JP6095994B2 - 蓄熱量算出方法および蓄熱量算出装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄熱量算出方法および蓄熱量算出装置に関する。

蓄熱槽に蓄熱した熱を利用して温度管理を行うことで、熱源装置の省力化を図る技術が知られている。

このような蓄熱槽としては、水蓄熱槽や氷蓄熱槽等が従来から利用されている。
一方、少ないスペースでも大容量の蓄熱量を蓄えることができる潜熱蓄熱材が知られている。潜熱蓄熱材を使用すれば、蓄熱槽の省スペース化あるいは高性能化を図ることができる。

蓄熱槽を利用する場合には、蓄熱槽に蓄熱された蓄熱量を把握しておく必要がある。
ところが、潜熱蓄熱材は、相変化中の温度が概略一定のため、水蓄熱槽のように温度計測で蓄熱量を把握することは難しいとされている。また、氷蓄熱槽であれば、体積膨張による水位変化を計測することにより蓄熱量を把握することができるが、潜熱蓄熱材を利用した潜熱蓄熱槽では、体積膨張量が少ないため、水位変化を計測しても蓄熱量を把握することが難しい。

そのため、潜熱蓄熱槽における蓄熱量の算出は、潜熱蓄熱槽へ蓄熱された入口側の熱量と、潜熱蓄熱槽から放熱された出口側の熱量とを計測し、この潜熱蓄熱槽から出入りする熱量の差を利用するのが一般的である。

また、特許文献１では、潜熱蓄熱槽の設計蓄熱量と放熱した熱量との差、または、初期熱量と蓄熱した熱量との差を利用して、蓄熱量を算出している。

特開２００８−２８１３０５号公報

潜熱蓄熱槽における熱量の計測は、熱量計を用いるのが一般的であるが、熱量計は高価であった。また、入口側の温度、出口側の温度および流量を利用して熱量の差を算出する場合があるが、各温度を測定する際に生じる誤差と、流量を測定する際に生じる誤差が重なるため、算出された熱量の誤差が大きくなるおそれがあった。

特許文献１では、相転移開始時の温度と相転移終了時の温度との間に生じるわずかな温度変化を利用して、放熱した熱量または蓄熱した熱量を算出しているが、数℃程度のわずかな相移転時の温度変化を見極めるのは困難な場合があった。

このような観点から、本発明は、潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱量を簡易かつ高精度に算出することができる蓄熱量算出方法および蓄熱量算出装置を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る蓄熱量算出方法は、潜熱蓄熱材と水とが収容されてなる潜熱蓄熱槽における蓄熱量算出方法であって、前記潜熱蓄熱材の固相率がゼロから最大になるまでの凝固時間と固相率との関係により求まる凝固固相率関数および前記潜熱蓄熱材の固相率が最大からゼロになるまでの融解時間と固相率との関係により求まる融解固相率関数を予め規定しておき、前記潜熱蓄熱材または前記潜熱蓄熱材の周囲の水の温度を定期的に測定し、前記温度が前記潜熱蓄熱材の相変化温度を下回っている時間または前記温度が前記相変化温度を上回っている時間を、前記凝固固相率関数または前記融解固相率関数にあてはめて、前記潜熱蓄熱材の固相率を算出し、前記潜熱蓄熱材の固相率を利用して、前記潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱量を算出することを特徴としている。
なお、実際の相変化温度は一定ではなく、ある程度幅があるのが一般的であるが、本明細書では変化しないものとして算定する。

前記潜熱蓄熱槽の蓄熱量算出方法において、現在時刻ｊにおける水の蓄熱量Ｑ_ｗｊを式１により算出し、現在時刻ｊにおける前記温度が相変化温度を上回っている場合には、現在時刻ｊにおける前記潜熱蓄熱材の顕熱蓄熱量Ｑ_ｕｓｊを式２により算出し、現在時刻ｊにおける前記温度が相変化温度を下回っている場合には、現在時刻ｊにおける前記潜熱蓄熱材の顕熱蓄熱量Ｑ_ｕｓｊを式３により算出し、前記潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱量Ｑ_ｕｌｊを式４により算出し、前記水の蓄熱量Ｑ_ｗｊと、前記潜熱蓄熱材の前記顕熱蓄熱量Ｑ_ｕｓｊと、前記潜熱蓄熱量Ｑ_ｕｌｊとの合計により前記潜熱蓄熱槽の蓄熱量を算出すればよい。

Q_wj = V_w×γ_w×H_w×(t_max-t_j) ・・・式１
Q_usj = V_u×γ_u×H_u1×(t_max-t_j) ・・・式２
Q_usj = V_u×γ_u×H_u1×(t_max-t_s)＋V_u×γ_u×H_u2×(t_s-t_j) ・・・式３
Q_ulj = V_u×γ_u×S_u×η_j／１００ ・・・式４
ここで、Q_wj ：現在時刻ｊにおける水の蓄熱量（MJ）
V_w：水の容積（m³）
γ_w：水の比重量（kg/ m³）
H_w：水の比熱（kJ/kg・K）
t_max：蓄熱最高温度（℃）
t_j：現在時刻ｊにおける温度（℃）
Q_usj：現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材の顕熱蓄熱量（MJ）
V_u：潜熱蓄熱材の融解時容積（m³）
γ_u：潜熱蓄熱材の融解時比重量（kg/ m³）
H_u1：潜熱蓄熱材の比熱（融解時）（kJ/kg・K）
H_u2：潜熱蓄熱材の比熱（凝固時）（kJ/kg・K）
t_s：相変化温度（℃）
Q_ulj：現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱量（MJ）
S_u：潜熱蓄熱材の凝固熱（kJ/kg）
η_j：現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材の固相率（％）

かかる蓄熱量算出方法によれば、相変化中でも潜熱蓄熱材の蓄熱量を温度計測により把握することができるため、潜熱蓄熱槽の蓄熱量を簡易かつ高精度に算出することができる。つまり、温度と時間を把握することで潜熱蓄熱材の固相率を把握することができ、ゆえに高精度に潜熱蓄熱槽の蓄熱量を把握することが可能となる。

前記潜熱蓄熱槽の蓄熱量算出方法において、現在時刻から所定時間だけ遡った時刻を基準時刻とし、当該基準時刻から凝固時間以上遡った時刻を第一時刻とし、前記基準時刻から融解時間以上遡った時刻を第二時刻としたときに、前記第一時刻から前記基準時刻に至るまで、水の温度が継続して前記相変化温度を下回っている場合には、潜熱蓄熱材の最大固相率を前記基準時刻における前記潜熱蓄熱材の固相率とし、前記第二時刻から前記基準時刻に至るまで、水の温度が継続して前記相変化温度を上回っている場合には、前記基準時刻における前記潜熱蓄熱材のゼロとすればよい。

前記潜熱蓄熱槽の蓄熱量算出方法において、前記温度が前記潜熱蓄熱材の相変化温度を下回った時刻または上回った時刻を相変化時刻とし、当該相変化時刻から現在時刻までの経過時間を前記凝固固相率関数または前記融解固相率関数にあてはめれば、潜熱蓄熱材の固相率を簡易に算出することができる。

また、本発明の蓄熱量算出装置は、潜熱蓄熱材と水とが収容されてなる潜熱蓄熱槽の蓄熱量を算出するものであって、前記潜熱蓄熱材の固相率がゼロから最大になるまでの時間と固相率との関係により求まる凝固固相率関数および前記潜熱蓄熱材の固相率が最大からゼロになるまでの時間と固相率との関係により求まる融解固相率関数が記憶された凝固融解関数記憶手段と、潜熱蓄熱槽の温度を定期的に測定する温度測定手段と、前記温度測定手段により測定された温度の履歴を記憶する温度記憶手段と、前記潜熱蓄熱材の固相率を算出する固相率算出手段と、前記水の蓄熱量と、前記潜熱蓄熱材の顕熱蓄熱量および潜熱蓄熱量をそれぞれ算出するとともに、前記水の蓄熱量、顕熱蓄熱量および潜熱蓄熱量の合計により潜熱蓄熱槽の蓄熱量を算出する蓄熱量算出手段とを有しており、前記固相率算出手段は、前記凝固融解関数記憶手段に記憶された凝固固相率関数または融解固相率関数に、前記温度記憶手段に記憶された温度の履歴をあてはめることで、前記潜熱蓄熱材の固相率を算出し、前記蓄熱量算出手段は、前記潜熱蓄熱材の固相率を利用して前記潜熱蓄熱材の蓄熱量を算出することを特徴としている。

本発明の潜熱蓄熱槽の蓄熱量算出方法および蓄熱量算出装置によれば、潜熱蓄熱材の蓄熱量を簡易かつ高精度に算出することができる。

本実施形態に係る潜熱蓄熱槽を示す模式図である。 潜熱蓄熱装置を示す模式図である。 （ａ）は潜熱蓄熱材の凝固の時間と固相率との関係を示す図、（ｂ）は潜熱蓄熱材の融解の時間と固相率との関係を示す図である。 潜熱蓄熱材の温度履歴の一例を示す図である。 潜熱蓄熱材の固相率の算出方法を示すフローチャート図である。 図５に続く潜熱蓄熱材の固相率の算出方法を示すフローチャート図である。 図５に続く潜熱蓄熱材の固相率の算出方法を示すフローチャート図である。 （ａ）は潜熱蓄熱材の凝固から融解変更時の時間と固相率との関係を示す図、（ｂ）は潜熱蓄熱材の融解から凝固変更時の時間と固相率との関係を示す図である。 （ａ）は計算例における潜熱蓄熱材の凝固の時間と固相率との関係を示す図、（ｂ）は計算例における潜熱蓄熱材の融解の時間と固相率との関係を示す図である。 計算例における潜熱蓄熱材の温度履歴を示す図である。

本実施形態では、潜熱蓄熱槽１の蓄熱量を算出する場合について説明する。
潜熱蓄熱槽１の内部には、図１に示すように、水２が貯留されているとともに、潜熱蓄熱材３が設置されている。

水２は、いわゆる冷媒であって、潜熱蓄熱槽１において冷却された後、潜熱蓄熱槽１の下部に接続された輸送管６ａを介して空調機６へと輸送される。一方、空調機６から排出された使用済の冷媒は、潜熱蓄熱槽１の上部に接続された返送管６ｂを介して潜熱蓄熱槽１に戻される。

また、潜熱蓄熱槽１には、冷却機７が管路７ａを介して接続されている。管路７ａは、潜熱蓄熱槽１の上部から冷却機７を経由して潜熱蓄熱槽１の下部に接続されている。冷却機７は、温まった潜熱蓄熱槽１内の水２を冷却したのち、潜熱蓄熱槽１内に戻すように構成されている。

本実施形態では、潜熱蓄熱材３を３段配置しているが、潜熱蓄熱材３の段数は限定されない。
潜熱蓄熱材３は、その温度が相変化温度ｔ_ｓを上回ると融解し始め、相変化温度ｔ_ｓを下回ると凝固し始める材質により構成されている。

潜熱蓄熱材３の種類に制限はないが、例えば、無機水和塩（塩化カルシウム水和物、硫酸ナトリウム水和物、酢酸ナトリウム水和物等）やパラフィン等の有機化合物を使用することができる。
なお、本実施形態では、潜熱蓄熱槽１中の水は、０℃を下回らないものとし、かつ、潜熱蓄熱材３の相変化温度ｔ_ｓは０℃よりも高いものとする。

潜熱蓄熱槽１には、複数の温度計４が設置されている。本実施形態では、７個の温度計４を上下方向に等しい間隔をあけて一列に配置しているが、温度計４の設置間隔や個数は限定されない。また、温度計４は複数列配置してもよい。

温度計４は、潜熱蓄熱槽１内の水２の温度を測定している。
ここで、潜熱蓄熱槽１では、上下に隣り合う温度計４同士の中間を通る水平面を層境ｂ_Ｌとして各層の範囲を設定する。そして、各層（上下に隣り合う層境ｂ_Ｌ，ｂ_Ｌの間の領域）の温度計で測定された温度を、各層の水温度（潜熱蓄熱材３が含まれる層においては潜熱蓄熱材３の温度）とし、かつ、各層の温度が一定であるものとして計算を行う。

潜熱蓄熱槽１の蓄熱量の算出は、温度計４による計測結果に基づいて、蓄熱量算出装置５（図２参照）により行う。温度計４は、蓄熱量算出装置５に接続されていて、温度計４の計測結果は蓄熱量算出装置５に入力される。

図２に示すように、蓄熱量算出装置５は、記憶装置１０、出力装置２０、入力装置３０、演算処理部４０を少なくとも備えるコンピュータから構成されている。記憶装置１０には、コンピュータを蓄熱量算出装置５として機能させるための図示しない蓄熱量算出プログラムが格納されている。

記憶装置１０は、例えば半導体メモリや磁気ディスクなどから構成されており、少なくとも凝固融解関数ファイル１１と、温度ファイル１２と、固相率ファイル１３と、蓄熱量ファイル１４と、水条件ファイル１５と、蓄熱材条件ファイル１６とを格納している。すなわち、本実施形態では、記憶手段１０が、凝固融解関数記憶手段と、温度記憶手段と、固相率記憶手段と、蓄熱量記憶手段として機能する。

凝固融解関数ファイル１１には、凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）および融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）が記憶されている。また、凝固溶融関数ファイル１１には、凝固完了時間Ｔ_Ｍ、凝固開始時間Ｔ_ＭＳ、融解完了時間Ｔ_Ｌ、融解開始時間Ｔ_ＬＳも記憶されている。

凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）は、図３の（ａ）に示すように、潜熱蓄熱材３の固相率がゼロから最大（固相率η_ｍａｘ）になるまでの時間（凝固完了時間Ｔ_Ｍ）と固相率との関係により求まる関数である。時間軸の原点は、相変化温度ｔ_ｓを下回った時刻である。なお、相変化温度ｔ_ｓを下回ってから所定時間は固相率に変化が生じない。相変化温度ｔ_Ｓを下回ってから固相率が増加し始めるまでに要する時間を凝固開始時間Ｔ_ＭＳとする。

融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）は、図３の（ｂ）に示すように、潜熱蓄熱材３の固相率が最大（固相率η_ｍａｘ）からゼロになるまでの時間と固相率との関係により求まる関数である。時間軸の原点は、相変化温度ｔ_ｓを上回った時刻である。なお、相変化温度ｔ_ｓを上回ってから所定時間は固相率に変化が生じない。相変化温度ｔ_ｓを上回ってから固相率が低下し始めるまでに要する時間を融解開始時間Ｔ_ＬＳとする。

凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）および融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）は、潜熱蓄熱材３を実際に凝固融解させ求めた実測値である。なお、実測データから求めた近似関数をＦａ（ｘ），Ｆｂ（ｘ）としてもよい。

温度ファイル１２には、各温度計４により測定された温度の履歴が記憶されている。温度の履歴は、温度と時刻とを関連付けた状態で保存されている。
温度ファイル１２には、層毎の温度履歴が少なくとも２４時間分保存される。

固相率ファイル１３には、潜熱蓄熱材３の固相率が記憶されている。
蓄熱量ファイル１４には、水２の蓄熱量や、潜熱蓄熱材３の顕熱蓄熱量および潜熱蓄熱量が記憶されている。

水条件ファイル１５には、水の蓄熱量の算出に使用する水の容積V_w、水の比重量γ_w、水の比熱H_w等が記憶されている。
蓄熱材条件ファイル１６には、潜熱蓄熱材の蓄熱量の算出に使用する、潜熱蓄熱材の融解時容積V_u、潜熱蓄熱材の融解時比重量γ_u、融解進行時の潜熱蓄熱材の比熱H_u1、凝固進行時の潜熱蓄熱材の比熱H_u2等が記憶されている。

出力装置２０は、ディスプレイ、プリンタ及び送信手段の少なくとも一つからなる。例えば、出力装置２０により各種記憶データや演算結果のディスプレイ表示、プリンタ出力、データ送信等を行うものである。

入力装置３０は、所定のデータを入力するためのものであり、キーボード、マウス、記憶媒体読み込み手段等から構成されている。

演算処理部４０は、図２に示すように、温度取得手段４１、固相率算出手段４２、蓄熱量算出手段４３等を備えて構成されている。

温度取得手段４１は、温度計４から出力された温度を定期的に取得する。すなわち、本実施形態においては、温度計４と温度取得手段４１とにより、潜熱蓄熱槽１の温度を定期的に測定する温度測定手段が構成されている。
温度取得手段４１により取得された温度は、温度ファイル１２に記憶される。

固相率算出手段４２は、潜熱蓄熱材３の固相率を算出する。
固相率算出手段４２は、凝固融解関数ファイル１１に記憶された凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）または融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）に、温度ファイル１２に記憶された温度と時間とをあてはめることで、潜熱蓄熱材３の固相率を算出する。

固相率算出手段４２により算出された潜熱蓄熱材３の固相率は、固相率ファイル１３に記憶される。

蓄熱量算出手段４３は、現在時刻における水２の蓄熱量と、潜熱蓄熱材３の顕熱蓄熱量および潜熱蓄熱量をそれぞれ算出するとともに、水２の蓄熱量、潜熱蓄熱材３の顕熱蓄熱量および潜熱蓄熱量の合計により潜熱蓄熱槽１の蓄熱量を算出する。

具体的に説明すると、蓄熱量算出手段４３は、温度ファイル１２から現在時刻ｊにおける水の温度t_jおよび蓄熱最高温度（蓄熱とカウントする最高温度）t_maxを読み出すとともに、水条件ファイル１５から水の容積V_w、水の比重量γ_w、水の比熱H_wを読み出し、読み出した水の温度などを利用して、式１により水２の蓄熱量（顕熱蓄熱量）Q_wjを算出する。

Q_wj = V_w×γ_w×H_w ×(t_max-t_j) ・・・式１
ここで、Q_wj ：現在時刻ｊにおける水の蓄熱量（MJ）
V_w：水の容積（m³）
γ_w：水の比重量（kg/ m³）
H_w：水の比熱（kJ/kg・K）
t_max：蓄熱最高温度（℃）
t_j：現在時刻ｊにおける温度（℃）

潜熱蓄熱材３の現在時刻ｊにおける顕熱蓄熱量Q_usjを算出する場合、蓄熱量算出手段４３は、温度ファイル１２から潜熱蓄熱材３の温度の履歴を読み出すとともに、蓄熱材条件ファイル１６から潜熱蓄熱材の融解時容積V_u、潜熱蓄熱材の融解時比重量γ_u、融解時（すなわち固相率がゼロのとき）の潜熱蓄熱材の比熱H_u1、凝固時（すなわち固相率が最大固相率のとき）の潜熱蓄熱材の比熱H_u2を読み出し、読み出した温度等を利用して式２または式３により潜熱蓄熱材３の顕熱蓄熱量Q_usjを算出する。
なお、現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材３の温度が相変化温度ｔ_ｓを上回っている場合には式２を利用し、同温度が相変化温度ｔ_ｓを下回っている場合には式３を使用する。

Q_usj = V_u×γ_u×H_u1×(t_max-t_j) ・・・式２
Q_usj = V_u×γ_u×H_u1×(t_max-t_s)＋V_u×γ_u×H_u2×(t_s-t_j) ・・・式３
ここで、Q_usj：現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材の顕熱蓄熱量（MJ）
V_u：潜熱蓄熱材の融解時容積（m³）
γ_u：潜熱蓄熱材の融解時比重量（kg/ m³）
H_u1：潜熱蓄熱材の比熱（融解時）（kJ/kg・K）
H_u2：潜熱蓄熱材の比熱（凝固時）（kJ/kg・K）
t_max：蓄熱最高温度（℃）
t_j：現在時刻ｊにおける温度（℃）
t_s：相変化温度（℃）

潜熱蓄熱材３の現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱量を算出する場合、蓄熱量算出手段４３は、固相率ファイル１３から現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材３の固相率η_jを読み出し、さらに、蓄熱材条件ファイル１６から潜熱蓄熱材の融解時容積V_u、潜熱蓄熱材の融解時比重量γ_u、潜熱蓄熱材の凝固熱S_uを読み出し、読み出した温度等を利用して、式４により潜熱蓄熱材３の潜熱蓄熱量を算出する。

Q_ulj = V_u×γ_u×S_u×η_j／１００ ・・・式４
ここで、Q_ulj：現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱量（MJ）
V_u：潜熱蓄熱材の融解時容積（m³）
γ_u：潜熱蓄熱材の融解時比重量（kg/ m³）
S_u：潜熱蓄熱材の凝固熱（kJ/kg）
η_j：現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材の固相率（％）

次に本実施形態の蓄熱量算出方法について説明する。
潜熱蓄熱槽１の蓄熱量の算出は、蓄熱量算出プログラムにより蓄熱量算出装置５を作動させることにより行う。

蓄熱量算出装置５が作動すると、温度測定手段（温度計４と温度取得手段４１）により潜熱蓄熱槽１の温度測定が定期的に行われる。温度の測定間隔は限定されるものではないが、本実施形態では、１時間毎に測定するように設定されている。

温度計４により測定された潜熱蓄熱槽１の温度は、温度取得手段４１により取得される。温度取得手段４１は、取得した温度を層毎に温度ファイル１２に記憶する。

また、蓄熱量算出装置５は、温度測定とともに潜熱蓄熱槽１の蓄熱量の算出を順次行う。
蓄熱量算出装置５は、まず、潜熱蓄熱材３の固相率の算出処理を実行する。

蓄熱量算出装置５による潜熱蓄熱材３の固相率の算出は、現在時刻ｊから２４時間前までの温度履歴を温度ファイル１２から読み出すとともに、以下の手順に従って、現在時刻ｊから過去に時間ｉ遡った基準時刻ｊ−ｉにおける潜熱蓄熱材３の固相率を算出する。
なお、本実施形態では、遡る時間を２４時間前までとしたが、遡る時間は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

（１）基準時刻の決定
まず、融解または凝固が完了した時刻（基準時刻）ｊ−ｉを決定する。現在時刻から遡る時間ｉは、図５に示すように、初回は「０」とし（Ｓ１１）、２回目以降は前回値にΔｉを加えた値とする（Ｓ１１１）。ここで、Δｉは、温度の測定間隔（本実施形態では１時間）に設定するとよい。

次に、基準時刻ｊ−ｉにおける潜熱蓄熱材３の温度ｔ_j-iを温度ファイル１２から読み出して、相変化温度ｔ_ｓと比較する（Ｓ１２）。

（１−１）温度ｔ_j-iが相変化温度ｔ_ｓよりも低い場合（Ｓ１２で「Ｙｅｓ」の場合）
Ｓ１２で温度ｔ_j-iが相変化温度ｔ_ｓよりも低いと判定された場合は、Ｓ１２１に進み、時間ｉが（２４−Ｔ_Ｍ）以上であるか否かを判定する。

Ｓ１２１で「Ｙｅｓ」と判定された場合には、エラーを出力する。
Ｓ１２１で「Ｎｏ」と判定された場合にはＳ１２２に進み、ｎ＝Δｎとした上で、Ｓ１３に進み、基準時刻ｊ−ｉからｎ時間だけ遡った時刻における潜熱蓄熱材の温度ｔ_j-i-nを相変化温度ｔ_ｓと比較する。時間ｎはΔｎ時間〜凝固完了時間Ｔ_Ｍとする。

Ｓ１３でｔ_{ｊ−ｉ−ｎ}＜ｔ_ｓとなった場合には、ｎ＝ｎ＋Δｎとした上で再度Ｓ１３を繰り返す。
Ｓ１３は、ｎがＴ_Ｍとなるまでくり返す。Δｎは適宜設定すればよいが、例えば、温度の測定間隔（１時間）に合わせてΔｎ＝１とすると、時刻ｊ−ｉ−１から時刻（第一時刻）ｊ−ｉ−Ｔ_Ｍまで１時間ピッチでＳ１３を行うことになる。

時刻ｊ−ｉ−１から時刻ｊ−ｉ−Ｔ_Ｍまでの間において、温度ｔ_j-i-nが相変化温度ｔ_ｓを下回っていれば、Ｓ１３１に進むことになる。この場合、基準時刻ｊ−ｉにおける潜熱蓄熱材の固相率Ｒは最大固相率となる（η_j-i＝η_MAX）。なお、Ｒ＝Ｆａ（ｘ）においてｘとすべき値をＴＰとすると、ＴＰ＝Ｔ_Ｍとしたときに固相率が最大固相率η_MAXとなる。
一方、基準時刻ｊ−ｉ−１から時刻ｊ−ｉ−Ｔ_Ｍの間において、温度ｔ_j-i-nが相変化温度ｔ_ｓを上回っている場合は、ｉ＝ｉ＋Δｉとしたうえで（Ｓ１１１）、Ｓ１２に戻る。

（１−２）温度ｔ_j-iが相変化温度ｔ_ｓよりも高い場合（Ｓ１２で「Ｎｏ」の場合）
Ｓ１２で温度ｔ_j-iが相変化温度ｔ_ｓよりも高いと判定された場合は、Ｓ１２３に進み、ｉが（２４−Ｔ_Ｌ）以上であるか否かを判定する。

Ｓ１２３で「Ｙｅｓ」と判定された場合には、エラーを出力する。
Ｓ１２３で「Ｎｏ」と判定された場合にはＳ１２４に進み、ｎ＝Δｎとした上で、Ｓ１４に進み、基準時刻ｊ−ｉからｎ時間だけ遡った時刻における潜熱蓄熱材の温度ｔ_j-i-nを相変化温度ｔ_ｓと比較する（Ｓ１４）。時間ｎはΔｎ時間〜凝固完了時間Ｔ_Ｌとする。

Ｓ１４でｔ_{ｊ−ｉ−ｎ}≧ｔ_ｓとなった場合には、ｎ＝ｎ＋Δｎとした上で再度Ｓ１４を繰り返す。
Ｓ１４は、ｎがＴ_Ｌとなるまでくり返す。Δｎは適宜設定すればよいが、例えば、温度の測定間隔（１時間）に合わせてΔｎ＝１とすると、基準時刻ｊ−ｉ−１から時刻（第二時刻）ｊ−ｉ−Ｔ_Ｌまで１時間ピッチでＳ１４を行うことになる。

時刻ｊ−ｉ−１から時刻ｊ−ｉ−Ｔ_Lまでの間において、潜熱蓄熱材３の温度ｔ_j-i-nが相変化温度ｔ_ｓを上回っていれば、Ｓ１４１に進むこととなる。この場合、基準時刻ｊ−ｉにおける潜熱蓄熱材の固相率Ｒはゼロとなる（η_j-i＝０）。なお、Ｒ＝Ｆｂ（ｘ）において、ｘとすべき値をＴＰとすると、ＴＰ＝Ｔ_Ｌとしたときに固相率がゼロとなる。

一方、時刻ｊ−ｉ−１から時刻ｊ−ｉ−Ｔ_Lまでの間において、温度ｔ_j-i-nが相変化温度ｔ_ｓ を下回っている場合は、ｉ＝ｉ＋Δｉとしたうえで（Ｓ１１１）、Ｓ１２に戻る。

基準時刻ｊ−ｉにおける潜熱蓄熱材３の固相率η_j-iを算出したら（Ｓ１３１，Ｓ１４１）、Ｓ１５に進み、遡る時間ｉが０か否かを判定する。

遡る時間ｉが０の場合（Ｓ１５で「Ｙｅｓ」の場合）、現在時刻での潜熱蓄熱材３の固相率は、最大固相率またはゼロとなるので、ＥＮＤに進む。
一方、遡る時間ｉが０ではない場合（Ｓ１５で「Ｎｏ」の場合）は、Ｓ２１以降の各ステップを行い、現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材３の固相率の算出を行う。

（２）現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材の固相率の算出
Ｓ１５で「Ｎｏ」の場合は、固相率算出手段４２が起動して、現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材３の固相率を算出する。

固相率算出手段４２が起動すると、固相率算出手段４２は、経過時間（相変化温度ｔ_ｓを横切った時刻からの経過時間）ＴＣ=ＭＡＸ（Ｔ_Ｌ，Ｔ_Ｍ）、ｍ＝Δｍとした上で（Ｓ２１）、Ｓ２２に進み、基準時刻ｊ−ｉからｍ−Δｍ時間だけ進んだ時刻における潜熱蓄熱材の温度ｔ_j-i+m-Δmを相変化温度ｔ_ｓと比較する。なお、Ｓ２２は、ｍがｉになるまで繰り返す。
ｍの初期値は、Δｍなので（Ｓ２１）、初回は基準時刻ｊ−ｉにおける潜熱蓄熱材の温度ｔ_j-iを相変化温度ｔ_ｓと比較する。なお、Δｍは適宜設定すればよいが、例えば、温度測定間隔（１時間）に合わせてΔｍ＝１とすればよい。

（２−１）温度ｔ_j-i+ｍ-Δmが相変化温度ｔ_ｓよりも低い場合（Ｓ２２で「Ｙｅｓ」の場合）
Ｓ２２において、温度ｔ_j-i+ｍ-Δmが相変化温度ｔ_ｓよりも低いと判定された場合は、図６に示すＳ３０に進み、固相率算出手段４２は、基準時刻ｊ−ｉから時間ｍだけ進んだ時刻（すなわち、Ｓ２２の時刻からΔｍ進んだ時刻）の温度ｔ_j-i-ｍを相変化温度ｔ_ｓと比較する。

（２−１−１）温度ｔ_j-i-mが相変化温度ｔ_sよりも低い場合（Ｓ３０で「Ｙｅｓ」の場合）
Ｓ３０において、温度ｔ_j-i-ｍが相変化温度ｔ_ｓよりも低いと判定された場合は、固相率算出手段４２は、時刻ｊ−ｉ＋ｍ-Δｍにおける経過時間（相変化温度ｔ_ｓを横切った時刻（下回った時刻）からの経過時間）ＴＣにΔｍを加えた値を時刻ｊ−ｉ＋ｍにおける経過時間ＴＣに設定した上で（Ｓ３０１）、Ｓ３１に進み、経過時間ＴＣと凝固開始時間Ｔ_ＭＳと比較する（Ｓ３１）。
なお、凝固開始時間Ｔ_ＭＳは、図３の（ａ）に示すように、潜熱蓄熱材３が凝固し始める時間帯であって、潜熱蓄熱材３の固相率に変化が生じない時間帯である。

経過時間ＴＣが凝固開始時間Ｔ_ＭＳ以下の場合（Ｓ３１で「Ｙｅｓ」の場合）、固相率算出手段４２は、時刻ｊ−ｉ＋ｍ−Δｍの時点での固相率η_j-i+m-Δmを時刻ｊ−ｉ＋ｍの時点での潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mに設定する（Ｓ３２）。
これは、潜熱蓄熱材３の温度が相対変化温度ｔ_ｓを上回っている状態（融解が進行する状態）から相対変化温度ｔ_ｓを下回る状態に変化しても、潜熱蓄熱材３の固相率がただちには増加せず、融解開始時間Ｔ_ＭＳが経過した後に固相率が上がり始めるからである（図８の（ｂ）参照）。

一方、経過時間ＴＣが凝固開始時間Ｔ_ＭＳよりも大きい場合（Ｓ３１で「Ｎｏ」の場合）、固相率算出手段４２は、凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）を凝固融解関数ファイル１１から読み出して、Ｆａ（ｘ）に代入すべき時間ＴＰをＴＰ＋Δｍとして（Ｓ３１１）、潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）から算出する（Ｓ３３）。
固相率算出手段４２は、算出された潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを固相率ファイル１３に記憶する。

（２−１−２）温度ｔ_j-i-ｍが相変化温度ｔ_ｓよりも高い場合（Ｓ３０で「Ｎｏ」の場合）
Ｓ３０において温度ｔ_j-i-ｍが相変化温度ｔ_ｓ以上と判定された場合（すなわち、ｊ−ｉ＋ｍ−ΔｍからΔｍが経過するまでの間にｔ_ｓを超えた場合）、固相率算出手段４２は、Ｓ３０２に進んで経過時間（ｔ_ｓを横切った時刻（上回った時刻）からの経過時間）ＴＣをリセット（ＴＣ＝０）としたうえでＳ３４に進み、基準時刻ｊ−ｉから時間ｍ−Δｍ進んだ時刻における潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+m-Δmがゼロか否かを判定する。

固相率η_j-i+m-Δmがゼロの場合（Ｓ３４で「Ｙｅｓ」の場合）、固相率算出手段４２は、融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）を凝固融解関数ファイル１１から読み出して、Ｆｂ（ｘ）に代入すべき時間ＴＰを融解完了時間Ｔ_Ｌとして（Ｓ３５）、潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）を利用して算出する（Ｓ３６）。
固相率算出手段４２は、算出された潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを固相率ファイル１３に記憶する。

固相率η_j-i+m-Δmがゼロではない場合（Ｓ３４で「Ｎｏ」の場合）、固相率算出手段４２は、固相率η_j-i+m-Δmが最大固相率η_MAXか否かを判定する（Ｓ３７）。
固相率η_j-i+m-Δmが最大固相率η_MAXの場合（Ｓ３７で「Ｙｅｓ」の場合）、固相率算出手段４２は、融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）を凝固融解関数ファイル１１から読み出して、Ｆｂ（ｘ）に代入すべき時間ＴＰをゼロとしたうえで（Ｓ３８）、Ｓ３６に進み、潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを凝固固相率関数Ｆｂ（ｘ）から算出する。すなわち、Ｆｂ（ｘ）においてｘ＝ＴＰ＝０として、η_j-i+mを算出する。
固相率算出手段４２は、算出された潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを固相率ファイル１３に記憶する。

固相率η_j-i+m-Δmが最大固相率η_MAXではない場合（Ｓ３７で「Ｎｏ」の場合）は、融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）を凝固融解関数ファイル１１から読み出して、固相率η_j-i+m-Δmに対応する時間ｘを融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）から決定し、時間ｘ_０をＴＰとして（Ｓ３９）、すなわち、凝固固相率関数Ｆｂ（ｘ）にｘ＝ＴＰ＝ｘ_０として、固相率η_j-i+mを算出する（Ｓ３６）。
固相率算出手段４２は、算出された潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを固相率ファイル１３に記憶する。

（２−２）温度ｔ_j-i+ｍ-Δmが相変化温度ｔ_ｓよりも高い場合（Ｓ２２で「Ｎｏ」の場合）
Ｓ２２において、温度ｔ_j-i+ｍ-Δmが相変化温度ｔ_ｓよりも高いと判定された場合は、図７に示すＳ４０に進み、固相率算出手段４２は、基準時刻ｊ−ｉから時間ｍだけ進んだ時刻（すなわちＳ２２の時刻からΔｍ進んだ時刻）の温度ｔ_j-i-ｍを相変化温度ｔ_ｓと比較する。

（２−２−１）温度ｔ_j-i-ｍが相変化温度ｔ_ｓ以上の場合（Ｓ４０で「Ｙｅｓ」の場合）
Ｓ４０において、温度ｔ_j-i-ｍが相変化温度ｔ_ｓ以上と判定された場合は、Ｓ４０１に進み、固相率算出手段４２は、時刻ｊ−ｉ＋ｍ−Δｍでの経過時間（相変化温度ｔ_ｓを横切った時刻（上回った時刻）からの経過時間）ＴＣにΔｍを加えた値を新たな経過時間ＴＣ（すなわち、温度が相変化温度ｔ_ｓよりも高くなった時点から時刻ｊ−ｉ＋ｍまでの時間）としたうえで、Ｓ４１に進み、時間ＴＣと融解開始時間Ｔ_ＬＳとを比較する（Ｓ４１）。
なお、融解開始時間Ｔ_ＬＳは、図３の（ｂ）に示すように、潜熱蓄熱材３が融解し始める時間帯であって、潜熱蓄熱材３の固相率に変化が生じない時間帯である。

経過時間ＴＣが凝固開始時間Ｔ_ＬＳ以下の場合（Ｓ４１で「Ｙｅｓ」の場合）には、時刻ｊ−ｉ＋ｍ−Δｍの時点での固相率η_j-i+m-Δmを時刻ｊ−ｉ＋ｍの時点での潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mに設定する（Ｓ４２）。
これは、潜熱蓄熱材３の温度が相対変化温度ｔ_ｓを下回っている状態（凝固が進行する状態）から相対変化温度ｔ_ｓを上回る状態に変化しても、潜熱蓄熱材３の固相率がただちには減少せず、融解開始時間Ｔ_ＬＳが経過した後に固相率が下がり始めるからである（図８の（ａ）参照）。

一方、経過時間ＴＣが凝固開始時間Ｔ_ＬＳよりも大きい場合（Ｓ４１で「Ｎｏ」の場合）は、融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）を凝固融解関数ファイル１１から読み出して、Ｆｂ（ｘ）に代入すべき時間ＴＰをＴＰ＋Δｍとして（Ｓ４１１）、潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）から算出する（Ｓ４３）。
固相率算出手段４２は、算出された潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを固相率ファイル１３に記憶する。

（２−２−２）温度ｔ_j-i-ｍが相変化温度ｔ_ｓよりも小さい場合（Ｓ４０で「Ｎｏ」の場合）
Ｓ４０において温度ｔ_j-i-ｍが相変化温度ｔ_ｓよりも小さいと判定された場合（すなわち、ｊ−ｉ＋ｍ−ΔｍからΔｍが経過するまでの間にｔ_ｓ以下となった場合）は、Ｓ４０２に進んで、経過時間ＴＣをリセット（ＴＣ＝０）としたうえでＳ４４に進み、温度ｔ_j-i-ｍが、基準時刻ｊ−ｉから時間ｍ−Δｍだけ進んだ時刻における潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+m-Δmが最大固相率η_MAXか否かを判定する。

固相率η_j-i+m-Δmが最大固相率η_MAXの場合（Ｓ４４で「Ｙｅｓ」の場合）は、凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）を凝固融解関数ファイル１１から読み出して、時間ＴＰ（Ｆａ（ｘ）におけるｘの値）を融解完了時間Ｔ_Ｍとして（Ｓ４５）、潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）を利用して算出する（Ｓ４６）。
固相率算出手段４２は、算出された潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを固相率ファイル１３に記憶する。

固相率η_j-i+m-Δmが最大η_MAXではない場合（Ｓ４４で「Ｎｏ」の場合）は、Ｓ４７に進み、固相率η_j-i+m-Δmがゼロか否かを判定する。

固相率η_j-i+m-Δmがゼロの場合（Ｓ４７で「Ｙｅｓ」の場合）は、凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）を凝固融解関数ファイル１１から読み出して、Ｆａ（ｘ）に代入すべき時間ＴＰをゼロとしたうえで（Ｓ４８）、Ｓ４６に進み潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）から算出する。すなわち、Ｆａ（ｘ）においてｘ＝ＴＰ＝０として、固相率η_j-i+mを算出する。
固相率算出手段４２は、算出された潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを固相率ファイル１３に記憶する。

固相率η_j-i+m-Δmがゼロではない場合（Ｓ４７で「Ｎｏ」の場合）は、凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）を凝固融解関数ファイル１１から読み出して、固相率η_j-i+m-Δmに対応する時間ｘ_０を凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）から決定し（Ｓ４９）、時間ＴＰをｘ_０として潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを算出する（Ｓ４６）。
固相率算出手段４２は、算出された潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを固相率ファイル１３に記憶する。

潜熱蓄熱材３の固相率η_j-i+mを算出したら、ｍ＝ｍ＋Δｍとした上で再度Ｓ２２を繰り返す。Ｓ２２は、ｍがｉとなるまでくり返す。Δｍは適宜設定すればよいが、例えば、Δｍ＝１とすると、基準時刻ｊ−ｉから現在時刻ｊに遡るまで１時間ピッチでＳ２２を行うことになる。

（３）潜熱蓄熱槽の蓄熱量の算出
固相率算出手段４２が潜熱蓄熱材３の固相率を算出したら、蓄熱量算出手段４３が起動して、潜熱蓄熱槽１の蓄熱量を算出する。

（３−１）水の蓄熱量の算出
蓄熱量算出手段４３による水２の蓄熱量の算出は、温度ファイル１２から水２の温度の履歴を読み出すとともに、水条件ファイル１５から水の容積V_w、水の比重量γ_w、水の比熱H_w等を読み出して、式１により算出する。
蓄熱量算出手段４３は、算出された水２の蓄熱量を蓄熱量ファイル１４に記憶させる。

Q_wj = V_w×γ_w×H_w ×(t_max-t_j) ・・・式１
ここで、Q_wj ：現在時刻ｊにおける水蓄熱量（MJ）
V_w：水の容積（m³）
γ_w：水の比重量（kg/ m³）
H_w：水の比熱（kJ/kg・K）
t_max：蓄熱最高温度（℃）
t_j：現在時刻ｊにおける温度（℃）

（３−２）潜熱蓄熱材の顕熱蓄熱量の算出
蓄熱量算出手段４３による潜熱蓄熱材３の顕熱蓄熱量の算出は、温度記憶手段１２から潜熱蓄熱材３の温度の履歴を読み出すとともに、蓄熱材条件ファイル１６から潜熱蓄熱材の融解時容積V_u、融解時比重量γ_u、比熱H_u1，H_u2等を読み出し、式２または式３により算出する。
つまり、現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材３の温度が相変化温度ｔ_ｓを上回っている場合は式２を利用し、現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材３の温度が相変化温度ｔ_ｓを下回っている場合は式３を利用する。
蓄熱量算出手段４３は、算出された顕熱蓄熱量を蓄熱量ファイル１４に記憶させる。

Q_usj = V_u×γ_u×H_u1×(t_max- t_j) ・・・式２
Q_usj = V_u×γ_u×H_u1×(t_max-t_s)＋V_u×γ_u×H_u2×(t_s-t_j) ・・・式３
ここで、Q_usj：現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材の顕熱蓄熱量（MJ）
V_u：潜熱蓄熱材の融解時容積（m³）
γ_u：潜熱蓄熱材の融解時比重量（kg/ m³）
H_u1：潜熱蓄熱材の比熱（融解時）（kJ/kg・K）
H_u2：潜熱蓄熱材の比熱（凝固時）（kJ/kg・K）
t_max：蓄熱最高温度（℃）
t_j：現在時刻ｊにおける温度（℃）
t_s：相変化温度（℃）

（３−３）潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱量の算出
蓄熱量算出手段４３による潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱量の算出は、固相率ファイル１３から潜熱蓄熱材３の固相率η_jを読み出すとともに、蓄熱材条件ファイル１６から潜熱蓄熱材３の融解時容積V_u、融解時比重量γ_u、凝固熱S_u等を読み出し、式４により算出する。
蓄熱量算出手段４３は、算出された潜熱蓄熱量を蓄熱量ファイル１４に記憶させる。

Q_ulj = V_u×γ_u×S_u×η_j／１００ ・・・式４
ここで、Q_ulj：現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱量（MJ）
V_u：潜熱蓄熱材の融解時容積（m³）
γ_u：潜熱蓄熱材の融解時比重量（kg/ m³）
S_u：潜熱蓄熱材の凝固熱（kJ/kg）
η_j：現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材の固相率（％）

（３−４）潜熱蓄熱槽の蓄熱量の算出
蓄熱量算出手段４３による潜熱蓄熱槽の蓄熱量の算出は、蓄熱量ファイル１４から水の蓄熱量Q_wj、顕熱蓄熱量Q_usjおよび潜熱蓄熱量Q_uljを読み出し、これらを足し合わせることにより算出する。
蓄熱量算出手段４３は、算出された潜熱蓄熱槽の蓄熱量を蓄熱量ファイル１４に記憶させる。

演算処理部４０は、潜熱蓄熱槽１の蓄熱量を算出したら、出力手段２０を介して算出結果を出力する。

以上、本実施形態の蓄熱量算出装置および蓄熱量算出方法によれば、相変化中、温度がほぼ一定の潜熱蓄熱材の蓄熱量を、安価な温度計を利用して、潜熱蓄熱槽の蓄熱量を高精度に把握することができる。そのため、潜熱蓄熱槽の蓄熱量を簡易かつ高精度に算出することができる。つまり、潜熱蓄熱材が有する相変化中の固相率と時間との関係を用いることで、温度と時間を把握することで潜熱蓄熱材の固相率を把握することができ、ゆえに高精度に潜熱蓄熱槽の蓄熱量を把握することが可能となる。

また、誤差の積み重ねが少ないため、高精度である。したがって、蓄熱量把握の信頼性が向上し、運転管理の自由度が向上する。
さらに、蓄熱量は、モニター等の出力手段により随時確認することができるため、装置の管理が容易である。

以下に、本実施形態の蓄熱量算出方法による計算例を示す。
本計算例の条件を表１に示す。また、潜熱蓄熱材の凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）および融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）は、それぞれ図９の（ａ）および（ｂ）に示す通りである。なお、図９の（ａ）、（ｂ）では、凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）、融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）とも一次関数としているが、図３の（ａ）、（ｂ）のような関数を用いてもよい。

温度履歴は、表２および図１０に示す通りとする。

表２および図１０に示すように、時刻ｊ−５以前（ｊ−５〜ｊ−２４）の温度は、相変化温度６．５℃以上となっている。
一方、融解完了時間Ｔ_Ｌは図９の（ｂ）に示すように、９時間である。時刻ｊ−５から９時間以前（時刻ｊ−１４）までの温度は、図１０に示すように、継続して相変化温度ｔ_ｓ以上となっているため、時刻ｊ−５の時点で潜熱蓄熱材の固相率はゼロとなっていることがわかる。

１時間ごとに固相率を確認するものとして（すなわち、Δｎ＝１、Δｍ＝１）、図５のフローにあてはめると、現在時刻ｊから遡る時間ｉ＝０〜４のときはＳ１３に進み、かつ、時間ｉ＝０のときはｎ＝５のときにＳ１３において「Ｎｏ」となり、時間ｉ＝０〜４のときは時間ｊ−ｉから遡る時間ｎ＝５〜１のときにＳ１３において「Ｎｏ」となるが、時間ｉ＝５〜１５のときはＳ１４に進み、かつ、Ｓ１４において「Ｙｅｓ」となるので、Ｓ１４１において固相率η_ｉ−５〜η_ｉ−１５がそれぞれ「０」と設定され、融解固相率関数Ｆｂ（ｘ）ｎｉ代入すべき時間ＴＰが「９」と設定される。

ｉ＝５〜１５では、Ｓ１５に進むが、Ｓ１５では「Ｎｏ」となり、Ｓ２１に進む。Ｓ２１に進むと、ｍ＝Δｍ＝１と設定され、Ｓ２２に進む。
ｉ＝５のとき、温度ｔ_{ｊ−ｉ＋ｍ−Δｍ}（＝ｔ_ｊ−５）は相変化温度ｔ_ｓよりも大きいので、Ｓ２２では「Ｎｏ」となり、Ｓ４０（図７）に進む。

時刻ｊ−ｉ＋ｍにおける温度ｔ_{ｊ−ｉ＋ｍ}（＝ｔ_ｊ−４）は相変化温度ｔ_ｓより小さいので、Ｓ４０においては「Ｎｏ」となり、図７に示すように、Ｓ４０２、Ｓ４４に進む。
ｉ＝５、ｍ＝Δｍ＝１のとき、固相率η_{ｊ−ｉ＋ｍ−Δｍ}（＝η_ｊ−５）は「０」であるので、Ｓ４４においては「Ｎｏ」となってＳ４７に進むが、Ｓ４７では「Ｙｅｓ」となり、Ｓ４８に進み、ＴＰ＝０と設定された上でＳ４６に進みＲ＝Ｆａ（ｘ）にｘ＝ＴＰ＝０が代入され、その結果、固相率η_{ｊ−ｉ＋ｍ}（＝η_ｊ−４）はゼロとなる。

次に、ｉ＝５、ｍ＝２として、Ｓ２２以降の処理を実行する。
ｉ＝５，ｍ＝２のとき、Ｓ２２では、時刻ｊ−ｉ＋ｍ−Δｍにおける温度はｔ_{ｊ−ｉ＋ｍ−Δｍ}（＝ｔ_ｊ−４）＜ｔ_ｓとなるので「Ｙｅｓ」となりＳ３０（図６）に進む。

時刻ｊ−ｉ＋ｍにおける温度ｔ_{ｊ−ｉ＋ｍ}（＝ｔ_ｊ−３）は、相変化温度ｔ_ｓよりも小さいので、Ｓ３０では「Ｙｅｓ」となり、図６に示すように、Ｓ３０１に進む。
Ｓ４０２で経過時間ＴＣ＝０と設定されているので、Ｓ３０１では、新たな経過時間（ｔ_ｓを横切った時点からの経過時間）ＴＣとしてΔｍ＝１が設定され、Ｓ３１に進む。この場合、経過時間ＴＣは凝固開始時間Ｔ_ＭＳ（１時間）と等しいので、Ｓ３１では「Ｙｅｓ」となって、Ｓ３２に進み、η_{ｊ−ｉ＋ｍ}（＝η_ｊ−３）の固相率として、η_{ｊ−ｉ＋ｍ−Δｍ}（＝η_ｊ−４）と同じ固相率（＝０）が設定される。

ｉ＝５、ｍ＝３のときはＳ３０→Ｓ３０１→Ｓ３１と進むが、Ｓ３１では「Ｎｏ」となり、Ｓ３１１に進む。
ｍ＝２のときにＳ３２で凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）に代入すべき時間ＴＰ＝Δｍ＝１と設定されているので、Ｓ３１１では新たな凝固固相率関数Ｆａ（ｘ）に代入すべきＴＰとして「２」が設定され、Ｓ３３に進む。Ｓ３３では、Ｒ＝Ｆａ（ｘ）にＴＰ＝２が代入される。

図９の（ａ）に示すように、ｘ＝ＴＰ＝２として、Ｒ＝Ｆａ（ｘ）にあてはめると、ｘ＝２のときのＲは１０％であるので、η_{ｊ−ｉ＋ｍ}（＝η_ｊ−２）の固相率は１０％となる。
ｍ＝４，５のときは、ｍ＝３と同様に、Ｓ３０→Ｓ３０１→Ｓ３１→Ｓ３１１→Ｓ３３に進むので、固相率はそれぞれ２０％、３０％となる。

すなわち、現在時刻ｊにおける固相率は３０％となる。
計算の結果を表３に示す。

以下、潜熱蓄熱材の固相率を利用して、潜熱蓄熱槽全体の蓄熱量を算出する。
（１）水の蓄熱量
Ｑ_ｗ= Ｖ_ｗ×γ_ｗ×Ｈ_ｗ×（ｔ_ｍａｘ−ｔ_ｊ）
= １０×１０００×４．１８６×（１４−５．４）
=３６０ ＭＪ

（２）潜熱蓄熱材の顕熱蓄熱量
Ｑ_ｕｓ= Ｖ_ｕ×γ_ｕ×Ｈ_ｕ１×（ｔ_ｍａｘ−ｔ_ｓ）＋Ｖ_ｕ×γ_ｕ×Ｈ_ｕ２×（ｔ_ｓ−ｔ_ｊ）
=６×８２０×２．３×(１４−６．５)＋６×８２０×１．９×(６．５−５．４)
=９５ ＭＪ
なお、本実施形態では、現在時刻ｊにおける温度ｔ_ｊが相変位温度ｔ_ｓを下回っているので式３により算出する。

（３）潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱量
Ｑ_ｕｌ= Ｖ_ｕ×γ_ｕ×Ｓ_ｕ×η_ｊ／１００
=６×８２０×１００×３０／１００
=１４８ ＭＪ

（４）潜熱蓄熱槽全体の蓄熱量
Ｑ_ｔ=Ｑ_ｗ＋Ｑ_ｕｓ＋Ｑ_ｕｌ
=３６０＋９５＋１４８
=６０３ ＭＪ

以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、潜熱蓄熱材３の凝固が最大になる前に、潜熱蓄熱材３の温度が相変化温度ｔ_ｓを上回った場合には、図８の（ａ）に示すように、融解開始時間Ｔ_ＬＳ後に、潜熱蓄熱材３の融解が進行するものとして、潜熱蓄熱材３の固相率を算出すればよい。
同様に、潜熱蓄熱材３の融解がゼロになる前に、潜熱蓄熱材３の温度が相変化温度ｔ_ｓを下回った場合には、図８の（ｂ）に示すように、凝固開始時間Ｔ_ＭＳ後に、潜熱蓄熱材３の凝固が進行するものとして、潜熱蓄熱材３の固相率を算出すればよい。

１ 潜熱蓄熱槽
２ 水
３ 潜熱蓄熱材
４ 温度計
５ 蓄熱量算出装置
１１ 凝固融解関数ファイル（凝固融解関数記憶手段）
１２ 温度ファイル（温度記憶手段）
１３ 固相率ファイル（固相率記憶手段）
１４ 蓄熱量ファイル（蓄熱量記憶手段）
４１ 温度取得手段
４２ 固相率算出手段
４３ 蓄熱量算出手段

Claims (5)

1. 潜熱蓄熱材と水とが収容されてなる潜熱蓄熱槽における蓄熱量算出方法であって、
   前記潜熱蓄熱材の固相率がゼロから最大になるまでの凝固時間と固相率との関係により求まる凝固固相率関数および前記潜熱蓄熱材の固相率が最大からゼロになるまでの融解時間と固相率との関係により求まる融解固相率関数を予め規定しておき、
   前記潜熱蓄熱材または前記潜熱蓄熱材の周囲の水の温度を定期的に測定し、
   前記温度が前記潜熱蓄熱材の相変化温度を下回っている時間または前記温度が前記相変化温度を上回っている時間を、前記凝固固相率関数または前記融解固相率関数にあてはめて、前記潜熱蓄熱材の固相率を算出し、
   前記潜熱蓄熱材の固相率を利用して、前記潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱量を算出することを特徴とする、蓄熱量算出方法。
2. 現在時刻ｊにおける水の蓄熱量Ｑ_ｗｊを式１により算出し、
   現在時刻ｊにおける前記温度が相変化温度を上回っている場合には、現在時刻ｊにおける前記潜熱蓄熱材の顕熱蓄熱量Ｑ_ｕｓｊを式２により算出し、
   現在時刻ｊにおける前記温度が相変化温度を下回っている場合には、現在時刻ｊにおける前記潜熱蓄熱材の顕熱蓄熱量Ｑ_ｕｓｊを式３により算出し、
   前記潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱量Ｑ_ｕｌｊを式４により算出し、
   前記水の蓄熱量Ｑ_ｗｊと、前記潜熱蓄熱材の前記顕熱蓄熱量Ｑ_ｕｓｊと、前記潜熱蓄熱量Ｑ_ｕｌｊとの合計により前記潜熱蓄熱槽の蓄熱量を算出することを特徴とする、請求項１に記載の蓄熱量算出方法。
   
   Q_wj = V_w×γ_w×H_w×(t_max-t_j) ・・・式１
   Q_usj = V_u×γ_u×H_u1×(t_max-t_j) ・・・式２
   Q_usj = V_u×γ_u×H_u1×(t_max-t_s)＋V_u×γ_u×H_u2×(t_s-t_j) ・・・式３
   Q_ulj = V_u×γ_u×S_u×η_j／１００ ・・・式４
   ここで、Q_wj ：現在時刻ｊにおける水の蓄熱量（MJ）
   V_w：水の容積（m³）
   γ_w：水の比重量（kg/ m³）
   H_w：水の比熱（kJ/kg・K）
   t_max：蓄熱最高温度（℃）
   t_j：現在時刻ｊにおける温度（℃）
   Q_usj：現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材の顕熱蓄熱量（MJ）
   V_u：潜熱蓄熱材の融解時容積（m³）
   γ_u：潜熱蓄熱材の融解時比重量（kg/ m³）
   H_u1：潜熱蓄熱材の比熱（融解時）（kJ/kg・K）
   H_u2：潜熱蓄熱材の比熱（凝固時）（kJ/kg・K）
   t_s：相変化温度（℃）
   Q_ulj：現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱量（MJ）
   S_u：潜熱蓄熱材の凝固熱（kJ/kg）
   η_j：現在時刻ｊにおける潜熱蓄熱材の固相率（％）
   
3. 現在時刻から所定時間だけ遡った時刻を基準時刻とし、当該基準時刻から凝固時間以上遡った時刻を第一時刻とし、前記基準時刻から融解時間以上遡った時刻を第二時刻としたときに、
   前記第一時刻から前記基準時刻に至るまで、水の温度が継続して前記相変化温度を下回っている場合には、潜熱蓄熱材の最大固相率を前記基準時刻における前記潜熱蓄熱材の固相率とし、
   前記第二時刻から前記基準時刻に至るまで、水の温度が継続して前記相変化温度を上回っている場合には、前記基準時刻における前記潜熱蓄熱材のゼロとすることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の蓄熱量算出方法。
4. 前記温度が前記潜熱蓄熱材の相変化温度を下回った時刻または上回った時刻を相変化時刻とし、当該相変化時刻から現在時刻までの経過時間を前記凝固固相率関数または前記融解固相率関数にあてはめて、前記潜熱蓄熱材の固相率を算出することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の潜熱蓄熱槽の蓄熱量算出方法。
5. 潜熱蓄熱材と水とが収容されてなる潜熱蓄熱槽の蓄熱量を算出する蓄熱量算出装置であって、
   前記潜熱蓄熱材の固相率がゼロから最大になるまでの時間と固相率との関係により求まる凝固固相率関数および前記潜熱蓄熱材の固相率が最大からゼロになるまでの時間と固相率との関係により求まる融解固相率関数が記憶された凝固融解関数記憶手段と、
   潜熱蓄熱槽の温度を定期的に測定する温度測定手段と、
   前記温度測定手段により測定された温度の履歴を記憶する温度記憶手段と、
   前記潜熱蓄熱材の固相率を算出する固相率算出手段と、
   前記水の蓄熱量と、前記潜熱蓄熱材の顕熱蓄熱量および潜熱蓄熱量をそれぞれ算出するとともに、前記水の蓄熱量、顕熱蓄熱量および潜熱蓄熱量の合計により潜熱蓄熱槽の蓄熱量を算出する蓄熱量算出手段と、を有しており、
   前記固相率算出手段は、前記凝固融解関数記憶手段に記憶された凝固固相率関数または融解固相率関数に、前記温度記憶手段に記憶された温度の履歴をあてはめることで、前記潜熱蓄熱材の固相率を算出し、
   前記蓄熱量算出手段は、前記潜熱蓄熱材の固相率を利用して前記潜熱蓄熱材の蓄熱量を算出することを特徴とする、蓄熱量算出装置。

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