JP6936877B2 - 潜熱蓄熱材料、およびそれを用いる保冷具、物流梱包容器、食品保冷用具および保冷方法 - Google Patents
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Description
本願は、2018年1月31日に、日本に出願された特願2018−015653に優先権を主張し、その内容をここに援用する。
<潜熱蓄熱材料>
以下、本発明の実施形態の潜熱蓄熱材料について説明する。
本実施形態の潜熱蓄熱材料は、後述する保冷具や保冷具を備えた物流梱包容器に用いられる。
本明細書においては、包接水和物の融解が開始する温度を「融解開始温度」という。
また、包接水和物の融解が終了する温度を「融解終了温度」という。
融解開始温度と融解終了温度の中間の温度を「融解温度」または「融点」ということがある。融解開始温度、融解終了温度及び融解温度の測定方法については、後述する。
本実施形態の潜熱蓄熱材料は、TBABと、硝酸カリウムと、水と、を所定の割合で混合することにより得られる。上述したように、用いる硝酸カリウムのモル比率は、TBABに対して0.3以上1.3以下である。用いる水のモル比率は、TBABに対して22以上32以下である。上述の物質を混合する順序は特に限定されないが、TBABに、硝酸カリウム、水の順に加え、不溶物がなくなるまでよく撹拌することで、潜熱蓄熱材が得られる。また、予めTBABの水溶液と硝酸カリウムの水溶液を調製しておき、それらを混合してもよい。
<保冷具>
以下、上述の潜熱蓄熱材料を用いる保冷具について、図3および図4に基づき説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。
本実施形態の保冷具100の製造方法の一例について説明する。図5は、第2実施形態の保冷具100の製造の工程を示す概念図である。
以下、第2実施形態の保冷具100を用いる物流梱包容器について、図6に基づき説明する。
図6は、第2実施形態の物流梱包容器200の断面図である。物流梱包容器200は、物流梱包容器本体210と、保冷具100と、を備える。
図7は、第2実施形態の物流梱包容器の変形例200Aを示す断面図である。図7に示すように、物流梱包容器200Aは、保冷具100を2つ備えている。物流梱包容器200Aにおいて、2つの保冷具100は互いに対向している。一方の保冷具100Aは、保冷具保持部220に保持されている。すなわち、物流梱包容器200Aでは、壁部240の一部が特許請求の範囲における保持部材として機能する。他方の保冷具100Bは、物流梱包容器本体210の内部の底面に配置されている。これにより、底面210aから保冷対象物Xに熱流入を抑制することができる。
<保冷具>
以下、上述の潜熱蓄熱材料を用いる保冷具について、図10および図11に基づき説明する。
図10は、第3実施形態の保冷具400を示す斜視図である。図11は、図10のXI−XI線に沿う断面図である。図10および図11に示すように、本実施形態の保冷具400は、潜熱蓄熱材料150と、保冷具本体410と、を備える。保冷具400は、いわゆるフィルムパック型の保冷具である。したがって、本実施形態において第2実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施形態の保冷具400の製造方法の一例について説明する。図12は、第3実施形態の保冷具400の製造に用いられる装置の概略構成を示す図である。図12に示す製造装置は、食品の包装で用いられる、いわゆる縦ピロー型包装機である。
以下、第3実施形態の保冷具400を用いる物流梱包容器について、図13に基づき説明する。
図14は、第3実施形態の物流梱包容器の変形例500Aを示す断面図である。物流梱包容器500Aが図13の物流梱包容器500と異なる点は、保冷具400とともに第2実施形態の保冷具100(図4参照)を備えていることである。物流梱包容器500Aにおいて、保冷具100は、保冷対象物Xと物流梱包容器本体210の内部の底面210aとの間に配置されている。これにより、底面210aから保冷対象物Xに熱流入を抑制することができる。
図15〜図19を参照しながら、第3実施形態の物流梱包容器500の使用方法を説明する。
<保冷具>
以下、上述の潜熱蓄熱材料を用いる保冷具について、図20および図21に基づき説明する。
図20は、第4実施形態の保冷具300を示す平面図である。図21は、図20の断面図である。図20および図21に示すように、本実施形態の保冷具300は、潜熱蓄熱材料150と、保冷具本体310と、を備える。保冷具300は、いわゆるブリスターパック型の保冷具である。したがって、本実施形態において第2実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図22は、第4実施形態の保冷具の変形例300Aを示す斜視図である。保冷具300Aが図20の保冷具300と異なる点は、保冷具支持体350を備えていることである。
図23は、第4実施形態の保冷具300Aの使用方法を示す概念図である。図23に示すように、第4実施形態の保冷具300Aを用いる保冷方法は、飲料缶や飲料ボトルなどの保冷対象物Xを保冷具300Aの略円筒形の空間300cに入れる。これにより、保冷対象物Xと保冷具300Aとを近接または接触させる。その結果、保冷対象物Xを保冷具300Aの潜熱蓄熱材料150の融解開始温度付近にて保持することができる。例えば、白ワイン、シャンパン、スパークリングワインの適温である5〜8℃付近を保持することができる。
本実施形態の保冷具300の製造方法の一例について説明する。図24は、第4実施形態の保冷具300の製造工程を示す概念図である。なお、図21と図24とでは、収容部330の数を異ならせてある。
以下、第4実施形態の保冷具300を用いた物流梱包容器について、図25に基づき説明する。
図25は、第4実施形態の物流梱包容器700の断面図である。物流梱包容器700は、物流梱包容器本体210と、保冷具300と、を備える。したがって、本実施形態において第2実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
<食品保冷用具>
以下、上述の潜熱蓄熱材料を用いる食品保冷用具について、図26に基づき説明する。
図26は、第5実施形態の食品保冷用具600の使用方法を示す概念図である。食品保冷用具600は、物流梱包容器本体210と、保冷具100と、内容器610と、を備える。したがって、本実施形態において第2実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
潜熱蓄熱材料の融解開始温度および融解温度は、以下の方法により求めた。まず、潜熱蓄熱材料を約5g秤量し、ガラス管瓶に注いだ。そのガラス管瓶中の潜熱蓄熱材料の中心部分の温度を熱電対で計測し、室温下で温度可変機能付の恒温槽内にガラス管瓶を収容した。次に、恒温槽内の−20℃まで冷却し、潜熱蓄熱材料を凍結させた後に、−20℃から30℃まで、0.25℃/分の速度で昇温させた。このとき、昇温開始時を0時間とし、昇温時間に対する潜熱蓄熱材料の融解挙動のグラフを得た。
潜熱蓄熱材料の単位質量当たりの潜熱量は、示差走査熱量測定(DSC)により得られる値を採用した。具体的には、まず液相状態の潜熱蓄熱材をDSC測定用のアルミパンに4mg程度封入した。封入された潜熱蓄熱材料を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に、5℃/分の速度で昇温した。潜熱蓄熱材料を昇温し、固相状態から液相状態に相変化するときに、DSC曲線において吸熱ピークが得られた。吸熱ピークの面積をサンプルの質量で除した値を単位質量あたりの潜熱量とした。
[実施例1−1〜1−9]
表1に示す比率で、TBABと、硝酸カリウムと、を秤量し、純水を加えた後、メカニカルスターラーを用いて、600rpmで1時間攪拌することで、完全に溶解させ、実施例1−1〜1−9の潜熱蓄熱材料を得た。
比較例1−1の潜熱蓄熱材料として水を用いた。
TBABを秤量し、純水を加えた後、メカニカルスターラーを用いて、600rpmで1時間攪拌することで、完全に溶解させ、比較例1−2の潜熱蓄熱材料を得た。このとき、TBABに対する水のモル比率を26.8とした。
TBANを秤量し、純水を加えた後、メカニカルスターラーを用いて、600rpmで1時間攪拌することで、完全に溶解させ、参考例1−1の潜熱蓄熱材料を得た。このとき、TBANに対する水のモル比率を26.5とした。
すなわち、蓄熱材料の温度は、TBABの包接水和物や硝酸カリウムと水との共晶に起因する恒温槽内の温度上昇に伴い一定の時間12℃付近や3℃付近の温度となることが予想された。しかし蓄熱材料の温度は予想に反して一定の時間12℃付近や3℃付近の温度とはならず、代わりに一定時間7℃付近の温度となった。なお一定時間7℃付近の温度となることは潜熱蓄熱材料に起因する。
[実施例2−1]
図9の物流梱包容器200Cと同様の構成の物流梱包容器(荷室体積7L、発泡スチロール製)を作製した。ブロー容器型保冷具には、実施例1−1の潜熱蓄熱材料1.3Lを封入した。
潜熱蓄熱材料として比較例1−1の潜熱蓄熱材料を用いたこと以外は実施例2−1と同様にして、比較例2−1の物流梱包容器を作製した。
水100gをフィルムパックに封入した保冷対象物を、実施例2−1および比較例2−1の物流梱包容器の内部に入れた。これらの物流梱包容器を環境温度5℃の冷蔵室で18時間保冷した後に、30℃の雰囲気でさらに36時間に放置した。このときの保冷対象物の温度の変化を追跡した。温度の測定は、チップ型の温度ロガーであるサーモクロンを用いた。結果を図29に示す。
図19の物流梱包容器500と同様の構成の物流梱包容器(荷室体積15L、発泡スチロール製)を作製した。12個の収容部を備えたフィルムパック型保冷具には、1個の収容部あたり実施例1−1の潜熱蓄熱材料を50g注入した。この保冷具を二つ用意し、−18℃の冷凍庫で凍結させた後に、3℃から5℃の冷蔵庫にて保冷した。
潜熱蓄熱材料として比較例1−1の潜熱蓄熱材料を用いたことと、−18℃の冷凍庫で凍結させた状態の保冷具を使用したこと以外は実施例2−2と同様にして、保冷具を保冷対象物に被覆するように配置した。
保冷対象物として葉物野菜を用い、葉物野菜を二方向から保冷具で包囲し、実施例2−2および比較例2−2の物流梱包容器の内部に入れた。これらの物流梱包容器を環境温度5℃の冷蔵室で18時間保冷した後に、30℃の雰囲気でさらに12時間に放置した。このときの保冷対象物の温度の変化を追跡した。また、保冷前後の保冷対象物の外観を比較した。温度の測定は、チップ型の温度ロガーであるサーモクロンを用いた。
Claims (12)
- テトラブチルアンモニウムブロミドを構成するテトラブチルアンモニウムイオンおよび臭化物イオンと、
硝酸カリウムを構成するカリウムイオンおよび硝酸イオンと、
水と、を含み、
前記テトラブチルアンモニウムブロミドに対する前記硝酸カリウムのモル比率が0.3以上1.3以下であり、
前記テトラブチルアンモニウムブロミドに対する前記水のモル比率が、22以上32以下である潜熱蓄熱材料。 - 前記テトラブチルアンモニウムブロミドに対する前記硝酸カリウムのモル比率が0.5以上0.8以下であり、
前記テトラブチルアンモニウムブロミドに対する前記水のモル比率が、24以上30以下である請求項1に記載の潜熱蓄熱材料。 - 前記テトラブチルアンモニウムブロミドに対する前記硝酸カリウムのモル比率が0.6以上1.0以下であり、
前記テトラブチルアンモニウムブロミドに対する前記水のモル比率が、26以上32以下である請求項1に記載の潜熱蓄熱材料。 - 前記テトラブチルアンモニウムブロミドに対する前記硝酸カリウムのモル比率が0.6以上0.8以下であり、
前記テトラブチルアンモニウムブロミドに対する前記水のモル比率が、26以上30以下である請求項1に記載の潜熱蓄熱材料。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の潜熱蓄熱材料と、潜熱蓄熱材料を液密に収容する収容部と、を備えた保冷具。
- 前記収容部を複数有し、
前記複数の収容部同士を接続する関節部と、を有する請求項5に記載の保冷具。 - 請求項5に記載の保冷具を備えた物流梱包容器。
- 前記保冷具を保持する保持部材を備えた請求項7に記載の物流梱包容器。
- 請求項6に記載の保冷具を備えた物流梱包容器。
- 請求項5または6に記載の保冷具を備えた食品保冷用具。
- 保冷対象物を貫通する第1軸を想定したとき、前記第1軸の周方向に沿って請求項6に記載の保冷具で前記保冷対象物を包囲する保冷方法。
- 前記保冷対象物を貫通し、前記第1軸と交差する第2軸を想定したとき、前記第2軸の周方向に沿って前記保冷具で前記保冷対象物を包囲する請求項11に記載の保冷方法。
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