JP6591464B2 - 蓄熱システム及び蓄熱装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、熱を蓄積したり外部に放出したり可能な蓄熱システム及び蓄熱装置に関する。

相変化が可能な蓄熱材の過冷却を利用する太陽熱蓄熱装置が知られている。この蓄熱装置は、この蓄熱材に過冷却状態で、太陽光をあて、太陽熱を貯蔵し、放熱要求がされた時に、過冷却状態を解除して蓄熱材を液体から固体に相変化させ、それに伴って放出される潜熱を利用する。

過冷却されて液相状態にある蓄熱材の過冷却状態を解除して、蓄熱材を液体から固体に相変化させることは、「発核」と称されている。蓄熱材が液相状態にあるときに発核動作を行うと、過冷却されて液相状態にある蓄熱材に結晶核が形成され、それを起点に結晶化を開始する。

特開２０１２−３２１３０号公報 特開２０１４−１０２０１４号公報 特開２０１５−８３８８２号公報 特開２０００−１１６６９２号公報 特開昭５８−２０８５５号公報

近年、エネルギーの効率的利用の観点から、蓄熱装置に対する需要があり、拡張性が高く、操作性も良好な蓄熱システム及び蓄熱装置が要望されている。

実施形態の蓄熱システムは、過冷却性能を有する蓄熱材を備える第１蓄熱部と、第１蓄熱部１４と熱的に接続されるとともに太陽熱を受け取る第１受熱部と、前記第１蓄熱部に対して過冷却状態を解除して熱を放出する指令を出す第１制御部と、第１接続部と、を有する第１蓄熱装置と、過冷却性能を有する蓄熱材を備える第２蓄熱部と、前記第２蓄熱部と熱的に接続されるとともに太陽熱を受け取る第２受熱部と、第２接続部と、第２接続部と、を有する第２蓄熱装置と、を備え、前記第１接続部は、前記第２接続部に対して接続したり分離したり可能であり、前記第１制御部は、前記第１接続部と前記第２接続部とが接続された状態で、前記第２蓄熱部に対して過冷却状態を解除して熱を放出する指令を出すことが可能である。

図１は、実施形態の蓄熱システムを示した正面図である。 図２は、図１に示す蓄熱システムを上方から示した上面図である。 図３は、図１に示す蓄熱システムに含まれる１つの蓄熱装置を拡大して示す正面図である。 図４は、図３に示す蓄熱装置を右側方から示した右側面図である。 図５は、図３に示す蓄熱システムのＦ５−Ｆ５線に沿った断面図である。 図６は、図１に示す蓄熱システムの制御用回路及びその周辺の電気的な接続関係を示す模式図である。 図７は、図３に示す表示部に表示される画面であって、Ａで示す蓄熱装置のアイコンが選択された状態で表示される画面を示した模式図である。 図８は、図７に示す画面からＢで示す蓄熱装置のアイコンが選択された状態で表示される画面を示した模式図である。 図９は、図１に示す蓄熱システムに対して、さらに横方向及び上下方向に拡張して多数の蓄熱装置を連結した状態を示した模式図である。 図１０は、図１に示す蓄熱システムにおいて、隣接する蓄熱装置同士の間で設置角度が異なるようにこれらを配置した状態を示した上面図である。 図１１は、第１変形例にかかる蓄熱システムの蓄熱装置において、断熱部を鉛直方向に破断して内側の中空部を示した右側面図である。 図１２は、第２変形例にかかる蓄熱システムの蓄熱装置の右側面図である。

近年、エネルギーの効率的利用の観点から、蓄熱装置に対する需要があり、信頼性の高い太陽熱の蓄熱装置が要望されている。蓄熱装置は、日中の太陽熱を蓄積することができ、当該蓄積された熱を、夜間の暖房として利用したり、夜間の暖房を補助する用途で利用したり、或いは任意のタイミングで利用する非定常な熱利用の用途等で利用したりできる。

例えば従来型の太陽熱の蓄熱装置は、建物の外部に置かれた吸熱板と、建物の内部設けられ蓄熱材を収納した蓄熱装置と、を有する。蓄熱装置及びそれに接続された熱交換器の内部には、熱交換用の水を通すための配管等が設けられる。このため、従来型の蓄熱装置では、全体構造が複雑であり、かつ上記配管を設置するために大掛かりな工事が必要になっていた。このため、従来型の蓄熱装置では、設置に必要なコストが割高であるのに対して、得られるメリットが少なく、その結果、大きく普及するには至っていなかった。また一旦蓄熱装置を設置すると、装置の更新・変更・増設・移動等には工事が必要であり、簡単に置き換えることはできないものとなっていた。

以下、本実施形態に係る蓄熱システムを、図１〜図１０を参照して詳細に説明する。実施形態の蓄熱システム１１は、建物の室内において太陽光が当たる箇所である、いわゆる日向に設置される。蓄熱システム１１を設置できる場所は、室内の窓の近傍でもよいし、太陽光が入射される位置であれば、室内のうち窓から遠く離れた位置でもよい。蓄熱システムは、１個の蓄熱装置１２のみによって構成されてもよいし、複数の蓄熱装置１２同士が接続されて一体になったものとして構成されてもよい。すなわち、蓄熱システム１１を構成する要素である蓄熱装置１２は、単独でも機能できるし、他の同型の蓄熱装置１２と接続されて一体的に運用することもできる。本実施形態の蓄熱装置１２は、他の同型の蓄熱装置１２と容易に接続或いは分離することが可能であり、従来型の蓄熱装置に比して高い拡張性及び設置・移動の容易性を有する。また、蓄熱システム１１が設置される場所は室内の任意の場所であり、オフィス内の窓近傍であってもよいし、植物園の温室のようなガラス張りの施設内や体育館等の屋内運動施設内等であってもよい。

図１、図２に示すように、蓄熱システム１１は、複数の蓄熱装置１２を有する。蓄熱装置１２同士は、互いに同じ形態を有し（すなわち、同型であり）、接続部を介して互いに接続されている。蓄熱装置１２同士は、例えば、一列に並べて配置することができる。蓄熱装置１２同士は、直列に接続することができる。蓄熱装置１２同士は、着脱自在に構成されている。

以下に、蓄熱システム１１を構成する１つの蓄熱装置１２について説明する。図３から図６に示すように、蓄熱装置１２（第１蓄熱装置、第２蓄熱装置）は、ケース１３と、ケース１３内部に設けられた蓄熱部１４と、ケース１３内に収納された制御部１５と、制御部１５及び蓄熱部１４に接続された制御用回路１６と、制御用回路１６の途中に介在されたリレー１７と、隣接する他の蓄熱装置１２と接続するように突出した一対の第１接続部２１と、第１接続部２１を受容するように窪んだ一対の第２接続部２２と、ケース１３と第１接続部２１との間に介在されて第１接続部２１を支持する支持部２３と、ケース１３内に収納された送風用の羽根車２４（ファン）と、羽根車２４を回転させるモータ２５と、ケース１３の外側の一部に設けられた太陽光発電電池２６と、ケース１３の第２面３２に形成され羽根車２４から送られる温風をケース１３外に向けて吹き出される吹出口２７と、ケース１３の外側に取り付けられた表示部２８と、ケース１３を起立状態で自立させるための脚部３３と、制御部１５を駆動するための電源３４と、蓄熱部１４を発核させるための第２電源３５と、第１接続部２１と第２接続部２２とが連結したことを検出する検出器３６と、を有する。脚部３３は、ケース１３の底部４４に対して着脱可能である。モータ２５は、例えば第２電源３５から電力供給を受ける。

図２、図３に示すように、ケース１３は、平板状をなした平板部３７と、平板部３７の外周に位置する４面を含む外周部３８と、を有する。ケース１３は、第１面３１側に、羽根車２４に空気を送るための空気取入口を有する。平板部３７は、日向側に向けられて太陽光を受ける第１面３１と、人がいる側に向けられるとともに表示部２８が設けられる第２面３２と、を有する。

外周部３８は、断面半円形に突出するように設けられた凸部４１と、凸部４１に対向する位置で断面半円形に窪んで設けられた凹部４２と、凸部４１と凹部４２とから外れた位置に設けられた頂部４３及び底部４４と、を有する。図５に示すように、支持部２３は、円柱形をなしていて、凸部４１の一部を構成する。支持部２３は、その中心を通る軸部４５を中心にケース１３の平板部３７に対して回動可能である。このため、支持部２３は、第１接続部２１の取付け角度を任意に調整できる。ケース１３の平板部３７には、軸部４５を両持ちで回転可能に支持する一対の腕部４６が設けられる。

図３から図６に示すように、第１接続部２１（接続部）は、一般的な凸形のコネクタで構成され、第２接続部２２と接続される複数の信号線（端子４７）を有する。第１接続部２１に含まれる端子４７の数は任意であり、製品仕様に応じて適宜に増減させることができる。１つの第１接続部２１は、支持部２３上に設けられる。もう１つの第１接続部２１は、ケース１３の頂部４３に設けられる。

第２接続部２２（接続部）は、一般的な凹形のコネクタで構成され、第１接続部２１の複数の信号線（端子４７）と接続される複数の信号線（端子４７）を有する。第２接続部２２に含まれる端子４７の数は任意である。第２接続部２２は、第１接続部２１に対して相補的な形状をなしていて、その内側に第１接続部２１を受容することができる。１つの第２接続部２２は、外周部のうちの凹部４２に設けられる。もう１つの第２接続部２２は、ケース１３の底部４４に設けられる。なお、第１接続部２１及び第２接続部２２の配置箇所は任意であり、この例以外の配置をとることも当然にできる。このため、蓄熱装置１２は、他の蓄熱装置１２と横方向及び上下方向に接続できる任意の位置に第１接続部２１及び第２接続部２２を備えうる。

ケース１３は、例えば合成樹脂材料によって平板状（薄型の箱状）に形成されるが、例えば金属材料によって形成されても良い。ケース１３は、蓄熱部１４（第１蓄熱部、第２蓄熱部）と熱的に接続される。ケース１３（平板部、外周部）は、例えば、トレー状をなした第１部材１３Ａ（第１受熱部、第２受熱部、太陽熱吸熱板）と、トレー状をなした第２部材１３Ｂと、を突き合わせて中空の箱状に形成される。第１部材１３Ａ及び第２部材１３Ｂは、例えば射出成形等で形成される。ケース１３は、内部に、蓄熱材６４を充填するための空洞部４８と、電気的な配線を通したり制御部１５を収納したりするための回路収納部５１と、を有する。第１部材１３Ａ（第１受熱部、第２受熱部）は、上記した第１面３１を含んでおり、いわゆる太陽光吸熱板を兼ねている。第１部材１３Ａは、太陽光から受け取る熱量を増大させるために黒色等で形成されることが好ましい。第１部材１３Ａを黒色等の有色で実現した場合には、蓄熱装置１２は、ブラインドの代替としてのいわゆる日除けとして機能できる。

第２部材１３Ｂは、吹出口２７を有し、ユーザ側に向けて設置される第２面３２を含む。このため、第２部材１３Ｂは、室内の壁紙の色合いと同様の白又はクリーム色であってもよい。

図６に示すように、制御用回路１６は、例えば、蓄熱部１４を発核させるための第１回路１６Ａと、隣接する他の蓄熱装置１２と接続されたことを検出する第２回路１６Ｂと、リレー１７（スイッチ）を制御するための第３回路１６Ｃと、他の蓄熱装置１２の制御部１５との間で情報をやりとりするための第４回路１６Ｄと、を有する。制御部１５は、例えば第２回路１６Ｂによって隣接する他の蓄熱装置１２と接続されたことを検出している。また、制御部１５は、第４回路１６Ｄを介して他の蓄熱装置１２の制御部との間で信号のやりとりをするので、この第４回路１６Ｄによって当該蓄熱装置１２が他の蓄熱装置１２に接続していることを認識してもよいし、それ以外の方法で当該蓄熱装置１２が隣接する他の蓄熱装置１２と接続されたことを検出してもよい。図６では、第３回路１６Ｃと第４回路１６Ｄを一本の線として模式的に表しているが、実際には第３回路１６Ｃと第４回路１６Ｄとを別の回路として実現することが好ましい。また、図６では、作図上の問題で、隣接する蓄熱装置１２同士の間で第３回路１６Ｃ及び第４回路１６Ｄを接続する端子４９を紙面上側に示しているが、実際には、当該端子４９は、他の端子４７と同様に第１接続部２１の内部及び第２接続部２２の内部に配置される。

電源３４は、例えば、二次電池等で構成されてもよいし、乾電池等の一次電池等で構成されてもよい。第２電源３５は、例えば、二次電池等で構成されてもよいし、乾電池等の一次電池等で構成されてもよい。或いは、電源３４及び第２電源３５は、１個の電源として構成されてもよい。電源３４及び第２電源３５は、太陽光発電電池２６から充電（電力供給）を受けるようにしてもよい。電源３４及び第２電源３５は、アノード電極５２とカソード電極５３との間に印加される電圧を任意の値に設定可能な定電圧電源等を使用してもよい。

表示部２８は、一般的なタッチパネル等で構成される。表示部２８は、ユーザからの入力を受け付ける入力部（第１入力部、第２入力部）を兼ねている。このため、表示部２８には、ユーザからの入力を受け付けるためのキーボードやテンキーを表示可能である。

検出器３６は、例えば、磁性体及びホール素子を利用した磁気式の電流検出センサで構成される。当該蓄熱装置１２が隣接する他の蓄熱装置１２に接続されると、第２回路１６Ｂが閉回路となり、第２回路１６Ｂに対して例えば図６に破線の矢印で示すような電流が流れる。なお、第２回路１６Ｂの一部には、抵抗が設けられる。検出器３６は、図６に破線の矢印で示す電流を検出して、これに対応する出力電圧（信号）を制御部１５に送る。出力電圧（信号）は、途中でＡＤ変換されて制御部１５に送られる。信号を受信することで、制御部１５は、当該蓄熱装置１２が隣接する他の蓄熱装置１２に接続されたことを認識できる。

制御部１５（第１制御部、第２制御部）は、例えば、ＣＰＵ５４と、ＲＯＭ５５と、ＲＡＭ５６と、時刻情報を保持するハードウェアクロック５７と、各種のドライバと、これらを実装するとともにこれらを互いに電気的に接続するプリント配線板５８と、を有するが、これ以外に例えばフラッシュメモリ等の部品を含んでいてもよい。制御部１５は、ドライバを介してリレー１７のオン・オフを制御することで、蓄熱部１４に対する通電と通電の解除とを切り替えることができる。このため、制御部１５は、リレー１７を制御することで間接的に、蓄熱部１４に対する過冷却状態の解除指令を出すことができる。

ＲＯＭ５５は、制御部１５に以下の処理を行わせるプログラムを記憶している。ＲＯＭ５５は、例えば、ユーザが表示部２８（タッチパネル）にタッチすることで表示部２８から信号を受信した制御部１５及び当該表示部２８を待機状態からアクティブ状態にするプログラムと、ユーザがいずれかの蓄熱装置１２の表示部２８にタッチすることで蓄熱システム１１に含まれるすべての蓄熱装置１２を待機状態からアクティブ状態にするプログラムと、第２回路１６Ｂ又は第４回路１６Ｄを通じて接続状態にあると認識した蓄熱装置１２のアイコン６１（第２アイコン）と当該蓄熱装置１２のアイコン６１（第１アイコン）とを表示部２８上に実際の並び順と同じ並び順で表示するプログラムと、表示部２８上に表示された当該アイコン６１にユーザがタッチすることでその蓄熱装置１２が選択された選択状態にするプログラムと、ハードウェアクロック５７から時刻情報を取得するプログラムと、選択状態にある蓄熱装置１２を発核させる時刻（暖房開始時刻）の入力をユーザから受け付ける第１画面６２を表示するプログラムと、選択状態にある蓄熱装置１２の発核する順番の入力をユーザから受け付ける第２画面６３を表示するプログラムと、第１画面６２又は第２画面６３への入力に基づき所定の時刻に当該蓄熱装置１２又はこれに接続された周辺の蓄熱装置１２を所定の時刻に発核させるプログラムと、を記憶している。ＲＯＭ５５には、上記以外にも必要なプログラムも適宜に記憶させることができる。

ＲＯＭ５５は、蓄熱装置１２に固有の識別番号、例えば20001203、20001204等の番号を記憶している。制御部１５は、第４回路１６Ｄを通じて、他の蓄熱装置１２の制御部１５から識別番号を送る要請があったときに、ＲＯＭ５５から識別番号を読みだして、要請があった制御部１５に対して識別番号を送る。識別番号を受領した蓄熱装置１２の制御部１５は、識別番号ごとにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ等の適当な記号を割り振り、アイコン６１とともに表示部２８に表示する。

図６に示すように、蓄熱部１４（第１蓄熱部、第２蓄熱部）は、空洞部４８に充填された蓄熱材６４と、アノード電極５２（電極）と、カソード電極５３（電極）と、を備えている。蓄熱材６４には、過冷却性能を有する潜熱蓄熱材（ＰＣＭ；Phase change material）が用いられている。この蓄熱材６４は、液相の状態から温度が下がって融点以下になっても凝固せずに液相状態を維持する特性を有している。このような蓄熱材６４は、過冷却性能を有する潜熱蓄熱材又は相変化蓄熱材と称される。

蓄熱材６４には、例えば酢酸ナトリウム三水和物等の酢酸ソーダや、硫酸ナトリウム水和物等の硫酸ソーダを用いることができる。蓄熱温度が高い場合には、蓄熱材６４として、酢酸ナトリウム三水和物を用いることが望ましい。酢酸ナトリウム三水和物の一般的な物性は、融点が４０〜５８℃、潜熱が１００〜２６４ｋＪ／ｋｇ、比熱が１〜４ｋJ／ｋｇ／Ｋである。

カソード電極５３は、導電性を有する金属材料、例えばステンレスやチタン、銀等で形成され、蓄熱材６４に負電圧を印加することができる。より具体的には、カソード電極５３は、銀や銀合金等、銀を主体とする金属によって形成されている。図６に示すようにカソード電極５３は、アノード電極５２から分離して設けられ、一部又は全部が蓄熱材６４に浸かった状態に配置されている。カソード電極５３は、例えば、丸棒形状をなしている。

図６に示すようにアノード電極５２は、一部又は全部が蓄熱材６４に浸かった状態に配置されている。アノード電極５２は、例えば、丸棒形状をなしている。アノード電極５２は、導電性を有する金属材料で形成され、蓄熱材６４に正電圧を印加することができる。アノード電極５２の材料としては、銀や銅、銅アマルガム等が適している。より具体的には、アノード電極５２は、銀や銀合金等、銀を主体とする金属によって形成され、発核の起点となる。上記両電極５２、５３間に電圧が印加されると、アノード電極５２の表面付近で発核が起こり、ここを起点に結晶が析出する。これによって、蓄熱部１４から熱を取り出すことができる。

続いて、図５、図７から図１０等を参照して、本実施形態の蓄熱システム１１の作用について説明する。

使用に先立ち、ユーザは、建物内（室内）で太陽光が差し込む任意の場所に蓄熱システム１１を設置することができる。蓄熱システム１１を構成する各蓄熱装置１２は、脚部３３によって自立することができる。また、ユーザは、室内のスペースや窓の位置に合わせて、隣接する蓄熱装置１２同士で、設置する角度を変えて配置することもできる。図５に示すように、蓄熱装置１２は、支持部２３を介して第１接続部２１の設置角度が自由に変更することができる。このため、例えば、図１０に示すように、蓄熱システム１１全体として大きな弧を描くように、隣接する蓄熱装置１２同士の間で、設置される角度が異なるように配置することもできる。また、蓄熱装置１２は、頂部４３に第１接続部２１を有し、底部４４に第２接続部２２を有している。このため、例えば図９に示すように、左右方向だけでなく、上下方向にも拡張して設置することもできる。このため、高い天井を有する室内や大型の窓にも対応することができる。このように蓄熱装置１２を縦方向に連結する場合には、蓄熱装置１２同士の連結を補助する補強材（補強金具）を適宜に使用できる。

ユーザは、設置する室内のスペースなどに応じて、一つの蓄熱装置１２の単体からなる蓄熱システム１１を使用したり、或いは、複数の蓄熱装置１２を第１接続部２１及び第２接続部２２を介して接続して構成した蓄熱システム１１を使用したりすることができる。

ユーザは、蓄熱システム１１の使用に先立ち、蓄熱システム１１を室内の日当たりの良い場所に設置する。これによって、ケース１３の表面や蓄熱材６４に対して太陽光が照射され、太陽光からの熱（太陽熱）を受け取ることができる。この熱によって、固体状態にある蓄熱材６４を完全に溶かして液相状態にし、蓄熱材６４の内部に熱を蓄積する。言い換えると、蓄熱材６４は、その内部に太陽熱を蓄熱することができる。蓄熱材固体状態にある蓄熱材６４を完全に溶かすためには、蓄熱材６４の容積にもよるが、晴天時に蓄熱システム１１に対して太陽光を例えば数時間当てて、太陽光から十分に熱を受け取る必要がある。なお、蓄熱システム１１を最初に使用する状態や、それ以前にすでに放熱を行った状態では、各蓄熱装置１２の蓄熱材６４は固体状態になっている。太陽熱によって温められて、蓄熱材６４が完全に液相になった状態で、蓄熱材６４への蓄熱が完了した状態になる。蓄熱材６４への蓄熱には、太陽光以外のエネルギーを何も必要としない。また、蓄熱システム１１に対して太陽光を当てて蓄熱材６４を溶かす際には、太陽に対して、ある１つの蓄熱装置１２の第１部材１３Ａ（第１受熱面）と、これに隣接する他の蓄熱装置１２の第１部材１３Ａ（第２受熱面）と、が互いに重ならない位置に蓄熱装置１２同士を並べる必要があることはいうまでもない。

ユーザは、夕方や日没後の所定のタイミングで、蓄熱システム１１を起動できる。或いは、ユーザは、蓄熱システム１１を実際に使用する前の時間帯に、蓄熱システム１１を作動させる時刻を予約することもできる。

ユーザが蓄熱システム１１のいずれかの蓄熱装置１２の表示部２８（タッチパネル）に触れると、制御部１５は、表示部２８からの信号でスリープ状態からアクティブ状態になるとともに、当該タッチされた表示部２８をスリープ状態からアクティブ状態にする。制御部１５は、表示部２８上に当該蓄熱装置１２のアイコン６１と、当該蓄熱装置１２に接続された周辺の蓄熱装置１２のアイコン６１と、を表示する。このとき、表示されているアイコン６１の並び順は、実際に室内に設置されている蓄熱装置１２の並び順と同じになる。

ユーザは、この状態で、いずれかのアイコン６１を選択して、蓄熱装置１２の作動時刻（暖房開始時刻）や作動する順番を設定することができる。図７に示すように、例えばユーザが左端のアイコン６１（第１アイコン、図８ではＡと表示されたアイコン６１）に指でタッチすると、当該蓄熱装置１２のアイコン６１の色が変わったり或いは当該蓄熱装置１２のアイコン６１が点滅したりし、このアイコン６１に対応する当該蓄熱装置１２が選択された状態となる。

このように一つの蓄熱装置１２が選択された状態で、制御部１５は、暖房を開始する順番を受け付ける第１画面６２（文字列）を表示するとともに、暖房を開始する（蓄熱部１４の過冷却状態を解除する）時刻を受け付ける第２画面６３（文字列）を表示する。このような画面が表示された状態で、図7に示すように、例えば、ユーザが時刻、例えば、「午後６時」を入力した場合には、当該時刻に暖房を開始（蓄熱材６４を発核させる）させる予約を行うことができる。一方、ユーザは、すぐにこの蓄熱装置１２を使用したい場合には、表示部２８に表示された「すぐに暖房を開始する」コマンド（図示省略）を選択して、直ちに蓄熱装置１２の暖房を開始させる（蓄熱材６４を発核させる）こともできる。

ユーザは、さらに次に作動させたい蓄熱装置１２を選択し、暖房を開始する時刻を受け付ける画面（文字列）を表示させることもできる。図８に示すように、例えばユーザが左から二番目のアイコン６１（第２アイコン、図７ではＢと表示されたアイコン６１）を選択してこのアイコン６１に対応する蓄熱装置１２を選択すると、上記と同様の入力画面（文字列）６２、６３が表示される。ここで、ユーザは、例えば、「午後６時３０分」を入力した場合には、当該時刻に暖房を開始させる（蓄熱部１４の過冷却状態を解除する）予約を行うことができる。以下同様に、すべての蓄熱装置１２に対して暖房開始時刻を指定することもできる。或いは、蓄熱システム１１に含まれる一部の蓄熱装置１２についてのみ発核させ、他の蓄熱装置１２については使用しないような制御をすることもできる。当該数字の入力は、表示部２８に表示されたキーボード（テンキー）を介して入力できる。上記例以外に、例えば、４個以上の蓄熱装置１２を接続して蓄熱システム１１を構成した場合でも同様の手順で時刻を設定できる。

一方、ユーザが上記の入力画面において、図７に示す例のように、暖房を開始する順番である「１」を入力した場合には、まず、この蓄熱装置１２の暖房を開始する時刻の入力を促すように、時刻入力部６５の表示を点滅等させる。ここで、ユーザは、「午後６時」の時刻を入力したとする。なお、このように暖房を開始する順番を選択した場合でも、「すぐに暖房を開始する」コマンド（図示省略）を選択して、直ちに蓄熱装置１２の暖房を開始させることもできる。次に、制御部１５は、ユーザに対して、次に暖房を開始させる蓄熱装置１２の選択を促すように、他の蓄熱装置１２に対応するアイコン６１を点滅等させる。ここで、ユーザは、他の蓄熱装置１２に対応するアイコン６１（図７では、Ｂと表示されたアイコン６１）を選択し、図８に示す例のように、暖房を開始する順番として「２」を入力したとする。以下同様に、他の蓄熱装置１２に対応するアイコン６１を点滅等させてユーザに選択を促し、他のすべての蓄熱装置１２の暖房を開始する順番を決定する。

これにより、制御部１５は、１番目に暖房を開始した蓄熱装置１２の発熱維持時間が終了する時刻に合わせて２番目の蓄熱装置１２の暖房を開始させるように、自動的に時刻を設定する。以下同様に、制御部１５は、２番目の蓄熱装置１２の発熱維持時間が終了する時刻に合わせて３番目の暖房を開始させるように３番目の蓄熱装置１２の暖房を開始する時刻を設定し、３番目の蓄熱装置１２の発熱維持時間が終了する時刻に合わせて４番目の暖房を開始させるように４番目の蓄熱装置１２の暖房を開始する時刻を設定する。一つの蓄熱装置１２が温風を出し続けることができる発熱維持時間は、蓄熱部１４の容積にもよるが、例えば２０分から４０分である。このため、制御部１５は、１番目に暖房開始（過冷却を解除）した蓄熱装置１２の発熱維持時間を経過した時刻に、２番目の蓄熱装置１２の暖房を開始（過冷却を解除）させ、以下同様に、２番目の蓄熱装置１２の発熱維持時間を経過した時刻に３番目の蓄熱装置１２の暖房を開始（過冷却を解除）させ、３番目の蓄熱装置１２の発熱維持時間を経過した時刻に４番目の蓄熱装置１２の暖房を開始（過冷却を解除）させる。このような制御によって、切れ目なく蓄熱装置１２を作動させて室内の暖房状態を継続させることができる。

このような暖房開始時刻の設定や暖房開始順の指定は、蓄熱システム１１に含まれるすべて蓄熱装置１２の表示部２８から行うことができる。逆に、先に行った暖房開始時刻の予約の解除についても、蓄熱システム１１に含まれるすべての蓄熱装置１２の表示部２８から行うことができる。このため、蓄熱システム１１に含まれる１つの蓄熱装置１２で行った暖房開始時刻の予約を、蓄熱システム１１に含まれる他の蓄熱装置１２から解除したり暖房開始時間を変更したりすることもできる。

制御部１５は、暖房を開始する時刻になったときに、該当する蓄熱装置１２の蓄熱部１４を発核させて、暖房を開始する。次の蓄熱装置１２の蓄熱部１４を発核させるタイミングになったときに、制御部１５は、第３回路１６Ｃを通じて、その蓄熱装置１２のリレーを作動させてその蓄熱装置１２の蓄熱部１４を発核させる。或いは、制御部１５は、第４回路１６Ｄを通じて対象となる蓄熱装置１２の制御部１５に指令を出して、その蓄熱装置１２に含まれる制御部１５から発核の指令を出すようにしても当然によい。

このように、蓄熱装置１２を順番に作動させることで、建物に備えられたエアコン等の従来型の暖房を稼働させる時間を遅らせることができる。これによって、エアコン等を稼働させる時間を短縮することができ、結果として省エネルギー化を促進できる。なお、上記した例では、蓄熱装置１２に対応するアイコン６１を選択してから暖房を開始（過冷却を解除）する時刻又は暖房を開始する順番を指定するようにしているが、暖房を開始する順番の指定方法はこれに限られるものではない。例えば、制御部１５は、表示部２８に「暖房を開始する順番：１」のコマンドを表示させ、ユーザがこれを選択した後に、１番目に暖房開始させる蓄熱装置１２に対応するアイコン６１（例えば図８のＡ）をユーザに選択させ、さらに当該蓄熱装置１２が暖房を開始する時刻をユーザに入力させるか或いはすぐに当該蓄熱装置１２の暖房を開始させるコマンドを選択できるようにしてもよい。この場合、さらに制御部１５は、表示部２８に「暖房を開始する順番：２」のコマンドを表示させ、ユーザがこれを選択した後に、２番目に暖房開始させる蓄熱装置１２に対応するアイコン６１（例えば図７のＢ）をユーザに選択させるようにしてもよい。このとき、２番目に暖房開始する蓄熱装置１２は、１番目に暖房開始した蓄熱装置１２の発熱維持時間が完了した後に直ちに暖房を開始してもよいし、予め指定した時刻に暖房を開始させてもよい。３番目、４番目に暖房を開始させる蓄熱装置１２は、２番目に暖房を開始する蓄熱装置１２と同様の手順でユーザに選択を促すことができるとともに、同様の手順で暖房を開始できる。

他の実施形態として、蓄熱装置１２は、温度計を内蔵していてもよい。蓄熱装置１２は、温度計で感知した室温が所定の温度以下である場合に自動的に蓄熱部１４を発核させて暖房を開始させるモードを有していても良い。このモードに設定された場合には、制御部１５は、室温が所定の温度以下になった場合に、自動的に蓄熱部１４を発核させる。

本実施形態によれば、以下のことがいえる。蓄熱システム１１は、過冷却性能を有する蓄熱材６４を備える第１蓄熱部１４と、第１蓄熱部１４と熱的に接続されるとともに太陽熱を受け取る第１受熱部と、第１蓄熱部１４に対して過冷却状態を解除して熱を放出する指令を出す第１制御部１５と、第１接続部２１と、を有する第１蓄熱装置１２と、過冷却性能を有する蓄熱材６４を備える第２蓄熱部１４と、前記第２蓄熱部と熱的に接続されるとともに太陽熱を受け取る第２受熱部と、第２接続部と、を有する第２蓄熱装置１２と、を備え、前記第１接続部は、前記第２接続部に対して接続したり分離したり可能であり、第１制御部１５は、第１接続部２１と第２接続部２２とが接続された状態で、第２蓄熱部１４に対して過冷却状態を解除して熱を放出する指令を出すことが可能である。

この構成によれば、蓄熱システム１１は、第１蓄熱装置１２側の第１制御部１５を利用して、第１蓄熱部１４の過冷却状態の解除だけでなく、第２蓄熱部１４の過冷却状態の解除をも行うことができる。これにより、蓄熱装置１２、１２同士が第１接続部２１及び第２接続部２２を介して単に接続されるだけでなく、一つの蓄熱装置１２を用いてこれらの操作を一元的に行うことができる。このため、操作が簡単になりユーザの利便性を著しく向上できる。また、第１接続部２１及び第２接続部２２を介して蓄熱装置１２同士を自由に着脱することができ、蓄熱システム１１を構成する蓄熱装置１２の数の変更が容易で、拡張性が高い蓄熱システム１１を実現できる。さらに、複数の蓄熱装置１２を接続することで、受熱部の面積を広げることができ、熱を回収する効率を向上することができる。

第１蓄熱装置１２は、表示部２８を有し、隣接配置された第１蓄熱装置１２及び第２蓄熱装置１２が第１接続部２１及び第２接続部２２を介して接続された状態で、表示部２８には、第１蓄熱装置１２を示す第１アイコン６１と、第２蓄熱装置１２を示す第２アイコン６１と、が第１蓄熱装置１２及び第２蓄熱装置１２の実際の並び順と同じ並び順で示される。

この構成によれば、第１アイコン６１及び第２アイコン６１が実際の第１蓄熱装置１２及び第２蓄熱装置１２の並び順と同じ並び順で表示部に表示されるために、ユーザが直感的にどの蓄熱装置１２を示しているアイコン６１なのかを認識しやすくすることができる。これによって、ユーザにとって操作が簡単となり、ユーザの利便性を向上した蓄熱システム１１を提供できる。

表示部２８は、第１入力部を兼ねており、表示部２８には、ユーザが第１アイコン６１に触れた際に第１蓄熱部１４の過冷却状態を解除するタイミングを設定する画面を表示可能で、ユーザが第２アイコン６１に触れた際に第２蓄熱部１４の過冷却状態を解除するタイミングを設定する画面を表示可能である。この構成によれば、ユーザによる直感的な操作が可能であり、操作が簡単で利便性を向上した蓄熱システム１１を提供できる。

蓄熱システム１１は、第１接続部２１と第２接続部２２とが接続された状態で、第１制御部１５は、第１蓄熱部１４及び第２蓄熱部１４のいずれか一方を所定のタイミングで過冷却状態を解除し、第１蓄熱部１４及び第２蓄熱部１４のいずれか他方を前記所定のタイミングから所定時間経過した第２の所定のタイミングで過冷却状態を解除する。この構成によれば、第１蓄熱部１４と第２蓄熱部１４とを時間差で作動させることができ、発熱維持時間が限られる過冷却性能を有する蓄熱材６４の短所を補って、蓄熱システム１１全体としての作動時間を長時間化することができる。これによって、エアコン等の他の暖房装置を稼働させる時刻を遅らせることができる。このため、エアコン等の使用時間を短縮することができ、結果的に省エネルギー化を促進できる。

前記所定時間は、前記一方の発熱維持時間と同じである。この構成によれば、先に過冷却状態を解除した蓄熱部１４の発熱維持時間が終了したタイミングで次の蓄熱部１４を作動開始させることができ、切れ目ない暖房を可能にするとともに、蓄熱システム１１全体としての作動時間を最も長くすることができる。

第２蓄熱装置１２は、第２蓄熱部１４に対して過冷却状態を解除して熱を放出する指令を出す第２制御部１５と、ユーザからの入力を受け付ける第２入力部と、を備え、第２制御部１５は、第１接続部２１と第２接続部２２とが接続された状態で、前記第２入力部に対するユーザからの入力に基づき、第１蓄熱部１４に対して過冷却状態を解除して熱を放出する指令を出すことが可能である。

この構成によれば、第２蓄熱装置１２側の第２制御部１５からも第１蓄熱部１４の過冷却解除の指令を出すことができる。これによって、例えば、ユーザが第２蓄熱装置１２に近い位置にいた場合に、わざわざ第１蓄熱装置１２まで移動することなく、第２蓄熱装置１２の第２入力部に対する入力によって第１蓄熱装置１２を作動させることができる。これによって、ユーザの利便性を向上できる。

第１蓄熱装置１２及び第２蓄熱装置１２は、室内に設置される。この構成によれば、室外に設置されるユニット等が存在せず、配管を通すための工事等も不要である。このため、蓄熱システム１１の設置・システム構成の変更・撤去に要する労力を著しく低減することができる。これによって、費用対効果が高く、ユーザにとっても魅力的な蓄熱システム１１を実現できる。

第１蓄熱装置１２は、日向側に向けられて太陽光を受ける第１面３１と、人がいる側に向けられるとともに表示部２８が設けられる第２面３２と、を有する平板状をなす。この構成によれば、蓄熱装置１２を板状にすることで、蓄熱装置１２を設置するためのスペースを低減することができる。これによって、蓄熱システム１１を設置するためのスペースを別途に確保する必要がなくなり、例えば、オフィスの窓際の通路部分や、植物園の温室の通路部分、屋内運動施設内の通路部分等、今あるスペースを有効に活用して蓄熱システム１１を手軽に設置することができる。これによって、ユーザにとっても魅力的な蓄熱システム１１を実現できる。

第１蓄熱装置１２は、自立用の脚部３３を有する。この構成によれば、蓄熱システム１１を設置するために、壁に取り付ける等の工事が不要となり、簡単に蓄熱システム１１を設置したり蓄熱システム１１を移動したりすることができる。これによって、費用対効果が高く、ユーザにとっても魅力的な蓄熱システム１１を実現できる。

第２面３２には、第１蓄熱部１４から放出された熱で生成した温風を吹き出し可能な吹出口２７が設けられる。この構成によれば、人がいる側に向けて吹出口２７を配置することで、暖房効率を高めることができる。

第１蓄熱装置１２は、第１蓄熱部１４及び第１制御部１５を覆う第１ケース１３と、第１ケース１３と第１接続部２１との間に介在され、第１接続部２１の取付け角度を変更可能に第１接続部２１を支持する支持部２３と、を有する。この構成によれば、支持部２３を介した構造によって隣接する第１蓄熱装置１２と第２蓄熱装置１２との間で設置角度をずらして配置させることができる。これによって、例えば室内の空きスペースの状況や室内のスペースと窓との位置関係等に応じて、蓄熱システム１１の形状を湾曲させる等、蓄熱システム１１の形状を適宜に変更することができる。これによって、ユーザの利便性を向上することができる。

太陽熱吸熱板と、太陽熱を蓄熱するとともに過冷却性能を有する蓄熱材及びその過冷却状態を解除させる電極を備える蓄熱部と、前記電極の制御部と、を有し、前記蓄熱装置は、他の前記蓄熱装置との接続部を備え、接続された他の任意の前記蓄熱装置の蓄熱材の過冷却状態を解除させることが可能である。

この構成によれば、他の蓄熱装置と接続することが可能で、且つ接続された他の蓄熱装置の操作を一つの蓄熱装置で行うことができる。これによって、容易に拡張することができ、操作性も良好な蓄熱装置を実現できる。

続いて、図１１、図１２を参照して、上記実施形態の構成を一部変形した蓄熱システム１１の変形例について説明する。以下では、主として上記実施形態と異なる部分について説明し、上記実施形態と共通する部分については、図示又は説明を省略する。

［第１変形例］
図１１に第１変形例にかかる蓄熱システム１１に含まれる１つの蓄熱装置１２を示す。

蓄熱装置１２は、ケース１３と、ケース１３の第１面３１（第１部材１３Ａ）側に取り付けられた断熱部７１と、を有する。断熱部７１は、第１面３１を覆うようにケース１３に対して着脱可能に装着される。断熱部７１は、透光性のある樹脂板又は透明な樹脂板（例えばアクリル板等）を複数枚接合して、トレイ形状ないしケース１３側に向かって開口した箱形状をなすように形成される。このため、断熱部７１がケース１３の第１部材１３Ａ側に接合された状態において、断熱部７１の内側には、密閉された中空部７２が形成される。図６では、断熱部７１を鉛直方向に延びる面で破断して、内部の中空部７２を示している。中空部７２内には、空気が密閉状態で存在しており、断熱部７１は、この空気によって高い断熱性を発揮できる。断熱部７１は、蓄熱システム１１を購入したユーザに対するオプション部品として提供される。本変形例では、断熱部７１を設けることによって第１面３１側のみを二重構造にして断熱性を向上しているが、必要に応じてケース１３全体を二重構造としてもよい。この構造によれば、ケース１３の全周に断熱用の空気層が形成されるために、さらに蓄熱部１４の保温性が向上する。

第１変形例の蓄熱システム１１の作用について説明する。ユーザは、蓄熱システム１１の使用に先立ち、蓄熱システム１１を室内の日当たりの良い場所に設置する。これによって、ケース１３の第１部材１３Ａや蓄熱材６４に対して太陽光が照射され、太陽光からの熱を受け取ることができる。この熱によって、固体状態にある蓄熱材６４を完全に溶かして液相状態にし、蓄熱材６４の内部に熱を蓄積する。このとき、太陽光は、断熱部７１をそのまま透過できるために、第１部材１３Ａ及び蓄熱部１４において受け取ることができる熱量に影響はない。

一方、日没後において急激に気温が下がった場合には、蓄熱材６４の表面が急冷してこの部分から意図せずに発核を生じてしまう不具合を生じる可能性がある。本変形例では、急冷を生じる可能性がある窓側の第１部材１３Ａに断熱部７１を設けることで、第１部材１３Ａ側を保温することができる。これによって、日没後に急激に気温が下がった場合でも、意図せずに蓄熱材６４に発核を生じてしまう不具合を生じることを防止できる。

本変形例によれば、第１蓄熱装置１２は、第１面３１を覆うように設けられる透光性の断熱部７１を有する。この構成によれば、日没後に気温が急激に下がった場合でも、断熱部７１の作用によって、蓄熱材６４の表面の温度が急激に低下することを防止できる。これによって、意図しないときに蓄熱材６４に発核を生じて、熱が放出されてしまう不具合を生じることを防止することができる。これによって、信頼性の高い蓄熱システム１１を提供できる。

［第２変形例］
図１２に第２変形例にかかる蓄熱システム１１に含まれる１つの蓄熱装置１２を示す。

蓄熱装置１２は、ケース１３と、ケース１３に対して着脱可能に取り付けられた補助吸熱パネル７３と、ケース１３と補助吸熱パネル７３とを連結するための連結具７４と、を有する。補助吸熱パネル７３は、例えば、熱伝導性の良好な銅又はアルミ等の金属材料によって方形の平板状に形成されることが好ましい。連結具７４は、例えば、熱伝導性の良好な銅又はアルミ等の金属材料によって形成されることが好ましい。補助吸熱パネル７３は、連結具７４によってケースに対して固定されるとともに、連結具７４を介してケース１３と熱的に接続可能である。補助吸熱パネル７３の高さは、ケース１３の高さの略半分程度であることが好ましい。補助吸熱パネル７３は、蓄熱システム１１を購入したユーザに対するオプション部品として提供される。

本変形例では、太陽光によって補助吸熱パネル７３が温められた場合に、補助吸熱パネル７３で発生した熱を連結具７４を介してケース１３側に伝えることができる。このため、蓄熱装置１２のケース１３を大型化した場合と同等の効果を得ることができる。補助吸熱パネル７３が使用される態様としては、以下の場合が想定される。例えば、蓄熱装置１２のケース１３の上部に空間が存在するが、蓄熱装置１２の頂部４３にさらにもう１個の蓄熱装置１２を設置するには高さが足りない場合に、本変形例の補助吸熱パネル７３を設置することが好適である。補助吸熱パネル７３によって、熱の回収効率を向上することができる。

本変形例によれば、第１蓄熱装置１２は、第１蓄熱部１４及び第１制御部１５を覆うケース１３と、ケース１３に取り付け可能で、ケース１３に熱的に接続可能な補助吸熱パネル７３と、を有する。この構成によれば、補助吸熱パネル７３を設ける簡単な手法によって太陽光から熱を得ることができる面積を増大できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１１…蓄熱システム、１２…蓄熱装置、１３…ケース、１４…蓄熱部、１５…制御部、２１…第１接続部、２２…第２接続部、２３…支持部、２８…表示部、３１…第１面、３２…第２面、３３…脚部、６１…アイコン、６２…第１画面、６３…第２画面、７１…断熱部、７３…補助吸熱パネル。

Claims (15)

1. 過冷却性能を有する蓄熱材を備える第１蓄熱部と、前記第１蓄熱部と熱的に接続されるとともに太陽熱を受け取る第１受熱部と、前記第１蓄熱部に対して過冷却状態を解除して熱を放出する指令を出す第１制御部と、第１接続部と、を有する第１蓄熱装置と、
   過冷却性能を有する蓄熱材を備える第２蓄熱部と、前記第２蓄熱部と熱的に接続されるとともに太陽熱を受け取る第２受熱部と、第２接続部と、を有する第２蓄熱装置と、
   を備え、
   前記第１接続部は、前記第２接続部に対して接続したり分離したり可能であり、
   前記第１制御部は、前記第１接続部と前記第２接続部とが接続された状態で、前記第２蓄熱部に対して過冷却状態を解除して熱を放出する指令を出すことが可能である蓄熱システム。
2. 前記第１蓄熱装置は、表示部を有し、
   隣接配置された前記第１蓄熱装置及び前記第２蓄熱装置が前記第１接続部及び前記第２接続部を介して接続された状態で、前記表示部には、前記第１蓄熱装置を示す第１アイコンと、前記第２蓄熱装置を示す第２アイコンと、が前記第１蓄熱装置及び前記第２蓄熱装置の実際の並び順と同じ並び順で示される請求項１に記載の蓄熱システム。
3. 前記第１蓄熱装置は、ユーザからの入力を受け付ける第１入力部を有し、
   前記第１制御部は、前記第１接続部と前記第２接続部とが接続された状態で、前記第１入力部に対するユーザからの入力に基づき、前記第２蓄熱部に対して過冷却状態を解除して熱を放出する指令を出すことが可能である請求項２に記載の蓄熱システム。
4. 前記表示部は、前記第１入力部を兼ねており、前記表示部には、前記第１蓄熱部及び前記第２蓄熱部のいずれかの過冷却状態を解除するタイミングを設定する画面と、ユーザが選択可能な前記第１アイコンと、ユーザが選択可能な前記第２アイコンと、を表示可能である請求項３に記載の蓄熱システム。
5. 前記第１接続部と前記第２接続部とが接続された状態で、前記第１制御部は、前記第１蓄熱部及び前記第２蓄熱部のいずれか一方を所定のタイミングで過冷却状態を解除し、前記第１蓄熱部及び前記第２蓄熱部のいずれか他方を前記所定のタイミングから所定時間経過した第２の所定のタイミングで過冷却状態を解除する請求項４に記載の蓄熱システム。
6. 前記所定時間は、前記一方の発熱維持時間と同じである請求項５に記載の蓄熱システム。
7. 前記第２蓄熱装置は、前記第２蓄熱部に対して過冷却状態を解除して熱を放出する指令を出す第２制御部と、ユーザからの入力を受け付ける第２入力部と、を備え、前記第２制御部は、前記第１接続部と前記第２接続部とが接続された状態で、前記第２入力部に対するユーザからの入力に基づき、前記第１蓄熱部に対して過冷却状態を解除して熱を放出する指令を出すことが可能である請求項３に記載の蓄熱システム。
8. 前記第１蓄熱装置及び前記第２蓄熱装置は、室内に設置される請求項２に記載の蓄熱システム。
9. 前記第１蓄熱装置は、
   日向側に向けられて太陽光を受ける第１面と、
   人がいる側に向けられるとともに前記表示部が設けられる第２面と、
   を有する平板状をなす請求項８に記載の蓄熱システム。
10. 前記第１蓄熱装置は、自立用の脚部を有する請求項９に記載の蓄熱システム。
11. 前記第１蓄熱装置は、前記第１面を覆うように設けられる透光性の断熱部を有する請求項９に記載の蓄熱システム。
12. 前記第２面には、前記第１蓄熱部から放出された熱で生成した温風を吹き出し可能な吹出口が設けられる請求項９に記載の蓄熱システム。
13. 前記第１蓄熱装置は、
    前記第１蓄熱部及び前記第１制御部を覆うケースと、
    前記ケースと前記第１接続部との間に介在され、前記第１接続部の取付け角度を変更可能に前記第１接続部を支持する支持部と、
    を有する請求項１に記載の蓄熱システム。
14. 前記第１蓄熱装置は、
    前記第１蓄熱部及び前記第１制御部を覆うケースと、
    前記ケースに取り付け可能で、前記ケースに熱的に接続可能な補助吸熱パネルと、を有する請求項１に記載の蓄熱システム。
15. 太陽熱吸熱板と、太陽熱を蓄熱するとともに過冷却性能を有する蓄熱材及びその過冷却状態を解除させる電極を備える蓄熱部と、前記電極の制御部と、を有する蓄熱装置において、
    他の前記蓄熱装置との接続部を備え、接続された他の任意の前記蓄熱装置の蓄熱材の過冷却状態を解除させることが可能である蓄熱装置。