JP2006200841A

JP2006200841A - 携帯用冷凍装置およびその使用方法

Info

Publication number: JP2006200841A
Application number: JP2005014208A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kameda; 正明亀田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】氷やドライアイスなどを用いず、太陽光で発電した直流電圧を交流電圧に変換するなく、スペースを取らず、軽量で自由に携帯でき、生鮮食品などを急速に冷凍できる携帯用冷凍装置の提供。
【解決手段】不使用時には巻き取ったり折り畳むことにより小さくでき、使用時には拡げることができる太陽電池パネル２を備えた太陽光発電装置４と、太陽光発電装置４で発電した電気エネルギーにより作動する冷媒回路を有する機械室５を設置した冷凍容器６を備え、冷凍容器６の内部に収納した収容物を急速に冷凍できるようにした携帯用冷凍装置１により課題を解決できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、生鮮食品などを急速に冷凍できる太陽電池パネルを備えた携帯用冷凍装置およびその使用方法に関するものである。

従来、クーラーボックスなどの保冷庫は、氷やドライアイスなどを入れて庫内の温度を下げて生鮮食品や予め冷凍した生鮮食品などを保存していたが、氷やドライアイスなどを用いる必要があるので、重くなったり、大型になってスペースを取るなどの問題があった。
トラックなどの車両の荷台に冷凍コンテナを積載し、この冷凍コンテナの外側壁面に太陽電池パネルを設置し、太陽光で発電した直流電圧を交流電圧に変換して冷却装置の冷媒回路の電動圧縮機を駆動して前記冷凍コンテナ内を冷却するようにした車載用冷却装置の電源装置が提案されている（特許文献１参照）。

一方、冷凍回路には、冷媒としてフロン（Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３４ａなど）が一般的に用いられていた。しかしながら、フロンは大気中に放出されると大きな温暖化効果やオゾン層破壊などの問題を有している。このため、近年、環境に与える影響の少ない他の自然冷媒、例えば、酸素（Ｏ₂ ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、ハイドロカーボン（ＨＣ）、アンモニア（ＮＨ₃ ）、水（Ｈ₂ Ｏ）を冷媒として用いる研究が行われている。
これら自然冷媒の内、酸素と水は、圧力が低くて冷凍回路の冷媒としては用いることが困難であり、アンモニアやハイドロカーボンは可燃性であるため、取り扱いが難しい問題がある。このため、二酸化炭素（ＣＯ₂ ）を冷媒として用いた冷却装置が開発されてきている（特許文献２、特許文献３参照）。
特開平６−１３５２２２号公報特開平１０−１９４０１号公報特公平７−１８６０２号公報

従来のトラックなど車両の荷台に積載した冷凍コンテナは、大型で重量も大きいため自由に携帯できず、また太陽光で発電した直流電圧を交流電圧に変換するため複雑になる問題があった。

本発明の第１の目的は、氷やドライアイスなどを用いる必要がなく、また太陽光で発電した直流電圧を交流電圧に変換することは必ずしも必要でなく、小型でスペースを取らず、軽量であって自由に携帯でき、そして生鮮食品などを急速に冷凍できる携帯用冷凍装置を提供することであり、
本発明の第２の目的は、携帯用冷凍装置を誰でも容易に使用できる方法を提供することである。

上記課題を解消するための本発明の請求項１に記載の携帯用冷凍装置は、不使用時には巻き取ったり折り畳むことにより小さくでき、使用時には拡げることができる太陽電池パネルを備えた太陽光発電装置と、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより作動する冷媒回路を有する機械室を設置した冷凍容器を備え、前記冷媒回路を作動させて発生する冷熱により前記冷凍容器の内部に収納した収容物を急速に冷凍することを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の携帯用冷凍装置は、請求項１記載の携帯用冷凍装置において、前記冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の携帯用冷凍装置は、請求項１あるいは請求項２記載の携帯用冷凍装置において、前記収納物が生鮮食品であることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の携帯用冷凍装置は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の携帯用冷凍装置において、前記冷凍容器に設置した前記機械室が、前記冷凍容器から着脱可能に構成されていることを特徴とする。

本発明の請求項５は、巻き取ったり折り畳んで小さくしてある太陽電池パネルを拡げて太陽光発電装置を所定の箇所に連結し、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより冷媒回路を作動させて発生する冷熱により冷凍容器内を冷却して、前記冷凍容器の内部に収納した収容物を急速に冷凍し、必要に応じて冷凍した収容物を他の大型の保冷庫に入れて保管することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の携帯用冷凍装置の使用方法である。

本発明の請求項１に記載の携帯用冷凍装置は、不使用時には巻き取ったり折り畳むことにより小さくでき、使用時には拡げることができる太陽電池パネルを備えた太陽光発電装置と、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより作動する冷媒回路を有する機械室を設置した冷凍容器を備え、前記冷媒回路を作動させて発生する冷熱により前記冷凍容器の内部に収納した収容物を急速に冷凍することを特徴とするものであり、
小型でスペースを取らず、軽量であって自由に携帯でき、使用時には、巻き取ったり折り畳んで小さくしてある前記太陽電池パネルを拡げて前記太陽光発電装置を所定の箇所に連結し、そして、電源のない場所などであっても、太陽光により前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより冷媒回路を作動させることができ、そして発生する冷熱により前記冷凍容器内を冷却して、前記冷凍容器の内部に収納した生鮮食品などの収容物を急速に冷凍できるので、氷やドライアイスなどを用いる必要がなく、収容物の鮮度などの品質を維持したまま省スペースで保存でき、また太陽光で発電した直流電圧を交流電圧に変換することは必ずしも必要でないという、顕著な効果を奏する。

本発明の請求項２に記載の携帯用冷凍装置は、請求項１記載の携帯用冷凍装置において、前記冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とするものであり、環境に与える影響を少なくできるという、さらなる顕著な効果を奏する。

本発明の請求項３に記載の携帯用冷凍装置は、請求項１あるいは請求項２記載の携帯用冷凍装置において、前記収納物が生鮮食品であることを特徴とするものであり、冷凍することにより鮮度を維持できるという、さらなる顕著な効果を奏する。

本発明の請求項４に記載の携帯用冷凍装置は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の携帯用冷凍装置において、前記冷凍容器に設置した前記機械室が、前記冷凍容器から着脱可能に構成されていることを特徴とするものであり、持ち運び時に、取り外して分割でき、持ち運び易くなるという、さらなる顕著な効果を奏する。

本発明の請求項５は、巻き取ったり折り畳んで小さくしてある太陽電池パネルを拡げて太陽光発電装置を所定の箇所に連結し、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより冷媒回路を作動させて発生する冷熱により冷凍容器内を冷却して、前記冷凍容器の内部に収納した収容物を急速に冷凍し、必要に応じて冷凍した収容物を他の大型の保冷庫に入れて保管することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の携帯用冷凍装置の使用方法であり、携帯用冷凍装置を誰でも容易に使用できる上、必要に応じて一旦冷凍した収容物を取り出して他の大型の保冷庫に入れて保管するようにすれば多数の収容物を次々に効率よく冷凍、保管できるという、顕著な効果を奏する。

次に本発明を図を用いて実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の携帯用冷凍装置の１例を模式的に説明する説明図である。
図２は、図１に示した本発明の携帯用冷凍装置の冷媒回路の１例を説明する説明図である。
図３は、図２の冷媒回路のｐ−ｈ線図である。

図１に示したように本発明の携帯用冷凍装置１は、不使用時には巻き取ったり折り畳んんであったものを拡げた太陽電池パネル２と、太陽電池パネル２を冷凍容器６や機械室５の所定の箇所に連結する電気回路３などを備えた太陽光発電装置４と、図２に示した圧縮機１０などを有する冷媒回路を有する機械室５を区画して設置した冷凍容器６を備えている。圧縮機１０などは太陽光発電装置４で発電した直流電圧を交流電圧に変換することなく作動する。

そして、太陽光発電装置４で発電した電気エネルギーは電気回路３を経て、前記冷媒回路の圧縮機１０や各ファン１５１、１５２などに入力されて、図示しない制御装置により、それぞれの目的に合わせて制御して作動するようになっている。

前記機械室５内には、圧縮機１０などを有する冷媒回路の部品の大部分が設置されている。冷凍容器６は、断熱性に優れており、生鮮食品などの収容物２０を出し入れするための開閉密閉可能な扉８を備えるとともに、内部の空間に収容物２０を載せる図示しない棚などを備えており、前記冷媒回路の蒸発器１５７で発生する冷熱により冷凍容器６内を急速に冷却し、収容した生鮮食品などの収容物２０を急速に冷凍できるように構成されている。９は扉８を開閉するための把手である。

巻き取ったり折り畳むことができる太陽電池パネル２は光電変換効率が高く、耐久性、信頼性の高いものであれば特に限定されるものではなく、市販品を使用することもできる。
太陽電池パネル２の面積などは、収容物２０の急速冷凍に要求される充分の電気エネルギーを出力するように設計されている必要があるが、太陽電池パネル２は、巻き取ったり折り畳むことができる構造、構成としてあるので、太陽電池パネル２単独であっても、取り外して、携帯して移動することができ、誰でも容易に運搬することができ取り扱い性に優れている。勿論、太陽電池パネル２を本発明の携帯用冷凍装置１に連結した状態でも容易に運搬することができ取り扱い性に優れる。

本発明の携帯用冷凍装置１を電源のない場所などで使用する際は、巻き取ったり折り畳んで小さくしてある太陽電池パネル２を拡げ、太陽光のよく当たる場所に設置した太陽光発電装置４を電気回路３を経て前記冷媒回路の圧縮機１０などを作動できるように所定の箇所に連結する。

太陽光発電装置４で発電した電気エネルギーにより前記冷媒回路の圧縮機１０などを作動させて、発生する冷熱により冷凍容器６内を冷却できるように構成する。

そして冷凍容器６の内部に生鮮食品などの収容物２０を収容すると急速に冷凍することができる。冷凍容器６は、収容物２０を急速に冷凍できるように構成するとともに、携帯して移動するなどの際には誰でも容易に運搬できるように、例えば約１リットル程度の内容積の小型とすることが好ましく、したがって多量の収容物２０を入れることはできない。機械室５も冷凍容器６とほぼ同等の大きさかあるいはやや小さい構成とすることが望ましい。

そこで、図１に示すように一旦冷凍した収容物２０を冷凍容器６から出して、別に準備した他の大型の保冷庫７に入れて保管するようにすれば、多数の収容物２０を次々に効率よく冷凍、保管できる。

図２において、二酸化炭素（ＣＯ₂ ）を冷媒として使用する内部中間圧型多段（２段）圧縮式ロータリ圧縮機１０は冷媒回路の一部を構成する。
圧縮機１０は、例えばアルミニウム系金属からなる円筒状の密閉容器１２内の電動要素１４とこの電動要素１４の回転軸１６で駆動される下段の回転圧縮要素３２および上段の回転圧縮要素３４を備えて構成されており、密閉容器１２は底部を各摺動部へ潤滑油を送って潤滑するための潤滑油の溜めとしている。
圧縮機１０は冷媒導入管９４から吸い込まれた冷媒ガスを１段目の下段の回転圧縮要素３２で圧縮して、密閉容器１２内に吐出し、この密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスを冷媒導入管９２から一旦中間冷却回路１５０に吐出し、中間冷却用熱交換器（インタークーラ）１５９を通過することにより、冷媒ガスはファン１５１により空冷され、２段目の上段の回転圧縮要素３４に吸い込まれて圧縮され、２段目の圧縮にて高圧となった冷媒ガスは、冷媒吐出管９６から吐出され、ファン１５１によりガスクーラ１５４で空冷される。中間冷却用熱交換器（インタークーラ）１５９およびガスクーラ１５４に接触して熱交換して加熱された空気は機械室５から外部に排出される。
二酸化炭素を冷媒として用いたので、例えば冷媒圧力は高圧側で約１０ＭＰａに達し、外部に吐出された冷媒ガスの温度は例えば約１３０℃となる。

このガスクーラ１５４から出た冷媒は、第１熱交換器１６０にて蒸発器１５７を出た冷媒と熱交換した後、膨張弁１５６を経て蒸発器１５７に入り、蒸発し、冷却作用を発揮する。
そしてファン１５２により送風され蒸発器１５７に接触して熱交換して冷却された空気は冷風として冷凍容器６内に送られ冷凍容器６の冷却に利用され、冷凍容器６内部に収納した収容物２０を冷却して急速に凍結する。
この際、冷凍容器６内の空気をファン１５２により蒸発器１５７に送風して接触させて熱交換させ、冷却された空気を冷凍容器６内に送り、そして繰り返して冷凍容器６内の空気をファン１５２により蒸発器１５７に送風して接触させて熱交換させ、冷却された空気を冷凍容器６内に循環して送り、冷凍容器６内を急速に冷却し、収納した収容物２０を急速に凍結する構成とすることが好ましい。
蒸発器１５７で蒸発した冷媒は、再度内部熱交換器１６０を経て、前記高圧側の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受け、完全に気体の状態となって冷媒導入管９４から下段の回転圧縮要素３２に吸い込まれるサイクルを繰り返す。

この場合の動作を図３のｐ−ｈ線図を参照して説明する。
下段の回転圧縮要素３２で圧縮されて（エンタルピーをΔｈ３得て）中間圧となり、密閉容器１２内に吐出された冷媒は（図３の（２）の状態）、冷媒導入管９２から出て中間冷却回路１５０に流入する。そして、この中間冷却回路１５０が通過する中間冷却用熱交換器１５９に流入し、そこで空冷方式により放熱される（図３の（３）の状態）。ここで中間圧の冷媒は中間冷却用熱交換器１５９にて図３に示すようにエンタルピーをΔｈ１失う。
その後、上段の回転圧縮要素３４に吸い込まれて２段目の圧縮が行われて高圧高温の冷媒ガスとなり、冷媒吐出管９６より外部に吐出される。このとき、冷媒は適切な超臨界圧力まで圧縮されている（図３の（４）の状態）。

冷媒吐出管９６から吐出された冷媒ガスはガスクーラ１５４に流入し、そこで空冷方式により放熱された後（図３の（５’）の状態）、第１熱交換器１６０を通過する。冷媒はそこで低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される（図３の（５）の状態）（エンタルピーをΔｈ２失う）。その後冷媒は膨張弁１５６にて減圧され、その過程でガス／液混合状態となり（図３の（６）の状態。）、次に、蒸発器１５７に流入して蒸発する（図３の（１’）の状態）。蒸発器１５７から出た冷媒は第１熱交換器１６０を通過し、そこで前記高圧側の冷媒から熱を奪って加熱される（図３の（１）の状態）（エンタルピーをΔｈ２得る）。
そして、第１熱交換器１６０で加熱された冷媒は冷媒導入管９４からロータリ圧縮機１０の下段の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。

回転軸１６にはその中央に圧縮要素３２、３４や軸受などの各摺動部に潤滑油を供給する図示しない給油孔が設けられているとともに、回転軸１６の下端に前記給油孔に連通するオイルピックアップが取付けられており、その下端を潤滑油溜の潤滑油中に浸漬させてある。オイルピックアップはオイル供給能力を向上させる図示しないパドルと一体に形成されている。
回転軸１６が回転されると潤滑油溜中の潤滑油は回転軸１６の回転により生じる遠心力により回転軸１６の下端に取付けられたオイルピックアップから前記給油孔を経て軸受や圧縮要素３２、３４の各摺動部に供給され、各摺動部を潤滑した後、潤滑油溜中に戻り、循環して使用される。
一方、冷媒吐出管９６から吐出された冷媒ガス中に同伴された潤滑油は冷媒とともに冷媒回路を経て冷媒導入管９４から圧縮機１０の下段の回転圧縮要素３２内に吸い込まれ摺動部を潤滑する。

なお、上記実施形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

上記説明においては２段圧縮式ロータリ圧縮機について説明したが、圧縮機の形式は特に限定されず、具体的には、レシプロ式圧縮機、振動式圧縮機、マルチベーン式ロータリ圧縮機、スクロール式圧縮機などであってもよく、また圧縮段数は少なくとも１段以上であればよい。

また上記説明においては蒸発器を出た冷媒を第１熱交換器を通過させて高圧側の冷媒と熱交換させることで完全に気体の状態とする例について説明したが、第１熱交換器を用いる代わりに蒸発器の出口側と圧縮機の吸込側との間の低圧側にレシーバタンクを配設してもよい。

例えば前記の実施の形態においては、太陽光発電装置４で発電した直流電圧を交流電圧に変換することなく使用して発電する例を示したが、圧縮機１０などが交流電圧を用いる仕様になっている場合は、太陽光発電装置４で発電した直流電圧を所定の交流電圧に変換するインバーターなどの変換装置を電気回路３に組み込み、交流電圧により発電することができる。

また、前記の実施の形態においては、機械室５内に圧縮機１０などを有する冷媒回路の大部分が設置されている例を示したが、各機器の配置は特に限定されるものではなく、例えば、冷熱を発生する蒸発器１５７は冷凍容器６内の上方に固定して設置することもでき、また温風を発生する中間冷却用熱交換器（インタークーラ）１５９およびガスクーラ１５４は機械室５の外部に接して設置することもできる。

本発明の携帯用冷凍装置１において、冷凍容器６に設置した機械室５を、冷凍容器６から着脱可能に構成することができる。機械室５が、冷凍容器６から着脱可能に構成されていると、持ち運び時に、機械室５を取り外して分割でき、持ち運びが容易になる。

そして、冷凍容器６内の冷却方法として機械室５側の冷凍容器６内の冷却は前記蒸発器１５７で直接冷却する直冷方式で冷却し、前記蒸発器１５７から離れた側の冷凍容器６内の冷却は前記蒸発器１５７から図示しない冷気通路で冷気が供給される方式とすると、機械室５と冷凍容器６の分割が容易になり持ち運びが容易になる。前記蒸発器１５７から離れた側の冷凍容器６の冷却を前記蒸発器１５７から図示しない冷気通路で冷気を供給する方式とすると、冷凍容器６の容積を大きくできるなど、機械室５と冷凍容器６の容積比を容易に変更できる利点がある。

また前記の実施の形態においては、本発明の携帯用冷凍装置１の冷凍容器６の側部に機械室５を設置した例を示したが、冷凍容器６の下部に機械室５を設置することも可能である。冷凍容器６の下部に機械室５を設置すれば設置面積を小さくでき、船など狭い所に置く際などに設置場所の自由度が広がる。

また本発明の携帯用冷凍装置１において、冷凍容器６と機械室５が一体化されていてもよい。冷凍容器６と機械室５を一体化した場合ば、冷凍容器６の冷却は前記蒸発機１５７で直接冷却する直冷方式とすることができるので、冷凍容器６内を素早く冷却でき、収容物２０をより急速に凍結できる利点がある。

また、電気回路３に図示しない蓄電装置を組み込んでおけば、日中天気のよい時に太陽光発電装置４で発電した電気エネルギーを一旦この蓄電装置に蓄え、蓄えた電気エネルギーを利用して夜間、雨や曇りの日にも本発明の携帯用冷凍装置１を使用することができる。

本発明の携帯用冷凍装置は、不使用時には巻き取ったり折り畳むことにより小さくでき、使用時には拡げることができる太陽電池パネルを備えた太陽光発電装置と、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより作動する冷媒回路を有する機械室を設置した冷凍容器を備え、前記冷凍容器の内部に収納した収容物を急速に冷凍するものであり、
小型でスペースを取らず、軽量であって自由に携帯でき、使用時には、巻き取ったり折り畳んで小さくしてある前記太陽電池パネルを拡げて前記太陽光発電装置を所定の箇所に連結し、そして、電源のない場所などであっても、太陽光により前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより冷媒回路を作動させることができ、発生する冷熱により前記冷凍容器内を冷却して、前記冷凍容器の内部に収納した生鮮食品などの収容物を急速に冷凍できるので、氷やドライアイスなどを用いる必要がなく、収容物の鮮度などの品質を維持したまま省スペースで保存でき、また太陽光で発電した直流電圧を交流電圧に変換することは必ずしも必要でないという顕著な効果を奏するので、産業上の利用価値が高い。

本発明の携帯用冷凍装置の１例を模式的に説明する説明図である。図１に示した本発明の携帯用冷凍装置の冷媒回路の１例を説明する説明図である。図２の冷媒回路のｐ−ｈ線図である。

符号の説明

１携帯用冷凍装置
２太陽電池パネル
３電気回路
４太陽光発電装置
５機械室
６冷凍容器
７保冷庫
８扉
９把手
２０収容物

Claims

不使用時には巻き取ったり折り畳むことにより小さくでき、使用時には拡げることができる太陽電池パネルを備えた太陽光発電装置と、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより作動する冷媒回路を有する機械室を設置した冷凍容器を備え、前記冷媒回路を作動させて発生する冷熱により前記冷凍容器の内部に収納した収容物を急速に冷凍することを特徴とする携帯用冷凍装置。
前記冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１記載の携帯用冷凍装置。
前記収納物が生鮮食品であることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の携帯用冷凍装置。
前記冷凍容器に設置した前記機械室が、前記冷凍容器から着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の携帯用冷凍装置。
巻き取ったり折り畳んで小さくしてある太陽電池パネルを拡げて太陽光発電装置を所定の箇所に連結し、前記太陽光発電装置で発電した電気エネルギーにより冷媒回路を作動させて発生する冷熱により冷凍容器内を冷却して、前記冷凍容器の内部に収納した収容物を急速に冷凍し、必要に応じて冷凍した収容物を他の大型の保冷庫に入れて保管することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の携帯用冷凍装置の使用方法。