JP7279332B2 - 運搬用台車 - Google Patents

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Description

本開示は、運搬用台車に関する。
従来より、例えば店舗や工場等では、食品等の積載物を運搬する運搬用台車が用いられている。このような運搬用台車は、一対の側枠を有する台車(台車本体)を有している。台車には、食品等の積載物を保温、保冷あるいは保護するために、断熱性のある台車用カバーが装着される。このような運搬用台車としては、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。
特開2013-233970号公報
従来の運搬用台車の台車用カバーは、例えばシート材を縫製したものから構成されており、薄くて柔軟なものであることが一般的である(例えば特許文献1参照)。このため、従来の台車用カバーにおいては、断熱性能を十分に高めることが難しいという問題がある。
本開示は、使用時の断熱性が良好な運搬用台車を提供する。
本実施の形態による運搬用台車は、運搬用台車であって、台車本体と、前記台車本体に箱状に配置されることにより断熱容器を構成する複数の断熱パネルと、を備え、前記複数の断熱パネルのうち少なくとも4つの断熱パネルは、真空断熱材を含む真空断熱部材を有し、前記断熱容器は、換気回数が0.1回/hr以下となっている。
本実施の形態による運搬用台車は、運搬用台車であって、台車本体と、前記台車本体に箱状に配置されることにより断熱容器を構成する複数の断熱パネルと、を備え、前記複数の断熱パネルのうち少なくとも4つの断熱パネルは、真空断熱材を含む真空断熱部材を有し、前記断熱容器は、換気回数の常用対数における保冷時間の変化率が-1となる値以下となっている。
本実施の形態による運搬用台車において、前記断熱容器の内容積が0.2m以上であってもよい。
本実施の形態による運搬用台車において、前記断熱容器の外容積をVとし、内容積をVとした場合に、(V-V)/Vの値が1/3以下であってもよい。
本実施の形態による運搬用台車において、前記換気回数が0.02回/hr以上であってもよい。
本実施の形態による運搬用台車において、各々の前記真空断熱材を含む前記真空断熱部材を有する前記断熱パネルの熱貫流率の平均が0.5W/mK以下であってもよい。
本実施の形態による運搬用台車において、前記複数の断熱パネルは、前記複数の断熱パネルを箱状に展開した展開状態と、前記複数の断熱パネルを折り畳むことにより折り畳み状態とをとることができてもよい。
本実施の形態による運搬用台車において、前記複数の断熱パネルは、前記折り畳み状態となったときに他の運搬用台車とネスティング可能となってもよい。
本実施の形態による運搬用台車において、前記複数の断熱パネルは、少なくとも天面パネルと、正面パネルと、背面パネルと、一対の側面パネルとを有し、前記正面パネルが開放可能となっていてもよい。
本実施の形態による運搬用台車において、前記複数の断熱パネルのうちの少なくとも一部の断熱パネルが、前記台車本体に固定されていてもよい。
本実施の形態による運搬用台車において、前記複数の断熱パネルが、箱状に配置された状態で前記台車本体に着脱可能に取り付けられていてもよい。
本実施の形態によれば、使用時の断熱性を良好にすることができる。
図1は、一実施の形態による運搬用台車を示す斜視図であって、各断熱パネルが展開状態となっている図である。 図2は、一実施の形態による運搬用台車を示す斜視図であって、正面パネルのみが折り畳み状態となっている図である。 図3は、一実施の形態による運搬用台車を示す斜視図であって、各断熱パネルが折り畳み状態となっている図である。 図4は、台車本体を示す斜視図である。 図5(a)(b)は、真空断熱材を例示する概略断面図である。 図6(a)-(d)は、真空断熱部材を例示する概略断面図である。 図7(a)(b)は、真空断熱パネルを例示する概略断面図である。 図8(a)-(c)は、真空断熱部材を例示する概略断面図である。 図9(a)-(d)は、二つの真空断熱パネルの接合部分を説明する模式図である。 図10(a)(b)は、変形例1による運搬用台車を示す斜視図である。 図11(a)-(c)は、変形例2による運搬用台車を示す斜視図である。 図12は、変形例3による運搬用台車を示す斜視図である。 図13は、変形例4による運搬用台車を示す斜視図である。 図14は、変形例5による台車本体を示す側面図である。 図15は、シミュレーションによる保冷時間と換気回数との関係を示すグラフである。 図16は、シミュレーションによる保冷時間と換気回数との関係を示すグラフである。 図17は、シミュレーションによる換気回数の常用対数における保冷時間の変化率を示すグラフである。 図18は、シミュレーションによる換気回数の常用対数における保冷時間の変化率を示すグラフである。
以下、図面を参照しながら一実施の形態について説明する。以下に示す各図は、模式的に示したものである。そのため、各部の大きさ、形状は理解を容易にするために、適宜誇張している。また、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。なお、以下に示す各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。また、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値および材料名は、実施の形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用することができる。本明細書において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば平行や直交、垂直等の用語については、厳密に意味するところに加え、実質的に同じ状態も含むものとする。
また、以下の実施の形態において、「X方向」とは、運搬用台車の長手方向に平行かつ運搬用台車が配置される床面に平行な方向であり、「Y方向」とは、X方向に垂直かつ運搬用台車が配置される床面に平行な方向である。「Z方向」とは、鉛直方向に平行な方向である。また、「正面」とは、床面に垂直な面であって、ネスティングする際に他の運搬用台車が進入してくる方向を向く面をいい、「背面」とは、床面に垂直な面であって、正面に対向する面をいう。「天面」とは、床面に平行な面であって、運搬用台車の上方側の面をいい、「底面」とは、床面に平行な面であって、運搬用台車の下方側の面をいう。「側面」とは、床面に垂直な面であって、運搬用台車の長手方向端部側の面をいう。
(運搬用台車の構成)
本実施の形態による運搬用台車の構成について、図1乃至図4を用いて説明する。図1は、本実施の形態による運搬用台車が展開状態となっている斜視図である。図2は、本実施の形態による運搬用台車を示す斜視図であって、正面パネルのみが折り畳み状態となっている図である。図3は、本実施の形態による運搬用台車が折り畳み状態となっている斜視図である。図4は、台車本体の斜視図である。なお、運搬用台車が「展開状態となっている」とは、運搬用台車の各断熱パネルが広げられており、各断熱パネルが箱状に組み立てられ、複数の断熱パネル間に断熱空間が形成されている状態をいう。また、運搬用台車が「折り畳み状態となっている」とは、運搬用台車の各断熱パネルが折り畳まれて、複数の断熱パネル内に断熱空間が形成されていない状態をいう。
図1乃至図3に示すように、本実施の形態による運搬用台車10は、台車本体(台車)50と、台車本体50に対してそれぞれ展開および折り畳み自在に設けられた複数(この場合は6枚)の断熱パネル11~16とを備えている。このうち複数の断熱パネル11~16は、展開して箱状に組立てられた展開状態(図1参照)と、折り畳まれることにより他の運搬用台車とネスティング可能となる折り畳み状態(図3参照)をとることができる。また、複数の断熱パネル11~16は、展開状態となって箱状に配置されることにより、断熱容器30を構成する。
運搬用台車10は、例えば店舗、工場、物流過程等において、保冷または保温が必要な積載物を保管したり搬送したりする際に使用される。このような運搬用台車10は、積載物を収納することが可能な断熱空間20が6つの断熱パネル11~16によって取り囲まれていることにより、運搬用台車10の内部の温度変化が極力抑制されるように構成されている。一方、運搬用台車10を使用しない場合には、他の同一の運搬用台車10とネスティングする(横方向に隣接する他の運搬用台車10に当該運搬用台車10の一部を重ねる)ことにより、複数の運搬用台車10をコンパクトに収納しておくことが可能である。
次に、図4を参照して、本実施の形態による台車本体(台車)50の構成について説明する。図4に示すように、台車本体50は、第1側枠51と、第2側枠52と、第1側枠51と第2側枠52とを互いに連結する連結部材53とを有している。この場合、台車本体50は、6輪の車輪61~66を有し、車輪61~66は、それぞれ連結部材53から下方に向けて取り付けられている。
第1側枠51は、台車本体50の長手方向一端部(X方向マイナス側端部)に設けられており、連結部材53から上方(Z方向プラス側)に向かって突設されている。第1側枠51は、梯子状に形成されており、上下方向(Z方向)に延びる一対の縦杆55と、一対の縦杆55の間でそれぞれ水平方向(Y方向)に延びる複数の横桟56とを有している。
第2側枠52は、台車本体50の長手方向他端部(X方向プラス側端部)に設けられており、連結部材53から上方(Z方向プラス側)に向かって突設されている。第2側枠52の構成は、上述した第1側枠51の構成と略同一であり、第1側枠51と平面視で点対称となるように構成及び配置されている。
連結部材53は、平面視略王字状(2つの「E」の字を背中合わせにした形状)であり、台車本体50の長手方向(X方向)に延びる中央フレーム57と、中央フレーム57にそれぞれ連結された3つの車輪取付フレーム67~69(第1車輪取付フレーム67、第2車輪取付フレーム68、第3車輪取付フレーム69)とを有している。
中央フレーム57は、台車本体50の幅方向(Y方向)略中央部に位置している。なお、ネスティング時に他の運搬用台車10の車輪取付フレーム67~69と干渉しないように、中央フレーム57は、車輪取付フレーム67~69よりも高い位置に設けられている。
第1車輪取付フレーム67と第2車輪取付フレーム68と第3車輪取付フレーム69とは、台車本体50の長手方向(X方向)に互いに間隔を空けて配置されている。また第1車輪取付フレーム67には、第1車輪61および第2車輪62が取り付けられ、第2車輪取付フレーム68には、第3車輪63および第4車輪64が取り付けられ、第3車輪取付フレーム69には、第5車輪65および第6車輪66が取り付けられている。
連結部材53上には、折り畳み可能な略直方体状の底板58が設けられている。底板58は、連結部材53に対して移動可能であり、連結部材53上に配置される展開状態(図1、図2および図4参照)と、連結部材53に対して持ち上げられて第2側枠52の周囲に折り畳まれた折り畳み状態(図3参照)とをとることができる。
(断熱容器および断熱パネルの構成)
次に、図1乃至図3を参照して、断熱容器30および断熱パネル11~16の構成について説明する。
断熱パネル11~16は、全体として台車本体50に対して展開および折り畳み自在に設けられており、上述したように、展開して箱状に組立てられた展開状態(図1)と、ネスティング可能となる折り畳み状態(図3)とをとることができる。また、図2は、断熱パネル11~16のうち正面パネル12のみが折り畳み状態にある場合を示している。
図1に示すように、断熱パネル11~16は、展開状態において略直方体形状となって断熱容器30を構成するものであり、天面パネル11と、正面パネル12と、背面パネル13と、第1側面パネル14と、第2側面パネル15と、底面パネル16とを含んでいる。断熱パネル11~16は、それぞれその主たる面(各断熱パネルを構成する6つの面のうち、最も広い互いに反対側を向く一対の面)がそれぞれ略長方形形状となっている。各断熱パネル11~16は、それぞれ剛性をもつ板状の部材からなり、使用時に柔軟に変形しないようになっている。
展開状態において、6つの断熱パネル11~16に取り囲まれることにより、積載物を収容する断熱空間20を形成することが可能である。これら各断熱パネル11~16を展開状態にして断熱容器30を形成すると、各断熱パネル11~16の間に略直方体形状の断熱空間20が形成される。また、断熱容器30は、後述するように、展開状態において換気回数が特定の値以下である。このため、断熱容器30は、外部との熱の流入や流出が制限され、断熱性を維持することができる。また、6つの断熱パネル11~16の少なくとも一部は、それぞれ隣接する他の断熱パネル11~16に対して移動可能に設けられている。これにより、運搬用台車10は、断熱空間20が形成されている展開状態から、断熱空間20が形成されない折り畳み状態に変更すること、および折り畳み状態から展開状態に変更することが可能である。このため、運搬用台車10を使用しない場合には、断熱パネル11~16を折り畳み状態とすることにより、他の運搬用台車10とネスティングすることが可能となる。また展開状態において、6つの断熱パネル11~16は、それぞれその周縁が他のいずれかの断熱パネル11~16と密着するようになっており、これにより断熱空間20の密閉性が確保されている。
断熱容器30の内容積は、例えば0.2m以上であることが好ましい。断熱容器30の内容積が0.2m以上である場合、断熱空間20を十分に確保することができる。また、断熱容器30は、使用時の断熱性が良く、不使用時に小型化できるため、大型の断熱容器にも適用可能であるという利点がある。さらに、大型の断熱容器は、より多くの物品を保管または輸送することが可能であるという利点がある。断熱容器30の内容積は、0.3m以上にすることができ、0.5m以上であってもよく、0.8m以上であってもよい。なお、組立作業や分解作業がしやすいように、断熱容器30の内容積は、8.0m以下にすることができる。
ここで、組立状態(展開状態)における断熱容器30の外容積をVとし、内容積をVとした場合に、小型化指標=(V-V)/Vと定義する。外容積Vは、組立状態の断熱容器30の外形から算出される容積であり、内容積Vは、組立状態の断熱容器30の内形(断熱空間)から算出される容積である。なお、小型化指標における(V-V)は、理想的な分解状態(折り畳み状態)(内容積が0となるように断熱パネルを重ねた状態)における断熱容器30の外容積に相当する。(V-V)の値を、組立状態の断熱容器30の外容積Vで除することで、組立状態から分解状態へ変更した場合の小型化の指標となる。(V-V)/Vの値は、例えば、1/3以下であってもよく、1/4以下であってもよい。小型化の観点では、(V-V)/Vの値は小さいほど好ましい。
(天面パネル)
天面パネル11は、展開状態(図1)において、天面側(Z方向プラス側)に位置する断熱パネルであり、水平面(XY平面)に対して平行に配置される。この天面パネル11は、部分的に開閉可能な構造であり、第1側枠51側に位置する第1天面部分パネル11aと、第2側枠52側に位置するとともに、第1天面部分パネル11aよりも大きい第2天面部分パネル11bと、を有している。第1天面部分パネル11aは、第1側面パネル14に対して折り畳み自在に取り付けられている。また、第2天面部分パネル11bは、第1天面部分パネル11aに対して折り畳み自在に取り付けられている。
(正面パネル)
正面パネル12は、展開状態(図1)において、正面側(Y方向マイナス側)に位置する断熱パネルであり、水平面(XY平面)に対して垂直(ZX平面に平行)に配置される。この正面パネル12は、折り畳み可能な構造であり、第1側枠51側に位置する第1正面部分パネル12aと、中間に位置する第2正面部分パネル12bと、第2側枠52側に位置する第3正面部分パネル12cとを有している。このうち第1正面部分パネル12aは、第1側面パネル14に折り畳み自在に取り付けられている。また、第2正面部分パネル12bは、第1正面部分パネル12aに対して折り畳み自在に取り付けられている。さらに、第3正面部分パネル12cは、第2正面部分パネル12bに折り畳み自在に取り付けられている。
(背面パネル)
背面パネル13は、展開状態(図1)において、背面側(Y方向プラス側)に位置する断熱パネルであり、水平面(XY平面)に対して垂直(ZX平面に平行)に配置される。この背面パネル13は、折り畳み可能な構造であり、第1側枠51側に位置する第1背面部分パネル13aと、第2側枠52側に位置する第2背面部分パネル13bとを有している。このうち第2背面部分パネル13bは、第1背面部分パネル13aに対して折り畳み自在に取り付けられている。また、第1背面部分パネル13aは、第1側面パネル14に固定されている。
(第1側面パネル)
第1側面パネル14は、展開状態(図1)および折り畳み状態(図3)の両方において第1側枠51側(X方向マイナス側)に位置する断熱パネルであり、水平面(XY平面)に対して垂直(YZ平面に平行)に配置される。この第1側面パネル14は、一枚の板状の部材から構成される。また、第1側面パネル14は、展開状態(図1)および折り畳み状態(図3)の両方において、移動することなく、台車本体50の第1側枠51の外側周囲に配置され、YZ平面に平行となっている。
(第2側面パネル)
第2側面パネル15は、展開状態(図1)および折り畳み状態(図3)の両方において第2側枠52側(X方向プラス側)に位置する断熱パネルであり、水平面(XY平面)に対して垂直(YZ平面に平行)に配置される。この第2側面パネル15は、一枚の板状の部材から構成される。また、第2側面パネル15は、展開状態(図1)および折り畳み状態(図3)の両方において、移動することなく、台車本体50の第2側枠52の外側周囲に配置され、YZ平面に平行となっている。
(底面パネル)
底面パネル16は、展開状態(図1)において、底面側(Z方向マイナス側)に位置する断熱パネルであり、水平面(XY平面)に対して平行に配置される。また、展開状態において、底面パネル16は、台車本体50の底板58上であって、第1側枠51と第2側枠52との間に配置される。底面パネル16は、一枚の板状の部材から構成され、持ち上げることにより折り畳み可能な構造を有する。この底面パネル16は、第1側枠51に対して折り畳み自在に取り付けられている。
(各断熱パネルの構成)
上述した複数の断熱パネル11~16は、真空断熱材を含む真空断熱部材を有する真空断熱パネルである。しかしながら、本実施の形態では、運搬用台車10の断熱性能と利便性との両立を図る観点より、断熱パネル11~16の全てが真空断熱パネルでなくてもよく、断熱パネル11~16のうち少なくとも4つが真空断熱パネルであればよい。具体的には、荷物の重量により真空断熱材が破損する危険性を防ぐために、底面パネル16が真空断熱材を含まないようにしてもよく、その場合は、例えば、天面パネル11、正面パネル12、背面パネル13、第1側面パネル14、および第2側面パネル15の5つの断熱パネルが、真空断熱パネルであってもよい。また、開閉により真空断熱材が破損する危険性を防ぐために、開閉可能な構造を有する断熱パネルが真空断熱材を含まないようにしてもよい。例えば、正面パネル12を開閉可能とし、天面パネル11、背面パネル13、第1側面パネル14、および第2側面パネル15の4つの断熱パネルが、真空断熱パネルであってもよい。
本開示によれば、真空断熱材を用いており、かつ、換気回数が特定の値以下であることから、使用時の断熱性が良く、不使用時に折り畳んでネスティングすることが可能な運搬用台車10を提供することができる。以下で詳しく説明する。
断熱パネル11~16の断熱材として真空断熱材を用いた場合、真空断熱材に特有の性質に起因して、断熱容器30の気密性が低下しやすいという問題が生じる。すなわち、真空断熱材は、単位厚みあたりの断熱性が、一般的な発泡断熱材に比べて約5倍~約10倍も高いため、断熱材の厚みを大幅に薄くしても、所望の断熱性が得られるという性質がある。しかしながら、断熱材の厚みを大幅に薄くした場合、断熱パネル11~16の端面と、断熱パネル11~16の主面との接触面積も大幅に小さくなり、結果として、断熱容器30の気密性が低下しやすくなる。
また、真空断熱材は、内部を大気圧よりも圧力が低い真空状態に保持する必要があるため、加工性が低いという性質がある。また、例えば発泡断熱材では、発泡断熱材の一部が破損した場合であっても、断熱性の低下は破損した一部に限定されるが、真空断熱材では、真空断熱材の一部が破損すると、その真空断熱材全体の断熱性が低下することになる。このように、真空断熱材は、破損時の性能劣化が大きいという性質がある。そのため、加工性向上および破損防止の観点から、断熱パネルとして、真空断熱材とともに、発泡断熱材を用いる場合がある。しかしながら、複数の断熱材を積層すると、真空断熱材の端面と発泡断熱材の主面との接触面、および、発泡断熱材の端面と発泡断熱材の主面との接触面という二つの接触面が生じ、結果として、断熱容器30の気密性が低下しやすくなる。
さらに、本実施の形態による運搬用台車10において、断熱パネル11~16が台車本体50に配置されている。一般に、台車本体50は、使用時に不安定に揺れ動きやすい傾向がある。具体的には、台車本体50の第1側枠51と第2側枠52とが揺れて、第1側枠51の上部と第2側枠52の上部との間隔が変動する場合がある。このため、台車本体50の揺れに伴って、断熱パネル11~16同士や部分パネル同士が、その接合部においてずれ、結果として、断熱容器30の気密性が低下しやすくなる。
このように、断熱パネル11~16の断熱材として真空断熱材を用いた場合、真空断熱材に特有の性質(厚みが薄く、加工性が低く、破損時の性能劣化が大きい性質)や、台車本体50上に配置されるという性質に起因して、断熱容器30の気密性が低下しやすくなる。そのため、台車本体50上に配置され、かつ、真空断熱材を用いた断熱パネル11~16を有する運搬用台車10では、気密性の管理が重要になる。しかしながら、このような運搬用台車10において、断熱容器30の気密性が、断熱容器30全体の断熱性に対して、どの程度の影響を与えるかに関する知見は、従来知られていなかった。本開示においては、気密性(換気回数)と、保冷時間との関係を詳細に検討したところ、換気回数を所定の値以下に設定することで、気密性に起因する断熱容器30の断熱性の低下を抑制することができることを見い出した。
また、上述した気密性の管理という技術的思想は、台車本体上に配置され、かつ、真空断熱材を用いた断熱パネルを有する運搬用台車に特有の課題と密接に関連している。例えば、台車本体上に配置されていない断熱容器の場合、台車本体が不安定に揺れ動くことによって断熱パネル同士の接合部がずれることがないため、真空断熱材を用いた場合であっても、台車本体上に配置されていることに起因する気密性の問題は生じない。一方、台車本体上に配置された断熱容器の断熱パネルであっても、真空断熱材を用いず、一般的な発泡断熱材を用いた場合、一般的な発泡断熱材は十分に厚く、真空断熱材に比べて加工性も高いため、断熱材に起因する気密性の問題は生じにくい。また、一般的な発泡断熱材を用いた場合、断熱材の性能が真空断熱材よりも低いので、断熱性を向上させるためには、断熱材の性能を向上させる方がより適切な場合も多い。しかし、真空断熱材を用いた断熱パネルを有する断熱容器の場合、断熱材の性能は十分に優れているので、気密性を管理して断熱性を向上させることが重要である。このように、気密性の管理という技術的思想は、台車本体上に配置され、かつ、真空断熱材を用いた断熱パネルを有する運搬用台車に特有の課題と密接に関連している。以下、本開示の断熱容器30について、さらに詳しく説明する。
(換気回数)
本開示の断熱容器30の換気回数は、展開状態(組立状態)において、0.1回/hr以下であることが好ましい。換気回数が0.1回/hr以下である場合、断熱パネル11~16同士の接合部等の隙間を通る熱の移動が保冷時間に与える影響は、断熱パネル11~16を通る熱の移動が保冷時間に与える影響に比べて十分に少なく、保冷時間が安定するためである。言い換えると、換気回数が0.1回/hr以下であることが、気密性の低下に起因する断熱容器30の断熱性の低下を抑制し、真空断熱材を用いた断熱容器30の断熱性能を十分に発揮するうえで重要である。換気回数は、以下のように求める。
すなわち、断熱容器の換気回数(回/hr)は、JIS A 1406:1974(屋内換気量測定方法(炭酸ガス法))に準拠して、1時間あたりの換気量(給気量ともいう、m/hr)を測定し、換気量Qを断熱容器の内容積で除することで求める。換気量は、断熱容器内に、ガスボンベまたは気化ドライアイスを使用して炭酸ガスを放出し、炭酸ガス濃度を測定し、上記JIS規格の3.1に記載された(1)式(Seidelの式)により求める。炭酸ガス濃度は、上記JIS規格の2.1(5)に記載された赤外線ガス分析計法を用い、測定点は断熱容器内において高さが異なる3点~5点とし、各測定点での平均値を炭酸ガス濃度とする。また、上記JIS規格の2.2に記載に基づき、最初の炭酸ガス濃度測定時に、濃度分布が均一となるように、小型の扇風機を用いて断熱容器内の雰囲気を撹拌する。「濃度分布が均一」とは、各測定点に炭酸ガス濃度が、平均値に対して±10%以内である状態をいい、この状態が得られるように、断熱容器内の雰囲気を撹拌する。また、最初の測定時における炭酸ガス濃度は、5000ppm以上10000ppm以下となるように調整する。さらに、換気量の測定は、断熱容器内外での温度差なし、かつ、無風状態で行う。なお、換気量の測定は、複数回(例えば5回以上10回以下)行い、平均値として求めることが好ましい。
また、本開示の断熱容器30の換気回数は、展開状態において、上記換気回数の常用対数における保冷時間の変化率が-1となる値以下であることが好ましい。換気回数が、換気回数の常用対数における保冷時間の変化率が-1となる値以下である場合、断熱パネル11~16の断熱性能を十分に発揮させることができるためである。言い換えると、換気回数の常用対数における保冷時間の変化率が-1となる値以下の換気回数であることが、真空断熱材を用いた断熱容器の断熱性能を十分に発揮するうえで重要である。換気回数の常用対数における保冷時間の変化率については、以下のように求める。
すなわち、保冷時間は、断熱容器の内部に収納したサンプル(断熱容器の内容積の10%に相当する2℃の水を入れた2LのPET容器)を、外気温35℃の雰囲気で8℃以下に保つことが可能な時間(保冷時間)により評価する。まず、気温35℃の雰囲気に断熱容器を静置し、断熱容器の内外の温度を35℃にする。次に、収納するサンプルとして、断熱容器の内容積の10%に相当する2℃の水を入れたPET容器を準備する。なお、PET容器として、市販の2LのPET容器を用いる。次に、サンプルを断熱容器の底面パネルの中央に配置する。PET容器のキャップ部分には穴が空けられ、その穴から、PET容器高さの半分程度の長さの熱電対または測温抵抗体が導入されている。これにより、PET容器の中央部分の温度を測定する。次に、断熱容器を密閉する。なお、保冷剤は使用しない。
このようにして、保冷時間を求めることができる。一方、開閉可能な構造を有する断熱容器を用いた場合には、開閉の程度を意図的な非正規状態に調整することによって、換気回数を実験的に調整可能である。開閉可能な構造を有する断熱容器を用いていない場合であっても、例えば内部が空洞のパイプを断熱パネル同士の接合部に挟む等の方法で断熱パネル同士の接合の程度を意図的な非正規状態に調整することによって、換気回数を実験的に調整可能である。そこで、実験的に調整した複数の換気回数に対して、都度、保冷時間を求めることで、換気回数および保冷時間の関係が得られる。複数の換気回数の測定は、例えば、換気回数が0.01回/hr以上で1回/hr以下の範囲において常用対数軸で概ね偏りなく行うことが好ましく、複数の換気回数の測定点は、例えば5点以上であり、10点以上であってもよい。
換気回数および保冷時間の関係が得られた後に、換気回数の常用対数における保冷時間の変化率を求める。例えば、換気回数が横軸の対数軸にプロットされ、保冷時間が縦軸の普通の軸にプロットされた片対数グラフを作成し、その片対数グラフにおける傾きを求める。
一方、本開示の断熱容器30の換気回数は、展開状態において、0.02回/hr以上であることが好ましい。0.02回/hr以上の換気回数を許容することによって、断熱パネル同士の接合部を接合や取外がしやすい構造としたり、断熱容器を開閉可能な構造としたりすることが容易になるためである。
(断熱容器)
上述したように、断熱パネル11~16のうち少なくとも4つの断熱パネルは、真空断熱材を含む真空断熱部材を有する真空断熱パネルである。真空断熱パネルの数を増やすことによって、断熱容器30の断熱性能が向上する。真空断熱パネルの数を減らすことによって、真空断熱材が破損して断熱容器30の断熱性能が急激に低下する危険性を低減できる。
なお、真空断熱パネル以外の断熱パネルとしては、例えば、真空断熱材を含まずに、多孔質断熱材および繊維断熱材の少なくとも一方を含む断熱部材を有する断熱パネルが挙げられる。なお、多孔質断熱材や繊維断熱材は、多孔質構造や繊維構造による多数の空隙を大気圧状態である内部に有する断熱材である。本開示の断熱容器では、真空断熱パネル以外の断熱パネルの熱貫流率は、例えば3W/mK以下とすることができ、2W/mK以下であってもよい。
(1)真空断熱パネル
真空断熱パネルは、真空断熱材を含む真空断熱部材を有する断熱パネルである。真空断熱部材は、断熱材として、真空断熱材のみを有する部材であってもよく、真空断熱材と、その他の断熱材とを有する部材であってもよい。本開示においては、真空断熱材を第一断熱材と称し、真空断熱材以外の断熱材を第二断熱材と称する場合がある。
(i)真空断熱材
本開示における真空断熱材は、芯材と、芯材を包む外装材とを有する。図5は、本開示における真空断熱材を例示する概略断面図である。図5(a)に示すように、真空断熱材である第一断熱材41は、芯材41aと、ガスバリア性を有する外装材41bとを有する。外装材41bの内部は減圧状態である。図5(b)は、真空断熱材の他の一例である。図5(a)では、真空断熱材である第一断熱材41の内部の両端に空隙が形成されているが、図5(b)では、空隙が形成されていない。空隙は、第一断熱材41の製造方法の違いにより形成されたり形成されなかったりする。
芯材としては、例えば、粉体、多孔質体、繊維体等を用いることができる。上記粉体は、無機系粉体であってもよく、有機系粉体であってもよく、具体的には、乾式シリカ、湿式シリカ、凝集シリカ粉末、導電性粉体、炭酸カルシウム粉末、パーライト、クレー、タルク等が挙げられる。上記多孔質体としては、例えば、ウレタンフォーム、スチレンフォーム、フェノールフォーム等が挙げられる。上記繊維体としては、無機繊維でも有機繊維でもよく、無機繊維としては、例えば、グラスウール、グラスファイバー等のガラス繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、セラミック繊維、ロックウール等が挙げられる。
外装材は、芯材の外周を覆う部材であり、例えば、芯材側から熱溶着層、ガスバリア層をこの順に有する可撓性シートが挙げられる。ガスバリア層としては、金属箔、樹脂シートの片面に蒸着層を有する蒸着シート等が挙げられる。金属箔としては、例えばアルミニウムが挙げられる。蒸着層としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム酸化物、ケイ素酸化物が挙げられる。樹脂シートとしては、公知の樹脂シートを用いることができる。
外装材の酸素透過度は、例えば0.5cc・m-2・day-1以下であってもよく、0.1cc・m-2・day-1以下であってもよい。また、外装材の水蒸気透過度は、例えば0.2cc・m-2・day-1以下であってもよく、0.1cc・m-2・day-1以下であってもよい。真空断熱材の内部真空度は、例えば5Pa以下であってもよい。真空断熱材の初期熱伝導率は、例えば25℃環境下で15mW・m-1・K-1以下であり、10mW・m-1・K-1以下であってもよく、5mW・m-1・K-1以下であってもよい。
(ii)真空断熱部材
本開示における真空断熱部材は、断熱材として、真空断熱材(第一断熱材)のみを有する部材であってもよく、真空断熱材(第一断熱材)と、その他の断熱材(第二断熱材)とを有する部材であってもよい。上述したように、真空断熱材(第一断熱材)は、破損時の性能劣化が大きいが、その他の断熱材(第二断熱材)とともに用いることで、真空断熱材(第一断熱材)の破損時の断熱パネルの断熱性の低下を抑制できる。
図6は、本開示における真空断熱部材を例示する概略断面図である。図6(a)に示すように、真空断熱部材45Aは、真空断熱材である第一断熱材41と、第一断熱材41の一方の主面側に位置する第二断熱材42とを有していてもよい。例えば、第一断熱材41を金型にセットし、その後、射出成型で第一断熱材41および第二断熱材42を一体的に成形することができる。一方、図示しないが、第一断熱材41および第二断熱材42の間に、両者を接着する接着層を有していてもよい。
第二断熱材としては、発泡断熱材等の多孔質断熱材や、繊維断熱材が挙げられる。多孔質断熱材や繊維断熱材としては、例えば、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレン、発泡ポリウレタン、発泡ポリフェノール等の発泡プラスチック系断熱材、グラスウール、グラスファイバー、ロックウール、セルロースファイバー、インシュレーションボード等の繊維系断熱材、羊毛、炭化コルク等の天然素材系断熱材等が挙げられ
る。
また、図6(a)に示す真空断熱部材45Aは、第一断熱材41の端面に第二断熱材42を有しないが、図6(b)に示すように、真空断熱部材45Aは、第一断熱材41の両端面を覆うように第二断熱材42を有していてもよい。なお、図示しないが、第一断熱材41の一方の端面のみが、第二断熱材42で覆われていてもよい。また、第一断熱材41の端面の一部が、第二断熱材42で覆われていてもよく、第一断熱材41の端面の全部が、第二断熱材42で覆われていてもよい。
また、図6(a)に示す真空断熱部材45Aは、第一断熱材41の一方の主面側のみに第二断熱材42を有するが、第一断熱材41の両主面側に第二断熱材42を有していてもよい。さらに、図6(c)に示すように、真空断熱部材45Aは、第一断熱材41の全周を覆うように第二断熱材42を有していてもよい。
さらに、本開示における真空断熱部材は、第一断熱材の全周を覆うように、遮熱シートを有していてもよい。例えば、図6(d)に示すように、真空断熱部材45Aは、第一断熱材41および第二断熱材42の全周を覆うように遮熱シート43を有していてもよい。この場合、第一断熱材41の周囲の一部は、第二断熱材42を介して、遮熱シート43で覆われている。
遮熱シートとしては、例えば、金属箔を含む多層シート、樹脂シートの片面に蒸着層を有する蒸着シートが挙げられる。金属箔の種類および蒸着シートの種類については、上述した内容と同様である。遮熱シートを設けることで、断熱部材の断熱性はさらに向上する。さらに、後述するように、断熱容器の気密性の向上を図ることができる。
(iii)保護部材
本開示における真空断熱パネルは、上述した真空断熱部材を少なくとも有する断熱パネルであり、真空断熱部材を保護する保護部材をさらに有していてもよい。図7は、本開示における真空断熱パネルを例示する概略断面図である。図7(a)に示すように、真空断熱パネル45は、真空断熱部材45Aと、接着層44と、保護部材45Bとこの順を有していてもよい。図7(a)に示す真空断熱パネル45は、第一断熱材41の一方の主面側に第二断熱材42を有し、第一断熱材41の他方の主面側に保護部材45Bを有する。一方、図7(b)に示すように、真空断熱パネル45は、真空断熱部材45Aの全周を覆うように保護部材45Bを有していてもよい。なお、図示しないが、真空断熱パネルは、例えば図7(b)に示す保護部材45Bの全周を覆うように、上述した遮熱シートを有していてもよい。
保護部材としては、例えば、合板、発泡材、樹脂板、エンボス樹脂シート、板紙等の有機高分子部材、および、セラミック部材等が挙げられる。また、軽量で比較的剛性のある材料として、例えば、プラスチックダンボール、養生された木材を使用することもできる。あるいは、上述した第二断熱材と同じものを用いてもよい。
(iv)真空断熱パネル
本開示における真空断熱パネルは、熱貫流率が低いことが好ましく、例えば、0.5W/mK以下とすることができる。
熱貫流率とは、断熱パネルにおける熱の伝わりやすさを表す値であり、値が小さいほど断熱性が高いことを表している。熱貫流率(U値)は、以下のように表される。
熱貫流率(W/mK)=1/熱抵抗値(mK/W) …(1)
熱抵抗値(mK/W)=厚み(m)/熱伝導率(W/mK) …(2)
ここで、断熱パネルにおける熱貫流率の測定方法について説明する。例えば、断熱パネルそのものの熱抵抗値を求めてもよい(第一の測定方法)。また、例えば、測定対象である断熱パネルと同一の層構成を有し、厚み方向に対する垂直な面が30cm×30cm以上の大きさを有する試験用断熱パネルを作製し、その試験用断熱パネルの熱抵抗値を求めてもよい(第二の測定方法)。また、例えば、測定対象である断熱パネルを構成する各部材の熱伝導率を測定し、各部材の厚み、熱伝導率から各部材の総和の熱抵抗値を求めてもよい(第三の測定方法)。熱抵抗値および熱伝導率は、JIS A1412-1,2,3に準拠して求める。測定環境の温度は、20℃以上25℃以下とする。なお、熱貫流率の測定方法は、まずは直接的な測定方法である第一の測定方法を採用することが好ましく、第一の測定方法を採用が難しい場合には第二の測定方法を採用することが好ましく、第二の測定方法を採用が難しい場合には第三の測定方法を採用することが好ましい。なお、断熱パネルが、熱貫流率が異なる複数の領域を有する場合、領域が占める割合を考慮した平均的な熱貫流率を用いることが好ましい。
第三の測定方法を例示する。例えば、真空断熱パネルが、第一断熱材(真空断熱材)および第二断熱材(EPP:発泡ポリプロピレン)を有する場合を想定する。第一断熱材(真空断熱材)の熱伝導率が0.003(W/mK)であり、厚みが0.006mである場合、熱抵抗値は、式(2)から0.006/0.003=2(mK/W)となる。一方、第二断熱材(EPP)の熱伝導率が0.04(W/mK)であり、厚みが0.02mである場合、熱抵抗値は、式(2)から0.02/0.04=1/2(mK/W)となる。そのため、第一断熱材および第二断熱材を有する真空断熱パネルの熱貫流率は、式(1)から1/(2+1/2)=0.4(W/mK)となる。
断熱容器が複数の真空断熱パネルを有する場合、各々の真空断熱パネルの熱貫流率の平均を、例えば、0.5W/mK以下とすることができる。また、全ての真空断熱パネルの熱貫流率を、例えば、0.5W/mK以下とすることもできる。
真空断熱パネルは、断熱パネルの断熱性を向上させる手段を有していてもよい。例えば図8(a)に示すように、真空断熱材である第一断熱材41は、幅方向において真空断熱部材の全域にわたるように、1つで形成されていることが好ましい。例えば断熱容器が大型化すると、断熱パネルの一辺も大きくなるが、そのような場合であっても、真空断熱材である第一断熱材41が一つで形成されていることが好ましい。図8(a)に示すように、真空断熱部材の幅をWとし、第一断熱材41の幅をWとした場合、W/Wの値は、例えば90%以上であることが好ましい。また、Wの値は、例えば600mm以上であることが好ましい。
また、例えば図8(b)に示すように、真空断熱部材45Aが、幅方向において、複数の第一断熱材41を有する場合、真空断熱部材45Aは、平面視上、複数の第一断熱材41の隙間部分αに該当する位置に補助断熱材47を有していてもよい。隙間部分αにおける真空断熱部材の厚みを厚くすることで、真空断熱パネルの断熱性を向上させることができる。同様に、例えば図8(c)に示すように、真空断熱部材45Aが、幅方向において、複数の第一断熱材41を有する場合、真空断熱部材45Aは、平面視上、複数の第一断熱材41の隙間部分αに該当する位置に、別の第一断熱材41を有していてもよい。隙間部分αに別の第一断熱材41が位置するため、真空断熱パネルの断熱性を向上させることができる。
(2)気密性向上手段
本開示の断熱容器は、展開状態における換気回数が、所定の値以下であることが好ましい。断熱容器の換気回数を低減する手段(断熱容器の気密性を向上させる手段)は、目的とする換気回数が得られる手段であれば特に限定されず、任意の手段を採用できる。
気密性向上手段の一例としては、例えば、二つの断熱パネル11~16の接合部分の気密性を向上させる手段が挙げられる。例えば図9(a)に示すように、接合する断熱パネル11~16において、一方の断熱パネルVが、第一断熱材41の端面を覆うように第二断熱材42を有し、他方の断熱パネルVが、第一断熱材41の主面を覆うように第二断熱材42を有し、展開状態において、断熱パネルVにおける第一断熱材41の端面に位置する第二断熱材42と、断熱パネルVにおける第一断熱材41の主面に位置する第二断熱材42とが接触していることが好ましい。図9(a)では、領域Xにおいて、第二断熱材42同士を接触させることで、領域Xにおける気密性が向上する。なお、接触する二つの第二断熱材は、同材料の断熱材であってもよく、異材料の断熱材であってもよい。
また、例えば図9(b)に示すように、接合する二つの断熱パネル11~16において、一方の断熱パネルVが、第一断熱材41の端面を(第二断熱材42を介して)覆うように遮熱シート43を有し、他方の断熱パネルVが、第一断熱材41の主面を(第二断熱材42を介して)覆うように遮熱シート43を有し、展開状態において、断熱パネルVにおける第一断熱材41の端面に位置する遮熱シート43と、断熱パネルVにおける第一断熱材41の主面に位置する遮熱シート43とが接触していることが好ましい。図9(b)では、領域Xにおいて、遮熱シート43同士を接触させることで、領域Xにおける気密性が向上する。なお、接触する二つの遮熱シートは、同材料のシートであってもよく、異材料のシートであってもよい。また、図示しないが、領域Xにおいて、遮熱シート43および第二断熱材42が接触していてもよい。
また、例えば図9(c)に示すように、断熱容器30が、第一の面ファスナ部35aと、第一の面ファスナ部35aと結合可能な第二の面ファスナ部35bと、第一の面ファスナ部35aに連結された可撓性部材35cとを有する面ファスナ部材を備え、接合する二つの断熱パネル11~16において、可撓性部材35cの一部は、断熱パネルVの外表面(断熱空間とは反対の表面)で固定され、第二の面ファスナ部35bは、断熱パネルVの外表面(断熱空間とは反対の表面)に位置していてもよい。図9(c)では、断熱パネルVの外表面において、第一の面ファスナ部35aおよび第二の面ファスナ部35bが結合可能であるため、領域Xにおける気密性が向上する。
また、例えば図9(d)に示すように、接合する二つの断熱パネル11~16において、一方の断熱パネルVが、第一断熱材41の端面に第一の磁石36aを有し、他方の断熱パネルVが、第一断熱材41の端面に第一の磁石36aとは異なる磁極を有する第二の磁石36bを有し、展開状態において、第一の磁石36aおよび第二の磁石36bが磁力により引き合うことが好ましい。図9(d)では、磁力により、領域Xにおける気密性が向上する。
(変形例)
次に、図10乃至図14を参照して、運搬用台車の変形例について説明する。図10乃至図14は、運搬用台車の各変形例を示す図である。図10乃至図14において、図1乃至図9に示す形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
(変形例1)
図10(a)(b)は、変形例1による運搬用台車10を示している。図10(a)(b)において、箱状に形成された断熱容器30が台車本体50上に搭載されており、断熱容器30は、第1側枠51と第2側枠52との間に位置している。また断熱容器30は、図示しない面ファスナー等の連結部材により、第1側枠51および第2側枠52に対して着脱自在に取り付けられていても良い。この場合、断熱容器30の正面パネル12が開放可能となっている。図10(b)に示すように、正面パネル12は、折り畳み状態において、第1側枠51および第2側枠52の周囲に配置される。
(変形例2)
図11(a)-(c)は、変形例2による運搬用台車10を示している。図11(a)-(c)に示す運搬用台車10において、箱状に形成された断熱容器30が台車本体50上に搭載されている。図11(c)に示すように、正面パネル12は、折り畳み状態において、天面パネル11上に配置される。この他の構成は、図10(a)(b)に示す変形例1による運搬用台車10と略同様である。
(変形例3)
図12は、変形例3による運搬用台車10を示している。図12に示す運搬用台車10において、箱状に形成された断熱容器30が台車本体50上に搭載されている。この場合、台車本体50は、いわゆるかご台車からなり、第1側枠51Aと、第2側枠52Aと、背面側で第1側枠51Aと第2側枠52Aとを互いに連結する背面枠59とを有している。第1側枠51A、第2側枠52Aおよび背面枠59は、それぞれ金属製の格子体から構成されている。この他の構成は、図10(a)(b)に示す変形例1による運搬用台車10と略同様である。
(変形例4)
図13は、変形例4による運搬用台車10を示している。図13に示す運搬用台車10において、箱状に形成された断熱容器30が台車本体50上に搭載されており、断熱容器30は、第1側枠51と第2側枠52との間に位置している。この場合、外装袋38が、断熱容器30のうち、天面パネル11と第1側面パネル14と背面パネル13と第2側面パネル15と底面パネル16とを覆うように配置されている。断熱容器30の第1側面パネル14と第2側面パネル15とは、それぞれ、適宜の取付手段、例えば面ファスナーを介して外装袋38に取り付けられている。外装袋38は、気密性及び耐屈曲性を有する可撓性材料からなり、例えばアルミ蒸着シートを用いることができる。外装袋38が天面パネル11と第1側面パネル14と背面パネル13と第2側面パネル15と底面パネル16とを覆うことで、各パネルの水濡れや擦過傷等が予防され、商品寿命を延長することができる。また、第1側面パネル14と第2側面パネル15とが外装袋38に取り付けられているため、各断熱パネル11~16と外装袋38とを一体に管理することができ、断熱パネル11~16の紛失を容易に防ぐことができる。
(変形例5)
図14は、変形例5による台車本体50を示している。図14に示す台車本体50において、第1側枠51は、上方に位置する第1金属部60Aと、下方に位置する第2金属部60Bと、第1金属部60Aと第2金属部60Bとの間に設けられた断熱性中継部70とを有している。このうち断熱性中継部70は、第1金属部60Aおよび第2金属部60Bを連結する樹脂製ブロック78を有している。なお、第2側枠52の構成も、第1側枠51の構成と略同様としても良い。
この場合、第1側枠51には中央連結杆54が設けられておらず、第1車輪取付フレーム67上に、取付板67aが固定されている。樹脂製ブロック78は、ボルト79aおよびナット79bからなる連結具79によって第1金属部60Aおよび第2金属部60Bにそれぞれ固定されている。すなわち樹脂製ブロック78には、複数のナット79bが埋設固定されている。そして各ボルト79aをナット79bにそれぞれ螺着することにより、樹脂製ブロック78が第1金属部60Aおよび第2金属部60Bに各々固定されている。
樹脂製ブロック78は、直方体状であり、ナイロンやポリプロピレン等の樹脂を主たる材料として作製されている。樹脂製ブロック78は、高い断熱性を有しており、第1金属部60Aと連結部材53との間で熱伝導が生じにくくなっている。
樹脂製ブロック78の上端は、複数の連結具79によって最も下方(Z方向マイナス側)の横桟56に取り付けられている。なお、樹脂製ブロック78の上端は、第1金属部60Aの任意の位置に取り付けられていれば良く、例えば他の横桟56や縦杆55に取り付けられていても良い。また、樹脂製ブロック78の下端は、複数の連結具79によって取付板67aに取り付けられているが、これに限らず、例えば第1車輪取付フレーム67に直接取り付けられていても良い。すなわち、取付板67aを設けることなく、樹脂製ブロック78が、第1金属部60Aと第1車輪取付フレーム67とを直接連結していても良い。このように、第1金属部60Aと第2金属部60Bとの間に樹脂製ブロック78を設けたことにより、断熱空間(収容空間)20の内部と外部との熱の伝達を遮断することができる。これにより台車本体50から断熱容器30への熱流入を低減することができる。また、樹脂製ブロック78を用いることにより、第1金属部60Aと第2金属部60Bとを広い面積で強固に連結することができるので、第1側枠51の強度低下を抑えることができる。
また、図14において、両方の縦杆55を最も下方の横桟56と直交させている。この場合、樹脂製ブロック78を最も下方の横桟56の長手方向(Y方向)全域にわたって取り付けても良い。また、中央フレーム57が樹脂製ブロック78の下方をくぐるようにすることにより、ネスティング時に他の運搬用台車10と干渉しないようになっている。
(実験例)
本開示の断熱容器の具体例の一つを作製して、上述の方法で換気回数および保冷時間を測定した。本具体例では、断熱容器は、1辺の内寸が縦幅1010mm×横幅1010mm×高さ740mmの直方体形状とした。断熱容器の各々の真空断熱パネルでは、第一断熱材として厚み6mmの真空断熱材(芯材としてグラスウール、熱伝導率0.003W/mK)、第二断熱材として厚み15mmの発泡断熱材(XPS:押出発泡ウレタン、熱伝導率0.036W/mK)、ならびに第一断熱材および第二断熱材の全周を覆う遮熱シートとして厚み1mmのアルミニウム蒸着層付きプラスチックシートを用いた。また、断熱容器では、保護部材として厚み1mmのポリエチレンシート、および縦枠および横枠としてアルミニウムを用いた。断熱容器の換気回数の上述の方法による測定値は0.034回/hrであり、上述の方法による75.5kgの水の保冷時間の測定値は13.6hrであり、断熱容器が良好な断熱性を示すことを確認した。
(シミュレーション)
以下、シミュレーションによる保冷時間と換気回数との関係について説明する。
断熱容器の外部の温度が高く、断熱容器の内部の温度が低い場合、所定の時間t[hr]の間に断熱容器の外部から内部に流入する熱量Q[J]は、下記の式(1)で示すことができる。
Q=(q+q)×t ・・・式(1)
ここで、qは、断熱容器を構成する断熱パネルを通って流入する単位時間当たりの熱量[J/hr]であり、qは、断熱容器の断熱パネル同士の間等の隙間を通って流入する単位時間当たりの熱量[J/hr]である。
断熱容器を構成する断熱パネルを通って流入する単位時間当たりの熱量q[J/hr]は、下記の式(2)で示すことができる。
=U×L×T×3600 ・・・式(2)
ここで、Uは、断熱容器を構成する各々の断熱パネルの熱貫流率[W/mK]の平均であり、Lは、断熱容器の内部側の表面積[m]であり、Tは、断熱容器の内部と外部の温度差[K]である。
断熱容器の断熱パネル同士の間等の隙間を通って流入する単位時間当たりの熱量q[J/hr]は、下記の式(3)で示すことができる。
=D×V×a×C×T ・・・式(3)
ここで、Dは、換気回数[回/hr]であり、Vは、断熱容器の内容積[m]であり、aは、環境係数であり、Cは、空気の熱容量[J/mK]であり、Tは、断熱容器の内部と外部の温度差[K]である。本シミュレーションでは、環境係数5.34、空気の比熱容量1.0J/gK、空気の密度1.3×10g/mとした。
なお、環境係数aは、断熱容器の外部と内部の温度差や断熱容器の外部の風速等の環境要因の影響を反映させるための乗率である。断熱容器の断熱パネル同士の間等の隙間を通って流入する空気の移動は、断熱パネル同士の間の大きさや形状等の断熱容器自体の要因だけでなく、環境要因の影響も受けるためである。環境係数aは、次の手順で決定した。断熱容器を温度制御せずに密閉した部屋内に設置して、断熱容器の通常の換気回数を測定した。保冷材を入れて内部を約10℃に保った状態の断熱容器を、35℃~40℃(湿度無制御)に設定し、かつ、換気状態の環境試験室内に設置して、断熱容器の環境試験の換気回数を測定した。断熱容器の環境試験の換気回数を断熱容器の通常の換気回数で除することにより、環境係数を求めた。
断熱容器は、全ての面が断熱パネルに囲まれた1辺の内寸が1mの立方体(内側の表面積Lが6m、内容積Vが1m)を設定した。また、断熱パネルは、押出発泡ポリスチレン(XPS、熱伝導率0.036W/mK、厚み15mm)、真空断熱材(熱伝導率0.003W/mK、厚み5mm)、押出発泡ポリスチレン(XPS、熱伝導率0.036W/mK、厚み15mm)の三層構造を設定した。なお、この断熱パネルの熱貫流率Uは、0.4(W/mK)である。
断熱容器の使用状態は、断熱容器の内部に保冷材(単位重量当たりの潜熱量320kJ/kg)8kgを入れて、断熱容器の内部と外部の温度差が30Kの環境に断熱容器が設置されている状態を設定した。なお、この設定は、例えば、日本の夏(気温30℃~35℃)に断熱内部が保冷材で冷蔵温度帯(0℃~5℃)に保持されている状態が想定できる。
上記より、保冷時間と換気回数との関係について、シミュレーションを行なった。保冷時間t[hr]は、断熱容器の外部から内部に流入する熱量Q[J]が、断熱容器の内部の保冷材の潜熱量2560kJに達した時間とした。0.001回/hr~10回/hrの範囲に対数軸で概ね偏りなく換気回数を設定し、設定した換気回数ごとに保冷時間をそれぞれ計算し、計算値より最小二乗法で近似曲線を求めた。
図15は、真空断熱材の厚みが5.0mmのシミュレーションの結果である。換気回数が0.1回/hrである場合、換気回数が0.001回/hrである場合(気密性が極めて高い場合)に近い保冷時間を実現できた。これに対して、換気回数が0.1回/hrより大きい場合、換気回数が大きくなるほど、保冷時間の低下が顕著であった。すなわち、換気回数が0.1回/hrより大きい場合、換気回数(気密性)が僅かに変動すると、保冷時間に大きな影響を与えるが、換気回数が0.1回/hr以下である場合、換気回数(気密性)が多少変動しても、保冷時間に与える影響は少なく、保冷時間は安定していた。この傾向は、真空断熱材の厚みが5.0mmである場合に限られず、図16に示すように、真空断熱材の厚みが変わっても同様であった。なお、真空断熱材の厚みを変えた以外は、シミュレーションの条件は同じとし、各々の真空断熱材の厚みが、aでは0.5mm、bでは2.5mm、cでは5.0mm、dでは7.5mm、eでは10.0mm、fでは12.5mmの場合の結果である。
断熱容器の外部から内部に流入する熱量Qは、断熱容器を構成する断熱パネルを通って流入する熱量Qと断熱容器の断熱パネル同士の間等の隙間を通って流入する熱量Qの和である。保冷時間を安定させるためには、Qが保冷時間に与える影響をQが保冷時間に与える影響よりも十分に小さくすればよい。Qが保冷時間に与える影響よりも十分に小さいQの値は、Qの値に依存し、Qの値が大きければ比較的大きくてもよく、Qの値が小さければ比較的小さいことが必要になる。したがって、真空断熱材の使用によりQの値を小さくした断熱容器では、Qの値も相応に小さくしなければ、保冷時間は安定しない。上記のシミュレーションの結果より、真空断熱材を用いた断熱容器の性能を十分に発揮させるのは、換気回数が0.1回/hr以下の断熱容器であることがわかる。すなわち、展開状態と、折り畳み状態とを変更可能であり、かつ、真空断熱材を用いた断熱容器においては、換気回数が0.1回/hr以下であることが、気密性に起因する断熱容器の断熱性の低下を抑制するうえで重要であることが確認できた。
一方、図15において、換気回数が0.02回/hrである場合、換気回数が0.001回/hrである場合(気密性が極めて高い場合)と、ほぼ同じ保冷時間であった。この傾向は、真空断熱材の厚みが5mmである場合に限られず、図16に示すように、真空断熱材の厚みが変わっても、同様であった。すなわち、断熱容器の断熱性向上を図る場合、換気回数を0.02回/hrよりも低くすることよりも(気密性を過度に高めるよりも)、断熱パネルの断熱性向上を図ることが有効であることが示唆された。
また、図15および図16における各曲線の傾きより、図17および図18に示すように、換気回数の常用対数における保冷時間の変化率を求める。換気回数の常用対数における保冷時間の変化率が-1となる換気回数の断熱容器は、換気回数の常用対数における保冷時間の変化率が小さいので、断熱パネルの断熱性能が適切に発揮されている状態と言える。そのため、断熱パネルの断熱性を発揮させる観点より、換気回数の常用対数における保冷時間の変化率が-1となる換気回数をその断熱パネルを備えた断熱容器の換気回数の上限とすることが好ましい。
また、気密性の影響だけを考慮すると、真空断熱材の厚みが厚くなるほど、目的とする換気回数が低くなり、一見すると、真空断熱材が厚いほど、高い気密性が要求されるようにも見える。しかしながら、実際には、真空断熱材が厚くなるほど、断熱パネルの断熱性は向上し、断熱容器としての断熱性も向上する。例えば、本シミュレーションでは、図16において、真空断熱材の厚みが12.5mmであり、換気回数が0.1回/hrである場合、保冷時間は17時間もあり、この値は、真空断熱材の厚みが10.0mmであり、換気回数が0.001回/hrである場合の保冷時間を上回っている。このように、真空断熱材が厚くなるほど、断熱パネルの断熱性の影響が優位になり、断熱容器としての断熱性も向上する。
また、換気回数と保冷時間との関係の詳細を表1に示す。
Figure 0007279332000001
真空断熱材の厚みは、断熱パネルの熱貫流率と相関しており、真空断熱材の熱伝導率が同じであれば、真空断熱材の厚みが厚くなるほど、断熱パネルの熱貫流率は低くなる。例えば、本シミュレーションでは、7時間以上の保冷時間を有する断熱容器を得るための断熱パネルの熱貫流率は、0.5W/mK以下である。
(断熱パネル厚み、断熱容器の容積および小型化指標の関係)
断熱パネル厚み、断熱容器の容積および小型化指標の関係を評価した。展開状態における断熱容器の外容積をVとし、内容積をVとした場合に、小型化指標=(V-V)/Vと定義する。
例えば、一辺の長さが100cmであり、断熱パネル厚みが10mm(1cm)である立方体を想定した場合、断熱容器の外容積Vは、1m(1000L)となる。一方、断熱容器の内容積Vは、(1.00-(0.01×2))=0.94m(940L)となる。そのため、小型化指標は、6%となる。また、一辺の長さおよび断熱パネル厚みを表2に示す値に変更したこと以外は、同様にして、小型化指標を算出した。
Figure 0007279332000002
表2に示すように、断熱パネル厚みと、断熱容器の一辺長(断熱パネルの一辺の長さ)との間には相関関係がある。例えば(V-V)/V≦1/3を実現しようとする場合、断熱パネルの一辺の長さが100cmの時に、厚みが70mm(7cm)未満という薄い断熱パネルを用いる必要がある。すなわち、不使用時の小型化を図ろうとすると、断熱パネル厚みを薄くする必要があり、断熱パネル厚みを薄くすると、断熱パネルの断熱性が低下しやすい。真空断熱材を用いることで断熱パネルの断熱性を高くすることが可能はあるが、真空断熱材を用いた場合、上述したように、真空断熱材に特有の性質(厚みが薄く、加工性が低く、破損時の性能劣化が大きい性質)に起因して、断熱容器の気密性が低下しやすい。そのため、不使用時に小型化できる断熱容器を得ようとする場合、より気密性に着目する必要がある。
上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組合せることも可能である。あるいは、上記実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
10 運搬用台車
11 天面パネル
12 正面パネル
13 背面パネル
14 第1側面パネル
15 第2側面パネル
16 底面パネル
30 断熱容器
50 台車本体
51 第1側枠
52 第2側枠
58 底板

Claims (12)

  1. 運搬用台車であって、
    一対の側枠と、前記一対の側枠を互いに連結する連結部材とを有する台車本体と、
    前記台車本体に箱状に配置されることにより断熱容器を構成する複数の断熱パネルと、を備え、
    前記複数の断熱パネルは、前記側枠の外側にそれぞれ配置された側面断熱パネルを含み、
    前記複数の断熱パネルのうち少なくとも4つの断熱パネルは、真空断熱材を含む真空断熱部材を有し、
    前記断熱容器は、換気回数が0.1回/hr以下となっている、運搬用台車。
  2. 運搬用台車であって、
    一対の側枠と、前記一対の側枠を互いに連結する連結部材とを有する台車本体と、
    前記台車本体に箱状に配置されることにより断熱容器を構成する複数の断熱パネルと、を備え、
    前記複数の断熱パネルは、前記側枠の外側にそれぞれ配置された側面断熱パネルを含み、
    前記複数の断熱パネルのうち少なくとも4つの断熱パネルは、真空断熱材を含む真空断熱部材を有し、
    前記断熱容器は、換気回数の常用対数における保冷時間の変化率が-1となる値以下となっており、
    前記保冷時間は、前記断熱容器の内部に、前記断熱容器の内容積1m当たり、単位重量当たりの潜熱量が320kJ/kgである保冷材を8kg入れて、前記断熱容器の内部と外部の温度差が30Kの環境に前記断熱容器が設置されている状態としたとき、前記断熱容器の内容積1m当たり、前記断熱容器の外部から内部に流入する熱量が、前記断熱容器の内部の前記保冷材の潜熱量2560kJに達する時間である、運搬用台車。
  3. 運搬用台車であって、
    一対の側枠と、前記一対の側枠を互いに連結する連結部材とを有する台車本体と、
    前記台車本体に箱状に配置されることにより断熱容器を構成する複数の断熱パネルと、を備え、
    前記複数の断熱パネルは、前記側枠の外側にそれぞれ配置された側面断熱パネルを含み、
    前記複数の断熱パネルのうち少なくとも4つの断熱パネルは、真空断熱材を含む真空断熱部材を有し、
    前記断熱容器は、保冷時間が7時間以上であり、
    前記保冷時間は、前記断熱容器の内部に、前記断熱容器の内容積1m当たり、単位重量当たりの潜熱量が320kJ/kgである保冷材を8kg入れて、前記断熱容器の内部と外部の温度差が30Kの環境に前記断熱容器が設置されている状態としたとき、前記断熱容器の内容積1m当たり、前記断熱容器の外部から内部に流入する熱量が、前記断熱容器の内部の前記保冷材の潜熱量2560kJに達する時間である、運搬用台車。
  4. 前記断熱容器の内容積が0.2m以上である、請求項1乃至3のいずれか一項記載の運搬用台車。
  5. 前記断熱容器の外容積をVとし、内容積をVとした場合に、(V-V)/Vの値が1/3以下である、請求項1乃至4のいずれか一項記載の運搬用台車。
  6. 前記換気回数が0.02回/hr以上である、請求項1又は2記載の運搬用台車。
  7. 各々の前記真空断熱材を含む前記真空断熱部材を有する前記断熱パネルの熱貫流率の平均が0.5W/mK以下である、請求項1乃至6のいずれか一項記載の運搬用台車。
  8. 前記複数の断熱パネルは、前記複数の断熱パネルを箱状に展開した展開状態と、前記複数の断熱パネルを折り畳むことにより折り畳み状態とをとることができる、請求項1乃至7のいずれか一項記載の運搬用台車。
  9. 前記複数の断熱パネルは、前記折り畳み状態となったときに他の運搬用台車とネスティング可能となる、請求項8記載の運搬用台車。
  10. 前記複数の断熱パネルは、少なくとも天面パネルと、正面パネルと、背面パネルと、一対の側面パネルとを有し、前記正面パネルが開放可能となっている、請求項1乃至9のいずれか一項記載の運搬用台車。
  11. 前記複数の断熱パネルのうちの少なくとも一部の断熱パネルが、前記台車本体に固定されている、請求項1乃至10のいずれか一項記載の運搬用台車。
  12. 前記複数の断熱パネルが、箱状に配置された状態で前記台車本体に着脱可能に取り付けられている、請求項1乃至10のいずれか一項記載の運搬用台車。
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