WO2016002596A1 - 蓄熱材およびそれを用いた物品 - Google Patents

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WO2016002596A1
WO2016002596A1 PCT/JP2015/068173 JP2015068173W WO2016002596A1 WO 2016002596 A1 WO2016002596 A1 WO 2016002596A1 JP 2015068173 W JP2015068173 W JP 2015068173W WO 2016002596 A1 WO2016002596 A1 WO 2016002596A1
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WO
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storage material
heat storage
temperature
phase change
material according
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PCT/JP2015/068173
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English (en)
French (fr)
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雄一 上村
夕香 内海
別所 久徳
大治 澤田
山下 隆
輝心 黄
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シャープ株式会社
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/04Eye-masks ; Devices to be worn on the face, not intended for looking through; Eye-pads for sunbathing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Definitions

  • the present invention relates to a heat storage material, and more particularly to a heat storage material for cold storage.
  • Patent Document 1 discloses a heat storage pack including a medium composition sealed in a synthetic resin film pack and a heat storage medium sealed in a synthetic resin film sealing bag body and sealed in the synthetic resin film pack. Is described.
  • the heat storage medium is frozen at a predetermined temperature or lower, but the medium composition has a viscosity close to that of a liquid. For this reason, the said heat storage pack has flexibility as a whole even if it is below a predetermined temperature, and improves the adhesiveness with a to-be-cooled object, and has improved the cooling effect.
  • the heat storage pack described in Patent Document 1 can use the latent heat when the heat storage medium changes from the solid phase to the liquid phase for cooling, the latent heat when the medium composition changes from the solid phase to the liquid phase. Cannot be used for cooling. For this reason, the heat storage pack has a problem that the heat storage medium can be kept cold using latent heat only at a phase change temperature at which the heat storage medium changes from a solid phase to a liquid phase.
  • An object of the present invention is to provide a heat storage material that can be cooled at two different temperature zones.
  • the heat storage material of the present invention may be a heat storage material that is tetrahydrofuran, cyclohexane, or a quaternary ammonium salt.
  • the heat storage material of the present invention may be a heat storage material that is one of normal pentyl ammonium bromide, tetrabutyl ammonium bromide, tetrabutyl ammonium chloride, or tetrabutyl ammonium fluoride.
  • the heat storage material of the present invention may be a heat storage material that is a normal salt, an acidic salt, or a basic salt.
  • the heat storage material of the present invention is any of sodium carbonate, ammonium chloride, potassium chloride or sodium chloride,
  • the acidic salt is any of sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate or sodium hydrogen sulfate,
  • the basic salt may be a heat storage material that is magnesium chloride hydroxide.
  • the heat storage material of the present invention may be a gelled heat storage material.
  • a wine cooler for cooling the wine to a desired temperature The wine cooler which has the heat storage material as described above may be used.
  • An icing pack for cooling the body An icing pack having the heat storage material described above may be used.
  • a cold pillow that cools the head The cold pillow which has the heat storage material as described above may be used.
  • a cold eye mask that cools the eye and its surroundings may be a cold eye mask having the heat storage material described above.
  • a heat storage material that can be cooled at two different temperature zones can be realized.
  • FIG. 2A is a diagram showing a temperature change when the temperature of the TBAB clathrate hydrate is increased
  • FIG. 2B is a diagram showing a temperature change when the temperature of the solution containing potassium chloride is increased.
  • FIG. It is a figure which shows the temperature change at the time of the temperature rise of TBAC clathrate hydrate.
  • FIG. It is a figure which shows the temperature change at the time of the temperature rise of the thermal storage material by the comparative example 2.
  • FIG. It is a figure which shows the wine cooler 1 by Example 2 of one embodiment of this invention. It is a figure which shows the temperature change of red wine at the time of cooling red wine with the wine cooler 1 by Example 2 of one embodiment of this invention, and the wine cooler by a comparative example. It is a figure which shows the icing pack 10 by Example 3 of one embodiment of this invention. It is a figure which shows the cold / heat pillow 20 by Example 4 of one embodiment of this invention. It is a figure which shows the cold eye mask 30 by Example 5 of one embodiment of this invention.
  • FIG. 1 shows a hydrocarbon compound and an inorganic compound used in the heat storage material according to the present embodiment.
  • the heat storage material according to the present embodiment has water, a hydrocarbon compound that forms clathrate hydrate with a part of the water at a temperature of 0 ° C. or higher, and a phase change temperature of the other part of the water of less than 0 ° C. And an inorganic compound to be lowered.
  • Fig.1 (a) has shown the phase change temperature (degreeC) between the solid phase and liquid phase of the hydrocarbon compound used by this Embodiment, and the thermal storage material in which each hydrocarbon compound was used. As shown in FIG.
  • tetrahydrofuran THF
  • cyclohexane cyclohexane
  • quaternary ammonium salt or the like is used as the hydrocarbon compound.
  • quaternary ammonium salt used in the heat storage material according to the present embodiment normal pentylammonium bromide, tetrabutylammonium bromide (TBAB), tetrabutylammonium chloride (TBAC) or tetrabutylammonium fluoride (TBAF) is used.
  • a hydrocarbon compound that generates hydrophobic hydration when mixed with water is used.
  • clathrate hydrates having hydrocarbon compound molecules as guest molecules and water molecules as host molecules are formed. Formed and phase change from liquid phase to solid phase.
  • the clathrate hydrate has a crystal structure in which guest molecules (hydrocarbon compound molecules) are incorporated into host molecules (water molecules) formed in a lattice shape.
  • the clathrate hydrate containing the hydrocarbon compound shown in FIG. 1A as a guest molecule has a structure in which a part of the host molecule is destroyed by the guest molecule because the molecular structure of the hydrocarbon compound is relatively large. .
  • the clathrate hydrate when the temperature of the clathrate hydrate rises above the phase change temperature, the clathrate hydrate is decomposed into water and a hydrocarbon compound and changes from a solid phase to a liquid phase.
  • the heat storage material according to the present embodiment absorbs the same amount of heat as the amount of heat of hydration during clathrate hydrate generation while maintaining the phase change temperature when the clathrate hydrate is decomposed.
  • the amount of heat required when a substance undergoes a phase change from a solid phase to a liquid phase is defined as latent heat.
  • the heat storage material according to the present embodiment can use latent heat when the clathrate hydrate is decomposed.
  • the inclusion compound which produces hydrophobic hydration with water is not limited to that shown in FIG.
  • any quaternary ammonium salt having a carbon number of C3 to C7 and having a hydrocarbon compound that can be a guest molecule of clathrate hydrate, such as a linear or branched ammonium salt, is used according to the present invention. It can be used as a material for a heat storage material.
  • the phase change temperature of the heat storage material in which THF is used and the concentration of THF is 17 wt% is 4 ° C.
  • the phase change temperature of the heat storage material using cyclohexane is 6.7 ° C.
  • normal pentyl ammonium bromide is used, and the phase change temperature of the heat storage material having a normal pentyl ammonium bromide concentration of 40 wt% is 7 ° C.
  • TBAB is used, and the phase change temperature of the heat storage material having a TBAB concentration of 25 wt% is 10 ° C.
  • phase change temperature of the heat storage material having a TBAC concentration of 40 wt% is 16 ° C.
  • TBAF is used, and the phase change temperature of the heat storage material having a TBAF concentration of 40 wt% is 28 ° C.
  • the phase change temperature shown to Fig.1 (a) is an example, and the phase change temperature of a thermal storage material can be adjusted with the density
  • FIG.1 (b) has shown the phase change temperature (degreeC) between the solid phase and liquid phase of the inorganic compound used by this Embodiment, and the thermal storage material in which each inorganic compound was used.
  • the inorganic compound sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), ammonium chloride (NH 4 Cl), potassium chloride (KCl), sodium chloride (NaCl), or carbonic acid is used. Potassium hydrogen (KHCO 3 ) is used.
  • the inorganic compound is a compound in which the hydrogen ion of the acid compound is replaced with another cation or the compound in which the hydroxide ion of the base compound is replaced with another cation.
  • the salt used as the inorganic compound of the heat storage material according to the present embodiment is a normal salt such as sodium carbonate, ammonium chloride, potassium chloride or sodium chloride, an acid salt of sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate or sodium hydrogen sulfate, or water chloride Any of basic salts such as magnesium oxide may be used.
  • FIG. 1B shows the phase change temperature when each inorganic compound has a eutectic concentration (20 wt%).
  • the phase change temperature of the heat storage material having a sodium carbonate concentration of 20 wt% is ⁇ 3 ° C.
  • the phase change temperature of the heat storage material having an ammonium chloride concentration of 20 wt% is ⁇ 16 ° C.
  • the phase change temperature of the heat storage material having a potassium chloride concentration of 20 wt% is ⁇ 11 ° C.
  • the phase change temperature of the heat storage material having a sodium chloride concentration of 20 wt% is ⁇ 21 ° C.
  • the phase change temperature of the heat storage material having a potassium hydrogen carbonate concentration of 20 wt% is ⁇ 6 ° C.
  • the inorganic compound which produces water and hydrophilic hydration is not restricted to what is shown in FIG.1 (b).
  • sodium hydrogen carbonate, sodium hydrogen sulfate, magnesium chloride hydroxide or the like may be used as an inorganic compound of the heat storage material.
  • the heat storage material according to the present embodiment is in a state where a hydrocarbon compound and an inorganic compound are mixed in water in a liquid phase state.
  • the liquid phase state heat storage material according to the present embodiment is gradually cooled, first, clathrate hydrate is formed in which the hydrocarbon compound is a guest molecule and a part of water is a host molecule.
  • the heat storage material according to the present embodiment is cooled to a temperature lower than the phase change temperature of the solution containing the inorganic compound (inorganic salt aqueous solution)
  • the other water containing the inorganic compound is phased from the liquid phase to the solid phase. Change.
  • the heat storage material according to the present embodiment changes from a liquid phase to a solid phase.
  • the heat storage material according to the present embodiment rises to a temperature equal to or higher than the phase change temperature of the solution containing the inorganic compound in the solid phase, the solution containing the inorganic compound changes phase from the solid phase to the liquid phase.
  • a part of heat storage material by this Embodiment will be in a liquid phase state, and the remaining other part will be in a solid-phase state.
  • the rest of the solid state is clathrate hydrate.
  • the heat storage material according to the present embodiment performs latent heat absorption while maintaining the phase change temperature when the solution containing the inorganic compound undergoes a phase change from the solid phase to the liquid phase.
  • the heat storage material according to the present embodiment rises to a predetermined temperature of 0 ° C. or higher, the clathrate hydrate is decomposed into water and a hydrocarbon compound, and changes from a liquid phase to a solid phase.
  • the heat storage material according to the present embodiment performs a latent heat absorption while maintaining the phase change temperature. Thereby, the heat storage material according to the present embodiment changes from a liquid phase to a solid phase.
  • the heat storage material according to the present embodiment has a phase change temperature of less than 0 ° C. at which a solution containing an inorganic compound undergoes a phase change from a solid phase to a liquid phase, and a clathrate hydrate is decomposed into water and a hydrocarbon compound. It has a phase change temperature of 0 ° C. or higher that changes from a solid phase to a solid phase. For this reason, the heat storage material according to the present embodiment can be cooled using latent heat at two different phase change temperatures.
  • the heat storage material according to the present embodiment uses the latent heat at the phase change temperature of less than 0 ° C. to rapidly cool the object to be cooled to the desired temperature within the desired time, and uses the latent heat at the phase change temperature of 0 ° C. or higher. Thus, the object to be cooled can be kept at a desired temperature for a desired time or longer.
  • the heat storage material according to the present embodiment may have a gelling agent.
  • water may be gelled.
  • a gel is a gel in which molecules are partially cross-linked to form a three-dimensional network structure that absorbs a solvent and swells therein. The composition of the gel is almost in the liquid phase, but mechanically it is in the solid phase.
  • a gel-like heat storage material maintains a solid state as a whole even if it reversibly changes between a solid phase and a liquid phase, and has no fluidity. For this reason, since the gel-like heat storage material can maintain a solid state as a whole before and after the phase change, it is easy to handle.
  • gelling agents include synthetic systems such as acrylamide monomers, thickening polysaccharides such as agarose, carrageenan, carboxymethylcellulose, xanthan gum, locust bean gum, and gellan gum. Although these are mentioned as an example of a gelling agent, in this embodiment, a gelling agent is not limited to these.
  • the heat storage material according to the present embodiment may have a supercooling preventive agent.
  • the supercooling inhibitor can prevent supercooling by reducing the degree of supercooling during the phase change from the liquid phase to the solid phase of the heat storage material.
  • Examples of the supercooling inhibitor include sodium tetraborate anhydrous, sodium tetraborate pentahydrate, sodium tetraborate decahydrate, alum, disodium hydrogen phosphate and the like. Although these are mentioned as an example of a supercooling prevention agent, in this embodiment, a supercooling prevention agent is not limited to these.
  • a method for manufacturing a heat storage material according to the present embodiment will be described.
  • a solution containing a hydrocarbon compound by adding the hydrocarbon compound shown in FIG. 1A to water and a solution containing an inorganic compound by adding the inorganic compound shown in FIG. 1B to water are prepared. . These two solutions are then mixed. Thereby, the heat storage material by this Embodiment is manufactured.
  • the concentrations of the hydrocarbon compound and the inorganic compound are adjusted so that a desired phase change temperature can be obtained after mixing these two solutions.
  • the heat storage material according to the present embodiment is used, for example, enclosed in a resin pack or the like.
  • the heat storage material according to the present embodiment may be gelated after being enclosed in a pack.
  • acrylamide is used as a gelling agent
  • acrylamide is added to a solution containing a hydrocarbon compound and an inorganic compound and sealed in a pack.
  • the enclosed solution is irradiated with ultraviolet rays using an ultraviolet irradiator, and acrylamide is polymerized to gel the solution.
  • a gel-like heat storage material is manufactured.
  • agarose When agarose is used as a gelling agent, agarose is added to a solution containing a hydrocarbon compound and an inorganic compound, and the solution is boiled for 5 minutes or more. Next, the boiled solution is sealed in a pack and allowed to stand until the solution reaches room temperature. Thereby, a gel-like heat storage material is manufactured.
  • Example 1 The heat storage material according to Example 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • TBAB is used as the hydrocarbon compound
  • potassium chloride is used as the inorganic compound.
  • the concentration of TBAB is 40 wt%
  • the concentration of potassium chloride is 20 wt%.
  • a method for manufacturing a heat storage material will be described.
  • a solution containing TBAB and a solution containing potassium chloride are prepared, and these two solutions are mixed.
  • the concentration of TBAB is adjusted to 40 wt% and the concentration of potassium chloride is adjusted to 20 wt%.
  • the mixed solution is stirred while being heated using a hot stirrer, and agarose and carboxymethyl cellulose are added to the solution as gelling agents.
  • the concentration of agarose in the solution is adjusted to 1.5 wt%.
  • concentration of the carboxymethylcellulose in the said solution is adjusted to 4.5 wt%.
  • the solution is boiled for 5 minutes or more, and then the solution is sealed in a resin pack and allowed to stand at room temperature (25 ° C.). Thereby, the heat storage material by a present Example is manufactured.
  • the heat storage material according to this example has a phase change temperature at the time of decomposition of clathrate hydrate containing TBAB as a guest molecule (hereinafter referred to as “TBAB clathrate hydrate”) and a solution containing potassium chloride (potassium chloride). It has two phase change temperatures different from the phase change temperature at the time of the phase change of the aqueous solution) from the solid phase to the liquid phase.
  • TBAB clathrate hydrate a phase change temperature at the time of decomposition
  • disassembly of TBAB clathrate hydrate and the phase change temperature of the solution containing potassium chloride are demonstrated using FIG.
  • FIG. 2 (a) is a graph showing the temperature change when the temperature of the TBAB clathrate hydrate is increased, and FIG.
  • FIG. 2 (b) is a graph showing the temperature change when the temperature of the solution containing potassium chloride is increased. It is. 2A and 2B, the horizontal axis represents time (hour), and the vertical axis represents temperature (° C.).
  • the dotted line L1 indicates the phase change temperature at which the TBAB clathrate hydrate decomposes into water and TBAB and changes from the solid phase to the liquid phase, and the solid line indicates the curve indicated by the dotted line L1.
  • a temperature lower than the temperature indicates a temperature change of the TBAB clathrate hydrate, and a temperature higher than the temperature indicated by the dotted line L1 indicates a temperature change of the solution containing TBAB.
  • a dotted line L2 indicates a phase change temperature at which the potassium chloride solution changes from a solid phase to a liquid phase
  • a curve indicated by a solid line indicates a temperature change of the solution containing potassium chloride.
  • TBAB clathrate hydrate is cooled to about ⁇ 29 ° C. at the start of temperature measurement. After about 20 minutes, when the TBAB clathrate hydrate is allowed to stand in a room temperature (for example, 25 ° C.), the TBAB clathrate hydrate rises in temperature and reaches a phase change temperature of about 11 ° C.
  • TBAB clathrate hydrate is decomposed into TBAB and water while maintaining the phase change temperature.
  • the TBAB clathrate hydrate changes to a solution containing TBAB. This causes a phase change from the solid phase to the liquid phase.
  • TBAB clathrate hydrate performs latent heat endotherm while maintaining the phase change temperature when the phase changes from the solid phase to the liquid phase. Further, when the phase change is completed, the temperature of the solution containing TBAB starts to rise again.
  • the solution containing potassium chloride is cooled to about ⁇ 29 ° C. at the start of temperature measurement.
  • a solution containing potassium chloride is allowed to stand in a room temperature (eg, 25 ° C.) after about 20 minutes, the temperature of the solution containing potassium chloride rises to reach a phase change temperature of about ⁇ 9 ° C.
  • a solution containing potassium chloride changes from a solid phase to a liquid phase while maintaining a phase change temperature.
  • the solution containing potassium chloride performs latent heat endotherm while maintaining the phase change temperature when the phase changes from the solid phase to the liquid phase.
  • the temperature of the solution containing potassium chloride begins to rise again.
  • FIG. 3 is a graph showing the temperature change when the temperature of the heat storage material according to this example rises.
  • the temperature change was measured using 20 g of the heat storage material according to this example.
  • the horizontal axis in FIG. 3 represents time (hour), and the vertical axis represents temperature (° C.).
  • the curve shown as a continuous line has shown the temperature change of the thermal storage material by a present Example.
  • the dotted line L1 indicates the phase change temperature at which TBAB clathrate hydrate decomposes into water and TBAB and changes from the solid phase to the liquid phase
  • the dotted line L2 indicates that the solution containing potassium chloride is in the solid phase. It shows the phase change temperature at which the phase changes from to the liquid phase.
  • the heat storage material cooled to about ⁇ 25 ° C. was left in a room at room temperature (for example, 25 ° C.), and the temperature change of the heat storage material was measured. As shown in FIG. 3, the heat storage material reaches the phase change temperature of the solution containing potassium chloride when about 10 minutes have passed. A part of the heat storage material changes from a solid phase to a liquid phase while maintaining the phase change temperature (about ⁇ 9 ° C.) of the potassium chloride solution for about 8 minutes. When the phase change from the solid phase to the liquid phase of the potassium chloride solution is completed, the temperature of the heat storage material starts to rise again, and after about 1 hour and 20 minutes, TBAB clathrate hydrate decomposes into water and TBAB.
  • a phase change temperature that changes from a solid phase to a liquid phase is reached.
  • the remaining part of the heat storage material changes from the liquid phase to the solid phase while maintaining the phase change temperature for about 15 minutes.
  • the temperature of the heat storage material begins to rise again.
  • the heat storage material according to this example has two different phase change temperatures, that is, the phase change temperature at the time of decomposition of the TBAB clathrate hydrate and the phase change temperature of the solution containing potassium chloride.
  • the phase change temperature of the solution containing the eutectic concentration of potassium chloride is about ⁇ 11 ° C., but the heat storage material according to this example has a phase change temperature of about ⁇ 9 ° C. This is considered to be because the phase change temperature of the solution containing potassium chloride fluctuated under the influence of TBAB or the like mixed.
  • the heat storage material according to this example has a solution containing potassium chloride of eutectic concentration, a phase change temperature higher by about 2 ° C.
  • the heat storage material by a present Example can be cooled by two different temperature zones.
  • the heat storage material according to the present embodiment can be cooled using latent heat at two different phase change temperatures of 0 ° C. or more and less than 0 ° C.
  • the heat storage material according to the present embodiment uses the latent heat at the phase change temperature of less than 0 ° C. to rapidly cool the object to be cooled to the desired temperature within the desired time, and the latent heat at the phase change temperature of 0 ° C. or higher. By utilizing this, it is possible to keep the object to be cooled at a desired temperature over a desired time.
  • FIG. 4 is a graph showing a temperature change when the temperature of the heat storage material according to Comparative Example 1 rises.
  • the horizontal axis in FIG. 4 represents time (hour), and the vertical axis represents temperature (° C.).
  • the curve shown by the solid line shows the temperature change of the heat storage material according to Comparative Example 1
  • the dotted line L2 is a phase in which the solution containing potassium chloride changes from a solid phase to a liquid phase as in FIG.
  • the change temperature ( ⁇ 9 ° C.) is indicated
  • the dotted line L3 indicates the phase change temperature ( ⁇ 21 ° C.) at which the solution containing sodium chloride changes from the solid phase to the liquid phase.
  • the heat storage material according to Comparative Example 1 is cooled to about ⁇ 29 ° C. at the start of temperature measurement.
  • the heat storage material according to Comparative Example 1 is allowed to stand in a room at room temperature (for example, 25 ° C.) after about 20 minutes, the temperature of the heat storage material according to Comparative Example 1 rises and after about 3 hours, approximately the same as room temperature. It has reached 23 ° C.
  • the phase change from the solid phase to the liquid phase is completed when the temperature changes above the phase change temperature of the solution containing potassium chloride indicated by the dotted line L2, so that the rate of temperature increase is It is relatively increasing.
  • the heat storage material according to Comparative Example 1 has not obtained a phase change temperature that is substantially constant for a predetermined period when the phase change from the solid phase to the liquid phase. For this reason, the heat storage material according to Comparative Example 1 does not have a phase change temperature at which the temperature becomes substantially constant when the phase changes. Thus, the heat storage material according to Comparative Example 1 using two different kinds of inorganic compounds cannot be cooled using latent heat at two different phase change temperatures.
  • FIG. 5 is a graph showing a temperature change when the temperature of the TBAC clathrate hydrate rises.
  • the horizontal axis in FIG. 5 represents time (hour), and the vertical axis represents temperature (° C.).
  • the dotted line L4 indicates the phase change temperature (about 16 ° C.) at which the TBAC clathrate hydrate decomposes into water and TBAC and changes from the solid phase to the liquid phase, and the curve indicated by the solid line is: A temperature lower than the temperature indicated by the dotted line L4 indicates a temperature change of the TBAC clathrate hydrate, and a temperature higher than the temperature indicated by the dotted line L4 indicates a temperature change of the solution containing TBAC.
  • TBAC clathrate hydrate is cooled to about ⁇ 29 ° C. at the start of temperature measurement.
  • TBAC clathrate hydrate is allowed to stand in a room at room temperature (for example, 25 ° C.) after about 20 minutes, the TBAC clathrate hydrate rises in temperature and reaches a phase change temperature of about 16 ° C.
  • TBAC clathrate hydrate is broken down into TBAC and water while maintaining the phase change temperature.
  • the TBAC clathrate hydrate changes to a solution containing TBAC. This causes a phase change from the solid phase to the liquid phase.
  • TBAC clathrate hydrate performs endothermic endotherm while maintaining the phase change temperature when it decomposes into water and TBAC and undergoes a phase change from a solid phase to a liquid phase. Further, when the phase change is completed, the temperature of the solution containing TBAB starts to rise again.
  • FIG. 6 is a graph showing a temperature change when the temperature of the heat storage material according to Comparative Example 2 rises.
  • the horizontal axis in FIG. 6 represents time (hour), and the vertical axis represents temperature (° C.).
  • the curve shown by the solid line shows the temperature change of the heat storage material according to Comparative Example 2
  • the dotted line L1 shows the phase change from the solid phase to the liquid phase as the TBAB clathrate hydrate decomposes into water and TBAB.
  • the phase change temperature is shown
  • the dotted line L4 shows the phase change temperature at which the TBAC clathrate hydrate decomposes into water and TBAB and changes from the solid phase to the liquid phase.
  • the heat storage material according to Comparative Example 2 is cooled to about ⁇ 29 ° C. at the start of temperature measurement. After about 20 minutes, when the heat storage material according to Comparative Example 1 is allowed to stand in a room temperature (for example, 25 ° C.), the temperature rises, and the temperature rises from about 14 ° C. to about 16 after about 40 minutes to 2 hours and 20 minutes. It becomes almost constant at °C. At this time, the heat storage material according to Comparative Example 2 is phase-changed from the solid phase to the liquid phase. The heat storage material according to Comparative Example 2 starts to rise again when the phase change is completed. In the heat storage material according to Comparative Example 2, two different phase change temperatures could not be obtained.
  • a room temperature for example, 25 ° C.
  • the heat storage material according to Comparative Example 2 has a phase change temperature of about 14 ° C. to about 16 ° C. For this reason, the heat storage material according to Comparative Example 2 does not have two different phase change temperatures. Thus, the heat storage material according to Comparative Example 2 using two different types of hydrocarbon compounds cannot be cooled using latent heat at two different phase change temperatures.
  • the heat storage material according to the present embodiment having water, a hydrocarbon compound that generates hydrophobic hydration with water, and an inorganic compound that generates hydrophilic hydration with water has two different phase change temperatures. For this reason, the heat storage material according to the present embodiment can be cooled using latent heat at two different phase change temperatures.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional shape of the wine cooler 1 according to this embodiment.
  • FIG. 7A shows a cross section cut along a plane including the central axis of the cylindrical wine cooler 1
  • FIG. 7B shows an AA orthogonal to the central axis of the wine cooler 1 shown in FIG.
  • wire is shown.
  • the wine cooler 1 is used, for example, to keep a cold object B including a container G such as a glass bottle containing the liquid L at a predetermined cold temperature.
  • a container G such as a glass bottle containing the liquid L at a predetermined cold temperature.
  • the wine cooler 1 includes a heat storage material 3 and a heat storage material storage portion 5 that stores the heat storage material 3.
  • the heat storage material accommodating portion 5 has a hollow cylindrical shape with an upper surface and a bottom surface opened, and the object to be cooled B can be taken in and out from the hollow cylindrical shape.
  • a resin pack or the like that can enclose the heat storage material 3 is used for the heat storage material accommodating portion 5.
  • Examples of the container G for the object to be cooled B include glass and ceramic bottles, iron and aluminum cans, PET bottles, and the like.
  • Examples of the liquid L that is the content of the object B to be cooled include red wine, white wine, and sparkling wine.
  • the heat storage material 3 can be the hydrocarbon compound and the inorganic compound shown in FIG.
  • the liquid L of the object to be cooled B is red wine
  • TBAB is used as a hydrocarbon compound to cool the object to be cooled B to about 16 ° C., which is considered to be when drinking red wine.
  • Sodium chloride is used.
  • the heat storage material 3 has a phase change temperature of about 12 ° C. and about ⁇ 21 ° C.
  • the wine cooler 1 uses the latent heat at the phase change temperature of about ⁇ 21 ° C.
  • the object to be kept B can be kept at the desired temperature of about 16 ° C. over a desired time.
  • the liquid L of the object to be cooled B is white wine
  • TBAB is used as a hydrocarbon compound in order to cool the object to be cooled B to about 12 ° C., which is considered to be a drink of white wine.
  • Sodium chloride is used as the inorganic compound.
  • the heat storage material 3 has phase change temperatures of about 11 ° C. and about ⁇ 21 ° C.
  • the wine cooler 1 uses the latent heat at the phase change temperature of about ⁇ 21 ° C. to rapidly cool the cold object B at room temperature to the desired temperature of about 12 ° C. within a desired time (for example, 20 minutes).
  • a desired time for example, 20 minutes.
  • the object to be cooled B can be kept at the desired temperature of about 12 ° C. over a desired time.
  • the liquid L of the object to be cooled B is sparkling wine
  • THF is used as a hydrocarbon compound in order to cool the object to be cooled B to about 5 ° C., which is considered to be when drinking sparkling wine.
  • Ammonium chloride is used as the inorganic compound.
  • the heat storage material 3 has a phase change temperature of about 4 ° C. and about ⁇ 16 ° C.
  • the wine cooler 1 uses the latent heat at the phase change temperature of about ⁇ 16 ° C. to rapidly cool the cold object B at room temperature to the desired temperature of about 5 ° C. within a desired time (for example, 20 minutes).
  • the object to be kept B can be kept at the desired temperature of about 5 ° C. over a desired time.
  • the wine cooler 1 has a heat insulating material 7 arranged so as to surround the outer periphery of the heat storage material accommodating portion 5.
  • a heat insulating material 7 a fiber heat insulating material such as glass wool or a foam heat insulating material such as urethane foam is used.
  • the heat insulating material 7 can prevent heat radiation to the outside of the heat storage material 3 and can improve the cold insulation effect of the heat storage material 3.
  • FIG. 8 is a graph showing a temperature change of the cold object when the cold object B is cooled using the wine cooler 1 according to the present embodiment.
  • the horizontal axis of FIG. 8 represents time (minutes), and the vertical axis represents temperature (° C.).
  • the liquid L of the object B to be cooled is 750 g of red wine.
  • the curve shown as a continuous line has shown the temperature change of the to-be-cooled material B cooled with the wine cooler 1 by a present Example.
  • the curve shown with a dotted line has shown the temperature change of the to-be-cooled material B cooled with the wine cooler by a comparative example.
  • the temperature of the liquid L at the center of the container G of the object to be cooled B was measured as the temperature of the object to be cooled B.
  • TBAB is used as a hydrocarbon compound
  • sodium chloride is used as an inorganic compound.
  • the heat storage material 3 is manufactured by mixing a solution containing 150 g of TBAB and a solution containing 150 g of sodium chloride.
  • the concentration of TBAB is 40 wt%
  • the concentration of sodium chloride is 20 wt%.
  • the heat storage material 3 of the wine cooler according to this embodiment has a phase change temperature of about ⁇ 21 ° C. and about 12 ° C.
  • TBAB is used as a hydrocarbon compound and no inorganic compound is used for the heat storage material of the wine cooler according to the comparative example.
  • the heat storage material of the wine cooler according to the comparative example is manufactured using a solution containing 150 g of TBAB.
  • the concentration of TBAB is 40 wt%.
  • the heat storage material of the wine cooler according to the comparative example has a phase change temperature of about 12 ° C.
  • the wine coolers according to the present example and the comparative example have the same configuration except for the heat storage material.
  • the wine coolers according to the present example and the comparative example were those cooled to about -21 ° C.
  • the wine cooler 1 according to this example required about 6 minutes to cool the object B to be cooled to 16 ° C., which is the desired temperature.
  • the wine cooler according to the comparative example took about 17 minutes to cool the object B to be cooled to the desired temperature of 16 ° C.
  • the wine cooler 1 according to the present example was able to cool the object to be cooled B to the desired temperature of 16 ° C. as early as 11 minutes, compared to the wine cooler according to the comparative example.
  • the wine cooler 1 includes a heat storage material 3, a heat storage material storage portion 5 that stores the heat storage material 3, and a heat insulating material 7 that is disposed so as to surround the outer periphery of the heat storage material storage portion 5.
  • the heat storage material 3 is an inorganic material that reduces water, a hydrocarbon compound that forms clathrate hydrate with a part of the water at a temperature of 0 ° C. or higher, and a phase change temperature of the other part of the water below 0 ° C. Compound.
  • the heat storage material 3 the hydrocarbon compound and the inorganic compound shown in FIG. 1 can be used.
  • the wine cooler 1 according to the present embodiment uses the latent heat at the phase change temperature of less than 0 ° C.
  • the object to be cooled can be kept at a desired temperature for a desired time or longer.
  • Example 3 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the heat storage material is used in an icing pack that cools the body.
  • FIG. 9A shows a planar shape of the icing pack 10 according to this embodiment
  • FIG. 9B shows a cross-sectional shape of the icing pack 10 cut along the line BB in FIG. 9A.
  • the icing pack 10 has a pack body 11 having a rectangular shape.
  • the peripheral part 11a of the pack body 11 is sealed, and an accommodating part 11b for accommodating the heat storage material 13 is formed in an area surrounded by the peripheral part 11a.
  • a resin pack is used for the pack body 11.
  • the heat storage material 13 can be the hydrocarbon compound and the inorganic compound shown in FIG.
  • the heat storage material 13 for example, normal pentyl ammonium bromide is used as a hydrocarbon compound, and potassium chloride is used as an inorganic compound.
  • the concentration of normal pentyl ammonium bromide is 40 wt% and the concentration of potassium chloride is 20 wt%
  • the heat storage material 13 has a phase change temperature of about 7 ° C. and about ⁇ 9 ° C.
  • the icing pack 10 keeps the human body cool by using the latent heat of the heat storage material 13 at the phase change temperature of about ⁇ 9 ° C. and the latent heat of the heat storage material 13 at the phase change temperature of about 7 ° C. Can do.
  • the icing pack 10 is arranged on the two short sides of the pack body 11 and includes a pair of band portions 15R and 15L connected to the peripheral portion 11a.
  • the band portions 15R and 15L are formed of resin or the like and have a rectangular shape.
  • the band portions 15R and 15L have a hook-and-loop fastener composed of a hook portion 17R and a loop portion 17L.
  • the hook portion 17R is disposed on the surface side of the band portion 15R toward the paper surface of FIG. 9A (on the upper surface side of the band portion 15R toward the paper surface of FIG. 9B). Further, the loop portion 17L is disposed on the back surface side of the band portion 15L toward the paper surface of FIG.
  • the icing pack 10 is used by being wound around a body arm or foot. At this time, the icing pack 10 is used by pressing the hook portion 17R of the hook-and-loop fastener against the loop portion 17L and being fixed to a body arm, foot or the like.
  • the icing pack 10 includes a heat storage material 13 and a pack body 11 including a storage portion 11b for storing the heat storage material 13.
  • the heat storage material 13 includes water, a hydrocarbon compound that forms clathrate hydrate with a part of the water at a temperature of 0 ° C. or higher, and an inorganic that lowers the phase change temperature of the other part of the water to less than 0 ° C. Compound.
  • the hydrocarbon compound and the inorganic compound shown in FIG. 1 can be used.
  • the icing pack 10 according to the present embodiment uses the latent heat of the heat storage material 13 at a phase change temperature of less than 0 ° C. to cool a cold object such as the body to a desired temperature, and the phase change of the heat storage material 13 of 0 ° C. or more.
  • the object to be cooled can be kept at a desired temperature by using the latent heat at the temperature.
  • Example 4 Example 4 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the heat storage material is used for the cold pillow 20 that cools the head.
  • FIG. 10A shows a plan shape of the cooling / heating pillow 20 according to the present embodiment
  • FIG. 10B shows a cross-sectional shape of the cooling / heating pillow 20 cut along the line CC in FIG. 10A.
  • the cold pillow 20 has a pack body 21 having a rectangular shape.
  • the peripheral part 21a of the pack body 21 is sealed, and an accommodating part 21b for accommodating the heat storage material 23 is formed in a region surrounded by the peripheral part 21a.
  • a resin pack is used for the pack body 21, for example.
  • the heat storage material 23 can be the hydrocarbon compound and the inorganic compound shown in FIG.
  • the heat storage material 23 for example, TBAB is used as a hydrocarbon compound, and potassium chloride is used as an inorganic compound.
  • the concentration of TBAB is 35 wt% and the concentration of potassium chloride is 20 wt%
  • the heat storage material 23 has a phase change temperature of about 11 ° C. and about ⁇ 11 ° C.
  • the cold pillow 20 cools the human head using the latent heat at the phase change temperature of about ⁇ 11 ° C., and cools the human head using the latent heat at the phase change temperature of about 11 ° C. can do.
  • the cold / heat pillow 20 includes a heat storage material 23 and a pack body 21 including a storage portion 21b for storing the heat storage material 23.
  • the heat storage material 23 is water, a hydrocarbon compound that forms clathrate hydrate with a part of the water at a temperature of 0 ° C. or higher, and an inorganic that lowers the phase change temperature of the other part of the water to less than 0 ° C. Compound.
  • a hydrocarbon compound and an inorganic compound shown in FIG. 1 can be used as the heat storage material 23, a hydrocarbon compound and an inorganic compound shown in FIG. 1 can be used.
  • the cold pillow 20 according to this embodiment uses the latent heat of the heat storage material 23 at a phase change temperature of less than 0 ° C. to cool the head or the like to a desired temperature, and the heat storage material 23 at a phase change temperature of 0 ° C. or more.
  • the head and the like can be kept at a desired temperature by using latent heat.
  • Example 5 the heat storage material is used for the cold eye mask 30 that cools the eye and its surroundings.
  • FIG. 11A shows the planar shape of the cold-insulated eye mask 30 according to this embodiment
  • FIG. 11B shows the cross-sectional shape of the cold-insulated eye mask 30 cut along the line DD in FIG. .
  • the cool eye mask 30 has a right eye cooler 31R and a left eye cooler 31L formed in a predetermined manner from a resin material or the like.
  • the right eye cooler 31R and the left eye cooler 31L have a shape that is bilaterally symmetric to each other, and are connected by a connection portion 32 formed of a rubber material or the like.
  • the right eye cooler 31R and the left eye cooler 31L are sealed at the periphery, and a storage portion for storing the heat storage material 33 is formed in a region surrounded by the periphery.
  • the right eye cooler 31R is used to cool the right eye and its surroundings
  • the left eye cooler 31L is used to cool the left eye and its surroundings.
  • a ring-shaped rubber band 34R is attached to the side end of the right eye cooler 31R
  • a ring-shaped rubber band 34L is attached to the side end of the left eye cooler 31L.
  • the rubber band 34R is hooked on the right ear
  • the rubber band 34L is hooked on the left ear and fixed to the face.
  • the heat storage material 33 can be the hydrocarbon compound and the inorganic compound shown in FIG.
  • TBAC is used as a hydrocarbon compound
  • potassium hydrogen carbonate is used as an inorganic compound.
  • the heat storage material 33 has a phase change temperature of about 16 ° C. and about ⁇ 6 ° C.
  • the cold eye mask cools the human eye and its surroundings using latent heat at a phase change temperature of about ⁇ 6 ° C., and cools the eye and its surroundings using latent heat at a phase change temperature of about 6 ° C. Can be kept cool.
  • the cold eye mask 30 includes a heat storage material 33, and a right eye cold storage portion 31R and a left eye cold storage portion 31L provided with a storage portion for storing the heat storage material 33.
  • the heat storage material 33 is water, a hydrocarbon compound that forms clathrate hydrate with a part of the water at a temperature of 0 ° C. or higher, and an inorganic that lowers the phase change temperature of the other part of the water to less than 0 ° C. Compound.
  • a hydrocarbon compound and an inorganic compound shown in FIG. 1 can be used as the heat storage material 33.
  • the cold insulation eye mask 33 cools the head or the like to the desired temperature using the latent heat of the heat storage material 33 at a phase change temperature of less than 0 ° C., and the phase change temperature of the heat storage material 33 of 0 ° C. or more.
  • the head and the like can be kept at a desired temperature by using the latent heat.
  • Example 6 Next, the heat storage material according to Example 6 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • TBAB is used as the hydrocarbon compound
  • sodium chloride is used as the inorganic compound.
  • the heat storage material according to this example has a TBAB concentration of 40 wt% and a sodium chloride concentration of 20 wt%.
  • the heat storage material according to the present embodiment has phase change temperatures in two different temperature ranges.
  • a method for manufacturing a heat storage material will be described.
  • a solution containing TBAB and a solution containing sodium chloride are prepared, and these two solutions are mixed.
  • the concentration of TBAB is adjusted to 40 wt% and the concentration of sodium chloride is adjusted to 20 wt%.
  • the mixed solution is stirred while being heated using a hot stirrer.
  • the solution is sealed in a resin pack and left to stand at room temperature (25 ° C.).
  • the heat storage material by a present Example may be gelatinized.
  • the heat storage material according to this example has a phase change temperature at the time of decomposition of the TBAB clathrate hydrate and a phase change temperature at the time of phase change from a solid phase to a liquid phase of a solution containing sodium chloride (sodium chloride aqueous solution). It has two different phase change temperatures.
  • FIG. 12 is a graph showing a temperature change when the temperature of the heat storage material according to this example rises. In this example, the temperature change was measured using 20 g of the heat storage material according to this example. The horizontal axis of FIG. 12 represents time (hour), and the vertical axis represents temperature (° C.). Moreover, in FIG. 12, the curve shown as a continuous line has shown the temperature change of the thermal storage material by a present Example.
  • the heat storage material cooled to about ⁇ 31 ° C. was left in a room at room temperature (for example, 25 ° C.), and the temperature change of the heat storage material was measured.
  • the rate of temperature rise of the heat storage material has slowed, and the aqueous sodium chloride solution has started phase change from the solid phase to the liquid phase.
  • Part of the heat storage material sodium chloride aqueous solution
  • the phase change of the aqueous sodium chloride solution from the solid phase to the liquid phase is completed, and the temperature increase rate of the heat storage material is increased.
  • the rate of temperature rise of the heat storage material slows to an extent of about 2 ° C. per hour, and TBAB clathrate hydrate decomposes into water and TBAB, and the liquid from the solid phase A phase change that changes to a phase has begun.
  • the heat storage material is maintained at about 7 ° C. to about 12 ° C. for about 2 hours and 30 minutes, the remaining part (TBAB clathrate hydrate) changes from the liquid phase to the solid phase.
  • the TBAB clathrate hydrate is decomposed into TBAB and water to complete the phase change, and the temperature rise rate of the heat storage material is increased.
  • the heat storage material according to the present example has two phase change temperatures different from the phase change temperature at the time of decomposition of the TBAB clathrate hydrate and the phase change temperature of the solution containing sodium chloride.
  • the phase change temperature of the solution containing sodium chloride of eutectic concentration is about ⁇ 21 ° C., but the heat storage material according to this example has a phase change temperature of about ⁇ 25 ° C. This is presumably because the phase change temperature of the solution containing sodium chloride fluctuated under the influence of TBAB or the like mixed.
  • the heat storage material according to the present example has a phase change temperature in a temperature range of about 7 ° C. to 12 ° C.
  • a heat storage material having a TBAB concentration of 40 wt% and containing only TBAB and water has a phase change temperature of about 12 ° C.
  • sodium chloride is added, so TBAB clathrate hydrate It is thought that the phase change temperature of was not constant.
  • the heat storage material according to this example is composed of a solution containing sodium chloride of eutectic concentration, a phase change temperature as low as about 4 ° C. (about ⁇ 25 ° C.), and a phase change temperature during decomposition of TBAB clathrate hydrate (about 7 ° C.). ⁇ 12 ° C).
  • the heat storage material according to the present embodiment can be cooled using latent heat in two different temperature zones.
  • the heat storage material according to the present embodiment can be cooled using latent heat at two different phase change temperatures of 0 ° C. or more and less than 0 ° C. For this reason, the heat storage material according to the present embodiment uses the latent heat at the phase change temperature of less than 0 ° C.
  • Example 7 Next, the heat storage material according to Example 7 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • TBAB is used as the hydrocarbon compound
  • sodium chloride is used as the inorganic compound.
  • the heat storage material according to this example has a TBAB concentration of 40 wt% and a sodium chloride concentration of 20 wt%.
  • the heat storage material according to the present embodiment has phase change temperatures in two different temperature ranges.
  • a method for manufacturing a heat storage material will be described.
  • a solution containing TBAB and a solution containing sodium chloride are prepared, and these two solutions are mixed.
  • the concentration of TBAB is adjusted to 40 wt% and the concentration of sodium chloride is adjusted to 20 wt%.
  • the mixed solution is heated and stirred using a hot stirrer, and locust bean gum is added to the solution as a gelling agent.
  • the concentration of locust bean gum in the solution is adjusted to 2 wt%.
  • the solution is boiled for 5 minutes or more, and then the solution is sealed in a resin pack and allowed to stand at room temperature (25 ° C.). Thereby, the heat storage material by a present Example is manufactured.
  • the heat storage material according to this example has a phase change temperature at the time of decomposition of the TBAB clathrate hydrate and a phase change temperature at the time of phase change from a solid phase to a liquid phase of a solution containing sodium chloride (sodium chloride aqueous solution). It has two different phase change temperatures.
  • FIG. 13 is a graph showing the temperature change when the temperature of the heat storage material according to this example rises. In this example, the temperature change was measured using 20 g of the heat storage material according to this example.
  • the horizontal axis in FIG. 13 represents time (hour), and the vertical axis represents temperature (° C.).
  • the curve shown as a continuous line has shown the temperature change of the thermal storage material by a present Example.
  • the heat storage material cooled to about ⁇ 30 ° C. was allowed to stand in a room temperature room (for example, 25 ° C.), and the temperature change of the heat storage material was measured.
  • a room temperature room for example, 25 ° C.
  • the rate of temperature rise of the heat storage material is slowed down, and the aqueous sodium chloride solution starts phase change from the solid phase to the liquid phase.
  • Part of the heat storage material sodium chloride aqueous solution
  • the phase change of the aqueous sodium chloride solution from the solid phase to the liquid phase is completed, and the temperature increase rate of the heat storage material is increased.
  • the rate of temperature rise of the heat storage material slows to an extent of about 2 ° C. per hour, and TBAB clathrate hydrate decomposes into water and TBAB, and the liquid from the solid phase A phase change that changes to a phase has begun.
  • the heat storage material is maintained at about 7 ° C. to about 12 ° C. for about 2 hours and 30 minutes, the remaining part (TBAB clathrate hydrate) changes from the liquid phase to the solid phase.
  • the TBAB clathrate hydrate is decomposed into TBAB and water to complete the phase change, and the temperature rise rate of the heat storage material is increased.
  • the heat storage material according to the present example has two phase change temperatures different from the phase change temperature at the time of decomposition of the TBAB clathrate hydrate and the phase change temperature of the solution containing sodium chloride.
  • the phase change temperature of the solution containing sodium chloride of eutectic concentration is about ⁇ 21 ° C., but the heat storage material according to this example has a phase change temperature of about ⁇ 25 ° C. This is presumably because the phase change temperature of the solution containing sodium chloride fluctuated under the influence of TBAB or the like mixed.
  • the heat storage material according to the present example has a phase change temperature in a temperature range of about 7 ° C. to 12 ° C.
  • a heat storage material having a TBAB concentration of 40 wt% and containing only TBAB and water has a phase change temperature of about 12 ° C.
  • sodium chloride is added, so TBAB clathrate hydrate It is thought that the phase change temperature of was not constant.
  • the heat storage material according to this example is gelled using locust bean gum.
  • the heat storage material according to this example has a phase change temperature in substantially the same temperature range as the heat storage material according to Example 6 that is not gelled. For this reason, the heat storage material using TBAB and sodium chloride can be provided with the same heat storage performance irrespective of the presence or absence of gelation.
  • the heat storage material according to this example is composed of a solution containing sodium chloride of eutectic concentration, a phase change temperature as low as about 4 ° C. (about ⁇ 25 ° C.), and a phase change temperature during decomposition of TBAB clathrate hydrate (about 7 ° C.). ⁇ 12 ° C).
  • the heat storage material according to the present embodiment can be cooled using latent heat in two different temperature zones.
  • the heat storage material according to the present embodiment can be cooled using latent heat at two different phase change temperatures of 0 ° C. or more and less than 0 ° C. For this reason, the heat storage material according to the present embodiment uses the latent heat at the phase change temperature of less than 0 ° C.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
  • the heat storage material according to the present embodiment may perform cold insulation using only latent heat at a phase change temperature of 0 ° C. or higher.
  • the heat storage material according to the present embodiment is not less than the phase change temperature shown in FIG. 1B and is used after being cooled in a freezer or refrigerator below the phase change temperature shown in FIG.
  • the heat storage material by this Embodiment will be in the state in which the clathrate hydrate of the solid-phase state which uses a hydrocarbon compound as a guest molecule exists in the inorganic salt aqueous solution of a liquid phase at the time of use.
  • the heat storage material according to the present embodiment does not become a solid phase as a whole and is in a mixed state of a liquid phase state and a solid phase state, it can be provided with flexibility.
  • the heat storage material according to the present embodiment and the wine cooler, icing pack, cold pillow and cold eye mask, which are articles provided with the heat storage material have flexibility, increase the contact area with the object to be cooled and increase the heat transfer coefficient. Can be improved and the cooling effect can be improved.
  • a salt that forms an inorganic salt hydrate with water may be used as the inorganic compound of the heat storage material.
  • the salt that forms an inorganic salt hydrate with water include sodium sulfate.
  • a heat storage material using sodium sulfate can have a phase change temperature of about 32 ° C.
  • the wine cooler, the icing pack, the cold pillow, and the cold eye mask are exemplified as the cold insulation member using the heat storage material, but the present invention is not limited to this.
  • the heat storage material according to the present invention may be used in a cooler box, a cold insulation member for fresh food, and the like.
  • the present invention can be widely used in heat storage materials for cold storage.

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Abstract

 本発明は、異なる二つの相変化温度での潜熱を利用した冷却をすることができる蓄熱材を提供することを目的とする。 蓄熱材は、水と、0℃以上の温度で当該水の一部と包接水和物を形成する炭化水素化合物と、当該水の他部の相変化温度を0℃未満に降下させる無機化合物とを有している。蓄熱材の炭化水素化合物には、水と疎水性水和を生じるテトラヒドロフラン、シクロヘキサンまたは四級アンモニウム塩が用いられる。また、蓄熱材の無機化合物には、塩化カリウムや塩化ナトリウム等の正塩、炭酸水素カリウムや炭酸水素ナトリウム等の酸性塩、または塩化水酸化アンモニウム等の塩基性塩が用いられる。

Description

蓄熱材およびそれを用いた物品
 本発明は蓄熱材に関し、特に、保冷用の蓄熱材に関する。
 従来、蓄熱材は食品保存技術や医療技術等の様々な分野で用いられている。特許文献1には、合成樹脂フィルム製パック内に封入された媒体組成物と、合成樹脂フィルム製密封袋体に封入され、合成樹脂フィルム製パック内に密封された蓄熱媒体とを備えた蓄熱パックが記載されている。当該蓄熱パックは、所定温度以下において、蓄熱媒体が凍結しているが、媒体組成物が液体に近い粘度となる。このため、当該蓄熱パックは、所定温度以下であっても全体として柔軟性を有し、被保冷物との密着性を向上させて冷却効果を高めている。
特開平10-234767号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の蓄熱パックは、蓄熱媒体が固相から液相に相変化する際の潜熱を冷却に利用できるが、媒体組成物が固相から液相に相変化する際の潜熱を冷却に利用することができない。このため、当該蓄熱パックは、蓄熱媒体が固相から液相に相変化する相変化温度でしか潜熱を利用した保冷をすることができないという問題がある。
 本発明の目的は、異なる二つの温度帯で冷却をすることができる蓄熱材を提供することにある。
 上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、
 水と、
 0℃以上の温度で前記水の一部と包接水和物を形成する炭化水素化合物と、
 前記水の他部の相変化温度を0℃未満に降下させる無機化合物と
を有する蓄熱材であってもよい。
 上記本発明の蓄熱材であって、
 前記炭化水素化合物は、テトラヒドロフラン、シクロヘキサンまたは四級アンモニウム塩である
蓄熱材であってもよい。
 上記本発明の蓄熱材であって、
 前記四級アンモニウム塩は、ノルマルペンチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムクロリドまたはテトラブチルアンモニウムフロライドのいずれかである
蓄熱材であってもよい。
 上記本発明の蓄熱材であって、
 前記無機化合物は、正塩、酸性塩または塩基性塩である
蓄熱材であってもよい。
 上記本発明の蓄熱材であって、
 前記正塩は、炭酸ナトリウム、塩化アンモニウム、塩化カリウムまたは塩化ナトリウムのいずれかであり、
 前記酸性塩は、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムまたは硫酸水素ナトリウムのいずれかであり、
 前記塩基性塩は、塩化水酸化マグネシウムである
蓄熱材であってもよい。
 上記本発明の蓄熱材であって、
 前記水は、ゲル化されている
蓄熱材であってもよい。
 上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、
 ワインを所望温度に冷却するワインクーラーであって、
 上記に記載の蓄熱材を有する
ワインクーラーであってもよい。
 上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、
 身体を冷却するアイシングパックであって、
 上記に記載の蓄熱材を有する
アイシングパックであってもよい。
 上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、
 頭部を冷却する冷熱枕であって、
 上記に記載の蓄熱材を有する
冷熱枕であってもよい。
 上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、
 眼およびその周囲を冷却する保冷アイマスクであって、
 上記に記載の蓄熱材を有する
保冷アイマスクであってもよい。
 本発明によれば、異なる二つの温度帯で冷却をすることができる蓄熱材を実現できる。
本発明の一実施の形態による蓄熱材において用いられる炭化水素化合物および無機化合物と、蓄熱材の相変化温度を示す図である。 図2(a)はTBAB包接水和物の温度上昇時の温度変化を示す図であり、図2(b)は塩化カリウムを含む溶液の温度上昇時の温度変化を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例1による蓄熱材の温度上昇時の温度変化を示す図である。 比較例1による蓄熱材の温度上昇時の温度変化を示す図である。 TBAC包接水和物の温度上昇時の温度変化を示す図である。 比較例2による蓄熱材の温度上昇時の温度変化を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例2によるワインクーラー1を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例2によるワインクーラー1と、比較例によるワインクーラーとで赤ワインを冷却した場合の赤ワインの温度変化を示す図である。 本発明の一の実施の形態の実施例3によるアイシングパック10を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例4による冷熱枕20を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例5による保冷アイマスク30を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例6による蓄熱材の温度上昇時の温度変化を示す図である。 本発明の一実施の形態の実施例7による蓄熱材の温度上昇時の温度変化を示す図である。
 本発明の一実施の形態による蓄熱材について、図1~図13を用いて説明する。なお、以下の全ての図面においては、理解を容易にするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせて図示している。
 図1は、本実施の形態による蓄熱材で用いられる炭化水素化合物と無機化合物を示している。本実施の形態による蓄熱材は、水と、0℃以上の温度で当該水の一部と包接水和物を形成する炭化水素化合物と、当該水の他部の相変化温度を0℃未満に降下させる無機化合物とを有している。図1(a)は、本実施の形態で用いられる炭化水素化合物と、各炭化水素化合物が用いられた蓄熱材の固相と液相間の相変化温度(℃)を示している。図1(a)に示すように、本実施の形態では炭化水素化合物として、テトラヒドロフラン(THF)、シクロヘキサン、四級アンモニウム塩等が用いられる。本実施の形態による蓄熱材に用いられる四級アンモニウム塩として、ノルマルペンチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB)、テトラブチルアンモニウムクロリド(TBAC)またはテトラブチルアンモニウムフロライド(TBAF)が用いられる。
 本実施の形態では、水に混合されると疎水性水和を生じる炭化水素化合物が用いられる。これらの炭化水素化合物を含む水は、図1(a)に示す相変化温度以下に冷却されると、炭化水素化合物の分子をゲスト分子とし、水分子をホスト分子とする包接水和物が形成され、液相から固相に相変化する。包接水和物は、格子状に形成されたホスト分子(水分子)の中にゲスト分子(炭化水素化合物の分子)を取り込んだ結晶構造を有する。図1(a)に示す炭化水素化合物をゲスト分子とする包接水和物は、炭化水素化合物の分子構造が相対的に大きいため、ホスト分子の一部がゲスト分子により破壊された構造を有する。また、包接水和物は、相変化温度以上に温度が上昇すると、水と炭化水素化合物とに分解されて、固相から液相に相変化する。本実施の形態による蓄熱材は、包接水和物の分解時に相変化温度を維持しながら包接水和物生成時の水和熱量と同じ熱量を吸熱する。本実施の形態では、物質が固相から液相に相変化する際に必要な熱量を潜熱とする。本実施の形態による蓄熱材は、包接水和物の分解時の潜熱を利用することができる。また、水と疎水性水和を生じる包接化合物は図1(a)に示すものに限られない。例えば、四級アンモニウム塩の内、炭素数C3~C7であって、直鎖、分岐鎖を有するアンモニウム塩等、包接水和物のゲスト分子になり得る炭化水素化合物であれば、本発明による蓄熱材の材料として用いることができる。
 また、図1(a)に示すように、THFが用いられ、THFの濃度が17wt%である蓄熱材の相変化温度は4℃である。また、シクロヘキサンを用いた蓄熱材の相変化温度は6.7℃である。また、ノルマルペンチルアンモニウムブロミドが用いられ、ノルマルペンチルアンモニウムブロミドの濃度が40wt%である蓄熱材の相変化温度は7℃である。また、TBABが用いられ、TBABの濃度が25wt%である蓄熱材の相変化温度は10℃である。また、TBACが用いられ、TBACの濃度が40wt%である蓄熱材の相変化温度は16℃である。また、TBAFが用いられ、TBAFの濃度が40wt%である蓄熱材の相変化温度は28℃である。なお、図1(a)に示す相変化温度は一例であり、蓄熱材の相変化温度は、各炭化水素化合物の濃度により調整することができる。
 図1(b)は、本実施の形態で用いられる無機化合物と、各無機化合物が用いられた蓄熱材の固相と液相間の相変化温度(℃)を示している。図1(b)に示すように、本実施の形態では、無機化合物として、炭酸ナトリウム(NaCO)、塩化アンモニウム(NHCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化ナトリウム(NaCl)または炭酸水素カリウム(KHCO)が用いられる。このように、本実施の形態では、無機化合物として、酸の化合物の水素イオンが他の陽イオンで置換された化合物または塩基の化合物の水酸化物イオンが他の陽イオンで置換された化合物である塩(無機塩)が用いられる。本実施の形態による蓄熱材の無機化合物として用いられる塩は、炭酸ナトリウム、塩化アンモニウム、塩化カリウムや塩化ナトリウム等の正塩、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムや硫酸水素ナトリウムの酸性塩、または塩化水酸化マグネシウム等の塩基性塩のいずれであってもよい。
 本実施の形態では、水に混合されると親水性水和(特にイオンの水和)を生じる無機化合物が用いられる。また、これらの無機化合物が水に溶解されると、凝固点降下が生じ、水の液相から固相への相変化温度(凝固点)は0℃未満に降下する。また、図1(b)には、各無機化合物が共晶濃度(20wt%)である場合の相変化温度を示している。図1(b)に示すように、炭酸ナトリウムの濃度が20wt%である蓄熱材の相変化温度は-3℃である。また、塩化アンモニウムの濃度が20wt%である蓄熱材の相変化温度は-16℃である。また、塩化カリウムの濃度が20wt%である蓄熱材の相変化温度は-11℃である。また、塩化ナトリウムの濃度が20wt%である蓄熱材の相変化温度は-21℃である。また、炭酸水素カリウムの濃度が20wt%である蓄熱材の相変化温度は-6℃である。また、水と親水性水和を生じる無機化合物は図1(b)に示すものに限られない。蓄熱材の無機化合物として、炭酸水素ナトリウム、硫酸水素ナトリウムまたは塩化水酸化マグネシウム等を用いてもよい。
 本実施の形態による蓄熱材は、液相状態では、水に炭化水素化合物と無機化合物とが混合された状態である。本実施の形態による液相状態の蓄熱材が徐々に冷却されると、まず、炭化水素化合物をゲスト分子とし、水の一部をホスト分子とする包接水和物が形成される。また、本実施の形態による蓄熱材が無機化合物を含む溶液(無機塩水溶液)の相変化温度より低い温度に冷却されると、無機化合物を含む他部の水が液相から固相へと相変化する。これにより、本実施の形態による蓄熱材は、液相から固相に相変化する。
 また、本実施の形態による蓄熱材は、固相状態で無機化合物を含む溶液の相変化温度以上の温度に上昇すると、無機化合物を含む溶液が固相から液相に相変化する。これにより、本実施の形態による蓄熱材は、一部が液相状態となり、残りの他部が固相状態となる。固相状態である残りの他部は包接水和物である。また、本実施の形態による蓄熱材は、無機化合物を含む溶液が固相から液相に相変化する際に、相変化温度に維持しながら潜熱吸熱を行う。また、本実施の形態による蓄熱材は、0℃以上の所定温度に上昇すると、包接水和物が水と炭化水素化合物に分解されて液相から固相に相変化する。本実施の形態による蓄熱材は、包接水和物が水と炭化水素化合物とに分解される際に、相変化温度を維持しながらの潜熱吸熱を行う。これにより、本実施の形態による蓄熱材は、液相から固相に相変化する。
 本実施の形態による蓄熱材は、無機化合物を含む溶液が固相から液相に相変化する0℃未満の相変化温度と、包接水和物が水と炭化水素化合物に分解されて液相から固相に相変化する0℃以上の相変化温度と有している。このため、本実施の形態による蓄熱材は、異なる二つの相変化温度での潜熱を利用した冷却をすることができる。本実施の形態による蓄熱材は、0℃未満の相変化温度での潜熱を利用して被保冷物を所望時間以内に所望温度に急冷し、0℃以上の相変化温度での潜熱を利用して所望時間以上で被保冷物を所望温度に保冷することができる。
 また、本実施の形態による蓄熱材は、ゲル化剤を有していてもよい。本実施の形態による蓄熱材では、水がゲル化されていてもよい。ゲルとは一般に、分子が部分的に架橋されることで三次元的な網目構造を形成し、その内部に溶媒を吸収し膨潤したものをいう。ゲルの組成はほぼ液相状態であるが、力学的には固相状態となる。ゲル状の蓄熱材は、固相と液相との間で可逆的に相変化しても全体として固体状態を維持し、流動性を有しない。このため、ゲル状の蓄熱材は、相変化の前後で全体として固体状態を維持できるので取扱いが容易である。ゲル化剤としては、アクリルアミドモノマー等の合成系、アガロース、カラギーナン、カルボキシメチルセルロース、キサンタンガム、ローカストビーンガム、ジェランガム等の増粘多糖類が挙げられる。これらは、ゲル化剤の一例として挙げられるが、本実施形態においてゲル化剤はこれらに限定されない。
 また、本実施の形態による蓄熱材は、過冷却防止剤を有していてもよい。過冷却防止剤は、蓄熱材の液相から固相への相変化時の過冷却度を小さくして過冷却を防止することができる。過冷却防止剤としては、四ホウ酸ナトリウム無水物、四ホウ酸ナトリウム五水和物、四ホウ酸ナトリウム十水和物、ミョウバン、リン酸水素二ナトリウム等が挙げられる。これらは、過冷却防止剤の一例として挙げられるが、本実施形態において過冷却防止剤はこれらに限定されない。
 次に、本実施の形態による蓄熱材の製造方法について説明する。まず、図1(a)に示す炭化水素化合物を水に添加して炭化水素化合物を含む溶液と、図1(b)に示す無機化合物を水に添加して無機化合物を含む溶液とを作製する。次いで、これらの二つの溶液を混合する。これにより、本実施の形態による蓄熱材が製造される。炭化水素化合物および無機化合物の濃度は、これらの二つの溶液を混合した後で所望の相変化温度が得られるように調整しておく。なお、二つの溶液を混合するのではなく、炭化水素化合物と、無機化合物とを水に添加するようにしてもよい。本実施の形態による蓄熱材は、炭化水素化合物と無機化合物とを混合するので、炭化水素化合物および無機化合物を別々のパックに封入する必要がなく、容易に製造することができる。
 また、本実施の形態による蓄熱材は、例えば、樹脂製のパック等に封入されて使用される。このため、本実施の形態による蓄熱材は、パックに封入された後にゲル化されてもよい。例えば、ゲル化剤としてアクリルアミドが用いられる場合には、炭化水素化合物および無機化合物を含む溶液にアクリルアミドを添加してパックに封入する。次いで、封入された溶液に紫外線照射器を用いて紫外線を照射し、アクリルアミドを重合して溶液をゲル化する。これにより、ゲル状の蓄熱材が製造される。また、ゲル化剤としてアガロースが用いられる場合には、炭化水素化合物および無機化合物を含む溶液にアガロースを添加して、当該溶液を5分以上煮沸する。次いで、煮沸した溶液をパックに封入して、当該溶液が常温になるまで静置する。これにより、ゲル状の蓄熱材が製造される。
 次に、図2~図13を用いて本実施形態の実施例1~7による蓄熱材について説明する。
(実施例1)
 図2および図3を用いて、本実施の形態の実施例1による蓄熱材について説明する。実施例1では、炭化水素化合物としてTBABが用いられ、無機化合物として塩化カリウムが用いられている。本実施例による蓄熱材において、TBABの濃度を40wt%とし、塩化カリウムの濃度を20wt%とする。これにより、本実施例による蓄熱材は、異なる二つの相変化温度を備える。
 次に、本実施例による蓄熱材の製造方法について説明する。まず、TBABを含む溶液と、塩化カリウムを含む溶液とを作製し、これら二つの溶液を混合する。二つの溶液の混合後にTBABの濃度が40wt%になり、塩化カリウムの濃度が20wt%になるように調整しておく。次いで、ホットスターラーを用いて混合した溶液を加熱しながら撹拌し、当該溶液にゲル化剤としてアガロースおよびカルボキシメチルセルロースを添加する。当該溶液中でのアガロースの濃度は1.5wt%に調整する。また、当該溶液中でのカルボキシメチルセルロースの濃度は4.5wt%に調整する。次いで、当該溶液を5分以上煮沸して、その後、樹脂製のパックに当該溶液を封入し、常温(25℃)になるまで静置する。これにより、本実施例による蓄熱材が製造される。
 本実施例による蓄熱材は、TBABをゲスト分子とする包接水和物(以下、「TBAB包接水和物」という。)の分解時の相変化温度と、塩化カリウムを含む溶液(塩化カリウム水溶液)の固相から液相への相変化時の相変化温度との異なる二つの相変化温度を有している。まず、図2を用いて、TBAB包接水和物の分解時の相変化温度と、塩化カリウムを含む溶液の相変化温度について説明する。また、図2(a)は、TBAB包接水和物の温度上昇時の温度変化を示すグラフであり、図2(b)は、塩化カリウムを含む溶液の温度上昇時の温度変化を示すグラフである。図2(a)、(b)の横軸は時間(hour)を表し、縦軸は温度(℃)を表している。図2(a)において、点線L1はTBAB包接水和物が水とTBABとに分解して固相から液相に相変化する相変化温度を示し、実線で示す曲線は、点線L1が示す温度より低い温度ではTBAB包接水和物の温度変化を示し、点線L1が示す温度より高い温度ではTBABを含む溶液の温度変化を示している。また、図2(b)において、点線L2は塩化カリウム溶液が固相から液相に相変化する相変化温度を示し、実線で示す曲線は塩化カリウムを含む溶液の温度変化を示している。物質の昇温時の温度変化を示すグラフにおいて、所定期間ほぼ一定になる温度が相変化温度として求められる。
 図2(a)に示すように、TBAB包接水和物は温度測定開始時では約-29℃に冷却されている。約20分後に常温(例えば、25℃)の室内にTBAB包接水和物が静置されると、TBAB包接水和物は、温度上昇して約11℃の相変化温度に到達する。TBAB包接水和物は、相変化温度を維持しながらTBABと水とに分解される。TBAB包接水和物の分解が完了すると、TBAB包接水和物はTBABを含む溶液に変化する。これにより、固相から液相への相変化が生じる。TBAB包接水和物は、固相から液相に相変化する際に相変化温度を維持しながら潜熱吸熱を行う。また、相変化が終了すると、TBABを含む溶液の温度は、再度上昇し始める。
 また、図2(b)に示すように、塩化カリウムを含む溶液は温度測定開始時では約-29℃に冷却されている。約20分後に常温(例えば、25℃)の室内に塩化カリウムを含む溶液が静置されると、塩化カリウムを含む溶液は、温度上昇して約-9℃の相変化温度に到達する。塩化カリウムを含む溶液は、相変化温度を維持しながら固相から液相に相変化する。塩化カリウムを含む溶液は、固相から液相に相変化する際に相変化温度を維持しながら潜熱吸熱を行う。相変化が終了すると、塩化カリウムを含む溶液の温度は、再度上昇し始める。
 図3は、本実施例による蓄熱材の温度上昇時の温度変化を示すグラフである。本実施例による蓄熱材を20g用いて温度変化を計測している。図3の横軸は時間(hour)を表し、縦軸は温度(℃)を表している。また、図3において、実線で示す曲線は、本実施例による蓄熱材の温度変化を示している。また、図3において、点線L1はTBAB包接水和物が水とTBABとに分解して固相から液相に相変化する相変化温度を示し、点線L2は塩化カリウムを含む溶液が固相から液相に相変化する相変化温度を示している。
 本実施例では、約-25℃に冷却した蓄熱材を常温(例えば、25℃)の室内に静置して、蓄熱材の温度変化を測定した。図3に示すように、蓄熱材は約10分経過時に塩化カリウムを含む溶液の相変化温度に到達する。蓄熱材は、約8分程度の間、塩化カリウム溶液の相変化温度(約-9℃)を維持しながら一部が固相から液相に相変化する。塩化カリウム溶液の固相から液相への相変化が完了すると、蓄熱材の温度が再度上昇し始めて、約1時間20分経過後に、TBAB包接水和物が水とTBABとに分解して固相から液相に相変化する相変化温度に到達する。蓄熱材は、約15分程度の間、相変化温度を維持しながら残りの一部が液相から固相に相変化する。TBAB包接水和物の分解が完了すると、蓄熱材の温度が再度上昇し始める。
 このように、本実施例による蓄熱材は、TBAB包接水和物の分解時の相変化温度と、塩化カリウムを含む溶液の相変化温度との異なる二つの相変化温度を有している。共晶濃度の塩化カリウムを含む溶液の相変化温度は約-11℃であるが、本実施例による蓄熱材は約-9℃に相変化温度を備える。これは、塩化カリウムを含む溶液の相変化温度が混合されたTBAB等の影響を受けて変動したためであると考えられる。しかしながら、本実施例による蓄熱材は、共晶濃度の塩化カリウムを含む溶液と2℃程度高い相変化温度(約-9℃)と、TBAB包接水和物の分解時の相変化温度(約11℃)を備えることができる。これにより、本実施例による蓄熱材は、異なる二つの温度帯で冷却をすることができる。特に、本実施例による蓄熱材は、0℃以上と0度未満との異なる二つの相変化温度で潜熱を利用した冷却をすることができる。このため、本実施例による蓄熱材は、0℃未満の相変化温度での潜熱を利用して被保冷物を所望時間以内に所望温度に急冷し、0℃以上の相変化温度での潜熱を利用して所望時間以上で被保冷物を所望温度に保冷することができる。
(比較例1)
 次に、図4を用いて、比較例1による蓄熱材について説明する。比較例1による蓄熱材では、塩化カリウムおよび塩化ナトリウムが用いられている。比較例1による蓄熱材は、塩化カリウムを含む溶液と塩化ナトリウムを含む溶液とを混合する工程以外は、上記実施例1による蓄熱材と同様の製造方法により製造される。また、塩化カリウムおよび塩化ナトリウムの濃度は20wt%である。
 図4は、比較例1による蓄熱材の温度上昇時の温度変化を示すグラフである。図4の横軸は時間(hour)を表し、縦軸は温度(℃)を表している。また、図4において、実線で示す曲線は比較例1による蓄熱材の温度変化を示し、また、図3と同様に、点線L2は塩化カリウムを含む溶液が固相から液相に相変化する相変化温度(-9℃)を示し、点線L3は塩化ナトリウムを含む溶液が固相から液相に相変化する相変化温度(-21℃)を示している。
 図4に示すように、比較例1による蓄熱材は温度測定開始時では約-29℃に冷却されている。約20分後に常温(例えば、25℃)の室内に比較例1による蓄熱材が静置されると、比較例1による蓄熱材の温度は上昇して約3時間経過後に室温とほぼ同じの約23℃に到達している。図4に示すように、比較例1による蓄熱材は、点線L2で示す塩化カリウムを含む溶液の相変化温度以上になると固相から液相への相変化が終了するので、温度上昇の速度が相対的に増加している。しかしながら、比較例1による蓄熱材は、固相から液相に相変化する際に、所定期間ほぼ一定になる相変化温度が得られていない。このため、比較例1による蓄熱材は、相変化する際に温度がほぼ一定となる相変化温度を有していない。このように、異なる二種類の無機化合物を用いた比較例1による蓄熱材は、異なる二つの相変化温度で潜熱を利用した冷却をすることができない。
(比較例2)
 次に、図5および図6を用いて、比較例2による蓄熱材について説明する。比較例2による蓄熱材では、TBABおよびTBACが用いられている。比較例2による蓄熱材は、TBABを含む溶液とTBACを含む溶液とを混合する工程以外は、上記実施例1による蓄熱材と同様の製造方法により製造される。また、TBABおよびTBACの濃度は20wt%である。
 まず、図5を用いて、TBACをゲスト分子とする包接水和物(以下、「TBAC包接水和物」という。)の相変化温度について説明する。図5は、TBAC包接水和物の温度上昇時の温度変化を示すグラフである。図5の横軸は時間(hour)を表し、縦軸は温度(℃)を表している。また、図5において、点線L4はTBAC包接水和物が水とTBACとに分解して固相から液相に相変化する相変化温度(約16℃)を示し、実線で示す曲線は、点線L4が示す温度より低い温度ではTBAC包接水和物の温度変化を示し、点線L4が示す温度より高い温度ではTBACを含む溶液の温度変化を示している。
 図5に示すように、TBAC包接水和物は温度測定開始時では約-29℃に冷却されている。約20分後に常温(例えば、25℃)の室内にTBAC包接水和物が静置されると、TBAC包接水和物は、温度上昇して約16℃の相変化温度に到達する。TBAC包接水和物は、相変化温度を維持しながらTBACと水とに分解される。TBAC包接水和物の分解が完了すると、TBAC包接水和物はTBACを含む溶液に変化する。これにより、固相から液相への相変化が生じる。TBAC包接水和物は、水とTBACに分解して固相から液相に相変化する際に相変化温度を維持しながら潜熱吸熱を行う。また、相変化が終了すると、TBABを含む溶液の温度は、再度上昇し始める。
 図6は、比較例2による蓄熱材の温度上昇時の温度変化を示すグラフである。図6の横軸は時間(hour)を表し、縦軸は温度(℃)を表している。また、図6において、実線で示す曲線は比較例2よる蓄熱材の温度変化を示し、点線L1はTBAB包接水和物が水とTBABとに分解して固相から液相に相変化する相変化温度を示し、点線L4はTBAC包接水和物が水とTBABとに分解して固相から液相に相変化する相変化温度を示している。
 図6に示すように、比較例2による蓄熱材は温度測定開始時では約-29℃に冷却されている。約20分後に常温(例えば、25℃)の室内に比較例1による蓄熱材が静置されると、温度上昇し、約40分~2時間20分経過時で温度が約14℃~約16℃でほぼ一定となる。この際、比較例2による蓄熱材は固相から液相に相変化している。比較例2による蓄熱材は、相変化が終了すると、再度温度上昇し始めている。比較例2による蓄熱材は、二つの異なる相変化温度が得られなかった。このように、比較例2による蓄熱材は、約14℃~約16℃に相変化温度を有している。このため、比較例2による蓄熱材は、異なる二つの相変化温度を有していない。このように、異なる二種類の炭化水素化合物を用いた比較例2による蓄熱材は、異なる二つの相変化温度で潜熱を利用した冷却をすることができない。
 以上のように、水と、水と疎水性水和を生じる炭化水素化合物と、水と親水性水和を生じる無機化合物を有する本実施例による蓄熱材は、異なる二つの相変化温度を備える。このため、本実施例による蓄熱材は、異なる二つの相変化温度で潜熱を利用した冷却をすることができる。
 一方、水と、水と親水性水和を生じる二種類の無機化合物を有する比較例1による蓄熱材、および水と、水と疎水性水和を生じる二種類の炭化水素化合物を有する比較例2による蓄熱材は、異なる二つの相変化温度を備えていない。このため、比較例1および比較例2による蓄熱材は、異なる二つの相変化温度で潜熱を利用した冷却をすることができない。
(実施例2)
 次に、図7および図8を用いて、本実施の形態の実施例2について説明する。本実施例において、蓄熱材はワインを所望温度に冷却するワインクーラーに用いられる。図7は、本実施例によるワインクーラー1の断面形状を示している。図7(a)は円筒形状のワインクーラー1の中心軸を含む平面で切断した断面を示し、図7(b)は図7(a)に示すワインクーラー1の中心軸に直交するA-A線でワインクーラー1を切断した断面を示している。ワインクーラー1は、例えば液体Lが入ったガラス瓶等の容器Gを含む被保冷物Bを所定の保冷温度で保冷するために用いられる。図7(a)、(b)に示すように、ワインクーラー1は、蓄熱材3と、蓄熱材3を収容する蓄熱材収容部5とを有している。蓄熱材収容部5は、上面および底面が開口された中空円筒形状を有し、中空円筒状の内部から被保冷物Bを出し入れ可能になっている。蓄熱材収容部5には、蓄熱材3を封入することができる樹脂製のパック等が用いられる。
 被保冷物Bの容器Gとしては、ガラス製やセラミック製のビン、鉄製やアルミニウム製の缶、ペットボトル等が挙げられる。また、被保冷物Bの内容物である液体Lには、赤ワイン、白ワイン、スパークリングワイン等が挙げられる。
 本実施例のよるワインクーラー1において、蓄熱材3には、図1に示す炭化水素化合物および無機化合物を用いることができる。被保冷物Bの液体Lが赤ワインである場合には、赤ワインの飲み頃とされる約16℃に被保冷物Bを冷却するために、例えば、炭化水素化合物としてTBABが用いられ、無機化合物として塩化ナトリウムが用いられる。この場合、TBABの濃度を40wt%とし、塩化ナトリウムの濃度を20wt%とすると、蓄熱材3は、約12℃と約-21℃とに相変化温度を有する。これによりワインクーラー1は、約-21℃の相変化温度での潜熱を利用して常温の被保冷物Bを所望時間(例えば、20分)以内に所望温度である約16℃に急冷し、約12℃の相変化温度での潜熱を利用して所望時間以上で被保冷物Bを所望温度である約16℃に保冷することができる。
 また、被保冷物Bの液体Lが白ワインである場合には、白ワインの飲み頃とされる約12℃に被保冷物Bを冷却するために、例えば、炭化水素化合物としてTBABが用いられ、無機化合物として塩化ナトリウムが用いられる。この場合、TBABの濃度を35wt%とし、塩化ナトリウムの濃度を20wt%とすると、蓄熱材3は、約11℃と約-21℃に相変化温度を有する。これによりワインクーラー1は、約-21℃の相変化温度での潜熱を利用して常温の被保冷物Bを所望時間(例えば、20分)以内に所望温度である約12℃に急冷し、約11℃の相変化温度での潜熱を利用して所望時間以上で被保冷物Bを所望温度である約12℃に保冷することができる。
 また、被保冷物Bの液体Lがスパークリングワインである場合には、スパークリングワインの飲み頃とされる約5℃に被保冷物Bを冷却するために、例えば、炭化水素化合物としてTHFが用いられ、無機化合物として塩化アンモニウムが用いられる。この場合、THFの濃度を17wt%とし、塩化ナトリウムの濃度を20wt%とすると、蓄熱材3は、約4℃と約-16℃とに相変化温度を有する。これによりワインクーラー1は、約-16℃の相変化温度での潜熱を利用して常温の被保冷物Bを所望時間(例えば、20分)以内に所望温度である約5℃に急冷し、約4℃の相変化温度での潜熱を利用して所望時間以上で被保冷物Bを所望温度である約5℃に保冷することができる。
 また、図7(a)、(b)に示すように、ワインクーラー1は、蓄熱材収容部5の外周を囲むように配置された断熱材7を有している。断熱材7には、グラスウール等の繊維系断熱材やウレタンフォーム等の発泡系断熱材が用いられる。断熱材7は、蓄熱材3の外方への放熱を防ぎ、蓄熱材3の保冷効果を向上させることができる。
 図8は、本実施例によるワインクーラー1を用いて被保冷物Bを冷却した場合の被保冷物の温度変化を示すグラフである。図8の横軸は時間(minutes)を表し、縦軸は温度(℃)を表している。本例では、被保冷物Bの液体Lを750gの赤ワインとした。また、図8において、実線で示す曲線は、本実施例によるワインクーラー1で冷却した被保冷物Bの温度変化を示している。また、図8において、点線で示す曲線は、比較例によるワインクーラーで冷却した被保冷物Bの温度変化を示している。本実施例では、被保冷物Bの容器Gの中心部の液体Lの温度を被保冷物Bの温度として測定した。本実施例によるワインクーラー1の蓄熱材3には、炭化水素化合物としてTBABが用いられ、無機化合物として塩化ナトリウムが用いられている。蓄熱材3は、150gのTBABを含む溶液と、150gの塩化ナトリウムを含む溶液とを混合して製造される。また蓄熱材3において、TBABの濃度は40wt%とし、塩化ナトリウムの濃度は20wt%とする。本実施例によるワインクーラーの蓄熱材3は、約-21℃と約12℃とに相変化温度を有する。また、比較例によるワインクーラーの蓄熱材には、炭化水素化合物としてTBABが用いられ、無機化合物が用いられていない。比較例によるワインクーラーの蓄熱材は150gのTBABを含む溶液を用いて製造される。また、TBABの濃度は40wt%とする。比較例によるワインクーラーの蓄熱材は、約12℃に相変化温度を有する。本実施例および比較例によるワインクーラーは、蓄熱材を除いて同様の構成を有している。また、本実施例および比較例によるワインクーラーは約-21℃に冷却したものを用いた。
 図8に示すように、本実施例によるワインクーラー1は、被保冷物Bを所望温度である16℃に冷却するのに約6分の時間を要した。一方、比較例によるワインクーラーは、被保冷物Bを所望温度である16℃に冷却するのに約17分の時間を要した。このように、本実施例によるワインクーラー1は、比較例によるワインクーラーよりも、被保冷物Bを所望温度である16℃に11分も早く冷却することができた。
 本実施例によるワインクーラー1は、蓄熱材3と、蓄熱材3を収容する蓄熱材収容部5と、蓄熱材収容部5の外周を囲むように配置された断熱材7を有している。蓄熱材3は、水と、0℃以上の温度で当該水の一部と包接水和物を形成する炭化水素化合物と、当該水の他部の相変化温度を0℃未満に降下させる無機化合物とを有している。蓄熱材3には、図1に示す炭化水素化合物および無機化合物を用いることができる。本実施例によるワインクーラー1は、蓄熱材3の0℃未満の相変化温度での潜熱を利用して被保冷物を所望時間以内に所望温度に急冷し、蓄熱材3の0℃以上の相変化温度での潜熱を利用して所望時間以上で被保冷物を所望温度に保冷することができる。
(実施例3)
 次に、図9を用いて、本実施の形態の実施例3について説明する。本実施例において、蓄熱材は身体を冷却するアイシングパックに用いられる。図9(a)は本実施例によるアイシングパック10の平面形状を示し、図9(b)は図9(a)のB-B線で切断したアイシングパック10の断面形状を示している。アイシングパック10は、長方形状を備えたパック体11を有している。パック体11の周辺部11aは封止されており、周辺部11aで囲まれた領域には、蓄熱材13を収容する収容部11bが形成されている。パック体11には、例えば、樹脂製パックが用いられる。
 本実施例によるアイシングパック10において、蓄熱材13には、図1に示す炭化水素化合物および無機化合物を用いることができる。蓄熱材13には、例えば、炭化水素化合物としてノルマルペンチルアンモニウムブロミドが用いられ、無機化合物として塩化カリウムが用いられる。ノルマルペンチルアンモニウムブロミドの濃度を40wt%とし、塩化カリウムの濃度を20wt%とすると、蓄熱材13は、約7℃と約-9℃とに相変化温度を有する。これによりアイシングパック10は、蓄熱材13の約-9℃の相変化温度での潜熱と、蓄熱材13の約7℃の相変化温度での潜熱とを利用して人間の身体を保冷することができる。
 また、図9(a)、(b)に示すように、アイシングパック10は、パック体11の二つの短辺側に配置されて、周辺部11aに接続された一対のバンド部15R、15Lを有している。バンド部15R、15Lは、樹脂等で形成されて、長方形状を有している。また、バンド部15R、15Lは、フック部17Rとループ部17Lとで構成された面ファスナーを有している。フック部17Rは、図9(a)の紙面に向かってバンド部15Rの表面側(図9(b)の紙面に向かってバンド部15Rの上面側)に配置されている。また、ループ部17Lは、図9(a)の紙面に向かってバンド部15Lの裏面側(図9(b)の紙面に向かってバンド部15Rの下面側)に配置されている。アイシングパック10は、身体の腕や足等に巻きつけて使用される。この際、アイシングパック10は、面ファスナーのフック部17Rをループ部17Lに押し当てて、身体の腕や足等に固定されて使用される。
 本実施例によるアイシングパック10は、蓄熱材13と、蓄熱材13を収容する収容部11bを備えたパック体11とを有している。蓄熱材13は、水と、0℃以上の温度で当該水の一部と包接水和物を形成する炭化水素化合物と、当該水の他部の相変化温度を0℃未満に降下させる無機化合物とを有している。蓄熱材13には、図1に示す炭化水素化合物および無機化合物を用いることができる。本実施例によるアイシングパック10は、蓄熱材13の0℃未満の相変化温度での潜熱を利用して身体等の被保冷物を所望温度に冷却し、蓄熱材13の0℃以上の相変化温度での潜熱を利用して被保冷物を所望温度に保冷することができる。
(実施例4)
 次に、図10を用いて、本実施の形態の実施例4について説明する。本実施例において、蓄熱材は頭部を冷却する冷熱枕20に用いられる。図10(a)は本実施例による冷熱枕20の平面形状を示し、図10(b)は図10(a)のC-C線で切断した冷熱枕20の断面形状を示している。冷熱枕20は、長方形状を備えたパック体21を有している。パック体21の周辺部21aは封止されており、周辺部21aで囲まれた領域には、蓄熱材23を収容する収容部21bが形成されている。パック体21には、例えば、樹脂製パックが用いられる。
 本実施例による冷熱枕20において、蓄熱材23には、図1に示す炭化水素化合物および無機化合物を用いることができる。蓄熱材23には、例えば、炭化水素化合物としてTBABが用いられ、無機化合物として塩化カリウムが用いられる。TBABの濃度を35wt%とし、塩化カリウムの濃度を20wt%とすると、蓄熱材23は、約11℃と約-11℃とに相変化温度を有する。これにより冷熱枕20は、約-11℃の相変化温度での潜熱を利用して人間の頭部を冷却し、約11℃の相変化温度での潜熱を利用して人間の頭部を保冷することができる。
 本実施例による冷熱枕20は、蓄熱材23と、蓄熱材23を収容する収容部21bを備えたパック体21とを有している。蓄熱材23は、水と、0℃以上の温度で当該水の一部と包接水和物を形成する炭化水素化合物と、当該水の他部の相変化温度を0℃未満に降下させる無機化合物とを有している。蓄熱材23には、図1に示す炭化水素化合物および無機化合物を用いることができる。本実施例による冷熱枕20は、蓄熱材23の0℃未満の相変化温度での潜熱を利用して頭部等を所望温度に冷却し、蓄熱材23の0℃以上の相変化温度での潜熱を利用して頭部等を所望温度に保冷することができる。
(実施例5)
 次に、図11を用いて、本実施の形態の実施例5について説明する。本実施例において、蓄熱材は眼およびその周囲を冷却する保冷アイマスク30に用いられる。図11(a)は本実施例による保冷アイマスク30の平面形状を示し、図11(b)は図11(a)のD-D線で切断した保冷アイマスク30の断面形状を示している。保冷アイマスク30は、樹脂材料等で所定形成に形成された右眼保冷部31Rおよび左眼保冷部31Lを有している。右眼保冷部31Rと左眼保冷部31Lとは、互に左右対称となる形状を有し、ゴム材料等で形成された接続部32で接続されている。また、右眼保冷部31Rおよび左眼保冷部31Lは、周辺部が封止されており、周辺部で囲まれた領域には、蓄熱材33を収容する収容部が形成されている。保冷アイマスク30の使用時に、右眼保冷部31Rは右眼およびその周辺部を保冷するために用いられ、左眼保冷部31Lは左眼およびその周辺を保冷するために用いられる。また、右眼保冷部31Rの側端部には輪状のゴムバンド34Rが取り付けられており、左眼保冷部31Lの側端部には輪状のゴムバンド34Lが取り付けられている。保冷アイマスク30は、使用時に、ゴムバンド34Rが右耳に引っ掛けられ、ゴムバンド34Lが左耳に引っ掛けられて顔面に固定される。
 本実施例による保冷アイマスク30において、蓄熱材33には、図1に示す炭化水素化合物および無機化合物を用いることができる。蓄熱材33には、例えば、炭化水素化合物としてTBACが用いられ、無機化合物として炭酸水素カリウムが用いられる。TBACの濃度を40wt%とし、炭酸水素カリウムの濃度を20wt%とすると、蓄熱材33は、約16℃と約-6℃とに相変化温度を有する。これにより保冷アイマスクは、約-6℃の相変化温度での潜熱を利用して人間の眼およびその周囲を冷却し、約6℃の相変化温度での潜熱を利用して眼およびその周囲を保冷することができる。
 本実施例による保冷アイマスク30は、蓄熱材33と、蓄熱材33を収容する収容部を備えた右眼保冷部31Rおよび左眼保冷部31Lとを有している。蓄熱材33は、水と、0℃以上の温度で当該水の一部と包接水和物を形成する炭化水素化合物と、当該水の他部の相変化温度を0℃未満に降下させる無機化合物とを有している。蓄熱材33には、図1に示す炭化水素化合物および無機化合物を用いることができる。本実施例による保冷アイマスク33は、蓄熱材33の0℃未満の相変化温度での潜熱を利用して頭部等を所望温度に冷却し、蓄熱材33の0℃以上の相変化温度での潜熱を利用して頭部等を所望温度に保冷することができる。
(実施例6)
 次に、図12を用いて、本実施の形態の実施例6による蓄熱材について説明する。実施例6では、炭化水素化合物としてTBABが用いられ、無機化合物として塩化ナトリウムが用いられている。本実施例による蓄熱材は、TBABの濃度を40wt%とし、塩化ナトリウムの濃度を20wt%としている。本実施例による蓄熱材は、異なる二つの温度域に相変化温度を備える。
 次に、本実施例による蓄熱材の製造方法について説明する。まず、TBABを含む溶液と、塩化ナトリウムを含む溶液とを作製し、これら二つの溶液を混合する。二つの溶液の混合後にTBABの濃度が40wt%になり、塩化ナトリウムの濃度が20wt%になるように調整しておく。次いで、ホットスターラーを用いて混合した溶液を加熱しながら撹拌する。その後、樹脂製のパックに当該溶液を封入し、常温(25℃)になるまで静置する。これにより、本実施例による蓄熱材が製造される。なお、本実施例による蓄熱材はゲル化されていてもよい。
 本実施例による蓄熱材は、TBAB包接水和物の分解時の相変化温度と、塩化ナトリウムを含む溶液(塩化ナトリウム水溶液)の固相から液相への相変化時の相変化温度との異なる二つの相変化温度を有している。図12は、本実施例による蓄熱材の温度上昇時の温度変化を示すグラフである。本例では、本実施例による蓄熱材を20g用いて温度変化を測定した。図12の横軸は時間(hour)を表し、縦軸は温度(℃)を表している。また、図12において、実線で示す曲線は、本実施例による蓄熱材の温度変化を示している。
 本実施例では、約-31℃に冷却した蓄熱材を常温(例えば、25℃)の室内に静置して、蓄熱材の温度変化を測定した。図12に示すように、約1時間経過後、蓄熱材の温度上昇の速度が遅くなり、塩化ナトリウム水溶液が固相から液相への相変化を開始している。蓄熱材は、約40分間、約-25℃を維持しながら一部(塩化ナトリウム水溶液)が固相から液相に相変化する。約1時間40分経過後に塩化ナトリウム水溶液の固相から液相への相変化が完了し、蓄熱材の温度上昇の速度が速くなる。また、約4時間30分経過後、蓄熱材の温度上昇の速度が1時間あたり約2℃上昇する程度に遅くなり、TBAB包接水和物が水とTBABとに分解して固相から液相に変化する相変化を開始している。蓄熱材は、約2時間30分間、約7℃~約12℃に維持しながら残りの一部(TBAB包接水和物)が液相から固相に相変化する。約7時間経過後、TBAB包接水和物がTBABと水に分解され相変化が完了し、蓄熱材の温度上昇の速度が速くなっている。
 このように、本実施例による蓄熱材は、TBAB包接水和物の分解時の相変化温度と、塩化ナトリウムを含む溶液の相変化温度との異なる二つの相変化温度を有している。共晶濃度の塩化ナトリウムを含む溶液の相変化温度は約-21℃であるが、本実施例による蓄熱材は約-25℃に相変化温度を備える。これは、塩化ナトリウムを含む溶液の相変化温度が混合されたTBAB等の影響を受けて変動したためであると考えられる。また、本実施例による蓄熱材は、約7℃~12℃の温度域に相変化温度を有している。TBABの濃度が40wt%であり、TBABと水のみを含む蓄熱材であれば、約12℃の相変化温度を有するが、本実施例では塩化ナトリウムを加えているため、TBAB包接水和物の相変化温度が一定にならなかったと考えられる。
 本実施例による蓄熱材は、共晶濃度の塩化ナトリウムを含む溶液と4℃程度低い相変化温度(約-25℃)と、TBAB包接水和物の分解時の相変化温度(約7℃~12℃)を備えている。これにより、本実施例による蓄熱材は、異なる二つの温度帯で潜熱を利用した冷却をすることができる。特に、本実施例による蓄熱材は、0℃以上と0度未満との異なる二つの相変化温度で潜熱を利用した冷却をすることができる。このため、本実施例による蓄熱材は、0℃未満の相変化温度での潜熱を利用して被保冷物を所望時間以内に所望温度に急冷し、0℃以上の相変化温度での潜熱を利用して所望時間以上で被保冷物を所望温度に保冷することができる。
(実施例7)
 次に、図13を用いて、本実施の形態の実施例7による蓄熱材について説明する。実施例7では、炭化水素化合物としてTBABが用いられ、無機化合物として塩化ナトリウムが用いられている。本実施例による蓄熱材は、TBABの濃度を40wt%とし、塩化ナトリウムの濃度を20wt%としている。本実施例による蓄熱材は、異なる二つの温度域に相変化温度を備える。
 次に、本実施例による蓄熱材の製造方法について説明する。まず、TBABを含む溶液と、塩化ナトリウムを含む溶液とを作製し、これら二つの溶液を混合する。二つの溶液の混合後にTBABの濃度が40wt%になり、塩化ナトリウムの濃度が20wt%になるように調整しておく。次いで、ホットスターラーを用いて混合した溶液を加熱しながら撹拌し、当該溶液にゲル化剤としてローカストビーンガムを添加する。当該溶液中でのローカストビーンガムの濃度は2wt%に調整する。次いで、当該溶液を5分以上煮沸して、その後、樹脂製のパックに当該溶液を封入し、常温(25℃)になるまで静置する。これにより、本実施例による蓄熱材が製造される。
 本実施例による蓄熱材は、TBAB包接水和物の分解時の相変化温度と、塩化ナトリウムを含む溶液(塩化ナトリウム水溶液)の固相から液相への相変化時の相変化温度との異なる二つの相変化温度を有している。図13は、本実施例による蓄熱材の温度上昇時の温度変化を示すグラフである。本例では、本実施例による蓄熱材を20g用いて温度変化を測定した。図13の横軸は時間(hour)を表し、縦軸は温度(℃)を表している。また、図13において、実線で示す曲線は、本実施例による蓄熱材の温度変化を示している。
 本実施例では、約-30℃に冷却した蓄熱材を常温(例えば、25℃)の室内に静置して、蓄熱材の温度変化を測定した。図13に示すように、約1時間経過後、蓄熱材の温度上昇の速度が遅くなり、塩化ナトリウム水溶液が固相から液相への相変化を開始している。蓄熱材は、約40分間、約-25℃を維持しながら一部(塩化ナトリウム水溶液)が固相から液相に相変化する。約1時間40分経過後に塩化ナトリウム水溶液の固相から液相への相変化が完了し、蓄熱材の温度上昇の速度が速くなる。また、約4時間30分経過後、蓄熱材の温度上昇の速度が1時間あたり約2℃上昇する程度に遅くなり、TBAB包接水和物が水とTBABとに分解して固相から液相に変化する相変化を開始している。蓄熱材は、約2時間30分間、約7℃~約12℃に維持しながら残りの一部(TBAB包接水和物)が液相から固相に相変化する。約7時間経過後、TBAB包接水和物がTBABと水に分解され相変化が完了し、蓄熱材の温度上昇の速度が速くなっている。
 このように、本実施例による蓄熱材は、TBAB包接水和物の分解時の相変化温度と、塩化ナトリウムを含む溶液の相変化温度との異なる二つの相変化温度を有している。共晶濃度の塩化ナトリウムを含む溶液の相変化温度は約-21℃であるが、本実施例による蓄熱材は約-25℃に相変化温度を備える。これは、塩化ナトリウムを含む溶液の相変化温度が混合されたTBAB等の影響を受けて変動したためであると考えられる。また、本実施例による蓄熱材は、約7℃~12℃の温度域に相変化温度を有している。TBABの濃度が40wt%であり、TBABと水のみを含む蓄熱材であれば、約12℃の相変化温度を有するが、本実施例では塩化ナトリウムを加えているため、TBAB包接水和物の相変化温度が一定にならなかったと考えられる。
 また、本実施例による蓄熱材は、ローカストビーンガムを用いてゲル化されている。本実施例による蓄熱材は、ゲル化されていない上記実施例6による蓄熱材とほぼ同じ温度域に相変化温度を備えている。このため、TBABと塩化ナトリウムを用いた蓄熱材は、ゲル化の有無を問わず、同じ蓄熱性能を備えることができる。
 本実施例による蓄熱材は、共晶濃度の塩化ナトリウムを含む溶液と4℃程度低い相変化温度(約-25℃)と、TBAB包接水和物の分解時の相変化温度(約7℃~12℃)を備えている。これにより、本実施例による蓄熱材は、異なる二つの温度帯で潜熱を利用した冷却をすることができる。特に、本実施例による蓄熱材は、0℃以上と0度未満との異なる二つの相変化温度で潜熱を利用した冷却をすることができる。このため、本実施例による蓄熱材は、0℃未満の相変化温度での潜熱を利用して被保冷物を所望時間以内に所望温度に急冷し、0℃以上の相変化温度での潜熱を利用して所望時間以上で被保冷物を所望温度に保冷することができる。
 本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
 上記実施の形態では、蓄熱材が異なる二つの相変化温度での潜熱を利用して保冷を行う例を挙げたが、本発明はこれに限られない。例えば、本実施の形態による蓄熱材は、0℃以上の相変化温度での潜熱のみを利用した保冷を行ってもよい。この場合、本実施の形態による蓄熱材は、図1(b)に示す相変化温度以上であり、図1(a)に示す相変化温度未満に冷凍庫や冷蔵庫等で冷却されて使用される。これにより、本実施の形態による蓄熱材は、使用時に、液相状態の無機塩水溶液中に炭化水素化合物をゲスト分子とする固相状態の包接水和物が存在する状態になる。このため、本実施の形態による蓄熱材は、使用時に、全体が固相状態にならず、液相状態と固相状態とが混じった状態となるため、柔軟性を備えることができる。これにより、本実施の形態による蓄熱材およびそれを備えた物品であるワインクーラー、アイシングパック、冷熱枕および保冷アイマスクは柔軟性を備え、被保冷物との接触面積を大きくして熱伝達率を高め、保冷効果を向上することができる。
 また、蓄熱材の無機化合物として、水と無機塩水和物を形成する塩を用いてもよい。水と無機塩水和物を形成する塩としては、例えば、硫酸ナトリウムが挙げられる。硫酸ナトリウムを用いた蓄熱材は、約32℃に相変化温度を備えることができる。
 また、上記の実施の形態では、蓄熱材を用いた保冷部材として、ワインクーラー、アイシングパック、冷熱枕および保冷アイマスクを例示したが本発明はこれに限られない。本発明による蓄熱材は、クーラーボックスや、生鮮食品用の保冷部材等に用いられてもよい。
 なお、上記詳細な説明で説明した事項、特に上記実施の形態で説明した事項は組み合わせることが可能である。
 本発明は、保冷用の蓄熱材において広く利用可能である。
1 ワインクーラー
3、13、23、33 蓄熱材
5 蓄熱材収容部
7 断熱材
10 アイシングパック
11、21 パック体
11a、21a 周辺部
11b、21b 収容部
15R バンド部
15L バンド部
17R フック部
17L ループ部
30 保冷アイマスク
31R 右眼保冷部
31L 左眼保冷部
32 接続部
34R、34L ゴムバンド
B 被保冷物
G 容器
L ワイン
L1、L2、L3、L4 点線

Claims (10)

  1.  水と、
     0℃以上の温度で前記水の一部と包接水和物を形成する炭化水素化合物と、
     前記水の他部の相変化温度を0℃未満に降下させる無機化合物と
    を有する蓄熱材。
  2.  請求項1に記載の蓄熱材であって、
     前記炭化水素化合物は、テトラヒドロフラン、シクロヘキサンまたは四級アンモニウム塩である
    蓄熱材。
  3.  請求項2に記載の蓄熱材であって、
     前記四級アンモニウム塩は、ノルマルペンチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムクロリドまたはテトラブチルアンモニウムフロライドのいずれかである
    蓄熱材。
  4.  請求項1に記載の蓄熱材であって、
     前記無機化合物は、正塩、酸性塩または塩基性塩である
    蓄熱材。
  5.  請求項4に記載の蓄熱材であって、
     前記正塩は、炭酸ナトリウム、塩化アンモニウム、塩化カリウムまたは塩化ナトリウムのいずれかであり、
     前記酸性塩は、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムまたは硫酸水素ナトリウムのいずれかであり、
     前記塩基性塩は、塩化水酸化マグネシウムである
    蓄熱材。
  6.  請求項1に記載の蓄熱材であって、
     前記水は、ゲル化されている
    蓄熱材。
  7.  ワインを所望温度に冷却するワインクーラーであって、
     請求項1に記載の蓄熱材を有する
    ワインクーラー。
  8.  身体を冷却するアイシングパックであって、
     請求項1に記載の蓄熱材を有する
    アイシングパック。
  9.  頭部を冷却する冷熱枕であって、
     請求項1に記載の蓄熱材を有する
    冷熱枕。
  10.  眼およびその周囲を冷却する保冷アイマスクであって、
     請求項1に記載の蓄熱材を有する
    保冷アイマスク。
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