低く、流れ方向における下流側で高い。これにより、蓄熱装置が高い熱出力を発揮しうる。また、蓄熱材から短時間で熱を取り出すことができる。

【0011】

一方、本発明者らは、蓄熱装置における高い熱出力の発揮の観点から有利な蓄熱材の過冷却状態を解除する位置は、蓄熱装置の条件によって変動することを新たに見出した。そこで、本発明者らは、蓄熱材の過冷却状態を解除する位置を蓄熱装置の条件に合わせて調整できる技術について鋭意検討を重ね、本開示の蓄熱装置を案出した。

【0012】

（本開示にかかる一態様の概要）
本開示の第１態様に係る蓄熱装置は、
過冷却状態を示す蓄熱材と、
前記蓄熱材を収容する蓄熱槽と、
前記蓄熱材に隣接しており、前記蓄熱材と熱交換する熱媒体が通過する流路と、
前記蓄熱材の温度を測定する第一測定器と、
前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する過冷却解除装置と、
前記第一測定器によって測定された前記蓄熱材の温度を示す第一情報に基づいて、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する位置を調整する制御器と、を備えている。

【0013】

第１態様によれば、蓄熱材の温度を示す第一情報に基づいて、過冷却解除装置が蓄熱材の過冷却状態を解除する位置が調整される。このため、過冷却解除装置が蓄熱材の過冷却状態を解除する位置が蓄熱材の温度に合わせて調整される。これにより、蓄熱装置において高い熱出力が発揮されやすい。

【0014】

本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係る蓄熱装置では、前記過冷却解除装置は、互いに異なる位置で前記蓄熱材の過冷却状態を解除可能な複数の解除器を含んでいてもよい。加えて、前記制御器は、前記第一情報に基づいて、前記複数の解除器の一部を動作させてもよい。第２態様によれば、蓄熱材の温度に合わせて、複数の解除器の一部が動作する。これにより、蓄熱装置において高い熱出力が発揮されやすい。

【0015】

本開示の第３態様において、例えば、第２態様に係る蓄熱装置では、前記複数の解除器は、前記流路に沿って延びる方向において互いに異なる複数の位置で前記蓄熱材の過冷却状態を解除可能であってもよい。前記複数の解除器は、互いに異なる複数の高さで前記蓄熱材の過冷却状態を解除可能であってもよい。第３態様によれば、蓄熱材の温度に合わせて、過冷却解除装置が蓄熱材の過冷却状態を解除する位置を、流路に沿って延びる方向において互いに異なる複数の位置又は互いに異なる複数の高さから選択できる。これにより、蓄熱装置において高い熱出力が発揮されやすい。

【0016】

本開示の第４態様において、例えば、第１態様に係る蓄熱装置は、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する位置を移動させる移動機構をさらに備えていてもよい。加えて、前記制御器は、前記第一情報に基づいて、前記位置を移動させて前記過冷却解除装置を動作させてもよい。第４態様によれば、蓄熱材の温度に合わせて、過冷却解除装置が蓄熱材の過冷却状態を解除する位置を移動機構によって移動させて過冷却解除装置を動作させることができる。これにより、蓄熱装置において高い熱出力が発揮されやすい。

【0017】

本開示の第５態様において、例えば、第４態様に係る蓄熱装置では、前記移動機構は、前記流路に沿って延びる方向に前記位置を移動させてもよく、又は、前記位置の高さを変えてもよい。第５態様によれば、蓄熱材の温度に合わせて、過冷却解除装置が蓄熱材の過冷却状態を解除する位置を流路に沿って延びる方向に移動させることができる。もしくは、蓄熱材の温度に合わせて、過冷却解除装置が蓄熱材の過冷却状態を解除する位置の高さを変えることができる。これにより、蓄熱装置において高い熱出力が発揮されやすい。

【0018】

本開示の第６態様において、例えば、第１態様から第５態様のいずれか１つの態様に係る蓄熱装置では、前記第一測定器は、前記蓄熱槽の複数の位置で前記蓄熱材の前記温度を測定してもよい。第６態様によれば、蓄熱槽の複数の位置での蓄熱材の温度に合わせて、過冷却解除装置が蓄熱材の過冷却状態を解除する位置を調整できる。これにより、蓄熱装置において高い熱出力が発揮されやすい。

【0019】

本開示の第７態様において、例えば、第１態様から第５態様のいずれか１つの態様に係る蓄熱装置は、前記熱媒体の温度を測定する第二測定器をさらに備えていてもよい。加えて、制御器は、前記第二測定器によって測定された前記熱媒体の温度を示す第二情報に基づいて、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する前記位置を調整してもよい。第７態様によれば、過冷却解除装置が蓄熱材の過冷却状態を解除する位置が熱媒体の温度に合わせて調整される。これにより、蓄熱装置において高い熱出力が発揮されやすい。

【0020】

本開示の第８態様において、例えば、第１態様から第７態様のいずれか１つの態様に係る蓄熱装置では、前記制御器は、前記流路における前記熱媒体の流量と相関関係のある第三情報に基づいて、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する前記位置を調整してもよい。第８態様によれば、流路における熱媒体の流量に合わせて、過冷却解除装置が蓄熱材の過冷却状態を解除する位置が調整される。これにより、蓄熱装置において高い熱出力が発揮されやすい。

【0021】

本開示の第９態様において、例えば、第１態様から第８態様のいずれか１つの態様に係る蓄熱装置では、前記制御器は、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を複数の位置のそれぞれで解除する場合における前記蓄熱装置からの放熱量の最大値に対応する特定位置を前記複数の位置の中から決定することによって、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する前記位置を調整してもよい。第９態様によれば、蓄熱装置からの放熱量の最大値に対応する特定位置の決定によって、過冷却解除装置が蓄熱材の過冷却状態を解除する位置が調整される。これにより、蓄熱装置において高い熱出力が発揮されやすい。

【0022】

本開示の第１０態様において、例えば、第９態様の蓄熱装置では、前記制御器は、前記蓄熱材の結晶成長速度を推算し、前記結晶成長速度に基づいて特定位置を決定してもよい。第１０態様によれば、結晶成長速度に基づいて蓄熱装置からの放熱量の最大値に対応する特定位置を決定できる。これにより、蓄熱装置において高い熱出力が発揮されやすい。

【0023】

本開示の第１１態様において、例えば、第１態様から第８態様のいずれか１つの態様に係る蓄熱装置では、前記制御器は、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を複数の位置のそれぞれで解除する場合における前記蓄熱材の前記過冷却状態の解除の開始から前記蓄熱材の固化の完了までの期間の長さの最小値に対応する特定位置を前記複数の位置の中から決定することによって、前記過冷却解除装置が前記蓄熱材の前記過冷却状態を解除する前記位置を調整してもよい。第１１態様によれば、蓄熱材の過冷却状態の解除の開始から蓄熱材の固化の完了までの期間の長さの最小値に対応する特定位置の決定によって、過冷却解除装置が蓄熱材の過冷却状態を解除する位置が調整される。これにより、蓄熱装置において高い熱出力が発揮されやすい。

【0024】

以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。以下の実施の形態は例示に過ぎず、本開示は以下の実施の形態に限定されない。添付の図面において、Ｘ軸及びＹ軸は互いに直交しており、Ｙ軸負方向が重力方向である。

【0025】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の蓄熱装置１ａの構成を示す。蓄熱装置１ａは、蓄熱材１０と、蓄熱槽２０と、流路３０と、第一測定器４１と、過冷却解除装置５０と、制御器６０とを備えている。蓄熱材１０は、過冷却状態を示しうる。蓄熱槽２０の内部には、蓄熱材１０が収容されている。流路３０は、蓄熱材１０に隣接しており、蓄熱材１０と熱交換する熱媒体が流路３０を通過する。第一測定器４１は、蓄熱材１０の温度を測定する。過冷却解除装置５０は、蓄熱材１０の過冷却状態を解除する。制御器６０は、第一測定器４１によって測定された蓄熱材１０の温度を示す第一情報Ｄ１に基づいて、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を調整する。これにより、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置が蓄熱材１０の温度に合わせて調整され、蓄熱装置１ａにおいて高い熱出力が発揮されやすい。

【0026】

制御器６０は、例えば、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置と対応づけられた物理量を、第一情報Ｄ１を用いて算出する。制御器６０には、例えば、その物理量と第一情報Ｄ１とを関係づけるデータが格納されている。制御器６０は、例えば、その物理量の算出結果から、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を決定できる。

【0027】

蓄熱槽２０は、例えば、Ｘ軸に平行な軸線を有する筒状のシェルによって構成されている。図１に示す通り、蓄熱槽２０の内部には、例えば、上流室２２ａ、蓄熱室２２ｂ、及び下流室２２ｃが存在している。蓄熱材１０は、蓄熱室２２ｂに収容されている。蓄熱室２２ｂは、Ｘ軸に平行な方向において上流室２２ａと下流室２２ｃとの間に形成されている。蓄熱室２２ｂは、仕切りによって上流室２２ａ及び下流室２２ｃのそれぞれと隔てられている。上流室２２ａ及び下流室２２ｃは、流路３０によって互いに連通している。図１に示す通り、蓄熱槽２０は、例えば、入口２６及び出口２７を有する。熱媒体は、入口２６を通って蓄熱槽２０の内部に供給され、出口２７を通って蓄熱槽２０の外部に排出される。

【0028】

図１に示す通り、流路３０は、例えば、Ｘ軸に平行な方向に延びている。流路３０は、例えば、管によって形成されており、蓄熱材１０は、流路３０をなす管の外面に接触している。

【0029】

第一測定器４１は、例えば、熱電対又はサーミスタ等の測温体を備えている。第一測定器４１の測温体は、蓄熱槽２０の外面に配置されていてもよいし、蓄熱槽２０の内部に配置されていてもよい。

【0030】

図１に示す通り、第一測定器４１は、例えば、蓄熱槽２０の複数の位置で蓄熱材１０の温度を測定する。例えば、複数の第一測定器４１がＸ軸に平行な方向に沿って配置されている。複数の第一測定器４１は、異なる高さに配置されていてもよい。これにより、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置は、複数の位置における蓄熱材１０の温度に合わせて調整される。その結果、蓄熱装置１ａにおいて高い熱出力が発揮されやすい。

【0031】

過冷却解除装置５０は、蓄熱材１０の過冷却状態を解除する限り特定の装置に限定されない。図１に示す通り、過冷却解除装置５０は、例えば、蓄熱材１０の過冷却状態を解除可能な解除器５１を有する。解除器５１は、蓄熱材１０に対して蓄熱材１０の過冷却状態を解除するために、蓄熱材１０との接触、蓄熱材１０との摩擦、蓄熱材１０への電圧印加、又は蓄熱材１０への超音波の照射等の物理的処理を蓄熱材１０に対して行う。例えば、図１に示す通り、蓄熱装置１ａは、例えば、複数の解除器５１を備えている。複数の解除器５１は、互いに異なる位置で蓄熱材１０の過冷却状態を解除可能である。この場合、制御器６０は、例えば、第一情報Ｄ１に基づいて、複数の解除器５１の一部を動作させる。なお、仮に複数の解除器５１を同時に動作させても蓄熱材１０における温度分布が熱媒体と効率的に熱交換できる温度分布になるとは限らない。例えば、蓄熱材１０と熱媒体とが効率的に熱交換できる温度分布は、例えば、熱交換器の分野における「対向流」の温度分布である。このような温度分布では、熱媒体の流れ方向の上流側で蓄熱材１０の温度が低く、熱媒体の流れ方向の下流側で蓄熱材１０の温度が高い。一方、熱媒体の流れ方向の上流側で熱媒体の温度が低く、熱媒体の流れ方向の下流側で熱媒体の温度が高い。複数の解除器５１の一部を動作させることによって、蓄熱材１０及び熱媒体において、「対向流」の温度分布を生じさせることができる。

【0032】

過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する限り、複数の解除器５１が蓄熱材１０の過冷却状態を解除可能な位置は特定の条件に限定されない。図１に示す通り、複数の解除器５１は、流路３０に沿って延びる方向において互いに異なる複数の位置で蓄熱材１０の過冷却状態を解除可能である。複数の解除器５１は、互いに異なる複数の高さで蓄熱材１０の過冷却状態を解除可能であるように配置されていてもよい。

【0033】

図１に示す通り、複数の解除器５１は、流路３０に沿って延びる方向における蓄熱室２２ｂの中心よりも熱媒体の流れの上流に配置された解除器５１と、その中心よりも熱媒体の流れの下流に配置された解除器５１を含む。制御器６０は、第一情報Ｄ１に基づいて、上流に配置された解除器５１及び下流に配置された解除器５１を択一的に動作させてもよい。

【0034】

制御器６０は、例えば、過冷却解除装置５０の制御のためのプログラムが実行可能に格納されたデジタルコンピュータである。制御器６０は、例えば、第一測定器４１から第一情報Ｄ１を取得できるように第一測定器４１に接続されている。制御器６０は、過冷却解除装置５０に対して過冷却解除装置５０の制御のための信号を発信する。過冷却解除装置５０は、制御器６０からの信号を取得可能に制御器６０に接続されている。

【0035】

図１に示す通り、蓄熱装置１ａは、例えば、第二測定器４２をさらに備えている。第二測定器４２は、例えば、熱媒体の温度を測定する。制御器６０は、第二測定器４２によって測定された熱媒体の温度を示す第二情報Ｄ２に基づいて、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を調整する。これにより、熱媒体の温度に合わせて過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置が調整され、蓄熱装置１ａにおいて高い熱出力が発揮されやすい。

【0036】

制御器６０には、例えば、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置と対応づけられた物理量と第一情報Ｄ１とを関係づける複数の選択肢が格納されている。制御器６０は、例えば、第二情報Ｄ２を用いて、その複数の選択肢の中から参照すべき物理量と第一情報Ｄ１との関係を選択する。

【0037】

第二測定器４２は、例えば、流路３０を通過した熱媒体の温度を測定する。第二測定器４２は、流路３０に供給される前の熱媒体の温度を測定してもよく、流路３０における熱媒体の温度を測定してもよい。第二測定器４２は、例えば、熱電対又はサーミスタ等の測温体を備えている。第二測定器４２の測温体は、例えば、熱媒体と接する部材に取り付けられている。制御器６０は、第二測定器４２から第二情報Ｄ２を取得できるように第二測定器４２に接続されている。

【0038】

蓄熱装置１ａは、例えば、流路３０における熱媒体の流量と相関関係のある第三情報Ｄ３に基づいて、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を調整する。これにより、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置が熱媒体の流量に合わせて調整され、蓄熱装置１ａにおいて高い熱出力が発揮されやすい。

【0039】

第三情報Ｄ３は、流路３０における熱媒体の流量と相関関係のある限り、特定の情報に限定されない。第三情報Ｄ３は、例えば、流路３０における熱媒体の流量に影響を及ぼすポンプ又は弁の作動に関する情報である。ポンプは、例えば、熱媒体を送るためのポンプである。第三情報Ｄ３は、例えば、ポンプの回転数を示す情報である。弁は、例えば、熱媒体の流量を調整する電動弁である。第三情報Ｄ３は、例えば、電動弁の開度を示す情報である。第三情報Ｄ３は、熱媒体の利用対象の稼働状況に関する情報であってもよい。例えば、熱媒体がエンジンに利用される場合、第三情報Ｄ３はエンジンの回転速度を示す情報であってもよい。

【0040】

制御器６０には、例えば、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置と対応づけられた物理量と第一情報Ｄ１とを関係づける複数の選択肢が格納されている。制御器６０は、例えば、第三情報Ｄ３を用いて、その複数の選択肢の中から参照すべき物理量と第一情報Ｄ１との関係を選択する。

【0041】

制御器６０は、例えば、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を複数の位置のそれぞれで解除する場合における蓄熱装置１ａからの放熱量の最大値に対応する特定位置を複数の位置の中から決定する。制御器６０は、この決定によって、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を調整する。これにより、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置が、蓄熱装置１ａからの放熱量が大きくなるように調整され、蓄熱装置１ａにおいて高い熱出力が発揮されやすい。蓄熱装置１ａからの放熱量は、例えば、蓄熱材１０の過冷却状態の解除の開始から所定期間を経過するまでに蓄熱装置１ａの外部に放出される熱量である。

【0042】

制御器６０は、例えば、蓄熱材１０の結晶成長速度を推算する。制御器６０は、その結晶成長速度に基づいて、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を複数の位置のそれぞれで解除する場合における蓄熱装置１ａからの放熱量の最大値に対応する特定位置を決定する。結晶成長速度は、例えば、メートル毎秒の次元を有する。蓄熱材１０の過冷却状態を解除するときに、蓄熱材１０の結晶成長速度は、蓄熱材１０の温度及び熱媒体の温度に影響を及ぼす。蓄熱装置１ａからの放熱量は、蓄熱材１０の温度と熱媒体の温度との差に左右される。このため、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を複数の位置のそれぞれで解除する場合に蓄熱装置１ａからの放熱量の最大値に対応する位置は、蓄熱材１０の結晶成長速度の値によって変動しうる。蓄熱装置１ａでは、例えば、蓄熱材１０の結晶成長速度が推算され、その推算の結果に基づいて過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置が調整される。このため、蓄熱装置１ａからの放熱量が大きくなりやすく、蓄熱装置１ａにおいて高い熱出力が発揮されやすい。

【0043】

制御器６０は、例えば、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を複数の位置のそれぞれで解除する場合に所定の条件を満たす特定位置をそれらの複数の位置の中から決定する。その特定位置は、蓄熱材１０の過冷却状態の解除の開始から蓄熱材１０の固化の完了までの期間の長さの最小値に対応していてもよい。制御器６０は、この決定によって、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を調整する。これにより、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置が、蓄熱材１０の過冷却状態の解除の開始から蓄熱材１０の固化の完了までの期間が短くなるように調整される。このため、蓄熱装置１ａにおいて高い熱出力が発揮されやすい。

【0044】

蓄熱材１０は、過冷却状態を示す限り特定の蓄熱材に限定されない。蓄熱材１０は、例えば、金属塩又は金属塩の水和物を主成分として含有している。これにより、蓄熱材１０が所望の過冷却安定性を有しやすい。本明細書において「主成分」とは、質量基準で最も多く含まれる成分を意味する。

【0045】

金属塩は、ナトリウム塩であってもよく、リチウム塩であってもよく、カリウム塩であってもよく、カルシウム塩であってもよく、マグネシウム塩であってもよく、バリウム塩であってもよい。金属塩は、鉄の塩であってもよく、アルミニウム塩であってもよい。

【0046】

蓄熱材１０は、酢酸ナトリウムを主成分として含有していてもよい。これにより、蓄熱材１０が所望の過冷却安定性をより確実に有しやすい。

【0047】

蓄熱材１０の主成分は、所定の水和物であってもよい。例えば、上記の金属塩の水和物であってもよい。水和物の例は、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、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である。

【0048】

蓄熱材１０は、安定剤及び水等の他の成分をさらに含んでいてもよい。

【0049】

蓄熱装置１ａで使用される熱媒体は、特定の物質に限定されない。熱媒体は、不凍液等のエンジン冷却水であってもよいし、ロングライフクーラント（ＬＬＣ）であってもよいし、オートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）であってもよい。

【0050】

蓄熱装置１ａの動作の一例を説明する。蓄熱装置１ａにおいて過冷却状態の蓄熱材１０に蓄えられた熱を利用する場合に、蓄熱装置１ａに向かって熱媒体が供給される。この熱媒体は、蓄熱装置１ａの内部において、上流室２２ａから下流室２２ｃに向かって、流路３０を通過する。加えて、過冷却解除装置５０によって蓄熱材１０の過冷却状態が解除され、蓄熱材１０に蓄えられた熱が流路３０における熱媒体の流れに付与される。流路３０を通過した熱媒体が蓄熱装置１ａの外部に供給されることによって、蓄熱材１０に蓄えられた熱が蓄熱装置１ａの外部で利用される。

【0051】

図２は、過冷却解除装置５０の制御のためのフローチャートの一例を示す。制御器６０は、ステップＳ１０１において、第一情報Ｄ１、第二情報Ｄ２、及び第三情報Ｄ３を取得する。次に、ステップＳ１０２に進み、制御器６０は、蓄熱材１０の過冷却状態の解除が必要か否かを判断する。例えば、制御器６０は、蓄熱装置１ａに対する放熱の要求の有無に基づき、蓄熱材１０の過冷却状態の解除が必要か否かを判断する。ステップＳ１０２における判断結果が否定的な場合、処理を終了する。一方、ステップＳ１０２における判断結果が肯定的な場合、ステップＳ１０３に進み、第一情報Ｄ１、第二情報Ｄ２、及び第三情報Ｄ３に基づいて、蓄熱材１０の結晶成長速度Ｒｃを算出する。図３は、蓄熱材１０の結晶成長速度Ｒｃと蓄熱材１０の温度との関係の一例を示すグラフである。図３に示す通り、蓄熱材１０の温度が高いほど結晶成長速度Ｒｃが高くなりやすい。制御器６０には、例えば、蓄熱材１０の温度の値と蓄熱材１０の結晶成長速度Ｒｃの値とを対応づける複数のテーブルが格納されている。複数のテーブルは、熱媒体の温度及び流路３０における熱媒体の流量に関する複数の異なる条件に対して準備されている。このようなテーブルは、例えば、蓄熱装置１ａの模型を用いた実験結果又はシミュレーション結果に基づいて作成できる。制御器６０は、例えば、第二情報Ｄ２及び第三情報Ｄ３に基づいて、複数のテーブルの中から蓄熱材１０の結晶成長速度Ｒｃの算出のために参照すべき特定のテーブルを選択する。その後、制御器６０は、選択されたテーブルを参照して、第一情報Ｄ１に基づいて蓄熱材１０の結晶成長速度Ｒｃを算出する。

【0052】

次に、ステップＳ１０４に進み、結晶成長速度Ｒｃに基づいて、過冷却解除装置５０における複数の解除器５１の中から動作させるべき解除器５１を決定する。例えば、図１に示す通り、複数の解除器５１が、熱媒体の流れ方向において、上流、中央、及び下流に配置された３つの解除器５１を含む場合を考える。算出された結晶成長速度ＲｃがＲｃ＜Ｒ１の条件を満たす場合には、３つの解除器５１の中から下流の解除器５１が動作させるべき解除器５１として決定される。算出された結晶成長速度ＲｃがＲｃ＞Ｒ２の条件を満たす場合には、上流の解除器５１が動作させるべき解除器５１として決定される。なお、Ｒ２＞Ｒ１である。算出された結晶成長速度ＲｃがＲ１≦Ｒｃ≦Ｒ２の条件を満たす場合には、中央の解除器５１が動作させるべき解除器５１として決定される。一方、例えば、複数の解除器５１が、異なる高さに配置された３つの解除器５１を含む場合を考える。算出された結晶成長速度ＲｃがＲｃ＜Ｒ１の条件を満たす場合には、３つの解除器５１の中から最も高い位置にある解除器５１が動作させるべき解除器５１として決定される。算出された結晶成長速度ＲｃがＲｃ＞Ｒ２の条件を満たす場合には、最も低い位置にある解除器５１が動作させるべき解除器５１として決定される。算出された結晶成長速度ＲｃがＲ１≦Ｒｃ≦Ｒ２の条件を満たす場合には、最も高い位置にある解除器５１と最も低い位置にある解除器５１との間にある解除器５１が動作させるべき解除器５１として決定される。

【0053】

次に、ステップＳ１０５に進み、ステップＳ１０４における決定に基づいて過冷却解除装置５０を動作させる。これにより、蓄熱材１０の過冷却状態が解除され、一連の処理が終了する。

【0054】

蓄熱装置１ａを用いることによって、下記（ｉ）及び（ii）の事項を含む熱供給方法を提供できる。
（ｉ）蓄熱槽２０に収容された過冷却状態の蓄熱材１０の過冷却状態が解除される位置を蓄熱材１０の温度を示す第一情報Ｄ１に基づいて調整し、その位置で蓄熱材１０の過冷却状態を解除する。
（ii）蓄熱材１０に隣接している流路３０に熱媒体を供給して蓄熱材１０とその熱媒体とを熱交換させ、流路３０を通過した熱媒体を蓄熱槽２０の外部に供給する。

【0055】

蓄熱装置１ａによれば、上記（ｉ）の事項は、例えば下記（ia）の事項によって実現される。
（ia）互いに異なる位置で蓄熱材１０の過冷却状態を解除可能な複数の解除器５１の一部を第一情報Ｄ１に基づいて動作させる。

【0056】

（実施の形態２）
図４は、実施の形態２の蓄熱装置１ｂの断面図である。蓄熱装置１ｂは、特に説明する部分を除き蓄熱装置１ａと同様に構成されている。蓄熱装置１ａの構成要素に対応する蓄熱装置１ｂの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。蓄熱装置１ａに関する説明は、技術的に矛盾しない限り、蓄熱装置１ｂにも当てはまる。

【0057】

図４に示す通り、蓄熱装置１ｂは、移動機構７０をさらに備えている。移動機構７０は、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を移動させる。制御器６０は、第一情報Ｄ１に基づいて、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を移動させて、過冷却解除装置５０を動作させる。このため、蓄熱材１０の温度に合わせて過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を移動機構７０によって移動させて、過冷却解除装置５０を動作させることができる。これにより、蓄熱装置１ｂにおいて高い熱出力が発揮されやすい。

【0058】

過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置の移動方向は、特定の方向に限定されない。蓄熱装置１ｂにおいて、移動機構７０は、流路３０に沿って延びる方向に、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を移動させる。移動機構７０は、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置の高さを変えるように構成されていてもよい。

【0059】

移動機構７０は、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を移動させることができる限り特定の機構に限定されない。図５Ａ及び図５Ｂは、移動機構７０の一例を示す。移動機構７０は、例えば、ステージ７１と、シャフト７２と、ガイド７３と、モータ７５とを備えている。ステージ７１には、過冷却解除装置５０の解除器５１が取り付けられている。ステージ７１は、シャフト７２に取り付けられている。シャフト７２は、例えば、ねじ構造を有しており、ステージ７１は、このねじ構造に適合したねじ穴を有する。このねじ穴は、ステージ７１を貫通している。シャフト７２の一部は、このねじ穴の内部に配置されている。ガイド７３は、枠状の部材である。ステージ７１の少なくとも一部は、ガイド７３の内部に配置されており、ガイド７３は、ステージ７１の側面と向かい合う内面を有する。ステージ７１の側面は、ガイド７３の内面と接触していてもよい。ガイド７３は、シャフト７２の軸線方向において、モータ７５に接して配置されている。ガイド７３のモータ７５に接する部分には貫通孔が形成されている。シャフト７２の一部はこの貫通孔の内部に配置されている。

【0060】

移動機構７０において、モータ７５が作動すると、モータ７５に連結されたシャフト７２が回転する。これにより、ステージ７１がシャフト７２の軸線方向に移動する。ステージ７１には、解除器５１が取り付けられているので、ステージ７１がシャフト７２の軸線方向に移動することにより、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を移動させることができる。

【0061】

蓄熱装置１ｂにおける過冷却解除装置５０の制御のための処理の一例を説明する。図６は、過冷却解除装置５０の制御のためのフローチャートの一例を示す。図６に示すステップＳ２０１、Ｓ２０２、及びＳ２０３は、それぞれ、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、及びＳ１０３と同様に実行される。ステップＳ２０４において、制御器６０は、蓄熱材１０の結晶成長速度Ｒｃに基づいて、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置Ｐｃを決定する。図７は、流路３０に沿って延びる方向における蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置の基準位置からのオフセット量δと、結晶成長速度Ｒｃとの関係を示すグラフである。基準位置は、例えば、流路に沿って延びる方向における蓄熱室２２ｂの中心に相当する。正のオフセット量は、基準位置よりも熱媒体の流れ方向において下流へずれていることに相当する。負のオフセット量は、基準位置よりも熱媒体の流れ方向において上流にずれていることに相当する。制御器６０には、例えば、オフセット量δの値と、蓄熱材１０の結晶成長速度Ｒｃの値とを対応づけるテーブルが格納されている。このようなテーブルは、例えば、蓄熱装置１ｂの模型を用いた実験結果又はシミュレーション結果に基づいて作成できる。制御器６０は、例えば、このテーブルを参照して、ステップＳ２０３で算出された結晶成長速度Ｒｃに基づいてオフセット量δを算出する。これにより、位置Ｐｃが決定される。

【0062】

次に、ステップＳ２０５に進み、制御器６０は、制御信号を送って移動機構７０を作動させ、過冷却解除装置５０の解除器５１を位置Ｐｃに移動させる。次に、ステップＳ２０６に進み、解除器５１が位置Ｐｃに移動した状態で、過冷却解除装置５０を動作させる。これにより、蓄熱材１０の過冷却状態が解除され、一連の処理が終了する。

【0063】

上記の通り、移動機構７０は、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置の高さを変えるように構成されていてもよい。図８は、蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置の蓄熱室２２ｂの底面からの高さｈと、蓄熱材１０の結晶成長速度Ｒｃとの関係を示すグラフである。図８に示す通り、蓄熱材１０の結晶成長速度Ｒｃが大きくなると、高さｈは低くなる。制御器６０には、例えば、高さｈの値と、蓄熱材１０の結晶成長速度Ｒｃの値とを対応づけるテーブルが格納されていてもよい。このようなテーブルは、例えば、蓄熱装置１ｂの模型を用いた実験結果又はシミュレーション結果に基づいて作成できる。制御器６０は、例えば、このテーブルを参照して、ステップＳ２０３で算出された結晶成長速度Ｒｃに基づいて高さｈを算出して、位置Ｐｃを決定してもよい。

【0064】

蓄熱装置１ｂにおいて、移動機構７０は、図９及び図１０に示す移動機構７０ｂのように構成されていてもよい。移動機構７０ｂは、特に説明する部分を除き、移動機構７０と同様に構成されている。移動機構７０の構成要素に対応する移動機構７０ｂの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。移動機構７０に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、移動機構７０ｂにも当てはまる。

【0065】

移動機構７０ｂは、ステージ７１と、ガイド７３と、一対のプーリー７４ａと、プーリー７４ｂと、プーリー７４ｃと、モータ７５と、変速機７６と、ベルト７７と、ビーム７８とを備えている。ステージ７１には、過冷却解除装置５０の解除器５１が取り付けられている。ステージ７１には、ベルト７７の一部が取り付けられている。ステージ７１は、ガイド７３の内部に収容されている。ガイド７３の内部において、ステージ７１は、ベルト７７の移動に伴って移動可能である。ベルト７７は、一対のプーリー７４ａ、プーリー７４ｂ、及びプーリー７４ｃに通されている。一対のプーリー７４ａは、ステージ７１の移動可能な方向におけるガイド７３の両端部に取り付けられている。ビーム７８の一端部は、ステージ７１の移動可能な方向におけるガイド７３の中央部に取り付けられている。移動機構７０ｂにおいて、ステージ７１は、ビーム７８と解除器５１との間に配置されている。ビーム７８の他端部は、変速機７６に取り付けられている。プーリー７４ｂは、ビーム７８の一端部に回転可能に取り付けられている。プーリー７４ｂとステージ７１との間にビーム７８が配置されている。プーリー７４ｃは、ビーム７８の他端部に回転可能に取り付けられている。プーリー７４ｃと変速機７６との間にビーム７８が配置されている。プーリー７４ｃと変速機７６とはシャフトによって連結されている。また、モータ７５の回転動力は、変速機７６によってプーリー７４ｃに伝達され、プーリー７４ｃが駆動される。ベルト７７は、一対のプーリー７４ａからプーリー７４ｂに向かって延びており、かつ、プーリー７４ｂからプーリー７４ｃに向かって延びている。

【0066】

モータ７５の作動によりプーリー７４ｃが駆動され、ベルト７７が移動する。これにより、ステージ７１とともに解除器５１が移動する。モータ７５の制御により、過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を所望の位置に調整できる。

【0067】

蓄熱装置１ｂを用いることによっても、上記（ｉ）及び（ii）の事項を含む熱供給方法を提供できる。蓄熱装置１ｂによれば、上記（ｉ）の事項は、例えば下記（ib）の事項によって実現される。
（ib）過冷却解除装置５０が蓄熱材１０の過冷却状態を解除する位置を第一情報Ｄ１に基づいて移動させて、過冷却解除装置５０を動作させる。

【符号の説明】

【0068】

１ａ、１ｂ 蓄熱装置
１０ 蓄熱材
２０ 蓄熱槽
３０ 流路
４１ 第一測定器
４２ 第二測定器
５０ 過冷却解除装置
５１ 解除器
６０ 制御器
７０、７０ｂ 移動機構
Ｄ１ 第一情報
Ｄ２ 第二情報
Ｄ３ 第三情報
Ｒｃ 結晶成長速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】