JPWO2019208519A1 - 蓄冷材組成物、蓄冷材および輸送容器 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、融解温度以上であり、かつ、液化した状態において、水、カルシウムイオン、臭化物イオン、およびアンモニウムイオンを含むことにより、−80℃〜−65℃の範囲内に融解温度を有する蓄冷材組成物を開発し、本発明に至った。また、本発明者らは、水、カルシウムイオン、臭化物イオン、およびアンモニウムイオンを含み、かつ、塩化物イオンをさらに含む蓄冷材組成物を作製した。その結果、添加する塩化物イオンの量に依存して、蓄冷材組成物の融解温度を変化させることができることを、独自に、初めて見出した。また、本発明者らは、水、カルシウムイオン、臭化物イオン、およびアンモニウムイオンを含み、かつ、塩化物イオンを実質的に含まない蓄冷材組成物を作製した。その結果、従来の蓄冷材組成物と比較して非常に低温(例えば−70℃以下)の融解温度を有する蓄冷材組成物を得ることができることを、独自に、初めて見出した。
本発明の一実施形態に係る蓄冷材組成物は、水、カルシウムイオン、臭化物イオン、およびアンモニウムイオンを含み、−80℃〜−65℃の範囲内に融解温度を有する。上記構成により、本発明の一実施形態に係る蓄冷材組成物は、下記(1)〜(4)の利点を有する。
利点(1)再現性良く、且つ安定的に、蓄冷材組成物の融解温度を−80℃〜−65℃に調整することが可能であるため、−80℃〜−65℃の範囲内の様々な管理温度領域で、温度管理対象物品を温度保持し、当該温度管理対象物品の保管または輸送を可能とすること、
利点(2)ドライアイスの代替材として使用可能であること、
利点(3)凍結時の体積膨張が小さいこと、および
利点(4)蓄冷材組成物の取り扱いが容易であること。
本蓄冷材組成物は、水、カルシウムイオン、臭化物イオン、およびアンモニウムイオンを含むものであればよく、その他の構成は特に限定されるものではない。本蓄冷材組成物は、上記構成を有することにより、上述した利点(1)〜利点(4)の各利点を有する。
(A)カルシウムイオンの量としては、本蓄冷材組成物は、水100モルに対して、カルシウムイオンを0.1モル〜18モル含むことが好ましく、1モル〜15モル含むことがより好ましく、1モル〜10モル含むことがさらに好ましく、3モル〜9モル含むことが特に好ましい;
(B)臭化物イオンの量としては、本蓄冷材組成物は、水100モルに対して、臭化物イオンを1モル〜25モル含むことが好ましく、5モル〜25モル含むことがより好ましく、10モル〜25モル含むことがさらに好ましく、13モル〜24モル含むことが特に好ましい;
(C)アンモニウムイオンの量としては、本蓄冷材組成物は、水100モルに対して、アンモニウムイオンを1モル〜20モル含むことが好ましく、1モル〜12モル含むことがより好ましく、2モル〜10モル含むことがさらに好ましく、3モル〜8モル含むことが特に好ましい。
(A)カルシウム塩の配合量は、蓄冷材組成物が含む水100モルに対して、0.1モル〜18モルの範囲内であることが好ましく、1モル〜12モルの範囲内であることがより好ましく、2モル〜12モルの範囲内であることがさらに好ましく、5モル〜9モルの範囲内であることが特に好ましい;
(B)臭化物塩の配合量は、蓄冷材組成物が含む水100モルに対して、0.1モル〜25モルの範囲内であることが好ましく、1モル〜20モルの範囲内であることがより好ましく、5モル〜18モルの範囲内であることがさらに好ましく、8モル〜15モルの範囲内であることが特に好ましい;
(C)アンモニウム塩の配合量は、蓄冷材組成物が含む水100モルに対して、1モル〜20モルの範囲内であることが好ましく、2モル〜15モルの範囲内であることがより好ましく、3モル〜10モルの範囲内であることがさらに好ましく、5モル〜8モルの範囲内であることが特に好ましい。
(A)臭化カルシウムの含有量は、蓄冷材組成物が含む水100モルに対して、0.1モル〜18モルの範囲内であることが好ましく、1モル〜15モルの範囲内であることがより好ましく、3モル〜12モルの範囲内であることがさらに好ましく、5モル〜9モルの範囲内であることが特に好ましい;
(B)臭化アンモニウムの含有量は、蓄冷材組成物が含む水100モルに対して、1モル〜25モルの範囲内であることが好ましく、1モル〜15モルの範囲内であることがより好ましく、3モル〜12モルの範囲内であることがさらに好ましく、5モル〜10モルの範囲内であることが特に好ましい;
(C)臭化カルシウムと臭化アンモニウムとのモル比率(臭化カルシウム/臭化アンモニウム)は、0.1〜4の範囲内であることが好ましく、0.3〜3の範囲内であることがより好ましく、0.5〜2の範囲内であることがさらに好ましく、0.6〜1.7の範囲内であることが特に好ましい。
本発明の一実施形態に係る蓄冷材組成物は、−80℃〜−65℃の範囲内に融解温度を有する。
本発明の一実施形態に係る蓄冷材組成物を調製する方法としては、特に限定されず、公知の方法を採用することができる。例えば、以下の(i)および(ii)の方法によって、蓄冷材組成物を調製することができる:(i)上記(A1)〜(A8)の組み合わせの化合物、または、上記(B1)〜(B4)の組み合わせの化合物、を、タンブラー、またはリボンブレンダー等を用いて予め混合して混合物を作製する;その後(ii)当該混合物を容器へ移し、当該容器へ水を注ぎ入れ、容器を冷却しながらミキサー等で攪拌して、蓄冷材組成物を調製する。また、以下の(iii)および(iv)の方法によっても、蓄冷材組成物を調製することができる:(iii)上記(A1)〜(A8)の組み合わせの化合物、または、上記(B1)〜(B4)の組み合わせの化合物、の各々の化合物からなる水溶液を準備する;(iv)それら水溶液を混合することにより、蓄冷材組成物を調製する。
本発明の一実施形態に係る蓄冷材は、上述した蓄冷材組成物を備えるものであればよく、その他の構成、材料等については限定されるものではない。
本発明の一実施形態に係る輸送容器は、上述した本発明の一実施形態に係る蓄冷材を備えたものであればよく、その他の具体的な構成、材料等については特に限定されるものではない。
本発明の他の一実施形態は、水、カルシウムイオン、臭化物イオン、およびアンモニウムイオンを含む蓄冷材組成物を、上記蓄冷材組成物の融解温度よりも低い温度に保存することによって、上記蓄冷材組成物を凝固させる、凝固工程と、上記蓄冷材組成物の融解温度を超える温度環境下にて、対象物の一部または全部を−80℃以上、−65℃以下に維持する、維持工程と、を含むものである、蓄冷材組成物の使用方法、である。
<化合物>
臭化カルシウム[Strem Chemicals, Incorporated製、Calcium bromide hydrate,98%]。臭化アンモニウム[マナック製、臭化アンモニウム、分子量=97.94]。
塩化アンモニウム[山本製作所製、塩化アンモニウム、分子量=53.49]。
塩化カルシウム[和光純薬工業製、塩化カルシウム(水分測定用)、分子量=110.98]。
<水>
飲料水道水。
蓄冷材組成物は、各化合物の水溶液を準備し、それらを混合することで作製した。
蓄冷材組成物について、以下の手順に基づき、昇降温試験を行った:(i)蓄冷材組成得物をポリプロピレン製クライオバイアル内に充填したものを、超低温状態の恒温槽[サイニクス社製、超低温アルミブロック恒温槽 クライオポーター(登録商標)CS−80CP]内に静置した;(ii)−80℃〜20℃の温度範囲内で、0.5℃/分の昇降温速度にて、恒温槽の温度下降を行い、−80℃で蓄冷材組成物を凝固させた;(iii)その後、温度上昇を行い、蓄冷材組成物を融解させた。
超低温アルミブロック恒温槽内での温度上昇過程における蓄冷材組成物の温度変化プロットにおいて、上述した定義において、定温保持性の有無の評価を記載した。つまり、蓄冷材組成物の潜熱作用により、融解開始温度T1から融解終了温度T2まで、融解開始温度T1+3.0℃の範囲内で蓄冷材組成物の温度が維持される状態を「定温保持」と定義付ける。蓄冷材組成物が定温保持を示す場合、該蓄冷材組成物は「定温保持性がある」とした。また定温保持性の評価について、定温保持性がある場合は○、ない場合は×とした。
超低温アルミブロック恒温槽内での温度上昇過程における蓄冷材組成物の温度変化プロットにおいて、定温保持状態の維持時間(換言すれば、融解開始温度T1から融解終了温度T2までの時間)を測定した。
以下の判断基準により、AAA(非常に優れている)、AA(優れている)、A(良好)および×(不良)の4段階で実用判定を評価した。Aの数が多いほど実用性が優れていることを示している。
AAA;融解温度が−68℃以下であり、かつ、維持時間が13分以上である。
AA;融解温度が−68℃以下であり、かつ、維持時間が10分以上、13分未満である。
A;(a)融解温度が−68℃以下であり、かつ、維持時間が5分以上、10分未満であるか、または、(b)融解温度が−68℃より高く、かつ、−65℃以下である。
×;融解温度が−65℃より高い。
11 蓄冷材の蓋
20 蓄冷材組成物
1 輸送容器
6 スペーサー
40 断熱容器
41 箱体
42 蓋
410 開口部
411 箱体の底面部
412 箱体の側面部
5 空間
Claims (10)
- 水、カルシウムイオン、臭化物イオン、およびアンモニウムイオンを含み、−80℃〜−65℃の範囲内に融解温度を有する蓄冷材組成物。
- 塩化物イオンをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の蓄冷材組成物。
- 上記塩化物イオンが、上記水100モルに対して9モル未満であることを特徴とする、請求項2に記載の蓄冷材組成物。
- 上記塩化物イオンが、上記水100モルに対して1モル未満であることを特徴とする、請求項2または3に記載の蓄冷材組成物。
- 塩化物イオンを実質的に含まないことを特徴とする、請求項1に記載の蓄冷材組成物。
- 上記水100モルに対して、上記カルシウムイオンを0.1モル〜18モル、上記臭化物イオンを1モル〜25モル、および上記アンモニウムイオンを1モル〜20モル、含むことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の蓄冷材組成物。
- 水、臭化カルシウム、および臭化アンモニウムを含み、−80℃〜−65℃の範囲内に融解温度を有する蓄冷材組成物。
- 上記融解温度が−75℃〜−68℃であることを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載の蓄冷材組成物。
- 請求項1〜8の何れか1項に記載の蓄冷材組成物を備えることを特徴とする、蓄冷材。
- 請求項9に記載の蓄冷材を備えることを特徴とする、輸送容器。
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