JP6651252B2

JP6651252B2 - 蓄熱体

Info

Publication number: JP6651252B2
Application number: JP2016028618A
Authority: JP
Inventors: 葛谷　拓嗣; 拓嗣葛谷
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2016-02-18
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2020-02-19
Anticipated expiration: 2036-02-18
Also published as: JP2017145330A

Description

本発明は、柔軟なケースに蓄熱剤が収容された蓄熱体に関する。

物品を所定温度に維持するために、繰り返し使用可能な蓄熱体が使用されている。例えば、所定温度の維持が必要な物品（例えば医薬品や食品等）を搬送する際、物品を収容する保温箱に蓄熱体が収納される。
前記蓄熱体は、柔軟なケースに蓄熱剤が収容されており、蓄熱剤の潜熱を利用して保温を行う。前記蓄熱体は、予め加熱装置に収容し、所定温度に加熱して使用される。

前記蓄熱剤には、パラフィンを主成分とし、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマーを添加したもの（特許文献１）、あるいはパラフィンを主成分とし、水添ジエン系共重合体を含むもの（特許文献２）などがある。前記蓄熱剤はシート状（板状）とされて柔軟なケースに収容され、蓄熱体が構成される

しかし、従来のパラフィンを主成分とする蓄熱剤を柔軟なケースに収納した蓄熱体は、加熱装置に収容して加熱し潜熱を蓄える間に、加熱装置内の収容状態によっては軟化して変形を生じることがある。加熱装置内で変形した蓄熱体は、そのままでは変形によって保温箱内に正しく収納できず、物品収容空間が狭くなったり、保温箱内を均一に保温できなくなったりするため、形状を直した後に保温箱に収納する必要がある。特に、蓄熱体の加熱を効率的に行うには、加熱装置に蓄熱体を少しでも多く収容して一度にたくさんの蓄熱体を加熱するのが望ましいため、例えば、蓄熱体を立てた状態で並べて加熱装置に収容して加熱した場合には、加熱状態で蓄熱剤が軟化して、柔軟なケース内の下部に偏りが生じ、下部が膨らんだ偏肉状態になる。

特開平３−６６７８８号公報ＷＯ２０１１／０７８３４０公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、蓄熱体を使用するための加熱時に蓄熱剤の変形が少ない蓄熱体の提供を目的とする。

請求項１の発明は、予め加熱されて使用される蓄熱体において、柔軟なケースと、前記柔軟なケースに収納された蓄熱剤とよりなり、前記蓄熱剤は、パラフィンと熱可塑性エラストマーを含む配合からなり、前記パラフィンは、前記蓄熱体の加熱温度以下で最大潜熱変化を示す第１のパラフィンと、前記蓄熱体の加熱温度よりも高い融点を有する第２のパラフィンとを含み、前記第１のパラフィンが最大潜熱変化を示す温度は、２〜２５℃であり、前記第２のパラフィンの融点は、７０〜１２０℃であり、前記蓄熱体の加熱温度は、前記第２のパラフィンの融点未満でかつ５０℃以上である
ことを特徴とする。なお、本発明において、最大潜熱変化を示すとは、複数の温度で潜熱変化を示す場合、それらの複数の潜熱変化のうち最大の潜熱変化を示すものをいい、また、１つの温度のみで潜熱変化を示す場合にはその潜熱変化が最大の潜熱変化である。
さらに、前記第２のパラフィンは前記第１のパラフィン１００重量部に対して３〜２０重量部含まれることで、実用的な蓄冷体を提供できる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記蓄熱体が医薬品搬送用であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、蓄熱剤が、蓄熱体の加熱温度以下で最大潜熱変化を示す第１のパラフィンを含むため、良好な蓄熱性を有し、かつ蓄熱体の加熱温度より高い融点を有する第２のパラフィンを含むため、蓄熱体の加熱時に蓄熱剤の軟化による変形を少なくできる。なお、蓄熱体の加熱温度以下で最大潜熱変化を示す第１のパラフィン１００重量部に対して、蓄熱体の加熱温度よりも高い融点を有する第２のパラフィンを３〜２０重量部含むことで、蓄熱剤による良好な温度維持性を有し、かつ蓄熱剤の加熱時に、軟化による変形をより効果的に抑え、安定した形状維持ができる。

請求項１の発明によれば、第１のパラフィンが最大潜熱変化を示す温度は２〜２５℃であるため、蓄熱体の使用時に医薬品に適した温度に医薬品を維持することができ、医薬品の搬送に好適である。

請求項１の発明によれば、第２のパラフィンの融点は、７０〜１２０℃であるため、蓄熱体の加熱温度を、第２のパラフィンの融点未満でかつ５０℃以上に設定することができ、蓄熱体の加熱時間を短縮することができる。

請求項２の発明によれば、蓄熱体を医薬品の搬送に使用することにより、医薬品に適した温度に医薬品を維持して搬送することができる。

本発明の一実施形態に係る蓄熱体の平面図である。図１のＡ−Ａ拡大断面図である。蓄熱体の形状保持特性の測定方法を示す図である。

図１及び図２に示す一実施形態の蓄熱体１０は、予め加熱装置で加熱されて使用されるものであり、柔軟なケース１１と、前記柔軟なケース１１に収納された蓄熱剤２１とよりなる。
前記柔軟なケース１１は、合成樹脂フィルム、アルミ蒸着ラミネートフィルム、あるいは合成樹脂とアルミ箔がラミネートされたフィルム等からなり、二枚のフィルムの周縁が熱融着等で接合（シール）されて袋状とされている。符号１３は周縁の接合部（シール部）である。合成樹脂フィルムの材質は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等を挙げることができる。なお、前記柔軟なケース１１を構成するフィルムは、前記蓄熱体１０の加熱温度より高い溶融温度を有する。

前記蓄熱剤２１は、パラフィンと熱可塑性エラストマーを含む配合からなり、前記柔軟なケース１１に収納可能な大きさのシート状（板状）等に形成されている。
前記パラフィンは、前記蓄熱体１０の加熱温度以下の温度で最大潜熱変化を示す第１のパラフィンと、前記蓄熱体１０の加熱温度よりも高い融点を有する第２のパラフィンとを含む。

パラフィンは融点で最大の潜熱変化を示すため、第１のパラフィンとしては、前記蓄熱体１０の加熱温度以下の融点を有し、融点の潜熱変化が大きいものが好ましい。第１のパラフィンは、直鎖状のパラフィン（ｎ−パラフィン）が、潜熱変化が大きいために好ましい。また、前記蓄熱体１０の加熱温度は、最小限の熱量を与えて、最短の加熱時間で潜熱を蓄えるために５０℃以上が好ましい。第１のパラフィンとしては、最大潜熱変化を示す温度（融点）が５０℃以下のパラフィンが好ましい。

５０℃以下の融点で最大潜熱変化を示すパラフィンとして、ｎ−テトラデカン（融点６℃）、ｎ−ペンタデカン（融点９℃）、ｎ−ヘキサデカン（融点１８℃）、ｎ−ヘプタデカン（融点２１℃）、ｎ−オクタデカン（融点２８℃）、ｎ−ノナデカン（融点３２℃）、ｎ−イコサン（融点３７℃）、ｎ−ドコサン（融点４６℃）等を挙げることができる。

さらに、前記蓄熱体１０が医薬品搬送用の場合、医薬品（ワクチン製剤等を含む）の温度管理、は低温過ぎても高温過ぎても良くないことから、２〜２５℃程度に維持できる蓄熱体を使用することが好ましい。そのため、前記第１のパラフィンとしては、最大潜熱変化を示す温度（融点）が２〜２５℃のパラフィンが好ましく、例えば、ｎ−テトラデカン（融点６℃）、ｎ−ペンタデカン（融点９℃）、ｎ−ヘキサデカン（融点１８℃）等を挙げることができる。
搬送は、製薬企業から医薬品卸売企業（集配センター）を経て、病院、ドラッグストア、調剤・薬局、診療所へ届けられる。

前記第２のパラフィンは、直鎖状、分岐状の何れでもよく、前記蓄熱体１０の加熱温度よりも高い融点を有するものであればよい。第２のパラフィンとして、前記蓄熱体の加熱温度が５０℃の場合、例えば、ｎ−テトラコサン（融点５１℃）、ｎ−ペンタコサン（融点５４℃）、ｎ−ヘキサコサン（融点５７℃）、ｎ−オクタコサン（融点６２℃）、ｎ−トリアコンタン（融点６６℃）、炭素数４０のノルマルパラフィン（融点８２℃）、炭素数５０のノルマルパラフィン（融点９２℃）、炭素数１００のノルマルパラフィン（融点１１５℃）等を挙げることができる。それらのうち、第２のパラフィンとしてより好ましいパラフィンは、７０〜１２０℃の融点を有するパラフィンであり、例えば炭素数４０のノルマルパラフィン（融点８２℃）、炭素数５０のノルマルパラフィン（融点９２℃）、炭素数１００のノルマルパラフィン（融点１１５℃）等を挙げることができる。これら第２のパラフィンは、単独でもよく二種類以上混合してもよい。

前記第２のパラフィンの割合は、前記第１のパラフィン１００重量部に対して３〜２０重量部が好ましい。前記第２のパラフィンの割合を前記範囲とすることにより、前記蓄熱体１０の温度維持性を大にすると共に、前記蓄熱体１０の加熱時に蓄熱剤２１が軟化して変形するのを抑えることができる。

前記熱可塑性エラストマーは、特に限定されるものではなく、スチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエスエル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素樹脂系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。前記熱可塑性エラストマーは、１種に限られず、２種以上を用いてもよい。より好ましい熱可塑性エラストマーとして、ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン構造を有するＡ−Ｂ−Ａ型のブロックコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等を挙げる。

前記熱可塑性エラストマーの割合は、前記第１のパラフィン１００重量部に対して５〜１５重量部が好ましい。前記熱可塑性エラストマーを添加することで、パラフィンの相分離やブリードを抑えることができ、適度な柔軟性を有することができる。また、押出成形等が可能となり、成形性に優れた組成物となる。

前記蓄熱剤２１には、必要に応じて他の添加剤を配合することができる。他の添加剤として、酸化防止剤、難燃剤、着色剤、顔料、帯電防止剤、老化防止剤等を挙げることができる。

前記蓄熱剤２１の成形は、限定されない。例えば、第１のパラフィン、第２のパラフィン及び熱可塑性エラストマー等からなる配合物を押出機により混練りして、シート状（板状）に押出し成形し、その後に所定寸法に切断する。また、混合・撹拌機により前記配合物を混合した溶融状態の蓄熱剤配合物を、型および柔軟なケースに充填して所定厚み、形状の蓄熱剤にする。なお、本発明における蓄熱剤はシート状に限られず、棒状等の他の形状であってもよい。

前記蓄熱剤２１は、前記柔軟なケース１１を一辺が開口した状態とし、前記柔軟なケース１１内に開口部から入れた後、前記柔軟なケース１１の開口部を熱溶着することにより前記蓄熱体１０とされる。あるいは、前記蓄熱剤２１を二枚のフィルムで挟み、前記蓄熱剤２１の周縁で二枚のフィルムを熱溶着して前記柔軟なケース１１を形成すると同時に、該柔軟なケース１１内に前記蓄熱剤２１を収納し、前記蓄熱剤１０を形成する。

次の成分を用いて表１の配合で実施例１〜４、比較例１〜４及び参考例５、６の蓄熱剤を作成し、柔軟なケースに収納して実施例、比較例及び参考例の蓄熱体を作成した。蓄熱剤は、混合・撹拌機により前記配合物を混合した溶融状態の蓄熱剤配合物を、柔軟なケースに１６０ｇ充填した。柔軟なケースは、３００ｍｍ×１００ｍのアルミ蒸着ナイロン樹脂積層フィルム（、厚み１００μｍ）を二枚重ね、周囲の三辺を１０ｍｍ幅で熱融着して袋状としたものを用いた。蓄熱剤を収納後、残りの一辺を幅１０ｍｍで熱融着した。

第１のパラフィンＡ：、品名：ＴＳ−４、ＪＸエネルギー株式会社製、最大潜熱を示す融点：約５℃
第１のパラフィンＢ：品名：ＴＳ−７、ＪＸエネルギー株式会社製、最大潜熱を示す融点：約２０℃
第２のパラフィンＡ：品名：ＦＴ−００７０、日本精蝋株式会社製、最大潜熱を示す融点：７０℃
第２のパラフィンＢ：品名：ＦＴ−１１５、日本精蝋株式会社製、最大潜熱を示す融点：１２０℃
熱可塑性エラストマー：スチレン系エラストマー、品名：セプトン４０７７、株式会社クラレ製
なお、融点の測定は、ＪＩＳＫ７１２１プラスチックの転移温度測定方法の手段によって、実測値を測定した。

実施例１と実施例２は、第１のパラフィンの種類を異ならせ、かつ熱可塑性エラストマーの量を変化させた例、実施例３と実施例４は、第２のパラフィンの量と熱可塑性エラストマーの量を変化させた例である。
比較例１は、第１のパラフィンＡのみで蓄熱剤を構成した例、比較例２は、第１のパラフィンＢのみで蓄熱剤を構成した例である。比較例３は、第１のパラフィンＢと熱可塑性エラストマーのみで蓄熱剤を構成した例、比較例４は、第１のパラフィンＡと第２のパラフィンＡのみで蓄熱剤を構成した例である。
参考例５は、実施例３よりも第２のパラフィンの割合を大にした例、参考例６は、実施例２よりも第２のパラフィンの割合を小とし、かつ熱可塑性エラストマーの割合を大にした例である。

実施例、比較例及び参考例の蓄熱剤について潜熱量（ｍＪ／ｍｇ）をＪＩＳＫ７１２１プラスチックの転移温度測定方法で測定し、パラフィン単独（標準）からの変化率（％）を次の計算式で計算し、変化率が±５％以下の場合に合格「〇」とした。なお、変化率が、マイナスとなるのは、組成物が少量混合することで一時的に潜熱が増える現象を示している。
実施例１、３、４については、使用した第１のパラフィンが同一の比較例１を標準として変化率を計算し、また実施例２については、使用した第１のパラフィンが同一の比較例２を標準として変化率を計算した。一方、比較例３、参考例６については、使用した第１のパラフィンが同一の比較例２を標準として変化率を計算し、比較例４、参考例５については、使用した第１のパラフィンが同一の比較例１を標準として変化率を計算した。結果は表１に示す。
変化率（％）＝｛（標準の潜熱量）―（試料の潜熱量）｝÷（標準の潜熱量）×１００
潜熱量の変化率が＋５（％）を超える場合、潜熱が小さくなり、温度を維持する時間が短くなるので蓄熱剤として実用的でなくなる。

実施例及び比較例の蓄熱体に対して、形状保持性を測定した。
形状保持性の測定方法は、まず、図３の（３−Ａ）に示すように、実施例及び比較例の蓄冷体１０Ａの上に、蓄冷体１０Ａの長さ方向に沿ってステンレス製のスケール５１を載せ、その状態で蓄冷体１０Ａの長さ方向一端から１００ｍｍまでの部分をクランプ４１で挟む。クランプ４１は、蓄熱体１０Ａの幅より大の幅を有する二枚の金属板４３、４４と、該二枚の金属板４３、４４の４隅に貫通させたネジ部品４５とよりなり、二枚の金属板４３、４４間に前記蓄冷体１０Ａとスケール５１を挟んで、前記ネジ部品４５を締め付ける。その状態で、蓄熱体１０Ａの非固定端とスケール５１との距離ｄ１を測定し、初期値とする。

初期値の測定後、前記クランプ４１ごと、前記蓄熱体１０Ａとスケール５１を恒温恒湿槽に収納し、５０℃で一時間放置した後、恒温恒湿槽から取り出し、図３の（３−Ｂ）に示すように、蓄熱体１０Ａの非固定端とスケール５１との距離ｄ２（加熱後の値）を測定した。なお、恒温恒湿槽内の底面に、蓄冷体が変形しても床面に接触しない高さの台を載置し、その台上に前記クランプ４１の部分を載置し、前記クランプ４１で挟まれていない蓄冷体１０Ａの先端側を台及び恒温恒湿槽の内底面に接触しないようにした。加熱後の値ｄ２と初期値の差をたわみ量とした。たわみ量が０．５ｃｍ以下の場合を合格「〇」とした。結果は表１に示す。たわみ量が５ｍｍ以上の蓄熱体は、恒温恒湿槽で加熱した際に変形しており、加熱装置に収納して蓄熱するのに、収納容器に入らない場合が発生する。また、たわみ量が５ｍｍ以上の場合、蓄冷体が著しく膨らみ偏肉状態となることとの相関がみられ、薄肉となる部分では蓄熱剤が少なくなり、保温箱に収納して使用した際に、箱内の温度の均一性が損なわれるおそれがある。

表１に示すように、実施例１〜４は、潜熱量がパラフィン単独からの変化率が小さく、蓄熱が良好であり、かつ加熱によるたわみ量が少なく、形状保持性が高いものであった。
一方、比較例１（第１のパラフィンＡのみで構成）及び比較例２（第１のパラフィンＢのみで構成）は、何れも恒温恒湿槽内で蓄熱剤が軟化し、変形が大きすぎてたわみ量を測定できなかった。
比較例３（第１のパラフィンＢと熱可塑性エラストマーのみで構成）及び比較例４（第１のパラフィンＡと第２のパラフィンＡのみで構成）は、何れもたわみ量が大きく、不合格［×］であった。
参考例５（第２のパラフィンの割合を大にした例）及び参考例６（第２のパラフィンの割合を小とし、熱可塑性エラストマーの割合を大にした例）は、何れもパラフィン単独からの潜熱量の変化率が大きく（潜熱量が小さく）、蓄熱体として実用的ではない。

このように、本発明の蓄熱体は、蓄熱体を使用するための加熱時に変形が少なく、形状を直すことなく保温箱に収納することができるようになる。また、本発明の蓄熱体は、蓄熱体を医薬品の搬送用として好適なものである。

１０蓄熱体
１１柔軟なケース
２１蓄熱剤

Claims

予め加熱されて使用される蓄熱体において、
柔軟なケースと、前記柔軟なケースに収納された蓄熱剤とよりなり、
前記蓄熱剤は、パラフィンと熱可塑性エラストマーを含む配合からなり、
前記パラフィンは、前記蓄熱体の加熱温度以下で最大の潜熱変化を示す第１のパラフィンと、前記蓄熱体の加熱温度よりも高い融点を有する第２のパラフィンとを含み、
前記第１のパラフィンが最大潜熱変化を示す温度は、２〜２５℃であり、
前記第２のパラフィンの融点は、７０〜１２０℃であり、
前記蓄熱体の加熱温度は、前記第２のパラフィンの融点未満でかつ５０℃以上であることを特徴とする蓄熱体。
前記蓄熱体が医薬品搬送用であることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱体。