(57)【要約】【課題】摂氏８５度以上に加熱されても、電圧の印加により潜熱を放出可能な耐熱性を有する蓄熱装置を提供すること。【解決手段】蓄熱材を内部に含む蓄熱槽、第１電極、第２電極、および第１電極および第２電極に電圧を印加するための電源を具備し、ここで、蓄熱材は、蓄熱槽の内部で上層部および下層部を含む多層構造を具備しており、下層部は、酢酸ナトリウムおよび無機多孔体の両方を含有し、無機多孔体は、５０ナノメートル以下の平均細孔径を有し、上層部は、酢酸ナトリウムを含有するが、無機多孔体を含有せず、第１電極は、銀合金、および銀化合物からなる群から選択される少なくとも１つから形成された表面を具備しており、かつ第１電極の表面の少なくとも一部は、下層部に接している、蓄熱装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を放出する方法であって、
（ａ）  以下を具備する蓄熱装置を用意する工程、
蓄熱材を内部に含む蓄熱槽、
第１電極、
第２電極、および
前記第１電極および前記第２電極の間に電圧を印加するための電源、
ここで、
前記蓄熱材は、前記蓄熱槽の内部で上層部および下層部を含む多層構造を具備しており、
前記下層部は、酢酸ナトリウムおよび無機多孔体の両方を含有し、
前記無機多孔体は、５０ナノメートル以下の平均細孔径を有し、
前記上層部は、酢酸ナトリウムを含有するが、前記無機多孔体を含有せず、
前記第１電極は、銀合金、および銀化合物からなる群から選択される少なくとも１つから形成された表面を具備しており、かつ
前記第１電極の表面の少なくとも一部は、前記下層部に接しており、
（ｂ）  工程（ａ）の後に、前記蓄熱材を摂氏８５度以上の温度に加熱する工程、かつ
（ｃ）  工程（ｂ）の後に、摂氏５８度以下の温度下で、前記電源を用いて、前記第１電極および前記第２電極の間に電圧を印加し、前記蓄熱材から熱を放出させる工程
を具備する、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
工程（ｂ）において、前記蓄熱材は摂氏９５度以下の温度に加熱される、
方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記無機多孔体は、２ナノメートル以上の平均細孔径を有する、
方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記無機多孔体は、活性炭、シリカゲル、およびゼオライトからなる群から選択される１つの材料から形成されている、
方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、さらに以下の工程
（ｄ）  工程（ｃ）の後に、前記蓄熱材を摂氏５８度以上かつ摂氏９５度以下の温度に加熱し、前記酢酸ナトリウムを融解する工程、
を具備する、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、さらに以下の工程
（ｐａ１）  工程（ａ）の前に、前記蓄熱材を結晶化する工程、および
（ｐａ２）  工程（ｐａ１）および工程（ｐａ１）の間に、前記蓄熱材を摂氏８０度以下で融解する工程、
を具備する、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記工程（ｐａ１）は、
（ｐａ１１）  前記蓄熱材を摂氏マイナス３０度以下の温度に冷却する工程
を具備する、方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、
前記工程（ｐａ１）は、
（ｐａ１２）  過冷却状態の前記蓄熱材に酢酸ナトリウム三水和物の結晶を添加する工程
を具備する、方法。
【請求項９】
蓄熱装置であって、
蓄熱材を内部に含む蓄熱槽、
第１電極、
第２電極、および
前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加するための電源、
を具備し、
ここで、
前記蓄熱材は、前記蓄熱槽の内部で上層部および下層部を含む多層構造を具備しており、
前記下層部は、酢酸ナトリウムおよび無機多孔体の両方を含有し、
前記無機多孔体は、５０ナノメートル以下の平均細孔径を有し、
前記上層部は、酢酸ナトリウムを含有するが、前記無機多孔体を含有せず、
前記第１電極は、銀合金、および銀化合物からなる群から選択される少なくとも１つから形成された表面を具備しており、かつ
前記第１電極の表面の少なくとも一部は、前記下層部に接している、
蓄熱装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の蓄熱装置であって、
前記無機多孔体は、２ナノメートル以上の平均細孔径を有する、
蓄熱装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の蓄熱装置であって、
前記無機多孔体は、活性炭、シリカゲル、およびゼオライトからなる群から選択される１つの材料から形成されている、
蓄熱装置。
【請求項１２】
車両であって、
車輪、
前記車輪を駆動するためのエンジン、および
前記エンジンに熱を供給する蓄熱装置
を具備し、
前記蓄熱装置は、
蓄熱材を内部に含む蓄熱槽、
第１電極、
第２電極、および
前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加するための電源、
を具備し、
ここで、
前記蓄熱材は、前記蓄熱槽の内部で上層部および下層部を含む多層構造を具備しており、
前記下層部は、酢酸ナトリウムおよび無機多孔体の両方を含有し、
前記無機多孔体は、５０ナノメートル以下の平均細孔径を有し、
前記上層部は、酢酸ナトリウムを含有するが、前記無機多孔体を含有せず、
前記第１電極は、銀合金、および銀化合物からなる群から選択される少なくとも１つから形成された表面を具備しており、かつ
前記第１電極の表面の少なくとも一部は、前記下層部に接している、
車両。
【請求項１３】
請求項１２に記載の車両であって、
前記無機多孔体は、２ナノメートル以上の平均細孔径を有する、
車両。
【請求項１４】
請求項１２に記載の車両であって、
前記無機多孔体は、活性炭、シリカゲル、およびゼオライトからなる群から選択される１つの材料から形成されている、
車両。
【請求項１５】
車両に含まれたエンジンに熱を付与する方法であって、
（ａ）蓄熱材を摂氏８５度以上の温度に加熱する工程、
ここで、
前記車両は蓄熱装置を具備しており、
前記蓄熱装置は、
前記蓄熱材を内部に含む蓄熱槽、
第１電極、
第２電極、および
前記第１電極および前記第２電極の間に電圧を印加するための電源、
ここで、
前記蓄熱材は、前記蓄熱槽の内部で上層部および下層部を含む多層構造を具備しており、
前記下層部は、酢酸ナトリウムおよび無機多孔体の両方を含有し、
前記無機多孔体は、５０ナノメートル以下の平均細孔径を有し、
前記上層部は、酢酸ナトリウムを含有するが、前記無機多孔体を含有せず、
前記第１電極は、銀合金、および銀化合物からなる群から選択される少なくとも１つから形成された表面を具備しており、かつ
前記第１電極の表面の少なくとも一部は、前記下層部に接しており、
（ｂ）  工程（ａ）の後に、摂氏５８度以下の温度下で、前記電源を用いて、前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加し、前記蓄熱材からの熱の放出により前記エンジンに前記熱を付与する工程、
を具備する、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、
工程（ｂ）において、前記蓄熱材は摂氏９５度以下の温度に加熱される、
方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、
前記無機多孔体は、２ナノメートル以上の平均細孔径を有する、
方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法であって、
前記無機多孔体は、活性炭、シリカゲル、およびゼオライトからなる群から選択される１つの材料から形成されている、
方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の方法であって、さらに以下の工程
（ｃ）  工程（ｂ）の後に、前記蓄熱材を摂氏５８度以上かつ摂氏９５度以下の温度に加熱し、前記酢酸ナトリウムを融解する工程、
を具備する、方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の方法であって、さらに以下の工程
（ｐａ１）  工程（ａ）の前に、前記蓄熱材を結晶化する工程、および
（ｐａ２）  工程（ｐａ１）および工程（ｐａ１）の間に、前記蓄熱材を摂氏８０度以下で融解する工程、
を具備する、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、
前記工程（ｐａ１）は、
（ｐａ１１）  前記蓄熱材を摂氏マイナス３０度以下の温度に冷却する工程
を具備する、方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法であって、
前記工程（ｐａ１）は、
（ｐａ１２）  過冷却状態の前記蓄熱材に酢酸ナトリウム三水和物の結晶を添加する工程
を具備する、方法。
【請求項２３】
請求項１５に記載の方法であって、
前記車両は、さらにラジエターを具備し、かつ
前記工程（ａ）において、前記エンジンから前記ラジエターに流される流体によって、前記蓄熱材が摂氏８５度以上の温度に加熱される、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蓄熱方法および蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、酢酸ナトリウム三水和物を蓄熱材として用いた蓄熱システムを開示している。
【０００３】
酢酸ナトリウム三水和物は、摂氏５８℃の融点で融解する。しかし、酢酸ナトリウム三水和物は、融点以下の温度に冷却されても直ちに凝固しない。融点以下の温度に冷却されても液体が凝固していない状態は、過冷却状態と呼ばれる。
【０００４】
酢酸ナトリウム三水和物を含有する蓄熱材を加熱して融解した後、蓄熱材を過冷却状態になるまで冷却する。このようにして、潜熱が酢酸ナトリウム三水和物に蓄えられる。熱が必要とされたときに、酢酸ナトリウム三水和物を含有する蓄熱材の過冷却状態が解除される。酢酸ナトリウム三水和物の状態は液体状態から固体状態に変化し、この変化のために酢酸ナトリウム三水和物から熱が放出される。すなわち、潜熱が取り出される。このようにして、蓄熱効果が達成される。
【０００５】
特許文献２は、過冷却状態の蓄熱材に電圧を印加する銀電極を具備している蓄熱槽を開示している。当該銀電極は、過冷却状態の解除手段として機能する。
【０００６】
特許文献３は、過冷却防止剤、蓄熱方法、および蓄熱システムを開示している。特許文献３に開示された製造方法は、（ｉ）酢酸ナトリウム３水和物を含む融液に多孔体を浸漬する工程と、（ｉｉ）多孔体に融液が含浸した状態を保ちながら、融液の過冷却が解除される温度以下で融液及び多孔体を冷却する工程と、を含む。酢酸ナトリウム３水和物を含む蓄熱材を酢酸ナトリウム３水和物の融点よりも高い温度で加熱することによって熱を蓄える。特許文献３の開示内容に従って製造された過冷却防止剤の存在下で、酢酸ナトリウム３水和物が液相から固相へと変化して蓄熱材から熱が取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２０１７７号公報
【特許文献２】特開昭６１−２０４２９３号公報
【特許文献３】特開２０１３−０６７７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、電圧印加により過冷却状態を解除して熱を放出し、かつ繰り返し利用可能な蓄熱装置を提供することにある。本発明の他の目的は、当該蓄熱装置に適した蓄熱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、熱を放出する方法であって、
（ａ）  以下を具備する蓄熱装置を用意する工程、
蓄熱材を内部に含む蓄熱槽、
第１電極、
第２電極、および
前記第１電極および前記第２電極の間に電圧を印加するための電源、
ここで、
前記蓄熱材は、前記蓄熱槽の内部で上層部および下層部を含む多層構造を具備しており、
前記下層部は、酢酸ナトリウムおよび無機多孔体の両方を含有し、
前記無機多孔体は、５０ナノメートル以下の平均細孔径を有し、
前記上層部は、酢酸ナトリウムを含有するが、前記無機多孔体を含有せず、
前記第１電極は、銀合金、および銀化合物からなる群から選択される少なくとも１つから形成された表面を具備しており、かつ
前記第１電極の表面の少なくとも一部は、前記下層部に接しており、
（ｂ）  工程（ａ）の後に、前記蓄熱材を摂氏８５度以上の温度に加熱する工程、かつ
（ｃ）  工程（ｂ）の後に、摂氏５８度以下の温度下で、前記電源を用いて、前記第１電極および前記第２電極の間に電圧を印加し、前記蓄熱材から熱を放出させる工程
を具備する、方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、電圧印加により過冷却状態を解除して熱を放出し、かつ繰り返し利用可能な蓄熱装置を提供する。本発明は、当該蓄熱装置に適した蓄熱方法も提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態による蓄熱装置の概略図を示す。
【図２】図２は、無機多孔体の細孔の構造の模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態が、図面を参照しながら説明される。
【００１３】
（蓄熱装置１０）
図１は、実施形態による蓄熱装置１０の概略図を示す。図１において、蓄熱装置１０は、蓄熱材１２を内部に含む蓄熱槽１１、第１電極１３ａ、第２電極１３ｂ、電源１４、およびスイッチ１５を具備している。電源１４は、第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂに電圧を印加するために用いられる。電源１４は直流電源または交流電源である。
【００１４】
（蓄熱槽１１）
蓄熱槽１１は、断熱材により保温されている。断熱材の例は、グラスウールである。蓄熱槽１１は、蓄熱材１２を含有している。蓄熱材１２は、蓄熱槽１１の内部を満たしていてもよい。
【００１５】
（蓄熱材１２）
本実施形態においては、蓄熱材１２は、酢酸ナトリウムから形成される。言い換えれば、蓄熱材１２は、酢酸ナトリウムを主成分として含有する。本明細書で用いられる用語「酢酸ナトリウム」は、化学式ＣＨ３ＣＯＯＮａにより表される酢酸ナトリウム無水物だけでなく、化学式ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏにより表される酢酸ナトリウム三水和物を含む。従って、蓄熱材１２は、水を含有し得る。蓄熱材１２は、（Ｉ）酢酸ナトリウム三水和物を加熱して融解させること、（ＩＩ）酢酸ナトリウム無水物および水の混合物を加熱すること、（ＩＩＩ）酢酸ナトリウム三水和物および水の混合物を加熱すること、または（ＩＶ）酢酸ナトリウム無水物、酢酸ナトリウム三水和物、および水の混合物を加熱することにより調製され得る。
【００１６】
蓄熱材１２は、さらに無機多孔体を含有する。正確には、後述されるように、無機多孔体は下層部１２Ｌには含まれるが、上層部１２Ｕには含有されない。
【００１７】
後述される実施例からも明らかなように、酢酸ナトリウム三水和物（または酢酸ナトリウム無水物および水の混合物）を、その融点（すなわち、摂氏５８度）以上の温度に加熱した後には、酢酸ナトリウムは融解する。一例として、酢酸ナトリウム三水和物は、摂氏８０度で加熱され、融解される。そのため、加熱後、無機多孔体は、蓄熱槽１１の内部で沈降する。その結果、蓄熱材１２は、蓄熱槽１１の内部で、上層部１２Ｕおよび下層部１２Ｌに分離する。このように、蓄熱材１２は、蓄熱槽１１の内部で、上層部１２Ｕおよび下層部１２Ｌを含む多層構造を具備している。言うまでもないが、下層部１２Ｌの上側に上層部１２Ｕが位置している。
【００１８】
無機多孔体は、蓄熱槽１１の内部で沈降するため、上層部１２Ｕは、酢酸ナトリウムを含有するが、無機多孔体を含有しない。一方、下層部１２Ｌは、酢酸ナトリウムおよび無機多孔体の両方を含有する。後述される比較例１から明らかなように、蓄熱材１２が摂氏９０度以上に加熱された後には、無機多孔体を含有しない蓄熱材１２へ電圧が印加されても、熱は蓄熱材１２から放出されない。上層部１２Ｕおよび下層部１２Ｌの層境界は、蓄熱槽１１の横方向に沿って目視で確認され得る。無機多孔体の例は、活性炭、ゼオライト、またはシリカゲルである。２種類以上の無機多孔体が蓄熱材１２に添加され得る。
【００１９】
下層部１２Ｌにおいて、無機多孔体の酢酸ナトリウムに対する重量比は、０．３以上０．５以下が望ましい。より望ましくは、当該重量比は０．３２以上０．４６以下である。
【００２０】
後に詳細に説明されるが、本発明者らは、無機多孔体の細孔の内部が、固相の微細な蓄熱材１２を有していると考えている。本明細書においては、固相の微細な蓄熱材１２は、「クラスタ」とも呼ばれる。細孔内に含まれる固相の微細な蓄熱材１２は、毛管凝縮により、細孔外に位置する蓄熱材１２よりも強い分子間結合を有する。
【００２１】
このため、蓄熱材１２が摂氏５８度以上の温度に加熱されたときに、細孔内に含まれる蓄熱材１２は、細孔外に位置する蓄熱材１２よりもゆっくりと融解する。その結果、蓄熱材１２が液体状態において高温で保持された後でのクラスタの生存可能性を高めることができる。したがって、蓄熱材１２が液体状態において高温で保持された後であっても、電圧の印加により、摂氏５８度以下の温度下において酢酸ナトリウム三水和物の過冷却状態が解除される。より詳細には、蓄熱材１２が液体状態において高温で保持された後であっても、クラスタ（すなわち、固相の微細な蓄熱材１２）が細孔内に位置しているため、過冷却状態における電圧の印加時に、そのクラスタの中心からその周囲に拡がるように、蓄熱材１２は結晶化する。言い換えれば、過冷却状態における電圧の印加時における蓄熱材１２の結晶化はそのクラスタを起点としている。
【００２２】
蓄熱材１２に含有される無機多孔体は、５０ナノメートル以下の平均細孔径を有する。無機多孔体の細孔径は、通常用いられる方法で測定され得る。例えば、細孔径は、窒素ガス吸着法または水銀圧入法に基づいて算出され得る。窒素ガス吸着法により算出される「平均細孔径」とは、Barret-Joyner-Halenda法（以下、「BJH法」という）またはHorvath-Kawazoe法（以下、「HK法」という）により窒素の吸着等温線から導出された細孔径分布曲線のピーク値での細孔径を意味する。細孔径分布曲線は、横軸が細孔径かつ縦軸が細孔容積のグラフ上に描かれる。平均細孔径は、細孔容積の最大値での細孔径に等しい。あるいは、水銀圧入法により算出される平均細孔径とは、水銀圧入法により求めた細孔径分布曲線のピーク値での細孔径を意味する。なお、本明細書において、ゼオライト、メソポーラスシリカ、または活性炭の平均細孔径は、窒素ガス吸着法により算出される。シリカゲルの平均細孔径は、水銀圧入法により算出される。多くの場合、市販されている無機多孔体の平均細孔径は、そのカタログに開示されている。
【００２３】
後述される比較例３において実証されているように、平均細孔径が５０ナノメートルを超えると、蓄熱材１２が液体状態において高温で保持された後において電圧が印加されても、酢酸ナトリウム三水和物の過冷却状態が解除されない。これは、平均細孔径が５０ナノメートルを超えると、毛管凝縮の効果が小さくなるために、蓄熱材１２が液体状態において高温で保持された後におけるクラスタの生存可能性が著しく小さくなるからである、と本発明者らは考えている。言うまでもないが、蓄熱材１２が無機多孔体を含有しない場合も、上記の同様の理由で、酢酸ナトリウム三水和物の過冷却状態が解除されない。
【００２４】
一方、細孔の内部が蓄熱材１２を有し、かつ、クラスタの融解が抑制される限り、無機多孔体の平均細孔径の下限は、制限されない。一例として、無機多孔体の平均細孔径は、０．９ナノメートル以上である。
【００２５】
無機多孔体の材料は、例えば、金属酸化物またはカーボンである。金属酸化物の例は、ゼオライト、シリカ、アルミナ、チタニア、またはタングステン酸化物である。
【００２６】
後述される実施例において実証されているように、無機多孔体は、活性炭またはシリカゲルであることが望ましい。
【００２７】
活性炭およびシリカゲルは、５０ナノメートル以下のサイズを有する第１の細孔（以下、「ミクロメソ孔」という）を有するとともに、第１の細孔に連結し、かつ５０ナノメートルよりも大きいサイズを有する第２の細孔（以下、「マクロ孔」）を、その表面に有する。
【００２８】
図２は、無機多孔体の細孔の構造の模式図を示す。図２に示されるように、無機多孔体の表面２０はマクロ孔２１を有する。ミクロメソ孔２２は、マクロ孔２１に連結するように無機多孔体の内部に配置されている。このため、蓄熱材１２は容易にミクロメソ孔２２に導入される。このようにして、固相の微細な蓄熱材１２がミクロメソ孔２２の内部に形成される。このことは、後に詳細に後述される。
【００２９】
その結果、メソポーラスシリカのようなマクロ孔２１を有さない無機多孔体に比べて、５０ナノメートル以下のサイズを有するミクロメソ孔２２内により多くの蓄熱材１２が配置され得る。これにより、蓄熱材１２が液体状態において高温で保持された後でのクラスタ生存率がさらに向上する。このため、蓄熱材１２が液体状態において高温で長時間保持されても、電圧印加により過冷却が解除される。
【００３０】
蓄熱材１２は、添加剤を含み得る。添加剤の例は、過冷却解除助剤、粘度調整剤、整泡剤、酸化防止剤、脱泡剤、砥粒、充填剤、顔料、染料、着色剤、増粘剤、界面活性剤、難燃剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、耐熱安定剤、粘着付与剤、硬化触媒、安定剤、シランカップリング剤、またはワックスである。本発明の目的が阻害されない限り、添加剤の種類及び量は制限されない。添加剤は蓄熱材１２に添加される必要はない。
【００３１】
（無機多孔体の細孔内に固相の微細な蓄熱材１２を形成する方法）
固相の微細な蓄熱材１２を無機多孔体の細孔内に形成する方法が、以下、説明される。無機多孔体を含有する蓄熱材１２は、蓄熱材１２の融点以上の温度（すなわち、摂氏５８度以上の温度）で加熱される。一例として、蓄熱材１２は、摂氏８０度に加熱される。このようにして、蓄熱材１２は液体状態になる。次に、この温度が維持されながら、所定時間、蓄熱材１２は静置される。この間に、蓄熱材１２は、無機多孔体の細孔内に導入される。本発明者らは、毛細管現象により、蓄熱材１２は、無機多孔体の細孔内に導入されると考えている。
【００３２】
（電極、電源、およびスイッチ）
図１に示されるように、第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂは、配線およびスイッチ１５を介して電源１４に電気的に接続されている。
【００３３】
第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂは、いずれも、蓄熱材１２に接触するように配置される。蓄熱材１２に接触している部分の第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂの距離は、特に限定されない。当該距離の例は、１ミリメートル以上３０ミリメートル以下である。
【００３４】
第１電極１３ａは、その表面に銀、銀合金、または銀化合物を有する。銀合金の例は、銀パラジウム合金または銀銅合金である。銀化合物の例は、ハロゲン化銀または酸化銀である。ハロゲン化銀の例は、臭化銀である。
【００３５】
このように、第１電極１３ａは、銀、銀合金、または銀化合物から形成された表面を具備している。以下、本明細書において、銀、銀合金、または銀化合物から形成される第１電極１３ａの表面は、「銀表面」と呼ばれる。銀表面の少なくとも一部は、下層部１２Ｌに接している。望ましくは、銀表面のすべてが、下層部１２Ｌに接している。より望ましくは、銀表面は、下層部１２Ｌの内部に浸漬されている。
【００３６】
後述される比較例２から明らかなように、銀表面が下層部１２Ｌに接していない場合、言い換えれば、銀表面のすべてが上層部１２Ｕにのみ接している場合、電源１４を用いて第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂの間に電圧が印加されても、熱は蓄熱槽１１から放出されない。
【００３７】
第１電極１３ａとは異なり、第２電極１３ｂは、その表面に銀、銀合金、または銀化合物を有する必要はない。言うまでもないが、第２電極１３ｂもまた、その表面に銀、銀合金、または銀化合物を有し得る。
【００３８】
第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂの形状は、限定されない。第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂの形状は、例えば、板状または線状である。
【００３９】
本実施形態による蓄熱装置１０は、複数の蓄熱槽１１を具備し得る。各蓄熱槽１１は、各蓄熱材１２に接する第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂを具備し得る。複数の蓄熱槽１１は、直流電源１４に並列に電気的に接続され得る。
【００４０】
蓄熱装置１０から熱を放出する前に、蓄熱材１２は、結晶化され、次いで摂氏８０度以下の温度で融解されることが望ましい。具体的には、蓄熱材１２は、マイナス３０度以下の温度に冷却されて結晶化される。これに代えて、過冷却状態の蓄熱材１２に酢酸ナトリウム三水和物の結晶が添加される。
【００４１】
（蓄熱装置１０の使用方法）
以下、蓄熱装置１０から熱を放出する方法が説明される。上記の蓄熱装置１０が、蓄熱装置１０のユーザによって用意される。言い換えれば、当該ユーザは、蓄熱装置１０を購入するか、あるいは組み立てる。
【００４２】
まず、蓄熱材１２が摂氏８５度以上の温度に加熱される。一例として、蓄熱材１２は摂氏８５度以上摂氏９５度以下の温度に加熱される。エンジンおよびラジエターを具備する車において、エンジンからラジエターに流れる冷却液は、およそ摂氏８５度以上摂氏９５度以下の温度を有している。従って、本実施形態による蓄熱装置１０は、エンジンおよびラジエターを具備する車に搭載されることが望ましい。このように、蓄熱材１２は、エン
ジンからラジエターに流れる冷却液で摂氏８５度以上の温度に加熱され得る。
【００４３】
本明細書において、摂氏８５度未満の温度に蓄熱材１２が加熱されることは、摂氏８５度以上の温度に蓄熱材１２が加熱されることから区別される。摂氏８５度未満の温度に蓄熱材１２を加熱する目的は、単に酢酸ナトリウムを水に溶解させる（すなわち、酢酸ナトリウム水溶液を調製する）ためであって、本発明の特徴とは無関係である。一方、本発明の特徴は、摂氏８５度以上の温度に蓄熱材１２を加熱した後でも、第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂを用いて蓄熱材１２に電圧を印加して熱が蓄熱材１２から放出されることである。このことは、後に「蓄熱材１２の耐熱性」として再度説明される。
【００４４】
摂氏６０度以上摂氏８５度未満の温度に蓄熱材１２を加熱した後、第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂを用いて蓄熱材１２に電圧を印加すると、熱が蓄熱材１２から放出される。しかし、本実施形態では、蓄熱材１２が摂氏８５度以上摂氏９５度以下の温度（例えば、摂氏９０度）に加熱された後であっても、以下の３つの要件（ｉ）〜要件（ｉｉｉ）が充足されれば、熱が蓄熱材１２から放出される。
【００４５】
要件（ｉ）蓄熱材１２が無機多孔体を含有すること（比較例１と実施例１〜実施例５を比較せよ）
要件（ｉｉ）銀表面の少なくとも一部が下層部１２Ｌに接していること（比較例２と実施例１〜実施例５を比較せよ）
要件（ｉｉｉ）無機多孔体が５０マイクロメートル以下の平均細孔径を有していること（比較例３と実施例１〜実施例５を比較せよ）
ここで、「蓄熱材１２が摂氏８５度以上摂氏９５度以下の温度に加熱された後であっても、」の句は以下の理由により、強調される。
【００４６】
特許文献２は、酢酸ナトリウム三水和物から形成される蓄熱材をヒーターで加熱した後、一対の電極を用いて当該蓄熱材に電圧を印加して、熱を蓄熱材から放出することを開示している。一方、酢酸ナトリウムを水に溶解させるために（または酢酸ナトリウム三水和物を融解させるために）、摂氏６０度以上の温度に酢酸ナトリウムを加熱することもよく知られている。従って、特許文献２を読んだ当業者にとって、酢酸ナトリウム三水和物から形成される蓄熱材をヒーターで摂氏６０度以上の温度に加熱した後、一対の電極を用いて当該蓄熱材に電圧を印加して、熱を蓄熱材１２から放出することは自明であろう。
【００４７】
しかし、特許文献２には、蓄熱材が摂氏８５度以上摂氏９５度以下の温度に加熱された後に、一対の電極を用いて当該蓄熱材に電圧を印加しても、熱が蓄熱材１２から放出されないという課題を開示していない（後述される比較例１を参照せよ）。このように、特許文献２においては、蓄熱材を摂氏８５度以上摂氏９５度以下の温度に加熱した後に、一対の電極を用いて当該蓄熱材に電圧を印加しても、熱が蓄熱材１２から放出されない。
【００４８】
従って、特許文献２を読んだ当業者であっても、当該課題を見いだせないであろう。そのため、当該課題を解決するために、すなわち、蓄熱材１２が摂氏８５度以上摂氏９５度以下の温度に加熱された後に蓄熱材に電圧を印加して熱を蓄熱材１２から放出させるために、上記の要件（ｉ）〜要件（ｉｉｉ）が必要とされることは、特許文献２を読んだ当業者にとって自明ではないであろう。
【００４９】
言い換えれば、上記の要件（ｉ）〜要件（ｉｉｉ）を充足する蓄熱材１２は、摂氏８５度以上の温度での耐熱性を有する。本明細書において、「耐熱性」とは、摂氏５８度以下の温度で、蓄熱材１２が結晶化して熱を放出することを意味する。耐熱性を有する蓄熱材１２は、摂氏８５度以上の温度に加熱された後であっても、摂氏５８度以下の温度で銀表面を介した電圧の印加によって結晶化して熱を放出する。一方、耐熱性を有さない蓄熱材
は、摂氏８５度以上の温度に加熱された後には、摂氏５８度以下の温度で銀表面を介して電圧が印加されても、蓄熱材は結晶化しない。その結果、蓄熱材から熱は放出されない。このように、本発明の目的は、摂氏８５度以上に加熱されても、電圧の印加により潜熱を放出可能な耐熱性を有する蓄熱装置を提供することである。
【００５０】
特許文献３は、５０マイクロメートル以下の平均細孔径を有している多孔性粒子を含有する蓄熱材を開示している。しかし、特許文献２に関する上記の議論から明らかなように、特許文献３もまた、上記の課題を開示していない。従って、蓄熱材１２が摂氏８５度以上摂氏９５度以下の温度に加熱された後に蓄熱材１２に電圧を印加して熱を蓄熱材１２から放出させるために、上記の要件（ｉ）〜要件（ｉｉｉ）が必要とされることは、特許文献２だけでなく特許文献３をも読んだ当業者にとって自明ではないであろう。
【００５１】
特許文献３に開示されているように、第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂの間に印加される電圧は、１．５ボルト以上２．５ボルト以下であることが望ましい。
【００５２】
次に、蓄熱材１２は摂氏５８度以下の温度に冷却され、過冷却状態になる。例えば、本実施形態の蓄熱装置１０を具備する車のエンジンが停止され、蓄熱材１２は冷却される。その結果、蓄熱材１２の温度は外気温に等しくなる。このようにして、潜熱が蓄熱材１２を構成する酢酸ナトリウム三水和物に蓄えられる。よく知られているように、酢酸ナトリウム三水和物は、摂氏５８度の融点を有する。
【００５３】
潜熱が必要とされる際に、第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂの間に電圧が印加され、蓄熱材１２の過冷却状態が解除される。電圧の印加による蓄熱材１２の過冷却状態の解除により、蓄熱材１２は結晶化する。その結果、蓄熱材１２から熱が放出される。すなわち、潜熱が取り出される。例えば、寒冷地でのエンジンの始動のために、潜熱が必要とされる。
【００５４】
（蓄熱材１２の再利用）
蓄熱材１２から熱が放出された後、蓄熱材１２は、繰り返し利用のために、加熱される。望ましくは、蓄熱材１２は、摂氏５８度以上摂氏９５度以下の温度で繰り返し利用のために加熱される。このようにして、蓄熱材１２に含有される酢酸ナトリウム三水和物が融解する。言い換えれば、結晶化された酢酸ナトリウム三水和物（すなわち、固体状態の酢酸ナトリウム三水和物）は加熱により融解する。このようにして、蓄熱材１２は再利用される。
【００５５】
（実施例）
本発明が以下の実施例を参照しながらより詳細に説明される。
【００５６】
（実施例１）
（蓄熱装置１０の作製）
蓄熱槽１１に、酢酸ナトリウム無水物（２．２グラム）、水（１．８グラム）、および２ナノメートルの平均細孔径を有する活性炭が添加された。蓄熱槽１１は、９ミリリットルの容量を有するガラス製のサンプル瓶であった。活性炭は、カルゴンカーボンジャパン株式会社より、商品名「椰子殻活性炭」として購入した。活性炭の添加量は、酢酸ナトリウム無水物および水の合計重量（すなわち、４．０グラム）に対して２０質量％であった。言い換えれば、活性炭の添加量は、０．８グラムであった。このようにして、活性炭を含有し、かつ酢酸ナトリウムおよび水の混合物を主成分とする蓄熱材１２が蓄熱槽１１に貯留された。
【００５７】
次いで、蓄熱材１２は摂氏８０度に加熱され、酢酸ナトリウムを水に溶解させた。その
結果、活性炭から形成される無機多孔体は、蓄熱材１２の内部で沈降した。このようにして、蓄熱材１２は、蓄熱槽１１の内部で、上層部１２Ｕおよび下層部１２Ｌに分離した。下層部１２Ｌは酢酸ナトリウムおよび活性炭を含有している一方で、上層部１２Ｕは酢酸ナトリウムを含有しているが、活性炭を含有していなかった。下層部１２Ｌにおいて、活性炭の酢酸ナトリウムに対する重量比は０．３７であった。
【００５８】
次に、図１に示されるように、線状の銀から構成される第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂが、蓄熱槽１１の蓋を貫通するように設けられた。第１電極１３ａの下端は、下層部１２Ｌの内部に位置していた。第２電極１３ｂの下端もまた、下層部１２Ｌの内部に位置していた。第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂは、１．５ミリメートルの直径を有していた。下層部１２Ｌの内部に位置する第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂの部分の長さは、おおよそ５ミリメートルであった。このようにして、実施例１による蓄熱装置１０が得られた。
【００５９】
（蓄熱装置１０の評価）
蓄熱槽１１に含有される蓄熱材１２が摂氏７０度の温度で２時間静置された。この間に、活性炭の細孔内に蓄熱材１２が進入したと本発明者らは考えている。その後、蓄熱材１２は、摂氏マイナス３０度に冷却された。このようにして、蓄熱材１２は結晶化された。本発明者らは、細孔内の蓄熱材１２も、細孔外の蓄熱材１２も、液体状態から固体状態に変化したと考えている。
【００６０】
次に、蓄熱槽１１に含有される蓄熱材１２は、摂氏７０度の温度で１時間、加熱された。これにより、蓄熱材１２は融解した。次いで、蓄熱材１２は、摂氏９０度の加熱温度で、６０分間の加熱時間の間、静置された。さらに、蓄熱材１２は、室温（およそ摂氏２５度）まで冷却された。第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂの間に２ボルトの電圧がおおよそ２分間、印加され、そして本発明者らは、蓄熱材１２が結晶化されたかどうかを目視で観察した。このようにして、本発明者らは蓄熱材１２を評価した。評価は６回、繰り返された。表１は、観察結果を示す。表１に含まれる分数の分子は、蓄熱材１２が結晶化された成功例の回数である。表１に含まれる分数の分母は、評価回数（すなわち、６回）である。
【００６１】
（実施例２）
実施例２では、活性炭に代えて、シリカゲル（富士シリシア化学株式会社から商品名「ＭＢ１００」として購入、平均細孔径：１０ナノメートル）が用いられたことを除き、実施例１と同一の実験が行われた。
【００６２】
（実施例３）
実施例３では、活性炭に代えて、シリカゲル（富士シリシア化学株式会社から商品名「ＭＢ３００」として購入、平均細孔径：３０ナノメートル）が用いられたことを除き、実施例１と同一の実験が行われた。
【００６３】
（実施例４）
実施例４では、活性炭に代えて、シリカゲル（富士シリシア化学株式会社から商品名「ＭＢ５００」として購入、平均細孔径：５０ナノメートル）が用いられたことを除き、実施例１と同一の実験が行われた。
【００６４】
（実施例５）
実施例５では、活性炭に代えて、ゼオライト（東ソー株式会社から商品名「Ｘ型ゼオライトＦ−９」として購入、平均細孔径：０．９ナノメートル）が用いられたことを除き、実施例１と同一の実験が行われた。
【００６５】
（比較例１）
比較例１では、活性炭が蓄熱材１２に添加されなかったことを除き、実施例１と同一の実験が行われた。
【００６６】
（比較例２）
比較例２では、以下の事項（ｉ）および（ｉｉ）を除き、実施例１と同一の実験が行われた。
【００６７】
（ｉ）  第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂの両方の下端が、上層部１２Ｕの内部に位置していたこと、言い換えれば、比較例２では、第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂのいずれの下端も、下層部１２Ｌと接していなかったこと。
【００６８】
（ｉｉ）  活性炭に代えて、シリカゲル（富士シリシア化学株式会社から商品名「ＭＢ３００」として購入、平均細孔径：３０ナノメートル）が用いられたこと。
【００６９】
（比較例３）
比較例３では、活性炭に代えて、シリカゲル（富士シリシア化学株式会社から商品名「ＭＢ８００」として購入、平均細孔径：８０ナノメートル）が用いられたことを除き、実施例１と同一の実験が行われた。
【００７０】
以下の表１は、実施例１〜実施例５および比較例１〜比較例３の結果をまとめて示す。
【００７１】
【表１】
2019196867.tif 000003
【００７２】
表１において、「重量比」とは、下層部１２Ｌにおける無機多孔体の蓄熱材に対する重量比を意味する。表１に含まれる「観察結果」の欄において、分子は、蓄熱材１２が結晶化して熱が放出された成功例の回数を意味する。分母は、評価回数（すなわち、６回）を意味する。
【００７３】
表１から明らかなように、蓄熱材１２が摂氏９０度に加熱された後であっても、以下の３つの要件（ｉ）〜要件（ｉｉｉ）が充足されることにより、熱が蓄熱材１２から放出される。
【００７４】
（ｉ）蓄熱材１２が無機多孔体を含有すること（比較例１と実施例１〜実施例５を比較せよ）
（ｉｉ）銀表面の少なくとも一部が下層部１２Ｌに接していること（比較例２と実施例１〜実施例５を比較せよ）
（ｉｉｉ）無機多孔体が５０マイクロメートル以下の平均細孔径を有していること（比較例３と実施例１〜実施例５を比較せよ）
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明による蓄熱装置においては、蓄熱材１２が摂氏８５度以上(望ましくは摂氏９５度以下)の高温で保持された後であっても、蓄熱材１２への電圧の印加により潜熱を取り出すことが出来る。
【００７６】
一例として、本発明による蓄熱装置は、車輪を駆動させるエンジンを備える車両に取り付けられる。蓄熱材１２から放出された熱は、車両に備えられたエンジンのような内燃機関の暖機運転のために用いられる。本発明による蓄熱装置は、ボイラー、空調機または給湯器にも取り付けられる。
【符号の説明】
【００７７】
１０  蓄熱装置
１１  蓄熱槽
１２  蓄熱材
１３ａ  第１電極
１３ｂ  第２電極
１４  電源
１５  スイッチ
【図１】
2019196867.tif 000004
【図２】
2019196867.tif 000005