JP7121631B2 - 潜熱蓄熱材組成物 - Google Patents
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Description
本開示は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱またはその放熱を行う潜熱蓄熱材に、当該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合した潜熱蓄熱材組成物に関する。
潜熱蓄熱材（ＰＣＭ：Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱または放熱を行う物性を有しており、蓄熱し、蓄えた熱を必要に応じて取り出すことで、エネルギを無駄なく有効に活用できる。代表的な潜熱蓄熱材として、酢酸ナトリウム三水和物（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏ）は、広く知られており、無機塩水和物系の潜熱蓄熱材の中でも、体積あたりの潜熱の蓄熱量が高い蓄熱材である。
このような潜熱蓄熱材を細胞や血液輸送時の保温用に使用することが考えられる。そして、このように細胞や血液輸送時の保温用に潜熱蓄熱材を使用する際には、細胞や血液輸送時に細胞や血液の劣化を防ぐため、潜熱蓄熱材の温度を人の体温付近である３７℃付近（３７±１．５℃程度）に維持させる必要がある。
現状、３７℃付近を維持するための潜熱蓄熱材としては、パラフィン系の潜熱蓄熱材が市場品として流通している。しかしながら、パラフィン系の潜熱蓄熱材は、体積当たりの蓄熱量が約２００ｋＪ／Ｌと少なく、また、可燃性材料であるという欠点が存在する。
そこで、パラフィン系の潜熱蓄熱材以外の潜熱蓄熱材を使用し、この潜熱蓄熱材の温度を人の体温付近である３７℃付近を維持することが望まれる。
ここで、特許文献１では、パラフィン系の潜熱蓄熱材以外の潜熱蓄熱材として、酢酸ナトリウム三水和物を使用し、この酢酸ナトリウム三水和物に対してエリスリトールまたはマンニトールを単独で加えた材料を提案している。
しかし、酢酸ナトリウム三水和物に対してエリスリトールまたはマンニトールを単独で加えた場合、検証の結果、潜熱蓄熱材の融点は４０℃未満に下げることができず、細胞や血液輸送時に細胞や血液の劣化を防ぐための温度である３７℃付近まで到達しないことが分かった。
そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、細胞や血液の輸送時等の保温用として使用できる潜熱蓄熱材組成物を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱またはその放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、前記潜熱蓄熱材は、酢酸塩に該当する水和物であり、前記添加剤として、２種類の糖アルコールに属する物質を混合した糖アルコール混合物が配合されており、前記潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する前記糖アルコール混合物の配合比率は、２８ｗｔ％～５２ｗｔ％であり、前記２種類の糖アルコールに属する物質は、エリスリトールとマンニトールの２種類の物質であること、を特徴とする。
この態様によれば、潜熱蓄熱材組成物の融点を３７℃付近（３７±１．５℃程度）に調整できるので、潜熱蓄熱材組成物は、その温度が３７℃付近のとき、液相と固相との間で相変化を行うことになる。そして、これにより、潜熱蓄熱材組成物の温度は、潜熱蓄熱材組成物の相変化が完了するまでは、３７℃付近で維持されることになる。そのため、潜熱蓄熱材組成物の温度を３７℃付近に調整して維持させることができるので、潜熱蓄熱材組成物を細胞や血液の輸送時等の保温用として使用できる。
また、潜熱蓄熱材として酢酸塩に該当する水和物を使用するので、体積当たりの蓄熱量が高く、かつ、可燃性がない。そのため、この態様の潜熱蓄熱材組成物によれば、蓄熱量や安全性においてパラフィン系の潜熱蓄熱材を使用した潜熱蓄熱材組成物に対して優位性がある。
さらに、比較的安価で手に入り易い糖アルコールに属する物質により、糖アルコール混合物を作成できる。
さらに、比較的安価で手に入り易い糖アルコールに属する物質により、糖アルコール混合物を作成できる。
上記の態様においては、前記添加剤として、さらに、前記潜熱蓄熱材の過冷却現象を防ぐ過冷却防止剤が配合されていること、が好ましい。
この態様によれば、潜熱蓄熱材を融液状態から凝固点以下に冷却しても結晶化しない過冷却現象を防ぐことができる。
上記の態様においては、前記過冷却防止剤は、無水リン酸水素二ナトリウムであること、が好ましい。
本開示の潜熱蓄熱材組成物によれば、細胞や血液の輸送時等の保温用として使用できる。
以下、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物について詳細に説明する。
［潜熱蓄熱材組成物の構成成分の概要について］
まず、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１の構成成分の概要について説明する。図１に示すように、潜熱蓄熱材組成物１は、潜熱蓄熱材１０に当該潜熱蓄熱材１０の物性を調整する添加剤２０を配合したものである。
まず、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１の構成成分の概要について説明する。図１に示すように、潜熱蓄熱材組成物１は、潜熱蓄熱材１０に当該潜熱蓄熱材１０の物性を調整する添加剤２０を配合したものである。
潜熱蓄熱材１０は、酢酸塩に該当する水和物であり、例えば、酢酸ナトリウム三水和物（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏ）である。酢酸ナトリウム三水和物単体は、水和数３、分子量［ｇ／ｍｏｌ］１３６．０８、融点約５８℃、蓄熱量約２７６ｋＪ／ｋｇ（４００ｋＪ／Ｌ）、融点より低い温度では、水に易溶な固体の物性である。
また、添加剤２０として、潜熱蓄熱材１０の融点を任意の温度に調整する融点調整剤２１を配合する。本実施形態では、融点調整剤２１として、第１融点調整剤３１と第２融点調整剤３２の２種類の融点調整剤が配合されている。そして、第１融点調整剤３１と第２融点調整剤３２は、互いに種類の異なる糖アルコールに属する物質である。なお、糖アルコールに属する物質は、主として食品添加物に用いられるものであり、アルドースやケトースのカルボニル基を還元して生成する糖の一種であって、水と溶解する。
このように本実施形態では、添加剤２０（融点調整剤２１）として、第１融点調整剤３１（第１の糖アルコールに属する物質）と第２融点調整剤３２（第２の糖アルコールに属する物質）の２種類の糖アルコールに属する物質を混合した糖アルコール混合物が配合されている。
そして、第１融点調整剤３１は、エリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）である。また、第２融点調整剤３２は、マンニトール（Ｃ６Ｈ１４Ｏ６）である。
また、添加剤２０として、さらに、潜熱蓄熱材１０の過冷却現象を防ぐ過冷却防止剤２２が配合されている。ここで、過冷却防止剤２２は、融液状態にある潜熱蓄熱材１０の結晶化の誘起を促すものであり、例えば、無水リン酸水素二ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）である。
なお、マンニトールは、当該潜熱蓄熱材組成物１の融解温度を調整できると共に、当該潜熱蓄熱材組成物１の粘度をより高める増粘性を有しているため、潜熱蓄熱材１０と過冷却防止剤２２との密度差に起因した潜熱蓄熱材１０と過冷却防止剤２２との分離や、主成分である潜熱蓄熱材１０の無水物の析出を、防止することができる。そのため、潜熱蓄熱材組成物１の構成成分間の不均一化が発生しないため、潜熱蓄熱材組成物１は、化学的に安定した蓄熱材となり得る。しかも、融点調整剤２１が潜熱蓄熱材１０に加わることで、潜熱蓄熱材１０の融点を大幅に調整できると共に、融点調整剤２１自体も蓄熱性能を具備しているため、融点調整剤２１が配合されても、潜熱蓄熱材組成物１は、大容量の潜熱を蓄えることができる。
［潜熱蓄熱材組成物についての検証］
このような潜熱蓄熱材組成物１について潜熱蓄熱材１０に添加剤２０を配合することにより蓄熱の性能に与える影響について確認するための検証を行った。検証方法としては、ＤＳＣによる熱物性測定と降温試験を行った。
このような潜熱蓄熱材組成物１について潜熱蓄熱材１０に添加剤２０を配合することにより蓄熱の性能に与える影響について確認するための検証を行った。検証方法としては、ＤＳＣによる熱物性測定と降温試験を行った。
＜ＤＳＣによる熱物性測定について＞
まず、ＤＳＣによる熱物性測定について説明する。
まず、ＤＳＣによる熱物性測定について説明する。
（実験方法）
ＤＳＣによる熱物性測定では、恒温槽での加熱試験等により、試料が融解する温度帯を事前に確認した上で、周知の示差走査熱量測定（ＤＳＣ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）装置を用いて、試料１０ｍｇを、アルミニウム製容器内に密閉した状態で試料台に載せて、試料の蓄熱量を測定した。蓄熱量は、常温から試料が十分に融解する温度まで、試料を２℃／ｍｉｎの加熱速度で加熱し、設定温度に到達後５分間以上保持する温度条件の下で測定を行った。今回は、潜熱蓄熱材組成物１の試料として、潜熱蓄熱材組成物Ａ～潜熱蓄熱材組成物Ｇを使用した。なお、潜熱蓄熱材組成物Ａ～潜熱蓄熱材組成物Ｇの構成成分を図２に示す。図２では、潜熱蓄熱材組成物Ａ～潜熱蓄熱材組成物Ｇは、「組成物Ａ」～「組成物Ｇ」と表記されている。
ＤＳＣによる熱物性測定では、恒温槽での加熱試験等により、試料が融解する温度帯を事前に確認した上で、周知の示差走査熱量測定（ＤＳＣ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）装置を用いて、試料１０ｍｇを、アルミニウム製容器内に密閉した状態で試料台に載せて、試料の蓄熱量を測定した。蓄熱量は、常温から試料が十分に融解する温度まで、試料を２℃／ｍｉｎの加熱速度で加熱し、設定温度に到達後５分間以上保持する温度条件の下で測定を行った。今回は、潜熱蓄熱材組成物１の試料として、潜熱蓄熱材組成物Ａ～潜熱蓄熱材組成物Ｇを使用した。なお、潜熱蓄熱材組成物Ａ～潜熱蓄熱材組成物Ｇの構成成分を図２に示す。図２では、潜熱蓄熱材組成物Ａ～潜熱蓄熱材組成物Ｇは、「組成物Ａ」～「組成物Ｇ」と表記されている。
（潜熱蓄熱材組成物Ａ～潜熱蓄熱材組成物Ｆについて）
潜熱蓄熱材組成物Ａ～潜熱蓄熱材組成物Ｆにおける共通の実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物の構成成分：潜熱蓄熱材１０と添加剤２０
・潜熱蓄熱材１０：酢酸ナトリウム三水和物
・添加剤２０の構成成分：第１融点調整剤３１と第２融点調整剤３２
・第１融点調整剤３１（第１の糖アルコールに属する物質）の種類：エリスリトール
・第２融点調整剤３２（第２の糖アルコールに属する物質）の種類：マンニトール
潜熱蓄熱材組成物Ａ～潜熱蓄熱材組成物Ｆにおける共通の実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物の構成成分：潜熱蓄熱材１０と添加剤２０
・潜熱蓄熱材１０：酢酸ナトリウム三水和物
・添加剤２０の構成成分：第１融点調整剤３１と第２融点調整剤３２
・第１融点調整剤３１（第１の糖アルコールに属する物質）の種類：エリスリトール
・第２融点調整剤３２（第２の糖アルコールに属する物質）の種類：マンニトール
（潜熱蓄熱材組成物Ａについて）
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ａの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：４０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールの配合比率：３０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するマンニトールの配合比率：３０．０ｗｔ％
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ａの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：４０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールの配合比率：３０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するマンニトールの配合比率：３０．０ｗｔ％
（２）実験結果
潜熱蓄熱材組成物Ａの融点及び蓄熱量の結果を図３に示す。
潜熱蓄熱材組成物Ａの融点及び蓄熱量の結果を図３に示す。
図３および後述する図４～図９に示すグラフでは、縦軸左側の目盛りが試料の温度を示し、縦軸右側の目盛りが熱流（熱量）を示している。また、試料は、時間経過と共に推移する熱流の線図の中で、熱流の絶対値が一時的に大きくなり、最大値（ピークトップ）に達した時刻（蓄熱ピークの時刻）に対応する試料の温度（融点）となったとき、最大の蓄熱量を呈する条件となる。試料の融解潜熱は、熱流の線図の中で、蓄熱量のピークの開始時間と終了時間との間で、熱流を積算して得られるピーク面積（図３～図９中、斜線の部分）の大きさで示されている。
図３に示すように、潜熱蓄熱材組成物Ａでは、熱流の線図においてピークが１つあり、融点を明確に定義できた。具体的な数値として、蓄熱ピークの時刻ｔ１に対応する温度Ｔａ（融点）は３９．４９℃で、蓄熱量Ｓａは２３８ｋＪ／Ｌであった。このように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が６０．０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ａの融点は、３７℃付近にならなかった。
（潜熱蓄熱材組成物Ｂについて）
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ｂの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：５０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールの配合比率：２５．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するマンニトールの配合比率：２５．０ｗｔ％
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ｂの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：５０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールの配合比率：２５．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するマンニトールの配合比率：２５．０ｗｔ％
（２）実験結果
潜熱蓄熱材組成物Ｂの融点及び蓄熱量の結果を図４に示す。図４に示すように、潜熱蓄熱材組成物Ｂでは、熱流の線図においてピークが１つあり、融点を明確に定義することができた。具体的な数値として、蓄熱ピークの時刻ｔ１に対応する潜熱蓄熱材組成物Ｂの温度Ｔａ（融点）は３８．０２℃で、蓄熱量Ｓａは２８４．５９８ｋＪ／Ｌであった。このように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が５０．０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｂの融点は、３７℃付近になった。
潜熱蓄熱材組成物Ｂの融点及び蓄熱量の結果を図４に示す。図４に示すように、潜熱蓄熱材組成物Ｂでは、熱流の線図においてピークが１つあり、融点を明確に定義することができた。具体的な数値として、蓄熱ピークの時刻ｔ１に対応する潜熱蓄熱材組成物Ｂの温度Ｔａ（融点）は３８．０２℃で、蓄熱量Ｓａは２８４．５９８ｋＪ／Ｌであった。このように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が５０．０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｂの融点は、３７℃付近になった。
（潜熱蓄熱材組成物Ｃについて）
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ｃの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：６０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールの配合比率：２０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するマンニトールの配合比率：２０．０ｗｔ％
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ｃの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：６０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールの配合比率：２０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するマンニトールの配合比率：２０．０ｗｔ％
（２）実験結果
潜熱蓄熱材組成物Ｃの融点及び蓄熱量の結果を図５に示す。図５に示すように、潜熱蓄熱材組成物Ｃでは、熱流の線図においてピークが１つあり、融点を明確に定義することができた。具体的な数値として、蓄熱ピークの時刻ｔ１に対応する潜熱蓄熱材組成物Ｃの温度Ｔａ（融点）は３７．５９℃で、蓄熱量Ｓａは３０７．２３ｋＪ／Ｌであった。このように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が４０．０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｃの融点は、３７℃付近になった。
潜熱蓄熱材組成物Ｃの融点及び蓄熱量の結果を図５に示す。図５に示すように、潜熱蓄熱材組成物Ｃでは、熱流の線図においてピークが１つあり、融点を明確に定義することができた。具体的な数値として、蓄熱ピークの時刻ｔ１に対応する潜熱蓄熱材組成物Ｃの温度Ｔａ（融点）は３７．５９℃で、蓄熱量Ｓａは３０７．２３ｋＪ／Ｌであった。このように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が４０．０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｃの融点は、３７℃付近になった。
（潜熱蓄熱材組成物Ｄについて）
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ｄの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：７０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールの配合比率：１５．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するマンニトールの配合比率：１５．０ｗｔ％
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ｄの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：７０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールの配合比率：１５．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するマンニトールの配合比率：１５．０ｗｔ％
（２）実験結果
潜熱蓄熱材組成物Ｄの融点及び蓄熱量の結果を図６に示す。図６に示すように、潜熱蓄熱材組成物Ｄでは、熱流の線図においてピークが１つあり、融点を明確に定義することができた。具体的な数値として、蓄熱ピークの時刻ｔ１に対応する潜熱蓄熱材組成物Ｄの温度Ｔａ（融点）は３７．６６℃で、蓄熱量Ｓａは３０１．２７１ｋＪ／Ｌであった。このように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が３０．０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｄの融点は、３７℃付近になった。
潜熱蓄熱材組成物Ｄの融点及び蓄熱量の結果を図６に示す。図６に示すように、潜熱蓄熱材組成物Ｄでは、熱流の線図においてピークが１つあり、融点を明確に定義することができた。具体的な数値として、蓄熱ピークの時刻ｔ１に対応する潜熱蓄熱材組成物Ｄの温度Ｔａ（融点）は３７．６６℃で、蓄熱量Ｓａは３０１．２７１ｋＪ／Ｌであった。このように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が３０．０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｄの融点は、３７℃付近になった。
（潜熱蓄熱材組成物Ｅについて）
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ｅの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：８０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールの配合比率：１０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するマンニトールの配合比率：１０．０ｗｔ％
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ｅの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：８０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールの配合比率：１０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するマンニトールの配合比率：１０．０ｗｔ％
（２）実験結果
潜熱蓄熱材組成物Ｅの融点及び蓄熱量の結果を図７に示す。図７に示すように、潜熱蓄熱材組成物Ｅでは、熱流の線図においてピークが２つとなり、融点を明確に定義できなかった。具体的な数値として、第１の蓄熱ピークの時刻ｔ１に対応する温度Ｔａ１は４２．００℃で、第２の蓄熱ピークの時刻ｔ２に対応する温度Ｔａ２は５３．６０℃で、蓄熱量Ｓａは３６３．２５ｋＪ／Ｌであった。このように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が２０．０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｅの融点は、３７℃付近にならなかった。
潜熱蓄熱材組成物Ｅの融点及び蓄熱量の結果を図７に示す。図７に示すように、潜熱蓄熱材組成物Ｅでは、熱流の線図においてピークが２つとなり、融点を明確に定義できなかった。具体的な数値として、第１の蓄熱ピークの時刻ｔ１に対応する温度Ｔａ１は４２．００℃で、第２の蓄熱ピークの時刻ｔ２に対応する温度Ｔａ２は５３．６０℃で、蓄熱量Ｓａは３６３．２５ｋＪ／Ｌであった。このように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が２０．０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｅの融点は、３７℃付近にならなかった。
（潜熱蓄熱材組成物Ｆについて）
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ｆの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：９０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールの配合比率：５．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するマンニトールの配合比率：５．０ｗｔ％
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ｆの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：９０．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールの配合比率：５．０ｗｔ％
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するマンニトールの配合比率：５．０ｗｔ％
（２）実験結果
潜熱蓄熱材組成物Ｆの融点及び蓄熱量の結果を図８に示す。図８に示すように、潜熱蓄熱材組成物Ｆでは、熱流の線図においてピークが２つとなり、融点を明確に定義できなかった。具体的な数値として、第１の蓄熱ピークの時刻ｔ１に対応する温度Ｔａ１は４０．９６℃で、第２の蓄熱ピークの時刻ｔ２に対応する温度Ｔａ２は５７．４７℃で、蓄熱量Ｓａは３６３．２５ｋＪ／Ｌであった。このように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が１０．０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｆの融点は、３７℃付近にならなかった。
潜熱蓄熱材組成物Ｆの融点及び蓄熱量の結果を図８に示す。図８に示すように、潜熱蓄熱材組成物Ｆでは、熱流の線図においてピークが２つとなり、融点を明確に定義できなかった。具体的な数値として、第１の蓄熱ピークの時刻ｔ１に対応する温度Ｔａ１は４０．９６℃で、第２の蓄熱ピークの時刻ｔ２に対応する温度Ｔａ２は５７．４７℃で、蓄熱量Ｓａは３６３．２５ｋＪ／Ｌであった。このように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が１０．０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｆの融点は、３７℃付近にならなかった。
（潜熱蓄熱材組成物Ｇについて）
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ｇの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物の構成成分：潜熱蓄熱材１０
・潜熱蓄熱材１０：酢酸ナトリウム三水和物
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：１００ｗｔ％
（１）実験条件
潜熱蓄熱材組成物Ｇの実験条件は、以下のとおりである。
・潜熱蓄熱材組成物の構成成分：潜熱蓄熱材１０
・潜熱蓄熱材１０：酢酸ナトリウム三水和物
・潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する酢酸ナトリウム三水和物の配合比率：１００ｗｔ％
（２）実験結果
潜熱蓄熱材組成物Ｇの融点及び蓄熱量の結果を図９に示す。図９に示すように、潜熱蓄熱材組成物Ｇでは、熱流の線図においてピークが１つあり、融点を明確に定義できた。具体的な数値として、蓄熱ピークの時刻ｔ１に対応する温度Ｔａ（融点）は６０．２７℃で、蓄熱量Ｓａは４０１．６５ｋＪ／Ｌであった。このように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｇの融点は、３７℃付近よりも非常に高い温度になった。
潜熱蓄熱材組成物Ｇの融点及び蓄熱量の結果を図９に示す。図９に示すように、潜熱蓄熱材組成物Ｇでは、熱流の線図においてピークが１つあり、融点を明確に定義できた。具体的な数値として、蓄熱ピークの時刻ｔ１に対応する温度Ｔａ（融点）は６０．２７℃で、蓄熱量Ｓａは４０１．６５ｋＪ／Ｌであった。このように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｇの融点は、３７℃付近よりも非常に高い温度になった。
（実験条件と実験結果のまとめ）
以上のようなＤＳＣによる熱物性測定についての実験条件と実験結果をまとめたものを図２に示す。図２に示すように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が５０．０，４０．０，３０．０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｂ，Ｃ，Ｄの融点は、３７℃付近（３７±１．５℃程度）になった。そこで、本実施形態では、潜熱蓄熱材組成物１の融点を３７℃付近とするために、潜熱蓄熱材組成物１の全体の重量に対する糖アルコール混合物の配合比率を、２８ｗｔ％～５２ｗｔ％とすることを提案する。
以上のようなＤＳＣによる熱物性測定についての実験条件と実験結果をまとめたものを図２に示す。図２に示すように、潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対するエリスリトールとマンニトール（糖アルコール混合物）の配合比率が５０．０，４０．０，３０．０ｗｔ％である潜熱蓄熱材組成物Ｂ，Ｃ，Ｄの融点は、３７℃付近（３７±１．５℃程度）になった。そこで、本実施形態では、潜熱蓄熱材組成物１の融点を３７℃付近とするために、潜熱蓄熱材組成物１の全体の重量に対する糖アルコール混合物の配合比率を、２８ｗｔ％～５２ｗｔ％とすることを提案する。
＜降温試験＞
次に、降温試験について説明する。
次に、降温試験について説明する。
（試験概要）
降温試験は、潜熱蓄熱材組成物１の放熱温度を測定するための試験である。そして、降温試験は、組成を調整した５０ｇの潜熱蓄熱材組成物１を７０℃まで昇温した後、恒温槽内で７℃／ｈの速度で０℃まで冷却することにより行った。詳しくは、潜熱蓄熱材組成物１のサンプルをＬ１１０ｍｍ×Ｗ７０ｍｍのアルミラミネート袋に真空引きにより密閉し、アルミラミネート袋についてそのシール部を熱融着させた。そして、潜熱蓄熱材組成物１のサンプルは、その総量を５０ｇとして作成した。また、作成した潜熱蓄熱材組成物１のサンプルに熱電対を取り付け、恒温槽内において潜熱蓄熱材組成物１のサンプルを７０℃で完全に溶解させた。そして、その後、７℃／ｈの速度で恒温槽内を７０℃から０℃まで降温させた。
降温試験は、潜熱蓄熱材組成物１の放熱温度を測定するための試験である。そして、降温試験は、組成を調整した５０ｇの潜熱蓄熱材組成物１を７０℃まで昇温した後、恒温槽内で７℃／ｈの速度で０℃まで冷却することにより行った。詳しくは、潜熱蓄熱材組成物１のサンプルをＬ１１０ｍｍ×Ｗ７０ｍｍのアルミラミネート袋に真空引きにより密閉し、アルミラミネート袋についてそのシール部を熱融着させた。そして、潜熱蓄熱材組成物１のサンプルは、その総量を５０ｇとして作成した。また、作成した潜熱蓄熱材組成物１のサンプルに熱電対を取り付け、恒温槽内において潜熱蓄熱材組成物１のサンプルを７０℃で完全に溶解させた。そして、その後、７℃／ｈの速度で恒温槽内を７０℃から０℃まで降温させた。
（降温試験I）
（１）試験条件
降温試験Iでは、潜熱蓄熱材組成物１について、酢酸ナトリウム三水和物に対してエリスリトールとマンニトールを１：１に混合させた糖アルコール混合物を、配合比率を変えて添加した。また、過冷却防止剤には、公知の材料（無水リン酸水素二ナトリウム）を使用した。
（１）試験条件
降温試験Iでは、潜熱蓄熱材組成物１について、酢酸ナトリウム三水和物に対してエリスリトールとマンニトールを１：１に混合させた糖アルコール混合物を、配合比率を変えて添加した。また、過冷却防止剤には、公知の材料（無水リン酸水素二ナトリウム）を使用した。
潜熱蓄熱材組成物１のサンプルである潜熱蓄熱材組成物ａ～潜熱蓄熱材組成物ｅの配合比率は、以下のとおりとした。
（１－１）潜熱蓄熱材組成物ａ
・酢酸ナトリウム三水和物：８５．５０ｗｔ％（４２．７５ｇ）
・エリスリトール：４．７６ｗｔ％（２．３８ｇ）
・マンニトール：４．７４ｗｔ％（２．３７ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５．００ｗｔ％（２．５ｇ）
・酢酸ナトリウム三水和物：８５．５０ｗｔ％（４２．７５ｇ）
・エリスリトール：４．７６ｗｔ％（２．３８ｇ）
・マンニトール：４．７４ｗｔ％（２．３７ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５．００ｗｔ％（２．５ｇ）
（１－２）潜熱蓄熱材組成物ｂ
・酢酸ナトリウム三水和物：７６．００ｗｔ％（３８．００ｇ）
・エリスリトール：９．５０ｗｔ％（４．７５ｇ）
・マンニトール：９．５０ｗｔ％（４．７５ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５．００ｗｔ％（２．５ｇ）
・酢酸ナトリウム三水和物：７６．００ｗｔ％（３８．００ｇ）
・エリスリトール：９．５０ｗｔ％（４．７５ｇ）
・マンニトール：９．５０ｗｔ％（４．７５ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５．００ｗｔ％（２．５ｇ）
（１－３）潜熱蓄熱材組成物ｃ
・酢酸ナトリウム三水和物：６６．４９ｗｔ％（３３．２５ｇ）
・エリスリトール：１４．２６ｗｔ％（７．１３ｇ）
・マンニトール：１４．２６ｗｔ％（７．１３ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５．００ｗｔ％（２．５ｇ）
・酢酸ナトリウム三水和物：６６．４９ｗｔ％（３３．２５ｇ）
・エリスリトール：１４．２６ｗｔ％（７．１３ｇ）
・マンニトール：１４．２６ｗｔ％（７．１３ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５．００ｗｔ％（２．５ｇ）
（１－４）潜熱蓄熱材組成物ｄ
・酢酸ナトリウム三水和物：５０．５７ｗｔ％（２８．５０ｇ）
・エリスリトール：１９．００ｗｔ％（９．５０ｇ）
・マンニトール：１９．００ｗｔ％（９．５０ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５．００ｗｔ％（２．５ｇ）
・酢酸ナトリウム三水和物：５０．５７ｗｔ％（２８．５０ｇ）
・エリスリトール：１９．００ｗｔ％（９．５０ｇ）
・マンニトール：１９．００ｗｔ％（９．５０ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５．００ｗｔ％（２．５ｇ）
（１－５）潜熱蓄熱材組成物ｅ
・酢酸ナトリウム三水和物：４７．５０ｗｔ％（２３．７５ｇ）
・エリスリトール：２３．７６ｗｔ％（１１．８８ｇ）
・マンニトール：２３．７４ｗｔ％（１１．８７ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５．００ｗｔ％（２．５ｇ）
・酢酸ナトリウム三水和物：４７．５０ｗｔ％（２３．７５ｇ）
・エリスリトール：２３．７６ｗｔ％（１１．８８ｇ）
・マンニトール：２３．７４ｗｔ％（１１．８７ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５．００ｗｔ％（２．５ｇ）
（試験結果）
降温試験Iの試験結果を図１０に示す。潜熱蓄熱材組成物は、その融点以上の加熱により、固体状態から融液状態への相変化時に、潜熱を蓄えて蓄熱を行い、融点以下の温度で冷却する過程において、融液状態から固体状態への相変化時に、蓄えている潜熱を外部に放熱する。図１０に示すように、糖アルコール混合物の配合比率に依存して潜熱蓄熱材組成物の放熱が開始される放熱開始温度が変化していることが認められ、糖アルコール混合物の配合比率が高いほど、放熱開始温度が低下していることが確認できた。そして、図１０に示すように、潜熱蓄熱材組成物ｃについて、３７℃付近で相変化に伴い放熱を開始していることが認められた（図１０にて矢印で示す）。このことから、潜熱蓄熱材組成物ｃについて、その温度を３７℃付近で維持できることが分かった。
降温試験Iの試験結果を図１０に示す。潜熱蓄熱材組成物は、その融点以上の加熱により、固体状態から融液状態への相変化時に、潜熱を蓄えて蓄熱を行い、融点以下の温度で冷却する過程において、融液状態から固体状態への相変化時に、蓄えている潜熱を外部に放熱する。図１０に示すように、糖アルコール混合物の配合比率に依存して潜熱蓄熱材組成物の放熱が開始される放熱開始温度が変化していることが認められ、糖アルコール混合物の配合比率が高いほど、放熱開始温度が低下していることが確認できた。そして、図１０に示すように、潜熱蓄熱材組成物ｃについて、３７℃付近で相変化に伴い放熱を開始していることが認められた（図１０にて矢印で示す）。このことから、潜熱蓄熱材組成物ｃについて、その温度を３７℃付近で維持できることが分かった。
（降温試験II）
（１）試験条件
降温試験IIでは、酢酸ナトリウム三水和物と糖アルコール混合物の配合比率をおおよそ７：３とし、エリスリトールとマンニトールの配合比率を１：１以外とした。
（１）試験条件
降温試験IIでは、酢酸ナトリウム三水和物と糖アルコール混合物の配合比率をおおよそ７：３とし、エリスリトールとマンニトールの配合比率を１：１以外とした。
潜熱蓄熱材組成物１のサンプルである潜熱蓄熱材組成物ｆ～潜熱蓄熱材組成物ｉの配合比率は、以下のとおりとした。
（１－１）潜熱蓄熱材組成物ｆ
・酢酸ナトリウム三水和物：６６．５ｗｔ％（３３．２５ｇ）
・エリスリトール：２３．７５ｗｔ％（１１．８７５ｇ）
・マンニトール：４．７５ｗｔ％（２．３７５ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５ｗｔ％（２．５ｇ）
・酢酸ナトリウム三水和物：６６．５ｗｔ％（３３．２５ｇ）
・エリスリトール：２３．７５ｗｔ％（１１．８７５ｇ）
・マンニトール：４．７５ｗｔ％（２．３７５ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５ｗｔ％（２．５ｇ）
（１－２）潜熱蓄熱材組成物ｇ
・酢酸ナトリウム三水和物：６６．５ｗｔ％（３３．２５ｇ）
・エリスリトール：１９．００ｗｔ％（９．５ｇ）
・マンニトール：９．５ｗｔ％（４．７５ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５ｗｔ％（２．５ｇ）
・酢酸ナトリウム三水和物：６６．５ｗｔ％（３３．２５ｇ）
・エリスリトール：１９．００ｗｔ％（９．５ｇ）
・マンニトール：９．５ｗｔ％（４．７５ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５ｗｔ％（２．５ｇ）
（１－３）潜熱蓄熱材組成物ｈ
・酢酸ナトリウム三水和物：６６．５ｗｔ％（３３．２５ｇ）
・エリスリトール：９．５ｗｔ％（４．７５ｇ）
・マンニトール：１９．００ｗｔ％（９．５ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５ｗｔ％（２．５ｇ）
・酢酸ナトリウム三水和物：６６．５ｗｔ％（３３．２５ｇ）
・エリスリトール：９．５ｗｔ％（４．７５ｇ）
・マンニトール：１９．００ｗｔ％（９．５ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５ｗｔ％（２．５ｇ）
（１－４）潜熱蓄熱材組成物ｉ
・酢酸ナトリウム三水和物：６６．５ｗｔ％（３３．２５ｇ）
・エリスリトール：４．７５ｗｔ％（２．３７５ｇ）
・マンニトール：２３．７５ｗｔ％（１１．８７５ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５ｗｔ％（２．５ｇ）
・酢酸ナトリウム三水和物：６６．５ｗｔ％（３３．２５ｇ）
・エリスリトール：４．７５ｗｔ％（２．３７５ｇ）
・マンニトール：２３．７５ｗｔ％（１１．８７５ｇ）
・無水リン酸水素二ナトリウム：５ｗｔ％（２．５ｇ）
（２）試験結果
降温試験IIの試験結果を図１１に示す。図１１に示すように、放熱開始温度は、全て３７℃付近に存在することが確認できた。これにより放熱開始温度は、エリスリトールとマンニトールの各々の配合比率に依らず、糖アルコール混合物の総量の配合比率に依存することがわかった。
降温試験IIの試験結果を図１１に示す。図１１に示すように、放熱開始温度は、全て３７℃付近に存在することが確認できた。これにより放熱開始温度は、エリスリトールとマンニトールの各々の配合比率に依らず、糖アルコール混合物の総量の配合比率に依存することがわかった。
＜本実施形態の効果＞
以上のように本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱またはその放熱を行う潜熱蓄熱材１０に、該潜熱蓄熱材１０の物性を調整する添加剤２０を配合してなるものである。そして、本実施形態では、潜熱蓄熱材１０は、酢酸ナトリウム三水和物である。また、添加剤２０として、エリスリトール（第１融点調整剤３１）とマンニトール（第２融点調整剤３２）の２種類の糖アルコールに属する物質を混合した糖アルコール混合物が配合されている。そして、潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に対する糖アルコール混合物の配合比率は、２８ｗｔ％～５２ｗｔ％である。
以上のように本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱またはその放熱を行う潜熱蓄熱材１０に、該潜熱蓄熱材１０の物性を調整する添加剤２０を配合してなるものである。そして、本実施形態では、潜熱蓄熱材１０は、酢酸ナトリウム三水和物である。また、添加剤２０として、エリスリトール（第１融点調整剤３１）とマンニトール（第２融点調整剤３２）の２種類の糖アルコールに属する物質を混合した糖アルコール混合物が配合されている。そして、潜熱蓄熱材組成物１全体の重量に対する糖アルコール混合物の配合比率は、２８ｗｔ％～５２ｗｔ％である。
これにより、潜熱蓄熱材組成物１の融点を３７℃付近（３７±１．５℃程度）に調整できるので、潜熱蓄熱材組成物１は、その温度が３７℃付近のとき、液相と固相との間で相変化を行うことになる。そして、これにより、潜熱蓄熱材組成物１の温度は、潜熱蓄熱材組成物１の相変化が完了するまでは、３７℃付近で維持されることになる。そのため、潜熱蓄熱材組成物１の温度を３７℃付近に調整して維持させることができるので、潜熱蓄熱材組成物１を細胞や血液の輸送時等の保温用として使用できる。
また、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１は、潜熱蓄熱材として酢酸ナトリウム三水和物を使用するので、体積当たりの蓄熱量が高く、かつ、可燃性がない。そのため、本実施形態の潜熱蓄熱材組成物１は、蓄熱量や安全性においてパラフィン系の潜熱蓄熱材を使用した潜熱蓄熱材組成物に対して優位性がある。
また、２種類の糖アルコールに属する物質として、エリスリトールとマンニトールの２種類の物質とするので、比較的安価で手に入り易い糖アルコールに属する物質により、糖アルコール混合物を作成できる。
また、添加剤として、さらに、潜熱蓄熱材１０の過冷却現象を防ぐ過冷却防止剤２２が配合されている。これにより、潜熱蓄熱材１０を融液状態から凝固点以下に冷却しても結晶化しない過冷却現象を防ぐことができる。
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、過冷却防止剤として、無水リン酸水素二ナトリウム以外のものを使用してもよい。また、潜熱蓄熱材１０として、酢酸ナトリウム三水和物以外の酢酸塩に該当する水和物を使用してもよい。また、糖アルコールに属する物質として、エリスリトールやマンニトール以外の物質を使用してもよい。
１ 潜熱蓄熱材組成物
１０ 潜熱蓄熱材
２０ 添加剤
２１ 融点調整剤
２２ 過冷却防止剤
３１ 第１融点調整剤
３２ 第２融点調整剤
１０ 潜熱蓄熱材
２０ 添加剤
２１ 融点調整剤
２２ 過冷却防止剤
３１ 第１融点調整剤
３２ 第２融点調整剤
Claims (3)
- 相変化に伴う潜熱の出入りを利用して、蓄熱またはその放熱を行う潜熱蓄熱材に、該潜熱蓄熱材の物性を調整する添加剤を配合してなる潜熱蓄熱材組成物において、
前記潜熱蓄熱材は、酢酸塩に該当する水和物であり、
前記添加剤として、２種類の糖アルコールに属する物質を混合した糖アルコール混合物が配合されており、
前記潜熱蓄熱材組成物全体の重量に対する前記糖アルコール混合物の配合比率は、２８ｗｔ％～５２ｗｔ％であり、
前記２種類の糖アルコールに属する物質は、エリスリトールとマンニトールの２種類の物質であること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項１の潜熱蓄熱材組成物において、
前記添加剤として、さらに、前記潜熱蓄熱材の過冷却現象を防ぐ過冷却防止剤が配合されていること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。 - 請求項２の潜熱蓄熱材組成物において、
前記過冷却防止剤は、無水リン酸水素二ナトリウムであること、
を特徴とする潜熱蓄熱材組成物。
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