JPWO2021064993A1 - Heat transport container and heat transport system - Google Patents

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Abstract

熱輸送コンテナは、温度に依存して親水性と疎水性とを示す感温性高分子と水とを有する蓄熱材と、加熱用流体と熱交換して蓄熱材を加熱して蓄熱材に蓄熱させるとともに、熱利用流体と熱交換して蓄熱材から吸熱して蓄熱材から放熱させる熱交換器と、蓄熱材が充填され、熱交換器が収容された容器と、を備えたものである。The heat transport container has a heat storage material having a temperature-sensitive polymer and water that show hydrophilicity and hydrophobicity depending on the temperature, and heat exchanges with the heating fluid to heat the heat storage material and store heat in the heat storage material. It is provided with a heat exchanger that exchanges heat with a heat-utilizing fluid to absorb heat from the heat storage material and dissipate heat from the heat storage material, and a container filled with the heat storage material and accommodating the heat exchanger.

Description

本発明は、蓄熱材を備えた熱輸送コンテナ及び熱輸送システムに関するものである。 The present invention relates to a heat transport container and a heat transport system provided with a heat storage material.

現在、工場等の熱源施設で発生した500℃程度以上の高温排熱は発電及び蒸気への利用が推進されているが、熱源施設で発生した120℃程度以下の低温排熱については用途が限定される等の理由からその多くが廃棄されている。近年、省エネルギー及び環境意識の高まりにより、低温排熱を病院又はオフィス等の熱利用施設へ供給することによって、その低温排熱を利用するシステムの開発が進められている(例えば、特許文献1参照)。 Currently, the use of high-temperature waste heat of about 500 ° C or higher generated in heat source facilities such as factories for power generation and steam is being promoted, but the use of low-temperature waste heat of about 120 ° C or lower generated in heat source facilities is limited. Most of them have been discarded for reasons such as being slaughtered. In recent years, due to energy saving and heightened environmental awareness, development of a system that utilizes low-temperature waste heat by supplying low-temperature waste heat to heat utilization facilities such as hospitals or offices has been promoted (see, for example, Patent Document 1). ).

このシステムは、蓄熱材を熱源施設で熱交換させ、熱源施設で発生した低温排熱を熱交換によって蓄熱材に蓄積させた後、当該蓄熱材を熱利用施設に輸送してそこで再度熱交換させ、蓄熱材の熱を熱利用施設へ放出するものである。 In this system, the heat storage material is heat-exchanged at the heat source facility, the low-temperature waste heat generated at the heat source facility is stored in the heat storage material by heat exchange, and then the heat storage material is transported to the heat utilization facility and heat is exchanged again there. , The heat of the heat storage material is released to the heat utilization facility.

特許第5486448号公報Japanese Patent No. 5486448

特許文献1において、熱交換の手段としては熱媒体油が用いられ、また、蓄熱材としては潜熱蓄熱材が用いられている。潜熱蓄熱材は、例えば、温度変化により固相と液相との間で相変化し、その際に吸収あるいは放出する潜熱を利用して蓄熱あるいは放熱を行う蓄熱材である。特許文献1では、蓄熱材と熱媒体油とを充填したタンクを使用するが、タンクの大きさと蓄熱量とは比例する。また、蓄熱材の輸送手段としてはトラック等の車が考えられるため、輸送する蓄熱材を収容するタンクを可能な限り軽量化かつコンパクト化する必要があるが、そうすると蓄熱量が減ってしまうという課題があった。 In Patent Document 1, a heat medium oil is used as a means for heat exchange, and a latent heat storage material is used as a heat storage material. The latent heat storage material is, for example, a heat storage material that undergoes a phase change between a solid phase and a liquid phase due to a temperature change, and stores or dissipates heat by utilizing the latent heat absorbed or released at that time. In Patent Document 1, a tank filled with a heat storage material and heat medium oil is used, but the size of the tank is proportional to the amount of heat storage. In addition, since a vehicle such as a truck can be considered as a means of transporting the heat storage material, it is necessary to make the tank for accommodating the heat storage material to be transported as light and compact as possible, but this causes a problem that the amount of heat storage is reduced. was there.

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、蓄熱量を減らすことなく軽量化及びコンパクト化を実現することができる熱輸送コンテナ及び熱輸送システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a heat transport container and a heat transport system that can realize weight reduction and compactification without reducing the amount of heat storage. There is.

本発明に係る熱輸送コンテナは、温度に依存して親水性と疎水性とを示す感温性高分子と水とを有する蓄熱材と、加熱用流体と熱交換して前記蓄熱材を加熱して前記蓄熱材に蓄熱させるとともに、熱利用流体と熱交換して前記蓄熱材から吸熱して前記蓄熱材から放熱させる熱交換器と、前記蓄熱材が充填され、前記熱交換器が収容された容器と、を備えたものである。 The heat transport container according to the present invention heats the heat storage material by exchanging heat with a heat storage material having a temperature-sensitive polymer and water that show hydrophilicity and hydrophobicity depending on the temperature and a heating fluid. A heat exchanger that stores heat in the heat storage material and exchanges heat with the heat utilization fluid to absorb heat from the heat storage material and dissipate heat from the heat storage material, and the heat storage material are filled and the heat exchanger is housed. It is equipped with a container.

また、本発明に係る熱輸送システムは、上記の熱輸送コンテナを輸送手段により熱源施設に輸送し、前記熱源施設と熱交換して前記蓄熱材に蓄熱させた後、前記熱輸送コンテナを前記輸送手段により熱利用施設に輸送し、前記熱利用施設と熱交換して前記蓄熱材から放熱させるものである。 Further, in the heat transport system according to the present invention, the heat transport container is transported to a heat source facility by a transport means, heat is exchanged with the heat source facility to store heat in the heat storage material, and then the heat transport container is transported. It is transported to a heat utilization facility by means, exchanges heat with the heat utilization facility, and dissipates heat from the heat storage material.

本発明に係る熱輸送コンテナ及び熱輸送システムによれば、熱輸送コンテナが、温度に依存して親水性と疎水性とを示す感温性高分子と水とを有する蓄熱材を備えている。そして、蓄熱材への蓄熱時に、感温性高分子が収縮して液体状態の水と分離する。そのため、蓄熱材への蓄熱後に分離した水以外を輸送することができる。つまり、蓄熱材への蓄熱後は水を輸送する必要がなく、また、水を輸送しなくても蓄熱量は減らないため、蓄熱量を減らすことなく熱輸送コンテナの軽量化及びコンパクト化を実現することができる。 According to the heat transport container and the heat transport system according to the present invention, the heat transport container includes a heat storage material having a temperature-sensitive polymer and water that are hydrophilic and hydrophobic depending on the temperature. Then, when the heat is stored in the heat storage material, the temperature-sensitive polymer shrinks and separates from the liquid water. Therefore, it is possible to transport water other than the water separated after the heat is stored in the heat storage material. In other words, there is no need to transport water after heat is stored in the heat storage material, and the amount of heat storage does not decrease even if water is not transported, so the heat transport container can be made lighter and more compact without reducing the amount of heat storage. can do.

実施の形態1に係る蓄熱後輸送時の熱輸送コンテナを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the heat transport container at the time of transport after heat storage which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る熱輸送コンテナと熱源施設との熱交換を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the heat exchange between the heat transport container and the heat source facility which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る放熱後輸送時の熱輸送コンテナを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the heat transport container at the time of transport after heat radiation which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る熱輸送コンテナと熱利用施設との熱交換を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the heat exchange between the heat transport container and a heat utilization facility which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る熱輸送システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the heat transport system which concerns on Embodiment 1. FIG.

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to the embodiments described below. Further, in the drawings below, the relationship between the sizes of the constituent members may differ from the actual one.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る蓄熱後輸送時の熱輸送コンテナ100を示す模式図である。図2は、実施の形態1に係る熱輸送コンテナ100と熱源施設200との熱交換を示す模式図である。図3は、実施の形態1に係る放熱後輸送時の熱輸送コンテナ100を示す模式図である。図4は、実施の形態1に係る熱輸送コンテナ100と熱利用施設300との熱交換を示す模式図である。熱輸送コンテナ100は、蓄熱材をトラックあるいは車両などの輸送手段を用いて、別の場所に輸送するために使用される。なお、図1及び図3は、実施の形態1に係る熱輸送コンテナ100を輸送する輸送手段の例としてトラック400を示す模式図である。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a schematic view showing a heat transport container 100 during heat storage post-transportation according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic view showing heat exchange between the heat transport container 100 and the heat source facility 200 according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic view showing a heat transport container 100 during transportation after heat dissipation according to the first embodiment. FIG. 4 is a schematic view showing heat exchange between the heat transport container 100 and the heat utilization facility 300 according to the first embodiment. The heat transport container 100 is used to transport the heat storage material to another place by using a transport means such as a truck or a vehicle. Note that FIGS. 1 and 3 are schematic views showing a truck 400 as an example of a transportation means for transporting the heat transport container 100 according to the first embodiment.

(熱輸送コンテナ)
図1〜図4に示すように、実施の形態1に係る熱輸送コンテナ100は、容器10と、熱交換器20と、蓄熱材30とを備えている。容器10は、例えば略直方体状をなしており、材質はSUS(ステンレス鋼材)であり、厚みは約1mmである。容器10の内部には、蓄熱材30が充填されている。また、容器10は熱交換器20を収容しており、側面に熱交換器20の加熱配管あるいは熱利用配管(以下、単に配管40と称する)が挿入される複数の開口11が形成されている。さらに、容器10には、蓄熱後に蓄熱材30から分離した水を排出するための開口12と、放熱前に排出した水と同量の水を注入するための開口13とが形成されている。
(Heat transport container)
As shown in FIGS. 1 to 4, the heat transport container 100 according to the first embodiment includes a container 10, a heat exchanger 20, and a heat storage material 30. The container 10 has, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape, is made of SUS (stainless steel), and has a thickness of about 1 mm. The inside of the container 10 is filled with the heat storage material 30. Further, the container 10 houses the heat exchanger 20, and a plurality of openings 11 into which the heating pipe or the heat utilization pipe (hereinafter, simply referred to as the pipe 40) of the heat exchanger 20 is inserted are formed on the side surface thereof. .. Further, the container 10 is formed with an opening 12 for discharging water separated from the heat storage material 30 after heat storage and an opening 13 for injecting the same amount of water as the water discharged before heat dissipation.

熱交換器20は、例えばフィンアンドチューブ型であり、配管40と複数のフィン(図示せず)とを有している。配管40は、例えばSUS又はCu等の金属を円筒状又は扁平状に加工したものであり、その内部に蓄熱材30を加熱するための加熱用流体あるいは吸熱するための熱利用流体が流れる。容器10に収容されている熱交換器20の配管40は、容器10の側面に形成された開口11から外部に延びており、容器10の内部と外部とに跨って設けられている。 The heat exchanger 20 is, for example, a fin-and-tube type, and has a pipe 40 and a plurality of fins (not shown). The pipe 40 is made by processing a metal such as SUS or Cu into a cylindrical shape or a flat shape, and a heating fluid for heating the heat storage material 30 or a heat utilization fluid for absorbing heat flows inside the pipe 40. The pipe 40 of the heat exchanger 20 housed in the container 10 extends to the outside from the opening 11 formed on the side surface of the container 10, and is provided so as to straddle the inside and the outside of the container 10.

なお、実施の形態1では、容器10の側面に開口11が形成されているが、その開口11が容器10の上方あるいは下方に形成されていてもよい。容器10の開口11は、熱輸送コンテナ100と熱源施設200又は熱利用施設300とで外部熱交換器500を介して熱交換する際に、配管40が外部熱交換器500の加熱用流体あるいは熱利用流体が流れる配管と接続しやすくなる位置に形成されていればよい。 In the first embodiment, the opening 11 is formed on the side surface of the container 10, but the opening 11 may be formed above or below the container 10. In the opening 11 of the container 10, when heat is exchanged between the heat transport container 100 and the heat source facility 200 or the heat utilization facility 300 via the external heat exchanger 500, the pipe 40 is the heating fluid or heat of the external heat exchanger 500. It suffices if it is formed at a position where it can be easily connected to the pipe through which the fluid to be used flows.

また、熱交換器20は、蓄熱材30を加熱及び放熱することができる構造であればよく、形状及び材料は適宜変更可能である。例えば、熱交換器20は、フィンアンドチューブ型ではなく、加熱用流体あるいは熱利用流体と蓄熱材30とを配管40で隔てることなく、それらを同じ容器10内に共存させてもよい。 Further, the heat exchanger 20 may have a structure capable of heating and dissipating heat from the heat storage material 30, and the shape and material can be appropriately changed. For example, the heat exchanger 20 is not a fin-and-tube type, and the heating fluid or the heat utilization fluid and the heat storage material 30 may coexist in the same container 10 without being separated by the pipe 40.

蓄熱材30は、少なくとも高分子と水とを有しており、例えば温度応答性ゲルである。高分子は、温度に依存して親水性と疎水性とを示す温度応答性高分子である。温度は、水に対する下限臨界溶液温度(Lower Critical Solution Temperature:LCST)である。高分子は、下限臨界溶液温度より低温の場合に親水性を示し、下限臨界溶液温度より高温の場合に疎水性を示す。このように特定の温度で性質が大きく変化する高分子は感温性高分子と呼ばれ、その水を含有させてゲル状にしたものは感温性高分子ゲルと呼ばれる。感温性高分子と、主に水又は水に適量の有機溶媒を加えた混合溶媒と、を混合してゲル状とした感温性高分子ゲルを蓄熱材30とする。 The heat storage material 30 has at least a polymer and water, and is, for example, a temperature-responsive gel. The polymer is a temperature-responsive polymer that exhibits hydrophilicity and hydrophobicity depending on the temperature. The temperature is the lower critical solution temperature (LCST) with respect to water. The polymer exhibits hydrophilicity when the temperature is lower than the lower limit critical solution temperature, and exhibits hydrophobicity when the temperature is higher than the lower limit critical solution temperature. A polymer whose properties change significantly at a specific temperature is called a temperature-sensitive polymer, and a gel containing the water is called a temperature-sensitive polymer gel. The heat storage material 30 is a temperature-sensitive polymer gel obtained by mixing a temperature-sensitive polymer and a mixed solvent, which is mainly water or a mixed solvent obtained by adding an appropriate amount of an organic solvent to water, to form a gel.

前記感温性高分子としては、下限臨界溶液温度を境にして親水性と疎水性とが可逆的に変化するものであれば特に限定されるものでなく、ポリビニルアルコール部分酢化物、ポリビニルメチルエーテル、メチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリビニルメチルオキサゾリディノン、ポリN−エチルアクリルアミド、ポリN−エチルメタクリルアミド、ポリN−n−プロピルアクリルアミド、ポリN−n−プロピルメタクリルアミド、ポリN−イソプロピルアクリルアミド、ポリN−イソプロピルメタクリルアミド、ポリN−シクロプロピルアクリルアミド、ポリN−シクロプロピルメタクリルアミド、ポリN−メチル−N−エチルアクリルアミド、ポリN、N−ジエチルアクリルアミド、ポリN−メチル−N−イソプロピルアクリルアミド、ポリN−メチル−N−n−プロピルアクリルアミド、ポリN−アクリロイルピロリジン、ポリN−アクリロイルピペリジン、ポリN−2−エトキシエチルアクリルアミド、ポリN−2−エトキシエチルメタクリルアミド、ポリN−3−メトキシプロピルアクリルアミド、ポリN−3−メトキシプロピルメタクリルアミド、ポリN−3−エトキシプロピルアクリルアミド、ポリN−3−エトキシプロピルメタクリルアミド、ポリN−3−イソプロキシプロピルアクリルアミド、ポリN−3−イソプロキシプロピルメタクリルアミド、ポリN−3−(2−メトキシエトキシ)プロピルアクリルアミド、ポリN−3−(2−メトキシエトキシ)プロピルメタクリルアミド、ポリN−テトラヒドロフルフリルアクリルアミド、ポリN−テトラヒドロフルフリルメタクリルアド、ポリN−1−メチル−2−メトキシエチルアクリルアミド、ポリN−1−メチル−2−メトキシエチルメタクリルアミド、ポリN−1−メトキシメチルプロピルアクリルアミド、ポリN−1−メトキシメチルプロピルメタクリルアミド、ポリN−(2、2−ジメトキシエチル)−N−メチルアクリルアミド、ポリN−(1、3−ジオキソラン−2−イルメチル)−N−メチルアクリルアミド、ポリN−8−アクリロイル-1、4−ジオキサ−8−アザ−スピロ[4,5]デカン、ポリN−2−メトキシエチル−N−エチルアクリルアミド、ポリN−2−メトキシエチル−N−n−プロピルアクリルアミド、ポリN−2−メトキシエチル−N−イソプロピルアクリルアミド、ポリN、N−ジ(2−メトキシエチル)アクリルアミドを用いることができる。 The temperature-sensitive polymer is not particularly limited as long as hydrophilicity and hydrophobicity change reversibly with respect to the lower limit critical solution temperature, and polyvinyl alcohol partial vinegared product and polyvinyl methyl ether. , Methyl cellulose, polyethylene oxide, polyvinyl methyl oxazolidinone, poly N-ethyl acrylamide, poly N-ethyl methacrylic amide, poly N-n-propyl acrylamide, poly N n-propyl methacrylic amide, poly N-isopropyl acrylamide, poly N-Isopropylmethacrylate, PolyN-Cyclopropylacrylamide, PolyN-Cyclopropylmethacrylate, PolyN-Methyl-N-Ethylacrylamide, PolyN, N-diethylacrylamide, PolyN-Methyl-N-Isopropylacrylamide, Poly N-Methyl-N-n-propylacrylamide, Poly N-Acryloylpyrrolidine, Poly N-Acryloyl Piperidine, Poly N-2-ethoxyethylacrylamide, Poly N-2-ethoxyethyl Methacrylate, Poly N-3-methoxypropylacrylamide , Poly N-3-methoxypropylmethacrylate, Poly N-3-ethoxypropylacrylamide, Poly N-3-ethoxypropylmethacrylate, Poly N-3-isopropylpropylacrylamide, Poly N-3-isopropylpropylmethacrylate , Poly N-3- (2-methoxyethoxy) Propylacrylamide, Poly N-3- (2-methoxyethoxy) Propyl Methacrylate, Poly N-Tetrahydrofurfurylacrylamide, Poly N-Tetrahydrofurfuryl Methacrylate, Poly N- 1-Methyl-2-methoxyethylacrylamide, Poly N-1-Methyl-2-methoxyethylmethacrylate, PolyN-1-methoxymethylpropylacrylamide, PolyN-1-methoxymethylpropylmethacrylate, PolyN- (2) , 2-Dimethoxyethyl) -N-methylacrylamide, poly N- (1,3-dioxolan-2-ylmethyl) -N-methylacrylamide, poly N-8-acryloyl-1, 4-dioxa-8-aza-spiro [4,5] Decane, poly N-2-methoxyethyl-N-ethylacrylamide, poly N-2-methoxyethyl-N-n-propylacrylamide, poly N-2-methoxyethyl-N-isopropylacrylamide, poly N , N-di (2-methoxyethyl ) Acrylamide can be used.

また、上記とは別の例として、実施の形態1の第一の例に係る蓄熱材は、前記感温性高分子が架橋構造と、高分子末端にヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を有している。これらの材料の組成、架橋構造を調整することによって、吸熱ピーク温度が30℃〜90℃の範囲にあり、かつ、蓄熱密度が300J/g以上の感温性高分子ゲルが実現できることを見出した。本開示の一例では、このような感温性高分子ゲルを蓄熱材として使用する。特に、感温性架橋高分子を構成する繰り返し単位と、前記官能基と、架橋構造単位とのモル比が、99:0.5:0.5〜70:23:7であり、好ましくは98:1:1〜77:18:5である感温性高分子ゲルからなるものとすると蓄熱密度が500J/g以上となるのでさらによい。 Further, as another example from the above, in the heat storage material according to the first example of the first embodiment, the temperature-sensitive polymer has a crosslinked structure, and a hydroxy group, a sulfonic acid group, and an oxysulfonic acid at the polymer terminal. It has one or more functional groups selected from the group consisting of a group, a sulfonic acid group and an oxyphosphate group. By adjusting the composition and crosslinked structure of these materials, it has been found that a temperature-sensitive polymer gel having an endothermic peak temperature in the range of 30 ° C. to 90 ° C. and a heat storage density of 300 J / g or more can be realized. .. In one example of the present disclosure, such a temperature-sensitive polymer gel is used as a heat storage material. In particular, the molar ratio of the repeating unit constituting the temperature-sensitive crosslinked polymer, the functional group, and the crosslinked structural unit is 99: 0.5: 0.5 to 70: 23: 7, preferably 98. It is even better if it is made of a temperature-sensitive polymer gel having a ratio of 1: 1 to 77: 18: 5, because the heat storage density is 500 J / g or more.

前記繰り返し単位の割合が多過ぎる場合、すなわち、前記繰り返し単位と、前記官能基と、前記架橋構造単位との合計を100モル%としたときに、前記繰り返し単位割合が99モル%を超える場合、蓄熱密度が小さくなる。一方、前記繰り返し単位の割合が少な過ぎる場合、すなわち、前記繰り返し単位と、前記官能基と、前記架橋構造単位との合計を100モル%としたときに、前記繰り返し単位割合が70モル%未満である場合、後述するLCSTを示さなくなる。 When the ratio of the repeating unit is too large, that is, when the ratio of the repeating unit exceeds 99 mol% when the total of the repeating unit, the functional group, and the crosslinked structural unit is 100 mol%. The heat storage density becomes smaller. On the other hand, when the ratio of the repeating unit is too small, that is, when the total of the repeating unit, the functional group, and the crosslinked structural unit is 100 mol%, the ratio of the repeating unit is less than 70 mol%. In some cases, the LCST described below is not shown.

前記架橋構造単位は、前記感温性高分子の製造に使用する架橋剤により導入される構造単位であり、この架橋剤としては、例えば、N、N'−メチレンビスアクリルアミド、N、N'−ジアリルアクリルアミド、N、N'−ジアクリロイルイミド、N、N'−ジメタクリロイルイミド、トリアリルホルマール、ジアリルナフタレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、各種ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、各種ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1、3−ブチレングリコールジアクリレート、1、3−ブチレングリコールジメタクリレート、1、4−ブチレングリコールジメタクリレート、各種ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセロールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ジビニルベンゼン等のジビニル誘導体、等の架橋性単量体等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。 The crosslinked structural unit is a structural unit introduced by a crosslinking agent used in the production of the temperature-sensitive polymer, and examples of the crosslinking agent include N, N'-methylenebisacrylamide, N, N'-. Diallylacrylamide, N, N'-diacryloylimide, N, N'-dimethacryloylimide, triallylformal, diallylnaphthalate, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, various polyethylene glycol di (meth) acrylates, propylene glycol Diacrylate, propylene glycol dimethacrylate, various polypropylene glycol di (meth) acrylates, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, 1,4-butylene glycol dimethacrylate, various butylene glycol di (meth). ) Crosslinkable monomers such as acrylate, glycerol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, tetramethylolmethanetetramethacrylate, and divinyl derivatives such as divinylbenzene can be mentioned. , In particular, but not limited to these.

実施の形態1の第一の例に係る蓄熱材は、下記一般式(1) The heat storage material according to the first example of the first embodiment has the following general formula (1).

Figure 2021064993
Figure 2021064993

(式中、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Rは、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基を表し、R及びRは、同一であっても異なっていてもよく、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Xは、共有結合手を表すか又はヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を表し、*は、共有結合手を表す)で表される構成単位と、下記一般式(2)(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an isopropyl group, R 2 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an isopropyl group, and R 1 and R 2 may be the same or different, R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group and X represents a covalent group or a hydroxy group, a sulfonic acid group, an oxysulfonic acid group, a phosphorus. It represents one or more functional groups selected from the group consisting of an acid group and an oxyphosphate group, and * represents a covalent bond) and the following general formula (2).

Figure 2021064993
Figure 2021064993

(式中、*は、共有結合手を表し、qは、1〜3の整数を表す)で表される構成単位とを含み、且つ上記一般式(1)で表される構成単位の共有結合手と上記一般式(2)で表される構成単位の共有結合手とが結合した架橋構造を有する感温性高分子ゲルからなるものである。 (In the formula, * represents a covalent bond, q represents an integer of 1 to 3), and includes a covalent bond of the structural unit represented by the above general formula (1). It is composed of a temperature-sensitive polymer gel having a crosslinked structure in which a hand and a covalent bond of a structural unit represented by the above general formula (2) are bonded.

実施の形態1の第一の例に係る蓄熱材において、上記一般式(1)で表される構成単位と、上記官能基であるXと、上記一般式(2)で表される構成単位とのモル比は、99:0.5:0.5〜70:23:7であり、好ましくは98:1:1〜77:18:5である。上記一般式(1)で表される構成単位の割合が多過ぎる場合(上記一般式(1)で表される構成単位と、上記官能基であるXと、上記一般式(2)で表される構成単位との合計を100モル%としたときに、上記一般式(1)で表される構成単位の割合が99モル%を超える場合)、蓄熱密度が小さくなる。一方、上記一般式(1)で表される構成単位の割合が少な過ぎる場合(上記一般式(1)で表される構成単位と、上記官能基であるXと、上記一般式(2)で表される構成単位との合計を100モル%としたときに、上記一般式(1)で表される構成単位の割合が70モル%未満である場合)、LCSTを示さなくなる。なお、本明細書において、上記一般式(1)で表される構成単位と、上記官能基であるXと、上記一般式(2)で表される構成単位とのモル比は、原料の仕込み量から計算した理論値である。 In the heat storage material according to the first example of the first embodiment, the structural unit represented by the general formula (1), the functional group X, and the structural unit represented by the general formula (2). The molar ratio of is 99: 0.5: 0.5 to 70: 23: 7, preferably 98: 1: 1 to 77: 18: 5. When the proportion of the structural unit represented by the general formula (1) is too large (the structural unit represented by the general formula (1), the functional group X, and the general formula (2) are represented. When the total of the constituent units is 100 mol%, the heat storage density becomes smaller when the ratio of the constituent units represented by the general formula (1) exceeds 99 mol%). On the other hand, when the proportion of the structural unit represented by the general formula (1) is too small (the structural unit represented by the general formula (1), the functional group X, and the general formula (2) When the total of the constituent units represented is 100 mol%, LCST is not shown when the ratio of the constituent units represented by the general formula (1) is less than 70 mol%). In the present specification, the molar ratio of the structural unit represented by the general formula (1), the functional group X, and the structural unit represented by the general formula (2) is the preparation of raw materials. It is a theoretical value calculated from the quantity.

実施の形態1の第一の例に係る蓄熱材は、上記一般式(1)で表される構成単位と、上記官能基であるXと、上記一般式(2)で表される構成単位とを上記モル比で含んでいればよく、上記一般式(1)で表される構成単位の繰り返し数並びにそれぞれの構成単位が結合する順番は特に限定されない。上記一般式(1)で表される構成単位の繰り返し数は、通常、5〜500の範囲の整数である。 The heat storage material according to the first example of the first embodiment includes the structural unit represented by the general formula (1), the functional group X, and the structural unit represented by the general formula (2). Is included in the above molar ratio, and the number of repetitions of the structural units represented by the general formula (1) and the order in which the respective structural units are combined are not particularly limited. The number of repetitions of the structural unit represented by the general formula (1) is usually an integer in the range of 5 to 500.

実施の形態1の第一の例に係る蓄熱材において、LCSTは、主に、上記一般式(1)中のR及びRの種類に応じて、5〜80℃の広い範囲に設定することができる。上記一般式(1)中のRは、温度応答性をより高めるという観点から、水素原子又はメチル基であることが好ましい。上記一般式(1)中のRは、温度応答性をより高めるという観点から、エチル基、メチル基又はイソプロピル基であることが好ましい。また、上記一般式(1)中のRは、感温性高分子の製造が容易になるという観点から、水素原子であることが好ましい。上記一般式(1)中のXは、上記のモル比を満たすように、ヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される官能基とすることができる。これらの官能基の中でも、ラジカル重合性をより高めるという観点から、オキシスルホン酸基であることが好ましい。上記一般式(2)中のqは、蓄熱密度をより高めるという観点から、1であることが好ましい。上記一般式(1)及び(2)における共有結合手は、同じ構成単位同士を結合させたり、異種の構成単位同士を結合させたりするだけでなく、一部が分岐構造を形成していてもよい。分岐構造としては、特に限定されない。In the heat storage material according to the first example of the first embodiment, the LCST is mainly set in a wide range of 5 to 80 ° C. according to the types of R 1 and R 2 in the general formula (1). be able to. R 1 in the general formula (1) is preferably a hydrogen atom or a methyl group from the viewpoint of further enhancing the temperature response. R 2 in the general formula (1) is preferably an ethyl group, a methyl group or an isopropyl group from the viewpoint of further enhancing the temperature responsiveness. Further, R 3 in the general formula (1) is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of facilitating the production of a temperature-sensitive polymer. X in the general formula (1) is a functional group selected from the group consisting of a hydroxy group, a sulfonic acid group, an oxysulfonic acid group, a phosphoric acid group and an oxyphosphate group so as to satisfy the above molar ratio. be able to. Among these functional groups, an oxysulfonic acid group is preferable from the viewpoint of further enhancing radical polymerizable properties. The q in the general formula (2) is preferably 1 from the viewpoint of further increasing the heat storage density. The covalent bond in the general formulas (1) and (2) not only connects the same structural units or different types of structural units, but also partially forms a branched structure. good. The branch structure is not particularly limited.

実施の形態1の第一の例に係る蓄熱材は、下記一般式(5) The heat storage material according to the first example of the first embodiment has the following general formula (5).

Figure 2021064993
Figure 2021064993

(式中、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Rは、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基を表し、R及びRは、同一であっても異なっていてもよく、Rは、水素原子又はメチル基を表す)で表される重合性モノマーを、下記一般式(6)(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an isopropyl group, R 2 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an isopropyl group, and R 1 and R 2 may be the same or different, and R 3 represents a polymerizable monomer represented by a hydrogen atom or a methyl group), which is represented by the following general formula (6).

Figure 2021064993
Figure 2021064993

(式中、qは、1〜3の整数を表す)で表される架橋剤と、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過リン酸カリウム及び過酸化水素からなる群から選択される一種以上の重合開始剤との存在下でラジカル重合することにより製造することができる。 (In the formula, q represents an integer of 1 to 3), and a type selected from the group consisting of potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, potassium perphosphate, and hydrogen peroxide. It can be produced by radical polymerization in the presence of the above polymerization initiator.

上記一般式(5)で表される重合性モノマー(上記一般式(1)で表される構成単位を与える重合性モノマー)の具体例としては、例えば、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−シクロプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル−N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル−N−メチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル−N−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロポキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシエトキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−1−メチル−2−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−1−メトキシメチルプロピル(メタ)アクリルアミド、N−(2,2−ジメトキシエチル)−N−メチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメトキシエチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。これらの中でも、N−アルキル(炭素原子数1〜3)(メタ)アクリルアミドが好ましく、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミドがさらに好ましい。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」は、メタクリル又はアクリルを意味する。 Specific examples of the polymerizable monomer represented by the general formula (5) (a polymerizable monomer giving a structural unit represented by the general formula (1)) include, for example, N-ethyl (meth) acrylamide and N-. n-propyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, N-cyclopropyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N-ethyl-N-methyl (meth) acrylamide, N-methyl -N-n-propyl (meth) acrylamide, N-isopropyl-N-methyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N-ethoxyethyl (meth) acrylamide, N-ethyl-N-methoxyethyl (Meta) acrylamide, N-methoxypropyl (meth) acrylamide, N-ethoxypropyl (meth) acrylamide, N-isopropoxypropyl (meth) acrylamide, N-methoxyethoxypropyl (meth) acrylamide, N-1-methyl-2 -Methoxyethyl (meth) acrylamide, N-1-methoxymethylpropyl (meth) acrylamide, N- (2,2-dimethoxyethyl) -N-methyl (meth) acrylamide, N, N-dimethoxyethyl (meth) acrylamide, etc. Can be mentioned. Among these, N-alkyl (1 to 3 carbon atoms) (meth) acrylamide is preferable, and N-isopropyl (meth) acrylamide is more preferable. In addition, in this specification, "(meth) acrylic" means methacryl or acrylic.

上記一般式(6)で表される架橋剤(上記一般式(2)で表される構成単位を与える架橋剤)の具体例としては、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N’−エチレンビスアクリルアミド及びN,N’−(トリメチレン)ビスアクリルアミドが挙げられる。 Specific examples of the cross-linking agent represented by the general formula (6) (cross-linking agent giving a structural unit represented by the general formula (2)) include N, N'-methylenebisacrylamide, N, N'-. Ethylene bisacrylamide and N, N'-(trimethylene) bisacrylamide can be mentioned.

ラジカル重合法としては、特に限定されるものではなく、バルク重合法、溶液重合法、乳化重合法等の公知の方法を用いることができる。上記した重合開始剤の中でも、反応性が良好であるという観点から、過硫酸カリウム及び過硫酸アンモニウムが好ましい。また、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルパラトルイジン等の重合促進剤を、上記した重合開始剤と組み合わせて用いることにより、低温での迅速なラジカル重合が可能となる。 The radical polymerization method is not particularly limited, and known methods such as a bulk polymerization method, a solution polymerization method, and an emulsion polymerization method can be used. Among the above-mentioned polymerization initiators, potassium persulfate and ammonium persulfate are preferable from the viewpoint of good reactivity. Further, by using a polymerization accelerator such as N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine, N, N-dimethylparatoluidine in combination with the above-mentioned polymerization initiator, rapid radical polymerization at low temperature can be performed. It will be possible.

ラジカル重合に用いられる溶媒としては、特に限定されるものではなく、水、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、イソブタノール、ヘキサノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。これらの溶媒の中でも、蓄熱密度をより高めるという観点から、水が好ましい。ラジカル重合反応は、通常、0℃〜100℃の温度で30分〜24時間行えばよい。 The solvent used for radical polymerization is not particularly limited, and water, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, 1-butanol, isobutanol, hexanol, benzene, toluene, xylene, chlorobenzene, dichloromethane, chloroform, etc. Examples thereof include carbon tetrachloride, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, dioxane, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and the like. Among these solvents, water is preferable from the viewpoint of further increasing the heat storage density. The radical polymerization reaction is usually carried out at a temperature of 0 ° C. to 100 ° C. for 30 minutes to 24 hours.

また、溶媒として水を用いてラジカル重合を行う場合、上記一般式(5)で表される重合性モノマーと上記一般式(6)で表される架橋剤と上記重合開始剤との合計濃度は、2mol/L〜3mol/Lとすることが畜熱密度をより高めるという観点から特に好ましい。合計濃度が2mol/L未満であると、得られる蓄熱材の蓄熱密度が小さくなる場合がある。一方、合計濃度が3mol/Lを超えると、得られる蓄熱材がLCSTを示さなくなる場合がある。 When radical polymerization is carried out using water as a solvent, the total concentration of the polymerizable monomer represented by the general formula (5), the cross-linking agent represented by the general formula (6), and the polymerization initiator is 2, 2 mol / L to 3 mol / L is particularly preferable from the viewpoint of further increasing the heat storage density. If the total concentration is less than 2 mol / L, the heat storage density of the obtained heat storage material may decrease. On the other hand, if the total concentration exceeds 3 mol / L, the obtained heat storage material may not show LCST.

実施の形態1の第一の例に係る蓄熱材が、比較的低い蓄熱動作温度(100℃以下)と大きい蓄熱密度とを達成できる理由は定かでないが次のように考えられる。LCSTを有する感温性高分子は、LCSTより低温側では親水性を示し、LCSTより高温側では疎水性を示す。実施の形態1の第一の例に係る蓄熱材を構成する感温性高分子は、架橋密度が高く、且つ高分子の末端が分岐した高度の密集構造を有するため、感温性高分子への吸着水は、従来の感温性高分子と同様に高配列しているが、LCSTより高温時に低配列化する。実施の形態1の第一の例に係る蓄熱材を構成する感温性高分子では、この配列性の変化が大きいため、従来の感温性高分子と同様に低い蓄熱動作温度を示すだけでなく、大きい蓄熱密度を達成できると考えられる。 The reason why the heat storage material according to the first example of the first embodiment can achieve a relatively low heat storage operating temperature (100 ° C. or lower) and a large heat storage density is not clear, but is considered as follows. The temperature-sensitive polymer having LCST exhibits hydrophilicity on the lower temperature side than LCST and hydrophobicity on the higher temperature side than LCST. Since the temperature-sensitive polymer constituting the heat storage material according to the first example of the first embodiment has a high crosslink density and a highly dense structure in which the ends of the polymer are branched, it becomes a temperature-sensitive polymer. The adsorbed water has a high arrangement like the conventional temperature-sensitive polymer, but has a lower arrangement at a higher temperature than the LCST. Since the temperature-sensitive polymer constituting the heat storage material according to the first example of the first embodiment has a large change in the arrangement, it is only necessary to show a low heat storage operating temperature as in the conventional temperature-sensitive polymer. It is considered that a large heat storage density can be achieved.

実施の形態1の第一の例によれば、比較的低い蓄熱動作温度を有し且つ蓄熱密度が大きい蓄熱材及びその製造方法を提供することができる。実施の形態1の第一の例に係る蓄熱材は、比較的低い蓄熱動作温度を有し且つ蓄熱密度が大きいので、蓄熱材が充填された熱輸送コンテナ100を小型化することができ、熱輸送システムに好適である。 According to the first example of the first embodiment, it is possible to provide a heat storage material having a relatively low heat storage operating temperature and a high heat storage density, and a method for producing the same. Since the heat storage material according to the first example of the first embodiment has a relatively low heat storage operating temperature and a high heat storage density, the heat transport container 100 filled with the heat storage material can be miniaturized, and heat can be obtained. Suitable for transportation system.

実施の形態1の第二の例に係る蓄熱材は、下記一般式(1) The heat storage material according to the second example of the first embodiment has the following general formula (1).

Figure 2021064993
Figure 2021064993

(式中、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Rは、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基を表し、R及びRは、同一であっても異なっていてもよく、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Xは、共有結合手を表すか又はヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を表し、*は、共有結合手を表す)で表される構成単位と、下記一般式(2)(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an isopropyl group, R 2 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an isopropyl group, and R 1 and R 2 may be the same or different, R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group and X represents a covalent group or a hydroxy group, a sulfonic acid group, an oxysulfonic acid group, a phosphorus. It represents one or more functional groups selected from the group consisting of an acid group and an oxyphosphate group, and * represents a covalent bond) and the following general formula (2).

Figure 2021064993
Figure 2021064993

(式中、*は、共有結合手を表し、qは、1〜3の整数を表す)で表される構成単位と、下記一般式(3) (In the formula, * represents a covalent bond and q represents an integer of 1 to 3) and the following general formula (3).

Figure 2021064993
Figure 2021064993

若しくは下記一般式(4) Or the following general formula (4)

Figure 2021064993
Figure 2021064993

(式中、Rは、ヒドロキシ基、カルボキシル基、スルホン酸基又はリン酸基を表し、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Xは、共有結合手を表すか又はヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を表し、*は、共有結合手を表し、pは、1〜3の整数を表す)で表される構成単位とを含み、且つ上記一般式(1)で表される構成単位の共有結合手と上記一般式(2)で表される構成単位の共有結合手と上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位の共有結合手とが結合した架橋構造を有する感温性高分子ゲルからなるものである。(In the formula, R 4 represents a hydroxy group, a carboxyl group, a sulfonic acid group or a phosphoric acid group, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, and X represents a covalent bond or a hydroxy group or a sulfone. Represents one or more functional groups selected from the group consisting of an acid group, an oxysulfonic acid group, a phosphoric acid group and an oxyphosphate group, * represents a covalent bond, and p represents an integer of 1 to 3). The covalent bond of the structural unit represented by the general formula (1), the covalent bond of the structural unit represented by the general formula (2), and the covalent bond of the structural unit represented by the general formula (2) and the general formula (3). ) Or a temperature-sensitive polymer gel having a crosslinked structure in which a covalent bond of a structural unit represented by the above general formula (4) is bonded.

実施の形態1の第二の例に係る蓄熱材において、上記一般式(1)で表される構成単位と上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位とのモル比は、95:5〜20:80であり、好ましくは85:15〜25:75である。上記一般式(1)で表される構成単位の割合が多過ぎる場合(上記一般式(1)で表される構成単位と上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位との合計を100モル%としたときに、上記一般式(1)で表される構成単位の割合が95モル%を超える場合)、蓄熱密度が小さくなる。一方、上記一般式(1)で表される構成単位の割合が少な過ぎる場合(上記一般式(1)で表される構成単位と上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位との合計を100モル%としたときに、上記一般式(1)で表される構成単位の割合が20モル%未満である場合)、LCSTを示さなくなる。 In the heat storage material according to the second example of the first embodiment, the mole of the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3) or the general formula (4). The ratio is 95: 5 to 20:80, preferably 85: 15 to 25:75. When the ratio of the structural unit represented by the general formula (1) is too large (the structural unit represented by the general formula (1) and the configuration represented by the general formula (3) or the general formula (4). When the total with the units is 100 mol%, the heat storage density becomes smaller when the ratio of the constituent units represented by the general formula (1) exceeds 95 mol%). On the other hand, when the ratio of the structural unit represented by the general formula (1) is too small (represented by the structural unit represented by the general formula (1) and the general formula (3) or the general formula (4). When the total of the constituent units is 100 mol%, LCST is not shown when the ratio of the constituent units represented by the general formula (1) is less than 20 mol%).

実施の形態1の第二の例に係る蓄熱材において、上記一般式(1)で表される構成単位及び上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位の合計と、上記官能基であるXと、上記一般式(2)で表される構成単位とのモル比は、99:0.5:0.5〜70:23:7であり、好ましくは98:1:1〜77:18:5である。上記一般式(1)で表される構成単位及び上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位の割合が多過ぎる場合(上記一般式(1)で表される構成単位及び上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位の合計と、上記官能基であるXと、上記一般式(2)で表される構成単位との合計を100モル%としたときに、上記一般式(1)で表される構成単位及び上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位の合計割合が99モル%を超える場合)、蓄熱密度が小さくなる。一方、上記一般式(1)で表される構成単位及び上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位の割合が少な過ぎる場合(上記一般式(1)で表される構成単位及び上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位の合計と、上記官能基であるXと、上記一般式(2)で表される構成単位との合計を100モル%としたときに、上記一般式(1)で表される構成単位及び上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位の合計割合が70モル%未満である場合)、LCSTを示さなくなる。なお、本明細書において、上記一般式(1)で表される構成単位及び上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位の合計と、上記官能基であるXと、上記一般式(2)で表される構成単位とのモル比は、原料の仕込み量から計算した理論値である。 In the heat storage material according to the second example of the first embodiment, the sum of the structural units represented by the general formula (1) and the structural units represented by the general formula (3) or the general formula (4). The molar ratio of the functional group X to the structural unit represented by the general formula (2) is 99: 0.5: 0.5 to 70: 23: 7, preferably 98: 1. : 1 to 77: 18: 5. When the ratio of the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3) or the general formula (4) is too large (the configuration represented by the general formula (1)). The total of the units and the structural units represented by the general formula (3) or the general formula (4), the functional group X, and the structural units represented by the general formula (2) is 100. When the total ratio of the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3) or the general formula (4) exceeds 99 mol%) , The heat storage density becomes small. On the other hand, when the ratio of the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3) or the general formula (4) is too small (represented by the general formula (1)). The total of the structural units and the structural units represented by the general formula (3) or the general formula (4), the functional group X, and the total of the structural units represented by the general formula (2). Is 100 mol%, and the total ratio of the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3) or the general formula (4) is less than 70 mol%. If there is), it will not show LCST. In the present specification, the total of the structural units represented by the general formula (1), the structural units represented by the general formula (3) or the general formula (4), and the functional group X are used. The molar ratio with the structural unit represented by the above general formula (2) is a theoretical value calculated from the amount of raw materials charged.

実施の形態1の第二の例に係る蓄熱材は、上記一般式(1)で表される構成単位と、上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位と、上記官能基であるXと、上記一般式(2)で表される構成単位とを上記モル比で含んでいればよく、上記一般式(1)で表される構成単位及び上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位の繰り返し数並びにそれぞれの構成単位が結合する順番は特に限定されない。上記一般式(1)で表される構成単位及び上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位の繰り返し数は、通常、5〜500の範囲の整数である。 The heat storage material according to the second example of the first embodiment includes a structural unit represented by the general formula (1) and a structural unit represented by the general formula (3) or the general formula (4). The functional group X and the structural unit represented by the general formula (2) may be contained in the molar ratio, and the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3) may be contained. ) Or the number of repetitions of the structural units represented by the above general formula (4) and the order in which the respective structural units are combined are not particularly limited. The number of repetitions of the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3) or the general formula (4) is usually an integer in the range of 5 to 500.

実施の形態1の第二の例に係る蓄熱材において、LCSTは、主に、上記一般式(1)で表される構成単位と上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)で表される構成単位とのモル比並びに上記一般式(1)中のR及びRの種類上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)中のR及びRの種類に応じて、5〜80℃の広い範囲に設定することができる。上記一般式(1)中のRは、温度応答性をより高めるという観点から、水素原子又はメチル基であることが好ましい。上記一般式(1)中のRは、温度応答性をより高めるという観点から、エチル基、メチル基又はイソプロピル基であることが好ましい。また、上記一般式(1)中のR及び上記一般式(3)若しくは上記一般式(4)中のRは、感温性高分子の製造が容易になるという観点から、水素原子であることが好ましい。上記一般式(1)、(3)及び(4)中のXは、上記したモル比を満たすように、ヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される官能基であることができる。これらの官能基の中でも、ラジカル重合性をより高めるという観点から、オキシスルホン酸基であることが好ましい。上記一般式(3)及び(4)中のRは、畜熱密度をより高めるという観点から、ヒドロキシ基又はスルホン酸基であることが好ましい。上記一般式(3)及び(4)中のpは、畜熱密度をより高めるという観点から、1又は2であることが好ましい。上記一般式(2)中のqは、蓄熱密度をより高めるという観点から、1であることが好ましい。上記一般式(1)〜(4)における共有結合手は、同じ構成単位同士を結合させたり、異種の構成単位同士を結合させたりするだけでなく、一部が分岐構造を形成していてもよい。分岐構造としては、特に限定されない。In the heat storage material according to the second example of the first embodiment, the LCST is mainly represented by the structural unit represented by the general formula (1) and the general formula (3) or the general formula (4). 5 according to the molar ratio with the constituent unit and the types of R 1 and R 2 in the above general formula (1) and the types of R 4 and R 5 in the above general formula (3) or the above general formula (4). It can be set in a wide range of ~ 80 ° C. R 1 in the general formula (1) is preferably a hydrogen atom or a methyl group from the viewpoint of further enhancing the temperature response. R 2 in the general formula (1) is preferably an ethyl group, a methyl group or an isopropyl group from the viewpoint of further enhancing the temperature responsiveness. Further, R 3 in the general formula (1) and R 5 in the general formula (3) or the general formula (4) are hydrogen atoms from the viewpoint of facilitating the production of a temperature-sensitive polymer. It is preferable to have. X in the general formulas (1), (3) and (4) is a group consisting of a hydroxy group, a sulfonic acid group, an oxysulfonic acid group, a phosphoric acid group and an oxyphosphate group so as to satisfy the above-mentioned molar ratio. It can be a functional group selected from. Among these functional groups, an oxysulfonic acid group is preferable from the viewpoint of further enhancing radical polymerizable properties. R 4 in the general formulas (3) and (4) is preferably a hydroxy group or a sulfonic acid group from the viewpoint of further increasing the heat storage density. The p in the general formulas (3) and (4) is preferably 1 or 2 from the viewpoint of further increasing the heat storage density. The q in the general formula (2) is preferably 1 from the viewpoint of further increasing the heat storage density. The covalent bond in the general formulas (1) to (4) not only connects the same structural units or different types of structural units, but also partially forms a branched structure. good. The branch structure is not particularly limited.

実施の形態1の第二の例に係る蓄熱材は、下記一般式(5) The heat storage material according to the second example of the first embodiment has the following general formula (5).

Figure 2021064993
Figure 2021064993

(式中、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Rは、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基を表し、R及びRは、同一であっても異なっていてもよく、Rは、水素原子又はメチル基を表す)で表される重合性モノマーと、下記一般式(7)(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an isopropyl group, R 2 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an isopropyl group, and R 1 and R 2 may be the same or different, and R 3 represents a polymerizable monomer represented by a hydrogen atom or a methyl group) and the following general formula (7).

Figure 2021064993
Figure 2021064993

若しくは下記一般式(8) Or the following general formula (8)

Figure 2021064993
Figure 2021064993

(式中、Rは、ヒドロキシ基、カルボキシル基、スルホン酸基又はリン酸基を表し、Rは、水素原子又はメチル基を表し、pは、1〜3の整数を表す)で表される重合性モノマーとを、下記一般式(6)(In the formula, R 4 represents a hydroxy group, a carboxyl group, a sulfonic acid group or a phosphoric acid group, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, and p represents an integer of 1 to 3). The polymerizable monomer is represented by the following general formula (6).

Figure 2021064993
Figure 2021064993

(式中、qは、1〜3の整数を表す)で表される架橋剤と、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過リン酸カリウム及び過酸化水素からなる群から選択される一種以上の重合開始剤との存在下でラジカル重合することにより製造することができる。 (In the formula, q represents an integer of 1 to 3), and a type selected from the group consisting of potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, potassium perphosphate, and hydrogen peroxide. It can be produced by radical polymerization in the presence of the above polymerization initiator.

上記一般式(5)で表される重合性モノマー、上記一般式(6)で表される架橋剤及び上記重合開始剤は、実施の形態1の第一の例で説明したのと同様であるので説明を省略する。さらに、ラジカル重合方法、ラジカル重合条件等は、実施の形態1の第一の例で説明したのと同様であるので説明を省略する。 The polymerizable monomer represented by the general formula (5), the cross-linking agent represented by the general formula (6), and the polymerization initiator are the same as those described in the first example of the first embodiment. Therefore, the description is omitted. Further, the radical polymerization method, the radical polymerization conditions, and the like are the same as those described in the first example of the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

上記一般式(7)で表される重合性モノマー(上記一般式(3)で表される構成単位を与える重合性モノマー)の具体例としては、例えば、アクリル酸2−ヒドロキシメチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸2−カルボキシメチル、アクリル酸2−カルボキシエチル、アクリル酸2−カルボキシプロピル、アクリル酸2−スルホメチル、アクリル酸2−スルホエチル、アクリル酸2−スルホプロピル、アクリル酸2−ホスホメチル、アクリル酸2−ホスホエチル、アクリル酸2−ホスホプロピル等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸2−ヒドロキシメチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル及びアクリル酸2−ヒドロキシプロピルが好ましい。 Specific examples of the polymerizable monomer represented by the general formula (7) (the polymerizable monomer giving the structural unit represented by the general formula (3)) include, for example, 2-hydroxymethyl acrylate and 2 acrylic acid. -Hydroxyethyl, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-carboxymethyl acrylate, 2-carboxyethyl acrylate, 2-carboxypropyl acrylate, 2-sulfomethyl acrylate, 2-sulfoethyl acrylate, 2-sulfopropyl acrylate , 2-phosphomethyl acrylate, 2-phosphoethyl acrylate, 2-phosphopropyl acrylate and the like. Among these, 2-hydroxymethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate and 2-hydroxypropyl acrylate are preferable.

上記一般式(8)で表される重合性モノマー(上記一般式(4)で表される構成単位を与える重合性モノマー)の具体例としては、例えば、N−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシプロピル)アクリルアミド、N−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシブチル)アクリルアミド、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、2−アクリルアミド−2−メチルブタンカルボン酸、2−アクリルアミド−2−メチルペンタンカルボン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルブタンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルペンタンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンリン酸、2−アクリルアミド−2−メチルブタンリン酸、2−アクリルアミド−2−メチルペンタンリン酸等が挙げられる。これらの中でも、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸及び2−アクリルアミド−2−メチルペンタンスルホン酸が好ましい。 Specific examples of the polymerizable monomer represented by the general formula (8) (a polymerizable monomer giving a structural unit represented by the general formula (4)) include N- (1,1-dimethyl-2). -Hydroxyethyl) acrylamide, N- (1,1-dimethyl-2-hydroxypropyl) acrylamide, N- (1,1-dimethyl-2-hydroxybutyl) acrylamide, 2-acrylamide-2-methylpropanecarboxylic acid, 2 -Acrylamide-2-methylbutanecarboxylic acid, 2-acrylamide-2-methylpentanecarboxylic acid, 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, 2-acrylamide-2-methylbutanesulfonic acid, 2-acrylamide-2-methyl Examples thereof include pentansulfonic acid, 2-acrylamide-2-methylpropane phosphate, 2-acrylamide-2-methylbutanephosphate, 2-acrylamide-2-methylpentanephosphate and the like. Among these, 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid and 2-acrylamide-2-methylpentanesulfonic acid are preferable.

実施の形態1の第一の例と同様に、溶媒として水を用いてラジカル重合を行う場合、上記一般式(5)で表される重合性モノマーと上記一般式(7)若しくは上記一般式(8)で表される重合性モノマーと上記一般式(6)で表される架橋剤と上記重合開始剤との合計濃度は、2mol/L〜3mol/Lとすることが好ましい。合計濃度が2mol/L未満であると、得られる蓄熱材の蓄熱密度が小さくなる場合がある。一方、合計濃度が3mol/Lを超えると、得られる蓄熱材がLCSTを示さなくなる場合がある。 Similar to the first example of the first embodiment, when radical polymerization is carried out using water as a solvent, the polymerizable monomer represented by the above general formula (5) and the above general formula (7) or the above general formula ( The total concentration of the polymerizable monomer represented by 8), the cross-linking agent represented by the general formula (6), and the polymerization initiator is preferably 2 mol / L to 3 mol / L. If the total concentration is less than 2 mol / L, the heat storage density of the obtained heat storage material may decrease. On the other hand, if the total concentration exceeds 3 mol / L, the obtained heat storage material may not show LCST.

なお、実施の形態1の第一の例及び第二の例に係る蓄熱材の含水率は、特に限定されるものではないが、70%〜99質量%であることが好ましい。含水率は、水分を含む畜熱材の重量を室温で測定した後、恒温槽内に入れて60〜120℃の乾燥温度で水分を蒸発させ、水分が無くなった(重量が減少しなくなった)ところで蓄熱材の重量を測定し、重量の減少分を水分と仮定して求めることができる(乾燥減量法)。また、実施の形態1の第一の例及び第二の例に係る蓄熱材を多孔化してもよい。蓄熱材を多孔化することにより、温度応答性をより高めるという利点がある。蓄熱材を多孔化する方法としては、上記した重合性モノマー、架橋剤、重合開始剤及びポロゲン(細孔形成剤)を含む混合溶液を調製し、ラジカル重合反応によって架橋構造を形成し、次いで洗浄によりポロゲンを除去する方法が挙げられる。溶媒として水を用いてラジカル重合反応を行う場合、好ましいポロゲンは、水溶性の炭水化物、例えば、スクロース、マルトース、セルビオース、ラクトース、ソルビトール、キシリトール、グルコース、フルクトース等である。これらの水溶性の炭水化物と、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール又はこれらの混合物とを含むポロゲン組成物としてもよい。また、蓄熱材を多孔化する別の方法としては、水分を含む感温性高分子から凍結乾燥により水分を除去する方法が挙げられる。 The water content of the heat storage material according to the first example and the second example of the first embodiment is not particularly limited, but is preferably 70% to 99% by mass. The water content was determined by measuring the weight of the heat storage material containing water at room temperature and then placing it in a constant temperature bath to evaporate the water at a drying temperature of 60 to 120 ° C., and the water disappeared (the weight did not decrease). By the way, the weight of the heat storage material can be measured, and the amount of decrease in weight can be obtained by assuming that it is water (dry weight loss method). Further, the heat storage material according to the first example and the second example of the first embodiment may be made porous. By making the heat storage material porous, there is an advantage that the temperature responsiveness is further improved. As a method for making the heat storage material porous, a mixed solution containing the above-mentioned polymerizable monomer, cross-linking agent, polymerization initiator and porogen (pore-forming agent) is prepared, a cross-linked structure is formed by a radical polymerization reaction, and then washing is performed. There is a method of removing the porogen. When the radical polymerization reaction is carried out using water as a solvent, preferred porogens are water-soluble carbohydrates such as sucrose, maltose, cerbiose, lactose, sorbitol, xylitol, glucose and fructose. A pologene composition containing these water-soluble carbohydrates and polyethylene glycol, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol or a mixture thereof may be used. Further, as another method for making the heat storage material porous, there is a method of removing water from a temperature-sensitive polymer containing water by freeze-drying.

また、実施の形態1の第一の例及び第二の例に係る感温性高分子は、上記した重合性モノマー、架橋剤及び重合開始剤を少なくとも含む混合溶液を、吸放熱配管内の金属表面(例えば、ステンレス鋼、銅、アルミニウム等)に塗布し、ラジカル重合することにより製造することもできる。混合溶液は、金属表面の活性化剤、カップリング剤等を含んでもよい。また、実施の形態1の第一の例及び第二の例に係る感温性高分子は、上記した混合溶液の塗膜へ放射線を照射することにより製造することもできる。 Further, the temperature-sensitive polymer according to the first example and the second example of the first embodiment contains a mixed solution containing at least the above-mentioned polymerizable monomer, cross-linking agent and polymerization initiator as a metal in the heat absorbing and radiating pipe. It can also be produced by applying it to a surface (for example, stainless steel, copper, aluminum, etc.) and radically polymerizing it. The mixed solution may contain a metal surface activator, a coupling agent, and the like. Further, the temperature-sensitive polymers according to the first example and the second example of the first embodiment can also be produced by irradiating the coating film of the above-mentioned mixed solution with radiation.

[実施例1〜5及び比較例1〜5]
表1に示す配合の原料水溶液を、窒素雰囲気下、室温から50℃まで1時間かけて昇温させ、感温性高分子を得た。これを乾燥後、蒸留水で平衡膨潤させ、感温性高分子ゲルを得た後、アルミ製の密閉容器に封入し、示差走査熱量計で吸熱ピーク温度と蓄熱密度とを測定した。その結果を表2に示す。
[Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5]
The aqueous raw material solution having the composition shown in Table 1 was heated from room temperature to 50 ° C. over 1 hour under a nitrogen atmosphere to obtain a temperature-sensitive polymer. After drying, the mixture was equilibrium-swelled with distilled water to obtain a temperature-sensitive polymer gel, which was then sealed in a closed aluminum container, and the endothermic peak temperature and heat storage density were measured with a differential scanning calorimeter. The results are shown in Table 2.

なお、表1中の略号は以下の通りである。
NIPAM:N−イソプロピルアクリルアミド
HMA:アクリル酸2−ヒドロキシエチル
MBA:N,N’−メチレンビスアクリルアミド
KPS:過硫酸カリウウム
TEMED:N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン
The abbreviations in Table 1 are as follows.
NIPAM: N-Isopropylacrylamide HMA: 2-Hydroxyethyl Acrylate MBA: N, N'-Methylenebisacrylamide KPS: Carium Persulfate TEMED: N, N, N', N'-Tetramethylethylenediamine

Figure 2021064993
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Figure 2021064993
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表2の結果から分かるように、実施例1〜5で得られた感温性高分子ゲルは、吸熱ピーク温度が36℃〜77℃と低い上に、蓄熱密度が512J/g〜844J/gと大きかった。すなわち、実施例1〜5で得られた感温性高分子ゲルは、36℃〜77℃の低い畜熱動作温度で、512J/g〜844J/gの高い蓄熱密度を発現することができる。また、畜熱動作温度の発現する感温性高分子ゲルの親水性と疎水性との可逆的変化において、水温が36℃〜77℃であり、液体状態であった。これに対し、比較例1〜5で得られた感温性高分子ゲルは、パラフィン、脂肪酸、糖アルコール等の従来の蓄熱材と同様に、吸熱ピーク温度が32℃〜68℃と低いものの、蓄熱密度が31J/g〜42J/gと著しく小さかった。 As can be seen from the results in Table 2, the temperature-sensitive polymer gels obtained in Examples 1 to 5 have a low endothermic peak temperature of 36 ° C. to 77 ° C. and a heat storage density of 512 J / g to 844 J / g. It was big. That is, the temperature-sensitive polymer gels obtained in Examples 1 to 5 can exhibit a high heat storage density of 512 J / g to 844 J / g at a low heat storage operating temperature of 36 ° C. to 77 ° C. Further, in the reversible change between the hydrophilicity and the hydrophobicity of the temperature-sensitive polymer gel in which the heat storage operating temperature was exhibited, the water temperature was 36 ° C. to 77 ° C., and the gel was in a liquid state. On the other hand, the temperature-sensitive polymer gels obtained in Comparative Examples 1 to 5 have a low endothermic peak temperature of 32 ° C. to 68 ° C., similar to conventional heat storage materials such as paraffin, fatty acid, and sugar alcohol. The heat storage density was extremely small, 31 J / g to 42 J / g.

水は、純水が好ましいが、高分子を劣化させるおそれのある成分が含まれていない水であれば純水でなくてもよい。水は、高分子の高密度架橋物に結合した結合水と、結合水を除く自由水とに分けられる。高分子は、下限臨界溶液温度より低温で親水性の膨潤構造であるため、水の結合水が安定な高配列構造を形成し、水素結合力を高める。一方、高分子は、下限臨界溶液温度より高温で疎水性の収縮構造であるため、水の結合水が不安定な低配列構造を形成し、水素結合力を弱める。即ち、蓄熱材30は、下限臨界溶液温度の前後において結合水の水素結合力を向上又は低下させることができる。このように、蓄熱材30は、下限臨界溶液温度の前後において結合水の水素結合力を変化させることができるため、水素結合力の変化に相当する高い蓄熱量を有する。蓄熱材30が高い蓄熱量を有するため、容器10内に充填される蓄熱材30の充填量を削減できる。したがって、熱輸送コンテナ100を軽量化及びコンパクト化することができる。 The water is preferably pure water, but it does not have to be pure water as long as it does not contain components that may deteriorate the polymer. Water is divided into bound water bound to a high-density crosslinked product of a polymer and free water excluding bound water. Since the polymer has a hydrophilic swelling structure at a temperature lower than the lower limit critical solution temperature, the bound water of water forms a stable high-arranged structure and enhances the hydrogen bonding force. On the other hand, since the polymer has a hydrophobic shrinkage structure at a temperature higher than the lower limit critical solution temperature, the bound water of water forms an unstable low-arranged structure and weakens the hydrogen bonding force. That is, the heat storage material 30 can improve or reduce the hydrogen bonding force of the bound water before and after the lower limit critical solution temperature. As described above, the heat storage material 30 has a high heat storage amount corresponding to the change in the hydrogen bonding force because the hydrogen bonding force of the bound water can be changed before and after the lower limit critical solution temperature. Since the heat storage material 30 has a high heat storage amount, the filling amount of the heat storage material 30 filled in the container 10 can be reduced. Therefore, the heat transport container 100 can be made lighter and more compact.

また、混合溶媒として水に加える有機溶媒としては、極性有機溶媒から選択され、好ましくは、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、イソペンタノール及び2−メトキシエタノールなどのアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルn−プロピルケトン、メチルイソプロピルケトン及びメチルイソアミルケトンなどのケトン、エチレングリコールモノブチルエーテル及びプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸n−ブチル、クロロホルム、アセトニトリル、グリセロール、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ピリジン、1,4−ジオキサン、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、炭酸プロピレン及びその混合物からなる群から選択される。水に対する溶解度が大きい極性有機溶媒が適している。 The organic solvent to be added to water as a mixed solvent is selected from polar organic solvents, preferably alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, isopentanol and 2-methoxyethanol, acetone, methyl ethyl ketone and methyl n-. Ketones such as propyl ketone, methyl isopropyl ketone and methyl isoamyl ketone, ethers such as ethylene glycol monobutyl ether and propylene glycol monomethyl ether, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, n-butyl acetate, chloroform, acetonitrile, glycerol, dimethyl sulfoxide, It is selected from the group consisting of N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, pyridine, 1,4-dioxane, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, propylene carbonate and mixtures thereof. A polar organic solvent having high solubility in water is suitable.

(熱輸送コンテナの蓄熱動作)
次に、熱輸送コンテナ100の動作について説明する。まず、図2に示す熱輸送コンテナ100の蓄熱動作について説明する。熱輸送コンテナ100の蓄熱動作は、図1に示すようにトラック400等の輸送手段により熱輸送コンテナ100が熱源施設200に輸送された後、熱源施設200で外部熱交換器500を介して行われる。配管40に加熱用流体が流れると、配管40を介して加熱用流体の熱が蓄熱材30に伝えられ、蓄熱材30の温度が上昇する。蓄熱材30に含まれる高分子は、温度が上昇して下限臨界溶液温度を超えると収縮する。これを収縮工程と称する。収縮工程において、水の結合水は低配列化して水素結合力が低下する。これにより、蓄熱材30は水素結合力の低下分に相当する水素結合エネルギーを吸熱する。即ち、高分子は収縮工程を有し、収縮工程において水の結合水の低配列化による吸熱エネルギーが蓄熱材30に蓄熱される。なお、収縮工程において水は液体状態である。その後、加熱用流体は温度が低下してから容器10から流出する。
(Heat storage operation of heat transport container)
Next, the operation of the heat transport container 100 will be described. First, the heat storage operation of the heat transport container 100 shown in FIG. 2 will be described. As shown in FIG. 1, the heat storage operation of the heat transport container 100 is performed at the heat source facility 200 via the external heat exchanger 500 after the heat transport container 100 is transported to the heat source facility 200 by a transport means such as a truck 400. .. When the heating fluid flows through the pipe 40, the heat of the heating fluid is transferred to the heat storage material 30 through the pipe 40, and the temperature of the heat storage material 30 rises. The polymer contained in the heat storage material 30 shrinks when the temperature rises and exceeds the lower limit critical solution temperature. This is called a shrinkage process. In the shrinkage step, the water-bonded water is arranged in a low arrangement and the hydrogen-bonding force is reduced. As a result, the heat storage material 30 absorbs hydrogen bond energy corresponding to the decrease in hydrogen bond force. That is, the polymer has a shrinkage step, and the endothermic energy due to the low arrangement of the bound water of water is stored in the heat storage material 30 in the shrinkage step. In the shrinking step, water is in a liquid state. After that, the heating fluid flows out of the container 10 after the temperature drops.

(熱輸送コンテナの放熱動作)
次に、図4に示す熱輸送コンテナ100の放熱動作について説明する。熱輸送コンテナ100の放熱動作は、図3に示すようにトラック400等の輸送手段により熱輸送コンテナ100が熱利用施設300に輸送された後、熱利用施設300で外部熱交換器500を介して行われる。配管40に熱利用流体が流れると、配管40を介して蓄熱材30の熱が熱利用流体に伝えられ、蓄熱材30の温度が低下する。蓄熱材30に含まれる高分子は、温度が低下して下限臨界溶液温度を下回ると膨潤する。これを膨潤工程と称する。膨潤工程において、水の結合水は高配列化して水素結合力が上昇する。蓄熱材30は水素結合力の上昇分に相当する水素結合エネルギーを発熱する。即ち、高分子は膨潤工程を有し、膨潤工程において水の結合水の高配列化による発熱エネルギーが蓄熱材30から放熱される。なお、膨潤工程において水は液体状態である。その後、熱利用流体は温度が上昇してから容器10から流出する。
(Heat dissipation operation of heat transport container)
Next, the heat dissipation operation of the heat transport container 100 shown in FIG. 4 will be described. In the heat dissipation operation of the heat transfer container 100, as shown in FIG. 3, after the heat transport container 100 is transported to the heat utilization facility 300 by a transportation means such as a truck 400, the heat utilization facility 300 passes through the external heat exchanger 500. Will be done. When the heat utilization fluid flows through the pipe 40, the heat of the heat storage material 30 is transferred to the heat utilization fluid through the pipe 40, and the temperature of the heat storage material 30 drops. The polymer contained in the heat storage material 30 swells when the temperature drops below the lower limit critical solution temperature. This is called a swelling step. In the swelling step, the bound water of water is arranged in a high arrangement and the hydrogen bonding force is increased. The heat storage material 30 generates heat of hydrogen bond energy corresponding to an increase in hydrogen bond force. That is, the polymer has a swelling step, and the heat generation energy due to the high arrangement of the bound water of water is dissipated from the heat storage material 30 in the swelling step. In the swelling step, water is in a liquid state. After that, the heat-utilizing fluid flows out of the container 10 after the temperature rises.

以上説明したように、熱輸送コンテナ100において高分子の収縮工程及び膨潤工程によって、容器10の内部で蓄熱材30の蓄熱及び放熱が行われる。収縮工程及び膨潤工程において、水は液体状態であり、熱輸送コンテナ100において、水の蒸発工程及び凝縮工程が不要である。したがって、水蒸気を凝縮して液化する凝縮部と、液化した湯が流れる水輸送経路とを容器10の外部に設ける必要がない。よって、熱輸送コンテナ100を軽量化及びコンパクト化することができる。また、蓄熱材30は、水の結合水の水素結合力の高低を変化させ、水素結合力の変化に相当する高い蓄熱量を有する。よって、蓄熱材30の充填量を削減することができるため、熱輸送コンテナ100を軽量化及びコンパクト化することができる。 As described above, in the heat transport container 100, heat storage and heat dissipation of the heat storage material 30 are performed inside the container 10 by the shrinkage step and the swelling step of the polymer. In the shrinkage step and the swelling step, the water is in a liquid state, and the heat transport container 100 does not require a water evaporation step and a condensation step. Therefore, it is not necessary to provide a condensing portion that condenses and liquefies water vapor and a water transport path through which the liquefied hot water flows outside the container 10. Therefore, the heat transport container 100 can be made lighter and more compact. Further, the heat storage material 30 changes the level of the hydrogen bonding force of the water binding water, and has a high heat storage amount corresponding to the change in the hydrogen bonding force. Therefore, since the filling amount of the heat storage material 30 can be reduced, the heat transport container 100 can be made lighter and more compact.

なお、容器10内に、高分子が通過しない寸法の開口が複数形成されたシート又は膜を層状に設けてもよい。これにより、高分子が水との比重差によって容器10内の上方又は下方に移動することを抑制することができ、さらに、蓄熱後に分離した水を熱輸送コンテナ100から排出することが容易になる。 In addition, a sheet or a film having a plurality of openings having dimensions that do not allow the polymer to pass through may be provided in the container 10 in a layered manner. As a result, it is possible to prevent the polymer from moving upward or downward in the container 10 due to the difference in specific gravity with water, and further, it becomes easy to discharge the water separated after heat storage from the heat transport container 100. ..

図5は、実施の形態1に係る熱輸送システムを示す模式図である。
実施の形態1に係る熱輸送システムでは、まず、トラック400等の輸送手段により熱輸送コンテナ100を熱源施設200に輸送する。熱源施設200に輸送したら、熱輸送コンテナ100を外部熱交換器500と接続して、熱源施設200と熱交換できるようにする。そして、熱輸送コンテナ100と熱源施設200とで外部熱交換器500を介して熱交換させて蓄熱材30に蓄熱させる。蓄熱材30への蓄熱後、熱輸送コンテナ100の容器10の開口12から、蓄熱材30から分離した水を排出する。
FIG. 5 is a schematic view showing a heat transport system according to the first embodiment.
In the heat transport system according to the first embodiment, first, the heat transport container 100 is transported to the heat source facility 200 by a transport means such as a truck 400. After transporting to the heat source facility 200, the heat transport container 100 is connected to the external heat exchanger 500 so that heat can be exchanged with the heat source facility 200. Then, heat is exchanged between the heat transport container 100 and the heat source facility 200 via the external heat exchanger 500, and heat is stored in the heat storage material 30. After storing heat in the heat storage material 30, the water separated from the heat storage material 30 is discharged from the opening 12 of the container 10 of the heat transport container 100.

その後、トラック400等の輸送手段により熱輸送コンテナ100を熱利用施設300に輸送する。熱利用施設300に輸送したら、熱輸送コンテナ100を外部熱交換器500と接続して、熱利用施設300と熱交換できるようにする。そして、熱輸送コンテナ100と熱利用施設300とで外部熱交換器500を介して熱交換させて蓄熱材30から放熱させる。 After that, the heat transport container 100 is transported to the heat utilization facility 300 by a transport means such as a truck 400. After transporting to the heat utilization facility 300, the heat transport container 100 is connected to the external heat exchanger 500 so that heat can be exchanged with the heat utilization facility 300. Then, the heat transport container 100 and the heat utilization facility 300 exchange heat via the external heat exchanger 500 to dissipate heat from the heat storage material 30.

その後、再びトラック400等の輸送手段により熱輸送コンテナ100を熱源施設200に輸送する。そして、熱輸送システムでは以上のサイクルを繰り返す。 After that, the heat transport container 100 is transported to the heat source facility 200 again by a transport means such as a truck 400. Then, the heat transport system repeats the above cycle.

このように、熱輸送システムでは、蓄熱材30への蓄熱後に、蓄熱材30から分離した水を容器10の開口12から排出することで、熱輸送コンテナ100の軽量化及びコンパクト化が可能となることから、輸送コストを削減することができる。 As described above, in the heat transport system, after the heat is stored in the heat storage material 30, the water separated from the heat storage material 30 is discharged from the opening 12 of the container 10, so that the heat transport container 100 can be made lighter and more compact. Therefore, the transportation cost can be reduced.

以上、実施の形態1に係る熱輸送コンテナ100は、温度に依存して親水性と疎水性とを示す感温性高分子と水とを有する蓄熱材30と、加熱用流体と熱交換して蓄熱材30を加熱して蓄熱材30に蓄熱させるとともに、熱利用流体と熱交換して蓄熱材30から吸熱して蓄熱材30から放熱させる熱交換器20と、蓄熱材30が充填され、熱交換器20が収容された容器10と、を備えたものである。 As described above, the heat transport container 100 according to the first embodiment exchanges heat with the heat storage material 30 having a temperature-sensitive polymer showing hydrophilicity and hydrophobicity depending on the temperature and water, and the heating fluid. The heat storage material 30 is heated to store heat in the heat storage material 30, and the heat exchanger 20 that exchanges heat with the heat utilization fluid to absorb heat from the heat storage material 30 and dissipate heat from the heat storage material 30 and the heat storage material 30 are filled with heat. It includes a container 10 in which the exchanger 20 is housed.

実施の形態1に係る熱輸送コンテナ100によれば、熱輸送コンテナ100が、温度に依存して親水性と疎水性とを示す感温性高分子と水とを有する蓄熱材30を備えている。そして、蓄熱材30への蓄熱時に、感温性高分子が収縮して液体状態の水と分離する。そのため、蓄熱材30への蓄熱後に分離した水以外を輸送することができる。つまり、蓄熱材30への蓄熱後は水を輸送する必要がなく、また、水を輸送しなくても蓄熱量は減らないため、蓄熱量を減らすことなく熱輸送コンテナ100の軽量化及びコンパクト化を実現することができる。 According to the heat transport container 100 according to the first embodiment, the heat transport container 100 includes a heat storage material 30 having a temperature-sensitive polymer and water that are hydrophilic and hydrophobic depending on the temperature. .. Then, when heat is stored in the heat storage material 30, the temperature-sensitive polymer shrinks and separates from water in a liquid state. Therefore, it is possible to transport water other than the water separated after the heat is stored in the heat storage material 30. That is, it is not necessary to transport water after the heat is stored in the heat storage material 30, and the amount of heat storage does not decrease even if the water is not transported. Therefore, the heat transport container 100 is made lighter and more compact without reducing the amount of heat storage. Can be realized.

また、熱輸送コンテナ100に熱媒体油が充填されていないことが望ましい。熱輸送コンテナ100が、水から分離するような熱媒体油などを含まないようにすると、熱輸送コンテナ100の輸送中に事故等が発生した場合でも、大量の熱媒油が漏れて燃焼、爆発、あるいは環境を汚染するといった事態を防ぐことができる。 Further, it is desirable that the heat transport container 100 is not filled with heat medium oil. If the heat transport container 100 does not contain heat medium oil or the like that separates from water, even if an accident or the like occurs during transportation of the heat transport container 100, a large amount of heat medium oil leaks and burns or explodes. Or, it is possible to prevent situations such as polluting the environment.

また、実施の形態1に係る熱輸送コンテナ100において、感温性高分子は、温度が上昇して下限臨界溶液温度を超えると収縮する収縮工程と、温度が低下して下限臨界溶液温度を下回ると膨潤する膨潤工程とを有し、蓄熱材30は、収縮工程において蓄熱し、膨潤工程において放熱するものである。 Further, in the heat transport container 100 according to the first embodiment, the temperature-sensitive polymer shrinks when the temperature rises and exceeds the lower limit critical solution temperature, and the temperature drops below the lower limit critical solution temperature. The heat storage material 30 stores heat in the shrinkage step and dissipates heat in the swelling step.

実施の形態1に係る熱輸送コンテナ100によれば、感温性高分子の収縮工程及び膨潤工程によって、容器10の内部で蓄熱材30の蓄熱及び放熱が行われる。収縮工程及び膨潤工程において、水は液体状態であり、熱輸送コンテナ100において、水の蒸発工程及び凝縮工程が不要である。したがって、水蒸気を凝縮して液化する凝縮部と、液化した湯が流れる水輸送経路とを容器10の外部に設ける必要がない。よって、熱輸送コンテナ100を軽量化及びコンパクト化することができる。 According to the heat transport container 100 according to the first embodiment, heat storage and heat dissipation of the heat storage material 30 are performed inside the container 10 by the shrinkage step and the swelling step of the temperature sensitive polymer. In the shrinkage step and the swelling step, the water is in a liquid state, and the heat transport container 100 does not require a water evaporation step and a condensation step. Therefore, it is not necessary to provide a condensing portion that condenses and liquefies water vapor and a water transport path through which the liquefied hot water flows outside the container 10. Therefore, the heat transport container 100 can be made lighter and more compact.

また、実施の形態1に係る熱輸送コンテナ100において、容器10は、蓄熱材30が収縮工程において蓄熱する際に分離される水を排出する機構である開口12を有している。 Further, in the heat transport container 100 according to the first embodiment, the container 10 has an opening 12 which is a mechanism for discharging water separated when the heat storage material 30 stores heat in the shrinkage step.

実施の形態1に係る熱輸送コンテナ100によれば、蓄熱材30が収縮工程において蓄熱する際に分離される水を、容器10の開口12から排出することができ、熱輸送コンテナ100の輸送時の軽量化及びコンパクト化が可能となることから、輸送コストを削減することができる。 According to the heat transport container 100 according to the first embodiment, the water separated when the heat storage material 30 stores heat in the shrinking step can be discharged from the opening 12 of the container 10, and the heat transport container 100 can be transported during transportation. Since it is possible to reduce the weight and size of the container, it is possible to reduce the transportation cost.

また、実施の形態1に係る熱輸送システムは、熱輸送コンテナ100を輸送手段により熱源施設200に輸送し、熱源施設200と熱交換して蓄熱材30に蓄熱させた後、熱輸送コンテナ100を輸送手段により熱利用施設300に輸送し、熱利用施設300と熱交換して蓄熱材30から放熱させるものである。 Further, in the heat transport system according to the first embodiment, the heat transport container 100 is transported to the heat source facility 200 by a transport means, heat is exchanged with the heat source facility 200 to store heat in the heat storage material 30, and then the heat transport container 100 is transferred. It is transported to the heat utilization facility 300 by a transportation means, exchanges heat with the heat utilization facility 300, and dissipates heat from the heat storage material 30.

実施の形態1に係る熱輸送システムによれば、上記の熱輸送コンテナ100と同様の効果を得ることができる。 According to the heat transport system according to the first embodiment, the same effect as that of the heat transport container 100 can be obtained.

実施の形態2.
以下、本実施の形態2について説明するが、実施の形態1と重複するものについては説明を省略し、実施の形態1と同じ部分又は相当する部分には同じ符号を付す。
Embodiment 2.
Hereinafter, the second embodiment will be described, but the description of the parts overlapping with the first embodiment will be omitted, and the same parts as those of the first embodiment or the corresponding parts will be designated by the same reference numerals.

実施の形態1では、熱輸送コンテナ100を熱輸送コンテナとしてトラック400等の輸送手段に積載して輸送する方法をとり、その際に蓄熱後の蓄熱材30から分離した水を熱輸送コンテナ100から排出する。そうすることで、熱輸送コンテナ100を軽量化して、輸送重量を下げるとともにコンパクト化して、輸送コストを削減させた。 In the first embodiment, the heat transport container 100 is loaded as a heat transport container on a transportation means such as a truck 400 and transported, and at that time, the water separated from the heat storage material 30 after heat storage is transferred from the heat transport container 100. Discharge. By doing so, the heat transport container 100 has been reduced in weight, the transport weight has been reduced, and the size has been reduced, and the transport cost has been reduced.

ただし、熱輸送コンテナ100自体を輸送せずに、蓄熱後の蓄熱材30から分離した水を除いた蓄熱材30を容器10から取り出して密閉可能な別容器に充填し、その別容器を輸送手段に積載して輸送してもよい。この場合、熱利用施設300にて、容器と熱交換器とを備えた放熱用の蓄熱装置を用意しておき、分離した量と同量の水と輸送した蓄熱材30とを放熱用の蓄熱装置の容器に充填し、放熱させる。これにより、輸送重量をさらに下げることができるため、輸送コストを大幅に削減することが可能となる。また、複数の熱利用施設300に熱を輸送することも可能となる。 However, instead of transporting the heat transport container 100 itself, the heat storage material 30 excluding the water separated from the heat storage material 30 after heat storage is taken out from the container 10 and filled in a separate container that can be sealed, and the separate container is used as a transportation means. It may be loaded and transported in. In this case, at the heat utilization facility 300, a heat storage device for heat dissipation equipped with a container and a heat exchanger is prepared, and the same amount of water as the separated amount and the transported heat storage material 30 are stored for heat dissipation. Fill the container of the device and dissipate heat. As a result, the transportation weight can be further reduced, so that the transportation cost can be significantly reduced. It is also possible to transport heat to a plurality of heat utilization facilities 300.

以上、実施の形態2に係る熱輸送システムは、熱輸送コンテナ100を輸送手段により熱源施設200に輸送し、熱源施設200と熱交換して蓄熱材30に蓄熱させた後、容器10の開口12から、蓄熱材30から分離した水を排出し、蓄熱材30を容器10から取り出して密閉可能な別容器に充填し、該別容器を輸送手段により熱利用施設300に輸送し、熱利用施設300と熱交換して蓄熱材30から放熱させるものである。 As described above, in the heat transport system according to the second embodiment, the heat transport container 100 is transported to the heat source facility 200 by a transport means, heat is exchanged with the heat source facility 200 to store heat in the heat storage material 30, and then the opening 12 of the container 10 is used. The water separated from the heat storage material 30 is discharged from the heat storage material 30, the heat storage material 30 is taken out from the container 10 and filled in a separate sealable container, and the separate container is transported to the heat utilization facility 300 by a transportation means to transport the heat storage material 30 to the heat utilization facility 300. It exchanges heat with and dissipates heat from the heat storage material 30.

実施の形態2に係る熱輸送システムによれば、輸送重量をさらに下げることができるため、輸送コストを大幅に削減することが可能となる。 According to the heat transport system according to the second embodiment, the transport weight can be further reduced, so that the transport cost can be significantly reduced.

10 容器、11 開口、12 開口、13 開口、20 熱交換器、30 蓄熱材、40 配管、100 熱輸送コンテナ、200 熱源施設、300 熱利用施設、400 トラック、500 外部熱交換器。 10 containers, 11 openings, 12 openings, 13 openings, 20 heat exchangers, 30 heat storage materials, 40 pipes, 100 heat transport containers, 200 heat source facilities, 300 heat utilization facilities, 400 trucks, 500 external heat exchangers.

本発明に係る熱輸送コンテナは、温度に依存して親水性と疎水性とを示す感温性高分子と水とを有する蓄熱材と、加熱用流体と熱交換して前記蓄熱材を加熱して前記蓄熱材に蓄熱させるとともに、熱利用流体と熱交換して前記蓄熱材から吸熱して前記蓄熱材から放熱させる熱交換器と、前記蓄熱材が充填され、前記熱交換器が収容された容器と、を備え、前記感温性高分子は、温度が上昇して下限臨界溶液温度を超えると収縮する収縮工程を有し、前記容器は、前記蓄熱材が前記収縮工程において蓄熱する際に分離される水を排出する機構を有しているものである。 The heat transport container according to the present invention heats the heat storage material by exchanging heat with a heat storage material having a temperature-sensitive polymer and water that show hydrophilicity and hydrophobicity depending on the temperature and a heating fluid. A heat exchanger that stores heat in the heat storage material and exchanges heat with the heat utilization fluid to absorb heat from the heat storage material and dissipate heat from the heat storage material, and the heat storage material are filled and the heat exchanger is housed. The temperature-sensitive polymer comprises a container and has a shrinkage step of shrinking when the temperature rises and exceeds the lower limit critical solution temperature, and the container has a shrinkage step when the heat storage material stores heat in the shrinkage step. It has a mechanism to discharge the separated water .

Claims (10)

温度に依存して親水性と疎水性とを示す感温性高分子と水とを有する蓄熱材と、
加熱用流体と熱交換して前記蓄熱材を加熱して前記蓄熱材に蓄熱させるとともに、熱利用流体と熱交換して前記蓄熱材から吸熱して前記蓄熱材から放熱させる熱交換器と、
前記蓄熱材が充填され、前記熱交換器が収容された容器と、を備えた
熱輸送コンテナ。
A heat storage material having a temperature-sensitive polymer and water that show hydrophilicity and hydrophobicity depending on the temperature,
A heat exchanger that exchanges heat with a heating fluid to heat the heat storage material to store heat in the heat storage material, and exchanges heat with a heat utilization fluid to absorb heat from the heat storage material and dissipate heat from the heat storage material.
A heat transport container comprising a container filled with the heat storage material and accommodating the heat exchanger.
前記感温性高分子は、温度が上昇して下限臨界溶液温度を超えると収縮する収縮工程と、温度が低下して前記下限臨界溶液温度を下回ると膨潤する膨潤工程とを有し、
前記蓄熱材は、前記収縮工程において蓄熱し、前記膨潤工程において放熱するものである
請求項1に記載の熱輸送コンテナ。
The temperature-sensitive polymer has a shrinkage step of shrinking when the temperature rises and exceeds the lower limit critical solution temperature, and a swelling step of swelling when the temperature drops below the lower limit critical solution temperature.
The heat transport container according to claim 1, wherein the heat storage material stores heat in the shrinkage step and dissipates heat in the swelling step.
前記容器は、前記蓄熱材が前記収縮工程において蓄熱する際に分離される水を排出する機構を有している
請求項2に記載の熱輸送コンテナ。
The heat transport container according to claim 2, wherein the container has a mechanism for discharging water separated when the heat storage material stores heat in the shrinkage step.
前記蓄熱材は、
前記感温性高分子が、架橋構造を有するとともに、ヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を分子末端に有し、前記感温性高分子が水を有することによって、吸熱ピーク温度が30℃〜90℃の範囲にあり、かつ、蓄熱密度が300J/g以上とされた感温性高分子ゲルである
請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱輸送コンテナ。
The heat storage material is
The temperature-sensitive polymer has a crosslinked structure and has one or more functional groups selected from the group consisting of a hydroxy group, a sulfonic acid group, an oxysulfonic acid group, a phosphoric acid group and an oxyphosphate group at the molecular terminal. However, since the temperature-sensitive polymer has water, it is a temperature-sensitive polymer gel having a heat absorption peak temperature in the range of 30 ° C. to 90 ° C. and a heat storage density of 300 J / g or more. The heat transport container according to any one of Items 1 to 3.
前記蓄熱材は、
前記感温性高分子が、架橋構造を有するとともに、ヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を分子末端に有し、前記感温性高分子を構成する繰り返し単位と、前記官能基と、前記架橋構造単位とのモル比が、99:0.5:0.5〜70:20:10である
請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱輸送コンテナ。
The heat storage material is
The temperature-sensitive polymer has a crosslinked structure and has one or more functional groups selected from the group consisting of a hydroxy group, a sulfonic acid group, an oxysulfonic acid group, a phosphoric acid group and an oxyphosphate group at the molecular terminal. The molar ratio of the repeating unit constituting the temperature-sensitive polymer, the functional group, and the crosslinked structural unit is 99: 0.5: 0.5 to 70:20:10. The heat transport container according to any one of 3 to 3.
前記蓄熱材は、
下記一般式(1)
Figure 2021064993
(式中、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Rは、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基を表し、R及びRは、同一であっても異なっていてもよく、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Xは、共有結合手を表すか又はヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を表し、*は、共有結合手を表す)で表される構成単位と、
下記一般式(2)
Figure 2021064993
(式中、*は、共有結合手を表し、qは、1〜3の整数を表す)で表される構成単位とを含み、
前記一般式(1)で表される構成単位の共有結合手と前記一般式(2)で表される構成単位の共有結合手とが結合した架橋構造を有し、
前記一般式(1)で表される構成単位と、前記官能基であるXと、前記一般式(2)で表される構成単位とのモル比が、99:0.5:0.5〜70:20:7である感温性高分子ゲルである
請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱輸送コンテナ。
The heat storage material is
The following general formula (1)
Figure 2021064993
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an isopropyl group, R 2 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an isopropyl group, and R 1 and R 2 may be the same or different, R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group and X represents a covalent bond or a hydroxy group, a sulfonic acid group, an oxysulfonic acid group, a phosphorus. Represents one or more functional groups selected from the group consisting of an acid group and an oxyphosphate group, and * represents a covalent bond) and a structural unit represented by
The following general formula (2)
Figure 2021064993
(In the formula, * represents a covalent bond and q represents an integer of 1 to 3).
It has a crosslinked structure in which the covalent bond of the structural unit represented by the general formula (1) and the covalent bond of the structural unit represented by the general formula (2) are bonded.
The molar ratio of the structural unit represented by the general formula (1), the functional group X, and the structural unit represented by the general formula (2) is 99: 0.5: 0.5 to The heat transport container according to any one of claims 1 to 3, which is a temperature-sensitive polymer gel having a ratio of 70:20: 7.
前記蓄熱材は、
下記一般式(1)
Figure 2021064993
(式中、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Rは、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基を表し、R及びRは、同一であっても異なっていてもよく、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Xは、共有結合手を表すか又はヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を表し、*は、共有結合手を表す)で表される構成単位と、
下記一般式(2)
Figure 2021064993
(式中、*は、共有結合手を表し、qは、1〜3の整数を表す)で表される構成単位と、
下記一般式(3)
Figure 2021064993
もしくは下記一般式(4)
Figure 2021064993
(式中、Rは、ヒドロキシ基、カルボキシル基、スルホン酸基又はリン酸基を表し、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Xは、共有結合手を表すか又はヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を表し、*は、共有結合手を表し、pは、1〜3の整数を表す)で表される構成単位とを含み、
前記一般式(1)で表される構成単位の共有結合手と前記一般式(2)で表される構成単位の共有結合手と前記一般式(3)もしくは前記一般式(4)で表される構成単位の共有結合手とが結合した架橋構造を有し、
前記一般式(1)で表される構成単位と前記一般式(3)もしくは前記一般式(4)で表される構成単位とのモル比が、95:5〜20:80であり、
前記一般式(1)で表される構成単位及び前記一般式(3)もしくは前記一般式(4)で表される構成単位の合計と、前記官能基であるXと、前記一般式(2)で表される構成単位とのモル比が、99:0.5:0.5〜70:23:7である感温性高分子ゲルである
請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱輸送コンテナ。
The heat storage material is
The following general formula (1)
Figure 2021064993
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an isopropyl group, R 2 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group or an isopropyl group, and R 1 and R 2 may be the same or different, R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group and X represents a covalent bond or a hydroxy group, a sulfonic acid group, an oxysulfonic acid group, a phosphorus. Represents one or more functional groups selected from the group consisting of an acid group and an oxyphosphate group, and * represents a covalent bond) and a structural unit represented by
The following general formula (2)
Figure 2021064993
(In the formula, * represents a covalent bond and q represents an integer from 1 to 3).
The following general formula (3)
Figure 2021064993
Or the following general formula (4)
Figure 2021064993
(In the formula, R 4 represents a hydroxy group, a carboxyl group, a sulfonic acid group or a phosphoric acid group, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, and X represents a covalent bond or a hydroxy group or a sulfone. It represents one or more functional groups selected from the group consisting of an acid group, an oxysulfonic acid group, a phosphoric acid group and an oxyphosphate group, where * represents a covalent bond and p represents an integer of 1 to 3). Including the structural unit represented by
The covalent bond of the structural unit represented by the general formula (1) and the covalent bond of the structural unit represented by the general formula (2) are represented by the general formula (3) or the general formula (4). It has a cross-linked structure in which the covalent bonds of the constituent units are bonded.
The molar ratio of the structural unit represented by the general formula (1) to the structural unit represented by the general formula (3) or the general formula (4) is 95: 5 to 20:80.
The total of the structural units represented by the general formula (1) and the structural units represented by the general formula (3) or the general formula (4), the functional group X, and the general formula (2). The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature-sensitive polymer gel has a molar ratio of 99: 0.5: 0.5 to 70: 23: 7 with respect to the structural unit represented by. Heat transport container.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の熱輸送コンテナを輸送手段により熱源施設に輸送し、前記熱源施設と熱交換して前記蓄熱材に蓄熱させた後、前記熱輸送コンテナを前記輸送手段により熱利用施設に輸送し、前記熱利用施設と熱交換して前記蓄熱材から放熱させる
熱輸送システム。
The heat transport container according to any one of claims 1 to 7 is transported to a heat source facility by a transport means, heat is exchanged with the heat source facility to store heat in the heat storage material, and then the heat transport container is transported. A heat transport system that transports heat to a heat utilization facility by means, exchanges heat with the heat utilization facility, and dissipates heat from the heat storage material.
前記熱輸送コンテナの前記蓄熱材に蓄熱させた後、前記容器の前記機構から、前記蓄熱材から分離した前記水を排出し、その後、前記熱輸送コンテナを前記輸送手段により熱利用施設に輸送する
請求項3に従属する請求項8に記載の熱輸送システム。
After storing heat in the heat storage material of the heat transport container, the water separated from the heat storage material is discharged from the mechanism of the container, and then the heat transport container is transported to the heat utilization facility by the transportation means. The heat transport system according to claim 8, which is subordinate to claim 3.
請求項3又は請求項3に従属する請求項4〜7のいずれか一項に記載の熱輸送コンテナを輸送手段により熱源施設に輸送し、前記熱源施設と熱交換して前記蓄熱材に蓄熱させた後、前記容器の前記機構から、前記蓄熱材から分離した水を排出し、前記蓄熱材を前記容器から取り出して密閉可能な別容器に充填し、該別容器を前記輸送手段により熱利用施設に輸送し、前記熱利用施設と熱交換して前記蓄熱材から放熱させる
熱輸送システム。
The heat transport container according to any one of claims 4 to 7, which is subordinate to claim 3 or claim 3, is transported to a heat source facility by a transportation means, exchanges heat with the heat source facility, and stores heat in the heat storage material. After that, the water separated from the heat storage material is discharged from the mechanism of the container, the heat storage material is taken out from the container and filled in another sealable container, and the separate container is filled with the heat utilization facility by the transportation means. A heat transport system that transports heat to the heat storage facility and exchanges heat with the heat storage facility to dissipate heat from the heat storage material.
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