WO2016194745A1 - 保温容器およびその作製方法 - Google Patents
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- Thermal insulation container 110 120 Thermal storage material 180 Outer wall 200 Thermal insulation container 250 Thermal conduction material 300 Thermal insulation container 360, 370 Thermal insulation material 400 Thermal insulation container 430 Thermal storage material T1, T2, T3, Td, Ts, Ta1, Ta2, Tb1, Tb2 Temperature change V1 object
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Abstract
Description
(保温容器の構成)
図1は、保温容器100の平断面図である。保温容器100は、温度管理を必要とする特定の対象物V1の保温に用いられ、蓄熱材110(第1の蓄熱材)、蓄熱材120(第2の蓄熱材)、外壁180で形成されている。蓄熱材110、120は、ナイロン製袋等の樹脂製袋体に密封され、蓄熱パックとして層状に形成されている。以下同様に、保温容器の構成要素として蓄熱材を説明する場合には、蓄熱パックに密封されたものを意味する。
保温容器100は、用途に応じて許容温度範囲が決められる。保温容器100は、特にその許容温度範囲の下限を1~3℃とすることが好ましい。これにより、一部のワクチンなどの医薬品のような下限を2℃付近にもつ対象物V1を電源等無しで一定時間、定温輸送することができる。
上記のように構成された保温容器100の作製方法を説明する。まず、断熱材で形成された外壁180を有する容器本体を準備する。次に、管理目標温度を含む対象物V1の許容温度範囲の下限近傍で下限より高い温度に凝固点を有する蓄熱材を少なくとも2層分(蓄熱材110、120)準備する。
保温容器100が従来容器と比べて優れていることを蓄熱材の構造を変えて温度変化を測定することで検証した。図3は、2層構造の蓄熱材および1層構造の蓄熱材の温度変化を示すグラフである。
保温容器100について、2層構造の蓄熱材として凝固点が同じで重量も同じものを用い、温度変化を測定した。具体的には、蓄熱材110(重量25g、濃度40wt%のTBAB)および蓄熱材120(重量25g、濃度40wt%のTBAB)を内から外に積層して、一方側(外側)から冷却したとき、それぞれの蓄熱材の温度変化を測定した。図4は、2層構造の各蓄熱材の温度変化を示すグラフである。温度変化Ta1は、冷却側とは反対側(内側)の蓄熱材110の温度変化を示している。また、温度変化Tb1は、冷却側(外側)の蓄熱材120の温度変化を示している。図4に示すように、冷気により、外側の蓄熱材120が先に凝固し、その後蓄熱材110が凝固している。
しかし、上記と同様の実験を繰り返すと、各蓄熱材110、120の凝固開始のタイミングが時系列的に起こらず、蓄熱材120が凝固を完了する前に蓄熱材110の凝固が始まる場合がある。その場合には、同一の凝固点を有する材料を蓄熱材110、120に用いるため、凝固開始温度のマージンがなくなる。これに対し、凝固開始のタイミングをずらし、凝固を順番で起こすことによる温度維持の再現性を十分に確保するためには、以下のように重量の異なる蓄熱材を用いる方法がある。
(保温容器の構成)
上記の実施形態では、蓄熱材110に接してその外側に蓄熱材120が設けられているが、蓄熱材110と蓄熱材120との間に熱伝導材250が設けられていてもよい。図7は、熱伝導材250が設けられた保温容器200の平断面図である。
熱伝導材250の有無だけ異なる2つの保温容器100、200について対象物V1の温度変化を比較した。図8は、熱伝導材250が無い場合および有る場合それぞれの保温容器100、200内の対象物の温度変化T1、T2を示すグラフである。熱伝導材250としてはアルミテープを用いた。蓄熱材110、120には、TBAB-四ホウ酸2%水溶液を用いた。
(保温容器の構成)
上記の実施形態では、保温容器100に断熱材は設けられていないが、断熱材を設けてもよい。図9は、断熱材が設けられた保温容器300の平断面図である。図9に示すように、保温容器300は、対象物V1と蓄熱材110との間に断熱材360および最も外側の蓄熱材120の外側に断熱材370が設けられ、その他の構成は保温容器100と同様に形成されている。このように断熱材360、370で囲むことにより、蓄熱材110、120の間に凝固時の放熱が閉じ込められ、温度の保持時間を延ばすことができる。なお、断熱材360、370として、具体的には発泡スチロールを用いることができる。
断熱材360、370の有無だけ異なる2つの保温容器100、300について対象物V1の温度変化を比較した。図10は、断熱材360、370が無い場合および有る場合それぞれの保温容器100、300内の対象物の温度変化T1、T3を示すグラフである。断熱材360、370としては発泡スチロールを用いた。蓄熱材110、120には、TBAB-四ホウ酸2%水溶液を用いた。
(保温容器の構成)
上記の実施形態では、保温容器100に2層の蓄熱材110、120を設けているが、3層以上の蓄熱材を設けてもよい。図11は、3層の蓄熱材を有する保温容器400の平断面図である。保温容器400は、蓄熱材110、120を外側から取り囲んで設置された蓄熱材430が設けられており、その他の構成は保温容器100と同様に形成されている。すなわち、保温容器400には、蓄熱材120と外壁180の間に、蓄熱材430が設けられている。
保温容器400が用いられる際には、凝固点を保温すべき許容温度領域の下限近傍に設定した蓄熱材110、120は、管理目標温度と同等の温度で容器内に配置する。蓄熱材430の温度は、蓄熱材110、120の凝固点より低い温度にし、蓄熱材430の相は凝固状態とする。
同じ材料で合計が同量となる1層構造の蓄熱材と3層構造の蓄熱材とをそれぞれ同一条件の下、一方側から冷却する実験を行ったところ、1層構造は、温度域2~10℃を10時間維持するのに対し、3層構造は、温度域2~9℃を20時間程度、維持した。3層構造の蓄熱材の方が温度維持に効果が高いことが実証された。
110、120 蓄熱材
180 外壁
200 保温容器
250 熱伝導材
300 保温容器
360、370 断熱材
400 保温容器
430 蓄熱材
T1、T2、T3、Td、Ts、Ta1、Ta2、Tb1、Tb2 温度変化
V1 対象物
Claims (10)
- 温度管理を必要とする特定の対象物を保温するための保温容器であって、
対象物が設置される中央部を取り囲んで設置された第1の蓄熱材と、
前記第1の蓄熱材を外側から取り囲んで設置された第2の蓄熱材と、を備え、
前記第1および第2の蓄熱材はいずれも前記対象物の管理目標温度において液体であり、前記管理目標温度を含む前記対象物の許容温度範囲の下限近傍で下限より高い温度に凝固点を有する保温容器。 - 前記第1および第2の蓄熱材は、層状に形成され、外側からの熱流入時の等温面に平行に配置されている請求項1記載の保温容器。
- 前記第1の蓄熱材の凝固点より前記第2の蓄熱材の凝固点の方が高い請求項1記載の保温容器。
- 前記第1の蓄熱材の重量より前記第2の蓄熱材の重量の方が大きい請求項1記載の保温容器。
- 前記第1の蓄熱材と前記第2の蓄熱材との間に設置された熱伝導材を更に備える請求項1記載の保温容器。
- 前記対象物と蓄熱材との間または最も外側の蓄熱材の外側に設置された断熱材を更に備える請求項1記載の保温容器。
- 前記第2の蓄熱材を外側から取り囲んで設置された蓄熱材を更に備える請求項1記載の保温容器。
- 前記許容温度範囲の下限は、1~3℃である請求項1記載の保温容器。
- 断熱材で形成された外壁を有し、寒冷地向けの輸送用に用いられる請求項1記載の保温容器。
- 温度管理を必要とする特定の対象物を保温するための保温容器の作製方法であって、
断熱材で形成された外壁を有する容器本体を準備するステップと、
管理目標温度を含む前記対象物の許容温度範囲の下限近傍で下限より高い温度に凝固点を有する蓄熱材を少なくとも2層分準備するステップと、
前記管理目標温度に温度を合せた前記蓄熱材を前記外壁の内側に少なくとも2層分設置するステップと、
前記蓄熱材の最内側に前記対象物を設置するステップと、を含む保温容器の作製方法。
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Legal Events
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DPE2 | Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101) | ||
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NENP | Non-entry into the national phase |
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WWE | Wipo information: entry into national phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 16803180 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |