JP6362973B2 - 熱制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱制御装置、及び熱制御方法に関する。

断熱材は多くの分野で使用されており、例えば、充電池は、その性能を十分に発揮させるための適切な温度範囲が存在するため、寒冷地等の気温の低い場所では充電池の温度を下げないために断熱材が用いられている。

しかし、充電池を断熱材等で覆うと、充電池を使用したときに発生した熱を放出することが出来なくなるため、充電池の温度が上昇し、その性能が低下する。

従来、この問題を解決するために、充電池を断熱材で覆い、充電池の温度が一定以上に達したときにファン等で冷却する熱制御装置が知られている（特許文献１）。

しかし、従来の熱制御装置は断熱材とは別に冷却装置を設ける必要があり、熱制御装置が大型になった。さらに、冷却装置として冷却ファン等を設けた場合は、冷却時に継続的にファンを回す電力が必要となる上、非常に複雑な配線の構成等が必要となる等の問題があった。また、冷却装置としてヒートパイプ等を備えた場合（特許文献２）も同様に、その構造は非常に複雑かつ大きくなる。

特開２００１−７６７７１号公報 特開平１０−５５８２７号公報

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、断熱材と別に冷却装置を設ける必要がないシンプルかつコンパクトな構成の熱制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、熱制御対象物の熱を制御する熱制御装置であって、伝熱部材を有する放熱板と、前記放熱板と前記熱制御対象物の間に配置され、前記放熱板及び伝熱部材を前記熱制御対象物から離して支持し、予め定められた温度以上のときに形状が変化して前記伝熱部材を前記熱制御対象物に接触させる支持部材とを備える、熱制御装置である。

前記熱制御対象物の温度が予め定められた温度未満のときは、前記伝熱部材は前記熱制御対象物と離れているため、前記熱制御対象物の熱は放熱板に伝わりにくい。そのため、前記熱制御対象物の温度が予め定められた温度未満のときは、本発明の熱制御装置は、支持部材が断熱性に優れる。前記熱制御対象物の温度が予め定められた温度以上のときは、前記支持部材の形状が変化することにより、前記伝熱部材と前記熱制御対象物が接触し、前記熱制御対象物の熱が前記伝熱部材によって前記放熱板に伝わるため、放熱性が向上する。そのため、前記熱制御対象物の温度が予め定められた温度以上のときは、本発明の熱制御装置は放熱性に優れる。また、本発明によれば、温度によって断熱性と放熱性を大きく切り替えることができるため、断熱材と別個に冷却装置を設ける必要がない、シンプルかつコンパクトな構成の熱制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る熱制御装置を示す概略図 予め定められた温度以上の場合の熱制御装置の状態を示す概略図

＜第１の実施形態＞
本実施形態の熱制御装置を図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の熱制御装置１の構成を示す概略図である。

前記熱制御装置１は、放熱板１１と、支持部材１２とを備える。前記放熱板１１は、熱制御対象物２方向に延びる伝熱部材１３を備える。支持部材１２は、前記放熱板１１と前記熱制御対象物２との間に配置され、前記放熱板及び前記伝熱部材１３を前記熱制御対象物２から離して支持する。

前記放熱板１１の材料は、高い熱伝導率を有し、放熱性に優れた材料で、一般に放熱板に用いられる材料であれば特に限定なく用いることが出来る。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、放熱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、放熱性の観点、加工性の観点、軽量化の観点から、アルミニウムがより好ましい。前記放熱板１１は、放熱を促進するためのフィンを備えていても良い。

前記支持部材１２は、予め定められた温度Ｔｈ以上のときに形状が変化し、予め定められた温度Ｔｈ未満のときには元の形状に戻る。予め定められた温度Ｔｈ以上のときに形状が変化し、予め定められた温度Ｔｈ未満のときには元の形状に戻る材料としては温度応答性高分子が挙げられ、当該温度応答性高分子としては、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、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例示できるが、いずれを用いるかは熱制御対象物２の特性、環境温度、所望の断熱性能、放熱性能、等を考慮して適宜決定することができる。断熱と放熱の切り替えの観点から、前記放熱板１１及び伝熱部材１３の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する材料が好ましい。

一例としては、前記熱制御対象物２が常温付近（例えば−１０〜４０℃）での使用が想定されるものである場合（例えば、前記特許文献１及び２に記載の充電池）、前記支持部材１２の材料は、軽量化の観点、断熱性能と放熱性能の切り替えの観点、予め定められた温度の調整の観点、及び形状変化の大きさの観点から液晶エラストマーが好ましい。

［液晶エラストマー］
前記液晶エラストマーの例としては、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が挙げられる。当該液晶性化合物は、液晶性が発現する温度範囲が低い。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。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（室温付近）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み、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いう特徴的な応答挙動を示す。

〔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〕
前記メソゲン基含有化合物は、低温（例えば、特許文献１及び２に記載の充電池の使用が想定される温度）での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。

（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。）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔前記液晶性化合物の活性水素基と反応する化合物〕
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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

前記予め定められた温度Ｔｈは、前記支持部材１２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、前記支持部材１２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。

前記支持部材１２の形状変化は、前記支持部材１２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、前記支持部材１２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、モノドメイン化の延伸方向（モノドメインの配向方向）が変形方向になるため、当該配向方向（延伸方向）を基に形状変化の方向を調整することが出来る。前記支持部材１２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の形状の変化量の調整は、例えば、液晶ポリウレタンエラストマーは延伸量が多い方、すなわち、配向度が大きい方が前記変形量が大きくなるので、当該延伸量を調整することによって前記変形量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前記変形量が小さくなり、当該架橋点が少ないと前記変形量が大きくなることから、架橋剤を調整することにより前記変形量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前記変形量が小さくなり、凝集を誘起する方向に配合を調整すると前記変形量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前記変形量を調整することができる。

前記伝熱部材１３の材料は、高い熱伝導率を有し、前記支持部材１２よりも高い熱伝導率を有する材料であれば特に限定なく用いることが出来る。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、高い熱伝導率を有するアルミニウム、銅、又はこれらの合金が好ましい。これらの中でも、放熱性の観点、加工性の観点、軽量化の観点から、アルミニウムがより好ましい。

図２は、予め定められた温度Ｔｈ以上のときの前記熱制御装置１の状態を示す概略図である。前記熱制御対象物２の温度が低く、支持部材１２が予め定められた温度Ｔｈ未満のときは、図１で示されるように、前記伝熱部材１３は、熱伝導率が比較的低い前記支持部材１２で支持されて前記熱制御対象物２と離れているため、前記熱制御対象物２の熱は放熱板１１に伝わりにくい。そのため、前記熱制御対象物２の温度が低い場合は、本実施形態の熱制御装置１は断熱性に優れる。前記熱制御対象物２の温度が高くなり、前記支持部材１２の温度が予め定められた温度Ｔｈ以上になると、前記支持部材１２の形状が変化することにより、図２で示されるように、前記伝熱部材１３と前記熱制御対象物２が接触し、前記熱制御対象物２の熱が前記伝熱部材１３によって前記放熱板１１に伝わるため、放熱性が向上する。そのため、前記熱制御対象物の温度が高いときは、本実施形態の熱制御装置は放熱性に優れる。また、前記熱制御対象物２の温度が低くなり、前記支持部材１２の温度が予め定められた温度Ｔｈ未満になると、前記支持部材１２の形状が図で示される状態に戻り、前記伝熱部材１３は前記熱制御対象物２から離れ、前記熱制御対象物２の熱は放熱板１１に伝わりにくくなる。

前記熱制御対象物２は必ずしも充電池等の発熱体である必要はなく、例えば、前記支持部材１２を保持する部材であっても良い。当該部材は、前記支持部材１２よりも高い熱伝導率を有する材料が好ましく、具体的には、前記放熱板１１や前記伝熱部材１３の材料として好ましい材料と同様の材料が挙げられる。前記熱制御対象物２が充電池等の発熱体では無い場合、充電池等の発熱体の熱を前記熱制御対象物２を介して制御する。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、第１の実施形態と異なる部分を説明する。第２の実施形態に係る熱制御装置１は、前記支持部材１２に液晶エラストマーを用いる。当該液晶エラストマーとしては、液晶ポリウレタンエラストマーが例示できる。第２の実施形態において、前記液晶エラストマーは、内部に空隙を有する。前記液晶エラストマーが空隙を有することにより、予め定められた温度Ｔｈ未満のときは熱伝導率がより低くなるため、断熱性に優れる。すなわち、支持部材１２が空隙を有することにより、断熱性能と放熱性能をより大きく切り替えることができる。支持部材１２の空隙率は、支持部材１２が所望の断熱性能を有し、温度によって形状が変化すれば特に限定されない。空隙は、それぞれが独立していても良く、連続していても良いが、断熱性能と放熱性能をより大きく切り替える観点から独立空隙率が高い方が好ましい。空隙率及び独立空隙率は、所望の断熱性能及び放熱性能によって適宜設定することができる。断熱性の観点から、空隙率は高いほうが好ましいが、空隙率が９９％を超えると装置を動かすことができなくなる傾向がある。

空隙を有する液晶エラストマーの製造方法としては、メカニカルフロス法により気泡を取り込む方法、中空フィラーを含有させる方法、発泡剤により発泡させて空隙を設ける方法が挙げられる。メカニカルフロス法とは、原料成分をミキシングヘッドの混合室内に入れるとともに非反応性気体を混入させ、オークスミキサー等のミキサーで混合撹拌することにより、非反応性気体を微細気泡状態にして原料混合物中に分散させる方法である。メカニカルフロス法は、非反応性気体の混入量を調節することにより、容易にポリウレタン樹脂発泡体の密度を調整することができるため好ましい方法である。また、略球状の微細気泡を有するポリウレタン樹脂発泡体を連続成形することができるため製造効率がよい。

〔製造例〕
参考として、液晶ポリウレタンエラストマーの製造例、及び当該液晶ポリウレタンエラストマーを温度応答性高分子部材に用いた熱制御装置を評価した。

＜評価方法＞
［測定、評価方法］
〔液晶性化合物の含有量の算出〕
ポリウレタンエラストマー中の液晶性化合物の含有量は下記式により算出した。
液晶性化合物の含有量（重量％）＝{（液晶性化合物の重量）／（ポリウレタンエラストマーの全原料成分の重量）}×１００

〔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。

〔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。

〔液晶発現時の貯蔵弾性率（Ｅ′）の測定〕
液晶ポリウレタンエラストマーの液晶発現時の貯蔵弾性率は、ＶＥＳ（株式会社上島製作所社製、商品名：全自動粘弾性アナライザ ＶＲ−７１１０）を用いて、２℃／分、ひずみ２％、及び１０Ｈｚの条件で測定した。

〔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及び図２に記載の熱制御装置における、放熱板から熱制御対象物の方向）についてＪＩＳＡ １４１２−２に従って熱流計法によって測定した。
２）厚み変化率
予め定められた温度未満のときの熱制御装置（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）の厚みに対する、予め定められた温度以上のときの熱制御装置の厚みの割合を求めた。
３）熱伝導率変化率
熱伝導率変化率は、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を１００％とし、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の変化の度合いを表す。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。熱伝導率変化率は、以下の式により求めた。
熱伝導率変化率（％）＝予め定められた温度以上のときの熱制御装置／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×１００

＜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、プロピレンオキシドをＢＨ６（１モル）に対して４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。

（式中、ｎ＝２である。）

〔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 ３４．５ｇ、及び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） ３．７ｇ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。

〔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 ３４．５ｇ、及び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） ３．７ｇ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４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、液晶ポリウレタンエラストマーを作製した。

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。

＜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。
・放熱板：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：前記放熱板に均等な間隔で２５本配置）
・支持部材：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）
・熱制御対象物：アルミニウム合金板（寸法１ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍ）

実施例１に係る熱制御装置の評価結果を表２に示す。

［実施例２］
実施例１の支持部材を製造例２に係る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と同様に作製した。

実施例２に係る熱制御装置の評価結果を表３に示す。

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。

本発明に係る熱制御装置は、例えば、自動車に搭載された充電池の温度を調節する自動車用充電池に好適に利用することができる。

１ 熱制御装置
１１ 放熱板
１２ 支持部材
１３ 伝熱部材
２ 熱制御対象物

Claims (4)

1. 熱制御対象物の熱を制御する熱制御装置であって、
   伝熱部材を有する放熱板と、
   前記放熱板と前記熱制御対象物の間に配置され、前記放熱板及び伝熱部材を前記熱制御対象物から離して支持し、予め定められた温度以上のときに形状が変化して前記伝熱部材を前記熱制御対象物に接触させる支持部材とを備え、
   前記支持部材が、温度応答性高分子を含む、熱制御装置。
2. 前記支持部材が、空隙を含む、請求項１に記載の熱制御装置。
3. 前記支持部材が、液晶ポリウレタンエラストマーである請求項１又は２に記載の熱制御装置。
4. 前記予め定められた温度が０〜１００℃である、請求項１〜３いずれか１項に記載の熱制御装置。

Images