(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に依存して親水性と疎水性とを示す感温性高分子と水とを有する蓄熱材と、
加熱用流体と熱交換して前記蓄熱材を加熱して前記蓄熱材に蓄熱させるとともに、熱利用流体と熱交換して前記蓄熱材から吸熱して前記蓄熱材から放熱させる熱交換器と、
前記蓄熱材が充填され、前記熱交換器が収容された容器と、を備え、
前記感温性高分子は、温度が上昇して下限臨界溶液温度を超えると収縮する収縮工程を有し、
前記容器は、前記蓄熱材が前記収縮工程において蓄熱する際に分離される水を排出する機構を有している
熱輸送コンテナ。
【請求項２】
前記感温性高分子は、温度が低下して前記下限臨界溶液温度を下回ると膨潤する膨潤工程とを有し、
前記蓄熱材は、前記収縮工程において蓄熱し、前記膨潤工程において放熱するものである
請求項１に記載の熱輸送コンテナ。
【請求項３】
前記蓄熱材は、
前記感温性高分子が、架橋構造を有するとともに、ヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を分子末端に有し、前記感温性高分子が水を有することによって、吸熱ピーク温度が３０℃〜９０℃の範囲にあり、かつ、蓄熱密度が３００Ｊ／ｇ以上とされた感温性高分子ゲルである
請求項１または２に記載の熱輸送コンテナ。
【請求項４】
前記蓄熱材は、
前記感温性高分子が、架橋構造を有するとともに、ヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を分子末端に有し、前記感温性高分子を構成する繰り返し単位と、前記官能基と、前記架橋構造単位とのモル比が、９９：０．５：０．５〜７０：２０：１０である
請求項１または２に記載の熱輸送コンテナ。
【請求項５】
前記蓄熱材は、
下記一般式（１）
【化１】
0006704559.tif 000016
（式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Ｒ２は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Ｒ１及びＲ２は、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ３は、水素原子又はメチル基を表し、Ｘは、共有結合手を表すか又はヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を表し、＊は、共有結合手を表す）で表される構成単位と、
下記一般式（２）
【化２】
0006704559.tif 000017
（式中、＊は、共有結合手を表し、ｑは、１〜３の整数を表す）で表される構成単位とを含み、
前記一般式（１）で表される構成単位の共有結合手と前記一般式（２）で表される構成単位の共有結合手とが結合した架橋構造を有し、
前記一般式（１）で表される構成単位と、前記官能基であるＸと、前記一般式（２）で表される構成単位とのモル比が、９９：０．５：０．５〜７０：２０：７である感温性高分子ゲルである
請求項１または２に記載の熱輸送コンテナ。
【請求項６】
前記蓄熱材は、
下記一般式（１）
【化３】
0006704559.tif 000018
（式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Ｒ２は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Ｒ１及びＲ２は、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ３は、水素原子又はメチル基を表し、Ｘは、共有結合手を表すか又はヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を表し、＊は、共有結合手を表す）で表される構成単位と、
下記一般式（２）
【化４】
0006704559.tif 000019
（式中、＊は、共有結合手を表し、ｑは、１〜３の整数を表す）で表される構成単位と、
下記一般式（３）
【化５】
0006704559.tif 000020
もしくは下記一般式（４）
【化６】
0006704559.tif 000021
（式中、Ｒ４は、ヒドロキシ基、カルボキシル基、スルホン酸基又はリン酸基を表し、Ｒ５は、水素原子又はメチル基を表し、Ｘは、共有結合手を表すか又はヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を表し、＊は、共有結合手を表し、ｐは、１〜３の整数を表す）で表される構成単位とを含み、
前記一般式（１）で表される構成単位の共有結合手と前記一般式（２）で表される構成単位の共有結合手と前記一般式（３）もしくは前記一般式（４）で表される構成単位の共有結合手とが結合した架橋構造を有し、
前記一般式（１）で表される構成単位と前記一般式（３）もしくは前記一般式（４）で表される構成単位とのモル比が、９５：５〜２０：８０であり、
前記一般式（１）で表される構成単位及び前記一般式（３）もしくは前記一般式（４）で表される構成単位の合計と、前記官能基であるＸと、前記一般式（２）で表される構成単位とのモル比が、９９：０．５：０．５〜７０：２３：７である感温性高分子ゲルである
請求項１または２に記載の熱輸送コンテナ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱輸送コンテナを輸送手段により熱源施設に輸送し、前記熱源施設と熱交換して前記蓄熱材に蓄熱させた後、前記熱輸送コンテナを前記輸送手段により熱利用施設に輸送し、前記熱利用施設と熱交換して前記蓄熱材から放熱させる
熱輸送システム。
【請求項８】
前記熱輸送コンテナの前記蓄熱材に蓄熱させた後、前記容器の前記機構から、前記蓄熱材から分離した前記水を排出し、その後、前記熱輸送コンテナを前記輸送手段により熱利用施設に輸送する
請求項７に記載の熱輸送システム。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱輸送コンテナを輸送手段により熱源施設に輸送し、前記熱源施設と熱交換して前記蓄熱材に蓄熱させた後、前記容器の前記機構から、前記蓄熱材から分離した水を排出し、前記蓄熱材を前記容器から取り出して密閉可能な別容器に充填し、該別容器を前記輸送手段により熱利用施設に輸送し、前記熱利用施設と熱交換して前記蓄熱材から放熱させる
熱輸送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱材を備えた熱輸送コンテナ及び熱輸送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、工場等の熱源施設で発生した５００℃程度以上の高温排熱は発電及び蒸気への利用が推進されているが、熱源施設で発生した１２０℃程度以下の低温排熱については用途が限定される等の理由からその多くが廃棄されている。近年、省エネルギー及び環境意識の高まりにより、低温排熱を病院又はオフィス等の熱利用施設へ供給することによって、その低温排熱を利用するシステムの開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
このシステムは、蓄熱材を熱源施設で熱交換させ、熱源施設で発生した低温排熱を熱交換によって蓄熱材に蓄積させた後、当該蓄熱材を熱利用施設に輸送してそこで再度熱交換させ、蓄熱材の熱を熱利用施設へ放出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４８６４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１において、熱交換の手段としては熱媒体油が用いられ、また、蓄熱材としては潜熱蓄熱材が用いられている。潜熱蓄熱材は、例えば、温度変化により固相と液相との間で相変化し、その際に吸収あるいは放出する潜熱を利用して蓄熱あるいは放熱を行う蓄熱材である。特許文献１では、蓄熱材と熱媒体油とを充填したタンクを使用するが、タンクの大きさと蓄熱量とは比例する。また、蓄熱材の輸送手段としてはトラック等の車が考えられるため、輸送する蓄熱材を収容するタンクを可能な限り軽量化かつコンパクト化する必要があるが、そうすると蓄熱量が減ってしまうという課題があった。【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、蓄熱量を減らすことなく軽量化及びコンパクト化を実現することができる熱輸送コンテナ及び熱輸送システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱輸送コンテナは、温度に依存して親水性と疎水性とを示す感温性高分子と水とを有する蓄熱材と、加熱用流体と熱交換して前記蓄熱材を加熱して前記蓄熱材に蓄熱させるとともに、熱利用流体と熱交換して前記蓄熱材から吸熱して前記蓄熱材から放熱させる熱交換器と、前記蓄熱材が充填され、前記熱交換器が収容された容器と、を備え、前記感温性高分子は、温度が上昇して下限臨界溶液温度を超えると収縮する収縮工程を有し、前記容器は、前記蓄熱材が前記収縮工程において蓄熱する際に分離される水を排出する機構を有しているものである。
【０００８】
また、本発明に係る熱輸送システムは、上記の熱輸送コンテナを輸送手段により熱源施設に輸送し、前記熱源施設と熱交換して前記蓄熱材に蓄熱させた後、前記熱輸送コンテナを前記輸送手段により熱利用施設に輸送し、前記熱利用施設と熱交換して前記蓄熱材から放熱させるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る熱輸送コンテナ及び熱輸送システムによれば、熱輸送コンテナが、温度に依存して親水性と疎水性とを示す感温性高分子と水とを有する蓄熱材を備えている。そして、蓄熱材への蓄熱時に、感温性高分子が収縮して液体状態の水と分離する。そのため、蓄熱材への蓄熱後に分離した水以外を輸送することができる。つまり、蓄熱材への蓄熱後は水を輸送する必要がなく、また、水を輸送しなくても蓄熱量は減らないため、蓄熱量を減らすことなく熱輸送コンテナの軽量化及びコンパクト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る蓄熱後輸送時の熱輸送コンテナを示す模式図である。
【図２】実施の形態１に係る熱輸送コンテナと熱源施設との熱交換を示す模式図である。
【図３】実施の形態１に係る放熱後輸送時の熱輸送コンテナを示す模式図である。
【図４】実施の形態１に係る熱輸送コンテナと熱利用施設との熱交換を示す模式図である。
【図５】実施の形態１に係る熱輸送システムを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る蓄熱後輸送時の熱輸送コンテナ１００を示す模式図である。図２は、実施の形態１に係る熱輸送コンテナ１００と熱源施設２００との熱交換を示す模式図である。図３は、実施の形態１に係る放熱後輸送時の熱輸送コンテナ１００を示す模式図である。図４は、実施の形態１に係る熱輸送コンテナ１００と熱利用施設３００との熱交換を示す模式図である。熱輸送コンテナ１００は、蓄熱材をトラックあるいは車両などの輸送手段を用いて、別の場所に輸送するために使用される。なお、図１及び図３は、実施の形態１に係る熱輸送コンテナ１００を輸送する輸送手段の例としてトラック４００を示す模式図である。
【００１３】
（熱輸送コンテナ）
図１〜図４に示すように、実施の形態１に係る熱輸送コンテナ１００は、容器１０と、熱交換器２０と、蓄熱材３０とを備えている。容器１０は、例えば略直方体状をなしており、材質はＳＵＳ（ステンレス鋼材）であり、厚みは約１ｍｍである。容器１０の内部には、蓄熱材３０が充填されている。また、容器１０は熱交換器２０を収容しており、側面に熱交換器２０の加熱配管あるいは熱利用配管（以下、単に配管４０と称する）が挿入される複数の開口１１が形成されている。さらに、容器１０には、蓄熱後に蓄熱材３０から分離した水を排出するための開口１２と、放熱前に排出した水と同量の水を注入するための開口１３とが形成されている。
【００１４】
熱交換器２０は、例えばフィンアンドチューブ型であり、配管４０と複数のフィン（図示せず）とを有している。配管４０は、例えばＳＵＳ又はＣｕ等の金属を円筒状又は扁平状に加工したものであり、その内部に蓄熱材３０を加熱するための加熱用流体あるいは吸熱するための熱利用流体が流れる。容器１０に収容されている熱交換器２０の配管４０は、容器１０の側面に形成された開口１１から外部に延びており、容器１０の内部と外部とに跨って設けられている。
【００１５】
なお、実施の形態１では、容器１０の側面に開口１１が形成されているが、その開口１１が容器１０の上方あるいは下方に形成されていてもよい。容器１０の開口１１は、熱輸送コンテナ１００と熱源施設２００又は熱利用施設３００とで外部熱交換器５００を介して熱交換する際に、配管４０が外部熱交換器５００の加熱用流体あるいは熱利用流体が流れる配管と接続しやすくなる位置に形成されていればよい。
【００１６】
また、熱交換器２０は、蓄熱材３０を加熱及び放熱することができる構造であればよく、形状及び材料は適宜変更可能である。例えば、熱交換器２０は、フィンアンドチューブ型ではなく、加熱用流体あるいは熱利用流体と蓄熱材３０とを配管４０で隔てることなく、それらを同じ容器１０内に共存させてもよい。
【００１７】
蓄熱材３０は、少なくとも高分子と水とを有しており、例えば温度応答性ゲルである。高分子は、温度に依存して親水性と疎水性とを示す温度応答性高分子である。温度は、水に対する下限臨界溶液温度（Ｌｏｗｅｒ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：ＬＣＳＴ）である。高分子は、下限臨界溶液温度より低温の場合に親水性を示し、下限臨界溶液温度より高温の場合に疎水性を示す。このように特定の温度で性質が大きく変化する高分子は感温性高分子と呼ばれ、その水を含有させてゲル状にしたものは感温性高分子ゲルと呼ばれる。感温性高分子と、主に水又は水に適量の有機溶媒を加えた混合溶媒と、を混合してゲル状とした感温性高分子ゲルを蓄熱材３０とする。
【００１８】
前記感温性高分子としては、下限臨界溶液温度を境にして親水性と疎水性とが可逆的に変化するものであれば特に限定されるものでなく、ポリビニルアルコール部分酢化物、ポリビニルメチルエーテル、メチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリビニルメチルオキサゾリディノン、ポリＮ−エチルアクリルアミド、ポリＮ−エチルメタクリルアミド、ポリＮ−ｎ−プロピルアクリルアミド、ポリＮ−ｎ−プロピルメタクリルアミド、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミド、ポリＮ−イソプロピルメタクリルアミド、ポリＮ−シクロプロピルアクリルアミド、ポリＮ−シクロプロピルメタクリルアミド、ポリＮ−メチル−Ｎ−エチルアクリルアミド、ポリＮ、Ｎ−ジエチルアクリルアミド、ポリＮ−メチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ポリＮ−メチル−Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、ポリＮ−アクリロイルピロリジン、ポリＮ−アクリロイルピペリジン、ポリＮ−２−エトキシエチルアクリルアミド、ポリＮ−２−エトキシエチルメタクリルアミド、ポリＮ−３−メトキシプロピルアクリルアミド、ポリＮ−３−メトキシプロピルメタクリルアミド、ポリＮ−３−エトキシプロピルアクリルアミド、ポリＮ−３−エトキシプロピルメタクリルアミド、ポリＮ−３−イソプロキシプロピルアクリルアミド、ポリＮ−３−イソプロキシプロピルメタクリルアミド、ポリＮ−３−（２−メトキシエトキシ）プロピルアクリルアミド、ポリＮ−３−（２−メトキシエトキシ）プロピルメタクリルアミド、ポリＮ−テトラヒドロフルフリルアクリルアミド、ポリＮ−テトラヒドロフルフリルメタクリルアド、ポリＮ−１−メチル−２−メトキシエチルアクリルアミド、ポリＮ−１−メチル−２−メトキシエチルメタクリルアミド、ポリＮ−１−メトキシメチルプロピルアクリルアミド、ポリＮ−１−メトキシメチルプロピルメタクリルアミド、ポリＮ−（２、２−ジメトキシエチル）−Ｎ−メチルアクリルアミド、ポリＮ−（１、３−ジオキソラン−２−イルメチル）−Ｎ−メチルアクリルアミド、ポリＮ−８−アクリロイル-１、４−ジオキサ−８−アザ−スピロ［４，５］デカン、ポリＮ−２−メトキシエチル−Ｎ−エチルアクリルアミド、ポリＮ−２−メトキシエチル−Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、ポリＮ−２−メトキシエチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ポリＮ、Ｎ−ジ（２−メトキシエチル）アクリルアミドを用いることができる。
【００１９】
また、上記とは別の例として、実施の形態１の第一の例に係る蓄熱材は、前記感温性高分子が架橋構造と、高分子末端にヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を有している。これらの材料の組成、架橋構造を調整することによって、吸熱ピーク温度が３０℃〜９０℃の範囲にあり、かつ、蓄熱密度が３００Ｊ／ｇ以上の感温性高分子ゲルが実現できることを見出した。本開示の一例では、このような感温性高分子ゲルを蓄熱材として使用する。特に、感温性架橋高分子を構成する繰り返し単位と、前記官能基と、架橋構造単位とのモル比が、９９：０．５：０．５〜７０：２３：７であり、好ましくは９８：１：１〜７７：１８：５である感温性高分子ゲルからなるものとすると蓄熱密度が５００Ｊ／ｇ以上となるのでさらによい。
【００２０】
前記繰り返し単位の割合が多過ぎる場合、すなわち、前記繰り返し単位と、前記官能基と、前記架橋構造単位との合計を１００モル％としたときに、前記繰り返し単位割合が９９モル％を超える場合、蓄熱密度が小さくなる。一方、前記繰り返し単位の割合が少な過ぎる場合、すなわち、前記繰り返し単位と、前記官能基と、前記架橋構造単位との合計を１００モル％としたときに、前記繰り返し単位割合が７０モル％未満である場合、後述するＬＣＳＴを示さなくなる。
【００２１】
前記架橋構造単位は、前記感温性高分子の製造に使用する架橋剤により導入される構造単位であり、この架橋剤としては、例えば、Ｎ、Ｎ'−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ、Ｎ'−ジアリルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ'−ジアクリロイルイミド、Ｎ、Ｎ'−ジメタクリロイルイミド、トリアリルホルマール、ジアリルナフタレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、各種ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、各種ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１、３−ブチレングリコールジアクリレート、１、３−ブチレングリコールジメタクリレート、１、４−ブチレングリコールジメタクリレート、各種ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、グリセロールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ジビニルベンゼン等のジビニル誘導体、等の架橋性単量体等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００２２】
実施の形態１の第一の例に係る蓄熱材は、下記一般式（１）
【００２３】
【化１】
0006704559.tif 000002
【００２４】
（式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Ｒ２は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Ｒ１及びＲ２は、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ３は、水素原子又はメチル基を表し、Ｘは、共有結合手を表すか又はヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を表し、＊は、共有結合手を表す）で表される構成単位と、下記一般式（２）
【００２５】
【化２】
0006704559.tif 000003
【００２６】
（式中、＊は、共有結合手を表し、ｑは、１〜３の整数を表す）で表される構成単位とを含み、且つ上記一般式（１）で表される構成単位の共有結合手と上記一般式（２）で表される構成単位の共有結合手とが結合した架橋構造を有する感温性高分子ゲルからなるものである。
【００２７】
実施の形態１の第一の例に係る蓄熱材において、上記一般式（１）で表される構成単位と、上記官能基であるＸと、上記一般式（２）で表される構成単位とのモル比は、９９：０．５：０．５〜７０：２３：７であり、好ましくは９８：１：１〜７７：１８：５である。上記一般式（１）で表される構成単位の割合が多過ぎる場合（上記一般式（１）で表される構成単位と、上記官能基であるＸと、上記一般式（２）で表される構成単位との合計を１００モル％としたときに、上記一般式（１）で表される構成単位の割合が９９モル％を超える場合）、蓄熱密度が小さくなる。一方、上記一般式（１）で表される構成単位の割合が少な過ぎる場合（上記一般式（１）で表される構成単位と、上記官能基であるＸと、上記一般式（２）で表される構成単位との合計を１００モル％としたときに、上記一般式（１）で表される構成単位の割合が７０モル％未満である場合）、ＬＣＳＴを示さなくなる。なお、本明細書において、上記一般式（１）で表される構成単位と、上記官能基であるＸと、上記一般式（２）で表される構成単位とのモル比は、原料の仕込み量から計算した理論値である。
【００２８】
実施の形態１の第一の例に係る蓄熱材は、上記一般式（１）で表される構成単位と、上記官能基であるＸと、上記一般式（２）で表される構成単位とを上記モル比で含んでいればよく、上記一般式（１）で表される構成単位の繰り返し数並びにそれぞれの構成単位が結合する順番は特に限定されない。上記一般式（１）で表される構成単位の繰り返し数は、通常、５〜５００の範囲の整数である。
【００２９】
実施の形態１の第一の例に係る蓄熱材において、ＬＣＳＴは、主に、上記一般式（１）中のＲ１及びＲ２の種類に応じて、５〜８０℃の広い範囲に設定することができる。上記一般式（１）中のＲ１は、温度応答性をより高めるという観点から、水素原子又はメチル基であることが好ましい。上記一般式（１）中のＲ２は、温度応答性をより高めるという観点から、エチル基、メチル基又はイソプロピル基であることが好ましい。また、上記一般式（１）中のＲ３は、感温性高分子の製造が容易になるという観点から、水素原子であることが好ましい。上記一般式（１）中のＸは、上記のモル比を満たすように、ヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される官能基とすることができる。これらの官能基の中でも、ラジカル重合性をより高めるという観点から、オキシスルホン酸基であることが好ましい。上記一般式（２）中のｑは、蓄熱密度をより高めるという観点から、１であることが好ましい。上記一般式（１）及び（２）における共有結合手は、同じ構成単位同士を結合させたり、異種の構成単位同士を結合させたりするだけでなく、一部が分岐構造を形成していてもよい。分岐構造としては、特に限定されない。
【００３０】
実施の形態１の第一の例に係る蓄熱材は、下記一般式（５）
【００３１】
【化３】
0006704559.tif 000004
【００３２】
（式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Ｒ２は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Ｒ１及びＲ２は、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ３は、水素原子又はメチル基を表す）で表される重合性モノマーを、下記一般式（６）
【００３３】
【化４】
0006704559.tif 000005
【００３４】
（式中、ｑは、１〜３の整数を表す）で表される架橋剤と、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過リン酸カリウム及び過酸化水素からなる群から選択される一種以上の重合開始剤との存在下でラジカル重合することにより製造することができる。
【００３５】
上記一般式（５）で表される重合性モノマー（上記一般式（１）で表される構成単位を与える重合性モノマー）の具体例としては、例えば、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−シクロプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル−Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エトキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル−Ｎ−メトキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メトキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エトキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロポキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メトキシエトキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−１−メチル−２−メトキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−１−メトキシメチルプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（２，２−ジメトキシエチル）−Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメトキシエチル（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。これらの中でも、Ｎ−アルキル（炭素原子数１〜３）（メタ）アクリルアミドが好ましく、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミドがさらに好ましい。なお、本明細書において、「（メタ）アクリル」は、メタクリル又はアクリルを意味する。
【００３６】
上記一般式（６）で表される架橋剤（上記一般式（２）で表される構成単位を与える架橋剤）の具体例としては、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−エチレンビスアクリルアミド及びＮ，Ｎ’−（トリメチレン）ビスアクリルアミドが挙げられる。
【００３７】
ラジカル重合法としては、特に限定されるものではなく、バルク重合法、溶液重合法、乳化重合法等の公知の方法を用いることができる。上記した重合開始剤の中でも、反応性が良好であるという観点から、過硫酸カリウム及び過硫酸アンモニウムが好ましい。また、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルパラトルイジン等の重合促進剤を、上記した重合開始剤と組み合わせて用いることにより、低温での迅速なラジカル重合が可能となる。
【００３８】
ラジカル重合に用いられる溶媒としては、特に限定されるものではなく、水、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、１−ブタノール、イソブタノール、ヘキサノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。これらの溶媒の中でも、蓄熱密度をより高めるという観点から、水が好ましい。ラジカル重合反応は、通常、０℃〜１００℃の温度で３０分〜２４時間行えばよい。
【００３９】
また、溶媒として水を用いてラジカル重合を行う場合、上記一般式（５）で表される重合性モノマーと上記一般式（６）で表される架橋剤と上記重合開始剤との合計濃度は、２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが畜熱密度をより高めるという観点から特に好ましい。合計濃度が２ｍｏｌ／Ｌ未満であると、得られる蓄熱材の蓄熱密度が小さくなる場合がある。一方、合計濃度が３ｍｏｌ／Ｌを超えると、得られる蓄熱材がＬＣＳＴを示さなくなる場合がある。
【００４０】
実施の形態１の第一の例に係る蓄熱材が、比較的低い蓄熱動作温度（１００℃以下）と大きい蓄熱密度とを達成できる理由は定かでないが次のように考えられる。ＬＣＳＴを有する感温性高分子は、ＬＣＳＴより低温側では親水性を示し、ＬＣＳＴより高温側では疎水性を示す。実施の形態１の第一の例に係る蓄熱材を構成する感温性高分子は、架橋密度が高く、且つ高分子の末端が分岐した高度の密集構造を有するため、感温性高分子への吸着水は、従来の感温性高分子と同様に高配列しているが、ＬＣＳＴより高温時に低配列化する。実施の形態１の第一の例に係る蓄熱材を構成する感温性高分子では、この配列性の変化が大きいため、従来の感温性高分子と同様に低い蓄熱動作温度を示すだけでなく、大きい蓄熱密度を達成できると考えられる。
【００４１】
実施の形態１の第一の例によれば、比較的低い蓄熱動作温度を有し且つ蓄熱密度が大きい蓄熱材及びその製造方法を提供することができる。実施の形態１の第一の例に係る蓄熱材は、比較的低い蓄熱動作温度を有し且つ蓄熱密度が大きいので、蓄熱材が充填された熱輸送コンテナ１００を小型化することができ、熱輸送システムに好適である。
【００４２】
実施の形態１の第二の例に係る蓄熱材は、下記一般式（１）
【００４３】
【化５】
0006704559.tif 000006
【００４４】
（式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Ｒ２は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Ｒ１及びＲ２は、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ３は、水素原子又はメチル基を表し、Ｘは、共有結合手を表すか又はヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を表し、＊は、共有結合手を表す）で表される構成単位と、下記一般式（２）
【００４５】
【化６】
0006704559.tif 000007
【００４６】
（式中、＊は、共有結合手を表し、ｑは、１〜３の整数を表す）で表される構成単位と、下記一般式（３）
【００４７】
【化７】
0006704559.tif 000008
【００４８】
若しくは下記一般式（４）
【００４９】
【化８】
0006704559.tif 000009
【００５０】
（式中、Ｒ４は、ヒドロキシ基、カルボキシル基、スルホン酸基又はリン酸基を表し、Ｒ５は、水素原子又はメチル基を表し、Ｘは、共有結合手を表すか又はヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される一種以上の官能基を表し、＊は、共有結合手を表し、ｐは、１〜３の整数を表す）で表される構成単位とを含み、且つ上記一般式（１）で表される構成単位の共有結合手と上記一般式（２）で表される構成単位の共有結合手と上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位の共有結合手とが結合した架橋構造を有する感温性高分子ゲルからなるものである。
【００５１】
実施の形態１の第二の例に係る蓄熱材において、上記一般式（１）で表される構成単位と上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位とのモル比は、９５：５〜２０：８０であり、好ましくは８５：１５〜２５：７５である。上記一般式（１）で表される構成単位の割合が多過ぎる場合（上記一般式（１）で表される構成単位と上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位との合計を１００モル％としたときに、上記一般式（１）で表される構成単位の割合が９５モル％を超える場合）、蓄熱密度が小さくなる。一方、上記一般式（１）で表される構成単位の割合が少な過ぎる場合（上記一般式（１）で表される構成単位と上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位との合計を１００モル％としたときに、上記一般式（１）で表される構成単位の割合が２０モル％未満である場合）、ＬＣＳＴを示さなくなる。
【００５２】
実施の形態１の第二の例に係る蓄熱材において、上記一般式（１）で表される構成単位及び上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位の合計と、上記官能基であるＸと、上記一般式（２）で表される構成単位とのモル比は、９９：０．５：０．５〜７０：２３：７であり、好ましくは９８：１：１〜７７：１８：５である。上記一般式（１）で表される構成単位及び上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位の割合が多過ぎる場合（上記一般式（１）で表される構成単位及び上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位の合計と、上記官能基であるＸと、上記一般式（２）で表される構成単位との合計を１００モル％としたときに、上記一般式（１）で表される構成単位及び上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位の合計割合が９９モル％を超える場合）、蓄熱密度が小さくなる。一方、上記一般式（１）で表される構成単位及び上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位の割合が少な過ぎる場合（上記一般式（１）で表される構成単位及び上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位の合計と、上記官能基であるＸと、上記一般式（２）で表される構成単位との合計を１００モル％としたときに、上記一般式（１）で表される構成単位及び上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位の合計割合が７０モル％未満である場合）、ＬＣＳＴを示さなくなる。なお、本明細書において、上記一般式（１）で表される構成単位及び上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位の合計と、上記官能基であるＸと、上記一般式（２）で表される構成単位とのモル比は、原料の仕込み量から計算した理論値である。
【００５３】
実施の形態１の第二の例に係る蓄熱材は、上記一般式（１）で表される構成単位と、上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位と、上記官能基であるＸと、上記一般式（２）で表される構成単位とを上記モル比で含んでいればよく、上記一般式（１）で表される構成単位及び上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位の繰り返し数並びにそれぞれの構成単位が結合する順番は特に限定されない。上記一般式（１）で表される構成単位及び上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位の繰り返し数は、通常、５〜５００の範囲の整数である。
【００５４】
実施の形態１の第二の例に係る蓄熱材において、ＬＣＳＴは、主に、上記一般式（１）で表される構成単位と上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）で表される構成単位とのモル比並びに上記一般式（１）中のＲ１及びＲ２の種類上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）中のＲ４及びＲ５の種類に応じて、５〜８０℃の広い範囲に設定することができる。上記一般式（１）中のＲ１は、温度応答性をより高めるという観点から、水素原子又はメチル基であることが好ましい。上記一般式（１）中のＲ２は、温度応答性をより高めるという観点から、エチル基、メチル基又はイソプロピル基であることが好ましい。また、上記一般式（１）中のＲ３及び上記一般式（３）若しくは上記一般式（４）中のＲ５は、感温性高分子の製造が容易になるという観点から、水素原子であることが好ましい。上記一般式（１）、（３）及び（４）中のＸは、上記したモル比を満たすように、ヒドロキシ基、スルホン酸基、オキシスルホン酸基、リン酸基及びオキシリン酸基からなる群から選択される官能基であることができる。これらの官能基の中でも、ラジカル重合性をより高めるという観点から、オキシスルホン酸基であることが好ましい。上記一般式（３）及び（４）中のＲ４は、畜熱密度をより高めるという観点から、ヒドロキシ基又はスルホン酸基であることが好ましい。上記一般式（３）及び（４）中のｐは、畜熱密度をより高めるという観点から、１又は２であることが好ましい。上記一般式（２）中のｑは、蓄熱密度をより高めるという観点から、１であることが好ましい。上記一般式（１）〜（４）における共有結合手は、同じ構成単位同士を結合させたり、異種の構成単位同士を結合させたりするだけでなく、一部が分岐構造を形成していてもよい。分岐構造としては、特に限定されない。
【００５５】
実施の形態１の第二の例に係る蓄熱材は、下記一般式（５）
【００５６】
【化９】
0006704559.tif 000010
【００５７】
（式中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Ｒ２は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基又はイソプロピル基を表し、Ｒ１及びＲ２は、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ３は、水素原子又はメチル基を表す）で表される重合性モノマーと、下記一般式（７）
【００５８】
【化１０】
0006704559.tif 000011
【００５９】
若しくは下記一般式（８）
【００６０】
【化１１】
0006704559.tif 000012
【００６１】
（式中、Ｒ４は、ヒドロキシ基、カルボキシル基、スルホン酸基又はリン酸基を表し、Ｒ５は、水素原子又はメチル基を表し、ｐは、１〜３の整数を表す）で表される重合性モノマーとを、下記一般式（６）
【００６２】
【化１２】
0006704559.tif 000013
【００６３】
（式中、ｑは、１〜３の整数を表す）で表される架橋剤と、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過リン酸カリウム及び過酸化水素からなる群から選択される一種以上の重合開始剤との存在下でラジカル重合することにより製造することができる。
【００６４】
上記一般式（５）で表される重合性モノマー、上記一般式（６）で表される架橋剤及び上記重合開始剤は、実施の形態１の第一の例で説明したのと同様であるので説明を省略する。さらに、ラジカル重合方法、ラジカル重合条件等は、実施の形態１の第一の例で説明したのと同様であるので説明を省略する。
【００６５】
上記一般式（７）で表される重合性モノマー（上記一般式（３）で表される構成単位を与える重合性モノマー）の具体例としては、例えば、アクリル酸２−ヒドロキシメチル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、アクリル酸２−カルボキシメチル、アクリル酸２−カルボキシエチル、アクリル酸２−カルボキシプロピル、アクリル酸２−スルホメチル、アクリル酸２−スルホエチル、アクリル酸２−スルホプロピル、アクリル酸２−ホスホメチル、アクリル酸２−ホスホエチル、アクリル酸２−ホスホプロピル等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸２−ヒドロキシメチル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル及びアクリル酸２−ヒドロキシプロピルが好ましい。
【００６６】
上記一般式（８）で表される重合性モノマー（上記一般式（４）で表される構成単位を与える重合性モノマー）の具体例としては、例えば、Ｎ−（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）アクリルアミド、Ｎ−（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシプロピル）アクリルアミド、Ｎ−（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシブチル）アクリルアミド、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンカルボン酸、２−アクリルアミド−２−メチルブタンカルボン酸、２−アクリルアミド−２−メチルペンタンカルボン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルブタンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルペンタンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンリン酸、２−アクリルアミド−２−メチルブタンリン酸、２−アクリルアミド−２−メチルペンタンリン酸等が挙げられる。これらの中でも、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸及び２−アクリルアミド−２−メチルペンタンスルホン酸が好ましい。
【００６７】
実施の形態１の第一の例と同様に、溶媒として水を用いてラジカル重合を行う場合、上記一般式（５）で表される重合性モノマーと上記一般式（７）若しくは上記一般式（８）で表される重合性モノマーと上記一般式（６）で表される架橋剤と上記重合開始剤との合計濃度は、２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが好ましい。合計濃度が２ｍｏｌ／Ｌ未満であると、得られる蓄熱材の蓄熱密度が小さくなる場合がある。一方、合計濃度が３ｍｏｌ／Ｌを超えると、得られる蓄熱材がＬＣＳＴを示さなくなる場合がある。
【００６８】
なお、実施の形態１の第一の例及び第二の例に係る蓄熱材の含水率は、特に限定されるものではないが、７０％〜９９質量％であることが好ましい。含水率は、水分を含む畜熱材の重量を室温で測定した後、恒温槽内に入れて６０〜１２０℃の乾燥温度で水分を蒸発させ、水分が無くなった（重量が減少しなくなった）ところで蓄熱材の重量を測定し、重量の減少分を水分と仮定して求めることができる（乾燥減量法）。また、実施の形態１の第一の例及び第二の例に係る蓄熱材を多孔化してもよい。蓄熱材を多孔化することにより、温度応答性をより高めるという利点がある。蓄熱材を多孔化する方法としては、上記した重合性モノマー、架橋剤、重合開始剤及びポロゲン（細孔形成剤）を含む混合溶液を調製し、ラジカル重合反応によって架橋構造を形成し、次いで洗浄によりポロゲンを除去する方法が挙げられる。溶媒として水を用いてラジカル重合反応を行う場合、好ましいポロゲンは、水溶性の炭水化物、例えば、スクロース、マルトース、セルビオース、ラクトース、ソルビトール、キシリトール、グルコース、フルクトース等である。これらの水溶性の炭水化物と、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール又はこれらの混合物とを含むポロゲン組成物としてもよい。また、蓄熱材を多孔化する別の方法としては、水分を含む感温性高分子から凍結乾燥により水分を除去する方法が挙げられる。
【００６９】
また、実施の形態１の第一の例及び第二の例に係る感温性高分子は、上記した重合性モノマー、架橋剤及び重合開始剤を少なくとも含む混合溶液を、吸放熱配管内の金属表面（例えば、ステンレス鋼、銅、アルミニウム等）に塗布し、ラジカル重合することにより製造することもできる。混合溶液は、金属表面の活性化剤、カップリング剤等を含んでもよい。また、実施の形態１の第一の例及び第二の例に係る感温性高分子は、上記した混合溶液の塗膜へ放射線を照射することにより製造することもできる。
【実施例】
【００７０】
［実施例１〜５及び比較例１〜５］
表１に示す配合の原料水溶液を、窒素雰囲気下、室温から５０℃まで１時間かけて昇温させ、感温性高分子を得た。これを乾燥後、蒸留水で平衡膨潤させ、感温性高分子ゲルを得た後、アルミ製の密閉容器に封入し、示差走査熱量計で吸熱ピーク温度と蓄熱密度とを測定した。その結果を表２に示す。【００７１】
なお、表１中の略号は以下の通りである。
ＮＩＰＡＭ：Ｎ−イソプロピルアクリルアミド
ＨＭＡ：アクリル酸２−ヒドロキシエチル
ＭＢＡ：Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド
ＫＰＳ：過硫酸カリウウム
ＴＥＭＥＤ：Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン【００７２】
【表１】
0006704559.tif 000014
【００７３】
【表２】
0006704559.tif 000015
【００７４】
表２の結果から分かるように、実施例１〜５で得られた感温性高分子ゲルは、吸熱ピーク温度が３６℃〜７７℃と低い上に、蓄熱密度が５１２Ｊ／ｇ〜８４４Ｊ／ｇと大きかった。すなわち、実施例１〜５で得られた感温性高分子ゲルは、３６℃〜７７℃の低い畜熱動作温度で、５１２Ｊ／ｇ〜８４４Ｊ／ｇの高い蓄熱密度を発現することができる。また、畜熱動作温度の発現する感温性高分子ゲルの親水性と疎水性との可逆的変化において、水温が３６℃〜７７℃であり、液体状態であった。これに対し、比較例１〜５で得られた感温性高分子ゲルは、パラフィン、脂肪酸、糖アルコール等の従来の蓄熱材と同様に、吸熱ピーク温度が３２℃〜６８℃と低いものの、蓄熱密度が３１Ｊ／ｇ〜４２Ｊ／ｇと著しく小さかった。【００７５】
水は、純水が好ましいが、高分子を劣化させるおそれのある成分が含まれていない水であれば純水でなくてもよい。水は、高分子の高密度架橋物に結合した結合水と、結合水を除く自由水とに分けられる。高分子は、下限臨界溶液温度より低温で親水性の膨潤構造であるため、水の結合水が安定な高配列構造を形成し、水素結合力を高める。一方、高分子は、下限臨界溶液温度より高温で疎水性の収縮構造であるため、水の結合水が不安定な低配列構造を形成し、水素結合力を弱める。即ち、蓄熱材３０は、下限臨界溶液温度の前後において結合水の水素結合力を向上又は低下させることができる。このように、蓄熱材３０は、下限臨界溶液温度の前後において結合水の水素結合力を変化させることができるため、水素結合力の変化に相当する高い蓄熱量を有する。蓄熱材３０が高い蓄熱量を有するため、容器１０内に充填される蓄熱材３０の充填量を削減できる。したがって、熱輸送コンテナ１００を軽量化及びコンパクト化することができる。【００７６】
また、混合溶媒として水に加える有機溶媒としては、極性有機溶媒から選択され、好ましくは、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、イソペンタノール及び２−メトキシエタノールなどのアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルｎ−プロピルケトン、メチルイソプロピルケトン及びメチルイソアミルケトンなどのケトン、エチレングリコールモノブチルエーテル及びプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ｎ−ブチル、クロロホルム、アセトニトリル、グリセロール、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ピリジン、１，４−ジオキサン、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、炭酸プロピレン及びその混合物からなる群から選択される。水に対する溶解度が大きい極性有機溶媒が適している。【００７７】
（熱輸送コンテナの蓄熱動作）
次に、熱輸送コンテナ１００の動作について説明する。まず、図２に示す熱輸送コンテナ１００の蓄熱動作について説明する。熱輸送コンテナ１００の蓄熱動作は、図１に示すようにトラック４００等の輸送手段により熱輸送コンテナ１００が熱源施設２００に輸送された後、熱源施設２００で外部熱交換器５００を介して行われる。配管４０に加熱用流体が流れると、配管４０を介して加熱用流体の熱が蓄熱材３０に伝えられ、蓄熱材３０の温度が上昇する。蓄熱材３０に含まれる高分子は、温度が上昇して下限臨界溶液温度を超えると収縮する。これを収縮工程と称する。収縮工程において、水の結合水は低配列化して水素結合力が低下する。これにより、蓄熱材３０は水素結合力の低下分に相当する水素結合エネルギーを吸熱する。即ち、高分子は収縮工程を有し、収縮工程において水の結合水の低配列化による吸熱エネルギーが蓄熱材３０に蓄熱される。なお、収縮工程において水は液体状態である。その後、加熱用流体は温度が低下してから容器１０から流出する。【００７８】
（熱輸送コンテナの放熱動作）
次に、図４に示す熱輸送コンテナ１００の放熱動作について説明する。熱輸送コンテナ１００の放熱動作は、図３に示すようにトラック４００等の輸送手段により熱輸送コンテナ１００が熱利用施設３００に輸送された後、熱利用施設３００で外部熱交換器５００を介して行われる。配管４０に熱利用流体が流れると、配管４０を介して蓄熱材３０の熱が熱利用流体に伝えられ、蓄熱材３０の温度が低下する。蓄熱材３０に含まれる高分子は、温度が低下して下限臨界溶液温度を下回ると膨潤する。これを膨潤工程と称する。膨潤工程において、水の結合水は高配列化して水素結合力が上昇する。蓄熱材３０は水素結合力の上昇分に相当する水素結合エネルギーを発熱する。即ち、高分子は膨潤工程を有し、膨潤工程において水の結合水の高配列化による発熱エネルギーが蓄熱材３０から放熱される。なお、膨潤工程において水は液体状態である。その後、熱利用流体は温度が上昇してから容器１０から流出する。【００７９】
以上説明したように、熱輸送コンテナ１００において高分子の収縮工程及び膨潤工程によって、容器１０の内部で蓄熱材３０の蓄熱及び放熱が行われる。収縮工程及び膨潤工程において、水は液体状態であり、熱輸送コンテナ１００において、水の蒸発工程及び凝縮工程が不要である。したがって、水蒸気を凝縮して液化する凝縮部と、液化した湯が流れる水輸送経路とを容器１０の外部に設ける必要がない。よって、熱輸送コンテナ１００を軽量化及びコンパクト化することができる。また、蓄熱材３０は、水の結合水の水素結合力の高低を変化させ、水素結合力の変化に相当する高い蓄熱量を有する。よって、蓄熱材３０の充填量を削減することができるため、熱輸送コンテナ１００を軽量化及びコンパクト化することができる。【００８０】
なお、容器１０内に、高分子が通過しない寸法の開口が複数形成されたシート又は膜を層状に設けてもよい。これにより、高分子が水との比重差によって容器１０内の上方又は下方に移動することを抑制することができ、さらに、蓄熱後に分離した水を熱輸送コンテナ１００から排出することが容易になる。【００８１】
図５は、実施の形態１に係る熱輸送システムを示す模式図である。
実施の形態１に係る熱輸送システムでは、まず、トラック４００等の輸送手段により熱輸送コンテナ１００を熱源施設２００に輸送する。熱源施設２００に輸送したら、熱輸送コンテナ１００を外部熱交換器５００と接続して、熱源施設２００と熱交換できるようにする。そして、熱輸送コンテナ１００と熱源施設２００とで外部熱交換器５００を介して熱交換させて蓄熱材３０に蓄熱させる。蓄熱材３０への蓄熱後、熱輸送コンテナ１００の容器１０の開口１２から、蓄熱材３０から分離した水を排出する。【００８２】
その後、トラック４００等の輸送手段により熱輸送コンテナ１００を熱利用施設３００に輸送する。熱利用施設３００に輸送したら、熱輸送コンテナ１００を外部熱交換器５００と接続して、熱利用施設３００と熱交換できるようにする。そして、熱輸送コンテナ１００と熱利用施設３００とで外部熱交換器５００を介して熱交換させて蓄熱材３０から放熱させる。【００８３】
その後、再びトラック４００等の輸送手段により熱輸送コンテナ１００を熱源施設２００に輸送する。そして、熱輸送システムでは以上のサイクルを繰り返す。【００８４】
このように、熱輸送システムでは、蓄熱材３０への蓄熱後に、蓄熱材３０から分離した水を容器１０の開口１２から排出することで、熱輸送コンテナ１００の軽量化及びコンパクト化が可能となることから、輸送コストを削減することができる。【００８５】
以上、実施の形態１に係る熱輸送コンテナ１００は、温度に依存して親水性と疎水性とを示す感温性高分子と水とを有する蓄熱材３０と、加熱用流体と熱交換して蓄熱材３０を加熱して蓄熱材３０に蓄熱させるとともに、熱利用流体と熱交換して蓄熱材３０から吸熱して蓄熱材３０から放熱させる熱交換器２０と、蓄熱材３０が充填され、熱交換器２０が収容された容器１０と、を備えたものである。【００８６】
実施の形態１に係る熱輸送コンテナ１００によれば、熱輸送コンテナ１００が、温度に依存して親水性と疎水性とを示す感温性高分子と水とを有する蓄熱材３０を備えている。そして、蓄熱材３０への蓄熱時に、感温性高分子が収縮して液体状態の水と分離する。そのため、蓄熱材３０への蓄熱後に分離した水以外を輸送することができる。つまり、蓄熱材３０への蓄熱後は水を輸送する必要がなく、また、水を輸送しなくても蓄熱量は減らないため、蓄熱量を減らすことなく熱輸送コンテナ１００の軽量化及びコンパクト化を実現することができる。【００８７】
また、熱輸送コンテナ１００に熱媒体油が充填されていないことが望ましい。熱輸送コンテナ１００が、水から分離するような熱媒体油などを含まないようにすると、熱輸送コンテナ１００の輸送中に事故等が発生した場合でも、大量の熱媒油が漏れて燃焼、爆発、あるいは環境を汚染するといった事態を防ぐことができる。【００８８】
また、実施の形態１に係る熱輸送コンテナ１００において、感温性高分子は、温度が上昇して下限臨界溶液温度を超えると収縮する収縮工程と、温度が低下して下限臨界溶液温度を下回ると膨潤する膨潤工程とを有し、蓄熱材３０は、収縮工程において蓄熱し、膨潤工程において放熱するものである。【００８９】
実施の形態１に係る熱輸送コンテナ１００によれば、感温性高分子の収縮工程及び膨潤工程によって、容器１０の内部で蓄熱材３０の蓄熱及び放熱が行われる。収縮工程及び膨潤工程において、水は液体状態であり、熱輸送コンテナ１００において、水の蒸発工程及び凝縮工程が不要である。したがって、水蒸気を凝縮して液化する凝縮部と、液化した湯が流れる水輸送経路とを容器１０の外部に設ける必要がない。よって、熱輸送コンテナ１００を軽量化及びコンパクト化することができる。【００９０】
また、実施の形態１に係る熱輸送コンテナ１００において、容器１０は、蓄熱材３０が収縮工程において蓄熱する際に分離される水を排出する機構である開口１２を有している。【００９１】
実施の形態１に係る熱輸送コンテナ１００によれば、蓄熱材３０が収縮工程において蓄熱する際に分離される水を、容器１０の開口１２から排出することができ、熱輸送コンテナ１００の輸送時の軽量化及びコンパクト化が可能となることから、輸送コストを削減することができる。【００９２】
また、実施の形態１に係る熱輸送システムは、熱輸送コンテナ１００を輸送手段により熱源施設２００に輸送し、熱源施設２００と熱交換して蓄熱材３０に蓄熱させた後、熱輸送コンテナ１００を輸送手段により熱利用施設３００に輸送し、熱利用施設３００と熱交換して蓄熱材３０から放熱させるものである。【００９３】
実施の形態１に係る熱輸送システムによれば、上記の熱輸送コンテナ１００と同様の効果を得ることができる。【００９４】
実施の形態２．
以下、本実施の形態２について説明するが、実施の形態１と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１と同じ部分又は相当する部分には同じ符号を付す。【００９５】
実施の形態１では、熱輸送コンテナ１００を熱輸送コンテナとしてトラック４００等の輸送手段に積載して輸送する方法をとり、その際に蓄熱後の蓄熱材３０から分離した水を熱輸送コンテナ１００から排出する。そうすることで、熱輸送コンテナ１００を軽量化して、輸送重量を下げるとともにコンパクト化して、輸送コストを削減させた。【００９６】
ただし、熱輸送コンテナ１００自体を輸送せずに、蓄熱後の蓄熱材３０から分離した水を除いた蓄熱材３０を容器１０から取り出して密閉可能な別容器に充填し、その別容器を輸送手段に積載して輸送してもよい。この場合、熱利用施設３００にて、容器と熱交換器とを備えた放熱用の蓄熱装置を用意しておき、分離した量と同量の水と輸送した蓄熱材３０とを放熱用の蓄熱装置の容器に充填し、放熱させる。これにより、輸送重量をさらに下げることができるため、輸送コストを大幅に削減することが可能となる。また、複数の熱利用施設３００に熱を輸送することも可能となる。【００９７】
以上、実施の形態２に係る熱輸送システムは、熱輸送コンテナ１００を輸送手段により熱源施設２００に輸送し、熱源施設２００と熱交換して蓄熱材３０に蓄熱させた後、容器１０の開口１２から、蓄熱材３０から分離した水を排出し、蓄熱材３０を容器１０から取り出して密閉可能な別容器に充填し、該別容器を輸送手段により熱利用施設３００に輸送し、熱利用施設３００と熱交換して蓄熱材３０から放熱させるものである。【００９８】
実施の形態２に係る熱輸送システムによれば、輸送重量をさらに下げることができるため、輸送コストを大幅に削減することが可能となる。
【符号の説明】
【００９９】
１０  容器、１１  開口、１２  開口、１３  開口、２０  熱交換器、３０  蓄熱材、４０  配管、１００  熱輸送コンテナ、２００  熱源施設、３００  熱利用施設、４００  トラック、５００  外部熱交換器。
【要約】
熱輸送コンテナは、温度に依存して親水性と疎水性とを示す感温性高分子と水とを有する蓄熱材と、加熱用流体と熱交換して蓄熱材を加熱して蓄熱材に蓄熱させるとともに、熱利用流体と熱交換して蓄熱材から吸熱して蓄熱材から放熱させる熱交換器と、蓄熱材が充填され、熱交換器が収容された容器と、を備えたものである。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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