特許 7602356 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】2024-12-10

(45)【発行日】2024-12-18

(54)【発明の名称】蓄熱装置

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/02 20060101AFI20241211BHJP

   F28F 23/02 20060101ALI20241211BHJP

   F28F 27/00 20060101ALI20241211BHJP

【ＦＩ】

F28D20/02 Z

F28F23/02 Z

F28F27/00 511Z

F28D20/02 E

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2020201338

(22)【出願日】2020-12-03

(65)【公開番号】P2022089092

(43)【公開日】2022-06-15

【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】仲村 達也

(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】尾崎 隆一

(72)【発明者】

【氏名】濱本 浩

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 洋一

(72)【発明者】

【氏名】山口 博志

(72)【発明者】

【氏名】吉田 敬

(72)【発明者】

【氏名】新谷 嘉宏

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５６６２１６１（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２７６１２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０００－０６３８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０５２９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－０６９６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２８８３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２２７１６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１０５６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２３６４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１７５０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１５２４６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｄ ２０／０２

Ｆ２８Ｆ ２３／０２

Ｆ２８Ｆ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一空間と、前記第一空間から離れている第二空間と、前記第一空間と前記第二空間との間に形成された第三空間とを含む内部空間を有し、前記第一空間、前記第三空間、及び前記第二空間が基準平面に沿って配置されているシェルと、
前記第三空間に収容された潜熱蓄熱材と、
前記第三空間に接する外面を有し、前記第一空間と前記第二空間とを連通させている複数の伝熱管と、
前記第一空間から前記第二空間へ前記複数の前記伝熱管の内部を通過する熱媒体からの放熱によって前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記第三空間の底部の中央部における前記潜熱蓄熱材の融解を補助する融解補助機構と、を備え、
前記潜熱蓄熱材は、前記複数の前記伝熱管を交差して前記底部から重力方向と反対方向に対流できるように前記第三空間に収容されている、
蓄熱装置。

【請求項2】

前記融解補助機構は、前記第三空間の下方で前記基準平面に平行な方向において前記中央部に重なっている断熱材を含む、請求項１に記載の蓄熱装置。

【請求項3】

前記断熱材は、空気層又は真空層を有する、請求項２に記載の蓄熱装置。

【請求項4】

前記融解補助機構は、前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記底部を加熱する、請求項１に記載の蓄熱装置。

【請求項5】

前記融解補助機構は、前記底部の下方に形成され、前記潜熱蓄熱材を融解させるときに熱媒体を通過させて前記底部を加熱する流路を含む、請求項４に記載の蓄熱装置。

【請求項6】

前記融解補助機構は、前記第三空間に対して前記中央部を選択的に加熱するヒーターを含む、請求項４に記載の蓄熱装置。

【請求項7】

前記融解補助機構は、前記第一空間における前記熱媒体の温度が前記潜熱蓄熱材の融解温度より高いときに前記ヒーターを発熱させる、請求項６に記載の蓄熱装置。

【請求項8】

前記融解補助機構は、前記中央部における前記潜熱蓄熱材の温度が所定温度以上であるときに前記ヒーターの発熱を停止させる、請求項６又は７に記載の蓄熱装置。

【請求項9】

前記融解補助機構は、前記ヒーターに電力を供給するバッテリーの充電状態が所定のレベル以上であるときに前記ヒーターを発熱させる、請求項６から８のいずれか１項に記載の蓄熱装置。

【請求項10】

前記複数の前記伝熱管は、前記シェルの内部において最も下側に位置する最下伝熱管を有し、
前記融解補助機構は、前記最下伝熱管に前記最下伝熱管の下方で向かい合う前記シェルの内面の第一部位を含み、
前記最下伝熱管と前記第一部位との間の距離は、前記最下伝熱管以外の前記伝熱管と前記シェルの前記内面との間の距離よりも小さい、
請求項１から９のいずれか１項に記載の蓄熱装置。

【請求項11】

前記第一部位は、前記中央部に向かって突出している突出部を有する、請求項１０に記載の蓄熱装置。

【請求項12】

前記融解補助機構は、前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記複数の前記伝熱管からの放熱量を調整して前記中央部における前記潜熱蓄熱材の融解を補助する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の蓄熱装置。

【請求項13】

前記複数の前記伝熱管は、前記複数の前記伝熱管において前記第三空間の前記底部の近くに配置された第一伝熱管と、前記第一伝熱管の上方に配置された第二伝熱管とを有し、
前記融解補助機構は、前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記第一伝熱管からの放熱量を前記第二伝熱管からの放熱量よりも高くする、
請求項１２に記載の蓄熱装置。

【請求項14】

前記融解補助機構は、前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記第一伝熱管における前記熱媒体の流量を前記第二伝熱管における前記熱媒体の流量よりも大きくする、請求項１３に記載の蓄熱装置。

【請求項15】

前記融解補助機構は、前記第一空間に前記熱媒体を導く流入口及び前記第二空間から前記シェルの外部へ前記熱媒体を導く流出口の少なくとも１つを含み、
前記流入口及び前記流出口の少なくとも１つは、前記基準平面に垂直な方向における前記第三空間の中心よりも下方に配置されている、
請求項１３又は１４に記載の蓄熱装置。

【請求項16】

前記複数の前記伝熱管は、第一伝熱管群及び前記第一伝熱管群の上方に配置された第二伝熱管群を有し、
前記融解補助機構は、前記第一伝熱管群における前記熱媒体の流量を、前記第二伝熱管群における前記熱媒体の流量よりも大きくする、請求項１２に記載の蓄熱装置。

【請求項17】

前記複数の前記伝熱管は、前記第三空間の前記底部の近くに配置された第一伝熱管を有し、
前記融解補助機構は、前記第一伝熱管の長手方向において前記底部のうち前記中央部に選択的に重なっており、前記第一伝熱管の外面から前記中央部に接している前記シェルの前記内面に向かって突出している伝熱面を含む、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の蓄熱装置。

【請求項18】

第一空間と、前記第一空間から離れている第二空間と、前記第一空間と前記第二空間との間に形成された第三空間とを含む内部空間を有し、前記第一空間、前記第三空間、及び前記第二空間が基準平面に沿って配置されているシェルと、
前記第三空間に収容された潜熱蓄熱材と、
前記第三空間に接する外面を有し、前記第一空間と前記第二空間とを連通させている複数の伝熱管と、
前記第一空間から前記第二空間へ前記複数の前記伝熱管の内部を通過する熱媒体からの放熱によって前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記第一空間及び前記第二空間から離れている前記第三空間の底部の中央部における前記潜熱蓄熱材の温度を検出する第一温度センサと、を備え、
前記潜熱蓄熱材は、前記複数の前記伝熱管を交差して前記底部から重力方向と反対方向に対流できるように前記第三空間に収容されている、
蓄熱装置。

【請求項19】

前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記第三空間において前記潜熱蓄熱材が十分に融解したことを判断する演算回路をさらに備え、
前記演算回路は、前記第一温度センサによって検出された前記潜熱蓄熱材の温度が所定温度以上であるときに、前記潜熱蓄熱材が十分に融解したと判断する、請求項１８に記載の蓄熱装置。

【請求項20】

前記熱媒体の温度を検出する第二温度センサと、
前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記第三空間において前記潜熱蓄熱材が十分に融解したことを判断する演算回路と、をさらに備え、
前記演算回路は、前記第一温度センサによって検出された前記潜熱蓄熱材の温度が第一の所定温度以上であり、かつ、前記第二温度センサによって検出された前記熱媒体の温度が第二の所定温度以上であるときに、前記潜熱蓄熱材が十分に融解したと判断する、請求項１９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、潜熱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、シェルの内部に複数のチューブが多段に水平方向に配置された蓄熱装置が記載されている。シェルの内部には潜熱蓄熱材が収容されている。チューブの内部を熱媒体流体が貫流して、外部からの熱が潜熱蓄熱材に与えられ、又は、潜熱蓄熱材に蓄えられた熱を外部に取り出される。各チューブの外面の上下にはフィンが設けられている。これにより、蓄熱モードにおいて、フィンの両側の潜熱蓄熱材が加熱されて液化し、シェルの内部を垂直方向に貫く液化ゾーンが形成される。

【0004】

特許文献２には、熱を潜熱として蓄熱し、その潜熱を放出する蓄熱器を備えた蓄熱装置が記載されている。蓄熱器の所定の領域には潜熱蓄熱材が収容されている。蓄熱器は、シェルアンドチューブ型熱交換器であってもよい。この蓄熱装置において、潜熱蓄熱材の温度分布が最も低くなる箇所と、潜熱蓄熱材の温度分布が最も高くなる箇所とを組み合わせた位置に潜熱蓄熱材温度センサが設けられてもよい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平２－５２９５０号公報

【文献】特開２０１４－１３６９７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示は、シェルの内部において複数の伝熱管によって連通された互いに離れた空間を有する蓄熱装置において潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させるのに有利な蓄熱装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示における蓄熱装置は、
第一空間と、前記第一空間から離れている第二空間と、前記第一空間と前記第二空間との間に形成された第三空間とを含む内部空間を有し、前記第一空間、前記第三空間、及び前記第二空間が基準平面に沿って配置されているシェルと、
前記第三空間に収容された潜熱蓄熱材と、
前記第三空間に接する外面を有し、前記第一空間と前記第二空間とを連通させている複数の伝熱管と、
前記第一空間から前記第二空間へ前記複数の前記伝熱管の内部を通過する熱媒体からの放熱によって前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記第三空間の底部の中央部における前記潜熱蓄熱材の融解を補助する融解補助機構と、を備えた、
蓄熱装置を提供する。

【発明の効果】

【0008】

上記の蓄熱装置は、シェルの内部において複数の伝熱管によって連通された互いに離れた第一空間及び第二空間を有し、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させるのに有利である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態１の蓄熱装置の断面図である。

【図2】図２は、参考例に係る蓄熱装置の熱の流れを概念的に示す断面図である。

【図3】図３は、変形例に係る蓄熱装置の断面図である。

【図4】図４は、実施の形態２の蓄熱装置の断面図である。

【図5】図５は、別の変形例に係る蓄熱装置の断面図である。

【図6】図６は、図５に示す蓄熱装置のヒーターの制御のためのフローチャートである。

【図7】図７は、実施の形態３の蓄熱装置の断面図である。

【図8】図８は、さらに別の変形例に係る蓄熱装置の断面図である。

【図9】図９は、実施の形態４の蓄熱装置の断面図である。

【図10】図１０は、さらに別の変形例に係る蓄熱装置の断面図である。

【図11】図１１は、図１０におけるI-I線を切断線とする蓄熱装置の断面図である。

【図12】図１２は、実施の形態５の蓄熱装置の断面図である。

【図13】図１３は、図１２に示す伝熱フィンの平面図である。

【図14】図１４は、さらに別の変形例に係る蓄熱装置の断面図である。

【図15】図１５は、さらに別の変形例に係る蓄熱装置の断面図である。

【図16】図１６は、図１５におけるVI-VI線を切断線とする蓄熱装置の断面図である。

【図17】図１７は、実施の形態６の蓄熱装置の断面図である。

【図18】図１８は、図１７に示す蓄熱装置において潜熱蓄熱材の十分な融解を判断するための処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（本開示の基礎となった知見）
シェルの内部に収容された潜熱蓄熱材に潜熱を蓄えるときに、シェルの内部の潜熱蓄熱材が収容された空間に接する外面を有する複数の伝熱管の内部において熱媒体を通過させることによって潜熱蓄熱材を融解させることが考えられる。この場合、複数の伝熱管の内部へ導かれるべき熱媒体を貯留するための空間と、複数の伝熱管を通過した熱媒体を貯留するための空間をシェルの内部に形成することが考えられる。換言すると、蓄熱装置において、シェルの内部に複数の伝熱管によって連通された互いに離れた２つの空間を形成することが考えられる。

【0011】

本発明者らは、このような蓄熱装置において蓄熱装置に潜熱を蓄えるときに、特定の箇所の潜熱蓄熱材が他の箇所の潜熱蓄熱材と比べて融解しにくいことを新たに見出した。そこで、本発明者らは、このような構成を備えた蓄熱装置において潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させるのに有利な技術を開発すべく鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは本開示の蓄熱装置を遂に案出した。

【0012】

別の観点から、本発明者らは、上記の知見に基づき、潜熱蓄熱材が十分に融解したことを精度良く判断するために有利な技術を開発すべく鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは本開示の別の蓄熱装置を案出した。

【0013】

（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、
第一空間と、前記第一空間から離れている第二空間と、前記第一空間と前記第二空間との間に形成された第三空間とを含む内部空間を有し、前記第一空間、前記第三空間、及び前記第二空間が基準平面に沿って配置されているシェルと、
前記第三空間に収容された潜熱蓄熱材と、
前記第三空間に接する外面を有し、前記第一空間と前記第二空間とを連通させている複数の伝熱管と、
前記第一空間から前記第二空間へ前記複数の前記伝熱管の内部を通過する熱媒体からの放熱によって前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記第三空間の底部の中央部における前記潜熱蓄熱材の融解を補助する融解補助機構と、を備えている。

【0014】

融解補助機構が存在しない場合、第一空間から第二空間へ複数の伝熱管の内部を通過する熱媒体からの放熱によって潜熱蓄熱材を融解させるときに第三空間の底部の中央部における潜熱蓄熱材が第三空間の他の箇所に比べて融解しにくい。なぜなら、熱媒体の有する熱は、潜熱蓄熱材における対流伝熱及びシェルの内面における熱伝導により潜熱蓄熱材に伝わりやすく、第三空間の底部の中央部にはこの熱が伝わりにくいからである。第１態様によれば、融解補助機構によって、第三空間の底部の中央部における潜熱蓄熱材の融解が補助されるので、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させることができる。

【0015】

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、前記融解補助機構は、前記第三空間の下方で前記基準平面に平行な方向において前記中央部に重なっている断熱材を含んでいてもよい。第２態様によれば、断熱材の働きにより、潜熱蓄熱材を融解させるときに、第三空間の底部の中央部における潜熱蓄熱材から蓄熱装置の外部への放熱が抑制され、その中央部において潜熱蓄熱材の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させることができる。

【0016】

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、前記断熱材は、空気層又は真空層を有していてもよい。第３態様によれば、断熱材が高い断熱性能を有し、潜熱蓄熱材を融解させるときに第三空間の底部の中央部において潜熱蓄熱材の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させることができる。

【0017】

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では、前記融解補助機構は、前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記底部を加熱してもよい。第４態様によれば、潜熱蓄熱材を融解させるときに第三空間の底部の中央部において潜熱蓄熱材が加熱され、その中央部における潜熱蓄熱材の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させることができる。

【0018】

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、前記融解補助機構は、前記底部の下方に形成され、前記潜熱蓄熱材を融解させるときに熱媒体を通過させて前記底部を加熱する流路を含んでいてもよい。第５態様によれば、潜熱蓄熱材を融解させるときに第三空間の底部の中央部の潜熱蓄熱材が流路における熱媒体の流れによって加熱され、その中央部における潜熱蓄熱材の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させることができる。

【0019】

本開示の第６態様において、例えば、第４態様に係る蓄熱装置では、前記融解補助機構は、前記第三空間に対して前記中央部を選択的に加熱するヒーターを含んでいてもよい。第６態様によれば、潜熱蓄熱材を融解させるときに第三空間の底部の中央部の潜熱蓄熱材がヒーターによって選択的に加熱され、その中央部における潜熱蓄熱材の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させることができる。

【0020】

本開示の第７態様において、例えば、第６態様に係る蓄熱装置では、前記融解補助機構は、前記第一空間における前記熱媒体の温度が前記潜熱蓄熱材の融解温度より高いときに前記ヒーターを発熱させてもよい。第７態様によれば、第一空間から第二空間へ複数の伝熱管の内部を通過する熱媒体からの放熱によって潜熱蓄熱材を融解させるときにヒーターが発熱して、第三空間の底部の中央部の潜熱蓄熱材が加熱される。これにより、その中央部における潜熱蓄熱材の融解が補助され、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させることができる。このように、潜熱蓄熱材の融解が必要なときにヒーターが発熱するので、ヒーターの発熱に伴うエネルギー消費量を少なくできる。

【0021】

本開示の第８態様において、例えば、第６態様又は第７態様に係る蓄熱装置では、前記融解補助機構は、前記中央部における前記潜熱蓄熱材の温度が所定温度以上であるときに前記ヒーターの発熱を停止させてもよい。第８態様によれば、例えば、第三空間の底部の中央部の潜熱蓄熱材が融解温度に近づいたことに対応してヒーターの発熱が停止する。このため、潜熱蓄熱材の融解が必要なときにヒーターの発熱に伴うエネルギー消費量を低くできる。

【0022】

本開示の第９態様において、例えば、第６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、前記融解補助機構は、前記ヒーターに電力を供給するバッテリーの充電状態が所定のレベル以上であるときに前記ヒーターを発熱させてもよい。第９態様によれば、バッテリーの充電状態に合わせてヒーターの発熱を調節できる。

【0023】

本開示の第１０態様において、例えば、第１態様から第９態様のいずれか１つの態様に係る蓄熱装置では、前記複数の前記伝熱管は、前記シェルの内部において最も下側に位置する最下伝熱管を有していてもよい。加えて、前記融解補助機構は、前記最下伝熱管に前記最下伝熱管の下方で向かい合う前記シェルの内面の第一部位を含んでいてもよい。さらに、前記最下伝熱管と前記第一部位との間の距離は、前記最下伝熱管以外の前記伝熱管と前記シェルの前記内面との間の距離よりも小さくてもよい。第１０態様によれば、最下伝熱管と第一部位との間の距離が小さいので、第三空間の底部の中央部における潜熱蓄熱材の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させることができる。

【0024】

本開示の第１１態様において、例えば、第１０態様に係る蓄熱装置では、前記第一部位は、前記中央部に向かって突出している突出部を有していてもよい。第１１態様によれば、突出部によって最下伝熱管と第一部位との間の距離を小さくできる。

【0025】

本開示の第１２態様において、例えば、第１態様から第１１態様のいずれか１つの態様に係る蓄熱装置では、前記融解補助機構は、前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記複数の前記伝熱管からの放熱量を調整して前記中央部における前記潜熱蓄熱材の融解を補助してもよい。第１２態様によれば、複数の伝熱管からの放熱量の調整により、中央部における潜熱蓄熱材の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させることができる。

【0026】

本開示の第１３態様において、例えば、第１２態様に係る蓄熱装置では、前記複数の前記伝熱管は、前記複数の前記伝熱管において前記第三空間の前記底部の近くに配置された第一伝熱管と、前記第一伝熱管の上方に配置された第二伝熱管とを有してもよい。加えて、前記融解補助機構は、前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記第一伝熱管からの放熱量を前記第二伝熱管からの放熱量よりも高くしてもよい。第１３態様によれば、第一伝熱管からの放熱量が第二伝熱管からの放熱量よりも高いので、第三空間の底部の中央部における潜熱蓄熱材の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させることができる。

【0027】

本開示の第１４態様において、例えば、第１３態様に係る蓄熱装置では、前記融解補助機構は、前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記第一伝熱管における前記熱媒体の流量を前記第二伝熱管における前記熱媒体の流量よりも大きくしてもよい。第１４態様によれば、第一伝熱管における熱媒体の流量が第二伝熱管における熱媒体の流量よりも大きくなり、第三空間の底部の中央部における潜熱蓄熱材の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させることができる。

【0028】

本開示の第１５態様において、例えば、第１３態様又は第１４態様に係る蓄熱装置では、前記融解補助機構は、前記第一空間に前記熱媒体を導く流入口及び前記第二空間から前記シェルの外部へ前記熱媒体を導く流出口の少なくとも１つを含んでいてもよい。加えて、前記流入口及び前記流出口の少なくとも１つは、前記基準平面に垂直な方向における前記第三空間の中心よりも下方に配置されていてもよい。第１５態様によれば、比較的簡素な構成により、第一伝熱管からの放熱量を第二伝熱管からの放熱量よりも高く調節しやすい。

【0029】

本開示の第１６態様において、例えば、第１２態様に係る蓄熱装置では、前記複数の前記伝熱管は、第一伝熱管群及び前記第一伝熱管群の上方に配置された第二伝熱管群を有していてもよい。加えて、前記融解補助機構は、前記第一伝熱管群における前記熱媒体の流量を、前記第二伝熱管群における前記熱媒体の流量よりも大きくしてもよい。第１６態様によれば、第一伝熱管群における熱媒体の流量が第二伝熱管群における熱媒体の流量よりも大きくなり、第三空間の底部の中央部における潜熱蓄熱材の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させることができる。

【0030】

本開示の第１７態様において、例えば、第１態様から第１１態様のいずれか１つの態様に係る蓄熱装置では、前記複数の前記伝熱管は、前記第三空間の前記底部の近くに配置された第一伝熱管を有していてもよい。加えて、前記融解補助機構は、前記第一伝熱管の長手方向において前記底部のうち前記中央部に選択的に重なっており、前記第一伝熱管の外面から前記中央部に接している前記シェルの前記内面に向かって突出している伝熱面を含んでいてもよい。第１７態様によれば、伝熱面における伝熱により第三空間の底部の中央部における潜熱蓄熱材が加熱され、その中央部における潜熱蓄熱材の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材を短期間で十分に融解させることができる。

【0031】

本開示の第１８態様に係る蓄熱装置は、
第一空間と、前記第一空間から離れている第二空間と、前記第一空間と前記第二空間との間に形成された第三空間とを含む内部空間を有し、前記第一空間、前記第三空間、及び前記第二空間が基準平面に沿って配置されているシェルと、
前記第三空間に収容された潜熱蓄熱材と、
前記第三空間に接する外面を有し、前記第一空間と前記第二空間とを連通させている複数の伝熱管と、
前記第一空間から前記第二空間へ前記複数の前記伝熱管の内部を通過する熱媒体からの放熱によって前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記第一空間及び前記第二空間から離れている前記第三空間の底部の中央部における前記潜熱蓄熱材の温度を検出する第一温度センサと、を備えている。

【0032】

上記の通り、第一空間から第二空間へ複数の伝熱管の内部を通過する熱媒体からの放熱によって潜熱蓄熱材を融解させるときに第三空間の底部の中央部における潜熱蓄熱材が第三空間の他の箇所に比べて融解しにくい。第１８態様によれば、潜熱蓄熱材が溶解しにくい第三空間の底部の中央部における潜熱蓄熱材の温度を第一温度センサによって検出でき、潜熱蓄熱材が十分に融解したことを精度良く判断できる。

【0033】

本開示の第１９態様において、例えば、第１８態様に係る蓄熱装置は、前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記第三空間において前記潜熱蓄熱材が十分に融解したことを判断する演算回路をさらに備えてもよい。加えて、前記演算回路は、前記第一温度センサによって検出された前記潜熱蓄熱材の温度が所定温度以上であるときに、前記潜熱蓄熱材が十分に融解したと判断してもよい。第１９態様によれば、第一温度センサの検出結果に基づいて潜熱蓄熱材の十分な融解を判断でき、潜熱蓄熱材が十分に融解したことを精度良く判断できる。

【0034】

本開示の第２０態様において、例えば、第１９態様に係る蓄熱装置は、前記第二空間における前記熱媒体の温度を検出する第二温度センサと、前記潜熱蓄熱材を融解させるときに、前記第三空間において前記潜熱蓄熱材が十分に融解したことを判断する演算回路と、をさらに備えていてもよい。加えて、前記演算回路は、前記第一温度センサによって検出された前記潜熱蓄熱材の温度が第一の所定温度以上であり、かつ、前記第二温度センサによって検出された前記熱媒体の温度が第二の所定温度以上であるときに、前記潜熱蓄熱材が十分に融解したと判断してもよい。第２０態様によれば、第一温度センサ及び第二温度センサの検出結果に基づいて潜熱蓄熱材の十分な融解を判断でき、潜熱蓄熱材が十分に融解したことを精度良く判断できる。

【0035】

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、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交しており、ＸＹ平面が水平であり、Ｚ軸負方向が重力方向である。

【0036】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の蓄熱装置１ａの断面図である。図１に示す通り、蓄熱装置１ａは、シェル１０と、潜熱蓄熱材２０と、複数の伝熱管３０と、融解補助機構４０とを備えている。シェル１０は、第一空間１１と、第二空間１２と、第三空間１３とを含む内部空間を有する。第二空間１２は、第一空間１１から離れている。第三空間１３は、第一空間１１と第二空間１２との間に形成されている。第一空間１１、第三空間１３、及び第二空間１２は、基準平面に沿って配置されている。基準平面は、例えば、水平であり、ＸＹ平面に平行な平面である。潜熱蓄熱材２０は、第三空間１３に収容されている。複数の伝熱管３０は、第三空間１３に接する外面３１を有する。加えて、複数の伝熱管３０は、第一空間１１と第二空間１２とを連通させている。融解補助機構４０は、第一空間１１から第二空間１２へ複数の伝熱管３０の内部を通過する熱媒体からの放熱によって潜熱蓄熱材２０を融解させるときに、第三空間１３の底部２５の中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解を補助する。

【0037】

第三空間１３の底部２５は、例えば、第三空間１３において複数の伝熱管３０の最下の伝熱管３０より下方の空間を意味する。底部２５の中央部２５ｃは、例えば、底部２５を伝熱管３０の長手方向に４等分したときに伝熱管３０の長手方向の両端部に位置する部分以外の部分を意味する。

【0038】

図２は、参考例に係る蓄熱装置３の断面図である。蓄熱装置３は、融解補助機構４０を備えていないこと以外は、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３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。

【0039】

図２において、実線の矢印は、潜熱蓄熱材２０を融解させるときの熱媒体の流れを示す。図２において、破線の矢印は、潜熱蓄熱材２０を融解させるときの熱の流れを概念的に示す。第一空間１１から第二空間１２へ複数の伝熱管３０の内部を通過する熱媒体からの放熱によって潜熱蓄熱材２０を融解させるときに、潜熱蓄熱材２０における対流伝熱によりＺ軸正方向に熱が伝わる。例えば、第一空間１１から第二空間１２へ複数の伝熱管３０の内部を通過する熱媒体からの放熱によって潜熱蓄熱材２０を融解させるときに、第一空間１１及び第二空間１２のそれぞれには、熱媒体が貯留される。第一空間１１及び第二空間１２に貯留された熱媒体が有する熱は、シェル１０の内面１４における熱伝導により水平方向に伝わる。このため、図２に示す通り、中央部２５ｃには、熱媒体が有する熱が伝わりにくい。このため、中央部２５ｃにおいて固相の潜熱蓄熱材２０が残存しやすく、潜熱蓄熱材２０を短期間で十分に融解させることが難しい。

【0040】

一方、蓄熱装置１ａにおいて、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに、融解補助機構４０によって、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解が補助される。このため、潜熱蓄熱材２０を短期間で十分に融解させることができる。例えば、潜熱蓄熱材２０の全体を短期間で完全に融解させることができる。

【0041】

融解補助機構４０は、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解を補助できる限り、特定の機構に限定されない。融解補助機構４０は、例えば、その機構が存在しない場合に比べて、同一条件において潜熱蓄熱材２０の全体をより短期間で融解させることができる。融解補助機構４０は、中央部２５ｃへの熱の移動を促進する機構であってもよく、中央部２５ｃからの放熱を抑制する機構であってもよい。

【0042】

図１に示す通り、蓄熱装置１ａにおいて、融解補助機構４０は、例えば、断熱材４１を含んでいる。断熱材４１は、第三空間１３の下方で基準平面に平行な方向において中央部２５ｃに重なっている。断熱材４１の働きにより、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０から蓄熱装置１ａの外部への放熱が抑制され、中央部２５ｃにおいて潜熱蓄熱材２０の融解が補助される。

【0043】

断熱材４１をなす材料は、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解を補助できる限り、特定の材料に限定されない。断熱材４１をなす材料は、樹脂、金属、ガラス、又はセラミックスであってもよい。断熱材４１の構成も特定の構成に限定されない。断熱材４１の構成は、発泡体であってもよく、繊維集合体であってもよい。断熱材４１は、真空断熱材であってもよい。

【0044】

図１に示す通り、断熱材４１は、例えば、第三空間１３の下方において、第三空間１３の全体のうち中央部２５ｃに選択的に重なるように配置されている。

【0045】

伝熱管３０の長手方向における断熱材４１の中心は、例えば、伝熱管３０の長手方向における第三空間１３の中心よりも第二空間１２の近くに位置している。熱媒体は、第一空間１１から第二空間１２へ複数の伝熱管３０の内部を通過するときに放熱する。このため、第二空間１２における熱媒体の温度は、第一空間１１における熱媒体の温度よりも低くなりやすい。このため、例えば、蓄熱装置３において、中央部２５ｃのうち第二空間１２により近い箇所で固相の潜熱蓄熱材２０が残存しやすい。一方、蓄熱装置１ａにおいて、断熱材４１の中心が第三空間１３の中心よりも第二空間１２の近くに位置していることにより、潜熱蓄熱材２０をより確実に短期間で十分に融解させることができる。

【0046】

図１に示す通り、蓄熱装置１ａは、例えば、第一仕切り１５ａ及び第二仕切り１５ｂを備えている。第一仕切り１５ａ及び第二仕切り１５ｂのそれぞれは、例えば、板状の部材である。第一仕切り１５ａは、シェル１０の内部空間を第一空間１１と第三空間１３とに仕切っている。例えば、第一仕切り１５ａの周縁部は、第一空間１１と第三空間１３との間でシェル１０の内面１４に接合されている。第二仕切り１５ｂは、シェル１０の内部空間を第二空間１２と第三空間１３とに仕切っている。例えば、第二仕切り１５ｂの周縁部は、第二空間１２と第三空間１３との間でシェル１０の内面１４に接合されている。第一仕切り１５ａ及び第二仕切り１５ｂのそれぞれは複数の貫通孔を有する。複数の伝熱管３０の一端部は、それぞれ、第一仕切り１５ａの複数の貫通孔に配置された状態で第一仕切り１５ａと接合されている。複数の伝熱管３０の他端部は、それぞれ、第二仕切り１５ｂの複数の貫通孔に配置された状態で第二仕切り１５ｂと接合されている。これにより、複数の伝熱管３０が第一空間１１と第二空間１２とを連通させている。

【0047】

図１に示す通り、蓄熱装置１ａは、例えば、流入口１７ａ及び流出口１７ｂを有する。流入口１７ａは、第一空間１１に接している。蓄熱装置１ａの外部の熱媒体は、流入口１７ａを通過して、第一空間１１に導かれ、第一空間１１に貯留される。第一空間１１に貯留された熱媒体は、複数の伝熱管３０を通過して第二空間１２に導かれ、第二空間１２に貯留される。第二空間１２に貯留された熱媒体は、流出口１７ｂを通過して蓄熱装置１ａの外部に導かれる。

【0048】

蓄熱装置１ａの運転は、例えば、蓄熱運転及び放熱運転を含む。蓄熱運転において、潜熱蓄熱材２０の融解温度より高い温度を有する熱媒体が流入口１７ａを通って蓄熱装置１ａに供給され、熱媒体によって潜熱蓄熱材２０が加熱され、潜熱蓄熱材２０が融解して潜熱が蓄えられる。一方、放熱運転において、潜熱蓄熱材２０の融解温度より低い温度を有する熱媒体が流入口１７ａを通って蓄熱装置１ａに供給される。潜熱蓄熱材２０に蓄えられた潜熱を受け取って熱媒体の温度が上昇する。潜熱蓄熱材２０は、例えば、固相に変化する。その後、熱媒体は、例えば、熱需要に応えるために蓄熱装置１ａの外部に供給される。

【0049】

潜熱蓄熱材２０は、特定の物質に限定されない。潜熱蓄熱材２０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、潜熱蓄熱材２０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。

【0050】

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。

【0051】

潜熱蓄熱材２０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、潜熱蓄熱材２０が所望の過冷却安定性をより確実に有しやすい。

【0052】

潜熱蓄熱材２０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。

【0053】

潜熱蓄熱材２０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。

【0054】

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。

【0055】

図３は、蓄熱装置１ａの変形例に係る蓄熱装置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。

【0056】

蓄熱装置１ｂにおいて、断熱材４１は、空気層４１ａを有する。これにより、断熱材４１が高い断熱性能を有し、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに中央部２５ｃにおいて潜熱蓄熱材２０の融解が補助される。断熱材４１は、空気層４１ａの代わりに真空層を有していてもよい。

【0057】

（実施の形態２）
図４は、実施の形態２の蓄熱装置１ｃの断面図である。蓄熱装置１ｃ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１ｃ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１ｃにも当てはまる。

【0058】

蓄熱装置１ｃにおいて、融解補助機構４０は、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに、第三空間１３の底部２５を加熱する。このような構成によれば、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに中央部２５ｃにおいて潜熱蓄熱材２０が加熱され、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材２０を短期間で十分に融解させることができる。

【0059】

図４に示す通り、融解補助機構４０は、例えば、流路４２ａを含む。流路４２ａは、底部２５の下方に形成されている。融解補助機構４０は、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに流路４２ａにおいて熱媒体を通過させて底部２５を加熱する。これにより、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに中央部２５ｃの潜熱蓄熱材２０が流路４２ａにおける熱媒体の流れによって加熱され、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解が補助される。

【0060】

図４に示す通り、流路４２ａは、第一空間１１及び第二空間１２に連通している。このような構成によれば、第一空間１１に貯留された熱媒体の一部を流路４２ａに導くことができる。加えて、流路４２ａを通過した熱媒体を複数の伝熱管３０を通過した熱媒体とともに蓄熱装置１ｃの外部に排出できる。例えば、第一空間１１の底部に接するシェル１０には、第一空間１１と流路４２ａとを連通させる連通孔４２ｐが形成されている。第二空間１２の底部に接するシェル１０には、第二空間１２と流路４２ａとを連通させる連通孔４２ｑが形成されている。流路４２ａには、第一空間１１に貯留された熱媒体とは異なる熱媒体が供給されてもよい。

【0061】

図５は、蓄熱装置１ｃの変形例に係る蓄熱装置１ｄの断面図である。蓄熱装置１ｄは、特に説明する部分を除き蓄熱装置１ｃと同様に構成されている。蓄熱装置１ｃの構成要素に対応する蓄熱装置１ｄ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１ｃに関する説明は、技術的に矛盾しない限り、蓄熱装置１ｄにも当てはまる。

【0062】

蓄熱装置１ｄにおいて、融解補助機構４０は、例えば、ヒーター４２ｂを含む。ヒーター４２ｂは、第三空間１３に対して中央部２５ｃを選択的に加熱する。このような構成によれば、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに中央部２５ｃの潜熱蓄熱材２０がヒーター４２ｂによって選択的に加熱され、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解が補助される。

【0063】

蓄熱装置１ｄにおいて、融解補助機構４０は、例えば、第一空間１１における熱媒体の温度が潜熱蓄熱材２０の融解温度より高いときにヒーター４２ｂを発熱させる。この場合、潜熱蓄熱材２０を融解させるときにヒーター４２ｂが発熱して、中央部２５ｃの潜熱蓄熱材２０が加熱される。これにより、その中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解が補助され、潜熱蓄熱材２０の短期間で十分に融解させることができる。このように、潜熱蓄熱材２０の融解が必要なときにヒーター４２ｂが発熱するので、ヒーター４２ｂの発熱に伴うエネルギー消費量を少なくできる。

【0064】

図５に示す通り、蓄熱装置１ｄは、例えば、温度センサ４３ａ及び制御器４５を備えている。温度センサ４３ａは、第一空間１１における熱媒体の温度を検出する。制御器４５は、ヒーター４２ｂを制御する。制御器４５は、例えば、ヒーター４２ｂ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。

【0065】

蓄熱装置１ｄにおいて、融解補助機構４０は、例えば、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の温度が所定温度以上であるときにヒーター４２ｂの発熱を停止させる。この場合、第三空間１３の底部２５の中央部２５ｃの潜熱蓄熱材２０が融解温度に近づいたことに対応してヒーター４２ｂの発熱が停止する。このため、潜熱蓄熱材２０の融解が必要なときにヒーター４２ｂの発熱に伴うエネルギー消費量を低くできる。

【0066】

ヒーター４２ｂは、例えば、抵抗加熱器及び誘導加熱器等の電気加熱器である。ヒーター４２ｂは、例えば、バッテリー４７に接続されている。バッテリー４７は、ヒーター４２ｂに電力を供給する。融解補助機構４０は、バッテリー４７の充電状態が所定のレベル以上であるときにヒーター４２ｂを発熱させる。これにより、バッテリー４７の充電状態に合わせてヒーターの発熱を調節できる。融解補助機構４０は、例えば、バッテリー４７のstate of charge(SOC)が９０％以上であるときにヒーター４２ｂを発熱させる。なお、ヒーター４２ｂは、バッテリー４７以外の電源から電力の供給を受けてもよい。

【0067】

図６は、ヒーター４２ｂの制御の一例を示すフローチャートである。図６に示す一連の処理は、例えば、蓄熱運転のときに実行される。ステップＳ１１において、制御器４５は、バッテリー４７のSOCを示す情報を取得する、次に、ステップＳ１２に進み、制御器４５は、バッテリー４７のSOCが所定のレベルＰ１以上であるか否かを判断する。ステップＳ１２における判断が肯定的である場合、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１２における判断が否定的である場合、ステップＳ１３に進み、制御器４５は、温度センサ４３ａによって検出された第一空間１１における熱媒体の温度Ｔ１を示す情報を取得する。次に、ステップＳ１４に進み、温度Ｔ１が潜熱蓄熱材２０の融解温度Ｔｍより高いか否かを判断する。ステップＳ１４における判断結果が肯定的である場合、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１４における判断結果が否定的である場合、ステップＳ１３に戻る。

【0068】

ステップＳ１５において、制御器４５は、ヒーター４２ｂを発熱させる。これにより、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解が補助される。次に、ステップＳ１６に進み、制御器４５は、温度センサ４３ｂによって検出された中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材の温度Ｔ２を示す情報を取得する。次に、ステップＳ１７に進み、温度Ｔ２が所定温度Ｔｆ以上であるか否かを判断する。所定温度Ｔｆは、例えば、Ｔｍ＋α１である。Ｔｍは、潜熱蓄熱材２０の融解温度であり、α１は、例えば１℃以上５℃以下である。ステップＳ１７における判断結果が肯定的である場合、潜熱蓄熱材２０が十分に融解したと判断され、制御器４５は、ステップＳ１８に進んで、ヒーター４２ｂの発熱を停止する。これにより、一連の処理が停止される。一方、ステップＳ１７における判断結果が否定的である場合、ステップＳ１６に戻る。

【0069】

例えば、ヒーター４２ｂがバッテリー４７以外の電源から電力の供給を受ける場合、ステップＳ１１及びステップＳ１２は、省略されてもよい。

【0070】

（実施の形態３）
図７は、実施の形態３の蓄熱装置１ｅの断面図である。蓄熱装置１ｅ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１ｅ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１ｅにも当てはまる。

【0071】

蓄熱装置１ｅにおいて、複数の伝熱管３０は、最下伝熱管３０ｂを有する。最下伝熱管３０ｂは、シェル１０の内部において最も下側に位置する。融解補助機構４０は、シェル１０の内面１４の第一部位１４ｆを含んでいる。第一部位１４ｆは、最下伝熱管３０ｂの下方で最下伝熱管３０ｂと向かい合っている。最下伝熱管３０ｂと第一部位１４ｆとの間の距離は、最下伝熱管３０ｂ以外の伝熱管３０とシェル１０の内面１４との間の距離よりも小さい。このような構成によれば、最下伝熱管３０ｂとシェル１０の内面１４との間の距離が相対的に小さくなるので、第三空間１３の底部２５の中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材２０を短期間で十分に融解させることができる。

【0072】

図７に示す通り、第一部位１４ｆは、例えば、突出部１４ｔを有する。突出部１４ｔは、中央部２５ｃに向かって突出している。突出部１４ｔによって最下伝熱管３０ｂと第一部位１４ｆとの間の距離を小さくでき、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解を補助できる。

【0073】

図８は、蓄熱装置１ｅの変形例に係る蓄熱装置１ｆの断面図である。蓄熱装置１ｆは、特に説明する部分を除き蓄熱装置１ｅと同様に構成されている。蓄熱装置１ｅの構成要素に対応する蓄熱装置１ｆ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１ｅに関する説明は、技術的に矛盾しない限り、蓄熱装置１ｆにも当てはまる。

【0074】

図８に示す通り、蓄熱装置１ｆによれば、伝熱管３０の長手方向における突出部１４ｔの中心は、伝熱管３０の長手方向における第三空間１３の中心よりも第二空間１２の近くに位置している。上記の通り、例えば、蓄熱装置３において、中央部２５ｃのうち第二空間１２により近い箇所で固相の潜熱蓄熱材２０が残存しやすい。一方、蓄熱装置１ｆによれば、伝熱管３０の長手方向において、突出部１４ｔの中心が第三空間１３の中心よりも第二空間１２の近くに位置していることにより、潜熱蓄熱材２０をより確実に短期間で十分に融解させることができる。

【0075】

図８に示す通り、第一仕切り１５ａは、例えば、最下伝熱管３０ｂの一端部が配置された貫通孔を形成する筒状のカラー１５ｃを有する。最下伝熱管３０ｂの長手方向に沿ったカラー１５ｃの断面は、湾曲しつつ第三空間１３から第一空間１１に向かって突出している。基準平面に垂直な方向における突出部１４ｔと最下伝熱管３０ｂとの間の距離ａは、例えば、ａ＜ｂ１の条件を満たす。ｂ１は、基準平面に垂直な方向におけるカラー１５ｃの最外部から最下伝熱管３０ｂまでの距離である。ａ＜ｂ１の条件が満たされることにより、突出部１４ｔを容易に形成できる。ａは、例えば、０．３ｂ１以上である。

【0076】

図８に示す通り、第二仕切り１５ｂは、例えば、最下伝熱管３０ｂの一端部が配置された貫通孔を形成する筒状のカラー１５ｄを有する。最下伝熱管３０ｂの長手方向に沿ったカラー１５ｄの断面は、湾曲しつつ第三空間１３から第二空間１２に向かって突出している。距離ａは、例えば、ａ＜ｂ２の条件を満たす。ｂ２は、基準平面に垂直な方向におけるカラー１５ｄの最外部から最下伝熱管３０ｂまでの距離である。ａ＜ｂ２の条件が満たされることにより、突出部１４ｔを容易に形成できる。ａは、例えば、０．３ｂ２以上である。カラー１５ｃ及びカラー１５ｄのそれぞれは、例えば、バーリング加工によって形成できる。

【0077】

（実施の形態４）
図９は、実施の形態４の蓄熱装置１ｇの断面図である。蓄熱装置１ｇ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１ｇ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１ｇにも当てはまる。

【0078】

蓄熱装置１ｇにおいて、融解補助機構４０は、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに、複数の伝熱管３０からの放熱量を調整して中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解を補助する。

【0079】

蓄熱装置１ｇは、例えば、複数の伝熱管３０は、第一伝熱管３０ｍと、第二伝熱管３０ｎとを有する。第一伝熱管３０ｍは、複数の伝熱管３０において第三空間１３の底部２５の近くに配置されている。第二伝熱管３０ｎは、第一伝熱管３０ｍの上方に配置されている。融解補助機構４０は、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに、第一伝熱管３０ｍからの放熱量を第二伝熱管３０ｎからの放熱量よりも高くする。このような構成によれば、第一伝熱管３０ｍからの放熱量が相対的に高く、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材２０を短期間で十分に融解させることができる。本明細書において「放熱量」とは、単位時間に放出される熱量を意味し、ワット（Ｗ）の次元を有する。

【0080】

第一伝熱管３０ｍの数は、１であってもよいし、２以上であってもよい。第一伝熱管３０ｍは、例えば、基準平面に垂直な方向における第三空間１３の中心よりも下方に配置されている。また、例えば、複数の伝熱管３０における最下の伝熱管３０が第一伝熱管３０ｍに相当しうる。複数の伝熱管３０が複数の第一伝熱管３０ｍ又は複数の第二伝熱管３０ｎを有する場合、第一伝熱管３０ｍからの放熱量及び第二伝熱管３０ｎからの放熱量は、各伝熱管３０からの放熱量である。

【0081】

蓄熱装置１ｇにおいて、融解補助機構４０は、例えば、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに、第一伝熱管３０ｍにおける熱媒体の流量を第二伝熱管３０ｎにおける熱媒体の流量よりも大きくする。この場合、第一伝熱管３０ｍにおける熱媒体の流量が相対的に大きいので、第一伝熱管３０ｍからの放熱量が相対的に高くなる。その結果、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解が補助される。本明細書において「流量」は、例えば、単位時間における質量流量を意味し、ｋｇ／秒の次元を有する。

【0082】

図９に示す通り、蓄熱装置１ｇにおいて、融解補助機構４０は、例えば、流入口１７ａ及び流出口１７ｂの少なくとも１つを含む。融解補助機構４０は、流入口１７ａ及び流出口１７ｂの双方を含んでいてもよい。流入口１７ａ及び流出口１７ｂの少なくとも１つは、基準平面に垂直な方向における第三空間１３の中心よりも下方に配置されている。この場合、比較的簡素な構成により、第一伝熱管３０ｍからの放熱量を第二伝熱管３０ｎからの放熱量よりも高く調節しやすい。流入口１７ａ及び流出口１７ｂの双方が基準平面に垂直な方向における第三空間１３の中心よりも下方に配置されていてもよい。

【0083】

（実施の形態５）
図１０は、実施の形態５の蓄熱装置１ｈの断面図である。蓄熱装置１ｈ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１ｈ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１ｈにも当てはまる。

【0084】

蓄熱装置１ｈにおいて、融解補助機構４０は、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに、複数の伝熱管３０からの放熱量を調整して中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解を補助する。

【0085】

蓄熱装置１ｈにおいて、例えば、複数の伝熱管３０は、第一伝熱管群３０ｐ及び第二伝熱管群３０ｑを有する。第二伝熱管群３０ｑは、複数の伝熱管３０において第一伝熱管群３０ｐの上方に配置されている。融解補助機構４０は、第一伝熱管群３０ｐにおける熱媒体の流量を、第二伝熱管群３０ｑにおける熱媒体の流量よりも大きくする。蓄熱装置１ｈによれば、第一伝熱管群３０ｐにおける熱媒体の流量が相対的に大きくなり、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解が補助される。第一伝熱管群３０ｐにおける熱媒体の流量は、第一伝熱管群３０ｐに属する伝熱管３０における熱媒体の流量の合計である。第二伝熱管群３０ｑにおける熱媒体の流量は、第二伝熱管群３０ｑに属する伝熱管３０における熱媒体の流量の合計である。

【0086】

図１１に示す通り、第一伝熱管群３０ｐに含まれる伝熱管３０の数は、例えば、第二伝熱管群３０ｑに含まれる伝熱管３０の数より多い。また、第一伝熱管群３０ｐに含まれる伝熱管３０同士の距離は、第二伝熱管群３０ｑに含まれる伝熱管３０同士の距離より小さい。このような構成によれば、第一伝熱管群３０ｐにおける熱媒体の流量が相対的に大きくなりやすい。第一伝熱管群３０ｐは、例えば、基準平面に垂直な方向における第三空間１３の中心よりも下方に配置されており、第二伝熱管群３０ｑは、例えば、基準平面に垂直な方向における第三空間１３の中心よりも上方に配置されている。

【0087】

（実施の形態６）
図１２は、実施の形態６の蓄熱装置１ｉの断面図である。蓄熱装置１ｉ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１ｉ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１ｉにも当てはまる。

【0088】

蓄熱装置１ｉにおいて、複数の伝熱管３０は、第一伝熱管３０ｍを有する。第一伝熱管３０ｍは、第三空間１３の底部２５の近くに配置されている。図１２に示す通り、第一伝熱管３０ｍには、例えば、伝熱フィン３５ａが取り付けられている。融解補助機構４０は、伝熱面３５ｔを含む。伝熱面３５ｔは、例えば、伝熱フィン３５ａの表面の少なくとも一部である。伝熱面３５ｔは、第一伝熱管３０ｍの長手方向において底部２５のうち中央部２５ｃに選択的に重なっている。加えて、伝熱面３５ｔは、第一伝熱管３０ｍの外面から中央部２５ｃに接しているシェル１０の内面１４に向かって突出している。このような構成によれば、伝熱面３５ｔにおける伝熱により中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０が加熱され、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の融解が補助される。その結果、潜熱蓄熱材２０を短期間で十分に融解させることができる。

【0089】

伝熱面３５ｔは、例えば、伝熱管３０の長手方向における第三空間１３の中心よりも第二空間１２の近くに位置している。

【0090】

図１２に示す通り、例えば、伝熱フィン３５ａの最下端とシェル１０の内面１４との間には隙間が形成されている。この場合、伝熱フィン３５ａによって、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０に熱が効率的に伝わりやすい。

【0091】

図１３は、伝熱フィン３５ａの平面図である。伝熱フィン３５ａは、例えば、スリット３５ｓを有する。スリット３５ｓに第一伝熱管３０ｍを嵌め込むことによって、第一伝熱管３０ｍに伝熱フィン３５ａを容易に取り付けることができる。

【0092】

図１４及び図１５は、それぞれ、蓄熱装置１ｉの変形例に係る蓄熱装置１ｊ及び１ｋの断面図である。蓄熱装置１ｊ及び１ｋは、特に説明する部分を除き蓄熱装置１ｉと同様に構成されている。蓄熱装置１ｉの構成要素に対応する蓄熱装置１ｊ及び１ｋそれぞれ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１ｉに関する説明は、技術的に矛盾しない限り、蓄熱装置１ｊ及び１ｋにも当てはまる。

【0093】

図１４に示す通り、蓄熱装置１ｊにおいて、伝熱フィン３５ａの最下端は、シェル１０の内面１４に接触している。このような構成によれば、伝熱面３５ｔの面積が大きくなりやすく、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０に熱が効率的に伝わりやすい。加えて、第一伝熱管３０ｍ、伝熱フィン３５ａ、及びシェル１０の内面１４を移動した熱も中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０に伝わる。このように、多方向から中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０を加熱でき、潜熱蓄熱材２０を短期間で十分に融解させることができる。

【0094】

図１５に示す通り、蓄熱装置１ｋにおいて、伝熱フィン３５ａは、第三空間１３を仕切るように構成されている。図１６は、図１５におけるVI-VI線を切断線とする蓄熱装置１ｋの断面図である。図１６に示す通り、伝熱フィン３５ａは、例えば、複数の第一貫通孔３６と、複数の第二貫通孔３７とを有する。複数の第一貫通孔３６にはそれぞれ複数の伝熱管３０が配置されている。このような構成によれば、伝熱フィン３５ａによって複数の伝熱管３０から中央部２５ｃに向かって熱が移動しやすく、中央部２５ｃを効果的に加熱しやすい。その結果、潜熱蓄熱材２０を短期間で十分に融解させることができる。

【0095】

伝熱フィン３５ａによって仕切られた２つの空間は、複数の第二貫通孔３７によって連通している。これにより、潜熱蓄熱材２０の結晶化の伝播が可能になっている。

【0096】

伝熱フィン３５ａは、例えば、シェル１０の内面１４に接触している。伝熱フィン３５ａはシェル１０に接合されていてもよい。このような構成によれば、伝熱フィン３５ａによってシェル１０が補強されるので、シェル１０の厚みを小さくしやすい。なお、シェル１０の厚みとは、シェル１０の外径と内径との差の半値である。

【0097】

（実施の形態７）
図１７は、実施の形態７の蓄熱装置１ｌの断面図である。蓄熱装置１ｌ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１ｌ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１ｌにも当てはまる。

【0098】

図１７に示す通り、蓄熱装置１ｌは、第一温度センサ５１をさらに備えている。第一温度センサ５１は、第一空間１１から第二空間１２へ複数の伝熱管３０の内部を通過する熱媒体からの放熱によって潜熱蓄熱材２０を融解させるときに、中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の温度を検出する。蓄熱装置１ｌによれば、潜熱蓄熱材２０が溶解しにくい中央部２５ｃにおける潜熱蓄熱材２０の温度を第一温度センサ５１によって検出でき、潜熱蓄熱材２０が十分に融解したことを精度良く判断できる。

【0099】

第一温度センサ５１は、例えば、伝熱管３０の長手方向における第三空間１３の中心よりも第二空間１２の近くに位置している潜熱蓄熱材２０の温度を検出する。このような構成によれば、より確実に、潜熱蓄熱材２０が十分に融解したことを精度良く判断できる。

【0100】

蓄熱装置１ｌは、融解補助機構４０を備えていてもよいし、融解補助機構４０を備えていなくてもよい。

【0101】

図１７に示す通り、蓄熱装置１ｌは、例えば、演算回路６０をさらに備えている。演算回路６０は、潜熱蓄熱材２０を融解させるときに、第三空間１３において潜熱蓄熱材２０が十分に融解したことを判断する。演算回路６０は、第一温度センサ５１によって検出された潜熱蓄熱材２０の温度が所定温度以上であるときに、潜熱蓄熱材２０が十分に融解したと判断する。このように、蓄熱装置１ｌによれば、第一温度センサ５１の検出結果に基づいて潜熱蓄熱材２０が十分に融解したことを精度良く判断できる。演算回路６０は、第一温度センサ５１によって検出された潜熱蓄熱材２０の温度が所定温度以上であるときに、潜熱蓄熱材２０が完全に融解したと判断してもよい。

【0102】

図１８に示す通り、蓄熱装置１ｌは、例えば、第二温度センサ５２をさらに備えている。第二温度センサ５２は、熱媒体の温度を検出する。演算回路６０は、例えば、温度Ｔｉが第一の所定温度Ｔｘ以上であり、かつ、温度Ｔｊが第二の所定温度Ｔｙ以上であるときに、潜熱蓄熱材２０が十分に融解したと判断する。温度Ｔｉは、第一温度センサ５１によって検出された潜熱蓄熱材２０の温度であり、温度Ｔｊは、第二温度センサ５２によって検出された熱媒体の温度である。例えば、中央部２５ｃの近くに別の熱源が存在すること等の事情があるときに、第一温度センサ５１の検出結果のみに基づくと、潜熱蓄熱材２０の十分な融解が誤って判断される可能性がある。一方、蓄熱装置１ｌによれば、第一温度センサ５１及び第二温度センサ５２の検出結果に基づいて潜熱蓄熱材の十分な融解を判断でき、潜熱蓄熱材が十分に融解したことを精度良く判断できる。なお、第一温度センサ５１の検出結果のみに基づいて潜熱蓄熱材２０の十分な融解が判断されてもよい。演算回路６０は、例えば、温度Ｔｉが第一の所定温度Ｔｘ以上であり、かつ、温度Ｔｊが第二の所定温度Ｔｙ以上であるときに、潜熱蓄熱材２０が完全に融解したと判断してもよい。

【0103】

所定温度Ｔｘは、例えばＴｍ＋α２である。Ｔｍは、潜熱蓄熱材２０の融解温度であり、α２は、例えば１℃以上５℃以下である。所定温度Ｔｙは、例えばＴｍ＋βである。βは、例えば１℃以上５℃以下である。

【0104】

第二温度センサ５２は、例えば、第二空間１２における熱媒体の温度を検出する。これにより、より確実に、潜熱蓄熱材２０が十分に融解したことを精度良く判断できる。

【0105】

図１８は、蓄熱装置１ｌにおいて潜熱蓄熱材２０の十分な融解を判断するための処理の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１において、演算回路６０は、第一温度センサ５１の検出温度Ｔｉを示す情報を取得する。次に、ステップＳ２２に進み、演算回路６０は、第二温度センサ５２の検出温度Ｔｊを示す情報を取得する。次に、ステップＳ２３に進み、演算回路６０は、Ｔｉ≧ＴｘかつＴｊ≧Ｔｙの条件が成立するか否かを判断する。ステップＳ２３における判断結果が肯定的である場合、演算回路６０は、潜熱蓄熱材２０が十分に融解したと判断し、ステップＳ２４に進んで、潜熱蓄熱材２０の十分な融解を示す信号を外部に出力し、一連の処理が終了する。一方、ステップＳ２４における判断結果が否定的である場合、ステップＳ２１に戻る。これにより、潜熱蓄熱材２０の十分な融解を精度良く判断できる。

【符号の説明】

【0106】

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ 蓄熱装置
１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｌ 蓄熱装置
１０ シェル
１１ 第一空間
１２ 第二空間
１３ 第三空間
１４ 内面
１４ｆ 第一部位
１４ｔ 突出部
１７ａ 流入口
１７ｂ 流出口
２０ 潜熱蓄熱材
２５ 底部
２５ｃ 中央部
３０ 伝熱管
３０ｂ 最下伝熱管
３０ｍ 第一伝熱管
３０ｎ 第二伝熱管
３０ｐ 第一伝熱管群
３０ｑ 第二伝熱管群
３１ 外面
３５ｔ 伝熱面
４０ 融解補助機構
４１ 断熱材
４１ａ 空気層
４２ａ 流路
４２ｂ ヒーター
５１ 第一温度センサ
５２ 第二温度センサ
６０ 演算回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】