JP2015522791A - 圧縮と吸収とのハイブリッド冷却システムによる冷却筐体 - Google Patents

Abstract

本発明は、冷却装置（５）の蒸発器（７）を収容し、所定の指定温度（Ｔｅ）に冷却し維持する筐体に関する。この筐体は：− 回路が冷却装置の回路とは別である熱化学システムであって、ガスを吸収できる反応剤が入った反応装置（１）、前記筐体（３）内に配置された凝縮器および蒸発器を備えているタイプの熱化学システム（９）を備え、反応剤およびガスは、互いが存在する際に、反応剤がガスを吸収する作用を有する反応の対象になり、逆に、反応剤がガスを吸収したときにこの反応剤に印加された加熱作用を受けて、反応剤に吸収されたガスを脱着する反応の対象になるようなものであり、熱化学システムは、２つの動作段階すなわち冷気生成段階および再生成段階を有すること、熱化学システムの凝縮器（１７）の温度が所定閾値温度（Ｔｓ）を下回っている場合にのみ、熱化学システム（９）の再生成段階に入ることを許可する測定手段（１４）および制御手段（１９）を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、とりわけ車両に配置されるタイプの等温コンテナでとりわけ構成され、商品を輸送するようにできている筐体に関し、この筐体は、ハイブリッドタイプの冷却手段によって輸送中は常時保冷される。

特定の保冷コンテナは、圧縮器を有するタイプの冷却装置（ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｆ ｄｅ ｒｅｆｒｏｉｄｉｓｓｅｍｅｎｔ）、いわゆる冷却装置（ｇｒｏｕｐｅ ｆｒｉｇｏｒｉｆｉｑｕｅ）が装備されていることが知られている。この場合、冷気は、冷却するコンテナの筐体内に配置された蒸発器内の冷却液を蒸発させて生成され、ガスはその後、圧縮器で圧縮されて前記筐体の外部に配置された凝縮器で凝縮される。

このような装置が連続的に冷気を生成できる利点を備えているとしても、やはり明らかに欠点がある。

第一の一連の欠点は、これらの装置を、圧縮器の動作に必要なエネルギー供給源、とりわけ電気エネルギー供給源に常時必ず接続しなければならない点に関することであり、圧縮器は一般に、コンテナに接続されている熱機関か従来の電気網のいずれかによって駆動される交流発電機で構成されている。

ところが、このような装置は、その構成が原因で、恒久的な公害源となる顕著な欠点が備わっていて、この公害は、騒音面でも環境面でも同時に表面化するものである。その結果、このような冷気生成手段は、冷却筐体の輸送車が熱モータの動作禁止領域にある場合か、さらに単純に、様々な理由でエネルギー源が使用不可能であることが明らかな場合は、即座に無効になることは明らかである。

これらの冷却システムの第二の一連の欠点は、その重量および占有面積であるほか、その価格およびメンテナンスの水準である。

このほか、いくつかの特定かつ一時的な理由で、追加のエネルギーが必要であることが判明したと仮定した場合は、システムがその機能を実行できるように、とりわけ安全上の理由から、厳密に必要な容量を上回っている容量である冷却システムの輸送車に使用するのが普通であることが知られている。ただし、いわば貯蔵状態にあるこの一時的な追加のエネルギーは、材料およびメンテナンスの追加費用として、全体的に冷却するための投資の大部分であることがわかる。

このほか、とりわけ本出願人による仏国特許出願第１０．０４１２０号明細書および仏国特許出願第１１．０３２０９号明細書により、冷気を生成する熱化学システムであって、本質的に２つの素子すなわち、液相ガスが入った蒸発器と反応性塩が入った反応装置とで構成された熱化学システムも知られている。このような熱化学システムは、２つの異なる段階、すなわち冷気生成段階および再生成段階で動作する。

冷気生成段階、または低圧段階では、蒸発器に蓄積されたアンモニアが蒸発し、これによって所望の冷気生成を起こし、気相状態にあるこのアンモニアが、発熱による熱化学反応の過程で、反応装置に入っている反応性塩に凝固する。

このようなシステムでは、蒸発器に入っている液状アンモニアの備蓄が使い果たされると、冷気生成段階は終了し、いわゆる再生成の段階でシステムを再度稼働しなければならないことがわかる。

再生成段階、または高圧段階の始めに、反応装置は、ガスが反応性塩と化合して生じる反応生成物を含んでいる。再生成の動作は、反応装置に入っている反応生成物を加熱してこのガスを放出することからなり、このガスは、放出されると凝縮器で凝縮される。その時点で熱化学システムは、新たな冷気生成サイクルに対して再び利用可能な状態になる。

この種の冷気を生成する熱化学システムは、蒸発器に入っているガスを単純に反応装置内で放出することによって、ほぼ瞬時に冷気を生成できるという利点を備えている。

このようなシステムは、可能性のある形態で所定の冷気を大量に貯蔵できる点でも特に有益である。

しかしながら、冷気を生成する熱化学システムの重大な欠点は、冷気生成段階が必ず再生成段階の後でなければならないため、完全に連続的に動作できない点にあることがわかる。さらに、この再生成段階は、高圧高温で展開されるため、熱化学システム全体に高い機械応力が生じ、これが熱化学システムの重量面およびコスト面に影響を及ぼす。

独国特許第１０２００５００４３９７号明細書により、車両の運転室を冷房し、温度を維持するシステムであって、モータの冷却回路が、動作過程で生成された熱を利用して運転室の冷房システムを再生するラジエータを備えるシステムが知られている。

仏国特許第１０．０４１２０号明細書 仏国特許第１１．０３２０９号明細書 独国特許第１０２００５００４３９７号明細書

本発明は、冷気を生成し維持するシステムを有する筐体であって、前述の２つの冷気生成技術の利点を合わせた筐体を提供することを目的とする。本発明は、再生成段階で圧力を低下させて、熱化学システムの素子が受けている機械的応力を低減することも目的とする。本発明は、圧縮器タイプの冷却装置を補完できる手段であって、技術的に冷却装置をそれほど大きくする必要なしに、冷却装置が一時的に強力な電力を必要とする要求を満たせる手段を提供することも目的とする。

したがって、本発明は、冷却装置の蒸発器を収容し、所定の指定温度に冷却し維持する筐体であって、
− 回路が冷却装置の回路とは別である熱化学システムであって、ガスを吸収できる反応剤が入った反応装置、前記筐体内に配置された凝縮器および蒸発器を備えているタイプの熱化学システムを備え、反応剤およびガスは、互いが存在する際に、反応剤がガスを吸収する作用を有する反応の対象になり、逆に、反応剤がガスを吸収したときにこの反応剤に印加された加熱作用を受けて、反応剤に吸収されたガスを脱着する反応の対象になるようなものであり、熱化学システムは、２つの動作段階すなわち冷気生成段階および再生成段階を有すること、
− 熱化学システムの凝縮器の温度が所定閾値温度を下回っている場合にのみ、熱化学システムの再生成段階に入ることを許可する測定手段および制御手段を備えること
を特徴とする、冷却筐体を目的とする。

好ましくは、本発明による冷却筐体は、冷却装置の動作が中断されない限り、熱化学システムが冷気生成段階に移るのを阻止する制御手段を備える。熱化学システムの阻止は、熱化学システムの再生成段階の後に反応装置の加熱手段を動作させた状態に維持することで達成される。好ましくは、反応装置の加熱手段は、熱化学システムが再生成段階にあるときに使用されるものと同じである。

本発明による冷却筐体に使用される熱化学システムは、有利には、アンモニアガスおよび塩化マンガンで構成される反応剤を利用できるものである。このような実施形態では、閾値温度は約５°Ｃであってよい。

このほか、本発明による筐体は、筐体の温度が特定の所定閾値よりも高くなったときに熱化学システムを作動させることができる制御手段を備えていてよい。

本発明は、互いに回路が別である冷却装置および熱化学システムを用いて筐体を冷却し、所定の指定温度に維持する方法であって、熱化学システムが、ガスを吸収できる反応剤が入った反応装置、前記筐体内に配置された凝縮器および蒸発器を備えているタイプのもので、反応剤およびガスは、互いが存在する際に、反応剤がガスを吸収する作用を有する反応の対象になり、逆に、反応剤がガスを吸収したときにこの反応剤に印加された加熱作用を受けて、反応剤に吸収されたガスを脱着する反応の対象になるようなものであり、熱化学システムは、２つの動作段階、すなわち冷気生成段階および再生成段階を有する方法において、熱化学システムの凝縮器の温度が所定閾値温度を下回っている場合に、熱化学システムの再生成段階に入ることを許可することを特徴とする、方法も目的とする。

本発明によれば、冷却装置の動作が中断されない限り、熱化学システムが冷気生成段階に移るのを阻止できる。

本発明によれば、とりわけ求められている熱化学システムの冷却力を低減するために、冷却装置と熱化学システムとを同時に動作させるよう命令することもできる。

以下、非限定的な例として、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明していく。

本発明による冷却・温度維持システムを装備した車両の概略図である。 本発明によるシステムを使用した熱化学システムの詳細図である。 先行技術による熱化学システムの動作サイクルを示すグラフである。 本発明による熱化学システムの動作サイクルを示すグラフである。

図１に、保冷コンテナ３を装備した配送トラック１を示している。トラック１は、圧縮器および凝縮器が車両のルーフパネルに配置された従来タイプの冷却装置５を備えるとともに、冷却コンテナ３の内部に配置された蒸発器７を有する。

車両１は熱化学システム９も備え、同システムは、図２にも示したように、コンテナ３の外部に配置された反応装置１１、タンク１３を備えるほか、コンテナの内部に配置された蒸発器１５および凝縮器１７も備える。

本発明によれば、冷却装置５の回路および熱化学システム９の回路は、互いに完全に独立している。つまり両回路は、いかなる接続によっても互いに連結していない。

公知のように、反応装置１１は、タンク１３に入っているアンモニアのような特定のガスを吸収できる、例えば塩化マンガンのような反応剤を収容している。熱化学システムを作動させる際、（冷気生成段階）つまりタンク１３を開ける際、タンクに入っているガスは蒸発器１５内で蒸発し、これによって所望の冷気を生成し、発熱による熱化学反応に従って反応装置の反応剤と化合する。貯蔵ガスが使い果たされると、再生成段階に移り、この段階で、タンク１３内に形成された反応生成物を加熱し、反応生成物は、逆の熱化学反応によって気相ガスを放出し、このガスは凝縮器１７内で凝縮され、タンク１３内に回収される。すると、動作サイクルは終了する。

本発明による筐体はこのほか、とりわけマイクロコントローラを介して操作される管理手段１９を備え、この管理手段は、冷却装置５の動作および熱化学システム９の動作の様々な工程を制御できる。

本発明によれば、最初に、つまりコンテナ３が外気温に近い温度にあるとき、管理手段１９は、筐体３の内部温度が所望の指定冷却温度に達するまで冷却装置５の動作を作動させる。

次に、例えば配送作業中に、またはその他のあらゆる理由で、例えば騒音公害または環境汚染を回避するために、冷却装置５の動作を中断でき、その時点で管理手段１９は、熱化学システム９の動作を作動させ、同システムが冷却装置の役割を引き継ぎ、冷却装置を冷却筐体３の指定温度Ｔｅに維持する。

熱化学システムは冷却装置にも同時に使用でき、これにより、同じ冷却力で圧縮器をより少ない電力で利用でき、それによって極めて低いコストを達成できるか、同一構成の圧縮器で高い冷却力を得ることができる。

熱化学システムの冷気生成段階、または低圧段階が終了すると、管理手段１９は、後述するような特定の条件下で、熱化学システムを再生成段階に移すよう命令する。このようにするために、例えば温度管理される加熱スリーブ１２を用いて反応装置１１を加熱する。

特に有益な方法で、かつ本発明によれば、この再生成段階は、熱化学システム９の凝縮器１７が、冷却筐体３の温度に近い温度、つまり外気温に対して比較的低い温度Ｔｃにあるときに実行される。先行技術では通常外気温で再生成が実行される。実際、凝縮器１７は冷却コンテナの内部に位置しているため、凝縮器の温度は、例えば約５°Ｃで、通常凝縮が実行される温度よりも遙かに低い。

図３ａおよび図３ｂには、同じ構成、すなわち同じガス（アンモニア）および同じ反応剤（塩化マンガン）である２つの熱化学システムのそれぞれの動作サイクルを示した。両システムでは、先行技術に従って再生成段階での凝縮が実行され、一方は、周囲温度に近い凝縮温度で、すなわち例えば特定の動作条件でおよそ６４°Ｃであってよい温度で、もう一方は、本発明に従って、筐体３内に存在する温度、すなわち５°Ｃに近い温度で実行される。

このグラフからわかることは、再生成段階または高圧段階で熱化学システムに存在する圧力は、先行技術ではＰ _ＨＰ の値が約３０ｈＰａであるのに対し、本発明ではこの圧力Ｐ’ _ＨＰ は約５ｈＰａであるということである。

このほか、この同じグラフからわかることは、この高圧段階で熱化学システムに存在する再生成段階を実施するために熱化学システムの反応装置が供されるはずである温度Ｔ _Ｈ は、先行技術では約１８０°Ｃであるのに対し、本発明ではこの温度Ｔ’ _Ｈ は約１１８°Ｃであるということである。

よって本発明により、先行技術よりも遙かに低い温度と圧力で熱化学システムの再生成段階を実現できる。したがって、本発明は、機械耐性の質が通常よりも低い熱化学システムを実現でき、それによって、機械特性があまり高くない材料、かつ／または厚みが薄い構成要素を利用して熱化学システムを実現でき、それによってこれらの機器の生産コストを削減できる。

したがって、例えば、通常使用される特に重く高コストのステンレス鋼の代わりに、とりわけ合成材料で構成された反応装置および／または蒸発器／凝縮器を実現することが可能になる。さらに、公知の技術で使用されるものよりも効率の低い反応性塩を利用できる。

このようにするために、本発明による冷却・温度維持システムの管理手段１９は、熱化学システムの凝縮器１７の温度Ｔ _Ｃ を測定できる手段、とりわけ測定プローブ１４などに接続されている。したがって、同システムの再生成段階に移る前に、管理手段１９は、凝縮器１７の温度Ｔ _Ｃ が所定の閾値Ｔ _Ｓ を十分に下回っているかどうかを確認し（例えば図３ｂに示した例では５°Ｃ）、下回っていない場合は、加熱スリーブ１２の作動を停止して再生成段階の実施を停止する。これによって、圧力および温度が熱化学システムの素子の機械耐性を想定した値を超えるのを回避できる。

したがって、例えば、これらの機械素子が、圧力５ｈＰａ（図３ｂの点Ａ）および温度１１８°Ｃ（図３ｂの点Ｂ）に耐えるように想定されていれば、本発明によるシステムの管理手段１９は、凝縮器１７の温度が値Ｔ _Ｍ 、つまりこの例では５°Ｃ（図３ｂの点Ｃ）よりも低いという条件でのみ再生成段階を可能にする。

本発明によるシステムは、冷気補足手段として特に有益である。前述したように、車両に搭載された冷却装置は、たいていの場合、一時的な不測の冷却エネルギー追加要求に対処できるように、冷却容量が必要以上に多い。本発明によれば、搭載された冷却装置５および熱化学システム９の動作を命令する管理手段１９は、特定のプログラムでは、筐体３の内部の温度が所定の指定値Ｔ _ｅ よりも高くなると、熱化学システムを冷却装置と同時に始動するよう命令できるとともに、筐体内が再び指定温度に達すると、熱化学システムの停止を命令できる。

本発明のこのような実施形態は、冷却装置が必要以上に大きくなるのを回避でき、これがこの装置の占有面積および重量の点で節約になり、その結果、原価の節約になる点が特に有益である。

本発明は、本発明の一実施形態で、熱化学システムの反応装置を再生成段階の位置から冷気生成段階の位置に移るように命令し、この逆も同じように命令する、手動または電動のバルブを形成する機械部品を省略できる点も特に有益である。

したがって、熱化学システムが冷気生成段階に移らないようにするためには、反応装置１１を加熱リング１２で加熱し、とりわけこの例では温度１１８°Ｃに加熱する（図３ｂの点Ｂ）再生成段階の後に加熱位置に移して、グラフ３ｂの点Ｄで平衡位置を停止する。

したがって、電流が冷却装置に供給され、それに伴い熱化学システムの反応装置の加熱手段にも電気が供給されている限り、熱化学システムが冷気生成段階に移るのは阻止される。一方、電流が遮断された時点で、反応装置の加熱はそれと同時に遮断され、平衡点Ｄは平衡点Ｅの方へ変位する。平衡点Ｅに達すると、熱化学システムは冷気生成段階に移る。

したがって、本発明により、脆弱性やコストが知られている機械的なスイッチングデバイスに頼ることなく、再生成段階から冷気生成段階に確実に移れることがわかる。

Claims (11)

1. 冷却装置（５）の蒸発器（７）を収容し、所定の指定温度（Ｔ_ｅ）に冷却し維持する筐体であって、
   − 回路が前記冷却装置の回路とは別である熱化学システムであって、ガスを吸収できる反応剤が入った反応装置（１）、前記筐体（３）内に配置された凝縮器および蒸発器を備えているタイプの熱化学システム（９）を備え、前記反応剤および前記ガスは、互いが存在する際に、前記反応剤が前記ガスを吸収する作用を有する反応の対象になり、逆に、前記反応剤が前記ガスを吸収したときに前記反応剤に印加された加熱作用を受けて、前記反応剤に吸収された前記ガスを脱着する反応の対象になるようなものであり、前記熱化学システムは、２つの動作段階すなわち冷気生成段階および再生成段階を有すること、
   − 前記熱化学システムの前記凝縮器（１７）の温度が所定閾値温度（Ｔ_ｓ）を下回っている場合にのみ、前記熱化学システム（９）の前記再生成段階に入ることを許可する測定手段（１４）および制御手段（１９）を備えること
   を特徴とする、冷却筐体。
2. 前記冷却装置（５）の動作が中断されない限り、前記熱化学システムが冷気生成段階に移るのを阻止する制御手段（１９）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の冷却筐体。
3. 前記熱化学システムの前記阻止は、前記熱化学システムの前記再生成段階の後に前記反応装置（１１）の加熱手段を動作させた状態に維持することで達成されることを特徴とする、請求項２に記載の冷却筐体。
4. 前記反応装置（１１）の前記加熱手段（１２）は、前記熱化学システムが前記再生成段階にあるときに使用されるものと同じであることを特徴とする、請求項３に記載の冷却筐体。
5. 前記冷却装置（５）および前記熱化学システム（９）は、同時に動作できることを特徴とする、請求項１に記載の冷却筐体。
6. 前記熱化学システム（９）は、アンモニアガスと塩化マンガンで構成される反応剤とを利用することを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の冷却筐体。
7. 閾値温度（Ｔ_ｓ）は約５°Ｃであることを特徴とする、請求項６に記載の冷却筐体。
8. 前記筐体の温度が所定の指定値（Ｔ_ｅ）よりも高くなったときに前記熱化学システム（９）を作動させることができる制御手段（１９）を備えることを特徴とする、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の冷却筐体。
9. 互いに回路が別である冷却装置（５）および熱化学システム（９）を用いて筐体（３）を冷却し、所定の指定温度（Ｔ_ｅ）に維持する方法であって、前記熱化学システムが、ガスを吸収できる反応剤が入った反応装置（１１）、前記筐体（３）内に配置された凝縮器（１７）および蒸発器（１５）を備えているタイプのもので、前記反応剤および前記ガスは、互いが存在する際に、前記反応剤が前記ガスを吸収する作用を有する反応の対象になり、逆に、前記反応剤が前記ガスを吸収したときに前記反応剤に印加された加熱作用を受けて、前記反応剤に吸収された前記ガスを脱着する反応の対象になるようなものであり、前記熱化学システム（９）は、２つの動作段階、すなわち冷気生成段階および再生成段階を有する、方法において、前記熱化学システムの前記凝縮器（１７）の温度（Ｔ_ｃ）が所定閾値温度（Ｔ_ｓ）を下回っている場合に、前記熱化学システム（９）の前記再生成段階に入ることを許可することを特徴とする、方法。
10. 前記冷却装置の動作が中断されない限り、前記熱化学システムが前記冷気生成段階に移るのを阻止することを特徴とする、請求項９に記載の筐体（３）を冷却し温度を維持する方法。
11. 前記冷却装置（５）と前記熱化学システム（９）とを同時に動作させるよう命令することを特徴とする、請求項９に記載の筐体（３）を冷却し温度を維持する方法。