WO2018097183A1 - 蓄熱材、保冷具、物流梱包容器および保冷ユニット - Google Patents
蓄熱材、保冷具、物流梱包容器および保冷ユニット Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018097183A1 WO2018097183A1 PCT/JP2017/042018 JP2017042018W WO2018097183A1 WO 2018097183 A1 WO2018097183 A1 WO 2018097183A1 JP 2017042018 W JP2017042018 W JP 2017042018W WO 2018097183 A1 WO2018097183 A1 WO 2018097183A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- cold
- content
- storage material
- heat storage
- tetrabutylammonium
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-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
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C19/00—Acyclic saturated compounds containing halogen atoms
- C07C19/075—Acyclic saturated compounds containing halogen atoms containing bromine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
- F25D3/02—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using ice, e.g. ice-boxes
- F25D3/06—Movable containers
- F25D3/08—Movable containers portable, i.e. adapted to be carried personally
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS 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
- A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
- A61F7/10—Cooling bags, e.g. ice-bags
- A61F2007/108—Cold packs, i.e. devices to be cooled or frozen in refrigerator or freezing compartment
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2303/00—Details of devices using other cold materials; Details of devices using cold-storage bodies
- F25D2303/08—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid
- F25D2303/082—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid disposed in a cold storage element not forming part of a container for products to be cooled, e.g. ice pack or gel accumulator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2303/00—Details of devices using other cold materials; Details of devices using cold-storage bodies
- F25D2303/08—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid
- F25D2303/082—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid disposed in a cold storage element not forming part of a container for products to be cooled, e.g. ice pack or gel accumulator
- F25D2303/0822—Details of the element
- F25D2303/08222—Shape of the element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2303/00—Details of devices using other cold materials; Details of devices using cold-storage bodies
- F25D2303/08—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid
- F25D2303/084—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled
- F25D2303/0841—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled external to the container for a beverage, e.g. a bottle, can, drinking glass or pitcher
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2303/00—Details of devices using other cold materials; Details of devices using cold-storage bodies
- F25D2303/08—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid
- F25D2303/084—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled
- F25D2303/0843—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled on the side of the product
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2303/00—Details of devices using other cold materials; Details of devices using cold-storage bodies
- F25D2303/08—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid
- F25D2303/084—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled
- F25D2303/0844—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled above the product
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2303/00—Details of devices using other cold materials; Details of devices using cold-storage bodies
- F25D2303/08—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid
- F25D2303/084—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled
- F25D2303/0845—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled below the product
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2303/00—Details of devices using other cold materials; Details of devices using cold-storage bodies
- F25D2303/08—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid
- F25D2303/085—Compositions of cold storage materials
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Definitions
- the present invention relates to a heat storage material, a cold insulation tool, a physical distribution packaging container, and a cold insulation unit that change phase at a predetermined temperature.
- FIG. 6 is a diagram showing the results of measuring “pH, refractive index, Brix value” in a system of “TBAB38 wt% + P2.5% + C2%”. The result of DSC experiment in each of the first liquid layer 10 and the second liquid layer 20 in the system of “TBAB38 wt% + P2.5% + C2%” is shown.
- the heat storage (cold) main agent refers to a composition of a guest compound and water that forms a quasi-clathrate hydrate (according to the above (1)) using a non-gas as a guest, and a solid phase, a liquid phase, Any of the phase change states may be used.
- Positive hydration, hydrophobic hydration, and structure-forming hydration means that water molecules around the cation are strongly attracted to ions and form an ordered structure. It is difficult to move.
- the clathrate hydrate is a broad sense of hydrophobic hydration.
- the nucleating agent is preferably an anhydrous or hydrate of disodium hydrogen phosphate, more preferably disodium hydrogen phosphate dodecahydrate.
- the heat storage material can be stably solidified by including both an anhydrous or hydrated sodium carbonate and disodium hydrogen phosphate in the aqueous solution.
- Example 1 2.5 g of disodium hydrogenphosphate dodecahydrate and 2 g of sodium carbonate were added to the sample of Comparative Example 3 (TBAB35 wt% + P2.5% + C2%).
- Example 2 2.5 g of disodium hydrogenphosphate dodecahydrate and 2 g of sodium carbonate were added to the sample of Comparative Example 4 (TBAB38 wt% + P2.5% + C2%).
- Example 3 2.5 g of disodium hydrogenphosphate dodecahydrate and 2 g of sodium carbonate were added to the sample of Comparative Example 5 (TBAB 40 wt% + P2.5% + C2%).
- FIG. 5 is a diagram showing a comparison result between Example 2 and Example 3. It can be seen that the melting time is longer in Example 2 (TBAB38wt% + PC). Therefore, it is understood that the amount of latent heat is “TBAB38 wt% + PC”. In “TBAB40wt% + PC”, a decrease in the amount of latent heat is observed, which corresponds to a large amount of TBAB (40 wt% or more).
- FIG. 11 is a diagram showing the results of measuring “pH, refractive index, Brix value” in a system of “TBAB38 wt% + P2.5% + C2%”.
- the first liquid layer 10 which is the separated upper layer and the second liquid layer 20 which is the lower layer are both alkaline, both layers contain sodium carbonate. I understand that.
- the first liquid layer 10 and the second liquid layer 20 have different refractive indexes and Brix values, and thus have different solvents.
- FIG. 12 shows the result of DSC experiment in each of the first liquid layer 10 and the second liquid layer 20 at TBAB 38 wt% + P 2.5% + C 2%. As shown in FIG. 12, it can be seen that the first liquid layer 10 contains much TBAB and the second liquid layer 20 contains much water. Sodium carbonate is dissolved in both layers.
- FIG. 17 is a diagram showing the concentration dependence of the latent heat amount of tetrabutylammonium fluoride (TBAF).
- TBAF tetrabutylammonium fluoride
- Example 27 The present example relates to a cold insulation unit using a plurality of cold insulation tools using the heat storage material according to the present embodiment.
- 24 and 25 are schematic diagrams illustrating an example of the cold insulation unit 300 according to the present embodiment.
- the cold insulation unit 300 according to the present embodiment includes a plurality of cold insulation tools 100 according to the twenty-third embodiment and a cold insulation tool support 310.
- the cold insulator 100 is formed in a strip shape.
- the cold insulator 100 has a trapezoidal cross section, but may have other shapes.
- the contact surface may be formed in a curved surface in order to increase the contact area with the cold object.
- the thickness in the long side direction may be changed so as to fit a wine bottle or the like.
- 24 and 25 show an example in which six cold insulators 100 are used, but any number of cold insulators 100 may be used depending on the cold object to be kept cold by the cold insulator unit 300.
- the cold insulator support 310 is preferably formed of a material that has heat insulation properties such as foamed polyethylene, foamed urethane, and glass wool, and prevents heat exchange with the outside air.
- one surface may be formed of a material that does not consider heat insulation, and the other surface may be formed of a material having heat insulation.
- FIG. 26 is a conceptual diagram illustrating an example of a usage state of the cold insulation unit 300 according to the present embodiment.
- FIG. 27 is sectional drawing which shows an example of the use condition of the cold insulation unit 300 which concerns on a present Example.
- the cold insulation unit 300 is provided around the cold object, so that the cold insulator 100 comes close to or contacts the cold object. As a result, the object to be kept cold can be held near the melting point of the cold insulator 100.
- This configuration makes it possible to change the phase at a predetermined temperature and to separate the first liquid layer containing the main agent and the second liquid layer containing the nucleating agent at a temperature exceeding the phase change temperature.
- the content of tetrabutylammonium chloride is in the range of not less than 29 wt% and not more than 34 wt%,
- the content of anhydrous sodium phosphate or hydrate is 2.5 wt% or more, and the content of sodium carbonate is 2.0 wt% or more.
- This configuration makes it possible to change the phase at a predetermined temperature and to separate the first liquid layer containing the main agent and the second liquid layer containing the nucleating agent at a temperature exceeding the phase change temperature.
- This configuration makes it possible to change the phase at a predetermined temperature and to separate the first liquid layer containing the main agent and the second liquid layer containing the nucleating agent at a temperature exceeding the phase change temperature.
- the content of tetrabutylammonium fluoride is in the range of 23 wt% or more and less than 28 wt%, and the phosphoric acid
- the content of anhydrous sodium hydrate or hydrate is 3.0 wt% or more, and the content of sodium carbonate is 2.0 wt% or more.
- the cold-reserving unit of the present invention is a cold-retaining unit that cools a cold-retention object, and is provided around the cold-retention object and formed in a strip shape. And a cold insulator support that is disposed on the outer periphery of the cold insulator, supports the cold insulator, and approaches or contacts a cold object.
- the cold insulator support includes a joint mechanism that connects the adjacent cold insulators.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Packages (AREA)
Abstract
過冷却抑制剤を添加したとしても潜熱量を維持することができる蓄熱材を提供することを目的とする。本発明の一態様に係る蓄熱材は、所定温度で相変化する蓄熱材であって、水と、セミクラスレートハイドレートを形成する四級アンモニウム塩からなる主剤と、アルカリ性を維持するpH調整剤と、正の水和を示すカチオンを生じる発核剤と、を有し、相変化温度を超える温度環境において、前記主剤を含む第1の液層と前記発核剤を含む第2の液層とに分離する。
Description
本発明は、所定温度で相変化する蓄熱材、保冷具、物流梱包容器および保冷ユニットに関する。
クラスレートハイドレート(包接水和物)、特にセミクラスレートハイドレート(準包接水和物)は、主剤の水溶液が水和物生成温度以下に冷却されることにより結晶化する。その結晶には潜熱として利用しうる熱エネルギーが貯蔵されるため、従来から、潜熱蓄熱材またはその成分として用いられる。
特に、非ガスをゲスト化合物とする準包接水和物の代表例である第四級アンモニウム塩の水和物は、常圧で生成し、結晶化する際の熱エネルギー(蓄熱量)が大きく、また、パラフィンのように可燃性がない。従って、第四級アンモニウム塩の水和物は、取扱いが容易であるため、ビル空調の氷蓄熱漕の代替手段として着目されている。
なかでも、臭化テトラノルマルブチルアンモニウムや臭化トリノルマルブチルノルマルペンチルアンモニウムをゲストとする準包接水和物の潜熱の熱エネルギーは氷よりも高い温度で得られる。そのため、準包接水和物は氷蓄熱漕よりも高効率な蓄熱漕、熱輸送媒体への利用が進んでいる。
しかしながら、準包接水和物が生成する温度、すなわち液相から固相へ結晶化する凝固温度は、水の過冷却現象に強く影響され、潜熱として得られる温度である融解温度との差が非常に大きく、扱いにくい面がある。このため、従来から、過冷却の影響を小さくすることを目的として、鉱物などの過冷却抑制剤が用いられている。
特許文献1には、原料水溶液に特定の添加物を投入する技術が開示されている。この技術では、臭化テトラブチルアンモニウム(TBAB)33wt%にリン酸水素二ナトリウムおよび増粘剤を添加する。
しかしながら、特許文献1記載の技術では、一般的な冷蔵庫内では凍結は不安定であり、3℃で凍結させても水分が残り、完全に凍結しない場合がある。また、過冷却抑制剤と増粘剤を添加することから潜熱量が減少してしまう。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、過冷却抑制剤を添加したとしても潜熱量を維持することができる蓄熱材、保冷具、物流梱包容器および保冷ユニットを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の一態様は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の蓄熱材は、所定温度で相変化する蓄熱材であって、水と、セミクラスレートハイドレートを形成する四級アンモニウム塩からなる主剤と、アルカリ性を維持するpH調整剤と、正の水和を示すカチオンを生じる発核剤と、を有し、相変化温度を超える温度環境において、前記主剤を含む第1の液層と前記発核剤を含む第2の液層とに分離する。
本発明の一態様によれば、相変化温度を超える温度環境において、主剤を含む第1の液層と発核剤を含む第2の液層とに分離するため、過冷却防止剤を添加したにもかかわらず、潜熱量が減少することはなく、維持される。これにより、大きな熱エネルギーを利用することが可能となる。また、分離した部分が発核剤となり、一般的な冷蔵庫内で凍結させることが可能となる。
以下に本願での用語の定義を説明する。特記される場合を除き、以下の定義により解釈されるものとする。
(1)包接水和物、クラスレートハイドレート、準包接水和物、セミクラスレートハイドレートを厳密な定義で区別しない。本発明の一態様では、非ガスをゲスト(ゲスト化合物)とする水和物を対象とする。
(2)蓄熱材料と蓄冷材料を明確には区別しないが、標準条件である摂氏20℃以下に融点を有する材料を蓄冷材、摂氏20℃以上の融点を有する材料を蓄熱材と称することがある。
(3)蓄熱材、蓄冷材、は本発明の一態様における実用形態の組成であり、本発明の一態様においては、蓄熱(冷)主剤、アルカリ化剤、発核剤から構成される。
(4)蓄熱(冷)主剤とは、非ガスをゲストとする準包接水和物(上記(1)に準ずる)を形成するゲスト化合物と水の組成物を指し、固相、液相、相変化状態、いずれであってもよい。
(5)凝固温度、凍結温度は液相から固相になる温度であり、本発明の一態様においては、少なくとも50mlの蓄熱材をポリ瓶に入れた状態で、保冷庫(冷蔵庫、冷凍庫、プログラマブル恒温槽を含む)に配置し、保冷庫の温度を降下させながら熱電対によって計測した値である。過冷却現象は、体積に依存することが知られているが、発明者らの実験では、50ml以上あれば体積の影響が少ないことを確認している。
(6)融解開始温度は、示差走査熱量測定(DSC)によって得られるDSC曲線において、発熱ピークが始まる温度をベースラインへ外挿して求めた温度である。
(7)凍結状態、凝固状態とは、固相が全体容積の95%以上を占め、かつ、わずかな液相は固相から分離される状態をいう。液体中に固体粒子懸濁、分散している状態は含まない。
(8)潜熱量は、示差走査熱量測定(DSC)によって得られるDSC曲線において、発熱ピークの面積から求めた値である。蓄熱材の重量当たり、もしくは体積あたりの熱量として記載する。
(9)正の水和、疎水性水和、構造形成的な水和とは、カチオン周囲の水分子がイオンに強くひきつけられ、秩序高い構造を形成するため、水分子がバルクの水分子より動きにくくなる状態である。なお、包接水和物は、広義の疎水性水和である。
(10)負の水和、親水性水和、構造破壊的な水和とは、カチオン周囲の水分子は、正の水和ほど強くないが、バルクの水分子の水素結合ネットワークから切り離される程度にカチオンにひきつけられることにより、バルクの水分子よりも動きやすくなる状態である。
(11)なお、一般に、蓄熱漕や輸送媒体では、臭化テトラノルマルブチルアンモニウムをゲストとする包接化合物の固体粒子を分散または懸濁した状態、すなわち「スラリ」で用いられることが多い。本実施形態では、相変化温度以下では、懸濁状態ではなく、ほとんどが固体に相変化する蓄熱材である。なぜならば、スラリ状態で、得られる熱量は水溶液1gあたり7~11calに留まり、非常に熱量が少なく、蓄熱材料としては不十分である。流動性を必要としない使用形態においては、相変化温度以下で懸濁状態とする必要はない。また、スラリ状態は、臭化テトラノルマルブチルアンモニウムが十分に薄い濃度、例えば20wt%以下で生じる。次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
[潜熱量と添加物について]
まず、潜熱量と添加物との関係について説明する。TBAB30wt%に対して、過冷却抑制剤としてミョウバンを添加する場合を考える。2%のミョウバンを添加した場合、131.84J/gとなり、3%のミョウバンを添加した場合は、114.85J/gとなる。これにより、潜熱量の減少を防ぐためには、過冷却抑制剤は少ない方がよいことが分かる。次に、水に増粘剤CMC(F120)を添加する場合を考える。添加量が0である場合は、325J/gであるが、3%添加すると、307.4J/gとなる。すなわち、潜熱の減少は、「-5.5%」となる。これにより、増粘剤を添加すれば潜熱量は下がることが分かる。従って、過冷却抑制剤や不純物を添加すると、一般的に、潜熱量が減少する。
まず、潜熱量と添加物との関係について説明する。TBAB30wt%に対して、過冷却抑制剤としてミョウバンを添加する場合を考える。2%のミョウバンを添加した場合、131.84J/gとなり、3%のミョウバンを添加した場合は、114.85J/gとなる。これにより、潜熱量の減少を防ぐためには、過冷却抑制剤は少ない方がよいことが分かる。次に、水に増粘剤CMC(F120)を添加する場合を考える。添加量が0である場合は、325J/gであるが、3%添加すると、307.4J/gとなる。すなわち、潜熱の減少は、「-5.5%」となる。これにより、増粘剤を添加すれば潜熱量は下がることが分かる。従って、過冷却抑制剤や不純物を添加すると、一般的に、潜熱量が減少する。
これに対し、本実施形態に係る蓄熱材は、過冷却抑制剤を添加しても潜熱量が減少しない。これは、あえて分離させることによって、潜熱量の減少を防止することができ、また、見かけ上、TBABの濃度が上昇するからである。なお、以下に説明するように、分離した状態で上の層(第1の液層)が蓄熱層であり、下の層(第2の液層)が過冷却抑制層である。
[蓄熱材の構成]
本発明の一態様に係る蓄熱材(150)は、所定温度で相変化する潜熱蓄熱材であり、水、主剤、pH調整剤および発核剤からなる。主剤は、四級アンモニウム塩からなる物質であり、セミクラスレートハイドレートを形成する。このようにセミクラスレートハイドレートを形成する主剤を用いていることから大きな潜熱のエネルギーを利用できる。主剤としては、臭化テトラブチルアンモニウム(TBAB)、塩化テトラブチルアンモニウム(TBAC)、硝酸テトラブチルアンモニウム(TBAN)またはフッ化テトラブチルアンモニウム(TBAF)のいずれかが好ましい。なお、これらの主剤の調和融点温度は、以下の通りである。
本発明の一態様に係る蓄熱材(150)は、所定温度で相変化する潜熱蓄熱材であり、水、主剤、pH調整剤および発核剤からなる。主剤は、四級アンモニウム塩からなる物質であり、セミクラスレートハイドレートを形成する。このようにセミクラスレートハイドレートを形成する主剤を用いていることから大きな潜熱のエネルギーを利用できる。主剤としては、臭化テトラブチルアンモニウム(TBAB)、塩化テトラブチルアンモニウム(TBAC)、硝酸テトラブチルアンモニウム(TBAN)またはフッ化テトラブチルアンモニウム(TBAF)のいずれかが好ましい。なお、これらの主剤の調和融点温度は、以下の通りである。
pH調整剤は、例えば、炭酸ナトリウムであり、水溶液のアルカリ性を維持する。蓄熱材は、pHが10以上であることが好ましい。これにより、十分なアルカリ性の溶液がえられ、正の水和を示すカチオンを生成できる。なお、炭酸ナトリウムは、劇物や危険物ではないため、水酸化ナトリウムに比べて扱いやすい。
発核剤は、例えば、リン酸水素二ナトリウム2水和物、リン酸水素二ナトリウム7水和物、リン酸水素二ナトリウム12水和物であり、水溶液中で正の水和を示すカチオンを生じる。上記のように構成されることで、アルカリ性に維持された水溶液において生じた正の水和を示すカチオンが凝固時の核となる。その結果、凝固温度が高くなり、凝固温度と融解温度との温度差を小さくすることができる。そして、正方晶のセミクラスレートハイドレートだけでなく斜方晶のものも確実に生成でき、0℃以上で凝固できる。
発核剤は、リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物であることが好ましく、リン酸水素二ナトリウム12水和物であることがさらに好ましい。炭酸ナトリウムおよびリン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の両方が水溶液に含まれることで安定的に蓄熱材を凝固させることができる。このような発核剤を用いることによって、過冷却防止の効果を向上できる。
好ましくは、主剤が臭化テトラブチルアンモニウム(TBAB)である場合、臭化テトラブチルアンモニウム(TBAB)の含有率が35wt%以上で40.5wt%以下の範囲内にあり、リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が2.5wt%以上であり、炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。または、臭化テトラブチルアンモニウム(TBAB)の含有率が30wt%以上で35wt%未満の範囲内にあり、リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が3.0wt%以上であり、炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。
また、好ましくは、主剤が、塩化テトラブチルアンモニウムである場合、塩化テトラブチルアンモニウムの含有率が29wt%以上で34wt%以下の範囲内にあり、リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が2.5wt%以上であり、炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。または、主剤が、塩化テトラブチルアンモニウムである場合、塩化テトラブチルアンモニウムの含有率が24wt%以上で29wt%未満の範囲内にあり、リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が3.0wt%以上であり、炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。
また、好ましくは、主剤が、硝酸テトラブチルアンモニウムである場合、硝酸テトラブチルアンモニウムの含有率が34wt%以上で39wt%以下の範囲内にあり、リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が2.5wt%以上であり、炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。または、主剤が、硝酸テトラブチルアンモニウムである場合、硝酸テトラブチルアンモニウムの含有率が29wt%以上で34wt%未満の範囲内にあり、リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が3.0wt%以上であり、炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。
また、好ましくは、主剤が、フッ化テトラブチルアンモニウムである場合、フッ化テトラブチルアンモニウムの含有率が28wt%以上で33wt%以下の範囲内にあり、リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が2.5wt%以上であり、炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。または、主剤が、フッ化テトラブチルアンモニウムである場合、フッ化テトラブチルアンモニウムの含有率が23wt%以上で28wt%未満の範囲内にあり、リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が3.0wt%以上であり、炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。
さらに、TBABを含む第1の液層の比重よりも、リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物を含む第2の液層の比重が大きい。これにより、TBABの相変化温度を超える温度環境において、第1の液層と第2の液層とが分離した状態となる。
従来から、過冷却抑制剤については、液相において全体として溶けており、温度が下がって凝固するときに、主剤である蓄熱材よりも早く結晶化する。この結晶が核となり、この核をきっかけに凍結が始まることが分かっている。また、溶解度には温度依存性の違いがあるが、温度が下がってきたときに溶解度が下がり、過冷却防止剤が凍結しやすくする機能を果たす。
本実施形態に係る蓄熱材は、上下2層の比重が異なるため、液相で分離する。すなわち、リン酸水素二ナトリウムが液相として、主剤と分離して存在し、境界面から結晶化が始まる。そして、主剤には過冷却防止剤が含まれないため、潜熱量が減少しない。
[蓄熱材の製造方法]
室温で、水、主剤(例えばTBAB,TBAC,TBAN,TBAF)、pH調整剤(例えば炭酸ナトリウム)および発核剤(例えばリン酸水素二ナトリウム12水和物)を混合することで、蓄熱材を製造することができる。混合の際には、それぞれの材料に応じて適当な含有率となるように秤量し、混合する。
室温で、水、主剤(例えばTBAB,TBAC,TBAN,TBAF)、pH調整剤(例えば炭酸ナトリウム)および発核剤(例えばリン酸水素二ナトリウム12水和物)を混合することで、蓄熱材を製造することができる。混合の際には、それぞれの材料に応じて適当な含有率となるように秤量し、混合する。
[包接水和物]
包接水和物の結晶構造の代表例としては、水分子が水素結合によって形成する多面体(ケージ、かご)として、12面体、14面体、16面体が知られている。水分子は、水素結合によって空洞を作り、かつ、他の空洞を作る水分子とも水素結合して、多面体を形成する。包接水和物では、構造I、構造IIと呼ばれる結晶型が知られている。
包接水和物の結晶構造の代表例としては、水分子が水素結合によって形成する多面体(ケージ、かご)として、12面体、14面体、16面体が知られている。水分子は、水素結合によって空洞を作り、かつ、他の空洞を作る水分子とも水素結合して、多面体を形成する。包接水和物では、構造I、構造IIと呼ばれる結晶型が知られている。
それぞれの結晶型の単位格子は、構造Iで46個の水分子、6個の大きな空洞(12個の5員環と2個の6員環からの14面体)および2個の小さい空洞(5員環からの14面体)で形成され、構造IIでは、136個の水分子、8個の大きな空洞(12個の5員環と4個の6員環からできた16面体)および16個の小さい空洞(5員環からの14面体)で形成される。これらの単位格子により形成される結晶構造は、ガスをゲスト化合物とする包接水和物では、全体として立方晶型である。
一方、本発明の一態様で用いる四級アンモニウム塩のような大きな分子である非ガス物質をゲスト化合物とする場合、包接水和物は、ケージを形成する水素結合の一部を切断され、ダングリングボンドを持つ。臭化テトラノルマルブチルアンモニウムをゲスト化合物とする準包接水和物では、2タイプの結晶構造があり、一方は正方晶、他方は斜方晶となる。
斜方晶の単位格子は、12面体6個、14面体4個、15面体4個のケージが含まれ、ゲスト化合物である臭化テトラノルマルブチルアンモニウム2個を内包する。臭素原子は、ケージ構造の中に組み込まれ、水分子と結合する。テトラノルマルブチルアンモニウムイオン(陽イオン)は、一部がダングリングボンドとなっている14面体2個と15面体2個、合計4個のケージの中央に包接される。12面体6個は中空である。正方晶でも、12面体、14面体、15面体の組合せで単位格子が形成され、12面体は中空となる。
2つのタイプについて、臭化テトラノルマルブチルアンモニウムと水の水和数(モル比)で説明すると、正方晶タイプは、水分子の平均水和数約26(モル比1:26)、斜方晶タイプの平均水和数約36(モル比1:36)であり、このときの臭化テトラノルマルブチルアンモニウム濃度が調和融点組成と呼ばれ、それぞれ約40wt%、約32wt%である。
なお、本明細書において、リン酸水素二ナトリウム、炭酸ナトリウムが含まれているサンプルをPC系と呼称し、リン酸水素二ナトリウム12水和物をP、炭酸ナトリウムをCと略す。P2.5%と記載していれば、リン酸水素二ナトリウム12水和物を2%添加することを意味する。
[実施例と比較例の構成]
ここでは、蓄熱主剤をTBAB水溶液、蓄熱材をTBAB水溶液に過冷却抑制剤を添加したものとする。以下、各実施例に係る蓄熱材、および比較例の構成を示す。
比較例1では、水70gにTBAB30gを溶かした(TBAB30wt%)。
比較例2では、水68gにTBAB32gを溶かした(TBAB32wt%)。
比較例3では、水65gにTBAB35gを溶かした(TBAB35wt%)。
比較例4では、水62gにTBAB38gを溶かした(TBAB38wt%)。
比較例5では、水60gにTBAB40gを溶かした(TBAB40wt%)。
比較例6では、比較例1の試料に対して、リン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5g、炭酸ナトリウムを2g添加した(TBAB30wt%+P2.5%+C2%)。
比較例7では、比較例2の試料に対して、リン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5g、炭酸ナトリウムを2g添加した(TBAB32wt%+P2.5%+C2%)。
ここでは、蓄熱主剤をTBAB水溶液、蓄熱材をTBAB水溶液に過冷却抑制剤を添加したものとする。以下、各実施例に係る蓄熱材、および比較例の構成を示す。
比較例1では、水70gにTBAB30gを溶かした(TBAB30wt%)。
比較例2では、水68gにTBAB32gを溶かした(TBAB32wt%)。
比較例3では、水65gにTBAB35gを溶かした(TBAB35wt%)。
比較例4では、水62gにTBAB38gを溶かした(TBAB38wt%)。
比較例5では、水60gにTBAB40gを溶かした(TBAB40wt%)。
比較例6では、比較例1の試料に対して、リン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5g、炭酸ナトリウムを2g添加した(TBAB30wt%+P2.5%+C2%)。
比較例7では、比較例2の試料に対して、リン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5g、炭酸ナトリウムを2g添加した(TBAB32wt%+P2.5%+C2%)。
実施例1では、比較例3の試料に対して、リン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5g、炭酸ナトリウムを2g添加した(TBAB35wt%+P2.5%+C2%)。
実施例2では、比較例4の試料に対して、リン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5g、炭酸ナトリウムを2g添加した(TBAB38wt%+P2.5%+C2%)。
実施例3では、比較例5の試料に対して、リン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5g、炭酸ナトリウムを2g添加した(TBAB40wt%+P2.5%+C2%)。
実施例2では、比較例4の試料に対して、リン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5g、炭酸ナトリウムを2g添加した(TBAB38wt%+P2.5%+C2%)。
実施例3では、比較例5の試料に対して、リン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5g、炭酸ナトリウムを2g添加した(TBAB40wt%+P2.5%+C2%)。
[各溶液の様子]
実施例1-3については、溶液作製段階において分離が見られた。比較例1-7のサンプルは溶液作成段階では分離は見られなかった。過冷却抑制剤(P2.5%+C2%)を添加する場合、32wt%以下では分離せず、35wt%以上では分離が生じた。過冷却抑制剤を添加し、相分離していない比較例6、7でも凍結し、融解させると相分離もしくは結晶が発生する。相分離についての議論は実施例7で行なう。
実施例1-3については、溶液作製段階において分離が見られた。比較例1-7のサンプルは溶液作成段階では分離は見られなかった。過冷却抑制剤(P2.5%+C2%)を添加する場合、32wt%以下では分離せず、35wt%以上では分離が生じた。過冷却抑制剤を添加し、相分離していない比較例6、7でも凍結し、融解させると相分離もしくは結晶が発生する。相分離についての議論は実施例7で行なう。
[凍結融解実験]
凍結融解実験は、三菱電機エンジニアリング製の小型低温恒温器(SLC-25A)を使用した。凍結する際、庫内温度をT=3℃または5℃に設定した。融解する際は電源をOFFにして、自然解凍させた。なお、一般の冷蔵庫と比較すると、風がない分凍結するには厳しい条件となる。なお、以下、温度をTで表記する。
凍結融解実験は、三菱電機エンジニアリング製の小型低温恒温器(SLC-25A)を使用した。凍結する際、庫内温度をT=3℃または5℃に設定した。融解する際は電源をOFFにして、自然解凍させた。なお、一般の冷蔵庫と比較すると、風がない分凍結するには厳しい条件となる。なお、以下、温度をTで表記する。
実施例1-2、比較例1-7のサンプルをペルチェ式恒温槽に入れて凍結させた。比較例1-5(過冷却抑制剤なし)では設定温度3℃でも凍結しなかった。このことから、過冷却抑制剤が必須となることが分かった。比較例6-7、実施例1-3では、設定温度3℃で18時間以内に凍結を確認した。融解後、比較例1-2、実施例1-3のいずれの試料に対して、相分離を確認した。なお、潜熱量は、TBABの濃度に依存する。過冷却抑制剤を添加していない場合、潜熱量は、TBAB40wt%(共晶濃度)で最大となる。
[DSC実験]
DSC実験は、「リガク製の高感度示差走査熱量計(Thermo plus EVO2)を使用した。温度設定は30℃(5/min)から-30℃(5分保持)に遷移し、さらに30℃(5/min)とした。融解時の面積から潜熱量を算出した。
DSC実験は、「リガク製の高感度示差走査熱量計(Thermo plus EVO2)を使用した。温度設定は30℃(5/min)から-30℃(5分保持)に遷移し、さらに30℃(5/min)とした。融解時の面積から潜熱量を算出した。
図1は、潜熱量がTBABの濃度依存性を有していることを示す図である。図1に示すように、TBABの濃度が増えるほど、12℃における融解に起因する潜熱量は増加し、40wt%で最大値を取る。なお、グラフ中に記載はないが、TBABの濃度が40wt%以上だと、潜熱量は減少する。一方、PC系の場合、TBAB38wt%で潜熱値が最大となり、潜熱量の減少量は数%である。この時、使用するTBABの量は同じである。ただし、(P2.5%+C2%)を加えることにより、全体の質量は増える。また、TBAB30wt%~35wt%でも同じ傾向が見られる。
図2は、実施例1-3、比較例1-7のDSC実験の結果を示す図である。図2に示すように、実施例1-3、比較例1-7のDSC実験では、ピークが2つ観測される。低温側が第二水和物に由来し、高温側が第一水和物に由来している。本実施形態では、潜熱を実線と最も細かい点線Aで囲まれた部分の面積と定義した。TBAB濃度によって、第一水和物と第二水和物の面積強度比が変化する。
図3は、比較例1-5のDSC実験の結果を示す図である。図3に示すように、TBABの濃度増加に伴い、水に起因する潜熱量ならびに第二水和物に起因する潜熱量が減少する。一方、第一水和物に起因する潜熱量は増加する。TBAB40wt%では水、第二水和物に由来する構造はなくなる。
図4は、実施例1-3、比較例6-7のDSC実験の結果を示す図である。図4に示すように、TBAB38wt%+PC、および40wt%+PCでは、水、第二水和物に由来する構造がなくなっている。
[実施例4/実施例2と実施例3の比較]
分離の影響があるために、DSC実験では潜熱量の測定は限界があると考えられる。そこで、実施例2と実施例3のサンプルを同じ3℃設定の恒温槽内にて保冷し、恒温槽の電源をオフにすることにより融解挙動を観測した。なお、熱電対は両者の高さが同じになるようにセットした。実施例2は、「TBAB38wt%+PC」であり、実施例3は、「TBAB40wt%+PC」である。
分離の影響があるために、DSC実験では潜熱量の測定は限界があると考えられる。そこで、実施例2と実施例3のサンプルを同じ3℃設定の恒温槽内にて保冷し、恒温槽の電源をオフにすることにより融解挙動を観測した。なお、熱電対は両者の高さが同じになるようにセットした。実施例2は、「TBAB38wt%+PC」であり、実施例3は、「TBAB40wt%+PC」である。
図5は、実施例2と実施例3の比較結果を示す図である。実施例2(TBAB38wt%+PC)の方が、融解時間が長いことが分かる。従って、潜熱量も「TBAB38wt%+PC」が大きいことが分かる。「TBAB40wt%+PC」では、潜熱量の減少が見られるので、TBABの量が多い(40wt%以上)ことと対応する。
[実施例5/実施例1と実施例3の比較]
実施例2と実施例3の比較実験と同じ実験条件で、実施例1(TBAB35wt%+PC)と実施例3(TBAB40wt%+PC)とを比較した。図6は、実施例1と実施例3の比較結果を示す図である。図6に示すように、DSC実験によると、実施例1と実施例3の潜熱量は両者とも変わらないことが分かる。
実施例2と実施例3の比較実験と同じ実験条件で、実施例1(TBAB35wt%+PC)と実施例3(TBAB40wt%+PC)とを比較した。図6は、実施例1と実施例3の比較結果を示す図である。図6に示すように、DSC実験によると、実施例1と実施例3の潜熱量は両者とも変わらないことが分かる。
[実施例6/5℃での凍結について]
以上説明した比較例、実施例では、3℃の設定で凍結を確認した。この際、凍結に要する時間は18時間であった。次に、比較例6-7、実施例1-3で作製したサンプルを、5℃の小型恒温槽にセットした。このとき、完全に凍結に要した時間は24時間であった。日本における冷蔵庫の内部温度は、おおよそ3℃であるが、電力の不十分な地域の場合、冷蔵庫内は5℃くらいになっている場合がある。従って、本実施形態のサンプルは、例えば、東南アジアなど、電力に不安定な地域でも使用できると言える。
以上説明した比較例、実施例では、3℃の設定で凍結を確認した。この際、凍結に要する時間は18時間であった。次に、比較例6-7、実施例1-3で作製したサンプルを、5℃の小型恒温槽にセットした。このとき、完全に凍結に要した時間は24時間であった。日本における冷蔵庫の内部温度は、おおよそ3℃であるが、電力の不十分な地域の場合、冷蔵庫内は5℃くらいになっている場合がある。従って、本実施形態のサンプルは、例えば、東南アジアなど、電力に不安定な地域でも使用できると言える。
[実施例7-9/XRD実験]
次に、実施例1で出現した過冷却抑制層を取り出し、XRD実験を行なった。XRD実験は、リガク製全自動水平型多目的X線回折装置(SmartLab)またはリガク製X線回折装置(RINT2500HL:低温アタッチメント)を使用した。試料は常温で液体であり、XRDパターンを観測できないため、温度を-30℃にして凍結状態で実験を行なった。また、比較例として水100gにリン酸水素二ナトリウム12水和物を30g溶かしたサンプル(水+リン酸30%:比較例8)と、水(比較例9)の凍結状態でのXRDパターンを示す。
次に、実施例1で出現した過冷却抑制層を取り出し、XRD実験を行なった。XRD実験は、リガク製全自動水平型多目的X線回折装置(SmartLab)またはリガク製X線回折装置(RINT2500HL:低温アタッチメント)を使用した。試料は常温で液体であり、XRDパターンを観測できないため、温度を-30℃にして凍結状態で実験を行なった。また、比較例として水100gにリン酸水素二ナトリウム12水和物を30g溶かしたサンプル(水+リン酸30%:比較例8)と、水(比較例9)の凍結状態でのXRDパターンを示す。
図7は、XRD実験の結果を示す図である。実施例7-9のXRDパターンは完全には一致しない。これはわずかにTBABが溶けていること、採取場所によってTBAB濃度が異なることが考えられる。実施例7-9のXRDパターンに関して共通していることは、“水由来の構造が観測される”ことと、“2θ=16°、32°付近に強度の強い構造が観測される”ことである。2θ=16°、32°で観測される構造は、比較例8(水+リン酸30%)でも観測される。従って、この構造はリン酸水素二ナトリウムに由来していることが考えられる。ただ、この角度範囲では同定することができず、さらなる詳細な議論を行なった。
図8は、実施例10と実施例11についてのXRD実験の結果を示す図である。ここでは、水100gにリン酸水素二ナトリウム12水和物を15g溶かしたもの(実施例10、リン酸12水_15%)、水100gにリン酸水素二ナトリウム12水和物を6g溶かしたもの(実施例11、リン酸12水_15%)の2種類の溶液を作製した。比較例8(水+リン酸30%)の場合、外気温が低いと、リン酸水素二ナトリウムが析出する恐れがあるため、今回は低濃度で実験を行なった。測定温度は、先ほどと同様に-30℃である。
詳細に分析したところ、水以外の構造は以下であることが分かった。
2θ=16°付近の構造:リン酸水素二ナトリウム12水和物(002)面
2θ=32°付近の構造:リン酸水素二ナトリウム12水和物(004)面
2θ=50°付近の構造:リン酸水素二ナトリウム12水和物(006)面
2θ=68°付近の構造:リン酸水素二ナトリウム12水和物(008)面
従って、水中では、リン酸水素二ナトリウム12水和物は(002)面方位に由来する構造が出現することが分かった。
2θ=16°付近の構造:リン酸水素二ナトリウム12水和物(002)面
2θ=32°付近の構造:リン酸水素二ナトリウム12水和物(004)面
2θ=50°付近の構造:リン酸水素二ナトリウム12水和物(006)面
2θ=68°付近の構造:リン酸水素二ナトリウム12水和物(008)面
従って、水中では、リン酸水素二ナトリウム12水和物は(002)面方位に由来する構造が出現することが分かった。
[溶液の様子について]
溶液が分離するか否かを確認した。比較例10は、TBAB30wt%+P2%+C2%とした。分離は認められなかった。実施例12は、TBAB30wt%+P3%+C3%とした。分離が認められた。実施例13は、TBAB30wt%+P4%+C4%とした。分離が認められた。このことから、分離が起こる濃度は、TBAB30wt%以上では、PとCがそれぞれ3%以上添加した場合であることが分かった。
溶液が分離するか否かを確認した。比較例10は、TBAB30wt%+P2%+C2%とした。分離は認められなかった。実施例12は、TBAB30wt%+P3%+C3%とした。分離が認められた。実施例13は、TBAB30wt%+P4%+C4%とした。分離が認められた。このことから、分離が起こる濃度は、TBAB30wt%以上では、PとCがそれぞれ3%以上添加した場合であることが分かった。
図9は、実施例12、実施例13および比較例10の時間と温度との関係を示す図である。実施例12、実施例13および比較例10のいずれも、3℃で凍結を確認した。図10Aは、実施例12、実施例13および比較例10の時間と温度との関係を示す図であり、図10Bは、実施例12、実施例13および比較例10の組成と保持時間割合を示す表である。比較例10は分離しないが、実施例12、実施例13は分離し、分離する量に伴い、9-12℃保持時間(=潜熱量)が増加する。すなわち、リン酸が水を吸い取り、見かけ上のTBAB濃度が増加する。その結果、潜熱量が増加する。
[実施例14]
図11は、「TBAB38wt%+P2.5%+C2%」の系において、「pH、屈折率、Brix値」を計測した結果を示す図である。図11に示すように、分離した上の層である第1の液層10、および下の層である第2の液層20は、共にアルカリ性を示すことから、両方の層が炭酸ナトリウムを含むことが分かる。また、第1の液層10と第2の液層20は、それぞれ屈折率とBrix値が異なることから、溶媒が異なることが分かる。
図11は、「TBAB38wt%+P2.5%+C2%」の系において、「pH、屈折率、Brix値」を計測した結果を示す図である。図11に示すように、分離した上の層である第1の液層10、および下の層である第2の液層20は、共にアルカリ性を示すことから、両方の層が炭酸ナトリウムを含むことが分かる。また、第1の液層10と第2の液層20は、それぞれ屈折率とBrix値が異なることから、溶媒が異なることが分かる。
図12は、TBAB38wt%+P2.5%+C2%において、第1の液層10と第2の液層20のそれぞれでDSC実験をした結果を示す。図12に示すように、第1の液層10はTBABを多く含み、第2の液層20は水を多く含むことが分かる。なお、炭酸ナトリウムは、両方の層に溶けている。
[比重の測定]
図13は、実施例1(TBAB38wt%+PC)系について、比重を計測した結果を示す図である。蓄熱層である第1の液層10(上)に対して、過冷却抑制層である第2の液層20(下)の比重が大きいことが分かる。なお、分離していない場合(比較例7:TBAB32+PC)、比重は1.05g/mlである。このように、比重が大きいことにより、分離が起き、過冷却抑制層となる。
図13は、実施例1(TBAB38wt%+PC)系について、比重を計測した結果を示す図である。蓄熱層である第1の液層10(上)に対して、過冷却抑制層である第2の液層20(下)の比重が大きいことが分かる。なお、分離していない場合(比較例7:TBAB32+PC)、比重は1.05g/mlである。このように、比重が大きいことにより、分離が起き、過冷却抑制層となる。
[実施例15]
以上の説明では、TBABを例に取って説明したが、本実施例では、主剤として、TBAC、TBAN、TBAFを水に溶かしてそれぞれ水溶液とした例について説明する。図14Aに示すように、主剤のみである場合は、すべての水溶液は分離することなく、均一な溶液となった(第1の液層10a)。この水溶液に対して、リン酸水素二ナトリウム12水和物と炭酸ナトリウムを添加すると、図14Bに示すように、TBAB水溶液と同様に「層分離」を起こした(第1の液層10aおよび第2の液層20a)。
以上の説明では、TBABを例に取って説明したが、本実施例では、主剤として、TBAC、TBAN、TBAFを水に溶かしてそれぞれ水溶液とした例について説明する。図14Aに示すように、主剤のみである場合は、すべての水溶液は分離することなく、均一な溶液となった(第1の液層10a)。この水溶液に対して、リン酸水素二ナトリウム12水和物と炭酸ナトリウムを添加すると、図14Bに示すように、TBAB水溶液と同様に「層分離」を起こした(第1の液層10aおよび第2の液層20a)。
[実施例16]
図15は、塩化テトラブチルアンモニウム(TBAC)の潜熱量の濃度依存性を示す図である。ここでは、過冷却抑制剤がある場合とない場合を示している。過冷却抑制剤がない場合、調和融点濃度のTBAC34wt%で潜熱量が最大となっている。その時の潜熱量は、211J/gである。一方、過冷却抑制剤を添加すると、潜熱量が最大となる濃度は、34wt%から32wt%に減少する。TBABの場合と同様に、リン酸水素二ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムが溶液中で水和することや、温度低下によりそれらの水和物を形成し析出することにより、TBACが水和する水分子を奪う。その結果、TBACの調和融点濃度において、水分子が不足するため、本来の準包接水和物が形成されず、潜熱量が低下するものと考えられる。一方で、調和融点濃度よりも低濃度にすることで、リン酸水素二ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムが奪う水が補われるため、本来の準包接水和物が形成され、潜熱量が最大となる。この時の潜熱量は、202J/gであり、過冷却抑制剤がない場合の最大値に対する減少率は4%程度である。このため、過冷却抑制剤を添加したとしても、潜熱量は、大きく減少しないと言える。
図15は、塩化テトラブチルアンモニウム(TBAC)の潜熱量の濃度依存性を示す図である。ここでは、過冷却抑制剤がある場合とない場合を示している。過冷却抑制剤がない場合、調和融点濃度のTBAC34wt%で潜熱量が最大となっている。その時の潜熱量は、211J/gである。一方、過冷却抑制剤を添加すると、潜熱量が最大となる濃度は、34wt%から32wt%に減少する。TBABの場合と同様に、リン酸水素二ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムが溶液中で水和することや、温度低下によりそれらの水和物を形成し析出することにより、TBACが水和する水分子を奪う。その結果、TBACの調和融点濃度において、水分子が不足するため、本来の準包接水和物が形成されず、潜熱量が低下するものと考えられる。一方で、調和融点濃度よりも低濃度にすることで、リン酸水素二ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムが奪う水が補われるため、本来の準包接水和物が形成され、潜熱量が最大となる。この時の潜熱量は、202J/gであり、過冷却抑制剤がない場合の最大値に対する減少率は4%程度である。このため、過冷却抑制剤を添加したとしても、潜熱量は、大きく減少しないと言える。
[実施例17]
図16は、硝酸テトラブチルアンモニウム(TBAN)の潜熱量の濃度依存性を示す図である。ここでは、過冷却抑制剤がある場合とない場合を示している。過冷却抑制剤がない場合、調和融点濃度のTBAN39wt%で潜熱量が最大となっている。その時の潜熱量は、170J/gである。一方、過冷却抑制剤を添加すると、潜熱量が最大となる濃度は、39wt%から37wt%に減少する。TBABの場合と同様に、リン酸水素二ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムが溶液中で水和することや、温度低下によりそれらの水和物を形成し析出することにより、TBANが水和する水分子を奪う。その結果、TBANの調和融点濃度において、水分子が不足するため、本来の準包接水和物が形成されず、潜熱量が低下するものと考えられる。一方で、調和融点濃度よりも低濃度にすることで、リン酸水素二ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムが奪う水が補われるため、本来の準包接水和物が形成され、潜熱量が最大となる。この時の潜熱量は、165J/gであり、過冷却抑制剤がない場合の最大値に対する減少率は3%程度である。このため、過冷却抑制剤を添加したとしても、潜熱量は、大きく減少しないと言える。
図16は、硝酸テトラブチルアンモニウム(TBAN)の潜熱量の濃度依存性を示す図である。ここでは、過冷却抑制剤がある場合とない場合を示している。過冷却抑制剤がない場合、調和融点濃度のTBAN39wt%で潜熱量が最大となっている。その時の潜熱量は、170J/gである。一方、過冷却抑制剤を添加すると、潜熱量が最大となる濃度は、39wt%から37wt%に減少する。TBABの場合と同様に、リン酸水素二ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムが溶液中で水和することや、温度低下によりそれらの水和物を形成し析出することにより、TBANが水和する水分子を奪う。その結果、TBANの調和融点濃度において、水分子が不足するため、本来の準包接水和物が形成されず、潜熱量が低下するものと考えられる。一方で、調和融点濃度よりも低濃度にすることで、リン酸水素二ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムが奪う水が補われるため、本来の準包接水和物が形成され、潜熱量が最大となる。この時の潜熱量は、165J/gであり、過冷却抑制剤がない場合の最大値に対する減少率は3%程度である。このため、過冷却抑制剤を添加したとしても、潜熱量は、大きく減少しないと言える。
[実施例18]
図17は、フッ化テトラブチルアンモニウム(TBAF)の潜熱量の濃度依存性を示す図である。ここでは、過冷却抑制剤がある場合とない場合を示している。過冷却抑制剤がない場合、調和融点濃度のTBAF33wt%で潜熱量が最大となっている。その時の潜熱量は、220J/gである。一方、過冷却抑制剤を添加すると、潜熱量が最大となる濃度は、33wt%から31wt%に減少する。TBABの場合と同様に、リン酸水素二ナトリウムおよび炭酸ナトリウムが溶液中で水和することや、温度低下によりそれらの水和物を形成し析出することにより、TBAFが水和する水分子を奪う。その結果、TBAFの調和融点濃度において、水分子が不足するため、本来の準包接水和物が形成されず、潜熱量が低下するものと考えられる。一方で、調和融点濃度よりも低濃度にすることで、リン酸水素二ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムが奪う水が補われるため、本来の準包接水和物が形成され、潜熱量が最大となる。この時の潜熱量は、217J/gであり、過冷却抑制剤がない場合の最大値に対する減少率は2%程度である。このため、過冷却抑制剤を添加したとしても、潜熱量は、大きく減少しないと言える。
図17は、フッ化テトラブチルアンモニウム(TBAF)の潜熱量の濃度依存性を示す図である。ここでは、過冷却抑制剤がある場合とない場合を示している。過冷却抑制剤がない場合、調和融点濃度のTBAF33wt%で潜熱量が最大となっている。その時の潜熱量は、220J/gである。一方、過冷却抑制剤を添加すると、潜熱量が最大となる濃度は、33wt%から31wt%に減少する。TBABの場合と同様に、リン酸水素二ナトリウムおよび炭酸ナトリウムが溶液中で水和することや、温度低下によりそれらの水和物を形成し析出することにより、TBAFが水和する水分子を奪う。その結果、TBAFの調和融点濃度において、水分子が不足するため、本来の準包接水和物が形成されず、潜熱量が低下するものと考えられる。一方で、調和融点濃度よりも低濃度にすることで、リン酸水素二ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムが奪う水が補われるため、本来の準包接水和物が形成され、潜熱量が最大となる。この時の潜熱量は、217J/gであり、過冷却抑制剤がない場合の最大値に対する減少率は2%程度である。このため、過冷却抑制剤を添加したとしても、潜熱量は、大きく減少しないと言える。
[実施例19]
図18は、TBAC水溶液の温度変化測定実験の結果を示す図である。ここでは、TBAC水溶液34wt%(TBAC34wt%)と、その溶液にリン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5%追加すると共に、炭酸ナトリウムを2%追加して、「TBAC34wt%+P2.5%+C2%」を用意した。そして、小型恒温槽内で、温度を35℃、5℃、35℃と順に変化させた時の温度変化を測定した。過冷却抑制剤がない場合(TBAC34wt%)、TBAC水溶液は凍結することはなかった。一方、過冷却抑制剤がある場合(TBAC32wt%+P2.5%+C2%)、「T=5℃」で発熱ピークを観測し、凍結を確認した。温度上昇時も、過冷却抑制剤があるものは「T=14℃」付近にて融解挙動(相転移)を示した。一方、TBAC水溶液ではこの条件では凍結しないため、その現象を見受けられなかった。
図18は、TBAC水溶液の温度変化測定実験の結果を示す図である。ここでは、TBAC水溶液34wt%(TBAC34wt%)と、その溶液にリン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5%追加すると共に、炭酸ナトリウムを2%追加して、「TBAC34wt%+P2.5%+C2%」を用意した。そして、小型恒温槽内で、温度を35℃、5℃、35℃と順に変化させた時の温度変化を測定した。過冷却抑制剤がない場合(TBAC34wt%)、TBAC水溶液は凍結することはなかった。一方、過冷却抑制剤がある場合(TBAC32wt%+P2.5%+C2%)、「T=5℃」で発熱ピークを観測し、凍結を確認した。温度上昇時も、過冷却抑制剤があるものは「T=14℃」付近にて融解挙動(相転移)を示した。一方、TBAC水溶液ではこの条件では凍結しないため、その現象を見受けられなかった。
以上により、TBAC水溶液に対してもリン酸水素二ナトリウム12水和物と炭酸ナトリウムの組み合わせは過冷却抑制の効果があることが分かった。これにより、冷却のための消費電力の削減効果が見込まれる。なお、過冷却抑制剤がない場合は、TBAC水溶液の凍結温度は約-3℃である。この場合、凍結にはマイナスの温度が必要となることから、消費電力はさらに必要となる。
[実施例20]
図19は、TBAN水溶液の温度変化測定実験の結果を示す図である。ここでは、TBAN水溶液39wt%の溶液(TBAN39wt%)と、その溶液にリン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5%追加すると共に、炭酸ナトリウムを2%追加して、「TBAN39wt%+P2.5%+C2%」を用意した。そして、小型恒温槽内で、温度を5℃、-5℃、25℃と順に変化させた時の温度変化を測定した。過冷却抑制剤がある場合(TBAN39wt%+P2.5%+C2%)はT=-3℃で先に凍結をし、過冷却抑制剤がないものについては、T=-5℃で凍結した。すなわち、過冷却抑制剤を加えることで、凍結時間が短く、且つ、凍結温度が高いことが確認された。一方で、温度上昇時は、TBAN水溶液ではT=4℃で融解挙動(相転移)を示したが、過冷却抑制剤を含むものはT=4~7℃で、緩やかな温度上昇を伴う融解挙動を示した。これは図17の結果と対応しており、本実施例で用いたTBAN水溶液は、調和融点濃度であり、リン酸水素二ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムが水を奪うため、見かけ上のTBAN濃度が上昇したことに起因している。
図19は、TBAN水溶液の温度変化測定実験の結果を示す図である。ここでは、TBAN水溶液39wt%の溶液(TBAN39wt%)と、その溶液にリン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5%追加すると共に、炭酸ナトリウムを2%追加して、「TBAN39wt%+P2.5%+C2%」を用意した。そして、小型恒温槽内で、温度を5℃、-5℃、25℃と順に変化させた時の温度変化を測定した。過冷却抑制剤がある場合(TBAN39wt%+P2.5%+C2%)はT=-3℃で先に凍結をし、過冷却抑制剤がないものについては、T=-5℃で凍結した。すなわち、過冷却抑制剤を加えることで、凍結時間が短く、且つ、凍結温度が高いことが確認された。一方で、温度上昇時は、TBAN水溶液ではT=4℃で融解挙動(相転移)を示したが、過冷却抑制剤を含むものはT=4~7℃で、緩やかな温度上昇を伴う融解挙動を示した。これは図17の結果と対応しており、本実施例で用いたTBAN水溶液は、調和融点濃度であり、リン酸水素二ナトリウムおよび/または炭酸ナトリウムが水を奪うため、見かけ上のTBAN濃度が上昇したことに起因している。
以上により、TBAN水溶液に対してもリン酸水素二ナトリウム12水和物と炭酸ナトリウムの組み合わせは過冷却抑制の効果があることが分かった。これにより、冷却のための消費電力の削減効果が見込まれる。なお、過冷却抑制剤がない場合は、TBAN水溶液の凍結温度は約-10℃である。この場合、凍結にはマイナスの温度が必要となることから、消費電力はさらに必要となる。
[実施例21]
図20は、TBAF水溶液の温度変化測定実験の結果を示す図である。ここでは、TBAF水溶液33wt%の溶液(TBAF33wt%)と、その溶液にリン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5%追加すると共に、炭酸ナトリウムを2%追加して、「TBAF33wt%+P2.5%+C2%」を用意した。そして、小型恒温槽内で、温度を25℃、15℃、35℃と順に変化させた時の温度変化を測定した。過冷却抑制剤がない場合(TBAF33wt%)、TBAFは「T=16℃」で凍結した。一方、過冷却抑制剤がある場合(TBAF33wt%+P2.5%+C2%)は、「T=22℃」で凍結した。すなわち、過冷却抑制剤がない場合よりも6℃高い温度で凍結した。
図20は、TBAF水溶液の温度変化測定実験の結果を示す図である。ここでは、TBAF水溶液33wt%の溶液(TBAF33wt%)と、その溶液にリン酸水素二ナトリウム12水和物を2.5%追加すると共に、炭酸ナトリウムを2%追加して、「TBAF33wt%+P2.5%+C2%」を用意した。そして、小型恒温槽内で、温度を25℃、15℃、35℃と順に変化させた時の温度変化を測定した。過冷却抑制剤がない場合(TBAF33wt%)、TBAFは「T=16℃」で凍結した。一方、過冷却抑制剤がある場合(TBAF33wt%+P2.5%+C2%)は、「T=22℃」で凍結した。すなわち、過冷却抑制剤がない場合よりも6℃高い温度で凍結した。
以上により、TBAF水溶液に対してもリン酸水素二ナトリウム12水和物と炭酸ナトリウムの組み合わせは過冷却抑制の効果があることが分かった。
[実施例22]
次に、TBACの分離について確認した結果を説明する。まず、(a)TBAC34wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物2.5%と炭酸ナトリウム2%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAC水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。次に、(b)TBAC28wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物2.5%と炭酸ナトリウム2%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAC水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。次に、(c)TBAC24wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物3%と炭酸ナトリウム4%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAC水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。このように、上記の(a)~(c)いずれの態様においても、TBACの分離が確認された。また、上記の(a)~(c)いずれの態様においても、実施例19と同様に凍結実験を試みたところ、過冷却抑制剤を含まないものに比べて凍結温度が高いことが確認された。
次に、TBACの分離について確認した結果を説明する。まず、(a)TBAC34wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物2.5%と炭酸ナトリウム2%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAC水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。次に、(b)TBAC28wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物2.5%と炭酸ナトリウム2%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAC水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。次に、(c)TBAC24wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物3%と炭酸ナトリウム4%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAC水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。このように、上記の(a)~(c)いずれの態様においても、TBACの分離が確認された。また、上記の(a)~(c)いずれの態様においても、実施例19と同様に凍結実験を試みたところ、過冷却抑制剤を含まないものに比べて凍結温度が高いことが確認された。
[実施例23]
次に、TBANの分離について確認した結果を説明する。まず、(a)TBAN39wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物2.5%と炭酸ナトリウム2%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAN水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。次に、(b)TBAN34wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物2.5%と炭酸ナトリウム2%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAN水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。次に、(c)TBAN29wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物3.0%と炭酸ナトリウム2.5%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAN水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。このように、上記の(a)~(c)いずれの態様においても、TBANの分離が確認された。また、上記の(a)~(c)いずれの態様においても、実施例20と同様に凍結実験を試みたところ、過冷却抑制剤を含まないものに比べて凍結温度が高いことが確認された。
次に、TBANの分離について確認した結果を説明する。まず、(a)TBAN39wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物2.5%と炭酸ナトリウム2%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAN水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。次に、(b)TBAN34wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物2.5%と炭酸ナトリウム2%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAN水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。次に、(c)TBAN29wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物3.0%と炭酸ナトリウム2.5%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAN水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。このように、上記の(a)~(c)いずれの態様においても、TBANの分離が確認された。また、上記の(a)~(c)いずれの態様においても、実施例20と同様に凍結実験を試みたところ、過冷却抑制剤を含まないものに比べて凍結温度が高いことが確認された。
[実施例24]
次に、TBAFの分離について確認した結果を説明する。まず、(a)TBAF33wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物2.5%と炭酸ナトリウム2%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAF水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。次に、(b)TBAF23wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物3.0%と炭酸ナトリウム2%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAF水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。このように、上記の(a)および(b)いずれの態様においても、TBAFの分離が確認された。また、上記の(a)~(c)いずれの態様においても、実施例21と同様に凍結実験を試みたところ、過冷却抑制剤を含まないものに比べて凍結温度が高いことが確認された。
次に、TBAFの分離について確認した結果を説明する。まず、(a)TBAF33wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物2.5%と炭酸ナトリウム2%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAF水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。次に、(b)TBAF23wt%にリン酸水素二ナトリウム12水和物3.0%と炭酸ナトリウム2%を添加した。この溶液では相分離が生じた。上層は、主にTBAF水溶液に起因しており、下層は、主にリン酸水素二ナトリウムに起因している。このように、上記の(a)および(b)いずれの態様においても、TBAFの分離が確認された。また、上記の(a)~(c)いずれの態様においても、実施例21と同様に凍結実験を試みたところ、過冷却抑制剤を含まないものに比べて凍結温度が高いことが確認された。
[実施例25]
[保冷具の構成]
図21は、本実施例に係る保冷具100の断面図である。図21に示すように、本実施例に係る保冷具100は、保冷具本体110の内部に中空構造の領域である収容部120を有し、収容部120に、蓄熱層130を備える。
[保冷具の構成]
図21は、本実施例に係る保冷具100の断面図である。図21に示すように、本実施例に係る保冷具100は、保冷具本体110の内部に中空構造の領域である収容部120を有し、収容部120に、蓄熱層130を備える。
保冷具本体110は、蓄熱層130を内包するための中空構造の収容部120を有する。保冷具本体110は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミドなどの樹脂材料や、アルミニウム、ステンレス、銅、銀などの金属、ガラス、陶磁器、セラミックなどの無機材料により形成することができる。中空構造の作り易さと、耐久性の観点から樹脂材料であることが好ましい。また、保冷具本体110はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミドなどのフィルムにより内包されていても構わない。フィルムの耐久性やバリア性を高める目的で、フィルムにアルミニウムや二酸化ケイ素の薄膜が形成されていることが好ましい。さらに、保冷具本体110に、温度を示す示温材のシールを貼付すると、保冷具の温度が判断可能となるため好ましい。
蓄熱層130は、本実施形態に係る蓄熱材150を含む。また、蓄熱層130を形成する材料に防腐剤や抗菌剤が添加されていることが好ましい。また、蓄熱層130を形成する材料にキサンタンガム、グアガム、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウムなどの増粘剤が添加されていてもよい。なお、本発明の材料は、上記の例示した材料に限定されるものではない。
本発明の保冷具を物品に近接または接触させることで、本発明に係る蓄熱材の融点付近にて物品の温度調整や保冷が可能となる。
[保冷具の製造方法]
次に、本実施例に係る保冷具100の製造方法について説明する。図22A~図22Cは、本実施例に係る保冷具100の製造の工程を示す概念図である。まず、図22Aに示すような、中空構造の領域を有する保冷具本体110を準備する。保冷具本体110は、蓄熱材150を注入できる注入口170が付いていることが好ましい。次に、蓄熱材150を注入する。注入方法は問わないが、シリンダーポンプやモーノポンプを用いた注入方法が好ましい。図20Bはシリンダーポンプを用いた例を示す。図22Bに示すように、シリンダーポンプの充填ホースを保冷具本体110の注入口170にセットし、吸上げホースを蓄熱材150の入った容器にセットする。次に、シリンダーポンプのピストンを下降することにより蓄熱材150を吸上げ、ピストン内に蓄熱材150を充填した後に、ピストンを上昇させることで保冷具本体110に蓄熱材150を注入する。
次に、本実施例に係る保冷具100の製造方法について説明する。図22A~図22Cは、本実施例に係る保冷具100の製造の工程を示す概念図である。まず、図22Aに示すような、中空構造の領域を有する保冷具本体110を準備する。保冷具本体110は、蓄熱材150を注入できる注入口170が付いていることが好ましい。次に、蓄熱材150を注入する。注入方法は問わないが、シリンダーポンプやモーノポンプを用いた注入方法が好ましい。図20Bはシリンダーポンプを用いた例を示す。図22Bに示すように、シリンダーポンプの充填ホースを保冷具本体110の注入口170にセットし、吸上げホースを蓄熱材150の入った容器にセットする。次に、シリンダーポンプのピストンを下降することにより蓄熱材150を吸上げ、ピストン内に蓄熱材150を充填した後に、ピストンを上昇させることで保冷具本体110に蓄熱材150を注入する。
そして、図22Cに示すように、保冷具本体110の注入口170に栓190をする。栓190をする方法としては、超音波溶着や熱溶着などの既存の手法で密栓する方法や、ネジ栓としておき、手で自由に開閉できる栓とする方法がある。超音波溶着や熱溶着などで密栓する場合は、蓄熱材150などが漏れる虞がなく好ましい。
最後に、蓄熱材150の凝固温度以下の温度環境で保冷具100を静置し、蓄熱材150を凝固させる。このような工程により、本実施例に係る保冷具100が製造される。なお、ここで説明したように、保冷具100を、後述する物流梱包容器200に載置する前に蓄熱材150を凝固させてもよいが、物流過程の最初の段階で物流梱包容器200を蓄熱材150の凝固温度以下の温度環境にすることができる場合は、保冷具100中の蓄熱材150をその段階で凝固させることもできる。なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
[実施例26]
[物流梱包容器の構成]
図21Aは、本実施例に係る物流梱包容器200の断面図である。物流梱包容器200は、物流梱包容器本体210と、物流梱包容器本体210の内部に設けられ、保冷具を保持する保冷具保持部220と、保冷具100と、物流梱包容器本体210の内部に設けられ物品(保冷対象物)を収容する物品収容部230とを備える。
[物流梱包容器の構成]
図21Aは、本実施例に係る物流梱包容器200の断面図である。物流梱包容器200は、物流梱包容器本体210と、物流梱包容器本体210の内部に設けられ、保冷具を保持する保冷具保持部220と、保冷具100と、物流梱包容器本体210の内部に設けられ物品(保冷対象物)を収容する物品収容部230とを備える。
物流梱包容器本体210は、収容部240および蓋部250により構成される。収容部240は、物品および保冷具100を出し入れする開口部を有し、蓋部250は、開口部を閉塞する。収容部240および蓋部250は、連結されていてもよいし、分離されていてもよい。物流梱包容器200の内部との熱の出入りを低減するために、蓋部250は収容部240と密着する構造であることが好ましい。
物流梱包容器本体210は、発泡スチロール、発泡ウレタン、真空断熱材などの断熱性を有する材料で形成されていることが好ましい。断熱性を考慮しない材料で形成された本体の内側や外側に、断熱性を有する材料で形成された断熱層を設けてもよい。また、物流梱包容器本体210は、人が持ち運びできる大きさであってもよいし、例えば、コンテナなどの巨大な容器が物流梱包容器本体210としての機能を有していてもよい。また、物流梱包容器はリーファーコンテナのように冷却装置を備えた容器であっても構わない。
保冷具保持部220は、物流梱包容器本体210の内部に設けられる。物流梱包容器200は、保冷具保持部220に保冷具100を載置することにより用いられる。これにより、物流梱包容器本体210の内部が、保冷具100の蓄熱材150の融点の近傍に保持される。保冷具保持部220は、保冷具100の固定が可能な構造となっていてもよい。また、保冷具100が、物流梱包容器本体210に内蔵されていてもよいし、保冷具100自体が、物流梱包容器200となっていてもよい。
物品収容部230は、物流梱包容器本体210の内部に設けられ、保持されるべき温度範囲が蓄熱材150の融点を含む温度範囲である物品が収容される。これにより、物品が蓄熱材150の融点の近傍に保持される。図21Bおよび図23Cは、本実施例に係る物流梱包容器200の変形例を示す断面図である。図23Bおよび図23Cに示すように、保冷具100が複数設けられていてもよい。また、保冷具100は、図23Cに示すように、保冷具保持部材221によって保持されていてもよい。図23Dは、本実施例に係る保冷具100および物流梱包容器200の使用状態を示す概念図である。図23Dのように、本実施例に係る保冷具100および物流梱包容器200は、物品および保冷具100が、物流梱包容器200に梱包された状態で使用される。
[実施例27]
本実施例は、本実施形態に係る蓄熱材を用いた保冷具を複数用いた、保冷ユニットに関する。図24および図25は、本実施例に係る保冷ユニット300の一例を示す模式図である。本実施例に係る保冷ユニット300は、実施例23に係る複数の保冷具100と、保冷具支持体310と、を備える。
本実施例は、本実施形態に係る蓄熱材を用いた保冷具を複数用いた、保冷ユニットに関する。図24および図25は、本実施例に係る保冷ユニット300の一例を示す模式図である。本実施例に係る保冷ユニット300は、実施例23に係る複数の保冷具100と、保冷具支持体310と、を備える。
保冷具100は、短冊状に形成されている。保冷具100は、図24および図25では、断面が台形に形成されているが、その他の形状であってもよい。例えば、保冷対象物が円筒形の缶等である場合は、保冷対象物との接触面積を増加させるために、接触面を曲面に形成してもよい。また、ワインの瓶等にフィットするように、長辺方向の厚みを変化させてもよい。また、保冷具100は、図24および図25では、6個使用されている例を示しているが、保冷ユニット300が保冷する保冷対象物に応じて、いくつ用いてもよい。
保冷具支持体310は、保冷具100の外周に配備され、保冷具100を支持し、保冷対象物に近接または接触させる。保冷具支持体310は、保冷具100を着脱可能に形成されていてもよいし、保冷具100が固定され、一体となっていてもよい。保冷具100が着脱可能な場合は、保冷対象物の保冷ユニット300を配備する部分の長さに応じて、使用する保冷具100の個数を変更することができる。また、保冷具100のみを凝固温度以下の環境にして凝固させることができる。
保冷具支持体310は、発泡ポリエチレン、発泡ウレタン、グラスウールなど断熱性を有し、外気との熱交換を防ぐもので形成されていることが好ましい。また、一方の面を、断熱性を考慮しない材料で形成し、他方の面を、断熱性を有する材料で形成してもよい。
保冷具支持体310は、隣接する保冷具100を連結する関節機構320を備えることが好ましい。これにより、保冷具100が一体化すると共に、自由度を有するため、保冷対象物に保冷具100を配備する際の操作性が向上する。図22および図23は、保冷具支持体310が、複数の板状の材料で形成され、板状の材料が連結する部分に関節機構320を備える構成を示しているが、保冷具支持体310が、柔軟性を有する材料で形成されているときは、材料自体の柔軟性により関節機構320とする構成としてもよい。
保冷具支持体310は、面状に形成され、保冷対象物に保冷ユニット300を配備する際に、保冷対象物に巻きつける構成とすることができる。この場合、保冷対象物の保冷ユニット300を配備する部分の長さに応じて任意の位置に固定できるように、固定機構330を備えることが好ましい。固定機構330は、例えば、面ファスナー等を用いることができる。面ファスナーを用いるときは、保冷具支持体310の少なくとも一方の端部は、柔軟性を有する材料で形成されていることが好ましい。
保冷具支持体310は、円筒形に形成され、保冷対象物に保冷ユニット300を配備する際に、保冷対象物を保冷ユニット300の円筒の空洞に入れる構成とすることができる。この場合、保冷対象物の大きさに一定の範囲を持たせるため、保冷具支持体310は、少なくとも一部が弾性を有する材料で形成されていることが好ましい。こうすることで、一定の範囲の大きさの保冷対象物に対して、保冷具100を弾性力で接触させることができる。例えば、関節機構320をゴムで形成することで、このような構成とすることができる。
図26は、本実施例に係る保冷ユニット300の使用状態の一例を示す概念図である。また、図27は、本実施例に係る保冷ユニット300の使用状態の一例を示す断面図である。図26および図27に示すように、保冷ユニット300は、保冷対象物の周囲に配備されることで、保冷具100が保冷対象物に近接または接触する。その結果、保冷対象物を保冷具100の融点付近にて保持することができる。
[実施例28]
実施例28は、本実施形態に係る蓄熱材を用いた保冷具を複数用いた、保冷ユニットに関する。図28および図29は、本実施例に係る保冷ユニット400の一例を示す模式図である。本実施例に係る保冷ユニット400は、実施例23に係る複数の保冷具100と、関節機構410とを備える。
実施例28は、本実施形態に係る蓄熱材を用いた保冷具を複数用いた、保冷ユニットに関する。図28および図29は、本実施例に係る保冷ユニット400の一例を示す模式図である。本実施例に係る保冷ユニット400は、実施例23に係る複数の保冷具100と、関節機構410とを備える。
図28は、本実施例に係る保冷具の概略を示す斜視図である。図27は、図26のa-a’における断面図である。保冷ユニット400は、上記説明した蓄熱材が充填され、フィルム420で包装した蓄熱層130を備えた保冷具100がそれぞれ関節機構410によって、複数連結されている。関節機構410を有することで、冷却対象物に保冷ユニットを沿わせて冷却することができるため、冷却対象物を効果的に冷却することができる。
また、保冷ユニット400の物理的な強度の向上や、蓄熱層の液漏れを防ぐ目的から、フィルム420の外側を、さらにフィルムで包装する、いわゆるパックインパック構造であっても構わない。
さらに、上記説明した保冷ユニット400を保冷対象物に固定するための固定治具に取り付け、保冷ユニット400を保冷対象物に固定して用いてもよい。図28は、固定治具を用いて保冷ユニット400を人体に固定した例を示す図である。これにより、人体の特定の部位を効果的に冷却することができる。固定治具としては、サポーター、タオル、包帯などがある。
(A)本発明の一態様は、以下のような態様を取ることが可能である。すなわち、本発明の一態様に係る蓄熱材は、所定温度で相変化する蓄熱材であって、水と、セミクラスレートハイドレートを形成する四級アンモニウム塩からなる主剤と、アルカリ性を維持するpH調整剤と、正の水和を示すカチオンを生じる発核剤と、を有し、相変化温度を超える温度環境において、前記主剤を含む第1の液層と前記発核剤を含む第2の液層とに分離する。
このように、相変化温度を超える温度環境において、前記主剤を含む第1の液層と前記発核剤を含む第2の液層とに分離するので、見かけ上、主剤の濃度を上昇させることが可能となり、潜熱量を増加または維持することが可能となる。
(B)また、本発明の一態様に係る蓄熱材において、前記主剤は、臭化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、硝酸テトラブチルアンモニウムまたはフッ化テトラブチルアンモニウムのいずれか一つであり、前記pH調整剤は、炭酸ナトリウムであり、前記発核剤は、リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物である。
この構成により、所定の温度で相変化すると共に、相変化温度を超える温度で主剤を含む第1の液層と発核剤を含む第2の液層とに分離することが可能となる。
(C)また、本発明の一態様に係る蓄熱材は、前記主剤が、臭化テトラブチルアンモニウムである場合、臭化テトラブチルアンモニウムの含有率が35wt%以上で40.5wt%以下の範囲内にあり、前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が2.5wt%以上であり、前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。
この構成により、所定の温度で相変化すると共に、相変化温度を超える温度で主剤を含む第1の液層と発核剤を含む第2の液層とに分離することが可能となる。
(D)また、本発明の一態様に係る蓄熱材は、前記主剤が、臭化テトラブチルアンモニウムである場合、臭化テトラブチルアンモニウムの含有率が30wt%以上で35wt%未満の範囲内にあり、前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が3.0wt%以上であり、前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。
この構成により、所定の温度で相変化すると共に、相変化温度を超える温度で主剤を含む第1の液層と発核剤を含む第2の液層とに分離することが可能となる。
(E)また、本発明の一態様に係る蓄熱材は、前記主剤が、塩化テトラブチルアンモニウムである場合、塩化テトラブチルアンモニウムの含有率が29wt%以上で34wt%以下の範囲内にあり、前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が2.5wt%以上であり、前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。
この構成により、所定の温度で相変化すると共に、相変化温度を超える温度で主剤を含む第1の液層と発核剤を含む第2の液層とに分離することが可能となる。
(F)また、本発明の一態様に係る蓄熱材は、前記主剤が、塩化テトラブチルアンモニウムである場合、塩化テトラブチルアンモニウムの含有率が24wt%以上で29wt%未満の範囲内にあり、前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が3.0wt%以上であり、前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。
この構成により、所定の温度で相変化すると共に、相変化温度を超える温度で主剤を含む第1の液層と発核剤を含む第2の液層とに分離することが可能となる。
(G)また、本発明の一態様に係る蓄熱材は、前記主剤が、硝酸テトラブチルアンモニウムである場合、硝酸テトラブチルアンモニウムの含有率が34wt%以上で39wt%以下の範囲内にあり、前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が2.5wt%以上であり、前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。
この構成により、所定の温度で相変化すると共に、相変化温度を超える温度で主剤を含む第1の液層と発核剤を含む第2の液層とに分離することが可能となる。
(H)また、本発明の蓄熱材は、前記主剤が、硝酸テトラブチルアンモニウムである場合、硝酸テトラブチルアンモニウムの含有率が29wt%以上で34wt%未満の範囲内にあり、前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が3.0wt%以上であり、前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。
(I)また、本発明の蓄熱材は、前記主剤が、フッ化テトラブチルアンモニウムである場合、フッ化テトラブチルアンモニウムの含有率が28wt%以上で33wt%以下の範囲内にあり、前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が2.5wt%以上であり、前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。
この構成により、所定の温度で相変化すると共に、相変化温度を超える温度で主剤を含む第1の液層と発核剤を含む第2の液層とに分離することが可能となる。
(J)また、本発明の蓄熱材は、前記主剤が、フッ化テトラブチルアンモニウムである場合、フッ化テトラブチルアンモニウムの含有率が23wt%以上で28wt%未満の範囲内にあり、前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が3.0wt%以上であり、前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である。
この構成により、所定の温度で相変化すると共に、相変化温度を超える温度で主剤を含む第1の液層と発核剤を含む第2の液層とに分離することが可能となる。
(K)また、本発明の一態様に係る蓄熱材は、前記第1の液層の比重よりも前記第2の液層の比重が大きい。
このように、前記第1の液層の比重よりも前記第2の液層の比重が大きいので、相変化温度を超える温度で、蓄熱材を分離させることが可能となる。これにより、見かけ上、主剤の濃度を上昇させることができるため、潜熱量を増加または維持することが可能となる。
(L)また、本発明の一態様に係る保冷具は、物品の温度調節を行なう保冷具であって、上記(A)から(K)のいずれかに記載の蓄熱材と、前記蓄熱材を収容する収容部と、を備えることを特徴とする。
これにより、四級アンモニウム塩を含む蓄熱材を用いた保冷具とすることができ、高い潜熱量を用いて物品の温度調節を行なうことができる。
(M)また、本発明の一態様に係る物流梱包容器は、物品を梱包する物流梱包容器であって、物流梱包容器本体と、上記(L)記載の保冷具と、前記物流梱包容器本体内部に設けられ、前記保冷具を保持する保冷具保持部と、前記物流梱包容器本体内部に設けられ、物品を収容する物品収容部と、を備えることを特徴とする。
これにより、四級アンモニウム塩を含む蓄熱材を用いた物流梱包容器とすることができ、物流過程において物流梱包容器の内外に温度差がある場合でも、高い潜熱量を用いて物品の温度調節を行なうことができる。
(N)また、本発明の一態様に係る保冷ユニットは、保冷対象物の保冷を行なう保冷ユニットであって、保冷対象物の周囲に配備され、短冊状に形成された上記(L)記載の複数の保冷具を備え、前記保冷具は関節機構を備え、隣接する複数の前記保冷具は、前記関節機構を介して連結している。
これにより、保冷具が一体化すると共に、自由度を有するため、保冷対象物に保冷具を配備する際の操作性が向上し、保冷対象物を効果的に冷却することができる。
(O)また、本発明の保冷ユニットは、保冷対象物の保冷を行なう保冷ユニットであって、保冷対象物の周囲に配備され、短冊状に形成された上記(L)記載の複数の保冷具と、前記保冷具の外周に配備され、前記保冷具を支持し、保冷対象物に近接または接触させるための保冷具支持体と、を有する。
これにより、保冷対象物に保冷具を近接もしくは接触させることができ、保冷対象物を保冷具の融点付近にて保持することができる。
(P)また、本発明の一態様に係る保冷ユニットは、前記保冷具支持体は、隣接する前記保冷具を連結する関節機構を備える。
これにより、保冷具が一体化すると共に、自由度を有するため、保冷対象物に保冷具を配備する際の操作性が向上する。
なお、本国際出願は、2016年11月22日に出願した日本国特許出願第2016-227098号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第2016-227098号の全内容を本国際出願に援用する。
10、10a 第1の液層
20、20a 第2の液層
100 保冷具
110 保冷具本体
120 収容部
130 蓄熱層
150 蓄熱材
170 注入口
190 栓
200 物流梱包容器
210 物流梱包容器本体
220 保冷具保持部
221 保冷具保持部材
230 物品収容部
240 収容部
250 蓋部
300 保冷ユニット
310 保冷具支持体
320 関節機構
330 固定機構
400 保冷ユニット
410 関節機構
420 フィルム
20、20a 第2の液層
100 保冷具
110 保冷具本体
120 収容部
130 蓄熱層
150 蓄熱材
170 注入口
190 栓
200 物流梱包容器
210 物流梱包容器本体
220 保冷具保持部
221 保冷具保持部材
230 物品収容部
240 収容部
250 蓋部
300 保冷ユニット
310 保冷具支持体
320 関節機構
330 固定機構
400 保冷ユニット
410 関節機構
420 フィルム
Claims (16)
- 所定温度で相変化する蓄熱材であって、
水と、
セミクラスレートハイドレートを形成する四級アンモニウム塩からなる主剤と、
アルカリ性を維持するpH調整剤と、
正の水和を示すカチオンを生じる発核剤と、を有し、
相変化温度を超える温度環境において、前記主剤を含む第1の液層と前記発核剤を含む第2の液層とに分離する蓄熱材。 - 前記主剤は、臭化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、硝酸テトラブチルアンモニウムまたはフッ化テトラブチルアンモニウムのいずれか一つであり、
前記pH調整剤は、炭酸ナトリウムであり、
前記発核剤は、リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物である請求項1記載の蓄熱材。 - 前記主剤が、臭化テトラブチルアンモニウムである場合、臭化テトラブチルアンモニウムの含有率が35wt%以上で40.5wt%以下の範囲内にあり、
前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が2.5wt%以上であり、
前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である請求項2記載の蓄熱材。 - 前記主剤が、臭化テトラブチルアンモニウムである場合、臭化テトラブチルアンモニウムの含有率が30wt%以上で35wt%未満の範囲内にあり、
前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が3.0wt%以上であり、
前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である請求項2記載の蓄熱材。 - 前記主剤が、塩化テトラブチルアンモニウムである場合、塩化テトラブチルアンモニウムの含有率が29wt%以上で34wt%以下の範囲内にあり、
前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が2.5wt%以上であり、
前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である請求項2記載の蓄熱材。 - 前記主剤が、塩化テトラブチルアンモニウムである場合、塩化テトラブチルアンモニウムの含有率が24wt%以上で29wt%未満の範囲内にあり、
前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が3.0wt%以上であり、
前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である請求項2記載の蓄熱材。 - 前記主剤が、硝酸テトラブチルアンモニウムである場合、硝酸テトラブチルアンモニウムの含有率が34wt%以上で39wt%以下の範囲内にあり、
前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が2.5wt%以上であり、
前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である請求項2記載の蓄熱材。 - 前記主剤が、硝酸テトラブチルアンモニウムである場合、硝酸テトラブチルアンモニウムの含有率が29wt%以上で34wt%未満の範囲内にあり、
前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が3.0wt%以上であり、
前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である請求項2記載の蓄熱材。 - 前記主剤が、フッ化テトラブチルアンモニウムである場合、フッ化テトラブチルアンモニウムの含有率が28wt%以上で33wt%以下の範囲内にあり、
前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が2.5wt%以上であり、
前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である請求項2記載の蓄熱材。 - 前記主剤が、フッ化テトラブチルアンモニウムである場合、フッ化テトラブチルアンモニウムの含有率が23wt%以上で28wt%未満の範囲内にあり、
前記リン酸水素二ナトリウムの無水物または水和物の含有率が3.0wt%以上であり、
前記炭酸ナトリウムの含有率が2.0wt%以上である請求項2記載の蓄熱材。 - 前記第1の液層の比重よりも前記第2の液層の比重が大きい請求項1から請求項10のいずれかに記載の蓄熱材。
- 物品の温度調節を行なう保冷具であって、
請求項1から請求項11のいずれかに記載の蓄熱材と、
前記蓄熱材を収容する収容部と、を備えることを特徴とする保冷具。 - 物品を梱包する物流梱包容器であって、
物流梱包容器本体と、
請求項12記載の保冷具と、
前記物流梱包容器本体内部に設けられ、前記保冷具を保持する保冷具保持部と、
前記物流梱包容器本体内部に設けられ、物品を収容する物品収容部と、を備えることを特徴とする物流梱包容器。 - 保冷対象物の保冷を行なう保冷ユニットであって、
保冷対象物の周囲に配備され、短冊状に形成された請求項12記載の複数の保冷具を備え、
前記保冷具は関節機構を備え、隣接する複数の前記保冷具は、前記関節機構を介して連結していることを特徴とする保冷ユニット。 - 保冷対象物の保冷を行なう保冷ユニットであって、
保冷対象物の周囲に配備され、短冊状に形成された請求項12記載の複数の保冷具と、
前記保冷具の外周に配備され、前記保冷具を支持し、保冷対象物に近接または接触させるための保冷具支持体と、を有することを特徴とする保冷ユニット。 - 前記保冷具支持体は、隣接する前記保冷具を連結する関節機構を備えることを特徴とする請求項15記載の保冷ユニット。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018552619A JP6663508B2 (ja) | 2016-11-22 | 2017-11-22 | 蓄熱材、保冷具、物流梱包容器および保冷ユニット |
US16/462,735 US20190367790A1 (en) | 2016-11-22 | 2017-11-22 | Heat storage medium, cooling pack, logistics package, and cooling unit |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016-227098 | 2016-11-22 | ||
JP2016227098 | 2016-11-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2018097183A1 true WO2018097183A1 (ja) | 2018-05-31 |
Family
ID=62195593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2017/042018 WO2018097183A1 (ja) | 2016-11-22 | 2017-11-22 | 蓄熱材、保冷具、物流梱包容器および保冷ユニット |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190367790A1 (ja) |
JP (1) | JP6663508B2 (ja) |
WO (1) | WO2018097183A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT201900019805A1 (it) * | 2019-10-25 | 2020-01-25 | Cn Continental S P A | Dispositivo per regolare la temperatura di bevande in bottiglia |
JP2022118520A (ja) * | 2021-02-02 | 2022-08-15 | 株式会社日本パッキング&シールズ | 保冷容器 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210207015A1 (en) * | 2020-01-06 | 2021-07-08 | Mordechai Einhorn | Refrigeration pack product and method for providing same comprising providing a slurry including a thickening agent |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008214527A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Jfe Engineering Kk | 包接水和物を生成する性質を有する水溶液、第四級アンモニウム塩をゲストとする包接水和物及び当該包接水和物のスラリ並びに、包接水和物の生成方法、包接水和物が生成又は成長する速度を増加させる方法、包接水和物が生成又は成長する際の過冷却現象を防止又は抑制する方法 |
JP2008230988A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Jfe Engineering Kk | 溶液中の包接化合物又はそのゲスト分子の相分離促進方法 |
JP2011111496A (ja) * | 2009-11-25 | 2011-06-09 | Jfe Engineering Corp | 蓄熱剤 |
-
2017
- 2017-11-22 WO PCT/JP2017/042018 patent/WO2018097183A1/ja active Application Filing
- 2017-11-22 US US16/462,735 patent/US20190367790A1/en not_active Abandoned
- 2017-11-22 JP JP2018552619A patent/JP6663508B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008214527A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Jfe Engineering Kk | 包接水和物を生成する性質を有する水溶液、第四級アンモニウム塩をゲストとする包接水和物及び当該包接水和物のスラリ並びに、包接水和物の生成方法、包接水和物が生成又は成長する速度を増加させる方法、包接水和物が生成又は成長する際の過冷却現象を防止又は抑制する方法 |
JP2008230988A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Jfe Engineering Kk | 溶液中の包接化合物又はそのゲスト分子の相分離促進方法 |
JP2011111496A (ja) * | 2009-11-25 | 2011-06-09 | Jfe Engineering Corp | 蓄熱剤 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT201900019805A1 (it) * | 2019-10-25 | 2020-01-25 | Cn Continental S P A | Dispositivo per regolare la temperatura di bevande in bottiglia |
WO2021079389A1 (en) | 2019-10-25 | 2021-04-29 | Cn Continental S.P.A. | Device for regulating the temperature of beverages in a bottle |
JP2022118520A (ja) * | 2021-02-02 | 2022-08-15 | 株式会社日本パッキング&シールズ | 保冷容器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20190367790A1 (en) | 2019-12-05 |
JP6663508B2 (ja) | 2020-03-11 |
JPWO2018097183A1 (ja) | 2019-11-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPWO2019026820A1 (ja) | 潜熱蓄熱材、保冷具、保冷庫、物流梱包容器および保冷ユニット | |
WO2018097183A1 (ja) | 蓄熱材、保冷具、物流梱包容器および保冷ユニット | |
JP6999030B2 (ja) | 潜熱蓄熱材料およびその製造方法、ならびにこれを用いた保冷具、物流梱包容器、人体冷却用具、冷蔵庫および食品保冷用具 | |
JP2581708B2 (ja) | 熱エネルギ貯蔵組成物 | |
JP6598076B2 (ja) | 潜熱蓄冷材 | |
WO2016002597A1 (ja) | 保冷部材 | |
JP6864742B2 (ja) | 蓄冷材および蓄冷パック | |
KR20020004960A (ko) | 축냉제, 축냉팩 및 보냉박스 | |
JP6723266B2 (ja) | 蓄熱材、これを用いた冷蔵庫および保冷容器 | |
AU2020101016A4 (en) | Reversible Liquid/Solid Phase Change Composition | |
JP6745287B2 (ja) | 蓄熱材、これを用いた蓄熱パック、恒温容器および輸送用容器 | |
JP4840075B2 (ja) | 保冷剤および保冷材 | |
AU2020103697A4 (en) | Reversible Liquid/Solid Phase Change Composition | |
JPWO2019013161A1 (ja) | 蓄熱材、保冷容器および冷蔵庫 | |
JP7011743B1 (ja) | 冷凍温度帯蓄冷材とそれを用いた保冷具および物流梱包容器 | |
JP7011744B1 (ja) | 冷凍温度帯蓄冷材とそれを用いた保冷具、物流梱包容器および物流システム | |
JP2003155473A (ja) | 蓄冷剤、蓄冷パック及び保冷ボックス | |
JP3774530B2 (ja) | 蓄熱材の製造方法 | |
JP7481973B2 (ja) | 蓄熱材、保冷具、物流梱包容器及び蓄熱材の製造方法 | |
JP2023001433A (ja) | 潜熱蓄熱材、保冷具、物流梱包容器及び食品保冷用具 | |
JPH1135930A (ja) | 潜熱蓄冷材 | |
JPH11293237A (ja) | 冷凍源装置 | |
JPH0995665A (ja) | 冷却剤 | |
JPH0995666A (ja) | 冷却剤 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17874268 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2018552619 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17874268 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |