JPWO2016114297A1

JPWO2016114297A1 - 保冷保温容器

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Publication number: JPWO2016114297A1
Application number: JP2016569475A
Authority: JP
Inventors: 三浦　忠将; 忠将三浦; 岸本　敦司; 敦司岸本; 裕直小倉
Original assignee: Chiba University NUC
Current assignee: Chiba University NUC
Priority date: 2015-01-15
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2017-10-26
Also published as: WO2016114297A1

Abstract

保冷保温容器（２０）が、物品を収容可能な空間（１０）を規定する容器壁（１）と、蓄熱材を収容した反応室（３ａ）、蓄熱材の吸熱反応によって生じる凝縮性成分を凝縮または蒸発させるための凝縮蒸発室（３ｂ）、凝縮性成分が反応室（３ａ）と凝縮蒸発室（３ｂ）との間を移動可能なように反応室（３ａ）と凝縮蒸発室（３ｂ）とを連絡する連絡部（３ｃ）を備えるデバイス（３）と、連絡部（３ｃ）に設けられたバルブ（５）と、空間（１０）の温度を検知する温度センサ（７）と、温度センサ（７）により検知された空間（１０）の温度に基づいてバルブ（５）の開閉を制御する制御部（９）とを含んで成り、バルブ（５）が閉状態にあるとき、デバイス（３）は反応室（３ａ）と凝縮蒸発室（３ｂ）との間で非平衡状態にあり、バルブ（５）が制御部（９）により閉状態から開状態にされたときに、デバイス（３）は反応室（３ａ）と凝縮蒸発室（３ｂ）との間で非平衡状態から平衡状態に向かってシフトし、空間（１０）を加熱または冷却する。

Description

本発明は、保冷保温容器に関し、より詳細には、物品を保冷および／または保温した状態で輸送するために用いられる保冷保温容器に関する。

現在、食品や医薬医療等に関連した分野において、物品の品質をできるだけ保持（または劣化を抑制）するために、物品を保冷および／または保温した状態で輸送することが盛んに行われている。特に、生鮮食品や生物由来の医薬品等の温度（または熱）に対して敏感な物品が生産されてから、輸送され、最終的に使用されるまでの一連の過程で、物品を途切れることなく低温に保つ物流方式は、コールドチェーンと呼ばれ、物品を保冷した状態で輸送することに対する需要は、ますます高まってきている。

従来の保冷保温容器として、断熱性の箱体の内部に２種以上の蓄冷材または蓄熱材を配置したものであって、凝固状態にある潜熱型の第１の蓄冷材または蓄熱材を物品に隣接して配置し、融解状態にある潜熱型の第２の蓄冷材または蓄熱材を、第１の蓄冷材または蓄熱材の外側に配置したものが知られており、第１の蓄冷材または蓄熱材が０℃を超える凝固・融解温度を有することにより、保冷または保温すべき物品を、０℃を超える任意の温度範囲にて長時間に亘って維持することが可能であるとされている（特許文献１を参照のこと）。

特開２０１１−５１６３２号公報国際公開第２０１４／０２１２６２号特開２０１２−１９３８７０号公報

上述した従来の保冷保温容器は、蓄熱材の潜熱を利用したものであり、蓄熱材が周囲環境（特に温度）に応じて状態変化するのにまかせて、物品を受動的に保冷または保温しているに過ぎない。かかる保冷保温容器では、容器内の温度を能動的に管理することができず、効率的でなく、また、周囲環境が急激に変化した場合に、容器内の温度が所望の温度範囲から逸脱することが起こり得る。

本願発明は、能動的かつ効率的に温度管理を行うことが可能な保冷保温容器を提供することを目的とする。

本発明者らは、保冷保温容器に、蓄熱材の化学反応や吸脱着現象等を利用して熱を蓄熱および移動させる技術、即ち、ヒートポンプの原理を利用するという新規な着想を得た。ヒートポンプの原理を利用した装置としては、例えば特許文献２〜３に記載されるような装置が知られているが、これら装置は、そのままでは保冷保温容器に適用しても、物品を収容するための空間を効率的に保冷保温することができない。本発明者らは、かかる空間を加熱または冷却するためのデバイスの動作および制御方法について更なる鋭意検討の結果、本願発明を完成するに至った。

本発明の１つの要旨によれば、
物品を収容可能な空間を規定する容器壁と、
蓄熱材を収容した反応室、蓄熱材の吸熱反応によって生じる凝縮性成分を凝縮または蒸発させるための凝縮蒸発室、凝縮性成分が反応室と凝縮蒸発室との間を移動可能なように反応室と凝縮蒸発室とを連絡する連絡部を備えるデバイスと、
上記連絡部に設けられたバルブと、
上記空間の温度を検知する温度センサと、
上記温度センサにより検知された空間の温度に基づいて上記バルブの開閉を制御する制御部と
を含んで成り、上記バルブが閉状態にあるとき、上記デバイスは反応室と凝縮蒸発室との間で非平衡状態にあり、上記バルブが上記制御部により閉状態から開状態にされたときに、デバイスは反応室と凝縮蒸発室との間で非平衡状態から平衡状態に向かってシフトし、上記空間を加熱または冷却する、保冷保温容器が提供される。

かかる本発明の保冷保温容器においては、物品を収容可能な空間を加熱または冷却するためのデバイスと、バルブと、温度センサと、制御部とを組み合わせて用いて、デバイスの動作を、温度センサで検知した空間の温度に基づいて制御部を通じてバルブを操作することによって制御できるので、能動的かつ効率的に温度管理を行うことが可能となる。

より詳細には、本発明の保冷保温容器によれば、物品を収容可能な空間を加熱または冷却するためのデバイスにおいて反応室と凝縮蒸発室との間の連絡部にバルブを設け、反応室と凝縮蒸発室との間で非平衡状態としてバルブを閉状態にし、更に、該空間の温度を検知する温度センサを用いて、予め設定した条件に応じて、例えば該空間の温度が所定の温度範囲から逸脱したときに、制御部によりバルブを閉状態から開状態へと変化させることができ、これにより、デバイスは反応室と凝縮蒸発室との間で非平衡状態から平衡状態に向かってシフトし、上記空間を加熱または冷却することができる。

かかる本発明の保冷保温容器は、物品を保冷および／または保温（あるいは所定の温度範囲内に維持）した状態で輸送するために好適に利用され得、温度制御容器としても理解され得る。

なお、本発明において、「平衡状態」とは、反応室と凝縮蒸発室との間で、凝縮性成分が移動可能であっても（または連絡部のバルブを開状態にしても）、見かけ上、実質的に移動せず、従って、デバイスの内外で熱の出入りが見かけ上、実質的に生じない状態を言い、「非平衡状態」とは、かかる平衡状態にないことを意味する。

本発明によれば、能動的かつ効率的に温度管理を行うことが可能な保冷保温容器が提供される。

本発明の１つの実施形態における保冷保温容器を模式的に示す断面図である。本発明のもう１つの実施形態における保冷保温容器を模式的に示す断面図である。本発明の更にもう１つの実施形態における保冷保温容器を模式的に示す断面図である。本発明の更にもう１つの実施形態における保冷保温容器を模式的に示す断面図である。本発明の更にもう１つの実施形態における保冷保温容器を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の５つの実施形態における保冷保温容器について図面を参照しつつ詳述するが、本発明はこれら実施形態に限定されない。

（実施形態１）
本実施形態は、保冷保温容器に設けたデバイスが、物品を収容可能な空間を冷却する（言わばクーラーとして機能し得る）１つの態様に関する。

図１に模式的に示すように、本実施形態における保温保冷容器２０は、物品を収容可能な空間１０を規定する容器壁１を有し、更に、空間１０を加熱または冷却するためのデバイス３（本実施形態では、デバイス３の凝縮蒸発室が空間１０を冷却する）と、バルブ５と、温度センサ７と、制御部９とを有し、場合により、蓄熱材１１（および／またはヒーター）を有していてよい。

容器壁１は、物品（図示せず）を収容可能な空間１０を規定するものである。容器壁１には、物品を空間１０に配置し、取り出すことが可能なように、開閉可能な蓋（図示せず）が設けられ得る。容器壁１は、好ましくは空間１０内への外部環境温度の影響をできるだけ小さくするべく、断熱性材料から（少なくとも部分的に）構成され得る。断熱性材料には、任意の適切な断熱性材料を使用してよく、通常、熱伝導率が０．０５８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料が使用され得る。例えば、発泡プラスチック系断熱材（ビーズ法ポリスチレンフォーム、押出法ポリスチレンフォーム、硬質ウレタンフォーム等）、無機繊維系断熱材（グラスウール、ロックウール等）、天然素材系断熱材（セルロースファイバー、羊毛断熱材、炭化コルク）等を使用できる。

空間１０を加熱または冷却するためのデバイス３は、蓄熱材を収容した反応室３ａ、蓄熱材の吸熱反応によって生じ得る凝縮性成分を凝縮または蒸発させるための凝縮蒸発室３ｂ、凝縮性成分が反応室３ａと凝縮蒸発室３ｂとの間を移動可能なように反応室３ａと凝縮蒸発室３ｂとを連絡する連絡部３ｃを備える。かかる構成を有するデバイス３は、ヒートポンプ（後述する化学蓄熱材を使用した場合はケミカルヒートポンプ）として理解され得る。蓄熱材の示す反応（物理変化も含む）は、ヒートポンプによる熱の移動の駆動源として理解され得、凝縮性成分は、ヒートポンプの作動媒体として理解され得る。デバイス３については、保冷保温容器の製造方法および使用方法に関連して、より詳細に後述する。

デバイス３は、デバイス３の内外で熱の出入りが可能なように、少なくとも空間１０と熱的に結合される部分において、熱伝導性材料から構成され得る。熱伝導性材料には、任意の適切な熱伝導性材料を使用してよく、例えば金属（銅、合金、ステンレス鋼など）、酸化物（アルミナなど）、窒化物（窒化アルミニウムなど）、カーボンなどの熱の良導体を使用できる。

本実施形態に必須ではないが、デバイス３は、反応室３ａと凝縮蒸発室３ｂとの間において可能な限り熱的に隔離されていることが好ましい。例えば、反応室３ａと凝縮蒸発室３ｂが熱伝導性材料から構成される場合、連絡部３ｃの少なくとも一部が、熱伝導率の比較的低い材料から構成されていてよい。

デバイス３の連絡部３ｃに、バルブ５が設けられる。バルブ５は、制御部９によりその開閉状態（開度）を制御可能な限り、任意の適切なバルブを使用してよい。例えば、バルブ５は、電磁弁、電動弁などであってよい。電磁弁は、一般的に小さく軽量であるので、輸送用の保冷保温容器に使用するのに好ましい。

保冷保温容器２０は、使用前の状態では、デバイス３を、反応室３ａと凝縮蒸発室３ｂとの間で非平衡状態に維持するように、バルブ５が閉状態とされている。本実施形態においては、非平衡状態は、凝縮性成分が平衡状態に比較して反応室３ａより凝縮蒸発室３ｂにリッチに存在している状態である。

デバイス３のうち、反応室３ａおよび凝縮蒸発室３ｂは、いずれかが、空間１０を加熱または冷却するように、空間１０に熱的に結合した状態で配置される。なお、本発明において、デバイスの室（反応室または凝縮蒸発室）が空間に「熱的に結合する」とは、デバイスの当該室の内側と空間との間を熱が移動可能なように構成することを意味する。熱的な結合は、例えば、直接的な接触による熱伝導でもよいし、熱媒（例えば液体や気体等の流体）または熱伝導性部材を利用した間接的な接触による熱伝導であってもよい。簡便には、室の外側面の少なくとも一部（熱伝導性材料から成る）が空間に曝されること（空間を部分的に規定することとなる）により達成され得る。

反応室３ａおよび凝縮蒸発室３ｂのうち、いずれが加熱機能を発揮し、いずれが冷却機能を発揮するかは、非平衡状態を平衡状態からいずれの側にシフトさせるかによって異なる。上述のように、非平衡状態において、凝縮性成分が平衡状態に比較して反応室３ａより凝縮蒸発室３ｂにリッチに存在する場合、バルブ５を閉状態から開状態にすることにより、凝縮蒸発室３ｂは冷却機能を発揮し得、反応室３ａは加熱機能を発揮し得る。（これとは逆に、非平衡状態において、凝縮性成分が平衡状態に比較して凝縮蒸発室より反応室にリッチに存在する場合、バルブを閉状態から開状態にすることにより、凝縮蒸発室は加熱機能を発揮し得、反応室は冷却機能を発揮し得る。）

本実施形態においては、凝縮蒸発室３ｂが、空間１０を冷却する（言わばクーラーとして機能し得る）ように、空間１０に熱的に結合した状態で配置される。図示する例では、凝縮蒸発室３ｂの下面が空間１０に曝されているが、これに限定されない。デバイス３の空間１０に対する冷却効果をできるだけ大きくするために、凝縮蒸発室３ｂの空間１０に曝されていない部分は、断熱性材料で覆われていることが好ましく、図示する例では、容器壁１と同じ材料で覆われているが、このことは本実施形態に必須でない。

他方、反応室３ａは、空間１０から可能な限り熱的に隔離された状態で配置されることが好ましい。図示する例では、反応室３ａは、容器壁１と同じ材料で覆われているが、このことは本実施形態に必須でなく、例えば、反応室３ａを容器壁１の外部に設けても（保冷保温容器２０に外付けしても）よい。

温度センサ７は、空間１０の温度を検知するように設けられる。温度センサ７は、図示するように空間１０内に配置され得るが、少なくともその検知部が空間１０内に位置していればよい。温度センサ７には、少なくとも温度管理範囲において空間内の雰囲気温度を検知可能な任意の適切な温度センサを利用可能である。

制御部９は、これらバルブ５および温度センサ７に電気的に接続されており、温度センサ７で検知した空間１０内の温度を電気信号として受け取り、これに基づいて、バルブ５の開閉を制御するように構成される。制御部９は、かかる構成を有する限り、保冷保温容器２０に対して任意の箇所に配置され得る。制御部９は、典型的には、プロセッサ、メモリ（および必要に応じて、入出力インターフェース等）を備える制御ユニットであり得るが、これに限定されない。

本実施形態の保冷保温容器２０は、デバイス３に加えて、蓄熱材１１（デバイス３の蓄熱材と区別する趣旨で、以下、第２の蓄熱材とも言う）を更に有していてよい。かかる第２の蓄熱材１１は、図示するように空間１０の内部またはその近傍に配置され得る。第２の蓄熱材１１には、任意の適切な蓄熱材を使用可能であるが、温熱を徐々に放出するように、予め温熱を蓄えたものが使用され得る。第２の蓄熱材１１に代えて、または加えて、ヒーターを用いてもよい。ヒーターは、制御部９により制御されていてよい。しかしながら、かかる第２の蓄熱材および／またはヒーターは、保冷保温容器２０に必須でないことに留意されたい。

次に、本実施形態の保冷保温容器２０の製造方法について例示的に説明するが、これに限定されるものではない。

まず、デバイス３を作製するため、蓄熱材（または蓄熱性材料）を準備する。

デバイス３に用いる蓄熱材は、吸熱反応によって凝縮性成分を可逆的に生じ得るものであればよい。かかる蓄熱材には、上記吸熱反応が化学反応である化学蓄熱材や、上記吸熱反応が吸着または吸収反応である吸着・吸収蓄熱材が含まれる。凝縮性成分は、保冷保温容器に所望される使用温度範囲において凝縮可能であればよく、蓄熱材に応じて選択され得、好ましくは水である。蓄熱材が、吸熱反応によって凝縮性成分を可逆的に生じ得る温度は、他の条件（例えばデバイス内の圧力）によって異なり得る。

より具体的には、化学蓄熱材としては、無機化合物の水和物および無機水酸化物などが使用され得る。より詳細には、アルカリ土類金属化合物の水和物およびアルカリ土類金属の水酸化物、例えば硫酸カルシウムや塩化カルシウムなどの水和物、カルシウムやマグネシウムの水酸化物などが挙げられる。また、水和物を形成可能な無機化合物（これは無機化合物の水和物の前駆体として理解される）、例えば酸化カルシウムも使用可能である。

例えば、硫酸カルシウムの半水和物は、以下の吸熱反応を示す。

式中、Ｑ_１は、１６．７ｋＪ／ｍｏｌ程度であることが知られており、これは、可逆反応である。

また例えば、塩化カルシウムの水和物は、以下の吸熱反応を示す。

式中、ｎは水和する分子数、具体的には１、２、４、６であり得、Ｑ_２は、３０〜５０ｋＪ／ｍｏｌ程度であることが知られており、これは、可逆反応である。

しかしながら、化学蓄熱材は、上記の例に限定されず、任意の適切な化学蓄熱材を使用してよい（例えば、アンモニアを発生し得るものであってもよい）。化学蓄熱材は、化学反応を利用して、大きい蓄熱容量を得ることができ、幅広い温度範囲で蓄熱が可能である。また、化学蓄熱材は、反応速度が比較的大きく、吸熱または発熱のタイミング制御を比較的行い易く、よって、バルブ５の開閉を所望のタイミングで実施するのに適する。

吸着・吸収蓄熱材としては、例えばゼオライト、シリカゲル、メソポーラスシリカ、活性炭など（以下、「ゼオライト等」とも言う）が挙げられる。かかる吸着・吸収蓄熱材は、化学蓄熱材と比べて、取り扱いが容易であり、構成を簡素化できる（例えば、腐食防止を考慮しなくてよい）という効果を奏し得る。

これらゼオライト等は、いずれも、例えば水を可逆的に吸着および脱着することが可能であり、水の脱着の際に吸熱現象を示す。

式中、Ｚは、ゼオライト等の組成を代表して表したものであり、その組成に応じてｘは種々の値をとり得る。Ｑ_４は、具体的な組成にもよるが、例えば、ゼオライトで約３０〜８０ｋＪ／ｍｏｌであり得る。

ゼオライトとは、いわゆるゼオライト構造、即ち、ＳｉＯ_４四面体およびＡｌＯ_４四面体が頂点酸素を共有し３次元に連なった網目状構造を基本骨格として有する結晶性含水アルミノケイ酸塩を言う。ゼオライトは、通常、下記の一般式で表され得る。
（Ｍ^１，Ｍ^２ _１／２）_ｍ（Ａｌ_ｍＳｉ_ｎＯ_{２（ｍ＋ｎ）}）・ｘＨ_２Ｏ（ｎ≧ｍ）
Ｍ^１は、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋等の１価のカチオンであり、Ｍ^２は、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２ ^＋、Ｂａ^２＋等の２価のカチオンである。

なかでも、本発明に好適に利用され得るゼオライトとしては、Ａ型ゼオライト（ＬＴＡ）、Ｘ型ゼオライト（ＦＡＵ）、Ｙ型ゼオライト（ＦＡＵ）、ベータ型ゼオライト（ＢＥＡ）、ＡｌＰＯ-５（ＡＦＩ）などである。

シリカゲルは、コロイド状シリカの三次元構造体であり、細孔径が数ｎｍ〜数十ｎｍ、比表面積は５〜１０００ｍ^２／ｇと多孔体特性を広範囲に制御できる。また、シリカゲルの一次粒子表面はシラノールに覆われており、シラノールの影響で極性分子（水など）を選択的に吸着する。

メソポーラスシリカは、二酸化ケイ素を材質として均一で規則的な細孔を持つ物質で、細孔径は約２〜１０ｎｍのものを言う。

活性炭は、「細孔を有する多孔質の炭素質物質」で、大きな比表面積と吸着能力を持つ物質を言う。その基本骨格は炭素原子が１２０°の角度で結ばれた二次元格子の平面構造である。この二次元格子が不規則に積層して結晶格子を形成し、この結晶格子がランダムにつながったものが活性炭であり、結晶格子間の空隙が活性炭細孔であり、細孔に水が吸着する。

蓄熱材には、上述した化学蓄熱材および吸着・吸収蓄熱材等からなる群から選択される少なくとも１種を使用してよい。

反応室３ａ、凝縮蒸発室３ｂ、連絡部３ｃから成るデバイス３のパーツ（例えば筐体と蓋等）を所定の材料（例えば金属等の熱伝導性材料）から作製し、減圧下（例えば１Ｐａ程度）にて、反応室３ａに上記で準備した蓄熱材を入れ、適宜、凝縮性成分の拡散を防止するために凝縮蒸発室３ｂを（例えば液体窒素等で）十分に冷却しながら、凝縮蒸発室３ｂに凝縮性成分を入れて、連絡部３ｃにバルブ５を設置しつつ、デバイス３のパーツを密閉する。

次に、上記で得られた密閉したデバイス３のバルブ５を開状態として、反応室３ａを加熱し、反応室３ａ内の蓄熱材に取り込まれて（より詳細には、化学反応および／または吸着・吸収等されて）いる凝縮性成分を、蓄熱材から脱離させて、より低温の凝縮蒸発室３ｂに移動させる。凝縮性成分が蓄熱材から十分に脱離し、反応室３ａから凝縮蒸発室３ｂへ十分に移動したら、バルブ５を閉状態にし、反応室３ａの加熱を終了して常温に戻す。

これにより、凝縮性成分が平衡状態に比較して反応室３ａより凝縮蒸発室３ｂにリッチに存在した非平衡状態にてバルブ５が閉状態とされたデバイス３を得ることができる。

そして、上記で得たバルブ５付きのデバイス３と、容器壁１、温度センサ７、制御部９、および必要に応じて蓄熱材１１（および／またはヒーター）を、図１に示すように組み立てる。容器壁１、温度センサ７、制御部９、蓄熱材１１（および／またはヒーター）には、市販のものを使用してよい。

デバイス３の蓄熱材が吸熱反応によって凝縮性成分を可逆的に生じ得るものであるのに対し、これとは異なり、第２の蓄熱材１１には潜熱型の蓄熱材、即ち、状態変化によって吸熱・発熱する蓄熱剤が使用される。かかる蓄熱材１１には、例えば、パラフィン等の有機物、無機水和塩、溶融塩などを用いてよい。

ヒーターには、既知の加熱デバイスを使用することができ、例えば、電気ヒーターや、ペルチェ式ヒーターなどを用いてよい。

次に、本実施形態の保冷保温容器２０の使用方法として、物品を輸送する場合について説明する。

まず、保冷保温容器２０の空間１０に物品（図示せず）を収容する。物品は、保冷および／または保温されるべき対象物である。かかる物品は、特に限定されるものではないが、例えば、食品や医薬医療等に関連した物品、具体的には、生鮮食品や生物由来の医薬品等（例えば、血液製剤、ワクチン、バイオ医薬品、検体、細胞、試薬）であってよい。特に、生物由来の医薬品等は、保管温度範囲が様々であり得、なおかつ、厳密な温度管理が求められ、本願発明の保冷保温容器による輸送に好適である。

保冷保温容器２０のデバイス３は、上述のようにバルブ５が閉じた状態とされている。制御部９は、収容する物品に所望される温度管理範囲に応じてバルブ５の開閉を制御するように、予め設定しておく。例えば、物品をＵ_１℃（代表的には、常温より高い温度であり得るが、これに限定されない）以下の温度で保持することが所望される場合、温度センサ７の検知温度がＵ_１℃またはそれより低い所定の上限閾値温度より高くなったときに、バルブ５を閉状態から開状態にするように設定しておく。

そして、制御部９の制御をオンにして、物品を空間１０に収容した状態で、保冷保温容器２０を用いて物品を輸送する。

輸送の間、温度センサ７で空間１０の温度を検知し、検知温度が制御部９に伝送される。温度センサ７の検知温度が所定の上限閾値温度より高くなったとき、制御部９はバルブ５を制御して、バルブ５を閉状態から開状態に移行させる。このとき、制御部９は、検知温度と上限閾値温度との差に応じてバルブ５の開度を調整してもよいが、このことは本実施形態に必須ではない。

バルブ５が閉状態から開状態にされたとき、デバイス３は反応室３ａと凝縮蒸発室３ｂとの間で非平衡状態から平衡状態に向かってシフトする。本実施形態においては、非平衡状態は、凝縮性成分が平衡状態に比較して反応室３ａより凝縮蒸発室３ｂにリッチに存在している状態であり、バルブ５が閉状態から開状態にされると、気体状態の凝縮性成分が凝縮蒸発室３ｂから連絡部３ｃを通って反応室３ａへと移動し、反応室３ａの蓄熱材による吸熱反応の逆反応が進行し（より詳細には、吸熱反応の速度が逆反応の速度を下回り）、凝縮性成分が蓄熱材に取り込まれ、このため、凝縮蒸発室３ｂで凝縮性成分の蒸発が進行する（より詳細には、凝縮性成分の蒸発速度が凝縮速度を上回る）。凝縮蒸発室３ｂで凝縮性成分が蒸発する際に、空間１０から熱が奪われて凝縮蒸発室３ｂへ移動し、これにより、空間１０が冷却される（換言すれば、凝縮蒸発室３ｂから空間１０に冷熱が放出される）。

この結果、空間１０の温度が低下し得る。温度センサ７の検知温度が所定の上限閾値温度以下になったとき、制御部９はバルブ５を制御（フィードバック制御）して、バルブ５を開状態から閉状態に移行させ得、これにより、空間１０が不必要に冷却されることを防止できる。

なお、バルブ５が閉状態から開状態にされたとき、デバイス３は反応室３ａと凝縮蒸発室３ｂとの間で非平衡状態から平衡状態に向かってシフトするが、このときの化学反応熱量は単純にバルブの開度（バルブを開けた割合）のみには比例せず、そのときの反応率、温度、圧力等に依存する複雑な関数となる。よって、これらの因子をプログラムに組み込んで、制御部９によりバルブの開度を制御するようにしてもよい。

しかしながら、かかるバルブ制御は複雑であるため、輸送する物品の温度管理に求められる精度によっては、運搬時間に応じて決めた反応速度でデバイス３を作動させておき、空間１０の温度が所定の温度範囲から逸脱したときに、制御部９により、デバイス３から物品への伝熱量を調整するようにしてよい。より具体的には、空間１０（より詳細には、その内部に収容される物品、以下も同様）を冷却すべき場合、冷熱を生成している室（より詳細には、実施形態１における凝縮蒸発室３ｂ、実施形態２における反応室３ａ’、または実施形態５における凝縮蒸発室３ｂ）から空間１０への伝熱量を増やすことによって、空間１０を冷却することができる。あるいは、空間１０（より詳細には、その内部に収容される物品、以下も同様）を加熱すべき場合、温熱を生成している室（より詳細には、実施形態３における反応室３ａ’、実施形態４における凝縮蒸発室３ｂ、または実施形態５における反応室３ａ’）から空間１０への伝熱量を増やすことによって、空間１０を加熱することができる。かかる室から空間１０（ひいては物品）への伝熱量を増やす操作は、任意の適切な方法によって実施してよく、例えば、ファンを保冷保温容器内の任意の適切な箇所（例えば、空間１０（ひいては物品）に対して、冷熱または温熱を生成している室の後方）に設置し、制御部９によりファンの動作を調節することにより実施し得る。

また、本実施形態に必須ではないが、空間１０を冷却するためのデバイス３に、第２の蓄熱材１１および／またはヒーターを組み合わせて使用してもよい。例えば、予め温熱を蓄えた第２の蓄熱材１１を物品と共に空間１０に収容し、輸送の間、第２の蓄熱材１１から温熱を徐々に放出して、空間１０内の温度を実質的に恒温状態（代表的には、常温より高い温度であり得るが、これに限定されない）に保持し、何らかの要因により空間１０の温度が著しく上昇し、温度センサ７の検知温度が所定の上限閾値温度より高くなったときに、デバイス３で空間１０を冷却してよい。また例えば、物品をＬ_１℃以上かつＵ_１℃以下の温度で保持することが所望される場合、温度センサ７の検知温度がＵ_１℃またはそれより低い所定の上限閾値温度より高くなったときに、制御部９によりバルブ５を閉状態から開状態にして、空間１０をデバイス３で冷却し、温度センサ７の検知温度がＬ_１℃またはそれより高い所定の下限閾値温度より低くなったときに、制御部９によりヒーターをオンにして、空間１０をヒーターで加熱してもよい。

輸送後、保冷保温容器２０の空間１０から物品が取り出される。保冷保温容器２０は、１回使い捨てで使用してよく、あるいは、デバイス３を未使用のデバイスと取り替えて再使用してもよい。使用済みのデバイス３は、バルブ５を開状態として、反応室３ａを加熱し、反応室３ａ内の蓄熱材に取り込まれている凝縮性成分を、蓄熱材から脱離させて、より低温の凝縮蒸発室３ｂに移動させ、凝縮性成分が蓄熱材から十分に脱離し、反応室３ａから凝縮蒸発室３ｂへ十分に移動したら、バルブ５を閉状態にし、反応室３ａの加熱を終了して常温に戻すことにより、再生が可能である。

本実施形態の保冷保温容器によれば、物品を収容する空間の温度を温度センサで検知し、この検知温度に基づいて、デバイスにより空間を冷却することができるので、能動的かつ効率的に温度管理を行うことができる。かかるデバイスは、ヒートポンプの原理を利用しており、制御部によるバルブの開閉という低消費電力のシステムで、物品を収容する空間の温度を調節することができる。更に、かかるデバイスおよびバルブ等は比較的軽量であり、保冷保温容器の重量増加を最低限に抑えられることから、輸送用途に特に適する。

（実施形態２）
本実施形態は、保冷保温容器に設けたデバイスが、物品を収容可能な空間を冷却する（言わばクーラーとして機能し得る）もう１つの態様に関する。

図２に模式的に示すように、本実施形態における保温保冷容器２１は、物品を収容可能な空間１０を規定する容器壁１を有し、更に、空間１０を加熱または冷却するためのデバイス３’（本実施形態では、デバイス３’の反応室が空間１０を冷却する）と、バルブ５’と、温度センサ７と、制御部９とを有し、場合により、蓄熱材１１（および／またはヒーター）を有していてよい。以下、先の実施形態と異なる点を中心に説明し、特に説明のない限り、先の実施形態と同様の説明が当て嵌まり得る（後続の実施形態も同様とする）。

デバイス３’は、蓄熱材を収容した反応室３ａ’、蓄熱材の吸熱反応によって生じ得る凝縮性成分を凝縮または蒸発させるための凝縮蒸発室３ｂ’、凝縮性成分が反応室３ａ’と凝縮蒸発室３ｂ’との間を移動可能なように反応室３ａ’と凝縮蒸発室３ｂ’とを連絡する連絡部３ｃ’を備える。デバイス３’の連絡部３ｃ’に、バルブ５’が設けられる。デバイス３’、反応室３ａ’、凝縮蒸発室３ｂ’、連絡部３ｃ’、バルブ５’は、実施形態１にて上述したデバイス３、反応室３ａ、凝縮蒸発室３ｂ、連絡部３ｃ、バルブ５に対応し得る。

本実施形態における保冷保温容器２１も、使用前の状態では、デバイス３’を、反応室３ａ’と凝縮蒸発室３ｂ’との間で非平衡状態に維持するように、バルブ５’が閉状態とされているが、デバイス３’は、実施形態１にて上述したデバイス３と、非平衡状態が異なる。本実施形態においては、非平衡状態は、凝縮性成分が平衡状態に比較して凝縮蒸発室３ｂ’より反応室３ａ’にリッチに存在している状態である。

また、本実施形態においては、反応室３ａ’が、空間１０を冷却する（言わばクーラーとして機能し得る）ように、空間１０に熱的に結合した状態で配置される。図示する例では、反応室３ａ’の下面が空間１０に曝されているが、これに限定されない。デバイス３’の空間１０に対する冷却効果をできるだけ大きくするために、反応室３ａ’の空間１０に曝されていない部分は、断熱性材料で覆われていることが好ましく、図示する例では、容器壁１と同じ材料で覆われているが、このことは本実施形態に必須でない。

他方、凝縮蒸発室３ｂ’は、空間１０から可能な限り熱的に隔離された状態で配置されることが好ましい。図示する例では、凝縮蒸発室３ｂ’は、容器壁１と同じ材料で覆われているが、このことは本実施形態に必須でなく、例えば、凝縮蒸発室３ｂ’を容器壁１の外部に設けても（保冷保温容器２１に外付けしても）よい。

本実施形態の保冷保温容器２１は、以下のようにして製造することができる。

反応室３ａ’、凝縮蒸発室３ｂ’、連絡部３ｃ’から成るデバイス３’のパーツ（例えば筐体と蓋等）を所定の材料（例えば金属等の熱伝導性材料）から作製し、減圧下（例えば１Ｐａ程度）にて、反応室３ａ’に準備した蓄熱材を入れ、適宜、凝縮性成分の拡散を防止するために凝縮蒸発室３ｂ’を（例えば液体窒素等で）十分に冷却しながら、凝縮蒸発室３ｂ’に凝縮性成分を入れて、連絡部３ｃ’にバルブ５’を設置しつつ、デバイス３’のパーツを密閉する。

次に、上記で得られた密閉したデバイス３’のバルブ５’を開状態として、凝縮蒸発室３ｂ’を加熱し、凝縮蒸発室３ｂ’に存在する凝縮性成分を蒸発させて、より低温の反応室３ａ’に移動させ、反応室３ａ’内の蓄熱材と反応（より詳細には、化学反応および／または吸着・吸収等）させる。凝縮性成分が凝縮蒸発室３ｂ’から反応室３ａ’へ十分に移動し、蓄熱材に十分に取り込まれたら、バルブ５’を閉状態にし、凝縮蒸発室３ｂ’の加熱を終了して常温に戻す。

これにより、凝縮性成分が平衡状態に比較して凝縮蒸発室３ｂ’より反応室３ａ’にリッチに存在した非平衡状態にてバルブ５’が閉状態とされたデバイス３’を得ることができる。

そして、上記で得たバルブ５’付きのデバイス３’と、容器壁１、温度センサ７、制御部９、および必要に応じて蓄熱材１１（および／またはヒーター）を、図２に示すように組み立てる。

本実施形態の保冷保温容器２１は、物品を輸送する場合、以下のようにして使用され得る。

まず、保冷保温容器２１の空間１０に物品（図示せず）を収容する。保冷保温容器２１のデバイス３’は、上述のようにバルブ５’が閉じた状態とされている。制御部９は、収容する物品に所望される温度管理範囲に応じてバルブ５’の開閉を制御するように、予め設定しておく。

そして、制御部９の制御をオンにして、物品を空間１０に収容した状態で、保冷保温容器２１を用いて物品を輸送する。

輸送の間、温度センサ７で空間１０の温度を検知し、検知温度が制御部９に伝送される。温度センサ７の検知温度が所定の上限閾値温度より高くなったとき、制御部９はバルブ５’を制御して、バルブ５’を閉状態から開状態に移行させる。

バルブ５’が閉状態から開状態にされたとき、デバイス３’は反応室３ａ’と凝縮蒸発室３ｂ’との間で非平衡状態から平衡状態に向かってシフトする。本実施形態においては、非平衡状態は、凝縮性成分が平衡状態に比較して凝縮蒸発室３ｂ’より反応室３ａ’にリッチに存在している状態であり、バルブ５’が閉状態から開状態にされると、気体状態の凝縮性成分が反応室３ａ’から連絡部３ｃ’を通って凝縮蒸発室３ｂ’へと移動し、凝縮蒸発室３ｂ’で凝縮性成分の凝縮が進行し（より詳細には、凝縮性成分の蒸発速度が凝縮速度を下回り）、このため、反応室３ａ’の蓄熱材による吸熱反応が進行し（より詳細には、吸熱反応の速度が逆反応の速度を上回る）、凝縮性成分が蓄熱材から脱離する。反応室３ａ’で凝縮性成分が蓄熱材から脱離する際に、空間１０から熱が奪われて反応室３ａ’へ移動し、これにより、空間１０が冷却される（換言すれば、凝縮蒸発室３ｂ’から空間１０に冷熱が放出される）。

この結果、空間１０の温度が低下し得る。温度センサ７の検知温度が所定の上限閾値温度以下になったとき、制御部９はバルブ５’を制御（フィードバック制御）して、バルブ５’を開状態から閉状態に移行させ得、これにより、空間１０が不必要に冷却されることを防止できる。

本実施形態に必須ではないが、実施形態１と同様に、空間１０を冷却するためのデバイス３’に、第２の蓄熱材１１および／またはヒーターを組み合わせて使用してもよい。

輸送後、保冷保温容器２１の空間１０から物品が取り出される。保冷保温容器２１は、１回使い捨てで使用してよく、あるいは、デバイス３’を未使用のデバイスと取り替えて再使用してもよい。使用済みのデバイス３’は、バルブ５’を開状態として、凝縮蒸発室３ｂ’を加熱し、凝縮蒸発室３ｂ’に存在する凝縮性成分を蒸発させて、より低温の反応室３ａ’に移動させて、反応室３ａ’内の蓄熱材と反応（より詳細には、化学反応および／または吸着・吸収等）させ、凝縮性成分が凝縮蒸発室３ｂ’から反応室３ａ’へ十分に移動し、蓄熱材に十分に取り込まれたら、バルブ５’を閉状態にし、凝縮蒸発室３ｂ’の加熱を終了して常温に戻すことにより、再生が可能である。

本実施形態の保冷保温容器によれば、物品を収容する空間の温度を温度センサで検知し、この検知温度に基づいて、デバイスにより空間を冷却することができるので、能動的かつ効率的に温度管理を行うことができる。かかる本実施形態の保冷保温容器によっても、実施形態１の保冷保温容器と同様の効果を得ることができる。

（実施形態３）
本実施形態は、保冷保温容器に設けたデバイスが、物品を収容可能な空間を加熱する（言わばヒーターとして機能し得る）１つの態様に関する。

図３に模式的に示すように、本実施形態における保温保冷容器２２は、物品を収容可能な空間１０を規定する容器壁１を有し、更に、空間１０を加熱または冷却するためのデバイス３’（本実施形態では、デバイス３’の反応室が空間１０を加熱する）と、バルブ５’と、温度センサ７と、制御部９とを有し、場合により、保冷材１３（および／またはクーラー）を有していてよい。

デバイス３’は、実施形態２にて上述したデバイス３’と同様に、反応室３ａ’、凝縮蒸発室３ｂ’、連絡部３ｃ’を備え、デバイス３’の連絡部３ｃ’に、バルブ５’が設けられる。

本実施形態における保冷保温容器２２も、使用前の状態では、デバイス３’を、反応室３ａ’と凝縮蒸発室３ｂ’との間で非平衡状態に維持するように、バルブ５’が閉状態とされているが、デバイス３’は、実施形態２にて上述したデバイス３’と、非平衡状態が異なる。本実施形態においては、非平衡状態は、凝縮性成分が平衡状態に比較して反応室３ａ’より凝縮蒸発室３ｂ’にリッチに存在している状態であり、この点において、実施形態１にて上述したデバイス３と同様である。

また、本実施形態においては、反応室３ａ’が、空間１０を加熱する（言わばヒーターとして機能し得る）ように、空間１０に熱的に結合した状態で配置される。他方、凝縮蒸発室３ｂ’は、空間１０から可能な限り熱的に隔離された状態で配置されることが好ましい。その他、実施形態２と同様であり得る。

本実施形態の保冷保温容器２２は、デバイス３’に加えて、保冷材１３を更に有していてよい。かかる保冷材１３は、図示するように空間１０の内部またはその近傍に配置され得る。保冷材１３には、任意の適切な保冷材を使用可能であるが、冷熱を徐々に放出するように、予め冷熱を蓄えたもの（代表的には冷凍されたもの）が使用され得る。保冷材１３に代えて、または加えて、クーラーを用いてもよい。クーラーは、制御部９により制御されていてよい。しかしながら、かかる保冷材および／またはクーラーは、保冷保温容器２２に必須でないことに留意されたい。

本実施形態の保冷保温容器２２は、以下のようにして製造することができる。

凝縮性成分が平衡状態に比較して反応室３ａ’より凝縮蒸発室３ｂ’にリッチに存在した非平衡状態にてバルブ５’が閉状態とされたデバイス３’は、実施形態１にて上述したデバイス３と同様にして得ることができる。

そして、上記で得たバルブ５’付きのデバイス３’と、容器壁１、温度センサ７、制御部９、および必要に応じて保冷材１３（および／またはクーラー）を、図３に示すように組み立てる。

保冷材１３には、例えば、水、エチレングリコール、水と高吸水性ポリマーとの混合物などを用いてよい。

クーラーには、既知の冷却デバイスを使用することができ、例えば、ペルチェ式クーラーなどを用いてよい。

本実施形態の保冷保温容器２２は、物品を輸送する場合、以下のようにして使用され得る。

まず、保冷保温容器２２の空間１０に物品（図示せず）を収容する。保冷保温容器２２のデバイス３’は、上述のようにバルブ５’が閉じた状態とされている。制御部９は、収容する物品に所望される温度管理範囲に応じてバルブ５’の開閉を制御するように、予め設定しておく。例えば、物品をＬ_２℃（代表的には、常温より低い温度であり得るが、これに限定されない）以上の温度で保持することが所望される場合、温度センサ７の検知温度がＬ_２℃またはそれより高い所定の下限閾値温度より低くなったときに、バルブ５’を閉状態から開状態にするように設定しておく。

そして、制御部９の制御をオンにして、物品を空間１０に収容した状態で、保冷保温容器２２を用いて物品を輸送する。

輸送の間、温度センサ７で空間１０の温度を検知し、検知温度が制御部９に伝送される。温度センサ７の検知温度が所定の下限閾値温度より低くなったとき、制御部９はバルブ５’を制御して、バルブ５’を閉状態から開状態に移行させる。このとき、制御部９は、検知温度と下限閾値温度との差に応じてバルブ５’の開度を調整してもよいが、このことは本実施形態に必須ではない。

バルブ５’が閉状態から開状態にされたとき、デバイス３’は反応室３ａ’と凝縮蒸発室３ｂ’との間で非平衡状態から平衡状態に向かってシフトする。本実施形態においては、非平衡状態は、凝縮性成分が平衡状態に比較して反応室３ａ’より凝縮蒸発室３ｂ’にリッチに存在している状態であり、バルブ５’が閉状態から開状態にされると、気体状態の凝縮性成分が凝縮蒸発室３ｂ’から連絡部３ｃ’を通って反応室３ａ’へと移動し、反応室３ａ’の蓄熱材による吸熱反応の逆反応が進行し（より詳細には、吸熱反応の速度が逆反応の速度を下回り）、凝縮性成分が蓄熱材に取り込まれ、このため、凝縮蒸発室３ｂ’で凝縮性成分の蒸発が進行する（より詳細には、凝縮性成分の蒸発速度が凝縮速度を上回る）。反応室３ａ’で凝縮性成分が蓄熱材に取り込まれる際に、反応室３ａ’にて熱が発生して空間１０へ移動し、これにより、空間１０が加熱される（換言すれば、反応室３ａ’から空間１０に温熱が放出される）。

この結果、空間１０の温度が上昇し得る。温度センサ７の検知温度が所定の下限閾値温度以上になったとき、制御部９はバルブ５’を制御（フィードバック制御）して、バルブ５’を開状態から閉状態に移行させ得、これにより、空間１０が不必要に加熱されることを防止できる。

本実施形態に必須ではないが、空間１０を加熱するためのデバイス３’に、保冷材１３および／またはクーラーを組み合わせて使用してもよい。例えば、予め冷熱を蓄えた保冷材１３を物品と共に空間１０に収容し、輸送の間、保冷材１３から冷熱を徐々に放出して、空間１０内の温度を実質的に恒温状態（代表的には、常温より低い温度であり得るが、これに限定されない）に保持し、何らかの要因により空間１０の温度が著しく低下し、温度センサ７の検知温度が所定の下限閾値温度より低くなったときに、デバイス３’で空間１０を加熱してよい。また例えば、物品をＬ_２℃以上かつＵ_２℃以下の温度で保持することが所望される場合、温度センサ７の検知温度がＬ_２℃またはそれより高い所定の下限閾値温度より低くなったときに、制御部９によりバルブ５’を閉状態から開状態にして、空間１０をデバイス３’で加熱し、温度センサ７の検知温度がＵ_２℃またはそれより低い所定の上限閾値温度より高くなったときに、制御部９によりクーラーをオンにして、空間１０をクーラーで冷却してもよい。

輸送後、保冷保温容器２２の空間１０から物品が取り出される。保冷保温容器２２は、１回使い捨てで使用してよく、あるいは、デバイス３’を未使用のデバイスと取り替えて再使用してもよい。使用済みのデバイス３’は、実施形態１にて上述したデバイス３と同様にして、再生が可能である。

本実施形態の保冷保温容器によれば、物品を収容する空間の温度を温度センサで検知し、この検知温度に基づいて、デバイスにより空間を加熱することができるので、能動的かつ効率的に温度管理を行うことができる。かかる本実施形態の保冷保温容器によっても、実施形態１の保冷保温容器と同様の効果を得ることができる。

（実施形態４）
本実施形態は、保冷保温容器に設けたデバイスが、物品を収容可能な空間を加熱する（言わばヒーターとして機能し得る）もう１つの態様に関する。

図４に模式的に示すように、本実施形態における保温保冷容器２３は、物品を収容可能な空間１０を規定する容器壁１を有し、更に、空間１０を加熱または冷却するためのデバイス３（本実施形態では、デバイス３の凝縮蒸発室が空間１０を加熱する）と、バルブ５と、温度センサ７と、制御部９とを有し、場合により、保冷材１３（および／またはクーラー）を有していてよい。

デバイス３は、実施形態１にて上述したデバイス３と同様に、反応室３ａ、凝縮蒸発室３ｂ、連絡部３ｃを備え、デバイス３の連絡部３ｃに、バルブ５が設けられる。

本実施形態における保冷保温容器２３も、使用前の状態では、デバイス３を、反応室３ａと凝縮蒸発室３ｂとの間で非平衡状態に維持するように、バルブ５が閉状態とされているが、デバイス３は、実施形態１にて上述したデバイス３と、非平衡状態が異なる。本実施形態においては、非平衡状態は、凝縮性成分が平衡状態に比較して凝縮蒸発室３ｂより反応室３ａにリッチに存在している状態であり、この点において、実施形態２にて上述したデバイス３’と同様である。

また、本実施形態においては、凝縮蒸発室３ｂが、空間１０を加熱する（言わばヒーターとして機能し得る）ように、空間１０に熱的に結合した状態で配置される。他方、反応室３ａは、空間１０から可能な限り熱的に隔離された状態で配置されることが好ましい。その他、実施形態１と同様であり得る。

本実施形態の保冷保温容器２３は、以下のようにして製造することができる。

凝縮性成分が平衡状態に比較して凝縮蒸発室３ｂより反応室３ａにリッチに存在した非平衡状態にてバルブ５が閉状態とされたデバイス３は、実施形態２にて上述したデバイス３’と同様にして得ることができる。

そして、上記で得たバルブ５付きのデバイス３と、容器壁１、温度センサ７、制御部９、および必要に応じて保冷材１３（および／またはクーラー）を、図４に示すように組み立てる。

本実施形態の保冷保温容器２３は、物品を輸送する場合、以下のようにして使用され得る。

まず、保冷保温容器２３の空間１０に物品（図示せず）を収容する。保冷保温容器２３のデバイス３は、上述のようにバルブ５が閉じた状態とされている。制御部９は、収容する物品に所望される温度管理範囲に応じてバルブ５の開閉を制御するように、予め設定しておく。

そして、制御部９の制御をオンにして、物品を空間１０に収容した状態で、保冷保温容器２３を用いて物品を輸送する。

輸送の間、温度センサ７で空間１０の温度を検知し、検知温度が制御部９に伝送される。温度センサ７の検知温度が所定の下限閾値温度より低くなったとき、制御部９はバルブ５を制御して、バルブ５を閉状態から開状態に移行させる。

バルブ５が閉状態から開状態にされたとき、デバイス３は反応室３ａと凝縮蒸発室３ｂとの間で非平衡状態から平衡状態に向かってシフトする。本実施形態においては、非平衡状態は、凝縮性成分が平衡状態に比較して凝縮蒸発室３ｂより反応室３ａにリッチに存在している状態であり、バルブ５が閉状態から開状態にされると、気体状態の凝縮性成分が反応室３ａから連絡部３ｃを通って凝縮蒸発室３ｂへと移動し、凝縮蒸発室３ｂで凝縮性成分の凝縮が進行し（より詳細には、凝縮性成分の蒸発速度が凝縮速度を下回り）、このため、反応室３ａの蓄熱材による吸熱反応が進行し（より詳細には、吸熱反応の速度が逆反応の速度を上回る）、凝縮性成分が蓄熱材から脱離する。凝縮蒸発室３ｂで凝縮性成分が凝縮する際に、凝縮蒸発室３ｂにて熱が発生して空間１０へ移動し、これにより、空間１０が加熱される（換言すれば、凝縮蒸発室３ｂから空間１０に温熱が放出される）。

この結果、空間１０の温度が上昇し得る。温度センサ７の検知温度が所定の下限閾値温度以上になったとき、制御部９はバルブ５を制御（フィードバック制御）して、バルブ５を開状態から閉状態に移行させ得、これにより、空間１０が不必要に冷却されることを防止できる。

本実施形態に必須ではないが、実施形態３と同様に、空間１０を冷却するためのデバイス３に、保冷材１３および／またはクーラーを組み合わせて使用してもよい。

輸送後、保冷保温容器２３の空間１０から物品が取り出される。保冷保温容器２３は、１回使い捨てで使用してよく、あるいは、デバイス３を未使用のデバイスと取り替えて再使用してもよい。使用済みのデバイス３は、実施形態２にて上述したデバイス３’と同様にして、再生が可能である。

（実施形態５）
本実施形態は、保冷保温容器に２個のデバイスを設け、第１のデバイスが、物品を収容可能な空間を冷却し（言わばクーラーとして機能し得）、第２のデバイスが、物品を収容可能な空間を加熱する（言わばヒーターとして機能し得る）態様に関する。

図５に模式的に示すように、本実施形態における保温保冷容器２４は、物品を収容可能な空間１０を規定する容器壁１を有し、更に、空間１０を加熱または冷却するためのデバイス３および３’（本実施形態では、デバイス３の凝縮蒸発室が空間１０を冷却し、デバイス３’の反応室が空間１０を加熱する）と、バルブ５および５’と、温度センサ７と、制御部９とを有する。

デバイス３は、実施形態１にて上述したデバイス３と同様に、反応室３ａ、凝縮蒸発室３ｂ、連絡部３ｃを備え、デバイス３の連絡部３ｃに、バルブ５が設けられ、かつ、凝縮性成分が平衡状態に比較して反応室３ａより凝縮蒸発室３ｂにリッチに存在した非平衡状態で、バルブ５が閉状態とされている。デバイス３に関して、その他も実施形態１と同様であり得る。

デバイス３’は、実施形態３にて上述したデバイス３’と同様に、反応室３ａ’、凝縮蒸発室３ｂ’、連絡部３ｃ’を備え、デバイス３’の連絡部３ｃ’に、バルブ５’が設けられ、かつ、凝縮性成分が平衡状態に比較して反応室３ａ’より凝縮蒸発室３ｂ’にリッチに存在した非平衡状態で、バルブ５’が閉状態とされている。デバイス３’に関して、その他も実施形態３と同様であり得る。

本実施形態の保冷保温容器２４は、実施形態１にて上述したデバイス３と同様にして得られるバルブ５付きのデバイス３と、実施形態３にて上述したデバイス３’と同様にして得られるバルブ５’付きのデバイス３’と、容器壁１、温度センサ７、制御部９を、図５に示すように組み立てることにより、製造することができる。図示する例では、１つの温度センサ７および１つの制御部９を用いているが、空間１０の温度に基づいてバルブ５および５’の開閉を個々に（または独立して）制御できる限り、温度センサおよび／または制御部を複数用いてもよい。

本実施形態の保冷保温容器２４は、物品を輸送する場合、以下のようにして使用され得る。

まず、保冷保温容器２４の空間１０に物品（図示せず）を収容する。保冷保温容器２４のデバイス３および３’は、上述のようにそれぞれバルブ５および５’が閉じた状態とされている。制御部９は、収容する物品に所望される温度管理範囲に応じてバルブ５および５’の開閉を制御するように、予め設定しておく。例えば、物品をＬ_３℃以上かつＵ_３℃以下の温度で保持することが所望される場合、温度センサ７の検知温度がＵ_３℃またはそれより低い所定の上限閾値温度より高くなったときに、制御部９によりバルブ５を閉状態から開状態にし、温度センサ７の検知温度がＬ_３℃またはそれより高い所定の下限閾値温度より低くなったときに、制御部９によりバルブ５’を閉状態から開状態にするように設定しておく。

そして、制御部９の制御をオンにして、物品を空間１０に収容した状態で、保冷保温容器２４を用いて物品を輸送する。

輸送の間、温度センサ７で空間１０の温度を検知し、検知温度が制御部９に伝送される。温度センサ７の検知温度が所定の上限閾値温度より高くなったとき、制御部９はバルブ５を制御して、バルブ５を閉状態から開状態に移行させる。すると、デバイス３は、実施形態１にて上述したデバイス３と同様に動作して、空間１０から熱が奪われて凝縮蒸発室３ｂへ移動し、これにより、空間１０が冷却される。この結果、空間１０の温度が低下し得る。温度センサ７の検知温度が所定の上限閾値温度以下になったとき、制御部９はバルブ５を制御（フィードバック制御）して、バルブ５を開状態から閉状態に移行させ得、これにより、空間１０が不必要に冷却されることを防止できる。

他方、温度センサ７の検知温度が所定の下限閾値温度より低くなったとき、制御部９はバルブ５’を制御して、バルブ５’を閉状態から開状態に移行させる。すると、デバイス３’は、実施形態３にて上述したデバイス３’と同様に動作して、反応室３ａ’にて熱が発生して空間１０へ移動し、これにより、空間１０が加熱される。この結果、空間１０の温度が上昇し得る。温度センサ７の検知温度が所定の下限閾値温度以上になったとき、制御部９はバルブ５’を制御（フィードバック制御）して、バルブ５’を開状態から閉状態に移行させ得、これにより、空間１０が不必要に加熱されることを防止できる。

輸送後、保冷保温容器２４の空間１０から物品が取り出される。保冷保温容器２４は、１回使い捨てで使用してよく、あるいは、デバイス３および３’を未使用のデバイスと取り替えて再使用してもよい。使用済みのデバイス３および３’は、実施形態１および３にてそれぞれ上述したデバイス３および３’と同様にして、再生が可能である。

本実施形態の保冷保温容器によれば、物品を収容する空間の温度を温度センサで検知し、この検知温度に基づいて、第１のデバイスにより空間を冷却し、第２のデバイスにより空間を加熱することができるので、能動的かつ効率的に温度管理を行うことができる。

なお、本実施形態においては、実施形態１および３にてそれぞれ上述したデバイス３および３’と同様の２個のデバイスを組み合わせて用いているが、実施形態２および４にてそれぞれ上述したデバイス３’および３と同様の２個のデバイスを組み合わせて用いてもよい。また、少なくとも１個のデバイスが、物品を収容可能な空間を冷却し（言わばクーラーとして機能し得）、少なくとも１個のデバイスが、物品を収容可能な空間を加熱する（言わばヒーターとして機能し得る）ものであればよく、３個以上のデバイスを組み合わせて用いてもよい。

本発明の保冷保温容器は、上述した実施形態に限定されず、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では、吸熱反応によって凝縮性成分を可逆的に生じ得る蓄熱材を用いるものとし、デバイスの２つの室を反応室と凝縮蒸発室と呼ぶものとしたが、ヒートポンプの原理上は、蓄熱材は、互いに可逆な吸熱反応および発熱反応を示し、これらのいずれかによって相変化可能な移動性成分を放出するものであればよい。移動性成分は、典型的には、凝縮性成分、即ち、気体状態（気相）と液体状態（液相）との間で相変化（凝縮および蒸発）可能な成分であるが、昇華性成分、即ち、気体状態（気相）と固体状態（固相）との間で相変化（昇華）可能な成分であってもよい。この場合、凝縮蒸発室に対応する室は、昇華室と呼ばれ得、より広範な概念においては相変化室として理解され得る。

本発明の保冷保温容器は、物品を保冷および／または保温（あるいは所定の温度範囲内に維持）した状態で輸送するために好適に利用され得、例えば、コールドチェーンにおいて物品を保冷した状態で輸送するために利用可能である。

本願は、２０１５年１月１５日付けで出願された特願２０１５−６０７５に基づく優先権を主張し、その記載内容の全てが、参照することにより本明細書に援用される。

１容器壁
３、３’ デバイス
３ａ、３ａ’ 反応室
３ｂ、３ｂ’ 凝縮蒸発室
３ｃ、３ｃ’ 連絡部
５、５’ バルブ
７温度センサ
９制御部
１０空間
１１蓄熱材（および／またはヒーター）
１３保冷材（および／またはクーラー）
２０、２１、２２、２３、２４保冷保温容器

Claims

物品を収容可能な空間を規定する容器壁と、
蓄熱材を収容した反応室、蓄熱材の吸熱反応によって生じ得る凝縮性成分を凝縮または蒸発させるための凝縮蒸発室、凝縮性成分が反応室と凝縮蒸発室との間を移動可能なように反応室と凝縮蒸発室とを連絡する連絡部を備えるデバイスと、
前記連絡部に設けられたバルブと、
前記空間の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサにより検知された空間の温度に基づいて前記バルブの開閉を制御する制御部と
を含んで成り、前記バルブが閉状態にあるとき、前記デバイスは反応室と凝縮蒸発室との間で非平衡状態にあり、前記バルブが前記制御部により閉状態から開状態にされたときに、デバイスは反応室と凝縮蒸発室との間で非平衡状態から平衡状態に向かってシフトし、前記空間を加熱または冷却する、保冷保温容器。
前記空間の内部またはその近傍に配置された蓄熱材および／またはヒーターを更に含んで成り、
前記バルブが前記制御部により閉状態から開状態にされたときに、デバイスは前記空間を冷却する、請求項１に記載の保冷保温容器。
前記デバイスの凝縮蒸発室が、前記空間に熱的に結合した状態で配置され、前記バルブが前記制御部により閉状態から開状態にされたときに、該空間から該凝縮蒸発室へ熱が移動して、該空間が冷却される、請求項１または２に記載の保冷保温容器。
前記デバイスの反応室が、前記空間に熱的に結合した状態で配置され、前記バルブが前記制御部により閉状態から開状態にされたときに、該空間から該反応室へ熱が移動して、該空間が冷却される、請求項１または２に記載の保冷保温容器。
前記空間の内部またはその近傍に配置された保冷材および／またはクーラーを更に含んで成り、
前記バルブが前記制御部により閉状態から開状態にされたときに、デバイスは前記空間を加熱する、請求項１に記載の保冷保温容器。
前記デバイスの反応室が、前記空間に熱的に結合した状態で配置され、前記バルブが前記制御部により閉状態から開状態にされたときに、該反応室から該空間へ熱が移動して、該空間が加熱される、請求項１または５に記載の保冷保温容器。
前記デバイスの凝縮蒸発室が、前記空間に熱的に結合した状態で配置され、前記バルブが前記制御部により閉状態から開状態にされたときに、該凝縮蒸発室から該空間へ熱が移動して、該空間が加熱される、請求項１または５に記載の保冷保温容器。
前記デバイスを少なくとも２個有し、それぞれのデバイスの連絡部にバルブが設けられ、前記制御部は、前記温度センサにより検知された空間の温度に基づいて各バルブの開閉を個々に制御し、少なくとも１個のデバイスは、該デバイスの連絡部に設けられたバルブが前記制御部により閉状態から開状態にされたときに、前記空間を冷却し、他のデバイスは、該デバイスの連絡部に設けられたバルブが前記制御部により閉状態から開状態にされたときに、前記空間を加熱する、請求項１〜７のいずれかに記載の保冷保温容器。
凝縮性成分が水である、請求項１〜８のいずれかに記載の保冷保温容器。
物品を輸送するために用いられる、請求項１〜９のいずれかに記載の保冷保温容器。