JP2016029334A - 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。氷が成長して氷プローブ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 (22)
- 冷蔵庫であって、
使用時に内部に水が収納されるリザーバを包囲するケーシングにして、
前記リザーバが、
i)冷却領域と、
ii)前記冷却領域の実質的に上方に配置され且つ流体連通するヘッドスペースと、
を含むケーシングと、
前記ケーシング内の庫内容器にして、物品をその内部に配置して温度制御下に保存し得る庫内空間と、前記ケーシングの外側に開放される面と、前記庫内空間を前記リザーバから分離させる少なくとも1つの他の面とを含み、前記少なくとも1つの他の面が熱伝導性材料から作製され且つ、前記庫内空間が前記リザーバの冷却領域と熱連通されるように構成される庫内容器と、
前記ヘッドスペース内の水を冷却し得る冷却要素と、
を含み、
前記リザーバが、その使用時に、最大密度となる温度下の水が前記ヘッドスペースから前記冷却領域内に沈降され得、かくして、前記熱伝導性材料から作製される少なくとも1つの他の面を介しての熱移行により前記庫内容器を前記水温へと冷却させるように構成される冷蔵庫。 - 前記冷却要素が冷却ユニットを含む請求項1に記載の冷蔵庫。
- 冷却ユニット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、少なくとも1つの光電池パネルを含む請求項3に記載の冷蔵庫。
- 前記電源が、外部電源からの電力を受ける請求項3に記載の冷蔵庫。
- 前記冷却ユニットが電動式コンプレッサを含む請求項2に記載の冷蔵庫。
- 前記冷却ユニットがスターリングクーラーを含む請求項2に記載の冷蔵庫。
- 前記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1に記載の冷蔵庫。
- 前記センサが、前記結氷を検出すると前記冷却ユニットの動作を中断させるよう作動する請求項8に記載の冷蔵庫。
- 前記庫内容器が前記リザーバの前記冷却領域内に伸延される請求項1に記載の冷蔵庫。
- 前記庫内容器が前記冷却領域内で水没される請求項10に記載の冷蔵庫。
- 前記冷却領域が、前記庫内容器内の前記庫内空間内に延びる1あるいは1つ以上の水担持用通路を含む請求項1に記載の冷蔵庫。
- 前記ケーシングが、水収納用のライナを含む請求項1に記載の冷蔵庫。
- 前記ライナが可撓性プラスチック材料から形成される請求項13に記載の冷蔵庫。
- 前記ケーシングにより、冷蔵庫に構造的強度及び熱絶縁性が提供される請求項13に記載の冷蔵庫。
- 冷蔵庫であって、
使用時に内部に水が収納されるリザーバを包囲するケーシングにして、
前記リザーバが、
i)冷却領域と、
ii)前記冷却領域の実質的に上方に配置され且つ流体連通するヘッドスペースと、
を含むケーシングと、
前記ケーシング内の庫内容器にして、物品をその内部に配置して温度制御下に保存し得る庫内空間と、前記ケーシングの外側に開放される面と、前記庫内空間を前記リザーバから分離させる少なくとも1つの他の面とを含み、前記少なくとも1つの他の面が熱伝導性材料から作製され且つ、前記庫内空間が前記リザーバの冷却領域と熱連通されるように構成される庫内容器と、
を含み、
前記ヘッドスペースが、その内部の水を冷却する冷却要素を配置させ得る構成を有し、
前記リザーバが、その使用時に、最大密度となる温度下の水が前記ヘッドスペースから前記冷却領域内に沈降され得、かくして、前記熱伝導性材料から作製される少なくとも1つの他の面を介しての熱移行により前記庫内容器を前記水温へと冷却させるように構成される冷蔵庫。 - 前記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16に記載の冷蔵庫。
- 前記庫内容器が前記リザーバの前記冷却領域内に伸延される請求項16に記載の冷蔵庫。
- 前記冷却領域が、前記庫内容器内の前記庫内空間内に延びる1あるいは1つ以上の水担持用通路を含む請求項16に記載の冷蔵庫。
- 前記ケーシングが、水収納用のライナを含む請求項16に記載の冷蔵庫。
- 前記ケーシングに取り付けられたドアを更に含み、前記ドアが、前記開放される面を通して庫内空間にアクセスできるよう開放され得る請求項1に記載の冷蔵庫。
- 前記ケーシングに取り付けられたドアを更に含み、前記ドアが、前記開放される面を通して庫内空間にアクセスできるよう開放され得る請求項16に記載の冷蔵庫。
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