JP2001311576A - 保冷庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用者が入手し易い小容量で安価な電源によ
り駆動することができ、かつ冷凍庫なみの冷却能力を有
する保冷庫を提供する。 【解決手段】 密閉可能な冷却室１ａを備え、断熱性を
有する箱体１と、冷却室１ａ内部を冷却する冷却装置２
とを備えた保冷庫において、冷却装置２が、スターリン
グ冷凍機から成ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品等を保存する
ための保冷庫に関し、より詳しくは、スターリング冷凍
機を用いて庫内を冷却する保冷庫に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子式の冷却装置を用いた保冷庫として
は、従来より、種々のものが存在するが、その一例とし
て、ペルチェ素子を用いたものを挙げることができる。
図１０はこの種の保冷庫の一例を示しており、略直方体
状で、飲食物等を収容する冷却室１０１ａを備え、断熱
性を有する箱体１０１と、冷却室１０１ａ内部を冷却す
る冷却装置１０２とを備えている。

【０００３】箱体１０１は、冷却室１０１ａが形成され
た有底筒状の箱体本体１０３と、この箱体本体１０３の
上面に取り付けられ、冷却室１０１ａを開閉する蓋体１
０４とから成っている。箱体本体１０３は、本体ケース
１０５と、内ケース１０６及びアルミ等の金属から成る
冷却壁１０７により形成された内容器１０８と、本体ケ
ース１０５と内容器１０８の間に充填された断熱材１０
９とを有しており、蓋体１０４の内部には断熱材１１０
が充填されている。

【０００４】冷却装置１０２は、ペルチェ素子１１１、
スペーサ１１２、及び放熱フィン１１３を有し、内容器
１０８にネジ等で固定された冷却ユニット１１４と、冷
却ファン１１５と、冷却ユニット１１４及び冷却ファン
１１５を覆うサイドカバー１１６とから成っている。な
お、この保冷庫は、ペルチェ素子１１１に供給される電
流の方向を逆転させることにより、庫内の温度を上昇さ
せ、温蔵庫として使用することもできる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の保冷庫
は、消費電力が４８Ｗ前後のものが一般的であり、自動
車に積んで自動車のバッテリーから電力の供給を受ける
場合には問題が無いが、キャンプ等の屋外で使用する場
合には、屋外用の大容量のポータブル電源が必要となる
という問題が有った。例えば１２Ｖの電圧で使用する場
合には、保冷庫の消費電力が４８Ｗ前後であるため、４
Ａの電流が必要であり、１０時間以上使用するためには
４０Ａｈ以上の容量のポータブル電源が必要となる。

【０００６】このような大容量のポータブル電源は、一
般の使用者にとって入手困難であり、仮に入手できたと
しても、非常に高価である。したがって、商用電源ある
いは自動車のバッテリ等からの給電に頼っているのが現
状である。なお、ここで使用した単位について、Ｗはワ
ット、Ｖはボルト、Ａはアンペア、ｈは時間である。

【０００７】また、上述した従来の保冷庫では、冷却装
置にペルチェ素子を用いているが、ペルチェ素子では保
冷温度が最低でも０℃付近であり、冷凍庫なみの性能
（庫内温度−１８℃程度）を得ることができなかった。

【０００８】また、従来の保冷庫では、冷却室の容積を
変えることができないため、その冷却能力が、被冷却物
が必要とする冷却能力よりも大きくて効率が悪い場合も
多かった。

【０００９】さらに、上述した保冷庫では、ペルチェ素
子の低温部が箱体の壁面の一部を冷却するため、庫内に
温度ムラを生じ易かった。

【００１０】本発明は、上述した問題点に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、使用者が入手し易い小容
量で安価な電源により駆動することができ、かつ冷凍庫
なみの冷却能力を有する保冷庫を提供することにある。

【００１１】また、本発明の他の目的は、被冷却物に合
わせて冷却能力を変えることができる保冷庫を提供する
ことにある。

【００１２】さらに、本発明の他の目的は、庫内に温度
ムラを生じにくいようにした保冷庫を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、第１の発明は、密閉可能な冷却室を備え、断熱
性を有する箱体と、前記冷却室内部を冷却する冷却装置
とを備えた保冷庫において、前記冷却装置が、スターリ
ング冷凍機から成ることを特徴とするものである。

【００１４】このような構成によれば、冷却装置がスタ
ーリング冷凍機から成ることにより、入手し易い小容量
で安価な電源により駆動することができ、かつ被冷却物
を冷凍庫なみの低温で冷却することができる。

【００１５】また、第２の発明は、第１の発明におい
て、前記箱体が、冷却室が形成された箱体本体と、この
箱体本体に着脱自在に取り付けられ、前記冷却室を開閉
する蓋体とから成り、この蓋体に前記冷却装置が取り付
けられたことを特徴とするものである。

【００１６】この場合、蓋体を取り外して丸洗いするこ
とができるので、清掃性が向上する。

【００１７】また、第３の発明は、第１の発明におい
て、前記箱体が、底壁と、この底壁の周縁部から上方に
延びる側壁とを有し、前記冷却装置が前記底壁に取り付
けられたことを特徴とするものである。

【００１８】この場合、側壁を薄くすることができるの
で、設置面積を小さくすることができる。

【００１９】また、第４の発明は、第１または第２の発
明において、前記冷却装置が、その低温ヘッド部が高温
ヘッド部の下方に位置するように、前記箱体に取り付け
られたことを特徴とするものである。

【００２０】この場合、高温ヘッド部により加熱された
空気が低温ヘッド部に触れることがないため、冷却効率
の低下を低減することができる。

【００２１】また、第５の発明は、第１〜第４の発明に
おいて、前記冷却装置を複数個設けるとともに、前記各
冷却装置を、それぞれ独立して駆動することができるよ
うに成したことを特徴とするものである。

【００２２】この場合、様々な設定温度及び様々な冷却
パターンに対応することができるとともに、温度ムラを
低減することができる。

【００２３】また、第６の発明は、第１、第４、第５の
発明において、前記箱体が相対向する一対または二対の
側壁を有し、前記一対または二対の側壁にそれぞれ前記
冷却装置が取り付けられたことを特徴とするものであ
る。

【００２４】この場合、温度ムラを低減することができ
る。

【００２５】また、第７の発明は、第１〜第６の発明に
おいて、前記冷却装置が着脱自在であることを特徴とす
るものである。

【００２６】この場合、被冷却物に必要とされる温度帯
に適した冷却装置を装着することで、効率の良い冷却が
可能となる。

【００２７】また、第８の発明は、第１〜第７の発明に
おいて、前記冷却室内の被冷却物を瞬間冷凍する液体窒
素容器を設けたことを特徴とするものである。

【００２８】この場合、瞬時に冷却、冷凍が必要な被冷
却物に対応することができる。

【００２９】また、第９の発明は、第１〜第８の発明に
おいて、前記冷却室の容積が可変であることを特徴とす
るものである。

【００３０】この場合、被冷却物に応じて冷却室の容積
を調節することで、効率の良い冷却が可能となる。

【００３１】また、第１０の発明は、第１〜第９の発明
において、前記冷却装置の低温ヘッド部に熱交換器を設
けるとともに、前記冷却室内の空気を循環させてこの熱
交換器と接触させる空気循環手段を設けたことを特徴と
するものである。

【００３２】この場合、熱交換器にて冷却室内の空気を
冷却し、得られた低温空気を冷却室内にて循環させるこ
とにより、温度ムラを低減することができる。

【００３３】また、第１１の発明は、第１０の発明にお
いて、前記熱交換器がヒートパイプを有するものである
ことを特徴とするものである。

【００３４】この場合、スターリング冷凍機で発生する
低温を効率良く熱交換器に伝えることができるので、冷
却室内の空気を効率良く冷却することができる。

【００３５】また、第１２の発明は、第１〜第１１の発
明において、前記スターリング冷凍機が、作動ガスを封
入したシリンダ内を往復移動するパワーピストン及びデ
ィスプレーサを有するフリーピストン型のものであるこ
とを特徴とするものである。

【００３６】この場合、小型化及び軽量化を図ることが
できる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
を図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態に使
用されるスターリング冷凍機の断面図、図２は本発明の
第１の実施形態の縦断面図である。図２に示すように、
本発明の保冷庫は、基本的には、密閉可能な冷却室１ａ
を備え、断熱性を有する箱体１と、冷却室１ａ内部を冷
却する冷却装置２とを備えた構成となっており、冷却装
置２は、スターリング冷凍機により構成されている。

【００３８】スターリング冷凍機は、作動媒体として、
ヘリウムガス、水素ガス、窒素ガス等の地球環境に悪影
響を与えないガスを採用し、逆スターリングサイクルに
よって低温を得るようにしたものである。このスターリ
ング冷凍機は、極低温を発生させる小型冷凍機の一種と
して知られている。

【００３９】この種の冷凍機は、基本的には、冷媒ガス
を圧縮する圧縮機と、この圧縮機から吐出された冷媒ガ
スを膨張させる膨張機とを組み合わせて成るものであ
り、圧縮機としては、冷媒ガスを、ガス圧が、例えばサ
インカーブ等の特性を持って所定周期で経時変化するよ
うに圧縮するものが使用される。

【００４０】図１に示す冷凍機は、有底筒状に形成され
たケース本体５１と、このケース本体５１の上面から上
方に向けて突出した筒状の放熱部５２とから成るケース
５３を有しており、放熱部５２の上端には、垂直に延び
るシリンダ５４が連通接続されており、シリンダ５４の
上端は閉塞されている。なお、ケース本体５１と放熱部
５２は開口部５５を介して連通している。

【００４１】圧縮機は、ケース本体５１内において上下
方向に往復動自在に案内されたピストン５６と、このピ
ストン５６を往復動自在に弾性支持するスプリング５７
と、ピストン５６を駆動するリニアモータ５８とから成
っている。リニアモータ５８により駆動されたピストン
５６はスプリング５７により正弦運動を行い、ピストン
５６の先端部と開口部５５の間に形成された圧縮空間５
９内の作動ガスの圧力が正弦状に変化する。

【００４２】一方、膨張機は、シリンダ５４内に往復動
自在に嵌装され、シリンダ５４内を、先端側の膨張室６
０及び基端側の作動室６１に区画するパワーピストン及
びフリーディスプレーサ６２と、このパワーピストン及
びフリーディスプレーサ６２を往復動自在に弾性支持す
るスプリング６３とから成っている。

【００４３】作動室６１は圧縮機に接続されており、圧
縮機から膨張室６０に送り込まれた冷媒ガスの圧力によ
りパワーピストン及びフリーディスプレーサ６２が圧縮
機側に移動して冷媒ガスが膨張することにより、シリン
ダ５４先端の低温ヘッド部に極低温が発生するようにな
っている。なお、この方式のスターリング冷凍機は、一
般に、フリーピストン型スターリング冷凍機と呼ばれて
いる。

【００４４】このように、本発明の保冷庫は、冷却装置
２がスターリング冷凍機から成ることにより、入手し易
い小容量で安価な電源により駆動することができ、かつ
被冷却物を冷凍庫なみの低温で冷却することができる。

【００４５】第１の実施形態の保冷庫は、箱体１が、冷
却室１ａが形成された有底筒状の箱体本体３と、この箱
体本体３の上面にヒンジ機構（不図示）を介して回動自
在に取り付けられ、冷却室１ａを開閉する蓋体４とから
成る直方体状のもので、冷却装置２は蓋体４内部に形成
された空間５内に取り付けられている。冷却装置２の低
温ヘッド部２ａで発生した低温は、熱交換器６を介して
箱体本体３内部の冷却室１ａに伝わり、冷却室１ａを冷
却する。なお、蓋体４は、ヒンジ機構（不図示）を介し
て箱体本体３に着脱自在としてもよく、この場合、蓋体
４を箱体本体３から取り外して箱体本体３を丸洗いする
ことができるので便利である。

【００４６】次に、図３に基づいて本発明の第２の実施
形態を説明する。なお、以下の各実施形態において、第
１の実施形態と対応する部分には同一の符号を付してあ
り、重複する説明は省略してある。この実施形態では、
冷却装置２が箱体本体３の底壁に形成された空間８内に
取り付けられており、冷却装置２の低温ヘッド部２ａで
発生した低温は、熱交換器６を介して箱体本体３内部の
冷却室１ａに伝わり、放熱部である高温ヘッド部２ｂで
発生した熱は冷却ファン９を介して箱体本体３の外部に
導かれる。この実施形態では、冷却装置２が箱体３の底
壁に設けられているため、箱体３の側壁を薄くすること
ができ、これによって設置面積を小さくすることができ
る。

【００４７】次に、図４に基づいて本発明の第３の実施
形態を説明する。この実施形態では、冷却装置２が、箱
体本体３の側壁に形成された空間１０内に、低温ヘッド
部２ａが高温ヘッド部２ｂの下方に位置するように取り
付けられており、低温ヘッド部２ａで発生した低温は熱
交換器６を介して箱体本体３内部の冷却室１ａに伝わ
り、高温ヘッド部２ｂで発生した高温は熱交換器１１を
介して箱体本体３の外部に伝わる。高温ヘッド部２ｂで
加熱された空気は上昇するため、本実施形態では、この
加熱空気が低温ヘッド部２ａに触れることがなく、冷却
効率の低下を低減することができる。

【００４８】次に、図５に基づいて本発明の第４の実施
形態を説明する。この実施形態では、蓋体４に形成され
た二つの空間１２、１３内にそれぞれ冷却装置２が取り
付けられており、各冷却装置２を、独立して駆動するこ
とができるようになっている。本実施形態では、二台の
冷却装置２の運転パターンの組み合わせを様々に変える
ことにより、箱体本体３内部の冷却室１ａをあらゆる被
冷却物に適した温度帯にすることができる。

【００４９】なお、本実施形態では冷却装置を二台設け
た場合について説明したが、冷却装置は三台以上でもよ
く、その場合には、さらにきめの細かい温度調整が可能
となる。また、複数個の冷却装置の冷却能力が互いに異
なっていると、複数個の冷却装置の冷却能力が同じであ
る場合に比べて運転パターンが多くなり、よりきめの細
かい運転が可能となる。

【００５０】次に、図６に基づいて本発明の第５の実施
形態を説明する。この実施形態では、箱体本体３におけ
る相対向する一対の側壁にそれぞれ形成された空間１
４、１５内にそれぞれ冷却装置２が取り付けられてい
る。このように、箱体本体３内部の冷却室１ａを、二側
面から冷却することで、冷却室１ａ内の温度ムラを低減
することができる。

【００５１】次に、図７に基づいて本発明の第６の実施
形態を説明する。この実施形態では、箱体本体３の一つ
の側壁に冷却装置２が取り付けられており、箱体本体３
における冷却装置２と対向する側壁に形成された空間１
６内に液体窒素容器１７が着脱自在に取り付けられてい
る。液体窒素容器１７内に収容された液体窒素により生
成される冷気は、冷気排出量調節器１８を介して冷却室
１ａ内に噴出させることができるようになっており、被
冷却物を急速に冷却する必要が有る場合には、液体窒素
により生成された極低温の冷気を被冷却物に吹き付け
る。

【００５２】次に、図８に基づいて本発明の第７の実施
形態を説明する。この実施形態では、箱体本体３が、有
底筒状の底部３ａと、その上端に積み重ね状に取り付け
られる二個の環状の枠体３ｂ、３ｃとから成っている。
枠体３ｂ、３ｃは着脱自在となっており、これらを適宜
着脱することで、冷却室１ａの容積を変化させることが
できる。なお、１９は、蓋体４を支持する枠体で、蓋体
４がヒンジ機構（不図示）を介して回動自在に取り付け
られている。この実施形態では、被冷却物の大きさに合
わせて冷却室１ａの容積を変更することにより、効率の
良い冷却が可能となる。

【００５３】次に、図９に基づいて本発明の第８の実施
形態を説明する。この実施形態では、箱体本体３の側壁
に形成された空間２０内に冷却装置２が取り付けられて
おり、冷却装置２で発生した低温は、熱交換器６を介し
て、箱体本体３の側壁に形成されたダクト２１内の空気
に伝わり、この空気は、ダクト２１内に設けられた冷却
ファン（空気循環手段）２２によりダクト２１の一端か
ら冷却室１ａ内に排出されるようになっている。冷却室
１ａ内に排出された冷気により冷却室１ａ内の空気がダ
クト２１の他端からダクト２１内に入り込み、熱交換器
６で冷却される。即ち、冷却ファン２２により冷却室１
ａ内の空気が循環するようになっている。このようにす
ることで、冷却室１ａ内の温度ムラが低減する。

【００５４】また、この実施形態では、熱交換器６がヒ
ートパイプ（不図示）を有しており、冷却装置２の低温
ヘッド部２ｂの低温が効率良く熱交換器６全体に伝わる
ので、空気への熱交換を効率良く行うことができる。

【００５５】なお、上述した各実施形態において、冷却
装置２を箱体１に着脱自在としてもよい。このようにす
ると、被冷却物に必要とされる温度帯に適した冷却装置
を装着することで、効率の良い冷却が可能となる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、冷
却装置がスターリング冷凍機から成ることにより、入手
し易い小容量で安価な電源により駆動することができ、
かつ被冷却物を冷凍庫なみの低温で冷却することができ
る。

【００５７】また、第２の発明によれば、着脱自在の蓋
体に冷却装置が取り付けられたことにより、蓋体を取り
外して丸洗いすることができるので、清掃性が向上す
る。

【００５８】また、第３の発明によれば、冷却装置が箱
体の底壁に取り付けられたことにより、箱体の側壁を薄
くすることができるので、設置面積を小さくすることが
できる。

【００５９】また、第４の発明によれば、冷却装置が、
その低温ヘッド部が高温ヘッド部の下方に位置するよう
に、箱体に取り付けられたことにより、高温ヘッド部に
より加熱された空気が低温ヘッド部に触れることがない
ため、冷却効率の低下を低減することができる。

【００６０】また、第５の発明によれば、冷却装置を複
数個設けるとともに、各冷却装置を、それぞれ独立して
駆動可能であることにより、様々な設定温度及び様々な
冷却パターンに対応することができるとともに、温度ム
ラを低減することができる。

【００６１】また、第６の発明によれば、箱体が相対向
する一対または二対の側壁を有し、この一対または二対
の側壁にそれぞれ冷却装置が取り付けられたことによ
り、温度ムラを低減することができる。

【００６２】また、第７の発明によれば、冷却装置が着
脱自在であることにより、被冷却物に必要とされる温度
帯に適した冷却装置を装着することで、効率の良い冷却
が可能となる。

【００６３】また、第８の発明によれば、冷却室内の被
冷却物を瞬間冷凍する液体窒素容器を設けたことによ
り、瞬時に冷却、冷凍が必要な被冷却物に対応すること
が可能となる。

【００６４】また、第９の発明によれば、冷却室の容積
が可変であることにより、被冷却物に応じて冷却室の容
積を調節することで、効率の良い冷却が可能となる。

【００６５】また、第１０の発明によれば、冷却装置の
低温ヘッド部に熱交換器を設けるとともに、冷却室内の
空気を循環させてこの熱交換器に接触させる空気循環手
段を設けたことにより、冷却室内の温度ムラを低減する
ことができる。

【００６６】また、第１１の発明によれば、熱交換器が
ヒートパイプを有するものであることにより、スターリ
ング冷凍機で発生する低温を効率良く熱交換器に伝える
ことができるので、冷却室内の空気を効率良く冷却する
ことができる。

【００６７】また、第１２の発明によれば、スターリン
グ冷凍機が、作動ガスを封入したシリンダ内を往復移動
するパワーピストン及びディスプレーサを有するフリー
ピストン型のものであることにより、小型化及び軽量化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態に使用されるスターリング冷凍機の
縦断面図。

【図２】 本発明の第１の実施形態の縦断面図。

【図３】 本発明の第２の実施形態の縦断面図。

【図４】 本発明の第３の実施形態の縦断面図。

【図５】 本発明の第４の実施形態の縦断面図。

【図６】 本発明の第５の実施形態の縦断面図。

【図７】 本発明の第６の実施形態の縦断面図。

【図８】 本発明の第７の実施形態の縦断面図。

【図９】 本発明の第８の実施形態の縦断面図。

【図１０】 従来の保冷庫の縦断面図。

【符号の説明】

１ 箱体 １ａ 冷却室 ２ 冷却装置 ３ 箱体本体 ４ 蓋体 ６ 熱交換器 １７ 液体窒素容器 ２２ 冷却ファン（空気循環手段）

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉可能な冷却室を備え、断熱性を有す
   る箱体と、前記冷却室内部を冷却する冷却装置とを備え
   た保冷庫において、前記冷却装置が、スターリング冷凍
   機から成ることを特徴とする保冷庫。
2. 【請求項２】 前記箱体が、冷却室が形成された箱体本
   体と、この箱体本体に着脱自在に取り付けられ、前記冷
   却室を開閉する蓋体とから成り、この蓋体に前記冷却装
   置が取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の
   保冷庫。
3. 【請求項３】 前記箱体が、底壁と、この底壁の周縁部
   から上方に延びる側壁とを有し、前記冷却装置が前記底
   壁に取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の
   保冷庫。
4. 【請求項４】 前記冷却装置が、その低温ヘッド部が高
   温ヘッド部の下方に位置するように、前記箱体に取り付
   けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の保
   冷庫。
5. 【請求項５】 前記冷却装置を複数個設けるとともに、
   前記各冷却装置を、それぞれ独立して駆動することがで
   きるように成したことを特徴とする請求項１〜４のいず
   れか一項に記載の保冷庫。
6. 【請求項６】 前記箱体が相対向する一対または二対の
   側壁を有し、前記一対または二対の側壁にそれぞれ前記
   冷却装置が取り付けられたことを特徴とする請求項１、
   ４、５のいずれか一項に記載の保冷庫。
7. 【請求項７】 前記冷却装置が着脱自在であることを特
   徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の保冷庫。
8. 【請求項８】 前記冷却室内の被冷却物を瞬間冷凍する
   液体窒素容器を設けたことを特徴とする請求項１〜７の
   いずれか一項に記載の保冷庫。
9. 【請求項９】 前記冷却室の容積が可変であることを特
   徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の保冷庫。
10. 【請求項１０】 前記冷却装置の低温ヘッド部に熱交換
    器を設けるとともに、前記冷却室内の空気を循環させて
    この熱交換器と接触させる空気循環手段を設けたことを
    特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の保冷
    庫。
11. 【請求項１１】 前記熱交換器がヒートパイプを有する
    ものであることを特徴とする請求項１０に記載の保冷庫
12. 【請求項１２】 前記スターリング冷凍機が、作動ガス
    を封入したシリンダ内を往復移動するパワーピストン及
    びディスプレーサを有するフリーピストン型のものであ
    ることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記
    載の保冷庫。