(57)【要約】【課題】酢酸ナトリウム３水塩を含有する蓄熱材を用いてなり、該蓄熱材が硝酸銀および／または酢酸銀を含有し、該蓄熱材に接触した電極を備えてなり、そのうち少なくとも１本が銀電極である蓄熱装置において、初回から放熱制御を可能とするための蓄熱装置の電極の活性化処理方法を提供する。【解決手段】酢酸ナトリウム３水塩を主材として含有する蓄熱材を用いてなり、該蓄熱材が硝酸銀および／または酢酸銀を含有し、該蓄熱材に接触した電極を備えてなり、そのうち少なくとも１本は銀電極である蓄熱装置において、電極への通電による初回の放熱制御の前に、過冷却状態の蓄熱材に該銀電極を接触させた状態で固化を開始させて固化処理を行うことによる蓄熱装置の電極の活性化処理方法。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酢酸ナトリウム３水塩を主材として含有する蓄熱材を用いてなり、該蓄熱材が硝酸銀および／または酢酸銀を含有し、該蓄熱材に接触した電極を備えてなり、そのうち少なくとも１本は銀電極である蓄熱装置において、電極への通電による初回の放熱制御の前に、過冷却状態の蓄熱材に該銀電極を接触させた状態で固化を開始させて固化処理を行うことを特徴とする蓄熱装置の電極の活性化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建造物の暖房等に用いられ、放熱制御可能な蓄熱装置の電極の活性化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酢酸ナトリウム３水塩を主材とする蓄熱装置は建造物の暖房用に用いられている。該蓄熱装置は、料金の割安な深夜電力を用いて発生させた熱を蓄熱材を用いて蓄え、昼間に熱を徐々に放出させる暖房装置として用いられている。
【０００３】
このような蓄熱材として、塩水和物である酢酸ナトリウム３水塩を用いた蓄熱装置が既に実用化されている。酢酸ナトリウム３水塩は相変化に伴う発熱量（凝固熱）が大きく、かつ暖房用に適当な相変化温度すなわち融点を有しているので蓄熱材として好適であるが、過冷却度が大きいという特徴がある。すなわち、融点以下まで温度が低下しても固化が生じないため潜熱の放熱が行われず、このままでは暖房として機能しないことがあるので、この過冷却度が大きいということは、これまで塩水和物の欠点とみなされ、過冷却防止剤の探索が長くなされてきた。
【０００４】
しかし、この過冷却度が大きいことは、外部から固化の開始を制御することにより、固化による潜熱の放熱の時期を選ぶこと（このような制御を、以下、「放熱制御」と称することがある。）ができるという点では有利であり、例えば、放熱させたいときに種結晶を添加する蓄熱装置は古くから提案されている。しかし、種結晶を繰り返し添加することによって蓄熱材の組成が変化することや、添加操作が頻繁な場合は煩雑であり実用的でないことなどの問題点があった。
【０００５】
そこで、より簡便に放熱制御を行うことができる方法として、酢酸ナトリウム３水塩に酢酸銀を添加し、その蓄熱材に１対の銀電極を接触させておき、蓄熱材が過冷却となったときにその銀電極に電圧を加えることにより蓄熱材の固化を開始させる放熱制御方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。しかしながら、通電による初回の放熱制御の前に電極の活性化処理を行わない場合は、初回の固化が開始しない場合があることを本発明者が見出し、初回から放熱制御が可能となるための電極の活性化処理方法を見出す必要があった。
【０００６】
【非特許文献１】
日本結晶成長学会、「日本結晶成長学会誌」、２２巻、１９９５年、ｐ．１６２
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、酢酸ナトリウム３水塩を含有する蓄熱材を用いてなり、該蓄熱材が硝酸銀および／または酢酸銀を含有し、該蓄熱材に接触した電極を備えてなり、そのうち少なくとも１本が銀電極である蓄熱装置において、初回から放熱制御を可能とするための蓄熱装置の電極の活性化処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者は、酢酸ナトリウム３水塩を主材として含有する蓄熱材を用いてなり、該蓄熱材が硝酸銀および／または酢酸銀を含有し、該蓄熱材に接触した電極を備えてなり、そのうち少なくとも１本が銀電極である蓄熱装置の電極の活性化処理方法について鋭意検討し、前記蓄熱材に銀電極を接触させた状態で固化処理を行うことにより、初回から放熱制御が可能となるための電極の活性化処理が行えることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
即ち本発明は、酢酸ナトリウム３水塩を主材として含有する蓄熱材を用いてなり、該蓄熱材が硝酸銀および／または酢酸銀を含有し、該蓄熱材に接触した電極を備えてなり、そのうち少なくとも１本が銀電極である蓄熱装置において、電極への通電による初回の放熱制御の前に、過冷却状態の蓄熱材に銀電極を接触させた状態で固化を開始させて固化処理を行うことを特徴とする蓄熱装置の電極の活性化処理方法を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明について詳しく説明する。
本発明者は、酢酸ナトリウム３水塩に酢酸銀を添加し、その蓄熱材に１対の電極（そのうち少なくとも１本が銀電極である）を接触させておき、蓄熱材が過冷却となったときにその電極に電圧を加えることにより蓄熱材の固化を開始させることによる放熱制御方法について検討した。その結果、この放熱制御方法には、未使用の電極を初めて用いた場合には、蓄熱材に接触させた１対の電極（２本とも未使用の電極である。）に電圧を印加しても、比較例１および２に示されるように、過冷却状態の蓄熱材の固化が開始しないので放熱制御ができないという問題があることを見出した。そして、蓄熱材に銀電極を接触させた状態で蓄熱材を何らかの方法で１回以上固化させ、その後にその銀電極を用いた場合に、その銀電極を含む１対の電極を過冷却状態の蓄熱材に接触させて電圧を印加すると、蓄熱材の固化が開始し、放熱制御が可能となることを見出したのである。
【００１１】
まず、本発明における蓄熱装置について説明する。
本発明における蓄熱装置は酢酸ナトリウム３水塩を主材として含有する蓄熱材を用いてなり、該蓄熱材が硝酸銀および／または酢酸銀を含有し、該蓄熱材に接触した電極を備えてなる。該蓄熱材は加熱・冷却によって固液相変化を呈する。該蓄熱材は通常、透湿性のない容器に充填して用いる。容器の形状は特に限定されず、円筒状、コイル状、平板状など任意の形状のものを用いることができる。蓄熱材を充填した容器は床内部に埋設されて使用される場合には、荷重に耐える十分な強度を有することが好ましい。
【００１２】
ここで、本発明における蓄熱装置の蓄熱材には、酢酸ナトリウム３水塩以外に水と固液分離防止剤とを含有させることができる。水の量は、酢酸ナトリウム３水塩の水和モル数の１／３程度以下である。固液分離防止剤としては、水溶性高分子、水膨潤性高分子、高吸水性樹脂、シリカ系増粘剤などが挙げられる。水溶性高分子としてはポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、天然ガム類などが挙げられる。水膨潤性高分子としては架橋ポリアクリル酸ナトリウムなどが挙げられる。高吸水性樹脂としては架橋ポリアクリル酸塩、架橋ポリビニルアルコールなどが挙げられる。シリカ系増粘剤としては、煙霧状シリカなどが挙げられる。さらに融点調整剤、分散剤、消泡剤、腐食防止剤、着色剤などを含有させることができる。
【００１３】
本発明における蓄熱装置の蓄熱材に含有される硝酸銀および／または酢酸銀の量は蓄熱材の全量に対して通常は０．０２〜４０重量％、好ましくは０．０３〜１重量％である。
【００１４】
さらに、本発明における蓄熱装置は電極を備えてなり、その電極の少なくとも１本は銀電極である。電極は通常は１対であるが、多数の電極を備えていてもよい。銀電極とは、蓄熱材に接触しうる導電性部分の少なくとも一部が銀または銀合金からなるものをいう。他の電極は銅、亜鉛、鉄、ニッケル、スズ、炭素などであってもよいが、全部が銀電極であることがさらに好ましい。これらの電極のうち、１本以上の銀電極に対して、以下に述べる活性化処理を行うのである。なお、電極の形状は線状、板状、棒状、管状などいかなるものでもよい。
【００１５】
ここで、本発明の蓄熱装置は、その蓄熱材を過冷却状態とした後に、その電極に電圧を印加することにより蓄熱材の固化を開始させ、放熱制御を行う。そのときの印加電圧は電極の形状、電極間隔などにも依存するが、通常は０．３〜３Ｖ、好ましくは０．７〜１．５Ｖである。０．３Ｖより低いと固化せず放熱制御ができないことがあるおそれがあり、３Ｖより高いと電極からの気泡が発生するおそれがあるため好ましくない。直流または交流のいずれでもよく、好ましくは０．００１〜１Ｈｚの交流が用いられる。
【００１６】
次に、本発明の蓄熱装置の銀電極の活性化処理方法について以下に述べる。
本発明における酢酸ナトリウム３水塩を主材とし、硝酸銀および／または酢酸銀を含有する蓄熱材を過冷却状態とし、過冷却状態の蓄熱材と銀電極とを接触させた状態で、該銀電極に、固化処理前に電圧を印加することなく固化処理を行うことにより本発明の活性化処理を行うことができる。固化処理とは、銀電極に電圧を印加することなく、銀電極と蓄熱材が接触した状態で過冷却状態の蓄熱材を固化させることであり、固化させる直前にも銀電極には電圧を印加しない。固化させる方法は特に限定されないが、過冷却状態の蓄熱材に酢酸ナトリウム３水塩種結晶を投入する方法、または、銀電極を切断するなどの方法により新鮮な表面を有する銀電極を得てそれを過冷却状態の蓄熱材に接触させる方法が簡便であるので好ましい。前者の場合は蓄熱材の全体が固化するより前に銀電極を蓄熱材に接触させておく必要がある。即ち、銀電極が蓄熱材に接触した状態で固化が進行する必要がある。後者の場合は銀電極表面から固化が始まる。過冷却状態の蓄熱材は蓄熱装置のものを用いなければならないのではなく、蓄熱材と同組成の過冷却液を別の容器に入れておき、銀電極を過冷却液に接触させた状態で前記いずれかの方法で固化させ、固化した蓄熱材を加熱融解後に電極を取り出し、この固化処理済みの銀電極を蓄熱装置に用いてもよい。
【００１７】
以上のようにして本発明における蓄熱装置の電極の活性化処理を行うことにより、蓄熱装置は、初回から放熱制御が可能となる。
【００１８】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１９】
実施例１
（溶液調製）
酢酸ナトリウム無水物８６．８ｇ、水６８．２ｇを１５０ｍｌビーカーに採取し、６５℃水浴中で加熱して透明な溶液に調製した。これを５０ｍｌスクリュー管に５０ｇ採取し、硝酸銀０．０５２ｇ（０．１重量％相当）を添加し、溶解し、６２℃水浴中に保持した。
【００２０】
（電極設置）
一方、直径１ｍｍ、長さ６５ｍｍの銀線（純度９９．９重量％）２本をゴム栓に挿入したあと、アセトンで洗浄、乾燥した。これを前記のスクリュー管に挿入し、銀線先端５ｍｍが溶液に浸漬するように調整した。
【００２１】
（活性化処理）
上記スクリュー管を２０℃水中に浸漬し、１時間後に電極付ゴム栓を取り除いて酢酸ナトリウム３水塩の種結晶数粒を投入し、直ちに電極付ゴム栓を挿入した。スクリュー管中の溶液は全体が固化した。これを一夜静置した。
【００２２】
（固化実験）
上記固化した試料を６２℃水浴中に浸漬し、１．５時間後にマグネチックスターラーで２時間攪拌した結果、試料は透明溶液となった。これを２０℃水中に３０分浸漬して過冷却溶液とした。これに室温にて電圧１．０Ｖ、周波数０．０５Ｈｚの交流を印加したところ、４．０秒後に銀電極先端から固化が開始し、直ちに全体が固化した。固化した試料を上記同様に６２℃融解し、２０℃で冷却し、室温で電圧印加を行うことを繰り返した。３０回の繰り返しで毎回固化した。
【００２３】
実施例２
実施例１において硝酸銀添加量を０．０２６ｇ（０．０５重量％相当）としたほかは実施例１と同様の操作を行った。３０回の繰り返しで毎回固化した。
【００２４】
実施例３
実施例１において硝酸銀の代りに酢酸銀０．０５ｇ（０．１重量％相当）を添加したほかは実施例１と同様の操作を行った。３０回繰り返して毎回固化した。
【００２５】
実施例４
実施例１において硝酸銀の代りに酢酸銀０．０２７ｇ（０．０５重量％相当）を添加したほかは実施例１と同様の操作を行った。３０回繰り返して毎回固化した。
【００２６】
比較例１
実施例１と同様にして硝酸銀を０．１重量％添加した酢酸ナトリウム水溶液を調製し、電極を設置した。上記スクリュー管を２０℃水中に浸漬し、１時間保持した。この過冷却溶液に室温にて電圧１．０Ｖ、周波数０．０５Ｈｚの交流を印加したところ、６分後も固化が開始しなかった。固化処理を行わなかったために活性化されなかった。
【００２７】
比較例２
実施例３と同様にして酢酸銀を０．１重量％添加した酢酸ナトリウム水溶液を調製し、電極を設置した。上記スクリュー管を２０℃水中に浸漬し、１時間保持した。この過冷却溶液に室温にて電圧１．０Ｖ、周波数０．０５Ｈｚの交流を印加したところ、６分後も固化が開始しなかった。固化処理を行わなかったために活性化されなかった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の方法で電極の活性化処理を行うことにより、酢酸ナトリウム３水塩を主材とする蓄熱材を用いて電圧印加によって放熱制御可能な蓄熱装置は、電圧印加という簡便な操作で従来より安定して放熱時期を制御することが可能であるため、特に該蓄熱装置を建造物の暖房として用いる場合に安定した運転が可能となるので、工業的に極めて有用である。