JP2022047688A - 蓄熱材、保冷具、物流梱包容器及び蓄熱材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<蓄熱材>
本実施形態に係る蓄熱材は、所定温度で相変化する蓄熱材であって、硫酸マグネシウム(MgSO4)と、硝酸カリウム(KNO3)と、水とを含む。
蓄熱材を下記の手順で作製し、効果を検証した。
<蓄熱材の調製>
実施例1では、硝酸カリウム(KNO3)を2gと硫酸マグネシウム7水和物(MgSO4・7H2O)を31g秤量し、67gの水を加えたのち、メカニカルスターラーを用いて、400rpmで1時間撹拌することで、完全に溶解させた。この時の硝酸カリウムの濃度は5wt%、硫酸マグネシウムの濃度は15wt%であった。
蓄熱材に含まれる各成分の濃度を表1に示す通りとしたこと以外は、実施例1と同様に蓄熱材を調製した。
上記方法で製造した蓄熱材のうち、実施例1~19、及び比較例1~4において調製した蓄熱材の水溶液について、効果の確認を行った。
(a)-7℃またはその近傍における融解成分がない蓄熱材(比較例1~4)
(b)-7℃またはその近傍における融解成分と、-7℃またはその近傍における融解成分以外を含む蓄熱材(実施例1~7)
(c)-7℃またはその近傍における融解成分のみを含む蓄熱材(実施例8~19)
以上の結果から、図3における領域Aの範囲内の蓄熱材、すなわち、硫酸マグネシウムと硝酸カリウムと水との総重量に対する、硫酸マグネシウムの重量の比率を、2wt%以上15wt%以下とし、硫酸マグネシウム(MgSO4)と硝酸カリウムと水との総重量に対する、硝酸カリウム(KNO3)の重量の比率を、2wt%以上9wt%以下とするとことにより、蓄熱材が、7℃またはその近傍に融点を持つことが分かった。
本開示において、潜熱蓄熱材の融解開始温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られる値を採用する。具体的には、アルミナを約4mg加えたDSC測定用のアルミパンに、液相状態の蓄熱材を封入し、5℃/分の速度で降温し、液相状態から固相状態に相変化させた後、5℃/分の速度で昇温する。このとき、固相状態から液相状態に相変化するときに、DSC曲線に置いて吸熱ピークが得られる。その吸熱ピークが始まる温度をベースラインに外挿して求めた温度を融解開始温度とする。
a)硫酸マグネシウムと硝酸カリウムと水との総重量に対する重量の比率が、12wt%以上15wt%以下の硫酸マグネシウムと、硫酸マグネシウムと硝酸カリウムと水との総重量に対する重量の比率が、5wt%以上8wt%以下の硝酸カリウムと水とを含む蓄熱材
または、
b)硫酸マグネシウムと硝酸カリウムと水との総重量に対する重量の比率が、10wt%以上15wt%以下の硫酸マグネシウムと、硫酸マグネシウムと硝酸カリウムと水との総重量に対する重量の比率が、6wt%以上8wt%以下の硝酸カリウムと水とを含む蓄熱材
が、DSC測定の融解挙動においてショルダー部を有さないため、より好ましく-7℃またはその近傍の温度を一定時間保持し得る。
上記実施例1~7において作製した蓄熱材について、示差走査熱量測定(DSC)を測定した後に、それぞれの潜熱を比較した。結果を表2に示す。
表2から分かるように、実施例3~7、すなわち、硫酸マグネシウムと硝酸カリウムと水との総重量に対する、硫酸マグネシウムの重量比率が、10wt%以上12wt%であり、硫酸マグネシウムと硝酸カリウムと水との総重量に対する、硝酸カリウムの重量比率が、5%以上8%以下である蓄熱材は、潜熱が250J/gと高いことが分かった。このため、上記範囲の蓄熱材は、-7℃を一定に保つ時間をより長く確保し得る。
比較例として、下記の蓄熱材を作製した。
蓄熱材組成物の配合成分及び濃度は、表1に示すとおりとしたこと以外は、実施例1と同様の方法で蓄熱材を調製した。具体的にはいかに示すとおりである。
硫酸マグネシウムと、臭化カリウムと、水との総重量に対して、重量比率が9.5wt%の硫酸マグネシウム(MgSO4)と、重量比率が15.5wt%の臭化カリウム(KBr)と、重量比率が75wt%の水からなる水溶液を調製した。
塩化アンモニウムと、硝酸カリウムと、水との総重量に対して、重量比率が9wt%の塩化アンモニウム(NH4Cl)と、重量比率が5wt%の硝酸カリウム(KNO3)と、重量比率が86wt%の水からなる水溶液を調製した。
〈蓄熱材を用いた保冷具および保冷具を用いた物流梱包容器〉
本実施形態では、第1実施形態に係る蓄熱材を用いた保冷具および保冷具を用いた物流梱包容器について説明する。
図9は、本実施形態に係る保冷具100の断面模式図である。図9に示すように、本実施形態に係る保冷具100は、保冷具本体110の内部に中空構造の領域である収容部120を有し、収容部120に、蓄熱層130を備える。
図10は、本実施形態に係る物流梱包容器200の断面模式図である。物流梱包容器200は、物流梱包容器本体210と、保冷具保持部220と、物品収容部230とを備える。保冷具保持部220は、物流梱包容器本体210の内部に設けられており、保冷具を保持する。
本実施形態では、本開示に係る蓄熱材を用いた保冷具を複数用いた、保冷具について説明する。なお、以下の説明においては、第2実施形態と同様である点に関する説明は、特に必要がなければ、繰り返さない。
次に、本実施形態に係る保冷具300の製造方法の一例について説明する。図18~図21は、保冷具300の製造工程を説明するための断面模式図である。
図22は、第4実施形態に係る保冷具400の模式的斜視図である。図23は、図22の線XXIII-XXIIIにおける断面図である。本実施形態における保冷具400は、蓄熱材150と、保冷具本体410とを備える。本実施形態に係る保冷具400は、いわゆるフィルムパック型の保冷具である。
150 蓄熱材
Claims (8)
- 硫酸マグネシウムと、硝酸カリウムと、水とを含み、
前記硫酸マグネシウムと前記硝酸カリウムと前記水との総重量に対する、硫酸マグネシウムの重量の比率が、2wt%以上15wt%以下であり、
前記硫酸マグネシウムと前記硝酸カリウムと前記水との総重量に対する、前記硝酸カリウムの重量の比率が、2wt%以上9wt%以下である、蓄熱材。 - 前記硫酸マグネシウムと前記硝酸カリウムと前記水との総重量に対する、硫酸マグネシウムの重量の比率が、10wt%以上15wt%以下であり、
前記硫酸マグネシウムと前記硝酸カリウムと前記水との総重量に対する、前記硝酸カリウムの重量の比率が、5wt%以上8wt%以下である、請求項1に記載の蓄熱材。 - 前記硫酸マグネシウムと前記硝酸カリウムと前記水との総重量に対する、硫酸マグネシウムの重量の比率が、12wt%以上15wt%以下であり、
前記硫酸マグネシウムと前記硝酸カリウムと前記水との総重量に対する、前記硝酸カリウムの重量の比率が、5wt%以上8wt%以下である、請求項1に記載の蓄熱材。 - 前記硫酸マグネシウムと前記硝酸カリウムと前記水との総重量に対する、硫酸マグネシウムの重量の比率が、10wt%以上15wt%以下であり、
前記硫酸マグネシウムと前記硝酸カリウムと前記水との総重量に対する、前記硝酸カリウムの重量の比率が、6wt%以上8wt%以下である、請求項1に記載の蓄熱材。 - 前記硫酸マグネシウムと前記硝酸カリウムと前記水との総重量に対する、硫酸マグネシウムの重量の比率が、10wt%以上12wt%以下であり、
前記硫酸マグネシウムと前記硝酸カリウムと前記水との総重量に対する、前記硝酸カリウムの重量の比率が、5wt%以上8wt%以下である、請求項1に記載の蓄熱材。 - 請求項1~5のいずれか一項に記載の蓄熱材と、保冷具本体と、前記保冷具本体の内部空間を形成するとともに前記蓄熱材を収容する収容部とを備える、保冷具。
- 請求項6に記載の保冷具と、前記保冷具を収容する物流梱包容器本体と備え、
前記物流梱包容器本体の内部に前記保冷具を保持する保冷具保持部が設けられており、
前記物流梱包容器本体の内部空間に、物品が収容される、物流梱包容器。 - 請求項1~5のいずれか一項に記載の蓄熱材の製造方法であって、
前記硫酸マグネシウムと、前記硝酸カリウムとを水に溶解させる工程を含み、
前記硫酸マグネシウムは水和物である、蓄熱材の製造方法。
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