JPH09296164A - 冷却剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硝酸アンモニウムと水酸化ストロンチウム８
水和物を混合した際に生ずる吸熱を利用した冷却剤にお
いて、夏場など比較的高い温度領域において保存温度の
変化が繰り返された場合においても充填された硝酸アン
モニウムの固結あるいは、膨張などを生じない冷却剤を
得る。 【解決手段】 硝酸アンモニウムに合成ゼオライト、シ
リカゲル、活性アルミナ、塩化カルシウムなどの乾燥剤
を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷却剤に関し、さら
に詳細には硝酸アンモニウムと水酸化ストロンチウム８
水和物とを混合することによって生ずる吸熱を利用した
冷却剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電源などを必要としない簡易冷却
材料として畜熱容量の大きい物質を使用した蓄冷剤およ
び２種以上の物質を混合する際に生ずる吸熱を利用した
冷却剤などが知られており、人体、食品などに対する簡
易冷却用として一般に普及しつつある。このうち、前者
の畜冷剤は使用前に冷蔵庫や冷凍庫などで冷却しなけれ
ばならず不便である。一方、後者の冷却剤は事前の冷却
操作を必要とせず少なくとも２種類の物質を混合するだ
けで冷却効果が得られるという利点がある。

【０００３】２種以上の物質を混合する冷却剤としては
無機アンモニウム塩と水を混合する組み合わせ、または
無機アンモニウム塩と結晶水を保有する塩類を混合する
組み合わせがある。無機アンモニウム塩としては、例え
ば、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモ
ニウム、臭化アンモニウムなどが使用され、これと水ま
たは結晶水を保有する塩とが混合され、その際の吸熱が
利用される。また、結晶水を保有する冷却剤用の塩とし
ては水酸化ストロンチウム８水和物、炭酸ナトリウム１
０水和物、炭酸ナトリウム７水和物、硫酸ナトリウム１
０水和物、燐酸２ナトリウム１２水和物などが用いられ
る。

【０００４】これらの冷却剤中でも、とりわけ硝酸アン
モニウムと水酸化ストロンチウム８水和物を混合する冷
却剤（特開平６−６５５６４号公報）は冷却到達温度が
低く、また長時間の冷却持続性を有するなど優れた特徴
を備えている。このことからあらかじめ、硝酸アンモニ
ウムと水酸化ストロンチウム８水和物を分離して包装し
ておき、使用時に両者を混合することによって生じた吸
熱を冷却源とした冷却剤が上市されており、需要が拡大
しつつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら硝酸アン
モニウムと水酸化ストロンチウム８水和物を分離して包
装した冷却剤において、硝酸アンモニウムは袋もしくは
容器に入れて置かれると、保存環境温度が変化した際、
とくに夏場のようにな比較的高温度で雰囲気温度の変化
が繰り返されたような場合には、硝酸アンモニウム結晶
の体積が膨張したり、結晶の固結が起こるほか、袋がガ
スバリア性の高い材質の場合には袋の内部が減圧状態を
示すなどの現象が発生する。その結果、袋全体が結晶で
充満された状態となるほか、硝酸アンモニウム全体が一
つの塊となるばかりでなく、袋内部が減圧となるために
真空パック状になり、冷却剤として実際に使用する段階
では硝酸アンモニウムと水酸化ストロンチウム８水和物
の混合が困難になったり、硝酸アンモニウムと水酸化ス
トロンチウムとの反応がすみやかに進行しなくなるな
ど、商品としての価値が著しく低下する。

【０００６】硝酸アンモニウムの結晶の固結を防止する
方法として、硝酸アンモニウムに高級アルキルアミンお
よびその硝酸塩、またはその酢酸塩などを添加する方法
は知られているが、硝酸アンモニウム結晶の体積膨張、
あるいは硝酸アンモニウムが充填された袋内部が減圧に
なることを防止する手段は全く見い出されていなかっ
た。以上のことから、比較的高温の環境下で保存温度変
化が繰り返されるような条件下においても、長期間の保
存に耐え、安定的に使用可能である冷却剤の開発が望ま
れていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題に対処し、比較的高温の環境下で保存温度変化が繰
り返された場合においても硝酸アンモニウムの膨張や、
固結を生じることがなく、冷却性能の低下することのな
い冷却剤を得るべく鋭意研究を重ねた結果、乾燥剤を硝
酸アンモニウムと共存させることによって優れた効果が
得られることを見い出し、本発明を完成した。すなわち
本発明は、硝酸アンモニウムと水酸化ストロンチウム８
水和物を混合することによって生ずる吸熱を利用した冷
却剤において、硝酸アンモニウムに乾燥剤を添加したこ
とを特徴とする冷却剤である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、硝酸アンモニウムと水
酸化ストロンチウム８水和物を混合することにより生ず
る吸熱を利用した冷却剤に適用される。本発明における
硝酸アンモニウムは、工業用硝酸アンモニウムとして一
般に純度９９％以上のものが市販されていることから、
それらをそのまま用いることができる。またその形状と
して粒状、フレーク状などその形状に特に限定はない
が、その大きさとして例えば粒状にあっては通常は０．
５ｍｍφから３．０ｍｍφ程度のものが用いられる。ま
た、また硝酸アンモニウム中の水分含量については、そ
の含量が多い場合には乾燥剤の効果が減少することか
ら、通常は２重量％以下、好ましくは重量１％以下、さ
らに好ましくは０．５重量％以下のものが用いられる。

【０００９】本発明において使用される水酸化ストロン
チウム８水和物は、一般に市販されているものである。
水酸化ストロンチウム８水和物の純度には特に制限はな
いが、通常は９０％以上、好ましくは９９％以上であ
る。なお、水酸化ストロンチウム８水和物にはその製造
工程において少量の水酸化ストロンチウム１水和物や無
水水酸化ストロンチウムなどが混ざってくることもあ
り、純粋な８水和物に比べると硝酸アンモニウムとの混
合時における吸熱量が若干低下することもあるが、特に
悪影響を及ぼすものではない。

【００１０】硝酸アンモニウムと水酸化ストロンチウム
８水和物との混合割合については、通常は重量比で１：
０．１〜１０．０、好ましくは１：０．２５〜４．０、
より好ましくは１：０．５〜２．０である。また、水酸
化ストロンチウム８水和物の形状、大きさとして特に限
定されないが、たとえば粒状にあっては通常は３メッシ
ュ以下の篩を通過するもの、好ましくは８メッシュ以下
の篩を通過するものが用いられる。

【００１１】本発明において使用される乾燥剤は、例え
ば合成ゼオライト（米Ｌｉｎｄｅ社のモレキュラーシー
ブ３Ａ、４Ａ、５Ａ、１３Ｘなど）、シリカゲル、活性
アルミナ、酸化カルシウム、塩化カルシウム、硫酸銅な
どであり、これらのうちでも合成ゼオライト、シリカゲ
ル、塩化カルシウム、活性アルミナなどが好ましい。こ
のほか、硝酸アンモニウムの安定性を損ねることがな
く、乾燥状態に保持することができるものであれば本発
明に用いることができる。硝酸アンモニウムに添加する
乾燥剤の量として、少なすぎる場合は添加効果が得られ
ず、また多すぎる場合は硝酸アンモニウムと水酸化スト
ロンチウム８水和物の混合時に、硝酸アンモニウムと水
酸化ストロンチウムとの反応によって生成した水を乾燥
剤が吸収する際の発熱量が大きくなり、結果として冷却
性能が低下することとなる。このことから通常は硝酸ア
ンモニウム１００重量部当たり０．１〜１０．０重量
部、好ましくは０．２〜５．０重量部、より好ましくは
０．５〜２．０重量部である。

【００１２】乾燥剤を硝酸アンモニウムに添加する方法
としては、硝酸アンモニウムに略均一に添加分散させて
もよく、また硝酸アンモニウムの一端に共存させてもよ
く、硝酸アンモニウムの全体に乾燥剤の効果を及ぼしう
る方法であれば特に限定されない。本発明の冷却剤は硝
酸アンモニウムと乾燥剤との混合物と水酸化ストロンチ
ウム８水和物とをそれぞれ別の容器に保存し、使用時に
これらを取り出して混合しても良いが、携帯用あるいは
簡便に使用できるようにする方法として通常は両者を取
り除きの容易な隔離手段を有する１つの袋、容器等に保
存しておき、使用時にはこの隔離手段を除いて両者を混
合する方法などが用いられる。

【００１３】硝酸アンモニウムを保存する容器材質とし
ては、乾燥剤の効果を保持させるために水蒸気透過性の
低い材質のものが好ましく、例えば、金属フイルム、塩
化ビニリデンをコーテングまたは積層したプラスチック
スフイルム、あるいはアルミニウム箔をラミネートした
プラスチックスフイルムなどが用いられる。このように
使用時に、硝酸アンモニウムと水酸化ストロンチウム８
水和物を混合することによって、両者が互いに溶解し液
状化が進むとともに吸熱を生じ、冷却剤としての目的が
達せられる。

【００１４】本発明において、冷却剤を入れた袋などが
万が一破損した場合において内容物の飛散を防ぐ目的な
どで、高吸水性物質や増粘剤、高分子凝集剤などを添加
することができる。これらの中でも特に高分子凝集剤が
効果的である。高分子凝集剤としてはカチオン系、アニ
オン系およびノニオン系があるが、その種類に特に限定
はないが、アンモニアなどのアルカリ系においても凝集
効果が大きいことからカチオン系よりもアニオン系又は
ノニオン系が好ましい。それらの物としては例えば、ポ
リアクリル酸ソーダー、アクリルアミド−アクリル酸ソ
ーダー共重合物、ポリアクルアミド部分加水分解物など
がある。これらの添加剤は粉末、あるいはフレーク状な
どのままで通常は硝酸アンモニウムまたは水酸化ストロ
ンチウム８水和物のいずれか、あるいは双方に添加して
用いることができる。以下に、実施例により具体的に本
発明を説明するが、本発明はこれらにより限定されるも
のではない。

【００１５】

【実施例】

実施例１ 含水率０．４ｗｔ％、２ｍｍΦの粒状硝酸アンモニウム
１０８ｇ、高分子凝集剤（住友化学（株）製、スミフロ
ックＦＮ−１０Ｈ）２．０ｇと、あらかじめ２５０℃で
５時間乾燥させた合成ゼオライト（Ｌｉｎｄｅ社製、モ
レキュラーシーブ３Ａ）０．５ｇとを混合し、内袋（ポ
リ塩化ビニリデンをコーテングしたポリプロピレンとポ
リエチレンとをラミネートしたフィルム使用、１４０ｍ
ｍ×４０ｍｍ）に入れ熱融着により密封した。この内袋
は約１１０ｍｌの体積を有していた。この内袋を水酸化
ストロンチウム８水和物７５ｇとともに外袋（アルミニ
ウムとナイロンとのラミネートフィルム製、１９０ｍｍ
×１２０ｍｍ）に収納し、熱融着により密封し、冷却剤
を調製した。この冷却剤は約２６０ｍｌの体積を有して
いた。

【００１６】このようにして得た冷却剤４袋を雰囲気温
度２０℃に２時間保持したのち、４５℃に２時間保持す
るヒートサイクルを、１日当たり６回の割合で繰り返し
ながら、実験開始から３日後、７日後、１４日後につい
て、冷却剤の体積変化、および内袋の体積変化と硝酸ア
ンモニウムの固結の有無を調べた。冷却剤の体積変化を
表１に、内袋の体積変化を表２に、硝酸アンモニウムの
固結の有無を表３に示した。なお、１４日後における冷
却剤の１袋を折り曲げることにより内袋を破袋させ、次
いで冷却剤を上下に振ったところ、急速に温度が低下
し、５分後には冷却剤の袋の表面温度が−１５℃に到達
した。

【００１７】実施例２〜３ 合成ゼオライト（モレキュラーシーブ３Ａ）を１．０ｇ
および２．０ｇにしたほかは実施例１と同様にして冷却
剤の体積変化、内袋の体積変化ならびに硝酸アンモニウ
ムの固結の有無を調べた。冷却剤の体積変化を表１に、
内袋の体積変化を表２に、硝酸アンモニウムの固結の有
無を表３に示した。

【００１８】実施例４ 合成ゼオライトに変えて破砕状の乾燥シリカゲル（１０
〜４０ｍｅｓｈ）１．０ｇを用いたほかは実施例１と同
様にして冷却剤の体積変化、内袋の体積変化ならびに硝
酸アンモニウムの固結の有無を調べた。冷却剤の体積変
化を表１に、内袋の体積変化を表２に、硝酸アンモニウ
ムの固結の有無を表３に示した。

【００１９】実施例５ 合成ゼオライトに変えて粉末状塩化カルシウム１．０ｇ
を用いたほかは実施例１と同様にして冷却剤の体積変
化、内袋の体積変化ならびに硝酸アンモニウムの固結の
有無を調べた。冷却剤の体積変化を表１に、内袋の体積
変化を表２に、硝酸アンモニウムの固結の有無を表３に
示した。

【００２０】実施例６ 合成ゼオライトに変えて粉末状の乾燥活性アルミナ１．
０ｇを用いたほかは実施例１と同様にして冷却剤の体積
変化、内袋の体積変化ならびに硝酸アンモニウムの固結
の有無を調べた。冷却剤の体積変化を表１に、内袋の体
積変化を表２に、硝酸アンモニウムの固結の有無を表３
に示した。

【００２１】比較例１ 合成ゼオライトを添加しないこと以外は実施例１と同様
にして冷却剤の体積変化、内袋の体積変化ならびに硝酸
アンモニウムの固結の有無を調べた。冷却剤の体積変化
を表１に、内袋の体積変化を表２に、硝酸アンモニウム
の固結の有無を表３に示した。なお、１４日後における
冷却剤については体積の膨張が認められたほか、冷却剤
として使用すべく外袋の折り曲げを試みたが、内袋が１
つの硬い塊状になっており、内袋を破袋させることがで
きなかった。また、内袋については、硝酸アンモニウム
が膨張したことにより体積が増加し、固結しているとと
もに、袋の表面が充填されている硝酸アンモニウム結晶
に食い込んだことによる凹凸模様、すなわち真空パック
状の模様を示していた。

【００２２】

【表１】 表１ 冷却剤外袋の体積変化 乾燥剤 冷却剤外袋の体積変化（ｍｌ） 種類 添加量（ｇ） ３日後 ７日後 １４日後 実施例 １ 合成ゼオライト ０．５ なし ＋１ ＋５ 実施例 ２ 合成ゼオライト １．０ なし なし ＋２ 実施例 ３ 合成ゼオライト ２．０ なし なし なし 実施例 ４ シリカゲル １．０ なし ＋２ ＋３ 実施例 ５ 塩化カルシウム １．０ なし なし なし 実施例 ６ 活性アルミナ １．０ なし ＋２ ＋３ 比較例 １ なし ─── ＋５ ＋１０ ＋１９

【００２３】

【表２】 表２ 小袋の体積変化 乾燥剤 小袋の体積変化（ｍｌ） 種類 添加量（ｇ） ３日後 ７日後 １４日後 実施例 １ 合成ゼオライト ０．５ なし ＋２ ＋５ 実施例 ２ 合成ゼオライト １．０ なし なし ＋２ 実施例 ３ 合成ゼオライト ２．０ なし なし なし 実施例 ４ シリカゲル １．０ なし ＋２ ＋３ 実施例 ５ 塩化カルシウム １．０ なし なし なし 実施例 ６ 活性アルミナ １．０ なし ＋２ ＋３ 比較例 １ なし ─── ＋５ ＋１０ ＋１９

【００２４】

【表３】 表３ 硝酸アンモニウムの固結の有無 乾燥剤 固結の有無 種類 添加量（ｇ） ３日後 ７日後 １４日後 実施例 １ 合成ゼオライト ０．５ なし なし 固結微小 実施例 ２ 合成ゼオライト １．０ なし なし 固結微小 実施例 ３ 合成ゼオライト ２．０ なし なし なし 実施例 ４ シリカゲル １．０ なし なし 固結微小 実施例 ５ 塩化カルシウム １．０ なし なし なし 実施例 ６ 活性アルミナ １．０ なし なし なし 比較例 １ なし ─── 固結小 固結大 全体が塊状

【００２５】

【発明の効果】本発明により、夏場など比較的高温で保
存温度の変化が繰り返された場合においても、硝酸アン
モニウムの膨張や、固結などを生じることがなく、かつ
冷却能力を低下させることなく、長期間安定した状態で
保存することができるようになった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硝酸アンモニウムと水酸化ストロンチウ
   ム８水和物を混合することによって生ずる吸熱を利用し
   た冷却剤において、硝酸アンモニウムに乾燥剤を添加し
   たことを特徴とする冷却剤。
2. 【請求項２】 乾燥剤が合成ゼオライト、シリカゲル、
   活性アルミナ、酸化カルシウム、塩化カルシウム、硫酸
   銅から選ばれる、１種または２種以上である請求項１に
   記載の冷却剤。
3. 【請求項３】 乾燥剤の添加量が硝酸アンモニウム１０
   ０重量部あたり０．１〜１０重量部である請求項１に記
   載の冷却剤