JP2006090654A - 保冷庫 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で冷却速度が速く、低温まで冷却可能な保冷庫を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明の保冷庫１は、内容器２及び該内容器２を包囲する外容器３を備えた開口部４を有する箱状の収容室５と、前記収容室５の前記開口部４を開閉するための蓋体８と、スターリング冷凍機９を設置するための機構室10とを備えた、前記スターリング冷凍機９を用いて前記内容器２を冷却する前記保冷庫１において、前記内容器２の断熱に真空断熱材15を使用したことを特徴とする。これによると、前記真空断熱材15の断熱効果が発泡ウレタン等と比較して高いため、前記真空断熱材15を薄くしても所望の断熱効果を得ることができ、また断熱効果が高いため、前記保冷庫１を従来と比べて急速に冷却することができ、かつ、低温まで冷却することが可能になる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、スターリング冷凍機を搭載した保冷庫に関するものである。

従来、これらのスターリング冷凍機を搭載した保冷庫は、スターリング冷凍機が設置された機構室と、被収容物を保冷するための内容器及び当該内容器を覆う外容器を有する収容室とを備え、スターリング冷凍機の冷却部が前記内容器に対して熱的に接続され前記内容器の冷却が行われている。また、前記内容器と前記外容器との間には、断熱材として発泡ウレタンや発泡ポリスチレンが充填され、前記内容器とその外部とを断熱して、前記内容器内の冷温を維持するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１３９２８５号公報

しかしながら、このような従来のスターリング冷凍機を搭載した保冷庫では、上述したように、断熱材として発泡ウレタン等を使用しており、所望の断熱効果を確保するめには、ある程度の断熱材の厚さが必要である。故に、外容器の寸法に比べて内容器の容積をあまり大きくすることができないという問題がある。また、発泡ウレタン等の断熱材を使用した場合、前記内容器の外部から内部に熱が流入するため、前記内容器内部の温度を−３０℃以下にすることは困難である。更に、前記内容器の外部から内部に熱が流入するため、冷却速度が遅く、車内用の保冷庫などでは、保冷庫を使用する時間のかなり前より保冷庫の電源を入れておく必要がある。

本発明は以上の問題点を解決し、小型で冷却速度が速く、低温まで冷却可能であると共に、エネルギーロスの少ない保冷庫を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の保冷庫は、内容器、該内容器を包囲する外容器及び開口部を有する箱状の収容室と、該収容室の前記開口部を開閉する蓋体と、スターリング冷凍機が設置された機構室とを備えた、前記スターリング冷凍機を用いて前記内容器を冷却する保冷庫において、前記内容器を断熱するために、真空断熱材を使用したことを特徴とする。

これによると、前記真空断熱材の断熱効果が発泡断熱材と比較して高いため、断熱部を薄くしても所望の断熱効果を得ることができる。

請求項２に記載の保冷庫は、前記内容器の断熱において、前記真空断熱材と発泡断熱材とを併用したことを特徴とする。

これによると、前記真空断熱材と前記内容器と前記外容器との隙間を、また複数の真空断熱材を使用した場合は、該真空断熱材同士の隙間に発泡断熱材を使用することが可能になる。

請求項３に記載の保冷庫は、請求項２に記載の前記内容器の断熱において、前記真空断熱材を前記外容器の内面に設置し、前記真空断熱材と前記内容器の間に発泡断熱材を設置したことを特徴とする。

これによると、前記内容器が前記真空断熱材の最低使用温度以下となった場合でも、前記真空断熱材と前記発泡断熱材との二重の断熱構造により断熱しているので、保冷庫の冷却性能を維持することが可能になる。

請求項４に記載の保冷庫は、請求項１〜３の何れか１項に記載の保冷庫において、前記真空断熱材が、該真空断熱材のシール部を覆うための発泡断熱材で被覆されていることを特徴とする。

これによれば、前記真空断熱材のシール部も発泡断熱材によって被覆されているため断熱効果を得ることができる。また、該発泡断熱材の被覆形状を適切な形に成形することにより、真空断熱材同士、前記真空断熱材と前記内容器又は前記外容器との間を他の発泡断熱材などの充填剤を用いずにぴったりとつなぎ合わせることができる。

請求項５に記載の保冷庫は、請求項１〜３の何れか１項に記載の保冷庫において、前記真空断熱材を折り曲げて、前記内容器と前記外容器との間に設置したことを特徴とする。

これによると、前記内容器と前記外容器との間には、複数の真空断熱材ではなく１の真空断熱材を折り曲げて配置するので、真空断熱材同士に隙間が形成されず、保冷庫の冷却性能を更に向上させることが可能になる。

本発明の請求項１に記載の保冷庫によれば、前記保冷庫の断熱材を薄くすることができるため、前記保冷庫を従来よりも小型にすることが可能である。また、逆に前記外容器の大きさをそのままに、前記内容器の容積を大きくすることができる。また断熱効果が高いため、前記保冷庫を従来と比べて少ないエネルギーロスで急速に冷却することができるばかりでなく、低温まで冷却することが可能になる。

請求項２によれば、前記真空断熱材と前記内容器と前記外容器との間の隙間を発泡断熱材で塞ぐことが可能になり、断熱効果を更に向上することができ、更なる薄型化、冷却速度の高速化、及び低温化が可能になる。

請求項３によれば、前記内容器が前記真空断熱材の最低使用温度以下となった場合でも前記真空断熱材と前記発泡断熱材とで二重に断熱されているため、前記発泡断熱材によって保護されることで前記真空断熱材の真空が破れることを防止して、前記保冷庫の冷却性能を低下させることがない。

請求項４によれば、前記真空断熱材のシール部により形成される鍔部が前記発泡断熱材で被覆されているので、前記保冷庫の断熱性能を低下させることがない。また、前記前記真空断熱材に吹き付けられた前記発泡断熱材の形状を変化させることになり、従来、凹凸があり真空断熱材が設置できない場所でも、前記真空断熱材を設置することができる。その結果、前記保冷庫の冷却性能を更に向上することが可能になる。

請求項５によれば、前記真空断熱材の継ぎ目箇所を少なくすることで、前記保冷庫の断熱性能を向上することができる。

以下、本発明の実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。ここで、図１は本発明の保冷庫の概略斜視図であり、夫々の実施形態に共通するものである。

図２は、本発明の第１実施形態の保冷庫１の断面図であり、当該保冷庫１は、内容器２及び当該内容器２を包囲する外容器３を備えると共に上部に開口部４を有する箱状の収容室５と、外蓋６及び内蓋７を有すると共にヒンジ（図示せず）により前記収容室５に対して回動自在に連結され、回動することによって前記開口部４を開閉する蓋体８と、内部にスターリング冷凍機９が設置された機構室10とを備える。

前記機構室10に配置された前記スターリング冷凍機９の頂部に形成された冷却部には、冷媒（図示せず）を凝縮させる凝縮器12が熱的に接続されており、この凝縮器12には、前記冷媒を循環させるための配管13が接続されている。なお、前記配管13は銅等の熱伝導率が高い材料で形成され、前記内容器２の外側面を取り巻くように配置されている。

そして前記収容室５の、前記外容器３と前記内容器２との隙間14Ａにおける前記外容器３の内面には、板状の真空断熱材15Ａが、その一面と前記外容器３の内面とを密着させて複数枚貼着されている。また、前記蓋体８の前記外蓋６と前記内蓋７との隙間14Ｂにも、真空断熱材15Ｂが、その一面と前記外蓋６の内面とを密着させて真空断熱材15Ｂが複数枚貼着されている。なお、当該真空断熱材15Ａ，15Ｂは、断熱性のコア材16を外装体17内に封入し、内部を真空排気して形成されたものである。前記コア材16としては、内部に多くの空間を有することができるシリカ粉末等の粉末材料や繊維材料が用いられ、一方、前記外装体17としては、プラスチックや金属箔ラミネートフィルム等が用いられている。そして、上記のように製造されるため、前記真空断熱材15Ａ，15Ｂの周囲には、前記外装体17を密閉するためのシール部18が鍔状に突設されている。そして、前記隙間14Ａ，14Ｂの前記真空断熱材15Ａ，15Ｂ以外の部分には、前記鍔状のシール部18の周囲も含めて発泡断熱材たる発泡ウレタン19Ａ，19Ｂが注入されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。まず、図示しない電源スイッチを入れると、前記スターリング冷凍機９が駆動して前記凝縮器12が冷却され、この凝縮器12内で前記冷媒が凝縮すると共に、前記凝縮器12に接続された前記配管13内を凝縮した前記冷媒が流れる。そして、前記凝縮した冷媒は、前記内容器２の外周に沿って設けられた前記配管13内を流れる。このとき、前記内容器２及び前記配管13は、共に熱伝導率の高い材質で形成されているため、前記内容器２の熱が前記配管13を経て前記冷媒に移動する。そして、熱を奪われた前記内容器２が冷却源となることで、前記内容器２の内部が冷却される。一方、前記冷媒は、前記内容器２内部からの熱を吸収すると、この熱を気化熱として前記配管13内で蒸発し、前記配管13を通って前記凝縮器12に戻る。

ここで、前記内容器２と前記外容器３の間に前記真空断熱材15Ａが配置されると共に、前記蓋体８の前記内蓋７と前記外蓋６との間に前記真空断熱材15Ｂが配置されることで、前記内容器２はこれらの真空断熱材15Ａ，15Ｂで覆われて断熱されている。そして、真空断熱材の断熱効果は発泡ウレタン等の発泡断熱材のみの場合と比較するとかなり高いため、前記内容器２と前記外容器３との間の前記隙間14Ａ、及び前記内蓋７と前記外蓋６との間の前記隙間14Ｂの断熱材を比較的薄くしても高い断熱効果を得ることができる。故に、前記保冷庫１を小型化することが可能であり、逆に、前記外容器の大きさをそのままに、前記内容器２の容積を大きくすることができる。また断熱効果が高いため、保冷庫１を従来と比べて急速に冷却することができ、かつ、低温まで冷却することが可能になり、例えば医療用血液の搬送などにも好ましい。

また、本実施形態の前記保冷庫１は、前記内容器２の断熱において、前記真空断熱材15Ａ，15Ｂと発泡ウレタン19Ａ，19Ｂとが併用されている。故に、例えば、壁面に突出部がある部分等、板状の前記真空断熱材15Ａ，15Ｂが配置しにくい場所には、発泡ウレタン19Ａ，19Ｂを配することができる。また、本実施形態では、発泡断熱材として、特に発泡ウレタン19を用いているため、隙間14Ａ，14Ｂの僅かな空間も前記発泡ウレタン19を注入して塞ぐことが可能になる。故に、断熱効果を更に向上することができ、前記収容室５の壁の更なる薄型化、冷却速度の高速化、及び低温化が可能になる。また、前記保冷庫１のエネルギーロスも少なく、電力消費量も少なくてすむ。更に、前記内容器２及び配管13が前記真空断熱材15Ａ，15Ｂの最低使用温度以下となった場合でも、前記真空断熱材15Ａ，15Ｂは前記発泡ウレタン材19Ａ，19Ｂによって保護されているので、前記真空断熱材15Ａ，15Ｂの前記外装体17が破損して真空が破れることを防止して、前記保冷庫１の冷却性能を維持することが可能になる。

図３は本発明の第２実施形態の保冷庫１を示す断面図である。ここで、断熱材が設けられている隙間14Ａ，14Ｂの内部以外は第１の実施形態と同様であるため、同様な部分の説明は省略する。この第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、収容室５の外容器３と内容器２との間の隙間14Ａにおける前記外容器３内面には、板状の真空断熱材15Ａが、その一面と前記外容器３の内面とを密着させて複数枚貼着されている。また、前記蓋体８の前記外蓋６と前記内蓋７との間の隙間14Ｂにも、前記真空断熱材15Ｂがその一面と前記外蓋６の内面とを密着させて複数枚貼着されている。そして、前記第１実施形態と異なる点は、前記真空断熱材15Ａと前記内容器２との間に発泡断熱材たる板状の発泡ウレタン材20Ａ、及び、前記真空断熱材15Ｂと前記内蓋７との間に発泡断熱材たる板状の発泡ウレタン材20Ｂが配置され、前記隙間14Ａ，14Ｂ内の前記真空断熱材15Ａ，15Ｂと前記板状ウレタン材20（20Ａ，20Ｂ）とによって塞ぐことができない部分にのみ発泡断熱材たる発泡ウレタン19（19Ａ，19Ｂ）が注入されていることである。

本実施形態によると、前記内容器２が前記真空断熱材15Ａ，15Ｂの最低使用温度以下となった場合でも、前記内容器２は前記真空断熱材15Ａ，15Ｂと前記発泡ウレタン材20Ａ，20Ｂとの二重の断熱構造により断熱されているので、前記発泡ウレタン材20Ａ，20Ｂによって保護されることで前記真空断熱材15Ａ，15Ｂの前記外装体17が破損して真空が破れることを防止して、前記保冷庫１の冷却性能を維持することが可能になる。また、前記外容器３と前記内容器２との隙間14Ａ、及び、前記外蓋６と前記内蓋７との隙間14Ｂの、前記真空断熱材15Ａ，15Ｂ以外の部分の広い平らな部分には板状のウレタン材20Ａ，20Ｂが配置されている。故に、前記発泡ウレタン19のみで前記真空断熱材15Ａ，15Ｂ以外の隙間14Ａ，14Ｂを全て充填する場合に比べて、充填の手間が少なくてすむ。また、間隔が狭く、かつ面積の広い隙間14Ａ，14Ｂを前記発泡ウレタン19で充填する場合、均一に充填することは困難であり、充填できずに残ってしまう場合もあるが、本実施形態によると、間隔が狭く且つ面積が広い部分には、前記板状ウレタン材20Ａ,20Ｂが配置されているため、この部分に充填ムラが生じることがない。また、前記内容器２の外面の凹凸、例えば前記配管13など、に合わせて前記板状ウレタン材20Ａ，20Ｂを加工することにより、前記発泡ウレタン19を注入する箇所を更に低減することができ、充填の手間を更に省くことができる。

図４は本発明の第３の実施形態の保冷庫１を示す断面図である。当該実施形態も、断熱材が設けられている隙間14Ａ，14Ｂの内部以外は、第１の実施形態と同様であるため、同様な部分の説明は省略する。この第３の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、前記真空断熱材15Ａ，15Ｂの周囲に設けられた鍔状のシール部18が、発泡ウレタン30（30Ａ，30Ｂ）で被覆されている点である。そして、その被覆は、前記真空断熱材15Ａ，15Ｂを前記外容器３の内面又は前記外蓋６の内面に貼着する前に、予め前記真空断熱材15Ａ，15Ｂの周囲に発泡ウレタン30Ａ，30Ｂを吹き付けたり、また、前記発泡ウレタン30Ａ，30Ｂを周囲に配して前記真空断熱材15ごと型抜きしたりして成型する方法により行われ、前記発泡ウレタン30Ａ，30Ｂで被覆された真空断熱材15Ａ，15Ｂは、前記外容器３と前記内容器２との間の隙間14Ａ及び前記外蓋６と前記内蓋７との間の隙間14Ｂの形状に合わせて成形されている。そして、前記保冷庫１を組み立てる際には、前記外容器３を所定箇所に配した後、その内面に前記発泡ウレタン30Ａで被覆された前記真空断熱材15Ａを隙間なく組み合わせて貼着し、その上から前記内容器２を配置することによって、この内容器２と前記外容器３との間は前記発泡ウレタン30Ａを注入せずに隙間なく充填される。なお、前記外蓋６と前記内蓋７との間も、同様の手法により、前記発泡ウレタン30Ｂを注入せずに隙間なく充填される。

本実施形態によると、予め前記隙間14Ａ，14Ｂの形状に合わせて前記真空断熱材15Ａ，15Ｂが前記発泡ウレタン30Ａ，30Ｂで被覆されているので、前記真空断熱材15Ａ，15Ｂを、前記外容器３と前記内容器２又は前記外蓋６と前記内蓋７との間に配するだけで両者の間が隙間なく充填されるので、前記発泡ウレタン30Ａ，30Ｂを注入する必要がなく、組み立ての手間を簡略化することができ、製造時間の短縮及び製造コストを下げることも可能になる。更に、前記内容器２及び配管13が前記真空断熱材15Ａ，15Ｂの最低使用温度以下となった場合でも、前記真空断熱材15Ａ，15Ｂは前記発泡ウレタン材30Ａ，30Ｂによって保護されているので、前記真空断熱材15Ａ，15Ｂの前記外装体17が破損して真空が破れることを防止して、前記保冷庫１の冷却性能を維持することが可能になる。

図５は本発明の第４の実施形態の保冷庫１を示す断面図である。当該実施形態も、断熱材が設けられている隙間14Ａ，14Ｂの内部以外は、第１の実施形態と同様であるため、同様な部分の説明は省略する。この第４の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、前記外容器３と前記内容器２との間に配置される真空断熱材15が、１枚の矩形の底部真空断熱材15Ｃと、その矩形の４辺のシール部18から連続する４枚の側部真空断熱部材15Ｄとからなる一体の真空断熱材である点である。当該側部真空断熱部材材15Ｃと前記底部真空断熱部材15Ｄは、一枚の外装体17により形成されており、前記内容器２と前記外容器３と隙間14Ａにおいて、前記真空断熱材15は、前記底部真空断熱材15Ｃを下にし、前記シール部18において前記側部真空断熱材15Ｄを前記底部真空断熱材15Ｃに対して垂直になるように折り曲げた状態で設置されている。

以上、本実施形態によると、前記外容器３と前記内容器２との間に配置された真空断熱材15は、前記底部真空断熱材15Ｃと前記側部真空断熱材15Ｄとが連続して形成された一体の真空断熱材15を折り曲げて配置されたものであるため、底部と側部の真空断熱材15の間に隙間がなくなり、前記保冷庫１の冷却性能を更に向上させることが可能になる。なお、本実施形態では、内部のコア材16は複数の部材であるが、外装体17としては一枚の連続したものを使用することによって折り曲げ可能な真空断熱材15を製造した。しかし、予め前記内容器２と外容器３との間の隙間14Ａの形状に合わせて形成された一体のコア材16による真空断熱材15を製造することによって、真空断熱材15間の隙間をなくすようにすることもできる。

以上、本発明の保冷庫の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記スターリング冷凍機は収容室の側部に設けられる必要はなく、下部に設けられていてもよく、また、蓋体も収容室の側部に設けられているものであっても良い。また真空断熱材の枚数等も上記の実施形態に限定されるものではない。

本発明に係る保冷庫の全体図である。 第１実施形態の保冷庫の断面図である。 第２実施形態の保冷庫の断面図である。 第３実施形態の保冷庫の断面図である。 第４実施形態の保冷庫の断面図である。

符号の説明

１ 保冷庫
２ 内容器
３ 外容器
４ 開口部
５ 収容室
６ 外蓋
７ 内蓋
８ 蓋体
９ スターリング冷凍機
10 機構室
11 冷却部
15，15Ａ，15Ｂ，15Ｃ，15Ｄ 真空断熱材
18 シール部
19，19Ａ，19Ｂ，30，30Ａ，30Ｂ 発泡ウレタン（発泡断熱材）
20，20Ａ，20Ｂ 発泡ウレタン材（発泡断熱材）

Claims (5)

1. 内容器、該内容器を包囲する外容器及び開口部を有する箱状の収容室と、該収容室の前記開口部を開閉する蓋体と、スターリング冷凍機が設置された機構室とを備えた、前記スターリング冷凍機を用いて前記内容器を冷却する保冷庫において、前記内容器を断熱するために、真空断熱材を使用したことを特徴とする保冷庫。
2. 前記内容器の断熱において、前記真空断熱材と発泡断熱材とを併用したことを特徴とする請求項１に記載の保冷庫。
3. 前記内容器の断熱において、前記真空断熱材を前記外容器の内面に設置し、前記真空断熱材と前記内容器との間に発泡断熱材を設置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の保冷庫。
4. 前記真空断熱材が、該真空断熱材のシール部を覆うために発泡断熱材で被覆されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の保冷庫。
5. 前記真空断熱材を折り曲げて、前記内容器と前記外容器との間に設置したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の保冷庫。
   
   

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