(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部蓄熱槽と、
前記下部蓄熱槽よりも上方に設置されている上部蓄熱槽と、
一端が前記下部蓄熱槽の上部に、他端が前記上部蓄熱槽の下部に連結されている開閉弁と、
前記上部蓄熱槽及び前記下部蓄熱槽に格納されている蓄熱材と、を備え、
前記蓄熱材は、
感温性高分子と、水、有機溶媒及びこれらの混合物からなる群から選択される溶媒とからなる感温性高分子ゲルであり、
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し、且つ前記変化の過程において、前記感温性高分子ゲルに含まれる前記溶媒が気化せずに液体状態を維持するものであり、
前記開閉弁が解放されている状態において、
前記蓄熱材が前記下限臨界溶液温度以上になると、前記感温性高分子ゲルが疎水化し、前記上部蓄熱槽に前記疎水化した前記感温性高分子ゲルが格納され、前記下部蓄熱槽に前記溶媒が格納される
蓄熱装置。
【請求項２】
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に記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記蓄熱材は、
下記一般式（１）
【化１】
0006704547.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】
0006704547.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に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記蓄熱材は、
下記一般式（１）
【化３】
0006704547.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】
0006704547.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】
0006704547.tif 000020
もしくは下記一般式（４）
【化６】
0006704547.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に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記上部蓄熱槽の内部及び前記下部蓄熱槽の内部のうち少なくとも一方に、熱媒体を充填した吸放熱配管が設置されている
請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄熱装置。
【請求項６】
前記吸放熱配管が、自動車のバッテリー又は暖房装置に連結されている
請求項５に記載の蓄熱装置。
【請求項７】
前記吸放熱配管が、自動車の内燃機関に連結されている
請求項５又は６に記載の蓄熱装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の蓄熱装置を用いる方法であって、
前記下限臨界溶液温度以上で、前記開閉弁を解放して、前記疎水化した感温性高分子ゲルを前記上部蓄熱槽に格納し、前記溶媒を前記下部蓄熱槽に格納した後、前記開閉弁を閉鎖して、蓄熱状態を維持し、
前記下限臨界溶液温度未満で、前記開閉弁を解放して、前記蓄熱状態を解いて放熱を開始する蓄熱装置を用いる方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の蓄熱装置を備えた
内燃機関暖機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱材を備えた蓄熱装置、蓄熱装置を用いる方法、及び、蓄熱装置を備えた内燃機関暖機システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家庭、オフィス、工場、廃棄物処理施設等の熱源を持つ施設からは、１２０℃程度以下の低温排熱の多くが未利用で排出されている。この未利用熱を有効利用するため、低温排熱を高密度に畜熱できる材料が求められている。このような蓄熱材を使用する場合、熱媒体として常圧下の水を使うのが便利であり且つ好ましい。そのため、蓄熱材の融点は１００℃以下であることが好ましい。無機系蓄熱材としては、水酸化バリウム八水塩（融点７８℃）、硝酸マグネシウム六水塩（融点８９℃）等の無機水和塩が挙げられる。しかし、水酸化バリウム八水塩は劇物に指定されており、硝酸マグネシウム六水塩は金属を腐食させる問題があり、いずれも実用化されていない。一方、有機系蓄熱材としては、パラフィン、脂肪酸、糖アルコール等が挙げられる。しかし、これらの有機系蓄熱材は、融解熱に由来する蓄熱密度が小さいため、実用化されていない。【０００３】
近年、ハイドロゲルを利用した蓄熱材が知られている。この蓄熱材は、相転移温度以上の温度域においても非流動性を保持し、相転移温度を挟んで冷却−加熱操作を繰り返しても、安定的に非流動性を保持することができる。このような蓄熱材として、例えば、特許文献１には、ポリアクリルアミド誘導体、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム又はポリメタクリル酸ナトリウムから選択される少なくとも一種を架橋して生成させた第一のゲル化材料と、多糖類、寒天又はゼラチンである第二のゲル化材料と、第一のゲル化材料と第二のゲル化材料とに保持された無機又は水系蓄熱材料とを有する蓄熱材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０９１９３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の蓄熱装置は、比較的低い蓄熱動作温度を有するものの、蓄熱密度が小さいため、必要な蓄熱量を確保するために蓄熱材を増やす必要があり、大型化し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、必要な蓄熱量を確保しつつ、大型化を抑制することができる蓄熱装置、蓄熱装置を用いる方法、及び、蓄熱装置を備えた内燃機関暖機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】
本発明に係る蓄熱装置は、下部蓄熱槽と、前記下部蓄熱槽よりも上方に設置されている上部蓄熱槽と、一端が前記下部蓄熱槽の上部に、他端が前記上部蓄熱槽の下部に連結されている開閉弁と、前記上部蓄熱槽及び前記下部蓄熱槽に格納されている蓄熱材と、を備え、前記蓄熱材は、感温性高分子と、水、有機溶媒及びこれらの混合物からなる群から選択される溶媒とからなる感温性高分子ゲルであり、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し、且つ前記変化の過程において、前記感温性高分子ゲルに含まれる前記溶媒が気化せずに液体状態を維持するものであり、前記開閉弁が解放されている状態において、前記蓄熱材が前記下限臨界溶液温度以上になると、前記感温性高分子ゲルが疎水化し、前記上部蓄熱槽に前記疎水化した前記感温性高分子ゲルが格納され、前記下部蓄熱槽に前記溶媒が格納されるものである。【０００８】
また、本発明に係る蓄熱装置を用いる方法は、上記の蓄熱装置を用いる方法であって、前記下限臨界溶液温度以上で、前記開閉弁を解放して、前記疎水化した感温性高分子ゲルを前記上部蓄熱槽に格納し、前記溶媒を前記下部蓄熱槽に格納した後、前記開閉弁を閉鎖して、蓄熱状態を維持し、前記下限臨界溶液温度未満で、前記開閉弁を解放して、前記蓄熱状態を解いて放熱を開始する方法である。【０００９】
また、本発明に係る内燃機関暖機システムは、上記の蓄熱装置を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る蓄熱装置、蓄熱装置を用いる方法、及び、蓄熱装置を備えた内燃機関暖機システムによれば、蓄熱装置が、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を備えているため、必要な蓄熱量を確保しつつ、大型化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１〜５に係る蓄熱装置の一例を示す模式図である。
【図２】実施例１〜５に係る蓄熱装置を自動車に適用した内燃機関暖機システムの一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明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発明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。
【００１３】
実施の形態．
実施の形態の第一の例に係る蓄熱材は、感温性高分子と、水、又は有機溶媒、又は水と有機溶媒との混合溶媒とからなる感温性高分子ゲルであって、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感温性高分子ゲルからなるものである。
【００１４】
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。
【００１５】
また、前記有機溶媒としては、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。
【００１６】
あるいは、前記有機溶媒は、非極性有機溶媒から選択され、好ましくは、ベンゼン、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、トルエン、ｏ−キシレン、ジクロロメタン、１，１，２−トリクロロトリフルオロエタン、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、ジエチルエーテル、石油エーテル、ピリジン、四塩化炭素、脂肪酸、脂肪酸エステル及びその混合物からなる群から選択される。
【００１７】
あるいは、前記有機溶媒は、油から選択され、好ましくは、植物油、精油、石油化学油、合成油及びその混合物からなる群から選択される。油が用いられる場合、前記有機溶媒はまた、親油性溶媒と称されることもある。
【００１８】
あるいは、前記有機溶媒は、上記で定義した少なくとも１種の極性又は非極性有機溶媒及び上記で定義した少なくとも１種の油の混合物である
【００１９】
また、上記とは別の例として、実施の形態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、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である。
【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】
実施の形態の第一の例に係る蓄熱材は、下記一般式（１）
【００２３】
【化１】
0006704547.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】
0006704547.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】
本明細書において、「感温性高分子」とは、水に対する下限臨界溶液温度（Lower Critical Solution Temperature：ＬＣＳＴ）を有し、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高分子を意味する。言い換えれば、「感温性高分子」とは、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高分子を意味する。
【００２８】
実施の形態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。
【００２９】
実施の形態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。
【００３０】
実施の形態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。
【００３１】
実施の形態の第一の例に係る蓄熱材は、下記一般式（５）
【００３２】
【化３】
0006704547.tif 000004
【００３３】
（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）
【００３４】
【化４】
0006704547.tif 000005
【００３５】
（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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
実施の形態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。
【００４２】
実施の形態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蓄熱装置を小型化することができ、内燃機関暖機システムに好適である。
【００４３】
実施の形態の第二の例に係る蓄熱材は、下記一般式（１）
【００４４】
【化５】
0006704547.tif 000006
【００４５】
（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）
【００４６】
【化６】
0006704547.tif 000007
【００４７】
（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）
【００４８】
【化７】
0006704547.tif 000008
【００４９】
若しくは下記一般式（４）
【００５０】
【化８】
0006704547.tif 000009
【００５１】
（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。
【００５２】
実施の形態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。
【００５３】
実施の形態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。
【００５４】
実施の形態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。
【００５５】
実施の形態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。
【００５６】
実施の形態の第二の例に係る蓄熱材は、下記一般式（５）
【００５７】
【化９】
0006704547.tif 000010
【００５８】
（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）
【００５９】
【化１０】
0006704547.tif 000011
【００６０】
若しくは下記一般式（８）
【００６１】
【化１１】
0006704547.tif 000012
【００６２】
（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）
【００６３】
【化１２】
0006704547.tif 000013
【００６４】
（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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
実施の形態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。
【００６９】
なお、実施の形態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。
【００７０】
また、実施の形態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】
【００７１】
［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。【００７２】
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【００７３】
【表１】
0006704547.tif 000014
【００７４】
【表２】
0006704547.tif 000015
【００７５】
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。【００７６】
図１は、実施例１〜５に係る蓄熱装置１００の一例を示す模式図である。
実施例１〜５に係る蓄熱装置１００は、下部蓄熱槽１０と、上部蓄熱槽２０と、開閉弁３０と、吸放熱配管５１、６１とを備えている。【００７７】
上部蓄熱槽２０及び下部蓄熱槽１０には、感温性高分子ゲルが格納される。上部蓄熱槽２０及び下部蓄熱槽１０の材質は、感温性高分子ゲルで腐食することがなければ、特に制限はない。また、上部蓄熱槽２０は、重力方向で、下部蓄熱槽１０よりも上方に設置されている。これにより、感温性高分子ゲルが相分離したときに、密度の大きい液体が下部蓄熱槽１０に、密度の小さい液体が上部蓄熱槽２０に格納される。【００７８】
開閉弁３０は、一端３１が下部蓄熱槽１０の上部に、他端３２が上部蓄熱槽２０の下部に、それぞれ連結されている。【００７９】
吸放熱配管５１は、下部蓄熱槽１０の内部に設置されており、吸放熱配管６１は、上部蓄熱槽２０の内部に設置されている。なお、吸放熱配管５１が下部蓄熱槽１０のどこに設置されるかについては特に限定されず、吸放熱配管６１についても同様である。吸放熱配管５１、６１の内部には、熱媒体（図示せず）が充填されている。熱媒体は、加熱用であれば特に限定されず、例えば、水、シリコーン油、及びビフェニルとフェニルエーテルとの混合物が挙げられる。【００８０】
なお、熱媒体が充填されている吸放熱配管５１、６１は、上部蓄熱槽２０の内部及び下部蓄熱槽１０の内部のうち少なくとも一方に設置されていればよい。【００８１】
吸放熱配管５１の一部は、下部蓄熱槽１０の外部へ延びており、下部蓄熱槽１０の外部にある部分は、加熱対象に連結される。同様に、吸放熱配管６１の一部は、上部蓄熱槽２０の外部へ延びており、上部蓄熱槽２０の外部にある部分は、加熱対象に連結される。これにより、蓄熱装置１００から離れた位置にある加熱対象を加熱することができる。なお、加熱対象としては、自動車２００のバッテリー又は暖房装置等が挙げられる。また、これにより、蓄熱装置１００から離れた位置にある熱源から吸熱することができる。なお、熱源としては、自動車２００の内燃機関等が挙げられる。【００８２】
上部蓄熱槽２０及び下部蓄熱槽１０に格納される感温性高分子ゲルは、感温性高分子と、水、有機溶媒及びこれらの混合物からなる群から選択される溶媒とからなる。【００８３】
（実施例１）
以下、実施例１〜５をさらに具体的に説明する。なお、実施の形態は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。【００８４】
水で膨潤した感温性高分子ゲルの密度は、１．００ｇ／ｃｍ３以上であった。水の密度は、１．００ｇ／ｃｍ３であった。また、感温性高分子及び水の下限臨界溶液温度は、５〜９０℃である。【００８５】
親水化した感温性高分子ゲルの温度が下限臨界溶液温度未満の状態で、この親水化した感温性高分子ゲルを密閉容器に入れたところ、体積収縮を起こさずに相分離をせず１相のままであった。【００８６】
この親水化した感温性高分子ゲルを、図１に示した蓄熱装置１００の上部蓄熱槽２０及び下部蓄熱槽１０に入れた。【００８７】
感温性高分子ゲルの入った蓄熱装置１００を、感温性高分子ゲルの温度が下限臨界溶液温度以上になるまで加熱した。加熱の際には、開閉弁３０は開放しておいた。【００８８】
感温性高分子ゲルの温度が下限臨界溶液温度より高くなると、感温性高分子ゲルは疎水化することで相分離した。密度が１．００ｇ／ｃｍ３以上である疎水化した感温性高分子ゲルは、上部蓄熱槽２０よりも下方に設置されている下部蓄熱槽１０に格納された。一方、密度が１．００ｇ／ｃｍ３である水は、下部蓄熱槽１０よりも上方に設置されている上部蓄熱槽２０に格納された。この分離状態は、感温性高分子ゲルが下限臨界溶液温度になるまで同じであった。【００８９】
なお、感温性高分子の上部蓄熱槽２０から下部蓄熱槽１０への移動は、水との密度差、重力、又は水の対流のほか、ポンプあるいはスクリューなどの外的動力を用いることによってもできる。【００９０】
感温性高分子ゲルが下部蓄熱槽１０に、水が上部蓄熱槽２０にそれぞれ格納されている状態で、開閉弁３０を閉鎖した。そして、感温性高分子ゲルと水とが下限臨界溶液温度以下になるまで、蓄熱装置１００を冷却した。【００９１】
蓄熱装置１００を冷却後、開閉弁３０を開放すると、疎水化した感温性高分子ゲルに溶媒が吸着され、再び親水化した感温性高分子ゲルとなり、この感温性高分子ゲルが放熱していることを確認した。【００９２】
（実施例２）
気体を内包した疎水化した感温性高分子ゲルの密度は、１．００ｇ／ｃｍ３以下であった。水の密度は、１．００ｇ／ｃｍ３であった。また、感温性高分子及び水の下限臨界溶液温度は、５〜９０℃である。【００９３】
親水化した感温性高分子ゲルの温度が下限臨界溶液温度未満の状態で、この親水化した感温性高分子ゲルを密閉容器に入れたところ、体積収縮を起こさずに相分離をせず１相のままであった。【００９４】
この親水化した感温性高分子ゲルを、図１に示した蓄熱装置１００の上部蓄熱槽２０及び下部蓄熱槽１０に入れた。【００９５】
感温性高分子ゲルの入った蓄熱装置１００を、感温性高分子ゲルの温度が下限臨界溶液温度以上になるまで加熱した。加熱の際には、開閉弁３０は開放しておいた。【００９６】
感温性高分子ゲルの温度が下限臨界溶液温度より高くになると、感温性高分子ゲルは疎水化することで相分離した。密度が１．００ｇ／ｃｍ３以下である感温性高分子ゲルは、下部蓄熱槽１０よりも上方に設置されている上部蓄熱槽２０に格納された。一方、密度が１．００ｇ／ｃｍ３である水は、上部蓄熱槽２０よりも下方に設置されている下部蓄熱槽１０に格納された。この分離状態は、感温性高分子ゲルが下限臨界溶液温度になるまで同じであった。【００９７】
なお、疎水化した感温性高分子の上部蓄熱槽２０から下部蓄熱槽１０への移動は、水との密度差、重力、又は水の対流のほか、ポンプあるいはスクリューなどの外的動力を用いることによってもできる。【００９８】
疎水化した感温性高分子ゲルが上部蓄熱槽２０に、水が下部蓄熱槽１０にそれぞれ格納されている状態で、開閉弁３０を閉鎖した。そして、感温性高分子ゲルと水とが下限臨界溶液温度以下になるまで、蓄熱装置１００を冷却した。【００９９】
蓄熱装置１００を冷却後、開閉弁３０を開放すると、疎水化した感温性高分子ゲルに溶媒が吸着され、再び親水化した感温性高分子ゲルとなり、この感温性高分子ゲルが放熱していることを確認した。【０１００】
図２は、実施例１〜５に係る蓄熱装置１００を自動車２００に適用した内燃機関暖機システムの一例を示す模式図である。【０１０１】
自動車２００は、内燃機関８０、バッテリー又は暖房装置９０、及び蓄熱装置１００を備えている。また、吸放熱配管５１が、加熱対象となるバッテリー又は暖房装置９０に連結されており、吸放熱配管６１が、熱源となる内燃機関８０に連結されている。【０１０２】
自動車２００が、例えば、寒冷地で始動される場合、開閉弁３０を開放することによって、吸放熱配管５１を介して、蓄熱装置１００から放熱され、その放熱によってバッテリー又は暖房装置９０が暖機される。また、自動車２００が、内燃機関８０によって走行している間に、蓄熱装置１００は、吸放熱配管６１を介して内燃機関８０から吸熱し、蓄熱される。そして、走行中に開閉弁３０を閉鎖しておけば、次に寒冷地で始動するときに、蓄熱装置１００でバッテリー又は暖房装置９０を暖機することができる。このように、蓄熱装置１００を自動車２００に適用することで、熱源となる内燃機関８０から吸熱するとともに、加熱対象となるバッテリー又は暖房装置９０を加熱することができる。【０１０３】
以上、実施の形態に係る蓄熱装置１００は、下部蓄熱槽１０と、下部蓄熱槽１０よりも上方に設置されている上部蓄熱槽２０と、一端３１が下部蓄熱槽１０の上部に、他端３２が上部蓄熱槽２０の下部に連結されている開閉弁３０と、上部蓄熱槽２０及び下部蓄熱槽１０に格納されている蓄熱材と、を備え、蓄熱材は、感温性高分子と、水、有機溶媒及びこれらの混合物からなる群から選択される溶媒とからなる感温性高分子ゲルであり、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し、且つ前記変化の過程において、感温性高分子ゲルに含まれる溶媒が気化せずに液体状態を維持するものであり、開閉弁３０が解放されている状態において、蓄熱材が下限臨界溶液温度以上になると、感温性高分子ゲルが疎水化し、上部蓄熱槽２０に疎水化した感温性高分子ゲルが格納され、下部蓄熱槽１０に溶媒が格納されるものである。【０１０４】
実施の形態に係る蓄熱装置１００によれば、蓄熱装置１００が、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を備えているため、必要な蓄熱量を確保しつつ、大型化を抑制することができる。また、蓄熱材が下限臨界溶液温度以上になると、感温性高分子ゲルが疎水化し、上部蓄熱槽２０に疎水化した感温性高分子ゲルが格納され、下部蓄熱槽１０に前記溶媒が格納されるため、蓄熱状態を保持することができる。また、感温性高分子は、溶媒との密度差により上部蓄熱槽２０から下部蓄熱槽１０へ移動するため、対流を起こし、効率よく熱を吸熱することができる。また、蓄熱装置１００が、上部蓄熱槽２０、下部蓄熱槽１０、及び、開閉弁３０を備えているため、相分離した際に、溶媒と疎水化したゲルとを分離することで断熱する必要がなくなり、蓄熱状態を維持することができる。【０１０５】
また、実施の形態に係る蓄熱装置１００は、上部蓄熱槽２０の内部及び下部蓄熱槽１０の内部のうち少なくとも一方に、熱媒体を充填した吸放熱配管５１が設置されており、吸放熱配管５１が、自動車２００のバッテリー又は暖房装置９０に連結されている。【０１０６】
実施の形態に係る蓄熱装置１００によれば、蓄熱装置１００から離れた位置にある加熱対象を加熱することができる。【０１０７】
また、実施の形態に係る蓄熱装置１００は、上部蓄熱槽２０の内部及び下部蓄熱槽１０の内部のうち少なくとも一方に、熱媒体を充填した吸放熱配管６１が設置されており、吸放熱配管６１が、自動車２００の内燃機関８０に連結されている。【０１０８】
実施の形態に係る蓄熱装置１００によれば、蓄熱装置１００から離れた位置にある熱源から吸熱することができる。【０１０９】
また、実施の形態に係る蓄熱装置１００を用いる方法は、上記の蓄熱装置１００を用いる方法であって、下限臨界溶液温度以上で、開閉弁３０を解放して、疎水化した感温性高分子ゲルを上部蓄熱槽２０に格納し、溶媒を下部蓄熱槽１０に格納した後、開閉弁３０を閉鎖して、蓄熱状態を維持し、下限臨界溶液温度未満で、開閉弁３０を解放して、蓄熱状態を解いて放熱を開始する方法である。【０１１０】
また、実施の形態に係る内燃機関暖機システムは、上記の蓄熱装置１００を備えている。【０１１１】
実施の形態に係る蓄熱装置１００を用いる方法及び内燃機関暖機システムによれば、蓄熱装置１００と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  上部蓄熱槽、２０  下部蓄熱槽、３０  開閉弁、３１  一端、３２  他端、５１  吸放熱配管、６１  吸放熱配管、８０  内燃機関、９０  バッテリー又は暖房装置、１００  蓄熱装置、２００  自動車。
【要約】
蓄熱装置は、下部蓄熱槽と、下部蓄熱槽よりも上方に設置されている上部蓄熱槽と、一端が下部蓄熱槽の上部に、他端が上部蓄熱槽の下部に連結されている開閉弁と、上部蓄熱槽及び下部蓄熱槽に格納されている蓄熱材と、を備え、蓄熱材は、感温性高分子と、水、有機溶媒及びこれらの混合物からなる群から選択される溶媒とからなる感温性高分子ゲルであり、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し、且つ変化の過程において、感温性高分子ゲルに含まれる溶媒が気化せずに液体状態を維持するものであり、開閉弁が解放されている状態において、蓄熱材が下限臨界溶液温度以上になると、感温性高分子ゲルが疎水化し、上部蓄熱槽に疎水化した感温性高分子ゲルが格納され、下部蓄熱槽に溶媒が格納されるものである。【図１】
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【図２】
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