(57)【要約】【課題】  少量の液体を氷と混ぜて氷点下低温を得る実用的な方法を開発する。【解決手段】  液体状の寒剤と氷とを密閉容器内又は袋内で接触させて氷点下低温を得る。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸熱液体と氷とを接触させて、氷点下低温を得る方法。
【請求項２】
吸熱液体がエタノールである請求項１記載の氷点下低温を得る方法。
【請求項３】
吸熱液体がメタノールである請求項１記載の氷点下低温を得る方法。
【請求項４】
図１に示すように吸熱液体を入れた水に浮く破裂容器を、水を入れた別の容器の中に入れる組合せからなり、水を凍らせて用いる氷点下低温を得るための寒剤システム。
【請求項５】
図２に示すように、液体寒剤を入れた容器（Ａ）があり、上部に１つ、下面に１つ又は２つの細孔が開けてあり、少なくとも上部の細孔には栓又はフタがついているものに液体寒剤を入れ、それに連結した水の入った容器（Ｂ）とからなり、（Ｂ）の水を凍らせて用いる氷点下低温を得るための寒剤システム。
【請求項６】
水を区切るための区切りを入れてなる請求項４又は５記載の氷点下低温を得るための寒剤システム。
【請求項７】
密閉でき、外部から吸熱液体を入れることができる容器又は袋の中で、細分化した氷と吸熱液体とを混合し、氷点下低温を得る方法。
【請求項８】
製氷機と、氷を収納できる密閉可能な容器又は袋と、吸熱液体を封入した容器又は袋とからなる、氷点下低温を得るシステム。
【請求項９】
吸熱液体がエタノールである請求項４ないし８記載の寒剤システム又は氷点下低温を得る方法。
【請求項１０】
製氷機で作られた氷と吸熱液体とを、断熱性の高い容器内で接触させ、得られた低温の液体を取り出して、冷却を行う吸熱液体冷却システム。
【請求項１１】
吸熱液体がメタノールである請求項１０記載の吸熱液体冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】  本発明は、氷から氷点下低温を得る方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  水と寒剤を混合して氷点下低温（０℃よりも低い温度）を得る方法が実用化されている（ヒアロン：ロッテ電子）。氷と寒剤を混合すれば氷点下低温が得られることも古くから知られているが、商品として実用化されていない。商品化されない理由として、寒剤は粉であるためかさ高くなり、非実用的であること、一つの容器内に水と別個の容器に入れた粉の寒剤があるとし、冷凍庫内に入れて水を氷とした後、容器の外から粉の寒剤の入った容器を破って寒剤を取り出し、氷を混合することが技術的には容易になし得ないことがあげられる。また、効果の大きい寒剤はすべて人体と環境に有害である。これらのことが、大きな技術的障壁となっていた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  粉の寒剤は、かさ高く、かつ扱いにくいので、別のもの、例えば液体状のもので有効なものを見い出す。その中で特に、人体と環境に無害のものを見い出す。（ア）容器の外から、容器内に入れた、別個の液体状寒剤の袋を破り、液体状寒剤と氷とが容易に混合できるシステムを開発する。（イ）（ア）のような袋を用いずに、一つの容器内で、氷と液体状寒剤とが容易に混合できるシステムを開発する。（ウ）ア、イとは異なり、別々の容器に入れてある場合であって有用な方法を見いだす。さらに、超低温を氷から得て、それを冷却に用いるためのシステムを開発する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  氷と接触して氷点下となる液体を用いれば、かさは小さく、かつ、流動性に優れていたり、表面張力という特性を利用して、有用なアイディアを導き出せる。また、その中でも特に、少量でより低温が得られ、さらにより安全なものが求められる。
【０００５】  図１のようにこの液体を破裂可能な袋につめ、それが水よりも軽ければ、上述の（ア）の課題が解決できる。
【０００６】  もう一つは、図２のように吸熱液体を入れた容器（Ａ）があり、その上面に１つと下面に２つの細孔があり、上面の細孔には、取り外し可能なフタが付けられている。水の入った上部開放の別容器（Ｂ）に、吸熱液体の入った容器（Ａ）に密着して取り付けたものは上述（イ）の課題を解決できる。もう一つの態様としては、（Ａ）の下面の細孔は１つとし、（Ｂ）の側面に細孔をつける方式もある。
【０００７】  製氷機と、それで作った細分化した氷を入れる容器と、別に吸熱液体を入れた容器とがあって、吸熱液体を入れた容器のフタを開けて、吸熱液体を氷を入れた容器内に入れて密閉すれば（ウ）が解決できる。
【０００８】  まず、氷と接触して氷点下となる液体（これを吸熱液体と呼ぶこととする）について述べることとする。このような液体としては、エタノール、メタノール、ジオキサン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、アセトン、および、それらと水との混液がある。
【０００９】  これらを水との混液とする場合は、できる限り水の割合を小さくする。さらに、これらすべての中でもエタノールは人体及び環境に対する安全性が高いので最も好ましい。また、メタノールを用いれば超低温を得ることができ、最適条件では、−２５℃以下を得ることができる。
【００１０】  次に、（ア）の方式について説明する。（ア）の方式の必須条件は、（ｉ）吸熱液体を入れた、容易に破裂可能な袋又は容器と、（ｉｉ）それが、水よりも軽くて水に浮き、図１に示すように、その過半部が液上に出ていることの２点である。この場合、破裂させなければならないので、外容器は、中の吸熱液体を入れた袋又は容器を外から破裂させることができる程度に柔軟である必要がある。このような外容器としては、高圧法ポリエチレン、塩化ビニルなどがある。
【００１１】  破裂袋は、ガラス転移点が氷点よりも高いポリマー、折り曲げたときにもろさのあるポリマー、衝撃に弱いポリマー、炭酸カルシウムなどの粉体を混入したポリマーなどからなり、液もれがないように密閉されねばならない。アルコール及び、アルコールと水の混液は水よりも軽いが、図１に示すように、半分以上が液上に出ていることが容易に破るために望ましい。そのためには中に空気を入れておく必要がある。中の水を氷とした後、上部を外袋のまま手で折って破り、容器全体を傾けて中の液を出し、氷と接触させる。
【００１２】  （イ）の方式については、図２に示すように液体寒剤を入れた容器（Ａ）には、上下に細孔（それぞれ空気孔及び液体落下孔）があり、上部空気孔の先には栓又はフタがついている。下の容器（Ｂ）内の水を氷とした後、容器（Ａ）上部のフタの栓を取れば、その細孔から空気が入り、中の液体は下の落下口を通って、容器（Ｂ）内の氷の上に落下する。この時、（Ｂ）中の空気は（Ａ）の下面に開けられた２つのうちのもう１つの細孔を通って逃げなければならない。ただし、液が落下する細孔の径をうまく決めれば、１つの細孔を空気が逃げるとともに液が下に落下することが可能である。もしくは（Ｂ）の側面に細孔が開けられていてもよい。この方式では、水の表面張力のため、容器を傾けても水が漏れることはない。図２の容器（Ａ）は、袋とは違って形を保つものでなければならない。
【００１３】  氷の塊に液体寒剤を注いだだけでは、温度の低下は緩やかである。低下速度を大きくするためには、氷を細分化する必要がある。そのためには、水に仕切りを設けて氷結させる。そうすると、少しの力で氷は細分化又はブロック化される。そこに、液体寒剤を加えると、接触面積が増して速やかに温度は低下する。仕切りは完璧に水を区切る必要はなく、水は区切り間を行き来してよい。ブロック化された氷の大きさは、ウイスキーのオンザロック用の大きさの氷、好ましくは製氷器の氷など径１〜２ｃｍの大きさをいう。さらに粉砕した氷も細分化したものに含まれ、これを用いれば、接触面積は格段に大きくなるため、温度は急速に低下してより低温が得られる。
【００１４】  （ア）（イ）のシステムとは異なり、まず容器又は袋に、別に製氷器で作ったブロック又は細分した氷を入れ、この容器又は袋は最終的には密閉できるものとする。別に、液体寒剤を入れる容器又は袋があり、これには、液体寒剤が封入されている。この封入容器又は袋の口を開け、氷を入れた容器内に液体寒剤を入れてかき混ぜ、密閉する。液は急速に温度が低下し氷点下低温となる。このシステムと、（ア）（イ）のシステムは、一般用途にも使用されるため、吸熱液体はエタノールのような安全なものが好ましい。
【００１５】  次に吸熱冷却システ厶について説明する。氷を作る製氷機があるとする。この製氷機は、氷を作ることができればよいので、例えば、−５℃とか−１０℃が達成できる冷凍機であればよい。氷は、断熱性の高い空間、例えば魔法瓶の中にて製氷されるか、もしくは細分化して中に入れられてもよい。次に、そこに吸熱液体を入れる。吸熱液体として、メタノールを用い、氷は細分化され断熱が十分ならば、−２５℃以下が達成できる。温度を測定して、目的の超低温となった時点で、吸熱液体を外部に流れ出る管のバルブを開けて流し出し、目的の物体を冷却する。冷却後、水で希釈された混液は蒸留又は分離膜によって、不完全ではあるが、再び水を含まない吸熱液体に戻すことができる。このような蒸留装置を備えていれば閉鎖系システムとなり、メタノールのような吸熱液体であっても安全性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】  −１５℃、−２０℃等が得られる従来の保冷剤を、例えば１０００個氷結させるのは容易なことではないし、大きな電力が必要となる。しかも、氷結まで長時間（数日）を要する。また、低温の冷凍庫はないが−２５℃の保冷剤が急に必要となる場合がある。
【００１７】  本発明によれば、製氷機があればブロックの氷をいくらでも作ることができ、そこに吸熱液体を加えて、−２０℃の保冷剤１０００個を、１日で揃えることは無理ではない。また、臨時に−２０℃の保冷剤が必要となった時、入手しやすい氷さえあれば即座に得ることができる。吸熱液体をエタノール１００％とすれば、−２０℃が得られ、しかも、氷が融解した時のアルコール濃度は、１０〜２０％となるため、廃棄しても環境問題を生じることがない。エタノール１００％液を用いる場合、氷５００ｇに対し、吸熱液体として加える量は５０〜１００ｍｌで足りることになる。また、メタノールを閉鎖系で用いれば、安全性が高くなり、氷から超低温を得ることができる。以上のように、本発明は画期的な保冷剤を提供できる。
【参考例１】
【００１８】  ５００ｍｌの袋３つを用意し、それぞれに２〜３ｃｍ径の氷を２００ｇずつとり、それに、メタノール、エタノール、アセトンをそれぞれ２０ｇ加え、かき混ぜながら液温度を測定した（図３）。この結果から、メタノールが最も低温が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  吸熱寒剤を入れた破裂可能な容器を、水とともに別容器に入れたシステム。（ア）の例。
【図２】  上下に細孔のつけられた吸熱寒剤を入れた栓付容器とそれに連結した氷の入った容器とからなるシステム。
【図３】  ３種の液体寒剤の冷却効果の比較。
【符号の説明】
１  外容器
２  吸熱液体入りの袋
３  水
４  栓（フタ）
５  上部空気孔
６  吸熱液体
７  空気細孔
８  下部液体落下口
９  氷
１０  エタノール
１１  アセトン
１２  メタノール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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