JP2022122957A

JP2022122957A - 冷却システム

Info

Publication number: JP2022122957A
Application number: JP2022088918A
Authority: JP
Inventors: 裕之立石; Hiroyuki Tateishi; 卓見野坂; Takaaki Nosaka
Original assignee: Co Op Sapporo
Current assignee: Co Op Sapporo
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2022-05-31
Publication date: 2022-08-23
Anticipated expiration: 2040-01-16
Also published as: JP7083363B2; JP7368547B2; JP2021113625A

Abstract

【課題】冷媒を使用せずに冷却室を冷却すること。【解決手段】冷却室を備える冷却システムであって、電流が流れることにより一方の面が冷却面となり、当該冷却面の反対側の面が放熱面となるペルチェ素子と、冷却面に接続し、かつ前記冷却室の外側を循環するように設けられた空冷通路と、空冷通路に設けられ、当該空冷通路内の空気を冷却室内に送る送風装置と、放熱面を冷却する冷却水が循環する冷却水流路とを含み、冷却面は、複数の冷却室に対して鉛直上方向に位置するように前記空冷通路に接続し、空冷通路は、冷却面に接続し、略水平方向に空気が移動する部分である上部分と、当該上部分に直接接続し、上部分に対して鉛直下方向に空気が移動する部分である下方向移動部分とを有するように設けられることを特徴とする冷却システムを提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、配送車に搭載される冷却室を備える冷却システムに関するものである。

一般的に、移動販売などを行うために物品を配送する配送車では、食物などの冷蔵若しくは冷凍状態での保存を必要とする物品を配送する場合等において、当該物品を冷却する冷却室が備えられる。従来、冷却室での冷却方法としては、配送車が備えるコンプレッサやエバポレータなどの装置を動作させ、例えばフロンなどの冷媒が気化する際に発生する気化熱を利用するものがある（特許文献１参照）。

特開２０１３－１０８６３３号公報

しかし、上述した冷却方法の場合、配送車の振動などが原因で、地球環境へ悪影響を与え得る冷媒が装置外に漏洩する可能性があるという問題があった。

本発明は、上述した問題を解消し、冷媒を使用せずに配送車の冷却室を冷却することができる冷却システムを提供することを目的とする。

本発明に係る冷却システムは、配送車に搭載される、冷却室を備える冷却システムであって、電流が流れることにより一方の面が冷却面となり、当該冷却面の反対側の面が放熱面となるペルチェ素子と、前記冷却室と前記冷却面とに接続するように設けられた空冷通路と、前記空冷通路に設けられ、当該空冷通路内の空気を前記冷却室内に送る送風装置と、前記放熱面に接続するように設けられ、当該放熱面を冷却する冷却水が流れる冷却水流路と、前記冷却水流路に接続するように設けられ、当該冷却水流路内で前記冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記冷却水流路に接続するように設けられ、当該冷却水流路内の前記冷却水を冷却するラジエータとを含むことを特徴とするものである。

上記の構成としたことで、冷媒を使用せずに配送車の冷却室を冷却することが可能になる。

また、前記冷却システムは、前記放熱面に接続するように設けられた放熱プレートを含み、前記冷却水流路は、前記放熱プレートを介して前記放熱面に接続するように設けられ、当該放熱プレートを介して前記放熱面を冷却する前記冷却水が流れる特徴としてもよい。

上記の構成をとれば、ペルチェ素子の放熱面の冷却効率を上げることが可能になる。

また、前記冷却システムは、前記冷却面に接続するように設けられたヒートシンクを含み、前記空冷通路は、前記ヒートシンクを介して前記冷却面に接続するように設けられ、前記送風装置は、前記ヒートシンクを介して前記冷却面により冷却された前記空冷通路内の空気を前記冷却室に送る特徴としてもよい。

上記の構成をとれば、ペルチェ素子の放熱面を冷却する効率を向上させることで、結果としてペルチェ素子による冷却室に対する冷却効率の低下を防止することが可能になる。

また、前記冷却システムは、前記ペルチェ素子の動作を制御する制御手段を含んでもよい。

上記の構成をとれば、配送対象の物品に応じた温度になるように冷却室を冷却することが可能になる。

本発明によれば、冷媒を使用せずに配送車の冷却室を冷却することができるようになる。

本発明に係る配送車ＴＲの例を説明するための説明図である。本発明の一実施の形態に係る冷却システム１００の例を示す概略説明図である。本実施形態の冷却システム１００の冷却動作による温度変化の一例について説明するための説明図である。

図１は、本発明に係る配送車ＴＲの例を説明するための説明図である。図１に示す配送車ＴＲは、物品を配送するための自動車である。配送車ＴＲは、配送対象の物品（配送対象物品）を冷却する冷却保存庫ＣＳを備える。冷却保存庫ＣＳは、少なくとも１の冷却室を備える。各冷却室では、物品の冷蔵若しくは冷凍での保存が行われる。

図２は、本発明の一実施の形態に係る冷却システム１００の例を示す概略説明図である。冷却システム１００は、配送車ＴＲに搭載され、冷却保存庫ＣＳ内に格納された物品を冷却する。冷却システム１００は、冷却室１０と、空冷管２０と、送風装置３０と、ペルチェユニット４０と、ＣＰＵ５０と、冷却水管６０と、冷却水ポンプ７０と、ラジエータ８０とを含む。冷却システム１００は、配送車ＴＲに備えられ、ペルチェユニット４０によって冷却室１０を冷却することで、当該冷却室１０に格納された配送対象物品を冷却する機能を有する。

冷却室１０は、配送対象物品を格納する部屋である。冷却システム１００は、少なくとも１の冷却室１０を備える。それぞれの冷却室１０は、開閉ドア（図示されていない）を備える。冷却システム１００では、開閉ドアが開いている状態で、作業者が配送対象物品を冷却室１０内に格納し、配送対象物品の格納後、開閉ドアが閉まっている状態で、配送車ＴＲが配送先の場所に移動する。

空冷管２０は、内側に空冷通路２１を形成する。本例では、空冷管２０は、空冷通路２１が循環するように設けられる。空冷通路２１は、冷却室１０に接続するように設けられる。また、空冷通路２１は、後述するペルチェ素子４１の冷却面に接続するように設けられる。本例では、空冷通路２１とそれぞれの冷却室１０とを接続する接続口２２が空冷管２０に形成されることにより、空冷通路２１内の空気が接続口２２を介して冷却室１０内に流れる。なお、空冷通路２１の形成方法は特に限定されず、例えば空冷管２０を用いずに少なくとも１の他の構成を用いて形成されてよい。

送風装置３０は、空冷通路２１に設けられ、当該空冷通路２１内の空気を冷却室１０に送る装置である。本例では、送風装置３０は、空冷通路２１内の空気を循環させ、さらに当該空気をそれぞれの冷却室１０に送る。送風装置３０は、例えば送風ファンである。送風装置３０により、ペルチェ素子４１の冷却面で冷却された空冷通路２１内の空気を冷却室１０に送ることが可能になる。

ペルチェユニット４０は、空冷通路２１内の空気を冷却するための装置である。ペルチェユニット４０は、ペルチェ素子４１と、ヒートシンク４２と、放熱プレート４３とを備える。本例では、冷却システム１００は、複数のペルチェユニット４０を含む。冷却システム１００は、１のペルチェユニット４０が含んでもよいし、２以上のペルチェユニット４０が含んでもよい。本例では、冷却システム１００は、４個のペルチェユニット４０を含む。冷却システム１００が含むペルチェユニット４０の数は、冷却室１０の広さや数、冷却温度、送風装置３０の性能などに基づいて決定されてもよい。

ペルチェ素子４１は、電流が流れると片方の面から反対側の面に熱が移動する熱電素子の一種である。すなわち、ペルチェ素子４１は、電流が流れることにより一方の面が冷却面となり、当該冷却面の反対側の面が放熱面となる熱電素子の一種である。ここで、ペルチェ素子４１の冷却面とは、ペルチェ素子４１に電流を流したときに吸熱（冷却）が起こる面をいう。また、ペルチェ素子４１の放熱面とは、ペルチェ素子４１に電流を流したときに放熱が起こる面をいう。ペルチェ素子４１の冷却面は、空冷通路２１に接続するように設けられ、空冷通路２１内の空気を冷却する。空冷通路２１内の冷却された空気は、上述したように、送風装置３０により冷却室１０に送られる。

ヒートシンク４２は、ペルチェ素子４１の冷却面に接続するように設けられる。すなわち、空冷通路２１は、ヒートシンク４２を介して冷却面に接続するように設けられる。ヒートシンク４２は、ペルチェ素子４１の冷却面よりも表面積が大きいものが用いられることが好ましい。ここで、送風装置３０は、ヒートシンク４２を介して冷却面により冷却された空冷通路２１内の空気を冷却室１０に送る。空冷通路２１の空気は、ヒートシンク４２を介してペルチェ素子４１の冷却面により冷却される。なお、ヒートシンク４２を構成する材料は、例えばアルミニウム合金である。このように、空冷通路２１内の空気の冷却に際しヒートシンク４２を介することで、冷却室１０の冷却効率を上げることが可能である。

放熱プレート４３は、ペルチェ素子４１の放熱面に接続するように設けられる。すなわち、冷却水流路６１は、放熱プレート４３を介して放熱面に接続するように設けられる。ここで、冷却水流路６１は、放熱プレート４３を介して放熱面を冷却する冷却水が流れる。ペルチェ素子４１は、放熱プレート４３を介して冷却水流路６１の冷却水に放熱面から放熱する。なお、例えば放熱プレート４３は、所謂コールドプレートでよい。また、放熱プレート４３を構成する材料は、例えばアルミニウム合金である。このように、ペルチェ素子４１の放熱面を水冷化し当該放熱面の冷却効率を上げることで、結果としてペルチェ素子４１による冷却室１０に対する冷却効率の低下を防止することが可能になる。

ＣＰＵ５０は、ペルチェ素子４１の動作を制御する制御手段の一例である。具体的には、ＣＰＵ５０は、ペルチェ素子４１の空冷通路２１側の面が冷却面に、当該冷却面の反対側の面が放熱面になるように、ペルチェ素子４１に流れる電流を制御する。ＣＰＵ５０は、冷却室１０内の物品に応じて、ペルチェ素子４１に対する印加電流（印加電圧）を制御してもよい。また、ＣＰＵ５０は、冷却システム１００が複数のペルチェ素子４１を含む場合、それぞれのペルチェ素子４１毎に動作を制御してもよい。ペルチェ素子４１の動作を制御することで、配送対象物品に適する温度になるように冷却室を冷却することが可能になる。

冷却水管６０は、内側に冷却水流路６１を形成する。本例では、冷却水管６０は、冷却水流路６１が循環するように設けられる。冷却水流路６１は、ペルチェ素子４１の放熱面に接続するように設けられ、当該放熱面を冷却する冷却水が流れる。本例では、放熱プレート４３を介して、ペルチェ素子４１の放熱面から熱が冷却水へと移動する。すなわち、冷却水流路６１を流れる冷却水は、放熱プレート４３を介してペルチェ素子４１の放熱面を冷却する。なお、冷却水流路６１の形成方法は特に限定されず、例えば冷却水管６０を用いずに少なくとも１の他の構成を用いて形成されてよい。

冷却水ポンプ７０は、冷却水流路６１に設けられ、当該冷却水流路６１内で冷却水を循環させる。冷却水ポンプ７０は、ペルチェ素子４１の放熱面の熱を受け取る（すなわち放熱面を冷却する）冷却水を順次供給することができれば特に限定されない。冷却水ポンプ７０により順次供給される冷却水を用いることで、空冷の場合と比較して、ペルチェ素子４１の放熱面を効率的に冷却することが可能になる。

ラジエータ８０は、冷却水流路６１に設けられ、当該冷却水流路６１内の冷却水を冷却する。具体的には、ラジエータ８０は、冷却水流路６１の途中に設けられ、ペルチェ素子４１の放熱面を冷却するために用いられた当該冷却水流路６１内の冷却水を冷却する。例えば、ラジエータ８０は、冷却水が流れるラジエータ管と、ラジエータ管内の冷却水を冷却するための冷却用ファンとを備えてもよい。ラジエータ８０が冷却した冷却水を用いることで、ペルチェ素子４１の放熱面を冷却する効率を上げることが可能になる。

ここで、本実施形態の冷却システム１００が冷却室１０の冷却動作を行うことによる、当該冷却室１０内の空気の温度と冷却システム１００外の空気との間の温度差の発生の一例について説明する。図３は、本実施形態の冷却システム１００の冷却動作による温度変化の一例について説明するための説明図である。図３には、冷却室１０内の空気の温度変化及び冷却システム１００外の空気の温度変化を示すグラフが示されている。

以下、図３のグラフに示される温度変化について説明する。冷却システム１００では、測定開始時点の０分時点から冷却動作が開始されている。冷却室１０内の空気の温度は、０分時点での摂氏７．５度付近であり、冷却システム１００外の空気と同じ温度である。冷却室１０内の空気の温度は、時間が経過するに従って下降している。一方、冷却システム１００外の空気の温度は、０分時点から６分時点まで一定である。ここで、冷却システム１００外の空気の温度を、６分時点から時間が経過するに従って上昇させる。冷却システム１００外の空気は、３０分時点で摂氏１７．５度付近になっている。

一方で、冷却室１０内の空気の温度は、６分経過後も時間が経過するに従って下降していて、３０分時点で摂氏３度付近になっている。３０分時点で、冷却室１０内の空気の温度と、冷却システム１００の外気の温度との差は、おおよそ摂氏１４．５度になっている。なお、３０分時点での空冷管２０内におけるペルチェユニット４０付近の空気は、グラフ中の黒点で示されるように約摂氏２度である。このように、冷却システム１００は、外気よりも低く物品の保存に適した温度まで冷却室１０内の空気を冷却することが可能である。

以上、本実施形態の冷却システム１００の各構成について説明した。なお、本実施形態の冷却システム１００の全体の動作の流れは以下のようになる。まず、電流が流れているペルチェ素子４１の冷却面は、空冷管２０により形成された空冷通路２１内の空気を冷却する。次に、送風装置３０は、空冷通路２１内の空気を冷却室１０内に送り、冷却室１０内は冷却される。また、冷却水管６０により形成された冷却水流路６１を循環する冷却水は、電流が流れているペルチェ素子４１の放熱面を冷却する。ここで、冷却水ポンプ７０は、冷却水流路６１の冷却水を循環させる。また、ラジエータ８０は、冷却水流路６１に接続するように設けられ、冷却水流路６１内の冷却水を冷却し、当該冷却水によるペルチェ素子４１の放熱面の冷却が順次に行われる。

以上のように、本発明の冷却システム１００によれば、配送車ＴＲに搭載され、冷却室を備え、電流が流れることにより一方の面が冷却面となり、当該冷却面の反対側の面が放熱面となるペルチェ素子４１と、冷却室１０と冷却面とに接続するように設けられた空冷通路２１と、空冷通路２１に設けられ、当該空冷通路２１内の空気を冷却室１０内に送る送風装置３０と、放熱面に接続するように設けられ、当該放熱面を冷却する冷却水が流れる冷却水流路６１と、冷却水流路６１に接続するように設けられ、当該冷却水流路６１内で冷却水を循環させる冷却水ポンプ７０と、冷却水流路６１に接続するように設けられ、当該冷却水流路６１内の冷却水を冷却するラジエータ８０とを含むので、冷媒を使用せずに配送車ＴＲの冷却室１０を冷却することが可能になる。

また、冷却システム１００が、放熱面に接続するように設けられた放熱プレート４３を含み、冷却水流路６１は、放熱プレート４３を介して放熱面に接続するように設けられ、当該放熱プレート４３を介して放熱面を冷却する冷却水が流れる構成をとれば、ペルチェ素子４１の放熱面を冷却する効率を上げることが可能になる。また、冷却システム１００が、冷却面に接続するように設けられたヒートシンク４２を含み、空冷通路２１は、ヒートシンク４２を介して冷却面に接続するように設けられ、送風装置３０は、ヒートシンク４２を介して冷却面により冷却された空冷通路２１内の空気を冷却室に送る構成をとれば、ペルチェ素子４１の放熱面を冷却する効率を向上させることで、結果としてペルチェ素子４１による冷却室１０に対する冷却効率の低下を防止することが可能になる。冷却システム１００が、ペルチェ素子４１の動作を制御する制御手段を含む構成をとれば、配送対象物品に応じた温度になるように冷却室１０を冷却することが可能になる。

なお、上記の例では、ペルチェユニット４０が、ペルチェ素子４１の冷却面にヒートシンク４２を、放熱面に放熱プレート４３を備えている場合について説明したが、ペルチェユニット４０の構成は上記の例に限定されない。例えば、ペルチェユニット４０は、冷却面にコールドプレートを、放熱面にヒートシンクを備えてもよいし、あるいは冷却面若しくは放熱面の一方又は双方に何れの構成も備えなくてよい。ペルチェユニット４０の構成は、適宜決定され得る。

また、上記の例では、ペルチェユニット４０がヒートシンク４２と放熱プレート４３とを備える場合について説明したが、他の構成を備えてもよい。例えば、ペルチェユニット４０は、冷却面側にファン（送風器）を備えてもよい。送風装置３０とは別にペルチェユニット４０自体がファンを備えることで、ペルチェ素子４１の冷却面により冷却された空気をより効率的に送ることが可能になる。なお、ペルチェユニット４０は、放熱面から冷却面に熱が移動しないように断熱板を備えてもよい。

また、上記の例では、１の循環する空冷通路２１内の空気が接続口２２を介して冷却室１０内に流れる場合について説明したが、空冷通路２１は、例えば冷却室１０に対応して複数存在し、複数の空冷通路２１に対応する少なくとも１のペルチェ素子４１がそれぞれ動作してもよい。少なくとも１のペルチェ素子４１が独立して対応する空冷通路２１内の空気を冷却することで、冷却室１０毎に冷却の度合い、すなわち冷却室１０の温度を決めることができ、保存に適する温度が異なる複数種類の物品を保存する場合でも、各物品に合わせた温度での保存が可能になる。なお、配送対象の物品の種類に基づいて、各空冷通路２１に設けられるペルチェユニット４０の性能若しくは数の一方または双方が決定されてもよい。

また、上記の例では、ペルチェ素子４１の冷却面に冷却された空気が空冷通路２１を通って冷却室１０に送られる場合について説明したが、ペルチェ素子４１の冷却面が冷却室１０に接続されてもよい。また同様に、ペルチェ素子４１の冷却面がヒートシンク４２を介して冷却室１０に接続されてもよい。すなわち、ペルチェ素子４１の冷却面は、冷却室１０内の空気を直接冷却してもよい。

また、上記の例では、空冷管２０に接続口２２が形成されて空冷通路２１と冷却室１０とが直接接続される場合について説明したが、空冷通路２１と冷却室１０とは、間に他の構成を介して接続されてもよい。例えば、冷却システム１００は、冷却室１０と接続口２２との間に接続管を含み、ペルチェユニット４０が冷却した空冷通路２１内の空気が接続管を経由して冷却室１０に流れ込んでもよい。

本発明によれば、配送車の冷却室内を、冷媒を用いずに冷却するのに有用である。

１００冷却システム
１０冷却室
２０空冷管
２１空冷通路
３０送風装置
４０ペルチェユニット
４１ペルチェ素子
４２ヒートシンク
４３放熱プレート
５０ＣＰＵ
６０冷却水管
６１冷却水流路
７０冷却水ポンプ
８０ラジエータ

Claims

冷却室を備える冷却システムであって、
電流が流れることにより一方の面が冷却面となり、当該冷却面の反対側の面が放熱面となるペルチェ素子と、
前記冷却室と前記冷却面とに接続し、かつ前記冷却室の外側を循環するように設けられた空冷通路と、
前記空冷通路に設けられ、当該空冷通路内の空気を前記冷却室内に送る送風装置と、
前記放熱面を冷却する冷却水が循環する冷却水流路とを含み、
前記冷却面は、前記冷却室に対して鉛直上方向に位置するように前記空冷通路に接続し、
前記空冷通路は、
前記冷却面に接続し、略水平方向に空気が移動する部分である上部分と、
当該上部分に直接接続し、前記上部分に対して鉛直下方向に空気が移動する部分である下方向移動部分とを有するように設けられる
ことを特徴とする冷却システム。
前記冷却水流路に接続し、かつ前記冷却室に対して鉛直上方向に位置するように設けられ、前記冷却水流路内の前記冷却水を冷却するラジエータを含む
ことを特徴とする請求項１記載の冷却システム。