JP6221144B2 - 蓄熱パック、熱交換ユニットおよび蓄熱パックの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、飲食物の温度管理を行なう蓄熱パック、熱交換ユニットおよび蓄熱パックの製造方法に関する。

従来から、保温物、特に、ワイン、ビール、日本酒等のアルコール類、またはジュース、水等の飲料、或いは食品類、更には医薬品類には、それぞれに適した保存温度が存在し、保温物を所望の保管温度に、より素早く到達させ、且つ、所望の温度で長時間維持が可能な保冷容器が求められている。例えば、飲みごろの温度が求められるワイン等については、ワインボトルを冷やすために氷水を張ったワインクーラーが使用されている。

しかしながら、上記ワインクーラーではワインクーラーからワインボトルを取り出す毎にワインボトルに付着した水滴等を取り除く必要があった。このような煩わしさを解消させるため、特許文献１では、保冷容器の内壁に保冷材を着脱自在に取付け可能とする固定手段を備えたワインクーラーが提案されている。図３１Ａは、ワインクーラーの概要を示す図であり、図３１Ｂは、ワインクーラーの断面図である。保冷容器内に、段部（リブ）が設けられており、段部に保冷材が設けられている。この構成により、従来のワインクーラーに比べ、簡単な構造で、ワインボトルに水滴が付着しにくく、ワインボトルを挿入し易くしている。

特開２０１０−０４７３１３号公報

しかしながら、特許文献１で開示されているワインクーラーでは、保冷材が完全に凍結している状態では、保冷材と保冷対象物の密着性が不十分となり、保冷対象物を所望の温度に、素早く到達させることができない（課題１）。また、保冷材が未凍結状態または半凍結状態である場合は、保冷材が蓄えた熱量が不十分であるため、保冷対象物を所望の温度に到達させることができない（課題２）。図３２は、これらの課題を示す図である。保冷材が完全に凍結することによって、保冷対象物を適温にすることはできるが、密着性が不十分であるため、適温に到達するまでに時間がかかってしまう。一方、保冷材が完全に凍結していない場合は、適温に到達することができない。

このように、密着性および急冷性の向上が必要とされている。ここで、ワインボトルには、複数種類の形状があるが、ワインボトルがどのような形状を有していても、密着性および急冷性を確保させるため、保冷材を複数に分割して密着性を高めようとする考え方もある。図３３は、保冷材を３つの部分に分割して、各保冷材を関節機構で接続する形態を示す図である。図３３（ａ）は、ボルドータイプのボトルを示しており、このボルドータイプのボトルは、ボトルのネックとボディとの接続部分において、ネックの直径に対するボディの直径が急激に増加する形状を有する。このようなボトルであっても、３分割された保冷材が、ボトルの外面に沿うように接触するため、保冷効果が高まることが期待される。また、図３３(ｂ)は、ブルゴーニュタイプのボトルを示しており、このブルゴーニュタイプのボトルは、ボトルのネックからボディにかけて、ボトルの直径がなだらかに増加する形状を有する。このようなボトルであっても、３分割された保冷材が、ボトルの外面に沿うように接触するため、保冷効果が高まることが期待される。

しかしながら、保冷材の分割数が増加すると、保冷材のケースを生産するための金型の種類が増加すると共に生産工程が増加し、コストが増加してしまう。また、保冷材の分割数が増加すると、関節機構（接続部分）が増加し、保冷材が飲食物に接触する面積が減少してしまい、蓄熱パックとしての性能が減少してしまう。このため、保冷材の分割数は極力小さいことが望ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、保冷対象物を適した温度に素早く到達させることができる蓄熱パック、熱交換ユニットおよび蓄熱パックの製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の蓄熱パックは、飲食物の温度管理を行なう蓄熱パックであって、予め定められた温度で相変化する第１の蓄熱材が充填された第１の収容部と、前記第１の収容部に積重され、前記第１の蓄熱材の相変化温度で液相状態を維持する第２の蓄熱材が充填された第２の収容部と、前記第１の収容部を閉塞する蓋材と、を備え、前記第２の収容部が飲食物に接触する。

本発明によれば、第２の蓄熱材が第１の蓄熱材の相変化温度で液相状態を維持し、第２の収容部が受熱体としての飲食物に接触するので、第２の収容部を飲食物に密着させることが可能となる。これにより、第２の蓄熱材が蓄えた顕熱を飲食物に確実に伝え、飲食物を所望の温度に素早く到達させることが可能となる。さらに、第２の蓄熱材を介して第１の蓄熱材が蓄えた顕熱、および潜熱を飲食物に確実に伝えることで、飲食物を所望の温度に素早く到達させるアシストをすると共に、さらに第１の蓄熱材が蓄えた潜熱を飲食物に確実に伝えることで、飲食物を所望の温度で長時間保持させることが可能となる。

本発明の実施形態に係る蓄熱パックの使用状態を示す断面図である。 本実施形態に係る蓄熱パックの使用状態を示す断面図である。 従来の蓄熱パックの使用状態を示す断面図である。 本実施形態に係る蓄熱パックの断面図である。 本実施形態に係るフィルムの接合方法の概念を示す図である。 フィルムの接合状態を示す平面図である。 フィルムの接合状態を示す断面図である。 従来のフィルムの接合方法の概念を示す図である。 「ＪＩＳ Ｚ ０２３８」に基づいて測定した本実施形態に係る接合方法と従来の接合方法のヒートシール強さを比較する表である。 本実施形態に係る蓄熱パックに用いる第１の蓄熱材の概念を示す図である。 蓄熱材に粘性が無い場合の概念を示す図である。 熱交換ユニットの平面図である。 熱交換ユニットの使用例を示す概念図である。 第１の深絞り容器３の製造の様子を示す図である。 第１の深絞り容器３の製造の様子を示す図である。 第２の深絞り容器５の製造の様子を示す図である。 第２の深絞り容器５の製造の様子を示す図である。 第２の蓄熱材を充填する工程を示す概念図である。 フィルムを熱圧着する工程を示す概念図である。 第１の蓄熱材を充填する工程を示す概念図である。 フィルムを熱圧着する工程を示す概念図である。 実験手順を示す図である。 実験結果の評価方法を示す図である。 比較例１〜３および実施例１〜３の蓄熱材の構成を示す表である。 蓄熱材の充填および包装の概要を示す図である。 比較例１について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。 比較例２について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。 比較例３に係る蓄熱パックを作製する概要を示す図である。 比較例３の平面図である。 比較例３の側面図である。 比較例３について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。 実施例１について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。 実施例２について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。 実施例３について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。 実験結果をまとめた表である。 本実施形態の変形例１に係るアイシングパックの平面図である。 図２４Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。 本実施形態の変形例２に係る保冷アイスマスクの平面図である。 図２５Ａ中のＤ−Ｄ断面図である。 本実施形態の変形例３に係るアイス枕の概要を示す図である。 変形例４に係る蓄冷マットの分解図である。 蓄冷マット２８０が完成した様子を示す図である。 変形例４における測定方法の概要を示す図である。 変形例４における測定結果を示すグラフである。 ワインクーラーの概要を示す図である。 ワインクーラーの断面図である。 従来技術の課題を示す図である。 保冷材を３分割した様子を示す図である。 第２の実施形態に係る内トレイを示す図である。 第２の実施形態に係る外トレイを示す図である。 第２の実施形態に係る蓄熱パック２００の概略構成を示す図である。 熱交換ユニットを示す図である。 熱交換ユニットの形態を示す図である。 第２の実施形態に係る熱交換ユニットの使用状態を段階的に示した図である。 温度測定ポイントを示す図である。 第２の実施形態の比較対照実験における比較例４〜６および実施例４〜７の不凍材および潜熱材の構成を示す図である。 比較例４について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。 比較例５について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。 比較例６について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。 実施例４について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。 実施例５について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。 実施例６について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。 実施例７について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。 実験結果をまとめた表である。 蓄熱材の粘度に対する液面変化量を表す図である。 プラスチックの種類と熱伝導率を示す表である。 各フィラーの熱伝導率を示す図である。 フィラー添加量（ｖｏｌ％）と熱伝導率［W/m・K］との関係を示す図である。 蓄熱材の選定の概念を示す図である。 シミュレーションによる検証で用いたモデルを示す図である。 シミュレーションによる検証結果を示す図である。 シミュレーションによる温度測定結果を模式的に表した図である。

本発明者らは、保冷対象物の温度を管理するに際し、保冷材が完全に凍結した状態では、保冷材と保冷対象物との密着性が不十分であるため、保冷対象物を素早く冷却することができない点、および、保冷材が未凍結状態または半凍結状態である場合は、保冷材が蓄えた熱量が不十分であるため、保冷対象物を所望の温度に冷却させることができない点に着目し、保冷材を二重構造とし、第１の層には熱量が十分である蓄熱材を充填し、第２の層には柔軟性を有する蓄熱材を配置することによって保冷対象物への密着性を高め、これにより、保冷対象物を適温に素早く到達させることができることを見出し、本発明をするに至った。

すなわち、本発明の蓄熱パックは、飲食物の温度管理を行なう蓄熱パックであって、予め定められた温度で相変化する第１の蓄熱材が充填された第１の収容部と、前記第１の収容部に積重され、前記第１の蓄熱材の相変化温度で液相状態を維持する第２の蓄熱材が充填された第２の収容部と、前記第１の収容部を閉塞する蓋材と、を備え、前記第２の収容部が飲食物に接触する。

これにより、本発明者らは、第２の収容部を飲食物に密着させることを可能とした。以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

［第１の実施形態］
［蓄熱パックの構成］
図１は、本発明の実施形態に係る蓄熱パックの使用状態を示す断面図である。この蓄熱パック１は、第１の収容部としての第１の深絞り容器３と、第２の収容部としての第２の深絞り容器５から構成される二重構造を有する。図１において、第１の深絞り容器３には、第１の蓄熱材３ａが充填されており、第２の深絞り容器５には、不凍材としての第２の蓄熱材５ａが充填されている。第２の蓄熱材５ａは、第１の蓄熱材３ａの相変化温度において、液相状態を維持する。第２の蓄熱材５ａは、飲料物としてのワインボトル１０に密着し、蓋材７は、第１の深絞り容器３を閉塞する。上記の第１の深絞り容器３、第２の深絞り容器５および蓋材７は、接着部９において溶着されている。

このように、第２の蓄熱材５ａが第１の蓄熱材３ａの相変化温度で液相状態を維持し、第２の深絞り容器５がワインボトル１０に接触するので、第２の深絞り容器５をワインボトル１０に密着させることが可能となる。これにより、第２の蓄熱材５ａが蓄えた顕熱をワインボトル１０に確実に伝え、ワインボトル１０を所望の温度に素早く到達させることが可能となる。さらに、第２の蓄熱材５ａを介して第１の蓄熱材３ａが蓄えた顕熱、および潜熱をワインボトル１０に確実に伝えることで、ワインボトル１０を所望の温度に素早く到達させるアシストをすると共に、さらに第１の蓄熱材３ａが蓄えた潜熱をワインボトル１０に確実に伝えることで、ワインボトル１０を所望の温度で長時間保持させることが可能となる。

図２Ａは、本実施形態に係る蓄熱パックの使用状態を示す断面図であり、図２Ｂは、従来の蓄熱パックの使用状態を示す断面図である。図２Ｂに示すように、第１の蓄熱材３ａが第２の蓄熱材５ａ中に含まれている場合は、使用時に重力によって第１の蓄熱材３ａの位置が鉛直下方となる場合がある。この場合、ボトル上部側に蓄熱材３ａが存在しない領域が顕著となり、この蓄熱材３ａが存在しない領域から熱が逃げ、ワインボトルを所望の温度に素早く到達させることができなくなる可能性がある。

これに対し、図２Ａに示すように、本実施形態に係る蓄熱パック１は、第１の蓄熱材３ａが充填された第１の深絞り容器３と、第２の蓄熱材５ａが充填された第２の深絞り容器５とがフランジ部とフランジ部で固定されているため、それぞれの蓄熱材の位置関係を重量の影響に依らず常に維持することが可能となる。その結果、第２の蓄熱材５ａが蓄えた顕熱をワインボトル１０に確実に伝え、ワインボトル１０を所望の温度に素早く到達させることが可能となる。さらに、第２の蓄熱材５ａを介して第１の蓄熱材３ａが蓄えた顕熱、および潜熱をワインボトル１０に確実に伝えることで、ワインボトル１０を所望の温度に素早く到達させるアシストをすると共に、さらに第１の蓄熱材３ａが蓄えた潜熱をワインボトル１０に確実に伝えることで、ワインボトル１０を所望の温度で長時間保持させることが可能となる。

また、第１の深絞り容器３は、第１のプラスチックフィルムで成形される。また、第２の深絞り容器５は、第２のプラスチックフィルムで成形される。この第２のプラスチックフィルムは、第１のプラスチックフィルムよりも柔軟である。

このように、第２のプラスチックフィルムに軟質性を有するフィルムを選定することによって、ワインボトル１０との密着性をより高めることが可能となる。一方、第１のプラスチックフィルムに硬質性を有するフィルムを選定することによって、第１の蓄熱材３ａが潜熱を蓄える過程、すなわち、液相から固相に変化する過程において発生する変形等を防止すると共に、液相状態でも形状を保持することが可能となる。

具体的には、第１のプラスチックフィルムは、ヤング率が３，０００ＭＰａ以上であることが好ましく、第２のプラスチックフィルムは、ヤング率が少なくとも３，０００ＭＰａ以下、好ましくは、６００ＭＰａ以下であることがより好ましい。ヤング率は、プラスチックフィルムの硬さ、特に腰の強さを示す指標として用いられることが多い。腰が弱く柔軟性を有し、ヤング率が３，０００ＭＰａ以下のプラスチックフィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンなどが挙げられるが、本発明は、これらに限定されない。一方、腰が強く硬質性を有し、ヤング率が３，０００ＭＰａ以上のプラスチックフィルムとしては、ポリエチレン・テレフタラートなどが挙げられるが、本発明は、これらに限定されない。

本発明者らは、第１の深絞り容器として好ましいプラスチックフィルムとして、ＰＥＴ１５０ｕｍ／ＰＥ１５ｕｍから構成されたフィルム、第２の深絞り容器として好ましいプラスチックフィルムとして、ＮＹ１００ｕｍ／ＰＥ１５ｕｍから構成されたフィルムの引張強度（ＪＩＳ Ｋ ７１６１に基づく）を測定し、ヤング率を算出した。まず、第１の深絞り容器に選択したフィルム“ＰＥＴ＃５０ｕｍ／／ＰＥ＃１５ｕｍ”を幅：１５ｍｍ、長さ：１００ｍｍにカットした。「イマダ社製デジタルフォースゲージ“ＺＴＡ−１０００Ｎ”」を用いて該フィルムの引張応力を測定したところ、約７０Ｎで約１ｍｍフィルムが弾性変形することが分かった。この結果からヤング率（｛荷重値×フィルム長さ｝／｛フィルム断面積×フィルム伸び量｝）＝約３，０００Ｎ／ｍｍ²となる。

一方、第２の深絞り容器に選択したフィルム“ＮＹ＃１００ｕｍ／／ＰＥ＃１５ｕｍ”を幅：１５ｍｍ、長さ：１００ｍｍにカットした。「イマダ社製デジタルフォースゲージ“ＺＴＡ−１０００Ｎ”」を用いて該フィルムの引張応力を測定したところ、約２０Ｎで約１ｍｍフィルムが弾性変形することが分かった。この結果からヤング率（｛荷重値×フィルム長さ｝／｛フィルム断面積×フィルム伸び量｝）＝約６００Ｎ／ｍｍ²となる。

図３Ａは、本実施形態に係る蓄熱パックの断面図である。図３Ａに示すように、蓄熱パック１において、第１の深絞り容器３および第２の深絞り容器５において、第１の深絞り容器３のフランジ部３ｂと第２の深絞り容器５のフランジ部５ｂとが接合される。また、それと共に、第１の深絞り容器３のフランジ部３ｂと蓋材７とが接合される。また、蓋材７と第１の蓄熱材３ａとの間には、空隙層９が存在する。

このように、第１の深絞り容器３のフランジ部３ｂと、第２の深絞り容器５のフランジ部５ｂとが接合されることによって、第１の深絞り容器３と第２の深絞り容器５の位置関係が固定され、性能を向上させること、並びに繰返し性能を向上させることができる。ここで、第２の深絞り容器５は、深さの異なる底面を有する形状であっても良い。例えば、ワインボトルのような高さ方向にくびれ形状を有する受熱体の場合、第２の深絞り容器５を高さ方向に深さが段階的に深くなるような形状とすることによって、受熱体としての飲食物との密着性を向上させることができる。接合手段としては、超音波溶着、振動溶着、誘導溶着、高周波溶着、半導体レーザー溶着、熱溶着、スピン溶着などが挙げられるが、本発明は、これらに限定されない。

［プラスチックフィルムの接合］
図３Ａに示すように、本実施形態に係る蓄熱パック１において、第１の深絞り容器３のフランジ部３ｂの任意の一部に貫通口８が設けられ、貫通口８において、第２の深絞り容器５のフランジ部５ｂと蓋材７とが直接接合する。このような蓄熱パック１の各部位の接合には、以下のような接合方法を用いる。

図３Ｂは、本実施形態に係るフィルムの接合方法の概念を示す図であり、図３Ｃは、フィルムの接合状態を示す平面図であり、図３Ｄは、フィルムの接合状態を示す断面図である。また、図３Ｅは、従来のフィルムの接合方法の概念を示す図であり、図３Ｆは、「ＪＩＳ Ｚ ０２３８」に基づいて測定した本実施形態に係る接合方法と従来の接合方法のヒートシール強さを比較する表である。

図３Ｂに示すように、本実施形態に係る接合方法では、下側から、ナイロン、ポリエチレン、ナイロン、ポリエチレン、ポリエチレン、ナイロンと重ねて、ヒートシーラーで溶着する。その際、貫通口８があるため、ポリエチレン同士が溶着される。その結果、溶着強度が高くなる。本実施形態では、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、蓄熱パックが複数連設されるように、深絞り容器の真空成型および溶着を行なう（製造方法については、後述する）。一方、図３Ｅに示すように、従来の溶着方法では、いわゆる三層構造を採る。このような三層構造は、コストが高く、溶着強度が低いことが知られている。図３Ｆに示すように、本実施形態に係る接合方法は、シール強さの平均値が従来技術の５倍近く強くなっていることが分かる。

このように、第２の深絞り容器５のフランジ部５ｂと蓋材７とを直接接合する構成とすることによって、パッケージ強度を向上させ、中に充填された蓄熱材が外部に漏洩するのを防止することができる。さらに、第１の深絞り容器３のフランジ部３ｂの長さが、第２の深絞り容器５のフランジ部５ｂの長さ、および蓋材７よりも短い構成であっても良い。これによっても、第２の深絞り容器５のフランジ部５ｂと蓋材７とを、直接接合することができる。

［蓄熱材］
図４Ａは、本実施形態に係る蓄熱パックに用いる第１の蓄熱材の概念を示す図であり、図４Ｂは、蓄熱材に粘性が無い場合の概念を示す図である。本実施形態に係る蓄熱パックは、第１の蓄熱材３ａおよび第２の蓄熱材５ａが、自重に対して形状維持可能な粘性を有する。

このように、第１の蓄熱材３ａおよび第２の蓄熱材５ａに粘性を持たせることによって、重力の影響を受けず形状を維持することができる。例えば、図４Ｂに示すように、蓄熱パックを立掛けて保冷対象物の温度管理を行なう場合、蓄熱材に粘性がないと、蓄熱材が固相から液相に相変化するにつれて、蓄熱材が重力の影響を受け鉛直下方に変位する。これによって、保冷対象物の上部を十分に温度管理することができなくなってしまう。また、蓄熱材が鉛直下方に変位した結果、蓄熱材の鉛直情報に空隙が生じ、その空隙で熱の流入および流出が生じ、保冷効果が減じられてしまう。

これを回避するため、本実施形態では、第１の蓄熱材および第２の蓄熱材に粘性を持たせた。使用する増粘材としては、増粘多糖類やゲル化剤などが挙げられ、具体的には、ローカストビーンガム、グァーガム、グァーガム誘電体（カチオン化グァーガム、ヒドロキシプロピルグァーガム、グァーガム加水分解品）、カラギーナン、ペクチン、キサンタンガム、ジェランガム、ダイユータンガム、デンプン、デキストリン、セルロース誘電体（CMC、HEC、HPMC）、乳化剤等が挙げられる。ただし、本発明において、増粘材はこれらに限定されない。これにより、図４Ａに示すように、蓄熱パックを立掛けて保冷対象物の温度管理を行なう場合であっても、保冷対象物を十分に温度管理することが可能となる。

また、本実施形態に係る蓄熱パックは、第１の蓄熱材３ａおよび第２の蓄熱材５ａの粘度が、１０００ｃＰ以上である。

このように、第１の蓄熱材３ａおよび第２の蓄熱材５ａに１０００ｃＰ以上の粘性を持たせることによって、重力の影響を受けずに形状を維持することができる。例えば、ワイン等の飲料物を所望の温度に到達させる場合、その到達時間は１０〜３０分程度と言われている。また、そのような飲料物に搭載する蓄熱材の量としては、飲料物の重量のせいぜい半分程度が現実的である。これらを鑑みて、本発明者らは、７５０ｍＬのワイン入りボトル（総重量：約１ｋｇ）に５００ｇの蓄熱材を搭載する（巻き付ける）場合において、蓄熱材の形状維持持性と蓄熱材の粘度の関係性を評価した。具体的には、面積Ｓ、厚みＬ、粘度ρの蓄熱材において、蓄熱材の厚み方向に力Ｆを与えた場合の力Ｆと、蓄熱材内を通過する速度Ｖの関係は、Ｆ＝｛（ρ×Ｓ）／Ｌ｝×Ｖと表すことができる。本式から、粘度ρと速度Ｖの関係を求め、さらに速度Ｖから蓄熱材が長さ方向に完全に潰れてしまうまでの時間が１０分以上となる粘度ρを求めたところ、１０００ｃＰ程度であることを確認した。つまり、蓄熱材に１０００ｃＰ以上の粘性を持たせることによって、受熱体を所望の温度に素早く、且つ、ムラ無く到達させることが可能となる。さらに、製造工程においても、蓄熱材に粘性がなく、完全な液体である場合は、深絞り容器に充填する際、充填時に液体が跳ね返り、容器外にこぼれる恐れがあり、また、容器全体を進行させながら蓄熱材を充填する場合は、進行中に振動で充填された液体があふれる恐れがあるため、充填量に制約が生ずる。蓄熱材に粘性を持たせることによって、これらの不具合を解消させることが可能となる。

また、本実施形態に係る蓄熱パックにおいて、第１の蓄熱材３ａは、水と０℃以上の温度で水の一部と包接水和物を形成する炭化水素化合物および水の他の一部の相変化温度を０℃未満に硬化させる無機化合物で構成される。

この構成により、蓄える熱量を大きくすることができる。その結果、受熱体としての飲食物を所望の温度に素早く到達させ、且つ長時間所望の温度に保持することができる。また、飲食物の温度管理をするため、使用する材料としては安全、安心であることが望ましい。水と包接水和物を形成する炭化水素化合物、或いは無機化合物で蓄熱材を構成することによって、不燃性で安全性の高い構成を構築できる。

ここで、蓄熱とは、熱を一時的に蓄え、必要に応じてその熱を取り出す技術をいう。蓄熱方式としては、顕熱蓄熱、潜熱蓄熱、化学蓄熱等があるが、本実施形態では、専ら潜熱蓄熱を利用する。潜熱蓄熱は、物質の潜熱を利用して、物質の相変化の熱エネルギーを蓄える。潜熱蓄熱は、蓄熱密度が高く、出力温度が一定である。潜熱蓄熱を利用する蓄熱材には、氷（水）、パラフィン（一般式C_nH_2n+₂で表される飽和鎖式炭化水素の総称）、
無機塩水溶液、無機塩水和物、包接水和物などの潜熱蓄熱部材が用いられる。蓄熱材に用いられる無機塩水溶液として、塩化カリウム（KCl）と塩化アンモニウム（NH₄Cl）とを水に溶解した水溶液、塩化ナトリウム（NaCl）と塩化アンモニウム（NH₄Cl）とを水に溶解した水溶液等が挙げられるが、本発明において蓄熱材はこれらの水溶液に限定されない。蓄熱材に用いられる無機塩水和物として、硫酸ナトリウム十水和物（Na₂SO₄・10H₂O）、酢酸ナトリウム三水和物、チオ硫酸ナトリウム五水和物、リン
酸水素二ナトリウム十二水和物とリン酸水素二カリウム六水和物との二元系組成物（融解点５℃）、硝酸リチウム三水和物を主成分とする硝酸リチウム三水和物と塩化マグネシウム六水和物との二元系組成物（融解点8〜12℃）または硝酸リチウム三水和物−塩化マグネシウム六水和物−臭化マグネシウム六水和物の三元系組成物（融解点5.8〜9.7℃）等が挙げられるが、本発明において蓄熱材はこれらの無機塩水和物に限定されない。

また、第２の蓄熱材５ａは、例えば、塩化ナトリウム水溶液およびＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）から構成することが可能である。

［空隙層］
また、図３Ａおよび図４Ａに示すように、本実施形態に係る蓄熱パックは、第１の深絞り容器３に充填された第１の蓄熱材３ａと、蓋材７との間に空隙層９を有する。

このように、第１の深絞り容器３に充填された第１の蓄熱材３ａと、蓋材７との間に空隙層９を形成することによって、空隙層９が断熱材の役割を担い、第１の蓄熱材３ａの保持時間を長くすることができる。深絞り容器内に液体（ここでは蓄熱材）を充填する場合、深絞り容器の容積に対する液体の充填率は、製造プロセス上、多くとも７０〜８０％程度と言われている。例えば、深絞り容器に７０〜８０％程度充填された蓄熱パックを、容器底面を下向きに平に置いて相変化（すなわち、液相から固相へ変化）させる。この蓄熱パックを受熱体としての飲食物に接触させると、熱は、受熱体、深絞り容器底面、蓄熱材、空隙層、蓋材、外気の順に伝導する。これによって、空隙層は蓄熱材にとって外気から断熱効果を示し、結果として蓄熱材の保持時間を長くすることができる。さらに、蓄熱材は形状維持可能な粘性を有していることから、相変化後（すなわち、固相から液相）も上記の位置関係を維持するため、より保持時間を長くすることができる。

［断熱材］
本実施形態に係る蓄熱パックにおいて、第１の深絞り容器３は、第２の深絞り容器５の反対側に断熱材を備えていても良い。

このように、第１の深絞り容器３は、第２の深絞り容器５の反対側に断熱材をさらに備えることによって、保冷性能または保温性能をさらに高めることができる。断熱材としては、自然系、プラスチック系、ガラス繊維などの鉱物系が用いられる。自然系としては、セルロースファイバーや軽量軟質木質繊維ボード等が挙げられる。プラスチック系としては、ポリスチレンフォーム、硬質ウレタンフォーム、高発泡ポリエチレン、フェノールフォーム等が挙げられる。鉱物系としては、グラスウール、ロックウール、発泡ガラス等が挙げられるが、本発明は、これらに限定されるものではない。

［熱交換ユニット］
以上説明した蓄熱パックを連設することによって、熱交換ユニットを構成することができる。図５Ａは、熱交換ユニットの平面図であり、図５Ｂは、熱交換ユニットの使用例を示す概念図である。すなわち、本実施形態に係る熱交換ユニット２０は、上記のいずれかに記載の蓄熱パック１が複数接続され、隣接する蓄熱パック間に関節機構９を有する。

このように、蓄熱パック１が関節機構９を介して複数接続されているため、受熱体としての飲食物の形状に追従させることができ、結果として密着性を向上させることができる。例えば、受熱体がワイン等の飲料ボトルである場合、飲料ボトルの円周方向に蓄熱パックが複数接続された熱交換ユニットとすることで、蓄熱パックを曲面上に密着させることができる。また、ワインボトルやビール瓶などにおいては、高さ方向に断面積が段階的に小さくなるくびれ形状を有する場合がある。このような場合には、ワインボトルやビール瓶の高さ方向に蓄熱パックが複数接続することによって、蓄熱パックをくびれ形状に沿って密着させることができる。さらに、高さ方向に種類の異なる蓄熱材を充填することによって、急冷性能、或いは保冷性能を向上させることができる。

［蓄熱パックの製造方法］
本実施形態に係る蓄熱パックの製造方法は、飲食物の温度管理を行なう蓄熱パックの製造方法であって、第１の金型によって凹形状を有する第１の深絞り容器（第１の収容部）を成型する工程と、第２の金型によって、少なくとも第１の深絞り容器の凹形状よりも大きい凹形状を有する第２の深絞り容器（第２の収容部）を成形する工程と、第１の深絞り容器に、予め定められた温度で相変化する第１の蓄熱材を充填する工程と、第２の深絞り容器に、第１の蓄熱材の相変化温度で液相状態を維持する第２の蓄熱材を充填する工程と、第２の蓄熱材が充填された第２の深絞り容器に、第１の蓄熱材が充填された第１の深絞り容器を積重させて、蓋材、第１の深絞り容器のフランジ部および第２の深絞り容器のフランジ部を接合する工程と、を少なくとも含む。

また、次のような製造方法であっても良い。すなわち、第１の金型によって凹形状を有する第１の深絞り容器（第１の収容部）を成型する工程と、第２の金型によって、少なくとも第１の深絞り容器の凹形状よりも大きい凹形状を有する第２の深絞り容器（第２の収容部）を成形する工程と、第２の深絞り容器に、第１の蓄熱材の相変化温度で液相状態を維持する第２の蓄熱材を充填する工程と、第２の蓄熱材が充填された第２の深絞り容器に、第１の深絞り容器を積重させる工程と、第１の深絞り容器に、予め定められた温度で相変化する第１の蓄熱材を充填する工程と、蓋材、第１の深絞り容器のフランジ部および第２の深絞り容器のフランジ部を接合する工程と、を少なくとも含む。

ここで、蓋材、第１の深絞り容器、第２の深絞り容器を構成するフィルム材としては、ＰＣＶ（軟質）、ＰＣＶ（硬質）、ＰＥ、ＣＰＰ（無延伸）、ＯＰＰ（延伸）、ＰＥＴ、ＮＹ等が、単独、或いは複数の構成にて用いられる。

蓋材としては、ＮＹ／／ＰＥ、ＮＹ／／ＰＰ構成が一般的である。なお、本実施形態では、充填物が液体であり、内容物の漏洩が懸念されるため、ＰＰよりも柔らかく溶着性に優れているＮＹ／／ＰＥ構成がより好ましい。なお、ガスバリア性が求められる場合には、ＣＰＰ構成から成るフィルムを選定しても良い。

図６Ａおよび図６Ｂは、第１の深絞り容器３の製造の様子を示す図である。図６Ａに示すように、第１の金型としての真空成型金型６０に、硬質フィルム６１を設置し、真空成型機を用いて真空成型を行なう。第１の深絞り容器３を成型するために用いる軟質フィルム材には、成型性の観点から、ＰＰ構成から成るフィルムが好ましい。本実施形態では、第１の深絞り容器３は、形状保持性が重要であることから、ＰＶＣ（硬質）、ＰＰ構成から成るフィルムを選定することが好ましい。

ここで、第１の深絞り容器は、蓋材と第２の深絞り容器との間に存在することから、例えば、ＰＥ／／ＮＹ／／ＰＰのような３層から成るフィルムで構成するのが一般的である。しかしながら、上述したように、３層フィルムはヒートシール強度が弱いため、本実施形態では、敢えて、２層フィルム構成とし、フィルムの任意の一部に貫通口を設ける構成とした。

このような工程により、図６Ｂに示すように、凹形状を有する第１の深絞り容器３（第１の収容部）が成形される。

図７Ａおよび図７Ｂは、第２の深絞り容器５の製造の様子を示す図である。図７Ａに示すように、第２の金型としての真空成型金型７０に、軟質フィルム７１を設置し、真空成型機を用いて真空成型を行なう。本実施形態においては、第２の深絞り容器は、保冷対象物との密着性が重要であることから、ＰＶＣ（軟質）、ＰＥ構成から成るフィルムを選定することが好ましい。さらに、溶着する相手方がＰＥ構成から成るフィルムの場合、同様にＰＥ構成から成るフィルムを選定することがより好ましい。

図８は、第２の蓄熱材を充填する工程を示す概念図である。この工程では、上記のように形成した第２の深絞り容器５内に、液体充填機を用いて、不凍材としての第２の蓄熱材５ａを定量充填する。なお、液体充填機にはポンプ式充填機を使用することが好ましい。第２の蓄熱材としては、充填プロセス上、材料の跳返り・飛出し等の影響が無い最低限の粘性、且つ自重に対して形状維持性のある最低限の粘性を有することが好ましい。例えば、１０００〜１００００ｃＰ程度の粘度を有することが好ましい。

図９は、フィルムを熱圧着する工程を示す概念図である。この工程では、上記のように形成した第１の深絞り容器３を、不凍材としての第２の蓄熱材５ａが充填された第２の深絞り容器５上に位置決めし、第１の深絞り容器３を形成するフィルム材と第２の深絞り容器５を形成するフィルム材とを熱溶着する。このフィルムの熱圧着には、ヒートシーラーを用いることが好ましい。また、超音波溶着機を用いても良い。

図１０は、第１の蓄熱材を充填する工程を示す概念図である。この工程では、上記のように形成した第１の深絞り容器３内に、液体充填機を用いて、第１の蓄熱材３ａを定量充填する。なお、液体充填機にはポンプ式充填機を使用することが好ましい。また、第１の蓄熱材３ａは、自重に対して形状維持性のある粘性を有することが好ましい。例えば、１０００〜１００００ｃＰ程度の粘度がより好ましい。また、容器容積に対する蓄熱材の充填率は７０〜９０％程度とし、容器天面との間に空隙層が形成されている状態が好ましい。

図１１は、フィルムを熱圧着する工程を示す概念図である。この工程では、第２の深絞り容器５上に蓋材７を位置決めし、第２の深絞り容器５を形成するフィルム材と蓋材７とを熱溶着する。このフィルムの熱圧着には、ヒートシーラーを用いることが好ましい。また、超音波溶着機を用いても良い。蓋材７には、軟質プラスチックフィルムを使用することが好ましい。

ここで、第２の深絞り容器５を形成するフィルムの天面の一部には貫通口８が設けられ、本工程における溶着時には、貫通口８を介して、第１の深絞り容器３を形成するフィルムと蓋材７とが溶着されることが好ましい。

このように、第１の深絞り容器３と、第２の深絞り容器５が接合されることによって、第１の深絞り容器３と第２の深絞り容器５の位置関係が固定され、性能を向上させること、並びに繰返し性能を向上させることができる。ここで、第２の深絞り容器５は、図７Ａ〜図１１に示されるように、深さの異なる底面を有する形状であっても良い。例えば、ワインボトルのような高さ方向にくびれ形状を有する受熱体の場合、第２の深絞り容器５を高さ方向に深さが段階的に深くなるような形状とすることによって、受熱体としての飲食物との密着性を向上させることができる。接合手段としては、上記のような溶着として、超音波溶着、振動溶着、誘導溶着、高周波溶着、半導体レーザー溶着、熱溶着、スピン溶着などが挙げられるが、本発明は、これらに限定されない。

以上のような製造方法を採ることにより、第２の蓄熱材５ａが第１の蓄熱材３ａの相変化温度で液相状態を維持し、第２の深絞り容器５が受熱体としての飲食物に接触する蓄熱パックを製造することが可能となる。

［比較対照実験］
次に、本実施形態に係る蓄熱パックの効果を検証するために行なった比較対照実験について説明する。図１２は、実験手順を示す図である。

（手順１）
液温が常温（25℃近辺）に保たれたワインボトルを準備する。

（手順２）
ワインボトル周囲に冷却した蓄熱材、 或いは不凍材、或いはその両方を巻きつける。

（手順３）
蓄熱材の外周に発泡断熱材を巻きつける。

（手順４）
ワインボトルを２５℃環境下の保温庫に入れ、ボトル中央部のワイン液温の変化を測定する。

図１３は、実験結果の評価方法を示す図であり、以下の手法を用いる。

（評価方法）
冷却開始後の「到達温度」と「到達時間」を実測する。また、冷却スピードを評価するため、急冷速度を下記と定義する。この指標を用いて、以下の各実施例における急冷性能を評価する。
急冷度＝（Ｔ初期−Ｔ１０ｍｉｎ）／１０ｍｉｎ

図１４は、比較例１〜３および実施例１〜３の蓄熱材の構成を示す表である。この表に示されるように、蓄熱材を作製し、上記の実験手順に従って評価を実施した。なお、比較例１〜３および実施例１〜３に示すように、蓄熱パックの形態がそれぞれ異なっている。

図１５は、蓄熱材の充填および包装の概要を示す図である。

（１）撹拌槽に水道水とＮａＣｌ（塩化ナトリウム）を入れ、１５０ｒｐｍ／１０ｍｉｎ撹拌・溶解させ、ＮａＣｌ ２３ｗｔ％水溶液を作製する。

（２）水溶液中に、ＣＭＣを添加し、３００ｒｐｍ／１５ｍｉｎ撹拌・溶解させ、ＣＭＣ ５ｗｔ％が添加されたＮａＣｌ水溶液を作製する。

（３）ポンプを動作させ、上記（２）で作製した水溶液を、縦ピロー型包装機にてフィルム包装し、合計３００ｇのパッケージを作製する。

［比較例１」
図１６は、図１２で示した実験手順に従って、図１４に示した比較例１について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。ボトルとの密着性が良いため、冷却の傾き（△t/△T）は良好であるが、熱量が十分でないため、到達温度が不十分であるとい
う結果を得た。

［比較例２］
図１７は、図１２で示した実験手順に従って、図１４に示した比較例２について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。比較例２では、ＫＣｌ（塩化カリウム） ２１ｗｔ％水溶液＋ＣＭＣ ５ｗｔ％の蓄熱材を生成し、撹拌・包装機にて、蓄熱パックを作製した。凍結材のため潜熱を有しており、比較例１に比べて到達温度を満たす結果を得た。一方、密着性が不十分であるため、冷却の傾きは比較例１よりも劣る結果を得た。

［比較例３］
図１８Ａは、比較例３に係る蓄熱パックを作製する概要を示す図であり、図１８Ｂは、比較例３の平面図であり、図１８Ｃは、比較例３の側面図である。すなわち、比較例１と同様の方法で、不凍材［ＮａＣｌ（塩化ナトリウム） ２３ｗｔ％水溶液＋ＣＭＣ ５ｗｔ％］を作製し、比較例２と同様の方法で、蓄熱材［ＫＣｌ（塩化カリウム） ２１ｗｔ％水溶液＋ＣＭＣ ５ｗｔ％］を作製した。図１８Ａに示す縦ピロー型包装機を用いて、フィルムパックの中に、不凍材とフィルムパック化された蓄熱材が充填されたパックｉｎパック蓄熱パックを作製した。

図１９は、図１２で示した実験手順に従って、上記のように作製した比較例３について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。比較例３では、不凍材と蓄熱パックを充填したパックｉｎパック構成により、比較例１同等の冷却速度を維持しつつ、十分な到達温度を得ることができた。しかしながら、ここで言う適温範囲は、白ワインの適温範囲であって、更に適温の低い、スパークリングワイン（2〜6℃）の仕様を実現するには十分ではない。

［実施例１］
図２０は、図１２で示した実験手順に従って、図６Ａ〜図１１を用いて説明した方法で作製した実施例１について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。実施例１では、図１４に示すように、第１の蓄熱材３ａを「ＫＣｌ（塩化カリウム） ２１ｗｔ％水溶液＋ＣＭＣ ５ｗｔ％」とし、不凍材としての第２の蓄熱材５ａを「ＮａＣｌ（塩化ナトリウム） ２３ｗｔ％水溶液＋ＣＭＣ ５ｗｔ％」とした。実施例１は、軟質フィルムから構成され、第２の蓄熱材５ａ（不凍材）が充填された第２の深絞り容器５内に、硬質フィルムから構成され、第１の蓄熱材３ａが充填された第１の深絞り容器３が熱溶着された構成を取ることで、スパークリングワインの適温範囲（2〜6℃）に素早く到達する構成を実現することができた。

［実施例２］
図２１は、図１２で示した実験手順に従って、図６Ａ〜図１１を用いて説明した方法で作製した実施例２について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。実施例２では、図１４に示すように、第１の蓄熱材３ａを「ＮＨ₄Ｃｌ（塩化アンモニウム
） １８ｗｔ％水溶液＋ＣＭＣ ５ｗｔ％」とし、不凍材としての第２の蓄熱材５ａを「ＮａＣｌ（塩化ナトリウム） ２３ｗｔ％水溶液＋ＣＭＣ ５ｗｔ％」とした。実施例２では、軟質フィルムから構成され、第２の蓄熱材５ａ（不凍材）が充填された第２の深絞り容器５内に、硬質フィルムから構成され、第１の蓄熱材３ａが充填された第１の深絞り容器３が熱溶着された構成を取ることで、スパークリングワインの適温範囲（2〜6℃）に素早く到達する構成を実現することができた。

［実施例３］
図２２は、図１２で示した実験手順に従って、図６Ａ〜図１１を用いて説明した方法で作製した実施例３について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。実施例３では、図１４に示すように、第１の蓄熱材３ａを「ＴＢＡＢ（テトラブチルアンモニウムブロミド） ４０ｗｔ％水溶液＋ＣＭＣ ５ｗｔ％」とし、不凍材としての第２の蓄熱材５ａを「ＮａＣｌ（塩化ナトリウム） ２３ｗｔ％水溶液＋ＣＭＣ ５ｗｔ％」とした。軟質フィルムから構成され、第２の蓄熱材５ａ（不凍材）が充填された第２の深絞り容器５内に、硬質フィルムから構成され、第１の蓄熱材３ａが充填された第１の深絞り容器３が熱溶着された構成を取ることで、赤ワインの適温範囲（14〜18℃）に素早く到達し、且つ２時間以上、適温を維持可能な構成を実現することができた。

図２３は、実験結果をまとめた表である。比較例１は赤ワインに対してのみ有効であり、比較例２および比較例３は赤ワインと白ワインついてのみ有効であったが、比較例１〜３は、スパークリングワインについては有効ではなかった。これに対し、実施例１および実施例２は、赤ワイン、白ワインおよびスパークリングワインのすべてについて有効であることが分かった。また、実施例３については、赤ワインについて、十分な急冷特性を示すと共に、適温を２時間以上維持できることが分かった。

［変形例１］
本実施形態に係る蓄熱パックは、アイシングパックに適用することが可能である。図２４Ａは、本実施形態の変形例１に係るアイシングパックの平面図であり、図２４Ｂは、図２４Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。アイシングパック２４０は、パック本体２４１、周辺部２４１ａ、収容部２４１ｂを備えている。また、アイシングパック２４０は、バンド部２４２Ｒ、２４２Ｌ、フック部２４３Ｒ、ループ部２４３Ｌを備えている。この構成により、保冷対象物を、所望の温度に素早く到達させることが可能となる。

［変形例２］
本実施形態に係る蓄熱パックは、保冷アイスマスクに適用することが可能である。図２５Ａは、本実施形態の変形例２に係る保冷アイスマスクの平面図であり、図２５Ｂは、図２５Ａ中のＤ−Ｄ断面図である。保冷アイスマスク３０は、右眼保冷部３１Ｒと、左眼保冷部３１Ｌと、接続部３２と、ゴムバンド３４Ｒ、３４Ｌを備えている。この構成により、眼を、所望の温度に素早く到達させることが可能となる。

［変形例３］
本実施形態に係る蓄熱パックは、アイス枕に適用することが可能である。図２６は、本実施形態の変形例３に係るアイス枕の概要を示す図である。図２６に示すように、気泡入緩衝材を用いて、アイス枕の表面を細かいひだ状の構成とする。すなわち、アイス枕２６０は、第１の蓄熱材３ａを有する第１の収容部２６１と、第２の蓄熱材５ａを有する第２の収容部２６２と、を備える。これにより、人体（頭）との接触面積を増やし、顕著な急冷感を得ることが可能となる。

［変形例４］
変形例４において、図６Ａ〜図１１に示した方法で以下に記載の蓄冷マットを作製した。図２７は、変形例４に係る蓄冷マットの分解図であり、図２８は、蓄冷マット２８０が完成した様子を示す図である。この蓄冷マット２８０は、蓋材７、第１の深絞り容器３、および第２の深絞り容器５を有し、第１の深絞り容器３には、第１の蓄熱材３ａが充填されている。また、第２の深絞り容器５には、第２の蓄熱材５ａが充填されている。変形例４では、第１の深絞り容器３は、「三菱樹脂株式会社製の共押多層フィルム“Ｆ１１６＿３５０ｕｍ”」を用い、第２の深絞り容器５ａは、「三菱樹脂株式会社製の共押多層フィルム“Ｃ１３１＿２００ｕｍ”」を用いる。蓋材には、「市販のＮＹ／ＬＬ＿７５ｕｍ」を用いた。

また、第１の蓄熱材３ａは、「ＫＣｌ（塩化カリウム）＿２０ｗｔ％水溶液」であり、第２の蓄熱材５ａは、「ＮａＣｌ（塩化ナトリウム）＿２３ｗｔ％水溶液＋ＣＭＣ＿５ｗｔ％」とする。また、第１の蓄熱材３ａの搭載量は、４０ｇ×６＝２４０ｇとし、第２の蓄熱材５ａの搭載量は、３５０ｇとした。

次に、変形例４における測定方法について説明する。冷凍室内（-18℃前後）で蓄冷マット２８０を冷却し、図２９に示すように、蓄冷マット２８０の上に市販のアルミ製皿２８２を載せる。次に、アルミ製皿２８２の上に水（500g）を注ぐ。この水は、冷蔵室（4〜5℃）で保冷したものを用いる。そして、水温の経時変化を測定した。また、対照実験として、蓄冷マット２８０を用いない場合を併せて測定した。

図３０は、変形例４における測定結果を示すグラフである。図３０において、周囲温度（１）は、３０℃弱を維持しており、変化はない。蓄冷マット２８０を用いない場合、アルミ製皿２８２中の水温の温度変化（２）は、測定開始から約３０分の間で急上昇し、６０分後には約２２度に到達した。これに対し、蓄冷マット２８０を用いた場合、アルミ製皿２８２中の水温の温度変化（３）は、測定開始から約３０分の間はやや上昇して、８℃〜９℃となったが、６０分を過ぎるころまで、その温度が維持され、その後、上昇した。また、蓄冷マット２８０の表面温度は、測定開始から約３０分の間はやや上昇して、−５℃なったが、６０分を過ぎるころまで、その温度が維持され、その後、上昇した。この場合、蓄冷マット２８０中の蓄冷材は、約６０分後まで相変化していたと考えられる。

この結果により、蓄冷マット２８０を用いることによって、蓄冷マット２８０上に載置した保冷対象物（変形例４では、水）を、約６０分、一定温度に保持できることが分かった。

なお、本実施形態に係る蓄熱パックは、ワインや日本酒などの飲み頃温度を保冷する使用シーン、或いは変形例４のような蓄冷マットの上に前菜や果物などを載せて食べ頃温度を保持するような使用シーンに好適である。さらに、これらのシーン以外にも、冷凍肉や冷凍魚などの冷凍食品類を、急速、且つ高品位に解凍可能な解凍機や、カレーやシチューなど作り立ての料理や、乳幼児のミルクなどの熱を素早く取ることが可能な粗熱取り機に用いられることも好ましい。

［第２の実施形態］
第２の実施形態では、保冷材の分割数を増やすことなく、保冷材と飲食物との密着性を向上させるため、第２の深絞り容器に「形状追従性」を付与する。第２の深絞り容器に「形状追従性」を付与するために、第２の深絞り容器を軟質性材料で形成すると共に、第２の深絞り容器の容量を増大すると共に、第２の深絞り容器に充填する不凍材の量を増加する。これにより、飲食物の形状に追従するように、第２の深絞り容器が自由に変形し、第２の深絞り容器に充填されている不凍材がボトルに隙間なく密着させることが可能となる。

［内トレイ］
図３４は、第２の実施形態に係る内トレイを示す図であり、図３４（ａ）は内トレイの上面図であり、図３４（ｂ）は内トレイの正面図であり、図３４（ｃ）は内トレイの側面図であり、図３４（ｄ）は内トレイの斜視図である。内トレイ１００は、第１の深絞り容器に相当する。そして、相対的に浅く一定の深さを有する第１の内トレイ１０２と、一方から他方へ向けて深くなっていく第２の内トレイ１０４とから構成されている。第２の実施形態では、第１の内トレイ１０２が幅方向に３つ連接され、第２の内トレイ１０４が幅方向に３つ連接され、これらの第１の内トレイ１０２と第２の内トレイ１０４とが長手方向に接続されている。図３４（ｃ）の側面図に示すように、第１の内トレイ１０２は、一定の深さを有しているが、第２の内トレイ１０４は、紙面に向かって左から右に行くに従って深くなっている。また、図３４（ｂ）の正面図に示すように、内トレイ１００の底部１０６を、開口側に凸となるように形成しても良い。これにより、内トレイ１００の底部１０６が、ボトルの外面に沿い、密着性をより高めることが可能となる。

内トレイ１００の製作手順は以下の通りである。すなわち、キャビティー金型に包材を設置し、真空成型機を用いて、第１の深絞り容器としての内トレイ１００を形成する。包材には、硬質プラスチックフィルムを使用することが好ましく、具体的には、次のような仕様がより好ましい。すなわち、構成が「ＰＥ／ＰＡ／ＰＥ、ＰＰ／ＰＡ／ＰＰ」であり、総厚が「３００〜５００ｕｍ」であり、硬さが「ヤング率≧３０００Ｍｐａ」である。このような仕様を満たす包材としては、例えば、「三菱樹脂株式会社製の共押多層フィルム“Ｆ１１６＿３５０ｕｍ”」などが挙げられる。また、酸素バリアや水蒸気バリアなど、包材に求める性能がそれほど高くない場合には、ＰＥ単層／３００〜５００ｕｍを用いるのが良い。これによって、包材コストを抑えること、ならびに容器の成型性を向上させることが可能となる。

一方、冷凍室等で冷却／凍結させた本発明の熱交換ユニットを外に取出して使用する場合、取出した直後の該熱交換ユニットの温度（冷凍室内の温度）と外の環境温度の差が大きく、該熱交換ユニットの表面に結露が発生する場合がある。そのような場合には、不織布素材の包材や表面に界面活性剤が塗布された包材を用いるのが良い。これによって、結露の発生を抑えることができる。例えば、「三井化学東セロ株式会社製のＬＬＤＰＥ特殊グレード“ＴＮＦ”」などが挙げられる。

［外トレイ］
図３５は、第２の実施形態に係る外トレイを示す図であり、図３５（ａ）は外トレイの上面図であり、図３５（ｂ）は外トレイの正面図であり、図３５（ｃ）は外トレイの側面図であり、図３５（ｄ）は外トレイの斜視図である。外トレイ１１０は、第２の深絞り容器に相当する。そして、相対的に浅く一定の深さを有する第１の外トレイ１１２と、一方から他方へ向けて深くなっていく第２の外トレイ１１４とから構成されている。このため、外トレイ１１０の容量は、内トレイ１００の容量よりも大きい。

このように、外トレイ１１０の容量は、内トレイ１００の容量よりも大きいので、第２の蓄熱材としての不凍材をより多く使用することができる。また、外トレイ１１０は柔軟であるため、変形の自由度が高い。このため、外トレイ１１０を飲食物の外形に追従させ、飲食物との密着性を高めることが可能となる。なお、外トレイ１１０の容量は、好ましくは内トレイ１００の容量の２倍〜１０倍である。

第２の実施形態では、第１の外トレイ１１２が幅方向に３つ連接され、第２の外トレイ１１４が幅方向に３つ連接され、これらの第１の外トレイ１１２と第２の外トレイ１１４とが長手方向に接続されている。図３５（ｃ）の側面図に示すように、第１の外トレイ１１２は、一定の深さを有しているが、第２の外トレイ１１４は、紙面に向かって左から右に行くに従って深くなっている。また、図３５（ｂ）の正面図に示すように、外トレイ１１０の底部１１６を、開口側に凸となるように形成しても良い。これにより、外トレイ１１０の底部１１６が、ボトルの外面に沿い、密着性をより高めることが可能となる。

外トレイ１１０の製作手順は以下の通りである。すなわち、キャビティー金型に包材を設置し、真空成型機を用いて第２の深絞り容器としての外トレイ１１０を形成する。包材には、軟質プラスチックフィルムを使用することが好ましく、具体的には、次のような仕様がより好ましい。すなわち、構成が「ＰＡ／ＰＥ、ＰＡ／ＰＰ」であり、総厚が「１００〜３００ｕｍ」であり、硬さが「ヤング率が３０００Ｍｐａ以下、好ましくは、６００Ｍｐａ以下」である。このような仕様を満たす包材としては、例えば、「三菱樹脂株式会社製の共押多層フィルム“Ｃ１３１＿２００ｕｍ”」などが挙げられる。

また、酸素バリアや水蒸気バリアなど、包材に求める性能がそれほど高くない場合には、ＰＥ単層／１００〜３００ｕｍを用いるのが良い。これによって、包材コストを抑えること、ならびに容器の成型性を向上させることが可能となる。一方、冷凍室等で冷却／凍結させた本発明の熱交換ユニットを外に取出して使用する場合、取出した直後の該熱交換ユニットの温度（冷凍室内の温度）と外の環境温度の差が大きく、該熱交換ユニットの表面に結露が発生する場合がある。そのような場合には、不織布素材の包材や表面に界面活性剤が塗布された包材を用いるのが良い。これによって、結露の発生を抑えることができる。例えば、「三井化学東セロ株式会社製のＬＬＤＰＥ特殊グレード“ＴＮＦ”」などが挙げられる。

また、図３９で示したように、本発明に係る熱交換ユニットは、ワインボトルの上から被せるための構成を採っている。ユーザが熱交換ユニットをワインボトルに被せる過程においては、熱交換ユニットの第１の外トレイ１１２および第２の外トレイ１１４を押し潰しながら装着させるため、特に、ワインボトルと接触する上段側の第２の外トレイ１１４を構成する包材については、「摺動性の付与」が重要となる。

内トレイ用包材としては、前述のように、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等が一般的であるが、それらの摩擦係数は、ナイロンが０．３７、ポリエチレンが０．１８、ポリプロピレンが０．３、ポリスチレンが０．５程度である。これらの包材の表面に、摩擦係数が小さいもの、例えば、摩擦係数が０．０４〜０．１０であるテフロン（登録商標） やフッ素樹脂（PTFE、PFA、FEPなど）をコーティングした包材、或
いは、同包材をそのまま適用することによって、脱着性を向上させることが可能となる。

このように、内トレイ１００の包材のヤング率は、３０００ＭＰａ以上であると共に、外トレイ１１０の包材ヤング率は、３０００ＭＰａ未満であるので、内トレイ１００の強度を維持しつつ、外トレイ１１０を柔軟に変形させることが可能となる。

［蓄熱パックの構成］
図３６は、第２の実施形態に係る蓄熱パック２００の概略構成を示す図である。上述した方法で形成した内トレイ１００内に、液体定量充填機を用いて、第１の蓄熱材としての潜熱材１０８を充填する。潜熱材１０８を選定する場合、少なくとも飲料対象物が必要とする温度以下で相変化する潜熱蓄熱材が好ましい。具体的には、塩化カリウム水溶液、塩化アンモニウム水溶液、テトラブチルアンモニウムブロミド水溶液、或いはパラフィン系蓄熱材等であっても良い。また、潜熱材１０８には、粘性が付与されていても良い。粘度としては、１００ｃＰ以上、好ましくは２００ｃＰ以下が望ましい。この粘度については、後述する。また、増粘材としては、ローカストビーンガム、グァーガム、カラギーナン、ジェランガムや吸水ポリマー、アクリル酸ポリマーなどが挙げられる。

次に、上述した方法で形成した外トレイ１１０内に、液体定量充填機を用いて、第２の蓄熱材としての不凍材１１８を充填する。不凍材１１８を選定する場合、少なくとも上記潜熱材１０８が凍結する温度で液相状態を保つ材料が好ましい。具体的には、塩化ナトリウム水溶液、塩化カルシウム水溶液、或いはエチレングリコールやポリプロピレングリコール、シリコンオイル等であっても良い。また、不凍材１１８には、粘性が付与されていても良い。粘度としては、１００ｃＰ以上、好ましくは２００ｃＰ以下が望ましい。この粘度については、後述する。増粘材としては、ローカストビーンガム、グァーガム、カラギーナン、ジェランガムや吸水ポリマー、アクリル酸ポリマーなどが挙げられる。

次に、上記のように製作した「潜熱材１０８が充填された内トレイ１００(これを潜熱
層と呼ぶ）」と、上記のように製作した「不凍材１１８が充填された外トレイ１１０（これを不凍層と呼ぶ）」と、断熱機能を有し、或いは断熱材を貼り付けた蓋材１２０とをブリスターシール／包装機を用いて、これらの三層部材を熱溶着する。

このように、蓋材自体が断熱性を有するため、飲食物の反対側から熱が出入りすることを防止し、飲食物の温度管理の効率化を図ることが可能となる。

ここで、蓋材１２０を選定する場合、「ＰＡ／ＰＥ、ＰＡ／ＰＰ構成」が一般的である。なお、ガスバリア性が求められる場合には、ＣＰＰ構成、或いはＥＶＯＨ構成から成るフィルムを選定しても良い。また、酸素バリアや水蒸気バリアなど、包材に求める性能がそれほど高くない場合には、ＰＥ単層を用いるのが良い。これによって、包材コストを抑えることが可能となる。

一方、冷凍室等で冷却／凍結させた本発明の熱交換ユニットを外に取出して使用する場合、取出した直後の該熱交換ユニットの温度（冷凍室内の温度）と外の環境温度の差が大きく、該熱交換ユニットの表面に結露が発生する場合がある。そのような場合には、不織布素材の包材や表面に界面活性剤が塗布された包材を用いるのが良い。これによって、結露の発生を抑えることができる。例えば、「三井化学東セロ株式会社製のＬＬＤＰＥ特殊グレード“ＴＮＦ”」などが挙げられる。

ブリスターシール／包装機としては、「株式会社タイセイテクノ社製“ＴＢ５０６０”、“ＴＢ６０９０”」などが挙げられる。断熱材としては、硬質ウレタンフォーム、高発泡ポリエチレン、ポリオレフィンフォーム（ペフ）などが挙げられる。

［熱交換ユニットの構成］
図３７は、熱交換ユニットを示す図である。ここでは、上記のように製作した２つの蓄熱パック２００を、伸縮性接続ゴム１２２を介して連接し、熱交換ユニット２０２を構成した様子を示す。図３７では、熱交換ユニット２０２を、外トレイ１１０側から見た様子を示している。図３７に示すように、２つの蓄熱パック２００を、伸縮性接続ゴム１２２を用いて接続する。伸縮性接続ゴム１２２を選定する場合、天然ゴム、合成ゴム、シリコンゴム、ウレタンゴムなどが挙げられる。また、伸縮性接続ゴム１２２の締付け力としては、１５Ｎ以上であることが好ましい。上記加重以上の締付力を与えることによって、ワインボトル等の飲料対象物と蓄熱パック２００との密着性を更に向上させることができ、急冷性能の向上が期待できる。

なお、各蓄熱パック２００を同心円の中心方向に押圧する押圧部をさらに備えても良い。押圧部としては、例えば、円環状のゴムバンドが該当する。これにより、外トレイ１１０を飲食物により強く密着させることが可能となる。また、押圧部の押圧力は、２５Ｎ以上であることが望ましい。２５Ｎ以上であれば、外トレイ１１０を飲食物に強く密着させることが可能となる。

［熱交換ユニットの形態］
図３８は、熱交換ユニットの形態を示す図である。図３８（ａ）は熱交換ユニット２０２を寝かせた状態を示し、図３８（ｂ）は熱交換ユニット２０２を立て掛けた状態を示し、図３８（ｃ）は熱交換ユニット２０２が完成した状態を示している。図３８（ａ）に示すように、熱交換ユニット２０２を寝かせた状態にすると、第１の外トレイ１１２は変化しないが、第２の外トレイ１１４は紙面に向かって左側が高くなった状態となる。次に、図３８（ｂ）に示すように、熱交換ユニット２０２を立て掛けた状態にすると、第２の外トレイ１１４は、不凍材が充填された軟質包材からなるため、図中、点線で囲んだように、自重で垂れ下がった状態となる。図３８（ｃ）に示す完成体においても、立てた状態にすると、第２の外トレイ１１４は、鉛直下方に垂れ下がった状態となっている。

このように、蓄熱パック２００を、伸縮性接続ゴム１２２で接続することにより、各蓄熱パック２００は、同心円上に配列するように接続されるので、飲食物を包囲することができる。また、関節機構が伸縮性を有するため、飲食物の外形に応じて関節機構が伸縮し、各蓄熱パック２００を飲食物により強く密着させることが可能となる。その結果、飲食物の温度管理の効率化を図ることが可能となる。

図３８（ｃ）に示す完成体を、ワインボトル等の飲料物の上からを被せると、図３８（ｂ）に示したように、垂れ下がった状態の不凍材層としての第１の外トレイ１１２および第２の外トレイ１１４は、飲料物と接触すると押上げられ、異形状を有する飲料物の形状に追従し、隙間なく密着する。飲料物を構成する容器は、例えば、ワインボトルに代表されるように、上段側が細いネックを有し、下段側に相対的に太いボディを有する。このように、場所によって太さ（径）の異なる飲料物用容器であっても、第１の外トレイ１１２および第２の外トレイ１１４がその外形に追従するように変形するため、飲料物への密着性を向上させることが可能となる。すなわち、急冷という観点においては、飲料物の上段側を如何に冷却させるかが非常に重要であるが、第２の実施形態に係る熱交換ユニットによれば、飲料物の特に上段部の形状に依らず、第１の外トレイ１１２および第２の外トレイ１１４が追従可能であるため、密着性が高まり、複数種の飲料対象物に対応が可能となる。

図３９は、第２の実施形態に係る熱交換ユニットの使用状態を段階的に示した図である。図３９中、紙面に向かって左から右に向かって状態が変化している。図３９では、ブルゴーニュタイプのワインボトル１０に熱交換ユニットを装着させた。図３９に示すように、（１）下段側の第１の外トレイ１１２をワインボトル１０に接触させる。（２）次に、上段側の第２の外トレイ１１４がボトル形状に沿って変形する。（３）上段側および下段側ともに、潜熱材層が不凍材層を介してワインボトル１０に隙間なく密着する。このように、場所に応じて径が異なるワインボトル１０に、隙間なく密着可能な熱交換ユニットを実現することが可能となる。

このように、上段部と下段部の２つの部分が飲食物に接触するため、相対的に小さい蓄熱パックを多数接続する場合よりも、隙間を減らすことができ、外トレイ１１０と飲食物との密着性を高めることが可能となる。また、上段部の外トレイ１１０が相対的に大きいため、飲食物が、例えば、瓶のように、鉛直上方が細く、鉛直下方が太い形状を有する場合であっても、外トレイ１１０が飲食物に密着し、温度管理の効率を高めることが可能となる。

［第２の実施形態の比較対照実験］
次に、第２の実施形態に係る熱交換ユニットの効果を検証するために行なった比較対照実験について説明する。

（手順１）
熱交換ユニットを冷蔵庫の冷凍室、或いは、−１８〜−２０℃に設定した低温恒温槽で凍結させる。

（手順２）
潜熱材が凍結した熱交換ユニットを恒温槽から取出し、飲料対象物に装着させる。

（手順３）
手順２を経た熱交換ユニットを、２５〜３０℃程度に設定した定温恒温槽内に投入し、飲料物の液温（2点）の変化（冷却特性）を測定する。温度測定ポイントは、図４０に示
すように、飲料物の下から１００ｍｍの箇所と、下から２００ｍｍの箇所とした。

（評価方法）
図１３は、実験結果の評価方法を示す図であり、以下の手法を用いる。すなわち、冷却開始後の「到達温度／時間」を実測する。また、冷却スピードを評価するため、急冷速度を下記と定義する。
急冷度＝（Ｔ初期−Ｔ３０ｍｉｎ）／３０ｍｉｎ

図４１は、第２の実施形態の比較対照実験における比較例４〜６および実施例４〜７の不凍材および潜熱材の構成を示す図である。比較例４では、熱交換ユニットを、ワインボトルの上段側において、巾着構造でワインボトルに接触させる手法を採っている。比較例５では、熱交換ユニットを、ワインボトルに単に巻き付けた状態となっている。比較例６では、比較例５に対する改善を期待して、保冷材（不凍材・潜熱材）を、高さ方向に３分割した構成を採る。

図４１の表に示されるように、不凍材および潜熱材を作製し、上記の実験手順に従って評価を実施した。なお、この比較対照実験に使用する試作品は、以下のように作製した。
（１）第１の撹拌槽に水道水とＮａＣｌ（塩化ナトリウム）を入れ、攪拌機にて攪拌・溶解させ、ＮａＣｌ＿２３％水溶液を作製した。ここで、攪拌条件は、１５０ｒｐｍ／１０ｍｉｎとした。
（２）同様に、第２の撹拌槽に水道水とＫＣｌ（塩化カリウム）を入れ、攪拌機にて攪拌・溶解させ、ＫＣｌ＿２０％水溶液を作製した。ここで、攪拌条件は、１５０ｒｐｍ／１０ｍｉｎとした。
（３）真空成型で成型したトレイに、ポンプ充填機を用いて、（１）で作製したＮａＣｌ＿２３％水溶液、（２）で作製したＫＣｌ＿２０％水溶液を定量充填した。
（４）ブリスターシール機にて、トレイと蓋材をシールし、熱交換ユニットを作製した。

［比較例４］
図４２は、図４１で示した比較例４について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。比較例４では、熱交換ユニットを、ワインボトルの上段側において、巾着構造でワインボトルに接触させる手法を採っている。ワインボトルは、ブルゴーニュタイプである。比較例４では、ワインボトルの上段側の密着性が確保され、その結果、飲料物を白ワインの飲み頃の温度（5〜8℃）に到達させることができた。しかしながら、巾着の締付け具合が測定毎に異なり、測定結果にもバラつきが発生することを確認した。

［比較例５］
図４３は、図４１で示した比較例５について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。ワインボトルは、ボルドータイプである。比較例４で用いた試作品同様の熱交換ユニットを、ボルドータイプのワインボトルに装着し、測定を実施した。比較例５では、熱交換ユニットをワインボトルに単に巻き付けた状態となっており、さらに、比較例４とワインボトルの形状が異なることから、特に上段側の密着性が悪く、比較例４で達成していた白ワインの適温に到達しないという結果を得た。

［比較例６］
図４４は、図４１で示した比較例６について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。ワインボトルは、ボルドータイプである。比較例６では、比較例５に対する改善を期待して、保冷材（不凍材・潜熱材）を、高さ方向に３分割した構成を採る。また、比較例６では、関節機構を設け、上段側の密着性を改善することで比較例５に対し到達温度が下がる結果を得た。しかしながら、関節機構付与により容器に対する総接触面積が小さくなり、結果として性能が低下するという懸念がある。

［実施例４］
図４５は、図４１で示した実施例４について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。ワインボトルは、ブルゴーニュタイプである。図４５に示すように、本発明によれば、熱交換ユニットが、ワインボトルに対して一様に密着可能な状態となり、比較例４〜６に比べて、急冷速度が早く、且つ所望の温度以下で保冷可能な性能を得た。

［実施例５］
図４６は、図４１で示した実施例５について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。ワインボトルは、ボルドータイプである。図４６に示すように、実施例４同様に、本発明の構成によって、熱交換ユニットが、ワインボトルに対して一様に密着可能な状態となり、比較例４〜５に比べて、急冷速度が早く、且つ所望の温度以下で保冷可能な性能を得た。

［実施例６］
図４７は、図４１で示した実施例６について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。ワインボトルは、ブルゴーニュタイプである。図４７に示すように、実施例６では、熱交換ユニットが、ワインボトルに対して一様に密着可能な状態となり、赤ワインの飲み頃である温度（12〜15℃）に素早く到達し、且つ保冷可能な性能を得た。

［実施例７］
図４８は、図４１で示した実施例７について、ワインの液温の温度測定を行なった結果を示す図である。ワインボトルは、ボルドータイプである。図４８に示すように、実施例６同様に、本発明の構成によって、熱交換ユニットが、ワインボトルに対して一様に密着可能な状態となり、比較例４〜５に比べて、急冷速度が早く、且つ所望の温度以下で保冷可能な性能を得た。

図４９は、実験結果をまとめた表である。白ワインに適用した場合、比較例４は有効であったが、比較例５は有効ではなかった。また、比較例４も良好であったものの、巾着の締付け具合が測定毎に異なるため、同じ条件で何度か測定したところ、測定結果にバラつきが発生することが確認された。比較例６は、比較例５よりは有効と言えるが、十分に有効であるとは言えない。これらの比較例４〜６に対し、実施例４〜７は、ワインボトルがブルゴーニュタイプであってもボルドータイプであっても有効であった。これにより、本実施形態によれば、ワインボトルの形状を問わず、ワインを所望の温度にすることが可能であると言える。

［蓄熱材（不凍材および潜熱材）の粘性について］
蓄熱材に粘性を付与させる目的は二点ある。
（１）重力の影響を受けない形状維持性を付与すること。
図４Ａおよび図４Ｂで示したように、蓄熱材の保持状態が、置き方によって変わってしまう。例えば、蓄熱材に粘性が無い場合、同ユニットを立掛けると、蓄熱材が垂れ下がり、熱のパスが発生してしまう。この課題を解決するためには、上述したように、蓄熱材の粘度を１０００ｃＰ以上とする。
（２）搬送時の液こぼれを低減すること。
蓄熱材をトレイに充填後、シール工程まで搬送する際に、搬送による揺れによってトレイから蓄熱材がこぼれてしまう恐れがある。搬送速度ＤｏｗｎとタクトＵＰはトレードオフの関係がある。これを改善させるため、蓄熱材に粘性を付与させることによって液面の揺れを低減させる。本発明者らは、一つの目安として、トレイの容積に対して、８０％充填する場合には約１００ｃＰ以上あれば良いことを計算で確認した。

［蓄熱材の粘性と液面の揺れ］
上記の手法で求めた搬送速度でトレイを「搬送から停止」とした場合における充填材液面の揺れを、ＡＮＳＹＳ−ＣＦＸを用いて計算した。その結果、粘度が「１．０ｃＰ」である場合は、液面が大きく揺れたが、粘度が「１００ｃＰ」である場合は、液面は揺れなかった。

図５０は、蓄熱材の粘度に対する液面変化量を表す図である。図５０に示されるように、充填率が７０±０．１％の状態では、トレイの高さを１０ｍｍとすると、液面の高さは約７ｍｍとなる。そこで、液面変化量が３ｍｍを超えると蓄熱材が溢れることとなる。液面変化量が２ｍｍ以下に抑えられれば、蓄熱材の溢れを抑制することが可能となる。図４９によれば、蓄熱材の粘度が１００ｃＰであれば、液面変化量が２ｍｍ未満となり、実用に耐え得ると言える。そこで、本実施形態では、搬送時の液こぼれを低減するという観点で、蓄熱材の粘度を１００〜２００ｃＰと規定した。

［第３の実施形態］
［第２の深絞り容器の材料について］
図１に示したように、第２の深絞り容器５は、飲料物としてのワインボトル１０に直接接触する。ワインボトル１０などの保冷対象物の温度を、所望の温度に素早く到達させるためには、保冷対象物と直接接触する第２の深絞り容器５に、高い熱伝導率を有する包材を選定することが好ましい。この包材は、プラスチックから構成されることが一般的であるが、その熱伝導率は、図５１に示す通りである。すなわち、ポリエチレン（低密度）は０．３３［W/m・K］、ポリエチレン（高密度）は０．４６〜０．５２［W/m・K］、ポリプロピレンは０．１２［W/m・K］、ポリスチレンは０．１０〜０．１４［W/m・K］、ポリカーボネートは０．１９［W/m・K］、ポリエチレンテレフタレートは０．１４［W/m・K］、ポリアミド６（ナイロン６）は０．３５〜０．４３［W/m・K］である。

図５１に示した包材のうち、選定すべき樹脂としては、高密度ポリエチレン(LDPE)、低密度ポリエチレン(HDPE)、または、ポリメチルメタクリレート(PMMA)が好ましい。さらに好ましくは、高熱伝導率の粒子（フィラー）を分散した複合プラスチックからなる包材を選定するのが良い。具体的な粒子（フィラー）としては、シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、などが挙げられる。各フィラーの熱伝導率は、図５２に示すとおりである。

図５２に示すように、各フィラーの熱伝導率［W/m・K］は、酸化物フィラーとしてのシリカは２〜４［W/m・K］、酸化物フィラーとしてのアルミナは３〜７［W/m・K］、窒化ケイ素は５〜１０［W/m・K］、炭化ケイ素は７〜１２［W/m・K］、窒化アルミニウムは５〜１３［W/m・K］、窒化ホウ素は１２〜４５［W/m・K］である。そして、例えば、ポリアミドフィルムに、３０ｖｏｌ％の窒化ホウ素フィラーを添加すると、熱伝導率は、およそ３．０Ｗ／ｍ・Ｋに上昇する。

図５３は、フィラー添加量（vol％）と熱伝導率［W/m・K］との関係を示す図である。図５３に示すように、フィラーの添加量の増加に伴って、熱伝導率は上昇する傾向にある。すなわち、用途に応じて必要な熱伝導率のフィルムを選定することが可能となる。

［蓄熱材の選定について］
図５４は、蓄熱材の選定の概念を示す図である。蓄熱材は、比熱が高く、且つ熱伝導率が高い物性を有することが好ましい。すなわち、比熱が高い物性を有する蓄熱材は、比熱が低い物性を有する蓄熱材よりも同温度において蓄えている熱量が多いため、冷却対象物をより早く冷却することを可能にする。例えば、本明細書で示している蓄熱材の構成要素の大半は水である。水の比熱は、温度依存もあるが、４２００Ｊ／ｋｇ・℃程度と非常に高い。

一方、有機系蓄熱材の代表例であるパラフィンの比熱は２１８０Ｊ／ｋｇ・℃程度であり、一般の保冷剤等に使用されているエチレングリコールでも、比熱は２４００Ｊ／ｋｇ・℃程度と、水の半分程度である。つまり、比熱の大きい水系蓄熱材は、他の蓄熱材に比べて冷却能力が優位であると言える。

次に、熱伝導率について考察する。熱伝導率が高い物性で構成された蓄熱材は、熱伝導率が低い物性で構成された蓄熱材よりも、より早く外部からの冷熱を吸収することができるため、例えば、蓄熱材を冷凍室で凍結させる場合、より素早く凍結させることができる。また、蓄熱材が蓄えた冷熱をより素早く冷却対象物に熱交換することができるため、結果として、冷却対象物をより早く冷却することが可能になる。

図５４に示す通り、熱伝導率の低いパラフィン系蓄熱材から構成された蓄熱材の場合、蓄熱材内部での熱交換が悪く、冷却対象物に近い領域の冷熱量のみが冷却対象物に熱交換され、冷却対象物から遠い領域に在る冷熱量は冷却対象物に熱交換されない。つまり、蓄熱材が有する全冷熱量を効率的に冷却対象物に熱交換できない。また、パラフィン系の場合、可燃性を有するため、パッケージからの漏洩等に対する安全対策として、蓄熱材自体を増粘化、或いはゲル化することが多い。この場合、蓄熱材内部での対流が妨げられ、結果としてさらに熱交換が悪くなる可能性がある。一方、熱伝導率の高い水系から構成された蓄熱材の場合、有する冷熱量を冷却対象物への効率的に熱交換することが可能となる。また、水系の場合、安全性の観点で増粘化、ゲル化する必要がないため、パラフィン系の蓄熱材に比べ熱交換性が優位であると言える。

［検証］
図５５は、シミュレーションによる検証で用いたモデルを示す図である。図５５に示すように、このモデルは蓄熱材が１３５ｍｍ×８０ｍｍ×ｔ２５ｍｍのサイズとし、周囲環境は、温度が一定の−１８℃であるとし、深絞り容器は、所期温度が２５℃で、熱伝導率がパラメータＡで与えられるものとする。また、蓄熱材は、所期温度が２５℃で、熱伝導率がパラメータＢで与えられるものとする。また、設定パラメータは、以下の通りである。

この様なモデルを用いて、パラメータＡ〜Ｂを変動させた場合の冷却対象物の時間に対する温度変化を計算した。パラメータＡは、（１）２３０Ｗ／ｍ・Ｋ（AL相当）、（２）０．３３Ｗ／ｍ・Ｋ（PE相当）とする。パラメータＢは、（１）０．５７〜０．６２Ｗ／ｍ・Ｋ（水相当）、（２）０．１Ｗ／ｍ・Ｋ（パラフィン相当）とする。なお、冷却対象物は、０℃で相変化する水（334J／g）を設定している。また、図５５中、測定ポイントＩは、蓄熱材の左右方向の中心で、最下部から１８．７５ｍｍの位置とし、測定ポイントＩＩは、蓄熱材の左右方向の中心で、最下部から１２．５ｍｍの位置とし、測定ポイントＩＩＩは、蓄熱材の左右方向の中心で、最下部から６．２５ｍｍの位置とした。

［検証結果］
図５６は、シミュレーションによる検証結果を示す図であり、図５７は、シミュレーションによる温度測定結果を模式的に表した図である。図５６および図５７において、どの場合も、測定してから１分後は変化がなく、いずれも０℃を示している。５分経過すると、設定パラメータを、Ａ（１）およびＢ（２）としたときは、測定ポイントＩでは−３．１℃、測定ポイントＩＩでは０℃、測定ポイントIIIでは−３．５℃に変化した。この場合、図５７に示すように、冷却対象物の周辺部分において、わずかな厚みを持ってマイナスの温度領域が分布しているが、中心を含む部分は依然として０℃のままである。また、設定パラメータを、Ａ（２）およびＢ（１）としたときと、設定パラメータを、Ａ（２）およびＢ（２）としたときは、全く変化がなかった。

これに対し、設定パラメータを、Ａ（１）およびＢ（１）としたときは、測定ポイントＩでは−１３．５℃、測定ポイントＩＩでは−９．８℃、測定ポイントIIIでは−１４．１℃に変化しており、その他の場合と比較して顕著である。また、図５７に示すように、設定パラメータを、Ａ（１）およびＢ（１）としたときは、他の場合と比較して低い温度が広く分布している。

１０分が経過すると、設定パラメータを、Ａ（１）およびＢ（２）としたときは、測定ポイントＩでは−６．７℃、測定ポイントＩＩでは０℃、測定ポイントIIIでは−８．３℃に変化した。この場合は、図５７に示すように、冷却対象物の周辺部分において、一定の厚みを持ってマイナスの温度領域が分布しているが、中心を含む部分は依然として０℃のままである。

また、設定パラメータを、Ａ（２）およびＢ（１）としたときは、測定ポイントＩでは−２．２℃、測定ポイントＩＩでは０℃、測定ポイントIIIでは−３．７℃に変化した。この場合、図５７に示すように、冷却対象物の周辺部分において、わずかな厚みを持ってマイナスの温度領域が分布しているが、中心を含む部分は依然として０℃のままである。設定パラメータを、Ａ（２）およびＢ（２）としたときは、全く変化がなかった。

これに対し、設定パラメータを、Ａ（１）およびＢ（１）としたときは、測定ポイントＩでは−１８．０℃、測定ポイントＩＩでは−１７．６℃、測定ポイントIIIでは−１８．０℃に変化しており、その他の場合と比較して顕著である。また、図５７に示すように、設定パラメータを、Ａ（１）およびＢ（１）としたときは、冷却対象物の温度が、すべての部分において、周囲温度とほぼ同じ−１８℃となっている。

以上の検証結果によれば、蓄熱材をより早く凍結させるとう観点においては、蓄熱材、並びに該蓄熱材を包装する深絞り容器ともに、その熱伝導率は、高い方が優位であると言える。一方、モデルの上方部よりも下方部の方が、温度が低い傾向が確認されるが、これは密度の温度依存によるものであり、冷たい領域が下部に、温かい領域が上部に移動する特性が現われたものであると推察される。

以上のように、本シミュレーションによる検証結果から、蓄熱材は、熱伝導率が高く、比熱が高い構成とすることによって、蓄熱材の凍結時間を短縮することが可能であることが分かった。一方、この結果より、凍結した蓄熱材が有する冷熱量を効率的に素早く冷却対象物に熱交換させるためには、蓄熱材を、熱伝導率が高く、比熱が高い構成とすることが望ましいことも示唆された。

以上説明したように、本実施形態によれば、熱伝導率の高い包材を用いると共に、比熱が高く熱伝導率も高い蓄熱材を用いることによって、保冷対象物を適した温度に素早く到達させることが可能となる。

本発明は、以下のような構成を採ることができる。すなわち、（１）本発明の蓄熱パックは、飲食物の温度管理を行なう蓄熱パックであって、予め定められた温度で相変化する第１の蓄熱材が充填された第１の収容部と、前記第１の収容部に積重され、前記第１の蓄熱材の相変化温度で液相状態を維持する第２の蓄熱材が充填された第２の収容部と、前記第１の収容部を閉塞する蓋材と、を備え、前記第２の収容部が飲食物に接触する。

（２）また、本発明の蓄熱パックにおいて、前記第１の収容部は、第１のプラスチックフィルムで成形される一方、前記第２の収容部は、第２のプラスチックフィルムで成形され、前記第２のプラスチックフィルムは、前記第１のプラスチックフィルムよりも柔軟である。

（３）また、本発明の蓄熱パックにおいて、前記第１の収容部および前記第２の収容部は、深絞り成型容器であって、前記第１の収容部のフランジ部と前記第２の収容部のフランジ部とが接合されると共に、前記第１の収容部のフランジ部と前記蓋材とが接合されている。

（４）また、本発明の蓄熱パックにおいて、前記第１の収容部のフランジ部の任意の一部に貫通口が設けられ、前記貫通口で、前記第２の収容部のフランジ部と前記蓋材とが直接接合している。

（５）また、本発明の蓄熱パックは、前記第１の蓄熱材および第２の蓄熱材が、自重に対して形状維持可能な粘性を有する。

（６）また、本発明の蓄熱パックは、前記第１の蓄熱材および第２の蓄熱材の粘度が、１０００ｃＰ以上である。

（７）また、本発明の蓄熱パックは、前記第１の収容部に充填された前記第１の蓄熱材と、前記蓋材との間に空隙層を有する。

（８）また、本発明の蓄熱パックにおいて、前記第１の収容部は、前記第２の収
容部の反対側に断熱材を更に備える。

（９）また、本発明の蓄熱パックにおいて、前記第１の蓄熱材は、水と０℃以上の温度で前記水の一部と包接水和物を形成する炭化水素化合物および前記水の他の一部の相変化温度を０℃未満に硬化させる無機化合物で構成されている。

（１０）また、本発明の蓄熱パックにおいて、前記第１の蓄熱材および第２の蓄熱材の粘度が、１００〜２００ｃＰである。

（１１）また、本発明の蓄熱パックにおいて、前記第２の収容部の容量は、前記第１の収容部の容量よりも大きい。

（１２）また、本発明の蓄熱パックにおいて、前記蓋材は、断熱材で形成されている。

（１３）また、本発明の蓄熱パックにおいて、前記第１のプラスチックフィルムのヤング率は、３０００ＭＰａ以上であると共に、前記第２のプラスチックフィルムのヤング率は、３０００ＭＰａ未満である。

（１４）また、本発明の蓄熱パックにおいて、前記第２の収容部の飲食物に接触する面は、他の面よりも相対的に小さい摩擦係数を有する。

（１５）また、本発明の熱交換ユニットは、上記（１）〜（１４）のいずれかに記載の蓄熱パックが複数接続され、隣接する蓄熱パック間に関節機構を有する。

（１６）また、本発明の熱交換ユニットにおいて、前記各蓄熱パックは、同心円上に配列するように接続され、前記関節機構は、伸縮性を有する。

（１７）また、本発明の熱交換ユニットにおいて、相対的に大きい第２の収容部を有する複数の蓄熱パックが同心円上に配列するように接続された上段部と、相対的に小さい第２の収容部を有する複数の蓄熱パックが同心円上に配列するように接続された下段部と、を備え、使用時に、前記上段部が鉛直上方に位置する一方、前記下段部が鉛直下方に位置することで前記各第２の収容部が飲食物に接触する。

（１８）また、本発明の熱交換ユニットにおいて、前記各蓄熱パックを同心円の中心方向に押圧する押圧部をさらに備える。

（１９）また、本発明の熱交換ユニットにおいて、前記押圧部の押圧力は、２５Ｎ以上である。

（２０）また、本発明の蓄熱パックの製造方法は、飲食物の温度管理を行なう蓄熱パックの製造方法であって、第１の金型によって凹形状を有する第１の収容部を成型する工程と、第２の金型によって、少なくとも前記第１の収容部の凹形状よりも大きい凹形状を有する第２の収容部を成形する工程と、前記第１の収容部に、予め定められた温度で相変化する第１の蓄熱材を充填する工程と、前記第２の収容部に、前記第１の蓄熱材の相変化温度で液相状態を維持する第２の蓄熱材を充填する工程と、前記第２の蓄熱材が充填された第２の収容部に、前記第１の蓄熱材が充填された第１の収容部を積重させて、蓋材、前記第１の収容部のフランジ部および前記第２の収容部のフランジ部を接合する工程と、を少なくとも含む。

（２１）また、本発明の蓄熱パックの製造方法は、飲食物の温度管理を行なう蓄熱パックの製造方法であって、第１の金型によって凹形状を有する第１の収容部を成型する工程と、第２の金型によって、少なくとも前記第１の収容部の凹形状よりも大きい凹形状を有する第２の収容部を成形する工程と、前記第２の収容部に、第１の蓄熱材の相変化温度で液相状態を維持する第２の蓄熱材を充填する工程と、前記第２の蓄熱材が充填された第２の収容部に、前記第１の収容部を積重させる工程と、前記第１の収容部に、予め定められた温度で相変化する前記第１の蓄熱材を充填する工程と、蓋材、前記第１の収容部のフランジ部および前記第２の収容部のフランジ部を接合する工程と、を少なくとも含む。

（２２）また、本発明の蓄熱パックの製造方法は、前記第１の収容部のフランジ部の任意の一部に貫通口を設ける工程を更に備え、前記貫通口で、前記第２の収容部のフランジ部と前記蓋材とが直接接合している。

以上説明したように、本実施形態によれば、第２の蓄熱材５ａが第１の蓄熱材３ａの相変化温度で液相状態を維持し、第２の深絞り容器５が受熱体としての飲食物に接触するので、所望の温度において、第２の深絞り容器５を飲食物に密着させることが可能となる。これにより、第２の蓄熱材５ａが蓄えた顕熱を飲食物に確実に伝え、飲食物を所望の温度に素早く到達させることが可能となる。さらに、第２の蓄熱材５ａを介して第１の蓄熱材３ａが蓄えた顕熱、および潜熱を飲食物に確実に伝えることで、飲食物を所望の温度に素早く到達させるアシストをすると共に、さらに第１の蓄熱材３ａが蓄えた潜熱を飲食物に確実に伝えることで、飲食物を所望の温度で長時間保持させることが可能となる。

また、本実施形態に係る熱交換ユニットは、ワインボトルの上から被せて装着するように構成されていることが特徴である。従来は、ワインボトルに装着した後に、ワインボトルの先端部分を絞る必要があった、いわゆる巾着機構を有する飲料クーラーが提案されていたが、そのような構成の場合、巾着部の締付け力のバラつきによって、特に、急冷性能に大きな差異が発生する懸念がある。これに対し、本発明では、「装着後に締付ける」という作業がないため上記懸念の発生は極めて少ないという優れた効果を奏する。

１ 蓄熱パック
３ 第１の深絞り容器
３ａ 第１の蓄熱材
３ｂ フランジ部
５ 第２の深絞り容器
５ａ 第２の蓄熱材
５ｂ フランジ部
７ 蓋材
８ 貫通口
９ 接着部
１０ ワインボトル
２０ 熱交換ユニット
３０ 保冷アイスマスク
３１Ｌ 左眼保冷部
３１Ｒ 右眼保冷部
３２ 接続部
３４Ｌ ゴムバンド
３４Ｒ ゴムバンド
６０ 真空成型金型
６１ 硬質フィルム
７０ 真空成型金型
７１ 軟質フィルム
１００ 内トレイ
１０２ 第１の内トレイ
１０４ 第２の内トレイ１０６ 底部
１０８ 潜熱材
１１０ 外トレイ
１１２ 第１の外トレイ
１１４ 第２の外トレイ
１１６ 底部
１１８ 不凍材
１２０ 蓋材（断熱材）
１２２ 伸縮性接続ゴム
２００ 蓄熱パック
２０２ 熱交換ユニット
２４０ アイシングパック
２４１ パック本体
２４１ａ 周辺部
２４１ｂ 収容部
２４２Ｒ バンド部
２４３Ｌ ループ部
２４３Ｒ フック部
２６０ アイス枕
２６１ 第１の収容部
２６２ 第２の収容部
２８０ 蓄冷マット
２８２ アルミ製皿

Claims (20)

1. 飲食物の温度管理を行なう蓄熱パックであって、
   予め定められた温度で相変化する第１の蓄熱材が充填された第１の収容部と、
   前記第１の収容部に積重され、前記第１の蓄熱材の相変化温度で液相状態を維持する第２の蓄熱材が充填された第２の収容部と、
   前記第１の収容部を閉塞する蓋材と、を備え、
   前記第１の収容部は、第１のプラスチックフィルムで成形される一方、前記第２の収容部は、第２のプラスチックフィルムで成形され、前記第２のプラスチックフィルムは、前記第１のプラスチックフィルムよりも柔軟であり、
   前記第１の収容部および前記第２の収容部は、深絞り成型容器であって、前記第１の収容部のフランジ部と前記第２の収容部のフランジ部とが接合されると共に、前記第１の収容部のフランジ部と前記蓋材とが接合され、
   前記第１の収容部のフランジ部の任意の一部に貫通口が設けられ、前記貫通口で、前記第２の収容部のフランジ部と前記蓋材とが直接接合し、
   前記第２の収容部が飲食物に接触する蓄熱パック。
2. 飲食物の温度管理を行なう蓄熱パックであって、
   予め定められた温度で相変化する第１の蓄熱材が充填された第１の収容部と、
   前記第１の収容部に積重され、前記第１の蓄熱材の相変化温度で液相状態を維持する第２の蓄熱材が充填された第２の収容部と、
   前記第１の収容部を閉塞する蓋材と、を備え、
   前記第１の収容部および前記第２の収容部のうち、少なくとも前記第２の収容部は、深さが異なる形状を有する深絞り成型容器であって、前記第１の収容部のフランジ部と前記第２の収容部のフランジ部とが接合されると共に、前記第１の収容部のフランジ部と前記蓋材とが接合され、
   前記第１の収容部は、第１のプラスチックフィルムで成形される一方、前記第２の収容部は、第２のプラスチックフィルムで成形され、前記第２のプラスチックフィルムは、前記第１のプラスチックフィルムよりも柔軟であり、
   前記第２の収容部が飲食物に接触する蓄熱パック。
3. 前記第１の収容部のフランジ部の任意の一部に貫通口が設けられ、前記貫通口で、前記第２の収容部のフランジ部と前記蓋材とが直接接合している請求項２記載の蓄熱パック。
4. 前記第１の蓄熱材および第２の蓄熱材が、自重に対して形状維持可能な粘性を有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の蓄熱パック。
5. 前記第１の蓄熱材および第２の蓄熱材の粘度が、１０００ｃＰ以上である請求項４記載の蓄熱パック。
6. 前記第１の収容部に充填された前記第１の蓄熱材と、前記蓋材との間に空隙層を有する請求項５記載の蓄熱パック。
7. 前記第１の蓄熱材および第２の蓄熱材の粘度が、１００〜２００ｃＰである請求項１から請求項３のいずれかに記載の蓄熱パック。
8. 前記第１のプラスチックフィルムのヤング率は、３０００ＭＰａ以上であると共に、
   前記第２のプラスチックフィルムのヤング率は、３０００ＭＰａ未満である請求項１から請求項７のいずれかに記載の蓄熱パック。
9. 前記第１の蓄熱材は、水と０℃以上の温度で前記水の一部と包接水和物を形成する炭化水素化合物および前記水の他の一部の相変化温度を０℃未満に硬化させる無機化合物で構成されている請求項１から請求項８のいずれかに記載の蓄熱パック。
10. 前記第２の収容部の容量は、前記第１の収容部の容量よりも大きい請求項１から請求項９のいずれかに記載の蓄熱パック。
11. 前記第１の収容部は、前記第２の収容部の反対側に断熱材を更に備える請求項１から請求項１０のいずれかに記載の蓄熱パック。
12. 前記蓋材は、断熱材で形成されている請求項１から請求項１１のいずれかに記載の蓄熱パック。
13. 前記第２の収容部の飲食物に接触する面は、他の面よりも相対的に小さい摩擦係数を有する請求項１から請求項１２のいずれかに記載の蓄熱パック。
14. 請求項１から請求項１３のいずれかに記載の蓄熱パックが複数接続され、隣接する蓄熱パック間に関節機構を有する熱交換ユニット。
15. 前記各蓄熱パックは、同心円上に配列するように接続され、
    前記関節機構は、伸縮性を有する請求項１４記載の熱交換ユニット。
16. 相対的に大きい第２の収容部を有する複数の蓄熱パックが同心円上に配列するように接続された上段部と、
    相対的に小さい第２の収容部を有する複数の蓄熱パックが同心円上に配列するように接続された下段部と、を備え、
    使用時に、前記上段部が鉛直上方に位置する一方、前記下段部が鉛直下方に位置することで前記各第２の収容部が飲食物に接触する請求項１４記載の熱交換ユニット。
17. 前記各蓄熱パックを同心円の中心方向に押圧する押圧部をさらに備える請求項１６記載の熱交換ユニット。
18. 前記押圧部の押圧力は、２５Ｎ以上である請求項１７記載の熱交換ユニット。
19. 飲食物の温度管理を行なう蓄熱パックの製造方法であって、
    第１の金型によって凹形状を有する第１の収容部を成型する工程と、
    第２の金型によって、少なくとも前記第１の収容部の凹形状よりも大きい凹形状を有する第２の収容部を成形する工程と、
    前記第１の収容部に、予め定められた温度で相変化する第１の蓄熱材を充填する工程と、
    前記第２の収容部に、前記第１の蓄熱材の相変化温度で液相状態を維持する第２の蓄熱材を充填する工程と、
    前記第１の収容部のフランジ部の任意の一部に貫通口を設ける工程と、
    前記第２の蓄熱材が充填された第２の収容部に、前記第１の蓄熱材が充填された第１の収容部を積重させて、前記貫通口で、前記第２の収容部のフランジ部と蓋材とが直接接合する工程と、を少なくとも含む蓄熱パックの製造方法。
20. 飲食物の温度管理を行なう蓄熱パックの製造方法であって、
    第１の金型によって凹形状を有する第１の収容部を成型する工程と、
    第２の金型によって、少なくとも前記第１の収容部の凹形状よりも大きい凹形状を有する第２の収容部を成形する工程と、
    前記第２の収容部に、第１の蓄熱材の相変化温度で液相状態を維持する第２の蓄熱材を充填する工程と、
    前記第２の蓄熱材が充填された第２の収容部に、前記第１の収容部を積重させる工程と、
    前記第１の収容部に、予め定められた温度で相変化する前記第１の蓄熱材を充填する工程と、
    前記第１の収容部のフランジ部の任意の一部に貫通口を設ける工程と、を少なくとも備え、
    前記貫通口で、前記第２の収容部のフランジ部と蓋材とが直接接合している蓄熱パックの製造方法。

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