(57)【要約】【課題】冷媒を効率よく凍結させることができる低温貯蔵システムを提供すること。【解決手段】温度センサ２０，２１により外気及び冷媒１４ａの温度を測定して、これらの温度情報に基づいて、自然冷気導入決定部２２が自然冷気を氷室１３内に取り入れるかどうかを決定する。制御部２４は、この決定に基づいて外気導入ファン１５を制御する。低温貯蔵システム１によれば、このように外気の取り入れを温度に応じて選択的に行うことにより、冷媒を効率よく凍結させることができる。【選択図】    図４
2006118833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然冷気を利用した低温貯蔵システムであって、
貯蔵物を収容するための貯蔵室と、
冷媒が設置された氷室と、
該氷室に自然冷気を導入するための自然冷気導入部と、
自然冷気の温度を検出する外気温度検出部と、
前記検出された自然冷気の温度に基づいて、前記氷室に自然冷気を導入するかどうかを決定する自然冷気導入決定部と、
自然冷気を導入すると決定された場合に前記自然冷気導入部を稼働させる制御部と、
を備えることを特徴とする低温貯蔵システム。
【請求項２】
請求項１に記載の低温貯蔵システムであって、
前記低温貯蔵システムは、冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部を更に備え、
前記自然冷気導入決定部は、前記自然冷気の温度と前記冷媒の温度とを比較し、その結果に基づいて自然冷気を取り入れるかどうかを決定することを特徴とする低温貯蔵システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の低温貯蔵システムであって、
前記自然冷気導入決定部は、前記自然冷気の温度が前記冷媒の温度より低い場合に自然冷気を取り入れると決定をすることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然冷気を利用した低温貯蔵システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自然の氷雪などによる冷気を利用した低温貯蔵庫は、貯蔵のための定常的電力を不要とするため、省エネ型の貯蔵施設として知られている。この低温貯蔵庫は、自然冷気（外気）を利用して冷媒を凍結させ、その冷媒から発生する冷気により貯蔵物を低温の環境下で貯蔵する施設である。まず、低温貯蔵庫１０の構成の基本的な構成を、図１を参照して説明する。
【０００３】
低温貯蔵庫１０の内部は、隔壁１１により氷などの冷媒を配置した氷室１３と、貯蔵物１８を貯蔵するための貯蔵室１２の２つの部屋に仕切られている。氷室１３内においては、自然冷気を利用して冷媒を凍結させている。一方、貯蔵室１２には、農作物などの貯蔵物１８が貯蔵されている。この２つの部屋は、貯蔵室冷却ファン１６などによって連通されて、空気のやり取りができるように構成されている。すなわち、低温貯蔵庫１０は、氷室１３内で発生する冷気を貯蔵室１２内へ供給することにより、貯蔵室１２内の低温環境を実現しているのである。
【特許文献１】特開２００３−１８５３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような低温貯蔵庫１０において、冷媒の凍結温度より自然冷気の温度が高い場合にも自然冷気を取り入れてしまうと、効率よく冷媒を凍結できない。従って、効率よく冷媒を凍結させるために低温貯蔵庫１０内に選択的に自然冷気を取り入れることが望ましい。
【０００５】
そこで、本発明は、冷媒を効率よく凍結させることができる低温貯蔵システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、自然冷気を利用した低温貯蔵システムであって、貯蔵物を収容するための貯蔵室と、冷媒が設置された氷室と、該氷室に自然冷気を導入するための自然冷気導入部と、自然冷気の温度を検出する外気温度検出部と、前記検出された自然冷気の温度に基づいて、前記氷室に自然冷気を導入するかどうかを決定する自然冷気導入決定部と、自然冷気を導入すると決定された場合に前記自然冷気導入部を稼働させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、自然冷気の温度を測定して、その温度に基づいて冷気の取り入れを行うかどうかを決定することができるので、自然冷気により冷媒を効率よく凍結させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の低温貯蔵システムであって、前記低温貯蔵システムは、冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部を更に備え、前記自然冷気導入決定部は、前記自然冷気の温度と前記冷媒の温度とを比較し、その結果に基づいて自然冷気を取り入れるかどうかを決定することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の低温貯蔵システムであって、前記換気決定部は、前記自然冷気の温度が前記冷媒の温度より低い場合に自然冷気を取り入れると決定をすることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、自然冷気の温度が冷媒の凍結温度より低い場合に自然冷気を取り入れて冷媒を冷却する。このように、温度に応じて自然冷気を選択的に取り入れることによって、冷媒を効率よく凍結させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冷媒を効率よく凍結させることのできる低温貯蔵システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１及び図２は、本発明の一実施形態である低温貯蔵庫１０を示す図であり、図１は平面図、図２は正面断面図である。これらの図において低温貯蔵庫１０は、例えば冬季の寒気を利用して庫内において野菜その他の食品などを蓄えるものである。このため低温貯蔵庫１０は、作業者の出入口や適宜な換気経路を残して建物全体を覆土で覆うこととし、これにより低温貯蔵庫１０の全体を地中に埋設する。つまり、覆土をもって断熱材とする。
【００１４】
低温貯蔵庫１０の内部は、隔壁１１によって分割されている。このうち図面上で右半分が貯蔵室１２であり、左半分が氷室１３となっている。この氷室１３には、潜熱水槽たる製氷容器１４が複数設置されている。また、氷室１３には、氷室１３内部と外部空間とを連通する外気導入管３０が設けられており、外気導入管３０には、外気を氷室１３に取り入れるための外気導入ファン１５（自然冷気導入部）が取り付けられている。この外気導入ファン１５により氷室１３内へ取り入れられた外気（自然冷気）によって冷媒１４ａを凍結させる。
【００１５】
氷室１３内の製氷容器１４は、氷室１３内に例えば多段に積層されている。各製氷容器１４間に角材を配して隙間を設けて積層することで、各製氷容器１４によって氷室１３のほとんどが占有される場合でも、熱交換面積を確保できるようになっている。なお、貯蔵室１２の底面を二重底とし、ここに製氷容器１４を設置してもよい。
【００１６】
このような氷室１３及び貯蔵室１２は、隔壁１１に設けられた配管３４，３６を介して連通している。これらの配管３４，３６にはそれぞれ貯蔵室冷却ファン１６（冷媒冷気導入部）、貯蔵室排気ファン１７が取り付けられている。これにより、氷室１３中の製氷容器１４に由来する冷気が、貯蔵室冷却ファン１６を通って貯蔵室１２に流入して対流をなし、貯蔵室１２内の貯蔵物１８を冷却する。貯蔵室１２で温められた暖気は上昇して貯蔵室排気ファン１７に取り入れられて配管を介して氷室１３に還流する。
【００１７】
本実施形態によれば、上述のように、製氷容器１４に貯蔵された水に寒剤（凝固点降下剤）を溶解させて水の凝固点を低下させ、この冷媒に由来する冷気を貯蔵室１２内へ供給する。これにより、貯蔵室１２内を低温かつ低湿度に保つことができるようになる。
【００１８】
凝固点降下剤としては、例えば、エチレングリコール、塩化ナトリウム、プロピレングリコールなどを用いることができるが、これらに限定されない。
【００１９】
次に、冷媒の凍結温度を下げることによって、貯蔵室１２内の湿度が低くなる理由について説明する。
【００２０】
図３は、例えば０℃での相対温度が１００％である場合（図中Ａ）と−５℃での相対湿度が１００％である場合（図中Ｂ）について温度と相対湿度との関係を示す図である。同図に示すように、相対湿度は、温度が高くなるほど減少する。そして、図中ＡとＢとを比較して分かるように、湿度１００％となる温度が低い場合（本例ではＢの場合）の方が、同じ温度での相対湿度は低くなる。本発明は、このような温度と相対湿度との関係を利用したものである。すなわち、貯蔵室１２内の温度（およそ０（℃）〜５（℃）の範囲内）において所望の低い湿度が得られるように、冷媒に凝固点降下剤を溶解させて飽和湿度を０℃よりも低温側にシフトさせている。
【００２１】
冷媒の凝固点を下げれば、冷媒がより低温側で溶解し始めるので、氷室１３内において０℃より低温での湿度が１００％である空気を生成することができるようになる。この空気を貯蔵室１２内に供給することによって、低温低湿度の貯蔵環境を実現することができるのである。
【００２２】
図３の例を用いて説明すると、貯蔵室１２内の温度は例えば０〜５（℃）程度なので、冷媒の凍結温度（つまり凝固点）を−５（℃）にすれば、同図Ｂの場合のように温度−５℃で湿度１００％となり、貯蔵室１２内の湿度を約７０（％）〜８０（％）の範囲内にすることができる。
【００２３】
なお、本実施形態では、冷媒の凍結温度が０℃以下となるので、湿度が高くともより低い温度が必要な場合には、冷媒で冷やされて０℃以下となった状態の空気を貯蔵室１２に導入することにより、貯蔵室１２を０℃以下の低温にすることも可能である。
【００２４】
次に、図４を参照して低温貯蔵システム１の構成及び処理プロセスを説明する。同図に示すように、低温貯蔵システム１は、温度センサ２０，２１（温度検出部）、自然冷気導入決定部２２、制御部２４などを設けて構成されている。この低温貯蔵システム１は、以下の処理プロセスにより、外気の温度に応じて選択的に氷室１３内への外気の取り入れを行っている。
【００２５】
すなわち、温度センサ２０は冷媒１４ａの温度を、温度センサ２１は外気の温度をそれぞれ測定する。自然冷気導入決定部２２は、温度センサ２０，２１から提供された温度情報に基づいて氷室１３内に外気を取り入れるかどうかを決定する。具体的には、例えば、外気が一定の温度以下である場合に外気を取り入れる決定を行うようにする。制御部２４はこの決定に基づいて外気導入ファン１５の動作を制御する。
【００２６】
このように、氷室１３内への外気の取り入れを選択的に行うようにすれば、より効率よく氷室１３内を冷却することができる。
【００２７】
なお、自然冷気導入決定部２２は、冷媒の凝固点降下の大きさを考慮して、外気の取り入れを決定するようにしてもよい。すなわち、冷媒の凍結が進行するにつれて、未凍結の液体部分に含まれる凝固点降下剤の濃度が高くなり、凍結温度が次第に低下することがある。このため、冷媒の未凍結部分の温度を冷媒の凍結温度とみなして、外気がこの凍結温度以下の場合に外気を取り入れるようにしてもよい。なお、冷媒の凍結温度は、例えば、外気の温度と冷却時間とに基づいて推定してもよいし、同様に外気温と冷却時間とに基づいて推定した冷媒の凍結状況から凝固点降下剤の濃度を推定し、この濃度と冷媒の凍結温度の対応関係を用いて求めてもよい。或いは、凝固点降下剤濃度を測定し、上記の対応関係を用いて推定してもよい。
【００２８】
以上のように、外気を選択的に取り入れることによって、貯蔵室１２、及び氷室１３内の冷却効率を高めることができる。また、無駄なファンの運転などがなくなるので、省エネルギーな低温貯蔵庫の設計が可能となる。
【００２９】
以下、本発明の実施例について述べる。
【００３０】
［実施例１］
＜＜外気温度と冷媒温度との相関関係＞＞
外気温度と氷室内の冷媒温度との相関関係を調べるために、両者の温度変化を測定した。なお、冷媒としてはエチレングリコール；濃度６（ｖｏｌ％）、凍結温度−３（℃））溶液を用いた。  
その結果を図５に示す。同図において、凝固点降下剤を溶解させることによって、２月末の時点で−５（℃）の氷を作ることができた。また、１２月上旬から５月中旬までの期間内において、外気の温度は約−２０（℃）〜２５（℃）の温度範囲内であった。一方、氷室１３内の冷媒の温度は、１２月９日直後の冷媒冷却期間を除けば、−５（℃）〜０（℃）程度の温度範囲内であった。  
以上より、本実施形態の低温貯蔵庫１０は、氷室１３内の冷媒の温度変化が小さいので、春先でも低温貯蔵庫内を低温度に保つことができる。
【００３１】
［実施例２］
＜＜低温貯蔵庫の冷却性能＞＞
本実施形態の低温貯蔵庫１０内の貯蔵環境を調べるために、貯蔵室１２内の温度及び湿度の時間変化を測定した。  
その結果を図６に示す。同図に示すように、４月上旬から６月上旬までの期間内において、貯蔵室１２内の気温は、約２（℃）〜５（℃）の温度範囲内であった。さらに、貯蔵室１２内の湿度は、６０（％）〜７５（％）の範囲内であった。  
以上より、本実施形態の低温貯蔵庫１０は、低温低湿度な貯蔵環境を実現できることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】低温貯蔵庫の一実施形態を示す平面図である。
【図２】低温貯蔵庫の一実施形態を示す横断面図である。
【図３】温度と相対湿度との関係を示す図である。
【図４】低温貯蔵システムのシステム構成図である。
【図５】外気温度及び冷媒溶液温度の時間変化を示す図である。
【図６】本実施形態の低温貯蔵システム内の温度及び湿度の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      低温貯蔵システム
１０    低温貯蔵庫
１１    隔壁
１２    貯蔵室
１３    氷室
１４    製氷容器
１４ａ  冷媒
１５    外気導入ファン
１６    貯蔵室冷却ファン
１７    貯蔵室排気ファン
１８    貯蔵物
２０，２１  温度センサ
２２    自然冷気導入決定部
２４    制御部
３０    外気導入管
３４，３６  配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006118833.tif 000006
【図５】
2006118833.tif 000007
【図６】
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