(57)【要約】【課題】吸熱媒体として硫酸ナトリウム結晶の溶解、再結晶の可逆的変態時の熱交換作用を利用した従来の恒温冷媒材では冷媒材内に均一分布しづらい上に再結晶時の尖鋭状結晶化や結晶の大型化の影響で熱循環サイクルの効率が低くなり冷却効率が悪い上に応用実用化がしづらいという問題がある。【解決手段】硫酸ナトリウム、モンモリロナイト粘土等スメクタイト、及び水を適量比混合させる事によって適度なチキソトロピー性を持った懸濁液が得られると共に十水塩の飽和溶液が拡散分布される。また、柔軟性や流動性も合わせ持たせられる。この際、恒温冷媒材の構成要素の混合重量比が約２０：１：２０である事が効果的で、即ち硫酸ナトリウム（＝水）に対しスメクタイトを約５重量％で調整配合する事で効率的な恒温冷媒材を得る事が出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸熱媒体としての硫酸ナトリウムと膨潤性粘土鉱物の一種であるスメクタイト（Smectite）を主成分とし、適量の水を添加・混合する事により
前記硫酸ナトリウムの結晶を微細化すると共にチキソトロピー性を持たせた事を特徴とする恒温冷媒材。
【請求項２】
前記恒温冷媒材において、構成要素材である硫酸ナトリウム、膨潤性粘土鉱物の一種であるスメクタイト（Smectite）、水を約２０：１：２０の重量混合比とした事を特徴とする請求項１記載の恒温冷媒材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は予め冷媒材を冷却する事無く、外部発熱体等からの熱量を冷媒構成物質の可逆的変化により一定の冷却温度を長時間保つ恒温冷媒材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部熱源に対して冷媒材として高分子性ポリマー又は吸水性高分子ゲルなどと呼ばれる吸水性樹脂（hydro-gel polymer）を用いた保冷剤が良く知られている。
また、冷媒物質の結晶が外部からの熱量を吸収し溶解、熱環流を生じて表層で放熱して再結晶する冷媒材であるリン酸ナトリウムや硫酸ナトリウムを用いた恒温冷媒がある（例えば、特許文献１、及び２参照）。
【特許文献１】実開昭５８−１９６６６７号公報
【特許文献２】実開平６−５２８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、一般に前者の吸水性樹脂を用いたゲル状冷媒材は該吸水性樹脂の自重の数百〜数千倍の重量の水を吸水しゲル化保持する特性を利用しており、基本的には保持した水の熱容量、潜熱を冷却に用いる為、予め氷、ドライアイス、冷蔵庫等の冷凍環境で冷却する必要がある。また、自身に保持した水の熱容量に依存しており、長時間冷媒として使用したい場合には冷凍状態にまで冷却する必要があり、冷媒材自体が氷温状態になる為、被冷却物の温度を細胞破壊などの問題により極端に下げたくない場合や人体に直接使用する場合などでは冷媒材と被冷媒物の間に適当な温度調節材を介在させる必要がある。
【０００４】
また、後者の如き恒温冷媒材では硫酸ナトリウムの放熱再結晶時に尖鋭状結晶化や結晶の大型化の影響で、融解しにくくなると共に冷媒材内に均一分布しづらい為に冷却効率が低く、物理的にも流動性が乏しい事により熱循環サイクルが巧みに働かずに、実用応用化がしづらいという問題が有る。特に小型化、狭間構造化の妨げとなっていると共に尖鋭状結晶化などの結晶形状により容器材質、袋材質にも耐久強度が必要となり、これも吸熱、放熱の妨げとなる。
【０００５】
そこで、本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたものであり、予め冷凍環境で冷却する必要が無い恒温冷媒材であって、しかも結晶の微細化により熱循環サイクルを効率化した利便性に優れた冷媒材を提供できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明は、吸熱媒体としての硫酸ナトリウムと膨潤性粘土鉱物の一種であるスメクタイト（Smectite）を主成分とし、適量の水を添加・混合する事により
前記硫酸ナトリウムの結晶を微細化すると共にチキソトロピー性(揺変性)を持たせた事を特徴としている。
【０００７】
また、請求項２に係る本発明は、前記恒温冷媒材において構成要素材である硫酸ナトリウム、膨潤性粘土鉱物の一種であるスメクタイト（Smectite）、水を約２０：１：２０の重量混合比とした事を特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
かかる発明によれば、本恒温冷媒中に分散させた微細化した硫酸ナトリウムの結晶が外部発熱体よりの放熱を結晶溶解時に大量に吸収し、放熱後に再結晶する効率的な熱循環サイクルが構成される。  さらに前記硫酸ナトリウムが放熱後再結晶する際には、混合したスメクタイト懸濁液が該結晶の大型化を阻止する方向で働く為、予め冷却する必要の無い小型化、狭間構造にも対応した恒温冷媒材が供給出来、利便性、応用性の向上を実現する事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明における吸熱媒体としての硫酸ナトリウム（NaSO4・ｎH2Ｏ）は水を加える事によりNa2SO4・10H2Oとして使用する。 このNa2SO4・10H2Oは十水塩又はグラバー塩（Glauber Salt）と呼ばれ、過飽和溶液を作る性質が有ると共に約３２℃前後の温度で下記の可逆的変態を繰り返す。
（化１）
Na2SO4・10H2O  ⇔  Na2SO4 ＋ 10H2O
具体的には３２．３８℃以下の温度で十水塩の結晶が溶液中に析出し、該温度以上では溶解して無水の硫酸ソーダと水に分解する。注目すべきはこの溶解に際して５８．３Kcal／Kgにも及ぶ大量の融解熱を吸収する特性であり、本恒温冷媒ではこの吸熱作用を利用している。
【００１０】
また、本恒温冷媒のもう一方の構成要素であるスメクタイト（Smectite）は薄板状八面体結晶構造を持つ膨潤性粘土鉱物の一種でモンモリロナイト(Montmorilonite)、バイデライト（Beidelite）、ノントロナイト（Nontronite）等が知られており、数百m2／gの活性表面積を持っていると同時にこの表面は高い極性の為、自重の何倍の水を吸収し保持する膨潤性を有している。  これら硫酸ナトリウム、モンモリロナイト粘土等スメクタイト、及び水を適量比混合させる事により、前記スメクタイトが吸水膨潤しコロイド性を発現させる事による適度なチキソトロピー性（揺変性）を持った懸濁液が得られると共に十水塩の飽和溶液が拡散される。また、同時に軟質容体や狭間容体に封入利用した際に効果的となる柔軟性や流動性も合わせ持たせる事が出来る。
【００１１】
この際、恒温冷媒材の構成要素である混合比はその冷媒材の応用形態により差違を生ずるが  硫酸ナトリウム：スメクタイト：水  の重量比が約２０：１：２０である事が効果的であり、即ち硫酸ナトリウム（＝水）に対しスメクタイトを２〜５重量％で調整配合する事が好ましい。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の冷却原理を図１を参照して、また、具体的一実施例を図２乃至図３を参照して説明する。図１にその概略を示すように約３２℃以下で恒温冷媒材１（容器、容体は図示せず）は適度なチキソトロピー性を有した懸濁液３中に十水塩（Na2SO4・10H2O）２が微小結晶状態で分散析出しているが、外部発熱体（図示せず）からの熱が吸熱された場合、該十水塩の結晶が融解熱として吸収し溶解、冷媒材表層にて放熱して再結晶化するという吸熱−放熱の熱循環を硫酸ナトリウムの可逆的変態の形で繰り返す事により、また、十水塩結晶の融解熱量が非常に大きい事により長時間約３２℃近傍の温度を保ち続ける。さらに前記硫酸ナトリウムが再結晶する際には、混合したスメクタイト懸濁液の適度なチキソトロピー性と前記熱循環による流動性が該結晶同士の接触結合による結晶大型化を妨げる方向に働く。
【００１３】
図２は人体又は動物に直接接触使用する事を前提にしたマット状応用品の一例である。軟質樹脂シート（PVC,EVA等）５で構成された容体の周囲６、及び一部７を溶着加工し、内部に本発明の恒温冷媒材を封入している。この周囲６、及び一部７の部分的溶着箇所を増やす事はマット厚の薄平化を目的としているが、冷媒材中の十水塩結晶の微細化により熱環流が妨げられる事も無く、再結晶の尖鋭突起に対する強度を持たせる為に前記軟質樹脂シートに必要以上の厚みを要し、吸放熱効率を低下させる必要も無い。また、冷媒材の適度なチキソトロピー性によりマットの柔軟性も良好となる。したがって、医療用として氷嚢代用品や冷湿布代用品に、また、寝具、輸送、機器の冷却にとその応用範囲は広く、容体も上記の様な袋状軟質樹脂に限らず、吸熱、放熱の伝導と水密性が考慮されれば形状、材質は問わない。
【００１４】
図３は上記マット状応用品（図２）を医療用氷嚢又は寝具を想定して人体頭部に使用した場合の経時的温度変化をサーミスタ温度計を使用して測定した結果の概略グラフであり、グラフ中８（鎖線）は頭部接触部位温度を９（実線）は冷媒温度を示している。このグラフ図で判るように使用開始時の約２６℃の室温（恒温）状態から頭部体温の吸熱を始め、頭部が冷やされる事になるが、頭部接触部近傍より硫酸ナトリウム結晶（十水塩）がその熱量を吸収し該結晶の溶解に費やすと同時に内部熱循環により本冷媒材は長時間約３２℃の人体に刺激の無い冷却温度を保ち続ける。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の恒温冷媒材の冷却原理説明概略図である。
【図２】本発明の恒温冷媒材を内封したシート状応用品である。
【図３】人体に直接使用した場合の温度特性グラフである。
【符号の説明】
【００１６】
１  恒温冷媒材
２  硫酸ナトリウム（十水塩）結晶
３  スメクタイト懸濁液
４  恒温冷媒材充填部
５  シート表面
６  容体周囲溶着部
７  中央溶着部
８  頭部接触部位温度
９  冷媒温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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