特許 6616596 熱制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6616596

(24)【登録日】2019年11月15日

(45)【発行日】2019年12月4日

(54)【発明の名称】熱制御装置

(51)【国際特許分類】

   G05D 23/02 20060101AFI20191125BHJP

   F16L 59/00 20060101ALI20191125BHJP

   B65D 81/18 20060101ALI20191125BHJP

【ＦＩ】

   G05D23/02 Z

   F16L59/00

   B65D81/18 A

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-127687(P2015-127687)

(22)【出願日】2015年6月25日

(65)【公開番号】特開2017-10435(P2017-10435A)

(43)【公開日】2017年1月12日

【審査請求日】2018年5月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】ＴＯＹＯ ＴＩＲＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井関 清治

【審査官】 大古 健一

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６２−５３２０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−１５１４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１８２９５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｄ ２３／０２

Ｂ６５Ｄ ８１／１８

Ｆ１６Ｌ ５９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

容器内に物質を保存したまま低温化することができ、しかもその物質の低温状態を保持することができる熱制御装置であって、
対向する伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂの間に、伝熱部材と熱応答性部材とを有しており、
前記伝熱部材の一端は、前記伝熱板Ａに接合しており、
前記熱応答性部材の両端は、前記伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂに接合しており、
予め定められた温度未満の時には、前記伝熱部材の他端は前記伝熱板Ｂに接触しており、
予め定められた温度以上の時には、前記熱応答性部材が伸長して前記伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂの間隔が広がることにより、前記伝熱部材の他端は前記伝熱板Ｂに非接触になる、熱制御装置。

【請求項2】

容器内に物質を保存したまま低温化することができ、しかもその物質の低温状態を保持することができる熱制御装置であって、
対向する伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂの間に、伝熱部材Ｃ及び伝熱部材Ｄと熱応答性部材とを有しており、
前記伝熱部材Ｃの一端は、前記伝熱板Ａに接合しており、
前記伝熱部材Ｄの一端は、前記伝熱板Ｂに接合しており、
前記熱応答性部材の両端は、前記伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂに接合しており、
予め定められた温度未満の時には、前記伝熱部材Ｃの他端と前記伝熱部材Ｄの他端は接触しており、
予め定められた温度以上の時には、前記熱応答性部材が伸長して前記伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂの間隔が広がることにより、前記伝熱部材Ｃの他端と前記伝熱部材Ｄの他端は非接触になる、熱制御装置。

【請求項3】

前記熱応答性部材は、予め定められた温度以上の時に液晶相から等方相に相転移するモノドメイン構造を有する請求項１又は２に記載の熱制御装置。

【請求項4】

前記熱応答性部材のモノドメインの配向方向は、前記伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂの面に対して平行である請求項３に記載の熱制御装置。

【請求項5】

前記熱応答性部材は、液晶ポリウレタンエラストマーを含む請求項１〜４のいずれかに記載の熱制御装置。

【請求項6】

前記熱応答性部材は、空隙を有する請求項１〜５のいずれかに記載の熱制御装置。

【請求項7】

前記伝熱板Ａ又は前記伝熱板Ｂのどちらか一方は前記容器に接触している、あるいは前記伝熱板Ａ又は前記伝熱板Ｂのどちらか一方は前記容器の一部である請求項１〜６のいずれかに記載の熱制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物質の低温状態を保持するための熱制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ポリウレタン発泡体及びポリスチレン発泡体などの樹脂発泡体は、断熱材として多くの分野で用いられている（例えば、特許文献１、２）。

【0003】

前記樹脂発泡体からなる断熱容器は、容器内の物質の温度を保持する機能を有する。そのため、断熱容器内の物質を低温化してその低温状態を保持する場合には、断熱容器内から一旦物質を取り出して、当該物質を冷却した後に再度断熱容器内に物質を戻す必要がある。

【0004】

しかし、前記作業は、作業効率が悪く、また物質によっては移動中に破損、劣化等するリスクもあるため、その改善が求められていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平６−１１６３５６号公報

【特許文献2】特開２０００−５３７９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、容器内に物質を保存したまま低温化することができ、しかもその物質の低温状態を保持することができる熱制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、容器内に物質を保存したまま低温化することができ、しかもその物質の低温状態を保持することができる熱制御装置であって、
対向する伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂの間に、伝熱部材と熱応答性部材とを有しており、
前記伝熱部材の一端は、前記伝熱板Ａに接合しており、
前記熱応答性部材の両端は、前記伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂに接合しており、
予め定められた温度未満の時には、前記伝熱部材の他端は前記伝熱板Ｂに接触しており、
予め定められた温度以上の時には、前記熱応答性部材が伸長して前記伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂの間隔が広がることにより、前記伝熱部材の他端は前記伝熱板Ｂに非接触になる、熱制御装置に関する。

【0008】

また、本発明は、容器内に物質を保存したまま低温化することができ、しかもその物質の低温状態を保持することができる熱制御装置であって、
対向する伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂの間に、伝熱部材Ｃ及び伝熱部材Ｄと熱応答性部材とを有しており、
前記伝熱部材Ｃの一端は、前記伝熱板Ａに接合しており、
前記伝熱部材Ｄの一端は、前記伝熱板Ｂに接合しており、
前記熱応答性部材の両端は、前記伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂに接合しており、
予め定められた温度未満の時には、前記伝熱部材Ｃの他端と前記伝熱部材Ｄの他端は接触しており、
予め定められた温度以上の時には、前記熱応答性部材が伸長して前記伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂの間隔が広がることにより、前記伝熱部材Ｃの他端と前記伝熱部材Ｄの他端は非接触になる、熱制御装置に関する。

【発明の効果】

【0009】

外部温度が予め定められた温度未満の時には、外側の伝熱板と伝熱部材と内側の伝熱板との間に伝熱経路が形成される。そのため、外部冷気を外側の伝熱板から内側の伝熱板に伝達することでき、内側の伝熱板に接触する容器又は保存対象物質を冷却することができる。そして、外部温度が予め定められた温度以上になった時には、外側の伝熱板と内側の伝熱板との間に設けられた熱応答性部材が伸長して、前記伝熱板の間隔が広がることにより、外側の伝熱板と伝熱部材と内側の伝熱板との間の伝熱経路が断たれ、断熱性が向上する。そのため、保存対象物質を低温状態で長期保存することができる。このように、本発明の熱制御装置を用いれば、容器内に物質を保存したまま低温化することができ、しかもその物質の低温状態を保持することができる。そのため、容器内の物質を低温化してその低温状態を保持する場合に、容器内から一旦物質を取り出して、当該物質を冷却した後に再度容器内に物質を戻す必要がなく、物質を低温化保存する際の作業効率が大幅に向上する。また、物質を容器内から容器外へ移動させる必要がないため、当該物質の破損等のリスクを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の熱制御装置の一例を示す概略図

【図2】本発明の熱制御装置の他の例を示す概略図

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の熱制御装置を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の熱制御装置の一例を示す概略図である。

【0012】

図１（ａ）は、予め定められた温度Ｔｈ未満の時の熱制御装置の状態を示す概略図である。熱制御装置１は、対向する伝熱板Ａ（２）及び伝熱板Ｂ（３）の間に、伝熱部材４と熱応答性部材５とを有している。伝熱部材４の一端は伝熱板Ａ（２）に接合しており、伝熱部材４の他端は伝熱板Ｂ（３）に接触している。熱応答性部材５の両端は伝熱板Ａ（２）及び伝熱板Ｂ（３）に接合している。

【0013】

外部温度が予め定められた温度Ｔｈ未満の時（例えば、熱制御装置１を備えた容器を冷蔵設備内で保管している時）には、外側の伝熱板Ａ（２）と伝熱部材４と内側の伝熱板Ｂ（３）との間の伝熱経路が形成される。そのため、外部冷気を外側の伝熱板Ａ（２）から内側の伝熱板Ｂ（３）に伝達することでき、内側の伝熱板Ｂ（３）に接触する容器又は保存対象物質を冷却することができる。なお、伝熱板Ａ（２）と伝熱板Ｂ（３）はどちらが外側（外部環境側）であってもよい。また、内側の伝熱板は容器の一部であってもよい。

【0014】

伝熱板Ａ（２）及び伝熱板Ｂ（３）の材料は、高い熱伝導率を有する材料であれば特に限定されない。当該材料の一例としては金属を挙げることができる。当該金属の中では、高熱伝導性の観点からアルミニウム、銅、又はこれらの合金が好ましい。これらの中でも、高熱伝導性、加工性、及び軽量化の観点から、アルミニウムがより好ましい。

【0015】

熱応答性部材５は、予め定められた温度Ｔｈ以上の時には伸長し、予め定められた温度Ｔｈ未満のときには元の形状に戻る特性を有する。当該特性を有する材料としては、例えば、液晶エラストマーが挙げられる。当該液晶エラストマーとしては、例えば、液晶ポリウレタンエラストマー、液晶シリコーンエラストマー、液晶アクリレートエラストマー、ポリＮ置換（メタ）アクリルアミド（例えば、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリビニルエーテル等が挙げられる。

【0016】

液晶エラストマーとしては、活性水素基を有するメソゲン基含有化合物にアルキレンオキシド及び／又はスチレンオキシドを付加した液晶性化合物と、当該液晶性化合物の活性水素基と反応する化合物とを反応させて得られる液晶エラストマーを用いることが好ましい。前記液晶性化合物は、液晶性が発現する温度範囲が低い。そのため、当該液晶性化合物を用いることにより、無溶媒でかつ液晶性が発現した状態で反応硬化を行って液晶エラストマーを得ることができる。前記液晶エラストマーは、原料である前記液晶性化合物の液晶性が発現する温度範囲が低く、かつ架橋によるネットワーク構造を有するため、低温（例えば、０〜８０℃）で液晶性とゴム弾性を有する。当該液晶エラストマーは、メソゲン基が一軸方向に配向しているため、熱が加わることによりメソゲン基の配向度が減少して配向方向に縮むと共に配向方向に対して垂直方向に伸び、熱を除くことによりメソゲン基の配向度が増加して配向方向に伸びると共に配向方向に対して垂直方向に縮むという特徴的な応答挙動を示す。

【0017】

前記メソゲン基含有化合物は、低温（例えば、０〜８０℃）で液晶エラストマーに液晶性とゴム弾性を発現させる観点から、下記一般式（１）で表される化合物であることが好ましい。

【0018】

【化1】

（式中、Ｘは活性水素基であり、Ｒ_１は単結合、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、又は−ＣＨ＝Ｎ−であり、Ｒ_２は単結合、又は−Ｏ−であり、Ｒ_３は単結合、又は炭素数１〜２０のアルキレン基である。ただし、Ｒ_２が−Ｏ−であり、かつＲ_３が単結合である場合を除く。）

【0019】

Ｘとしては、例えば、ＯＨ、ＳＨ、ＮＨ_２、ＣＯＯＨ、又は二級アミンなどが挙げられる。

【0020】

液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度（Ｔｉ）が、０〜１００℃である液晶エラストマーを得るために、ビフェニル骨格（Ｒ_１が単結合）を有する化合物を用いることが好ましい。また、Ｒ_３がアルキレン基の場合、炭素数は２〜１０であることが好ましい。

【0021】

付加するアルキレンオキシドは特に制限されず、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、１，２−ブチレンオキシド、２，３−ブチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、メチルグリシジルエーテル、及びアリルグリシジルエーテルなどが挙げられる。付加するスチレンオキシドは、ベンゼン環にアルキル基、アルコキシル基、又はハロゲンなどの置換基を有していてもよい。液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度（Ｔｉ）が、０〜１００℃である液晶エラストマーを得るために、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、１，２−ブチレンオキシド、２，３−ブチレンオキシド、及びスチレンオキシドからなる群より選択される少なくとも１種のオキシドを付加することが好ましい。

【0022】

また、アルキレンオキシド及び／又はスチレンオキシドは、一般式（１）で表される化合物１モルに対して２〜１０モル付加することが好ましく、２〜８モル付加することがより好ましい。付加モル数が２モル未満の場合には、液晶性化合物の液晶性が発現する温度範囲を十分に下げることが難しくなり、無溶媒でかつ液晶性が発現した状態で反応硬化を行うことが困難になる傾向にある。一方、付加モル数が１０モルを超える場合には、液晶性化合物が液晶性を発現しなくなる傾向にある。

【0023】

前記液晶性化合物は、液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度（Ｔｉ）が、１５〜１５０℃であることが好ましく、より好ましくは２５〜１２５℃である。

【0024】

前記液晶性化合物は、１種で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【0025】

前記液晶性化合物の活性水素基と反応する化合物としては、例えば、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、シラノール基含有化合物、ハロゲン化物、カルボン酸、アルコールなどが挙げられる。特に、液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度（Ｔｉ）が、０〜１００℃である液晶エラストマーを得るために、イソシアネート化合物を用いることが好ましい。以下、液晶エラストマーについて、液晶ポリウレタンエラストマーを例に挙げて説明する。

【0026】

液晶ポリウレタンエラストマーの原料であるイソシアネート化合物は、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。例えば、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネート、ｍ−キシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、４，４’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネートなどの脂環式ジイソシアネートが挙げられる。これらは１種で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【0027】

液晶ポリウレタンエラストマー内に架橋点を導入してネットワーク化するために、３官能以上のイソシアネート化合物を併用することが好ましく、特に３官能のイソシアネート化合物を併用することが好ましい。３官能以上のイソシアネート化合物としては、例えば、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（イソシアネートフェニル）チオホスフェート、リジンエステルトリイソシアネート、１，３，６−ヘキサメチレントリイソシアネート、１，６，１１−ウンデカントリイソシアネート、１，８−ジイソシアネート−４−イソシアネートメチルオクタン、及びビシクロヘプタントリイソシアネートなどのトリイソシアネート、テトライソシアネートシランなどのテトライソシアネートが挙げられる。これらは１種で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、多量化ジイソシアネートを用いてもよい。多量化ジイソシアネートとは、３つ以上のジイソシアネートが付加することにより多量化したイソシアネート変性体又はそれらの混合物である。イソシアネート変性体としては、例えば、１）トリメチロールプロパンアダクトタイプ、２）ビュレットタイプ、３）イソシアヌレートタイプなどが挙げられる。

【0028】

ジイソシアネートと３官能のイソシアネート化合物を併用する場合、前者／後者＝１９／１〜１／１（重量比）で配合することが好ましい。

【0029】

前記液晶エラストマーの効果を損なわない範囲で高分子量ポリオールを用いてもよい。高分子量ポリオールとしては、液晶ポリウレタンエラストマー内に架橋点を導入してネットワーク化するために、水酸基数３以上の高分子量ポリオールを用いてもよい。水酸基数は３であることが好ましい。高分子量ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリエステルポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【0030】

高分子量ポリオールの他に、前記液晶エラストマーの効果を損なわない範囲で活性水素基含有低分子量化合物を用いてもよい。活性水素基含有低分子量化合物とは、分子量が４００未満の化合物であり、例えば、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、トリメチロールプロパン、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、２，２，６，６−テトラキス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサノール、ジエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、及びトリエタノールアミン等の低分子量ポリオール；エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、及びジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミン；モノエタノールアミン、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール、及びモノプロパノールアミン等のアルコールアミンなどが挙げられる。これら活性水素基含有低分子量化合物は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【0031】

前記液晶エラストマーは、原料として前記液晶性化合物を５０〜９０重量％含むことが好ましく、より好ましくは６０〜８０重量％である。液晶性化合物の配合量を多くしてメソゲン基の含有量を多くすることにより、温度変化によって大きく変形する液晶エラストマーを得ることができる。本発明においては、前記液晶性化合物を用いているため、液晶性化合物の含有量を多くしても得られる液晶エラストマーは低弾性率である。液晶性化合物の含有量が５０重量％未満の場合には、液晶エラストマーの液晶が発現し難くなる傾向にある。一方、液晶性化合物の含有量が９０重量％を超える場合には、分子内に架橋点を導入し難くなるため、硬化し難くなる傾向にある。

【0032】

前記液晶ポリウレタンエラストマーは、ポリウレタン原料組成物を加熱してウレタン化反応によって硬化させることにより得られる。そして、ウレタン化反応中に、液晶性化合物が液晶性を発現した状態で、液晶性化合物のメソゲン基を一軸方向に配向させ、メソゲン基を配向させた状態で硬化させる。メソゲン基を一軸方向に配向させる方法は特に制限されないが、例えば、配向膜上でウレタン化反応を行う方法、ウレタン化反応時に電場又は磁場をかけて配向させる方法、半硬化状態の時に延伸する方法などが挙げられる。

【0033】

活性水素基を有するメソゲン基含有化合物に、アルキレンオキシド及び／又はスチレンオキシドを付加することによりメソゲン基の熱的安定性が低下し、それにより液晶性が発現する温度範囲を低下させることが出来る。当該液晶性化合物を用いることにより、無溶媒でかつ液晶性が発現した状態で反応硬化を行うことができる。液晶性が発現した状態で反応硬化を行うことにより、メソゲンの結晶性を阻害して結晶相の形成を防ぐことができる。

【0034】

ポリウレタン原料組成物中の液晶性化合物の含有量は５０〜９０重量％であることが好ましく、より好ましくは６０〜８０重量％である。ポリウレタン原料組成物は無溶媒条件下で各原料成分を混合して調整する。

【0035】

前記液晶ポリウレタンエラストマーは、プレポリマー法により製造してもよく、ワンショット法により製造してもよい。なお、第３級アミン系等の公知のウレタン反応を促進する触媒を使用してもかまわない。

【0036】

前記液晶エラストマーは、液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度（Ｔｉ）が、０〜１００℃であることが好ましく、より好ましくは０〜８５℃である。

【0037】

前記予め定められた温度Ｔｈは、前記熱応答性部材５を構成する材料に応じて適宜調整することができる。一例としては、前記熱応答性部材５の材料として液晶ポリウレタンエラストマーを用いた場合、前記予め定められた温度Ｔｈの調整は、前記液晶ポリウレタンエラストマーのＴｉを調整することによって行うことが出来る。前記液晶ポリウレタンエラストマーのＴｉは、種々の手法により調整することが出来る。例えば、前記一般式（１）で表されるメソゲンジオールのアルキレンオキサイドの付加数が大きいと前記Ｔｉが小さくなり、当該付加数が小さいとＴｉが大きくなることから、当該アルキレンオキサイドの付加数を調整することによりＴｉを調整することができる。他の例としては、前記液晶ポリウレタンエラストマー内に架橋点が多いとＴｉが小さくなり、当該架橋点が少ないとＴｉが大きくなることから、架橋剤を調整することによりＴｉを調整することができる。他の例としては、液晶性発現の元となるメソゲンの凝集を阻害する方向に配合を調整するとＴｉが小さくなり、凝集を誘起する方向に配合を調整するとＴｉが大きくなることから、メソゲンの凝集を調整することによりＴｉを調整することができる。また、前記メソゲンジオールの含有量が多くなるほどＴｉは高くなるので、当該含有量を調整することによっても液晶ポリウレタンエラストマーのＴｉを調整することができる。液晶ポリウレタンエラストマーの原料であるイソシアネート化合物として高結晶性イソシアネート化合物、芳香環含有イソシアネート化合物を用いるとＴｉが高くなる傾向があることから、イソシアネート化合物の種類によってＴｉを調整することができる。

【0038】

前記熱応答性部材５は、予め定められた温度Ｔｈ以上の時に液晶相から等方相に相転移するモノドメイン構造を有することが好ましい。前記熱応答性部材５の材料として前記液晶ポリウレタンエラストマーを用いる場合、モノドメインの配向方向が縮む方向になり、配向方向に対して垂直方向が伸びる方向になる。そのため、モノドメインの配向方向を前記伝熱板Ａ（２）及び伝熱板Ｂ（３）の面に対して平行にしておくことが好ましい。また、前記熱応答性部材５の材料として液晶ポリウレタンエラストマーを用いる場合、配向方向の縮み量は、例えば、モノドメインの配向度、架橋度、及び液晶性発現の元となるメソゲンの凝集度などを調整することにより調整することができる。

【0039】

前記熱応答性部材５は、熱制御装置の断熱性能を向上させるために、空隙を有することが好ましい。熱応答性部材５の材料として液晶エラストマーを用いる場合、発泡液晶エラストマーを用いることが好ましい。断熱性能の観点から発泡率は高い方が好ましいが、発泡率が高すぎると前記熱応答性部材５の機能が発現し難くなるため、液晶エラストマーの種類に応じて発泡率を適宜調整する。発泡液晶エラストマーは、例えば、メカニカルフロス法、中空フィラーを含有させる方法、及び発泡剤により発泡させる方法などにより製造することができる。

【0040】

伝熱部材４の材料は、高い熱伝導率を有する材料であれば特に限定されない。当該材料の一例としては金属を挙げることができる。当該金属の中では、高熱伝導性の観点からアルミニウム、銅、又はこれらの合金が好ましい。これらの中でも、高熱伝導性、加工性、及び軽量化の観点から、アルミニウムがより好ましい。

【0041】

図１（ｂ）は、予め定められた温度以上の時の熱制御装置の状態を示す概略図である。

【0042】

外部温度が予め定められた温度Ｔｈ以上の時（例えば、熱制御装置１を備えた容器を冷蔵設備から取り出して高温環境下で保管している時）には、前記熱応答性部材５が伸長して前記伝熱板Ａ（２）及び伝熱板Ｂ（３）の間隔が広がることにより、前記伝熱部材４の他端は前記伝熱板Ｂ（３）から離れて非接触になる。それにより、外側の伝熱板Ａ（２）と伝熱部材４と内側の伝熱板Ｂ（３）との間の伝熱経路が断たれ、断熱性が向上する。その結果、容器又は保存対象物質を低温状態で長期保存することができる。

【0043】

図１（ａ）に示す熱制御装置の状態と図１（ｂ）に示す熱制御装置の状態は、予め定められた温度Ｔｈを境に可逆的に変化する。

【0044】

図２は、本発明の熱制御装置の他の例を示す概略図である。

【0045】

図２（ａ）は、予め定められた温度Ｔｈ未満の時の熱制御装置の状態を示す概略図である。熱制御装置１は、対向する伝熱板Ａ（２）及び伝熱板Ｂ（３）の間に、伝熱部材Ｃ（６）及び伝熱部材Ｄ（７）と熱応答性部材５とを有している。伝熱部材Ｃ（６）の一端は前記伝熱板Ａ（２）に接合しており、伝熱部材Ｄ（７）の一端は前記伝熱板Ｂ（３）に接合しており、伝熱部材Ｃ（６）の他端と伝熱部材Ｄ（７）の他端は接触している。熱応答性部材５の両端は伝熱板Ａ（２）及び伝熱板Ｂ（３）に接合している。

【0046】

前記各部材の材料等は、前記と同様である。

【0047】

図２（ｂ）は、予め定められた温度以上の時の熱制御装置の状態を示す概略図である。

【0048】

外部温度が予め定められた温度Ｔｈ以上の時（例えば、熱制御装置１を備えた容器を冷蔵設備から取り出して高温環境下で保管している時）には、前記熱応答性部材５が伸長して前記伝熱板Ａ（２）及び伝熱板Ｂ（３）の間隔が広がることにより、前記伝熱部材Ｃ（６）の他端と前記伝熱部材Ｄ（７）の他端は互いに離れて非接触になる。それにより、外側の伝熱板Ａ（２）と伝熱部材Ｃ（６）と伝熱部材Ｄ（７）と内側の伝熱板Ｂ（３）との間の伝熱経路が断たれ、断熱性が向上する。その結果、容器又は保存対象物質を低温状態で長期保存することができる。

【0049】

図２（ａ）に示す熱制御装置の状態と図２（ｂ）に示す熱制御装置の状態は、予め定められた温度Ｔｈを境に可逆的に変化する。

【0050】

〔製造例〕
参考として、液晶ポリウレタンエラストマーを製造し、当該液晶ポリウレタンエラストマーを熱応答性部材として用いた熱制御装置を評価した。

【0051】

＜評価方法＞
［測定、評価方法］
〔液晶性化合物及びポリウレタンエラストマーの液晶相から等方相への転移温度（Ｔｉ）の測定〕
Ｔｉは、示差走査熱量分析器ＤＳＣ（株式会社日立ハイテクサイエンス社製、商品名：Ｘ−ＤＳＣ ７０００）を用いて、２０℃／分の条件で測定した。

【0052】

〔液晶性の評価〕
液晶性化合物及びポリウレタンエラストマーの液晶性の有無は、偏光顕微鏡（ニコン社製、商品名：ＬＶ−１００ＰＯＬ）及び示差走査熱量分析器ＤＳＣ（株式会社日立ハイテクサイエンス社製、商品名：Ｘ−ＤＳＣ ７０００）を用いて、２０℃／分の条件で評価した。

【0053】

〔熱制御装置の性能評価〕
熱制御装置の評価は、熱流計（江藤電気製：Ｍ５５Ａ，２３００Ａ）、ラバーヒーター（サミコン２３０，ＳＢＸ３０３０Ｋ１Ｓ）を組み合わせた装置を用いて性能評価を行った。
１）熱制御装置の厚み
０℃、１０℃、２０℃、及び３０℃における熱制御装置の厚みを測定した。
２）熱伝導率
熱制御装置の熱伝導率は、当該熱制御装置の厚さ方向（図１に記載の熱制御装置における、
伝熱板Ａ（２）から伝熱板Ｂ（３）の方向）についてＪＩＳＡ １４１２−２に従って熱流計法によって測定した。
３）熱伝導率変化
熱伝導率変化は、以下の式により求めた。数値が大きい方がより大きく熱伝導率が変化したことを意味する。
熱伝導率変化＝予め定められた温度未満のときの熱制御装置の熱伝導率／予め定められた温度以上のときの熱制御装置の熱伝導率

【0054】

＜製造例＞
［液晶性化合物であるメソゲンジオールの合成］
反応容器にＢＨ６（１００ｇ）、ＫＯＨ３．８ｇ、及びＤＭＦ６００ｍｌを入れて混合し、その後、ブチレンオキシドをＢＨ６（１モル）に対して５当量添加し、加圧条件下で１２０℃で２時間反応させた。その後、シュウ酸３．０ｇを添加して付加反応を停止させ、吸引ろ過により塩を除去し、さらにＤＭＦを減圧蒸留により除去して、目的物であるメソゲンジオール（構造異性体を含んでいてもよい）を得た。当該反応を下記化学式２に示す。

【0055】

【化2】

（式中、ｍ＋ｎ＝５である。）

【0056】

〔製造例１〕
前記メソゲンジオール１００ｇ、ヘキサメチレンジイソシアネート２６ｇ、ＨＤＩ系イソシアヌレート（住化バイエルウレタン株式会社製、スミジュールＮ３３００）３ｇ、及び触媒（ＴＥＤＡ−Ｌ３３、東ソー社製）１ｇを１００℃で混合した。その後、反応溶液を予め１００℃に加温した金型内に流し入れ、１００℃で３０分硬化させて、所定のサイズの半硬化状態の液晶ポリウレタンエラストマーを得た。金型から脱型した後、２０℃で試料を一軸方向に伸長することで、液晶ポリウレタンエラストマーを作製した。

【0057】

〔製造例２〕
前記メソゲンジオール１００ｇ、ヘキサメチレンジイソシアネート２６ｇ、ＨＤＩ系イソシアヌレート（住化バイエルウレタン株式会社製、スミジュールＮ３３００）３ｇ、整泡剤（Ｂ−８０１７、ゴールドシュミット社製）１ｇ、及び触媒（ＴＥＤＡ−Ｌ３３、東ソー社製）１ｇを１００℃で混合した。そして、撹拌翼を用いて、回転数９００ｒｐｍで反応系内に気泡を取り込むように約１分間激しく撹拌を行った。その後、反応溶液を予め１００℃に加温した金型内に流し入れ、１００℃で３０分硬化させて、所定のサイズの半硬化状態の液晶ポリウレタンエラストマーを得た。金型から脱型した後、２０℃で試料を一軸方向に伸長することで、発泡液晶ポリウレタンエラストマーを作製した。

【0058】

液晶ポリウレタンエラストマーに係る評価結果を表１に示す。

【0059】

【表1】

【0060】

＜実施例（熱制御装置）＞
〔熱制御装置〕
［実施例１］
本発明の熱制御装置を下記材料で製作した。
・伝熱板Ａ及び伝熱板Ｂ：アルミニウム合金板（寸法１ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍ）
・伝熱部材：アルミニウム合金（寸法φ３ｍｍ×１０ｍｍ：前記伝熱板に均等な間隔で２５本配置）
・熱応答性部材：前記製造例１の液晶ポリウレタンエラストマー（寸法１０ｍｍ×１０ｍｍ×１２ｍｍ：前記伝熱部材の間に配置）

【0061】

実施例１に係る熱制御装置の評価結果を表２に示す。

【0062】

【表2】

【0063】

［実施例２］
実施例１の熱応答性部材を製造例２の発泡液晶ポリウレタンエラストマーに変更したこと以外は実施例１と同様に熱制御装置を作製した。

【0064】

実施例２に係る熱制御装置の評価結果を表３に示す。

【0065】

【表3】

【0066】

以上、本発明を詳細に説明してきたが、上記の説明はあらゆる点において本発明の一例にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明の熱制御装置は、物質の低温状態を保持するための断熱装置として利用することができる。

【符号の説明】

【0068】

１ 熱制御装置
２ 伝熱板Ａ
３ 伝熱板Ｂ
４ 伝熱部材
５ 熱応答性部材
６ 伝熱部材Ｃ
７ 伝熱部材Ｄ

【図1】

【図2】