(57)【要約】【課題】  信頼性の高い蓄熱装置を提供する。【解決手段】  実施形態の蓄熱装置は、蓄熱槽と、この蓄熱槽に収容され過冷却可能な蓄熱材と、前記蓄熱材に浸かったアノード電極と、前記アノード電極から分離した位置で前記蓄熱材に浸かったカソード電極と、前記アノード電極とカソード電極との間に電圧を印加する電源ユニットと、前記アノード電極の表面に設けられた複数の溝部と、前記複数の溝部同士の間に設けられた発核起点部と、を備え、前記アノード電極の前記溝部の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上で、４．０μｍ以下である。【選択図】図１
2017053528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱槽と、
この蓄熱槽に収容され過冷却可能な蓄熱材と、
前記蓄熱材に浸かったアノード電極と、
前記アノード電極から分離した位置で前記蓄熱材に浸かったカソード電極と、
前記アノード電極とカソード電極との間に電圧を印加する電源ユニットと、
前記アノード電極の表面に設けられた複数の溝部と、
を備え、
前記アノード電極の前記溝部の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上で、４．０μｍ以下である蓄熱装置。
【請求項２】
前記アノード電極の前記溝部の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上で、３．０μｍ以下である請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記アノード電極の前記溝部の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上で、１．６μｍ以下である請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記アノード電極が、銀を主体とする金属材料で形成される請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記カソード電極が、銀を主体とする金属材料で形成される請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項６】
前記アノード電極と前記カソード電極との間に印加される電圧は、１．０Ｖ以上で、２．０Ｖ以下である請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項７】
アノード電極と、
前記アノード電極から分離した位置に設けられたカソード電極と、
前記アノード電極とカソード電極との間に電圧を印加する電源ユニットと、
前記アノード電極の表面に設けられた複数の溝部と、
を備え、
前記アノード電極の前記溝部の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上で、４．０μｍ以下である過冷却解除装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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装置およびこれに用いられる過冷却解除装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
相変化が可能な蓄熱材の過冷却を利用する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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３２１３０号公報
【特許文献２】特開２０１４−１０２０１４号公報
【特許文献３】特開２０１５−８３８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、信頼性の高い蓄熱装置が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の蓄熱装置は、蓄熱槽と、この蓄熱槽に収容され過冷却可能な蓄熱材と、前記蓄熱材に浸かったアノード電極と、前記アノード電極から分離した位置で前記蓄熱材に浸かったカソード電極と、前記アノード電極とカソード電極との間に電圧を印加する電源ユニットと、前記アノード電極の表面に設けられた複数の溝部と、前記複数の溝部同士の間に設けられた発核起点部と、を備え、前記アノード電極の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上で、４．０μｍ以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態の蓄熱装置および過冷却解除装置を示した模式図である。
【図２】図２は、図１に示す蓄熱装置および過冷却解除装置のアノード電極の表面加工状態を示した模式図である。
【図３】図３は、実施形態の蓄熱装置および過冷却解除装置において、実施例１〜１７および比較例１〜６の発核待ち時間、過冷却保持時間、およびアノード電極の加工方法を示す表である。
【図４】図４は、図３に示す実施例４のアノード電極の表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図５】図５は、図３に示す実施例７のアノード電極の表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図６】図６は、図４に示す実施例４のアノード電極の表面の一部について、凹凸の高さを表面粗さ測定器で測定したグラフである。
【図７】図７は、図５に示す実施例７のアノード電極の表面の一部について、凹凸の高さを表面粗さ測定器で測定したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態に係る蓄熱装置を、図１〜図７を参照して詳細に説明する。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、信頼性の高い蓄熱装置が要望されている。蓄熱装置の用途としては、日中の太陽熱を夜間に温水として利用する用途、エアコン暖房の起動補助の用途、自動車の冬場のエンジン暖機および暖房補助の用途、熱輸送用途、および非定常な熱利用用途等が挙げられる。
【０００９】
図１に示すように、蓄熱装置１は、蓄熱部２と、制御部８と、を具備している。制御部８は、電源ユニット９と、制御回路１０を備えている。制御部８は、例えばユニットをなしていて、例えば蓄熱槽３の外部（外面）に設けられている。なお、制御部８は、蓄熱槽３から分離して設けられてもよい。また、制御部８は、蓄熱装置１を備える例えば空気調和機の制御システムに接続ないしは組込まれてもよい。さらに、制御部８は、蓄熱装置１を備える例えば空気調和機及びその他の家電製品全体を制御するネットワーク家電制御システムなどの他のシステムに、接続ないしは組込まれていてもよい。
【００１０】
電源ユニット９の正極は、第１給電線１１を経由して後述するアノード電極５に接続されている。電源ユニット９の負極は、第２給電線１２を経由して後述するカソード電極６に接続されている。即ち、電源ユニット９は、アノード電極５とカソード電極６との間に電圧を印加することができる。
【００１１】
電源ユニット９は、例えば、複数の電池と、スイッチ回路と、を含む。スイッチ回路は、アノード電極５およびカソード電極６と電池とを電気的に接続したり、アノード電極５およびカソード電極６と電池との電気的な接続状態を遮断したりすることができる。電源ユニット９は、スイッチ回路によって複数の電池の接続状態を切り替えることで、アノード電極５とカソード電極６間に印加される電圧を任意の値に設定することができる。また、電源ユニット９には、アノード電極５とカソード電極６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。
【００１２】
制御回路１０は、メモリ、演算部、及び印加電圧コントローラ等を有している。この制御回路１０のメモリには、蓄熱装置１を制御するために必要な各種のデータが記憶されている。制御回路１０の印加電圧コントローラと電源ユニット９とは信号線１３を経由して電気的に接続されている。
【００１３】
蓄熱部２は、蓄熱槽３と、蓄熱材４と、アノード電極５と、カソード電極６と、を備えている。
【００１４】
蓄熱材４は、蓄熱槽３の内部に収容されている。蓄熱材４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４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４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。
【００１５】
蓄熱材４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４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。
【００１６】
カソード電極６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４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６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１に示すようにカソード電極６は、アノード電極５から分離して設けられ、一部または全部が蓄熱材４に浸かった状態に配置されている。カソード電極６は、例えば、丸棒形状をなしている。
【００１７】
図１に示すようにアノード電極５は、一部または全部が蓄熱材４に浸かった状態に配置されている。アノード電極５に形成される溝部７も同様に蓄熱材４に浸かっている。
【００１８】
アノード電極５は、例えば、丸棒形状をなしている。アノード電極５は、導電性を有する金属材料で形成され、蓄熱材４に正電圧を印加することができる。アノード電極５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５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２の模式図に示すように、このアノード電極５の表面には、異なる角度で形成された複数の直線的な溝部７と、交差している一対の溝部７によって挟まれた位置に形成された複数の角部と、が設けられている。溝部７（溝部７の内面）は、アノード電極５の他の部分に比して金属イオンを溶出しやすい部分であり、いわゆる発核起点部を構成する。すなわち、アノード電極５とカソード電極６との間に電圧を印加した際に溝部７から溶出される金属イオンは、過冷却状態の蓄熱材４を結晶化（発核）させるための起点となる。
【００１９】
一方、本実施形態では、上記した蓄熱装置１に加えて、過冷却解除装置という発明概念を実現する。図１に示すように、過冷却解除装置１４は、上記した蓄熱装置１の構成要素の一部を含んで構成されている。過冷却解除装置１４は、制御部８と、電極部１７と、を具備している。制御部８は、上記した電源ユニット９と、上記した制御回路１０と、上記した信号線１３と、を含む。電極部１７は、上記した溝部７が形成されたアノード電極５と、上記したカソード電極６と、上記した第１給電線１１と、上記した第２給電線１２と、を備えている。過冷却解除装置１４は、過冷却状態にある上記した蓄熱材４のような蓄熱材に対してアノード電極５およびカソード電極６を差し込んで使用される。この状態で、過冷却解除装置１４は、蓄熱材に電圧を印加することで蓄熱材の過冷却状態を解除して、蓄熱材から熱を取り出すことができる。
【００２０】
続いて、本実施形態の蓄熱装置１および過冷却解除装置１４の作用について説明する。
【００２１】
蓄熱槽３内の蓄熱材４は、使用に先立ち、予め融点以上の温度に加熱される（熱入力）。これによって、蓄熱材４は溶解して液相状態となる。また、蓄熱材４は、過冷却可能な潜熱蓄熱材であるため、蓄熱材４が熱入力の完了後に融点以下になっても、凝固せずに液相状態を維持する（過冷却状態になる）。この状態で、蓄熱材４は、潜熱を蓄え続ける。
【００２２】
蓄熱材４を過冷却状態に保持する場合、制御回路１０は、両電極（アノード電極５とカソード電極６）間に電圧が印加されないように制御する。この制御で蓄熱材４が過冷却状態に保持されている間、蓄熱材４は過冷却された液相状態で安定しており、蓄熱材４は結晶化（発核）されない。このため、蓄熱材４に蓄えられた潜熱は放出されない。
【００２３】
蓄熱材４の潜熱を取り出す指令が外部から制御回路１０に与えられた場合、制御回路１０は、電源ユニット９を制御して、所定の電圧を両電極間に印加する。このとき、両電極間には、所定の電圧が一定時間連続的に印加されてもよいし、又は、所定の電圧が複数回に分けてパルス状に印加されてもよい。
【００２４】
アノード電極５とカソード電極６間に所定の電圧が印加されると、溝部７（発核起点部）の表面でアノード電極５を構成する金属の酸化反応が起こり、カソード電極６側において水の還元反応が起こって蓄熱材４に電流が流れる。電源ユニット９により両電極間に印加される電圧が増えるに従い、酸化反応によってアノード電極５から金属イオンが溶出する。
【００２５】
これによって、液相状態にある蓄熱材４が結晶化して過冷却状態が解除される。発核が起こると、過冷却状態の蓄熱材４は、液相状態から固相状態に相変位し、それに伴い潜熱を放出する。放出された潜熱は、熱エネルギーとして活用される。
【００２６】
なお、両電極間に印加される電圧は、液相状態にある蓄熱材４の過冷却を解除できる（蓄熱材４を発核させる）必要最低限の電圧を用いることが好ましい。発明者らは、アノード電極５として銀を用いる場合に、両電極間に印加する電圧が１．０Ｖ以上２．０Ｖ以下であることが好ましいこと、および両電極間に印加する電圧が１．５Ｖ以上１．９Ｖ以下であるほうが蓄熱材４の発核応答性、及び発核寿命特性を高める点でより一層好ましいこと、を見出した。
【００２７】
続いて、アノード電極５について条件（溝部７の深さ、すなわち表面粗さＲａ）を変化させた実施例１〜１７および比較例１〜６について説明する。図３の表には、各実施例および各比較例の条件が示されている。
【００２８】
各実施例のアノード電極５の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａは、表面粗さ測定器（例えばフォームタリサーフＰＧＩ８２０）を用いて、２１℃、４０％の恒温室で測定した。表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａ値（ＪＩＳ  Ｂ  ００３１）（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）は、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線の方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線を積分式で表した時に、その式で求められる値として定義する。以下の実施例および比較例では、アノード電極５となる銀棒には、表面粗さＲａ値が０．０１〜１００μｍの範囲で凹凸を形成した。
【００２９】
また、発核の応答性は、発核待ち時間を測定することで評価した。発核待ち時間は、アノード電極５とカソード電極６との間に１．７Ｖの定電圧をステップ波形にして印加し、印加開始から蓄熱材４の結晶化が始まるまでの時間を計測することで求めた。そして、各実施例において、最初の１サイクル目（初期）の発核待ち時間と、発核を１０００回行った後の発核待ち時間と、を計測した。過冷却保持時間は、蓄熱装置１において蓄熱材４を加熱して融解させ、その後常温に戻し、自然発核せず過冷却状態を何時間維持したかを継続した。発核の応答性および過冷却保持時間は、実施例ごとに１０個のサンプルについて実験をし、その平均値を計測結果とした。
【００３０】
実施例１では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、＃３０のサンドペーパで研磨を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。アノード電極５表面の表面粗さＲａは、４μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は１秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、１６時間であった。
【００３１】
実施例２では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、＃４０のサンドペーパで研磨を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。アノード電極５表面の表面粗さＲａは、３μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は２秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、５１時間であった。
【００３２】
実施例３では、実施例１では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、＃５０のサンドペーパで研磨を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。アノード電極５表面の表面粗さＲａは、２μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は２秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、７３時間であった。
【００３３】
実施例４では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、＃８０のサンドペーパで研磨を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。アノード電極５表面の表面粗さＲａは、１．６μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は２秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００３４】
図４に、実施例４のアノード電極５の表面の状態を示す電子顕微鏡写真を示す。また、図６に、実施例４のアノード電極５の表面の平均線からの高さ（粗さ）の測定結果を示す。図４、図６（特に、図６）から、実施例４では、アノード電極５の表面が実際にＲａ＝１．６μｍの程度の表面粗さとなっていることが確認できる。
【００３５】
実施例５では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、＃６００のサンドペーパで研磨を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。アノード電極５表面の表面粗さＲａは、０．８μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は３秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００３６】
実施例６では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、＃１２００のサンドペーパで研磨を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。アノード電極５表面の表面粗さＲａは、０．２μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は５秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００３７】
実施例７では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、＃２０００のサンドペーパで研磨を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。アノード電極５表面の表面粗さＲａは、０．１μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は７秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００３８】
図５に、実施例７のアノード電極５の表面の状態を示す電子顕微鏡写真を示す。また、図７に、実施例７のアノード電極５の表面の平均線からの高さ（粗さ）の測定結果を示す。図５、図７（特に、図７）から、実施例７では、アノード電極５の表面が実際にＲａ＝０．１μｍ程度の表面粗さとなっていることが確認できる。
【００３９】
実施例８では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、＃２５００のサンドペーパで研磨を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。アノード電極５表面の表面粗さＲａは、０．０５μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は１０秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００４０】
実施例９では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、ドライエッチング技術であるサンドブラスト加工を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。サンドブラスト加工は、圧縮エアーを使用して微細砥粒（投射材）を高速で被加工物に噴射し、脆性破壊原理により微細加工を行う。サンドブラスト加工では、サンドブラスト装置を使用し、投射材として約５０μｍのガラスビーズを用いた。投射材を定量供給し、噴射量３０ｇ／分、圧力０．８ＭＰａ、噴射時間は５分とした。サンドブラスト加工されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、１．０μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は２秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００４１】
実施例１０では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、サンドブラスト加工を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。サンドブラスト加工では、サンドブラスト装置を使用し、投射材として約２０μｍのガラスビーズを用いた。投射材を定量供給し、噴射量３０ｇ／分、圧力０．８ＭＰａ、噴射時間は５分とした。サンドブラスト加工されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、０．１μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は７秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００４２】
実施例１１では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、サンドブラスト加工を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。サンドブラスト加工では、サンドブラスト装置を使用し、投射材として約７０μｍのガラスビーズを用いた。投射材を定量供給し、噴射量３０ｇ/分、圧力０．８ＭＰａ、噴射時間は５分とした。サンドブラスト加工されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、１．６μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は２秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００４３】
実施例１２では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、ケミカルエッチング処理を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。ケミカルエッチング処理に用いる薬剤は、周知のもの（例えば、硝酸、硫酸等）を用いることができる。ケミカルエッチング処理されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、１．０μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は２秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００４４】
実施例１３では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、ケミカルエッチング処理を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。ケミカルエッチング処理に用いる薬剤は、周知のもの（例えば、硝酸、硫酸等）を用いることができる。ケミカルエッチング処理されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、１．０μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は２秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００４５】
実施例１４では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、ケミカルエッチング処理を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。ケミカルエッチング処理に用いる薬剤は、周知のもの（例えば、硝酸、硫酸等）を用いることができる。ケミカルエッチング処理されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、１．６μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は２秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００４６】
実施例１５では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、レーザー加工を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。レーザー加工には、一例として、製品印字等に用いられるレーザーマーキング装置を用いたが、半導体製造プロセス等に用いられるレーザー微細加工装置、一般的なレーザー加工機を用いることもできる。レーザー加工されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、１．０μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は２秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００４７】
実施例１６では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、レーザー加工を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。レーザー加工には、一例として、製品印字等に用いられるレーザーマーキング装置を用いた。レーザー加工されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、０．１μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は７秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００４８】
実施例１７では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、レーザー加工を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。レーザー加工には、一例として、製品印字等に用いられるレーザーマーキング装置を用いた。レーザー加工されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、１．６μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は２秒で、発核応答性（信頼性）が良好であった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００４９】
比較例１では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、ブラッシング加工を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。ブラッシング加工には、一例として、ステンレス、鉄製で異なるブラシの内径規格のＳＫ型チャネルブラシを用いたが、一般的なブラシ加工機を用いることもできる。ブラッシング加工されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、５μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は１秒であった。過冷却保持時間は、５時間であった。
【００５０】
比較例２では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、ブラッシング加工を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。ブラッシング加工されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、１０μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は１秒であった。過冷却保持時間は、１時間よりも短かった。
【００５１】
比較例３では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、エンボス加工を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。エンボス加工には、一例として、金属エンボスロールを用いた両面エンボス加工、片面エンボス加工を用いた。金属以外のエンボスロールを装着したエンボス加工機を用いることもできる。エンボス加工されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、５０μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は１秒であった。過冷却保持時間は、１時間よりも短かった。
【００５２】
比較例４では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、ドリル加工を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。ドリル加工は、日本の特開２０１５−８３８８２号公報に記載の実施形態と同様の切削加工で行った。ドリル加工されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、１００μｍであった。初期の発核待ち時間は１秒未満で、電圧印加とほぼ同時に発核を生じた。１０００サイクル後においても発核待ち時間は１秒であった。過冷却保持時間は、１時間よりも短かった。
【００５３】
比較例５では、直径２ｍｍの銀製の丸棒の表面に、コピー用紙（或いは一般的な紙）で研磨を行って、複数の溝部７（発核起点部）を形成してアノード電極５を作成した。研磨されたアノード電極５表面の表面粗さＲａは、０．０３μｍであった。初期の発核待ち時間は６４秒であり、発核の応答性が悪かった。１０００サイクル後においても発核待ち時間は１３１秒であり、発核の応答性がさらに悪化した。比較例５の実験結果から、０．０５μｍよりもＲａ値が小さいと、初期および１０００サイクル後の発核の応答性が極端に悪くなることがわかった。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００５４】
比較例６では、表面処理を行わないで直径２ｍｍの銀製の丸棒をそのままアノード電極５として用いた。このアノード電極５表面の表面粗さＲａは、０．０１μｍであった。初期の発核待ち時間は１１８秒であり、発核の応答性が悪かった。１０００サイクル後においても発核待ち時間は２８７秒であり、発核の応答性がさらに悪化した。過冷却保持時間は、一週間（１６８時間以上）であった。
【００５５】
本実施形態によれば、蓄熱装置１は、蓄熱槽３と、この蓄熱槽３に収容され過冷却可能な蓄熱材４と、蓄熱材４に浸かったアノード電極５と、アノード電極５から分離した位置で蓄熱材４に浸かったカソード電極６と、アノード電極５とカソード電極６との間に電圧を印加する電源ユニット９と、アノード電極５の表面に設けられた複数の溝部７と、を備え、アノード電極５の溝部７の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上で、４．０μｍ以下である。
【００５６】
また、実施形態によれば、過冷却解除装置１４は、アノード電極５と、アノード電極５から分離した位置に設けられたカソード電極６と、アノード電極５とカソード電極６との間に電圧を印加する電源ユニット９と、アノード電極５の表面に設けられた複数の溝部７と、を備え、アノード電極５の溝部７の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上で、４．０μｍ以下である。
【００５７】
一般に、金属を発核電極に用いた場合、電圧印加によってアノード電極５から溶出した金属イオンが電極表面に拡散二重層を形成し、そこで発生する電界が核形成の駆動力になる。従って、電圧発核には電極の溶出が必須であり、発核操作を繰り返すと金属電極が減肉してしまい、発核機能を喪失してしまう。
【００５８】
上記の構成は、上記した実施例１〜１７に対応する。上記構成によれば、初期の発核待ち時間を１秒未満に短くすることができる。また、複数サイクルの電圧印加でアノード電極５の表面が減肉したとしても、表面粗さＲａを上記範囲とすることで、発核応答性を良好にすることができる。このため、１０００サイクル後の発核待ち時間についても、１０秒以下にすることができる。これによって実用上問題ないレベルにすることができ、発核サイクルの長寿命化を図ることができる。以上より、発核待ち時間が短く、更に、発核操作に対する繰り返し耐久性の高い、高信頼性の蓄熱装置１（過冷却解除装置１４）を提供できる。
【００５９】
上記構成によれば、過冷却状態の保持時間を１６時間以上にすることができる。これによって、例えば、日中の太陽熱を夜間に温水として利用する用途等に蓄熱装置を用いることができ、一般家庭、商業施設、および工場等における省エネルギー化に寄与できる。
【００６０】
この場合、アノード電極５の溝部７の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上で、３．０μｍ以下であることが好ましい。この構成は、上記した実施例２〜１７に対応する。この構成によれば、初期の発核待ち時間を１秒未満にすることができる。また、１０００サイクル後の発核待ち時間についても、１０秒以下にすることができ、実用上問題ないレベルとなる。また、過冷却状態の保持時間を１日以上（５１時間以上）にすることができる。これによって、上記した請求項よりもさらに用途が広がって、上記請求項に対応する用途だけでなく、例えば、自動車の冬場のエンジン暖機や暖房補助の用途にも用いることができる。これによって、自動車の省エネルギー化にも寄与できる。
【００６１】
この場合、アノード電極５の溝部７の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上で、１．６μｍ以下であることが好ましい。この構成は、上記した実施例４〜１７に対応する。この構成によれば、初期の発核待ち時間を１秒未満にすることができる。また、１０００サイクル後の発核待ち時間についても、１０秒以下にすることができ、実用上問題ないレベルとなる。また、過冷却状態の保持時間を１週間以上（１６８時間以上）にすることができ、長期蓄熱性能を向上できる。これによって、上記した請求項よりもさらに用途が広がって、上記請求項に対応する用途だけでなく、熱輸送用途、および非定常な熱利用用途等、熱の利用までに長時間を要する用途にも用いることができる。
【００６２】
アノード電極５およびカソード電極６は、銀を主体とする金属からなる。この構成によれば、すでに蓄熱装置１のアノード電極５およびカソード電極６として実績のある銀を用いることで、過冷却状態にある蓄熱材４を安定的に発核させることができる。これによって、蓄熱装置の信頼性を向上できる。
【００６３】
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。
【符号の説明】
【００６４】
１…蓄熱装置、２…蓄熱部、３…蓄熱槽、４…蓄熱材、５…アノード電極、６…カソード電極、７…溝部、８…制御部、９…電源ユニット、１０…制御回路、１１…第１給電線、１２…第２給電線、１３…信号線、１４…過冷却解除装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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