JP2000351963A - 蓄冷剤、蓄冷パック及び保冷ボックス - Google Patents

蓄冷剤、蓄冷パック及び保冷ボックス

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JP2000351963A
JP2000351963A JP2000084382A JP2000084382A JP2000351963A JP 2000351963 A JP2000351963 A JP 2000351963A JP 2000084382 A JP2000084382 A JP 2000084382A JP 2000084382 A JP2000084382 A JP 2000084382A JP 2000351963 A JP2000351963 A JP 2000351963A
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regenerator
weight
aqueous solution
sodium
sodium chloride
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耕治 水谷
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】蓄冷持続時間が長く、長時間の保冷輸送、保冷
保管、保冷陳列等に適する蓄冷剤、蓄冷パック及び保冷
ボックスを提供する。 【解決手段】塩化ナトリウム等の金属塩の水溶液に、水
分子との相互作用による親和力がある基を持ち、前記水
溶液中の金属イオンとイオン結合するイオン性基を持た
ない、ノニオン系ポリマー、即ちポリ・N−ビニルアセ
トアミドが蓄冷持続時間延長剤として添加されている蓄
冷剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵又は冷凍を必
要とする各種物品(例えば、食料品、飲料品、化学品、
医薬品、血液、臓器、動植物等)の長時間の保冷輸送、
保冷保管、保冷陳列等に使用する蓄冷剤、蓄冷パック及
び保冷ボックスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の蓄冷剤としては、塩化ナトリウム
の水溶液やドライアイスによるものが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、塩化ナトリ
ウムの水溶液よりなる蓄冷剤には、次の二つの問題があ
った。 (ア)蓄冷持続時間が短い 後で図4の比較例の結果として説明する通り、使用開
始時の冷却性能は12時間も経過すると無くなってしま
うため、長時間の保冷輸送、保冷保管、保冷陳列等には
向かない。 (イ)過冷却現象を起こす 過冷却現象とは、物質を冷却する際に液体から固体への
理論上の相転移温度(凝固点)を過ぎても相転移(凝
固)の現象が現れないことをいう。例えば、後で表1の
比較例の結果として説明する通りである。このような
過冷却現象は、高度な冷凍機設備を必要とし、ランニン
グコストを上昇させ、運転効率を低下させ(1℃過冷却
するごとに3%低下する)、余分のエネルギーを必要と
する、という種々の問題をもたらす。
【0004】また、ドライアイスよりなる蓄冷剤には、
次の二つの問題があった。 (ウ)蓄冷持続時間が短く、同時間を過ぎると蓄冷性が
急に無くなる ドライアイスは極低温を発揮するが、短時間に炭酸ガス
を放出して昇華するため持続時間が短い。また、昇華し
終わると当然に蓄冷性が急に無くなってしまう。 (エ)地球環境に悪い 地球温暖化の原因物質である炭酸ガスを放出する。
【0005】本発明の目的は、上記課題を解決し、蓄冷
持続時間が長く、長時間の保冷輸送、保冷保管、保冷陳
列等に適する(さらに好ましくは過冷却現象がほとんど
起こらない)蓄冷剤、蓄冷パック及び保冷ボックスを提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、次の手段(1)〜(4)をとった。
【0007】(1)金属塩の水溶液に、「水分子との相
互作用による親和力がある基(好ましくはアミド基)を
持ち、前記水溶液中の金属イオンとイオン結合するイオ
ン性基を持たない、ノニオン系ポリマー」が蓄冷持続時
間延長剤として添加されていることを特徴とする蓄冷剤
(蓄冷材)。
【0008】金属塩としては、塩化ナトリウム、塩化ア
ンモニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸
ナトリウム、硫酸アンモニウム、酢酸ナトリウム、酸化
亜鉛等を例示することができ、この群から選ばれる少な
くとも一つを含むものとすることができる。
【0009】前記条件のノニオン系ポリマーとしては、
N−ビニルアセトアミドの重合体であるポリ・N−ビニ
ルアセトアミド(以下、PNVAという)を例示するこ
とができる。PNVAの基本構造を、次の化1に示す。
【0010】
【化1】
【0011】また、前記水溶液に過冷却防止剤が添加さ
れていることが好ましい。この過冷却防止剤としては、
ホウ酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、黒鉛等を例示
することができ、この群から選ばれる少なくとも一つを
含むものとすることができる。
【0012】(2)塩化ナトリウム水溶液に、PNVA
が蓄冷持続時間延長剤として添加され、ホウ酸ナトリウ
ムが過冷却防止剤として添加されていることを特徴とす
る蓄冷剤。
【0013】この蓄冷剤は、−40℃〜−2℃の温度範
囲で液体から固体への相転移現象を現すものであること
が好ましい。そして、塩化ナトリウム水溶液は、塩化ナ
トリウム1〜50重量%の水溶液であることが好まし
く、塩化ナトリウム5〜30重量%の水溶液であること
がさらに好ましい。
【0014】PNVAの添加量は、塩化ナトリウム水溶
液100重量部に対して、0.5〜10重量部であるこ
とが好ましく、1〜5重量部であることがさらに好まし
い。同範囲より少ないと蓄冷持続時間延長作用が弱くな
り、同範囲より多いと蓄冷持続時間延長作用がさほど変
わらない割にコストが高くなる。
【0015】ホウ酸ナトリウムの添加量は、塩化ナトリ
ウム水溶液100重量部に対して、0.05〜10重量
部であることが好ましく、0.1〜5重量部であること
がさらに好ましい。同範囲より少ないと過冷却防止作用
が弱くなり、これらの範囲より多いと過冷却防止作用が
さほど変わらない割にコストが高くなる。
【0016】(3)樹脂製のパックに上記(1)又は
(2)記載の蓄冷剤が注入されてなる蓄冷パック。
【0017】(4)発泡樹脂製の保冷ボックスに上記
(3)記載の蓄冷パックが装入されてなる保冷ボック
ス。
【0018】
【発明の実施の形態】[第一実施形態]まず、第一実施
形態の蓄冷剤は、下記表1の通り三つの実施例を含み、
塩化ナトリウム23重量%の水溶液に、該水溶液100
重量部に対して3重量部のPNVAを蓄冷持続時間延長
剤として添加し、該水溶液100重量部に対して1、2
又は3重量部のホウ酸ナトリウムを過冷却防止剤として
添加してなるものである。PNVAの添加により、蓄冷
剤はゲル状となる。また、比較例の蓄冷剤として、単
なる塩化ナトリウム23重量%の水溶液を用意した。
【0019】
【表1】
【0020】これらの蓄冷剤を冷凍庫で冷却して凝固さ
せたときの各々の凝固開始温度を上記表1中に記した。
また、塩化ナトリウム23重量%水溶液の理論上の凝固
点は−21.1℃であり、該凝固点と各々の凝固開始温
度との差分を過冷却温度として上記表1中に記した。こ
の結果から明らかな通り、ホウ酸ナトリウムを添加しな
い比較例は過冷却温度が大きいのに対し、ホウ酸ナト
リウムを添加した実施例ではその添加量が多くな
るにつれて過冷却温度が小さくなっている。この結果
は、本実施形態が、高度な冷凍機設備を必要としない、
ランニングコストが低下する、運転効率が高まる、余分
のエネルギーを必要としない等の効果に結びつくことを
意味している。
【0021】[第二実施形態]次に、第二実施形態の蓄
冷剤は、塩化ナトリウム20重量%の水溶液に、該水溶
液100重量部に対して4重量部のPNVAを蓄冷持続
時間延長剤として添加し、該水溶液100重量部に対し
て3重量部のホウ酸ナトリウムを過冷却防止剤として添
加してなるものである。また、比較例の蓄冷剤とし
て、単なる塩化ナトリウム20重量%の水溶液を用意
し、比較例の蓄冷剤として、ドライアイスを用意し
た。
【0022】第二実施形態の蓄冷剤を、図2に示すよう
な樹脂製の扁平なパック1に1個当たり約1kg注入
し、冷凍庫で冷却して凝固させた。この蓄冷剤入りパッ
ク1の計10個(計10kg)を、図1に示すような保
冷輸送に使用される発泡スチロール樹脂製の保冷ボック
ス2に装入した。この保冷ボックス2は、内法横幅:約
90cm、内法奥行:約48cm、内法深さ:約50c
m、内容積:約217リットルの本体3と、該本体3の
上面開口に被せる二分割の蓋4とからなるものである。
本体3の前壁及び後壁の内面にはそれぞれ二つの取付溝
5が、本体3の右壁及び左壁の内面にはそれぞれ一つの
取付溝5が形成されており、各取付溝5に蓄冷剤入りパ
ック1を1個ずつ挿着した。また、二分割の各蓋4には
取付穴6が形成されており、各取付穴6に蓄冷剤入りパ
ック1を2個ずつ嵌着して小蓋7を被せた。
【0023】また、比較例の蓄冷剤は、類似のパック
(図示略)に1個当たり約1.5kg注入し、冷凍庫で
冷却して凝固させた。この蓄冷剤入りパックの計8個
(計12kg)を、類似の保冷ボックス(図示略、内容
積:約210リットル)に装入した。また、比較例の
ドライアイスは、既製品の8kgを図1の保冷ボックス
2の内底部の周りに入れた。
【0024】第二実施形態の蓄冷剤が入った保冷ボック
ス2と、比較例の蓄冷剤が入った保冷ボックス(図示
略)と、比較例の蓄冷剤が入った保冷ボックス2と
を、外気温40℃の部屋に設置し、図1(a)に示すボ
ックス内上部U(本体3の上縁から10cm下の位置)
と、ボックス内下部L(本体3の内底面の位置)とにお
ける温度変化を24時間にわたって計測した。なお、こ
の24時間中、1時間ごとに1回10秒間、蓋4を開け
た。また、保冷ボックス内には何も物品を入れなかっ
た。
【0025】図3に第二実施形態の蓄冷剤が入った保冷
ボックス2における温度変化を、図4に比較例の蓄冷
剤が入った保冷ボックス(図示略)における温度変化
を、図5に比較例のドライアイスが入った保冷ボック
ス2における温度変化を示す。この結果から明らかな通
り、単なる塩化ナトリウム20重量%の水溶液である比
較例(図4)では、ボックス内下部Lが一旦−13℃
付近まで下降するものの12時間経過すると0℃以上に
上昇してしまうとともに、ボックス内上部Uとボックス
内下部Lとで10℃近い温度差があり不均一であった。
また、ドライアイスである比較例(図5)では、ボッ
クス内下部Lが計測器の計測下限値である−23℃より
低い温度まで下降するものの21時間経過すると0℃以
上に急上昇してしまうとともに、ボックス内上部Uとボ
ックス内下部Lとで30℃前後の温度差があり極めて不
均一であった。これらに対し、第二実施形態(図3)で
は、ボックス内下部Lが−18℃付近まで下降し、その
温度をわずかな変化で長時間維持し、24時間経過して
もなお−8℃程度の保冷性があった。また、ボックス内
上部Uとボックス内下部Lとで5℃未満の温度差しかな
く均一と評価することができた。この結果は、本実施形
態が、蓄冷持続時間を延長することができ、長時間の保
冷輸送、保冷保管、保冷陳列等に最適な特性を有してい
ることを示している。
【0026】[第三実施形態]次に、第三実施形態の蓄
冷剤は、水100重量部に対して、硫酸アンモニウム3
0重量部、塩化カルシウム20重量部、塩化マグネシウ
ム5重量部及び酸化亜鉛3重量部を金属塩として添加
し、3重量部のPNVAを蓄冷持続時間延長剤として添
加し、5重量部のホウ酸ナトリウムを過冷却防止剤とし
て添加してなるものである。
【0027】第三実施形態の蓄冷剤を、小型のパック
(図示略)に1個当たり約1/3kg注入し、−35℃
の冷凍庫で20時間冷却して凝固させた。この蓄冷剤入
りパックの計3個(計1kg)を、保冷輸送に使用され
る発泡スチロール樹脂製で内容積:約20リットルの保
冷ボックス(図示略)に装入し内底面の上に置いた。
【0028】第三実施形態の蓄冷剤が入った保冷ボック
スを、外気温19〜20℃の部屋に設置し、ボックス内
上部(内底面から6cm上の位置)と、ボックス内下部
(内底面と蓄冷剤入りパックとで挟まれる位置)とにお
ける温度変化を16時間にわたって計測した。なお、こ
の16時間中、1回も蓋を開けなかった。また、保冷ボ
ックス内には何も物品を入れなかった。
【0029】図6に第三実施形態の蓄冷剤が入った保冷
ボックスにおける温度変化を示す。第三実施形態では、
ボックス内下部が一旦−30℃付近まで下降し、その後
−20℃前後をわずかな変化で長時間維持し、12時間
経過してもなお充分な保冷性があった。
【0030】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変
更して具体化することもできる。
【0031】(1)塩化ナトリウムの濃度を変更した
り、塩化ナトリウムを塩化アンモニウム、塩化カルシウ
ム、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム又は酢酸ナトリ
ウムで置き換えたりすること。なお、塩化ナトリウムの
濃度を低くしたり、該塩化アンモニウム等で置き換えた
りすると、蓄冷剤の凝固点が高くなるが、その凝固点に
応じた利用法がある。その他、塩化マグネシウム又は酸
化亜鉛等で置き換えることもできる。
【0032】(2)蓄冷持続時間延長剤としてのPNV
Aを、水分子との相互作用による親和力があるアミド基
を持ち、水溶液中の金属イオンとイオン結合するイオン
性基を持たない、その他のノニオン系ポリマーに置き換
えること。
【0033】(3)過冷却防止剤としてのホウ酸ナトリ
ウムを、炭酸水素ナトリウム、黒鉛あるいはその他の過
冷却防止作用のある相当品に置き換えること。
【0034】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明に係る蓄冷
剤、蓄冷パック及び保冷ボックスは、蓄冷持続時間が長
く、長時間の保冷輸送、保冷保管、保冷陳列等に適する
という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第二実施形態に係る蓄冷剤を保冷ボッ
クスに使用した例を示し、(a)は保冷ボックスの縦断
面図、(b)は蓋の平面図、(c)は本体の平面図であ
る。
【図2】同蓄冷剤を注入したパックの斜視図である。
【図3】同蓄冷剤が入った保冷ボックスにおける温度変
化を示すグラフである。
【図4】比較例の蓄冷剤が入った保冷ボックスにおけ
る温度変化を示すグラフである。
【図5】比較例の蓄冷剤が入った保冷ボックスにおけ
る温度変化を示すグラフである。
【図6】本発明の第三実施形態に係る蓄冷剤が入った保
冷ボックスにおける温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 パック 2 保冷ボックス 3 本体 4 蓋 5 取付溝 6 取付穴 7 小蓋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 5/00 101 C09K 5/00 101 F25D 3/00 F25D 3/00 A

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属塩の水溶液に、水分子との相互作用
    による親和力がある基を持ち、前記水溶液中の金属イオ
    ンとイオン結合するイオン性基を持たない、ノニオン系
    ポリマーが蓄冷持続時間延長剤として添加されているこ
    とを特徴とする蓄冷剤。
  2. 【請求項2】 前記金属塩が、塩化ナトリウム、塩化ア
    ンモニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸
    ナトリウム、硫酸アンモニウム、酢酸ナトリウム又は酸
    化亜鉛の群から選ばれる少なくとも一つを含むものであ
    る請求項1記載の蓄冷剤。
  3. 【請求項3】 前記ノニオン系ポリマーが、ポリ・N−
    ビニルアセトアミドを含むものである請求項1又は2記
    載の蓄冷剤。
  4. 【請求項4】 前記水溶液に、過冷却防止剤が添加され
    ている請求項1、2又は3記載の蓄冷剤。
  5. 【請求項5】 前記過冷却防止剤が、ホウ酸ナトリウ
    ム、炭酸水素ナトリウム又は黒鉛の群から選ばれる少な
    くとも一つを含むものである請求項4記載の蓄冷剤。
  6. 【請求項6】 塩化ナトリウム水溶液に、ポリ・N−ビ
    ニルアセトアミドが蓄冷持続時間延長剤として添加さ
    れ、ホウ酸ナトリウムが過冷却防止剤として添加されて
    いることを特徴とする蓄冷剤。
  7. 【請求項7】 前記蓄冷剤が、−40℃〜−2℃の温度
    範囲で液体から固体への相転移現象を現すものである請
    求項6記載の蓄冷剤。
  8. 【請求項8】 前記塩化ナトリウム水溶液が、塩化ナト
    リウム1〜50重量%の水溶液である請求項6又は7記
    載の蓄冷剤。
  9. 【請求項9】 前記PNVAの添加量が、塩化ナトリウ
    ム水溶液100重量部に対して、0.5〜10重量部で
    ある請求項6、7又は8記載の蓄冷剤。
  10. 【請求項10】 前記ホウ酸ナトリウムの添加量が、塩
    化ナトリウム水溶液100重量部に対して、0.05〜
    10重量部である請求項6、7、8又は9記載の蓄冷
    剤。
  11. 【請求項11】 樹脂製のパックに請求項1又は6記載
    の蓄冷剤が注入されてなる蓄冷パック。
  12. 【請求項12】 発泡樹脂製の保冷ボックスに請求項1
    1記載の蓄冷パックが装入されてなる保冷ボックス。
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