JP7296116B2 - Heat and cold insulation device - Google Patents
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Description
本発明は、真空断熱構造を有する断熱容器を備えた保温保冷装置に関する。
BACKGROUND OF THE
特許文献1には、長期間にわたって断熱効果が持続する断熱容器が開示されている。この断熱容器は、真空断熱構造の内容器と外容器とが嵌め合わされた構造を有する。この断熱容器では、内容器と外容器との重なりを大きくし、内部と外部との間の伝熱パスを長くすることで、高い断熱性が得られる。
また、特許文献1には更に、上記の断熱容器を用いた保温保冷装置が開示されている。この保温保冷装置では、断熱容器の内部に、保温保冷の対象物を収容可能な保温保冷部と、その周囲に充填された蓄熱部材と、が設けられる。この保温保冷装置では、断熱容器に蓄熱部材を組み合わせることで保温保冷効果を長期間持続することができる。
Further,
特許文献1に記載の保温保冷装置において保温保冷効果を更に長期間持続させるためには、断熱容器に収容する蓄熱部材を増量する必要がある。蓄熱部材を増量するためには、容積の大きい断熱容器を用いる必要がある。このため、上記の保温保冷装置では、保温保冷性能の向上のために、全体としての大型化が必要となる。
In order to maintain the heat and cold insulation effect of the heat and cold insulation device described in
本発明の目的は、保温保冷性能を損なうことなく、断熱容器に対する流体の出し入れが可能に構成された保温保冷装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heat-retaining and cold-reserving apparatus configured so that fluid can be taken in and out of a heat-insulating container without impairing heat-retaining and cold-retaining performance.
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態に係る保温保冷装置は、内容器及び外容器で構成された断熱容器と、流体の移動が可能な流路と、を具備する。
上記内容器は、一軸に沿って延びる第1筒状部と、上記第1筒状部を上記一軸に沿った第1方向から閉塞する第1底部と、上記第1筒状部及び上記第1底部にわたって一連に内包された第1真空層と、を有する。
上記外容器は、上記一軸に沿って延び、上記第1筒状部の外側に重なる重畳領域を形成する第2筒状部と、上記第2筒状部を上記第1方向とは反対の第2方向から閉塞する第2底部と、上記第2筒状部及び上記第2底部にわたって一連に内包された第2真空層と、を有する。
上記流路は、上記第1筒状部と上記第2筒状部との間において上記断熱容器の内部と外部とを接続する少なくとも1つの接続管状部を含む。
In order to achieve the above object, a heat and cold insulation device according to an embodiment of the present invention comprises a heat insulating container composed of an inner container and an outer container, and a channel through which fluid can move.
The inner container includes a first tubular portion extending along one axis, a first bottom portion closing the first tubular portion from a first direction along the one axis, the first tubular portion and the first a first vacuum layer wrapped in series across the bottom.
The outer container includes a second tubular portion that extends along the one axis and forms an overlapping region that overlaps with the outside of the first tubular portion, and a second tubular portion that is arranged in a direction opposite to the first direction. It has a second bottom portion that closes from two directions, and a second vacuum layer that is continuously enclosed over the second cylindrical portion and the second bottom portion.
The flow path includes at least one connecting tubular portion connecting the inside and the outside of the insulating container between the first tubular portion and the second tubular portion.
この保温保冷装置には、第1筒状部と第2筒状部とが重なる重畳領域における第1筒状部と第2筒状部との間に設けられた接続管状部を含む流路によって、断熱容器に対する流体の出し入れを可能とすることができる。特に、この保温保冷装置では、接続管状部を設ける構成においても、重畳領域を一軸方向に大きくすることにより、断熱容器における高い断熱性能を確保することができる。このように、この保温保冷装置では、保温保冷性能を損なうことなく、断熱容器に対する流体の出し入れが可能な構成を実現することができる。 In this heat and cold insulation device, the passage including the connection tubular portion provided between the first tubular portion and the second tubular portion in the overlap region where the first tubular portion and the second tubular portion overlap , can allow fluid to enter and exit the insulated container. In particular, in this heat and cold insulation device, even in the configuration in which the connecting tubular portion is provided, by increasing the overlapping area in the uniaxial direction, it is possible to ensure high heat insulating performance in the heat insulating container. Thus, in this heat and cold insulation device, it is possible to realize a configuration in which fluid can be taken in and out of the heat insulating container without impairing the heat and cold insulation performance.
上記重畳領域の上記一軸に沿った寸法が、上記第1筒状部及び上記第2筒状部が上記一軸に沿って占める寸法の70%以上であってもよい。
上記流路は、複数の接続管状部を含んでもよい。上記保温保冷装置は、上記第1筒状部と上記第2筒状部との間における上記複数の接続管状部の周囲を封止する封止部材を更に具備してもよい。
上記保温保冷装置は、上記断熱容器の内部に配置され、上記複数の接続管状部に接続される熱交換部を更に具備してもよい。
上記流路は、上記断熱容器の内部に配置され、上記複数の接続管状部に接続される内部管状部を更に有してもよい。
上記保温保冷装置は、対象物を収容可能な保温保冷部と、上記保温保冷部の周囲に配置される蓄熱部材又は蓄冷部材と、を更に具備してもよい。
A dimension along the one axis of the overlapping region may be 70% or more of a dimension occupied along the one axis by the first tubular portion and the second tubular portion.
The flow path may include a plurality of connecting tubular portions. The heat and cold insulation device may further include a sealing member that seals around the plurality of connecting tubular portions between the first tubular portion and the second tubular portion.
The heat and cold insulation device may further include a heat exchanging portion arranged inside the heat insulating container and connected to the plurality of connecting tubular portions.
The flow path may further comprise an inner tubular portion disposed inside the insulating container and connected to the plurality of connecting tubular portions.
The heat and cold insulation device may further include a heat and cold insulation section capable of accommodating an object, and a heat storage member or cold storage member arranged around the heat and cold insulation section.
本発明によれば、保温保冷性能を損なうことなく、断熱容器に対する流体の出し入れが可能に構成された保温保冷装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a heat-retaining and cold-reserving device configured to allow fluid to be taken in and out of a heat-insulating container without impairing heat-retaining and cold-retaining performance.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明は、下記の実施形態によって限定的に解釈されるものではない。また、各図面には、相互に直交するX軸、Y軸、及びZ軸が示されている。X軸、Y軸、及びZ軸は、すべての図面において共通である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention should not be construed as limited by the following embodiments. Each drawing also shows an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis that are orthogonal to each other. The X-, Y-, and Z-axes are common to all drawings.
<第1の実施形態>
[保温保冷装置1の構成]
(概略構成)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る保温保冷装置1の縦断面図である。図2は、保温保冷装置1の図1のA-A線に沿った横断面図である。保温保冷装置1は、断熱容器Tと、流路30と、を備える。断熱容器Tは、Z軸に平行な中心軸Cを中心とする中空の円柱状に形成されている。
<First Embodiment>
[Configuration of heat and cold insulation device 1]
(Outline configuration)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a heat and
断熱容器Tは、内容器10と、外容器20と、を有する。断熱容器Tの内部には、内容器10及び外容器20によって外部から隔てられた収容部40が設けられている。流路30は、液体や気体といった流体が、断熱容器Tの内部及び外部にわたって流動可能なように構成されている。
The heat insulating container T has an
本実施形態に係る保温保冷装置1は、断熱容器Tの収容部40の保冷を目的とした構成を有する。具体的に、詳細については後述するが、保温保冷装置1は、流路30を介して断熱容器Tの収容部40に低温の流体を送り込むことによって、断熱容器Tの収容部40の保冷効果を長期間持続させることができる。
The heat and
(断熱容器T)
内容器10は、第1筒状部11と、第1底部12と、第1開放端部13と、を有する。第1筒状部11は、中心軸Cに沿って円筒状に延びる。第1底部12は、Z軸方向上側に突出するドーム状に形成され、第1筒状部11をZ軸方向上方から閉塞している。内容器10は、Z軸方向下端部の第1開放端部13においてZ軸方向下方に開放されている。
(Insulated container T)
The
内容器10には、第1真空層14が形成されている。第1真空層14は、第1筒状部11及び第1底部12にわたって一連に内包され、第1開放端部13において封止されている。内容器10では、第1真空層14が大気圧よりも低い気圧に保持されているため、その厚さ方向において高い断熱性能が得られる。
A
外容器20は、第2筒状部21と、第2底部22と、第2開放端部23と、を有する。第2筒状部21は、中心軸Cに沿って円筒状に延びる。第2底部22は、Z軸方向下側に突出するドーム状に形成され、第2筒状部21をZ軸方向下方から閉塞している。外容器20は、Z軸方向上端部の第2開放端部23においてZ軸方向上方に開放されている。
The
外容器20には、第2真空層24が形成されている。第2真空層24は、第2筒状部21及び第2底部22にわたって一連に内包され、第2開放端部23において封止されている。外容器20では、第2真空層24が大気圧よりも低い気圧に保持されているため、その厚さ方向において高い断熱性能が得られる。
A
なお、内容器10及び外容器20の真空層14,24の構成は適宜決定可能である。例えば、真空層14,24の厚さは、充分な断熱性能が得られ、内容器10及び外容器20の形状的な要求を満足する範囲内において決定可能である。また、真空層14,24の真空度は、充分な断熱性能が得られる範囲内において決定可能である。
The configurations of the vacuum layers 14 and 24 of the
また、内容器10及び外容器20の形状は、上記に限定されず、上記の作用を奏する範囲内において適宜変更可能である。例えば、内容器10の第1底部12及び外容器20の第2底部22の形状は、ドーム状に限定されず、例えば、XY平面に沿って延びる円板状や、Z軸方向内側に窪むすり鉢状であってもよい。
Moreover, the shapes of the
内容器10の筒状部11の外径は、外容器20の筒状部21の内径より小さく形成されている。断熱容器Tでは、第2筒状部21が第1筒状部11の外側に対向するように内容器10と外容器20とが嵌め合わされている。これにより、内容器10と外容器20とによって、断熱容器Tの内部空間である収容部40が形成される。
The outer diameter of the
断熱容器Tでは、収容部40の全周囲が、内容器10及び外容器20の真空層14,24の少なくとも一方によって外部から断熱されている。これにより、保温保冷装置1では、断熱容器Tにおける高い断熱性能が得られ、つまり断熱容器Tの収容部40における高い保冷効果が得られる。
In the heat-insulating container T, the entire circumference of the containing
断熱容器Tには、筒状部11,21が径方向に間隔をあけて重なる重畳領域Rが形成されている。重畳領域Rにおける筒状部11,21間の領域には、後述する流路30の第1接続管状部31及び第2接続管状部32と、その周囲に隙間なく充填された封止部材Sと、が設けられている。
The heat insulating container T is formed with an overlapping region R in which the
断熱容器Tでは、重畳領域Rにおける内容器10の第1真空層14と外容器20の第2真空層24との間の領域が、真空断熱の作用を受けずに収容部40と外部とを熱接続する唯一の伝熱パスとなる。この重畳領域Rに沿った伝熱パスは、第1筒状部11の外壁、第2筒状部21の内壁、及び筒状部11,21間の領域で構成される。
In the heat-insulating container T, the region between the
つまり、重畳領域Rに沿った伝熱パスは、重畳領域Rにおいて外容器20の第2開放端部23と内容器10の第1開放端部13との間をZ軸方向に延び、収容部40と外部とをZ軸方向に接続する。このため、断熱容器Tでは、重畳領域Rに沿った伝熱パスによるZ軸方向の熱リークが、断熱性能の低下の原因となりやすい。
That is, the heat transfer path along the overlapping region R extends in the Z-axis direction between the second
この点、断熱容器Tでは、重畳領域RのZ軸方向の寸法Wを大きくするほど、伝熱パスの熱抵抗が大きくなるため、熱リークが小さくなる。このため、断熱容器Tは、筒状部11,21の重なりを大きくすることにより、筒状部11,21における相互に重なっていない両外側の領域も含む中心軸C方向の寸法Lに対する重畳領域Rの寸法Wの割合が大きい構成とされる。
In this respect, in the heat insulating container T, the larger the dimension W of the superimposed region R in the Z-axis direction, the larger the heat resistance of the heat transfer path, so the heat leak becomes smaller. Therefore, by increasing the overlap of the
このような観点から、具体的に、重畳領域Rの寸法Wは、筒状部11,21の中心軸C方向の寸法Lの70%以上であることが好ましく、80%以上であることが更に好ましい。ただし、断熱容器Tでは、その用途ごとに適切な断熱性が得られればよいため、用途によっては重畳領域Rの寸法Wの割合を上記の範囲を下回るように設定することもできる。
From such a point of view, specifically, the dimension W of the overlapping region R is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, of the dimension L of the
また、断熱容器Tでは、筒状部11,21の径方向の間隔が同じであれば、中心軸Cと直交する径方向の寸法Dが大きいほど、重畳領域Rに沿った伝熱パスにおける中心軸Cと直交する断面の面積が大きくなるため、熱抵抗が小さくなる。したがって、断熱容器Tでは、用途上必要な収容部40の容量を確保可能な範囲内において、径方向の寸法Dが小さい設計とすることが好ましい。
In addition, in the heat insulating container T, if the radial distance between the
また、重畳領域Rにおける筒状部11,21間に充填される封止部材Sは、例えば、各種ゴムや各種樹脂などの熱伝導性の低い材料で形成することが好ましい。これにより、保温保冷装置1の重畳領域Rに沿った伝熱パスでは、対流及び通気による熱伝達に加え、封止部材Sにおける熱伝導による熱リークを抑制することができる。
Moreover, the sealing member S that is filled between the
このような構成により、断熱容器Tでは、収容部40における外部との熱リークを効果的に抑制することができる。したがって、断熱容器Tでは、上記のような構成によって、重厚な断熱材や電力を用いることなく、軽量でコンパクトな構成で高い断熱性能を実現可能である。
With such a configuration, in the heat-insulating container T, it is possible to effectively suppress heat leakage from the
(流路30)
流路30は、第1接続管状部31と、第2接続管状部32と、を含む。接続管状部31,32は、筒状部11,21が重なる重畳領域Rにおいて封止部材S内をZ軸方向に沿って延び、断熱容器Tの収容部40を外部と接続している。また、保温保冷装置1は、断熱容器Tの収容部40内のZ軸方向下側に設けられ、接続管状部31,32に接続された中空の熱交換部Vを有する。
(Flow path 30)
The
第1接続管状部31は、外容器20の第2開放端部23からZ軸方向上方に突出し、Z軸方向上端部に流入口EINを有する。保温保冷装置1では、流入口EINから低温の流体を導入することによって、第1接続管状部31を介して低温の流体を断熱容器Tの収容部40内に配置された熱交換部V内に流入させることができる。
The first
第2接続管状部32は、外容器20の第2開放端部23からZ軸方向上方に突出し、Z軸方向上端部に流出口EOUTを有する。保温保冷装置1では、熱交換部V内の低温の流体を、第2接続管状部32を介して流出口EOUTから断熱容器Tの外部に流出させることができる。
The second connecting
第1接続管状部31の流入口EIN及び第2接続管状部32の流出口EOUTには、図1に示すように継手部Jが設けられていることが好ましい。これにより、第1接続管状部31の流入口EINに低温の流体を供給するための配管を接続し、第2接続管状部32の流出口EOUTに低温の流体を排出するための配管を接続することができる。
The inlet E IN of the first connecting
本実施形態に係る保温保冷装置1では、第1接続管状部31の流入口EINに導入する流体として、ガスを圧縮して液化させた液化ガスを用いる。液化ガスとしては、例えば、ボンベに封入された汎用品を利用可能である。液化ガスは、大気圧に近くなると気化が起こり、その際の気化熱によって周囲構造から熱を奪い温度を低下させることができる。その際、周囲環境が大気圧近くであれば、発生する蒸気は常温以下の冷却ガスとなる。
In the heat and
保温保冷装置1は、流入口EINに導入された液化ガスが液体のまま第1接続管状部31を通過し、大気圧に近い熱交換部V内に進入する。これにより、第1接続管状部31を通過して熱交換部V内に進入した液化ガスは、熱交換部V内において圧力が開放されて気化することにより、冷却ガスとなる。
In the heat and
熱交換部V内において生成された冷却ガスは、熱交換部Vを内側から冷熱を供給することで、断熱容器Tの収容部40における熱交換部Vの外側の空間を冷却する。そして、熱交換部V内の冷却ガスは、液化ガスの気化による熱交換部V内の圧力上昇、及び第1接続管状部31から熱交換部V内への液化ガスの更なる供給に伴って第2接続管状部32を介して流出口EOUTから排出される。
The cooling gas generated in the heat exchanging portion V cools the space outside the heat exchanging portion V in the
上記のとおり、保温保冷装置1で用いる流体は、第1接続管状部31では液体(液化ガス)であり、熱交換部V及び第2接続管状部32では気体(冷却ガス)となる。したがって、第2接続管状部32では、第1接続管状部31よりも流体の体積流量が多くなり、圧力損失が増大する。
As described above, the fluid used in the heat and
このため、保温保冷装置1では、第2接続管状部32において第1接続管状部31よりも流体の流動方向と直交する流路断面の面積が大きいことが好ましい。したがって、保温保冷装置1では、冷却ガスをスムーズに排出するために、第2接続管状部32の本数が第1接続管状部31よりも多いことが好ましい。例えば、保温保冷装置1には、図2に示すように、1本の第1接続管状部31に対して、3本の第2接続管状部32a,32b,32cを設けることができる。
For this reason, in the heat and
このように、保温保冷装置1では、断熱容器Tを開放することなく、断熱容器Tの収容部40に対して熱交換部Vにおいて冷却ガスを作用させることができる。このため、保温保冷装置1では、第1接続管状部31の流入口EINからの液化ガスの導入によって、断熱容器Tの収容部40の保冷効果の持続期間を容易に延長することができる。
As described above, in the heat and
また、保温保冷装置1では、重畳領域Rの寸法Wが大きく、つまり接続管状部31,32がZ軸方向に長いため、接続管状部31,32のZ軸方向に沿った熱抵抗が大きくなる。このため、保温保冷装置1では、断熱容器Tの収容部40と外部との間における接続管状部31,32を介した熱リークが生じにくくなる。
In addition, in the heat and
なお、保温保冷装置1における熱交換部Vへの流体の供給は、継続的に行うことができる他、例えば、収容部40の温度上昇を検知したときなどのみに行うこともできる。また、保温保冷装置1は、熱交換部Vへの低温の流体の供給を行うときのみに、第1接続管状部31がボンベなどの流体の供給源に接続される構成であってもよい。
The supply of fluid to the heat exchanging portion V in the heat and
また、熱交換部Vは、上記のような液化ガスを蒸発させる蒸発器として構成されていなくてもよい。つまり、熱交換部Vは、外部から第1接続管状部31を介して供給された流体の熱を断熱容器Tの収容部40に作用させることが可能な構成であれば、上記とは異なる構成であってもよい。
Also, the heat exchange section V may not be configured as an evaporator that evaporates the liquefied gas as described above. In other words, the heat exchanging portion V has a configuration different from the above as long as the heat of the fluid supplied from the outside through the first connecting
(蓄冷部材50)
本実施形態に係る保温保冷装置1では、冷熱を蓄える機能を有する蓄冷部材50を利用することによって、断熱容器Tの収容部40の温度を一定に維持することによる保冷効果を長期間持続可能となる。図3は、本実施形態に係る保温保冷装置1における蓄冷部材50を用いた形態を示す縦断面図である。
(Cool storage member 50)
In the heat and
図3に示す保温保冷装置1では、断熱容器Tの収容部40の中央部に保温保冷部60が設けられている。保温保冷部60は、例えば、保冷の対象物を収容可能なケース部材として構成される。保温保冷部60の形状は、任意に決定可能であり、例えば、直方体状、円柱状、及び球状などとすることができる。
In the heat and
蓄冷部材50は、保温保冷部60を一定温度に維持するための保冷材として構成される。蓄冷部材50としては、例えば、固液相転移を利用した潜熱蓄冷部材を利用可能である。このような蓄冷部材50は、低温の融点を有する潜熱蓄熱材料を所定の形状のケース内に充填することによって構成することができる。
The
蓄冷部材50に用いる潜熱蓄熱材料としては、保温保冷部60の保持温度に応じた融点のものを選択することができる。なお、蓄冷部材50に用いる蓄熱材料は、冷熱を蓄える性質を有する材料であればよく、潜熱蓄熱材料以外にも、例えば、顕熱蓄熱材料や化学蓄熱材料などであってもよい。
As the latent heat storage material used for the
蓄冷部材50は、収容部40内の保温保冷部60の周囲に配置されている。保温保冷部60は、収容部40の中心位置よりも内容器10の第1底部12に寄せて配置することが好ましい。これにより、保温保冷部60は、重畳領域Rに沿った伝熱パスと接続する内容器10の第1開放端部13から遠くなるため、外部からの影響を受けにくくなる。
The
保温保冷装置1では、第1接続管状部31の流入口EINからの液化ガスの導入によって、蓄冷部材50を冷却することができる。つまり、保温保冷装置1では、熱交換部Vを介して蓄冷部材50に冷熱を補給することができる。これにより、保温保冷装置1では、蓄熱材料の融解速度の低減又は再凍結によって蓄冷部材50における蓄熱期間を延長することができる。
In the heat and
このため、保温保冷装置1では、少量の蓄冷部材50によって、断熱容器Tの収容部40の保冷効果を更に長期間持続させることができる。したがって、保温保冷装置1では、断熱容器Tの収容部40における蓄冷部材50を配置するスペースを節約できるため、更に軽量でコンパクトな構成で高い保冷性能を実現可能である。
Therefore, in the heat and
[保温保冷装置1の用途]
本実施形態に係る保温保冷装置1は、保冷効果が長期間持続するため、冷蔵保管が必要な冷蔵物を長距離輸送する輸送装置などの用途に好適に利用可能である。保温保冷装置1を用いた輸送装置の一例として、宇宙空間にある冷蔵物を輸送して地球上で回収するための宇宙機100について説明する。
[Use of heat and cold insulation device 1]
Since the heat and
図4は、宇宙機100の概略構成を示す縦断面図である。宇宙機100は、大気圏再突入の際に加わる熱から内部空間を保護する熱防護材110で覆われている。宇宙機100の内部空間には、保温保冷装置1が積載される積載部120と、液体ガスが充填されたボンベ130と、が設けられている。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the
ボンベ130は、積載部120に接続され、保温保冷装置1の第1接続管状部31の流入口EINに液化ガスを供給可能に構成されている。また、宇宙機100は、保温保冷装置1の流路30を通過した冷却ガスが、第2接続管状部32の流出口EOUTから熱防護材110の外部に排出可能なように構成されている。
The
宇宙機100によって宇宙空間から回収可能な冷蔵物としては、例えば、国際宇宙ステーション(ISS:International Space Station)で冷蔵保存されている実験サンプルなどが挙げられる。このような実験サンプルとしては、例えば、宇宙空間の無重力下で合成された高品質タンパク質結晶などが挙げられる。
Examples of refrigerated items that can be recovered from outer space by the
[保温保冷装置1の変形例]
保温保冷装置1の構成は、上記の構成に限定されない。例えば、保温保冷装置1では、断熱容器Tの収容部40内に熱交換部Vが設けられていなくてもよい。この場合、保温保冷装置1では、例えば、流路30に断熱容器Tの収容部40内を通る内部管状部33を設けることにより、内部管状部33を介して収容部40を冷却することができる。
[Modified example of heat and cold insulation device 1]
The configuration of the heat and
内部管状部33は、一例として、図5,6に示すように、内容器10の内周面の全体にわたって中心軸Cを中心としてコイル状に巻き回された配置とすることができる。これにより、断熱容器Tでは、内部管状部33を通過する低温の流体によって、収容部40における中心軸Cに沿った全範囲にわたって冷却可能となる。
As an example, as shown in FIGS. 5 and 6, the inner
更に、保温保冷装置1では、熱交換部V及び内部管状部33を組み合わせた構成とすることで、保温保冷効果の更なる向上を図ることができる。つまり、保温保冷装置1では、例えば、図1,2に示す熱交換部V内の流体が、図5,6に示す内部管状部33を通過した後に第2接続管状部32から排出されるように構成されていてもよい。
Furthermore, in the heat and
また、保温保冷装置1では、重畳領域Rにおける冷却ガスを排出するための第2接続管状部32の流路長を長くすることにより、排出する冷却ガスの冷熱によって内容器10及び外容器20を冷却することができる。これにより、保温保冷装置1では、排出する冷却ガスに残存する冷熱を有効に利用することができる。
In addition, in the heat and
この構成は、例えば、第2接続管状部32を、重畳領域Rにおいて、Z軸方向に直線的に設けるのではなく、例えば、周方向の両側に蛇行させたり、コイル状に巻き回したりすることなどにより実現可能である。これにより、保温保冷装置1では、保温保冷効果を更に長く持続させることができる。
In this configuration, for example, the second connecting
更に、保温保冷装置1では、例えば、流路30が第2接続管状部32を含まなくてもよい。この場合、図7に示すように、封止部材Sに周方向に間隔をあけて形成されたZ軸方向に沿って延びる隙間である隙間部34(34a,34b,34c)を流路30の一部として設けることができる。
Furthermore, in the heat and
図7に示す保温保冷装置1では、熱交換部Vや内部管状部33内の冷却ガスを、隙間部34を介して排出することができる。更に、保温保冷装置1では、封止部材Sを設けずに、筒状部11,21間における第1接続管状部31以外の領域全体を、流路30における冷却ガスを排出するための隙間部34としてもよい。
In the heat and
加えて、保温保冷装置1は、熱交換部Vや内部管状部33を含まなくてもよい。この場合、保温保冷装置1では、冷却ガスが、断熱容器Tの収容部40内に拡散することにより、収容部40を直接冷却することができる。断熱容器Tの収容部40内に拡散した冷却ガスは、上記と同様に第2接続管状部32などから排出可能である。
In addition, the heat and
また、保温保冷装置1では、第1接続管状部31の流入口EINに導入する流体が、冷却ガスに相転移しない低温の液体又は気体であってもよい。つまり、第1接続管状部31の流入口EINに導入する流体と第2接続管状部32の流出口EOUTから排出される流体とが、いずれも液体であってもよく、又は、いずれも気体であってもよい。この場合、第1接続管状部31の流入口EINに導入される流体と第2接続管状部32の流出口EOUTから排出される流体とで実質的に体積の変化が無いため、図8に示すように、第2接続管状部32を第1接続管状部31と同様の構成とすることができる。
Further, in the heat and
図9は、図8に示す保温保冷装置1を用いた宇宙機100の縦断面図である。この宇宙機100には、熱防護材110の外側に設けられたラジエータ140が設けられている。この宇宙機100では、ラジエータ140と保温保冷装置1の流路30とを通る循環路に液体を循環させることができる。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a
図9に示す宇宙機100では、ラジエータ140によって深宇宙に輻射放熱されて冷却された液体を、保温保冷装置1の第1接続管状部31の流入口EINに導入することができる。これにより、この宇宙機100では、常時、保温保冷装置1の流路30に低温の液体を供給することができる。
In the
また、図10に示すように、宇宙機100では、熱交換部150が設けられ、保温保冷装置1の流路30と熱交換部150の間、及びラジエータ140と熱交換部150との間にそれぞれ液体の循環路が設けられていてもよい。この宇宙機100でも、常時、保温保冷装置1の流路30に低温の液体を供給することができる。
Further, as shown in FIG. 10 , the
更に、保温保冷装置1では、断熱容器Tの収容部40を、低温のみならず、任意の温度で保持することができる。例えば、保温保冷装置1では、断熱容器Tの収容部40を高温で保持する場合に、第1接続管状部31の流入口EINに高温の流体を導入することで、保温効果を長期間持続させることができる。
Furthermore, in the heat and
また、保温保冷装置1では、断熱容器Tの収容部40の保持温度に応じて、蓄冷部材50に代えて、温熱を蓄える機能を有する蓄熱部材を用いることができる。例えば、保温保冷装置1では、断熱容器Tの収容部40を高温で保持する場合に、高温の融点を有する潜熱蓄熱材料が充填された蓄熱部材を用いることで、断熱容器Tの収容部40の温度を一定に維持することによる保温効果を長時間持続可能となる。
Further, in the heat and
このため、保温保冷装置1を用いることによって、任意の温度に温度制御しながら長期間にわたって小型貨物を輸送可能な輸送装置を実現可能である。例えば、保温保冷装置1は、医療・生命科学研究用検体(ワクチン、移植用骨髄液、微生物(菌、ウィルス等)など)を長距離輸送する輸送装置に利用することができる。
Therefore, by using the heat and
<第2の実施形態>
図11は、本発明の第2の実施形態に係る保温保冷装置2の縦断面図である。図12は、保温保冷装置2の図11のC-C線に沿った横断面図である。本実施形態では、保温保冷装置2の構成について、第1の実施形態に係る保温保冷装置1と同様の構成には同様の符号を付し、適宜その説明を省略する。
<Second embodiment>
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a heat and
保温保冷装置2は、第1の実施形態とは異なり、断熱容器Tの収容部40内に熱交換部Vや内部管状部33を含まない。保温保冷装置2では、断熱容器Tの収容部40内に流体Fが充填され、第1接続管状部31の流入口EINから収容部40内に流体Fが導入されると、その分だけ収容部40内の流体Fが第2接続管状部32の流出口EOUTから流出する。
Unlike the first embodiment, the heat and
保温保冷装置2では、断熱容器Tにおける断熱効果によって、収容部40内の流体Fが持つ熱量の変化を抑制することができる。つまり、保温保冷装置2では、断熱容器Tの収容部40内で熱量が保存された流体F自体、及び断熱容器Tの収容部40内で保存された流体Fの持つ熱量を、任意のタイミングで利用することができる。
In the heat and
保温保冷装置2は、例えば、自動車において定常運転時の排熱を利用して生成した高温の液体を保温するために利用可能である。保温保冷装置2から供給される高温の液体は、例えば、自動車の始動時に、エンジンの温度を上昇させるために用いることができる。これにより、自動車の始動時におけるNOXの生成を抑制することができる。
The heat and
また、保温保冷装置2から供給される高温の液体は、電気自動車の始動時に、バッテリーの温度を上昇させるために用いることで、バッテリーの性能低下を抑制することができる。加えて、保温保冷装置2から供給される高温の液体は、フロントガラスの凍結を解消させるために用いることもできる。
Also, the high-temperature liquid supplied from the heat and
更に、保温保冷装置2は、例えば、湯沸かしポットや自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯機などの熱水や温水を供給する装置の貯蔵用タンクとして利用可能である。これにより、熱水や温水の温度を保持するための消費電力を節減可能であるとともに、始動後すぐに熱水や温水を供給可能となる。
Furthermore, the heat and
同様に、保温保冷装置2は、例えば、冷水を供給するウォーターサーバーや、冷たい飲料を供給する飲料サーバーなどの貯蔵用タンクとしても利用可能である。これにより、冷水や冷たい飲料を低温で保持するための消費電力を節減可能であるとともに、始動後すぐに冷水や冷たい飲料を供給可能となる。
Similarly, the heat and
なお、保温保冷装置2は、必要に応じて上記以外の構成を有してもよい。例えば、保温保冷装置2には、断熱容器T内に流体Fに温熱を供給するためのヒータが設けられていてもよい。この構成では、例えば、重畳領域Rに設けられた配線を介して断熱容器T内のヒータに対して外部から電力を供給することができる。
Note that the heat and
また、保温保冷装置2では、蓄熱効果又は蓄冷効果を高めるために、収容部40内に、潜熱蓄熱材が充填した蓄熱部材を設けてもよい。収容部40内に複数の蓄熱部材を設ける場合には、流体Fと蓄熱部材との伝熱効率を高めるために、蓄熱部材間に流体Fが流通可能な隙間を形成することが好ましい。一例として、図13に示すように、保温保冷装置2では、流体Fとともに流動可能な複数のカプセル状の蓄熱部材50aを収容部40内に分散させることができる。この場合、カプセル状の蓄熱部材50aが第2接続管状部32の流出口EOUTから排出されること、あるいは流出口EOUTを閉塞させることを防止するための仕切りとして、金網などのメッシュ部材Mを設けることが好ましい。更に、この場合、収容部40全体に流体Fをより効率良く循環させることが可能なように、第1接続管状部31を収容部40内において内容器10の第1底部12に隣接する位置(例えば、重畳領域Rを超える位置)まで延長することが好ましい。
In addition, in the heat and
<その他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では断熱容器Tが円柱状であるが、これに限定されない。具体的に、断熱容器Tは、例えば、直方体状や多角柱や楕円柱状などであってもよい。
<Other embodiments>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be modified in various ways. For example, in the above-described embodiment, the heat-insulating container T has a columnar shape, but it is not limited to this. Specifically, the heat-insulating container T may be, for example, rectangular, polygonal, or elliptical.
1…保温保冷装置
10…内容器
11…第1筒状部
12…第1底部
13…第1開放端部
14…第1真空層
20…外容器
21…第2筒状部
22…第2底部
23…第2開放端部
24…第2真空層
30…流路
31…第1接続管状部
32…第2接続管状部
40…収容部
50…蓄冷部材
60…保温保冷部
T…断熱容器
R…重畳領域
S…封止部材
V…熱交換部
REFERENCE SIGNS
Claims (6)
前記内容器は、一軸に沿って延びる第1筒状部と、前記第1筒状部を前記一軸に沿った第1方向から閉塞する第1底部と、前記第1筒状部及び前記第1底部にわたって一連に内包された第1真空層と、を有し、
前記外容器は、前記一軸に沿って延び、前記第1筒状部の外側に重なる重畳領域を形成する第2筒状部と、前記第2筒状部を前記第1方向とは反対の第2方向から閉塞する第2底部と、前記第2筒状部及び前記第2底部にわたって一連に内包された第2真空層と、を有し、
前記流路は、前記第1筒状部と前記第2筒状部との間において前記断熱容器の内部と外部とを接続する少なくとも1つの接続管状部を含む
保温保冷装置。 Equipped with a heat-insulating container composed of an inner container and an outer container, and a flow path through which a fluid can flow,
The inner container includes a first cylindrical portion extending along one axis, a first bottom closing the first cylindrical portion from a first direction along the one axis, the first cylindrical portion and the first a first vacuum layer wrapped in series across the bottom;
The outer container includes a second tubular portion that extends along the one axis and forms an overlapping region that overlaps with the outside of the first tubular portion, and a second tubular portion that extends in a direction opposite to the first direction. Having a second bottom that closes from two directions, and a second vacuum layer that is continuously enclosed over the second cylindrical portion and the second bottom,
The heat and cold insulation device, wherein the flow path includes at least one connecting tubular portion that connects the inside and the outside of the heat insulating container between the first tubular portion and the second tubular portion.
前記重畳領域の前記一軸に沿った寸法が、前記第1筒状部及び前記第2筒状部が前記一軸に沿って占める寸法の70%以上である
保温保冷装置。 The heat and cold insulation device according to claim 1,
The heat and cold insulation device, wherein a dimension of the overlapping region along the one axis is 70% or more of a dimension of the first tubular portion and the second tubular portion along the one axis.
前記流路は、複数の接続管状部を含み、
前記第1筒状部と前記第2筒状部との間における前記複数の接続管状部の周囲を封止する封止部材を更に具備する
保温保冷装置。 The heat and cold insulation device according to claim 1 or 2,
the channel includes a plurality of connecting tubular portions;
The heat and cold insulation device further comprises a sealing member that seals around the plurality of connecting tubular portions between the first tubular portion and the second tubular portion.
前記断熱容器の内部に配置され、前記複数の接続管状部に接続される熱交換部を更に具備する
保温保冷装置。 The heat and cold insulation device according to claim 3,
A heat and cold insulation device, further comprising a heat exchanging portion arranged inside the heat insulating container and connected to the plurality of connecting tubular portions.
前記流路は、前記断熱容器の内部に配置され、前記複数の接続管状部に接続される内部管状部を更に有する
保温保冷装置。 The heat and cold insulation device according to claim 3,
The heat-retaining/refrigerating device, wherein the channel further includes an inner tubular portion arranged inside the heat-insulating container and connected to the plurality of connecting tubular portions.
対象物を収容可能な保温保冷部と、前記保温保冷部の周囲に配置される蓄熱部材又は蓄冷部材と、を更に具備する
保温保冷装置。 The heat and cold insulation device according to any one of claims 1 to 5,
A heat and cold insulation device, further comprising: a heat and cold insulation section capable of accommodating an object; and a heat storage member or cold storage member arranged around the heat and cold insulation section.
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