JPH06158035A - 蓄冷熱材組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エリスリタンを蓄冷熱材として利用する場合
の過冷却を抑制する。 【構成】 エリスリタンを主成分とし、マンニトールを
必須副成分として含んでなる蓄冷熱材を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエリスリタンを主成分と
し、この化合物の融解潜熱を利用する蓄冷熱材組成物に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、蓄冷熱材としては、水または、水
と氷の相変化が用いられてきた。しかし、水を蓄冷熱材
に用いると顕熱を利用するため単位重量当たりの蓄熱量
が小さく蓄熱装置が大きくなるか、あるいは利用温度幅
が広くなるといった欠点が有る。一方、氷を蓄冷熱材と
して用いる場合は、氷と水の相変化に伴って発生する潜
熱を利用できるので単位重量当たりの蓄熱量は大きくな
るが、０℃以下になると大幅に冷凍機の効率が低下する
ので５〜１５℃の温度領域で作動する蓄冷熱材の提供が
望まれる。この温度域で作動する蓄冷熱材としては水以
外にベンゼン、蟻酸、酢酸が知られている。しかし、こ
れらの物質は、化学的な安定性が悪く、腐食性が有り、
可燃性で毒性や刺激臭があるなどの理由から実用性が低
い。また、無機塩の水和物は、リン酸水素二カリウム・
６水塩の蓄冷熱材としての利用が期待されたが、過冷却
が激しく実用化は困難であった。

【０００３】この様な技術的背景の下で、本発明者ら
は、エリスリタンを蓄冷熱材として使用することを提案
した（特願平３−２５５５７３号明細書参照）。エリス
リタンは、１３℃という低い融点を有し、難燃性・無味
無臭であり、繰り返し使用においても安定であり相分離
も起こさない。さらに、金属・樹脂など蓄熱器の材質に
対する腐食性あるいは毒性もなく、新しい蓄冷熱材とし
て所定の効果を奏する。

【０００４】このエリスリタンは比較的容易に結晶化
し、過冷却は起きにくいが、副成分の含量などによって
は、過冷却が発生する。エリスリタンの過冷却の程度
は、その水分含量によって異なる。すなわち、水分含量
が低いほど過冷却は小さく、水分含量が高いほど大きく
なる。例えば、水分含量が０．２％と低い場合には、−
１０℃で２４時間程度で結晶化するが、水分含量が１．
０％になると、−２０℃でも結晶化が起こったり起こら
なかったりし、さらには水分含量が３．４％になると−
２０℃では何日経っても結晶化しない。従って、−２０
℃に無条件で冷却する様な用途であれば、水分さえコン
トロールできればエリスリタンを単独で使用して所定の
効果を得ることができる。しかし、エリスリタンは非常
に吸湿性が高いため、使用中にも水分を吸収して次第に
水分含量が高くなるという性質を持っている。従って、
水分を１％以下に抑えることは、特に大規模の使用形態
においては困難である。また、水分を除去する方法も簡
便な方法はない。例えば、通常実験室でよく行われる無
水硫酸ナトリウムによる脱水も効果がなく、エリスリタ
ンが水と非常に親和性の強い物質であることを示してい
る。この様なことから、蓄熱システムとして装置を設計
するに際し、少しでも過冷却を抑制し装置をコンパクト
にすることが望ましい用途の場合はもちろんのこと、無
条件で−２０℃に冷却する用途であってもエリスリタン
の過冷却を効率よく抑制できる対策が望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにエリスリ
タンの過冷却については、それが実用上問題のない用途
で有れば、そのまま使用しても差し支えない。しかし、
過冷却をより小さく抑えたい時、特に０℃以上にしたい
ときには、何等かの方策が必要である。すなわち、水分
１．０％のエリスリタンを溶融状態から温度を下降させ
た場合に本来なら融点付近で結晶化が起こる筈である
が、融点から１０℃以上も低い０℃まで冷却しても結晶
化が起こらない。このことは、蓄冷熱材として使用した
場合、温度コントロールを要する範囲が非常に広範囲に
わたり大型の蓄熱装置が必要になることを意味する。従
って、本発明はエリスリタンの単独使用の際に随伴する
過冷却現象を少しでも低減できる蓄冷熱材の提供を目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このエリ
スリタンの過冷却現象の低減方法について鋭意検討を重
ねた結果、必須の副成分としてマンニトールをエリスリ
タンに混合すれば、結晶化の温度を０℃以上まで引き上
げ、かつ、反復使用にも十分耐えられることを発見し、
本発明を完成するに至った。すなわち、上記エリスリタ
ン単独使用に際して随伴する短所は、意外にもエリスリ
タンに適当量のマンニトールを添加することにより安定
してエリスリタンの過冷却を抑制できることが見い出さ
れた。従って、上記課題は、エリスリタンを主成分と
し、マンニトールを副成分として含んでなる本発明の蓄
冷熱材組成物の提供によって解決する。

【０００７】

【具体的な態様】本発明に用いるエリスリタンは、それ
自体既知の物質であり、例えば日研化学株式会社より市
販されているエリスリトールから、分子内脱水反応によ
って生成し、この反応液を蒸留することにより容易に得
られる。また、本発明の副成分マンニトールは単糖類の
糖アルコールであって、融点１６５〜１６９℃の吸湿性
の低い結晶粉末であり、医薬分野では浸透圧性利尿薬と
して、また、食品分野では、ガム・飴の粘着防止用の食
品添加物のひとつとして、従来から広く使用されてお
り、市販品をそのまま使用できる。また、本蓄冷熱材組
成物の製造方法は、どんな方法であってもよく、一般的
には、常温で液体のエリスリタンに常温で固体のマンニ
トールを均一に混合・分散させればよい。

【０００８】マンニトールは、前記のように単糖類の糖
アルコールであり、６個の炭素が鎖状に結合している
が、よく似た構造の糖アルコールとしてガラクチトー
ル、ソルビトールなどがあり、また、炭素の数の異なる
単糖類の糖アルコールであるキシリトール、エリスリト
ール、アラビトールなど、二糖類の糖アルコールである
ラクチトール、マルチトールなども知られている。さら
には、糖アルコールではないが、グルコース、ガラクト
ース、マンノース、キシロースなどがある。しかし、こ
れらの中には、マンニトール程の過冷却抑制効果を持っ
ているものは見当たらない。この様なことから、エリス
リタンとマンニトールを同時に含むことが本発明の蓄冷
熱材組成物において必須であるが、構造上類似する上記
の糖類を本発明の効果に悪影響を及ぼさない範囲で含め
ることは可能である。

【０００９】本発明の蓄冷熱材組成物は、水分が０．２
％では、１０℃付近で結晶化させることができ、水分が
１．０％では、３℃付近で、水分が３．４％になると−
１０℃で結晶化させることができる。これらの水分およ
び温度条件下で本発明の組成物におけるマンニトールの
作用効果は、その機序によって限定されるものでない
が、エリスリタンの結晶核誘発剤としてマンニトールが
役立つものと予想されるので、それぞれの水分含量、温
度およびマンニトールの添加量に応じて過冷却の抑制を
成し遂げることが可能である。

【００１０】従って、エリスリタンに対するマンニトー
ルの添加量は、温度、水分含量によって変動するので限
定されない。すなわち、どの様な温度、水分含量であっ
ても、少量すぎて繰り返し使用する場合にマンニトール
がエリスリタン中に完全には溶解しないで、一部でも固
形物の状態で残っている量以上添加すればよい。しか
し、多量に添加した場合には、それだけ蓄冷熱材として
のエリスリタンの比率が低下し、効率が悪くなる。ま
た、多量に添加しても過冷却の程度を添加量に応じてど
こまでも小さくすることはできない。例えば、温度が０
℃で、エリスリタンの水分含量が１．０％の場合には、
エリスリタン１００重量部に対して、マンニトール０．
３重量部ないし５重量部、好ましくは、０．５重量部な
いし３重量部がよい。しかし、温度が０℃より低い場合
には、もっとマンニトール量を下げてもかまわない。

【００１１】本発明の蓄冷熱材組成物に使用するエリス
リタンの水分含量は、低ければ低い程過冷却を防止でき
るので好ましい。マンニトールを添加して水分含量が多
少高い場合でも過冷却を抑制するためには、水分含量
は、５％以下好ましくは、１％以下が望ましい。

【００１２】本発明は、上述のように水分含量の低いエ
リスリタンにマンニトールを添加して過冷却を最小限に
抑える手段を提案するものであるが、本発明においてエ
リスリタンを「主成分とする」とは、本発明の蓄冷熱材
組成物がエリスリタン自体の蓄冷熱材としての効果を損
なわない程度に含まれることを意味する。本発明の目的
に沿う限り必要に応じてマンニトール以外に上述の他の
添加物をこの蓄冷熱材組成物に配合してもよい。

【００１３】本発明の蓄冷熱材組成物の使用目的また
は、使用態様によってさらに多種多様の添加物を含める
ことができるので、本発明の蓄冷熱材組成物に混入でき
る組成物は上記の記載によって制限を受けるものではな
い。

【００１４】以下に、本発明の蓄冷熱材組成物の使用形
態および作用について具体的に説明する。例えば、本発
明による蓄冷熱材組成物は、ジャケット付きジョッキの
ジャケットに充填して、冷蔵庫あるいは冷凍庫内で結晶
化させて使用すれば夏の屋外のような暑さの中でもビー
ルやジュースが温まってしまうことがなく、長時間美味
しく飲むことができる。さらに、野菜サラダ、刺身など
の生鮮食料品用の食器に本蓄冷熱材組成物を組み込んで
使用することによって、同様の効果を期待することがで
きる。この様な使用形態を用いることによって、氷を使
用した時のように食品が溶けた水でベタベタになった
り、飲料が水で希釈されたりすることなく飲食できる。
さらに、生鮮食料品を運搬するときのコンテナーにも本
蓄冷熱材組成物を使用すれば、０℃から１５℃という鮮
度保持の最適な温度域に保持できると共に、冷却のため
の電気配線、バッテリーを必要としない、あるいはそれ
らの負荷を大幅に低減できるコンテナーの製作が可能と
なる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明をこれらの例に限定することを意図
するものではないことは言うまでもない。

【００１６】実施例１ ポリ袋に水分含量０．２％のエリスリタン２０ｇとマン
ニトール０．２ｇ、０．６ｇ、または１．０ｇをそれぞ
れ加え、十分に混合した後空気を入れないようにシール
して被検試料とした。一方、比較のためにマンニトール
を全く加えない対照試料も調製した。それらのポリ袋を
１０℃、５℃、３℃、０℃、−５℃、−１０℃、−２０
℃の各温度に静置し、表面温度計により、結晶化の有無
と結晶化に掛かった時間を測定した。その結果を下記表
１にまとめて示す。この表から明らかなように、この蓄
冷熱材組成物は１０℃付近で結晶化し、過冷却が非常に
小さく抑えられていることがわかる。

【００１７】実施例２ 水分含量１．０％のエリスリタンを使用して実施例１と
同様に、ポリ袋にエリスリタン２０ｇとマンニトール
０．２ｇ、０．６ｇ、または１．０ｇをそれぞれ加え、
十分に混合した後空気を入れないようにシールして被検
試料とした。一方、比較のためにマンニトールを添加し
ていない対照試料も調製した。それらのポリ袋を１０
℃、５℃、３℃、０℃、−５℃、−１０℃、−２０℃の
各温度に静置し、表面温度計により、結晶化の有無と結
晶化に掛かった時間を測定した。その結果を下記表１に
まとめて示す。この表から明らかなように、この蓄冷熱
材組成物は３℃付近で結晶化し、過冷却が小さく抑えら
れていることがわかる。

【００１８】実施例３ 水分含量３．４％のエリスリタンを使用して実施例１と
同様に、ポリ袋にエリスリタン２０ｇとマンニトール
０．２ｇ、０．６ｇ、または１．０ｇをそれぞれ加え、
十分に混合した後空気を入れないようにシールして被検
試料とした。一方、比較のためにマンニトールを添加し
ていない対照試料を調製した。それらのポリ袋を１０
℃、５℃、３℃、０℃、−５℃、−１０℃、−２０℃の
各温度に静置し、表面温度計により、結晶化の有無と結
晶化に掛かった時間を測定した。その結果を下記表１に
まとめて示す。この表から明らかなように、マンニトー
ルを添加していない試料が−２０℃で全く結晶化してい
ないのに対して、この蓄冷熱材組成物は−１０℃付近で
結晶化し、過冷却が小さく抑えられていることがわか
る。

【００１９】

【表１】

【００２０】実施例４ 水分含量４．９％のエリスリタンを実施例１と同様に、
結晶化の試験を行ったところ、マンニトールを添加して
いない試料は、−２０℃でも全く結晶化せず、マンニト
ールを添加した本蓄冷熱材組成物は、いずれも−１０℃
では結晶化しないが、−２０℃では約１時間で結晶化し
た。

【００２１】実施例５ ポリ袋に水分含量１．０％のエリスリタン２０ｇを入
れ、マンニトールを０．０２ｇ、０．０４ｇ、または
０．０６ｇをそれぞれ加えて十分に混合した後、空気を
入れないようにシールし、０℃に静置し実施例１と同様
に、表面温度計により結晶化の有無と結晶化に掛かった
時間を測定したところ、マンニトールを０．０２ｇ、
０．０４ｇ添加したものは結晶化せず、０．０６ｇ添加
したものは、およそ２４時間程度で結晶化した。マンニ
トール０．０２ｇ、０．０４ｇ添加したものは、いずれ
も２４時間後までにマンニトールが溶解していた。な
お、０．０２ｇ、０．０４ｇ添加であっても、温度をさ
らに下げればマンニトールが溶解することなく本発明の
蓄冷熱材組成物としての効果は得られた。以上のよう
に、本発明の蓄冷熱材組成物は、エリスリタンの過冷却
を著しく小さくすることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、エリスリタンを主成分とし、
マンニトールを添加含有させてなる蓄冷熱材組成物を提
供する。マンニトールを必須の成分として含めることに
より、エリスリタン単独使用の蓄冷熱材組成物が有して
いた短所、すなわち、若干量の水分を含有するエリスリ
タンに随伴する過冷却現象が大幅に抑制できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エリスリタンを主成分とし、マンニトー
   ルを副成分として含んでなる蓄冷熱材組成物。