(57)【要約】【課題】  廃棄時における環境負荷が小さく、漏洩等の事故が発生した際における冷却対象物や人体などに対する損害を小さくでき、冷却器の金属管内壁への氷結防止性能や長時間の連続製氷の容易性に優れる蓄熱材及びその製造方法、並びに、そのような蓄熱材を使用した蓄熱システムを提供する。【解決手段】  水、食用油及び食用乳化剤を必須成分とする蓄熱材又はその蓄熱材を用いる蓄熱システムにより上記課題を解決する。蓄熱材における食用油には、菜種油又はサフラワー油又はその混合物を好ましく使用することができ、食用乳化剤は、脂肪酸基としてリシノレイン酸残基又はオレイン酸残基を有するポリグリセリン脂肪酸エステルを好ましく使用することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、食用油及び食用乳化剤を必須成分とすることを特徴とする蓄熱材。
【請求項２】
前記食用油が、菜種油又はサフラワー油又はその混合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱材。
【請求項３】
前記食用油中における飽和脂肪酸の重量割合が８％未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄熱材。
【請求項４】
前記食用油中における不飽和脂肪酸の重量割合が８７％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄熱材。
【請求項５】
前記食用油中における一価不飽和脂肪酸の重量割合が、前記食用油中における多価不飽和脂肪酸の重量割合よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄熱材。
【請求項６】
カプリル酸、カプリン酸及びグリセリンから合成される中鎖脂肪酸グリセリドである第２食用油を更に含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄熱材。
【請求項７】
前記食用乳化剤が、脂肪酸基としてリシノレイン酸残基又はオレイン酸残基を有するポリグリセリン脂肪酸エステルであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の蓄熱材。
【請求項８】
前記蓄熱材中の水の体積比率が、６０〜８５％であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の蓄熱材。
【請求項９】
水、食用油及び食用乳化剤を必須成分とする蓄熱材を用いることを特徴とする蓄熱システム。
【請求項１０】
食用油と食用乳化剤を混合する第１混合工程と、
前記第１混合工程により調整された食用油と食用乳化剤の混合物に水を混合する第２混合工程とを有することを特徴とする蓄熱材の製造方法。
【請求項１１】
前記食用油が、菜種油又はサフラワー油又はその混合物であることを特徴とする請求項１０に記載の蓄熱材の製造方法。
【請求項１２】
前記食用乳化剤が、脂肪酸基としてリシノレイン酸残基又はオレイン酸残基を有するポリグリセリン脂肪酸エステルであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の蓄熱材の製造方法。
【請求項１３】
前記食用油の温度を２０〜６０℃として前記第１混合工程を行うことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の蓄熱材の製造方法。
【請求項１４】
前記水の温度を４０〜７５℃として前記第２混合工程を行うことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の蓄熱材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱材、蓄熱材を用いた蓄熱システム及び蓄熱材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
夏期の電力負荷の平準化対策として、夜間電力を用いて製氷することにより冷熱を氷として貯蔵し、この冷熱を昼間の冷房に利用する氷蓄熱が、近年のビル空調システムなどにおいて普及しつつある。
【０００３】
この氷蓄熱の方式には、蓄熱槽内に製氷コイルを設置し、蓄熱材である槽内水を直接氷結させるスタティック方式と、過冷却状態を解除することで生成される氷を貯留するダイナミック方式があるが、製氷効率の低下を伴うことなく連続的な製氷が可能であり、また、過冷却状態の解除により生成される氷粒子が微細である故に放熱効率に優れ、更に、水とともに配管内を冷熱需要地まで搬送することが可能であるなどの利点を有するダイナミック方式の普及が近年進んでいる。
【０００４】
上記のような氷蓄熱システムでは、冷却器の金属製管内壁における蓄熱材の氷結に起因する冷却効率の低下や管内閉塞等の不具合を防止する必要から、金属管内壁に、例えば、フッ素コーティングを施すなど冷却熱流束を小さくするための工夫がなされてきた。
【０００５】
しかし、従来の検討では、長時間の連続製氷過程における冷却器の金属製管内壁への氷結防止は困難であり、ましてや、これまでは、氷結防止性能や、長時間の連続製氷の容易性などの十分な特性を有する蓄熱材は実現されていなかった。
【０００６】
また、従来の蓄熱材には、多くの場合、シリコン油や灯油など、人の生命や健康、或いは環境に対する安全性が十分ではない工業用油が使用されていたため、蓄熱材の廃棄の際の環境負荷が大きいという問題があった。
【０００７】
更に、配管系の破損等により上記のような工業用油を含む蓄熱材が漏出すると、特に、冷却対象物が食品である場合には、蓄熱材に汚染された食品は廃棄処分とせざるを得ないなど、事故発生の際における損害が大きくなる問題があり、或いは、漏出した蓄熱材を回収する際の作業員の安全や衛生を確保するために特別の措置が必要になるなどの問題がある。
【０００８】
このため、従来の蓄熱材では、小売業や配送業などにおいて需要が大きい食品の冷蔵や冷凍に蓄熱システムを適用することが困難であり、また、配管系における漏出防止対策に厳格性が要求される結果、蓄熱システム全体のコストが上昇する問題を生じていた。
【特許文献１】特開２００４−２９４０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、下記のいずれか一以上の目的を達成するものである。
【００１０】
即ち、本発明の目的は、廃棄時における環境負荷を低減することができる蓄熱材及びその製造方法、並びに、そのような蓄熱材を使用した蓄熱システムを提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、漏洩等の事故が発生した際における冷却対象物や人体などに対する損害を小さくできることができる蓄熱材及びその製造方法、並びに、そのような蓄熱材を使用した蓄熱システムを提供することにある。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、人体の生命、健康、衛生などに対する安全性の高さ故に、小売業や配送業などにおける食品の冷蔵又は冷凍用途での普及を容易化することができる蓄熱材及びその製造方法、並びに、そのような蓄熱材を使用した蓄熱システムを提供することにある。
【００１３】
本発明の更に他の目的は、蓄熱材のコストを低減させ、或いは、蓄熱システム全体のコストを低減させることにある。
【００１４】
本発明の更に他の目的は、冷却器の管内壁への氷結防止性能、及び／又は、長時間の連続製氷の容易性に優れる蓄熱材、或いは更に、凝固点降下に伴う潜熱低下の小さい蓄熱材及びその製造方法、並びに、そのような蓄熱材を使用した蓄熱システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記課題を解決したものであり、水、食用油及び食用乳化剤を必須成分とすることを特徴とする蓄熱材（請求項１）、又は、水、食用油及び食用乳化剤を必須成分とする蓄熱材を用いることを特徴とする蓄熱システム（請求項９）である。
【００１６】
本発明に係る蓄熱材は、水、食用油、及び食用乳化剤を必須成分とするものであるために、蓄熱材の廃棄時における環境負荷を低減することが可能であり、或いは、これら必須成分の人体の生命や健康、衛生などに対する安全性の高さやこれによる安心感から、小売店舗や配送車両などにおける食品の冷蔵、冷凍などへの利用を普及することが容易であり、また、漏出防止対策における厳格性を緩和することが可能になるが故に蓄熱材を循環させる配管系などに係るコストを低減することが可能になるなどの効果を達成することができる。
【００１７】
なお、本発明は、水、食用油及び食用乳化剤を必須成分とすることを要件とするものであり、冷却器の管内壁への氷結防止性能や過冷却解消の容易性などの蓄熱材としての基本的性能が毀損され、人体への安全性が低下し、或いは、廃棄等の際における環境負荷が増大するなどによって、蓄熱材としての使用が不能となるのではない限り、水、食用油及び食用乳化剤以外の追加的な成分を含むことを排除するものではない。
【００１８】
例えば、蓄熱材の主要な用途である空調（冷房）や食品の冷蔵においては、蓄熱材の凝固点を０℃より低い温度に低下させるニーズは無いと考えられ、また、凝固点降下の低下は潜熱の低下による蓄熱容量の減少を伴うため、本発明の蓄熱材に水溶性の物質を添加する利点は無いが、その用途によって蓄熱材の凝固点を０℃より低い温度に低下させることが必要な場合などには、本発明の蓄熱材は、追加的な成分として、食品添加物であるプロピレングリコールなどの水溶性の物質を含むことも可能である。なお、プロピレングリコールはＷ／Ｏエマルションの粘性低減効果もある。
【００１９】
本発明における「食用油」は、食用に適する油（油脂）の意であるが、価格の低廉性の面及び蓄熱材としての使用に適する粘度のＷ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーの生成の可能性から、特に植物由来の食用油である植物油を使用することが好ましい。
【００２０】
本発明における「乳化剤」は、水と食用油の乳濁状態を安定化させる作用（界面活性作用）を有する物質を言い、本発明における「食用乳化剤」は、食用に適する乳化剤を言う。
【００２１】
本発明では、前記食用油が、菜種油又はサフラワー油又はその混合物を含むこと（請求項２）が好ましい。
【００２２】
十分な蓄熱容量を確保し、冷熱需要地への蓄熱材の円滑な運搬を可能にするため、蓄熱材には、過冷却解消が容易に発生し、系全体への過冷却解消の伝搬が円滑に行われること、安定な氷スラリーが生成可能であり、Ｗ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーの状態での粘性が低いこと、氷スラリーの状態で氷の堆積や壁面氷結を生じ難い（例えば、２時間以上に渡って氷の堆積や壁面氷結を生じない）こと、などの特性を有することが望ましい。
【００２３】
本発明者らは、多様な食用油と多様な食用添加物の組み合わせについてＷ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーの生成実験を行った結果、食用油として菜種油又はサフラワー油（紅花油とも呼ばれる）を使用することにより、円滑に過冷却解消及びその伝搬を発生させることが可能であり、エマルション及び氷スラリーの状態において適度な粘性を有し、かつ、氷スラリーの状態で２時間以上に渡って氷の堆積や壁面氷結を生じさせない蓄熱材が得られることを見出すことにより本発明を完成させたものである。
【００２４】
本発明における食用油は、その１００％が菜種油又はサフラワー油又はその混合物であることは必要ではなく、菜種油又はサフラワー油と他の食用油との混合物を使用することも可能であり、例えば、本発明の食用油として、菜種油又はサフラワー油と、カプリル酸、カプリン酸及びグリセリンから合成される中鎖脂肪酸グリセリド（例えば、日清オイリオグループ（株）製の「スコレー６４Ｇ」、「スコレー（Ｏ．Ｄ．Ｏ．）」、「スコレーＭＣ」、「スコレー８」など）との混合物を使用すること（請求項６）により、菜種油又はサフラワー油を用いた蓄熱材における上記特性を維持しつつ、蓄熱材の常温又は使用温度（例えば０℃）における粘度を一層低下させ、蓄熱材の冷熱需要地への輸送特性を向上させる等が可能となる。
【００２５】
なお、本明細書において「Ｗ／Ｏ型エマルション」は、水を分散相とし、油を連続相とするエマルションを言う。なお、エマルションに滴下した水が連続相に吸収されない場合に、そのエマルションをＷ／Ｏ型エマルションと判定することが可能であり、或いは、油のみを（例えば赤に）着色する染料を用い、その染料をエマルションに滴下し（又はその染料で着色した油をエマルションに滴下し）、連続相が赤くなった場合に、そのエマルションをＷ／Ｏ型エマルションと判定することが可能である。
【００２６】
本発明は、前記食用油中における飽和脂肪酸の重量割合が８％未満であること（請求項３）、前記食用油中における不飽和脂肪酸の重量割合が８７％以上であること（請求項４）、及び／又は、前記食用油中における一価不飽和脂肪酸の重量割合が、前記食用油中における多価不飽和脂肪酸の重量割合よりも大きいこと（請求項５）が好ましい。
【００２７】
即ち、本発明者らは、数多くの実験を通して、食用油として菜種油又はサフラワー油又はカプリル酸、カプリン酸及びグリセリンから合成される中鎖脂肪酸グリセリドを用いることにより、蓄熱材としての使用に適する性状のＷ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーを生成することが可能であり、食用油として大豆油、オリーブ油、ひまわり油を用いた場合には、そのようなＷ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーを形成することが出来ないことを確認し、更に、これらの食用油の組成や特性等の比較検討を行うことにより、  
１）常温での粘度が０．２８Ｐａ・ｓ以下であること、  
２）食用油中における飽和脂肪酸の重量割合が８％未満であること、  
３）食用油中における不飽和脂肪酸濃度の重量割合が８７％以上であること、及び／又は、  
４）食用油中における一価不飽和脂肪酸の重量割合が、多価不飽和脂肪酸の重量割合よりも大きいこと、  
が、蓄熱材としての使用に適する性状のＷ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーの生成を可能とする必要条件であることを見出したものである。
【００２８】
参考までに、菜種油、サフラワー油（ハイオレイック）、大豆油、オリーブ油、ひまわり油、２種類のカプリル酸、カプリン酸及びグリセリンから合成される中鎖脂肪酸グリセリド（スコレー６４Ｇ及びスコレー（Ｏ．Ｄ．Ｏ．））及びシリコン油の粘度測定結果を下表１に示す。なお、表１における粘度（Pa・ｓ）は、東機産業株式会社製回転粘度計ＴＶＥ−２２Ｌを使用し、ローター（Ｔ−Ａバー）の回転速度１００ｒｐｍとして測定した。
【表１】
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【００２９】
本発明では、前記食用乳化剤が、脂肪酸基としてリシノレイン酸残基又はオレイン酸残基を有するポリグリセリン脂肪酸エステルであること（請求項７）が好ましい。
【００３０】
即ち、本発明者らは、乳濁状態を安定化させる作用（界面活性作用）を有する多種多様な食用乳化剤をサンプルとして実験を行った結果、蓄熱材としての使用に適する性状のＷ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーの生成を可能とするために食用乳化剤が備えるべき条件として、  
１）常温で液体であること、
２）凝固点降下に伴う潜熱低下を生じさせないために疎水性であること、及び／又は、
３）脂肪酸基としてリシノレイン酸残基を有するポリグリセリン脂肪酸エステル（リシノレイン酸は多いほど良い）又は、脂肪酸基としてオレイン酸残基を有するポリグリセリン脂肪酸エステル（オレイン酸残基数が７以上であることが望ましい）であること
が重要であることを見出したものである。
【００３１】
本発明では、前記蓄熱材中の水の体積比率が、６０〜８５％であること（請求項８）が好ましい。
【００３２】
水−油エマルションよりなる蓄熱材では、蓄熱材中の水の体積比率の多寡により蓄熱材の単位体積当たりの潜熱が決まるため、蓄熱材中の水の体積比率は少なくとも６０％以上とするべきであり、Ｗ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーの生成が可能である限り、なるべく蓄熱材中の水の体積比率を増大させることが好ましい。
【００３３】
しかしながら、本発明者らは、蓄熱材中の水の体積比率を９０％程度に増加させると、Ｗ／Ｏ型エマルション状態での粘度が急激に増大する現象を生じるために、蓄熱材としての使用が不可能となることを見出し、蓄熱材中における好ましい水の体積比率として上記範囲を特定したものである。
【００３４】
本発明は、食用油と食用乳化剤を混合する第１混合工程と、前記第１混合工程により調整された食用油と食用乳化剤の混合物に水を混合する第２混合工程とを有することを特徴とする蓄熱材の製造方法（請求項１０）である。
【００３５】
即ち、食用油と食用乳化剤との混合物に水を添加することにより蓄熱材を調整するか、水に食用油と食用乳化剤との混合物を添加することにより蓄熱材を調整するかなどは任意の事項のようにも思われるが、本発明者らは、多種多様な食用油と、多種多様な食用乳化剤を用いて様々な条件下でＷ／Ｏ型エマルションの生成を試みるうちに、前者の方法によることによって良好なＷ／Ｏ型エマルションを生成することは可能であるが、後者の方法による場合には、Ｗ／Ｏ型エマルションを生成することが不可能であることを見出したものである。
【００３６】
なお、当然のことながら、菜種油又はサフラワー油又はその混合物を食用油として使用し、脂肪酸基としてリシノレイン酸残基又はオレイン酸残基を有するポリグリセリン脂肪酸エステルを食用乳化剤として使用した蓄熱材の製造方法においても、前者の方法によることが好ましい。
【００３７】
本発明では、前記食用油の温度を２０〜６０℃として前記第１混合工程を行うこと（請求項１３）が好ましい。
【００３８】
即ち、本発明者らは、様々な条件下でのＷ／Ｏ型エマルションの生成の検討を行ううちに、第１混合工程における食用油の温度が常温（２３℃）〜６０℃の範囲において良好なＷ／Ｏ型エマルションの生成が可能であることを確認したものである。
【００３９】
なお、第１混合工程は食用乳化剤の食用油への溶解不良が生じないように十分な時間（例えば、２００〜３００ｍｌの食用油に対して、アクリル製２枚翼の攪拌翼（幅３．８５ｃｍ×高さ６．４ｃｍ）を使用し、攪拌速度２５０ｒｐｍの条件で攪拌を行う場合には３分以上）に渡って行うべきであり、第１混合工程における乳化剤の溶解が不十分である場合には、第２混合工程において生成されるＷ／Ｏ型エマルションに解離が発生するなど、良好なＷ／Ｏ型エマルションの生成が困難となる場合がある。
【００４０】
本発明では、前記水の温度を４０〜７５℃として前記第２混合工程を行うこと（請求項１４）が好ましい。
【００４１】
即ち、本発明者らは、第２混合工程において食用油と食用乳化剤の混合物に投入する水の温度がＷ／Ｏ型エマルションの生成に与える影響を２３℃〜７５℃の範囲で検討した結果、当該水の温度を４０℃〜７５℃とすることにより、安定なＷ／Ｏ型エマルションを生成し、冷却後においてもＷ／Ｏ型エマルションの状態を安定に保つことが可能であることを見出したものである。
【００４２】
なお、上記における水の温度を４０℃未満とした場合には、Ｗ／Ｏ型エマルションの生成が不可能となる訳ではないものの、氷スラリーの生成時に壁面氷結が発生し易くなるなど、冷却後におけるＷ／Ｏ型エマルションの状態が不安定化する傾向を生じる。
【００４３】
また、本発明の第２混合工程における水の投入速度は食用油の量及び／又は攪拌条件に対して十分低速とするべきであり、例えば、アクリル製２枚翼の攪拌翼（幅３．８５ｃｍ×高さ６．４ｃｍ）を使用し、攪拌速度２５０ｒｐｍの攪拌条件下で２００〜３００ｍｌの食用油に対して水を投入する場合であれば、水の投入速度が３．５ｍｌ／秒未満であれば良好なＷ／Ｏ型エマルションの生成が可能であるが、これを大幅に越える速度で水を投入した場合には、Ｗ／Ｏ型エマルションの生成が不可能又は困難になることが確認されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図１は、本発明の一実施形態に係る蓄熱システム１０の構成を示す説明図であり、図中１１は、水、食用油及び食用乳化剤を必須成分とする蓄熱材１２が貯留される蓄熱槽であり、当該蓄熱槽１１には、冷熱需要地に向けて水の全部又は一部を氷結させた状態の蓄熱材１２を送る取水管１３と、当該冷熱需要地から戻ってきた蓄熱材１２を蓄熱槽１１に還流させる還流管１４とが接続されている。
【００４５】
また、図示の蓄熱システム１０は、配管１５により接続された冷却器１６及び解除機１７を有しており、蓄熱槽１１の蓄熱材１２は、冷却器１６において氷点以下の温度まで過冷却され、その後、解除機１７において衝撃を加えることにより、蓄熱材１２中の水の全部又は一部が過冷却解消によって氷結した状態となって、蓄熱槽１１に還流するようになっている。
【００４６】
更に、図示の蓄熱システム１０は、モータ１８により旋回駆動される攪拌翼１９を備えており、蓄熱材１２を攪拌翼１９で攪拌することによって蓄熱材１２をＷ／Ｏ型エマルションの状態にし、或いは、Ｗ／Ｏ型エマルションの状態を維持することが可能となっている。
【００４７】
上記蓄熱システム１０では、蓄熱材１２中の水を氷結させることによって大きな冷熱を潜熱として蓄熱することが可能であり、当該冷熱によって冷熱需要地における空調（冷房）や食品の冷蔵、冷凍などを行うことが可能である。
【００４８】
なお、上記蓄熱システム１０における配管１５、冷却器１６及び解除機１７は任意的な構成であり、別途の設備において水の全部又は一部を氷結させた蓄熱材１２を生成して蓄熱槽１１に供給することが可能であれば、これら配管１５、冷却器１６及び解除機１７は省略することが可能である。
【００４９】
同様に、別途の設備において蓄熱材１２をＷ／Ｏ型エマルションの状態とすることが可能であり、定常的な攪拌を行わなくてもそのＷ／Ｏ型エマルション状態が維持される場合には、上記蓄熱システム１０におけるモータ１８及び攪拌翼１９は省略することが可能である。
【００５０】
以下、本発明の蓄熱材１２の組成を決定するために行った一連の実験について説明する。
【００５１】
＜実験１：食用油及び食用乳化剤の選定＞
（１）食用油のサンプル
食用油のサンプルとして、菜種白絞油、サフラワー油（ハイオレイック種／高オレイン酸精製）、大豆油、オリーブ油、ひまわり油の計５種類の植物油と、カプリル酸、カプリン酸及びグリセリンから合成される中鎖脂肪酸グリセリドであるスコレー６４Ｇ、スコレー（Ｏ．Ｄ．Ｏ．）、スコレーＭＣ及びスコレー８の４種類（ともに、日清オイリオグループ（株）製）の総計９種類の食用油を使用した。また、参考サンプルとして、シリコン油についての評価も行った。
【００５２】
（２）食用乳化剤のサンプル
食用乳化剤のサンプルとして、下表２に示すグリセリン脂肪酸エステル１４種類及びポリグリセリン脂肪酸エステル９種類の合計２３種類（ともに、日光ケミカルズ（株）製）の食用乳化剤を使用した。
【表２】
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【００５３】
（３）水と食用油の混合割合は、下表３に示す配合１〜３の３種類とした。
【表３】
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【００５４】
（４）Ｗ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーの生成方法  
全ての食用油、食用乳化剤及び配合割合の組み合わせについて、下記の手順でＷ／Ｏ型エマルションの生成及び氷スラリーの生成を試みた。  
手順１（予備攪拌）  
容量２０００ｍｌのビーカーに食用油及び食用乳化剤を投入し、図２（ａ）に示す態様で、アクリル製２枚翼の攪拌翼（幅３．８５ｃｍ×高さ６．４ｃｍ）を使用し、攪拌温度を常温（２３℃）とし、攪拌速度を２５０ｒｐｍとして、３分間の攪拌を行った。  
手順２（水の投入／エマルションの生成）  
手順１において予備攪拌された食用油と食用乳化剤の混合物に、手順１と同様の条件での攪拌を行いつつ、定速（３．５ｍｌ／秒）で水を投入することで、Ｗ／Ｏ型エマルションの生成を試みた。このとき、投入する水の温度は７０℃とした。  
手順３（冷却）  
手順２による水の投入を完了した後、手順１と同様の条件での攪拌を行いつつ、常温（２３℃）下に放置することで、手順２の生成物が常温（２３℃）となるまで徐冷した。  
手順４（氷スラリーの生成）  
手順３による冷却の完了後、手順１と同様の条件での攪拌を行いつつ、図２（ｂ）に示す態様で手順３において冷却した生成物を−５．４℃の冷却ブラインを用いて冷却することで、氷スラリーを生成した。
【００５５】
なお、上記手順１では、攪拌温度を常温（２３℃）から６０℃まで変化させても、Ｗ／Ｏ型エマルションの生成は可能であり、攪拌時間を３分以上に延長してもＷ／Ｏ型エマルションの生成は可能であったが、攪拌時間を３分未満とした場合には、手順２、３においてＷ／Ｏ型エマルションが生成されなかったり、生成されたＷ／Ｏ型エマルションが一部解離するなどの不具合を生じた。  
また、手順２において投入する水の温度は、４０〜７５℃の範囲とすることで安定なＷ／Ｏ型エマルションを生成することが可能であり、水の温度を４０℃未満とすると、手順４において生成される氷スラリーが、過冷却解消後に氷の堆積や壁面氷結を生じさせ易くなる。  
また、手順２における水の投入速度は、３．５ｍｌ／秒未満とした場合でも安定なＷ／Ｏ型エマルションを生成することが出来たが、３．５ｍｌ／秒を大幅に越える投入速度では、多くの場合、Ｗ／Ｏ型エマルションの生成が出来なくなる。
更に、手順３において、Ｗ／Ｏ型エマルションを−５．４℃の冷却ブラインを用いて冷却するなど、冷却速度を上昇させた場合には、常温下又は冷却時におけるＷ／Ｏ型エマルションの安定性が低下し、その結果、氷スラリー生成時において過冷却解消後に壁面氷結等を生じ易くなる傾向がある。
【００５６】
（５）評価１（粘度測定）
東機産業株式会社製回転粘度計ＴＶＥ−２２Ｌを使用し、ローター回転速度１０ｒｐｍの条件で２３℃及び０℃のサンプルの粘度を測定した。なお、２３℃での測定にはローターとしてＴ−Ａバーを使用し、０℃での測定にはローターとしてＴ−Ｆバーを使用した。
【００５７】
（６）評価２（食用乳化剤の最小添加量、最大添加量及び最適添加量の決定）
（ａ）最小添加量
Ｗ／Ｏ型エマルションの生成に必要となる食用乳化剤の最小量（（水＋食用油）に対する体積割合）を、最小添加量とした。なお、体積濃度ｖｏｌ（％）=（（乳化剤量（ml）)／（（水+食用油）(ml)+乳化剤量(ml)）×100(%)と定義する．  
なお、「（４）氷スラリーの生成方法」の手順１における攪拌速度や攪拌時間を変更することによりＷ／Ｏ型エマルションを生成可能な場合は、本評価項目においてはＷ／Ｏ型エマルションの生成が可能であると評価した。
（ｂ）最大添加量
Ｗ／Ｏ型エマルションの流動性を保つことができ、かつ、０℃のＷ／Ｏ型エマルションに直径８ｍｍの半球状の氷核を投入することのみによって過冷却解消を生じさせることができる食用乳化剤の最大量（（水＋食用油）に対する体積割合）を最大添加量とした。  
なお、「（４）氷スラリーの生成方法」の手順３完了時点において、攪拌翼の回転によってビーカー内のエマルションの全体に流動が生じる場合は、「流動性が保たれている」と評価し、攪拌翼近傍のエマルションのみが流動し、ビーカー壁周辺のエマルションが流動しない場合は、「流動性が保たれていない」と評価した。
（ｃ）最適添加量
上記最小添加量及び最大添加量についての評価基準を満たすとともに、過冷却解消後３時間以上に渡って氷の堆積や、壁面氷結を生じない場合の食用乳化剤の最小量（（水＋食用油）に対する体積割合）を最適添加量とした。  
ただし、食用乳化剤の添加量を最小添加量から最大添加量の範囲で変化させても、氷の堆積及び壁面氷結を解消できない場合には、氷の堆積及び壁面氷結を最も軽減できる添加量を最適添加量とした。
【００５８】
（７）実験結果  
（ａ）使用可能な食用乳化剤について
菜種白絞油、サフラワー油、スコレー６４Ｇ、スコレー（Ｏ．Ｄ．Ｏ．）の３種類の食用油と、表２に示す全ての食用乳化剤の組み合わせについて、「（４）氷スラリーの生成方法」に記載の手順に従ってＷ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーの生成を試みた。  
その結果、食用乳化剤として、HexaglynPR-15、DecaglynPR-20又はDecaglyn7-OVを使用した場合には、菜種白絞油、サフラワー油、スコレー６４Ｇ、スコレー（Ｏ．Ｄ．Ｏ．）の全てについて安定なＷ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーの生成が可能であった。  
その一方、上記以外の食用乳化剤を使用した場合には、菜種白絞油、サフラワー油、スコレー６４Ｇ、スコレー（Ｏ．Ｄ．Ｏ．）のいずれについても、食用乳化剤の添加量に関わらず、安定な氷スラリーを生成することはできなかった。
【００５９】
（ｂ）使用可能な食用油について  
菜種白絞油、サフラワー油、大豆油、オリーブ油、ひまわり油の５種類の食用油及び参考サンプルとしてのシリコン油と、HexaglynPR-15、DecaglynPR-20及びDecaglyn7-OVの３種類の食用乳化剤との組み合わせについて、「（４）氷スラリーの生成方法」に記載の手順に従って、Ｗ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーの生成を試みた。  
その結果を下表４に示す。なお、食用乳化剤としてHexaglynPR-15、DecaglynPR-20及びDecaglyn7-OVのいずれを使用した場合も同様の結果であったため、表４では、食用乳化剤の別は示されていない。  
【表４】
2009051878.tif 000006
表４に示されるように、上記５種類の食用油のいずれを使用した場合も、Ｗ／Ｏ型エマルションの生成は可能であったが、食用油として大豆油、オリーブ油又はひまわり油を使用した場合には、氷スラリーの粘性が高すぎて（東機産業株式会社製ＴＶＥ−２２Ｌではオーバーレンジ（９．３８Ｐａ・ｓ以上）のため粘度測定が不能であった）蓄熱材として使用には不適切であり、また、いずれも過冷却解消後５分以内に壁面氷結を発生した。  
これに対して、食用油として菜種白絞油又はサフラワー油を使用した場合には、いずれの場合も、蓄熱材としての使用に適する粘度を有し、しかも、過冷却解消後２時間以上に渡って壁面氷結を発生させることのない氷スラリーを得ることができた。
【００６０】
（ｃ）水と食用油の配合比について  
菜種白絞油、サフラワー油及びスコレー６４Ｇの３種類の食用油と、HexaglynPR-15、DecaglynPR-20及びDecaglyn7-OVの３種類の食用乳化剤との全ての組み合わせについて、水と食用油の配合比（体積比）を７：３〜９：１の範囲で変化させて、「（４）氷スラリーの生成方法」に記載の手順に従って、Ｗ／Ｏ型エマルションを生成し、その２３℃及び０℃における見かけ粘度を測定した結果を下表５に示す。なお、食用乳化剤の添加量は、「（６）評価２」に示した基準による最適添加量（表５の乳化剤添加量に示される添加量）とした。  
【表５】
2009051878.tif 000007
表５に示されるように、食用油と食用乳化剤の組み合わせの如何とは関わりなく、水と食用油の配合比が９：１では、２３℃及び０℃のいずれの温度条件においても蓄熱材として使用することが不可能となる程度に粘性が高くなる（東機産業株式会社製ＴＶＥ−２２Ｌではオーバーレンジ（９．３８Ｐａ・ｓ以上）のため粘度測定が不能であった）という結果が得られた。  
参考までに、食用油として菜種白絞油を、食用乳化剤としてHexaglynPR-15を使用し、水と食用油の配合比を９：１とした場合のエマルションの外観を図３（ａ）に、食用油としてスコレー６４Ｇを、食用乳化剤としてDecaglynPR-20を使用し、水と食用油の配合比を９：１とした場合のエマルションの外観を図３（ｂ）に示す。図３（ａ）、（ｂ）から判るように、粘度が高すぎるためにエマルションがゲル状乃至半固形状となるとともに一部に分離した水が観察されるなど、エマルションの状態が極めて不安定であるということができる。  
その一方、食用乳化剤としてHexaglynPR-15又はDecaglynPR-20を使用した場合には、水と食用油の配合比が７：３及び８：２のいずれであっても、また、Decaglyn7-OVを使用した場合には、水と食用油の配合比を７：３とすることにより、２３℃及び０℃において蓄熱材としての使用に適切な範囲の粘度値を有するＷ／Ｏ型エマルションが生成されることが確認された。
【００６１】
（ｄ）氷の堆積性及び壁面氷結性の評価  
上記（ａ）〜（ｄ）の結果に基づき、食用油として菜種白絞油、サフラワー油及びスコレー６４Ｇの３種類を使用し、食用乳化剤としてHexaglynPR-15、DecaglynPR-20及びDecaglyn7-OVの３種類を使用し、水と食用油の配合比を７：３及び８：２として過冷却解消後における壁面氷結性等の評価を行った結果を表６に示す。なお、食用乳化剤の添加量は、それぞれの組み合わせについて、「（６）評価２」に示した基準により特定された最適添加量（表６の乳化剤添加量に示される添加量）とした。  
【表６】
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表６に示されるように、食用乳化剤としてHexaglynPR-15、DecaglynPR-20を使用した場合には、水対食用油の配合比が７：３及び８：２の双方について、食用油として菜種白絞油、サフラワー油又はスコレー６４Ｇのいずれを使用した場合でも、蓄熱材としての使用に適切な範囲の粘度値を有し、しかも、２時間以上に渡って氷の堆積や壁面氷結を生じることのない氷スラリーを得ることができた。  
また、食用乳化剤としてDecaglyn7-OVを使用した場合であっても、水対食用油の配合比を７：３とした場合には、蓄熱材としての使用に適切な範囲の粘度値を有し、しかも、２時間以上に渡って氷の堆積や壁面氷結を生じることのない氷スラリーを得ることができた。
【００６２】
（ｅ）氷スラリー中の氷の粒子径評価  
氷スラリーにおいて生成される氷の粒子径は、Ｗ／Ｏ型エマルションの過冷却解消及び解消の伝搬に大きな影響を与え、その粒子径が大きいほど効果的な過冷却解消及び解消の伝搬に有効であることが判っている。  
そこで、上記（ｄ）の実験結果において蓄熱材としての使用に適する性状（粘度値が適正であり、２時間以上に渡って壁面氷結を生じない性状）の氷スラリーを生成することができた食用油及び食用乳化剤（食用乳化剤の添加量は、「（６）評価２」に示した基準により特定された最適添加量とした）の組み合わせについて、過冷却解消後２時間経過後に生成される氷の平均粒径を評価した結果を表７に示す。  
なお、ここでの氷の粒径は、サンプルの氷スラリーを適量採取し、０℃に冷却された銅板上に薄く伸ばした状態で写真撮影（倍率１０倍）を行い、写真上の氷粒子のサイズを計測することにより測定した値であり、表７に示す平均粒径（ｍｍ）は、サンプルの採取及び写真撮影を、各サンプルについて１０回程度行い、それぞれの写真について５００〜１０００個の氷粒子のサイズを測定したときの平均値である。  
また、油成分としてシリコン油を使用し、乳化剤としてアミノ変性油を使用した参考サンプルについても同様の評価を行った。  
【表７】
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表７から明らかなように、水、食用油及び食用乳化剤からなる本発明の蓄熱材では、氷スラリー中の氷粒子のサイズが、従来使用されてきた水、工業用のシリコン油及びアミノ変性油からなる蓄熱材の場合と比較すると顕著に大きく（最大約５倍）、蓄熱材としての使用に特に好適な特性を有することが確認された。
【００６３】
（ｆ）実験１の結果についての補足説明
上記実験結果（ａ）〜（ｅ）に示されるように、食用油として菜種白絞油、サフラワー油、スコレー６４Ｇ又はスコレー（Ｏ．Ｄ．Ｏ．）を使用し、食用乳化剤としてHexaglynPR-15、DecaglynPR-20又はDecaglyn7-OVを使用し、水対食用油の配合比を７：３〜８：２とすることにより、蓄熱材としての使用に極めて好ましい特性の氷スラリーが得られることが確認された。
ただし、食用油の価格を考慮すると、スコレー６４Ｇ、スコレー（Ｏ．Ｄ．Ｏ．）、スコレーＭＣ及びスコレー８は、菜種白絞油及びサフラワー油に比較して高価である。  
従って、蓄熱材の必須成分としては、食用油として菜種白絞油又はサフラワー油又は菜種白絞油とサフラワー油の混合物を使用することが好ましく、食用乳化剤としては、HexaglynPR-15、DecaglynPR-20又はDecaglyn7-OVなど、脂肪酸基としてリシノレイン酸残基又はオレイン酸残基を有するポリグリセリン脂肪酸エステルを使用することが好ましいと言える。
なお、本明細書では説明の簡略のため記述を一部省略したが、スコレー６４Ｇ又はスコレー（Ｏ．Ｄ．Ｏ．）に代えて、スコレーＭＣ又はスコレー８を使用した場合も、スコレー６４Ｇ又はスコレー（Ｏ．Ｄ．Ｏ．）について記述した上記（ａ）〜（ｅ）の結果とほぼ同等の結果が得られている。  
同様に、菜種白絞油とサフラワー油との混合物を使用した場合は、菜種白絞油及びサフラワー油について記述した上記（ａ）〜（ｅ）の結果と同様の結果又は両者の中間程度の結果が得られている。  
また、菜種白絞油に代えて、他のグレードの菜種油を使用した場合は、菜種白絞油について記述した上記（ａ）〜（ｅ）と同様の結果が得られている。  
【００６４】
＜実験２：食用油の混合による粘性の制御＞
本発明に係る蓄熱材においてＷ／Ｏ型エマルションの連続相を構成する食用油の粘性を低下させることにより、エマルションの粘性を低下させ、冷熱需要地への蓄熱材の搬送を容易化することが可能である。  
上記実験１に示した通り、Ｗ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーの性状及び食用油のコストを考慮すると、食用油として菜種白絞油又はサフラワー油又はその混合物を使用することが好ましいが、蓄熱材の用途等に応じた粘性の制御を可能にするため、菜種白絞油又はサフラワー油に、粘性の低い食用油（合成食用油）であるスコレー６４Ｇ、スコレー（Ｏ．Ｄ．Ｏ．）、スコレーＭＣ又はスコレー８を配合した場合のＷ／Ｏ型エマルション及び氷スラリーの性状を確認した。なお、スコレー６４Ｇ、スコレー（Ｏ．Ｄ．Ｏ．）、スコレーＭＣ及びスコレー８のいずれを使用した場合でも同様の結果が得られたため、以下の説明では、スコレー６４Ｇを用いた場合の結果のみを記述する。
【００６５】
下表８は、食用乳化剤としてHexaglynPR-15を使用し、菜種白絞油又はサフラワー油にスコレー６４Ｇを添加したときの最適添加量、最小添加量及び最大添加量である。なお、スコレー６４Ｇの添加量は、菜種白絞油又はサフラワー油に対して０〜５０ｖｏｌ％の範囲で１０ｖｏｌ％刻みで変化させた。また、水対食用油（菜種白絞油又はサフラワー油とスコレー６４Ｇの合計体積）の配合比は７：３又は８：２とした。
【表８】
2009051878.tif 000010
【００６６】
下表９は、食用乳化剤としてDecaglynPR-20を使用し、菜種白絞油又はサフラワー油にスコレー６４Ｇを添加したときの最適添加量、最小添加量及び最大添加量である。なお、スコレー６４Ｇの添加量及び水対食用油の配合比は、上記表８の場合と同様である。
【表９】
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【００６７】
下表１０は、食用乳化剤としてDecaglyn7-OVを使用し、菜種白絞油にスコレー６４Ｇを添加したときの最適添加量、最小添加量及び最大添加量である。なお、スコレー６４Ｇの添加量は、上記表８及び９の場合と同様であり、水対食用油（菜種白絞油とスコレー６４Ｇの合計体積）の配合比は、７：３である。
【表１０】
2009051878.tif 000012
【００６８】
食用乳化剤としてDecaglynPR-20を使用し、水対食用油（菜種白絞油とスコレー６４Ｇの合計体積）の配合比を７：３とし、菜種白絞油に対するスコレー６４Ｇの添加量を変化させたときのＷ／Ｏ型エマルションの粘度変化の測定結果を表１１に示す。  
食用乳化剤としてDecaglynPR-20を使用し、水対食用油（菜種白絞油とスコレー６４Ｇの合計体積）の配合比を８：２とし、菜種白絞油に対するスコレー６４Ｇの添加量を変化させたときのＷ／Ｏ型エマルションの粘度変化の測定結果を表１２に示す。  
なお、表１１及び１２における食用乳化剤の添加量は、それぞれの条件について表９に示される最適添加量とした。  
【表１１】
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【表１２】
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表１１及び１２に示されるように、菜種白絞油に対するスコレー６４Ｇの添加量を増加させていくことで、エマルションの粘度低減が可能であることが確認された。また、表１１及び１２に併せて示されるように、表１１及び１２に示される全ての条件において、スコレー６４Ｇの添加量の多寡に関わらず、氷スラリーの過冷却解除後２時間以上に渡って、氷の堆積や壁面氷結を生じないことが確認された。  
なお、上記では、説明の簡略のため記述を省略したが、食用油として菜種白絞油に代えてサフラワー油を使用した場合、及び、食用乳化剤としてDecaglynPR-20に代えて HexaglynPR-15又はDecaglyn7-OVを使用した場合も、表１１及び１２に示した結果と同様、スコレー６４Ｇの添加量を増加させていくことで、エマルションの粘度低減が可能であり、また、スコレー６４Ｇの添加量の多寡に関わらず、氷スラリーの過冷却解除後２時間以上に渡って、氷の堆積や壁面氷結を生じないことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係る蓄熱材又は本発明の製造方法により得られる蓄熱材は、主としてダイナミック型の蓄熱システムに好適に利用することが可能であるが、本発明は、他の方式による蓄熱システムにおける利用を排除するものではない。
【００７０】
本発明に係る蓄熱材又は本発明の製造方法により得られる蓄熱材は、蓄熱材を氷スラリー化するための冷却器や解除機を備える蓄熱システムにおいて利用可能である他、冷却器や解除機を備えない蓄熱システムにおいても利用可能である。なお、前者の蓄熱システムは、ビルの空調（冷房）や小売店舗、倉庫等における食品の冷蔵、更には、空調（冷房）と食品の冷蔵を同時に行う場合に好適に使用することが可能であるのに対し、後者の蓄熱システムは、配送車両等の移動体における食品の冷蔵等に好適に使用することが可能であり、冷却器や解除機を備えないことによる配送車両等の軽量化、低コスト化等を達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄熱システムの概略構成を示す説明図。
【図２】（ａ）は、エマルション生成のための混合工程の実施態様を示す説明図。（ｂ）は、エマルションの冷却工程の実施態様を示す説明図。
【図３】水と食用油の配合比が不適切であるがために高粘度化したエマルションの外観撮影画像。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 蓄熱システム
１１ 蓄熱槽
１２ 蓄熱材
１３ 取水管
１４ 還流管
１５ 配管
１６ 冷却器
１７ 解除機
１８ モータ
１９ 攪拌翼
【図１】
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【図２】
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【図３】
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