JP2016205749A - 潜熱蓄熱材の過冷却解除素子及び過冷却解除装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の潜熱蓄熱材の過冷却解除素子は、潜熱蓄熱材の過冷却解除の信頼性が低いという問題点があった。【解決手段】 過冷却解除素子は、横方向の寸法よりも縦方向の寸法の方が短い1枚の弾性を有する板片を備え、板片の横方向における略中央部位に切り目が形成されている。板片に外力が加えられた場合、板片は、飛び移り座屈によって、潜熱蓄熱材の結晶の種を保持する第１形状から保持した結晶の種を放出する第２形状へと変形し得るように形成されている。また、過冷却解除装置は、過冷却解除素子と過冷却解除素子を駆動するアクチュエータとを備え、過冷却解除素子及びアクチュエータが曲げ可能なワイヤで連結されている。【選択図】 図７

Description

この発明は、潜熱蓄熱材の過冷却解除素子及びそれを用いた過冷却解除装置に関するものである。

液相から固相へ向かって相変化すべき温度以下になっても液相の状態が保たれている過冷却状態の潜熱蓄熱材を用いて熱を取り出す技術が知られている。潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除した場合、液状の潜熱蓄熱材は凝固を開始し、凝固熱が放出される。放出によって取り出された熱は、様々な目的の温度管理に使用することが可能となる。

潜熱蓄熱材の凝固を開始させる結晶核の種となる物質が存在した場合、潜熱蓄熱材の凝固が開始され易くなる。そこで、潜熱蓄熱材の過冷却状態を解消するために用いる過冷却解除素子として、結晶核の種となる固相の潜熱蓄熱材を密集させるための手段を具備した弾性材料からなる素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８―８１２９０号広報

この過冷却解除素子は、一対の開放素子材を鋭角状に配置して開放素子を形成し、間に微小空間を形成し、且つその微小空間を小さくする方向に移動可能に形成してある。この過冷却解除素子の構成は、空間を縮小させることによって固相の潜熱蓄熱材を小空間に密集して生じさせ、生じた結晶核の種をトリガとして液状の潜熱蓄熱材の凝固を促し、潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除（発核）しようとするものである。

しかしながら、潜熱蓄熱材の過冷却解除を促す程度に結晶核の種を密集させるためには、所定の時間が必要となってくる。また、過冷却解除を促す程度に結晶核の種が密集して既に存在しているか否か、判断することは困難である。そのためこのような従来の過冷却解除素子では、潜熱蓄熱材の過冷却解除に対する信頼性が比較的高くないという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、潜熱蓄熱材の凝固を開始させる結晶核の種の供給精度を高め、過冷却状態の潜熱蓄熱材に対する過冷却解除の信頼性を向上させることができる過冷却解除素子及び過冷却解除装置を提供することを目的としている。

この発明に係る過冷却解除素子は、縦方向及び横方向のうちの一方向の寸法が他方向の寸法よりも長い弾性の板片を備え、潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除するように構成されている。板片の一方向の中央部位には、他方向に伸び、板片の高さ方向の一方側に開く切り目が形成されている。板片に外力が加えられた場合、板片は切り目を含む一部が飛び移り座屈によって、第１形状から第１形状が反転した形状である第２形状へと変形するように構成してある。切り目の開度は、第１形状の場合よりも第２形状の場合の方が大きい。

この発明に係る過冷却解除装置は、潜熱蓄熱材を保持する容器と縦方向及び横方向のうちの一方向の寸法が他方向の寸法よりも長い弾性の板片を有する過冷却解除素子と過冷却解除素子に外力を加える外力付加機構とを備え、潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除するように構成されている。板片の一方向の中央部位には、他方向に伸び、板片の高さ方向の一方側に開く切り目が形成されている。外力付加機構が板片に外力を加えた場合、板片は切り目を含む一部が飛び移り座屈によって、第１形状から第１形状が反転した形状である第２形状へと変形するように構成してある。切り目の開度は、第１形状の場合よりも第２形状の場合の方が大きい。

この発明に係る過冷却解除素子によれば、外力が加えられた場合に飛び移り座屈によって第１形状から第２形状へと一部が変形する板片を備える。第２形状は第１形状を反転させた形状であり、第２形状における切り目の開度は第１形状における切り目の開度よりも大きい。そのため、過冷却解除に係る潜熱蓄熱材の凝固を開始させる結晶核の種を第１形状の切り目の空間内に保持することが可能となり、板片を第２形状に変形させることによってその保持した結晶核の種を過冷却状態の潜熱蓄熱材へと放出することも可能となる。したがって、過冷却状態の潜熱蓄熱材に対する結晶核の種の供給精度が高まり、過冷却状態の潜熱蓄熱材に対する過冷却解除の信頼性を向上させることができる。また、飛び移り座屈可能な形状を有していることによって、第１形状では切り目の空間に圧縮応力が働くことになり、第１形状で保持された結晶核の種となる潜熱蓄熱材を固相の状態として維持し易くなる。したがって、過冷却状態の潜熱蓄熱材に対する結晶核の種の供給精度が更に高まり、過冷却状態の潜熱蓄熱材に対する過冷却解除の信頼性を更に向上させることができる。

この発明の実施の形態１に係る過冷却解除素子を示す平面図である。 図１の過冷却解除素子を示す断面正面図である。 図２の過冷却解除素子の切り目を示す拡大断面図である。 図２の過冷却解除素子の変形した切り目を示す拡大断面図である。 過冷却解除素子の撓み部の切り目に係る圧力と溶融温度上昇との関係を示すグラフである。 過冷却解除素子の撓み部の曲率半径と撓み部の切り目に働く圧縮応力との関係を示すグラフである。 この発明の実施の形態２に係る過冷却解除装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３に係る過冷却解除装置を示す構成図である。

以下、添付図面を参照して、本願が開示する過冷却解除素子及び過冷却解除装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る過冷却解除素子を示す平面図であり、図２は図１の過冷却解除素子を示す断面正面図であり、図３は図２の過冷却解除素子の切り目を示す拡大断面図であり、図４は図３の過冷却解除素子の変形した切り目を示す拡大断面図である。

過冷却解除素子１は、剛性と弾性を有する１枚の板バネを用いて形成された板片１１からなり、潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除するために用いられる。板片１１の材質として、たとえばステンレス鋼の薄板を用いることができる。

本実施の形態で用いる潜熱蓄熱材は、液相から固相へ向かって相変化すべき温度以下になっても相状態が変化せずに液状を保つことができる過冷却型の潜熱蓄熱材であって、例えば、酢酸ナトリウム、パラフィン、エリスリトール等である。

過冷却状態で液状の潜熱蓄熱材に対して結晶核の種が供給された場合、生成した種をトリガとして潜熱蓄熱材が一気に固相へと相変化を開始し、凝固熱が周囲に放出される。例えば、潜熱蓄熱材を車両に搭載した場合には、車両のエンジンが停止中であっても、過冷却解除素子１を用いて潜熱蓄熱材から凝固熱を取り出し、車内温度の上昇に使用することができる。

板片１１は、縦方向（図１のｙ軸方向）の寸法よりも横方向（図１〜４のｘ軸方向）の寸法が長くなるように形成されている。つまり、板片１１は、縦方向及び横方向のうちの一方向である横方向の寸法が他方向である縦方向の寸法よりも長くなるように形成されている。

板片１１は、横方向の略中央部位に、縦方向に伸長する切り目１２が形成されている。切り目１２は、板片１１の高さ方向（図２〜４のｚ軸方向）の一方側（図２〜４の下方側）が開口するように形成されている。縦方向における切り目１２の長さは、縦方向における板片１１の長さよりも短い。また切り目１２には、板片１１の横方向の両端から切り目１２に向かって、つまり板片１１の横方向の両端から図３のｘ軸方向内向き（板片１１の横方向内向き）に圧縮応力が加えられ、撓みが形成されている。この撓みは、板片１１の横方向の一方側から切り目１２に向かいつつ板片１１の高さ方向の他方側へと伸びるように形成された半弧状の第１撓み部位と、板片１１の横方向の他方側から切り目１２に向かいつつ前述した板片１１の高さ方向の他方側へと伸びるように形成された半弧状の第２撓み部位とを含む。第１撓み部位及び第２撓み部位は、切り目１２を通過する高さ方向の仮想軸線に対して線対称となっている。つまり板片１１は、切り目１２を含む一部分が、高さ方向の他方側（図２及び３においては、上方側）へ突出する第１形状となっている。

板片１１の第１形状部分は凸面を有しており、高さ方向の他方側（図３の上方側）へ突出する切れ目１２の近傍を一方側（図３の下方側）に押し戻すように外力を板片１１へ加えた場合、飛び移り座屈によって、板片１１の第１形状部分は凹面となるように湾曲した第２形状へと変形する。加える外力を除去した場合、板片１１の第２形状部分は、再び最初の第１形状に戻る（自己復帰する）。そのため第２形状は、切り目１２を中心として第１形状が反転した形状となっている。また図３及び図４に示してあるように、板片１１の高さ方向の一方側（図３においては、下方側）の切り目１２の開度は、第１形状の場合よりも飛び移り座屈によって生じた第２形状の場合の方がよりも大きい。

ここで「飛び移り座屈」とは、安定な状態である構成物に外力を加え、加える外力を次第に増加させた場合に、その構成物が不安定な状態となり、加える外力を更に増加させて外力が所定の極値を超えた場合に、大きな撓みを生じる変形が構成物に起こり、構成物が安定な別形状になる現象を言う。

上述したように構成された切り目１２の近傍は、第１形状において変形量が大きいが、切り目１２の近傍に連続している連続部分は、切り目１２の近傍から横方向外向きに離れるほど変形量が小さい。このため第１形状の場合、切り目１２の開度が小さくなる方向に圧縮応力が働くことになる。このような第１形状部分を有している板片１１に対し、他方側に突出する切り目１２を一方側に押し込むような外力を加えた場合、連続部分を変形させる力が増加して、連続部分が変形することになる。この変形に対する復元力が働くため、切り目１２を含む一部分は不安定な状態となる。更に外力を加えて外力が所定の極値を超えた場合、第１形状部分が変形して凸面が無くなり、切り目１２が一方側にある程度突出する形状へと変形する。この状態では、切り目１２に加わる圧縮応力と連続部分に加わる引っ張り応力とが低下し、外力を更に加えずとも切り目１２が一方側へ更に突出する形状へと変形が更に自動的に進み、反転した第２形状で安定となり、変形が停止する。このようにして、「飛び移り座屈」が起こると考えられる。

上述したように構成された切り目１２の近傍は、第１形状において変形量が大きいが、切り目１２の近傍に連続している連続部分は、切り目１２の近傍から横方向外向きに離れるほど変形量が小さい。このため第１形状の場合、切り目１２の開度が小さくなる方向に圧縮応力が働くことになる。切り目１２の近傍が引っ張られる形になって引っ張り応力が生じ、切り目１２には圧縮応力が残留する。つまり、圧縮応力が切り目１２において内向き方向に集中することになり、切り目１２の両側部分が撓むことになる。

上述したように、板片１１は、縦方向の寸法よりも横方向の寸法が長くなるように形成されている。この構成は、比較的小さな外力で容易に飛び移り座屈及び自己復帰を引き起こせるようにすべく採用してある。そのため、縦方向の短い寸法と横方向の長い寸法との比率は、飛び移り座屈及び自己復帰を引き起こし易い比率であれば特に限定されることはない。

上述したように、縦方向における切り目１２の長さは、縦方向における板片１１の長さよりも短い。切り目１２の縦方向の長さは、後述する飛び移り座屈及び自己復帰が生じ得るのであれば、例えば板片１１の縦方向の長さの半分以上としてもよい。

外力を加えない状態でも第２形状が安定である場合には、第１形状に戻すために、高さ方向の一方側（図３の下方側）へ突出する切れ目１２の近傍を他方側（図３の上方側）に押し戻すように外力を板片１１へ加える必要がある。しかしながら、切り目１２の変形量と切り目１２が存在しない端部の変形量とを調整することによって、外力が加わった状態では安定であるが外力を除くと不安定な第２形状となるように板片１１の切り目１２を含む一部分を形成してある。そのため、外力を除くことで第２形状から第１形状に戻る(自己復帰する)ことが可能であり、一方向の外力の調整のみで第１形状と第２形状との変形の繰り返しを実現することができる。

切り目１２を備えた板片１１は、例えば、プレス加工によって形成することができる。特に切り目１２は、例えば、タガネのような刃を用い、板片１１の高さ方向の一方側（図２においては、下方側）から他方側（図２においては、上方側）に向けたプレス圧力を調整することによって形成することができる。

過冷却解除素子１を用いた過冷却解除の方法について説明する。まず、固相の潜熱蓄熱材の中に過冷却解除素子１を配置する。配置した過冷却解除素子１に外力を加え、過冷却解除素子１の板片１１の一部を切り目１２の開度が第１形状よりも大きい第２形状にする。その後、過冷却解除素子１に加える外力を除去する。過冷却解除素子１の板片１１は、自己復帰能力を備えているため、外力の除去によってその一部が最初の撓み状態（つまり第１形状の状態）に戻る。この操作によって、過冷却解除素子１の切り目１２には、潜熱蓄熱材の凝固を開始させる結晶核の種が取り込まれて保持される。具体的には、切り目１２の両側に微視的な凹凸が存在するため、第１形状となった板片１１の一部が有する切り目１２には、外界と隔絶して固相の潜熱蓄熱材を閉じ込めることができる箇所が生じる。潜熱蓄熱材の凝固を開始させる結晶核の種を取り込むに際し、この操作は、少なくとも１回行えばよい。

結晶核の種を取り込んだ第１形状の過冷却解除素子１を固相の潜熱蓄熱材の中へ入れ、過冷却解除素子１の周囲にある固相の潜熱蓄熱材を融点以上に加熱する。これにより、過冷却解除素子１の周囲にある潜熱蓄熱材は溶融する。

一方、結晶核の種として過冷却解除素子１の切り目１２に取り込まれる潜熱蓄熱材には、飛び移り座屈によって第２形状へと変形し得る第１形状の撓みにより、高い圧縮応力が加わっている。そのため、切り目１２に取り込まれた結晶核の種となる潜熱蓄熱材の融点は上昇する。したがって、取り込まれた潜熱蓄熱材は、過冷却解除素子１の周囲にある圧縮応力を受けていない潜熱蓄熱材が溶融する温度に至っても、固相のまま維持され得る。以上の理由により、過冷却状態の潜熱蓄熱材に対する結晶核の種の供給精度が更に高まることになり、過冷却状態の潜熱蓄熱材に対する過冷却解除の信頼性を更に向上させることができる。

高圧下で融点が上昇することは、クラペイロンの式により知られている。すなわち、固相の潜熱蓄熱材に配置した過冷却解除素子１に外力を加えて板片１１の一部を第１形状から第２形状へと若干変形させた状態（切り目１２が少し開いた状態）の場合、潜熱蓄熱材は大気圧を受けることになり、切り目１２に取り込まれて第１形状の切り目１２の空間に保持された場合、潜熱蓄熱材は圧縮応力を受けることになり、圧力との圧力変化ΔＰと融点Ｔｍｐの温度変化ΔＴとの間には、下記の式（１）に示すクラペイロンの式が成り立つ。

上記の式（１）において、ΔＴは温度変化、ΔＰは圧力変化、Ｔｍｐは融点、Ｖｓは固相比体積、Ｖｌは液相比体積、Ｌは潜熱である。

上記の式（１）における圧力変化ΔＰと融点Ｔｍｐの温度変化ΔＴとの関係は、例えば、図５に示されている。潜熱蓄熱材の融点ＴｍｐにΔＴを加えた温度で加熱して過冷却解除素子１の周囲にある潜熱蓄熱材を溶融させる場合、第１形状の切り目１２に取り込まれて圧縮応力を受けることになる潜熱蓄熱材を固相のまま保持できるようにするため、取り込まれた潜熱蓄熱材に対し温度上昇ΔＴに対応する圧力変化ΔＰ以上の圧縮応力が加わるような切り目１２を板片１１に形成すればよい。

圧縮応力は、厳密に考えた場合ΔＰと大気圧との和である。しかしながら、ΔＰは大気圧よりもはるかに大きいので、圧縮応力をΔＰであると近似して考えてよい。例えば、潜熱蓄熱材を酢酸ナトリウム３水和塩とし、ΔＴを４２Ｋとした場合（大気圧での溶融温度５８℃に４２Ｋを加えて、１００℃で加熱する場合に相当）、必要圧力変化ΔＰは、約０．４ＧＰａとなる。

図６は、板片１１の板厚に関して厚板（高さ方向である厚み：約０．５ｍｍ）、薄板（高さ方向である厚み：約０．１ｍｍ）、厚板と薄板の中間である中板（高さ方向である厚み：約０．３ｍｍ）とした場合について、切り目１２の撓みの程度をその曲率半径ρで表し、曲率半径ρと圧縮応力σとの関係を示したものである。

板片１１はばね鋼から構成されており、図５から、必要圧縮応力を得るための板厚と曲率半径とが求められる。いずれの板厚の場合も、曲率半径ρが数十ｍｍ程度以下で必要圧縮応力が得られる。これらの板厚及び曲率半径の値は、実用に供することが可能な値である。

過冷却解除の動作について以下に説明する。過冷却解除素子１の周囲にあって高温となった潜熱蓄熱材は、一般には自然冷却され、凝固点以下の温度でも液状を保った過冷却状態になる。この過冷却状態である潜熱蓄熱材に対して過冷却解除を行い、潜熱の取り出しを行う。

過冷却の解除を行うに際し、過冷却状態の潜熱蓄熱材中に配置した過冷却解除素子１に外力を加え、板片１１の一部を第１形状から第２形状へと変形させる。この外力を加える方法としては、作業者の指で過冷却解除素子１に外力を加える方法、または、アクチュエータを用いて過冷却解除素子１に外力を加える方法などが考えられる。

過冷却解除素子１に外力を加え、切り目１２の撓みを押し戻すように板片１１の一部を変形させた場合、つまり、過冷却解除素子１に外力を加えて板片１１の一部を第１形状から第２形状へと変形させた場合、切り目１２に閉じ込められていた結晶核の種が切り目１２から放出される。放出された結晶核の種は、過冷却解除素子１の周囲にある過冷却状態で液状の潜熱蓄熱材と接触する。過冷却状態の潜熱蓄熱材が結晶核の種と接触した場合、過冷却の解除が行われ、凝固が開始され、凝固熱が放出されることになる。

潜熱蓄熱材の過冷却解除（発核）を行うにあたり、ハンマーで潜熱蓄熱材を叩く等の物理的刺激又は潜熱蓄熱材に電圧を印加する等の電気的刺激を使用する方法も知られている。しかしながら上で説明したように、本発明では、飛び移り座屈を引き起こす程度の外力を板片１１に与えるだけで潜熱蓄熱材の凝固を開始させる結晶核の種を放出し得る。そのため、物理的刺激または電気的刺激を用いた方法と比べて、本発明の方法はより容易で確実に過冷却を解除する方法となる。

特許文献１の過冷却解除素子にあっては、過冷却状態にある潜熱蓄熱材の発核を誘発できる程度に空間を縮小させるために、大きな押圧力を空間に加える装置が必要であり、装置が複雑化するという問題点があった。しかしながら、実施の形態１の過冷却解除素子１にあっては、横方向の長さが縦方向の長さよりも長い板バネ材の板片１１を用い、板片１１には縦方向に伸長する切り目１２が形成してあり、板片１１はその切り目１２を含む部分が突出するという単純な構造である。このため、比較的小さな外力を加えることによっても飛び移り座屈による変形を容易に生じさせて結晶核の種を放出することが可能となり、過冷却状態にある潜熱蓄熱材の発核に必要な装置の複雑化を抑制することができる。

第２形状となった板片１１の一部は、加える外力を除去した場合、自己復帰能力により第１形状へと復帰する。そのため、第２形状から第１形状へと変形させるために外力を新たに加える必要がなく、装置の複雑化を更に抑制することができる。

実施の形態１では、飛び移り座屈に必要な外力を小さくするために、板片１１における中央部分に切り目１２が形成された構成について説明したが、飛び移り座屈が生じるのであれば、切り目１２の位置はこの位置でなくてもよい。また、飛び移り座屈の生じ易さを考慮し、板片１１に一つの切り目１２が形成された構成について説明したが、飛び移り座屈が生じるのであれば、切り目１２を並べて複数個配置してもよい。

切り目１２は、自己復帰可能に撓んでいる構成について説明したが、自己復帰可能でなくてもよい。この場合には、第２形状から第１形状へと戻るよう、板片１１へ外力を加えるようにすればよい。

板片１１について、一例として短冊状の板片１１を図示したが、板片１１の形状は短冊状に限定されない。板片１１は、例えば、楕円形状等の他の形状であってもよい。

切り目１２の長さに比べて数倍（たとえば２倍）以上切り目１２から離れた板片１１の離隔部分は、第１形状及び第２形状間の変形に対する影響が小さい。そのため板片１１は、その離隔部分で縦方向の長さが大きくなるように形成してもよい。その場合、切り目１２の周辺部分では縦方向の長さが比較的小さくなり、切り目１２から離れた板片１１の離隔部分では縦方向の長さが比較的大きくななる。このような板片１１では、切り目１２の周辺部分のみを過冷却解除素子１の板片と見なすことができる。

幅広の板片１１を用い、その板片１１の内部に複数のスリットを形成し、それらのスリットで挟まれた細長の部分に切り目１２を形成したような素子も、過冷却解除素子１として使用することができる。このような形状の板片１１を備える場合には、スリットで挟まれた間の部分を過冷却解除素子１の板片１１と見なすことができる。

板片１１について、横方向及び縦方向を用いて一方向が長手である形状であることを説明したが、板片１１における長手方向の略中央部位に、概ね長手方向と直交する方向に伸びる切り目１２が形成されていればよい。板片１１の長手方向の寸法が十分に長ければ、切り目１２は必ずしも略中央部位に形成されてなくともよく、略中央部位から少し離れた部位に形成されていても良い。

過冷却解除素子１の横方向の両端部でない左右２箇所の中間部を保持した状態で切り目１２を含んだ部分に外力を加える場合、保持した両中間部の間における概ね中央付近に切り目１２が形成されていればよい。この場合には、切り目１２からみて保持した各中間部より遠方となる遠方部は切り目１２の変形に大きく影響しないため、保持した両中間部の間にある過冷却解除素子１（板片１１）の部分を過冷却解除素子１（板片１１）と見なすことができる。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２に係る過冷却解除装置を示す構成図である。過冷却解除装置は、実施の形態１に係る過冷却解除素子１と、潜熱蓄熱材２を保持する容器３と、蓄熱材が外部に漏出することを防止するシール機構４と、容器３の外部から過冷却解除素子１に外力を加える外力付加機構であるアクチュエータ５１とを備えている。

過冷却解除素子１は、容器３の外壁に固定してあり、容器３に保持された潜熱蓄熱材２が漏出しないようにシール機構４によってシールされている。

シール機構４は、過冷却解除素子１を覆うように設けられたシール性を有する柔軟シート４１、例えば、シリコンシートなどの樹脂シートなどからなり、容器の外から過冷却解除素子１と柔軟シート４１を覆い押圧してシールする押え板４２とを有している。押え板４２は、柔軟シート４１を介して過冷却解除素子１を変形するための開口部を有し、容器３に固定され、密閉されている。

柔軟シート４１は、変形可能な薄い金属シートなどでもよく、容器３にパッキン密閉、接着材、溶接などにより密閉してもよい。また、柔軟シート４１の変形範囲内であれば、過冷却解除素子１は、容器３の内壁に固定されてもよい。

アクチュエータ５１は、フランジ４２の開口部から柔軟シート４１を介して過冷却解除素子１を押圧できるように形成され、フランジ４２に固定されている。

アクチュエータ５１は、例えば、ソレノイドに電力を供給することで過冷却解除素子１を変形させて、潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除する。また例えば、柔軟シート４１を押圧することで過冷却解除素子１を変形させて、潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除する。

以上説明したように、この発明の実施の形態２に係る過冷却解除装置によれば、潜熱蓄熱材を保持する容器３と、圧縮応力を保有するように撓んだ切り目１２が板片１１に形成され、飛び移り座屈により第１形状から第２形状へと変形し得る過冷却解除素子１と、容器３の外部から過冷却解除素子１に変形させる外力を加えるアクチュエータ５１とを備えているので、容器３の外部から小さな外力を過冷却解除素子１に加えることによって潜熱蓄熱材の過冷却解除を行うことができる。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３に係る過冷却解除装置を示す構成図である。過冷却解除装置は、実施の形態１に係る過冷却解除素子１と、潜熱蓄熱材２を保有する容器３と、容器３の外部から過冷却解除素子１に外力を加える外力付加機構４とを備えている。

過冷却解除素子１は、容器３の内壁に固定されている。

外力付加機構５は、容器３外に設けられたアクチュエータ５１と、過冷却解除素子１及びアクチュエータ５１を連結する湾曲変形可能なワイヤ５２と、容器３に対して固定されたアクチュエータ取付部５３とを有している。過冷却解除素子１は、ワイヤ５２によって、容器３から隔離された位置に設けられたアクチュエータ５１に連結されている。ワイヤ５２には、例えば、自動車用ブレーキに使用されるような、外側が巻ばねで内側にワイヤ本体が設けられている曲げ可能なワイヤが用いられる。

容器３は、ワイヤ５２が通された開口部が形成された容器本体３１と、容器本体３１の開口部を塞ぐシール３２とを有している。これにより、容器本体３１の開口部から潜熱蓄熱材が外部に漏出することが防止される。図７では、シール３２は、容器本体３１の外壁に設けられているが、シール３２は、容器本体３１の内壁に設けられてもよい。

ワイヤ５２は、簡単のために、過冷却解除素子１とアクチュエータ５１との間に直線状に配置されている。なお、ワイヤ５２は、湾曲変形可能であるので、必ずしも直線状に配置する必要はない。ワイヤ５２の長さは、アクチュエータ５１の設置場所に応じて調整すればよいので、所望の場所にアクチュエータ５１を配置することができる。

以上説明したように、この発明の実施の形態３に係る過冷却解除装置によれば、潜熱蓄熱材を保持する容器３と、板片１１には圧縮応力を保有するように撓んだ切り目１２が形成され、飛び移り座屈により第１形状から第２形状へと変形し得る過冷却解除素子１と、容器３の外部から過冷却解除素子１に変形される外力を加える外力付加機構５とを備えているので、容器３の外部から比較的小さな外力を加えるだけで過冷却解除を行うことができる。

外力付加機構５は、容器３外に設けられたアクチュエータ５１と、過冷却解除素子１とアクチュエータ５１とを連結する湾曲変形可能なワイヤ５２とを有しているので、所望の場所にアクチュエータ５１を設置することができる。

上記実施の形態３では、ワイヤ５２が直線状に配置されている構成について説明したが、ワイヤ５２が直線状に配置されなくてもよい。

上記実施の形態３では、1個の過冷却解除素子１を備えた過冷却解除装置の構成について説明したが、複数の過冷却解除素子１を備えた構成であってもよい。

更なる変形例及び効果は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように説明し且つ記述した特定の詳細および代表的な実施の形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 過冷却解除素子、２ 潜熱蓄熱材、３ 容器、４ シール機構、５ 外力付加機構、１１ 板片、１２ 切り目、３１ 容器本体、３２ シール、４１ 柔軟シート、４２ 押え板、５１ アクチュエータ ５２ ワイヤ ５３ アクチュエータ取付部

Claims (5)

1. 潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除する過冷却解除素子において、
   縦方向及び横方向のうちの一方向の寸法が他方向の寸法よりも長い弾性の板片を備え、
   前記板片の前記一方向の中央部位には、前記他方向に伸び、前記板片の高さ方向の一方側に開く切り目が形成され、
   前記板片に外力が加えられた場合、前記板片は前記切り目を含む一部が飛び移り座屈によって、第１形状から該第１形状が反転した形状である第２形状へと変形するように構成してあり、
   前記切り目の開度は、前記第１形状の場合よりも前記第２形状の場合の方が大きいことを特徴とする過冷却解除素子。
2. 前記外力が取り除かれた場合、前記板片は、前記第２形状から前記第１形状へと自己復帰するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の過冷却解除素子。
3. 前記他方向における前記切り目の長さは、前記他方向における前記板片の長さよりも短いことを特徴とする請求項１又は２に記載の過冷却解除素子。
4. 潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除する過冷却解除装置において、
   前記潜熱蓄熱材を保持する容器と、
   縦方向及び横方向のうちの一方向の寸法が他方向の寸法よりも長い弾性の板片を有する過冷却解除素子と、
   前記過冷却解除素子に外力を加える外力付加機構とを備え、
   前記板片の前記一方向の中央部位には、前記他方向に伸び、前記板片の高さ方向の一方側に開く切り目が形成され、
   前記板片に外力が加えられた場合、前記板片は前記切り目を含む一部が飛び移り座屈によって、第１形状から該第１形状が反転した形状である第２形状へと変形するように構成してあり、
   前記切り目の開度は、前記第１形状の場合よりも前記第２形状の場合の方が大きいことを特徴とすることを特徴とする過冷却解除装置。
5. 前記外力付加機構は、前記容器外に設けられたアクチュエータと、前記過冷却解除素子及び前記アクチュエータを連結する湾曲変形可能なワイヤとを有していることを特徴とする請求項４に記載の過冷却解除装置。

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