WO2016056185A1 - 蓄熱システム - Google Patents

Abstract

　蓄熱システムは、熱を発生させるとともに、当該熱を第１熱媒体に放出する熱源（１）と、熱を蓄える蓄熱材（２１０）を有する蓄熱部（２）とを備える。蓄熱部は、蓄熱材を収容する蓄熱材収容部（２１）と、液相熱媒体を収容する熱媒体収容部（２２）とを有する。蓄熱材は、熱媒体の蒸気が流入する細孔（２１１）を有する。蓄熱材は、蓄熱材の温度が相転移温度以下である場合に固体状の第１相状態に変化するとともに、蓄熱材の温度が相転移温度を上回った場合に固体状の第２相状態に変化する。蓄熱材は、第１相状態と第２相状態との間の相変化により蓄熱または放熱する。蓄熱部は、熱媒体収容部にて液相熱媒体と冷却媒体とを熱交換させて熱媒体を蒸発させることにより、冷却媒体に対して冷熱を放出する冷熱放出モードを実行可能に構成されている。

Description

蓄熱システム 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１４年１０月８日に出願された日本出願番号２０１４－２０７１１３号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、蓄熱システムに関する。

　エネルギ変換装置としてのエンジン（内燃機関）を備える車両においては、熱が余剰する定常時および熱が必要な始動時のそれぞれの場面に対し、時間的および空間的なギャップが発生することが多い。このため、定常時にエンジンから放出される熱の一部を蓄熱しておき、始動時に蓄熱されている熱を放出する蓄熱システムが提案されている。

　例えば、物質の比熱を利用した顕熱蓄熱材を用いて蓄熱を行う蓄熱システムが知られている。また、化学反応熱を利用した化学蓄熱材を用いて蓄熱を行う蓄熱システム（例えば、特許文献１参照）が知られている。

特開２０１３－１０８７４８号公報

　しかしながら、上記顕熱蓄熱材を用いた蓄熱システムでは、一般に、蓄熱材の熱容量に基づく蓄熱量が小さいため、高密度に熱を貯めることが困難である。このため、システムに要求される蓄熱量および放熱量に応じて顕熱蓄熱システムを構成した場合、体格が大型化する。

　また、上記化学蓄熱材を用いた蓄熱システムでは、顕熱および潜熱に加えて、化学反応のエンタルピを利用して蓄熱することができる。このとき、当該化学反応の反応速度は、一般に温度に大きく依存している。このため、当該化学反応を迅速に進行させるためには、高い温度が要求される。

　したがって、熱源（エンジン）の温度が低い場合には、蓄熱材において化学反応がほとんど進行せず、高密度に熱を貯めることが困難となる。すなわち、化学蓄熱材を用いた蓄熱システムにおいて、化学反応のエンタルピを利用できるというメリットが、熱源の温度によっては享受できない可能性がある。

　また、上述の蓄熱システムでは、熱源の有する温熱を蓄熱材に蓄えた場合、放熱時に温熱を取り出すことはできるが、冷熱を取り出すことはできない。

　本開示は、体格の小型化を図りつつ、熱源の温度に関わらず温熱を高密度に蓄えることができ、かつ、放熱時に冷熱を取り出すことができる蓄熱システムを提供することを目的とする。

　本開示の一態様では、蓄熱システムは、熱を発生させるとともに、当該熱を第１熱媒体に放出する熱源と、熱を蓄える蓄熱材を有する蓄熱部とを備える。蓄熱部は、蓄熱材を収容する蓄熱材収容部と、液体状の第２熱媒体を収容するとともに、外部を流通する第３熱媒体の有する熱を奪うことにより第２熱媒体を蒸発させるように構成されている熱媒体収容部とを有する。蓄熱材収容部は、熱媒体収容部にて発生した第２熱媒体の蒸気が流入するように構成される。蓄熱材は、第２熱媒体の蒸気が流入する細孔を有する。蓄熱材は、蓄熱材の温度が相転移温度以下である場合に固体状の第１相状態に変化するとともに、蓄熱材の温度が相転移温度を上回った場合に固体状の第２相状態に変化する。蓄熱材は、第１相状態と第２相状態との間の相変化により蓄熱または放熱する。蓄熱部は、蓄熱材収容部にて第１熱媒体と蓄熱材とを熱交換させることにより、第１熱媒体の有する熱を蓄熱材に蓄熱する蓄熱モードと、熱媒体収容部にて液相の第２熱媒体と第３熱媒体とを熱交換させて第２熱媒体を蒸発させることにより、第３熱媒体に対して冷熱を放出して第３熱媒体を冷却する冷熱放出モードとを切替可能に構成されている。

　これによれば、蓄熱材を、固体状の第１相状態と固体状の第２相状態との間の相変化により蓄熱するように構成することで、顕熱蓄熱材と比較して高密度に熱を貯めることができる。したがって、蓄熱システムの体格を小型化することができる。

　また、蓄熱部における蓄熱・放熱には化学反応が伴わないので、熱源の温度が低い場合であっても、高密度に熱を貯めることができる。すなわち、熱源の温度に関わらず、高密度に温熱を蓄えることが可能となる。

　また、蓄熱部を、熱媒体収容部にて液相の第２熱媒体と第３熱媒体とを熱交換させて第２熱媒体を蒸発させることにより、第３熱媒体に対して冷熱を放出して第３熱媒体を冷却する冷熱放出モードを実行可能に構成している。さらに、蓄熱材を、第２熱媒体の蒸気が流入する細孔を有するように構成しているので、冷熱放出モードにおいて、熱媒体収容部にて蒸発した第２熱媒体の蒸気を蓄熱材の細孔に吸着させることができる。したがって、蓄熱部の放熱時に、冷熱を取り出すことが可能となる。

　本開示についての上記およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
第１実施形態に係る蓄熱システムを示す全体構成図である。 第１実施形態における蓄熱部の蓄熱モード時の状態を示す説明図である。 第１実施形態における蓄熱材の顕微鏡写真である。 第１実施形態における蓄熱部の冷熱放出モード時の状態を示す説明図である。 第１実施形態における蓄熱部の温熱放出モード時の状態を示す説明図である。 第２実施形態における蓄熱部の冷温熱放出モード時の状態を示す説明図である。 第３実施形態に係る蓄熱システムを示す全体構成図である。 第４実施形態に係る蓄熱システムを示す全体構成図である。 第５実施形態に係る蓄熱システムを示す全体構成図である。 第６実施形態における蓄熱材を示す模式図である。 第７実施形態における蓄熱材を示す模式図である。

　以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

　（第１実施形態）
　第１実施形態について図１～図５に基づいて説明する。本実施形態は、蓄熱システムを、ハイブリッド自動車（車両）の走行用駆動源の１つとして用いられるエンジン（内燃機関）の排熱を蓄熱する蓄熱システムに適用したものである。

　図１に示すように、本実施形態の蓄熱システムは、エンジン１からの熱を、冷却水を介して蓄熱部２へ輸送し、その熱を蓄熱部２にて蓄えるシステムとなっている。

　エンジン１は、外部からの供給エネルギである燃料を他の形態のエネルギである動力に変換する際に、冷却水に対して熱を放出するエネルギ変換部であり、熱源に相当している。冷却水は、エンジン１との間で熱の授受を行う液体であり、第１熱媒体に相当している。

　エンジン１と蓄熱部２は、エンジン１と蓄熱部２との間で閉回路を形成する冷却水流路３によって接続されている。冷却水流路３には、当該冷却水流路３に冷却水を循環させる機械式または電動式の第１ポンプ３１が設けられている。そして、冷却水流路３内の冷却水は、エンジン１の冷却水出口から蓄熱部２を経由してエンジン１の冷却水入口に循環するようになっている。

　エンジン１には、エンジン１から排出される気体である排気が流通する排気流路４が接続されている。

　蓄熱部２は、エンジン１の排熱と熱交換して高温となった冷却水の有する熱を蓄熱するように構成されている。また、蓄熱部２は、蓄熱部２の外部を流れる冷却媒体に対して、冷熱を放出するように構成されている。この蓄熱部２の詳細な構成については後述する。

　蓄熱部２には、冷却媒体が流通する冷却媒体流路５が接続されている。冷却媒体流路５には、後述する冷却用熱交換器６が設けられている。すなわち、冷却用熱交換器６と蓄熱部２は、冷却用熱交換器６と蓄熱部２との間で閉回路を形成する冷却媒体流路５によって接続されている。冷却媒体は、蓄熱部２および冷却用熱交換器６の双方との間で熱の授受を行う液体であり、第３熱媒体に相当している。

　冷却媒体流路５は、冷却水流路３とは独立した回路を形成している。冷却媒体流路５には、当該冷却媒体流路５に冷却媒体を循環させる機械式または電動式の第２ポンプ５１が設けられている。

　冷却用熱交換器６は、蓄熱部２にて放出された冷熱により冷却された冷却媒体と、車両用空調装置の空調対象空間である車室内へ送風される送風空気との間で熱交換を行い、送風空気を冷却する熱交換器である。冷却用熱交換器６としては、例えば、チューブ内を流通する冷却媒体とチューブ外を流通する送風空気とを熱交換させて送風空気を冷却するフィンアンドチューブ型の熱交換器を採用することができる。

　次に、本実施形態における蓄熱部２の構成について説明する。図２に示すように、蓄熱部２は、蓄熱材収容部２１と、熱媒体収容部２２と、蒸気通路２３等を有して構成されている。

　蓄熱材収容部２１は、容器状に形成されており、エンジン１の排熱と熱交換して高温となった冷却水の有する熱を蓄熱する蓄熱材２１０を収容している。この蓄熱材２１０の詳細については後述する。

　熱媒体収容部２２は、容器状に形成されており、液体状の熱媒体を収容している。熱媒体は、熱媒体の温度が第１相転移温度以下である場合に液相に変化するとともに、熱媒体の温度が第１相転移温度を上回った場合に気相に変化するように構成されている。本実施形態では、熱媒体として水が採用されている。なお、本実施形態の熱媒体が、第２熱媒体に相当している。

　熱媒体収容部２２は、熱媒体収容部２２内の熱媒体と、熱媒体収容部２２の外部を流通する冷却媒体との間で熱交換が行われるように構成されている。熱媒体収容部２２は、この冷却媒体の有する熱を奪うことにより熱媒体を蒸発させるように構成されている。

　蒸気通路２３は、熱媒体収容部２２にて発生した熱媒体の蒸気（本例では水蒸気）を蓄熱材収容部２１に導入させる通路である。また、蒸気通路２３には、当該蒸気通路２３を開閉する開閉弁２４が設けられている。

　次に、本実施形態における蓄熱材２１０の詳細について説明する。

　蓄熱材２１０は、当該蓄熱材２１０の温度が第２相転移温度以下である場合に固体状の第１相状態に変化するとともに、当該蓄熱材２１０の温度が第２相転移温度を上回った場合に固体状の第２相状態に変化するように構成されている。すなわち、蓄熱材２１０は、第１相状態および第２相状態の双方で固体となる材質により構成されている。また、蓄熱材２１０は、第１相状態と第２相状態との間の相変化により蓄熱または放熱するように構成されている。

　また、蓄熱材２１０は、図３に示すように、多数の細孔２１１を有している。蓄熱材２１０は、この細孔２１１内に気体状の熱媒体（本例では水蒸気）が流入して吸着するように構成されている。

　蓄熱材２１０は、構成する物質の電子間に働くクーロン相互作用が強い強相関電子系化合物から構成されている。本実施形態では、蓄熱部２を構成する多孔質の強相関電子系化合物として、少なくとも遷移金属および酸素を含むもの、具体的には多孔質二酸化バナジウム（ＶＯ₂）を採用している。

　図１に戻り、本実施形態の蓄熱システムは、蓄熱モード、冷熱放出モード、および温熱放出モードを切替可能に構成されている。蓄熱モードは、冷却水の有する熱を蓄熱部２の蓄熱材２１０に蓄熱するモードである。冷熱放出モードは、液相熱媒体（本例では水）と冷却媒体とを熱交換させて熱媒体を蒸発させることにより、冷却媒体に対して冷熱を放出して冷却媒体を冷却するモードである。温熱放出モードは、蓄熱部２の蓄熱材２１０に蓄えられた温熱をエンジン１に放出するモードである。

　具体的には、蓄熱モードは、第１ポンプ３１および第２ポンプ５１を作動させるとともに、蓄熱部２の開閉弁２４を開けることにより、実行される。図２に示すように、蓄熱モードでは、エンジン１の排熱が、冷却水流路３を流れる冷却水を介して蓄熱材収容部２１の蓄熱材２１０に蓄熱される。すなわち、蓄熱モードでは、エンジン１と熱交換して高温になった冷却水の有する熱が蓄熱材２１０に蓄熱される。

　さらに、蓄熱モードでは、エンジン１の排熱、すなわち冷却水の有する熱により蓄熱材２１０が加熱される。これにより、蓄熱材２１０の細孔２１１内に吸着していた熱媒体の蒸気が脱離し、蒸気通路２３を介して熱媒体収容部２２に流入する。熱媒体収容部２２に流入した熱媒体の蒸気は、冷却媒体により冷却されて凝縮する。

　冷熱放出モードは、第１ポンプ３１を停止させ、第２ポンプ５１を作動させるとともに、蓄熱部２の開閉弁２４を開けることにより、実行される。図４に示すように、冷熱放出モードでは、熱媒体収容部２２内の液相熱媒体と冷却媒体流路５を流通する冷却媒体とを熱交換させることにより、熱媒体が蒸発する。この際、冷却媒体に対して冷熱が放出され、これにより冷却媒体が冷却される。

　そして、熱媒体収容部２２において蒸発した熱媒体の蒸気は、蒸気通路２３を介して蓄熱材収容部２１に流入する。蓄熱材収容部２１に流入した熱媒体の蒸気は、蓄熱材２１０の細孔２１１内に吸着される。

　また、蓄熱部２（より詳細には熱媒体収容部２２）にて冷却された冷却媒体は、冷却媒体流路５を流れて冷却用熱交換器６に流入する。冷却用熱交換器６では、蓄熱部２にて冷却された冷却媒体と送風空気との間で熱交換が行われ、送風空気が冷却される。すなわち、冷熱放出モードでは、蓄熱部２にて冷却された冷却媒体の有する冷熱が送風空気に対して放出され、これにより送風空気が冷却される。

　温熱放出モードでは、第１ポンプ３１を作動させ、第２ポンプ５１を停止させるとともに、蓄熱部２の開閉弁２４を閉じることにより、実行される。図５に示すように、温熱放出モードでは、蓄熱材収容部２１の蓄熱材２１０に蓄熱されている熱が、冷却水流路３を流れる冷却水を介してエンジン１に放出される。すなわち、温熱放出モードでは、蓄熱材２１０と熱交換して加熱された冷却水の有する熱がエンジン１に放出される。このため、本実施形態のエンジン１が、加熱対象に相当している。

　本実施形態では、定常時、すなわち熱が余っているときに蓄熱モードを実行することで、エンジン１の高温の排熱を、冷却水を介して蓄熱部２（より詳細には蓄熱材２１０）に貯めておくことができる。そして、始動時、すなわち熱が不足しているときに温熱放出モードを実行することで、蓄熱部２に蓄熱された熱をエンジン１の暖気に利用することができる。

　以上説明したように、本実施形態では、蓄熱材２１０を、固体状の第１相状態と固体状の第２相状態との間の相変化により蓄熱するように構成することで、顕熱蓄熱材と比較して高密度に熱を貯めることができる。したがって、蓄熱システム、具体的には蓄熱部２の体格を小型化することができる。

　また、蓄熱部２における蓄熱・放熱には化学反応が伴わないので、エンジン１の温度が低い場合であっても、高密度に温熱を貯めることができる。すなわち、熱源であるエンジン１の温度に関わらず、高密度な蓄熱を行うことが可能となる。

　また、本実施形態では、蓄熱部２を、熱媒体収容部２２にて液相の熱媒体と冷却媒体とを熱交換させて熱媒体を蒸発させることにより、冷却媒体に対して冷熱を放出して冷却媒体を冷却する冷熱放出モードを実行可能に構成している。さらに、蓄熱材２１０を、冷却媒体の蒸気が流入する細孔２１１を有するように構成しているので、冷熱放出モードにおいて、熱媒体収容部２２にて蒸発した熱媒体の蒸気を蓄熱材２１０の細孔２１１に吸着させることができる。したがって、蓄熱部２の放熱時に、冷熱を取り出すことが可能となる。

　さらに、本実施形態では、蓄熱部２を、蓄熱部２の蓄熱材２１０に蓄えられた温熱をエンジン１に放出する温熱放出モードを実行可能に構成しているので、蓄熱部２の放熱時に、温熱を取り出すことも可能となる。

　（第２実施形態）
　第２実施形態について図６に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、蓄熱部２を、冷熱放出モードおよび温熱放出モードの双方を同時に実行するように構成した点が異なる。

　図６に示すように、本実施形態の蓄熱部２は、蓄熱モードおよび冷温熱放出モードを切替可能に構成されている。冷温熱放出モードは、冷却媒体に対して冷熱を放出するとともに、蓄熱部２の蓄熱材２１０に蓄えられた温熱をエンジン１に放出するモードである。

　冷温熱放出モードは、第１ポンプ３１および第２ポンプ５１を作動させるとともに、蓄熱部２の開閉弁２４を開けることにより、実行される。冷温熱放出モードでは、熱媒体収容部２２内の液相熱媒体と冷却媒体流路５を流通する冷却媒体とを熱交換させることにより、熱媒体が蒸発する。この際、冷却媒体に対して冷熱が放出され、これにより冷却媒体が冷却される。

　そして、熱媒体収容部２２において蒸発した熱媒体の蒸気は、蒸気通路２３を介して蓄熱材収容部２１に流入し、蓄熱材２１０の細孔２１１内に吸着される。

　さらに、冷温熱放出モードでは、蓄熱部２の蓄熱材２１０に蓄熱されている熱が、冷却水流路３を流れる冷却水を介してエンジン１に放出される。

　以上説明したように、本実施形態では、蓄熱部２を、冷温熱放出モードを実行可能に構成している。これによれば、蓄熱部２の放熱時に、温熱および冷熱の双方を同時に取り出すことが可能となる。

　（第３実施形態）
　第３実施形態について図７に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第１実施形態と比較して、蓄熱部２を、冷却水および排気の双方の有する熱を蓄熱するように構成した点が異なる。

　図７に示すように、エンジン１は、外部からの供給エネルギである燃料を他の形態のエネルギである動力に変換する際に、冷却水および排気の双方に対して熱を放出している。このため、本実施形態の冷却水および排気が、第１熱媒体に相当している。

　蓄熱部２の蓄熱材収容部２１には、冷却水流路３および排気流路４の双方が接続されている。これにより、蓄熱材収容部２１内の蓄熱材２１０には、冷却水流路３を流通する冷却水の有する熱、および、排気流路４を流通する排気の有する熱が蓄熱される。

　本実施形態の蓄熱モードでは、エンジン１の排熱が、冷却水流路３を流れる冷却水および排気流路４を流れる排気を介して、蓄熱材収容部２１の蓄熱材２１０に蓄熱される。すなわち、蓄熱モードでは、エンジン１と熱交換して高温になった冷却水および排気の有する熱が蓄熱材２１０に蓄熱される。

　以上説明したように、本実施形態では、蓄熱部２の蓄熱材収容部２１に、冷却水流路３および排気流路４の双方を接続している。これによれば、エンジン１の排熱を、冷却水および排気の双方を介して蓄熱部２に蓄熱することが可能となる。

　（第４実施形態）
　第４実施形態について図８に基づいて説明する。本第４実施形態は、上記第１実施形態と比較して、冷熱放出モードの冷却対象として、送風空気に代えてバッテリを採用した点が異なる。

　図８に示すように、本実施形態の冷却媒体流路５には、ジェネレータ（図示せず）で変換された電気を蓄えるバッテリ６Ａが設けられている。バッテリ６Ａは、熱を発生する発熱部であり、冷却媒体と間で熱の授受が行われるように構成されている。

　本実施形態の冷熱放出モードでは、蓄熱部２（より詳細には、熱媒体収容部２２）にて冷却された冷却媒体の有する冷熱が、バッテリ６Ａに対して放出される。これにより、バッテリ６Ａが冷却される。

　（第５実施形態）
　第５実施形態について図９に基づいて説明する。本第５実施形態は、上記第１実施形態と比較して、加熱対象として送風空気を採用した点が異なる。

　図９に示すように、冷却水流路３には、ヒータコア用流路３２が接続されている。ヒータコア用流路３２は、冷却水が蓄熱部２と並列に流れる流路である。ヒータコア用流路３２には、ヒータコア３３が設けられている。

　ヒータコア３３は、蓄熱部２に蓄えられた熱により加熱された冷却水と、送風機（図示せず）により送風された送風空気との間で熱交換を行い、送風空気を加熱する熱交換器である。ヒータコア３３としては、例えば、チューブ内を流通する冷却水とチューブ外を流通する送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱するフィンアンドチューブ型の熱交換器を採用することができる。

　冷却水流路３とヒータコア用流路３２との分岐点には、冷却水が流れる冷却水回路を切り替える三方弁３４が設けられている。三方弁３４は、エンジン１から流出した冷却水が蓄熱部２を流れてエンジン１に再度流入する第１状態と、蓄熱部２から流出した冷却水がヒータコア３３を流れて蓄熱部２に再度流入する第２状態とを切り替える機能を果たす。

　本実施形態では、蓄熱モードは、第１ポンプ３１および第２ポンプ５１を作動させるとともに、蓄熱部２の開閉弁２４を開け、さらに上述の第１状態に切り替わるように三方弁３４を制御することにより、実行される。本実施形態の蓄熱モードでは、図９の実線矢印に示すように、エンジン１の排熱が、冷却水流路３を流れる冷却水を介して蓄熱部２の蓄熱材２１０に蓄熱される。

　本実施形態では、温熱放出モードは、第１ポンプ３１を作動させ、第２ポンプ５１を停止させるとともに、蓄熱部２の開閉弁２４を閉じ、さらに上述の第２状態に切り替わるように三方弁３４を制御することにより、実行される。

　本実施形態の温熱放出モードでは、図９の破線矢印に示すように、蓄熱部２の蓄熱材２１０に蓄熱されている温熱が、冷却水流路３を流れる冷却水に放出され、冷却水が加熱される。蓄熱部２にて加熱された冷却水は、冷却水流路３およびヒータコア用流路３２を流れてヒータコア３３に流入する。ヒータコア３３では、蓄熱部２にて加熱された冷却水と送風空気との間で熱交換が行われ、送風空気が加熱される。

　すなわち、温熱放出モードでは、蓄熱部２にて加熱された冷却水の有する温熱が送風空気に対して放出され、これにより送風空気が加熱される。このため、本実施形態の送風空気が、加熱対象に相当している。

　本実施形態では、定常時、すなわち熱が余っているときに蓄熱モードを実行することで、エンジン１の高温の排熱を、冷却水を介して蓄熱部２（より詳細には蓄熱材２１０）に貯めておくことができる。そして、エンジン１の停止時、すなわち送風空気を加熱するための熱が不足しているときに温熱放出モードを実行することで、蓄熱部２に蓄熱された熱を暖房に利用することができる。

　（第６実施形態）
　第６実施形態について図１０に基づいて説明する。本第６実施形態は、上記第１実施形態と比較して、蓄熱材２１０の構成が異なる。

　図１０に示すように、蓄熱材２１０は、強相関電子系化合物２１０ａおよび無機化合物であるフィラ（補強材）２１０ｂを含む化合物から構成されている。本実施形態では、蓄熱材２１０は、ＶＯ₂およびセラミクスから構成されている。

　これによれば、蓄熱材２１０の機械的強度を向上させることができる。なお、強相関電子系化合物２１０ａおよびフィラ２１０ｂの配合割合を変更することで、蓄熱材２１０の蓄熱量を変更することができる。

　（第７実施形態）
　第７実施形態について図１１に基づいて説明する。本第７実施形態は、上記第１実施形態と比較して、蓄熱材２１０の構成が異なる。

　図１１に示すように、蓄熱材２１０は、強相関電子系化合物から形成された本体部（蓄熱層）２１０ｃと、本体部２１０ｃとの伝熱面積を増大させるフィン（伝熱部材）２１０ｄとを有して構成されている。フィン２１０ｄは、本体部２１０ｃよりも熱伝導率の高い金属により構成されている。

　本体部２１０ｃは、当該本体部２１０ｃを構成する蓄熱材よりも熱伝導率の高い金属により構成された高熱伝導率層２１０ｅにより覆われている。高熱伝導率層２１０ｅは、フィン２１０ｄと同一の材料により構成されているとともに、フィン２１０ｄと一体に構成されている。本実施形態では、本体部２１０ｃはＶＯ₂により構成されており、フィン２１０ｄおよび高熱伝導率層２１０ｅはＶ₂Ｏ₃により構成されている。

　本実施形態によれば、蓄熱材２１０にフィン２１０ｄを設けることで、蓄熱材２１０の表面積を増大させることができるので、熱媒体の蒸気の吸着性能を向上させることができる。

　（他の実施形態）
　本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、例えば以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。

　上記第１実施形態では、蓄熱部２を、蓄熱モード、冷熱放出モードおよび温熱放出モードの３つを実行するように構成した例について説明したが、蓄熱部２の構成はこれに限定されない。例えば、蓄熱部２を、蓄熱モードおよび冷熱放出モードの２つを実行するように構成してもよい。

　上記実施形態（第３実施形態を除く）では、第１熱媒体として冷却水を採用した例について説明したが、第１熱媒体はこれに限定されない。例えば、第１熱媒体として、エンジン１の排気を採用してもよい。

　上記実施形態では、蓄熱部２に蓄熱された温熱を放出する加熱対象として、エンジン１または送風空気を採用した例について説明したが、加熱対象はこれらに限定されない。例えば、加熱対象として、触媒、ＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）、エンジンオイル等を採用してもよい。また、エンジン１がディーゼルエンジンの場合、加熱対象として、エンジン１の排気流路４に設けられたＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を採用してもよい。

　上記第４実施形態では、冷熱放出モードの冷却対象である発熱部として、バッテリ６Ａを採用した例について説明したが、発熱部はこれに限定されない。例えば、発熱部として、インバータやモータ等を採用してもよい。

　上記実施形態では、蓄熱システムをハイブリッド車両の車両用蓄熱システムに適用した例を説明したが、蓄熱システムの適用はこれに限定されない。

　例えば、車両走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車（燃料電池車両を含む）や、エンジンから車両走行用の駆動力を得る通常の車両の空調装置に適用してもよい。さらに、蓄熱システムは、車両用に限定されることなく、定置型蓄熱システム等に適用してもよい。

　また、上記実施形態では、熱を発生させるとともに当該熱を第１熱媒体に放出する熱源として、エネルギ変換部であるエンジンを採用した例を説明したが、熱源はこれに限定されない。 例えば、蓄熱システムを車両用蓄熱システムに適用する場合は、燃料電池、走行用電動モータ等の電気機器を熱源として採用できる。

 

Claims (10)

1. 　熱を発生させるとともに、当該熱を第１熱媒体に放出する熱源（１）と、
   　熱を蓄える蓄熱材（２１０）を有する蓄熱部（２）とを備える蓄熱システムであって、
   　前記蓄熱部（２）は、
   　前記蓄熱材（２１０）を収容する蓄熱材収容部（２１）と、
   　液体状の第２熱媒体を収容するとともに、外部を流通する第３熱媒体の有する熱を奪うことにより前記第２熱媒体を蒸発させるように構成されている熱媒体収容部（２２）とを有しており、
   　前記蓄熱材収容部（２１）は、前記熱媒体収容部（２２）にて発生した前記第２熱媒体の蒸気が流入するように構成されており、
   　前記蓄熱材（２１０）は、前記第２熱媒体の蒸気が流入する細孔（２１１）を有しており、
   　前記蓄熱材（２１０）は、前記蓄熱材（２１０）の温度が相転移温度以下である場合に固体状の第１相状態に変化するとともに、前記蓄熱材（２１０）の温度が前記相転移温度を上回った場合に固体状の第２相状態に変化するように構成されており、
   　前記蓄熱材（２１０）は、前記第１相状態と前記第２相状態との間の相変化により蓄熱または放熱するように構成されており、
   　前記蓄熱部（２）は、
   　前記蓄熱材収容部（２１）にて前記第１熱媒体と前記蓄熱材（２１０）とを熱交換させることにより、前記第１熱媒体の有する熱を前記蓄熱材（２１０）に蓄熱する蓄熱モードと、
   　前記熱媒体収容部（２２）にて液相の前記第２熱媒体と前記第３熱媒体とを熱交換させて前記第２熱媒体を蒸発させることにより、前記第３熱媒体に対して冷熱を放出して前記第３熱媒体を冷却する冷熱放出モードとを切替可能に構成されている蓄熱システム。
2. 　前記蓄熱部（２）は、前記蓄熱材（２１０）に蓄えられた温熱を加熱対象（１）に放出する温熱放出モードと、前記冷熱放出モードと、前記蓄熱モードとを切替可能に構成されている請求項１に記載の蓄熱システム。
3. 　前記蓄熱部（２）は、前記冷熱放出モードおよび前記温熱放出モードを同時に実行可能に構成されている請求項２に記載の蓄熱システム。
4. 　前記温熱放出モードでは、前記蓄熱材（２１０）に蓄えられた温熱を前記加熱対象（１）に放出して、前記加熱対象を暖気する請求項２または３に記載の蓄熱システム。
5. 　前記加熱対象は、空調装置の空調対象空間へ送風される送風空気である請求項２または３に記載の蓄熱システム。
6. 　前記冷熱放出モードでは、前記蓄熱部（２）にて冷却された前記第３熱媒体の有する冷熱を、熱を発生する発熱部（６Ａ）に対して放出する請求項１ないし５のいずれか１つに記載の蓄熱システム。
7. 　前記冷熱放出モードでは、前記蓄熱部（２）にて冷却された前記第３熱媒体の有する冷熱を、空調装置の空調対象空間へ送風される送風空気に対して放出する請求項１ないし５のいずれか１つに記載の蓄熱システム。
8. 　前記蓄熱材（２１０）は、多孔質の二酸化バナジウムである請求項１ないし７のいずれか１つに記載の蓄熱システム。
9. 　前記蓄熱材（２１０）は、強相関電子系化合物（２１０ａ）および無機化合物（２１０ｂ）を含む化合物から構成されている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の蓄熱システム。
10. 　前記蓄熱材（２１０）は、
    　　強相関電子系化合物から形成された蓄熱層（２１０ｃ）と、
    　　前記蓄熱層（２１０ｃ）との伝熱面積を増大させる伝熱部材（２１０ｄ）とを有している請求項１ないし７のいずれか１つに記載の蓄熱システム。
    
     

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