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【発明の名称】 保冷具
【発明者】 【氏名】倉持 浩
【要約】 【課題】冷却時も可撓性を有し、人体冷却用として用いる場合も感触がよく、なおかつ低温持続性が優れており、保冷材の氷結に要する時間が短く、形状安定性がある保冷具を提供する。

【解決手段】柔軟な膜状体で構成された大封入体６内に多数の小封入体３を封入する。各小封入体３内には水または水を主成分とする氷結する保冷材２を封入する。各小封入体３の表面には、粘性を有し、保冷材２より凝固点が低い液状または半固体状の潤滑剤５を付着させる。潜熱を利用するので、低温持続性が優れているとともに、保冷材２が氷結している状態でも、負荷がかかると各小封入体３がゆっくりと流動するような動きを示すので、保冷具１全体として可撓性に優れている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 多数の小封入体と、これらの小封入体内にそれぞれ封入された水または水を主成分とする氷結する保冷材と、前記小封入体の表面に付着された粘性を有し、前記保冷材より凝固点が低い液状または半固体状の潤滑剤と、前記潤滑剤を付着された前記小封入体を封入した、柔軟な膜状体で構成された大封入体とを有してなる保冷具。
【請求項２】 小封入体が互いに分離されている請求項１記載の保冷具。
【請求項３】 複数の小封入体が可撓性物体により互いにつながっている請求項１記載の保冷具。
【請求項４】 小封入体は膜状体により構成されている請求項１，２または３記載の保冷具。
【請求項５】 小封入体は袋状をなしている請求項４記載の保冷具。
【請求項６】 小封入体はプラスチックもしくは熱可塑性エラストマーまたはこれらを主体とする材料からなる膜状体を熱溶着により袋状に形成してなる請求項５記載の保冷具。
【請求項７】 保冷材を封入された小封入体は偏平状をなしている請求項１，２，３，４，５または６記載の保冷具。
【請求項８】 保冷材は水を６０％以上含有する請求項１，２，３，４，５，６または７記載の保冷具。
【請求項９】 各小封入体内に封入される保冷材の量は１〜３０ｍｌである請求項１，２，３，４，５，６，７または８記載の保冷具。
【請求項１０】 前記潤滑剤の粘度は１００〜１００，０００ｃＳｔである請求項１，２，３，４，５，６，７，８または９記載の保冷具。
【請求項１１】 前記潤滑剤に高熱伝導性粒子が添加された請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９または１０記載の保冷具。
【請求項１２】 各小封入体間に空間が形成されている請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０または１１記載の保冷具。
【請求項１３】 前記大封入体は伸縮性を有する請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１または１２記載の保冷具。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍庫等において冷却された上、人体やその他の物質等を冷却するために用いられる保冷具（蓄冷具）に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりこの種の保冷具としては、大別して、次の３種類のものが存在する。
【０００３】（ａ）液体−固体の相変化を伴い、潜熱を利用する保冷材を用いたもの、（ｂ）相変化を伴わず、潜熱を利用しない保冷材を用いたもの、（ｃ）上記２種類の保冷材を組み合わせたもの、【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記（ａ）の保冷具としては、保冷材として水を用いるものが典型的であり、水−氷の相変化を行い、潜熱を利用するので、低温持続性（一定の低温状態を維持する特性）が優れている。しかし、氷結すると、硬くなるので、人体を冷却するために用いる場合には、感触が悪いという問題があった。
【０００５】（ｂ）の保冷具としては、袋状の封入体に不凍ゲルを封入したものが広く利用されており、氷結しないので、柔軟であるため、人体冷却用として用いる場合、前記（ａ）のタイプより感触がよい。しかし、潜熱を利用できないので、低温持続性が劣るという問題があった。
【０００６】（ｃ）の保冷具としては、不凍ゲルを封入した層を水を封入した層でくるんだものが知られているが、使用時、不凍ゲル層の存在にもかかわらず、なお氷の層の硬さが気になったり、痛く感じる等、使い心地に問題があった。また、不凍ゲル部分を含むため、保冷材全体の水の含有率は５０％以下となるので、低温持続性は前記（ｂ）のタイプより優れるものの、十分ではなかった。
【０００７】本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、本発明の１つの目的は、冷却時も可撓性を有し、人体冷却用として用いる場合も感触がよく、なおかつ低温持続性が優れた保冷具を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、冷凍庫等で冷却する際、保冷材の氷結に要する時間が短い保冷具を提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、大きな荷重が作用しても、破損しにくい保冷具を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、全体として形状安定性がある保冷具を提供することにある。
【００１１】本発明のさらに他の目的は、以下の説明から明らかになろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による保冷具は、多数の小封入体と、これらの小封入体内にそれぞれ封入された水または水を主成分とする氷結する保冷材と、前記小封入体の表面に付着された粘性を有し、前記保冷材より凝固点が低い液状または半固体状の潤滑剤と、前記潤滑剤を付着された前記小封入体を封入した、柔軟な膜状体で構成された大封入体とを有してなるものである。
【００１３】本保冷具は、冷凍庫等で所定温度以下に冷却して保冷材を氷結させた上（このとき、潤滑剤は凝固しない）、人体やその他の物質等を冷却するために用いられる。
【００１４】本保冷具における保冷材は、所定温度以下に冷却すると氷結する（すなわち、相変化し、凝固する）ので、潜熱を利用できるとともに、不凍ゲルは用いないので、水の含有率を６０〜１００％とすることができるため、低温持続性が優れており、冷却効果が高く、かつ保冷効果の持続性を長くすることができる。
【００１５】また、小封入体の表面に粘性を有する潤滑剤が付着されているので、小封入体内の保冷材が氷結し硬くなっていても、負荷がかかると各小封入体がゆっくりと流動するような動きを示す。したがって、保冷具全体として可撓性に優れ、人体冷却用に用いる場合、人体各部位の曲面にも柔軟に対応してフィットし、氷結した保冷材の硬さも気にならず、痛さを感じない。さらに詳しく言うと、前記のように各小封入体が流動することにより、人体に押圧された際、その押圧された部分のみの圧力が高くなるのではなく、保冷具全体の圧力が均一に高くなり、保冷具が人体を広い面積で受けるため、人体に対する感触が非常によい。
【００１６】なお、本保冷具を保冷枕等として使用する場合には、本保冷具の下に布団や、発泡ウレタン等のスポンジ状物質等の、クッション性のある物体を置けば、本保冷具が押されたとき、本保冷具が全体に曲がり易くなるので、より使い心地がよくなる。本保冷具自体に、小封入体の存在する層に積層してクッション性のある層を設けてもよい。
【００１７】また、潤滑剤が存在しないとすると、各小封入体がもっぱら断熱性が高い空気を介して接触することになるので、各小封入体間の熱伝導が悪くなるため、冷却具を冷凍庫等で冷却する際、小封入体内の保冷材が氷結するまでに時間が長くかかることになる。しかるに、本保冷具においては、潤滑剤の粘着性により、各小封入体は、潤滑剤を介して互いに接触するので、本冷却具を冷凍庫等で冷却する際、小封入体内の保冷材の氷結が早い。
【００１８】なお、本保冷具の氷結に要する時間をより短縮したい場合は、潤滑剤に適量の高熱伝導性粒子(例えばアルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の粒子)を添加すると効果的である。
【００１９】また、本保冷具においては、大きな荷重が局部的に作用しても、潤滑剤の存在によって前記のように小封入体が流動することにより、荷重が平均化されるので、大封入体および小封入体が破損しにくい。
【００２０】また、小封入体間に粘性が作用するので、小封入体が大封入体の中で偏在しにくいため、全体として形状安定性がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明における保冷材としては、例えば、水、水に凝固点降下剤等の添加物を添加したもの、または水を主成分とするゲル状組成物等を使用することができる。ただし、水そのもの以外の場合も、氷結するもの（相変化し、凝固するもの）でなければならない。
【００２２】水の相変化(氷-水)に伴う潜熱は非常に大きく、冷却効果の持続性に大きく寄与することから、保冷材としては水を６０％以上含有することが好ましく、冷却効果の観点のみから言えば、水そのものを使用することが好ましい。
【００２３】小封入体は、保冷具全体における小封入体の重量の比率を少なくし、保冷材の比率を多くするため、プラスチックフィルム等の膜状体により構成することが好ましい。また、小封入体を構成する材料としては、保冷材(水)を透過せず、耐寒性に優れた材料を使用することが好ましい。また、柔らかくても、硬くてもよい。このような小封入体として使用できる材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ＥＶＡ、軟質ＰＶＣ、ＰＥＴ、ＰＢＴ等のポリエステル系樹脂、スチレン系熱可塑性エラストマー、アルミ蒸着したポリオレフィン系樹脂等のプラスチックもしくは熱可塑性エラストマーまたはこれらを主体とする材料等がある。
【００２４】小封入体は、袋状またはカプセル状とすることが好ましい。保冷材氷結時の小封入体の形状は、任意であるが、小封入体間の滑りが生じ易い形状が好ましい。また、偏平な形状の方が、人体冷却用に用いる場合、感触がよいとともに、小封入体間の空間の割合が少なくなるので、保冷具全体がコンパクトになるとともに、熱伝導率がよくなる。
【００２５】各小封入体内に封入される保冷材の量は１〜３０ｍｌ程度が好ましい。これより少ない場合は、保冷材の量に比し表面積が大きくなるので、保冷材が溶けやすくなる。逆に多い場合は、人体冷却用として用いるときに、保冷具が全体としてゴツゴツした感じになり、感触が悪くなる。なお、小封入体の内容量が少ない場合は、保冷材を封入した小封入体は粒状をなすことになる。
【００２６】本発明における潤滑剤としては、例えば、シリコーンオイル、ポリブテンオイル、α−オレフィンオリゴマー等の高粘性油や、ポリエチレングリコール等の、粘性を有する液状物質や、グリースのような半固体状の粘性を有する物質を使用できる。前記潤滑剤の粘度は、１００〜１００，０００ｃＳｔが好ましい。
【００２７】なお、本発明においては、潤滑剤は小封入体の表面に付着していればよく、小封入体間に空間が形成されることが好ましい。これは、小封入体が完全に潤滑剤に浸漬された状態となり、小封入体間に潤滑剤が完全に満たされてしまうようになると、保冷材の量に比し潤滑剤の量が非常に多くなり、保冷具の単位重量当たりの冷却能力が低下してしまうからである。
【００２８】前記大封入体を構成する柔軟な膜状体としては、例えばＥＶＡ、ウレタン、軟質塩化ビニール等のフィルムのような伸縮性あるものが好ましい。これは、小封入体および潤滑剤を沢山入れても、荷重を受けたときに変形しやすいからである。柔軟ではあるが伸縮性がない膜状体により大封入体を構成した場合は、小封入体および潤滑剤を沢山入れると、荷重を受けたときに変形しにくくなるという不都合が生じる。しかし、柔軟ではあるが伸縮性がない膜状体により大封入体を構成しても、小封入体および潤滑剤を大封入体の容量の７０〜８０％程度に抑えれば、荷重を受けたときに変形しやすくなる。柔軟ではあるが伸縮性がない膜状体としては、例えば、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ナイロンとポリエステルフィルムをラミネートしたもの等が大封入体を構成する材料として使用できる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
【００３０】図１〜３は、本発明の第一実施例を示している。図１および２は本実施例の保冷具１における保冷材２を封入した小封入体３を示す斜視図および断面図であり、各小封入体３は、保冷材２を透過せず、耐寒性に優れ、柔軟な、ポリオレフィン系樹脂等の軟質プラスチックフィルムからなる柔軟な膜状体を熱溶着により袋状に形成してなり（４は熱溶着部を示している）、各小封入体３は互いに分離されている。図２および３に示されるように、各小封入体３内には、３〜３０ｍｌの保冷材２が封入されている。保冷材２を封入された小封入体３は偏平状をなしている。前記保冷材２は、水そのもの、水に凝固点降下剤等の添加物を添加したもの、または水を主成分とするゲル状組成物とされており、冷凍庫等において所定温度以下に冷却すると、氷結するものとされている（なお、水その以外のものを使用する場合は、水を６０％以上含有するようにする）。
【００３１】各小封入体３の表面には、シリコーンオイル、ポリブテンオイル、α−オレフィンオリゴマー等の高粘性油、ポリエチレングリコール等の粘性を有する液状物質、または通常のグリースのような半固体状の粘性を有する物質からなる潤滑剤５が付着されている。この潤滑剤５は保冷材２より凝固点が低く、不凍性となっている。前記潤滑剤５の粘度は１００〜１００，０００ｃＳｔとされている。潤滑剤５を付着された各小封入体３は、図３に示されるように、ＥＶＡ、ウレタン、または軟質塩ビのフィルム等の柔軟でかつ伸縮性を有する膜状体で形成された大封入体６内に封入されている。前記潤滑剤５の重量は、大封入体６に封入された小封入体３、保冷材２および潤滑剤５の重量の和に対して３０％以下とされている。これにより、各小封入体３間には空間７が形成されている。
【００３２】ここで、図３は大封入体６内に小封入体３および潤滑剤５が封入されている様子を分かりやすくするために模式的に示したもので、小封入体３に対する潤滑剤５の付着層の厚み、小封入体３の厚み、大封入体６の厚み等は、実際の寸法と異なっており、特に前記潤滑剤５の付着層の厚みは非常に誇張して厚く描いているので、各小封入体３間に形成される空間７は相対的に小さく描かれていることに注意されたい（後述する図４の場合も同じである）。また、各小封入体３が整然と規則的に積み重ねられているように描いているが、実際には各小封入体３が不規則に大封入体６に収容されていてもよい。
【００３３】本保冷具１は、冷凍庫等で所定温度以下に冷却して保冷材２を氷結させて、人体やその他の物質等を冷却するために用いられる。
【００３４】本保冷具１の保冷材２は、水そのもの、水に凝固点降下剤等の添加物を添加したもの、または水を主成分とするゲル状組成物とされており、所定温度以下に冷却すると氷結する（相変化する）ので、潜熱を利用できるとともに、不凍ゲルは用いないので、水の含有率を６０〜１００％とすることができるため、低温持続性が優れており、冷却効果が高く、かつ保冷効果の持続性を長くすることができる。
【００３５】また、小封入体３の表面に粘性を有する潤滑剤５が付着されているので、小封入体３内の保冷材２が氷結し硬くなっていても、負荷がかかると各小封入体３がゆっくりと流動するような動きを示す。したがって、保冷具１全体として可撓性に優れ、人体冷却用に用いる場合も、人体各部位の曲面にも柔軟に対応してフィットし、氷結した保冷材２の硬さも気にならず、痛さを感じない。さらに詳しく言うと、前記のように各小封入体３が流動することにより、人体に押圧された際、その押圧された部分のみの圧力が高くなるのではなく、保冷具１全体の圧力が均一に高くなり、保冷具１が人体を広い面積で受けるため、人体に対する感触が非常によい。
【００３６】なお、本保冷具１を保冷枕等として使用する場合には、本保冷具１の下に布団、スポンジ状物質等のクッション性のある物体を置けば、本保冷具１が押されたとき、本保冷具１が全体に曲がり易くなるので、より使い心地がよくなる。
【００３７】また、潤滑剤５が存在しないとすると、各小封入体３がもっぱら断熱性が高い空気を介して接触することになるので、各小封入体３間の熱伝導が悪くなるため、冷却具を冷凍庫等で冷却する際、小封入体３内の保冷材２の氷結するまでに時間が長くかかることになる。しかるに、本保冷具１においては、潤滑剤５の粘着性により、各小封入体３は潤滑剤５を介して互いに接触しているため、本冷却具を冷凍庫等で冷却する際、小封入体３内の保冷材２の氷結が早い。
【００３８】なお、本保冷具１の氷結に要する時間をより短縮したい場合は、潤滑剤５に適量の高熱伝導性粒子(例えばアルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の粒子)を添加すると効果的である。
【００３９】また、本保冷具１においては、大きな荷重が局部的に作用しても、潤滑剤５の存在によって前記のように小封入体３が流動することにより、荷重が平均化されるので、大封入体６および小封入体３の破損しにくい。
【００４０】また、小封入体３間に粘性が作用するので、小封入体３が大封入体６の中で偏在しにくいため、全体として形状安定性がある。
【００４１】また本実施例では、保冷材２を封入された小封入体３が偏平な形状をなしているので、人体冷却用に用いる場合、感触がよいとともに、小封入体３間の空間の割合が少なくなるので、保冷具１全体がコンパクトになるとともに、熱伝導率が一層よくなり、冷凍庫等で冷却する際、小封入体３内の保冷材２の氷結が一層早くなる。
【００４２】さらに、本実施例では、小封入体３が袋状をなしているので、小封入体３に保冷材２を収容する作業が容易になるという利点がある。
【００４３】図４および５は本発明の第二実施例を示している。図４は本実施例における保冷材２を封入した小封入体３およびこれらの小封入体３の表面に付着された潤滑剤５を示す断面図であり、各小封入体３は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴ等の、保冷材２を透過せず、耐寒性に優れた、比較的硬質のプラスチック材料の膜状体からなり、中空球状をなしている。各小封入体３は互いに分離されている。各小封入体３内には、前記第一実施例の場合と同様の保冷材２が１〜３ｍｌ封入されている。また、各小封入体３の表面に付着された潤滑剤５は、前記第一実施例の場合と同様のもので、同様の量付着されている。各小封入体３間には空間７が形成されている。
【００４４】前記潤滑剤５を付着された小封入体３は、図５に示されるように、ＥＶＡ、ウレタン、または軟質塩ビのフィルム等の柔軟でかつ伸縮性を有する膜状体で形成された大封入体６内に封入されている。
【００４５】本実施例においても、前記第一実施例の場合と同様の効果を得ることができる（ただし、保冷材２を封入された小封入体３は偏平状ではないので、前記第一実施例の場合のように小封入体３が偏平状であることによる作用効果は得られない）。
【００４６】図６は本発明の第三実施例における小封入体３を示しており、各小封入体３は前記第一実施例と同様の膜状体を熱溶着してなり、各小封入体３は膜状体の熱溶着部４を介して縦方向および横方向に互いにつながっている。各小封入体３内には、前記第一実施例の場合と同様の保冷材２が封入されている。また、各小封入体３は、前記第一実施例と同様の大封入体内に前記第一実施例と同様に封入されるとともに、表面に前記第一実施例の場合と同様の潤滑剤を同様の量付着されている（図示せず）。
【００４７】本実施例においては、各小封入体３が互いにつながっているので、各小封入体３の動きの自由度が抑えられる。したがって、保冷具１が押圧された場合の形状変化が前記各実施例より自由でない反面、小封入体３が大封入体６の中でより一層偏在しにくくなるため、全体として形状安定性が一層に高くなる。
【００４８】
【発明の効果】以上のように本発明は、（イ）冷却効果が高く、かつ保冷効果の持続性を長くすることができる、（ロ）人体冷却用に用いる場合、人体各部位の曲面にも柔軟に対応してフィットし、氷結した保冷材の硬さも気にならず、痛さを感じず、かつ人体を広い面積で受けるため、人体に対する感触が非常によく、発熱時や、スポーツ後や、レジャーや、夏の寝苦しい夜等のための、保冷枕、保冷ベルト、保冷パッド等として用いるに好適である、（ハ）冷凍庫等で冷却する際、小封入体内の保冷材の氷結が早い、（ヘ）大きな荷重が局部的に作用しても、大封入体および小封入体が破損しにくい、（ホ）形状安定性がよい、等の優れた効果を得られるものである。
【出願人】 【識別番号】３９１０２２０８３
【氏名又は名称】株式会社ポリテック・デザイン
【出願日】 平成１２年６月９日（２０００．６．９）
【代理人】 【識別番号】１０００７６２６６
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 泉
【公開番号】 特開２００１−３４６８２２（Ｐ２００１−３４６８２２Ａ）
【公開日】 平成１３年１２月１８日（２００１．１２．１８）
【出願番号】 特願２０００−１７３３６０（Ｐ２０００−１７３３６０）