JP2004020135A - 蓄熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱容量を変更でき、かつ、部品点数の増加を抑制することのできる蓄熱装置を提供する。
【解決手段】熱媒体との間で熱の伝達が可能であり、熱媒体から伝達された熱を蓄える蓄熱装置において、熱媒体との間で熱の伝達をおこなう第１の蓄熱部１０と、第１の蓄熱部１０と伝熱壁７を介して設けられた第２の蓄熱部１１とを有し、伝熱壁７が熱電変換素子１４を有し、熱電変換素子１４への通電状態に応じて伝熱壁７が伝熱状態と断熱状態に切換えられることにより、第１の蓄熱部１０の熱容量が可変に構成されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】熱媒体との間で熱の伝達が可能であり、熱媒体から伝達された熱を蓄える蓄熱装置において、熱媒体との間で熱の伝達をおこなう第１の蓄熱部１０と、第１の蓄熱部１０と伝熱壁７を介して設けられた第２の蓄熱部１１とを有し、伝熱壁７が熱電変換素子１４を有し、熱電変換素子１４への通電状態に応じて伝熱壁７が伝熱状態と断熱状態に切換えられることにより、第１の蓄熱部１０の熱容量が可変に構成されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱媒体から伝達された熱を蓄えたり、蓄えた熱を熱媒体に伝達することが可能な蓄熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両用の空調装置などにおいては、熱媒体と空気とを熱伝達可能に流通させる通路が設けられているとともに、熱媒体と空気との間で熱伝達をおこなって空気を加熱もしくは冷却した後、その空気を車両の室内に送り込んで、室内を冷房または暖房するように構成されている。このような空調装置の一例としての自動車用冷房装置が、特開平６−２１１０３６号公報に記載されている。
【０００３】
この公報に記載されている自動車用冷房装置においては、冷媒の循環経路に、コンプレッサ、コンデンサ、蓄熱装置としての蓄冷器、膨張弁、エバポレータなどが配置されている。コンデンサと膨張弁との間に蓄冷器が配置されており、膨張弁とエバポレータとの間には、２つの三方弁が配置されている。第１の三方弁は、１つの吸込口と、第１の吐出口および第２の吐出口とを備えている。第２の三方弁は、第１の吸込口および第２の吸込口と、１つの吐出口とを有している。そして、第１の三方弁の吸込口が膨張弁に接続され、第１の三方弁の第１の吐出口と、第２の三方弁の第１の吸込口とが接続されている。また、第１の三方弁の第２の吐出口と、蓄冷器の入口部とが接続されている。さらに第２の三方弁の第２の吸込口と、蓄冷器の出口部とが接続されている。さらにまた、第２の三方弁の吐出口と、エバポレータとが接続されている。
【０００４】
一方、上記蓄冷器は、並列に配置された複数の冷媒室と、各冷媒室に連通する第１分岐管と、各冷媒室の入口に設けた複数の第１ストップ弁とを有している。また、蓄冷器は、各冷媒室に対応し、かつ、入口部に対して分岐管を介して接続された複数の冷媒通路と、各冷媒通路の入口に配置された第２ストップ弁とを有している。これら複数の冷媒通路は並列に配置されており、出口部に連通されている。
【０００５】
上記公報の冷房装置においては、コンプレッサにより冷媒が圧縮されて高温・高圧のガスとなってコンデンサに送られる。コンデンサに送られた冷媒は、その潜熱を奪われて冷却され、かつ、凝縮（液化）する。液化された冷媒は蓄冷器を経由して膨張弁に送られ、膨張弁により冷媒が膨張されて低温・低圧の霧状冷媒となり、その冷媒がエバポレータに流れ込む。エバポレータでは冷媒が蒸発するのに必要な潜熱を、室内側の空気から奪い、室内空気を冷却すると同時に冷媒が気化し、その後、冷媒はコンプレッサに吸入される。
【０００６】
蓄冷器の機能を具体的に説明すると、蓄冷時には、冷媒が蓄冷器を通過する際に蓄冷室に蓄冷される。この蓄冷時には、第１ストップ弁を選択的に開弁することで、蓄冷される蓄冷室の数、言い換えれば、蓄冷器全体としての熱容量が制御される。これに対して、放冷時には、膨張弁を通過した冷媒が、三方弁を介して蓄冷器の冷媒通路に送られて、各蓄冷室と、冷媒通路を通過する冷媒との間で熱伝達がおこなわれる。この放冷時には、蓄冷が完了している冷媒室に対応する冷媒通路のみに冷媒を送るように、第２ストップ弁を選択的に開弁させる制御がおこなわれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載された冷房装置においては、蓄冷器の熱容量を制御し、かつ、蓄冷が完了した蓄冷室にのみ冷媒を送るために、第１の分岐管および第２の分岐管を設ける必要がある。このため、冷房装置の部品点数が増加して、構造が複雑化および大型化および大重量化するとともに、製造コストが上昇する問題があった。
【０００８】
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、熱容量を変更でき、かつ、部品点数の増加を抑制することのできる蓄熱装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、熱媒体との間で熱の伝達が可能であり、前記熱媒体から伝達された熱を蓄える蓄熱装置において、前記熱媒体との間で熱の伝達をおこなう第１の蓄熱部と、この第１の蓄熱部と伝熱壁を介して設けられた第２の蓄熱部とを有し、前記伝熱壁が熱電変換素子を有し、この熱電変換素子への通電状態に応じて前記伝熱壁が熱伝導状態と断熱状態に切換えられることにより、前記第１の蓄熱部の熱容量が可変に構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１の発明によれば、熱電変換素子への通電状態に応じて伝熱壁が熱伝導状態と断熱状態に切換えられて、第１の蓄熱部の熱容量が変更される。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記伝熱壁を断熱状態にしたときに、前記第１の蓄熱部と第２の蓄熱部との温度差に応じて、前記熱電変換素子で起電力が発生することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の作用が生じる他に、第１の蓄熱部と第２の蓄熱部との温度差に応じて、熱電変換素子で起電力が発生する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を図面に基づいて説明する。図１は、蓄熱装置１を、車両の空調装置の一部品として用いた場合の概略構成を示す断面図である。図１において、蓄熱装置１の外壁を構成する断熱層２は、その断面形状がほぼ四角形に構成されている。すなわち、断熱層２は、相互に平行に配置された第１の壁部３および第２の壁部４と、相互に平行に配置された第３の壁部５および第４の壁部６とを有している。前記断熱層２は、例えば、発泡材など、保温効果のある断熱材で構成される。なお、第１の壁部３ないし第４の壁部６以外にも壁部（図示せず）が設けられており、断熱層２の内部と外部とが、気密に遮断されている。
【００１４】
断熱層２の内部には、複数の伝熱壁、この実施例では、３つの伝熱壁７，８，９が配置されている。これらの伝熱壁７，８，９は板形状に構成され、その伝熱壁７，８，９の端部が第１の壁部３および第４の壁部４に接触（密着）している。これら３つの伝熱壁７，８，９により、断熱層２の内部が、第１蓄熱槽（蓄熱槽Ｎｏ１）１０と第２蓄熱槽（蓄熱槽Ｎｏ２）１１と第３蓄熱槽（蓄熱槽Ｎｏ３）１２と第４蓄熱槽（蓄熱槽Ｎｏ４）１３とに区画されている。具体的には、第１蓄熱槽１０と第２蓄熱槽１１とが伝熱壁７により仕切られ、第２蓄熱槽１１と第３蓄熱槽１２とが伝熱壁８により仕切られ、第３蓄熱槽１２と第４蓄熱槽１３とが伝熱壁９により仕切られている。なお、各蓄熱槽１０，１１，１２，１３内には、蓄熱材として、パラフィン、水、ＬＬＣ、無機化合物、有機化合物を充填することもできる。
【００１５】
伝熱壁７は、板形状の第１熱電変換素子（熱電変換素子Ｎｏ１）１４と、第１熱電変換素子１４の両面に接触して設けられた第１の電極（電極板Ｎｏ１）１５および第２の電極（電極板Ｎｏ２）１６とを有している。第１の電極１５と第２の電極１６とは極性が異なる。第１熱電変換素子１４は、一方の面が第１蓄熱槽１０に臨んで配置され、他方の面が第２蓄熱槽１１に臨んで配置されている。また、第１熱電変換素子１４および第１の電極１５および第２の電極１６により、電気回路の一部が構成されている。
【００１６】
そして、蓄電装置４６と電気回路とが電気的に接続されており、熱電変換素子１４は、導電性の材料により構成されている。第１熱電変換素子１４は、第１の電極１５と第２の電極１６との間における通電状態、具体的には電位差に応じて、熱伝導性能が変化する特性を備えている。
【００１７】
また、伝熱壁８は、板形状の第２熱電変換素子（熱電変換素子Ｎｏ２）４０と、第２熱電変換素子４０の両面に接触された第３の電極（電極板Ｎｏ３）４１および第４の電極（電極板Ｎｏ４）４２とを有している。第３の電極４１と第４の電極４２とでは極性が異なる。第２熱電変換素子４０は、一方の面が第２蓄熱槽１１に臨んで配置され、他方の面が第３蓄熱槽１２に臨んで配置されている。また、第２熱電変換素子４０および第３の電極４１および第４の電極４２により、電気回路の一部が構成されている。
【００１８】
そして、蓄電装置４６と電気回路とが電気的に接続されており、第２熱電変換素子４０は導電性の材料により構成されている。第２熱電変換素子４０は、第３の電極４１と第４の電極４２との間における通電状態、具体的には電位差に応じて、熱伝導性能が変化する特性を備えている。
【００１９】
さらに、伝熱壁９は、板形状の第３熱電変換素子（熱電変換素子Ｎｏ３）４３と、第３熱電変換素子４３の両面に接触された第５の電極（電極板Ｎｏ５）４４および第６の電極（電極板Ｎｏ６）４５とを有している。第５の電極４４と第６の電極４５とでは極性が異なる。第３熱電変換素子４３は、一方の面が第３蓄熱槽１２に臨んで配置され、他方の面が第４蓄熱槽１３に臨んで配置されている。また、第３熱電変換素子４３および第５の電極４４および第４の電極４６により、電気回路の一部が構成されている。
【００２０】
そして、蓄電装置４６と電気回路とが電気的に接続されており、第３熱電変換素子４３は導電性の材料により構成されている。第３熱電変換素子４３は、第５の電極４４と第６の電極４５との間における通電状態、具体的には電位差に応じて、熱伝導性能が変化する特性を備えている。
【００２１】
ここで、各第１熱電変換素子１４，４０，４３の熱伝導性能としては、熱伝導率、熱流速（言い換えれば伝熱面負荷）などが挙げられる。この各第１熱電変換素子１４，４０，４３としては、例えば、ペルチェ素子などを用いることができる。
【００２２】
図１においては、便宜上、各熱電変換素子の両面が、各電極により覆われているが、実際には各熱電変換素子の両面全域が電極により覆われている訳ではなく、各熱電変換素子の両面の一部が、各蓄熱槽内に熱伝達可能に露出している。なお、各電極として熱伝導性に優れた金属材料を用いた場合は、熱電変換素子の表面全域を電極で覆ってもよい。
【００２３】
また、各熱電変換素子の両面には薄板形状の放熱フィン１７が複数形成されている。具体的には、第１熱電変換素子１４に形成された放熱フィン１７は、第１蓄熱槽１０および第２蓄熱槽１１に配置されている。また、第２熱電変換素子４０に形成された放熱フィン１７は、第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２に配置されている。さらに、第３熱電変換素子４３に形成された放熱フィン１７は、第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽１３に配置されている。各放熱フィン１７は、熱伝導性能に優れた金属材料、例えば、アルミニウム、銅などにより構成されている。各放熱フィン１７は、各熱電変換素子の表面に対してほぼ垂直に形成されており、各放熱フィン１７同士は、相互に平行に配置されている。
【００２４】
さらに、第２蓄熱槽１１においては、第１熱電変換素子１４に形成されている複数の放熱フィン１７と、第２熱電変換素子４０に形成されている複数の放熱フィン１７とが、交互に配置されている。さらにまた、第３蓄熱槽１２においては、第２熱電変換素子４０に形成されている複数の放熱フィン１７と、第３熱電変換素子４３に形成されている複数の放熱フィン１７とが、交互に配置されている。上記の構成において、第１熱電変換素子１４の制御により伝熱壁７が熱伝導可能な状態になったときに、第１熱電変換素子１４に設けられたフィン１７が、第２蓄熱部１１に熱を、均一、かつ早期に供給し、蓄熱が速やかにおこなわれる。また、これとは逆に熱媒体に熱を与える場合も、蓄熱部の熱を、均一、かつ早期に供給することができる。第２熱電変換素子４０および第３熱電変換素子４３に設けられた放熱フィン１７も、これと同じ働きをする。
【００２５】
さらにまた、熱電変換素子の表面全域を電極で覆う構成が採用されている場合は、電極の表面に放熱フィンを設けることもできる。なお、第１蓄熱槽１０には第１温度センサ（Ｎｏ１温度センサ）１８が配置され、第２蓄熱槽１１には第２温度センサ（Ｎｏ２温度センサ）１９が配置され、第３蓄熱槽１２には第３温度センサ（Ｎｏ３温度センサ）２０が配置され、第４蓄熱槽１３には第４温度センサ（Ｎｏ４温度センサ）２１が配置されている。
【００２６】
一方、断熱層２の内部から外部に亘って冷媒配管２２およびブライン配管２３が設けられている。冷媒配管２２の内部は熱媒体である冷媒が流通するものであり、冷媒配管２２は、冷媒が循環する経路Ａ１の一部を構成している。経路Ａ１には、コンプレッサ２４、コンデンサ２５、膨張弁２６などが配置されている。冷媒配管２２は、コンデンサ２５の出口に接続される入口部２７と、膨張弁２６の入り口に接続される出口部２８とを有している。そして、冷媒配管２２の入口部２７と出口部２８との間の領域が、断熱層２を貫通して第１蓄熱槽１０内に配置されている。
【００２７】
これに対して、ブライン配管２３は、熱媒体（例えば、水、ＬＬＣ、無機化合物、有機化合物）が循環する経路の一部を構成するものであり、ブライン配管２３は、入口部２９および出口部３０を有している。そして、ブライン配管２３であって、入口部２９と出口部３０との間の領域が、第１蓄熱槽１０内に配置されている。また、ブライン配管２３であって、断熱槽２の外部に配置されている領域と、エバポレータ（図示せず）との間で、熱伝達が可能である。なお、冷媒配管２２およびブライン配管２３は、熱伝導性に優れた金属材料、例えば、アルミニウム、銅などにより構成されている。
【００２８】
さらに、蓄熱装置１の制御系統について説明する。蓄熱装置１の全体を制御するコントローラとしての電子制御装置（ＥＣＵ）３１が設けられている。電子制御装置３１には、各温度センサ１８，１９，２０，２１の検知情報が入力される。これに対して、電子制御装置３１からは、第１の電極１５および第２の電極１６を含む電気回路に通電される電力と、第３の電極４１および第４の電極４２を含む電気回路に通電される電力と、第５の電極４４および第６の電極４５を含む電気回路に通電される電力とを、個々に制御する信号が出力される。
【００２９】
つぎに、蓄熱装置１の作用および制御例を、図２のフローチャートを用いて説明する。冷媒配管２２の入口部２７から出口部２８に向けて、冷媒、例えば、低温・低圧で霧状の冷媒が流れる。すると、冷媒の温度と第１蓄熱槽１０との温度差に基づいて、熱が冷媒配管２２を経由して第１蓄熱槽１０内に伝達されて、その熱が第１蓄熱槽１０内に蓄熱される。このような状況において、システム、すなわち、蓄熱装置１を作動させる要求があるか否かが判断される（ステップＳ１）。
【００３０】
このステップＳ１で肯定的に判断された場合は、第１温度センサ１８の検知情報が読み込まれて（ステップＳ２）、第１温度センサ１８により検知された温度が、判定値未満であるか否かが判断される（ステップＳ３）。このステップＳ３で肯定的に判断された場合は、伝熱壁７の第１の電極１５に印可する電圧と、伝熱壁７の第２の電極１６に印可する電圧とが、異なる値（電圧１と電圧２）に設定される（ステップＳ４）。このように、蓄熱装置１の第１蓄熱層１０に十分蓄熱がおこなわれた状態であると判断されて、第１蓄熱層１０の熱容量を増加させる制御をおこなう。
【００３１】
このステップＳ４の制御により、伝熱壁７の第１の電極１５と第２の電極１６とに電位差が発生し、伝熱壁７の第１熱電変換素子１４が熱伝壁として機能する。その結果、第１蓄熱槽１０の温度と、第２蓄熱槽１１の温度との差に基づいて、第１蓄熱槽１０の熱が、第１熱電変換素子１４を介して第２蓄熱槽１１に伝達され、その熱が第２蓄熱槽１１に蓄熱される。
【００３２】
前記ステップ４についで、第２温度センサ１９の検知情報が読み込まれるとともに（ステップＳ５）、第２温度センサ１９により検知された温度が、判定値未満であるか否かが判断される（ステップＳ６）。このステップＳ６で肯定的に判断された場合は、第２蓄熱層１０が十分蓄熱をおこなった状態であると考えられるため、伝熱壁８の第３の電極４１に印可する電圧と、伝熱壁８の第４の電極４２に印可する電圧とが、異なる値（電圧１と電圧２）に設定される（ステップＳ７）。このステップＳ７の制御により、伝熱壁８の第３の電極４１と第４の電極４２とに電位差が発生し、第２熱電変換素子４０が伝熱壁として機能する。その結果、第２蓄熱槽１１の温度と、第３蓄熱槽１２の温度との差に基づいて、第２蓄熱槽１１の熱が第２熱電変換素子４０を介して第３蓄熱槽１２に伝達され、その熱が第３蓄熱槽１２に蓄熱される。
【００３３】
前記ステップ７についで、第３温度センサ２０の検知情報が読み込まれるとともに（ステップＳ８）、第３温度センサ２０により検知された温度が、判定値未満であるか否かが判断される（ステップＳ９）。このステップＳ９で肯定的に判断された場合は、第３蓄熱層１２が十分蓄熱をおこなった状態であると考えられるため、伝熱壁９の第５の電極４４に印可する電圧と、伝熱壁９の第６の電極４５に印可する電圧とが、異なる値（電圧１と電圧２）に設定され（ステップＳ１０）、リターンされる。このステップＳ１０の制御により、伝熱壁９の第５の電極４４と第６の電極４５とに電位差が発生し、第３熱電変換素子４３が伝熱壁として機能する。その結果、第３蓄熱槽１２の温度と、第４蓄熱槽１３の温度との差に基づいて、第３蓄熱槽１２の熱が第３熱電変換素子４３を介して第４蓄熱槽１３に伝達され、その熱が第４蓄熱槽１３に蓄熱される。
【００３４】
これに対して、前記ステップＳ９で否定的に判断された場合は、伝熱壁９の第５の電極４４に印可する電圧と、伝熱壁９の第６の電極１６に印可する電圧とを同じ（電圧２）に設定し（ステップＳ１１）、リターンされる。このステップ１１の制御により、第３熱電変換素子４３が断熱壁として機能するため、第３蓄熱槽１２の熱は、第４蓄熱槽１３に伝達されない。
【００３５】
また、前記ステップＳ６で否定的に判断された場合は、伝熱壁８の第３の電極４１に印可する電圧と、伝熱壁８の第４の電極４２に印可する電圧とを同じ（電圧２）に設定するとともに、伝熱壁９の第５の電極４４に印可する電圧と、伝熱壁９の第６の電極４５に印可する電圧とを同じ（電圧２）に設定し（ステップＳ１２）、リターンされる。このステップ１２の制御により、第２熱電変換素子４０が断熱壁として機能するため、第２蓄熱槽１１の熱は、第３蓄熱槽１２に伝達されない。また、ステップＳ１２のその他の作用は、ステップＳ１１と同じである。
【００３６】
一方、前記ステップＳ３またはステップＳ１で否定的に判断された場合は、伝熱壁７の第１の電極１５に印可する電圧と、伝熱壁７の第２の電極１６に印可する電圧と、伝熱壁８の第３の電極４１に印可する電圧と、伝熱壁８の第４の電極４２に印可する電圧と、伝熱壁９の第５の電極４４に印可する電圧と、伝熱壁９の第６の電極４５に印可する電圧とを、全て同じ（電圧２）に設定し（ステップＳ１３）、リターンされる。このステップ１３の制御により、伝導素子１４が断熱壁として機能するため、第１蓄熱槽１０の熱は、第２蓄熱槽１１に伝達されない。ステップＳ１３のその他の作用は、ステップＳ１２と同じである。なお、図２のフローチャートで用いる判定値を、各蓄熱槽に収納される蓄冷剤の蓄冷特性に基づいて、変更することができる。さらに、第４温度センサ２１の検知信号は、例えば、第１温度センサ１８ないし第４温度センサ２１の検知信号は、伝熱壁７，８，９の制御に利用されるだけでなく、各蓄熱層の蓄熱量の監視をおこなうために使用される。
【００３７】
このように、図１に示す蓄熱装置１によれば、伝熱壁７，８，９の各電極１５，１６，４１，４２，４４，４５に印可する電圧を制御することにより、各第１熱電変換素子１４，４０，４３を、伝熱壁と断熱壁とに切り替えることができる。言い換えれば、伝熱壁を隔てた蓄熱槽同士の間における熱伝達性能、具体的には熱伝達率、熱流束、熱貫流率（熱通過率）、全熱抵抗などを制御できる。したがって、蓄熱装置１の全体としての熱容量を変更（言い換えれば、制御、調整）することができる。また、熱媒体である冷媒の熱が第１蓄熱槽１０に蓄熱されるとともに、ブライン配管２３を流通する熱媒体の温度と、第１蓄熱槽１０の温度との差に基づいて、第１蓄熱槽１０とブライン配管２３の内部の熱媒体との間で熱交換がおこなわれて、熱媒体が加熱または冷却される。
【００３８】
このとき、冷媒配管２２およびブライン配管２３が、共に第１蓄熱槽１０に配置され、第２蓄熱槽１１，１２，１３には、冷媒配管およびブライン配管は配置されていない。言い換えれば、蓄熱層と熱媒体との間の熱の伝達作用は、第１蓄熱槽１０で発生し、第２蓄熱槽１１，１２，１３では発生しない。つまり、冷媒配管およびブライン配管を第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽，１３に設ける必要はなく、冷媒配管２２およびブライン配管２３を、第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽１３に配置するための分岐管などを設ける必要もない。したがって、蓄熱装置１を構成する部品点数の増加を抑制でき、蓄熱装置１の構造の複雑化、大型化、大重量化を抑制でき、かつ、製造コストの上昇を抑制できる。
【００３９】
また、ブライン配管２３で必要な熱量に応じて、蓄熱装置１の熱容量を増減できるため、システムの作動初期に、第１蓄熱槽１０に蓄熱して、第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽１３に蓄熱しないように制御すれば、システムの作動初期に、蓄熱装置１の全体に熱を伝達せずに済む。すなわち、第１蓄熱槽１０温度を迅速に変化させることができる。したがって、第１蓄熱槽１０の熱がブライン配管２３の熱媒体に伝達されないという熱のロスを防止でき、第１蓄熱槽１０とブライン配管２３内の熱媒体との間の熱伝達効率が向上する。
【００４０】
さらに、システムの不作動時は、第１熱電変換素子１４が断熱壁として機能するため、第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽１３に蓄熱されている熱が、冷媒配管２２およびブライン配管２３に伝達されること、言い換えれば放熱量を最小限に止めることができ、保熱効率が向上する。さらに、蓄熱装置１の熱容量を変更するための構成として、バルブなどのように、機械的に開閉される開閉装置を用いていないため、開閉装置の作動空間を確保する必要もなく、蓄熱装置１の小型化を一層促進できる。
【００４１】
さらに、前述したように、コンプレッサ２４を有する経路Ａ１を冷媒が循環することで、蓄熱がおこなわれるため、コンプレッサ２４を作動する必要があり、車両のエンジンによりコンプレッサ２４が駆動されている時に、蓄熱がおこなわれる。また、蓄熱された熱を利用して車室内の冷房をおこなうか否かは、車両の走行状態や蓄熱装置１の蓄熱状態を検出して決定される。蓄熱装置１における蓄熱は、第１蓄熱層１０に対してのみおこなわれ、第２蓄熱層１１ではおこなわれない場合もある。
【００４２】
この場合、システムが不作動となり、冷房が不要となることもある。すると、伝熱壁７，８，９は断熱壁として機能する状態で、第１蓄熱層１０と第２蓄熱層１１との間で温度差が発生する。この温度差に基づき第１熱電変換素子１４は、起電力を発生するので、発生した電力を蓄電装置４６に蓄電し、その電力を電気装置（図示せず）に供給することができる。これにより、蓄熱した熱を、熱源として利用できないときに、起電力発生源として利用することになり、蓄熱装置１で蓄えられた熱が無駄になることを低減できる。
【００４３】
なお、図１に示す例では、第１蓄熱槽に対して、他の複数の蓄熱槽が直列に配置されているが、第１蓄熱槽に対して、他の複数の蓄熱槽が並列に配置されていてもよい。また、この実施例において、各蓄熱槽１０，１１，１２，１３の容積は、全て同じでもよいし、各蓄熱槽の容積が相互に異なっていてもよい。また、この実施例においては、第１の物体および第２の物体の一例として挙げている冷媒および熱媒体がいずれも流体（液体・気体）となっているが、第１の物体または第２の物体のうちの少なくとも一方が、固体である場合にも、この発明を適用できる。この場合は、その固体が蓄熱部を“通過”することなく、“配置”される。さらに、第１蓄熱部および第２蓄熱部の一例として、第１蓄熱槽１０および第２蓄熱槽１１の内部の空気という流体、または内部に収容された蓄冷剤（ゲル状物）が挙げられているが、第１蓄熱部および第１蓄熱部の少なくとも一方が、固体であってもよい。
【００４４】
ここで、この実施例の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、冷媒およびブラインが、この発明の熱媒体に相当し、第１蓄熱層１０が第１蓄熱部に相当し、第２蓄熱槽１１が、この発明の第２蓄熱部に相当する。
【００４５】
ここで、上記の具体例に基づいて開示された特徴的な構成を列挙すれば以下のとおりである。すなわち、熱媒体との間で熱の伝達が可能であり、前記熱媒体から伝達された熱を蓄える蓄熱装置において、前記熱媒体との間で熱の伝達をおこなう第１の蓄熱部と、この第１の蓄熱部と伝熱壁を介して設けられた第２の蓄熱部とを有し、前記伝熱壁の熱伝導性能を制御することにより、第１蓄熱部の熱容量を制御する熱容量制御手段を備えていることを特徴とする蓄熱装置の制御装置である。
【００４６】
そして、前記図２に示されたステップＳ１ないしステップＳ４、およびステップＳ１３が、熱容量制御手段に相当する。この蓄熱装置の制御装置における作用効果は、実施例で説明した蓄熱装置の作用効果と同じである。また、熱溶量制御手段を、熱容量制御器または熱容量制御用コントローラと読み替えることもできる。この場合、図１に示された電子制御装置３１が、熱容量制御器または熱容量制御用コントローラに相当する。また、熱溶量制御手段を、熱容量制御ステップと読み替え、蓄熱装置の制御装置を、蓄熱装置の制御方法と読み替えることもできる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、熱電変換素子への通電状態に応じて伝熱壁を伝導状態と断熱状態に切換えれば、第１の蓄熱部の熱容量を変更できる。つまり、熱媒体と第２蓄熱部に向けて移動させるための分岐部は不要である。したがって、蓄熱装置を構成する部品点数の増加を抑制でき、蓄熱装置の構造の複雑化、大重量化、大型化を抑制でき、かつ、製造コストの上昇を抑制できる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、蓄熱装置内に残留している熱エネルギを電気エネルギに変換して、その電力を蓄電装置に蓄電することができ、エネルギの無駄を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す概念図である。
【図２】図１のシステムの制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…蓄熱装置、 ７，８，９…伝熱壁、 １０…第１蓄熱槽、 １１…第２蓄熱槽、 １２…第３蓄熱槽、 １３…第４蓄熱槽、 １４，４０，４３…熱電変換素子、 １５，１６…電極、 ２２…冷媒配管、 ２３…ブライン配管、 ４６…蓄電装置。
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱媒体から伝達された熱を蓄えたり、蓄えた熱を熱媒体に伝達することが可能な蓄熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両用の空調装置などにおいては、熱媒体と空気とを熱伝達可能に流通させる通路が設けられているとともに、熱媒体と空気との間で熱伝達をおこなって空気を加熱もしくは冷却した後、その空気を車両の室内に送り込んで、室内を冷房または暖房するように構成されている。このような空調装置の一例としての自動車用冷房装置が、特開平６−２１１０３６号公報に記載されている。
【０００３】
この公報に記載されている自動車用冷房装置においては、冷媒の循環経路に、コンプレッサ、コンデンサ、蓄熱装置としての蓄冷器、膨張弁、エバポレータなどが配置されている。コンデンサと膨張弁との間に蓄冷器が配置されており、膨張弁とエバポレータとの間には、２つの三方弁が配置されている。第１の三方弁は、１つの吸込口と、第１の吐出口および第２の吐出口とを備えている。第２の三方弁は、第１の吸込口および第２の吸込口と、１つの吐出口とを有している。そして、第１の三方弁の吸込口が膨張弁に接続され、第１の三方弁の第１の吐出口と、第２の三方弁の第１の吸込口とが接続されている。また、第１の三方弁の第２の吐出口と、蓄冷器の入口部とが接続されている。さらに第２の三方弁の第２の吸込口と、蓄冷器の出口部とが接続されている。さらにまた、第２の三方弁の吐出口と、エバポレータとが接続されている。
【０００４】
一方、上記蓄冷器は、並列に配置された複数の冷媒室と、各冷媒室に連通する第１分岐管と、各冷媒室の入口に設けた複数の第１ストップ弁とを有している。また、蓄冷器は、各冷媒室に対応し、かつ、入口部に対して分岐管を介して接続された複数の冷媒通路と、各冷媒通路の入口に配置された第２ストップ弁とを有している。これら複数の冷媒通路は並列に配置されており、出口部に連通されている。
【０００５】
上記公報の冷房装置においては、コンプレッサにより冷媒が圧縮されて高温・高圧のガスとなってコンデンサに送られる。コンデンサに送られた冷媒は、その潜熱を奪われて冷却され、かつ、凝縮（液化）する。液化された冷媒は蓄冷器を経由して膨張弁に送られ、膨張弁により冷媒が膨張されて低温・低圧の霧状冷媒となり、その冷媒がエバポレータに流れ込む。エバポレータでは冷媒が蒸発するのに必要な潜熱を、室内側の空気から奪い、室内空気を冷却すると同時に冷媒が気化し、その後、冷媒はコンプレッサに吸入される。
【０００６】
蓄冷器の機能を具体的に説明すると、蓄冷時には、冷媒が蓄冷器を通過する際に蓄冷室に蓄冷される。この蓄冷時には、第１ストップ弁を選択的に開弁することで、蓄冷される蓄冷室の数、言い換えれば、蓄冷器全体としての熱容量が制御される。これに対して、放冷時には、膨張弁を通過した冷媒が、三方弁を介して蓄冷器の冷媒通路に送られて、各蓄冷室と、冷媒通路を通過する冷媒との間で熱伝達がおこなわれる。この放冷時には、蓄冷が完了している冷媒室に対応する冷媒通路のみに冷媒を送るように、第２ストップ弁を選択的に開弁させる制御がおこなわれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載された冷房装置においては、蓄冷器の熱容量を制御し、かつ、蓄冷が完了した蓄冷室にのみ冷媒を送るために、第１の分岐管および第２の分岐管を設ける必要がある。このため、冷房装置の部品点数が増加して、構造が複雑化および大型化および大重量化するとともに、製造コストが上昇する問題があった。
【０００８】
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、熱容量を変更でき、かつ、部品点数の増加を抑制することのできる蓄熱装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、熱媒体との間で熱の伝達が可能であり、前記熱媒体から伝達された熱を蓄える蓄熱装置において、前記熱媒体との間で熱の伝達をおこなう第１の蓄熱部と、この第１の蓄熱部と伝熱壁を介して設けられた第２の蓄熱部とを有し、前記伝熱壁が熱電変換素子を有し、この熱電変換素子への通電状態に応じて前記伝熱壁が熱伝導状態と断熱状態に切換えられることにより、前記第１の蓄熱部の熱容量が可変に構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１の発明によれば、熱電変換素子への通電状態に応じて伝熱壁が熱伝導状態と断熱状態に切換えられて、第１の蓄熱部の熱容量が変更される。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記伝熱壁を断熱状態にしたときに、前記第１の蓄熱部と第２の蓄熱部との温度差に応じて、前記熱電変換素子で起電力が発生することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の作用が生じる他に、第１の蓄熱部と第２の蓄熱部との温度差に応じて、熱電変換素子で起電力が発生する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を図面に基づいて説明する。図１は、蓄熱装置１を、車両の空調装置の一部品として用いた場合の概略構成を示す断面図である。図１において、蓄熱装置１の外壁を構成する断熱層２は、その断面形状がほぼ四角形に構成されている。すなわち、断熱層２は、相互に平行に配置された第１の壁部３および第２の壁部４と、相互に平行に配置された第３の壁部５および第４の壁部６とを有している。前記断熱層２は、例えば、発泡材など、保温効果のある断熱材で構成される。なお、第１の壁部３ないし第４の壁部６以外にも壁部（図示せず）が設けられており、断熱層２の内部と外部とが、気密に遮断されている。
【００１４】
断熱層２の内部には、複数の伝熱壁、この実施例では、３つの伝熱壁７，８，９が配置されている。これらの伝熱壁７，８，９は板形状に構成され、その伝熱壁７，８，９の端部が第１の壁部３および第４の壁部４に接触（密着）している。これら３つの伝熱壁７，８，９により、断熱層２の内部が、第１蓄熱槽（蓄熱槽Ｎｏ１）１０と第２蓄熱槽（蓄熱槽Ｎｏ２）１１と第３蓄熱槽（蓄熱槽Ｎｏ３）１２と第４蓄熱槽（蓄熱槽Ｎｏ４）１３とに区画されている。具体的には、第１蓄熱槽１０と第２蓄熱槽１１とが伝熱壁７により仕切られ、第２蓄熱槽１１と第３蓄熱槽１２とが伝熱壁８により仕切られ、第３蓄熱槽１２と第４蓄熱槽１３とが伝熱壁９により仕切られている。なお、各蓄熱槽１０，１１，１２，１３内には、蓄熱材として、パラフィン、水、ＬＬＣ、無機化合物、有機化合物を充填することもできる。
【００１５】
伝熱壁７は、板形状の第１熱電変換素子（熱電変換素子Ｎｏ１）１４と、第１熱電変換素子１４の両面に接触して設けられた第１の電極（電極板Ｎｏ１）１５および第２の電極（電極板Ｎｏ２）１６とを有している。第１の電極１５と第２の電極１６とは極性が異なる。第１熱電変換素子１４は、一方の面が第１蓄熱槽１０に臨んで配置され、他方の面が第２蓄熱槽１１に臨んで配置されている。また、第１熱電変換素子１４および第１の電極１５および第２の電極１６により、電気回路の一部が構成されている。
【００１６】
そして、蓄電装置４６と電気回路とが電気的に接続されており、熱電変換素子１４は、導電性の材料により構成されている。第１熱電変換素子１４は、第１の電極１５と第２の電極１６との間における通電状態、具体的には電位差に応じて、熱伝導性能が変化する特性を備えている。
【００１７】
また、伝熱壁８は、板形状の第２熱電変換素子（熱電変換素子Ｎｏ２）４０と、第２熱電変換素子４０の両面に接触された第３の電極（電極板Ｎｏ３）４１および第４の電極（電極板Ｎｏ４）４２とを有している。第３の電極４１と第４の電極４２とでは極性が異なる。第２熱電変換素子４０は、一方の面が第２蓄熱槽１１に臨んで配置され、他方の面が第３蓄熱槽１２に臨んで配置されている。また、第２熱電変換素子４０および第３の電極４１および第４の電極４２により、電気回路の一部が構成されている。
【００１８】
そして、蓄電装置４６と電気回路とが電気的に接続されており、第２熱電変換素子４０は導電性の材料により構成されている。第２熱電変換素子４０は、第３の電極４１と第４の電極４２との間における通電状態、具体的には電位差に応じて、熱伝導性能が変化する特性を備えている。
【００１９】
さらに、伝熱壁９は、板形状の第３熱電変換素子（熱電変換素子Ｎｏ３）４３と、第３熱電変換素子４３の両面に接触された第５の電極（電極板Ｎｏ５）４４および第６の電極（電極板Ｎｏ６）４５とを有している。第５の電極４４と第６の電極４５とでは極性が異なる。第３熱電変換素子４３は、一方の面が第３蓄熱槽１２に臨んで配置され、他方の面が第４蓄熱槽１３に臨んで配置されている。また、第３熱電変換素子４３および第５の電極４４および第４の電極４６により、電気回路の一部が構成されている。
【００２０】
そして、蓄電装置４６と電気回路とが電気的に接続されており、第３熱電変換素子４３は導電性の材料により構成されている。第３熱電変換素子４３は、第５の電極４４と第６の電極４５との間における通電状態、具体的には電位差に応じて、熱伝導性能が変化する特性を備えている。
【００２１】
ここで、各第１熱電変換素子１４，４０，４３の熱伝導性能としては、熱伝導率、熱流速（言い換えれば伝熱面負荷）などが挙げられる。この各第１熱電変換素子１４，４０，４３としては、例えば、ペルチェ素子などを用いることができる。
【００２２】
図１においては、便宜上、各熱電変換素子の両面が、各電極により覆われているが、実際には各熱電変換素子の両面全域が電極により覆われている訳ではなく、各熱電変換素子の両面の一部が、各蓄熱槽内に熱伝達可能に露出している。なお、各電極として熱伝導性に優れた金属材料を用いた場合は、熱電変換素子の表面全域を電極で覆ってもよい。
【００２３】
また、各熱電変換素子の両面には薄板形状の放熱フィン１７が複数形成されている。具体的には、第１熱電変換素子１４に形成された放熱フィン１７は、第１蓄熱槽１０および第２蓄熱槽１１に配置されている。また、第２熱電変換素子４０に形成された放熱フィン１７は、第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２に配置されている。さらに、第３熱電変換素子４３に形成された放熱フィン１７は、第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽１３に配置されている。各放熱フィン１７は、熱伝導性能に優れた金属材料、例えば、アルミニウム、銅などにより構成されている。各放熱フィン１７は、各熱電変換素子の表面に対してほぼ垂直に形成されており、各放熱フィン１７同士は、相互に平行に配置されている。
【００２４】
さらに、第２蓄熱槽１１においては、第１熱電変換素子１４に形成されている複数の放熱フィン１７と、第２熱電変換素子４０に形成されている複数の放熱フィン１７とが、交互に配置されている。さらにまた、第３蓄熱槽１２においては、第２熱電変換素子４０に形成されている複数の放熱フィン１７と、第３熱電変換素子４３に形成されている複数の放熱フィン１７とが、交互に配置されている。上記の構成において、第１熱電変換素子１４の制御により伝熱壁７が熱伝導可能な状態になったときに、第１熱電変換素子１４に設けられたフィン１７が、第２蓄熱部１１に熱を、均一、かつ早期に供給し、蓄熱が速やかにおこなわれる。また、これとは逆に熱媒体に熱を与える場合も、蓄熱部の熱を、均一、かつ早期に供給することができる。第２熱電変換素子４０および第３熱電変換素子４３に設けられた放熱フィン１７も、これと同じ働きをする。
【００２５】
さらにまた、熱電変換素子の表面全域を電極で覆う構成が採用されている場合は、電極の表面に放熱フィンを設けることもできる。なお、第１蓄熱槽１０には第１温度センサ（Ｎｏ１温度センサ）１８が配置され、第２蓄熱槽１１には第２温度センサ（Ｎｏ２温度センサ）１９が配置され、第３蓄熱槽１２には第３温度センサ（Ｎｏ３温度センサ）２０が配置され、第４蓄熱槽１３には第４温度センサ（Ｎｏ４温度センサ）２１が配置されている。
【００２６】
一方、断熱層２の内部から外部に亘って冷媒配管２２およびブライン配管２３が設けられている。冷媒配管２２の内部は熱媒体である冷媒が流通するものであり、冷媒配管２２は、冷媒が循環する経路Ａ１の一部を構成している。経路Ａ１には、コンプレッサ２４、コンデンサ２５、膨張弁２６などが配置されている。冷媒配管２２は、コンデンサ２５の出口に接続される入口部２７と、膨張弁２６の入り口に接続される出口部２８とを有している。そして、冷媒配管２２の入口部２７と出口部２８との間の領域が、断熱層２を貫通して第１蓄熱槽１０内に配置されている。
【００２７】
これに対して、ブライン配管２３は、熱媒体（例えば、水、ＬＬＣ、無機化合物、有機化合物）が循環する経路の一部を構成するものであり、ブライン配管２３は、入口部２９および出口部３０を有している。そして、ブライン配管２３であって、入口部２９と出口部３０との間の領域が、第１蓄熱槽１０内に配置されている。また、ブライン配管２３であって、断熱槽２の外部に配置されている領域と、エバポレータ（図示せず）との間で、熱伝達が可能である。なお、冷媒配管２２およびブライン配管２３は、熱伝導性に優れた金属材料、例えば、アルミニウム、銅などにより構成されている。
【００２８】
さらに、蓄熱装置１の制御系統について説明する。蓄熱装置１の全体を制御するコントローラとしての電子制御装置（ＥＣＵ）３１が設けられている。電子制御装置３１には、各温度センサ１８，１９，２０，２１の検知情報が入力される。これに対して、電子制御装置３１からは、第１の電極１５および第２の電極１６を含む電気回路に通電される電力と、第３の電極４１および第４の電極４２を含む電気回路に通電される電力と、第５の電極４４および第６の電極４５を含む電気回路に通電される電力とを、個々に制御する信号が出力される。
【００２９】
つぎに、蓄熱装置１の作用および制御例を、図２のフローチャートを用いて説明する。冷媒配管２２の入口部２７から出口部２８に向けて、冷媒、例えば、低温・低圧で霧状の冷媒が流れる。すると、冷媒の温度と第１蓄熱槽１０との温度差に基づいて、熱が冷媒配管２２を経由して第１蓄熱槽１０内に伝達されて、その熱が第１蓄熱槽１０内に蓄熱される。このような状況において、システム、すなわち、蓄熱装置１を作動させる要求があるか否かが判断される（ステップＳ１）。
【００３０】
このステップＳ１で肯定的に判断された場合は、第１温度センサ１８の検知情報が読み込まれて（ステップＳ２）、第１温度センサ１８により検知された温度が、判定値未満であるか否かが判断される（ステップＳ３）。このステップＳ３で肯定的に判断された場合は、伝熱壁７の第１の電極１５に印可する電圧と、伝熱壁７の第２の電極１６に印可する電圧とが、異なる値（電圧１と電圧２）に設定される（ステップＳ４）。このように、蓄熱装置１の第１蓄熱層１０に十分蓄熱がおこなわれた状態であると判断されて、第１蓄熱層１０の熱容量を増加させる制御をおこなう。
【００３１】
このステップＳ４の制御により、伝熱壁７の第１の電極１５と第２の電極１６とに電位差が発生し、伝熱壁７の第１熱電変換素子１４が熱伝壁として機能する。その結果、第１蓄熱槽１０の温度と、第２蓄熱槽１１の温度との差に基づいて、第１蓄熱槽１０の熱が、第１熱電変換素子１４を介して第２蓄熱槽１１に伝達され、その熱が第２蓄熱槽１１に蓄熱される。
【００３２】
前記ステップ４についで、第２温度センサ１９の検知情報が読み込まれるとともに（ステップＳ５）、第２温度センサ１９により検知された温度が、判定値未満であるか否かが判断される（ステップＳ６）。このステップＳ６で肯定的に判断された場合は、第２蓄熱層１０が十分蓄熱をおこなった状態であると考えられるため、伝熱壁８の第３の電極４１に印可する電圧と、伝熱壁８の第４の電極４２に印可する電圧とが、異なる値（電圧１と電圧２）に設定される（ステップＳ７）。このステップＳ７の制御により、伝熱壁８の第３の電極４１と第４の電極４２とに電位差が発生し、第２熱電変換素子４０が伝熱壁として機能する。その結果、第２蓄熱槽１１の温度と、第３蓄熱槽１２の温度との差に基づいて、第２蓄熱槽１１の熱が第２熱電変換素子４０を介して第３蓄熱槽１２に伝達され、その熱が第３蓄熱槽１２に蓄熱される。
【００３３】
前記ステップ７についで、第３温度センサ２０の検知情報が読み込まれるとともに（ステップＳ８）、第３温度センサ２０により検知された温度が、判定値未満であるか否かが判断される（ステップＳ９）。このステップＳ９で肯定的に判断された場合は、第３蓄熱層１２が十分蓄熱をおこなった状態であると考えられるため、伝熱壁９の第５の電極４４に印可する電圧と、伝熱壁９の第６の電極４５に印可する電圧とが、異なる値（電圧１と電圧２）に設定され（ステップＳ１０）、リターンされる。このステップＳ１０の制御により、伝熱壁９の第５の電極４４と第６の電極４５とに電位差が発生し、第３熱電変換素子４３が伝熱壁として機能する。その結果、第３蓄熱槽１２の温度と、第４蓄熱槽１３の温度との差に基づいて、第３蓄熱槽１２の熱が第３熱電変換素子４３を介して第４蓄熱槽１３に伝達され、その熱が第４蓄熱槽１３に蓄熱される。
【００３４】
これに対して、前記ステップＳ９で否定的に判断された場合は、伝熱壁９の第５の電極４４に印可する電圧と、伝熱壁９の第６の電極１６に印可する電圧とを同じ（電圧２）に設定し（ステップＳ１１）、リターンされる。このステップ１１の制御により、第３熱電変換素子４３が断熱壁として機能するため、第３蓄熱槽１２の熱は、第４蓄熱槽１３に伝達されない。
【００３５】
また、前記ステップＳ６で否定的に判断された場合は、伝熱壁８の第３の電極４１に印可する電圧と、伝熱壁８の第４の電極４２に印可する電圧とを同じ（電圧２）に設定するとともに、伝熱壁９の第５の電極４４に印可する電圧と、伝熱壁９の第６の電極４５に印可する電圧とを同じ（電圧２）に設定し（ステップＳ１２）、リターンされる。このステップ１２の制御により、第２熱電変換素子４０が断熱壁として機能するため、第２蓄熱槽１１の熱は、第３蓄熱槽１２に伝達されない。また、ステップＳ１２のその他の作用は、ステップＳ１１と同じである。
【００３６】
一方、前記ステップＳ３またはステップＳ１で否定的に判断された場合は、伝熱壁７の第１の電極１５に印可する電圧と、伝熱壁７の第２の電極１６に印可する電圧と、伝熱壁８の第３の電極４１に印可する電圧と、伝熱壁８の第４の電極４２に印可する電圧と、伝熱壁９の第５の電極４４に印可する電圧と、伝熱壁９の第６の電極４５に印可する電圧とを、全て同じ（電圧２）に設定し（ステップＳ１３）、リターンされる。このステップ１３の制御により、伝導素子１４が断熱壁として機能するため、第１蓄熱槽１０の熱は、第２蓄熱槽１１に伝達されない。ステップＳ１３のその他の作用は、ステップＳ１２と同じである。なお、図２のフローチャートで用いる判定値を、各蓄熱槽に収納される蓄冷剤の蓄冷特性に基づいて、変更することができる。さらに、第４温度センサ２１の検知信号は、例えば、第１温度センサ１８ないし第４温度センサ２１の検知信号は、伝熱壁７，８，９の制御に利用されるだけでなく、各蓄熱層の蓄熱量の監視をおこなうために使用される。
【００３７】
このように、図１に示す蓄熱装置１によれば、伝熱壁７，８，９の各電極１５，１６，４１，４２，４４，４５に印可する電圧を制御することにより、各第１熱電変換素子１４，４０，４３を、伝熱壁と断熱壁とに切り替えることができる。言い換えれば、伝熱壁を隔てた蓄熱槽同士の間における熱伝達性能、具体的には熱伝達率、熱流束、熱貫流率（熱通過率）、全熱抵抗などを制御できる。したがって、蓄熱装置１の全体としての熱容量を変更（言い換えれば、制御、調整）することができる。また、熱媒体である冷媒の熱が第１蓄熱槽１０に蓄熱されるとともに、ブライン配管２３を流通する熱媒体の温度と、第１蓄熱槽１０の温度との差に基づいて、第１蓄熱槽１０とブライン配管２３の内部の熱媒体との間で熱交換がおこなわれて、熱媒体が加熱または冷却される。
【００３８】
このとき、冷媒配管２２およびブライン配管２３が、共に第１蓄熱槽１０に配置され、第２蓄熱槽１１，１２，１３には、冷媒配管およびブライン配管は配置されていない。言い換えれば、蓄熱層と熱媒体との間の熱の伝達作用は、第１蓄熱槽１０で発生し、第２蓄熱槽１１，１２，１３では発生しない。つまり、冷媒配管およびブライン配管を第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽，１３に設ける必要はなく、冷媒配管２２およびブライン配管２３を、第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽１３に配置するための分岐管などを設ける必要もない。したがって、蓄熱装置１を構成する部品点数の増加を抑制でき、蓄熱装置１の構造の複雑化、大型化、大重量化を抑制でき、かつ、製造コストの上昇を抑制できる。
【００３９】
また、ブライン配管２３で必要な熱量に応じて、蓄熱装置１の熱容量を増減できるため、システムの作動初期に、第１蓄熱槽１０に蓄熱して、第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽１３に蓄熱しないように制御すれば、システムの作動初期に、蓄熱装置１の全体に熱を伝達せずに済む。すなわち、第１蓄熱槽１０温度を迅速に変化させることができる。したがって、第１蓄熱槽１０の熱がブライン配管２３の熱媒体に伝達されないという熱のロスを防止でき、第１蓄熱槽１０とブライン配管２３内の熱媒体との間の熱伝達効率が向上する。
【００４０】
さらに、システムの不作動時は、第１熱電変換素子１４が断熱壁として機能するため、第２蓄熱槽１１および第３蓄熱槽１２および第４蓄熱槽１３に蓄熱されている熱が、冷媒配管２２およびブライン配管２３に伝達されること、言い換えれば放熱量を最小限に止めることができ、保熱効率が向上する。さらに、蓄熱装置１の熱容量を変更するための構成として、バルブなどのように、機械的に開閉される開閉装置を用いていないため、開閉装置の作動空間を確保する必要もなく、蓄熱装置１の小型化を一層促進できる。
【００４１】
さらに、前述したように、コンプレッサ２４を有する経路Ａ１を冷媒が循環することで、蓄熱がおこなわれるため、コンプレッサ２４を作動する必要があり、車両のエンジンによりコンプレッサ２４が駆動されている時に、蓄熱がおこなわれる。また、蓄熱された熱を利用して車室内の冷房をおこなうか否かは、車両の走行状態や蓄熱装置１の蓄熱状態を検出して決定される。蓄熱装置１における蓄熱は、第１蓄熱層１０に対してのみおこなわれ、第２蓄熱層１１ではおこなわれない場合もある。
【００４２】
この場合、システムが不作動となり、冷房が不要となることもある。すると、伝熱壁７，８，９は断熱壁として機能する状態で、第１蓄熱層１０と第２蓄熱層１１との間で温度差が発生する。この温度差に基づき第１熱電変換素子１４は、起電力を発生するので、発生した電力を蓄電装置４６に蓄電し、その電力を電気装置（図示せず）に供給することができる。これにより、蓄熱した熱を、熱源として利用できないときに、起電力発生源として利用することになり、蓄熱装置１で蓄えられた熱が無駄になることを低減できる。
【００４３】
なお、図１に示す例では、第１蓄熱槽に対して、他の複数の蓄熱槽が直列に配置されているが、第１蓄熱槽に対して、他の複数の蓄熱槽が並列に配置されていてもよい。また、この実施例において、各蓄熱槽１０，１１，１２，１３の容積は、全て同じでもよいし、各蓄熱槽の容積が相互に異なっていてもよい。また、この実施例においては、第１の物体および第２の物体の一例として挙げている冷媒および熱媒体がいずれも流体（液体・気体）となっているが、第１の物体または第２の物体のうちの少なくとも一方が、固体である場合にも、この発明を適用できる。この場合は、その固体が蓄熱部を“通過”することなく、“配置”される。さらに、第１蓄熱部および第２蓄熱部の一例として、第１蓄熱槽１０および第２蓄熱槽１１の内部の空気という流体、または内部に収容された蓄冷剤（ゲル状物）が挙げられているが、第１蓄熱部および第１蓄熱部の少なくとも一方が、固体であってもよい。
【００４４】
ここで、この実施例の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、冷媒およびブラインが、この発明の熱媒体に相当し、第１蓄熱層１０が第１蓄熱部に相当し、第２蓄熱槽１１が、この発明の第２蓄熱部に相当する。
【００４５】
ここで、上記の具体例に基づいて開示された特徴的な構成を列挙すれば以下のとおりである。すなわち、熱媒体との間で熱の伝達が可能であり、前記熱媒体から伝達された熱を蓄える蓄熱装置において、前記熱媒体との間で熱の伝達をおこなう第１の蓄熱部と、この第１の蓄熱部と伝熱壁を介して設けられた第２の蓄熱部とを有し、前記伝熱壁の熱伝導性能を制御することにより、第１蓄熱部の熱容量を制御する熱容量制御手段を備えていることを特徴とする蓄熱装置の制御装置である。
【００４６】
そして、前記図２に示されたステップＳ１ないしステップＳ４、およびステップＳ１３が、熱容量制御手段に相当する。この蓄熱装置の制御装置における作用効果は、実施例で説明した蓄熱装置の作用効果と同じである。また、熱溶量制御手段を、熱容量制御器または熱容量制御用コントローラと読み替えることもできる。この場合、図１に示された電子制御装置３１が、熱容量制御器または熱容量制御用コントローラに相当する。また、熱溶量制御手段を、熱容量制御ステップと読み替え、蓄熱装置の制御装置を、蓄熱装置の制御方法と読み替えることもできる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、熱電変換素子への通電状態に応じて伝熱壁を伝導状態と断熱状態に切換えれば、第１の蓄熱部の熱容量を変更できる。つまり、熱媒体と第２蓄熱部に向けて移動させるための分岐部は不要である。したがって、蓄熱装置を構成する部品点数の増加を抑制でき、蓄熱装置の構造の複雑化、大重量化、大型化を抑制でき、かつ、製造コストの上昇を抑制できる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、蓄熱装置内に残留している熱エネルギを電気エネルギに変換して、その電力を蓄電装置に蓄電することができ、エネルギの無駄を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す概念図である。
【図２】図１のシステムの制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…蓄熱装置、 ７，８，９…伝熱壁、 １０…第１蓄熱槽、 １１…第２蓄熱槽、 １２…第３蓄熱槽、 １３…第４蓄熱槽、 １４，４０，４３…熱電変換素子、 １５，１６…電極、 ２２…冷媒配管、 ２３…ブライン配管、 ４６…蓄電装置。
Claims (2)
- 熱媒体との間で熱の伝達が可能であり、前記熱媒体から伝達された熱を蓄える蓄熱装置において、
前記熱媒体との間で熱の伝達をおこなう第１の蓄熱部と、この第１の蓄熱部と伝熱壁を介して設けられた第２の蓄熱部とを有し、
前記伝熱壁が熱電変換素子を有し、この熱電変換素子への通電状態に応じて前記伝熱壁が熱伝導状態と断熱状態に切換えられることにより、前記第１の蓄熱部の熱容量が可変に構成されていることを特徴とする蓄熱装置。 - 前記伝熱壁を断熱状態にしたときに、前記第１の蓄熱部と第２の蓄熱部との温度差に応じて、前記熱電変換素子で起電力が発生することを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
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