JP2013130387A

JP2013130387A - 保冷剤、保冷方法または保温方法

Info

Publication number: JP2013130387A
Application number: JP2012253542A
Authority: JP
Inventors: Masaki Nakamura; 正樹中村
Original assignee: MARK CO Ltd
Current assignee: MARK CO Ltd
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2013-07-04

Abstract

【課題】持続時間を長くできる冷却剤を提供する。
【解決手段】非通水性の収納袋３内には、球状高分子ポリマー５が収納されている。球状高分子ポリマー５は、最大吸水能力のほぼ１００％の水を含有する。収納袋３ごと冷凍する。これにより収納袋３内の各高分子ポリマー間に空隙を有する状態で、球状高分子ポリマー５内の水分が凍る。冷凍後、収納袋３を取り出して、肌着に予め設けておいたポケットに格納する。前記空隙により、熱伝導率が低くなり、冷えすぎによる溶解が減って、持続時間が長くなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、高吸水性高分子ポリマーを用いた冷却剤に関し、特に、持続力向上に関する。

特許文献１には、吸水性ポリマーに水を吸収させ、膨潤してできたゲル状剤を軟質プラスチックのフィルムで作った袋に封入した保冷体が開示されている（段落０００２）。

特開2001-124449号公報

しかし、上記特許文献１に開示された保冷体では、単位体積あたり重量が重たく、また、持続時間も十分でないという問題があった。

上記特許文献１には、緩衝性を向上させるために、前記保冷体をプラスチック気泡シートで包むことが開示されているが、別途、気泡シートが必要となる。

この発明は、上記問題を解決し、軽量かつ持続力の長い冷却剤または保冷方法を提供することを目的とする。

(1)本発明にかかる冷却剤は、水分を与えられると内部に水を保持するとともに球状に膨張する高吸水性の球状高分子ポリマー、前記球状高分子ポリマーを包み込む非通水性袋を備え、前記非通水性袋は、前記膨張した高分子ポリマー間に空隙が残る程度の水分を含んでいる。前記空隙により、単位重量あたりの体積は大きくなる。また、かかる空隙は体積を増大させるだけでなく、熱伝導率を小さくする。したがって、凍らした場合に、溶けにくい冷却剤を提供することができる。これにより持続時間の長い冷却作用が得られる。

(2)本発明にかかる冷却剤においては、前記空隙が残る程度の水分は、前記高分子ポリマーの最大吸水力のほぼ１００％である。したがって、より空隙を大きくすることができる。

(3)本発明にかかる冷却剤においては、前記空隙が残る程度の水分は、前記高分子ポリマーの最大吸水能力の７０％〜９５％である。したがって、前記高分子ポリマーの最大吸水能力にバラツキがある場合でも、確実に空隙を設けることができる。

(4)本発明にかかる冷却対象物の冷却方法においては、水分を与えられると、内部に当該水を保持するとともに球状に膨張する高吸水性の高分子ポリマーを、前記膨張した高分子ポリマー間に空隙が残る程度の水分を含ませて、非通水性袋に内蔵させ、前記非通水性袋を冷却し、被冷却対象物に直接または間接的に接触させる。前記空隙により、単位重量あたりの体積は大きくなる。また、かかる空隙は体積を増大させるだけでなく、熱伝導率を小さくする。したがって、凍らした場合に、溶けにくい冷却方法を提供することができる。

(5)本発明にかかる対象物の加温方法においては、水分を与えられると、内部に当該水を保持するとともに球状に膨張する高吸水性の高分子ポリマーを、前記膨張した高分子ポリマー間に空隙が残る程度の水分を含ませて、非通水性袋に内蔵させ、前記非通水性袋内の水を加温し、被冷却対象物に直接または間接的に接触させる。前記空隙により、単位重量あたりの体積は大きくなる。また、かかる空隙は体積を増大させるだけでなく、熱伝導率を小さくする。したがって、前記水を加温した場合に、冷えにくい加温方法を提供することができる。

冷却剤１の要部断面図である。実験結果を示すグラフである。冷却剤１を装着するYシャツ１１の背面図である。ポケット１５の拡大図である。他の実施形態を示す図である。冷却剤１の悪条件下における実験結果を示すグラフである。比較例1の悪条件下における実験結果を示すグラフである。

（１.第１の実施形態）
本発明における実施形態について、図面を参照して説明する。冷却剤１は、図１に示すYシャツ１１のポケット１５に収納して使用される。本実施形態においては、冷却剤１の形状を平面に置いた場合に、１５０mm＊４５mmの矩形形状で、厚みが約１０mmとしたが、形状は任意である。

図２に、冷却剤１の要部断面図を示す。冷却剤１は、非通水性の収納袋３，球状高分子ポリマー５を備えている。

本実施形態においては収納袋３の材質として、一般的な保冷剤に用いるナイロンポリエチレンを採用したが、これに限定されない。収納袋３は２枚のナイロンポリエチレンを圧着することにより形成したが、形成手法は問わない。

球状高分子ポリマー５は、水分が与えられると、内部に当該水を保持するとともに球状に膨張する。本実施形態においては株式会社マーク社製のマークRPQ8（登録商標）を採用したが、これに限定されず、水分が与えられると、球体内に当該水を保持するとともに球状に膨張する高分子ポリマーを採用してもよい。

収納袋３には、前記球状高分子ポリマー球体間に空隙が残る程度の水が入れられる。各球状高分子ポリマーはこの水を吸収して膨張する。

各球状高分子ポリマーは、吸収できる程度までは、水分が与えられると膨張する。直径が大きくなるほど、球状高分子ポリマー間の空隙は大きくなるので、単位重量あたりの体積は大きくなる。また、かかる空隙は体積を増大させるだけでなく、熱伝導率を小さくする。したがって、凍らした場合に、溶けにくい冷却剤を提供することができる。

一方、収納袋３内に各球状高分子ポリマ５ーが吸収できる限界を超える水が存在する場合、各球状高分子ポリマー５間の空隙に水が入り込み、その分だけ、空隙が減る。したがって、単位重量当たりの体積は小さくなるとともに、熱伝導率も大きくなる。例えば、各球状高分子ポリマー５が吸収できる水の１３０％程度の水を収納袋３内に入れた場合である。

このように、収納袋３内には、各球状高分子ポリマーが吸収できる程度をぎりぎり入れることが望ましい。ただ、現実には、各球状高分子ポリマーについて水の吸収量にバラツキがあるので、ちょうど１００％の水を与えるのは困難である。

本実施形態においては、常温にて、球状高分子ポリマーを５グラムに対して、水９５グラムを混在させて、前記球体間に空隙が残る程度の水分を含ませるようにした。これにより図１に示す球状高分子ポリマー５間に空隙６が形成される。本実施形態においては、このように、収納袋３内に入れる水の量を制限することにより、上記空隙ができるようにしている。

ただ、これに限定されず、高分子ポリマー集合体全体としての吸水能力の最大吸水能力の５０％〜１００％であればよい。なお、最大吸水能力の８０％〜９５％であってもよい。

図２に、従来の冷却剤と冷却剤１との比較実験結果を示す。本実施形態においては、株式会社白元社製のアイスノン（商標）と比較した。まず、同体積（５０cm³）の検体を準備した。比較例は重量５３gに対して、冷却剤１は４０gであった。つぎに、両検体を、冷凍庫で−１５℃付近に冷却した。両検体を取り出して、水とプロピレングリコールを（１：１）で混合させた混合液２０ｇに、同じ体積が接した状態でつるす。この前記混合液の温度を１０分ごとに測定した。図２で明らかなように、冷却剤１のほうがなだらかな変化を示す。

また、従来と比べて約８０％に軽量化できた。

かかる冷却剤１の使用方法について説明する。冷却剤１を冷凍庫で数時間冷却して、冷却剤１に含まれている水を凍らす。これを図２に示すYシャツ１１のポケット１５に収納する。球状高分子ポリマー５は、各球状高分子ポリマー間の空隙が存在する程度の水分を含んでいる。したがって、かかる空隙の分、単位体積当たりの重量が軽くなる。さらに、当該空隙は熱伝導率を小さくする。したがって、徐々に冷却剤１が間接的に接している部分を徐々に冷却することができる。これにより、冷えすぎることなく、かつ、長時間効果が持続する冷却剤を提供することができる。

また、収納袋３内は、球状高分子ポリマーを採用している。したがって、凍った場合にも力を加えることにより対象物の形状に添わせることもできる。例えば、長手方向で何カ所で折ることにより、全体として緩やかなカーブ形状とすることもできる。

さらに、収納袋３内に、プロピレングリコールを重量比で１割程度混在させてもよい。例えば、球状高分子ポリマー４g、防腐剤１g、プロピレングリコール１２g、水８３gの組み合わせである。これにより、冷凍してもより柔軟な冷却剤を得ることができる。

保冷剤１は、過酷な条件であるほど、従来の保冷パックと比べて、優れた効能を示す。図６に、冷却剤1の保冷性の試験結果を示す。この例は、ほぼ、同体積となる比較例１（株式会社ケーワン社製の、「保冷用パック COLD PACKS」）（２００ｇ）と、本件保冷剤１（１２０ｇ）を対比したものである。

試験条件としては、いずれもを２０℃で調温したあと、約−１５℃の冷凍庫内で１０時間以上冷却した。環境温度２０℃(プラスマイナス２℃）で、温度４２℃に保たれたヒータに載せて、載置後５分後を測定開始時刻として、ヒータとは逆側の面における試料表面温度を熱電対を用いて測定した。なお、試験は、位置を入れ替えて３回測定し、そのデータを平均した値と結果とした。

図７に示すように、比較例１は、４５分程度までは低く、１時間経過すると、表面温度は急激にあがっていき、２時間程度経過すると、３５℃を越える。これに対して、保冷剤１は、２時間程度までは、緩やかに温度が上がり、その後、１８０分程度で２５℃くらいになり、３０℃弱で安定する。このように、保冷剤１は４５分程度までは５℃を越える程度であるので、低温やけどもより起こりにくい。また、２時間程度までは１５℃位を保持する。

このように、保冷剤１は、常温よりも過酷な条件下で優れた保冷維持効果を奏する。

また、保冷剤１は、従来と比べて、短時間で目的とする温度まで冷却することができる。30分ごとの状態を下記に示す。

0.5時間経過:保冷剤１、比較例１ともともに凍らず、
1時間:保冷剤１、比較例１ともともに凍らず、
1.5時間:保冷剤１は中心以外が凍り始めた、比較例１は凍らない、
2時間:保冷剤１は全体的に固く凍った、比較例１は全体的にやや凍りはじめた、
2.5時間:保冷剤１は全体的に固く凍った、比較例１は中心以外は凍った、
3時間:保冷剤１は全体的に固く凍った、比較例１は全体的に固く凍った、
このように、保冷剤１は同体積では速凍性が高い。

（２.第２の実施形態）
図５に示すように、冷却剤１は下記に示す高分子ポリマーバック４１の上に位置させて、使用するようにしてもよい。この例では、台形型の高分子ポリマーバック４１を、下ポケット３５に収納し、上ポケット３６に冷却剤１を収納させている。

ポケットの素材は、吸水性繊維で構成されている。本実施形態においては、ポリエステル繊維又はポリエステルとナイロン混紡繊維等を素材として採用したが、綿等を採用してもよい。

高分子ポリマーバック４１は、粒状の高分子ポリマーで、吸水性を有している。本実施形態においては、顆粒状の高分子ポリマーを採用した。これにより高分子ポリマーが水分を含んで膨らんでも相互に、くっついてべたつくことがない。顆粒状の高分子ポリマーとして、本実施形態においては株式会社マーク社製のマークRPQ8（登録商標）を採用したが、それ以外の、人工雪に採用される高分子ポリマーを採用してもよい。さらに、紙おむつなどに採用される顆粒状ではない高分子ポリマーを採用してもよい。

使用方法について簡単に説明する。高分子ポリマーバック４１を水で濡らして、内部の高分子ポリマーに水分を含ませる。上ポケット３６に冷凍にした冷却剤１を収納させる。これにより、高分子ポリマーバック４１も冷やされ、皮膚に接触している表面３５Cからユーザの体温を冷却する。これにより、ユーザは清涼感を得ることができる。なお、冷却剤１は高分子ポリマーバック４１を介して間接的にユーザと接することになるので、上記実施形態のように、冷却剤１を直接Ｙシャツ等につける場合と比べて、より長い時間冷却作用が発揮することが期待される。

また、高分子ポリマーバック１１の上ポケット７が存在しない露出面５ａからは水分が蒸発し、気化熱により冷却がなされる。

また、冷却剤１の表面には空気中に含まれていた水分が結露する。かかる結露は冷却剤１の表面だけでなく、高分子ポリマーバック４１側でもおこる。かかる結露による水分供給が高分子ポリマーバック４１に与えられる。

冷却剤１の吸熱作用が無くなると、ユーザは、冷却剤１を上ポケット７から取り出す。これにより、上部ポケット７の領域からも高分子ポリマーバック４１による水分蒸発が開始される。

水分を含んだ高分子ポリマーバック４１は冷却剤１により、冷却されている。したがって、気化熱による吸熱がなされる。また、高分子ポリマーバック４１には、前記結露による水分供給がなされるので、露出面３５ａからの蒸発分を補うことができ、その分だけ、長い時間、冷却効果を発揮する。

本実施形態においては、高分子ポリマーバッグ１１を最初濡らすようにしたが、結露からの水分だけで気化熱冷却をするようにしてもよい。また、最初に濡らす量を結露分だけみこんで少なくしてもよい。

また、上記の使用例では、吸熱作用が無くなると冷却剤１を上ポケット７から取り出すようにしたが、そのまま使用してもよい。

高分子ポリマーバッグ１１の水分がなくなれば、再び水に浸すようにしてもい。

（３.他の実施形態）
上記実施形態では、保冷剤として適用する場合について説明したが、内部の水を温めて、対象物を加温する加温剤として適用することもできる。このように、上記収納袋３内の水を冷すか、暖めることにより、対象物の冷温または加温、いずれについても適用可能である。

また、Ｙシャツに限らず、その他の身体装着具、例えば、下着、帽子、ヘルメットなどに採用してもよい。

本実施形態においては、冷却剤１の形状を矩形としたが、これに限定されず、円柱形状など、任意の形状が可能である。

１冷却剤
３収納袋
５球状高分子ポリマー
６空隙
１１Ｙシャツ
１５ポケット

Claims

水分を与えられると内部に水を保持するとともに球状に膨張する高吸水性の球状高分子ポリマー、
前記球状高分子ポリマーを包み込む非通水性袋、
を備えた冷却剤であって、
前記非通水性袋は、前記膨張した高分子ポリマー間に空隙が残る程度の水分を含んでいること、
を特徴とする冷却剤。
請求項１の冷却剤において、
前記空隙が残る程度の水分は、前記高分子ポリマーの最大吸水力のほぼ１００％であること、
を特徴とする冷却剤。
請求項２の冷却剤において、
前記空隙が残る程度の水分は、前記高分子ポリマーの最大吸水能力の７０％〜９５％であること、
を特徴とする冷却剤。
水分を与えられると、内部に当該水を保持するとともに球状に膨張する高吸水性の高分子ポリマーを、前記膨張した高分子ポリマー間に空隙が残る程度の水分を含ませて、非通水性袋に内蔵させ、
前記非通水性袋を冷却し、
被冷却対象物に直接または間接的に接触させること、
を特徴とする冷却対象物の冷却方法。
水分を与えられると、内部に当該水を保持するとともに球状に膨張する高吸水性の高分子ポリマーを、前記膨張した高分子ポリマー間に空隙が残る程度の水分を含ませて、非通水性袋に内蔵させ、
前記非通水性袋内の水を加温し、
被冷却対象物に直接または間接的に接触させること、
を特徴とする対象物の加温方法。