JP2008506923A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

外部電源を必ずしも利用できないような期間に温度制御を提供し続ける商品販売装置、薬用キャビネット及び同様の筐体（１０）用の冷却装置である。その装置は、電気の幹線（１６）から電力の供給を受ける圧縮器／凝縮器サブシステム（１１）と、断熱共融タンクを含む第２のサブシステム（１２）とを有する。圧縮器／凝縮器サブシステム（１１）は、外部電力を利用可能なときに用いて第２のサブシステム（１２）を冷却し、そのとき、その第２のサブシステムが、外部電源を必要とすることなく筐体（１０）冷却する。第２のサブシステム（１２）と筐体（１０）との間の冷却ループ（１４）は、対流、引力、コントローラ（１５）によって作動する。

Description

本発明は、囲まれた空間のための冷却装置に関し、特に、限定されないが、外部電源を必ずしも利用することのできない期間に、囲まれた空間に温度制御を提供し続ける共融システムに関する。

多くの冷却装置は、連続的な電力の供給を必ずしも受けなくても冷却を行うことが要求されている。多くの場合、辺ぴな地域での一日の大部分において又は可動式のシステムにおいては電力を得ることができない。さらに、その冷却装置は、ピーク時の電力消費を回避することも要求されている。従来の共融システムはそのような環境下でも作動するように作られているが、多くの目的に適した適切な温度制御は提供できていない。蓄電池を備える太陽熱システムが開発されているが、それは比較的高価であり、また電力を得ることができるということを保証するものでもない。

本発明は、有用な期間にわたって外部電力を必要とすることなく作動する温度制御を有する共融サブシステムを用いる冷却装置を提供すること又は少なくとも現存するシステムの代替装置を提供することを目的とする。

一つの観点では、本発明は筐体用の冷却装置に関し、その冷却装置は、外部源から電力の供給を受ける第１の冷却サブシステムと、外部源からの電力供給を必ずしも必要としない第２の冷却サブシステムと、第１の冷却サブシステムが電力の供給を受けたときに、第２の冷却サブシステムを冷却するための第１の熱経路と、第２の冷却サブシステムが筐体を冷却するための第２の熱経路と、第２の熱経路内にあって筐体を既定の温度に保持するように作動するコントローラとを備える。

望ましくは、第２の熱経路は、熱を対流によって筐体から第２の冷却サブシステムに運ぶ冷却ループである。そのループ内の冷媒は、筐体内の比較的低い位置から比較的高い位置までの気化、それに続く第２のサブシステム内での凝縮、さらに、引力による降下によって循環する。望ましくは、コントローラは、外部源からの電力を必要とすることなくそのループの周囲の冷媒の流れを調整するバルブを備える。

望ましくは、第１の冷却サブシステムは、電気の幹線から電力を受ける圧縮器／凝縮器装置を備えており、また、第２の冷却サブシステムは、断熱された共融タンクを備える。第１実施例では、第１の熱経路は、第１の冷却サブシステムと第２の冷却サブシステムとの間にあるとともに第２の熱経路から離隔された冷媒ループを備える。他の実施例では、第１及び第２の経路は結合されていて、第１の冷却サブシステムが、電力の供給を受けると、第２の冷却サブシステムと筐体との両方を冷却する。

本発明の他の観点によると、本発明は、筐体を冷却する方法に関し、その方法は、電力の供給を受けた冷却装置を作動して、電力供給を受けない冷却装置から熱を抽出する工程と、筐体から電力の供給を受けない冷却装置まで熱を対流によって伝達することによってその筐体を冷却する工程とを含む。

望ましくは、その方法は、さらに、電力を利用できない期間には電力の供給を受ける冷却装置の作動を停止する工程と、そのような期間、筐体から電力の供給を受けない冷却装置まで熱を対流によって伝達することによってその筐体を冷却し続ける工程とを含む。その筐体から電力の供給を受けない装置までの熱の伝達は、筐体を既定の温度に保持するように制御される。

筐体は、例えば、商品販売装置、低温貯蔵室、医薬品用のキャビネット、可搬型コンテナー又は空調された部屋である。

図面を参照すると、本発明が、異なる目的の範囲内おいて異なる方法で実施できることが理解されるであろう。ここで説明する装置は、例示のみを目的として示す。また、それらの装置の多くの構成要素は従来のものであり詳細な説明を要しないことも理解されるであろう。

図１Ａ及び図１Ｂの各々が、筐体１０を冷却する代替可能な冷却システムを示す。各システムは、典型的には、電気の幹線のような外部源１６から電力の供給を受ける圧縮器／凝縮器装置の第１の冷却サブシステム１１と、典型的には通常外部電源の供給を受けない共融装置の第２の冷却サブシステム１２とを備える。典型的には冷却ループである第１の熱経路１３が、第１及び第２の冷却サブシステムを連結し、また典型的には冷却ループである第２の熱経路１４が、第２の冷却サブシステムを筐体１０に連結する。第２の冷却サブシステムの温度検出器１７が、第１の冷却サブシステムの作動が必要な時間を決定し、また、筐体の温度検出器１８が第２の冷却サブシステムの作動が必要な時間を決定する。

図１Ａにおいては、熱経路は別個のものであり、第１の冷却サブシステム１１は、第２の冷却サブシステム１２を冷却するように作動し、第２の冷却サブシステム１２は次に筐体１０を冷却する。図１Ｂにおいては、熱経路は、第１の冷却サブシステムが、第２の冷却サブシステムと筐体との両方を冷却するように、一部が結合されている。両方の場合において、第１の熱経路に沿った冷媒の動きは、通常、第１の冷却サブシステムに供給される電力によって行われ、また、第２の熱経路に沿った冷媒の動きは、通常、外部の電力を必要とすることなく、引力及び対流又はそれらのいずれか一方によって行われる。ソレノイドバルブのようなコントローラ１５が、第２の熱経路に設けられていて検出器１８に応答して冷媒の動きを制御し、それにより、筐体の温度を制御する。サブシステム及び熱経路の様々な代替例が可能である。

図２Ａは、図１Ａの冷却システムをより詳細に示す。第１の冷却サブシステムは、圧縮器２０と、凝縮器２１と、フロート２２と、熱交換器２３と、キャピラリーブレーキ２４とを備える。第２の冷却サブシステム１２は、塩水又はエチレングリコールのような共融溶液または他の物質を含む断熱されたタンク２８を備える。筐体１０は、この実施例では、冷却キャビネットである。アキュムレータ２５を含む冷却ループは、冷却サブシステム間に、第１の熱経路１３を形成し、第１冷却サブシステムの一部と考えることができる。別の冷媒ループが、第２の冷却サブシステムと筐体との間に第２の熱経路１４を形成していて、その筐体１０の内に、１又は２以上の蒸発器２６，２７を備える。その第２のループは、第２の冷却サブシステムの一部と考えることができる。

図２Ａの圧縮器システム１１は、電力をソース１６から得ることができるときにはサブシステム１２を冷却することができる。ループ１３の冷媒は、圧縮器２０に比較的低温の低圧ガスとして入り、次に、凝縮器２１に比較的温かい高圧ガスとして供給される。その凝縮器は、ガスから熱を大気に放出しループ内に温かい液体を生成する。フロート２２及びブレーキ２４は、特に、システムが起動されてタンクが比較的温かい場合に、ループ１３に沿って凝縮器から共融タンクまでの液体の流れを調整する制御装置である。その液体はそれらの装置を通過する際の膨張によって冷却される。タンク２８内では一度、ループ１３内の流体冷媒が気化することによって共融物質から熱を吸収し、次に、ガスとして熱交換器を経由して圧縮器に戻る。アキュムレータ２５は、気化していない流体冷媒が圧縮器に達するのを防止するトラップである。

図２Ａの共融サブシステム１２は、外部源から電力を必ずしも用いずに、又は、筐体１０と必ずしも直接に接触することなくその筐体１０を冷却する。冷媒ループ１４が、冷媒が引力及び対流の影響に対応してコントローラ１５によって決定された全般的な流速で循環するように構成されている。冷媒がタンク２８内で冷却されて降下し、さらに、流体としてタンクを通過して筐体１０に入る。その冷媒は、筐体内に比較的低い地点から入り、筐体の温度に応じて、ルーフ蒸発器２７に向かって押し上げられるか、又は、ベース蒸発器２６内で初めから蒸発し始める。その流体は、それにより、筐体から熱を吸収し、筐体の比較的高い地点からガスとしてタンク２８に戻る。

図２Ｂは、図２Ａのシステムの代替実施例として、熱経路が結合された冷媒システムを示す。圧縮サブシステム１１は、コントローラ１５の状態に応じて、共融サブシステム１２のみを冷却するか、又は、共融サブシステムと筐体との両方を冷却する。図２Ｂのシステムは、重負荷下ではよりすばやく筐体を冷却するが、結合された経路は、共通の冷媒を必要とし、漏れがある場合修理することがより困難である。一方、図２Ｂのシステムでは、特別なループの性能に適合するように選択可能な異なる冷媒を使用することができる。

図３は、ソレノイドバルブ１５をより詳細に示す。そのバルブは、温度検出器１７，１８を監視し、バッテリー（図示せず）から電力を引き出すマイクロプロセッサ（図示せず）によって作動される。マイクロプロセッサから要求されたときには、一対のコイル３０がパルス駆動されてバルブのシート３１を開閉する。バルブは通常スプリング３２によって閉の位置に保持されており、その位置では電力を必要としない。同様に、バルブは追加の電力を必要とすることなく磁石３３によって開の位置に保持するようにしてもよい。短時間に最小限の電力を必要とするシートの開又は閉の状態を変えるための適切なコイルがパルス駆動される。温度差によって作動し、バッテリー電力を必要としない他のバルブシステムを用いてもよい。

図４は、図２Ａ及び図２Ｂの熱交換器２３の詳細を示す。凝縮器２１から高い側のフロート２２を通過する温かい液体の冷媒は、いくぶんかの蒸気を伴う低温の液体として熱交換器に到達する。共融タンクからの比較的低温の蒸気も、圧縮器２０に戻るように移動する際に、熱交換器を通る。タンクからのその低温の蒸気は、フロートからの液体及び蒸気を補助的に冷却して、キャピラリーブレーキ２４に向かって移動する蒸気を伴わない低温液体を形成する。流入液体と流出液体との間の熱交換のレベルは、圧縮器の効率を高めるように決定される。

図５ａ、図５ｂ及び図５ｃは、図２Ａ又は図２Ｂに示す冷却システムを組み込んだ商品販売装置の断面図である。その商品販売装置は、前扉５１、飲食物のような商品用の棚５２を有するキャビネット５０を備え、車輪５３上に取り付けることができる。キャビネットの背面に設けられている共融タンク１２からの冷媒は、ベース気化器２６を通ってルーフ気化器２７に向かって図示のように上昇し、次に、タンクに戻る。共融タンクとルーフ気化器との間のバルブ１５は、冷媒の流れを制御する。キャビネットのルーフ内のオプションのファン５４が、図示のように、空気の流れをルーフ気化器を通って下降させてベース気化器に至るように制御する。そのファンは電気の幹線から電力の供給を受け、電力が利用できないときには通常作動しない。

図５ｃに示すように、この実施例では、圧縮器２０はキャビネットの背面の上部に設けられている。凝縮器２１は、キャビネットの背面の一方の側面に設けられており、また、ファン５５を設けて電流が利用できる場合に熱の発散を支援するようにしてもよい。前面の扉を開いたり棚に商品を配置したりするようなキャビネット内での突然の又は重負荷の影響は、共融タンク内の熱の吸収によって緩衝されるので、比較的小さな圧縮器を用いることができる。圧縮器の操作は、起動の数が少ない場合には、既定の期間にわたって最適化することができる。

図１Ａは、本発明に係る冷却装置の一実施例の概略図を示す。 図１Ｂは、本発明に係る冷却装置の他の実施例の概略図を示す。 図２Ａは、一実施例の詳細図を示す。 図２Ｂは、他の実施例の詳細図を示す。 図３は、いずれの装置にもバルブとして用いることのできるソレノイド装置を示す。 図４は、いずれの装置においても用いることのできる熱交換器を示す。 図５Ａは、冷却装置を備える商品販売装置の図である。 図５Ｂは、冷却装置を備える商品販売装置の図である。 図５Ｃは、冷却装置を備える商品販売装置の図である。

Claims (11)

1. 筐体用の冷却装置であって、
   外部源から電力の供給を受ける第１の冷却サブシステムと、
   外部源からの電力供給を必ずしも必要としない第２の冷却サブシステムと、
   前記第１の冷却サブシステムが電力の供給を受けたときに、前記第２の冷却サブシステムを冷却するための第１の熱経路と、
   前記第２の冷却サブシステムが、外部源からの電力を必要とすることなく、前記筐体を冷却するための第２の熱経路と、
   前記第２の熱経路内にあって前記筐体を既定の温度に保持するように作動するコントローラとを備える冷却装置。
2. 請求項１の冷却装置において、前記第２の熱経路は、熱を対流によって前記筐体から前記第２の冷却サブシステムに運ぶ冷却ループである、冷却装置。
3. 請求項２の冷却装置において、前記ループ内の冷媒は、前記筐体内の比較的低い位置から比較的高い位置までの気化、それに続く前記第２のサブシステム内での凝縮、さらに、引力による降下によって循環する、冷却装置。
4. 請求項１の冷却装置において、前記コントローラは、外部源からの電力を必要とすることなく前記ループを回る冷媒の流れを調整するバルブを備える、冷却装置。
5. 請求項１の冷却装置において、前記第１の冷却サブシステムは、電気の幹線から電力を受ける圧縮器／凝縮器装置を備えており、前記第２の冷却サブシステムは、断熱された共融タンクを備える、冷却装置。
6. 請求項１の冷却装置において、前記第１の熱経路は、前記第１の冷却サブシステムと前記第２の冷却サブシステムとの間にあるとともに前記第２の熱経路から離隔された冷媒ループを備える、冷却装置。
7. 請求項１の冷却装置において、前記第１及び第２の経路は部分的に結合されていて、前記第１の冷却サブシステムが、電力の供給を受けると、前記第２の冷却サブシステムと前記筐体との両方を冷却する、冷却装置。
8. 筐体を冷却する方法であって、
   電力の供給を受けた冷却装置を作動して、電力供給を受けない冷却装置から熱を抽出する工程と、
   前記筐体から電力の供給を受けない冷却装置まで熱を対流によって伝達することによって前記筐体を冷却する工程とを含む方法。
9. 請求項８の方法において、
   電力を利用できない期間には電力の供給を受ける冷却装置の作動を停止する工程と、
   前記期間の間、前記筐体から前記電力の供給を受けない冷却装置まで熱を対流によって伝達することによって前記筐体を冷却し続ける工程とをさらに含む、方法。
10. 請求項８の方法において、
    前記筐体から前記電力の供給を受けない装置までの熱の伝達は、前記筐体を既定の温度に保持するように制御される、方法。
11. 請求項８の方法において、
    前記筐体は、商品販売装置、低温貯蔵室、医薬品用のキャビネット、可搬型コンテナー又は空調された部屋である、方法。

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