JP7015254B2 - 保冷具、物流梱包容器、物流システムおよび物流方法 - Google Patents
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Description
[保冷具の構成]
本発明の一態様の保冷具は、物流梱包容器に用いられ、保冷対象物の温度調節を行なう保冷具であって、過冷却特性を有し、液相から固相に相変化し始める凝固温度と固相から液相に相変化し始める融解開始温度との間の休眠期としての温度範囲を有する潜熱蓄熱材と、前記潜熱蓄熱材を収容する収容部と、を備える。図1は、本実施形態に係る保冷具100の断面図である。図1に示すように、本実施形態に係る保冷具100は、保冷具本体110の内部に中空構造の領域である収容部120を有し、収容部120に、蓄熱層130を備える。
図3は、本実施形態に係る物流梱包容器200の断面図である。物流梱包容器200は、物流梱包容器本体210と、物流梱包容器本体210の内部に設けられ保冷具を保持する保冷具保持部220と、梱包される物品の保持されるべき温度範囲に応じて選択された保冷具100と、物流梱包容器本体210の内部に設けられ物品を収容する物品収容部230とを備える。
本実施形態に係る物流システムは、保持されるべき温度範囲が定められた物品が、保冷具100と共に物流梱包容器200に梱包され、荷送人から運送人によって荷受人に引き渡される物流システムであって、温度が制御されない時間帯の前後の少なくとも一方で、物流梱包容器200の外部の温度を物品の保持されるべき温度範囲に制御する冷却装置を備え、冷却装置が、保冷具100に用いられた潜熱蓄熱材150の休眠期の温度範囲と物品の保持されるべき温度範囲との重複範囲で物流梱包容器200を冷却する。
次に、本実施形態に係る保冷具100の製造方法について説明する。図6A~図6Cは、本実施形態に係る保冷具100の製造の工程を示す概念図である。まず、図6Aに示すような、中空構造の領域を有する保冷具本体110を準備する。保冷具本体110は、潜熱蓄熱材150を注入できる注入口170が付いていることが好ましい。次に、潜熱蓄熱材150を注入する。注入方法は問わないが、シリンダーポンプやモーノポンプを用いた注入方法が好ましい。図6Bはシリンダーポンプを用いた例を示す。図6Bに示すように、シリンダーポンプの充填ホースを保冷具本体110の注入口170にセットし、吸上げホースを潜熱蓄熱材150の入った容器にセットする。次に、シリンダーポンプのピストンを下降することにより潜熱蓄熱材150を吸上げ、ピストン内に蓄熱材を充填した後に、ピストンを上昇させることで保冷具本体110に潜熱蓄熱材150を注入する。
図10は、休眠期の温度範囲を有する潜熱蓄熱材の例とその潜熱蓄熱材を用いた保冷具、物流梱包容器および物流システムによって輸送されることが想定される物品例を示した表である。この表に示される例のような様々な凝固温度、休眠期の温度範囲を有する潜熱蓄熱材から適切なものを選択することで、様々な物品をその保持されるべき温度範囲の温度に保持したまま、物流過程で潜熱蓄熱材を入れ替えたりすることなく、輸送することができる。一方で、比較例1に示すような休眠期の温度範囲を有さない潜熱蓄熱材は、凍結することで潜熱をためるか、融解することで潜熱を使うかのいずれかの過程しかない。しかし、潜熱蓄熱材AからKは、凝固温度以下で再生(潜熱をためる)、凝固温度から融解開始温度の範囲で休眠(潜熱を維持する)、融解開始温度より大きい温度で融解(潜熱を使う)するため、柔軟な物流システムの設計が可能となる。
実施例1は、第1の実施形態に係る保冷具の実施例である。まず、図6Aに示すようなブロー成型容器(材質:ポリエチレン、外形:180*280*29mm/t(保冷具本体)を準備した。次に、ブロー成型容器に図6Bに示すようなシリンダーポンプを備えた液体充填機を用いて、潜熱蓄熱材を800g注液した。潜熱蓄熱材は、テトラブチルアンモニウムブロミド38重量%の水溶液を用い、これに過冷却抑制剤として、上記水溶液の重量に対して2%の重量の炭酸ナトリウムと2.5%の重量のリン酸水素二ナトリウムを添加し、よく撹拌したものを用いた。そして、超音波溶着機を用いて、注入口をキャップし、溶着により密栓した。最後に、庫内温度3℃程度の冷蔵室で4時間以上放置し、潜熱蓄熱材を凝固させ、蓄熱層を形成した。この潜熱蓄熱材の凝固温度、融解開始温度、および主たる融解温度を示差走査熱量測定(使用装置:Rigaku社製DSC8213、測定温度範囲:-30~30℃、降温速度:-5℃/min、昇温速度:5℃/min)から評価したところ、凝固温度は5℃、融解開始温度は10℃、主たる融解温度は12℃であった。このようにして、休眠期の温度範囲を有する潜熱蓄熱材を蓄熱層とした実施例1の保冷具を作製した。
比較例2として、実施例1と同一のブロー成型容器に水を実施例1と同量の800g注液し、密栓した保冷具を用意した。これを、-18℃程度の冷凍庫で凝固させたものを比較例2とした。この潜熱蓄熱材の凝固温度、融解開始温度、および主たる融解温度を、実施例1と同様の手法で評価したところ、凝固温度は-10℃、融解開始温度は-1℃、主たる融解温度は0℃であった。
図8に示すように、実施例1については、測定開始から11時間以降で環境温度が25℃以上に上昇するのに伴い緩やかに温度上昇した。その後、急激な温度上昇はなく、12℃付近を長時間保持したことが確認された。また、測定開始から4時間から11時間までの期間では潜熱蓄熱材の温度が環境温度を追随し8℃を保持した。この期間での潜熱蓄熱材を取り出し、凝固状態を目視で確認したところ、潜熱蓄熱材の融解が殆ど無いことが確認された。これは、実施例1の潜熱蓄熱材は、凝固温度が5℃付近にあり、融解開始温度が10℃付近にあり、主たる融解温度が12℃付近にあるためであると考えられる。つまり、休眠期の温度範囲が、5~10℃であるため、環境温度が8℃の期間では融解が進まず、潜熱蓄熱材は、休眠していると考えられる。これらにより、冷却機能の延長ができることが確認された。
実施例2は、第1の実施形態に係る保冷具の実施例である。実施例2は、実施例1と同様の構成の蓄熱層を有する保冷具2つを実施例1と同じ方法で作製した。図9は、本実施例の物流梱包容器の断面図である。図9に示すように、物流梱包容器の物品収容部の上面および下面に保冷具を載置したものを用いて、実施例1および比較例2と同様の実験を行なった。そのときの保冷具の温度履歴を図8に示す。
図8に示すように、実施例2は、上面および下面の保冷具がほぼ同様の温度変化を示した。したがって、物品および物品収容部の温度変化も同様であったと考えられる。また、実施例1とは途中まで同様の温度変化を示したが、実施例1の11時間以降の温度上昇に対し、実施例2の11時間以降の温度上昇は、上面、下面共に実施例1より小さかった。これにより、潜熱蓄熱材の量が多くなると温度を維持できる時間は長くなることがわかる。
実施例3は、第1の実施形態に係る物流システムの実施例である。実施例3は、荷送人としての電子商取引業者が、物品としての保持すべき温度範囲が0℃を超えて15℃の青果物を、冷却装置としての3~10℃の冷蔵ロッカーを介して、荷受人が荷受人の自宅まで運搬する物流システムを想定している。例えば、荷受人が通勤途上の駅に配備されている冷蔵ロッカーから荷物を引き取る商取引を想定している。まず、電子商取引業社は、実施例1の保冷具と青果物を図3に示す物流梱包容器に収納した。次に、輸送業者が物流梱包容器を5℃の冷蔵車にて4時間かけて輸送し、冷蔵ロッカーに収容した。冷蔵ロッカーにて5時間収容された後に、荷受人が冷蔵ロッカーを開け、物流包装容器を25℃の環境下で自宅まで1.5時間かけて運搬した。なお、この場合は荷受人が運送人の役割を担っている。自宅にて物流包装容器を開梱したところ、青果物は鮮度を保持し、保冷具の潜熱蓄熱材は融解と凝固が共存した状態であり、完全な融解状態ではなかった。一方で、本実施例の物流システムの保冷具を比較例1の保冷具を用いた場合には、青果物の鮮度の劣化が確認され、保冷具の潜熱蓄熱材が完全に融解していた。すなわち、本発明の一態様の物流システムであれば、冷蔵車での輸送期間および冷蔵ロッカーでの保管期間での制御された温度範囲が、潜熱蓄熱材の休眠期または再生期の温度範囲と重複するため、長時間の輸送が可能となる。
実施例4は、第1の実施形態に係る保冷具の実施例である。実施例4は、実施例1のうち、潜熱蓄熱材としてテトラブチルアンモニウムブロミド37重量%、硝酸カリウム8重量%の水溶液を用いた以外は同じ方法で製造した保冷具を2つ用意した。この潜熱蓄熱材の凝固温度、融解開始温度および主たる融解温度を実施例1と同様の方法で評価したところ、凝固温度は-12℃、融解開始温度は6℃、主な融解温度は7℃であった。また用意した保冷具は-18℃の冷凍庫にて凍結させた後に、3~5℃の冷蔵庫に保管し、保冷具の温度を3~5℃にした。
図11に示すように、実施例4については、測定開始から3時間以降で環境温度の5℃に近づき、測定開始から12時間後まで5℃を保持した。その後、実施例4の潜熱蓄熱材の主な融解温度の7℃付近まで温度が上昇した後に、36時間後に10.0℃まで緩やかに上昇し、冷却対象物は保持すべき温度範囲である0℃を超えて10℃以下を36時間保冷して輸送することができた。これは、実施例4の潜熱蓄熱材は、休眠期の温度範囲が、-12~6℃であるため、環境温度が5℃の冷蔵倉庫内の期間では融解が進まず、潜熱蓄熱材は、休眠している。これにより、潜熱蓄熱材の冷却機能の延長ができ、保冷される物品が保持されるべき温度範囲にて長時間輸送することができる。また、輸送した36時間後の葉物野菜および乳製品には特に変色や損傷は見られず鮮度が保持されていた。
実施例5は、第1の実施形態に係る物流システムの実施例である。実施例5は、荷送人として水産業の生産者が、物品としての保持すべき温度範囲が-10℃を超えて5℃以下の生鮮品として鮮魚を、図9に示すように保冷具が配置された物流梱包容器に収容した。なお、上記保冷具は、潜熱蓄熱材としてテトラブチルアンモニウムブロミド35重量%、硝酸カリウム13重量%の水溶液を用い、固相状態のものを収容した。また、その潜熱蓄熱材は、凝固温度が-16℃、融解開始温度が3.2℃、主な融解温度が4.2℃であった。次に、輸送業者が2~3℃に保冷された冷蔵車にて8時間輸送した後に、荷受人である飲食店の店舗に物流梱包容器を降ろした。最後に荷受人は、店舗にて平均気温25℃の環境下で5時間静置された物流梱包容器を受け取り、開梱した。このとき、物品である鮮魚は、初期の鮮度を保持し、鮮度の劣化は見られなかった。また、保冷具の潜熱蓄熱材は、固相と液相が共存した状態であり、完全な融解状態ではなかった。すなわち、実施例5の保冷具は、2~3℃の冷蔵車内での輸送された期間は休眠しているため、保冷時間の延長が可能となる。
110 保冷具本体
120 収容部
130 蓄熱層
150 潜熱蓄熱材
170 注入口
190 栓
200 物流梱包容器
210 物流梱包容器本体
220 保冷具保持部
230 物品収容部
240 収容部
250 蓋部
Claims (9)
- 保持されるべき温度範囲が定められた保冷対象物が物流梱包容器に梱包され、荷送人から運送人によって荷受人に引き渡される物流システムであって、
前記物流梱包容器は、
物流梱包容器本体と、
梱包される前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に応じて選択された保冷具と、
前記物流梱包容器本体内部に設けられ、前記保冷具を保持する保冷具保持部と、
前記物流梱包容器本体内部に設けられ、前記保冷対象物を収容する物品収容部と、を備え、
前記保冷具は、
前記保冷対象物の温度調節を行なう保冷具であって、
過冷却特性を有し、液相から固相に相変化し始める凝固温度と固相から液相に相変化し始める融解開始温度との間の休眠期としての温度範囲を有する潜熱蓄熱材と、
前記潜熱蓄熱材を収容する収容部と、を備え、
前記潜熱蓄熱材は、前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に応じて、主たる融解温度が前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に含まれ、少なくとも前記休眠期の温度範囲と前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲とが重複する範囲を有するよう選択されたものであり、
温度が制御されない時間帯の前に、前記物流梱包容器の外部の温度を前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に制御する冷却装置を備え、
前記冷却装置が、前記休眠期の温度範囲と前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲との重複範囲よりも低く、かつ前記潜熱蓄熱材の凝固温度よりも低く、前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲の下限よりも高い温度で前記物流梱包容器を冷却することによって、前記潜熱蓄熱材が液相から固相に相変化する物流システム。 - 前記潜熱蓄熱材は、前記凝固温度が前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲の下限より高くなるよう選択されたものである請求項1記載の物流システム。
- 前記潜熱蓄熱材は、休眠期の温度範囲が1℃以上ある請求項1記載の物流システム。
- 前記潜熱蓄熱材がアルキル第4級塩をゲストとする準包接水和物の生成エネルギーを利用する請求項1記載の物流システム。
- 前記潜熱蓄熱材が非可燃性である請求項1記載の物流システム。
- 前記潜熱蓄熱材の融解開始温度が5℃以上、10℃未満であり、主な融解温度が5℃を超えて10℃以下である請求項1記載の物流システム。
- 保持されるべき温度範囲が定められた保冷対象物が物流梱包容器に梱包され、荷送人から運送人によって荷受人に引き渡される物流方法であって、
前記物流梱包容器は、
物流梱包容器本体と、
梱包される前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に応じて選択された保冷具と、
前記物流梱包容器本体内部に設けられ、前記保冷具を保持する保冷具保持部と、
前記物流梱包容器本体内部に設けられ、前記保冷対象物を収容する物品収容部と、を備え、
前記保冷具は、
前記保冷対象物の温度調節を行なう保冷具であって、
過冷却特性を有し、液相から固相に相変化し始める凝固温度と固相から液相に相変化し始める融解開始温度との間の休眠期としての温度範囲を有する潜熱蓄熱材と、
前記潜熱蓄熱材を収容する収容部と、を備え、
前記潜熱蓄熱材は、前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に応じて、主たる融解温度が前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に含まれ、少なくとも前記休眠期の温度範囲と前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲とが重複する範囲を有するよう選択されたものであり、
温度が制御されない時間帯の前に、冷却装置を用いて前記物流梱包容器の外部の温度を前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に制御するステップと、を有し、
前記冷却装置が、前記休眠期の温度範囲と前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲との重複範囲よりも低く、かつ前記潜熱蓄熱材の凝固温度よりも低く、前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲の下限よりも高い温度で前記物流梱包容器を冷却することによって、前記潜熱蓄熱材が液相から固相に相変化する物流方法。 - 保持されるべき温度範囲が定められた保冷対象物が物流梱包容器に梱包され、荷送人から運送人によって荷受人に引き渡される物流システムであって、
前記物流梱包容器は、
物流梱包容器本体と、
梱包される前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に応じて選択された保冷具と、
前記物流梱包容器本体内部に設けられ、前記保冷具と接して前記保冷具を保持する保冷具保持部と、
前記物流梱包容器本体内部に設けられ、前記保冷対象物を収容する物品収容部と、を備え、
前記保冷具は、
前記保冷対象物の温度調節を行なう保冷具であって、
過冷却特性を有し、液相から固相に相変化し始める凝固温度と固相から液相に相変化し始める融解開始温度との間の休眠期としての温度範囲を有する潜熱蓄熱材と、
前記潜熱蓄熱材を収容する収容部と、を備え、
前記潜熱蓄熱材は、前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に応じて、主たる融解温度が前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に含まれ、少なくとも前記休眠期の温度範囲と前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲とが重複する範囲を有するよう選択されたものであり、
温度が制御されない時間帯の前に、前記物流梱包容器の外部の温度を前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に制御する冷却装置を備え、
前記冷却装置が、前記休眠期の温度範囲と前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲との重複範囲で前記物流梱包容器を冷却する物流システム。 - 保持されるべき温度範囲が定められた保冷対象物が物流梱包容器に梱包され、荷送人から運送人によって荷受人に引き渡される物流方法であって、
前記物流梱包容器は、
物流梱包容器本体と、
梱包される前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に応じて選択された保冷具と、
前記物流梱包容器本体内部に設けられ、前記保冷具と接して前記保冷具を保持する保冷具保持部と、
前記物流梱包容器本体内部に設けられ、前記保冷対象物を収容する物品収容部と、を備え、
前記保冷具は、
前記保冷対象物の温度調節を行なう保冷具であって、
過冷却特性を有し、液相から固相に相変化し始める凝固温度と固相から液相に相変化し始める融解開始温度との間の休眠期としての温度範囲を有する潜熱蓄熱材と、
前記潜熱蓄熱材を収容する収容部と、を備え、
前記潜熱蓄熱材は、前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に応じて、主たる融解温度が前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に含まれ、少なくとも前記休眠期の温度範囲と前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲とが重複する範囲を有するよう選択されたものであり、
温度が制御されない時間帯の前に、冷却装置を用いて前記物流梱包容器の外部の温度を前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲に制御するステップと、を有し、
前記冷却装置が、前記休眠期の温度範囲と前記保冷対象物の保持されるべき温度範囲との重複範囲で前記物流梱包容器を冷却する物流方法。
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