JP2012533050A - 冷却装置 - Google Patents
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Abstract
Description
これらの問題に鑑み、現在、世界保険機関(WHO)−ワクチン冷蔵庫の基準設定機関−は、今後のワクチン配布チェーンにおけるバッテリーレス式ソーラー冷蔵庫の使用を奨励している。
冷却手段は、ヘッドスペース内の水を冷却し得る冷却ユニットと、冷却ユニット用電源として作用し得る電源ユニットとを含み得る。電源は最も代表的には、太陽光を電力に変換する光電池等の手段を含む。
庫内容器温度が過剰低温下する恐れを最小化するため、冷却ユニットを備える冷蔵庫はリザーバ内結氷を検出するよう配置したセンサを更に含み得る。このセンサは結氷を検出すると冷却ユニット動作を中断させるよう作動し得る。
最も代表的には、庫内容器内の庫内空間はリザーバ内の水との接触状態下に熱的に連通される。これにより、庫内物品の温度がほぼ水の温度に維持されることが保証される。リザーバは、リザーバ内の水と冷蔵庫の周囲との間の伝熱を最小化するべく絶縁されることが最も好ましい。
本発明の各実施例の構造はその有益な形態において、水収納用のライナをその内部に格納する外側ケースを有し得る前記ライナは可撓性プラスチック材から形成され得る。これらの各実施例において、外側ケースは代表的には冷蔵庫に構造的強度及び熱絶縁性を提供する。
図2及び図3を参照して、本発明の第1実施例に従う冷蔵庫について説明する。
ケーシング10の上面上には冷却ユニット30が担持される。本実施例では、冷却ユニットは従来の電気式コンプレッサベースの冷却ユニットである。冷却ユニット30は、ケーシング10の内側空間12内に伸延し且つ水没する冷却要素32を有する。冷却要素32は、水の層により庫内容器22から離間され且つ同様に内側空間12の最上面から離間されるよう、庫内容器22の上方の、水を充填したヘッドスペース内に位置付けられる。(あるいは冷却ユニット30はヘッドスペースを包囲する巻き付け型エバポレータを有し得る)随意的な氷プローブ36がケーシング10内で庫内容器22の上方で、しかし冷却要素より下方に位置付けられる。氷プローブ36は以下に詳しく説明するように、冷却ユニット30をコントロールするべく電気的に接続される。
冷蔵庫始動時は全ての水は周囲温度あるいはその近辺の温度にあると仮定し得る。冷却ユニット30が作動すると冷却要素32が代表的には水の、例えば−30℃もの低さである凍結点以下に温度を低下させる。これにより、冷却要素の直近を取り巻く水が冷却される。水は冷却されると密度が低下する。かくして、冷却された水はケーシング10内に沈降し、より温かい下側の水を押し退ける。温められた水は上昇し、結局は冷却される。ケーシング10内の水全体の平均温度が低下する。しかしながら、冷却要素32を取り巻く水温が4℃に近付くと温度低下率は減少する。これにより、下方部分の水は約4℃の温度に比較的停滞するようになる。冷却要素の直近を取り巻く水はそれ以下の温度に低下し得、または最終的に凍結し得る。しかしながら、凍結により形成される氷の密度は下方の、より温かい水のそれ以下であるため氷は浮上する。冷却を継続すると氷が形成され続け、下方に成長する。氷が成長して凍りプローブ36に到達し、当該プローブにより検出されると冷却ユニット30への電力が遮断され、かくしてそれ以降氷は形成されない。本実施例では氷の最下方部分と庫内容器22の頂部との間には尚、液体透明層としての水が存在し、庫内容器22と庫内容器の物品とは水の凍結点以上の温度に維持される。しかしながら、任意の特定実施例において庫内に悪影響を及ぼす恐れなく成長させ得る氷の長さは実験によって決定され得る。
冷却ユニット130が補助チャンバ160の上面上に担持され、冷却ユニットからは補助チャンバ160に入る冷却要素132が伸延される。
図6に示す第3実施例は図2及び図3に示す第1実施例にほぼ相当し、図7の第4実施例は図4及び図5に示す第2実施例にほぼ相当する。従って、ここでは追加的特徴部分のみについて説明する。
第3実施例では製氷画室50が設けられ、当該製氷画室は庫内容器22と類似構造を有し、ドア24により閉鎖される水平方向の開口を同様に有している。製氷画室50は冷却ユニット30の冷却要素32に密接して、または当該冷却要素で包囲された状態下に庫内容器の真上に位置付けられる。
図8に示す第5実施例はこれまでの各実施例とやや構造が異なるがその動作原理は同じである。
更に他の実施例ではリザーバ内には各アイテムを分離状態のまま担持可能とする幾つかの庫内容器を設け得る。
そうではなく、図10及び図11の実施例では水密画室64が設けられる。水密画室64は先の各実施例の製氷画室50、150と実質的に同じ位置に設けたヘッドスペース内に伸延する。水密画室64内空間へは、製氷画室50、150におけるとほぼ同様にドア24、152により閉鎖される開口を通してアクセスできる。水密画室64の材料は、当該水密画室64の中身と、水密画室の周囲を取り巻く水との間の有効伝熱を保証するべく高熱伝導率のものを選択する。
庫内容器が60リットルである冷蔵庫の場合、必要温度範囲の上限を満たす氷の必要量を100リットルとして、7〜30日間に渡り必要温度範囲内に維持され得ると推定される。
12 内側空間
14 絶縁材
20 庫内空間
22 庫内容器
24 ドア
30 冷却ユニット
32 冷却要素
36 氷プローブ
40 線
50 製氷画室
64 水密画室
66 低温物質
80 水密ライナ
82 ヘッドスペース
84 充填用パイプ
86 凹所
110 ケーシング
112 内側空間
120 庫内空間
122 庫内容器
124 ドア
130 冷却ユニット
132 冷却要素
136 氷センサ
150 製氷画室
152 絶縁ドア
160 補助チャンバ
162 通路
210 上部画室
212 第1水ダクト
214 第2水ダクト
216 パイプ
220 庫内空間
232 冷却要素
320 庫内空間
352 断熱性カバー
364 容器
366 低温物質
Claims (35)
- 冷蔵庫であって、
a)温度管理下での保存用に物品をその内部に配置し得る庫内容器、
b)水を収納するリザーバにして、前記庫内容器と熱的に連通された冷却領域を有し、その使用時の位置が前記庫内容器位置より高いヘッドスペースを含むリザーバ、
c)前記ヘッドスペース内の水を冷却し得る冷却手段、
を含む冷蔵庫。 - 前記冷却手段が冷蔵ユニットを含む請求項1に記載の冷蔵庫。
- 前記冷蔵ユニット用電源として作用し得る電源を更に含む請求項2に記載の冷蔵庫。
- 前記電源が、太陽光を電力に変換する手段を含む請求項3に記載の冷蔵庫。
- 前記太陽光を電力に変換する手段が複数の光電池を含む請求項4に記載の冷蔵庫。
- 前記電源が外部電源から電力を入手する請求項3〜5の何れかに記載の冷蔵庫。
- 前記外部電源が主電源である請求項3に記載の冷蔵庫。
- 前記冷蔵ユニットが電動式コンプレッサを含む請求項2〜7の何れかに記載の冷蔵庫。
- 前記冷蔵ユニットがスターリングクーラーを含む請求項2〜7の何れかに記載の冷蔵庫。
- 前記スターリングクーラーがソーラーダイレクトドライブモード下に動作する請求項9に記載の冷蔵庫。
- リザーバ内の結氷を検出するよう配置したセンサを更に含む請求項2〜10の何れかに記載の冷蔵庫。
- 前記センサが、結氷検出時に冷蔵ユニット動作を中断させるよう動作する請求項11に記載の冷蔵庫。
- 前記冷却手段がサーマルマスを含み、該サーマルマスの使用温度が、庫内空間の目標温度以下である請求項1〜12の何れかに記載の冷蔵庫。
- 前記サーマルマスが水の氷塊である請求項13に記載の冷蔵庫。
- 前記サーマルマス受け用の画室を含む請求項13または14に記載の冷蔵庫。
- 前記サーマルマスがヘッドスペース内の水に浸漬される請求項13または14に記載の冷蔵庫。
- 前記サーマルマスが氷パックである請求項15に記載の冷蔵庫。
- 庫内空間が冷却領域内にある請求項1〜17の何れかに記載の冷蔵庫。
- 庫内空間が冷却領域内で水没される請求項18に記載の冷蔵庫。
- 冷却領域が庫内空間内に収納される請求項1〜17の何れかに記載の冷蔵庫。
- 冷却領域が、庫内空間を貫いて伸延する1つ以上の水担持用通路を含む請求項20に記載の冷蔵庫。
- ヘッドスペースが、その使用時に庫内容器の真上に位置付けられる請求項1〜21の何れかに記載の冷蔵庫。
- 庫内容器が、冷蔵庫の使用時に庫内容器の一側面に位置付けられる開口及び蓋を含む請求項22に記載の冷蔵庫。
- ヘッドスペースが、その使用時に庫内容器の一側面に位置付けられる請求項1〜21の何れかに記載の冷蔵庫。
- 庫内容器が、冷蔵庫の使用時に庫内容器の上部に位置付けられる開口及び蓋を含む請求項24に記載の冷蔵庫。
- 前記蓋が、リザーバ上に担持した絶縁性のドアで閉鎖される請求項25に記載の冷蔵庫。
- 庫内容器内の庫内空間がリザーバ内の水と接近状態下に熱連通される請求項1〜26の何れかに記載の冷蔵庫。
- リザーバが、該リザーバ内の水と該リザーバの周囲の水との間の伝熱を最小化させるべく絶縁される請求項1〜27の何れかに記載の冷蔵庫。
- 製氷画室を更に含む請求項1〜28の何れかに記載の冷蔵庫。
- 前記製氷画室が冷却手段と接近状態下に熱連通される請求項29に記載の冷蔵庫。
- 前記製氷画室が、絶縁性ドアにより閉鎖される開口を有する請求項29または30に記載の冷蔵庫。
- 前記絶縁性ドアが庫内容器をも閉鎖する請求項29〜31に記載の冷蔵庫。
- 水収納用のライナを格納する外側ケースを含む請求項1〜32の何れかに記載の冷蔵庫。
- 前記ライナが可撓性のプラスチック材料から形成される請求項33に記載の冷蔵庫。
- 前記外側ケースが冷蔵庫に構造的強度及び熱絶縁性を提供する請求項33または34に記載の冷蔵庫。
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