JP2014525560A - 車両本体の壁部の中へ相変化材料を組み込むことによってそのエネルギー消費が改善される、製品の冷凍輸送のための車両 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの製品貯蔵チャンバーを備える、製品の冷凍輸送のための車両であって、−いわゆる「相変化」タイプの材料から作製されている１つまたは複数のパネル（４）が、トラックの貯蔵チャンバーのうちの少なくとも１つのチャンバーの壁部の全部または一部の構造体の中へ組み込まれており、−相変化材料が、問題となるチャンバーについての基準温度よりもわずか数度高い融点を有しており、好ましくは、前記基準温度よりも２〜１０℃高く、さらに好ましくは、前記基準温度よりもさらに３〜５℃高い融点を有していることを特徴とする車両。

Description

本発明は、医薬品および食料品などの、温度感受性製品の輸送および分配の領域に関する。

制御および調整された温度で製品を輸送することは、コールドチェーン分配に関する重要な課題となっており、コールドチェーン分配は、有機製品（それが、食料品、または、薬品、ワクチン、生体サンプルなどであろうとなかろうと）の品質と生存率とを維持するために不可欠である。典型的に、腐敗しやすい食料品は、（正の温度または負の温度で）冷蔵または冷凍されて輸送され、一方、薬品とワクチンとは、（正の温度で）冷蔵されて輸送される。一般的に、輸送は、製造の場所と、貯蔵または分配現場と、販売および／または消費の場所との間で行われる。

冷蔵製品または冷凍製品は、冷凍用トラックの中で輸送される。この輸送は、本質的に、冷温を発生させる「機械的な」方法に依存している。また、正の（冷蔵の）または負の（冷凍の）温度を維持するための冷温供給源として液体窒素またはＣＯ₂を使用することに基づいて、「低温」溶液を使用することも可能である。

製品を貯蔵するための１つまたは複数のチャンバーの内部への「直接的な」噴射（スプレー）、または、「間接的な」噴射（冷凍用トラックに（一般的には、トラックの底面に）貯蔵されている低温貯蔵部から、トラックの１つまたは複数の冷温チャンバーの内側に位置付けされている１つまたは複数の熱交換器へ、低温流体が導かれる）から構成される低温溶液の利点は、よく知られているが、市場へのそれらの浸透は、関係する経済的なコストによって、抑えられている。

コストに重要な影響を及ぼす１つの要因は、当然ながら、所望の温度に冷蔵するために要求される冷却剤（窒素またはＣＯ₂）の量である。

熱交換器メカニズムの物理的な分析は、１つまたは複数の貯蔵チャンバーの壁部の熱慣性が、エネルギーバランスにおいて重要な役割を果たすということを明確に示している。それは、いくつかの構成において、それ自体が、冷却剤の全体消費の５０％の原因となる可能性がある。

したがって、本発明は、トラックの運転段階の間に、その後に続く再利用のために、壁部に伝達された冷温の少なくとも一部分を回収することを可能にする解決策を提案する。

冷凍用トラックにおいて、現在使用されている断熱壁部は、最も一般的には、ポリウレタンから作製されており、外側にプラスチックコーティングを有し、内側に伝導性材料を有していることが知られている（「冷温」側が、チャンバーに接触している）。この構造体の冷却は、非常に時間がかかり、かつ、多くの初期エネルギーを使用する。

より詳細に以下に説明されるように、本発明は、新しい壁部構造体を提案しており、新しい壁部構造体は以下のように要約される。

− 「エネルギー消費の少ない」材料から作製されている１つまたは複数のパネルが、トラックの貯蔵チャンバーのうちの少なくとも１つのチャンバーの壁部の全部または一部の構造体であるか、あるいはその構造体の中に組み込まれており、前記材料は、「相変化」材料として知られており、
− この組み込みは、好ましくは、冷温供給源の側（貯蔵チャンバーの側であり、貯蔵チャンバーは、「直接的な」噴射方法の噴射器、または、「間接的な」噴射方法の熱交換器を備える）の壁部の半分の全部または一部をカバーしており、
− 例として、本発明の１つの例示的な実施形態によれば、ボックスの内部からの一連の層は、伝導性層と、相変化材料の層と、ポリウレタンの層と、プラスチック材料の層とであり、ボックスの内側の伝導性層は、相変化材料に向かって熱貫流シートとしての機能を果たし、
− 相変化材料は、意図された用途（冷蔵輸送または冷凍輸送）のタイプと、必要とされる温度の範囲（例えば、いくつかの有機製品に関する非常に特殊な温度範囲）とに応じて、十分な融点を得るために選択される。より詳細に以下に説明されることとなる理由のために、好ましくは、本発明によれば、問題となるチャンバーの中の意図された設定点温度よりも数度だけ高い融解温度を有し、好ましくは、設定点温度よりも２〜１０℃高く、さらに好ましくは、３〜５℃高い融解温度を有する相変化材料が使用される。

輸送産業において通常使用される設定点温度の例として、冷蔵製品の輸送に関して、０〜４℃の設定点温度を有することが可能であり、一方、冷凍製品の輸送に関して、−２０℃の設定点温度が使用され、これらの設定点温度の両方を、同じトラックの２つの隣接するチャンバーの中で使用することができる。

例として、本発明によれば、材料は、冷蔵輸送に関して＋８℃の融解温度と、冷凍輸送に関して−１０℃の融解温度とによって選択される。

また、これらの材料は、ワックスと、油と、脂肪酸と、ポリグリコールとを含む有機材料の範囲から選択することも可能であり、または、さらに、含水塩によって充填されたカプセルの範囲から選択することも可能である。

ボックスの壁部の中にそのような材料を含む利点は、トラックを冷却するときに（起動するときに、または、ドアを開けた後にも…）冷温を貯蔵し、次いで、ボックスの温度が融解温度よりも高いときに、それを回復させるその能力に関係している。

次いで、潜在的な融解／凝固熱が、かなりの量の初期エネルギー（低温溶液の場合には、窒素またはＣＯ₂）を節約し、したがって、その消費を低減させることを可能にする。

したがって、本発明は、製品の冷凍輸送のための車両に関し、車両は、製品を貯蔵するための少なくとも１つのチャンバーを備え、車両によって使用される冷却システムが、少なくとも１つの貯蔵チャンバーへの低温流体の直接的なまたは間接的な噴射によって、極低温保存を必要とする（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）タイプのものである、車両において、
− いわゆる「相変化」タイプの材料から作製されている１つまたは複数のパネルが、トラックの貯蔵チャンバーのうちの少なくとも１つのチャンバーの壁部の全部または一部分の構造体の中へ組み込まれており、
− 相変化材料が、問題となるチャンバーの中の意図された設定点温度よりも数度だけ高い融点を有しており、好ましくは、前記設定点温度よりも２〜１０℃高く、さらに好ましくは、前記設定点温度よりも３〜５℃高い融点を有している
ことを特徴とする。

本発明の好適な実施形態のうちの１つによれば、相変化材料が、冷温供給源の側（貯蔵チャンバー側）に位置付けされている壁部の半分の全部または一部分の中へ組み込まれており、さらに好ましくは、冷温供給源の側に位置付けされている壁部の３分の１の全部または一部分の中へ組み込まれていることを特徴とする。

添付の図１は、断面で図示しており、その２つの図のａ）とｂ）において、 − ａ）は、いくつかの現在のトラックの中に見られる壁部構造体であり、ボックスの内側からの順序で、伝導性層１と、ポリウレタン層２と、プラスチック材料の層３とを有しており、 − ｂ）は、本発明の例示的な実施形態であり、相変化材料の層４が、先述の構造体の中に組み込まれており、この層４は、実質的に壁部の半分の中に組み込まれており、それは、アッセンブリのチャンバー側にあるということが留意されるべきである。

以下では、トラックの運転段階の間の壁部の作用の例が説明されている。

冷蔵製品を輸送するように設計された冷凍用トラックに関して、冷却システムの起動（低温流体の直接的なまたは間接的な噴射のいずれか）は、チャンバーの内側の空気の温度を設定点温度に低下させ、次いで、この温度を維持することを可能にし、システムの調整を可能にする。当業者に知られている様式では、輸送される製品を貯蔵するボックスの中の内部空気の温度を制御するための既存の解決策は、ボックスの中の噴射器または内部熱交換器に冷却剤を供給する弁の開／閉を制御するためのアルゴリズムを使用することである。

１つまたは複数のパレットのそれぞれの送達の後、ドアが外側の空気に向かって開けられ、トラックの内側の空気の温度が上昇し、冷却システムは、必要な冷凍用電力を供給し、できるだけ急速に設定点温度を回復させ、コールドチェーンを維持しなければならない。

最初に起動するときに、および、それぞれドアを開けた後に、設定点温度に到達するのに必要な時間は、いくつかのパラメーターに依存し、主として冷却システムが供給することが可能な最大冷凍電力だけでなく、内側／外側温度の除去と、トラックの壁部を形成する材料の熱物理的な特性（とりわけ、伝導性）とに依存する。

上述の機能パラメーターによって規定された期間の後に、空気は、その設定点温度に到達するが、トラックの壁部は、その熱慣性が空気よりも非常に大きいので、エネルギーを吸収し続ける。結果的に、トラックの中の内部空気の温度を数時間低下させた後にのみ、平衡状態を実現する（この時間は、当業界において「プルダウン」として知られている）。

相変化材料を含有する壁部によって一体的にまたは部分的に形成されている本発明による冷凍トラックの場合には、起動するときに、または、ドアを開けた後に、空気温度を低下させている間に、壁部の中の温度も降下し、とりわけ、相変化材料を含有する層の中の温度も降下し、相変化材料は、その凝固温度に到達するまで、温度が降下することとなる。次いで、エネルギーを貯蔵する段階が、この材料の中で開始され、この材料は、次第に凝固することとなる。

より正確には、行程（ｔｏｕｒ）の始まりにおいて、または、ドアの長期の開放の後で、冷却剤が導入され、製品を貯蔵するためのチャンバーの内部温度を、直接的な噴射技法（スプレー）、または、間接的な噴射技法（熱交換器）のいずれかによって、要求される設定点温度のレベルまで（例えば、冷蔵製品に関して、２０〜２５℃から、＋４℃の設定点温度へ）低下させる。冷却剤の導入に続いて、壁部の中の温度が低下し、とりわけ、相変化材料を含有する層の中の温度が低下し、相変化材料は、その凝固温度に到達するまで、温度が降下することとなる。

次いで、エネルギーを貯蔵する段階が、この材料の中で開始され、この材料は、次第に凝固することとなる。

選択される材料に基づいて、チャンバーの中の内部空気の設定点温度に到達する前に、材料の中にエネルギーを貯蔵することが始まることとなり、チャンバーの中の内部空気の設定点温度に到達する前の部分的なまたは完全な材料の凝固は、異なるパラメーターに依存することとなり、本質的に、その熱物理的な特性（伝導性、比熱）と、使用される材料の量（質量）とに依存することとなるが、適切な材料の正しい量を選択し、温度がボックスの中の内部設定点温度に到達したとき、材料が完全にまたはほとんど完全に凝固させられるようになっていることが好ましい。

行程の間にかなりの時間にわたってドアが開けられており、内部空気の温度が上昇したとき、相変化材料が、貯蔵されていたエネルギーの一部分を空気に戻すこととなるので、ボックスの内部の設定点温度へ戻ることがより急速に行われることとなり、したがって、エネルギーを節約する。

したがって、車両のルートの中のそれぞれの点において、
− チャンバーの内部温度が、要求される設定点温度の非常にわずかに上方にある場合（例えば、１Ｋ）には、材料は、少しのエネルギーを伝達することとなり（顕熱の変化）、空気がその温度に戻ることに貢献し、それは、ある種の緩衝材としての役割を果たし、より効果的に温度の変化を均一にし、
− チャンバーの中の内部温度が、例えば数分にわたる（１つまたは複数の）ドアの開放に続いて、数度増加する場合には、材料は、部分的に融解する点まで、そのエネルギーのかなりの部分を伝達し（潜熱の変化）、空気がその設定点温度へ急速に戻ることを促進し、初期の冷却剤の追加をほとんど必要としない。そして、内部温度の測定に応じて、ボックスの噴射器または内部熱交換器に冷却剤を供給する弁の開／閉を制御することによって、そのような車両の中の温度を制御するためのシステムは、相変化材料のパネルからくるエネルギーの供給を考慮に入れる（うまく利用する）。

そして、所望の空気の設定点温度よりもわずかに高い融解温度を有する相変化材料の観点での選定は、非常に有利である。何故なら、対照的に、設定点温度よりも低い融解温度を有する材料は、メンテナンスの段階の間にもエネルギーを貯蔵し続けることとなり（無駄なプロセス）、そのうえ、設定点温度に戻るたびに、材料は自然に凝固する傾向を有することとなるので、材料がエネルギーを消費し続けることとなるからである。

Claims (2)

1. 製品の冷凍輸送のための車両であって、前記車両は、製品を貯蔵するための少なくとも１つのチャンバーを備え、前記車両によって使用される冷却システムが、前記少なくとも１つの貯蔵チャンバーへの低温流体の直接的なまたは間接的な噴射によって、極低温保存を必要とするタイプのものである、車両において、
   − いわゆる「相変化」タイプの材料から作製されている１つまたは複数のパネル（４）が、トラックの貯蔵チャンバーのうちの少なくとも１つのチャンバーの壁部の全部または一部分の構造体の中へ組み込まれており、
   − 前記相変化材料が、問題となる前記チャンバーの中の意図された設定点温度よりも数度だけ高い融点を有しており、好ましくは、前記設定点温度よりも２〜１０℃高く、さらに好ましくは、前記設定点温度よりも３〜５℃高い融点を有している
   ことを特徴とする車両。
2. 前記相変化材料が、冷温供給源の側（貯蔵チャンバー側）に位置付けされている壁部の半分の全部または一部分の中へ組み込まれており、さらに好ましくは、前記冷温供給源の側に位置付けされている前記壁部の３分の１の全部または一部分の中へ組み込まれていることを特徴とする、請求項１に記載の車両。