JP3238961U - 冷却装置およびそれを備えた保冷庫 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発／昇華圧を制御して冷却装置の周囲または保冷庫の内部温度を維持できると同時に、余分の電力を使用せず、大量の空間を占用せず、冷却の一時停止が可能であり、騒音が生じない冷却装置およびそれを備えた保冷庫を提供する。【解決手段】装置本体１０および圧力制御アセンブリ２０を含む冷却装置１であって、装着本体は、冷却剤を収容するための収容空間１３を備える。蒸発／昇華圧を制御するための圧力制御アセンブリは、収容空間と装置本体の外部と流体連通するように、装置本体に連結されている。圧力制御アセンブリは、収容空間と装置本体の外部との連通を開閉するための開閉弁２２を含む。これにより、装置周囲の温度を一定に保つことができる。冷却装置が設けられた内部空間を含む保冷庫をさらに備え、冷却装置は、圧力制御アセンブリを介して冷却装置の収容空間と保冷庫の外部とを連通させる。【選択図】図２

Description

本考案は、冷却装置およびそれを備えた保冷庫に係り、特に蒸発／昇華圧を制御して冷却装置の周囲または保冷庫の内部温度を維持することができる冷却装置およびそれを備えた保冷庫に係る。

多くの原料や製品は、適切な温度の環境下に置かなければ効果的に保管することができない。全世界の環境温度の変化の加速化につれて、保管空間の温度の維持は、特に重要であることが明らかになった。

食品を例にとると、熱帯、亜熱帯の地域では、食品に必要な保存温度は、一般に室外温度より低く、低い温度を維持するために、いままで冷凍／冷蔵ユニット（圧縮機および関連部品を含む）を輸送手段に取り付けることによって、長期間にわたって低い空間温度を維持することが多かった。相応して、大量の空間を占用し、大量の電力を使うと同時に、作動時に少なからぬ騒音が生じる。

近年、利便性や流行性疾患の予防対策が求められており、大量食品の輸送に加えて、少量食品の配達が盛んになってきている。

少量食品の場合、より簡単な輸送方式が用いられるため、少量食品を積み込むための輸送手段（例えば、機械車）に冷凍／冷蔵ユニットを組み込むことが難しく、それをせずに、断熱材で食品を包んだり、食品を氷塊、ドライアイスと共に放置したりして空間中の熱量を吸収する。しかし、このような方式の保冷効果は、長期にわたって維持することができず、さらに放置空間の温度をニーズに応じて一定に保つことができず、食品の風味を確実に保つことが困難であり、かつ、廃棄される断熱材が多く生じたり、空間中の二酸化炭素ガスが排出できなかったり、および／または、より長い時間の冷却力を維持するための冷却の一時停止ができなかったりして、他の問題が生じる可能性がある。

上記の問題に鑑みて、本考案は、蒸発／昇華圧を制御して冷却装置の周囲または保冷庫の内部温度を維持することができると同時に、余分の電力を使用せず、大量の空間を占用せず、冷却の一時停止が可能であり、および／または騒音が生じない冷却装置およびそれを備えた保冷庫を提供する。

上述した目的を達成するために、本考案による冷却装置は、装置本体および圧力制御アセンブリを含む。装置本体は、冷却剤を収容するための収容空間を備える。蒸発／昇華圧を制御するように設けられた圧力制御アセンブリは、収容空間と装置本体の外部と流体連通するように、装置本体に連結されている。圧力制御アセンブリは、収容空間と装置本体の外部との連通を開閉するための開閉弁を含む。

上述した目的を達成するために、本考案は、冷却装置が設けられた内部空間を含む保冷庫をさらに提供し、冷却装置は、圧力制御アセンブリを介して冷却装置の収容空間と保冷庫の外部とを連通させる。

１つの実施例において、本考案による冷却装置およびそれを備えた保冷庫が有する冷却剤は、液体二酸化炭素である。

１つの実施例において、本考案による冷却装置およびそれを備えた保冷庫が有する圧力制御アセンブリは、背圧調節弁を含み、かつ蒸発または昇華圧を０．１～７２．９ｂａｒＧの間に制御するように設けられている。

１つの実施例において、本考案による冷却装置およびそれを備えた保冷庫が有する装置本体は、蒸発管と、蒸発管の上方に設けられて蒸発管と流体連通する上管と、蒸発管の下方に設けられて該蒸発管と流体連通する下管とをさらに含む。上管は、圧力制御アセンブリに連結されている。

１つの実施例において、本考案による冷却装置およびそれを備えた保冷庫が有する蒸発管は、少なくとも１つの放熱シートを含む。

１つの実施例において、本考案による冷却装置およびそれを備えた保冷庫が有する蒸発管は、断面形状が六角星状、八角星状またはスノーフレーク状である。

１つの実施例において、本考案による冷却装置およびそれを備えた保冷庫が有する上管は、冷却剤を充填するための充填口をさらに含む。

１つの実施例において、本考案による冷却装置およびそれを備えた保冷庫は、装置本体を覆い、かつ金属材料から製造されている保護用筐体をさらに含む。

１つの実施例において、本考案による冷却装置およびそれを備えた保冷庫が有する保護用筐体は、複数の孔を含む。

１つの実施例において、本考案による冷却装置およびそれを備えた保冷庫が有する装置本体は、アルミ合金から製造されている。

本考案によれば、蒸発／昇華圧を制御して冷却装置の周囲または保冷庫の内部温度を維持することができると同時に、余分の電力を使用せず、大量の空間を占用せず、冷却の一時停止が可能であり、および／または騒音が生じない冷却装置およびそれを備えた保冷庫を提供することができる。

本考案の冷却装置の概念図である。 本考案の冷却装置の一実施例の断面図である。 図２の冷却装置の蒸発管の斜視図である。 図２の冷却装置の異なる横断面（（ａ）～（ｃ））を有する蒸発管を示す図である。 本考案の冷却装置に保護用筐体が設けられていることを示す図である。 本考案の保冷庫の斜視図である。 本考案の保冷庫の内部温度と冷却装置の冷却力のノモグラムである。 本考案の保冷庫の内部温度と航続力のノモグラムである。

上述した目的、技術的特徴および利点をより明確に理解できるようにするために、以下の実施例は、添付の図面に合わせて詳細に説明する。

以下、本考案による具体的な実施例を具体的に説明するが、本考案の精神を逸脱することなく、本考案は、多くの異なる形態の実施例を実現することができる。本考案の保護範囲を明細書に記載のものに限定すべきではない。

前後の文章で明確に示している場合を除き、本明細書に用いられる単数形式の「１」は、複数形式も含み、本明細書に記載の方位（例えば、上、下、内、外など）は、相対的な方位であり、冷却装置または保冷庫の使用状態に応じて定義することができ、冷却装置または保冷庫には特定の方向での構造や操作を必要とすることを示したり示唆したりするものではなく、しかも、本考案への限定と理解されてはならない。

図１を参照する。図１は、本考案による実施例の冷却装置１である。冷却装置１は、装置本体１０と、圧力制御アセンブリ２０とを含む。装置本体１０は、収容空間１３を画定するように筐体１１を有することができる。収容空間１３は、冷却剤を収容することができる。任意選択的に、冷却剤は、固体二酸化炭素、液体二酸化炭素、または他の環境にやさしい冷媒である。筐体１１は、アルミ合金、銅合金、鉄合金、または他の熱伝導性材料のうちの１つ以上から製造される。圧力制御アセンブリ２０は、蒸発または昇華圧を制御し、かつ、収容空間１３と装置本体１０の外部とが流体連通するように、装置本体１０に連結されることにより、相変化した冷却剤を装置本体１０の外部に放出することができる。これにより、装置本体１０に収容された冷却剤が蒸発／昇華の際に熱（相変化に必要な潜熱）を吸収する物理的特性によって冷却効果を達成することに加えて、蒸発または昇華圧を制御することによって、冷却剤の蒸発温度を一定の範囲内に制御することもできる。

詳細には、図２に示すように、本考案の冷却装置１の一実施例の装置本体１０の筐体１１は、上管１２と、蒸発管１４と、下管１６とに区分することができる。上管１２、蒸発管１４および下管１６は、チューブ状の容器（冷却剤を収納可能な他の任意の形状の容器であってもよい）である。上管１２は、蒸発管１４の上方に設けられ、下管１６は、蒸発管１４の下方に設けられている。本実施例では、上管１２の長手延在方向１２Ｄと下管１６の長手延在方向１６Ｄとが互いに略平行であり、蒸発管１４の長手延在方向１４Ｄは、上管１２、下管１６の長手延在方向１２Ｄ、１６Ｄと略垂直である。上管１２、蒸発管１４および下管１６は、一体成形されて製造されたものであってもよいし、別体としてそれぞれ製造されて互いに連結されたものであってもよい。例えば、各蒸発管１４の上端１４ａおよび下端１４ｂには、それぞれ、蒸発管１４が上管１２および下管１６と流体連通するように、流体コネクタ１５が設けられており、合わせて収納空間１３を画定する。冷却装置１は、蒸発管１４の長手延在方向１４Ｄと載置面の水平面とが略直交するように配置され、かつ各蒸発管１４内の冷却剤が流動体である場合（例えば液体Ｌである）、冷却剤は、下管１６の配置によって蒸発管１４内で同じ高さに保持され、熱伝達能力を各蒸発管１４間で等しくすることができる。上管１２は、使用者が装置本体１０の収容空間１３に冷却剤を充填するための充填口１２１を含むことができる。冷却剤が流動体である場合、充填を容易にするために、充填口１２１には、例えば液体制御式充填弁またはばね回復式充填弁などの充填弁１２２が設けられることができる。熱伝達面積を増加させるために、装置本体１０に複数の蒸発管１４を設けることができ、図２には５本の蒸発管１４が示されているが、これに限定されない。

上述の実施例に基づいて、冷却装置１の圧力制御アセンブリ２０は、上管１２と流体連通するように設けられている。圧力制御アセンブリ２０は、流動体の流れ方向の上流から下流に向かって順に、開閉弁２２、蒸発圧調節弁２４および排気管２６を含むことができるが、その順序はこれに限定されるものではない。開閉弁２２は、収容空間１３と装置本体１０の外部との連通を開閉するためのものである。開閉弁２２が開となる場合、蒸発したガスＧは、圧力制御アセンブリ２０および排気管２６を通じて冷却装置１の外部に排出することができる。開閉弁２２が閉となる場合、蒸発したガスＧは、冷却装置１から離れることができず、冷却剤の相変化の発生を避け、冷却能力の航続時間を延長することができる。蒸発圧調節弁２４は、蒸発または昇華圧を機械的に制御することができ、蒸発または昇華温度を維持する。蒸発圧調節弁２４は、減圧調圧弁または背圧型調圧弁であることができる。例えば、背圧型調圧弁は、ＳｗａｇｅｌｏｃｋのＫＰＢシリーズの調圧弁である。排気管２６は、冷却剤を調整可能に冷却装置１から離れた場所に放出するための長い管である。

液体二酸化炭素の蒸発圧を４．２～７２．９ｂａｒＧの間に制御する場合、－５６．６～３１．１℃の蒸発温度に対応することができ、固体二酸化炭素の昇華圧を０．１～４．０ｂａｒＧの間に制御する場合、－７８℃～－５７℃の昇華温度に対応することができるため、本考案の所望の使用場面に期待される保冷温度を満たし、かつ二酸化炭素が無毒、不燃、オゾン層を破壊しないなどの利点を有する。以下、二酸化炭素を冷却剤として、蒸発圧調節弁２４の作用を詳しく説明する。

冷却剤が液体二酸化炭素である場合、装置本体１０の収容空間１３内の圧力は、蒸発圧調節弁２４によって７２．９ｂａｒＧに維持され、冷却剤の蒸発温度は、原則として３１．１℃に維持することができる。冷却剤が固体二酸化炭素である場合、装置本体１０の収容空間１３内の圧力は、０．１ｂａｒＧに維持し、冷却剤の昇華温度は、原則として－７８℃に維持することができる。その原理は，蒸発圧を７２．９ｂａｒＧに維持する場合、液体二酸化炭素を気体二酸化炭素に変換させる臨界点温度は、３１．１℃（すなわち，蒸発圧が７２．９ｂａｒＧであるときの蒸発温度）であり、環境温度が３１．１℃より大きければ、液体二酸化炭素は、環境温度が３１．１℃に低下するまで蒸発し続ける。環境温度が３１．１℃以下であれば、装置本体内の液体二酸化炭素は、液体状態に維持され、相変化が生じず、外部からの熱収量もなく、冷却装置１が長い航続力を有する。同様に、冷却剤として固体二酸化炭素を使用した場合、昇華圧を４ｂａｒＧに維持すると、固体二酸化炭素を気体二酸化炭素に変換させる臨界点温度は、－５７℃である（すなわち、昇華圧が４ｂａｒＧである場合の昇華温度）。環境温度が－５７℃以下である限り、装置本体内の固体二酸化炭素は、固体状態に維持され、外部からの熱収量がなく、より長い航続力を有する。

従って、本考案の冷却装置１は、一定の蒸発または昇華温度を有するように、一定の蒸発または昇華圧をあらかじめ設定することができる。使用者が様々なニーズに応じて調整することを容易にするために、例えば、上管１２に圧力計１２３を設けて収容空間１３内の蒸発または昇華圧を監視し、さらに、蒸発または昇華圧を制御することによって、冷却装置１の周囲の温度を調節する。選択可能に、蒸発圧調節弁２４および圧力計１２３は、１つのコントローラ（図示せず）に接続して、使用者がコントローラによって必要な温度を直接設定できるようにする。コントローラは、圧力計１２３から圧力値を読み取り、さらに、蒸発圧調節弁２４で維持される蒸発または昇華圧を自動的に調節する。

また、上管１２は、過圧による不測事態の発生を避けるために、例えばばね式安全弁、棒式安全弁または脈波式安全弁（図示せず）など、他の部品に連結されてもよい。

本考案の蒸発管１４の斜視図を示す図３を参照する。蒸発管１４と空気との接触面積を増加させるために、蒸発管１４の外面に少なくとも１つの放熱シート１４２を設けることができる。放熱シート１４２は、例えば１ｍｍ程度の厚さＴを有することができるが、これに限定されるものではない。放熱シート１４２は、蒸発管１４の長手延在方向１４Ｄと実質的に平行な長手延在方向１４２Ｄを有することができる。なお、放熱シート１４２は、長手延在方向１４Ｄに沿って延在し、蒸発管１４の長さｂと同等またはそれより短い長さｃを有する。図４（ａ）～図４（ｃ）は、本考案の蒸発管１４の横断面を示す図である。蒸発管１４が複数の放熱シート１４２を有する場合、各放熱シート１４２は、互いに間隔を置いて配置され、異なる形状に配置される。蒸発管１４の断面形状は、六角星状（図４（ａ））、八角星状（図４（ｂ））、スノーフレーク状（図４（ｃ））等とすることができるが、これらに限定されるものではない。蒸発管１４の製造が完了した状態（例えば管状）で十分な放熱面積を有していれば、放熱シート１４２を設けなくてもよい。

図５に示すように、本考案の冷却装置１は、保護用筐体３０をさらに含むことができる。本実施例では、保護用筐体３０は、上管１２、蒸発管１４および下管１６を取り囲むように矩形状に形成されていてもよいが、密閉空間を形成しない。保護用筐体３０の外部に圧力制御アセンブリ２０が配置されていてもよい。ただし、これに限定されるものではない。保護用筐体３０は、冷却装置１または装置本体１０が衝撃を受けて破損したり、装置本体１０の筐体１１が人体の皮膚と接触して凍傷の不測事故を引き起こしたりすることを防止するために使用することができる。保護用筐体３０は、さらに、空気がスムーズに流れ、蒸発管１４に接触して熱交換が生じるように、複数の孔３１を含むことができる。孔３１は、様々な大きさおよび形状を有してもよく、様々な模様または文字に配置されてもよく、多数の装飾効果を提供する。保護用筐体３０は、洗浄および熱伝導を容易にするために、金属（例えば、ステンレス）から製造されてもよい。保護用筐体３０は、間隔を置いて冷却装置１または装置本体１０を覆うため、その温度は、凍傷を引き起こすまで至らない。ただし、これに限定されるものではない。保護用筐体３０を構成する材料は、プラスチック材料を含んでいてもよい。

図６は、保冷庫１００の斜視図である。保冷庫１００には、少なくとも１つの冷却装置１´が設けられており、冷却装置１´の技術内容は、上記の冷却装置１の技術内容を参考にすることができる。本実施例では、保冷庫１００は、プラスチック、金属、または発泡体から製造された矩形の筐体であり、オプションとして真空中間層が設けられていてもよい。保冷庫１００は、ユーザが保冷を必要とする食品または物品を置くための少なくとも１つの開閉可能な開口１１０を含むことができる。冷却装置１´は、上管１２が上方に位置し、下管１６が下方に位置する方向（直立方向とも呼ばれる）で保冷庫１００内に配置することができるが、これに限定されるものではない。異なるニーズに応じて、冷却装置１´の装置本体１０を保冷庫１００内に設置することができ、圧力制御アセンブリ２０を保冷庫１００の外に露出させることができることで、使用者が冷却装置１´を開けたり閉めしたりするのに便利であり、冷却剤の不必要な流出を回避し、使用者が保冷庫１００を開けることなく保冷庫１００の空間温度を調整したり、蒸発した冷却剤を直接圧力制御アセンブリ２０を介して保冷庫１００の外部に排出したりするのに便利である。圧力制御アセンブリ２０が保冷庫１００内にあれば、排気管２６の排出端を保冷庫１００外に設置して、蒸発した冷却剤を保冷庫１００外の空間に排出することも可能である。

図７は、保冷庫１００の内部温度と冷却装置１´（断面形状がスノーフレーク状である５つの蒸発管１４を含む）の冷却力のノモグラムである。図８は、保冷庫１００の内部温度と冷却装置１´の航続力のノモグラムである。本実施例では、保冷庫１００は、内部寸法として幅４３ｃｍ、高さ４３ｃｍ、高さ４３ｃｍ、容積０．０８０立方メートルの大きさを有し、保冷庫１００内に設置された冷却装置１´の容積は、０．６４リットル（Ｌ）であり、０．３８４キロ（ｋｇ）の液体二酸化炭素を充填することができ、かつ背圧調節弁で蒸発圧を設定する。表中の温度差（Ｔｄ）＝保冷庫の内部温度（Ｔｏ）－蒸発温度（Ｔｅ）である。使用者が保冷庫１００の内部温度が‐２０℃であることを望む場合、蒸発圧を１６．６ｂａｒＧに設定する必要があり、対応する蒸発温度－２６℃に維持し、かつ冷却力が０．０１２キロワット（ｋＷ）であり、１．６７時間（Ｈｒｓ）の航続が可能であり、このうち液体二酸化炭素の消費量は、０．１４７キロ／時間（ｋｇ／ｈ）であった。

上述したように、本考案の冷却装置およびそれを備えた保冷庫は、周知されている保冷方式に比べ、比較的長い時間の冷却能力を有し、調節して所望の空間温度を維持することができ、かつ、制御可能な温度範囲は、周知されている保冷方式より広く、従来の冷凍／冷蔵ユニットより小さい空間を占用し、放置される冷却装置数をニーズに応じて増加または減少させることができ（調整が容易である）、電力および動力を使用せず、作動時に騒音や振動がなく、使用する部品が故障しにくいなどの利点を有し、少量の品物の輸送に有利である以外に、他の生活、工業、医療などの方面にも利用することができる。

上記の実施例は、単に本考案の実施形態を例示し、本考案の技術的特徴を説明するためのものであって、本考案の保護範囲を制限するためのものではない。この技術を熟知している者であれば容易にできる変更や均等置換は、いずれも本考案の主張する範囲内であり、本考案の権利保護の範囲は、実用新案登録請求の範囲を基準とする。

１、１´：冷却装置
１０：装置本体
１１：筐体
１２：上管
１２Ｄ：長手延在方向
１３：収容空間
１４：蒸発管
１４ａ：上端
１４ｂ：下端
１４Ｄ：長手延在方向
１５：流体コネクタ
１６：下管
１６Ｄ：長手延在方向
１８：二酸化炭素
２０：圧力制御アセンブリ
２２：開閉弁
２４：蒸発圧調節弁
２６：排気管
３０：保護用筐体
３１：孔
１００：保冷庫
１１０：開口
１２１：充填口
１２２：充填弁
１２３：圧力計
１４２：放熱シート
１４２Ｄ：長手延在方向
ｂ：長さ
ｃ：長さ
Ｔ：厚さ
Ｔｄ：差分値
Ｔｅ：蒸発温度
Ｔｏ：保冷庫の内部温度
Ｌ：液体
Ｇ：ガス

Claims (11)

1. 冷却剤を収容するための収容空間を備えた装置本体と、
   蒸発または昇華圧を制御するための圧力制御アセンブリであって、前記収容空間と前記装置本体の外部と流体連通するように、前記装置本体に連結された圧力制御アセンブリとを含み、
   ここで、前記圧力制御アセンブリは、前記収容空間と前記装置本体の外部との連通を開閉するための開閉弁を含むことを特徴とする冷却装置。
2. 前記冷却剤は、液体二酸化炭素であることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記圧力制御アセンブリは、背圧調節弁を含み、かつ前記蒸発または昇華圧を０．１～７２．９ｂａｒＧの間に制御するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
4. 前記装置本体は、
   蒸発管と、
   前記蒸発管の上方に設けられて前記蒸発管と流体連通する上管と、
   前記蒸発管の下方に設けられて前記蒸発管と流体連通する下管とをさらに含み、
   ここで、前記上管は、前記圧力制御アセンブリに連結されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
5. 前記蒸発管は、少なくとも１つの放熱シートを含むことを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
6. 前記蒸発管は、断面形状が六角星状、八角星状またはスノーフレーク状であることを特徴とする請求項５に記載の冷却装置。
7. 前記上管は、前記冷却剤を充填するための充填口をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
8. 前記装置本体を覆い、かつ金属材料から製造されている保護用筐体をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
9. 前記保護用筐体は、複数の孔を含むことを特徴とする請求項８に記載の冷却装置。
10. 前記装置本体は、アルミ合金から製造されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
11. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の冷却装置が設けられた内部空間を含み、
    前記冷却装置は、前記圧力制御アセンブリを介して前記冷却装置の前記収容空間と保冷庫の外部とを連通させることを特徴とする保冷庫。

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