(57)【要約】【課題】カプセル内の相変化物質が液体状態か固体状態かを目視で容易に判別できるカプセル型放熱蓄熱材料を提供する。【解決手段】少なくとも１種の相変化物質を含有する芯物質と、該芯物質を被覆するカプセル壁とを有するカプセル型放熱蓄熱材料であって、前記芯物質が、固体状態において直径２ｍｍ以上であり、かつ前記カプセル壁が、内部の芯物質を外部から視認できるように形成されていることを特徴とするカプセル型放熱蓄熱材料である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の相変化物質を含有する芯物質と、該芯物質を被覆するカプセル壁とを有するカプセル型放熱蓄熱材料であって、
前記芯物質が、固体状態において直径２ｍｍ以上であり、かつ
前記カプセル壁が、内部の芯物質を外部から視認できるように形成されていることを特徴とするカプセル型放熱蓄熱材料。
【請求項２】
前記相変化物質が、ノルマルパラフィンであることを特徴とする請求項１に記載のカプセル型放熱蓄熱材料。
【請求項３】
前記カプセル壁が、親水性高分子からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のカプセル型放熱蓄熱材料。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法であって、
少なくとも１種の液体状態の相変化物質を、該相変化物質のうち最低融点の相変化物質の融点よりも低い温度に冷却された高分子溶液に注入して固化し、相変化物質を含有する芯物質を作製する工程、及び
前記芯物質を被包した高分子溶液中の高分子成分を硬化してカプセル壁とする工程、
を含むことを特徴とするカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法。
【請求項５】
前記高分子溶液の液温が、前記相変化物質のうち最低融点の相変化物質の融点よりも５〜１０℃低い液温であることを特徴とする請求項４に記載のカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法であって、
液体が充填された容器であって、上部及び下部の一方を加温し、他方を冷却した容器に少なくとも１種の液体状態の相変化物質を、次の条件Ａ又は条件Ｂを満足するように注入して固化し、相変化物質を含有する芯物質を作製する工程を含むことを特徴とするカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法。
条件Ａ：注入する相変化物質が容器内の液体よりも低比重の場合、前記相変化物質の融点以上の温度に容器の下部を加温し、かつ前記相変化物質の融点未満の温度に容器の上部を冷却し、容器の下部から相変化物質を注入する。
条件Ｂ：注入する相変化物質が容器内の液体よりも高比重の場合、前記相変化物質の融点以上の温度に容器の上部を加温し、かつ前記相変化物質の融点未満の温度に容器の下部を冷却し、容器の上部から相変化物質を注入する。
【請求項７】
さらに、前記芯物質を高分子溶液中に浸漬する工程、及び前記芯物質を被包した高分子溶液中の高分子成分を硬化してカプセル壁を形成する工程、を含むことを特徴とする請求項６に記載のカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法。
【請求項８】
前記容器内の液体が高分子成分を含み、前記芯物質を作製後、該芯物質を被包した液体中の高分子成分を硬化してカプセル壁を形成する工程、を含むことを特徴とする請求項６に記載のカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法。
【請求項９】
前記容器内の液体の粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載のカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法。
【請求項１０】
相変化物質が注入される注入口と、注入された前記相変化物質を被膜する被膜液体が充填された筒部と、該筒部を通過した前記相変化物質が取り出される取出口とを備えた容器と、
前記注入口近傍を加温し、充填された前記被膜液体の一部を温める加温手段と、
前記取出口近傍を冷却し、充填された前記被膜液体の一部を冷却する冷却手段と、
を備えることを特徴とするカプセル型放熱蓄熱材料の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相変化物質をカプセルに内包したカプセル型放熱蓄熱材料及びその製造方法、並びにカプセル型放熱蓄熱材料の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質の相変化に伴って生じる潜熱を利用するための潜熱蓄熱材料として、氷、ノルマルパラフィン、無機塩などが知られている（例えば、特許文献１参照。）。これらの潜熱蓄熱材料は、相変化物質の液体と固体との間の相変化による潜熱を利用する場合、相変化物質が液体状態になったとき、外部に漏れ出すなどの弊害がある。そこで、この問題を解決するために、相変化物質を、ゲル化又はマイクロカプセル化したり、乳化分散した相変化物質を親水性高分子で被包したりするなどの手法が提案されている（例えば、特許文献２〜６参照）。
【０００３】
一方、相変化物質を内包するカプセルとしては、マイクロカプセルのような小径のカプセルである必要はなく、直径数ミリ程度の大径のカプセルであっても問題はない。そして、カプセルを大径化する方法として、例えば、非特許文献１に記載の人工いくらを作製する方法を適用すること、すなわち、人工いくらの外壁をカプセルと考えた場合、当該カプセル内に相変化物質を封入することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５７−４０５８２号公報
【特許文献２】特開平８−１００１７１号公報
【特許文献３】特開平９−３１４５２号公報
【特許文献４】特開２００２−６９４３８号公報
【特許文献５】特開２００１−３０３０３１号公報
【特許文献６】特開２００７−１４５９４６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】近藤保、小石真純著、「新版マイクロカプセル  その製法・性質・応用」、三共出版株式会社、１９８７年１１月、ｐ．３８−４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の各手法により、相変化物質が外部に漏れ出すのは低減できるが、カプセル化又は乳化した相変化物質が小さすぎる、あるいは他の成分に含浸しているなどの理由により、相変化物質が固体状態であるのか、又は液体状態であるのかを目視で判別できず、外観からは熱を放出するのか吸収するのかについて認識することができない。すなわち、放熱材として作用するのか、又は蓄熱材として作用するのかについて外観からは判別が困難であった。
また、相変化物質のマイクロカプセル化は、作製に手間がかかる、コストが高いなどの問題がある。
さらに、非特許文献１に記載の人工いくらの製造方法を適用して得られる大径のカプセルは、非架橋性高分子で芯物質を被包して中間粒子を作製した後、当該中間粒子をさらに架橋性高分子で被包し、架橋性高分子を硬化して得られるという三重構造であり、中間粒子を作製する工程が存在するため工程数が若干多い。
【０００７】
本発明は、以上の従来の問題点に鑑みなされたものであり、カプセル内の相変化物質が液体状態か固体状態かを目視で容易に判別できるカプセル型放熱蓄熱材料、当該カプセル型放熱蓄熱材料を容易に製造することができる製造方法、当該製造方法を適用し得る製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）少なくとも１種の相変化物質を含有する芯物質と、該芯物質を被覆するカプセル壁とを有するカプセル型放熱蓄熱材料であって、
前記芯物質が、固体状態において直径２ｍｍ以上であり、かつ
前記カプセル壁が、内部の芯物質を外部から視認できるように形成されていることを特徴とするカプセル型放熱蓄熱材料。
【０００９】
（２）前記相変化物質が、ノルマルパラフィンであることを特徴とする前記（１）に記載のカプセル型放熱蓄熱材料。
【００１０】
（３）前記カプセル壁が、親水性高分子からなることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のカプセル型放熱蓄熱材料。
【００１１】
（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法であって、
少なくとも１種の液体状態の相変化物質を、該相変化物質のうち最低融点の相変化物質の融点よりも低い温度に冷却された高分子溶液に注入して固化し、相変化物質を含有する芯物質を作製する工程、及び
前記芯物質を被包した高分子溶液中の高分子成分を硬化してカプセル壁とする工程、
を含むことを特徴とするカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法。
【００１２】
（５）前記高分子溶液の液温が、前記相変化物質のうち最低融点の相変化物質の融点よりも５〜１０℃低い液温であることを特徴とする前記（４）に記載のカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法。
【００１３】
（６）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法であって、
液体が充填された容器であって、上部及び下部の一方を加温し、他方を冷却した容器に少なくとも１種の液体状態の相変化物質を、次の条件Ａ又は条件Ｂを満足するように注入して固化し、相変化物質を含有する芯物質を作製する工程を含むことを特徴とするカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法。
条件Ａ：注入する相変化物質が容器内の液体よりも低比重の場合、前記相変化物質の融点以上の温度に容器の下部を加温し、かつ前記相変化物質の融点未満の温度に容器の上部を冷却し、容器の下部から相変化物質を注入する。
条件Ｂ：注入する相変化物質が容器内の液体よりも高比重の場合、前記相変化物質の融点以上の温度に容器の上部を加温し、かつ前記相変化物質の融点未満の温度に容器の下部を冷却し、容器の上部から相変化物質を注入する。
【００１４】
（７）さらに、前記芯物質を高分子溶液中に浸漬する工程、及び前記芯物質を被包した高分子溶液中の高分子成分を硬化してカプセル壁を形成する工程、を含むことを特徴とする前記（６）に記載のカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法。
【００１５】
（８）前記容器内の液体が高分子成分を含み、前記芯物質を作製後、該芯物質を被包した液体中の高分子成分を硬化してカプセル壁を形成する工程、を含むことを特徴とする前記（６）に記載のカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法。
【００１６】
（９）前記容器内の液体の粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上であることを特徴とする前記（４）〜（８）のいずれかに記載のカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法。
【００１７】
（１０）相変化物質が注入される注入口と、注入された前記相変化物質を被膜する被膜液体が充填された筒部と、該筒部を通過した前記相変化物質が取り出される取出口とを備えた容器と、
前記注入口近傍を加温し、充填された前記被膜液体の一部を温める加温手段と、
前記取出口近傍を冷却し、充填された前記被膜液体の一部を冷却する冷却手段と、
を備えることを特徴とするカプセル型放熱蓄熱材料の製造装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、カプセル内の相変化物質が液体状態か固体状態かを目視で容易に判別できるカプセル型放熱蓄熱材料、当該カプセル型放熱蓄熱材料を容易に製造することができる製造方法、当該製造方法を適用し得る製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のカプセル型放熱蓄熱材料の製造装置内の容器を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜カプセル型放熱蓄熱材料＞
本発明のカプセル型放熱蓄熱材料は、少なくとも１種の相変化物質を含有する芯物質と、該芯物質を被覆するカプセル壁とを有するカプセル型放熱蓄熱材料であって、前記芯物質が、固体状態において直径２ｍｍ以上であり、かつ前記カプセル壁が、内部の芯物質を外部から視認できるように形成されていることを特徴としている。
本発明のカプセル型放熱蓄熱材料は、カプセルに内包される相変化物質の直径を２ｍｍ以上の大きなサイズとし、かつ内部の芯物質を外部から視認できるようにカプセル壁を形成したことで、カプセル内の芯物質（相変化物質）が液体状態か固体状態かを目視で判別することができる。ひいては、当該材料が、放熱材として作用するか、蓄熱材として作用するかについて容易に判別することができる。具体的には、芯物質としてパラフィンを使用する場合、液体状体では透明であるのに対し、固体状態では白濁するため、カプセル内部が目視できることから、芯物質の状態を、透明か白濁しているかによって判別することができる。
【００２１】
本発明において、カプセルに内包された、少なくとも１種の相変化物質を含有する芯物質は固体状態において直径２ｍｍ以上としているが、芯物質の直径が２ｍｍ以上であると、カプセル壁の良好な内部視認性と相まって相変化物質が液体状態であるか固体状態であるかの判別が容易となり、逆に２ｍｍ未満では目視が困難となる。芯物質の直径は２〜５０ｍｍが好ましく、３〜２０ｍｍがより好ましい。
なお、「芯物質の直径が２ｍｍ以上」とは、芯物質が球形であることを想定したものであるが、回転楕円体や、歪な立体形状である場合には、当該立体において最も長い部位の直線距離を意味する。
【００２２】
一方、本発明において、カプセル壁は、内部の芯物質を外部から視認できるように形成されている。従って、カプセルに内包される芯物質を目視で確認することができ、相変化物質たる芯物質が液体状態なのか、あるいは固体状態なのかを目視で容易に判別することができる。
ここで、カプセル壁が内部の芯物質を外部から視認できるように形成するためには、カプセル壁の材料として透明度が高いものや、可視光透過性を有するものを使用したり、カプセル壁の厚みを薄くしたりすることなどが考えられる。また、芯物質としては、内包する相変化物質が液体状態と固体状態とで可視光の吸収波長、もしくは屈折率が変化するものを使用することが考えられる。
【００２３】
本発明において、芯物質に用いる相変化物質としては、例えば、パラフィンや脂肪酸などの有機物、あるいは無機化合物の水和物等が挙げられる。具体的には、有機物としては、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン、エイコサン、ヘンイコサン、ドコサンなどの直鎖の脂肪族炭化水素や、天然ワックス、石油ワックス、等が挙げられ、無機化合物の水和物としては、ＬｉＮＯ3・３Ｈ2Ｏ、Ｎａ2ＳＯ4・１０Ｈ2Ｏ、Ｎａ2ＨＰＯ4・１２Ｈ2Ｏなどの無機化合物の水和物等が挙げられる。中でも、ノルマルパラフィンであることが好ましい。
本発明においては、これらのうちでも、液体状態と固体状態とを容易に判別できる点で、各状態で光の透過率や色が異なるものが好ましい。
【００２４】
一方、本発明において、カプセル壁の材料としては、親水性高分子を用いることが好ましい。
親水性高分子としては、ゼラチン、ゼラチン誘導体、カゼイン、寒天、アルギン酸ナトリウム、でんぷん、ポリビニルアルコールなどの水溶性ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどのセルロースエステル、塩化ビニル含有共重合体、塩化ビニリデン含有共重合体、アクリル酸エステル含有共重合体、酢酸ビニル含有共重合体、ブタジエン含有共重合体などのラテックスポリマー、ポリアクリル酸共重合体、無水マレイン酸共重合体、等が例示される。
カプセル化の手法としては特に限定はないが、後述する本発明の製造方法を適用することが好ましい。
カプセルの外径としては、３〜６０ｍｍとすることが好ましく、４〜３０ｍｍとすることがより好ましい。
【００２５】
＜カプセル型放熱蓄熱材料の製造方法＞
以上の本発明のカプセル型放熱蓄熱材料は、本発明の製造方法によって製造することができる。
本発明の第１の態様によるカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法は、少なくとも１種の液体状態の相変化物質を、該相変化物質のうち最低融点の相変化物質の融点よりも低い温度に冷却された高分子溶液に注入して固化し、相変化物質を含有する芯物質を作製する工程（以下、「工程Ａ」と呼ぶ。）、及び前記芯物質を被包した高分子溶液中の高分子成分を硬化してカプセル壁とする工程（以下、「工程Ｂ」と呼ぶ。）、を含むことを特徴としている。
以下に、各工程について説明する。
【００２６】
（工程Ａ）
本工程においては、少なくとも１種の液体状態の相変化物質を、該相変化物質のうち最低融点の相変化物質の融点よりも低い温度に冷却された高分子溶液に注入して固化し、相変化物質を含有する芯物質を作製する。本工程では、まず、液体状態の相変化物質を、該相変化物質の融点よりも低い温度に冷却された高分子溶液に注入するのであるが、そのとき、高分子溶液に注入された相変化物質は融点以下の温度に冷却されて固化し、芯物質となる。つまり、最終的にカプセルに内包される芯物質は、相変化物質を上記高分子溶液に注入することのみで作製することができる。従って、人工いくらのように、非架橋性高分子で包んだ中間粒子を作製する必要がない。また、高分子溶液に注入する相変化物質は液体状態であるため、注射器やノズルを用いての注入が可能であり、相変化物質の注入量を増減することで、芯物質のサイズを調整することができる。
一方、作製した芯物質の周囲には高分子溶液が存在することから、芯物質は高分子溶液に被包された状態で存在する。
【００２７】
工程Ａにおいて、高分子溶液の液温としては、相変化物質を注入後、速やかに固化させるため、あるいはノズルなどを用いて注入する場合に当該ノズルなどの目詰まりを防止するため、相変化物質のうち最低融点の相変化物質の融点よりも５〜１０℃低い液温であることが好ましい。
【００２８】
一方、注入する相変化物質の比重よりも、高分子溶液の比重の方が大きい場合、相変化物質は高分子溶液が充填された容器の下部から注入することが好ましい。そのように容器の下部から注入することで、相変化物質は固化しながら浮上し、粒子状態が良好となる。
【００２９】
（工程Ｂ）
本工程においては、前記芯物質を被包した高分子溶液中の高分子成分を硬化してカプセル壁とする。上述のように、工程Ａによって作製した芯物質は、高分子溶液に被包された状態であり、この状態で芯物質を高分子溶液から取り出し、高分子溶液の高分子成分を硬化すればカプセル壁が形成され、相変化物質を含む芯物質を内包するカプセルが得られる。
高分子溶液中の高分子成分の硬化は、使用する高分子成分により、公知の硬化方法を採用することができる。例えば、高分子成分がアルギン酸ナトリウムであれば、塩化カルシウム溶液（架橋剤溶液）に投入すればよいし、ＵＶ硬化性化合物であればＵＶ照射をすればよい。
【００３０】
本発明の第２の態様によるカプセル型放熱蓄熱材料の製造方法は、液体が充填された容器であって、上部及び下部の一方を加温し、他方を冷却した容器に少なくとも１種の相変化物質を、次の条件Ａ又は条件Ｂを満足するように注入して固化し、相変化物質を含有する芯物質を作製する工程を含むことを特徴としている。
条件Ａ：注入する相変化物質が容器内の液体よりも低比重の場合、前記相変化物質の融点以上の温度に容器の下部を加温し、かつ前記相変化物質の融点未満の温度に容器の上部を冷却し、容器の下部から相変化物質を注入する。
条件Ｂ：注入する相変化物質が容器内の液体よりも高比重の場合、前記相変化物質の融点以上の温度に容器の上部を加温し、かつ前記相変化物質の融点未満の温度に容器の下部を冷却し、容器の上部から相変化物質を注入する。
【００３１】
条件Ａは、注入する相変化物質が容器内の液体よりも低比重の場合である。この場合は、相変化物質は容器内の液体よりも低比重のため、相変化物質を上部から注入しても容器の上方に滞留することになる。そこで、容器の下部を加温し、上部を冷却するとともに、相変化物質を容器の下部から注入し容器内を浮上させるのである。そのように構成すると、容器の下部においては加温されているため相変化物質は液体状態であり、ノズル等を用いる場合に目詰まりなく注入することができる。そして、相変化物質が容器内の液体中を浮上するにつれて温度が低下し、最終的には融点以下の温度となり固化し、相変化物質を含有する芯物質が形成される。
なお、条件Ａにおいては、容器の上部を加温し、下部を冷却すると、対流が起こってしまい、上部と下部とで所望の温度を維持するのが困難になることがある。従って、後述するように容器内の液体の粘度を調整するか、又は使用する容器は上下方向に一定以上の長さを有するものであることが好ましい。具体的には、上部、下部の温度を測定し、上部の温度が相変化物質の融点より５℃以上高く、下部の温度が相変化物質の融点より５℃以上低くなる高さとすることが好ましい。
【００３２】
条件Ｂは、注入する相変化物質が容器内の液体よりも高比重の場合である。この場合は、相変化物質は容器内の液体よりも高比重のため、上記条件Ａの場合と同様に、下部から注入しても浮上することはない。そこで、容器の上部を加温し、下部を冷却するとともに、相変化物質を容器の上部から注入し容器内を沈降させるのである。そのように構成すると、容器の上部においては、相変化物質は液体状態であり、ノズル等を用いる場合に目詰まりなく注入することができる。そして、相変化物質が容器内の液体中を沈降するにつれて温度が低下し、最終的には融点以下の温度となり固化し、相変化物質を含有する芯物質が形成される。
【００３３】
本発明の第２の態様において、さらに、（１）前記芯物質を高分子溶液中に浸漬する工程、及び（２）前記芯物質を被包した高分子溶液中の高分子成分を硬化してカプセル壁を形成する工程、を含むことが好ましい。
（１）の工程においては、上記のようにして作製した芯物質を高分子溶液中に浸漬するのであるが、本工程により、上記芯物質が高分子溶液に被包される。そして、（２）の工程において、芯物質を被包した高分子溶液中の高分子成分を硬化してカプセル壁を形成する。第１の態様と同様に、高分子溶液中の高分子成分の硬化は、使用する高分子成分により、公知の硬化方法を採用することができる。例えば、高分子成分がアルギン酸ナトリウムであれば、塩化カルシウム溶液（架橋剤溶液）に投入すればよいし、ＵＶ硬化性化合物であればＵＶ照射をすればよい。
【００３４】
本発明の第２の態様において、容器内の液体中に高分子成分を含有させれば、上記（１）の工程を省略することができる。すなわち、容器内の液体中に高分子成分を含むと、上記条件Ａ又は条件Ｂにより浮上又は沈降した芯物質が、高分子成分を含む液体に被包されることになり、その後、当該高分子成分を硬化することでカプセル壁を形成することができる。
【００３５】
一方、本発明の製造方法において、いずれの態様においても、容器内の液体の粘度を２００ｍＰａ・ｓ以上とすることが好ましく、２００〜１０００ｍＰａ・ｓとすることが好ましい。すなわち、容器内の液体を増粘することが好ましいのであるが、これは以下の理由による。注入した相変化物質の浮上又は沈降速度が速い場合、相変化物質が完全に凝固する前に容器の最上部に達してしまい、球形を維持できなくなることや、相変化物質の粒同士が合一することが懸念される。容器内の液体を増粘すれば、相変化物質の浮上速度を遅くすることができ、相変化物質が最上部に達する前に相変化物質を凝固させることができるため、上記懸念を払拭することができる。
また、容器内の液体を増粘することで、溶液の対流を低減でき、容器の上部と下部における温度管理が容易になる。
【００３６】
＜カプセル型放熱蓄熱材料の製造装置＞
本発明のカプセル型放熱蓄熱材料の製造装置は、相変化物質が注入される注入口と、注入された前記相変化物質を被膜する被膜液体が充填された筒部と、該筒部を通過した前記相変化物質が取り出される取出口とを備えた容器と、前記注入口近傍を加温し、充填された前記被膜液体の一部を温める加温手段と、前記取出口近傍を冷却し、充填された前記被膜液体の一部を冷却する冷却手段と、を備えることを特徴としている。本発明の製造装置は、本発明の第２の態様によるカプセル型放熱材料の製造方法を実施するのに適した製造装置である。以下に、図１を参照して説明する。
【００３７】
図１は、本発明の製造装置に具備される容器であって、第２の態様の条件Ａを実行し得る容器を示す模式断面図である。図１に示す容器１０は、円筒状の容器本体（筒部）１２と、容器本体１２の下部に設けられた加温手段１４と、上部に設けられた冷却手段１６とを有する。容器本体１２の底部にはノズル１８が底面を貫通した状態で設けられており、容器本体１２内への相変化物質の注入はノズル１８を介して行うことができる。つまり、ノズル１８は、相変化物質が注入される注入口をなす。図１においては、容器本体１２内には、注入された前記相変化物質を被膜する被膜液体２２が満たされている。
【００３８】
容器本体１２内に満たされた被膜液体は、下部近傍においては加温手段１４により加温され、上部近傍においては冷却手段１６により冷却される。また、図１に示す容器１０は条件Ａを実行するために、注入する相変化物質よりも高比重の液体が満たされる。この状態でノズル１８を介して相変化物質を注入すると、下部は加温されているため、注入直後において相変化物質は液体状であるが、浮上するに従って液温が低下し、途中から固化し粒状になり、粒状の相変化物質は液体が被包される。図１において、ノズル１８を介して注入された相変化物質（液滴又は粒状）２０が浮上する様子を示している。
【００３９】
以上の容器１０において、ノズル１８を介して注入された相変化物質が容器本体１２の上部まで浮上したとき、芯物質となる。そして、この芯物質を捕捉して容器から取り出し、その後、カプセル壁を形成する。カプセル壁の形成は、上述の本発明の製造方法で説明した通り、被膜液体２２が高分子成分を含有しない場合には、捕捉した芯物質を、高分子成分を含む高分子溶液中に浸漬し、その後高分子成分を硬化することでカプセル壁が形成される。また、被膜液体２２が高分子成分を含有する場合には、芯物質が被膜液体２２に被包された状態で容器１０から取り出し、その状態で高分子成分を硬化してカプセル壁を形成する。
【００４０】
以上の図１に示す容器１０は、第２の態様による条件Ａを実行するための容器であり、条件Ｂを実行するには、加温手段１４及び冷却手段１６の位置を逆にし、ノズルを容器１０の上部に設ければよい。
【００４１】
本発明の装置において、前記加温手段としては、注入する相変化物質の融点以上の温度に容器内の液体を加温できるものであれば特に限定はないが、例えば、電熱線を用いて加温するもの、赤外線照射によって加温するもの、化学的な発熱手段によるものなどが挙げられる。
また、冷却手段としては、注入する相変化物質を融点未満の温度に冷却できるものであれば特に限定はないが、例えば、氷やドライアイスなど低温物質を用いるもの、ベルチェ素子を用いるもの等が挙げられる。
【実施例】
【００４２】
以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
［実施例１］
高分子水溶液としてアルギン酸ナトリウムの３．３質量％水溶液１００ｍＬを容器に満たし、１１℃に冷却した。当該冷却温度は、相変化物質（芯物質）たるｎ−ヘキサデカンの融点（１８℃）以下の温度である。次いで、ｎ−ヘキサデカン（液体）として、固化したときに２ｍｍ程度の直径となる量をノズルから前記アルギン酸ナトリウムの３．３質量％水溶液中に注入したところ、当該水溶液中でｎ−ヘキサデカンが固化し、芯物質を形成した。芯物質を水溶液中から引き上げ、アルギン酸ナトリウムの３．３質量％水溶液が被包した状態で、塩化カルシウム水溶液（架橋剤水溶液）中に投入した。すると、アルギン酸ナトリウムが硬化しカプセル壁が形成され、カプセル型放熱蓄熱材料が得られた。
【００４４】
［実施例２］
相変化物質（芯物質）として、ｎ−ヘキサデカンの代わりにテトラデカン（融点：６℃）を用いたこと、及びアルギン酸ナトリウムの３．３質量％水溶液を１℃に冷却したこと以外は実施例１と同様にしてカプセル型放熱蓄熱材料を作製した。
【００４５】
［比較例１〜２］
比較例１として、三菱製紙（株）製、サーモメモリＦＰ−１６（融点：１６℃）を、比較例２として、同ＦＰ−２５（融点：２５℃）をそのまま用いた。
【００４６】
得られた実施例１〜２、及び比較例１〜２のカプセル型放熱蓄熱材料において、液体状態及び固体状態において、内部の相変化物質の状態が目視で判別できるかを評価した。評価結果を表１に示す。なお、表１において、判別できた場合を「可能」とし、判別できなかった場合を「不可能」とした。
【００４７】
【表１】
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［実施例３］
図１に示す容器（内径１．１ｃｍ、外径１．３ｃｍ、高さ１３ｃｍの円筒形容器）にポリアクリル酸ナトリウム１．１質量％水溶液を充填し、容器の下部には加温装置を、上部には冷却装置を配備した。当該加温・冷却装置により、容器の下部は３１℃、上部は１１℃とした。次いで、ｎ−ヘキサデカン（液体）として、固化したときに直径５ｍｍ程度の粒状体となる量をノズルから前記ポリアクリル酸ナトリウム１．１質量％水溶液中に注入したところ、当該水溶液中でｎ−ヘキサデカンが固化し、芯物質を形成した。芯物質を水溶液中から引き上げ、別途用意したアルギン酸ナトリウムの３．３質量％水溶液が満たされた容器中に浸漬し、芯物質がアルギン酸ナトリウム水溶液に被包された状態とし、その状態で、別途用意した塩化カルシウム水溶液（架橋剤水溶液）中に投入した。すると、アルギン酸ナトリウムが硬化しカプセル壁が形成され、カプセル型放熱蓄熱材料が得られた。
【００４８】
［実施例４］
ポリアクリル酸ナトリウム１．１質量％水溶液の代わりに、アルギン酸ナトリウム３．３質量％水溶液を容器内に充填したこと、及び芯物質を形成後、アルギン酸ナトリウム水溶液に浸漬せずに塩化カルシウム水溶液（架橋剤水溶液）中に投入したこと以外は実施例３と同様にしてカプセル型放熱蓄熱材料を得た。つまり、本実施例においては、容器に充填する溶液として、アルギン酸ナトリウム３．３質量％水溶液を用いたため、芯物質形成後に再度アルギン酸ナトリウム３．３質量％水溶液に浸漬する必要がない。
【００４９】
［比較例３］
容器として、加温装置及び冷却装置を具備しない容器を用い、溶液全体として１３℃としたこと以外は実施例４と同様にしてカプセル型放熱蓄熱材料を得た。
【００５０】
実施例３〜４、及び比較例３において、相変化物質を注入するノズルの目詰まりを以下のようにして評価した。すなわち、容器にノズルを刺した状態で５分間放置した後、ノズルから相変化物質を押し出せる場合を「目詰まりなし」とし、押し出せない場合を「目詰まりあり」と評価した。評価結果を表２に示す。
また、実施例３〜４、及び比較例３において、（１）相変化物質を充填液中に注入して、固化した芯物質を作製する工程、（２）固化した芯物質を水溶性高分子で被包させる工程、及び（３）水溶性高分子を硬化させる工程、の３つの工程のうち、実行した工程の数を工程数として表２に示す。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
表２より、実施例３及び４においては、いずれもノズルの目詰まりなく相変化物質を注入できたのに対し、比較例３においては目詰まりが認められたことが分かる。
また、実施例４においては、充填液中に水溶性高分子たるアルギン酸ナトリウムを含むため、（２）固化した芯物質を水溶性高分子で被包させる工程を省略することができ、工程数を減らすことができた。
【符号の説明】
【００５３】
１０  容器
１２  容器本体
１４  加温手段
１６  冷却手段
１８  ノズル
２０  相変化物質
２２  液体
【図１】
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