蓄热装置以及使蓄热材料的结晶化完成的方法与流程

本公开涉及蓄热装置以及使蓄热材料的结晶化完成的方法。

背景技术：

蓄热材料是能够存储热或冷热的材料，蓄热材料存储的热或冷热根据需要而被放出。能够主要利用伴随物质相变的放热反应和吸热反应来存储热或冷热的蓄热材料被称为潜热蓄热材料。在本说明书中，有时将能够存储冷热并根据需要放出冷热的潜热蓄热材料称为潜热蓄冷材料，或简称为蓄冷材料。

潜热蓄冷材料之中，有四丁基溴化铵(tbab)水溶液和四氢呋喃(thf)水溶液等的、能够通过冷却而形成被称为笼形水合物的水合物的具有大的蓄热密度的潜热蓄冷材料。但是，这样的潜热蓄冷材料，冷却至水合物生成温度以下容易成为过冷却状态，难以作为蓄冷材料稳定地使用。因此，提出用于解除这样的潜热蓄冷材料的过冷却的技术。

例如，专利文献1中记载了使用四丁基溴化铵(tbab)水溶液作为蓄冷材料的防过冷却装置。该防过冷却装置具备第1蓄冷材料贮藏部、电压施加手段、第2蓄冷材料贮藏部和冷却手段。第1蓄冷材料贮藏部贮藏蓄冷材料。第2蓄冷材料贮藏部与第1蓄冷材料贮藏部连通，贮藏蓄冷材料。冷却手段将第2蓄冷材料贮藏部的蓄冷材料冷却至水合物生成温度以下。电压施加手段在第1蓄冷材料贮藏部的蓄冷材料的温度成为低于水合物生成温度的温度的状态下向蓄冷材料施加电压。

另外，专利文献2中记载了解除蓄热材料的过冷却状态的过冷却解除方法。该方法在蓄热材料中设置了接触部分，该接触部分是第1部件的至少一部分和热膨胀系数与第1部件不同的第2部件的至少一部分不始终相互接合地接触的部分。该方法将由第1部件与第2部件之间的热膨胀系数的差异引起的、接触部分的第1部件与第2部件之间的相对滑动作为解除蓄热材料的过冷却状态的契机。例如，通过该方法，在使用tbab水溶液作为蓄热材料的情况下确认过冷却解除为1小时以内。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2015-187535号公报

专利文献2：日本特开2010-133688号公报

技术实现要素：

专利文献1和2记载的技术，为了使蓄热材料的整体结晶化而需要较长期间。因此，本公开提供能够使蓄热材料的结晶化在短期间完成的装置和方法。

本公开提供一种蓄热装置，具备：

容器，其内部空间被划分为多个空间；

蓄热材料，其位于所述多个空间的每一个的内部；以及

可动部件，其在所述多个空间的每一个中与所述蓄热材料接触而配置至少一个，能够使其与所述容器的相对位置随时间而变化。

通过上述装置，能够使蓄热材料的结晶化在短期间完成。

附图说明

图1a是表示本公开的蓄热装置的一例的正视图。

图1b是图1a所示的蓄热装置的侧视图。

图2a是表示本公开的蓄热装置的另一例的正视图。

图2b是图2a所示的蓄热装置的侧视图。

图3a是表示本公开的蓄热装置的另一例的正视图。

图3b是图3a所示的蓄热装置的侧视图。

图3c是图3a所示的可动部件的俯视图。

图3d是图3a所示的可动部件的正视图。

图3e是图3a所示的可动部件的侧视图。

图4a是表示本公开的蓄热装置的另一例的正视图。

图4b是图4a所示的蓄热装置的侧视图。

图5a是表示比较例涉及的蓄热装置的正视图。

图5b是图5a所示的蓄热装置的俯视图。

附图标记说明

10a～10d蓄热装置

11容器

12划分部件

13可动部件

15空间

16蓄热材料

具体实施方式

＜本发明人基于研究得到的见解＞

如果能够在更短的期间(例如1分钟以内)使蓄热材料的结晶化完成，则蓄热材料的用途可进一步扩展。例如，在具有自动进行怠速停止的功能的汽车中，将蓄热材料利用于怠速停止时的车厢的制冷。该情况下，在怠速停止时，代替通过发动机驱动压缩机而得到的冷热，利用蓄热材料存储的冷热。也就是说，想到了反复进行在汽车的行驶中利用压缩机使蓄热材料结晶化而存储冷热，并且在怠速停止时使蓄冷材料熔化而放出冷热这样的循环的方法。如果考虑到市区的汽车的交通状况，有时交通信号灯彼此的间隔短，汽车行驶的期间变短。因此，期望能够以更短期间完成蓄热材料的结晶化，能够以蓄热材料的整体在短期间存储冷热作为潜热。但是，专利文献1和2记载的技术中，使蓄热材料整体结晶化需要较长期间，例如在交通信号灯彼此之间汽车行驶的期间较短的情况下，难以完成蓄热材料的整体的结晶化。本发明人从这样的观点出发，对于以更短的期间使蓄热材料的结晶化完成的方法进行反复研究，结果想到如果能够将蓄热材料所含的容器的内部空间划分为多个空间，在多个空间的每一个的内部中同时多发性地产生晶核，则能够在短期间完成蓄热材料整体的结晶化。本发明是基于该见解而完成的。

再者，上述的见解基于本发明人的研究，并不来自于现有技术。

本公开的第1技术方案提供一种蓄热装置，具备：

容器，其内部空间被划分为多个空间；

蓄热材料，其位于所述多个空间的每一个的内部；以及

可动部件，其在所述多个空间的每一个中与所述蓄热材料接触而配置至少一个，能够使其与所述容器的相对位置随时间而变化。

根据第1技术方案，容器的内部空间被划分为多个空间，与多个空间的每一个相对应地存在蓄热材料和可动部件。并且，可动部件能够使其与容器的相对位置随时间而变化，因此可动部件作为解除蓄热材料的过冷却状态的契机发挥作用。所以，根据第1技术方案，能够在多个空间的每一个的内部同时多发性地产生晶核，解除蓄热材料的过冷却。另外，可动部件能够使其与容器的相对位置随时间而变化，因此能够与多个空间的每一个相对应地使可动部件持续地进行动作。所以，在多个空间的每一个的内部，蓄热材料发生对流，所生成的晶核在蓄热材料之中移动。其结果，能够使晶核在短期间扩散，遍及多个空间的每一个内部所含的蓄热材料整体。像这样，根据第1实施方式，能够在多个空间的每一个的内部，同时多发性地产生晶核，进而使其扩散，因此能够使蓄热装置的容器所含的所有蓄热材料的结晶化在短期间完成。

第1技术方案与专利文献1和2中记载的技术相比，具有以下优点。专利文献1记载的技术中，在第1蓄冷材料贮藏部的蓄冷材料的温度成为低于水合物生成温度的温度的状态下，通过电压施加手段向蓄冷材料施加电压，在第1蓄冷材料贮藏部产生晶核。晶核被供给到与第1蓄冷材料贮藏部连通的第2蓄冷材料贮藏部。因此，专利文献1中记载的过冷却防止装置，不但具有大规模且复杂的结构，为了使蓄冷材料的整体结晶化还需要较长期间。另外，专利文献1记载的技术中，着眼于蓄冷材料的过冷却度越高越容易产生晶核，在第1蓄冷材料贮藏部的蓄冷材料的温度成为低于水合物生成温度的温度的状态下施加电压。但是，如果过分增大蓄冷材料的过冷却度，则会消耗更多的能量。在此，认为蓄冷材料的过冷却度意味着蓄冷材料的熔点减去过冷却状态的蓄冷材料的温度而得到的差。

专利文献2记载的技术中，虽然在使用tbab水溶液作为蓄热材料的情况下确认过冷却解除为1小时以内，但直到蓄热材料的整体结晶化为止需要更长期间。

像这样，专利文献1和2记载的技术中，直到蓄热材料整体结晶化为止需要较长期间，例如在交通信号灯之间汽车行驶的期间短的情况下，难以完成蓄热材料的整体的结晶化。与此相对，根据第1技术方案，在多个空间的每一个的内部进行晶核的生成和扩散，因此能够使蓄热装置的容器所含的所有蓄热材料的结晶化在短期间完成。所以，根据第1技术方案，即使是在交通信号灯之间汽车行驶的期间短的情况下，也能够使蓄热材料的整体的结晶化完成。

本公开的第2技术方案，在第1技术方案的基础上提供一种蓄热装置，所述容器具有在特定方向上排列的相互朝相反方向的一对内周面，在将所述一对内周面彼此的距离定义为d、并且将所述特定方向上的所述可动部件的尺寸定义为l时，d/l为1.02～2.70。根据第2技术方案，在特定方向上从发生后述动作的位置到容器的内周面的距离较短，因通过后述动作解除蓄热材料的过冷却而产生的热迅速向容器的外部放出。由此，能够更切实地使蓄热材料的结晶化在短期间完成。

本公开的第3技术方案，在第1或第2技术方案的基础上提供一种蓄热装置，具有能够使液相的所述蓄热材料通过的构造，还具备将所述容器的所述内部空间划分为所述多个空间的划分部件作为所述构造物。根据第3技术方案，液相的蓄热材料能够通过划分部件，因此蓄热材料容易通过划分部件而形成对流。所以，所生成的晶核容易在蓄热材料之中移动，因此能够更切实地使蓄热材料的结晶化在短期间完成。

本公开的第4技术方案，在第3技术方案的基础上提供一种蓄热装置，所述划分部件兼作所述可动部件。根据第4技术方案，能够将容器的内部空间划分为多个空间，还使收纳在容器中的蓄热材料的容积较大。

本公开的第5技术方案，在第1～第4技术方案的任一方案的基础上提供一种蓄热装置，所述多个空间的每一个具有100cm³以下的容积。根据第5技术方案，多个空间的每一个具有100cm³以下的容积，因此通过后述动作，在多个空间的每一个的整体中蓄热材料容易形成对流。其结果，能够更切实地使晶核在短期间扩散，遍及多个空间的每一个内部所含的蓄热材料的整体。

本公开的第6技术方案提供一种方法，是使蓄热装置具备的蓄热材料的结晶化完成的方法，

所述蓄热装置具备：

容器，其内部空间被划分为多个空间；

所述蓄热材料，其位于所述多个空间的每一个的内部；以及

可动部件，其在所述多个空间的每一个中与所述蓄热材料接触而配置至少一个，能够使其与所述容器的相对位置随时间而变化，

所述方法持续进行下述(i)～(iii)之中至少一个动作，由此解除所述蓄热材料的过冷却，在预定的期间内使所述蓄热材料的结晶化完成，

(i)所述可动部件彼此的反复接触和分离或彼此的滑动，

(ii)所述容器的内周面与所述可动部件的反复接触和分离或两者的滑动，

(iii)配置在所述容器的内部的构造物的表面与所述可动部件的反复接触和分离或两者的滑动。

根据第6技术方案，容器的内部空间被划分为多个空间，与多个空间的每一个相对应地存在蓄热材料和可动部件。并且，可动部件能够使其与容器的相对位置随时间而变化，因此可动部件作为解除蓄热材料的过冷却状态的契机发挥作用。所以，根据第6技术方案，能够在多个空间的每一个的内部同时多发性地产生晶核，解除蓄热材料的过冷却。另外，根据第6技术方案，与多个空间的每一个相对应地持续进行可动部件的所述动作。因此，在多个空间的每一个的内部中，蓄热材料发生对流，所生成的晶核在蓄热材料之中移动。其结果，能够使晶核在短期间扩散，遍及多个空间的每一个内部所含的蓄热材料的整体。像这样，根据第6技术方案，能够在多个空间的每一个的内部同时多发性地产生晶核，进而使其扩散，因此能够使蓄热装置的容器所含的所有蓄热材料的结晶化在短期间完成。

本公开的第7技术方案，在第6技术方案的基础上提供一种方法，所述容器具有在特定方向上排列的相互朝相反方向的一对内周面，在将所述一对内周面彼此的距离定义为d、并且将所述特定方向上的所述可动部件的尺寸定义为l时，d/l为1.02～2.70。根据第7技术方案，在特定方向上从发生上述动作的位置到容器的内周面的距离较短。所以，因通过上述动作解除蓄热材料的过冷却而产生的热迅速向容器的外部放出。由此，能够更切实地使蓄热材料的结晶化在短期间完成。

本公开的第8技术方案，在第6或第7技术方案的基础上提供一种方法，对所述容器或所述可动部件赋予振动能，由此使所述容器与所述可动部件的相对位置随时间而变化，发生所述至少一个动作。根据第8技术方案，能够通过对容器或可动部件赋予振动能，使蓄热材料的结晶化在短期间完成。

本公开的第9技术方案，在第6或第7技术方案的基础上提供一种方法，所述可动部件包含磁性体，在所述可动部件的周围形成磁场，由此使所述容器与所述可动部件的相对位置随时间而变化，发生所述至少一个动作。根据第9技术方案，通过在包含磁性体的可动部件的周围形成磁场，发生上述动作。由此，能够使蓄热材料的结晶化在短期间完成。

本公开的第10技术方案，在第6或第7技术方案的基础上提供一种方法，对所述容器施加外力而使容器变形，由此使所述容器与所述可动部件的相对位置随时间而变化，发生所述至少一个动作。根据第10技术方案，能够通过对容器施加外力而使容器变形，发生上述动作，使蓄热材料的结晶化在短期间完成。

本公开的第11技术方案，在第6或第7技术方案的基础上提供一种方法，对所述容器施加外力而直接或间接地使所述可动部件位移，由此使所述容器与所述可动部件的相对位置随时间而变化，发生所述至少一个动作。根据第11技术方案，通过对所述容器施加外力而直接或间接地使所述可动部件位移，发生上述动作。由此，能够使蓄热材料的结晶化在短期间完成。

本公开的第12技术方案，在第6～第11技术方案的任一方案的基础上提供一种方法，所述多个空间的每一个具有100cm³以下的容积。根据第12技术方案，多个空间的每一个具有100cm³以下的容积，因此通过上述动作，在多个空间的每一个的整体中，蓄热材料容易发生对流。其结果，能够更切实地使晶核在短期间扩散，遍及多个空间的每一个内部所含的蓄热材料的整体。

本公开的另一第1技术方案提供一种蓄热装置，具备：

容器，其内部空间被划分为多个；

蓄热材料，其位于所述多个空间的每一个的内部；以及

可动部件，其在所述多个空间的每一个中与所述蓄热材料接触而配置，能够使其与所述容器的相对位置随时间而变化。

根据本公开的另一第1技术方案，容器的内部空间被划分为多个空间，与多个空间的每一个相对应地存在蓄热材料和可动部件。并且，可动部件能够使其与容器的相对位置随时间而变化，因此可动部件能够作为解除蓄热材料的过冷却状态的契机发挥作用。所以，根据另一第1技术方案，能够在多个空间的每一个的内部同时多发性地产生晶核，解除蓄热材料的过冷却。另外，可动部件能够使其与容器的相对位置随时间而变化，因此能够与多个空间的每一个相对应地持续进行可动部件的所述动作。所以，在多个空间的每一个的内部中，蓄热材料发生对流，所生成的晶核在蓄热材料之中移动。其结果，能够使晶核在短期间扩散，遍及多个空间的每一个内部所含的蓄热材料的整体。像这样，根据另一第1技术方案，能够在多个空间的每一个的内部同时多发性地产生晶核，进而使其扩散，因此能够使蓄热装置的容器所含的所有蓄热材料的结晶化在短期间完成。

本公开的另一第2技术方案，在另一第1技术方案的基础上，所述容器的内部空间被划分部件划分，所述划分部件具有能够使液相的所述蓄热材料通过的构造。

本公开的另一第3技术方案，在另一第1或另一第2技术方案的基础上，所述多个空间可以是50个以上的空间。

本公开的另一第4技术方案，在另一第1～另一第3技术方案的任一方案的基础上，所述多个空间的每一个具有1cm³以下的容积。

本公开的另一第5技术方案是一种装置，具备汽车和另一第1～另一第4技术方案的任一技术方案记载的蓄热装置。

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。以下的说明是示例性地表示本公开的方法和蓄热装置，并不限定本发明。再者，在附图中，x方向、y方向和z方向分别表示同一方向。

本公开的使蓄热材料的结晶化完成的方法，例如通过蓄热装置10a、蓄热装置10b、蓄热装置10c或蓄热装置10d而实现。在附图中，对于蓄热装置10a、蓄热装置10b、蓄热装置10c和蓄热装置10d中的相同或对应的结构附带相同标记。

如图1a、图2a、图3a和图4a所示，蓄热装置10a、蓄热装置10b、蓄热装置10c和蓄热装置10d分别具备容器11和可动部件13。容器11用于收纳蓄热材料16。可动部件13被收纳在容器11的内部。可动部件13被配置在如下位置，即在使容器11与可动部件13的相对位置随时间而变化时，例如在被收纳于容器11的蓄热材料16所占据的100cm³的空间的任一处都能够进行以下动作的位置。该动作是下述(i)～(iii)的至少一者：(i)可动部件13彼此反复接触和分离或彼此的滑动；(ii)容器11的内周面与可动部件13的反复接触和分离或两者的滑动；以及(iii)配置在容器11内部的构造物12的表面与可动部件13的反复接触和分离或两者的滑动。蓄热装置10a～10d通过解除由上述动作产生的蓄热材料16的过冷却而在预定期间内使蓄热材料16的结晶化完成。并不特别限制预定时间，例如为1分钟。市区的交通信号灯使汽车停止会在汽车启动后1分钟左右发生。因此，将蓄热装置10a～10d搭载于汽车从而利用于怠速停止时的车厢的制冷的情况下，在蓄热装置10a～10d中能够使蓄热材料16的结晶化完成的预定期间优选为1分钟。

通过使容器11与可动部件13的相对位置随时间而变化，在被收纳于容器11的蓄热材料16所占的100cm³的空间的任一处都持续进行上述动作。通过解除由上述动作产生的蓄热材料16的过冷却而在预定期间内使蓄热材料16的结晶化完成。即，上述动作在被收纳于容器11的蓄热材料16处于过冷却状态时开始。由此，能够使被收纳于容器11的蓄热材料16的结晶化在短期间完成。

上述动作例如持续进行能够使蓄热材料16的结晶化完成的预定期间的20％以上的期间。

不特别限制将蓄热材料16收纳于容器11的方式，典型地通过将蓄热材料16封入具有良好的耐腐蚀性的金属或树脂材料制成的容器11，从而在容器11中收纳蓄热材料16。不特别限制容器11的形状，例如为长方体或柱体。容器11的形状优选为板状。根据情况，容器11也可以由柔性材料制成。该情况下，容器11的形状可随时间而变化。再者，如果容器的表面积相对于容器11的内容积之比大，则热容易进出容器11，蓄冷或放冷所需的期间变短。容器11被划分为多个空间15。容器11例如可以被划分为2个以上、3个以上、4个以上、5个以上、6个以上、7个以上、8个以上、9个以上、10个以上、20个以上或50个以上的空间15。容器11可以被划分为1000000个以下的空间15。多个空间15既可以分别为相同形状，也可以分别为不同形状。容器11可以包含以多个空间15分别为相同形状的方式而配置的区域、和以多个空间15分别为不同形状的方式而配置的区域这两者。多个空间15分别具有例如100cm³以下的容积。多个空间15的每一个可以具有例如100cm³以下、90cm³以下、80cm³以下、70cm³以下、60cm³以下、50cm³以下、40cm³以下、30cm³以下、20cm³以下、10cm³以下、5cm³以下、4cm³以下、3cm³以下、2cm³以下或1cm³以下的容积。多个空间15的容积越小，容器11所含的多个空间15的数量越多。并且，通过位于多个空间15的每一个内部的可动部件，在多个空间15的每一个内部生成晶核。由此，多个空间15的容积越小，越容易在多个空间15的每一个内部同时多发性地产生晶核，容易使蓄热装置的容器所含的所有蓄热材料的结晶化在短期间完成。

容器11的材料优选为铝、铜和不锈钢等具有良好的热传导性的金属。容器11的材料可以是氟树脂、聚苯硫醚(pps)树脂和聚丙烯(pp)树脂等具有良好的耐腐蚀性的树脂。另外，容器11可以由铝箔与树脂薄膜层叠成的层叠薄膜等柔性材料形成。

例如，在为了汽车的怠速停止时的车厢的制冷而利用蓄热材料16的情况下，需要在短期间反复进行包括向蓄热材料16蓄热和从蓄热材料16放热的循环。但是，多数情况下蓄热材料16的热传导率低。因此，期望确定容器11的形状和尺寸以使得从蓄热材料16放出的热迅速向容器11外部放出。例如，蓄热材料16为固体状态时，蓄热材料16的厚度优选为5mm以下，更优选为3mm以下，进一步优选为2mm以下。例如，以与蓄热材料16的厚度的期望值相对应的方式来确定容器11的特定方向(例如y轴方向)的尺寸。在容器11内部，可以通过配置用于促进传热的风扇，从而划分具有期望厚度的多个薄的蓄热材料16。

如图1b、图2b、图3b和图4b所示，容器11具有在特定方向(例如y轴方向)上排列的相互朝相反方向的一对内周面。在将一对内周面彼此的距离定义为d、并且将特定方向上的可动部件13的尺寸定义为l时，例如d/l为1.02～2.70。该情况下，发生上述动作的位置与容器11的内周面距离短，因此通过解除蓄热材料16的过冷却而产生的热迅速向容器11的外部放出。

例如，通过对容器11或可动部件13赋予振动能，能够使容器11与可动部件13的相对位置随时间变化，发生上述动作。可以通过专门为了使容器11或可动部件13振动而配置的振动发生器产生振动能，也可以利用来自于具有组装了蓄热装置10a～10d的装置或系统的振动发生源的振动能。例如，在蓄热装置10a～10d搭载于汽车的情况下，可以将从汽车的内燃机产生的振动能作为对容器11或可动部件13赋予的振动能来加以利用。

例如，在对容器11在容器11的特定方向(例如y轴方向)上施加具有50hz的频率和预定振幅的振动能的情况下，可动部件13的重量与振动加速度的乘积所对应的惯性力作用于可动部件13，使可动部件13在容器11内部移动，容器11与可动部件13的相对位置随时间变化。由此，蓄热材料16产生对流，并发生上述动作。例如，如果在与容器11的内周面接触的蓄热材料16所占据的特定空间中配置1个可动部件13，则可动部件13在1秒钟至少撞击容器11的内周面50次。在振动的振幅大的情况下，可动部件13也可以在1秒钟撞击容器11的内周面100次左右。由此，发生容器11的内周面与可动部件13的反复接触和分离。在与容器11的内周面接触的蓄热材料16所占据的特定空间中配置多个可动部件13的情况下，除了可动部件13与容器11的内周面的撞击以外，也会发生可动部件13彼此的撞击，因此也会发生可动部件13彼此的反复接触和分离。

对于振动能的频率不特别限制，例如为1hz～200hz。由此，蓄热材料16的过冷却容易被解除。

为了发生上述动作，也考虑利用振动能以外的方法。例如，可以通过使可动部件13包含磁性体，在可动部件13的周围形成磁场，从而使容器11与可动部件13的相对位置随时间变化，发生上述动作。该情况下，例如可以利用公知的磁力搅拌器，通过可动部件13与容器11的内周面的滑动能够发生上述动作。

可以通过对容器11施加外力使容器11变形，由此使容器11与可动部件13的相对位置随时间变化，发生上述动作。例如，将辊按压在容器11的外周面，对辊赋予预定的力，并且沿容器11的外周面转动辊，由此能够发生上述动作。该情况下，例如使辊在容器11的外周面往复运动。例如，使用图4a和图4b所示的蓄热装置10d可以实现这样的方法。例如，对与图4a和图4b中的y轴垂直的容器11的外周面按压辊，将可使容器11的内周面与可动部件13接触的程度的力赋予辊，并且使辊在z轴或x轴方向上往复运动。即，通过y轴方向的外力使容器11变形，容器11与可动部件13的相对位置随时间变化。

可以对容器11施加外力，直接或间接地使可动部件13位移，由此使容器11与可动部件13的相对位置随时间变化，发生上述动作。

对于可动部件13的形状不特别限制，优选为球状、针状、鳞片状、楔状和长方体等的在蓄热材料16之中移动时可动部件13受到的粘性阻力小的形状。可动部件13的形状也可以是长方形薄板、将长方形薄板弯曲而得到的形状、多个长方形薄板连结成的形状。为了发生上述动作，可动部件13与另一可动部件13或其他部件接触的部位，例如形成为点状、线状或面状。

对于可动部件13的材料不特别限制，可以是作为容器11的材料而例示的材料。可动部件13的材料优选具有良好的热传导性。但是，可动部件13的材料也可以是玻璃、陶瓷、树脂或橡胶。可动部件13的材料与容器11的材料不同的情况下，可动部件13的材料与容器11的材料的组合优选为难以发生腐蚀的组合。为了使蓄热材料16在短期间存储冷热，需要将在蓄热材料16结晶化时产生的热迅速向容器11的外部放出。因此，优选将热传导性考虑在内来确定可动部件13的形状和材料。

多数情况下，在蓄热材料结晶化的过程中放出结晶热。局部生成的微小的晶体缓缓生长的反应，是一边将在固液界面产生的结晶热放出一边进行的连续反应。因此，使蓄热材料中局部生成的晶体缓缓生长的方法中，直到蓄热材料整体的结晶热被放出、蓄热材料的结晶化完成为止需要较长期间。另一方面，如果能够在蓄热材料整体中以短期间产生大量晶核，则由蓄热材料的结晶化导致的放热反应会在蓄热材料整体大致同时发生。该情况下，如果能够在蓄热材料整体中将通过蓄热材料的结晶化而产生的热以短期间放出，则能够在短期间完成蓄热材料的结晶化。

通过可动部件彼此或可动部件与其它部件的接触和分离或滑动，生成晶核，解除蓄热材料的过冷却。另外，通过持续进行可动部件彼此或可动部件与其它部件的接触和分离或滑动，蓄热材料产生对流。其结果，生成的晶核在蓄热材料之中移动。另一方面，如果蓄热材料的结晶化开始，则蓄热材料的粘度上升，可动部件的移动停止，晶核不再对流。在晶核没有遍及蓄热材料整体而扩散的情况下，蓄热材料的结晶化以连串反应(sequentialreactions)进行，因此蓄热材料的结晶化完成需要较长期间。为了解除蓄热材料的过冷却，迅速使蓄冷材料的结晶化完成，需要使通过可动部件彼此或可动部件与其它部件的接触和分离或滑动而产生的晶核对流，使晶核在短期间遍及蓄热材料整体而扩散。

可动部件13特别是形状为球状、针状、鳞片状、楔状和长方体等在蓄热材料16之中移动时可动部件13受到的粘性阻力小的形状时，在蓄热材料16的粘度上升之前，晶核通过对流而能够扩散的范围是有限的。因此，可动部件13被配置于在容器11中收纳的蓄热材料16所占的100cm³的空间的任一处都能够发生上述动作的位置。可动部件13优选被配置于在容器11中收纳的蓄热材料16所占的10cm³的空间的任一处都能够发生上述动作的位置。可动部件13优选被配置于在容器11中收纳的蓄热材料16所占的1cm³的空间的任一处都能够发生上述动作的位置。从抑制蓄热装置10a～10d的制造成本的观点出发，被配置于在容器11中收纳的蓄热材料16所占的预定容积的空间的任一处都能够发生上述动作的位置时，该空间的容积例如为0.008cm³以上。

如图2a和图2b所示，可以在容器11中收纳的蓄热材料16所占据的特定空间15配置多个可动部件13。该情况下，可发生可动部件13彼此的冲撞或滑动。由此，能够增加生成的晶核的数量，能够以更短期间完成蓄热材料16的结晶化。

如图3c、图3d和图3e所示，可动部件13可以由波纹板形成。

如图4a和图4b所示，可动部件13可以是多个长方形薄板连结成的形状。可动部件13例如具有长方形薄板的主面彼此相向、并且多个长方形薄板在特定方向(x轴方向)上排列的形状。该情况下，与容器11的内周面接触的部位的数量和面积大，因此晶核的生成效率高。可动部件13例如具有长方形薄板的主面彼此相向、并且多个长方形薄板在特定方向上排列的形状。该情况下，由相邻的两个长方形薄板划分的空间的体积优选为10cm³以下，更优选为5cm³以下，进一步优选为1cm³以下。

可动部件13可以具有多个长方形薄板呈格子状组装的形状。该情况下，可动部件13的一个格子的网格体积优选为10cm³以下，更优选为5cm³以下，进一步优选为1cm³以下。

在上述动作中为了调整可动部件13彼此或可动部件13与其它部件接触时的压力或摩擦力，可以调整可动部件13的表面或容器11的内周面的表面粗糙度。另外，可以在可动部件13的表面或容器11的内周面形成凹凸。如果可动部件13大型化，可动部件13彼此或可动部件13与其它部件接触时的接触面积增加，则可动部件13的表面或容器11的内周面的表面粗糙度大会有利于解除蓄热材料16的过冷却。作为增大可动部件13的表面或容器11的内周面的表面粗糙度的方法，可以采用喷砂法或湿式蚀刻法。喷砂法中，通过向处理对象的部件表面吹送陶瓷微粒而物理性地使处理对象的部件表面粗糙。湿式蚀刻法中，通过将处理对象的部件浸渍于预定化学液中，化学性地侵蚀处理对象的部件表面，从而使处理对象的部件表面粗糙。

对于可动部件13与容器11的内周面之间的距离不特别限制。通过对容器11或可动部件13赋予振动能而发生上述动作的情况下，从抑制产生振动能所消耗的能量的观点出发，振动的振幅例如为1～2mm。因此，可动部件13小的情况、即在蓄热材料16中移动时可动部件13受到的粘性阻力小的情况下，可动部件13与容器11的内周面之间的振动方向的距离的最大值优选为1～2mm。另一方面，可动部件13大的情况、即在蓄热材料16中移动时可动部件13受到的粘性阻力大的情况下，可动部件13与容器11的内周面之间的振动方向的距离的最大值优选为1mm以下。可动部件13越大，在蓄热材料16中移动时可动部件13受到的粘性阻力越大，有时通过可动部件13与容器11的内周面的冲击导致的接触和分离难以解除蓄热材料16的过冷却。该情况下，通过利用可动部件13与容器11的内周面的滑动有利于解除蓄热材料16的过冷却。该情况下，在垂直于可动部件13与容器11的内周面滑动的面的方向上，可动部件13与容器11的内周面之间的距离的最大值例如为0.1～0.5mm。

蓄热装置10a～10c例如如图1a、图2a和图3a所示，具备划分部件12作为构造物。划分部件12具有能够使液相的蓄热材料16通过的构造，将容器11的内部空间划分为多个空间15。划分部件12例如图1b、图2b和图3b所示，在划分部件12与容器11的内周面之间形成预定的间隙14。由此，蓄热材料16在间隙14中通过，容易产生蓄热材料16的对流。另外，划分部件12例如可以具有多个贯通孔，由此使液相的蓄热材料16能够通过划分部件12。另外，划分部件12可以由网形成。该情况下，液相的蓄热材料16也能够通过划分部件12。

如图1a、图2a和图3a所示，例如在由划分部件12形成的多个空间15的每一个中配置至少一个可动部件13。由此，能够更切实地使蓄热材料16的结晶化在短期间完成。

如图4a所示，划分部件12可以兼作可动部件13。即，容器11的内部空间被可动部件13划分为多个空间15。由此，能够将容器11的内部空间划分为多个空间15，并且增大容器11的内部可收纳的蓄热材料16的容积。

蓄热材料16处于过冷却状态的情况下，蓄热材料16的熔点减去过冷却状态的蓄热材料16的温度所得到的差(过冷却度)越大，蓄热材料16的过冷却越容易被解除，蓄热材料16的结晶化的速度也越高。但是，在制冷用途上利用蓄热材料16的情况下，为了增大蓄热材料的过冷却度，冷冻循环的压缩机等为了对蓄热材料16赋予冷热而需要的设备所消耗的能量变大。因此，蓄热装置10a～10d中的蓄热材料16的过冷却度例如为10k以下，优选为8k以下，更优选为7k以下。由此，能够减少蓄热材料16存储冷热时所消耗的能量。

对于蓄热材料16不特别限制，例如为tbab与水的混合物、thf与水的混合物、能够形成笼形水合物的含水的其它混合物、能够形成笼形水合物以外的水合物的水合盐。再者，笼形水合物是通过疏水性相互作用而使各种客体分子进入水分子作成的分子规模的笼型结构之中而形成的笼型化合物的总称。客体分子意味着收纳于水分子作成的“笼形结构”之中而稳定化的分子。蓄热材料16例如具有属于适合制冷的温度范围、适合供暖的温度范围或适合冷冻的温度范围的熔点。蓄热材料16优选为能够便宜获得的材料。蓄热材料16可以是单一种类的蓄热材料，也可以包含两种以上蓄热材料。另外，蓄热材料16可以包含各种添加剂。作为蓄热材料16所含的添加剂的例子，可举出防锈剂、粘度调整剂、泡沫稳定剂、防氧化剂、消泡剂、磨粒、填充剂、颜料、染料、着色剂、增粘剂、表面活性剂、阻燃剂、可塑剂、润滑剂、抗静电剂、热稳定剂、粘合赋予剂、固化催化剂、稳定剂、硅烷偶联剂和蜡。蓄热材料16可以单独包含这些添加剂，也可以包含两种以上添加剂的组合。本公开的使蓄热材料的结晶化完成的方法，对于蓄热材料16所含的添加剂的种类和含量不特别限制。

蓄热材料16为能够形成笼形水合物的材料的情况下，可以如以下这样调制蓄热材料16。首先，一边搅拌被倒入容器的纯水或离子交换水一边向其缓缓加入用于形成笼形水合物的客体物质至预定量，将纯水或离子交换水与客体物质充分混合。根据需要，可以将上述添加剂与客体物质同时、或在客体物质之前、或在客体物质之后加入到纯水或离子交换水中，进行混合和/或搅拌。这样能够调制蓄热材料16。另外，采用向预先混合有客体物质和上述添加剂的容器中供给纯水或离子交换水的方法也能够调制蓄热材料16。对于添加客体物质和添加剂的顺序不特别限制。另外，为了促进客体物质或添加剂的溶解或分散，可以加热至预定温度而调制蓄热材料16。该情况下，以不使客体物质或添加剂化学分解的方式进行加热处理。

实施例

以下，通过实施例对本公开的使蓄热材料的结晶化完成的方法和蓄热装置进行更加详细的说明。但本公开的使蓄热材料的结晶化完成的方法和蓄热装置并不限定于以下的实施例。

＜实施例1＞

准备了如图1a所示的实施例1涉及的蓄热装置。实施例1涉及的蓄热装置的容器11的形状为长方体，关于容器11，除了长方体的容器11的一面由透明的玻璃板形成以外，其它部分由不锈钢形成。容器11的内部空间被不锈钢制的划分部件12划分为多个空间15，关于该空间15，z轴方向的尺寸为2.7mm，且x轴方向和y轴方向的尺寸分别为3.0mm。即，空间15的容积为24.3mm³(0.0243cm³)。容器11的内部空间具有0.91719cm³的容积。再者，容器11的内部空间的容积(0.91719cm³)减去划分部件12所占的容积所得到的差为0.810171cm³。在实施例1涉及的蓄热装置的各空间15中配置1个可动部件13。实施例1涉及的蓄热装置的可动部件13是直径为1.5mm的不锈钢制的球。多个空间15的顶面与可动部件13的距离为1.2mm。容器11的内部空间被蓄热材料16即40重量％浓度的tbab水溶液充满，多个空间15的每一个通过可动部件13不会移动到另一空间15的程度的间隙14而相互连通。再者，40重量％浓度的tbab水溶液的熔点为12℃。

通过能够将容器11的周围以预定的温度进行水冷的夹具，将实施例1涉及的蓄热装置固定于振动试验机。使用该夹具对容器11的周围进行水冷，使蓄热材料16的温度成为5℃。此时，蓄热材料16保持液相的状态，处于过冷却度为7k的过冷却状态。接着，使振动试验机工作，在频率为50hz、振幅为1.8mm和加速度为80m/s²的条件下，向容器11施加55秒的z轴方向的振动。在振动试验机开始产生振动后第60秒，目测确认了蓄热材料16的结晶化的进行状况。其结果，确认蓄热材料16的结晶化在第60秒完成。即，在容器11的整个内部空间，蓄热材料16结晶化。

＜实施例2＞

准备了如图2a所示的实施例2涉及的蓄热装置。实施例2涉及的蓄热装置的容器11的形状为长方体，关于容器11，除了长方体的容器11的一面由透明的玻璃板形成以外，其它部分由不锈钢形成。容器11的内部空间被不锈钢制的划分部件12划分为多个空间15，关于该空间15，z轴方向的尺寸为2.7mm，y轴方向的尺寸为3.0mm，x轴方向的尺寸为10.0mm。即，空间15的容积为81.0mm³(0.081cm³)。容器11的内部空间具有1.443cm³的容积。再者，容器11的内部空间的容积(1.443cm³)减去划分部件12所占的容积所得到的差为1.330cm³。在实施例2涉及的蓄热装置的各空间15中配置5个可动部件13。实施例2涉及的蓄热装置的可动部件13是直径为1.5mm的不锈钢制的球。多个空间15的顶面与可动部件13的距离为1.2mm。容器11的内部空间被蓄热材料16即40重量％浓度的tbab水溶液充满，多个空间15的每一个通过可动部件13不会移动到另一空间15的程度的间隙14而相互连通。

通过能够将容器11的周围以预定的温度进行水冷的夹具，将实施例2涉及的蓄热装置固定于振动试验机。使用该夹具对容器11的周围进行水冷，使蓄热材料16的温度成为5℃。此时，蓄热材料16保持液相的状态，处于过冷却度为7k的过冷却状态。接着，使振动试验机工作，在频率为50hz、振幅为1.8mm和加速度为80m/s²的条件下，向容器11施加55秒的z轴方向的振动。在振动试验机开始产生振动后第60秒，目测确认了蓄热材料16的结晶化的进行状况。其结果，确认蓄热材料16的结晶化在第60秒完成。

＜实施例3＞

准备了如图3a所示的实施例3涉及的蓄热装置。实施例3涉及的蓄热装置的容器11的形状为长方体，关于容器11，除了长方体的容器11的一面由透明的玻璃板形成以外，其它部分由不锈钢形成。容器11的内部空间被不锈钢制的划分部件12划分为多个空间15，关于该空间15，z轴方向的尺寸为2.2mm，y轴方向的尺寸为2.2mm，x轴方向的尺寸为21.0mm。即，空间15的容积为101.6mm³(0.1016cm³)。容器11的内部空间具有0.9101cm³的容积。再者，容器11的内部空间的容积(0.9101cm³)减去划分部件12所占的容积所得到的差为0.8461cm³。在实施例2涉及的蓄热装置的各空间15中配置5个可动部件13。实施例2涉及的蓄热装置的可动部件13是直径为1.5mm的不锈钢制的球。通过喷砂对容器11的由不锈钢形成的内周面实施表面粗糙化处理，成为无金属光泽的缎面。实施例3涉及的蓄热装置的各空间15中，配置有图3c～图3e所示的由波纹板形成的不锈钢制的1个可动部件13。可动部件13的z轴方向的尺寸为2.0mm，y轴方向的尺寸为2.0mm，x轴方向的尺寸为20.0mm。形成可动部件13的波纹板的厚度为0.3mm。另外，可动部件13具有俯视下波长为4mm的波形反复出现5次的形状。容器11的内部空间被蓄热材料16即40重量％浓度的tbab水溶液充满，多个空间15的每一个通过可动部件13不会移动到另一空间15的程度的间隙14而相互连通。

通过能够将容器11的周围以预定的温度进行水冷的夹具，将实施例3涉及的蓄热装置固定于振动试验机。使用该夹具对容器11的周围进行水冷，使蓄热材料16的温度成为5℃。此时，蓄热材料16保持液相的状态，处于过冷却度为7k的过冷却状态。接着，使振动试验机工作，在频率为50hz、振幅为1.8mm和加速度为80m/s²的条件下，向容器11施加55秒的z轴方向的振动。在振动试验机开始产生振动后第60秒，目测确认了蓄热材料16的结晶化的进行状况。其结果，确认蓄热材料16的结晶化在第60秒完成。

＜实施例4＞

准备了如图4a和图4b所示的实施例4涉及的蓄热装置。实施例4涉及的蓄热装置的容器11的形状为长方体，关于容器11，长方体的容器11的y轴方向上排列的一对面中的一个由透明薄膜形成，长方体的容器11的另一个面由铝箔和树脂层叠成的层叠薄膜形成。容器11具有z轴方向的尺寸为31.0mm、y轴方向的尺寸为2.2mm、x轴方向的尺寸为22.0mm的内部空间。即，容器11的内部空间的容积为1500.4mm³(1.5004cm³)。通过喷砂对容器11的由不锈钢形成的内周面实施表面粗糙化处理，成为无金属光泽的缎面。实施例4涉及的蓄热装置的内部空间中配置有可动部件13。可动部件13包含z轴方向的尺寸为30.0mm、y轴方向的尺寸为2.0mm、x轴方向的尺寸为0.3mm的10枚不锈钢制薄板。在可动部件13中，10枚不锈钢制薄板在x轴方向上以2mm间隔排列，10枚不锈钢制薄板的z轴方向的两端连结。由可动部件13的相邻的两枚不锈钢制薄板形成空间15。各空间15的容积为120mm³(0.12cm³)。容器11的内部空间的容积(1.5004cm³)减去可动部件13所占的容积(30.0mm×2.0mm×0.3mm×10枚+两端的连结部分的容积)所得到的差为1.2988cm³。容器11的内部空间被蓄热材料即40重量％浓度的tbab水溶液充满。

通过能够将容器11的周围以预定的温度进行水冷的夹具，将实施例4涉及的蓄热装置固定于振动试验机。使用该夹具对容器11的周围进行水冷，使蓄热材料16的温度成为5℃。此时，蓄热材料16保持液相的状态，处于过冷却度为7k的过冷却状态。接着，使振动试验机工作，在频率为50hz、振幅为1.8mm和加速度为80m/s²的条件下，向容器11施加55秒的z轴方向的振动。在振动试验机开始产生振动后第60秒，目测确认了蓄热材料16的结晶化的进行状况。其结果，确认蓄热材料16的结晶化在第60秒完成。

＜实施例5＞

准备了如图4a和图4b所示的实施例5涉及的蓄热装置。实施例5涉及的蓄热装置的容器11的形状为长方体，长方体的容器11的y轴方向上排列的一对面中的一个由透明薄膜形成，长方体的容器11的另一个面由铝箔和树脂层叠成的层叠薄膜形成。容器11具有z轴方向的尺寸为31.0mm、y轴方向的尺寸为2.2mm、x轴方向的尺寸为68.0mm的内部空间。即，容器11的内部空间的容积为4,637.6mm³(4.6376cm³)。通过喷砂对容器11的由不锈钢形成的内周面实施表面粗糙化处理，成为无金属光泽的缎面。实施例5涉及的蓄热装置的内部空间中配置有可动部件13。可动部件13包含z轴方向的尺寸为30.0mm、y轴方向的尺寸为2.0mm、x轴方向的尺寸为0.3mm的30枚不锈钢制薄板。在可动部件13中，30枚不锈钢制薄板在x轴方向上以2mm间隔排列，30枚不锈钢制薄板的z轴方向的两端连结。由可动部件13的相邻的两枚不锈钢制薄板形成空间15。各空间15的容积为120mm³(0.12cm³)。容器11的内部空间的容积(1.5004cm³)减去可动部件13所占的容积(30.0mm×2.0mm×0.3mm×30枚+两端的连结部分的容积)所得到的差为4.028cm³。容器11的内部空间被蓄热材料16即40重量％浓度的tbab水溶液充满。

将实施例5涉及的蓄热装置沉入存储有水的水槽中，通过调整水槽的水温将容器11的周围冷却，使蓄热材料16的温度成为5℃。此时，蓄热材料16保持液相的状态，处于过冷却度为7k的过冷却状态。接着，通过长度为100mm的层压用辊将在y轴方向上位于与透明薄膜相反侧的容器11的外周面按压，并且使辊沿z轴方向以30mm/s的速度在该外周面整体上往复移动。辊对压容器11的外周面的按压力调整为1～10n/mm²。容器11由于辊对容器11的外周面的按压而发生弹性变形，通过辊的往复移动，可动部件13与容器11的内周面反复接触和分离。在辊对容器11的外周面开始按压后第55秒目测确认了辊从容器11的外周面离开，在辊对容器11的外周面开始按压后第60秒目测确认了蓄热材料16的结晶化的进行状况。其结果，确认蓄热材料16的结晶化在第60秒完成。

＜实施例6＞

除了容器11和可动部件13在以下方面不同以外，与实施例5同样地准备了实施例6涉及的蓄热装置。实施例6涉及的蓄热装置的容器11具有z轴方向的尺寸为151.0mm、y轴方向的尺寸为2.2mm、x轴方向的尺寸为311.5mm的内部空间。即，容器11的内部空间的容积为103480.3mm³(103.4803cm³)。另外，可动部件13包含z轴方向的尺寸为150.0mm、y轴方向的尺寸为2.0mm、x轴方向的尺寸为0.5mm的125枚不锈钢制薄板。在可动部件13中，125枚不锈钢制薄板在x轴方向上以2mm间隔排列，125枚不锈钢制薄板的z轴方向的两端连结。由可动部件13的相邻的两枚不锈钢制薄板形成空间15。各空间15的容积为600mm³(0.6cm³)。容器11的内部空间的容积(103.4803cm³)减去可动部件13所占的容积(150.0mm×2.0mm×0.5mm×125枚+两端的连结部分的容积)而得到的差为84.2343cm³。关于实施例6涉及的蓄热装置，与实施例5同样地确认了蓄热材料16的结晶化的进行状况。其结果，确认在辊对容器11的外周面开始按压后第60秒，蓄热材料16的结晶化完成。

＜比较例＞

准备了如图5a和图5b所示的比较例涉及的蓄热装置20。比较例涉及的蓄热装置20的容器21的形状为长方体，关于容器21，除了容器21的一面由透明的玻璃板形成以外，其它部分由不锈钢形成。容器21的内部空间25作为z轴方向的尺寸为2.7mm、且x轴方向和y轴方向的尺寸分别为19.5mm的单一空间而形成。容器21的内部空间25的内容积约为1027mm³(约1.027cm³)。比较例1涉及的蓄热装置的内部空间25中配置有1个可动部件13。可动部件13是直径为1.5mm的不锈钢制的球。内部空间25的顶面与可动部件13的距离为1.2mm。容器21的内部空间被蓄热材料16即40重量％浓度的tbab水溶液充满。再者，40重量％浓度的tbab水溶液的熔点为12℃。

通过能够将容器21的周围以预定的温度进行水冷的夹具，将比较例涉及的蓄热装置20固定于振动试验机。使用该夹具对容器21的周围进行水冷，使蓄热材料16的温度成为5℃。此时，蓄热材料16保持液相的状态，处于过冷却度为7k的过冷却状态。接着，使振动试验机工作，在频率为50hz、振幅为1.8mm和加速度为80m/s²的条件下，向容器21施加55秒的z轴方向的振动。在振动试验机开始产生振动后第60秒，目测确认了蓄热材料16的结晶化的进行状况。其结果，确认蓄热材料16的结晶化在第60秒没有完成。接着，计测了直到结晶化完成为止的时间，确认需要600秒。

如实施例1～6所示，多个空间15的容积越小，蓄热材料整体的结晶化越容易在短期间完成。认为这是由于多个空间15的容积越小，在多个空间15的每一个的内部越容易同时多发性地产生晶核，进而越容易扩散。特别是实施例1～6涉及的蓄热装置，能够在1分钟以内使过冷却状态的蓄热材料16的结晶化完成。因此，实施例1～6涉及的蓄热装置具有特别适合在汽车的怠速停止时对车厢提供制冷的性能。

产业可利用性

本公开的蓄热装置和方法，可广泛利用于能够将制冷所需的冷热作为潜热迅速存储、并且在蓄热材料的熔点附近的预定的温度提取冷热的系统。本公开的蓄热装置和方法能够广泛应用于在低温使用的潜热蓄热材料、冷冻或冷藏用途的潜热蓄热材料、以及在高温使用的潜热蓄热材料。