JP6616596B2 - 熱制御装置 - Google Patents
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Description
対向する伝熱板A及び伝熱板Bの間に、伝熱部材と熱応答性部材とを有しており、
前記伝熱部材の一端は、前記伝熱板Aに接合しており、
前記熱応答性部材の両端は、前記伝熱板A及び伝熱板Bに接合しており、
予め定められた温度未満の時には、前記伝熱部材の他端は前記伝熱板Bに接触しており、
予め定められた温度以上の時には、前記熱応答性部材が伸長して前記伝熱板A及び伝熱板Bの間隔が広がることにより、前記伝熱部材の他端は前記伝熱板Bに非接触になる、熱制御装置に関する。
対向する伝熱板A及び伝熱板Bの間に、伝熱部材C及び伝熱部材Dと熱応答性部材とを有しており、
前記伝熱部材Cの一端は、前記伝熱板Aに接合しており、
前記伝熱部材Dの一端は、前記伝熱板Bに接合しており、
前記熱応答性部材の両端は、前記伝熱板A及び伝熱板Bに接合しており、
予め定められた温度未満の時には、前記伝熱部材Cの他端と前記伝熱部材Dの他端は接触しており、
予め定められた温度以上の時には、前記熱応答性部材が伸長して前記伝熱板A及び伝熱板Bの間隔が広がることにより、前記伝熱部材Cの他端と前記伝熱部材Dの他端は非接触になる、熱制御装置に関する。
参考として、液晶ポリウレタンエラストマーを製造し、当該液晶ポリウレタンエラストマーを熱応答性部材として用いた熱制御装置を評価した。
[測定、評価方法]
〔液晶性化合物及びポリウレタンエラストマーの液晶相から等方相への転移温度(Ti)の測定〕
Tiは、示差走査熱量分析器DSC(株式会社日立ハイテクサイエンス社製、商品名:X−DSC 7000)を用いて、20℃/分の条件で測定した。
液晶性化合物及びポリウレタンエラストマーの液晶性の有無は、偏光顕微鏡(ニコン社製、商品名:LV−100POL)及び示差走査熱量分析器DSC(株式会社日立ハイテクサイエンス社製、商品名:X−DSC 7000)を用いて、20℃/分の条件で評価した。
熱制御装置の評価は、熱流計(江藤電気製:M55A,2300A)、ラバーヒーター(サミコン230,SBX3030K1S)を組み合わせた装置を用いて性能評価を行った。
1)熱制御装置の厚み
0℃、10℃、20℃、及び30℃における熱制御装置の厚みを測定した。
2)熱伝導率
熱制御装置の熱伝導率は、当該熱制御装置の厚さ方向(図1に記載の熱制御装置における、
伝熱板A(2)から伝熱板B(3)の方向)についてJISA 1412−2に従って熱流計法によって測定した。
3)熱伝導率変化
熱伝導率変化は、以下の式により求めた。数値が大きい方がより大きく熱伝導率が変化したことを意味する。
熱伝導率変化=予め定められた温度未満のときの熱制御装置の熱伝導率/予め定められた温度以上のときの熱制御装置の熱伝導率
[液晶性化合物であるメソゲンジオールの合成]
反応容器にBH6(100g)、KOH3.8g、及びDMF600mlを入れて混合し、その後、ブチレンオキシドをBH6(1モル)に対して5当量添加し、加圧条件下で120℃で2時間反応させた。その後、シュウ酸3.0gを添加して付加反応を停止させ、吸引ろ過により塩を除去し、さらにDMFを減圧蒸留により除去して、目的物であるメソゲンジオール(構造異性体を含んでいてもよい)を得た。当該反応を下記化学式2に示す。
前記メソゲンジオール100g、ヘキサメチレンジイソシアネート26g、HDI系イソシアヌレート(住化バイエルウレタン株式会社製、スミジュールN3300)3g、及び触媒(TEDA−L33、東ソー社製)1gを100℃で混合した。その後、反応溶液を予め100℃に加温した金型内に流し入れ、100℃で30分硬化させて、所定のサイズの半硬化状態の液晶ポリウレタンエラストマーを得た。金型から脱型した後、20℃で試料を一軸方向に伸長することで、液晶ポリウレタンエラストマーを作製した。
前記メソゲンジオール100g、ヘキサメチレンジイソシアネート26g、HDI系イソシアヌレート(住化バイエルウレタン株式会社製、スミジュールN3300)3g、整泡剤(B−8017、ゴールドシュミット社製)1g、及び触媒(TEDA−L33、東ソー社製)1gを100℃で混合した。そして、撹拌翼を用いて、回転数900rpmで反応系内に気泡を取り込むように約1分間激しく撹拌を行った。その後、反応溶液を予め100℃に加温した金型内に流し入れ、100℃で30分硬化させて、所定のサイズの半硬化状態の液晶ポリウレタンエラストマーを得た。金型から脱型した後、20℃で試料を一軸方向に伸長することで、発泡液晶ポリウレタンエラストマーを作製した。
〔熱制御装置〕
[実施例1]
本発明の熱制御装置を下記材料で製作した。
・伝熱板A及び伝熱板B:アルミニウム合金板(寸法1mm×100mm×100mm)
・伝熱部材:アルミニウム合金(寸法φ3mm×10mm:前記伝熱板に均等な間隔で25本配置)
・熱応答性部材:前記製造例1の液晶ポリウレタンエラストマー(寸法10mm×10mm×12mm:前記伝熱部材の間に配置)
実施例1の熱応答性部材を製造例2の発泡液晶ポリウレタンエラストマーに変更したこと以外は実施例1と同様に熱制御装置を作製した。
2 伝熱板A
3 伝熱板B
4 伝熱部材
5 熱応答性部材
6 伝熱部材C
7 伝熱部材D
Claims (7)
- 容器内に物質を保存したまま低温化することができ、しかもその物質の低温状態を保持することができる熱制御装置であって、
対向する伝熱板A及び伝熱板Bの間に、伝熱部材と熱応答性部材とを有しており、
前記伝熱部材の一端は、前記伝熱板Aに接合しており、
前記熱応答性部材の両端は、前記伝熱板A及び伝熱板Bに接合しており、
予め定められた温度未満の時には、前記伝熱部材の他端は前記伝熱板Bに接触しており、
予め定められた温度以上の時には、前記熱応答性部材が伸長して前記伝熱板A及び伝熱板Bの間隔が広がることにより、前記伝熱部材の他端は前記伝熱板Bに非接触になる、熱制御装置。 - 容器内に物質を保存したまま低温化することができ、しかもその物質の低温状態を保持することができる熱制御装置であって、
対向する伝熱板A及び伝熱板Bの間に、伝熱部材C及び伝熱部材Dと熱応答性部材とを有しており、
前記伝熱部材Cの一端は、前記伝熱板Aに接合しており、
前記伝熱部材Dの一端は、前記伝熱板Bに接合しており、
前記熱応答性部材の両端は、前記伝熱板A及び伝熱板Bに接合しており、
予め定められた温度未満の時には、前記伝熱部材Cの他端と前記伝熱部材Dの他端は接触しており、
予め定められた温度以上の時には、前記熱応答性部材が伸長して前記伝熱板A及び伝熱板Bの間隔が広がることにより、前記伝熱部材Cの他端と前記伝熱部材Dの他端は非接触になる、熱制御装置。 - 前記熱応答性部材は、予め定められた温度以上の時に液晶相から等方相に相転移するモノドメイン構造を有する請求項1又は2に記載の熱制御装置。
- 前記熱応答性部材のモノドメインの配向方向は、前記伝熱板A及び伝熱板Bの面に対して平行である請求項3に記載の熱制御装置。
- 前記熱応答性部材は、液晶ポリウレタンエラストマーを含む請求項1〜4のいずれかに記載の熱制御装置。
- 前記熱応答性部材は、空隙を有する請求項1〜5のいずれかに記載の熱制御装置。
- 前記伝熱板A又は前記伝熱板Bのどちらか一方は前記容器に接触している、あるいは前記伝熱板A又は前記伝熱板Bのどちらか一方は前記容器の一部である請求項1〜6のいずれかに記載の熱制御装置。
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